特開 2024-140933 樹脂パッケージモジュール及び樹脂パッケージモジュールの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024140933

(43)【公開日】2024-10-10

(54)【発明の名称】樹脂パッケージモジュール及び樹脂パッケージモジュールの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H05K 3/34 20060101AFI20241003BHJP

   H05K 3/28 20060101ALI20241003BHJP

   H01L 23/12 20060101ALI20241003BHJP

   H01L 21/60 20060101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

H05K3/34 501D

H05K3/28 B

H01L23/12 F

H01L21/92 603F

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023052309

(22)【出願日】2023-03-28

(71)【出願人】

【識別番号】000237721

【氏名又は名称】ＦＤＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】熊谷 雄幸

【テーマコード（参考）】

5E314

5E319

【Ｆターム（参考）】

5E314AA32

5E314BB02

5E314BB11

5E314CC01

5E314EE01

5E314FF05

5E314FF06

5E314GG22

5E319AA03

5E319AA07

5E319AB06

5E319AC02

5E319BB05

5E319CC33

5E319GG05

(57)【要約】

【課題】はんだフラッシュの発生を確実に抑制できる樹脂パッケージモジュールを提供すること。
【解決手段】基板に接続可能なパッドと、はんだを介してパッドに実装される電子部品と、パッドを電子部品とともに被覆するように樹脂でパッケージした樹脂層と、を有し、パッドは、パッドの表裏面を貫通して設けられ、はんだが流入可能な貫通孔を有する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板に接続可能なパッドと、
はんだを介して前記パッドに実装される電子部品と、
前記パッドと前記電子部品を被覆するように樹脂でパッケージした樹脂層と、
を有し、
前記パッドは、当該パッドの表裏面を貫通して設けられ、前記はんだが流入可能な貫通孔を有する、
樹脂パッケージモジュール。

【請求項2】

前記貫通孔は、前記パッドの全面に亘り、複数所定間隔を空けて形成されている、
請求項１記載の樹脂パッケージモジュール。

【請求項3】

前記パッドを表面に有し、前記表面を前記電子部品とともに前記樹脂層により被覆された前記基板を有する、
請求項１記載の樹脂パッケージモジュール。

【請求項4】

貫通孔が形成されたパッドに、前記貫通孔を中空にした状態ではんだを介して電子部品の端子を接続して実装し、
次いで、前記パッド及び前記パッドに実装された前記電子部品を樹脂で上方から被覆して樹脂層を形成することにより一体化してなる樹脂パッケージモジュールを形成する、
樹脂パッケージモジュールの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、樹脂パッケージされた樹脂パッケージモジュール及び樹脂パッケージモジュールの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、プリント基板においてＩＣチップ、コンデンサ等の電子部品をはんだ実装し、この実装部分を樹脂で封止したパッケージモジュールが知られている。

【0003】

図１Ａに示すように、パッケージモジュール１は、一般的には、基板２のパッド２ａに電子部品３の電極３ａをはんだ材４により接合し、樹脂５で被覆することにより形成される。

【0004】

このようなパッケージモジュール１は、マザーボード等にリフローで実装する際に、はんだフラッシュＦが生じることが知られている（図１Ｂ参照）。

【0005】

はんだフラッシュＦは、リフロー時に再度はんだ材４の溶融温度まで加熱した際に、図１Ｂに示すように、はんだ材４が再溶融して体積膨張することによって、樹脂５と電子部品３の界面或いは樹脂５と基板２の界面を剥離しながら流れ込む現象である。この現象により電極３ａ、３ａ間がショートするため、樹脂パッケージモジュール１が正常に機能しなくなる恐れがある。

【0006】

したがって、パッケージモジュール１において、はんだフラッシュ現象への対策は重要であり、種々の対策がなされている。

【0007】

例えば、特許文献１では、電子部品を実装した基板を被覆する樹脂層に添加される無機フィラーの粒径を規定して、樹脂層と電子部品との間等の密着性を向上させることにより、はんだフラッシ発生の抑制を図る部品内蔵モジュールの製造方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００５－３９１５８公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、特許文献１は、樹脂の性質を変更して樹脂層と基板との密着性を確保し、また樹脂層と電子部品との密着性も確保することにより、これらの間に再溶融したはんだが入り込むことを防止し、はんだフラッシュの発生を根本的には防止していない。

【0010】

これにより、特許文献１では、外部からの振動、衝撃あるいは熱サイクル等により、樹脂層と電子部品との間や、樹脂層と基板との間に隙間が発生した場合、はんだフラッシュの発生を抑制することができないという問題があった。

【0011】

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、はんだフラッシュの発生を確実に抑制できる樹脂パッケージモジュール及び樹脂パッケージモジュールの製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本発明に係る樹脂パッケージモジュールの一態様は、
基板に接続可能なパッドと、
はんだを介して前記パッドに実装される電子部品と、
前記パッドと前記電子部品を被覆するように樹脂でパッケージした樹脂層と、
を有し、
前記パッドは、当該パッドの表裏面を貫通して設けられ、前記はんだが流入可能な貫通孔を有する構成を採る。

【0013】

本発明に係る樹脂パッケージモジュールの製造方法の一態様は、
貫通孔が形成されたパッドに、前記貫通孔を中空にした状態ではんだを介して電子部品の端子を接続して実装し、
次いで、前記パッド及び前記パッドに実装された前記電子部品を樹脂で上方から被覆して樹脂層を形成することにより一体化してなる樹脂パッケージモジュールを形成するようにした。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、はんだフラッシュの発生を確実に抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１Ａは、従来の樹脂パッケージモジュールを模式的に示す側断面図であり、図１Ｂは、図１Ａに示す従来の樹脂パッケージモジュールにおいてはんだフラッシュが発生した状態を示す側断面図である。

【図2】本発明の実施の形態に係る樹脂パッケージモジュールの外観斜視図である。

【図3】図２のＡ―Ａ線断面図である。

【図4】図４Ａは、樹脂パッケージモジュールにおける電子部品の実装を模式的に示す断面図であり、図４Ｂは、樹脂パッケージモジュールのパッドの平面図である。

【図5】図４Ａに示す樹脂パッケージモジュールに再リフローを施した状態を模式的に示す断面図である

【図6】リフローで半導体ＩＣバンプに接続した凹部を有する基板側の端子を示す図である。

【図7】リフローする前の凹部を有する基板側の端子を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

【0017】

図２は、本発明の実施の形態に係る樹脂パッケージモジュールの外観斜視図であり、図３は、図２のＡ―Ａ線断面図である。

【0018】

図２及び図３に示す樹脂パッケージモジュール１０は、基板２０と、電子部品４０、５０、６０と、樹脂層７０とを有する。

【0019】

樹脂パッケージモジュール１０は、基板２０の実装面に電子部品４０、５０、６０が実装され、これら電子部品４０、５０、６０の上方から実装面を被複するように樹脂層７０が設けられることで形成されている。

【0020】

基板２０は、図３に示すような絶縁体と回路パターンを複数積み重ねた、多層基板やビルドアップ基板で構成されることが一般的であるが、片面基板や両面基板であっても良い。また、基板２０は、上記リジッド基板のみならず、フレキシブル基板であっても良く、基板材質は問わない。

【0021】

基板２０の表面（実装面）には、電子部品４０、５０、６０を含む実装部品に電気的に接続されるパッド３０（図４参照）等の端子が配設されている（図４参照）。端子は回路の一部であってもよい。

【0022】

電子部品４０、５０、６０は、例えば半導体部品、チップ部品、水晶振動子、コンデンサ、コイル、抵抗等であり、基板２０にはんだを介して実装される部品であればどのような部品であってもよい。樹脂パッケージモジュール１０は、複数個、複数種類の電子部品４０、５０、６０を同時に内蔵させて、樹脂層７０内で所望の回路を構成されてもよい。

【0023】

樹脂層７０は、封止樹脂により形成され、電子部品４０、５０、６０が実装される基板２０の実装面を封止する。樹脂層７０は、基板２０に実装される電子部品４０、５０、６０、電子回路などを保護するとともに、電子部品の発熱を放出する機能を有することが好ましい。樹脂層７０は、例えば、熱硬化性のエポキシ樹脂等の樹脂を用いて形成される。樹脂層７０は、エポキシ樹脂に無機フィラーを含有したエポキシ樹脂としてもよい。

【0024】

図４は、樹脂パッケージモジュールの要部構成の説明に供する図であり、図４Ａは、樹脂パッケージモジュールにおける電子部品の実装を模式的に示す断面図であり、図４Ｂは、樹脂パッケージモジュールのパッドの平面図である。図４では、樹脂パッケージモジュール１０において、電子部品４０の基板２０への実装を示しているが、電子部品５０、６０も同様に実装されてもよい。

【0025】

図４に示す電子部品４０は、直方形状に形成されている。電子部品４０は、例えば、コンデンサであり、部品本体４２と、部品本体４２を挟むように配置され、部品本体４２に接続された電極４４、４４と、を有する。

【0026】

電子部品４０は、樹脂層７０内で電極４４、４４ではんだ４６を介してパッド３０に電気的に接続されている。図４Ａでは、はんだ４６は、はんだフィレットとしてパッド３０と電極４４、４４間に設けられている。

【0027】

はんだ４６は、錫を主成分とするソルダーペーストであり、パッド３０と電極４４の双方の間に介在させて、リフローによりはんだ４６を溶融状態(液相)にすることで、パッド３０と電極４４の結合部に合金層(金属間化合物）を形成し接合する。なお、パッド３０は、ニッケル-金メッキ等の表面処理がなされた銅箔であり、電極４４は、下地に銅や銀、表面にニッケル-錫メッキ層が形成されたものが一般的である。

【0028】

電極４４は、パッド３０上に配置されている。電極４４はパッド３０と平面視同形状である。これにより、電極４４は、パッド３０との導通面積を効果的に確保でき、双方間で効率良く導通できる。

【0029】

パッド３０は、表裏面を貫通する貫通孔３２を有する。詳細は後述するが、貫通孔３２は、はんだ４６による接続部分に再リフローが行われる場合に、樹脂層７０内で溶融して余剰となるはんだ４６を流入可能に構成される。貫通孔３２は、流入するはんだ４６を収容する。

【0030】

貫通孔３２は、例えば、パッド３０の全面に亘って複数配設され、再リフロー時において溶融して膨張するはんだを好適に収容する。貫通孔３２は、パッド３０の全面に亘って所定間隔を空けて設けられ、はんだ接続時或いは樹脂層７０形成時のリフロー後、つまり、基板２０が電子部品４０、５０、６０を実装して樹脂層７０で被覆された状態では、貫通孔３２の内部は中空状態である。

【0031】

図４Ａに示すように貫通孔３２は、パッド３０のみを貫通して設けられているが、基板２０にも連通して設けられてもよい。すなわち、パッド３０には電極４４が全面に接続されているとともに、貫通孔３２は、電極４４の直下で開口して形成されている。

【0032】

＜樹脂パッケージモジュール１０の動作＞
樹脂パッケージモジュール１０は、基板２０を、基板２０上に実装された電子部品４０、５０、６０とともに樹脂パッケージしてなる。樹脂パッケージモジュール１０では、パッド３０は、中空（空孔）状態である貫通孔３２を有した状態で電極４４にはんだ接合された構成となっている。

【0033】

図５は、図４Ａに示す樹脂パッケージモジュール１０に再リフローを施した状態を模式的に示す断面図である。

【0034】

図５に示すように、この樹脂パッケージモジュール１０を、例えば、マザーボード等の基板２００にリフローして実装する場合、樹脂パッケージモジュール１０においては、樹脂層７０に内蔵された状態のはんだ４６は再リフローされる。

【0035】

このとき、樹脂層７０内では、樹脂層７０に被覆されたはんだ４６は、再溶融して体積が膨張しようとする（溶融したはんだ４６は黒矢印方向に膨張しようとする）。

【0036】

しかしながら、パッド３０は、中空状態である貫通孔３２を有する（図４参照）ので、
溶融して膨張したはんだ４６は、樹脂層７０と電極４４、樹脂層７０とパッド３０との密着した界面を押圧することなく、貫通孔３２に流れる（矢印Ｒで示す）。

【0037】

本実施の形態の樹脂パッケージモジュール１０は、基板２０に接続可能なパッド３０と、はんだ４６を介してパッド３０に実装される電子部品４０、５０、６０と、パッド３０と電子部品４０、５０、６０を被覆するように樹脂でパッケージした樹脂層７０とを有する。パッド３０は、パッド３０の表裏面を貫通して設けられ、はんだ４６が流入可能な貫通孔３２を有する。

【0038】

また、樹脂パッケージモジュール１０の製造方法は、貫通孔３２が形成されたパッド３０に、貫通孔３２を中空にした状態ではんだ４６を介して電子部品４０の端子（電極４４）を接続して実装する。次いで、パッド３０及びパッド３０に実装された電子部品４０、５０、６０を樹脂で上方から被覆して樹脂層７０を形成することにより一体化することで形成される。

【0039】

このように、貫通孔３２は、再リフロー時に発生する溶融はんだ４６を収容できるので、電極４４、パッド３０との界面で発生する応力は低減し、再リフロー時における電子部品４０のはんだフラッシュを抑制できる。これを実現する樹脂パッケージモジュール１０を製造できる。

【0040】

＜樹脂パッケージモジュール１０製造後の空孔（中空）状態である貫通孔３２＞
図６は、リフローで半導体ＩＣバンプに接続した凹部を有する基板側の端子を示す図であり、図７は、リフローする前の凹部を有する基板側の端子を示す図である。

【0041】

図６に示すように、樹脂層７００内において、基板３００上（詳細には、基板３００の表面の絶縁面部３０２）に設けられた端子２００ａは、上方に開口する凹部２１０を有する。この端子２００ａには、はんだバンプ４０６を介して電子部品４００（詳細には、半導体ＩＣ４００の表面の絶縁面部４０２）の電極４４０が接続されている。凹部２１０内には、はんだ空隙が形成されている。はんだ空隙は、図７に示すように樹脂層７００を形成する前に、ソルダーペースト４０６Ａを、端子２００ａの凹部２１０を塞ぐように配置しリフローすることによって形成される知見を得ている。

【0042】

すなわち、はんだバンプ４０６の下方に凹部を設けて、凹部２１０をはんだバンプ４０６或いはソルダーペースト４０６Ａで閉塞してリフローすることにより、凹部には、空隙が形成される。これは、凹部２１０を貫通孔３２に変えた場合も同様であり、本実施の形態のように、端子であるパッド３０に貫通孔３２を設けてリフローすると、貫通孔３２にはんだ４６が流入することなく、貫通孔３２が中空状態のまま、樹脂パッケージモジュール１０を製造できる。なお、図７において、凹部２１０を連通させた状態、つまりソルダーペースト４０６Ａで凹部２１０を閉塞しない状態でリフローすると、凹部２１０内に溶融したソルダーペースト（はんだ）４０６Ａを流入させることができる。よって、樹脂パッケージモジュール１０を製造する際には、上述の現象をリフロー時、再リフロー時で用いることができる。

【0043】

以上、本発明の実施の形態について説明した。なお、以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されない。つまり、上記装置の構成や各部分の形状についての説明は一例であり、本発明の範囲においてこれらの例に対する様々な変更や追加が可能であることは明らかである。

【産業上の利用可能性】

【0044】

本発明に係る樹脂パッケージモジュール及び樹脂パッケージモジュールの製造方法は、はんだフラッシュの発生を確実に抑制できる効果を有し、安定した機能を有する樹脂パッケージモジュールを有する基板を備える装置に用いるものとして有用である。

【符号の説明】

【0045】

２０、３００ 基板
２１ 積層基板
３０ パッド
３２ 貫通孔
４０、５０、６０ 電子部品
４２ 部品本体
４４、４４０ 電極
７０、７００ 樹脂層
２００ 基板
２００ａ 端子
２１０ 凹部
４００ 半導体ＩＣ
４０６ はんだバンプ（はんだ）
４０６Ａ ソルダーペースト（はんだ）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】