半导体模块及其生产方法以及用于IC卡的模块技术

一种半导体模块，它包含： 由其二面上制作有导体图形的绝缘体制成的印刷电路板；以及 安装在印刷电路板上并用树脂密封的半导体芯片， 其特征在于，金属片或潮气渗透阻挡片被粘合在与面对印刷电路板一侧相反的半导体芯片表面上。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及其上提供有IC芯片的模块及其装配的封装技术。详细地说，本专利技术涉及一种半导体模块，它能够被减小厚度却仍然能够提供周边元件抗环境条件的高可靠性，还涉及模块的生产方法以及用于IC卡等的模块。
技术介绍
新近，其上提供有半导体集成电路器件的IC卡，已经被实际用于诸如公共汽车和火车之类的公交月票、包括银行卡在内的金融卡、或身份证。由于IC卡本身具有磁卡不提供的数据处理功能和高的安全性功能，故此优点使其应用更为广阔。IC卡被分为3种类型，亦即接触型、非接触型、以及具有接触型和非接触型二种功能的组合型。对于第一种类型即接触型IC卡，它在提供IC芯片的反面上具有电极，这些电极与作为外部器件的读出/写入器件形成机械接触并起待要被电连接的端子的作用。相反，对于第二类型即非接触型IC卡，它具有诸如绕制型入口或腐蚀线圈型入口之类的天线，并由读出/写入器件利用天线接收的电磁波以非接触方式供电和交换数据。由于IC卡在大多数情况下被放在衣服口袋、钱包、月票夹等中，故非常需要其轻便。为了获得轻便性，必须减薄IC卡模块，因为通常IC卡若为1.0mm或更薄，则容易携带。为了满足结构薄的要求，必须使IC卡模块的各个组成部分，具体地说是印刷电路板、IC芯片、键合引线(特别是引线环的高度)、以及密封树脂，尽可能薄。但当试图使印刷电路板更薄时，在模块制造的封装工艺中，提供IC芯片之后的加工性能将变坏。因此，目前的生产极限是大约100μm。当IC芯片与诸如QFP(四列扁平封装件)、SOP(小外形封装件)、CSP(芯片尺寸封装件)之类的典型半导体封装件一起使用时，产品不得不至少成为200μm厚。引线环被制作在离IC芯片顶部大约150μm的高度处，这样，当IC芯片和引线用树脂密封时，需要形成离IC芯片表面大约200μm或更厚的树脂填料。若试图使元件更薄，则IC芯片可能由于弯曲负载而破裂，并可能引起致命的缺陷，使IC芯片的电路不工作。在密封树脂厚度的减小过程中，若环氧树脂含有少量填充剂，则整个模块变得容易由于树脂中的应力而弯曲，接触型IC卡的电端子表面从而出现极差的平整性和平滑性，引起与读出/写入器件电连接端子的连接失效。另一方面，若环氧树脂含有大量填充剂，则流动性极差，产生未被填充的部分。在日本专利申请公开Hei 11 No.296638(以下称为第一现有技术)和日本专利申请公开Hei 11 No.238744(以下称为第二现有技术)等中，已经公开了用来生产具有必要机械强度的薄IC模块的密封技术。具体地说，专利申请公开Hei 11 No.296638(第一现有技术)公开了一种技术，用来将IC芯片及其外围部分密封在凹陷的外壳中，并在其中留有空洞。图1示出了此技术的模块的剖面结构。此图所示的模块在印刷电路板20上提供有IC芯片4，而IC芯片4的电极被引线5电连接到印刷电路板20的预定端子，然后用凹陷外壳17覆盖，以便隔离和保护IC芯片4和引线5免受外部空气的影响。在此技术中，弹性模量大于单晶硅的材料被用于凹陷外壳17，以便保护IC芯片4和加固模块。但在此现有技术中，模块仅仅被印刷电路板20与凹陷外壳17之间的界面连接包封，而芯片4和引线5仍然在空洞中。当这种结构的模块被制作到IC卡模块卡中并承受变形、扭曲、和其它机械测试时，印刷电路板20与凹陷外壳17之间的界面可能破裂，水就能够容易地通过破裂处进入。而且，若采用诸如玻璃环氧树脂、聚酰亚胺之类的有机衬底时，由于有机衬底本身容易渗透潮气，故反复地吸收潮气、降低环境温度、内部气氛凝结，将引起水在IC芯片4及其空洞内的外围部分周围凝结。于是，为了改善抗弯曲、扭曲等的机械强度，必须提供一种具有足够高的机械强度的结构。日本专利申请公开Hei 11 No.238744(第二现有技术)公开了一种密封技术，其中IC芯片4被未被固化的密封树脂包封，用称为顶部箔的圆盘18覆盖，圆盘18用冲压工具切自环氧树脂或聚酰亚胺树脂膜并固化。图2示出了此现有技术的模块的剖面结构。借助于在印刷电路板20上提供IC芯片4，将印刷电路板20的端子与IC芯片4的预定端子电连接，在芯片上涂敷液体树脂19，并放置薄片亦即顶部箔18以确保平滑表面，来构成此图所示的模块。根据此技术，借助于在液体树脂19上放置顶部箔18，能够改善模块厚度的可控性。而且，顶部箔18还用作加固元件，从而改善抗冲击性。在日本专利申请公开Hei 11 No.296638(第一现有技术)中，用倒装芯片安装工艺或COB(电路板上芯片)引线键合工艺在印刷电路板20上提供IC芯片4之后，印刷电路板上的IC芯片4及其外围部分沿凹陷外壳17的边沿被密封。但即使凹陷外壳17由透气性非常低的材料制成，若在凹陷外壳17内部存在着空洞，则潮气也会通过粘合表面或通过一般由玻璃环氧树脂、聚酰亚胺、或其它有机化合物组成的印刷电路板20发生渗透，且空洞中的温度升高。例如，若模块用于30℃和相对湿度为70％的外部环境下，凹陷外壳17中的潮气很快就变成等于外部环境的潮气。当从这一条件冷却时，其中的潮气凝结，并引起IC芯片4表面上以及印刷电路板20内互连电路中的漏电，导致工作错误。在日本专利申请公开Hei 11 No.238744(第二现有技术)中，利用冲压工具切割顶部箔18，并放置和固化以完成密封。此顶部箔18起调整IC卡模块树脂密封高度的作用，并提供加固功能，但对防止外部环境影响不提供任何贡献。
技术实现思路
根据上面所述提出了本专利技术，本专利技术的目的因而是提供一种半导体模块，当暴露于例如高温高湿度存储环境、施加有偏压的高温高湿度环境、气相增压环境之类的恶劣环境时，此模块能够防止出现伴随潮气渗透的缺陷，此恶劣环境与IC模块上的抗环境测试的条件可比拟，并能够减少实际抗环境测试中缺陷的出现，从而改善生产成品率以及改善实际使用环境下的可靠性。亦即，本专利技术的目的是提供这样一种半导体模块及其生产方法以及一种用于IC卡等的模块。为了达到上述目的，本专利技术如下构成根据本专利技术的第一方面，半导体模块包含由其二面上制作有导体图形的绝缘体制成的印刷电路板；以及安装在印刷电路板上并用树脂密封的半导体芯片，其特征在于，金属片或潮气渗透阻挡片被粘合在与面对印刷电路板一侧相反的半导体芯片表面上。根据本专利技术的第二方面，具有上述第一特点的半导体模块还包含，提供在其上提供半导体芯片的印刷电路板表面上的天线连接端子和/或提供在与其上安装半导体芯片的表面相反的下侧上的电连接电极。根据本专利技术的第三方面，具有上述第一特点的半导体模块的特征在于，金属片由不锈钢、42合金、铝或铜组成。根据本专利技术的第四方面，具有上述第一特点的半导体模块的特征在于，潮气渗透阻挡片由氧化铝陶瓷组成。根据本专利技术的第五方面，具有上述第一特点的半导体的特征在于，金属片或潮气渗透阻挡片的厚度为100μm或以下。根据本专利技术的第六方面，具有上述第一特点的半导体模块的特征在于，粘合层被提供来键合半导体芯片与金属片或潮气渗透阻挡片，且粘合层的厚度为30μm或以下。根据本专利技术的第七方面，具有上述第一特点的半导体模块的特征在于，金属片的非粘合表面被制作成具有凹槽和突出。根据本专利技术的第八方面，一种半导体模块生产方法，从而使半导体芯片被安装在其二侧制作有导体图形的绝缘体制成的印刷电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体模块，它包含由其二面上制作有导体图形的绝缘体制成的印刷电路板；以及安装在印刷电路板上并用树脂密封的半导体芯片，其特征在于，金属片或潮气渗透阻挡片被粘合在与面对印刷电路板一侧相反的半导体芯片表面上。2.根据权利要求1的半导体模块，还包含提供在其上提供半导体芯片的印刷电路板表面上的天线连接端子和/或提供在与其上安装半导体芯片的表面相反的下侧上的电连接电极。3.根据权利要求1的半导体模块，其中，金属片由不锈钢、42合金、铝或铜形成。4.根据权利要求1的半导体模块，其中，潮气渗透阻挡片由氧化铝陶瓷形成。5.根据权利要求1的半导体模块，其中，金属片或潮气渗透阻挡片的厚度为100μm或以下。6.根据权利要求1的半导体模块，其中，粘合层被提供来键合半导体芯片与金属片或潮气渗透阻挡片，且粘合层的厚度为30μm或以下。7.根据权利要求1的半导体模块，其中，金属片的非粘合表面被制作成具有凹槽和突出。8.一种半导体模块生产方法，从而使半导体芯片被安装在由其二面上制作有导体图形的绝缘体制成的印刷电路板上，且其上安装有半导体芯片的印刷电路板被树脂密封，此方法包含下列步骤将半导体芯片安装在印刷电路板上；用引线在其间实现电连接；以及在印刷电路板的半导体芯片安装侧上用模压树脂进行密封之前，用其间的粘合层将金属片或潮气渗透阻挡片粘合在半导体芯片表面上。9.一种半导体模块生产方法，从而使半导体芯片被安装在由其二面上制作有导体图形的绝缘体制成的印刷电路板上，且其上安装有半导体芯片的印刷电路板...

【专利技术属性】
技术研发人员：西川昌孝，
申请(专利权)人：夏普公司，
类型：发明
国别省市：