JP2001274196A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】薄型の半導体チップを配線基板に接合した構造
の半導体装置の反りを防止する。 【解決手段】半導体チップ１は、活性面側において、半
田ボール４を介して配線基板２に接合されている。半導
体チップ１の非活性面には、配線基板２と同じ材料から
なる絶縁板３が接合されている。 【効果】半導体チップ１の活性面および非活性面におい
て、熱膨張および熱収縮が等しく生じる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体チップを
たとえばフィルム状の配線基板上に接合した構成の半導
体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の実装面積を減少させるため
に、半導体チップ自身とほぼ同等の大きさのＩＣパッケ
ージであるチップサイズパッケージについての開発が従
来から行われている。チップサイズパッケージ型の半導
体装置の一つの形態に、表面実装型のパッケージがあ
る。この表面実装型のパッケージでは、薄型の半導体チ
ップが、フィルム状の配線基板上に接合され、このフィ
ルム状の配線基板が、電子機器内の実装基板上に実装さ
れる。半導体チップと接合される配線基板は、半導体チ
ップの周縁部に配列された複数のパッドを再配線して配
線基板の下面に二次元配列された半田ボールと接続する
内部配線を有している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが上述のような
構成では、極めて薄型の半導体チップを、これとは熱膨
張係数の異なる配線基板に接合した構造であるので、環
境温度の変化に伴って、パッケージに反りが生じるとい
う問題がある。そこで、この発明の目的は、上述の技術
的課題を解決し、薄型の半導体チップを配線基板に接合
した構造でありながら反りが生じることを防止できる半
導体装置を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段および発明の効果】状況の
目的をを達成するための請求項１記載の発明は、半導体
チップと、この半導体チップの一方表面側に接合され、
上記半導体チップと電気接続された配線基板と、上記半
導体チップの他方表面側に接合され、上記配線基板と同
じ材料からなる反り防止基板とを含むことを特徴とする
半導体装置である。この発明によれば、半導体チップ
は、同一材料からなる配線基板および反り防止基板（た
とえば、絶縁材料からなる。）で挟持されるので、たと
え半導体チップが、厚さ１００μｍ程度の薄型のもので
あっても、環境温度の変化によりパッケージに反りが生
じるおそれがない。すなわち、環境温度が変化した時に
は、半導体チップの両面において、熱膨張または熱収縮
が等しく生じるので、パッケージに反りが生じることを
防止できる。
【０００５】請求項２記載の発明は、上記配線基板の上
記半導体チップとは反対側の表面に、表面実装用の外部
接続部材が配置されていることを特徴とする請求項１記
載の半導体装置である。この構成によれば、配線基板の
半導体チップとは反対側の表面に、表面実装用の外部接
続部材（半田ボールやランドなど）が設けられているの
で、この半導体装置を電子機器内の実装基板に表面実装
することができる。
【０００６】請求項３記載の発明は、上記反り防止基板
は別の配線基板であって、この反り防止基板の上記半導
体チップとは反対側に、当該反り防止基板に電気接続さ
れた別の半導体チップが接合されていることを特徴とす
る請求項１または２記載の半導体装置である。この構成
によれば、反り防止基板を挟んでさらに別の半導体チッ
プを積層することができるので、半導体チップのいわゆ
る三次元実装が可能になる。これにより、半導体チップ
の高密度実装が可能になるから、結果として、半導体装
置の実質的な集積度を向上することができる。
【０００７】請求項４記載の発明は、上記配線基板と上
記反り防止基板との間に、これらを電気接続するための
配線材が介装されていることを特徴とする請求項１ない
し３のいずれかに記載の半導体装置である。この構成に
よれば、配線基板と反り防止基板との間に電気接続用の
接続部材が配置されるので、反り防止基板（配線基板と
しての機能を有する）に接合された別の半導体チップ
を、配線基板に電気接続することができる。
【０００８】同様にして、当該別の半導体チップの上面
に配線基板と同じ材料からなる反り防止基板を配置して
三層以上の三次元積層構造を構成することもできる。こ
の場合に、配線基板と反り防止基板との間および各層の
反り防止基板の間に配線材を配置することが好ましい。
これにより、各層の半導体チップ間および／または各層
の半導体チップと配線基板との間の電気接続を達成する
ことができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照してこの発
明の実施の形態について説明する図１は、この発明の一
実施形態に係る半導体装置の構成を説明するための図解
的な断面図である。この半導体装置は、薄型の半導体チ
ップ１と、この半導体チップ１を挟持するように設けら
れた配線基板２および反り防止基板としての絶縁板３と
を含み、平面視において半導体チップ１自身の大きさと
ほぼ同程度の大きさに構成されたチップサイズパッケー
ジ型の装置である。
【００１０】半導体チップ１は、その活性表面を配線基
板２に対向させて配置されている。この半導体チップ１
の活性面には、半田ボール４が、その周縁に沿って複数
個配列されて形成されている。この半田ボール４を介し
て、半導体チップ１が配線基板２と接合されており、こ
れにより、半導体チップ１の内部回路が配線基板２に電
気接続されている。配線基板２は、たとえばフィルム状
の基板であって、半導体チップ１の半田ボール４に接続
される内部配線（図示せず）を備えている。この内部配
線は、配線基板２の半導体チップ１とは反対側の表面に
二次元的に配列されている複数個の半田ボール５（表面
実装用外部接続部材）に接続されている。配線基板２の
内部配線は、半導体チップ１の周縁に沿って配列された
半田ボール４をそれぞれ配線基板２の下面に二次元的に
配列された半田ボール５に接続するように形成されてい
る。
【００１１】一方、半導体チップ１の配線基板２とは反
対側の表面には、絶縁板３がたとえば、接着剤によって
貼り付けられて接合されている。この絶縁板３は、配線
基板２を構成する絶縁材料と同じ絶縁材料を用いて作製
されている。そして、この絶縁板３の厚さは、配線基板
２の厚さとほぼ等しくされている。これにより、半導体
チップ１の活性面および非活性面には、それぞれ等しい
熱膨張係数の板状体である配線基板２および絶縁板３が
接合されていることになる。したがって、環境温度が変
化した場合に、半導体チップ１の活性面および非活性面
において、熱膨張または熱収縮が等しく生じるから、当
該半導体装置の使用時または保管時などに、パッケージ
に反りが生じるおそれがない。
【００１２】このチップサイズパッケージ型の半導体装
置は、配線基板２の下面に設けられた複数個の半田ボー
ル５を電子機器に設けられたより大きな実装基板１０に
電気接続させることによって、この電子機器に装着され
る。図２は、この発明の第２の実施形態に係る半導体装
置の構成を説明するための図解的な断面図である。な
お、この図２において、上述の図１に示された各部に対
応する部分には、図１の場合と同一の参照符号を付して
示す。
【００１３】この半導体装置も、上述の図１に示された
第１の実施形態の場合と同じく、平面視における全体の
大きさが半導体チップ自身の大きさにほぼ等しい、いわ
ゆるチップサイズパッケージ型のものである。この実施
形態の半導体装置は、複数個の薄型半導体チップ１１，
１２，１３を積層して構成されている。すなわち、配線
基板２上に第１の半導体チップ１１が実装されており、
この半導体チップ１１上に、配線基板２１を介して第２
の半導体チップ１２が積層されており、この第２の半導
体チップ１２上に、配線基板２２を介して第３の半導体
チップ１３が積層されている。
【００１４】第１の半導体チップ１１は、上述の第１の
実施形態における半導体チップ１の場合と同じく、その
活性面に形成された半田ボール４を配線基板２に接合さ
せることによって、この配線基板２を介して電子機器内
のより大きな実装基板に電気接続できるようになってい
る。第１の半導体チップ１１と第２の半導体チップ１２
との間に介装される配線基板２１は、第１の半導体チッ
プ１１に対しては、その活性面および非活性面の熱膨張
の差を補償する反り防止基板として機能する。そして、
この配線基板２１は、第２の半導体チップ１２に対して
は、外部との電気接続のための配線基板として機能して
いる。すなわち、配線基板２１は、第２の半導体チップ
１２の活性面に形成された複数個の半田ボール４１に電
気接続される複数の内部配線（図示せず）を有してい
る。この内部配線は、配線基板２１の下面、すなわち第
１の半導体チップ１１側の面に設けられた層間接続部材
５１（配線材）に接続されている。
【００１５】層間接続部材５１は、配線基板２および配
線基板２１の各内部配線間を接続するように、第１の半
導体チップ１１の周囲に複数個配列されて設けられてい
る。配線基板２１の内部配線がこの層間接続部材５１に
接続されることによって、第２の半導体チップ１２は、
半田ボール４１および配線基板２１の内部配線ならびに
層間接続部材５１を介して、配線基板２に電気接続され
ることになる。層間接続部材５１は、配線基板２の内部
配線に接続されているから、第２の半導体チップ１２と
第１の半導体チップ１１との間の電気接続が可能である
とともに、第２の半導体チップ１２と当該半導体装置が
実装される電子機器内の実装基板との間の電気接続も可
能である。
【００１６】第３の半導体チップ１３に関しても同様の
構造がとられている。すなわち、第２の半導体チップ１
２と第３の半導体チップ１３との間に介装された配線基
板２２は、第２の半導体チップ１２に対して、その活性
面および非活性面の間の熱膨張係数の差を補償するため
の反り防止基板として機能する。第３の半導体チップ１
３の活性面に設けられた複数の半田ボール４２は、配線
基板２２の内部配線（図示せず）に接続されている。こ
の配線基板２２の内部配線は、配線基板２１，２２の間
に配置された層間接続部材５２にそれぞれ接続されてい
る。層間接続部材５２は、第２の半導体チップ１２の周
囲に、複数個配列されて設けられている。この層間接続
部材５２は、配線基板２１の内部配線に接続されてい
る。
【００１７】これにより、第３の半導体チップ１３は、
第１または第２の半導体チップ１１，１２に電気接続で
きるほか、当該半導体装置が実装される電子機器内の実
装基板にも電気接続をすることができるようになってい
る。第３の半導体チップ１３の上面、すなわち非活性面
には、絶縁板３がたとえば接着剤により貼り付けられて
いる。配線基板２，２１，２２および絶縁板３は、いず
れも同じ縁材料を用いて構成されており、かつそれらの
厚さがほぼ等しく形成されている。したがって、第１、
第２および第３の半導体チップ１１，１２，１３につい
ては、各活性面および非活性面における熱膨張また熱収
縮がそれぞれに等しく生じるので、環境温度の変化によ
りいずれかの半導体チップに反りが生じることがない 以上、この発明の２つの実施形態について説明したが、
この発明は、他の形態でも実施することができる。すな
わち、上述の２つの実施形態においては、最下層に位置
する配線基板２の下面に半田ボール５を複数個配列し
た、いわゆるボールグリッドアレイの形式の半導体装置
について説明したけれども、半導体装置装置と電子機器
の内部の実装基板などとの接続は、他の形式の外部端子
によっても行うことができる。すなわち、配線基板２の
下面に半田ボール５を設けずに、配線基板２の内部配線
に接続された平坦な端子部（ランド）を露出させてお
く、ランドグリッドアレイ形式が採用されてもよい。
【００１８】また、上述の第２の実施形態では、３つの
半導体チップ１１，１２，１３を積層した例について説
明したけれども、２層構造の半導体装置や、４層以上に
半導体チップを積層した構造も同様にして実現できる。
さらに、上述の実施形態においては、半導体チップの配
線基板への接合を半田ボールで行うようにしているが、
半導体チップの表面に金などの耐酸化性金属からなるバ
ンプを形成し、これを配線基板の表面に設けた金めっき
部などに接合するようにして、半導体チップを配線基板
に接合してもよい。
【００１９】その他、特許請求の範囲に記載された技術
的事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る半導体装置の
構成を説明するための図解的な断面図である。
【図２】この発明の第２の実施形態に係る半導体装置の
構成を説明するための図解的な断面図である。
【符号の説明】
１ 半導体チップ ２ 配線基板 ３ 絶縁板（反り防止基板） ５ 半田ボール １１ 半導体チップ １２ 半導体チップ １３ 半導体チップ ２１ 配線基板（反り防止基板） ２２ 配線基板（反り防止基板） ５１ 層間接続部材 ５２ 層間接続部材

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】半導体チップと、 この半導体チップの一方表面側に接合され、上記半導体
    チップと電気接続された配線基板と、 上記半導体チップの他方表面側に接合され、上記配線基
    板と同じ材料からなる反り防止基板とを含むことを特徴
    とする半導体装置。
  2. 【請求項２】上記配線基板の上記半導体チップとは反対
    側の表面に、表面実装用の外部接続部材が配置されてい
    ることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
  3. 【請求項３】上記反り防止基板は別の配線基板であっ
    て、この反り防止基板の上記半導体チップとは反対側
    に、当該反り防止基板に電気接続された別の半導体チッ
    プが接合されていることを特徴とする請求項１または２
    記載の半導体装置。
  4. 【請求項４】上記配線基板と上記反り防止基板との間
    に、これらを電気接続するための配線材が介装されてい
    ることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載
    の半導体装置。
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