JP2001110978A - 半導体装置の実装構造 - Google Patents

半導体装置の実装構造

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JP2001110978A
JP2001110978A JP28324999A JP28324999A JP2001110978A JP 2001110978 A JP2001110978 A JP 2001110978A JP 28324999 A JP28324999 A JP 28324999A JP 28324999 A JP28324999 A JP 28324999A JP 2001110978 A JP2001110978 A JP 2001110978A
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JP
Japan
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mounting
intermediate connection
circuit board
semiconductor chip
units
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JP28324999A
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Yukihiro Okuhara
幸弘 奥原
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Seiko Epson Corp
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Seiko Epson Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector

Abstract

(57)【要約】 【課題】 実装面積が小さくかつクラックの発生を抑制
し得る高密度実装で高信頼性の半導体装置の実装構造を
提供する。 【解決手段】 フレキシブルな中間接続層31〜33を
含む実装ユニットU1〜U3を用いて実装回路基板11
にCSP構成の複数の半導体チップ21〜23を実装す
る。例えば、実装ユニットU3において、半導体チップ
23のパッド側に形成された外部接続用の複数の突起電
極BMPは、中間接続層33上の導電パターンCPTの
所定箇所と接続されている。中間接続層33は、少なく
とも接続された半導体チップ23の横方向に延在してい
る。他の実装ユニットU1,U2においても同様であ
り、半導体チップ21〜23を積層する形態を有して、
各中間接続層31〜33の外部端子TMを実装回路基板
11に接続している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の実装
形態に係り、特にBGA(Ball Grid Array)やCSP
(Chip Size Package またはChip Scale Package)の構
造を有する半導体装置の実装構造及び実装方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の実装は、リードフレームを
利用した製品の実装の他、はんだバンプ等の外部接続端
子を利用して回路基板に接続する製品も多用されてい
る。その中でも、CSP(Chip Size Package またはCh
ip Scale Package)は、半導体ベアチップ表面のパッド
に外部接続端子を直接形成し、基板に実装する構造を有
する。従ってCSPは、実装面積が最小限に抑えられ、
実装面の限られた製品、あるいは携帯機器等、小型化が
要求される製品に使用される。
【0003】図5は、CSPに適用される従来の実装形
態を示す断面図である。実装基板61にCSP構成の半
導体チップ62が実装されている。すなわち、半導体チ
ップ62の複数の外部端子(はんだバンプ)63は、実
装基板61上の導電パターン611の所定箇所とクリー
ムはんだ印刷等の技術を用いて接続される。パッド64
に接続されている外部端子63以外の領域は保護膜65
で覆われている。実装基板61上における導電パターン
611の所定箇所以外の領域には絶縁膜(保護膜)61
2で覆われている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成は、複数のICを積層する方向には実装できない構造
である。さらなる実装密度が要求される場合、半導体チ
ップを複数積層し、実装するという方策が講じられる
が、このような構成では対処不可能である。
【0005】また、実装構造において、半導体チップ6
2を構成するシリコンと、実装基板61を構成するエポ
キシ樹脂等の熱膨張率は異なっている。矢印F1,F2
は、それぞれ実装基板61と半導体チップ62の熱膨張
による応力の大きさの相違を矢印の長さで簡略的に表し
ている。従って、外部端子(はんだバンプ)63の接続
部は、上述のような応力の影響によって、クラックCR
Kを起こす恐れがある。クラックCRKが発生すると、
電気抵抗は増加し、最悪、オープンになるなどの不具合
を招くという問題がある。
【0006】本発明は上記のような事情を考慮してなさ
れたもので、その課題は、実装面積が小さくかつクラッ
クの発生を抑制し得る高密度実装で高信頼性の半導体装
置の実装構造を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の実
装構造は、半導体チップの突起電極部と、実装回路基板
とが電気的に接続される実装構造に関し、半導体チップ
と、この半導体チップの突起電極部が接続される導電パ
ターンが設けられて少なくとも前記突起電極部の接続位
置から横方向に延在し、延在端部に外部端子を有するフ
レキシブルな中間接続層とで構成される実装ユニットを
具備し、前記半導体チップを積層する形態を有して前記
実装ユニットを複数重ね、前記中間接続層それぞれの外
部端子を前記実装回路基板に接続したことを特徴とす
る。
【0008】本発明によれば、実装ユニット単位での実
装を重ねて高密度実装を実現する。半導体チップにおけ
る突起電極部の接続領域と実装回路基板への接続領域の
間は、上記フレキシブルな中間接続層が介在している。
中間接続層は、回路基板や半導体チップの応力に追従し
て変形する緩衝材となる。
【0009】
【発明の実施の形態】図1は本発明の第1実施形態に係
るCSP(Chip Size Package またはChip Scale Packa
ge)に適用される半導体装置の実装構造の要部を示す断
面図であり、図1(a)は概観を示し、図1(b)は、
同図(a)における1B部分の詳細な断面図を示してい
る。
【0010】図1(a)に示すように、実装回路基板1
1にCSP構成の複数の半導体チップ21〜23を実装
するにあたって、それぞれフレキシブルな中間接続層3
1〜33を含む実装ユニットU1〜U3を用いる。例え
ば、実装ユニットU3では、図1(b)に示すように、
半導体チップ23のパッド側に形成された外部接続用の
複数の突起電極BMPは、中間接続層33上の導電パタ
ーンCPTの所定箇所と接続されている。中間接続層3
3は、導電パターンCPTの接続ポイント以外絶縁膜P
RFで覆われている。各接続は導電性熱圧着、異方性導
電膜などを用いてもよい。中間接続層33は、少なくと
も接続された半導体チップ23の横方向に延在してい
る。
【0011】上記のような実装ユニットU3の半導体チ
ップ23と中間接続層33の接続構成は、他の、実装ユ
ニットU1における半導体チップ21と中間接続層31
の接続構成、実装ユニットU2における半導体チップ2
2と中間接続層32の接続構成においても同様である。
【0012】このような実装ユニットU1〜U3は、半
導体チップ21〜23を積層する形態を有して重ねられ
る。実装ユニットU1〜U3は、それぞれ下面が接着剤
ADHを介して固定されている。また、上記接着剤AD
Hの代りに容易に剥がしやすい粘着性のシートあるいは
テープ(図示せず)を挟んでもよい。そして、中間接続
層31〜33それぞれの外部端子TMを実装回路基板1
1に接続している。
【0013】上記構成によれば、CSP構成の半導体チ
ップ21〜23の高密度実装が可能である。しかも、半
導体チップ(21〜23)と実装回路基板11の熱膨張
率が互いに異なっていても、熱サイクルによる互いの伸
縮は直接影響し合うことはない。
【0014】すなわち、実装回路基板11への実装に
は、実装ユニットU1〜U3として、上記フレキシブル
な中間接続層31〜33が介在しているからである。中
間接続層(31〜33)は、回路基板11や半導体チッ
プ(21〜23)の応力に追従して変形する緩衝材とな
り、接続部のクラック発生を抑制することができる。
【0015】また、実装ユニットU1〜U3は、中間接
続層31〜33の延在方向を同じにして他の実装回路の
上に複数重ねることができる。これにより、実装回路基
板11の一領域に集中した接続領域を有することがで
き、実装面積を小さくすることができる。
【0016】また、実装ユニットU1〜U3は、それぞ
れ同様な中間接続層31〜33の長さを有している。よ
って、半導体チップ21〜23それぞれの回路遅延など
の条件に差が生じ難い。
【0017】図2は、第1実施形態の変形例に係る実装
構造を示す概観図である。図1と同様の箇所に同一の符
号を付す。上記図1では、中間接続層31〜33の延在
方向を同じにして実装ユニットU1〜U3を重ねる構成
であったが、図2では、中間接続層31〜33の延在方
向を異ならせている。これにより、実装回路基板11の
複数領域に分散した接続領域を有することができる。実
装回路基板11の配線パターンのレイアウト上都合がよ
いときにはこのような実装形態をとることができる。こ
のように、中間接続層31〜33を有する実装ユニット
U1〜U3は、高密度実装が達成できると共に配線の自
由度も持ち合わせている。
【0018】図3は、本発明の第2実施形態に係るCS
P(Chip Size Package またはChipScale Package)に
適用される半導体装置の実装構造の要部を示す断面図で
あり、図3(a)は概観を示し、図3(b)は、同図
(a)における3B部分の詳細な断面図を示している。
【0019】図3(a)に示すように、実装回路基板1
1にCSP構成の複数の半導体チップ41〜46を実装
するにあたって、それぞれフレキシブルな中間接続層5
1〜53を含む実装ユニットU10〜U30を用いる。
例えば、実装ユニットU30では、図3(b)に示すよ
うに、半導体チップ45,46それぞれのパッド側に形
成された外部接続用の複数の突起電極BMPが、中間接
続層53両面上の導電パターンCPTの所定箇所と接続
されている。中間接続層53は、導電パターンCPT接
続ポイント以外絶縁膜PRFで覆われている。各接続は
導電性熱圧着、異方性導電膜などを用いてもよい。中間
接続層53は、少なくとも接続された半導体チップ4
5,46の横方向に延在している。
【0020】上記のような実装ユニットU30の半導体
チップ45,46と中間接続層53の接続構成は、他
の、実装ユニットU10における半導体チップ41、4
2と中間接続層51の接続構成、実装ユニットU20に
おける半導体チップ43,44と中間接続層52の接続
構成においても同様である。
【0021】このような実装ユニットU10〜U30
は、半導体チップ41〜46を積層する形態を有して重
ねられる。実装ユニットU10〜U30は、それぞれ下
面が接着剤ADHを介して固定されている。また、上記
接着剤ADHの代りに容易に剥がしやすい粘着性のシー
トあるいはテープ(図示せず)を挟んでもよい。そし
て、中間接続層51〜53それぞれの表裏の外部端子T
Ma,TMbを実装回路基板11に接続している。
【0022】上記構成によれば、前記第1実施形態と同
様に、CSP構成の半導体チップ41〜46の高密度実
装が可能である。また、半導体チップ(41〜46)と
実装回路基板11の熱膨張率が互いに異なっていても接
続部にクラック等の懸念はない。実装ユニットU10〜
U30としてフレキシブルな中間接続層51〜53が介
在しているからであり、熱サイクルによる互いの伸縮は
直接影響し合うことはない。
【0023】さらに、実装ユニットU10〜U30は、
前記第1実施形態と同様に、それぞれ同様な中間接続層
51〜53の長さを有している。よって、半導体チップ
41〜46それぞれの回路遅延などの条件に差が生じ難
い。
【0024】図4は、第2実施形態の変形例に係る実装
構造を示す概観図である。図3と同様の箇所に同一の符
号を付す。上記図3では、中間接続層51〜53の延在
方向を同じにして実装ユニットU10〜U30を重ねる
構成であったが、図2では、中間接続層51〜53の延
在方向を異ならせている。これにより、実装回路基板1
1の複数領域に分散した接続領域を有することができ
る。実装回路基板11の配線パターンのレイアウト上都
合がよいときにはこのような実装形態をとることができ
る。このように、中間接続層51〜53を有する実装ユ
ニットU10〜U30は、高密度実装が達成できると共
に配線の自由度も持ち合わせている。
【0025】以上各実施形態によれば、実装ユニット
(U1〜U3、U10〜U30)は、ポリイミドなどの
テープを用いた中間接続層(31〜33、51〜53)
を有する。回路基板11では加熱、冷却時に発生する伸
縮は著しいが、中間接続層(31〜33、51〜53)
を介して接続するので、半導体チップ(21〜23、4
1〜46)に直接影響しない。これにより、CSPのよ
うな半導体チップに直接突起電極を形成するような構成
への接続部のクラック発生を抑制することができる。
【0026】実装ユニット(U1〜U3、U10〜U3
0)は、半導体チップを複数積み重ねる形態をとること
ができる。しかも、複数の半導体チップを積層した実装
ユニット下には他の回路の実装領域が存在可能である。
これにより、高密度実装が達成できると共に実装レイア
ウトの自由度も得られる。
【0027】なお、中間接続層(31〜33、51〜5
3)における実装回路基板11への外部端子(TM,T
Ma,b)による接続は、中間接続層(31〜33、5
1〜53)の端部領域において重なった中間接続層にビ
ア等を設けるなどして、積層実装とする半導体チップの
総合的な接続形態を構成したり、このような接続形態を
実現する専用の配線板を設けるなど、更なる実装面積の
縮小をめざした方策も考えられる。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
導体チップの突起電極とフレキシブルな中間接続層を実
装ユニットとしてこれを複数積み重ね、中間接続層によ
り実装回路基板の所定部に接続する。これにより、半導
体チップと回路基板の熱膨張率の違いによる応力の影響
をなくしつつ、高密度実装が達成される。また、実装ユ
ニットとして各中間接続層は同じ長さで各半導体チップ
それぞれの回路遅延の条件は同じとすることができる。
これにより、高密度実装で各接続部の信頼性は終始良好
となる高信頼性の半導体装置の実装構造を提供すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係るCSPに適用され
る半導体装置の実装構造の要部を示す断面図であり、図
1(a)は概観を示し、図1(b)は、同図(a)にお
ける1B部分の詳細な断面図を示している。
【図2】第1実施形態の変形例に係る実装構造を示す概
観図である。
【図3】本発明の第2実施形態に係るCSPに適用され
る半導体装置の実装構造の要部を示す断面図であり、図
3(a)は概観を示し、図3(b)は、同図(a)にお
ける3B部分の詳細な断面図を示している。
【図4】第2実施形態の変形例に係る実装構造を示す概
観図である。
【図5】CSPに適用される従来の実装形態を示す断面
図である。
【符号の説明】
11…実装回路基板 21〜23,41〜46…半導体チップ 31〜33,51〜53…中間接続層 U1〜U3,U10〜U30…実装ユニット BMP…突起電極 CPT…導電パターン PRF…絶縁膜 TM,TMa,TMb…外部端子

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体チップの突起電極部と、実装回路
    基板とが電気的に接続される実装構造に関し、 半導体チップと、この半導体チップの突起電極部が接続
    される導電パターンが設けられて少なくとも前記突起電
    極部の接続位置から横方向に延在し、延在端部に外部端
    子を有するフレキシブルな中間接続層とで構成される実
    装ユニットを具備し、 前記半導体チップを積層する形態を有して前記実装ユニ
    ットを複数重ね、前記中間接続層それぞれの外部端子を
    前記実装回路基板に接続したことを特徴とする半導体装
    置の実装構造。
  2. 【請求項2】 前記実装ユニットは前記中間接続層を同
    じ向きにして複数重ねられ、前記実装回路基板の一領域
    に集中した接続領域を有することを特徴とする請求項1
    記載の半導体装置の実装構造。
  3. 【請求項3】 前記実装ユニットは前記中間接続層を異
    なる向きにして複数重ねられ、前記実装回路基板の複数
    領域に分散した接続領域を有することを特徴とする請求
    項1記載の半導体装置の実装構造。
  4. 【請求項4】 前記実装ユニットは前記中間接続層の表
    裏に半導体チップをを搭載したことを特徴とする請求項
    1〜3いずれか一つに記載の半導体装置の実装構造。
JP28324999A 1999-10-04 1999-10-04 半導体装置の実装構造 Withdrawn JP2001110978A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7466577B2 (en) 2005-03-30 2008-12-16 Hitachi, Ltd., Intellectual Property Group Semiconductor storage device having a plurality of stacked memory chips
CN100464419C (zh) * 2005-04-08 2009-02-25 尔必达存储器株式会社 层叠型半导体装置
US8110907B2 (en) 2008-02-14 2012-02-07 Elpida Memory, Inc. Semiconductor device including first substrate having plurality of wires and a plurality of first electrodes and a second substrate including a semiconductor chip being mounted thereon, and second electrodes connected with first electrodes of first substrate

Cited By (3)

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US7466577B2 (en) 2005-03-30 2008-12-16 Hitachi, Ltd., Intellectual Property Group Semiconductor storage device having a plurality of stacked memory chips
CN100464419C (zh) * 2005-04-08 2009-02-25 尔必达存储器株式会社 层叠型半导体装置
US8110907B2 (en) 2008-02-14 2012-02-07 Elpida Memory, Inc. Semiconductor device including first substrate having plurality of wires and a plurality of first electrodes and a second substrate including a semiconductor chip being mounted thereon, and second electrodes connected with first electrodes of first substrate

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