JP2001217385A - 半導体装置及び半導体モジュール - Google Patents

半導体装置及び半導体モジュール

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Abstract

(57)【要約】 【課題】配線の増加、密集化を進めることなく電気的特
性の良好な2次元的又は3次元的実装構造で高実装密度
の半導体モジュール及びそのユニットとなるベアチップ
と同等のパッケージサイズの半導体装置を安価に提供す
る。 【解決手段】所定のパターンに形成された配線層を有す
る一枚のフィルムキャリア状配線テープ2を半導体チッ
プ1の上面、底面及び一側面に貼付し、これらの面に外
部接続部36を配設した半導体装置71を構成する。こ
の半導体装置71を用いて図1(d)に示す半導体モジ
ュールを構成する。配線経路51等により半導体チップ
間の導通をとる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体チップの外
面に配線テープを貼付したベアチップと同等のパッケー
ジサイズの半導体装置及び前記半導体装置を1ユニット
としてこれを複数用いて2次元的又は3次元的に組み立
てた高密度実装構造の半導体モジュールに関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】現在、マルチチップモジュールと称して
半導体装置の実装の高密度化が盛んに開発されていると
ころであり、パッケージの形態や実装方式についても多
くの構造や方法が提案されている。以下に複数の半導体
装置の高密度実装を可能とする従来の実装構造の分類を
試みる。
【0003】複数の半導体装置を高密度に実装する方法
の一つとして、半導体装置をその実装基板に対し垂直な
方向に積み上げる方法がある。この積み上げる方法は、
半導体装置を一方向に列設するので1次元的実装構造に
分類することができる。特開平9−275183号に
は、半導体チップの上面側と底面側に外部接続部を設け
た半導体装置が提案されており、かかる半導体装置を複
数積み上げた1次元的実装構造を可能としている。
【0004】また、複数の半導体装置を高密度に実装す
る他の一つの方法として、積み上げた複数の半導体装置
をその実装基板に対し平行な方向に並設する方法があ
る。この平行な方向には縦横の二方向がある。したがっ
て、積み上げて、かつ並設する方法には、積み上げた複
数の半導体装置をその実装基板に対し平行な一方向に並
設する方法と、積み上げた複数の半導体装置をその実装
基板に対し平行かつ互いに直交する二方向に並設する方
法とがある。前者は、半導体装置を二方向に列設するの
で2次元的実装構造に分類でき、後者は半導体装置を三
方向に列設するので3次元的実装構造に分類できる。
【0005】前者の2次元的実装構造は、USP579
0380号に開示されている。USP5790380号
には、一枚のフレキシブル配線基板を折り曲げて半導体
チップの上面、底面及び一側面に取付け、外部接続部を
前記一側面に配列させた半導体装置が開示されている。
また、この半導体装置を複数積み重ねたものに第二のフ
レキシブル配線基板を取付けた半導体モジュールが開示
されている。さらに、前記半導体モジュールを並設した
ものに第三のフレキシブル配線基板を取付けた半導体モ
ジュールが開示されている。
【0006】3次元的実装構造の例は、特開平10−3
35570号に開示されている。特開平10−3355
70号には、多面体の絶縁性パッケージの内部に空洞を
設け、この空洞に半導体チップを内装し、前記絶縁性パ
ッケージの各外面に外部接続部(ピン)を設け、導電体
リードとボンディングワイヤを介して前記半導体チップ
と前記外部接続部との電気的接続が施された半導体装置
と、この半導体装置を3次元的に配列した3次元的実装
構造の半導体モジュールが開示されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、以上の従来技
術にあっては次のような問題があった。特開平9−27
5183号に記載の技術では、半導体チップの上面側と
底面側にしか外部接続部を設けていないので、半導体装
置を積み上げた1次元的実装構造しか実現できず、さら
なる実装密度の向上が期待できない。たとえ半導体装置
を1次元的に積み上げた半導体モジュールを複数構成
し、これらを実装基板上に並設したとしても、並設され
た半導体装置は直接接続されないので、一の半導体モジ
ュールを構成する半導体装置(例えば最上段の半導体装
置)と、これに並設された他の半導体モジュールを構成
する半導体装置(例えば最上段の半導体装置)とは、そ
れらより下段の半導体装置及び実装基板を介さなければ
電気的に接続されない。そのため、実装の高密度化に伴
って電気的特性を悪化させたり、配線の増加、配線の密
集化(配線幅、配線間隔の縮小化)が進み、配線の設計
製造に負荷を与え、過度にコストを掛ける結果となり好
ましくない。
【0008】USP5790380号に記載の技術は2
次元的実装構造を実現するが、半導体チップの一側面に
しか外部接続部を設けておらず、半導体チップに取り付
けられた第一のフレキシブル配線基板の他に第二、第三
のフレキシブル配線基板が必要になり、その分実装密度
が低下する。また、半導体装置同士は第二、第三のフレ
キシブル配線基板、さらには実装基板を介さなければ電
気的に接続されず、実装の高密度化に伴って電気的特性
を悪化させたり、配線の増加、配線の密集化が進み、配
線の設計製造に負荷を与え、過度にコストを掛ける結果
となり好ましくない。
【0009】特開平10−335570号は3次元的実
装構造を実現するが、肉厚で定型的な多面体の絶縁性パ
ッケージを使用し、かかるパッケージの空洞内で半導体
チップをワイヤボンディングするので、チップサイズに
対してパッケージサイズが極度に大きくなり、実装密度
の向上に致命的な支障を与えている。また、3次元的実
装構造において、一以上の半導体装置を介在させて連結
した2つの半導体装置が互いに電気的導通をとるために
は、中間に介在する前記一以上の半導体装置に内装され
た半導体チップを介さなければならず、信号の経路が長
くなるとともに半導体チップの回路設計に負担を与え好
ましくない。
【00010】本発明は以上の従来技術における問題に
鑑みてなされたものであって、配線の増加、密集化を進
めることなく電気的特性の良好な2次元的又は3次元的
実装構造で高実装密度の半導体モジュール及びそのユニ
ットとなるベアチップと同等のパッケージサイズの半導
体装置を安価に提供することを課題とする。
【00011】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本出
願第1の発明は、半導体チップと、所定のパターンに形
成された配線層を有する一枚の配線テープとを備え、前
記配線テープに、外部接続部と、前記半導体チップの電
極と接続する内部接続部とが設けられ、前記配線テープ
が前記半導体チップの縁において折り曲げられて前記半
導体チップの3以上の外面に貼付され、前記外部接続部
が前記3以上の外面のうちの3以上に配設されてなるこ
とを特徴とする半導体装置である。
【0012】前記課題を解決する本出願第2の発明は、
2個以上の半導体チップと、所定のパターンに形成され
た配線層を有する一枚の配線テープとを備え、前記配線
テープに、外部接続部と、前記半導体チップの電極と接
続する内部接続部とが設けられ、互いの一外面を対向さ
せる2個の半導体チップが前記配線テープを介して連接
され、前記配線テープの半導体チップ間に介在する部分
に連続する部分は半導体チップの縁において折り曲げら
れて半導体チップの他の外面に貼付されてなることを特
徴とする半導体装置である。
【0013】前記課題を解決する本出願第3の発明は、
2個以上の半導体チップと、所定のパターンに形成され
た配線層を有する一枚の配線テープとを備え、前記配線
テープに、外部接続部と、前記半導体チップの電極と接
続する内部接続部とが設けられ、前記配線テープの一部
分の両面にそれぞれ半導体チップの一外面が貼付され、
前記配線テープの他の部分は半導体チップの縁において
折り曲げられて前記半導体チップの他の外面に貼付され
てなることを特徴とする半導体装置である。
【0014】また本出願第4の発明は、本出願第1の発
明、本出願第2の発明又は本出願第3の発明の半導体装
置において、前記外部接続部が前記配線テープが貼付さ
れた外面のうち相対する一組の外面に配設されてなるこ
とを特徴とする。
【0015】この本出願第4の発明の半導体装置を複数
用いて、これらの半導体装置を前記垂直な方向に 前記
外部接続部を介して連接した高密度実装型半導体モジュ
ールを構成することができる。
【0016】また本出願第5の発明は、本出願第1の発
明、本出願第2の発明又は本出願第3の発明の半導体装
置において、前記外部接続部が前記配線テープが貼付さ
れた外面のうちの相対する二組の外面に配設されてなる
ことを特徴とする。
【0017】また本出願第6の発明は、本出願第1の発
明、本出願第2の発明又は本出願第3の発明の半導体装
置において、前記外部接続部が前記配線テープが貼付さ
れた外面のうちの相対する三組の外面に配設されてなる
ことを特徴とする。
【0018】また本出願第7の発明は、本出願第1の発
明から本出願第6の発明のうちいずれか一の発明の半導
体装置において、前記半導体チップを2つの半導体チッ
プの互いの裏面が接合されてなる半導体双チップとする
ことを特徴とする。
【0019】また本出願第8の発明は、本出願第1の発
明から本出願第7の発明のうちいずれか一の発明の半導
体装置を複数用いて、これらの半導体装置が、前記外部
接続部により隣接する半導体装置相互間の電気的接続を
とり、上方及び側方に連接されてなることを特徴とする
半導体モジュールである。
【0020】本出願第8の発明の半導体モジュールにお
いて、側方を一方向とする場合には2次元的実装構造が
できる。二方向とする場合には3次元的実装構造ができ
る。
【0021】また本出願第9の発明は、本出願第1の発
明から本出願第7の発明のうちいずれか一の発明の半導
体装置を複数用いて2次元的実装構造を成したことを特
徴とする半導体モジュールである。
【0022】また本出願第10の発明は、本出願第1の
発明から本出願第7の発明のうちいずれか一の発明の半
導体装置を複数用いて3次元的実装構造を成したことを
特徴とする半導体モジュールである。
【0023】また本出願第11の発明は、本出願第8の
発明、本出願第9の発明又は本出願第10の発明の半導
体モジュールにおいて、2つの半導体装置間が、それら
の中間に介在する半導体装置を構成する配線テープを介
して電気的に導通可能にされてなることを特徴とする。
【0024】また本出願第12の発明は、本出願第8の
発明、本出願第9の発明又は本出願第10の発明の半導
体モジュールにおいて、2つの半導体チップ間が、それ
らの中間に介在する半導体チップに貼付された配線テー
プを介して電気的に導通可能にされてなることを特徴と
する。
【0025】
【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施の形態の半
導体装置及び半導体モジュールにつき図面を参照して説
明する。
【0026】実施の形態1 まず、本発明の実施の形態1の半導体装置及び半導体モ
ジュールにつき、図1を参照して説明する。図1は本発
明の実施の形態1の半導体装置71の組立途中の平面図
(a)、正面図(b)、組立後の正面図(c)及び半導
体モジュールの正面図(d)である。
【0027】図1(a)(b)(c)に示すように実施
の形態1の半導体装置71は、半導体チップ1と、一枚
のフィルムキャリア状配線テープ2とを備える。半導体
チップ1は半導体ウエハを矩形に切断した一般的な形状
の半導体チップである。すなわち、上面、底面及び4つ
の側面を有する6面体であり、各外面(上面、底面及び
4つの側面)は長方形を形成する。連続する2つの外面
はほぼ直角をつくっている。また、相対する外面は互い
にほぼ平行の位置関係にある。すなわち、図1上、上面
と底面はほぼ平行であり、前記4つの側面としての図1
上、正面と背面、右側面と左側面もそれぞれ平行であ
る。
【0028】フィルムキャリア状配線テープ2は所定の
パターンに形成された配線層(図示せず)を内部層に有
する。配線層の所定箇所が表面に露出して外部接続部3
6が形成されている。本実施形態では、BGA(ball g
rid array)を採用し、外部接続部36は、半田ボール
を搭載、接合するためのランド部とした。図1(a)に
実線で示されるフィルムキャリア状配線テープ2は、極
薄シート状で可撓性がある折り曲げ自在の配線テープで
あり、半導体チップ1の上面、底面及び一側面を展開し
てできる長方形に相当する外形に設計されている。
【0029】実施の形態1の半導体装置71を組み立て
るに際しては、例えば次のようにする。まず、図1
(a)に示すようにフィルムキャリア状配線テープ2の
外部接続部36に半田ボール3を付設する。このとき、
半田ボール3は、フィルムキャリア状配線テープ2の半
導体チップの上面及び一側面に貼付される部分に付設
し、フィルムキャリア状配線テープ2の半導体チップの
底面に貼付される部分には付設しない。また別途、半田
ボール3を、フィルムキャリア状配線テープ2の半導体
チップ1の上面に貼付される部分のみに付設したものも
作製する。次に、図1(b)に示すようにフィルムキャ
リア状配線テープ2を半導体チップ1の上面に貼付す
る。さらに、フィルムキャリア状配線テープ2を半導体
チップ1の縁において折り曲げ、半導体チップ1の外面
に隙間なく沿うように、半導体チップ1の一側面及び底
面に貼付して図1(c)に示す状態を得る。本実施形態
では、予めフィルムキャリア状配線テープ2の裏面に接
着剤を塗布することにより、フィルムキャリア状配線テ
ープ2を半導体チップ1に接着した。以上により、実施
の形態1の半導体装置71の組み立てが完了する。
【0030】したがって図1(c)に示すように実施の
形態1の半導体装置71は、半導体チップ1と、所定の
パターンに形成された配線層を有する一枚のフィルムキ
ャリア状配線テープ2とを備える。フィルムキャリア状
配線テープ2には、外部接続部36と、半導体チップ1
の電極(電極5.図5参照)と接続する内部接続部(充
填金属34.図5参照)とが設けられている。内部接続
部は半導体チップ1と接合する面に設けられている。ま
た、フィルムキャリア状配線テープ2が半導体チップ1
の縁において折り曲げられて半導体チップ1の3つの外
面(上面、底面及び一側面)に貼付されている。外部接
続部36は前記3つの外面のすべてに配設されている。
その結果として、外部接続部36がフィルムキャリア状
配線テープ2が貼付された外面(上面、底面及び一側
面)のうち互いにほぼ平行な相対する一組の外面(上面
と底面)に配設されている。
【0031】次に、実施の形態1の半導体モジュールに
つき説明する。図1(d)に示すように実施の形態1の
半導体モジュールは、上述の半導体装置71を複数用い
て2次元的に組み立てたものである。すなわち、実装基
板4上に半導体装置71を積み上げるとともに、左右に
並設する。このとき上下、左右に位置する半導体装置7
1相互を半田ボール3によって物理的・電気的に接続す
るとともに、最下段の半導体装置71と実装基板4とを
半田ボール3によって物理的・電気的に接続する。その
結果、複数の半導体装置71が、外部接続部36により
隣接する半導体装置相互間の電気的接続をとり、半田ボ
ール3を介して、上方(実装基板4に垂直な方向)及び
側方(実装基板4と平行な方向)に連接される。
【0032】半導体装置71によれば、外部接続部36
はフィルムキャリア状配線テープ2が貼付された外面
(上面、底面及び一側面)のうち互いにほぼ平行な上面
及び底面に配設されているので、半導体装置71を多段
に積み上げることができた。図1(d)には、3段積み
上げた半導体モジュールが図示されるが、さらに多段に
積み上げることができる。また、半導体装置71によれ
ば、外部接続部36はフィルムキャリア状配線テープ2
が貼付された一側面にも配設されているので、半導体装
置71を左右方向に2つ並設することができた。図1
(a)に示すようにフィルムキャリア状配線テープ2に
連続して配線テープ部60を延設し、半導体チップ1の
前記一側面に相対する他の側面に配線テープ部60を貼
付して外部接続部を配設すれば、さらに多数の半導体装
置71を半田ボール3によって物理的・電気的に接続し
つつ左右方向に並設することができる。
【0033】さらに図1(a)に破線で示すような配線
テープ部61a及び配線テープ部61bをフィルムキャ
リア状配線テープ2に連続して延設し、半導体チップ1
の相対する一組の側面(図1上正面及び背面)に配線テ
ープを貼付してこれらの面に外部接続部を配設すれば、
図1上紙面に垂直な方向に多数の半導体装置71を半田
ボール3によって物理的・電気的に接続しつつ並設する
ことができる。これにより、図8に示すような3次元的
実装構造の半導体モジュールが実現する。必要に応じ実
装基板4に対して垂直な方向、水平な方向へと半導体装
置71を3次元的に増設することが可能である。
【0034】以上のように、実施の形態1の半導体モジ
ュールによれば、隣接する半導体装置71間が外部接続
部36及び半田ボール3によって物理的・電気的に接続
されている。したがって、半導体モジュールを構成する
一の半導体装置と他の半導体装置とを、実装基板4を介
さず、かつ、最短の経路で電気的に接続することができ
る。また図1(d)に示すように、実施の形態1の半導
体モジュールは、半田ボール3とフィルムキャリア状配
線テープ2によって、例えば配線経路51のような、配
線経路を構成している。すなわち、2つの半導体装置7
1a、71b間が、それらの中間に介在する半導体装置
71cを構成するフィルムキャリア状配線テープ2cを
介して電気的に導通可能にされている。したがって、2
つの半導体装置71a、71b間を、それらの中間に介
在する半導体装置71cを構成する半導体チップ1cを
介さずに電気的に導通することができる。換言すれば、
2つの半導体チップ1a、1b間が、それらの中間に介
在する半導体チップ1cに貼付された配線テープ2cを
介して電気的に導通可能にされて1る。したがって、2
つの半導体チップ1a、1b間を、それらの中間に介在
する半導体チップ1cを介さずに電気的に導通すること
ができる。
【0035】実施の形態2 次に本発明の実施の形態2の半導体装置及び半導体モジ
ュールにつき図2を参照して説明する。図2は本発明の
実施の形態2の半導体装置72の組立途中の平面図
(a)、正面図(b)、組立後の正面図(c)及び半導
体モジュールの正面図(d)である。
【0036】実施の形態2の半導体装置72及び半導体
モジュールは、実施の形態1の半導体装置71及び半導
体モジュールとほぼ同様の構成である。しかし、図1
(c)、(d)と図2(c)、(d)との対比によって
明示されるように、実施の形態2の半導体装置72及び
半導体モジュールは、実施の形態1における半導体チッ
プ1に相当する部分を2つの半導体チップ10、11の
互いの裏面が接合されてなる半導体双チップとした点で
異なる。そのため、フィルムキャリア状配線テープ20
は、かかる半導体双チップの上面、底面及び一側面を展
開してできる長方形に相当する外形に設計されている。
かかる一側面が2つの半導体チップ10、11の側面を
連続させて構成される平面である点で、本実施形態にお
けるフィルムキャリア状配線テープ20は実施の形態1
におけるフィルムキャリア状配線テープ2と異なる。
【0037】また、実施の形態2の半導体装置72及び
半導体モジュールは、実施の形態1の半導体装置71及
び半導体モジュールとほぼ同様の組立方法による。しか
し、実施の形態2の半導体装置72を組み立てるに際し
ては、例えば次のようにする。まず図2(b)に示すよ
うにフィルムキャリア状配線テープ20を2つの半導体
チップ10、11のそれぞれの表面に貼付する。次に、
フィルムキャリア状配線テープ20を半導体チップ1
0、11の縁において折り曲げることにより、図2
(c)に示すようにフィルムキャリア状配線テープ20
を半導体チップ10、11の側面に貼付し、2つの半導
体チップ10、11の互いの裏面を接合する。
【0038】また本実施形態においても、実施の形態1
の半導体モジュールと同様に、半導体装置72を複数用
いて図2(d)に示す2次元的実装構造の半導体モジュ
ールを組み立てることができる。また、図2(a)に破
線で示すようにフィルムキャリア状配線テープ20に連
続して配線テープ部62、63a、63bを延設するこ
とにより、他の2次元的実装構造や図8に示す構成に類
似した3次元的実装構造の半導体モジュールを組み立て
ることができる。
【0039】また図2(d)に示すように、実施の形態
2の半導体モジュールは、半田ボール3とフィルムキャ
リア状配線テープ20によって、例えば配線経路52の
ような、配線経路を構成している。すなわち、2つの半
導体装置72a、72b間が、それらの中間に介在する
半導体装置72dを構成するフィルムキャリア状配線テ
ープ20dを介して電気的に導通可能にされている。し
たがって、2つの半導体装置72a、72b間を、それ
らの中間に介在する半導体装置72dを構成する半導体
チップ10d、11dcを介さずに電気的に導通するこ
とができる。また実施の形態2の半導体モジュールは、
半田ボール3とフィルムキャリア状配線テープ20によ
って、例えば配線経路53のような、配線経路を構成し
ている。すなわち、2つの半導体チップ10a、10c
間が、それらの中間に介在する半導体チップ11cに貼
付された配線テープ20cを介して電気的に導通可能に
されている。したがって、2つの半導体チップ10a、
10c間を、それらの中間に介在する半導体チップ11
cを介さずに電気的に導通することができる。
【0040】実施の形態3 次に本発明の実施の形態3の半導体装置及び半導体モジ
ュールにつき図3を参照して説明する。図3は本発明の
実施の形態3におけるフィルムキャリア状配線テープ2
1の平面図(a)、半導体装置73の組立途中の正面図
(b)(c)(d)、組立後の正面図(e)及び半導体
モジュールの正面図(f)である。
【0041】図3に示すように実施の形態3の半導体装
置73は、6つの半導体チップ12、13、14、1
5、16、17と、1枚のフィルムキャリア状配線テー
プ21とを備える。半導体チップ12、13、14、1
5、16、17は実施の形態1における半導体チップ1
と同様の形状のものであるとする。フィルムキャリア状
配線テープ21は、半導体チップの寸法の4倍以上の長
尺帯状に構成されている点で実施の形態1のフィルムキ
ャリア状配線テープ2とは異なる。
【0042】実施の形態3の半導体装置71を組み立て
るに際しては、例えば次のようにする。まず、図3
(a)に実線で示されるフィルムキャリア状配線テープ
21の外部接続部36に半田ボール3を付設する。この
とき、半田ボール3は、フィルムキャリア状配線テープ
21の半導体チップ12の表面及び半導体チップ12〜
17の側面に貼付される部分に付設する。また別途、半
田ボール3を、フィルムキャリア状配線テープ21の半
導体チップ12の表面に貼付される部分のみに付設した
ものも作製する。
【0043】次に図3(b)に示すようにフィルムキャ
リア状配線テープ21の両端側の外部接続部36形成面
の裏面に半導体チップ12、17の表面を貼付するとと
もに、フィルムキャリア状配線テープ21の中央側の両
面に半導体チップ13、14、15、16の表面を貼付
する。次にフィルムキャリア状配線テープ21半導体チ
ップ12、13の縁において折り曲げ、図1(c)に示
すようにフィルムキャリア状配線テープ21を半導体チ
ップ12、13の側面に貼付するとともに2つの半導体
チップ12、13の互いの裏面を接合する。同様にして
フィルムキャリア状配線テープ21半導体チップ14、
15の縁において折り曲げ、図1(d)に示すようにフ
ィルムキャリア状配線テープ21を半導体チップ14、
15の側面に貼付するとともに2つの半導体チップ1
4、15の互いの裏面を接合する。さらに同様にしてフ
ィルムキャリア状配線テープ21半導体チップ16、1
7の縁において折り曲げ、図1(e)に示すようにフィ
ルムキャリア状配線テープ21を半導体チップ16、1
7の側面に貼付するとともに2つの半導体チップ16、
17の互いの裏面を接合する。
【0044】以上により、実施の形態3の半導体装置7
3の組み立てが完了する。したがって図3(e)に示す
ように実施の形態3の半導体装置73は、2つの半導体
チップの互いの裏面が接合されてなる3個の半導体双チ
ップを備える。この3個の半導体双チップとは、半導体
チップ12と13とによりなる半導体双チップ81と、
半導体チップ14と15とによりなる半導体双チップ8
2と、半導体チップ16と17とによりなる半導体双チ
ップ83である。また、実施の形態3の半導体装置73
は所定のパターンに形成された配線層を有する一枚のフ
ィルムキャリア状配線テープ21を備える。フィルムキ
ャリア状配線テープ21には、外部接続部36と、半導
体チップの電極(電極5a、5b、5c.図6参照)と
接続する内部接続部(充填金属44a、44b、44
c.図6参照)とが設けられている。内部接続部は半導
体チップと接合する面に設けられている。また、互いの
一外面を対向させる2個の半導体双チップ81、82
(又は82、83)がフィルムキャリア状配線テープ2
1を介して連接されている。フィルムキャリア状配線テ
ープ21の半導体チップ間に介在する部分に連続する部
分は各半導体チップの縁において折り曲げられて半導体
チップの他の外面に貼付されている。ここにいう他の外
面とは、実施の形態3の半導体装置73の場合、半導体
双チップ81の底面及び左側面、半導体双チップ82の
右側面並びに半導体双チップ83の上面及び左側面であ
る。かかる他の外面のそれぞれには外部接続部36が設
けられている。その結果として、外部接続部36がフィ
ルムキャリア状配線テープ21が貼付された外面のうち
互いにほぼ平行な相対する二組の外面に配設されてい
る。そのうち一組は、半導体装置73の上面と底面に位
置する。他の一組は、半導体装置73の右側面と左側面
に位置する。
【0045】次に、実施の形態3の半導体モジュールに
つき説明する。図1(f)に示すように実施の形態3の
半導体モジュールは、上述の半導体装置73を複数用い
て2次元的に組み立てたものである。すなわち、実装基
板4上に半導体装置73を積み上げるとともに、左右に
並設する。このとき上下、左右に位置する半導体装置7
1相互を半田ボール3によって物理的・電気的に接続す
るとともに、最下段の半導体装置73と実装基板4とを
半田ボール3によって物理的・電気的に接続する。その
結果、複数の半導体装置73が、外部接続部36により
隣接する半導体装置相互間の電気的接続をとり、半田ボ
ール3を介して、上方(実装基板4に垂直な方向)及び
側方(実装基板4と平行な方向)に連接される。
【0046】半導体装置73によれば、外部接続部36
が互いにほぼ平行な上面と底面に配設されているので、
半導体装置73を多段に積み上げることができた。図3
(f)には、2段積み上げた半導体モジュールが図示さ
れるが、さらに多段に積み上げることができる。また半
導体装置73によれば、外部接続部36が互いにほぼ平
行な右側面と左側面に配設されているので、半導体装置
73を左右方向に多数並設することができた。図3
(f)には、半導体装置73を左右方向に3つ並設した
半導体モジュールが図示されるが、さらに左右方向に多
数並設することができる。
【0047】さらに図3(a)に破線で示すような配線
テープ部64a、64b、65a、65b、66a及び
66bのうちの一部又は全部をフィルムキャリア状配線
テープ21に連続して延設し、半導体双チップ81、8
2、83の相対する一組の側面(図3上正面及び背面)
に配線テープを貼付してこれらの面に外部接続部を配設
すれば、図3上紙面に垂直な方向に多数の半導体装置7
3を半田ボール3によって物理的・電気的に接続しつつ
並設することができる。これにより、図8に示す構成に
類似した3次元的実装構造の半導体モジュールが実現す
る。
【0048】以上のように、実施の形態3の半導体モジ
ュールによれば、隣接する半導体装置73間が外部接続
部36及び半田ボール3によって物理的・電気的に接続
されている。したがって、半導体モジュールを構成する
一の半導体装置と他の半導体装置とを、実装基板を介さ
ず、かつ、最短の経路で電気的に接続することができ
る。また図3(e)に示すように、実施の形態3の半導
体装置73は、半田ボール3とフィルムキャリア状配線
テープ21によって、例えば配線経路54のような、配
線経路を構成している。すなわち、2つの半導体チップ
12、15間が、それらの中間に介在する半導体チップ
13、14に貼付された配線テープ21を介して電気的
に導通可能にされてなる。したがって、2つの半導体チ
ップ12、15間を、それらの中間に介在する半導体チ
ップ13、14を介さずに電気的に導通することができ
る。また図3(f)に示すように、実施の形態3の半導
体モジュールは、半田ボール3とフィルムキャリア状配
線テープ21によって、例えば配線経路55のような、
配線経路を構成している。すなわち、2つの半導体装置
73a、73b間が、それらの中間に介在する半導体装
置73cを構成するフィルムキャリア状配線テープ21
cを介して電気的に導通可能にされてなる。したがっ
て、2つの半導体装置73a、73b間を、それらの中
間に介在する半導体装置73cを構成する半導体チップ
を介さずに電気的に導通することができる。
【0049】なお、半導体双チップ81、82、83に
相当する部分を単一の半導体チップとしても良い。その
ような半導体装置を構成するには、図3において3つの
半導体チップ13、14(又は15)、16が無いとし
て上記説明に準じて組み立てればよい。
【0050】実施の形態4 次に、本発明の実施の形態4の半導体装置及び半導体モ
ジュールにつき、図1及び図4を参照して説明する。図
4は本発明の実施の形態4の半導体装置74の組立途中
の平面図(a)及び組立後の平面図(b)である。
【0051】図4に示すように実施の形態4の半導体装
置74は、半導体チップ18と、フィルムキャリア状配
線テープ2とを備える。半導体チップ18は実施の形態
1における半導体チップ1と同様の形状のものであると
する。フィルムキャリア状配線テープ22は実施の形態
1におけるフィルムキャリア状配線テープ2とほぼ同様
の構成であるがその外形が異なる。フィルムキャリア状
配線テープ22は、半導体チップ18の対角線の長さよ
りやや長い縦横寸法の長方形に相当する外形に設計され
ている。
【0052】実施の形態4の半導体装置74を組み立て
るに際しては、例えば次のようにする。まず、フィルム
キャリア状配線テープ22の表面に半田ボール3を付設
する。次に、半導体チップ18の表面をフィルムキャリ
ア状配線テープ22の裏面中央に貼付する。このとき、
図4(a)に示すようにフィルムキャリア状配線テープ
22の辺に対し半導体チップ18の辺を45度傾ける。
その後、図示した折り曲げ方向に従ってフィルムキャリ
ア状配線テープ22を半導体チップ18の縁において折
り曲げ、半導体チップ18の外面に隙間なく沿うよう
に、半導体チップ18の四側面及び裏面に貼付して図4
(b)に示す状態を得る。このときフィルムキャリア状
配線テープ22の四角は裏面中央に集合する。以上によ
り、実施の形態4の半導体装置74の組み立てが完了す
る。実施の形態4の半導体装置74においては、半導体
チップ18の6つの外面すべてにフィルムキャリア状配
線テープ22が貼付されている。実施の形態4の半導体
装置74によれば、これらの6つの外面のうち3以上の
外面に外部接続部36を配設して、実施の形態1の半導
体装置71と同様に2次元的又は3次元的実装構造の半
導体モジュールを組み立てることができる。実施の形態
4の半導体装置74によれば、半導体チップ18の6つ
の外面すべてにフィルムキャリア状配線テープ22を貼
付するに際し、フィルムキャリア状配線テープ22の外
形が矩形であるため、テープ材料を最小限にでき、配線
設計を効率的に行うことができる。なお、半導体チップ
18に相当する部分を2つの半導体チップの互いの裏面
が接合されてなる半導体双チップとしても良い。
【0053】次に、図5を参照して実施の形態1の半導
体装置71、実施の形態2の半導体装置72、実施の形
態4の半導体装置74の断面構造の一例につき説明す
る。図5は、半導体チップ1(又は10、11、18)
及びこれに貼付されたフィルムキャリア状配線テープ2
(又は20、22)の断面図である。図5に示すよう
に、フィルムキャリア状配線テープ2、20、22は絶
縁フィルム31と、配線層32と、接着剤層33と、充
填金属34と、カバーコート35とを備えて構成されて
いる。絶縁フィルム31の片面に所定の配線パターンを
有する配線層32がリソグラフィ技術により形成されて
いる。配線層32が形成された面はカバーコート35に
より絶縁被覆されている。カバーコート35は配線層の
ランド部において開口され、外部接続部36を形成して
いる。外部接続部36には半田ボール3が接合する。絶
縁フィルム31の他の片面には接着剤層33が形成され
ている。フィルムキャリア状配線テープ2(又は20、
22)は接着剤層33により半導体チップ1(又は1
0、11、18、)に接着されている。半導体チップ
1、10、11、18の電極5に対向する位置において
は、内部接続部として充填金属5が設けられている。充
填金属5は絶縁フィルム31及び接着剤層33に設けら
れた孔に充填された金属で、その一端を配線層32に接
合し、他端を電極5に接合している。その同位置におい
てカバーコート35は開口部37を有している。電極5
と充填金属34との接続の際には、かかる開口部37に
より露出した充填金属34直上の配線層32をボンディ
ングツール30により押圧して、充填金属34を電極5
に圧着させる。
【0054】次に、図6を参照して実施の形態3の半導
体装置73の断面構造の一例につき説明する。図6は、
フィルムキャリア状配線テープ21及びこれに貼付され
た半導体チップ14(又は15)、半導体チップ13
(又は16)、半導体チップ12(又は17)の断面図
である。図6に示すように、フィルムキャリア状配線テ
ープ21は2枚の絶縁フィルム41a、41bと、配線
層42と、2層の接着剤層43a、43bと、充填金属
44a、44b、44cとを備えて構成されている。絶
縁フィルム41a、41bの間に所定の配線パターンを
有する配線層42が挟まれている。かかる構造は、配線
層42をリソグラフィ技術により絶縁フィルム41bの
片面上に形成し、その後、この面に絶縁フィルム41a
を重ね合わせて構成される。チップ片面搭載部Bでは、
配線層42のランド部において絶縁フィルム41aが開
口され、外部接続部36を形成している。絶縁フィルム
41aの開口は、エッチング、打ち抜き、レーザー加工
等により行う。外部接続部36には半田ボール3が接合
する。
【0055】チップ両面搭載部Aにおいては、絶縁フィ
ルム41aの配線層42の反対側となる面に接着剤層4
3aが形成されている。フィルムキャリア状配線テープ
21と半導体チップ14(又は15)はそれぞれ接着剤
層43aにより接着している。半導体チップ14(又は
15)の電極5aに対向する位置においては、内部接続
部として充填金属44aが設けられている。充填金属4
4aは絶縁フィルム41a及び接着剤層43aに設けら
れた孔に充填された金属で、その一端を配線層42に接
合し、他端を電極5aに接合している。
【0056】同様にしてチップ両面搭載部Aにおいて
は、絶縁フィルム41bの配線層42の反対側となる面
に接着剤層43bが形成されている。フィルムキャリア
状配線テープ21と半導体チップ13(又は16)はそ
れぞれ接着剤層43bにより接着している。半導体チッ
プ13(又は16)の電極5bに対向する位置において
は、内部接続部として充填金属44bが設けられてい
る。充填金属44bは絶縁フィルム41b及び接着剤層
43bに設けられた孔に充填された金属で、その一端を
配線層42に接合し、他端を電極5bに接合している。
【0057】電極5aと充填金属44a、電極5bと充
填金属44bとの接続の際には、半導体チップ14(又
は15)及び半導体チップ13(又は16)の裏面を押
圧して、フィルムキャリア状配線テープ21を狭圧し、
充填金属44aを電極5aに、充填金属44bを電極5
bに圧着させる。
【0058】チップ片面搭載部Bにおいては、絶縁フィ
ルム41bの配線層42の反対側となる面に接着剤層4
3bが形成されている。フィルムキャリア状配線テープ
21と半導体チップ12(又は17)はそれぞれ接着剤
層43bにより接着している。半導体チップ12(又は
17)の電極5cに対向する位置においては、内部接続
部として充填金属44が設けられている。充填金属44
cは絶縁フィルム41b及び接着剤層43bに設けられ
た孔に充填された金属で、その一端を配線層42に接合
し、他端を電極5cに接合している。その同位置におい
て絶縁フィルム41aは開口部47を有している。電極
5cと充填金属44cとの接続の際には、かかる開口部
47により露出した充填金属44直上の配線層42をボ
ンディングツール30により押圧して、充填金属44c
を電極5cに圧着させる。
【0059】実施に際しては例えば、絶縁フィルム41
a、41b、41の材料としてポリイミドを使用し、配
線層32、42の材料をして銅箔を使用する。但し、本
発明はこれらの材料に限定されない。
【0060】次に、図7を参照してフィルムキャリア状
配線テープ2、20、21、22の形成方法の一例につ
き説明する。図7は、フィルムキャリア状配線テープ
2、20、21、22の形成方法における各工程毎の断
面図である。まず図7(a)に示すように、ポリイミド
からなる絶縁フィルム31の片面上に銅からなる配線層
32を成膜し、その反対面に接着剤を塗布し、接着剤層
33を形成する。絶縁フィルム31の厚みは12μm、
配線層32の厚みは18μm、接着剤層33の厚みは1
0μm程度にする。次に図7(b)に示すように、配線
層32を選択的にエッチングして配線パターンを形成す
る。次に図7(c)に示すように、配線パターン形成面
をカバーコート35によりコーティングする。次に図7
(d)に示すように、レーザー加工により配線層32の
反対面から接着剤層33及び絶縁フィルム31に孔91
を明け、配線層32を露出させる。次に図7(e)に示
すように、孔91に銅92を多少盛り上がるように充填
する。次に図7(f)に示すように、接着剤層側の面に
露出した銅92の盛り上がり面に金メッキ93を成膜
し、銅92をコーティングする。次に図7(g)に示す
ように、配線層32のランド部94に付着しているカバ
ーコート35をエッチングして除去し、ランド部94を
露出させる。次に図7(h)に示すように、配線層32
のランド部94上に金メッキ95を成膜し、ランド部9
4をコーティングする。以上の工程により、フィルムキ
ャリア状配線テープ2、20、22が形成される。フィ
ルムキャリア状配線テープ21については、図7(c)
に示したカバーコート35のコーティング工程は無く、
その代わりに、上述した絶縁フィルム41aを貼り合わ
せる工程及び接着剤層43aを形成する工程が施され
る。その他は同様な方法により形成することができる。
【0061】以上の実施の形態においては、配線テープ
の外部接続部を配線層の一部を露出させたランド部と
し、このランド部に半田ボールを付設して半導体装置間
を接続したが、本発明はかかる構成に限られず、例え
ば、ボール状以外の金属バンプを使用しても良いし、配
線層に連続した突起部を導電性物質により形成しても良
い。また、以上の実施の形態においては、配線テープの
内部接続部を充填金属としたが、本発明はかかる構成に
限られず、例えば、充填金属を用いずに配線層を半導体
チップの電極に直接接合しても良い。
【0062】
【発明の効果】上述のように本発明は、半導体チップの
3以上の外面に一枚の配線テープを貼付したので、ベア
チップと同等のパッケージサイズの半導体装置が得ら
れ、配線の増加、密集化を緩和することができるという
効果がある。また、半導体チップの3以上の外面に外部
接続部を配設したので、2次元的又は3次元的実装構造
の高実装密度半導体モジュールが構成できたという効果
がある。また、かかる半導体モジュール内の半導体チッ
プ間の導通を配線テープにより比較的短い経路で行うた
め、配線テープ及び実装基板上の配線の増加、密集化を
を避け、配線幅、配線間隔を拡大することができ、配線
テープ及び実装基を安価に構成することができるという
効果がある。これらの結果として本発明は、電気的特性
の良好な2次元的又は3次元的実装構造で高実装密度の
半導体モジュール及びそのユニットとなるベアチップと
同等のパッケージサイズの半導体装置を安価に提供する
ことことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態1の半導体装置71の組
立途中の平面図(a)、正面図(b)、組立後の正面図
(c)及び半導体モジュールの正面図(d)である。
【図2】 本発明の実施の形態2の半導体装置72の組
立途中の平面図(a)、正面図(b)、組立後の正面図
(c)及び半導体モジュールの正面図(d)である。
【図3】 本発明の実施の形態3におけるフィルムキャ
リア状配線テープ21の平面図(a)、半導体装置73
の組立途中の正面図(b)(c)(d)、組立後の正面
図(e)及び半導体モジュールの正面図(f)である。
【図4】 本発明の実施の形態4の半導体装置74の組
立途中の平面図(a)及び組立後の平面図(b)であ
る。
【図5】 図5は、半導体チップ1(又は10、11、
18)及びこれに貼付されたフィルムキャリア状配線テ
ープ2(又は20、22)の断面図である。
【図6】 フィルムキャリア状配線テープ21及びこれ
に貼付された半導体チップ14(又は15)、半導体チ
ップ13(又は16)、半導体チップ12(又は17)
の断面図である。
【図7】 フィルムキャリア状配線テープ2、20、2
1、22の形成方法における各工程毎の断面図である。
【図8】 本発明による3次元的実装構造の半導体モジ
ュールの一例の斜視図である。
【符号の説明】
1、10、11,12,13、14、15、16、1
7、18…半導体チップ2、20、21、22…フィル
ムキャリア状配線テープ 3…半田ボール 30…ボン
ディングツール 31…絶縁フィルム 32…配線層
33…接着剤層 34…充填金属(内部接続部) 35…カバーコート
36…外部接続部 37…開口部 4…実装基板 5…
電極 71、72、73、74…半導体装置 81、8
2、83…半導体双チップ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 23/52

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体チップと、所定のパターンに形成
    された配線層を有する一枚の配線テープとを備え、前記
    配線テープに、外部接続部と、前記半導体チップの電極
    と接続する内部接続部とが設けられ、前記配線テープが
    前記半導体チップの縁において折り曲げられて前記半導
    体チップの3以上の外面に貼付され、前記外部接続部が
    前記3以上の外面のうちの3以上に配設されてなること
    を特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 2個以上の半導体チップと、所定のパタ
    ーンに形成された配線層を有する一枚の配線テープとを
    備え、前記配線テープに、外部接続部と、前記半導体チ
    ップの電極と接続する内部接続部とが設けられ、互いの
    一外面を対向させる2個の半導体チップが前記配線テー
    プを介して連接され、前記配線テープの半導体チップ間
    に介在する部分に連続する部分は半導体チップの縁にお
    いて折り曲げられて半導体チップの他の外面に貼付され
    てなることを特徴とする半導体装置。
  3. 【請求項3】 2個以上の半導体チップと、所定のパタ
    ーンに形成された配線層を有する一枚の配線テープとを
    備え、前記配線テープに、外部接続部と、前記半導体チ
    ップの電極と接続する内部接続部とが設けられ、前記配
    線テープの一部分の両面にそれぞれ半導体チップの一外
    面が貼付され、前記配線テープの他の部分は半導体チッ
    プの縁において折り曲げられて前記半導体チップの他の
    外面に貼付されてなることを特徴とする半導体装置であ
    る。
  4. 【請求項4】 前記外部接続部が前記配線テープが貼付
    された外面のうち相対する一組の外面に配設されてなる
    ことを特徴とする請求項1、請求項2又は請求項3に記
    載の半導体装置。
  5. 【請求項5】 前記外部接続部が前記配線テープが貼付
    された外面のうちの相対する二組の外面に配設されてな
    ることを特徴とする請求項1、請求項2又は請求項3に
    記載の半導体装置。
  6. 【請求項6】 前記外部接続部が前記配線テープが貼付
    された外面のうちの相対する三組の外面に配設されてな
    ることを特徴とする請求項1、請求項2又は請求項3に
    記載の半導体装置。
  7. 【請求項7】 前記半導体チップを2つの半導体チップ
    の互いの裏面が接合されてなる半導体双チップとするこ
    とを特徴とする請求項1から請求項6のうちいずれか一
    に記載の半導体装置。
  8. 【請求項8】 請求項1から請求項7のうちいずれか一
    の発明の半導体装置を複数用いて、これらの半導体装置
    が、前記外部接続部により隣接する半導体装置相互間の
    電気的接続をとり、上方及び側方に連接されてなること
    を特徴とする半導体モジュール。
  9. 【請求項9】 請求項1から請求項7のうちいずれか一
    の発明の半導体装置を複数用いて2次元的実装構造を成
    したことを特徴とする半導体モジュール。
  10. 【請求項10】 請求項1から請求項7のうちいずれか
    一の発明の半導体装置を複数用いて3次元的実装構造を
    成したことを特徴とする半導体モジュール。
  11. 【請求項11】 2つの半導体装置間が、それらの中間
    に介在する半導体装置を構成する配線テープを介して電
    気的に導通可能にされてなることを特徴とする請求項
    8、請求項9又は請求項10に記載の半導体モジュー
    ル。
  12. 【請求項12】 2つの半導体チップ間が、それらの中
    間に介在する半導体チップに貼付された配線テープを介
    して電気的に導通可能にされてなることを特徴とする請
    求項8、請求項9又は請求項10に記載の半導体モジュ
    ール。
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