JP2001308261A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
ク)作業性に優れたフレキシブル回路基板を用いた3次
元実装モジュール構成の半導体装置を提供する。 【解決手段】フレキシブル回路基板11の実装領域11
1,112,113にはそれぞれ主に電子部品121,
122,123が各対応して実装され、その他の電子部
品124,125も実装されている。フレキシブル回路
基板13は、ベース領域110上方に各実装領域111
〜113が予め決められた順番(f1〜f3)で折り重
ねられるように構成されている。一体型スペーサ13
は、破線矢印のようにフレキシブル回路基板上に重なっ
て固着され、各実装領域111〜113が折り重ねられ
たときに各電子部品121〜125の積層を支持する。
一体型スペーサ13は、厚い領域131と薄い領域13
2を有する。
Description
基板を用いた半導体装置に係り、特に安価で小型化、薄
型化、軽量化が要求される3次元実装モジュールを構成
する半導体装置に関する。
基板と違って柔らかく、変形可能な利点がある。これに
より、ICの高密度実装、モジュールのコンパクト化に
有利である。すなわち、フレキシブル回路基板は、TC
P(Tape Carrier Package)やCOF(Chip On Flexib
leまたはFilm)等に利用され、特に、各種メディア機器
の小型化には必要不可欠である。
量化の実現には、システムLSIの技術も重要である。
システムLSIは、周辺回路のLSIを取り込みながら
1チップ化への技術を着実に進歩させている。しかし、
システムLSIの開発においては、長い開発期間と、異
種プロセス混合によるチップコスト上昇を招くことにな
る。これにより、メディア機器が要望する短納期、低コ
ストを満足できないのが現状である。
次元実装を主体とするシステム機能実装の要求が高ま
り、システムLSIと実装技術の統合が重要になってき
た。メディア機器産業では、周波数(高速化)と納期
(短納期)で成長の度合いが決められる。このため、内
蔵されるLSIも、実装やパッケージ技術によって可能
な限り接続長、配線長を短縮しなければならない。この
ような理由から、3次元実装モジュールは様々な工夫が
なされ実用化の段階に入ってきている。
次のような構成が実用化、あるいは実用化段階にある。
まず、(A)として、TCP(Tape Carrier Package)
を積層し、チップ積層間の接続はTCPのアウターリー
ドで達成する。また、(B)として、TCPの積層間に
配線用の枠体を配備して、チップ積層間の接続を達成す
る。その他、(C)として、チップレベルで積層し、チ
ップ積層間を導電材で接続したもの等、様々な技術があ
る。
間は、何らかのインタポーザを介して電気的に接続され
る必要がある。このようなインタポーザ間の接続構成
は、上記(A)や(C)のような、外部で接続する構成
と、上記(B)のような、内部で接続する構成がある。
いずれにしても、3次元実装モジュールの構造が達成さ
れて初めてモジュール製品としての電気的動作が認めら
れ、測定、検査等が可能となる。
定、検査等の結果、不良と判定された場合は、良品化の
ためのリペア(またはリワーク)作業をすることにな
る。すなわち、3次元実装モジュールでは、3次元への
組立て段階において、共通電極と非共通電極の処理の仕
方、リペア(またはリワーク)作業性を考慮した接続形
態が重要である。この点において、上述の従来技術では
時間及びコストが嵩むという問題がある。
れたもので、3次元への組立て段階における容易性、リ
ペア(またはリワーク)作業性に優れたフレキシブル回
路基板を用いた3次元実装モジュール構成の半導体装置
を提供しようとするものである。
ベース領域及びその周辺に連設された1つ以上の実装領
域を有し、ベース領域上方に各実装領域が折り重ねられ
るように形成されたフレキシブル回路基板と、前記実装
領域に対応して実装された電子部品と、前記電子部品を
保護するように設けられそれぞれ所定の外形枠を有する
厚い第1領域及びこの第1領域と共に一体化し折り曲げ
可能な薄い第2領域を含む積層支持体と、前記積層支持
体とフレキシブル回路基板が一体となって前記電子部品
を積層し固定するための接着部材とを具備したことを特
徴とする。
ル回路基板に電子部品を実装した時点で、モジュール製
品としての動作が可能になる。これにより、3次元実装
モジュールとして組み立てられる以前に測定、検査等が
実施できる。
立てるための積層支持体は一体型であり、フレキシブル
回路基板上に一括して装着される。その後は積層支持体
を伴って実装領域が折り重ねられ固定される。これによ
り、少ない工数で3次元実装モジュールを実現する。
係る半導体装置の構成を示す概観図である。フレキシブ
ル回路基板11は、破線で示すような略四角形のベース
領域110とその周辺に連設された実装領域111,1
12,113を有し、保護膜下に所定の導電パターン
(図示せず)が形成されている。また、ベース領域11
0の周辺で上記実装領域が設けられない領域に外部端子
部115が設けられている。外部端子部115は、ここ
ではコネクタ端子である。
領域111,112,113にはそれぞれ主に電子部品
121,122,123が各対応し、フェイスダウン実
装されている。電子部品121,122,123は、メ
モリチップやシステムLSIチップ、コントロールユニ
ットその他様々考えられる。
3のフェイスダウン実装としては、例えば、上記各電子
部品のバンプ電極とフレキシブル回路基板11の所定の
導電パターンとのハンダ付けが考えられる。また、AC
F(異方性導電フィルム)による接続も考えられる。す
なわち、上記各電子部品のバンプ電極とフレキシブル回
路基板11の所定の導電パターンとの間にACF(異方
性導電フィルム)を介在させ加熱圧着する。これによ
り、ACF中の導電粒子によって各電子部品121,1
22,123とフレキシブル回路基板11の導電パター
ンとの必要な電気的接続が得られる。その他、ACP
(異方性導電ペースト)接合、絶縁樹脂の収縮力によっ
て電気的接続を得るNCP接合、バンプによる金−金、
金−錫などの金属共晶接合など、様々考えられる。ま
た、場合によってはワイヤボンディング方式を用いるフ
ェイスアップ実装も適用可能である。さらに、極薄のI
Cパッケージの実装も考えられ、電子部品の実装形態は
別段限定されることはない。
3に関係する小型の電子部品(周辺素子)も幾つか実装
されている。例えば複数の電子部品124はチップコン
デンサやチップ抵抗等、電子部品125は、クロック生
成に必要なクリスタル等である。
のような自由に折り曲げることのできる柔らかい材料で
構成されている。フレキシブル回路基板11は、ベース
領域110上方に各実装領域111〜113が予め決め
られた順番(f1〜f3)で折り重ねられるように構成
されている。従って、各実装領域111〜113が折り
重ねられるまでの折り曲げ距離を考慮し、距離d1〜d
3は異ならせてある。
型スペーサ13が装着される。一体型スペーサ13は、
破線矢印で示すようにフレキシブル回路基板上に重なっ
て固着され、各実装領域111〜113が折り重ねられ
たときに各電子部品の積層を支持する。一体型スペーサ
13は、厚い領域131と薄い領域132を有する。
電子部品121〜123、その他の電子部品124,1
25における積層保護のために設けられている。この厚
い領域131は、例えば電子部品121〜123それぞ
れを取り囲む形態をとる。また、端の方に実装された小
型の電子部品(125など)に対しては、周辺に部分的
に沿うような形態をとってもよい。いずれにしてもこの
厚い領域131は、ベース領域110上方に積み重ねら
れるため、ベース領域110上に合わせられるような外
形枠を有することが好ましい。
ベース領域110上に延在し、上記厚い領域131と一
体化している。この薄い領域132は、少なくともベー
ス領域110の周囲の折り曲げ可能な領域を形成してい
る。また、電子部品(124)の実装が妨げられないよ
う開口部133が設けられることもある。
ば、リフロー耐熱性を考慮したポリイミド樹脂の成形品
や、両面テープを複数貼り合わせた複合加工品等でなる
コンビネーションテープで構成することが考えられる。
厚い領域131は、実装される各電子部品(121〜1
23その他)の積層が妨げとならない程度の厚みを有す
る。また、薄い領域132は、折り曲げ部を含むのでな
るべく薄い方がよく、例えば0.1〜0.2mm程度の
厚みにしておく。一体型スペーサ13としての取り扱い
が困難でなければ、さらに薄くてもかまわない。
脂の成形品であれば、両面テープや接着剤等の接着部材
を介して図示しない裏面側がフレキシブル回路基板11
上に固着される。さらに厚い領域131の積層固定側
(斜線)に両面テープや接着剤等の接着部材を配する。
これにより、各電子部品121〜123(その他の小型
電子部品含む)を順に積層したときに各々固定される。
ョンテープであれば、両面テープの接着部材を介して図
示しない裏面側がフレキシブル回路基板11上に固着さ
れる。さらに厚い領域131の積層固定側(斜線)に両
面テープの粘着性が予め確保される。これにより、各電
子部品121〜123(その他の小型電子部品含む)を
順に積層したときに各々固定される。
導体装置の一部を示す断面図である。実装領域111が
折り曲げられ、電子部品121がベース領域110上方
に配設された形態を示している。電子部品121の実装
に関し、ACF(異方性導電フィルム)による実装例を
用いており、(b)は(a)のさらに部分的な詳細を示
す拡大図である。すなわち、フレキシブル回路基板11
は、ポリイミドなどの基材101に導電パターン102
が形成され、レジスト層103で保護されている。導電
パターン102上の所定の端子部が、電子部品121の
バンプ電極BMPに対してACF(異方性導電フィル
ム)を介在させ電気的に接続している。
13は、その裏面が、全体もしくは部分的に接着領域A
DH1となっていて、例えば両面テープまたは接着剤を
介してフレキシブル回路基板11上に固着されている。
さらに、厚い領域131上(図1の斜線)が接着領域A
DH2であって例えば両面テープ(または接着剤)を介
してベース領域110上に固着されている。図示の電子
部品121はこの厚い領域131に囲まれ保護される。
フレキシブル回路基板11の折り曲げ領域を支持し、特
に急な角度がつきやすい折り曲げ端部領域21,22に
対するフレキシブル回路基板11の保護の役割も果た
す。
部品124,125も、図示しないが上記と同様、ベー
ス領域110上方に配設されるように、各実装領域11
2,113が順に折り重ねられる。これにより、一体型
スペーサ13とフレキシブル回路基板11が一体となっ
て各電子部品(121〜123その他)が積層され、一
体型スペーサ13の厚い領域131とフレキシブル回路
基板(裏面)が両面テープなどで固定される。
回路基板11に電子部品(121〜123その他)を実
装した時点で、モジュール製品としての動作が可能にな
る。これにより、3次元実装モジュールとして組み立て
られる以前に測定、検査等が実施できる。
立てるための一体型スペーサ13は、フレキシブル回路
基板11上に一括して装着できる。その後は一体型スペ
ーサ13を伴って実装領域111〜113が折り重ねら
れ固定されることにより電子部品(121〜123その
他)の3次元実装モジュールが実現できる。
ルとして、組み立て性(組み立ての早さ、精度)は著し
く向上し、加工工数の減少が達成される。これにより、
リペア(またはリワーク)作業性に優れる。仮にスペー
サがセパレートタイプであった場合と比較すれば、組み
立て性が向上し、部品点数が減少する。この結果、コス
ト削減に寄与する。
フレキシブル回路基板11上に各電子部品(121〜1
23その他)を実装してフレキシブル回路基板11、一
体型スペーサ13と共に折り重ねる形態である。これに
より、ICチップを積み重ねるスタックド・パッケージ
などと比較して、ICのサイズやパッド配置の制約が極
めてゆるい。スタックド・パッケージでは、組み合わせ
るICの大きさやIC端子位置など様々な制約がある。
これに対して本発明に係る3次元実装モジュールは、I
Cの種類、組み合わせの自由度が広く、複数の周辺素子
まで実装できる点を考慮すれば、電気特性的にも最適な
モジュール化が可能である。
体装置の構成を示す概観図である。上記第1実施形態に
比べて、一体型スペーサ13の構成が異なっている。一
体型スペーサ13の薄い領域132には、折り曲げ緩和
部31が設けられている。すなわち、フレキシブル回路
基板11の折り曲げ領域の復元力(戻ろうとする力)を
緩和させるため、伸縮性が得られる弛み領域を形成した
ものである。この折り曲げ緩和部31は、型押しなどの
熱変形で容易に形成できる。その他の構成は前記第1実
施形態と同様であるため同一の符号を付し、説明は省略
する。
導体装置の一部を示す断面図である。実装領域111が
折り曲げられ、電子部品121がベース領域110上方
に配設された形態を示している。電子部品121の実装
に関し、ACF(異方性導電フィルム)による実装例を
用いており、(b)は(a)のさらに部分的な詳細を示
す拡大図である。図2(a),(b)の構成に比べて、
折り曲げ緩和部31を設けていることが異なる点であ
る。その他は図2(a),(b)の構成と同様である。
13は、その裏面が、全体もしくは部分的に接着領域A
DH1となっていて、例えば両面テープまたは接着剤を
介してフレキシブル回路基板11上に固着されている。
さらに、厚い領域131上(図3の斜線)が接着領域A
DH2であって例えば両面テープ(または接着剤)を介
してベース領域110上に固着されている。図示の電子
部品121はこの厚い領域131に囲まれ保護される。
フレキシブル回路基板11の折り曲げ領域を支持し、特
に急な角度がつきやすい折り曲げ端部領域21,22に
対するフレキシブル回路基板11の保護の役割も果た
す。
32は、折り曲げ端部領域21,22の間において折り
曲げ緩和部31が設けられている。折り曲げ緩和部31
は、フレキシブル回路基板11とは接着されない薄い領
域132の弛みである。これにより、フレキシブル回路
基板11の折り曲げ時の突っ張り応力を緩和させる。す
なわち、フレキシブル回路基板11が一体型スペーサ1
3の薄い領域132と重ねて折り曲げるときの復元力
(戻ろうとする力)を緩和させるのである。
部品124,125も、図示しないが上記と同様、ベー
ス領域110上方に配設されるように、各実装領域11
2,113が順に折り重ねられる。これにより、フレキ
シブル回路基板11は、一体型スペーサ13(厚い領域
131)を伴って決められた順に折り重ねられ、各電子
部品121〜125が積層される。この結果、一体型ス
ペーサ13の厚い領域131とフレキシブル回路基板
(裏面)が両面テープなどで固定され、3次元実装モジ
ュールが構成される。
ル回路基板11に電子部品(121〜123その他)を
実装した時点で、モジュール製品としての動作が可能に
なる。これにより、3次元実装モジュールとして組み立
てられる以前に測定、検査等が実施できる。
立てるための一体型スペーサ13は、フレキシブル回路
基板11上に一括して装着できる。その後は一体型スペ
ーサ13を伴って実装領域111〜113が折り重ねら
れ固定されることにより、電子部品121〜123その
他の3次元実装が実現できる。また、フレキシブル回路
基板11の折り曲げが必要な領域に折り曲げ緩和部31
を設けているので折り曲げの精度が増す利点もある。
ルとして、組み立て性(組み立ての早さ、精度)は著し
く向上し、加工工数の減少が達成される。これにより、
リペア(またはリワーク)作業性に優れる。仮にスペー
サがセパレートタイプであった場合と比較すれば、組み
立て性が向上し、部品点数が減少する。この結果、コス
ト削減に寄与する。さらに、ICの種類、組み合わせの
自由度が広く、複数の周辺素子まで実装できる点を考慮
すれば、電気特性的にも最適なモジュール化が可能であ
る。
第3実施形態に係る半導体装置の構成であり、(a)は
組み立て前の平面図、(b)は組立後の3次元実装モジ
ュールの概略構成を示す任意の断面図である。前記第2
実施形態と同様の箇所には同一の符号を付して説明は省
略する。
施形態に比べて、フレキシブル回路基板51が異なって
いる。図示のように、フレキシブル回路基板51はベー
ス領域110にも電子部品126が実装される形態とな
っている。これにより、一体型スペーサ13は、その厚
い領域131を、電子部品126に応じてベース領域1
10上にも設けている。
21〜123が順に積層されるのでそれを考慮して、一
体型スペーサ13は、ベース領域110上の厚い領域1
31と各実装領域111〜113上の厚い領域131と
の間の距離d11〜d13を異ならせている。これによ
り、フレキシブル回路基板51は、一体型スペーサ13
(厚い領域131)を伴って決められた順に折り重ねら
れ、各電子部品121〜125が前記第1実施形態のと
きと同様に積層固定される(図5(b))。
第4実施形態に係る半導体装置の構成であり、(a)は
組み立て前の平面図、(b)は組立後の3次元実装モジ
ュールの概略構成を示す任意の断面図である。前記第2
実施形態と同様の箇所には同一の符号を付して説明は省
略する。
施形態に比べて、フレキシブル回路基板61が異なって
いる。図示のように、フレキシブル回路基板61のベー
ス領域110の裏面において、破線のような外部端子部
(例えばボール電極)62が設けられている。すなわ
ち、前記第2の実施形態(図3)で示した外部端子部1
15を、コネクタ端子の代りにアレイタイプの電極(6
2)とした構成となっている。
キシブル回路基板61の主表面において、図示しない外
部端子に相当する導電パターンの端部は、ビアパターン
(図示せず)を介して外部端子部(ボール電極)62に
接続されている。
が、いままでのシリンダタイプに代ってSMD(Surfac
e Mount Device)タイプを適用している。SMDタイプ
なら3次元モジュールをメイン基板にハンダ実装する際
に、リフロー可能で信頼性が高い。
1を、電子部品121〜125に応じて設けている。こ
れにより、フレキシブル回路基板61は、一体型スペー
サ13(厚い領域131)を伴って決められた順に折り
重ねられ、各電子部品121〜125が前記第1実施形
態のときと同様に積層固定される(図6(b))。
じて予め熱硬化タイプなどの接着手段でフレキシブル回
路基板61に固定しておいてもよい。これは、3次元モ
ジュールとして、メイン基板にリフローハンダ実装され
る際、例えばハンダ接合した電子部品124や125の
落下防止に寄与する。このような接着手段は、温度条件
や電子部品の質量に依存するため、必ずしも必要な条件
ではない。いずれにしてもスペーサ13に干渉しないよ
うに所定の電子部品が接着されることが望ましい。
全てに各実装領域が設けられる構成も十分考えられる。
その場合も、厚い領域と薄い領域を含む一体型スペーサ
を伴い各電子部品が決められた順に積層され、前記第1
実施形態のときと同様に固定される。
より高密度実装を追求した構成である。このような実施
形態によっても、フレキシブル回路基板51または61
に電子部品を実装した時点で、モジュール製品としての
動作が可能になる。これにより、3次元実装モジュール
として組み立てられる以前に測定、検査等が実施でき
る。
てるための一体型スペーサ13は、フレキシブル回路基
板51または61上に一括して装着可能である。その後
は一体型スペーサ13を伴って各実装領域が折り重ねら
れ固定されることにより、電子部品の3次元実装が実現
できる。また、フレキシブル回路基板51または61の
折り曲げが必要な領域に折り曲げ緩和部31を設けるこ
とによって折り曲げの精度が増す。
サにより、3次元実装モジュールとして、組み立て性
(組み立ての早さ、精度)は著しく向上し、加工工数の
減少が達成される。これにより、3次元実装モジュール
としてリペア(またはリワーク)作業性に優れる。仮に
スペーサがセパレートタイプであった場合と比較すれ
ば、組み立て性の向上、部品点数の減少が達成される。
これにより、コスト削減に寄与する。さらに、ICの種
類、組み合わせの自由度が広く、複数の周辺素子まで実
装できる点を考慮すれば、電気特性的にも最適なモジュ
ール化が可能である。
によれば、折り重ねて3次元実装モジュールにするべく
フレキシブル回路基板に電子部品を実装する。これによ
り、3次元実装モジュールへの組み立て以前に測定、検
査等が実施可能である。
立てるための積層支持体、すなわち一体型スペーサは、
フレキシブル回路基板上に一括して装着される。その後
はこのスペーサを伴って実装領域が折り重ねられ固定さ
れる。これにより、少ない工数で3次元実装モジュール
を実現する。
への組み立ての容易性、制御性が得られ、リペア(また
はリワーク)作業性に優れ、自由度が高くかつ電気特性
的にも最適な、フレキシブル回路基板を用いた高信頼性
の3次元実装モジュール構成の半導体装置を提供するこ
とができる。
を示す概観図である。
の一部を示す断面図である。
を示す概観図である。
の一部を示す断面図である。
形態に係る半導体装置の構成であり、(a)は組み立て
前の平面図、(b)は組立後の3次元実装モジュールの
概略構成を示す任意の断面図である。
形態に係る半導体装置の構成であり、(a)は組み立て
前の平面図、(b)は組立後の3次元実装モジュールの
概略構成を示す任意の断面図である。
子部品 13…一体型スペーサ 131…一体型スペーサの厚い領域 132…一体型スペーサの薄い領域 21,22…折り曲げ端部領域 31…折り曲げ緩和部 ACF…異方性導電フィルム ADH1,ADH2…接着領域 BMP…バンプ電極
Claims (7)
- 【請求項1】 ベース領域及びその周辺に連設された1
つ以上の実装領域を有し、ベース領域上方に各実装領域
が折り重ねられるように形成されたフレキシブル回路基
板と、 前記実装領域に対応して実装された電子部品と、 前記電子部品を保護するように設けられそれぞれ所定の
外形枠を有する厚い第1領域及びこの第1領域と共に一
体化し折り曲げ可能な薄い第2領域を含む積層支持体
と、 前記積層支持体とフレキシブル回路基板が一体となって
前記電子部品を積層し固定するための接着部材と、を具
備したことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 前記フレキシブル回路基板は、前記ベー
ス領域の周辺に連設された外部端子領域をさらに含むこ
とを特徴とする請求項1記載の半導体装置。 - 【請求項3】 前記フレキシブル回路基板は、前記ベー
ス領域下方側の面に設けられた外部端子領域をさらに含
むことを特徴とする請求項1記載の半導体装置。 - 【請求項4】 前記積層支持体は、その第1領域に関し
て前記電子部品の周辺を取り囲むような構成であること
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。 - 【請求項5】 前記積層支持体は、その第1領域に関し
て前記電子部品の周辺に部分的に沿うような構成である
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。 - 【請求項6】 前記積層支持体は、その第2領域に関し
て折り曲げ緩和部が設けられていることを特徴とする請
求項1〜5いずれか一つに記載の半導体装置。 - 【請求項7】 前記ベース領域にも電子部品が実装され
る形態をさらに具備することを特徴とする請求項1〜6
いずれか一つに記載の半導体装置。
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