JP2002176135A - Laminated semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

Laminated semiconductor device and its manufacturing method

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JP2002176135A
JP2002176135A JP2000372538A JP2000372538A JP2002176135A JP 2002176135 A JP2002176135 A JP 2002176135A JP 2000372538 A JP2000372538 A JP 2000372538A JP 2000372538 A JP2000372538 A JP 2000372538A JP 2002176135 A JP2002176135 A JP 2002176135A
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JP
Japan
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semiconductor chip
semiconductor
semiconductor device
chip
wiring
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JP2000372538A
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Japanese (ja)
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Tomohiro Iguchi
知洋 井口
Yasuto Saito
康人 斎藤
Masayuki Arakawa
雅之 荒川
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

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  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laminated semiconductor device which is superior in a heat dissipating characteristic. SOLUTION: Semiconductor modules 100, 101 in which semiconductor chips 9 are mounted on main faces on one side of insulating materials and in which plated films 5 for heat dissipation are formed on main faces on the other side are manufactured. When they are laminated on an interposer 200, a paste 15 which is superior in thermal conductivity is dropped on the plated films 5, and the plated films 5 and the semiconductor chips 9 are thermally connected.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体チップが実
装された複数の配線基板をベース基板に積層して構成さ
れる半導体装置、積層型半導体装置及びその製造方法に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device constructed by laminating a plurality of wiring boards on which semiconductor chips are mounted on a base substrate, a stacked semiconductor device, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、フラッシュメモリを搭載した小型
のメモリカードが、デジタルスチルカメラや携帯情報端
末等の携帯情報機器用として、急速に市場を拡大してい
る。特にデジタルカメラの分野では、既に主流になりつ
つあり、MDやフロッピー(登録商標)ディスクの代替
としてその地位を固めようとしている。このような背景
の中、フラッシュメモリーだけで構成される小型メモリ
カードは、更に大記録容量化や小型軽量化、低コスト化
が求められており、様々なメモリICのパッケージ構
造、実装構造が考えられている。一般的には、TSOP
等の薄型モールドパッケージをベース基板にはんだ付け
する方法や、ベアチップをワイヤボンディングやフリッ
プチップ実装法等によってベース基板に直接接続する方
法がとられる。しかし、同一面積に搭載できるチップ数
は、チップが絶対的に占有する面積、すなわちチップサ
イズで決定してしまう。したがって、メモリ容量の更な
る大容量化を企図する場合、チップサイズを小型化でき
ない場合には、チップを配線基板の主面の法線方向へ積
層させる実装構造が必要となる。図5に、TAB実装法
によってパッケージ化された半導体パッケージを、4個
積層してインターポーザに接続した積層型半導体装置6
0の例を示す。
2. Description of the Related Art In recent years, a small memory card equipped with a flash memory has been rapidly expanding its market for portable information devices such as digital still cameras and portable information terminals. In particular, in the field of digital cameras, it is already becoming mainstream, and is trying to solidify its position as an alternative to MD and floppy (registered trademark) disks. Against this background, there is a need for smaller memory cards consisting only of flash memory to have higher recording capacity, smaller size, lighter weight, and lower cost, and various memory IC package structures and mounting structures are conceivable. Have been. Generally, TSOP
And the like, and a method of directly connecting a bare chip to the base substrate by wire bonding, flip chip mounting, or the like. However, the number of chips that can be mounted in the same area is determined by the area that the chip absolutely occupies, that is, the chip size. Therefore, when further increasing the memory capacity is intended, if the chip size cannot be reduced, a mounting structure in which the chips are stacked in the direction normal to the main surface of the wiring board is required. FIG. 5 shows a stacked semiconductor device 6 in which four semiconductor packages packaged by the TAB mounting method are stacked and connected to an interposer.
An example of 0 is shown.

【0003】半導体チップ61は、TABテープ62に対
してフリップチップボンディングされている。TABテー
プ62からは外部と電気的に接続するためのリード63
が複数延設されている。半導体チップはエポキシ樹脂な
どの熱硬化性樹脂64により封止され、個々の半導体パ
ッケージを構成している。リード63の長さのみが互い
に異なる4種類の半導体パッケージを用意し、リードの
長さが短い順に順次インターポーザ65上に実装されて
いる。
[0005] A semiconductor chip 61 is flip-chip bonded to a TAB tape 62. Leads 63 for electrically connecting to the outside from the TAB tape 62
Are extended. The semiconductor chip is sealed with a thermosetting resin 64 such as an epoxy resin to constitute individual semiconductor packages. Four types of semiconductor packages differing only in the length of the leads 63 are prepared, and are sequentially mounted on the interposer 65 in ascending order of the length of the leads.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
メモリの駆動周波数の上昇や容量の増加に伴い、メモリ
チップで発生する熱量が増大している。この熱のため、
パッケージの温度が上昇してしまい、誤動作を起こしや
すくなっていた。特に積層型の半導体装置では、熱源と
なる半導体チップ間の距離が数百ミクロンのオーダーで
近接して配置されるため、互いの熱の影響を無視するこ
とが出来なくなってきている。また、リードによる積層
では互いの半導体パッケージを位置決めして重ね合わせ
ることが困難であり、歩留まりよく生産可能な簡便な実
装形態が求められている。本発明はこのような問題点に
着目してなされたもので、チップで発生した熱を放熱す
ることにより、パッケージの温度上昇を低減できる積層
実装構造の半導体装置およびその製造方法を提供するこ
とを目的としている。
However, in recent years,
As the drive frequency and the capacity of the memory increase, the amount of heat generated in the memory chip increases. Because of this heat,
The temperature of the package has risen, and malfunctions have been likely to occur. In particular, in a stacked semiconductor device, since the distance between semiconductor chips serving as heat sources is arranged close to each other on the order of several hundreds of microns, the influence of heat on each other cannot be ignored. In addition, it is difficult to position and stack semiconductor packages by stacking with leads, and a simple mounting form that can be produced with high yield is required. The present invention has been made in view of such a problem, and provides a semiconductor device having a stacked mounting structure capable of reducing a temperature rise of a package by radiating heat generated in a chip, and a method of manufacturing the same. The purpose is.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、可撓性を有する半導体チップと、この半
導体チップの電極と電気的に接続される配線パターン及
びこの配線パターンを外部と電気的に接続させる接続電
極を備え可撓性を有する複数の第1の配線基板が積層さ
れた半導体装置において、前記第1の配線基板の前記半
導体チップが実装されていない主面の少なくとも一部に
金属膜が設けられ、この金属膜と、他の第1の配線基板
に実装されている半導体チップとを熱的に接続する接続
部材を具備する半導体装置を提供する。このとき、接続
部材が粘着性を有する材料により構成されていることが
好ましい。またこのとき、第2の配線基板の主面に形成
された金属膜と、この金属膜と第1の配線基板に搭載さ
れた半導体チップとを熱的に接続する接続部材と、を具
備することが好ましい。さらに本発明は、一方の主面に
設けられた配線パターンに対して可撓性を有する半導体
チップがフリップチップ実装され、他方の主面の前記半
導体チップが実装された領域に対応する領域に金属膜が
配設された可撓性の配線基板を有する複数の半導体パッ
ケージを、インターポーザ上に前記半導体チップが前記
インターポーザと対向するように順次積層する際に、前
記金属膜上に導電性の粘着材を配置し、前記半導体チッ
プと、前記金属膜とを熱的に接続する工程、を具備する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法を提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems, the present invention provides a semiconductor chip having flexibility, a wiring pattern electrically connected to electrodes of the semiconductor chip, and an externally provided wiring pattern. In a semiconductor device having a plurality of flexible first wiring boards provided with connection electrodes electrically connected to the first wiring board, at least one main surface of the first wiring board on which the semiconductor chip is not mounted is provided. The present invention provides a semiconductor device including a metal film provided in a portion and a connecting member for thermally connecting the metal film to a semiconductor chip mounted on another first wiring board. At this time, it is preferable that the connection member is made of a material having adhesiveness. At this time, a metal film formed on the main surface of the second wiring board, and a connection member for thermally connecting the metal film and the semiconductor chip mounted on the first wiring board are provided. Is preferred. Further, according to the present invention, a semiconductor chip having flexibility with respect to a wiring pattern provided on one main surface is flip-chip mounted, and a metal is formed on a region corresponding to a region where the semiconductor chip is mounted on the other main surface. When a plurality of semiconductor packages each having a flexible wiring board on which a film is provided are sequentially stacked on an interposer such that the semiconductor chip faces the interposer, a conductive adhesive material is provided on the metal film. And a step of thermally connecting the semiconductor chip and the metal film to each other.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。 <半導体パッケージとその製造方法>図1(a)〜(c)を用
いて、本実施形態の半導体装置とその製造方法を示す。
図1(a)に示すフレキシブル基板において、絶縁基板1
は、例えば、厚さ25μmのシート状で可撓性を有して
おり、電気絶縁性の合成樹脂シートからなる保持部材で
ある。材質は例えばポリイミドが用いられる。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. <Semiconductor Package and Manufacturing Method> A semiconductor device of the present embodiment and a manufacturing method thereof will be described with reference to FIGS.
In the flexible substrate shown in FIG.
Is a holding member made of, for example, a sheet having a thickness of 25 μm and having flexibility, and made of an electrically insulating synthetic resin sheet. The material is, for example, polyimide.

【0007】この絶縁基板1の一方の主面には、銅など
の導電性部材により厚さ12μmの配線パターン2及び
φ500μmの径を有する接続ランド3が形成されてい
る。接続ランド3は配線パターン2を流通する電気信号
を外部に流通させるための端子であり、スルーホール4
を介して絶縁基板1の他方の主面に形成された他の接続
ランド3’と電気的に接続されている。また、この他方
の主面には、例えば銅などの金属材料からなる厚さ18
μmのめっき膜5と、めっき膜5に電気的に接続された
φ1mmの径を有する接続端子6とが形成されている。め
っき膜5は接続ランド3’と電気的に短絡しないよう、
絶縁基板1の略全面にわたって配設されている。また、
接続端子6はめっき膜5の熱を外部に伝熱させるための
伝熱性を考慮した部材であり、スルーホール7を介して
絶縁基板1の一方の主面に設けられた他の接続端子6’
と電気的に接続されている。良導性の部材は伝熱性にも
優れているので、配線パターンと同じ材料を用いてかま
わない。
On one main surface of the insulating substrate 1, a wiring pattern 2 having a thickness of 12 μm and a connection land 3 having a diameter of φ500 μm are formed by a conductive member such as copper. The connection land 3 is a terminal for passing an electric signal flowing through the wiring pattern 2 to the outside.
Is electrically connected to another connection land 3 ′ formed on the other main surface of the insulating substrate 1 via the second connection land 3 ′. The other main surface has a thickness 18 made of a metal material such as copper.
A μm plating film 5 and a connection terminal 6 having a diameter of φ1 mm and electrically connected to the plating film 5 are formed. The plating film 5 should not be electrically short-circuited with the connection land 3 '.
It is provided over substantially the entire surface of the insulating substrate 1. Also,
The connection terminal 6 is a member considering heat conductivity for transferring the heat of the plating film 5 to the outside. The other connection terminal 6 ′ provided on one main surface of the insulating substrate 1 via the through hole 7.
Is electrically connected to Since the member having good conductivity has excellent heat conductivity, the same material as the wiring pattern may be used.

【0008】接続ランド3,3’および接続端子6,
6’は、バンプ電極である。電気めっき法や無電解めっ
き法等により、接続ランド3および接続端子6’上にの
み、厚さ20乃至40μmの銅めっき膜を施し、その上
にニッケルめっき膜を積層させている。さらに、このニ
ッケルめっき膜の上へ、厚さ10乃至20μmのはんだ
層8が形成されている。ニッケルめっき膜は銅めっき膜
の組成の変化を抑止するためのバリアメタル層であるか
ら、銅めっきをしない場合には特に必要がない。
The connection lands 3, 3 'and the connection terminals 6,
6 'is a bump electrode. A copper plating film having a thickness of 20 to 40 μm is applied only on the connection lands 3 and the connection terminals 6 ′ by an electroplating method, an electroless plating method, or the like, and a nickel plating film is laminated thereon. Further, a solder layer 8 having a thickness of 10 to 20 μm is formed on the nickel plating film. Since the nickel plating film is a barrier metal layer for suppressing a change in the composition of the copper plating film, it is not particularly necessary when copper plating is not performed.

【0009】これらのバンプ電極は、絶縁基板1の表面
から厚さ方向に最も突き出た部位となる。これにより個
々の半導体装置を積層させる工程を安定化させ、歩留ま
りを向上させることが可能となる。このようなフレキシ
ブル基板に対して、図1(b)に示すように、半導体チッ
プ9が配線パターン2に電気的に接続されるよう実装す
る。半導体チップ9は、厚さが50μm程度に形成され
ていて可撓性を有しており、高さ10乃至30μmの金
バンプ9aを介して配線パターン2にフリップチップ接
続される。
These bump electrodes are portions which protrude most from the surface of the insulating substrate 1 in the thickness direction. This stabilizes the process of stacking the individual semiconductor devices and improves the yield. As shown in FIG. 1B, the semiconductor chip 9 is mounted on such a flexible substrate so as to be electrically connected to the wiring pattern 2. The semiconductor chip 9 has a thickness of about 50 μm and has flexibility, and is flip-chip connected to the wiring pattern 2 via a gold bump 9 a having a height of 10 to 30 μm.

【0010】半導体チップ9のフリップチップ接続にお
いては、まず熱硬化性樹脂中に導電粒子を分散させた異
方性導電部材10を配線パターン2上の半導体チップ9
と対向する領域の全域に塗布して絶縁基板1と半導体チ
ップ9との間に介在させ、この上から半導体チップ1の
素子形成面を配線パターン2に対向させた状態でボンデ
ィングツールBTで押し付け、Auバンプ9aを介して電
気的に接続させる。この際ボンディングツールBTは半導
体チップ1を加圧するとともに加熱も行っており、例え
ば180度の温度を発生させた状態で熱圧着する。それ
によって、異方性導電部材10が硬化し、半導体チップ
9は配線パターン2に電気的に接続されるとともに、半
導体チップ9の絶縁基板1に対向する面(素子が形成さ
れた面)及び外周が封止される。
In flip-chip connection of the semiconductor chip 9, first, an anisotropic conductive member 10 in which conductive particles are dispersed in a thermosetting resin is connected to the semiconductor chip 9 on the wiring pattern 2.
Is applied between the insulating substrate 1 and the semiconductor chip 9 and pressed with a bonding tool BT in a state where the element forming surface of the semiconductor chip 1 faces the wiring pattern 2 from above. It is electrically connected via the Au bump 9a. At this time, the bonding tool BT pressurizes and heats the semiconductor chip 1, and performs thermocompression bonding at a temperature of, for example, 180 degrees. Thereby, the anisotropic conductive member 10 is hardened, and the semiconductor chip 9 is electrically connected to the wiring pattern 2, and the surface of the semiconductor chip 9 facing the insulating substrate 1 (the surface on which the element is formed) and the outer periphery Is sealed.

【0011】この際、半導体チップ9の外周が異方性導
電部材10の収縮に伴って変形するが、半導体チップ9
が可撓性を有しているため、割れることがない。半導体
チップ9は湾曲変形可能な可撓性を有しており、そのた
めには厚さが80μm以下であることが必要である。湾
曲させたときに割れや欠けが生じないように、半導体チ
ップ9を薄くする工程において、半導体チップの素子形
成面の裏面を研削する工程の後に、この裏面を弾性を有
する研磨パッドを用いて研磨する工程を加えることによ
り、チップの角部が面取りされていることが好ましい。
可撓性を有する半導体チップを用いていればガラス繊維
を含むエポキシ樹脂を絶縁材料に用いた配線基板を用い
てもよいが、本実施形態のように可撓性を有する配線基
板を用いることで、封止工程が安定化し、より歩留まり
を向上させることが出来るようになる。このようにして
図1(c)に示される半導体パッケージ100を得ること
が出来る。なお、フリップチップ接続は、上記した異方
性導電部材10によるもののほか、はんだ接合、圧着、
超音波接合など他の方法によって代替可能である。積層
型半導体装置の厚さを薄くするためにはフリップチップ
接続を用いることが望ましいが、接続にはリードやワイ
ヤを用いてもよく、その接続も一括ボンディングやシン
グルポイントボンディングなどのいかなる方法でも用い
ることが出来る。
At this time, the outer periphery of the semiconductor chip 9 is deformed as the anisotropic conductive member 10 contracts.
Is flexible and does not crack. The semiconductor chip 9 has flexibility that can be bent and deformed, and for that purpose, the thickness needs to be 80 μm or less. In the step of thinning the semiconductor chip 9 so as not to cause cracking or chipping when curved, after the step of grinding the back surface of the element forming surface of the semiconductor chip, the back surface is polished using an elastic polishing pad. It is preferable that the corners of the chip are chamfered by adding a step of performing the above.
If a flexible semiconductor chip is used, a wiring board using an epoxy resin containing glass fiber as an insulating material may be used, but by using a flexible wiring board as in the present embodiment. As a result, the sealing process is stabilized, and the yield can be further improved. Thus, the semiconductor package 100 shown in FIG. 1C can be obtained. The flip-chip connection is performed by solder bonding, pressure bonding,
It can be replaced by other methods such as ultrasonic bonding. In order to reduce the thickness of the stacked semiconductor device, it is desirable to use flip-chip connection. However, a lead or a wire may be used for connection, and the connection may be performed by any method such as collective bonding or single point bonding. I can do it.

【0012】また、半導体チップ9の電源用端子または
グランド用端子を接続端子6,6’に電気的に接続する
ことにより、半導体パッケージ100の電気的動作の安
定性を増すことが出来る。なお、この際、接続端子6,
6’は、他の配線基板に対して実装される際、配線基板
の電源用配線またはグランド用配線に電気的に接続され
る必要がある。また、めっき膜5には放熱作用を期待し
ているので、その厚さは厚いほどよい。
Further, by electrically connecting the power supply terminal or the ground terminal of the semiconductor chip 9 to the connection terminals 6 and 6 ', the stability of the electrical operation of the semiconductor package 100 can be increased. At this time, the connection terminals 6,
When mounted on another wiring board, 6 'needs to be electrically connected to a power supply wiring or a ground wiring of the wiring board. Since the plating film 5 is expected to have a heat radiation effect, the thickness is preferably as large as possible.

【0013】<積層型半導体装置とその製造方法>次
に、4基の半導体パッケージ100がインターポーザ上
に順次積層されて構成される積層型半導体装置とその製
造方法を説明する。図2(a)に示すように、インターポ
ーザ200は、実質的に可撓性を有しないようガラスエ
ポキシ樹脂などの剛性の高い電気絶縁材料によって形成
されていて、一方の主面には銅等の金属によってベース
電極たる接続ランド11が形成されている。この接続ラ
ンド11は他方の主面に形成された外部電極13にスル
ーホール14や図示しない内部配線を介して電気的に接
続されている。また、放熱配線層14が、半導体装置が
実装される領域に配設されている。放熱配線層14はス
ルーホール13に接続されてグランド用または電源用の
外部電極12に電気的に接続されている。
<Laminated Semiconductor Device and Manufacturing Method Thereof> Next, a laminated semiconductor device configured by sequentially stacking four semiconductor packages 100 on an interposer and a manufacturing method thereof will be described. As shown in FIG. 2A, the interposer 200 is formed of a highly rigid electric insulating material such as a glass epoxy resin so as to have substantially no flexibility. A connection land 11 serving as a base electrode is formed of metal. The connection land 11 is electrically connected to an external electrode 13 formed on the other main surface via a through hole 14 or an internal wiring (not shown). Further, the heat dissipation wiring layer 14 is provided in a region where the semiconductor device is mounted. The heat dissipation wiring layer 14 is connected to the through hole 13 and is electrically connected to the ground or power supply external electrode 12.

【0014】まず、放熱配線層14上またはその近傍を
含む領域に、接続ランド11に対して短絡しないように
して、熱伝導性に優れたペースト15を滴下する。この
ペースト15に対して半導体チップ9が押し付けられか
つバンプ電極のはんだ層8が接続ランド11と接合され
るよう、マウントツールMTによって半導体パッケージ1
00を位置決めしマウントする。ペースト15の粘着力
により半導体パッケージ100の位置が仮固定される。
また、半導体チップ9と放熱配線層14は熱的に接続さ
れる。なお、ペースト15には、シリコーン系粘着剤な
どの粘着力を有する材料に対して導電性の材料として例
えばアルミなどの金属粉を多量に含有させて導通性を高
めたものなどが使用可能である。また、ペースト状でな
くても変形可能なシート状の形態でもかまわない。ペー
スト15の熱伝導性は、少なくとも空気よりも高ければ
よい。また、半導体チップを変形させないようにするた
めに、プロセス温度及び半導体チップ9からの放熱で硬
化も液化もしない材料を用いることが望ましい。その
後、マウントされた半導体パッケージ100のめっき膜
5上にペースト15を滴下し、さらに他の半導体パッケ
ージ100をバンプ電極同士が接合されるようマウント
する。これを順次繰り返し、インターポーザ200上に
4基の半導体パッケージ100を積層する。なお、最上
層にマウントする半導体パッケージ101は、めっき膜
5が形成された面のバンプ電極にはんだ層8が形成され
ていない。このようにしてマウントされた4基の半導体
パッケージ100,101は、接続ランド3,3’およ
び接続端子6,6’がそれぞれ積層方向において列状に
互いに電気的に接続されるように配置されている。
First, a paste 15 having excellent thermal conductivity is dropped onto a region including or near the heat dissipation wiring layer 14 so as not to short-circuit the connection land 11. The semiconductor package 9 is pressed by the mount tool MT so that the semiconductor chip 9 is pressed against the paste 15 and the solder layer 8 of the bump electrode is joined to the connection land 11.
Position 00 and mount. The position of the semiconductor package 100 is temporarily fixed by the adhesive force of the paste 15.
Further, the semiconductor chip 9 and the heat dissipation wiring layer 14 are thermally connected. The paste 15 may be made of a material having an adhesive property such as a silicone-based pressure-sensitive adhesive and having a large amount of metal powder such as aluminum as a conductive material to improve conductivity. . In addition, the sheet may be in a deformable sheet form instead of the paste form. The heat conductivity of the paste 15 may be at least higher than that of air. In order to prevent the semiconductor chip from being deformed, it is preferable to use a material that does not harden or liquefy due to the process temperature and heat radiation from the semiconductor chip 9. Then, the paste 15 is dropped on the plating film 5 of the mounted semiconductor package 100, and another semiconductor package 100 is mounted so that the bump electrodes are joined to each other. This is sequentially repeated, and four semiconductor packages 100 are stacked on the interposer 200. In the semiconductor package 101 mounted on the uppermost layer, the solder layer 8 is not formed on the bump electrode on the surface on which the plating film 5 is formed. The four semiconductor packages 100, 101 mounted in this manner are arranged such that the connection lands 3, 3 'and the connection terminals 6, 6' are electrically connected to each other in a row in the stacking direction. I have.

【0015】次に、図2(b)に示すように、最上層に積
層された半導体パッケージ101の接続ランド3’およ
び接続端子6部分に対してヒータツールHTを押し当てて
所定時間加圧と加熱を行う。接続ランド3’および接続
端子6が加圧されることで、隣接するバンプ電極が夫々
密に接する。それによって、ヒータツールHTからの熱が
接続ランド3,3’、接続端子6,6’およびはんだ層
8に伝達される。はんだ層8は加熱溶融され、ヒータツ
ールHTを退避させた後、自然放熱により冷却固化し、は
んだボールを形成する。これによって接続ランド3,
3’、接続端子6,6’を電気的に接続するとともに熱
的に接続した状態で固定できる。
Next, as shown in FIG. 2B, the heater tool HT is pressed against the connection lands 3 ′ and the connection terminals 6 of the semiconductor package 101 stacked on the uppermost layer for a predetermined period of time. Perform heating. When the connection lands 3 'and the connection terminals 6 are pressurized, the adjacent bump electrodes come into close contact with each other. Thereby, heat from the heater tool HT is transmitted to the connection lands 3, 3 ', the connection terminals 6, 6', and the solder layer 8. After the solder layer 8 is heated and melted, and the heater tool HT is retracted, it is cooled and solidified by natural heat radiation to form a solder ball. This allows the connection land 3,
3 'and the connection terminals 6 and 6' can be electrically connected and fixed in a thermally connected state.

【0016】次に、図3に示すように、半導体パッケー
ジ101のめっき層5上にペースト15を、インターポ
ーザ200上に接着剤22をそれぞれ滴下し、全体が覆
われるよう金属キャップ21を被せ、金属キャップ21
の開口端部を接着剤22によってインターポーザ200
に対して接着固定するとともに、金属キャップ21の裏
面とめっき膜5とをペースト15によって熱的に接続す
る。これにより各半導体パッケージは金属キャップ21
により封止される。
Next, as shown in FIG. 3, a paste 15 is dropped on the plating layer 5 of the semiconductor package 101, and an adhesive 22 is dropped on the interposer 200, and a metal cap 21 is placed so as to cover the whole. Cap 21
The opening end of the interposer 200 is
And the back surface of the metal cap 21 and the plating film 5 are thermally connected by the paste 15. As a result, each semiconductor package is connected to the metal cap 21.
Sealed.

【0017】封止後必要に応じて、外部電極12にフラ
ックスを塗布して、たとえば直径0.1〜0.5mmのはんだボ
ールを取りつけリフロー炉により加熱することで、高さ
0.05〜0.5mm程度のはんだボールバンプを定着形成す
る。こうして積層型半導体装置を得ることが出来る。
After sealing, if necessary, a flux is applied to the external electrode 12, and a solder ball having a diameter of, for example, 0.1 to 0.5 mm is attached thereto and heated by a reflow furnace to obtain a height.
A solder ball bump of about 0.05 to 0.5 mm is fixedly formed. Thus, a stacked semiconductor device can be obtained.

【0018】なお、本発明の積層型半導体装置の封止
は、樹脂によって封止しても同様の効果を得るよう構成
できる。図4に示す実施形態の積層型半導体装置は、半
導体パッケージ101に対してペースト15を介して熱
的に接続された放熱板31を有している。この放熱板3
1が外部に露出するように、半導体パッケージをエポキ
シ樹脂32によって封止することで、半導体チップが外
部と熱的に接続された積層型半導体装置を得ることが出
来る。
Note that the stacked semiconductor device of the present invention can be sealed so as to obtain the same effect by sealing with a resin. The stacked semiconductor device of the embodiment shown in FIG. 4 has a heat sink 31 thermally connected to the semiconductor package 101 via the paste 15. This heat sink 3
By sealing the semiconductor package with the epoxy resin 32 so that 1 is exposed to the outside, a stacked semiconductor device in which the semiconductor chip is thermally connected to the outside can be obtained.

【0019】上記した工程によって形成された本実施形
態の積層型半導体装置は、厚さが80μm以下となるよ
う制御された半導体チップを含めた半導体パッケージの
厚さが80〜100μm、各絶縁基板1間のピッチが100〜16
0μmとなり、各配線基板間の隙間内に半導体素子が収
納された形で積層接続が行われている。また、各半導体
チップ間は熱的に接続されており、これにより、外部装
置と半導体チップとを熱的に接続させることが可能にな
り、各半導体チップから発生した熱を外部あるいは外部
装置へ放熱することが容易になる。このため、半導体素
子の熱による破壊や誤動作を抑制することができる。
In the stacked semiconductor device of the present embodiment formed by the above-described steps, the thickness of the semiconductor package including the semiconductor chip controlled to have a thickness of 80 μm or less is 80 to 100 μm. Pitch between 100 and 16
The thickness is 0 μm, and the stacked connection is performed in such a manner that the semiconductor element is housed in the gap between the respective wiring boards. In addition, each semiconductor chip is thermally connected, so that an external device and the semiconductor chip can be thermally connected, and the heat generated from each semiconductor chip is radiated to the outside or the external device. It becomes easier to do. Therefore, destruction and malfunction of the semiconductor element due to heat can be suppressed.

【0020】また、熱的に接続する手段を粘性を有する
部材としたため、半導体パッケージのマウントを位置決
め精度よく行うことが出来る。また、半導体チップとこ
れを保持する配線基板の両方を可撓性を有する部材によ
り構成しているため、加圧による変形などによる故障が
低減され、実装時のハンドリングが容易になる。また、
積層型半導体装置は、ガラスエポキシ基板や金属キャッ
プ、金属の放熱板などの所定の剛性を有する部材で構成
しているため、外部装置に対して実装する場合に、簡便
に扱うことが出来る。
Further, since the means for thermally connecting is a viscous member, the mounting of the semiconductor package can be performed with high positioning accuracy. In addition, since both the semiconductor chip and the wiring board holding the semiconductor chip are made of a flexible member, failure due to deformation due to pressure or the like is reduced, and handling during mounting is facilitated. Also,
Since the laminated semiconductor device is formed of a member having a predetermined rigidity such as a glass epoxy substrate, a metal cap, and a metal heat sink, it can be easily handled when mounted on an external device.

【0021】[0021]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の半導体装
置及びその製造方法によれば、温度の上昇による半導体
素子の誤動作を抑制可能な構造を提供することを可能と
する。
As described in detail above, according to the semiconductor device and the method of manufacturing the same of the present invention, it is possible to provide a structure capable of suppressing a malfunction of a semiconductor element due to a rise in temperature.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 (a)乃至(c)は半導体モジュールの製造工程の
実施形態を示す模式図。
FIGS. 1A to 1C are schematic diagrams showing an embodiment of a semiconductor module manufacturing process.

【図2】 (a)乃至(b)は半導体モジュールを積層する工
程を示す実施形態の模式図。
FIGS. 2A and 2B are schematic diagrams of an embodiment showing a step of stacking semiconductor modules.

【図3】 本発明の積層型半導体装置の構成を示す模式
図。
FIG. 3 is a schematic view illustrating a configuration of a stacked semiconductor device of the present invention.

【図4】 本発明の積層型半導体装置の他の構成を示す
模式図。
FIG. 4 is a schematic view showing another configuration of the stacked semiconductor device of the present invention.

【図5】 従来の積層型半導体装置を示す模式図。FIG. 5 is a schematic view showing a conventional stacked semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…絶縁基板、2…配線パターン、3,3’…接続ラン
ド、4,7…スルーホール、5…めっき膜、6,6’…
接続端子、8…はんだ層、9…半導体チップ、9a…金
バンプ、10…異方性導電部材、BT…ボンディングツ
ール、MT…マウントツール、HT…ヒータツール、1
1…接続ランド、12…外部電極、13…スルーホー
ル、14…放熱配線層、15…ペースト、21…金属キ
ャップ、22…接着剤、31…放熱板、32…エポキシ
樹脂、100,101…半導体モジュール、200…イ
ンターポーザ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Insulating board, 2 ... Wiring pattern, 3, 3 '... Connection land, 4, 7 ... Through hole, 5 ... Plating film, 6, 6' ...
Connection terminal, 8: solder layer, 9: semiconductor chip, 9a: gold bump, 10: anisotropic conductive member, BT: bonding tool, MT: mount tool, HT: heater tool, 1
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Connection land, 12 ... External electrode, 13 ... Through hole, 14 ... Heat dissipation wiring layer, 15 ... Paste, 21 ... Metal cap, 22 ... Adhesive, 31 ... Heat dissipation plate, 32 ... Epoxy resin, 100, 101 ... Semiconductor Module, 200 ... Interposer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒川 雅之 東京都青梅市新町3丁目3番地の1 東芝 デジタルメディアエンジニアリング株式会 社内 Fターム(参考) 5F036 AA01 BA23 BB21 BC33 BD01 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Masayuki Arakawa 1-3-3 Shinmachi, Ome-shi, Tokyo Toshiba Digital Media Engineering Co., Ltd. In-house F term (reference) 5F036 AA01 BA23 BB21 BC33 BD01

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 可撓性を有する半導体チップと、この半
導体チップの電極と電気的に接続される配線パターン及
びこの配線パターンを外部と電気的に接続させる接続電
極を備え可撓性を有する複数の第1の配線基板が積層さ
れた半導体装置において、 前記第1の配線基板の前記半導体チップが実装されてい
ない主面の少なくとも一部に金属膜が設けられ、この金
属膜と、他の第1の配線基板に実装されている半導体チ
ップとを熱的に接続する接続部材を具備することを特徴
とする半導体装置。
1. A flexible semiconductor chip comprising a flexible semiconductor chip, a wiring pattern electrically connected to electrodes of the semiconductor chip, and connection electrodes for electrically connecting the wiring pattern to the outside. In the semiconductor device in which the first wiring substrate is stacked, a metal film is provided on at least a part of a main surface of the first wiring substrate on which the semiconductor chip is not mounted, and the metal film is provided on the first wiring substrate. A semiconductor device comprising: a connection member for thermally connecting a semiconductor chip mounted on one wiring board.
【請求項2】 接続部材が粘着性を有する材料により構
成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。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the connection member is made of an adhesive material.
【請求項3】 実質的に可撓性を有さない第2の配線基
板の主面に形成された金属膜と、この金属膜と第1の配
線基板に搭載された半導体チップとを熱的に接続する接
続部材と、を具備することを特徴とする請求項1記載の
半導体装置。
3. The method according to claim 1, wherein the metal film formed on the main surface of the second wiring board having substantially no flexibility and the semiconductor chip mounted on the first wiring board are thermally connected to the metal film. 2. The semiconductor device according to claim 1, further comprising: a connection member that connects to the semiconductor device.
【請求項4】 一方の主面に設けられた配線パターンに
対して可撓性を有する半導体チップがフリップチップ実
装され、他方の主面の前記半導体チップが実装された領
域に対応する領域に金属膜が配設された可撓性の配線基
板を有する複数の半導体パッケージを、インターポーザ
上に前記半導体チップが前記インターポーザと対向する
ように順次積層する際に、前記金属膜上に導電性の粘着
材を配置し、前記半導体チップと、前記金属膜とを熱的
に接続する工程、を具備することを特徴とする半導体装
置の製造方法。
4. A semiconductor chip having flexibility with respect to a wiring pattern provided on one main surface is flip-chip mounted, and a metal on a region corresponding to a region where the semiconductor chip is mounted on the other main surface. When a plurality of semiconductor packages each having a flexible wiring board on which a film is provided are sequentially stacked on an interposer such that the semiconductor chip faces the interposer, a conductive adhesive material is provided on the metal film. And a step of thermally connecting the semiconductor chip and the metal film to each other.
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