JP2004259969A - 配線板及びこれを用いた半導体装置並びにその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】マルチチップモジュール型半導体装置を様々な３次元形状に構成するのに適した半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置１は、配線板をそこに形成されている配線パターンが内側に面するように中空の三角錐状に構成してなり、その内部には少なくとも１つの内面の配線パターンに接続されるように半導体チップ２０が実装される。
【選択図】 図３
【解決手段】半導体装置１は、配線板をそこに形成されている配線パターンが内側に面するように中空の三角錐状に構成してなり、その内部には少なくとも１つの内面の配線パターンに接続されるように半導体チップ２０が実装される。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配線板、及びそれを用いた半導体装置、並びに半導体装置の製造方法に関し、特にマルチチップモジュール型半導体装置を構成するのに適した配線板、及びそれを用いた半導体装置、並びに半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マルチチップモジュール型の半導体装置は、通常、複数の半導体チップをその厚さ方向に積層することで構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
一方、半導体装置に適用される配線板の改良例として、複数層の配線パターンを持つ多層配線板が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−９４０１４１（第１頁、図１）
【０００５】
【特許文献２】
特開２００１−１７７０１０（図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これまでのマルチチップモジュール型の半導体装置は、複数の半導体チップをその厚さ方向、つまり一方向に積層するだけであるので、全体としての形状は、上記一方向に延びる形状に限られる。
【０００７】
一方、マルチチップモジュール型の半導体装置に対しては様々な仕様、例えば全体としての形状を様々な３次元形状に構成できるような要求が高まることが予想される。
【０００８】
そこで、本発明の課題は、マルチチップモジュール型半導体装置を様々な３次元形状に構成するのに適した配線板及びそれを用いた半導体装置を提供することにある。
【０００９】
本発明はまた、上記半導体装置の製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、配線板を、少なくとも３つの三角形状の領域ができ、かつ１つの三角形状の領域は少なくともその一辺が残りの少なくとも１つの三角形状の領域の一辺と隣接するように構成すると共に、互いに隣接し合う２つの三角形状の領域の隣接領域を折り曲げ可能として中空の三角錐を形成できるようにしたことを特徴とする配線板が提供される。
【００１１】
本発明による配線板においては、前記三角錐の少なくとも３つの内面となるべき三角形状の領域のうち少なくとも１つに配線パターンが形成されており、該配線パターンが形成された三角形状の領域に電子部品、例えば半導体チップが実装される。
【００１２】
本発明による配線板においては、前記三角形状の領域を４つとする場合、これら４つの三角形状の領域を有する全体形状が平行四辺形であり、しかも該４つの三角形状の領域は、それぞれの１つの頂点が平行な２辺上に互い違いに位置するように並べて構成される。
【００１３】
本発明による配線板においては、前記少なくとも３つまたは４つの三角形状の領域を１ユニットとする多数のユニットが可撓性を持つテープ状に構成されても良いし、前記少なくとも３つまたは４つの三角形状の領域を１ユニットとする多数のユニットが可撓性を持つキャリアテープにて構成されても良い。
【００１４】
本発明による配線板においては、前記三角錐の少なくとも３つまたは４つの内面となるべき三角形状の領域の少なくとも２つの内面に配線パターンが形成される場合、該少なくとも２つの内面における前記配線パターンは、それらの隣接領域に形成された導電パターンを介して接続可能にされる。
【００１５】
本発明による配線板においては、前記配線パターンが形成されている三角形状の領域には複数のスルーホールが形成され、前記配線パターンが形成されている面と反対側の面には前記複数のスルーホールを介して外部との接続を行うための複数の電極部が設けられる。
【００１６】
本発明による配線板においては、前記電子部品の実装される三角形状の領域が２層以上の配線パターン層を有する多層配線板で構成されても良い。
【００１７】
本発明によればまた、配線板をそこに形成されている配線パターンが内側に面するように中空の三角錐状に構成してなり、その内部には少なくとも１つの内面の配線パターンに接続されるように半導体チップが実装されていることを特徴とする半導体装置が提供される。
【００１８】
本発明による半導体装置における前記配線板は、フレキシブル配線板を、少なくとも３つの三角形状の領域ができ、かつ１つの三角形状の領域は少なくともその一辺が残りの少なくとも１つの三角形状の領域の一辺と隣接するように構成すると共に、互いに隣接し合う２つの三角形状の領域の隣接領域を折り曲げ可能として中空の三角錐を形成したものである。
【００１９】
本発明による半導体装置における前記配線板は、４つの三角形状の領域を有する前記フレキシブル配線板を、前記４つの三角形状の領域を有する全体形状が平行四辺形であって、しかも該４つの三角形状の領域におけるそれぞれの１つの頂点が平行な２辺上に互い違いに位置するように並べて構成したものでも良い。
【００２０】
本発明による半導体装置においては、前記フレキシブル配線板は、前記少なくとも３つまたは４つの三角形状の領域を１ユニットとする多数のユニットを持つテープまたはキャリアテープにて構成されても良い。
【００２１】
本発明による半導体装置においては、前記三角錐の少なくとも３つまたは４つの内面となるべき三角形状の領域の少なくとも２つの内面に配線パターンを有し、該少なくとも２つの内面における前記配線パターンは、それらの隣接領域に形成された導電パターンを介して接続可能にされる。
【００２２】
本発明による半導体装置においては、前記三角錐状の外面側には複数のスルーホールを介して内面側の配線パターンと外部との接続を行うための複数の電極部が設けられる。
【００２３】
本発明による半導体装置においては、三角錐の内面の少なくとも１つに半導体チップが実装され、該半導体チップの実装されない内面の内面上または外面には放熱用のダミーチップが実装される。
【００２４】
本発明による半導体装置においては、前記中空部分が樹脂でモールドされる。
【００２５】
本発明による半導体装置においては、前記半導体チップの実装される三角形状の領域が２層以上の配線パターン層を有する多層配線板で構成されても良い。
【００２６】
本発明によれば更に、上記の半導体装置を、前記複数の電極部が設けられている面同士を接続することで複数個連結するように構成してなることを特徴とするマルチチップモジュール型半導体装置が提供される。
【００２７】
本発明によれば更に、配線板として、少なくとも３つの三角形状の領域ができ、かつ１つの三角形状の領域は少なくともその一辺が残りの少なくとも１つの三角形状の領域の一辺と隣接するように構成すると共に、互いに隣接し合う２つの三角形状の領域の隣接領域を折り曲げ可能として中空の三角錐を形成できるようにし、かつ該三角錐の少なくとも３つの内面となるべき三角形状の領域のうち少なくとも１つに配線パターンを有する配線板を用意する工程と、前記配線パターンを有する前記三角形状の領域に半導体チップを実装する工程と、前記配線板を三角錐状に形成する工程と、前記中空部分を樹脂でモールドする工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【００２８】
本発明による半導体装置の製造方法においては、前記配線パターンを有する前記三角形状の領域は、２層以上の配線パターン層を有する多層配線板で構成されていても良い。
【００２９】
【発明の実施の形態】
図１〜図４を参照して本発明による配線板及びこれを用いた半導体装置の実施の形態について説明する。
【００３０】
図１は、本発明による配線板をキャリアテープで実現した例を示す。図１に示されたキャリアテープ１０の断面図である図２をも参照して、キャリアテープ１０は、ポリイミド、ガラスエポキシ等の樹脂材料による可撓性のベースフィルム１１上に銅等の導電性金属による配線パターン層１２が形成され、更にその上にソルダーレジスト層１３が形成されてなる。ベースフィルム１１には配線パターン層１２とその反対側の面において外部との接続を行うために複数のスルーホール１４が設けられている。スルーホール１４は、言うまでもなく、貫通孔の表面に導通用の金属がメッキあるいは充填されているものである。なお、場合によってはベースフィルム１１における配線パターン層１２と反対側の面におけるスルーホール１４に、外部接続用の突起電極、例えばボールバンプが形成される場合もある。また、このキャリアテープ１０は、その長さ方向の両側に沿ってテープ搬送用のスプロケットホール部１５を有する。
【００３１】
いずれにしても、キャリアテープと呼ばれるもの自体は周知であり、テープ製造メーカにより提供されている。
【００３２】
本形態では、このようなキャリアテープ１０を用い、以下のようにした点に特徴を有する。以下では、図２に示された断面構造を持つキャリアテープ１０、あるいは図２に示された断面構造に加えて外部電極としてのボールバンプを持つキャリアテープ１０からスプロケットホール部１５を除いた部分を、フレキシブル配線板と呼ぶ。
【００３３】
本形態におけるフレキシブル配線板は、その幅を高さとする正三角形の領域を交互に上下逆になるように長さ方向に並べて規定し、正三角形の領域にそれぞれソルダーレジスト層１３を形成している。特に、互いに隣り合う正三角形の領域における斜辺の間には短い間隔をおいて隣接領域が規定され、この隣接領域には隣合う正三角形領域に形成されている配線パターンを接続するための複数の導電パターン１６が形成されている。
【００３４】
本形態においては、上記のように規定された複数の正三角形の領域のうち、連続する４つの正三角形の領域が１ユニットのフレキシブル配線板として使用される。つまり、４つの正三角形の領域を有する全体形状が平行四辺形となり、しかもこれら４つの正三角形の領域は、それぞれの１つの頂点が平行な２辺上に互い違いに位置するように並べて構成されたものが１ユニットのフレキシブル配線板として利用される。このために、平行四辺形の外周部分に図１中に太い実線で示す切り目が入れられ、かつ平行四辺形内にできる３つの隣接領域には図１中に破線で示す折り目が設けられる。
【００３５】
本形態では、ソルダーレジスト層１３が形成されている正三角形の領域のそれぞれに電子部品としての半導体チップ２０が搭載されるようになっている。このために、図示していないが、半導体チップ２０がフリップチップ型のものである場合、ソルダーレジスト層１３は半導体チップ２０に対応する領域全面があらかじめ除去されるか、半導体チップ２０と配線パターン層１２との接続が必要な領域を貫通孔としてスルーホールがあらかじめ形成されている。一方、半導体チップ２０をワイヤボンディングで実装する場合には、半導体チップ２０の実装領域に対応するソルダーレジスト層１３の領域を半導体チップ２０の実装領域よりやや広い目に除去すると共に、半導体チップ２０の実装領域に対応する配線パターン層１２及びベースフィルム１１を開口とし、この開口の周辺部における配線パターン層１２と半導体チップ２０との間で必要なワイヤボンディングを行う。勿論、半導体チップ２０以外の領域でソルダーレジスト層１３の上面側とその下側の配線パターン層１２との接続が必要が部分があれば、そこのソルダーレジスト層１３も除去され、導通部分が形成される。
【００３６】
なお、半導体チップ２０の実装は、図１に示されるキャリアテープにおいて実装されても良いし、図３のようにカットされた後に実装されても良い。
【００３７】
図３は、上記の切り目によってカットされた１ユニットのフレキシブル配線板を示す。
【００３８】
上記のように、１ユニットのフレキシブル配線板において、互いに隣接し合う２つの正三角形の領域の間の隣接領域を折り目により折り曲げ可能としていることにより、このフレキシブル配線板によって中空の有底の三角錐を形成できるようにしている。ここで、上記の折り目は、中空の三角錐を形成した際に、半導体チップ２０を実装している面がすべて三角錐の内面側となるように形成される。
【００３９】
図４は、上記の１ユニットのフレキシブル配線板を折り曲げて有底の三角錐を形成する工程を示している。１ユニットのフレキシブル配線板を、半導体チップ２０を実装している面がすべて三角錐の内面側となるように折り曲げ、４つの面を完全に閉じる前に三角錐の中空部分となる空間にモールド樹脂を充填して、三角錐内を封止する。モールド樹脂の充填は、例えば４つの面のうち３つの面によって三角錐の空間を作り、残る１つの面でこの三角錐の空間を塞ぐ直前にモールド樹脂の充填を行うようにすれば良い。図４（ｄ）は、上記のようにしてモールド樹脂２５の充填により４つの半導体チップ２０が封止された本発明による半導体装置１の内部構造を示す。モールド樹脂２５には熱伝導率の良好な材料を使用するのが好ましい。なお、この図４（ｄ）は半導体チップ２０の封止状態をわかり易くするための便宜上の図であり、三角錐内の断面構造を正確に示しているわけではなく、フレキシブル配線板の構造も詳細な図示を省略している。これは後述する図９も同様である。
【００４０】
前述したように、本形態では図４（ｄ）のような三角錐状の半導体装置１の４つの外面にそれぞれ、ベースフィルムに設けられている複数のスルーホールに対応して設けられた外部接続用の複数の電極部、例えばボールバンプ（図示せず）が設けられる。この電極部は、他の外部回路や外部装置との電気的接続を行う場合は勿論のこと、別の三角錐状の半導体装置との間の電気的接続を行う場合にも使用される。つまり、本発明による半導体装置１は、複数の半導体チップ２０を持つことができるので、それ自体がマルチチップモジュール型の半導体装置と言えるが、複数の半導体装置１を連結接続したマルチチップモジュール型の半導体装置を提供することもできる。すなわち、ある１つの三角錐状の半導体装置の少なくとも１つの外面に他の三角錐状の半導体装置の１つの外面を接続することで、２つの三角錐状の半導体装置を連結して接続することができる。これを上記ある１つの三角錐状の半導体装置の残りの３つの外面にも適用することで、全体として５個の三角錐状の半導体装置からなるマルチチップモジュール型半導体装置を構成することができ、これを更に外側の三角錐状の半導体装置の少なくとも１つに適用することで多岐にわたる３次元形状のマルチチップモジュール型半導体装置を構成することができる。
【００４１】
以上、本発明による配線板及び半導体装置をそれらの好ましい実施の形態について説明したが、本発明は様々な形態が考えられる。
【００４２】
例えば、上記の実施の形態では、４つの三角形状の領域により有底の三角錐を形成する場合について説明したが、３つの三角形状の領域により無底の三角錐を形成するようにしても良い。この場合でも有底か無底であるかを除けば構造的にほとんど同じであり、３つの内面の少なくとも１つに電子部品、つまり半導体チップが実装され、中空部分が樹脂でモールドされる。無底の場合には、この樹脂のモールドが容易であり、底に対応する部分には放熱板を埋め込むようにしても良い。このような無底の三角錐を、例えば図１に示されたようなキャリアテープで実現する場合、隣り合う３つの三角形、つまり全体形状が台形状となるように切り目を入れれば良い。
【００４３】
図５は、上記の考え方に基づいて、蛇行するチューブ状の容器３０内に複数の三角錐状の半導体装置１をツイスト接合により連結接続して収容した例を示す。この場合、容器３０の両端からそれぞれこれに隣接する半導体装置１との間の電気的接続のための導線３１が引き出される。
【００４４】
また、図６は、湾曲した内面に三角錐状の複数の半導体装置１を設置した例を示す。半導体装置１を小さくすればするほど湾曲部への追従性が良くなり、実装密度も向上する。
【００４５】
更に、図１のようなキャリアテープ１０を使うことで、大量生産の場合に生産効率を向上させることができるが、キャリアテープ１０におけるスプロケットホール部１５を除いたテープ状のものであっても良い。また、テープ状のものによらずに３個または４個の三角形からなる配線板を１個ずつ作るようにしても良い。つまり、上記の実施の形態のように有底の正三角錐を作る場合には、図７に示すような正三角形４個からなる展開図を持つものをフレキシブル配線板で作るようにし、正三角形の互いに隣接する領域を折り曲げ可能とする。勿論、三角形は、正三角形に限らず、２等辺三角形でも三角錐を形成することができる。これは、図７に示すような展開図のもので作る場合には中央の三角形を正三角形とし、周辺の３個の三角形を２等辺三角形とすることで実現できる。一方、図３のような展開図のもので作る場合には４個とも２等辺三角形とすれば良い。勿論、これは無底の三角錐の場合も同様である。
【００４６】
つまりは、本発明において使用される配線板は、３つまたは４つの三角形状の領域ができ、かつ１つの三角形状の領域は少なくともその一辺が残りの少なくとも１つの三角形状の領域の一辺と隣接するように構成すると共に、互いに隣接し合う２つの三角形状の領域の隣接領域を折り曲げ可能として中空の三角錐を形成できるものであれば良い。
【００４７】
更には、上記の各種形状の三角形を３個または４個、１つずつリジッドな配線基板で作り、これらを三角錐を形成するように接着固定して作るようにしても良い。
【００４８】
図８は、正三角錐の内部に球状の半導体チップ２０´を正三角錐の内面における配線パターンに接するようにして電気的接続可能に実装した例を示す。
【００４９】
更に、図９は、三角錐の４つの内面の１つのみに半導体チップ２０が実装される場合を示しているが、この場合、残りの３つの内面には銅等の金属によるダミーチップ４０が放熱手段として実装されるのが好ましい。ダミーチップ４０は、半導体チップ２０との間にモールド樹脂２５が介在することを考慮して、できるだけ半導体チップ２０に近付けるようにするのが良い。
【００５０】
図１０を参照して、三角錐の内部のみならず、外面側にも放熱用のチップを実装する場合には、三角錐の外部に設けられている複数の突起電極４５を利用してリフローにて放熱用のチップを実装することができる。
【００５１】
なお、上記の説明では、フレキシブル配線板として配線パターンが１層のみのものを例示しているが、本発明による配線板及びこれを用いた半導体装置は、配線パターンが１層のみのものに限らず、２層以上形成されている、例えば特許文献２に開示されているような多層配線板にも適用可能であることは言うまでも無い。
【００５２】
さらに、本発明は、三角錐の４つの内面となるべき三角形状の領域のうち少なくとも１つに配線パターンが形成され、この配線パターンが形成された三角形状の領域に半導体チップ以外の電子部品が実装される場合にも適用され得る。
【００５３】
【発明の効果】
本発明による配線板及びこれを用いた半導体装置によれば、以下のような効果が得られる。
【００５４】
１．三角錐状の半導体装置としたことにより、三角錐の各面が三角形であり、湾曲面を持つような実装部に多数実装する場合に、湾曲面への追従性が良い。特に、三角錐を小さくすればするほど追従性、実装密度が向上する。
【００５５】
２．三角錐状の半導体装置としたことにより、これらの相互間の連結接続を、有底の場合について言えば４つの外面、つまり４方向に行うことができ、マルチチップモジュール型の半導体装置とする場合に、様々な３次元形状で提供することができる。
【００５６】
３．三角錐状の半導体装置の内面すべてに半導体チップを実装しない場合には、半導体チップの実装されない内面あるいはこれに対応する外面側に放熱板を実装することにより、半導体チップに対する放熱を効率良く行うことができる。あるいはまた、三角錐状の半導体装置の内部を封止するためのモールド樹脂として熱伝導性の良い樹脂を用いることで半導体装置自体を放熱器として機能させることができる。
【００５７】
４．半導体チップは配線パターンを持つ３つまたは４つの面からなる三角錐体内に収容されるので、電磁波に対するシールド効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による配線板をキャリアテープで実現する場合の実施の形態を示した図であり、図（ａ）は半導体チップの実装面側を、図（ｂ）は反対面側をそれぞれ示している。
【図２】図１のＡ−Ａ線による断面図である。
【図３】図１の配線板から１ユニット分を切り取ったものを示し、図（ａ）は半導体チップの実装面側を、図（ｂ）は反対面側をそれぞれ示している。
【図４】図２のように切り取られた配線板を折り曲げ、及び樹脂をモールドして本発明による三角錐状の半導体装置を構成する場合の流れを示した図である。
【図５】本発明による三角錐状の半導体装置を複数個、連結接続してマルチチップモジュール型の半導体装置を構成する場合の一例を示した図である。
【図６】本発明による三角錐状の半導体装置を複数個、湾曲面を持つ実装部に実装する例を示した図である。
【図７】本発明による配線板をキャリアテープによらずに１ユニット毎に作る場合の例を説明するための図である。
【図８】本発明による三角錐状の半導体装置の別の例として、三角錐体内にボールセミコンダクタを実装する場合の例を示した図である。
【図９】本発明による三角錐状の半導体装置の別の例として、半導体チップの実装されない内面に放熱用のダミーチップを実装する場合の例を示した図である。
【図１０】本発明による三角錐状の半導体装置の外面に放熱手段を実装する場合について説明するための図である。
【符号の説明】
１ 半導体装置
１０ キャリアテープ
１１ ベースフィルム
１２ 配線パターン層
１３ ソルダーレジスト層
１４ スルーホール
１５ スプロケットホール部
２０、２０´ 半導体チップ
２５ モールド樹脂
３０ チューブ状の容器
３１ 導線
４０ ダミーチップ
【発明の属する技術分野】
本発明は、配線板、及びそれを用いた半導体装置、並びに半導体装置の製造方法に関し、特にマルチチップモジュール型半導体装置を構成するのに適した配線板、及びそれを用いた半導体装置、並びに半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マルチチップモジュール型の半導体装置は、通常、複数の半導体チップをその厚さ方向に積層することで構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
一方、半導体装置に適用される配線板の改良例として、複数層の配線パターンを持つ多層配線板が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−９４０１４１（第１頁、図１）
【０００５】
【特許文献２】
特開２００１−１７７０１０（図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これまでのマルチチップモジュール型の半導体装置は、複数の半導体チップをその厚さ方向、つまり一方向に積層するだけであるので、全体としての形状は、上記一方向に延びる形状に限られる。
【０００７】
一方、マルチチップモジュール型の半導体装置に対しては様々な仕様、例えば全体としての形状を様々な３次元形状に構成できるような要求が高まることが予想される。
【０００８】
そこで、本発明の課題は、マルチチップモジュール型半導体装置を様々な３次元形状に構成するのに適した配線板及びそれを用いた半導体装置を提供することにある。
【０００９】
本発明はまた、上記半導体装置の製造方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、配線板を、少なくとも３つの三角形状の領域ができ、かつ１つの三角形状の領域は少なくともその一辺が残りの少なくとも１つの三角形状の領域の一辺と隣接するように構成すると共に、互いに隣接し合う２つの三角形状の領域の隣接領域を折り曲げ可能として中空の三角錐を形成できるようにしたことを特徴とする配線板が提供される。
【００１１】
本発明による配線板においては、前記三角錐の少なくとも３つの内面となるべき三角形状の領域のうち少なくとも１つに配線パターンが形成されており、該配線パターンが形成された三角形状の領域に電子部品、例えば半導体チップが実装される。
【００１２】
本発明による配線板においては、前記三角形状の領域を４つとする場合、これら４つの三角形状の領域を有する全体形状が平行四辺形であり、しかも該４つの三角形状の領域は、それぞれの１つの頂点が平行な２辺上に互い違いに位置するように並べて構成される。
【００１３】
本発明による配線板においては、前記少なくとも３つまたは４つの三角形状の領域を１ユニットとする多数のユニットが可撓性を持つテープ状に構成されても良いし、前記少なくとも３つまたは４つの三角形状の領域を１ユニットとする多数のユニットが可撓性を持つキャリアテープにて構成されても良い。
【００１４】
本発明による配線板においては、前記三角錐の少なくとも３つまたは４つの内面となるべき三角形状の領域の少なくとも２つの内面に配線パターンが形成される場合、該少なくとも２つの内面における前記配線パターンは、それらの隣接領域に形成された導電パターンを介して接続可能にされる。
【００１５】
本発明による配線板においては、前記配線パターンが形成されている三角形状の領域には複数のスルーホールが形成され、前記配線パターンが形成されている面と反対側の面には前記複数のスルーホールを介して外部との接続を行うための複数の電極部が設けられる。
【００１６】
本発明による配線板においては、前記電子部品の実装される三角形状の領域が２層以上の配線パターン層を有する多層配線板で構成されても良い。
【００１７】
本発明によればまた、配線板をそこに形成されている配線パターンが内側に面するように中空の三角錐状に構成してなり、その内部には少なくとも１つの内面の配線パターンに接続されるように半導体チップが実装されていることを特徴とする半導体装置が提供される。
【００１８】
本発明による半導体装置における前記配線板は、フレキシブル配線板を、少なくとも３つの三角形状の領域ができ、かつ１つの三角形状の領域は少なくともその一辺が残りの少なくとも１つの三角形状の領域の一辺と隣接するように構成すると共に、互いに隣接し合う２つの三角形状の領域の隣接領域を折り曲げ可能として中空の三角錐を形成したものである。
【００１９】
本発明による半導体装置における前記配線板は、４つの三角形状の領域を有する前記フレキシブル配線板を、前記４つの三角形状の領域を有する全体形状が平行四辺形であって、しかも該４つの三角形状の領域におけるそれぞれの１つの頂点が平行な２辺上に互い違いに位置するように並べて構成したものでも良い。
【００２０】
本発明による半導体装置においては、前記フレキシブル配線板は、前記少なくとも３つまたは４つの三角形状の領域を１ユニットとする多数のユニットを持つテープまたはキャリアテープにて構成されても良い。
【００２１】
本発明による半導体装置においては、前記三角錐の少なくとも３つまたは４つの内面となるべき三角形状の領域の少なくとも２つの内面に配線パターンを有し、該少なくとも２つの内面における前記配線パターンは、それらの隣接領域に形成された導電パターンを介して接続可能にされる。
【００２２】
本発明による半導体装置においては、前記三角錐状の外面側には複数のスルーホールを介して内面側の配線パターンと外部との接続を行うための複数の電極部が設けられる。
【００２３】
本発明による半導体装置においては、三角錐の内面の少なくとも１つに半導体チップが実装され、該半導体チップの実装されない内面の内面上または外面には放熱用のダミーチップが実装される。
【００２４】
本発明による半導体装置においては、前記中空部分が樹脂でモールドされる。
【００２５】
本発明による半導体装置においては、前記半導体チップの実装される三角形状の領域が２層以上の配線パターン層を有する多層配線板で構成されても良い。
【００２６】
本発明によれば更に、上記の半導体装置を、前記複数の電極部が設けられている面同士を接続することで複数個連結するように構成してなることを特徴とするマルチチップモジュール型半導体装置が提供される。
【００２７】
本発明によれば更に、配線板として、少なくとも３つの三角形状の領域ができ、かつ１つの三角形状の領域は少なくともその一辺が残りの少なくとも１つの三角形状の領域の一辺と隣接するように構成すると共に、互いに隣接し合う２つの三角形状の領域の隣接領域を折り曲げ可能として中空の三角錐を形成できるようにし、かつ該三角錐の少なくとも３つの内面となるべき三角形状の領域のうち少なくとも１つに配線パターンを有する配線板を用意する工程と、前記配線パターンを有する前記三角形状の領域に半導体チップを実装する工程と、前記配線板を三角錐状に形成する工程と、前記中空部分を樹脂でモールドする工程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法が提供される。
【００２８】
本発明による半導体装置の製造方法においては、前記配線パターンを有する前記三角形状の領域は、２層以上の配線パターン層を有する多層配線板で構成されていても良い。
【００２９】
【発明の実施の形態】
図１〜図４を参照して本発明による配線板及びこれを用いた半導体装置の実施の形態について説明する。
【００３０】
図１は、本発明による配線板をキャリアテープで実現した例を示す。図１に示されたキャリアテープ１０の断面図である図２をも参照して、キャリアテープ１０は、ポリイミド、ガラスエポキシ等の樹脂材料による可撓性のベースフィルム１１上に銅等の導電性金属による配線パターン層１２が形成され、更にその上にソルダーレジスト層１３が形成されてなる。ベースフィルム１１には配線パターン層１２とその反対側の面において外部との接続を行うために複数のスルーホール１４が設けられている。スルーホール１４は、言うまでもなく、貫通孔の表面に導通用の金属がメッキあるいは充填されているものである。なお、場合によってはベースフィルム１１における配線パターン層１２と反対側の面におけるスルーホール１４に、外部接続用の突起電極、例えばボールバンプが形成される場合もある。また、このキャリアテープ１０は、その長さ方向の両側に沿ってテープ搬送用のスプロケットホール部１５を有する。
【００３１】
いずれにしても、キャリアテープと呼ばれるもの自体は周知であり、テープ製造メーカにより提供されている。
【００３２】
本形態では、このようなキャリアテープ１０を用い、以下のようにした点に特徴を有する。以下では、図２に示された断面構造を持つキャリアテープ１０、あるいは図２に示された断面構造に加えて外部電極としてのボールバンプを持つキャリアテープ１０からスプロケットホール部１５を除いた部分を、フレキシブル配線板と呼ぶ。
【００３３】
本形態におけるフレキシブル配線板は、その幅を高さとする正三角形の領域を交互に上下逆になるように長さ方向に並べて規定し、正三角形の領域にそれぞれソルダーレジスト層１３を形成している。特に、互いに隣り合う正三角形の領域における斜辺の間には短い間隔をおいて隣接領域が規定され、この隣接領域には隣合う正三角形領域に形成されている配線パターンを接続するための複数の導電パターン１６が形成されている。
【００３４】
本形態においては、上記のように規定された複数の正三角形の領域のうち、連続する４つの正三角形の領域が１ユニットのフレキシブル配線板として使用される。つまり、４つの正三角形の領域を有する全体形状が平行四辺形となり、しかもこれら４つの正三角形の領域は、それぞれの１つの頂点が平行な２辺上に互い違いに位置するように並べて構成されたものが１ユニットのフレキシブル配線板として利用される。このために、平行四辺形の外周部分に図１中に太い実線で示す切り目が入れられ、かつ平行四辺形内にできる３つの隣接領域には図１中に破線で示す折り目が設けられる。
【００３５】
本形態では、ソルダーレジスト層１３が形成されている正三角形の領域のそれぞれに電子部品としての半導体チップ２０が搭載されるようになっている。このために、図示していないが、半導体チップ２０がフリップチップ型のものである場合、ソルダーレジスト層１３は半導体チップ２０に対応する領域全面があらかじめ除去されるか、半導体チップ２０と配線パターン層１２との接続が必要な領域を貫通孔としてスルーホールがあらかじめ形成されている。一方、半導体チップ２０をワイヤボンディングで実装する場合には、半導体チップ２０の実装領域に対応するソルダーレジスト層１３の領域を半導体チップ２０の実装領域よりやや広い目に除去すると共に、半導体チップ２０の実装領域に対応する配線パターン層１２及びベースフィルム１１を開口とし、この開口の周辺部における配線パターン層１２と半導体チップ２０との間で必要なワイヤボンディングを行う。勿論、半導体チップ２０以外の領域でソルダーレジスト層１３の上面側とその下側の配線パターン層１２との接続が必要が部分があれば、そこのソルダーレジスト層１３も除去され、導通部分が形成される。
【００３６】
なお、半導体チップ２０の実装は、図１に示されるキャリアテープにおいて実装されても良いし、図３のようにカットされた後に実装されても良い。
【００３７】
図３は、上記の切り目によってカットされた１ユニットのフレキシブル配線板を示す。
【００３８】
上記のように、１ユニットのフレキシブル配線板において、互いに隣接し合う２つの正三角形の領域の間の隣接領域を折り目により折り曲げ可能としていることにより、このフレキシブル配線板によって中空の有底の三角錐を形成できるようにしている。ここで、上記の折り目は、中空の三角錐を形成した際に、半導体チップ２０を実装している面がすべて三角錐の内面側となるように形成される。
【００３９】
図４は、上記の１ユニットのフレキシブル配線板を折り曲げて有底の三角錐を形成する工程を示している。１ユニットのフレキシブル配線板を、半導体チップ２０を実装している面がすべて三角錐の内面側となるように折り曲げ、４つの面を完全に閉じる前に三角錐の中空部分となる空間にモールド樹脂を充填して、三角錐内を封止する。モールド樹脂の充填は、例えば４つの面のうち３つの面によって三角錐の空間を作り、残る１つの面でこの三角錐の空間を塞ぐ直前にモールド樹脂の充填を行うようにすれば良い。図４（ｄ）は、上記のようにしてモールド樹脂２５の充填により４つの半導体チップ２０が封止された本発明による半導体装置１の内部構造を示す。モールド樹脂２５には熱伝導率の良好な材料を使用するのが好ましい。なお、この図４（ｄ）は半導体チップ２０の封止状態をわかり易くするための便宜上の図であり、三角錐内の断面構造を正確に示しているわけではなく、フレキシブル配線板の構造も詳細な図示を省略している。これは後述する図９も同様である。
【００４０】
前述したように、本形態では図４（ｄ）のような三角錐状の半導体装置１の４つの外面にそれぞれ、ベースフィルムに設けられている複数のスルーホールに対応して設けられた外部接続用の複数の電極部、例えばボールバンプ（図示せず）が設けられる。この電極部は、他の外部回路や外部装置との電気的接続を行う場合は勿論のこと、別の三角錐状の半導体装置との間の電気的接続を行う場合にも使用される。つまり、本発明による半導体装置１は、複数の半導体チップ２０を持つことができるので、それ自体がマルチチップモジュール型の半導体装置と言えるが、複数の半導体装置１を連結接続したマルチチップモジュール型の半導体装置を提供することもできる。すなわち、ある１つの三角錐状の半導体装置の少なくとも１つの外面に他の三角錐状の半導体装置の１つの外面を接続することで、２つの三角錐状の半導体装置を連結して接続することができる。これを上記ある１つの三角錐状の半導体装置の残りの３つの外面にも適用することで、全体として５個の三角錐状の半導体装置からなるマルチチップモジュール型半導体装置を構成することができ、これを更に外側の三角錐状の半導体装置の少なくとも１つに適用することで多岐にわたる３次元形状のマルチチップモジュール型半導体装置を構成することができる。
【００４１】
以上、本発明による配線板及び半導体装置をそれらの好ましい実施の形態について説明したが、本発明は様々な形態が考えられる。
【００４２】
例えば、上記の実施の形態では、４つの三角形状の領域により有底の三角錐を形成する場合について説明したが、３つの三角形状の領域により無底の三角錐を形成するようにしても良い。この場合でも有底か無底であるかを除けば構造的にほとんど同じであり、３つの内面の少なくとも１つに電子部品、つまり半導体チップが実装され、中空部分が樹脂でモールドされる。無底の場合には、この樹脂のモールドが容易であり、底に対応する部分には放熱板を埋め込むようにしても良い。このような無底の三角錐を、例えば図１に示されたようなキャリアテープで実現する場合、隣り合う３つの三角形、つまり全体形状が台形状となるように切り目を入れれば良い。
【００４３】
図５は、上記の考え方に基づいて、蛇行するチューブ状の容器３０内に複数の三角錐状の半導体装置１をツイスト接合により連結接続して収容した例を示す。この場合、容器３０の両端からそれぞれこれに隣接する半導体装置１との間の電気的接続のための導線３１が引き出される。
【００４４】
また、図６は、湾曲した内面に三角錐状の複数の半導体装置１を設置した例を示す。半導体装置１を小さくすればするほど湾曲部への追従性が良くなり、実装密度も向上する。
【００４５】
更に、図１のようなキャリアテープ１０を使うことで、大量生産の場合に生産効率を向上させることができるが、キャリアテープ１０におけるスプロケットホール部１５を除いたテープ状のものであっても良い。また、テープ状のものによらずに３個または４個の三角形からなる配線板を１個ずつ作るようにしても良い。つまり、上記の実施の形態のように有底の正三角錐を作る場合には、図７に示すような正三角形４個からなる展開図を持つものをフレキシブル配線板で作るようにし、正三角形の互いに隣接する領域を折り曲げ可能とする。勿論、三角形は、正三角形に限らず、２等辺三角形でも三角錐を形成することができる。これは、図７に示すような展開図のもので作る場合には中央の三角形を正三角形とし、周辺の３個の三角形を２等辺三角形とすることで実現できる。一方、図３のような展開図のもので作る場合には４個とも２等辺三角形とすれば良い。勿論、これは無底の三角錐の場合も同様である。
【００４６】
つまりは、本発明において使用される配線板は、３つまたは４つの三角形状の領域ができ、かつ１つの三角形状の領域は少なくともその一辺が残りの少なくとも１つの三角形状の領域の一辺と隣接するように構成すると共に、互いに隣接し合う２つの三角形状の領域の隣接領域を折り曲げ可能として中空の三角錐を形成できるものであれば良い。
【００４７】
更には、上記の各種形状の三角形を３個または４個、１つずつリジッドな配線基板で作り、これらを三角錐を形成するように接着固定して作るようにしても良い。
【００４８】
図８は、正三角錐の内部に球状の半導体チップ２０´を正三角錐の内面における配線パターンに接するようにして電気的接続可能に実装した例を示す。
【００４９】
更に、図９は、三角錐の４つの内面の１つのみに半導体チップ２０が実装される場合を示しているが、この場合、残りの３つの内面には銅等の金属によるダミーチップ４０が放熱手段として実装されるのが好ましい。ダミーチップ４０は、半導体チップ２０との間にモールド樹脂２５が介在することを考慮して、できるだけ半導体チップ２０に近付けるようにするのが良い。
【００５０】
図１０を参照して、三角錐の内部のみならず、外面側にも放熱用のチップを実装する場合には、三角錐の外部に設けられている複数の突起電極４５を利用してリフローにて放熱用のチップを実装することができる。
【００５１】
なお、上記の説明では、フレキシブル配線板として配線パターンが１層のみのものを例示しているが、本発明による配線板及びこれを用いた半導体装置は、配線パターンが１層のみのものに限らず、２層以上形成されている、例えば特許文献２に開示されているような多層配線板にも適用可能であることは言うまでも無い。
【００５２】
さらに、本発明は、三角錐の４つの内面となるべき三角形状の領域のうち少なくとも１つに配線パターンが形成され、この配線パターンが形成された三角形状の領域に半導体チップ以外の電子部品が実装される場合にも適用され得る。
【００５３】
【発明の効果】
本発明による配線板及びこれを用いた半導体装置によれば、以下のような効果が得られる。
【００５４】
１．三角錐状の半導体装置としたことにより、三角錐の各面が三角形であり、湾曲面を持つような実装部に多数実装する場合に、湾曲面への追従性が良い。特に、三角錐を小さくすればするほど追従性、実装密度が向上する。
【００５５】
２．三角錐状の半導体装置としたことにより、これらの相互間の連結接続を、有底の場合について言えば４つの外面、つまり４方向に行うことができ、マルチチップモジュール型の半導体装置とする場合に、様々な３次元形状で提供することができる。
【００５６】
３．三角錐状の半導体装置の内面すべてに半導体チップを実装しない場合には、半導体チップの実装されない内面あるいはこれに対応する外面側に放熱板を実装することにより、半導体チップに対する放熱を効率良く行うことができる。あるいはまた、三角錐状の半導体装置の内部を封止するためのモールド樹脂として熱伝導性の良い樹脂を用いることで半導体装置自体を放熱器として機能させることができる。
【００５７】
４．半導体チップは配線パターンを持つ３つまたは４つの面からなる三角錐体内に収容されるので、電磁波に対するシールド効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による配線板をキャリアテープで実現する場合の実施の形態を示した図であり、図（ａ）は半導体チップの実装面側を、図（ｂ）は反対面側をそれぞれ示している。
【図２】図１のＡ−Ａ線による断面図である。
【図３】図１の配線板から１ユニット分を切り取ったものを示し、図（ａ）は半導体チップの実装面側を、図（ｂ）は反対面側をそれぞれ示している。
【図４】図２のように切り取られた配線板を折り曲げ、及び樹脂をモールドして本発明による三角錐状の半導体装置を構成する場合の流れを示した図である。
【図５】本発明による三角錐状の半導体装置を複数個、連結接続してマルチチップモジュール型の半導体装置を構成する場合の一例を示した図である。
【図６】本発明による三角錐状の半導体装置を複数個、湾曲面を持つ実装部に実装する例を示した図である。
【図７】本発明による配線板をキャリアテープによらずに１ユニット毎に作る場合の例を説明するための図である。
【図８】本発明による三角錐状の半導体装置の別の例として、三角錐体内にボールセミコンダクタを実装する場合の例を示した図である。
【図９】本発明による三角錐状の半導体装置の別の例として、半導体チップの実装されない内面に放熱用のダミーチップを実装する場合の例を示した図である。
【図１０】本発明による三角錐状の半導体装置の外面に放熱手段を実装する場合について説明するための図である。
【符号の説明】
１ 半導体装置
１０ キャリアテープ
１１ ベースフィルム
１２ 配線パターン層
１３ ソルダーレジスト層
１４ スルーホール
１５ スプロケットホール部
２０、２０´ 半導体チップ
２５ モールド樹脂
３０ チューブ状の容器
３１ 導線
４０ ダミーチップ
Claims (20)
- 配線板を、少なくとも３つの三角形状の領域ができ、かつ１つの三角形状の領域は少なくともその一辺が残りの少なくとも１つの三角形状の領域の一辺と隣接するように構成すると共に、互いに隣接し合う２つの三角形状の領域の隣接領域を折り曲げ可能として中空の三角錐を形成できるようにしたことを特徴とする配線板。
- 請求項１に記載の配線板において、前記三角錐の少なくとも３つの内面となるべき三角形状の領域のうち少なくとも１つに配線パターンが形成されており、該配線パターンが形成された三角形状の領域に電子部品が実装されることを特徴とする配線板。
- 請求項１または２に記載の配線板において、前記三角形状の領域を４つとし、これら４つの三角形状の領域を有する全体形状が平行四辺形であり、しかも該４つの三角形状の領域は、それぞれの１つの頂点が平行な２辺上に互い違いに位置するように並べて構成されることを特徴とする配線板。
- 請求項１〜３のいずれかに記載の配線板において、前記少なくとも３つまたは４つの三角形状の領域を１ユニットとする多数のユニットが可撓性を持つテープ状に構成されることを特徴とする配線板。
- 請求項１〜３のいずれかに記載の配線板において、前記少なくとも３つまたは４つの三角形状の領域を１ユニットとする多数のユニットが可撓性を持つキャリアテープにて構成されることを特徴とする配線板。
- 請求項２〜５のいずれかに記載の配線板において、前記三角錐の少なくとも３つまたは４つの内面となるべき三角形状の領域の少なくとも２つの内面に配線パターンが形成され、該少なくとも２つの内面における前記配線パターンは、それらの隣接領域に形成された導電パターンを介して接続可能にされていることを特徴とする配線板。
- 請求項２〜６のいずれかに記載の配線板において、前記配線パターンが形成されている三角形状の領域には複数のスルーホールが形成され、前記配線パターンが形成されている面と反対側の面には前記複数のスルーホールを介して外部との接続を行うための複数の電極部が設けられていることを特徴とする配線板。
- 請求項２〜７のいずれかに記載の配線板において、前記電子部品の実装される三角形状の領域が２層以上の配線パターン層を有する多層配線板であることを特徴とする配線板。
- 配線板をそこに形成されている配線パターンが内側に面するように中空の三角錐状に構成してなり、その内部には少なくとも１つの内面の配線パターンに接続されるように半導体チップが実装されていることを特徴とする半導体装置。
- 請求項９に記載の半導体装置において、前記配線板は、フレキシブル配線板を、少なくとも３つの三角形状の領域ができ、かつ１つの三角形状の領域は少なくともその一辺が残りの少なくとも１つの三角形状の領域の一辺と隣接するように構成すると共に、互いに隣接し合う２つの三角形状の領域の隣接領域を折り曲げ可能として中空の三角錐を形成したものであることを特徴とする半導体装置。
- 請求項１０に記載の半導体装置において、前記配線板は、４つの三角形状の領域を有する前記フレキシブル配線板を、前記４つの三角形状の領域を有する全体形状が平行四辺形であって、しかも該４つの三角形状の領域におけるそれぞれの１つの頂点が平行な２辺上に互い違いに位置するように並べて構成したものであることを特徴とする半導体装置。
- 請求項９〜１１のいずれかに記載の半導体装置において、前記フレキシブル配線板は、前記少なくとも３つまたは４つの三角形状の領域を１ユニットとする多数のユニットを持つキャリアテープにて構成されることを特徴とする半導体装置。
- 請求項１０〜１２のいずれかに記載の半導体装置において、前記三角錐の少なくとも３つまたは４つの内面となるべき三角形状の領域の少なくとも２つの内面に配線パターンを有し、該少なくとも２つの内面における前記配線パターンは、それらの隣接領域に形成された導電パターンを介して接続可能にされていることを特徴とする半導体装置。
- 請求項９〜１３のいずれかに記載の半導体装置において、前記三角錐状の外面側には複数のスルーホールを介して内面側の配線パターンと外部との接続を行うための複数の電極部が設けられていることを特徴とする半導体装置。
- 請求項９〜１４のいずれかに記載の半導体装置において、三角錐の内面の少なくとも１つに半導体チップが実装され、該半導体チップの実装されない内面の内面上または外面には放熱用のダミーチップが実装されることを特徴とする半導体装置。
- 請求項９〜１５のいずれかに記載の半導体装置において、前記中空部分は樹脂でモールドされることを特徴とする半導体装置。
- 請求項１０〜１６のいずれかに記載の半導体装置において、前記半導体チップの実装される三角形状の領域が２層以上の配線パターン層を有する多層配線板であることを特徴とする半導体装置。
- 請求項１４〜１７のいずれかに記載の半導体装置を、前記複数の電極部が設けられている面同士を接続することで複数個連結するように構成してなることを特徴とするマルチチップモジュール型半導体装置。
- 配線板として、少なくとも３つの三角形状の領域ができ、かつ１つの三角形状の領域は少なくともその一辺が残りの少なくとも１つの三角形状の領域の一辺と隣接するように構成すると共に、互いに隣接し合う２つの三角形状の領域の隣接領域を折り曲げ可能として中空の三角錐を形成できるようにし、かつ該三角錐の少なくとも３つの内面となるべき三角形状の領域のうち少なくとも１つに配線パターンを有する配線板を用意する工程と、
前記配線パターンを有する前記三角形状の領域に半導体チップを実装する工程と、
前記配線板を三角錐状に形成する工程と、
前記中空部分を樹脂でモールドする工程とを含む、
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 請求項１９に記載の半導体装置の製造方法において、前記配線パターンを有する前記三角形状の領域は、２層以上の配線パターン層を有する多層配線板であることを特徴とする半導体装置の製造方法。
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