JP2004356173A - 半導体素子の実装構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】チップの被実装体への実装構造を、構造の複雑化を招くことなくコンパクト化させる。また、実装構造のコンパクト化を図りながら、チップの電極と被実装体の電極との確実な導通構造も得る。
【解決手段】被実装体1に凹部2を形成し、その凹部2内にチップ3を実装した半導体素子の実装構造において、チップ3の少なくとも一端部には電極部4を形成するとともに、被実装体1の凹部2の立上り壁面2bには、チップ3の電極部4に接触導通する電極部5を形成する。
【選択図】 図2
【解決手段】被実装体1に凹部2を形成し、その凹部2内にチップ3を実装した半導体素子の実装構造において、チップ3の少なくとも一端部には電極部4を形成するとともに、被実装体1の凹部2の立上り壁面2bには、チップ3の電極部4に接触導通する電極部5を形成する。
【選択図】 図2
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子の実装構造に係り、詳しくは、実装基板などの被実装体と半導体素子との実装技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体素子の実装構造としては、チップの回路形成面に形成された信号出力電極から、金属ワイヤ等のボンディングで被実装体に形成した対応電極への導通を行うワイヤボンディングがよく知られている。即ち、チップを、その回路形成面が上に向く状態で被実装体に載置して接着剤やはんだ等を用いて固定し、アルミや金等この微細な金属線を用いて被実装体表面に形成された電極に引き回すとともに、チップやワイヤをエポキシなどの樹脂で覆う(金属やセラミック製の蓋を被せるともある)ことにより、耐環境信頼性を確保させる技術である。
【0003】
ワイヤボンディングでは、チップの面積の他に、被実装体上の電極配置のための面積、エポキシ等の樹脂材料を塗布するのに必要な面積等が必要であるとともに、チップ上において弧を描くワイヤを保護する必要もあることから、チップの厚さに加えてワイヤボンディング高さを越える高さにエポキシを盛る等の封止構造を設けることになり、その結果、チップの実装構造としては、必要な面積や高さが比較的大きくなるものであった。
【0004】
そこで、実装面積を縮小させる有効な手段としてフリップチップ実装がある。これは、チップの出力用電極に金属ワイヤやめっき等によって金属突起を形成し、その金属突起を備えた回路形成面を被実装体に対向させた状態で、被実装体の対応電極に金属突起が直接に当接させて導通させ、その状態でチップと被実装体との隙間にエポキシなどのアンダーフィル樹脂を浸透させて、フリップチップの回路形成面の保護とチップ上の被実装体の電極接合の機械的強度を確保する公知の手段である。この手段では、チップの実装に必要な被実装体上の面積は、チップそのものの面積の他に、アンダーフィル樹脂のチップ面積から外にぬれ広がる面積で良いとともに、高さ方向の寸法も、金属突起の高さとチップの厚さを加えた分の面積だけで良く、ワイヤボンディングに比べて必要面積並びに高さの双方を縮小することができている。
【0005】
また、チップ実装に必要な面積や高さをさらに縮小可能な手段として、チップ実装用としての上下に貫通した孔を被実装体に形成するとともに、チップの側端面に設けられたバンプ電極に接触する電極を、被実装体における孔周辺の縦壁部分に設けた構造を採るものがある。つまり、チップを孔に入れ込むことにより、チップの実装高さを低くできるとともに、チップの電極と被実装体の電極とを直接に当接させることで、面積も小さく抑えることが可能となるものであり、例えば、特許文献1において開示されたものが知られている。
【0006】
【特許文献1】
特開平07−106463号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許文献1に示された技術では、貫通孔にチップを入れて配置するものであるから、確かに実装部分の高さを低くすることはできている。しかしながら、チップの実装箇所が貫通孔であるから、チップを抜け落ちないように支える絶縁テープ等の支持部材が別途に必要であるとともに、その支持部材を被実装体に固定する構造も必要である。加えて、被実装体は、貫通孔の存在によって強度や剛性が低下するから、被実装体の厚みを全体的に厚くするとか、横方向の寸法を増す等の補強が必要になる。従って、被実装体の、特に実装部分の構造が複雑化するとともに、その支持部材の厚み分は実装部分の高さが実質的に高くなる等、思いのほか実装部分のコンパクト化は達成できておらず、更なる改善の余地がある。
【0008】
また、特許文献1に示された技術では、チップの側端面から横に張り出たバンプ電極と、被実装体の貫通孔周辺部に植設された導電性部材から成るリードとを突き合わせて導通させる構造を採っているが、横に多数近接して並ぶ導通箇所が単純な突合せ構造であるが故に、電極どうしが横にずれる等の左右方向での寸法誤差による導通不良が生じないように、チップやその電極の寸法精度、並びに被実装部におけるリード等による電極の寸法精度を高くする必要があり、それによってコストアップを招いている。
【0009】
さらに詳しく説明すると、特許文献1に示された技術では、被実装体表面の窪みを付けた部分に電極を形成する手段が限られており、特に被実装体として安価で最も―般的なガラスエポキシ基板を用いた場合、窪みの底部に電極を設ける方法は製造上非常に困難である。従つて、セラミックや成形樹脂を材料とした被実装体でしか実現ができないが、―般にこれらの材料は材料コストや加工費が高く、これらのコストに見合う付加価値を見込めるモジュ一ルでしか実現できない。
また、複数のチップを被実装体上に平面的に並べる場合は、アンダーフィル樹脂を共有するものとして、その拡がり面積を考慮しないとしても、チップ同志はその搭載装置の位置精度以上離す必要がある。このチップ間の距離はチップ数が増えるほどモジュールの小型化のためには阻害要因となる。
さらに、先に指摘したように、チップの回路形成面にある出力電極に微小電極を形成するなどによって、回路形成面から鉛直方向に出力信号を出す方法では、異なるチップをその端子面を対向させることによって両チップ間の導通を図ることはできるが、結局はインターポーザーとして、被実装体を介して他のチップや部品等と接続したり出力する必要がある。
【0010】
上記の実情に鑑みて、本発明の目的は、実装構造を工夫することにより、チップの被実装体への実装構造を、構造の複雑化を招くことなくコンパクト化させる点にある。また、実装構造のコンパクト化を図りながら、多数存在するチップの電極と被実装体の電極とを確実に導通し得る構造を得ることも目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
請求項1の構成は、被実装体に凹部を形成し、その凹部内にチップを実装した半導体素子の実装構造において、チップの少なくとも一端部には電極部を形成するとともに、被実装体の凹部の立上り壁面には、チップの電極部に接触導通する電極部を形成していることを特徴とする。
【0012】
請求項2の構成は、請求項1の構成において、チップの端部と、被実装体の凹部の立上り壁面とには、相互に嵌り合う段部を対応して形成し、それぞれに接触導通する電極部を形成していることを特徴とするものである。
【0013】
請求項3の構成は、請求項1の構成において、チップの端部と、被実装体の凹部の立上り壁面とには、相互に補い合う傾斜面を形成し、それぞれに接触導通する電極部を形成しているとを特徴とするものである。
【0014】
請求項4の構成は、請求項1〜3のいずれかにおいて、チップの端部には複数の窪み部を形成するとともに、それら各窪み部には電極部を形成しており、
被実装体の凹部の立上り壁面には、窪み部に嵌入する突出部を形成するとともに、これら突出部に電極部が形成しており、
チップ端部の各窪み部に形成した電極部と、被実装体の凹部の立上り壁面の突出部に形成された電極部とは、互いに接触導通させる構造にしていることを特徴とするものである。
【0015】
請求項5の構成は、請求項4において、窪み部がチップの厚さ方向に貫通していることを特徴とするものである。
【0016】
請求項6の構成は、請求項4において、窪み部がチップの厚さ方向に貫通していないことを特徴とするものである。
【0017】
請求項7の構成は、請求項4〜6のいずれかにおいて、突出部は、凹部の縦壁部分から横側方に突出する形状に構成されるとともに、その突出部に被実装体の電極部を形成してあることを特徴とするものである。
【0018】
請求項8の構成は、請求項4〜7のいずれかにおいて、窪み部に、チップの電極部に導通する導電性材料を充填させてあることを特徴とするものである。
【0019】
請求項9の構成は、請求項4〜8のいずれかにおいて、窪み部は、チップ側が細くなるくさび形状に形成されていることを特徴とするものである。
【0020】
請求項10の構成は、請求項4〜8のいずれかにおいて、窪み部は、チップ側が広くなる逆くさび形状に形成されていることを特徴とするものである。
【0021】
請求項11の構成は、請求項1〜10のいずれかにおいて、チップの電極部は、チップから導出させたボンディングワイヤを、チップの端部側に屈曲させて形成していることを特徴とするものである。
【0022】
請求項12の構成は、請求項1〜11のいずれかにおいて、被実装体に形成された凹部は有底であることを特徴とするものである。
【0023】
請求項13の構成は、請求項12において、チップは、その回路形成面が被実装体の凹部の底面に対面するようにして、被実装体に実装される構造としてあることを特徴とするものである。
【0024】
請求項14の構成は、請求項1〜11のいずれかにおいて、被実装体は、チップの端部を支える支持部を有するとともに、被実装体の凹部は、該被実装体の厚み方向に貫通した孔部をなしていることを特徴とするものである。
【0025】
請求項15の構成は、請求項14において、チップの厚みが被実装体の厚みにほぼ等しくなっており、チップが被実装体の表面から突出しないようにしていることを特徴とするものである。
【0026】
請求項16の構成は、チップの端面には、チップの電極部と異なる外部接続用の電極部を更に形成していることを特徴とするものである。
【0027】
【発明の実施の形態】
−第1実施形態−
第1実施形態による半導体素子の実装構造は、図1、図2に示すように、被実装体1に凹部2を形成し、その凹部2内に直方体のチップ3を実装したものである。凹部2は、チップ3を受け止める底面2aを有した窪みであり、被実装体1の基材は、成形(金型成形)によって所定の形状に形成されている。
【0028】
チップ3の長手方向における両端部には、多数並んだ電極部4が形成されているとともに、被実装体1の凹部2における対応する一対の立上がり壁面2bには、チップ3の電極部4に接触導通する電極部5が形成されている。凹部2の電極部5は、チップ3の電極部4に対応した位置及び数でもって装備されている。これら電極部4,5は突出配備されているが、凹部2の内面やチップ3の外面と同一面となる状態や、凹入する状態に装備しても良い。
【0029】
凹部2の幅寸法(内幅)d2と、チップ3の幅寸法(外幅)とは、容易に出し入れできる範囲内で同寸法に設定することにより、対応する双方の電極部4,5が正確に対向するように、被実装体1とチップ3との幅方向での位置決めが行われる。また、凹部2の長手方向(図1における紙面左右方向)の寸法、即ち、対向する電極部5間の寸法は、両端部の電極部4の外面となるチップ3の全長とは、チップ3を凹部2に入れたときに、互いの電極部4,5が押圧接触するよう、ほぼ同じ寸法に設定されている。
【0030】
従って、チップ3を凹部2に嵌め込めば、図1に示すように、チップ3の回路形成面3Aである上面と被実装体1の上面とが同じ高さレベルになるとともに、幅方向には正確に位置決めされて、チップ3の電極部4と、これに対応する被実装体1の電極部5とが良好に接触して導通する状態が得られる。尚、図1においては、電極部4,5がその厚み分だけ被実装体1の上面より突出しているが、突出しないように設定することは勿論可能である。
【0031】
尚、被実装体1を、プリント配線を施した薄い基材の積層によって形成する手段では、図3に示すように、孔の空いた複数枚(例えば4枚)の孔付き基板6の下側に、孔の無い平板状の孔無し基板7を1枚積層することにより、凹部2を有した被実装体1を構成することが可能である。図3に示す構造では、チップ3の電極部4は、チップ3の上面から突出しないように埋め込まれているとともに、被実装体1の電極部5は、最上段の孔付き基板6に形成された切欠き部6aを用いて、被実装体1の上面よりも突出しないように落とし込み配置されている。
【0032】
ところで、各電極部4,5のその他の構造としては、図9(a)に示すように、被実装体1の凹部2の電極部5を逆L字状に設定し、かつ、チップ3の電極部4を、チップ3の端部を上下に挟み込む「コ」字状に設定する構造としても良い。また、図9(b)に示すように、各電極部4,5を、チップ3を凹部に正しく入れた状態において互いに嵌り合う階段形状に形成しても良い。
【0033】
また、図2に仮想線で示すように、チップ3の端面に、チップ用の電極部4とは異なる外部接続用の電極部4gを設けるとともに、被実装体1に、その外部接続用電極部4gに対応するリード線20付きの外部用電極部5gを設けた構成としても良い。
【0034】
−第2実施形態−
第2実施形態による半導体素子の実装構造は、図4に示すように、チップ3の端部と、被実装体1の凹部2の立上り壁面2bとには、相互に嵌り合う段部8,9を対応して形成し、それぞれに接触導通する電極部10,11を形成した構造とされている。尚、第1実施形態による実装構造と実質的に同じ部分には、図1,図2に示す符号と同じ符号を記す。
【0035】
被実装体1の段部8は、凹部2の深さの前範囲に亘る上下高さで、かつ、平面視が矩形形状で横側方に凹入した複数の凹段部8に形成されるとともに、チップ3の段部9は、チップ3の上下に亘って横側方に突出形成されて、凹段部9に嵌入自在な平面視が矩形で複数の凸段部9に形成されている。そして、被実装体1の電極部10は、凹段部8の左右両側面、及び内奥側面の全面と、これら三面から続く状態で被実装体1の上面に形成された略コ字状の部分とで成り、厚さの極薄い表面電極の状態で形成されている。
【0036】
チップ3の電極部11は、凹段部8の左右両側面、及び内奥側面に対応するよう、凸段部9の左右側面、及び先端側面の三面に形成されている。この電極部11も、厚さの極薄い表面電極の状態に形成されており、後述する導電性材料13から構成しても良い。従って、チップ3を凹部2に入れ込むと、チップ3の凸段部9と、対応する被実装体1の凹段部8とが嵌合され、それによって互いの電極部10,11が接触して導通する状態がもたらされるのである。尚、チップ3の回路形成面3Aは、上面側でも底面側のいずれに設定しても良い。
【0037】
上記の例では、被実装体1に凹段部8を、チップ3に凸段部9を夫々形成したが、これら凹凸を逆に設定しても良い。図4に示す被実装体1の凹部2の端面2b(又は、チップ3に端面)の電極部付き凹凸形状は、例えば、図5に示す方法によって形成される。図5は、例として、チップ3の端面に形成する場合を示している。
【0038】
先ず、図5(a)に示すように、チップ3の基材3Kの適所に平面視で矩形の貫通孔12を並列形成し、次いで、図5(b)に示すように、その貫通孔12の四つの側面、及びチップ3の表裏の一方の面における貫通孔12の周囲部分に導電性材料13を塗布する。又は、周囲部分はプリント基板に貼着された金属箔として(エッチング等による)、貫通孔12の四つの側面に金属箔に導通する導電材料を塗布する。その後、各貫通孔12の中心を通る切断線c[図5(b)参照]で基材3Kをカットし、図5(c)に示すように、端部に、電極部10付きの凹段部8が形成されたチップ3を得る。尚、チップ3の端部に凹段部8を形成する構造は、請求項5の内容(窪み部がチップの厚さ方向に貫通する)に相当しており、そこに導電性材料13を充填又は塗布する構造は、請求項8に相当する。
【0039】
尚、導電性材料13としては、導電性樹脂やはんだ等があるが、前述した貫通孔12の四つの側面等の縦壁部分には、鉛直方向に加圧や超音波印加等の手段を用いて被実装体1の電極5とチップ3の電極部4との導通を行うことも可能である。この場合、チップと被実装体との間に熱収縮する樹脂のような材料を入れることにより、チップと被実装体とを互いに密着させる方向の応力をかける手段で、導通を保つことが可能である。
【0040】
−第3実施形態−
第3実施形態による半導体素子の実装構造は、図6に示すように、チップ3の端部と、被実装体1の凹部2の立上り壁面2bとには、相互に嵌り合う段部14,15を対応して形成し、夫々に接触導通する電極部10,11を形成している。そして、被実装体1は、チップ3の端部を支える支持部1Aを有するとともに、被実装体1の凹部2は、被実装体1の厚み方向に貫通した孔部をなしている。
【0041】
被実装体1の段部14は、凹部2の深さの略半分に亘る上下高さで、かつ、平面視が矩形形状で横側方に凹入した複数の窪み段部14に形成されるとともに、チップ3の段部15は、チップ3の略半分に亘って横側方に突出形成されて、窪み段部14に嵌入自在な平面視が矩形で複数の部分凸段部15に形成されている。そして、被実装体1の電極部10は、窪み段部14の左右両側面、内奥側面、及び底面の全面と、これら側面、内奥側面から続く状態で被実装体1の上面に形成された略コ字状の部分とで成り、厚さの極薄い表面電極の状態で形成されているチップ3の電極部11は、窪み段部14の左右両側面、内奥側面、及び底面に対応するよう、部分凸段部15の左右側面、先端側面、及び底面の三面に形成されている。この電極部11も、厚さの極薄い表面電極の状態に形成されており、前述の導電性材料13から構成しても良い。。
【0042】
被実装体1の窪み段部14は、チップ3の部分凸段部15を下側から支える機能も有している。即ち、凹部2を貫通孔として被実装体1の厚みをさらに薄肉化した場合において、チップ3の下方への抜け落ちを防止してしっかりと支える支持部1Aとしても構成されている。また、チップ3の厚みが被実装体1の厚みにほぼ等しくなっており、チップ3が被実装体1の表面から突出しないように構成されている。
【0043】
従って、チップ3を凹部2に嵌め込むと、チップ3の部分凸段部15と、対応する被実装体1の窪み段部14とが嵌合され、それによって互いの電極部10,11が接触して導通するとともに、チップ3を良好に支える状態がもたらされるのである。尚、チップ3の回路形成面3Aは、上面側でも底面側のいずれに設定しても良い。
【0044】
尚、被実装体1の支持部1Aの構造としては、図7に示すように、被実装体1が、窪み段部14の底面と内奥側面に亘るL字状(又は略Z字状)に屈曲した電極部5を有し、チップ3が、部分凸段部15の底面と先端側面に続くL字状(又は略コ字状)の電極部4を有した構成としても良い。この場合、凹部2の両端における窪み段部14の下側部分が、上下に貫通する凹部2においてチップ3を支える支持部1Aに相当している。
【0045】
−第4実施形態−
第4実施形態による半導体素子の実装構造は、図8に示すように、チップ3の端部と、被実装体1の凹部2の立上り壁面2bとには、相互に補い合う傾斜面16,17を形成し、それぞれに接触導通する電極部4,5を形成している。
【0046】
チップ3の長手方向の両端部に形成された傾斜面16は、チップ3の長手方向長さが下に行くほど短くなるオーバーハング傾斜面16に形成され、かつ、そのオーバーハング傾斜面16の上部からチップ3の上面に亘る形状に沿う状態に屈曲された電極部4を有している。そして、凹部2の周辺部に形成された被実装体1の傾斜面17は、凹部2の深さ方向で深くなる程、チップ長手方向長さが短くなる皿状傾斜面17に形成され、その皿状傾斜面17の上部から被実装体1の上面に亘る形状に沿う状態に屈曲された電極部5を有している。
【0047】
尚、被実装体1の傾斜面17は、図8においては、凹部2の底面2aまでは達しない長さのものに構成されているが、凹部2の底面2aまで続く面としても良い。このように、チップ3の傾斜面16と被実装体1の傾斜面17とは、傾斜角度が同じであれば、それらの長さが互いに異なっても良いとともに、傾斜角度が少し異なっている場合では、下で支える側(図8では被実装体1)の傾斜面の傾斜角度が急(水平に対する角度が大)であるか、上側の傾斜面の長さが極短ければ、問題無くチップ3を凹部2に入れ込むことができる。又、平面視において、チップ3と凹部2との接合面が傾斜させることも可能であり、これらの手段が「相互に補い合う傾斜面」に相当する。
【0048】
従って、図7に示すように、チップ3を上方から凹部2に落とし込み移動させるだけで、チップ3を被実装体1に、それらの電極部4,5どうしが接触導通する状態で埋設装備させることができる。加えて、左右の傾斜面16,17によるテーパー機能により、夫々の電極部4,5が確実に接触されて導通され、かつ、チップ3が凹部2の所定位置に位置決めされる作用が発揮されるのである。
【0049】
−第5実施形態−
第5実施形態による半導体素子の実装構造は、図10に示すように、チップ3の端部と、被実装体1の凹部2の立上り壁面とには、相互に嵌り合う段部18,19を対応して形成し、それぞれに接触導通する電極部4,5を形成している。チップ3の段部18は窪み部に形成されており、その窪み部18は、チップ側が細くなるくさび形状、詳しくは台形に形成されている。被実装体1の段部19は、窪み部18に丁度嵌り合うべく、先端側ほど幅が狭い台形凸部19に形成されている。
【0050】
これら窪み部18と台形凸部19とには、図11に示すように、チップ3を凹部2に入れ込んだ状態においては、それらの各先端部と底部とには、チップ3の長手方向において隙間mが存在しており、互いの電極部4,5は側面部分での接触となっている。従って、チップの熱膨張係数が被実装体1のそれよりも大きい場合には、温度が高くなるに従ってチップ3と被実装体1とが互いに押し合う関係、即ち、台形凸部19がより窪み部18の奥深くに入り込もうとする力が働くので、テーパー作用によってチップ3がよりしっかりと被実装体1に実装されるとともに、互いの電極部4,5どうしがより強く接触するという好ましい状態が得られる。
【0051】
−第6実施形態−
第6実施形態による半導体素子の実装構造は、図12に示すように、図10に示す実装構造とくさび形状(相互に嵌り合う段部18,19)を互いに逆にしたような構造である。即ち、チップ3の窪み部18は、チップ側が広くなる逆くさび形状(逆台形状)に形成され、かつ、被実装体1の台形凸部19は、窪み部18に丁度嵌り合うべく、先端側ほど幅が広い逆台形凸部19に形成されている。
【0052】
この図12に示す例では、各電極4,5を、図13に示すように、窪み部18を形成する側壁部の先端部分に、平面視で略コ字状の電極部4を設けるとともに、逆台形凸部19を形成する側壁部の根元部分に、チップ3の電極部4に接触するべく、平面視で略コ字状の電極部5を設けてある。尚、これら電極部4,5を、図10に示すように、窪み部18の根元側と逆台形凸部19の先端側とに設けるようにしても良い。
【0053】
これら窪み部18と逆台形凸部19とには、図13に示すように、チップ3を凹部2に入れ込んだ状態においては、それらの各先端部と底部とには、チップ3の長手方向において隙間mが存在しており、互いの電極部4,5は側面部分での接触となっている。従って、チップの熱膨張係数が被実装体1のそれよりも小さい場合には、温度が高くなるに従ってチップ3と被実装体1とが互いに押し合う関係、即ち、台形凸部19がより窪み部18の奥深くに入り込もうとする力が働くので、テーパー作用によってチップ3がよりしっかりと被実装体1に実装されるとともに、互いの電極部4,5どうしがより強く接触するという好ましい状態が得られる。
【0054】
図10に示す実装構造では、チップ3を上から下に下ろす移動や、横への移動によって凹部2に実装させることができるが、互いに抜け出しが不能となる「ホゾ組み」構造を採る図12に示す実装構造では、チップ3を被実装体1に対して下方移動する動きでのみ、凹部2に実装させることが可能である。
【0055】
−第7実施形態−
第7実施形態による半導体素子の実装構造は、図14に示すように、チップ3を横移動させて凹部2に実装させる構造、又は、図示は省略するが、凹部を、チップより長さの長いものとして、凹部に落とし込んだチップを、その状態で横スライド移動させることで実装する構造である。
【0056】
この場合の凹部2は、図14、図15に示すように、一端が開放されることで三方が囲まれた窪地状に被実装体1に形成されており、チップ3は、その開放された開口部21から横移動させて凹部2に実装自在である。この例では、チップ3の電極部4と、被実装体5の電極部5とは突合せ対向配置される構造となっているが、この構造には限定されない。次に、この横スライド実装構造における幾つかのバリエーションを示す。
【0057】
図16に示す横スライド実装構造は、チップ3の端部に、およそ上半分側がチップ側に凹入する複数の窪み部18が形成されるとともに、被実装体1の凹部2の立上り壁面には、窪み部18に嵌入する突出部19が形成されている。チップ3の電極部4は、窪み部18の底面から立上るクランク形状で設けてあり、被実装体1の電極部5は、突出部19の底面から立上るL字形で設けてある。尚、図16(a)は要部の平面図を、図16(b)は要部の断面図を夫々示している。
【0058】
図17に示す横スライド実装構造は、チップ3の端部には下広がりの傾斜面18が、かつ、被実装体1にはオーバーハングした傾斜面19が夫々形成されており、これは、図8に示す実装構造における傾斜面16,17の傾斜角度が互いに反対になったような構成である。夫々の電極部4,5は、各傾斜面18,19に沿った傾斜が付いた形状に形成されている。
【0059】
〔別実施形態〕
チップ3の電極部4は、図18に示すように、チップ3から導出させたボンディングワイヤ22を、チップ3の端部側に屈曲させて形成し、チップ端面3aに沿わす構造としても良い。即ち、チップ3の上面である回路形成面3Aから垂直に延びているボンディングワイヤ22を屈曲させ、その先端側をチップ端面3aに沿わして電極部4に構成するのである。
【0060】
尚、チップ端面3aが段差状になっている場合には、図19に示すように、段差の角部分に架け渡すように屈曲するとか、同図に破線で示すように、段差形状に沿う段形状に屈曲するといった具合に加工する。
【0061】
チップ3の電極部4と、被実装体1の電極部5としては、図20に示すように、被実装体1の凹部2の立上り壁面に形成された窪み部18の内奥縦側壁のみに電極部5を設け、かつ、チップ3の端部に形成された突出部19における先端縦側壁のみに設ける構造でも良い。また、これとは反対に、被実装体1に突出部19が、かつ、チップ3に窪み部18が形成される構造も可能である。
【0062】
チップを支える被実装体1の支持部1Aは、図8に示されたような、傾斜面でもってチップを受け止める構造も可能である。
【0063】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項1に記載の半導体素子の実装構造によれば、被実装体に凹部を形成し、その凹部内にチップを実装した半導体素子の実装構造において、チップの少なくとも一端部には電極部を形成するとともに、被実装体の凹部の立上り壁面には、チップの電極部に接触導通する電極部を形成していることを特徴としているので、従来のチップ(半導体チップ)の実装構造に比べて、必要面積や高さを削減することができ、構造の複雑化を招くことなくよりコンパクト化を図ることができた。それによって、より高密度な半導体装置を供給することが可能となる利点もある。
また、図5に示すように、端面を用いた導通構造を、ウェハ状態からの加工によって可能となるので、生産性の改善や低コストが可能となる効果もある。
【0064】
請求項2にように、チップと被実装体とに相互に嵌り合う段部と電極部とを形成すれば、それら段部どうしの嵌合によって強固な実装状態と、良好な導通状態とを得ることができる。また、チップが凹部に実装される構造として、請求項3のように、互いに補う傾斜面どうしとする手段や、請求項9,10のように、くさび形どうしで嵌り合う構造とすれば、チップと被実装体との熱膨張の違いを、電極部のより確実な導通や、より強固な実装状態を得ることに利用可能となる効果が得られる。
【0065】
請求項4〜7のように、チップ端面に形成された窪みと、被実装体の凹部に形成された突出部とが嵌合して導通する構造とすれば、窪みと突出部とによる正確な位置決め状態でチップを凹部に実装できながら、良好な導通状態を得ることができる。そして、請求項8のように、チップの窪み部に、電極部に導通する導電性材料を充填すれば、簡単な構成追加でありながら、導電性材料によって導通状態が確実なものとなる利点がある。
【0066】
請求項11のように、ボンディングワイヤを曲げて電極部とすれば、電極部のための特別な工程や設備が不要であり、既存の設備、材料でもって電極部を構成できるようになる。請求項12のように、凹部が有底であれば、特別な支持構造を持つことなくチップを支持でき、かつ、被実装体の強度や剛性を十分に保持させることができて好都合である。
【0067】
請求項13のように、チップの回路形成面を、凹部の底に向ければ、チップの実装構造を利用して回路形成面を保護することができる好都合なものになる。請求項14や15のように、凹部を貫通孔としたり、それに加えてチップ厚さを被実装体より厚くならないようにすれば、よりコンパクト化を図ることができる点で有用である。また、請求項16のように、外部接続用の電極部をチップに設けておけば、被実装体に実装しながらも、その他の機器や電子部品に対しても配線可能な便利なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態による実装構造を示す断面図
【図2】図1の実装構造を示す分解斜視図
【図3】被実装体の別構造を示す実装構造の断面図
【図4】第2実施形態による実装構造を示す要部の分解斜視図
【図5】(a),(b),(c)共に、図4に示す電極部の作成方法例を示す作用図
【図6】第3実施形態による実装構造を示す要部の分解斜視図
【図7】図6の電極部の別構造を示す断面図
【図8】第4実施形態による実装構造を示す断面図
【図9】電極部の別形状・構造を示す要部の側面図
【図10】第5実施形態による実装構造を示す要部の平面図
【図11】図10における段部の拡大平面図
【図12】第6実施形態による実装構造を示す断面図
【図13】図12における段部の拡大平面図
【図14】第7実施形態による実装構造の原理を示す平面図
【図15】図14の断面側面図
【図16】第7実施形態による具体的な実装構造を示し、(a)は要部の平面図、(b)は要部の断面側面図
【図17】第7実施形態による他の具体的な実装構造を示す要部の断面側面図
【図18】ボンディングワイヤを電極部に形成する作用図
【図19】チップの段差状端部におけるボンディングワイヤの電極部を示す側面図
【図20】段部における電極部の別構造を示す分解斜視図
【符号の説明】
1 被実装体
1A 支持部
2 凹部
2a 底面
2b 立上り壁面
3 チップ
3A 回路形成面
4 チップの電極部
4g 外部接続用の電極部
5 被実装体の電極部
8,9 段部
13 導電性材料
16,17 傾斜面
18 窪み部
19 突出部
22 ボンディングワイヤ
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子の実装構造に係り、詳しくは、実装基板などの被実装体と半導体素子との実装技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
半導体素子の実装構造としては、チップの回路形成面に形成された信号出力電極から、金属ワイヤ等のボンディングで被実装体に形成した対応電極への導通を行うワイヤボンディングがよく知られている。即ち、チップを、その回路形成面が上に向く状態で被実装体に載置して接着剤やはんだ等を用いて固定し、アルミや金等この微細な金属線を用いて被実装体表面に形成された電極に引き回すとともに、チップやワイヤをエポキシなどの樹脂で覆う(金属やセラミック製の蓋を被せるともある)ことにより、耐環境信頼性を確保させる技術である。
【0003】
ワイヤボンディングでは、チップの面積の他に、被実装体上の電極配置のための面積、エポキシ等の樹脂材料を塗布するのに必要な面積等が必要であるとともに、チップ上において弧を描くワイヤを保護する必要もあることから、チップの厚さに加えてワイヤボンディング高さを越える高さにエポキシを盛る等の封止構造を設けることになり、その結果、チップの実装構造としては、必要な面積や高さが比較的大きくなるものであった。
【0004】
そこで、実装面積を縮小させる有効な手段としてフリップチップ実装がある。これは、チップの出力用電極に金属ワイヤやめっき等によって金属突起を形成し、その金属突起を備えた回路形成面を被実装体に対向させた状態で、被実装体の対応電極に金属突起が直接に当接させて導通させ、その状態でチップと被実装体との隙間にエポキシなどのアンダーフィル樹脂を浸透させて、フリップチップの回路形成面の保護とチップ上の被実装体の電極接合の機械的強度を確保する公知の手段である。この手段では、チップの実装に必要な被実装体上の面積は、チップそのものの面積の他に、アンダーフィル樹脂のチップ面積から外にぬれ広がる面積で良いとともに、高さ方向の寸法も、金属突起の高さとチップの厚さを加えた分の面積だけで良く、ワイヤボンディングに比べて必要面積並びに高さの双方を縮小することができている。
【0005】
また、チップ実装に必要な面積や高さをさらに縮小可能な手段として、チップ実装用としての上下に貫通した孔を被実装体に形成するとともに、チップの側端面に設けられたバンプ電極に接触する電極を、被実装体における孔周辺の縦壁部分に設けた構造を採るものがある。つまり、チップを孔に入れ込むことにより、チップの実装高さを低くできるとともに、チップの電極と被実装体の電極とを直接に当接させることで、面積も小さく抑えることが可能となるものであり、例えば、特許文献1において開示されたものが知られている。
【0006】
【特許文献1】
特開平07−106463号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許文献1に示された技術では、貫通孔にチップを入れて配置するものであるから、確かに実装部分の高さを低くすることはできている。しかしながら、チップの実装箇所が貫通孔であるから、チップを抜け落ちないように支える絶縁テープ等の支持部材が別途に必要であるとともに、その支持部材を被実装体に固定する構造も必要である。加えて、被実装体は、貫通孔の存在によって強度や剛性が低下するから、被実装体の厚みを全体的に厚くするとか、横方向の寸法を増す等の補強が必要になる。従って、被実装体の、特に実装部分の構造が複雑化するとともに、その支持部材の厚み分は実装部分の高さが実質的に高くなる等、思いのほか実装部分のコンパクト化は達成できておらず、更なる改善の余地がある。
【0008】
また、特許文献1に示された技術では、チップの側端面から横に張り出たバンプ電極と、被実装体の貫通孔周辺部に植設された導電性部材から成るリードとを突き合わせて導通させる構造を採っているが、横に多数近接して並ぶ導通箇所が単純な突合せ構造であるが故に、電極どうしが横にずれる等の左右方向での寸法誤差による導通不良が生じないように、チップやその電極の寸法精度、並びに被実装部におけるリード等による電極の寸法精度を高くする必要があり、それによってコストアップを招いている。
【0009】
さらに詳しく説明すると、特許文献1に示された技術では、被実装体表面の窪みを付けた部分に電極を形成する手段が限られており、特に被実装体として安価で最も―般的なガラスエポキシ基板を用いた場合、窪みの底部に電極を設ける方法は製造上非常に困難である。従つて、セラミックや成形樹脂を材料とした被実装体でしか実現ができないが、―般にこれらの材料は材料コストや加工費が高く、これらのコストに見合う付加価値を見込めるモジュ一ルでしか実現できない。
また、複数のチップを被実装体上に平面的に並べる場合は、アンダーフィル樹脂を共有するものとして、その拡がり面積を考慮しないとしても、チップ同志はその搭載装置の位置精度以上離す必要がある。このチップ間の距離はチップ数が増えるほどモジュールの小型化のためには阻害要因となる。
さらに、先に指摘したように、チップの回路形成面にある出力電極に微小電極を形成するなどによって、回路形成面から鉛直方向に出力信号を出す方法では、異なるチップをその端子面を対向させることによって両チップ間の導通を図ることはできるが、結局はインターポーザーとして、被実装体を介して他のチップや部品等と接続したり出力する必要がある。
【0010】
上記の実情に鑑みて、本発明の目的は、実装構造を工夫することにより、チップの被実装体への実装構造を、構造の複雑化を招くことなくコンパクト化させる点にある。また、実装構造のコンパクト化を図りながら、多数存在するチップの電極と被実装体の電極とを確実に導通し得る構造を得ることも目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
請求項1の構成は、被実装体に凹部を形成し、その凹部内にチップを実装した半導体素子の実装構造において、チップの少なくとも一端部には電極部を形成するとともに、被実装体の凹部の立上り壁面には、チップの電極部に接触導通する電極部を形成していることを特徴とする。
【0012】
請求項2の構成は、請求項1の構成において、チップの端部と、被実装体の凹部の立上り壁面とには、相互に嵌り合う段部を対応して形成し、それぞれに接触導通する電極部を形成していることを特徴とするものである。
【0013】
請求項3の構成は、請求項1の構成において、チップの端部と、被実装体の凹部の立上り壁面とには、相互に補い合う傾斜面を形成し、それぞれに接触導通する電極部を形成しているとを特徴とするものである。
【0014】
請求項4の構成は、請求項1〜3のいずれかにおいて、チップの端部には複数の窪み部を形成するとともに、それら各窪み部には電極部を形成しており、
被実装体の凹部の立上り壁面には、窪み部に嵌入する突出部を形成するとともに、これら突出部に電極部が形成しており、
チップ端部の各窪み部に形成した電極部と、被実装体の凹部の立上り壁面の突出部に形成された電極部とは、互いに接触導通させる構造にしていることを特徴とするものである。
【0015】
請求項5の構成は、請求項4において、窪み部がチップの厚さ方向に貫通していることを特徴とするものである。
【0016】
請求項6の構成は、請求項4において、窪み部がチップの厚さ方向に貫通していないことを特徴とするものである。
【0017】
請求項7の構成は、請求項4〜6のいずれかにおいて、突出部は、凹部の縦壁部分から横側方に突出する形状に構成されるとともに、その突出部に被実装体の電極部を形成してあることを特徴とするものである。
【0018】
請求項8の構成は、請求項4〜7のいずれかにおいて、窪み部に、チップの電極部に導通する導電性材料を充填させてあることを特徴とするものである。
【0019】
請求項9の構成は、請求項4〜8のいずれかにおいて、窪み部は、チップ側が細くなるくさび形状に形成されていることを特徴とするものである。
【0020】
請求項10の構成は、請求項4〜8のいずれかにおいて、窪み部は、チップ側が広くなる逆くさび形状に形成されていることを特徴とするものである。
【0021】
請求項11の構成は、請求項1〜10のいずれかにおいて、チップの電極部は、チップから導出させたボンディングワイヤを、チップの端部側に屈曲させて形成していることを特徴とするものである。
【0022】
請求項12の構成は、請求項1〜11のいずれかにおいて、被実装体に形成された凹部は有底であることを特徴とするものである。
【0023】
請求項13の構成は、請求項12において、チップは、その回路形成面が被実装体の凹部の底面に対面するようにして、被実装体に実装される構造としてあることを特徴とするものである。
【0024】
請求項14の構成は、請求項1〜11のいずれかにおいて、被実装体は、チップの端部を支える支持部を有するとともに、被実装体の凹部は、該被実装体の厚み方向に貫通した孔部をなしていることを特徴とするものである。
【0025】
請求項15の構成は、請求項14において、チップの厚みが被実装体の厚みにほぼ等しくなっており、チップが被実装体の表面から突出しないようにしていることを特徴とするものである。
【0026】
請求項16の構成は、チップの端面には、チップの電極部と異なる外部接続用の電極部を更に形成していることを特徴とするものである。
【0027】
【発明の実施の形態】
−第1実施形態−
第1実施形態による半導体素子の実装構造は、図1、図2に示すように、被実装体1に凹部2を形成し、その凹部2内に直方体のチップ3を実装したものである。凹部2は、チップ3を受け止める底面2aを有した窪みであり、被実装体1の基材は、成形(金型成形)によって所定の形状に形成されている。
【0028】
チップ3の長手方向における両端部には、多数並んだ電極部4が形成されているとともに、被実装体1の凹部2における対応する一対の立上がり壁面2bには、チップ3の電極部4に接触導通する電極部5が形成されている。凹部2の電極部5は、チップ3の電極部4に対応した位置及び数でもって装備されている。これら電極部4,5は突出配備されているが、凹部2の内面やチップ3の外面と同一面となる状態や、凹入する状態に装備しても良い。
【0029】
凹部2の幅寸法(内幅)d2と、チップ3の幅寸法(外幅)とは、容易に出し入れできる範囲内で同寸法に設定することにより、対応する双方の電極部4,5が正確に対向するように、被実装体1とチップ3との幅方向での位置決めが行われる。また、凹部2の長手方向(図1における紙面左右方向)の寸法、即ち、対向する電極部5間の寸法は、両端部の電極部4の外面となるチップ3の全長とは、チップ3を凹部2に入れたときに、互いの電極部4,5が押圧接触するよう、ほぼ同じ寸法に設定されている。
【0030】
従って、チップ3を凹部2に嵌め込めば、図1に示すように、チップ3の回路形成面3Aである上面と被実装体1の上面とが同じ高さレベルになるとともに、幅方向には正確に位置決めされて、チップ3の電極部4と、これに対応する被実装体1の電極部5とが良好に接触して導通する状態が得られる。尚、図1においては、電極部4,5がその厚み分だけ被実装体1の上面より突出しているが、突出しないように設定することは勿論可能である。
【0031】
尚、被実装体1を、プリント配線を施した薄い基材の積層によって形成する手段では、図3に示すように、孔の空いた複数枚(例えば4枚)の孔付き基板6の下側に、孔の無い平板状の孔無し基板7を1枚積層することにより、凹部2を有した被実装体1を構成することが可能である。図3に示す構造では、チップ3の電極部4は、チップ3の上面から突出しないように埋め込まれているとともに、被実装体1の電極部5は、最上段の孔付き基板6に形成された切欠き部6aを用いて、被実装体1の上面よりも突出しないように落とし込み配置されている。
【0032】
ところで、各電極部4,5のその他の構造としては、図9(a)に示すように、被実装体1の凹部2の電極部5を逆L字状に設定し、かつ、チップ3の電極部4を、チップ3の端部を上下に挟み込む「コ」字状に設定する構造としても良い。また、図9(b)に示すように、各電極部4,5を、チップ3を凹部に正しく入れた状態において互いに嵌り合う階段形状に形成しても良い。
【0033】
また、図2に仮想線で示すように、チップ3の端面に、チップ用の電極部4とは異なる外部接続用の電極部4gを設けるとともに、被実装体1に、その外部接続用電極部4gに対応するリード線20付きの外部用電極部5gを設けた構成としても良い。
【0034】
−第2実施形態−
第2実施形態による半導体素子の実装構造は、図4に示すように、チップ3の端部と、被実装体1の凹部2の立上り壁面2bとには、相互に嵌り合う段部8,9を対応して形成し、それぞれに接触導通する電極部10,11を形成した構造とされている。尚、第1実施形態による実装構造と実質的に同じ部分には、図1,図2に示す符号と同じ符号を記す。
【0035】
被実装体1の段部8は、凹部2の深さの前範囲に亘る上下高さで、かつ、平面視が矩形形状で横側方に凹入した複数の凹段部8に形成されるとともに、チップ3の段部9は、チップ3の上下に亘って横側方に突出形成されて、凹段部9に嵌入自在な平面視が矩形で複数の凸段部9に形成されている。そして、被実装体1の電極部10は、凹段部8の左右両側面、及び内奥側面の全面と、これら三面から続く状態で被実装体1の上面に形成された略コ字状の部分とで成り、厚さの極薄い表面電極の状態で形成されている。
【0036】
チップ3の電極部11は、凹段部8の左右両側面、及び内奥側面に対応するよう、凸段部9の左右側面、及び先端側面の三面に形成されている。この電極部11も、厚さの極薄い表面電極の状態に形成されており、後述する導電性材料13から構成しても良い。従って、チップ3を凹部2に入れ込むと、チップ3の凸段部9と、対応する被実装体1の凹段部8とが嵌合され、それによって互いの電極部10,11が接触して導通する状態がもたらされるのである。尚、チップ3の回路形成面3Aは、上面側でも底面側のいずれに設定しても良い。
【0037】
上記の例では、被実装体1に凹段部8を、チップ3に凸段部9を夫々形成したが、これら凹凸を逆に設定しても良い。図4に示す被実装体1の凹部2の端面2b(又は、チップ3に端面)の電極部付き凹凸形状は、例えば、図5に示す方法によって形成される。図5は、例として、チップ3の端面に形成する場合を示している。
【0038】
先ず、図5(a)に示すように、チップ3の基材3Kの適所に平面視で矩形の貫通孔12を並列形成し、次いで、図5(b)に示すように、その貫通孔12の四つの側面、及びチップ3の表裏の一方の面における貫通孔12の周囲部分に導電性材料13を塗布する。又は、周囲部分はプリント基板に貼着された金属箔として(エッチング等による)、貫通孔12の四つの側面に金属箔に導通する導電材料を塗布する。その後、各貫通孔12の中心を通る切断線c[図5(b)参照]で基材3Kをカットし、図5(c)に示すように、端部に、電極部10付きの凹段部8が形成されたチップ3を得る。尚、チップ3の端部に凹段部8を形成する構造は、請求項5の内容(窪み部がチップの厚さ方向に貫通する)に相当しており、そこに導電性材料13を充填又は塗布する構造は、請求項8に相当する。
【0039】
尚、導電性材料13としては、導電性樹脂やはんだ等があるが、前述した貫通孔12の四つの側面等の縦壁部分には、鉛直方向に加圧や超音波印加等の手段を用いて被実装体1の電極5とチップ3の電極部4との導通を行うことも可能である。この場合、チップと被実装体との間に熱収縮する樹脂のような材料を入れることにより、チップと被実装体とを互いに密着させる方向の応力をかける手段で、導通を保つことが可能である。
【0040】
−第3実施形態−
第3実施形態による半導体素子の実装構造は、図6に示すように、チップ3の端部と、被実装体1の凹部2の立上り壁面2bとには、相互に嵌り合う段部14,15を対応して形成し、夫々に接触導通する電極部10,11を形成している。そして、被実装体1は、チップ3の端部を支える支持部1Aを有するとともに、被実装体1の凹部2は、被実装体1の厚み方向に貫通した孔部をなしている。
【0041】
被実装体1の段部14は、凹部2の深さの略半分に亘る上下高さで、かつ、平面視が矩形形状で横側方に凹入した複数の窪み段部14に形成されるとともに、チップ3の段部15は、チップ3の略半分に亘って横側方に突出形成されて、窪み段部14に嵌入自在な平面視が矩形で複数の部分凸段部15に形成されている。そして、被実装体1の電極部10は、窪み段部14の左右両側面、内奥側面、及び底面の全面と、これら側面、内奥側面から続く状態で被実装体1の上面に形成された略コ字状の部分とで成り、厚さの極薄い表面電極の状態で形成されているチップ3の電極部11は、窪み段部14の左右両側面、内奥側面、及び底面に対応するよう、部分凸段部15の左右側面、先端側面、及び底面の三面に形成されている。この電極部11も、厚さの極薄い表面電極の状態に形成されており、前述の導電性材料13から構成しても良い。。
【0042】
被実装体1の窪み段部14は、チップ3の部分凸段部15を下側から支える機能も有している。即ち、凹部2を貫通孔として被実装体1の厚みをさらに薄肉化した場合において、チップ3の下方への抜け落ちを防止してしっかりと支える支持部1Aとしても構成されている。また、チップ3の厚みが被実装体1の厚みにほぼ等しくなっており、チップ3が被実装体1の表面から突出しないように構成されている。
【0043】
従って、チップ3を凹部2に嵌め込むと、チップ3の部分凸段部15と、対応する被実装体1の窪み段部14とが嵌合され、それによって互いの電極部10,11が接触して導通するとともに、チップ3を良好に支える状態がもたらされるのである。尚、チップ3の回路形成面3Aは、上面側でも底面側のいずれに設定しても良い。
【0044】
尚、被実装体1の支持部1Aの構造としては、図7に示すように、被実装体1が、窪み段部14の底面と内奥側面に亘るL字状(又は略Z字状)に屈曲した電極部5を有し、チップ3が、部分凸段部15の底面と先端側面に続くL字状(又は略コ字状)の電極部4を有した構成としても良い。この場合、凹部2の両端における窪み段部14の下側部分が、上下に貫通する凹部2においてチップ3を支える支持部1Aに相当している。
【0045】
−第4実施形態−
第4実施形態による半導体素子の実装構造は、図8に示すように、チップ3の端部と、被実装体1の凹部2の立上り壁面2bとには、相互に補い合う傾斜面16,17を形成し、それぞれに接触導通する電極部4,5を形成している。
【0046】
チップ3の長手方向の両端部に形成された傾斜面16は、チップ3の長手方向長さが下に行くほど短くなるオーバーハング傾斜面16に形成され、かつ、そのオーバーハング傾斜面16の上部からチップ3の上面に亘る形状に沿う状態に屈曲された電極部4を有している。そして、凹部2の周辺部に形成された被実装体1の傾斜面17は、凹部2の深さ方向で深くなる程、チップ長手方向長さが短くなる皿状傾斜面17に形成され、その皿状傾斜面17の上部から被実装体1の上面に亘る形状に沿う状態に屈曲された電極部5を有している。
【0047】
尚、被実装体1の傾斜面17は、図8においては、凹部2の底面2aまでは達しない長さのものに構成されているが、凹部2の底面2aまで続く面としても良い。このように、チップ3の傾斜面16と被実装体1の傾斜面17とは、傾斜角度が同じであれば、それらの長さが互いに異なっても良いとともに、傾斜角度が少し異なっている場合では、下で支える側(図8では被実装体1)の傾斜面の傾斜角度が急(水平に対する角度が大)であるか、上側の傾斜面の長さが極短ければ、問題無くチップ3を凹部2に入れ込むことができる。又、平面視において、チップ3と凹部2との接合面が傾斜させることも可能であり、これらの手段が「相互に補い合う傾斜面」に相当する。
【0048】
従って、図7に示すように、チップ3を上方から凹部2に落とし込み移動させるだけで、チップ3を被実装体1に、それらの電極部4,5どうしが接触導通する状態で埋設装備させることができる。加えて、左右の傾斜面16,17によるテーパー機能により、夫々の電極部4,5が確実に接触されて導通され、かつ、チップ3が凹部2の所定位置に位置決めされる作用が発揮されるのである。
【0049】
−第5実施形態−
第5実施形態による半導体素子の実装構造は、図10に示すように、チップ3の端部と、被実装体1の凹部2の立上り壁面とには、相互に嵌り合う段部18,19を対応して形成し、それぞれに接触導通する電極部4,5を形成している。チップ3の段部18は窪み部に形成されており、その窪み部18は、チップ側が細くなるくさび形状、詳しくは台形に形成されている。被実装体1の段部19は、窪み部18に丁度嵌り合うべく、先端側ほど幅が狭い台形凸部19に形成されている。
【0050】
これら窪み部18と台形凸部19とには、図11に示すように、チップ3を凹部2に入れ込んだ状態においては、それらの各先端部と底部とには、チップ3の長手方向において隙間mが存在しており、互いの電極部4,5は側面部分での接触となっている。従って、チップの熱膨張係数が被実装体1のそれよりも大きい場合には、温度が高くなるに従ってチップ3と被実装体1とが互いに押し合う関係、即ち、台形凸部19がより窪み部18の奥深くに入り込もうとする力が働くので、テーパー作用によってチップ3がよりしっかりと被実装体1に実装されるとともに、互いの電極部4,5どうしがより強く接触するという好ましい状態が得られる。
【0051】
−第6実施形態−
第6実施形態による半導体素子の実装構造は、図12に示すように、図10に示す実装構造とくさび形状(相互に嵌り合う段部18,19)を互いに逆にしたような構造である。即ち、チップ3の窪み部18は、チップ側が広くなる逆くさび形状(逆台形状)に形成され、かつ、被実装体1の台形凸部19は、窪み部18に丁度嵌り合うべく、先端側ほど幅が広い逆台形凸部19に形成されている。
【0052】
この図12に示す例では、各電極4,5を、図13に示すように、窪み部18を形成する側壁部の先端部分に、平面視で略コ字状の電極部4を設けるとともに、逆台形凸部19を形成する側壁部の根元部分に、チップ3の電極部4に接触するべく、平面視で略コ字状の電極部5を設けてある。尚、これら電極部4,5を、図10に示すように、窪み部18の根元側と逆台形凸部19の先端側とに設けるようにしても良い。
【0053】
これら窪み部18と逆台形凸部19とには、図13に示すように、チップ3を凹部2に入れ込んだ状態においては、それらの各先端部と底部とには、チップ3の長手方向において隙間mが存在しており、互いの電極部4,5は側面部分での接触となっている。従って、チップの熱膨張係数が被実装体1のそれよりも小さい場合には、温度が高くなるに従ってチップ3と被実装体1とが互いに押し合う関係、即ち、台形凸部19がより窪み部18の奥深くに入り込もうとする力が働くので、テーパー作用によってチップ3がよりしっかりと被実装体1に実装されるとともに、互いの電極部4,5どうしがより強く接触するという好ましい状態が得られる。
【0054】
図10に示す実装構造では、チップ3を上から下に下ろす移動や、横への移動によって凹部2に実装させることができるが、互いに抜け出しが不能となる「ホゾ組み」構造を採る図12に示す実装構造では、チップ3を被実装体1に対して下方移動する動きでのみ、凹部2に実装させることが可能である。
【0055】
−第7実施形態−
第7実施形態による半導体素子の実装構造は、図14に示すように、チップ3を横移動させて凹部2に実装させる構造、又は、図示は省略するが、凹部を、チップより長さの長いものとして、凹部に落とし込んだチップを、その状態で横スライド移動させることで実装する構造である。
【0056】
この場合の凹部2は、図14、図15に示すように、一端が開放されることで三方が囲まれた窪地状に被実装体1に形成されており、チップ3は、その開放された開口部21から横移動させて凹部2に実装自在である。この例では、チップ3の電極部4と、被実装体5の電極部5とは突合せ対向配置される構造となっているが、この構造には限定されない。次に、この横スライド実装構造における幾つかのバリエーションを示す。
【0057】
図16に示す横スライド実装構造は、チップ3の端部に、およそ上半分側がチップ側に凹入する複数の窪み部18が形成されるとともに、被実装体1の凹部2の立上り壁面には、窪み部18に嵌入する突出部19が形成されている。チップ3の電極部4は、窪み部18の底面から立上るクランク形状で設けてあり、被実装体1の電極部5は、突出部19の底面から立上るL字形で設けてある。尚、図16(a)は要部の平面図を、図16(b)は要部の断面図を夫々示している。
【0058】
図17に示す横スライド実装構造は、チップ3の端部には下広がりの傾斜面18が、かつ、被実装体1にはオーバーハングした傾斜面19が夫々形成されており、これは、図8に示す実装構造における傾斜面16,17の傾斜角度が互いに反対になったような構成である。夫々の電極部4,5は、各傾斜面18,19に沿った傾斜が付いた形状に形成されている。
【0059】
〔別実施形態〕
チップ3の電極部4は、図18に示すように、チップ3から導出させたボンディングワイヤ22を、チップ3の端部側に屈曲させて形成し、チップ端面3aに沿わす構造としても良い。即ち、チップ3の上面である回路形成面3Aから垂直に延びているボンディングワイヤ22を屈曲させ、その先端側をチップ端面3aに沿わして電極部4に構成するのである。
【0060】
尚、チップ端面3aが段差状になっている場合には、図19に示すように、段差の角部分に架け渡すように屈曲するとか、同図に破線で示すように、段差形状に沿う段形状に屈曲するといった具合に加工する。
【0061】
チップ3の電極部4と、被実装体1の電極部5としては、図20に示すように、被実装体1の凹部2の立上り壁面に形成された窪み部18の内奥縦側壁のみに電極部5を設け、かつ、チップ3の端部に形成された突出部19における先端縦側壁のみに設ける構造でも良い。また、これとは反対に、被実装体1に突出部19が、かつ、チップ3に窪み部18が形成される構造も可能である。
【0062】
チップを支える被実装体1の支持部1Aは、図8に示されたような、傾斜面でもってチップを受け止める構造も可能である。
【0063】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項1に記載の半導体素子の実装構造によれば、被実装体に凹部を形成し、その凹部内にチップを実装した半導体素子の実装構造において、チップの少なくとも一端部には電極部を形成するとともに、被実装体の凹部の立上り壁面には、チップの電極部に接触導通する電極部を形成していることを特徴としているので、従来のチップ(半導体チップ)の実装構造に比べて、必要面積や高さを削減することができ、構造の複雑化を招くことなくよりコンパクト化を図ることができた。それによって、より高密度な半導体装置を供給することが可能となる利点もある。
また、図5に示すように、端面を用いた導通構造を、ウェハ状態からの加工によって可能となるので、生産性の改善や低コストが可能となる効果もある。
【0064】
請求項2にように、チップと被実装体とに相互に嵌り合う段部と電極部とを形成すれば、それら段部どうしの嵌合によって強固な実装状態と、良好な導通状態とを得ることができる。また、チップが凹部に実装される構造として、請求項3のように、互いに補う傾斜面どうしとする手段や、請求項9,10のように、くさび形どうしで嵌り合う構造とすれば、チップと被実装体との熱膨張の違いを、電極部のより確実な導通や、より強固な実装状態を得ることに利用可能となる効果が得られる。
【0065】
請求項4〜7のように、チップ端面に形成された窪みと、被実装体の凹部に形成された突出部とが嵌合して導通する構造とすれば、窪みと突出部とによる正確な位置決め状態でチップを凹部に実装できながら、良好な導通状態を得ることができる。そして、請求項8のように、チップの窪み部に、電極部に導通する導電性材料を充填すれば、簡単な構成追加でありながら、導電性材料によって導通状態が確実なものとなる利点がある。
【0066】
請求項11のように、ボンディングワイヤを曲げて電極部とすれば、電極部のための特別な工程や設備が不要であり、既存の設備、材料でもって電極部を構成できるようになる。請求項12のように、凹部が有底であれば、特別な支持構造を持つことなくチップを支持でき、かつ、被実装体の強度や剛性を十分に保持させることができて好都合である。
【0067】
請求項13のように、チップの回路形成面を、凹部の底に向ければ、チップの実装構造を利用して回路形成面を保護することができる好都合なものになる。請求項14や15のように、凹部を貫通孔としたり、それに加えてチップ厚さを被実装体より厚くならないようにすれば、よりコンパクト化を図ることができる点で有用である。また、請求項16のように、外部接続用の電極部をチップに設けておけば、被実装体に実装しながらも、その他の機器や電子部品に対しても配線可能な便利なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態による実装構造を示す断面図
【図2】図1の実装構造を示す分解斜視図
【図3】被実装体の別構造を示す実装構造の断面図
【図4】第2実施形態による実装構造を示す要部の分解斜視図
【図5】(a),(b),(c)共に、図4に示す電極部の作成方法例を示す作用図
【図6】第3実施形態による実装構造を示す要部の分解斜視図
【図7】図6の電極部の別構造を示す断面図
【図8】第4実施形態による実装構造を示す断面図
【図9】電極部の別形状・構造を示す要部の側面図
【図10】第5実施形態による実装構造を示す要部の平面図
【図11】図10における段部の拡大平面図
【図12】第6実施形態による実装構造を示す断面図
【図13】図12における段部の拡大平面図
【図14】第7実施形態による実装構造の原理を示す平面図
【図15】図14の断面側面図
【図16】第7実施形態による具体的な実装構造を示し、(a)は要部の平面図、(b)は要部の断面側面図
【図17】第7実施形態による他の具体的な実装構造を示す要部の断面側面図
【図18】ボンディングワイヤを電極部に形成する作用図
【図19】チップの段差状端部におけるボンディングワイヤの電極部を示す側面図
【図20】段部における電極部の別構造を示す分解斜視図
【符号の説明】
1 被実装体
1A 支持部
2 凹部
2a 底面
2b 立上り壁面
3 チップ
3A 回路形成面
4 チップの電極部
4g 外部接続用の電極部
5 被実装体の電極部
8,9 段部
13 導電性材料
16,17 傾斜面
18 窪み部
19 突出部
22 ボンディングワイヤ
Claims (16)
- 被実装体に凹部を形成し、その凹部内にチップを実装した半導体素子の実装構造であって、
前記チップの少なくとも一端部には電極部を形成するとともに、前記被実装体の凹部の立上り壁面には、前記チップの電極部に接触導通する電極部を形成している半導体素子の実装構造。 - 請求項1において、
前記チップの端部と、前記被実装体の凹部の立上り壁面とには、相互に嵌り合う段部を対応して形成し、それぞれに接触導通する電極部を形成している、半導体素子の実装構造。 - 請求項1において、
前記チップの端部と、前記被実装体の凹部の立上り壁面とには、相互に補い合う傾斜面を形成し、それぞれに接触導通する電極部を形成している、半導体素子の実装構造。 - 請求項1〜3のいずれかにおいて、
前記チップの端部には複数の窪み部を形成するとともに、それら各窪み部には電極部を形成しており、
前記被実装体の凹部の立上り壁面には、前記窪み部に嵌入する突出部を形成するとともに、これら突出部に電極部が形成しており、
上記チップ端部の各窪み部に形成した電極部と、前記被実装体の凹部の立上り壁面の突出部に形成された電極部とは、互いに接触導通させる構造にしている、半導体素子の実装構造。 - 請求項4において、
前記窪み部がチップの厚さ方向に貫通している半導体素子の実装構造。 - 請求項4において、
前記窪み部がチップの厚さ方向に貫通していない半導体素子の実装構造。 - 請求項4〜6のいずれかにおいて、
前記突出部は、前記凹部の縦壁部分から横側方に突出する形状に構成されるとともに、その突出部に前記被実装体の電極部を形成してある半導体素子の実装構造。 - 請求項4〜7のいずれかにおいて、
前記窪み部に、前記チップの電極部に導通する導電性材料を充填させてある半導体素子の実装構造。 - 請求項4〜8のいずれかにおいて、
前記窪み部は、チップ側が細くなるくさび形状に形成されている半導体素子の実装構造。 - 請求項4〜8のいずれかにおいて、
前記窪み部は、チップ側が広くなる逆くさび形状に形成されている半導体素子の実装構造。 - 請求項1〜10のいずれかにおいて、
前記チップの電極部は、前記チップから導出させたボンディングワイヤを、前記チップの端部側に屈曲させて形成している、半導体素子の実装構造。 - 請求項1〜11のいずれかにおいて、
前記被実装体に形成された凹部は有底である半導体素子の実装構造。 - 請求項12において、
前記チップは、その回路形成面が前記被実装体の凹部の底面に対面するようにして、前記被実装体に実装される構造としてある半導体素子の実装構造。 - 請求項1〜11のいずれかにおいて、
前記被実装体は、前記チップの端部を支える支持部を有するとともに、前記被実装体の凹部は、該被実装体の厚み方向に貫通した孔部をなしている半導体素子の実装構造。 - 請求項14において、
前記チップの厚みが前記被実装体の厚みにほぼ等しくなっており、前記チップが前記被実装体の表面から突出しないようにしている、半導体素子の実装構造。 - 請求項1〜15のいずれかにおいて、
前記チップの端面には、前記チップの電極部と異なる外部接続用の電極部を更に形成している半導体素子の実装構造。
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JP2003148971A JP2004356173A (ja) | 2003-05-27 | 2003-05-27 | 半導体素子の実装構造 |
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JP2003148971A JP2004356173A (ja) | 2003-05-27 | 2003-05-27 | 半導体素子の実装構造 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006254600A (ja) * | 2005-03-10 | 2006-09-21 | Asmo Co Ltd | 回路部品 |
JP2007129092A (ja) * | 2005-11-04 | 2007-05-24 | Hitachi Ltd | 電子部品実装プリント基板 |
JP2007287947A (ja) * | 2006-04-18 | 2007-11-01 | Toyota Motor Corp | 半導体チップを搭載する基板と半導体チップ実装基板 |
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2003
- 2003-05-27 JP JP2003148971A patent/JP2004356173A/ja not_active Withdrawn
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