JP2008171904A - Laminated semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体パッケージを積層した積層型半導体装置、及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a stacked semiconductor device in which semiconductor packages are stacked and a manufacturing method thereof.
従来より、半導体パッケージを積層することで半導体素子を三次元実装した積層型半導体装置が提供されている。以下、従来の積層型半導体装置について説明する。図9に従来の積層型半導体装置の断面図を示す。 Conventionally, there has been provided a stacked semiconductor device in which semiconductor elements are three-dimensionally mounted by stacking semiconductor packages. Hereinafter, a conventional stacked semiconductor device will be described. FIG. 9 shows a cross-sectional view of a conventional stacked semiconductor device.
図9において、下側の半導体パッケージ100の配線基板101の両面にはランド部102a、102bがそれぞれ形成されている。また、配線基板101の上面には半導体素子103がフリップチップ実装されている。半導体素子103には、フリップチップ実装するための突起電極104が設けられており、その突起電極104が異方性導電シート105を介して、図示しないランド部102b上にACF(Anisotropic Conductive Film)接合されている。また、配線基板101の下面のランド部102aには突起電極106が設けられている。
In FIG. 9,
一方、上側の半導体パッケージ110の配線基板111の下面にはランド部112が形成されており、そのランド部112には突起電極113が設けられている。また、配線基板111上には半導体素子(不図示)が実装され、その半導体素子が実装された配線基板111は、封止樹脂114で封止されている。
On the other hand, a
そして、下側の配線基板101の上面に設けられたランド部102bに突起電極113を接合させることで、上側の配線基板111が半導体素子103上に配置されるようにして、半導体パッケージ110が半導体パッケージ100の上部に積層されている。
Then, the
また、半導体素子103上には、上側の半導体パッケージ110との対向面(上面)にのみ樹脂115が配置され、上側の半導体パッケージ110は樹脂115を介して半導体素子103に固着されている。
Further, on the
続いて、従来の積層型半導体装置の製造方法について説明する。図10は、図9に示す従来の積層型半導体装置の製造方法を示す断面図である。まず、図10(a)に示すように、上側の半導体パッケージ110のランド部112上に突起電極113としてハンダボールを形成するとともに、下側の半導体パッケージ100のランド部102b上にフラックス107を供給する。また、ディスペンサなどを用いることにより、半導体素子103上に樹脂115を供給する。
Next, a conventional method for manufacturing a stacked semiconductor device will be described. FIG. 10 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing the conventional stacked semiconductor device shown in FIG. First, as shown in FIG. 10A, solder balls are formed as protruding
次に、図10(b)に示すように、半導体パッケージ100の上部に半導体パッケージ110を積層する。すなわち、半導体パッケージ100上に半導体パッケージ110をマウントし、突起電極113のリフロー処理を行うことにより、突起電極113を溶融させ、突起電極113をランド部102b上に接合させた後、樹脂115を硬化させる。次に、図10(c)に示すように、下側の配線基板101の下面に設けられたランド部102a上に突起電極106を設ける。
Next, as shown in FIG. 10B, the
このように、従来は、半導体素子103の上面にのみ樹脂115を配置し、この樹脂115を介して下側の半導体パッケージ100と上側の半導体パッケージ110とを固着させていた(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、従来の積層型半導体装置においては、上側の半導体パッケージを積層する工程途中あるいは工程後の外からの衝撃や、応力、熱ストレスにより、下側の配線基板の表層に形成された基板配線が切断されるおそれがあった。また、半導体素子の上面にのみ樹脂を配置し、下側の半導体パッケージと上側の半導体パッケージとを固着させているため、下側の半導体パッケージと上側の半導体パッケージとの電気的接続を図るための突起電極が露出しており、上述したような外部からの応力を受けて、その突起電極にクラック等が発生し、安定した電気的接続を図ることが困難であった。 However, in the conventional stacked semiconductor device, the substrate wiring formed on the surface layer of the lower wiring board is not affected by an impact, stress, or thermal stress from outside during or after the process of stacking the upper semiconductor package. There was a risk of being cut. Further, since the resin is disposed only on the upper surface of the semiconductor element and the lower semiconductor package and the upper semiconductor package are fixed, the electrical connection between the lower semiconductor package and the upper semiconductor package is achieved. Since the protruding electrode is exposed and receives external stress as described above, a crack or the like is generated in the protruding electrode, making it difficult to achieve stable electrical connection.
本発明は、上記問題点に鑑み、下側の半導体パッケージの上面に、少なくとも下側の配線基板の上面に実装された半導体素子と、下側の半導体パッケージと上側の半導体パッケージとの電気的接続を図るための突起電極とを被覆するように封止材を配置することにより、外からの衝撃や応力、熱ストレスから脆弱な半導体素子や、配線基板、下側の半導体パッケージと上側の半導体パッケージとの電気的接続を図るための突起電極を保護することができ、信頼性低下を防ぐことができる積層型半導体装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention provides an electrical connection between a semiconductor element mounted on at least the upper surface of a lower wiring substrate and an upper semiconductor package on the upper surface of a lower semiconductor package. By disposing a sealing material so as to cover the protruding electrodes for the purpose of semiconductor devices, semiconductor elements, wiring boards, lower semiconductor packages, and upper semiconductor packages that are vulnerable to external impacts, stresses, and thermal stresses It is an object of the present invention to provide a stacked semiconductor device that can protect a protruding electrode for electrical connection with the semiconductor device and prevent a decrease in reliability.
本発明の請求項1記載の積層型半導体装置は、第1の基板と、前記第1の基板の上面に実装された半導体素子と、前記第1の基板の上面の前記半導体素子が搭載された部分より外側に設けられた第1のランド部とからなる第1の半導体パッケージと、第2の基板と、前記第2の基板の下面に設けられた第2のランド部とからなる第2の半導体パッケージと、を備え、前記第1のランド部と前記第2のランド部との間に突起電極を配置して、前記第1の半導体パッケージの上に前記第2の半導体パッケージを積層した積層型半導体装置であって、前記第1の半導体パッケージの上面に少なくとも前記半導体素子と前記突起電極とを被覆するように封止材を配置したことを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, a stacked semiconductor device includes a first substrate, a semiconductor element mounted on the upper surface of the first substrate, and the semiconductor element on the upper surface of the first substrate. A first semiconductor package comprising a first land portion provided outside the portion, a second substrate, and a second land portion comprising a second land portion provided on the lower surface of the second substrate. A semiconductor package, wherein a projecting electrode is disposed between the first land portion and the second land portion, and the second semiconductor package is stacked on the first semiconductor package. In the semiconductor device, a sealing material is disposed on an upper surface of the first semiconductor package so as to cover at least the semiconductor element and the protruding electrode.
また、本発明の請求項2記載の積層型半導体装置は、請求項1記載の積層型半導体装置であって、前記封止材は、前記第1の半導体パッケージの上面全体または前記突起電極より外側の上面周辺部を除いた部分を覆うように配置されていることを特徴とする。
The stacked semiconductor device according to
また、本発明の請求項3記載の積層型半導体装置は、請求項1もしくは2のいずれかに記載の積層型半導体装置であって、前記封止材は、前記半導体素子の上部では、前記半導体素子の上面から前記第2の半導体パッケージの下面までの高さ未満の厚みを有し、前記半導体素子が搭載されている領域外の領域では、前記第1の半導体パッケージの上面から前記半導体素子の上面までの高さ以上、前記第1の半導体パッケージの上面から前記第2の半導体パッケージの下面までの高さ未満の厚みを有することを特徴とする。
The stacked semiconductor device according to
また、本発明の請求項4記載の積層型半導体装置は、請求項1もしくは2のいずれかに記載の積層型半導体装置であって、前記封止材は、前記半導体素子の上部では、前記半導体素子と前記第2の半導体パッケージの間を充填する厚みを有し、前記半導体素子が搭載されている領域外の領域では、前記第1の半導体パッケージの上面から前記半導体素子の上面までの高さ以上、前記第1の半導体パッケージの上面から前記第2の半導体パッケージの下面までの高さ未満の厚みを有することを特徴とする。
The stacked semiconductor device according to
また、本発明の請求項5記載の積層型半導体装置は、請求項1もしくは2のいずれかに記載の積層型半導体装置であって、前記封止材は、前記第1と第2の半導体パッケージの間を充填するとともに、前記第2の半導体パッケージよりも外側では、前記第1の半導体パッケージの上面から前記第2の半導体パッケージの下面までの高さ以上、前記第1の半導体パッケージの上面から前記第2の半導体パッケージの上面までの高さ未満の厚みを有することを特徴とする。
A stacked semiconductor device according to
また、本発明の請求項6記載の積層型半導体装置は、請求項1もしくは2のいずれかに記載の積層型半導体装置であって、前記第1の基板は上面に凹部を有し、前記凹部に前記半導体素子を搭載することを特徴とする。
A stacked semiconductor device according to
また、本発明の請求項7記載の積層型半導体装置の製造方法は、第1の基板と、前記第1の基板の上面に実装された半導体素子と、前記第1の基板の上面の前記半導体素子が搭載された部分より外側に設けられた第1のランド部とからなる第1の半導体パッケージと、第2の基板と、前記第2の基板の下面に設けられた第2のランド部とからなる第2の半導体パッケージと、を備え、前記第1のランド部と前記第2のランド部との間に突起電極を配置して、前記第1の半導体パッケージの上に前記第2の半導体パッケージを積層した積層型半導体装置を製造する方法であって、前記第1の基板の上面に前記半導体素子を実装する工程と、前記第1の半導体パッケージの上面に少なくとも前記半導体素子と前記突起電極とが被覆されるように封止材を配置する工程と、前記第2の半導体パッケージを前記封止材を介して第1の半導体パッケージの上面に積層する工程と、前記封止材を硬化させる工程と、を含むことを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a stacked semiconductor device comprising: a first substrate; a semiconductor element mounted on the upper surface of the first substrate; and the semiconductor on the upper surface of the first substrate. A first semiconductor package including a first land portion provided outside a portion on which the element is mounted, a second substrate, and a second land portion provided on the lower surface of the second substrate; A second semiconductor package comprising: a protruding electrode disposed between the first land portion and the second land portion; and the second semiconductor package on the first semiconductor package. A method of manufacturing a stacked semiconductor device in which packages are stacked, the step of mounting the semiconductor element on an upper surface of the first substrate, and at least the semiconductor element and the protruding electrode on an upper surface of the first semiconductor package And sealed so that A step of disposing a material, a step of laminating the second semiconductor package on the upper surface of the first semiconductor package via the sealing material, and a step of curing the sealing material. To do.
また、本発明の請求項8記載の積層型半導体装置の製造方法は、請求項7記載の積層型半導体装置の製造方法であって、前記第1の半導体パッケージの上面に配置する前記封止材はシート状であって、前記封止材を配置する工程の前に、前記封止材の前記第1のランド部に対応する箇所を開口する工程を含み、前記半導体素子を実装する工程の前に、前記封止材を配置する工程を行うことを特徴とする。
The manufacturing method of the stacked semiconductor device according to
本発明によれば、上側の半導体パッケージを積層する工程途中あるいは工程後の外からの衝撃や応力、熱ストレスから脆弱な半導体素子や、配線基板、下側の半導体パッケージと上側の半導体パッケージとの電気的接続を図るための突起電極を保護することができ、半導体素子の破壊や、配線基板表層の基板配線の切断、下側の半導体パッケージと上側の半導体パッケージとの電気的接続を図るための突起電極のクラック等を回避して、信頼性低下を防ぐことができる。 According to the present invention, a semiconductor element vulnerable to impact, stress, or thermal stress from the outside during or after the process of laminating the upper semiconductor package, the wiring board, the lower semiconductor package, and the upper semiconductor package Protruding electrodes for electrical connection can be protected, and destruction of semiconductor elements, cutting of substrate wiring on the surface layer of a wiring board, and electrical connection between a lower semiconductor package and an upper semiconductor package It is possible to prevent a decrease in reliability by avoiding cracks and the like of the protruding electrodes.
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1における積層型半導体装置、及びその製造方法について、以下、図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 1)
A stacked semiconductor device and a manufacturing method thereof according to Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本実施の形態1における積層型半導体装置の一例を示す断面図である。
図1において、下側の半導体パッケージ(第1の半導体パッケージ)1はフリップチップ実装型であり、配線基板(第1の基板)2と、配線基板2の上面に予め設けられた半導体搭載部(不図示)にフリップチップ実装された薄型の半導体素子3と、半導体搭載部に設けられたランド部4と、半導体素子3の下面に設けられたランド部(不図示)と半導体搭載部に設けられたランド部4に接合し、配線基板2と半導体素子3を電気的に接続する突起電極5と、配線基板2と半導体素子3との間を封止する封止樹脂6と、配線基板2の上面の半導体搭載部より外側に設けられたランド部(第1のランド部)7と、配線基板2の下面に設けられたランド部8と、ランド部8に接合する突起電極9を具備する。また、図示しないが、配線基板2には、上面側のランド部と下面側のランド部を電気的に接続する基板配線が引き回されている。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a stacked semiconductor device according to the first embodiment.
In FIG. 1, a lower semiconductor package (first semiconductor package) 1 is a flip chip mounting type, and includes a wiring substrate (first substrate) 2 and a semiconductor mounting portion (provided in advance on the upper surface of the wiring substrate 2). A
一方、下面を半導体パッケージ1の上面に対向させて、半導体パッケージ1の上部に積層された上側の半導体パッケージ(第2の半導体パッケージ)10はボールグリッドアレイ型パッケージであり、基板配線が引き回された配線基板(第2の基板)11と、その配線基板上に実装された半導体素子(不図示)と、その半導体素子が実装された配線基板11を封止する封止樹脂12と、配線基板11の下面に設けられたランド部(第2のランド部)13と、そのランド部13に接合された突起電極14を具備する。突起電極14は、先端部が下側の半導体パッケージ1のランド部7に接合しており、半導体パッケージ1と半導体パッケージ10を電気的に接続する。
On the other hand, the upper semiconductor package (second semiconductor package) 10 stacked on top of the semiconductor package 1 with the lower surface facing the upper surface of the semiconductor package 1 is a ball grid array type package, and the substrate wiring is routed around. A wiring board (second board) 11, a semiconductor element (not shown) mounted on the wiring board, a sealing
また、下側の半導体パッケージ1の上面全体は封止樹脂(封止材)15で封止されている。この封止樹脂15は、上側の半導体パッケージ10を積層する前に、下側の半導体パッケージ1の上面全体を覆うように貼り付けた所定の厚み(所定の断面形状)を有するシート状の封止樹脂(以下、封止シート15aと称す。)を、上側の半導体パッケージ10の積層時に硬化させて形成したものである。
The entire upper surface of the lower semiconductor package 1 is sealed with a sealing resin (sealing material) 15. The sealing
配線基板2と半導体素子3との間に充填された封止樹脂6は、液状樹脂あるいはACF(Anisotropic Conductive Film)あるいはNCF(Nonconductive Film)のいずれでもよい。また、下側の半導体パッケージ1の上面を覆う封止樹脂15は、ACFあるいはNCFのいずれでもよいが、当該積層型半導体装置全体の反り低減が可能な物性値を持つものが好適である。また、封止樹脂6と封止樹脂15は同一の材料であっても、異なる材料であってもよい。
The sealing
封止シート15aは、半導体パッケージ1の外形サイズに合わせて、同一の形状にカットして、半導体パッケージ1の上面に貼り付ける。なお、封止シート15aを半導体パッケージ1の外形サイズに合わせてカットしても、封止シート15aの厚みや、貼り付け時あるいは硬化時の熱や加圧による封止シート15aの変形により、半導体素子3の厚み(段差)分だけ配線基板の端部が封止樹脂15により覆われないという事態を回避できる。また、通常、基板配線は配線基板の端部(数μm程度の幅)にまでは引き回されていないので、その端部が封止樹脂15により覆われていなくとも、封止樹脂15による基板配線の保護は可能である。
The sealing
このように、上側の半導体パッケージ10の積層前に、下側の半導体パッケージ1の上面全体を封止シート15aで覆うことにより、半導体パッケージ10を積層する工程途中あるいは工程後の外からの衝撃や、応力、熱ストレスから半導体素子3や、配線基板2、突起電極14を保護することができ、積層型半導体装置全体の信頼性低下を防ぐことができる。また、図1に示すように半導体パッケージ1、10間を封止樹脂15で充填することにより、パッケージ間の応力を緩和することができる。また半導体素子や基板配線が露出しないので、積層型半導体装置の外観不良を防ぐことができる。さらに、下側の半導体パッケージ1に用いる配線基板2においては、封止樹脂15(封止シート15a)により反りを抑えることができるため、表層にソルダーレジストを設けずにすむ。
As described above, before the
なお、半導体パッケージ1、10に用いる配線基板には、高密度配線を引き回すことが可能な有機基板を用いるのが好適である。また、半導体パッケージ1と半導体パッケージ10を電気的に接続する突起電極14には半田や金などいずれの材料を用いてもよい。
It is preferable to use an organic substrate capable of routing high-density wiring as the wiring substrate used for the
続いて、上記した積層型半導体装置の製造方法の一例について説明する。図2は本実施の形態1における積層型半導体装置の製造工程の一例を示す断面図である。なお、図1を用いて説明した部材と同一の部材には同一符号を付して、説明を省略する。 Subsequently, an example of a manufacturing method of the above-described stacked semiconductor device will be described. FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the manufacturing process of the stacked semiconductor device according to the first embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the member same as the member demonstrated using FIG. 1, and description is abbreviate | omitted.
まず、図2(a)に示すように、両面にランド部4、7、8が設けられた配線基板2を用意する。次に、図2(b)に示すように、配線基板2の半導体搭載部(不図示)の上部に半導体素子3を配置するとともに、その半導体素子3の上部に封止シート15aを配置する。封止シート15aは、上述したように、半導体パッケージ1の外形サイズに合わせて同一の形状にカットされており、所定の厚み(所定の断面形状)を有する。また、後述するように封止シート15aには開口部16が設けられている。また、半導体搭載部には、フリップチップ実装前に予め封止樹脂6が設けられている。
First, as shown in FIG. 2A, a
次に、図2(c)に示すように、ツール17を用いて、半導体搭載部に半導体素子3をフリップチップ実装すると同時に、配線基板2の半導体素子3を含めた上面全体を覆うように封止シート15aを貼り付けた後、配線基板2のランド部8上に突起電極9を設けて、図2(d)に示す半導体パッケージ1を得る。このようにフリップチップ実装時に封止シート15aを同時に設けるので、積層型半導体装置の製造の工程数を削減することができる。
Next, as shown in FIG. 2C, using the
なお、フリップチップ実装方法は、特に限定されるものではなく、一般的な圧接法あるいは超音波法を採用することができるが、封止シート15aを貼り付けるための温度・荷重は必要とする。但し、接合温度については、この時点で封止シート15aが硬化しないようにするために、封止シート15aの硬化温度以下とする。このように接合温度の低温化を図ることができ、半導体素子3及び配線基板2にかかる熱ストレスやダメージを低減することができる。また、ツール17の下部側の面は、半導体素子3のサイズ以上、半導体パッケージ1のサイズ以下であり、形状・材質は特に限定されるものではない。
The flip chip mounting method is not particularly limited, and a general pressure welding method or an ultrasonic method can be adopted, but a temperature and a load for attaching the sealing
ここで、封止シート15aには、半導体パッケージ1の上面に貼り付ける前に、あらかじめ図3に示すように、半導体パッケージ1のランド部7に対応する箇所に開口部16を設けておく。開口部16は、封止シート15aの厚み・材料に応じて、ドリルや、レーザー、パンチなどの治工具のいずれか、あるいはこれらを組み合わせて用いて穴加工することで形成する。開口部16の形状は丸や多角形など、上側の半導体パッケージ10の突起電極14と下側の半導体パッケージ1のランド部7が接合できる形状であればよい。このように穴を開けておくことで、半導体パッケージ10の突起電極14と半導体パッケージ1のランド部7を接合させる際に、封止シート15aの厚み分の段差により突起電極14の位置合わせがしやすくなる。
Here, before adhering to the upper surface of the semiconductor package 1, the sealing
次に、図2(e)に示すように、半導体パッケージ1の上部に半導体パッケージ10を配置し、上側の半導体パッケージ10の突起電極14と下側の半導体パッケージ1のランド部7の位置を合わせた後、図2(f)に示すように、半導体パッケージ1の上部に半導体パッケージ10を積層する。すなわち、温度・荷重をかけて突起電極14とランド部7を接合し、半導体パッケージ1、10を電気的に接続する。この接合時の温度で、封止樹脂6及び封止シート15aを硬化させる。したがって、接合温度は封止樹脂6及び封止シート15aの硬化温度以上とする。このとき既に下側の半導体パッケージ1の上面は封止シート15aで覆われており、突起電極14の接合時に外から加わる衝撃や、応力、熱ストレスから配線基板2や、半導体素子3、突起電極14が保護されているため、パッケージ単体での信頼性低下を防ぐことができる。
Next, as shown in FIG. 2 (e), the
以上のように、下側の配線基板2へ半導体素子3をフリップチップ実装すると同時に封止シート15aを貼り付け、上側の半導体パッケージ10を積層すると同時に、その封止シート15aを硬化させるので、積層型半導体装置の製造工程数を抑制することができる。また、下側の半導体パッケージ1のランド部7と上側の半導体パッケージ10の突起電極14を接合させるときに封止シート15aを本硬化させるので、フリップチップ実装時に封止シート15aを硬化させなくてもよい。よって、フリップチップ実装時の圧着温度を低くし、フリップチップ実装時に半導体素子にかかる熱ストレスを低減することができる。
As described above, the
なお、上側の半導体パッケージは、ワイヤボンド接続された半導体素子を実装するタイプでもよいし、フリップチップ実装型でもよい。また、半導体素子の積層構造を実装するタイプでもよい。また、ここでは、上側の半導体パッケージ10のランド部13に突起電極14を予め設けた場合について説明したが、下側の半導体パッケージ1のランド部7に予め設けてもよい。
Note that the upper semiconductor package may be a type in which a semiconductor element connected by wire bonding is mounted or a flip chip mounting type. Moreover, the type which mounts the laminated structure of a semiconductor element may be sufficient. Although the case where the protruding
また、ここでは、下側の半導体パッケージ1の上面全体を封止樹脂15で覆う場合について説明したが、封止樹脂15は、少なくとも半導体素子3と突起電極14を被覆するように配置すればよく、突起電極14より外側の上面周辺部を除いた部分を覆うように配置してもよい。
Although the case where the entire upper surface of the lower semiconductor package 1 is covered with the sealing
また、上側の半導体パッケージ10を積層する前に、下側の半導体パッケージ1の上面全体を覆うように封止シート15aを貼り付ける場合について説明したが、上側の半導体パッケージ10を積層する前に液状の封止樹脂を下側の半導体パッケージ1の上面に塗布してもよい。この場合であっても、半導体パッケージ10を積層する工程途中あるいは工程後の外からの衝撃や、応力、熱ストレスから半導体素子3や、配線基板2、突起電極14を保護することができ、積層型半導体装置全体の信頼性低下を防ぐことができる。また、上側の半導体パッケージ10を下側の半導体パッケージ1の上面に載置した後、液状の封止樹脂を下側の半導体パッケージ1の上面に塗布し、その後、突起電極14とランド部7を接合するようにしてもよい。この場合であっても、突起電極14とランド部7の接合時および半導体パッケージ10の積層工程後の外からの衝撃や、応力、熱ストレスから半導体素子3や、配線基板2、突起電極14を保護することができ、積層型半導体装置全体の信頼性低下を防ぐことができる。
Further, the case where the sealing
(実施の形態2)
図4は、本実施の形態2における積層型半導体装置の一例を示す断面図である。但し、前述した実施の形態1で説明した部材と同一の部材には同一符号を付して、説明を省略する。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of the stacked semiconductor device according to the second embodiment. However, the same members as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図4に示す積層型半導体装置は、封止樹脂15の厚み(断面形状)が前述の実施の形態1と異なる。具体的には、前述の実施の形態1では、封止樹脂15は半導体パッケージ1、10間に充填されていたが(図1参照)、図4に示す積層型半導体装置の封止樹脂15は、半導体素子3の上部では、半導体素子3の上面から上側の半導体パッケージ10の下面までの高さ未満の厚みを有し、半導体素子3が搭載されている領域外の領域では、下側の半導体パッケージ1の上面から半導体素子3の上面までの高さ以上、下側の半導体パッケージ1の上面から上側の半導体パッケージ10の下面までの高さ未満の厚みを有する。これにより、半導体パッケージ1、10間に空間ができるため、積層型半導体装置の放熱性を向上させることができる。
In the stacked semiconductor device shown in FIG. 4, the thickness (cross-sectional shape) of the sealing
また、図5は本実施の形態2における積層型半導体装置の他の例を示す断面図である。この図5に示す積層型半導体装置は、半導体素子3の上部における封止樹脂15の厚みが、半導体素子3と半導体パッケージ10との間を充填する厚みとなっている点が図4に示す積層型半導体装置と異なる。これにより、突起電極14付近における放熱性を向上させると同時に、半導体素子3の上面を封止樹脂15を介して上側の半導体パッケージ10に接着させて、半導体パッケージ1、10間の応力を緩和することができ、積層型半導体装置全体の反り抑制をすることができる。
FIG. 5 is a sectional view showing another example of the stacked semiconductor device according to the second embodiment. In the stacked semiconductor device shown in FIG. 5, the thickness of the sealing
また、図6は本実施の形態2における積層型半導体装置の他の例を示す断面図である。この図6に示す積層型半導体装置は、上側の半導体パッケージ10のサイズが下側の半導体パッケージ1のサイズよりも小さく、上側の半導体パッケージ10よりも外側の領域における封止樹脂15の厚みが、下側の半導体パッケージ1の上面から上側の半導体パッケージ10の下面までの高さ以上、下側の半導体パッケージ1の上面から上側の半導体パッケージ10の上面までの高さ未満である点が前述の実施の形態1と異なる。
FIG. 6 is a sectional view showing another example of the stacked semiconductor device according to the second embodiment. In the stacked semiconductor device shown in FIG. 6, the size of the
このように上側の半導体パッケージ10まで封止樹脂15で覆う構造にすることで、積層型半導体装置が反って、上側の半導体パッケージの下面のコーナー部から封止樹脂15へ応力がかかり、封止樹脂15に亀裂が入ることを防ぐことができる。
As described above, the structure in which the
以上のように、本実施の形態2によれば、積層型半導体装置の反りに応じて封止樹脂15の厚みを上記した範囲内で変化させることにより、積層型半導体装置の反りを低減させることができる。
As described above, according to the second embodiment, it is possible to reduce the warpage of the stacked semiconductor device by changing the thickness of the sealing
(実施の形態3)
図7は、本実施の形態3における積層型半導体装置の一例を示す断面図である。但し、前述した実施の形態1で説明した部材と同一の部材には同一符号を付して、説明を省略する。
(Embodiment 3)
FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of the stacked semiconductor device according to the third embodiment. However, the same members as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図7に示す積層型半導体装置は、下側の配線基板2(半導体パッケージ1)の半導体搭載部18が半導体素子3の高さ分凹んだ形状をしている点が前述の実施の形態1と異なる。このように、配線基板2の上面に凹部を設け、該凹部に半導体素子3を搭載することにより、積層型半導体装置全体の厚みを小さくすることが可能となる。
The stacked semiconductor device shown in FIG. 7 is different from the above-described first embodiment in that the semiconductor mounting portion 18 of the lower wiring board 2 (semiconductor package 1) has a shape recessed by the height of the
(実施の形態4)
図8は、本実施の形態4における積層型半導体装置の一例を示す断面図である。但し、前述した実施の形態1、2で説明した部材と同一の部材には同一符号を付して、説明を省略する。
(Embodiment 4)
FIG. 8 is a cross-sectional view showing an example of the stacked semiconductor device according to the fourth embodiment. However, the same members as those described in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図8に示す積層型半導体装置は、前述の実施の形態1で説明した下側の半導体パッケージ1を複数段(ここでは3段)積層した構成となっている。すなわち、図8に示すように、各半導体パッケージ1の下面に設けられたランド部(下側ランド部)8に接合する突起電極9が、下側の半導体パッケージ1の上面に設けられたランド部(上側ランド部)7に接合して上側と下側の半導体パッケージ1を電気的に接続する構成となっている。これにより、半導体素子の高密度実装が容易に可能となる。
The stacked semiconductor device shown in FIG. 8 has a configuration in which the lower semiconductor package 1 described in the first embodiment is stacked in a plurality of stages (here, three stages). That is, as shown in FIG. 8, the protruding
また、前述の実施の形態1、2と同様に、各半導体パッケージ1の上面には封止樹脂15が設けられており、封止樹脂15の厚みは、図5に示す積層型半導体装置と同様に、半導体素子3の上部では、半導体素子3と上側の半導体パッケージ1との間を充填する厚みとなっており、半導体素子3が搭載されている領域外の領域では、下側の半導体パッケージ1の上面から半導体素子3の上面までの高さ以上、下側の半導体パッケージ1の上面から上側の半導体パッケージ1の下面までの高さ未満の厚みとなっている。
Further, as in the first and second embodiments, a sealing
本発明にかかる積層型半導体装置、およびその製造方法は、上側の半導体パッケージを積層する工程途中あるいは工程後の外からの衝撃や応力、熱ストレスから脆弱な半導体素子や、配線基板、突起電極を保護して、積層型半導体装置の信頼性低下を防ぐことができ、半導体素子の三次元実装に有用である。 A stacked semiconductor device and a manufacturing method thereof according to the present invention include a semiconductor element, a wiring board, and a protruding electrode that are vulnerable to external impact, stress, and thermal stress during or after the process of stacking an upper semiconductor package. It is possible to prevent the deterioration of the reliability of the stacked semiconductor device by protecting it, which is useful for three-dimensional mounting of semiconductor elements.
1 半導体パッケージ
2 配線基板
3 半導体素子
4 ランド部
5 突起電極
6 封止樹脂
7 ランド部
8 ランド部
9 突起電極
10 半導体パッケージ
11 配線基板
12 封止樹脂
13 ランド部
14 突起電極
15 封止樹脂
15a 封止シート
16 開口部
17 ツール
18 半導体搭載部
100 半導体パッケージ
101 配線基板
102a、102b ランド部
103 半導体素子
104 突起電極
105 異方性導電シート
106 突起電極
107 フラックス
110 半導体パッケージ
111 配線基板
112 ランド部
113 突起電極
114 封止樹脂
115 樹脂
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (8)
第2の基板と、前記第2の基板の下面に設けられた第2のランド部とからなる第2の半導体パッケージと、
を備え、前記第1のランド部と前記第2のランド部との間に突起電極を配置して、前記第1の半導体パッケージの上に前記第2の半導体パッケージを積層した積層型半導体装置であって、
前記第1の半導体パッケージの上面に少なくとも前記半導体素子と前記突起電極とを被覆するように封止材を配置したことを特徴とする積層型半導体装置。 A first substrate; a semiconductor element mounted on the upper surface of the first substrate; and a first land portion provided outside the portion of the upper surface of the first substrate on which the semiconductor element is mounted. A first semiconductor package comprising:
A second semiconductor package comprising a second substrate and a second land portion provided on the lower surface of the second substrate;
A stacked semiconductor device in which a protruding electrode is disposed between the first land portion and the second land portion, and the second semiconductor package is stacked on the first semiconductor package. There,
A stacked semiconductor device, wherein a sealing material is disposed on an upper surface of the first semiconductor package so as to cover at least the semiconductor element and the protruding electrode.
第2の基板と、前記第2の基板の下面に設けられた第2のランド部とからなる第2の半導体パッケージと、
を備え、前記第1のランド部と前記第2のランド部との間に突起電極を配置して、前記第1の半導体パッケージの上に前記第2の半導体パッケージを積層した積層型半導体装置を製造する方法であって、
前記第1の基板の上面に前記半導体素子を実装する工程と、
前記第1の半導体パッケージの上面に少なくとも前記半導体素子と前記突起電極とが被覆されるように封止材を配置する工程と、
前記第2の半導体パッケージを前記封止材を介して第1の半導体パッケージの上面に積層する工程と、
前記封止材を硬化させる工程と、
を含むことを特徴とする積層型半導体装置の製造方法。 A first substrate; a semiconductor element mounted on the upper surface of the first substrate; and a first land portion provided outside the portion of the upper surface of the first substrate on which the semiconductor element is mounted. A first semiconductor package comprising:
A second semiconductor package comprising a second substrate and a second land portion provided on the lower surface of the second substrate;
A stacked semiconductor device in which a protruding electrode is disposed between the first land portion and the second land portion, and the second semiconductor package is stacked on the first semiconductor package. A method of manufacturing comprising:
Mounting the semiconductor element on the upper surface of the first substrate;
Disposing a sealing material on the upper surface of the first semiconductor package so as to cover at least the semiconductor element and the protruding electrode;
Laminating the second semiconductor package on the upper surface of the first semiconductor package via the sealing material;
Curing the sealing material;
A method for manufacturing a stacked semiconductor device, comprising:
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007001881A JP2008171904A (en) | 2007-01-10 | 2007-01-10 | Laminated semiconductor device and its manufacturing method |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US8569114B2 (en) | 2009-06-01 | 2013-10-29 | Samsung Electronics Co. Ltd. | Method of forming a semiconductor device package |
KR20170073476A (en) | 2015-12-18 | 2017-06-28 | 토와 가부시기가이샤 | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
-
2007
- 2007-01-10 JP JP2007001881A patent/JP2008171904A/en not_active Withdrawn
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