JP2011171488A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、実装基板にICチップ及びチップ部品が実装された半導体装置に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device in which an IC chip and a chip component are mounted on a mounting substrate.
半導体装置として、実装基板(モジュール基板)に半導体集積回路チップ(ICチップ)とチップコンデンサ等の半導体チップ部品とが実装されたMCM(Multi Chip Module)が知られ、マイクロ波を用いた通信用途などに利用されている。MCMが搭載される各種電子機器の小型化・高機能化に伴って、MCM自体についてもより一層の小型化及び高集積化が求められている。例えば、今後は、多機能の回路構成を1つのMCMに盛り込んで高集積化したFEM(Front End Module)が主流になってくると考えられる。 As a semiconductor device, an MCM (Multi Chip Module) in which a semiconductor integrated circuit chip (IC chip) and a semiconductor chip component such as a chip capacitor are mounted on a mounting substrate (module substrate) is known. Has been used. Along with the downsizing and high functionality of various electronic devices in which the MCM is mounted, the MCM itself is required to be further downsized and highly integrated. For example, in the future, it is considered that FEM (Front End Module) in which a multi-functional circuit configuration is incorporated in one MCM and highly integrated will become mainstream.
MCMとしては、特許文献1に、実装基板(2)にフリップチップ実装されたICチップ(4)の裏面にチップコンデンサ(6)を搭載した半導体装置が記載されている(図3及び図4を参照)。この半導体装置では、チップコンデンサ(6)は、ICチップ(4)内に開孔された複数のビアホール(10)を介してICチップ(4)の表面に設けられた導電パッド(12)と接続されている。
本発明の関連技術として特許文献2〜4が挙げられるが、詳細については後述する。
As an MCM,
Patent Documents 2 to 4 can be cited as related techniques of the present invention, and details will be described later.
特許文献1に記載の上記半導体装置において、例えば図4に示すような回路を実現しようとすると、図3のような回路構造になる。図中、FETは電界効果トランジスタ、Cはチップコンデンサ、GNDはグランド、HXは実装基板内のビアホール、HYはICチップ内のビアホールを各々示す。
特許文献1に記載の半導体装置では、チップコンデンサを実装基板に電気的に接続するために、ICチップ内に複数のビアホールHYが必要であり、ICチップの小面積化が難しく、半導体装置全体を小型化することが難しい。
In the semiconductor device described in
In the semiconductor device described in
本発明の半導体装置は、
実装基板に半導体集積回路チップ(半導体ICチップ)と当該半導体集積回路チップに電気的に接続される半導体チップ部品とが実装されたものであり、
前記半導体集積回路チップは、前記実装基板に形成され、当該実装基板の第1の基板面において開口した凹部内に実装されており、
前記半導体チップ部品は、前記半導体集積回路チップの前記第1の基板面側の面と前記実装基板の前記第1の基板面とに跨って実装されたものである。
The semiconductor device of the present invention is
A semiconductor integrated circuit chip (semiconductor IC chip) and a semiconductor chip component electrically connected to the semiconductor integrated circuit chip are mounted on a mounting substrate,
The semiconductor integrated circuit chip is formed in the mounting substrate, and is mounted in a recess opened in the first substrate surface of the mounting substrate.
The semiconductor chip component is mounted across the first substrate surface side of the semiconductor integrated circuit chip and the first substrate surface of the mounting substrate.
本発明の半導体装置においては、半導体ICチップが実装基板に形成された凹部内に実装され、半導体チップ部品が半導体集積回路チップと実装基板とに跨って実装されているので、半導体チップ部品を実装基板に電気的に接続するために、半導体ICチップ内に1つのビアホール等の開孔導電部を設ければよく、半導体ICチップの小面積化が可能であり、半導体装置全体を小型化することができる(図1及び図2を参照)。 In the semiconductor device of the present invention, the semiconductor IC chip is mounted in the recess formed on the mounting substrate, and the semiconductor chip component is mounted across the semiconductor integrated circuit chip and the mounting substrate. In order to be electrically connected to the substrate, it is only necessary to provide an opening conductive portion such as one via hole in the semiconductor IC chip, the area of the semiconductor IC chip can be reduced, and the entire semiconductor device can be reduced in size. (See FIGS. 1 and 2).
本発明によれば、実装基板に半導体集積回路チップ(半導体ICチップ)及び半導体チップ部品が実装された半導体装置において、半導体ICチップの小面積化が可能であり、半導体装置全体を小型化することが可能となる。 According to the present invention, in a semiconductor device in which a semiconductor integrated circuit chip (semiconductor IC chip) and a semiconductor chip component are mounted on a mounting substrate, the area of the semiconductor IC chip can be reduced, and the entire semiconductor device can be reduced in size. Is possible.
図面を参照して、本発明に係る一実施形態の半導体装置の構成について説明する。図1は本実施形態の半導体装置の概略断面図、図2は等価回路図の例である。図面上は視認しやすくするため、各部材の縮尺や位置は適宜、実際のものとは異ならせてある。 A configuration of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor device of this embodiment, and FIG. 2 is an example of an equivalent circuit diagram. In order to facilitate visual recognition on the drawings, the scale and position of each member are appropriately different from the actual ones.
本実施形態の半導体装置1は、実装基板(モジュール基板)10に半導体集積回路チップ(半導体ICチップ)20と半導体チップ部品30とが実装されたMCM(Multi Chip Module)である。半導体チップ部品30としては、チップコンデンサ等が挙げられる。
本実施形態において、実装基板10は、第1の基板面(図示上面)11において開口し、内部にICチップ20が実装される凹部(キャビティ)13が形成されたCIB(Chip In Board)構造の基板である。
The
In the present embodiment, the
ICチップ20は、実装基板10の凹部13内に、フリップチップ実装されている。ICチップ20において、凹部13の底面13B側の面(図示下面)を「ICチップ20の表面21」、実装基板10の第1の基板面11側の面(図示上面)を「ICチップ20の裏面22」と定義する。
実装基板10において、凹部13は、凹部13内に実装されたICチップ20の裏面22と実装基板10の第1の基板面11とが略面一となる深さで形成されている。
本実施形態において、チップ部品30は、ICチップ20の裏面22と実装基板10の第1の基板面11とに跨って実装されている。
The
In the
In the present embodiment, the
実装基板10において、第2の基板面(図示下面)12には金メッキ等によりグランド電極パターン(GNDパターン、導電部)14が形成され、第1の基板面11の凹部13に隣接する領域にはチップ部品30を実装基板10に実装するための導電パッド15が形成されている。
In the
実装基板10内には、凹部13の底面13Bから実装基板10の第2の基板面12との間に開孔され、内部に導電材料が充填された1つのビアホール(開孔導電部)16が形成されている。実装基板10内にはまた、第1の基板面11に形成された導電パッド15と第2の基板面12に形成されたGNDパターン14との間に開孔され、内部に導電材料が充填された1つのビアホール(開孔導電部)17が形成されている。
In the
ICチップ20において、その表面21にはICチップ20を実装基板10に実装するための導電パッド23、24が形成され、裏面22にはチップ部品30をICチップ20に実装するための導電パッド25が形成されている。
ICチップ20内には、一端が導電パッド25に接続され、ICチップ20を貫通して開孔され、内部に導電材料が充填された1つのビアホール(開孔導電部)26が形成されている。
ICチップ20の表面21に設けられた導電パッド23、24が、実装基板10の凹部13の底面13Bに対して半田等の導電材41を介して接続されている。ICチップ20の表面21に形成された導電パッド23、24のうち一方の導電パッド24は、導電材41を介して実装基板10に形成されたビアホール16に接続されている。
In the
In the
チップ部品30は、ICチップ20の裏面22に形成された導電パッド25と、実装基板10の第1の基板面11に形成された導電パッド15に対して半田等の導電材42を介して接続されている。
導電パッド15、23〜25、及びビアホール16、17、26の位置は、上記電気的接続が実現される位置にそれぞれ設計されている。
The
The positions of the
チップ部品30は、半田等の導電材42を介してICチップ20と実装基板10に実装されるので、凹部13内に実装されたICチップ20の裏面22の高さと実装基板10の第1の基板面11の高さとが多少ずれていても、チップ部品30の実装は可能である。
換言すれば、凹部13内に実装されたICチップ20の裏面22の高さと実装基板10の第1の基板面11の高さは、チップ部品30をICチップ20と実装基板10とに跨って実装することができる範囲内であればよい。
本明細書において、「凹部13内に実装されたICチップ20の裏面22と実装基板10の第1の基板面11とが略面一」とは、凹部13内に実装されたICチップ20の裏面22の高さと実装基板10の第1の基板面11の高さとのずれが100μm以内を目安としている。
Since the
In other words, the height of the
In this specification, “the
本実施形態では、以上の構成により、実装基板10の第2の基板面12に形成されたGNDパターン14とチップ部品30とが、実装基板10の凹部13の底面13Bから実装基板10の第2の基板面12との間に形成された1つのビアホール16と、ICチップ20内に形成された1つのビアホール26とを介して互いに導通されている。
In the present embodiment, with the above configuration, the
本実施形態の半導体装置において、図4に示すような回路を実現しようとすると、図2のような回路構造になる。図中、FETは電界効果トランジスタ、Cはチップコンデンサ、GNDはグランド、HXは実装基板内のビアホール、HYはICチップ内のビアホールを各々示す。 In the semiconductor device of the present embodiment, when the circuit as shown in FIG. 4 is realized, the circuit structure as shown in FIG. 2 is obtained. In the figure, FET is a field effect transistor, C is a chip capacitor, GND is ground, HX is a via hole in the mounting substrate, and HY is a via hole in the IC chip.
「発明が解決しようとする課題」の項において、特許文献1に記載の半導体装置において、図4に示すような回路を実現しようとすると、図3のような回路構造になることを説明した。特許文献1に記載の半導体装置では、チップコンデンサ等のチップ部品を実装基板に電気的に接続するために、ICチップ内に複数のビアホールが必要であり、ICチップの小面積化が難しく、半導体装置全体を小型化することが難しいことを述べた。
In the section “Problems to be Solved by the Invention”, it has been explained that in the semiconductor device described in
本実施形態の半導体装置1では、チップコンデンサ等のチップ部品30を実装基板10に接続するために、ICチップ20内に1つのビアホール26を設ければよく、ICチップ20の小面積化が可能であり、半導体装置1全体を小型化することができる。
In the
基板に凹部を設けて、ICチップ等の電子部品を搭載することに関しては、「背景技術」の項で挙げた特許文献2〜4に記載がある。
特許文献2の図2には、実装基板(121)の凹部に回路基板(122)が実装され、この回路基板(122)と実装基板(121)の凸部に設けられたLEDチップ(30)とがボンディングワイヤ(40)を介して接続された発光装置が記載されている。この発明は発光装置に関するものであり、実装基板にICチップとチップ部品とが搭載されたものではない。また、この装置では、LEDチップ(30)は回路基板(122)と実装基板(121)に跨って形成されておらず、LEDチップ(30)と回路基板(122)とはボンディングワイヤ(40)を用いた電気的接続であるので、本発明のように装置の小型化を図ることは難しい。
Patent Documents 2 to 4 listed in the “Background Art” section relate to mounting a concave portion on a substrate and mounting an electronic component such as an IC chip.
In FIG. 2 of Patent Document 2, the circuit board (122) is mounted in the concave portion of the mounting substrate (121), and the LED chip (30) provided on the convex portion of the circuit board (122) and the mounting substrate (121). Describes a light-emitting device connected to each other via a bonding wire (40). The present invention relates to a light emitting device, and does not include an IC chip and a chip component mounted on a mounting substrate. In this device, the LED chip (30) is not formed across the circuit board (122) and the mounting board (121), and the LED chip (30) and the circuit board (122) are bonded to the bonding wire (40). Therefore, it is difficult to reduce the size of the apparatus as in the present invention.
特許文献3の図3には、実装基板(1)に設けられた凹部(16)内に回路部品(15)が搭載され、凹部(16)を多層基板(2)により封止し、この上にSMD部品(3)が実装された半導体装置が記載されている。この装置は構成が複雑であり、SMD部品(3)は回路部品(15)と実装基板(1)とに跨って形成されておらず、実装基板(1)及び多層基板(2)内に多数のビアホール(18、19)が必要である。 In FIG. 3 of Patent Document 3, the circuit component (15) is mounted in the recess (16) provided in the mounting substrate (1), and the recess (16) is sealed by the multilayer substrate (2). Describes a semiconductor device on which an SMD component (3) is mounted. This apparatus has a complicated configuration, and the SMD component (3) is not formed across the circuit component (15) and the mounting substrate (1), and there are many SMD components (1) and multilayer substrates (2). Via holes (18, 19) are required.
特許文献4の図1には、実装基板(1)に設けられた凹部内に電気素子(2)を搭載し、実装基板(1)と電気素子(2)とに跨るように光素子(3)を搭載した光・電気モジュールが記載されている。この発明は光・電気モジュールに関するものであり、実装基板にICチップとチップ部品とが搭載されたものではない。 In FIG. 1 of Patent Document 4, the electric element (2) is mounted in a recess provided in the mounting board (1), and the optical element (3) is straddled between the mounting board (1) and the electric element (2). ) Is installed. The present invention relates to an optical / electrical module and does not include an IC chip and a chip component mounted on a mounting substrate.
以上説明したように、本実施形態によれば、実装基板10にICチップ20及びチップ部品30が実装された半導体装置において、ICチップ20の小面積化が可能であり、半導体装置1全体を小型化することが可能となる。
As described above, according to the present embodiment, in the semiconductor device in which the
1 半導体装置
10 実装基板
11 第1の基板面
12 第2の基板面
13 凹部
13B 凹部の底面
14 GNDパターン(導電部)
15 導電パッド
16、17 ビアホール(開孔導電部)
20 半導体集積回路チップ(半導体ICチップ)
21 表面
22 裏面
23〜25 導電パッド
26 ビアホール(開孔導電部)
30 半導体チップ部品
DESCRIPTION OF
15
20 Semiconductor integrated circuit chip (semiconductor IC chip)
21
30 Semiconductor chip parts
Claims (4)
前記半導体集積回路チップは、前記実装基板に形成され、当該実装基板の第1の基板面において開口した凹部内に実装されており、
前記半導体チップ部品は、前記半導体集積回路チップの前記第1の基板面側の面と前記実装基板の前記第1の基板面とに跨って実装された半導体装置。 A semiconductor integrated circuit chip and a semiconductor chip component electrically connected to the semiconductor integrated circuit chip are mounted on a mounting substrate,
The semiconductor integrated circuit chip is formed in the mounting substrate, and is mounted in a recess opened in the first substrate surface of the mounting substrate.
The semiconductor chip component is a semiconductor device mounted across the first substrate surface side surface of the semiconductor integrated circuit chip and the first substrate surface of the mounting substrate.
前記実装基板の前記凹部の底面から前記実装基板の前記第2の基板面との間に開孔され、内部に導電材料が充填された1つの開孔導電部と、前記半導体集積回路チップ内に開孔され、内部に導電材料が充填された1つの開孔導電部とを介して互いに導通された請求項1又は2に記載の半導体装置。 The conductive part formed on the second substrate surface of the mounting substrate and the semiconductor chip component,
One open conductive portion that is opened between the bottom surface of the recess of the mounting substrate and the second substrate surface of the mounting substrate and filled with a conductive material therein, and in the semiconductor integrated circuit chip The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor devices are electrically connected to each other through one hole conductive portion that is opened and filled with a conductive material.
前記半導体チップ部品は、前記半導体集積回路チップにおいて前記実装基板の前記第1の基板面側の面に形成された導電パッドを介して、前記半導体集積回路チップに実装されると共に、前記実装基板の前記第1の基板面において前記凹部に隣接する領域に形成された導電パッドを介して、前記実装基板の前記第1の基板面に実装された請求項1〜3のいずれかに記載の半導体装置。 The semiconductor integrated circuit chip is mounted on the mounting substrate via a conductive pad formed on the bottom surface of the concave portion of the mounting substrate in the semiconductor integrated circuit chip,
The semiconductor chip component is mounted on the semiconductor integrated circuit chip via a conductive pad formed on a surface of the mounting substrate on the first substrate surface side in the semiconductor integrated circuit chip. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is mounted on the first substrate surface of the mounting substrate via a conductive pad formed in a region adjacent to the concave portion on the first substrate surface. .
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