JP2015153985A - 半導体パッケージ - Google Patents

半導体パッケージ Download PDF

Info

Publication number
JP2015153985A
JP2015153985A JP2014028358A JP2014028358A JP2015153985A JP 2015153985 A JP2015153985 A JP 2015153985A JP 2014028358 A JP2014028358 A JP 2014028358A JP 2014028358 A JP2014028358 A JP 2014028358A JP 2015153985 A JP2015153985 A JP 2015153985A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
chip
thickness
island
mold resin
stage chip
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2014028358A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6131875B2 (ja
Inventor
伸 早坂
Shin Hayasaka
伸 早坂
山田 智也
Tomoya Yamada
智也 山田
大竹 精一郎
Seiichiro Otake
精一郎 大竹
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2014028358A priority Critical patent/JP6131875B2/ja
Publication of JP2015153985A publication Critical patent/JP2015153985A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6131875B2 publication Critical patent/JP6131875B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321Disposition
    • H01L2224/32135Disposition the layer connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/32145Disposition the layer connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321Disposition
    • H01L2224/32151Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32245Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48135Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/48145Connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491Disposition
    • H01L2224/4912Layout
    • H01L2224/49171Fan-out arrangements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/49Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491Disposition
    • H01L2224/4912Layout
    • H01L2224/49175Parallel arrangements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265Layer and wire connectors
    • 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
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181Encapsulation
    • 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
    • H01L2924/30Technical effects
    • H01L2924/35Mechanical effects
    • H01L2924/351Thermal stress
    • H01L2924/3511Warping

Landscapes

  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

【課題】半導体チップを3段積層し且つフルモールドタイプとした半導体パッケージにおいて、モールド樹脂の収縮によって中段チップに発生する圧縮応力を低減するのに適した構成を提供する。
【解決手段】アイランド10と、アイランド10の一面11上に順次搭載された半導体よりなる下段チップ20、中段チップ30、および上段チップ40と、これら全体を封止するモールド樹脂50と、を備え、中段チップ30は回路部30aを有するものであり、下段チップの厚みD1は上段チップの厚みD3以上であり、中段チップの厚みD2は上段チップの厚みD3以上であり、中段チップの平面サイズH1は上段チップの平面サイズH2よりも大きいものであり、アイランド10の他面12の直下に位置するモールド樹脂50の厚みD4は、中段チップ30の上面32上に位置するモールド樹脂50の厚みD5よりも大きい。
【選択図】図2

Description

本発明は、金属製のアイランド上に3個の半導体チップを積層し、これら3個の半導体チップおよびアイランドの全体を、モールド樹脂で封止してなる半導体パッケージに関する。
従来より、たとえば、基板上に3個の半導体チップを積層したものを、モールド樹脂でハーフモールドしてなる半導体パッケージ、いわゆる3段積層チップのハーフモールドパッケージとして、特許文献1に記載のものが提案されている。
このものは、これは一面と他面とが表裏の板面の関係にある回路基板等の基板と、基板の一面上に搭載された半導体よりなる下段チップと、下段チップ上に積層された半導体よりなる中段チップと、中段チップ上に積層された半導体よりなる上段チップと、基板の一面側、および3個の半導体チップを封止するモールド樹脂と、を備える。そして、基板の他面はモールド樹脂より露出するハーフモールドタイプのものである。
特開2008−188369号公報
ところで、上記従来の3段積層チップのハーフモールドパッケージでは、3段の半導体チップを搭載している基板の一面側のみにモールド樹脂が存在する。そのため、樹脂硬化時や使用時の温度サイクル等におけるモールド樹脂の収縮により、チップ側とは反対側である基板の他面側が凸となるように反りが生じやすい。そして、このようなパッケージの反りにより、各チップにダメージが発生しやすい。
そこで、本発明者は、半導体チップを3段積層した場合において、基板に代えて金属製のアイランドを採用するとともに、アイランドにおけるチップ搭載側とは反対側の他面側も、モールド樹脂で封止した構成を、試作検討することとした。このような本発明者が採用した構成は、金属製のアイランドの表裏両面をモールド樹脂で封止するものであり、いわゆるフルモールドパッケージといわれる。
この本発明者の試作品としてのフルモールドパッケージは、図8に示されるように、一面11と他面12とが表裏の板面の関係にある金属製のアイランド10を備えている。そして、アイランド10の一面11上には、当該一面11側より下段チップ20、中段チップ30、および上段チップ40が順次積層されて搭載され、アイランド10の一面11側と他面12側および3個の半導体チップ20〜40は、モールド樹脂50で封止されている。
このフルモールドタイプによれば、上記ハーフモールドタイプに比べて、アイランド10の両面11、12におけるモールド樹脂50のバランスを取ることができ、パッケージの反りを抑制できると考えられる。
また、3段のチップ20、30、40のうち、上段チップ40はモールド樹脂50外部に近いので温度等の影響をうけやすく、下段チップ20は金属製のアイランド10に接着されるので温度変化の影響を受けやすい等の理由から、本発明者は、機能面で重要な回路部30aを中段チップ30に設けることとした。
しかし、上記フルモールドタイプの場合においても、各チップ20〜40とモールド樹脂50との線膨張係数差により、図8中の矢印に示されるように、中段チップ30において主に平面方向に圧縮応力が発生する。この圧縮応力が大きいものになると、中段チップ30の回路部30aがダメージを受けるおそれがある。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、半導体チップを3段積層し且つフルモールドタイプとした半導体パッケージにおいて、モールド樹脂の収縮によって中段チップに発生する圧縮応力を低減するのに適した構成を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、一面(11)と他面(12)とが表裏の板面の関係にある金属製のアイランド(10)と、アイランドの一面上に搭載された半導体よりなる下段チップ(20)と、下段チップ上に積層された半導体よりなる中段チップ(30)と、中段チップ上に積層された半導体よりなる上段チップ(40)と、アイランドの一面側、アイランドの他面側、および3個のチップ(20〜40)を封止するモールド樹脂(50)と、を備え、下段チップおよび中段チップのうち少なくとも中段チップは、回路部(30a)を有するものである半導体パッケージであって、
下段チップの厚み(D1)は、上段チップの厚み(D3)以上であり、中段チップの厚み(D2)は、上段チップの厚み以上であり、中段チップの平面サイズ(H1)は、上段チップの平面サイズ(H2)よりも大きいものであり、アイランドの他面の直下に位置するモールド樹脂の厚み(D4)は、中段チップの上面(32)上に位置するモールド樹脂の厚み(D5)よりも大きいものであることを特徴とする。
それによれば、モールド樹脂の収縮時に、中段チップが上面側に凸、つまりアイランドの一面上に凸となるように反りやすくなり、この反りによる引っ張り応力が、上記した中段チップに発生する圧縮応力を相殺するため、中段チップに発生する圧縮応力を低減することができる。
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
本発明の実施形態にかかる半導体パッケージを示す概略断面図である。 本発明の実施形態にかかる半導体パッケージを示す概略平面図である。 実施形態にかかる半導体パッケージの反り状態を示す図である。 下段チップの厚みD1に対する上段チップの厚みD3の比D3/D1と圧縮応力との関係を示すグラフである。 中段チップの厚みD2に対する上段チップの厚みD3の比D3/D2と圧縮応力との関係を示すグラフである。 中段チップの平面サイズH1に対する上段チップの平面サイズH2の比H2/H1と圧縮応力との関係を示すグラフである。 アイランドの他面の直下に位置するモールド樹脂の厚みD4と中段チップの上面上に位置するモールド樹脂の厚みD5の比D5/D4と圧縮応力との関係を示すグラフである。 本発明者の試作品としてのフルモールドタイプの半導体パッケージを示す概略断面図である。
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
まず、本実施形態にかかる半導体パッケージP1について、図1、図2を参照して述べる。なお、図2は、図1の上視平面図に相当するが、図2中では、モールド樹脂50の外形を一点鎖線で示し、モールド樹脂50を透過してモールド樹脂50の内部に位置する構成要素を実線にて示している。この半導体パッケージP1は、たとえば自動車などの車両に搭載され、車両用の各種電子装置を駆動するための装置として適用される。
本実施形態の半導体パッケージP1は、大きくは、一面11と他面12とが表裏の板面の関係にある金属製のアイランド10における一面11上に、下段チップ20、中段チップ30、および上段チップ40を順次積層してなり、これらをモールド樹脂50によりフルモールド状態で封止したものである。
アイランド10は、Cu(銅)やFe(鉄)あるいはこれらの合金等の金属よりなる板状をなすもので、3個のチップ20〜40を搭載するチップ搭載部として構成されている。ここでは、図1、図2に示されるように、アイランド10は、矩形板状をなすが、このアイランド10には、溝、スリットまたはホール等が設けられてもよい。
なお、図2では、アイランド10の四隅部からモールド樹脂50の表面まで吊りリード10aが延びている。この吊りリード10aは、後述するように、アイランド10がリード60と一体のリードフレーム素材より形成されたものである場合に必然的に存在するものである。
下段チップ20は、アイランド10の一面11上に搭載されたシリコン等の半導体よりなる板状をなす半導体チップである。ここでは下段チップ20は、アイランド10側の板面を下面21、当該下面21とは反対側の板面を上面22とする矩形板状をなす。そして、下段チップ20の下面21とアイランド10の一面11とは、第1の接合材70を介して接合されている。
中段チップ30は、下段チップ20上すなわち下段チップ20の上面22上に積層されたシリコン等の半導体よりなる板状をなす半導体チップである。ここでは中段チップ30は、下段チップ20の上面22側の板面を下面31、当該下面31とは反対側の板面を上面32とする矩形板状をなす。
また、この中段チップ30の上面32側には、中段チップ30の一部としてトランジスタなどにより構成された回路部30aが設けられている。そして、中段チップ30の下面31と下段チップ20の上面22とは、第2の接合材71を介して接合されている。
上段チップ40は、中段チップ30上すなわち中段チップ30の上面32上に積層されたシリコン等の半導体よりなる板状をなす半導体チップである。ここでは上段チップ40は、中段チップ30の上面32側の板面を下面41、当該下面41とは反対側の板面を上面42とする矩形板状をなす。
また、ここでは上段チップ40は、半導体パッケージP1における回路とは電気的に無関係なダミーチップである。つまり、上段チップ40は、下段チップ20、中段チップ30、アイランド10およびリード60とは、電気的に接続されていないものである。そして、上段チップ40の下面41と中段チップ30の上面32とは、第3の接合材72を介して接合されている。
ここで、下段チップ20および中段チップ30は、半導体プロセスにより形成されたICチップやマイコン等の半導体チップである。ここで、回路部30aは中段チップ30には必須のものとして設けられているが、下段チップ20の一部として下段チップ20にも設けられていてもよいし、下段チップ20には設けられていなくてもよい。
また、上段チップ40は、ここではダミーチップであり、上段チップ40は、単なるシリコンの板として構成されたものである。しかし、上段チップ40についても、トランジスタ等の素子が形成されたものとして、パッケージP1における回路を構成する一部としてもよいことはもちろんである。この場合、上段チップ40と他のチップ20、30やリード60とは、たとえば後述するワイヤ80で接続されたものになる。
また、上記したアイランド10、下段チップ20、中段チップ30、および上段チップ40を接続する第1〜第3の接合材70〜72としては、低弾性樹脂よりなるダイアタッチフィルム(DAF)が使用される。
このDAFを構成する樹脂としては、たとえばエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂あるいはこれらの混合物等が挙げられる。また、このDAFを構成する樹脂には、シリカ、アルミナ、窒化ホウ素等のフィラーが含有されていてもよい。なお、第1の接合材70については、DAFに代えてAgペースト等の導電ペースト及び絶縁ペーストであってもよい。
また、図1、図2に示されるように、本実施形態の半導体パッケージP1においては、アイランド10の外郭の外側に、半導体パッケージP1における外部接続用のリード60が設けられている。ここでは、リード60は、複数個のものがアイランド10を取り巻くように放射状に設けられている。
このリード60は、たとえばタイバー等によりアイランド10とリード60とが一体に連結されたリードフレーム素材より形成されるもので、モールド樹脂50による封止後に、リードカットを行うことで、アイランド10と分離される。なお、リード60とアイランド10とは、もともと別体のものより形成されたものであってもよい。
このようなリード60は、たとえばアイランド10と同様、CuやFe等の金属よりなる。そして、リード60と、下段チップ20および中段チップ30とが、ワイヤ80を介して結線され電気的に接続されている。このワイヤ80は、通常のワイヤボンディングにより形成されるもので、たとえばAu、Ag、Cu、Al等よりなる。
そして、モールド樹脂50は、アイランド10の一面11側、アイランド10の他面12側、および、3個のチップ20〜40を封止している。つまり、モールド樹脂50は、アイランド10および3個のチップ20〜40の全体を封止し、フルモールドパッケージ構成を実現している。
さらに、モールド樹脂50は、いわゆるQFP(クワッドフラットパッケージ)の如く、ワイヤ80、およびリード60におけるワイヤ80との接続部であるインナーリードを封止している。そして、リード60におけるワイヤ80との接続部とは反対側の部位であるアウターリードは、モールド樹脂50より突出し、外部の配線部材等と接続されるようになっている。
このモールド樹脂50は、フルモールドパッケージにおける典型的なものと同様、3段のチップ20〜40およびアイランド10の積層方向を板厚方向として、アイランド10よりも一回り大きい矩形板状をなしている。ここでは、モールド樹脂50は、アイランド10の他面12側の板面を下表面51、当該下表面51とは反対側の板面を上表面52とする矩形板状をなす。
このような半導体パッケージP1の製造方法の一例を示しておく。たとえばアイランド10とリード60とが一体となったリードフレーム素材を用意し、アイランド10上に各チップ20〜40を積層して搭載するとともに、ワイヤボンディング等によりワイヤ80を形成する。
そして、このものを、トランスファー成形やコンプレッション成形等により、モールド樹脂50で封止する。この封止後に、リードカット、リード60の曲げ等の成形などを行う。これにより、本実施形態の半導体パッケージP1ができあがる。
ここで、本実施形態の半導体パッケージP1においては、さらに、以下の(1)、(2)、(3)、(4)に述べるような独自の構成が採用されている。なお、(1)〜(4)の構成における各寸法D1〜D5、H1、H2については、図1中に示されている。
構成(1):D1≧D3。つまり、この構成(1)は、下段チップ20の厚みD1は、上段チップ40の厚みD3以上であること。ここで、下段チップ20の厚みD1は、下段チップ20の上面22と下面21との距離であり、シリコン部分の厚さ(つまり板厚)である。また、上段チップ40の厚みD3は、上段チップ40の上面42と下面41との距離であり、シリコン部分の厚さ(つまり板厚)である。
構成(2):D2≧D3。つまり、この構成(2)は、中段チップ30の厚みD2は、上段チップ40の厚みD3以上であること。ここで、中段チップ30の厚みD2は、中段チップ30の上面32と下面31との距離であり、シリコン部分の厚さ(つまり板厚)である。
構成(3):H1>H2。つまり、この構成(3)は、中段チップ30の平面サイズH1は、上段チップ40の平面サイズH2よりも大きいものであること。そして、上段チップ40の全体が、中段チップ30の外郭の内周(つまり、中段チップ30の端部の内側)に位置している。ここで、各チップ30、40の平面サイズH1、H2とは、チップの平面の面積(例えば矩形板状のチップならば当該矩形の面積)である。
構成(4):D4>D5。つまり、この構成(4)は、アイランド10の他面12の直下に位置するモールド樹脂50の厚みD4は、中段チップ30の上面32上に位置するモールド樹脂50の厚みD5よりも大きいものであること。
ここで、アイランド10の他面12の直下に位置するモールド樹脂50の厚みD4は、アイランド10の他面12からモールド樹脂50の下表面51までの距離である。また、中段チップ30の上面32上に位置するモールド樹脂50の厚みD5は、中段チップ30の上面32(上段チップ40が位置しない部分の上面32)からモールド樹脂50の上表面52までの距離である。
これら構成(1)〜(4)による作用効果について、図3も参照して述べる。まず、構成(1)のD1≧D3、および、構成(2)のD2≧D3によれば、3段のチップ20〜40の合計厚みの中で、中段チップ30の厚みD2と、中段チップ30を支持する下段チップ20の厚みD1とを相対的に厚くできる。
そうすることで、中段チップ30および下段チップ20の剛性を大きくすることができ、モールド樹脂50の収縮時における中段チップ30の収縮量を低減できることから、中段チップ30の圧縮応力を低減しやすくなる。
次に、構成(3)のH1>H2によれば、中段チップ30の上面32のうち上段チップ40が存在しない部位、すなわち中段チップ30の上面32のうち直接モールド樹脂50に接している周辺部にて、図3の矢印に示されるように、モールド樹脂50の収縮時にモールド樹脂50から中段チップ30の上面32を押さえる押さえ力F1が印加される。
次に、構成(4)のD4>D5によれば、アイランド10の他面12直下のモールド樹脂50の方が、中段チップ30の上面32上のモールド樹脂50よりも厚い(たとえば2〜3倍)と、アイランド10の他面12直下の方が中段チップ30の上面32上の方よりもモールド樹脂50の体積が大きい構成となる。
これにより、結果的に、アイランド10の他面12直下の方が中段チップ30の上面32上の方よりも、モールド樹脂50の収縮量が大きくなる。そのため、この上下のモールド樹脂50の収縮量差により、パッケージP1がアイランド10の一面11側に凸となるように反りやすくなる。
つまり、構成(3)および構成(4)によれば、モールド樹脂50の収縮時において、モールド樹脂50からの押さえ力F1、および、上記の上下モールド樹脂50の収縮量差による力によって、中段チップ30が上面32側に凸、つまりアイランド10の一面11上に凸となるように反りやすくなる。
そのため、図3の両矢印に示されるように、この反りによる引っ張り応力F2が中段チップ30に発生する。そして、この引っ張り応力F2が、上記した中段チップ30に発生する圧縮応力を相殺するから、本実施形態によれば、モールド樹脂50の収縮時に中段チップ30に発生する圧縮応力を低減することができる。
なお、本実施形態において、モールド樹脂50の収縮時には、上段チップ40の上面42に対してモールド樹脂50の押さえ力F3が加わるため、上段チップ40は下面41に凸となるように反りやすくなる。しかし、回路部30aを有する機能上重要な中段チップ30については、上記のように圧縮応力が低減されるため、問題無い。
ここで、上記の構成(1)〜(4)と中段チップ30に発生する圧縮応力との関係については、本発明者はシミュレーションにより確認している。そのシミュレーションの一例について、図4〜図7に示しておく。図4〜図7の各グラフは、FEM(有限要素法)による応力解析によりシミュレーションを行ったものである。
ここで、図4〜図7の横軸には、上記の構成(1)〜(4)の各比を採り、縦軸には圧縮応力を採っている。この圧縮応力は、上記したモールド樹脂50の収縮時における中段チップ30に発生する圧縮応力であり、各グラフに示される最小値を0に規格化して、当該縦軸の下に行くにつれて当該圧縮応力が大きくなっていくことを意味する。
図4に示されるように、下段チップ20の厚みD1に対する上段チップ40の厚みD3の比D3/D1が1以上、つまり、構成(1)のD1≧D3であれば、圧縮応力が小さくなることが、確認される。
図5に示されるように、中段チップ30の厚みD2に対する上段チップ40の厚みD3の比D3/D2が1以上、つまり、構成(2)のD2≧D3であれば、圧縮応力が小さくなることが、確認される。
図6に示されるように、中段チップ30の平面サイズH1に対する上段チップの平面サイズH2の比H2/H1が1未満、つまり、構成(3)のH1>H2であれば、圧縮応力が小さくなることが、確認される。
そして、図7に示されるように、アイランド10の他面12の直下に位置するモールド樹脂50の厚みD4と中段チップ30の上面32上に位置するモールド樹脂50の厚みD5の比D5/D4が1未満、つまり、構成(4)のD4>D5であれば、圧縮応力が小さくなることが、確認される。
このように、上記した構成(1)〜(4)のいずれの場合も、圧縮応力が小さくなる関係を満足するものである。そして、各構成(1)〜(4)による作用のメカニズムについては上述の通りである。そのため、本実施形態では、構成(1)〜(4)のすべてを満足する構成とすることにより、モールド樹脂50の収縮時に中段チップ30に発生する圧縮応力を低減できるのである。
また、図1、図2に示されるように、本実施形態においては、上記の構成(1)〜(4)に加えて、さらに好ましい形態として、下段チップ20の平面サイズを中段チップ30の平面サイズH1よりも大きいものとしている。この下段チップ20の平面サイズも、上記した中段チップ30および上段チップ40の平面サイズと同様の定義である。
この好ましい形態によれば、上記した中段チップ30および上段チップ40の平面サイズの関係と同様に、中段チップ30の全体が、下段チップ20の外郭の内周(つまり、下段チップ20の端部の内側)に位置したものとなる。
つまり、この好ましい形態によれば、下段チップ20の上面22のうち中段チップ30が存在しない部位、すなわち下段チップ20の上面22のうち直接モールド樹脂50に接している周辺部にて、図3の矢印に示されるように、モールド樹脂50の収縮時にモールド樹脂50から下段チップ20の上面22を押さえる押さえ力F4が印加される。
そのため、下段チップ20が上面22側に凸、つまりアイランド10の一面11上に凸となるように反りやすくなり、これに倣って、中段チップ30も上面32側に凸となるように反りやすくなる。そうすると、上記した引っ張り応力F2が中段チップ30に発生しやすくなり、上記した中段チップ30に発生する圧縮応力の相殺という点で好ましいものとなる。
さらに、本実施形態における好ましい形態としては、図1、図2に示されるように、上段チップ40の平面サイズH2を、中段チップ30における回路部30aの平面サイズよりも大きいものとし、この回路部30aの全体が上段チップ40の外郭の内周に位置するようにする。
つまり、回路部30a全体が上段チップ40の端部の内側に位置するように、回路部30aの全体が上段チップ40にて被覆されている。言い換えれば、上段チップ40は中段チップ30における回路部30a上に搭載されるが、このとき上段チップ40が回路部30aよりも平面サイズが大きいため、上段チップ40の外郭全周が回路部30aの外郭よりはみ出した状態とされている。
このように、上段チップ40を中段チップ30の上面32に搭載した場合、上段チップ40が中段チップ30における回路部30aよりも平面サイズが大きいものであれば、上段チップ40が回路部30a全体を被覆するように、搭載することが望ましい。これにより、上段チップ40によって、回路部30aの保護がなされるためである。
(他の実施形態)
なお、上記実施形態では、好ましい形態として、下段チップ20の平面サイズを中段チップ30の平面サイズH1よりも大きいものとしたが、下段チップ20の平面サイズが中段チップ30の平面サイズH1より小さいものであってもよい。その場合、下段チップ30と中段チップ30とをワイヤ80ではなく、たとえばフリップチップの如くバンプ接合等で接合すればよい。
また、上段チップ40の平面サイズH2は、必ずしも中段チップ30の回路部30aの平面サイズよりも大きいものでなくてもよい。また、上段チップ40は、回路部30aの全体ではなく一部を被覆するものでもよいし、まったく被覆しないように配置されたものであってもよい。
また、アイランド10および3個の各チップ20〜40は平面矩形の板状であったが、板状であるならば、たとえば矩形以外の多角形板や円形板等のものであってもよい。また、半導体パッケージP1と外部の配線部材等との接続は、ワイヤ80およびリード60を介して行われるものであったが、これに限定されるものではない。
また、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記実施形態に示した各例は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能であり、また、上記実施形態は、上記の図示例に限定されるものではない。また、上記実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。
10 アイランド
20 下段チップ
30 中段チップ
30a 回路部
32 中段チップの上面
40 上段チップ
50 モールド樹脂
D1 下段チップの厚み
D2 中段チップの厚み
D3 上段チップの厚み
D4 アイランドの他面の直下に位置するモールド樹脂の厚み
D5 中段チップの上面上に位置するモールド樹脂の厚み
H1 中段チップの平面サイズ
H2 上段チップの平面サイズ

Claims (3)

  1. 一面(11)と他面(12)とが表裏の板面の関係にある金属製のアイランド(10)と、
    前記アイランドの一面上に搭載された半導体よりなる下段チップ(20)と、
    前記下段チップ上に積層された半導体よりなる中段チップ(30)と、
    前記中段チップ上に積層された半導体よりなる上段チップ(40)と、
    前記アイランドの一面側、前記アイランドの他面側、および前記3個のチップ(20〜40)を封止するモールド樹脂(50)と、を備え、
    前記下段チップおよび前記中段チップのうち少なくとも前記中段チップは、回路部(30a)を有するものである半導体パッケージであって、
    前記下段チップの厚み(D1)は、前記上段チップの厚み(D3)以上であり、
    前記中段チップの厚み(D2)は、前記上段チップの厚み以上であり、
    前記中段チップの平面サイズ(H1)は、前記上段チップの平面サイズ(H2)よりも大きいものであり、
    前記アイランドの他面の直下に位置する前記モールド樹脂の厚み(D4)は、前記中段チップの上面(32)上に位置する前記モールド樹脂の厚み(D5)よりも大きいものであることを特徴とする半導体パッケージ。
  2. 前記下段チップの平面サイズは、前記中段チップの平面サイズよりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の半導体パッケージ。
  3. 前記上段チップの平面サイズは、前記中段チップにおける前記回路部の平面サイズよりも大きいものであり、
    前記回路部の全体が前記上段チップの外郭の内周に位置するように、前記回路部の全体が前記上段チップにて被覆されていることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体パッケージ。
JP2014028358A 2014-02-18 2014-02-18 半導体パッケージ Active JP6131875B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014028358A JP6131875B2 (ja) 2014-02-18 2014-02-18 半導体パッケージ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014028358A JP6131875B2 (ja) 2014-02-18 2014-02-18 半導体パッケージ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2015153985A true JP2015153985A (ja) 2015-08-24
JP6131875B2 JP6131875B2 (ja) 2017-05-24

Family

ID=53895917

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014028358A Active JP6131875B2 (ja) 2014-02-18 2014-02-18 半導体パッケージ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6131875B2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180078965A (ko) * 2016-12-30 2018-07-10 스템코 주식회사 연성 회로 기판 및 이의 포함하는 전자 제품 제조 방법
US10943844B2 (en) 2018-06-21 2021-03-09 Toshiba Memory Corporation Semiconductor device including multiple chips

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5081475A (ja) * 1973-11-19 1975-07-02
JP2001267488A (ja) * 2000-03-17 2001-09-28 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体装置
JP2002076251A (ja) * 2000-08-30 2002-03-15 Hitachi Ltd 半導体装置
JP2004119684A (ja) * 2002-09-26 2004-04-15 Renesas Technology Corp 半導体装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5081475A (ja) * 1973-11-19 1975-07-02
JP2001267488A (ja) * 2000-03-17 2001-09-28 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体装置
JP2002076251A (ja) * 2000-08-30 2002-03-15 Hitachi Ltd 半導体装置
JP2004119684A (ja) * 2002-09-26 2004-04-15 Renesas Technology Corp 半導体装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180078965A (ko) * 2016-12-30 2018-07-10 스템코 주식회사 연성 회로 기판 및 이의 포함하는 전자 제품 제조 방법
KR102009827B1 (ko) 2016-12-30 2019-08-12 스템코 주식회사 연성 회로 기판 및 이의 포함하는 전자 제품 제조 방법
US10943844B2 (en) 2018-06-21 2021-03-09 Toshiba Memory Corporation Semiconductor device including multiple chips

Also Published As

Publication number Publication date
JP6131875B2 (ja) 2017-05-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5318737B2 (ja) センサ装置およびその製造方法
US7531895B2 (en) Integrated circuit package and method of manufacture thereof
JP5038271B2 (ja) 電気電子制御装置及びその製造方法
JP5018355B2 (ja) モールドパッケージ
KR20110076604A (ko) Pop 패키지 및 그 제조 방법
JP6131875B2 (ja) 半導体パッケージ
JP5098239B2 (ja) モールドパッケージおよびその製造方法
JP2014116409A (ja) 電子装置
JP6354467B2 (ja) 半導体装置
JP2012195497A (ja) 半導体装置及び半導体装置の製造方法
JP2016225492A (ja) 半導体パッケージ
JP2015211105A (ja) モールドパッケージ
JP2015002245A (ja) モールドパッケージを備えた電子装置
JP4600130B2 (ja) 半導体装置およびその製造方法
TWI663692B (zh) Pressure sensor package structure
JP5620437B2 (ja) 半導体装置
JP2007134585A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP2013168669A (ja) 改良型パドルを有するクワッド・フラット・ノーリード(qfn)集積回路(ic)パッケージおよびこのパッケージを設計する方法
JP2015106649A (ja) 電子装置
JP2017069431A (ja) 半導体装置
JP2013058547A (ja) 半導体装置
JP2005311099A (ja) 半導体装置及びその製造方法
JP2015012160A (ja) モールドパッケージおよびその製造方法
JP4695672B2 (ja) 半導体装置
JP2021061379A (ja) 半導体装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160331

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170306

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170321

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170403

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6131875

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250