JP2706699B2 - 半導体モジュール - Google Patents

半導体モジュール

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JP2706699B2
JP2706699B2 JP8072777A JP7277796A JP2706699B2 JP 2706699 B2 JP2706699 B2 JP 2706699B2 JP 8072777 A JP8072777 A JP 8072777A JP 7277796 A JP7277796 A JP 7277796A JP 2706699 B2 JP2706699 B2 JP 2706699B2
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lead
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利夫 管野
誠一郎 津久井
貴司 小野
喜昭 若島
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    • 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
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition the bump 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
    • H01L2224/16221Disposition the bump 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
    • H01L2224/16245Disposition the bump 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
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/14Structural association of two or more printed circuits
    • H05K1/141One or more single auxiliary printed circuits mounted on a main printed circuit, e.g. modules, adapters
    • HELECTRICITY
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    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/18Printed circuits structurally associated with non-printed electric components
    • H05K1/181Printed circuits structurally associated with non-printed electric components associated with surface mounted components

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  • Wire Bonding (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、半導体モジュール
に関するものであり、特に、半導体チップを搭載基板に
複数個搭載してモジュール化した半導体モジュールに関
するものである。 【0002】 【従来の技術】パッケージに封止した半導体チップを、
搭載基板(モジュール基板)に複数個搭載して構成した
実装密度の高い半導体モジュールが、日経マグロウヒル
社発行、日経エレクトロニクス別冊、no.2「マイク
ロデバイセズ」p150に示されている。 【0003】 【発明が解決しようとする課題】本発明者は、前記半導
モジュールを検討した結果、次の問題点を見出した。 【0004】前記パッケージは、それ自体の大きさを縮
小することに限界があるため、モジュール基板上の半導
体チップの実装密度を高めることが難しい。 【0005】本発明の目的は、半導体モジュールの実装
密度を高めることにある。 【0006】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
になるであろう。 【0007】 【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。 【0008】すなわち、半導体チップのバンプ電極にT
AB方式により複数のリードが接続され、前記半導体チ
ップの表面及び前記複数のリードの一部を封止部によっ
て封止した複数の半導体装置の内、その封止部より突出
する複数のリードがバンプ電極形成面側に折り曲げられ
た第1の半導体装置を、バンプ電極の形成されている面
を搭載基板と対面させて前記搭載基板の一主面に実装
し、前記複数の半導体装置の内、その封止部より突出す
る複数のリードがバンプ電極形成面側の反対側に折り曲
げられた第2の半導体装置を、バンプ電極の形成されて
いる面とは反対の面を搭載基板と対面させて前記搭載基
板の他主面に実装し、前記第1の半導体装置及び第2の
半導体装置に共通する信号が入出力される夫々のリード
の導通を前記搭載基板の両主面の配線を相互に電気的に
接続する貫通配線によって行なう。 【0009】上述した手段によれば、モジュール基板及
び半導体モジュールの信頼性を高めることができる。 【0010】以下、本発明の実施の形態を図面を用いて
説明する。 【0011】 【発明の実施の形態】先ず、本発明の前提となる技術で
ある前記半導体チップのモジュール基板への実装技術に
ついて説明する。 【0012】(実装技術1) 図1は、半導体チップのモジュール基板への実装状態を
示す平面図、図2は、図1に示す半導体モジュールの正
面図、図3は、図1に示す半導体モジュールを拡大して
示す側面図である。 【0013】図1乃至図3において、1は積層セラミッ
クによってセラミック層と配線層とを複数層積層して構
成したモジュール基板であり、この表面及び裏面のそれ
ぞれに8個の半導体チップ4A,4B及び8個の半導体
チップ4C,4Dを搭載している。半導体チップ4A,
4B,4C,4Dは、例えば、スタティクRAMが構成
されたものであり、セラミックや樹脂等からなるパッケ
ージによって封止されておらず、半導体素子や配線が形
成されている面をシリコーンゴム7又はレジン7でモー
ルドした構造となっている。 【0014】半導体チップ4A,4B,4C,4Dのそ
れぞれには、半田や金等からなるバンプ電極6が設けら
れており、このバンプ電極6にリード5A,5B,5
C,5Dが、それぞれTAB(Tape Automated Bondin
g)によって接続されている。 【0015】表面については、半導体チップ4Aは、半
導体チップ4Bの上に積層され、それぞれのリード5A
とリード5Bにおいて、同一機能を有するものを相互
に、例えば半田で接続している。例えば、半導体チップ
4Aにアドレス信号を入力するためのリード5Aは、半
導体チップ4Bにアドレス信号を入力するためのリード
5Bに接続され、同様に、半導体チップ4Aのデータの
入出力を行うためのリード5Aは、半導体チップ4Bの
データの入出力を行うためのリード5Bに接続されてい
る。モジュール基板1と隣接した半導体チップ4Bのそ
れぞれのリード5Bは、モジュール基板1内の配線(図
示せず)を通してデコーダ3及びモジュール基板1のリ
ード2に接続されている。 【0016】これに対して、機能の異なるもの例えば、
半導体チップ4Aにチップセレクト信号を入力するため
のリード5A1は、半導体チップ4Bにチップセレクト
信号を入力するためのリード5B1に接続されずに、デ
コーダ3のリード3Aに接続している。また、リード5
1は、前記リード5A1が接続しているリード3Aと異
なるリード3Aに接続している。デコーダ3によって8
個の半導体チップ4A,4Bの中から1つの半導体チッ
プ4A又は4Bを選択する構成となっている。 【0017】裏面についても同様であり、半導体チップ
4Dは、半導体チップ4Cの上に積層され、それぞれの
リード5Dとリード5Cにおいて、同一機能を有するも
のを相互に、半田等で接続している。例えば、半導体チ
ップ4Dにアドレス信号を入力するためのリード5D
は、半導体チップ4Cにアドレス信号を入力するための
リード5Cに接続され、同様に、半導体チップ4Dのデ
ータの入出力を行うためのリード5Dは、半導体チップ
4Cのデータの入出力を行うためのリード5Cに接続さ
れている。モジュール基板1と隣接した半導体チップ4
Cのそれぞれのリード5Cは、モジュール基板1内の配
線(図示せず)によってデコーダ3及びモジュール基板
1のリード2に接続されている。 【0018】これに対して、機能の異なるもの例えば、
半導体チップ4Dにチップセレクト信号を入力するため
のリード5D1は、半導体チップ4Cにチップセレクト
信号を入力するためのリード5C1とは接続されずに、
デコーダ3のリード3Aに接続している。また、リード
5C1は、前記リード5D1が接続しているリード3Aと
異なるリード3Aに接続され、デコーダ3によって8個
の半導体チップ4D,4Cの中から1つの半導体チップ
4D又は4Cを選択する構成となっている。 【0019】以上の如く、パッケージで封止していない
半導体チップ4A,4B,4C,4Dを、それぞれTA
Bでリード5A,5B,5C,5Dに接続し、モジュー
ル基板1に搭載することにより、実装面積が減少し、モ
ジュール基板1に多くの半導体チップ4A,4B,4
C,4Dを搭載できる。すなわち、半導体モジュールへ
の半導体チップの実装密度を高くすることができる。 【0020】また、半導体チップ4A,4B及び半導体
チップ4C,4Dをそれぞれ積層することにより、同サ
イズのモジュール基板1に、より多くの半導体チップ4
A,4B,4C,4Dを搭載することができる。 【0021】次に、前述した実装状態の変形例を説明す
る。 【0022】図4は、この変形例の実装状態を部分的に
示す斜視図である。 【0023】この変形例では前記の構成に加えて、半導
体チップ4Aの上にさらに半導体チップ4Eを搭載して
いる。5Eは半導体チップ4Eのリードであり、同一機
能を有するリード5Aに接続されている。 【0024】これに対して、機能の異なるもの例えば、
半導体チップ4Eにチップセレクト信号を入力するため
のリード5E1は、リード5A1,5B1と接続されず
に、リード5A1,5B1が接続されているデコーダ3の
リード3Aと異なるリード3Aに接続されている。モジ
ュール基板1の裏面においても同様に、半導体チップ4
Dの上にさらに半導体チップを搭載して、3個を積層し
た構造となつている。 【0025】(実装技術2)図5は、他の実装状態を示
す側面図である。 【0026】図5において、1Aはモジュール基板1の
表面の接続端子であり、1Bは裏面の接続端子である。
この実装状態では、モジュール基板1の表面に半導体チ
ップ4B,4A,4Eの3個を積層して1組とし、これ
を4組配置している。裏面も同様に、半導体チップ4
C,4D,4Fの3個を積層して1組とし、これを4組
配置している。 【0027】本実装状態では、半導体チップ4B,4
A,4E,4C,4D,4Fのそれぞれの主面、すなわ
ちリード5A,5B,5E,5C,5D,5Fが接続さ
れている面をモジュール基板1と対面させることによ
り、リード5A,5B,5E,5C,5D,5Fの長さ
を短くすることができる。 【0028】(実施の形態) 図6は、本発明の実施の形態である実装状態を部分的に
示す正面図、図7は、図6に示す実装状態の側面図であ
る。 【0029】この実装状態では、モジュール基板1の表
面に搭載される半導体チップ4Aは、その裏面をモジュ
ール基板1と対面させ、モジュール基板1の裏面に搭載
されている半導体チップ4Cは、その主面をモジュール
基板1と対面させてある。 【0030】これによって、モジュール基板1の両面に
半導体チップ4A,4Bを実装した際に、半導体チップ
4Bのリード5Bと、半導体チップ4Cのリード5Cと
で同一機能のものが対面することとなり、これら同一機
能のリード5Bとリード5Cとを、モジュール基板1の
貫通配線(スルーホール配線)8のみによって接続する
ことができる。 【0031】例えば、半導体チップ4Bにアドレス信号
を入力するリード5Bは、貫通配線8によって、同じく
半導体チップ4Cにアドレス信号を入力させるためのリ
ード5Cと接続されている。同様に、半導体チップ4B
のデータの入出力端子であるリード5Bは、貫通配線8
によって、半導体チップ4Cのデータの入出力端子であ
るリード5Cと接続されている。 【0032】これに対して、機能の異なるもの例えば、
半導体チップ4Bのチップセレクト信号を入力するため
のリード5B1と、半導体チップ4Cのチップセレクト
信号を入力するためのリード5C1とは貫通配線8によ
って接続されずそれぞれ個別の配線によって異なるデコ
ーダ3に接続されている。即ち、リード5B1はモジュ
ール基板1の表面に設けたデコーダ3に接続され、リー
ド5C1はモジュール基板1の裏面のデコーダ3に接続
されている。 【0033】ここで、本実装状態におけるモジュール基
板1は、例えばガラスエポキシ等の樹脂からなる単層構
造となっており、内部には貫通配線8以外の配線が設け
られていない。半導体チップ4B、4Cとリード2との
間を接続する配線あるいはデコーダ3(図6、図7には
図示していない)と半導体チップ4B、4Cとの間を接
続する配線等はモジュール基板1の表面及び裏面に設け
られている。貫通配線8は、モジュール基板1に例えば
ドリル等によって設けた貫通孔に、蒸着や無電解メッキ
等で例えば銅層を形成したものである。 【0034】以上のように、同一機能のリード5Bと5
Cを貫通配線8で接続することにより、モジュール基板
1内に貫通配線8以外の配線を設けない単層構造とする
ことが可能となり、モジュール基板1の信頼性を高める
ことができる。 【0035】また、同一機能のリード5Bと5Cを貫通
配線8で接続したことにより、モジュール基板1の表面
及び裏面に設けられる配線の本数を低減することができ
る。 【0036】なお、モジュール基板1及び貫通配線8
は、積層セラミックによって形成してもよい。この場合
は、半導体チップ4B、4Cとリード2とを接続する配
線、半導体チップ4B、4Cとデコーダ3を接続する配
線等がモジュール基板1内に埋め込まれる。しかし、そ
れらの配線の本数は、貫通配線8によって接続すること
により、異なる機能を有するもの、例えばモジュール基
板1の表面の半導体チップ4Bをリード2、デコーダ3
に接続する配線等を設けるのみでよいので、埋め込まれ
る配線の本数が大幅に減少し、モジュール基板1及び半
導体モジュールの信頼性を高くすることができる。 【0037】 【0038】 【0039】 【0040】 【0041】 【0042】 【0043】 【0044】 【0045】 【0046】 【0047】 【0048】以上、本発明を実施の形態にもとづき具体
的に説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種
々変更可能であることは言うまでもない。 【0049】 【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。 【0050】パッケージで封止していない半導体チップ
を、それぞれTABでリードに接続し、モジュール基板
に搭載することにより、実装面積が減少し、モジュール
基板に多くの半導体チップを搭載できる。 【0051】また、半導体チップをそれぞれ積層するこ
とにより、同サイズのモジュール基板に、より多くの半
導体チップを搭載することができる。 【0052】従って、半導体モジュールへの半導体チッ
の実装密度を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】半導体チップのモジュール基板への実装状態を
示す平面図である。 【図2】図1に示す半導体モジュールの正面図である。 【図3】図1に示す半導体モジュールを拡大して示す側
面図である。 【図4】この変形例の実装状態を部分的に示す斜視図で
ある。 【図5】他の実装状態を示す側面図である。 【図6】本発明の実施の形態である実装状態を部分的に
示す正面図である。 【図7】図6に示す実装状態の側面図である。 【符号の説明】 1…モジュール基板、2,3A,5A,5B,5C,5
D,5E,5F…リード、3…デコーダ、4A,4B,
4C,4D…半導体チップ、6A,6B…バンプ電極、
7…シリコーンゴム又はレジン、8…貫通配線、9…絶
縁材。
フロントページの続き (72)発明者 渡辺 昌行 千葉県茂原市早野3681番地 日立デバイ スエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 管野 利夫 東京都小平市上水本町1450番地 株式会 社日立製作所 武蔵工場内 (72)発明者 津久井 誠一郎 埼玉県入間郡毛呂山町大字旭台15番地 日立東部セミコンダクタ株式会社内 (72)発明者 小野 貴司 秋田県南秋田郡天王町字長沼64 アキタ 電子株式会社内 (72)発明者 若島 喜昭 東京都小平市上水本町1450番地 株式会 社日立製作所 武蔵工場内 (56)参考文献 特開 昭56−137665(JP,A)

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.複数のバンプ電極を有する半導体チップと、前記半
    導体チップのバンプ電極にTAB方式により接続される
    複数のリードと、前記半導体チップの表面及び前記複数
    のリードの一部を封止する封止部とを備えてなる複数の
    半導体装置を、 前記半導体装置の封止部より突出する複数のリードが接
    続される複数の配線を一主面と他主面の両面夫々に有す
    る搭載基板に実装した半導体モジュールであって、 前記複数の半導体装置の内、その封止部より突出する複
    数のリードがバンプ電極形成面側に折り曲げられた第1
    の半導体装置は、バンプ電極の形成されている面を搭載
    基板と対面させて前記搭載基板の一主面に実装し、 前記複数の半導体装置の内、その封止部より突出する複
    数のリードがバンプ電極形成面側の反対側に折り曲げら
    れた第2の半導体装置は、バンプ電極の形成されている
    面とは反対側の面を搭載基板と対面させて前記搭載基板
    の他主面に実装し、 前記実装された第1の半導体装置及び第2の半導体装置
    に共通する信号が入出力される夫々のリードの導通を前
    記搭載基板の両主面の配線を相互に電気的に接続する貫
    通配線によって行なうことを特徴とする半導体モジュー
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