JP3165959B2 - 半導体チップの実装構造および半導体装置 - Google Patents
半導体チップの実装構造および半導体装置Info
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Description
み方向に積み重ねた状態で所望の基板などに実装するこ
とにより半導体チップの実装密度を高めるための技術、
すなわちいわゆるチップ・オン・チップと称される構造
を採用することによって、複数の半導体チップを高密度
に実装するための技術に関する。
いて所望の電子回路や半導体装置を製造する場合、半導
体チップの実装密度を高めることによって、電子回路や
半導体装置全体の小型化を図ることが強く要請される場
合が多い。この場合、複数の半導体チップを基板上に平
面的に配列しただけでは、その実装密度を高める上で一
定の限界がある。また、複数の半導体チップをワンチッ
プ化することは、半導体チップの製造作業が煩雑化する
ために、その製造コストは著しく高価となる。このた
め、従来では、半導体チップの実装密度を高める手段と
して、たとえば特開平2−74046号公報に記載され
ているいわゆるチップ・オン・チップと称される構造を
採用した手段がある。この手段は、本願の図17に示す
ように、たとえば2つの半導体チップ9a,9bを基板
90に実装する場合に、これら2つの半導体チップ9
a,9bを上下に積み重ねる手段である。また、上記基
板90には、有底状の凹部91が形成されており、この
凹部91の底面部に下側の半導体チップ9aが実装され
ている。
構造を採用する場合には、2つの半導体チップ9a,9
bのそれぞれの端子92,93を基板90の端子94に
対して適切に導電接続できるようにすることが要請され
る。一般に、2つの端子間を金線などのワイヤを用いて
導電接続する場合には、それら2つの端子間の高低差が
小さいほど、端子に対するワイヤの密着性を高めること
ができ、接続不良を少なくすることができる。また、一
般的なワイヤボンダーのキャピラリの上下方向の最大移
動ストロークは、基準高さから±300μm程度のスト
ローク範囲内に設定されているのが通例である。したが
って、上記図17に示した構造においては、ワイヤボン
ダーを用いたワイヤ接続作業を適切に行う観点からする
と、上側の半導体チップ9bの端子93と基板90の端
子94との高低差H1をできる限り小さくすることが要
請される。また、チップ・オン・チップの構造を採用し
た場合には、半導体チップを上下に重ねた部分の全体の
厚みができる限り大きくならないようにすることも要請
される。
みると、上記構造では、基板90に形成した凹部91内
に下側の半導体チップ9aを配置させている。このた
め、上記構造では、図18に示すように、基板90aの
フラットな上面に2つの半導体チップ9c,9dを実装
した場合と比較すると、上記凹部91の深さ寸法Sだ
け、全体の厚みを薄くすることができる利点が得られ
る。また、上側の半導体チップ9bの端子93と基板9
0の端子94との高低差H1についても、図18に示す
構造の高さH2よりも小さくすることができる。
来の手段では、次のような不具合を生じていた。
凹部91の底面部分に下側の半導体チップ9aを実装す
る手段であるために、基板90には有底状の凹部91を
形成する必要があり、その凹部91の形成作業が煩雑な
ものとなっていた。より具体的には、上記凹部91は、
その底部が閉じている必要があるために、貫通孔とは異
なり、打ち抜きプレスなどによって簡単に形成すること
は困難であり、たとえば貫通孔を形成した後にその貫通
孔の底部開口部を塞ぐ処理を施したり、あるいは基板表
面にマスクを施してからその基板にエッチング処理を施
すといった面倒な作業を行う必要がある。その結果、従
来では、基板90の加工コストが嵩み、半導体チップを
用いて構成される半導体装置や電子回路などの製造コス
トが高価となる不具合があった。
体チップ9a,9bの実装箇所の全体の厚み寸法は、こ
れら2つの半導体チップ9a,9bの厚みを合計した値
ではなく、常に、その値に凹部91の底部の肉厚tを加
えた値となる。したがって、従来では、半導体チップの
実装箇所の全体の厚みを小さくする上で、未だ改善の余
地があった。
肉厚が薄い場合には、必然的に凹部91の深さは浅くな
ってしまう。しかも、その深さ寸法は基板90の肉厚よ
りも小さくならざるを得ない。したがって、従来では、
基板90の厚みがある程度薄くなると、もはや凹部91
を形成することによって、2つの半導体チップ9a,9
bの高さを基板90に対して充分に低くすることは期待
できなくなる。その結果、従来では、たとえば基板90
として薄肉の部材を用いた場合には、上側の半導体チッ
プ9bの端子93の高さを低くできず、その端子93と
基板90の端子94とを適切にワイヤ接続することが困
難となる場合があった。このような不具合は、2つの半
導体チップ9a,9bとは別体の半導体チップを、上側
の半導体チップ9bの上にさらに重ねて実装し、その最
上部分に位置する半導体チップを基板の端子にワイヤ接
続するような場合には、より顕著となっていた。
出されたものであって、いわゆるチップ・オン・チップ
の構造を採用して半導体チップの高密度実装を図る場合
に、基板などの半導体チップを支持するための支持部材
に面倒な加工を施す必要性をなくして、全体の薄型化や
半導体チップの導電接続作業の適正化などが適切に図れ
るようにすることをその課題としている。
は、次の技術的手段を講じている。
半導体チップの実装構造は、端子を備えた主面をそれぞ
れ有する第1の半導体チップおよび第2の半導体チップ
が、第1の半導体チップの上に第2の半導体チップを重
ねた状態で所望の支持部材に実装されている、半導体チ
ップの実装構造であって、上記第1の半導体チップは、
その主面が上向きとされて上記支持部材の下面側に配置
されているとともに、上記支持部材には、上記第1の半
導体チップの端子の上方がこの支持部材によって覆われ
ないようにこの支持部材の厚み方向に貫通した開口孔が
設けられており、かつ上記第2の半導体チップは、その
主面が上向きとされて上記第1の半導体チップの端子を
覆わないように配されていることを特徴としている。
体チップとのそれぞれの端子は、上記支持部材の上面に
設けられている端子とワイヤ接続されている構成とする
ことができる。
ップは、支持部材の下面側に配置されているものの、こ
の第1の半導体チップの端子の上方が、支持部材や第2
の半導体チップによって覆われないようにできる。した
がって、第1の半導体チップを支持部材の下面側に配置
させたからといって、これに原因して第1の半導体チッ
プと支持部材に設けられている端子との導通接続が困難
になるといった不具合を回避することができ、第1の半
導体チップや第2の半導体チップに対する電気的な接続
を適切に図ることができる。
部材の下面側に配置しているために、この第1の半導体
チップの下方には支持部材が存在しない構造にすること
ができ、第1の半導体チップや第2の半導体チップの実
装箇所の全体の厚みを小さくすることができる。すなわ
ち、支持部材の有底状の凹部の底面部分に半導体チップ
を実装していた従来の手段では、その支持部材の底面部
分の厚み分だけ半導体チップの実装箇所の全体の厚みが
常に大きくなっていたが、本願発明ではそのようなこと
を回避することができる。したがって、全体の厚みを小
さくする上で、従来よりも有利となる。
部材の上面よりも低い位置へ確実に配置することが可能
となり、従来とは異なり、支持部材の肉厚が薄くなった
場合に第1の半導体チップや第2の半導体チップの高さ
を低くすることが困難になるといったことを生じないよ
うにすることができる。したがって、本願発明では、第
2の半導体チップの端子と支持部材の上面に設けられて
いる端子との高低差を小さくすることができる。その結
果、それらの端子をワイヤボンディング作業を採用して
結線接続するような場合には、その作業を適切に行うこ
とができる。
とは異なり、支持部材の厚み方向に貫通している。した
がって、この開口孔は、たとえば支持部材に打ち抜きプ
レス加工を施すといった簡単な作業工程によって非常に
簡易に、かつ迅速に形成することができる。その結果、
従来と比較すると、支持部材の加工作業が簡単になる分
だけ、その加工コストを下げることができ、全体の製造
コストを低減化することもできる。
フィルムに導電配線部を形成しているフィルム状の基
板、金属製のリードフレーム、または表面に導電配線部
を形成している板状の基板を用いることができる。
この第2の半導体チップと上記第1の半導体チップとは
別体の1または複数の他の半導体チップがさらに重ねて
設けられている構成とすることもできる。
半導体チップの実装構造は、端子を備えた主面をそれぞ
れ有する第1の半導体チップおよび第2の半導体チップ
が、第1の半導体チップの上に第2の半導体チップを重
ねた状態で所望の支持部材に実装されている、半導体チ
ップの実装構造であって、上記第1の半導体チップは、
その主面が上向きとされて上記支持部材の下面側に配置
されているとともに、上記支持部材には、上記第1の半
導体チップの端子の上方がこの支持部材によって覆われ
ないようにこの支持部材の厚み方向に貫通した開口孔が
設けられており、かつ上記第2の半導体チップは、その
主面が下向きにされてその端子が上記第1の半導体チッ
プの端子に導通接続されていることを特徴としている。
ップとのいずれか一方は、上記支持部材に設けられてい
る端子と電気的に接続されている構成とすることができ
る。
ップと第2の半導体チップとのいずれか一方のみを支持
部材の端子に接続すればよく、第1の半導体チップと第
2の半導体チップとのそれぞれを支持部材の端子に個別
に接続させる必要がなくなる。したがって、それらの接
続作業を容易にすることができる。
は、上記支持部材の端子は、上記支持部材の開口孔の縁
部からこの開口孔の内側方向に突出するタブ状の端子で
あり、かつ上記第1の半導体チップと第2の半導体チッ
プとのいずれか一方には、上記タブ状の端子に電気的に
導通して接続される端子が設けられている構成とするこ
とができる。
ップと第2の半導体チップとのいずれか一方についての
所定の導通接続を簡単に行うことが可能となる。
ては、上記第1の半導体チップと第2の半導体チップと
は、上記開口孔の外周縁をその上下から挟むようにして
その外周縁の下面と上面とにそれぞれ接着されている。
ップや第2の半導体チップの双方を支持部材に対して確
実かつ強固に接着することが可能となる。
ては、上記第1の半導体チップと第2の半導体チップと
は互いに接合されており、かつそれらのいずれか一方の
みが上記支持部材に接着されている。
ップと第2の半導体チップとのいずれか一方のみが支持
部材に接着されているに過ぎないものの、それら第1の
半導体チップと第2の半導体チップとは互いに接合され
ているために、これら2つの半導体チップの双方を支持
部材に対して適切に実装しておくことができる。上記構
成では、第1の半導体チップと第2の半導体チップとの
いずれか一方のみを支持部材に接着させればよいから、
それらの双方を支持部材に接着させる手段と比較する
と、支持部材に対する半導体チップの実装作業を簡略化
することができ、半導体チップの実装作業の効率を高め
ることが可能となる。
半導体チップの実装構造は、端子を備えた主面をそれぞ
れ有する第1の半導体チップおよび第2の半導体チップ
が、その第1の半導体チップの上に第2の半導体チップ
を重ねた状態で所望の支持部材に実装されている、半導
体チップの実装構造であって、上記第1の半導体チップ
は、その主面が上向きとされて上記支持部材の下面側に
配置されているとともに、上記支持部材には、上記第1
の半導体チップの端子の上方がこの支持部材によって覆
われないようにこの支持部材の厚み方向に貫通した複数
の開口孔が設けられていることにより、これら複数の開
口孔どうしの間を仕切る補助片部が形成されており、か
つ上記第1の半導体チップと第2の半導体チップとは、
上記補助片部をその上下から挟むようにしてこの補助片
部の下面と上面とにそれぞれ接着されていることを特徴
としている。
半導体チップの実装構造は、端子を備えた主面をそれぞ
れ有する第1の半導体チップおよび第2の半導体チップ
が、その第1の半導体チップの上に第2の半導体チップ
を重ねた状態で所望の支持部材に実装されている、半導
体チップの実装構造であって、上記第1の半導体チップ
は、その主面が上向きとされて上記支持部材の下面側に
配置されており、上記支持部材には、上記第1の半導体
チップの端子の上方がこの支持部材によって覆われない
ようにこの支持部材の厚み方向に貫通した開口孔が設け
られているとともに、この開口孔の周縁部の一部分から
この開口孔の内側方向へ延びる補助片部が形成されてお
り、かつ上記第1の半導体チップと第2の半導体チップ
とは、上記補助片部をその上下から挟むようにしてこの
補助片部の下面と上面とにそれぞれ接着されていること
を特徴としている。
ップや第2の半導体チップを支持部材の補助片部に対し
てその上下から挟み付けたかたちで接着することができ
るために、それら第1の半導体チップや第2の半導体チ
ップを支持部材に対して確実かつ強固に接着することが
可能となる。したがって、支持部材に対する第1の半導
体チップや第2の半導体チップの接合強度を高める上で
好ましい。
置が提供される。この半導体装置は、本願発明の第1な
いし第4のいずれかの側面によって提供される半導体チ
ップの実装構造を有していることに特徴づけられる。
1ないし第4の側面によって得られるのと同様な効果が
期待でき、半導体装置の製造コストの低減化や、全体の
薄型化を図ることができる。
くとも上記複数の半導体チップのそれぞれの主面とその
周辺部分とがモールド樹脂によって覆われている構成と
することができる。
よって各半導体チップの主面やその周辺部分に位置する
配線部分などの保護が適切に図られた半導体装置が得ら
れる。
上記支持部材は、薄肉の合成樹脂製フィルムに導電配線
部を形成しているフィルム状の基板であり、かつこの基
板の下面部には、上記複数の半導体チップの各端子と電
気的に導通するハンダボールからなる突起状の端子が設
けられている構成とすることができる。
子を構成するハンダボールを加熱し、リフローさせれ
ば、このハンダボールを介して半導体装置を所望の位置
に面実装することが可能となる。すなわち、上記構成に
よれば、支持部材としてフィルム状の基板を用いている
にもかかわらず、金属製のリードフレームを用いて作製
された半導体装置と同様に、ハンダリフローによって所
望の位置へ面実装可能な半導体装置を提供することがで
きる。このため、面実装タイプの半導体装置を製造する
場合において、比較的高価なリードフレームを用いる手
段に代えて、フィルム状の基板を用いることにより、半
導体装置の製造コストを低減することができる。
形態について、図面を参照しつつ具体的に説明する。
装構造を有する半導体装置中間品の一例を示す要部斜視
図である。図2は、図1のII−II拡大断面図である。
は、2つの半導体チップ2A,2Bを、それらの厚み方
向である上下方向に重ねた状態で基板1に実装し、かつ
それら2つの半導体チップ2A,2Bを金線などのワイ
ヤWを介して上記基板1の導電配線部10に導電接続し
た構造を有している。本実施形態では、上記半導体チッ
プ2A,2Bのうち、下側の半導体チップ2Aを第1の
半導体チップとし、上側の半導体チップ2Bを第2の半
導体チップとする。
たポリイミドなどの合成樹脂製フィルムを基材とするフ
ィルム状の基板であり、その長手方向に延びる両側縁部
には、この基板1を所定の移送経路に沿って移送するの
に利用される小径の孔11が一定ピッチ間隔で多数設け
られている。この基板1の表面には、銅箔が付着される
などして複数のワイヤボンディング用のパッド部を備え
た導電配線部10(図1では便宜上省略)が設けられて
いる。
貫通した平面視略矩形状の開口孔12が複数設けられて
いる。これら複数の開口孔12は、一定間隔Laを隔て
て隣り合う2つの開口孔12,12どうしが1組とされ
て、それらの開口孔12,12が上記基板1の長手方向
に適当な間隔で複数組並ぶように設けられている(図3
参照)。本実施形態では、上記各組の開口孔12,12
の間を仕切る帯状部分が、補助片部13とされている。
図2において、符号14で示す穴は、後述する半導体装
置を製造する工程において所定のハンダボールを導電配
線部10に導通させるためのスルーホールとして利用さ
れる穴である。
半導体チップ2Bは、たとえばLSIチップやその他の
ICチップとして構成されたものであり、シリコンチッ
プ上に所望の電子回路を集積させて一体的に造り込んだ
ものである。上記第1の半導体チップ2Aの一側面は、
複数の端子21を備えた主面20Aとされており、また
同様に、上記第2の半導体チップ2Bの一側面も、複数
の端子22を備えた主面20Bとされている。上記複数
の端子21,22のそれぞれは、ワイヤボンディング用
の比較的平坦なパッド部として構成されており、その材
質はたとえばアルミ製であるが、好ましくは、ワイヤW
との導電接続を良好にするための手段としてその表面に
金メッキが施されている。
20Aが上向きとなる姿勢に設定された上で、上記基板
1の下面側に実装されている。これに対し、上記第2の
半導体チップ2Bは、その主面20Bが上向きとなる姿
勢に設定された上で、上記基板1の上面側に実装されて
いる。より具体的には、上記第1の半導体チップ2Aの
主面20Aのうち、端子21形成されていない幅方向中
央部分は、基板1の補助片部13の下面に対して接着剤
層30を介して接着されており、これにより上記第1の
半導体チップ2Aの複数の端子21のそれぞれは、2つ
の開口孔12,12の下方または下部に配置されてい
る。一方、上記第2の半導体チップ2Bは、その主面2
0Bとは反対側の面が、上記補助片部13の上面に対し
て接着剤層31を介して接着されている。この第2の半
導体チップ2Bは、その横幅が第1の半導体チップ2A
の横幅よりも小さいものであり、第1の半導体チップ2
Aの複数の端子21の上方を覆わない位置に配されてい
る。
導体チップの実装方法によって得ることができる。
は、予め複数の開口孔12が設けられたものを用いる。
ただし、この基板1への各開口孔12の形成作業は、基
板1を移送してこの基板1に2つの半導体チップ2A,
2Bを実装する作業工程の前段において行うことが可能
である。上記各開口孔12は、貫通孔であるから、たと
えば基板1を打ち抜くプレス加工によって簡単に形成す
ることができる。次いで、上記基板1の移送経路におい
て、その補助片部13の上下両面に接着剤を塗布した後
には、チップマウント装置を用いて第2の半導体チップ
2Bを上記補助片部13の上面に載置する。また、第1
の半導体チップ2Aについては、上記補助片部13の下
面に対してその下方から接触させて接着させる。これに
より、図4に示すように、2つの半導体チップ2A,2
Bを互いに重ねた状態に基板1に接着することができ
る。
基板1の下面側に配置されているものの、その複数の端
子21は全て開口孔12の下方に位置しており、それら
の上方が基板1によって覆われていない開放状態となっ
ている。したがって、図2に示すように、第1の半導体
チップ2Aの各端子21と基板1の導電配線部10とを
ワイヤWを介して適切に導電接続することができる。上
記各端子21は、基板1の上面よりも僅かな寸法だけ下
方に位置する高さであるため、上記各端子21と導電配
線部10とを接続するワイヤWのボンディング作業は、
通常のワイヤボンダーを用いて適切に行うことができ
る。
1の半導体チップ2Aよりも上側に配置されているもの
の、この第2の半導体チップ2Bは実質的には基板1の
上面に実装されている。したがって、基板1の上面から
第2の半導体チップ2Bの端子22までの高さ寸法は、
この第2の半導体チップ2Bの厚み寸法と略同一であ
り、小さな寸法に設定することができる。その結果、第
2の半導体チップ2Bの各端子22と導電配線部10と
をワイヤWを用いて結線する作業についても、通常のワ
イヤボンダーを用いて適切に行うことができる。
イヤボンディング位置が、2つの半導体チップ2A,2
Bの各端子21,22のそれぞれの高さの中間の高さと
なっているために、基板1へのワイヤボンディング位置
を基準高さとすると、2つの半導体チップ2A,2Bの
いずれの端子21,22もその基準高さからさほど大き
く偏った高さにならないようにすることができる。この
ため、2つの半導体チップ2A,2Bの端子21,22
に対してワイヤボンディング作業を行うときにワイヤボ
ンダーのキャピラリが大きく斜めに傾くことを回避する
ことができ、端子21,22の接合面に対して垂直に近
い角度でキャピラリを押しつけることによって、導電接
続性の良好なワイヤボンディングが行えることとなる。
2A,2Bの実装部分の全体の厚みは、これら2つの半
導体チップ2A,2Bのトータルの厚みに基板1の厚み
を加えた寸法と略同一である。したがって、上記基板1
の厚みが小さい場合には、全体の厚みを小さくするのに
最適となる。さらに、上記2つの半導体チップ2A,2
Bは、基板1の補助片部13をその上下方向から挟み付
けたかたちでこの補助片部13に接着されているため
に、基板1に対するそれらの接着強度を高くすることも
できる。
線部10に対する複数本のワイヤWのボンディング作業
は、それらのボンディング位置が平面視千鳥状の配列と
なるように施されている。より具体的には、図2によく
表れているように、第1の半導体チップ2Aの端子21
に一端が接続されたワイヤW(W1)の導電配線部10
に対するボンディング位置N1と、第2の半導体チップ
2Bの端子22に一端が接続されたワイヤW(W2)の
導電配線部10に対するボンディング位置N2とは、そ
れらワイヤWが延びる方向に適当な寸法Lだけ互いに位
置ずれしており、一方のボンディング位置N2は他方の
ボンディング位置N1よりも半導体チップ2A,2Bか
ら遠ざかった位置となっている。
グすれば、導電配線部10におけるワイヤWのボンディ
ングピッチ間隔を実質的に広げることができ、導電配線
部10において互いに隣り合うワイヤWのボンディング
部分どうしが不当に導通し、短絡するといったことを防
止する上で好ましいものとなる。また、図2に示す側面
視方向から見た構造において、2種類のワイヤW1,W
2どうしが互いに重なった状態となることもない。この
ため、上記ワイヤWどうしが互いに接触して不当に導通
するといったことを解消する上でも、好都合となる。
の半導体チップを基板の導電配線部にワイヤ接続する場
合には、微細なピッチ間隔で多数本のワイヤボンディン
グを行わなければならない場合があるが、本実施形態に
おいて採用されている上述のワイヤ接続構造は、それら
多数本のワイヤどうしの不当な導通接触を防止する上で
有利である。また、ワイヤどうしが互いに接触しても、
これらのワイヤ間に電気的な短絡が生じないように、た
とえば表面全体をポリエチレンなどの絶縁材料によって
被覆したワイヤを用いるような手段を採用してもよい。
としての半導体装置を製造する方法およびその半導体装
置の構成の一例について説明する。
体装置を製造する作業工程を示す要部断面図である。図
6は、上記半導体装置中間品から製造された完成品とし
ての半導体装置Bの構成の一例を示す要部断面図であ
る。
を製造するには、まず図5に示すように、2つの半導体
チップ2A,2Bの実装箇所とその周辺部分とをモール
ド樹脂4によって覆う樹脂パッケージ作業を行う。この
樹脂パッケージ作業は、たとえばトランスファ成形法を
用いて、長尺状の基板1を樹脂成形用の金型の配置箇所
に対してその長手方向に移送させながら順次連続的に行
うことができる。モールド樹脂4としては、たとえば熱
硬化性のエポキシ樹脂を用いることができる。この樹脂
パッケージ作業により、2つの半導体チップ2A,2B
の主面20A,20B、ワイヤW、ワイヤWのボンディ
ング位置、およびその周辺部分を樹脂封止することがで
き、保護できることとなる。
のハンダボール5'を基板1の下面側に設けられている
複数の穴14の開口部分にそれぞれ接着させる。ハンダ
ボール5'の接着は、たとえば適当な接着剤を用いて行
えばよい。なお、上記複数の穴14の上方には、基板1
の導電配線部10が位置している。上記複数のハンダボ
ール5'の接着作業が終了した後には、その半導体装置
中間品を加熱炉内に搬入することによって上記複数のハ
ンダボール5'を一旦溶融させてから再硬化させる。こ
のようなハンダボール5'の加熱作業およびその硬化作
業は、基板1のハンダボール5'の接着面を下向きにし
たまま行うことが可能である。
記複数のハンダボール5'によって複数の突起状の端子
5が形成されることとなる。これらの端子5は、上記各
ハンダボール5'が加熱溶融したときにその一部が上記
各穴14内に流入することによって、その上部が基板1
の導電配線部10に導通している。また、その全体の形
状は、ハンダの表面張力によって略ボール状に固まった
形状となっており、その下端先端部は第1の半導体チッ
プ2Aの下面よりも適当な寸法L1だけ下方へ突出して
いる。このような端子5の形成作業が終了した後には、
長尺状の基板1を上記端子5の両側方の適当な位置N
3,N3において切断する。これにより、長尺状の基板
1から個々の半導体装置Bを順次切断分離し、多数の半
導体装置Bを連続して製造することができる。
基板に実装して用いる場合には、ハンダリフロー法によ
る面実装が簡単に行えることとなる。すなわち、上記半
導体装置Bの複数の端子5は、ハンダ製であるため、こ
の半導体装置Bを所望の回路基板上に載置した後に、こ
の回路基板を加熱炉内に搬入して上記端子5を加熱溶融
させると、この端子5が回路基板上の端子と適切に導通
接続することとなり、半導体装置Bの面実装作業が簡単
かつ確実に行えることとなる。
装構造を有する半導体装置中間品の他の例を示す要部断
面図である。なお、図7以降の各図においては、先の実
施形態と同一部分は、同一符号で示し、その詳細な説明
は省略する。
の半導体チップ2Cと第2の半導体チップ2Dとが、基
板1Aの導電配線部10Aに対してワイヤ接続されてお
らず、いわゆるタブ方式によって接続されている。より
具体的には、第2の半導体チップ2Dは、その主面20
Dが下向きとなる姿勢に設定された上で、接着剤層31
を介して上記基板1Aの補助片部13の上面に接着され
ている。上記主面20Dに設けられた複数の端子22A
は、下向きに突出したバンプ状の端子である。これに対
し、第1の半導体チップ2Cは、接着剤層30を介して
上記補助片部13の下面に接着されており、その上向き
状の主面20Cに、バンプ状の第1端子23と第2端子
24とをそれぞれ複数有している。上記第1端子23は
第2の半導体チップ2Dの端子22Aと導通接続されて
おり、また上記第2端子24は、基板1Aのタブ状の端
子15に導通接続されている。上記タブ状の端子15
は、基板1Aの表面に設けられた導電配線部10Aに繋
がった比較的厚肉でかつ硬質の銅などの導電部材を、開
口孔12の内側方向へ片もち梁状に突出させて構成され
たものである。上記タブ状の端子15と第2端子24と
の導通接続、および第1端子23と端子22Aとの導通
接続は、それらの端子間に異方性導電フィルム、あるい
は異方性導電接着剤を介在させてから、その接続対象部
分を加熱しつつそれらの端子どうしを互いに加圧接触さ
せることによって簡単に行うことができる。なお、異方
性導電接着剤または異方性導電フィルムとは、絶縁材料
の内部に導電性を有する粒子を拡散させた接着剤または
フィルムであって、バンプ状の端子などによって圧力が
加えられた部分間のみに導電性をもたせることができる
ように構成されたものである。
1の半導体チップ2Cが第2端子24を介して基板1A
に接続されているのに加え、第2の半導体チップ2Dに
ついては、端子22A、第1端子23、第1の半導体チ
ップ2Cの内部の配線部、および第2端子24を介して
タブ状の端子15に対して電気的に接続されている。本
願発明は、先の図1および図2に示した実施形態から理
解されるように、半導体チップへのワイヤ接続を簡易に
できるという好ましい効果が得られるが、本願発明に係
る半導体チップの実装構造では、必ずしも半導体チップ
をワイヤ接続する必要はなく、上記半導体中間品Aaの
ようにワイヤを用いることなく、半導体チップを基板の
所定位置に導電接続してもよい。なお、上記半導体装置
中間品Aaのように、第1の半導体チップ2Cと第2の
半導体チップ2Dとを互いに電気的に接続すれば、一方
の第1の半導体チップ2Cのみを基板1Aに対して電気
的に接続すればよいこととなって、2つの半導体チップ
2C,2Dの双方を基板1Aに対して直接接続する必要
がなくなるため、基板1Aに対して半導体チップを電気
的に接続する作業を集約して効率良く行うことが可能と
なる。
装構造の他の例を示す分解斜視図である。
Bに、平面視略H状の開口形状を有する開口孔12Aを
設けることにより、上記基板1Bには、その開口孔12
の周縁部の一部分からこの開口孔12Aの内側方向へ延
びる一対の補助片部13A,13Aを形成している。こ
れら一対の補助片部13A,13Aは、先の図3に示さ
れた補助片部13をその長手方向中間部分において2つ
の領域に分断したのと同様な構成となっている。
第2の半導体チップ2Bを実装する場合には、上記補助
片部13A,13Aをその上下から挟み付けるように、
上記補助片部13A,13Aの下面および上面に対して
第1の半導体チップ2Aと第2の半導体チップ2Bとを
それぞれ接着することができる。したがって、上記基板
1Bを用いた場合にも、先の図1および図2に示した実
施形態と同様に、2つの半導体チップ2A,2Bのそれ
ぞれを基板に対して確実かつ強固に接着することができ
る。上記補助片部13A,13Aを形成する開口孔12
Aは、たとえば平面視H状の打ち抜き刃を有する工具を
用いるなどして、やはり打ち抜きプレス加工などの作業
工程によって基板1Bに容易に形成することが可能であ
る。このように、本願発明でいう補助片部の具体的な形
成方法や形状などは限定されるものではない。むろん、
上記一対の補助片部13A,13Aのうち、一方を除去
するなどして、開口孔12A内に一つの補助片部13A
のみが突出した状態に設けられるようにしてもよく、補
助片部の具体的な数も問わない。
装構造に用いられる基板の他の例を示す要部斜視図であ
る。図10は、図9に示す基板を用いて構成された半導
体チップの実装構造の一例を示す要部断面図である。
矩形状の開口孔12Cを複数箇所設けたものであり、こ
の基板1Cには、先の各実施形態で設けられていた補助
片部13または補助片部13Aに相当する手段は設けら
れていない。図10に示す半導体チップの実装構造で
は、上記基板1Cの開口孔12Cの周縁部をその上下か
ら挟み付けるように、この開口孔12Cの周縁部の下面
に第1の半導体チップ2Eを接着剤層30Cを介して接
着するとともに、上記周縁部の上面に第2の半導体チッ
プ2Fを接着剤層31Cを介して接着している。このよ
うに、本願発明では、先に説明した補助片部に相当する
手段を基板に設けない場合であっても、2つの半導体チ
ップ2E,2Fによって基板1Cの一部を挟み付けるよ
うにしてそれら2つの半導体チップ2E,2Fの基板1
Cに対する接着を確実に行うことが可能である。なお、
図10に示す構造では、第1の半導体チップ2Eと第2
の半導体チップ2Fとがバンプ状の端子23,22Aを
介して互いに接続されているとともに、第2の半導体チ
ップ2Fが他のバンプ状の端子24Cを介して基板1C
の所定位置に接続されており、上記2つの半導体チップ
2E,2Fのそれぞれはワイヤボンディング手段を用い
ることなく、基板1Cの所定位置との電気的接続が図ら
れている。上記接着剤層31Cをたとえば異方性導電性
接着剤を用いた構成とすれば、第2の半導体チップ2F
を基板1Cに接着する作業と、端子24Cを基板1Cの
所定位置に導通接続する作業とが同時に行えることとな
る。
実装構造の他の例を示す要部断面図である。
12Cの外周縁の下面に第1の半導体チップ2Gが接着
剤層32を介して接着されており、この第1の半導体チ
ップ2Gの端子21は上記開口孔12Cに対面してい
る。一方、第2の半導体チップ2Hは、その主面20H
が上向きとされて、その下面部が上記第1の半導体チッ
プ2Gの主面20Hに接着剤層33を介して接着されて
いる。上記2つの半導体チップ2G,2Hの複数の端子
21,22は、ワイヤWを介して基板1Cの上面の所定
位置に導通接続されている。この図11に示す構造で
は、第2の半導体チップ2Hは、基板1Cに対して直接
的には接着されていない構造となっているが、この第2
の半導体チップ2Hは、基板1Cに対して適切に接着さ
れた第1の半導体チップ2Gに接着されていることによ
り、上記基板1Cに対して適切に位置決め固定された状
態に実装されている。
の半導体チップのそれぞれを基板に直接実装する必要は
なく、いずれか一方の半導体チップを基板に実装した上
で、他方の半導体チップをその一方の半導体チップに接
合した構造としてもよい。
導体チップの実装構造の他の例をそれぞれ示す要部断面
図である。
の半導体チップを上下に積み重ねるように実装した構造
となっている。具体的には、図12に示す構造では、先
の図1および図2に示した半導体チップの実装構造にお
いて、その第2の半導体チップ2Bの主面20B上に第
3の半導体チップ2Kをさらに接着し、この第3の半導
体チップ2Kの端子25をワイヤWを介して基板1の導
電配線部10のパッド状の端子に導電接続している。ま
た、図13に示す構造では、第1の半導体チップ2Lを
基板1の補助片部13の下面に接着剤層35を介して接
着するとともに、第2の半導体チップ2Mを上記補助片
部13の上面に接着剤層36を介して接着することによ
って、それらのバンプ状の端子26,26aどうしを互
いに導通接続する一方、上記第2の半導体チップ2Mの
上面には第3の半導体チップ2Nを接着している。この
第3の半導体チップ2Nの端子25aと上記第1の半導
体チップ2Lの端子25bとは、ワイヤWを介して基板
1の導電配線部10のパッド状の端子に導電接続されて
いる。
チップを上下に積み重ねるように実装しているために、
それらの半導体チップの集積密度を一層高めることが可
能である。また、図12に示す構造から明らかなよう
に、計3つの半導体チップ2A,2B,2Kのそれぞれ
をワイヤWを用いて基板1の所定位置に導電接続する場
合には、ワイヤWの数が一層多くなり、それら多数本の
ワイヤWの配線密度が高くなる。したがって、このよう
な場合には、同図に示すように、基板1上におけるワイ
ヤWのボンディング位置をワイヤWが延びる方向に位置
ずれさせて、各端子21,22,25のそれぞれに一端
が繋がった3種類のワイヤW(W1,W2,W3)が側
面視において互いに交差しないようにすることが好まし
い。
チップを上下に重ねて実装する場合に限らず、3つの半
導体チップを上下に重ねて実装する場合にも適用するこ
とができ、さらには4つの半導体チップ、あるいはそれ
以上の個数の半導体チップを上下に積み重ねた状態に実
装する場合にも適用することが可能である。本願発明で
は、要は、少なくとも2以上の半導体チップが上下に重
ねられた構造とされていればよく、その半導体チップの
具体的な数は問わない。また、本願発明では、第1の半
導体チップや第2の半導体チップに加えて、第3の半導
体チップをこれらに重ねて実装する場合に、この第3の
半導体チップを第2の半導体チップの下側に位置する第
1の半導体チップのさらに下面側に配置させるようにし
てもかまわない。
実装構造に適用されるリードフレームの一例を示す要部
平面図である。図15は、図14に示すリードフレーム
を用いて構成された半導体チップの実装構造の一例を示
す要部平面図である。図16は、リードフレームを用い
て製造された半導体装置の一例を示す要部断面図であ
る。
ば銅などの金属板に打ち抜きプレス加工を施して形成さ
れた長尺状の部材であり、従来において半導体装置の製
造に用いられているリードフレームと基本的な構成は共
通している。すなわち、このリードフレーム6は、半導
体チップを搭載させるためのダイパッド60をその長手
方向に一定間隔で複数箇所形成したものであり、このダ
イパッド60を支持するサポートリード61、上記ダイ
パッド60から離反して設けられた複数本の内部リード
62、およびこれら複数本の内部リード62とタイバー
63介して繋がった複数本の外部リード64を具備して
いる。ただし、このリードフレーム6は、ダイパッド6
0に2つの開口孔12B,12Bを形成しており、これ
ら開口孔12B,12Bの間に補助片部65を形成して
いる。
は、上記リードフレーム6の補助片部65をその上下か
ら挟み付けるように、第1の半導体チップ2Aと第2の
半導体チップ2Bとを上記補助片部65の下面と上面と
のそれぞれに接着している。ただし、第1の半導体チッ
プ2Aの上向きの主面に設けられている複数の端子21
は、開口孔12Bの下部または下方に位置し、その上方
が開放状態にある。したがって、第1の半導体チップ2
Aについては、その端子21をワイヤWを介して内部リ
ード62に適切に接続することができる。むろん、第2
の半導体チップ2Bの主面に設けられている複数の端子
22も、ワイヤWを介して内部リード62に接続するこ
とができる。
5に示した構造の2つの半導体チップ2A,2Bやその
周辺部分をモールド樹脂4aによって覆う樹脂パッケー
ジ作業を行った後に、リードフレーム6のフォーミング
加工を施すことによって得られる。このような樹脂パッ
ケージ作業やリードフレームのフォーミング加工作業
は、従来のリードフレームを用いた半導体装置の製造工
程における加工作業と同様であり、その詳細な説明は便
宜上省略するが、上記モールド樹脂4aによって半導体
チップ2A,2Bの主面や、ワイヤWなどの導電配線部
分が適切に保護される。また、外部リード64が半導体
装置Baのハンダ付け用の端子としての役割を果たし、
所望の部位への面実装などを適切に行うことができる。
チップが実装される支持部材としては、合成樹脂製の薄
肉のフィルム状の基板を用いる場合に限らず、金属製の
リードフレームを用いてもかまわない。さらに、本願発
明では、リードフレームに代えて、たとえば表面に導電
配線部を形成したセラミック製の板状の基板、あるいは
エポキシ樹脂などの合成樹脂製の板状の基板などを支持
部材として用いてもかまわない。本願発明にいう支持部
材の具体的な種類などは限定されるものではない。
限定されるものではない。本願発明でいう半導体チップ
の具体的な種類も勿論問わず、たとえば強誘電体メモリ
(ferroelectrics-RAM)などの各種のメモリ素子をはじ
めとして、その他の種々のICチップやLSIチップな
どの半導体チップを適用することができる。
る半導体装置中間品の一例を示す要部斜視図である。
する工程を示す要部斜視図である。
する工程を示す要部斜視図である。
導体装置を製造する作業工程を示す要部断面図である。
造された半導体装置の構成の一例を示す要部断面図であ
る。
る半導体装置中間品の他の例を示す要部断面図である。
例を示す分解斜視図である。
られる基板の他の例を示す要部斜視図である。
ップの実装構造の一例を示す要部断面図である。
の例を示す要部断面図である。
の例を示す要部断面図である。
の例を示す要部断面図である。
の例を示す要部断面図である。
の例を示す要部断面図である。
用されるリードフレームの一例を示す要部平面図であ
る。
れた半導体チップの実装構造の一例を示す要部平面図で
ある。
置の一例を示す要部断面図である。
要部断面図である。
す要部断面図である。
Claims (14)
- 【請求項1】 端子を備えた主面をそれぞれ有する第1
の半導体チップおよび第2の半導体チップが、第1の半
導体チップの上に第2の半導体チップを重ねた状態で所
望の支持部材に実装されている、半導体チップの実装構
造であって、 上記第1の半導体チップは、その主面が上向きとされて
上記支持部材の下面側に配置されているとともに、 上記支持部材には、上記第1の半導体チップの端子の上
方がこの支持部材によって覆われないようにこの支持部
材の厚み方向に貫通した開口孔が設けられており、か
つ、 上記第2の半導体チップは、その主面が上向きとされて
上記第1の半導体チップの端子を覆わないように配され
ている ことを特徴とする、半導体チップの実装構造。 - 【請求項2】 上記第1の半導体チップと上記第2の半
導体チップとのそれぞれの端子は、上記支持部材の上面
に設けられている端子とワイヤ接続されている、請求項
1に記載の半導体チップの実装構造。 - 【請求項3】 端子を備えた主面をそれぞれ有する第1
の半導体チップおよび第2の半導体チップが、第1の半
導体チップの上に第2の半導体チップを重ねた状態で所
望の支持部材に実装されている、半導体チップの実装構
造であって、 上記第1の半導体チップは、その主面が上向きとされて
上記支持部材の下面側に配置されているとともに、 上記支持部材には、上記第1の半導体チップの端子の上
方がこの支持部材によって覆われないようにこの支持部
材の厚み方向に貫通した開口孔が設けられており、か
つ、 上記第2の半導体チップは、その主面が下向きにされて
その端子が上記第1の半導体チップの端子に導通接続さ
れていることを特徴とする、半導体チップの実装構造。 - 【請求項4】 上記第1の半導体チップと第2の半導体
チップとのいずれか一 方は、上記支持部材に設けられて
いる端子と電気的に接続されている、請求項3に記載の
半導体チップの実装構造。 - 【請求項5】 上記支持部材の端子は、上記支持部材の
開口孔の縁部からこの開口孔の内側方向に突出するタブ
状の端子であり、かつ上記第1の半導体チップと第2の
半導体チップとのいずれか一方には、上記タブ状の端子
に電気的に導通して接続される端子が設けられている、
請求項4に記載の半導体チップの実装構造。 - 【請求項6】 上記第1の半導体チップと第2の半導体
チップとは、上記開口孔の外周縁をその上下から挟むよ
うにしてその外周縁の下面と上面とにそれぞれ接着され
ている、請求項1または3に記載の半導体チップの実装
構造。 - 【請求項7】 上記第1の半導体チップと第2の半導体
チップとは互いに接合されており、かつそれらのいずれ
か一方のみが上記支持部材に接着されている、請求項1
または3に記載の半導体チップの実装構造。 - 【請求項8】 端子を備えた主面をそれぞれ有する第1
の半導体チップおよび第2の半導体チップが、第1の半
導体チップの上に第2の半導体チップを重ねた状態で所
望の支持部材に実装されている、半導体チップの実装構
造であって、 上記第1の半導体チップは、その主面が上向きとされて
上記支持部材の下面側に配置されているとともに、 上記支持部材には、上記第1の半導体チップの端子の上
方がこの支持部材によって覆われないようにこの支持部
材の厚み方向に貫通した複数の開口孔が設けられている
ことにより、 これら複数の開口孔どうしの間を仕切る補
助片部が形成されており、かつ、 上記第1の半導体チップと第2の半導体チップとは、上
記補助片部をその上下から挟むようにしてこの補助片部
の下面と上面とにそれぞれ接着されていることを特徴と
する、半導体チップの実装構造。 - 【請求項9】 端子を備えた主面をそれぞれ有する第1
の半導体チップおよび第2の半導体チップが、第1の半
導体チップの上に第2の半導体チップを重ねた状態で所
望の支持部材に実装されている、半導体チップの実装構
造であって、 上記第1の半導体チップは、その主面が上向きとされて
上記支持部材の下面側 に配置されており、 上記支持部材には、上記第1の半導体チップの端子の上
方がこの支持部材によって覆われないようにこの支持部
材の厚み方向に貫通した開口孔が設けられているととも
に、この 開口孔の周縁部の一部分からこの開口孔の内側
方向へ延びる補助片部が形成されており、かつ、 上記第1の半導体チップと第2の半導体チップとは、上
記補助片部をその上下から挟むようにしてこの補助片部
の下面と上面とにそれぞれ接着されていることを特徴と
する、半導体チップの実装構造。 - 【請求項10】 上記支持部材は、薄肉の合成樹脂製フ
ィルムに導電配線部を形成しているフィルム状の基板、
金属製のリードフレーム、または表面に導電配線部を形
成している板状の基板である、請求項1ないし9のいず
れかに記載の半導体チップの実装構造。 - 【請求項11】 上記第2の半導体チップの上には、こ
の第2の半導体チップと上記第1の半導体チップとは別
体の1または複数の他の半導体チップがさらに重ねて設
けられている、請求項1ないし10のいずれかに記載の
半導体チップの実装構造。 - 【請求項12】 請求項1ないし11のいずれかに記載
の半導体チップの実装構造を有していることを特徴とす
る、半導体装置。 - 【請求項13】 少なくとも上記複数の半導体チップの
それぞれの主面とその周辺部分とがモールド樹脂によっ
て覆われている、請求項12に記載の半導体装置。 - 【請求項14】 上記支持部材はフィルム状の基板であ
り、かつこの基板の下面部には、上記複数の半導体チッ
プの各端子と電気的に導通するハンダボールからなる突
起状の端子が設けられている、請求項13に記載の半導
体装置。
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1997
- 1997-10-06 JP JP27270297A patent/JP3165959B2/ja not_active Expired - Fee Related
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