JP3707987B2 - Semiconductor device and module mounted with the semiconductor device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体チップを搭載した半導体装置に関するものであり、特に、D−RAM,S−RAM,M−ROMやフラッシュメモリ等の半導体メモリ、これらの半導体メモリを混載して複合メモリ化した大容量型のモジュール、又は、複数の半導体チップ又はセルを選択するためのロジック半導体素子を混載した装置に利用可能な半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、情報携帯端末装置、ICメモリカード、及び、電子スチルカメラ等に使用する半導体メモリの小型化及び大容量化が求められている。半導体メモリを含む一般的な半導体装置は、1枚の半導体チップを所定の形態の接続ピンを備えるリードフレームにボンディングした後に樹脂封止したものである。従来、半導体メモリの大容量化は、主基板(メインボード)上にSOP(Small Outline Package),CSP等のパッケージ形態の小型の半導体メモリを平面状に複数並べて配置したり、CSPやTCPなどのパッケージ形態の半導体メモリを高さ方向に累積搭載することにより、主基板の単位面積当たりに取り付けられている半導体メモリの数、即ち、単位面積当たりに搭載されている半導体チップの数を増やすことにより行っていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
図7の(a)は、はんだボール101a,101bを備える表面実装型の半導体装置100を示す。半導体装置100は、はんだボール101a,101bの取り付けられている位置の直上の位置にはんだ取り付け部102a,102bを備える。図7の(b)は、主基板110上のはんだ取り付け部111a,111bに上記半導体装置100のはんだボール101a,101bを取り付けた後、更に、その上に同一構成の半導体装置103,106を実装した状態を示す。半導体装置103のはんだボール104a,104bは、半導体装置100のはんだ取り付け部102a,102bにはんだ付けされる。半導体装置106のはんだボール107a,107bは、半導体装置103のはんだ取り付け部105a,105bにはんだ付けされる。
【0004】
はんだ付けは、半導体装置100を所定の位置に載置した主基板110を所定温度の雰囲気の炉内に置いてはんだボールを溶かして行う(いわゆるはんだリフロー処理)。半導体装置100を主基板110にはんだ付けした後、半導体装置100の上に半導体装置103を取り付ける際、再びはんだボール101a,101bのはんだを溶かすことなく、半導体装置103を半導体装置100にはんだ付けし、更に、この後に、はんだボール101a,101b,104a,104bのはんだを溶かすことなく、半導体装置106を半導体装置103にはんだ付けするには、各半導体装置の備えるはんだボール101a,101b、104a,104b、107a,107bは、順に融点の低いものを使用することが必要になる。このように、半導体装置101,102,103は、構成は同じであっても別々の融点のはんだボールを備えることが必要となり、製造コストが高くなる。
【0005】
図8の(a)は、接続ピン201a,201bを備える半導体装置200を示す図である。図8の(b)は、基板210のはんだ取り付け部211a,211bに半導体装置201の接続ピン201a,201bを接続した後、更に、同一形態の半導体装置202,204を積み重ねるように実装し、各接続ピン203a,203b、205a,205bを、各々はんだ取り付け部211a,211bにはんだ付けした状態を示す図である。図示するように、半導体装置202,204は、長さの異なる接続ピンを必要とする。このため、個々の半導体素子の生産性が低くなってしまう。
【0006】
また、上記図7及び図8に示す何れの場合も、積み重ねて実装する各半導体装置のはんだボール又は接続ピンの位置が同じ場所であれば良いが、それぞれのピンの位置が異なる場合、ダミーの接続ピンを設ける必要が生じ、半導体装置の設計の自由度や生産性に問題が生じる。
【0007】
上記の他、接続ピンをチップの片側に集めたパッケージ(例えば、SIP)形態の半導体装置を利用し、半導体装置の取り付けに必要な主基板上の面積を小さくして単位面積当たりに搭載可能なチップの数を増やすことも考えられる。図9の(a)は、パッケージの一端に集めた接続ピン301を備える半導体装置300を、主基板310のはんだ取り付け部311に取り付けた状態を示す図である。また、図9の(b)は、半導体装置300を基板310のはんだ取り付け部311に取り付けた後に、更にはんだ取り付け部312に半導体装置302の接続ピン303を接続し、はんだ取り付け部313に半導体装置304の接続ピン305を接続した状態を示す。当該手法では、各半導体装置300,302,304の接続ピン301,312,313の配列及び形状を統一する必要が無いため、上記図7及び図8に示す半導体装置に比べて半導体装置の設計の自由度を向上することができる。しかし、全ての接続ピンをパッケージの一端に集めるため、パッケージ内での配線の引き回しが複雑化し、場合によってはチップからの配線長に起因する不具合が生じる場合もある。また、パッケージの2辺又は4辺全てに接続ピンを備える場合に比べて、接続端子を備える辺が長くなるといった不都合が生じる。
【0008】
本発明は、上記従来の問題を解消し、設計の自由度を確保しつつも主基板の単位面積当たりに取り付ける半導体チップの数を増加した半導体装置、及び、当該半導体装置を取り付けたモジュールを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の半導体装置は、複数の半導体チップを搭載し、主基板に電気的に接続される接続部を備えた、プリント配線基板、からなる半導体装置において、プリント配線基板が、九十九折り状に折り曲げられており、接続部が、折曲部に設けられており、折り曲げられてできた各面が、対向して近接しており、且つ、主基板に対して垂直になるように折り曲げた場合に比べ、主基板に接続した時の高さが低くなるように、主基板に対して一方向に傾いている、ことを特徴とする。
【0010】
請求項2記載の半導体装置は、請求項1記載の半導体装置であって、折り曲げてできた各面が互いに平行に並んでいる、ことを特徴とする。
【0011】
請求項3記載の半導体装置は、請求項1又は請求項2に記載の半導体装置であって、接続部が設けられていない折曲部の内、少なくとも1以上の折曲部に、プリント配線基板を主基板に固定するための固定部を備えている、ことを特徴とする。
【0012】
請求項4記載の半導体装置は、請求項1乃至請求項3の何れかに記載の半導体装置であって、プリント配線基板の少なくとも折り曲げられている箇所が絶縁性のフィルム基板である、ことを特徴とする。
【0013】
請求項5記載の半導体装置は、請求項1乃至請求項4の何れかに記載の半導体装置であって、プリント配線基板の両面に配線が施されている、ことを特徴とする。
【0014】
請求項6記載の半導体装置は、請求項1乃至請求項5の何れかに記載の半導体装置であって、近接している面に、それぞれ搭載されている半導体チップが、絶縁シートを介して接している、ことを特徴とする。
【0015】
請求項7記載の半導体装置は、請求項1乃至請求項6の何れかに記載の半導体装置であって、複数の半導体チップが、プリント配線基板に、ワイヤボンディング方式により搭載されている、ことを特徴とする。
【0016】
請求項8記載の半導体装置は、請求項1乃至請求項6の何れかに記載の半導体装置であって、複数の半導体チップが、プリント配線基板に、フリップチップ方式により搭載されている、ことを特徴とする。
【0017】
請求項9記載の半導体装置は、請求項1乃至請求項6の何れかに記載の半導体装置であって、複数の半導体チップが、プリント配線基板に、ワイヤボンディング方式又はフリップチップ方式により搭載されている、ことを特徴とする。
【0018】
請求項10記載の半導体装置は、請求項1乃至請求項9の何れかに記載の半導体装置であって、プリント配線基板が、半導体チップ以外の電子部品も搭載している、ことを特徴とする。
【0019】
請求項11記載のモジュールは、請求項1乃至請求項10の何れかに記載の半導体装置が、接続されている主基板から成っている、ことを特徴とする。
【0022】
【発明の実施の形態】
(1)発明の概要
本発明の半導体装置は、複数の半導体チップを搭載し、長手方向に沿って九十九折り状に折り曲げて縮めたプリント配線基板と、当該折り曲げることにより生じる略U字状の曲部(谷の部分)に主基板に実装するための接続部を備えることを特徴とする(図3を参照)。上記プリント配線基板を九十九折り状に折り曲げることにより装置の小型化が図られ、主基板上に取り付ける単位面積当たりの半導体チップの数を増やすことができる。また、略U字状の曲部を複数設けるように折り曲げ、かつ、主基板との接続部を複数設けることにより、プリント配線基板上での配線の引き回しの自由度を向上することができる。
以下、上記特徴を具備する発明の実施の形態に係る半導体装置、及び、当該半導体装置を取り付けたモジュールについて、添付の図面を用いて説明する。
【0023】
(2)実施の形態
図1は、実施の形態にかかる半導体装置1で使用するプリント配線基板2と、当該プリント配線基板2の一部を拡大した断面を示す図である。プリント配線基板2は、絶縁性を有し、かつ屈曲可能な材料としてポリイミドを採用する。なお、ポリイミドの代わりに、ポリエステル等の薄いプリント配線基材を用いても良い。また、上記屈曲可能な材料は、折り曲げる位置のみに用いることとしても良い。
【0024】
なお、本実施形態で使用するプリント配線基板2のサイズとしては、長手方向の長さ(以下、長さLと表す)が短手方向の長さ(以下、幅Wと表す)よりも1.5倍以上の寸法であって、長さLは、約20mm〜200mmであり、幅Wは、約10mm〜40mmであり、厚みTは約0.05mm〜0.20mmの程度のものを想定している。
【0025】
プリント配線基板2は、厚さ12μm又は18μmの銅箔が表裏に貼られた厚さ50μmのポリイミド基材3に対し、まず、バイアホールを形成する箇所をレーザにより削孔し、当該削孔箇所に厚さ約10μmの銅メッキ4を施した後に、基板2の表裏に所定の配線パターン5をエッチングにより形成し、上記削孔箇所にソルダーレジスト6を埋め込むと共に、チップや部品を接続する電極、及び、基板の折り曲げ箇所を除くはんだ付けしない箇所にソルダーレジスト6を約20μm程度塗布して形成したものである。プリント配線基板2上の両面に配線パターンを有する箇所の厚みは、約74μmになる。上記削孔処理、銅メッキ処理、ソルダーレジスト6の埋め込み処理により表裏の配線を繋ぐバイアホールが形成される。
【0026】
図2の(a)は、図1で説明したプリント配線基板2の上面に半導体チップ10,11,12,13,14,15…を搭載し、下面に表面実装型のチップ抵抗、コンデンサ、トランジスタ等の電子部品21を取り付けた状態を示す断面図と、プリント配線基板2の一部を拡大した断面図を示す。各半導体チップ10〜15…は、プリント配線基板2にワイヤ(例えば、半導体チップ12ではワイヤ20)によりボンディングされている。プリント配線基板に半導体チップをワイヤボンディングにより取り付けることで、プリント配線基板の厚みの増加を抑制することができる。また、プリント配線基板に半導体チップ以外の電子部品も搭載することで、主基板への半導体チップ及び電子部品の実装点数を向上することができる。
【0027】
プリント配線基板2は、矢印で示す方向に折り曲げられ、完全に折り曲げられた状態で固定される。当該固定方法としては、プリント配線基板2を折り曲げることによりできる各面の幅方向(プリント配線基板2の短手方向)の両端部分をそれぞれ棒状又は板状の固定部材(図示せず)に取り付けて固定することが考えられる。なお、プリント配線基板2を折り曲げる場合、屈曲部分の配線が断線するのを防止するため、曲率半径が0.5mm以上になるように直径1mmの棒状の絶縁材をあてがいながら折り曲げる。基板の曲げに対する配線の強度に余裕がある場合には、曲率半径が0.5mm以下となるように折り曲げても良い。プリント配線基板2を折り曲げて固定したものが半導体装置1の完成品となる(後に説明する図3を参照)。
【0028】
プリント配線基板2の上面に搭載された各半導体チップ10〜15は、折り曲げた面毎に樹脂17,18,19,…により封止する。これにより、上記各半導体チップ10〜15を外部環境や機械的なストレスから保護する。上記樹脂封止した箇所17,18,19の厚みは、約1.0mmであり、プリント配線基板2の裏面に取り付けられる電子部品21の幅を約1.0mmとすると、この部分のプリント配線基板の厚みは、約2.1mmになる。
【0029】
図2の(b)は、プリント配線基板2を折り曲げる途中の状態を示す図である。このようにプリント配線基板2を九十九折り状に折り曲げることで、半導体装置1の長手方向の長さを縮めることができる。プリント配線基板2の略U字状の曲部には、主基板(図示せず)との接続部16a,16b,…を備える。なお、接続部16a,16b,…は、ピン状であっても良いし、はんだボールを有する形状であっても良い。当該接続部16a,16b,…については、以下に図3を参照しつつ説明する。
【0030】
図3の(a)は、半導体装置1を実装したモジュールの一部を示す図である。該モジュールは、単位面積当たりの半導体チップ及び電子部品の数を増やすことができるため、小型化及び高集積化を図ることができる。半導体装置1のモジュールの主基板50への実装は、接続部16a,16bを、主基板50に備える接続部51a,51bにはんだ付けして行う。半導体装置1は、長さL=48mm、幅W=35mmのサイズのプリント配線基板であって、当該プリント配線基板の両端から12mmの位置に接続部16a,16bを備えるプリント配線基板2を、前記接続部16a,16bの箇所が略U字状の谷になるように長手方向に12mm単位で九十九折り状に折り曲げ、折り曲げた状態で固定したものである。図示するように、折り曲げられたプリント配線基板2の各面を互いに平行になるように折り曲げることで、プリント配線基板2を最も縮めることができる。また、左端に位置する下部の曲部から右隣に位置する上部の曲部までの距離と、当該上部の曲部から右隣に位置する下部の曲部までの距離が同じになるように折り曲げる。これにより、折り曲げられたプリント配線基板2の各面を主基板50に対して垂直に設けることが可能となるため、当該半導体装置1の長さを最小にすることができる。本図に示す半導体装置1のサイズは、長さL1=約10.0mm(プリント配線基板の厚み2.1mm×4+折り曲げたプリント配線基板同士にできる間隙約0.5mm×3として求めた)、高さL2=約12mm、幅(奥行き)W=35mmとなる。このように、プリント配線基板2を折り曲げることにより装置の横幅を約80%縮めることができる。
【0031】
なお、プリント配線基板2を折り曲げることにより近接することになる半導体チップ同士の電気的な接触を防止するため、上記近接することになる半導体チップ同士の間に絶縁シートを挟むのが好ましい。以下に説明する各半導体装置1の変形例1〜3、半導体装置1’、半導体装置1’の変形例1,2において同じである。
【0032】
図3の(b)は、半導体装置1の変形例1を実装したモジュールの一部を示す図である。半導体装置1と同じ構成物には同じ参照番号を付して表す。当該半導体装置1の変形例1は、長さL=144mm、幅W=35mmのプリント配線基板2を使用し、当該プリント配線基板2の両端から12mmの位置に接続部16a,16bを備え、当該プリント配線基板2を、接続部16a,16bを設けた箇所が谷になるように長さ12mm単位で九十九折り状に折り曲げて固定したものである。この場合、半導体装置1の変形例1のサイズは、長さL1’=約30.7mm(プリント配線基板の厚みを含めた半導体チップ搭載部の一折2.1mm×12+折り曲げたプリント配線基板同士にできる間隙約0.5mm×11として求めた)、高さL2’=12mm、幅(奥行き)W=35mmとなる。このように、プリント配線基板2を折り曲げることにより装置の長さを約80%縮めることができる。
【0033】
図示するように、半導体装置1の変形例1では、当該装置を安定して主基板50に固定するため、6つある略U字状の曲部の内、両端に位置する曲部に主基板50との接続部16a,16bを設ける。
【0034】
なお、接続部を設ける位置及び数は、本例に限定されず、プリント配線基板2を安定して固定することができる場合には、接続部は、全部で6つある略U字状の曲部の内の1以上の曲部からなる組に設ければ良い。
【0035】
図3の(c)は、上記図3の(b)の場合において、更に、半導体装置1の変形例1をモジュールの主基板50により確実に固定するため、プリント配線基板2の残りの略U字状の曲部に固定部16cを追加した半導体装置1の変形例2を示す図である。当該変形例2の備える固定部16cに対応して、主基板50は支持部51cを備える。当該支持部51cは、上記固定部16cにはんだ付けされる。固定部16cを設けることで、半導体装置1の確実な固定が可能になり、必要な接続部の数が少ない場合、例えば、接続部16a1つで足りる場合に、不用な接続部(本例の場合、16b)を省くことができる。
なお、固定部を設ける位置及び数は、本例に限定されず、必要に応じて上記残りの略U字状の曲部の内の1以上の曲部からなる組に設ければ良い。
【0036】
図4は、図1で説明したプリント配線基板2に半導体チップ30,31,32,33,34,35,…をフリップチップ方式により実装した状態を示す図である。プリント配線基板に半導体チップをフリップチップ方式により取り付けることで、基板上の配線と半導体チップ間の絶縁性を高めることができる。図2に示す実装状態図と同じ構成物には同じ参照番号を付し、ここでの説明を省く。図示するように、各半導体チップ30〜35,…は、突起状の接続ピン(例えば、半導体チップ32ではピン36)を備える。各半導体チップ30〜35,…は、上記接続ピンによりプリント配線基板2に接続されている。なお、半導体チップ30〜35,…とプリント配線基板2との間の一般にアンダーフィルと呼ぶ界面に樹脂37,38,39,…を注入することにより、半導体チップの取り付け強度を向上することができる。
【0037】
図5(a)〜(c)は、図4を用いて説明したプリント配線基板2を所定の箇所で折り曲げてなる半導体装置1’並びにその変形例1及び2を実装したモジュールの一部を示す図である。
【0038】
図5(a)は、プリント配線基板2が、2回谷折り、1回山折りできる長さの場合に形成される半導体装置1’を示す図である。図5の(b)は、プリント配線基板2が、6回谷折り、5回山折りできる長さの場合に形成される半導体装置1’の変形例1を示す図である。図5の(c)は、上記図5の(b)の場合において、半導体装置1’の変形例1を主基板50により確実に固定するため、プリント配線基板2の残りの略U字状の曲部に固定部16cを追加した半導体装置1’の変形例2を示す図である。
【0039】
本図において示す各半導体装置は、プリント配線基板2への半導体チップの取り付け方式が異なるだけで、接続部16a,16c、固定部16cの位置及び個数に関しては、上記図3を用いて既に説明した半導体装置1、半導体装置1の変形例1,2についてのものと同じであり、ここでの重複した説明は省く。
【0040】
以下、主基板50からの高さに制限がある場合について考察する。図6は、図3の(b)に示したプリント配線基板2を用いて形成される半導体装置1の変形例3を示す図である。図示するように、半導体装置1の変形例3は、プリント配線基板2の略U字状の曲部の位置が所定量づつずれるように、下部の曲部から右隣に位置する上部の曲部までの距離に比べて、当該上部の曲部から右隣に位置する下部の曲部までの距離が所定量だけ短くなるようにプリント配線基板2を繰り返し折り曲げたものである。プリント配線基板2をこのように折り曲げることにより、半導体チップの取り付け面が主基板50に対して角度θだけ傾き、主基板50からの高さを低減することができる。なお、上記角度θは、半導体チップ及び電子部品を取り付けた状態のプリント配線基板2の厚みにもよるが約5°程度にまで傾けることができる。
なお、プリント配線基板2に半導体チップをフリップチップボンド方式により取り付けた場合であっても同様である。
半導体チップをワイヤボンド方式及びフリップチップ方式により取り付けることで、プリント配線基板の厚みの増加を抑制しつつ、基板上の配線と半導体チップ間の絶縁性を高めることができる。
【0041】
【発明の効果】
請求項1記載の半導体装置は、折り曲げたプリント配線基板の各面を当該半導体装置を実装する主基板に対して傾けることで、主基板からの高さを低くすることができる。これにより、主基板からの高さに制限がある場合に対処することができる。
【0042】
請求項2記載の半導体装置は、上記何れかの半導体装置において、折り曲げてできた各面を互いに平行に並べることにより、プリント配線基板の長さを縮めて半導体装置の小型化を図ることができる。
【0043】
請求項3記載の半導体装置は、上記何れかの半導体装置において、接続部の設けられていない折曲部の内、少なくとも1以上の折曲部に、プリント配線基板を主基板に固定するための固定部を設けることにより、より確実に装置を主基板に固定することができる。
【0044】
請求項4記載の半導体装置は、上記何れかの半導体装置において、上記プリント配線基板の内、少なくとも折り曲げられる箇所を絶縁性のフィルム基板とすることで、プリント配線基板に半導体チップを搭載した後に当該基板を折り曲げることを容易にすることができる。
【0045】
請求項5記載の半導体装置は、上記何れかの半導体装置において、両面に配線を有するプリント配線基板を使用することで、半導体チップを含む電子部品の実装密度を向上することができる。
【0046】
請求項6記載の半導体装置は、上記何れかの半導体装置において、上記プリント配線基板が曲部において折り曲げられていることによって近接している半導体チップの間に絶縁シートを備える。これにより、プリント配線基板の長さをより狭めて、半導体装置の小型化を図ることができる。
【0047】
請求項7記載の半導体装置は、上記何れかの半導体装置において、プリント配線基板に半導体チップをワイヤボンディングにより取り付けることで、プリント配線基板の厚みの増加を抑制することができる。
【0048】
請求項8記載の半導体装置は、請求項1乃至請求項6の何れかに記載の半導体装置において、プリント配線基板に半導体チップをフリップチップ方式により取り付けることで、基板上の配線と半導体チップ間の絶縁性を高めることができる。
【0049】
請求項9記載の半導体装置は、請求項1乃至請求項6の何れかに記載の半導体装置において、必要に応じて、半導体チップをワイヤボンド方式及びフリップチップ方式により取り付けることで、プリント配線基板の厚みの増加を抑制しつつ、基板上の配線と半導体チップ間の絶縁性を高めることができる。
【0050】
請求項10記載の半導体装置は、上記何れかの半導体装置において、上記プリント配線基板に半導体チップ以外の電子部品も搭載することで、主基板への半導体チップ及び電子部品の実装点数を向上することができる。
【0051】
請求項11記載の半導体装置は、上記何れかの半導体装置を用いることで単位面積当たりの半導体チップ及び電子部品の数を増やすことができるため、小型化及び高集積化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施の形態に係る半導体装置で用いるプリント配線基板の構成を示す図である。
【図2】 図1に示したプリント配線基板に半導体チップを搭載した状態を示す図である。
【図3】 図2に示すように半導体チップを搭載し、所定の箇所で折り曲げられたプリント配線基板を主基板に取り付けた状態を示す図である。
【図4】 図1で示したプリント配線基板に半導体チップを搭載した状態を示す図である。
【図5】 図4に示すように半導体チップを搭載し、所定の箇所で折り曲げられたプリント配線基板を主基板に取り付けた状態を示す図である。
【図6】 プリント配線基板の折り曲げ方の変形例について説明する図である。
【図7】 従来の半導体装置を主基板に高さ方向に積み上げて取り付けた場合を示す図である。
【図8】 従来の半導体装置を主基板に高さ方向に積み上げて取り付けた場合を示す図である。
【図9】 一端に接続ピンを備える従来の半導体装置を主基板に取り付けた状態を示す図である。
【符号の説明】
1,1’ 半導体装置、2 プリント配線基板、3 ポリイミド基材、4 銅メッキ、5 配線パターン、6 ソルダーレジスト、10,11,12,13,14,15,30,31,32,33,34,35 半導体チップ、16a,16b 接続部、16c 固定部、17,18,19 樹脂、20 ワイヤ、21 電子部品、50 主基板。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device on which a semiconductor chip is mounted. In particular, the present invention relates to a semiconductor memory such as a D-RAM, S-RAM, M-ROM, flash memory, etc. The present invention relates to a semiconductor device that can be used for a device in which a capacitive module or a logic semiconductor element for selecting a plurality of semiconductor chips or cells is mixedly mounted.
[0002]
[Prior art]
In recent years, there has been a demand for downsizing and increasing the capacity of semiconductor memories used for portable information terminals, IC memory cards, electronic still cameras, and the like. A general semiconductor device including a semiconductor memory is obtained by bonding one semiconductor chip to a lead frame having a predetermined form of connection pins and then sealing with resin. Conventionally, the capacity of a semiconductor memory has been increased by arranging a plurality of small semiconductor memories in a package form such as SOP (Small Outline Package) and CSP on a main board (main board) in a plane, or by using CSP, TCP, etc. By accumulatively mounting package-type semiconductor memories in the height direction, by increasing the number of semiconductor memories attached per unit area of the main substrate, that is, by increasing the number of semiconductor chips mounted per unit area I was going.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
FIG. 7A shows a surface-
[0004]
Soldering is performed by placing the
[0005]
FIG. 8A shows a
[0006]
Further, in any of the cases shown in FIG. 7 and FIG. 8, the positions of the solder balls or connection pins of the semiconductor devices stacked and mounted may be the same, but if the positions of the pins are different, There is a need to provide connection pins, which causes problems in the degree of freedom in design and productivity of the semiconductor device.
[0007]
In addition to the above, a package (for example, SIP) type semiconductor device in which connection pins are gathered on one side of the chip is used, and the area on the main substrate necessary for mounting the semiconductor device can be reduced and mounted per unit area. It is possible to increase the number of chips. FIG. 9A is a diagram illustrating a state in which the
[0008]
The present invention provides a semiconductor device in which the number of semiconductor chips to be attached per unit area of a main substrate is increased while eliminating the above-described conventional problems and ensuring a degree of design freedom, and a module to which the semiconductor device is attached. The purpose is to do.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The semiconductor device according to
[0010]
A semiconductor device according to a second aspect is the semiconductor device according to the first aspect, wherein the bent surfaces are arranged in parallel to each other.
[0011]
The semiconductor device according to claim 3 is the semiconductor device according to
[0012]
A semiconductor device according to a fourth aspect is the semiconductor device according to any one of the first to third aspects, wherein at least a bent portion of the printed wiring board is an insulating film substrate. And
[0013]
A semiconductor device according to a fifth aspect is the semiconductor device according to any one of the first to fourth aspects, wherein wiring is provided on both surfaces of the printed wiring board.
[0014]
A semiconductor device according to a sixth aspect is the semiconductor device according to any one of the first to fifth aspects, wherein the semiconductor chips mounted on the adjacent surfaces are in contact with each other through an insulating sheet. It is characterized by that.
[0015]
A semiconductor device according to a seventh aspect is the semiconductor device according to any one of the first to sixth aspects, wherein a plurality of semiconductor chips are mounted on a printed wiring board by a wire bonding method. Features.
[0016]
The semiconductor device according to claim 8 is the semiconductor device according to any one of
[0017]
A semiconductor device according to a ninth aspect is the semiconductor device according to any one of the first to sixth aspects, wherein a plurality of semiconductor chips are mounted on a printed wiring board by a wire bonding method or a flip chip method. It is characterized by that.
[0018]
A semiconductor device according to a tenth aspect is the semiconductor device according to any one of the first to ninth aspects, wherein the printed wiring board is mounted with an electronic component other than the semiconductor chip. .
[0019]
A module according to an eleventh aspect is characterized in that the semiconductor device according to any one of the first to tenth aspects comprises a connected main substrate.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(1) Summary of the invention
A semiconductor device according to the present invention includes a printed wiring board on which a plurality of semiconductor chips are mounted, folded into a ninety-nine fold along the longitudinal direction, and a substantially U-shaped curved portion (valley of the valley) generated by the folding. And a connecting portion for mounting on the main board (see FIG. 3). By bending the printed wiring board into a 99-fold shape, the apparatus can be miniaturized, and the number of semiconductor chips per unit area to be mounted on the main board can be increased. Further, by bending so as to provide a plurality of substantially U-shaped curved portions and providing a plurality of connection portions with the main substrate, the degree of freedom in routing the wiring on the printed circuit board can be improved.
Hereinafter, a semiconductor device according to an embodiment of the invention having the above characteristics and a module to which the semiconductor device is attached will be described with reference to the accompanying drawings.
[0023]
(2) Embodiment
FIG. 1 is a diagram illustrating a printed wiring board 2 used in the
[0024]
The size of the printed wiring board 2 used in the present embodiment is as follows: 1. The length in the longitudinal direction (hereinafter referred to as length L) is less than the length in the short direction (hereinafter referred to as width W). It is assumed that the dimension is 5 times or more, the length L is about 20 mm to 200 mm, the width W is about 10 mm to 40 mm, and the thickness T is about 0.05 mm to 0.20 mm. ing.
[0025]
The printed wiring board 2 is formed by first drilling a portion for forming a via hole with a laser on a polyimide base material 3 having a thickness of 12 μm or 18 μm and having a copper foil pasted on both sides thereof. After the copper plating 4 having a thickness of about 10 μm is applied, a
[0026]
FIG. 2A shows a
[0027]
The printed wiring board 2 is bent in the direction indicated by the arrow and is fixed in a completely bent state. As the fixing method, both end portions in the width direction (short direction of the printed wiring board 2) of each surface that can be formed by bending the printed wiring board 2 are attached to a rod-like or plate-like fixing member (not shown). It may be fixed. When the printed wiring board 2 is bent, in order to prevent the wiring at the bent portion from being disconnected, the printed wiring board 2 is bent while applying a rod-shaped insulating material having a diameter of 1 mm so that the radius of curvature is 0.5 mm or more. When there is a margin in the strength of the wiring with respect to the bending of the substrate, the wiring may be bent so that the radius of curvature is 0.5 mm or less. A product obtained by bending and fixing the printed wiring board 2 is a completed product of the semiconductor device 1 (see FIG. 3 described later).
[0028]
Each semiconductor chip 10-15 mounted on the upper surface of the printed wiring board 2 is sealed with
[0029]
FIG. 2B is a diagram showing a state in the middle of bending the printed wiring board 2. In this way, the length of the
[0030]
FIG. 3A shows a part of a module on which the
[0031]
In addition, in order to prevent electrical contact between semiconductor chips that come close to each other when the printed wiring board 2 is bent, it is preferable to sandwich an insulating sheet between the semiconductor chips that come close to each other. The same applies to
[0032]
FIG. 3B is a diagram illustrating a part of a module on which the first modification of the
[0033]
As shown in the figure, in
[0034]
Note that the positions and the number of connecting portions are not limited to this example, and when the printed wiring board 2 can be stably fixed, the connecting portions include a total of six approximately U-shaped bends. What is necessary is just to provide in the group which consists of one or more music parts among the parts.
[0035]
FIG. 3C shows the remaining U of the printed wiring board 2 in order to securely fix the
Note that the position and number of the fixing portions are not limited to this example, and may be provided in a group including one or more of the remaining substantially U-shaped bending portions as necessary.
[0036]
4 is a diagram showing a state in which the semiconductor chips 30, 31, 32, 33, 34, 35,... Are mounted on the printed wiring board 2 described in FIG. By attaching the semiconductor chip to the printed wiring board by the flip chip method, the insulation between the wiring on the board and the semiconductor chip can be improved. The same components as those in the mounting state diagram shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted here. As shown in the drawing, each of the semiconductor chips 30 to 35,... Has a protruding connection pin (for example, the
[0037]
FIGS. 5A to 5C show a part of a module in which the
[0038]
FIG. 5A is a diagram showing a
[0039]
Each semiconductor device shown in this figure is different only in the mounting method of the semiconductor chip to the printed wiring board 2, and the positions and the number of the connecting
[0040]
Hereinafter, a case where the height from the
The same applies to the case where a semiconductor chip is attached to the printed wiring board 2 by the flip chip bonding method.
By attaching the semiconductor chip by the wire bond method and the flip chip method, it is possible to improve the insulation between the wiring on the substrate and the semiconductor chip while suppressing an increase in the thickness of the printed wiring substrate.
[0041]
【The invention's effect】
In the semiconductor device according to the first aspect, the height from the main substrate can be lowered by inclining each surface of the printed printed circuit board with respect to the main substrate on which the semiconductor device is mounted. Thereby, it is possible to cope with a case where the height from the main board is limited.
[0042]
According to a second aspect of the present invention, in the semiconductor device according to any one of the above, the lengths of the printed wiring board can be reduced and the semiconductor device can be miniaturized by arranging the bent surfaces in parallel with each other. .
[0043]
According to a third aspect of the present invention, there is provided the semiconductor device according to any one of the above semiconductor devices, wherein the printed wiring board is fixed to the main substrate in at least one of the bent portions not provided with the connection portion. By providing the fixing portion, the apparatus can be more securely fixed to the main board.
[0044]
The semiconductor device according to claim 4 is the semiconductor device according to any one of the above semiconductor devices, wherein at least a portion to be bent of the printed wiring board is an insulating film substrate, and the semiconductor chip is mounted on the printed wiring board. It is possible to easily bend the substrate.
[0045]
The semiconductor device according to
[0046]
According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the above semiconductor devices, an insulating sheet is provided between adjacent semiconductor chips by bending the printed wiring board at a curved portion. Thereby, the length of the printed wiring board can be further reduced, and the semiconductor device can be miniaturized.
[0047]
According to a seventh aspect of the present invention, in any of the above semiconductor devices, an increase in the thickness of the printed wiring board can be suppressed by attaching a semiconductor chip to the printed wiring board by wire bonding.
[0048]
The semiconductor device according to claim 8 is the semiconductor device according to any one of
[0049]
A semiconductor device according to a ninth aspect is the semiconductor device according to any one of the first to sixth aspects, wherein a semiconductor chip is attached by a wire bond method and a flip chip method as necessary, so that the printed circuit board The insulation between the wiring on the substrate and the semiconductor chip can be enhanced while suppressing the increase in thickness.
[0050]
11. The semiconductor device according to
[0051]
In the semiconductor device according to the eleventh aspect, the number of semiconductor chips and electronic components per unit area can be increased by using any one of the semiconductor devices described above, and therefore, miniaturization and high integration can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a printed wiring board used in a semiconductor device according to an embodiment.
2 is a view showing a state in which a semiconductor chip is mounted on the printed wiring board shown in FIG. 1;
FIG. 3 is a view showing a state where a printed wiring board mounted with a semiconductor chip and bent at a predetermined position is attached to a main board as shown in FIG. 2;
4 is a view showing a state in which a semiconductor chip is mounted on the printed wiring board shown in FIG. 1. FIG.
5 is a view showing a state in which a semiconductor chip is mounted as shown in FIG. 4 and a printed wiring board bent at a predetermined position is attached to a main board. FIG.
FIG. 6 is a diagram illustrating a modification example of a method of bending a printed wiring board.
FIG. 7 is a diagram showing a case where conventional semiconductor devices are stacked and attached to a main substrate in the height direction.
FIG. 8 is a diagram illustrating a case where conventional semiconductor devices are stacked and attached to a main substrate in a height direction.
FIG. 9 is a view showing a state in which a conventional semiconductor device having a connection pin at one end is attached to a main substrate.
[Explanation of symbols]
1,1 'semiconductor device, 2 printed wiring board, 3 polyimide substrate, 4 copper plating, 5 wiring pattern, 6 solder resist, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 30, 31, 32, 33, 34 , 35 Semiconductor chip, 16a, 16b connection portion, 16c fixing portion, 17, 18, 19 resin, 20 wires, 21 electronic components, 50 main board.
Claims (11)
プリント配線基板が、九十九折り状に折り曲げられており、
接続部が、折曲部に設けられており、
折り曲げられてできた各面が、対向して近接しており、且つ、主基板に対して垂直になるように折り曲げた場合に比べ、主基板に接続した時の高さが低くなるように、主基板に対して一方向に傾いていることを特徴とする半導体装置。In a semiconductor device comprising a printed wiring board, which includes a plurality of semiconductor chips and includes a connection portion that is electrically connected to the main board.
The printed wiring board is folded into ninety-nine folds,
The connecting part is provided in the bent part,
Compared to the case where the bent surfaces are close to each other and are bent so as to be perpendicular to the main substrate, the height when connected to the main substrate is reduced. A semiconductor device, wherein the semiconductor device is inclined in one direction with respect to a main substrate.
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