JP3832170B2 - Multi-bare chip assembly - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はマルチチップパッケージ、半導体装置、ならびに電子機器に係り、半導体チップを3次元実装した構成のマルチチップパッケージ、半導体装置、ならびに電子機器に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、電子機器の高性能化、小型化に伴って1つのパッケージ内に複数の半導体チップを配置してマルチベアチップ実装体を構成し、これを基板に実装しあるいは樹脂封止することによってマルチチップパッケージ(Multi Chip Package)とすることにより、半導体装置の高機能化と小型化とが図られている。そして、マルチチップパッケージには、複数の半導体チップを平面的に並べたものと、複数の半導体チップを厚み方向に積層したものとがある。半導体チップを平面的に並べたマルチチップパッケージは、広い実装面積を必要とするため、電子機器の小型化への寄与が小さい。このため、半導体チップを積層したスタックドMCPの開発が盛んに行われている。
【0003】
この種のパッケージ構造としては、実開昭62−158840号、特開平6−37250号の公報に開示されているように、複数の半導体チップを外形寸法の大きさにしたがってピラミッド状に積層し、各半導体チップの端子電極をワイヤボンディングによって接続する構成となっているのが一般的である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来構造のマルチチップパッケージでは、積層する順位がチップサイズによって規制されてしまい、積層の自由度が少なくない欠点がある。すなわち、上位に積層されるチップは下位にあるチップよりもサイズが小さくなければならず、同一サイズのチップの積層はできない。また、チップ間の端子電極の接続にワイヤボンディングを利用して行なうが、端子間距離が一定していないため、ワイヤ長さが種々にわたってしまい、ボンディング長さに起因する電気的特性の劣化が生じてしまう問題もある。更に、積層するチップの下位チップは必ず上位チップよりは端子電極の形成領域が露出している必要があり、チップサイズに限定要件があるため、設計自由度が極めて小さいという問題もある。
【0005】
本発明は、上記従来の問題点に着目し、同一サイズであっても異種サイズであっても半導体チップの3次元実装が容易にできるマルチベアチップ実装体、マルチチップパッケージおよびこれを用いた半導体装置ならびに電子機器を提供することを目的とする。また、電気的特性の劣化を最小にすることのできるマルチベアチップ実装体、マルチチップパッケージおよびこれを用いた半導体装置ならびに電子機器を提供することを目的とする。また、チップサイズに影響を受けずに3次元実装できるようにすることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
また、本発明に係るマルチベアチップ実装体は、一つの回路装置を構成する異なる種類の半導体チップ同士に共通する電極を同一の配列パターンで各チップにおける隣接する2辺の範囲内に集中配置し、前記2辺を整列させて異種半導体チップを積層した積層体の端面部分で共通電極の導通接続をなして構成するようにしてもよい。この場合には、少なくとも同一種類の半導体チップは連続積層することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係るマルチベアチップ実装体、マルチチップパッケージ、半導体装置、ならびに電子機器の具体的実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【0012】
図1(1)、(2)は第1の実施形態に係るマルチベアチップ実装体1をプリント基板2に実装した状態の概略斜視図と平面図である。この実施形態に係るマルチベアチップ実装体1は同じサイズの2枚の半導体チップ3A、3Bを上下に積層して構成されるているが、上層のチップ3Aを下層のチップ3Bに対して平面位置をずらして積層するようにしている。実施形態では、両チップ3A、3Bを縁辺が整合するように積層させた状態から、上層チップ3Aを下層チップ3Bの対角線に沿って平面移動させ、下層チップ3Bのチップ端子4Bの形成領域が露出するようにして接着積層するようにしている。この場合、チップ端子4Bはこの露出縁辺に集中して配置するようにする。また、上層チップ3Aには下層チップ3Bとの共通投影面(図1(2)のハッチング部分)上にあるチップ縁辺にチップ端子4Aを配列させている。
【0013】
プリント基板2上に上記した半導体チップ3A、3Bを積層した後、ワイヤボンディングにより端子接続をなすが、下層チップ3Bのチップ端子4Bをプリント基板2に形成されている外部端子5Bにワイヤボンディングをなし、しかる後、上層チップ3Aのチップ端子4Aをプリント基板2の外部端子5Aにワイヤボンディングを行なって接続が行なわれる。その後は図示しないが樹脂モールドにより全体を被覆することによりマルチチップパッケージが形成される。
【0014】
このような実施形態では、マルチベアチップ実装体1を既存のワイヤボンディング技術を用いて形成することができ、同一サイズの半導体チップ3A、3Bのマルチチップ化が可能となる。すなわち、上層チップ3Aをワイヤボンディングする際に、そのチップ端子4Aが下層チップ3Bに対して積層した際の共通投影面上にあるチップ縁辺に集中配列されているので、ボンディングツールによる圧下力を下層チップ3Bが支えるので、ワイヤボンディングを利用した実装が可能となるのである。
【0015】
なお、上層チップ3Aの平面移動方向は下層チップ3Bの対角線に沿った方向としてチップ2辺に端子4Aを集中配置するようにしているが、チップ端子数が少なければチップ縁辺に沿ったX方向もしくはY方向に平面移動させて積層し、1辺のみにチップ端子4Aを配置するようにしてもよい。また、3層以上の多層構造とする場合は、上層チップの端子配列は下位のチップ層との共通投影面上にある縁辺に集中配置する。
【0016】
図2は実施形態に係るマルチベアチップ実装体1をプリント回路基板12に実装した状態のマルチチップパッケージ10の概略斜視図であり、図3はマルチチップパッケージ10の端子間接続状態の説明断面図である。これらに図示しているように、マルチチップパッケージ10は、異種サイズの複数の半導体チップ14A、14B、14Cをそれらの隣接する2辺が整列するように上下に積層して構成されている。換言すれば、半導体チップ14A、14B、14Cのサイズの如何に拘わらず、それらの一つのコーナ部分が一致するように積層するのである。この実施形態では、上層には正方形をなす最小半導体チップ14Aが配置され、その下位の中間層には一回り大きい正方形サイズの半導体チップ14Bが配置され、最下層の半導体チップ14Aは、上記正方形半導体チップ14Bの1辺長さより長い長辺と、正方形半導体チップ14Bの1辺長さよりは短い短辺を有する長方形半導体チップ14Cが配置されるように積層されている。そして、同一サイズの複数の最小半導体チップ14Aは縁辺を揃えて連続して積層するようにしている(図示の例では3層)。
【0017】
このように同一または異種サイズの複数の半導体チップ14A、14B、14Cをそれらの隣接する2辺16X、16Yを整列するように一つのコーナが一致するようにして積層させるため、各半導体チップ14(14A、14B、14C)では、次のような構成を採用している。すなわち、各半導体チップ14A、14B、14Cに共通する端子を上記整列された縁辺16X、16Y側に集中させているのである。例えば、半導体チップ14をメモリ素子として構成した場合、電源ライン、データライン、アドレスラインなどの電極端子、あるいはライトイネーブルなどの制御端子を共通にすることができる。したがって、このような共通端子18n(n=1、2、………n)を各半導体チップ14における整列縁辺16X、16Yに集中配置するようにしている。このとき、各半導体チップ14の共通端子の配列パターンを一致させる。もちろん、端子ピッチ間隔も一定にすることが望ましい。このようにすることにより、各半導体チップ14が積層されたとき、積層体の端面に配列された端子18nが鉛直方向に1直線に配列される。
【0018】
各半導体チップ14を積層するに際して、層間に絶縁接着樹脂20(図3参照)を介在させることで、チップ間で端子と基板シリコンとの接触による不具合を防止できる。そして、積層チップ14の端子18n同士は図3に示しているように、ボンディングワイヤ22などにより接続して導通をとるようにしている。これは、例えば、各半導体チップ14の端子18nの配列縁辺16X、16Yの部分に傾斜面を形成し、端子18n上にメタライズ層24を形成して傾斜面に延設し、このメタライズ層24を利用してワイヤボンディングを施し、プリント回路基板12に形成している外部電極端子26に対してワイヤボンディングにより接続をなせばよい。
【0019】
また、積層チップ14間の端子18n同士を導通接続する構成としては、図4に示すような方法も採用できる。これは図4(1)に示しているように、各半導体チップ14の共通端子18nを開口するようにチップ縁辺にV字溝28を形成し、積層した後にこのV字溝28が一直線に配列されるため、このV字溝28にハンダなどの導電金属30を埋め込んで導通をとるようにしてもよい。
【0020】
このようにして形成されたマルチベアチップ実装体1は、プリント回路基板12に実装されてマルチチップパッケージ10とされ、プリント回路基板12の端縁に設けたコネクタ端子32と共通電極18nとが配線ライン34によって接続される。これにより機能をもった半導体装置36が作製される。かかるマルチチップパッケージ10では、異種サイズの半導体チップ14は隣接する2辺16X、16Yに共通端子18nを集中配置するように設計作製し、これらの2辺16X、16Yが整列するようにコーナを一致させて積層する構成を採用しているので、ピラミッド状にチップ積層しなくてもよく、積層作業を極めて簡易に行なわせることができる。そして、積層にはチップサイズによる制限は無いので、積層順位を任意に設定でき、パッケージ設計の自由度は著しく増大する。また、積層されるチップ14の共通端子18n同士の接続距離は上下間で共通にすることができ、ボンディングワイヤ22の長さも最短となる。この結果、電気的な特性の劣化を最小に抑えることができるのである。マルチチップパッケージ10の揃えた縁辺16X、16Y以外の箇所では凹凸端面となるが、これらは樹脂モールドによって外形を整えることができるので、何ら問題はない。
【0021】
なお、上記構成では、サイズが異なる半導体チップ14A、14B、14Cを積層するものとして述べたが、サイズの如何に拘わらず、一つの回路装置を構成する異なる種類の半導体チップを対象とし、これらに共通する電極を同一の配列パターンで各チップにおける隣接する2辺の範囲内に集中配置し、前記2辺を整列させて異種半導体チップを積層してこの積層体の端面部分で共通電極の導通接続をなすようにしてもよい。この場合においても、前述した半導体チップ14Aの場合と同様に、同一種類の半導体チップは連続積層させるようにすればよい。
【0022】
図5には、本発明の実施の形態に係る半導体装置1100を実装した回路基板1000を示している。回路基板1000には、例えばガラスエポキシ基板等の有機系基板を用いることが一般的である。回路基板1000には、例えば銅からなるボンディング部が所望の回路となるように形成されている。そして、ボンディング部と半導体装置1100の外部電極とを電気的に接続することでそれらの電気的導通が図られる。
【0023】
なお、半導体装置1100は、実装面積をベアチップにて実装する面積にまで小さくすることができるので、この回路基板1000を電子機器に用いれば電気機器自体の小型化が図れる。また、同一面積内においては、より実装スペースを確保することができ、高機能化を図ることも可能である。
【0024】
そして、この回路基板1000を備える電子機器として、図6にノート型パーソナルコンピュータ1200を示している。前記ノート型パーソナルコンピュータ1200は、高機能化を図った回路基板1000を備えているため、性能を向上させることができる。
【0025】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は同一または異種サイズの複数の半導体チップを平面的にずらして積層して共通上層チップのチップ端子を共通投影面上にあるチップ縁辺に集中して配置し、あるいはそれらの隣接する2辺を整列して積層し、各半導体チップに共通する端子を上記整列された縁辺側に集中させ、集中配置された積層チップ間の端子同士を積層体の端面部分で導通接続した構成としたので、半導体チップの3次元実装が容易にできるとともに、電気的特性の劣化を最小にすることのできるマルチベアチップ実装体、マルチチップパッケージおよびこれを用いた半導体装置ならびに電子機器とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態に係るマルチベアチップ実装体を実装した半導体装置の斜視図およびボンディングワイヤを省略した平面図である。
【図2】第2実施形態に係るマルチベアチップ実装体を実装した半導体装置の斜視図である。
【図3】同マルチチップパッケージの端子間接続状態を示す断面図である。
【図4】同マルチチップパッケージの端子間接続の他の形態の説明図であり、(1)図は分解斜視図、(2)図は積層状態の説明斜視図である。
【図5】実施形態に係るマルチベアチップ実装体またはマルチチップパッケージの回路基板への適用例の説明図である。
【図6】実施形態に係るマルチベアチップ実装体またはマルチチップパッケージの電子機器への適用例の説明図である。
【符号の説明】
1 マルチベアチップ実装体
2 プリント回路基板
3A 上層半導体チップ
3B 下層半導体チップ
4A 上層チップ端子
4B 下層チップ端子
5A、5B 外部電極端子
10 マルチチップパッケージ
12 プリント回路基板
14(14A、14B、14C) 半導体チップ
16X、16Y 整列縁辺
18n 共通端子
20 絶縁接着樹脂
22 ボンディングワイヤ
24 メタライズ層
26 外部電極端子
28 V字溝
30 導電金属
32 コネクタ端子
34 配線ライン
36 半導体装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a multichip package, a semiconductor device, and an electronic device, and more particularly to a multichip package, a semiconductor device, and an electronic device having a configuration in which a semiconductor chip is three-dimensionally mounted.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, with the improvement in performance and miniaturization of electronic devices, a multi-bare chip mounting body is configured by arranging a plurality of semiconductor chips in one package, and this is mounted on a substrate or sealed with a resin. By using a package (Multi Chip Package), the semiconductor device is highly functional and downsized. The multi-chip package includes a plurality of semiconductor chips arranged in a plane and a plurality of semiconductor chips stacked in the thickness direction. A multi-chip package in which semiconductor chips are arranged in a plane requires a large mounting area, and therefore contributes little to downsizing of electronic devices. For this reason, development of stacked MCPs in which semiconductor chips are stacked has been actively conducted.
[0003]
As this type of package structure, as disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 62-158840 and Japanese Patent Laid-Open No. 6-37250, a plurality of semiconductor chips are stacked in a pyramid shape according to the size of the outer dimensions, In general, terminal electrodes of each semiconductor chip are connected by wire bonding.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the multi-chip package having the conventional structure has a drawback that the order of stacking is restricted by the chip size, and the degree of freedom of stacking is not small. That is, the chip stacked on the upper side must be smaller in size than the chip on the lower side, and chips of the same size cannot be stacked. In addition, wire bonding is used to connect the terminal electrodes between the chips, but since the distance between the terminals is not constant, the wire length varies, and the electrical characteristics deteriorate due to the bonding length. There is also a problem. Further, the lower chip of the stacked chips must necessarily expose the terminal electrode formation region rather than the upper chip, and there is a problem that the degree of freedom in design is extremely small because there is a limited requirement for the chip size.
[0005]
The present invention pays attention to the above-mentioned conventional problems, and a multi-bare chip mounting body, a multi-chip package, and a semiconductor device using the same, which can easily perform three-dimensional mounting of semiconductor chips of the same size or different sizes An object is to provide an electronic device. It is another object of the present invention to provide a multi-bare chip mounted body, a multi-chip package, a semiconductor device using the same, and an electronic apparatus that can minimize deterioration of electrical characteristics. It is another object of the present invention to enable three-dimensional mounting without being affected by the chip size.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
Further, the multi-bare chip mounting body according to the present invention concentrates and arranges electrodes common to different types of semiconductor chips constituting one circuit device within the range of two adjacent sides in each chip in the same arrangement pattern, The two electrodes may be arranged so that the common electrode is conductively connected at the end face portion of the stacked body in which the two sides are aligned and the different semiconductor chips are stacked. In this case, at least the same type of semiconductor chips can be continuously stacked.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, specific embodiments of a multi-bare chip mounted body, a multi-chip package, a semiconductor device, and an electronic device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0012]
FIGS. 1A and 1B are a schematic perspective view and a plan view of a state in which the multi-bare
[0013]
After the
[0014]
In such an embodiment, the multi-bare
[0015]
The plane movement direction of the
[0016]
2 is a schematic perspective view of the
[0017]
In this way, a plurality of
[0018]
When the semiconductor chips 14 are stacked, the insulating adhesive resin 20 (see FIG. 3) is interposed between the layers, thereby preventing problems caused by contact between the terminals and the substrate silicon between the chips. Then, as shown in FIG. 3, the
[0019]
Further, as a configuration in which the
[0020]
The multi-bare
[0021]
In the above configuration, the
[0022]
FIG. 5 shows a
[0023]
Note that since the mounting area of the
[0024]
FIG. 6 shows a notebook
[0025]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a plurality of semiconductor chips of the same or different sizes are stacked while being shifted in a plane, and the chip terminals of the common upper layer chip are concentrated on the chip edge on the common projection plane, or Two adjacent sides are aligned and stacked, the terminals common to each semiconductor chip are concentrated on the aligned edge side, and the terminals between the stacked chips arranged in a conductive manner are connected at the end face of the stacked body. With this configuration, it is possible to easily perform three-dimensional mounting of a semiconductor chip and to minimize deterioration of electrical characteristics, and to provide a multi-bare chip mounting body, a multi-chip package, and a semiconductor device and an electronic apparatus using the same. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a semiconductor device mounted with a multi-bear chip mounting body according to a first embodiment and a plan view in which bonding wires are omitted.
FIG. 2 is a perspective view of a semiconductor device mounted with a multi-bare chip mounting body according to a second embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a connection state between terminals of the multichip package.
FIGS. 4A and 4B are explanatory views of another form of inter-terminal connection of the multichip package, wherein FIG. 4A is an exploded perspective view, and FIG. 4B is an explanatory perspective view of a stacked state.
FIG. 5 is an explanatory diagram of an application example of the multi-bare chip mounting body or the multi-chip package according to the embodiment to a circuit board.
FIG. 6 is an explanatory diagram of an application example of the multi-bare chip mounting body or the multi-chip package according to the embodiment to an electronic device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
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