JP3855627B2 - 半導体装置及び電子装置ならびにその製造方法 - Google Patents
半導体装置及び電子装置ならびにその製造方法 Download PDFInfo
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置及び電子装置ならびにその製造方法に関し、特に、複数個の半導体チップが絶縁体を介在して積層されている三次元構造の半導体装置に適用して有効な技術に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、複数個の半導体チップを実装基板上に高密度で実装する方法の一つとして、前記各半導体チップを積層した三次元構造の半導体装置が用いられる。前記半導体チップを積層した半導体装置には、例えば、TAB(Tape Automated Bonding)テープ等の絶縁基板に配線を設けた配線基板(テープ基板)を半導体チップの外部電極形成面に張り付けて、前記配線の接続端子と前記外部電極を接続したものを実装基板上に積層している。前記積層型の半導体装置では、前記配線の半導体チップの外側に突出した部分を折り曲げて実装基板上の電極端子と接続している。
【0003】
前記積層型の半導体装置には、例えば、デジタルカメラや、PDA(Personal Digital Assistant)等の記憶媒体として用いられるメモリーカードのような、SRAM(Static Random Access Memory )やEEPROMなどのメモリー系の半導体チップを複数個積層したものや、前記メモリー系の半導体チップ、CPU、DSP等を積層してモジュール化した電子システムモジュールなどがある。前記積層型の半導体装置は、近年の半導体チップの薄型化により、例えば、前記メモリーカードでは、積層する半導体チップの個数を増やして記憶容量の大容量化が進み、前記電子システムモジュールでは、高機能化、小型化などが進んでいる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の技術では、前記各半導体チップに張り付ける配線基板を製造する際に、図18に示すように、前記半導体チップを接着する領域16の外側に突出した配線17を形成するため、前記配線基板を形成するための配線基板形成領域15が大きくなってしまう。例えば、図18に示すように、従来の35mm幅のテープ材料10を用いたときに、半導体チップ1個に必要な配線基板形成領域15は、スプロケット11の約5個分の長さが必要になる。また、複数個の半導体チップを積層すると、積層した半導体チップの数と同数の配線基板が必要であり、例えば、10個の半導体チップを積層する場合には、図18に示したような、面積の広い配線基板が10個必要になる。
【0005】
また、複数個の半導体チップを積層する場合には、前記半導体チップを接着する領域16の外側に突出した配線17を折り曲げて、実装基板の電極端子と接続するため、上層、言い換えると、実装基板から離れた所に積層される半導体チップに張り付けられる配線基板は、前記実装基板に近いところに積層される配線基板に比べて、長い配線が必要になり、前記実装基板に近いところに積層される配線基板よりも面積の広い配線基板を製造しなければならない。そのため、積層する半導体チップの数が増えると、必要な配線基板の数が増えるとともに、面積の広い配線基板を製造しなくてはならないので、前記配線基板を製造するための材料費が増大し、前記積層型の半導体装置の製造コストが増大するという問題があった。
【0006】
また、従来の積層型の半導体装置では、積層する半導体チップの間に、前記配線基板(テープ基板)、前記半導体チップとテープ基板を接着する接着剤を介在させている。近年、半導体チップの薄型化が進み、前記半導体チップを積層したときの厚さを薄くすることができるが、多数個積層した場合には前記テープ基板及び接着剤の厚さが加わってしまうため、半導体装置の薄型化が難しいという問題があった。
【0007】
本発明の目的は、複数個の半導体チップを、絶縁体を介在して積層した半導体装置において、半導体装置の製造コストを低減することが可能な技術を提供することにある。
【0008】
本発明の他の目的は、複数個の半導体チップを、絶縁体を介して積層した半導体装置において、前記半導体装置が厚くなることを抑えることが可能な技術を提供することにある。
【0009】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面によって明らかになるであろう。
【0010】
【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概要を説明すれば、以下のとおりである。
【0011】
(1)複数個の半導体チップがそれぞれ絶縁体を介在して積層され、絶縁基板に配線を設けた配線基板が前記積層されたそれぞれの半導体チップの外側の所定位置に配置され、前記配線基板に設けられた前記配線の接続端子が前記半導体チップの外部電極に接続され、前記配線基板に設けられた開口部で前記各配線同士が接続された半導体装置であって、前記配線のうち、それぞれの半導体チップの同一信号が入力される外部電極に接続された共通配線の前記開口部に延在する部分は、少なくともその一部が前記開口部内でそれぞれ下層側に変形されて下層の配線基板における前記共通配線と接続されている半導体装置である。
【0012】
(2)実装基板上に、複数個の半導体チップがそれぞれ絶縁体を介在して積層された半導体装置が実装された電子装置であって、前記半導体装置は、絶縁基板に配線を設けた配線基板が前記積層されたそれぞれの半導体チップの外側の所定位置に配置され、前記配線基板に設けられた前記配線の接続端子が前記半導体チップの外部電極に接続され、前記配線基板に設けられた開口部で前記各配線同士が接続されており、前記配線のうち、それぞれの半導体チップの同一信号が入力される外部電極に接続された共通配線の前記開口部に延在する部分は、すくなくともその一部が前記開口部内でそれぞれ下層側に変形されて下層の配線基板における前記共通配線と接続され、前記共通配線が前記実装基板上の一つの配線と接続され、前記それぞれの半導体チップに入出力信号を与える前記共通配線とは別の配線は、前記配線基板に設けられたスルーホール配線を介して、前記実装基板上の前記配線とは別の配線に接続されている電子装置である。
【0013】
(3)絶縁基板に配線を形成するとともに、所定位置に第1開口部を形成する配線基板形成工程と、接着性を有する絶縁テープに、前記配線基板に設けられた第1開口部と対応する第2開口部を形成する絶縁テープ形成工程と、前記配線基板を、前記第1開口部と第2開口部が平面的に重なるように前記絶縁テープに接着する配線基板接着工程と、前記配線基板が接着された絶縁テープの、前記配線基板の外側の所定位置に半導体チップを接着する半導体チップ接着工程と、前記配線基板に設けられた接続端子と前記半導体チップの外部電極とを接続する接続工程と、前記接続端子と前記外部電極が接続された絶縁テープを複数枚積層して接着するチップ積層工程と、前記接続端子と外部電極の接続部分を封止する封止工程を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【0014】
前記(1)によれば、前記複数個の半導体チップをそれぞれ、絶縁体2を介在させて積層し、積層された半導体チップの外側の所定位置に、前記半導体チップと対応する配線基板を積層させて配置することで、複数個の半導体チップを積層したときに、前記配線基板が前記半導体チップ間に介在されることがなく、前記半導体チップのみを積層した厚さ程度に抑えることができる。そのため、半導体装置を薄型化することが可能できる。またこのとき、前記半導体チップの厚さと配線基板の厚さを等しくすることで、各半導体チップと配線基板の相対的な位置が等しく、配線長のばらつきを少なくすることができる。
【0015】
また、前記各配線基板に設けられる配線のうち、前記それぞれの半導体チップに同一信号を入力する共通配線は、前記各配線基板の開口部に延在するそれぞれの配線を変形させて接続する。このとき、例えば、第1配線基板に設けられた第1配線、第2配線基板に設けられた第2配線のそれぞれを、前記開口部に延在する部分が第1端子と第2端子に分岐させておき、前記第1配線基板と前記第2配線基板は、前記第1配線の第1端子と前記第2配線の第2端子、及び前記第1配線の第2端子と前記第2配線の第1端子がそれぞれ平面的に重なるように積層する。そして、前記第2配線の第1端子を変形させて前記第1配線の第2端子と接続することにより、前記各配線基板間の共通配線の接続が容易になる。また、上層に積層された配線基板に形成された配線を容易に配線基板外部に引き出すことができる。
【0016】
また、前記共通配線の開口部に延在する部分を分岐させた場合、前記第1端子を変形させて、他の配線基板の第2端子と接続するため、金型を用いて前記第1端子を変形させなければならないが、前記配線基板上の配線が微細化されているため、前記第1端子を変形させることが難しくなってきている。そのため、前記共通配線を分岐させずに、前記各共通配線上の所定位置に円形あるいは矩形の開口部を形成し、各開口部に導電体を充填してスルーホール配線を形成し、前記各共通配線同士を前記スルーホール配線により接続することで、前記各配線基板間の共通配線同士を容易に接続することができる。
【0017】
また、前記(2)によれば、前記(1)の半導体装置を実装基板上に実装したときに、前記実装基板に対して上層に積層されている配線基板に形成された配線のうち、前記共通配線は、前記(1)の手段のように、開口部で変形させて下層の配線基板の共通配線と接続することで、前記実装基板の配線と接続することができる。また、前記共通配線とは別の、例えばチップセレクト信号などの入力あるいは出力信号を与える配線は、前記配線基板に設けたスルーホール配線に接続する。そして、前記スルーホール配線と前記実装基板の前記配線とは別の配線に接続することにより、前記実装基板の配線と、前記上層の配線基板の配線の接続を容易にすることができる。また、前記配線基板に設けられるスルーホール配線と実装基板上の配線を突起導体(バンプ)により接続することにより、最下層の前記配線基板と実装基板の間に隙間がある場合でも接続が容易であり、実装したときの半導体装置の安定性も向上する。
【0018】
また、前記(3)によれば、前記(1)の半導体装置を製造する際に、配線基板とは別の接着性を有する絶縁テープに前記配線基板を接着し、前記絶縁テープの、前記配線基板の外側の所定位置に半導体チップを接着することにより、前記配線基板と半導体チップが平面的に重ならないようにすることができる。そのため、前記絶縁テープに接着した前記配線基板及び半導体チップをそれぞれ積層して前記絶縁テープにより接着することで、前記半導体チップを複数個積層した場合に、前記半導体装置が厚くなることを抑えることができる。
【0019】
また、前記各配線基板の配線のうち、同一の信号を入力する共通配線は、その一端を第1端子と第2端子分岐させておき、前記配線基板を積層させたときに第1配線基板の第1端子と第2配線基板の第2端子が平面的に重なるように二種類の配線パターンを形成し、前記各配線基板の第1端子を変形させることにより、前記各配線基板が積層されたときに、前記共通配線の接続を容易にすることができる。
【0020】
また、前記絶縁テープを用いることにより、前記配線基板は、半導体チップの外部電極と接続する端子電極及び外部端子が形成できる程度の面積があればよく、従来の配線基板に比べて、TABテープ上に割当てられる1個分の配線基板形成領域を小さくすることができる。そのため、1個の配線基板を形成するのに必要な材料費を低減できる。また、配線基板1個あたりに必要な材料費が低減されるため、複数個の半導体チップを積層するために複数個の配線基板を用いる場合でも材料費の増大を抑えることができる。そのため、半導体装置の製造コストを低減させることができる。
【0021】
以下、本発明について、図面を参照して実施の形態(実施例)とともに詳細に説明する。
【0022】
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは、同一符号をつけ、その繰り返しの説明は省略する。
【0023】
【発明の実施の形態】
(実施例1)
図1及び図2は、本発明による実施例1の半導体装置の概略構成を示す模式図であり、図1は半導体装置の平面図、図2は図1の正面図である。
【0024】
図1及び図2において、1は半導体チップ、2は絶縁テープ(接着テープ)、201は第2開口部、3は配線基板、301は絶縁基板(テープ基材)、302は配線、305は第1開口部、4は封止樹脂、5は放熱板、6は実装基板、7は接着剤、8は電極端子、9は突起導体(バンプ)である。
【0025】
本実施例1の半導体装置は、図1及び図2に示すように、複数個、例えば10個の半導体チップ1が、接着性を有する絶縁テープ2を介在して積層接着されている。また、前記積層された半導体チップ1の外側の所定位置には、前記各半導体チップ1と対応する10個の配線基板3のそれぞれが、前記絶縁テープ2を介在して積層接着されている。前記各配線基板3は、例えば、ポリイミドテープのような絶縁基板(テープ基材)301に配線302が設けられており、前記配線302の一部は、図1に示すように、前記配線基板3(絶縁基板301)に設けられた第1開口部305に延在している。また、図1及び図2では省略しているが、前記各配線基板3に設けられる配線302は、前記絶縁テープ2に設けられた第2開口部201で前記各半導体チップ1の外部電極と接続されている。前記配線基板3に用いる絶縁基板(テープ基材)301は、ポリイミドテープに限らず、ガラスエポキシテープ、アラミドエポキシテープ等を用いてもよい。このとき、前記各配線基板3の積層方向の厚さは、前記各半導体チップ1の積層方向の厚さと同じ厚さ、例えば、前記半導体チップ1が薄型の場合には約50μmから70μm程度の厚さにする。
【0026】
また、前記絶縁体2は、PET(ポリエチレンテレフタレート)等のテープ材料の両面に、例えば、エポキシ系の接着剤を塗布した3層構造の接着テープであり、前記配線と外部電極の接続部分には、図1に示すように、第1開口部201が設けられており、前記第2開口部201から充填されたモールド樹脂4により、前記半導体チップ1の外部電極と前記配線302の接続部分が樹脂封止されている。前記絶縁体2に塗布する接着剤は、エポキシ系に限らず、アクリル変成エポキシ系や、シリコーンゴム系、熱可塑性ポリイミド、酢酸ビニル系、アクリルニトリルゴム等を用いてもよい。
【0027】
また、前記積層された半導体チップ1の最上層にある半導体チップ上には、前記半導体チップ1で発生する熱を放出する放熱板5が設けられている。
【0028】
前記積層型の半導体装置は、例えば、図2に示したように、最下層の半導体チップ1を実装基板6上に接着剤8により接着し、最下層の配線基板3に設けられた配線302と前記実装基板6の電極端子8とを接続、あるいは前記最下層の配線基板2に設けられた端子電極(図示しない)と前記電極端子8とを突起電極(バンプ)9により接続して実装される。
【0029】
次に、本実施例1の半導体装置における、配線接続部分の構成を説明するが、説明を簡単にするために、3個の半導体チップを積層した場合について説明する。また、前記3個の半導体チップは、SRAMやEEPROMのようなメモリー系の半導体装置であるとする。
【0030】
図3乃至図7は、本実施例1の半導体装置の要部拡大模式図であり、図3は第3配線基板2C及び第3半導体チップ1Cの部分拡大平面図、図4は第2配線基板2B及び第2半導体チップ1Bの部分拡大平面図、図5は第1配線基板2A及び第1半導体チップ1Aの部分拡大平面図、図6は図3乃至図5におけるA−A’線での模式断面図、図7は図3乃至図5におけるB−B’線での模式断面図である。
【0031】
図3乃至図7において、1Aは第1半導体チップ、1Bは第2半導体チップ、1Cは第3半導体チップ、101は外部電極、2は絶縁テープ(接着テープ)、201は第2開口部、3Aは第1配線基板、3Bは第2配線基板、3Cは第3配線基板、301は絶縁基板、302は共通配線、302Aは接続端子、302Bは第1端子、302Cは第2端子、303は選択配線、304Aは第1スルーホール配線、304Bは第2スルーホール配線、304Cは第3スルーホール配線、305は第1開口部である。
【0032】
本実施例1の半導体装置における、前記各半導体チップ1及び各配線基板3の接続部分のうち、最下層に設けられる第1配線基板3Aは、図3、図6、及び図7に示すように、例えば、ポリイミドなどの絶縁基板301に各半導体チップに共通の信号を入力する共通配線302と、各半導体チップで区別される選択信号を入力する選択配線303が形成されており、前記共通配線302の接続端子302A及び前記選択配線303の接続端子303Aは、前記接着テープ2に設けられた第2開口部201に突出している。前記第2開口部201に突出した共通配線302の接続端子302A及び前記選択配線303の接続端子303Aは、最下層に設けられる第1半導体チップ1Aの外部電極101と接続される。
【0033】
また、前記共通配線302は、前記絶縁基板301上で第1端子302Bと第2端子302Cに分岐しており、前記第1端子302B及び第2端子302Cは前記絶縁基板301上に設けられた第1開口部305に延在している。このとき、例えば、前記第1端子302Bの先端は前記第1開口部305上にあり、前記第2端子302Cの先端は、前記第1開口部305を横切って前記絶縁基板301上にある。また、前記第1端子302Bは、図6に示すように、前記第1開口部305内で変形して前記実装基板6に設けられた電極端子8と接続されている。
【0034】
また、前記選択配線303は、前記絶縁基板301上を所定のパターンで引き回されて、前記絶縁基板301上に形成された第1スルーホール配線304Aと接続されている。前記第1スルーホール304配線Aは図6に示すように、前記各配線基板及び接着テープを貫通するように設けられており、前記実装基板6上の配線8と、例えば、Pb−Sn系はんだ等の突起導体(バンプ)9により接続されている。また、図では省略しているが、前記接着テープ2の、前記第1開口部305と重なる部分にも開口部が設けられている。
【0035】
前記第1配線基板3A及び第1半導体チップ1Aの上に積層される第2配線基板3B及び第2半導体チップ1Bは、前記第1配線基板3A及び第1半導体チップ1A部分とほぼ同様の構成であり、図4、図6、及び図7に示すように、前記第2配線基板3Bには、絶縁基板301に前記共通配線302と選択配線303が形成されている。前記共通配線302の接続端子302A及び前記選択配線303の接続端子303Aは、前記接着テープ2に設けられた第2開口部201に突出しており、前記第2半導体チップ1Bの外部電極101と接続される。
【0036】
また、前記共通配線302は、前記絶縁基板301上で第1端子302Bと第2端子302Cに分岐しており、前記第1端子302B及び第2端子302Cは前記絶縁基板301上に設けられた第1開口部305に延在している。このとき、前記第2配線基板3Bでは、図4に示すように、前記第1端子302Bの先端は前記第1開口部上305にあり、前記第2端子302Cの先端は、前記第1開口部を横切って前記絶縁基板301上にある。
【0037】
またこのとき、前記第1配線基板3Aと第2配線基板3B、第1半導体チップ1Aと第2半導体チップ1Bは、図4におけるA−A’線及びB−B’線のそれぞれが、図3のA−A’線及びB−B’線と重なるように積層されている。そのため、前記第1配線基板3Aの第1端子302B上に前記第2配線基板3Bの第2端子302Cがきて、前記第1配線基板3Aの第2端子302C上に前記第2配線基板の第1端子302Bがくる。また、前記第2配線基板3Bの第1端子302Bは、図7に示すように、前記第1開口部305内で変形しており、前記第1配線基板3Aの第2端子302Cと接続されている。そのため、前記第1配線基板3Aの第1端子302Bから入力された信号は、前記第1半導体チップ1Aの外部電極101に入力されるとともに、同一の信号が、前記第1配線基板3Aの第2端子302Cから前記第2配線基板3Bの第1接続端子302Bを通って、前記第2半導体チップ1Bの外部電極101にも入力される。
【0038】
また、前記第2配線基板3Bに設けられた選択配線303は、前記絶縁基板301上を所定のパターンで引き回されて、前記第1配線基板3Aに設けられた第1スルーホール配線304Aとは異なる位置に形成された第2スルーホール30配線4Bと接続されている。また、図では示していないが、前記第2スルーホール配線304Bは、前記第1スルーホール配線304Aと同様に、前記実装基板上の別の配線と突起導体(バンプ)で接続されている。
【0039】
最上層に積層される第3配線基板3C及び第3半導体チップ1Cも、前記第1配線基板3A及び第1半導体チップ1Aとほぼ同様の構成であり、図5、図6、及び図7に示すように、絶縁基板301には共通配線302と選択配線303が形成されている。また、前記共通配線302の接続端子302A及び前記選択配線303の接続端子303Aは、前記接着テープ2に設けられた第2開口部201に突出しており、最上層に設けられる第3半導体チップ1Cの外部電極101と接続される。
【0040】
また、前記共通配線302は、前記絶縁基板301上で第1端子302Bと第2端子302Cに分岐しており、前記第1端子302B及び第2端子302Cは前記絶縁基板301上に設けられた第1開口部305に延在している。前記第3配線基板3Cでは、図5に示すように、前記第1端子302Bの先端は前記第1開口部上305にあり、前記第2端子302Cの先端は、前記第2開口部を横切って前記絶縁基板301上にある。
【0041】
またこのとき、前記第3配線基板3Cと第2配線基板3B、第3半導体チップ1Cと第2半導体チップ1Bは、図5におけるA−A’線及びB−B’線のそれぞれが、図4のA−A’線及びB−B’線と重なるように積層されている。そのため、前記第2配線基板3Bの第1端子302B上に前記第3配線基板3Cの第2端子302Cがきて、前記第2配線基板3Bの第2端子302C上に前記第3配線基板3Cの第1端子302Bがくる。また、前記第3配線基板3Cの第1端子302Bは、図6に示すように、前記第1開口部305内で変形しており、前記第2配線基板3Bの第2端子302Cと接続されている。そのため、前記第1配線基板3Aの第1端子302Bから、前記第1半導体チップ1Aの外部電極101に入力されるとともに、前記第1配線基板3Aの第2端子302Cから前記第2配線基板3Bの第1端子302Bを通って、前記第2半導体チップ1Bの外部電極101に入力される信号と同一の信号が、前記第2配線基板3Bの第2端子302Cから前記第3配線基板3Cの第1端子302Bを通って、前記第3半導体チップ1Cの外部電極101にも入力される。
【0042】
また、前記第2配線基板3Bに設けられた選択配線303は、前記絶縁基板301上を所定のパターンで引き回されて、前記第1配線基板3Aに設けられた第1スルーホール配線304A、前記第2配線基板3Bに設けられた第2スルーホール配線304Bとは異なる位置に設けられた第3スルーホール配線304C接続されている。また、図では示していないが、前記第3スルーホール配線304Cも、前記第1スルーホール304Aと同様に、前記実装基板6上の他の配線と突起導体(バンプ)により接続されている。
【0043】
このように、前記半導体チップ1を、接着材2を介在させて積層し、積層された半導体チップ1の外側の所定位置に、前記半導体チップと対応する配線基板を積層させて配置することで、複数個の半導体チップを積層したときに、前記半導体チップのみを積層した厚さ程度に抑えることができる。そのため、半導体装置を薄型化することができる。またこのとき、前記半導体チップの厚さと配線基板の厚さを等しくすることで、各半導体チップと配線基板の相対的な位置が等しく、配線長のばらつきを低くすることができる。また、図2、図6、及び図7に示したように、前記配線基板に設けられるスルーホール配線と実装基板上の配線を突起導体(バンプ)により接続することにより、最下層の前記配線基板3Aと実装基板6の間に隙間がある場合でも、接続が容易であり、実装したときの半導体装置の安定性も向上する。
【0044】
また、図3乃至図7では、第1半導体チップ1A、第2半導体チップ1B、第3半導体チップ1Cの3個の半導体チップを積層した場合の例を示しているが、3つ以上の場合、例えば図2に示したように半導体チップが10個の場合も、同様の構成で積層することができる。
【0045】
図8乃至図17は、本実施例1の半導体装置の製造方法を説明するための模式図である。
【0046】
以下、図8乃至図17に沿って、本実施例1の半導体装置の製造方法について説明する。なお、本実施例1では、フラッシュメモリのように、外部電極が、半導体チップの主面上の1辺に沿って設けられているような半導体チップを複数個積層する場合の製造方法について説明する。
【0047】
まず、図8及び図9に示したように、絶縁基板となるベースフィルム10に、第1開口部305,306を形成し、前記ベースフィルム10上に割り当てられる所定形状の配線基板形成領域12に、例えば、圧延銅箔、電解銅箔等の銅箔により配線パターンを形成する。このとき、各配線基板形成領域には、図9に示すように、前記共通配線302及び選択配線303の前記半導体装置を形成するのに必要な配線パターンと、外部接続端子を設けることができるだけの面積があればよいので、例えば、図8に示すように、従来から用いられている35mm幅のテープで、2列形成することができるとともに、1個分に使用するテープの長さをスプロケット11の2個分の長さにすることができる。そのため、図18に示したような、従来の配線基板1個分の配線基板形成領域15に、10個の配線基板形成領域を設けることもできる。
【0048】
また、前記ベースフィルム10上の各配線基板形成領域12A,12B,12Cに形成される配線パターンは、図9に示すように、各半導体チップに対応してそれぞれ異なる配線パターンが形成される。このとき、前記各半導体チップで共通の同一信号が入力される外部電極と接続する共通配線302は、前記図3乃至図5を用いて説明したような、前記外部電極に接続される接続端子と前記第1開口部に延在する第1端子及び第2端子を有する。また、チップセレクト信号のように前記半導体チップごとに別の信号を入力する選択配線303は、接続端子と反対側の端子が他の配線基板形成領域の選択配線の端子と重ならないように設計されている。その後、前記配線パターンに金(Au)もしくは錫(Sn)等のめっき処理を行う。
【0049】
次に、PET(ポリエチレンテレフタレート)等の絶縁性のテープ基材の両面に、例えば、エポキシ系の接着剤を塗布した3層構造の接着テープ13を用意し、金型による打ち抜きなどで、図10に示すように、前記ベースフィルム10の第1開口部305,306に対応する第2開口部201,202を開口する。
【0050】
次に、前記ベースフィルムの第1開口部305,306と前記接着テープ13の第2開口部201,202の位置合わせを行い、前記ベースフィルム10を切断して配線基板3Aを切り出して、図11(a)及び図11(b)に示すように、配線基板3Aを前記接着テープ13に接着する。本実施例1の半導体装置の製造方法では、図11(b)に示すように、配線基板3Aの配線形成面を前記接着テープ13に向かい合わせて接着する。またこのとき、図11(a)及び図11(b)では、配線基板1個分しか示していないが、実際には、前記接着テープ13上に設けられる複数個の各開口部上に各配線基板が順次接着されていく。
【0051】
次に、図12(a)及び図12(b)に示すように、前記接着テープ13に接着された前記配線基板3Aの外側の所定位置に半導体チップ1(1A)を接着する。このとき、前記半導体チップ1は、図12(b)に示すように、前記配線基板3Aの接続端子302Aと前記半導体チップ1(1A)の外部電極101が接続できる位置に接着される。また、図12(b)では、前記半導体チップ1Aを、前記配線基板3Aを接着した面の裏側の面に接着しているが、これに限らず、前記配線基板と同じ面に接着しても構わない。
【0052】
次に、図13(a)及び図13(b)に示すように、前記配線基板3Aの接続端子302Aと前記半導体チップ1の外部電極101を接続する。このときの接続方法としては、例えば、図では省略しているが、前記半導体チップの外部電極101上に金バンプなどの突起電極(バンプ)を形成しておき、加熱ツールにより金錫(Au−Sn)の共晶一括接合法により接合する方法、または金めっきリードを前記半導体チップの外部電極(アルミ電極)101と直接に超音波シングルポイントボンディングにより接合する方法などがあげられる。また、このとき、前記共通配線302の第1端子302Bの折り曲げ加工も同時に行う。
【0053】
次に、前記接着テープ13から、前記配線基板3A及び半導体チップ1Aの部分を切り出すと、図14(a)及び図14(b)に示したような、本一実施例の半導体装置における1層分の半導体チップ1A及び配線基板3Aが得られる。このとき、最下層になる配線基板などでは、前記選択配線303の他端側を、例えば、金型による打ち抜きあるいはレーザ等により開口してスルーホール配線304Aを形成してもよい。なお、図11から図14では、半導体チップ1個分の図を示しているが、実際には接着テープ上に複数個まとめて製造しているため、前記配線基板の配線パターンが異なるものが複数個一度に得られ、例えば、図15に示したように、共通配線の第1端子302Bと第2端子302Cの配置や、選択配線303の配線パターンが異なるものが得られる。
【0054】
次に、前記手順に沿って製造し、図14及び図15に示したような、複数個の接着テープに配線基板及び半導体チップを接着したものを、図16(a)及び図16(b)に示すように、積層して接着する。このとき、図16では示していないが、図7に示したように、上層に積層した第2配線基板3Bの第1端子302Bと前記第1端子の下にある前記第1配線基板3Aの第2端子302Cは平面的に重なり、前記上層の第2配線基板3Bの前記第1端子302Bが変形して、前記第1配線基板3Aの第2端子302Cと接触するようになっている。そのため、積層する前に、前記第2配線基板3Bの第1端子302Bに、例えば、はんだペースト等の導電性ペーストを塗布しておくと、積層して加熱接着する際に前記第1端子302Bと第2端子302Cが接合される。
【0055】
その後、図14及び図15に示したような、前記接着テープに前記半導体チップ及び配線基板を接着したものと順次積層し接着していくと、図17に示したようになる。そして、真空中で前記接着テープ2の第2開口部201からモールド樹脂を注入して、前記各配線の接続端子と半導体チップの外部電極部分を封止し、必要に応じて放熱板を取り付けると本実施例1の半導体装置が得られる。このとき、前記配線基板の厚さを、前記半導体チップの厚さと同じ約50μmから70μm程度にすることで、前記積層した配線基板の高さが前記積層した半導体チップの高さと同じになる。そのため、前記半導体チップと、その半導体チップの外部電極と接続される配線基板の相対的な位置が変わらず、前記半導体チップと配線基板を隙間なく積層することができる。
【0056】
以上の手順に沿って製造された半導体装置を実装基板に実装する場合には、図6及び図7に示したように、最下層の第1配線基板3Aに設けられた前記共通配線302の、変形した第1端子302Bと実装基板の配線8とを接続し、前記選択配線303と接続されるスルーホール配線304は、Pb−Sn系はんだなどの突起電極(バンプ)9により接続する。
【0057】
以上説明したように、本実施例1によれば、前記半導体チップ1を、接着材2を介在させて積層し、積層された半導体チップの外側の所定位置に、前記半導体チップと対応する配線基板を積層させて配置することで、複数個の半導体チップを積層した半導体装置を薄型化することが可能できる。またこのとき、前記半導体チップの厚さと配線基板の厚さを等しくすることで、各半導体チップと配線基板の相対的な位置が等しく、隙間なく積層することができる。
【0058】
また、前記半導体装置に用いる配線基板を、前記配線及び接続端子を形成するのに必要な所定の大きさにすることで、1個あたりの配線基板に使用する絶縁基板の面積を小さくすることができる。そのため、従来の配線基板を1個作る面積に複数個の配線基板を作ることができ、配線基板の製造に必要な材料費を低減し、半導体装置の製造コストを低減させることができる。
【0059】
以上、本発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例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もちろんである。
【0060】
例えば、前記実施例1では、例えば、フラッシュメモリのような、外部電極が前記半導体チップの一つの辺に沿って形成されている半導体チップを積層した半導体装置について説明したが、これに限らず、前記外部電極が対向する二辺に沿って形成されている半導体チップを用いることも可能である。ただし、外部電極が二方向にある半導体チップの場合には、前記図11に示したような、接着テープに配線基板を接着する工程で、半導体チップを接着する領域の両側に二つの配線基板を接着し、前記二つの配線基板の間に半導体チップを接着するときの、前記半導体チップの外部電極と両側の配線基板の接続端子との位置合わせに高精度が要求される。そこで、位置合わせの精度を上げるために接着テープの移動速度、言い換えれば作業速度を遅くする必要がある。
【0061】
【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、以下のとおりである。
【0062】
(1)複数個の半導体チップを、絶縁体を介在して積層した半導体装置において、半導体装置の製造コストを低減することができる。
【0063】
(2)複数個の半導体チップを、絶縁体を介して積層した半導体装置において、前記半導体装置が厚くなるのを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による実施例1の電子装置の概略構成を示す模式平面図である。
【図2】 図1の模式正面図である。
【図3】 本実施例1の電子装置における半導体装置の概略構成を示す部分拡大図である。
【図4】 本実施例1の電子装置における半導体装置の概略構成を示す部分拡大図である。
【図5】 本実施例1の電子装置における半導体装置の概略構成を示す部分拡大図である。
【図6】 本実施例1の電子装置における半導体装置の概略構成を示す部分拡大図である。
【図7】 本実施例1の電子装置における半導体装置の概略構成を示す部分拡大図である。
【図8】 本実施例1の半導体装置の製造方法を説明するための模式図である。
【図9】 本実施例1の半導体装置の製造方法を説明するための模式図である。
【図10】 本実施例1の半導体装置の製造方法を説明するための模式図である。
【図11】 本実施例1の半導体装置の製造方法を説明するための模式図である。
【図12】 本実施例1の半導体装置の製造方法を説明するための模式図である。
【図13】 本実施例1の半導体装置の製造方法を説明するための模式図である。
【図14】 本実施例1の半導体装置の製造方法を説明するための模式図である。
【図15】 本実施例1の半導体装置の製造方法を説明するための模式図である。
【図16】 本実施例1の半導体装置の製造方法を説明するための模式図である。
【図17】 本実施例1の半導体装置の製造方法を説明するための模式図である。
【図18】 従来の配線基板の形成例を示す模式図である。
【符号の説明】
1 半導体チップ
1A 第1半導体チップ
1B 第2半導体チップ
1C 第3半導体チップ
2 絶縁体(接着テープ)
201,202 第2開口部
3 配線基板
3A 第1配線基板
3B 第2配線基板
3C 第3配線基板
301 絶縁基板
302 共通配線
302A 接続端子
302B 第1端子
302C 第2端子
303 選択配線
304A 第1スルーホール配線
304B 第2スルーホール配線
304C 第3スルーホール配線
305,306 第1開口部
307 共通スルーホール配線
4 封止樹脂
5 放熱板
6 実装基板
7 接着剤
8 配線
9 突起導体(バンプ)
10 ベースフィルム
11 スプロケットホール
12,12A,12B,12C 配線基板形成領域
13 絶縁テープ
14 はんだボール
15 配線基板形成領域
16 半導体チップ接着領域
17 配線
Claims (11)
- 複数個の半導体チップがそれぞれ絶縁体を介在して積層され、
絶縁基板に配線を設けた配線基板が前記積層されたそれぞれの半導体チップの外側の所定位置に配置され、
前記配線基板に設けられた前記配線の接続端子が前記半導体チップの外部電極に接続され、
前記配線基板に設けられた開口部で前記各配線同士が接続された半導体装置であって、
前記配線のうち、それぞれの半導体チップの同一信号が入力される外部電極に接続された共通配線の前記開口部に延在する部分は、少なくともその一部が前記開口部内でそれぞれ下層側に変形されて下層の配線基板における前記共通配線と接続されていることを特徴とする半導体装置。 - 前記請求項1に記載の半導体装置において、
前記配線基板の積層方向の厚さが前記半導体チップの積層方向の厚さと等しいことを特徴とする半導体装置。 - 前記請求項1または2に記載の半導体装置において、
第1配線基板に設けられた第1配線、第2配線基板に設けられた第2配線のそれぞれは、前記開口部に延在する部分が第1端子と第2端子に分岐しており、
前記第1配線基板と前記第2配線基板は、前記第1配線の第1端子と前記第2配線の第2端子、及び前記第1配線の第2端子と前記第2配線の第1端子がそれぞれ平面的に重なるように積層されており、
前記第2配線の第2端子が変形して前記第1配線の第1端子と接続されることを特徴とする半導体装置。 - 前記請求項1乃至3に記載の半導体装置において、
前記それぞれの半導体チップに共通の入力信号を与える共通配線とは別の配線は、前記配線基板に設けられたスルーホール配線を介して接続されていることを特徴とする半導体装置。 - 実装基板上に、複数個の半導体チップがそれぞれ絶縁体を介在して積層された半導体装置が実装された電子装置であって、
前記半導体装置は、絶縁基板に配線を設けた配線基板が前記積層されたそれぞれの半導体チップの外側の所定位置に配置され、
前記配線基板に設けられた前記配線の接続端子が前記半導体チップの外部電極に接続され、
前記配線基板に設けられた開口部で前記各配線同士が接続されており、
前記配線のうち、それぞれの半導体チップの同一信号が入力される外部電極に接続された共通配線の前記開口部に延在する部分は、すくなくともその一部が前記開口部内でそれぞれ下層側に変形されて下層の配線基板における前記共通配線と接続され、前記共通配線が前記実装基板上の一つの配線と接続され、
前記それぞれの半導体チップに入出力信号を与える前記共通配線とは別の配線は、前記配線基板に設けられたスルーホール配線を介して、前記実装基板上の前記配線とは別の配線に接続されていることを特徴とする電子装置。 - 前記請求項5に記載の電子装置において、
前記スルーホール配線と前記実装基板上の配線とは、突起導体で接続されていることを特徴とする電子装置。 - 絶縁基板に配線を形成するとともに、所定位置に第1開口部を形成する配線基板形成工程と、
接着性を有する絶縁テープに、前記配線基板に設けられた第1開口部と対応する第2開口部を形成する絶縁テープ形成工程と、
前記配線基板を、前記第1開口部と第2開口部が平面的に重なるように前記絶縁テープに接着する配線基板接着工程と、
前記配線基板が接着された絶縁テープの、前記配線基板の外側の所定位置に半導体チップを接着する半導体チップ接着工程と、
前記配線基板に設けられた接続端子と前記半導体チップの外部電極とを接続する接続工程と、
前記接続端子と前記外部電極が接続された絶縁テープを複数枚積層して接着するチップ積層工程と、
前記接続端子と外部電極の接続部分を封止する封止工程を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記請求項7に記載の半導体装置の製造方法において、
前記配線基板形成工程は、
前記絶縁性のテープ材料の、複数の配線基板形成領域のそれぞれに所定の開口部を設ける開口部形成工程と、
前記開口部に延在し、前記配線基板形成領域ごとに異なる配線パターンを有する配線を形成する配線形成工程とを備えており、前記各配線基板形成領域を可能な限り小さくすることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記請求項8に記載の半導体装置の製造方法において、
前記配線形成工程は、
前記各配線基板形成領域に形成される配線のうち、同一信号を入力する共通配線の前記開口部に延在する部分が第1端子と第2端子に分岐しており、各開口部の基準点からの相対位置が同一になるように形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記請求項9に記載の半導体装置の製造方法において、
前記接続工程は、
前記配線の接続端子と前記半導体チップの外部電極を接続する工程と、
前記共通配線の第1端子を前記開口部内で変形させる工程とを備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記請求項9または10に記載の半導体装置の製造方法において、
前記チップ積層工程は、
第1配線基板の前記第2端子と前記第1配線基板上に積層される第2配線基板の前記第1端子が平面的に重なり、前記第1配線基板の第2端子と前記第1配線基板の第1端子が接続されるように積層することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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