JP4090348B2 - 部品内蔵モジュール - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、部品内蔵モジュールに係り、より詳しくは複数の部品を内蔵した部品内蔵モジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、電子部品等の部品の高密度実装に対応するために、複数の大規模集積回路(LSI及びVLSIを含むチップ(以下、「LSIチップ」とも記す)を積層させて内部に実装したいわゆるチップスタック型の部品内蔵モジュールが注目されている。こうした部品内蔵モジュールとしては、例えば図12(A)及び図12(B)に総合的に示されるような部品内蔵モジュール80が実用化されている(例えば、非特許文献1参照)。
【0003】
この部品内蔵モジュール80では、所望の配線パターンが形成されたプリント配線基板81の+Z方向側表面上に、LSIチップ821及びLSIチップ822が接着層(図示せず)を介して順次積層されている。そして、LSIチップ821の+Z方向側の表面及びLSIチップ822の+Z方向側の表面に形成されたワイヤ接続用パッド93とプリント配線基板81の+Z方向側表面に形成されたワイヤ接続用パッド92とが配線ワイヤ91により電気的接続されている。かかる配線ワイヤ91により、外部からプリント配線基板81を介して、LSIチップ821及びLSIチップ822の入出力端子に動作用電力や信号が供給されるようになっている。
【0004】
また、部品内蔵モジュール80では、プリント配線基板81の+Z方向側表面上に形成された樹脂等の封止材87により、LSIチップ821及びLSIチップ822が封止されるようになっている。また、プリント配線基板81の−Z方向側表面には、プリント配線基板81における配線パターンと導通している多数の半田ボール89が形成されており、これらの半田ボール89を介して不図示のマザーボードに装着されるようになっている。
【0005】
なお、図12(A)及び図12(B)では2つのLSIチップが積層された例を示したが、3つ以上のLSIが積層された部品内蔵モジュールも実用化されている。
【0006】
【非特許文献1】
特許庁調査課 著
「IT時代の実装技術 −システム・イン・パッケージ技術−に関する特許出願技術動向調査」 平成14年4月26日
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来技術の部品内蔵モジュールは、構成の簡易さ、実現の容易さ及びLSI等の部品の実装密度を向上させるという点では非常に優れたものである。しかし、ワイヤボンディング法を用いて部品のワイヤ接続用パッドとプリント配線板のワイヤ接続用パッドとの間で配線ワイヤによる配線を行うために、封止材によるモールド前において配線作業のための作業領域を確保することが必要であった。このため、当該作業領域内には部品を配置することができなかった。すなわち、配線ワイヤに対して基板側とは反対側の領域には、部品を配置することができなかった。
【0008】
このため、積層される複数の部品には積層時の相互位置関係も含めて様々の制約があり、自由に複数の部品を積層することができなかった。例えば、全く同一の形状を有する複数の部品を積層する場合には、各部品に形成されたワイヤ接続用パッドの形成領域から配線ワイヤが延びる方向側の部品端部までの領域分だけ順次平面的にずらして積層することが必要であった。このため、全く同一の形状を有する複数の部品を積層する場合には、実装面積が大きくなってしまっていた。
【0009】
また、上記のように全く同一の形状を有する複数の部品を積層するために順次平面的にずらして積層する場合は勿論のこと、積層する複数の部品の大きさが積層順に小さくなる場合であっても、実装面積を抑制するためには、部品に形成されたワイヤ接続用パッドの形成領域が、部品の外縁部近傍にあることが必須であった。
【0010】
ところで、近年におけるワイヤボンディング技術の進歩と相俟って、表面の中央部にもワイヤ接続用パッドが形成されたLSIチップ(以下、適宜「センターパッドLSIチップ」と呼ぶ)も実用化されつつある。こうしたセンターパッドLSIチップを複数個積層する際には、上述した従来の部品内蔵モジュールの技術では、部品実装密度の向上の要請には応えることができない。
【0011】
本発明は、かかる事情を鑑みてなされたものであり、複数の部品それぞれの形状やワイヤ接続用パッドの形成位置にかかわらず、簡易な構成で、部品の実装密度を向上することができる部品内蔵モジュールを提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明の部品内蔵モジュールは、部品が内蔵された部品内蔵モジュールであって、一方側の表面における部品搭載領域の外側の領域に複数のワイヤ接続用パッドが形成されたプリント配線板と:前記部品搭載領域の前記一方側に順次配置され、前記一方側の表面に少なくとも1つのワイヤ接続用パッドが形成された複数の部品と;前記複数の部品における最上層の部品の上層側表面上に形成された絶縁性の保護層と;前記複数の部品のワイヤ接続用パッドと前記プリント配線板のワイヤ接続用パッドとを電気的に接続する複数の配線ワイヤと;を備え、少なくとも前記最上層の部品には、上層側表面における中央部に少なくとも1つのワイヤ接続用パッドが形成され、前記順次配置の方向で隣り合う部品間における前記配線ワイヤの配線経路の少なくとも一部を含む領域に形成された一層からなる接着層により、前記隣り合う部品同士が接着され、前記最上層の部品のワイヤ接続用パッドのうち、前記上層側表面における中央部に形成されたワイヤ接続用パッドと前記プリント配線板のワイヤ接続用パッドとを接続する配線ワイヤの配線経路は、前記保護層に埋め込まれている、ことを特徴とする部品内蔵モジュールである。
【0013】
この部品内蔵モジュールでは、隣り合う部品間における配線ワイヤの配線経路の少なくとも一部を含む領域に形成された一層からなる接着層を介して、隣り合う部品同士が接着される。この結果、配線ワイヤの任意の配線経路を順次配置の方向で挟む領域に、順次配置の方向で隣り合う部品を配置することができる。また、前記最上層の部品のワイヤ接続用パッドのうち、前記上層側表面における中央部に形成されたワイヤ接続用パッドと前記プリント配線板のワイヤ接続用パッドとを接続する配線ワイヤの配線経路とが、前記保護層に埋め込まれているので、当該配線ワイヤの変形、例えば、いわゆる倒れこみ等を防止することができる。
【0014】
したがって、本発明の部品内蔵モジュールによれば、順次配置される部品の形状の相互関係や部品におけるワイヤ接続用パッドの形成位置にかかわらず、簡易な構成で部品の実装密度を向上することができる。
【0015】
本発明の部品内蔵モジュールでは、前記隣り合う部品の形状を互いに同一とすることができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を、図1〜図7を参照して説明する。
【0017】
図1及び図2には、本実施形態の部品内蔵モジュール10の構成が示されている。ここで、図1(A)は部品内蔵モジュール10の外観を示す斜視図であり、図1(B)は、後述する封止部材17の一部を除去して、部品内蔵モジュール10の内部構造を概略的に示す斜視図である。また、図2は、部品内蔵モジュール10の断面図である。なお、図1(B)においては、後述するLSIチップ121,122,123,124と、接着層131,132,133及び保護層14とを視覚的に容易に区別できるようにするために、接着層131,132,133及び保護層14にその断面を示す場合に使用されるハッチと同様のハッチを付している。
【0018】
図1及び図2で総合的に示されるように、本実施形態の部品内蔵モジュール10は、所望の配線パターンが形成され、+Z方向側表面における部品搭載領域の外側にワイヤ接続用パッド22が形成されたプリント配線板11と、プリント配線板11の+Z側表面の部品搭載領域上に+Z方向に沿って順次配置されたダイナミックRAMチップ等であるLSIチップ121,122,123,124とを備えている。本実施形態では、これらのLSIチップ121,122,123,124として、図3に示されるような、+Z方向側表面のY軸方向の中央部に複数のワイヤ接続用パッド23が形成されている同一形状のセンターパッドLSIチップを使用している。なお、図3にはワイヤ接続用パッド23が二列に配列されている例が示されているが、一列に配列されていてもよい。
【0019】
図1及び図2に戻り、部品内蔵モジュール10では、LSIチップ121は、接着層15を介してプリント配線板11に固定されている。また、LSIチップ122は接着層131を介してLSIチップ121に固定され、LSIチップ123は接着層132を介してLSIチップ122に固定され、LSIチップ124は接着層133を介してLSIチップ123に固定されている。さらに、LSIチップ124の+Z方向側表面上には、保護層14が配設されている。ここで、接着層15としては、導電性の銀ペースト、絶縁性のエポキシ系接着剤、接着シート等を使用することができる。また、接着層131,132,133及び保護層14としては、例えば、エポキシ系の非導電性ペースト(NCP(Non Conductive Paste))又は非導電性フィルム(NCF(Non Conductive Film))等を使用することができる。
【0020】
また、LSIチップ121,122,123,124の+Z方向側表面に形成されたワイヤ接続用パッド23と、プリント配線板11の+Z方向側表面に形成されたワイヤ接続用パッド22とは、配線ワイヤ21により電気的に接続されている。配線ワイヤ21は、ワイヤ接続用パッド23とワイヤ接続用パッド22との間を接着層131,132,133又は保護層14の配設領域を介して配線されている。ここで、配線ワイヤとしては、金、アルミ等のワイヤを採用することができ、特に金ワイヤを採用することが、細く、曲げにも強く、安定性が保証されていることから好ましい。
【0021】
上記のLSIチップ121,122,123,124、接着層131,132,133、保護層14、接着層15及び配線ワイヤ21、ワイヤ接続用パッド22は、プリント配線板11の+Z方向側に形成された封止部材17によって封止されている。ここで、封止部材17の材料としては、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂等を使用することができる。
【0022】
プリント配線板11の−Z方向側表面には、導体パターン18が形成されており、その導体パターン18の所定位置上に半田ボール19が配置されている。これらの半田ボール19を介して、部品内蔵モジュール10が、不図示のマザーボードに装着されるようになっている。
【0023】
なお、+Z方向側表面のワイヤ接続用パッド22及び−Z方向側表面の導体パターン18を除いて図示を省略しているが、プリント配線板11の両面及び内層には所定の導体パターンが形成されている。また、プリント配線板11では、層間接続用のバイアホールが形成されている。
【0024】
次に、上述した部品内蔵モジュール10の製造工程について、図4〜図7を参照して説明する。
【0025】
まず、常法により、ワイヤ接続用パッド22及び導体パターン18を含む所定の導体パターン及びバイアホールが形成されたプリント配線板11が作成される(図4(A)参照)。なお、プリント配線板11は、両面のみに導体パターンが形成されたものであってもよいし、両面及び内層に導体パターンが形成されたものであってもよい。引き続き、接着層15を介して、LSIチップ121をプリント配線板11の+Z方向側表面の部品搭載領域上に装着する(図4(B)参照)。
【0026】
次に、周知のワイヤボンディング法を使用して、LSIチップ121の+Z方向側表面に形成されたワイヤ接続用パッド23それぞれと、対応するプリント配線板11の+Z方向側表面に形成されたワイヤ接続用パッド22との間を配線ワイヤ21で配線し、ワイヤ接続用パッド23それぞれと対応するワイヤ接続用パッド22とを電気的に接続する(図4(C)参照)。
【0027】
次いで、LSIチップ121の+Z方向側表面上に接着層131を形成する。この接着層131は、次のようにして形成される。
【0028】
ワイヤ21を配線した後、必要に応じてワイヤ21とLSIチップ121が電気的に絶縁されるように、エポキシ系樹脂で封止する。さらにLSIチップ122の裏面には半硬化させたエポキシ系接着シートを貼り、上記封止したLSIチップ121の上に実装する。この手法を使う事により、LSIチップ121とワイヤ21、LSIチップ122との絶縁が保たれる。さらにはLSIチップ122を水平に保つことが可能となる。
【0029】
引き続き、周知のワイヤボンディング法を使用して、LSIチップ122の+Z方向側表面に形成されたワイヤ接続用パッド23それぞれと、対応するプリント配線板11の+Z方向側表面に形成されたワイヤ接続用パッド22との間を配線ワイヤ21で配線し、ワイヤ接続用パッド23それぞれと対応するワイヤ接続用パッド22とを電気的に接続する(図5(A)参照)。
【0030】
次に、上述した接着層131の場合と同様にして、LSIチップ122の+Z方向側表面上に接着層132を形成する。引き続き、接着層132を介してLSIチップ123をLSIチップ122の+Z方向側表面上に装着する。そして、周知のワイヤボンディング法を使用して、LSIチップ123の+Z方向側表面に形成されたワイヤ接続用パッド23それぞれと、対応するプリント配線板11の+Z方向側表面に形成されたワイヤ接続用パッド22との間を配線ワイヤ21で配線し、ワイヤ接続用パッド23それぞれと対応するワイヤ接続用パッド22とを電気的に接続する(図5(B)参照)。
【0031】
次いで、上述した接着層131の場合と同様にして、LSIチップ123の+Z方向側表面上に接着層133を形成する。引き続き、接着層133を介して、LSIチップ124をLSIチップ123の+Z方向側表面上に装着する。そして、周知のワイヤボンディング法を使用して、LSIチップ124の+Z方向側表面に形成されたワイヤ接続用パッド23それぞれと、対応するプリント配線板11の+Z方向側表面に形成されたワイヤ接続用パッド22との間を配線ワイヤ21で配線し、ワイヤ接続用パッド23それぞれと対応するワイヤ接続用パッド22とを電気的に接続する(図6(A)参照)。
【0032】
次に、上述した接着層131の場合と同様にして、LSIチップ124の+Z方向側表面の上方における配線ワイヤ21の配線領域を含む領域に保護層14を形成する(図6(B)参照)。引き続き、ポッティングまたは金型を使ったトランスファーモールドを行うことにより、LSIチップ121,122,123,124、接着層131,132,133、保護層14、接着層15及び配線ワイヤ21、ワイヤ接続用パッド22を封止する封止部材17を、プリント配線板11の+Z方向側に形成する(図7(A)参照)。
【0033】
この後、プリント配線板11の−Z方向側表面に半田ボール19を形成する。こうして、本実施形態の部品内蔵モジュール10が製造される。
【0034】
以上説明したように、本実施形態の部品内蔵モジュール10では、複数の部品(LSIチップ)121,122,123,124を+Z方向に順次配設する。この際、これらの部品間に、配線ワイヤ21の配線経路を含む領域に形成された接着層131,132,133を介在させ、隣り合う部品同士を接着固定させる。したがって、本実施形態の部品内蔵モジュール10によれば、複数の内蔵部品が同一形状を有するセンターパッドLSIチップであったとしても、高い実装密度で部品を内蔵させることができる。
【0035】
また、本実施形態の部品内蔵モジュール10では、複数の部品(LSIチップ)121,122,123,124の+Z方向側上方における配線ワイヤ21の配線領域に、接着層131,132,133及び保護層14を形成し、配線ワイヤ21の一部を保護している。この結果、封止部材17の形成の際に封止用樹脂等を流し込む場合に、配線ワイヤ21の変形、例えば、いわゆる倒れ込み等を防止することができる。
【0036】
本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。なお、以下の変形例を説明するために新たな図面を使用する場合には、上記の実施形態の場合と同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【0037】
例えば、上記の実施形態では、4つの部品を積層して配設した場合を挙げて説明したが、積層して配設する部品の数は任意である。また、積層する部品は同種の部品であってもよいし、異種の部品であってもよい。
【0038】
また、上記の実施形態では、内蔵する複数の部品を、配線ワイヤの配線方向における部品の表面の中央部に全てのワイヤ接続用パッドが形成されているものとした。これに対し、配線ワイヤ21の配線方向における部品の表面の中央部以外に、ワイヤ接続用パッドが形成された部品を積層することもできる。例えば、図8に示される部品内蔵モジュール10Aのように、配線ワイヤ21の配線方向(Y軸方向)における部品の表面の端部にワイヤ接続用パッド23が形成された部品12A1,12A2を接着層13介して+Z方向に沿って順次配設するようにしてもよい。かかる場合にも、高い実装密度で部品が内蔵された部品内蔵モジュールを実現することができる。なお、図8においては、2つの部品12A1,12A2を+Z方向に沿って順次配設したが、上記実施形態の場合と同様に、任意の数の部品を+Z方向に沿って順次配設して積層することもできる。
【0039】
さらに、ワイヤ接続用パッドが、複数の部品それぞれにおいて、+Z方向側表面の任意の位置にワイヤ接続用パッドが形成されていても、本発明を適用することができる。かかる場合にも、高い実装密度で部品が内蔵された部品内蔵モジュールを実現することができる。
【0040】
また、上記の実施形態では、内蔵する複数の部品が同一の形状を有することとした。これに対し、図9に示される部品内蔵モジュール10Bのように、部品12B1の+Z方向側に接着層13を介して、部品12B1よりも大きな形状を有する部品12B2を配設するようにしてもよい。かかる場合にも、高い実装密度で部品が内蔵された部品内蔵モジュールを実現することができる。なお、図9においては、2つの部品12B1,12B2を+Z方向に沿って順次配設したが、上記実施形態の場合と同様に、+Z方向に沿って順次、より大きな部品を任意の数だけ順次配設して積層することもできる。
【0041】
また、上記の実施形態では、部品それぞれの+Z方向側領域における配線ワイヤの配線領域の全てを含む領域に接着層又は保護層を形成した場合を説明した。これに対し、図10に示される部品内蔵モジュール10C又は図11に示される部品内蔵モジュール10Dのように、+Z方向に沿って順次配設される複数の部品における部品相互の位置関係や、部品相互の大きさの関係に応じて、部品間における配線ワイヤ21の配線経路のみを含む領域に接着層13を形成するようにしてもよい。なお、図8の場合と同様に、図10においては2つの部品12C1,12C2を、また図11においては2つの部品12D1,12D2を+Z方向に沿って順次配設したが、これらの2つ部品の場合と同様にして、任意の数の部品を+Z方向に沿って順次配設して積層することができる。
【0042】
以上の実施形態及び変形例を総合して示されるように、本発明を採用することにより、相互の大きさの関係、配線接続用パッドの形成位置、及び相互の位置関係の制約を受けないで、複数の部品を積層させることができる。そして、こうして積層された部品を内蔵し、部品実装密度が高い部品内蔵モジュールを実現することができる。
【0043】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の部品内蔵モジュールによれば、部品の形状の相互関係や部品におけるワイヤ接続用パッドの形成位置にかかわらず、簡易な構成で、部品の実装密度を向上することができる部品内蔵モジュールを提供することができるという顕著な効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る部品内蔵モジュールの構成を概略的に示す斜視図である。
【図2】図1の部品内蔵モジュールの構成を説明するための断面構成図である。
【図3】図1の部品内蔵モジュールに内蔵される部品の構成を説明するための斜視図である。
【図4】本発明の一実施形態に係る部品内蔵モジュールの製造工程を説明するための図(その1)である。
【図5】本発明の一実施形態に係る部品内蔵モジュールの製造工程を説明するための図(その2)である。
【図6】本発明の一実施形態に係る部品内蔵モジュールの製造工程を説明するための図(その3)である。
【図7】本発明の一実施形態に係る部品内蔵モジュールの製造工程を説明するための図(その4)である。
【図8】変形例(その1)を説明するための図である。
【図9】変形例(その2)を説明するための図である。
【図10】変形例(その3)を説明するための図である。
【図11】変形例(その4)を説明するための図である。
【図12】従来技術の部品内蔵モジュールの構成を概略的に示す斜視図である。
【符号の説明】
10,10A,10B,10C,10D…部品内蔵モジュール、11…プリント配線板、121,122,123,124,12A1,12A2,12B1,12B2,12C1,12C2,12D1,12D2…部品、13,131,132,133…接着層、14…保護層、21…配線ワイヤ、22…ワイヤ接続用パッド、23…ワイヤ接続用パッド。
Claims (2)
- 部品が内蔵された部品内蔵モジュールであって、
一方側の表面における部品搭載領域の外側の領域に複数のワイヤ接続用パッドが形成されたプリント配線板と:
前記部品搭載領域の前記一方側に順次配置され、前記一方側の表面に少なくとも1つのワイヤ接続用パッドが形成された複数の部品と;
前記複数の部品における最上層の部品の上層側表面上に形成された絶縁性の保護層と;
前記複数の部品のワイヤ接続用パッドと前記プリント配線板のワイヤ接続用パッドとを電気的に接続する複数の配線ワイヤと;を備え、
少なくとも前記最上層の部品には、上層側表面における中央部に少なくとも1つのワイヤ接続用パッドが形成され、
前記順次配置の方向で隣り合う部品間における前記配線ワイヤの配線経路の少なくとも一部を含む領域に形成された一層からなる接着層により、前記隣り合う部品同士が接着され、
前記最上層の部品のワイヤ接続用パッドのうち、前記上層側表面における中央部に形成されたワイヤ接続用パッドと前記プリント配線板のワイヤ接続用パッドとを接続する配線ワイヤの配線経路は、前記保護層に埋め込まれている、
ことを特徴とする部品内蔵モジュール。 - 前記隣り合う部品の形状は互いに同一である、ことを特徴とする請求項1に記載の部品内蔵モジュール。
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