JP4228457B2 - Electronic module and electronic device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の半導体チップが基板に接続された電子モジュール及びこの電子モジュールを備えた電子機器に係わる。
【0002】
【従来の技術】
従来、半導体チップのパッケージにおいて、QFP(Quad Flat Package )構造やSOP(Small Outline Package )構造のパッケージが用いられていた。
これらの構造では、それぞれ離れて配置された半導体チップとリードフレームとの間をワイヤで接続しているため、その分マザー基板への実装面積が大きくなる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、最近半導体チップと同等或いはわずかに大きいCSP(チップ・サイズ(スケール)・パッケージ)構造が採用されてきている。
【0004】
このCSP構造を採ることにより、マザー基板への実装面積を大幅に低減することができるが、接続端子数は従来とほぼ同じで減少しないため、マザー基板の配線ルールによって厳しい仕様が要求され、その結果コストアップや品質低下の問題が生じることがある。
【0005】
この問題に対して、パッケージ内に複数の半導体チップを形成してMCM(マルチチップモジュール)化することにより、回路的に関連の強い半導体チップ間の配線をパッケージ内に集約させて、マザー基板との接続点数を減らすことが可能である。
【0006】
内部に2つの半導体チップを配置した電子モジュールの断面図を図16に示す。
この電子モジュール51は、第1の半導体チップ52及び第2の半導体チップ53が、インターポーザー基板54上に並列して配置され、その周囲を封止樹脂62で埋めて構成される。
【0007】
第1の半導体チップ52及び第2の半導体チップ53は、共にダイペースト55を介してインターポーザー基板54に接合されている。
【0008】
また、第1の半導体チップ52及び第2の半導体チップ53の上面には、それぞれパッド61が形成され、このパッド61とインターポーザー基板54の上面に形成されたランド56との間がワイヤ60を介して電気的に接続されている。
【0009】
インターポーザー基板54の下面には、薄い板状の電極端子58が形成され、電極端子58以外の部分にはソルダーレジスト57が形成されている。
また、インターポーザー基板54の外縁部には補強端子59が形成されて、電子モジュール51と図示しないマザー基板との半田接続を補強している。
【0010】
インターポーザー基板54の上面のランド56と、下面の電極端子58との間には図示しないが配線が形成されて電気的に接続される。
この配線は、例えばインターポーザー基板54を貫通したスルーホールによって構成することができる。
【0011】
しかしながら、この場合には、半導体チップの数が増えることにより、電子モジュール51の面積が増加する。
【0012】
また、電子モジュール51が大面積になることにより、マザー基板との接続の信頼性が低下する等の問題もある。
特に、メモリ素子の半導体チップを使用する場合には、端子数のが少ない割にチップが大きく、この傾向が顕著になる。
【0013】
上述した問題の解決のために、本発明においては、面積が少なく小型集積化が図れ、かつ接続の信頼性も確保することができる電子モジュール及び電子機器を提供するものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子モジュールは、基板と、基板の表面上に積層された複数の半導体チップとを有し、基板及び複数の半導体チップが封止樹脂により封止され、複数の半導体チップにおいて、上の半導体チップが下の半導体チップから少なくとも一部がはみ出して積層されており、上の半導体チップが下の半導体チップからはみ出した部分の下に、封止樹脂とは別体の樹脂又はペーストが充填されており、複数の半導体チップのうち、基板の直上の半導体チップが基板の表面とフリップチップ接続されているものである。
【0015】
本発明の電子機器は、基板と、基板の表面上に積層された複数の半導体チップとを有し、基板及び複数の半導体チップが封止樹脂により封止され、複数の半導体チップにおいて、上の半導体チップが下の半導体チップから少なくとも一部がはみ出して積層されており、上の半導体チップが下の半導体チップからはみ出した部分の下に、封止樹脂とは別体の樹脂又はペーストが充填されており、複数の半導体チップのうち、基板の直上の半導体チップが基板の表面とフリップチップ接続されている電子モジュールを搭載したものである。
【0016】
上述の本発明によれば、基板上に複数の半導体チップが積層されていることにより、複数の半導体チップを基板上に並列に配置した場合と比較して、電子モジュールの面積を低減することができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明は、基板と、基板の表面上に積層された複数の半導体チップとを有し、基板及び複数の半導体チップが封止樹脂により封止され、複数の半導体チップにおいて、上の半導体チップが下の半導体チップから少なくとも一部がはみ出して積層されており、上の半導体チップが下の半導体チップからはみ出した部分の下に、封止樹脂とは別体の樹脂又はペーストが充填されており、複数の半導体チップのうち、基板の直上の半導体チップが基板の表面とフリップチップ接続されている電子モジュールである。
【0025】
本発明は、基板と、基板の表面上に積層された複数の半導体チップとを有し、基板及び複数の半導体チップが封止樹脂により封止され、複数の半導体チップにおいて、上の半導体チップが下の半導体チップから少なくとも一部がはみ出して積層されており、上の半導体チップが下の半導体チップからはみ出した部分の下に、封止樹脂とは別体の樹脂又はペーストが充填されており、複数の半導体チップのうち、基板の直上の半導体チップが基板の表面とフリップチップ接続されている電子モジュールを搭載した電子機器である。
【0026】
図1及び図2は本発明の一実施の形態として、電子モジュールの概略構成図を示す。
図1Aは電子モジュールの表面側の斜視図、図1Bは裏面側の斜視図、図2は断面図をそれぞれ示す。
【0027】
この電子モジュール1は、第1の半導体チップ2と第2の半導体チップ3が積層されて、この積層された2つの半導体チップがインターポーザー基板4上に配置され、その周囲を封止樹脂12で埋めて構成される。
【0028】
第1の半導体チップ2は、ダイペースト5を介してインターポーザー基板4に接合されている。
第2の半導体チップ3は、同様にダイペースト5を介して第1の半導体チップ2に接合されている。この第2の半導体チップ3は、縦・横が共に第1の半導体チップ2より小さくなっていて、第1の半導体チップ2の主面内に収まる大きさとなっている。
【0029】
また、第1の半導体チップ2及び第2の半導体チップ3の上面には、それぞれパッド11が形成され、このパッド11とインターポーザー基板4の上面に形成されたランド6との間がワイヤ10を介して電気的に接続されている。
【0030】
インターポーザー基板4の下面には、薄い略円板状の電極端子8が形成され、電極端子8以外の部分にはソルダーレジスト7が形成されている。
ソルダーレジスト7は、プリント基板等のマザー基板と半田により接続を行う際に、隣接する電極端子8間を半田が短絡しないようにする作用も有している。
また、下面の外縁部には補強端子9が形成されて、電子モジュール1と図示しないマザー基板との半田接続を補強している。
この補強端子9は、図1Bに示すようにインターポーザー基板4の4隅に形成され、うち1つのみ四角形状とすることにより、電子モジュール1の向きを示す目印としている。
【0031】
インターポーザー基板4の上面のランド6と、下面の電極端子8との間には図示しないが配線が形成されて電気的に接続される。
この配線は、例えばインターポーザー基板4を貫通したスルーホールによって構成することができる。
【0032】
電子モジュール1の各部の材料は、特に限定しないが、例えば次のような材料を用いることができる。
インターポーザー基板4は、例えばポリイミドやガラスエポキシを用いることができる。
ダイペースト5は、ダイボンディングに通常用いられる材料、例えばエポキシ樹脂中に無機フィラーを充填した絶縁ペーストを用いることができる。
ランド6は、例えばパターン表面に金メッキをすることにより形成することができる。
ワイヤ10は、例えば金ワイヤにより形成することができる。
パッド11は、例えばアルミにより形成することができる。
封止樹脂12には、例えばエポキシ樹脂やその他熱硬化樹脂を用いることができる。
【0033】
上述の本実施の形態の電子モジュール1によれば、インターポーザー基板4上に2つの半導体チップ2,3を積層して構成したことにより、図16に示した2つの半導体チップ52,53を横に並べた電子モジュール51よりも面積が低減される。
そして、2つの半導体チップ2,3を積層していることにより、単位面積当たりの集積度が向上している。
【0034】
また、前述のQFPのように外側にリードフレームを引き出す代わりに、電極端子8を全てインターポーザー基板4の下面に設けているので、リードフレームを引き出した場合よりも面積が低減されている。
【0035】
マザー基板の反りや衝撃等により、マザー基板と電子モジュールとの接続状態に及ぶ影響は、電子モジュールの面積が大きいほど顕著になる。
本実施の形態によれば、電子モジュール1の面積が低減されるため、この影響を小さくすることができ、従ってマザー基板との接続の信頼性をより向上させることができる。
【0036】
本実施の形態の電子モジュール1は、例えば次のようにして製造することができる。
まず、複数個の電子モジュール1に対応する面積のインターポーザー基板4を用意する。
【0037】
このインターポーザー基板4上に、第1の半導体チップ2をダイペースト5を介してマウントし、加熱してダイペースト5を熱硬化させることで第1の半導体チップ2を固定する。
次に、第1の半導体チップ2上面のパッド11と、インターポーザー基板4上面のランド6とを、ワイヤ10で接続する。
【0038】
次に、第2の半導体チップ3を同様にダイペースト5を介して第1の半導体チップ2上にマウントする。続いて、第2の半導体チップ2上面のパッド11と、インターポーザー基板4上面のランド6とワイヤ10で接続する。
このとき、下の第1の半導体チップ2のワイヤ10に接触しないように第2の半導体チップ3をマウントすると共に、第2の半導体チップ3のワイヤ10が下段の第1の半導体チップ1やそのワイヤ10に接触しないように、ワイヤの10ループ形状を制御する。
【0039】
次に、全てのワイヤ10が隠れる厚さの封止枠(図示せず)をインターポーザー基板4に張り付ける。
【0040】
その後、封止枠内の半導体チップ2,3とワイヤ10が隠れるように、封止樹脂12を充填する。
さらに、真空脱泡した後、封止樹脂12を熱硬化させる。
【0041】
最後に、インターポーザー基板4をダイサーにて単体即ち各電子モジュール1に切り分けて、上述の電子モジュール1を形成することができる。
製造した電子モジュール1に対して、必要な電気チェックを行う。
【0042】
尚、上述の製造方法において、インターポーザー基板4は、複数個の電子モジュール1に対応した面積のものであったが、封止樹脂12は各電子モジュール1に対応して分離して設けてもよいし、インターポーザー基板4と同様に複数個の電子モジュール1に対応した面積に形成してもよい。
封止樹脂12を各電子モジュール1に対応して分離する場合には、上述の封止枠を各電子モジュール1に対応した格子状にして、格子の中にそれぞれ封止樹脂12を充填する。この場合、ダイサーで切断するのは封止枠とインターポーザー基板4となる。
封止樹脂12をインターポーザー基板4と同様に複数個の電子モジュール1に対応した面積に形成する場合には、封止枠をインターポーザー基板4の外縁にのみ略ロ字形状にして、封止樹脂12をインターポーザー基板4上に一体に充填する。この場合、ダイサーで切断するのは封止樹脂12とインターポーザー基板4となる。
【0043】
また、上述の製造方法では、第1の半導体チップ2にワイヤ10を接続してから第2の半導体チップ3を取り付けたが、先に2つの半導体チップ2,3を取り付けてから各半導体チップにワイヤ10を接続するようにしてもよい。
【0044】
尚、製造方法については、その他の従来公知の技術を適用することが可能である。
【0045】
尚、本実施の形態の電子モジュール1では、インターポーザー基板4は1層の基板の両面に端子が形成されていたが、その他の構成、例えば1層の基板の上面のみに端子が形成された構成、2層以上の基板を積層してその層間にも配線を通す構成等を採ることができる。
【0046】
また、電極端子8は、上述の薄い板状の他、いわゆるBGA(ボールグリッドアレイ)のようにボール状にしてもよい。
上述のように電極端子8を薄い板状にすると、ボール状にした場合より、電子モジュール1をマザー基板に接続したときの高さを低くすることができる利点を有する。
【0047】
上述の実施の形態の電子モジュール1では、上段の第2の半導体チップ3が下段の第1の半導体チップ2の主面に収まる構成であったが、上段の半導体チップ3が下段の半導体チップから一部はみ出すように構成することもできる。
その場合の実施の形態を次に示す。
【0048】
本発明の他の実施の形態の電子モジュールの概略構成図を図3に示す。図3Aは電子モジュールの斜視図、図3Bは平面図を示す。尚、図3Bではワイヤ10と基板4上のランド6は省略している。
図3A及び図3Bに示すように、この電子モジュール21は、下段の長方形の第1の半導体チップ2上に、略正方形の第2の半導体チップ3を積層した構成であり、上段の第2の半導体チップ3の一部が下段の第1の半導体チップ2からはみ出している。
以下、このはみだしている部分をオーバーハング部3aとする。
【0049】
この電子モジュール21では、第2の半導体チップ3のパッド11の1端子分がオーバーハング部3aとなっている。
そして、パッド11及びワイヤ10は、各半導体チップ2,3のオーバーハング部3a以外の2辺に形成されている。
【0050】
尚、その他の構成は、先の実施の形態の電子モジュール1と同様であるので、同一符号を付して重複説明を省略する。
【0051】
尚、半導体チップのパッド(端子)にワイヤ10をボンディングするには、通常超音波と圧力を印加して熱圧着させており、オーバーハング部3aが振動することで、超音波が減衰し、ボンディング強度が低下、ないしはボンディングができないことがあるが、この電子モジュール21のようにオーバーハング部3aが1端子分程度なら、問題ないことが確認されている。
【0052】
本実施の形態の電子モジュール21によれば、オーバーハング部3aを形成することにより、上下の半導体チップ2,3が異形のものでも積層することが可能となり、目的に合った最適の半導体チップを選択して電子モジュールを構成することが可能になる。
【0053】
ところで、オーバーハング部を大きくした場合、即ち上段の半導体チップが下段の半導体チップから大きくはみ出して積層させた場合に、上段の半導体チップのオーバーハング部にパッドを形成してワイヤを接続しようとすると、オーバーハング部の振動により超音波が減衰するため、ワイヤの接続が不安定になる。
従って、オーバーハング部3aを余り大きくすることができなかった。
このように、オーバーハング部を設けた場合でも、まだ上段の半導体チップの設計条件に制約がある。
【0054】
そこで、上段の半導体チップの設計条件の自由度をさらに上げる目的で、オーバーハング部の隙間を埋めるようにする。
実際には、オーバーハング部の下の隙間に、スペーサを入れたり或いは樹脂やペースト等を充填したりすることにより、隙間を埋めておいてからボンディングを行う。
その場合の電子モジュールの実施の形態を次に示す。
【0055】
図4は、スペーサを設けた電子モジュールの概略構成図を示す。図4Aは電子モジュールの斜視図を示し、図4Bは複数の半導体チップの積層方法を斜視図で示す。尚、図4ではパッド11に接続するワイヤと基板4上のランドは省略している。また図4Cと図4Dは製造工程を平面図及び断面図で示す。
【0056】
この電子モジュール22は、下段の第1の半導体チップ2と比較して、上段の第2の半導体チップ3の寸法及び面積が充分大きくなっており、上段の第2の半導体チップ3がはみ出したオーバーハング部3aの下の隙間に、下段の第1の半導体チップ2と略同じ厚さのスペーサ13を入れて構成されている。
【0057】
そして、図4Bに示すように、インターポーザー基板4上の、第1の半導体チップ2の両側にそれぞれスペーサ13を配置してから、上段の第2の半導体チップ3を接合する。
【0058】
尚、図4では、下段の第1の半導体チップ2のボンディング方法を示していないが、上段の第2の半導体チップ3の下から見えている部分にパッドを設ければ、ワイヤによるボンディングを行うことができる。
また、後述する実施の形態のように、フリップチップ接続を用いることも可能である。
【0059】
半導体チップのパッドへワイヤをボンディングする際には、通常超音波と圧力をかけ熱圧着させている。
本実施の形態の電子モジュール22によれば、オーバーハング部3aへのボンディングにおいて、上段の第2の半導体チップ3にかかる圧力をスペーサ13で受けて上段の第2の半導体チップ3の振動を防ぐことができるので、より安定した確実なボンディングが可能となる。
【0060】
尚、スペーサ13を入れる代わりに、オーバーハング部の下の隙間に樹脂やペーストを充填するようにしてからボンディングしても同様の効果が得られる。
【0061】
この樹脂やペーストは、例えば印刷により、ダイペーストと同時に供給することも可能である。
例えば図4Cに示すように、基板上に樹脂やペーストを印刷するときに、スペーサ13となる部分とダイペースト13′となる部分とをそれぞれ同時に印刷より形成する。
次に、図4Dに示すように、ダイペースト13′となる部分上に第1の半導体チップ2を押しつけて、第1の半導体チップ2の上面とスペーサ13の上面が同じ高さになるようにする。この面の上に図4Bに示すように第2の半導体チップ3が取り付けられる。
【0062】
次に、本発明のさらに他の実施の形態として、フリップチップ接続を用いた電子モジュールの概略構成図(断面図)を図5に示す。
本実施の形態の電子モジュール31では、下段の第1の半導体チップ2をフリップチップ接続によりインターポーザー基板4と接続したものである。
【0063】
図5に示すように、この電子モジュール31では、下段の第1の半導体チップ2下面のパッド11にスタッドバンプ14が形成され、このスタッドバンプ14がインターポーザー基板4上面のランド15に配置されて、さらに半田16により周囲を覆われて電気的に接続されている。
【0064】
また、図5では、インターポーザー基板4の上面のランド6と下面の電極端子8との間の配線となるスルーホール17を一部図示している。スタッドバンプ14に接続されたランド15についても同様に配線により電極端子8と接続される。
【0065】
第1の半導体チップ2のスタッドバンプ14以外の部分とインターポーザー基板4との間の隙間には、封止樹脂12が充填されている。
尚、この隙間に充填される樹脂は、電子モジュール31全体の封止樹脂12と同一の樹脂に限定されない。
【0066】
上段の第2の半導体チップ3は、前述の実施の形態の電子モジュール1と同様に、その上面のパッド11とインターポーザー基板4上面のランド6とをワイヤ10で接続することにより、電気的に接続されている。
その他の構成は、前述の実施の形態の電子モジュール1と同様であるので、同一符号を付して重複説明を省略する。
【0067】
尚、スタッドバンプ14の代わりに、メッキまたは蒸着後ウエットバックした半田バンプ等、その他の種類のバンプを形成するようにしてもよい。
【0068】
本実施の形態の電子モジュール31によれば、基板4上に複数の半導体チップ2,3を積層していることにより、先の実施の形態と同様に電子モジュール31の面積を低減することができる。
そして、本実施の形態では、特に半導体チップをフェイスダウンで実装するフリップチップ接続を用いているため、全てワイヤ接続でボンディングを行う場合に比べて、ワイヤ10が少なくてすみ、ワイヤ10が減る分のスペースを詰めることができるので、電子モジュール31を確実に小さくすることができる。
【0069】
また、ワイヤ接続だけの場合には、複数の半導体チップ2,3と接続される基板4表面のランド6を全て半導体チップ2,3の外側まで出して、それから基板4に形成された配線で内側に持ってくる必要がある。
これに対して、下段の半導体チップ2をフリップチップ接続にした場合には、半導体チップ2の下面でボンディングされるため、その分基板配線を短くすることができる。
また、上段の半導体チップ3と接続するランド6からの基板配線との引き回しの制約も少なくなる。
【0070】
上述の本実施の形態の電子モジュール31は、例えば次のようにして製造することができる。尚、前述の実施の形態の電子モジュール1の製造と共通する工程は説明を省略する。
【0071】
まず、予め第1の半導体チップ2下面のパッド11に、ワイヤを用いることによりスタッドバンプ14を形成しておく。
また、インターポーザー基板4上面の、フリップチップ接続用のランド15に、スクリーン印刷でクリーム状の半田16を供給する。
【0072】
次に、第1の半導体チップ2を、そのスタッドバンプ14がある面を下にしてマウントを行う。このとき、各スタッドバンプ14がそれぞれ該当するランド15に乗るように位置合わせをする。
【0073】
続いて、リフロー炉を通して半田16による接続を行い、洗浄によりフラックスを除去し、乾燥させる。
【0074】
次に、第1の半導体チップ2の一辺に、封止樹脂例えばエポキシ系樹脂を供給し、第1の半導体チップ2とインターポーザー基板4との間の隙間に浸透させた後、加熱硬化させる。
【0075】
次に、上段の第2の半導体チップ3をダイペースト5を介してマウントし、加熱してペーストを熱硬化させることでチップを固定する。
そして、第2の半導体チップ3のパッド11とインターポーザー基板4のランド6とをワイヤ10で接続する。
【0076】
その後は、先の実施の形態で説明したと同様の工程を経て、本実施の形態の電子モジュール31を製造することができる。
【0077】
上述の実施の形態ではフリップチップ接続を半田16を用いて行ったが、その他の接続方法を採った実施の形態を次に示す。
【0078】
図6は、電子モジュールの概略断面図である。
この電子モジュール32では、先の実施の形態の電子モジュール31で用いた半田16の代わりに、接合材18を用いてフリップチップ接続を行った構成である。
【0079】
この接合材18としては、異方性導電フィルム(ACF)、絶縁性の接着剤となる樹脂を用いることができる。絶縁性の接着剤となる樹脂としては、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂、ポリイミドとの熱可塑性樹脂を用いることができる。
そして、第1の半導体チップ2とインターポーザー基板4との間の隙間には、接合材18が充填されて接合がなされる。
【0080】
いずれの材料を接合材18に用いた場合も、同様にインターポーザー基板4上に接合材18を形成した後、第1の半導体チップ2を加熱加圧して押しつけることにより、スタッドバンプ14とランド15とを接続される。
【0081】
ただし、異方性導電フィルムを接合材18に用いた場合には、フィルム中の微細な導電性粒子がスタッドバンプ14とランド15の間に挟まれるようにして電気的に接続させる。
一方、樹脂を接合材18に用いた場合は、接続部の周囲に樹脂が逃げるようにしてスタッドバンプ14とランド15との間には樹脂が残らないようにする。
【0082】
異方性導電フィルム(ACF)を接合材18に用いた場合には、例えば次のように製造を行う。
インターポーザー基板4の第1の半導体チップ2を乗せる位置に、第1の半導体チップ2のサイズと同等以上の異方性導電フィルムを貼り付け、カバーフィルムを剥がす。
【0083】
次に、第1の半導体チップ2を、そのスタッドバンプ14が形成された面を下にして、各バンプ14が該当するランド15に乗るように位置合わせをしてマウントする。続いて、加熱加圧して、バンプ14とランド15とを接触させると共に異方性導電フィルムを硬化させる。
【0084】
その後は上段の第2の半導体チップ3を、ダイペースト5を介してマウントし、以降は前述の実施の形態と同様にして電子モジュールを製造することができる。
【0085】
また、樹脂を接合材18として用いた場合は、例えば次のようにして製造を行う。
インターポーザー基板4の第1の半導体チップ2を載せる位置に、樹脂ペーストを供給する。尚、樹脂の供給方法は、ディスペンサによって行う他、スクリーン印刷によって行うことも可能である。
【0086】
次に、第1の半導体チップ2を、そのスタッドバンプ14が形成された面を下にして、各バンプ14が該当するランド15に乗るように位置合わせをしてマウントする。続いて、加熱して樹脂ペーストを熱硬化させることにより第1の半導体チップ2を固定する。
【0087】
その後は上段の第2の半導体チップ3を、ダイペースト5を介してマウントし、以降は前述の実施の形態と同様にして電子モジュール32を製造することができる。
【0088】
次に、本発明のさらに他の実施の形態として、フリップチップ接続を用いたさらに他の電子モジュールの概略構成図を図7及び図8に示す。図7Aは電子モジュールの斜視図を示し、図7Bは複数の半導体チップの積層方法を示す斜視図であり、図8Bは電子モジュールの断面図を示す。
【0089】
この電子モジュール33は、下段の第1の半導体チップ2の上面から、上段の第2の半導体チップ3の4辺がはみ出している構成である。
下段の第1の半導体チップ2をワイヤ接続とすると、半導体チップ2のパッドを上面に形成する必要があり、ワイヤ接続をするために上段の半導体チップ3を4辺ではみ出すように構成することができないが、下段の第1の半導体チップ2に前述のフリップチップ接続を用いることにより、このように上段の第2の半導体チップ3の4辺がはみ出した構成とすることができる。
【0090】
従って、上段の第2の半導体チップ3の設計条件の自由度が向上する。
また、図7に示すように、オーバーハング部の幅が小さい場合には、スペーサ等を設けなくても接続が可能である。
【0091】
尚、オーバーハング部の幅を大きく取りたい場合には、前述の電子モジュール22と同様に、オーバーハング部の下にスペーサ13を入れるか或いは樹脂を充填しておく。
【0092】
次に、本発明のさらに他の実施の形態として、3つの半導体チップを積層した電子モジュールの概略構成図(斜視図)を図9に示す。
【0093】
この電子モジュール34は、3つの半導体チップを積層させた構成である。
即ち、第1の半導体チップ2と第2の半導体チップ3と第3の半導体チップ20とが積層されて構成されている。
第1の半導体チップ2は、フリップチップ接続によりインターポーザー基板4と接続されている。
第2の半導体チップ3は、ワイヤ10によりインターポーザー基板4と電気的に接続されている。そして、第2の半導体チップ3は、第1の半導体チップ2より2辺がはみ出している。
【0094】
そして、第3の半導体チップ20は、第2の半導体チップ3上にダイペース値5を介して接合され、ワイヤ10によりインターポーザー基板4と電気的に接続されている。
この第3の半導体チップ20は、第2の半導体チップ3から一部が後退した大きさとなっていて、第2の半導体チップ3上面のワイヤ10を接続するためのパッド11付近を露出させている。
これにより、第2の半導体チップ3と第3の半導体チップ20のそれぞれにワイヤ10を接続することができる。
【0095】
本実施の形態の電子モジュール34によれば、3つの半導体チップ2,3,20を有していても、これらが積層されていることにより、電子モジュール34の占有する面積は小さくて済み、単位面積当たりの集積度がさらに向上する。
【0096】
本発明のさらに他の実施の形態として、3つの半導体チップを積層した他の電子モジュールの概略構成図を図10に示す。図10Aは電子モジュールの斜視図を示し、図10Bは複数の半導体チップの積層方法を斜視図で示す。
【0097】
この電子モジュール35では、半導体チップを3つ有して構成されている。
そして、そのうち2つの半導体チップ、即ち第1の半導体チップ41及び第2の半導体チップ42が共に並列してインターポーザー基板4の上面にフリップチップ接続され、残りの第3の半導体チップ43がこれら2つの半導体チップ41,42上に積層された構成である。
【0098】
第3の半導体チップ43は、第1の半導体チップ41及び第2の半導体チップ42の上面に、ダイペーストを介して接合されている。また、上面のパッド11とインターポーザー基板4上面のランド6とがワイヤ10で電気的に接続されている。
【0099】
3つの半導体チップ41,42,43は、それぞれ主面の寸法が異なっており、第1の半導体チップ41は主面が長方形であり、第2の半導体チップ42は主面が略正方形であり、第3の半導体チップ43は主面が長方形でありかつ下段の2つの半導体チップが収まる大きさとなっている。
【0100】
このように、それぞれ大きさや形状が異なる半導体チップ41,42,43を積層して、電子モジュール35を構成することもできる。
これにより、各種の半導体チップを組み合わせても、容易に面積の小さい電子モジュールを構成することができる。
【0101】
図11は、スペーサを設けた電子モジュールの他の構成における半導体チップの積層方法を示す斜視図である。
この電子モジュール36は、下段の第1の半導体チップ2の略2倍の面積の第2の半導体チップ3を上段に載せる場合であり、スペーサ13の大きさが下段の第1の半導体チップ2と略同一面積となっている。
尚、図示しないが下段の半導体チップ2は、フリップチップ接続により基板4と接続されている。
【0102】
このように構成することにより、大きく面積が異なる半導体チップ2,3を積層することができる。
【0103】
図12は、スペーサを設けた電子モジュールのさらに他の構成における半導体チップの積層方法を示す斜視図である。
この電子モジュール37は、下段の第1の半導体チップ41及び第2の半導体チップ42を間隔を置いて並列に配置して、これら2つの半導体チップ41,42の間にスペーサ13を入れている。
そして、2つの半導体チップ41,42及びスペーサ13上に、上段の第3の半導体チップ43を載置するようにしている。
尚、図示しないが下段の半導体チップ41,42は、フリップチップ接続により基板4と接続されている。
【0104】
即ち、この電子モジュール37は、図10に示した電子モジュール35にさらにスペーサ13を設けた構造になっている。
スペーサ13を設けたことにより、上段の半導体チップ43のパッド11の配置の自由度が高まると共に、ボンディングの際の圧力をスペーサ13に吸収させることができる利点を有している。
【0105】
上述の各実施の形態では、電子部品としては半導体チップのみを有して電子モジュールが構成されていたが、複数の半導体チップと一般の電子部品とを組み合わせて、より機能的な電子モジュールを構成することもできる。
その場合を次に示す。
【0106】
図13及び図14は、本発明のさらに別の実施の形態として、半導体チップの他の電子部品を混載した電子モジュールの概略構成図を示す。図13は斜視図、図14は図13のX−Xにおける断面図を示す。
【0107】
この電子モジュール40は、インターポーザー基板4上に第1の半導体チップ2及び第2の半導体チップ3が積層されている。
下段の第1の半導体チップ2は、先に図5に示した電子モジュール31と同様に、フリップチップ接続によりインターポーザー基板4上面のランド15に接続され、接続部のスタッドバンプ14の周囲が半田16により接続されている。
【0108】
本実施の形態の電子モジュール40では、特に2つの半導体チップ2,3の周囲のインターポーザー基板4上に、一般の電子部品19が配置接続されている。この電子部品19は、上段の第2の半導体チップ3とを電気的に接続するワイヤ10の付近に配置されている。また、電子部品19の下のランド15は、図示したスルーホール17を介してインターポーザー基板4下面の電極端子8と接続されている。
【0109】
その他の構成は、先に図5に示した電子モジュール31と同様であるので、重複説明を省略する。
【0110】
そして、この一般の電子部品19としては、小さいチップ状の素子や抵抗素子、コンデンサ等を配置することが可能である。
半導体チップ2,3に比して面積が比較的小さい電子部品19であれば、このように搭載することが可能である。
【0111】
さらに、本実施の形態の電子モジュール40では、フリップチップ接続の接続部の周囲に半田16を用いていることにより、容易に一般の電子部品19との混載が可能になりモジュール化することができる。
【0112】
尚、半田接続を使用しない場合には、一般の電子部品19の実装が別工程になる。
このとき、下段の半導体チップ2を先に基板4に付けると、一般の電子部品19用の半田印刷が困難になってしまう。
一方、一般の電子部品19の半田接続を先に行うと、薄い半導体チップの実装するときに電子部品が邪魔になってしまう。
このため、周りの電子部品19を半導体チップ2,3から遠ざけて配置することや、下段の半導体チップ2の実装前に一般部品19を実装した後のごみや余分なフラックスを洗浄する作業等が必要になる。
【0113】
従って、半田接続を用いた方が、他の一般の電子部品19と混載した電子モジュール40を容易に製造することができる。
【0114】
尚、電子部品19が下段の半導体チップ2と比較して薄い場合には、上段の半導体チップ3をオーバーハングさせて、そのオーバーハング部の下に電子部品19を配置する構成も可能である。
この場合はオーバーハング部の下にスペーサ等を配置できないので、ワイヤ10用のパッド11は、主としてオーバーハング部以外の部分に配置する。
【0115】
本実施の形態の電子モジュール40によれば、半導体チップ2,3以外に一般の電子部品19も一括してリフローで半田接続することができ、半導体チップ周辺の回路を取り込んで、機能的な電子モジュール40を形成することができる。
【0116】
本実施の形態の電子モジュール40は、例えば次のようにして製造することができる。尚、先の実施の形態と同様の工程は重複説明を省略する。
【0117】
インターポーザー基板4上面のフリップチップ接続用のランド15に、スクリーン印刷でクリーム状の半田16を供給する。
【0118】
次に、一般の電子部品19の接続用のランド15に、スクリーン印刷でクリーム状の半田を供給する。
このとき、先に印刷したフリップチップ接続用の半田16がつぶれないように、メタルスクリーンの基板4側をエッチングにより削って逃がしておく。
【0119】
続いて、インターポーザー基板4上に、位置合わせして一般の電子部品19をマウントする。
【0120】
その後は、第1の半導体チップ2、第3の半導体チップ3を順次マウントし、以下前述の実施の形態と同様にして、電子モジュール40を製造することができる。
【0121】
尚、本発明において、複数の半導体チップの種類の組み合わせは任意であり、同種の半導体チップ同士を組み合わせても、異種の半導体チップ同士を組み合わせてもよい。
【0122】
半導体チップの種類としては、ROM,SRAM,DRAM,フラッシュメモリ等のメモリ素子、CPUやMPU等の制御素子・演算素子、或いはその他の素子を用いることが可能である。
【0123】
ここで、上述の各実施の形態のように複数の半導体チップが積層されて構成された電子モジュールを搭載することにより、図15に示すような携帯電話等の電子機器100を構成することができる。
そして、上述のように面積が小さくかつ複数の半導体チップを有して集積度の高い電子モジュール101を搭載しているので、小型でかつ高機能の電子機器100を構成することができる。
また、上述のように電子モジュール101の信頼性が高いため、電子機器100の信頼性も高くなる。
【0124】
本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。
【0125】
【発明の効果】
上述の本発明によれば、複数の半導体チップを積層することにより、複数の半導体チップを平面的に並べる場合と比較して、著しく電子モジュールの面積を低減することができる。
従って、単位面積当たりの集積度を向上させることができる。
【0126】
そして、電子モジュールの面積が低減されるため、マザー基板の反りや衝撃等によりマザー基板と電子モジュールとの接続状態に及ぶ影響を小さくすることができ、マザー基板との接続の信頼性をより向上させることができる。
【0127】
また、基板の直上の下段の半導体チップをフリップチップ接続したことにより、その上に載せる上段の半導体チップの大きさの制約がなくなり、設計の自由度が向上する。
さらに、下段の半導体チップのワイヤ接続のためのスペースが不要になるため、電子モジュールの面積をより小さくすることができる。
また、基板配線を短くすると共に、基板配線の配置の制約を低減することができる。
【0128】
また、上の半導体チップが下の半導体チップから少なくとも一部がはみ出して積層された構成とすることにより、上下の半導体チップが異形のものでも積層することが可能となり、目的に合った最適の半導体チップを選択して電子モジュールを構成することが可能になる。
【0129】
さらに、上の半導体チップが下の半導体チップからはみ出した部分の下に、樹脂やペーストが充填されている構成としたことにより、ボンディングの際にかかる圧力を受けることができると共に、超音波が逃げる(減衰する)のを防止するという働きを有し、より安定した確実なボンディングが可能となる。
【0133】
また、複数の半導体チップが積層されて構成された電子モジュールを搭載して電子機器を構成することにより、小型でかつ高機能の電子機器を構成することができる。そして、電子モジュールの信頼性が高いため、電子機器の信頼性も高くなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の電子モジュールの概略構成図である。
A 表面側の斜視図である。
B 裏面側の斜視図である。
【図2】図1の電子モジュールの断面図である。
【図3】本発明の他の実施の形態の電子モジュールの概略構成図である。
A 斜視図である。
B 平面図である。
【図4】スペーサを設けた電子モジュールの概略構成図である。
A 斜視図である。
B 複数の半導体チップの積層方法を示す斜視図である。
C,D 図4Aの電子モジュールの製造工程を示す平面図及び断面図である。
【図5】フリップチップ接続を用いた電子モジュールの概略構成図(断面図)である。
【図6】フリップチップ接続を用いた他の電子モジュールの概略構成図(断面図)である。
【図7】フリップチップ接続を用いたさらに他の電子モジュールの概略構成図である。
A 斜視図である。
B 複数の半導体チップの積層方法を示す斜視図である。
【図8】図7の電子モジュールの断面図である。
【図9】3つの半導体チップを積層した電子モジュールの概略構成図(斜視図)である。
【図10】3つの半導体チップを積層した他の電子モジュールの概略構成図である。
A 斜視図である。
B 複数の半導体チップの積層方法を示す斜視図である。
【図11】スペーサを設けた電子モジュールの他の構成における半導体チップの積層方法を示す斜視図である。
【図12】スペーサを設けた電子モジュールのさらに他の構成における半導体チップの積層方法を示す斜視図である。
【図13】半導体チップの他の電子部品を混載した電子モジュールの概略構成図(斜視図)である。
【図14】図13の電子モジュールの断面図である。
【図15】電子機器に電子モジュールを搭載した状態を示す図である。
【図16】内部に2つの半導体チップを配置した電子モジュールの断面図である。
【符号の説明】
1,21,22,31,32,33,34,35,36,37,40,101 電子モジュール、2,41 第1の半導体チップ、3,42 第2の半導体チップ、4 インターポーザー基板、5 ダイペースト、6,15 ランド、7 ソルダーレジスト、8 電極端子、9 補強端子、10 ワイヤ、11 パッド、12 封止樹脂、13 スペーサ、14 スタッドバンプ、16 半田、17 スルーホール、18 接合材、19 電子部品、20,43 第3の半導体チップ、100 電子機器[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electronic module in which a plurality of semiconductor chips are connected to a substrate, and an electronic device including the electronic module.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a package of a QFP (Quad Flat Package) structure or a SOP (Small Outline Package) structure has been used as a package of a semiconductor chip.
In these structures, the semiconductor chip and the lead frame, which are spaced apart from each other, are connected by wires, so that the mounting area on the mother board increases accordingly.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, recently, a CSP (chip size (scale) package) structure equivalent to or slightly larger than a semiconductor chip has been adopted.
[0004]
By adopting this CSP structure, the mounting area on the mother board can be greatly reduced. However, since the number of connection terminals is almost the same as before and does not decrease, strict specifications are required by the wiring rules of the mother board. As a result, the problem of cost increase and quality deterioration may occur.
[0005]
To solve this problem, a plurality of semiconductor chips are formed in a package to form an MCM (multi-chip module), whereby wiring between semiconductor chips that are strongly related in terms of circuit is integrated in the package. It is possible to reduce the number of connection points.
[0006]
FIG. 16 shows a cross-sectional view of an electronic module in which two semiconductor chips are arranged.
The
[0007]
Both the first semiconductor chip 52 and the
[0008]
Also,
[0009]
A thin plate-
Further, reinforcing
[0010]
Although not shown, a wiring is formed between the
This wiring can be constituted by, for example, a through hole penetrating the
[0011]
However, in this case, the area of the
[0012]
Further, since the
In particular, when a semiconductor chip of a memory element is used, the chip is large for a small number of terminals, and this tendency becomes remarkable.
[0013]
In order to solve the above-described problems, the present invention provides an electronic module and an electronic device that have a small area, can be miniaturized, and can ensure connection reliability.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The electronic module of the present invention has a substrate and a plurality of semiconductor chips stacked on the surface of the substrate, The substrate and the plurality of semiconductor chips are sealed with a sealing resin, In the plurality of semiconductor chips, the upper semiconductor chip is stacked so that at least part of the upper semiconductor chip protrudes from the lower semiconductor chip, and the upper semiconductor chip is below the portion of the lower semiconductor chip that protrudes, Separate from the sealing resin Resin or paste is filled, and among the plurality of semiconductor chips, the semiconductor chip immediately above the substrate is flip-chip connected to the surface of the substrate.
[0015]
The electronic device of the present invention has a substrate and a plurality of semiconductor chips stacked on the surface of the substrate, The substrate and the plurality of semiconductor chips are sealed with a sealing resin, In the plurality of semiconductor chips, the upper semiconductor chip is stacked so that at least part of the upper semiconductor chip protrudes from the lower semiconductor chip, and the upper semiconductor chip is below the portion of the lower semiconductor chip that protrudes, Separate from the sealing resin A resin or paste is filled, and among the plurality of semiconductor chips, an electronic module in which a semiconductor chip immediately above the substrate is flip-chip connected to the surface of the substrate is mounted.
[0016]
According to the above-described present invention, the plurality of semiconductor chips are stacked on the substrate, so that the area of the electronic module can be reduced as compared with the case where the plurality of semiconductor chips are arranged in parallel on the substrate. it can.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention has a substrate and a plurality of semiconductor chips stacked on the surface of the substrate, The substrate and the plurality of semiconductor chips are sealed with a sealing resin, In the plurality of semiconductor chips, the upper semiconductor chip is stacked so that at least part of the upper semiconductor chip protrudes from the lower semiconductor chip, and the upper semiconductor chip is below the portion of the lower semiconductor chip that protrudes, Separate from the sealing resin The electronic module is filled with resin or paste, and of the plurality of semiconductor chips, the semiconductor chip immediately above the substrate is flip-chip connected to the surface of the substrate.
[0025]
The present invention has a substrate and a plurality of semiconductor chips stacked on the surface of the substrate, The substrate and the plurality of semiconductor chips are sealed with a sealing resin, In the plurality of semiconductor chips, the upper semiconductor chip is stacked so that at least part of the upper semiconductor chip protrudes from the lower semiconductor chip, and the upper semiconductor chip is below the portion of the lower semiconductor chip that protrudes, Separate from the sealing resin An electronic device is mounted with an electronic module that is filled with resin or paste and in which a semiconductor chip directly above the substrate is flip-chip connected to the surface of the substrate among a plurality of semiconductor chips.
[0026]
1 and 2 are schematic configuration diagrams of an electronic module as an embodiment of the present invention.
1A is a perspective view of the front side of the electronic module, FIG. 1B is a perspective view of the back side, and FIG. 2 is a cross-sectional view.
[0027]
In this
[0028]
The
Similarly, the
[0029]
Further,
[0030]
A thin substantially disk-shaped
The solder resist 7 also has an action of preventing the solder from short-circuiting between the
A reinforcing
The reinforcing
[0031]
Although not shown, a wiring is formed between the
This wiring can be constituted by, for example, a through hole penetrating the
[0032]
Although the material of each part of the
For example, polyimide or glass epoxy can be used for the
The
The
The
The
For the sealing
[0033]
According to the above-described
Further, by stacking the two
[0034]
Further, since the
[0035]
The influence on the connection state between the mother board and the electronic module due to warpage or impact of the mother board becomes more significant as the area of the electronic module is larger.
According to the present embodiment, since the area of the
[0036]
The
First, an
[0037]
The
Next, the
[0038]
Next, the
At this time, the
[0039]
Next, a sealing frame (not shown) having a thickness that hides all the
[0040]
Thereafter, the sealing
Furthermore, after vacuum degassing, the sealing
[0041]
Finally, the above-described
Necessary electrical checks are performed on the manufactured
[0042]
In the above manufacturing method, the
When the sealing
When the sealing
[0043]
In the above-described manufacturing method, the
[0044]
In addition, about a manufacturing method, it is possible to apply another conventionally well-known technique.
[0045]
In the
[0046]
Further, the
When the
[0047]
In the
An embodiment in that case is shown below.
[0048]
FIG. 3 shows a schematic configuration diagram of an electronic module according to another embodiment of the present invention. 3A is a perspective view of the electronic module, and FIG. 3B is a plan view. In FIG. 3B, the
As shown in FIGS. 3A and 3B, the
Hereinafter, the protruding portion is referred to as an
[0049]
In the
The
[0050]
In addition, since the other structure is the same as that of the
[0051]
In order to bond the
[0052]
According to the
[0053]
By the way, when the overhang portion is enlarged, that is, when the upper semiconductor chip protrudes greatly from the lower semiconductor chip and is stacked, when a wire is formed by forming a pad on the overhang portion of the upper semiconductor chip. Since the ultrasonic wave is attenuated by the vibration of the overhang portion, the wire connection becomes unstable.
Therefore, the
As described above, even when the overhang portion is provided, the design conditions of the upper semiconductor chip are still limited.
[0054]
Therefore, in order to further increase the degree of freedom in the design conditions of the upper semiconductor chip, the gap in the overhang portion is filled.
Actually, bonding is performed after filling the gap by inserting a spacer or filling a resin, paste, or the like in the gap under the overhang portion.
An embodiment of the electronic module in that case will be described below.
[0055]
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an electronic module provided with a spacer. 4A shows a perspective view of the electronic module, and FIG. 4B shows a method for stacking a plurality of semiconductor chips in a perspective view. In FIG. 4, wires connected to the
[0056]
In the
[0057]
Then, as shown in FIG. 4B, spacers 13 are arranged on both sides of the
[0058]
4 does not show the bonding method of the
Also, flip-chip connection can be used as in the embodiments described later.
[0059]
When bonding a wire to a pad of a semiconductor chip, an ultrasonic wave and pressure are usually applied and thermocompression bonded.
According to the
[0060]
The same effect can be obtained by bonding the
[0061]
The resin or paste can be supplied simultaneously with the die paste, for example, by printing.
For example, as shown in FIG. 4C, when a resin or paste is printed on the substrate, a portion to be the
Next, as shown in FIG. 4D, the
[0062]
Next, as another embodiment of the present invention, a schematic configuration diagram (cross-sectional view) of an electronic module using flip-chip connection is shown in FIG.
In the electronic module 31 of the present embodiment, the lower
[0063]
As shown in FIG. 5, in the electronic module 31, stud bumps 14 are formed on the
[0064]
Further, in FIG. 5, a part of the through
[0065]
A sealing
The resin filled in the gap is not limited to the same resin as the sealing
[0066]
The upper
Since other configurations are the same as those of the
[0067]
Instead of the stud bumps 14, other types of bumps such as solder bumps that are plated or wet-backed after deposition may be formed.
[0068]
According to the electronic module 31 of the present embodiment, by stacking the plurality of
In this embodiment, since flip chip connection for mounting a semiconductor chip face down is used, the number of
[0069]
Further, in the case of only wire connection, all the
On the other hand, when the
In addition, restrictions on routing with the substrate wiring from the
[0070]
The electronic module 31 of the above-described embodiment can be manufactured as follows, for example. The description of the steps common to the manufacture of the
[0071]
First, the
Further, the
[0072]
Next, the
[0073]
Subsequently, the
[0074]
Next, a sealing resin, for example, an epoxy resin is supplied to one side of the
[0075]
Next, the
Then, the
[0076]
Thereafter, the electronic module 31 of the present embodiment can be manufactured through the same steps as described in the previous embodiment.
[0077]
In the above-described embodiment, the flip-chip connection is performed using the
[0078]
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of the electronic module.
The
[0079]
As the
The gap between the
[0080]
Whichever material is used for the
[0081]
However, when an anisotropic conductive film is used as the
On the other hand, when the resin is used for the
[0082]
When an anisotropic conductive film (ACF) is used for the
An anisotropic conductive film equal to or larger than the size of the
[0083]
Next, the
[0084]
Thereafter, the upper
[0085]
Moreover, when resin is used as the
Resin paste is supplied to a position on the
[0086]
Next, the
[0087]
Thereafter, the upper
[0088]
Next, as still another embodiment of the present invention, a schematic configuration diagram of still another electronic module using flip chip connection is shown in FIGS. 7A is a perspective view of the electronic module, FIG. 7B is a perspective view showing a method of stacking a plurality of semiconductor chips, and FIG. 8B is a cross-sectional view of the electronic module.
[0089]
The
When the lower
[0090]
Therefore, the degree of freedom in the design conditions of the upper
As shown in FIG. 7, when the width of the overhang portion is small, connection is possible without providing a spacer or the like.
[0091]
When it is desired to increase the width of the overhang portion, the
[0092]
Next, FIG. 9 shows a schematic configuration diagram (perspective view) of an electronic module in which three semiconductor chips are stacked as still another embodiment of the present invention.
[0093]
The
That is, the
The
The
[0094]
The
The
Thereby, the
[0095]
According to the
[0096]
As yet another embodiment of the present invention, FIG. 10 shows a schematic configuration diagram of another electronic module in which three semiconductor chips are stacked. FIG. 10A shows a perspective view of the electronic module, and FIG. 10B shows a method of stacking a plurality of semiconductor chips in a perspective view.
[0097]
This
Two of the semiconductor chips, that is, the
[0098]
The
[0099]
The three
[0100]
As described above, the
Thereby, even if various semiconductor chips are combined, an electronic module having a small area can be easily configured.
[0101]
FIG. 11 is a perspective view showing a method for stacking semiconductor chips in another configuration of an electronic module provided with spacers.
This
Although not shown, the
[0102]
By comprising in this way, the
[0103]
FIG. 12 is a perspective view showing a semiconductor chip stacking method in still another configuration of the electronic module provided with the spacer.
In the
The upper
Although not shown, the
[0104]
That is, the
By providing the
[0105]
In each of the above-described embodiments, the electronic module is configured with only a semiconductor chip as the electronic component. However, a more functional electronic module is configured by combining a plurality of semiconductor chips and general electronic components. You can also
The case is shown below.
[0106]
FIGS. 13 and 14 are schematic configuration diagrams of an electronic module in which other electronic components of a semiconductor chip are mixedly mounted as still another embodiment of the present invention. 13 is a perspective view, and FIG. 14 is a cross-sectional view taken along line XX in FIG.
[0107]
In the
The lower
[0108]
In the
[0109]
Other configurations are the same as those of the electronic module 31 previously shown in FIG.
[0110]
And as this general
The
[0111]
Furthermore, in the
[0112]
When solder connection is not used, mounting of the general
At this time, if the
On the other hand, if the solder connection of the general
For this reason, the surrounding
[0113]
Therefore, the
[0114]
When the
In this case, since a spacer or the like cannot be disposed under the overhang portion, the
[0115]
According to the
[0116]
The
[0117]
The cream-
[0118]
Next, cream-like solder is supplied to the connecting
At this time, the
[0119]
Subsequently, a general
[0120]
Thereafter, the
[0121]
In the present invention, the combination of the types of the plurality of semiconductor chips is arbitrary, and the same type of semiconductor chips may be combined or different types of semiconductor chips may be combined.
[0122]
As the types of semiconductor chips, memory elements such as ROM, SRAM, DRAM, and flash memory, control elements / arithmetic elements such as CPU and MPU, or other elements can be used.
[0123]
Here, an
Since the electronic module 101 having a small area and a plurality of semiconductor chips and having a high degree of integration is mounted as described above, the
Moreover, since the electronic module 101 has high reliability as described above, the reliability of the
[0124]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various other configurations can be taken without departing from the gist of the present invention.
[0125]
【The invention's effect】
According to the above-described present invention, by stacking a plurality of semiconductor chips, the area of the electronic module can be significantly reduced as compared with the case where the plurality of semiconductor chips are arranged in a plane.
Therefore, the degree of integration per unit area can be improved.
[0126]
And since the area of the electronic module is reduced, the influence on the connection state between the mother board and the electronic module due to warpage or impact of the mother board can be reduced, and the reliability of the connection with the mother board is further improved Can be made.
[0127]
Also, flip the lower semiconductor chip directly above the substrate By connecting, There is no restriction on the size of the upper semiconductor chip placed thereon, and the degree of freedom in design is improved.
Furthermore, since the space for wire connection of the lower semiconductor chip is not required, the area of the electronic module can be further reduced.
In addition, the substrate wiring can be shortened, and the restrictions on the arrangement of the substrate wiring can be reduced.
[0128]
In addition, a configuration in which the upper semiconductor chip is stacked so that at least a part thereof protrudes from the lower semiconductor chip By Even if the upper and lower semiconductor chips have irregular shapes, they can be stacked, and an electronic module can be configured by selecting an optimal semiconductor chip suitable for the purpose.
[0129]
Furthermore, under the part where the upper semiconductor chip protrudes from the lower semiconductor chip, By having a configuration filled with resin and paste, Bonding When While being able to receive such a pressure, it has the function of preventing the ultrasonic waves from escaping (attenuating), thereby enabling more stable and reliable bonding.
[0133]
In addition, by mounting an electronic module configured by stacking a plurality of semiconductor chips to configure an electronic device, a small and highly functional electronic device can be configured. And since the reliability of an electronic module is high, the reliability of an electronic device also becomes high.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an electronic module according to an embodiment of the present invention.
It is a perspective view of A surface side.
B is a perspective view of the back side.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the electronic module of FIG.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an electronic module according to another embodiment of the present invention.
It is A perspective view.
B is a plan view.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an electronic module provided with a spacer.
It is A perspective view.
B is a perspective view showing a method for stacking a plurality of semiconductor chips. FIG.
FIG. 4D is a plan view and a cross-sectional view showing a manufacturing process of the electronic module of FIG. 4A.
FIG. 5 is a schematic configuration diagram (cross-sectional view) of an electronic module using flip-chip connection.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram (cross-sectional view) of another electronic module using flip-chip connection.
FIG. 7 is a schematic configuration diagram of still another electronic module using flip-chip connection.
It is A perspective view.
B is a perspective view showing a method for stacking a plurality of semiconductor chips. FIG.
8 is a cross-sectional view of the electronic module of FIG.
FIG. 9 is a schematic configuration diagram (perspective view) of an electronic module in which three semiconductor chips are stacked.
FIG. 10 is a schematic configuration diagram of another electronic module in which three semiconductor chips are stacked.
It is A perspective view.
B is a perspective view showing a method for stacking a plurality of semiconductor chips. FIG.
FIG. 11 is a perspective view showing a method of stacking semiconductor chips in another configuration of an electronic module provided with a spacer.
FIG. 12 is a perspective view showing a method of stacking semiconductor chips in still another configuration of an electronic module provided with a spacer.
FIG. 13 is a schematic configuration diagram (perspective view) of an electronic module in which other electronic components of a semiconductor chip are mixedly mounted.
14 is a cross-sectional view of the electronic module of FIG.
FIG. 15 is a diagram illustrating a state where an electronic module is mounted on an electronic device.
FIG. 16 is a cross-sectional view of an electronic module in which two semiconductor chips are arranged.
[Explanation of symbols]
1, 2, 22, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 40, 101 Electronic module, 2, 41 First semiconductor chip, 3, 42 Second semiconductor chip, 4 Interposer substrate, 5 Die paste, 6, 15 lands, 7 solder resist, 8 electrode terminals, 9 reinforcing terminals, 10 wires, 11 pads, 12 sealing resin, 13 spacers, 14 stud bumps, 16 solder, 17 through holes, 18 bonding materials, 19
Claims (2)
前記基板及び前記複数の半導体チップが、封止樹脂により封止され、
前記複数の半導体チップにおいて、上の半導体チップが下の半導体チップから少なくとも一部がはみ出して積層されており、前記上の半導体チップが前記下の半導体チップからはみ出した部分の下に、前記封止樹脂とは別体の樹脂又はペーストが充填されており、
前記複数の半導体チップのうち、前記基板の直上の前記半導体チップが前記基板の表面とフリップチップ接続されている
電子モジュール。A substrate and a plurality of semiconductor chips stacked on the surface of the substrate;
The substrate and the plurality of semiconductor chips are sealed with a sealing resin,
In the plurality of semiconductor chips, the semiconductor chips of the upper are stacked protrudes at least partially from the bottom of the semiconductor chip, the lower part of the upper semiconductor chip protrudes from the lower semiconductor chip, the sealing Filled with a resin or paste separate from the resin,
An electronic module in which the semiconductor chip directly above the substrate is flip-chip connected to the surface of the substrate among the plurality of semiconductor chips.
電子機器。A substrate and a plurality of semiconductor chips stacked on the surface of the substrate, wherein the substrate and the plurality of semiconductor chips are sealed with a sealing resin; Is stacked so that at least part of the upper semiconductor chip protrudes from the lower semiconductor chip, and a resin or paste separate from the sealing resin fills the portion of the upper semiconductor chip that protrudes from the lower semiconductor chip. An electronic device in which an electronic module in which the semiconductor chip directly above the substrate is flip-chip connected to the surface of the substrate among the plurality of semiconductor chips is mounted.
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