JPH06252341A - 半導体装置及びこの半導体装置を実装した回路基板 - Google Patents

半導体装置及びこの半導体装置を実装した回路基板

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JPH06252341A
JPH06252341A JP5062966A JP6296693A JPH06252341A JP H06252341 A JPH06252341 A JP H06252341A JP 5062966 A JP5062966 A JP 5062966A JP 6296693 A JP6296693 A JP 6296693A JP H06252341 A JPH06252341 A JP H06252341A
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JP
Japan
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semiconductor device
integrated circuit
chips
chip
electrode
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JP5062966A
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English (en)
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Naoharu Ohigata
直晴 大日方
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16135Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip
    • H01L2224/16145Disposition the bump connector connecting between different semiconductor or solid-state bodies, i.e. chip-to-chip the bodies being stacked

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  • Lead Frames For Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 集積回路チップ間の電気的接続の距離を最小
にすることができると共に接続構造を単純化することが
できるようにする。 【構成】 集積回路チップ11の上面に集積回路チップ
12に対する相互接続用の電極パッド13と外部装置に
対する外部接続用の電極パッド14とを設ける。集積回
路チップ12の下面に集積回路チップ11に対する相互
接続用の電極パッド15を設ける。集積回路チップ11
上に集積回路チップ12を積層し、これらチップ11及
び12の相互接続用の電極パッド13及び15どうし
を、接着用合金を用いないバンプレスによって直接接合
して、半導体装置10を構成する。 【効果】 チップ間の信号伝送距離が最小になり電磁気
特性が向上する。半導体パッケージの寸法縮小化が可能
で、封止用樹脂が削減できる。バンプ形成工程を省略で
き、半導体製造の歩留りが向上し、加熱及び加圧が必要
ないので集積回路に対する損傷を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複数の集積回路チップ
からなる半導体装置及びこの半導体装置を実装した回路
基板に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、集積回路どうしの接続は、例え
ば、「Microelectronics Packaging Handbook (R.R.Tu
mmala, E.J.Rymaszewski編著,Van Nostrand Reinhold
社刊)863頁,1062頁,1070頁」或いは「日
経マイクロデバイス,1991年7月号58頁」に記載
されているように、銅箔等により回路パターンを形成し
たガラスエポキシ等の回路基板上に、集積回路チップを
含む半導体パッケージを実装するか或いは同チップを直
接搭載し、フィルムキャリヤのリード或いはボンディン
グワイヤ等を用いて、信号線や電源線の接続を行ってい
た。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来の集積回路チップどうしの回路的結合、或
いはそれら集積回路チップが実装された回路基板は、そ
の接続用リードが存在するが故に、信号伝播速度の低
下、信号波形の乱れ、ノイズ特性の悪化等、電磁気特性
に劣化を引き起こす可能性を有していた。
【0004】また、接続用リードを用いるために、集積
回路チップの外周囲に一定の空間が必要であり、特にボ
ンディングワイヤを使用する場合は、そのワイヤがチッ
プのエッジに接触すると短絡(エッジショート)が発生
するので、ワイヤに所定のループを形成する必要があ
る。このため、半導体パッケージの寸法縮小化に制約を
与えていた上に、これを樹脂封止する際には封止用樹脂
が多く必要であった。
【0005】さらに、集積回路チップの電極部と接続用
リードとは、バンプという接着用合金を介して接合され
るのが通常であるため、その接続抵抗の良否に起因する
信号異常の可能性をも有していた。しかも、電極部また
はリードの何れかにバンプを設けるためのバンプ形成工
程が必要である上に、電極部とリードとの接合時に加熱
及び加圧する必要があるので集積回路に対して損傷を与
え易いという問題もあった。
【0006】そこで本発明は、集積回路チップ間の電気
的接続の距離を最小にすることができると共に接続構造
を単純化することができる半導体装置及びこれを実装し
た回路基板を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、複数の集積回路チップを積層または並置
することによって構成される半導体装置であって、前記
複数の集積回路チップはその対向する表面または側面に
それぞれ相互接続用の電極部を有し、前記複数の集積回
路チップの積層または並置によって前記相互接続用の電
極部どうしが直接接合されているものである。
【0008】なお、前記半導体装置において、前記相互
接続用の電極部を有する面の少なくとも一方に外部接続
用の電極部を設け、前記相互接続用の電極部どうしが直
接接合されると共に、前記外部接続用の電極部に接続用
リードが接合されていてもよい。
【0009】また、本発明による回路基板は、前記半導
体装置が基板に実装され、その半導体装置に設けた外部
接続用の電極部と基板の回路パターンとが直接或いは接
続用リードを介して接続されているものである。
【0010】
【作用】上記のように構成された本発明によれば、複数
の集積回路チップの相互接続用の電極部どうしを直接接
合することによって、集積回路チップ間の信号伝送距離
が最小になるので、信号伝播速度の高速化、信号波形の
乱れ防止、ノイズ特性の向上等、電磁気特性の向上が可
能となる。
【0011】また、集積回路チップの外周囲で接続用リ
ードの占める空間が不要となるので、半導体パッケージ
の寸法縮小化が可能な上に、これを樹脂封止する際には
封止用樹脂が削減される。
【0012】さらに、集積回路チップの電極部どうしの
接合に関して、従来用いられていた接着用合金を使用し
ない、バンプレス接合を実現することによって、バンプ
に関する以下の問題が解消される。即ち、接続抵抗の減
少により信号異常の発生が防止され、しかも、電極部に
対するバンプ形成工程が省略され、半導体製造の歩留り
を向上させることができる上に、電極部どうしの接合時
に加熱及び加圧する必要がないので集積回路に対する損
傷が防止される。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は第1実施例における半導体装置の斜視図、
図2はその接合部分を示す要部の拡大断面図である。
【0014】図1(a)に示すように、この半導体装置
10は、集積回路チップ11とこのチップ11上に積層
される集積回路チップ12とによって構成されている。
この例では、チップ11が主集積回路チップであり、チ
ップ12はチップ11よりも寸法の小さな副集積回路チ
ップである。集積回路チップ11の表面(上面)には、
集積回路チップ12に対する相互接続用の電極パッド1
3と、外部装置に対する外部接続用の電極パッド14と
が設けられている。また、集積回路チップ12の表面
(下面)には、集積回路チップ11に対する相互接続用
の電極パッド15が設けられている。
【0015】そして、図1(b)に示すように、集積回
路チップ11上に集積回路チップ12が積層され、これ
らチップ11及び12の相互接続用の電極パッド13及
び15どうしが接合されることによって、半導体装置1
0が構成されている。
【0016】ここで、図2に示すように、電極パッド1
3及び15どうしは、接着用合金を用いないバンプレス
によって直接接合されている。この接合は、例えば表面
活性化法などの方法を用いることができる。なお、表面
活性化法は、例えば「サーキットテクノロジー,VOL.7,
No.1,(1992)52頁,常温接合の可能性,須賀唯
知著」に記載されているように、接合用介在物を用いず
に金属どうしを常温で接合することができ、十分な接合
強度を得ることができるものである。
【0017】このように構成された半導体装置10によ
れば、集積回路チップ11及び12の電極部13及び1
5どうしが直接接合されることによって、集積回路チッ
プ11及び12間の信号伝送距離が最小になるので、信
号伝播速度の高速化、信号波形の乱れ防止、ノイズ特性
の向上等、電磁気特性の向上を図ることができる。
【0018】また、電極部13及び15どうしの接合に
関して、従来用いられていた接着用合金を使用しない、
バンプレス接合が実現されることによって、バンプに関
する以下の問題を解消することができる。即ち、接続抵
抗の減少により信号異常の発生を防止でき、しかも、電
極パッド13または15に対するバンプ形成工程を省略
できる上に、電極部13及び15どうしの接合時に加熱
及び加圧する必要がないので集積回路に対して損傷を与
えることもない。
【0019】さらに、集積回路チップ11及び12の外
周囲で相互接続用リードの占める空間が不要となるの
で、半導体パッケージの寸法縮小化を図ることができる
上に、これを樹脂封止する際には封止用樹脂を削減する
ことができる。なお、図2に示すように、集積回路チッ
プ11及び12の間隙を必要に応じて樹脂16により封
止してもよい。この場合、上記間隙は狭いので、必要最
少限の樹脂16を流し込むだけで、電極パッド13及び
15部分の封止が可能である。
【0020】次に、図3は第2実施例における半導体装
置の斜視図である。図3(a)に示すように、この半導
体装置10は、集積回路チップ11とこのチップ11の
横に並置される同一寸法の集積回路チップ12とによっ
て構成されている。集積回路チップ11及び12の対向
する側面には相互接続用の電極パッド13及び15が設
けられ、表面(上面)には外部接続用の電極パッド14
が設けられている。
【0021】そして、図3(b)に示すように、集積回
路チップ11と集積回路チップ12とが並置され、これ
らチップ11及び12の相互接続用の電極パッド13及
び15どうしが接合されることによって、半導体装置1
0が構成されている。前述と同様に、電極パッド13及
び15どうしは、接着用合金を用いないバンプレスによ
って直接接合されている。
【0022】ところで、前記第1実施例によれば、チッ
プ11及び12を積層することによって、占有面積を増
加させることなく高密度化された半導体装置10を得る
ことができる。そして、上記第2実施例によれば、チッ
プ11及び12を並置することによって、占有面積は大
きくなるが、薄型化を損なうことなく高密度化された半
導体装置10を得ることができる。
【0023】なお、第1及び第2実施例における外部接
続用の電極パッド14からの配線引き出しは、フィルム
キャリヤのリード、フレキシブル基板のリード、ボンデ
ィングワイヤ等によって可能である。また、ピングリッ
ドアレイ構造としてチップの裏面(下面)に電極ピンを
設けてもよい。
【0024】次に、図4は第3実施例における半導体装
置の斜視図であり、図5はその接合部分を示す要部の拡
大断面図である。この半導体装置10においては、同一
寸法の集積回路チップ11及び12の積層と同時に、予
めリード17が設けられている。即ち、図5に示すよう
に、チップ11及び12の相互接続用の電極パッド13
及び15どうしが直接接合されると共に、チップ11及
び12側に設けた外部接続用の電極パッド14及びダミ
ーパッド18にリード17が接合されている。なお、こ
の例ではチップ12側にはダミーパッド18が形成され
ているが、両側とも外部接続用の電極パッドにしてもよ
い。また、図2と同様にチップ11及び12の間隙を樹
脂16により封止してもよい。
【0025】次に、図6は本発明による回路基板の実施
例における斜視図である。この回路基板20において
は、複数の集積回路チップ12が前述したようなバンプ
レス接合によって集積回路チップ11上に積層され、こ
の集積回路チップ11が基板21上に他の電源回路やI
F回路等を構成する電子部品22と共に実装されてい
る。そして、この例においては、集積回路チップ11の
表面に設けた外部接続用の電極パッド14と、基板21
上に形成された回路パターン23とが、ボンディングワ
イヤ24によって接続されている。
【0026】この回路基板20によれば、前述したよう
に接合構造が簡単で電磁気特性等に優れた半導体装置1
0を、基板21に実装することによって、回路基板20
全体としての高密度化が可能となる。
【0027】なお、前記第1及び第2実施例のような半
導体装置10を上記基板21に実装する場合は、上記ボ
ンディングワイヤ24以外に、前述したフィルムキャリ
ヤのリード、フレキシブル基板のリード等が基板21の
回路パターン23に接続される。また、前記第3実施例
のような予めリード17を設けた半導体装置10を上記
基板21に実装する場合は、そのリード17が基板21
の回路パターン23に接続される。
【0028】さらに、図6において、集積回路チップ1
1の下面に外部接続用の電極部を設け、この電極部と基
板21の回路パターン23とをバンプレス接合すれば、
また、複数個の回路基板20を結合する場合に、それぞ
れの回路基板20に結合用の端子部(例えば側面の端子
部25)を設け、この端子部25どうしをバンプレス接
合すれば、さらに電磁気特性の向上、生産性の向上等を
図ることができる。
【0029】以上、本発明の実施例に付き説明したが、
本発明は上記実施例に限定されることなく、本発明の技
術的思想に基づいて各種の有効な変更並びに応用が可能
である。例えば、積層または並置される集積回路チップ
は3つ以上でもよい。また、積層と並置とを任意に組み
合わせることも可能である。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
集積回路チップ間の信号伝送距離が最小になるので、信
号伝播速度の高速化、信号波形の乱れ防止、ノイズ特性
の向上等、電磁気特性の向上を図ることができ、半導体
装置の信頼性を大幅に高めることができる。また、半導
体パッケージの寸法縮小化が可能な上に、これを樹脂封
止する際には封止用樹脂の削減を図ることができるの
で、半導体装置の小型薄型化並びに低コスト化を図るこ
とができる。さらに、バンプレス接合を実現することに
よって、従来のバンプに関する以下の問題を解消するこ
とができる。即ち、接続抵抗の減少により信号異常の発
生を防止することができ、しかも、電極部に対するバン
プ形成工程を省略することができ、半導体製造の歩留り
を向上させることができる上に、電極部どうしの接合時
に加熱及び加圧する必要がないので集積回路に対する損
傷を防止することができる。従って、半導体装置の安定
した高生産性に貢献することができる。
【0031】また、本発明の回路基板によれば、上述し
たように接合構造が簡単で電磁気特性等に優れた半導体
装置を基板に実装することによって、回路基板全体とし
ての著しい高密度化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による半導体装置の第1実施例における
斜視図である。
【図2】上記第1実施例における接合部分を示す要部の
拡大断面図である。
【図3】本発明による半導体装置の第2実施例における
斜視図である。
【図4】本発明による半導体装置の第3実施例における
斜視図である。
【図5】上記第3実施例における接合部分を示す要部の
拡大断面図である。
【図6】本発明による回路基板の実施例における斜視図
である。
【符号の説明】
10 半導体装置 11、12 集積回路チップ 13、15 相互接続用の電極パッド 14 外部接続用の電極パッド 16 封止用樹脂 17 リード 18 ダミーパッド 20 回路基板 21 基板 22 電子部品 23 回路パターン 24 ボンディングワイヤ 25 端子部
フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 23/50 W 9272−4M

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の集積回路チップを積層することに
    よって構成される半導体装置であって、前記複数の集積
    回路チップはその対向する表面にそれぞれ相互接続用の
    電極部を有し、前記複数の集積回路チップの積層によっ
    て前記相互接続用の電極部どうしが直接接合されている
    ことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 複数の集積回路チップを並置することに
    よって構成される半導体装置であって、前記複数の集積
    回路チップはその対向する側面にそれぞれ相互接続用の
    電極部を有し、前記複数の集積回路チップの並置によっ
    て前記相互接続用の電極部どうしが直接接合されている
    ことを特徴とする半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記相互接続用の電極部を有する面の少
    なくとも一方に外部接続用の電極部を設け、前記相互接
    続用の電極部どうしが直接接合されると共に、前記外部
    接続用の電極部に接続用リードが接合されていることを
    特徴とする請求項1または2記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 請求項1または2記載の半導体装置が基
    板に実装され、その半導体装置に設けた外部接続用の電
    極部と基板の回路パターンとが接続されていることを特
    徴とする回路基板。
  5. 【請求項5】 請求項3記載の半導体装置が基板に実装
    され、その半導体装置の前記接続用リードと基板の回路
    パターンとが接続されていることを特徴とする回路基
    板。
JP5062966A 1993-02-26 1993-02-26 半導体装置及びこの半導体装置を実装した回路基板 Withdrawn JPH06252341A (ja)

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