JPH0685161A - 高密度実装型半導体装置 - Google Patents

高密度実装型半導体装置

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JPH0685161A
JPH0685161A JP4238015A JP23801592A JPH0685161A JP H0685161 A JPH0685161 A JP H0685161A JP 4238015 A JP4238015 A JP 4238015A JP 23801592 A JP23801592 A JP 23801592A JP H0685161 A JPH0685161 A JP H0685161A
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正次 尾形
Teruo Kitamura
輝夫 北村
Kuniyuki Eguchi
州志 江口
Kenji Akeyama
健二 明山
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】実装効率の高い半導体装置を提供することを目
的とする。 【構成】表面電極にバンプを形成した半導体素子を複数
個積層し、該素子の周辺に垂直に配列したリードとバン
プを接合することによって複数個の素子が一体化されて
なる構造を特徴とする半導体装置。 【効果】半導体素子の高密度実装が可能になり、電子機
器の小型軽量化,高機能化に役立つ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子を複数個積
層する実装構造に係り、特に実装効率が高い半導体装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】電子電気機器の小型軽量化,高機能化に
伴い、半導体部品には実装効率の高い構造が強く望まれ
ている。こうしたニーズに応えるために、これまでパッ
ケージの小型薄型化が積極的に推進されてきた。特に、
大きなチップをできるだけ小さなパッケージに収納する
ため、パッケージ構造にも種々の改良が加えられてき
た。例えば、リードフレームのダイパッド部に導電性接
着剤を用いて素子を固着し、素子表面の電極とインナー
リードとをワイヤボンディングし、その周辺を封止材料
で封止する構造が知られている。
【0003】さらに、リードフレームからダイパッドを
なくしてインナーリードに直接素子を固着し、インナー
リードと素子表面の電極とをワイヤボンディングし、そ
の周辺を封止材料で封止する LOC(Lead On Chip)
型パッケージが知られている(日経マイクロデバイス
1991年2月号,89頁−97頁)。
【0004】しかし、半導体部品の高密度実装構造に対
するニーズは依然強く、最近では、TAB(Tape Autom
ated Bonding)あるいは TSOP(Thin Small Outli
nePackage)のような薄型パッケージを複数個重ねて実装
する方式(日経マイクロデバイス1992年4月号,5
1頁)や、複数個のチップを一つのパッケージの中に封
止する方式(日経マイクロデバイス 1991年4月
号,80頁)も知られている。
【0005】特に半導体素子を複数個積層する技術とし
ては、素子間をフィルムリードとピンとを用いて接続す
る方式(特開昭61−32560 号)や、素子側面に配線板を
配置して接続する方式(特開昭62−293749号)が知られ
ている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記したようなパッケ
ージ構造に工夫を凝らしたものは、従来型パッケージの
素子の実装効率を著しく改善している。しかしパッケー
ジそのものの実装効率は向上しても、例えば積層したパ
ッケージを固定したり、他の素子との電気的な導通をと
るための枠が必要だったり、各パッケージから伸びたア
ウターリード同士を必要に応じて接合して全体を一つの
アウターリードに成形し直してプリント基板にはんだ付
けしたりするため、チップの投影面積に対して実装面積
がかなり大きくなってしまい、半導体装置全体としての
実装効率は必ずしも良くなかった。さらに、素子をパッ
ケージングしたものを配線基板上に接続するため、はん
だ付けやワイヤボンディング接続等の接続個所が増加
し、半導体素子の電極から別の半導体素子の電極までの
距離が長くなり、実装面積の増大をも招くことになって
いた。また、複数個のチップを積層して一つのパッケー
ジに収納する方式の場合も、チップサイズに比べてパッ
ケージサイズが大きく、さらに、積層可能なチップの枚
数にも限界があった。もちろんこの構造でも配線距離は
長くなるので、構造上の信頼性の低下や回路全体の電気
的な応答速度の低下につながる。
【0007】上述の半導体素子を複数個積層する方式で
あれば、パッケージサイズに関する問題は解決できるか
もしれないが、例えば素子の周辺からフィルムリードを
引き出し、引き出したフィルムリードに接続したピンに
よって電気的接続をとる場合には、引き出されたフィル
ムリードとは別構成のピンが素子の積層方向に伸びるた
め、製造上簡便に行えて、電気的にも配線距離を短くす
ることが可能であっても、半導体素子の電極から別の半
導体素子の電極までに、フィルムリードを介して接続点
の多い構造となり、やはり電気的信頼性の点で問題があ
る。
【0008】また素子側面に配線板を配置して素子を接
続する方式(特開昭62−293749号)では、半導体素子同
志が配線板によって固く固定されて柔軟性が無いため、
半導体素子の運転に伴う膨張,収縮の影響を受けざるを
得ない。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は上記状況を鑑み
てなされたものであり、実装効率が一段と高く、しかも
半導体装置の運転時の発生熱による応力の問題を除去し
た半導体装置を提供しようとするものである。
【0010】本発明を要約すると、表面電極にバンプを
形成した半導体素子を複数個積層し、当該素子の周辺に
垂直に配列したリードとバンプを接合することによって
複数個の素子を一体化した半導体装置である。
【0011】本発明による高密度実装型半導体装置の構
成例を幾つか説明する。
【0012】第1例 素子の端面に形成された表面電極にバンプを形成した半
導体素子を複数個積層し、該素子の周辺に配列した複数
のリードと対応する該バンプを接合して複数個の素子を
電気的に一体化したことを特徴とする高密度実装型半導
体装置。
【0013】第2例 素子の端面周辺に形成した複数の表面電極とそれに電気
的に接続された複数のバンプを有する半導体素子を複数
個積層し、該素子の周辺に配列した複数のリードと該バ
ンプを接合することによって複数個の素子を電気的に一
体化したことを特徴とする高密度実装型半導体装置。
【0014】第3例 素子の端面近傍に形成した多数の表面電極と該表面電極
に対応する複数のバンプを形成した半導体素子を複数個
積層し、該素子の周辺に配列した複数のリードと該バン
プを電気的機械的に接合することによって複数個の素子
を一体化したことを特徴とする高密度実装型半導体装
置。
【0015】第4例 素子の端面周辺に形成した複数の表面電極とそれに電気
的に接続された複数のバンプを有する半導体素子を複数
個積層し、該素子の周辺に配列した複数のリードと該バ
ンプを接合することによって複数個の半導体素子を電気
的に一体化し、その一体化された半導体素子を封止材で
外界から遮断したことを特徴とする高密度実装型半導体
装置。
【0016】第5例 素子の端面近傍に形成した多数の表面電極と該表面電極
に対応する複数のバンプを形成した半導体素子を複数個
積層し、該素子の周辺に配列した複数のリードと該バン
プを電気的機械的に接合することによって複数個の素子
を一体化し、その一体化された半導体素子群を封止樹脂
でモールドしたことを特徴とする高密度実装型半導体装
置。
【0017】第6例 表面電極にバンプを形成した半導体素子を複数個積層
し、当該素子の周辺に垂直に配列したリードとバンプを
接合することによって複数個の素子を一体化することを
特徴とする高密度実装型半導体装置。
【0018】該リードは例えばJ型構造のリード又はガ
ルウイング構造のリードである。
【0019】
【作用】本発明の半導体装置は各素子が素子周辺に垂直
に配置されたリードによって接続されており、完成した
装置を実装するのに必要な面積はチップサイズとほとん
ど変わらず、実装効率を極めて高くすことができる。
【0020】
【実施例】本発明の半導体装置の構造を実施例によって
詳しく説明する。図1は素子1を二枚重ねた半導体装置
であり、素子周辺の電極部に形成したバンプ2と図4
(A)から(F)に示す各種リードを接合することによって
作製できる(図1は図4(B)に示すリードを用いた場合
の例である)。
【0021】図2は素子1を四枚重ねた例、図3は素子
1を12枚重ねた例であり、いずれも上記同様に作製す
ることができる。電極部に形成するバンプは金バンプが
望ましく、しかも、素子表面の電極全面を覆うように形
成することが望ましい。このような金バンプは金線を用
いてワイヤボンデイングを行う際に形成する金ボールを
電極表面に融着する方法、めっきあるいはガラス基板上
にめっき法により形成した金バンプを転写する方法など
によって形成することができる。
【0022】このバンプの形状は図4(A)に示すよう
に素子の側面にせりだすように形成した場合には図4
(A)3に示す形状のリードを側面から接合することが
できる。また、図4(B)に示すように素子の上面に形
成した場合には図4(B)3に示す形状のリードを用い
素子の上面から接合すれば良い。本発明においてはリー
ド先端部の形状は特に限定されるものではなく、図1か
ら図3に示したJ型リードの他に、図4(C)3及び
(D)3に示すようなガルウイング型、あるいは図4
(E)3及び(F)3に示すようなストレート型のいず
れを用いても良い。
【0023】また、リードは最初にストレート型のもの
を取り付けておき、後からJ型あるいはガルウイング型
に加工しても良い。なお、各リードと金バンプの接合に
は種々の加熱方式を用いることができるが、接合部以外
に不要な熱を加えないためにはレーザ光による局部加熱
融着方式が望ましい。
【0024】本発明に用いる半導体素子は表面にポリイ
ミド,エポキシ樹脂,シリコーン樹脂などのチップコー
ト膜を形成しておくことにより、組立て後全体を特に樹
脂封止しなくても十分な信頼性が得られるが、より高度
な信頼性を必要とする場合にはエポキシ樹脂などの樹脂
組成物による封止、無溶剤系の低弾性ゴム状樹脂をチッ
プの上下面,隙間あるいはチップの側面部に塗布または
含浸することが望ましい。
【0025】
【発明の効果】半導体素子の高密度実装が可能になり、
電子機器の小型軽量化,高機能化に役に立つ。
【図面の簡単な説明】
【図1】半導体素子1を2枚重ねて構成した本発明によ
る半導体装置の斜視図である。
【図2】半導体素子1を4枚重ねて構成した本発明によ
る半導体装置の斜視図である。
【図3】半導体素子1を12枚重ねて構成した本発明に
よる半導体装置の斜視図である。
【図4】半導体素子1と表面電極2を接続するためのリ
ードの組合わせを示す断面図である。
【符号の説明】
1…半導体素子、2…バンプ、3…リード。
フロントページの続き (72)発明者 明山 健二 東京都小平市上水本町五丁目20番1号 株 式会社日立製作所半導体設計開発センタ内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】素子の端面に形成された表面電極にバンプ
    を形成した半導体素子を複数個積層し、該素子の周辺に
    配列した複数のリードと対応する該バンプを接合して複
    数個の素子を電気的に一体化したことを特徴とする高密
    度実装型半導体装置。
  2. 【請求項2】素子の端面周辺に形成した複数の表面電極
    とそれに電気的に接続された複数のバンプを有する半導
    体素子を複数個積層し、該素子の周辺に配列した複数の
    リードと該バンプを接合することによって複数個の素子
    を電気的に一体化したことを特徴とする高密度実装型半
    導体装置。
  3. 【請求項3】素子の端面近傍に形成した多数の表面電極
    と該表面電極に対応する複数のバンプを形成した半導体
    素子を複数個積層し、該素子の周辺に配列した複数のリ
    ードと該バンプを電気的機械的に接合することによって
    複数個の素子を一体化したことを特徴とする高密度実装
    型半導体装置。
  4. 【請求項4】素子の端面周辺に形成した複数の表面電極
    とそれに電気的に接続された複数のバンプを有する半導
    体素子を複数個積層し、該素子の周辺に配列した複数の
    リードと該バンプを接合することによって複数個の半導
    体素子を電気的に一体化し、その一体化された半導体素
    子を封止材で外界から遮断したことを特徴とする高密度
    実装型半導体装置。
  5. 【請求項5】素子の端面近傍に形成した多数の表面電極
    と該表面電極に対応する複数のバンプを形成した半導体
    素子を複数個積層し、該素子の周辺に配列した複数のリ
    ードと該バンプを電気的機械的に接合することによって
    複数個の素子を一体化し、その一体化された半導体素子
    群を封止樹脂でモールドしたことを特徴とする高密度実
    装型半導体装置。
  6. 【請求項6】表面電極にバンプを形成した半導体素子を
    複数個積層し、当該素子の周辺に垂直に配列したリード
    とバンプを接合することによって複数個の素子を一体化
    することを特徴とする高密度実装型半導体装置。
  7. 【請求項7】該リードはJ型構造のリードであることを
    特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載の高密度
    実装型半導体装置。
  8. 【請求項8】該リードはガルウイング構造のリードであ
    ることを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載
    の高密度実装型半導体装置。
JP4238015A 1992-09-07 1992-09-07 高密度実装型半導体装置 Pending JPH0685161A (ja)

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