JPH10321792A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH10321792A
JPH10321792A JP12557597A JP12557597A JPH10321792A JP H10321792 A JPH10321792 A JP H10321792A JP 12557597 A JP12557597 A JP 12557597A JP 12557597 A JP12557597 A JP 12557597A JP H10321792 A JPH10321792 A JP H10321792A
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JP
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mold
semiconductor chips
chip module
wiring board
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JP12557597A
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Katsuhiro Yoneyama
勝廣 米山
Toshifumi Nakamura
利文 中村
Naoji Nada
直司 名田
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は装置全体として小型化し得ると共に、
複数の電子部品を高密度で実装し得る半導体装置及びそ
の製造方法を実現しようとするものである。 【解決手段】それぞれ実装面に所定の電極パターンが形
成された複数の電子部品を、各実装面が所定間隔で同一
平面上に位置するように固定した後、当該位置固定され
た各電子部品を絶縁材によつて一体化して封止し、絶縁
材の一面側から各電子部品の電極パターンが露出するよ
うに加工したことにより、装置全体として小型化し得る
と共に、複数の電子部品を高密度で実装し得る半導体装
置及びその製造方法を実現することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【目次】以下の順序で本発明を説明する。
【0002】発明の属する技術分野 従来の技術(図8(A)及び(B)) 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段 発明の実施の形態 (1)第1の実施の形態(図1〜図4) (2)第2の実施の形態(図5〜図7(B)) (3)他の実施の形態 発明の効果
【0003】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置及びその
製造方法に関し、例えばマルチチツプモジユール(MC
M:Multi Chip Module )等の半導体装置及びその製造
方法に適用して好適なものである。
【0004】
【従来の技術】従来、信号伝送速度の向上のために高密
度実装を図るべく、1枚の多層配線基板の基板上に各チ
ツプ間の配線長さが短くなるように複数のICチツプ
(主として半導体チツプ)を搭載した高速性能を有する
マルチチツプモジユールが開発されている。
【0005】ここで図8(A)に示すように、マルチチ
ツプモジユール1は、配線基板2の一面2Aに複数の半
導体チツプ3が実装された構成を有し、当該配線基板2
の他面2Bには各半導体チツプ3の接続パツド4と導通
するように所定パターンのはんだ材でなる突起電極(以
下、これをはんだバンプと呼ぶ)5が外部接続用の端子
として形成されている。複数の半導体チツプ3はそれぞ
れ配線基板2の一面2との間でエポキシ樹脂等でなる封
止樹脂6が充填され、熱応力による各接続パツド4の破
損防止に加えて各半導体チツプ3の回路面を外部から保
護し得るようになされている。
【0006】このマルチチツプモジユール1をマザーボ
ードとしての多層配線基板10に実装する場合、図8
(B)に示すように多層配線基板10の一面10Aに、
マルチチツプモジユール1の各はんだバンプ5と対応し
て形成された各ランド11を覆うように、当該一面10
A全体に亘つて所定の膜厚でなる1枚の異方性導電膜1
2を貼り付ける。続いて、マルチチツプモジユール1の
各はんだバンプ5を対応するランド11と位置合わせし
てマウントした後、熱圧着することにより、マルチチツ
プモジユール1を異方性導電膜12を介して多層配線基
板10と電気的及び物理的に接続する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、配線基板2
の一面2Aに複数の半導体チツプ3が実装された構成か
らなるマルチチツプモジユール1においては、各半導体
チツプ3間の間隔が狭くなるにつれて配線基板2の一面
2Aとの間に充填する封止樹脂6の量が減少するため、
各半導体チツプ3を所定間隔以下で実装することが困難
となり、この結果、各半導体チツプ3が高密度に実装さ
れたマルチチツプモジユール1を実現することが困難と
なる問題があつた。
【0008】さらにマルチチツプモジユール1において
は、複数の半導体チツプ3を配線基板2を介して間接的
に多層配線基板10の一面10Aに実装する必要があ
り、複数の半導体チツプ3を一括して多層配線基板10
の一面10Aに直接実装することが非常に困難であつ
た。このため配線基板2の他面2B側に所定パターンの
はんだバンプ5を形成する煩雑さや、各半導体チツプ3
及び配線基板2の一面2A間をそれぞれ樹脂封止する煩
雑さを回避し得ないという問題があり、さらにはマルチ
チツプモジユール1全体として小型化を図ることが困難
となる問題があつた。
【0009】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、装置全体として小型化し得ると共に、複数の電子部
品を高密度で実装し得る半導体装置及びその製造方法を
提案しようとするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、それぞれ実装面に所定の電極パタ
ーンが形成された複数の電子部品と、当該各電子部品の
電極パターンが一面側から露出するように、各電子部品
を一体化して封止する絶縁材とを備えるようにする。
【0011】また本発明においては、それぞれ実装面に
所定の電極パターンが形成された複数の電子部品を、各
実装面が所定間隔で同一平面上に位置するように固定し
た後、当該位置固定された各電子部品を絶縁材によつて
一体化して封止する。続いて絶縁材の一面側から各電子
部品の電極パターンが露出するように加工する。
【0012】これにより複数の電子部品の各電極パター
ンを直接的に外部接続用の電極端子として用いると共
に、各電子部品間の間隔が比較的狭くても当該各電子部
品を一体化して絶縁材で封止し得る半導体装置を実現す
ることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下図面について、本発明の一実
施の形態を詳述する。
【0014】(1)第1の実施の形態 図1において20は全体として本発明を適用したマルチ
チツプモジユールを示し、例えばエポキシ樹脂等でなる
モールドシート21内部に複数の半導体チツプ22が所
定パターンで埋設された構成からなり、当該各半導体チ
ツプ22に形成された複数のはんだバンプ23が全てモ
ールドシート21の一面21A側から突出するように配
列されている。
【0015】このモールドシート21の各隅部にはねじ
止め用の穴(以下、これをねじ穴と呼ぶ)24A〜24
Dが形成され、マザーボード(図示せず)への実装時に
各ねじ穴24A〜24Dをねじ止めすることにより、マ
ザーボードに対して固定し得るようになされている。
【0016】このマルチチツプモジユール20は、図2
(A)〜(G)に示す以下の手順により製造することが
できる。まず例えばポリイミド樹脂でなる基板(以下、
これを位置決め用基板と呼ぶ)25の一面25Aに銅箔
を所定パターンでエツチングすることにより複数の位置
マーク26を形成する(図2(A))。
【0017】続いて複数の半導体チツプ22に形成され
た各はんだバンプ23を覆うようにそれぞれ実装面に接
着材27を塗布しておき、当該各はんだバンプ23をそ
れぞれ対応する位置マーク26に位置合わせした後、当
該各半導体チツプ22を位置決め用基板25の一面25
Aにマウントして接着させる(図2(B))。
【0018】次いで各半導体チツプ22がマウントされ
た位置決め用基板25をモールド金型30(例えば半導
体製造におけるトランスフアーモールド金型)の底部3
0Aの所定位置に載置する(図2(C))。このモール
ド金型30の底部30Aの所定位置には複数の吸引穴3
0Bが形成され、外部に設けられた吸引ポンプ(図示せ
ず)の駆動に応じて各吸引穴30Bに所定の負圧を与え
ることにより、位置決め用基板25を吸引保持しながら
位置固定し得るようになされている。
【0019】この状態において、図示しないモールド装
置を用いてモールド金型30内に例えばエポキシ樹脂等
でなるモールド材31を充填することにより、各半導体
チツプ22を位置決め用基板25と共に埋没させる。そ
の後、スキージ(図示せず)を用いてモールド金型30
の外部に溢れたモールド材31をかき出して平坦化させ
る(図2(D))。
【0020】このモールド金型30を、所定の内部温度
に保たれた加熱炉(図示せず)内に入れて所定時間加熱
することにより、当該モールド金型30内のモールド材
31を硬化させる。この後、複数の半導体チツプ22及
び位置決め基板25と一体となつて硬化したモールド材
(以下、これをモールドシートと呼ぶ)21をモールド
金型30内から取り出す(図2(E))。
【0021】続いて図2(F)に示すように、モールド
シート21から位置決め基板25を剥離した後、当該剥
離した面側を研磨機(図示せず)を用いて研磨すること
によつてA−A′線で示す位置まで削り取ることによ
り、モールドシート21に埋設された複数の半導体チツ
プ22の各はんだバンプ23を露出させることができ
る。かくしてモールドシート21の各隅部にねじ穴24
A〜24Dを形成することにより、マルチチツプモジユ
ール20を作製することができる(図2(G))。
【0022】このようにして作製されたマルチチツプモ
ジユール20をマザーボードに実装する工程を図3
(A)及び(B)に示す。まず図3(A)に示すように
マザーボードとしての多層配線基板35の両面35A及
び35Bに、それぞれマルチチツプモジユール20の各
はんだバンプ23に対応するように所定パターンでラン
ド36A及び36Bを形成しておく。続いて多層配線基
板35の両面35A及び35Bにそれぞれ異方性導電シ
ート38を貼り付けた後、各マルチチツプモジユール2
0を多層配線基板35の両面35A及び35Bに位置合
わせした状態でそれぞれ異方性導電シート38を介して
マウントする(図3(B))。
【0023】この異方性導電シート38は、絶縁性のシ
リコンゴムをシート状に加工したシリコンゴムシート3
8A内に、その厚み方向に貫通するように複数の金属細
線(例えば真鍮線に金メツキを施したもの)(図示せ
ず)が所定ピツチで格子状に埋設された構成からなる
(信越ポリマー株式会社製の「シンエツインターコネク
ターMTタイプ」(商品名))。これにより所定の温
度、圧力及び時間という条件下で異方性導電シート38
が圧縮変形して、マルチチツプモジユール20の各はん
だボール23と多層配線基板35の各ランド36とが若
干位置ずれした場合でも、異方性導電シート38内の金
属細線が各はんだボール23及び対応するランド36間
を常に導通状態に保つことができる。
【0024】さらに各マルチチツプモジユール20の各
隅部に形成されたねじ穴24A〜24Dにそれぞれねじ
40を差し込んでねじ止めすることにより、各マルチチ
ツプモジユール20を多層配線基板35に対して固定す
ることができる。
【0025】実際上、マルチチツプモジユール20を多
層配線基板35に実装する場合、図4に示すようにマル
チチツプモジユール20の上面に放熱部材としてのヒー
トシンク41を貼り付け、マルチチツプモジユール20
と共にねじ止めするようになされている。これによりマ
ルチチツプモジユール20内の各半導体チツプ22から
生じる熱をヒートシンク41を介して外部に放熱し得、
この結果、各半導体チツプ22が発熱によつて破損する
のを防止することができる。
【0026】以上の構成において、このマルチチツプモ
ジユール20を製造する場合、まず実装面にそれぞれ接
着材27が塗布された複数の半導体チツプ22を、位置
決め用基板25の一面25Aにそれぞれ実装面を対向す
るように位置決めして固着した後、これらを一体として
モールド金型30内に固定保持する。
【0027】この状態でモールド金型30内にモールド
材31を充填することにより、複数の半導体チツプ22
が埋め込まれたモールドシート21を成形する。続いて
モールド金型30内からモールドシート21を取り出し
た後、当該モールドシート21から位置決め用基板25
を剥離すると共に、当該剥離した面側を研磨することに
より、複数の半導体チツプ22の各はんだバンプ23を
露出させる。
【0028】このようにして製造されたマルチチツプモ
ジユール20では、複数の半導体チツプ22の各はんだ
バンプ23を直接マザーボード用の接続端子として用い
ることができ、この結果、従来のマルチチツプモジユー
ル1(図8(A))のように各半導体チツプ3を配線基
板2を介して間接的にマザーボードに実装する場合と比
較して、配線基板を設ける必要がなくて済むことから、
マルチチツプモジユール20全体として小型化すること
ができる。
【0029】また従来のマルチチツプモジユール1(図
8(A))では、各半導体チツプ3及び配線基板2間に
それぞれ封止樹脂6を充填することにより、各半導体チ
ツプ3間の間隔が狭くなるにつれて封止樹脂6の充填量
が減少するため、熱応力を緩和することを考慮すれば各
半導体チツプ3を所定間隔以下で実装することが困難で
あつた。これに対して本発明によるマルチチツプモジユ
ール20では、各半導体チツプ22がモールドシート2
1内で一体化して封止されているため、各半導体チツプ
22間の間隔を従来よりも格段と狭くすることができ
る。
【0030】以上の構成によれば、複数の半導体チツプ
22をそれぞれ各はんだバンプ23が一面側から露出す
るようにモールドシート21内で一体化して封止したこ
とにより、装置全体として小型化し得ると共に、複数の
半導体チツプを高密度で実装し得るマルチチツプモジユ
ール20を実現することができる。
【0031】(2)第2の実施の形態 図1との対応部分に同一符号を付して示す図5におい
て、マルチチツプモジユール50は、図1に示すマルチ
チツプモジユール20と同様に、例えばエポキシ樹脂等
でなるモールドシート51内に複数の半導体チツプ52
が所定パターンで埋設された構成からなり、各半導体チ
ツプ52に所定パターンで形成された複数の平面電極5
3が全てモールドシート51の一面51A側から露出す
るように配列されている。
【0032】またモールドシート51の各隅部にはねじ
穴54A〜54Dが形成され、マザーボード(図示せ
ず)への実装時に各ねじ穴54A〜54Dをねじ止めす
ることにより、マザーボードに対して固定し得るように
なされている。
【0033】このマルチチツプモジユール50は、図6
(A)〜(F)に示す以下の手順により製造することが
できる。まず例えばポリイミド材でなる位置決め用基板
25の一面25Aに銅箔を所定パターンでエツチングす
ることにより複数の位置マーク26を形成した後、一面
25A全体に接着剤(図示せず)を塗布しておく(図6
(A))。
【0034】続いて複数の半導体チツプ52に形成され
た各平面電極53をそれぞれ対応する位置マーク26に
位置合わせした後、当該各半導体チツプ52を位置決め
用基板25の一面25Aにマウントして固着させる(図
6(B))。
【0035】次いで各半導体チツプ52がマウントされ
た位置決め用基板25を、底面55Aが位置決め用基板
25の一面25Aと同じ大きさでなるモールド金型55
の底部55Aに載置する(図6(C))。またモールド
金型55の底部55Aの所定位置には複数の吸引穴55
Bが形成され、外部に設けられた吸引ポンプ(図示せ
ず)の駆動に応じて各吸引穴55Bに所定の負圧を与え
ることにより、位置決め用基板25を吸引保持しながら
位置固定し得るようになされている。
【0036】この状態において、図示しないモールド装
置を用いてモールド金型55内に例えばエポキシ樹脂等
でなるモールド材56を充填することにより、各半導体
チツプ52を位置決め用基板25と共に埋没させる。そ
の後、スキージ(図示せず)を用いてモールド金型55
の外部に溢れたモールド材56をかき出して平坦化させ
る(図6(D))。
【0037】このモールド金型55を、所定の内部温度
に保たれた加熱炉(図示せず)内に入れて所定時間加熱
することにより、当該モールド金型55内のモールド材
56を硬化させる。この後、複数の半導体チツプ52及
び位置決め基板25と一体となつて硬化したモールド材
(以下、これをモールドシートと呼ぶ)51をモールド
金型55内から取り出す(図6(E))。
【0038】続いてモールドシート51から位置決め基
板25を剥離すると共に、当該剥離した面に化学的処理
を施して接着剤を除去することにより、モールドシート
51に埋設された複数の半導体チツプ52の各平面電極
53を露出させることができる。さらに各平面電極53
に保護膜として例えば感光性ポリイミド樹脂等を塗布し
た後、モールドシート51の各隅部にねじ穴54A〜5
4Dを形成することにより、マルチチツプモジユール5
0を作製することができる(図6(F))。
【0039】このようにして作製されたマルチチツプモ
ジユール50をマザーボードに実装する工程を図3
(A)及び(B)との対応部分に同一符号を付した図7
(A)及び(B)に示す。第1の実施の形態の場合と同
様に、多層配線基板35の両面35A及び35Bにそれ
ぞれ異方性導電シート38を貼り付けた後、各マルチチ
ツプモジユール50の各平面電極53を対応するランド
36A及び36Bに位置合わせした状態でそれぞれ上述
した異方性導電シート38を介してマウントする。続い
て各マルチチツプモジユール50の各隅部に形成された
ねじ穴54A〜54Dにそれぞれねじ60を差し込んで
ねじ止めすることにより、各マルチチツプモジユール5
0を多層配線基板35に対して固定することができる。
【0040】以上の構成において、このマルチチツプモ
ジユール50を製造する場合、まず複数の半導体チツプ
52を、一面25A全体に接着剤が塗布された位置決め
用基板25の当該一面25Aにそれぞれ実装面を対向す
るように位置決めして固着した後、これらを一体として
モールド金型55内に固定保持する。
【0041】この状態でモールド金型55内にモールド
材56を充填することにより、複数の半導体チツプ52
が埋め込まれたモールドシート51を成形する。続いて
モールド金型55内からモールドシート51を取り出し
た後、当該モールドシート51から位置決め用基板25
を剥離して接着剤を除去することにより、当該剥離した
面側から複数の半導体チツプ52の各平面電極53を露
出させる。
【0042】このようにして製造されたマルチチツプモ
ジユール50では、複数の半導体チツプ22の各平面電
極53を直接マザーボード用の接続端子として用いるこ
とができ、この結果、第1の実施の形態の場合と同様に
マルチチツプモジユール50全体として小型化し得ると
共に、各半導体チツプ52間の間隔を従来よりも格段と
狭くすることができる。
【0043】以上の構成によれば、複数の半導体チツプ
52をそれぞれ各平面電極53が一面側から露出するよ
うにモールドシート51内で一体化して封止したことに
より、装置全体として小型化し得ると共に、複数の半導
体チツプを高密度で実装し得るマルチチツプモジユール
50を実現することができる。
【0044】(3)他の実施の形態 なお第1の実施の形態においては、電子部品の実装面に
形成された電極パターンとして、マルチチツプモジユー
ル20に複数のはんだバンプ23を形成するようにした
場合について述べたが、本発明はこれに限らず、はんだ
バンプ23以外にも金等の金属を蒸着又は鍍金してバン
プを形成するようにしても良く、さらには金ワイヤ等を
熱及び超音波によつて突起電極として形成するようにし
ても良い。
【0045】また上述の実施の形態においては、絶縁材
としてエポキシ樹脂でなるモールド材31を適用した場
合について述べたが、本発明はこれに限らず、絶縁材と
してはその他種々の樹脂、例えばフエノール樹脂、ポリ
イミド樹脂、ポリエステル樹脂及びフツ素樹脂等を用い
るようにしても良い。
【0046】さらに上述の実施の形態においては、電子
部品として半導体チツプを適用した場合について述べた
が、本発明はこれに限らず、実装面に所定の電極パター
ンが形成されているものであれば種々の電子部品に広く
適用しても良い。
【0047】さらに上述の実施の形態においては、位置
決め用基板25としてポリイミド樹脂からなるリジツド
基板を適用した場合について述べたが、本発明はこれに
限らず、エポキシ樹脂等でなる有機基板、セラミツクス
等でなる無機基板及び硝子基板等の種々の材質のものを
適用しても良い。要は、一面25Aに所定パターンで位
置マーク26を形成し得れば、位置決め用基板25はリ
ジツド基板以外にもフレキシブル基板等を適用しても良
い。さらに複数の位置マーク26として、銅箔を所定パ
ターンでエツチングしたものを適用した場合について述
べたが、複数の半導体チツプ22を位置決めするマーク
として機能できれば、所定パターンの印を印刷する程度
でも良い。
【0048】さらに上述の実施の形態においては、モー
ルド金型30の底面30Aに複数の吸引穴30Bを設
け、当該各吸引穴30Bに所定の負圧を与えて位置決め
用基板25を吸引保持するようにした場合について述べ
たが、本発明はこれに限らず、モールド金型30の底面
30Aに載置した位置決め用基板25を複数のピン(図
示せず)を用いて位置固定するようにしても良い。
【0049】さらに上述の実施の形態においては、異方
性導電シート38としてシリコンゴムシート38A内に
その厚みを貫通するように複数の金属細線が所定ピツチ
で格子状に埋設されたものを適用した場合について述べ
たが、本発明はこれに限らず、所定の厚みを有し、内部
に複数の導電性粒子が分散して混入された異方性導電膜
(図示せず)を用いるようにしても良い。また異方性導
電シート38に代えて、マルチチツプモジユール20
(50)の各はんだバンプ23(各平面電極53)と多
層配線基板35の各ランド36とにそれぞれクリームは
んだを塗布した後、加熱して溶融結合させるようにして
も良い。
【0050】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、それぞれ
実装面に所定の電極パターンが形成された複数の電子部
品と、当該各電子部品の電極パターンが一面側から露出
するように、各電子部品を一体化して封止する絶縁材と
を設けたことにより、装置全体として小型化し得ると共
に、複数の電子部品を高密度で実装し得る半導体装置を
実現することができる。
【0051】また本発明においては、それぞれ実装面に
所定の電極パターンが形成された複数の電子部品を、各
実装面が所定間隔で同一平面上に位置するように固定し
た後、当該位置固定された各電子部品を絶縁材によつて
一体化して封止し、絶縁材の一面側から各電子部品の電
極パターンが露出するように加工したことにより、装置
全体として小型化し得ると共に、複数の電子部品を高密
度で実装し得る半導体装置の製造方法を実現することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるマルチチツプモジユールの第1の
実施の形態を示す斜視図である。
【図2】第1の実施の形態によるマルチチツプモジユー
ルの製造工程の説明に供する部分的断面図である。
【図3】第1の実施の形態によるマルチチツプモジユー
ルの実装工程の説明に供する部分的断面図である。
【図4】ヒートシンクを装着したマルチチツプモジユー
ルの実装例を示す略線的側面図である。
【図5】本発明によるマルチチツプモジユールの第2の
実施の形態を示す斜視図である。
【図6】第2の実施の形態によるマルチチツプモジユー
ルの製造工程の説明に供する部分的断面図である。
【図7】第2の実施の形態によるマルチチツプモジユー
ルの実装工程の説明に供する部分的断面図である。
【図8】従来のマルチチツプモジユールの構成及び実装
状態を示す部分的断面図である。
【符号の説明】
1、20、50……マルチチツプモジユール、2……配
線基板、3、22、52……半導体チツプ、4……接続
パツド、5、23……はんだバンプ、6……封止樹脂、
10、35……多層配線基板、11、36……ランド、
21、51……モールドシート、24A〜24D、54
A〜54D……ねじ穴、25……位置決め用基板、26
……位置マーク、27……接着剤、30、55……モー
ルド金型、31、56……モールド材、38……異方性
導電シート、40、60……ねじ。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】それぞれ実装面に所定の電極パターンが形
    成された複数の電子部品と、 上記各電子部品の上記電極パターンが一面側から露出す
    るように、上記各電子部品を一体化して封止する絶縁材
    とを具えることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】上記絶縁材の他面側に放熱部材を設けたこ
    とを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】それぞれ実装面に所定の電極パターンが形
    成された複数の電子部品を、上記各実装面が所定間隔で
    同一平面上に位置するように固定する第1のステツプ
    と、 上記位置固定された上記各電子部品を絶縁材によつて一
    体化して封止する第2のステツプと、 上記絶縁材の一面側から上記各電子部品の上記電極パタ
    ーンが露出するように加工する第3のステツプとを具え
    ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】上記第3のステツプにおいて、上記絶縁材
    の他面側に放熱部材を設けることを特徴とする請求項3
    に記載の半導体装置の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020069276A (ko) * 2001-02-24 2002-08-30 주식회사 글로텍 모듈용 소켓 타입 멀티플 라인 그리드 어레이 패키지

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