JPH11145381A - 半導体マルチチップモジュール - Google Patents
半導体マルチチップモジュールInfo
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- JPH11145381A JPH11145381A JP31075397A JP31075397A JPH11145381A JP H11145381 A JPH11145381 A JP H11145381A JP 31075397 A JP31075397 A JP 31075397A JP 31075397 A JP31075397 A JP 31075397A JP H11145381 A JPH11145381 A JP H11145381A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 インターポーザの表裏面にはんだバンプを形
成する必要なく、かつ半導体チップとインターポーザ間
及びインターポーザ同士の接続が同時に行えるマルチチ
ップモジュールを提供する。 【解決手段】 電気的に接続される貫通電極7a、7b
のそれぞれの間に異方導電ゴム8a、8bが挟まれるよ
うに複数の積層薄膜基板2a〜2cを積層し、この積層
方向の両側から複数の積層薄膜基板2a〜2cを加圧す
ることによって、異方導電ゴム8a、8bが加圧されて
貫通電極7a、7bの電気的接続が行われるようにし、
これと同時に半導体チップ1a、1b及びバンプ電極4
a、4bが積層薄膜基板2a〜2cの間に挟み込まれて
バンプ電極4a、4bと電気配線6a、6cとが接続さ
れるようにする。
成する必要なく、かつ半導体チップとインターポーザ間
及びインターポーザ同士の接続が同時に行えるマルチチ
ップモジュールを提供する。 【解決手段】 電気的に接続される貫通電極7a、7b
のそれぞれの間に異方導電ゴム8a、8bが挟まれるよ
うに複数の積層薄膜基板2a〜2cを積層し、この積層
方向の両側から複数の積層薄膜基板2a〜2cを加圧す
ることによって、異方導電ゴム8a、8bが加圧されて
貫通電極7a、7bの電気的接続が行われるようにし、
これと同時に半導体チップ1a、1b及びバンプ電極4
a、4bが積層薄膜基板2a〜2cの間に挟み込まれて
バンプ電極4a、4bと電気配線6a、6cとが接続さ
れるようにする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、配線基板等をイ
ンターポーザとして半導体チップを複数積層して形成す
る半導体マルチチップモジュールに関するものである。
ンターポーザとして半導体チップを複数積層して形成す
る半導体マルチチップモジュールに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、LSIを始めとする半導体チップ
は1チップを想定して設計、製造されてきたが、半導体
チップの機能、性能拡大に伴い、チップ面積の増大、複
数の異種材料を1チップ内に組み込むためのプロセスの
融合等の問題が生じている。すなわち、チップ面積の増
大は、歩留まりを低下させると同時にスライスあたりの
収率(1ウェハ当たりに形成できるチップ量)を低下さ
せ、チップコストを増大させる。また、プロセスの煩雑
さや機能の拡大は、半導体チップの設計や製造コストの
引き上げの要因となる。
は1チップを想定して設計、製造されてきたが、半導体
チップの機能、性能拡大に伴い、チップ面積の増大、複
数の異種材料を1チップ内に組み込むためのプロセスの
融合等の問題が生じている。すなわち、チップ面積の増
大は、歩留まりを低下させると同時にスライスあたりの
収率(1ウェハ当たりに形成できるチップ量)を低下さ
せ、チップコストを増大させる。また、プロセスの煩雑
さや機能の拡大は、半導体チップの設計や製造コストの
引き上げの要因となる。
【0003】このような問題を解決するものとして半導
体マルチチップモジュール(以下、マルチチップモジュ
ールという)がある。このマルチチップモジュールは、
機能やプロセスごとにチップを分割して製造しておき、
最終的に各チップを電気的に接続して1つのモジュール
とすることで必要な機能を実現するものである。しか
し、機能の拡大に基づくチップ数の増大により、マルチ
チップモジュールにおいても占有面積増大の傾向にあ
る。このため、図8に示すように、半導体チップ101
を搭載した配線基板102間をはんだバンプ103で電
気的に接続することで、複数の配線基板102を3次元
的に積層し、占有面積を抑えた構造が提案されている
(特開平6−13541号公報参照)。
体マルチチップモジュール(以下、マルチチップモジュ
ールという)がある。このマルチチップモジュールは、
機能やプロセスごとにチップを分割して製造しておき、
最終的に各チップを電気的に接続して1つのモジュール
とすることで必要な機能を実現するものである。しか
し、機能の拡大に基づくチップ数の増大により、マルチ
チップモジュールにおいても占有面積増大の傾向にあ
る。このため、図8に示すように、半導体チップ101
を搭載した配線基板102間をはんだバンプ103で電
気的に接続することで、複数の配線基板102を3次元
的に積層し、占有面積を抑えた構造が提案されている
(特開平6−13541号公報参照)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
造を有するマルチチップモジュールでは、インターポー
ザとなる配線基板102の表裏面にはんだバンプ103
を形成しなければならない。また、半導体チップ101
と配線基板102の間をワイヤボンディングによって接
続したり、インターポーザ同士の接続を別々に取る必要
があるため、マルチチップモジュールの作製工程が煩雑
になるという問題がある。
造を有するマルチチップモジュールでは、インターポー
ザとなる配線基板102の表裏面にはんだバンプ103
を形成しなければならない。また、半導体チップ101
と配線基板102の間をワイヤボンディングによって接
続したり、インターポーザ同士の接続を別々に取る必要
があるため、マルチチップモジュールの作製工程が煩雑
になるという問題がある。
【0005】一方、小面積で積層数を増やし実装密度を
上げていくとマルチチップモジュール内での発熱を効果
的に放熱することも難しくなる。例えば、図9に示すよ
うにマルチチップモジュールを熱容量の大きな主基板に
搭載した場合、図中の矢印のように熱は積層されたイン
ターポーザを介して放熱板104に伝わり放熱される。
従って、積層数が増えるとマルチチップモジュールの上
部の半導体チップ101からの放熱経路が長くなり放熱
が困難になるという問題がある。
上げていくとマルチチップモジュール内での発熱を効果
的に放熱することも難しくなる。例えば、図9に示すよ
うにマルチチップモジュールを熱容量の大きな主基板に
搭載した場合、図中の矢印のように熱は積層されたイン
ターポーザを介して放熱板104に伝わり放熱される。
従って、積層数が増えるとマルチチップモジュールの上
部の半導体チップ101からの放熱経路が長くなり放熱
が困難になるという問題がある。
【0006】本発明は上記問題に鑑みて成され、インタ
ーポーザの表裏面にはんだバンプを形成する必要なく、
かつ半導体チップとインターポーザ間及びインターポー
ザ同士の接続が同時に行えるマルチチップモジュールを
提供することを第1の目的とする。さらに、積層数が増
えても放熱経路を長くすることなく、放熱が容易に行え
るマルチチップモジュールを提供することを第2の目的
とする。
ーポーザの表裏面にはんだバンプを形成する必要なく、
かつ半導体チップとインターポーザ間及びインターポー
ザ同士の接続が同時に行えるマルチチップモジュールを
提供することを第1の目的とする。さらに、積層数が増
えても放熱経路を長くすることなく、放熱が容易に行え
るマルチチップモジュールを提供することを第2の目的
とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、以下の技術的手段を採用する。請求項1乃
至7に記載の発明におていは、電気的に接続される配線
部(6a〜6c、7a〜7c)のそれぞれの間に導電部
材(8a、8b)を挟んで複数のインターポーザ(2a
〜2c)が積層されており、この積層方向の両側から複
数のインターポーザ(2a〜2c)が加圧されることに
よって、導電部材(8a、8b)と配線部(6a〜6
c、7a〜7c)とが接続されると同時に、半導体チッ
プ(1a〜1c)及び電極部(4a〜4c)がインター
ポーザ(2a〜2c)の間に挟み込まれて固定されて電
極部(4a〜4c)と配線部(6a〜6c、7a〜7
c)とが接続されていることを特徴としている。
するために、以下の技術的手段を採用する。請求項1乃
至7に記載の発明におていは、電気的に接続される配線
部(6a〜6c、7a〜7c)のそれぞれの間に導電部
材(8a、8b)を挟んで複数のインターポーザ(2a
〜2c)が積層されており、この積層方向の両側から複
数のインターポーザ(2a〜2c)が加圧されることに
よって、導電部材(8a、8b)と配線部(6a〜6
c、7a〜7c)とが接続されると同時に、半導体チッ
プ(1a〜1c)及び電極部(4a〜4c)がインター
ポーザ(2a〜2c)の間に挟み込まれて固定されて電
極部(4a〜4c)と配線部(6a〜6c、7a〜7
c)とが接続されていることを特徴としている。
【0008】このように、複数のインターポーザ(2a
〜2c)を積層し、この積層方向に複数のインターポー
ザ(2a〜2c)を加圧することによって、導電部材
(8a、8b)によって配線部(6a〜6c、7a〜7
c)同士の接続が行われ、それと同時に半導体チップ
(1a〜1c)及び電極部(4a〜4c)がインターポ
ーザ(2a〜2c)の間に挟み込まれて電極部(4a〜
4c)と配線部(6a〜6c、7a〜7c)との接続が
行われるようになっている。このため、半導体チップ
(1a〜1c)とインターポーザ(2a〜2c)間及び
インターポーザ(2a〜2c)同士の接続が同時に行
え、インターポーザ(2a〜2c)の表裏面にはんだバ
ンプを形成する必要もなくすことができる。
〜2c)を積層し、この積層方向に複数のインターポー
ザ(2a〜2c)を加圧することによって、導電部材
(8a、8b)によって配線部(6a〜6c、7a〜7
c)同士の接続が行われ、それと同時に半導体チップ
(1a〜1c)及び電極部(4a〜4c)がインターポ
ーザ(2a〜2c)の間に挟み込まれて電極部(4a〜
4c)と配線部(6a〜6c、7a〜7c)との接続が
行われるようになっている。このため、半導体チップ
(1a〜1c)とインターポーザ(2a〜2c)間及び
インターポーザ(2a〜2c)同士の接続が同時に行
え、インターポーザ(2a〜2c)の表裏面にはんだバ
ンプを形成する必要もなくすことができる。
【0009】請求項2に記載の発明においては、複数の
インターポーザ(2a〜2c)の間には異方導電ペース
ト(5)が充填されており、この異方導電ペースト
(5)が電極部(4a〜4c)と配線部(6a〜6c、
7a〜7c)との間に挟まれることによって、これら電
極部(4a〜4c)と配線部(6a〜6c、7a〜7
c)との電気的接続が成されていると共に、この異方導
電ペースト(5)の引っ張り応力によって加圧された状
態が保持されていることを特徴としている。
インターポーザ(2a〜2c)の間には異方導電ペース
ト(5)が充填されており、この異方導電ペースト
(5)が電極部(4a〜4c)と配線部(6a〜6c、
7a〜7c)との間に挟まれることによって、これら電
極部(4a〜4c)と配線部(6a〜6c、7a〜7
c)との電気的接続が成されていると共に、この異方導
電ペースト(5)の引っ張り応力によって加圧された状
態が保持されていることを特徴としている。
【0010】異方導電ペースト(5)を用いた場合、イ
ンターポーザ(2a〜2c)に挟み込まれた電極部(4
a〜4c)と配線部(6a〜6c、7a〜7c)の間が
電気的に接続できると共に、硬化した異方導電ペースト
(5)によって複数のインターポーザ(2a〜2c)を
加圧した状態のままに保持することができる。これによ
り、半導体チップ(1a〜1c)とインターポーザ(2
a〜2c)間及びインターポーザ(2a〜2c)同士の
接続を確実に保持することができる。
ンターポーザ(2a〜2c)に挟み込まれた電極部(4
a〜4c)と配線部(6a〜6c、7a〜7c)の間が
電気的に接続できると共に、硬化した異方導電ペースト
(5)によって複数のインターポーザ(2a〜2c)を
加圧した状態のままに保持することができる。これによ
り、半導体チップ(1a〜1c)とインターポーザ(2
a〜2c)間及びインターポーザ(2a〜2c)同士の
接続を確実に保持することができる。
【0011】請求項5に記載の発明においては、導電部
材(8a、8b)は、異方導電材料であることを特徴と
している。このように、異方導電材料、例えば異方導電
ゴム等を用いた場合には、加圧する方向にのみ電気的導
通が得られるようにできるため、配線部(6a〜6c、
7a〜7c)のみを好適に接合することができる。
材(8a、8b)は、異方導電材料であることを特徴と
している。このように、異方導電材料、例えば異方導電
ゴム等を用いた場合には、加圧する方向にのみ電気的導
通が得られるようにできるため、配線部(6a〜6c、
7a〜7c)のみを好適に接合することができる。
【0012】請求項6に記載の発明においては、インタ
ーポーザ(2a〜2c)には、半導体チップ(1a〜1
c)の搭載位置からインターポーザ(2a〜2c)の端
面まで達する放熱経路が設けられており、インターポー
ザ(2a〜2c)の端面には半導体チップ(1a〜1
c)が発する熱を放熱するためのヒートシンク(33)
が取り付けられていることを特徴としている。
ーポーザ(2a〜2c)には、半導体チップ(1a〜1
c)の搭載位置からインターポーザ(2a〜2c)の端
面まで達する放熱経路が設けられており、インターポー
ザ(2a〜2c)の端面には半導体チップ(1a〜1
c)が発する熱を放熱するためのヒートシンク(33)
が取り付けられていることを特徴としている。
【0013】このように、インターポーザ(2a〜2
c)に半導体チップ(1a〜1c)の搭載位置からイン
ターポーザ(2a〜2c)の端面まで達する放熱経路を
設けておけば、この放熱経路を通じて半導体チップ(1
a〜1c)からの発熱を逃がすことができる。そして、
インターポーザ(2a〜2c)の端面にヒートシンク
(33)を設けておけば、逃がされた熱をヒートシンク
(33)を介して良好に放熱することができる。
c)に半導体チップ(1a〜1c)の搭載位置からイン
ターポーザ(2a〜2c)の端面まで達する放熱経路を
設けておけば、この放熱経路を通じて半導体チップ(1
a〜1c)からの発熱を逃がすことができる。そして、
インターポーザ(2a〜2c)の端面にヒートシンク
(33)を設けておけば、逃がされた熱をヒートシンク
(33)を介して良好に放熱することができる。
【0014】なお、具体的な放熱経路は、請求項7に示
すように、インターポーザ(2a〜2c)のうち半導体
チップ(1a〜1c)の搭載位置に形成され、金属材料
が埋め込まれたスルーホール(30)と、インターポー
ザ(2a〜2c)の内部若しくは表裏面に形成されたイ
ンターポーザ(2a〜2c)の端面に達する金属薄膜層
(31)と、インターポーザ(2a〜2c)の端面で切
断された金属材料が埋め込まれたスルーホール(32)
によって構成することができる。
すように、インターポーザ(2a〜2c)のうち半導体
チップ(1a〜1c)の搭載位置に形成され、金属材料
が埋め込まれたスルーホール(30)と、インターポー
ザ(2a〜2c)の内部若しくは表裏面に形成されたイ
ンターポーザ(2a〜2c)の端面に達する金属薄膜層
(31)と、インターポーザ(2a〜2c)の端面で切
断された金属材料が埋め込まれたスルーホール(32)
によって構成することができる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図に示す実施形態
について説明する。 (第1実施形態)図1にマルチチップモジュール100
の断面図を示す。以下、図1に基づきマルチチップモジ
ュール100の構成について説明する。
について説明する。 (第1実施形態)図1にマルチチップモジュール100
の断面図を示す。以下、図1に基づきマルチチップモジ
ュール100の構成について説明する。
【0016】マルチチップモジュール100は、機能や
プロセスごとに分割されて形成された複数の半導体チッ
プ1a、1bと、これら複数の半導体チップ1a、1b
をそれぞれ搭載した積層薄膜基板(インターポーザ)2
a、2bを備えており、積層薄膜基板2a、2bと共に
半導体チップ1a、1bが積層されて構成されている。
プロセスごとに分割されて形成された複数の半導体チッ
プ1a、1bと、これら複数の半導体チップ1a、1b
をそれぞれ搭載した積層薄膜基板(インターポーザ)2
a、2bを備えており、積層薄膜基板2a、2bと共に
半導体チップ1a、1bが積層されて構成されている。
【0017】積層薄膜基板2a、2bには凹部3a、3
bが形成されており、半導体チップ1a、1bはこの凹
部3a、3b内に樹脂10を介してフェースアップでマ
ウントされている。半導体チップ1a、1bには入出力
電極が形成されており、この入出力電極上に形成された
バンプ電極4a、4bと、半導体チップ1a、1b及び
積層薄膜基板2a、2cの間に配された異方導電ペース
ト5によって、積層薄膜基板2a、2cの裏面に備えら
れた電気配線6c、6aとの電気的接続が成されてい
る。具体的には、異方導電ペースト5には、金属フィラ
ー等を多量に添加した熱伝導率の大きなものが用いられ
ており、金属フィラー等によってバンプ電極4a、4b
が電気配線6c、6aと電気的に接続するようになって
いる。
bが形成されており、半導体チップ1a、1bはこの凹
部3a、3b内に樹脂10を介してフェースアップでマ
ウントされている。半導体チップ1a、1bには入出力
電極が形成されており、この入出力電極上に形成された
バンプ電極4a、4bと、半導体チップ1a、1b及び
積層薄膜基板2a、2cの間に配された異方導電ペース
ト5によって、積層薄膜基板2a、2cの裏面に備えら
れた電気配線6c、6aとの電気的接続が成されてい
る。具体的には、異方導電ペースト5には、金属フィラ
ー等を多量に添加した熱伝導率の大きなものが用いられ
ており、金属フィラー等によってバンプ電極4a、4b
が電気配線6c、6aと電気的に接続するようになって
いる。
【0018】また、電気配線6a、6cは、半導体チッ
プ1a、1bの周囲を囲うように積層薄膜基板2a、2
bに形成された複数のビアホールに備えられた貫通電極
7a、7bと電気的に接続されており、積層薄膜基板2
a、2bの表側から電気的導通が得られるようになって
いる。そして、貫通電極7a、7bと電気配線6c、6
aとの間に配置された加圧方向に電気的導通がとれる異
方導電ゴム8a、8bによって、積層薄膜基板2a〜2
cは相互に電気的に接続されている。
プ1a、1bの周囲を囲うように積層薄膜基板2a、2
bに形成された複数のビアホールに備えられた貫通電極
7a、7bと電気的に接続されており、積層薄膜基板2
a、2bの表側から電気的導通が得られるようになって
いる。そして、貫通電極7a、7bと電気配線6c、6
aとの間に配置された加圧方向に電気的導通がとれる異
方導電ゴム8a、8bによって、積層薄膜基板2a〜2
cは相互に電気的に接続されている。
【0019】マルチチップモジュール100は上記構成
を成しており、異方導電ゴム8a、8b、貫通電極7
a、7b、異方導電ゴム8a、8b及び電気配線6a、
6cを介して、半導体チップ1aと半導体チップ1bが
相互に電気的に接続されている。なお、異方導電ゴム8
a、8bにより、積層薄膜基板5a〜5cそれぞれの間
において良好な電気的接続を得るためには、異方導電ゴ
ム8a、8bを上下方向に加圧変形させておく必要があ
る。このため、本実施形態では、半導体チップ1a、1
bと積層薄膜基板裏面の電気配線6a、6cとの接続の
ために積層薄膜基板2a〜2c間に充填した異方導電ペ
ースト5の引っ張り応力によって異方導電ゴム8a、8
bの加圧変形が保持されるようになっている。
を成しており、異方導電ゴム8a、8b、貫通電極7
a、7b、異方導電ゴム8a、8b及び電気配線6a、
6cを介して、半導体チップ1aと半導体チップ1bが
相互に電気的に接続されている。なお、異方導電ゴム8
a、8bにより、積層薄膜基板5a〜5cそれぞれの間
において良好な電気的接続を得るためには、異方導電ゴ
ム8a、8bを上下方向に加圧変形させておく必要があ
る。このため、本実施形態では、半導体チップ1a、1
bと積層薄膜基板裏面の電気配線6a、6cとの接続の
ために積層薄膜基板2a〜2c間に充填した異方導電ペ
ースト5の引っ張り応力によって異方導電ゴム8a、8
bの加圧変形が保持されるようになっている。
【0020】次に、上記構成を有するマルチチップモジ
ュール100の製造工程を図2(a)〜(c)及び図3
(a)、(b)に示し、これらの図に基づいてマルチチ
ップモジュール100の製造工程を説明する。 〔図2(a)に示す工程〕まず、絶縁層と導体層を積層
して形成された、インターポーザとなる積層薄膜基板2
aを用意する。そして、半導体チップ1aを囲むよう
に、積層薄膜基板2aの表裏を貫通するビアホールを形
成し、このビアホールに貫通電極7aを形成する。
ュール100の製造工程を図2(a)〜(c)及び図3
(a)、(b)に示し、これらの図に基づいてマルチチ
ップモジュール100の製造工程を説明する。 〔図2(a)に示す工程〕まず、絶縁層と導体層を積層
して形成された、インターポーザとなる積層薄膜基板2
aを用意する。そして、半導体チップ1aを囲むよう
に、積層薄膜基板2aの表裏を貫通するビアホールを形
成し、このビアホールに貫通電極7aを形成する。
【0021】また、フォト・エッチングにより積層薄膜
基板2aの表面に凹部3aを形成する。さらに、積層薄
膜基板2aの裏面にパターニングにより電気配線6aを
形成する。この電気配線6aは、後の図3(a)に示さ
れるもう一つの積層薄膜基板2bにフェースアップでマ
ントされた半導体チップ1bに接続されるものである。
基板2aの表面に凹部3aを形成する。さらに、積層薄
膜基板2aの裏面にパターニングにより電気配線6aを
形成する。この電気配線6aは、後の図3(a)に示さ
れるもう一つの積層薄膜基板2bにフェースアップでマ
ントされた半導体チップ1bに接続されるものである。
【0022】〔図2(b)に示す工程〕次に、積層薄膜
基板2aの表面に設けた凹部3aに、バンプ電極4aが
表面に備えられた半導体チップ1aをフェースアップで
マウントする。このとき、凹部3aが設けてあることか
らマントの際の位置決めを容易に行うことができる。こ
のマウントには熱伝導率の高い樹脂10を用いており、
170℃程度の温度で加圧して樹脂10を熱硬化させる
ことによって行う。
基板2aの表面に設けた凹部3aに、バンプ電極4aが
表面に備えられた半導体チップ1aをフェースアップで
マウントする。このとき、凹部3aが設けてあることか
らマントの際の位置決めを容易に行うことができる。こ
のマウントには熱伝導率の高い樹脂10を用いており、
170℃程度の温度で加圧して樹脂10を熱硬化させる
ことによって行う。
【0023】〔図2(c)に示す工程〕続いて、異方導
電ゴム8aを貫通電極7a上に配置する。この異方導電
ゴム8aの高さは、積層薄膜基板2aから半導体チップ
1aの表面のバンプ電極4aまでの高さの1.3〜1.
5倍程度であり、積層薄膜基板2aと図3(a)の積層
薄膜基板2bとを接合する際に異方性導電ゴム8aが十
分に加圧される程度の高さとなっている。
電ゴム8aを貫通電極7a上に配置する。この異方導電
ゴム8aの高さは、積層薄膜基板2aから半導体チップ
1aの表面のバンプ電極4aまでの高さの1.3〜1.
5倍程度であり、積層薄膜基板2aと図3(a)の積層
薄膜基板2bとを接合する際に異方性導電ゴム8aが十
分に加圧される程度の高さとなっている。
【0024】積層薄膜基板2aにフェースアップでマウ
ントされた半導体チップ1aの表面に熱硬化性樹脂に数
μm程度の導電性粒子が添加された異方導電ペースト5
を塗布する。 〔図3(a)に示す工程〕図2(a)〜(c)と同様の
工程を経て、積層薄膜基板2bの表面に半導体チップ1
bがフェイスアップでマウントされたものを用意し、さ
らに裏面に電気配線6cがパターニングされた積層薄膜
基板2cを用意する。
ントされた半導体チップ1aの表面に熱硬化性樹脂に数
μm程度の導電性粒子が添加された異方導電ペースト5
を塗布する。 〔図3(a)に示す工程〕図2(a)〜(c)と同様の
工程を経て、積層薄膜基板2bの表面に半導体チップ1
bがフェイスアップでマウントされたものを用意し、さ
らに裏面に電気配線6cがパターニングされた積層薄膜
基板2cを用意する。
【0025】そして、積層薄膜基板2a、2bのそれぞ
れの貫通電極7a同士及び半導体チップ1a、1bの表
面のバンプ電極4a、4bと積層薄膜基板2a、2c裏
面の電気配線6a、6cが一致するように積層薄膜基板
2a〜2cを位置決めし、これら積層配線基板2a〜2
cを上下から加圧する。このとき、加圧は異方導電ゴム
8a、8bが変形し、半導体チップ1a、1b1b上の
バンプ電極4a、4bと電気配線6a、6cとが十分接
触する程度(一端子あたり十〜数十グラムの加重がかか
る程度)とする。
れの貫通電極7a同士及び半導体チップ1a、1bの表
面のバンプ電極4a、4bと積層薄膜基板2a、2c裏
面の電気配線6a、6cが一致するように積層薄膜基板
2a〜2cを位置決めし、これら積層配線基板2a〜2
cを上下から加圧する。このとき、加圧は異方導電ゴム
8a、8bが変形し、半導体チップ1a、1b1b上の
バンプ電極4a、4bと電気配線6a、6cとが十分接
触する程度(一端子あたり十〜数十グラムの加重がかか
る程度)とする。
【0026】これにより、異方導電ゴム8aと貫通電極
7a及び電気配線6cや、異方導電ゴム8bと貫通電極
7b及び配線6aの電気的導通が成されると同時に、バ
ンプ電極4aと電気配線6cや、バンプ電極4bと電気
配線6aの電気的導通が成される。 〔図3(b)に示す工程〕積層薄膜基板2a〜2cを加
圧したまま150℃〜180℃の温度で異方導電ペース
ト5を硬化させる。硬化時間は、約数十秒程度で完了す
る。異方導電ペースト5は、積層薄膜基板2a〜2cの
加圧によって積層薄膜基板2a、2cと半導体チップ1
a、1b及び積層薄膜基板2a〜2cのそれぞれの間の
間隙に充填された状態で硬化するため、積層薄膜基板2
a〜2cのそれぞれの間を上記加圧された状態のまま、
つまり上記した電気的導通が成されたままの状態で強固
に機械的に固定できる。そして、この固定は硬化した異
方導電ペースト5の引っ張り応力によって保持される。
なお、このときの硬化温度は、異方導電ゴム8a、8b
の耐熱温度より十分低いため異方導電ゴム8a、8bへ
のダメージはない。
7a及び電気配線6cや、異方導電ゴム8bと貫通電極
7b及び配線6aの電気的導通が成されると同時に、バ
ンプ電極4aと電気配線6cや、バンプ電極4bと電気
配線6aの電気的導通が成される。 〔図3(b)に示す工程〕積層薄膜基板2a〜2cを加
圧したまま150℃〜180℃の温度で異方導電ペース
ト5を硬化させる。硬化時間は、約数十秒程度で完了す
る。異方導電ペースト5は、積層薄膜基板2a〜2cの
加圧によって積層薄膜基板2a、2cと半導体チップ1
a、1b及び積層薄膜基板2a〜2cのそれぞれの間の
間隙に充填された状態で硬化するため、積層薄膜基板2
a〜2cのそれぞれの間を上記加圧された状態のまま、
つまり上記した電気的導通が成されたままの状態で強固
に機械的に固定できる。そして、この固定は硬化した異
方導電ペースト5の引っ張り応力によって保持される。
なお、このときの硬化温度は、異方導電ゴム8a、8b
の耐熱温度より十分低いため異方導電ゴム8a、8bへ
のダメージはない。
【0027】このような異方導電ペースト5の硬化によ
って、半導体チップ1a、1bと積層薄膜基板2a、2
cの裏面の電気配線6a、6bとの接続と同時に異方導
電ゴム8a、8bを介した積層薄膜基板2a〜2cのそ
れぞれの間の電気的接続が完了すると共に、必要枚数の
積層薄膜基板2a〜2cを積層したマルチチップモジュ
ール100が完成する。
って、半導体チップ1a、1bと積層薄膜基板2a、2
cの裏面の電気配線6a、6bとの接続と同時に異方導
電ゴム8a、8bを介した積層薄膜基板2a〜2cのそ
れぞれの間の電気的接続が完了すると共に、必要枚数の
積層薄膜基板2a〜2cを積層したマルチチップモジュ
ール100が完成する。
【0028】このように、半導体チップ1a、1bと積
層薄膜基板2a、2cとの電気的接続と、積層薄膜基板
2a〜2cの間の同士の電気的接続を一度のプロセスで
行えるようにしているため、積層薄膜基板2a、2bを
介して半導体チップ1a、1bを積層するマルチチップ
モジュール100の作製工程を簡略化することができ
る。また、積層薄膜基板2a〜2cのそれぞれの間にお
ける接続のためのハンダバンプを形成する工程も省略す
ることができる。さらに、放熱面では半導体チップ1
a、1bの両面が積層薄膜基板2a〜2cに接するよう
になっているため、半導体チップ1a、1bが上層に配
置されていても放熱効率を良くすることができる。
層薄膜基板2a、2cとの電気的接続と、積層薄膜基板
2a〜2cの間の同士の電気的接続を一度のプロセスで
行えるようにしているため、積層薄膜基板2a、2bを
介して半導体チップ1a、1bを積層するマルチチップ
モジュール100の作製工程を簡略化することができ
る。また、積層薄膜基板2a〜2cのそれぞれの間にお
ける接続のためのハンダバンプを形成する工程も省略す
ることができる。さらに、放熱面では半導体チップ1
a、1bの両面が積層薄膜基板2a〜2cに接するよう
になっているため、半導体チップ1a、1bが上層に配
置されていても放熱効率を良くすることができる。
【0029】(第2実施形態)本実施形態におけるマル
チチップモジュール100の断面図を図4に示す。但
し、本実施形態におけるマルチチップモジュール100
は、第1実施形態のものとほぼ同様の構成を有している
ため、同様の構成の部分には第1実施形態と同様の符号
を付し、異なる部分についてのみ説明する。
チチップモジュール100の断面図を図4に示す。但
し、本実施形態におけるマルチチップモジュール100
は、第1実施形態のものとほぼ同様の構成を有している
ため、同様の構成の部分には第1実施形態と同様の符号
を付し、異なる部分についてのみ説明する。
【0030】上記第1実施形態では、半導体チップ1
a、1b表面のバンプ電極4a、4bと積層薄膜基板2
a、2cの電気配線6a、6との接続に異方導電ペース
ト5を用いたが、本実施形態では異方導電ペースト5の
代わりに異方導電膜20を用いている。この異方導電膜
20は、積層薄膜基板2a、2cの裏面に形成され、積
層薄膜基板2a〜2cを接合する際に、この異方導電膜
20によってバンプ電極4a、4bと電気配線6a、6
cとの電気的接続が行えるようになっている。
a、1b表面のバンプ電極4a、4bと積層薄膜基板2
a、2cの電気配線6a、6との接続に異方導電ペース
ト5を用いたが、本実施形態では異方導電ペースト5の
代わりに異方導電膜20を用いている。この異方導電膜
20は、積層薄膜基板2a、2cの裏面に形成され、積
層薄膜基板2a〜2cを接合する際に、この異方導電膜
20によってバンプ電極4a、4bと電気配線6a、6
cとの電気的接続が行えるようになっている。
【0031】但し、この場合には、異方導電膜20によ
って異方導電ゴム8a、8bを加圧することができない
ため、積層配線基板2a〜2cの上下からの加圧を保持
する手段が別途必要となる。このため、本実施形態で
は、異方導電膜20を加熱硬化させた後、上記加圧を行
ったままの状態で、積層された積層薄膜基板2a〜2c
の端面から積層薄膜基板2a〜2cのそれぞれの間にお
ける間隙に紫外線硬化樹脂21を注入し、この紫外線硬
化樹脂21に紫外線を照射することによって積層薄膜基
板2a〜2cの固定を強固なものにしている。
って異方導電ゴム8a、8bを加圧することができない
ため、積層配線基板2a〜2cの上下からの加圧を保持
する手段が別途必要となる。このため、本実施形態で
は、異方導電膜20を加熱硬化させた後、上記加圧を行
ったままの状態で、積層された積層薄膜基板2a〜2c
の端面から積層薄膜基板2a〜2cのそれぞれの間にお
ける間隙に紫外線硬化樹脂21を注入し、この紫外線硬
化樹脂21に紫外線を照射することによって積層薄膜基
板2a〜2cの固定を強固なものにしている。
【0032】このように、積層薄膜基板2a〜2cの間
の間隙等に紫外線硬化樹脂21等の基板固定手段を設け
るようすることにより、積層薄膜基板2a〜2cの固定
を行うようにしてもよい。 (第3実施形態)本実施形態におけるマルチチップモジ
ュール100の断面図を図5に示す。また、図5のマル
チチップモジュール100の上面斜視図を図6に示す。
但し、本実施形態におけるマルチチップモジュール10
0は、第1実施形態のものとほぼ同様の構成を有してい
るため、同様の構成の部分には第1実施形態と同様の符
号を付し、異なる部分についてのみ説明する。なお、本
実施形態では、積層薄膜基板が多数積層される場合を想
定して、積層薄膜基板2c上にも半導体チップ1cが形
成されるような場合として説明する。
の間隙等に紫外線硬化樹脂21等の基板固定手段を設け
るようすることにより、積層薄膜基板2a〜2cの固定
を行うようにしてもよい。 (第3実施形態)本実施形態におけるマルチチップモジ
ュール100の断面図を図5に示す。また、図5のマル
チチップモジュール100の上面斜視図を図6に示す。
但し、本実施形態におけるマルチチップモジュール10
0は、第1実施形態のものとほぼ同様の構成を有してい
るため、同様の構成の部分には第1実施形態と同様の符
号を付し、異なる部分についてのみ説明する。なお、本
実施形態では、積層薄膜基板が多数積層される場合を想
定して、積層薄膜基板2c上にも半導体チップ1cが形
成されるような場合として説明する。
【0033】本実施形態では、インターポーザとなる積
層薄膜基板2a〜2cの積層数が多い場合や、半導体チ
ップ1a〜1cの発熱量が大きい場合を考慮して、マル
チチップモジュール100に放熱構造を採用したもので
ある。図5に示されるように、積層薄膜基板2a〜2c
のうち半導体チップ1a〜1cが搭載される位置には、
複数のスルーホールに高熱電導率の金属で充填されたサ
ーマルビア30が形成されている。また、積層薄膜基板
2a〜2c内には金属薄膜層31が、貫通電極7a〜7
cを避けるようにして基板全面に形成されている。サー
マルビア30は金属薄膜層31に接続するようになって
いる。
層薄膜基板2a〜2cの積層数が多い場合や、半導体チ
ップ1a〜1cの発熱量が大きい場合を考慮して、マル
チチップモジュール100に放熱構造を採用したもので
ある。図5に示されるように、積層薄膜基板2a〜2c
のうち半導体チップ1a〜1cが搭載される位置には、
複数のスルーホールに高熱電導率の金属で充填されたサ
ーマルビア30が形成されている。また、積層薄膜基板
2a〜2c内には金属薄膜層31が、貫通電極7a〜7
cを避けるようにして基板全面に形成されている。サー
マルビア30は金属薄膜層31に接続するようになって
いる。
【0034】一方、図5、図6に示されるように、積層
薄膜基板2a〜2cの端面には、この端面でハーフカッ
トされた金属部分が露出してできたサーマルビア32が
多数配置されている。このサーマルビア32は金属薄膜
層31に接続されている。このような構造を有する積層
薄膜基板2a〜2cに半導体チップ1a〜1cを搭載し
たものを多数積層していき、さらにその端面にヒートシ
ンク33を取り付けると、本実施形態におけるマルチチ
ップモジュール100が完成する。
薄膜基板2a〜2cの端面には、この端面でハーフカッ
トされた金属部分が露出してできたサーマルビア32が
多数配置されている。このサーマルビア32は金属薄膜
層31に接続されている。このような構造を有する積層
薄膜基板2a〜2cに半導体チップ1a〜1cを搭載し
たものを多数積層していき、さらにその端面にヒートシ
ンク33を取り付けると、本実施形態におけるマルチチ
ップモジュール100が完成する。
【0035】このような構成を有するマルチチップモジ
ュール100では、各半導体チップ1a〜1cからの発
熱がサーマルビア30、金属薄膜層31、基板端面のサ
ーマルビア32という短い放熱経路を経てヒートシンク
(放熱板)33で放熱される。このため、積層薄膜基板
の積層数が多い場合や、半導体チップ1a〜1cの発熱
量が大きい場合においても、良好に放熱が成されるよう
にできる。
ュール100では、各半導体チップ1a〜1cからの発
熱がサーマルビア30、金属薄膜層31、基板端面のサ
ーマルビア32という短い放熱経路を経てヒートシンク
(放熱板)33で放熱される。このため、積層薄膜基板
の積層数が多い場合や、半導体チップ1a〜1cの発熱
量が大きい場合においても、良好に放熱が成されるよう
にできる。
【0036】(他の実施形態) 第1本実施形態では、電気配線6a、6cと半導体チ
ップ1a、1bの接続に異方導電ペースト5を用いた
が、異方導電ペースト5の代わりに硬化時の体積収縮の
比較的大きな樹脂を用いることも可能である。樹脂には
異方導電ペースト5の様に導電性粒子は含まれないた
め、電気的な接続は硬化時に樹脂の体積収縮により発生
する半導体チップ1a、1bと積層薄膜基板2a〜2c
のそれぞれの間での引張り応力に基づき、半導体チップ
1a、1b上のバンプ電極4a、4bと積層薄膜基板2
a、2cの裏面の電気配線6a、6cが強く接触するこ
とによって行うことができる。
ップ1a、1bの接続に異方導電ペースト5を用いた
が、異方導電ペースト5の代わりに硬化時の体積収縮の
比較的大きな樹脂を用いることも可能である。樹脂には
異方導電ペースト5の様に導電性粒子は含まれないた
め、電気的な接続は硬化時に樹脂の体積収縮により発生
する半導体チップ1a、1bと積層薄膜基板2a〜2c
のそれぞれの間での引張り応力に基づき、半導体チップ
1a、1b上のバンプ電極4a、4bと積層薄膜基板2
a、2cの裏面の電気配線6a、6cが強く接触するこ
とによって行うことができる。
【0037】第1実施形態では、積層薄膜基板5a、
5bに半導体チップ1a、1bの位置決めを行うための
凹部3a、3bを形成したが、この凹部3a、3bを形
成しない構造を採用してもよい。但し、この場合には、
図7に示すように積層薄膜基板2a〜2cのそれぞれの
間の距離が大きくなるため、その分だけ異方導電ゴム8
a、8bの厚みを増加する必要がある。
5bに半導体チップ1a、1bの位置決めを行うための
凹部3a、3bを形成したが、この凹部3a、3bを形
成しない構造を採用してもよい。但し、この場合には、
図7に示すように積層薄膜基板2a〜2cのそれぞれの
間の距離が大きくなるため、その分だけ異方導電ゴム8
a、8bの厚みを増加する必要がある。
【0038】第1〜第3実施形態では、半導体チップ
1a、1bをフェースアップで積層薄膜基板に搭載する
ようにしたが、フェースダウンで積層薄膜基板2a〜2
cに搭載しても良い。 第1〜第3実施形態では、インターポーザとして積層
薄膜基板2a〜2cを用いた場合について説明したが、
インターポーザとしてセラミック基板等のその他の配線
基板を適用することも可能である。
1a、1bをフェースアップで積層薄膜基板に搭載する
ようにしたが、フェースダウンで積層薄膜基板2a〜2
cに搭載しても良い。 第1〜第3実施形態では、インターポーザとして積層
薄膜基板2a〜2cを用いた場合について説明したが、
インターポーザとしてセラミック基板等のその他の配線
基板を適用することも可能である。
【図1】第1実施形態におけるマルチチップモジュール
100の断面図である。
100の断面図である。
【図2】図1に示すマルチチップモジュール100の製
造工程を示す図である。
造工程を示す図である。
【図3】図2に続くマルチチップモジュール100の製
造工程を示す図である。
造工程を示す図である。
【図4】第2実施形態におけるマルチチップモジュール
100の断面図である。
100の断面図である。
【図5】第3実施形態におけるマルチチップモジュール
100の断面図である。
100の断面図である。
【図6】図5に示すマルチチップモジュール100の上
面斜視図である。
面斜視図である。
【図7】他の実施形態におけるマルチチップモジュール
100を示す断面図である。
100を示す断面図である。
【図8】従来のマルチチップモジュール100を示す断
面図である。
面図である。
【図9】従来のマルチチップモジュール100の放熱経
路を示す断面図である。
路を示す断面図である。
1a、1b、1c…半導体チップ、2a、2b、2c…
積層薄膜基板、3a、3b…凹部、4a、4b…バンプ
電極、5…異方導電ペースト、6a、6b…電気配線、
7a、7b…貫通電極、8a、8b…異方導電ゴム、1
0…樹脂、20…異方導電膜、21…紫外線硬化樹脂、
30…サーマルビア、31…金属薄膜層、32…サーマ
ルビア、33…ヒートシンク。
積層薄膜基板、3a、3b…凹部、4a、4b…バンプ
電極、5…異方導電ペースト、6a、6b…電気配線、
7a、7b…貫通電極、8a、8b…異方導電ゴム、1
0…樹脂、20…異方導電膜、21…紫外線硬化樹脂、
30…サーマルビア、31…金属薄膜層、32…サーマ
ルビア、33…ヒートシンク。
Claims (7)
- 【請求項1】 表裏を電気的に接続する配線部(6a〜
6c、7a〜7c))が備えられていると共に、表面に
半導体チップ(1a〜1c)が搭載されたインターポー
ザ(2a〜2c)を複数用意し、 これら複数のインターポーザ(2a〜2c)を積層する
と共に、該複数のインターポーザ(2a〜2c)のそれ
ぞれに備えられた前記配線部(6a〜6c、7a〜7
c)のうち隣接するもの同士を電気的に接続し、さらに
前記半導体チップ(1a〜1c)に設けられた電極部
(4a〜4c)と前記配線部(6a〜6c、7a〜7
c)とを電気的に接続してなる半導体マルチチップモジ
ュールであって、 電気的に接続される前記配線部(6a〜6c、7a〜7
c)のそれぞれの間に導電部材(8a、8b)を挟んで
前記複数のインターポーザ(2a〜2c)が積層され、
この積層方向の両側から前記複数のインターポーザ(2
a〜2c)が加圧されることによって、前記導電部材
(8a、8b)と前記配線部(6a〜6c、7a〜7
c)とが接続されると同時に、前記半導体チップ(1a
〜1c)及び前記電極部(4a〜4c)が前記インター
ポーザ(1a〜1c)の間に挟み込まれて固定されるこ
とにより前記電極部(4a〜4c)と前記配線部(6a
〜6c、7a〜7c)とが接続されていることを特徴と
する半導体マルチチップモジュール。 - 【請求項2】前記複数のインターポーザ(2a〜2c)
の間には異方導電ペースト(5)が充填されており、 この異方導電ペースト(5)が前記電極部(4a〜4
c)と前記配線部(6a〜6c、7a〜7c)との間に
挟まれることによって、これら電極部(4a〜4c)と
配線部(6a〜6c、7a〜7c)との電気的接続が成
されていると共に、 この異方導電ペースト(5)の引っ張り応力によって前
記加圧された状態が保持されていることを特徴とする請
求項1に記載の半導体マルチチップモジュール。 - 【請求項3】 前記半導体チップ(1a〜1c)は前記
インターポーザ(2a〜2c)にフェイスアップで搭載
されており、 前記インターポーザ(2a〜2c)の裏面に備えられた
異方導電膜(20)が前記電極部(4a〜4c)と前記
配線部(6a〜6c、7a〜7c)の間に挟まれること
によって、これら電極部(4a〜4c)と配線部(6a
〜6c、7a〜7c)との電気的接続がなされているこ
とを特徴とする請求項1に記載の半導体マルチチップモ
ジュール。 - 【請求項4】 前記電極部(4a〜4c)は、前記半導
体チップ(1a〜1c)から突出するように形成された
バンプ電極を有し、このバンプ電極によって前記配線部
(6a〜6c、7a〜7c)との電気的接続がなされて
いることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1つに
記載の半導体マルチチップモジュール。 - 【請求項5】 前記導電部材(8a、8b)は、異方導
電材料であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれ
か1つに記載の半導体マルチチップモジュール。 - 【請求項6】 前記インターポーザ(2a〜2c)に
は、前記半導体チップ(1a〜1c)の搭載位置から該
インターポーザ(2a〜2c)の端面まで達する放熱経
路が設けられており、 前記インターポーザ(2a〜2c)の端面には、半導体
チップ(1a〜1c)が発する熱を放熱するためのヒー
トシンク(33)が取り付けられていることを特徴とす
る請求項1乃至5のいずれか1つに記載の半導体マルチ
チップモジュール。 - 【請求項7】 前記放熱経路は、 前記インターポーザ(2a〜2c)のうち前記半導体チ
ップ(1a〜1c)の搭載位置に形成され、金属材料が
埋め込まれたスルーホール(30)と、 前記インターポーザ(2a〜2c)の内部若しくは表裏
面に形成された該インターポーザ(2a〜2c)の端面
に達する金属薄膜層(31)と、 前記インターポーザ(2a〜2c)の端面で切断された
金属材料が埋め込まれたスルーホール(32)からなる
ことを特徴とする請求項6に記載の半導体マルチチップ
モジュール。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31075397A JPH11145381A (ja) | 1997-11-12 | 1997-11-12 | 半導体マルチチップモジュール |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31075397A JPH11145381A (ja) | 1997-11-12 | 1997-11-12 | 半導体マルチチップモジュール |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11145381A true JPH11145381A (ja) | 1999-05-28 |
Family
ID=18009076
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31075397A Pending JPH11145381A (ja) | 1997-11-12 | 1997-11-12 | 半導体マルチチップモジュール |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11145381A (ja) |
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- 1997-11-12 JP JP31075397A patent/JPH11145381A/ja active Pending
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