JPH0531827B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ひとつのパツケージ内に多数個の半
導体チツプを実装してなる、いわゆる三次元実装
マルチチツプパツケージ技術による半導体装置の
改良に関する。

〔従来の技術〕

従来からこの種の半導体装置として、複数個の
半導体チツプ（LSIチツプ）を、複数枚の配線基
板にそれぞれ平面実装するとともに、これら配線
基板を順次積層方向に並設した状態で別の配線基
板上に設け、さらにこれらをひとつのパツケージ
内に実装してなる構成を有するものが知られてい
る。このような従来の三次元実装マルチチツプパ
ツケージを第３図ａ，ｂ，ｃを用いて簡単に説明
すると、図中１はPN接合からなる能動素子およ
びその接続用配線を有し能動、受動機能を備えて
なるSi等による多数個の半導体チツプで、これら
半導体チツプ１はそれぞれがたとえば大容量メモ
リ、マイクロプロセツサの大規模論理回路等の一
定規模の機能を有し、かつこれら多数個の半導体
チツプ１全部でこの半導体装置全体の機能が構成
される。２はこれら多数個の半導体チツプ１が複
数個づつ配置固定されその機能を相互に接続する
複数枚の第１配線基板、３はこれらの第１配線基
板が立設状態で並設されることでその機能を相互
に接続する第２配線基板で、これら第１および第
２配線基板２，３は前記多数個の半導体チツプ１
と共に絶縁基板４上に載置されることでパツケー
ジ化されている。ここで、図中５ａは前記各半導
体チツプ１上に形成されこれを第１配線基板２側
に電気的、機械的に接続するためのPb・Sn合金
による電極（以下バンプという）、５ｂは第１配
線基板２を第２配線基板側に電気的および機械的
に接続するPb・Sn合金による電極（バンプ）で、
また６は第２配線基板３と絶縁基板４を電気的に
接続するワイヤ、７はこの半導体装置の機能を外
部に取出すための外部接続用電極（外部ピン）で
ある。

このような構成による半導体装置において、半
導体チツプ１の主面に形成したPN接合はAl等に
よる配線（図示せず）で相互に接続され、PN接
合による電気的機能はその主面と同一平面上の任
意の位置から取出される構成とされている。した
がつて、この半導体チツプ１の主面を第１配線基
板２の主面（基板面）と平行して対向配置すれ
ば、その間隙に配置されたバンプ５ａをリフロー
ボンデイングすることで、この半導体チツプ１の
機能と第１配線基板２の配線を電気的に接続し、
同時にこの半導体チツプ１を第１配線基板２上に
固定することができるものである。そして、この
第１配線基板２の主面には半導体チツプ１を相互
に接続する配線、相互接続配線（図示せず）が予
め形成されているので、上述したようにして実装
された各半導体チツプ１の機能は互いに接続、複
合される。その結果、この第１配線基板２は、こ
のようにして搭載された複数個の半導体チツプ１
の個数分だけの機能（サブシステム）を構成する
ことになる。

一方、このような複数個の半導体チツプ１を搭
載した第１配線基板２は、第２配線基板３の主面
（基板面）と接触する外周部の一辺に配置した電
極５ｂをリフローボンデイングすることで、第２
配線基板３の主面上に垂直な立設状態で配置さ
れ、これによりこの第１配線基板２を第２配線基
板３上に電気的に接続し、またこれと同時に機械
的にも固定している。そして、この第２配線基板
３の主面には、第１配線基板２を相互に接続する
配線、相互接続配線（図示せず）が予め形成され
ているため、これに搭載した前記第１配線基板２
上の個々の機能（サブシステム）は互いに接続、
複合されることとなる。したがつて、この第２配
線基板３上に、前記第１配線基板２のサブシステ
ムの全部すなわちこの半導体装置に収納した多数
個の半導体チツプ１のすべての個々の機能を搭載
して複合してなる構成とし得るものである。

また、この第２配線基板３を前記絶縁基板４に
接着剤（図示せず）で機械的に固定した後、第２
配線基板３上に形成した機能取出し用電極（図示
せず）と絶縁基板４上に形成した配線（図示せ
ず）とを、Au等によるワイヤ６で電気的に接続
することによつて、この第２配線基板３の全機能
が絶縁基板４側に継がる。そして、この絶縁基板
４上の配線は、この半導体装置の機能を外部に取
出す外部接続用電極（外部ピン）７に接続されて
いるため、結局半導体チツプ１、バンプ５ａ、第
１配線基板２、電極５ｂ、第２配線基板３、ワイ
ヤ６、外部ピン７を通じて半導体装置の全機能が
完成し、外部に伝達することが可能となるもので
ある。

なお、前記絶縁基板４上には、半導体チツプ
１、第１配線基板２、第２配線基板３、ワイヤ６
等を物理的、化学的に保護する蓋体（図示せず）
が被冠して取付けられるので、通常の取扱いでは
この機能が損傷されることはなく、マルチチツプ
パツケージ化された半導体装置として動作される
ものであつた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、上述した従来装置によれば、半導体
チツプ１を搭載した第１配線基板２を、第２配線
基板３の基板面に接触する第１配線基板２外周の
一辺に設けたPb・Sn合金による電極５ｂによつ
て、この第２配線基板３の基板面上に立設状態で
片持ち式に固定するので、これら第１配線基板２
と第２配線基板３との機械的接続強度は、その電
極５ｂの設けられていない側の面、すなわち裏面
側から加えられる力に弱い性質をもつていた。こ
れは片持ち式による固定構造上から生じる必然的
な特徴で、振動等の両振り荷重に弱く、信頼度が
低いという欠点に繋がるものであつた。

そして、その一方において、このような機械的
強度を大きくするために電極５ｂの断面積を大き
くすると、第１配線基板２と第２配線基板３との
接線上に並ぶ電極５ｂ同士が短絡するので、配置
できる電極数を減少させなければならず、これに
より第１配線基板２のサブシステムの信号端子数
を減少させ、結果としてサブシステムの規模を縮
少しなければならないものであつた。また、これ
とは逆に大規模システムを三次元実装マルチチツ
プパツケージに組立てようとすると、電極数が増
加し、電極５ｂの断面積が減少して両配線基板
２，３間の機械的接続強度が弱くなり、信頼度が
低下するという問題を生じてしまうものであつ
た。

すなわち、このような従来装置では、第１配線
基板２と第２配線基板３との機械的強度を大きく
しようとすると、その半導体装置の信頼度が低下
したり、第１配線基板２のサブシステムの規模を
縮少させなければならないという問題をもつもの
で、これらの問題点を一掃し得る何らかの対策を
講じることが望まれている。

本発明は上述した事情に鑑みてなされたもの
で、その装置の信頼度を低下させずに、しかも大
規模システムを構成することが可能となる半導体
装置を得ることを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る半導体装置は、複数個の半導体チ
ツプを基板面上に実装してなる複数枚の第１配線
基板と、これらを立設状態で積層方向に並設する
基板面を有し第１配線基板と直交して配置される
第２配線基板と、この第２配線基板が搭載して固
定され外部接続用電極を有する絶縁基板を備え、
第１配線基板上に実装される半導体チツプのうち
のひとつの側面を、この第１配線基板が立設され
ている第２配線基板の基板面上に接触させるよう
に構成したものである。

〔作用〕

本発明によれば、第２配線基板上に側面が接触
する半導体チツプによつて、この半導体チツプが
実装されている第１配線基板の片持ち式の固定構
造を補強することにより、これら両配線基板間の
機械的接続強度を大きくし得るものである。

〔実施例〕

以下、本発明を図面に示した実施例を用いて詳
細に説明する。

第１図ａ，ｂ，ｃ，ｄは本発明に係る半導体装
置の一実施例を示すものであり、これらの図にお
いて前述した第３図ａ，ｂ，ｃと同一または相当
する部分には同一番号を付してその説明は省略す
る。

さて、本発明によれば、複数個の半導体チツプ
１と、これら複数個の半導体チツプ１を基板面上
に実装してなる複数枚の第１配線基板２と、これ
ら第１配線基板２を立設状態で積層方向に並設す
る基板面を有し第１配線基板２と直交して配置さ
れる第２配線基板３と、この第２配線基板３が搭
載して固定され外部接続用電極７を有する絶縁基
板４とを備え、第１配線基板２上に実装される半
導体チツプ１のうちのひとつの側面１ａを、この
第１配線基板２が立設されている第２配線基板３
の基板面上に接触させるように構成したところに
特徴を有している。

すなわち、上述した第１配線基板２に対しバン
プ５ａで半導体チツプ１を実装するにあたつて、
少なくともひとつを、その側面１ａが第２配線基
板３の基板面上に接するような位置に実装する。
そして、このような第１配線基板２の一側面を第
２配線基板３上に接触させて固定する際に、上述
した半導体チツプ１の側面１ａをも第２配線基板
３上に接触させるとよいものである。そして、こ
の状態で前記第１配線基板２の側面を電極５ｂで
第２配線基板３側に固定すれば、第１配線基板２
側面と半導体チツプ側面１ａ間の中央部に電極５
ｂを介在させてなる固定状態が得られるものであ
る。なお、この第２配線基板３はその基板面を電
気的に絶縁しているので、半導体チツプ側面１ａ
と第２配線基板３とは電気的に独立しており、そ
の機能が損なわれることはない。

そして、このような構成において、第１配線基
板２の表面から力を加えると、力点は中央の電極
５ｂ、支点は第１配線基板２の裏面と第２配線基
板３の主面と接触する接線となり、また逆に第１
配線基板２の裏面から力を加えると、力点は同じ
く中央の電極５ｂ、支点は半導体チツプ１の裏面
と第２配線基板３の基板面上に接触する接線とな
る。このときの破断強度は、中央の電極５ｂの材
料強度に依存するが、半導体チツプ１と第１配線
基板２の厚みは略々同じであることから、これら
両方向からの力に対して略々同程度の機械的接続
強度をもつことになる。つまり、このような本発
明による構造によれば、振動等の両振り荷重に強
くなるように作用する。

したがつて、本発明による構造では、片持ち式
のように一方向の力に弱いといつた問題はなくな
り、従来のように機械的強度を大きくするため
に、電極５ａの断面積を大きくするといつた対策
は不要で、しかも第１配線基板２のサブシステム
の信号端子数を増加させることが可能となり、こ
れにより大規模システムを三次元実装マルチチツ
プパツケージに組立てることが可能となる。

第２図は本発明の別の実施例を示すものであつ
て、この実施例では、第２配線基板３上に接する
半導体チツプ１を複数個用いた場合であり、その
作用効果は容易に理解されよう。

なお、本発明は上述した実施例構造に限定され
ず、各部の形状、構造等を、適宜変形、変更する
ことは自由である。たとえば上述した実施例で
は、絶縁基板４上に一枚の第２配線基板３を搭載
した場合を説明したが、この絶縁基板４上に複数
枚の第２配線基板３を搭載してもよいことは勿論
である。

さらに、上述した実施例では、半導体チツプ１
を、論理回路LSIチツプとして説明したが、メモ
リ、センサ等の他の機能をもつものであつてもよ
く、またLSIに限らず、MSI、SSIであつてもよ
いことも容易に理解されよう。さらに、半導体チ
ツプ１に能動素子がなく、配線、抵抗、容量等の
受動素子だけが形成されているものでもよく、ま
た半導体チツプ１、第１配線基板２、第２配線基
板３以外にコイル、コンデンサ等の受動素子を搭
載するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係る半導体装置
によれば、複数個の半導体チツプと、これらを基
板面上に実装してなる複数枚の第１配線基板と、
これら第１配線基板を立設状態で積層方向に並設
する基板面を有し第１配線基板と直交して配置さ
れる第２配線基板と、この第２配線基板が搭載し
て固定され外部接続用電極を有する絶縁基板を備
え、第１配線基板上に実装される半導体チツプの
うちの少なくともひとつの側面を、この第１配線
基板が立設されている第２配線基板の基板面上に
接触させるようにしたので、簡単かつ安価な構成
にもかかわらず、第１配線基板と第２配線基板と
の機械的接続強度を従来に比べ大きくすることが
可能で、これにより振動等の両振り荷重に強くな
り、信頼度を向上させ得るという種々優れた効果
がある。そして、このような本発明によれば、片
持ち式のように一方向への力に弱くないので、機
械的強度を大きくしようとして電極の断面積を大
きくするといつた構成は不要で、第１配線基板の
サブシステムの信号端子数を増加させることも可
能で、これにより大規模システムを三次元実装マ
ルチチツプパツケージに組立てることができる
等、その効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂ，ｃ，ｄは本発明に係る半導体装
置の一実施例を示す概略斜視図、正面図、側面図
およびそのＡ部詳細図、第２図は本発明の別の実
施例を示す正面図、第３図ａ，ｂ，ｃは従来例を
示す概略斜視図、側面図およびそのＢ部詳細図で
ある。 １……半導体チツプ、１ａ……側面、２……第
１配線基板、３……第２配線基板、４……絶縁基
板、５ａ……バンプ、５ｂ……電極（バンプ）、
６……ワイヤ、７……外部接続用電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 複数個の半導体チツプと、これら複数個の半
   導体チツプを基板面上に実装してなる複数枚の第
   １配線基板と、これら第１配線基板を立設状態で
   積層方向に並設する基板面を有し前記第１配線基
   板と直交して配置される少なくとも一枚の第２配
   線基板と、この第２配線基板が搭載して固定され
   外部接続用電極を有する絶縁基板とを備え、前記
   第１配線基板上に実装される半導体チツプのうち
   の少なくともひとつの側面を、この第１配線基板
   が立設されている第２配線基板の基板面上に接触
   させたことを特徴とする半導体装置。