JPH07176684A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH07176684A JPH07176684A JP5344437A JP34443793A JPH07176684A JP H07176684 A JPH07176684 A JP H07176684A JP 5344437 A JP5344437 A JP 5344437A JP 34443793 A JP34443793 A JP 34443793A JP H07176684 A JPH07176684 A JP H07176684A
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- JP
- Japan
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- semiconductor device
- interposer
- chip
- semiconductor
- pattern
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/071—Connecting or disconnecting
- H10W72/072—Connecting or disconnecting of bump connectors
- H10W72/07251—Connecting or disconnecting of bump connectors characterised by changes in properties of the bump connectors during connecting
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/20—Bump connectors, e.g. solder bumps or copper pillars; Dummy bumps; Thermal bumps
Landscapes
- Dram (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 複数個の半導体チップを搭載してもそれほど
大型化されず、高速伝送が可能でコスト的にも安価な半
導体装置を提供することにある。 【構成】 スルーホールによって接続される接合パター
ンを、第1および第2の面に有するインターポーザー
と、インターポーザーの接合パターンに接続される入出
力部を有するスティフナーベースとを有するようにし
た。
大型化されず、高速伝送が可能でコスト的にも安価な半
導体装置を提供することにある。 【構成】 スルーホールによって接続される接合パター
ンを、第1および第2の面に有するインターポーザー
と、インターポーザーの接合パターンに接続される入出
力部を有するスティフナーベースとを有するようにし
た。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複数個の半導体チップ
を立体的に搭載した構造の半導体装置に関する。
を立体的に搭載した構造の半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体装置として、例えば、基板
上に複数の半導体チップを平面的に配列したものがあ
り、マルチチップパッケージ(MCP)、ハイブリッド
IC、マルチチップモジュール(MCM)等がこれに相
当する。この中で、MCPは基板の周囲に配線構造を設
け、基板の中央に配置された複数の半導体チップを配線
構造の一端に接続し、配線構造の他端を外部回路へ接続
される外部ピンに接続した構成を有し、必要に応じて外
部ピンの反対側に放熱構造を有している。このMCPに
よると、回路デバイスの高密度化およびユニット化が図
れ、これを使用するシステムの組立の容易性および構成
の簡素化に寄与している。
上に複数の半導体チップを平面的に配列したものがあ
り、マルチチップパッケージ(MCP)、ハイブリッド
IC、マルチチップモジュール(MCM)等がこれに相
当する。この中で、MCPは基板の周囲に配線構造を設
け、基板の中央に配置された複数の半導体チップを配線
構造の一端に接続し、配線構造の他端を外部回路へ接続
される外部ピンに接続した構成を有し、必要に応じて外
部ピンの反対側に放熱構造を有している。このMCPに
よると、回路デバイスの高密度化およびユニット化が図
れ、これを使用するシステムの組立の容易性および構成
の簡素化に寄与している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、複数個の半導
体チップを搭載した従来の半導体装置においては、以下
のような問題がある。
体チップを搭載した従来の半導体装置においては、以下
のような問題がある。
【0004】(1)パッケージの形状が大きくなる。複
数個の半導体チップを平面的に配置するために、パッケ
ージの占有面積が大きくなり、実装用のプリント基板が
大型化する。
数個の半導体チップを平面的に配置するために、パッケ
ージの占有面積が大きくなり、実装用のプリント基板が
大型化する。
【0005】(2)配線長が長くなる。複数個の半導体
チップを平面的に配置するために、接続のための配線長
が長くなり、抵抗値が増える。また、インダクタンス、
キャパシタンスも共に増えるために伝送の遅延時間が大
きくなり、高速伝送が困難になる。
チップを平面的に配置するために、接続のための配線長
が長くなり、抵抗値が増える。また、インダクタンス、
キャパシタンスも共に増えるために伝送の遅延時間が大
きくなり、高速伝送が困難になる。
【0006】(3)パッケージの重量が重くなる。パッ
ケージは一般にモールドにより樹脂等で固められるため
に、上記(1)により形状が大きくなると重量も重くな
り、軽量化に限界がある。このようなパッケージを組み
込んだコンピュータ等のシステムの重量も重くなる。
ケージは一般にモールドにより樹脂等で固められるため
に、上記(1)により形状が大きくなると重量も重くな
り、軽量化に限界がある。このようなパッケージを組み
込んだコンピュータ等のシステムの重量も重くなる。
【0007】(4)放熱性が悪くなる。一般にモールド
により樹脂等で固められたものは熱絶縁され、放熱構造
を設けても十分な放熱性が得られない。従って、本発明
の目的は、複数個の半導体チップを搭載してもそれほど
大型化されず、高速伝送が可能で軽量化および良放熱性
が図れるとともにトータルコスト的にも安価な構造の半
導体装置を提供することにある。
により樹脂等で固められたものは熱絶縁され、放熱構造
を設けても十分な放熱性が得られない。従って、本発明
の目的は、複数個の半導体チップを搭載してもそれほど
大型化されず、高速伝送が可能で軽量化および良放熱性
が図れるとともにトータルコスト的にも安価な構造の半
導体装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は複数個の半導体
チップを搭載してもそれほど大型化されず、高速伝送が
可能で軽量化および良放熱性が図れるとともにトータル
コスト的にも安価とするため、スルーホールによって接
続される接合パターンを、第1および第2の面に有する
インターポーザーと、インターポーザーの接合パターン
に接続される入出力部を有するスティフナーベースとを
有する半導体装置を提供する。
チップを搭載してもそれほど大型化されず、高速伝送が
可能で軽量化および良放熱性が図れるとともにトータル
コスト的にも安価とするため、スルーホールによって接
続される接合パターンを、第1および第2の面に有する
インターポーザーと、インターポーザーの接合パターン
に接続される入出力部を有するスティフナーベースとを
有する半導体装置を提供する。
【0009】本発明において、第1の半導体チップと第
2の半導体チップの搭載方法(素子接続方法)は、ワイ
ヤボンディング法あるいはギャングボンディング法(T
ABテープキャリアを用いた方法)であることができ
る。
2の半導体チップの搭載方法(素子接続方法)は、ワイ
ヤボンディング法あるいはギャングボンディング法(T
ABテープキャリアを用いた方法)であることができ
る。
【0010】
【作用】本発明によると、第1および第2の面に接合パ
ターンを有するインターポーザーは実装用プリント基板
の一部をパッケージ内に取り込んでおり、第1および第
2の面に搭載される半導体チップが接合パターンを介し
てスティフナーベースの入出力部と接続され、更に外部
回路と接続されるので実装用のプリント基板がコンパク
トに形成される。
ターンを有するインターポーザーは実装用プリント基板
の一部をパッケージ内に取り込んでおり、第1および第
2の面に搭載される半導体チップが接合パターンを介し
てスティフナーベースの入出力部と接続され、更に外部
回路と接続されるので実装用のプリント基板がコンパク
トに形成される。
【0011】〔実施例1〕以下、本発明の実施例につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。図1は本発明の
一実施例を示す半導体装置の斜視図であり、放熱キャッ
プ4を有し、底部にバンプ14が設けられた本体基板部
1(モールド封止されている)を示す。
て図面を参照しながら詳細に説明する。図1は本発明の
一実施例を示す半導体装置の斜視図であり、放熱キャッ
プ4を有し、底部にバンプ14が設けられた本体基板部
1(モールド封止されている)を示す。
【0012】図2はその構造分解図である。図2に示す
ように、本体基板部1はインターポーザー12とスティ
フナーベース13より構成される。
ように、本体基板部1はインターポーザー12とスティ
フナーベース13より構成される。
【0013】インターポーザー12は、125μm厚さ
のユーピレックス(商標)と称するポリイミド樹脂をベ
ースフィルムとし、その表裏にポリイミド系の接着剤に
よって銅箔を貼り合わせた両面CCL(Copper
Clad Laminates)によって回路パターン
が形成されている。
のユーピレックス(商標)と称するポリイミド樹脂をベ
ースフィルムとし、その表裏にポリイミド系の接着剤に
よって銅箔を貼り合わせた両面CCL(Copper
Clad Laminates)によって回路パターン
が形成されている。
【0014】インターポーザー12の表面側には、12
5μm厚さのポリイミドフィルムよりなるベースフィル
ム7にI/Oチップ5を搭載し、300ピンの端子を持
つ引き出し端子8を設けたテープキャリアパッケージ
(TCP)2が取り付けられ、裏面には、TCP2と同
様の構成でCPUチップ6を搭載し、300ピンの端子
を持つ引き出し端子8Aを設けたTCP3が取り付けら
れる。
5μm厚さのポリイミドフィルムよりなるベースフィル
ム7にI/Oチップ5を搭載し、300ピンの端子を持
つ引き出し端子8を設けたテープキャリアパッケージ
(TCP)2が取り付けられ、裏面には、TCP2と同
様の構成でCPUチップ6を搭載し、300ピンの端子
を持つ引き出し端子8Aを設けたTCP3が取り付けら
れる。
【0015】このTCP2およびTCP3の表面は、図
示されないポッティングレジンによってコーティングさ
れており、I/Oチップ5およびCPUチップ6はTA
B(Tape Automated Bonding)
方法によって前述した端子8,8Aが引き出されてい
る。更に、このI/Oチップ5およびCPUチップ6に
は、放熱性を高めるために放熱キャップ4が取り付けら
れている。
示されないポッティングレジンによってコーティングさ
れており、I/Oチップ5およびCPUチップ6はTA
B(Tape Automated Bonding)
方法によって前述した端子8,8Aが引き出されてい
る。更に、このI/Oチップ5およびCPUチップ6に
は、放熱性を高めるために放熱キャップ4が取り付けら
れている。
【0016】放熱キャップ4は、チップの放熱に応じて
形状を設定すれば良く、例えば、放熱性を重視しないキ
ャッシュメモリー等のチップの場合は省略するか、小型
のものを選択することができる。
形状を設定すれば良く、例えば、放熱性を重視しないキ
ャッシュメモリー等のチップの場合は省略するか、小型
のものを選択することができる。
【0017】インターポーザー12は、その中央領域に
所定の間隔で規定配列される複数のスルーホール11が
前述した回路パターンに応じて設けられている。それぞ
れのスルーホール11の内径部には後述するランド層1
1Aが形成されている。
所定の間隔で規定配列される複数のスルーホール11が
前述した回路パターンに応じて設けられている。それぞ
れのスルーホール11の内径部には後述するランド層1
1Aが形成されている。
【0018】スルーホール11が規定配列された領域の
外端には、4方向全周にわたって等ピッチで配列される
接合パターン17,17A(裏側;図示せず)を有す
る。
外端には、4方向全周にわたって等ピッチで配列される
接合パターン17,17A(裏側;図示せず)を有す
る。
【0019】また、インターポーザー12の外縁部近傍
には、等間隔で配置された所定の数の引き出し用スルー
ホール11Bを有し、接合パターン17に接続される外
部伝送線路19をこのスルーホール11Bに結線し、裏
面に引き出している。
には、等間隔で配置された所定の数の引き出し用スルー
ホール11Bを有し、接合パターン17に接続される外
部伝送線路19をこのスルーホール11Bに結線し、裏
面に引き出している。
【0020】図3は、本発明の半導体装置の断面図を示
し、I/Oチップ5およびCPUチップ6の引き出し端
子8,8Aは、接合部15,15Aにおいて接合パター
ン17,17Aに接合されている。
し、I/Oチップ5およびCPUチップ6の引き出し端
子8,8Aは、接合部15,15Aにおいて接合パター
ン17,17Aに接合されている。
【0021】接合部15,15Aは、例えば、インター
ポーザー12の側に錫バンプメッキを形成し、TCP
2,3の引き出し端子8,8A側には金メッキを施し、
両者を当接させて加熱処理を行う、いわゆるAu−Sn
共晶接合法により接合されている。
ポーザー12の側に錫バンプメッキを形成し、TCP
2,3の引き出し端子8,8A側には金メッキを施し、
両者を当接させて加熱処理を行う、いわゆるAu−Sn
共晶接合法により接合されている。
【0022】接合パターン17,17Aには、スルーホ
ール11側に内部伝送線路20,20A(裏側)が接続
されており、この内部伝送線路20,20AによってI
/Oチップ5およびCPUチップ6の引き出し端子8,
8Aが結線される。また、接合パターン17,17Aに
は外部伝送線路19,19Aが連続的に設けられてい
る。
ール11側に内部伝送線路20,20A(裏側)が接続
されており、この内部伝送線路20,20AによってI
/Oチップ5およびCPUチップ6の引き出し端子8,
8Aが結線される。また、接合パターン17,17Aに
は外部伝送線路19,19Aが連続的に設けられてい
る。
【0023】インターポーザー12のCPUチップ6側
の外縁には、スルーホール10,10Aを有し、0.8
mm厚さのガラス繊維補強ポリイミド基板(両面銅箔18
μm付)より形成されたスティフナーベース13が取り
付けられている。
の外縁には、スルーホール10,10Aを有し、0.8
mm厚さのガラス繊維補強ポリイミド基板(両面銅箔18
μm付)より形成されたスティフナーベース13が取り
付けられている。
【0024】I/Oチップ5側の外部伝送線路19は、
インターポーザー12の外縁において、スルーホール1
1Bを介してスティフナーベース13側に引き出されて
おり、更に接合部21を介してスルーホール10の下端
に設けられる基板実装用のバンプ14に接続されてい
る。
インターポーザー12の外縁において、スルーホール1
1Bを介してスティフナーベース13側に引き出されて
おり、更に接合部21を介してスルーホール10の下端
に設けられる基板実装用のバンプ14に接続されてい
る。
【0025】CPUチップ6の引き出し端子8Aに接続
された外部伝送線路19Aは、同様に接合部21Aを介
してスルーホール10Aの下端に設けられる基板実装用
のバンプ14Aに接続されている。これらバンプ14,
14Aは、プリントサーキットボード(PCB)22の
端子18に位置するように設けられる。
された外部伝送線路19Aは、同様に接合部21Aを介
してスルーホール10Aの下端に設けられる基板実装用
のバンプ14Aに接続されている。これらバンプ14,
14Aは、プリントサーキットボード(PCB)22の
端子18に位置するように設けられる。
【0026】接合部21,21Aは、前述した接合部1
5,15Aと同様に、例えば、スティフナーベース13
側に金メッキを形成しておき、インターポーザー12の
外部伝送線路19のパターンには錫メッキバンプを施
し、両者を当接させて加熱処理を行う、いわゆるAu−
Sn共晶接合法により接合されている。
5,15Aと同様に、例えば、スティフナーベース13
側に金メッキを形成しておき、インターポーザー12の
外部伝送線路19のパターンには錫メッキバンプを施
し、両者を当接させて加熱処理を行う、いわゆるAu−
Sn共晶接合法により接合されている。
【0027】図4は、内部伝送線路20,20Aの引き
回しを示し、図中、I/Oチップ5側の接合パターン1
7を実線で、CPUチップ6側の接合パターン17Aを
点線で示している。接合パターン17Aの部分の直上に
も接合パターン17を有するが、説明上省略してある。
実線はI/Oチップ5側を、点線はCPUチップ6側を
通っていることを示している。
回しを示し、図中、I/Oチップ5側の接合パターン1
7を実線で、CPUチップ6側の接合パターン17Aを
点線で示している。接合パターン17Aの部分の直上に
も接合パターン17を有するが、説明上省略してある。
実線はI/Oチップ5側を、点線はCPUチップ6側を
通っていることを示している。
【0028】表側のI/Oチップ5と裏側のCPUチッ
プ6とを結線する必要のある本数は、搭載するLSIチ
ップの組み合わせによって異なるが、全端子数の、例え
ば、30%とすると、例えば、300ピンの場合、90
本が内部伝送線路20による引き回しとなり、また、残
り70%の210本はI/Oチップ5の引き出し端子8
から信号が入出力する。
プ6とを結線する必要のある本数は、搭載するLSIチ
ップの組み合わせによって異なるが、全端子数の、例え
ば、30%とすると、例えば、300ピンの場合、90
本が内部伝送線路20による引き回しとなり、また、残
り70%の210本はI/Oチップ5の引き出し端子8
から信号が入出力する。
【0029】インターポーザー12上で配線が直交する
場合には、スルーホール11を介して配線を裏面に回
す。スルーホール11の内径部には銅箔からなるランド
層11Aを有し、スルーホール11の表側に内部伝送線
路20を接続し、内部伝送線路20Aとして裏側に引き
出すことにより短絡が生じないようにする。直交する内
部伝送線路20,20Aが多い場合には、その都度最近
傍のスルーホール11を用いて短絡を防ぐ。
場合には、スルーホール11を介して配線を裏面に回
す。スルーホール11の内径部には銅箔からなるランド
層11Aを有し、スルーホール11の表側に内部伝送線
路20を接続し、内部伝送線路20Aとして裏側に引き
出すことにより短絡が生じないようにする。直交する内
部伝送線路20,20Aが多い場合には、その都度最近
傍のスルーホール11を用いて短絡を防ぐ。
【0030】直交する内部伝送線路20,20Aの少な
い組み合わせのLSIチップの配線では、スルーホール
11を用いる機会は少なくて済むが、直交する内部伝送
線路20,20Aが多いときは多くのスルーホール11
が必要となる。このような場合には、スルーホール11
の位置と数とを予め設定してインターポーザー12に設
けることが好ましい。
い組み合わせのLSIチップの配線では、スルーホール
11を用いる機会は少なくて済むが、直交する内部伝送
線路20,20Aが多いときは多くのスルーホール11
が必要となる。このような場合には、スルーホール11
の位置と数とを予め設定してインターポーザー12に設
けることが好ましい。
【0031】また、表側と裏側の配線の電気的な干渉に
基づくインダクタンスが出来る限り小さくなるように内
部伝送線路20,20Aの配線経路を設定することが好
ましい。これは、使用するスルーホール11の数が同一
伝送線路上で多くなるにつれて配線抵抗が増し、伝送遅
延や伝送不良の原因となるからであり、表裏のチップの
取付け方向、およびルートの改善等を行いながら最適な
経路を決定する。
基づくインダクタンスが出来る限り小さくなるように内
部伝送線路20,20Aの配線経路を設定することが好
ましい。これは、使用するスルーホール11の数が同一
伝送線路上で多くなるにつれて配線抵抗が増し、伝送遅
延や伝送不良の原因となるからであり、表裏のチップの
取付け方向、およびルートの改善等を行いながら最適な
経路を決定する。
【0032】スルーホール11には、それぞれ番地が附
されており、各配線の組合せ毎に何番地のスルーホール
11を用いたかが別表に登録される。また配線の線長も
同一表(図示せず)に記載されており、その値により全
配線抵抗が最終的に計算される。
されており、各配線の組合せ毎に何番地のスルーホール
11を用いたかが別表に登録される。また配線の線長も
同一表(図示せず)に記載されており、その値により全
配線抵抗が最終的に計算される。
【0033】また内部伝送線路20,20Aの組合せで
インダクタンス干渉が大きくなるような場合には、例え
ば、スルーホール11の回りにベタ状の導電パターン
(図示せず)を広く設け、それを最近傍のグランド端子
(図示せず)に接続するなどの処置をとる。
インダクタンス干渉が大きくなるような場合には、例え
ば、スルーホール11の回りにベタ状の導電パターン
(図示せず)を広く設け、それを最近傍のグランド端子
(図示せず)に接続するなどの処置をとる。
【0034】このような電気的な諸元のデータベース
は、各結線での電気的な判断が即可能なように整理され
る。後でパッケージ完成後に電気的な動作チェックを行
う際の参考データとして活用して、伝送波形、立ち上が
りパルス、遅延時間、および発生ノイズ等の動作測定デ
ータと照合して、更に優れたパッケージの開発に役立て
る。
は、各結線での電気的な判断が即可能なように整理され
る。後でパッケージ完成後に電気的な動作チェックを行
う際の参考データとして活用して、伝送波形、立ち上が
りパルス、遅延時間、および発生ノイズ等の動作測定デ
ータと照合して、更に優れたパッケージの開発に役立て
る。
【0035】以下、本発明の半導体装置の製造過程を説
明する。まず、ポリイミドフィルムをベースフィルム7
とするTABテープキャリアを作り、I/Oチップ5と
CPUチップ6をそれぞれ接続した後にポッティングレ
ジンによってチップ表面をコーティングすることによ
り、TCP2および3を作成する。
明する。まず、ポリイミドフィルムをベースフィルム7
とするTABテープキャリアを作り、I/Oチップ5と
CPUチップ6をそれぞれ接続した後にポッティングレ
ジンによってチップ表面をコーティングすることによ
り、TCP2および3を作成する。
【0036】次に、両面に回路パターンと、スルーホー
ル11、11Bを有するインターポーザー12を作成す
る。
ル11、11Bを有するインターポーザー12を作成す
る。
【0037】次に、インターポーザー12のTCP接続
部とスティフナー接続部にフィルム部の部分錫メッキを
7μm厚さ施し、TCP側に1μm厚さの金メッキを施
して、TCP2,3の引き出し端子8とインターポーザ
ー12の接合パターン17の位置合わせを行った後、加
熱ツールを当接してAu/Snの接合を行う。一方のチ
ップの接合が完了した後に他方のチップを同様の方法で
接合する。
部とスティフナー接続部にフィルム部の部分錫メッキを
7μm厚さ施し、TCP側に1μm厚さの金メッキを施
して、TCP2,3の引き出し端子8とインターポーザ
ー12の接合パターン17の位置合わせを行った後、加
熱ツールを当接してAu/Snの接合を行う。一方のチ
ップの接合が完了した後に他方のチップを同様の方法で
接合する。
【0038】次に、ガラス繊維補強ポリイミド基板より
スルーホール10,10Aを有するスティフナーベース
13を作成する。
スルーホール10,10Aを有するスティフナーベース
13を作成する。
【0039】次に、接合部21,21Aに相当するステ
ィフナーベース13の部分に1.0μmの金メッキを行
い、インターポーザー12とスティフナーベース13と
を位置合わせしてAu−Sn接合を行う。組立完成後、
エポキシ系の液状レジンを用いてポッティング封止す
る。
ィフナーベース13の部分に1.0μmの金メッキを行
い、インターポーザー12とスティフナーベース13と
を位置合わせしてAu−Sn接合を行う。組立完成後、
エポキシ系の液状レジンを用いてポッティング封止す
る。
【0040】〔実施例2〕実施例1において、スティフ
ナーベースを接合する前にバンプ14,14Aを形成さ
せた。
ナーベースを接合する前にバンプ14,14Aを形成さ
せた。
【0041】バンプの形成方法は、バンプ形成領域以外
にメッキレジストをスクリーン印刷法により印刷し、硫
酸銅の高速メッキ法により200μm高さで0.5mm径
のバンプを形成した。バンプの数は全部で400個であ
る。
にメッキレジストをスクリーン印刷法により印刷し、硫
酸銅の高速メッキ法により200μm高さで0.5mm径
のバンプを形成した。バンプの数は全部で400個であ
る。
【0042】〔実施例3〕実施例2において、銅バンプ
の代わりに半田ペースト印刷法によりSn60%−Pb
の共晶半田バンプを形成した。半田バンプの高さは0.
4mmとした。
の代わりに半田ペースト印刷法によりSn60%−Pb
の共晶半田バンプを形成した。半田バンプの高さは0.
4mmとした。
【0043】〔実施例4〕実施例1において、表側のL
SIチップをキャッシュメモリー2個とした。この場
合、キャッシュメモリーもTCP形状とした。
SIチップをキャッシュメモリー2個とした。この場
合、キャッシュメモリーもTCP形状とした。
【0044】〔実施例5〕実施例1において、スルーホ
ール10,10Aにコバールにより別に作成した金メッ
キピンを挿入し、PGA型の実装パッケージとした。
ール10,10Aにコバールにより別に作成した金メッ
キピンを挿入し、PGA型の実装パッケージとした。
【0045】〔実施例6〕実施例1において、表側のI
/Oチップと、裏側のCPUチップの両面に対してチッ
プと同一外径で、0.5mm厚さの銅片をエポキシ系の接
着剤により貼付けた。
/Oチップと、裏側のCPUチップの両面に対してチッ
プと同一外径で、0.5mm厚さの銅片をエポキシ系の接
着剤により貼付けた。
【0046】〔実施例7〕図5は、ベースフィルムを介
さずにI/Oチップ5およびCPUチップ6が両面に搭
載されるインターポーザー12と、インターポーザー1
2の両面の外縁に設けられるスティフナーベース13と
を有し、ポッティングレジン25によってチップコーテ
ィングを施したFlip TAB方式のTCPを備えた
半導体装置31を示している。
さずにI/Oチップ5およびCPUチップ6が両面に搭
載されるインターポーザー12と、インターポーザー1
2の両面の外縁に設けられるスティフナーベース13と
を有し、ポッティングレジン25によってチップコーテ
ィングを施したFlip TAB方式のTCPを備えた
半導体装置31を示している。
【0047】図6(A) は、実施例1で作成したフィルム
ラミネートタイプのTCPを有する半導体装置30であ
り、図6(B) は、実施例7で作成したFlip TAB
方式のTCPを有する半導体装置31である。半導体装
置31のサイズは、半導体装置30が32mm角となるの
に対し20mmと小型に形成されている。
ラミネートタイプのTCPを有する半導体装置30であ
り、図6(B) は、実施例7で作成したFlip TAB
方式のTCPを有する半導体装置31である。半導体装
置31のサイズは、半導体装置30が32mm角となるの
に対し20mmと小型に形成されている。
【0048】〔実施例8〕図7は、片面にI/Oチップ
5が搭載されるチップボード24Aと、このチップボー
ド24Aを搭載するスペースイングユニット23を介
し、CPUチップ6が搭載されるチップボード24Bと
を有する半導体装置32を示している。
5が搭載されるチップボード24Aと、このチップボー
ド24Aを搭載するスペースイングユニット23を介
し、CPUチップ6が搭載されるチップボード24Bと
を有する半導体装置32を示している。
【0049】この構造によると、I/Oチップ5および
CPUチップ6をチップボード24Aおよびチップボー
ド24Bの片面に搭載するために、インターポーザーの
両面に半導体チップを搭載する実施例1,7と比較して
チップ間の接合が容易であり、また、一方の半導体チッ
プの接合不良により一体化されたパッケージの機能を損
なうという問題が解消できる。
CPUチップ6をチップボード24Aおよびチップボー
ド24Bの片面に搭載するために、インターポーザーの
両面に半導体チップを搭載する実施例1,7と比較して
チップ間の接合が容易であり、また、一方の半導体チッ
プの接合不良により一体化されたパッケージの機能を損
なうという問題が解消できる。
【0050】〔実施例9〕実施例1において、半導体装
置の構造を実施例8のスペースイングユニット型の形状
にした。チップオンボードには、実施例1のインターポ
ーザー12と同じ125μm厚さのポリイミド基板を用
いた。また、チップオンボードとスペースイングユニッ
トの接合は同様にAu−Sn接合法により行った。
置の構造を実施例8のスペースイングユニット型の形状
にした。チップオンボードには、実施例1のインターポ
ーザー12と同じ125μm厚さのポリイミド基板を用
いた。また、チップオンボードとスペースイングユニッ
トの接合は同様にAu−Sn接合法により行った。
【0051】〔実施例10〕図8は、実施例1における
フィルムラミネートタイプのTCPを有する半導体装置
30を8セット、立体的に積み重ねて高さ10mmに作成
したモジュール26を示す。
フィルムラミネートタイプのTCPを有する半導体装置
30を8セット、立体的に積み重ねて高さ10mmに作成
したモジュール26を示す。
【0052】半導体装置1個当たりの全高は、0.4mm
厚さのチップ2個およびインターポーザーの厚さ0.1
5mm +空間0.2に設計されており、合計1.15mm
である。従って、8セット重ねの高さは9.2mmとなっ
た。このモジュール26の最上部に0.8mmの銅板より
なる台座33を取り付けた。
厚さのチップ2個およびインターポーザーの厚さ0.1
5mm +空間0.2に設計されており、合計1.15mm
である。従って、8セット重ねの高さは9.2mmとなっ
た。このモジュール26の最上部に0.8mmの銅板より
なる台座33を取り付けた。
【0053】半導体装置を積み上げてモジュール型にす
ると放熱性が低下する。積層化された半導体装置の最上
部に設けられる台座33は、モジュールの放熱特性を改
善する放熱フィンの取付台座として使用される。即ち、
この上部にアルミダイキャスト製の放熱フィンを、様々
な形状で要求される放熱特性に応じて取り付ける。
ると放熱性が低下する。積層化された半導体装置の最上
部に設けられる台座33は、モジュールの放熱特性を改
善する放熱フィンの取付台座として使用される。即ち、
この上部にアルミダイキャスト製の放熱フィンを、様々
な形状で要求される放熱特性に応じて取り付ける。
【0054】〔実施例11〕図9は、実施例7における
Flip TAB方式の半導体装置31を、実施例10
と同様に8セット積み重ねて作成したモジュール27を
示す。この形状によるとモジュール27の外径を20mm
角と小さくできた。また、放熱用の台座33は実施例1
0と同様に取り付けた。
Flip TAB方式の半導体装置31を、実施例10
と同様に8セット積み重ねて作成したモジュール27を
示す。この形状によるとモジュール27の外径を20mm
角と小さくできた。また、放熱用の台座33は実施例1
0と同様に取り付けた。
【0055】上述した構成により本発明の半導体装置を
作成した場合のサイズと重量を表1に示す。
作成した場合のサイズと重量を表1に示す。
【表1】 表1に示されるように、本発明の半導体装置は、例え
ば、システムアップ等に数多く必要とされるキャッシュ
メモリー、標準ロジック等をパッケージ内に多数設けて
も外形をコンパクトに形成することができる。
ば、システムアップ等に数多く必要とされるキャッシュ
メモリー、標準ロジック等をパッケージ内に多数設けて
も外形をコンパクトに形成することができる。
【0056】このように、半導体装置を立体的に積み重
ねてモジュール化することにより、各インターポーザー
に搭載される半導体チップ間の接続を簡潔な構成とする
ことができ、更に、電源、グランド配線等をすべて共通
配線でまかなうことによって、半導体チップ1個分の引
き出し端子でPCBへ実装することができる。
ねてモジュール化することにより、各インターポーザー
に搭載される半導体チップ間の接続を簡潔な構成とする
ことができ、更に、電源、グランド配線等をすべて共通
配線でまかなうことによって、半導体チップ1個分の引
き出し端子でPCBへ実装することができる。
【0057】例えば、8個のパッケージを積み重ねてモ
ジュールを構成した場合、モジュール内の結線長はわず
か10mm〜20mmとなり、通常のプラスチックパッケー
ジの配線長の約1/10となる。
ジュールを構成した場合、モジュール内の結線長はわず
か10mm〜20mmとなり、通常のプラスチックパッケー
ジの配線長の約1/10となる。
【0058】また、モジュールの内で半導体チップ間の
配線がすべてまかなえるために、配線抵抗が小さくなる
とともにノイズレベルが低減し、高速伝送が可能にな
る。また、プリント基板がコンパクトに形成されること
により軽量化が図られ、コスト的にも安価で作成するこ
とができる。
配線がすべてまかなえるために、配線抵抗が小さくなる
とともにノイズレベルが低減し、高速伝送が可能にな
る。また、プリント基板がコンパクトに形成されること
により軽量化が図られ、コスト的にも安価で作成するこ
とができる。
【0059】〔実施例12〕実施例11のモジュール構
造において、8セット積み重ねた最上段にパッケージの
温度感知センサーチップを組み込んだ。
造において、8セット積み重ねた最上段にパッケージの
温度感知センサーチップを組み込んだ。
【0060】温度感知センサーはシリコンダイオードの
PN接合素子およびシリコントランジスタのPNP接合
素子の両方を組み込んだもので、テストの結果、PN接
合素子は−50℃〜100℃の範囲で温度と順方向電圧
が直線関係を示し、また、PNP接合素子は−50℃〜
250℃の範囲で直線性を示した。
PN接合素子およびシリコントランジスタのPNP接合
素子の両方を組み込んだもので、テストの結果、PN接
合素子は−50℃〜100℃の範囲で温度と順方向電圧
が直線関係を示し、また、PNP接合素子は−50℃〜
250℃の範囲で直線性を示した。
【0061】モジュール構造の場合、積み重ねの中間部
におけるチップの放熱性が特に悪くなるためにSRAM
等のメモリー素子を搭載したデータバンク的な使い方を
するが、それでも高速でデータのキャッチングおよびフ
ェッチングを行うと温度が上昇し、保護回路が必要とな
る。
におけるチップの放熱性が特に悪くなるためにSRAM
等のメモリー素子を搭載したデータバンク的な使い方を
するが、それでも高速でデータのキャッチングおよびフ
ェッチングを行うと温度が上昇し、保護回路が必要とな
る。
【0062】本実施例によれば、温度感知センサーの組
み込みにより、モジュールの温度が75℃に達した時点
で電源電圧の低電圧への切替えや一時休止等の指令をシ
ステム的に行うことができる。
み込みにより、モジュールの温度が75℃に達した時点
で電源電圧の低電圧への切替えや一時休止等の指令をシ
ステム的に行うことができる。
【0063】〔実施例13〕実施例7のFlip TA
B構造の半導体装置において、半導体素子とインターポ
ーザーの接続にTABを用いず、CCB(Contro
lled Colapse Bonding)法を用い
た。
B構造の半導体装置において、半導体素子とインターポ
ーザーの接続にTABを用いず、CCB(Contro
lled Colapse Bonding)法を用い
た。
【0064】図10は、CCB法によりチップの下面に
半田バンプ32をめっき法によって形成した半導体装置
の断面構造を示す。半田バンプ32はインターポーザー
12のパターンと接続されている。
半田バンプ32をめっき法によって形成した半導体装置
の断面構造を示す。半田バンプ32はインターポーザー
12のパターンと接続されている。
【0065】この半導体装置によれば、チップの外周部
分に接続端子が無いために外形をより小さくすることが
できる。また、チップの下面全体を端子面とすることが
できるために、将来の多ピン化に向けてより高機能化で
きる構造であるといえる。
分に接続端子が無いために外形をより小さくすることが
できる。また、チップの下面全体を端子面とすることが
できるために、将来の多ピン化に向けてより高機能化で
きる構造であるといえる。
【0066】半田バンプの組成は60%Pb−40%S
nとした。即ち、リフロー面実装において、CCBの半
田の過度の溶解を防ぐためである(リフロー面実装半田
の組成は通常60%Pb−40%Snである)。
nとした。即ち、リフロー面実装において、CCBの半
田の過度の溶解を防ぐためである(リフロー面実装半田
の組成は通常60%Pb−40%Snである)。
【0067】半田バンプの形成方法としては、チップ下
面にめっきレジストを形成後、半田の部分めっき(電気
めっき)を行い、その後めっきレジストを剥離してリフ
ローさせ球形のボール状とした。一方、インターポーザ
ー側には上記半田バンプに対応する位置にエッチングに
より精度良くパターンを形成し、このパターン上にチッ
プを搭載後、赤外線加熱炉を通して半田パターンの溶融
接合を完了した。
面にめっきレジストを形成後、半田の部分めっき(電気
めっき)を行い、その後めっきレジストを剥離してリフ
ローさせ球形のボール状とした。一方、インターポーザ
ー側には上記半田バンプに対応する位置にエッチングに
より精度良くパターンを形成し、このパターン上にチッ
プを搭載後、赤外線加熱炉を通して半田パターンの溶融
接合を完了した。
【0068】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明の半導体装置
によると、スルーホールによって接続される接合パター
ンを、第1および第2の面に有するインターポーザー
と、インターポーザーの接合パターンに接続される入出
力部を有するスティフナーベースとを有するようにした
ため、複数個の半導体チップを搭載してもそれほど大型
化されず、高速伝送が可能でコスト的にも安価に作成す
ることができる。
によると、スルーホールによって接続される接合パター
ンを、第1および第2の面に有するインターポーザー
と、インターポーザーの接合パターンに接続される入出
力部を有するスティフナーベースとを有するようにした
ため、複数個の半導体チップを搭載してもそれほど大型
化されず、高速伝送が可能でコスト的にも安価に作成す
ることができる。
【図1】本発明の一実施例を示す半導体装置の斜視図で
ある。
ある。
【図2】図1に示した半導体装置の分解構造図である。
【図3】図1に示した半導体装置の断面図である。
【図4】インターポーザー12に搭載される半導体チッ
プの結線を示す説明図である。
プの結線を示す説明図である。
【図5】本発明の他の実施例を示す断面図である。
【図6】(A) はフィルムラミネートタイプのTCPを示
す斜視図であり、(B) はFlip TAB方式のTCP
を示す斜視図である。
す斜視図であり、(B) はFlip TAB方式のTCP
を示す斜視図である。
【図7】本発明の他の実施例を示す説明図である。
【図8】本発明の半導体装置30を8セット、立体的に
積み重ねて作成したモジュール26の斜視図である。
積み重ねて作成したモジュール26の斜視図である。
【図9】本発明の半導体装置31を8セット、立体的に
積み重ねて作成したモジュール27の斜視図である。
積み重ねて作成したモジュール27の斜視図である。
【図10】本発明の他の実施例を示す断面図である。
1 本体基板部 2 TCP
(表側) 3 TCP(裏側) 4 放熱キ
ャップ 5 I/Oチップ 6 CPU
チップ 7 ベースフィルム 8,8A 引
き出し端子 10,10A,11,11B スルーホール 11A ランド層 12 インタ
ーポーザー 13 スティフナーベース 14,14A
バンプ 15,15A 接合部 17,17A
接合パターン 18 端子 19 外部伝
送線路 20,20A 内部伝送線路 21,21A
接合部 22 PCB 23 スペー
スイングユニット 24A,24B チップオンボード 25 ポッテ
ィングレジン 26,27 モジュール 30,31
半導体装置 32 バンプ
(表側) 3 TCP(裏側) 4 放熱キ
ャップ 5 I/Oチップ 6 CPU
チップ 7 ベースフィルム 8,8A 引
き出し端子 10,10A,11,11B スルーホール 11A ランド層 12 インタ
ーポーザー 13 スティフナーベース 14,14A
バンプ 15,15A 接合部 17,17A
接合パターン 18 端子 19 外部伝
送線路 20,20A 内部伝送線路 21,21A
接合部 22 PCB 23 スペー
スイングユニット 24A,24B チップオンボード 25 ポッテ
ィングレジン 26,27 モジュール 30,31
半導体装置 32 バンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 御田 護 茨城県日立市助川町3丁目1番1号 日立 電線株式会社電線工場内 (72)発明者 熊倉 豊彦 茨城県日立市助川町3丁目1番1号 日立 電線株式会社電線工場内 (72)発明者 米本 隆治 茨城県土浦市木田余町3550番地 日立電線 株式会社システムマテリアル研究所内
Claims (11)
- 【請求項1】 スルーホールによって接続される回路パ
ターンを、第1および第2の面に有するインターポーザ
ーと、 前記インターポーザーの前記回路パターンに接続される
入出力部を有するスティフナーベースとを備え、 前記インターポーザーの前記第1および第2の面に、第
1および第2の半導体チップを搭載して前記回路パター
ンに接続し、前記スティフナーベースの前記入出力部を
外部回路に接続して構成されることを特徴とする半導体
装置。 - 【請求項2】 前記回路パターンは、前記半導体チップ
の端子に接続される接合パターンと、前記スルーホール
と前記接合パターンを接続する内部伝送パターンと、前
記スティフナーベースの前記入出力部に接続されたスル
ーホールと、前記接合パターンを接続する外部伝送パタ
ーンより構成される請求項第1項記載の半導体装置。 - 【請求項3】 前記半導体チップは、ワイヤボンディン
グあるいはTAB法によって前記インターポーザーへ搭
載される請求項第1項記載の半導体装置。 - 【請求項4】 前記スティフナーベースの端子の引き出
しがバンプあるいはピンである請求項第1項記載の半導
体装置。 - 【請求項5】 前記インターポーザーと前記スティフナ
ーベースとの接続はAu−Sn接合法である請求項第1
項記載の半導体装置。 - 【請求項6】 前記スルーホールは、その配列を予め規
定されている請求項第1項記載の半導体装置。 - 【請求項7】 前記インターポーザーは、両面に前記半
導体チップを搭載するか、あるいは別々にボードに取り
付けて、別に設けたインターポーザーにより上下間の前
記半導体チップを連結する構成の請求項第1項記載の半
導体装置。 - 【請求項8】 前記インターポーザーと前記スティフナ
ーベースの組み合わせは、上方向に立体的に積み上げら
れることによりモジュール構造を成す請求項第1項記載
の半導体装置。 - 【請求項9】 前記半導体チップは、液体レジンにより
ポッティング封止されている請求項第1項記載の半導体
装置。 - 【請求項10】 前記半導体チップは、その裏側に放熱
板、および放熱板取付用の台を有する請求項第1項記載
の半導体装置。 - 【請求項11】 前記回路パターンを接続するスルーホ
ールは番地を有する請求項第1項記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5344437A JPH07176684A (ja) | 1993-12-17 | 1993-12-17 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5344437A JPH07176684A (ja) | 1993-12-17 | 1993-12-17 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07176684A true JPH07176684A (ja) | 1995-07-14 |
Family
ID=18369261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5344437A Pending JPH07176684A (ja) | 1993-12-17 | 1993-12-17 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07176684A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6137164A (en) * | 1998-03-16 | 2000-10-24 | Texas Instruments Incorporated | Thin stacked integrated circuit device |
| US6727582B2 (en) | 2001-09-28 | 2004-04-27 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor device |
| JP2009177209A (ja) * | 2009-05-11 | 2009-08-06 | Nec Electronics Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
| US8237289B2 (en) | 2007-01-30 | 2012-08-07 | Kabushiki Kaisha Toshiba | System in package device |
| US8541874B2 (en) | 2004-06-30 | 2013-09-24 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor device |
-
1993
- 1993-12-17 JP JP5344437A patent/JPH07176684A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6137164A (en) * | 1998-03-16 | 2000-10-24 | Texas Instruments Incorporated | Thin stacked integrated circuit device |
| US6727582B2 (en) | 2001-09-28 | 2004-04-27 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor device |
| US7091591B2 (en) * | 2001-09-28 | 2006-08-15 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor device |
| US8541874B2 (en) | 2004-06-30 | 2013-09-24 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor device |
| US8890305B2 (en) | 2004-06-30 | 2014-11-18 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor device |
| US9324699B2 (en) | 2004-06-30 | 2016-04-26 | Renesas Electonics Corporation | Semiconductor device |
| US10672750B2 (en) | 2004-06-30 | 2020-06-02 | Renesas Electronics Corporation | Semiconductor device |
| US8237289B2 (en) | 2007-01-30 | 2012-08-07 | Kabushiki Kaisha Toshiba | System in package device |
| JP2009177209A (ja) * | 2009-05-11 | 2009-08-06 | Nec Electronics Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
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