JP2001217388A - 電子装置およびその製造方法 - Google Patents

電子装置およびその製造方法

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electronic device
substrate
folded
mounting
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Tetsuya Inaba
哲也 稲葉
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Abstract

(57)【要約】 【課題】マルチチップモジュールのように複数の電子素
子が基板に高密度に実装された電子装置において、装置
の占有する面積の縮小化が可能な電子装置およびその製
造方法を提供する。 【解決手段】折り重ねられた可撓性を有するフレキシブ
ル基板２と、フレキシブル基板２の表面に搭載された半
導体チップ３と、折り重ねられたフレキシブル基板２の
対向する対向面間に充填され、当該対向面間を固定する
絶縁性材料からなる接着剤Ｒとを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子装置および電
子装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、電子機器のディジタル化および信
号の高速化等の変化に伴い、電子機器へのノイズの抑制
や電子機器の軽薄短小化の要請が強い。また、近年の電
子機器では、多数の電子素子等の電子部品を搭載してお
り、チップ間の信号遅延を抑制する必要もある。このよ
うな要請に応えるために、たとえば、複数のチップを基
板上に互いに近づけて配置し、高密度に実装し、チップ
間の信号遅延を抑制することが行われている。上述のよ
うな高密度実装を実現する技術として、具体的には、フ
レキシブル基板等のプリント配線板に複数のベアチップ
を搭載して一つの部品とし、これをベース基板に実装す
るいわゆるマルチチップモジュール（Multi-Chip Modul
e:MCM）が知られている。
【０００３】図１５は、マルチチップモジュールの構造
の一例を示す断面図である。図１５に示すマルチチップ
モジュールは、複数個のチップ１０２を配線パターンが
形成されたモジュール基板１０１に高密度に実装してお
り、これによりチップ１０２間の信号遅延を低減させて
いる。また、モジュール基板１０１のチップ１０２の非
搭載側面には、複数の接続ランドが形成されており、各
接続ランドは、たとえば、はんだバンプ等の接続材料１
０６を介してベース基板１０５側の対応する接続ランド
に電気的に接続されている。さらに、モジュール基板１
０１およびベース基板１０５に形成されている接続ラン
ドは、モジュール基板１０１とベース基板１０５との接
続強度を強化するために、エリアアレイ配置を採用して
いる。
【０００４】上記のようなマルチチップモジュールで
は、チップ１０２のモジュール基板１０１への実装方法
は、たとえば、チップ１０２のパッドとモジュール基板
のランドとを金線ワイヤ等の接続部材で結線したワイヤ
ボンディング方式や、テープキャリア上に形成したＣｕ
等の材料からなる薄膜パターンのインナーリードと電子
素子のパッドとをインナーリードボンディングするＴＡ
Ｂ方式や、チップのパッド上に金等からなるバンプを形
成した後、チップの能動素子面を基板に向けて直接接続
するフリップチップ接続等の方法が知られている。これ
らの接続方法を用いてベアチップをチップサイズのまま
モジュール基板に実装することで、高密度実装を行って
いる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うに高密度実装を実現するためにベアチップを平面的に
搭載するマルチチップモジュールにおいては、搭載する
チップが、たとえば、２個から４個に増えた場合に、モ
ジュール基板の実装に必要な面積も略２倍に増加してし
まう。このように、従来においては、搭載するチップの
面積、個数の増加に対しては、モジュール基板の面積を
拡大させる必要がある。モジュール基板の面積を拡大さ
せると、結果として、マルチチップモジュールが適用さ
れる電子機器の小型化（面積の縮小化）が困難になると
いう不利益が存在する。
【０００６】本発明は、マルチチップモジュールのよう
に複数の電子素子が基板に高密度に実装された電子装置
において、装置の占有する面積の縮小化が可能な電子装
置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の電子装置は、折
り重ねられた可撓性を有するフレキシブル基板と、前記
フレキシブル基板の表面に搭載された電子素子と、前記
折り重ねられたフレキシブル基板の対向する対向面間に
充填され、当該対向する対向面間を固定する絶縁性材料
からなる接着剤とを備える。
【０００８】好適には、前記電子素子は、前記フレキシ
ブル基板の折り曲げ部以外の領域に搭載されている。
【０００９】好適には、前記電子素子は、前記折り重ね
られたフレキシブル基板の互いに対向する面に搭載され
ている。
【００１０】好適には、前記接着剤は、前記フレキシブ
ル基板の対向面に搭載された電子素子を覆うように充填
されている。
【００１１】本発明の電子装置の製造方法は、可撓性を
有するフレキシブル基板の表面に電子素子を搭載する工
程と、前記フレキシブル基板を折り重ねた際に互いに対
向する対向面となる領域に絶縁性材料からなる接着剤を
塗布する工程と、前記フレキシブル基板を折り重ね、前
記対向面間を接合する工程とを有する。
【００１２】また、本発明の電子装置の製造方法は、可
撓性を有するフレキシブル基板の表面に電子素子を搭載
する工程と、前記フレキシブル基板を折り重ねた際に互
いに対向する対向面となる領域に絶縁性材料からなる接
着剤を塗布する工程と、前記フレキシブル基板を折り重
ね、前記対向面間を接合する工程と、接合された前記フ
レキシブル基板をベース基板に搭載する工程とを有す
る。
【００１３】本発明では、電子素子が搭載されたフレキ
シブル基板を折り重ね、折り曲げたフレキシブル基板の
対向面間に接着剤を充填して固定する。すなわち、電子
素子が搭載されたフレキシブル基板は、平面的に展開す
ると、比較的広い面積を有するが、フレキシブル基板を
折り重ね、電子素子が積層された構造とすることで、電
子装置の占める面積を縮小化できる。言い換えれば、電
子装置の占める面積を縮小化できる分、電子素子の高密
度実装が可能となる。また、折り重ねたフレキシブル基
板の対向面間に絶縁性の接着剤を充填して可撓性を有す
るフレキシブル基板を固定することで、新たにパッケー
ジ等に電子素子が搭載されたフレキシブル基板を収容す
る必要がない。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は、本発明の電子装置
の一実施形態に係るマルチチップモジュールの構造を示
す断面図である。図１において、マルチチップモジュー
ル１は、折り重ねられたフレキシブル基板２と、フレキ
シブル基板２の表面に搭載された本発明の電子素子とし
ての複数の半導体チップ３と、折り重ねられたフレキシ
ブル基板２の対向する各対向面間に充填された接着剤Ｒ
とを備えている。このマルチチップモジュール１は、リ
ジッドなベース基板６上に搭載されている。
【００１５】ベース基板６は、柔軟性のない硬質性の基
板に、たとえば、Ｃｕ等の導電材料で導電配線パターン
を形成したものである。具体的には、ガラス布を基材と
しエポキシ樹脂やイミド樹脂等の樹脂を含浸して固めた
絶縁性の基板に導電性の配線パターンをプリントしたリ
ジッドプリント配線板である。
【００１６】フレキシブル基板２は、たとえば、可撓
性、絶縁性を有するベースフィルムに、導電性の配線パ
ターンを形成し、この配線パターンをカバーフィルムで
被覆した基板である。たとえば、ポリエステルやポリイ
ミド等の樹脂から成形したベースフィルムに、プリント
技術によって導電性の配線パターンを形成し、この配線
パターンカバーフィルムで覆っている。フレキシブル基
板２の厚さは、たとえば、３０μｍ程度である。
【００１７】このフレキシブル基板２は、所定幅の連続
する一枚の基板からなっており、フレキシブル基板２の
長手方向に沿った３つの折曲部２ａ、２ｂおよび２ｃで
折り曲げられることによって、４層に折り重なってい
る。
【００１８】半導体チップ３は、いわゆるベアチップの
状態でフレキシブル基板２の両面の所定の位置に金等の
導電性材料からなるバンプ８および異方性導電材料９を
介して実装されている。これにより、半導体チップ３に
形成された電子回路はフレキシブル基板２に形成された
導電配線パターンと電気的に接続されている。また、こ
れら複数の半導体チップ３は、４層に折り重なっている
フレキシブル基板２のうちベース基板６側から順に第１
層〜第４層とすると、フレキシブル基板２の各層の平坦
部に搭載されている。すなわち、半導体チップ３は、第
１層と第２層の対向面にそれぞれ実装されており、これ
ら第１層と第２層の対向面に実装された半導体チップ３
は非実装面が互いに対向している。フレキシブル基板２
の第２層と第３層の互いに対向する各対向面にも、それ
ぞれ半導体チップ３が搭載されており、これら第２層と
第３層の対向面に実装された半導体チップ３は非実装面
が互いに対向している。
【００１９】フレキシブル基板２の第３層と第４層の互
いに対向する対向面のうち第３層側の対向面にのみ半導
体チップ３が搭載されており、第４層側の対向面には半
導体チップ３が搭載されていない。代わりに、フレキシ
ブル基板２の第４層の外側面には半導体チップ３が搭載
されている。
【００２０】さらに、フレキシブル基板２の第１層のベ
ース基板６に対向する面には、金等の導電性材料からな
る複数のバンプ７と接続される図示しない接続ランドが
形成されている。すなわち、フレキシブル基板２の一端
部には、複数の接続ランドが形成されている。このフレ
キシブル基板２の一端部に形成された複数の接続ランド
は、フレキシブル基板２とベース基板６との接続を強固
にするため、格子状に配列されている。すなわち、フレ
キシブル基板２の一端部に形成された複数の接続ランド
は、縦横に所定のピッチで等間隔に配列されている。フ
レキシブル基板２の一端部に形成された複数の接続ラン
ドは、バンプ７を介してベース基板６に対応して格子状
に形成された接続ランドと接続されている。これによっ
て、フレキシブル基板２とベース基板６とは電気的に接
続されている。
【００２１】接着剤Ｒは、絶縁性材料からなり、フレキ
シブル基板２の第１層と第２層との間、第２層と第３層
との間および第３層と第４層との間にそれぞれ充填され
て固化している。この接着剤Ｒは、第１層〜第４層の各
対向面に搭載された半導体チップ３を覆うようにそれぞ
れ充填されており、フレキシブル基板２の第１層〜第４
層の相対位置を固定するとともに、対向する半導体チッ
プ３同士が接触するのを防ぐ役割を果たしている。
【００２２】次に、本発明の半導体装置の製造方法につ
いて説明する。まず、図２および図３に示すように、フ
レキシブル基板２の一方面２ｄの所定の位置に半導体チ
ップ３を実装する。半導体チップ３の実装は、たとえ
ば、フリップチップ実装によって行う。なお、図３は図
２の平面図である。また、フレキシブル基板２の一方面
２ｄの一端部には格子状に複数の接続ランド７が形成さ
れている。
【００２３】ここで、図９〜図１４を参照して、半導体
チップ３のフレキシブル基板２への実装方法の一例につ
いて説明する。図９は、フリップチップ実装によってフ
レキシブル基板２に実装された半導体チップ３の実装構
造を示す断面図である。図９において、フレキシブル基
板２に形成された接続ランド２ｆは、半導体チップ３の
各接続パッドと、バンプ８および異方性導電性材料９に
よって接続されている。
【００２４】図９に示す実装構造は、まず、図１０に示
すように、半導体チップ３の各接続パッドに、たとえ
ば、金等の導電性材料からなるバンプ８をボンディング
して形成する。
【００２５】次いで、図１１に示すように、フレキシブ
ル基板２の表面に異方性導電性材料９をフィルム状にし
てカバーテープ１２ａに保持した異方性導電性フィルム
１２を貼着する。この異方性導電性材料９は、たとえ
ば、エポキシ樹脂等の樹脂中に銀等の導電性粒子を練り
込んでおき、圧力が加えられた方向にのみ電気的に導通
し、他方向に対しては絶縁材となる材料である。図１２
に示すように、異方性導電性フィルム１２の異方性導電
性材料９をフレキシブル基板２の表面に貼着したのち、
カバーテープ１２ａを引き剥がす。
【００２６】次いで、図１３に示すように、バンプ８が
形成された半導体チップ３を異方性導電性材料９が貼着
されたフレキシブル基板２に対してアライメントする。
【００２７】次いで、図１４に示すように、フレキシブ
ル基板２に対して半導体チップ３がアライメントされた
状態で、図示しない圧着ヘッドを用いて、半導体チップ
３とフレキシブル基板２とを加熱しながら押し付ける。
このときの加熱および加圧条件は、たとえば、温度：１
６０〜１９０℃、圧力：２０〜６０ｋｇｆ／cm2 、時
間：２０ｓ〜３０ｓである。
【００２８】この加熱および加圧によって、異方性導電
性材料９に含まれる銀等の導電性粒子は、バンプ８とフ
レキシブル基板２に形成された接続ランド２ｆとの間を
電気的に接続する。以上のような工程を経て半導体チッ
プ３のフレキシブル基板２へのフリップチップ実装が完
了する。
【００２９】半導体チップ３のフレキシブル基板２の一
方面２ｄへのフリップチップ実装が完了すると、図４に
示すように、同様に、フレキシブル基板２の他方面２ｅ
にも半導体チップ３をフリップチップ実装する。また、
半導体チップ３は、フレキシブル基板２の長手方向に沿
って略等間隔に実装する。
【００３０】次いで、図５に示すように、フレキシブル
基板２の両面に半導体チップ３を実装した状態で、フレ
キシブル基板２の一端部に形成されたバンプ７の裏面２
ｅ側の半導体チップ３上に絶縁性の接着剤Ｒを塗布す
る。このとき、接着剤Ｒは、ディスペンサ３１を用い
て、半導体チップ３を覆うように適量を塗布する。
【００３１】次いで、図６に示すように、接着剤Ｒを塗
布した半導体チップ３とこれに隣接する半導体チップ３
とが対向するようにフレキシブル基板２をＵ字状に折り
曲げ、フレキシブル基板２を折り重ねる。フレキシブル
基板２を折り重ねると、フレキシブル基板２の一方面２
ｅに実装された２つの半導体チップ３は接着剤Ｒを介し
て対向した状態となる。すなわち、接着剤Ｒが塗布され
ていなかった半導体チップ３は、フレキシブル基板２の
折り重ねにより、接着剤Ｒによって被覆された状態にな
る。このようなフレキシブル基板２を折り重ねた状態か
ら、接着剤Ｒを硬化させると、図６に示すようなフレキ
シブル基板２の折り曲げ部２ａが折り曲げられた状態に
固定される。
【００３２】次いで、Ｕ字状に折り曲げられた状態にあ
るフレキシブル基板２に実装された対向した状態にある
２つの半導体チップ３の上方に位置するフレキシブル基
板２の他方面２ｄに実装された半導体チップ３上に接着
剤Ｒを塗布する。上述したと同様に、接着剤Ｒは半導体
チップ３を覆うように適量を塗布する。
【００３３】次いで、フレキシブル基板２の他方面２ｄ
に実装された半導体チップ３に接着剤Ｒが塗布された状
態で、フレキシブル基板２がＳ字状になるように折り曲
げ、フレキシブル基板２の他方面２ｄに搭載された接着
剤Ｒを塗布した半導体チップ３と接着剤Ｒが塗布されて
いない状態にある半導体チップ３とを接着剤Ｒを介して
対向させる。このフレキシブル基板２の他方面２ｄに搭
載され接着剤Ｒが塗布されていない状態にあった半導体
チップ３は、フレキシブル基板２の折り曲げ部２ｂの折
り曲げによる折り重ねにより、接着剤Ｒによって被覆さ
れた状態になる。接着剤Ｒの硬化により、フレキシブル
基板２はＳ字状に折り重なった状態に固定される。
【００３４】フレキシブル基板２がＳ字状になるように
折り重ねることにより、フレキシブル基板２は３層構造
となり、最下層の外側面には、接続ランド７が配置さ
れ、最下層と第２層の対向面にはそれぞれ半導体チップ
３が対向した状態で配置され、第２層と最上層の対向面
にもそれぞれ半導体チップ３が対向した状態で配置さ
れ、最上層の外側面にも半導体チップ３が搭載された状
態のマルチチップモジュールとなる。なお、図１に示し
た４層構造のマルチチップモジュールを構成しようとす
る場合には、フレキシブル基板２への半導体チップ３の
搭載位置を適宜変更し、かつ、フレキシブル基板２の折
り曲げ箇所を３箇所にする必要があるが、基本的な製造
方法は同様である。
【００３５】次いで、図８に示すように、上記のような
工程を経て完成したマルチチップモジュールをベース基
板６に実装する。ベース基板６への実装は、たとえば、
ベース基板６の所定の位置に形成された接続ランドに、
はんだペースト等の接続材料を塗布し、この接続材料が
塗布された位置にフレキシブル基板２の接続ランド７を
実装することにより行う。
【００３６】以上のように、本実施形態によれば、複数
の半導体チップ３がフレキシブル基板２を介して配置さ
れるので、半導体チップ３間の信号遅延を短縮でき、マ
ルチチップモジュールを適用したシステム全体の高速
化、高性能化を図ることができる。また、本実施形態に
よれば、フレキシブル基板２を折り重ねて半導体チップ
３を空間的に積層して高密度実装を実現するため、限ら
れた実装空間を最大限に利用できる。
【００３７】また、本実施形態によれば、半導体チップ
３の面積や個数の増加に対応すべくフレキシブル基板２
の面積（長さ）を拡大しても、フレキシブル基板２を折
り重ねるため、最終的なフレキシブル基板２の占める面
積が拡大することがない。さらに、半導体チップ３の面
積や個数が増加しても、フレキシブル基板２の面積の拡
大を抑えることができるので、結果的に、マルチチップ
モジュールを搭載するベース基板６の実装のための面積
も抑制することができる。
【００３８】また、本実施形態によれば、折り重さなっ
たフレキシブル基板２の間に絶縁性の接着剤Ｒを充填し
て固定し、かつ、接着剤Ｒで半導体チップ３を被覆して
保護するため、折り重さなったフレキシブル基板２を新
たにパッケージで包む必要がなく、マルチチップモジュ
ールの製造工程を簡素化できる。すなわち、本実施形態
では、接着剤Ｒは折り重さなったフレキシブル基板２を
固定するとともに、実装された半導体チップ３を封止す
る機能を兼ねているので、マルチチップモジュールの構
造を簡素化でき、また、信頼性を高めるとおが可能であ
る。
【００３９】また、本実施形態によれば、マルチチップ
モジュール内の部品の数に変更が生じても、マルチチッ
プモジュール内での再配置が可能であるので、ベース基
板６上の部品レイアウトを変更する必要がない。また、
このような変更の際には、フレキシブル基板２の階層を
増減したり、折り曲げ位置の変更等によって容易に対応
することができる。
【００４０】本発明は、上述した実施形態に限定されな
い。上述した実施形態では、フレキシブル基板２の折り
曲げ箇所を２または３にしているが、折り曲げ箇所の数
については特に限定されず、さらに多くに階層にするこ
とも可能である。また、折り重ねた後のフレキシブル基
板２の各層の表面および裏面に単数の半導体チップ３が
設けられている場合について説明したが、さらに多くの
半導体チップ３が設けられていてもよく、また、半導体
チップ３以外にも他の電子部品が搭載されている構成と
することも可能である。
【００４１】
【発明の効果】本発明によれば、マルチチップモジュー
ルのように複数の電子素子が基板に高密度に実装された
電子装置において、装置の占有する面積の縮小化が可能
となり、また、装置の占有する面積の拡大を抑えつつ高
密度実装が可能になる。 また、本発明によれば、絶縁
性の接着剤で折り重ねたフレキシブル基板の固定をする
とともに、フレキシブル基板に実装された電子素子を封
止するので、新たにパッケージを設ける必要がなく、構
造を簡素化でき、かつ、信頼性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電子装置の一実施形態に係るマルチチ
ップモジュールの構造を示す断面図である。
【図２】図１に示すマルチチップモジュールの製造工程
を説明するための断面図である。
【図３】図２に示すフレキシブル基板の平面図である。
【図４】図２に続く製造工程を説明するための断面図で
ある。
【図５】図４に続く製造工程を説明するための断面図で
ある。
【図６】図５に続く製造工程を説明するための断面図で
ある。
【図７】図６に続く製造工程を説明するための断面図で
ある。
【図８】図７に続く製造工程を説明するための断面図で
ある。
【図９】フリップチップ実装されたマルチチップモジュ
ールの構造の一例を示す断面図である。
【図１０】フリップチップ実装の実装工程の一例を説明
するための図である。
【図１１】図１０に続く実装工程を説明するための図で
ある。
【図１２】図１１に続く実装工程を説明するための図で
ある。
【図１３】図１２に続く実装工程を説明するための図で
ある。
【図１４】図１３に続く実装工程を説明するための図で
ある。
【図１５】マルチチップモジュールの構造の一例を示す
断面図である。
【符号の説明】
１…マルチチップモジュール、２…フレキシブル基板、
３…半導体チップ、８…バンプ、Ｒ…接着剤。

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】折り重ねられた可撓性を有するフレキシブ
    ル基板と、 前記フレキシブル基板の表面に搭載された電子素子と、 前記折り重ねられたフレキシブル基板の対向する対向面
    間に充填され、当該対向する対向面間を固定する絶縁性
    材料からなる接着剤とを備える電子装置。
  2. 【請求項２】前記電子素子は、前記フレキシブル基板の
    折り曲げ部以外の領域に搭載されている請求項１に記載
    の電子装置。
  3. 【請求項３】前記フレキシブル基板は、３層以上に折り
    重ねられている請求項１に記載の電子装置。
  4. 【請求項４】前記電子素子は、前記折り重ねられたフレ
    キシブル基板の互いに対向する面に搭載されている請求
    項１に記載の電子装置。
  5. 【請求項５】前記フレキシブル基板は、前記電子装置が
    搭載されるベース基板に接続される接続ランドを当該フ
    レキシブル基板の長手方向の一端部に備えている請求項
    １に記載の電子装置。
  6. 【請求項６】前記接続ランドは、格子状に配列されてい
    る請求項５に記載の電子装置。
  7. 【請求項７】前記電子素子は、前記フレキシブル基板に
    フリップチップ実装されている請求項１に記載の電子装
    置。
  8. 【請求項８】前記電子素子は、ベアチップの状態で前記
    フレキシブル基板に搭載されている請求項１に記載の電
    子装置。
  9. 【請求項９】前記接着剤は、前記フレキシブル基板の対
    向面に搭載された電子素子を覆うように充填されている
    請求項１に記載の電子装置。
  10. 【請求項１０】可撓性を有するフレキシブル基板の表面
    に電子素子を搭載する工程と、 前記フレキシブル基板を折り重ねた際に互いに対向する
    対向面となる領域に絶縁性材料からなる接着剤を塗布す
    る工程と、 前記フレキシブル基板を折り重ね、前記対向面間を接合
    する工程とを有する電子装置の製造方法。
  11. 【請求項１１】前記電子素子を搭載する工程は、前記フ
    レキシブル基板を折り重ねた際に互いに対向する対向面
    となる領域に前記電子素子を搭載する請求項１０に記載
    の電子装置の製造方法。
  12. 【請求項１２】前記接着剤を塗布する工程は、前記接着
    剤を前記対向面に搭載された電子素子を覆うように塗布
    する請求項１１に記載の電子装置の製造方法。
  13. 【請求項１３】前記電子素子を搭載する工程は、前記電
    子素子をフリップチップ実装する請求項１０に記載の電
    子装置の製造方法。
  14. 【請求項１４】可撓性を有するフレキシブル基板の表面
    に電子素子を搭載する工程と、 前記フレキシブル基板を折り重ねた際に互いに対向する
    対向面となる領域に絶縁性材料からなる接着剤を塗布す
    る工程と、 前記フレキシブル基板を折り重ね、前記対向面間を接合
    する工程と、 接合された前記フレキシブル基板をベース基板に搭載す
    る工程とを有する電子装置の製造方法。
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