JP2669337B2 - マルチチップ型半導体装置 - Google Patents

マルチチップ型半導体装置

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    • H01L2924/19107Disposition of discrete passive components off-chip wires

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に関し、特に
複数個のチップを1つのパッケージ内に内装したマルチ
チップ型半導体装置(MCM)に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のマルチチップ型半導体装置の一例
を図8に示す。この半導体装置は、1つの回路基板3に
多数個、ここでは9個のベアチップ(以下、チップ)4
をフェイスダウン接続により搭載した構成を示してい
る。即ち、9個のチップ4(4A〜4I)は裏面に形成
されたバンプを利用して回路基板3の接続用電極パッド
に直接電気的に接続され、かつ物理的にも回路基板に一
体的に固定されている。また、回路基板3は接着剤等に
よりケース1の内底面に固定され、回路基板3と外部リ
ード6をワイヤ7により接続している。
【0003】ところで、この種のマルチチップ型半導体
装置では、通常では回路基板のグランドライン10Aや
電源ライン20Aの一方、或いは両方は、図示のよう
に、各チップ4A〜4Iで全て共通ラインとして接続さ
れている。なお、同図では、電源ライン、グランドライ
ン以外は図示していない。図9にその回路パターンを示
している。したがって、このような共通回路構成では、
特定のチップに対する電源ラインやグランドラインの接
続状態をチェックすることが難しいものとなる。この場
合、各チップはフェイスダウン接続されているため、各
ラインがチップの陰になるため、その接続状態を表面側
からの目視による観察では確認できない。
【0004】また、電気的には、グランドライン10A
と電源ライン20Aが全てのチップ4A〜4Iのグラン
ドと電源とで共通となっており、更に通常では信号ライ
ン30も共通となっていることが殆どであるため、例え
ば、信号ライン30端子と各チップ4との接続状態をチ
ェックする場合には、各チップの内、1個のチップが接
続されておれば、他の8個のチップが断線状態であって
も接続良好と判定されることになり、したがってこの構
造では各接続部の確実な接続チェックを行うことは困難
である。また、パッケージング工程の完了時点でのチェ
ックでは半導体素子の修正が難しくなるとともに、製品
スペックに近い電気特性のチェックが必要となるため、
測定時間の長時間化、テスタの能力向上等が必要であ
り、コスト高となる。更に、製品スペックに近い電気特
性による接続チェックでは、接続信頼性が低下する。
【0005】このため、その接続チェックを行うことを
可能にしたものとして、特公昭59−133号公報に一
例が開示されている。この公報に記載のものは、図10
に示すように、LSI等のチップ101を1個ずつ簡易
式パッケージといえるチップホルダ102に搭載し、こ
のチップホルダ102をフェイスダウンボンディングで
パッケージ基板103に接続固定するものである。各チ
ップホルダ102の表面には半導体チップ101の端子
にワイヤ104で接続されたボンディングパッド105
と、これらのボンディングパッド105に接続されたプ
ロービングパッド106を有している。また、裏面には
プロービングパッド106にチップホルダ102の内部
導体で接続されたランド107が裏面全面にわたってマ
トリックス状に配設されている。
【0006】一方、パッケージ基板103のチップ搭載
面にはチップホルダ102のマトリックス状ランド10
7に直接接続されるランド108を有しており、これら
のランド108がパッケージ基板103の内部導体10
9を介して、裏面に配設されたプロービング用のランド
110に1:1で接続されている。この構造では、チッ
プホルダ102にチップ101を搭載した状態で、図示
のようにチップホルダ102のプロービングパッド10
6やランド110に対してプローバーボード111のプ
ローブピン112を接触させて通電を行うことで、各チ
ップ101の接続状態を判定することができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この公報に記
載された構造では、チップホルダの寸法がチップよりも
当然大きくなるため、高集積化、小型化,軽量化に不利
となる。また、チップと外部リードとの間にチップホル
ダが介在されるため、接続箇所が多くなって接続の信頼
性が低下され、かつ信号の遅延等の問題が生じるおそれ
がある。更に、図11に示すようにパッケージを完成す
るために必要とされる工程数も多く、歩留も低下し、コ
ストも高くなる。本発明の目的は、チップホルダを用い
ることなく、個々のチップの接続状態を判定することが
でき、かつ装置の高集積化を可能にしたマルチチップ型
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】本発明の半導体装置は、
複数個のチップを搭載した回路基板には個々のチップに
接続される配線ラインがそれぞれ1箇所において電気的
に分離して形成されており、これらの配線ラインはそれ
ぞれメインの配線ラインに対して所要間隔で隔離配置さ
れ、各配線ラインとメインの配線ラインとを前記間隔の
隔離配置部分に形成される導電性接続材料によって相
互に電気接続した構成とする。ここで、前記接続材料と
して金属ボールまたは金属ペーストを用い、前記所要間
隔はこれら接続材料を前記回路基板に付着したときに各
配線ラインが接続状態とされる寸法に設定される。ま
た、配線ラインは、電源ラインとグランドラインの少な
くとも一方として構成される。また、メインの配線ライ
ンに所要間隔で隔離配置される配線ラインの部位を接続
状態チェック用の電極としてプローブが接触可能に構成
しており、この場合、メインの配線ラインと配線ライン
のそれぞれの対向部位が櫛歯状に形成することが好まし
い。
【0009】
【作用】個々のチップに接続されている配線ラインは互
いに電気的に分離されているため、各配線ラインを利用
してプローブを電気接触させることで各チップの接続状
態を判定することができる。その後に接続材料で配線ラ
インをメインの配線ラインに接続することで、各チップ
をメインの配線ラインに電気接続することが可能とな
る。
【0010】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明の一実施例を示す半導体パッケージの
断面図である。同図において、金属製のケース1の内底
面には接着剤2を用いて回路基板3が接着固定されてい
る。この回路基板3上にはバンプ4aを有する複数個の
ベアチップ4(以下、チップ)をそれぞれ個々にフェイ
スダウン方式で搭載する。また、回路基板3は、前記ケ
ース1に絶縁材5で絶縁支持した外部リード6に導電性
のワイヤ7により接続している。その上で、ケース1の
開口部にキャップ8を被せ、接着剤やウェルド法等によ
り封止を行っている。
【0011】図2は図1の平面図であり、同図に示すよ
うに、ここでは9個のチップ4A〜4Iを枡目状に平面
配置して回路基板3に搭載している。そして、各チップ
に対してグランドライン10と電源ライン20がそれぞ
れ接続されているが、図3にその配線パターンを示すよ
うに、グランドメインライン11と電源メインライン2
1を回路基板3の辺部に形成するとともに、これらのメ
インライン11,21に対して各チップ4A〜4Iをそ
れぞれ個別のグランドライン12(12A〜12I)と
電源ライン22(22A〜22I)を介して接続を行っ
ている。即ち、各個別グランドライン12と個別電源ラ
イン22はチップ毎に分離されている構成とされてい
る。
【0012】図4は図1のA部の拡大図であり、回路基
板3には多層に配線が形成されており、その一つの配線
でグランド配線3aを形成し、また、図示は省略するが
他の配線で電源配線を形成し、更にこれらとは異なる配
線で信号線3bを形成し、それぞれをチップ接続電極パ
ッド3cと外部引出電極パッド3dに接続している。
【0013】図5は図2のB部の拡大図であり、ここで
はグランドライン10の配線パターンを図示している。
グランドメインライン11は外部引出電極パッド31に
接続しているが、各チップにそれぞれ接続される個別グ
ランドライン、例えば12A,12Bはその一部におい
て微小間対向された状態でグランドメインライン11に
対して配置されている。この場合、後述する測定探針の
接触を容易にし、かつ接続材料による接続を容易にする
ために、各個別グランドライン12A,12Bの対向部
分は接続チェック用電極パッド12a,12bとして形
成しており、かつその平面形状は櫛歯状になっており、
そのパターン間隔はリソグラフィ技術で加工容易な5〜
10μm程度となっている。
【0014】そして、接続材料9(例えば、Pb/Sn
=37/63wt%,Auボール等の金属系あるいは導
電ペースト系)をその微小間隔対向部に形成すること
で、この接続材料によって各個別グランドライン12
A,12Bとグランドメインライン11との電気接続を
行っている。このような構成は、電源ライン20につい
ても同様である。
【0015】したがって、この構成によれば、チップを
搭載した時点では、前記接続材料9を形成しておらず、
グランドメインライン11と各チップ4A〜4Iにそれ
ぞれ接続される個別グランドライン12(12A〜12
I)とは電気的に分離された状態にある。したがって、
この状態のときに図6に示すように測定探針32を各チ
ップの個別グランドライン12の接続チェック用パッ
ド、例えばパッド12aと、他の必要なパッドに当て、
通電を行って接続状態の判定を実行する。このため、回
路基板3にチップ4を搭載した後でも各チップ毎に接続
状態が判定でき、かつその際にはそのチェック条件が任
意に設定できることになり、接続チェックの信頼度が高
められる。例えば、各チップに応じて接続チェック電流
を相違させることにより、各チップにそれぞれ好適な状
態での接続状態の確認ができ、接続チェックの確度が高
められる。
【0016】したがって、この半導体装置では、図10
のようなチップホルダを用いなくとも搭載した個々のチ
ップの接続状態が判定できるので、チップホルダ分の高
集積化、小型化、軽量化が実現できる。また、図7にこ
のパッケージの形成工程のフローチャートを示すよう
に、図11の工程で必要とされたチップをチップホルダ
に搭載する工程が不要となり、工程数を削減して接続の
信頼性を高め、かつ低コスト化が可能となる。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、多数個の
チップを搭載した回路基板には個々のチップに接続され
る配線ラインがそれぞれ1箇所において電気的に分離し
て形成され、かつ各配線ラインはメインの配線ラインに
対して所要間隔で隔離配置され、各配線ラインとメイン
の配線ラインとを前記間隔の隔離配置部分に付着される
金属ボールや金属ペースト等の導電性の接続材料によっ
て相互に電気接続しているので、接続材料による電気接
続を行う前の段階で、各配線ラインを利用して個々のチ
ップの接続状態の判定が可能となる。これにより、回路
基板状態で接続状態の判定が可能となり、半導体装置の
リペアが容易となるとともにテスタも小規模なもので済
み、しかもチップホルダ等の特殊部品が不要となり、そ
のための工程が不要となるため、高歩留化を図り、かつ
半導体装置の小型化、軽量化を実現することができる。
また、その後の電気接続においても、各配線ラインの1
箇所に微小な接続材料を配設するだけでよく、その作業
が容易であるとともに、微小な寸法に形成されている所
間隔の隔離配置部分での電気接続であるため、信頼性
の高い接続構造が得られる。例えば、配線ラインは、電
源ラインとグランドラインの少なくとも一方として構成
されることで、通常では共通ラインとして形成されるこ
れらのラインにおける個々の接続状態を明確に判定する
ことが可能となる。また、配線ラインの部位を接続状態
チェック用の電極としてプローブが接触可能に構成して
メインの配線ラインに対向配置することにより、接続状
態を判定すく際のプローブによる電気接続を容易に行う
ことができる。更に、メインの配線ラインと配線ライン
のそれぞれの対向部位が櫛歯状に形成されることで、接
続材料による両ラインの電気接続を容易に行うことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のマルチチップ型半導体装置の一実施例
の断面図である。
【図2】図1の半導体装置の平面構成図である。
【図3】図1の半導体装置のグランドと電源の配線ライ
ンを示す図である。
【図4】図1のA部の拡大図である。
【図5】図2のB部の拡大図である。
【図6】配線ラインの接続状態の判定を行う状態を示す
図5と同様の図である。
【図7】本発明の半導体装置のパッケージの形成工程を
示すフローチャートである。
【図8】従来のマルチチップ型半導体装置の一例の平面
構成図である。
【図9】図8の半導体装置のグランド、電源、信号の各
配線ラインを示す図である。
【図10】従来の接続状態の判定を可能にした半導体装
置の一部の断面図である。
【図11】従来のパッケージの形成工程を示すフローチ
ャートである。
【符号の説明】
1 ケース 3 回路基板 4(4A〜4I) チップ 10 グランドライン 11 グランドメインライン 12(12A〜12I) 個別グランドライン 12a,12b 接続チェック用パッド 20 電源ライン 21 電源メインライン 22 個別電源ライン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 日下 輝雄 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭53−32678(JP,A) 特開 昭62−216247(JP,A) 特開 昭62−283654(JP,A) 実開 昭58−87361(JP,U)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数個のチップをフェイスダウン法によ
    り回路基板に搭載するマルチチップ型半導体装置におい
    て、前記回路基板には個々のチップに接続される配線ラ
    インが電気的に分離して形成されており、これらの配線
    ラインはそれぞれ一箇所においてメインの配線ラインに
    対して所要間隔で隔離配置され、各配線ラインとメイン
    の配線ラインとを前記間隔の隔離配置部分に形成される
    導電性接続材料によって相互に電気接続し、前記接続
    材料として金属ボールまたは金属ペーストを用い、前記
    所要間隔はこれら接続材料を前記回路基板に付着したと
    きに各配線ラインが接続状態とされる寸法に設定したこ
    とを特徴とするマルチチップ型半導体装置。
  2. 【請求項2】 配線ラインは、電源ラインとグランドラ
    インの少なくとも一方である請求項1のマルチチップ型
    半導体装置。
  3. 【請求項3】 メインの配線ラインに微小間隔で隔離配
    置される配線ラインの部位を接続状態チェック用の電極
    としてプローブが接触可能に構成してなる請求項1また
    は2のマルチチップ型半導体装置。
  4. 【請求項4】 メインの配線ラインと、これに隔離配置
    された配線ラインのそれぞれの対向部位が櫛歯状に形成
    されてなる請求項3のマルチチップ型半導体装置。
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JPS62283654A (ja) * 1986-05-31 1987-12-09 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置
JP2824973B2 (ja) * 1989-06-13 1998-11-18 谷沢菓機工業株式会社 米菓・豆菓等用焼機

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