JP2765571B2 - マルチチップモジュール - Google Patents

マルチチップモジュール

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JP2765571B2
JP2765571B2 JP8244458A JP24445896A JP2765571B2 JP 2765571 B2 JP2765571 B2 JP 2765571B2 JP 8244458 A JP8244458 A JP 8244458A JP 24445896 A JP24445896 A JP 24445896A JP 2765571 B2 JP2765571 B2 JP 2765571B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】本発明は従来のICパッケージと
同じ実装面積に対し複数倍のメモリ容量を有する大容量
マルチチップ半導体装置を用いたマルチチップモジュー
ルの構造に関する。
【従来の技術】半導体メモリは、大型コンピュータを始
めパソコン、ワープロ、ワークステーション、ファクシ
ミリ等のOA機器からデジタルVTR、TV等の映像機
器に至るまで広範囲に使用されており、今後これらの機
器の発展はさらに進むことからここに使われる半導体メ
モリの需要は加速度的に増大していくと予想される。こ
れと平行して、半導体メモリの製造においてはメモリの
高密度化による1チップ当りのメモリ容量を増加させる
努力が続けられており、チップ内のメモリ容量は3年に
4倍の割合で増大して、現在は1MbitDRAMが量
産、4MbitDRAMがサンプル出荷、16MDRA
Mが試作段階にある。しかし、チップの大容量化に対し
ては、基本技術及び製造プロセス上の種々の問題が多
く、特に現在の1Mbitから4Mbitへの移行に対
しては新しいメモリセルの開発、サブミクロン配線技
術、パッケージング技術等の開発に膨大な費用を必要と
している。従来、メモリ用途のパッケージは、リードフ
レームのタブ上にチップを搭載し、内部リード先端とチ
ップのボンディングパッドとをワイヤボンディングして
結線し、レジンモールドしてなるプラスチックパッケー
ジが主流である。パッケージ形態はメモリ容量が256
Kbitを境にして、これより以前はDIP(Dual
in line Package)が主流であった
が、その後高密度実装の要求が強くなり、実装面積をD
IPより小さくしたSOJ(small outlin
e J−lead package)、ZIP(zig
zag in−line package)に移ってき
ている。ここでDIPとは、パッケージ長辺2方向にリ
ードを2列にはり出し、このリードをパッケージ下方に
折り曲げ形のもので、リードをプリント板のスルーホー
ルに挿入して実装する。またZIPはパッケージ長辺一
方向にリードをはり出させ、このリードを交互に折り曲
げたもので、パッケージを縦形に実装したスルーホール
挿入タイプである。またSOJはパッケージを長辺2方
向にはり出すがリードピッチをDILの1/2と小さく
し、リードをパッケージ下方に「J」形に折り曲げてプ
リント板表面に直接に搭載する面実装タイプで、DIL
に比べてパッケージの長手方向の縮小とプリント板への
両面実装をねらったものである。従来のパッケージにつ
いて、パッケージ形態とプリント板への実装に関し日経
マイクロデバイス別冊No.1 p73〜80及び87〜
89について述べられており、ここで、DIPはパッケ
ージを横形に実装しスルーホールにリード線を挿入する
ことから両面実装が出来ず実装効率はよくない。これに
対し、ZIPは縦形にした分DIPより高密度実装が可
能である。すなわちDIPのリード列間の寸法がプリン
ト板の3格子ピッチであるのに対し、ZIPでは1格子
ピッチであり、プリント板上での実装密度はDIPのほ
ぼ2倍になる。またSOJは横形実装であるが、リード
ピン配置がプリント板の格子の制約を受けないこと及び
両面実装ができることからDIPの2倍以上の高密度実
装が図れる等の特徴がある。
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように従来
パッケージでは、大きく3種類が使われているが、どれ
も1パッケージに1チップを組み込んだものでチップ側
の容量が増えないかぎりパッケージ当りのメモリ容量は
増大しないという欠点があった。また、パッケージ形態
の違いによるプリント板への実装密度においても、2倍
程度の差があるのみであり、従来パッケージでは大容
量、高密度実装が難かしいという問題があった。特に、
大容量、高密度実装したパッケージを電子機器等で使用
する場合、その電気的な接続構造を考慮したモジュール
が必要であった。本発明の目的は、上記課題を取り除
き、従来のパッケージと同じ実装面積に対して複数倍の
メモリ容量を有し、電子機器等との電気的な接続を考慮
したマルチチップモジュールを提供することにある。
【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、半導体チップと電気的に接続した半導体
モジュールをスペーサを介して複数個積み重ね、該半導
体モジュール間を電気的に接続して複数個の電極を形成
したマルチチップ半導体装置を樹脂封止してなるマルチ
チップモジュールであって、該マルチチップ半導体装置
の有する最下層もしくは最上層の該半導体モジュールと
対向する該マルチチップモジュールの一面に該マルチチ
ップ半導体装置の有する電極と電気的に接続する外部引
き出し端子を露出させて形成したものである。また、半
導体チップと電気的に接続した半導体モジュールをスペ
ーサを介して複数個積み重ね、該半導体モジュール間を
電気的に接続して複数個の電極を形成したマルチチップ
半導体装置と、該マルチチップ半導体装置を搭載し、該
マルチチップ半導体装置の有する電極と電気的に接続し
た配線基板と、該マルチチップ半導体装置の有する電極
と該配線基板を介して電気的に接続する外部引き出し端
子とを備えたマルチチップモジュールであって、該配線
基板の一辺に該外部引き出し端子を形成し、該外部引き
出し端子を該マルチチップモジュールから露出させて形
成したものである。また、半導体チップと電気的に接続
した半導体モジュールをスペーサを介して複数個積み重
ね、該半導体モジュール間を電気的に接続して複数個の
電極を形成したマルチチップ半導体装置を樹脂封止して
なるマルチチップモジュールであって、該マルチチップ
半導体装置の有する最下層もしくは最上層の該半導体モ
ジュールと対向する該マルチチップモジュールの一面の
端部から該半導体モジュールを積層した方向に延出する
ように該マルチチップ半導体装置の有する電極と電気的
に接続する外部引き出し端子を露出させて形成したもの
である。これらの場合、前記マルチチップ半導体装置
が、前記半導体チップと前記電極とを電気的に接続する
接続パターンのパターン形状を前記半導体モジュール毎
に異ならせて形成し、該異なるパターン形状の接続パタ
ーンと電気的に接続する電極を該異なるパターン形状の
接続パターンと電気的に接続する該半導体チップのチッ
プセレクタ用電極として構成する事が好ましい。もしく
は、前記マルチチップ半導体装置が、前記半導体チップ
と前記電極とを電気的に接続する接続パターンのうち前
記半導体チップ上に形成したパターン形状を該半導体モ
ジュール毎に異ならせて形成し、該半導体チップ上に形
成したパターン形状の異なる接続パターンと電気的に接
続する電極を該半導体チップ上に形成したパターン形状
の異なる接続パターンと電気的に接続する該半導体チッ
プのチップセレクタ用電極として構成する事が好まし
い。もしくは、前記マルチチップ半導体装置が、前記半
導体モジュール間を電気的に接続して各前記半導体モジ
ュールの有する半導体チップのそれぞれと電気的に接続
する共通電極と各前記半導体モジュールの有する半導体
チップを選択する各前記半導体モジュールのチップセレ
クタ用電極とを形成し、該チップセレクタ用電極と半導
体チップとを電気的に接続する接続パターンの形状を前
記半導体モジュール毎に異ならせて形成する事が好まし
い。もしくは、前記マルチチップ半導体装置が、前記半
導体モジュール間を電気的に接続して各前記半導体モジ
ュールの有する半導体チップのそれぞれと電気的に接続
する共通電極と各前記半導体モジュールの有する半導体
チップを選択する各前記半導体モジュールのチップセレ
クタ用電極とを形成し、該チップセレクタ用電極と半導
体チップとを電気的に接続する接続パターンのうち前記
半導体チップ上に形成したパターン形状を前記半導体モ
ジュール毎に異ならせて形成する事が好ましい。さらに
は、これらの場合、選択対象となる半導体チップを有す
る半導体モジュールの位置まで前記半導体モジュール間
を電気的に接続することにより前記チップセレクタ用電
極を形成する事が好ましい。
【作用】これにより、従来のパッケージと同じ実装面積
に対して、複数倍のメモリ容量を有し、電子機器等との
接続対象を考慮したマルチチップモジュールを提供する
ことができる。
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1〜図22によ
り説明する。まず、図20から図22に示すような本発
明のマルチチップモジュールを説明する前に、その一構
成要素であるマルチチップ半導体装置120の一例を図
1から図19を用いて説明する。ここで、マルチチップ
モジュールとは、複数の半導体モジュールを積層して形
成したマルチチップ半導体装置に対して、その外部接続
端子となる構造を付加したものである。図1は4個のフ
ィルムキャリア半導体モジュール28a〜28dを積み
重ね電気的に接続したマルチチップ半導体装置の断面図
である。図2は、図1に示すマルチチップ半導体装置を
マザーボードに実装した状態での下から第1段目及び第
2段目のフィルムキャリア半導体モジュールの接続部を
拡大した断面図である。図3は、図1に示すマルチチッ
プ半導体装置の下から2段目のフィルムキャリア半導体
モジュール28bの平面図である。図4〜図6はチップ
選択端子部の詳細を示す斜視図で、図4は下から第2段
目、図5は下から第1段目のフィルムキャリア半導体モ
ジュール、図6はマザーボードである。図7は、半導体
チップを4個積み重ねたマルチチップ半導体装置の各半
導体チップの電気的接続状態を示す回路ブロック図であ
る。まず、図1〜図7において、本発明になるマルチチ
ップ半導体装置の構成を説明する。なお、各図において
同一符号は同一内容を示している。図1及び図2におい
て、半導体チップ2aにはバンプ4aが形成されてお
り、バンプ4aとフィルムキャリアテープ6aはリード
部の一部であるインナーリード部10aで電気的に接続
され、またリード部の一部であるアウターリード部12
aは半導体チップ2aの外側に張り出してスペーサ20
aと接続されている。スペーサ20aは、枠状に形成さ
れており(以下、枠状に形成したスペーサを枠状スペー
サと呼ぶ。)、フィルムキャリア半導体モジュール間を
電気的に接続するため、表面パターン22a、裏面パタ
ーン24a、表面パターン22aと裏面パターン24a
とを電気的に接続するスルーホール26aが形成されて
いる。また、その表面パターン22aと前記アウターリ
ード12aは第1接続層16aによって電気的に接続さ
れている。これによって、半導体チップ2aから裏面パ
ターン24aまでは、電気的に接続された状態となる。
なお、半導体チップ2aの上面及びインナリード部10
aを含む半導体チップ2aの側部には保護コート樹脂1
4aがコートしてある。以上のような構成が、フィルム
キャリア半導体モジュール28aの基本構造となる。上
記において図1の最下段のフィルムキャリア半導体モジ
ュール28aの構成について説明したが、下から第2段
目、第3段目、第4段目もほぼ同様の構成である。以降
各図において最下段のフィルムキャリア半導体モジュー
ルには前記のように符号の後に「a」を、また第2段目
には「b」を、第3段目には「c」を、第4段目には
「d」をつけて表示する。このフィルムキャリア半導体
モジュール間については、第1段目のフィルムキャリア
半導体モジュール28aの表面パターン22aと第2段
目のフィルムキャリア半導体モジュール28bの裏面パ
ターン24bとを第2接続層18bを介して電気的に接
続する。その他のフィルムキャリア半導体モジュール間
も同様に接続する。また、マザーボード30の上面に形
成された配線パターン32とは、最下段フィルムキャリ
ア半導体モジュール28aの裏面パターン24aとは第
3接続層34を介して電気的に接続する。このように複
数のフィルムキャリア半導体モジュールを積層したマル
チチップ半導体装置においては、マザーボードからの信
号の供給を受ける、例えば、スペーサ20a〜dの有する
裏面パターン24a〜d、スルーホール26a〜d、表面パ
ターン22a〜dと、スペーサ間を接続する第1の接続層
16a〜d、第2の接続層18a〜d等が、マルチチップ半
導体装置の電極となる。また、この電極と半導体チップ
とを接続する、例えば、バンプ4a〜d、インナーリード
10a〜d、アウターリード12a〜d、表面パターン22
a〜d等がマルチチップ半導体装置を構成するフィルムキ
ャリア半導体モジュールの接続パターンとなる。すなわ
ち、フィルムキャリア半導体モジュール間を電気的に接
続し、マザーボード30等の配線パターン32と電気的
に接続するものが電極となり、この電極と接続した半導
体チップまでの配線が接続パターンとなる。次に、フィ
ルムキャリア半導体モジュールの有する配線等の詳細を
図3等を用いて更に説明すると、図3において、前述の
アウターリード部12aとインナーリード部10a を含
む複数本のリード部は、1本のチップ選択リード線40
bと、それ以外の複数本の共通リード線42bとに区分
けすることができ、それぞれ半導体チップ2aと枠状ス
ペーサ20aに形成された表面パターンとを接続してい
る。このチップ選択リード線40は、マザーボードから
送られる読み込み・書き込み動作を許可する信号を半導
体チップ2aに供給するものである。そのためチップ選
択リード線40は、前述の電極のうちで各フィルムキャ
リア半導体モジュールに固有となるチップセレクタ用電
極と接続している。次に、各フィルムキャリア半導体モ
ジュールに固有となるような、チップセレクタ用電極
と、該チップセレクタ用電極と半導体チップとを接続す
る接続パターンとの一例を図4〜図6を用いて説明す
る。図4から分かるように、共通リード線42bは、表
面パターンである共通端子パターン46bと接続してい
る。また、チップ選択リード線40bは、チップ選択端
子パターン44b、チップ選択専用パターン50b、チ
ップ選択端子パターン44bとチップ選択専用パターン
50bとを接続するパターン48bとからなる表面パタ
ーンと接続している。この場合、共通端子パターン46
bと、裏面パターン52bとは、スルーホール58bを介
して電気的に接続され、同様に、チップ選択専用パター
ン50bと裏面パターン56bとはスルーホール60bを
介して電気的に接続されている。また、チップ選択端子
パターン44bと裏面パターン54bとの間にはスルーホ
ールは形成されていない。これに対して、図5は、チッ
プ選択端子パターン44aと裏面パターン54aとがス
ルーホール62aによって電気的に接続した点、チップ
選択端子44aとチップ選択専用パターン50aとが電
気的に絶縁した点を除き、その他は図4と同じ構成とな
っている。図6は、マザーボードの配線パターンを示し
たものであり、図においてマザーボード30の上面には
チップ選択端子パターン64、チップ選択専用パターン
66、共通端子パターン68が形成されており、それぞ
れの端子パターンにはライン70、72、74がつなが
っている。マルチチップ半導体装置では、図6に示すマ
ザーボード上に、図5に示すフィルムキャリア半導体モ
ジュール、図4に示すフィルムキャリア半導体モジュー
ルを順に積層して構成する。従って、マザーボード上の
チップ選択端子パターン64、これと接続するフィルム
キャリア半導体モジュールの裏面パターン54a、スル
ーホール62a、チップ選択端子パターン44aが、チッ
プ選択リード線40aと接続する半導体チップ2a固有の
チップセレクタ電極となる。また、チップ選択端子パタ
ーン44a、チップ選択リード線40aが、チップセレク
タ電極と半導体チップ2aとを電気的に接続する接続パ
ターンとなる。同様に、マザーボード上のチップ選択端
子パターン66、これと接続する裏面パターン56a、
スルーホール60a、チップ選択専用パターン50a、こ
れと接続する裏面パターン56b、スルーホール60b、
チップ選択専用パターン50bが、チップ選択リード線
40bと接続する半導体チップ2b固有のチップセレクタ
電極となる。また、チップ選択端子パターン44b、チ
ップ選択リード線40bが、チップセレクタ電極と半導
体チップ2bとを電気的に接続する接続パターンとな
る。また、マザーボード上の共通端子パターン66、こ
れと接続する裏面パターン52a、スルーホール58a、
共通端子パターン46a、これと接続する裏面パターン
52b、スルーホール58b、共通端子パターン46b
が、それぞれの接続パターンである共通リード線42
a、bを介して半導体チップ2a、bに電気的に接続し、各
フィルムキャリア半導体モジュールに共通な電極とな
る。このように、それぞれのチップセレクタ電極と接続
する接続パターンの形状を異ならせることにより、その
異なる形状の接続パターンと接続するチップセレクタ電
極を各半導体モジュールに固有なものとして形成するこ
とができる。また、フィルムキャリア半導体モジュール
を積層することで電極を形成するので、その電極は容易
に形成することができる。すなわち、それぞれのチップ
セレクタ電極と接続する接続パターンの形状を異ならせ
ることにより、電極の形成が容易な上、チップセレクタ
電極を各半導体モジュールに固有なものとして形成する
ことができる。また、各フィルムキャリア半導体モジュ
ールのチップセレクタ用電極を形成する場合に、チップ
セレクタ用電極が、該当するフィルムキャリア半導体モ
ジュールより上層に積層したフィルムキャリア半導体モ
ジュールに対して電気的に接続されないように構成する
ことにより、チップセレクタ用電極を各半導体モジュー
ルに固有なものとして形成することができる。このよう
にマルチチップ半導体装置を構成すれば、その電気的接
続状態を示す回路ブロック図は図7のようになる。ここ
で、マルチチップ半導体装置における半導体メモリチッ
プへの情報の記憶(データ入力)及び記憶されている情
報の読み出し(データ出力)法について説明する。図に
おいて半導体チップ2a、2b、2c、2dにはアドレ
ス端子80、データ入出力端子82、ライトイネーブル
端子84、アウトイネーブル端子86、電源端子88、
グランド端子90、チップ選択端子92a、92b、9
2c、92dが電気的につながっている。これらの端子
のうち、チップ選択端子92a〜92dはそれぞれの半
導体チップ2a〜2dに独立して接続されているが、そ
の他の端子は半導体チップ2a〜2dに共通に接続され
ている。情報の入出力は、チップ内に設定された番地単
位で行われる。ある番地への情報の書き込みは、番地を
指定するアドレス信号、書き込みを許可するライトイネ
ーブル信号、記憶するデータを含むデータ信号が必要で
ある。ところが、情報量が多くなり1個のチップでは情
報を収容しきれなくなると、複数個のチップを使う必要
が生ずる。図7はチップ4個についての一例を示すもの
で、例えば1チップに100個の番地が設定できるとす
れば、各チップ共0〜99番地を設定しておく。このよ
うにして今、半導体チップ2aの99番地へあるデータ
を書き込む動作を例にとれば、アドレス端子88には
「99番地」を示す信号を、データ入出力端子82には
書き込むためのデータ信号を、ライトイネーブル端子8
4に書き込み許可信号を印加し、同時に半導体チップ2
aにつながるチップ選択端子92aにチップ選択用の信
号を送ることにより、アドレス信号、データ信号、ライ
トイネーブル信号は4個の半導体チップ2a〜2dのう
ち半導体チップ2aのみ有効となり、他の半導体チップ
2b〜2dには作用しない。すなわち、半導体チップ2
aの99番地には必要なデータが書き込まれるが、他の
3個の非選択半導体チップの99番地は変化ないことに
なる。同様に、データの読み出しについては、読み出し
許可信号用のアウトイネーブル信号が作用して、その他
は書き込みと同じ接続状態でデータ入出力端子82に半
導体チップ2aの99番地に記憶されているデータが出
力されることになる。なお、図7において、アドレス端
子80及びデータ入出力端子82は一本のラインで示し
てあるが、実際の配線では複数本で構成されている。こ
れに対しライトイネーブル端子84、アウトイネーブル
端子86、電源端子88、グランド端子90及びチップ
選択端子92a〜92dは実際の配線ではそれぞれ各1
本の場合が多い。次に、これまで説明したマルチチップ
半導体装置の動作を説明する。図1〜図2において半導
体チップ2aは内部に記憶素子を集積化したメモリ用半
導体チップであり、マザーボード30から供給される信
号に応じてデータの書き込み及び読み出しを行うもので
ある。データの書き込み及び読み出し時の電気信号の流
れは、まずマザーボード30の配線パターン32に外部
から信号が供給され、第3接続層34、スペーサ20a
の裏面パターン24a、スルーホール26a、表面パタ
ーン22a、第1接続層16aを経てフィルムキャリア
6aのアウターリード部12a、インナリード部10
a、バンプ4aを通って第1段目の半導体チップ2a内
の素子に供給される。同様に第2段目の半導体チップ2
b及び第3段目、第4段目の半導体チップ2c、2dに
も同時に信号が供給される。ここで、図4に示す、チッ
プ選択リード線40bは図7に示すチップ選択端子92
aに相当し、各半導体チップに独立に接続されるが、そ
れ以外の複数本の共通リード線42bは同じく図7のア
ドレス端子80、データ入出力端子82、ライトイネー
ブル端子84、アウトイネーブル端子86、電源端子8
8、グランド端子90に相当しており、各端子に共通し
て接続されている。すなわち、図4〜図6に示すよう
に、共通端子に供給される信号はマザーボード30の共
通端子パターン68を経てスペーサ20aの裏面パター
ン52a、スルーホール58a、表面パターン46a、
共通リード線42aを経て第1段目の半導体チップ2a
に供給され、さらに第2段目のスペーサ20bの裏面パ
ターン52bから共通リード線42に供給されて、前述
したように各チップに同時に供給される。これに対して
チップ選択端子パターン64に供給されるチップ選択信
号は、スペーサ20aの裏面パターン54a、スルーホ
ール62a、表面パターン44a、チップ選択リード線
40aを経て第1段目の半導体チップ2aに供給される
が、スペーサ20bの裏面パターン54bと表面パター
ン44bは電気的に接続されていないため、第2段目の
半導体チップ2bには供給されない。同様にマザーボー
ド30のチップ選択端子パターン66に供給されるチッ
プ選択用信号は第1段目の半導体チップ2aには供給さ
れず、第2段目の半導体チップ2bのみに選択的に供給
することができる。なお、第2段目以上のチップについ
ても各段のスペーサに同様の回路パターンを設けること
によって、独立してチップ選択が行える。これにより、
チップセレクタ用電極を用いて所望の半導体チップを動
作させることができ、積層したフィルムキャリア半導体
モジュールに対して誤動作なくデータの書き込み・読み
出しを実現することができる。次にマルチチップ半導体
装置に用いられるその他のスペーサ形状について説明す
る。これまでは、図3に示すように外形が矩形のスペー
サについて説明したが、図8に示すようなフィルムキャ
リアのリード線配置の2面のみにスペーサを有する構造
も可能である。すなわち、図8に示すように対向して配
置した第一、第二のスペーサ20b1、20b2を有する構
造によっても、フィルムキャリアテープ半導体モジュー
ルを積層することができる。また、図1おいて第1段目
から第4段目までの枠状スペーサを半導体チップの表裏
両面位置にスペーサ部材を有しない構造として、全て同
じ形状にしているが、第1段目のスペーサを図9に示す
ように半導体チップ2aの下面にもスペーサ部材96a
を介在させたスペーサ64aとし、そのスペーサ部材の
マザーボードと接続する任意の面に任意形状の配線パタ
ーン98aを形成した構造とすることもできる。すなわ
ち、マザーボードの標準化された接続パターンと合致す
るパターン配置を任意に形成できる構造である。また、
これまでは、スペーサに表裏パターンを形成し、スルー
ホールによってこの表裏パターンを電気的に接続する構
造について説明したが、表裏パターンの導通を図る接続
用パターンとしては、フィルムキャリアのアウターリー
ドをスペーサ表面、側面を経由して裏面に折り曲げた構
造あるいは、折り曲げた表裏導通リード線を用いた構造
であっても良い。図10にこの一例としてアウターリー
ドを折り曲げて形成した接続用パターンを示す。この場
合、これまでの表面パターン、裏面パターン、スルーホ
ールは不要となる。図10は、フィルムキャリア半導体
モジュールのスペーサとアウターリードの接合部を示す
断面図で、スペーサ20aには表面パターン100a、
裏面パターン24aが形成されている。折り曲げられた
アウターリード12aの先端と裏面パターン24aは下
面接続層104aによって固定される。以上の構造にお
いて、アウターリード12aをスペーサ20aの上面を
通り、折り曲げによってスペーサ20aの側面、さらに
下面に伸延させて、裏面パターン24aに接合しスペー
サの表裏導通をはかっている。次に、マルチチップ半導
体装置に用いられるその他のチップセレクタ用電極を図
11から図13に示す。図11〜図13は図4〜図6と
同じ位置を示したもので、同一符号は同一内容を示して
いる。ただし、共通端子パターンについては省略してい
る。この特徴は、チップセレクタ用電極と半導体チップ
とを接続する接続パターンを半導体チップ上で異ならせ
て形成した点であり、また、スペーサ20bに形成され
る表裏パターン及び表裏パターンを接続するスルーホー
ル導通パターンをスペーサ20aと同じ構造で形成した
点である。このように、フィルムキャリアのアウターリ
ード形状を40aと40bとに示すように異なる配置に
することによって、それぞれのチップセレクタ電極を介
して該当する半導体チップを独立に選択できる構造とな
っている。図10にて説明したアウターリード線折り曲
げ方式はこの構造を適用することにより、容易に目的を
達成することができる。さらに、マルチチップ半導体装
置に用いられるその他のチップセレクタ用電極を図14
〜図16に示す。これもチップセレクタ用電極と半導体
チップとを接続する接続パターンの形状を半導体チップ
上で異ならせて形成しているが、スペーサ20aと20
bとを同じ構造とし、フィルムキャリアのアウターリー
ド40a、40a’、40b、40b’も同じ構造とし
た点が異なっている。すなわち、図14及び図15では
チップ選択パッド102b、102a、パッド接続ライ
ン104b、104a及びチップ選択予備パッド106
b、108b、106a、108aを形成し、第1段目
の半導体チップ2aではチップ選択パッド102aとチ
ップ選択予備パッド106aとをパッド接続ライン10
4aにより接続詞、チップ選択予備パッド108aはチ
ップ選択パッド102aと絶縁している。また、第2段
目の半導体チップ2bではチップ選択パッド102bと
チップ選択予備パッド108bとを接続し、チップ選択
予備パッド106bとは絶縁している。このような構成
によってもマザーボード30のチップ選択端子64に信
号が印加された時は半導体チップ2aが独立に選択で
き、チップ選択端子66への信号印加に対しては半導体
チップ2bが独立に選択できる。次にマルチチップ半導
体装置に用いられるその他のスペーサ形状を図17に示
す。図17は、半導体チップ2とバンプ4を介して接続
したリード部が、スペーサ110に形成されたスルーホ
ールを電気的に接続するように伸延したものである。す
なわち、表面パターンを形成しない例である。このリー
ド付スペーサ110の形成には基材の片面にのみパター
ン用導電材の固着された基板に半導体チップ2がはまり
込む孔を打ち抜いた後、他面にリードパターン形成用の
導電材を前記孔部分を含めて貼り付け、この後は印刷配
線板の製造プロセスを使って図17に示すような基材の
一端にリードパターンを張り出させたリード付スペーサ
110を形成する。リード付スペーサ110と半導体チ
ップ2の接合は金−金、金−すず等の既に知られている
インナリードボンディングの方法を用いる。本リード付
スペーサを用いたフィルムキャリア半導体モジュールの
積み重ねにおいては、図2に示す第1接続部16aが不
要であり、組み立て工程上非常に有利となる。なお、前
記スペーサにマザーボードと同質の材料を用いることに
よって、マザーボードへの実装後の接続信頼性を大巾に
向上させることができる。次にマルチチップ半導体装置
の製造方法について説明する。製造工程の概略を図18
に示す。図1、図2及び図18において、まず、パター
ニングしたフィルムキャリアテープのインナリード10
aと半導体チップ2aの表面に形成したバンプ4aを位
置合わせし、インナリード部のボンディングを行なう。
このボンディング法は、TAB(Tape Autom
ated Bonding)のインナリードボンディン
グとして一般的に知られている方法である。次いでボン
ディング面とチップ選択端子表面及び側面に保護コート
を施す。この時点で半導体チップ2a及びボンディング
部の検査を行い良否の区分けを行う。次いでフィルムキ
ャリアテープからフィルムキャリアモジュール6aを切
り出す。これと並行して複数個のスペーサを同時形成し
たプリント配線板から1個のスペーサを外形切断して取
り出し、前記フィルムキャリアモジュール6aと位置合
わせを行って、第1接続を行い、第1接続層16を形成
する。これで、図1に示すフィルムキャリア半導体モジ
ュールの単体ができる。次いでフィルムキャリア半導体
モジュール4個を位置合わせ治具に設置した後、各フィ
ルムキャリア半導体モジュールの裏面パターン24とア
ウターリード12を接触させて端子部のみを溶融はんだ
槽に浸積して、第2接続を行う。この後、マザーボード
への接続部を残して樹脂コートを行う。この工程図にお
いて、外形切断前のフィルムキャリアテープに外形切断
したスペーサを第1接続した後、フィルムキャリアテー
プを切断する方法、さらに外形切断前のスペーサプリン
ト配線板に外形切断したフィルムキャリアモジュールを
第1接続する方法も可能である。また、本実施例におけ
る第1接続は、スルーホールの端子部に予め付着させて
おいたSn−Pb系はんだを用いたはんだを熱圧着ヘッ
ドで加熱溶融してボンディングするはんだリフロー法を
採用したが、Au−Au熱圧着 Au−Snボンディン
グ、導電ペーストを用いた接続法等ももちろん適用でき
る。マルチチップ半導体装置の製造方法のその他の例に
ついて、図19で説明する。図19は製造工程の概略を
示すもので、特に図17に示すリード付スペーサを用い
たマルチチップ半導体装置の製造方法について示してい
る。まず、パターニングしたリード付スペーサのインナ
リードと半導体チップのバンプを接続する。この状態
が、図17に示す構造である。次にチップ表面の保護コ
ート及びボンディング部を含めたチップ全体の検査を行
い良否の区分けを行って、良品のみ外形切断を行う。こ
の後は前記図18の説明と同じ方法によって積み重ね、
位置合わせ、第2接続、性能検査、樹脂コートを行って
マルチチップ半導体装置が完成する。次に、これまで説
明してきたマルチチップ半導体装置に外部接続端子を付
加した本発明のマルチチップモジュールの一例について
説明する。図20は内部にマルチチップ半導体装置12
0を包含したマルチチップモジュール122であり、端
子124(外部引き出し端子)がモジュールの一面に配
置されている。モジュールは端子124(外部引き出し
端子)を除く全面に樹脂コート126を施してモジュー
ル外形を形成している。端子124(外部引き出し端
子)は表面にAuめっき処理を施してある。本構成のマ
ルチチップモジュールを端子(124外部引き出し端
子)と相対する端子を有するマザーボードに押しつけ保
持することにより、電子機器の記憶装置としたものであ
る。すなわち、図20では、半導体チップと電気的に接
続した半導体モジュールをスペーサを介して複数個積み
重ね、該半導体モジュール間を電気的に接続して複数個
の電極を形成したマルチチップ半導体装置を樹脂封止し
て形成したマルチチップモジュールであり、該マルチチ
ップ半導体装置の有する最下層もしくは最上層の該半導
体モジュールと対向する該マルチチップモジュールの一
面に該マルチチップ半導体装置の有する電極と電気的に
接続する外部引き出し端子を露出させて形成している。
図21は他のマルチチップモジュールを示すもので、内
部にマルチチップ半導体装置120を包含したマルチチ
ップモジュール128であり、マルチチップ半導体装置
120は、モジュール内部で配線基板130に電気的に
接続され、各信号端子は配線基板130の一端にコネク
ター端子132(外部引き出し端子)として取り出され
ている。すなわち、図21では、半導体チップと電気的
に接続した半導体モジュールをスペーサを介して複数個
積み重ね、該半導体モジュール間を電気的に接続して複
数個の電極を形成したマルチチップ半導体装置と、該マ
ルチチップ半導体装置を搭載し、該マルチチップ半導体
装置の有する電極と電気的に接続した配線基板と、該マ
ルチチップ半導体装置の有する電極と該配線基板を介し
て電気的に接続する外部引き出し端子とを備えたマルチ
チップモジュールであり、該配線基板の一辺に該外部引
き出し端子を形成し、該外部引き出し端子を該マルチチ
ップモジュールから露出させて形成している。図22
は、さらに別のマルチチップモジュールを示す。これ
は、コネクター端子132(外部引き出し端子)をモジ
ュール134の下方2個所に取りだしたもので、多数個
のマルチチップ半導体装置を積み重ねたもの、あるいは
多端子を有する半導体チップに対して有利な構造であ
る。すなわち、図22は、半導体チップと電気的に接続
した半導体モジュールをスペーサを介して複数個積み重
ね、該半導体モジュール間を電気的に接続して複数個の
電極を形成したマルチチップ半導体装置を樹脂封止して
なるマルチチップモジュールであり、該マルチチップ半
導体装置の有する最下層もしくは最上層の該半導体モジ
ュールと対向する該マルチチップモジュールの一面の端
部から該半導体モジュールを積層した方向に延出するよ
うに該マルチチップ半導体装置の有する電極と電気的に
接続する外部引き出し端子を露出させて形成している。
以上のように、本マルチチップモジュールでは搭載され
るマルチチップ半導体装置が複数個の半導体チップによ
って形成されていることから、従来のモジュールとほぼ
同じ実装面積に対して複数倍の記憶容量を有する構造で
あり、小形で大容量のメモリを要求される携帯用電子機
器に非常に有効である。
【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、従来パ
ッケージと同じ実装面積に対し複数倍のメモリ容量を有
するマルチチップモジュールを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のマルチチップモジュールに適用したマ
ルチチップ半導体装置の断面図。
【図2】本発明のマルチチップモジュールに適用したマ
ルチチップ半導体装置の断面図。
【図3】本発明のマルチチップモジュールに適用したマ
ルチチップ半導体装置の平面図。
【図4】本発明のマルチチップモジュールに適用したマ
ルチチップ半導体装置のチップ選択端子構造の斜視図。
【図5】本発明のマルチチップモジュールに適用したマ
ルチチップ半導体装置のチップ選択端子構造の斜視図。
【図6】本発明のマルチチップモジュールに適用したマ
ルチチップ半導体装置のチップ選択端子構造の斜視図。
【図7】本発明のマルチチップモジュールに適用したマ
ルチチップ半導体装置のの回路ブロック図。
【図8】本発明のマルチチップモジュールに適用したマ
ルチチップ半導体装置のスペーサ構造の平面図及び断面
図。
【図9】本発明のマルチチップモジュールに適用したマ
ルチチップ半導体装置のスペーサ構造の平面図及び断面
図。
【図10】本発明のマルチチップモジュールに適用した
マルチチップ半導体装置のスペーサ構造の平面図及び断
面図。
【図11】本発明のマルチチップモジュールに適用した
マルチチップ半導体装置のチップ選択端子構造の他の例
の斜視図。
【図12】本発明のマルチチップモジュールに適用した
マルチチップ半導体装置のチップ選択端子構造の他の例
の斜視図。
【図13】本発明のマルチチップモジュールに適用した
マルチチップ半導体装置のチップ選択端子構造の他の例
の斜視図。
【図14】本発明のマルチチップモジュールに適用した
マルチチップ半導体装置のチップ選択端子構造の他の例
の斜視図。
【図15】本発明のマルチチップモジュールに適用した
マルチチップ半導体装置のチップ選択端子構造の他の例
の斜視図。
【図16】本発明のマルチチップモジュールに適用した
マルチチップ半導体装置のチップ選択端子構造の他の例
の斜視図。
【図17】本発明のマルチチップモジュールに適用した
マルチチップ半導体装置のリード付スペーサの断面図。
【図18】本発明のマルチチップモジュールに適用した
マルチチップ半導体装置のマルチチップ半導体装置の製
造工程図。
【図19】本発明のマルチチップモジュールに適用した
マルチチップ半導体装置のマルチチップ半導体装置の製
造工程図。
【図20】本発明のマルチチップモジュールを示す斜視
図。
【図21】本発明のマルチチップモジュールを示す斜視
図。
【図22】本発明のマルチチップモジュールを示す斜視
図。
【符号の説明】
2…半導体チップ、 6…フィルムキャリア、 10…インナリード、 12…アウタリード、 16…第1接続層、 18…第2接続層、 20…スペーサ、 28…フィルムキャリア半導体モジュール、 30…マザーボード、 44…チップ選択端子パターン、 110…リード付スペーサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 芹沢 弘二 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株 式会社日立製作所生産技術研究所 (72)発明者 本田 美智晴 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 吉田 亨 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 谷本 道夫 東京都小平市上水本町1450番地株式会社 日立製作所武蔵工場内 (56)参考文献 特許2728432(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 25/00 - 25/18 H01L 21/60

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体チップと電気的に接続した半導体
    モジュールをスペーサを介して複数個積み重ね、該半導
    体モジュール間を電気的に接続して複数個の電極を形成
    したマルチチップ半導体装置を樹脂封止してなるマルチ
    チップモジュールであって、 該マルチチップ半導体装置の有する最下層もしくは最上
    層の該半導体モジュールと対向する該マルチチップモジ
    ュールの一面に該マルチチップ半導体装置の有する電極
    と電気的に接続する外部引き出し端子を露出させて形成
    したことを特徴とするマルチチップモジュール。
  2. 【請求項2】 半導体チップと電気的に接続した半導体
    モジュールをスペーサを介して複数個積み重ね、該半導
    体モジュール間を電気的に接続して複数個の電極を形成
    したマルチチップ半導体装置と、 該マルチチップ半導体装置を搭載し、該マルチチップ半
    導体装置の有する電極と電気的に接続した配線基板と、 該マルチチップ半導体装置の有する電極と該配線基板を
    介して電気的に接続する外部引き出し端子とを備えたマ
    ルチチップモジュールであって、 該配線基板の一辺に該外部引き出し端子を形成し、該外
    部引き出し端子を該マルチチップモジュールから露出さ
    せて形成したことを特徴とするマルチチップモジュー
    ル。
  3. 【請求項3】 半導体チップと電気的に接続した半導体
    モジュールをスペーサを介して複数個積み重ね、該半導
    体モジュール間を電気的に接続して複数個の電極を形成
    したマルチチップ半導体装置を樹脂封止してなるマルチ
    チップモジュールであって、 該マルチチップ半導体装置の有する最下層もしくは最上
    層の該半導体モジュールと対向する該マルチチップモジ
    ュールの一面の端部から該半導体モジュールを積層した
    方向に延出するように該マルチチップ半導体装置の有す
    る電極と電気的に接続する外部引き出し端子を露出させ
    て形成したことを特徴とするマルチチップモジュール。
  4. 【請求項4】 前記マルチチップ半導体装置が、前記半
    導体チップと前記電極とを電気的に接続する接続パター
    のパターン形状前記半導体モジュール毎に異ならせ
    て形成し、該異なるパターン形状の接続パターンと電気
    的に接続する電極を該異なるパターン形状の接続パター
    ンと電気的に接続する該半導体チップチップセレクタ
    用電極として構成したことを特徴とする請求項1〜
    いずれかに記載のマルチチップモジュール。
  5. 【請求項5】 前記マルチチップ半導体装置が、前記半
    導体チップと前記電極とを電気的に接続する接続パター
    ンのうち前記半導体チップ上に形成したパターン形状
    該半導体モジュール毎に異ならせて形成し、該半導体チ
    ップ上に形成したパターン形状の異なる接続パターンと
    電気的に接続する電極を該半導体チップ上に形成したパ
    ターン形状の異なる接続パターンと電気的に接続する該
    半導体チップのチップセレクタ用電極として構成したこ
    とを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のマルチ
    チップモジュール。
  6. 【請求項6】 前記マルチチップ半導体装置が、前記半
    導体モジュール間を電気的に接続して各前記半導体モジ
    ュールの有する半導体チップのそれぞれと電気的に接続
    する共通電極と各前記半導体モジュールの有する半導体
    チップを選択する各前記半導体モジュールのチップセレ
    クタ用電極とを形成し、該チップセレクタ用電極と半導
    体チップとを電気的に接続する接続パターンの形状を前
    記半導体モジュール毎に異ならせて形成したことを特徴
    とする請求項1〜3のいずれかに記載のマルチチップモ
    ジュール。
  7. 【請求項7】 前記マルチチップ半導体装置が、前記半
    導体モジュール間を電気的に接続して各前記半導体モジ
    ュールの有する半導体チップのそれぞれと電気的に接続
    する共通電極と各前記半導体モジュールの有する半導体
    チップを選択する各前記半導体モジュールのチップセレ
    クタ用電極とを形成し、該チップセレクタ用電極と半導
    体チップとを電気的に接続する接続パターンのうち前記
    半導体チップ上に形成したパターン形状を前記半導体モ
    ジュール毎に異ならせて形成したことを特徴とする請求
    項1〜3のいずれかに記載のマルチチップモジュール。
  8. 【請求項8】 選択対象となる半導体チップを有する半
    導体モジュールの位置まで前記半 導体モジュール間を電
    気的に接続することにより前記チップセレクタ用電極を
    形成したことを特徴とする請求項4〜7のいずれかに記
    載のマルチチップモジュール。
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