JP3644662B2 - 半導体モジュール - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、樹脂封止型の半導体パッケージを搭載した半導体モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は従来の半導体モジュールを示す断面図である。図において、１は半導体素子、８は実装用基板、９は半導体素子１を実装用基板８に固着するための接着材、７は半導体素子１に形成された電極（図示せず）と実装用基板８に形成された電極（図示せず）を電気的に接続するワイヤ、１０は封止樹脂である。半導体素子１を直接実装用基板８に接着材９を用いて固着し、ワイヤ７を用いて半導体素子１上の電極（図示せず）と実装用基板８上の電極（図示せず）を電気的に接続すると共に、半導体素子１を周囲の環境から保護するための封止樹脂１０により半導体素子１およびワイヤ７を封止して半導体モジュールを形成することにより、半導体素子１の実装面積の縮小および軽量化が図られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の半導体モジュールは以上のように構成されているので、半導体素子１単体の特性検査は、ハンドリング等の問題で技術的およびコスト的にも難しく、半導体素子１の信頼性が確認されないため、実装後の半導体モジュールの段階で不良が明らかになり、半導体モジュールの歩留まりが低下してコストが高くなるという問題があった。
また、携帯電子機器、例えば携帯電話や携帯パーソナルコンピュータにおいては、一層の小型化、軽量化の要求に伴い、部品の小型化および半導体パッケージの実装面積、体積の縮小による半導体モジュールの小型化が求められている。
【０００４】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、半導体素子単体での特性検査が容易に行え、信頼性が確認された複数個の半導体パッケージを高密度に搭載した半導体モジュールを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる半導体モジュールは、実装用基板上に複数の半導体パッケージを互い に積み重ねて搭載した半導体モジュールであって、複数の半導体パッケージのそれぞれは、パッケージ基板と、このパッケージ基板上に配置された配線パターンと、パッケージ基板上に配置され電極が上記配線パターンに電気的に接続された半導体素子と、配線パターンの一部分と上記半導体素子の周辺とを封止する封止樹脂とを有し、配線パターンはパッケージ基板の上面に沿って封止樹脂内から延在し上記封止樹脂の外部に外端部分を有しており、各半導体パッケージにおける配線パターンの外端部分は、他の半導体パッケージにおける配線パターンの外端部分または実装用基板上の配線にワイヤを介して接続されたものである。
また、半導体パッケージの電極は、バンプを介してパッケージ基板上に形成された配線パターンと接続されているものである。
また、実装用基板上に積み重ねられた複数の半導体パッケージの相互間に、放熱機構を介装するようにしたものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の一実施の形態である樹脂封止型半導体パッケージを搭載した半導体モジュールを図について説明する。図１は本発明の実施の形態１による半導体モジュールを示す断面図、図２は図１の半導体モジュールに搭載されている半導体パッケージを示す断面図である。図において、１、１ａ、１ｂは半導体素子、２、２ａ、２ｂはパッケージ基板、３、３ａ、３ｂは基板２、２ａ、２ｂ上に形成された配線パターン、４、４ａ、４ｂはバンプ、５は半導体素子１、１ａ、１ｂを封止する封止樹脂、６、６ａ、６ｂは半導体パッケージ、７はワイヤ、８は実装用基板、９は接着材、１０は実装用基板８上に搭載された半導体パッケージ６ａ、６ｂを封止する封止樹脂である。
【０００７】
本実施の形態の半導体モジュールに搭載される半導体パッケージでは、図２に示すように、半導体素子１に形成された電極（図示せず）とパッケージ基板２上の配線パターン３をバンプ４により電気的に接続し、半導体素子１およびバンプ４を封止樹脂５により周囲の環境から保護するよう構成されている。配線パターン３はパッケージ基板２の上面に配置され、パッケージ基板２の上面に沿って延在している。また、パッケージ基板２は半導体素子１の大きさに対して若干大きく、バンプ４と接続されている配線パターン３の外端部分は、封止樹脂５の外側に引き出されている。このような構造を有する半導体パッケージ６は、サイズ的には半導体素子１より若干大きいだけであり、また、半導体素子１は樹脂封止されているため、半導体素子１単体の特性検査等を容易に行うことができる。
【０００８】
本実施の形態の半導体モジュールは、二種類の半導体素子１ａ、１ｂを、それぞれパッケージ基板２ａ、２ｂ上の配線パターン３ａ、３ｂに、バンプ４ａ、４ｂにより接続し、封止樹脂５により封止することにより形成された半導体パッケージ６ａ、６ｂを、実装用基板８上に接着材９により半導体パッケージ６ｂを固着し、さらに半導体パッケージ６ｂの上に半導体パッケージ６ａを接着材９を用いて固着することにより構成され、封止樹脂５の外側に引き出されている半導体素子１ａに接続された配線パターン３ａの外端部分と半導体素子１ｂに接続された配線パターン３ｂの外端部分との間、封止樹脂５の外側に引き出されている配線パターン３ａの外端部分と実装用基板８上の電極（図示せず）との間、および封止樹脂５の外側に引き出されている配線パターン３ｂの外端部分と実装用基板８上の電極（図示せず）との間は、ワイヤ７により電気的に接続されている。そして実装用基板８上に搭載された半導体パッケージ６ａ、６ｂおよびワイヤ７は封止樹脂１０により封止されている。
【０００９】
この発明によれば、パッケージ基板２ａ、２ｂ上の配線パターン３ａ、３ｂに、バンプ４ａ、４ｂを用いて電気的に接続された半導体素子１ａ、１ｂを樹脂封止すると共に配線パターン３ａ、３ｂの外端部分は封止樹脂の外側に引き出されている構造を有する、サイズ的には半導体素子１ａ、１ｂより若干大きいだけで、かつ信頼性が確認された半導体パッケージ６ａ、６ｂを、実装用基板８上に積み重ねて実装することにより、半導体パッケージ６ａと半導体パッケージ６ｂの実装面積を大幅に縮小でき、半導体モジュールを小型化することができる。
【００１０】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２を示す半導体モジュールの断面図である。図において、１１は実装用基板８上に積み重ねて実装された半導体パッケージ６ａと半導体パッケージ６ｂの相互間に接着材９により固定された放熱機構である。なお、その他の構成は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
本実施の形態によれば、実装用基板８上に積み重ねて実装された半導体パッケージ６ａと半導体パッケージ６ｂの間に放熱機構（例えば、放熱板等）１１を配置し、接着材９により半導体パッケージ６ａおよび半導体パッケージ６ｂとそれぞれ固定することにより、実施の形態１と同様の効果が得られると共に、半導体素子１ａ、１ｂの高速動作時の発熱による半導体素子１ａ、１ｂの温度上昇を防止することができる。
【００１１】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、半導体素子がパッケージ基板上の配線パターンに、電気的に接続され、半導体素子および配線パターンの一部分が樹脂封止された構造を有する複数の半導体パッケージを、実装用基板上に積み重ねて配置し、封止樹脂の外側に引き出されている配線パターンの外端部分を用いて実装用基板と接続することにより、半導体素子の信頼性を半導体パッケージの段階で確認できると共に、半導体パッケージの実装面積を大幅に縮小でき、信頼性が高く、小型化された半導体モジュールを得ることができる。
また、この発明によれば、実装用基板上に積み重ねられた半導体パッケージの相互間に放熱機構を配置することにより、半導体素子の高速動作時の発熱による半導体素子の温度上昇を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による半導体モジュールを示す断面図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による半導体モジュールに搭載された半導体パッケージを示す断面図である。
【図３】 この発明の実施の形態２による半導体モジュールを示す断面図である。
【図４】 従来のこの種半導体モジュールを示す断面図である。
【符号の説明】
１、１ａ、１ｂ 半導体素子、２、２ａ、２ｂ パッケージ基板、
３、３ａ、３ｂ 配線パターン、４、４ａ、４ｂ バンプ、５ 封止樹脂、
６、６ａ、６ｂ 半導体パッケージ、７ ワイヤ、８ 実装用基板、
９ 接着材、１０ 封止樹脂、１１ 放熱機構。

Claims (3)

  1. 実装用基板上に複数の半導体パッケージを互いに積み重ねて搭載した半導体モジュールであって、
    上記複数の半導体パッケージのそれぞれは、パッケージ基板と、このパッケージ基板上に配置された配線パターンと、上記パッケージ基板上に配置され電極が上記配線パターンに電気的に接続された半導体素子と、上記配線パターンの一部分と上記半導体素子の周辺とを封止する封止樹脂とを有し、上記配線パターンは上記パッケージ基板の上面に沿って上記封止樹脂内から延在し上記封止樹脂の外部に外端部分を有しており、
    上記各半導体パッケージにおける上記配線パターンの外端部分は、他の半導体パッケージにおける上記配線パターンの外端部分または上記実装用基板上の電極にワイヤを介して接続されたことを特徴とする半導体モジュール。
  2. 上記各半導体パッケージの電極は、バンプを介して上記パッケージ基板上に形成された配線パターンと接続されていることを特徴とする請求項１記載の半導体モジュール。
  3. 上記実装用基板上に積み重ねられた複数の半導体パッケージの相互間に、放熱機構を介装するようにしたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の半導体モジュール。
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