JP3801902B2 - Multilayer semiconductor device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体チップを有する半導体基板を複数互いに積層した、高機能化及び小型化(薄型化)に有用な積層型半導体装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、電子機器の小型化の要求に対応するものとして、また、組立工程の自動化に適合するものとして、CSP(Chip Size Package)式の半導体装置が広く用いられている。
【0003】
これらの半導体装置においては、実装効率を高めるために、半導体装置としてのフィルムキャリア半導体モジュールを複数積み重ね、電気的に接続したマルチチップ半導体装置が特開平10−163414号公報に開示されている。
【0004】
上記マルチチップ半導体装置では、図12に示すように、半導体チップ72aにバンプ74aが形成されており、バンプ74aとフィルムキャリアテープ76aはインナーリード部80aで電気的に接続され、アウターリード部82aを半導体チップ72aの外側に張り出している。
【0005】
半導体チップ72aの上面及びインナーリード部80aを含む半導体チップ72aの側部には保護コート樹脂84aがコートしてある。
【0006】
スペーサ90aには、表面パターン92aと裏面パターン94aが形成され、両パターンはスルーホール96aで電気的につながっており、表面パターン92aと前記アウターリード部82aは電気的につながっており、フィルムキャリア半導体モジュール88aを形成している。
【0007】
上記において、図12に示した最下段のフィルムキャリア半導体モジュール88a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り、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。
【0008】
互いに隣り合う、例えば各フィルムキャリア半導体モジュール88a、88b間の電気的な接続は、フィルムキャリア半導体モジュール88bの接続位置における裏面パターン94b上に、はんだボールを設け、それに対面する位置のフィルムキャリア半導体モジュール88aのアウターリード部82aと上記はんだボールを当接させ、各フィルムキャリア半導体モジュール88a〜88dを、それらの厚さ方向にて押圧しながら、上記はんだボールが軟化する温度に加熱することにより形成される接続層78bによってなされる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来では、各フィルムキャリア半導体モジュール88a〜88dを多段にて積層した場合、各接続層78b、78c、78d部分へのストレスが大きくなり、各接続層78b、78c、78dや各スペーサ90a〜90dにおいて破断などの強度低下及び電気的な接続不良といった信頼性劣化という問題を生じている。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の積層型半導体装置は、以上の課題を解決するために、それぞれ異なるサイズの半導体チップを搭載するための基板を備えた半導体装置が、2つ以上、上記基板の厚さ方向に互いに積層され、互いに隣り合う各半導体装置間や外部との電気的導通を確保するための接続部が基板上にそれぞれ設けられおり、搭載する半導体チップが大きい基板については、搭載する半導体チップが小さい基板よりも外側にずらして上記各接続部が設けられていることを特徴としている。
【0011】
上記構成によれば、隣り合う各半導体装置間において、各接続部を基板の表面方向に沿って互いにずらしてそれぞれ設けたので、積層時に各接続部に印加される押圧力(ストレス)が分散されて緩和され、接続部の対応部分やその周囲部分の基板に対する、上記押圧力に起因する破断などの不都合の発生を抑制することが可能となる。さらに、搭載する半導体チップが小さい基板よりも、搭載する半導体チップが大きい基板については、接続部を外側にずらすことによって、互いに隣り合う各半導体装置同士間における、各接続部のずれを大きくすることができる。これにより、積層時に各接続部に印加される押圧力(ストレス)をより一層分散させ緩和させることができる。この結果、上記押圧力に起因する破断などの不都合の発生を抑制することができる。したがって、上記不都合に起因する電気的な接続不良や、機械的な強度不足を回避することができ、信頼性をより一層向上することができる。
【0012】
本願発明の他の積層型半導体装置は、上記の課題を解決するために、半導体チップと、 半導体チップを保持するための基板とを有する半導体装置が、2つ以上、上記基板の厚さ方向に互いに積層され、互いに隣り合う各半導体装置間や外部との電気的導通を確保するための接続部が基板上にそれぞれ設けられ、上記各接続部の全て又は一部は、隣り合う半導体装置間で基板の表面方向に沿って互いにずらして設けられており、上記各接続部は、外部端子部からなり、最下段の半導体装置における外部端子部は、他の半導体装置における外部端子部の融点より高く設定されていることを特徴としている。
【0013】
上記の構成によれば、最下段の半導体装置における外部接続部は、他の半導体装置における外部端子部の融点より高く設定されている。したがって、最下段の半導体装置における外部接続部は、その形状を維持することができ、上層の半導体装置を安定して積層することができる。
【0014】
上記積層型半導体装置では、上記各接続部は、隣り合う半導体装置間で交互にずらして設けられていてもよい。
【0015】
上記構成によれば、各接続部を、隣り合う半導体装置間で交互にずらして設けたので、各接続部をずらして設けることによる基板の大型化を軽減できる。
【0016】
上記積層型半導体装置においては、上記各接続部は、隣り合う半導体装置間で順次ずらして設けられていてもよい。
【0017】
上記構成によれば、各接続部を、隣り合う半導体装置間で順次ずらして設けたから、積層時に各接続部に印加される押圧力(ストレス)の分散をより大きくできて、上記押圧力に起因する破断などの不都合の発生を抑制することがより確実に可能となる。
【0018】
上記積層型半導体装置では、互いに隣り合う各半導体装置間の各接続部は、上記各半導体装置を離間して互いに機械的に結合するようになっていることが好ましい。
【0019】
上記積層型半導体装置においては、上記各接続部は、それぞれ略円柱状であり、各接続部の半径以上にて互いにずれていることが望ましい。
【0020】
上記構成によれば、隣り合う各半導体装置間において、各接続部を基板の表面方向に沿って互いにずらしてそれぞれ設けたので、積層時に各接続部に印加される押圧力(ストレス)が分散されて緩和され、接続部の対応部分やその周囲部分の基板に対する、上記押圧力に起因する破断などの不都合の発生を抑制することが可能となる。
【0021】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の各形態について図1ないし図11に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【0022】
本発明の積層型半導体装置は、図1に示すように、略長方形板状の半導体装置1を2つ以上、より好ましくは3つ以上、例えば5つ各半導体装置1の厚さ方向に互いに積層して有している。上記半導体装置1は、略長方形板状の基板2と、基板2の中央部上にフリップチップ方式にて搭載された半導体チップ3とを備えている。
【0023】
基板2の素材としては、シリコン樹脂等の耐薬品性及び耐熱性に優れ、弾性を有するものであればよく、また、グラスファイバーを含ませた強化樹脂であってもよい。半導体チップ3としては、略長方形板状の樹脂製やセラミック製のパッケージに収納されたCPU(Central Processing Unit)やメモリが挙げられる。
【0024】
以下では、同一の機能・サイズを有する半導体チップ3を複数用いた例を挙げるが、上記各半導体チップ3は相互に異なる機能やサイズをそれぞれ有していてもよい。
【0025】
積層する前の半導体装置1の基板2には、図2に示すように、半導体チップ3の搭載部分と相違する位置、例えば上記基板2の周辺部上に、互いに隣り合う上記各半導体装置1を電気的に接続し、かつ機械的に結合するためのランド部4と、外部端子部5とが互いに対応する者同士を電気的に接続して設けられている。
【0026】
ランド部4は、半導体チップ3を搭載した表面側である第一表面2aに、かつ互いに隣り合う他の半導体装置1の外部端子部5に対面する位置に設けられている。なお、最上段となる半導体装置1eでは、ランド部4の形成を省いてもよい。外部端子部5は、はんだボールからなっており、第一表面2aの反対面である第二表面2bに形成されている。
【0027】
ランド部4と、外部端子部5との間の電気的な接続は、第一表面2a上の配線パターン、第二表面2b上の配線パターン、及び基板2を厚さ方向に貫通したスルーホール部に充填された導電体部を介して行われている。
【0028】
本発明の積層型半導体装置では、これらのような各半導体装置1をそれらの厚さ方向に互いに重ね合わせ、加熱して(好ましくは押圧しながら)積層したときに、互いに対面した位置のランド部4と、外部端子部5とによって、略円柱状の接続部6がマトリックス状(碁盤の目状)にそれぞれ形成されている。なお、最下段の半導体装置1には、現時点では接続部6とならない外部端子部5が残るが、上記外部端子部5は、後述するように最下段の半導体装置1が外部の実装基板に装着されるときに、接続部6になるので、機能的には接続部6と同等なものとして、以下取り扱うものとする。
【0029】
上記接続部6の間隔は、特に限定されないが、互いの絶縁状態を維持しながら、全体の小型化を図るために、基板2の表面方向における外部端子部5の直径程度が好ましい。上記間隔が上記直径のとき、上記各接続部6のピッチは、上記直径の2倍程度となる。上記ピッチは、互いに隣り合う上記各接続部6の中心同士の間隔である。このような接続部6によって、積層により隣り合う各半導体装置1は、互いに間隔を有しながら(離間しながら)、電気的に接続され、かつ機械的に結合されている。
【0030】
そして、上記積層型半導体装置においては、図1及び図2に示すように、互いに隣り合う各半導体装置1同士間(例えば、各半導体装置1a、1b同士と、各半導体装置1b、1c同士との間)において、各接続部6は、基板2の表面方向に沿って互いにずらして、つまり相違する位置にそれぞれ設けられている。また、同様に、互いに隣り合う接続部6と外部端子部5とは、基板2の表面方向に沿って互いにずらして、つまり相違する位置にそれぞれ設けられている。
【0031】
図1では、互いに隣り合う各半導体装置1間での、各接続部6は、基板2の表面方向に沿って部分的に交互の位置のずれ(つまり、例えば1ピッチ分ずつのずれ)となるように、かつ、最下段の半導体装置1aの外部端子部5が、半導体チップ3より基板2の周辺部に近い外側に配置されている。
【0032】
なお、上記では、互いに隣り合う各半導体装置1間の各接続部6や、接続部6と外部端子部5とを、互いにずらす方向としては、基板2の辺方向(長手辺方向)に沿った方向である例を挙げたが、上記方向に限定されるものではなく、例えば基板2の短手辺方向に沿った方向であっても、上記短手辺方向に対して傾斜した(例えば45度)方向であってもよい。
【0033】
特に、上記の互いにずらす方向が、図3に示すように、上記短手方向(長手方向でも同様)に対して45度傾斜した積層型半導体装置は、大型化を軽減しながら、各接続部6や、接続部6と外部端子部5とのずれ量をより大きく確保できて、より好ましい。
【0034】
次に、上記積層型半導体装置の製造方法について説明すると、図2に示すように、ランド部4と外部端子部5とを有する基板2の第一表面2a上の配線パターンに対して、半導体チップ3を電気的に接続すると共に上記第一表面2a上に固定して搭載して各半導体装置1a〜1eを作製する。
【0035】
このとき、各半導体装置1a〜1eにおける、互いに対面するランド部4と外部端子部5の形成位置を、互いに隣り合う各半導体装置1同士の間において、基板2の表面方向に沿って互いにずらして、つまり相違する位置にそれぞれ設ける。また、最下段の半導体装置1aにおける外部端子部5の融点は、他の各半導体装置1b〜1eにおける外部端子部5の融点より高く設定されている。
【0036】
続いて、各半導体装置1a、1bをそれらの厚さ方向に互いに重ね合わせる。
このとき、互いに対面するランド部4と外部端子部5とを当接させる。その後、重ね合わせた各半導体装置1a、1bを、それらの厚さ方向にて、上記当接部位に押圧力が発生するように押圧しながら、上記各半導体装置1a、1b間における外部端子部5が軟化する温度に加熱する。
【0037】
これにより、上記外部端子部5は、変形して接続部6となると共に上記ランド部4と接着する。一方、最下段の半導体装置1aにおける外部端子部5は、その融点が、他の各半導体装置1bにおける外部端子部5の融点より高く設定されているので、その形状を維持している。その後、各半導体装置1c〜1eを順次重ね合わせて、同様に接続部6を形成し、互いに積層させる。
【0038】
このようにして、重ね合わせた各半導体装置1a〜1eは、互いに間隔を有しながら(離間しながら)、電気的に接続され、かつ機械的に結合されて互いに積層された積層型半導体装置になる。なお、上記では、順次積層した例を挙げたが、一度に各半導体装置1a〜1eを互いに重ね合わせて積層してもよい。
【0039】
上記積層型半導体装置では、各半導体装置1a〜1eを各接続部6によって互いに例えば並列に接続できるから、積層型半導体装置の実装面積上に複数の半導体チップ3を搭載できて、上記各半導体チップ3の実装効率を向上できる。
【0040】
また、上記積層型半導体装置においては、互いに隣り合う各半導体装置1間において、各接続部6や、接続部6と外部端子部5とを基板2の表面方向に沿って互いにずらしてそれぞれ設けたので、積層時の各接続部6に印加される押圧力(ストレス)が基板2の弾性によって分散され、上記接続部6の対応部分やその周囲部分の基板2に対する、上記押圧力に起因する破断などの不都合の発生を抑制できる。したがって、上記積層型半導体装置では、上記不都合に起因する電気的な接続不良や、機械的な強度不足を回避できて、信頼性(経時的な信頼性も)を向上できる。
【0041】
その上、上記積層型半導体装置においては、最下段の半導体装置1aの外部端子部5を、半導体チップ3より基板2の周辺部に近い外側つまり半導体チップ3に対して遠い位置に配置したので、積層型半導体装置の実装時(加熱時)に、半導体チップ3と基板2との線膨張率の違いによる、半導体チップ3の接続不良といった問題発生を軽減できる。
【0042】
上記積層型半導体装置では、図4に示すように、最下段の半導体装置1aの外部端子部5を、基板2の周辺部より半導体チップ3に近い内側つまり半導体チップ3に対して近い位置に配置し、互いに隣り合う各半導体装置1同士間において、各接続部6を交互にずらしてそれぞれ設けた構成としてもよい。
【0043】
この構成では、押圧力の分散による、信頼性(経時的な信頼性も)の向上を上記と同様に図れると共に、最下段の半導体装置1aの外部端子部5を、半導体チップ3に対して近い位置に配置したので、上記半導体チップ3の高速動作が可能となる。
【0044】
また、積層型半導体装置のサイズの大型化が許容できる場合には、図5及び図6に示すように、互いに隣り合う各半導体装置1同士間において、各接続部6を交互に完全にずらして(各接続部6が2列のときは2ピッチ分以上)それぞれ設けた構成としてもよい。図5、図6は、用いた各半導体チップ3のサイズも相違する場合を示す。
【0045】
このように、互いに隣り合う各半導体装置1同士間における、各接続部6のずれ量が大きくなると、積層時の各接続部6に印加される押圧力(ストレス)が基板2の弾性によってより一層分散され緩和されるので、上記押圧力に起因する破断などの不都合の発生を抑制できる。
【0046】
したがって、上記積層型半導体装置では、上記不都合に起因する電気的な接続不良や、機械的な強度不足を回避できて、信頼性(経時的な信頼性も)をより一層向上できる。
【0047】
さらに、図6は、半導体チップ3を、実装基板側である第二表面2b上に設けた例である。この例では、積層型半導体装置を実装基板に装着したとき各半導体チップ3は各基板2によりそれぞれ覆われるので、上記各半導体チップ3の耐久性を向上できる。
【0048】
一方、図7に示すように、各半導体装置1b〜1eの接続部6や、最下段の半導体装置1aの外部端子部5を、上段から下段に向かって順次内側となるようにに形成してもよく、また、図8に示すように、各半導体装置1b〜1eの接続部6や、最下段の半導体装置1aの外部端子部5を、上段から下段に向かって順次外側となるように形成してもよい。
【0049】
このときのずらし量は、前述したように、一部がずれる位置でもよいし、完全にずれる位置でもよい。また、互いに隣り合う各半導体装置1同士間における、各接続部6のずれは、上記各接続部6のピッチに制約されるものではなく、図9及び図10に示すように、ハーフピッチ量だけでもよい。
【0050】
また、上記では、半導体チップ3を、基板2上にフリップチップ方式にて搭載した半導体装置1を用いた例を挙げたが、例えば図11に示す、ワイヤボンディング方式にて搭載した半導体装置11を上記半導体装置1に代えて用いて本発明の積層型半導体装置を作製できる。
【0051】
上記半導体装置11は、Cu箔により配線パターンが形成された基板12の中央部に設けられた貫通開口部12a内に半導体チップ13を仮固定し、半導体チップ13と基板12の配線パターンとをAuワイヤ17により接続し、貫通開口部12a内に半導体チップ13をトランスファーモールド法により封止した樹脂封止部18を形成し、外部端子部5としては、はんだボールをリフロー処理により基板12上に形成してなるものである。
【0052】
また、半導体装置11では、積層用のために、さらに、前述のランド部4とスルーホール12bとを有している。上記スルーホール12bは、互いに対応するランド部4と外部端子部5とを電気的に接続するために、基板12をその厚さ方向に貫通するように設けられている。上記スルーホール12bには、アルミニウムや銅のような導電体が充填されている。上記導電体における外部端子部5の形成面とは反対側の露出端面は、ランド部4となっている。
【0053】
【発明の効果】
本発明の積層型半導体装置は、以上のように、それぞれ異なるサイズの半導体チップを搭載するための基板を備えた半導体装置が、2つ以上、上記基板の厚さ方向に互いに積層され、互いに隣り合う各半導体装置間や外部との電気的導通を確保するための接続部が基板上にそれぞれ設けられおり、搭載する半導体チップが大きい基板については、搭載する半導体チップが小さい基板よりも外側にずらして上記各接続部が設けられていることを特徴としている。
【0054】
それゆえ、上記構成は、隣り合う各半導体装置間において、各接続部を基板の表面方向に沿って互いにずらしてそれぞれ設けたので、積層時に各接続部に印加される押圧力(ストレス)が分散され、上記接続部の対応部分やその周囲部分の基板に対する、上記押圧力に起因する破断などの不都合の発生を抑制することが可能となる。
【0055】
したがって、上記構成では、上記不都合に起因する電気的な接続不良や、機械的な強度不足を回避できて、信頼性(経時的な信頼性も)を向上できるという効果を奏する。さらに、搭載する半導体チップが小さい基板よりも、搭載する半導体チップが大きい基板については、接続部を外側にずらすことによって、互いに隣り合う各半導体装置同士間における、各接続部のずれを大きくすることができる。これにより、積層時に各接続部に印加される押圧力(ストレス)をより一層分散させ緩和させることができる。この結果、上記押圧力に起因する破断などの不都合の発生を抑制することができる。したがって、上記不都合に起因する電気的な接続不良や、機械的な強度不足を回避することができ、信頼性をより一層向上することができる。
【0056】
本願発明の他の積層型半導体装置は、半導体チップと、半導体チップを保持するための基板とを有する半導体装置が、2つ以上、上記基板の厚さ方向に互いに積層され、互いに隣り合う各半導体装置間や外部との電気的導通を確保するための接続部が基板上にそれぞれ設けられ、上記各接続部の全て又は一部は、隣り合う半導体装置間で基板の表面方向に沿って互いにずらして設けられており、上記各接続部は、外部端子部からなり、最下段の半導体装置における外部端子部は、他の半導体装置における外部端子部の融点より高く設定されていることを特徴としている。
【0057】
これにより、最下段の半導体装置における外部接続部は、他の半導体装置における外部端子部の融点より高く設定されている。したがって、最下段の半導体装置における外部接続部は、その形状を維持することができ、上層の半導体装置を安定して積層することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の積層型半導体装置の正面構成図である。
【図2】 上記積層型半導体装置の製造工程を示す分解正面構成図である。
【図3】 上記積層型半導体装置の一変形例を示す平面構成図である。
【図4】 上記積層型半導体装置の他の変形例を示す正面構成図である。
【図5】 上記積層型半導体装置のさらに他の変形例を示す正面構成図である。
【図6】 上記積層型半導体装置のさらに他の変形例を示す正面構成図である。
【図7】 上記積層型半導体装置のさらに他の変形例を示す正面構成図である。
【図8】 上記積層型半導体装置のさらに他の変形例を示す正面構成図である。
【図9】 上記積層型半導体装置のさらに他の変形例を示す平面構成図である。
【図10】 上記変形例の正面構成図である。
【図11】 上記積層型半導体装置のさらに他の変形例を示す構成図であって、(a)は平面図、(b)は正面図、(c)裏面図である。
【図12】 従来のマルチチップ半導体装置を示す正面構成図である。
【符号の説明】
1 半導体装置
2 基板
3 半導体チップ
6 接続部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a stacked semiconductor device that is useful for high functionality and downsizing (thinning), in which a plurality of semiconductor substrates having semiconductor chips are stacked on each other.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, CSP (Chip Size Package) type semiconductor devices have been widely used to meet the demand for downsizing electronic devices and to be compatible with automation of assembly processes.
[0003]
In these semiconductor devices, a multi-chip semiconductor device in which a plurality of film carrier semiconductor modules as semiconductor devices are stacked and electrically connected is disclosed in JP-A-10-163414 in order to increase mounting efficiency.
[0004]
In the multichip semiconductor device, as shown in FIG. 12, the
[0005]
The upper surface of the
[0006]
A
[0007]
In the above, the configuration of the lowermost film
[0008]
For example, the electrical connection between the film
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above conventional case, when the film
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the stacked semiconductor device of the present invention includes two or more semiconductor devices each having a substrate for mounting semiconductor chips of different sizes, stacked in the thickness direction of the substrate. In addition, connecting portions for ensuring electrical continuity between semiconductor devices adjacent to each other and to the outside are provided on the substrate, respectively. For a substrate with a large semiconductor chip to be mounted, a semiconductor chip to be mounted is smaller than a substrate with a small size. Further, the above-described connecting portions are provided so as to be shifted outward.
[0011]
According to the above configuration, the connecting portions are provided so as to be shifted from each other along the surface direction of the substrate between adjacent semiconductor devices, so that the pressing force (stress) applied to each connecting portion at the time of stacking is dispersed. Thus, it is possible to suppress the occurrence of inconvenience such as breakage due to the pressing force with respect to the corresponding portion of the connecting portion and the substrate in the surrounding portion. Furthermore, for a substrate with a large semiconductor chip to be mounted over a substrate with a small semiconductor chip to be mounted, the displacement of each connection portion between adjacent semiconductor devices can be increased by shifting the connection portion outward. Can do. Thereby, the pressing force (stress) applied to each connection part at the time of lamination | stacking can be further disperse | distributed and relieve | moderated. As a result, the occurrence of inconveniences such as breakage due to the pressing force can be suppressed. Therefore, it is possible to avoid poor electrical connection and insufficient mechanical strength due to the above inconvenience, and the reliability can be further improved.
[0012]
In order to solve the above-described problem, another stacked semiconductor device of the present invention includes two or more semiconductor devices each having a semiconductor chip and a substrate for holding the semiconductor chip in the thickness direction of the substrate. Connection portions for securing electrical continuity between semiconductor devices adjacent to each other and the outside are provided on the substrate, respectively, and all or part of the connection portions are connected between adjacent semiconductor devices. They are provided so as to be shifted from each other along the surface direction of the substrate, and each of the connection parts comprises an external terminal part, and the external terminal part in the lowermost semiconductor device is higher than the melting point of the external terminal part in the other semiconductor device. It is characterized by being set.
[0013]
According to said structure, the external connection part in the semiconductor device of the lowest stage is set higher than melting | fusing point of the external terminal part in another semiconductor device. Therefore, the shape of the external connection portion in the lowermost semiconductor device can be maintained, and the upper semiconductor device can be stacked stably.
[0014]
In the stacked semiconductor device, the connection portions may be alternately shifted between adjacent semiconductor devices.
[0015]
According to the above configuration, since the connection portions are alternately shifted between the adjacent semiconductor devices, the increase in size of the substrate due to the shift of the connection portions can be reduced.
[0016]
In the stacked semiconductor device, the connection portions may be sequentially shifted between adjacent semiconductor devices.
[0017]
According to the above configuration, since each connection portion is sequentially shifted between adjacent semiconductor devices, the dispersion of the pressing force (stress) applied to each connection portion at the time of stacking can be further increased. It is possible to more reliably suppress the occurrence of inconvenience such as breaking.
[0018]
In the stacked semiconductor device, it is preferable that connection portions between adjacent semiconductor devices are mechanically coupled to each other with the semiconductor devices separated from each other.
[0019]
In the stacked semiconductor device, it is desirable that the connection portions are substantially columnar and are displaced from each other by a radius equal to or larger than the radius of each connection portion.
[0020]
According to the above configuration, the connecting portions are provided so as to be shifted from each other along the surface direction of the substrate between adjacent semiconductor devices, so that the pressing force (stress) applied to each connecting portion at the time of stacking is dispersed. Thus, it is possible to suppress the occurrence of inconvenience such as breakage due to the pressing force with respect to the corresponding portion of the connecting portion and the substrate in the surrounding portion.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Each embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 11 as follows.
[0022]
As shown in FIG. 1, the stacked semiconductor device of the present invention has two or more, more preferably three or more, for example, five, substantially rectangular plate-
[0023]
The material of the
[0024]
In the following, an example in which a plurality of
[0025]
As shown in FIG. 2, the
[0026]
The
[0027]
The electrical connection between the
[0028]
In the stacked semiconductor device according to the present invention, when
[0029]
The interval between the connecting
[0030]
In the stacked semiconductor device, as shown in FIGS. 1 and 2, the
[0031]
In FIG. 1, the
[0032]
In the above description, the direction of shifting the
[0033]
In particular, as shown in FIG. 3, the stacked semiconductor device in which the above-described shifting directions are inclined by 45 degrees with respect to the short direction (the same applies to the longitudinal direction) can reduce each of the connecting
[0034]
Next, the manufacturing method of the laminated semiconductor device will be described. As shown in FIG. 2, a semiconductor chip is formed on the wiring pattern on the
[0035]
At this time, the formation positions of the
[0036]
Subsequently, the
At this time, the
[0037]
As a result, the external
[0038]
In this way, the
[0039]
In the stacked semiconductor device, since the
[0040]
Further, in the stacked semiconductor device described above, the connecting
[0041]
In addition, in the stacked semiconductor device, the external
[0042]
In the stacked semiconductor device, as shown in FIG. 4, the external
[0043]
In this configuration, the reliability (and reliability over time) can be improved by the dispersion of the pressing force in the same manner as described above, and the external
[0044]
Further, when the size of the stacked semiconductor device can be increased, as shown in FIGS. 5 and 6, the
[0045]
As described above, when the displacement amount of each
[0046]
Therefore, in the stacked semiconductor device, it is possible to avoid electrical connection failure and mechanical strength deficiency due to the above disadvantages, and further improve reliability (and reliability over time).
[0047]
Furthermore, FIG. 6 is an example in which the
[0048]
On the other hand, as shown in FIG. 7, the
[0049]
As described above, the shift amount at this time may be a position where a part is shifted or a position where it is completely shifted. Further, the displacement of the
[0050]
In the above example, the
[0051]
In the
[0052]
Further, the
[0053]
【The invention's effect】
In the stacked semiconductor device of the present invention , as described above, two or more semiconductor devices each including a substrate for mounting semiconductor chips of different sizes are stacked on each other in the thickness direction of the substrate and adjacent to each other. Connection parts for ensuring electrical continuity between the respective semiconductor devices and the outside are provided on the substrate, respectively. For a substrate with a large semiconductor chip to be mounted, the semiconductor chip to be mounted is shifted outward from a substrate with a small size. The above-described connection portions are provided.
[0054]
Therefore, in the above configuration, each connection portion is provided to be shifted from each other along the surface direction of the substrate between adjacent semiconductor devices, so that the pressing force (stress) applied to each connection portion during stacking is dispersed. In addition, it is possible to suppress the occurrence of inconvenience such as breakage due to the pressing force with respect to the corresponding portion of the connection portion and the peripheral portion of the substrate.
[0055]
Therefore, with the above configuration, it is possible to avoid poor electrical connection and insufficient mechanical strength due to the above disadvantages, and to improve the reliability (and reliability over time). Furthermore, for a substrate with a large semiconductor chip to be mounted over a substrate with a small semiconductor chip to be mounted, the displacement of each connection portion between adjacent semiconductor devices can be increased by shifting the connection portion outward. Can do. Thereby, the pressing force (stress) applied to each connection part at the time of lamination | stacking can be further disperse | distributed and relieve | moderated. As a result, the occurrence of inconveniences such as breakage due to the pressing force can be suppressed. Therefore, it is possible to avoid poor electrical connection and insufficient mechanical strength due to the above inconvenience, and the reliability can be further improved.
[0056]
According to another stacked semiconductor device of the present invention , two or more semiconductor devices each having a semiconductor chip and a substrate for holding the semiconductor chip are stacked in the thickness direction of the substrate and adjacent to each other. Connection portions for ensuring electrical continuity between devices and the outside are provided on the substrate, respectively, and all or a part of each of the connection portions are shifted from each other along the surface direction of the substrate between adjacent semiconductor devices. Each of the connection parts is composed of an external terminal part, and the external terminal part in the lowermost semiconductor device is set higher than the melting point of the external terminal part in the other semiconductor device. .
[0057]
Thereby, the external connection part in the lowermost semiconductor device is set higher than the melting point of the external terminal part in the other semiconductor device. Therefore, the external connection portion of the lowermost semiconductor device can maintain its shape, and the upper semiconductor device can be stably stacked.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of a stacked semiconductor device according to the present invention.
FIG. 2 is an exploded front view showing the manufacturing process of the stacked semiconductor device.
FIG. 3 is a plan view showing a modification of the stacked semiconductor device.
FIG. 4 is a front configuration diagram showing another modification of the stacked semiconductor device.
FIG. 5 is a front configuration diagram showing still another modification of the stacked semiconductor device.
FIG. 6 is a front configuration diagram showing still another modified example of the stacked semiconductor device.
FIG. 7 is a front configuration diagram showing still another modification of the stacked semiconductor device.
FIG. 8 is a front configuration diagram showing still another modification of the stacked semiconductor device.
FIG. 9 is a plan configuration diagram showing still another modification of the stacked semiconductor device.
FIG. 10 is a front configuration diagram of the modified example.
11A and 11B are configuration diagrams showing still another modification of the stacked semiconductor device, wherein FIG. 11A is a plan view, FIG. 11B is a front view, and FIG.
FIG. 12 is a front configuration diagram showing a conventional multichip semiconductor device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (6)
互いに隣り合う各半導体装置間や外部との電気的導通を確保するための接続部が基板上にそれぞれ設けられおり、
搭載する半導体チップが大きい基板については、搭載する半導体チップが小さい基板よりも外側にずらして上記各接続部が設けられていることを特徴とする積層型半導体装置。 Two or more semiconductor devices each having a substrate for mounting semiconductor chips of different sizes are stacked on each other in the thickness direction of the substrate,
Connection portions for ensuring electrical continuity between semiconductor devices adjacent to each other and the outside are provided on the substrate, respectively.
A stacked semiconductor device characterized in that a substrate having a large semiconductor chip to be mounted is provided with the connection portions shifted outward from a substrate having a small semiconductor chip to be mounted.
互いに隣り合う各半導体装置間や外部との電気的導通を確保するための接続部が基板上にそれぞれ設けられ、Connection parts for ensuring electrical continuity between each semiconductor device adjacent to each other and the outside are provided on the substrate, respectively.
上記各接続部の全て又は一部は、隣り合う半導体装置間で基板の表面方向に沿って互いにずらして設けられており、All or a part of each of the connection parts is provided to be shifted from each other along the surface direction of the substrate between adjacent semiconductor devices,
上記各接続部は、外部端子部からなり、最下段の半導体装置における外部端子部は、他の半導体装置における外部端子部の融点より高く設定されていることを特徴とする積層型半導体装置。Each of the connection parts comprises an external terminal part, and the external terminal part in the lowermost semiconductor device is set higher than the melting point of the external terminal part in another semiconductor device.
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