JPH09283695A - 半導体実装構造 - Google Patents

半導体実装構造

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JPH09283695A
JPH09283695A JP8115818A JP11581896A JPH09283695A JP H09283695 A JPH09283695 A JP H09283695A JP 8115818 A JP8115818 A JP 8115818A JP 11581896 A JP11581896 A JP 11581896A JP H09283695 A JPH09283695 A JP H09283695A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】小型高密度化、大規模化、及び高速化に適する
テープキャリアを用いたLSIの実装構造の提供、及び
MCMを低コストで提供する。 【解決手段】TAB技術を応用したテープ・キャリア・
パッケージにおいて、テープ・キャリアとしてフレック
スリジッドPWB用いる。フレキシブル部に半導体接続
端子を設け、LSIを直接接続して搭載し、リジッド部
には、部品搭載用の電極及び、外部入出力用の電極を設
ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体実装構造に関
し、特に高速処理、高密度実装方式に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の実装構造としては、例えば刊行
物(畑田賢造著、「TAB技術入門」、1990年1月
25日発行、第286〜289頁、12.3補聴器、図
12.7 補聴器用モジュールの構成断面)等が参照さ
れる。
【0003】従来、LSIの実装構造は、LSIを1つ
ずつチップキャリアに搭載し、チップキャリアを実装基
板に搭載していた。
【0004】図10を参照して、従来構造について説明
する。LSI20(IC)は、ボンディングワイヤ3
1、TAB等によりリードフレーム32と電気的に接続
(ILB:インナー・リード・ボンディング)され、保
護樹脂23で封止されている。これを「モールドパッケ
ージ」と呼んでいる。
【0005】このモールドパッケージのリードフレーム
32のアウターリードを実装基板のパッド19とはんだ
付けして、実装基板に搭載している。
【0006】ILB(インナーリードボンディング)技
術において、TAB接続については、接続技術としてだ
けでなく、TABテープをチップキャリアとして用いた
TCP(テープ・キャリア・パッケージ)がある。
【0007】また、テープキャリアに複数個のLSIを
搭載してMCM(マルチ・チップ・モジュール)とする
場合もある。
【0008】更に、TCPを発展させて、テープキャリ
ア上に他の電子部品も搭載して1つのモジュールを形成
する等の応用も可能である。
【0009】上記刊行物(「TAB技術入門」、第28
7頁、図12.7)には、TAB技術を用いたモジュー
ルとして補聴器として、図11に示すような構成例が記
載されている。
【0010】図11を参照して、フィルムキャリア12
の上に配線パターン13が設けてある。デバイスホール
(フィルムキャリアに設けられたIC搭載のための穴)
に、配線パターンと一体になっているインナーリード1
5があり、インナーリード15がIC20にILBされ
て搭載されている。その後、IC20とインナーリード
15は、保護樹脂23により樹脂封止される。また、フ
ィルムキャリア12上には、部品搭載用の電極19が設
けられ、この電極19にチップコンデンサ、チップ抵抗
24がはんだ付けされている。
【0011】MCMとしては、セラミック基板を用いた
ものが、配線の高密度化、大規模化からは有利であるた
め、一般的である。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の実装構
造においては、LSIを1つずつチップキャリアに搭載
して、そのチップキャリアを実装基板に搭載した場合、
チップキャリアの寸法はLSIと比較して大きいため
に、小型化には不向きである。
【0013】また、信号の伝送経路には、LSIのボン
ディングパッドとボンディングワイヤの接続、ボンディ
ングワイヤとリードフレームの接続、リードフレームと
実装基板の電極の接続というように、いくつもの接続箇
所がある。そして、これらの接続箇所は信頼性を低下さ
せる大きな原因になる。すなわち、歩留りを悪化させた
り、寿命を短くする原因になる。このため、接続箇所は
少ない方がよい。
【0014】また、従来の実装構造においては、信号の
伝達経路が長くなるという問題も抱えている。
【0015】今日、LSIの内部処理速度の著しい高速
化に伴い、LSIの外部、すなわちチップキャリアや基
板の配線、における信号の遅延の影響が大きな割合を占
めることになる。このため、LSI外部における信号遅
延を少しでも短縮することが、モジュール全体を高速処
理化するために要求されている。
【0016】特に、複数個のLSIが搭載されている場
合では、配線長が長くなることによって生じるLSI間
の信号伝達の遅延時間は大きな問題となる。すなわち、
演算処理速度を速くするための足かせになっている。
【0017】テープキャリアを用いたMCMやモジュー
ルでは、一見、これらの問題を解決しているかに見え
る。しかしながら、従来のテープキャリアにおいては、
多層化して配線密度を上げることが難しく、このため、
LSI間の配線は単純なものに限られ、より高密度なモ
ジュールをつくることは困難とされている。
【0018】また、テープキャリアは可撓性があるため
に、LSIが多ピン化したり、MCM化して、TCPが
大型化すると、実装基板に搭載するときに、TCPが反
ってしまい、一括リフローが困難となり、このため、量
産に不向きになる。
【0019】さらに、テープキャリアにチップ抵抗やチ
ップコンデンサを搭載することは、上記した従来技術に
示されたように可能ではあるが、剛性をもつ基板と比較
して可撓性があるために、余り得意とするところではな
く、大規模化に不利である。
【0020】一方、セラミック基板を用いたMCMで
は、テープキャリアと比較して高価になる。また、直接
LSI用の接続端子を設けることは、テープキャリアの
場合と相違して、不可能であるため、接続箇所も増える
ことになる。すなわち、信頼性を低下することになる。
【0021】従って、本発明は、上記問題点に鑑みて為
されたものであって、その目的は、小型高密度化、大規
模化、及び高速化に好適とされるテープキャリアを用い
たLSIの実装構造を提供すること、及び低コストのM
CMを提供することにある。
【0022】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の半導体実装構造は、フレックスリジッド基
板において、フレックス部に半導体集積回路接続用端子
を備え、半導体集積回路が、前記半導体回路接続用端子
に直接接続されて、搭載されてなることを特徴とするも
のである。
【0023】本発明においては、前記半導体集積回路
が、搭載後に、樹脂封止されてなることを特徴とする。
【0024】また、本発明においては、前記フレックス
リジッド基板のリジッド部に電子部品搭載用の電極を備
え、前記電子部品搭載用接続端子に電子部品が搭載され
ていることを特徴とする。
【0025】さらに、本発明においては、前記フレック
ス部に複数の半導体集積回路が搭載されることを特徴と
する。
【0026】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照して以下に説明する。本発明の実施の形態は、フ
レックス・リジッドPWBを用いたテープキャリアを用
いる。フレックス・リジッドPWB(プリント配線板)
とは、可撓性に優れたフレキシブルPWBと、部品搭載
のためのリジットPWBとをスルーホールで電気的に接
続し、一体化した複合基板のことをいう。
【0027】本発明の実施の形態においては、このフレ
ックス・リジッド基板のフレックス部(図1及び図2の
符号11)に、半導体用接続端子(TABと同様なイン
ナーリード)(図2の符号15)を設けてLSI(図2
の符号20)を直接接続し、これによりLSIを搭載し
ている。
【0028】フレックス・リジッドPWBによるチップ
キャリアは、フレックス部(図2の11)にLSIが直
接接続されて搭載されているため、接続箇所が少なく信
頼性が向上する。
【0029】また、LSIは、フレックス部に直接接続
されているので、配線長が短くなり、信号の伝達遅延時
間が短くなる。このため、特に複数のLSIを搭載した
場合に大きな効果を発揮することになる。すなわち、1
つのチップキャリアに複数のLSIを搭載することで
(図7及び図8参照)、LSI間の電気的な距離は短縮
され、このため信号伝達の遅延時間も短縮され、高速処
理に適したものとなる。また、同時に小型化、軽量化も
実現されている。
【0030】さらに、本発明の実施の形態におけるチッ
プキャリアはリジッド部(図2の符号16)を持つこと
で、多層化が容易に実現でき、複雑で高密度の配線が可
能になる。
【0031】そして、剛性を持つリジッド部16に部品
搭載用の電極を設けることで、チップコンデンサやチッ
プ抵抗などの電子部品をチップキャリアの上に搭載しや
すくする。この結果、大規模化、高密度化を実現してい
る。
【0032】さらに、本発明の実施の形態においては、
剛性をもつリジッド部を具備したことにより、実装基板
に搭載するときに、チップキャリアが大型化しても反り
の問題が解消されるため、一括リフローによるはんだ付
けが可能になり、量産が容易になる。
【0033】そしてPWBは、セラミックと比較して安
価に入手できるので、MCMのコスト削減につながる。
【0034】本発明のセラミックMCMに対する優位性
を以下に説明する。複数のLSIを1つのチップキャリ
アに搭載したMCMとしては、チップキャリアの材料と
して一般にセラミック基板が用いられるが、セラミック
基板の場合、LSIとチップキャリアを接続するため
に、LSIのボンディングパッドとボンディングワイ
ヤ、ボンディングワイヤとチップキャリアの電極の2ケ
所の接続が必要である。
【0035】これに対して、本発明のチップキャリアに
おいては、LSIのボンディングパッドとインナーリー
ドのILBだけでチップキャリアとLSIが接続でき
る。このため、信頼性が向上すると同時に、LSI間の
信号伝送時間も短縮され高速処理に適したものとなる。
また、PWBは、セラミック基板と比較して安価であ
り、軽量であることから、小型、軽量で高性能なMCM
を安価に提供できることになる。
【0036】本発明の、TCPに対する優位性を以下に
説明する。TCPを使ったMCMやモジュールは小型・
軽量で安価であるが、多層化が困難であった。
【0037】本発明によれば、チップキャリアはリジッ
ド部が多層化されているため、複雑で高密度な配線を可
能とする。このため、LSIの組み合わせとして、複数
のEPUや、EPUとメモリ等の多様な組み合わせが可
能である。
【0038】本発明のチップキャリアは、剛性を持つリ
ジッド部があることから、チップコンデンサやチップ抵
抗などの受動部品や、場合によってはパッケージされた
(メモリ等の)LSIを搭載することが容易に行える。
【0039】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0040】図1は、本発明の第1の実施例を示す分解
斜視図、図2は図1のa−a線断面図である。
【0041】図1を参照して、本発明の実施の形態に係
る実装構造は、可撓性をもつフレックス部11と、剛性
を持ち多層化が可能なリジッド部16から構成されるフ
レックスリジッド基板を用いてある。
【0042】図2を参照して、フレックス部11は、柔
軟性を持ったポリイミドフィルム12と、銅からなる導
体層13と、から構成されている。
【0043】ポリイミドフィルム12には、LSIチッ
プ20の外形寸法よりもやや大きめのデバイスホール1
4が設けてある。
【0044】銅からなる導体層13のデバイスホール1
4の内側に突き出した部分を、インナーリード15と呼
び、金メッキが施されている。
【0045】このインナーリード15をLSI20のボ
ンディングパッド21にインナーリードボンディング
(ILB)することで、LSI20と配線パターン(導
電層パターン)13とは電気的に接続され、また、固定
される。このILBのみで、LSI20が導体層13と
接続されている、すなわちアウターリードボンディング
(OLB)が不要としたことが、本発明の実施の形態の
特徴の一つである。これにより部品点数及び製造工程数
を低減し、コスト低減を実現している。
【0046】リジッド部16は、ポリイミドフィルム1
2と導体層13からなるフィルムキャリアを挟み込む形
で、ガラスエポキシ17と導体層(配線パターン)18
とが交互に積層されて形成されている。そして、各々の
導体層18の間はスルーホール26で電気的に接続され
ている。
【0047】図1及び図2を参照して、リジッド部16
の表面には、電子部品をはんだ付けするための電極19
が設けられ、チップコンデンサや、チップ抵抗などの受
動部品24がはんだ付けされ搭載されている。また、受
動部品24はリジッド部16の裏面にも搭載することが
ある。
【0048】また、図2及び図3(A)に示すように、
リジッド部16の裏面には、実装基板と接続するための
電極19′が設けられており、外部入出力端子25とし
て、導体ピンがはんだ付けされている。この導体ピン2
5は、実装基板に設けられたソケットに差し込む他、ス
ルーホール実装やバットリード実装(表面実装)等が可
能である。
【0049】外部出力端子25としては、この他に、例
えば図3に示すように、電極のみの場合(図3(B)参
照)、金属バンプの場合(図3(C)参照)や、ソケッ
トにリジッド部を差し込んで接続を取る構造(図4参
照)、リジッド部にコネクタを設ける構造、リジッド部
の貫通スルーホールに端子を差し込み、はんだ付けする
構造、加勢部接続用にフレックス部を引き出す構造等が
可能である。
【0050】ILBの構造として、図1においては、デ
バイスホール14に、フェイスアップにより、LSI2
0がインナーリードボンディングされているが、これ以
外に、フェイスダウンや、あるいは図5(A)及び図5
(B)に示すように、デバイスホールを設けないエリア
TAB方式など、TABに用いられている接続技術を用
いることも可能である。
【0051】ILB構造の信頼性を向上させるため、及
びLSI回路面を保護するために、エポキシ樹脂やシリ
コーン樹脂で封止して保護することがある。この樹脂封
止する構造についても、図6(A)から図6(C)に示
すように、TABと同様な封止構造が可能である。すな
わち、導体層13のインナーリード15部を樹脂23で
封止(図6(A)参照)、インナーリード15及びLS
I20のボンディングパッドを備えた面側を樹脂23で
封止する構造(図6(B)参照)、インナーリード15
及びLSI20全体を樹脂23で封止する構造(図6
(C)参照)等が用いられる。
【0052】また、リジッド部16の絶縁材としてガラ
スポリイミドを用いた場合は、耐熱性に優れているた
め、信頼性を上げることができる。
【0053】次に、本発明の第2の実施例について図7
を参照して説明する。図7は、本発明の第2の実施例を
説明するための斜視図であり、図8は、図7のb−b線
の断面図である。
【0054】図7に示すように、本実施例の実装構造
は、LSIが複数個搭載されていることを特徴としたも
のである。このように、1つのフレックスリジッド基板
10のフレックス部11に複数のLSI搭載部を設け、
複数個のLSIを搭載することにより、LSI間の信号
伝達距離を短くすることができる。
【0055】そして、図8に示すように、本実施例の実
装構造は、フレックスリジッド基板のフレキシブル(フ
レックス)部11(ポリイミドフィルム12、導体層1
3)にLSI20が直付けされているため、LSI間の
電気的な距離が短くなり、LSI間の信号遅延を小さく
するという効果が特に大きい。また、リジッド部16の
多層化により、複雑で高密度な配線が可能であるため、
大規模化が容易であり、LSIの組み合わせとして複数
の演算処理部(EPU)や、EPUとメモリの組み合わ
せも可能にしている。
【0056】また、例えば、高速処理を要求するEPU
のみをフレキシブル部11に直付けし、メモリは、量産
されているために安く入手できるモールドパッケージ品
30をリジッド部16に搭載することで、性能とコスト
をバランスさせることも可能である。
【0057】次に、本発明の第3の実施例について図9
を参照して説明する。
【0058】発熱量が大きい半導体集積回路を使う場合
は冷却構造が必要になる。
【0059】本実施例においては、図9に示すように、
冷却効率を上げるために、ヒートシンク33は筐体35
側面に設け、放熱フィン34を筐体35の外に出す構造
になっている。
【0060】また、本実施例においては、半導体集積回
路(LSI)20が、可撓性のあるフレキシブル部11
に搭載されていることを利用して、LSI搭載部は、基
板と一体とされたまま折り曲げて、筐体35側面の冷却
構造33に半導体集積回路20を接触させている。ま
た、リジッド部16は、筐体35の底面に配置してい
る。
【0061】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
フレックス・リジッドPWBによるチップキャリアは、
フレックス部に設けたLSI用接続端子により、LSI
が直接接続して搭載されているために、接続箇所が少な
く信頼性が向上する。そして、本発明によれば、アウタ
ーリードボンディングを不要とし、部品点数及び製造工
程数を低減し、コスト低減を実現している。
【0062】また、本発明によれば、LSIは直接接続
されているので、配線長が短くなり、信号の伝達遅延時
間が短くなる。
【0063】さらに、チップキャリアをはんだ付けリフ
ローで基板に実装する場合に、TCPの場合は大型化す
ると反りの問題があったが、本発明に係るチップキャリ
アはリジッド部を具備するために剛性を持ち、上記問題
点を解消している。このため、一括リフローによるはん
だ付けが可能になり、量産が容易になる。
【0064】さらにまた、本発明によれば、リジッド部
を具備するために、チップキャリアに電子部品を容易に
はんだ付けして搭載できるという利点を有する。
【0065】そして、本発明によれば、チップキャリア
を自由に折り曲げることが可能であるため、自由なレイ
アウトが可能である。高発熱量のLSIの場合は、冷却
しやすい配置を簡単に配置できるため、特に効果が大き
い。
【0066】本発明のセラミックMCMに対する優位性
を以下に説明する。
【0067】複数のLSIを1つのチップキャリアに搭
載したMCMとしては、チップキャリアの材料として一
般にセラミック基板が使われるが、セラミック基板の場
合、LSIとチップキャリアを接続するために、LSI
のボンディングパッドとボンディングワイヤ、ボンディ
ングワイヤとチップキャリアの電極の2ケ所の接続が必
要である。本発明のチップキャリアでは、LSIのボン
ディングパッドとインナーリードのILBだけでチップ
キャリアとLSIが接続できる。このため、信頼性が向
上すると同時に、LSI間の信号伝送時間も短縮され高
速処理に適したものとなる。
【0068】また、PWBは、セラミック基板と比較し
て安価であり、軽量であることから、小型、軽量で高性
能なMCMを安価に提供できることになる。
【0069】本発明の、TCPに対する優位性を以下に
説明する。
【0070】TCPを使ったMCMやモジュールは小型
・軽量で安価であるが、多層化が困難であった。
【0071】本発明によれば、チップキャリアはリジッ
ド部が多層化されているため、複雑で高密度な配線を可
能とする。このため、LSIの組み合わせとして、複数
のEPUや、EPUとメモリ等の多様な組み合わせが可
能である。
【0072】本発明のチップキャリアは、剛性を持つリ
ジッド部があることから、チップコンデンサやチップ抵
抗などの受動部品や、場合によってはパッケージされた
(メモリ等の)LSIを搭載することが容易に行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態を示す斜視図である。
【図2】図1のa−a線の断面図である。
【図3】本発明の第1の実施形態の外部入出力端子の他
の例を示す図である。
【図4】本発明の第1の実施形態の外部入出力端子のさ
らに別の例を示す図である。
【図5】本発明の第1の実施形態のILB構造の他の例
を示す図である。
【図6】本発明の第1の実施形態の封止構造の例を示す
図である。
【図7】本発明の第2の実施形態を示す斜視図である。
【図8】図7のb−b線の断面図である。
【図9】本発明の第3の実施形態を示す斜視図である。
【図10】従来技術を示す図である。
【図11】他の従来技術を示す図である。
【符号の説明】
10 フレックス・リジッド基板(Flex−Rigi
d PWB) 11 フレックス部(フレキシブル部) 12 フィルムキャリア 13 導体層(配線パターン) 14 デバイスホール 15 インナーリード 16 リジッド部 17 絶縁層 18 導体層(配線パターン) 19 パッド(部品搭載用電極) 20 半導体集積回路(LSI、IC) 21 ボンディングパッド 22 ILB 23 保護樹脂 24 受動部品(チップコンデンサ、チップ抵抗) 25 外部入出力端子(I/Oピン、金属バンプ、パッ
ド) 26 スルーホール 30 モールドパッケージ型LSI 31 ボンディングワイヤ 32 リードフレーム 33 冷却構造(ヒートシンク) 34 放熱フィン 35 筐体

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】フレックスリジッド基板において、フレッ
    クス部に半導体集積回路接続用端子を備え、 半導体集積回路が、前記半導体回路接続用端子に直接接
    続されて、搭載されてなることを特徴とする半導体実装
    構造。
  2. 【請求項2】前記半導体集積回路が、搭載後に、樹脂封
    止されてなることを特徴とする請求項1記載の半導体実
    装構造。
  3. 【請求項3】前記フレックスリジッド基板のリジッド部
    に電子部品搭載用の電極を備え、前記電子部品搭載用接
    続端子に電子部品が搭載されてなることを特徴とする請
    求項1又は2記載の半導体実装構造。
  4. 【請求項4】前記フレックス部に複数の半導体集積回路
    が搭載されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか
    一に記載の半導体実装構造。
  5. 【請求項5】請求項1〜4のいずれか一に記載の半導体
    実装構造において、前記フレックスリジッド基板のリジ
    ッド部に外部入出力端子を備え、前記外部入出力端子に
    より、実装基板に接続、及び搭載されることを特徴とす
    る半導体実装構造。
  6. 【請求項6】前記フレックス部の半導体集積回路の搭載
    部を、基板と一体に冷却手段に近接するように配設し前
    記半導体集積回路を前記冷却手段に近接又は接触させた
    ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一に記載の半
    導体実装構造。
  7. 【請求項7】可撓性を有するフレックス配線板と、剛性
    を備えたリジッド配線板からなるフレックスリジッド配
    線板において、 前記フレックス配線板を構成する導体層を延在してなる
    突出部をインナーリードとして半導体集積回路の電極に
    接合し、これにより前記半導体集積回路が前記導体層に
    電気的に接続されると共に固定されたことを特徴とする
    半導体実装構造。
  8. 【請求項8】少なくとも前記インナーリードと前記パッ
    ドの接合部が樹脂で封止され、且つ、前記リジッド配線
    板に外部入出力用の電極を備えたことを特徴とする請求
    項7記載の半導体実装構造。
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