(57)【要約】      （修正有）【課題】フレキシブル基板に発生する張力を抑制し、フレキシブル基板の接合部の応力を低減するとともに、接合部の信頼性を向上させた半導体装置およびその製造方法を提供する。【解決手段】半導体素子６と、半導体素子６よりも幅が広く、半導体素子６と電気的に接続され、両面に配線を有するフレキシブル基板７とを含む半導体パッケージを複数個積層し、この積層した複数の半導体パッケージ２〜５と、母基板１とを含み、複数の半導体パッケージ２〜５を母基板１の表面に設置し、フレキシブル基板７の接合部２０１を介して母基板１と電気的に接続した積層半導体パッケージ１９を含む半導体装置であって、半導体素子６とフレキシブル基板７の接合部２０１との間の少なくとも一部の領域に、少なくとも一個のフレキシブル基板７が湾曲部を有し、この湾曲部の形状を、フレキシブル基板７と隣接する他のフレキシブル基板７の湾曲部の形状と異ならせる。【選択図】図１Ａ
2010045269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子と、この半導体素子よりも幅が広く、この半導体素子と電気的に接続され、両面に配線を有するフレキシブル基板とを含む半導体パッケージを複数個積層し、この積層した複数の半導体パッケージと、母基板とを含み、複数の前記半導体パッケージを前記母基板の表面に設置し、前記フレキシブル基板の接合部を介して前記母基板と電気的に接続した積層半導体パッケージを含む半導体装置であって、前記半導体素子と前記フレキシブル基板とが重なり合った領域の外部にはみ出した複数の前記フレキシブル基板のうち、前記半導体素子と前記フレキシブル基板の前記接合部との間の少なくとも一部の領域に、少なくとも一個の前記フレキシブル基板が湾曲部を有し、この湾曲部の形状が、このフレキシブル基板と隣接する他のフレキシブル基板の湾曲部の形状と異なることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記母基板における任意の法線と交わる前記フレキシブル基板の前記湾曲部の曲率が、前記フレキシブル基板と隣接するフレキシブル基板の湾曲部の前記法線と交わる部位における曲率と少なくとも一部の領域で異なることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
少なくとも一部の領域における前記フレキシブル基板の前記湾曲部であって、前記半導体素子と前記フレキシブル基板の前記接合部との間で、前記半導体素子から前記接合部に向かう方向と、前記母基板における法線方向とで形成する平面における前記湾曲部の断面の傾きが、前記母基板の表面に平行な方向で、かつ前記半導体素子から前記接合部に向かう方向に対して正であることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
少なくとも一部の領域における前記フレキシブル基板の前記湾曲部であって、前記半導体素子と前記フレキシブル基板の前記接合部との間で、前記半導体素子から前記接合部に向かう方向と、前記母基板における法線方向とで形成する平面における前記湾曲部の断面が、前記母基板の表面に平行な方向で、かつ前記半導体素子から前記接合部に向かう方向に対して頂点を有することを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記フレキシブル基板の前記接合部に生じる応力を緩和するための樹脂部材を、前記半導体パッケージと前記母基板との間、または、隣接する２個の前記半導体パッケージの間に含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項６】
前記樹脂部材を、前記半導体パッケージと前記母基板との間、または、隣接する２個の前記半導体パッケージの間の一部の領域に含むことを特徴とする請求項５記載の半導体装置。
【請求項７】
半導体素子と、この半導体素子よりも幅が広く、この半導体素子と電気的に接続され、両面に配線を有するフレキシブル基板とを含む半導体パッケージを複数個積層し、この積層した複数の半導体パッケージと、母基板とを含み、複数の前記半導体パッケージを前記母基板の表面に設置し、前記フレキシブル基板の接合部を介して前記母基板と電気的に接続した積層半導体パッケージを含む半導体装置の製造方法であって、複数個の前記半導体パッケージと、前記半導体素子または前記フレキシブル基板を前記母基板から離して設置するためのスペーサとを積層して前記母基板の表面に設置する工程と、前記フレキシブル基板の前記接合部を押圧して接合する工程と、前記スペーサを除去する工程と、前記半導体パッケージの前記半導体素子を設置した部位を押圧して前記半導体パッケージを前記母基板に密着させる工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記スペーサを前記母基板に接触させるように設置する工程を含むことを特徴とする請求項７記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記スペーサを複数の前記フレキシブル基板の間に設置する工程を含むことを特徴とする請求項７記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
超音波ツールを用いて前記フレキシブル基板の前記接合部を押圧して接合する工程を含むことを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
加熱ツールを用いて前記フレキシブル基板の前記接合部を押圧して接合する工程を含むことを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置は、大型コンピュータ、パーソナルコンピュータ、携帯機器など様々な情報機器に使用されており、必要とされる機能や容量は年々増加している。これらの高性能化や大容量化に伴って半導体素子のベース基板への実装面積が増大し、小型化を阻害する要因となっている。
【０００３】
そこで、限られたベース基板面積に多くの半導体素子を搭載する手法として、複数の半導体素子をベース基板に積層して搭載する技術が開発されている。
【０００４】
その半導体素子の積層技術として、ベース基板上に半導体素子を搭載したフレキシブル基板を複数重ね、加熱ツールまたは超音波ツールを用いて押圧することにより、フレキシブル基板同士を、あるいはベース基板とフレキシブル基板とを接合する方法がある。この積層方法として、加熱ツールを用いたものに関しては特許文献１、超音波ツールを用いたものに関しては特許文献２が開示されている。
【０００５】
特許文献１には、複数の配線基板をリフロー炉に通して加熱せずにベース基板上に半田によって固定できる積層型半導体装置を提供することを目的として、可撓性を有するとともに内部電極が設けられた半導体チップと、可撓性を有し、上記半導体チップの内部電極と電気的に接続される配線パターンが設けられた配線基板と、この配線パタ−ンに電気的に接続されるとともに上記配線基板の端部に設けられた外部電極とを具備することを特徴とする半導体装置が開示されている。
【０００６】
特許文献２には、回路基板同士の接続を効率よく、高精度に且つ信頼性よく行うことを目的として、いずれも一方の面に内部端子が設けられた第１および第２のインターポーザと、第１のインターポーザと第２のインターポーザとの間に配置された半導体チップとを備え、半導体チップの裏面は、第１のインターポーザの一方の面に固定され、半導体チップの主面は、第２のインターポーザの一方の面に固定され、第１のインターポーザの一方の面に設けられた内部端子と、第２のインターポーザの一方の面に設けたれた内部端子とが接合している半導体装置が開示されている。
【０００７】
さらに、特許文献３には、高信頼性、低コスト、実装時のリペアも可能な極薄半導体装置で、これを複数個用いて積層構造とし、同体積で高機能な半導体モジュールを提供することを目的として、金属製リードフレームとＬＳＩチップ上の電極を直接冶金学的に接続してなる半導体装置において、全体を均一に薄型化したリードフレームを用い、これらの外周をレジンモールドしたことを特徴とする半導体装置が開示されている。
【０００８】
上記特許文献等で開示されている、ツールを用いてフレキシブル基板を押圧することで、フレキシブル基板同士を、あるいはベース基板とフレキシブル基板とを接合する方法では、ツール押圧時にフレキシブル基板に張力が発生する。このフレキシブル基板の張力は、フレキシブル基板接合後においても残留し、この張力により、フレキシブル基板接合部に過大な引張応力を発生する場合がある。この引張応力は、接合部を引き剥がす働きがあるため、接合部の破壊が懸念される。さらに、ツールによるフレキシブル基板接合直後に、フレキシブル基板の接合が十分行われている場合であっても、その後に温度サイクルを受けた場合、各部材の線膨張係数差から生じる熱応力により、上記引張応力に熱応力が重畳され、フレキシブル基板接合が破壊するおそれが高まる。
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−５７２７９号公報
【特許文献２】特開２００６−３１０５２３号公報
【特許文献３】特開平８−７００７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、フレキシブル基板に発生する張力を抑制し、フレキシブル基板の接合部に作用する応力を低減するとともに、フレキシブル基板の接合部の信頼性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の半導体装置は、半導体素子と、この半導体素子よりも幅が広く、この半導体素子と電気的に接続され、両面に配線を有するフレキシブル基板とを含む半導体パッケージを複数個積層し、この積層した複数の半導体パッケージと、母基板とを含み、複数の前記半導体パッケージを前記母基板の表面に設置し、前記フレキシブル基板の接合部を介して前記母基板と電気的に接続した積層半導体パッケージを含む半導体装置であって、前記半導体素子と前記フレキシブル基板とが重なり合った領域の外部にはみ出した複数の前記フレキシブル基板のうち、前記半導体素子と前記フレキシブル基板の前記接合部との間の少なくとも一部の領域に、少なくとも一個の前記フレキシブル基板が湾曲部を有し、この湾曲部の形状が、このフレキシブル基板と隣接する他のフレキシブル基板の湾曲部の形状と異なることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、フレキシブル基板に発生する張力を抑制し、フレキシブル基板の接合部に作用する応力を低減するとともに、接合部の信頼性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、特に、複数のフレキシブル基板をツールで押圧して接合する工程を有する半導体装置の製造方法に関する。
【００１４】
本発明の半導体装置の製造方法は、第１の半導体素子を搭載した第１のフレキシブル基板と、第２の半導体素子を搭載した第２のフレキシブル基板とを重ね合わせる第１の工程と、前記第１のフレキシブル基板に設けられた第１の配線群と、前記第２のフレキシブル基板に設けられ半導体素子に接続された第２の配線群とを、ツールによって押圧し接合する第２の工程とを備える半導体装置の製造方法において、前記ツールによって押圧し接合する第２の工程によって発生するフレキシブル基板の張力を抑制する工程を備えている。
【００１５】
本発明は、第１の半導体素子を搭載した第１のフレキシブル基板と、第２の半導体素子を搭載した第２のフレキシブル基板とを重ね合わせる第１の工程と、前記第１のフレキシブル基板に設けられた第１の配線群と、前記第２のフレキシブル基板に設けられ半導体素子に接続された第２の配線群とを、ツールによって押圧し接合する第２の工程とを備える半導体装置の製造方法において、前記ツールによって押圧し接合する第２の工程によって発生するフレキシブル基板の張力を抑制する工程を備えることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、第１の半導体素子を搭載した第１のフレキシブル基板と、スペーサと、第２の半導体素子を搭載した第２のフレキシブル基板とを重ね合わせる第１の工程と、前記第１のフレキシブル基板に設けられた第１の配線群と、前記第２のフレキシブル基板に設けられ半導体素子に接続された第２の配線群とを、ツールによって押圧し接合する第２の工程と、前記第２の工程の後に、前記スペーサを除去することによって、前記第１の半導体素子と前記第２の半導体素子との間隔を狭める工程を備えることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、第１の半導体素子を搭載した第１のフレキシブル基板と、第２の半導体素子を搭載した第２のフレキシブル基板とを重ね合わせ、前記第２のフレキシブル基板を支持する支持材を設ける第１の工程と、前記第１のフレキシブル基板に設けられた第１の配線群と、前記第２のフレキシブル基板に設けられ半導体素子に接続された第２の配線群とを、ツールによって押圧し接合する第２の工程と、前記第２の工程の後に、前記支持材を除去することによって、前記ツールによって押圧し接合する第２の工程によって発生するフレキシブル基板の張力を抑制する工程を備えることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、前記ツールが、超音波ツール、あるいは加熱ツールであることを特徴とする。
【００１９】
さらに、本発明の半導体装置は、前記母基板における任意の法線と交わる前記フレキシブル基板の前記湾曲部の曲率が、前記フレキシブル基板と隣接するフレキシブル基板の湾曲部の前記法線と交わる部位における曲率と少なくとも一部の領域で異なることを特徴とする。
【００２０】
本発明の半導体装置は、少なくとも一部の領域における前記フレキシブル基板の前記湾曲部であって、前記半導体素子と前記フレキシブル基板の前記接合部との間で、前記半導体素子から前記接合部に向かう方向と、前記母基板における法線方向とで形成する平面における前記湾曲部の断面の傾きが、前記母基板の表面に平行な方向で、かつ前記半導体素子から前記接合部に向かう方向に対して正であることを特徴とする。
【００２１】
本発明の半導体装置は、少なくとも一部の領域における前記フレキシブル基板の前記湾曲部であって、前記半導体素子と前記フレキシブル基板の前記接合部との間で、前記半導体素子から前記接合部に向かう方向と、前記母基板における法線方向とで形成する平面における前記湾曲部の断面が、前記母基板の表面に平行な方向で、かつ前記半導体素子から前記接合部に向かう方向に対して頂点を有することを特徴とする。
【００２２】
本発明の半導体装置は、前記湾曲部の形状と、前記フレキシブル基板と隣接するフレキシブル基板の湾曲部の形状とを異ならせるための樹脂部材を、前記半導体パッケージと前記母基板との間、または、隣接する２個の前記半導体パッケージの間に含むことを特徴とする。
【００２３】
本発明の半導体装置は、前記樹脂部材を、前記半導体パッケージと前記母基板との間、または、隣接する２個の前記半導体パッケージの間の一部の領域に含むことを特徴とする。
【００２４】
本発明の半導体装置の製造方法は、半導体素子と、この半導体素子よりも幅が広く、この半導体素子と電気的に接続され、両面に配線を有するフレキシブル基板とを含む半導体パッケージを複数個積層し、この積層した複数の半導体パッケージと、母基板とを含み、複数の前記半導体パッケージを前記母基板の表面に設置し、前記フレキシブル基板の接合部を介して前記母基板と電気的に接続した積層半導体パッケージを含む半導体装置の製造方法であって、複数個の前記半導体パッケージと、前記半導体素子または前記フレキシブル基板を前記母基板から離して設置するためのスペーサとを積層して前記母基板の表面に設置する工程と、前記フレキシブル基板の前記接合部を押圧して接合する工程と、前記スペーサを除去する工程と、前記半導体パッケージの前記半導体素子を設置した部位を押圧して前記半導体パッケージを前記母基板に密着させる工程と、を含むことを特徴とする。
【００２５】
本発明の半導体装置の製造方法は、前記スペーサを前記母基板に接触させるように設置する工程を含むことを特徴とする。
【００２６】
本発明の半導体装置の製造方法は、前記スペーサを複数の前記フレキシブル基板の間に設置する工程を含むことを特徴とする。
【００２７】
本発明の半導体装置の製造方法は、超音波ツールを用いて前記フレキシブル基板の前記接合部を押圧して接合する工程を含むことを特徴とする。
【００２８】
本発明の半導体装置の製造方法は、加熱ツールを用いて前記フレキシブル基板の前記接合部を押圧して接合する工程を含むことを特徴とする。
【００２９】
本発明によれば、半導体素子が搭載された複数のフレキシブル基板とを、ツールによって押圧し接合する工程を備えた半導体装置の製造方法において、ツールによって押圧することで発生するフレキシブル基板の張力を抑制する工程を備えることによって、フレキシブル基板の接合部の応力を低減し、接合部の信頼性を向上することが可能である。
【００３０】
以下、図を用いて本発明の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００３１】
図１Ａは、本発明による半導体装置の要部断面図を示したものであり、図１Ｂは、本発明による半導体装置の上面図を示したものである。
【００３２】
これらの図に示す半導体装置は、母基板１の上部に４個の半導体パッケージ２〜５を積層することで構成されている。半導体パッケージ２〜５は、半導体素子６とフレキシブル基板７とを含む。
【００３３】
図１Ａにおいて、半導体素子６は、フレキシブル基板７の上面に設置してあり、半導体素子６の表面に設けられたバンプ８と配線９とを接合することで半導体素子６とフレキシブル基板７の配線９とが電気的に接続されている。また、半導体素子６とフレキシブル基板７との間には封止樹脂１０が設置され、半導体素子６のバンプ８と配線９との接合箇所を保護している。
【００３４】
本実施例では、半導体素子６に厚さ約０．１ｍｍのシリコンを用い、フレキシブル基板７に厚さ約０．０２５ｍｍのポリイミド樹脂２０を用い、フレキシブル基板７の表面に設けられた配線９に厚さ０．０１ｍｍの銅を用いている。
【００３５】
なお、配線９の表面には、表面保護のためにニッケルなどもメッキを施し、配線９の絶縁が必要な箇所の表面は、薄い樹脂被膜で覆っている。また、フレキシブル基板７の両面に設けられた配線９は、ポリイミド２０に設けられた複数の貫通ビア（図示せず）を介して導通している。母基板１には、２層配線を有するガラスエポキシ基板を用いている。
【００３６】
積層された半導体パッケージのうち、最下段に配置された半導体パッケージ２は、母基板１上に一列に配置された端子と配線９の一部と接合することで母基板１と電気的に接続されている。また、母基板１と半導体パッケージ２との接合部の上部において、半導体パッケージ２の配線９と一つ上段の半導体パッケージ３の配線９を接合することで、半導体パッケージ３は下段の半導体パッケージ２を介して母基板１と電気的に接続されている。同様に、母基板１と半導体パッケージ２との接合部の上部において、半導体パッケージ３の配線９と一つ上段の半導体パッケージ４の配線９を接合することで、半導体パッケージ４は、下段の半導体パッケージ２および３を介して母基板１と電気的に接続されている。また、同様に、母基板１と半導体パッケージ２との接合部の上部において、半導体パッケージ４の配線９と一つ上段の半導体パッケージ５の配線９を接合することで、半導体パッケージ５は、下段の半導体パッケージ２〜４を介して母基板１と電気的に接続されている。ここで、フレキシブル基板７が積層され、母基板１と接合される部位を、フレキシブル基板７の接合部２０１と呼ぶことにする。
【００３７】
母基板１は、半導体パッケージ２〜５を設置する面と反対の面に半田ボール１１を設置している。ここで、母基板１と半導体パッケージ２〜５とを積層したものを積層半導体パッケージ１９と呼ぶことにする。
【００３８】
ここで、フレキシブル基板７は、各半導体パッケージ２〜５の接合高さの違いを吸収するために、曲げ変形している。さらに、少なくとも最上部の半導体パッケージ５のフレキシブル基板７は、フレキシブル基板７の接合時に発生する張力を低減するように曲げ変形している。これにより、半導体パッケージ５のフレキシブル基板７と、半導体パッケージ４のフレキシブル基板７との接合部２０１に発生する引張応力が低減され、上記接合部の信頼性が向上している。
【００３９】
言い換えると、断面図である図１Ａにおいて、半導体素子６とフレキシブル基板７とが重なり合った領域の外部にはみ出した複数のフレキシブル基板７の間で、かつ半導体素子６とフレキシブル基板７の接合部２０１との間の少なくとも一部の領域にフレキシブル基板７が湾曲部２０２を有し、この湾曲部２０２の形状が、フレキシブル基板７と隣接するフレキシブル基板７の湾曲部２０２の形状と異なっている。
【００４０】
これは、母基板１における任意の法線と交わるフレキシブル基板７の湾曲部２０２の曲率が、フレキシブル基板７と隣接するフレキシブル基板７の湾曲部２０２の法線と交わる部位における曲率と少なくとも一部の領域で異なる、と言い換えることもできる。
【００４１】
また、少なくとも一部の領域におけるフレキシブル基板７の湾曲部２０２であって、半導体素子６とフレキシブル基板７の接合部２０１との間で、半導体素子６から接合部２０１に向かう方向と、母基板１における法線方向とで形成する平面における湾曲部２０２の断面の傾きが、母基板１の表面に平行な方向で、かつ半導体素子６から接合部２０１に向かう方向に対して正である、と言い換えることもできる。これは、図１Ａにおいて、半導体パッケージ２のフレキシブル基板７の湾曲部２０２の一部、すなわち半導体素子６側の湾曲部２０２が上方に盛り上がっていることを意味する。
【００４２】
さらに、少なくとも一部の領域におけるフレキシブル基板７の湾曲部２０２であって、半導体素子６とフレキシブル基板７の接合部２０１との間で、半導体素子６から接合部２０１に向かう方向と、母基板１における法線方向とで形成する平面における湾曲部２０２の断面が、母基板１の表面に平行な方向で、かつ半導体素子６から接合部２０１に向かう方向に対して頂点を有する、と言い換えることもできる。これは、図１Ａにおいて、半導体パッケージ２のフレキシブル基板７の湾曲部２０２の一部、すなわち半導体素子６側の湾曲部２０２が上方に盛り上がり、接合部２０１に向かって下っていることを意味する。
【００４３】
なお、半導体パッケージ２〜５を積層し、母基板１の表面に設置し、フレキシブル基板７の接合部２０１を介して母基板１と電気的に接続して構成したものを積層半導体パッケージ１９と呼ぶことにする。
【００４４】
図２Ａおよび２Ｂは、本発明による半導体装置の製造方法によって製造した積層半導体パッケージ１９を搭載した半導体モジュールの一例であり、配線パターン（図示せず）が施された実装基板１２の上に積層半導体パッケージ１９が複数個設置され、半導体モジュールを構成している。実装基板１２の上には、外部接続端子１３が形成されている。
【００４５】
図３Ａおよび３Ｂ、ならびに４Ａ〜４Ｆは、本発明による半導体装置の製造工程の実施例を示したものであり、フレキシブル基板７の張力を低減する曲げ変形を施した半導体パッケージ６を製造する工程を示している。
（１）まず、図３Ａおよび３Ｂに示すように、フレキシブル基板７上に半導体素子６を設置し、半導体パッケージ２〜５を製造する。ここで、半導体素子６の表面に設けられたバンプ８と配線９とを接合することにより、半導体素子６とフレキシブル基板７の配線９とを電気的に接続している。また、半導体素子６とフレキシブル基板７との間には封止樹脂１０を設け、半導体素子６のバンプと配線９との接合箇所を保護する。
（２）つぎに、半導体パッケージ２〜５とスペーサ１４と母基板１とを順に積層する。スペーサ１４は、例えば、約０．３ｍｍのＰＴＦＥシート（ポリテトラフルオロエチレンシート）である（図４Ａ）。
（３）つぎに、最上部の半導体素子６の上部から、例えば、ＳＵＳプレートからなる治具１５を介して荷重を加え、半導体パッケージ２〜５とスペーサ１４と母基板１とを固定する。続いて、ツール１６を用いて水平に延びたフレキシブル基板７の片側を折り曲げる。最上部のフレキシブル基板７の上方から、ツール１６を用いて、フレキシブル基板７に荷重を加え、隣り合うフレキシブル基板７同士を接触させながら曲げ変形を行う。これにより、母基板１と積層されている半導体パッケージ２〜５の配線９とが接合される。
【００４６】
本実施例においては、ツール１６による接合を、１箇所ずつ行っている（図４Ｂおよび４Ｃ）。接合方法は、これに限定されるものではなく、両側の接合部２０１を一度の工程で接合してもよい。ツール１６による接合では、加熱ツールまたは超音波ツールを用いることで、効率良い配線の接合が可能である。
（４）つぎに、水平に延びたフレキシブル基板７のもう片側を、ツール１６を用いて折り曲げ、母基板１と半導体パッケージ２〜５の配線９とを接合する。（図４Ｃ）。
【００４７】
ここで、ツール１６によるフレキシブル基板７の曲げ変形に伴い、フレキシブル基板７には、張力１７が発生している。この張力１７により、フレキシブル基板７同士の接合部、母基板１とフレキシブル基板の接合部には、引張応力１８が発生する。張力１７は、最上部の半導体パッケージ５のフレキシブル基板において最も大きくなる。これは、最上部のフレキシブル基板７の曲げによる変形量が最も大きいことに起因する。すなわち、最上部のフレキシブル基板７とその下のフレキシブル基板７との接合界面において最も大きな引張応力が発生することになる。この引張応力が過大な場合、接合界面を破壊するおそれがある。このため、上記張力を低減し、上記接合界面の引張応力を極力小さくし、接合の信頼性を高める必要がある。
（５）つぎに、スペーサ１４を取り除く。スペーサ１４を取り除くことにより、フレキシブル基板７に発生していた張力１７が減少する（図４Ｄ）。
（６）つぎに、例えば、ＳＵＳプレート製の治具１５を用いて、最上部の半導体素子６の上部から垂直に荷重を加え、半導体素子６を母基板１に押し付ける。このとき、フレキシブル基板７は変形し、張力１７が更に減少する。これにより、フレキシブル基板７の接合部２０１の応力が低減され、接合部２０１の信頼性を向上させることが可能である（図４Ｅ）。
（７）つぎに、半導体パッケージ２〜５が設置されている面と反対の面に半田ボール１１を設置する。（図４Ｆ）。
【実施例２】
【００４８】
つぎに、フレキシブル基板の張力を減少させ、フレキシブル基板の接合部の応力を低減させる方法として、本発明による他の実施例を示す。
【００４９】
図５Ａ〜５Ｆは、本発明による実施例である半導体装置の製造方法を示しており、フレキシブル基板７の張力を低減する曲げ変形を備えた、積層半導体パッケージを製造する工程を示している。また、図６Ａおよび６Ｂは、図５Ｄの上面図を示している。
（１）まず、実施例１と同様に、図３Ａに示したように、フレキシブル基板７上に半導体素子６を設置し、半導体パッケージ２〜５を製造する。
（２）つぎに、半導体パッケージ２〜５および母基板１を積層する。さらに、少なくとも最上部の半導体パッケージ５のフレキシブル基板７の下方で、半導体素子の両端の近傍に長手材２１（スペーサ）を挿入する（図５Ａ）。長手材２１は、針材でもよい。
（３）つぎに、最上部の半導体素子６の上部から、例えば、ＳＵＳプレート製の治具１５を用いて荷重を加え、半導体パッケージ２〜５と母基板１とを固定する。続いて、ツール１６を用いて水平に延びたフレキシブル基板７の片側を折り曲げる。この時、長手材２１が、フレキシブル基板７の曲げの支持部となるように固定しておく。最上部のフレキシブル基板７の上方から、ツール１６を用いて、フレキシブル基板７に荷重を加え、隣接するフレキシブル基板７同士を接触させて曲げ変形を施す。
【００５０】
これにより、母基板１と半導体パッケージ２〜５の配線９とを接合する。母基板１と半導体パッケージ２との接合部の上部において、半導体パッケージ２の配線９と一つ上段の半導体パッケージ３の配線９を接合することで、半導体パッケージ３は下段の半導体パッケージ２を介して母基板１と電気的に接続されている。
【００５１】
同様に、母基板１と半導体パッケージ２との接合部の上部において、半導体パッケージ３の配線９と一つ上段の半導体パッケージ４の配線９を接合することで、半導体パッケージ４は、下段の半導体パッケージ２、３を介して母基板１と電気的に接続されている。また、同様に、母基板１と半導体パッケージ２との接合部の上部において、半導体パッケージ４の配線９と一つ上段の半導体パッケージ５の配線９を接合することで、半導体パッケージ５は、下段の半導体パッケージ２〜４を介して母基板１と電気的に接続されている（図５Ｂ）。ツール１６による接合では、加熱ツールまたは超音波ツールを用いることにより、効率のよい配線９の接合が可能となる。
（４）つぎに、水平に延びたフレキシブル基板７のもう片側を、ツール１６を用いて折り曲げ、母基板１と半導体パッケージ２〜５の配線９とを接合する。（図５Ｃ）。ここで、ツール１６によるフレキシブル基板７の曲げ変形に伴い、フレキシブル基板７には、張力１７が発生している。この張力１７により、フレキシブル基板７同士の接合部、母基板１とフレキシブル基板７の接合部には、引張応力１８が発生している（図５Ｄ）。
（５）つぎに、長手材２１を取り除く。長手材２１を取り除くことにより、フレキシブル基板７に対する長手材２１の支持がなくなり、フレキシブル基板に発生していた張力１７が減少する（図５Ｅ）。これにより、フレキシブル基板７同士の接合部の引張応力１８が低減され、接合部の信頼性を向上させることが可能である。
（７）つぎに、半導体パッケージ２〜５が設置されている面と反対の面に半田ボール１１を設置する（図５Ｆ）。
【実施例３】
【００５２】
図７Ａは、実施例１に示す半導体装置の製造方法に基づいて製造した半導体パッケージにおいて、最上部のフレキシブル基板とその下のフレキシブル基板との接合界面に発生する応力分布を示した図である。図７Ａには、比較のため、フレキシブル基板の張力抑制工程を含まない従来構造の応力分布も示す。図７Ａの横軸は、図７Ｂの接合部の界面端部をゼロ（原点）としている。図７Ａに示すように、本発明の半導体パッケージの構造においては、接合部界面の引張応力が低減されていることがわかる。これにより、フレキシブル基板の接合部の信頼性を向上させることが可能であることがわかる。
【実施例４】
【００５３】
図８は、本発明による他の実施例である半導体装置を示す要部断面図である。また、図９は、図８の半導体装置のスペーサを母基板に設置した状態を示す上面図である。図１０は、図９の変形例である半導体装置のスペーサの上面図である。
【００５４】
本実施例においては、樹脂部材１０１を、母基板１と半導体パッケージ２との間に設置し、接合部２０１を接合した後、半導体素子６を押圧して樹脂部材１０１の高さを低くするように変形させ、フレキシブル基板７の接合部２０１に生じる応力を緩和する。
【００５５】
ここで、樹脂部材１０１は、熱可塑性樹脂でも熱硬化性樹脂でもよい。熱可塑性樹脂の場合、ポリイミド樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂などが望ましく、加熱雰囲気下で樹脂部材１０１を軟化させ、半導体素子６を押圧して変形させる。また、熱硬化性樹脂の場合、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン、熱硬化性ポリイミドなどが望ましく、硬化温度未満で半導体素子６を押圧して変形させ、その後、加熱して硬化させる。
【００５６】
樹脂部材１０１の形状は、図９および１０に示すように、母基板１と半導体パッケージ２の半導体素子６との間の全面ではなく、部分的に設置することが望ましい。これは、押圧する際、樹脂部材１０１が広がる隙間１１０を残しておくためである。樹脂部材１０１の形状は、図９および１０に限定されるものではなく、隙間１１０を有するものであればどのような形状でもよい。
【００５７】
すなわち、樹脂部材１０１は、母基板１と半導体パッケージ２の半導体素子６との間の一部の領域に設置することが望ましい。
【実施例５】
【００５８】
図１１は、本発明による他の実施例である半導体装置を示す要部断面図である。
【００５９】
本図において、樹脂部材１０１は、半導体パッケージ４のフレキシブル基板７と半導体パッケージ５のフレキシブル基板７との間に設置してあり、接合部２０１を接合した後、フレキシブル基板７を押圧して樹脂部材１０１の高さを低くするように変形させ、フレキシブル基板７の接合部２０１に生じる応力を緩和する。
【００６０】
樹脂部材１０１を設置する位置は、半導体パッケージ４のフレキシブル基板７と半導体パッケージ５のフレキシブル基板７との間に限定されるものではなく、隣接する２個の半導体パッケージ２〜４の間のいずれかに設置してもよい。
【００６１】
すなわち、樹脂部材１０１は、隣接する２個の半導体パッケージ２〜４の間の一部の領域に設置してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１Ａ】本発明による実施例である半導体装置を示す要部断面図である。
【図１Ｂ】本発明による実施例である半導体装置を示す上面図である。
【図２Ａ】本発明による実施例である半導体パッケージを搭載した半導体モジュールを示す上面図である。
【図２Ｂ】本発明による実施例である半導体パッケージを搭載した半導体モジュールを示す側面図である。
【図３Ａ】本発明による実施例である半導体パッケージを示す断面図である。
【図３Ｂ】本発明による実施例である半導体パッケージを示す上面図である。
【図４Ａ】本発明による実施例である半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図４Ｂ】本発明による実施例である半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図４Ｃ】本発明による実施例である半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図４Ｄ】本発明による実施例である半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図４Ｅ】本発明による実施例である半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図４Ｆ】本発明による実施例である半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図５Ａ】本発明による他の実施例である半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図５Ｂ】本発明による他の実施例である半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図５Ｃ】本発明による他の実施例である半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図５Ｄ】本発明による他の実施例である半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図５Ｅ】本発明による他の実施例である半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図５Ｆ】本発明による他の実施例である半導体装置の製造工程を示す断面図である。
【図６】図５Ｄの上面図である。
【図７Ａ】本発明による実施例である積層半導体パッケージにおけるフレキシブル基板の接合界面の応力分布を示すグラフである。
【図７Ｂ】図７Ａのｒ軸を示す半導体装置の要部断面図である。
【図８】本発明による他の実施例である半導体装置を示す要部断面図である。
【図９】本発明による他の実施例である半導体装置のスペーサを示す上面図である。
【図１０】本発明による他の実施例である半導体装置のスペーサを示す上面図である。
【図１１】本発明による他の実施例である半導体装置を示す要部断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１：母基板、２〜５：半導体パッケージ、１９：積層半導体パッケージ、６：半導体素子、７：フレキシブル基板、８：バンプ、９：配線、１０：封止樹脂、１１：半田ボール、１２：実装基板、１３：外部接続端子、１４：スペーサ、１５：治具、１６：ツール、１７：張力、１８：引張応力、２０：ポリイミド樹脂、２１：長手材、１０１：樹脂部材、２０１：接合部。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図４Ｆ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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