(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性配線パタ−ンが形成され、複数の第１開口部を有するキャリアテープと、
前記複数の第１開口部に配置され、前記導電性配線パタ−ンと電気的に接続された複数の半導体チップと、を含み、
前記キャリアテープを折り曲げ該キャリアテープを螺旋状に巻くことにより、前記複数の半導体チップを積層させ樹脂で覆った半導体装置において、
前記キャリアテープは、隣り合う前記第１開口部の間に設けられた第２開口部をさらに有し、
前記複数の第１開口部は、前記キャリアテ−プの長手方向に順次間隔を拡大して並置され、
前記第２開口部の各々は、前記キャリアテ−プの折り曲げ部に設けられている、
半導体装置。
【請求項２】
前記キャリアテープ上で互いに隣り合う２つの前記半導体チップは、能動面が非対向となるように積層されている、請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
前記並置した半導体チップに隣接してテープ材のインタポーザを前記キャリアテープ上に配置し、かつ前記インタポーザに外部接続端子を配設した請求項１あるいは請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の半導体装置を備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置、ならびに電子機器に係り、小型で放熱性を向上させることができるような半導体装置、ならびに電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子機器の高性能化、小型化に伴って一つのパッケージ内に複数の半導体チップを配置してマルチチップパッケージ（Multi  Chip  Package）とすることにより、半導体装置の高機能化と小型化とが図られている。そして、マルチチップパッケージ(ＭＣＰ)には、複数の半導体チップが平面的に並べられた平面型ＭＣＰと、複数の半導体チップを厚み方向に積層した積層型（スタックド）ＭＣＰとがある。半導体チップを平面的に並べられた平面型ＭＣＰは、広い実装面積を必要とするため、電子機器の小型化への寄与率が小さい。このため、半導体チップを積層した積層型ＭＣＰの開発が盛んに行われている。この例として、特開平６−２０４３９９号公報や特開平８−１６７６３０号公報記載の、半導体チップをパッケージに封止した後に垂直に積み重ね、ビアホールやスルーホールを用いてパッケージ間の電気的接続を行うことによりモジュールを形成する技術、などがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この従来の積層型ＭＣＰでは、層間接続を行うために、ビアホールやスルーホールを形成する必要があるので次のように行うため製造プロセスが複雑になるという問題がある。すなわち、積層型ＭＣＰは、半導体チップと配線基板とを電気的に接続し、積層型ＭＣＰを作る際に積層単位となるチップキャリアを複数枚作成し、このチップキャリアとコンデンサフィルムと熱伝導基板とパッケージベースとを接着フィルムに接着する。そしてスルーホールを形成し、積層し接着した部品間の電気的接続を行う。このとき、ビアホールやスルーホールの加工には、層間の位置合わせ、穴あけ加工、穴への導体の充填もしくは鍍金加工などの製造プロセスが困難である。このために、ビアホールやスルーホール等の製造困難な製造プロセスを用いずに、銅配線を施した絶縁フィルムテープに半導体チップを載置するとともに、積層した半導体チップを電気的に接続したもの、例えば、特開平８−１６７６３０号公報が提案されている。少なくとも一つの半導体チップと、それらを搭載するための基板と、その基板上に形成された前記半導体チップと電気的に接続された配線からなる半導体モジュールにおいて、前記基板を折り畳むことにより多層化を行い、前記基板の層間を接着手段により接着する。また、折り畳んだ層間に、熱拡散用基板を配置し熱を拡散することを行う。また、折り畳んだ層間に、剛性確保用基板を配置し、半導体モジュールの剛性を上げ、反り等の変形により半田ボールが浮き上がるのを防止し、半導体モジュールと配線基板との電気的接続を確実にすることが記載されている。しかしながら、同公報の場合には、基板が山折り線と谷折り線の部分から折り畳まれて多層化が行われるとともに、谷折り線の部分の同一空間内に半導体チップが配設されており、かつ、その空間内に半導体チップの能動面が対向して配置されている。対向する半導体チップから発生する熱が互いに作用し、更に、温度を向上させて半導体チップに異常動作を起こし、延いては、それを元にして半導体モジュールに異常を生じさせる。特に、半導体チップの能動面が対向した位置に配置されている場合には、この熱が互いに作用して異常動作を起こし易い。このために同公報では、半導体チップの間に熱拡散用基板が配置され熱を拡散することを行っているが、能動面に接して配設されているために熱拡散用基板を介して半導体チップの発生する熱が互いに作用することに変化がなく、温度は余り少なくならないために、温度を上昇させて半導体チップに異常動作を起こすことが生ずるという問題がまだ残っている。このために、熱拡散用基板を厚くしたり、あるいは、対向する半導体チップの間隔を広くする必要が生じ、半導体チップが大きく（厚く）なる。また、半導体チップは絶縁フィルムテープに搭載されているため、半導体チップから絶縁フィルムテープを経て接着手段（モールド樹脂）への熱の放熱性が悪く半導体チップの温度が上昇する。また、基板が山折り線と谷折り線で製作するため、製造が複雑になっている。
【０００４】
本発明は、上記従来の問題点に着目し、キャリアテープを谷曲げ形状で螺旋状に巻いて製造よく多層化を行なうとともに、小型で、放熱性の良い半導体装置、ならびにこれを用いた電子機器を提供することを目的としている。また、第２には、半導体チップの能動面を対向することなく配置して熱拡散を確実に行い正常に作動することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る半導体装置は、キャリアテープ上に形成した配線に電気的に接続した複数の半導体チップを並置するとともに、キャリアテープを谷曲げ形状で順次螺旋状に巻いて半導体チップを重ねて多層化しモールド樹脂で覆ったことを特徴としている。
【０００６】
このように構成した本発明は、キャリアテープは谷曲げ形状のみで形成されるとともに、順次螺旋状に拡大しながら巻いて半導体チップを重ねて多層化しているために、小型で製造が容易にできる。
【０００７】
また、本発明に係る半導体装置は、キャリアテープ上に隣接する半導体チップの間隔を順次拡大して配置し、前記半導体チップの能動面を非対向にしながら前記キャリアテープを順次螺旋状に巻いて半導体チップを重ねて多層化しモールド樹脂で覆った構成にすることもできる。
【０００８】
このように構成した本発明は、半導体チップは、能動面が互いに対向する面に配置されることがなくなり、能動面から発生する熱が互いに作用して熱を上昇させることがなくなり、半導体チップの温度が上昇することが少なくなる。このため、半導体チップに異常動作が発生することがなくなり、半導体モジュールは正常に動作する。
【０００９】
また、本発明に係る半導体装置は、重ねられた半導体チップ間は非キャリアテープとすることが望ましい。
【００１０】
このように構成した本発明は、重ねられた半導体チップ間はキャリアテープを省いた分だけ半導体チップ間の隙間を小さくできるので半導体モジュールの厚さを薄くことができる。また、熱伝導率の良くないキャリアテープが配設されていないため、半導体チップの放熱性が良くなり、温度が余り上昇することがなくなり、異常動作の発生を防止できる。
【００１１】
また、本発明に係る半導体装置は、並置した半導体チップに隣接してテープ材のインタポーザをキャリアテープ上に配置し、かつ、インタポーザに外部接続端子を配設することが望ましい。
【００１２】
このように構成した本発明は、並置した半導体チップに隣接してテープ材のインタポーザをキャリアテープ上に配置しており、インタポーザに外部接続端子を配設しているため、インタポーザにより外部接続端子部が補強されるとともに、単層の配線で良くなりコストが安価になる。
【００１３】
また、本発明に係る電子機器は、上記構成の半導体装置を備えることが望ましい。
【００１４】
このように構成した本発明は、熱の発生が少なくなり、熱の上昇を防止する装置が小さく出来るとともに、熱による異常動作の少ない電子機器を得ることが出来る。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る半導体装置、ならびに電子機器の好ましい実施の形態を添付図面に従って詳細に説明する。
【００１６】
図１は本発明の第１実施形態に係る半導体装置の展開平面図、図２は半導体装置の側面断面図である。
【００１７】
図１において、半導体装置１は、キャリアテープ材３の上に複数（本実施形態の場合は４個）の半導体チップ５（実線で示す）と、テープ材料からなるインタポーザ７（３点鎖線で示す）が載置されている。本実施形態の場合に、半導体チップ５は、図示の右側より順次、第１半導体チップ５ａ、第２半導体チップ５ｂ、第３半導体チップ５ｃ、および、第４半導体チップ５ｄとする。また、インタポーザ７は、第４半導体チップ５ｄに隣接されて配置されるとともに、電気的に接続されている。この半導体チップ５は、トランジスタや抵抗、コンデンサ等の素子が形成された能動面（図２のＡｃ）を図示の上側に配置した状態でキャリアテープ材３の上に載置されている。また、シリコンチップ等からなる半導体チップ５の裏面の非能動面には、シリコン酸化膜（ＳｉＯ２膜）等の絶縁膜が形成されている。
【００１８】
キャリアテープ材３には、各半導体チップ５の載置されているそれぞれの個所に複数（本実施形態の場合は４個）のデバイスホール９があけられている。本実施形態の場合に、このデバイスホール９は、図示の右側より順次、第１デバイスホール９ａ、第２デバイスホール９ｂ、第３デバイスホール９ｃ、および、第４デバイスホール９ｄとする。このデバイスホール９は、半導体チップ５の外形寸法よりも大きく形成されており、本実施形態では、図１に示すように、所定の寸法Ｌａの隙間を有している。すなわち、第１半導体チップ５ａの横には、所定の寸法Ｔａを隔てて第２半導体チップ５ｂが、キャリアテープ材３に設けられた第２デバイスホール９ｂの位置に配設されている。ここで、第１半導体チップ５ａと第２半導体チップ５ｂの外形寸法が同一の場合には、第１デバイスホール９ａと第２デバイスホール９ｂとは同一寸法の孔があけられている。また、第１半導体チップ５ａと第２半導体チップ５ｂの外形寸法が異なる場合には、第１デバイスホール９ａと第２デバイスホール９ｂとは隙間をほぼ同一にして、寸法が異なる孔があけられている。他のデバイスホール９については、以下において説明は省略するが同様に構成されている。また、第２半導体チップ５ｂの横には、前記所定の寸法Ｔａよりも大きい距離Ｔｂを隔てて第３半導体チップ５ｃが、キャリアテープ材３に設けられた第３デバイスホール９ｃの位置に載置されている。また、前記と同様に、第３半導体チップ５ｃの横には、前記所定の寸法Ｔｂよりも更に大きい距離Ｔｃを隔てて第４半導体チップ５ｄが、キャリアテープ材３に設けられた第４デバイスホール９ｄの位置に載置されている。本実施形態では、前記のように４個の半導体チップ５で形成されているが、これに限定されることなく２個、３個、あるいは、４個以上でも良い。また、他の実施形態として、デバイスホール９は、半導体チップ５の外形寸法よりも小さく形成して、所定の図示しない寸法で重ね合わせるようにして半導体チップ５を載置しても良い。上記のように、デバイスホール９は、キャリアテープ材３の後述する絶縁フィルムテープ３ａが除去されているため、半導体チップ５からの放熱性を良くしている。
【００１９】
第４半導体チップ５ｄに隣接されて配置されているインタポーザ７には、外部と電気的に接続する半田ボール等からなる外部接続端子１１が付設されている。この外部接続端子はピン構造で形成しても良い。
【００２０】
上記のように、半導体チップ５は、第１半導体チップ５ａから第２半導体チップ５ｂへ、第２半導体チップ５ｂから第３半導体チップ５ｃへと、および、第４半導体チップ５ｄから外部接続端子１１へと、順次図示の左側に行くほど所定の距離Ｔａが距離Ｔｂより、また、所定の距離Ｔｂが距離Ｔｃよりも広く形成されている。例えば、この所定の距離は、Ｔｂ＝１．５×Ｔａ、Ｔｃ＝２．０×Ｔａ、Ｔｄ＝２．５×Ｔａ、Ｔｄ＝３．０×Ｔａ、のごとく設定している。この隣接した各半導体チップ５間のキャリアテープ材３の距離Ｔ部には、折り曲げ部１３（２点鎖線で示す）が形成されている。この折り曲げ部１３は、図示の左側より順次、第１半導体チップ５ａと第２半導体チップ５ｂとの間を第１折り曲げ部１３ａ、第２半導体チップ５ｂと第３半導体チップ５ｃとの間を第２折り曲げ部１３ｂ、…のごとく形成されている。
この折り曲げ部１３は、後述する絶縁フィルムテープ３ａを除去して空間により形成した場合には、半導体チップ５からの放熱性を良くしている。
【００２１】
上記のキャリアテープ材３は、耐熱性を有するポリイミド系材料等からなるフレキシブルで、かつ、絶縁フィルムテープ３ａが用いられており、曲げ自在に構成されている。このキャリアテープ材３の上には、予め銅配線１５およびインタポーザ７に付設された外部接続端子１１が形成されている。この銅配線１５は、ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）技術により、各半導体チップ５（５ａ、５ｂ、５ｃ、および５ｄ）の電極１７および外部接続端子１１と電気的に接続される。次に、キャリアテープ材３は、パーフォレーション１９の部分を切取り線２１で切断した後に、折り曲げ部１３で谷曲げ、すなわち、内側に向けて折り曲げられて順次螺旋状に巻いて拡大されている。これにより、各半導体チップ５が図示の上下に多層化され、かつ、所定の間隔Ｍａを隔てて重ねられて配置される。
【００２２】
上記のごとく展開された半導体装置１は、次のように螺旋形状に順次拡大して巻かれている。例えば、第１半導体チップ５ａの能動面を下側にして水平に置き、次に、第１折り曲げ部１３ａを反時計方向に折り曲げて、第２半導体チップ５ｂの能動面を上側にして水平に置き、第１半導体チップ５ａと第２半導体チップ５ｂとは能動面が対向することなく、かつ所定間隔（Ｍａ）離間して重ねられて配置される。すなわち、第１半導体チップ５ａと第２半導体チップ５ｂとは非能動面が対向して配置されている。さらに、第２折り曲げ部１３ｂを反時計方向に折り曲げて、第３半導体チップ５ｃの能動面を下側にして水平に置き、第１半導体チップ５ａの能動面と第３半導体チップ５ｃの非能動面とが対向して配置される。同様に、第３折り曲げ部１３ｃを反時計方向に折り曲げて、第４半導体チップ５ｄの能動面を上側にして水平に置き、第２半導体チップ５ｂの能動面と第４半導体チップ５ｄの非能動面とが対向して配置される。さらに、第４折り曲げ部１３ｄを反時計方向に折り曲げて、外部接続端子１１を下側にして水平に置き、第３半導体チップ５ｃの能動面と外部接続端子１１とがキャリアテープ材３を挟んで対向して配置される。これにより、展開された半導体装置１は、各半導体チップ５が能動面を対向することなく積層される。また、このとき、各半導体チップ５は、キャリアテープ材３が挟まれていない状態で積層されている。この積層された半導体チップ５とキャリアテープ材３との空間、および、その外方には、所定の大きさにモールド樹脂２３を流し込むことにより半導体装置１が形成される。上記実態例では、螺旋形状に順次拡大して巻くとき、反時計方向に曲げたが、時計方向に曲げても同様に半導体装置１が得られる。
【００２３】
以上により構成された半導体装置１は、能動面を対向することなく積層されているため、半導体チップ５の温度が相互に作用することがなくなり、正常に動作し、異常動作の発生を防止できる。また、半導体チップ５は、キャリアテープ材３が挟まれていない状態で積層されているため、小型化されるとともに、キャリアテープ材３の熱伝導率が悪い絶縁フィルムテープ３ａがないため放熱性が良くなり、異常動作の発生を防ぐことができる。
【００２４】
上記第１実施形態では、キャリアテープ材３の上に複数の半導体チップ５の能動面（Ａｃ）が図示の上側に配置された状態でキャリアテープ材３の上に載置していたが、能動面を図示の下側に配置した状態でキャリアテープ材３の上に載置しても良い。この第２実施形態の場合にも、半導体装置１Ａは、図３の側面図に示すように、この場合にも前記と同様に、第１半導体チップ５ａと第２半導体チップ５ｂとは、能動面が対向することなく配置できる。この場合には、外部接続端子１１はキャリアテープ材３を介してインタポーザ７に取着されている。
【００２５】
そして、この半導体装置１を備える電子機器として、図４にノート型パーソナルコンピュータ５０を示している。このノート型パーソナルコンピュータ５０は、熱放熱性の良い半導体装置１を備えているため、小型化できる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、キャリアテープを谷折り曲げ形状のみとし、順次拡大しながら螺旋状に巻いて半導体チップを多層化しているため、小型で製造が容易にできる。また、半導体チップは、重ねた間にキャリアテープを配設していないため、放熱性が良くなり、半導体チップの温度の上昇を防ぐことができる。また、重ねられた半導体チップ間はキャリアテープを省いた分だけ半導体チップ間の隙間を小さくできるので半導体モジュールの厚さを薄くことができる。さらに、半導体チップは、能動面が互いに対向する面に配置されることがなくなり、能動面から発生する熱が互いに作用して熱を上昇させることがなくなり、半導体チップの温度が上昇することが少なくなる。このため、半導体チップに異常動作が発生することがなくなり、半導体モジュールは正常に動作する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る半導体装置の展開平面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る半導体装置の側面断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る他の半導体装置の側面断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る半導体装置の電子機器への適用例の説明図である。
【符号の説明】
１          半導体装置
３          キャリアテープ材
５          半導体チップ
７          インタポーザ
９          デバイスホール
１１        外部接続端子
１３        折り曲げ部
１５        銅配線
１７        電極
２３        モールド樹脂
【図１】
0003721893.tif 000002
【図２】
0003721893.tif 000003
【図３】
0003721893.tif 000004
【図４】
0003721893.tif 000005