(57)【要約】【課題】本発明は、樹脂モールド半導体デバイスの厚み以上に、その実質的な高さ（実装されるプリント配線板の表面から突出する半導体デバイスの上面までの高さ）を低減し、薄型化できる半導体モジュールを提供することを目的とする。【解決手段】本発明は、複数のリードフレームと、所定の平面形状に成型された樹脂パッケージとを有する、第１および第２の樹脂モールド半導体デバイスと、平面形状に刳り貫かれた貫通口を有する配線基板とを備え、第１および第２の樹脂モールド半導体デバイスは、樹脂パッケージが前記貫通口に収容されるように、配線基板の表面および裏面に実装される半導体モジュールを提供する。【選択図】        図１
2004200442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体モジュールであって、
複数のリードフレームと、所定の平面形状に成型された樹脂パッケージとを有する、第１および第２の樹脂モールド半導体デバイスと、
前記平面形状に刳り貫かれた貫通口を有する配線基板とを備え、
前記第１および第２の樹脂モールド半導体デバイスは、前記樹脂パッケージが前記貫通口に収容されるように、該配線基板の表面および裏面に実装されることを特徴とする半導体モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体モジュールであって、
前記複数のリードフレームが、前記配線基板の表面および裏面に対して実質的に平行にかつ直線的に延びることを特徴とする半導体モジュール。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体モジュールであって、
前記樹脂モールド半導体デバイスの上に積層された別の樹脂モールド半導体デバイスをさらに有することを特徴とする半導体モジュール。
【請求項４】
請求項１に記載の半導体モジュールであって、
前記複数のリードフレームのそれぞれが、前記配線基板と接触する接触面と、これに対向する対向面とを有し、
前記複数のリードフレームの対向面は、前記樹脂パッケージと略同一平面上に形成されることを特徴とする半導体モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント配線板上に樹脂モールド半導体デバイスが実装された半導体モジュールに関し、とりわけ複数の半導体デバイスを積層した半導体モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、携帯電話やラップトップコンピュータの小型携帯情報通信端末、あるいはデジタル式のスチルカメラやビデオカメラの画像撮像装置などに用いられる半導体デバイスは、近年ますます高機能化、高集積化を実現しながら、より薄型化、小型化および軽量化することが望まれている。これらの要請に応えるため、１つのパッケージ内に複数の半導体チップを収納するタイプの半導体デバイスと、半導体チップを含む複数のパッケージを積層するタイプの半導体デバイスとがこれまでに実用化されている。
【０００３】
１つのパッケージ内に複数の半導体チップを収納するタイプの半導体デバイスの一例として、複数のフィルムキャリア半導体チップを、スペーサを介して積み重ねて、実装面積当たりのメモリ容量を増大させたマルチチップ半導体装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−１２１０１７号
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このマルチチップ半導体装置によれば、複数のフィルムキャリア半導体チップが積み重ねられた後、全体を樹脂コートして構成されるので、マルチチップ半導体装置の実質的な高さ（実装されるプリント配線板の表面からマルチチップ半導体装置の上面までの高さ）をさらに低減することは不可能であり、しかも複数のフィルムキャリア半導体チップのうちの１つに不具合が生じた場合、その不具合半導体チップだけを交換・修理することは極めて困難である。
【０００６】
そこで本発明は、こうした問題を解消するためになされたもので、樹脂モールド半導体デバイスの厚み以上に、その実質的な高さ（実装されるプリント配線板の表面から突出する半導体デバイスの上面までの高さ）を低減し、薄型化できる半導体モジュールを提供することを目的とする。
【０００７】
また本発明は、樹脂モールド半導体デバイスのリードフレームを折り曲げることなく、これをプリント配線板に実装できる半導体モジュールを提供することを目的とする。
【０００８】
さらに本発明は、複数の半導体デバイスを積み重ねることにより、実装面積当たりの集積度を向上させるとともに、各半導体デバイスを容易に交換できる半導体モジュールを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、複数のリードフレームと、所定の平面形状に成型された樹脂パッケージとを有する、第１および第２の樹脂モールド半導体デバイスと、平面形状に刳り貫かれた貫通口を有する配線基板とを備え、第１および第２の樹脂モールド半導体デバイスは、樹脂パッケージが貫通口に収容されるように、該配線基板の表面および裏面に実装されることを特徴とする半導体モジュールを提供することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明に係る半導体モジュールの実施の形態を説明する。各実施の形態の説明において、理解を容易にするために方向を表す用語（例えば、「上方」および「下方」など）を適宜用いるが、これは説明のためのものであって、これらの用語は本発明を限定するものでない。
【００１１】
実施の形態１．
図１ないし図３を参照しながら、本発明に係る実施の形態１による半導体モジュールについて以下詳細に説明する。実施の形態１の半導体モジュール１は、図１に示すように、概略、プリント配線板１０と、この表面および裏面に実装される第１および第２の半導体デバイス２０ａ，２０ｂとを有する。各半導体デバイス２０ａ，２０ｂは、矩形形状などの所定の平面形状に成型された樹脂パッケージ２２ａ，２２ｂと、その長辺から直線的に延びる複数のリードフレーム２４ａ，２４ｂとを有する。一方、プリント配線板１０は、樹脂パッケージ２２ａ，２２ｂの所定形状と実質的に同じ平面形状を有する領域において刳り貫かれて、貫通口３０が形成されている。
【００１２】
図１に示すように、プリント配線板１０の貫通口３０の上方および下方に配置された一対の半導体デバイス２０ａ，２０ｂは、これらの樹脂パッケージ２２ａ，２２ｂが貫通口３０に収容されるように、貫通口３０内に挿入される。この状態で、各半導体デバイス２０ａ，２０ｂのリードフレーム２４ａ，２４ｂは、半田などの導電性接合剤を用いてプリント配線板１０の配線パターン（ともに図示せず）に電気的に接続される。
【００１３】
図２に示すように、プリント配線板１０に接続された一対の半導体デバイス２０ａ，２０ｂは、樹脂パッケージ２２ａ，２２ｂが貫通口３０に収容されるので、プリント配線板１０の表面１２ａから第１の半導体デバイス２２ａの上面２６ａまでの実質的な高さＨは、半導体デバイス２０ａのもつ厚みＴより小さくなる。同様に、プリント配線板１０の裏面１２ｂから第２の半導体デバイス２２ｂの下面２６ｂまでの実質的な高さは、半導体デバイス２０ｂのもつ厚みＴより小さくなる。したがって、こうして構成された半導体モジュール１は、その厚み方向の寸法Ｌをこれまで以上に小さくし、薄型化することができる。
【００１４】
（比較例）
図２に示す本発明による半導体モジュール１と、図３に示す従来式の半導体モジュール１０１において、プリント配線板１０の表面１２ａから半導体デバイス２０ａの上面２６ａまでの実質的な高さＨ，Ｈ’を、具体的な寸法を参照しながら比較する。各半導体デバイス２０のもつ厚みＴを１．２ｍｍ、本発明のプリント配線板１０のもつ厚みを１．２ｍｍ、従来のプリント配線板１０のもつ厚みを１．０ｍｍとすると、本発明による半導体デバイス２０ａの実質的な高さＨは０．６ｍｍとなり、従来の半導体デバイス２０ａの実質的な高さＨ’は１．２ｍｍとなる。さらに、本発明および従来式の半導体モジュール１，１０１において、上方に配置された第１の半導体デバイス２０ａの上面２６ａと、下方に配置された第２の半導体デバイス２０ｂの下面２６ｂとの間の厚み方向の寸法Ｌ，Ｌ’は、それぞれ２．４ｍｍおよび３．４ｍｍとなる。すなわち、プリント配線板１０に貫通口３０を設け、これに樹脂パッケージ２２ａ，２２ｂが収容されるように半導体デバイス２０ａ，２０ｂを実装することにより、半導体モジュール１の厚み方向の寸法Ｌを従来に比して１．０ｍｍ低減（薄型化）することができる。
【００１５】
上述のように、本発明の半導体デバイス２０ａ，２０ｂのリードフレーム２４ａ，２４ｂは、直線的に延び、従来のリードフレーム２４ａ，２４ｂのように折り曲げられていない（このようにリードフレームが折り曲げられていない半導体デバイスを、以下「ノーベンド半導体デバイス」という。）。したがって、本発明のノーベンド半導体デバイスの製造プロセスにおいて、ベンド工程を省略できる。また、半田付け工程において、樹脂パッケージ２２ａ，２２ｂを貫通口３０に挿入することにより、半導体デバイス２０ａ，２０ｂをプリント配線板１０に対して正確に位置合わせできるので、作業効率が格段に向上する。さらに、半導体デバイス２０ａ，２０ｂの樹脂パッケージ２２ａ，２２ｂが貫通口３０を構成する周辺壁３２により固定されているので、リードフレーム２４ａ，２４ｂに加わる水平方向のストレスを緩和することができる。加えて、本発明のプリント配線板１０には貫通口３０が設けられているので、従来式のプリント配線板１０よりも放熱特性が高い。こうして、信頼性の高い半導体モジュール１を実現することができる。
【００１６】
また本発明の半導体モジュール１は、実装完了後、樹脂コートされないので、第１および第２の半導体デバイス２０ａ，２０ｂのうち一方に不具合が生じた場合、その不具合半導体デバイスだけを容易に交換して、半導体モジュール１を修理することができる。したがって、本発明の半導体モジュール１は、高い歩留まりで製造することができる。
【００１７】
また図４に示すように、ノーベンド半導体デバイス２０ａ，２０ｂの各リードフレーム２４ａ，２４ｂが、プリント配線板１０と接触する接触面２８ａ，２８ｂと、これに対向する対向面２９ａ，２９ｂとを有するとき、リードフレーム２４ａ，２４ｂは、その対向面２９ａ，２９ｂが上面２６ａおよび下面２６ｂと略同一平面上に配置されるように構成されることが好ましい。このとき、半導体デバイス２０ａ，２０ｂの実質的な高さＨは、リードフレーム２４ａ，２４ｂの厚みと略同一となり、半導体モジュール１の厚み方向の寸法Ｌは最小となる。
【００１８】
なお、図１においては、一対の半導体デバイス２０ａ，２０ｂを収容する貫通口３０を２つ図示したが、１つであってもよく、３つ以上であってもよい。また、実施の形態１の半導体モジュールは、プリント配線板１０の上方および下方に実装された一対の半導体デバイス２０ａ，２０ｂを有するように説明したが、プリント配線板１０の上方または下方のいずれか一方に実装された単一の半導体デバイスを有していてもよい。このとき、プリント配線板１０は、貫通口３０の代わりに、底部を有する凹部として形成することができる。
【００１９】
実施の形態２．
図５および図６を参照しながら、本発明に係る実施の形態２による半導体モジュールについて以下詳細に説明する。実施の形態２の半導体モジュール２は、実施の形態１の半導体モジュール１の半導体デバイス２０ａ，２０ｂのさらに上方および下方に別の半導体デバイスを積み重ねた点を除いて同様の構造を有するので、重複する内容に関する説明を省略する。
【００２０】
上述のように、実施の形態２の半導体モジュール２は、プリント配線板１０の上方において、第１のノーベンド半導体デバイス２０ａと、そのさらに上方に積み重ねられた、折り曲げられたリードフレームを有する半導体デバイス４０ａ（これを、以下「ベンド半導体デバイス」という。）を有する。同様に、この半導体モジュール２は、プリント配線板１０の下方において、第２のノーベンド半導体デバイス２０ｂと、第２のベンド半導体デバイス４０ｂとを有する。すなわち、実施の形態２の半導体モジュール２は、第１および第２のノーベンド半導体デバイス２０ａ，２０ｂおよびベンド半導体デバイス４０ａ，４０ｂを備える。こうして、その実質的な高さを低く抑えながら、実装面積当たりの集積度をさらに向上させた半導体モジュール２を実現することができる。各半導体デバイスを半導体メモリとして構成した場合、実施の形態１と比べて、実装面積当たりのメモリ容量を倍増させることができる。
【００２１】
図５においては、ノーベンド半導体デバイス２０ａ，２０ｂとベンド半導体デバイス４０ａ，４０ｂの樹脂パッケージの平面形状が実質的に同じであるように図示したが、図６に示すように、ベンド半導体デバイス４０ａ，４０ｂの樹脂パッケージをノーベンド半導体デバイス２０ａ，２０ｂよりも大きくなるように構成してもよい。このとき、ベンド半導体デバイス４０ａ，４０ｂは、通常長さのリードフレーム４４ａ，４４ｂを有することが好ましい。これは、通常長さよりも冗長で、汎用性のないリードフレームを有するベンド半導体デバイス４０ａ，４０ｂを用いる場合、個別に仕様を設計開発するためのコストと時間、およびこれを検査する特別なテスト治工具等を必要とするためである。こうして、より安価な通常長さのベンド半導体デバイス４０ａ，４０ｂをノーベンド半導体デバイス２０ａ，２０ｂ上に積み重ねることにより、プリント配線板１０の厚み分だけ薄く構成された半導体モジュール２を実現することができる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、プリント配線板に貫通口を設け、これに樹脂パッケージが収容されるように半導体デバイスを実装することにより、半導体モジュールの厚み方向の寸法をプリント配線板の厚み分だけ薄くすることができる。また、本発明の半導体モジュールは、ノーベンド半導体デバイスを用いているので、ベンド工程を省略でき、半田付け工程における作業効率を格段に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係る実施の形態１の半導体モジュールの分解組立斜視図である。
【図２】図２は、図１のII−II線から見た、実施の形態１の半導体モジュールの断面図である。
【図３】図３は、図２と同様の断面図であって、従来式の半導体モジュールを示す。
【図４】図４は、図２と同様の断面図であって、実施の形態１の変形例の半導体モジュールの断面図である。
【図５】図５は、図２と同様の断面図であって、本発明に係る実施の形態２の半導体モジュールを示す。
【図６】図６は、図２と同様の断面図であって、実施の形態２の変形例の半導体モジュールを示す。
【符号の説明】
１  ２  半導体モジュール、１０  プリント配線板、２０  ノーベンド半導体デバイス、２２  樹脂パッケージ、２４  ４４  リードフレーム、２８  接触面、２９  対向面、３０  貫通口、４０  ベンド半導体デバイス、Ｈ  半導体デバイスの実質的な高さ、Ｌ  半導体モジュールの厚み。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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