(57)【要約】【課題】高密度実装化を図る。【解決手段】半導体チップが搭載されたパッケージ基板と、前記半導体チップの表面電極と前記パッケージ基板の接続電極とを電気的に接続する複数のワイヤと、前記パッケージ基板から突出するように前記パッケージ基板に接続して設けられ、かつコネクタ１０に接続可能な複数の外部端子４ａが端部に整列して設けられるとともに可撓性を有したフレキシブル基板４と、前記半導体チップおよび複数の前記ワイヤを封止する封止体５とからなり、実装基板９上に設けられたコネクタ１０に対してフレキシブル基板４を装着し、かつフレキシブル基板４を折り曲げてパッケージ本体１１を実装基板９上の空間部に配置することにより、実装基板９上でのパッケージ実装のための必要面積を低減化して実装密度の向上を図ることができる。【選択図】    図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
実装基板上に設けられたコネクタに接続される半導体装置であって、
第１の配線基板と、
前記第１の配線基板上に搭載された半導体チップと、
前記第１の配線基板から突出するように前記第１の配線基板に接続し、前記コネクタに接続可能な複数の外部端子が端部に設けられ、可撓性を有した第２の配線基板とを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
実装基板上に設けられたコネクタに接続される半導体装置であって、
可撓性を有した第１の配線基板と、
前記第１の配線基板上に搭載された半導体チップと、
前記第１の配線基板から突出し、前記コネクタに接続可能な複数の外部端子が端部に設けられ、可撓性を有した第２の配線基板とを有し、
前記第１の配線基板と前記第２の配線基板とが一体に形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
実装基板上に設けられたコネクタに接続される半導体装置であって、
主面とその反対側の裏面とを有した第１の配線基板と、
前記第１の配線基板の前記主面上に搭載された半導体チップと、
前記第１の配線基板から突出するように前記第１の配線基板の前記主面に接続し、前記コネクタに接続可能な複数の外部端子が端部に設けられ、可撓性を有した第２の配線基板とを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
実装基板とこれを覆う筐体とを有する電子装置の前記実装基板上に設けられたコネクタに接続される半導体装置であって、
第１の配線基板と、
前記第１の配線基板上に搭載された半導体チップと、
前記第１の配線基板から突出するように前記第１の配線基板に接続し、前記コネクタに接続可能な複数の外部端子が端部に設けられ、可撓性を有した第２の配線基板とを有し、
前記第２の配線基板の前記外部端子と前記コネクタとを接続するとともに、前記第２の配線基板を折り曲げた状態で前記第１の配線基板が前記電子装置の前記筐体の内壁に接合されることを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
実装基板上に設けられたコネクタに接続される半導体装置の製造方法であって、
第１の配線基板を準備する工程と、
前記コネクタに接続可能な複数の外部端子が端部に設けられ、可撓性を有した第２の配線基板を準備する工程と、
前記第１の配線基板上に半導体チップを搭載する工程と、
前記外部端子が設けられた前記端部が前記第１の配線基板から突出するように前記第１の配線基板と前記第２の配線基板とを接続する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造技術に関し、特に高密度実装に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の高密度実装の一例として、複数の半導体チップを積層したスタックドパッケージと呼ばれるＣＳＰ（Ｃｈｉｐ  Ｓｉｚｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）があり、絶縁性基板上に半導体チップが積層して配置され、さらに絶縁性基板の裏面にはボール状の複数の実装用外部端子がエリアアレイ状に配列されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２０４７２０号公報（第５頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記ＣＳＰの実装において、実装後にＣＳＰが不良になるとリペアなどの作業が生じる。ＣＳＰのリペアでは、熱をかけて半田を溶かし、さらに残留した半田を除去した後、再度熱をかけてＣＳＰを半田実装する。
【０００５】
その結果、リペアの工程が煩雑になることが問題である。
【０００６】
また、メモリカードなどの実装では、リペアは容易であるものの、ＣＳＰに比較して実装面積が大きくなり、高密度実装が実現できないことが問題である。
【０００７】
本発明の目的は、高密度実装化を図る半導体装置およびその製造方法を提供することにある。
【０００８】
さらに、本発明のその他の目的は、リペアを容易に行うことが可能な半導体装置およびその製造方法を提供することにある。
【０００９】
また、本発明のその他の目的は、コストの低減化を図る半導体装置およびその製造方法を提供することにある。
【００１０】
本発明の前記ならびにその他の課題、および目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【００１２】
すなわち、本発明は、第１の配線基板と、前記第１の配線基板上に搭載された半導体チップと、前記第１の配線基板から突出するように前記第１の配線基板に接続し、コネクタに接続可能な複数の外部端子が端部に設けられ、可撓性を有した第２の配線基板とを有するものである。
【００１３】
また、本発明は、第１の配線基板を準備する工程と、コネクタに接続可能な複数の外部端子が端部に設けられ、可撓性を有した第２の配線基板を準備する工程と、前記第１の配線基板上に半導体チップを搭載する工程と、前記外部端子が設けられた前記端部が前記第１の配線基板から突出するように前記第１の配線基板と前記第２の配線基板とを接続する工程とを有するものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下の実施の形態では特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
【００１５】
また、以下の実施の形態において、要素の数など（個数、数値、量、範囲などを含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合などを除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良いものとする。
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１７】
図１は本発明の実施の形態の半導体装置の構造の一例を示す平面図、図２は図１に示す半導体装置の底面図、図３は図１に示す半導体装置の側面図、図４は図１のＡ−Ａ線に沿って切断した断面の構造を示す拡大部分断面図、図５は図１に示す半導体装置の実装構造の一例を示す部分平面図、図６は図１に示す半導体装置の実装構造の変形例を示す断面図、図７は図１に示す半導体装置の実装構造の変形例を示す断面図、図８は図１に示す半導体装置の組み立てにおけるダイボンディングおよびワイヤボンディング後の構造を示す平面図、図９は図１に示す半導体装置の組み立てにおける樹脂封止後の構造を示す平面図、図１０は図１に示す半導体装置の組み立てにおけるダイシング前とダイシング後の構造を示す平面図、図１１、図１２および図１３はそれぞれ本発明の実施の形態の変形例の半導体装置の構造を示す部分断面図、図１４は本発明の実施の形態の変形例の半導体装置の構造を示す底面図である。
【００１８】
本実施の形態の半導体装置は、半導体チップ１が組み込まれたパッケージ本体１１と、コネクタ１０に接続可能で、かつ可撓性を有したフレキシブル基板４とからなり、実装基板９などへの実装時は、実装基板９に設けられたコネクタ１０に装着して実装を行うものである。
【００１９】
図１〜図４に示す本実施の形態の半導体装置の構成について説明すると、半導体チップ１が搭載された第１の配線基板であるパッケージ基板３と、半導体チップ１の表面電極とパッケージ基板３の接続電極３ｃとを電気的に接続する金属製の複数のワイヤ２と、パッケージ基板３から突出するようにパッケージ基板３に接続して設けられるとともに、コネクタ１０に接続可能な図５に示す複数の外部端子４ａが端部に整列して設けられ、かつ可撓性を有した第２の配線基板であるフレキシブル基板４と、半導体チップ１および複数のワイヤ２を封止する封止体５とからなる。
【００２０】
すなわち、本実施の形態の半導体装置は、実装基板９上に設けられたコネクタ１０に対してフレキシブル基板４を装着してパッケージ実装を行うことにより、実装基板９上でのパッケージ実装のための必要面積を低減化して実装密度の向上を図るとともに、コネクタ１０に対しての着脱により半導体装置のリペアを容易に行うことを可能にするものである。
【００２１】
そこで、パッケージ本体１１に接続された第２の配線基板として、可撓性を有する薄膜のテープ状のフレキシブル基板４を用いている。
【００２２】
フレキシブル基板４は、その材質が、例えば、ポリイミドなどのフィルム材からなり、可撓性を有した薄膜のテープ状に形成されているため、配線４ｃを損傷させずに折り曲げることができる。
【００２３】
さらに、図１に示すようにフレキシブル基板４の長手方向の一端には、図５に示すコネクタ１０と接続可能な複数の外部端子４ａが形成されており、一方、他端は図２、図３に示すようにパッケージ本体１１のパッケージ基板３と半田８（図４参照）または導電性接着剤などによって電気的に接続されている。すなわち、パッケージ基板３の裏面３ｂの接続電極３ｃとフレキシブル基板４の接続電極４ｂとが半田８によって電気的に接続されている。
【００２４】
また、第１の配線基板であるパッケージ基板３は、主面３ａとその反対の裏面３ｂとを有したベース基材３ｆからなり、その主面３ａには配線３ｅとこれに電気的に接続された接続電極３ｃとが形成されており、主面３ａの接続電極３ｃにはワイヤ２が接続されている。
【００２５】
また、裏面３ｂにも接続電極３ｃが形成され、裏面３ｂの接続電極３ｃは、フレキシブル基板４と半田８によって電気的に接続されている。
【００２６】
なお、主面３ａの接続電極３ｃと裏面３ｂの接続電極３ｃとは、ビア３ｄによって電気的に接続されている。また、配線３ｅは、絶縁膜であるソルダレジスト３ｇによって覆われ、その上にダイボンディング材６を介して半導体チップ１が搭載されている。
【００２７】
さらに、半導体チップ１の表面電極とパッケージ基板３の主面３ａの接続電極３ｃとが金線などのワイヤ２によって電気的に接続されている。
【００２８】
したがって、半導体チップ１の表面電極は、ワイヤ２とパッケージ基板３を介してフレキシブル基板４の外部端子４ａと電気的に接続している。
【００２９】
また、封止体５は、例えば、エポキシ系の樹脂などによって形成され、半導体チップ１と複数のワイヤ２とを封止している。
【００３０】
次に、図５〜図７に示す本実施の形態の半導体装置の実装構造について説明する。
【００３１】
まず、図５は、図６に示すような電子機器などの電子装置１４に組み込まれた実装基板９における部品実装状態を示すものである。実装基板９上には、複数の電子部品１２や他の半導体装置１３が実装されており、その一郭にコネクタ１０が取り付けられている。
【００３２】
そこで、図１〜図３に示す半導体装置を実装基板９に実装する際には、コネクタ１０にフレキシブル基板４の外部端子４ａが設けられた一端を装着すればよい。
【００３３】
これにより、コネクタ１０とフレキシブル基板４とが電気的に接続されるとともに、コネクタ１０へのフレキシブル基板４の着脱を容易に行うことが可能になる。
【００３４】
図６は、電子機器などの電子装置１４に、図１〜図３に示す半導体装置のフレキシブル基板４がコネクタ１０に接続された実装基板９を組み込んだ構造を示すものである。
【００３５】
すなわち、コネクタ１０に接続されたフレキシブル基板４を折り曲げ、電子装置１４の筐体１４ａ内に前記半導体装置を収納するものであり、フレキシブル基板４を折り曲げることにより、電子部品１２の上方の空間部にパッケージ本体１１を配置している。つまり、電子装置１４の厚さ方向に対して余裕のあるエリアに実装基板９の部品実装密度とは無関係にパッケージ本体１１を配置し、さらにパッケージ本体１１のパッケージ基板３を電子装置１４の筐体１４ａの内壁に接着剤１５を介して接合している。
【００３６】
この場合、半導体装置を実装基板９に接続するための必要面積としては、コネクタ１０のみの面積で済み、パッケージ本体１１は、実装基板９上の電子部品１２の上方の空間部に配置しているため、実装基板９の部品実装のための領域の割り当てには無関係とすることができる。
【００３７】
したがって、顧客での実装基板９の割り当て面積に依存することなく、標準のコネクタ１０を介してどのような電子機器にも本実施の形態の半導体装置を搭載することが可能になる。
【００３８】
なお、図７は実装構造の変形例を示すものであり、接着剤１５の代わりとしてねじ部材１７を用い、ねじ部材１７によってパッケージ本体１１を筐体１４ａの内壁に固定している。
【００３９】
次に、本実施の形態の半導体装置の製造方法について説明する。
【００４０】
まず、第１の配線基板となる図８に示す多数個取り基板１６を準備する。
【００４１】
一方、実装基板９上のコネクタ１０に接続可能な複数の外部端子４ａが端部に設けられ、かつ可撓性を有した図１に示すような薄膜のテープ状のフレキシブル基板（第２の配線基板）４を準備する。
【００４２】
その後、多数個取り基板１６の各デバイス領域に対応した各パッケージ基板３上に所定数の半導体チップ１を搭載する。その際、ダイボンディング材６を介して各半導体チップ１の主面１ａを上方に向け、裏面１ｂとパッケージ基板３とをダイボンディング材６によって接続する。
【００４３】
その後、それぞれの半導体チップ１に対してワイヤボンディングを行って、図８に示すように各半導体チップ１とパッケージ基板３とを電気的に接続する。
【００４４】
その後、樹脂封止を行う。
【００４５】
ここでは、樹脂モールディングによって各デバイス領域を一括で樹脂封止し、これによって、図９に示す一括封止部１８を形成する。
【００４６】
その後、図１０に示すダイシングライン１９に沿ってダイシングを行って各パッケージ本体１１を形成し、続いて、フレキシブル基板４の外部端子４ａ側と反対側の端部とパッケージ基板３とを接続する。
【００４７】
すなわち、半田８または導電性接着剤などを用いてパッケージ本体１１のパッケージ基板３の裏面３ｂ側の接続電極３ｃとフレキシブル基板４の接続電極４ｂとを接続し、これによって、図１および図１０に示すような本実施の形態の半導体装置を組み立てることができる。
【００４８】
なお、前記製造方法では、図１０に示すようにダイシング後にパッケージ本体１１とフレキシブル基板４とを接続する場合を説明したが、予め多数個取り基板１６の各デバイス領域にそれぞれのフレキシブル基板４を接続しておき、このような複数のフレキシブル基板４が予め接続された多数個取り基板１６を用いて前記半導体装置の組み立てを行ってもよい。
【００４９】
さらに、多数個取り基板１６上において複数のデバイス領域を一括して樹脂モールディングするのではなく、個々のデバイス領域をそれぞれ個別に樹脂モールディングして各封止体５を形成した後、多数個取り基板１６のみをダイシングして半導体装置を組み立ててもよい。
【００５０】
本実施の形態の半導体装置によれば、実装基板９上のコネクタ１０に接続可能な複数の外部端子４ａが端部に設けられ、かつ可撓性を有するフレキシブル基板４と、半導体チップ１が搭載されたパッケージ基板３とを有し、両基板が接続されていることにより、半導体装置の実装においては実装基板９上にコネクタ１０のみが設けられていれば、このコネクタ１０にフレキシブル基板４を装着することにより、半導体装置を実装することができ、高密度実装を実現できる。
【００５１】
その際、フレキシブル基板４を折り曲げて実装基板９上の他の電子部品１２の上方の空間部にパッケージ本体１１を配置することにより、実装基板９の実装密度とは無関係に半導体装置を配置することができる。
【００５２】
例えば、図６に示すように電子装置１４の筐体１４ａの内壁にパッケージ本体１１を固定すれば、他の電子部品１２の上方の空間部にパッケージ本体１１を配置することができ、これによって、実装基板９での高密度実装化を図ることができる。
【００５３】
さらに、顧客での実装基板９の割り当て面積に依存することなく、標準のコネクタ１０を介してどのような電子機器にも本実施の形態の半導体装置を搭載することが可能になるため、半導体製造プロセスで用いられるバーンインボードなどの治工具の標準化を図ることができ、その結果、製造コストの低減化を図ることができる。
【００５４】
また、実装基板９などに実装後に半導体装置が不良になった際にも、半導体装置のリペアはコネクタ１０からのフレキシブル基板４の着脱のみによって行うことができ、半導体装置のリペアを容易に行うことができる。
【００５５】
次に、図１１〜図１４に示す本実施の形態の変形例の半導体装置について説明する。
【００５６】
図１１に示す変形例の半導体装置は、フレキシブル基板４がパッケージ本体１１のパッケージ基板３の主面３ａ側に接続されている場合を示すものであり、この構造によれば、フレキシブル基板４をパッケージ基板３の主面３ａ側に接続することにより、半導体装置の高さを低くすることができる。
【００５７】
また、図１２に示す変形例の半導体装置は、パッケージ基板３とフレキシブル基板４とを一体で形成した場合である。この場合、パッケージ基板３も薄膜の可撓性を有した基板となり、パッケージ基板３とフレキシブル基板４とを接続する工程を省略することができるため、半導体装置の製造工程の簡略化を図ることができる。
【００５８】
さらに、図１３に示す変形例の半導体装置は、半導体チップ１をパッケージ基板３にフリップチップ接続した場合であり、半導体チップ１が半田バンプ７を介してパッケージ基板３に電気的に接続されている。この場合、パッケージ本体１１の小型化を図って半導体装置の小型化を図ることができる。
【００５９】
また、図１４に示す変形例の半導体装置は、パッケージ基板３とフレキシブル基板４との接続において、パッケージ基板３の端部でのみ接続するのではなく、フレキシブル基板４にパッケージ基板３の中央付近まで亘る補強部４ｄが形成されており、両基板の端部だけでなくパッケージ基板３の中央付近でも補強部４ｄとパッケージ基板３とを接続して両基板の接続面積を増やすものである。
【００６０】
これにより、パッケージ基板３とフレキシブル基板４の接続強度を増加することができ、フレキシブル基板４を折り曲げた際に掛かるストレスにも耐えることが可能になり、フレキシブル基板４とパッケージ基板３の剥離を防ぐことができる。
【００６１】
以上、本発明者によってなされた発明を発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【００６２】
前記実施の形態では、パッケージ基板３（第１の配線基板）に半導体チップ１が搭載され、かつパッケージ基板３とフレキシブル基板４（第２の配線基板）とが接続される場合を説明したが、前記実施の形態の半導体装置は、第１の配線基板上にＴＳＯＰ（Ｔｈｉｎ  Ｓｍａｌｌ  Ｏｕｔｌｉｎｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）  などの半導体装置が搭載され、この第１の配線基板に可撓性を有した第２の配線基板を接続した構造のものであってもよい。
【００６３】
また、フレキシブル基板４の形状は、細長いテープ状（長方形）に限らず、実装基板９上のコネクタ１０に着脱自在で、かつ可撓性を有した基板であれば、平面方向に屈曲した箇所を有するような形状の基板であってもよい。
【００６４】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【００６５】
コネクタに接続可能な外部端子が端部に設けられ、かつ可撓性を有する第２の配線基板と、半導体チップが搭載された第１の配線基板とを有し、両基板が接続されていることにより、半導体装置の実装においては実装基板上にコネクタのみが設けられていればよく、パッケージ本体は他の実装部品の上方の空間部に配置することが可能なため、実装基板における高密度実装化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の半導体装置の構造の一例を示す平面図である。
【図２】図１に示す半導体装置の底面図である。
【図３】図１に示す半導体装置の側面図である。
【図４】図１のＡ−Ａ線に沿って切断した断面の構造を示す拡大部分断面図である。
【図５】図１に示す半導体装置の実装構造の一例を示す部分平面図である。
【図６】図１に示す半導体装置の実装構造の変形例を示す断面図である。
【図７】図１に示す半導体装置の実装構造の変形例を示す断面図である。
【図８】図１に示す半導体装置の組み立てにおけるダイボンディングおよびワイヤボンディング後の構造を示す平面図である。
【図９】図１に示す半導体装置の組み立てにおける樹脂封止後の構造を示す平面図である。
【図１０】図１に示す半導体装置の組み立てにおけるダイシング前とダイシング後の構造を示す平面図である。
【図１１】本発明の実施の形態の変形例の半導体装置の構造を示す部分断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態の変形例の半導体装置の構造を示す部分断面図である。
【図１３】本発明の実施の形態の変形例の半導体装置の構造を示す部分断面図である。
【図１４】本発明の実施の形態の変形例の半導体装置の構造を示す底面図である。
【符号の説明】
１  半導体チップ
１ａ  主面
１ｂ  裏面
２  ワイヤ
３  パッケージ基板（第１の配線基板）
３ａ  主面
３ｂ  裏面
３ｃ  接続電極
３ｄ  ビア
３ｅ  配線
３ｆ  ベース基材
３ｇ  ソルダレジスト
４  フレキシブル基板（第２の配線基板）
４ａ  外部端子
４ｂ  接続電極
４ｃ  配線
４ｄ  補強部
５  封止体
６  ダイボンディング材
７  半田バンプ
８  半田
９  実装基板
１０  コネクタ
１１  パッケージ本体
１２  電子部品
１３  他の半導体装置
１４  電子装置
１４ａ  筐体
１５  接着剤
１６  多数個取り基板
１７  ねじ部材
１８  一括封止部
１９  ダイシングライン
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
2004179300.tif 000011
【図１０】
2004179300.tif 000012
【図１１】
2004179300.tif 000013
【図１２】
2004179300.tif 000014
【図１３】
2004179300.tif 000015
【図１４】
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