(57)【要約】      （修正有）【課題】薄型で小型でかつ安価な積層型半導体装置を提供する。【解決手段】下面に複数の外部電極端子４を有する配線基板２と、配線基板の上面側に順次重ねて搭載される複数の半導体装置３とを有する積層型半導体装置１であって、前記各半導体装置は、フレキシブル配線基板５と、フレキシブル配線基板の一面に搭載される半導体チップ６とを有し、フレキシブル配線基板は半導体チップが固定される本体部７から数方向に延在する引出部８を有し、引出部は一段下方に折り曲げられて先端が平坦な接続部となる脚部１１を構成し、接続部の上下面にはそれぞれ電極が設けられる構造となり、複数の半導体装置のうちの最下段の半導体装置３ａは、最下段の半導体装置の接続部の下面の電極が配線基板に設けたランドに電気的に接続され、最下段の半導体装置以外の半導体装置の接続部の下面の電極は、下段に位置する半導体装置の接続部の上面の電極に電気的に接続されている。【選択図】図２
2007088228.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面及び下面を有し、前記上面にランドを有するとともに前記下面に複数の外部電極端子を有する配線基板と、
前記配線基板の前記上面側に順次重ねて搭載される複数の半導体装置とを有する積層型半導体装置であって、
前記各半導体装置は、フレキシブル配線基板と、前記フレキシブル配線基板の一面に搭載される半導体チップとを有し、前記フレキシブル配線基板は、前記半導体チップの電極が接続される電極を有する本体部と、前記本体部から前記半導体チップの外側に突出し途中部分が階段状に一段下方に折り曲げられかつ先端が接続部となる複数の脚部と、前記接続部の上下面に設けられる電極とからなり、
前記複数の半導体装置のうちの最下段の前記半導体装置は、前記フレキシブル配線基板の前記接続部の下面の前記電極が接合体を介して前記配線基板に設けた前記ランドに電気的に接続され、
前記最下段の半導体装置以外の前記半導体装置の前記フレキシブル配線基板の前記接続部の下面の前記電極は、下段に位置する前記半導体装置の前記フレキシブル配線基板の前記接続部の上面の前記電極に接合体を介して電気的に接続されていることを特徴とする積層型半導体装置。
【請求項２】
前記最下段の半導体装置と前記配線基板との間には隙間が形成され、前記隙間部分の前記配線基板上には半導体チップが搭載されていることを特徴とする請求項１に記載の積層型半導体装置。
【請求項３】
前記外部電極端子から外れた前記配線基板の前記下面には半導体装置が搭載されていることを特徴とする請求項１に記載の積層型半導体装置。
【請求項４】
前記フレキシブル配線基板は、
第１の面及び前記第１の面の反対面となる第２の面を有する絶縁性樹脂フィルムと、
前記絶縁性樹脂フィルムの第１の面に形成される所望のパターンの導体層と、
前記絶縁性樹脂フィルムの第１の面に設けられ、前記導体層を選択的に覆う絶縁層と、
前記絶縁性樹脂フィルムの第１の面側に設けられ、前記導体層に電気的に接続され、かつ前記半導体チップの電極に接続されるチップ接続用の電極と、
前記絶縁性樹脂フィルムの前記接続部の前記第１の面及び前記第２の面にそれぞれ設けられ、前記導体層に電気的に接続される積層用の電極とを有することを特徴とする請求項１に記載の積層型半導体装置。
【請求項５】
前記絶縁性樹脂フィルムの前記接続部の前記第１の面及び前記第２の面にそれぞれ設けられる積層用の電極は、前記絶縁性樹脂フィルムの外周縁に沿って１列または複数列に配列されていることを特徴とする請求項１に記載の積層型半導体装置。
【請求項６】
前記接合体は十数μｍ〜数十μｍの厚さの圧接材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の積層型半導体装置。
【請求項７】
前記外部電極端子は突起電極であることを特徴とする請求項１に記載の積層型半導体装置。
【請求項８】
上面及び下面を有し、前記上面にランドを有するとともに前記下面に複数の外部電極端子を有する配線基板と、
前記配線基板の前記上面側に順次重ねて搭載される複数の半導体装置とを有する積層型半導体装置であって、
前記各半導体装置は、フレキシブル配線基板と、前記フレキシブル配線基板の一面に搭載される半導体チップとを有し、前記フレキシブル配線基板は、前記半導体チップの電極が接続される電極を有する本体部と、前記本体部から前記半導体チップの外側に突出し途中部分が階段状に一段下方に折り曲げられかつ先端は折り返されて２層構造の接続部となる複数の脚部と、前記接続部の上下面に設けられる電極とからなり、
前記複数の半導体装置のうちの最下段の前記半導体装置は、前記フレキシブル配線基板の前接続部の下面の前記電極が接合体を介して前記配線基板に設けた前記ランドに電気的に接続され、
前記最下段の半導体装置以外の前記半導体装置の前記フレキシブル配線基板の前記接続部の下面の前記電極は、下段に位置する前記半導体装置の前記フレキシブル配線基板の前記接続部の上面の電極に接合体を介して電気的に接続されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項９】
前記最下段の半導体装置と前記配線基板との間には隙間が形成され、前記隙間部分の前記配線基板上には半導体チップが搭載されていることを特徴とする請求項８に記載の積層型半導体装置。
【請求項１０】
前記外部電極端子から外れた前記配線基板の前記下面には半導体装置が搭載されていることを特徴とする請求項８に記載の積層型半導体装置。
【請求項１１】
前記フレキシブル配線基板は、
第１の面及び前記第１の面の反対面となる第２の面を有する絶縁性樹脂フィルムと、
前記絶縁性樹脂フィルムの第１の面に形成される所望のパターンの導体層と、
前記絶縁性樹脂フィルムの第１の面に設けられ、前記導体層を選択的に覆う絶縁層と、
前記絶縁性樹脂フィルムの第１の面側に設けられ、前記導体層に電気的に接続され、かつ前記半導体チップの前記電極に接続されるチップ接続用の電極と、
前記絶縁性樹脂フィルムの前記接続部の前記第１の面及び前記第２の面にそれぞれ設けられ、前記導体層に電気的に接続される積層用の電極とを有することを特徴とする請求項８に記載の積層型半導体装置。
【請求項１２】
前記絶縁性樹脂フィルムの前記接続部の前記第１の面及び前記第２の面にそれぞれ設けられる積層用の電極は、前記絶縁性樹脂フィルムの外周縁に沿って１列または複数列に配列されていることを特徴とする請求項８に記載の積層型半導体装置。
【請求項１３】
前記接合体は十数μｍ〜数十μｍの厚さの圧接材料で形成されていることを特徴とする請求項８に記載の積層型半導体装置。
【請求項１４】
前記外部電極端子は突起電極であることを特徴とする請求項８に記載の積層型半導体装置。
【請求項１５】
上面及び下面を有し、前記上面にランドを有するとともに前記下面に複数の外部電極端子を有する配線基板と、
前記配線基板の前記上面側に順次重ねて搭載される複数の半導体装置とを有し、
前記各半導体装置は、フレキシブル配線基板と、前記フレキシブル配線基板の一面に搭載される半導体チップとを有し、前記フレキシブル配線基板は、前記半導体チップの電極が接続される電極を有する本体部と、前記本体部から前記半導体チップの外側に突出し途中部分が階段状に一段下方に折り曲げられかつ先端が接続部となる複数の脚部と、前記接続部の上下面に設けられる電極とからなり、
前記複数の半導体装置のうちの最下段の前記半導体装置は、前記フレキシブル配線基板の前記接続部の下面の前記電極が接合体を介して前記配線基板に設けた前記ランドに電気的に接続され、
前記最下段の半導体装置以外の前記半導体装置の前記フレキシブル配線基板の前記接続部の下面の前記電極は、下段に位置する前記半導体装置の前記フレキシブル配線基板の前記接続部の上面の前記電極に接合体を介して電気的に接続されてなる積層型半導体装置の製造方法であって、
前記ランド及び前記外部電極端子を有する前記配線基板を準備する工程と、
第１の面及び前記第１の面の反対面となる第２の面を有する平板状の絶縁性樹脂フィルムと、前記絶縁性樹脂フィルムの第１の面に形成される所望のパターンの導体層と、前記絶縁性樹脂フィルムの第１の面に設けられ前記導体層を選択的に覆う絶縁層と、前記絶縁性樹脂フィルムの第１の面側に設けられ前記導体層に電気的に接続されかつ前記半導体チップの電極に接続されるチップ接続用の電極と、前記絶縁性樹脂フィルムの前記第１の面及び前記第２の面にそれぞれ設けられ前記導体層に電気的に接続される積層用の電極とからなる前記フレキシブル配線基板を、前記各半導体装置に対応する数だけ準備する工程と、
前記各半導体装置の製造においては、それぞれ所定の前記フレキシブル配線基板に前記半導体チップを搭載する工程と、
前記フレキシブル配線基板を前記半導体チップの外側で階段状に一段折り曲げて前記脚部を形成し、前記最下段の前記半導体装置においては前記脚部の前記接続部の下面の前記電極が前記ランドに対面するように、また他の前記半導体装置においては前記脚部の前記接続部の下面の前記電極が下段の前記半導体装置の前記脚部の前記接続部の上面の前記電極に対面するように前記折り曲げを行う工程と、
前記最下段となる前記半導体装置の前記脚部の前記接続部の下面の前記電極を前記配線基板の前記ランドに前記接合体を介在させて重ねかつ所定温度下で前記接続部と前記ランド間に所定の圧力を加えて前記ランドと前記電極を電気的に接続する工程と、
前記配線基板上に固定された前記半導体装置の前記脚部の前記接続部の上面の前記電極に、上段となる前記半導体装置の前記脚部の前記接続部の下面の前記電極を前記接合体を介在させて重ねかつ所定温度下で前記両接続部間に所定の圧力を加えて前記両接続部の前記電極を電気的に接続する１乃至複数回行う工程と、を有することを特徴とする積層型半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記積層用の電極を前記絶縁性樹脂フィルムの外周縁に沿って１列または複数列に配列し、前記接合体を十数μｍ〜数十μｍの厚さの圧接材料で形成することを特徴とする請求項１５に記載の積層型半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
前記配線基板上に複数の半導体装置を積層固定した後、前記配線基板の前記外部電極端子表面に突起電極を形成することを特徴とする請求項１５に記載の積層型半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
上面及び下面を有し、前記上面にランドを有するとともに前記下面に複数の外部電極端子を有する配線基板と、
前記配線基板の前記上面側に順次重ねて搭載される複数の半導体装置とを有し、
前記各半導体装置は、フレキシブル配線基板と、前記フレキシブル配線基板の一面に搭載される半導体チップとを有し、前記フレキシブル配線基板は、前記半導体チップの電極が接続される電極を有する本体部と、前記本体部から前記半導体チップの外側に突出し途中部分が階段状に一段下方に折り曲げられかつ先端は折り返されて２層構造の接続部となる複数の脚部と、前記接続部の上下面に設けられる電極とからなり、
前記複数の半導体装置のうちの最下段の前記半導体装置は、前記フレキシブル配線基板の前記脚部の前記接続部の下面の前記電極が接合体を介して前記配線基板に設けた前記ランドに電気的に接続され、
前記最下段の半導体装置以外の前記半導体装置の前記フレキシブル配線基板の前記脚部の前記接続部の下面の前記電極は、下段に位置する前記半導体装置の前記フレキシブル配線基板の前記脚部の前記接続部の上面の電極に接合体を介して電気的に接続されてなる積層型半導体装置の製造方法であって、
前記ランド及び前記外部電極端子を有する前記配線基板を準備する工程と、
第１の面及び前記第１の面の反対面となる第２の面を有する平板状の絶縁性樹脂フィルムと、前記絶縁性樹脂フィルムの第１の面に形成される所望のパターンの導体層と、前記絶縁性樹脂フィルムの第１の面に設けられ前記導体層を選択的に覆う絶縁層と、前記絶縁性樹脂フィルムの第１の面側に設けられ前記導体層に電気的に接続されかつ前記半導体チップの電極に接続されるチップ接続用の電極と、前記絶縁性樹脂フィルムの前記第１の面及び前記第２の面にそれぞれ設けられ前記導体層に電気的に接続される積層用の電極とからなる前記フレキシブル配線基板を、前記各半導体装置に対応する数だけ準備する工程と、
前記各半導体装置の製造においては、それぞれ所定の前記フレキシブル配線基板に前記半導体チップを搭載する工程と、
前記フレキシブル配線基板を前記半導体チップの外側で階段状に一段折り曲げるとともに先端を内側に向かって所定長さ折り返して二層構造の前記接続部を形成して前記脚部を形成し、前記最下段の前記半導体装置においては前記脚部の前記接続部の下面の前記電極が前記ランドに対面するように、また他の前記半導体装置においては前記脚部の前記接続部の下面の前記電極が下段の前記半導体装置の前記脚部の前記接続部の上面の前記電極に対面するように前記折り曲げを行う工程と、
前記最下段となる前記半導体装置の前記脚部の前記接続部の下面の前記電極を前記配線基板の前記ランドに前記接合体を介在させて重ねかつ所定温度下で前記接続部と前記ランド間に所定の圧力を加えて前記ランドと前記電極を電気的に接続する工程と、
前記配線基板上に固定された前記半導体装置の前記脚部の前記接続部の上面の前記電極に上段となる前記半導体装置の前記脚部の前記接続部の下面の前記電極を前記接合体を介在させて重ねかつ所定温度下で前記両接続部間に所定の圧力を加えて前記両接続部の前記電極を電気的に接続する１乃至複数回行う工程と、を有することを特徴とする積層型半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
前記積層用の電極を前記絶縁性樹脂フィルムの外周縁に沿って１列または複数列に配列し、前記接合体を十数μｍ〜数十μｍの厚さの圧接材料で形成することを特徴とする請求項１８に記載の積層型半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
前記配線基板上に複数の半導体装置を積層固定した後、前記配線基板の前記外部電極端子表面に突起電極を形成することを特徴とする請求項１８に記載の積層型半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は積層型半導体装置及びその製造方法に係わり、特に配線基板上に複数の半導体装置を順次積層する積層型半導体装置の製造技術に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の一つとして、複数の半導体装置を一枚の基板（配線基板）上に順次重ねて実装して実装密度を向上させる積層型の半導体装置が知られている（例えば、特許文献１,２）。
【０００３】
特許文献１に開示されている積層構造（積層型半導体装置）は、基板の下面に設けた接続用端子（例えば、ハンダボール）を下段の半導体装置の基板上面の接続用ランドに接続し、４段に半導体装置を積層した構造が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、下面に複数の電極部を有し上面に半導体集積回路を実装した主回路基板に対して、前記半導体集積回路を覆って、半導体集積回路が実装されたポリイミドフィルム基板が、端部に設けたフィルム接続によって前記主回路基板の上面に接続装着され、ポリイミドフィルム基板は主回路基板を介して主回路基板に実装された半導体集積回路にも接続されている。
【０００５】
また、これら半導体装置及び半導体チップの基板へのリード及び電極の接続には、異方導電粒子等を含む圧接ペースト（ＡＣＰ，ＮＣＰ）及び圧接フィルム（ＡＣＦ，ＮＣＦ）が使用されている（例えば、非特許文献１）。非特許文献１には、フィルム状またはペースト状の硬化性樹脂を用いて、ＩＣと回路基板を接着する圧接工法について記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１３３５２１号公報
【特許文献２】特開平１１−３４０４１０号公報
【非特許文献１】工業調査会発行「電子材料」2000年９月号、３２頁乃至３５頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
積層型半導体装置は、上下の半導体装置の電気的接続は半田ボールで行う方式が一般的である。しかし、半田ボールで上下段の半導体装置を接続する構造は半田ボールが厚いことから薄型化を妨げることになる。また、半田ボールを使用する積層型半導体装置の製造においては、半田ボールを製造するために基板に半田を印刷する場合、基板が反っていると適正な印刷ができなくなり、半田ボールの品質が安定しなくなる。また、ディスペンサによって基板に半田を塗布する方法では、半田を供給するダがディスペンサのノズル内で半田が詰まり易く生産性が低くなる嫌いがある。
【０００８】
また、下段の半導体チップの外側に上段の半導体装置の外部端子を位置させる構造では、実装面積が広くなる。
さらに、半田ボールの形成及び半田ボールによるリフロー処理による基板への搭載は製造コストが高くなる。
【０００９】
本発明の目的は、薄型の積層型半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、積層する半導体装置の数を増大させても実装面積を増大させることがない積層型半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、薄型でかつ小型の積層型半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、安価な積層型半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
本発明の前記ならびにそのほかの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あきらかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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、下記のとおりである。
【００１１】
（１）上面及び下面を有し、前記上面にランドを有するとともに前記下面に複数の外部電極端子（例えば、突起電極）を有する配線基板と、
前記配線基板の前記上面側に順次重ねて搭載される複数の半導体装置とを有する積層型半導体装置であって、
前記各半導体装置は、フレキシブル配線基板と、前記フレキシブル配線基板の一面に搭載される半導体チップとを有し、前記フレキシブル配線基板は、前記半導体チップの電極が接続される電極を有する本体部と、前記本体部から前記半導体チップの外側に突出し途中部分が階段状に一段下方に折り曲げられかつ先端が接続部となる複数の脚部と、前記接続部の上下面に設けられる電極とからなり、
前記複数の半導体装置のうちの最下段の前記半導体装置は、前記フレキシブル配線基板の前記脚部の前記接続部の下面の前記電極が接合体（例えば、厚さが十数μｍ〜数十μｍとなるＡＣＰまたはＡＣＦ等の圧接材料）を介して前記配線基板に設けた前記ランドに電気的に接続され、
前記最下段の半導体装置以外の前記半導体装置の前記フレキシブル配線基板の前記脚部の前記接続部の下面の前記電極は、下段に位置する前記半導体装置の前記フレキシブル配線基板の前記脚部の前記接続部の上面の前記電極に接合体（例えば、厚さが十数μｍ〜数十μｍとなるＡＣＰまたはＡＣＦ等の圧接材料）を介して電気的に接続されていることを特徴とする。
【００１２】
前記フレキシブル配線基板は、
第１の面及び前記第１の面の反対面となる第２の面を有する絶縁性樹脂フィルムと、
前記絶縁性樹脂フィルムの第１の面に形成される所望のパターンの導体層と、
前記絶縁性樹脂フィルムの第１の面に設けられ、前記導体層を選択的に覆う絶縁層と、
前記絶縁性樹脂フィルムの第１の面側に設けられ、前記導体層に電気的に接続され、かつ前記半導体チップの前記電極に接続されるチップ接続用の電極と、
前記絶縁性樹脂フィルムの前記脚部の前記接続部の前記第１の面及び前記第２の面にそれぞれ設けられ、前記導体層に電気的に接続される積層用の電極とを有する構成になっている。
【００１３】
前記絶縁性樹脂フィルムの前記接続部の前記第１の面及び前記第２の面にそれぞれ設けられる積層用の電極は、前記絶縁性樹脂フィルムの外周縁に沿って１列または複数列に配
列されている。
【００１４】
このような積層型半導体装置は以下の製造方法によって製造される。
上面及び下面を有し、前記上面にランドを有するとともに前記下面に複数の外部電極端子（例えば、突起電極）を有する配線基板と、
前記配線基板の前記上面側に順次重ねて搭載される複数の半導体装置とを有し、
前記各半導体装置は、フレキシブル配線基板と、前記フレキシブル配線基板の一面に搭載される半導体チップとを有し、前記フレキシブル配線基板は、前記半導体チップの電極が接続される電極を有する本体部と、前記本体部から前記半導体チップの外側に突出し途中部分が階段状に一段下方に折り曲げられかつ先端が接続部となる複数の脚部と、前記接続部の上下面に設けられる電極とからなり、
前記複数の半導体装置のうちの最下段の前記半導体装置は、前記フレキシブル配線基板の前記接続部の下面の前記電極が接合体（例えば、厚さが十数μｍ〜数十μｍとなるＡＣＰまたはＡＣＦ等の圧接材料）を介して前記配線基板に設けた前記ランドに電気的に接続され、
前記最下段の半導体装置以外の前記半導体装置の前記フレキシブル配線基板の前記接続部の下面の前記電極は、下段に位置する前記半導体装置の前記フレキシブル配線基板の前記接続部の上面の前記電極に接合体（例えば、厚さが十数μｍ〜数十μｍとなるＡＣＰまたはＡＣＦ等の圧接材料）を介して電気的に接続されてなる積層型半導体装置の製造方法であって、
前記ランド及び前記外部電極端子を有する前記配線基板を準備する工程と、
第１の面及び前記第１の面の反対面となる第２の面を有する平板状の絶縁性樹脂フィルムと、前記絶縁性樹脂フィルムの第１の面に形成される所望のパターンの導体層と、前記絶縁性樹脂フィルムの第１の面に設けられ前記導体層を選択的に覆う絶縁層と、前記絶縁性樹脂フィルムの第１の面側に設けられ前記導体層に電気的に接続されかつ前記半導体チップの電極に接続されるチップ接続用の電極と、前記絶縁性樹脂フィルムの前記第１の面及び前記第２の面にそれぞれ設けられ前記導体層に電気的に接続される積層用の電極とからなる前記フレキシブル配線基板を、前記各半導体装置に対応する数だけ準備する工程と、
前記各半導体装置の製造においては、それぞれ所定の前記フレキシブル配線基板に前記半導体チップを搭載する工程と、
前記フレキシブル配線基板を前記半導体チップの外側で階段状に一段折り曲げて前記脚部を形成し、前記最下段の前記半導体装置においては前記脚部の前記接続部の下面の前記電極が前記ランドに対面するように、また他の前記半導体装置においては前記脚部の前記接続部の下面の前記電極が下段の前記半導体装置の前記脚部の前記接続部の上面の前記電極に対面するように前記折り曲げを行う工程と、
前記最下段となる前記半導体装置の前記脚部の前記接続部の下面の前記電極を前記配線基板の前記ランドに前記圧接材料を介在させて重ねかつ所定温度下で前記接続部と前記ランド間に所定の圧力を加えて前記ランドと前記電極を電気的に接続する工程と、
前記配線基板上に固定された前記半導体装置の前記脚部の前記接続部の上面の前記電極に、上段となる前記半導体装置の前記脚部の前記接続部の下面の前記電極を前記圧接材料を介在させて重ねかつ所定温度下で前記両接続部間に所定の圧力を加えて前記両接続部の前記電極を電気的に接続する１乃至複数回行う工程と、を有することを特徴とする。
【００１５】
また、前記積層用電極を前記絶縁性樹脂フィルムの外周縁に沿って１列または複数列形成する。また、前記配線基板上に複数の半導体装置を積層固定した後、前記配線基板の前記外部電極端子表面に突起電極を形成する。
【００１６】
（２）前記手段（１）の構成の積層型半導体装置において、前記各半導体装置は、フレキシブル配線基板と、前記フレキシブル配線基板の一面に搭載される半導体チップとを有し、前記フレキシブル配線基板は、前記半導体チップの電極が接続される電極を有する本体部と、前記本体部から前記半導体チップの外側に突出し途中部分が階段状に一段下方に折り曲げられかつ先端は折り返されて２層構造の接続部となる複数の脚部と、前記接続部の上下面に設けられる電極とからなっている。
【００１７】
このような積層型半導体装置は以下の製造方法によって製造される。
上面及び下面を有し、前記上面にランドを有するとともに前記下面に複数の外部電極端子を有する配線基板と、
前記配線基板の前記上面側に順次重ねて搭載される複数の半導体装置とを有し、
前記各半導体装置は、フレキシブル配線基板と、前記フレキシブル配線基板の一面に搭載される半導体チップとを有し、前記フレキシブル配線基板は、前記半導体チップの電極が接続される電極を有する本体部と、前記本体部から前記半導体チップの外側に突出し途中部分が階段状に一段下方に折り曲げられかつ先端は折り返されて２層構造の接続部となる複数の脚部と、前記接続部の上下面に設けられる電極とからなり、
前記複数の半導体装置のうちの最下段の前記半導体装置は、前記フレキシブル配線基板の前記脚部の前記接続部の下面の前記電極が接合体（例えば、厚さが十数μｍ〜数十μｍとなるＡＣＰまたはＡＣＦ等の圧接材料）を介して前記配線基板に設けた前記ランドに電気的に接続され、
前記最下段の半導体装置以外の前記半導体装置の前記フレキシブル配線基板の前記脚部の前記接続部の下面の前記電極は、下段に位置する前記半導体装置の前記フレキシブル配線基板の前記脚部の前記接続部の上面の電極に接合体（例えば、厚さが十数μｍ〜数十μｍとなるＡＣＰまたはＡＣＦ等の圧接材料）を介して電気的に接続されてなる積層型半導体装置の製造方法であって、
前記ランド及び前記外部電極端子を有する前記配線基板を準備する工程と、
第１の面及び前記第１の面の反対面となる第２の面を有する平板状の絶縁性樹脂フィルムと、前記絶縁性樹脂フィルムの第１の面に形成される所望のパターンの導体層と、前記絶縁性樹脂フィルムの第１の面に設けられ前記導体層を選択的に覆う絶縁層と、前記絶縁性樹脂フィルムの第１の面側に設けられ前記導体層に電気的に接続されかつ前記半導体チップの電極に接続されるチップ接続用の電極と、前記絶縁性樹脂フィルムの前記第１の面及び前記第２の面にそれぞれ設けられ前記導体層に電気的に接続される積層用の電極とからなる前記フレキシブル配線基板を、前記各半導体装置に対応する数だけ準備する工程と、
前記各半導体装置の製造においては、それぞれ所定の前記フレキシブル配線基板に前記半導体チップを搭載する工程と、
前記フレキシブル配線基板を前記半導体チップの外側で階段状に一段折り曲げるとともに先端を内側に向かって所定長さ折り返して二層構造の前記接続部を形成して前記脚部を形成し、前記最下段の前記半導体装置においては前記脚部の前記接続部の下面の前記電極が前記ランドに対面するように、また他の前記半導体装置においては前記脚部の前記接続部の下面の前記電極が下段の前記半導体装置の前記脚部の前記接続部の上面の前記電極に対面するように前記折り曲げを行う工程と、
前記最下段となる前記半導体装置の前記脚部の前記接続部の下面の前記電極を前記配線基板の前記ランドに前記圧接材料を介在させて重ねかつ所定温度下で前記接続部と前記ランド間に所定の圧力を加えて前記ランドと前記電極を電気的に接続する工程と、
前記配線基板上に固定された前記半導体装置の前記脚部の前記接続部の上面の前記電極に上段となる前記半導体装置の前記脚部の前記接続部の下面の前記電極を前記圧接材料を介在させて重ねかつ所定温度下で前記両接続部間に所定の圧力を加えて前記両接続部の前記電極を電気的に接続する１乃至複数回行う工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
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、下記のとおりである。
前記（１）の手段によれば、（ａ）最下段の半導体装置以外の半導体装置の脚部の下面の積層用の電極は、下段の半導体装置の脚部の上面の積層用の電極に圧接材料（接合体）で重なるように接続する構成になっていることから、半導体装置上に二段に半導体装置を積層しても積層型半導体装置の平面方向のサイズは大きくならない。この結果、小型の積層型半導体装置を提供することができる。即ち、本発明によれば、積層する半導体装置の数を増大させても、積層型半導体装置の平面方向のサイズは大きくならず、小型の積層型半導体装置を提供することができる。
【００１９】
（ｂ）上下段の半導体装置は、厚さ数百μｍとなる半田ボールではなく、例えば、厚さ十数μｍ〜数十μｍのＡＣＰまたはＡＣＦ等からなる圧接材料で接続されるため、積層型半導体装置の薄型化を図ることができる。
【００２０】
（ｃ）上下の半導体装置の接続は、ＡＣＰまたはＡＣＦ等からなる圧接材料で接続することから、半田ボールによって接続する構造に比較して製造コストが安価になる。
【００２１】
前記（２）の手段による積層型半導体装置は、前記手段（１）の構成による効果に加えてつぎのような効果がある。即ち、フレキシブル配線基板の脚部の接続部は、フレキシブル配線基板の先端を内側に向かって所定長さ折り返して形成されるため二層構造の接続部となる。また、このフレキシブル配線基板は、一面（片面）にのみ導体層を形成した構造になり、かつ片面にのみ電極を配置しても、前記折り返しによって形成される接続部の上下面にそれぞれ積層用の電極を形成することができる。従って、片面フレキシブル配線基板に比較して価格の高い両面に導体層を有する両面フレキシブル配線基板を使用する必要もなくなり、積層型半導体装置の製造コストの低減が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【実施例１】
【００２３】
図１乃至図５は本発明の実施例１である積層型半導体装置に係わる図であり、図６は積層型半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。図１は積層型半導体装置の平面図、図２は図１のＡ−Ａ線に沿う模式的断面図、図３は積層型半導体装置の底面図、図４は積層型半導体装置の一部を示す模式的拡大断面図、図５は図４の一部を示す拡大断面図である。
【００２４】
積層型半導体装置１は、図２及び図４に示すように、配線基板２の上面に３段に亘って半導体装置３ａ，３ｂ，３ｃを積層搭載した構造になっている。また、配線基板２の下面には外部電極端子４が設けられている。外部電極端子４は半田ボールによって形成された突起電極（バンプ電極）である。外部電極端子４は、図３に示すように、四角形の配線基板２の各辺に沿って等しいピッチで一列状態で配置されている。
【００２５】
なお、以降の説明において、図２では符号の指し示す位置が不明瞭となる場合等において符号は省略する。図５は半導体装置３ａの電極構成及び配線基板２の電極構成並びに配線基板２への半導体装置３ａの搭載構成が分かるように、図４の一部をさらに拡大した図である。半導体装置３ｂ，３ｃの構造は後述する脚部の屈曲部の傾斜が上の段であるほど急勾配になる以外は半導体装置３ａと同じである。
【００２６】
半導体装置３ａ，３ｂ，３ｃは、図２及び図４に示すように、フレキシブル配線基板５ａ，５ｂ，５ｃと、このフレキシブル配線基板５ａ，５ｂ，５ｃに搭載される半導体チップ６ａ，６ｂ，６ｃとからなっている。
【００２７】
フレキシブル配線基板５ａ，５ｂ，５ｃは、四角形の半導体チップ６ａ，６ｂ，６ｃが固定される本体部７ａ，７ｂ，７ｃと、この本体部７ａ，７ｂ，７ｃから数方向に延在する引出部８ａ，８ｂ，８ｃを有している。実施例１では、四角形状の本体部７ａ，７ｂ，７ｃの各辺側から引出部８ａ，８ｂ，８ｃを延在させている。図１には、四角形の本体部７ｃと、この本体部７ｃの各辺から引出部８ｃをそれぞれ突出させた状態が示されている。
【００２８】
半導体装置３ａ，３ｂの本体部７ａ，７ｂは半導体装置３ｃの本体部７ｃの真下に位置し、半導体装置３ａ，３ｂの引出部８ａ，８ｂは半導体装置３ｃの引出部８ｃの真下に位置している。
【００２９】
本体部７ａ，７ｂ，７ｃから突出する引出部８ａ，８ｂ，８ｃは、その途中部分が階段状に一段屈曲する屈曲部９ａ，９ｂ，９ｃと、この屈曲部９ａ，９ｂ，９ｃに連なる先端部分である接続部１０ａ，１０ｂ，１０ｃを有している。そして、引出部８ａ，８ｂ，８ｃと、屈曲部９ａ，９ｂ，９ｃと、接続部１０ａ，１０ｂ，１０ｃによって脚部１１ａ，１１ｂ，１１ｃを形成している。また、脚部１１ａ，１１ｂ，１１ｃの上下面にはそれぞれ電極が設けられる構造となっている。
【００３０】
図４に示すように、配線基板２の上面に３段に半導体装置３ａ，３ｂ，３ｃが積層搭載されている。また、図５には、配線基板２に半導体装置３ａを搭載する構造を詳細に示すべく拡大図として示してある。図４及び図５に示すように、半導体装置３ａ，３ｂ，３ｃの各フレキシブル配線基板５ａ，５ｂ，５ｃは、第１の面１５ａ，１５ｂ，１５ｃと、この第１の面１５ａ，１５ｂ，１５ｃの反対面となる第２の面１６ａ，１６ｂ，１６ｃを有する絶縁性樹脂フィルム１７ａ，１７ｂ，１７ｃを有している。絶縁性樹脂フィルム１７ａ，１７ｂ，１７ｃは、例えば、厚さ０．２ｍｍのポリイミド樹脂フィルムで形成されている。
【００３１】
絶縁性樹脂フィルム１７ａ，１７ｂ，１７ｃの第１の面１５ａ，１５ｂ，１５ｃには、所望パターンの導体層１８ａ，１８ｂ，１８ｃと、この導体層１８ａ，１８ｂ，１８ｃを選択的に覆う絶縁層１９ａ，１９ｂ，１９ｃが設けられている。導体層１８ａ，１８ｂ，１８ｃは、例えば、厚さ１０μｍのＣｕ層で形成され、絶縁層１９ａ，１９ｂ，１９ｃは厚さ１０μｍのレジスト膜で形成されている。導体層１８ａ，１８ｂ，１８ｃはフレキシブル配線基板５ａ，５ｂ，５ｃの本体部７ａ，７ｂ，７ｃから引出部８ａ，８ｂ，８ｃの接続部１０ａ，１０ｂ，１０ｃにまで延在している。
【００３２】
導体層１８ａ，１８ｂ，１８ｃは本体部７ａ，７ｂ，７ｃにおいて、絶縁層１９ａ，１９ｂ，１９ｃから露出し、この露出部分には、第１のメッキ膜２０ａ，２０ｂ，２０ｃと、この第１のメッキ膜２０ａ，２０ｂ，２０ｃに重なる第２のメッキ膜２１ａ，２１ｂ，２１ｃが形成されている。例えば、第１のメッキ膜２０ａ，２０ｂ，２０ｃは、厚さ１μｍのＮｉ膜であり、第２のメッキ膜２１ａ，２１ｂ，２１ｃは厚さ０．５μｍのＡｕ膜である。この第１のメッキ膜２０ａ，２０ｂ，２０ｃ及び第２のメッキ膜２１ａ，２１ｂ，２１ｃによってチップ接続用の電極２２ａ，２２ｂ，２２ｃが形成されている。このチップ接続用の電極２２ａ，２２ｂ，２２ｃは、図４に示すように、半導体チップ６ａ，６ｂ，６ｃの一面（図では上面）に設けられた電極２３ａ，２３ｂ，２３ｃに接合体２４ａ，２４ｂ，２４ｃによって電気的に接続されている。電極２３ａ，２３ｂ，２３ｃは、例えば、厚さ２０μｍのＡｕバンプ電極で形成されている。また、接合体２４ａ，２４ｂ，２４ｃは、例えば、十数μｍ〜数十μｍの厚さの圧接材料が使用されている。この圧接材料は、例えば、ＡＣＰ（Anisotropic Conductive Paste）が使用されている。なお、この圧接材料としては、ＡＣＰに替えてＡＣＦ（Anisotropic Conductive Film）、ＮＣＰ（Non Conductive Resin Paste）、ＮＣF （Non Conductive Resin Film）等を使用してもよい。ＡＣＰ及びＮＣＰの場合接続部分の厚さは２３μｍ程度になり、ＡＣＦ及びＮＣＦの場合接続部分の厚さは１８μｍ程度になる。
【００３３】
導体層１８ａ，１８ｂ，１８ｃは接続部１０ａ，１０ｂ，１０ｃにおいて、絶縁層１９ａ，１９ｂ，１９ｃから露出し、この露出部分には、第１のメッキ膜２７ａ，２７ｂ，２７ｃと、この第１のメッキ膜２７ａ，２７ｂ，２７ｃに重なる第２のメッキ膜２８ａ，２８ｂ，２８ｃが形成されている。例えば、第１のメッキ膜２７ａ，２７ｂ，２７ｃは、厚さ１μｍのＮｉ膜であり、第２のメッキ膜２８ａ，２８ｂ，２８ｃは厚さ０．５μｍのＡｕ膜である。この第１のメッキ膜２７ａ，２７ｂ，２７ｃ及び第２のメッキ膜２８ａ，２８ｂ，２８ｃによって積層用の電極２９ａ，２９ｂ，２９ｃが形成されている。
【００３４】
また、積層用の電極２９ａ，２９ｂ，２９ｃの一部に対応して絶縁性樹脂フィルム１７ａ，１７ｂ，１７ｃには貫通孔が設けられ、かつこの孔内には導体３０ａ，３０ｂ，３０ｃが充填されている。また、導体３０ａ，３０ｂ，３０ｃに接続される導体層３１ａ，３１ｂ，３１ｃがフレキシブル配線基板５ａの第２の面１６ａ，１６ｂ，１６ｃに設けられている。そして、この導体層３１ａ，３１ｂ，３１ｃ上には第１のメッキ膜３２ａ，３２ｂ，３２ｃと、この第１のメッキ膜３２ａ，３２ｂ，３２ｃに重なる第２のメッキ膜３３ａ，３３ｂ，３３ｃが形成されている。例えば、第１のメッキ膜３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、厚さ１μｍのＮｉ膜であり、第２のメッキ膜３３ａ，３３ｂ，３３ｃは厚さ０．５μｍのＡｕ膜である。前記第１のメッキ膜３２ａ，３２ｂ，３２ｃ及び第２のメッキ膜３３ａ，３３ｂ，３３ｃによって積層用の電極３４ａ，３４ｂ，３４ｃが形成されている。
【００３５】
この結果、接続部１０ａ，１０ｂ，１０ｃの下面には積層用の電極２９ａ，２９ｂ，２９ｃが設けられ、接続部１０ａ，１０ｂ，１０ｃの上面には積層用の電極３４ａ，３４ｂ，３４ｃが設けられることになる。
【００３６】
最下段の半導体装置３ａの接続部１０ａの下面の積層用の電極２９ａは、図４及び図５に示すように、配線基板２の上面に設けられたランド４０に接合体４１を介して電気的に接続されている。接合体４１は、ＡＣＰからなる圧接材料で形成されている。圧接材料としては、ＡＣＰに替えてＡＣＦ、ＮＣＰ、ＮＣＦ等を使用してもよい。ＡＣＰ及びＮＣＰの場合接続部分の厚さは５μｍ程度になり、ＡＣＦ及びＮＣＦの場合接続部分の厚さは３μｍ程度になる。
【００３７】
配線基板２は、図４及び図５にその断面を示すように、絶縁層４５と、絶縁層４５の上下面に設けられる所定パターンの導体層４６，４７と、前記導体層４６，４７を選択的に覆う絶縁層４８，４９とを有している。例えば、絶縁層４５は厚さ０．２ｍｍのガラス・エポキシ樹脂基板であり、導体層４６，４７は厚さ１０μｍのＣｕ膜であり、絶縁層４８，４９は厚さ３０μｍのレジスト膜である。また、配線基板２の上面において絶縁層４８から露出する導体層４６の表面には、第１のメッキ膜５１と、この第１のメッキ膜５１に重なる第２のメッキ膜５２が形成されている。例えば、第１のメッキ膜５１は厚さ１μｍのＮｉ膜であり、第２のメッキ膜５２は厚さ０．５μｍのＡｕ膜である。この第１のメッキ膜５１及び第２のメッキ膜５２によってランド４０が形成される。このランド４０上には最下段の半導体装置３ａの接続部１０ａの下面の積層用の電極２９ａが対面するようになる。
【００３８】
また、配線基板２の下面において絶縁層４９から露出する導体層４７の表面には、第１のメッキ膜５５と、この第１のメッキ膜５５に重なる第２のメッキ膜５６が形成されている。そして、この第２のメッキ膜５６の表面には突起電極５７が形成されている。突起電極５７は外部電極端子４を形成する。例えば、第１のメッキ膜５５は厚さ１μｍのＮｉ膜であり、第２のメッキ膜５６は厚さ０．５μｍのＡｕ膜であり、突起電極５７は直径０．３ｍｍの半田ボールの取り付けと一次的加熱処理（リフロー）で形成されている。
【００３９】
また、絶縁層４５の上下面の絶縁層４８，４９は、図４及び図５に示すように、絶縁層４５を貫通して設けられる導体５８によって電気的に接続されている。導体５８は、例えば、Ｃｕで形成されている。
【００４０】
また、配線基板２の上面に搭載された半導体装置３ａ上に積層される半導体装置は、その接続部の下面の積層用の電極が、下段の半導体装置の接続部の上面の積層用の電極に対面するように製造される。従って、図４に示すように、屈曲部の傾斜角度は半導体装置が上段になる程大きくなり、急傾斜になっている。この結果、下段の半導体装置の接続部に上段の半導体装置の接続部を重ね、上段の半導体装置の外周縁を下段の半導体装置の外周縁に一致させるようにすることによって、積層する半導体装置の数を増大させても積層型半導体装置１の平面方向のサイズを小さく維持することができる。
【００４１】
実施例１では半導体装置３ｂの下面の積層用の電極２９ｂと、半導体装置３ａの上面の積層用の電極３４ａは、ＡＣＰからなる接合体５９で電気的に接続されている。また、半導体装置３ｃの下面の積層用の電極２９ｃと、半導体装置３ｂの上面の積層用の電極３４ｂは、ＡＣＰからなる接合体６０で電気的に接続されている。接合体５９、６０は、ＡＣＰに替えてＡＣＦ、ＮＣＰ、ＮＣF 等を使用してもよい。ＡＣＰ及びＮＣＰの場合接続部分の厚さは５μｍ程度になり、ＡＣＦ及びＮＣＦの場合接続部分の厚さは３μｍ程度になる。
【００４２】
つぎに、図６（ａ）〜（ｆ）の工程断面図を参照しながら積層型半導体装置１の製造方法について説明する。
【００４３】
最初に、脚部を形成しない平坦な状態のフレキシブル配線基板５ａ，５ｂ，５ｃ及び半導体チップ６ａ，６ｂ，６ｃ並びに配線基板２を準備する。フレキシブル配線基板５ａ，５ｂ，５ｃは積層する半導体装置の数だけ準備される。実施例１では、３個の半導体装置を配線基板２に積層搭載することから、３枚のフレキシブル配線基板５ａ，５ｂ，５ｃが準備される。
【００４４】
フレキシブル配線基板５ａ，５ｂ，５ｃは、既に説明したように、第１の面１５ａ，１５ｂ，１５ｃ及び第１の面の反対面となる第２の面１６ａ，１６ｂ，１６ｃを有する平板状の絶縁性樹脂フィルム１７ａ，１７ｂ，１７ｃを有する構造になっている。絶縁性樹脂フィルム１７ａ，１７ｂ，１７ｃの第１の面には、所望のパターンの導体層導体層１８ａ，１８ｂ，１８ｃが形成されているとともに、この導体層１８ａ，１８ｂ，１８ｃは選択的に設けられる絶縁層１９ａ，１９ｂ，１９ｃに覆われている。
【００４５】
フレキシブル配線基板５ａ，５ｂ，５ｃは、四角形状の本体部７ａ，７ｂ，７ｃと、この本体部７ａ，７ｂ，７ｃの４辺側に突出する四角形の引出部８ａ，８ｂ，８ｃとからなっている。導体層１８ａ，１８ｂ，１８ｃは所定のパターンとなるが、各導体層部分は本体部７ａ，７ｂ，７ｃから引出部８ａ，８ｂ，８ｃの先端近傍にまで延在している。そして、各導体層部分の本体部７ａ，７ｂ，７ｃ側にはチップ接続用の電極２２ａ，２２ｂ，２２ｃが形成され、引出部８ａ，８ｂ，８ｃの先端側には積層用の電極２９ａ，２９ｂ，２９ｃが形成される構造になっている。図６には、これらチップ接続用の電極２２ａ，２２ｂ，２２ｃ及び積層用の電極２９ａ，２９ｂ，２９ｃは省略してある。
【００４６】
また、半導体チップ６ａ，６ｂ，６ｃは、四角形となり、その一面には各辺に沿って電極２３ａ，２３ｂ，２３ｃが一列に配置されている。この電極２３ａ，２３ｂ，２３ｃに前記フレキシブル配線基板５ａ，５ｂ，５ｃのチップ接続用の電極２２ａ，２２ｂ，２２ｃが対応している。また、配線基板２は上面にランド４０を有する構造になっている。
【００４７】
つぎに、図６（ａ）に示すように、図示しないフリップ・チップボンディング装置の図示しないテーブル上に、フレキシブル配線基板５ａを図示しないチップ接続用の電極２２ａが上面となる状態で載置する。その後、フレキシブル配線基板５ａの図示しないチップ接続用の電極２２ａ上に接合体２４ａとして圧接材料であるＡＣＰを塗布する。
【００４８】
つぎに、真空吸着コレット６５の下面に半導体チップ６ａをその電極２３ａが下面に位置する状態で保持するとともに、位置決めし、かつ真空吸着コレット６５を降下させる。この降下によって、フレキシブル配線基板５ａのチップ接続用の電極上に半導体チップ６ａの電極２３ａがＡＣＰを介して重なることから、所定時間、加熱、加圧を行うことによって、図６（ｂ）に示すように、フレキシブル配線基板５ａに半導体チップ６ａを搭載することができる（図４及び図５参照）。このような方法で順次フレキシブル配線基板５ｂ，５ｃに半導体チップ６ｂ，６ｃを搭載する。
【００４９】
つぎに、フレキシブル配線基板５ａ，５ｂ，５ｃの成形を行い、積層状態で搭載が可能となる構造に３個の半導体装置３ａ，３ｂ，３ｃを製造する。即ち、フレキシブル配線基板５ａ，５ｂ，５ｃを半導体チップ６ａ，６ｂ，６ｃの外側で階段状に一段折り曲げて前述のように脚部１１ａ，１１ｂ，１１ｃを形成する。即ち、最下段の半導体装置３ａにおいては脚部１１ａの接続部１０ａの下面の積層用の電極２９ａがランド４０に対面するように、また他の半導体装置３ｂ，３ｃにおいては脚部１１ｂ，１１ｃの接続部１０ｂ，１０ｃの下面の積層用の電極２９ｂ，２９ｃが下段の半導体装置３ａ，３ｂの脚部１１ａ，１１ｂの接続部１０ａ，１０ｂの上面の積層用の電極３４ａ，３４ｂに対面するように前記折り曲げを行う。各半導体装置３ａ，３ｂ，３ｃは、図６（ｅ）に示すような断面構造となる。
【００５０】
各半導体装置３ａ，３ｂ，３ｃは、接続部１０ａ，１０ｂ，１０ｃの上下面に設けた電極同士が電気的に接続されるようにするため、接続部１０ａ，１０ｂ，１０ｃは重なり合う。このため、各半導体装置３ａ，３ｂ，３ｃの各脚部１１ａ，１１ｂ，１１ｃの屈曲部９ａ，９ｂ，９ｃの傾斜角度は、上段に位置する半導体装置ほど急勾配になる。従って、成形は屈曲部９ａ，９ｂ，９ｃの傾斜角度が異なる状態でそれぞれ行われる。
【００５１】
つぎに、図６（ｃ）に示すように、図示しない搭載装置（ボンディング装置）の図示しないテーブル上に、配線基板２を載置する。配線基板２は上面に図示しないランド４０が設けられ、下面には図示しない外部電極端子が設けられている。そこで、配線基板２の図示しないランド４０上に接合体４１として圧接材料であるＡＣＰを塗布する。
【００５２】
つぎに、半導体装置３ａの接続部１０ａが接合体４１に重なるように載置した後、接続部１０ａを図示しないランド４０に対して所定時間、加熱状態で加圧を行い、図６（ｄ）に示すように、配線基板２に半導体装置３ａを搭載する。
【００５３】
つぎに、図６（ｅ）に示すように、半導体装置３ａ上に半導体装置３ｂが重なるように搭載し、さらに半導体装置３ｂ上に半導体装置３ｃが重なるように搭載する。図４に示すように、半導体装置３ｂの下面の積層用の電極２９ｂと、半導体装置３ａの上面の積層用の電極３４ａは、ＡＣＰからなる接合体５９で電気的に接続される。また、半導体装置３ｃの下面の積層用の電極２９ｃと、半導体装置３ｂの上面の積層用の電極３４ｂは、ＡＣＰからなる接合体６０で電気的に接続される。
【００５４】
つぎに、図６（ｆ）に示すように、配線基板２を裏返して下面側に積層された半導体装置３ａ，３ｂ，３ｃが位置する状態で、配線基板２の上面側の図示しない外部電極端子上に半田ボールを取り付け、かつリフロー（一次加熱）して外部電極端子４を形成する。これにより、外部電極端子４は突起電極（例えば、バンプ電極）５７となる。
【００５５】
配線基板２は、その詳細を図４及び図５に示すように、絶縁層４５の上下面に導体層４６，４７を設ける構造になっている。そして、下面の導体層４７の一部に第１のメッキ膜５５及び第２のメッキ膜５６を形成し、第１のメッキ膜５５及び第２のメッキ膜５６によって電極を形成している。この電極は突起電極５７をその表面に形成しない場合には、ＬＧＡ（Land Grid Array）型の外部電極端子となる。従って、配線基板２を準備する段階で、配線基板２における第１のメッキ膜５５及び第２のメッキ膜５６による電極は外部電極端子と呼称することができる。
【００５６】
本実施形態１によれば以下の効果を奏する。
（１）最下段の半導体装置３ａ以外の半導体装置３ｂ，３ｃの脚部１１ｂ，１１ｃの下面の積層用の電極２９ｂ，２９ｃは、下段の半導体装置３ａ，３ｂの脚部１１ａ，１１ｂの上面の積層用の電極３４ａ，３４ｂに圧接材料（接合体５９，６０）で重なるように接続する構成になっていることから、半導体装置３ａ上に二段に半導体装置３ｂ，３ｃを積層しても積層型半導体装置の平面方向のサイズは大きくならない。この結果、小型の積層型半導体装置を提供することができる。即ち、本発明によれば、積層する半導体装置の数を増大させても、積層型半導体装置の平面方向のサイズは大きくならず、小型の積層型半導体装置を提供することができる。
【００５７】
（２）上下段の半導体装置３ａ，３ｂ，３ｃは、厚さ数百μｍとなる半田ボールではなく、例えば、厚さ十数μｍ〜数十μｍのＡＣＰまたはＡＣＦ等からなる圧接材料で接続されるため、積層型半導体装置の薄型化を図ることができる。
【００５８】
（３）上下の半導体装置３ａ，３ｂ，３ｃの接続は、ＡＣＰまたはＡＣＦ等からなる圧接材料で接続することから、半田ボールによって接続する構造に比較して製造コストが安価になる。
【実施例２】
【００５９】
図７乃至図９は本発明の実施例２である積層型半導体装置に係わる図である。図７は積層型半導体装置の平面図、図８は図７のＢ−Ｂ線に沿う模式的断面図、図９は積層型半導体装置の一部を示す模式的拡大断面図である。
【００６０】
実施例２は実施例１の積層型半導体装置１において、図８に示すように、積層する半導体装置を半導体装置３ａ，３ｂと２段とし、最下段の半導体装置３ａと配線基板２との間に隙間７０を形成し、この隙間部分の配線基板２の上面に半導体チップ６ｄを搭載した構成になっている。
【００６１】
実施例１の積層型半導体装置１においては、各半導体装置３ａ，３ｂ，３ｃはフレキシブル配線基板５ａの下面側にそれぞれ半導体チップ６ａ，６ｂ，６ｃを搭載した構造になっている。しかし、実施例２の場合には、脚部１１ａ，１１ｂを形成するときのフレキシブル配線基板５ａ，５ｂの屈曲方向を実施例１の場合とは逆にして、フレキシブル配線基板５ａ，５ｂの上面側にそれぞれ半導体チップ６ａ，６ｂを搭載構造とする。これにより、最下段の半導体装置３ａと配線基板２との間に隙間７０が形成される。脚部１１ａ，１１ｂの長さを選択することによって、前記隙間７０にフリップ・チップ接続によって半導体チップ６ｄを配線基板２の上面に搭載することができる。
【００６２】
また、実施例１と同様に、図９に示すように、配線基板２を構成する絶縁層４５の上面には導体層４６が形成され、かつ導体層４６上にはランド４０が形成されている。実施例２では、前記導体層４６は、搭載される半導体チップ６ｄの電極２３ｄの下方部分にまで延在している。この延在部分では導体層４６を覆う絶縁層４８が選択的に除去されて導体層４６の一部は露出している。この露出している導体層４６の上面には、第１のメッキ膜５１ｄ及び第２のメッキ膜５２ｄが重ねて形成されてチップ接続用のランド４０ｄが形成されている。そして、ランド４０ｄと電極２３ｄは、ＡＣＰ（圧接材料）からなる接合体２４ｄによって電気的に接続されている。
【００６３】
なお、特に限定はされるものではないが、図９に示すように、半導体装置３ａにおける半導体チップ６ａの電極２３ａに電気的に接続される導体層１８ａを積層用の電極２９ａに接続せず、途中で分断させた構造としてある。この場合、半導体チップ６ａの電極２３ａに電気的に接続される導体層１８ａは屈曲して延在し、図示しない箇所の積層用の電極に接続されている。
【００６４】
本実施例２の積層型半導体装置１は実施例１の積層型半導体装置１及びその製造方法が有する効果と同様の効果を有する。また、積層する複数の半導体装置を配線基板に実装（搭載）する本実施例２では、新たな実装領域を必要とせずに、既に搭載された半導体チップの搭載（実装）された領域に重ねて実装できるため、積層する複数の半導体装置の実装に伴う実装面積は僅かな増大となるだけである。
【実施例３】
【００６５】
図１０乃至図１２は本発明の実施例３である積層型半導体装置に係わる図である。図１０は積層型半導体装置の平面図、図１１は図１０のＣ−Ｃ線に沿う模式的断面図、図１２は積層型半導体装置の一部を示す模式的拡大断面図である。
【００６６】
本実施例３の積層型半導体装置１は、実施例２の積層型半導体装置１において、脚部１１ａ，１１ｂの接続部１０ａ，１０ｂを折り返し構造とし、この折り返し構造の接続部の上下面に積層用の電極２９ａ，２９ｂを配置した構成になっている。また、接続部の上下面の電極２９ａ，２９ｂは、絶縁性樹脂フィルム１７ａ，１７ｂの外周縁に沿って複数列（例えば、２列）配置されている。また、実施例３では、特に限定はされないが、半導体チップ６ａ，６ｂ，６ｄのフリップ・チップ接続及び接続部１０ａ，１０ｂ部分の接続は共にＡＣＦを使用している。なお、実施例３では、各部の詳細は、配線基板２、配線基板２に搭載される半導体チップ６ｄ、及び配線基板２に搭載される半導体装置３ａの一部を図１２として示すものである。従って、文章中の符号のすべては実施例３の図には開示されていない。開示されていない符号は実施例１及び実施例２で説明したものである。
【００６７】
実施例３の積層型半導体装置１が実施例２の積層型半導体装置１と異なる部分は以下のとおりである。図１１及び図１２に示すように、半導体装置３ａ，３ｂにおいて、フレキシブル配線基板５ａ，５ｂの本体部７ａ，７ｂから半導体チップの外側に突出する引出部８ａ，８ｂは途中部分で階段状に一段下方に折り曲げられる。この構造は実施例２と同様である。しかし、実施例２及び実施例１の積層型半導体装置１においては、階段状に一段下方に折り曲げられた先端部分は平坦な接続部１０ａ，１０ｂとなっているが、実施例３の積層型半導体装置１では、平坦な接続部１０ａ，１０ｂは途中で折り返されて２層構造の平坦な接続部１０ａ，１０ｂとなる（図１２に１０ａのみ表示）。また、接続部１０ａ，１０ｂの上下面に設けられる積層用の電極２９ａ，２９ｂは２列配置になっている（図１０参照）。図１０には２列に積層用の電極２９ｂが配置される平面図が示され、図１２には２列に積層用の電極２９ａが配置される断面図が示されている。
【００６８】
実施例１（実施例２）では、半導体装置を積層するために、脚部の接続部の上下面に電極を形成するため、絶縁性樹脂フィルムを貫通する孔を設け、この孔に導体を形成し、さらにこの導体上に導体層を形成し、ついでこの導体層上に積層用の電極を形成する。実施例３ではこのような加工は不要となる。
【００６９】
即ち、実施例３では接続部となるフレキシブル配線基板部分に４列に積層用の電極を形成した後、２列目の電極と３列目の電極との中間で各電極が表面に露出するように平坦な接続部を折り返すことによって、折り返し構造の接続部の上下面にそれぞれ積層用の電極を２列形成することができる。従って、積層型半導体装置１の製造コストの低減を図ることができる。
【００７０】
また、実施例３の積層型半導体装置１では、配線基板２には２列にランド４０が設けられ、半導体装置３ａの接続部１０ａの下面に設けられる２列の積層用の電極２９ａが接続されるようになっている。
【００７１】
つぎに、実施例３の積層型半導体装置１の製造方法について図１３乃至図１５を参照しながら説明する。図１３は実施例３の積層型半導体装置を構成する半導体装置の製造方法を示す工程断面図、図１４は実施例３の積層型半導体装置を構成する他の半導体装置の模式的断面図である。図１５は実施例３の積層型半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【００７２】
実施例３の積層型半導体装置１の製造方法は、実施例２の半導体装置の製造方法において、折り返し構造の接続部を形成する点で異なる以外は略同じ製造方法である。
【００７３】
最初に、実施例１と同様に脚部を形成しない平坦な状態のフレキシブル配線基板５ａ，５ｂ及び半導体チップ６ａ，６ｂ，６ｄ並びに配線基板２を準備する。フレキシブル配線基板５ａ，５ｂは折り返す部分に沿って対称に２列積層用の電極２９ａ，２９ｂが設けられている（図１２に折り返した状態のフレキシブル配線基板部分を示す）。配線基板２は上面に２列のランド４０が設けられている（図１２参照）。また、実施例３の積層型半導体装置１は、外部電極端子が２列となっている（図１２参照）。なお、図１３乃至図１５においては、各部を省略した模式図となっている。
【００７４】
図１３では、半導体装置３ａの製造方法について説明する。図１３（ａ）に示すように、図示しないフリップ・チップボンディング装置の図示しないテーブル上に、フレキシブル配線基板５ａを図示しないチップ接続用の電極２２ａが上面となる状態で載置する。その後、フレキシブル配線基板５ａの図示しないチップ接続用の電極２２ａ上に接合体２４ａとして圧接材料であるＡＣＦを重ねる。
【００７５】
つぎに、真空吸着コレット６５の下面に半導体チップ６ａをその電極２３ａが下面に位置する状態で保持するとともに、位置決めし、かつ真空吸着コレット６５を降下させる。この降下によって、フレキシブル配線基板５ａのチップ接続用の電極上に半導体チップ６ａの電極２３ａがＡＣＦを介して重なることから、所定時間、加熱、加圧を行うことによって、図６（ｂ）に示すように、フレキシブル配線基板５ａに半導体チップ６ａを搭載することができる（図１２参照）。このような方法で図示はしないがフレキシブル配線基板５ｂに半導体チップ６ｂを搭載する。
【００７６】
つぎに、フレキシブル配線基板５ａの成形を行い、積層状態で搭載が可能となる構造に半導体装置３ａを製造する。即ち、フレキシブル配線基板５ａを半導体チップ６ａの外側で階段状に一段折り曲げて脚部１１ａを形成する。
【００７７】
つぎに、図１３（ｃ）に示すように、脚部１１ａの先端側の平坦な接続部１０ａを前述のように折り返し、図１２に示すように、折り返し構造の接続部１０ａの上下面に積層用の電極２９ａをそれぞれ２列形成する。接続部１０ａの下面の電極２９ａは、図１２に示すように、配線基板２の上面の２列配置のランド４０に対面するようになる。なお、折り返し部分は両面が接着面となる接着テープ７１で貼り合わせる。
【００７８】
このような方法によって半導体装置３ｂを製造する。図１４は半導体装置３ｂを示す模式図断面図である。半導体装置３ｂは半導体装置３ａに積層されることから脚部１１ｂが急勾配でかつ長くなっている。半導体装置３ｂの接続部１０ｂは半導体装置３ａの接続部１０ａに重なる構造となる。
【００７９】
つぎに、図１５（ａ）に示すように、配線基板２を準備した後、図示しないランド４０ｄ上全体に接合体２４ｄとしてＡＣＦを載置する（図１２参照）。その後、配線基板２の上面の所定位置に真空吸着コレット７２で下面に電極２３ｄを有する半導体チップ６ｄを保持して移送し、接合体２４ａ上に半導体チップ６ｄを重ねる。また、図示しないランド４０ｄと電極２３ｄに対して所定時間、加熱状態で加圧を行い、図１５（ｂ）に示すように、配線基板２に半導体チップ６ｄを接合体２４ｄで接続（搭載）する。
【００８０】
つぎに、図１５（ｃ）に示すように、配線基板２の図示しないランド４０上に接合体４１としてＡＣＦを重ね、その後、半導体装置３ａを位置決めして配線基板２上に載置する。この状態で半導体装置３ａの折り返し構造の接続部１０ａは接合体４１上に載り、かつ接続部１０ａの下面の２列の積層用の電極２９ａは図示しない２列のランド４０ｄに対面する。そこで、接続部１０ａを配線基板２に対して所定時間、加熱状態で加圧を行い、図１５（ｄ）に示すように、配線基板２に接合体４１で半導体装置３ａを接続（搭載）する。この搭載によって、図１２に示すように、折り返し構造の接続部１０ａの下面の２列の積層用の電極２９ａは接合体４１を介してランド４０に電気的に接続される。
【００８１】
つぎに、図１５（ｅ）に示すように、半導体装置３ａの接続部１０ａ上に、接合体５９としてのＡＣＦを介在させて半導体装置３ｂの接続部１０ｂを重ねる。この状態で、図示はしないが、半導体装置３ａの折り返し構造の接続部１０ａの上面の２列の積層用の電極２９ａ上に、半導体装置３ｂの折り返し構造の接続部１０ｂ下面の２列の積層用の電極２９ｂが対面する。そこで、接続部１０ｂを接続部１０ａに対して所定時間、加熱状態で加圧を行い、図１５（ｅ）に示すように、半導体装置３ａ上に半導体装置３ｂを搭載（接続）する。
【００８２】
つぎに、図１５（ｆ）に示すように、配線基板２を裏返して下面側に積層された半導体装置３ａ，３ｂが位置する状態で、配線基板２の上面側の図示しない外部電極端子上に半田ボールを取り付け、かつリフロー（一次加熱）して外部電極端子４を形成する。これにより、外部電極端子４は突起電極（例えば、バンプ電極）５７となる。
【００８３】
突起電極５７を形成しない場合は、実施例１の場合と同様に配線基板２における第１のメッキ膜５５及び第２のメッキ膜５６を外部電極端子とするＬＧＡ型の積層型半導体装置１とすることができる。
【００８４】
実施例３の積層型半導体装置１は、実施例２の積層型半導体装置１と同様な効果を有するとともに、以下の効果を有する。即ち、フレキシブル配線基板５ａ，５ｂの脚部１１ａ，１１ｂの接続部接続部１０ａ，１０ｂは、フレキシブル配線基板の先端を内側に向かって所定長さ折り返して形成されるため二層構造の接続部接続部１０ａ，１０ｂとなる。また、このフレキシブル配線基板５ａ，５ｂは、一面（片面）にのみ導体層１８ａ，１８ｂを形成した構造になり、かつ片面にのみ積層用の電極２９ａ，２９ｂを配置しても、前記折り返しによって形成される接続部１０ａ，１０ｂの上下面にそれぞれ積層用の電極２９ａ，２９ｂを形成することができる。従って、導体層を片面にのみ有する片面フレキシブル配線基板に比較して価格の高い両面に導体層を有する両面フレキシブル配線基板を使用する必要もなくなり、積層型半導体装置１の製造コストの低減が図れる。
【００８５】
図１６は実施例３の変形例である積層型半導体装置の模式的断面図であり、図１７は積層型半導体装置の一部を示す拡大断面図である。図１２に示す実施例３の積層型半導体装置１では、絶縁性樹脂フィルム１７ａの上面側に導体層１８ａが位置する構造であるが、この変形例はその逆であり、絶縁性樹脂フィルム１７ａの下面側に導体層１８ａが位置する構造となっている。図１７には半導体装置３ａのみの一部を示す。図１７から分かるように、半導体装置３ａのフレキシブル配線基板５ａにおいては、絶縁性樹脂フィルム１７ａの下面側に導体層１８ａを位置させる構造になっている。この構造は、図１６に示す半導体装置３ｂ，３ｃにおいても同様である。導体層を上面または下面としても折り返し構造の接続部を製造することができる。
【実施例４】
【００８６】
図１８乃至図２１は本発明の実施例４である積層型半導体装置に係わる図である。図１８は積層型半導体装置の平面図、図１９は図１８のＤ−Ｄ線に沿う模式的断面図、図２０は積層型半導体装置の底面図、図２１は積層型半導体装置の一部を示す模式的拡大断面図である。
【００８７】
実施例４は、実施例３の積層型半導体装置１において、配線基板２の下面に半導体装置３ｆを取り付けた例である。但し、半導体チップ６ｄは実施例３とは異なり、配線基板２と半導体チップ６ｄを接続する接合体２４ｄは、図２１に示すように、半導体チップ６ｄの電極２３ｄと配線基板２のランド４０ｄを接続する接合体２４ｄはＡＣＰである。また、実施例３では、外部電極端子４は２列構成になっているが、実施例４では３列構成になっている。
【００８８】
半導体装置３ｆはサイズが異なるが、半導体装置３ａと同じ構造になっている。半導体装置３ａの各部の符号は、数字と英文字のａとの組み合わせとなっている。そこで、半導体装置３ｆでは、半導体装置３ａの各符号と英文字のｆとの組み合わせとしてある。数字が同じ部分は半導体装置３ａの名称と同じである。半導体装置３ｆは、図２１に示すように、接続部１０ｆの上面の積層用の電極２９ｆがＡＣＰからなる接合体７５で配線基板２の下面の第１のメッキ膜５５及び第２のメッキ膜５６からなる電極に接続されている。
【００８９】
実施例４では、配線基板２の上面のみではなく、下面にも半導体装置３ｆを搭載することから、より高密度実装が可能になる。
【００９０】
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例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いうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の実施例１である積層型半導体装置の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う模式的断面図である。
【図３】実施例１の積層型半導体装置の底面図である。
【図４】実施例１の積層型半導体装置の一部を示す模式的拡大断面図である。
【図５】図４の一部の拡大断面図である。
【図６】実施例１の積層型半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図７】本発明の実施例２である積層型半導体装置の平面図である。
【図８】図７のＢ−Ｂ線に沿う模式的断面図である。
【図９】実施例２の積層型半導体装置の一部を示す模式的拡大断面図である。
【図１０】本発明の実施例３である積層型半導体装置の平面図である。
【図１１】図１０のＣ−Ｃ線に沿う模式的断面図である。
【図１２】実施例３の積層型半導体装置の一部を示す模式的拡大断面図である。
【図１３】実施例３の積層型半導体装置を構成する半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図１４】実施例３の積層型半導体装置を構成する他の半導体装置の模式的断面図である。
【図１５】実施例３の積層型半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図１６】実施例３の変形例である積層型半導体装置の模式的断面図である。
【図１７】実施例３の変形例である積層型半導体装置の一部を示す拡大断面図である。
【図１８】本発明の実施例４である積層型半導体装置の平面図である。
【図１９】図１８のＤ−Ｄ線に沿う模式的断面図である。
【図２０】実施例４の積層型半導体装置の底面図である。
【図２１】実施例４の積層型半導体装置の一部を示す模式的拡大断面図である。
【符号の説明】
【００９２】
１…積層型半導体装置、２…配線基板、３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｆ…半導体装置、４…外部電極端子、５ａ，５ｂ，５ｃ…フレキシブル配線基板、６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ…半導体チップ、７ａ，７ｂ，７ｃ…本体部、８ａ，８ｂ，８ｃ…引出部、９ａ，９ｂ，９ｃ…屈曲部、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ…接続部、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ…脚部、１５ａ，１５ｂ，１５ｃ…第１の面、１６ａ，１６ｂ，１６ｃ…第２の面、１７ａ，１７ｂ，１７ｃ…絶縁性樹脂フィルム、１８ａ，１８ｂ，１８ｃ…導体層、１９ａ，１９ｂ，１９ｃ…絶縁層、２０ａ，２０ｂ，２０ｃ…第１のメッキ膜、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ…第２のメッキ膜、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ…電極（チップ接続用の電極）、２３ａ，２３ｂ，２３ｃ…電極、２４ａ，２４ｂ，２４ｃ…接合体、２７ａ，２７ｂ，２７ｃ…第１のメッキ膜、２８ａ，２８ｂ，２８ｃ…第２のメッキ膜、２９ａ，２９ｂ，２９ｃ…電極（積層用の電極）、３０ａ，３０ｂ，３０ｃ…導体、３１ａ，３１ｂ，３１ｃ…導体層、３２ａ，３２ｂ，３２ｃ…第１のメッキ膜、３３ａ，３３ｂ，３３ｃ…第２のメッキ膜、３４ａ，３４ｂ，３４ｃ…電極（積層用の電極）、４０…ランド、４１…接合体、４５…絶縁層、４６，４７…導体層、４８，４９…絶縁層、５１…第１のメッキ膜、５２…第２のメッキ膜、５５…第１のメッキ膜、５６…第２のメッキ膜、５７…突起電極、５８…導体、５９，６０…接合体、６５…真空吸着コレット、７０…隙間、７１…接着テープ、７２…真空吸着コレット、７５…接合体。
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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