WO1993013557A1 - Structure for mounting the semiconductor chips in a three-dimensional manner - Google Patents

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Kazuhide Kiuchi
Junji Watanabe
Kunio Koyabu
Masanobu Oohata
Katsuhiko Aoki
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Yoshiyuki Sato
Kazuhide Kiuchi
Junji Watanabe
Kunio Koyabu
Ohata Masanobu
Katsuhiko Aoki
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Description

明 細 書 半導体装置チ ッ プの 3 次元実装
技 術 分 野 本発明 は、 複数個の I Cチ ッ プや L S I チ ッ プ な ど の半 導体装置チ ッ プ を そ れ ら の厚 さ 方向 に 重ね合せ て 3 次 元的 に 実装 し 、 各チ ッ プ間 を配線接続 し た半導体装置 チ ッ プの 3 次元実装構造、 そ の基本単位お よ びそ の製 造方法 に 関す る も の で あ る 。 背 景 技 術 一般 に 、 こ の種半導体装置チ ッ プ は、 パ ッ ケ ー ジ 内 に平面状 に 実装 さ れ て い る た め 、 チ ッ ブ 自 体の体積 に 比べ て パ ッ ケー ジ の体積が非常 に 大 き な もの と な っ て い る 。 半導体装置の高集積化お よ び高機能化が進む に つ れ て 、 こ の よ う な チ ッ ブ を 3 次元的 に高密度 に 実装 す る こ と が重要 に な っ て き て レヽ る 。 半導体装置チ ッ プ を重ね合せ て 3 次元的 に 実装す る た め に は 、 次の よ う な種 々 の方法が提案 さ れ て い る 。
そ の第 1 番 目 は 、 I Cチ ッ プが搭載 さ れ、 か つ リ ー ド 端子 と ソ ケ ッ ト を有す るノ ッ ケー ジ を重ね合わ せ て 、 隣接す る パ ッ ケ ー ジ間 で リ ー ド 端子 と ソ ケ ッ ト を交互 、
2 に接続してい く 方法であ る （特開昭 59— 72156 号） 。 こ の方法に ほ、 I Gチ ッ ブの交換が容易であ る と い う 利 点ほあ る が、 I Cチ ッ プを一つずつ実装 し てい く の で製 造工程の効率が低い欠点、 チ ッ プの間隔がソ ケ ッ ト で 規定される ので、 チ ッ プ間隔を小さ く で き ない欠点、 お よび積層基本単位の厚さ を小さ く で き ない ため、 重 ね合せる チ ッ プの個数は、 自 ら制限さ れて し ま い、 多 数チ ッ プの実装が難 しい欠点があ る。
第 2番目 は、 半導体装置チ ッ プを搭載 し た フ ィ ルム キ ャ リ アを繰 り 返 し S 字状 に折 り 曲 げて チ ッ プを重ね 合わせる方法 ( IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol .17 , No .10 , arch 1975， p p 3084〜 3086、 K.R. Grebe) であ る。 こ の方法に は、 実装が容易であ る利点ほあ る が、 チ ッ プ間を結ぶ配線長を長 く せざる を得ず、 デバ イ スの速度が低下する と い う 欠点があ っ た。 さ ら に ま た、 チ ッ プを フ ィ ルム キ ヤ リ ァ と の接続部の みで支え なければな ら ないので、 デバイ スの強度の点で問題が あ っ た o
第 3 番 目 ほ、 裸のチ ッ プをチ ッ プ形状 と相似形の溝 を も つケース に はめ こ み、 こ れを ボ一 ド で受 けて配線 接続する方法であ る （特願眧 53— 140658号） 。 こ の方 法 ほ、 チ ッ ブ と ボー ド と の間の配線長を短 く で き る が、 チ ッ プ端部の絶縁が難 し く 、 しか も チ ッ ブ形状 と 柜似形の枠組の製作 に際 して精密加工を必要 と す る こ と か ら、 歩留 り が低い と共に、 得ら れた 3 次元構造が 高価に な る と レヽ ぅ 欠点があ っ た。
さ ら に ま た 、 こ の よ う な 3 次元実装構造 に お い て は、 層数が増え る の に伴っ て、 半導体装置チ ッ プか ら 発生す る熱をいか に放熱さ せ る か と レ、 う こ と も大 き な 問題で あ り 、 放熱構造を適切 に設け る こ と が要望さ れ る。 発 明 の 開 示 そ こ で、 本発明の 目 的 は、 従来技術の上述 し た諸問 題点を解決 し、 半導体装置チ ッ プの リ ー ド （ 電極接続 線） を配線ボー ド へ一括 し て接続す る こ と で製造工程 の効率を高め る こ と の で き る半導体装置チ ッ ブの 3 次 元実装構造、 そ の基本単位お よ 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、 従来技術の上述 し た諸問題点 を解決 し、 半導体装置チ ッ プの間の間隔を小 さ く す る こ と の で き る半導体装置チ ッ プの 3 次元実装構造、 そ の 基本単位 お よ びそ の製造方法 を 提供す る こ と に あ る 。
本発明の さ ら に他の 目 的 は、 従来技術の上述 し た問 題点を解決 し、 半導体装置チ ッ プ と 配線部材 と の接続 が容易で あ り 、 位置合せ精度が高 く かつ、 接続の信頼 性が高い半導体装置チ ッ プ の 3 次元実装構造、 そ の基 本単位お よ びそ の製造方法を提供す る こ と に あ る 。 、
4 本発明のさ ら に他の 目的ほ、 半導体装置チ ッ プを搭 載し た フ ィ ルム キ ヤ リ ァ と 弾性体薄膜と を積層 し た 3 次元構造の厚さ を可及的薄く なす と共に、 その厚さ を 高精度に定め る こ と ので き る半導体装置チ ッ ブの 3 次 元構造、 その基本単位お よ びその製造方法を提供する こ と に あ る 。
本発明の他の 目 的ほ、 チ ッ ブの積層方向の ビ ッ チを 揃える こ と のでき る半導体装置チ ブの 3 次元構造、 そ の基本単位お よ びその製造方法を提供す る こ と に あ る。
本発明のさ ら に他の 目 的は、 半導体装置チ ッ プか ら 発生する熱を適切に放熱させる よ う に構成 し た半導体 装置チ ッ プの 3 次元構造、 その基本単位お よびその製 造方法を提供する こ と に あ る 。
本発明の第 1 形態では、 半導体装置チ ッ プ 3 次元実 装構造用基术单位は、
半導体装置を収容 し た半導体装置チ ッ ブ と 、 半導体装置チ ッ ブを遊嵌させたデバイ ス開口 お よび 位置合せ開口 を有する チ ッ プ搭載部材であ っ て、 そ の 一方の主面上に は半導体装置チ ッ ブ と接続された リ 一 ド を設け、 リ ー ド に半導体装置チ ッ プを連接、 保持 し たチ ッ プ搭載部材 と 、
位置合せ開口 と整列する位置合せ開口を有 し、 チ ッ ブ搭載部材の他方の主面に固着された可塑性絶縁材料 層 と を具え た こ と を特徴 と す る 。
こ こ で 、 半導体装置チ ッ プ と 接触 し 、 か つ チ ッ プ搭 載部材 ょ り も 外方 に 延在 し た熱伝導層 を具 え る こ と が で き る 。
前述の可塑性絶縁材料層 は、 半導体装置チ ッ プ を遊 嵌 さ せ た開 口 を有 し 、 チ ッ ブ搭載部材の他方の主面 に 固着 さ れ た第 1 の可塑性絶緑材料層 と 、
第 1 の可塑性絶縁材料層 と 固着 さ れ た第 2 の可塑性 絶緣材料層 と
を具え て構成す る こ と がで き る 。
あ る い は ま た 、 可塑性絶緣材料層 は 、 半導体装置 チ ッ プ を遊嵌 さ せ た開 口 を有 し 、 チ ッ プ搭載部材の他 方の主面 に 固着 さ れ た も の と す る こ と がで き る 。
前述 し た記熱伝導層 は チ ッ ブ搭載部材の一方の主面 上 に配置 さ れて レヽ る も の と す る こ と が で き る 。
前述の第 1 お よ び第 2 可塑性絶緣材料層 の間 に 半導 体装置チ ッ プ と 接触 し 、 か つ チ ッ プ搭載部材 よ り も 外 方 に 延在 し た熱伝導層 を介挿す る こ と が で き る 。
ま た、 前述の チ ッ プ搭載部材 は フ ィ ルム キ ャ リ ア と す る こ と が で き る 。
本発明の第 2 形態で は、 半導体装置チ ッ プ 3 次元実 装構造 ほ、
半導体装置を収容 し た半導体装置チ ッ ブ を遊嵌 さ せ た デバイ ス 開 口 お よ び位置合せ開 口 を有す る 薄板状の チ ッ プ搭載部材で あ っ て 、 そ の一方の主面上 に は半導 、
6 体装置チ ッ ブ と接続された リ ー ド を電気的 に絶緑状態 で設け、 リ ー ド に半導体装置チ ッ プを連接、 保持 し た チ ッ プ搭載部材を複数個積層 し、 位置合せ開口 に位置 合せ棒を貫通させた積層構造 と な し、 リ ー ド の う ち の 外部接続用 リ 一 ド が積層構造の、 そ の積層方向 と 直交 す る少な く と も 1 つの面に配置される よ う に な し た積 層構造 と、
積層構造の面に露出 し ている外部接続用 リ 一 ド を面 の方向において電気的 に接続する導電パ タ ーンを有す る配線部材と
を具えた こ と を特徵 と する。
こ こ に おい て、 配線部材は導電パ タ ー ン を有する配 線ボー ド であ り 、 導電パター ン に配置さ れたバ ン プ に よ り 外部接続用 リ ー ド を導電パ ター ン に接続する よ う にす る こ と がで き る 。
あるい は ま た、 前述の配線部材は、
外部接続用 リ ー ド を埋め込んだ絶緣層であ っ て、 外 部接続 リ 一 ドの先端の表面と絶縁層の表面 と がほぼ同 —平面上にあ る絶縁層 と、
平面上に配置され、 外部接続用 リ ー ド相互間の電気 的接続を行う 導電パター ンを有す る配線層 と
を有する も の と する こ と がで き る 。
上述の半導体装置チ ッ プ 3 次元実装構造に お い て、 チ ッ プ搭載部材と 、 位置合せ開口 と整列する位置合 せ開口を有 し、 チ ッ プ搭載部材の他方の主面に固着さ ,
れた可塑性絶縁材料層 と を具え た基本単位を複数個積 層 し、 位置合せ開口 を貫通 し て位置合せ棒を配置 し て 積層構造 と な し、
積層構造に おいて チ ッ ブ搭載部材 と 可塑性絶緑材料 層 と が交互に配置さ れる よ う に す る こ と がで き る 。
あ る い は ま た、 チ ッ プ搭載部材 と 、 可塑性絶緑材料 層 と 、 半導体装置チ ッ プ と 接触 し、 かつチ ッ プ搭載部 材よ り も外方 に延在 し た熱伝導層 と を具え た基本単位 を複数個積層 し、 位置合せ開口 を霣通 し て位置合せ棒 を配置 し て積層構造 と な し、
積層構造 に おい て チ ッ ブ搭載部材 と 可塑性絶緑材料 層 と が交互に配置さ れ、 お よ び積層構造の面 と は反対 側の面 に は、 反対側の面か ら突出 し た熱伝導層を埋め 込んで反対側の面を覆 う 放熱板を配置す る こ と がで き る。
こ こ で 、 外部接続用 リ ー ド の配線ボー ド へ の接続 を、 外部接続 リ ー ド の位置 に対応 し た孔を持つ中間板 を介 し て行い、 しか も、 外部接続用 リ ー ド を配線ボー ド 上の バ ン プ に 垂直 に埋め込む こ と が で き る 。 あ る い は ま た、 外部接続用 リ ー ド の先端部を同一面に揃え て 折 り 曲 げ、 そ の折 り 曲 げ ら れた部分を配線ボー ド上の ノ ン ブ に 接続 し て も よ い。
上述の半導体装置チ ッ ブ 3 次元実装構造 に おい て、 半導体装置チ ッ ブは そ の上面がチ ッ ブ搭載部材の上 面よ り 僅か に低 く な る よ う に チ ッ ブ搭載部材 に搭載さ .
8 れ、 リ ー ド は、 チ ッ プ搭載部材の表面に電気絶縁 して 設け ら れた溝に沿っ てチ ッ ブ搭載部材の側面に導き 出 される よ う に す る こ と がで き る 。
こ こ で 、 チ ッ プ搭載部材は フ ィ ル ム キ ャ リ ア で あ り 、 積層構造の第 1 お よび第 2 の主面に第 1 お よび第 2 の固定板を配置 し て積層構造の積層を固定する こ と がで き る 。
本発明の第 3 形態では、 半導体装置チ ッ プ 3 次元実 装構造用基本単位の製造方法は、
フ ィ ルム キ リ ア に、 半導体装置を収容 し た半導体 装置チ ッ ブを遊嵌するデパイ ス開口お よび位置合せ開 口をあ ける工程と、
フ ィ ルム キ リ ァの一方の主面上に金属薄膜を被着 する工程と 、 金属薄膜か ら デバイ ス開口内へ突出する リ ー ド およびリ ー ド と一体に接続され、 フ イ ルム キ ヤ リ ァの少な く と も 1 辺か ら外方に延在する配線パタ ー ンを形成する工程と、
位置合せ開口 と整列する位置合せ開口の形成された 可塑性絶縁材料層を、 フ ィ ルム キ リ ア お よ び可塑性 絶縁材料層の各位置合せ開口 が整列す る よ う に して、 フ ィ ルムキ ヤ リ ァの他方の主面と重ね合せ る工程と 、 重ね合された フ ィ ルム キ リ ァ お よ び可塑性絶縁材 料層を加熱して圧縮して所定の厚さの積層構造を基本 単位と して形成する工程と
を具えた こ と を特徴 と する。 こ こ で、 金属薄膜か ら リ ー ド お よ び配線パ タ ー ン に 加 え て 、 デバ イ ス 開 口 内へ突出 す る と 共 に フ ィ ル ム キ ヤ リ ァ の少な く と も 1 辺か ら外方 に延在す る放熱用 バ タ ー ン を形成す る こ と が で き る 。
上述の製造方法 に おいて、 リ ー ド 、 配線パ タ ー ン お よ び放熱用パ タ ー ン を形成 し た後 に、
位置合せ開口 と 整列す る位置合せ開口 お よ び半導体 装置チ ッ ブを遊嵌す る開口 の形成さ れた第 1 可塑性絶 緣材料層 と 、 フ ィ ルム キ ャ リ ア の位置合せ開口 と 整列 す る位置合せ開口 お よ び半導体装置チ ッ ブを遊嵌す る 開口 の形成さ れた熱伝導層 と 、 フ ィ ルム キ ヤ リ ァ の位 置合せ開口 と 整列す る位置合せ開口 の形成さ れた第 2 可塑性絶縁材料層 と を、 フ ィ ルム キ ャ リ ア 、 第 1 可塑 性絶緣材料層、 熱伝導層お よ び第 2 可塑性絶縁材料層 の各位置合せ開口 が整列す る よ う に し て 、 こ の順序で フ ィ ルム キ ヤ リ ァ の他方の主面 と 重ね合せ る工程 と 、 重ね合さ れた フ ィ ル ム キ ャ リ ア 、 第 1 可塑性絶緣材 料層、 熱伝導層お よ び第 2 可塑性絶緣材料層を加熱 し て圧縮 し て所定の厚さ の積層構造を基本単位 と し て形 成す る工程 と - を具 え て も よ い。
本発明の第 4 形態で は、 半導体装置チ ッ プ 3 次元実 装構造の製造方法は、
半導体装置チ ッ ブを搭載す る チ ッ ブ搭載部材の各々 に、 半導体装置チ ッ プを搭載 し た と き に そ の チ ッ プ上 !0 面がチ ッ ブ搭載部材の上面よ り 僅か に低 く な る深さを も つ く ぼみま た は開口 と 、 半導体装置チ ッ プの リ ー ド をチ ッ ブ搭載部材の側面に導き 出すための電気絶縁表 面を もつ溝と、 積層時の位置合せの案内 と なる孔も し く は切欠 と を加工する工程と、
そ の加工後の チ ッ ブ搭載部材の各 々 に半導体装置 チ ッ プを接着、 搭載して半導体装置チ ッ プの リ ー ド を 搆 に 沿 っ て フ ィ ル ム キ リ ァ の側面 に導 き 出す工程 と、 チ ッ プ搭載後のチ ッ プ搭載部材を複数個そ の厚ざ 方向に積層 し、 孔を介して固定する工程と 、
半導体装置チ ッ プ の各 々 の リ ー ド の端末を、 半導体 装置チ ッ ブ に対して ほぼ垂直に配置 し た配線ボー ドの ン ブ にそれぞれ接続する工程と
を具えた こ と を特徴 と する。
本棻明の第 5 形態で は、 半導体装置チ ッ プ 3 次元実 装構造の製造方法は、
フ ィ ルム キ ャ リ ア に 、 半導体装置を収容 した半導体 装置チ ッ ブを遊嵌するデバイ ス開口 お よび位置合せ開 口 をあける工程 と、
フ ィ ル ム キ ヤ リ ァの一方の主面上に金属薄膜を被着 する工程 と、
金属薄膜か ら デバイ ス開口内へ突出す る リ ー ド お よ び リ ー ド と一体に接続され、 フ ィ ル ム キ ヤ リ ァの少な く と も 1 辺か ら外方に延在する配線パ タ ー ン を形成す る工程と 、 . i l' 位置合せ開 口 と 整列す る 位置合せ開 口 の形成 さ れ た 可塑性絶縁材料層 を、 フ ィ ル ム キ ャ リ ア お よ び可塑性 絶緣材料層の各位置合せ開 口 が整列す る よ う に し て 、 フ ィ ル ム キ ヤ リ ァ の 他方 の 主 面 と 重 ね 合 せ る 工 程 と 、
重ね合 さ れ た フ ィ ル ム キ ヤ リ ァ お よ び可塑性絶緣材 料層 を加熱 し て圧縮 し て所定の厚さ の基本単位 と し て 形成す る工程 と 、
基本単位を複数個積層 し、 そ の積層構造を形成す る 際 に 位置合せ開 口 に 位置合せ棒を貫通 さ せ て複数個の 基本単位を整列 さ せ 、 お よ び フ ィ ル ム キ ヤ リ ァ と 可塑 性絶縁材料層 と が交互 に 配置 さ れ、 お よ び リ ー ド の う ち 外部接続用 リ ー ド が積層構造の、 そ の積層方向 と 直 交す る 少 く と も 1 つの面 に配置 さ れ る よ う に す る 工程 と
を具 え た こ と を特徴 と す る 。
か か る半導体装置チ ッ ブ 3 次元実装構造の製造方法 に お レヽ て 、
リ ー ド お よ び配線パ タ ー ン に 力 Q え て 、 デバ イ ス 開 口 内へ突出す る と 共 に フ ィ ル ム キ ヤ リ ァ の少 な く と も 1 辺か ら 外方 に 延在す る 放熱用 パ タ ー ン を形成す る 工程 と 、
積層構造の う ち 、 熱伝導層 が突出 し た面 を 、 熱伝導 層 と 接触す る 放熱板 に よ っ て 覆 う 工程 と
を具 え て も よ い。 、
12 前述の リ ー ド、 配線パターンお よ び放熱用パ タ ーン を形成 し た後に、
位置合せ開口 と整列する位置合せ開口 お ょぴ半導体 装置チ ッ ブを遊嵌する開口の形成された第 1 可塑性絶 縁材料層 と 、 フ ィ ル ム キ ヤ リ ァ の位置合せ開口 と整列 する位置合せ開口の形成された熱伝導層 と 、 フ ィ ル ム キ ヤ リ ァの位置合せ開口 と整列する位置合せ開口の形 成された第 2可塑性絶緣材料層 と を、 フ ィ ル ム キ ヤ リ ァ、 第 1 可塑性絶縁材料層、 熱伝導層お よび第 2 可塑 性絶縁材料層の各位置合せ開 口が整列す る よ う に し て 、 こ の順序でフ ィ ル ム キ ヤ リ ァ の他方の主面と重ね 合せる工程と、
重ね合された フ ィ ル ム キ ヤ リ ァ 、 第 1 可塑性絶縁材 料層、 熱伝導層お よび第 2 可塑性絶縁材料層を加熱 し て圧縮 して所定の厚さの基本単位と して形成する工程 と 、
基本単位を複数個積層 し、 その積層構造を形成する 際に位置合せ開口 に位置合せ棒を篁通させて複数個の 基： 単位を整列させ、 お よびフ ィ ルム キ ヤ リ ァ と 第 2 可塑性絶縁材料層 と が交互に配置さ れ、 お よび リ ー ド の う ち外部接続用 リ ー ド が積層構造の、 そ の積層方向 と 直交する面に配置される よ う にする工程 と 、
積層構造の う ち 、 熱伝導層が突出 し た面を、 熱伝導 層 と 接触する放熱板に よ っ て覆う 工程 と を具 え て も よ レヽ。 .
13 本発明の第 6 形態で は、 半導体装置チ ッ プ 3 次元実 装構造の製造方法 は、
半導体装置チ ッ ブ お よ び半導体装置チ ッ ブ に 接続 さ れ、 フ ィ ル ム キ ャ リ ア よ り 突出す る リ ー ド を搭載 し た フ ィ ル ム キ ヤ リ ァ を積層す る 工程 と 、
そ の積層構造体 を固定す る 工程 と 、
そ の固定 さ れ た積層構造体か ら 突出 し た リ 一 ド が配 列 さ れ た面 に 、 絶緣物層 を付着す る 工程 と 、
そ の 付着 さ れ た 絶縁物層 の表面 を 平坦化 す る 工程 と 、
そ の平坦化さ れ た表面上 に リ 一 ド に接続さ れ る 導電 パ タ ー ン を有す る 金属層を形成す る 工程 と
を具え た こ と を特徴 と す る 。
本発明の第 7 形態で は、 半導体装置チ ッ プ 3 次元実 装構造の製造方法 は、
半導体装置チ ッ ブ お よ び半導体装置チ ッ ブ に接続 さ れ、 フ ィ ル ム キ ャ リ ア よ り 突出す る リ ー ド を搭載 し た フ ィ ル ム キ ヤ リ ァ を積層す る 工程 と 、
そ の積層構造体を固定す る 工程 と 、
そ の固定 さ れ た積層構造体か ら 突出 し た リ 一 ド の端 末を、 半導体装置チ ッ プ に対 し て ほ ぼ垂直 に 配置 し た 配線ボ一 ド の バ ン プ に そ れ ぞれ接続す る 工程 と を具 え た こ と を特徴 と す る 。 ,
14 図面の簡単な説明 第 1A図お ょ ぴ第 1B図 は本発明の一実施例 に お け る チ ッ プ搭載部材を示す、 それぞれ、 平面図お よび側面 図、
第 2Α図お よび第 2Β図はチ ッ プ搭載部材の他の実施例 を示す、 それぞれ、 平面図お よび側面図、
第 3 図はチ 、 y ブ搭載部材を重ね合わせた三次元実装 構造を示す図、
第 4 図お よび第 5 図は、 それぞれ、 第 3 図示の積層 構造体の配線ボー ドへの接続の 2 実施例を示す図、 第 6 図は リ ー ド を積層構造体の側面に沿っ て直角 に 折 り 曲げる方法の説明図、
第 7 図は第 3 図示の積層構造体の配線ボー ドへの接 続の他の実施例を示す図、
第 8A図 と 第 8B図お よ び第 9A図 と 第 9B図 は、 そ れぞ れ、 LSI チ 、ジ ブ を搭載した フ ィ ル ム キ ャ リ ア の 2 例を 示す平面図と側面図、
第 10図は フ ィ ル ム キ ヤ リ ァ を重ね合わせて得た三次 元実装構造を示す図、
第 11図は本発明の他の実施例に お ける L S I チ ッ ブの 積層構造体を示す断面図、
第 12図は第 11図の A方向矢視平面図、
第 13図は樹脂を埋め込み、 平坦化 し た後の構造体の 一例を示す断面図、 ,
第 14図ほ第 13図の Α 方向矢視平面図、
第 15図ほ金属配線形成後の構造体の一例を示す平面 図、
第 16 A 図は本発明で用い る チ ッ プ搭載フ ィ ル ム キ ヤ リ ァ の一例を示す平面図、
第 16B 図はそ の A- ' 線断面図、
第 17 A 図は本発明で用い る第 1 熱可塑性弾性体薄膜 の一例を示す平面図、
第 17B 図はそ の B- B' 線断面図、
第 18 A 図は本発明で用い る第 2 熱可塑性弾性体薄膜 の一例を示す平面図、
第 18 B 図はそ の C - C ' 線断面図、
第 19 A 図は本発明で用い る一方の治具の一例を示す 平面図、
第 19B 図はその D 線断面図、
第 2 OA 図は本発明で用い る他方の治具の一例を示す 平面図、
第 20B 図お ょ ぴ第 20C 図は、 そ れぞれ、 第 20A 図示 の 治具 を E - E ' 線 お よ び F - F ' 線 で切 っ て 示す断面 図、
第 21図は本発明 に お け る基本単位の積層体を形成す る プ ロ セ ス を説明す る ための断面図、
第 22図ほ本発明 に よ り 形成さ れた基本単位 と し て の チ ッ ブ搭載構造を示す断面図、
第 23図お よ び第 24図は本発明 に よ る基本単位の他の .
16
2 例を示す断面図、
第 2 5図は基本単位を積層 した状態を示す斜視図、 第 2 6図は積層 して得た 3 次元実装構造の一例を示す 斜視図、
第 2 7図はパ ッ ケージ ングを施し た 3 次元実装構造の 一例を示す斜視図、
第 2 8 A 図は本発明に よ る放熱構造を も つ基本単位の 一実施例を示す平面図、
第 2 8 B 図ほその 線断面図、
第 2 3図は放熱構造を も つ本発明 3 次元実装構造の一 実施例を示す断面図、
第 3 0図は放熱の ための フ ィ ル ム キ ヤ リ ァの他の実施 例を示す平面図、
第 3 1図は本発明 に お ける放熱構造の さ ら に他の実施 例を示す断面図、
第 3 2図は第 3 1図示の放熱構造を用い た場合の本発明 3 次元実装構造の一実施例を示す断面図であ る。 発明を実施する ための最良の形態 第 1 A図お よ び第 1 B図 は、 本発明の実施例 に おい て 積層される半導体装置チ ッ プ、 た と え ば L S I チ ッ プを 搭載する ためのチ ッ プ搭載部材の 1 例を示す。 図中、 2 0 0 はチ ヅ ブ 2 2 0 を搭載する た めの部材と し て の枠、 2 0 1 は粋 2 0 1 に形成 さ れ、 チ ップ 2 2 0 を受 け る く ぼ 、 π み、 202 ほ チ ヅ ブ 220 の リ ー ド 221 を受 け る 搆、 203 は位置合せ 用孔で あ る 。
粋 200 は、 ア ル ミ ナ等の セ ラ ミ ッ ク あ る レヽ は Mo ( モ リ ブデ ン ） 等の金属あ る い は S i ( シ リ コ ン ） 等の半導 体の い ずれで形成 し て も よ い が、 LSI チ ッ プの リ ー ド 間の短絡を防止す る た め に 、 搆 202 の表面 と 、 後述す る 配線ボー ド が配置 さ れ る 面、 す な わ ち 第 1 B図 に お い て正面 に描か れ て い る面を絶縁状態 に し て お ぐ必要が あ る 。 枠 200 と し て 金属 あ る レヽ は半導体 を 用 レ、 る 場 合、 ス パ ッ タ リ ン グ等の方法 に よ り 表面 に Si02 ( 二 酸化 シ リ コ ン） 等の絶緣膜を コ ー テ ィ ン グす る か、 あ る い は表面酸化を行 う こ と に よ り 、 粋 200 の表面を絶 縁状態 に す る こ と は可能で あ る 。
く ぼみ 201 は、 LSI チ ヅ ブ 220 を そ の 内側 に 遊嵌 さ せ る た め の も の で あ り 、 チ ッ プ 220 を そ の く ぼみ 201 内 に 挿入 し た と き に チ ッ プ 220 の上面が枠 200 の上面 よ り 僅か に 低 く な る よ う な深さ に 粋 200 の上面 に形成 し て お く 。
搆 202 は、 LSI チ ッ プ 220 か ら の リ ー ド 221 を案内 し て側面か ら 突出 さ せ る た め に枠 200 の上面 に 形成 し た搆で あ る 。 位置合せ 用孔 203 は 、 複数個の チ ッ プ搭 載枠 200 を そ の厚さ方向 に重ね合せ る 際 に ボル ト の通 し穴 と な る も の で あ る 。
な お、 チ ッ プ搭載部材 と し て は、 第 2 A図お よ び第 2 B 図 に 示す よ う に 、 粋 200 の代わ り に 、 チ ッ プ 220 を .受 ,
18 容で き る溝 211 を有する粋 210 を用い、 位置合せ用孔 203 の代 り と して位置合せ用切欠 213 を設け る こ と も でき る。 なお、 以下の説明は、 第 1 Α図お よ び第 1 Β図に 示したチ ヅ ブ搭載部材に つい て行 う 。
LSI チ ッ プ 220 に は、 配線接続用の リ ー ド 221 が互 い に リ ー ド長が等し く なる よ う に取付け ら れてい る。 こ の L S I チ ッ プ 220 は、 リ ー ド 221 が溝 202 に入 り 込 んで支持され、 かつ、 粋 200 の側面か ら リ ー ド 221 の 先端ま での距離が一定に な る よ う に して粋 2QQ に接着 される。
第 3 図は、 第 1A図お ょ ぴ第 IB図に示す よ う に し て、 LSI チ ッ プ 220 を搭載した粋 200 を重ね合わせて固定 する こ と に よ り 形成 し た三次元 LSI 実装構造の例を示 す。 第 3 図において、 231 ほ粋 200 と 同 じ大き さで、 か つ 、 等 し い位置合せ用孔を有す る 固定板、 232 ほ ボル ト ， 233 はナ ツ ト であ る。 第 3 図に示す構造は、 4 隅 に あ けて あ る 4 つ の位置合せ用孔 203 に ボル ト 232 を通 して下側の固定板 232 、 チ ッ プを搭載 し た粋 200 、 お よび上側の固定板 232 の順序で、 それぞれ、 重ね合せてか ら、 ボル ト 232 をナ ツ ト 233 で締結 し て 構成する。
こ の よ う に して、 リ ー ド 221 の ピ ッ チが、 縦方向お よび横方向にそれぞれに揃い、 かつ、 リ ー ド 221 の先 端位置が同一平面上に あ る積層構造体が得 ら れる。
第 4 図は、 第 3 図示の積層構造体に お け る各 リ ー ド 221 の配線ボー ド への接続の一例を示す。 第 4 図 に お い て 、 240 は第 3 図 に示 し た積層構造体、 241 は配線 ボー ド 、 242 は配線ボー ド 上の バ ン プ で あ る 。 接続 に Ρ祭 し て は、 従来の CCB (controlled col lapse bonding) 接続時 に 行わ れ る よ う に 、 例 え ば、 ノ ン ブ 242 と し て ノ、 ン ダ バ ン ブを 用 い る 。 す な わ ち 、 配線ボー ド 241 上 の バ ン プ 242 と 構造体 240 か ら の リ ー ド 242 の位置 と を合わせ、 ノ ン ブ 242 を加熱 し な が ら 、 そ の ノ ン ブ 242 の 中 に リ ー ド 221 が垂直 に 埋め込 ま れ る よ う に 、 配線ボー ド 241 と 構造体 240 と を近づ け る こ と に よ り こ れ ら ボー ド 241 と 構造体 240 と を接続す る 。
第 5 図 は、 第 3 図示の積層構造体 に お け る 各 リ ー ド 221 の 配線 ボー ド へ の 接続 の 他 の例 を示す 。 本例 で ほ、 構造体 240 か ら の リ ー ド 221 の先端部を ほ ぼ直角 に折 り 曲 げ た状態で配線ボー ド 241 上の バ ン プ 242 に 接続す る 点が第 4 図の例 と 異 な っ て い る 。 こ の よ う に リ ー ド 221 を折 り 曲 げ る 構造 は、 第 4 図 に 示 し た バ ン ブ 242 に リ ー ド 221 を垂直 に埋め込む こ と が難 し い よ う な細い リ ー ド の場合 に有効で あ る 。
こ こ で 、 リ ー ド 221 の先端部 を 、 枠 200 の 側面 に 沿 っ て直角 に折 り 曲 げ る 方法を第 6 図 に示す。 261 ほ 折 り 曲 げ用 の ロ ー ラ で あ り 、 こ の ロ ー ラ 261 を積層構 造体 240 の側面 に 沿 っ て転動 さ せ る こ と に よ り 折 り 曲 げ面を揃 え て 、 リ ー ド 221 の先端部 を直角 に折 り 曲 げ る 。 第 7 図は、 第 3 図 に示 し た積層構造体 に お け る 各 リ ー ド 2 2 1 の配線ボー ド 2 4 1 への接続の、 さ ら に他の 例を示 し、 2 7 1 は中間板、 2 7 2 ほハ ン ダボール で あ る。 接続は次の順序で行 う 。 まず、 構造体 2 4 0 の リ 一 K 2 2 1 の位置と等しいピ ッ チの孔をも つ中間板 2 7 1 を 積層構造体 2 4 0 の上に載せる こ と に よ り 、 各孔の中 に リ ー ド 2 2 1 がそれぞれ入る よ う にする。
中間板 2 7 1 は少な く と も孔の内面を含めて表面層が 電気的 に絶縁さ れ た 材料の も の で あ れ ばよ い。 例 え ほ'、 中間板 2 7 1 と して、 （1 0 0 ) 面の单結晶 S iを用い、 ホ 卜工程と異方性エ ッ チ ン グ法を併用すれば、 4 角錐 体の孔を精度よ く 形成する こ と がで き る 。 表面層は酸 化を行う こ と に よ っ て絶縁状態にする こ と が可能であ る。
次に、 中間板 2 7 1 の孔の位置に、 リ ー ド 2 2 1 に埋め 込 ま れ た 八 ン ダボール 2 7 2 を形成す る 。 こ の た め に ほ、 孔にノ\ ンダボール 2 7 2 を配置し て加熱 し て も よい し、 中間板 2 7 1 の孔の位置にハ ンダを中間板 2 7 1 の裏 面か ら マスク蒸着 し、 続いて加熱して も よい。
こ の よ う に し て作 っ たハ ン ダポール 2 7 2 と 中間板 2 7 1 と が取付け ら れた構造体の、 配線ボー ド 2 4 1 上の パ ン ブ 2 4 2 への接続は、 従来多様されて い る C C B 法を 用いて行う こ と が可能であ る。 中間板 2 7 1 を用い る こ の第 7 図の構造は、 第 5 図に示し た、 リ ー ド 2 2 1 を折 り 曲げる構造 と 同様に、 第 4 図のバ ン プ 2 4 2 に リ ー ド 221 を垂直 に 埋め込む こ と が難 し い よ う な細い リ ー ド の場合 に適用 し て有効で あ る 。
第 8A図 と 第 8B図お よ び第 9A図 と 第 9B図 は 、 LSI チ ッ ブ 220 を フ ィ ル ム キ ャ リ ア 280 お よ び 285 の 形態 の チ ッ プ搭載部材 に 、 そ れ ぞれ、 搭載 し た 2 実施例を示 す 。 第 8 A図 お よ び第 8 B図 の 例 で は 、 フ ィ ル ム キ ヤ リ ァ 280 に位置合せ 用孔 283 を あ け る 。 第 9A図お よ び第 9 B図の例で は、 フ ィ ル ム キ ャ リ ア 285 に 位置合せ 用切 欠 287 を設け る 。 281 お よ び 286 は、 そ れ ぞれ、 フ ィ ルム キ ャ リ ア 280 お よ び 285 に あ け た 、 チ ッ プ 220 を 遊嵌可能 な開 口 で あ る 。 282 は L S I チ ッ プ 220 の う ち リ ー ド 221 の突設 さ れて い な い辺 よ り 、 リ ー ド 221 と 同様 に 突出 さ せ た ダ ミ ー リ ー ド で あ る 。
チ ッ プ 220 の フ ィ ル ム キ ャ リ ア 280 ま た は 285 へ の 搭載 は 、 通常 の イ ン ナ ー リ ー ド ボ ン デ ィ ン グ法 を 用 い 、 リ ー ド 221 お よ びダ ミ ー リ ー ド 282 を チ ヅ ブ 220 に接続す る こ と に よ り 行 う 。 な お、 開 口 281 ま た は 285 お よ び位置合せ用孔 283 ま た は切欠 287 は フ ィ ル ム キ ヤ リ ア ロ ール テ 一 ブ （ 図示省略） に 予め形成 さ れ て レヽ る 。 フ ィ ル ム キ ャ リ ア ロ ー ル テ ー プ は 、 チ ッ プ 220 を搭載 し た後、 図示 し た フ ィ ル ム キ ャ リ ア 280 ま た は 285 の大 き さ に 切断す る 。 そ の切断 に 際 し て は 、 リ ー ド 221 の端部 は、 第 4 図 に 示 し た よ う な配線 ボー ド 241 上の バ ン プ 242 への接続 に 必要 な長 さ 分 だ け、 フ ィ ル ム キ ャ リ ア 280 ま た は 285 の切断面か ら 突出 さ %% せ る よ う に し てお く 。
第 9 図は、 第 8A図お よび第 8B図あ る い は第 9A図お よ び第 9B図 に示 し た よ う に LSI チ ッ プ 220 を搭載 し た フ ィ ル ム キ ャ リ ア 2 & 0 ( ま た ほ 285 ) と 、 こ の フ ィ ルム キ ヤ リ ァ と ほ ぼ同 じ寸法で穴 283 ( ま た は切欠 287 ) に対応す る 箇所 に位置合せ用 の穴 （ ま た は切 欠） を形成したスベーサ 290 と を、 ボル ト 232 に フ ィ ルム キ ャ リ ア 280 ( ま た は 285 )の孔 283 ( ま たは切欠 287)お よぴスベーサ 230 の穴 （ ま た は切欠） を通 して 交互に重ね合わせ、 その積層構造の両端を固定板 231 と ナ ツ ト 233 を用いて固定する 。
本例で は、 第 3 図の粋 200 の重ね合せ の場合 と 相 違 し て、 フ ィ ルム キ ヤ リ ァ 280 (ま た は 285) と ス ベー サ 290 と を交互に重ね合わせてゆ く 。 スベーサ 290 ほ 力を加える こ と に よ り 厚みを変更可能な可塑性の材料 で構成 し、 上述し た積層構造を固定す る際に、 フ ィ ル ムキ ャ リ ア 280 ( ま た は 285 )の上の L S I チ ッ プ 220 、 その リ ー ド 221 およびダミ ー リ ー ド 282 の厚みを調整 で き る よ う に して お く 。
な お、 スぺ一サ の材料 と し て は、 先 に 述べ た よ う に、 可塑性の材料がよいが、 復元力を伴う が力を加え つづける こ と で厚みが調整可能な弾性体でも よい。 こ の明細書では、 弾性体の場合も含めて、 力を加える こ と で厚みが調整可能な性質の こ と を、 広い意眛で可塑 性と定義する 。 2S こ の実施例の積層構造 は、 第 3 図の構造 と 同様 に 、 第 4 図〜第 7 図 に 示す形態で配線ボー ド 241 上の バ ン ブ 242 へ接続す る こ と が で き る 。
以上 に 説明 し た本発明実施例 に よ れ ば、 LSI チ ッ プ を搭載 し た チ ッ ブ搭載部材を積み重ね て 固定す る こ と に よ り 三次元 LSI 実装構造体を得 る の で 、 チ ッ プ に 特 殊 な加工を施す こ と な く 電極 （ リ ー ド ） の位置出 し を 簡単 に行 え る よ う に な り 、 し た が っ て積層構造 に お け る リ 一 ド を配線ボー ド 等へ一括 し て電気的 に 接続す る こ と が容易 で あ り 、 製作工程が効率的 で あ る 。 し か も こ の積層構造で は 、 チ ブ を搭載す る枠 ま た は フ ィ ル ム キ ャ リ ア の厚さ を薄 く す る こ と に よ り 、 1 枚の LSI チ ブ に 関与す る 厚さ を そ の チ ブの厚 さ の 2 倍以下 程度 に す る こ と が可能で あ る た め、 従来の 1 チ ッ プず つ位置合せ を行 っ て配線ボー ド へ接続 し て ゆ く 方法 に 比 べ 、 LSI チ ッ プ の 間隔 を 小 さ く で き る 利点 を 有 す る 。 さ ら に加 え て 、 LSI チ ッ プ を フ ィ ルム キ ャ リ ア に 搭載す る 場合 に は、 チ ッ プ を搭載 し た フ ィ ル ム キ ヤ リ ァ を 用 い る こ と がで き る の で、 LSI チ ヅ ブ を裸の ま ま で取 り 扱 う 必要が な く 、 し た が っ て L S I チ ッ プ を傷つ け る こ と な く 、 容易 に ノヽ ン ド リ ン グ で き る 利点 も 有す る 。
ハ ン ダバ ン ブ 242 を有す る 配線板 241 に こ の配線板 241 を加熱 し な が ら 近づ け て 、 ハ ン ダノ ン ブ 242 の 中 に リ ー ド 221 を埋め込む こ と に よ り 、 LSI チ ッ プ 220 間の配線接続を行う の で 、 リ ー ド 221 をハ ン ダバ ン ブ 242 の中に埋め込む際に配線板 241 全体を均一に加熱 するのが難しい。 こ れがため、 ハ ン ダバン プ 242 の加 熱温度が配線板 241 上の ハ ン ダバ ン ブ 242 の位置 に よ っ て異なる こ と があ り 、 その結果、 適切な温度条件 での埋め込みが行われないで、 リ ー ド 221 に折れ曲 り が生じた り 、 接続部分の抵抗が高く な つ た り す る こ と があ り 、 接続の信頼性を劣化させる要因 と なる 。
さ ら に ま た 、 リ ー ド 221 と ハ ン ダ ク ン ブ 242 と の 接続 に際 し て、 両者がそ れ ぞれ設け ら れ た対向す る 面の位置合せ を行 う 場合 に、 上述 し た よ う に CCB (コ ン 卜 ロ ール ド コ ラ ブ ス ボ ン デ ィ ン グ （ Controlled Collapse Bonding) ) で行う ため に は両者の間に ノヽ一 フ ミ ラ 一を配置 し た り 、 あ る い は、 チ ッ プ搭載部材 200 と配線板 241 の両者に あ ら か じめ凹凸の機械加工 を施してお き、 両者をその凹凸に よ り 機械的 に嵌合さ せる必要があ る。 前者の方法では、 接続工程での位置 合せ精度を上げる ため に精密な位置合せ装置を要する と い う 問題点があ り 、 後者の方法では、 チ ッ ブ搭載部 材 200 と配線板 241 に精密加工を施す必要があ る と い う 問題点があ る。 ま た、 いずれの方法において も位置 合せ精度に は限界があ る 。
こ の よ う な問題点の解決を図つ た本発明の一実施例 に お け る 積層構造体を第 11図 に示す。 第 11図 に お い て、 第 4図 と 同様の箇所に は、 同一の符号を付す こ と に す る。 本例 に おいて、 301 ほ固定板 231 に対応す る 固定板であ る 。 固定板 231 は そ の寸法を チ ッ プ搭載部 200 , 210 , 280 , 285 と ほ ぼ同 じ大 き さ と し た の に 対 し て 、 こ の実施例 に お け る 固定板 301 は 、 そ の端部 301 A を チ ッ プ搭載部材 200 の端部か ら リ ー ド 221 の 先端近傍 ま で突出 さ せ る 。 そ の理 由 は 、 こ の 固定板 301 に よ り 後述の樹脂埋め込みの た め の く ぼみの壁 ( 外枠） を形成す る か ら であ る 。
第 12図 は 第 11図の A 方向矢視平面図 で あ り 、 302 は側部の固定板であ る。 側部固定板 302 は端部固定板 301 と 等 し い長さ を有 し、 し か も固定板 301 と 同様 に チ ッ プ搭載部材 200 の端部よ り も突出 さ せ る。 両固定 板 301 と 302 は ボル ト 止め等の方法で固着 さ れ、 後述 の樹脂埋め込みの外枠を構成す る。
本実施例で は、 端部固定板 301 と 側部固定板 302 に よ り 限界さ れた外枠に樹脂を流 し込んで、 第 11図お よ び第 12図 に示 し た積層構造体の リ 一 ド 221 が埋め込 ま れる よ う に す る。 こ こ で、 用い る樹脂 と して は、 種々 の有機物質が考え ら れる が、 硬化後の熱的安定性の点 か ら 、 ボ リ イ ミ ド 系の樹脂が最も好適で ある 。
こ の よ う に し て室温でポ リ イ ミ ド 樹脂の流 し込みを 行っ た後、 200 〜 400 °C程度で数 10分間のベーキ ン グ を行い、 ポ リ イ ミ ド樹脂を硬化さ せ る 。
続いて、 こ の硬化さ せ た樹脂の表面 に 、 外粋で あ る 端部固定板 301 お よ び側部固定板 302 と 共 に機械加工 、
26 を施す こ と に よ っ て樹脂の表面を平坦化 し、 第 13図お よび第 14図に示す構造を得る 。 第 13図ほ第 11図に対応 す る 断面図、 第 14図 は第 13図の A 方向矢視平面図で あ り 、 第 12図 に対応す る 。 第 13図お よ び第 14図 に お いて、 303 ほ流し込み、 硬化および平坦化を行っ て形 成された樹脂層を示す。
上述した機械加工と して は、 ま ず研削加工を行い、 続いて、 ダイ ヤモ ン ドベース 卜 等の研磨剤を用いて研 磨剤を用いて研磨機に よ り ラ ッ ピ ン グ， ポ リ シ ン グを 行う のがよいが、 加工する リ ー ド の強度、 得るべき平 坦面の平坦度に応じて ラ ッ ピ ン グ、 ポ リ シ ン グを適宜 使い分けれほ'よい。 以上の工程に よ っ て得 ら れた構造 体ほ、 第 13図お よび第 14図に示し たよ う に、 機械加工 に よ っ て樹脂層 303 の表面が平坦に な り 、 かつ リ ー ド 221 の先端の断面が一定の間隔で樹脂表面 と 同一平面 上に配置されてい る。
こ の よ う な第 13図お よび第 14図示の構造体に金属配 線を施 し た構造を第 15図 に 示す。 第 15図 に お い て、 30 は金属配線、 305 は外部取 り 出 し用の電極パ ッ ド であ る。 第 15図示の構造を形成する に は、 樹脂 303 の 表面の全面に A J^ 等の金属の堆積を行い、 さ ら に、 ホ ト リ ソグラ フ ィ お よび金属層のエ ッ チ ン グに よ っ て金 属配線 304 および電極パ ッ ド 305 のパターニ ングを同 時に行えばよい。 こ の方法に よれば、 金属配線 304 と リ 一ド 221 と の位置合せお よび金属配線加工を通常.の 、
2T ホ 卜 リ ソ グ ラ フ ィ の精度の ミ ク ロ ン オ ーダー で行 う こ と が で き る た め 、 リ ー ド 2 2 1 間 の ビ ッ チ を 小 さ く し て 高 密度 の配線 パ タ ー ン を 形成 す る こ と が可能 で あ る 。
上述 し た実施例で は、 構造体の リ ー ド 間 を埋め る 絶 緣物 と し て 、 ボ リ イ ミ ド 系の樹脂を 用 い た が、 リ ー ド の強度が弱い場合 に は 、 平坦面加工時 に 、 リ ー ド 間絶 緣物 と し て樹脂 よ り さ ら に 硬い物質を 甩い る こ と が必 要 と な る 。 こ の場合 に は、 上記絶緑物 と し て シ リ コ ン 酸化物等の無機絶緑物を用 い れ ばよ い。 こ の シ リ コ ン 酸化膜を形成す る た め に は、 C V D 法あ る い は真空蒸着 法等を 用 い る こ と が考え ら れ る が、 い わ ゆ る ス ピ ン ォ ン ガ ラ ス の方法で通常用 い ら れ て い る よ う に 、 シ リ コ ン酸化物を含む流動体を室温で外枠内 に流 し込み、 続 い て 3 0 0 〜 4 0 0 °C 程度で数 1 0分間のベ一 キ ン グ を行 う 方法を 用 い る と 、 こ の場合 に は堆積速度が速い の で、 最 も 好適で あ る 。 さ ら に ま た 、 リ ー ド 間の絶緑物 と し て 、 第 1 層 目 を ボ リ イ ミ ド 茶梅脂、 第 2 層 目 を シ リ コ ン 酸化膜 と す る 等 の 多層構造 と し て も 差 し つ か え な い
ま た 、 上述の実施例で は 、 L S I チ ッ プか ら の リ ー ド 間 を相互接続す る 金属配線が一層 の場合 に つ い て示 し た が、 通常の L S I あ る い は ブ リ ン ト 配線板の製造 プ ロ セ ス に お い て行わ れ て い る よ う に 、 金属配線層形成、 絶縁層形成お よ びス ル ー ホ ール加工を交互 に 繰 り 返 し .
28 行う こ と に よ っ て、 目的の機能に応じ た多層配線層を 形成する こ と も で き る 。
さ ら に、 上述の実施例では、 L S I チ ッ プか ら の リ ー ド間を相互接続する金属配線層を形成する の に 、 金属 の堆積、 ホ 卜 リ ソグ ラ フ ィ お よび金属層のエ ツ チ ング を行う 方法を示したが、 金属配線層 と逆パ タ ー ン のマ スク を リ ー ド のノ タ ー ン に対してマスク合せを行っ て か ら 、 こ の マス ク を介 し て金属の堆積 を行 う こ と に よ っ て金属配線層を形成する こ と も可能であ る。 た だ し、 こ の方法ほ先に示したホ ト リ ソグラ フ ィ に よ る方 法に比べて、 マスク合せ精度、 配線形成精度 と も に劣 り 、 数 1 0ミ ク ロ ン のオーダ一であ る ため、 リ ー ド間の ピ ッ チが大き く 、 低密度の配線で も充分な場合のみ用 いる こ と がで き る 。
以上説明 し た よ う に、 本実施例に よれば、 リ ー ド と 配線金属と の接続は、 ハ ン ダバン プ等を用い た加熱に よ る接続ではな く 、 リ ー ド を絶緣物で補強 し、 その絶 緣物 と 同一面上の リ一ド断面へ配線金属を堆積す る こ と に よ る直接接続であ る ため、 リ ー ド が接続時に折れ 曲がる こ と がな く 、 接続信頼性が高い。 さ ら に ま た、 リ ー ド と配線金属と の位置合せ は、 配線金属のホ 卜 リ ソ グラ フ ィ での位置合せ、 あ る い は、 配線金属の堆積 用マス ク の位置合せ、 すなわ ち 、 配線金属側か ら の光 学的な位置合せ に よ る方法で行う こ と がで き る ので、 特に高級な位置合せ装置あ る い はチ ッ ブ搭載部材等の .
29 精密加工 ほ必要 と せ ず に 、 高精度 な位置合せ が可能で あ る 。 従 っ て 、 本実施例で は 、 高密度配線の形成が容 易で あ る 。
上述 し た よ う に 、 チ ッ プ搭載部材 と し て セ ラ ミ ッ ク ス な ど の粋を 用 い る場合 （ 第 3 図 ） に は、 そ の形状を 寸法精度高 く 形成す る こ と がで き る も の の、 そ の コ ス ト は 高 く な る 。 他方、 フ ィ ル ム キ ャ リ ア と 弾性体 ス ベーサ と を交互 に積層す る 場合 （ 第 1 0図） に は 3 次元 構造の厚 さ を薄 く で き 、 かつ コ ス ト は安い もの の、 そ の重ね合わ せ方向の厚 さ を一定 に 保つ こ と は難 し か つ た。
こ の点 に 鑑みて、 フ ィ ルム キ ャ リ ア と 弾性体スベー サ と を交互 に積層す る 場合 に 、 そ の厚 さ を高精度 に定 め る こ と の で き る 実施例を以下 に 説明す る 。
以下 に 述べ る 本発明の実施例 に お い て積層 さ れ る半 導体装置チ ッ プ、 た と え ば I Cチ ヅ ブ を搭載 し た フ ィ ル ム キ ャ リ ア の一例を第 1 6 A 図 お よ び第 1 6 B 図 に 示す。
第 1 6 A 図 お よ び第 1 6 B 図 に お い て 、 1 は ボ リ イ ミ ド ， ガ ラ ス エ ポ キ シ あ る レヽ は B Tレ ジ ン に よ る た と え ば 厚 さ 1 3 5 μ m の フ ィ ルム キ ャ リ ア 、 1 0は I Cチ 、ジ ブ で あ る 。 フ ィ ル ム キ ャ リ ア 1 に は 、 I Cチ ッ プ 1 0を遊嵌す る デバ イ ス 開 口 1 1お よ び位置合せ穴 1 2を あ ら か じ め形成 し て お き 、 さ ら に 外部接続 リ ー ド 1 3お よ びダ ミ ー リ 一 ド 1 4を も あ ら か じ め ノぺ タ ー ン 形成 し て お く 。 こ れ ら リ ー ド 1 3お よ び 1 4は た と え ば厚 さ 1 3 5 m の銅 リ ー ド ,
30 と する。 外部接続 リ 一 ド 1 3ほ I Cチ ッ ブ 1 0の 1 辺にのみ 接続す る の で は な く 、 複数辺 に接続 し て も よ く 、 ま た 、 リ ー ド 1 3は フ ィ ル ム キ ヤ リ ァ の 1 辺か ら突出させ る のみで な く 、 他の辺か ら 取 り 出す よ う に し て も よ レヽ ο
I Gチ ヅ ブ 1 0と フ ィ ル ム キ ヤ リ ァ 1 上の リ ー ド 1 3お よ び 1 4と を、 I Gチ ッ ブ 1 0上の金バ ン プ と リ 一 ド 1 3お よ び 1 4と の熱圧着に よ る通常のイ ン ナ一 リ ー ド ボ ンデ ィ ン グ法で接続 し、 I Cチ ッ ブ 1 0を開口 1 1に入れ た と き に リ ー ド 1 3およぴ 1 4に よ り I Cチ ッ ブ 1 0を フ ィ ルム キ ヤ リ ァ 1 に支持し、 および外部接続 リ ー ド 1 3に よ っ て チ ッ ブ を重ね合せ た後 に外部 と の電気信号の入出力 を行 う 。 ダ ミ ー リ ー ド 1 4は I Cチ ブ 1 0と フ ィ ル ム キ ヤ リ ァ 1 と の間の接続固定用 の も の で あ る 。 位置合せ穴 1 2 は、 後述する弾性体薄膜と の重ね合せおよび最終的 に 行う I Gチ ヅ ブ 1 0の重ね合わせの位置合せの ため に用い る。
次に、 フ ィ ルム キ ャ リ ア 1 と積層する際に I Cチ ッ プ 1 0の厚さ に対する スベーサお よび厚さ補正用スベーサ と しての第 1 の可塑性薄膜、 た と え ば熱可塑性ゴム の よ う な熱可塑性弾性体薄膜の一例を第 1 7 A 図お よび第 1 7 B 図に示す。
こ こ で、 2 は第 1 の熱可塑性弾性体薄膜であ り 、 こ の薄膜 2 に は、 位置合せ穴 2 1お よびデバイ ス受容開口 2 2をあ らか じめあ けて お く 。 こ の第 1 の熱可塑性弾性 体薄膜 2 の外寸は、 後述す る フ ィ ルム キ ャ リ ア 1 と の 重ね合せ圧縮時のつぶれを考慮 し て、 フ ィ ルム キ ヤ リ ァ 1 に比較 し て若干小さ め に定め て お く も の と す る。 同様な理由か ら、 第 1 の熱可塑性弾性体薄膜 2 の位置 合せ穴 21お よ びデバイ ス開口 22は、 フ ィ ル ム キ ヤ リ ァ 1 の位置合せ穴 12お よ びデバイ ス開口 11に比 し て若干 大き め に形成 し て お く も の と す る 。
第 18A 図お よ び第 18B 図は フ ィ ル ム キ ヤ リ ァ 1 お よ び第 1 の熱可塑性弾性体薄膜 2 と 重ね合せ る 際の厚さ 補正用スベーサ お よ び I Cチ ッ プ 1 Qの底面を絶縁す る た め の絶緣層 と し て の第 2 の可塑性薄膜、 た と え ば熱 可塑性 ゴ ム の よ う な熱可塑性弾性体薄膜の一例を示 す。
こ こ で、 3 は第 2 の熱可塑性弾性体薄膜、 31は こ の 薄膜 3 に あ け た位置合せ穴であ る。 以上 に示 し た I C チ ッ プ付 フ ィ ル ム キ ャ リ ア 1 、 第 1 の熱可塑性弾性体 薄膜 2 お よ び第 2 の熱可塑性弾性体薄膜 3 を重ね合 せ て 圧縮す る た め の治具の一例 を第 19 A 図 お よ び第 19 B 図、 お よ び第 20A 図 ， 第 20 B 図 お よ び第 20 C 図 に示す。
第 19A 図お よ び第 19 B 図は蓋部の治具を示 し、 こ こ で、 4 は治具 と し て の蓋であ り 、 こ の蓋 4 に は位置合 せ穴 41をあ けて お く 。 第 20A 図 ， 第 20B 図お よ び第 20 C 図はべ一ス部の治具を示 し、 こ こ で 5 は治具 と し て のベース で あ り 、 こ の'ベース 5 に は位置合せの た め 、
32 の棒 51を突設する と共に、 一方の対向端部の各々 に は 突起 52を設ける。 治具ベース 5 の棒 51を蓋治具 4 の穴 41に揷入で き る よ う に、 穴 41の径は棒 51の外形よ り も 若干大き く し て お く 。
次に、 こ れら治具 4 お よび 5 を用いて、 I Gチ ッ プ付 フ ィ ルム キ ャ リ ア 1 、 第 1 の熱可塑性弾性体薄膜 2 お よ び第 2 の熱可塑性 ^性体薄膜 3 を重ね合せ て基本 单位を形成す る 工程 に つ い て第 21図 を参照 し て説明 する。
こ れ ら部材 3， 2 お よ び 1 を そ れ ぞれ の位置合せ穴 31,21 および 12にベース治具 5 の棒 51を こ の順序で揷 入して こ れら穴 12 , 21 および 31を一致させて部材 1, 2 および 3 を重ね合せ、 さ ら に蓋治具 4 の穴 41を棒 51に 挿入し た状態を第 21図に示す。 こ の状態で は、 フ ィ ル ム キ ヤ リ ァ 1 と第 1 お よび第 2 の熱可塑性弾性体薄膜 2 お よ び 3 と を重ね合せ た厚み （以下、 総厚 と称す る） に比べて、 ベース治具 5 の突起 52の高さ を、 若干 低く 設定してお き、 後述する よ う に積層 し た部材 1 〜 3 を突起 52の高さ ま で圧縮で き る よ う に してお く 。
こ の よ う に し て 第 21図 の 配置 を 形成 し た 後、 こ の配置全体を加熱 し、 その加熱状態の下で治具 4 と 5 と の間に圧力を加え る こ と に よ っ て、 第 1 お よび第 2 の熱可塑性弾性体薄膜 2 お よび 3 をつぶす こ と に よ り その膜厚を縮少させ て総厚を突起 52の高さ に等し く す る。 こ の圧縮工程の後、 圧縮 さ れ た配置全体を 室温 ま で 冷却 し 、 っ レ、 で治具 4 お よ び 5 を取 り 除 く こ と に よ つ て 、 第 22図 に示す よ う に 、 総厚が突起 52の高 さ に 等 し い I Cチ ウ ブ搭載構造を I Cチ ツ ブの重ね合せ の基本単位 と し て得 る 。 本例で は、 弾性体薄膜 2 お よ び 3 に よ り 総厚を補正す る こ と が で き 、 こ れ ら 薄膜 2 お よ び 3 の 厚さ を そ れ ぞれ 500 μ m お よ び 300 μ m と し た と き に 総厚を 850 n m と す る こ と が で き た 。
な お、 上述 し た実施例 に お い て説明 し た第 1 の熱可 塑性弾性体薄膜 2 は、 第 23図 に 示す よ う に 、 I Cチ ッ プ 10の厚さ と フ ィ ル ム キ ヤ リ ァ 1 の厚 さ と が ほ ぼ等 し レ、 場合 に は、 省略す る こ と が可能で あ る 。
I Cチ ヅ ブ 10を フ ィ ル ム キ ヤ リ ァ 1 上 の リ ー ド 13お よ び 14の みで充分 に 固定で き 、 かつ I Cチ ッ ブ 10の裏面の 絶緑が空間的 な絶緑のみ で十分 な場合 に は、 第 24図 に 示す よ う に 、 I Cチ ウ ブ 10に比べ て充分厚い第 1 の熱可 塑性弾性体薄膜 2 を 用 い る の みで、 第 2 の熱可塑性弾 性体薄膜 3 を省略す る こ と が で き る 。
な お、 上述の各種位置合せ穴 12 , 21お よ び 31の代わ り に 切欠 き を設 け て も よ く 、 要 は位置合せ棒 を挿通で き る 位置合せ開 口 で あ れ ばそ の形態 は問わ な い。
以上の第 23図 ま た は第 24図 に 示 し た I Cチ ッ ブ搭載構 造で は 、 上述 し た よ う に そ の総厚 を I Cチ ッ ブ 10の厚み (0.5111111程度 ） と 同程度の 0.8mm 程度 に す る こ と が可能 で あ る が、 ICチ ッ プの厚さ を さ ら に 薄 く す る こ と に よ .
34 り 、 こ の構造の厚さを 0 . 5 m m 程度に ま で薄 く する こ と がで き る 。
な お、 上述 し た可塑性薄膜 2 お よ び 3 は、 熱や圧 力を加える こ と に よ つ て変形する絶緑材料であ つ て、 必ず し も弾性材料であ る必要はないが、 フ ィ ルム キ ヤ リ ア ί と は接着しやす く 、 かつ圧縮治具 4 お よび 5 と は圧縮後に離れやすい性質の絶緣材料であ る こ と が必 要であ り 、 た と えばポ リ オ レ フ イ ン系エラ ス 卜 マーの よ う な熱可塑性弾性体が好適であ る。 しか し、 かかる 薄膜 2 お よび 3 の材料は こ れのみ に限定されない。
以上のよ う に し て得た I Cチ ブ搭載構造を重ね合せ て 3 次元的 に配線接続し た構造の一例を第 2 5図〜第 2 7 図に示す。
こ こ で、 6 は端部固定板、 6 1は こ の板 6 に取 り 付け た位置合せ棒であ る。 7 ほ側部固定板、 7 1は側部固定 板 7 の側面に設けたボ ン デ ィ ン グバ ッ ド 、 7 2ほ側部固 定板 7 に埋め込んだ外部接続用の ソ ケ ッ ト 、 8 は基本 单位の積層方向、 すなわ ち フ ィ ルム キ ャ リ ア 1 の主面 と直交する面に沿っ て配置された絶縁層、 8 1は絶緣層 8 の表面に設けたボ ンデ ィ ン グパ ッ ド 、 8 2は絶縁層 8 の表面に フ ォ ト リ ソ グラ フ やマスク蒸着を用いて設け た配線層、 9 はボ ン デ ィ ン グパ ッ ド 7 1と 8 1と を接続す る ボン デ ィ ン グワ イ ヤ であ る 。
こ の構造を得る ため に は、 まず、 第 2 5図に示す よ う に、 I Cチ ッ プ搭載構造を、 フ ィ ルム キ ャ リ ア 1 お よ び 薄膜 2 お よ び 3 の各位置合せ穴 1 2 , 2 1お よ び 3 1に 位置 合せ棒 6 1を通す こ と に よ っ て フ ィ ル ム キ ヤ リ ァ 1 の外 部 接続 リ ー ド 1 3が 、 基本単位 の 積層方向 、 す な わ ち フ ィ ル ム キ ャ リ ア 1 の主面 と 直交す る 面、 す な わ ち 絶 緑層 8 の側 に 配置さ れ る よ う に し て重ね合せ、 得 ら れ た積層構造の両端を端部固定板 6 で固定す る 。
こ こ で 、 1 6個の基本単位を積層 し た結果、 フ ィ ル ム キ ヤ リ ァ 1 の位置合せ穴 に よ る リ ー ド 位置合せ精度 と し て ± 2 0 m 、 積層 ピ ッ チ精度 と し て ± 3 0 ^ m が得 ら れ た。
さ ら に 、 第 2 6図 に 示す よ う に 、 側部固定板 7 を端部 固定板 6 に 固定 し、 つ い で端部固定板 6 と 側部固定板 7 と で囲 ま れ た く ぼみ部分 に 外部接続 リ ー ド 1 3を含む よ う に ポ リ イ ミ ド 系樹脂な どの絶縁体を流 し込む。 こ の絶縁体が硬化 し て か ら 、 そ の絶縁体を リ ー ド 1 3と 共 に研磨す る こ と に よ り 、 リ ー ド 1 3の端面 と 同一平面上 に あ る よ う な平坦 な絶緣層 8 を得 る 。
な お、 絶縁層 8 と し て樹脂 よ り 硬い材料が必要な場 合 に は 、 シ リ コ ン 酸化物 な ど の 無機絶縁物 の 膜 を 、 C V D 法や真空蒸着法で形成 し た り 、 あ る い は シ リ コ ン 酸化物を含む流動体を流 し込み、 つ い でべ一キ ン グ を 行 っ て硬化 さ せ る こ と で形成 さ せ る こ と が で き る 。
つ ぎ に リ 一 ド 1 3の端面の接続の た め の配線層 8 2お よ びボ ン デ ィ ン グパ ッ ド 8 1を絶縁層 8 の上 に ホ ト リ ソ グ ラ フ ィ お よ び エ ッ チ ン グ に よ り 形成す る 。 、
36
—方、 ボン デ ィ ン グパ ッ ド 7 1と 8 1と の間を ボ ン デ ィ ングワ イ ヤ 9 に よ り 接続する こ と に よ り 、 側部固定板 7 の外部接続用の ソ ケ ッ ト 7 2をボ ン デ ィ ン グパ ッ ド 8 1 と接続する。 こ れ に よ つ て積層さ れた I Cチ ッ プ と 外部 接続用の ソ ケ ッ ト 7 2と の間の電気接続がすべて完了す る。
以上の よ う に して得た配線接続構造に内部保護の た めの力パーを取 り 付けて完成 し た 3 次元実装構造の外 観例を第 2 7図に示す。 .
こ こ で、 9 0は底板、 9 1は上蓋であ り 、 こ れ ら カ バ一 部材 9 0および 9 1に よ り 3 次元実装構造の露出面、 すな わ ち絶縁層 8 およびこ の層 8 と は反対側の面を覆 う 。 なお、 上蓋 9 1は、 その取 り 付け時に ボンデ ィ ングパ ヅ ド 7 1および 8 1と ボンデ ィ ングワ イ ヤ 9 を傷つ けぬよ う に、 内部 に空間が設け ら れてい る。
以上に示し た構造において、 た と えば 2 5 6 キロ ビ ヅ 卜 のメ モ リ チ ッ ブを 6 4個積層する こ と に よ つ て、 2 Mバ ィ ト の固体メ モ リ をわずか 4 0 m m程度の厚さ のデバィ ス と し て実現する こ と がで き る 。 こ の こ と は、 通常は磁 気デ ィ スク ゃ磁気テープな どの記録媒体で行われてい る フ ア イ ル記憶装置を固体メ モ リ で構成でき る こ と を 意味する。
以上説明 し たよ う に、 本凳明では、 フ ィ ルム キ ヤ リ ァ と熱可塑性弾性体薄膜と を重ね合せて加熱圧縮を行 う こ と に よ っ て、 積層の基本単位の高精度の厚み出 し 、
S7 を行 う の で 、 積層時の リ ー ド 位置合せ が正確 に 行 え る。 しか し、 積層数が増加す る か、 あ る い は高密度の 積層を行 う 場合 に 、 積層基本単位の累積誤差が問題 と な っ て く る場合があ る。 因み に 、 積層基本単位の厚み を d 、 その誤差を A d と す る と 、 n 層の積層の場合の 厚み ほ n d 土 n A d と な る。 積層時の 土 n A d の誤差 が許さ れない場合、 熱可塑性弾性体の弾性効果を利用 して、 次の よ う な方法で累積誤差 （ ± n A d ) を防止 す る こ と が で き る 。 ま ず、 基本単位を作製す る と き に、 そ の最大誤差厶 d max を見込ん で 目 標の厚さ d よ り 、 そ の分 だ け厚め に 基本単位 を作製す る 。 す な わ ち 、 基本単位の厚み を （ d + 厶 d max ) 土 厶 d と す る 。
こ の よ う な基本単位を n 層積層 し、 そ の積層構造の 両端を固定板に よ っ て固定す る と き に、 積層基本単位 の熱可塑性弾性体の弾性効果を利用 し て 、 こ の積層構 造全体を若干押 しつぶす よ う に し て固定板間の距離を n d と す る 。 こ の よ う に す る こ と に よ っ て 、 全て の基 本単位は、 各厚みが 0 〜 2厶 d m a Xだ け薄 く な り 、 n 層 積層時の総厚を n d にす る こ と が で き る 。 こ れ に よ れ ば、 積層 に よ る 累積誤差を防止で き 、 以て正確な リ ー ド位置合せが可能 と な る。
次に、 上述 し た本発明の ICチ ッ プ搭載構造に おいて チ ッ ブか ら の発熱を放熱す る こ と がで き る よ う に構成 し た本発明の実施例に つい て説明す る 。 .
38 第 28A 図お ょぴ第 28B 図はメ モ リ チ ッ プの よ う に IC チ ヅ ブの 4辺に外部接続のパ ン ブを設けた場合に本発 明を適用 した実施例を示し、 こ れ ら 4 辺のパ ン ブ に外 部接続リ ー ド 13を接続し た例であ る。 こ こ で 、 フ ィ ル ム キ ャ リ ア 1 に は、 外部接続 リ ー ド 13に加えて、 チ ッ ブ 10を配置す る デバイ ス 開口 11の位置す る に対応 し て、 チ ヅ ブ 10よ り も小さい面積の た と えばほぼ四角形 状の熱伝導部 100 と、 こ の熱伝導部 100 をデ バ イ ス開 口 11に対して支持す る よ う 熱伝導部 1QQ の各辺か ら突 出する脚 101 、 フ ィ ル ム キ ヤ リ ァ 1 の緣部を越え て延 在する放熱部 102 お よび熱伝導部 100 と放熱部 102 と を接続する熱伝導部 103 を も、 外部接続 リ ー ド 13のパ タ ー ン形成 と 同時に銅箔よ り 形成す る 。 す なわ ち 、 フ ィ ルム キ ヤ リ ァ 1 上にデバイ ス開口 11お よび穴 12を あ けてか ら銅箔を被着させ、 その銅箔に対して、 リ ー ド 13および上述した部分 100 〜 103 についてのパタ ー ン を形成する。
I Gチ ッ プ 10と フ ィ ル ム キ ヤ リ ァ 1 の リ ー ド 13と の接 続ほ上述し た よ う にイ ン ナー リ ー ド ボ ンデ ィ ング法で 行う こ と がで き る 。 I Cチ ッ プ 10と 熱伝導部 100 と は、 I Gチ ッ ブ 10に さ ら に付加 したノ ン プ と熱伝導部 1 Q 0 の 銅箔と をイ ン ナー リ ー ド ボン デ ィ ング法に よ る熱圧着 で接続した り 、 熱伝導率の高い接着剤で接続する こ と ができ る。 なお、 I Gチ ッ :' 10と 熱伝導部 100 と は、 積 層された状態では圧接されてお り 、 上述の よ う に接続 、
39 し な く て も熱は伝達さ れる。 次に上述 し た治具 4 お よ び 5 を用いて、 第 28A 図に示 し た放熱用銅箔パ タ ー ン を有す る フ ィ ル ム キ ャ リ ア 1 を、 第 28B 図 に示す よ う に、 熱可塑性弾性体薄膜 2 お よ び 3 と 共に一体化 し て I Cチ ッ プ搭載構造を形成す る。 こ の I Cチ ッ プ搭載構造 を、 第 25図に示 し た よ う に積層 し、 第 29図 に示す よ う に 、 端部固定板 6 と 熱伝導率の高い金属な ど に よ る側 部固定板 107 と に よ り 固定す る。 こ の側部固定板 107 は上述 し た放熱部 102 を嵌合す る細い搆 108 を有 し、 放熱部 102 か ら の熱を受けて外部 に放熱す る放熱板 と し て も作用す る。
第 30図は第 16 A 図に示 し た よ う に I Cチ ッ ブ 10の 1 辺 の み に外部接続 リ ー ド 13を接続す る場合の冷却構造を 示す。 こ の実施例で は、 フ ィ ル ム キ ャ リ ア 1 上 に デバ イ ス開口 11お よ び位置合せ穴 12を あ けてか ら 、 リ ー ド 13と 共に 、 I Cチ ブ 10お よ びデバイ ス開口 11の大部分 を覆い、 かつ フ ィ ル ム キ ャ リ ア 1 の緣部を越え て延在 す る放熱用パ タ ー ン 110 を も銅箔か ら形成す る。
な お 、 こ の ノ タ ー ン 110 の う ち 、 穴 12に対応す る個 所は穴パ タ ー ン と し て お く 。
第 31図は金属板 に よ る放熱構造の実施例を示 し、 本 例で は、 第 1 お よ び第 2 熱可塑性弾性体薄膜 2 と 3 と の間 に放熱用金属板 120 を介挿す る。
第 31図に示 し た よ う に構成さ れた I Cチ ブ搭載構造 を、 第 32図 に示す よ う に積層 し、 端部固定板 6 と 、 拎 媒通路 1 2 1 を有す る 側部固定板 1 2 2 と に よ り 固定す る。 こ の側部固定板 1 2 2 は熱伝導率の高い材料で形成 し、 上述した放熱板 1 2 0 の端部を嵌合す る細い溝 1 2 3 を有し、 金属板 1 2 0 か ら の熱を受けて通路 1 2 1 流れ る泠媒と熱交換する 。
以上説明 し たよ う に、 本実施例に よれば、 半導体装 置チ ヅ ブ搭載構造 に お い て 、 精密加工を施 し た セ ラ ミ ッ ク等の高価なチ ッ プ搭載体を必要と せず、 フ ィ ル ム キ ヤ リ ァ と熱可塑性弾性体薄膜 と の積層構造を加熱 圧縮する こ と に よ っ て厚みを一定と な し たチ ッ プ搭載 構造を構成する こ と がで き る た め、 こ の構造を基本单 位と して重ね合せた構造に おいて は、 電気信号の入出 力用 の ！ 一 ド の取出 し位置を揃え る こ と が容易 で あ る。 その結果、 リ ー ド間の配線接続に よ っ て 3 次元的 な半導体装置の実装構造を精度高く 、 安価にかつ確実 に提供で き る 。
レかも、 本癸明で は、 半導体装置チ ッ プの発熱を 3 次元実装置構造の外部に放熱する こ と がで き る ので、 実装密度をチ ッ プの厚さ に応 じて高く 定めて も、 半導 体装置チ ッ ブの温度が高く なる おそれがない。
本発明で用い る可塑性薄膜に よ る スベーサ は半導体 装置チ ッ ブ間の絶縁と半導体装置チ ッ ブの厚み補正の ため に甩い ら れる ので、 その厚みは、 チ ッ プ厚に比べ て充分薄く す る こ と がで き る 。 し た が っ て、 基本単位 の積層ピ ッ チをチ ッ ブ 'の厚みよ り 僅か に厚い程度に す る こ と がで き る た め、 高密度の実装が可能で あ る 。 さ ら に ま た 、 積層構造形成の際 に 、 基本単位の特殊 な位置合せ は必要 と せ ず、 単 な る 機械的位置合せ で行 え る の で、 自動化 に よ る量産が可能で あ る 。
な お、 可塑性絶縁材料が弾性体で あ る と き に は、 た と え各基本単位の厚 さ に ば ら つ き が あ っ て も 、 基本单 位を積層 し た積層構造 に お い て 、 そ の厚 さ 方向 に 力 を 加 え て 固定す る こ と に よ り 、 積層構造全体の厚 さ を所 定の厚 さ に調整す る こ と も で き る 。
し か も ま た、 積層構造の配線接続を一括 し て行 う こ と が で き 、 し か も 特殊 な精密加工を必要 と し な い廉価 な材料を 用 い る こ と がで き る の で、 実装が低 コ ス 卜 で 行 え る 。 特 に 、 多数チ ッ プ を収容 し た と き に チ ッ プ あ た り の実装 コ ス 卜 が著 し く 低下す る 。 産業上の利用可能性 チ ッ ブ を搭載 し た チ ッ ブ搭載部材 を積み重ね て固定 す る こ と に よ り 3 次元 L S I 実装構造体 を 得 る の で 、 チ ッ プ に 特殊 な加工を施す こ と な く 電極 （ リ ー ド ） の 位置出 し を簡単 に 行 え る よ う に な り 、 し た が っ て積層 構造 に お け る リ ー ド を配線 ボー ド 等へ一括 して電気的 に接続す る こ と が容易 で あ り 、 製作工程が効率的 で あ る 。
本発明で は、 チ ブ 自 体 に は特殊 な加工 を施す必要 .
42 が な く 、 従来 の チ ッ プ を そ の ま ま 用 い る こ と が で き る。 しかも、 積層の位置合せは、 チ ッ プ搭載部材お よ び固定板に設けた位置合せ穴で行う ので、 精度の高い 確実な位置合せを行う こ と がで き る 。 さ ら に加えて、 本発明に よ り 得られる構造では、 その積層方向の厚さ を小 さ く で き る の で 、 実装密度を高め る こ と がで き る 。
チ ッ ブ を フ ィ ル ム キ ヤ リ ァ に 搭載す る 場合 に は、 チ ヅ ブを搭載し た フ ィ ル ム キ ヤ リ ァ を用い る こ と がで き る ので、 L S I チ ッ プを裸の ま ま で取 り 扱 う 必要がな く 、 したがっ て L S I チ ヅ ブを傷つ ける こ と な く 、 容易 に ノ \ ン ド リ ン グ で き る 。
本発明 において、 フ ィ ル ム キ ャ リ ア と熱可塑性弾性 体薄膜と の積層構造を加熱圧縮する こ と に よ つ て厚み を一定と な し たチ ッ ブ搭載構造を構成する場合に は、 厚さが精度よ く 一定に定め ら れてい る ので、 こ の構造 を基本単位と し て積層 し、 そ の積層構造の基本単位の 積層方向、 すなわ ち フ ィ ル ム キ ャ リ ア 1 の主面と 直交 する面か ら外部接続 リ ー ド を取 り 出す こ と に よ り 、 そ の直交する面上か ら ほ リ ー ド が位置精度よ く 取 り 出さ れる。 し たがっ て、 その面上に絶縁層を形成 し、 その 絶縁層上に配線パタ ーン を配置する こ と に よ り 、 3 次 元的な半導体装置の実装構造を精度高く 、 安価にかつ 確実に提供で き る。
しかも、 本発明では、 半導体装置チ ッ プの癸熱を 3 « P86/00065
43 次元実装置構造の外部 に放熱す る こ と がで き る の で 、 実装密度を チ ッ プの厚さ に応 じ て高 く 定めて も、 半導 体装置チ ウ ブの温度が高 く な る おそ れがない。
本発明 に おいて、 積層さ れた チ ッ ブの各 リ ー ド 間の 空間を絶縁物 に よ っ て埋め込み、 そ の絶緣物 と リ ー ド 断面 と を基本単位の積層方向、 す なわ ち フ ィ ル ム キ ヤ リ ァ 1 の主面 と 直交す る面 に露出さ せ て か ら金属配線 パ タ ー ン を形成す る場合に は、 リ ー ド 間は絶緣物 に よ り 周囲が覆われて い る ため、 接続時等で折れ曲 る こ と がな く 、 接続信頼性が高い。
リ ー ド と 配線金属 と の間の接続は、 ハ ン ダバ ン ブ等 を用い た加熱に よ る接続で は な く 、 絶縁物で補強さ れ た リ 一 ド先端断面への絶緣物上での配線金属の堆積に . よ る直接接続であ る ため、 接続信頼性が高い。 リ ー ド と 配線金属 と の位置合せ は、 配線金属の ホ 卜 グ ラ フ ィ での位置合せ、 あ る い は配線金属の堆積用 マ ス ク の位 置合せ、 す なわ ち配線金属側か ら の光学的 な位置合せ に よ り 行 う の で 、 特 に 高級 な位置合せ装置あ る い は チ ッ プ搭載部材等の精密加工は必要 と せず に 、 高精度 な位置合せが可能であ る。 従 っ て、 高密度配線の形成 が容易 に可能であ る。
こ の よ う に 、 本発明 に よ っ て 、 多数の半導体装置 チ ッ プを 1 つのパ ッ ケー ジ内に収め ら れ る低 コ ス ト な 高密度実装が可能 と な る ため、 た と え ばメ ガバイ ト 級 の メ モ リ をわずか 4 0 ra m程度の厚みのパ ケー ジ内 に収 ,
44 容す る こ と が で き 、 今ま で磁気デ ィ ス ク や磁気テー ブ な どの記憶媒体を 用 い て い た各種の記憶装置をか か る 固体メ モ リ で置 き換え る こ と が で き る 。 ま た 、
R A M , R 0 M , C P U , 周辺 I Cチ ヅ ブ を複合 し て 1 つ の パ ヅ ケージ内に収容する こ と に よ っ て、 こ れ ま でボー ド上 に搭載されていた計算機を 1 パ ッ ケージ化する こ と が で き る 。

Claims

請 求 の 範 囲 l . 半導体装置を収容 し た半導体装置チ ッ ブ と 、
前記半導体装置チ ッ ブを遊嵌さ せ た デバイ ス開口 お よ び位置合せ開口 を有す る チ ッ ブ搭載部材で あ っ て、 そ の一方の主面上 に は前記半導体装置チ ッ ブ と 接続さ れた リ ー ド を設け、 該 リ ー ド に前 半導体装置チ ッ プ を連接、 保持 し た チ ッ プ搭載部材 と 、
前記位置合せ開口 と 整列す る位置合せ開口 を有 し、 該チ ッ ブ搭載部材の他方の主面に固着 さ れ た可塑性絶 緣材料層 と
を具え た こ と を特徴 と す る半導体装置チ ッ ブ 3 次元実 装構造用基本単位。
2 . 請求の範囲第 1 項記載の基本単位 に お い て 、
前記半導体装置チ ッ プ と 接触 し、 かつ前記チ ッ プ搭 載部材ょ り も 外方 に延在 し た熱伝導層 を具え た こ と を 特徴 と す る半導体装置チ ッ ブ 3 次元実装構造用基本单 位。
3 . 請求の範囲第 1 項ま た は第 2 項 に記載の基本単位 に お レヽ て 、
前記可塑性絶縁材料層 は、 前記半導体装置チ ヅ ブを 遊嵌さ せ た開口 を有 し、 前記チ ッ プ搭載部材の前記他 方の主面 に 固着 さ れ た第 1 の可塑性絶緑材料層 と 、 4 & 該第 1 の可塑性絶縁材料層 と 固着された第 2 の可塑 性絶縁材料層 と
を具え た こ と を特徴 と する半導体装置チ ッ ブ 3 次元実 装構造用基本単位。
4 . 請求の範囲第 1 項記載の基本単位 に おいて、
前記可塑性絶縁材料層は、 前記半導体装置チ ッ プを 遊嵌させた開口 を有し、 前記チ ッ プ搭載部材の前記他 方の主面 に 固着 ざ れ た こ と を特徴 と す る 半導体装置 チ ッ ブ 3 次元実装構造用基本単位。
5 . 請泶の範囲第 2 項記載の基本単位に おいて、
前記熱伝導層は前記チ ッ ブ搭載部材の前記一方の主 面上 に配置さ れてい る こ と を特徴 と す る 半導体装置 チ ッ ブ 3 次元実装構造用基本単位。
6 - 請求の範囲第 3 項記載の基本単位に お い て、
前記第 1 お よび第 2 可塑性絶縁材料層の間に前記半 導体装置チ ッ プと接触 し、 かつ前記チ ッ プ搭載部材ょ り も外方に延在した熱伝導層を介揷し た こ と を特徴 と する半導体装置チ ッ ブ 3 次元実装構造用基本単位。
7 . 請求の範囲第 1 項記載の基本単位に お いて、
前記チ ッ ブ搭載部材は フ ィ ルム キ リ ァ であ る こ と を特徴 と する半導体装置チ ッ ブ 3 次元実装構造用基本 単位。
8 . 半導体装置を収容 し た半導体装置チ ッ プを遊嵌さ せ たデバイ ス開口 お よ び位置合せ開口 を有す る薄板状 のチ ッ プ搭載部材であ っ て、 そ の一方の主面上 に は前 記半導体装置チ ッ プ と 接続さ れ た リ ー ド を電気的 に絶 縁状態で設け、 該 リ ー ド に前記半導体装置チ ッ プを連 接、 保持 し た チ ッ プ搭載部材を複数個積層 し、 前記位 置合せ 開 口 に 位置合せ棒 を貫通 さ せ た積層構造 と な し 、 前記 リ ー ド の う ち の外部接続用 リ ー ド が前記積層 構造の、 そ の積層方向 と 直交す る少な く と も 1 つの面 に配置さ れる よ う に な し た積層構造 と 、
該積層構造の前記面に露出 し てい る前記外部接続用 リ 一 ド を前記面の方向 に おいて電気的 に接続す る導電 パ タ ー ン を有す る配線部材 と
を具え た こ と を特徴 と す る半導体装置チ ツ ブ 3 次元実 装構造。
9 . 請求の範囲第 8 項記載の半導体装置チ ッ プ 3 次元 実装構造に おいて、
前記配線部材 は前記導電パ タ ー ン を有す る 配線 ボ — ド で あ り 、 前記導電パ タ ー ン に 配置 さ れ た ノ ン ブ に よ り 前記外部接続用 リ ー ド を前記導電パ タ ー ン に 接続 し た こ と を特徴 と す る 半導体装置 チ ッ ブ 3 次元 実装構造。
1 0 . 請求の範囲第 8 項記載の半導体装置チ ッ プ 3 次元 実装構造において、 前記配線部材は、
前記外部接続用 リ ー ド を埋め込ん だ絶縁層 で あ つ て、 前記外部接続 リ ー ド の先端の表面と 前記絶縁層の 表面と がほぼ同一平面上にあ る絶緣層 と 、
前記平面上に配置され、 前記外部接続用 リ ー ド相互 間の電気的接続を行 う 前記導電パタ ーン を有する配線 層と を有する こ と を特徴 とする半導体装置チ ッ ブ 3 次 元実装構造。
1 1 . 請求の範囲第 8 項記載の半導体装置チ ッ プ 3 次元 実装構造において、
前記チ ッ プ搭載部材と 、 前記位置合せ開口 と整列す る位置合せ開口を有 し、 前記チ ッ プ搭載部材の他方の 主面に固着された可塑性絶縁材料層 と を具え た基本单 位を複数個積層 し、 前記位置合せ開口 を霣通 し て位置 合せ棒を配置 して積層構造と な し、
該積層構造において前記チ ッ ブ搭載部材 と前記可塑 性絶縁材料層 と が交互に配置される よ う に な し た こ と を特徴 と する半導体装置チ ッ ブ 3 次元実装構造。
1 2 . 請求の範囲第 1 1項記載の半導体装置チ ッ プ 3 次元 実装構造において、
前記チ ッ プ搭載部材 と 、 前記可塑性絶緑材料層 と 、 前記半導体装置チ ッ プ と 接触 し、 かつ前記チ ッ プ搭載 部材ょ り も外方 に延在 し た熱伝導層 と を具え た基本单 位を複数個積層 し、 前記位置合せ開口 を貫通 し て位置 合せ棒を配置 し て積層構造 と な し、
該積層構造 に おいて前記チ ッ ブ搭載部材 と 前記可塑 性絶縁材料層 と が交互 に配置さ れ、 お よ び前記積層構 造の前記面 と は反対側の面 に は、 当該反対側の面か ら 突出 し た熱伝導層 を埋め込んで当該反対側の面を覆 う 放熱板を配置 し た こ と を特徴 と す る半導体装置チ ッ ブ 3 次元実装構造。
1 3 . 請求の範囲第 9 項記載の半導体装置チ ッ プ 3 次元 実装構造 に おいて、
前記外部接続用 リ 一 ド の前記配線 ボー ド へ の接続 を、 前記外部接続 リ ー ド の位置に対応 し た孔を持つ中 間板を介 し て行い、 しか も、 前記外部接続用 リ ー ド を 前記配線ボー ド上のバ ン プ に垂直 に埋め込ん だ こ と を 特徴 と す る半導体装置チ ッ ブ 3 次元実装構造。
1 4 . 請求の範囲第 9 項記載の半導体装置チ ッ プ 3 次元 実装構造に おいて、
前記外部接続用 リ 一 ド の先端部を同一面 に揃え て折 り 曲 げ、 そ の折 り 曲 げ ら れた部分を前記配線ボー ド上 の バ ン プ に接続 し た こ と を特徴 と す る半導体装置チ ッ ブ 3 次元実装構造。
1 5 . 請求の範囲第 8 項記載の半導体装置チ ッ プ 3 次元 実装構造におい て、
前記半導体装置チ ッ プほそ の上面が前記チ ッ ブ搭載 部材の上面よ り 僅か に低 く なる よ う に前記チ ッ ブ搭載 部材に搭載され、 前記 リ ー ド は、 前記チ ッ プ搭載部材 の表面に電気絶縁して設け ら れた溝に沿つ て前記チ ッ ブ搭載部材の側面に導き 出された こ と を特徴 と する半 導体装置チ ッ ブ 3 次元実装構造。
1 6 . 請求の範囲第 1 1項記載の半導体装置チ ッ プ 3 次元 実装構造において、
前記チ 、ジ ブ搭載部材は フ ィ ルム キ ャ リ ア で あ り 、 前 記積層構造の第 1 お よび第 2 の主面に第 1 お よび第 2 の固定板を配置して前記積層構造の積層を固定し た こ と を特徴と する半導体装置チ ッ ブ 3 次元実装構造。
1 7 . 請求の範囲第 1 2項記載の半導体装置チ ッ プ 3 次元 実装構造において、
前記チ ッ プ搭載部材は フ ィ ルム キ ャ リ ア で あ り 、 前 記積層構造の第 1 および第 2 の主面に第 1 お よび第 2 の固定板を配置して前記積層構造の積層を固定し た こ と を特徴 と する半導体装置チ ッ ブ 3 次元実装構造。
1 8 . フ ィ ルム キ ャ リ ア に、 半導体装置を収容 し た半導 体装置チ ッ プを遊嵌する デバイ ス開口 お よ び位置合せ 開口 を あ け る工程 と 、
前記フ ィ ルム キ ヤ リ ァの一方の主面上 に金属薄膜を 被着す る工程 と 、
前記金属薄膜か ら 前記デ バ イ ス 開 口 内へ突出 す る リ ー ド お よ び該 リ ー ド と 一体 に接続さ れ、 前記フ ィ ル ム キ ヤ リ ァ の少な く と も 1 辺か ら 外方 に延在す る配線 パ タ ー ン を形成す る工程 と 、
前記位置合せ開口 と 整列す る位置合せ開口 の形成さ れ た可塑性絶縁材料層を、 前記フ ィ ルム キ ャ リ ア お よ び前記可塑性絶縁材料層の各位置合せ開口が整列す る よ う に し て 、 前記フ ィ ルム キ ャ リ ア の他方の主面 と 重 - ね合せ る工程 と 、
重ね合さ れた前記フ ィ ルム キ ヤ リ ァ お よ び前記可塑 性絶縁材料層を加熱 し て圧縮 し て所定の厚さ の積層構 造を基本単位 と し て形成す る工程 と
を具え た こ と を特徴 と す る半導体装置チ ツ ブ 3 次元実 装構造用基本単位の製造方法。
1 9 . 請求の範囲第 1 8項記載の半導体装置チ ッ プ 3 次元 実装構造用基本単位の製造方法 に お い て 、
前記金属薄膜か ら前記 リ ー ド お よ び前記配線パ タ ー ン に加え て、 前記デバイ ス開口 内へ突出す る と 共 に前 記フ ィ ル ム キ ャ リ ア の少な く と も 1 辺か ら 外方 に延在 す る放熱用パ タ ー ン を形成す る こ と を特徴 と す る半導 体装置 チ ッ ブ 3 次 元実装構造 用 基本単位 の 製造方 法。
2 0 . 請求の範囲第 1 9項記載の半導体装置チ ッ プ 3 次元 実装構造用基本単位の製造方法 に お い て、 前記 リ ー ド、 前記配線パター ン お よび前記放熱用パ タ ー ン を形 成 し た後に、
前記位置合せ開口 と整列する位置合せ開口 およ び前 記半導体装置チ ッ ブを遊嵌する開口 の形成された第 1 可塑性絶縁材料層 と、 前記フ ィ ル ム キ ャ リ ア の前記位 置合せ開口 と整列する位置合せ開口 お よ び前記半導体 装置チ ッ ブを遊嵌する開口の形成された熱伝導層 と 、 前記フ ィ ル ム キ ヤ リ ァの前記位置合せ開口 と整列する 位置合 せ 開 口 の 形成 さ れ た第 2 可塑性絶縁材料層 - と を、 前記フ ィ ルム キ ャ リ ア 、 前記第 1 可塑性絶緣材 料層、 前記熱伝導層および前記第 2 可塑性絶縁材料層 の各位置合せ開口が整列する よ う に し て 、 こ の順序で 前記フ ィ ル ム キ ヤ リ ァ の他方の主面と重ね合せる工程 と 、
重ね合された前記フ ィ ル ム キ ャ リ ア 、 前記第 1 可塑 性絶緣材料層、 前記熱伝導層お よ び前記第 2 可塑性絶 緣材料層を加熱 して圧縮して所定の厚さの積層構造を 基本単位と して形成する工程と
を具えた こ と を特徴 と する半導体装置チ ッ ブ 3 次元実 装構造用基本単位の製造方法。
2 1 . 半導体装置チ ッ プ を搭載す る チ ッ プ搭載部材の各 々 に 、 前記半導体装置 チ ッ プ を 搭載 し た と き に そ の チ ッ ブ上面が前記チ ッ ブ搭載部材の上面 よ り 僅か に 低 く な る 深 さ を も つ く ぼみ ま た は開 口 と 、 前記半導体装 置チ ッ ブの リ ー ド を前記チ ッ ブ搭載部材の側面 に 導 き 出す た め の電気絶緑表面を も つ溝 と 、 積層時の位置合 せ の 案 内 と な る 孔 も し く は 切 欠 と を 加 工 す る 工 程 と 、
そ の加工後の チ ッ ブ搭載部材の各 々 に 前記半導体装 置 チ ッ プ を 接着 、 搭載 し て 前記半導体装置 チ ッ プ の リ ー ド を前記搆 に沿 っ て前記 フ ィ ル ム キ ヤ リ ァ の側面 に導 き 出す工程 と 、
前記チ ッ ブ搭載後の チ ツ ブ搭載部材を複数個そ の厚 さ方向 に 積層 し、 前記孔を介 し て 固定す る 工程 と 、 前記半導体装置チ ッ プの各 々 の リ ー ド の端末を 、 前 記半導体装置チ ッ プ に 対 し て ほ ぼ垂直 に 配置 し た配線 ボー ド の バ ン プ に そ れ ぞれ接続す る 工程 と
を具 え た こ と を特徴 と す る 半導体装置チ ッ プ 3 次元実 装構造の製造方法。
2 2 . フ ィ ル ム キ ャ リ ア に 、 半導体装置を収容 し た半導 体装置チ ッ プ を遊嵌す る デバ イ ス 開 口 お よ び位置合せ 開 口 を あ け る 工程 と 、
前記 フ ィ ル ム キ ヤ リ ァ の一方の主面上 に 金属薄膜 を 被着 す る 工程 と 、 前記金属薄膜か ら 前記デバィ ス 開口 内へ突出す る リ ー ド お よび該 リ ー ド と 一体に接続ざれ、 前記フ ィ ル ム キ リ ァの少な く と も 1 辺か ら外方に延在する配線 パタ ー ン を形成する工程と 、
前記位置合せ開口 と整列する位置合せ開口の形成さ れた可塑性絶縁材料層を、 前記フ ィ ルム キ ャ リ ア お よ び前記可塑性絶縁材料層の各位置合せ開口が整列する よ う に し て、 前記フ ィ ルム キ ャ リ ア の他方の主面 と重 ね合せる工程 と 、
重ね合された前記フ ィ ルム キ ヤ リ ァお よび前記可塑 性絶縁材料層を加熱して圧縮 して所定の厚さ の基本单 位と して形成する工程と、
前記基术单位を複数個積層 し、 その積層構造を形成 する際に前記位置合せ開口 に位置合せ棒を霣通させて 前記複数個の基本単位を整列ざせ、 お よび前記フ ィ ル ム キ ヤ リ ァ と前記可塑性絶縁材料層 と が交互に配置さ れ、 お よび前記 リ ー ド の う ち外部接続用 リ ー ド が前記 積層構造の、 その積層方向 と 直交す る少 く と も 1 つの 面に配置される よ う にする工程と
を具えた こ と を特徴 と す る半導体装置チ ッ プ 3 次元実 . 装構造の製造方法。
2 3 . 請求の範囲第 2 2項記載の半導体装置チ ッ ブ 3 次元 実装構造の製造方法に お い て、
前記 リ ー ド お よび前記配線パタ ー ン に加え て、 前.記 5^ デバイ ス開口内へ突出す る と 共 に前記 フ ィ ル ム キ ヤ リ ァ の少な く と も 1 辺か ら 外方に延在す る放熱用 パ タ ー ン を形成す る工程 と 、
前記積層構造の う ち 、 前記熱伝導層 が突出 し た面 を、 当該熱伝導層 と 接触す る放熱板に よ っ て覆 う 工程 と
を具え た こ と を特徴 と す る半導体装置チ ッ ブ 3 次元実 装構造の製造方法。
2 4 . 請求の範囲第 2 2項記載の半導体装置チ ブ 3 次元 実装構造の製造方法 に お い て 、 前記 リ ー ド 、 前記配線 パ タ ー ン お よ び前 記放熱 用 パ タ ー ン を 形成 し た 後 に 、
前記位置合せ開口 と 整列す る位置合せ開口 お よ び前 記半導体装置チ ッ ブを遊嵌す る開口 の形成さ れた第 1 可塑性絶縁材料層 と 、 前記フ ィ ル ム キ ャ リ ア の前記位 置合せ開口 と 整列す る位置合せ開口 の形成さ れた熱伝 導層 と 、 前記 フ ィ ル ム キ ャ リ ア の前記位置合せ開口 と 整列す る位置合せ開口 の形成さ れ た第 2 可塑性絶緣材 料層 と を 、 前記 フ ィ ル ム キ ャ リ ア 、 前記第 1 可塑性絶 縁材料層、 前記熱伝導層お よ び前記第 2 可塑性絶縁材 料層の各位置合せ開口 が整列す る よ う に し て 、 こ の順 序で前記 フ ィ ル ム キ ヤ リ ァ の他方の主面 と 重ね合せ る 工程 と 、
重ね合さ れた前記フ ィ ル ム キ ャ リ ア 、 前記第 1 可塑 性絶縁材料層、 前記熱伝導層お よび前記第 2 可塑性絶 緣材料層を加熱 して圧縮 し て所定の厚さの基本単位 と し て形成する工程 と 、
前記基本単位を複数個積層 し、 その積層構造を形成 する際に前記位置合せ開口 に位置合せ棒を簋通させて 前記複数個の基本単位を整列させ、 お よび前記フ ィ ル ム キ ヤ リ ァ と前記第 2 可塑性絶縁材料層 と が交互 に配 置され、 お よび前記 リ ー ド の う ち外部接続用 リ ー ド が 前記積層構造の、 その積層方向 と直交する面に配置さ れる よ う にする工程と 、
前記積層構造の う ち 、 前記熱伝導層が突出 し た面 を、 当該熱伝導層 と接触す る放熱板に よ っ て覆う 工程 を具えた こ と を特徴 と する半導体装置チ ウ ブ 3 次元実 装構造の製造方法。
2 5 . 半導体装置チ ッ プお よ び該半導体装置チ ッ プ に接 続さ れ、 フ ィ ルム キ ャ リ ア よ り 突出する リ ー ド を搭載 し た フ ィ ル ム キ ヤ リ ァ を積層する工程と 、
そ の積層構造体を固定する工程 と 、
そ の固定された積層構造体か ら突出 し た前記 リ 一 ド が配列された面に、 絶縁物層を付着す る工程 と 、
そ の付着 さ れた絶緣物層の表面を平坦化す る工程 と 、
その平坦化された表面上に前記 リ 一 ド に接続さ れる 51 導電パ タ ー ン を有す る 金属層 を形成す る 工程 と を具 え た こ と を特徴 と す る 半導体装置チ ブ 3 次元実 装構造の製造方法。
2 6 . 半導体装置チ ッ プ お よ び該半導体装置 チ ッ プ に 接 続さ れ、 フ ィ ル ム キ ャ リ ア よ り 突出す る リ ー ド を搭載 し た フ ィ ル ム キ ヤ リ ァ を積層す る 工程 と 、
そ の積層構造体 を固定す る 工程 と 、
そ の固定 さ れ た積層構造体か ら 突出 し た前記 リ ー ド の端末を、 前記半導体装置チ ッ プ に 対 し て ほ ぼ垂直 に 配置 し た配線ボー ド の バ ン プ に そ れ ぞれ接続す る 工程 と を具 え た こ と を特徴 と す る 半導体装置チ ツ ブ 3 次元 実装構造の製造方法。
捕正された請求の範囲
[1986年 7月 2日（02-07.86)国際事務局受理； ffi願当初の請求の範囲 9及び 19は取下げられ た;出顚当初の請求の範囲 13, 14, 20及び 21は捕正された;請求の範囲 1-8, 10-12, 15- 18及 び 22-26は変更なし。 （7頁)】
8 . 半導体装置を収容 し た半導体装置チ ッ プを遊嵌さ せたデバイ ス開口 お よび位置合せ開口 を有する薄板状 のチ ッ プ搭載部材であ っ て、 その一方の主面上に は前 記半導体装置チ ッ ブ と接続された リ 一 ド を電気的 に絶 縁状態で設け、 該 リ ー ド に前記半導体装置チ ッ プを連 接、 保持 したチ ッ プ搭載部材を複数個積層 し、 前記位 置合せ開口 に位置合せ棒を簋通 さ せ た積層構造 と な し、 前記 リ ー ド の う ち の外部接続用 リ ー ド が前記積層 構造の、 その積層方向 と直交す る少な く と も 1 つの面 に配置される よ う に な し た積層構造 と 、
該積層構造の前記面に露出 し て い る前記外部接続用 リ 一 ド を前記面の方向 において電気的 に接続する導電 パタ ー ン を有する配線部材 と
を具え た こ と を特徴 と する半導体装置チ ッ ブ 3 次元実 装構造。
(削除） 部材ょ り も 外方 に延在 し た熱伝導層 と を具 え た基本单 位を複数個積層 し、 前記位置合せ開口 を貫通 し て位置 合せ棒を配置 し て積層構造 と な し、
該積層構造 に お い て前記チ ッ ブ搭載部材 と 前記可塑 性絶縁材料層 と が交互に配置さ れ、 お よ び前記積層構 造の前記面 と は反対側の面に は、 当該反対側の面か ら 突出 し た熱伝導層を埋め込ん で当該反対側の面を覆 う 放熱板を配置 し た こ と を特徴 と す る半導体装置チ ッ プ
3 次元実装構造。
1 3 . (補正後 ） 請求の範囲第 8 項記載の半導体装置チ ッ ブ 3 次元実装構造 に おいて、
前記配線部材 は前記導電パ タ ー ン を有す る 配線ボ 一 ド で あ り 、 前記導電パ タ ー ン に 配置 さ れ た バ ンブ に よ り 前記外部接続用 リ ー ド を前記導電 パ タ ー ン に 接続 し 、
前記外 部 接続 用 リ 一 ド の前記配線 ボ一 ド へ の接続 を、 前記外部接続 リ ー ド の位置に対応 し た孔を持つ中 間板を介 し て行い、 しか も、 前記外部接続用 リ ー ド を 前記配線ボー ド 上のバ ン プ に垂直 に埋め込ん だ こ と を 特徴 と す る 半導体装置チ ッ ブ 3 次元実装構造。
1 4 . (補正後 ） 請求の範囲第 8 項記載の半導体装置チ ッ ブ 3 次元実装構造 に おいて 、
前記配線部材 は前記導電パ タ ー ン を 有す る 配線ボ 一 ド で あ り 、 前記導電バ タ ー ン に 配置 さ れ た パ' ン ブ に よ り 前記外部接続用 リ ー ド を前記導電パ タ ー ン に 接続し、
前記外部接続用 リ 一 ド の先端部を同一面に揃えて折 り 曲げ、 そ の折 り 曲げ ら れた部分を前記配線ボー ド上 の バ ン プ に接続 し た こ と を特徴 と す る半導体装置チ ッ ブ 3 次元実装構造。
開 口 を あ け る工程 と 、
前記 フ ィ ルム キ ヤ リ ァ の一方の主面上 に金属薄膜を 被着 す る 工程 と 、
前 記金属薄膜 か ら 前記 デ バ ィ ス 開 口 内へ 突 出 す る リ ー ド お よ び該 リ ー ド と 一体 に 接続さ れ、 前記 フ ィ ル ム キ ャ リ ア の少な く と も 1 辺か ら 外方 に延在す る 配線 パ タ ー ン を形成す る 工程 と 、
前記位置合せ開 口 と 整列 す る 位置合せ開 口 の 形成 さ れ た 可塑性絶縁材料層 を 、 前記 フ ィ ル ム キ ヤ リ ァ お よ び前記可塑性絶縁材料層 の各位置合せ開口 が整列 す る よ う に し て 、 前記 フ ィ ル ム キ リ ア の他方の主面 と 重 ね合せ る工程 と 、
重ね合 さ れ た前記 フ ィ ル ム キ ヤ リ ァ お よ び前記可塑 性絶縁材料層 を加熱 し て 圧縮 し て所定の厚 さ の積層構 造 を基本単位 と し て 形成す る 工程 と
を具 え た こ と を特徴 と す る 半導体装置チ ッ ブ 3 次元実 装構造用基本単位の製造方法。
1 9 . ( 削除 ）
2 0 . (補正後） 請求の範囲第 1 8 ^記載の半導体装置チ ッ ブ 3 次元実装構造用基本単位の製造方法に お い て 、 前記金属薄膜か ら前記 リ ー ド お よ び前記配線パタ ー ン に加え て、 前記デバイ ス開口 内へ突出す る と 共に前 記フ ィ ルム キ ヤ リ ァの少な く と も 1 辺か ら外方に延在 する放熱用パタ ーンを形成 し、
前記 リ ー ド、 前記配線パタ ー ン お よ び前記放熱甩パ ター ンを形成 した後に、
前記位置合せ開口 と整列す る位置合せ開口 お よび前 記半導体装置ザ ッ ブを遊嵌す る 開口 の形成された第 1 可塑性絶縁材料層 と 、 前記フ ィ ル ム キ ヤ リ ァの前記位 置合せ開口 と整列する位置合せ開口お よび前記半導体 装置チ ッ ブを遊嵌する開口の形成 さ れた熱伝導層 と 、 前記フ ィ ル ム キ ヤ リ ァ の前記位置合せ開口 と整列す る 位置 合 せ 開 口 の 形成 さ れ た 第 2 可塑性絶縁材料層 と を、 前記フ ィ ル ム キ ャ リ ア 、 前記第 1 可塑性絶縁材 料層、 前記熱伝導層および前記第 2 可塑性絶縁材料層 の各位置合せ開口が整列する よ う に し て 、 こ の順序で 前記フ ィ ル ム キ ヤ リ ァの他方の主面 と 重ね合せ る工程 と 、
重ね合された前記フ ィ ル ム キ ャ リ ア 、 前記第 1 可塑 性絶縁村料層、 前記熱伝導層 お よ び前記第 2 可塑性絶 縁材料層を加熱 し て圧縮 して所定の厚さの積層構造を 基本単位 と して形成する工程 と を具 え た こ と を特徴 と す る 半導体装置チ ッ ブ 3 次元実 装構造用基本単位の製造方法。
2 1 - (補正後） 半導体装置チ ッ プを搭載す る チ ッ プ搭 載部村の各々 に、 前記半導体装置チ ッ プを搭載 し た と き に そ のチ ツ ブ上面が前記チ ッ ブ搭載部材の上面 よ り 僅か に低 く な る深さ を も つ く ぼみ ま た は開 口 と 、 前記 半導体装置チ ッ ブの リ 一 ド を前記チ ッ ブ搭載部材の側 面 に導 き 出すため の電気絶縁表面を も つ溝 と 、 積層時 の位置合せの案内 と な る 孔 も し く は切欠 と を加工す る 工程 と 、
そ の加工後の チ ッ ブ搭載部材の各 々 に前記半導体装 置 チ ッ プ を接着、 搭載 し て 前記半導体装置チ ッ プ の リ ー ド を前記搆に沿 つ て前記チ ッ ブ搭載部材の側面 に 導 き 出す工程 と 、
前記チ ッ ブ搭載後の チ ッ ブ搭載部材を複数個そ の厚 さ方向 に積層 し、 前記孔 を介 し て固定す る工程 と 、 前記半導体装置チ ッ プの各々 の リ ー ド の端末を 、 前 記半導体装置チ ッ プ に対 し て ほ ぼ垂直に配置 し た配線 ボー ド のバ ン プ に そ れ ぞれ接続す る 工程 と
を具え た こ と を特徴 と す る 半導体装置チ ッ プ 3 次元実 装構造の製造方法。
2 2 . フ ィ ルム キ ャ リ ア に 、 半導体装置を収容 し た半導 体装置チ ッ プを遊嵌す る デバイ ス 開 口 お よ び位置合せ 開 口 を あけ る工程 と 、
前記 フ ィ ルム キ ヤ リ ァ の一方の主面上に 金属薄膜を 被着す る工程 と 、
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