特許 6972438 ３次元実装集積回路

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6972438

(24)【登録日】2021年11月5日

(45)【発行日】2021年11月24日

(54)【発明の名称】３次元実装集積回路

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/12 20060101AFI20211111BHJP

   H01L 25/10 20060101ALI20211111BHJP

   H01L 25/11 20060101ALI20211111BHJP

   H01L 25/18 20060101ALI20211111BHJP

【ＦＩ】

   H01L23/12 501

   H01L25/14 Z

【請求項の数】5

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2021-531302(P2021-531302)

(86)(22)【出願日】2020年12月11日

(86)【国際出願番号】JP2020046357

【審査請求日】2021年6月1日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003166

【氏名又は名称】特許業務法人山王内外特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】横溝 真也

【審査官】 正山 旭

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−２１７２２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３４４１４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１６７８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１７／１８７５５９（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２３／１２

Ｈ０１Ｌ ２５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｎを２以上の自然数としたときに、Ｎ枚の疑似ウェハを備える３次元実装集積回路であって、
前記疑似ウェハは
天面に第１の端子群を有し、底面に第２の端子群を有し、
集積回路と、
前記第１の端子群及び前記第２の端子群のいずれかの端子と前記集積回路とを電気的に接続する接続配線群と、
前記第１の端子群と前記第２の端子群の端子間を天面から底面に貫通するように電気的に接続する貫通配線群と、を内部に有し、
ｎを２以上Ｎ以下の自然数としたときに、ｎ枚目の前記疑似ウェハの前記第１の端子群とｎ−１枚目の前記疑似ウェハの前記第２の端子群とが電気的に接続され、
天面から底面へ透過的に見たときに異なる前記疑似ウェハが有する前記集積回路同士の一部が重なるように前記集積回路が配置され、
前記集積回路、前記接続配線群、前記貫通配線群、前記第１の端子群、及び前記第２の端子群による周期構造を備える３次元実装集積回路。

【請求項2】

ｎ−１枚目の前記疑似ウェハ及びｎ枚目の前記疑似ウェハの前記周期構造が同じである請求項１に記載の３次元実装集積回路。

【請求項3】

１枚目の前記疑似ウェハの前記第２の端子群またはＮ枚目の前記疑似ウェハの前記第１の端子群のどちらか一方にアンテナ素子が電気的に接続され、他方に樹脂基板が電気的に接続されたことを特徴とする請求項１または２に記載の３次元実装集積回路。

【請求項4】

１枚目の前記疑似ウェハの前記第２の端子群またはＮ枚目の前記疑似ウェハの前記第１の端子群のどちらか一方にアンテナ素子を備えた樹脂基板が電気的に接続され、他方に樹脂基板が電気的に接続されたことを特徴とする請求項１または２に記載の３次元実装集積回路。

【請求項5】

１枚目の前記疑似ウェハの前記第２の端子群またはＮ枚目の前記疑似ウェハの前記第１の端子群のどちらか一方に第３の集積回路が電気的に接続され、他方に樹脂基板が電気的に接続されたことを特徴とする請求項１または２に記載の３次元実装集積回路。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示技術は、複数の集積回路を積層した3次元実装集積回路に関する。

【背景技術】

【0002】

電子部品の高密度集積に有効な技術として、ファンアウトウェハレベルパッケージ（ＦＯＷＬＰ：Ｆａｎ Ｏｕｔ Ｗａｆｅｒ Ｌｅｖｅｌ Ｐａｃｋａｇｅ）が知られている。例えば、ＦＯＷＬＰ技術により作製した再構築ウェハ（以下「疑似ウェハ」という）を用いて高密度集積した電子装置（例えば、特許文献１）が知られている。

【0003】

特許文献１では、底面に支持用の金属部材を有する集積回路と有しない集積回路を交互に配置し、ＦＯＷＬＰを施し、１枚の疑似ウェハで３次元構造とすることにより、高密度な集積回路実装を実現している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１９−１０２６６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載の装置は、高密度集積化を可能にするが、底面に支持用の金属部材を有しており、ＲＦ端子、制御端子、及び電源端子を片面にしか形成できないため、端子が高密度となり基板への実装が困難であった。

【0006】

本開示技術は、上記課題を解消するためのものであり、集積回路を高密度集積した上で、ＲＦ端子、制御端子、及び電源端子を両面に形成し、端子密度を軽減することができる３次元実装集積回路を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示技術に係る３次元実装集積回路は、Ｎを２以上の自然数としたときに、Ｎ枚の疑似ウェハを備える３次元実装集積回路であって、前記疑似ウェハは天面に第１の端子群を有し、底面に第２の端子群を有し、集積回路と、前記第１の端子群及び前記第２の端子群のいずれかの端子と前記集積回路とを電気的に接続する接続配線群と、前記第１の端子群と前記第２の端子群の端子間を天面から底面に貫通するように電気的に接続する貫通配線群とを内部に有し、ｎを２以上Ｎ以下の自然数としたときに、ｎ枚目の前記疑似ウェハの前記第１の端子群とｎ−１枚目の前記疑似ウェハの前記第２の端子群とが電気的に接続され、天面から底面へ透過的に見たときに異なる前記疑似ウェハが有する前記集積回路同士の一部が重なるように前記集積回路が配置され、前記集積回路、前記接続配線群、前記貫通配線群、前記第１の端子群、及び前記第２の端子群による周期構造を備える。

【発明の効果】

【0008】

本開示技術に係る３次元実装集積回路は上記構成を備えるため、集積回路を高密度集積した上で、ＲＦ端子、制御端子、及び電源端子を両面に形成し、端子密度を軽減する効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施の形態１に係る３次元実装集積回路の一構成例を示す断面図である。

【図2】本発明の実施の形態２に係る３次元実装集積回路の一構成例を示す断面図である。

【図3】本発明の実施の形態３に係る３次元実装集積回路の一構成例を示す断面図である。

【図4】本発明の実施の形態４に係る３次元実装集積回路の一構成例を示す断面図である。

【図5】本発明の実施の形態５に係る３次元実装集積回路の一構成例を示す断面図である。

【図6】本発明の実施の形態６に係る３次元実装集積回路の一構成例を示す断面図である。

【図7】本発明の実施の形態７に係る３次元実装集積回路の一構成例を示す断面図である。

【図8】本発明の実施の形態１に係る３次元実装集積回路の詳細図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本開示技術に係る３次元実装集積回路の内容は、以下の図にそった説明により明らかにされる。

【0011】

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る３次元実装集積回路の一構成例を示す断面図である。図１が示すとおり実施の形態１に係る３次元実装集積回路は、第１の疑似ウェハ１０と、第２の疑似ウェハ２０とを備え、第１の疑似ウェハ１０と第２の疑似ウェハ２０を縦積みして、第１の疑似ウェハ１０の第２の端子群５と第２の疑似ウェハ２０の第１の端子群１１とを電気的に接続されている。第２の端子群５と第１の端子群１１との接続は、はんだバンプ、金バンプ等を用いてよい。

【0012】

第１の疑似ウェハ１０は、第１の端子群１と、第１の貫通配線群２と、第１の接続配線群３と、両面に端子を備えた第１の集積回路４と、第２の端子群５と、第１の樹脂膜６とを備える。また、第１の端子群１は、第１の貫通配線群２または第１の接続配線群３と電気的に接続され、第１の集積回路４は、第１の接続配線群３と電気的に接続され、第２の端子群５は、第１の貫通配線群２または第１の集積回路４と電気的に接続される。

【0013】

第２の疑似ウェハ２０は、第１の端子群１１と、第２の貫通配線群１２と、第２の接続配線群１３と、両面に端子を備えた第２の集積回路１４と、第２の端子群１５と、第２の樹脂膜１６とを備える。また、第１の端子群１１は、第２の貫通配線群１２または第２の接続配線群１３と電気的に接続され、第２の集積回路１４は、第２の接続配線群１３と電気的に接続され、第２の端子群１５は、第２の貫通配線群１２または第２の集積回路１４と電気的に接続される。

【0014】

以上のように、実施の形態１に係る３次元実装集積回路は上記の構成を備えるため、集積回路が高密度集積され、ＲＦ端子、制御端子、及び電源端子が両面に形成され、端子密度を軽減することができる。

【0015】

なお、ここでは、第１の疑似ウェハ１０と第２の疑似ウェハ２０の２枚を縦積みする例を示したが、３枚以上を縦積みすることも可能である。また、図１は、第２の端子群５と第１の端子群１１とを接続しているものを示しているが、第１の端子群１または第２の端子群５と、第１の端子群１１または第２の端子群１５のいずれかが接続されていればよい。また、図８は実施の形態１に係る３次元実装集積回路の詳細図である。図８に示すように第１の集積回路４は同一の疑似ウェハ内でそれぞれ異なる構成の集積回路を用いてもよく、第２の集積回路１４も同様に同一の疑似ウェハ内で異なる構成を用いてもよい。また、図８に示すように第１の貫通配線群２と、第１の接続配線群３と、第２の貫通配線群１２と、第２の接続配線群１３は、複数であってもよい。

【0016】

実施の形態２．
実施の形態２に係る３次元実装集積回路は、実施の形態１のものと同じ構成要素を有する。よって、ここでの記載は、実施の形態１で説明した重複する項目について適宜省略する。

【0017】

図２は、実施の形態２に係る３次元実装集積回路の一構成例を示す断面図である。図２が示すとおり、実施の形態２に係る３次元実装集積回路の構成要素は実施の形態１のものと同様である。実施の形態２に係る３次元実装集積回路は、天面から底面へ透過的に見たときに第１の集積回路４ａと第２の集積回路１４ａの一部または全てが重なるように配置されている特徴を有する。

【0018】

第１の集積回路４ａと第２の集積回路１４ａの一部または全てが重なるように配置されていると、集積回路同士の距離を短くできるため、さらに高密度集積を実現できる。

【0019】

以上のとおり実施の形態２に係る３次元実装集積回路は上記の構成を備えるため、実施の形態１と同様の効果を得た上で、さらに高密度集積化できる。

【0020】

実施の形態３．
実施の形態３に係る３次元実装集積回路は、実施の形態１のものと同じ構成要素を有する。よって、ここでの記載は、実施の形態１で説明した重複する項目について適宜省略する。

【0021】

図３は、実施の形態３に係る３次元実装集積回路の一構成例を示す断面図である。図３が示すとおり、実施の形態３に係る３次元実装集積回路の構成要素は実施の形態１のものと同様である。実施の形態３に係る３次元実装集積回路は、第１の貫通配線群２ｂと第１の接続配線群３ｂと第１の集積回路４ｂと第２の貫通配線群１２ｂと第２の接続配線群１３ｂと第２の集積回路１４ｂから成る周期構造３０が周期的に配列される。

【0022】

周期構造３０が周期的に配列されると、周期構造３０の配線設計を複製して疑似ウェハ全体の配線設計が可能となる。このため、実施の形態３に係る３次元実装集積回路は、疑似ウェハの配線設計を簡略化できる。

【0023】

以上のとおり実施の形態３に係る３次元実装集積回路は上記の構成を備えるため、実施の形態１、２と同様の効果が得られ、設計を簡略化できる。

【0024】

実施の形態４．
実施の形態４に係る３次元実装集積回路は、実施の形態１のものと同じ構成要素を有する。よって、ここでの記載は、実施の形態１で説明した重複する項目について適宜省略する。

【0025】

図４は、実施の形態４に係る３次元実装集積回路の一構成例を示す断面図である。図４が示すとおり、実施の形態４に係る３次元実装集積回路の構成要素は実施の形態１のものと同様である。実施の形態４に係る３次元実装集積回路は、第１の疑似ウェハ１０ｃと第２の疑似ウェハ２０ｃに同じ周期構造を有する疑似ウェハが用いられており、これらが縦積みされている。

【0026】

同じ周期構造を有する疑似ウェハを用いることは、１枚の疑似ウェハを製造し、分割することによって、第１の疑似ウェハ１０ｃと第２の疑似ウェハ２０ｃとを同時に製造することが可能となる。

【0027】

以上のとおり実施の形態４に係る３次元実装集積回路は上記の構成を備えるため、実施の形態１から３と同様の効果が得られ、疑似ウェハの製造工程を省略できる。

【0028】

実施の形態５．
実施の形態５に係る３次元実装集積回路は、実施の形態１のものと同じ構成要素を有する。よって、ここでの記載は、実施の形態１で説明した重複する項目について適宜省略する。

【0029】

図５は、実施の形態５に係る３次元実装集積回路の一構成例を示す断面図である。図５が示すとおり、実施の形態５に係る３次元実装集積回路は、実施の形態１の構成要素に加えて、第１のアンテナ素子群３１と、第１の接続部材３２と、第１の樹脂基板上端子群３３と、第１の樹脂基板３４とを備える。第１の接続部材３２は、はんだバンプまたは金バンプ等を用いてよい。第１のアンテナ素子群３１は第１の端子群１ｄと電気的に接続され、第１の樹脂基板上端子群３３は第１の接続部材３２と電気的に接続され、第１の接続部材３２は第２の端子群１５ｄと電気的に接続されている。

【0030】

すなわち、実施の形態５に係る３次元実装集積回路は、１枚目の疑似ウェハの第２の端子群またはＮ枚目の疑似ウェハの第１の端子群のどちらか一方にアンテナ素子が電気的に接続され、他方に樹脂基板が電気的に接続される。第１のアンテナ素子群３１は第１の端子群１ｄと電気的に接続されているため、実施の形態５に係る３次元実装集積回路は波長の短い高周波信号に対応したアレーアンテナを実現することができる。

【0031】

実施の形態６．
実施の形態６に係る３次元実装集積回路は、実施の形態５のものと同じ構成要素を有する。よって、ここでの記載は、実施の形態１から５で説明した重複する項目について適宜省略する。

【0032】

図６は、実施の形態６に係る３次元実装集積回路の一構成例を示す断面図である。図６が示すとおり、実施の形態６に係る３次元実装集積回路は、実施の形態５の構成要素に加えて、第２の樹脂基板上端子群３５と、第１の樹脂基板内配線群３６と、第３の樹脂基板上端子群３７と、第２の接続部材３８と、第２の樹脂基板３９とを備える。第２の接続部材３８は、はんだバンプまたは金バンプ等を用いてよい。第１のアンテナ素子群３１ｆは第２の樹脂基板上端子群３５と電気的に接続され、第２の樹脂基板上端子群３５は第１の樹脂基板内配線群３６と電気的に接続され、第１の樹脂基板内配線群３６は第３の樹脂基板上端子群３７と電気的に接続され、第３の樹脂基板上端子群３７は第２の接続部材３８と電気的に接続され、第２の接続部材３８は第１の端子群１ｅと電気的に接続される。

【0033】

すなわち、実施の形態６に係る３次元実装集積回路は、１枚目の疑似ウェハの第２の端子群またはＮ枚目の疑似ウェハの第１の端子群のどちらか一方にアンテナ素子を備えた樹脂基板が電気的に接続され、他方に樹脂基板が電気的に接続される。上記の構成を備えることにより実施の形態６に係る３次元実装集積回路は、実施の形態５と同様の効果を得た上で、第１の集積回路４ｅと第１のアンテナ素子群３１ｆとの距離を離すことができ、干渉を抑制することができる。また、第１の樹脂基板内配線群３６を備えたことにより、配線の自由度を高めることができる。

【0034】

実施の形態７．
実施の形態７に係る３次元実装集積回路は、実施の形態１のものと同じ構成要素を有する。よって、ここでの記載は、実施の形態１などで説明した重複する項目について適宜省略する。

【0035】

図７は、実施の形態７に係る３次元実装集積回路の一構成例を示す断面図である。図７が示すとおり実施の形態７に係る３次元実装集積回路は、実施の形態１の構成要素に加えて、第１の接続部材３２ｆと、第１の樹脂基板上端子群３３ｆと、第１の樹脂基板３４ｆと、第２の接続部材３８ｆと、第３の集積回路４０とを備える。第１の接続部材３２ｆと第２の接続部材３８ｆは、はんだバンプまたは金バンプを用いてよい。第３の集積回路４０は、第１の集積回路４及び第２の集積回路１４とは異なり、第１の疑似ウェハ１０の内部にも第２の疑似ウェハ２０の内部にも存在しない。第３の集積回路４０は第２の接続部材３８ｆと電気的に接続され、第２の接続部材３８ｆは第１の端子群１ｆと電気的に接続され、第１の樹脂基板上端子群３３ｆは第１の接続部材３２ｆと電気的に接続され、第１の接続部材３２ｆは第２の端子群１５ｆと電気的に接続される。

【0036】

上記の構成を備えることにより実施の形態７に係る３次元実装集積回路は、実施の形態１から４と同様の効果を得られ、第３の集積回路４０の疑似ウェハを作製する工程を省略することができる。

【符号の説明】

【0037】

１（１ｄ、１ｅ、１ｆ） 第１の端子群、 ２（２ｂ） 第１の貫通配線群、 ３（３ｂ） 第１の接続配線群、 ４（４ａ、４ｂ、４ｅ） 第１の集積回路、 ５ 第２の端子群、 ６ 第１の樹脂膜、 １０（１０ｃ） 第１の疑似ウェハ、 １１ 第１の端子群、 １２（１２ｂ） 第２の貫通配線群、 １３（１３ｂ） 第２の接続配線群、 １４（１４ａ、１４ｂ） 第２の集積回路、 １５（１５ｄ、１５ｆ）第２の端子群、 １６ 第２の樹脂膜、 ２０（２０ｃ） 第２の疑似ウェハ、 ３０ 周期構造、 ３１（３１ｆ） 第１のアンテナ素子群、 ３２（３２ｆ） 第１の接続部材、 ３３（３３ｆ） 第１の樹脂基板上端子群、 ３４（３４ｆ） 第１の樹脂基板、 ３５ 第２の樹脂基板上端子群、 ３６ 第１の樹脂基板内配線群、 ３７ 第３の樹脂基板上端子群、 ３８（３８ｆ） 第２の接続部材、 ３９ 第２の樹脂基板、 ４０ 第３の集積回路。

【要約】

本開示技術に係る３次元実装集積回路は、Ｎ枚（Ｎ：２以上の自然数）の疑似ウェハを備える３次元実装集積回路であって、前記疑似ウェハは天面に第１の端子群を有し、底面に第２の端子群を有し、集積回路と、前記第１の端子群及び前記第２の端子群のいずれかの端子と前記集積回路とを電気的に接続する接続配線群と、前記第１の端子群と前記第２の端子群の端子間を天面から底面に貫通するように電気的に接続する貫通配線群とを内部に有し、ｎ（ｎ：２以上Ｎ以下の自然数）枚目の前記疑似ウェハの前記第１の端子群と、（ｎ−１）枚目の前記疑似ウェハの前記第２の端子群とが電気的に接続されたことを特徴とする。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】