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<図1>
  • 特許-半導体装置 図1
  • 特許-半導体装置 図2
  • 特許-半導体装置 図3
  • 特許-半導体装置 図4
  • 特許-半導体装置 図5
  • 特許-半導体装置 図6
  • 特許-半導体装置 図7A
  • 特許-半導体装置 図7B
  • 特許-半導体装置 図7C
  • 特許-半導体装置 図8
  • 特許-半導体装置 図9
  • 特許-半導体装置 図10
  • 特許-半導体装置 図11
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-08-01
(45)【発行日】2024-08-09
(54)【発明の名称】半導体装置
(51)【国際特許分類】
   H01L 25/07 20060101AFI20240802BHJP
   H01L 25/065 20230101ALI20240802BHJP
   H01L 25/18 20230101ALI20240802BHJP
【FI】
H01L25/08 E
H01L25/08 H
【請求項の数】 10
(21)【出願番号】P 2021526062
(86)(22)【出願日】2020-06-05
(86)【国際出願番号】 JP2020022255
(87)【国際公開番号】W WO2020250817
(87)【国際公開日】2020-12-17
【審査請求日】2023-04-26
(31)【優先権主張番号】P 2019110760
(32)【優先日】2019-06-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】316005926
【氏名又は名称】ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001357
【氏名又は名称】弁理士法人つばさ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】橋口 裕介
(72)【発明者】
【氏名】小野 康
(72)【発明者】
【氏名】深井 誠一郎
【審査官】庄司 一隆
(56)【参考文献】
【文献】特開2001-127199(JP,A)
【文献】特開2009-111010(JP,A)
【文献】特開2008-187076(JP,A)
【文献】特開2002-280517(JP,A)
【文献】特開2012-234863(JP,A)
【文献】特開2009-295959(JP,A)
【文献】特開2011-222807(JP,A)
【文献】特開2005-286126(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H01L 25/07
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1の半導体チップと、
前記第1の半導体チップにスペーサを介して積層された第2の半導体チップと、
前記第1の半導体チップおよび前記第2の半導体チップが積層された積層体の周囲に設けられると共に、前記第1の半導体チップと接続された第1の端子群と、
前記第1の端子群の外側に設けられると共に、前記第1の端子群と同じ機能を有する端子が同じ順序で配置され、前記第2の半導体チップと接続された第2の端子群と、
前記第1の半導体チップ、前記第2の半導体チップ、前記第1の端子群および前記第2の端子群を封止すると共に、裏面に少なくとも前記第1の端子群および前記第2の端子群が露出しているパッケージ部材と
を備えた半導体装置。
【請求項10】
第3の半導体チップと、前記第3の半導体チップと接続された第3の端子群とをさらに有し、
前記第3の半導体チップは、前記第2の半導体チップにスペーサを介して積層され、
前記第3の端子群は、前記第2の端子群の外側に設けられている、請求項1に記載の半導体装置。
【請求項11】
インターポーザ基板をさらに有し、
前記第1の半導体チップは、前記インターポーザ基板の一の面に積層され、
前記第1の端子群および前記第2の端子群は、前記インターポーザ基板の前記一の面とは反対側の他の面に設けられている、請求項1に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、複数の半導体チップを積層した半導体装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、デジタル放送受信機は、複数のチューナおよび復調機能を搭載することが増えてきている。複数系統に対応するためには、対応する半導体チップを複数配置する必要があり、実装面積が大きくなりやすい。これに対して、例えば、特許文献1では、インターポーザ上に複数の半導体素子を積層することで省スペース化を実現した半導体装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開2012-175009号公報
【発明の概要】
【0004】
ところで、上記のような複数の復調機能を有するデジタル放送受信機では、実装面積の削減に加えて、開発期間の削減が求められている。
【0005】
実装面積の削減に加えて、開発期間を短縮することが可能な半導体装置を提供することが望ましい。
【0006】
本開示の一実施形態の半導体装置は、第1の半導体チップと、第1の半導体チップにスペーサを介して積層された第2の半導体チップと、第1の半導体チップおよび第2の半導体チップが積層された積層体の周囲に設けられると共に、第1の半導体チップと接続された第1の端子群と、第1の端子群の外側に設けられると共に、第2の半導体チップと接続された第2の端子群と、第1の半導体チップ、第2の半導体チップ、第1の端子群および第2の端子群を封止すると共に、裏面に少なくとも第1の端子群および第2の端子群が露出しているパッケージ部材とを備えたものである。
【0007】
本開示の一実施形態の半導体装置では、スペーサを介して積層された第1の半導体チップおよび第2の半導体チップからなる積層体の周囲に、第1の半導体チップと接続された第1の端子群および第2の半導体チップと接続された第2の端子群をこの順に配設し、この第1の端子群および第2の端子群が裏面に露出した状態でパッケージ化するようにした。これにより、例えば、実装基板上に形成されるフットパターンを1つの半導体チップからなるパッケージと共有できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1】本開示の実施の形態に係る半導体パッケージの構成の一例を表す断面模式図である。
図2図1に示した半導体パッケージの裏面側の構成を表す平面模式図である。
図3】複数の復調機能を有する受信機の構成の一例を表すブロック図である。
図4図1に示した半導体パッケージを、図3に示した複数の復調機能を有する受信機に用いた場合の実装基板上の構成の一例を表す図である。
図5】一般的な半導体パッケージの裏面側の平面模式図である。
図6図1に示した半導体パッケージを実装基板に実装した場合(A)と、2つの半導体パッケージを実装基板に並列に実装した場合(B)と、を表す図である。
図7A】実装基板およびその表面に形成されたフットパターンを表す平面模式図である。
図7B図1に示した半導体パッケージを図7Aに示した実装基板に実装した際の図である。
図7C図5に示した一般的な半導体パッケージを図7Aに示した実装基板に実装した際の図である。
図8】本開示の変形例1に係る半導体パッケージの構成の一例を表す断面模式図である。
図9図8に示した半導体パッケージの裏面側の構成を表す平面模式図である。
図10】本開示の変形例2に係る半導体パッケージの構成の一例を表す断面模式図である。
図11図10に示した半導体パッケージの裏面側の構成を表す平面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本開示における一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下の説明は本開示の一具体例であって、本開示は以下の態様に限定されるものではない。また、本開示は、各図に示す各構成要素の配置や寸法、寸法比等についても、それらに限定されるものではない。なお、説明する順序は、下記の通りである。
1.実施の形態
(第1の半導体チップおよび第2の半導体チップをこの順に積層された積層体の周囲に、内側から順に、第1の半導体チップと接続される第1の端子群および第2の半導体チップと接続される第2の端子群を配置した半導体パッケージの例)
1-1.半導体パッケージの構成
1-2.半導体パッケージの製造方法
1-3.受信機の構成
1-4.作用・効果
2.変形例
2-1.変形例1
(3つ以上の半導体チップが積層された半導体パッケージの例)
2-2.変形例2
(インターポーザ基板上に半導体チップを積層した半導体パッケージの例)
2-3.変形例3
(受信機の構成の他の例)
【0010】
<1.実施の形態>
図1は、本開示の一実施の形態に係る半導体装置(半導体パッケージ1)の断面構成の一例を模式的に表したものである。図2は、図1に示した半導体パッケージ1の裏面側の平面構成を表したものである。なお、図1では、例えば、図2に示したI-I線における断面を表している。半導体パッケージ1は、複数の半導体チップが積層され、パッケージ化されたものであり、例えば、デジタル放送復調システムのように複数系統の機能が求められるシステムに適用されるものである。本実施の形態では、図3に示したような複数の復調機能(復調回路103,203)を有する受信機(受信機100)を例に本開示の半導体パッケージ1について説明する。なお、図1および図2は半導体パッケージ1の構成を模式的に表したものであり、実際の寸法、形状とは異なる場合がある。
【0011】
(1-1.半導体パッケージの構成)
本実施の形態の半導体パッケージ1は、例えば、2つの半導体チップ(第1半導体チップ11および第2半導体チップ13)がスペーサ12を介してこの順に積層された積層体10の周囲に、第1端子群t1および第2端子群t2が内側から順に設けられている。積層体10は、例えば、ダイパッド14A上に配置されており、第1半導体チップ11は第1端子群t1と、第2半導体チップ13は第2端子群t2と、それぞれ金属細線15A,16Aによって電気的に接続されている。第1端子群t1および第2端子群t2は、それぞれ、複数のパッド電極14Bおよび複数のパッド電極14Cから構成されている。本実施の形態では、これらダイパッド14Aおよび複数のパッド電極14B,14Cが半導体パッケージ1の裏面(面S2)に露出した構成となっている。
【0012】
積層体10は、第1半導体チップ11および第2半導体チップ13が、ダイパッド14A上に、スペーサ12を介してこの順に積層されたものである。第1半導体チップ11および第2半導体チップ13は、互いに同機能を有するICチップである。
【0013】
第1半導体チップ11の回路面(面11S1)には、複数の電極111が、例えば第1半導体チップ11の外周に沿って配置されている。また、第1半導体チップ11の回路面(面11S1)には、例えば復調機能を有する電気回路(復調回路、図示せず)が形成されており、回路面(面11S1)上の複数の電極111と、それぞれ、電気的に接続されている。第1半導体チップ11の回路面(面11S1)には、さらに、電気回路を保護するための保護膜112が電気回路を覆うように、例えば、回路面(面11S1)上の複数の電極よりも内側に形成されている。
【0014】
第2半導体チップ13の回路面(面13S1)には、複数の電極131が、例えば第2半導体チップ13の外周に沿って配置されている。また、第2半導体チップ13の回路面(面13S1)には、第1半導体チップ11と同様に、例えば復調機能を有する電気回路(復調回路、図示せず)が形成されており、回路面(面13S1)上の複数の電極131と、それぞれ、電気的に接続されている。第2半導体チップ13の回路面(面13S1)には、さらに、電気回路を保護するための保護膜132が電気回路を覆うように、例えば、回路面(面13S1)上の複数の電極131よりも内側に形成されている。第2半導体チップ13は、回路面(面13S1)とは反対側の裏面(面13S2)を第1半導体チップ11の回路面(面11S1)との対向面として、スペーサ12を介して、第1半導体チップ11に積層されている。
【0015】
スペーサ12は、第1半導体チップ11の回路面(面11S1)上の複数の電極111と、第1端子群t1を構成する複数のパッド電極14Bとを接続するために、第1半導体チップ11と第2半導体チップ13との間、具体的には、第1半導体チップ11の回路面(面11S1)と第2半導体チップ13の裏面(面13S2)との間に隙間を形成するためのものである。スペーサ12は、例えば、シリコンゴム等を用いることができる。
【0016】
ダイパッド14Aおよび複数のパッド電極14B,14Cは、一般に、半導体素子を支持し、固定するものであり、例えばリードフレームによって形成されている。リードフレームは、半導体チップを支持固定すると共に、外部配線との接続に用いられるものである。本実施の形態では、ダイパッド14Aが積層体10を支持しており、パッド電極14B,14Cが、それぞれ、例えば実装基板20上に形成された配線パターン21(フットパターン)との接続端子として用いられている(例えば、図7A参照)。リードフレームは、例えば、銅(Cu)合金、鉄(Fe)合金またはその他の機械的強度、電気伝導性、熱伝導性および耐食性等に優れた金属を用いて形成されている。本実施の形態では、ダイパッド14Aおよび複数のパッド電極14B,14Cは、半導体パッケージ1の裏面(面S2)に露出されており、実装基板20上へ半田を用いて実装され、配線パターンと電気的に接続されている。
【0017】
ダイパッド14Aには、例えば、ダイボンディング用の接着剤であるダイアタッチ材によって積層体10が固着されている。ダイパッド14Aは、例えば、積層体10を構成する第1半導体チップ11および第2半導体チップに対して共通のグランドとして用いられており、ダイパッド14Aには、第1半導体チップ11の回路面(面11S1)および第2半導体チップ13の回路面(面13S1)にそれぞれ形成された複数の電極111,131が、例えば図1に示したように、金属細線15B,16Bを介して電気的に接続されている。このように、ダイパッド14Aをグランドとして用いることにより、例えば、インターポーザ基板を用いて実装基板20に実装した場合と比較して、グランドインピーダンスを低減することができる。
【0018】
複数のパッド電極14B,14Cは、各種機能を有するパッケージ端子である。複数のパッド電極14Bは、第1端子群t1を構成しており、第1半導体チップ11の回路面(面11S1)に形成された複数の電極111と、金属細線15Aを介して電気的に接続されている。同様に、複数のパッド電極14Cは、第2端子群t2を構成しており、第1端子群t1の外周に配置され、第2半導体チップ13の回路面(面13S1)に形成された複数の電極131と、金属細線16Aを介して電気的に接続されている。
【0019】
第1端子群t1および第2端子群t2は、互いに同数の端子から構成されており、例えば図2に示した半導体パッケージ1では、第1端子群t1および第2端子群t2は、それぞれ、48個のパッド電極14B,14Cで構成されている。第1端子群t1および第2端子群t2は、同じ機能を有する端子が、互いに同じ順序で配置されている。具体的には、例えば、図2に示したように、半導体パッケージ1には、48個のパッド電極14B,14Cが、4つの辺に、それぞれ12個ずつ配置されている。この48個のパッド電極14B,14Cに、図2の左辺上部から順に、各符号の末尾に識別番号(1,2,3,・・・・,48)を付与した場合、同じ識別番号が付与されたパッド電極14B,14Cは、互いに同じ機能を有している。
【0020】
また、第2端子群t2を構成する複数のパッド電極14Cは、第1端子群t1を構成する複数のパッド電極14Bの配列ピッチよりも広いピッチで配列されている。換言すると、隣り合うパッド電極の距離が、複数のパッド電極14B間の距離よりも、複数のパッド電極14C間の距離の方が大きくなるように配列されている。具体的には、図2に示したように、例えば、パッド電極14B2の中心部から隣り合うパッド電極14B3の中心部までの距離P1と、パッド電極14C2の中心部から隣り合うパッド電極14C3の中心部までの距離P2とがP1<P2となるように配列されている。これにより、第1端子群t1の配線パターンを、第2端子群t2を構成する複数のパッド電極14Cの間から順に引き出せるようになり、半導体パッケージ1の外部に配設された電気回路(例えば、チューナ回路102)と表装の配線パターンのみで接続できるようになっている(例えば、図4参照)。よって、配線パターンを簡素化することが可能となる。
【0021】
金属細線15A,15B,16A,16Bは、それぞれワイヤボンディングによって形成されており、例えば金(Au)細線によって構成されている。
【0022】
積層体10、ダイパッド14A、複数のパッド電極14B,14Cの表面および金属細線15A,15B,16A,16Bは、パッケージ部材17によって一括封止されている。パッケージ部材17は、例えば、エポキシ樹脂等の絶縁性樹脂によって構成されている。
【0023】
(1-2.半導体パッケージの製造方法)
半導体パッケージ1は、例えば、リードフレーム上にダイアタッチ材によって第1半導体チップ11を固定したのち、第1半導体チップ11の回路面(面11S1)に形成された複数の電極111とリードフレームのダイパッド14A部分および複数の電極111と複数のパッド電極14B部分を、それぞれ、例えばワイヤボンディング工法により、金属細線15A,15Bを用いて接続する。続いて、第1半導体チップ11の回路面(面11S1)に形成された電気回路上(具体的には、保護膜112上)に、スペーサ12を接着したのち、スペーサ12上に第2半導体チップ13を固定する。次に、第2半導体チップ13の回路面(面13S1)に形成された複数の電極131とリードフレーム14のダイパッド14A部分および複数の電極131と複数のパッド電極14C部分を、それぞれ、例えばワイヤボンディング工法により、金属細線16A,16Bを用いて接続する。続いて、リードフレームの表面をパッケージ部材17で覆い、第1半導体チップ11、スペーサ12、第2半導体チップ13および金属細線15A,15B,16A,16Bを一括封止する。その後、リードフレームを裏面側から切り離す。以上により、図1に示した半導体パッケージ1が完成する。
【0024】
(1-3.受信機の構成)
図4は、図1に示した半導体パッケージを、図3に示した複数の復調機能を有する受信機100に用いた場合の実装基板20上の構成の一例を表したものである。受信機100は、例えば、2系統の受信システムを有する受信機であり、アンテナ101,201と、チューナ回路102,202と、復調回路103,203と、デコーダ回路104,204とを有する。図4は、図3に示したチューナ回路102,202、復調回路103,203およびデコーダ回路104,204の実装基板20上における配置例を示しており、例えば、復調回路103,203が本実施の形態の半導体パッケージ1で構成されている。
【0025】
チューナ回路102,202では、それぞれ、アンテナ101,201により受信された受信信号が、それぞれ、所定の周波数に変換され、増幅される。チューナ回路102,202において変換され、増幅された受信信号は、それぞれ、復調回路103,203に供給される。
【0026】
復調回路103,203では、チューナ回路102,202から供給された受信信号が所定の形式のデジタルデータに復調される。復調回路103,203により復調されたデジタルデータは、それぞれ、デコーダ回路104,204に供給される。
【0027】
デコーダ回路104,204では、復調回路103,203から供給されたデジタルデータがデコードされる。
【0028】
本実施の形態では、復調回路103,203が半導体パッケージ1によって構成されている。即ち、半導体パッケージ1では、第1半導体チップ11の回路面(面11S1)には復調回路103が形成されており、第2半導体チップ13の回路面(面13S1)には復調回路203が形成されている。第1端子群t1および第2端子群t2には、それぞれ、チューナ回路102,202から供給される受信信号が入力される入力端子、デコーダ回路104,204へデジタルデータを供給するための出力端子が、互いに同じ順序で配置されている。
【0029】
具体的には、半導体パッケージ1では、図4においてチューナ回路102と対向する半導体パッケージ1の一辺に沿って配置された12個のパッド電極14B1~14B12のうち、例えば、上から2番目および3番目のパッド電極14B2,14B3がチューナ回路102と復調回路103とを接続する入力端子(チューナ入力端子)として割り当てられている。また、半導体パッケージ1では、パッド電極14B1~14B12と同様に、例えば図4においてチューナ回路202と対向する半導体パッケージ1の一辺に沿って配置された12個のパッド電極14C1~14C12のうち、上から2番目および3番目のパッド電極14C2,14C3がチューナ回路202と復調回路203とを接続する入力端子として割り当てられている。チューナ回路102とパッド電極14B2,14B3とを接続する配線パターンは、図4に示したように、それぞれ、パッド電極14C2とパッド電極14C3との間、パッド電極14C3とパッド電極14C4との間から引き出されている。
【0030】
また、半導体パッケージ1では、例えば図4においてデコーダ回路104と対向する半導体パッケージ1の一辺に沿って配置された12個のパッド電極14B25~14B36のうち、下から10番目および11番目のパッド電極14B34,14B35がデコーダ回路104と復調回路103とを接続する出力端子として割り当てられている。また、半導体パッケージ1では、パッド電極14B25~14B36と同様に、例えば図4においてデコーダ回路204と対向する半導体パッケージ1の一辺に沿って配置された12個のパッド電極14C25~14C36のうち、下から10番目および11番目のパッド電極14C34,14C35がデコーダ回路204と復調回路203とを接続する出力端子(デコーダ出力端子)として割り当てられている。デコーダ回路104とパッド電極14B34,14B35とを接続する配線パターンは、図4に示したように、それぞれ、パッド電極14C33とパッド電極14C34との間、パッド電極14C34とパッド電極14C35との間から引き出されている。
【0031】
また、実装基板20には、図4に示したように、電源/グランド(GND)回路105が形成されている。電源/グランド(GND)回路105と復調回路103,203とは、それぞれ、例えば図4において電源/グランド(GND)回路105と対向する一辺に沿って配置された12個のパッド電極14B37~14B48,14C37~14C48のうち、右から7番目および8番目のパッド電極14B43,14B44,14C43,14C44と接続されている。なお、電源/グランド(GND)回路105とパッド電極14B43,14B44との接続配線、電源/グランド(GND)回路105とパッド電極14C43,14C44との接続配線は共通化することができ、図4に示したように、電源/グランド(GND)回路105とパッド電極14B43,14C43および電源/グランド(GND)回路105とパッド電極14B44,14C44は、それぞれ、共通の配線パターンで接続されている。
【0032】
(1-4.作用・効果)
本実施の形態の半導体パッケージ1では、第1半導体チップ11および第2半導体チップ13が積層されてなる積層体10の周囲に、第1端子群t1および第2端子群t2を内側から順に設けるようにした。具体的には、第1半導体チップ11と電気的に接続される第1端子群t1を積層体10の周囲に、第2半導体チップ13と電気的に接続される第2端子群t2を第1端子群t1の外周に設けるようにした。また、第1半導体チップ11、第2半導体チップ13、第1端子群t1および第2端子群を表面からパッケージ部材17で一括封止し、そのパッケージ部材17の裏面(半導体パッケージ1の裏面(面S2))に第1端子群t1および第2端子群が露出するようにした。これにより、例えば、実装基板20上に形成されるフットパターン(配線パターン21)を、例えば1つの半導体チップからなる半導体パッケージと共有することが可能となる(例えば、図7A図7C参照)。以下、これについて説明する。
【0033】
前述したように、近年、デジタル放送受信機は、複数のチューナおよび復調機能を搭載することが増加する傾向にあるが、複数系統に対応するためには、対応する半導体チップを複数配置する必要があり、実装面積が大きくなりやすい。また、求められる仕様に応じて1系統、2系統、3系統、あるいはそれ以上と、様々な系統数のシステムを設計する必要があるため、それぞれに適したレイアウトの設計に時間を要する。
【0034】
上記課題を解決する方法としては、複数の復調機能を有する単一の半導体チップを用いたり、複数の1系統の復調機能を有する半導体チップをインターポーザ基板上に積層または並べて配置してパッケージ化する方法が考えられる。しかしながら、前者は、要求仕様に基づき複数の系統の復調機能を有する単一の半導体チップを開発する必要があり、柔軟な対応が難しい。また、後者は、インターポーザ基板分のパッケージングコストが増加し、単一系統の半導体パッケージと比較して製造コストが増加するという問題が生じる。
【0035】
これに対して、本実施の形態の半導体パッケージ1では、第1半導体チップ11にスペーサ12を介して第2半導体チップ13を積層し、その積層体10の周囲に、第1半導体チップ11と電気的に接続される複数のパッド電極14Bからなる第1端子群t1および第2半導体チップ13と電気的に接続される複数のパッド電極14Cからなる第2端子群t2を、内側から順に配設し、これらを表面からパッケージ部材17で一括封止してパッケージ化した。
【0036】
図5は、本実施の形態の半導体パッケージ1の比較例としての、単一の復調機能を有する半導体パッケージ1000の裏面側の平面を模式的に表したものである。一般的な半導体パッケージ1000では、半導体チップ1011は、リードフレーム1014からなるダイパッド1014A上に固定され、半導体チップ1011の回路面に形成された各電極の外部引き出し端子として、リードフレーム1014からなる複数のパッド電極1014Bが、ダイパッド1014Aの周囲に、半導体パッケージ1000の各辺に沿って配設されている。
【0037】
図6は、実装基板20上に本実施の形態の半導体パッケージ1を実装した場合(A)と、例えば、第1半導体チップ11と第1端子群t1および第2半導体チップ13と第2端子群t2を、図5に示した半導体パッケージ1000のように、それぞれ別々にパッケージ化した半導体パッケージ1000A,半導体パッケージ1000Bを実装基板20上に並列に実装した場合(B)とを表したものである。半導体パッケージ1000のように、第1半導体チップ11およびその端子群(第1端子群t1)、第2半導体チップ13およびその端子群(第2端子群t2)をそれぞれ個別にパッケージ化した単一系統の機能を有する半導体パッケージ1000A,1000Bの外形は、例えば7mm×7mmであり、この2つの半導体パッケージ1000A,1000Bを図6の(B)のように並列に実装した場合、その実装面積は98mm2となる。これに対して、図6の(A)に示したように、例えば2つの半導体チップ(第1半導体チップ11および第2半導体チップ13)を積層し、その周囲に、対応する端子群(第1端子群t1および第2端子群t2)を配設してパッケージ化した半導体パッケージの外形は、例えば外側に配設された端子群分大きくなり、例えば9×9mmとなり、その実装面積は81mm2となる。即ち、2つの半導体パッケージ1000A,1000Bを並列に実装した場合と比較して、約20%の実装面積の削減を図ることができる。
【0038】
本実施の形態の半導体パッケージ1では、第1半導体チップ11および第2半導体チップ13が積層された積層体10はダイパッド14A上に固定されており、さらに、このダイパッド14Aと、その周囲に配設された端子群のうちの内側の第1端子群t1を構成する複数のパッド電極14Bの配列は、半導体パッケージ1000の端子配列(複数のパッド電極1014B)と同一の配列を有する。即ち、複数のパッド電極14Bと、複数のパッド電極1014Bとは、各符号の末尾に付与された識別番号(1,2,3,・・・・,48)毎に、同じ機能を有している。このため、本実施の形態の半導体パッケージ1の裏面(面S2)側に露出したダイパッド14Aおよび第1端子群t1の端子配列と、半導体パッケージ1000の裏面側の端子配列とは、実装基板に形成されるフットパターン(例えば、図7Aに示した配線パターン21)に対して互換性を有する。
【0039】
図7Aは、半導体パッケージ1に対応する配線パターン21(フットパターン)が形成された実装基板20の一例を表したものである。図7Bは、図7Aに示した配線パターン21に半導体パッケージ1を実装した際の平面構成を表したものである。図7Cは、図7Aに示した配線パターン21に半導体パッケージ1000を実装した際の平面構成を表したものである。上記のように、本実施の形態の半導体パッケージ1の内側の第1端子群t1の端子配列は、半導体パッケージ1000の端子配列と同一であるため、図7Bおよび図7Cに示したように、実装基板20上に形成された配線パターン21を共有することができる。
【0040】
以上のように、本実施の形態の半導体パッケージ1では、スペーサ12を介して順に積層された第1半導体チップ11および第2半導体チップ13からなる積層体10の周囲に、第1半導体チップ11と電気的に接続される第1端子群t1および第2半導体チップ13と電気的に接続される第2端子群t2を順に配設し、パッケージ部材17でパッケージ化したので、各半導体チップを並列に実装した場合と比較して、実装面積を削減することが可能となる。また、半導体パッケージ1では、第1半導体チップ11および第2半導体チップ13の積層順に、第1半導体チップ11と電気的に接続される第1端子群t1および第2半導体チップ13と電気的に接続される第2端子群t2を内側から順に配設するようにした。これにより、実装基板上に形成される配線パターン(例えば、配線パターン21)を、例えば、半導体パッケージ1と同機能を有する、単一系統の半導体パッケージ(例えば、半導体パッケージ1000)と共有することができるようになる。よって、システムで要求される系統数に応じて、1つの実装基板で単一系統を実装する半導体パッケージおよび複数の系統を実装する半導体パッケージの使い分けが可能となり、開発期間を短縮することが可能となる。また、システムの開発費用を低減することが可能となる。
【0041】
また、本実施の形態の半導体パッケージ1では、互いに同機能(同等または同一の機能)を有する半導体チップ(第1半導体チップ11および第2半導体チップ13)を積層するようにしたので、複数系統に対応した半導体チップの開発が不要となる。よって、さらなる開発期間の短縮および開発費用の低減が可能となる。
【0042】
更に、インターポーザ基板を用いた場合と比較して、グランドインピーダンスを低減することが可能となる。また、放熱性を向上させることが可能となる。よって、パッケージを小型化した場合でも、従来と同じ温度範囲での使用が可能となる。更にまた、インターポーザ基板の設計も不要となるため、開発期間をさらに短縮できると共に、開発費用も低減することが可能となる。
【0043】
次に、本開示の変形例1~3について説明する。以下では、上記実施の形態と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜その説明を省略する。
【0044】
<2.変形例>
(2-1.変形例1)
図8は、本開示の変形例1に係る半導体装置(半導体パッケージ2)の断面構成の一例を模式的に表したものである。図9は、図8に示した半導体パッケージ2の裏面側の平面構成を表したものである。なお、図8では、例えば、図9に示したII-II線における断面を表している。半導体パッケージ2は、上記実施の形態と同様に、複数の半導体チップが積層され、パッケージ化されたものであり、例えば、デジタル放送復調システムのように複数系統の機能が求められるシステムに適用されるものである。本変形例の半導体パッケージ2は、3つの半導体チップが積層されている点が、上記実施の形態とは異なる。
【0045】
本変形例の半導体パッケージ2は、例えば、3つの半導体チップ(第1半導体チップ11、第2半導体チップ13および第3半導体チップ32)がスペーサ12,31を介してこの順に積層されており、その積層体30の周囲に、第1端子群t1、第2端子群t2および第3端子群t3が内側から外側に向かって順に設けられている。積層体30は、例えば、ダイパッド14A上に配置されており、第1半導体チップ11は第1端子群t1と、第2半導体チップ13は第2端子群t2と、第3半導体チップ32は第3端子群t3とそれぞれ金属細線15A,16A,33Aによって電気的に接続されている。第3端子群t3は、第1端子群t1および第2端子群t2と同様に、複数のパッド電極14Dから構成されている。半導体パッケージ2は、ダイパッド14Aおよび複数のパッド電極14B,14Cと共に、複数のパッド電極14Dが半導体パッケージ2の裏面(面S2)に露出した構成となっている。
【0046】
第3半導体チップ32の回路面(面32S1)には、複数の電極321が、例えば第3半導体チップ32の外周に沿って配置されている。また、第3半導体チップ32の回路面(面32S1)には、第1半導体チップ11と同様に、例えば復調機能を有する電気回路(復調回路、図示せず)が形成されており、回路面(面32S1)上の複数の電極321と、それぞれ、電気的に接続されている。第3半導体チップ32の回路面(面32S1)には、さらに、電気回路を保護するための保護膜322が電気回路を覆うように、例えば、回路面(面32S1)上の複数の電極321よりも内側に形成されている。
【0047】
また、第3半導体チップ32は、回路面(面32S1)とは反対側の裏面(面32S2)を第2半導体チップ13の回路面(面13S1)との対向面として、スペーサ31を介して、第2半導体チップ13に積層されている。本変形例のダイパッド14Aは、例えば、上記実施の形態と同様に、第1半導体チップ11、第2半導体チップおよび第3半導体チップ32に対して共通のグランドとして用いられており、ダイパッド14Aには、第3半導体チップ32の回路面(面32S1)に形成された複数の電極321が、第1半導体チップ11および第2半導体チップ13の複数の電極111,131と同様に、金属細線33Bを介して電気的に接続されている。
【0048】
以上のように、本技術は、上記実施の形態の半導体パッケージ1のように、2つの半導体チップ(第1半導体チップ11および第2半導体チップ13)を積層する場合に限らず、3つの半導体チップを積層した場合にも適用することができ、上記実施の形態の同様の効果を得ることができる。
【0049】
なお、半導体チップの積層数はこれに限定されず、4つ以上の半導体チップも同様に積層することができ、上記実施の形態の同様の効果を得ることができる。
【0050】
(2-2.変形例2)
図10は、本開示の変形例2に係る半導体装置(半導体パッケージ3)の断面構成の一例を模式的に表したものである。図11は、図10に示した半導体パッケージ3の裏面側の平面構成を表したものである。なお、図10では、例えば、図11に示したIII-III線における断面を表している。半導体パッケージ3は、上記実施の形態と同様に、複数の半導体チップが積層され、パッケージ化されたものであり、例えば、デジタル放送復調システムのように複数系統の機能が求められるシステムに適用されるものである。本変形例の半導体パッケージ3は、インターポーザ基板41を用いている点が、上記実施の形態等とは異なる。
【0051】
本変形例の半導体パッケージ3は、例えば、インターポーザ基板41の表面(面41S1)に、図1に示した積層体10が実装されている。インターポーザ基板41は、互いに端子ピッチが異なる半導体チップと基板との間を中継し、導通をとるために用いられるものである。インターポーザ基板の一の面(面41S1)には、第1端子群t1および第2端子群t2が内側から順に設けられている。本変形例では、インターポーザ基板41の裏面(面41S2)には、第1端子群t1および第2端子群t2が貫通電極を介して取り出されており、実装基板上に形成される配線パターン(フットパターン)との接続端子として、半田ボール42が用いられている
【0052】
なお、インターポーザ基板41の裏面(面41S2)では、上記実施の形態と同様に、第1半導体チップ11と電気的に接続された第1端子群t1および第2半導体チップ13と電気的に接続された第2端子群t2が、互いに同数、且つ、同じ機能を有する端子が互いに同じ順序となるように取り出されている。具体的には、図11に示したように、インターポーザ基板41の裏面(面41S2)には、例えば9×9個の接続端子(半田ボール42)が略均等に配設されており、そのうち、例えば、中央の5×5個の接続端子および四隅の2×2個の接続端子(半田ボール42A)がグランドとの接続端子として用いられている。残りの接続端子のうち、内側の20個の接続端子(半田ボール42B)が第1端子群t1として第1半導体チップ11との接続に、外側の20個の接続端子(半田ボール42C)が第2端子群t2として第2半導体チップ13との接続に用いられている。
【0053】
以上のように、本技術は、本変形例のようにインターポーザ基板41を用いて場合にも適用することができ、上記実施の形態の同様の効果を得ることができる。
【0054】
また、インターポーザ基板41を用いることにより、上記実施の形態の効果に加えて、第1端子群t1および第2端子群t2以外の端子、例えば、他のIC等をワンチップに実装した際などの端子配列の自由度が向上するという効果を奏する。
【0055】
(2-3.変形例3)
上記実施の形態では、例えば図4において、チューナ(チューナ回路102,202)およびデコーダ(デコーダ回路104,204)が受信機100に内蔵されている例を示したが、チューナおよびデコーダは、必ずしも受信機100に内蔵されていなくてもよい。
【0056】
以上、実施の形態および変形例を挙げて説明したが、本開示内容は上記実施の形態等に限定されるものではなく、種々変形が可能である。
【0057】
なお、本開示は、以下のような構成も可能である。以下の構成の本技術によれば、第1の半導体チップおよび第2の半導体チップが積層された積層体の周囲に、第1の半導体チップと接続された第1の端子群および第2の半導体チップと接続された第2の端子群をこの順に配設すると共に、この第1の端子群および第2の端子群が裏面に露出した状態でパッケージ化するようにしたので、例えば、実装基板上に形成されるフットパターンを1つの半導体チップからなるパッケージと共有できるようになる。よって、複数の半導体チップを実装基板に並べて配置する場合と比較して実装面積を削減できると共に、開発期間を短縮することが可能となる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれの効果であってもよい。
(1)
第1の半導体チップと、
前記第1の半導体チップにスペーサを介して積層された第2の半導体チップと、
前記第1の半導体チップおよび前記第2の半導体チップが積層された積層体の周囲に設けられると共に、前記第1の半導体チップと接続された第1の端子群と、
前記第1の端子群の外側に設けられると共に、前記第2の半導体チップと接続された第2の端子群と、
前記第1の半導体チップ、前記第2の半導体チップ、前記第1の端子群および前記第2の端子群を封止すると共に、裏面に少なくとも前記第1の端子群および前記第2の端子群が露出しているパッケージ部材と
を備えた半導体装置。
(2)
前記第1の端子群および前記第2の端子群は、同数の複数の端子から構成されている、前記(1)に記載の半導体装置。
(3)
前記第1の端子群および前記第2の端子群は、同じ機能を有する端子が互いに同じ順序で配置されている、前記(1)または(2)に記載の半導体装置。
(4)
前記第1の端子群および前記第2の端子群は、それぞれ、各種入力端子および各種出力端子を含み、それぞれ、同じ機能を有する入力端子および同じ機能を有する出力端子が、互いに同じ順序で配置されている、前記(3)に記載の半導体装置。
(5)
前記第2の端子群を構成する前記複数の端子の配列ピッチは、前記第1の端子群を構成する前記複数の端子の配列ピッチよりも広い、前記(2)乃至(4)のうちのいずれかに記載の半導体装置。
(6)
前記第1の半導体チップはダイパッドに配置されており、前記ダイパッドは前記パッケージ部材の裏面に露出している、前記(1)乃至(5)のうちのいずれかに記載の半導体装置。
(7)
前記ダイパッドは、前記第1の半導体チップおよび前記第2の半導体チップに対する共通のグランドとして用いられている、前記(6)に記載の半導体装置。
(8)
前記第1の端子群、前記第2の端子群および前記ダイパッドはリードフレームによって構成されている、前記(6)または(7)に記載の半導体装置。
(9)
前記第1の半導体チップと前記第1の端子群を構成する複数の端子および前記第2の半導体チップと前記第2の端子群を構成する複数の端子は、それぞれ、金属細線を用いて電気的に接続されている、前記(1)乃至(8)のうちのいずれかに記載の半導体装置。
(10)
第3の半導体チップと、前記第3の半導体チップと接続された第3の端子群とをさらに有し、
前記第3の半導体チップは、前記第2の半導体チップにスペーサを介して積層され、
前記第3の端子群は、前記第2の端子群の外側に設けられている、前記(1)乃至(9)のうちのいずれかに記載の半導体装置。
(11)
インターポーザ基板をさらに有し、
前記第1の半導体チップは、前記インターポーザ基板の一の面に積層され、
前記第1の端子群および前記第2の端子群は、前記インターポーザ基板の前記一の面とは反対側の他の面に設けられている、前記(1)乃至(10)のうちのいずれかに記載の半導体装置。
【0058】
本出願は、日本国特許庁において2019年6月14日に出願された日本特許出願番号2019-110760号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願の全ての内容を参照によって本出願に援用する。
【0059】
当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7A
図7B
図7C
図8
図9
図10
図11