JP2000223617A - 半導体装置の実装構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の目的は、基板の実装面側に半導体チ
ップを搭載した半導体装置であっても、十分な放熱が可
能である半導体装置及びその実装構造を提供することに
ある。 【解決手段】 本発明の特徴は、基板のマザーボードへ
の実装面に半導体チップを搭載した半導体装置の実装構
造に関し、マザーボードの半導体装置と対抗する領域に
開口部を設けたことにあり、特には、前記マザーボード
の半導体装置実装面と逆の面側に、前記開口部を通して
半導体装置と接触する放熱体を設けたこと、および、マ
ザーボードの半導体装置実装面と逆の面側に、前記開口
部に送風する冷却ファンを設けたことにある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板を用いた半導
体装置の実装構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、図４に示すように、基板３１に半
導体チップ３２を搭載し、接続端子３３を介して半導体
チップ３２とマザーボード３４の導通を行う半導体装置
３５において、半導体装置３５の厚みを薄くするため、
基板３１のマーボード３４への実装面３６側に半導体チ
ップ３２を搭載することがある。

【０００３】この半導体装置３５では、実装時に基板３
１とマザーボード３４の間に半導体チップ３２が搭載さ
れた状態となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような半導体装置
３５において、半導体チップ３２に発生する熱は、基板
３１の実装面３６及び上面３７（実装面３６と逆の面）
から放熱されるが、基板３１はポリイミド等の樹脂材料
から形成されることが多く、樹脂材料は熱伝導率が低く
いため上面３７からの放熱効果が得られない問題があっ
た。

【０００５】基板３１の材料にセラミックのような熱伝
導率の高い基板を使用すれば上面３７からの放熱効果が
向上するが、十分とは言えず、また、セラミック基板は
高価であり、加工が難しい。

【０００６】よって、上面３７からの放熱効果が得られ
ないため、実装面３６からの放熱が重要になる。

【０００７】実装面３６において半導体チップ３２に発
生した熱は、基板３１とマザーボード３４の間の空気層
に放熱されるが、基板３１とマザーボード３４に挟まれ
た閉鎖的な空気層であり、放熱性が悪い。

【０００８】よって、このような基板３１の実装面３６
に半導体チップ３２を搭載した半導体装置３５の実装構
造では、十分な放熱ができず、熱により半導体装置３５
の機能に障害が起こることがあった。

【０００９】本発明の目的は、基板の実装面側に半導体
チップを搭載した半導体装置であっても、十分な放熱が
可能である半導体装置及びその実装構造を提供すること
にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、基板の
マザーボードへの実装面に半導体チップを搭載した半導
体装置の実装構造に関し、マザーボードの半導体装置と
対抗する領域に開口部を設けたことにある。

【００１１】特には、前記マザーボードの半導体装置実
装面と逆の面側に、前記開口部を通して半導体装置と接
触する放熱体を設けたことにある。

【００１２】また、特には、前記マザーボードの半導体
装置実装面と逆の面側に、前記開口部に送風する冷却フ
ァンを設けたことにある。

【００１３】

【発明の実施形態】本発明の実施形態は、基板のマザー
ボードへの実装面に半導体チップが搭載され、半導体チ
ップは配線パターンにより実装面に設けられた接続端子
と導通されており、接続端子を介して半導体装置とマザ
ーボードが導通される構造であり、半導体チップは封止
樹脂により封止され、マザーボードの半導体装置と対抗
する領域に開口部が設けられている半導体装置の実装構
造である。

【００１４】本実施形態では、マザーボードへ設けられ
た開口部を通して、半導体装置に発生した熱がマザーボ
ードの半導体装置実装面と逆の面に伝熱される為、従来
よりも高い放熱効果を得ることができる。

【００１５】

【実施例１】以下、本発明の実施例につき図面を用い詳
細に説明する。

【００１６】本実施例の半導体装置の実装構造は、図１
に断面図、図２に底面図を示す通りであり、半導体装置
１における樹脂基板２の実装面３に接続端子である半田
ボール４および半導体チップ５と半田ボール４を導通す
る配線パターン６が設けられており、配線パターン６の
半導体チップ搭載用バンプ７および半田ボール４と接続
する部分以外が絶縁フィルム（図示せず）で覆われてい
る。

【００１７】半導体チップ５は配線パターン６に設けた
半導体チップ搭載用バンプ７にフリップチップ方式によ
り搭載され、封止樹脂８により封止されている。

【００１８】また、半田ボール４により半導体装置１と
マザーボード９が導通され、マザーボード９の半導体装
置と対抗する領域１０に開口部１１が設けられている。

【００１９】また、マザーボード９の下面１２（半導体
装置搭載面１３と逆の面）に、開口部１１を通って半導
体装置１の封止樹脂８と接触する放熱体１４が設けられ
ている。

【００２０】放熱体１４はヒートパイプ１５及び放熱フ
ィン１６からなり、ヒートパイプ１５は開口部１１を通
して封止樹脂８及び下面１２に設けられた放熱フィン１
６と接触し、半導体装置１の熱を開口部１１を通して放
熱フィン１６に伝熱する。

【００２１】放熱フィン１６はヒートパイプ１５から伝
熱された熱を下面１２において放熱する。

【００２２】本実施例における半導体装置１の実装方法
は、まず、マザーボード９の半導体装置実装面１３に半
導体装置１を半田ボール４が接するように搭載し、リフ
ローすることにより半田ボール４を固着して半導体装置
１を固定する。

【００２３】次に、ヒートパイプ１５を接着した放熱フ
ィン１６をマザーボード9の下面１２に固着し、ヒート
パイプ１５を半導体装置１の封止樹脂８に接着して実装
構造を完成する。

【００２４】本実施例においては、半導体チップ５に発
生した熱が封止樹脂８を介してヒートパイプ１５に伝熱
され、その熱がヒートパイプ１５を介して放熱フィン１
６に伝熱され、下面１２において放熱フィン１６により
放熱される。

【００２５】よって、本実施例ではマザーボード９の下
面１２において放熱できる為、従来よりも大きな放熱効
果を得ることができる。

【００２６】本実施例において、放熱体１４をヒートパ
イプ１５及び放熱フィン１６で構成したが、これは任意
であり、半導体装置１と接触してマザーボード９の下面
１２において放熱できる構造であればよく、一体型の放
熱体としてもよいし、多数の部品から構成してもよい。

【００２７】本実施例では、放熱フィン１６をマザーボ
ード９の下面１２に固着したが、これは任意であり、放
熱体１４は、下面１２側で放熱できる構造であればよ
く、下面に接していなくてもよい。

【００２８】本実施例において、樹脂基板２にポリイミ
ド系の樹脂基板を使用したが、樹脂基板は加工性が良く
安価であるが、セラミック基板に比べ熱伝導率が低い
為、樹脂基板２の上面１７（マザーボード９への実装面
と逆の面）から放熱効果を得ることができないので、本
実施例のようにマザーボード９の半導体装置１と対抗す
る領域に開口部１１を設け、放熱体１４により開口部１
１を通してマザーボード９の下面１２（半導体装置実装
面と逆の面）から放熱する構成の本発明を実施すること
が特に有効である。

【００２９】また、本実施例では、ポリイミド系の樹脂
基板を使用したが、他の樹脂基板やＴＡＢテープなどの
フィルム状樹脂基板を用いても、加工性が良く安価な基
板を使用した半導体装置１の実装構造を得ることができ
る。

【００３０】また、本実施例では、半導体チップ５と半
田ボール４の距離の差を小さくするため半導体チップ５
を囲むように半田ボール４が設けられているが、このよ
うな半導体装置１では樹脂基板２、マザーボード９間の
閉鎖的な空気層が、接続端子（半田ボール４）によりさ
らに閉鎖性を高められ、閉鎖的な空気層による放熱性が
さらに悪化するので、マザーボード９の半導体装置１と
対抗する領域に開口部１１を設け、放熱体１４により開
口部１１を通してマザーボード９の下面１２（半導体装
置実装面と逆の面）から放熱する構成の本発明をこのよ
うな半導体装置１の実装構造に使用すれば、大きな効果
を得ることができ、接続端子が半田ボール４のように閉
鎖性をより高める端子であればより大きな効果を得るこ
とができる。

【００３１】また、本実施例では、開口部１１をマザー
ボード９の半導体チップ５と対抗する領域１８に設けた
が、半導体チップ５と対抗する領域１８に設ければ、半
導体チップ５とマザーボード下面１２までの通路を短く
することができ、放熱効果を高めることができる。

【００３２】

【実施例２】以下、本発明の他の実施例につき図面を用
い詳細に説明する。

【００３３】本実施例の半導体装置の実装構造は図３に
示す通りであり、半導体装置２１及びマザーボード２２
は実施例1と同様のものを使用しており、マザーボード
２２の半導体装置２１と対抗する領域に開口部２３が設
けられている。

【００３４】マザーボード２２の下面２４（半導体装置
搭載面と逆の面）に開口部２３に送風する冷却ファン２
５が設けられている。

【００３５】この構成によれば半導体装置２１の熱が伝
熱された空気を冷却ファン２５により循環させることが
できる為、半導体装置２１に発生した熱をマザーボード
２２の下面２４側で放熱することができ、大きな放熱効
果を得ることができる。

【００３６】本実施例では、冷却ファン２５を開口部２
３に送風するように設けたが、これは任意であり、開口
部２３を通して半導体装置２１に直接送風するように冷
却ファン２５を設けてもよい。

【００３７】また、本実施例では、冷却ファン２５を下
面２４に設けたが、これは任意であり、開口部２３に送
風できる構造であればよく、下面に接しないように設け
てもよい。

【００３８】以上の実施例では、放熱体により放熱する
実施例および冷却ファンにより放熱する実施例を示した
が、以上の２つの実施例を組み合わせて使用してもよ
く、その場合、冷却ファンにより開口部もしくは放熱体
に送風すればよい。

【００３９】

【発明の効果】以上の本発明によれば、マザーボードへ
設けられた開口部を通して、半導体装置に発生した熱が
マザーボードの半導体装置実装面と逆の面に伝熱される
為、従来よりも高い放熱効果を得ることができる。

【００４０】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における半導体装置の実装構造
を示す断面図である。

【図２】本発明の実施例における半導体装置の実装構造
を示す平面図である。

【図３】本発明の他の実施例における半導体装置の実装
構造を示す図である。

【図４】従来の半導体装置の実装構造を示す図である。

【符号の説明】

１ 半導体装置 ２ 樹脂基板 ３ 実装面 ４ 半田ボール ５ 半導体チップ ６ 配線パターン ７ 半導体チップ搭載用バンプ ８ 封止樹脂 ９ マザーボード １０ 半導体装置と対抗する領域 １１ 開口部 １２ 下面 １３ 半導体装置搭載面 １４ 放熱体 １５ ヒートパイプ １６ 放熱フィン １７ 上面 １８ 半導体チップと対抗する領域 ２１ 半導体装置 ２２ マザーボード ２３ 開口部 ２４ 下面 ２５ 冷却ファン ３１ 基板 ３２ 半導体チップ ３３ 接続端子 ３４ マザーボード ３５ 半導体装置 ３６ 実装面 ３７ 上面

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板のマザーボードへの実装面に半導体
   チップを搭載した半導体装置の実装構造であって、マザ
   ーボードの半導体装置と対抗する領域に開口部を設けた
   ことを特徴とする半導体装置の実装構造。
2. 【請求項２】 前記マザーボードの半導体装置実装面と
   逆の面側に、前記開口部を通して半導体装置と接触する
   放熱体を設けたことを特徴とする請求項１記載の半導体
   装置の実装構造。
3. 【請求項３】 前記マザーボードの半導体装置実装面と
   逆の面側に、前記開口部に送風する冷却ファンを設けた
   ことを特徴とする請求項１記載の半導体装置の実装構
   造。