JP2001284503A - 半導体装置 - Google Patents
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- H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
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- H01L2224/73201—Location after the connecting process on the same surface
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体素子による発熱を良好に放散させ、高
信頼性・高性能であり、低背化が可能で薄型・小型な半
導体装置を提供する。 【解決手段】 配線基板２の主面上に導体バンプ３を介
して搭載実装され、前記主面に対して略垂直方向に貫通
孔４ａが形成された半導体素子４と、半導体素子４の配
線基板２と反対側に配置され、半導体素子４側に設けた
凸部５ａが貫通孔４ａに挿入された放熱部材５とを具備
する半導体装置である。凸部５ａと平板状部５ｂとによ
り半導体素子４の発熱を良好に放散させることができ
る。
信頼性・高性能であり、低背化が可能で薄型・小型な半
導体装置を提供する。 【解決手段】 配線基板２の主面上に導体バンプ３を介
して搭載実装され、前記主面に対して略垂直方向に貫通
孔４ａが形成された半導体素子４と、半導体素子４の配
線基板２と反対側に配置され、半導体素子４側に設けた
凸部５ａが貫通孔４ａに挿入された放熱部材５とを具備
する半導体装置である。凸部５ａと平板状部５ｂとによ
り半導体素子４の発熱を良好に放散させることができ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は各種の電子機器・電
子装置等の電子回路モジュール等として使用される、半
導体素子が配線基板に搭載されて成る半導体装置に関
し、特に、半導体素子による発熱に対する放熱性を改善
した半導体装置に関するものである。
子装置等の電子回路モジュール等として使用される、半
導体素子が配線基板に搭載されて成る半導体装置に関
し、特に、半導体素子による発熱に対する放熱性を改善
した半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年における各種の電子機器や電子装置
に対しては小型化や薄型化・高機能化・低コスト化等の
要求が絶えることがなく、それらの要求を実現するため
に、電子機器や電子装置に用いられる半導体装置に対し
ても同様に小型化・薄型化・高機能化・低コスト化の検
討が急速に押し進められている。
に対しては小型化や薄型化・高機能化・低コスト化等の
要求が絶えることがなく、それらの要求を実現するため
に、電子機器や電子装置に用いられる半導体装置に対し
ても同様に小型化・薄型化・高機能化・低コスト化の検
討が急速に押し進められている。
【０００３】このような半導体装置において半導体素子
を搭載するための基板となる配線基板には、例えば、酸
化アルミニウム質焼結体を主成分とするセラミックス材
料や窒化アルミニウム質焼結体を主成分とする高熱伝導
性のセラミックス材料、あるいはガラス材料と有機材料
とから成るガラスエポキシ、またはセラミック材料に比
べて低温焼成が可能なガラスセラミックス等が用いられ
ている。
を搭載するための基板となる配線基板には、例えば、酸
化アルミニウム質焼結体を主成分とするセラミックス材
料や窒化アルミニウム質焼結体を主成分とする高熱伝導
性のセラミックス材料、あるいはガラス材料と有機材料
とから成るガラスエポキシ、またはセラミック材料に比
べて低温焼成が可能なガラスセラミックス等が用いられ
ている。
【０００４】酸化アルミニウム質焼結体を主成分とする
セラミックス材料は、安定性や信頼性の高い絶縁材料で
あるが、約1400〜1650℃程度の高温で焼成しなければな
らないために配線導体の材料に高融点金属であるタング
ステンやモリブデン等を用いる必要があり、これら高融
点金属が高比抵抗金属材料であることから、高速信号処
理を行なう半導体装置には適用が困難である。
セラミックス材料は、安定性や信頼性の高い絶縁材料で
あるが、約1400〜1650℃程度の高温で焼成しなければな
らないために配線導体の材料に高融点金属であるタング
ステンやモリブデン等を用いる必要があり、これら高融
点金属が高比抵抗金属材料であることから、高速信号処
理を行なう半導体装置には適用が困難である。
【０００５】また、窒化アルミニウム質焼結体を主成分
とする高熱伝導性のセラミックス材料は、良好な放熱性
を有する点では有効であるが、一般的な民生分野の半導
体装置に対しては高価であり、低コスト化を図ることが
困難である。
とする高熱伝導性のセラミックス材料は、良好な放熱性
を有する点では有効であるが、一般的な民生分野の半導
体装置に対しては高価であり、低コスト化を図ることが
困難である。
【０００６】また、ガラス材料と有機材料とから成るガ
ラスエポキシは、安価であるが耐熱性が不十分であり、
熱的な安定性も要求される半導体装置には不向きであ
る。
ラスエポキシは、安価であるが耐熱性が不十分であり、
熱的な安定性も要求される半導体装置には不向きであ
る。
【０００７】これに対し、セラミックス材料に比べて低
温でかつ短時間で焼成可能であるガラスセラミックス
は、低コストで作製することができ、さらに配線導体の
材料に低融点金属材料であるＡｕやＡｇ・Ｃｕ等の低比
抵抗金属材料を使用できるため、高速信号処理を行なう
半導体装置に有利である。
温でかつ短時間で焼成可能であるガラスセラミックス
は、低コストで作製することができ、さらに配線導体の
材料に低融点金属材料であるＡｕやＡｇ・Ｃｕ等の低比
抵抗金属材料を使用できるため、高速信号処理を行なう
半導体装置に有利である。
【０００８】また、これらの基板は、用途によって使い
分けられ、近年の高機能化に対応するために半導体素子
を導体バンプを介して基板上に直接搭載実装する、いわ
ゆるフリップチップ実装により半導体装置の小型化を実
現するに際して、半導体素子の小型化・高密度化・高電
力化に伴う半導体素子の発熱をいかに効率よく放熱さ
せ、半導体素子の熱的破壊や特性劣化を防止するかが、
半導体素子の信頼性を確保する上において重要な課題と
なっている。
分けられ、近年の高機能化に対応するために半導体素子
を導体バンプを介して基板上に直接搭載実装する、いわ
ゆるフリップチップ実装により半導体装置の小型化を実
現するに際して、半導体素子の小型化・高密度化・高電
力化に伴う半導体素子の発熱をいかに効率よく放熱さ
せ、半導体素子の熱的破壊や特性劣化を防止するかが、
半導体素子の信頼性を確保する上において重要な課題と
なっている。
【０００９】このための対策としては、例えば、高熱伝
導率材料からなる基板に導体バンプを介して直接に半導
体素子を搭載実装する手法や、半導体素子直下の基板に
多数のサーマルビアホールと呼ばれる放熱部材を形成す
る手法等が挙げられる。
導率材料からなる基板に導体バンプを介して直接に半導
体素子を搭載実装する手法や、半導体素子直下の基板に
多数のサーマルビアホールと呼ばれる放熱部材を形成す
る手法等が挙げられる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】このように、発熱量が
増加する傾向にある半導体素子の信頼性を確保するため
には従来以上の良好な放熱性が必要とされ、さらに、小
型化と低コスト化とを両立させることも必要とされるこ
とから、これに対応するために、半導体素子の実装形態
として従来のワイヤーボンディングに代わって半導体素
子を導体バンプを用いて配線基板に直接に搭載実装する
フェースダウン実装技術（いわゆるフリップチップ実装
法）が採用されている。
増加する傾向にある半導体素子の信頼性を確保するため
には従来以上の良好な放熱性が必要とされ、さらに、小
型化と低コスト化とを両立させることも必要とされるこ
とから、これに対応するために、半導体素子の実装形態
として従来のワイヤーボンディングに代わって半導体素
子を導体バンプを用いて配線基板に直接に搭載実装する
フェースダウン実装技術（いわゆるフリップチップ実装
法）が採用されている。
【００１１】しかしながら、この場合には、半導体素子
からの発熱の伝達は熱伝導率の観点からは導体バンプが
支配的となり、導体バンプ数によって放熱の能力が左右
されることとなる。つまり、半導体素子に多数の導体バ
ンプを形成することで放熱効率を向上させることができ
るが、形成可能な導体バンプ数はバンプ形状やバンプの
ピッチ、ならびにバンプ形成装置の能力により決定され
ることから、半導体素子の発熱を有効に放散させること
が困難となる。そのため、さらに半導体素子の熱放散性
を高めた半導体装置の要求が強まっている。
からの発熱の伝達は熱伝導率の観点からは導体バンプが
支配的となり、導体バンプ数によって放熱の能力が左右
されることとなる。つまり、半導体素子に多数の導体バ
ンプを形成することで放熱効率を向上させることができ
るが、形成可能な導体バンプ数はバンプ形状やバンプの
ピッチ、ならびにバンプ形成装置の能力により決定され
ることから、半導体素子の発熱を有効に放散させること
が困難となる。そのため、さらに半導体素子の熱放散性
を高めた半導体装置の要求が強まっている。
【００１２】そのようなフェースダウン実装技術を用い
た半導体装置における熱放散性の改善の例として、例え
ば特開平４−346250号には、配線基板に設けたキャビテ
ィ内に半導体素子をフェースダウンで導体バンプを介し
て配線基板に搭載し、熱伝導率の高い樹脂で半導体素子
裏面およびキャビティ内壁を封止することにより配線基
板全体に放熱させることが開示されている。また、さら
に放熱フィンをこの封止した上部に取り付けることで半
導体素子の放熱性を高めている。
た半導体装置における熱放散性の改善の例として、例え
ば特開平４−346250号には、配線基板に設けたキャビテ
ィ内に半導体素子をフェースダウンで導体バンプを介し
て配線基板に搭載し、熱伝導率の高い樹脂で半導体素子
裏面およびキャビティ内壁を封止することにより配線基
板全体に放熱させることが開示されている。また、さら
に放熱フィンをこの封止した上部に取り付けることで半
導体素子の放熱性を高めている。
【００１３】しかしながら、このような構成において
は、樹脂では金属製の放熱部材に比べ十分な放熱効果を
得ることが困難であるという問題点があった。また、半
導体素子の発熱の大部分は半導体素子表面近傍のチャネ
ル部で発生するため、上記のような構成では半導体素子
を構成する半導体基板を介して樹脂に放熱させることと
なり、結果的に放熱効率が悪くなってしまうという問題
点もあった。また、半導体素子の発熱を回路基板全体へ
放熱させることは、配線基板の小型化に伴って半導体装
置の放熱容量が小さくなる傾向にあるため、逆に半導体
装置内に熱を閉じ込めてしまうことになり、良好な放熱
効果を得ることが困難であるという問題点もあった。さ
らには、配線基板自身が高温にさらされるため、この配
線基板に搭載された他の電子部品等に電気特性の劣化や
接続信頼性に悪影響を及ぼすこととなるという問題点も
あった。さらに、放熱フィンを取り付けることにより半
導体装置そのものが大型化してしまい、半導体装置に対
する重要な要求特性である低背化・薄型化に応えること
が困難となってしまうという問題点があった。
は、樹脂では金属製の放熱部材に比べ十分な放熱効果を
得ることが困難であるという問題点があった。また、半
導体素子の発熱の大部分は半導体素子表面近傍のチャネ
ル部で発生するため、上記のような構成では半導体素子
を構成する半導体基板を介して樹脂に放熱させることと
なり、結果的に放熱効率が悪くなってしまうという問題
点もあった。また、半導体素子の発熱を回路基板全体へ
放熱させることは、配線基板の小型化に伴って半導体装
置の放熱容量が小さくなる傾向にあるため、逆に半導体
装置内に熱を閉じ込めてしまうことになり、良好な放熱
効果を得ることが困難であるという問題点もあった。さ
らには、配線基板自身が高温にさらされるため、この配
線基板に搭載された他の電子部品等に電気特性の劣化や
接続信頼性に悪影響を及ぼすこととなるという問題点も
あった。さらに、放熱フィンを取り付けることにより半
導体装置そのものが大型化してしまい、半導体装置に対
する重要な要求特性である低背化・薄型化に応えること
が困難となってしまうという問題点があった。
【００１４】本発明は上記従来技術における問題点に鑑
みてなされたものであり、その目的は、半導体素子によ
る発熱を良好に放散させ、半導体素子の発熱による半導
体素子自身の信頼性や電気特性を劣化させることがな
く、高信頼性・高性能であり、さらに低背で薄型・小型
な半導体装置を提供することにある。
みてなされたものであり、その目的は、半導体素子によ
る発熱を良好に放散させ、半導体素子の発熱による半導
体素子自身の信頼性や電気特性を劣化させることがな
く、高信頼性・高性能であり、さらに低背で薄型・小型
な半導体装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
配線基板の主面上に導体バンプを介して搭載実装され、
前記主面に対して略垂直方向に貫通孔が形成された半導
体素子と、この半導体素子の前記配線基板と反対側に配
置され、前記半導体素子側に設けた凸部が前記貫通孔に
挿入された放熱部材とを具備することを特徴とするもの
である。
配線基板の主面上に導体バンプを介して搭載実装され、
前記主面に対して略垂直方向に貫通孔が形成された半導
体素子と、この半導体素子の前記配線基板と反対側に配
置され、前記半導体素子側に設けた凸部が前記貫通孔に
挿入された放熱部材とを具備することを特徴とするもの
である。
【００１６】また、本発明の半導体装置は、上記構成に
おいて、前記配線基板に前記貫通孔に対向させて基板貫
通孔が形成され、この基板貫通孔にも前記凸部が挿入さ
れていることを特徴とするものである。
おいて、前記配線基板に前記貫通孔に対向させて基板貫
通孔が形成され、この基板貫通孔にも前記凸部が挿入さ
れていることを特徴とするものである。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の半導体装置によれば、配
線基板の主面上に導体バンプを介して搭載実装され、前
記主面に対して略垂直方向に貫通孔が形成された半導体
素子と、この半導体素子の配線基板と反対側に配置さ
れ、半導体素子側に設けた凸部が貫通孔に挿入された放
熱部材とを具備することから、半導体素子表面近傍のチ
ャネル部による発熱を半導体素子の貫通孔に挿入された
放熱部材に、この貫通孔および凸部によって効率よく伝
達させることができる。
線基板の主面上に導体バンプを介して搭載実装され、前
記主面に対して略垂直方向に貫通孔が形成された半導体
素子と、この半導体素子の配線基板と反対側に配置さ
れ、半導体素子側に設けた凸部が貫通孔に挿入された放
熱部材とを具備することから、半導体素子表面近傍のチ
ャネル部による発熱を半導体素子の貫通孔に挿入された
放熱部材に、この貫通孔および凸部によって効率よく伝
達させることができる。
【００１８】さらに、このような凸部を有する放熱部材
を、この凸部を半導体素子の貫通孔に挿入するとともに
平板状部を半導体素子の裏面（配線基板と反対側の面）
側に配置して取着することにより、従来のように平板状
部のみが熱伝導率の高い樹脂等を介して半導体素子に取
着される場合と比較して、半導体素子の発熱をより効率
良く良好に放熱させることができる。その結果、半導体
素子の温度をそのジャンクション破壊温度以下に安定に
維持することができ、半導体素子の発熱により半導体素
子自身の信頼性や電気特性を劣化させることがない、高
信頼性・高性能な半導体装置となる。
を、この凸部を半導体素子の貫通孔に挿入するとともに
平板状部を半導体素子の裏面（配線基板と反対側の面）
側に配置して取着することにより、従来のように平板状
部のみが熱伝導率の高い樹脂等を介して半導体素子に取
着される場合と比較して、半導体素子の発熱をより効率
良く良好に放熱させることができる。その結果、半導体
素子の温度をそのジャンクション破壊温度以下に安定に
維持することができ、半導体素子の発熱により半導体素
子自身の信頼性や電気特性を劣化させることがない、高
信頼性・高性能な半導体装置となる。
【００１９】また、本発明の半導体装置によれば、上記
構成において、配線基板に半導体素子の貫通孔に対向さ
せた基板貫通孔が形成され、この基板貫通孔にも凸部が
挿入されていることから、半導体素子の発熱を配線基板
にも良好に放熱させることができ、半導体素子をより安
定して動作させることができる半導体装置となる。
構成において、配線基板に半導体素子の貫通孔に対向さ
せた基板貫通孔が形成され、この基板貫通孔にも凸部が
挿入されていることから、半導体素子の発熱を配線基板
にも良好に放熱させることができ、半導体素子をより安
定して動作させることができる半導体装置となる。
【００２０】これにより、放熱フィンを特に必要とせず
低背化が可能であり、その結果、半導体素子をそのジャ
ンクション破壊温度以下に維持することができ、半導体
素子の発熱により半導体素子自身の信頼性や電気特性を
劣化させることがなく、高信頼性・高性能で、さらに低
背で小型な半導体装置を提供することができる。
低背化が可能であり、その結果、半導体素子をそのジャ
ンクション破壊温度以下に維持することができ、半導体
素子の発熱により半導体素子自身の信頼性や電気特性を
劣化させることがなく、高信頼性・高性能で、さらに低
背で小型な半導体装置を提供することができる。
【００２１】以下、図面に基づいて本発明の半導体装置
を詳細に説明する。
を詳細に説明する。
【００２２】図１は本発明の半導体装置の実施の形態の
一例を示す断面図である。図１において、半導体装置１
は半導体素子４を搭載実装していわゆるキャビティダウ
ンの形態でマザーボード９に搭載されている。半導体装
置１を構成する配線基板２はその主面上、図１において
は下面に半導体素子４が搭載される凹部７を有してお
り、半導体素子４は、配線基板２の凹部７の底面に形成
された配線導体や電極パッド等で形成された電極部（図
示せず）に、金属等から成る導体バンプ３を介して電気
的に接続されて搭載実装される。また、半導体素子４の
配線基板２と反対側、図１においては下面側には、放熱
部材５が、例えばその平板状部５ｂで凹部７を塞いで凹
部７内に半導体素子４を気密に封止するように配置され
て、ろう材６等により半導体素子４および配線基板２に
取着されている。そして、半導体装置１は配線基板２の
例えば下面側の外周部に形成された電極部（図示せず）
が導体バンプ８を介してマザーボード９の配線に電気的
に接続されるとともに、放熱部材５が半田等の金属ろう
材のような高熱伝導性接合材11を介してマザーボード９
に接合されて半導体素子４の発熱に対する放熱経路が形
成されている。
一例を示す断面図である。図１において、半導体装置１
は半導体素子４を搭載実装していわゆるキャビティダウ
ンの形態でマザーボード９に搭載されている。半導体装
置１を構成する配線基板２はその主面上、図１において
は下面に半導体素子４が搭載される凹部７を有してお
り、半導体素子４は、配線基板２の凹部７の底面に形成
された配線導体や電極パッド等で形成された電極部（図
示せず）に、金属等から成る導体バンプ３を介して電気
的に接続されて搭載実装される。また、半導体素子４の
配線基板２と反対側、図１においては下面側には、放熱
部材５が、例えばその平板状部５ｂで凹部７を塞いで凹
部７内に半導体素子４を気密に封止するように配置され
て、ろう材６等により半導体素子４および配線基板２に
取着されている。そして、半導体装置１は配線基板２の
例えば下面側の外周部に形成された電極部（図示せず）
が導体バンプ８を介してマザーボード９の配線に電気的
に接続されるとともに、放熱部材５が半田等の金属ろう
材のような高熱伝導性接合材11を介してマザーボード９
に接合されて半導体素子４の発熱に対する放熱経路が形
成されている。
【００２３】ここで、導体バンプ３には金や半田、ある
いは熱硬化型Ａｇペースト等を用いることができ、例え
ば金を用いる場合であれば、超音波熱圧着法により半導
体素子４の端子電極および配線基板２の電極部に電気的
に接続させる。
いは熱硬化型Ａｇペースト等を用いることができ、例え
ば金を用いる場合であれば、超音波熱圧着法により半導
体素子４の端子電極および配線基板２の電極部に電気的
に接続させる。
【００２４】なお、半導体素子４を搭載した後に、配線
基板２との接続部や半導体素子４の素子面を保護する目
的で、通常はアンダーフィル10が注入される。このアン
ダーフィル10には、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の
熱硬化性樹脂を用いることができる。また、アンダーフ
ィル10の樹脂中には、熱膨張係数の調整や熱伝導性の向
上を目的として各種のフィラーが添加される。
基板２との接続部や半導体素子４の素子面を保護する目
的で、通常はアンダーフィル10が注入される。このアン
ダーフィル10には、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の
熱硬化性樹脂を用いることができる。また、アンダーフ
ィル10の樹脂中には、熱膨張係数の調整や熱伝導性の向
上を目的として各種のフィラーが添加される。
【００２５】そして、本発明の半導体装置１において
は、半導体素子４には、配線基板２の主面に対して略垂
直に、すなわち半導体素子４の主面間を上下に貫通する
ように、貫通孔４ａが形成されている。そして、この貫
通孔４ａには、放熱部材５の半導体素子４側に設けた凸
部５ａが挿入されている。
は、半導体素子４には、配線基板２の主面に対して略垂
直に、すなわち半導体素子４の主面間を上下に貫通する
ように、貫通孔４ａが形成されている。そして、この貫
通孔４ａには、放熱部材５の半導体素子４側に設けた凸
部５ａが挿入されている。
【００２６】この半導体素子４の貫通孔４ａは、半導体
素子４の機能に影響を与えず、かつ半導体素子４内の発
熱部にできるだけ近い部位に形成される。また、半導体
素子４の貫通孔４ａの内壁および貫通孔４ａに連なる半
導体素子４の裏面および表面に接地電極（図示せず）を
設け、これを放熱部材５の凸部５ａを介して電気的に接
地することにより、半導体素子４の電気的安定性も確保
することができる。なお、貫通孔４ａとしては通常は加
工しやすい円形状断面のものが形成されるが、矩形状断
面等の他の形状に加工しても構わない。
素子４の機能に影響を与えず、かつ半導体素子４内の発
熱部にできるだけ近い部位に形成される。また、半導体
素子４の貫通孔４ａの内壁および貫通孔４ａに連なる半
導体素子４の裏面および表面に接地電極（図示せず）を
設け、これを放熱部材５の凸部５ａを介して電気的に接
地することにより、半導体素子４の電気的安定性も確保
することができる。なお、貫通孔４ａとしては通常は加
工しやすい円形状断面のものが形成されるが、矩形状断
面等の他の形状に加工しても構わない。
【００２７】また、放熱部材５には、半導体装置の放熱
部材として一般に用いられる材料、例えば銅やアルミ等
の熱伝導率の高い金属または合金等を用いることができ
る。放熱部材５は、半導体素子４に対して配線基板２と
反対側に配置され、ろう材６等により取着される平板状
部５ｂと、半導体素子４の貫通孔４ａ中に挿入されて半
導体素子４の発熱を効率よく平板状部５ｂに伝達させ放
熱させるための凸部５ａとから成る。このような放熱部
材５によれば、半導体素子４の発熱部からの発熱はその
近傍の貫通孔４ａに挿入された凸部５ａから、また半導
体素子４の表面近傍のチャネル部による発熱は平板状部
５ｂから効率よく伝達・放散させて極めて高効率に放熱
させることが可能となる。この凹部５ａおよび平板状部
５ｂの寸法や形状等は、半導体素子４による発熱量に見
合った放熱部材５の断面積を確保するために断面熱流速
を算出して設定するとよく、これにより極めて効率の良
い放熱が可能となる。
部材として一般に用いられる材料、例えば銅やアルミ等
の熱伝導率の高い金属または合金等を用いることができ
る。放熱部材５は、半導体素子４に対して配線基板２と
反対側に配置され、ろう材６等により取着される平板状
部５ｂと、半導体素子４の貫通孔４ａ中に挿入されて半
導体素子４の発熱を効率よく平板状部５ｂに伝達させ放
熱させるための凸部５ａとから成る。このような放熱部
材５によれば、半導体素子４の発熱部からの発熱はその
近傍の貫通孔４ａに挿入された凸部５ａから、また半導
体素子４の表面近傍のチャネル部による発熱は平板状部
５ｂから効率よく伝達・放散させて極めて高効率に放熱
させることが可能となる。この凹部５ａおよび平板状部
５ｂの寸法や形状等は、半導体素子４による発熱量に見
合った放熱部材５の断面積を確保するために断面熱流速
を算出して設定するとよく、これにより極めて効率の良
い放熱が可能となる。
【００２８】放熱部材５の平版状部５ｂは、半導体素子
４裏面（配線基板２と反対側の面）の一部または全部を
覆うようなものとして形成される。また、配線基板２の
凹部７の開口を塞ぐような平板状部５ｂとすることで、
放熱部材５により半導体素子４の気密封止も行なうこと
ができ、一層の信頼性の向上を図ることが可能となる。
４裏面（配線基板２と反対側の面）の一部または全部を
覆うようなものとして形成される。また、配線基板２の
凹部７の開口を塞ぐような平板状部５ｂとすることで、
放熱部材５により半導体素子４の気密封止も行なうこと
ができ、一層の信頼性の向上を図ることが可能となる。
【００２９】なお、半導体素子４の貫通孔４ａおよび放
熱部材５の凸部５ａは、図３に分解斜視図で示すように
それぞれ１個ずつ用いて組み合わせるだけでなく、図４
に同じく分解斜視図で示すように貫通孔４ａおよび放熱
部材５ａをそれぞれ複数個用いてもよい。このようにし
て、半導体素子４の発熱部に対応させて所望の位置およ
び大きさに形成することで、更なる放熱性の向上を図る
ことができる。
熱部材５の凸部５ａは、図３に分解斜視図で示すように
それぞれ１個ずつ用いて組み合わせるだけでなく、図４
に同じく分解斜視図で示すように貫通孔４ａおよび放熱
部材５ａをそれぞれ複数個用いてもよい。このようにし
て、半導体素子４の発熱部に対応させて所望の位置およ
び大きさに形成することで、更なる放熱性の向上を図る
ことができる。
【００３０】さらに、放熱部材５の平板状部５ｂを、本
発明の半導体装置１が搭載される外部電気回路基板とし
てのマザーボード９の電極部（図示せず）に半田等のろ
う材11あるいは伝熱性接着剤等を用いて接合させること
により、半導体素子４の発熱を放熱部材５の平板状部５
ｂからマザーボード９へと極めて効率良く伝達させるこ
とができるものになる。これにより、半導体素子４の発
熱は、凸部５ａおよび平板状部５ｂから成る熱伝導率の
高い放熱部材５を介してマザーボード９へと効率良く伝
えられるため、発熱により半導体素子４自身の信頼性や
電気特性を劣化させることなく、また配線基板２自身が
高温となることにより、他の電子部品等が搭載された場
合にそれらに電気特性の劣化を生じさせたり接続信頼性
への悪影響を及ぼすことなく、高信頼性でしかもより一
層の小型化が可能な半導体装置１を提供することができ
る。
発明の半導体装置１が搭載される外部電気回路基板とし
てのマザーボード９の電極部（図示せず）に半田等のろ
う材11あるいは伝熱性接着剤等を用いて接合させること
により、半導体素子４の発熱を放熱部材５の平板状部５
ｂからマザーボード９へと極めて効率良く伝達させるこ
とができるものになる。これにより、半導体素子４の発
熱は、凸部５ａおよび平板状部５ｂから成る熱伝導率の
高い放熱部材５を介してマザーボード９へと効率良く伝
えられるため、発熱により半導体素子４自身の信頼性や
電気特性を劣化させることなく、また配線基板２自身が
高温となることにより、他の電子部品等が搭載された場
合にそれらに電気特性の劣化を生じさせたり接続信頼性
への悪影響を及ぼすことなく、高信頼性でしかもより一
層の小型化が可能な半導体装置１を提供することができ
る。
【００３１】次に、図２に本発明の半導体装置の実施の
形態の他の例の断面図を示す。図２において図１と同様
の箇所には同じ符号を付してあり、この例においては、
半導体装置１は配線基板２の上面に半導体素子４が搭載
実装され、その上側に放熱部材５が配置されており、こ
れらがマザーボード９の上面に搭載されている。半導体
装置１を構成する基板となる配線基板２には半導体素子
４が導体バンプ３を介して配線基板２に形成された電極
部（図示せず）に電気的に接続される。また、半導体素
子４が搭載された後に、接続部や半導体素子４の素子面
を保護する目的でアンダーフィル10が注入される。
形態の他の例の断面図を示す。図２において図１と同様
の箇所には同じ符号を付してあり、この例においては、
半導体装置１は配線基板２の上面に半導体素子４が搭載
実装され、その上側に放熱部材５が配置されており、こ
れらがマザーボード９の上面に搭載されている。半導体
装置１を構成する基板となる配線基板２には半導体素子
４が導体バンプ３を介して配線基板２に形成された電極
部（図示せず）に電気的に接続される。また、半導体素
子４が搭載された後に、接続部や半導体素子４の素子面
を保護する目的でアンダーフィル10が注入される。
【００３２】半導体素子４には貫通孔４ａが形成されて
おり放熱部材５の凸部５ａが挿入される。この例では、
さらに配線基板２に半導体素子４の貫通孔４ａに対向さ
せて基板貫通孔２ａが形成され、放熱部材５の凸部５ａ
は半導体素子４の貫通孔４ａを貫いてこの基板貫通孔２
ａにも挿入されている。ここでは、放熱部材５の凸部５
ａの端面が配線基板２の裏面（下面）と同一平面に露出
するように取り付けられており、この端面がマザーボー
ド９の表面に形成された電極部（図示せず）に半田等の
ろう材11あるいは伝熱性接着剤等を用いて接合させてい
る。これにより、半導体素子４の発熱部および表面近傍
のチャネル部による発熱をいずれも放熱部材５の平板状
部５ｂおよび凸部５ａから凸部５ａの先端を介して効率
良くマザーボード９へと伝達させ放熱させることが可能
となる。
おり放熱部材５の凸部５ａが挿入される。この例では、
さらに配線基板２に半導体素子４の貫通孔４ａに対向さ
せて基板貫通孔２ａが形成され、放熱部材５の凸部５ａ
は半導体素子４の貫通孔４ａを貫いてこの基板貫通孔２
ａにも挿入されている。ここでは、放熱部材５の凸部５
ａの端面が配線基板２の裏面（下面）と同一平面に露出
するように取り付けられており、この端面がマザーボー
ド９の表面に形成された電極部（図示せず）に半田等の
ろう材11あるいは伝熱性接着剤等を用いて接合させてい
る。これにより、半導体素子４の発熱部および表面近傍
のチャネル部による発熱をいずれも放熱部材５の平板状
部５ｂおよび凸部５ａから凸部５ａの先端を介して効率
良くマザーボード９へと伝達させ放熱させることが可能
となる。
【００３３】このような本発明の半導体装置１によって
も、半導体素子４による発熱は、熱伝導率の高い放熱部
材５を介してマザーボード９へと効率良く放熱させるこ
とができるため、発熱により半導体素子４自身の信頼性
や電気特性を劣化させることなく、また配線基板２自身
が高温となることにより、他の電子部品等が搭載された
場合にそれらに電気特性の劣化を生じさせたり接続信頼
性への悪影響を及ぼすことなく、高信頼性でしかもより
一層の小型化が可能な半導体装置１を提供することがで
きる。
も、半導体素子４による発熱は、熱伝導率の高い放熱部
材５を介してマザーボード９へと効率良く放熱させるこ
とができるため、発熱により半導体素子４自身の信頼性
や電気特性を劣化させることなく、また配線基板２自身
が高温となることにより、他の電子部品等が搭載された
場合にそれらに電気特性の劣化を生じさせたり接続信頼
性への悪影響を及ぼすことなく、高信頼性でしかもより
一層の小型化が可能な半導体装置１を提供することがで
きる。
【００３４】なお、以上はあくまで本発明の実施の形態
の例示であって、本発明はこれらに限定されるものでは
なく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更や改
良を加えることは何ら差し支えない。例えば、図１に示
した例において、放熱部材５の凸部５ａの先端は、これ
に対向させて配線基板２に形成した穴部内に挿入して強
固に取着させるようにしてもよく、配線基板２に形成し
た貫通孔に挿入して配線基板２の裏面（上面）側でさら
に他の放熱部材に接続させるようにしてもよい。また、
図２に示す例においても、配線基板２の貫通孔２ａを基
板２の途中までの穴部としてそこからいわゆるサーマル
ビアホールや他の放熱経路を設けておき、この穴部内に
放熱部材５の凸部５ａの先端を挿入して強固に取着させ
るとともにその放熱経路に接続させるようにしてもよ
い。
の例示であって、本発明はこれらに限定されるものでは
なく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更や改
良を加えることは何ら差し支えない。例えば、図１に示
した例において、放熱部材５の凸部５ａの先端は、これ
に対向させて配線基板２に形成した穴部内に挿入して強
固に取着させるようにしてもよく、配線基板２に形成し
た貫通孔に挿入して配線基板２の裏面（上面）側でさら
に他の放熱部材に接続させるようにしてもよい。また、
図２に示す例においても、配線基板２の貫通孔２ａを基
板２の途中までの穴部としてそこからいわゆるサーマル
ビアホールや他の放熱経路を設けておき、この穴部内に
放熱部材５の凸部５ａの先端を挿入して強固に取着させ
るとともにその放熱経路に接続させるようにしてもよ
い。
【００３５】
【発明の効果】以上のように、本発明の半導体装置によ
れば、配線基板の主面上に導体バンプを介して搭載実装
され、前記主面に対して略垂直方向に貫通孔が形成され
た半導体素子と、この半導体素子の配線基板と反対側に
配置され、半導体素子側に設けた凸部が貫通孔に挿入さ
れた放熱部材とを具備することから、半導体素子表面近
傍のチャネル部による発熱を半導体素子の貫通孔に挿入
された放熱部材に、この貫通孔および凸部によって効率
よく伝達させることができる。
れば、配線基板の主面上に導体バンプを介して搭載実装
され、前記主面に対して略垂直方向に貫通孔が形成され
た半導体素子と、この半導体素子の配線基板と反対側に
配置され、半導体素子側に設けた凸部が貫通孔に挿入さ
れた放熱部材とを具備することから、半導体素子表面近
傍のチャネル部による発熱を半導体素子の貫通孔に挿入
された放熱部材に、この貫通孔および凸部によって効率
よく伝達させることができる。
【００３６】このような凸部を有する放熱部材の凸部を
半導体素子の貫通孔に挿入するとともに平板状部を半導
体素子の裏面側に配置して取着することにより、半導体
素子の発熱をより効率良く良好に放熱させることができ
るため、半導体素子の温度をそのジャンクション破壊温
度以下に安定に維持することができ、半導体素子の発熱
により半導体素子自身の信頼性や電気特性を劣化させる
ことがない、高信頼性・高性能な半導体装置となる。
半導体素子の貫通孔に挿入するとともに平板状部を半導
体素子の裏面側に配置して取着することにより、半導体
素子の発熱をより効率良く良好に放熱させることができ
るため、半導体素子の温度をそのジャンクション破壊温
度以下に安定に維持することができ、半導体素子の発熱
により半導体素子自身の信頼性や電気特性を劣化させる
ことがない、高信頼性・高性能な半導体装置となる。
【００３７】また、本発明の半導体装置によれば、配線
基板に半導体素子の貫通孔に対向させた基板貫通孔が形
成され、この基板貫通孔にも凸部が挿入されていること
から、半導体素子の発熱を配線基板にも良好に放熱させ
ることができ、半導体素子をより安定して動作させるこ
とができる半導体装置となる。
基板に半導体素子の貫通孔に対向させた基板貫通孔が形
成され、この基板貫通孔にも凸部が挿入されていること
から、半導体素子の発熱を配線基板にも良好に放熱させ
ることができ、半導体素子をより安定して動作させるこ
とができる半導体装置となる。
【００３８】これにより、本発明によれば、半導体素子
による発熱を良好に放散させ、半導体素子の発熱による
半導体素子自身の信頼性や電気特性を劣化させることが
なく、高信頼性・高性能であり、さらに放熱フィンを特
に必要とせず低背化が可能で薄型・小型な半導体装置を
提供することができた。
による発熱を良好に放散させ、半導体素子の発熱による
半導体素子自身の信頼性や電気特性を劣化させることが
なく、高信頼性・高性能であり、さらに放熱フィンを特
に必要とせず低背化が可能で薄型・小型な半導体装置を
提供することができた。
【図１】本発明の半導体装置の実施の形態の一例を示す
断面図である。
断面図である。
【図２】本発明の半導体装置の実施の形態の他の例を示
す断面図である。
す断面図である。
【図３】本発明の半導体装置に用いられる放熱部材およ
び半導体素子の一例を示す分解斜視図である。
び半導体素子の一例を示す分解斜視図である。
【図４】本発明の半導体装置に用いられる放熱部材およ
び半導体素子の他の例を示す分解斜視図である。
び半導体素子の他の例を示す分解斜視図である。
１・・・・半導体装置 ２・・・・配線基板 ２ａ・・・基板貫通孔 ３・・・・導体バンプ ４・・・・半導体素子 ４ａ・・・貫通孔 ５・・・・放熱部材 ５ａ・・・凸部 ５ｂ・・・平板状部
Claims (2)
- 【請求項１】 配線基板の主面上に導体バンプを介して
搭載実装され、前記主面に対して略垂直方向に貫通孔が
形成された半導体素子と、該半導体素子の前記配線基板
と反対側に配置され、前記半導体素子側に設けた凸部が
前記貫通孔に挿入された放熱部材とを具備することを特
徴とする半導体装置。 - 【請求項２】 前記配線基板に前記貫通孔に対向させて
基板貫通孔が形成され、該基板貫通孔にも前記凸部が挿
入されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000091039A JP4360577B2 (ja) | 2000-03-29 | 2000-03-29 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000091039A JP4360577B2 (ja) | 2000-03-29 | 2000-03-29 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001284503A true JP2001284503A (ja) | 2001-10-12 |
| JP4360577B2 JP4360577B2 (ja) | 2009-11-11 |
Family
ID=18606555
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000091039A Expired - Fee Related JP4360577B2 (ja) | 2000-03-29 | 2000-03-29 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4360577B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007138771A1 (ja) | 2006-05-26 | 2007-12-06 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 半導体装置、電子部品モジュールおよび半導体装置の製造方法 |
| JP2008521213A (ja) * | 2004-11-16 | 2008-06-19 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | スルー・バイア接続を有する両面ｓｏｉウエハ・スケール・パッケージを作製するためのデバイスおよび方法 |
| JP7479404B2 (ja) | 2019-06-19 | 2024-05-08 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | 低温デバイスの熱化のための極低温包装 |
-
2000
- 2000-03-29 JP JP2000091039A patent/JP4360577B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008521213A (ja) * | 2004-11-16 | 2008-06-19 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | スルー・バイア接続を有する両面ｓｏｉウエハ・スケール・パッケージを作製するためのデバイスおよび方法 |
| WO2007138771A1 (ja) | 2006-05-26 | 2007-12-06 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 半導体装置、電子部品モジュールおよび半導体装置の製造方法 |
| US7928559B2 (en) | 2006-05-26 | 2011-04-19 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Semiconductor device, electronic component module, and method for manufacturing semiconductor device |
| JP7479404B2 (ja) | 2019-06-19 | 2024-05-08 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | 低温デバイスの熱化のための極低温包装 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4360577B2 (ja) | 2009-11-11 |
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