JP2005203486A - 半導体パッケージおよびその実装構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 基板とは反対側に放熱部材を設け、基板と放熱部材との間隔に半導体パッケージを介在設置するにあたって、基板と放熱部材との間隔がばらついても、半導体パッケージの基板および放熱部材の両方への接続を適切に確保する。
【解決手段】 半導体パッケージ１００は、一端部１０ａ側の内面と他端部１０ｂ側の内面とが対向するように弾性変形を利用してＵ字形状に折り曲げ可能なインターポーザ１０と、インターポーザ１０の他端部１０ｂに搭載された半導体チップ２０とを備え、インターポーザ１０の一端部１０ａの外面には、外部と電気的に接続するための接続電極１３が設けられており、半導体チップ２０は、インターポーザ１０を介して接続電極１３に電気的に接続されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体パッケージおよびその実装構造に関し、特に、半導体パッケージが実装される基板とは反対側に放熱部材を設け、この放熱部材から放熱が可能な構成を有するものに関する。

近年、ＩＣなどの半導体素子の高集積化が進み、入出力の電源を供給するためのパッド数は増大するとともに、ＬＳＩの消費電力もますます大きくなってきている。

このような多ピン、高パワー化に対応したパッケージ形態としてはヒートシンクを内蔵した半導体パッケージがある。

この半導体パッケージを基板に実装した状態において、半導体素子で発生した熱を放熱する経路としては、ヒートシンクなどを介して基板に逃し、さらに基板を搭載したケースに放熱するという方法が一般的である。

しかしながら、このような方法では半導体素子から発生した熱により、基板の温度が上昇し、基板自体の信頼性や基板に搭載した他部品の信頼性を悪化させてしまうことがあった。

従来より、これを解決する方法としては、上記半導体パッケージにおいて、半導体パッケージが実装される基板とは反対側に、ケースなどの金属などからなる放熱部材を設け、この放熱部材から放熱を行うという構造、いわゆる背面放熱構造を採用することが有効である。

図１３は、そのような背面放熱構造を採用した一般的な半導体パッケージの実装構造の概略断面構成を示す図である。

図１３に示されるように、ケース２００は、第１の面２０１およびこの第１の面２０１に対向する第２の面を有するものであり、このケース２００の第１の面２０１には基板３００が搭載されている。また、ケース２００における第１の面２０１と第２の面２０２との間には、半導体パッケージＪ１００が設けられている。

ここでは、半導体パッケージＪ１００は、インターポーザＪ１０の上にバンプＪ１１およびアンダーフィルＪ１２を介して半導体素子２０が搭載されたもので、この半導体パッケージＪ１００は、インターポーザＪ１０を介して接続部材Ｊ１３により基板３００と電気的に接続されている。

そして、半導体パッケージＪ１００における半導体素子２０は、熱伝導性接着剤Ｊ１４、ヒートシンクＪ１５、熱伝導性接合材Ｊ１６を介して、ケース２００の第２の面２０２に熱的に接続されている。

これにより、半導体パッケージＪ１００においては、実装される基板３００とは反対側に設けられた放熱部材としてのケース２００から放熱を行うという背面放熱構造が実現されている。

しかしながら、上記図１３に示されるような半導体パッケージＪ１００では、放熱部材であるケース２００と基板３００との間の間隔が、ケース２００の高さバラツキや基板３００の反りや凹凸によりばらつきやすい。

そして、上記図１３に示される半導体パッケージＪ１００の構成では、このケース２００と基板３００との間の間隔のばらつきを吸収することができず、基板３００側およびケース２００の第２の面２０２側の両方に対して半導体パッケージＪ１００を確実に電気的または熱的に接続することが困難になる。

さらに、上記図１３に示される実装構造においては、熱伝導性接合材Ｊ１６として、たとえばゲルや弾性部材などを採用することにより、上記した間隔ばらつきの吸収を行うことも考えられる。

しかし、この場合、上記した間隔ばらつきの吸収を行うには、熱伝導接合材Ｊ１６の厚さを変動させる必要があり、それに伴って、この部分の熱抵抗が大きくなるなどの問題が生じ、好ましくない。

本発明は、上記問題に鑑み、基板とは反対側に放熱部材を設け、基板と放熱部材との間隔に半導体パッケージを介在設置するにあたって、基板と放熱部材との間隔がばらついても、半導体パッケージの基板および放熱部材の両方への接続を適切に確保できるようにすることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、一端部（１０ａ）側の内面と他端部（１０ｂ）側の内面とが対向するように弾性変形を利用して折り曲げ可能なインターポーザ（１０）と、インターポーザ（１０）の他端部（１０ｂ）に搭載された半導体素子（２０）とを備え、折り曲げられた状態におけるインターポーザ（１０）の一端部（１０ａ）の外面には、外部と電気的に接続するための接続電極（１３）が設けられており、半導体素子（２０）は、インターポーザ（１０）を介して接続電極（１３）に電気的に接続されていることを特徴とする半導体パッケージが提供される。

それによれば、インターポーザ（１０）を折り曲げた状態で、インターポーザ（１０）の一端部（１０ａ）の外面側を接続電極（１３）により、基板などに電気接続することができる。

また、この折り曲げられた状態のインターポーザ（１０）を基板に実装したとき、インターポーザ（１０）の他端部（１０ｂ）の外面側に、ケースなどの放熱部材を熱的に接続することができる。

このとき、基板と放熱部材とは対向するが、これら対向する両者の間隔のばらつきがあったとしても、当該間隔に介在するインターポーザ（１０）においては、その折り曲げ部（１０ｃ）が弾性変形可能である。

そのため、インターポーザ（１０）の折り曲げ部（１０ｃ）が弾性変形することによって、当該間隔のばらつきを吸収し、基板側および放熱部材側の両方に対して半導体パッケージを確実に接続することが可能となる。

よって、基板とは反対側に放熱部材を設け、基板と放熱部材との間隔に半導体パッケージを介在設置するにあたって、基板と放熱部材との間隔がばらついても、半導体パッケージの基板および放熱部材の両方への接続を適切に確保することができる。

ここで、請求項２に記載の発明のように、請求項１に記載の半導体パッケージにおいて、インターポーザ（１０）は、一端部（１０ａ）側の内面と他端部（１０ｂ）側の内面とが対向するようにＵ字形状に折り曲げ可能なものにできる。

また、請求項３に記載の発明のように、請求項１または請求項２に記載の半導体パッケージにおいて、インターポーザ（１０）は、弾性変形可能な樹脂を基材として、その表面に、半導体素子（２０）と接続電極（１３）とを電気的に接続するための導体パターン（１１、１２）を有するものにできる。

また、請求項４に記載の発明のように、請求項１〜請求項３に記載の半導体パッケージにおいては、半導体素子（２０）は、折り曲げられた状態におけるインターポーザ（１０）の他端部（１０ｂ）の内面に搭載されているものにできる。

また、請求項５に記載の発明のように、請求項１〜請求項３に記載の半導体パッケージにおいては、半導体素子（２０）は、折り曲げられた状態におけるインターポーザ（１０）の他端部（１０ｂ）の外面に搭載されているものにできる。

また、請求項６に記載の発明では、請求項１〜請求項５に記載の半導体パッケージにおいて、折り曲げられた状態におけるインターポーザ（１０）の一端部（１０ａ）と他端部（１０ｂ）との間には、バネ性を有する部材（３０）が介在されており、このバネ性を有する部材（３０）によりインターポーザ（１０）の一端部（１０ａ）と他端部（１０ｂ）とが支持されるようになっていることを特徴としている。

それによれば、折り曲げられた状態のインターポーザ（１０）において、当該折り曲げ形状を安定して維持することができる。

そのため、折り曲げられた状態のインターポーザ（１０）を対向する基板と放熱部材との間に実装する際に、基板と放熱部材とを隔てる方向以外の方向にインターポーザ（１０）が変形してずれるのを防止でき、組み付け性が向上する。

請求項７に記載の発明では、第１の面（２０１）およびこの第１の面（２０１）に対向する第２の面（２０２）を有するケース（２００）と、ケース（２００）の第１の面（２０１）に搭載された基板（３００）と、ケース（２００）における第１の面（２０１）と第２の面（２０２）との間に設けられ、基板（３００）と電気的に接続された半導体パッケージ（１００、１１０、１２０）とを備える半導体パッケージの実装構造において、継ぎのような点を特徴とするものである。

・半導体パッケージ（１００、１１０、１２０）は、一端部（１０ａ）側が基板（３００）に対向し他端部（１０ｂ）側がケース（２００）の第２の面（２０２）に対向するように折り曲げられてケース（２００）内に配置された弾性変形可能なインターポーザ（１０）と、インターポーザ（１０）の他端部（１０ｂ）に搭載された半導体素子（２０）とを備えるものであること。

・インターポーザ（１０）の一端部（１０ａ）は基板（３００）に電気的に接続されており、半導体素子（２０）は、インターポーザ（１０）を介して基板（３００）に電気的に接続されるとともに、ケース（２００）の第２の面（２０２）と熱伝導性接合材（４１０）を介して熱的に接続されていること。本発明はこれらの点を特徴としている。

それによれば、半導体パッケージ（１００、１１０、１２０）において、インターポーザ（１０）を折り曲げた状態で、インターポーザ（１０）の一端部（１０ａ）を基板（３００）に電気接続できるとともに、インターポーザ（１０）の他端部（１０ｂ）の外面側を、放熱部材としてのケース（２００）の第２の面（２０２）に熱的に接続することができる。

このとき、ケース（２００）の第１の面（２０１）に搭載された基板（３００）とケース（２００）の第２の面（２０２）とは対向するが、これら対向する両面の間隔のばらつきがあったとしても、当該間隔に介在するインターポーザ（１０）においては、その折り曲げ部（１０ｃ）が弾性変形可能である。

そのため、インターポーザ（１０）の折り曲げ部（１０ｃ）が弾性変形することによって、当該間隔のばらつきを吸収し、基板（３００）側およびケース（２００）の第２の面（２０２）側の両方に対して半導体パッケージ（１００１１０、１２０）を確実に接続することが可能となる。

よって、基板（３００）とは反対側に放熱部材（２００）を設け、基板（３００）と放熱部材（２００）との間隔に半導体パッケージ（１００、１１０、１２０）を介在設置するにあたって、基板（３００）と放熱部材（２００）との間隔がばらついても、半導体パッケージの基板（３００）および放熱部材（２００）の両方への接続を適切に確保することができる。

ここで、請求項８に記載の発明のように、請求項７に記載の半導体パッケージの実装構造においては、インターポーザ（１０）は、一端部（１０ａ）側の内面と他端部（１０ｂ）側の内面とが対向するようにＵ字形状に折り曲げられたものにできる。

また、請求項９に記載の発明のように、請求項７または請求項８に記載の半導体パッケージの実装構造において、インターポーザ（１０）は、弾性変形可能な樹脂を基材として、その表面に、半導体素子（２０）とインターポーザ（１０）の一端部（１０ａ）とを電気的に接続するための導体パターン（１１、１２）を有するものにできる。

また、請求項１０に記載の発明のように、請求項７〜請求項９に記載の半導体パッケージの実装構造において、インターポーザ（１０）の一端部（１０ａ）の外面には、基板（３００）と電気的に接続するための接続電極（１３）が設けられているものにすることができる。

また、請求項１１に記載の発明のように、請求項７〜請求項１０に記載の半導体パッケージの実装構造において、半導体素子（２０）は、インターポーザ（１０）の他端部（１０ｂ）の内面に搭載されており、インターポーザ（１０）の他端部（１０ｂ）の外面に熱伝導性接合材（４１０）が設けられているものにできる。

また、請求項１２に記載の発明のように、請求項７〜請求項１０に記載の半導体パッケージの実装構造において、半導体素子（２０）は、インターポーザ（１０）の他端部（１０ｂ）の外面に搭載されており、半導体素子（２０）の表面に熱伝導性接合材（４１０）が設けられているものにできる。

また、請求項１３に記載の発明では、請求項７〜請求項１２に記載の半導体パッケージの実装構造において、インターポーザ（１０）の一端部（１０ａ）と他端部（１０ｂ）との間には、バネ性を有する部材（３０）が介在されており、このバネ性を有する部材（３０）によりインターポーザ（１０）の一端部（１０ａ）と他端部（１０ｂ）とが支持されていることを特徴としている。

それによれば、折り曲げられた状態のインターポーザ（１０）において、当該折り曲げ形状を安定して維持することができる。

そのため、折り曲げられた状態のインターポーザ（１０）を基板（３００）およびケース（２００）に実装する際に、ケース（２００）の第１の面（２０１）と第２の面（２０２）とを隔てる方向以外の方向にインターポーザ（１０）が変形するのを防止でき、組み付け性が向上する。

また、請求項１４に記載の発明では、請求項７〜請求項１３に記載の半導体パッケージの実装構造において、ケース（２００）の第２の面（２０２）には、インターポーザ（１０）の他端部（１０ｂ）を引っかけてケース（２００）に固定するための係止部材（４２０）が設けられていることを特徴としている。

それによれば、インターポーザ（１０）の他端部（１０ｂ）を、ケース（２００）の第２の面（２０２）に接続する際に、係止部材（４２０）が目印となって位置決めが容易になる。

また、インターポーザ（１０）の他端部（１０ｂ）が係止部材（４２０）によってケース（２００）の第２の面（２０２）に固定されるので、ケース（２００）の第２の面（２０２）とインターポーザ（１０）との間の熱伝導性接合材（４２０）の厚さを一定に制御することができ好ましい。

また、請求項１５に記載の発明では、請求項７〜請求項１４に記載の半導体パッケージの実装構造において、ケース（２００）の第２の面（２０２）には、インターポーザ（１０）の他端部（１０ｂ）を接続する際の位置決め用の凹部（４３０）が形成されていることを特徴としている。

それによれば、インターポーザ（１０）の他端部（１０ｂ）を、ケース（２００）の第２の面（２０２）に接続する際に、凹部（４３０）が目印となって位置決めが容易になり、好ましい。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る半導体パッケージ１００の概略断面構成を示す図である。

図１において、インターポーザ１０は板状のもので、一端部１０ａ側の内面と他端部１０ｃ側の内面とが対向するように弾性変形を利用して折り曲げ可能なものである。本例では、インターポーザ１０は、一端部１０ａ側の内面と他端部１０ｂ側の内面とが対向するようにＵ字形状に折り曲げ可能なものとなっている。

ここで、インターポーザ１０は、一端部１０ａと他端部１０ｂとの間の折り曲げ部１０ｃが弾性変形可能なものとなっている。

そして、このインターポーザ１０は、弾性変形を利用して、図１に示される折り曲げ形状から、平坦な板形状に復元できるものであってもよいし、折り曲げ部１０ｃが弾性変形可能な状態でこの折り曲げ形状を維持するものであってもよい。

また、図１に示されるように、Ｕ字形状に折り曲げ状態にあるインターポーザ１０において、その内面（つまり、Ｕ字の内周面）および外面（つまり、Ｕ字の外周面）には、銅（Ｃｕ）などの導体からなるボンディングパッド１１、配線１２、接続電極１３が設けられている。

このようなインターポーザ１０は、弾性変形可能な樹脂を基材としている。この基材としては、たとえばポリイミド樹脂、エポキシ樹脂などの比較的低弾性の合成樹脂が挙げられる。この基材は、たとえば厚さ０．０５ｍｍ〜０．２ｍｍのフィルム状のもので、可撓（とう）性を有するものである。

そして、インターポーザ１０においては、この基材に、たとえば厚さ５μｍ〜２０μｍ程度の銅箔を接着し、必要によりこの銅箔に銅めっきを行なった後、エッチングしてパターニングすることにより、ボンディングパッド１１、配線１２、接続電極１３が形成されている。

ここで、接続電極１３は、折り曲げられた状態におけるインターポーザ１０の一端部１０ａの外面に設けられているが、この接続電極１３は、半導体パッケージ１００の外部と電気的に接続するための電極である。

ボンディングパッド１１は、折り曲げられた状態におけるインターポーザ１０の他端部１０ｂの内面に設けられている。

また、配線１２は、このボンディングパッド１１と導通しており、インターポーザ１０の内面に沿って他端部１０ｂから折り曲げ部１０ｃを通って一端部１０ａにまで配設されている。

そして、インターポーザ１０の一端部１０ａにおいては、配線１２と接続電極１３とは電気的に接続されている。

この配線１２と接続電極１３との接続方法は、図示しないが、たとえば、インターポーザ１０の一端部１０ａにおいて内面と外面とをつなぐスルーホールを介して行ったり、インターポーザ１０の一端部１０ａにおいて内面から端面を通って外面へ配線を引き回したりすることで行うことができる。

このように、ボンディングパッド１１および配線１２は、弾性変形可能な樹脂からなるインターポーザ１０の基材の表面に設けられ、半導体素子チップ２０と接続電極１３とを電気的に接続するための導体パターンとして構成されている。

なお、これらボンディングパッド１１、配線１２、接続電極１３は、上述したように、銅箔のパターニングにより形成してもよいが、それ以外にも、導体ペーストの印刷などにより導体パターンとして形成してもよい。

さらに、接続電極１３については、上記したような導体パターンとして構成すること以外にも、たとえばインターポーザ１０の一端部１０ａにスルーホールを設け、このスルーホール内に充填されたはんだとして構成することも可能である。

この場合、接続電極１３が、スルーホールを介してインターポーザ１０の一端部１０ａの外面から内面まで延びているので、接続電極１３と配線１２との接続は、インターポーザ１０の内面側で行うことができる。

また、図１に示されるように、インターポーザ１０の他端部１０ｂには、半導体素子としての半導体チップ２０が搭載されている。この半導体チップ２０は、たとえば、半導体製造技術を用いてシリコン半導体などの半導体基板にトランジスタ素子などの素子を形成したものである。

半導体チップ２０は、ダイペースト材などからなる接着剤２１により、インターポーザ１０の他端部１０ｂの内面に搭載され、固定されている。この接着剤２１は、たとえばエポキシ樹脂やアクリル樹脂等を主成分としフィラー成分等により低弾性率化したものを用い、厚さが２０μｍ〜３０μｍ程度になるように形成する。

また、半導体チップ２０には、図示しないパッドが形成されており、この半導体チップ２０のパッドと、インターポーザ１０側のボンディングパッド１１とは、ボンディングワイヤ２２により結線され、電気的に接続されている。

ここで、ボンディングワイヤ２２は、金やアルミニウムなどからなり、ワイヤボンディングにより形成されるものである。また、ボンディングパッド１１については、その表面に、必要に応じてワイヤボンディング性を向上するためにＡｕ／Ｎｉめっきなどが形成されていてもよい。

また、図１に示されるように、インターポーザ１０の他端部１０ａの内面には、半導体チップ２０、ボンディングワイヤ２２およびボンディングパッド１１を封止するモールド樹脂２３が設けられている。

このモールド樹脂２３は、一般的なモールド材料を採用することができるが、たとえば、シリカ等のフィラー等を混ぜることにより熱膨張係数等を調整したエポキシ樹脂等からなるものである。

こうして、インターポーザ１０の他端部１０ｂに設けられた半導体チップ２０は、ボンディングワイヤ２２、インターポーザ１０に設けられたボンディングパッド１１、配線１２を介して、インターポーザ１０の一端部１０ａに設けられた接続電極１３に電気的に接続されている。

この図１に示されるような半導体パッケージ１００は、限定するものではないが、たとえば、次のようにして製造することができる。

まず、ボンディングパッド１１、配線１２、接続電極１３が形成されたインターポーザ１０を用意し、その他端部１０ｂに半導体チップ２０を接着剤２１を介して接着し、ボンディングワイヤ２２を形成する。その後、半導体チップ２０の周囲を、金型を用いたトランスファーモールド法などによりモールド樹脂２３で封止する。こうして、半導体パッケージ１００を製造することができる。

このような本実施形態の半導体パッケージ１００は、一端部１０ａ側の内面と他端部１０ｂ側の内面とが対向するように弾性変形を利用して折り曲げ可能なインターポーザ１０と、インターポーザ１０の他端部１０ｂに搭載された半導体チップ２０とを備え、折り曲げられた状態におけるインターポーザ１０の一端部１０ａの外面には、外部と電気的に接続するための接続電極１３が設けられており、半導体チップ２０は、インターポーザ１０を介して接続電極１３に電気的に接続されていることを特徴としている。

それによれば、インターポーザ１０を折り曲げた状態で、インターポーザ１０の一端部１０ａの外面側を接続電極１３により、基板などに電気接続できる。

また、この折り曲げられた状態のインターポーザ１０を基板に実装したとき、インターポーザ１０の他端部１０ｂの外面側に、ケースなどの放熱部材を熱的に接続することができる。

このとき、基板と放熱部材とは対向するが、これら対向する基板と放熱部材との間隔のばらつきがあったとしても、当該間隔に介在するインターポーザ１０においては、その折り曲げ部１０ｃが弾性変形可能である。つまり、インターポーザ１０は、上記図１の上下方向に変形可能である。

そのため、インターポーザ１０の折り曲げ部１０ｃが弾性変形することによって、当該基板と放熱部材との間隔のばらつきを吸収し、基板側および放熱部材側の両方に対して半導体パッケージ１００を確実に接続することが可能となる。

よって、本実施形態によれば、基板とは反対側に放熱部材を設け、基板と放熱部材との間隔に半導体パッケージ１００を介在設置するにあたって、基板と放熱部材との間隔がばらついても、半導体パッケージ１００の基板および放熱部材の両方への接続を適切に確保することができる。

次に、本半導体パッケージ１００の実装構造について、図を参照してより具体的に説明する。

［半導体パッケージの実装構造］
図２は、本実施形態の半導体パッケージ１００をケース２００および基板３００に実装した実装構造を示す概略断面図である。なお、図２では、半導体パッケージ１００におけるボンディングパッド１１や配線１２は省略してある。

ケース２００は、図２に示されるように、第１の面２０１およびこの第１の面２０１に対向する第２の面２０２を有する。このケース２００は、たとえば箱形のものであり、この場合、これら第１の面２０１および第２の面２０２は、当該箱における対向する内面とすることができる。

そして、本例では、ケース２００は、第１の面２０１をと第２の面２０２との間に外部との電気的な接続を行うためのコネクタ部２０３を有するものとなっている。このコネクタ部２０３は、外部の配線部材に接続可能なものであり、コネクタ部２０３を介して半導体パッケージ１００や基板３００は外部と電気的に接続されるようになっている。

このケース２００は、放熱性に優れた部材ならばよく、たとえばヒートシンクなどに採用される金属製の放熱材料や、また、セラミックや樹脂の表面に金属を設けた材料などから構成されていてもよい。

また、図２に示されるように、基板３００はケース２００の第１の面２０１に搭載されている。この基板３００は、たとえば、セラミック基板やプリント基板などの配線基板からなるものにでき、ケース２００の第１の面２０１に対して接着剤などを介して固定されている。

そして、半導体パッケージ１００は、ケース２００における第１の面２０１と第２の面２０２との間に設けられ、基板３００と電気的に接続されている。また、基板３００には、半導体パッケージ１００以外にも、たとえばコンデンサ素子や抵抗素子などの実装部品３１０が実装されている。

半導体パッケージ１００においては、インターポーザ１０の一端部１０ａ側が基板３００に対向し他端部１０ｂ側がケース２００の第２の面２０２に対向するように折り曲げられてケース２００内に配置されている。

そして、インターポーザ１０の一端部１０ａの外面に設けられた接続電極１３は、はんだバンプ４００を介して、基板３００に電気的・機械的に接続されている。このはんだバンプ４００は、Ｐｂ−ＳｎはんだやＳｎ−Ａｇ−Ｃｕはんだなどのはんだからなるものである。

このはんだバンプ４００を接続の手法としては、通常のＢＧＡ（ボールグリッドアレイ）やフリップチップＩＣなどと同様に、基板３００にはんだを印刷した後、半導体パッケージ１００のマウント、はんだリフローといった工程を実施すればよい。

一方、図２に示されるように、半導体パッケージ１００において、インターポーザ１０の他端部１０ｂの外面は、熱伝導性接合材４１０を介してケース２００の第２の面２０２に熱的・機械的に接続されている。

ここで、熱伝導性接合材４１０は、熱伝導性、接着性を有するものであれば特に限定されるものではないが、たとえば、エポキシ系樹脂に、銀やニッケルなどの金属フィラーやシリカなどを含有させたものを採用することができる。

こうして、半導体パッケージ１００における半導体チップ２０は、インターポーザ１０を介して基板３００に電気的に接続されるとともに、熱伝導性接合材４１０を介してケース２００の第２の面２０２と熱的に接続されている。

このような実装構造は、たとえば、ケース２００に基板３００を実装した後、半導体パッケージ１００のはんだバンプ４００を介した基板３００への接続、および、熱伝導性接合材４１０を介したケース２００への接続を行うことによりできあがる。

なお、基板３００に半導体パッケージ１００をはんだ接続した後、これをケース２００に組み付けて、ケース２００と半導体パッケージ１００との熱伝導性接合材４１０を介した接続を行うようにしてもよい。

ところで、この図２に示されるような本実施形態の半導体パッケージ１００の実装構造は、第１の面２０１およびこの第１の面２０１に対向する第２の面２０２を有するケース２００と、ケース２００の第１の面２０１に搭載された基板３００と、ケース２００における第１の面２０１と第２の面２０２との間に設けられ基板３００と電気的に接続された半導体パッケージ１００とを備える半導体パッケージの実装構造において、次のような特徴点を有するものである。

・半導体パッケージ１００は、一端部１０ａ側が基板３００に対向し他端部１０ｂ側がケース２００の第２の面２０２に対向するように折り曲げられてケース２００内に配置された弾性変形可能なインターポーザ１０と、インターポーザ１０の他端部１０ｂに搭載された半導体チップ２０とを備えるものであること。

インターポーザ１０の一端部１０ａは基板３００に電気的に接続されており、半導体チップ２０は、インターポーザ１０を介して基板３００に電気的に接続されるとともに、ケース２００の第２の面２０２と熱伝導性接合材４１０を介して熱的に接続されていること。本実装構造はこれらの点を特徴としている。

それによれば、半導体パッケージ１００において、インターポーザ１０を折り曲げた状態で、インターポーザ１０の一端部１０ａを基板３００に電気接続できるとともに、インターポーザ１０の他端部１０ｂの外面側を、放熱部材としてのケース２００の第２の面２０２に熱的に接続することができる。

このとき、ケース２００の第１の面２０１に搭載された基板３００とケース２００の第２の面２０２とは対向するが、これら対向する両面の間隔のばらつきがあったとしても、当該間隔に介在するインターポーザ１０においては、その折り曲げ部１０ｃが弾性変形可能である。

そのため、インターポーザ１０の折り曲げ部１０ｃが弾性変形することによって、当該間隔のばらつきを吸収し、基板３００側およびケース２００の第２の面２０２側の両方に対して半導体パッケージ１００を確実に接続することが可能となる。

よって、基板３００とは反対側に放熱部材としてのケース２００を設け、基板３００とケース２００との間隔に半導体パッケージ１００を介在設置するにあたって、基板３００とケース２００との間隔がばらついても、半導体パッケージ１００の基板３００およびケース２００の両方への接続を適切に確保することができる。

さらに、本実装構造は、以下のような特徴点を有している。

・インターポーザ１０は、一端部１０ａ側の内面と他端部１０ｂ側の内面とが対向するようにＵ字形状に折り曲げられていること。

・インターポーザ１０は、弾性変形可能な樹脂を基材として、その表面に、半導体チップ２０と接続電極１３とを電気的に接続するための導体パターン１１、１２（図１参照）を有するものとしていること。

・インターポーザ１０の一端部１０ａの外面には、基板３００と電気的に接続するための接続電極１３が設けられていること。

・半導体チップ２０は、インターポーザ１０の他端部１０ｂの内面に搭載されており、インターポーザ１０の他端部１０ｂの外面に、熱伝導性接合材４１０が設けられていること。

［実装構造の変形例］
ここで、本実施形態の実装構造の変形例を図３、図４に示す。図３は第１の変形例、図４は第２の変形例を示す概略断面図である。

上述したように、半導体パッケージ１００におけるインターポーザ１０は、その他端部１０ｂをケース２００の第２の面２０２に熱伝導性接合材４１０を介して接合することで、熱的・機械的に接続される。

図３に示される第１の変形例では、ケース２００の第２の面２０２には、係止部材としての押さえ部４２０が設けられている。この押さえ部４２０は、インターポーザ１０の他端部１０ｂを引っかけてケース２００に固定するためのものである。

本例では、押さえ部４２０は、金属などの鍵爪状のものが、ケース２００の第２の面２０２に接着や溶接などにより接合されたものである。

そして、図３中の下方から、インターポーザ１０の他端部１０ｂを押し込むことにより、押さえ部４２０が広がるように弾性変形し、それによって、図３に示されるように、インターポーザ１０の他端部１０ｂが押さえ部４２０に引っかけられて固定される。

この第１の変形例によれば、上記した本実施形態の実装構造の効果に加えて、インターポーザ１０の他端部１０ｂを、ケース２００の第２の面２０２に接続する際に、係止部材としての押さえ部４２０が目印となって位置決めが容易になる。

また、インターポーザ１０の他端部１０ｂが押さえ部４２０によってケース２００の第２の面２０２に固定されるので、ケース２００の第２の面２０２とインターポーザ１０との間の熱伝導性接合材４１０の厚さを一定に制御することができ好ましい。また、熱伝導性接合材４１０の剥離によるインターポーザ１０の落下防止も可能となる。

図４に示される第２の変形例では、ケース２００の第２の面２０２に、座ぐり４３０が形成されている。この座ぐり４３０は、インターポーザ１０の他端部１０ｂを接続する際の位置決め用の凹部として構成されている。

この場合も、上記した本実施形態の実装構造の効果に加えて、インターポーザ１０の他端部１０ｂを、ケース２００の第２の面２０２に接続する際に、凹部である座ぐり４３０が目印となって位置決めが容易になる。

（第２実施形態）
図５は、本発明の第２実施形態に係る半導体パッケージ１１０の概略断面構成を示す図である。以下、上記第１実施形態との相違点を中心に述べる。なお、図５では、インターポーザ１０に設けられたボンディングパッドや配線などの導体パターンの一部を省略してある。

図５に示されるように、折り曲げられた状態におけるインターポーザ１０の一端部１０ａと他端部１０ｂとの間に、バネ性を有する部材３０が介在されている。そして、このバネ性を有する部材３０によりインターポーザ１０の一端部１０ａと他端部１０ｂとが支持されるようになっている。

このバネ性を有する部材３０としては、ゴム、グラスウールのような弾性材料や金属等からなるバネなどを用いることができる。

本実施形態の半導体パッケージ１１０によれば、折り曲げられた状態のインターポーザ１０において、当該折り曲げ形状を安定して維持することができる。

そのため、折り曲げられた状態のインターポーザ１０を対向する基板と放熱部材との間に実装する際に、基板と放熱部材とを隔てる方向（図５中の上下方向）以外の方向にインターポーザ１０が変形してずれるのを防止することができ、半導体パッケージ１１０の組み付け性が向上する。

もちろん、本実施形態の半導体パッケージ１１０も、上記図２に示されるような実装構造に適用できることはいうまでもない。

その場合、上記図２に示される実装構造において、半導体パッケージ１１０におけるインターポーザ１０の一端部１０ａと他端部１０ｂとの間に、バネ性を有する部材３０が介在されており、このバネ性を有する部材３０によりインターポーザ１０の一端部１０ａと他端部１０ｂとが支持されていることを特徴とする半導体パッケージの実装構造が提供される。

そして、この実装構造によれば、折り曲げられた状態のインターポーザ１０において、当該折り曲げ形状を安定して維持することができため、折り曲げられた状態のインターポーザ１０を上記基板３００およびケース２００に実装する際に、ケース２００の第１の面２０１と第２の面２０２とを隔てる方向以外の方向にインターポーザ１０が変形するのを防止でき、組み付け性が向上する。

また、インターポーザ１０の折り曲げ部１０ｃの弾性に加えて、バネ性を有する部材３０の弾性も利用して、基板３００とケース２００の第２の面２０２との間隔のばらつきを吸収できるため、基板３００側およびケース２００側の両方に対する半導体パッケージ１１０の接続性をより良好なものにできる。

［変形例］
なお、このバネ性を有する部材は、図６に示される変形例のように、折り曲げられた状態におけるインターポーザ１０の一端部１０ａと他端部１０ｂとの間の全体ではなく、一部分に介在するものであってもよい。なお、図６においても、インターポーザ１０に設けられたボンディングパッドや配線などの導体パターンの一部を省略してある。

（第３実施形態）
図７は、本発明の第３実施形態に係る半導体パッケージ１２０の概略断面構成を示す図である。上記第１実施形態との相違点を中心に述べる。

上記第１実施形態では、半導体パッケージにおいて、半導体チップ２０は、インターポーザ１０の他端部１０ｂの内面に搭載されており（図１参照）、実装構造においては、さらに、インターポーザ１０の他端部１０ｂの外面に熱伝導性接合材４１０が設けられているものであった。

それに対して、本実施形態の半導体パッケージ１２０では、図７に示されるように、半導体チップ２０は、折り曲げられた状態におけるインターポーザ１０の他端部１０ｂの外面に搭載されている。

ここで、本実施形態においては、インターポーザ１０の他端部１０ｂの外面に、フリップチップ接続ランド１４が設けられており、このフリップチップ接続ランド１４に対して、半導体チップ２０がフリップチップバンプ２４を介して電気的および機械的に接続されている。

この場合、折り曲げられた状態のインターポーザ１０において、フリップチップ接続ランド１４と、インターポーザ１０の一端部１０ａに位置する接続電極１３とは、電気的に接続されている。

たとえば、図示しないが、折り曲げられた状態のインターポーザ１０の外面に、フリップチップ接続ランド１４と接続電極１３とをつなぐ配線を形成すればよい。この場合、当該インターポーザ１０の外面に、たとえば銅箔などの導体パターンを形成し、これら導体パターンにより、フリップチップ接続ランド１４、接続電極１３およびこれらをつなぐ配線を形成すればよい。

そして、半導体チップ２０を、金やはんだなどからなるフリップチップバンプ２４を介して、フリップチップ接続ランド１４に搭載し、固定することにより、半導体チップ２０は、接続電極１３と電気的に接続される。

本実施形態の半導体パッケージ１２０も、上記図２に示されるような実装構造に適用できることはいうまでもない。

その場合、上記図２に示される実装構造において、半導体パッケージ１２０における半導体チップ２０は、インターポーザ１０の他端部１０ｂの外面に搭載されており、半導体チップ２０の表面に熱伝導性接合材４１０が設けられていることを特徴とする半導体パッケージの実装構造が提供される。

この実装構造におけるインターポーザ１０の他端部１０ｂ側の接続部の様子は、図７にも一部示されており、半導体チップ２０は、熱伝導性接合材４１０を介して、ケース２００の第２の面２０２に熱的・機械的に接続される。

そして、本実施形態の半導体パッケージ１２０およびその実装構造においても、上記第１実施形態と同様の効果を奏するものである。特に、本実施形態では、半導体チップ２０とケース２００の第２の面との間は、熱伝導性接合材４１０のみが介在するだけであるので、熱抵抗をより小さくすることができる。

（第４実施形態）
また、上記実施形態では、半導体チップ２０は、インターポーザ１０の他端部１０ｂに搭載され、熱伝導性接合材４１０を介して、放熱部材であるケース２００に熱的に接続されていた。

そして、半導体チップ２０は、大電流が流れるパワー素子などの放熱を必要とする半導体素子であった。それに対して、発熱が小さく、さほど放熱を必要としない半導体素子や部品であれば、折り曲げられた状態におけるインターポーザ１０の一端部１０ａの内面に設けることができる。

本第４実施形態では、このような構成を有する半導体パッケージの種々の例を図８〜図１２に示す。なお、図８〜図１２では、インターポーザ１０に設けられたボンディングパッドや配線などの導体パターンの一部を省略してある。

図８に示される第１の例では、上記図７に示される第３実施形態の半導体パッケージにおいて、折り曲げられた状態におけるインターポーザ１０の一端部１０ａの内面に、発熱の小さい半導体チップ２０ａを接着剤２１およびボンディングワイヤ２２により実装し、モールド樹脂２３で封止したものである。

また、図９に示される第２の例では、上記図１に示される第１実施形態の半導体パッケージにおいて、折り曲げられた状態におけるインターポーザ１０の一端部１０ａの内面に、発熱の小さい半導体チップ２０ａを接着剤２１およびボンディングワイヤ２２により実装し、モールド樹脂２３で封止したものである。

また、図１０に示される第３の例では、上記図１に示される第１実施形態の半導体パッケージにおいて、折り曲げられた状態におけるインターポーザ１０の一端部１０ａの内面に、発熱の小さいコンデンサや抵抗素子などの実装部品３１０を図示しない導電性接着剤やはんだなどを介して実装したものである。

また、図１１に示される第４の例では、上記図７に示される第３実施形態の半導体パッケージにおいて、折り曲げられた状態におけるインターポーザ１０の一端部１０ａの内面に、発熱の小さい半導体チップ２０ａをフリップチップバンプ２４により実装したものである。

さらに、この第４の例では、インターポーザ１０の一端部１０ａと他端部１０ｂとの間に、バネ性を有する部材３０が介在されており、それにより、インターポーザ１０の一端部１０ａと他端部１０ｂとが支持されている。

図１２に示される第５の例では、上記図１１に示される第４の例の半導体パッケージにおいて、さらに、インターポーザ１０の他端部１０ｂの内面に、発熱の小さい半導体チップ２０ａをフリップチップバンプ２４により実装したものである。

そして、これら本実施形態の半導体パッケージにおいても、上記実施形態と同様に、基板とは反対側に放熱部材を設け、基板と放熱部材との間隔に半導体パッケージを介在設置するにあたって、基板と放熱部材との間隔がばらついても、半導体パッケージの基板および放熱部材の両方への接続を適切に確保することができる。

また、本実施形態の半導体パッケージも、上記図２に示されるような実装構造に適用できることはいうまでもなく、その場合の効果は同様である。

（他の実施形態）
なお、上記実施形態では、インターポーザ１０は、一端部１０ａ側の内面と他端部１０ｂ側の内面とが対向するようにＵ字形状に折り曲げ可能なものとなっているが、折り曲げ形状はＵ字形状以に限定されるものではない。

つまり、インターポーザ１０は、一端部１０ａ側の内面と他端部１０ｃ側の内面とが対向するように弾性変形を利用して折り曲げ可能なものであればよい。

そして、本発明は、このようなインターポーザを用いて、一端部側の外面にて基板と電気的な接続を行い、他端部側にて半導体素子の搭載および放熱部材への熱的な接続を行うことにより、これら両側の接続を確実に行うとともに、基板とは反対側から半導体素子の放熱を行うことで、基板の温度上昇を抑えるようにしたことを要部とするものである。そして、その他の細部については適宜設計変更が可能である。

本発明の第１実施形態に係る半導体パッケージの概略断面図である。 第１実施形態に係る半導体パッケージの実装構造を示す概略断面図である。 第１実施形態の第１の変形例としての半導体パッケージの実装構造を示す概略断面図である。 第１実施形態の第２の変形例としての半導体パッケージの実装構造を示す概略断面図である。 本発明の第２実施形態に係る半導体パッケージの概略断面図である。 第２実施形態の変形例としての半導体パッケージの概略断面図である。 本発明の第３実施形態に係る半導体パッケージの概略断面図である。 本発明の第４実施形態の第１の変形例としての半導体パッケージの概略断面図である。 第４実施形態の第２の変形例としての半導体パッケージの概略断面図である。 第４実施形態の第３の変形例としての半導体パッケージの概略断面図である。 第４実施形態の第４の変形例としての半導体パッケージの概略断面図である。 第４実施形態の第５の変形例としての半導体パッケージの概略断面図である。 背面放熱構造を採用した一般的な半導体パッケージの実装構造の概略断面構成を示す図である。

符号の説明

１０…インターポーザ、１０ａ…インターポーザの一端部、
１０ｂ…インターポーザの他端部、１０ｃ…インターポーザの折り曲げ部、
１１…導体パターンとしてのボンディングパッド、
１２…導体パターンとしての配線、１３…接続電極、
２０…半導体素子としての半導体チップ、３０…バネ性を有する部材、
１００、１１０、１２０…半導体パッケージ、２００…ケース、
２０１…ケースの第１の面、２０２ケースの第２の面、３００…基板、
４１０…熱伝導性接合材、４２０…係止部材としての押さえ部、４３０…凹部。

Claims (15)

1. 一端部（１０ａ）側の内面と他端部（１０ｂ）側の内面とが対向するように弾性変形を利用して折り曲げ可能なインターポーザ（１０）と、
   前記インターポーザ（１０）の他端部（１０ｂ）に搭載された半導体素子（２０）とを備え、
   折り曲げられた状態における前記インターポーザ（１０）の一端部（１０ａ）の外面には、外部と電気的に接続するための接続電極（１３）が設けられており、
   前記半導体素子（２０）は、前記インターポーザ（１０）を介して前記接続電極（１３）に電気的に接続されていることを特徴とする半導体パッケージ。
2. 前記インターポーザ（１０）は、一端部（１０ａ）側の内面と他端部（１０ｂ）側の内面とが対向するようにＵ字形状に折り曲げ可能なものであることを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ。
3. 前記インターポーザ（１０）は、弾性変形可能な樹脂を基材として、その表面に、前記半導体素子（２０）と前記接続電極（１３）とを電気的に接続するための導体パターン（１１、１２）を有するものであることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体パッケージ。
4. 前記半導体素子（２０）は、折り曲げられた状態における前記インターポーザ（１０）の他端部（１０ｂ）の内面に搭載されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の半導体パッケージ。
5. 前記半導体素子（２０）は、折り曲げられた状態における前記インターポーザ（１０）の他端部（１０ｂ）の外面に搭載されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の半導体パッケージ。
6. 折り曲げられた状態における前記インターポーザ（１０）の一端部（１０ａ）と他端部（１０ｂ）との間には、バネ性を有する部材（３０）が介在されており、このバネ性を有する部材（３０）により前記インターポーザ（１０）の一端部（１０ａ）と他端部（１０ｂ）とが支持されるようになっていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の半導体パッケージ。
7. 第１の面（２０１）およびこの第１の面（２０１）に対向する第２の面（２０２）を有するケース（２００）と、
   前記ケース（２００）の前記第１の面（２０１）に搭載された基板（３００）と、
   前記ケース（２００）における前記第１の面（２０１）と前記第２の面（２０２）との間に設けられ、前記基板（３００）と電気的に接続された半導体パッケージ（１００、１１０、１２０）とを備える半導体パッケージの実装構造において、
   前記半導体パッケージ（１００、１１０、１２０）は、一端部（１０ａ）側が前記基板（３００）に対向し他端部（１０ｂ）側が前記ケース（２００）の前記第２の面（２０２）に対向するように折り曲げられて前記ケース（２００）内に配置された弾性変形可能なインターポーザ（１０）と、前記インターポーザ（１０）の他端部（１０ｂ）に搭載された半導体素子（２０）とを備えるものであり、
   前記インターポーザ（１０）の一端部（１０ａ）は前記基板（３００）に電気的に接続されており、
   前記半導体素子（２０）は、前記インターポーザ（１０）を介して前記基板（３００）に電気的に接続されるとともに、前記ケース（２００）の前記第２の面（２０２）と熱伝導性接合材（４１０）を介して熱的に接続されていることを特徴とする半導体パッケージの実装構造。
8. 前記インターポーザ（１０）は、一端部（１０ａ）側の内面と他端部（１０ｂ）側の内面とが対向するようにＵ字形状に折り曲げられたものであることを特徴とする請求項７に記載の半導体パッケージの実装構造。
9. 前記インターポーザ（１０）は、弾性変形可能な樹脂を基材として、その表面に、前記半導体素子（２０）と前記インターポーザ（１０）の一端部（１０ａ）とを電気的に接続するための導体パターン（１１、１２）を有するものであることを特徴とする請求項７または８に記載の半導体パッケージの実装構造。
10. 前記インターポーザ（１０）の一端部（１０ａ）の外面には、前記基板（３００）と電気的に接続するための接続電極（１３）が設けられていることを特徴とする請求項７ないし９のいずれか１つに記載の半導体パッケージの実装構造。
11. 前記半導体素子（２０）は、前記インターポーザ（１０）の他端部（１０ｂ）の内面に搭載されており、前記インターポーザ（１０）の他端部（１０ｂ）の外面に前記熱伝導性接合材（４１０）が設けられていることを特徴とする請求項７ないし１０のいずれか１つに記載の半導体パッケージの実装構造。
12. 前記半導体素子（２０）は、前記インターポーザ（１０）の他端部（１０ｂ）の外面に搭載されており、前記半導体素子（２０）の表面に前記熱伝導性接合材（４１０）が設けられていることを特徴とする請求項７ないし１０のいずれか１つに記載の半導体パッケージの実装構造。
13. 前記インターポーザ（１０）の一端部（１０ａ）と他端部（１０ｂ）との間には、バネ性を有する部材（３０）が介在されており、このバネ性を有する部材（３０）により前記インターポーザ（１０）の一端部（１０ａ）と他端部（１０ｂ）とが支持されていることを特徴とする請求項７ないし１２のいずれか１つに記載の半導体パッケージの実装構造。
14. 前記ケース（２００）の第２の面（２０２）には、前記インターポーザ（１０）の他端部（１０ｂ）を引っかけて前記ケース（２００）に固定するための係止部材（４２０）が設けられていることを特徴とする請求項７ないし１３のいずれか１つに記載の半導体パッケージの実装構造。
15. 前記ケース（２００）の第２の面（２０２）には、前記インターポーザ（１０）の他端部（１０ｂ）を接続する際の位置決め用の凹部（４３０）が形成されていることを特徴とする請求項７ないし１４のいずれか１つに記載の半導体パッケージの実装構造。

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