JP2008091530A - Semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体チップを基板上に実装してパッケージ化した半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device in which a semiconductor chip is mounted on a substrate and packaged.
近年、携帯電話等に代表される小型電子機器の急速な普及により、半導体装置も薄型、小型、軽量のものが要求されるようになってきている。そこで、これらの要求に対応するために数多くの半導体装置のパッケージ構造が提案されている(例えば、特許文献1)。 In recent years, with the rapid spread of small electronic devices typified by mobile phones and the like, semiconductor devices are also required to be thin, small and light. Therefore, many package structures for semiconductor devices have been proposed to meet these requirements (for example, Patent Document 1).
そのパッケージ構造の一つとして、例えば、表面に配線回路が形成され裏面に外部端子が形成されたシリコン基板上に、片面に電極を配置した半導体チップと、その他電子部品とを実装して構成されたシリコンモジュールと呼ばれるパッケージ構造がある。 As one of the package structures, for example, a semiconductor chip in which electrodes are arranged on one side and other electronic components are mounted on a silicon substrate having a wiring circuit formed on the front surface and external terminals formed on the back surface. There is a package structure called a silicon module.
しかしながら、近年の半導体チップの高集積化や高速化、またパッケージの高密度実装に伴い、単位面積当たりの熱密度が上昇し、パッケージ化された半導体装置の熱抵抗というものが無視できなくなるほど大きくなってしまうといった問題が生じている。 However, with the recent high integration and high speed of semiconductor chips and high-density packaging of packages, the heat density per unit area increases, and the thermal resistance of packaged semiconductor devices cannot be ignored. There is a problem of becoming.
そこで、本発明の課題は、上記問題に鑑み、熱抵抗を低減した半導体装置を提供することである。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a semiconductor device with reduced thermal resistance.
上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、
本発明の半導体装置は、
配線回路が形成された実装基板と、
前記配線に接続されるように前記実装基板に搭載される半導体チップと、
前記半導体チップ及び前記実装基板に接触して配設された金属部材と、
前記実装基板と前記金属基板との間隙を封止する封止樹脂と、
を備えたことを特徴としている。
The above problem is solved by the following means. That is,
The semiconductor device of the present invention is
A mounting board on which a wiring circuit is formed;
A semiconductor chip mounted on the mounting substrate to be connected to the wiring;
A metal member disposed in contact with the semiconductor chip and the mounting substrate;
A sealing resin for sealing a gap between the mounting substrate and the metal substrate;
It is characterized by having.
また、本発明の半導体装置において、前記封止樹脂の熱膨張係数は、前記実装基板の熱膨張係数と前記金属部材の熱膨張係数との間の範囲であることがよい。 In the semiconductor device of the present invention, the thermal expansion coefficient of the sealing resin is preferably in a range between the thermal expansion coefficient of the mounting substrate and the thermal expansion coefficient of the metal member.
本発明の半導体装置において、前記実装基板は、シリコン基板であることがよい。 In the semiconductor device of the present invention, the mounting substrate is preferably a silicon substrate.
本発明の半導体装置において、前記金属部材の熱伝導率は、前記実装基板、前記半導体チップ、及び前記封止樹脂の熱伝導率よりも高いことがよい。 In the semiconductor device of the present invention, the metal member preferably has a thermal conductivity higher than that of the mounting substrate, the semiconductor chip, and the sealing resin.
本発明によれば、熱抵抗を低減した半導体装置を提供することができる。 According to the present invention, a semiconductor device with reduced thermal resistance can be provided.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、実質的に同様の機能を有するものには、全図面を通して同じ符号を付して説明し、場合によってはその説明を省略することがある。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, what has the substantially same function is attached | subjected and demonstrated through the whole drawing, and the description may be abbreviate | omitted depending on the case.
図1は、実施形態に係る半導体装置を示す概略平面図である。図2は、実施形態に係る半導体装置を示す概略断面図である。なお、図1では、金属部材40に覆われる配線回路11、半導体チップ20、チップ部品30は実線で示している。
FIG. 1 is a schematic plan view showing the semiconductor device according to the embodiment. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating the semiconductor device according to the embodiment. In FIG. 1, the
実施形態に係る半導体装置100は、図1及び図2に示すように、一方の主面に配線回路11と他方の主面に配線回路11と電気的に接続される外部端子12を有する実装基板10を備えている。外部端子12は、パッド13及びパッド13上に設けられたバンプ14で構成されている。
1 and 2, the
また、実装基板10上には、例えば片面に外部端子としてバンプ21が設けられた半導体チップ20(半導体チップ)と、複数(本実施形態では2つ)のチップ部品30(電子部品)とが配線回路11と電気的に接続されて実装されている。
In addition, on the
そして、実装基板10上に形成或いは実装された配線回路11、半導体チップ20、及びチップ部品30を覆うように、例えば一面が開口した箱状の金属部材40が実装基板10上に配設され、実装基板10と金属部材40との間隙を封止樹脂50により封止されている。
Then, for example, a box-
この箱状の金属部材40は、その端部が実装基板10と接触し、その内面で半導体チップ20及び封止樹脂50と接触して配設されている。
The end of the box-
このようにして、本実施形態に係る半導体装置100は、パッケージングされており、マザーボード等の他の実装基板60上に実装される。
Thus, the
実装基板10としては、基板に対し、めっき法、スパッタ法、リソグラフィー法、エッチング等を利用して配線回路11を形成し、これと電気的に接続するように外部端子12が設けて構成することができる。
As the
実装基板10としては、例えば、シリコン基板、アルミ基板等に代表される金属基板、ガラス基板やガラスエポキシ基板に代表される有機樹脂基板(フレキシブルプリント基板も含む)等であってもよい。本実施形態では、実装基板としてシリコン基板を適用している。
The
半導体チップ20は、片面に外部端子としてバンプ21が設けられ、外部と電気的に接続しつつ実装可能に構成されている。しかし、これに限られず、例えば、WCSPやMCPに代表されるようにパッケージング化されていてもよい。また、チップ部品30としては、例えばコンデンサや抵抗などの直方体型の電子部品が挙げられる。
The
ここで、WCSP(Wafer Level Chip Size Packageもしくは、Wafer Level Chip Scale Package)は、ウエハ単位でパッケージング処理を行い個片化して得られるチップサイズとほぼ等しい外形寸法を有するパッケージである。このようなWCSPは例えば特開平9−64049号に開示されている。MCP(Multi Chip Package)は、半導体チップを2次元もしくは3次元(スタック構造)敵に複数搭載したパッケージである。 Here, the WCSP (Wafer Level Chip Size Package or Wafer Level Chip Scale Package) is a package having an outer dimension substantially equal to a chip size obtained by performing packaging processing in units of wafers and singulating. Such a WCSP is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 9-64049. The MCP (Multi Chip Package) is a package in which a plurality of semiconductor chips are mounted on a two-dimensional or three-dimensional (stacked structure) enemy.
金属部材40は、例えば、金属板を屈曲して構成したり、金属材料を型成形させて構成することができる。金属部材40の形状は、上述のように、実装基板10、半導体チップ20、封止樹脂50と接触していれば特に制限はなく、例えば、2面以上が開口した箱状であってもかまわない。
The
金属部材40は、例えば、銅部材、アルミニウム部材等が挙げられる。また、金属部材40は、実装基板10、半導体チップ20、及び封止樹脂よりも高い熱伝導率を有するものを選択することがよい。本実施形態では、金属部材40として銅部材を適用している。
Examples of the
金属部材40としての銅部材の熱伝導率は、例えば395(W/m・k)であり、例えば、実装基板10としてのシリコン基板の熱伝導率が117.5(W/m・k)で、半導体チップの熱伝導率が117.5(W/m・k)で、後述する封止樹脂50としての液状エポキシ系樹脂の熱伝導率が0.84(W/m・k)であることから、これらよりも高くなっている。
The thermal conductivity of the copper member as the
封止樹脂50は、例えば、液状エポキシ系樹脂、シリカなどのフィラー入りの液状エポキシ樹脂(熱膨張係数:8〜12ppm)等が挙げられる。
Examples of the
封止樹脂50は、実装基板10と金属部材40との間の範囲の熱膨張係数を有する材料を選択することがよい。具体的には、例えば、本実施形態では、実装基板10としてのシリコン基板の熱膨張係数が3ppmで、金属部材40としての銅部材の熱膨張係数が16ppmであることから、熱膨張係数が10ppm前後の封止樹脂を選択することがよい。
As the
以上説明した本実施形態に係る半導体装置100では、実装基板10、半導体チップ20及び封止樹脂50よりも熱伝導率が高い金属部材40が、当該実装基板10、半導体チップ20及び封止樹脂50と接触して配設されている。このため、金属部材40によって、半導体チップ20で発生する熱を直接、並びに、実装基板10及び封止樹脂50を介して効率的に放熱でき、半導体装置の熱抵抗を低減させることができる。
In the
加えて、封止樹脂50の熱膨張係数を実装基板10の熱膨張係数と金属部材40の熱膨張係数との間の範囲にする、具体的には、例えば、封止樹脂50の熱膨張係数を実装基板の熱膨張係数よりも高く、金属部材40の熱膨張係数よりも小さい値とすることで、長期に渡り半導体装置を使用しても、昇温による部材の膨張に起因する部材間の離間が防止され、各部材同士の密着(接着)が保たれ、継続して金属部材40による上記放熱が実現される。
In addition, the thermal expansion coefficient of the sealing
なお、上記実施形態では、半導体チップ20と複数のチップ部品30とが実装基板10に実装した形態を説明したが、これに限定されず、例えば、半導体チップ20のみを実装基板10に実装した形態であってもよいし、複数の半導体チップ20を実装基板10に実装した形態であってもよい。
In the above embodiment, the form in which the
また、上記実施形態は、限定的に解釈されるものではなく、本発明の要件を満足する範囲内で実現可能であることは、言うまでもない。 Further, the above embodiment is not construed in a limited manner, and it goes without saying that it can be realized within the range satisfying the requirements of the present invention.
10 実装基板
11 配線回路
12 外部端子
13 パッド
14 バンプ
20 半導体チップ
21 バンプ
30 チップ部品
40 金属部材
50 封止樹脂
60 他の実装基板
100 半導体装置
10 mounting
Claims (4)
前記配線に接続されるように前記実装基板に搭載される半導体チップと、
前記半導体チップ及び前記実装基板に接触して配設された金属部材と、
前記実装基板と前記金属基板との間隙を封止する封止樹脂と、
を備えた半導体装置。 A mounting board on which a wiring circuit is formed;
A semiconductor chip mounted on the mounting substrate to be connected to the wiring;
A metal member disposed in contact with the semiconductor chip and the mounting substrate;
A sealing resin for sealing a gap between the mounting substrate and the metal substrate;
A semiconductor device comprising:
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2006
- 2006-09-29 JP JP2006269210A patent/JP2008091530A/en active Pending
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