JP2008166711A - 半導体装置およびその製造方法並びに半導体装置の実装構造 - Google Patents

Abstract

【課題】面積が小さい配線基板の場合においても、放熱効率を確保でき、かつ安価な半導体装置を提供する。
【解決手段】開口部５ａを有する絶縁基板５上に導体配線６が形成された配線基板４と、回路形成領域２ａおよび電極パッド３を有し、回路形成領域が開口部に対向するように配線基板上に搭載され、電極パッドが導体配線と突起電極３ａを介して電気的に接続された半導体素子２と、電極パッドと導体配線の接続部を被覆した封止樹脂７と、開口部に対向する部分を有するように配置された放熱体９と、封止樹脂よりも高い熱伝導率を有し、開口部に充填されて、半導体素子の回路形成領域と放熱体とに接触している充填材８とを備える。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、放熱性を向上させた半導体装置およびその製造方法、並びに半導体装置の実装構造に関する。

近年、集積回路の高集積化、半導体素子の縮小化が進み、狭ピッチの端子接続に対応可能な実装技術が要求されている。この要求に対応できる実装構造として、ＴＣＰ（Tape Carrier Package）等に利用されるＴＡＢ（Tape Automated Bonding）や、異方性導電膜（ＡＣＦ：Anisotropic Conductive Film）を利用したＣＯＧ（Chip On Glass）あるいはＣＯＦ（Chip On Film）、ＢＯＦ（Bump On Film）が知られている。

これらの実装構造の基本構成は、半導体素子の各電極パッド上にバンプと呼ばれる突起電極をＡｕや半田を用いて形成し、樹脂テープやガラス基板上に形成された金属配線に、半導体素子のバンプを一括して接合するというものである。ただし、ＢＯＦ（Bump On Film）においては、樹脂テープ上の金属配線側に突起電極を形成し、半導体素子の電極パッドを突起電極に一括して接合するというものである。

以上のような実装技術の適用に際して、集積回路の高集積化に伴い、集積回路の単位体積当たりの消費電力が多くなってきたことから、このような集積回路を備えた半導体装置の中には、発熱対策がとられているものがある（例えば、特許文献１参照）。

図２０は、実装構造がＴＡＢの場合における発熱対策が施された半導体装置の構成を示す断面図である。半導体素子１０１は、主面（回路形成領域側の面、図では上面）に突起電極１０２が形成されている。配線基板１０３上にパターン形成された導体配線１０４は、突起電極１０２と電気的に接続されている。導体配線１０４と突起電極１０２の接続部分、および半導体素子１０１の主面は、封止樹脂１０５によって覆われている。また、配線基板１０３の一方の面には、導体配線１０４の引き回し配線を覆う例えばポリイミドやエポキシ等からなる有機絶縁材料１１１が設けられている。

放熱体１０７には、凹部１１０が形成され、凹部１１０に半導体素子１０１が配置されている。半導体素子１０１の主面に対する裏面（図では下面）と対向する側の凹部１１０内には、充填材１０６が充填されている。それにより、半導体素子１０１の裏面は、放熱体１０７の凹部１１０の内壁面に対して、充填材１０６を介して接続されている。

また、半導体素子１０１の接地用の突起電極１０２に接続された導体配線１０４は、導通ねじ１０８を介して放熱体１０７に電気的に接続されている。さらに、配線基板１０３と放熱体１０７は、両面テープ１０９により接着されている。

このような構成により、半導体素子１０１が駆動される際に発生する主面の熱は、半導体素子１０１の裏面から充填材１０６を通じて放熱体１０７に伝達されて、空気中に放出されると同時に、突起電極１０２を通じて導体配線１０４に伝達されて空気中に放出される。

また、半導体素子１０１の接地端子信号は、突起電極１０２から導体配線１０４及び導通ねじ１０８を通じて放熱体１０７に伝達されるので、接地を充分に取ることができ、ノイズおよびＥＭＩ（電磁障害）が低減する。
特開平１０−４１４２８号公報

しかしながら、図２０に示したような従来の半導体装置では、装置小型化のために、導体配線１０４が形成された配線基板１０３の面積を縮小する場合は、同時に放熱体１０７も小さくする必要があるので、放熱効率が低下するという問題がある。

本発明は、上記問題を解決するもので、面積が小さい配線基板の場合であっても、放熱効率を確保でき、かつ安価な半導体装置およびその製造方法、さらに半導体装置の実装構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の半導体装置は、開口部を有する絶縁基板上に導体配線が形成された配線基板と、回路形成領域および電極パッドを有し、前記回路形成領域が前記開口部に対向するように前記配線基板上に搭載され、前記電極パッドが前記導体配線と突起電極を介して電気的に接続された半導体素子と、前記電極パッドと前記導体配線の接続部を被覆した封止樹脂と、前記開口部に対向する部分を有するように配置された放熱体と、前記封止樹脂よりも高い熱伝導率を有し、前記開口部に充填されて、前記半導体素子の回路形成領域と前記放熱体とに接触している充填材とを備える。

本発明の半導体装置の実装構造は、開口部を有する絶縁基板上に導体配線が形成された配線基板と、回路形成領域および電極パッドを有し、前記回路形成領域が前記開口部に対向するように前記配線基板上に搭載され、前記電極パッドが前記導体配線と突起電極を介して電気的に接続された半導体素子と、前記電極パッドと前記導体配線の接続部を被覆した封止樹脂とを備えた半導体装置と、前記開口部に対向する部分を有するように配置された放熱体と、前記封止樹脂よりも高い熱伝導率を有し、前記開口部に充填されて、前記半導体素子の回路形成領域と前記放熱体とに接触している充填材とを備える。

本発明の半導体装置の製造方法は、開口部を有する絶縁基板上に導体配線が形成された配線基板に、回路形成領域および電極パッドを有する半導体素子を実装する方法であって、前記回路形成領域を前記開口部に対向させて、前記導体配線の先端部分と前記半導体素子の電極パッド部分とを位置合わせする工程と、前記導体配線と前記電極パッドとを、前記導体配線または前記電極パッドのいずれかに形成された突起電極を介して接続する工程と、前記導体配線と前記電極パッドの接続部に封止樹脂を塗布して、回路形成領域が露出された状態で前記封止樹脂を硬化させる工程と、前記露出した回路形成領域に熱伝導剤を塗布する工程と、前記配線基板に放熱体を装着し、前記熱伝導剤と前記放熱体を密着させる工程とを有する。

本発明によれば、配線基板の開口部に充填された充填材が、半導体素子の回路形成領域と放熱体に接触した構成により、回路形成領域からの放熱効率を向上させて、配線基板の面積が小さい場合においても、放熱効率を十分に確保でき、かつ安価である半導体装置あるいはおよび半導体装置の実装構造を提供することができる。

本発明は、上記構成を基本として、以下のような態様を採ることができる。

すなわち、上記構成の半導体装置において、前記放熱体がシートである構成とすることができる。あるいは、前記放熱体が金属板である構成とすることができる。

また、前記放熱体が前記充填材より熱伝導率が高い材料であることが好ましい。

また、前記充填材として、半田合金、樹脂、金属入り樹脂、シリコーン、ゴム、または無機粒子入り樹脂のいずれかを用いることができる。

また、前記回路形成領域に絶縁性の保護膜を有することが好ましい。

上記構成の半導体装置の実装構造において、前記放熱体がシャーシである構成とすることができる。あるいは、前記放熱体が筐体の一部である構成とすることができる。

また、前記充填材として、半田合金、樹脂、金属入り樹脂、シリコーン、ゴム、または無機粒子入り樹脂のいずれかを用いることができる。

また、前記回路形成領域に絶縁性の保護膜を有することが好ましい。

以下、本発明の実施の形態に係る半導体装置について、図面を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
図１Ａは、本発明の実施の形態１に係る半導体装置１ａの構成を示す断面図である。

半導体素子２は、回路形成領域（主面の回路が形成された領域）２ａを有し、回路形成領域２ａの周辺に配置された電極パッド３上に、突起電極３ａが形成されている。突起電極３ａは例えば、Ａｕ、又はＮｉの上にＡｕが被覆された材料により形成される。なお、他の図面において、電極パッド３の図示は省略する場合もある。

配線基板４は、例えばポリイミドを主体とした絶縁基板５に、パターン形成された導体配線６が設けられた構成を有する。絶縁基板５には、半導体素子２の主面よりも大きな開口部５ａが形成されている。導体配線６は、蒸着などで形成された導体層からなり、パターン形成された例えばＣｕ配線に、ＳｎあるいはＡｕ等が被覆された構造を有する。導体配線６は、絶縁基板５の開口部５ａ内まで延在している。また、配線基板４の一方の面には、導体配線６の引き回し配線を覆う例えばポリイミドやエポキシ等からなる有機絶縁材料２５が設けられている。

以上のとおり、この半導体装置１ａは、半導体素子２の回路形成領域２ａを、配線基板４に対して導体配線６が形成されていない側の面に向かって対面させたフェイスアップ構造を有する。

半導体素子２は、配線基板４の開口部５ａ内に配置され、突起電極３ａと導体配線６とが電気的に接続されている。導体配線６と突起電極３ａとの接続部分及びその周辺は電気的安定を保つため、エポキシ系樹脂などの絶縁性の封止樹脂７によって覆われている。半導体素子２の回路形成領域２ａには、熱伝導剤である充填材８が接触している。

導体配線６の絶縁基板５に固定された面の裏面には、例えばＡｌにより形成された放熱体９が、接着剤である両面テープ１０により接着されている。放熱体９は、平坦な面を有し、その平坦な面に充填材８が接触している。従って、放熱体９の平坦な面と、半導体素子２における露出された回路形成領域２ａの面とは、充填材８によって熱的に結合されている。

充填材８として用いられる材料は、例えば半田合金、樹脂、金属粒子入り樹脂、シリコーン、ゴム、無機粒子入り樹脂等であり、熱伝導率が封止樹脂７の熱伝導率（０．６Ｗ／ｍＫ）より高い（１．５Ｗ／ｍＫ以上）。但し、半田合金、金属粒子入り樹脂などの導電性の充填材８を使用する場合は、回路形成領域２ａに絶縁性の保護膜２ｃを形成しておく必要がある。

また、放熱体９は、充填材８より熱伝導率が高い材料で構成されることが望ましい。放熱体９としては、例えばＡｌにより形成された金属板を用いることができる。

半導体素子２が駆動される際には、回路形成領域２ａは熱源となるため、最も温度が高くなる。回路形成領域２ａに熱伝導率の高い放熱体９を直接接触させることができれば、最も放熱効率が良くなる。しかし、半導体素子２の回路形成領域２ａと同一面に突起電極３ａが形成されている場合は、構成上、回路形成領域２ａに放熱体９を接触させることが困難である。一方、導体配線６と突起電極３ａとの接続部分、および回路形成領域２ａ全体を封止樹脂７で覆い、封止樹脂７を介して放熱体９と接触させた場合、封止樹脂７は熱伝導率が低いため放熱性が不十分である。

また、図２０に示した半導体装置の従来の構成によれば、半導体素子１０１の主面（回路形成領域の面）で発生した熱は、半導体素子１０１の裏面に伝わり、そして充填材１０６を通じて放熱体１０７に伝わる。主面側は熱伝導率の低い（０．６Ｗ／ｍＫ）封止樹脂１０５で覆われているため、主な放熱経路が、半導体素子１０１及び充填材１０６を介した放熱体１０７側に偏ってしまい、放熱効率が悪くなっている。

これに対して、本実施の形態に係る半導体装置１ａのような構成にすると、半導体素子２の回路形成領域２ａで発生した熱は、直接、熱伝導率の高い充填材８に伝わり、さらに放熱体９へと伝わる。充填材８は、封止樹脂７より熱伝導率が高いので、回路形成領域２ａで発生した熱を効率よく放熱体９へ伝えることができる。放熱体９に伝わった熱は、放熱体９全体から空気中へ放出される。

以上のように、本実施の形態に係る半導体装置１ａは、回路形成領域２ａと放熱体９との間に充填材８を充填する構成により、放熱効率を向上させることができる。また、半導体素子２における回路形成領域２ａの裏面２ｂを開放しておけば、裏面２ｂからも空気中に放熱させることができる。半導体素子２の裏面２ｂに放熱体や放熱シートを接触させれば、更に効率よく放熱させることができる。

図１Ｂは、本実施の形態に係る半導体装置の一変形例の構成を示す断面図である。半導体装置１ｂは、配線基板４から放熱体９へ至る導通ねじ１１が設けられた以外は、半導体装置１ａと同様であり、同一の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。半導体素子２の接地用の突起電極３ａに接続された導体配線６は、導通ねじ１１により、放熱体９に接続されている。このように、接地用の導体配線６が放熱体９に接続され、接地を充分に取ることが可能なため、ノイズおよび、ＥＭＩが低減するとともに、半導体素子２で発生した熱は、導体配線６から導通ねじ１１を介して放熱体９へ伝達される。

図２は、半導体装置１ａの実装構造を示す断面図である。例えば液晶ディスプレイ等のガラスパネル１２には、シャーシ１３が配置されている。半導体装置１ａは、回路形成領域２ａがガラスパネル１２に対向するように配置されている。放熱体９は、ガラスパネル１２のシャーシ１３と接触し、半導体素子２からの熱はシャーシ１３に伝達される。導体配線６は、ガラスパネル１２に接続されている。

次に、本実施の形態に係る半導体装置１ｂの製造方法について、図１Ｂおよび図３Ａ〜図３Ｅを参照しながら説明する。図３Ａ〜図３Ｅは、半導体装置１ｂの製造工程を示す断面図である。

まず、図３Ａに示すように、ボンディングステージ１４上に、半導体素子２を載置する。そして、導体配線６が形成され、開口部５ａを有する配線基板４を、半導体素子２の上方に配置し、半導体素子２の突起電極３ａと開口部５ａに位置する導体配線６とを位置合わせする。

次に、図３Ｂに示すように、ボンディングツール１５を導体配線６上に配置し、突起電極３ａと導体配線６を接触させて、ボンディングツール１５と突起電極３ａとの間に導体配線６を挟み込む。つぎに、突起電極３ａと導体配線６の間に、熱、荷重または超音波振動を与える。このことにより、突起電極３ａの表面のＡｕと導体配線６の表面のＳｎもしくはＡｕとが、共晶または金属結合により接合される。なお、ボンディングステージ１４およびボンディングツール１５は、鋼材もしくはセラミック材で形成されている。

次に、図３Ｃに示すように、半導体素子２上に封止樹脂７を滴下して、導体配線６と突起電極３ａとの接続部分、およびその周辺を覆い、半導体素子２の回路形成領域２ａは露出させる。この状態で、封止樹脂７に熱処理を施し、硬化させる。

次に、図３Ｄに示すように、半導体素子２の露出された回路形成領域２ａに充填材８を塗布する。その後、図３Ｅに示すように、両面テープ１０を用いて、配線基板４の導体配線６の付設された面に放熱体９を貼り付けることにより、放熱体９と充填材８とを密着させる。

最後に、図１Ｂに示したように、導通ねじ１１で配線基板４と放熱体９とを締め付け固定することにより、半導体装置１ｂが製造される。

以上のように、本実施の形態に係る半導体装置１ａ、１ｂは、発熱源である半導体素子２の回路形成領域２ａと放熱用の放熱体９が充填材８により結合されているため、放熱効率が向上する。また、半導体装置１ｂの場合は、接地用の導体配線６と放熱体９とを導通ねじ１１で接続することにより、ノイズ、ＥＭＩを低減させ、また放熱効果も向上させることができる。

（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２に係る半導体装置１ｃの構成を示す断面図である。この半導体装置１ｃは、半導体素子２の回路形成領域２ａを、配線基板４の導体配線６が形成されている側の面に対面させたフェイスダウン構造を有する。すなわち、配線基板４に対して、放熱体９とは反対側に導体配線６が配置されている点で、実施の形態１の半導体装置１ａと相違する。配線基板４における導体配線６が形成された面の裏面に、両面テープ１０により放熱体９が貼り付けられている。他の構成は、実施の形態１の半導体装置１ａと同様であり、同一の構成要素には、同一の符号を付して、説明を簡略化する。

上記のような構成にすると、半導体素子２の回路形成領域２ａで発生した熱は、熱伝導率の高い充填材８に伝わり、さらに放熱体９へと伝わる。充填材８は、封止樹脂７より熱伝導率が高いので、回路形成領域２ａで発生した熱を効率よく放熱体９へ伝えることができる。放熱体９に伝わった熱は、放熱体９全体から空気中へ放出される。

半導体素子２で発生した熱はまた、突起電極３ａを介して、導体配線６へ伝わり、導体配線６から空気中へ放出されるので、放熱効率を向上させることができる。

また、半導体素子２における回路形成領域２ａの裏面２ｂを開放しておけば、裏面２ｂからも空気中に放熱させることができる。さらに、半導体素子２の裏面２ｂに放熱体、放熱シート、あるいは、筐体等を接触させれば、更に効率よく放熱させることができる。

図５は、上記構成の半導体装置１ｃの実装構造を示す断面図である。図５において、図２に示した半導体装置１ａの実装構造と同一の構成要素については、同一の符号を付して説明を簡略化する。半導体素子２の回路形成領域２ａは、ガラスパネル１２に対面する側と反対側に向くように配置されている。シャーシ１３には、凸部１２ａが設けられ、凸部１２ａは、放熱体９に接触して、放熱効率を高めている。

以上のように、本実施の形態に係る半導体装置１ｃでは、発熱源である半導体素子２の回路形成領域２ａと放熱用の放熱体９が充填材８を介して熱的に結合されているため、放熱効率が向上する。

また、半導体装置１ｃの接地用の突起電極３ａに接続された導体配線６と放熱体９とを、導通ねじで接続する構成にすることもできる。それにより、接地を充分に取ることが可能であるため、ノイズ、ＥＭＩを低減させることができる。

また、本実施の形態の半導体装置１ｃの構成は、ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）以外の、ＣＯＦ（Chip On Film）およびＢＯＦ（Bump On Film）に適用されても、同様の効果を得ることができる。

図６は、実施の形態２に係る構成がＣＯＦに適用された半導体装置１ｄを示す断面図である。図７は、同半導体装置１ｄの実装構造を示す断面図である。この構成において、図４に示した半導体装置１ｃ及び図５に示した実装構造と同一の構成要素には、同一の符号を付して、説明を簡略化する。

この構成におけるＣＯＦ用の配線基板１６では、絶縁基板１７に、ＴＡＢ用の配線基板４の開口部５ａと同様の開口部１７ａが設けられている。絶縁基板１７上に設けられた導体配線１８は、開口部１７ａ内に延在していない。開口部１７ａは、半導体素子２の回路形成領域２ａと対向する部分に設けられている。この開口部１７ａに充填材８を充填し放熱体９と結合させた放熱経路を形成して、放熱性を向上させる。なお、放熱性を十分に得るためには、開口部１７ａの大きさを、回路形成領域２ａと同等またはそれ以上の面積とすることが望ましい。

また、図８は、実施の形態２に係る構成がＢＯＦに適用された半導体装置１ｅを示す断面図である。図９は、同半導体装置１ｅの実装構造を示す断面図である。この構成において、図４に示した半導体装置１ｃ及び図５に示した実装構造と同一の構成要素には、同一の符号を付して、説明を簡略化する。

この構成におけるＢＯＦ用の配線基板１９では、絶縁基板２０に、ＴＡＢ用の配線基板４の開口部５ａと同様の開口部２０ａが設けられている。絶縁基板２０上に設けられた導体配線２１は、開口部２０ａ内に延在していない。また、導体配線２１に突起電極２１ａが設けられている。開口部２０ａは、半導体素子２の回路形成領域２ａと対向する部分に設けられている。この開口部２０ａに充填材８を充填し放熱体９と結合させた放熱経路を形成して、放熱性を向上させる。なお、放熱性を十分に得るためには、開口部２０ａの大きさを、回路形成領域２ａと同等またはそれ以上の面積とすることが望ましい。

以上のように、ＣＯＦおよびＢＯＦにおいても、発熱源である半導体素子２の回路形成領域２ａと放熱用の放熱体９が、熱伝導率の高い充填材８を介して熱的に結合されているため、放熱効率を向上させることができる。

（実施の形態３）
図１０は、本発明の実施の形態３に係る半導体装置１ｆの構成を示す断面図である。この半導体装置１ｆは、半導体素子２の回路形成領域２ａを、配線基板４の導体配線６が形成されていない面に対面させたフェイスアップ構造を有する。この半導体装置１ｄは、配線基板４の導体配線６が形成された面の裏面に、両面テープにより放熱体を貼り付けない点で、実施の形態１の半導体装置１ａと相違する。他の構成は、実施の形態１の半導体装置１ａと同様であり、同一の構成要素には、同一の符号を付して、説明を簡略化する。

半導体素子２は、配線基板４の開口部５ａ内に配置され、突起電極３ａと導体配線６とが電気的に接続されている。導体配線６と突起電極３ａとの接続部分、及びその周辺は、電気的安定を保つため、エポキシ系樹脂などの絶縁性の封止樹脂７によって覆われている。また、配線基板４の一方の面には、導体配線６の引き回し配線を覆う例えばポリイミドやエポキシ等からなる有機絶縁材料２５が設けられている。そして、半導体素子２の回路形成領域２ａが露出された状態で、半導体装置１ｆが構成されている。

図１１は、半導体装置１ｆの実装構造を示す断面図である。ガラスパネル１２には、シャーシ２２が配置されている。半導体装置１ｆは、回路形成領域２ａがガラスパネル１２に対面するように配置されている。回路形成領域２ａには、熱伝導率の高い充填材８が塗布されている。そして、この充填材８がシャーシ２２の凸部２２ａと接触するように、配線基板４がガラスパネル１２に取り付けられている。それにより、半導体素子２からの熱を、実施の形態１の半導体装置１ａに取り付けられたような放熱体９を介することなく、直接シャーシ２２へ伝達することができる。それにより、コストダウンを図ることができる。

また、半導体素子２の裏面２ｂに、放熱体９、放熱シート、あるいは筐体等を接触させれば、更に効率よく放熱させることができる。

図１０の半導体装置１ｆの構成を、図１２に示す半導体装置１ｇのように変形させることもできる。すなわち、半導体装置１ｇの半導体素子２の回路形成領域２ａには、あらかじめ熱伝導率の高い充填材８等を充填しておく。この場合、回路形成領域２ａの充填材８を、シャーシ２２に確実に接触させる必要がある。そのため、（導体配線６の上面から封止樹脂７の上面までの高さ）：ｈ１に対して、（導体配線６の上面から充填材８の上面までの高さ）：ｈ２の関係が、ｈ１≦ｈ２となるように充填材８を充填する。

（実施の形態４）
図１３は、本発明の実施の形態４に係る半導体装置１ｈの構成を示す断面図である。この半導体装置１ｈは、半導体素子２の回路形成領域２ａを、配線基板４の導体配線６が形成されている面に対面させたフェイスダウン構造を有する。また、この半導体装置１ｈは、配線基板４の導体配線６が形成された裏面に、両面テープにより放熱体を貼り付けない点で、実施の形態２の半導体装置１ｃと相違する。他の構成は、実施の形態２の半導体装置１ｃと同様であり、同一の構成要素には、同一の符号を付して、説明を簡略化する。

半導体素子２は、配線基板４の開口部５ａに配置され、突起電極３ａと導体配線６とが電気的に接続されている。導体配線６と突起電極３ａとの接続部分及びその周辺は、電気的安定を保つため、エポキシ系樹脂などの絶縁性の封止樹脂７によって覆われている。また、配線基板４の一方の面には、導体配線６の引き回し配線を覆う例えばポリイミドやエポキシ等からなる有機絶縁材料２５が設けられている。そして、半導体素子２の回路形成領域２ａが露出された状態で、半導体装置１ｈが構成されている。

図１４は、半導体装置１ｈの実装構造を示す断面図である。半導体装置１ｈは、回路形成領域２ａがガラスパネル１２に対面しない側に向くように配置されている。回路形成領域２ａには、熱伝導率の高い充填材８等が塗布されている。この上に放熱用の放熱体９が、充填材８と接触した状態でシャーシ１３に、両面テープ１０およびねじ２３により固定され、放熱効率を高めている。

図１５Ａに示すように、この放熱体９を大型化し、複数の半導体装置１ｈをまとめて接触させる構成とすることにより、コストダウンを図ることが可能となる。図１５Ｂは、図１５Ａの二点鎖線で囲まれた領域Ｘの構造を拡大して示した図であり、図１４の構造に対応する。

また、半導体素子２の裏面２ｂを、放熱シート２４を介してシャーシ１３に接触させれば、更に効率よく放熱させることができる。

図１６は、実施の形態４に係る構成がＣＯＦに適用された半導体装置１ｉの構成を示す断面図である。図１７は、同半導体装置１ｉの実装構造を示す断面図である。この構成において、図６に示した半導体装置１ｄ及び図７に示した実装構造と同一の構成要素には、同一の符号を付して、説明を省略する。

また、図１８は、実施の形態４に係る構成がＢＯＦに適用された半導体装置１ｊの構成を示す断面図である。図１９は、同半導体装置１ｊの実装構造を示す断面図である。この構成において、図８に示した半導体装置１ｅ及び図９に示した実装構造と同一の構成要素には、同一の符号を付して、説明を省略する。

以上のように、ＣＯＦおよびＢＯＦにおいても、発熱源である半導体素子２の回路形成領域２ａと放熱用の放熱体９が、熱伝導率の高い充填材８を介して熱的に結合されているため、放熱効率を向上させることができる。

また、ＣＯＦおよびＢＯＦにおいても、充填材８をシャーシ１３と接触させ、半導体素子２からの熱を、実施の形態１の半導体装置１ａに取り付けられた放熱体９を介することなく、直接シャーシ１３へ伝えることができるため、コストダウンを図ることができる。

以上の実施の形態１〜４は、セット側の半導体装置の取り付け構造に合わせて、いずれかを選択することが可能であり、本発明は汎用性が高い。

また実施の形態１〜４においては、熱伝達のための材料は上述のような充填材８に限定されず、封止樹脂より熱伝導率が高く、粘性があり、放熱体９と密着可能な材料であれば、充填材８に代えて用いることができる。

また、放熱体９と、配線基板４あるいは導体配線６の接着には、両面テープ１０に限定されることなく、放熱体９と、配線基板４あるいは導体配線６を接着するものであれば、両面テープ１０に代えて他の要素を用いることができる。

本発明は、半導体素子からの放熱性および接地の安定性を向上させることができ、高集積化された集積回路あるいは、縮小化された集積回路を有する半導体装置に有用である。

本発明の実施の形態１に係る半導体装置の構成を示す断面図 同実施の形態に係る半導体装置の他の構成を示す断面図 図１Ａの半導体装置の実装構造を示す断面図 本発明の実施の形態１に係る半導体装置の製造工程を示す断面図 図３Ａの次の工程を示す平面図 図３Ｂの次の工程を示す平面図 図３Ｃの次の工程を示す平面図 図３Ｄの次の工程を示す平面図 本発明の実施の形態２に係る半導体装置の構成を示す断面図 同半導体装置の実装構造を示す断面図 実施の形態２に係る半導体装置の構成がＣＯＦに適用された半導体装置を示す断面図 同半導体装置の実装構造を示す断面図 実施の形態２に係る半導体装置の構成がＢＯＦに適用された半導体装置を示す断面図 同半導体装置の実装構造を示す断面図 本発明の実施の形態３に係る半導体装置の構成を示す断面図 同半導体装置の実装構造を示す断面図 同半導体装置に充填材を充填した構成を示す断面図 本発明の実施の形態４に係る半導体装置の構成を示す断面図 同半導体装置の実装構造を示す断面図 同半導体装置の実装構造の変形例を示す斜視図 図１５Ａの一部を拡大して示した斜視図 実施の形態４に係る半導体装置の構成がＣＯＦに適用された半導体装置の構成を示す断面図 同半導体装置の実装構造を示す断面図 実施の形態４に係る半導体装置の構成がＢＯＦに適用された半導体装置の構成を示す断面図 同半導体装置の実装構造を示す断面図 従来の半導体装置の構成を示す断面図

符号の説明

１ａ〜１ｊ 半導体装置
２ 半導体素子
２ａ 回路形成領域
２ｂ 裏面
２ｃ 保護膜
３ 電極パッド
３ａ、２１ａ 突起電極
４、１６、１９ 配線基板
５、１７、２０ 絶縁基板
５ａ、１７ａ、２０ａ 開口部
６、１８、２１ 導体配線
７ 封止樹脂
８ 充填材
９ 放熱体
１０ 両面テープ
１１ 導通ねじ
１２ ガラスパネル基板
１３、２２ シャーシ
１３ａ、２２ａ 凸部
１４ ボンディングステージ
１５ ボンディングツール
２３ ねじ
２４ 放熱シート
２５ 有機絶縁材料

Claims (12)

1. 開口部を有する絶縁基板上に導体配線が形成された配線基板と、
   回路形成領域および電極パッドを有し、前記回路形成領域が前記開口部に対向するように前記配線基板上に搭載され、前記電極パッドが前記導体配線と突起電極を介して電気的に接続された半導体素子と、
   前記電極パッドと前記導体配線の接続部を被覆した封止樹脂と、
   前記開口部に対向する部分を有するように配置された放熱体と、
   前記封止樹脂よりも高い熱伝導率を有し、前記開口部に充填されて、前記半導体素子の回路形成領域と前記放熱体とに接触している充填材とを備えた半導体装置。
2. 前記放熱体がシートである請求項１記載の半導体装置。
3. 前記放熱体が金属板である請求項１記載の半導体装置。
4. 前記放熱体が前記充填材より熱伝導率が高い材料である請求項１記載の半導体装置。
5. 前記充填材が半田合金、樹脂、金属入り樹脂、シリコーン、ゴム、または無機粒子入り樹脂のいずれかである請求項１記載の半導体装置。
6. 前記回路形成領域に絶縁性の保護膜を有する請求項１記載の半導体装置。
7. 開口部を有する絶縁基板上に導体配線が形成された配線基板と、回路形成領域および電極パッドを有し、前記回路形成領域が前記開口部に対向するように前記配線基板上に搭載され、前記電極パッドが前記導体配線と突起電極を介して電気的に接続された半導体素子と、前記電極パッドと前記導体配線の接続部を被覆した封止樹脂とを備えた半導体装置と、
   前記開口部に対向する部分を有するように配置された放熱体と、
   前記封止樹脂よりも高い熱伝導率を有し、前記開口部に充填されて、前記半導体素子の回路形成領域と前記放熱体とに接触している充填材とを備えた半導体装置の実装構造。
8. 前記放熱体がシャーシである請求項７記載の半導体装置の実装構造。
9. 前記放熱体が筐体の一部である請求項７記載の半導体装置の実装構造。
10. 前記充填材が半田合金、樹脂、金属入り樹脂、シリコーン、ゴム、または無機粒子入り樹脂のいずれかである請求項７記載の半導体装置の実装構造。
11. 前記回路形成領域に絶縁性の保護膜を有する請求項７記載の半導体装置の実装構造。
12. 開口部を有する絶縁基板上に導体配線が形成された配線基板に、回路形成領域および電極パッドを有する半導体素子を実装する半導体装置の製造方法において、
    前記回路形成領域を前記開口部に対向させて、前記導体配線の先端部分と前記半導体素子の電極パッド部分とを位置合わせする工程と、
    前記導体配線と前記電極パッドとを、前記導体配線または前記電極パッドのいずれかに形成された突起電極を介して接続する工程と、
    前記導体配線と前記電極パッドの接続部に封止樹脂を塗布して、回路形成領域が露出された状態で前記封止樹脂を硬化させる工程と、
    前記露出した回路形成領域に熱伝導剤を塗布する工程と、
    前記配線基板に放熱体を装着し、前記熱伝導剤と前記放熱体を密着させる工程とを有する半導体装置の製造方法。

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