JP2008305958A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パッケージ化され放熱体を備えた半導体装置であって、前記放熱体により熱を放散する一方、パッケージ全体の厚さを厚くすることなく、反り又は歪み等の変形を軽減することができる構造を有する半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置２０は、配線基板２１と、前記配線基板２１上に配設された半導体素子２２と、前記配線基板２１上の電極と、前記半導体素子２２の電極パッドとを接続する複数のボンディングワイヤ２３と、前記配線基板２１上で、前記半導体素子２２の一部及び前記複数のボンディングワイヤ２３を封止する樹脂２５と、前記樹脂２５上に配設された放熱体２６と、を有し、前記放熱体２６は、前記ボンディングワイヤ２３の配設箇所に面している部位が他の部位よりも厚さが薄く形成されていることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体装置に関し、より具体的には、放熱体を備えた半導体装置に関する。

近年の電子機器の高機能化、高速動作化に伴い、電子機器に搭載される半導体装置にも高機能化・高速動作化が要求されている。そのため、半導体装置に於ける半導体素子も消費電力の増加する方向にあり、当該半導体素子からの発熱量が大きくなる傾向にある。

そこで、半導体装置に於ける半導体素子が動作する際に発生する熱を、半導体素子の上面からヒートスプレッダ等の放熱体に伝達して放散する構造が提案されている。

一方、近年の電子機器の小型化・高密度化・高機能化に伴い、半導体装置等の電子部品の小型化・薄型化も要求されている。

図１に、放熱体を備えた半導体装置の断面を示す。

図１に示す半導体装置１０は、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）型半導体装置と称され、配線基板（プリント基板）１の一方の主面（表面）上に、図示を省略するダイボンディングフィルム等のダイボンディング材を介して、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）チップ等の半導体素子２が載置されている。

半導体素子２は、シリコン（Ｓｉ）半導体基板を用い、周知の半導体製造プロセスをもって形成される。

半導体素子２の上面には金（Ａｕ）等からなるボンディングワイヤ３が接続される外部接続用パッド（図示を省略する）が設けられ、当該ボンディングワイヤ３により、半導体素子２は、配線基板１の上面に設けられた電極端子（図示を省略する）に電気的に接続される。

配線体基板１の他方の主面（裏面）の図示を省略する電極端子には、半田を主体とする球状電極端子等の外部接続端子となる半田ボール４が複数、グリッド状に配設されている。

半導体素子２及びボンディングワイヤ３は、例えば、エポキシ系樹脂等の封止樹脂５により封止されている。

封止樹脂５の上面には、放熱体であるヒートスプレッダ６が設けられている。ヒートスプレッダ６は、例えば、銅（Ｃｕ）又はアルミニウム（Ａｌ）等の金属から成る板状部材である。ヒートスプレッダ６は、例えば、その厚さを略均一な０．３ｍｍに設定することができ、これにより、パッケージ化された半導体装置１０の薄型化を図ることができる。

半導体素子２が動作する際に発生する熱は、当該半導体素子２の上面から、当該半導体素子２の上方に位置するヒートスプレッダ５に伝達され放散される。

なお、半導体チップを載置したアイランドの下にヒートスプレッダを装着し、樹脂封止した半導体装置において、前記ヒートスプレッダが前記アイランドとこのアイランド吊りピンの形状を回避するように形成されたことを特徴とする半導体装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、窒化珪素基板と、一方の面に接合された複数個の金属回路板と、他方の面に接合された金属放熱板とを備え、前記窒化珪素基板の厚み及び前記金属回路板と前記金属放熱板の厚み等を定めた窒化珪素配線基板が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

更に、半導体チップを搭載するダイアタッチとセラミック製のパッケージ本体下面にヒートシンクを接合してなるセラミックパッケージであって、前記ヒートシンクの前記ダイアタッチとの接合面とは反対側の面にダイアタッチの反り防止板を接合したことを特徴とするセラミックパッケージが提案されている（例えば、特許文献３参照。）。

また、ヒートスプレッダが、基板の近傍に位置してパッケージのリッドを形成している構造が提案されている（例えば、特許文献４参照。）。
特開２００４−１７９２５３号公報 特開２００６−２４５４３６号公報 特許第２６８０１１７号公報 特表２００５−５２６９０３号公報

ところで、近年、半導体素子は高集積化・多機能化しており、半導体素子からの発熱量も増大している。

このため、複数の部品から構成されてパッケージ化された半導体装置１０とヒートスプレッダ６との間に、熱膨張係数の相違に起因して熱応力が作用し、パッケージ化された半導体装置１０に反り又は歪み等の変形が発生することがある。半導体装置１０の反り又は歪み等の変形により、半導体素子２に大きな圧力が加わって半導体装置１０の性能の低下を招くおそれがある。

このような反り又は歪み等の変形は、装置全体の小型化・薄型化が要求され、ヒートスプレッダ６のような薄型のヒートスプレッダが設けられた機械的強度の低い半導体装置において、顕著に発生し得る。

一方、半導体装置１０に備えられ略均一の厚さを有する板状のヒートスプレッダ６の厚さを、図１に示す例よりも厚くすると、パッケージ全体の厚さは厚くなるため機械的強度を向上させることができるが、半導体装置１０の小型化・薄型化の要求に対応できない。

そこで、本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、パッケージ化され放熱体を備えた半導体装置であって、前記放熱体により熱を放散する一方、パッケージ全体の厚さを厚くすることなく、反り又は歪み等の変形を軽減することができる構造を有する半導体装置を提供することを本発明の目的とする。

本発明の一観点によれば、配線基板と、前記配線基板上に配設された半導体素子と、前記配線基板上の電極と、前記半導体素子の電極パッドとを接続する複数のボンディングワイヤと、前記配線基板上で、前記半導体素子の一部及び前記複数のボンディングワイヤを封止する樹脂と、前記樹脂上に配設された放熱体と、を有し、前記放熱体は、前記ボンディングワイヤの配設箇所に面している部位が他の部位よりも厚さが薄く形成されていることを特徴とする半導体装置が提供される。

前記樹脂には、前記ボンディングワイヤの配設箇所に凸部が形成され、前記放熱体の前記樹脂と対向する面には、前記凸部と嵌合する凹部が形成されていてもよい。また、前記放熱体の前記樹脂と対向する面には凸部が形成され、前記凸部は前記半導体素子に接触していてもよい。前記放熱体は、前記配線基板の外周部において、前記配線基板と接触していてもよい。

本発明の別の観点によれば、半導体素子がボンディングワイヤを介して接続された配線基板の上方に放熱体が設けられた半導体装置であって、複数の柱部が、前記配線基板の上面であって前記配線基板の外周部分に所定の間隔を持って配設され、前記放熱体は、前記柱部上に配設されていることを特徴とする半導体装置が提供される。

本発明によれば、パッケージ化され放熱体を備えた半導体装置であって、前記放熱体により熱を放散する一方、パッケージ全体の厚さを厚くすることなく、反り又は歪み等の変形を軽減することができる構造を有する半導体装置を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

［本発明の第１の実施の形態］
図２に本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置２０を示す。図２（ａ）は、半導体装置２０の上面図である図２（ｂ）の線Ｘ−Ｘにおける断面図である。

図２（ａ）を参照するに、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置２０は、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）型半導体装置と称され、配線基板（プリント基板）２１の一方の主面（表面）上に、図示を省略するダイボンディングフィルム等のダイボンディング材を介して、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）チップ等の半導体素子２２が載置されている。

半導体素子２２は、シリコン（Ｓｉ）半導体基板を用い、周知の半導体製造プロセスをもって形成される。

半導体素子２２の上面には金（Ａｕ）等からなるボンディングワイヤ２３が接続される外部接続用パッド（図示を省略する）が設けられ、当該ボンディングワイヤ２３により、半導体素子２２は、配線基板２１の上面に設けられた電極端子（図示を省略する）に電気的に接続される。

配線体基板２１の他方の主面（裏面）の図示を省略する電極端子には、半田を主体とする球状電極端子等の外部接続端子となる半田ボール２４が複数、グリッド状に配設されている。

配線基板２１の上方には、放熱体であるヒートスプレッダ２６が設けられている。

ヒートスプレッダ２６は、例えば、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅タングステン（ＣｕＷ）、或いは窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の金属体又はアルミニウム・シリコン・カーバイド（ＡｌＳｉＣ）等の粉末焼成体により形成される。詳細は後述するが、ヒートスプレッダ２６は、凹凸状の断面形状を有する。

ヒートスプレッダ２６の配線基板２１と対向している面と、配線基板２１の上面との間には例えば、エポキシ系樹脂等の封止樹脂２５が設けられ、配線基板２１及び半導体素子２２においてボンディングワイヤ２３が配設されている箇所及び配線基板２１の外周側は、当該封止樹脂２５により封止されている。

ここで、ヒートスプレッダ２６の形状について図２（ｂ）も参照して説明する。

ヒートスプレッダ２６は、厚さが均一でない板状部材である。

より具体的には、ヒートスプレッダ２６において、ボンディングワイヤ２３と配線基板２１との接続箇所近傍及びボンディングワイヤ２３が配設されている箇所よりも配線基板２１の外周側に面している部位２６Ａは、ボンディングワイヤ２３の配設箇所に面している部位２６Ｂよりも、厚く形成されている。前記部位２６Ｂについては、図１に示すヒートスプレッダ６の厚さと略同一の厚さに設定することができる。

更に、ヒートスプレッダ２６において、半導体素子２２の上面においてボンディングワイヤ２３の接続箇所以外の箇所に面している部位２６Ｃは、前記部位２６Ｂと略同じ厚さを有している。当該部位２６Ｃは、半導体素子２２の上面においてボンディングワイヤ２３の接続箇所以外の箇所に接している。

但し、当該ヒートスプレッダ２６を備えた半導体装置２０全体の、即ち、パッケージ全体の厚さは、図１に示すヒートスプレッダ６を備えた半導体装置１０全体の厚さと略同一の厚さに設定される。即ち、このヒートスプレッダ２６の凹凸状の断面形状に応じて、封止樹脂２５の外形形状が定まっている。

図２（ｂ）においては、部位２６Ｂについては梨地模様で示し、部位２６Ｂよりも厚く形成されている部位２６Ａ及び２６Ｃについては灰色で示している。

このように、ヒートスプレッダ２６において、ボンディングワイヤ２３と配線基板２１との接続箇所近傍及びボンディングワイヤ２３が配設されている箇所よりも配線基板２１の外周側に面している部位２６Ａは、ボンディングワイヤ２３の配設箇所に面している部位２６Ｂよりも、厚く形成されているため、ヒートスプレッダ２６の機械的強度は、図１に示すヒートスプレッダ６に比し高い。

従って、半導体装置２０とヒートスプレッダ２６との間に、熱膨張係数の相違に起因して熱応力が作用し、パッケージ化された半導体装置２０に反り又は歪み等の変形が発生する可能性を軽減することができる。ヒートスプレッダ２６において、ボンディングワイヤ２３と配線基板２１との接続箇所近傍及びボンディングワイヤ２３が配設されている箇所よりも配線基板２１の外周側に面している部位２６Ａの厚さを厚くすればするほど、ヒートスプレッダ２６のより高度な機械的強度が得られる。

一方、ボンディングワイヤ２３の配設箇所に面している部位２６Ｂは、図１に示すヒートスプレッダ６の厚さと略同一の厚さに設定され、更に、当該ヒートスプレッダ２６を備えた半導体装置２０全体の、即ち、パッケージ全体の厚さは、図１に示すヒートスプレッダ６を備えた半導体装置１０全体の厚さと略同一の厚さに設定される。従って、パッケージ化された半導体装置２０の薄型化を実現することができる。

よって、ヒートスプレッダ２６を備えた本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置２０によれば、ヒートスプレッダ２６の高度な機械的強度を実現して半導体装置２０の反り又は歪み等の変形の発生を軽減する一方、パッケージ全体の厚さを厚くすることなく、図１に示すヒートスプレッダ６を備えた半導体装置１０全体の厚さと略同一の厚さにして、半導体装置の小型化・薄型化の要求に対応することができる。

また、ヒートスプレッダ２６において、半導体素子２２の上面においてボンディングワイヤ２３の接続箇所以外の箇所に面している部位２６Ｃは、前記部位２６Ｂと略同じ厚さを有し、半導体素子２２の上面においてボンディングワイヤ２３の接続箇所以外の箇所に接している。従って、図１に示すヒートスプレッダ６のように、半導体素子２と所定長さ離間している構造に比し、放熱効率を向上させることができる。

但し、前記部位２６Ｃは、必ずしも、半導体素子２２の上面においてボンディングワイヤ２３の接続箇所以外の箇所に接している必要はなく、ボンディングワイヤ２３の配設箇所に面している部位２６Ｂよりも厚く形成されている限り、前記部位２６Ｃと半導体素子２２の上面との間に隙間が形成されていてもよい。この場合、前記部位２６Ｃと半導体素子２２の上面との間の隙間には封止樹脂２５が設けられるが、図１に示す例に比し、前記部位２６Ｃは発熱源である半導体素子２２の上面に近づいた構造となっているため、図１に示す例に比し、放熱効率を向上させることができる。

かかる構造の下、半導体素子２２が動作する際に発生する熱は、当該半導体素子２２の上面から、当該半導体素子２２に接しているヒートスプレッダ２６の部位２６Ｃに伝達され放散される。そして、パッケージ全体の厚さを厚くすることなく、図１に示すヒートスプレッダ６を備えた半導体装置１０全体の厚さと略同一の厚さにしながら、ヒートスプレッダ２６の高度な機械的強度を実現して半導体装置２０の反り又は歪み等の変形の発生を軽減することができる。

ところで、図２に示すヒートスプレッダ２６においては、ボンディングワイヤ２３と配線基板２１との接続箇所近傍及びボンディングワイヤ２３が配設されている箇所よりも配線基板２１の外周側に面している部位２６Ａは、ボンディングワイヤ２３の配設箇所に面している部位２６Ｂよりも厚い均一な厚さに設定されている。

しかしながら、本発明はかかる態様に限定されず、図３に示す構造であってもよい。図３に、図２に示す半導体装置２０の変形例に係る半導体装置３０を示す。なお、図３において、図２に示す部分と同一の部分には同一の符号を付して、その説明を省略する。

図３に示す半導体装置３０に設けられたヒートスプレッダ３６においては、ボンディングワイヤ２３が配設されている箇所よりも配線基板２１の外周側に位置し配線基板２１に接している部位３６Ａは、ボンディングワイヤ２３と半導体素子２２との接続箇所近傍における部位３６Ｂよりも厚く形成されている。更に、前記部位３６Ａと部位３６Ｂとの間の部位３６Ｄは、当該ボンディングワイヤ２３の形状に略沿って、部位３６Ａとの接続部分から部位３６Ｂとの接続部分に向かって厚さが薄くなるように斜めに形成されている。

従って、ヒートスプレッダ２６の機械的強度は、図１に示すヒートスプレッダ６に比し、高い。よって、半導体装置３０とヒートスプレッダ３６との間に、熱膨張係数の相違に起因して熱応力が作用し、パッケージ化された半導体装置３０に反り又は歪み等の変形が発生する可能性を軽減することができる。

更に、ヒートスプレッダ２６において、半導体素子２２の上面においてボンディングワイヤ２３の接続箇所以外の箇所に面している部位３６Ｃは、前記部位２６Ｂと略同じ厚さを有している。当該部位３６Ｃは、半導体素子２２の上面においてボンディングワイヤ２３の接続箇所以外の箇所に接している。

かかる構造においても、ヒートスプレッダ３６を備えた半導体装置３０全体の、即ち、パッケージ全体の厚さは、図１に示すヒートスプレッダ６を備えた半導体装置１０全体の厚さと略同一の厚さに設定される。従って、パッケージ化された半導体装置３０の薄型化を実現することができる。

このように、本変形例においても、パッケージ全体の厚さを厚くすることなく、図１に示すヒートスプレッダ６を備えた半導体装置１０全体の厚さと略同一の厚さにしながら、ヒートスプレッダ３６の高度な機械的強度を実現して半導体装置３０の反り又は歪み等の変形の発生を軽減することができる。

次に、図２に示すヒートスプレッダ２６を備えた半導体装置２０の製造方法について、図４及び図５を参照して説明する。

まず、シリコン（Ｓｉ）半導体基板を用い、周知の半導体製造プロセスをもって形成された半導体素子２２を、配線基板（プリント基板）２１の一方の主面（表面）上に、図示を省略するダイボンディングフィルム等のダイボンディング材を介して、載置する（図４（ａ）参照）。

次に、半導体素子２２の上面に設けられた外部接続用パッド（図示を省略する）と配線基板２１の上面に設けられた電極端子（図示を省略する）とを、金（Ａｕ）等からなるボンディングワイヤ２３を用いてワイヤボンディング法により接続する（図４（ｂ）参照）。

しかる後、配線基板２１の上方に、上述の凹凸状の断面形状を有する放熱体であるヒートスプレッダ２６を設ける（図４（ｃ）参照）。ヒートスプレッダ２６は、例えば、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅タングステン（ＣｕＷ）、或いは窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の金属体又はアルミニウム・シリコン・カーバイド（ＡｌＳｉＣ）等の粉末焼成体により形成される。

より具体的には、ヒートスプレッダ２６の部位２６Ｃを、半導体素子２２の上面においてボンディングワイヤ２３の接続箇所以外の箇所に接する。

このとき、ヒートスプレッダ２６において、ボンディングワイヤ２３の配設箇所に面している部位２６Ｂは、ボンディングワイヤ２３と配線基板２１との接続箇所近傍及びボンディングワイヤ２３が配設されている箇所よりも配線基板２１の外周側に面している部位２６Ａよりも、薄く形成されているため、配線基板２１の上方に、上述の凹凸状の断面形状を有する放熱体であるヒートスプレッダ２６を設けても、ボンディングワイヤ２３とヒートスプレッダ２６とは接触しない。

なお、図３に示す半導体装置３０にあっては、図４（ｃ）に示す工程において、図３に示すヒートスプレッダ３６を配線基板２１の上方に設ける。

しかる後、ヒートスプレッダ２６の配線基板２１と対向している面と、配線基板２１の上面との間に、トランスファーモールド法により、例えば、エポキシ系樹脂等の封止樹脂２５を設ける（図５（ｄ）参照）。

これにより、配線基板２１及び半導体素子２２においてボンディングワイヤ２３が配設されている箇所及び配線基板２１の外周側は、当該封止樹脂２５により封止されている。

次いで、配線体基板２１の他方の主面（裏面）の図示を省略する電極端子には、半田を主体とする球状電極端子等の外部接続端子となる半田ボール２４を複数、グリッド状に配設する（図５（ｅ）参照）。

このようにして、ヒートスプレッダ２６を備え、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）型半導体装置と称される半導体装置２０が完成となる。

［本発明の第２の実施の形態］
図６に本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置６０を示す。図６（ａ）は、半導体装置６０の上面図である図６（ｂ）の線Ｘ−Ｘにおける断面図である。なお、図６において、図２に示す部分と同一の部分には同一の符号を付して、その説明を簡略化する。

図６（ａ）を参照するに、本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置６０は、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）型半導体装置と称され、配線基板（プリント基板）２１の一方の主面（表面）上に、図示を省略するダイボンディングフィルム等のダイボンディング材を介して、半導体素子２２が載置されている。

半導体素子２２の上面には金（Ａｕ）等からなるボンディングワイヤ２３が接続される外部接続用パッド（図示を省略する）が設けられ、当該ボンディングワイヤ２３により、半導体素子２２は、配線基板２１の上面に設けられた電極端子（図示を省略する）に電気的に接続される。

配線体基板２１の他方の主面（裏面）の図示を省略する電極端子には、半田を主体とする球状電極端子等の外部接続端子となる半田ボール２４が複数、グリッド状に配設されている。

配線基板２１の上方には、放熱体である厚さが略均一の板状のヒートスプレッダ６６が設けられている。ヒートスプレッダ６６として、図１に示すヒートスプレッダ６と同じ厚さのものを用いることができる。

ヒートスプレッダ２６は、例えば、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅タングステン（ＣｕＷ）、或いは窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の金属体又はアルミニウム・シリコン・カーバイド（ＡｌＳｉＣ）等の粉末焼成体により形成される。

図６（ａ）に加え図６（ｂ）も参照するに、略矩形形状の配線基板２１の上面において、四隅（コーナー）部と、前記矩形の外周を構成する各辺の略中間部分とに、所定長さ離間して複数の柱部６７が、エポキシ樹脂又はシリコン樹脂等の接着材（図示を省略する）を介して接着固定されている。図６に示す例では、８本の柱部６７が設けられている。

各柱部６７は、例えば、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅タングステン（ＣｕＷ）、或いは窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の金属体又はアルミニウム・シリコン・カーバイド（ＡｌＳｉＣ）等の粉末焼成体、即ち、ヒートスプレッダ６６と同じ材料を含む材料から形成されている。

各柱部６７は略同一の高さを有し、柱部６７の上面に、板状のヒートスプレッダ６６がエポキシ樹脂又はシリコン樹脂等の接着材（図示を省略する）を介して接着固定設されている。

ヒートスプレッダ２６の配線基板２１と対向している面と、配線基板２１の上面との間には例えば、エポキシ系樹脂等の封止樹脂２５が設けられている。

このように、本発明の第２の実施の形態においては、配線基板２１の上面において、四隅（コーナー）部と、前記矩形の外周を構成する各辺の略中間部分とに、所定長さ離間して柱部６７が設けられ、柱部６７の上面に、板状のヒートスプレッダ６６が設けられており、更に、ヒートスプレッダ６６と柱部６７とは同一の材料から構成されている。

即ち、配線基板２１の上面において、四隅（コーナー）部と、前記矩形の外周を構成する各辺の略中間部分とに、他の箇所よりも厚くヒートスプレッダ６６が形成されている構造と均等な構造が形成されていることになる。

従って、配線基板２１の上方に配設され、均一な厚さを有する図１に示すヒートスプレッダ６よりも機械的強度の向上を図ることができ、半導体装置６０とヒートスプレッダ６６との間に、熱膨張係数の相違に起因して熱応力が作用し、パッケージ化された半導体装置６０に反り又は歪み等の変形が発生する可能性を軽減することができる。

一方、ボンディングワイヤ２３の配設箇所等、柱部６７が設けられている箇所よりも内側（配線基板２１の中心側）の部分の上方には、略均一な厚さを有する板状のヒートスプレッダ６６のみ設けられている。上述したように、ヒートスプレッダ６６の厚さは、図１に示すヒートスプレッダ６の厚さと略同一の厚さに設定することができ、更に、当該ヒートスプレッダ６６を備えた半導体装置６０全体の、即ち、パッケージ全体の厚さは、図１に示すヒートスプレッダ６を備えた半導体装置１０全体の厚さと略同一の厚さに設定される。従って、パッケージ化された半導体装置６０の薄型化を実現することができる。

よって、ヒートスプレッダ６６を備えた本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置６０によれば、ヒートスプレッダ６６の高度な機械的強度を実現して半導体装置６０の反り又は歪み等の変形の発生を軽減する一方、パッケージ全体の厚さを厚くすることなく、図１に示すヒートスプレッダ６を備えた半導体装置１０全体の厚さと略同一の厚さにして、半導体装置の小型化・薄型化の要求に対応することができる。

なお、本実施の形態においても、図２に示す例のように、ヒートスプレッダ６６において、半導体素子２２の上面においてボンディングワイヤ２３の接続箇所以外の箇所に面している部分の厚さを厚くし、当該箇所に接した構造を採用することができる。これにより、放熱効率を向上させることができる。

また、図６に示す例においては、柱部６７は、ヒートスプレッダ６６の配設のために、少なくとも配線基板２１の上面において、四隅（コーナー）部に設ける必要があるが、配線基板２１の外周を構成する各辺の略中間部分には必ずしも柱部６７は設けなくてもよい。但し、柱部６７の配設数が多ければ多いほど、ヒートスプレッダ６６のより高度な機械的強度が得られる。

更に、本例では、所定長さ離間して各柱部６７が設けられている。柱部６７を配線基板２１の上面の外周の全周に亘って配設し、ヒートスプレッダ６６と配線基板２１との間を密閉すると、半導体装置の製造における封止樹脂２５の充填工程（図８（ｅ）参照）において、封止樹脂２５にボイドが発生した場合、当該ボイドが外部に逃げることができず、不良品が発生してしまうおそれがある。これに対し、本例のように、所定長さ離間して各柱部６７が設けられ、当該柱部６７上にヒートスプレッダ６６を配設する構造の場合、仮に封止樹脂２５にボイドが発生しても当該ボイドは柱部６７間の隙間から外部に逃げることができ、製品の歩留まりを向上させることができる。

また、図６に示す例では、ヒートスプレッダ６６と柱部６７とは別部材として構成されているが、本発明はかかる例に限定されず、ヒートスプレッダ６６と柱部６７とを一体形成してもよい。

次に、図６に示すヒートスプレッダ６６を備えた半導体装置６０の製造方法について、図７及び図８を参照して説明する。

まず、シリコン（Ｓｉ）半導体基板を用い、周知の半導体製造プロセスをもって形成された半導体素子２２を、配線基板（プリント基板）２１の一方の主面（表面）上に、図示を省略するダイボンディングフィルム等のダイボンディング材を介して、載置する（図７（ａ）参照）。

次に、半導体素子２２の上面に設けられた外部接続用パッド（図示を省略する）と配線基板２１の上面に設けられた電極端子（図示を省略する）とを、金（Ａｕ）等からなるボンディングワイヤ２３を用いてワイヤボンディング法により接続する（図７（ｂ）参照）。

次に、略矩形形状の配線基板２１の上面において、四隅（コーナー）部と、前記矩形の外周を構成する各辺の略中間部分とに、所定長さ離間して８本の柱部６７を、エポキシ樹脂又はシリコン樹脂等の接着材（図示を省略する）を介して接着固定する（図６（ｂ）及び図７（ｃ）参照）。

柱部６７は、後述する工程（図８（ｄ）参照）で配設されるヒートスプレッダ６６と同じ材料、即ち、例えば、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅タングステン（ＣｕＷ）、或いは窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の金属体又はアルミニウム・シリコン・カーバイド（ＡｌＳｉＣ）等の粉末焼成体から形成されている。各柱部６７は略同一の高さを有する。

次に、柱部６７の上面に、板状のヒートスプレッダ６６をエポキシ樹脂又はシリコン樹脂等の接着材（図示を省略する）を介して接着固定設する（図８（ｄ）参照）。

なお、ヒートスプレッダ６６と柱部６７とが一体形成されてなる場合には、図７（ｃ）及び図８（ｄ）に示す工程は不要となり、ヒートスプレッダ６６と一体形成された柱部６７を、エポキシ樹脂又はシリコン樹脂等の接着材（図示を省略する）を介して配線基板２１に接着固定する。従って、ヒートスプレッダ６６と柱部６７とが一体形成されてなる場合、製造工程の簡略化を図ることができる。

しかる後、ヒートスプレッダ６６の配線基板２１と対向している面と、配線基板２１の上面との間に、トランスファーモールド法により、例えば、エポキシ系樹脂等の封止樹脂２５を設ける（図８（ｅ）参照）。

これにより、配線基板２１及び半導体素子２２においてボンディングワイヤ２３が配設されている箇所及び配線基板２１の外周側は、当該封止樹脂２５により封止されている。

なお、各柱部６７は所定長さ離間して設けられているため、本工程において、仮に封止樹脂２５にボイドが発生しても当該ボイドは柱部６７間の隙間から外部に逃げることができ、製品の歩留まりを向上させることができる。

次いで、配線体基板２１の他方の主面（裏面）の図示を省略する電極端子には、半田を主体とする球状電極端子等の外部接続端子となる半田ボール２４を複数、グリッド状に配設する（図８（ｆ）参照）。

このようにして、ヒートスプレッダ６６及び柱部６７を備え、ＢＧＡ（Ｂａｌｌ Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ）型半導体装置と称される半導体装置６０が完成となる。

以上、本発明の実施の形態について詳述したが、本発明は特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。

以上の説明に関し、更に以下の項を開示する。
（付記１）
配線基板と、
前記配線基板上に配設された半導体素子と、
前記配線基板上の電極と、前記半導体素子の電極パッドとを接続する複数のボンディングワイヤと、
前記配線基板上で、前記半導体素子の一部及び前記複数のボンディングワイヤを封止する樹脂と、
前記樹脂上に配設された放熱体と、を有し、
前記放熱体は、前記ボンディングワイヤの配設箇所に面している部位が他の部位よりも厚さが薄く形成されていることを特徴とする半導体装置。
（付記２）
付記１記載の半導体装置であって、
前記樹脂には、前記ボンディングワイヤの配設箇所に凸部が形成され、
前記放熱体の前記樹脂と対向する面には、前記凸部と嵌合する凹部が形成されていることを特徴とする半導体装置。
（付記３）
付記１又は２記載の半導体装置であって、
前記放熱体の前記樹脂と対向する面には凸部が形成され、前記凸部は前記半導体素子に接触していることを特徴とする半導体装置。
（付記４）
付記１乃至３いずれか一項記載の半導体装置であって、
前記放熱体は、前記配線基板の外周部において、前記配線基板と接触していることを特徴とする半導体装置。
（付記５）
付記１記載の半導体装置であって、
前記放熱体において、前記ボンディングワイヤの配設箇所に面している前記部位は、前記ボンディングワイヤの形状に略沿った形状を有する部分を含むことを特徴とする半導体装置。
（付記６）
半導体素子がボンディングワイヤを介して接続された配線基板の上方に放熱体が設けられた半導体装置であって、
複数の柱部が、前記配線基板の上面であって前記配線基板の外周部分に所定の間隔を持って配設され、
前記放熱体は、前記柱部上に配設されていることを特徴とする半導体装置。
（付記７）
付記６記載の半導体装置であって、
前記配線基板は略矩形形状を有し、
前記柱部は、前記配線基板の四隅部近傍に配設されていることを特徴とする半導体装置。
（付記８）
付記７記載の半導体装置であって、
前記柱部は、前記配線基板の四隅部近傍及び前記配線基板の外周部分の所定の位置に所定の間隔を持って配設されていることを特徴とする半導体装置。
（付記９）
付記６乃至８いずれか一項記載の半導体装置であって、
前記複数の柱部は略同一の高さを有することを特徴とする半導体装置。
（付記１０）
付記６乃至９いずれか一項記載の半導体装置であって、
前記柱部は、前記放熱体を構成する材料と同じ材料を含む材料から形成されることを特徴とする半導体装置。
（付記１１）
付記６乃至１０いずれか一項記載の半導体装置であって、
前記柱部と前記放熱体とは、一体形成されていることを特徴とする半導体装置。
（付記１２）
付記６乃至１１いずれか一項記載の半導体装置であって、
前記放熱体において、前記半導体素子の上面において前記ボンディングワイヤの接続箇所以外の箇所に面している部位は、前記ボンディングワイヤの配設箇所に面している前記部位よりも、厚く形成されていることを特徴とする半導体装置。
（付記１３）
付記１２記載の半導体装置であって、
前記放熱体において、前記半導体素子の上面において前記ボンディングワイヤの接続箇所以外の箇所に面している部位は、前記半導体素子の上面において前記ボンディングワイヤの接続箇所以外の箇所と接していることを特徴とする半導体装置。

放熱体を備えた半導体装置の断面図である。 本発明の第１の実施形態に係る半導体装置２０を示す図である。 図２に示す半導体装置２０の変形例に係る半導体装置３０を示す図である。 図２に示す半導体装置２０の製造方法を説明するための図（その１）である。 図２に示す半導体装置２０の製造方法を説明するための図（その２）である。 本発明の第２の実施形態に係る半導体装置６０を示す図である。 図６に示す半導体装置６０の製造方法を説明するための図（その１）である。 図６に示す半導体装置６０の製造方法を説明するための図（その２）である。

符号の説明

１、２１ 配線基板
２、２２ 半導体素子
３、２３ ボンディングワイヤ
４、２４ 半田ボール
５、２５ 封止樹脂
６、２６、３６、６６ ヒートスプレッダ
１０、２０、３０、６０ 半導体装置
６７ 柱部

Claims (5)

1. 配線基板と、
   前記配線基板上に配設された半導体素子と、
   前記配線基板上の電極と、前記半導体素子の電極パッドとを接続する複数のボンディングワイヤと、
   前記配線基板上で、前記半導体素子の一部及び前記複数のボンディングワイヤを封止する樹脂と、
   前記樹脂上に配設された放熱体と、を有し、
   前記放熱体は、前記ボンディングワイヤの配設箇所に面している部位が他の部位よりも厚さが薄く形成されていることを特徴とする半導体装置。
2. 請求項１記載の半導体装置であって、
   前記樹脂には、前記ボンディングワイヤの配設箇所に凸部が形成され、
   前記放熱体の前記樹脂と対向する面には、前記凸部と嵌合する凹部が形成されていることを特徴とする半導体装置。
3. 請求項１又は２記載の半導体装置であって、
   前記放熱体の前記樹脂と対向する面には凸部が形成され、前記凸部は前記半導体素子に接触していることを特徴とする半導体装置。
4. 請求項１乃至３いずれか一項記載の半導体装置であって、
   前記放熱体は、前記配線基板の外周部において、前記配線基板と接触していることを特徴とする半導体装置。
5. 半導体素子がボンディングワイヤを介して接続された配線基板の上方に放熱体が設けられた半導体装置であって、
   複数の柱部が、前記配線基板の上面であって前記配線基板の外周部分に所定の間隔を持って配設され、
   前記放熱体は、前記柱部上に配設されていることを特徴とする半導体装置。

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