JP2009135141A - Semiconductor module and its package - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、たとえばカラープラズマディスプレイ（Plasma Display Panel）装置のようなフラットパネル型表示装置に用いられる、駆動用半導体ＩＣ（Integrated Circuit）チップ（以下半導体チップという）を実装したＴＣＰ（Tape Carrier Package）と、放熱板を組み合わせた半導体モジュール、およびその実装体に関する。 The present invention relates to a TCP (Tape Carrier Package) mounted with a driving semiconductor IC (Integrated Circuit) chip (hereinafter referred to as a semiconductor chip) used in a flat panel display device such as a color plasma display (Plasma Display Panel) device. And a semiconductor module in which a heat sink is combined, and a mounting body thereof.
プラズマディスプレイ装置は、液晶パネルに比べて高速表示が可能であり視野角が広いこと、大型化が容易であること、自発光型表示方式であるために表示品質が高いことなどの理由から、フラットパネルディスプレイ装置技術の中で注目を集めている。プラズマディスプレイ装置の関連技術として、高精細画面のためのファインピッチ化に伴い、必要な半導体チップの個数が増加している。 Plasma display devices are flat because they can display at a higher speed than LCD panels, have a wide viewing angle, are easy to increase in size, and have high display quality due to the self-luminous display method. It attracts attention in the panel display device technology. As a related technology of plasma display devices, the number of necessary semiconductor chips is increasing with the fine pitch for high-definition screens.
そのため、半導体チップを高密度に実装する必要があり、しかも画像表示動作時には半導体チップに大きな負荷がかかるため、半導体装置は非常に高温になる。従って、フレキシブル基板に実装された半導体チップに放熱体を取り付けた、半導体モジュールの構成が一般的に使用されている。このような半導体モジュールとして、図１４〜図１６に示すようなものが知られている（例えば、特許文献１参照）。 For this reason, it is necessary to mount the semiconductor chips at a high density, and a large load is applied to the semiconductor chips during the image display operation, so that the semiconductor device becomes very high in temperature. Therefore, the structure of the semiconductor module which attached the heat radiator to the semiconductor chip mounted in the flexible substrate is generally used. As such a semiconductor module, what is shown in FIGS. 14-16 is known (for example, refer patent document 1).
図１４は、従来の半導体モジュールの構成を示す平面図である。図１５は、同半導体モジュールを構成する部品を示す分解斜視図である。さらに、図１６は、同半導体モジュールをフラットパネル型表示装置に実装した状態を示す外観斜視図である。 FIG. 14 is a plan view showing a configuration of a conventional semiconductor module. FIG. 15 is an exploded perspective view showing components constituting the semiconductor module. Further, FIG. 16 is an external perspective view showing a state in which the semiconductor module is mounted on a flat panel display device.
この半導体モジュールは、フレキシブル基板４上に実装された半導体チップに、放熱体２が接着剤６（図１５参照）で固定された構造を有する。但し、図１５では、半導体チップはチップ保護樹脂５ａに覆われ、図示されていない。フレキシブル基板４には、スリット穴１、折り曲げスリット穴４ａ、電極４ｃ、４ｄが設けられている。
This semiconductor module has a structure in which a
図１６に示すように、半導体モジュールの一方の外部端子（図示せず）が、フラットディスプレイパネル８の外周縁最端部に接続され、他方の外部端子は、フラットディスプレイパネル８の外周縁部から裏面にフレキシブル基板４を回り込ませ、フラットパネル型表示装置の金属シャーシ７に固定された基板に接続されている。この状態で、放熱体２はシャーシ７に螺合され、熱はこのシャーシ７の裏面に放出される。
As shown in FIG. 16, one external terminal (not shown) of the semiconductor module is connected to the outermost peripheral edge of the
上記構造についてより詳細に説明すると、フレキシブル基板４と半導体チップの接合部分は、チップ保護樹脂５ａで覆われており、放熱体２には半導体チップが配置される格納凹部２ａが設けられている。接着剤６が、格納凹部２ａを囲んで放熱体２全面に付設されている。すなわち、放熱体２とフレキシブル基板４とが重なる部分のすべてに、接着剤６を塗布して接着が行われている。
The above structure will be described in more detail. A joint portion between the
半導体チップの裏面は、放熱材（図示せず）であるシリコーングリスや放熱シートなどを介して、放熱体２の格納凹部２ａに接触している。この構成により、半導体チップで発生した熱を、放熱材を介して、放熱体２へ効率よく逃がすことができる。さらに、この半導体モジュールは、フラットパネル表示装置を支える金属製シャーシ７に、離隔された状態で、金属製の固定ビス３により螺合され(図１６)、熱は固定ビス３を介してシャーシ７へ放熱される。
上述のような構成の半導体モジュールは、最近はプラズマディスプレイ装置の大画面化に伴い寸法が大きくなり、引き回し配線経路が長くなるという状況になってきた。そのため、半導体モジュールのフレキシブル基板は、プラズマディスプレイ装置の回路のオンオフに伴い半導体チップが発生する熱により、熱膨張収縮を繰り返し、引き回し配線が疲労して断線するという問題が発生している。 Recently, the size of the semiconductor module having the above-described configuration has been increased with the increase in the screen size of the plasma display device, and the length of the routing wiring path has been increased. Therefore, the flexible substrate of the semiconductor module has a problem that the thermal expansion and contraction are repeated by the heat generated by the semiconductor chip when the circuit of the plasma display device is turned on and off, and the lead wiring is fatigued and disconnected.
特に、半導体モジュールが固定されたフラットディスプレイ装置のガラスパネルと、フレキシブル基板と、放熱体との線膨張係数の差による応力により、それぞれの境界線周辺で繰り返し応力により配線が断線する。たとえば、放熱板に近いスリット周辺で配線の断線が発生し易い。 In particular, due to the stress caused by the difference in linear expansion coefficient between the glass panel of the flat display device to which the semiconductor module is fixed, the flexible substrate, and the heat radiating body, the wiring is disconnected due to repeated stress around each boundary line. For example, the disconnection of the wiring is likely to occur around the slit near the heat sink.
一方でプラズマディスプレイ装置の高精細化に伴い、１個の半導体チップ当たりの出力チャンネル数を増やして、１つのパネルに使用する半導体モジュールの部品点数を減らす取り組みもなされている。その結果、半導体チップの発熱量も比例して大きくなるという状況になってきた。それによる半導体チップの誤動作や破壊を防止するために、十分に放熱効果を確保する必要がある。このように放熱部材を大型化したり、複数の放熱部材を用いるために、部品点数が増えたり、セット重量が増えたりといった問題が発生する。 On the other hand, efforts are being made to increase the number of output channels per semiconductor chip and to reduce the number of parts of semiconductor modules used in one panel as the plasma display device becomes more precise. As a result, the amount of heat generated by the semiconductor chip has also increased in proportion. In order to prevent malfunction and destruction of the semiconductor chip due to this, it is necessary to ensure a sufficient heat dissipation effect. Thus, since the heat radiating member is enlarged or a plurality of heat radiating members are used, problems such as an increase in the number of parts and an increase in set weight occur.
本発明は、上記の課題を解決するもので、プラズマディスプレイ装置のようなフラットパネル表示装置に用いる半導体モジュールにおいて、既存の構成を大きく変えることなく、小型で軽量、低コスト化を維持しながら、信頼性と放熱性を向上させることができる半導体モジュールの構造を提供することを目的とする。 The present invention solves the above problems, and in a semiconductor module used in a flat panel display device such as a plasma display device, while maintaining a small size, light weight, and low cost without greatly changing the existing configuration, An object of the present invention is to provide a structure of a semiconductor module that can improve reliability and heat dissipation.
上記目的を達成するために、本発明の第１の構成の半導体モジュールは、配線パターンが形成されたフレキシブル基板と、前記フレキシブル基板の半導体チップ搭載部に搭載され、前記配線パターンと接続された半導体チップと、前記フレキシブル基板の一面に接着された放熱体とを備え、前記放熱体における前記フレキシブル基板に接着された接着領域は、前記半導体チップ搭載部の周囲の前記放熱体の一部の領域に制限され、前記放熱体は、前記接着領域以外の端部領域において、前記フレキシブル基板に対向する側の面が前記接着領域の面よりも後退した後退領域を形成している。 To achieve the above object, a semiconductor module having a first configuration according to the present invention includes a flexible substrate on which a wiring pattern is formed, and a semiconductor mounted on a semiconductor chip mounting portion of the flexible substrate and connected to the wiring pattern. A chip and a heat radiator bonded to one surface of the flexible substrate, and an adhesive region bonded to the flexible substrate in the heat radiator is a partial region of the heat radiator around the semiconductor chip mounting portion. The heat radiator has a receding region in which the surface facing the flexible substrate recedes from the surface of the bonding region in the end region other than the bonding region.
本発明の第２の構成の半導体モジュールは、配線パターンが形成されたフレキシブル基板と、前記フレキシブル基板の半導体チップ搭載部に搭載され、前記配線パターンと接続された半導体チップと、前記フレキシブル基板の一面に接着された放熱体とを備え、前記放熱体における前記フレキシブル基板に接着された接着領域は、前記半導体チップ搭載部の周囲の前記放熱体の一部の領域に制限され、前記放熱体は、前記半導体チップ搭載部における幅に比べて、前記フレキシブル基板の端部側の端部領域の幅が小さく、前記端部領域において、前記フレキシブル基板に対向する側の面に凸部または凹部が形成されている。 A semiconductor module having a second configuration according to the present invention includes a flexible substrate on which a wiring pattern is formed, a semiconductor chip mounted on a semiconductor chip mounting portion of the flexible substrate and connected to the wiring pattern, and one surface of the flexible substrate. A heat-dissipating body bonded to the flexible substrate in the heat-dissipating body is limited to a partial region of the heat-dissipating body around the semiconductor chip mounting portion. The width of the end region on the end portion side of the flexible substrate is smaller than the width in the semiconductor chip mounting portion, and in the end region, a convex portion or a concave portion is formed on the surface facing the flexible substrate. ing.
本発明によれば、フラットパネル型表示装置への半導体モジュールの実装構造を大きく変更することなく、半導体モジュールを小型軽量化することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a semiconductor module can be reduced in size and weight, without changing the mounting structure of the semiconductor module to a flat panel type display apparatus largely.
また、フレキシブル基板と放熱体の接着領域を制限することで、フレキシブル基板と放熱体の間の熱膨張収縮差に起因して放熱体周縁部の配線に生じる応力が低減され、断線を回避する効果が得られる。これにより、半導体チップの動作信頼性を確保できる。 In addition, by limiting the bonding area between the flexible board and the heat sink, the stress generated in the wiring around the heat sink due to the thermal expansion and contraction difference between the flexible board and the heat sink is reduced, and the effect of avoiding disconnection Is obtained. Thereby, the operation reliability of the semiconductor chip can be ensured.
本発明は上記構成を基本として、以下のような態様をとることができる。 The present invention can take the following aspects based on the above configuration.
すなわち、第１の構成の半導体モジュールにおいて、前記後退領域は、前記放熱体の当該領域を薄肉部とすることにより形成することができる。 That is, in the semiconductor module having the first configuration, the receding region can be formed by making the region of the heat radiating body a thin portion.
その場合、前記フレキシブル基板と前記放熱体が重ならない部分の放熱体は、前記薄肉部より厚くすることができる。 In that case, the part of the radiator that does not overlap the flexible substrate and the radiator can be thicker than the thin part.
また、当該半導体モジュールが組み込まれる装置のシャーシに当接する当接部では、前記放熱部は前記薄肉部より肉厚が厚い構成とすることができる。 Moreover, in the contact part which contact | abuts the chassis of the apparatus in which the said semiconductor module is integrated, the said thermal radiation part can be set as the structure thicker than the said thin part.
あるいは、前記後退領域は、前記接着領域とその外側領域との間の境界部に折り曲げ部を設けることにより形成することができる。 Alternatively, the receding region can be formed by providing a bent portion at the boundary between the adhesion region and the outer region.
また、前記接着領域以外の端部領域において、前記放熱体と前記フレキシブル基板との間に一定間隔が設けられ、前記放熱体の表裏面より放熱が行われる構成とすることが好ましい。 Moreover, it is preferable that a fixed interval is provided between the heat radiating body and the flexible substrate in an end region other than the adhesion region, and heat is radiated from the front and back surfaces of the heat radiating body.
また、前記接着領域以外の端部領域において、前記放熱体の前記フレキシブル基板と対向する側の面に、凸部または凹部が形成されていることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the convex part or the recessed part is formed in the surface of the edge part area | regions other than the said adhesion | attachment area | region in the side facing the said flexible substrate of the said heat sink.
前記凹部を溝とすることができる。 The recess can be a groove.
また、前記凸部を突起とすることができる。 Moreover, the said convex part can be made into a protrusion.
前記放熱体は、前記半導体チップ搭載部における幅より、前記フレキシブル基板の端部側の幅が小さいことが好ましい。 The heat radiator preferably has a width on the end side of the flexible substrate smaller than a width of the semiconductor chip mounting portion.
本発明の第２の構成の半導体モジュールにおいて、前記凹部を溝とすることができる。あるいは、前記凹部を半球形の凹みとすることができる。 In the semiconductor module having the second configuration according to the present invention, the recess can be a groove. Alternatively, the recess can be a hemispherical recess.
本発明の半導体モジュールの実装体は、上記いずれかの構成の半導体モジュールが装着され、前記放熱体がシャーシに当接して固定され、前記シャーシの外周側面で、前記シャーシの厚み方向内に、前記放熱体の一側面が前記シャーシとの間に所定の間隔を設けて配置されている構成とすることができる。このように、熱伝導特性が良好な熱伝達シャーシに半導体モジュールを支持し、半導体モジュールとシャーシを離隔した状態で結合することで、放熱効率を上げることができる。 The semiconductor module mounting body of the present invention is mounted with the semiconductor module having any one of the above-described configurations, and the heat radiator is fixed in contact with the chassis, on the outer peripheral side surface of the chassis, in the thickness direction of the chassis, It can be set as the structure by which one side surface of the heat radiator is provided with a predetermined interval between the chassis. As described above, the heat dissipation efficiency can be improved by supporting the semiconductor module on the heat transfer chassis having good heat conduction characteristics and coupling the semiconductor module and the chassis in a separated state.
前記放熱体の一側面が、前記シャーシ部に熱伝導性の接着剤で固定されている構成とすることができる。 One side surface of the heat radiating body may be fixed to the chassis portion with a heat conductive adhesive.
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における半導体モジュールおよびその実装構造について、図１から図６を参照して説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the semiconductor module and the mounting structure thereof according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
図１は、本実施の形態における半導体モジュールの構成を示す平面図である。この半導体モジュールを構成するフレキシブル基板４は、ポリイミド材料などの可撓性のある樹脂フィルムで形成されている。図１のＡ−Ａ断面図を図４Ａに示す。同図に示されるように、このフレキシブル基板４には、半導体チップ５がバンプなどを介して実装されている。半導体チップ５とフレキシブル基板４との接続部分は、チップ保護樹脂５ａで封止されている。それにより、接続部分が補強され、接続部分が他の部材から電気的に絶縁されている。フレキシブル基板４の裏面には、放熱板２が取り付けられている。
FIG. 1 is a plan view showing a configuration of a semiconductor module in the present embodiment. The
図１に示されるように、フレキシブル基板４は、電極４ｃ、４ｄを有し、半導体チップ５（チップ保護樹脂５ａ内）と電極４ｃ、４ｄの間を接続する配線群１０ａ、１０ｂが設けられている。図１では、配線群１０ａ、１０ｂは配線群全体の外形線のみが図示され、実際の配線の図示は省略されている。配線群１０ａは、半導体チップ５と電極４ｃの間を接続し、配線群１０ｂは、半導体チップ５と電極４ｄの間を接続している。
As shown in FIG. 1, the
また、フレキシブル基板４には、折り曲げスリット穴４ａが、電極４ｃ及び電極４ｄの内側に２箇所設けられている。半導体チップ５は、２箇所の折り曲げスリット穴４ａに挟まれた位置に載置されている。折り曲げスリット穴４ａには、配線パターンを渡すための引渡し配線（図示せず）が設けられている。さらに、図中で上下方向に整列した２箇所の折り曲げスリット４ａに挟まれた領域に、配線パターンが渡されていないスリット１が２箇所設けられている。このスリット１は、半導体チップ５とフレキシブル基板４の接合時から、チップ保護樹脂５ａを塗布するまでの間のフレキシブル基板４の搬送時に、フレキシブル基板４の変形などにより半導体チップ５周辺に応力が集中して、半導体チップ５とその電極パッドと接続されるインナーリード（図示なし）が変形することを回避する目的で形成されている。
The
フレキシブル基板４のベース材料は、たとえばポリイミドで厚みが７５μｍである。配線材料は、例えば厚みが３５μｍの電解銅箔を用いて形成され、接着剤（１２μｍ）でポリイミドと銅箔がラミネートされている。電極端子４ｃ、４ｄ以外の配線領域の表面には、ポリイミド系の保護レジストが３５μｍ塗布されている。折り曲げスリット穴４ａに設けられた引渡し配線の裏面にも、配線が露出しないように、ポリイミド系保護レジストが塗布されている。
The base material of the
スリット１は、フレキシブル基板４から電極４ｃまでの引き回し配線の配置に対して、大きな変更の必要性を生じさせない領域を占める程度の大きさで形成される。また、半導体チップ５が１個しか搭載されない場合は、図１に示すように、電極４ｃ側の折り曲げスリット穴４ａを３等分する各２箇所で分割し、分割された折り曲げスリット穴４ａに挟まれた領域に、折り曲げスリット４ａと直交するようにスリット１を形成する。図９に示すように半導体チップ５が２チップの場合は、スリット１が１箇所でも構わない。
The
次に、放熱体２について、図２を参照して説明する。図２は、半導体モジュールを構成する部材を示す分解斜視図である。放熱体２は、半導体チップ５が載置される領域の周囲部分のみが厚く、その部分に接着剤６が塗布される。放熱体２の他の部分は、螺合用穴２ｂが形成される位置まで薄肉化されて薄肉部２ｃを形成している。また、螺合用穴２ｂが配置されていない側の放熱板２の角は大きく面取りされ、放熱板２の平面形状の外形は、台形状となっている。
Next, the
放熱体２は、アルミニウムなど熱伝導率の高い材料で形成されており、半導体チップ５より大きい格納凹部２ａが設けられている。放熱体２全体の外形寸法としては、長辺が５０ｍｍ〜７５ｍｍ程度で、短辺が２０ｍｍ程度に形成する。厚みは肉厚部で２ｍｍ、薄肉部は１ｍｍ〜１．５ｍｍの厚みとする。格納凹部２ａの底面には放熱材５ｂ（図４Ａ参照）が充填される。半導体チップ５は、フレキシブル基板４に支持され、放熱体２に接着剤６で固定されることにより保持されている。格納凹部２ａは、半導体チップ５、フレキシブル基板４、放熱体２、接着剤６および放熱材５ｂで囲まれた密閉空間となるので、空気抜き穴(図示せず)を設けるなどするとよい。
The
フレキシブル基板４を、接着剤６で放熱板２に固定することにより、半導体チップ５の裏面より放熱剤５ｂを介して放熱が行われる。この構造によれば、フレキシブル基板４は、放熱体２に対して、半導体チップ５を囲む最小限の領域で固定されている。従って、フレキシブル基板４が従来例のように大面積で固定されることがないため、フレキシブル基板４と放熱体２の線膨張差は、フレキシブル基板４上の配線に応力を生じることなく緩和される。
By fixing the
従来構成においても、放熱体２とフレキシブル基板４の重なる部分は、接着剤６で接合されフレキシブル基板４上から空気層への放熱路が機能していた。これに対して、放熱体２を薄肉化することにより、放熱体２とフレキシブル基板４の間に空間が出来、放熱体２のフレキシブル基板４と重なる部分からも空気層へ直接放熱される。従って、放熱板２の放熱面積を増大することが出来る。さらに強制的にファンを回すなどすると、上記の空気層中で気流が発生しさらに積極的な放熱を行うことも可能である。
Even in the conventional configuration, the overlapping portion of the
図３Ａ〜図３Ｄは、本実施の形態の半導体モジュールに用いられる放熱体２の種々の形態を示す斜視図である。
3A to 3D are perspective views showing various forms of the
図３Ａの放熱体２は、放熱体２の端部を薄化することなく、放熱体２を折り曲げ加工ことにより、放熱体２とフレキシブル基板４の間に一定間隔を確保する形態である。これにより、放熱体２の端部を薄肉化する場合に比べ、放熱体２単体での熱容量を大きくすることが出来き、放熱体２の加工をより簡単にできる。
The
図３Ｂの放熱体２は、格納凹部２ａの周囲領域以外の薄肉化されている部分における、フレキシブル基板４側の表面に溝２ｄが形成された構造を有する。溝２ｄの深さは、０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ程度とし、溝２ｄの幅は１ｍｍ程度に加工する。溝２ｄは放熱体２の幅方向に平行に、出来るだけ多く形成する。溝２ｄの効果は次のとおりである。すなわち、放熱体２とフレキシブル基板４との間に、放熱体を薄肉化するなどして間隔を設けても、フレキシブル基板４自体が変形して放熱体２に接触することがある。そうなると放熱効果を十分発揮出来ないため、溝２ｄを放熱体２の薄肉部に設けて、放熱体２とフレキシブル基板４の間隔を確保する。また、放熱体２の表面積を大きくして、放熱効果を最大限に発揮する。
3B has a structure in which a
図３Ｃの放熱体２は、図３Ｃの構造と同様の目的で、溝２ｄを形成する代わりに、放熱体２の薄肉部表面に、０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ高さの半球形の突起２ｅを設けたものである。フレキシブル基板４と放熱体２が重なる領域に、複数の突起２ｅを均一に配置する。放熱体２とフレキシブル基板４を、図２の構造で接着して半導体モジュールを形成すると、突起２ｅが間に介在して、空間が形成される。
For the same purpose as the structure of FIG. 3C, the
図３Ｄの放熱体２は、図３Ｂ、３Ｃと同様の目的で、溝２ｄや突起２ｅを形成する代わりに、貫通穴２ｆを複数設け、放熱体２とフレキシブル基板４の間に空間を確保するものである。この場合、２ｍｍφ〜５ｍｍφの径で、フレキシブル基板４と放熱体２が重なる領域に、複数の貫通穴２ｆを均一に配置する。螺合用穴２ｂと、上記の貫通穴２ｆの大きさを合わせて、加工ひずみなどを抑制することなども可能である。
3D has a plurality of through
図４Ａは、上記構成の半導体モジュールを組立てて、シャーシ７に取り付けた状態を示す図１のＡ−Ａ断面図である。シャーシ７に対して遊隔を設けて、フレキシブル基板４の配線パターン形成面、および半導体チップ保護樹脂５ａ面をシャーシ７側に向けて固定ビス３で螺合する。ここで放熱経路を説明すると、次のようになる。半導体チップ５の表面回路素子の熱は、半導体チップ５の基板を伝わって、半導体チップ５の裏面に達する。例えばシリコンを用いた場合であれば、厚みは６２５μｍと薄いため熱伝導は非常によい。さらに半導体チップ５の裏面に達した熱は、放熱材５ｂであるシリコーングリスや放熱シートなどを介して放熱体２に伝達される。さらに放熱体２の熱は、金属製のシャーシ（受け部）７との螺合を介して、シャーシ７に拡散する。このときシャーシ７は、十分な大きさを有し、熱容量は十分な大きさを有するものとする。
4A is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 1 showing a state where the semiconductor module having the above configuration is assembled and attached to the
図４Ｂは、図１のＡ−Ａ断面における半導体モジュールの他の構造を示す断面図である。すなわち、放熱体２をシャーシ７に接合する際、熱伝導性の接着剤で固定した場合を示す。放熱体２に接着剤を塗布し、局所過熱して速硬化で接合する。この接合により、ビスなどの部品点数を減らせるとともに、放熱体２に対する螺合用穴２ｂの加工を削減出来るため、放熱体２の加工を容易にすることが出来る。
4B is a cross-sectional view showing another structure of the semiconductor module taken along the line AA of FIG. That is, the case where the
図５は、本実施の形態の半導体モジュールがシャーシ７に取り付けられた状態を、図１のＢ−Ｂにおける断面で、シャーシ７及びフラットディスプレイパネル８とともに示した断面図である。フレキシブル基板４の電極４ｃは、フラットディスプレイパネル８に形成された電極と、異方性導電フィルム（図示せず）などを介して接続される。電極４ｄは、表示装置側の制御基板（図示せず）に形成された電極と、コネクタ９などを介して接続される。放熱体２は、フラットディスプレイパネル８のシャーシ７の最外周側面に、シャーシ部材の厚み方向内で、一定の遊隔を設けて、螺合されている。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state where the semiconductor module of the present embodiment is attached to the
図６は、図１の半導体モジュールが実装されたフラットパネル型表示装置を、裏面から見た斜視図である。シャーシ７に半導体モジュールが複数個設置されている。半導体モジュールは、制御回路を通じてフラットパネルディスプレイ８を制御し画像を表示させる。
FIG. 6 is a perspective view of the flat panel display device on which the semiconductor module of FIG. 1 is mounted as seen from the back side. A plurality of semiconductor modules are installed in the
次に、フレキシブル基板４の詳細構造について、図７及び図８を参照して説明する。図７はフレキシブル基板４の外観を示す平面図、図８は、フレキシブル基板４の配線の一部を拡大して示す平面図である。
Next, the detailed structure of the
図７は、フレキシブル基板４として必要な有効領域を切り出す前の、テープキャリア１１として形成された状態の外観を示す。テープキャリア１１は、リールに巻回した状態で、リールから繰り出しながら半導体チップ５を実装するＴＡＢ（Tape Automated Bonding）工法に用いられる。テープキャリア１１の基材は、例えば、７５μｍのポリイミドなどからなる有機基材に、１２μｍ厚みの接着剤により３５μｍ厚の電解銅箔をラミネートした構造で、銅箔をパターニングして配線が形成されている。
FIG. 7 shows the appearance of the state formed as the
フレキシブル基板４の中央付近には、半導体チップ５を搭載する穴としてデバイスホール５ｃが設けられ、ここに設けたインナーリード配線（図示なし）と半導体チップ５の電極突起（図示なし）を位置合わせして熱圧着することにより、半導体チップ５が実装される。
Near the center of the
テープキャリア１１の端部には、テープキャリアを搬送するために開けられたスプロケットホール４ｅが配置されるとともに、各々の半導体モジュールを構成する配線パターン領域の隣接する間には、スリット穴１が設けられる。また、有効配線領域以外にも、半導体チップ５をＴＡＢ実装する場合に、テープの搬送の歪みたわみなどで半導体チップ実装後のインナーリードへ応力がかかって断線等を起こさないように、応力緩和を目的としてスリット穴１が適宜配置される。
A
本実施の形態では、例えば、テープキャリア１１を４８ｍｍ幅とし、スプロケットホール４ｅは、スーパーワイドサイズの１．４２ｍｍ×１．４２ｍｍに形成する。この場合、テープキャリア１１における配線パターン形成領域は、一般的に４１．６ｍｍ幅内での形成が可能なる。この幅内に、折り曲げスリット穴４ａをテープキャリア１１の幅方向において２箇所、半導体チップ５を搭載できる範囲で配置して、半導体モジュールの寸法を設計する。
In the present embodiment, for example, the
ここで、テープキャリア１１は、一般的に３５ｍｍ幅、あるいは４８ｍｍ幅が、液晶パネル用のテープキャリア形態でのフレキシブル基板として、最も一般的に使用されてきている。近年、プラズマディスプレイパネルのような大型のフラットパネル型表示装置では、一般的には７０ｍｍ幅テープが一部使用されてきたが、コスト面含め４８ｍｍ幅テープを使用できるメリットは非常に大きい。
Here, the
さらに構造上の特徴としては、４８ｍｍテープキャリアを用いると、フレキシブル基板４の外形寸法に関し、端子配置方向の外形長さと、両出力端子４ｃ、４ｄ間の外形間隔の寸法比が、
外形長さ：幅 ＝ １：２．３ 〜 １：１．６
で形成可能である。これに対して、従来の７０ｍｍ幅テープキャリアを用いた場合は、
外形長さ：幅 ＝ １：１．１ 〜 １：１．５
であった。
Further, as a structural feature, when a 48 mm tape carrier is used, with respect to the external dimensions of the
External length: width = 1: 2.3 to 1: 1.6
Can be formed. On the other hand, when using a conventional 70 mm width tape carrier,
External length: width = 1: 1.1 to 1: 1.5
Met.
次に、図８を参照して、折り曲げスリット穴４ａを渡る引き回し配線４ｂ１〜４ｂ３について詳細に説明する。この構造は、半導体モジュールの小型化に伴い配線にかかる応力を低減する対策を施したものである。フレキシブル基板４と放熱体２の複合材料が組み合わされたモジュール構成では、その材料の境界領域において、熱による環境変動が、フラットパネル型表示装置のオン、オフによって生じている。
Next, the routing wires 4b1 to 4b3 that cross the bending slit
まず、フレキシブル基板４の最外引き回し配線４ｂ１として１本、電気的に半導体チップ５と接続されることのない配線を配置する。この最外引き回し配線４ｂ１の配線幅は、他の電気的に半導体チップ５と接続されている配線の配線幅より５μｍ程度以上広く形成する。さらに、折り曲げスリット穴４ａの最端部を渡るように配線を通す。折り曲げスリット４ａにおけるスリット穴１の両脇に位置する領域においても、電気的な有効配線の最端部に、電気的に独立した引き回し配線４ｂ２を配置する。この配線４ｂ２は、有効な引き回し配線４ｂ３の配置に邪魔にならない領域に配置されるので、短い範囲でしか引き回しが出来ないが、引き回し配線４ｂ１と同様、配線幅を有効配線より５μｍ程度以上太くする。
First, as the outermost wiring 4b1 of the
次に、折り曲げスリット穴４ａに架かる最端の引き回し配線から２本目及びその他の引き回し配線４ｂ３は、折り曲げスリット穴４ａ内では、全ての引き回し配線４ｂ３を均一ピッチで配置する。もし引き回し配線４ｂのピッチが微細化され、最外引き回し配線４ｂ１の配線幅を太くすることによって、最外引き回し配線４ｂ１と最端から２本目の引き回し配線４ｂ３の間隔が狭くなる場合は、配線間隔を他の引き回し配線４ｂ３の間隔と合わせる設計にしてもよい。
Next, the second and other routing wirings 4b3 from the endmost routing wiring over the bending slit
（実施の形態２）
図９、図１０は、本発明の実施の形態２に係る半導体モジュールを示す平面図である。実施の形態１における半導体モジュールの要素と同様の要素については、同一の参照番号を付して、説明の繰り返しを省略する。また、断面構造は、図４Ａを参照して説明する。
(Embodiment 2)
9 and 10 are plan views showing a semiconductor module according to
図９は、半導体チップ５（チップ保護樹脂５ａ内）が２チップ配置された構成を示す。配線パターンを渡さないスリット１は、２つの半導体チップ５の中央部分に１箇所配置されている。図１０は、半導体チップ５が１チップのみ載置された構成を示し、半導体チップ５の長手方向が、折り曲げスリット４ａと平行に配置されている。
FIG. 9 shows a configuration in which two chips of the semiconductor chip 5 (in the
図９の半導体モジュールにおいて、折り曲げスリット４ａに挟まれる領域は、シャーシ７（図４Ａ参照）の厚みを考慮して設計をする必要がある。この厚みを大きくすることは、フラットパネルの厚みを厚くすることになるので、出来だけ薄く形成することか重要である。一方で半導体チップ５は、フラットパネル表示装置に搭載する半導体チップの部品点数を減らすために、外部出力電極が多数配置されることがあるが、その場合、半導体チップ５の長さが長くなる。フラットパネル厚みと折り曲げスリット４ａの間隔寸法は連動するので、半導体チップ５の長さは、間隔方向に載置できるチップ長さにより制約される。
In the semiconductor module of FIG. 9, the region sandwiched between the bending slits 4a needs to be designed in consideration of the thickness of the chassis 7 (see FIG. 4A). Increasing this thickness increases the thickness of the flat panel, so it is important to make it as thin as possible. On the other hand, the
他の制約としては、半導体チップ５の電極から外部電極４ｃ、４ｄへ配線を引き回すための領域と、折り曲げスリット４ａを形成するための領域と、半導体チップ５をフレキシブル基板に実装するためのデバイスホールを形成するための領域の確保である。３層の構成（ポリイミド基材＋接着剤＋銅箔）のテープキャリアをフレキシブル基板４として用いると、デバイスホール(図７の５ｃ参照)を形成して半導体チップ５を実装するため、このデバイスホール５ｃと折り曲げスリット４ａが形成できる範囲の領域を確保して設計する必要がある。そこで、半導体チップ５の外部出力電極数を半分に分割し、半導体モジュールとしては同一出力端子数を維持しながら、２チップ構成とする。それにより、半導体チップ５の長さを短縮して、折り曲げスリット穴４ａの間隔内に収まる構成とする。
Other restrictions include a region for routing wiring from the electrode of the
図１０は、半導体チップ５をフレキシブル基板４に載置するために、半導体チップ５の長手方向を、２箇所の折り曲げスリット穴４ａと平行な方向に向けて配置した構成を示す。この配置は、半導体チップ５の外部出力電極数が増加した場合に、半導体チップ５の長さが長くなり、折り曲げスリット穴４ａの間隔内に収まらなくなる事態に対処するものである。ただし、この構成を実現するためには、フレキシブル基板４への半導体チップ実装の形態を改良する必要がある。改良すべき点について、以下に説明する。
FIG. 10 shows a configuration in which the longitudinal direction of the
フレキシブル基板４の構成は、基本的には、図７に示した実施の形態１におけるフレキシブル基板４と同様である。すなわち、例えば３層（銅箔、接着剤、例えばポリイミドなどからなる有機基材）の基材を使用し、フレキシブル基板４がテープキャリア１１として形成されたものを用いる。テープキャリア１１をリールに巻回した状態で、リールから繰り出しながら半導体チップ５を実装するＴＡＢ工法で実装する。
The configuration of the
フレキシブル基板４の中央付近のデバイスホール５ｃに半導体チップ５を搭載し、インナーリード配線（図示なし）と半導体チップ５の電極突起（図示なし）を位置合わせして熱圧着することにより、半導体チップ５を実装する。半導体チップ５を実装した後、液状のチップ保護樹脂５ａを半導体チップ５の上面より塗布する。この状態で高温炉を通過させることにより、熱を加えてチップ保護樹脂５ａを硬化させる。この後、フレキシブル基板４の使用する領域の外形打ち抜き金型を使って打ち抜き個片化する。
The
さらに、フレキシブル基板４のテープキャリア状態での配置は、スプロケットホール４ｅが並ぶテープキャリア送り方向に対して、電極４ｃ、４ｄの中心線を結んだ直線が垂直に交わる向きとする。これは、次の理由による。すなわち、フレキシブル基板４を用いた半導体モジュールでは、フラットパネル型表示装置へ搭載する際の、半導体モジュールの部品点数を減らすために、半導体チップ５の外部出力電極数を出来るだけ多くしている。そのため、特に電極４ｃ側の端子配列幅が大きくなり、テープキャリア送り方向にしかフレキシブル基板４を配置することができない。
Furthermore, the arrangement of the
この場合、ＴＡＢ工法で半導体チップ５をテープキャリアに実装する向きは、基本的には、半導体チップ５の長さ方向がテープキャリア幅方向と平行になるようにする。これは、半導体チップ５をＴＡＢ実装したあとに、一般的には、リールにテープキャリアを巻き取り、次の液状の保護樹脂を塗布する工程にリール状態で搬送するからである。
In this case, the direction in which the
このチップ保護樹脂を塗布する前の段階では、半導体チップ５のインナーリードを介してテープキャリアに接続されている状態なので、低外力でインナーリードが変形したり、断線したりする。ここで、図１０のチップ搭載方向であると、テープキャリアのリールに巻き取る向きが半導体チップ５の長さ方向と一致するために、巻き取った際にチップコーナー部のインナーリード配線が断線する現象が起こる。従って、この実施の形態では、テープキャリアを巻き取る際のリールコアの外形を大きくしたり、半導体チップ５をＴＡＢ実装した後に、リールに巻き取ることなく、チップ保護樹脂を塗布する工程を設けるなどの改良が必要である。
Before applying the chip protection resin, the inner leads are connected to the tape carrier via the inner leads of the
（実施の形態３）
図１１、図１２を参照して、実施の形態３における放熱板２とフレキシブル基板４の接着構造について説明する。この接着構造は、本発明の半導体モジュールの小型に伴う、配線にかかる応力を低減させる対策となるものである。
(Embodiment 3)
With reference to FIG. 11 and FIG. 12, the adhesion structure of the
半導体チップ５の実装されたフレキシブル基板４と放熱板２とを、接着剤６により接着する。接着剤６は、放熱体２の格納凹部２ａを囲んで貼付けられる。フレキシブル基板４と放熱体２とのを接着する際に、まず、放熱体２に接着剤６を付設し、次に、放熱材５ｂを半導体チップ５の裏面が十分に覆われる範囲で格納凹部２ａに塗布する。次に、フレキシブル基板４と放熱体２を位置合わせして、半導体チップ５を格納凹部２ａの放熱材５ｂに接触させる。次に、接着剤６が付設された領域を回転ローラー（図示なし）などで押圧して、フレキシブル基板４と放熱体２とを確実に接着させる。
The
次に、半導体モジュールの応力が集中するポイントに関して説明する。半導体モジュールは、図６に示したように、フラットパネル型表示装置のシャーシ７に、放熱板２の部分で固定ビス３により固定される。一方、フレキシブル基板４の電極４ｃ、及び４ｄはそれぞれ、フラットパネルディスプレイ８における、一方はガラス基板上に形成された表示装置の電極と、他方はコントロール側回路につながる基板に固定される。
Next, the point where the stress of the semiconductor module is concentrated will be described. As shown in FIG. 6, the semiconductor module is fixed to the
このように装着された半導体モジュールは、フラットパネル型表示装置のオン、オフにより発熱し、その際、放熱板２を通じて金属製のシャーシ７、さらにはそのシャーシ７に固定されたフラットパネルディスプレイ８のガラスに熱が伝わる。それぞれの要素は線膨張整数が異なるので、熱により伸びたときの変位量が異なる。大型のフラットパネルになると、非常に大きな変位量が発生する。特にパネル４隅周辺の変位量が大きくなるので、半導体モジュールには、複合的な応力が印加される。
The semiconductor module mounted in this manner generates heat when the flat panel display device is turned on and off, and at that time, the
個々の半導体モジュールに注目した場合、電極４ｃ、４ｄは固定されており、ここから、パネル全体の熱膨張による伸びに起因する応力が配線に印加されることになる。ここで電極４ｃ、４ｄの間隔が十分確保出来ていれば、フレキシブル基板４を用いて半導体モジュールを形成しているので、応力は緩和される。しかし、本発明は、電極４ｃ、４ｄの距離が極めて短く形成される半導体モジュールに適用されることを意図したものなので、応力は緩和されにくい。さらに、半導体モジュールは、フレキシブル基板４と放熱体２の複合材料を張り合わせる構造なので、フラットパネル型表示装置で発生するパネル全体の膨張収縮を、フレキシブル基板４の柔軟性を放熱体２が抑えてしまい、放熱板２とフレキシブル基板４の境界領域に応力が印加され易い。
When attention is paid to individual semiconductor modules, the
そこで、図１１に示す構成では、半導体チップ５が載置された格納凹部２ａを囲む限られた領域のみでフレキシブル基板４と放熱体２とを接着し、それ以外の領域では、放熱体２を薄肉化することにより、外周縁から一定間隔を空けて４隅では接着されないように、放熱体２が形成されている。但し、螺合用穴２ｂの周囲部分は、フラットパネル側のシャーシと強固に固定するために、肉厚が厚くされている。
Therefore, in the configuration shown in FIG. 11, the
図１２の構成では、放熱体２における螺合用穴２ｂが設けられた隅部以外の隅部で、大きく面取りを施して、接着する領域が制限されている。この構成では、螺合用穴２ｂの放熱板の肉厚は薄くしないので、フレキシブル基板４と放熱体２が重なる部分のみに接着剤６が塗布される。
In the configuration of FIG. 12, the area to be bonded is limited by largely chamfering the corners other than the corners where the screw holes 2 b are provided in the
半導体モジュールにかかる応力は、基本的にはモジュール対角線方向のねじれ応力であるため、図１１、図１２のような放熱体２とフレキシブル基板４の貼り方をすれば、フレキシブル基板４の弾性範囲内で自由に変形可能であり、応力を緩和することができる。この場合、放熱体の端部を薄肉化する形態を組合わせて形成すれば、さらに配線の断線回避効果を向上させることが出来る。
Since the stress applied to the semiconductor module is basically a torsional stress in the diagonal direction of the module, if the
図１３Ａ〜図１３Ｄは、放熱体２の他の種々の形態を示す。
13A to 13D show other various forms of the
図１３Ａの放熱体２は、フレキシブル基板と貼り合わされる部分の放熱体表面に溝２ｄを設けた構造である。溝２ｄの深さは、０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ程度とし、溝２ｄの幅は１ｍｍ程度に加工する。溝２ｄは、放熱体２の幅方向に平行に出来るだけ多く設ける。溝２ｄの効果は、フレキシブル基板４を貼り付けている接着剤の接着面積が狭くなり、放熱体２とフレキシブル基板４との間に熱膨張収縮差が生じた場合、ある一定の応力を超えるとフレキシブル基板４が剥がれて、応力を回避出来ることである。
The
図１３Ｂの放熱体２は、図１３Ａの溝２ｄを設ける目的と同様で、溝２ｄを形成する代わりに、放熱体２の表面に、０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ深さの半球形の凹み２ｇを設けたものである。フレキシブル基板４と放熱体２が重なり貼り合う領域に複数の凹み２ｇを均一に配置する。放熱体２とフレキシブル基板４を図１２に示したように接着して半導体モジュールを形成する。
13B is the same as the purpose of providing the
図１３Ｃの放熱体２は、図１３Ａ、１３Ｂと同様の目的で、溝２ｄや凹み２ｇを形成する代わりに、貫通穴２ｆを複数設け、放熱体２とフレキシブル基板４が接着されない領域を確保するものである。この場合、２ｍｍφ〜５ｍｍφの貫通穴２ｆを、フレキシブル基板４と放熱体２が重なる領域に複数、均一に配置する。螺合用穴２ｂと、上記の貫通穴２ｆの大きさを合わせて、加工ひずみなどを抑制することなども可能である。放熱体２とフレキシブル基板４を、図１２に示したように接着して半導体モジュールを形成する。
13C, for the same purpose as in FIGS. 13A and 13B, instead of forming the
図１３Ｄの放熱体２は、放熱体２における螺合用穴２ｂの無い隅部で大きく面取りした辺に、屈曲点を設けたものである。フレキシブル基板４と放熱体２が接着される領域を制限することにより、配線パターンの断線を防止する効果を向上させることが出来る。
The
本発明は、半導体チップ高集積化にともなう半導体チップの放熱性を十分に確保しながら、半導体モジュールを小さくするとともに、パネルから受ける半導体モジュールの熱収縮ストレスを最小限に抑え、プラズマディスプレイ装置を安価に構成する半導体モジュールとして利用可能である。 The present invention makes it possible to reduce the size of the semiconductor module while ensuring sufficient heat dissipation of the semiconductor chip accompanying the higher integration of the semiconductor chip, and to minimize the heat shrinkage stress of the semiconductor module received from the panel, thereby reducing the cost of the plasma display device. It can be used as a semiconductor module configured as described above.
１ スリット穴
２ 放熱体
２ａ 格納凹部
２ｂ 螺合用穴
２ｃ 薄肉部
２ｄ 溝
２ｅ 突起
２ｆ 貫通穴
２ｇ 凹み
３ シャーシへの固定ビス
４ フレキシブル基板
４ａ 折り曲げスリット穴
４ｂ１、４ｂ２、４ｂ３ 引き回し配線
４ｃ、４ｄ 電極
４ｅ スプロケットホール
５ 半導体チップ
５ａ チップ保護樹脂
５ｂ 放熱材
５ｃ デバイスホール
６ 接着剤
７ シャーシ
８ フラットディスプレイパネル
９ コネクタ
DESCRIPTION OF
Claims (16)
前記フレキシブル基板の半導体チップ搭載部に搭載され、前記配線パターンと接続された半導体チップと、
前記フレキシブル基板の一面に接着された放熱体とを備え、
前記放熱体における前記フレキシブル基板に接着された接着領域は、前記半導体チップ搭載部の周囲の前記放熱体の一部の領域に制限され、
前記放熱体は、前記接着領域以外の端部領域において、前記フレキシブル基板に対向する側の面が前記接着領域の面よりも後退した後退領域を形成していることを特徴とする半導体モジュール。 A flexible substrate on which a wiring pattern is formed;
A semiconductor chip mounted on a semiconductor chip mounting portion of the flexible substrate and connected to the wiring pattern;
A heat radiator bonded to one surface of the flexible substrate,
The bonding area bonded to the flexible substrate in the radiator is limited to a partial area of the radiator around the semiconductor chip mounting portion,
The semiconductor module according to claim 1, wherein in the end region other than the adhesion region, a surface that faces the flexible substrate forms a receding region in which the surface facing the flexible substrate recedes from the surface of the adhesion region.
前記フレキシブル基板の半導体チップ搭載部に搭載され、前記配線パターンと接続された半導体チップと、
前記フレキシブル基板の一面に接着された放熱体とを備え、
前記放熱体における前記フレキシブル基板に接着された接着領域は、前記半導体チップ搭載部の周囲の前記放熱体の一部の領域に制限され、
前記放熱体は、前記半導体チップ搭載部における幅に比べて、前記フレキシブル基板の端部側の端部領域の幅が小さく、前記端部領域において、前記フレキシブル基板に対向する側の面に凸部または凹部が形成されていることを特徴とする半導体モジュール。 A flexible substrate on which a wiring pattern is formed;
A semiconductor chip mounted on a semiconductor chip mounting portion of the flexible substrate and connected to the wiring pattern;
A heat radiator bonded to one surface of the flexible substrate,
The bonding area bonded to the flexible substrate in the radiator is limited to a partial area of the radiator around the semiconductor chip mounting portion,
The heat dissipating member has a width of an end region on the end side of the flexible substrate smaller than a width in the semiconductor chip mounting portion, and a convex portion on a surface facing the flexible substrate in the end region. Alternatively, a semiconductor module characterized in that a recess is formed.
前記シャーシの外周側面で、前記シャーシの厚み方向内に、前記放熱体の一側面が前記シャーシとの間に所定の間隔を設けて配置されている半導体モジュールの実装体。 A semiconductor module mounting body in which the semiconductor module according to any one of claims 1 to 13 is mounted, and the heat radiator is fixed in contact with a chassis,
A mounting body of a semiconductor module, wherein one side surface of the heat dissipating member is disposed at a predetermined interval between the outer peripheral side surface of the chassis and the chassis in the thickness direction of the chassis.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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2007
- 2007-11-28 JP JP2007307787A patent/JP2009135141A/en not_active Withdrawn
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