JP2010251357A

JP2010251357A - Semiconductor module device

Info

Publication number: JP2010251357A
Application number: JP2009095872A
Authority: JP
Inventors: Michiharu Torii; 道治鳥居
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2009-04-10
Filing date: 2009-04-10
Publication date: 2010-11-04

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a means of improving heat dissipation while achieving weight reduction and cost reduction without increasing the number of components for a semiconductor module device having a semiconductor chip mounted. <P>SOLUTION: The semiconductor chip 105 is mounted on a flexible substrate 104. A heat dissipation body 102 having a recessed portion 102a where the semiconductor chip 105 is stored is bonded to one surface of the flexible substrate 104. An adhesion region of the heat dissipation body 102 for the flexible substrate 104 is set so as to surround the recessed portion 102a apart from the recessed portion 102a. A portion of the heat dissipation body 102, which is surrounded by the adhesion region, is inclined based on surfaces opposed to the flexible substrate 104 at the other portions. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、例えばカラープラズマディスプレイ（plasma display panel）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）を搭載したＴＣＰ（Tape Carrier Package）等の半導体モジュール装置に関し、特に、当該半導体モジュール装置の放熱構造及び実装構造に関する。 The present invention relates to a TCP (Tape Carrier Package) equipped 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. In particular, the present invention relates to a heat dissipation structure and a mounting structure of the semiconductor module device.

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、及び、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技術の中で注目を集めている。 The plasma display device is capable of high-speed display compared to a liquid crystal panel, has a wide viewing angle, is easy to increase in size, and has a high display quality because it is a self-luminous display method. Has attracted attention in the flat panel display technology.

また、フラットパネル型表示装置においては、高精細画面のためのファインピッチ化に伴い半導体チップの多出力化が必要になってきている。このような半導体チップの実装にあたっては高密度な実装が必要であるが、画像表示時に半導体チップに大きな負荷がかかるため、半導体チップが搭載された半導体モジュール装置は非常に高温になってしまう。 Further, in flat panel display devices, it has become necessary to increase the number of semiconductor chips as the fine pitch for high-definition screens is increased. When mounting such a semiconductor chip, high-density mounting is necessary. However, since a large load is applied to the semiconductor chip during image display, the semiconductor module device on which the semiconductor chip is mounted becomes very hot.

それに対して、高密度実装のために半導体チップをフレキシブル基板に実装すると共に当該半導体チップの上下に放熱シートを挟み込み、さらにその全体を金属カバーなどによって覆うことにより半導体モジュール装置を構成し、その半導体モジュール装置を、パネルを固定している金属シャーシにねじなどで固定することにより放熱させる構造が一般的に知られている。 On the other hand, a semiconductor module device is configured by mounting a semiconductor chip on a flexible substrate for high-density mounting, sandwiching a heat dissipation sheet above and below the semiconductor chip, and covering the whole with a metal cover or the like. 2. Description of the Related Art Generally, a structure in which a module device is radiated by fixing it with a screw or the like to a metal chassis that fixes a panel is known.

しかし、この放熱構造では、放熱シートを間に介して半導体チップの熱を金属カバーに放熱させるため、半導体チップから金属シャーシへの熱抵抗が大きくなり、半導体チップの熱を十分に放熱させることが困難であった。一方、放熱シートを薄くすることによって熱抵抗を小さくすることができるが、半導体チップの割れ等の取り扱い上の問題を考慮すると、放熱シートを過度に薄くすることはできない。また、一般的に放熱シートはシリコンなどの軟らかい材料から構成されているため、金属カバーや半導体チップを放熱シートに自動機によって貼り付けることが困難であるという作業上の問題もあった。 However, in this heat dissipation structure, the heat of the semiconductor chip is radiated to the metal cover through the heat dissipation sheet, so that the thermal resistance from the semiconductor chip to the metal chassis increases, and the heat of the semiconductor chip can be radiated sufficiently. It was difficult. On the other hand, although the thermal resistance can be reduced by making the heat dissipation sheet thinner, the heat dissipation sheet cannot be made excessively thin in consideration of handling problems such as cracking of the semiconductor chip. Further, since the heat radiating sheet is generally made of a soft material such as silicon, there is a problem in work that it is difficult to attach a metal cover or a semiconductor chip to the heat radiating sheet by an automatic machine.

前述の問題を解決すべく、半導体チップに放熱体を取り付けた構成を有するモジュール装置（以下、半導体モジュール装置という）が採用されるようになってきた。このような半導体モジュール装置として、図１１（ａ）〜（ｃ）に示すような装置が知られている（例えば特許文献１参照）。図１１（ａ）は、従来の半導体モジュール装置の構成を示す外観図であり、図１１（ｂ）は、従来の半導体モジュール装置の構成を示す断面図（図１１（ａ）におけるＡ−Ａ線の断面図）であり、さらに、図１１（ｃ）は、従来の半導体モジュール装置における放熱体及び接着剤の配置を示す外観図である。 In order to solve the above-mentioned problem, a module device (hereinafter referred to as a semiconductor module device) having a configuration in which a heat radiator is attached to a semiconductor chip has been adopted. As such a semiconductor module device, a device as shown in FIGS. 11A to 11C is known (see, for example, Patent Document 1). 11A is an external view showing the configuration of a conventional semiconductor module device, and FIG. 11B is a cross-sectional view showing the configuration of the conventional semiconductor module device (the line AA in FIG. 11A). Furthermore, FIG.11 (c) is an external view which shows arrangement | positioning of the heat radiator and adhesive agent in the conventional semiconductor module apparatus.

図１１（ａ）〜（ｃ）に示すように、従来の半導体モジュール装置においては、半導体チップ５が実装されたフレキシブル基板４と放熱体２とが接着剤６によって接着されている。放熱体２には貫通穴２ｂが設けられており、貫通穴２ｂにビス３ａを通すことによって、フラットパネル型表示装置の金属シャーシ受け部７と放熱体２とが接続されている。これにより、半導体チップ５の熱を放熱体２を通じて金属シャーシに放出することができる。尚、放熱体２とビス３ａの頭部との間にはワッシャ１０ａが介在している。 As shown in FIGS. 11A to 11C, in the conventional semiconductor module device, the flexible substrate 4 on which the semiconductor chip 5 is mounted and the heat radiating body 2 are bonded by an adhesive 6. The radiator 2 is provided with a through hole 2b, and the metal chassis receiving portion 7 of the flat panel display device and the radiator 2 are connected by passing a screw 3a through the through hole 2b. Thereby, the heat of the semiconductor chip 5 can be released to the metal chassis through the radiator 2. A washer 10a is interposed between the radiator 2 and the head of the screw 3a.

詳細に説明すると、フレキシブル基板４と半導体チップ５との接合部分はチップ保護樹脂５ａによって覆われている。放熱体２には、半導体チップ５を格納するための凹部２ａが設けられている。放熱体２とフレキシブル基板４とは、凹部２ａを囲むように設けられた接着剤６によって接着されている。半導体チップ５の裏面は、シリコーングリスや放熱シートなどからなる放熱材５ｂを介して放熱体２の凹部２ａに接触している。この構成により、半導体チップ５で発生した熱を放熱材５ｂを通じて放熱体２へ効率よく逃がすことができる。尚、図１１（ａ）〜（ｃ）に示す半導体モジュール装置は、フラットパネル型表示装置を支える金属シャーシ本体（図示省略）からは離隔された状態で金属シャーシ受け部７に結合されている。また、フレキシブル基板４の両端にはそれぞれ電極７及び８が形成されており、フレキシブル基板４における電極７及び８の近傍にはスリット４ａが形成されている。さらに、フレキシブル基板４は、電極７及び８のそれぞれと半導体チップ５とを電気的に接続する配線９を有している。 More specifically, the joint portion between the flexible substrate 4 and the semiconductor chip 5 is covered with a chip protection resin 5a. The radiator 2 is provided with a recess 2 a for storing the semiconductor chip 5. The radiator 2 and the flexible substrate 4 are bonded together by an adhesive 6 provided so as to surround the recess 2a. The back surface of the semiconductor chip 5 is in contact with the recess 2a of the heat radiating body 2 via a heat radiating material 5b made of silicone grease or a heat radiating sheet. With this configuration, heat generated in the semiconductor chip 5 can be efficiently released to the heat radiating body 2 through the heat radiating material 5b. The semiconductor module device shown in FIGS. 11A to 11C is coupled to the metal chassis receiving portion 7 in a state of being separated from the metal chassis body (not shown) that supports the flat panel display device. Electrodes 7 and 8 are formed at both ends of the flexible substrate 4, and slits 4 a are formed in the vicinity of the electrodes 7 and 8 on the flexible substrate 4. Furthermore, the flexible substrate 4 has wiring 9 that electrically connects each of the electrodes 7 and 8 and the semiconductor chip 5.

特開２００５−３３８７０６号公報JP 2005-338706 A

しかしながら、図１１（ａ）〜（ｃ）に示すような構成を持つ半導体モジュール装置においても、最近、プラズマディスプレイ装置等の画面の高精細化に伴い、１半導体チップ当たりの出力チャンネル数を増やして部品点数を減らす取り組みがなされており、その結果、半導体チップの発熱量も出力チャンネル数に比例して大きくなるという状況になっている。このような発熱量の増大に起因する半導体チップの誤動作や破壊を防止するためには、半導体チップからの熱を十分に放熱させる必要がある一方、半導体チップの発熱量自体を減らすために、ディスプレイ装置の画像制御処理の見直しによる駆動負荷の低減が試みられている。 However, even in the semiconductor module device having the configuration as shown in FIGS. 11A to 11C, the number of output channels per one semiconductor chip has been increased with the recent high definition of the screen of a plasma display device or the like. Efforts have been made to reduce the number of parts, and as a result, the amount of heat generated by the semiconductor chip also increases in proportion to the number of output channels. In order to prevent malfunction and destruction of the semiconductor chip due to such an increase in the amount of heat generated, it is necessary to sufficiently dissipate the heat from the semiconductor chip, while in order to reduce the amount of heat generated by the semiconductor chip itself, a display Attempts have been made to reduce the driving load by reviewing the image control processing of the apparatus.

しかしながら、放熱体自体の構造が同一であるとすると、放熱量にも限度があるので、放熱体に大型のフィンを追加したり、放熱体をファンで強制空冷したりするなどの放熱方法や放熱構造の見直しが必要になってきており、その結果、部品点数が増えたり、セット重量が増えたりといった新たな問題が生じている。 However, if the structure of the radiator itself is the same, there is a limit to the amount of heat dissipation, so a heat sink method such as adding a large fin to the radiator or forcibly cooling the radiator with a fan, The review of the structure has become necessary, and as a result, new problems such as an increase in the number of parts and an increase in set weight have arisen.

前記に鑑み、本発明は、カラープラズマディスプレイのようなフラットパネル型表示装置に用いられる、半導体チップを搭載した半導体モジュール装置において、部品点数を増加させることなく軽量化及び低コスト化を図りながら、放熱性を向上させることができる放熱構造及び実装構造を提供することを目的とする。 In view of the above, the present invention is used in a flat panel display device such as a color plasma display, in a semiconductor module device mounted with a semiconductor chip, while reducing weight and cost without increasing the number of components, An object is to provide a heat dissipation structure and a mounting structure that can improve heat dissipation.

前記の目的を達成するために、本発明に係る第１の半導体モジュール装置は、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に搭載され且つ前記配線パターンと電気的に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且つ前記半導体チップが格納される凹部を有する放熱体とを備え、前記放熱体における前記フレキシブル基板との接着領域は、前記凹部から離れて前記凹部を囲むように設定されており、前記放熱体における前記接着領域に囲まれている部分は、その他の部分における前記フレキシブル基板との対向面から前記凹部の底面が遠ざかるように凹んでいる。 To achieve the above object, a first semiconductor module device according to the present invention includes a flexible substrate on which a wiring pattern is formed, and a semiconductor chip mounted on the flexible substrate and electrically connected to the wiring pattern. And a heat radiator having a recess that is bonded to one surface of the flexible substrate and in which the semiconductor chip is stored, and an adhesion area of the heat radiator to the flexible substrate surrounds the recess away from the recess. The portion surrounded by the adhesion region in the heat radiating body is recessed so that the bottom surface of the recess is away from the surface of the other portion facing the flexible substrate.

本発明に係る第１の半導体モジュール装置において、前記フレキシブル基板における前記接着領域と前記半導体チップとの間の部分は、前記放熱体の凹み形状に応じて凹んでおり、それによって前記半導体チップが前記放熱体の前記凹部に押し付けられていてもよい。すなわち、前記フレキシブル基板が熱膨張した時に、前記接着領域を起点として前記フレキシブル基板が前記凹部に向かって伸びるため、前記半導体チップを前記凹部に押し付ける方向に応力が作用する。 In the first semiconductor module device according to the present invention, a portion of the flexible substrate between the adhesion region and the semiconductor chip is recessed according to a recessed shape of the heat radiating body, whereby the semiconductor chip is You may press against the said recessed part of a heat radiator. That is, when the flexible substrate is thermally expanded, the flexible substrate extends toward the concave portion starting from the adhesion region, so that stress acts in a direction in which the semiconductor chip is pressed against the concave portion.

本発明に係る第１の半導体モジュール装置において、前記放熱体は金属又は金属と同等の熱伝導性を持つ材料からなり、前記フレキシブル基板の線膨張係数は、前記放熱体の線膨張係数と同等か又はそれよりも大きくてもよい。尚、前記フレキシブル基板と前記半導体チップとの複合体の線膨張係数が、前記放熱体の線膨張係数と同等か又はそれよりも大きくてもよい。 In the first semiconductor module device according to the present invention, the radiator is made of metal or a material having a thermal conductivity equivalent to metal, and the linear expansion coefficient of the flexible substrate is equal to the linear expansion coefficient of the radiator. Or it may be larger. The linear expansion coefficient of the composite body of the flexible substrate and the semiconductor chip may be equal to or larger than the linear expansion coefficient of the heat radiating body.

本発明に係る第１の半導体モジュール装置において、前記フレキシブル基板における前記接着領域と前記半導体チップとの間の部分に、前記フレキシブル基板を前記放熱体に押し付ける構造が設けられていてもよい。この場合、前記フレキシブル基板における前記接着領域と前記半導体チップとの間の部分に貫通穴が設けられており、前記貫通穴にビスを通すことによって前記フレキシブル基板と前記放熱体とが結合されていてもよい。また、前記貫通穴は、前記フレキシブル基板における前記接着領域と前記半導体チップとを結ぶ方向に相対的に長い径を有しており、前記フレキシブル基板における前記放熱体とは反対側の面と前記ビスの頭部との間には、当該反対側の面と平行な面を持つワッシャが介在しており、前記フレキシブル基板が熱膨張した際に、前記フレキシブル基板における前記接着領域と前記半導体チップとを結ぶ方向に前記フレキシブル基板が動けるように前記フレキシブル基板と前記放熱体とが前記ビスによって接続されていてもよい。 The 1st semiconductor module apparatus which concerns on this invention WHEREIN: The structure which presses the said flexible substrate to the said heat radiating body may be provided in the part between the said adhesion area | region and the said semiconductor chip in the said flexible substrate. In this case, a through hole is provided in a portion of the flexible substrate between the adhesion region and the semiconductor chip, and the flexible substrate and the heat radiator are coupled by passing a screw through the through hole. Also good. The through hole has a relatively long diameter in a direction connecting the adhesion region and the semiconductor chip in the flexible substrate, and the surface of the flexible substrate opposite to the heat radiator and the screw. A washer having a surface parallel to the opposite surface is interposed between the head and the adhesive region of the flexible substrate and the semiconductor chip when the flexible substrate is thermally expanded. The flexible substrate and the heat radiating body may be connected by the screws so that the flexible substrate can move in the direction of connection.

本発明に係る第１の半導体モジュール装置において、前記フレキシブル基板における前記放熱体とは反対側の面上に、前記半導体チップを前記放熱体に押し付ける弾性体が設けられていてもよい。この場合、前記弾性体はゴムであってもよい。 In the first semiconductor module device according to the present invention, an elastic body that presses the semiconductor chip against the heat radiating body may be provided on a surface of the flexible substrate opposite to the heat radiating body. In this case, the elastic body may be rubber.

また、本発明に係る第２の半導体モジュール装置は、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に搭載され且つ前記配線パターンと電気的に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且つ前記半導体チップが格納される凹部を有する放熱体とを備え、前記放熱体における前記フレキシブル基板との接着領域は、前記凹部から離れて前記凹部を囲むように設定されており、前記放熱体における前記接着領域に囲まれている部分は、その他の部分における前記フレキシブル基板との対向面に前記凹部の底面が近づくように突き出ている。 In addition, a second semiconductor module device according to the present invention includes a flexible substrate on which a wiring pattern is formed, a semiconductor chip mounted on the flexible substrate and electrically connected to the wiring pattern, and one surface of the flexible substrate. And a heat sink having a recess in which the semiconductor chip is stored, and an adhesive region with the flexible substrate in the heat sink is set to surround the recess away from the recess, The part surrounded by the adhesion region in the heat radiating body protrudes so that the bottom surface of the recess approaches the surface of the other part facing the flexible substrate.

本発明に係る第２の半導体モジュール装置において、前記放熱体は金属又は金属と同等の熱伝導性を持つ材料からなり、前記フレキシブル基板の線膨張係数は、前記放熱体の線膨張係数と同等か又はそれよりも小さくてもよい。尚、前記フレキシブル基板と前記半導体チップとの複合体の線膨張係数が、前記放熱体の線膨張係数と同等か又はそれよりも小さくてもよい。 In the second semiconductor module device according to the present invention, the radiator is made of metal or a material having a thermal conductivity equivalent to metal, and the linear expansion coefficient of the flexible substrate is equal to the linear expansion coefficient of the radiator. Or it may be smaller. In addition, the linear expansion coefficient of the composite body of the flexible substrate and the semiconductor chip may be equal to or smaller than the linear expansion coefficient of the radiator.

また、本発明に係る半導体モジュール実装体は、前述の本発明に係る第１又は第２の半導体モジュール装置が実装された半導体モジュール実装体であって、前記半導体モジュール装置の前記放熱体が取り付けられるシャーシを備え、前記放熱体は、前記シャーシの厚さ方向に前記シャーシから所定の間隔離して前記シャーシの周縁部に配置されている。 Moreover, the semiconductor module mounting body according to the present invention is a semiconductor module mounting body on which the first or second semiconductor module device according to the present invention is mounted, and the heat dissipation body of the semiconductor module device is attached thereto. The chassis includes a chassis, and the heat dissipating member is arranged at a peripheral portion of the chassis with a predetermined distance from the chassis in the thickness direction of the chassis.

また、本発明に係るフラットパネル型表示装置は、前述の本発明に係る半導体モジュール実装体を備えている。 The flat panel display device according to the present invention includes the above-described semiconductor module package according to the present invention.

本発明によれば、放熱体におけるフレキシブル基板との接着領域が、半導体チップ格納用の凹部から離れて当該凹部を囲むように設定されていると共に、放熱体における接着領域に囲まれている部分を、その他の部分と比べて凹ますか突き出させるかさせている。このため、フレキシブル基板が熱膨張した時に、接着領域を起点としてフレキシブル基板が凹部に向かって伸びるため、半導体チップを凹部に押し付ける方向に応力が作用するので、放熱性を向上させることができる。特に、熱伝導特性が良好な熱伝達シャーシに本発明の半導体モジュール装置を、シャーシ本体とは離隔した状態で支持することにより、半導体チップの発熱時に半導体モジュール装置の各パーツが熱膨張している際に放熱安定性を向上させることができる。すなわち、部品点数を増加させることなく軽量化及び低コスト化を図りつつ、放熱性を向上させて半導体チップの動作信頼性を確保することができる。 According to the present invention, the adhesion area of the heat dissipation body with the flexible substrate is set so as to surround the recess away from the recess for storing the semiconductor chip, and the portion surrounded by the adhesion area of the heat dissipation body is Compared with other parts, it is recessed or protruded. For this reason, when the flexible substrate thermally expands, the flexible substrate extends toward the concave portion starting from the adhesion region, and therefore stress acts in a direction of pressing the semiconductor chip against the concave portion, so that heat dissipation can be improved. In particular, by supporting the semiconductor module device of the present invention in a heat transfer chassis with good heat conduction characteristics in a state separated from the chassis body, each part of the semiconductor module device is thermally expanded when the semiconductor chip generates heat. In this case, the heat dissipation stability can be improved. That is, while reducing the weight and cost without increasing the number of parts, it is possible to improve the heat dissipation and ensure the operational reliability of the semiconductor chip.

図１は、本発明の第１の実施形態に係る半導体モジュール装置の構成を示す外観図である。FIG. 1 is an external view showing a configuration of a semiconductor module device according to the first embodiment of the present invention. 図２は、本発明の第１の実施形態に係る半導体モジュール装置の構成を示す断面図（図１におけるＡ−Ａ線の断面図）である。FIG. 2 is a cross-sectional view (cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1) showing the configuration of the semiconductor module device according to the first embodiment of the present invention. 図３（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る半導体モジュール装置が搭載されるフラットパネル型表示装置を支持するシャーシ部分の拡大斜視図であり、図３（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る半導体モジュール装置を搭載した状態のフラットパネル型表示装置のシャーシ部分の外観斜視図であり、図３（ｃ）は、本発明の第１の実施形態に係る半導体モジュール装置を搭載した状態の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。3A is an enlarged perspective view of a chassis portion that supports a flat panel display device on which the semiconductor module device according to the first embodiment of the present invention is mounted, and FIG. 3B is a diagram illustrating the present invention. FIG. 3C is an external perspective view of a chassis portion of the flat panel display device in a state where the semiconductor module device according to the first embodiment is mounted, and FIG. 3C is a semiconductor module according to the first embodiment of the present invention. It is the perspective view which looked at the flat panel type display apparatus of the state which mounted the apparatus from the back surface. 図４（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る半導体モジュール装置をフラットパネル型表示装置から取り外した状態の断面図であり、図４（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る半導体モジュール装置の放熱体単体の外観図であり、図４（ｃ）は、本発明の第１の実施形態に係る半導体モジュール装置における接着剤の塗布領域を示す図であり、図４（ｄ）は、本発明の第１の実施形態に係る半導体モジュール装置における放熱体に接着剤を塗布した状態を示す外観図であり、図４（ｅ）は、本発明の第１の実施形態に係る半導体モジュール装置におけるフレキシブル基板に半導体チップを実装した状態を示す外観図である。4A is a cross-sectional view of the semiconductor module device according to the first embodiment of the present invention removed from the flat panel display device, and FIG. 4B is the first embodiment of the present invention. FIG. 4C is an external view of a single heat radiating body of the semiconductor module device according to the embodiment, and FIG. 4C is a diagram showing an adhesive application region in the semiconductor module device according to the first embodiment of the present invention. (D) is an external view which shows the state which apply | coated the adhesive agent to the heat radiator in the semiconductor module apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention, FIG.4 (e) is the 1st Embodiment of this invention. It is an external view which shows the state which mounted the semiconductor chip in the flexible substrate in the semiconductor module apparatus which concerns on. 図５は、本発明の第１の実施形態に係る本実施形態の半導体モジュール装置にかかる応力を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing stress applied to the semiconductor module device of the present embodiment according to the first embodiment of the present invention. 図６（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る半導体モジュール装置の断面構造を示す断面図であり、図６（ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係る半導体モジュール装置における放熱体とフレキシブル基板とを組合わせた状態の外観図であり、図６（ｃ）は、本発明の第２の実施形態に係る半導体モジュール装置におけるフレキシブル基板を固定するためのビスが取り付られた状態の最終外観図である。FIG. 6A is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure of a semiconductor module device according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 6B is a semiconductor module device according to the second embodiment of the present invention. FIG. 6C is an external view of a state in which the heat radiating body and the flexible substrate are combined, and FIG. 6C shows a screw for fixing the flexible substrate in the semiconductor module device according to the second embodiment of the present invention. It is the final external view of the state made. 図７（ａ）は、本発明の第３の実施形態に係る半導体モジュール装置の断面構造を示す断面図であり、図７（ｂ）は、本発明の第３の実施形態に係る半導体モジュール装置の組立後の外観図である。FIG. 7A is a sectional view showing a sectional structure of a semiconductor module device according to the third embodiment of the present invention, and FIG. 7B is a semiconductor module device according to the third embodiment of the present invention. It is an external view after assembling. 図８は、本発明の第４の実施形態に係る半導体モジュール装置の断面構造の一例を示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing an example of a cross-sectional structure of a semiconductor module device according to the fourth embodiment of the present invention. 図９は、本発明の第４の実施形態に係る半導体モジュール装置の断面構造の他例を示す断面図である。FIG. 9 is a sectional view showing another example of the sectional structure of the semiconductor module device according to the fourth embodiment of the present invention. 図１０（ａ）は、本発明の第５の実施形態に係る半導体モジュール装置の断面構造を示す断面図であり、図１０（ｂ）は、本発明の第５の実施形態に係る半導体モジュール装置にかかる応力を示す断面図である。FIG. 10A is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure of a semiconductor module device according to the fifth embodiment of the present invention, and FIG. 10B is a semiconductor module device according to the fifth embodiment of the present invention. It is sectional drawing which shows the stress concerning. 図１１（ａ）は、従来の半導体モジュール装置の構成を示す外観図であり、図１１（ｂ）は、従来の半導体モジュール装置の構成を示す断面図（図１１（ａ）におけるＡ−Ａ線の断面図）であり、さらに、図１１（ｃ）は、従来の半導体モジュール装置における放熱体及び接着剤の配置を示す外観図である。11A is an external view showing the configuration of a conventional semiconductor module device, and FIG. 11B is a cross-sectional view showing the configuration of the conventional semiconductor module device (the line AA in FIG. 11A). Furthermore, FIG.11 (c) is an external view which shows arrangement | positioning of the heat radiator and adhesive agent in the conventional semiconductor module apparatus.

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る半導体モジュール装置、具体的には、放熱構造を有する半導体モジュール装置について、図面を参照しながら説明する。 (First embodiment)
Hereinafter, a semiconductor module device according to a first embodiment of the present invention, specifically, a semiconductor module device having a heat dissipation structure will be described with reference to the drawings.

図１は、本実施形態の半導体モジュール装置の構成を示す外観図であり、図２は、本実施形態の半導体モジュール装置の構成を示す断面図（図１におけるＡ−Ａ線の断面図）である。 FIG. 1 is an external view showing the configuration of the semiconductor module device of this embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view (cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1) showing the configuration of the semiconductor module device of this embodiment. is there.

図１の半導体モジュール装置の外観図に示すように、半導体チップ１０５はフレキシブル基板１０４に位置合わせされて接続されており（図示省略）、半導体チップ１０５上にはチップ保護樹脂１０５ａが塗布されて硬化している。フレキシブル基板１０４の両端にはそれぞれ電極１１１及び１１２が設けられており、フレキシブル基板１０４における電極１１１及び１１２のそれぞれの近傍には、フレキシブル基板１０４と放熱体１０２とが重なる領域を避けて折り曲げスリット１０４ａが形成されている。 As shown in the external view of the semiconductor module device in FIG. 1, the semiconductor chip 105 is aligned and connected to the flexible substrate 104 (not shown), and a chip protection resin 105a is applied on the semiconductor chip 105 and cured. is doing. Electrodes 111 and 112 are provided at both ends of the flexible substrate 104, respectively, and bending slits 104a are provided in the vicinity of the electrodes 111 and 112 in the flexible substrate 104 so as to avoid a region where the flexible substrate 104 and the heat radiating body 102 overlap. Is formed.

本実施形態においては、後に詳述するように、放熱体１０２が半導体チップ１０５に向かって屈曲しているため、フレキシブル基板１０４も放熱体１０２の形状に応じて変形してしまうが（図示省略）、電極１１１及び１１２を外部基板と接続する際には平坦性を保つ必要がある。そこで、前述の折り曲げスリット１０４ａを電極１１１及び１１２のそれぞれの近傍に配置することによって、電極１１１及び１１２のそれぞれとフレキシブル基板１０４との間の歪みを補正することが好ましい。尚、フレキシブル基板１０４は、電極１１１及び１１２のそれぞれと半導体チップ１０５とを電気的に接続する配線１１３を有している。 In this embodiment, as will be described in detail later, since the radiator 102 is bent toward the semiconductor chip 105, the flexible substrate 104 is also deformed according to the shape of the radiator 102 (not shown). When connecting the electrodes 111 and 112 to an external substrate, it is necessary to maintain flatness. Therefore, it is preferable to correct the distortion between each of the electrodes 111 and 112 and the flexible substrate 104 by disposing the above-described bending slit 104 a in the vicinity of each of the electrodes 111 and 112. The flexible substrate 104 has wiring 113 that electrically connects each of the electrodes 111 and 112 and the semiconductor chip 105.

また、本実施形態において、放熱体１０２は、半導体チップ１０５及びフレキシブル基板１０４のそれぞれと接着剤や放熱材を介して固定されていると共に、放熱体１０２におけるフレキシブル基板１０４と重ならない領域には、フラットパネル型表示装置のシャーシ部分にビス止めするための貫通穴１０２ｂが設けられている。 In the present embodiment, the radiator 102 is fixed to each of the semiconductor chip 105 and the flexible substrate 104 via an adhesive or a radiator, and in the region of the radiator 102 that does not overlap the flexible substrate 104, A through hole 102b for screwing is provided in the chassis portion of the flat panel display device.

図２の半導体モジュール装置の断面図に示すように、本実施形態の半導体モジュール装置は、前述の貫通穴１０２ｂに通した固定ビス１０３ａによってパネル側のシャーシ受け部１０７に固定されている。すなわち、本実施形態の半導体モジュール装置は、半導体チップ１０５の熱を放熱体１０２を通じてパネル側シャーシに逃がす放熱構造を有している。尚、放熱体１０２と固定ビス１０３ａの頭部との間にはワッシャ１１０ａが介在している。 As shown in the cross-sectional view of the semiconductor module device of FIG. 2, the semiconductor module device of the present embodiment is fixed to the panel-side chassis receiving portion 107 by the fixing screw 103a passed through the through hole 102b. That is, the semiconductor module device of the present embodiment has a heat dissipation structure that allows the heat of the semiconductor chip 105 to escape to the panel-side chassis through the heat dissipation body 102. A washer 110a is interposed between the radiator 102 and the head of the fixed screw 103a.

本実施形態の特徴は、図２に示す放熱体１０２の断面形状にある。具体的には、放熱体１０２は、フレキシブル基板１０４の一面に接着剤１０６を介して接着されていると共に半導体チップ１０５を格納するための凹部１０２ａを有している。ここで、凹部１０２ａは半導体チップ１０５よりも大きく形成されている。また、放熱体１０２とフレキシブル基板１０４とを接着する接着剤１０６は、凹部１０２ａから離れて凹部１０２ａを四方から囲むように設けられている。さらに、放熱体１０２における接着剤１０６に囲まれている部分は、その他の部分におけるフレキシブル基板１０４との対向面から凹部１０２ａの底面が遠ざかるように凹んでいる。 The feature of this embodiment lies in the cross-sectional shape of the radiator 102 shown in FIG. Specifically, the heat dissipating body 102 is bonded to one surface of the flexible substrate 104 with an adhesive 106 and has a recess 102 a for storing the semiconductor chip 105. Here, the recess 102 a is formed larger than the semiconductor chip 105. The adhesive 106 that bonds the heat radiating body 102 and the flexible substrate 104 is provided so as to be separated from the recess 102a and surround the recess 102a from four sides. Furthermore, the part surrounded by the adhesive 106 in the heat radiating body 102 is recessed such that the bottom surface of the recess 102a is away from the surface facing the flexible substrate 104 in the other part.

すなわち、放熱体１０２における接着剤１０６と凹部１０２ａとの間の表面は、放熱体１０２におけるシャーシ受け部１０７と接触する基準面と比較して、所定の傾斜を有しながら凹部１０２ａに繋がっている。言い換えると、接着剤１０６は、放熱体１０２表面の傾斜が始まる起点付近に設けられている。 That is, the surface between the adhesive 106 and the concave portion 102a in the heat radiating body 102 is connected to the concave portion 102a while having a predetermined inclination as compared with the reference surface in contact with the chassis receiving portion 107 in the heat radiating body 102. . In other words, the adhesive 106 is provided in the vicinity of the starting point where the inclination of the surface of the radiator 102 begins.

また、凹部１０２ａの底面には放熱材１０５ｂが充填されていると共にフレキシブル基板１０４は放熱体１０２に接着剤１０６によって固定されるているため、半導体チップ１０５は、放熱体１０２の傾斜に沿って延びるフレキシブル基板１０４によって凹部１０２ａの底面に放熱材１０５ｂを挟んで押し付けられる。このとき、フレキシブル基板１０４の基材弾性力及び基材厚さ並びに放熱体１０２表面の傾斜角度等によってフレキシブル基板１０４が半導体チップ１０５と共に反る結果、半導体チップ１０５を放熱体１０２に押さえつける応力が発生する。 Further, since the bottom surface of the recess 102 a is filled with the heat radiating material 105 b and the flexible substrate 104 is fixed to the heat radiating body 102 by the adhesive 106, the semiconductor chip 105 extends along the inclination of the heat radiating body 102. The flexible substrate 104 is pressed against the bottom surface of the recess 102a with the heat dissipation material 105b interposed therebetween. At this time, as a result of the flexible substrate 104 warping together with the semiconductor chip 105 due to the base material elastic force and base material thickness of the flexible substrate 104, the inclination angle of the surface of the heat sink 102, etc., stress is generated that presses the semiconductor chip 105 against the heat sink 102. To do.

従来技術では、半導体モジュール装置の製造時に（つまり半導体チップと放熱体とを組み合わせるときに）、半導体チップと放熱体とを一定の間隔に保ちながら精度良く固定する必要があった。 In the prior art, when the semiconductor module device is manufactured (that is, when the semiconductor chip and the heat radiating body are combined), it is necessary to fix the semiconductor chip and the heat radiating body with high accuracy while maintaining a constant interval.

それに対して、本実施形態においては、製造上のばらつきに起因して半導体チップ１０５と放熱体１０２の凹部１０２ａの底面との間隔を規定の範囲内に保てなかったとしても、半導体チップ１０５は放熱体１０２に所定の応力で固定されているので、放熱構造面での安全性を確保することができる。 On the other hand, in this embodiment, even if the distance between the semiconductor chip 105 and the bottom surface of the recess 102a of the radiator 102 cannot be kept within a specified range due to manufacturing variations, the semiconductor chip 105 Since it is fixed to the heat dissipating body 102 with a predetermined stress, safety in terms of the heat dissipating structure can be ensured.

尚、本実施形態において、放熱体１０２における接着剤１０６と凹部１０２ａとの間の表面の傾斜角度を１５°程度に設定すると、前述の効果を得やすい。その理由は以下の通りである。すなわち、放熱体１０２表面の傾斜を大きくするほど、フレキシブル基材１０４が熱膨張したときに当該傾斜面に平行にフレキシブル基材１０４が伸びる長さが大きくなる。このため、半導体チップ１０５を放熱体１０２の凹部１０２ａに押し付ける応力が高くなる結果、フレキシブル基板１０４が放熱体１０２の傾斜面に沿って変形するので、電極１１１及び１１２も当該変形の影響を受ける。従って、本実施形態の半導体モジュール装置を外部と接続する際に、電極１１１及び１１２の変形を補正するなどの対策が必要となってしまう。また、前述の変形を吸収するために、フレキシブル基板１０４の設計において、折り曲げスリット１０４ａのスリット幅を従来設計よりも大きくしたり、放熱体１０２と重なりあう領域から電極１１１及び１１２までの距離を所定の間隔以上に設計するなどの対策が必要となってしまう。 In the present embodiment, when the inclination angle of the surface between the adhesive 106 and the recess 102a in the heat dissipating body 102 is set to about 15 °, the above-described effects can be easily obtained. The reason is as follows. That is, the greater the inclination of the surface of the heat dissipating body 102, the longer the flexible base material 104 extends in parallel with the inclined surface when the flexible base material 104 thermally expands. For this reason, since the stress which presses the semiconductor chip 105 against the recessed part 102a of the heat radiating body 102 is increased, the flexible substrate 104 is deformed along the inclined surface of the heat radiating body 102, so that the electrodes 111 and 112 are also affected by the deformation. Therefore, when connecting the semiconductor module device of the present embodiment to the outside, measures such as correcting the deformation of the electrodes 111 and 112 are required. In addition, in order to absorb the above-described deformation, in the design of the flexible substrate 104, the slit width of the bending slit 104a is made larger than that in the conventional design, or the distance from the region overlapping with the radiator 102 to the electrodes 111 and 112 is predetermined. It is necessary to take measures such as designing more than the interval.

また、本実施形態において、凹部１０２ａは、半導体チップ１０５、フレキシブル基板１０４、放熱体１０２、接着剤１０６及び放熱材１０５ｂによって囲まれた密閉空間である。よって、半導体チップ１０５が動作して発熱した場合、当該密閉空間中の空気層が熱膨張して半導体チップ１０５を持ち上げる応力が発生する可能性があるので、放熱体１０２の凹部１０２ａから放熱体１０２の端部までＶ字溝を空気抜き穴として設けたり、フレキシブル基板１０４における接着剤１０６によって囲まれた領域内に空気抜き用の貫通穴を設けるなどの対策が必要である（図示省略）。 In the present embodiment, the recess 102a is a sealed space surrounded by the semiconductor chip 105, the flexible substrate 104, the radiator 102, the adhesive 106, and the radiator 105b. Therefore, when the semiconductor chip 105 operates and generates heat, the air layer in the sealed space may thermally expand to generate a stress that lifts the semiconductor chip 105, and thus the heat sink 102 is formed from the recess 102 a of the heat sink 102. It is necessary to take measures such as providing a V-shaped groove as an air vent hole to the end of the air gap, or providing a through hole for air vent in a region surrounded by the adhesive 106 in the flexible substrate 104 (not shown).

図３（ａ）は、本実施形態の半導体モジュール装置が搭載されるフラットパネル型表示装置を支持するシャーシ部分の拡大斜視図であり、図３（ｂ）は、本実施形態の半導体モジュール装置を搭載した状態のフラットパネル型表示装置のシャーシ部分の外観斜視図であり、図３（ｃ）は、本実施形態の半導体モジュール装置を搭載した状態の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。 FIG. 3A is an enlarged perspective view of a chassis portion that supports a flat panel display device on which the semiconductor module device of this embodiment is mounted, and FIG. 3B shows the semiconductor module device of this embodiment. FIG. 3C is an external perspective view of a chassis portion of the flat panel display device in a mounted state, and FIG. 3C is a perspective view of the flat panel display device in a state in which the semiconductor module device of the present embodiment is mounted as viewed from the back side. It is.

図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、本実施形態の半導体モジュール装置をパネル側シャーシに固定する際には、フラットパネル型表示装置１０８を支持するシャーシの周縁部にシャーシ受け部１０７を介して放熱体１０２を接続する。すなわち、放熱体１０２は、シャーシの厚さ方向にシャーシ本体から所定の間隔離して配置されている。具体的には、フレキシブル基板１０４の配線パターン面をシャーシ側に向けて、放熱体１０２の貫通穴１０２ｂ及びシャーシ受け部１０７のボス穴１０７ａに固定ビス１０３ａを通して放熱体１０２とシャーシ受け部１０７とを結合する。尚、図３（ｃ）に示すように、フラットパネル型表示装置１０８には、複数の本実施形態の半導体モジュール装置が実装される。 As shown in FIGS. 3A to 3C, when the semiconductor module device of the present embodiment is fixed to the panel-side chassis, the chassis receiving portion 107 is provided on the peripheral portion of the chassis that supports the flat panel display device 108. The radiator 102 is connected via That is, the heat dissipating body 102 is disposed in the thickness direction of the chassis so as to be separated from the chassis main body by a predetermined distance. Specifically, with the wiring pattern surface of the flexible substrate 104 facing the chassis side, the radiator 102 and the chassis receiver 107 are connected to the through hole 102b of the radiator 102 and the boss hole 107a of the chassis receiver 107 through the fixing screws 103a. Join. As shown in FIG. 3C, a plurality of semiconductor module devices of the present embodiment are mounted on the flat panel type display device 108.

図４（ａ）は、本実施形態の半導体モジュール装置をフラットパネル型表示装置から取り外した状態の断面図であり、図４（ｂ）は、本実施形態の半導体モジュール装置の放熱体単体の外観図であり、図４（ｃ）は、本実施形態の半導体モジュール装置における接着剤の塗布領域を示す図であり、図４（ｄ）は、本実施形態の半導体モジュール装置における放熱体に接着剤を塗布した状態を示す外観図であり、図４（ｅ）は、本実施形態の半導体モジュール装置におけるフレキシブル基板に半導体チップを実装した状態を示す外観図である。 FIG. 4A is a cross-sectional view of the semiconductor module device of the present embodiment removed from the flat panel type display device, and FIG. 4B is an external view of the heat sink of the semiconductor module device of the present embodiment. FIG. 4C is a diagram showing an adhesive application region in the semiconductor module device of the present embodiment, and FIG. 4D is an adhesive on the heat radiator in the semiconductor module device of the present embodiment. FIG. 4E is an external view showing a state in which the semiconductor chip is mounted on the flexible substrate in the semiconductor module device of the present embodiment.

図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、放熱体１０２の中央部に半導体チップ１０５を格納するための凹部１０２ａが設けられており、放熱体１０２における接着剤１０６と凹部１０２ａとの間の表面は、放熱体１０２の基準面（シャーシ受け部１０７との接触面）と比較して、所定の傾斜を有しながら凹部１０２ａに繋がっている。図４（ｂ）に示すように、半導体チップ１０５の外形形状が長方形である場合には、半導体チップ１０５の長辺の側方に放熱体１０２の傾斜面を設けることが好ましい。その理由は、フレキシブル基板１０４を、半導体チップ１０５を頂点とするＶ字型に折り曲げやすくなるからである。 As shown in FIGS. 4A and 4B, a recess 102 a for storing the semiconductor chip 105 is provided at the center of the radiator 102, and the gap between the adhesive 106 and the recess 102 a in the radiator 102 is provided. This surface is connected to the recess 102a while having a predetermined inclination as compared with the reference surface of the radiator 102 (contact surface with the chassis receiving portion 107). As shown in FIG. 4B, when the outer shape of the semiconductor chip 105 is a rectangle, it is preferable to provide an inclined surface of the radiator 102 on the side of the long side of the semiconductor chip 105. The reason is that the flexible substrate 104 can be easily bent into a V shape having the semiconductor chip 105 as a vertex.

また、図４（ｃ）に示すように、フレキシブル基板１０４と放熱体１０２とを固定するための接着剤１０６の塗布領域は、半導体チップ１０５を囲むように配置されるが、半導体チップ１０５の長辺の側方において当該塗布領域は半導体チップ１０５から十分に離れた領域に設定されていることが好ましい。図４（ｃ）に示す場合、放熱体１０２における基準面と傾斜面との接続部分付近に接着剤１０６の塗布領域を設けている。一方、半導体チップ１０５の短辺の側方においては、接着剤１０６の塗布領域を、半導体チップ１０５を格納する凹部１０２ａに比較的近い位置に設ける。これにより、放熱体２の傾斜面に沿ってフレキシブル基板１０４を固定することが容易になる。また、半導体チップ１０５が動作して発熱した場合、半導体チップ１０５の長辺の側方においてフレキシブル基板１０４における接着剤１０６によって固定されていない領域が自由に熱膨張して伸びるが、当該熱膨張は半導体チップ１０５の長辺側方の接着剤１０６によって規制される。その結果、フレキシブル基板１０４は半導体チップ１０５の方向に伸びて半導体チップ１０５に応力、具体的には、半導体チップ１０５を放熱体１０２に押し付ける応力が生じる結果、半導体チップ１０５の発熱時にも、より安定的に放熱を行える。この発熱時の応力については、後で図５を参照しながら詳述する。 In addition, as shown in FIG. 4C, the application area of the adhesive 106 for fixing the flexible substrate 104 and the heat radiating body 102 is disposed so as to surround the semiconductor chip 105. It is preferable that the application region is set in a region sufficiently away from the semiconductor chip 105 on the side of the side. In the case shown in FIG. 4C, an application region of the adhesive 106 is provided in the vicinity of the connection portion between the reference surface and the inclined surface in the radiator 102. On the other hand, on the side of the short side of the semiconductor chip 105, the application region of the adhesive 106 is provided at a position relatively close to the recess 102 a that stores the semiconductor chip 105. Thereby, it becomes easy to fix the flexible substrate 104 along the inclined surface of the radiator 2. In addition, when the semiconductor chip 105 operates to generate heat, a region of the flexible substrate 104 that is not fixed by the adhesive 106 on the side of the long side freely expands by thermal expansion. It is regulated by the adhesive 106 on the long side of the semiconductor chip 105. As a result, the flexible substrate 104 extends in the direction of the semiconductor chip 105 and stress is applied to the semiconductor chip 105, specifically, stress that presses the semiconductor chip 105 against the heat radiating body 102. As a result, the semiconductor chip 105 is more stable during heat generation. Heat dissipation. The stress during heat generation will be described in detail later with reference to FIG.

また、図４（ｄ）に示すように、放熱体１０２とフレキシブル基板１０４とを接着剤１０６により貼り合わせる際に、放熱体１０２における半導体チップ１０５から離れて半導体チップ１０５を囲む領域に接着剤１０６を塗布することは前述の通りであるが、当該領域の外側においてはフレキシブル基板１０４を固定するのに十分な接着剤１０６の塗布領域が確保できていれば、フレキシブル基板１０４の熱膨張が規制されないように接着剤１０６の塗布領域を設定する。その理由は次の通りである。すなわち、フレキシブル基板１０４、放熱体１０２、及びフラットパネル型表示装置のシャーシ等はそれぞれ線膨張係数が異なる材料から構成されていると共に、フラットパネル型表示装置の動作に伴い熱膨張や熱収縮が生じる。従って、フレキシブル基板１０４におけるフラットパネル型表示装置に固定される電極１１１を除く部分については可能な限り固定しないようにし、言い換えると、フレキシブル基板１０４の大部分が自由に動けるようにし、それによって、熱膨張や熱収縮に起因する応力をフレキシブル基板１０４の変形によって吸収できるする。これにより、フレキシブル基板１０４の配線１１３、特に周縁部の引き回し配線が放熱体１０２近傍の折り曲げスリット１０４ａ等で断線することを防ぐことができる（図４（ｅ）参照）。 Further, as shown in FIG. 4D, when the heat radiating body 102 and the flexible substrate 104 are bonded together with the adhesive 106, the adhesive 106 is placed in a region surrounding the semiconductor chip 105 away from the semiconductor chip 105 in the heat radiating body 102. As described above, the thermal expansion of the flexible substrate 104 is not restricted if a sufficient application region of the adhesive 106 to fix the flexible substrate 104 is secured outside the region. In this way, the application area of the adhesive 106 is set. The reason is as follows. That is, the flexible substrate 104, the radiator 102, the chassis of the flat panel display device, and the like are made of materials having different linear expansion coefficients, and thermal expansion and contraction occur with the operation of the flat panel display device. . Accordingly, the portion of the flexible substrate 104 other than the electrode 111 that is fixed to the flat panel display device is not fixed as much as possible. In other words, most of the flexible substrate 104 is allowed to move freely, and thereby heat Stress due to expansion or thermal contraction can be absorbed by deformation of the flexible substrate 104. Thereby, it is possible to prevent the wiring 113 of the flexible substrate 104, particularly the wiring around the periphery, from being disconnected by the bending slit 104a or the like in the vicinity of the radiator 102 (see FIG. 4E).

尚、本実施形態において、放熱体１０２の両端部には、放熱体１０２をパネル側シャーシにビス止めするための貫通穴１０２ｂが設けられている。ここで、貫通穴１０２ｂの形状を方形状に設定し、その長辺の長さを固定ビス１０３ａの径よりも長くすることにより、パネル側シャーシに本実施形態の半導体モジュール装置を取り付ける際に、シャーシ受け部１０７のボス穴１０７ａと貫通穴１０２ｂとの位置ずれを調整する。 In the present embodiment, through holes 102b for screwing the radiator 102 to the panel-side chassis are provided at both ends of the radiator 102. Here, when the shape of the through hole 102b is set to a square shape and the length of the long side is made longer than the diameter of the fixed screw 103a, the semiconductor module device of the present embodiment is attached to the panel side chassis. The positional deviation between the boss hole 107a and the through hole 102b of the chassis receiving portion 107 is adjusted.

図５は、本実施形態の半導体モジュール装置にかかる応力、具体的には、半導体チップ１０５が動作して発熱した時に半導体モジュール装置内に発生する応力を示す断面図である。 FIG. 5 is a cross-sectional view showing the stress applied to the semiconductor module device of the present embodiment, specifically, the stress generated in the semiconductor module device when the semiconductor chip 105 operates to generate heat.

図５に示すように、本実施形態の半導体モジュール装置において応力の支点となるのは、半導体チップ１０５を囲む接着剤１０６の半導体チップ１０５側の最端部である。一方、半導体チップ１０５は、接着剤１０６とフレキシブル基板１０４とによって押さえつけられているだけであり、放熱体１０２に強固に固定されているわけではないので、熱膨張時には半導体チップ１０５が放熱体１０２に対する応力の支点となることはない。 As shown in FIG. 5, the stress fulcrum in the semiconductor module device of the present embodiment is the end of the adhesive 106 surrounding the semiconductor chip 105 on the semiconductor chip 105 side. On the other hand, the semiconductor chip 105 is only pressed down by the adhesive 106 and the flexible substrate 104 and is not firmly fixed to the heat radiating body 102. It is not a fulcrum for stress.

従来、フレキシブル基板が熱膨張すると、半導体チップが放熱体から離れる方向に応力が生じる場合があった。 Conventionally, when a flexible substrate is thermally expanded, stress may be generated in a direction in which the semiconductor chip is separated from the radiator.

それに対して、本実施形態においては、前述の応力の支点を中心としてフレキシブル基板１０４の熱膨張を積極的に利用する。具体的には、図５に示すように、フレキシブル基板１０４を放熱体１０２の傾斜面に沿って固定すると、前述の応力の支点を中心としてフレキシブル基板１０４にかかる応力については、半導体チップ１０５に向かうＡ方向の応力が、外へ向かうＢ方向の応力よりも大きくなる。ここで、図５に示す例では、左右対称にフレキシブル基板１０４を固定しているので、左右から均一に応力がかかる結果、半導体チップ１０５にかかる合成モーメント力Ｆは、半導体チップ１０５を放熱体１０２に押し付ける応力となって、より安定した放熱性を確保することができる。但し、この効果を得るためには、放熱体１０２及びフレキシブル基板１０４のそれぞれの線膨張係数の間に下記関係が満たされていることが必要がある。 On the other hand, in this embodiment, the thermal expansion of the flexible substrate 104 is positively utilized centering on the above-mentioned stress fulcrum. Specifically, as shown in FIG. 5, when the flexible substrate 104 is fixed along the inclined surface of the heat radiating body 102, the stress applied to the flexible substrate 104 around the fulcrum of the stress is directed to the semiconductor chip 105. The stress in the A direction becomes larger than the stress in the B direction toward the outside. Here, in the example shown in FIG. 5, since the flexible substrate 104 is fixed symmetrically, as a result of applying a uniform stress from the left and right, the resultant moment force F applied to the semiconductor chip 105 causes the semiconductor chip 105 to dissipate the radiator 102. Therefore, more stable heat dissipation can be secured. However, in order to obtain this effect, the following relationship needs to be satisfied between the respective linear expansion coefficients of the radiator 102 and the flexible substrate 104.

（放熱体の線膨張係数） ≦ （フレキシブル基板の線膨張係数）
また、半導体チップ１０５の線膨張係数が無視できない場合には、フレキシブル基板１０４と半導体チップ１０５との複合体の線膨張係数が、放熱体１０２の線膨張係数と同等か又はそれよりも大きくてもよい。 (Linear expansion coefficient of radiator) ≤ (Linear expansion coefficient of flexible substrate)
Further, when the linear expansion coefficient of the semiconductor chip 105 cannot be ignored, the linear expansion coefficient of the composite body of the flexible substrate 104 and the semiconductor chip 105 may be equal to or larger than the linear expansion coefficient of the radiator 102. Good.

以下、本実施形態の半導体モジュール装置の詳細な構成について説明する。 Hereinafter, a detailed configuration of the semiconductor module device of the present embodiment will be described.

放熱体１０２は、アルミニウムなどの熱伝導率の高い材料（金属又は金属と同等の熱伝導性を持つ材料）から構成されている。放熱体１０２の厚さは例えば２．０ｍｍ程度であり、半導体チップ１０５を載置する凹部１０２ａまでの放熱体１０２の傾斜面は基準面に対して１５°傾いている。フレキシブル基板１０４としては、ポリイミド材料などの可撓性を持つ材料からなる樹脂フィルムをベース基材として、その上に接着材及び銅箔が形成された３層構成のテープキャリアなどを用いる。ここで、フレキシブル基板１０４の各層の厚さについては一般的な仕様、例えば、ポリイミド等からなるベース基材の厚さを７５μｍ、銅箔の厚さを１８μｍなどに設定する。接着剤１０６としては、耐熱性を持つ両面テープを用い、当該両面テープを前述の接着領域の形状にプレス加工して放熱体１０２に貼り付けて使用した。 The radiator 102 is made of a material having a high thermal conductivity such as aluminum (a material having a thermal conductivity equivalent to that of a metal). The thickness of the radiator 102 is, for example, about 2.0 mm, and the inclined surface of the radiator 102 up to the recess 102 a on which the semiconductor chip 105 is placed is inclined by 15 ° with respect to the reference plane. As the flexible substrate 104, a tape carrier having a three-layer structure in which a resin film made of a flexible material such as a polyimide material is used as a base substrate and an adhesive and a copper foil are formed thereon is used. Here, the thickness of each layer of the flexible substrate 104 is set to a general specification, for example, the thickness of the base substrate made of polyimide or the like is set to 75 μm, and the thickness of the copper foil is set to 18 μm. As the adhesive 106, a heat-resistant double-sided tape was used, and the double-sided tape was pressed into the shape of the above-described adhesive region and attached to the radiator 102.

また、フレキシブル基板１０４上には半導体チップ１０５が金属突起バンプなどを介して実装されている。半導体チップ１０５とフレキシブル基板１０４との接続部分はチップ保護樹脂１０５ａによって封止されており、これにより、当該接続部分を補強すると共に当該接続部分を他の部材から電気的に絶縁させている。 A semiconductor chip 105 is mounted on the flexible substrate 104 via metal bumps or the like. A connection portion between the semiconductor chip 105 and the flexible substrate 104 is sealed with a chip protection resin 105a, thereby reinforcing the connection portion and electrically insulating the connection portion from other members.

さらに、フレキシブル基板１０４の電極１１１は、フラットパネル型表示装置１０８に形成された電極と異方性導電フィルムなどを介して接続されている（図示省略）。一方、フレキシブル基板１０４の電極１１２は、表示装置側の制御基板に形成された電極とコネクタなどを介して接続されている（図示省略）。尚、図３（ａ）〜（ｃ）に示したように、フラットパネル型表示装置１０８の表示パネルは金属製のシャーシに固定されており（図示省略）、当該シャーシに設けられた複数のシャーシ受け部１０７に複数の半導体モジュール装置が設けられている。ここで、各半導体モジュール装置は制御回路を通じてフラットパネル型表示装置１０８を制御して画像を表示させる。 Further, the electrode 111 of the flexible substrate 104 is connected to an electrode formed on the flat panel display device 108 via an anisotropic conductive film (not shown). On the other hand, the electrode 112 of the flexible substrate 104 is connected to an electrode formed on the control substrate on the display device side via a connector (not shown). 3A to 3C, the display panel of the flat panel display device 108 is fixed to a metal chassis (not shown), and a plurality of chassis provided in the chassis. The receiving unit 107 is provided with a plurality of semiconductor module devices. Here, each semiconductor module device controls the flat panel display device 108 through a control circuit to display an image.

次に、本実施形態の半導体モジュール装置の放熱メカニズムについて説明する。本実施形態の半導体モジュール装置の実使用状態において、半導体チップ１０５が通電されて動作すると、半導体チップ１０５の表面素子が発熱し、当該熱は半導体チップ１０５の基材を伝わってチップ裏面に達する。ここで、半導体チップ１０５の基材としてシリコンを用いると、半導体チップ１０５の厚さが例えば６２５μｍ程度と薄いために、熱伝導は非常に良い。また、半導体チップ１０５の裏面に達した熱は、例えばシリコーングリスや放熱シートなどからなる放熱材１０５ｂを通じて放熱体１０２に伝達される。さらに、放熱体１０２は、フラットパネル型表示装置１０８のシャーシ本体とは離隔した状態でシャーシ受け部１０７に結合されており、これにより、放熱体１０２から熱がシャーシ本体に拡散する。 Next, the heat dissipation mechanism of the semiconductor module device of this embodiment will be described. In the actual use state of the semiconductor module device of this embodiment, when the semiconductor chip 105 is energized and operated, the surface element of the semiconductor chip 105 generates heat, and the heat travels through the base material of the semiconductor chip 105 and reaches the back surface of the chip. Here, when silicon is used as the base material of the semiconductor chip 105, the thickness of the semiconductor chip 105 is as thin as about 625 μm, for example, so that the heat conduction is very good. The heat reaching the back surface of the semiconductor chip 105 is transmitted to the heat radiating body 102 through the heat radiating material 105b made of, for example, silicone grease or a heat radiating sheet. Further, the heat dissipating body 102 is coupled to the chassis receiving portion 107 in a state of being separated from the chassis main body of the flat panel display device 108, whereby heat is diffused from the heat dissipating body 102 to the chassis main body.

以上のように、本実施形態の半導体モジュール装置によると、部品点数を増加させることなく軽量化及び低コスト化を図りつつ、放熱性を向上させて半導体チップ１０５の動作信頼性を確保することができる。 As described above, according to the semiconductor module device of the present embodiment, it is possible to improve the heat dissipation and ensure the operation reliability of the semiconductor chip 105 while reducing the weight and cost without increasing the number of components. it can.

（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係る半導体モジュール装置について、図面を参照しながら説明する。 (Second Embodiment)
Hereinafter, a semiconductor module device according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図６（ａ）は、本実施形態の半導体モジュール装置の断面構造を示す断面図であり、図６（ｂ）は、本実施形態の半導体モジュール装置における放熱体とフレキシブル基板とを組合わせた状態の外観図であり、図６（ｃ）は、本実施形態の半導体モジュール装置におけるフレキシブル基板を固定するためのビスが取り付られた状態の最終外観図である。尚、本実施形態に係る半導体モジュール装置の構造は、フレキシブル基板上に固定用ビスを設けている点以外は、前述の第１の実施形態に係る半導体モジュール装置の構造と同様であるので、図６（ａ）〜（ｃ）において図１及び図２に示す第１の実施形態に係る半導体モジュール装置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省略する。 FIG. 6A is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure of the semiconductor module device of the present embodiment, and FIG. 6B is a state in which the radiator and the flexible substrate in the semiconductor module device of the present embodiment are combined. FIG. 6C is a final external view of the semiconductor module device according to the present embodiment with a screw for fixing the flexible substrate attached thereto. The structure of the semiconductor module device according to the present embodiment is the same as the structure of the semiconductor module device according to the first embodiment described above except that a fixing screw is provided on the flexible substrate. 6 (a) to 6 (c), the same components as those of the semiconductor module device according to the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、本実施形態に係る半導体モジュール装置においては、フレキシブル基板１０４における接着剤１０６と半導体チップ１０５との間の部分に、放熱体１０２の傾斜面に対して垂直に延びる貫通穴１０４ｂが形成されており、当該貫通穴１０４ｂにビス１０３ｂを通すことによってフレキシブル基板１０４と放熱体１０２とが結合されている。尚、フレキシブル基板１０４における放熱体１０２とは反対側の面とビス１０３ｂの頭部との間には、当該反対側の面と平行な面を持つワッシャ１１０ｂが介在している。 As shown in FIGS. 6A to 6C, in the semiconductor module device according to the present embodiment, the portion of the flexible substrate 104 between the adhesive 106 and the semiconductor chip 105 is disposed on the inclined surface of the heat radiator 102. On the other hand, a through hole 104b extending vertically is formed, and the flexible substrate 104 and the heat dissipating body 102 are coupled by passing a screw 103b through the through hole 104b. Note that a washer 110b having a surface parallel to the opposite surface is interposed between the surface of the flexible substrate 104 opposite to the heat dissipator 102 and the head of the screw 103b.

本実施形態では、高集積化により半導体チップ１０５が多出力化されて半導体チップ１０５の長辺の長さが１０ｍｍ〜１５ｍｍ程度以上に長くなるような場合に、ビス１０３ｂ及びワッシャ１１０ｂによって、フレキシブル基板１０４が熱膨張時に伸びる方向を放熱体１０２の傾斜面に沿って規制する効果を向上させることを特徴とする。第１の実施形態では、半導体チップ１０５の短辺側方のフレキシブル基板１０４を接着剤１０６のみによって放熱体１０２に固定しているので、装置を長期間使用していると、接着剤１０６が劣化して接着力がなくなり、フレキシブル基板１０４と放熱体１０２とが離れてしまういう不具合が生じる可能性がある。本実施形態は、このような不具合を回避して装置の信頼性を向上させることを目的としている。 In the present embodiment, when the semiconductor chip 105 is multi-output due to high integration and the length of the long side of the semiconductor chip 105 is increased to about 10 mm to 15 mm or more, the flexible substrate is formed by the screw 103b and the washer 110b. It is characterized in that the effect of regulating the direction in which 104 extends during thermal expansion along the inclined surface of the radiator 102 is improved. In the first embodiment, since the flexible substrate 104 on the short side of the semiconductor chip 105 is fixed to the radiator 102 only by the adhesive 106, the adhesive 106 deteriorates when the apparatus is used for a long time. As a result, the adhesive force is lost, and there is a possibility that the flexible substrate 104 and the heat dissipating body 102 are separated from each other. The object of the present embodiment is to avoid such problems and improve the reliability of the apparatus.

具体的には、図６（ａ）に示すように、フレキシブル基板１０４と放熱体１０２とをビス１０３ｂによって固定する際に、ビス１０３ｂの締め付け具合を調整することにより、フレキシブル基板１０４と放熱体１０２との間に接着剤１０６の厚さ程度の空間が確保されるようにする。これにより、熱膨張したフレキシブル基板１０４がビス１０３ｂからの抵抗力を受けることなく自由に動くことができる。 Specifically, as shown in FIG. 6A, when the flexible board 104 and the heat radiating body 102 are fixed by the screws 103b, the tightening degree of the screws 103b is adjusted to thereby adjust the flexible board 104 and the heat radiating body 102. A space about the thickness of the adhesive 106 is secured between the two. As a result, the thermally expanded flexible substrate 104 can move freely without receiving a resistance force from the screw 103b.

尚、フレキシブル基板１０４に設ける貫通穴１０４ｂの形状については、フレキシブル基板１０４における接着剤１０６と半導体チップ１０５とを結ぶ方向（放熱体１０２の傾斜方向）に相対的に長い径を有するように設定する。これにより、当該方向に熱膨張したフレキシブル基板１０４が動くことができる。 The shape of the through hole 104b provided in the flexible substrate 104 is set so as to have a relatively long diameter in the direction connecting the adhesive 106 and the semiconductor chip 105 in the flexible substrate 104 (inclination direction of the radiator 102). . Thereby, the flexible substrate 104 thermally expanded in the direction can move.

また、フレキシブル基板１０４上における貫通穴１０４ｂの配置位置については、可能な限りフレキシブル基板１０４の配線（引き回し配線）１０３を避けた領域に設定する。具体的には、例えば図６（ｂ）に示すように、半導体チップ１０５と電極１１１（図面上方）とを接続する配線１１３、及び半導体チップ１０５と電極１１２（図面下方）とを接続する配線１１３をそれぞれ避けて貫通穴１０４ｂを配置した。図６（ｃ）は、図６（ｂ）に示すように配置された貫通穴１０４ｂにビス１０３ｂを通してフレキシブル基板１０４と放熱体１０２とを固定した状態の外観図である。ここで、ビス１０３ｂの頭部及びワッシャ１１０ｂの面積を大きくすることにより、より安定した放熱構造を実現することが可能になる。 In addition, the arrangement position of the through hole 104b on the flexible substrate 104 is set to an area avoiding the wiring (leading wiring) 103 of the flexible substrate 104 as much as possible. Specifically, for example, as shown in FIG. 6B, the wiring 113 connecting the semiconductor chip 105 and the electrode 111 (upper drawing) and the wiring 113 connecting the semiconductor chip 105 and the electrode 112 (lower drawing). The through-holes 104b were arranged avoiding each of these. FIG. 6C is an external view of the state in which the flexible substrate 104 and the radiator 102 are fixed to the through holes 104b arranged as shown in FIG. 6B through the screws 103b. Here, by increasing the area of the head of the screw 103b and the washer 110b, a more stable heat dissipation structure can be realized.

尚、本実施形態においては、フレキシブル基板１０４を放熱体１０２に押し付ける構造として、ビス１０３ｂ及びワッシャ１１０ｂを用いたが、その他の器具を用いてフレキシブル基板１０４を放熱体１０２に押し付けてもよいことは言うまでもない。 In the present embodiment, the screw 103b and the washer 110b are used as a structure for pressing the flexible board 104 against the radiator 102. However, the flexible board 104 may be pressed against the radiator 102 using other instruments. Needless to say.

（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態に係る半導体モジュール装置について、図面を参照しながら説明する。 (Third embodiment)
Hereinafter, a semiconductor module device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図７（ａ）は、本実施形態の半導体モジュール装置の断面構造を示す断面図であり、図７（ｂ）は、本実施形態の半導体モジュール装置の組立後の外観図である。尚、本実施形態に係る半導体モジュール装置の構造は、フレキシブル基板上に配置した押さえ板及びビスによってフレキシブル基板を放熱体に押し付けている点以外は、前述の第１の実施形態に係る半導体モジュール装置の構造と同様であるので、図７（ａ）及び（ｂ）において図１及び図２に示す第１の実施形態に係る半導体モジュール装置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省略する。 FIG. 7A is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure of the semiconductor module device of the present embodiment, and FIG. 7B is an external view after assembly of the semiconductor module device of the present embodiment. The structure of the semiconductor module device according to the present embodiment is the same as that of the semiconductor module device according to the first embodiment, except that the flexible substrate is pressed against the heat radiating body by a pressing plate and screws arranged on the flexible substrate. 7A and 7B, the same components as those of the semiconductor module device according to the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals. Is omitted.

図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施形態に係る半導体モジュール装置においては、放熱体１０２と押さえ板１１４とを用いて半導体チップ１０５の浮き上がりを抑えている。この構造は、第２の実施形態の場合と同様に、高集積化により半導体チップ１０５が多出力化されて半導体チップ１０５の長辺の長さが１０ｍｍ〜１５ｍｍ程度以上に長くなるような場合に好適である。 As shown in FIGS. 7A and 7B, in the semiconductor module device according to the present embodiment, the heat sink 102 and the holding plate 114 are used to suppress the semiconductor chip 105 from rising. As in the case of the second embodiment, this structure is used when the semiconductor chip 105 is multi-output due to high integration and the length of the long side of the semiconductor chip 105 is increased to about 10 mm to 15 mm or more. Is preferred.

具体的には、放熱体１０２の基準面にフレキシブル基板１０４と押さえ板１１４とを固定するビス１０３ｃを設ける。このとき、接着剤１０６の塗布領域内にビス１０３ｃを配置する。これにより、接着剤１０６の劣化に起因する放熱体１０２とフレキシブル基板１０４との分離を回避すると共に、半導体チップ１０５をの浮き上がりを抑える押さえ板１１４をフレキシブル基板１０４上に載置する。 Specifically, a screw 103 c that fixes the flexible substrate 104 and the pressing plate 114 is provided on the reference surface of the heat dissipating body 102. At this time, the screw 103 c is disposed in the application area of the adhesive 106. As a result, the pressing plate 114 is placed on the flexible substrate 104 to avoid the separation of the heat radiating body 102 and the flexible substrate 104 due to the deterioration of the adhesive 106 and to suppress the floating of the semiconductor chip 105.

図７（ｂ）には、ビス１０３ｃの配置位置と押さえ板１１４の配置領域とを示している。尚、ビス１０３ｃは、フレキシブル基板１０４の配線１１３を避けて配置されている。また、押さえ板１１４の大きさについては、半導体チップ１０５の長辺方向の接着剤１０６を覆う大きさに設定する。また、押さえ板１１４は、半導体チップ１０５の中央とチップ保護樹脂１０５ａを介して点接触する弾性体１１４ａを有している。弾性体１１４ａの材料としては例えばシリコンゴムなどを用いてもよい。以上のような構成により、より安定した放熱構造を実現することが可能になる。 FIG. 7B shows the arrangement position of the screw 103 c and the arrangement area of the holding plate 114. The screws 103c are arranged avoiding the wiring 113 of the flexible substrate 104. Further, the size of the pressing plate 114 is set to a size that covers the adhesive 106 in the long side direction of the semiconductor chip 105. The holding plate 114 has an elastic body 114a that makes point contact with the center of the semiconductor chip 105 via the chip protection resin 105a. For example, silicon rubber may be used as the material of the elastic body 114a. With the above configuration, a more stable heat dissipation structure can be realized.

（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態に係る半導体モジュール装置について、図面を参照しながら説明する。 (Fourth embodiment)
Hereinafter, a semiconductor module device according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図８は、本実施形態の半導体モジュール装置の断面構造の一例を示す断面図であり、図９は、本実施形態の半導体モジュール装置の断面構造の他例を示す断面図である。具体的には、図８は、３層テープキャリアを使用したフェイスダウン構造のフレキシブル基板を用いた半導体モジュール装置の構造を示しており、図９は、２層テープキャリアを使用したフェイスダウン構造のフレキシブル基板を用いた半導体モジュール装置の構造を示している。尚、図８及び図９に示す本実施形態に係る半導体モジュール装置の構造は、フレキシブル基板１０４が半導体チップ１０５に対してフェイスダウンで実装されている点以外は、前述の第１の実施形態に係る半導体モジュール装置の構造と同様であるので、図８及び図９において図１及び図２に示す第１の実施形態に係る半導体モジュール装置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省略する。 FIG. 8 is a cross-sectional view showing an example of the cross-sectional structure of the semiconductor module device of the present embodiment, and FIG. 9 is a cross-sectional view showing another example of the cross-sectional structure of the semiconductor module device of the present embodiment. Specifically, FIG. 8 shows a structure of a semiconductor module device using a flexible substrate having a face-down structure using a three-layer tape carrier, and FIG. 9 shows a face-down structure using a two-layer tape carrier. The structure of the semiconductor module apparatus using a flexible substrate is shown. The structure of the semiconductor module device according to the present embodiment shown in FIGS. 8 and 9 is the same as that of the first embodiment except that the flexible substrate 104 is mounted face-down on the semiconductor chip 105. 8 and 9, the same components as those of the semiconductor module device according to the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals. Is omitted.

図８に示す半導体モジュール装置において、フレキシブル基板１０４Ａの配線パターン（図示省略）は、放熱体１０２との対向面に形成されているが、半導体チップ１０５のチップ裏面を放熱体１０２に押さえつける構造は第１の実施形態の場合と同じである。ここで、フレキシブル基板１０４Ａにおける配線パターンの配置は第１の実施形態の逆となっているが、フラットパネル型表示装置に対する当該配線パターンの実装方向は変えられないため、フラットパネル型表示装置のシャーシに対する放熱体１０２の取り付け方向を第１の実施形態の逆にする必要がある。但し、図８に示す半導体モジュール装置においても、基本的な放熱構造は第１〜第３の実施形態と同様である。 In the semiconductor module device shown in FIG. 8, the wiring pattern (not shown) of the flexible substrate 104 </ b> A is formed on the surface facing the radiator 102, but the structure for pressing the chip back surface of the semiconductor chip 105 against the radiator 102 is the first. This is the same as in the first embodiment. Here, the layout of the wiring pattern on the flexible substrate 104A is the reverse of the first embodiment, but the mounting direction of the wiring pattern with respect to the flat panel display device cannot be changed. It is necessary to reverse the mounting direction of the heat dissipating body 102 to that of the first embodiment. However, also in the semiconductor module device shown in FIG. 8, the basic heat dissipation structure is the same as that in the first to third embodiments.

また、図９に示す半導体モジュール装置においても、図８に示す半導体モジュール装置と基本的に同じ放熱構造を実現できるが、図９に示す半導体モジュール装置においては、２層テープキャリアを用いたフレキシブル基板１０４Ｂを用いているため、フレキシブル基板１０４Ｂのベース基材の厚さは例えば３８μｍ程度と薄くなる。このため、放熱体１０２の傾斜面に沿ってフレキシブル基板１０４をＶ字形状に押さえつける時の弾性力が弱くなると共に、フレキシブル基板１０４の熱膨張により生じる応力、及びそれにより得られる下向きのモーメント力のいずれも小さくなる。 Also, the semiconductor module device shown in FIG. 9 can realize the basically same heat dissipation structure as the semiconductor module device shown in FIG. 8, but in the semiconductor module device shown in FIG. 9, a flexible substrate using a two-layer tape carrier. Since 104B is used, the thickness of the base substrate of the flexible substrate 104B is as thin as about 38 μm, for example. For this reason, the elastic force when pressing the flexible substrate 104 into the V shape along the inclined surface of the heat radiating body 102 is weakened, and the stress generated by the thermal expansion of the flexible substrate 104 and the downward moment force obtained thereby are reduced. Both become smaller.

（第５の実施形態）
以下、本発明の第５の実施形態に係る半導体モジュール装置について、図面を参照しながら説明する。 (Fifth embodiment)
Hereinafter, a semiconductor module device according to a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１０（ａ）は、本実施形態の半導体モジュール装置の断面構造を示す断面図である。 FIG. 10A is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure of the semiconductor module device of the present embodiment.

尚、図１０（ａ）に示す構造は、放熱体１０２及びフレキシブル基板１０４のそれぞれの線膨張係数の間に下記関係が満たされている場合に好適である。 In addition, the structure shown to Fig.10 (a) is suitable when the following relationship is satisfy | filled between each linear expansion coefficient of the thermal radiation body 102 and the flexible substrate 104. FIG.

（フレキシブル基板の線膨張係数） ≦ （放熱体の線膨張係数）
また、半導体チップ１０５の線膨張係数が無視できない場合には、フレキシブル基板１０４と半導体チップ１０５との複合体の線膨張係数が、放熱体１０２の線膨張係数と同等か又はそれよりも大きくてもよい。 (Linear expansion coefficient of flexible substrate) ≤ (Linear expansion coefficient of heat sink)
Further, when the linear expansion coefficient of the semiconductor chip 105 cannot be ignored, the linear expansion coefficient of the composite body of the flexible substrate 104 and the semiconductor chip 105 may be equal to or larger than the linear expansion coefficient of the radiator 102. Good.

本実施形態の半導体モジュール装置は、図１０（ａ）に示すように、放熱体における接着剤に囲まれている部分が、その他の部分におけるフレキシブル基板との対向面に凹部（半導体チップが格納される凹部）の底面が近づくように突き出ていることを特徴としており、この特徴以外については、前述の第１の実施形態に係る半導体モジュール装置の構造と同様であるので、図１０（ａ）及び（ｂ）において図１及び図２に示す第１の実施形態に係る半導体モジュール装置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省略する。 In the semiconductor module device of the present embodiment, as shown in FIG. 10A, the portion surrounded by the adhesive in the radiator is a recess (semiconductor chip is stored in the other portion facing the flexible substrate). 10 (a) and the structure of the semiconductor module device according to the first embodiment described above except for this feature. In FIG. 2B, the same components as those of the semiconductor module device according to the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

図１０（ｂ）は、本実施形態の半導体モジュール装置にかかる応力、具体的には、半導体チップ１０５が動作して発熱した時に半導体モジュール装置内に発生する応力を示す断面図である。 FIG. 10B is a cross-sectional view showing stress applied to the semiconductor module device of the present embodiment, specifically, stress generated in the semiconductor module device when the semiconductor chip 105 operates to generate heat.

図１０（ｂ）に示すように、フレキシブル基板１０４の熱膨張によって放熱体１０２の傾斜に沿って発生する応力については、外へ向かうＢ方向の応力が、半導体チップ１０５に向かうＡ方向の応力よりも大きくなる。その結果、半導体チップ１０５にかかる合成モーメント力Ｆは、半導体チップ１０５を放熱体１０２の凹部１０２ａに押し付ける応力となるので、第１の実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、半導体モジュール装置の各部材の線膨張係数に応じて、放熱体１０２表面の傾斜を設定することにより、所望の効果を得ることができる。 As shown in FIG. 10B, regarding the stress generated along the inclination of the radiator 102 due to the thermal expansion of the flexible substrate 104, the outward B direction stress is more than the A direction stress toward the semiconductor chip 105. Also grows. As a result, the resultant moment force F applied to the semiconductor chip 105 becomes a stress that presses the semiconductor chip 105 against the recess 102a of the heat dissipating body 102, so that the same effect as in the first embodiment can be obtained. That is, a desired effect can be obtained by setting the slope of the surface of the heat radiating body 102 according to the linear expansion coefficient of each member of the semiconductor module device.

尚、図３（ａ）〜（ｃ）には、第１の実施形態に係る半導体モジュール装置がフラットパネル型表示装置に搭載される様子を示したが、第１の実施形態に係る半導体モジュール装置に代えて、第２〜第５の実施形態に係る半導体モジュール装置のいずれかをフラットパネル型表示装置に搭載してもよいことは言うまでもない。 3A to 3C show a state in which the semiconductor module device according to the first embodiment is mounted on a flat panel display device, the semiconductor module device according to the first embodiment. It goes without saying that any of the semiconductor module devices according to the second to fifth embodiments may be mounted on a flat panel display device.

本発明は、半導体チップの高集積化に対応して半導体チップの放熱性を十分に確保でき、且つフラットパネル型表示装置を安価に構成できる半導体モジュール装置として利用可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used as a semiconductor module device that can sufficiently secure the heat dissipation of a semiconductor chip in response to high integration of the semiconductor chip and can configure a flat panel display device at low cost.

１０２放熱体
１０２ａ凹部
１０２ｂ貫通穴
１０３ａ固定ビス
１０３ｂビス
１０４、１０４Ａ、１０４Ｂフレキシブル基板
１０４ａスリット
１０４ｂ貫通穴
１０５半導体チップ
１０５ａチップ保護樹脂
１０５ｂ放熱材
１０６接着剤
１０７シャーシ受け部
１０７ａボス穴
１０８フラットパネル型表示装置
１１０ａ、１１０ｂワッシャ
１１１、１１２電極
１１３配線
１１４押さえ板
１１４ａ弾性体 102 heat sink 102a recess 102b through hole 103a fixing screw 103b screw 104, 104A, 104B flexible substrate 104a slit 104b through hole 105 semiconductor chip 105a chip protection resin 105b heat dissipation material 106 adhesive 107 chassis receiving portion 107a boss hole 108 flat panel type display Device 110a, 110b Washer 111, 112 Electrode 113 Wiring 114 Holding plate 114a Elastic body

Claims

A flexible substrate on which a wiring pattern is formed;
A semiconductor chip mounted on the flexible substrate and electrically connected to the wiring pattern;
A heat dissipating member that is bonded to one surface of the flexible substrate and has a recess for storing the semiconductor chip;
The adhesive region with the flexible substrate in the radiator is set to surround the recess away from the recess,
The part surrounded by the adhesion region in the heat radiator is recessed so that the bottom surface of the recess is away from the surface facing the flexible substrate in the other part.

The semiconductor module device according to claim 1,
A portion of the flexible substrate between the adhesive region and the semiconductor chip is recessed according to a recessed shape of the heat radiator, whereby the semiconductor chip is pressed against the recess of the heat radiator. A semiconductor module device.

The semiconductor module device according to claim 1 or 2,
The radiator is made of metal or a material having thermal conductivity equivalent to that of metal,
The semiconductor module device according to claim 1, wherein a linear expansion coefficient of the flexible substrate is equal to or greater than a linear expansion coefficient of the heat radiating body.

In the semiconductor module device according to any one of claims 1 to 3,
A semiconductor module device, wherein a structure for pressing the flexible substrate against the heat radiating member is provided in a portion between the adhesion region and the semiconductor chip in the flexible substrate.

The semiconductor module device according to claim 4,
A through hole is provided in a portion between the adhesive region and the semiconductor chip in the flexible substrate,
The semiconductor module device, wherein the flexible substrate and the heat radiating body are coupled by passing a screw through the through hole.

The semiconductor module device according to claim 5,
The through hole has a relatively long diameter in a direction connecting the adhesion region and the semiconductor chip in the flexible substrate,
Between the surface of the flexible substrate opposite to the radiator and the head of the screw, a washer having a surface parallel to the opposite surface is interposed,
When the flexible substrate is thermally expanded, the flexible substrate and the heat radiating body are connected by the screws so that the flexible substrate can move in a direction connecting the bonding region and the semiconductor chip in the flexible substrate. A semiconductor module device.

In the semiconductor module device according to any one of claims 1 to 3,
An elastic body for pressing the semiconductor chip against the heat radiator is provided on a surface of the flexible substrate opposite to the heat radiator.

The semiconductor module device according to claim 7,
The semiconductor module device, wherein the elastic body is rubber.

A flexible substrate on which a wiring pattern is formed;
A semiconductor chip mounted on the flexible substrate and electrically connected to the wiring pattern;
A heat dissipating member that is bonded to one surface of the flexible substrate and has a recess for storing the semiconductor chip;
The adhesive region with the flexible substrate in the radiator is set to surround the recess away from the recess,
The part surrounded by the adhesion region in the heat radiating body protrudes so that the bottom surface of the recess approaches the surface of the other part facing the flexible substrate.

The semiconductor module device according to claim 9, wherein
The radiator is made of metal or a material having thermal conductivity equivalent to that of metal,
The linear expansion coefficient of the flexible substrate is equal to or smaller than the linear expansion coefficient of the radiator.

A semiconductor module mounting body in which the semiconductor module device according to any one of claims 1 to 10 is mounted,
Comprising a chassis to which the radiator of the semiconductor module device is attached;
The semiconductor module mounting body, wherein the heat dissipating member is arranged at a peripheral portion of the chassis with a predetermined distance from the chassis in the thickness direction of the chassis.

A flat panel display device comprising the semiconductor module package according to claim 11.