JP5212392B2 - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
JP5212392B2
JP5212392B2 JP2010018471A JP2010018471A JP5212392B2 JP 5212392 B2 JP5212392 B2 JP 5212392B2 JP 2010018471 A JP2010018471 A JP 2010018471A JP 2010018471 A JP2010018471 A JP 2010018471A JP 5212392 B2 JP5212392 B2 JP 5212392B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
radiating plate
heat radiating
semiconductor element
solder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2010018471A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2011159702A (en
Inventor
重信 稲葉
嘉治 原田
幸宏 前田
真治 太田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2010018471A priority Critical patent/JP5212392B2/en
Publication of JP2011159702A publication Critical patent/JP2011159702A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5212392B2 publication Critical patent/JP5212392B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/26Layer connectors, e.g. plate connectors, solder or adhesive layers; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/31Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process
    • H01L2224/32Structure, shape, material or disposition of the layer connectors after the connecting process of an individual layer connector
    • H01L2224/321Disposition
    • H01L2224/32151Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/32221Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/32225Disposition the layer connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73201Location after the connecting process on the same surface
    • H01L2224/73203Bump and layer connectors
    • H01L2224/73204Bump and layer connectors the bump connector being embedded into the layer connector
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73253Bump and layer connectors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151Die mounting substrate
    • H01L2924/1515Shape
    • H01L2924/15151Shape the die mounting substrate comprising an aperture, e.g. for underfilling, outgassing, window type wire connections
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151Die mounting substrate
    • H01L2924/153Connection portion
    • H01L2924/1531Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
    • H01L2924/15311Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a ball array, e.g. BGA

Landscapes

  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent occurrence of void in an underfill as much as possible with respect to a semiconductor device constituted so that a semiconductor element is mounted on a substrate via a bump, a heat sink is provided on a substrate side of the semiconductor element, and the underfill is charged between the semiconductor element and substrate. <P>SOLUTION: The semiconductor device is constituted so that the semiconductor element 20 is mounted on the substrate 10 via the bump 30, the heat sink 40 is provided on one surface on the side of the substrate 10 of the semiconductor element 20, and the underfill 60 is charged between the one surface of the semiconductor element 20 and the substrate 10. The semiconductor device is provided with a through hole 11 penetrating the substrate 10 from the one surface to the other surface, and the heat sink 40 is inserted into the through hole 11 with a gap left with an inner surface of the through hole 11 and protruded from the other surface of the substrate 10. The gap between the heat sink 40 and the inner surface of the through hole 11 is used as an injection hole 12 for injecting the underfill 60, which is charged between the substrate 10 and semiconductor element 20 through the injection hole 12. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、基板上にバンプを介して半導体素子を搭載し、半導体素子における基板側に放熱板を設けるとともに、半導体素子と基板との間にアンダーフィルを充填してなる半導体装置に関する。 The present invention, a semiconductor device is mounted via a bump on a substrate, provided with a heat sink substrate side of the semiconductor device, relates to a semiconductor equipment comprising filling an underfill between the semiconductor element and the substrate.

従来より、この種の半導体装置としては、基板と、一面をバンプを介して基板の一面に対向させた状態で基板の一面上に搭載された半導体素子と、半導体素子の一面のうちバンプ以外の部位に接続された放熱板と、半導体素子の一面と基板の一面との間にて、バンプおよび放熱板以外の部位に充填されたアンダーフィルとを備えた構成のものが一般的であり、そのようなものとして、特許文献1の半導体装置が開示されている
ここで、この特許文献1のものでは、半導体素子を基板にバンプにてフリップチップ実装する場合に、基板に貫通穴を設け、ここに放熱板を埋め込むことで、フェースダウン実装形態において素子裏面側への放熱性を向上させている。
Conventionally, as this type of semiconductor device, a substrate, a semiconductor element mounted on one surface of the substrate in a state where one surface is opposed to one surface of the substrate via bumps, and one surface of the semiconductor element other than the bump It is common to have a configuration including a heat sink connected to a part, and an underfill filled in a part other than the bump and the heat sink between one side of the semiconductor element and one side of the substrate, As such, the semiconductor device of Patent Document 1 is disclosed. In this Patent Document 1, when a semiconductor element is flip-chip mounted on a substrate by a bump, a through hole is provided in the substrate. By embedding a heat sink in the face-down mounting form, the heat dissipation to the back side of the element is improved.

特開特開2008−270511号公報JP 2008-270511 A

しかし、上記特許文献1の構造では、半導体素子の中央部に大きな放熱板が存在する構造となっているため、従来通りアンダーフィルを半導体素子の端部における半導体素子と基板との隙間から注入すると、当該隙間にて半導体素子の中央部に位置する放熱板がアンダーフィル充填の妨げとなり、その充填性が低下し、アンダーフィルが空気を巻き込むといった問題がある。   However, since the structure of Patent Document 1 has a structure in which a large heat sink exists in the central portion of the semiconductor element, if underfill is injected from the gap between the semiconductor element and the substrate at the end of the semiconductor element as usual. The heat sink located at the center of the semiconductor element in the gap hinders underfill filling, and the fillability is lowered, and the underfill entraps air.

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、基板上にバンプを介して半導体素子を搭載し、半導体素子における基板側に放熱板を設けるとともに、半導体素子と基板との間にアンダーフィルを充填してなる半導体装置において、アンダーフィル内のボイド発生を極力防止することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems. A semiconductor element is mounted on a substrate via bumps, a heat sink is provided on the substrate side of the semiconductor element, and an underfill is provided between the semiconductor element and the substrate. An object of the present invention is to prevent the generation of voids in the underfill as much as possible.

上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、基板(10)の一面上にバンプ(30)を介して半導体素子(20)を搭載し、半導体素子(20)における基板(10)側の一面に放熱板(40)を設けるとともに、半導体素子(20)の一面と基板(10)の一面との間にアンダーフィル(60)を充填してなる半導体装置において、基板(10)には基板(10)の一面から他面へ貫通し、放熱板(40)よりも大きな貫通穴(11)が設けられており、放熱板(40)は貫通穴(11)に対して貫通穴(11)の内面と隙間を有した状態で挿入されるとともに、基板(10)の他面より突出しており、放熱板(40)と貫通穴(11)の内面との隙間は、アンダーフィル(60)が注入される注入口(12)として構成され、この注入口(12)を介して、基板(10)の一面と半導体素子(20)の一面との間にアンダーフィル(60)が充填されており、放熱板(40)のうち貫通穴(11)内に位置する部位の側面は、基板(10)の一面側から他面側へ拡がるテーパ面(40a)とされており、当該側面と貫通穴(11)の内面との隙間は基板(10)の一面側から他面側へ向かって広くなっていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the semiconductor element (20) is mounted on one surface of the substrate (10) via the bump (30), and the substrate (10) in the semiconductor element (20) is mounted. In a semiconductor device in which a heat sink (40) is provided on one side and an underfill (60) is filled between one side of the semiconductor element (20) and one side of the substrate (10), the substrate (10) Is penetrated from one surface of the substrate (10) to the other surface, and a through hole (11) larger than the heat radiating plate (40) is provided. The heat radiating plate (40) has a through hole ( 11) is inserted in a state having a gap with the inner surface of 11) and protrudes from the other surface of the substrate (10), and the gap between the heat sink (40) and the inner surface of the through hole (11) is underfill (60). ) Is injected as an inlet (12), Through the inlet (12), the substrate underfill (60) is filled between the one surface and one surface of the semiconductor element (20) in (10), the through hole of the heat radiating plate (40) (11 ) Is a tapered surface (40a) extending from one side of the substrate (10) to the other side, and the gap between the side surface and the inner surface of the through hole (11) is the substrate (10). ) It is widened from one side to the other side .

それによれば、基板(10)の他面から上記隙間としての注入口(12)を介して放熱板(40)の周囲部分にアンダーフィル(60)を注入できるので、従来のような半導体素子の端部から注入する場合に比べて、充填完了に必要なアンダーフィル(60)の流れる距離を短くすることができ、また、放熱板(40)の周囲にてアンダーフィル(60)が空気を巻き込むのを極力抑制できる。よって、本発明によれば、アンダーフィル(60)内のボイド発生を極力防止することができる。   According to this, since the underfill (60) can be injected from the other surface of the substrate (10) into the peripheral portion of the heat sink (40) through the injection port (12) as the gap, Compared with the case of injecting from the end, the distance through which the underfill (60) flows necessary for completion of filling can be shortened, and the underfill (60) entrains air around the heat sink (40). Can be suppressed as much as possible. Therefore, according to the present invention, generation of voids in the underfill (60) can be prevented as much as possible.

また、本発明の半導体装置を基板(10)の他面側にて、マザーボードなどの外部の部材に対してはんだバンプ(80)を介して実装する場合、当該外部の部材と基板(10)との間に隙間が生じるが、この場合でも、本半導体装置では、基板(10)の他面より放熱板(40)を突出させているので、この突出部分にて放熱板(40)と外部の部材との接続が適切に行える。   When the semiconductor device of the present invention is mounted on the other surface side of the substrate (10) with respect to an external member such as a mother board via the solder bump (80), the external member and the substrate (10) Even in this case, in this semiconductor device, the heat sink (40) protrudes from the other surface of the substrate (10). Connection with a member can be performed appropriately.

また、請求項1に記載の発明によれば、放熱板(40)の側面を上記テーパ面(40a)とすることで、その側面と貫通穴(11)の内面との隙間も基板(10)の一面側から他面側に向かって広くなるので、上記注入口(12)としての当該隙間にて基板(10)の他面側から、アンダーフィル(60)を注入しやすくなる。 According to the invention described in claim 1, the side surface of the heat radiating plate (40) is the tapered surface (40 a), so that the gap between the side surface and the inner surface of the through hole (11) is also the substrate (10). Therefore, it is easy to inject the underfill (60) from the other surface side of the substrate (10) through the gap as the injection port (12).

また、本発明の半導体装置を基板(10)の他面側にて、マザーボードなどの外部の部材に対してはんだバンプ(80)を介して実装する場合において、基板(10)の他面より突出する放熱板(40)を外部の部材にはんだ付けするとき、放熱板(40)や当該はんだバンプ(80)の較差やはんだバンプ(80)の潰れ具合によって、放熱板(40)が高すぎて、つっかえ棒のようになったり、低すぎて外部の部材にはんだ付け出来なかったりなどの不具合が発生する恐れがある。請求項2、3、4の発明は、更にこのような点も考慮して創出されたものである。 Further, when the semiconductor device of the present invention is mounted on the other surface side of the substrate (10) to an external member such as a mother board via the solder bumps (80), it protrudes from the other surface of the substrate (10). When the heat sink (40) to be soldered to an external member, the heat sink (40) is too high due to the difference between the heat sink (40) and the solder bump (80) or the collapse of the solder bump (80). There is a risk of problems such as a stick stick or too low to be soldered to an external member. The inventions of claims 2 , 3 , and 4 have been created in consideration of such points.

まず、請求項に記載の発明では、基板(10)の一面上にバンプ(30)を介して半導体素子(20)を搭載し、半導体素子(20)における基板(10)側の一面に放熱板(40)を設けるとともに、半導体素子(20)の一面と基板(10)の一面との間にアンダーフィル(60)を充填してなる半導体装置において、基板(10)には基板(10)の一面から他面へ貫通し、一面側放熱板(40)よりも大きな貫通穴(11)が設けられており、放熱板(40)は貫通穴(11)に対して貫通穴(11)の内面と隙間を有した状態で挿入されるとともに、基板(10)の他面より突出しており、放熱板(40)と貫通穴(11)の内面との隙間は、アンダーフィル(60)が注入される注入口(12)として構成され、この注入口(12)を介して、基板(10)の一面と半導体素子(20)の一面との間にアンダーフィル(60)が充填されており、放熱板(40)は、半導体素子(20)側から第1の放熱板(41)、第2の放熱板(42)が、はんだ(43)を介して重ね合わされた構成よりなり、放熱板(40)において第1の放熱板(41)と第2の放熱板(42)との間のはんだ(43)は、互いに離間して配置された複数個のはんだボール(43a)よりなることを特徴とする。 First , in the invention according to claim 2 , the semiconductor element (20) is mounted on one surface of the substrate (10) via the bump (30), and heat is radiated on one surface of the semiconductor element (20) on the substrate (10) side. In a semiconductor device in which a plate (40) is provided and an underfill (60) is filled between one surface of a semiconductor element (20) and one surface of a substrate (10), the substrate (10) includes a substrate (10). A through hole (11) larger than the one-surface side heat sink (40) is provided from one surface to the other surface, and the heat sink (40) has a through hole (11) with respect to the through hole (11). It is inserted with a gap from the inner surface and protrudes from the other surface of the substrate (10), and the underfill (60) is injected into the gap between the heat sink (40) and the inner surface of the through hole (11). This inlet (12) is configured as this inlet (12) 2), an underfill (60) is filled between one surface of the substrate (10) and one surface of the semiconductor element (20), and the heat radiating plate (40) is formed from the semiconductor element (20) side. 1 of the heat radiation plate (41), a second heat radiating plate (42) is Ri Na from structure superimposed via a solder (43), the first heat radiating plate in the heat radiating plate (40) and (41) second The solder (43) between the heat radiation plate (42) is composed of a plurality of solder balls (43a) spaced apart from each other .

それによれば、上記請求項1の半導体装置と同様に、基板(10)の他面から上記隙間としての注入口(12)を介して放熱板(40)の周囲部分にアンダーフィル(60)を注入できるので、従来のような半導体素子の端部から注入する場合に比べて、充填完了に必要なアンダーフィル(60)の流れる距離を短くすることができ、また、放熱板(40)の周囲にてアンダーフィル(60)が空気を巻き込むのを極力抑制できる。よって、本発明によれば、アンダーフィル(60)内のボイド発生を極力防止することができる。   According to this, similarly to the semiconductor device of claim 1, the underfill (60) is provided from the other surface of the substrate (10) to the peripheral portion of the heat sink (40) through the inlet (12) as the gap. Since the injection can be performed, the distance through which the underfill (60) flows necessary for completion of filling can be shortened as compared with the case where the injection is performed from the end of the semiconductor element as in the prior art. It is possible to suppress the underfill (60) from entraining air as much as possible. Therefore, according to the present invention, generation of voids in the underfill (60) can be prevented as much as possible.

さらに、本発明によれば、放熱板(40)を、半導体素子(20)側から第1の放熱板(41)、第2の放熱板(42)が、はんだ(43)を介して重ね合わされた構成としているので、基板(10)の他面より突出する放熱板(40)の突出先端部を外部の部材に、はんだ付けするときに、第1の放熱板(41)と第2の放熱板(42)との間のはんだ(43)が、当該はんだ付け時のリフローの熱によって溶融もしくは軟化して変形するので、放熱板(40)全体の高さが調整されるという利点がある。   Further, according to the present invention, the heat radiating plate (40) is overlapped with the first heat radiating plate (41) and the second heat radiating plate (42) via the solder (43) from the semiconductor element (20) side. Therefore, when the projecting tip of the heat radiating plate (40) protruding from the other surface of the substrate (10) is soldered to an external member, the first heat radiating plate (41) and the second heat radiating Since the solder (43) between the plate (42) is melted or softened and deformed by the heat of reflow during the soldering, there is an advantage that the overall height of the heat radiating plate (40) is adjusted.

つまり、本発明によれば、本半導体装置を基板(10)の他面側にて、マザーボードなどの外部の部材に対してはんだバンプ(80)を介して実装する場合において、基板(10)の他面より突出する放熱板(40)を外部の部材にはんだ付けするとき、そのはんだ付けを適切に行えるのである。   That is, according to the present invention, when the semiconductor device is mounted on the other surface side of the substrate (10) to an external member such as a mother board via the solder bumps (80), the substrate (10) When the heat sink (40) protruding from the other surface is soldered to an external member, the soldering can be performed appropriately.

また、請求項2に記載の発明では、第1の放熱板(41)と第2の放熱板(42)との間のはんだ(43)は、互いに離間して配置された複数個のはんだボール(43a)よりなるものとしており、それによれば、はんだ(43)を上記はんだボール(43a)より構成することで、当該はんだ(43)の熱変形の自由度が大きくなるので、放熱板(40)全体の高さ調整をより行いやすくなる。 In the second aspect of the present invention, the solder (43) between the first heat radiating plate (41) and the second heat radiating plate (42) is a plurality of solder balls arranged apart from each other. It is assumed consisting of (43a), according to which, the solder (43) by configuring than the solder balls (43a), since the degree of freedom in thermal deformation of the solder (43) is increased, the heat dissipation plate (40 ) It becomes easier to adjust the overall height.

さらに、請求項に記載の発明のように、請求項に記載の半導体装置において、第1の放熱板(41)および第2の放熱板(42)ともに、はんだボール(43a)と接触する面には、はんだボール(43a)の溶融時に個々のはんだボール(43a)の位置を規定するための領域が設けられているものにすれば、複数個のはんだボール(43a)のそれぞれを、当該はんだボール(43a)の溶融時に適切に位置決めすることができる。 Further, as in the invention described in claim 3 , in the semiconductor device described in claim 2 , both the first heat radiating plate (41) and the second heat radiating plate (42) are in contact with the solder balls (43a). If the surface is provided with a region for defining the position of each solder ball (43a) when the solder ball (43a) is melted, each of the plurality of solder balls (43a) When the solder ball (43a) is melted, it can be properly positioned.

また、請求項4に記載の発明では、基板(10)の一面上にバンプ(30)を介して半導体素子(20)を搭載し、半導体素子(20)における基板(10)側の一面に放熱板(40)を設けるとともに、半導体素子(20)の一面と基板(10)の一面との間にアンダーフィル(60)を充填してなる半導体装置において、基板(10)には基板(10)の一面から他面へ貫通し、一面側放熱板(40)よりも大きな貫通穴(11)が設けられており、放熱板(40)は貫通穴(11)に対して貫通穴(11)の内面と隙間を有した状態で挿入されるとともに、基板(10)の他面より突出しており、放熱板(40)と貫通穴(11)の内面との隙間は、アンダーフィル(60)が注入される注入口(12)として構成され、この注入口(12)を介して、基板(10)の一面と半導体素子(20)の一面との間にアンダーフィル(60)が充填されており、放熱板(40)は、半導体素子(20)側から第1の放熱板(41)、第2の放熱板(42)が、はんだ(43)を介して重ね合わされた構成よりなり、第1の放熱板(41)と第2の放熱板(42)とでは、その平面サイズが異なるものであり、当該両放熱板(41、42)のうち平面サイズの大きい方におけるはんだ(43)と接触する面には、はんだ(43)の溶融時に溶融したはんだ(43)を介して当該平面サイズの大きい方に対し平面サイズの小さい方の位置を規定するための領域が設けられていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, the semiconductor element (20) is mounted on one surface of the substrate (10) via the bump (30), and heat is dissipated on one surface of the semiconductor element (20) on the substrate (10) side. In a semiconductor device in which a plate (40) is provided and an underfill (60) is filled between one surface of a semiconductor element (20) and one surface of a substrate (10), the substrate (10) includes a substrate (10). A through-hole (11) larger than the one-surface side heat sink (40) is provided from one surface to the other surface, and the heat sink (40) is formed between the through-hole (11) and the through-hole (11). It is inserted with a gap from the inner surface and protrudes from the other surface of the substrate (10), and the underfill (60) is injected into the gap between the heat sink (40) and the inner surface of the through hole (11). This inlet (12) is configured as this inlet (12) 2), an underfill (60) is filled between one surface of the substrate (10) and one surface of the semiconductor element (20), and the heat radiating plate (40) is formed from the semiconductor element (20) side. 1 heat sink (41) and 2nd heat sink (42) consist of the structure piled up via the solder (43), 1st heat sink (41), 2nd heat sink (42), Then, the plane sizes thereof are different, and the surface of the heat radiating plates (41, 42) that comes into contact with the solder (43) on the larger one of the plane sizes is melted when the solder (43) is melted ( 43), an area for defining the position of the smaller plane size with respect to the larger plane size is provided.

それによれば、はんだ(43)の溶融時にて溶融したはんだ(43)のセルフアライメントにより、平面サイズの異なる両放熱板(41、42)を、適切に位置決めすることができる。   According to this, both the radiator plates (41, 42) having different plane sizes can be appropriately positioned by self-alignment of the solder (43) melted when the solder (43) is melted.

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each means described in the claim and this column is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.

(a)は本発明の第1実施形態に係る半導体装置の概略断面図であり、(b)は(a)中のA矢視の部分平面図である。(A) is a schematic sectional drawing of the semiconductor device which concerns on 1st Embodiment of this invention, (b) is a fragmentary top view of A arrow in (a). 第1実施形態の半導体装置の製造方法におけるアンダーフィルの充填工程を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the filling process of the underfill in the manufacturing method of the semiconductor device of 1st Embodiment. 本発明の第2実施形態に係る半導体装置の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the semiconductor device which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係る半導体装置の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the semiconductor device which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態に係る半導体装置の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the semiconductor device which concerns on 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5実施形態に係る半導体装置の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the semiconductor device which concerns on 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6実施形態に係る半導体装置の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the semiconductor device which concerns on 6th Embodiment of this invention. 本発明の第7実施形態に係る半導体装置の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the semiconductor device which concerns on 7th Embodiment of this invention.

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other are given the same reference numerals in the drawings in order to simplify the description.

(第1実施形態)
図1(a)は、本発明の第1実施形態に係る半導体装置の概略断面構成を示す図であり、図1(b)は、図1(a)中の矢印A方向から見たときの部分平面図である。
(First embodiment)
FIG. 1A is a diagram showing a schematic cross-sectional configuration of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a view as seen from the direction of arrow A in FIG. It is a partial top view.

本実施形態の半導体装置は、大きくは、基板10と、バンプ30を介して一面を基板10の一面に対向させた状態で基板10の一面上に搭載された半導体素子20と、半導体素子20の一面のうちバンプ30以外の部位に接続された一面側放熱板40と、半導体素子20の他面に接続された他面側放熱板50と、半導体素子20の一面と基板10の一面との間にて、バンプ30および一面側放熱板40以外の部位に充填されたアンダーフィル60とを備えて構成されている。   The semiconductor device of the present embodiment is broadly divided into a substrate 10, a semiconductor element 20 mounted on one surface of the substrate 10 with one surface facing the one surface of the substrate 10 via the bumps 30, and the semiconductor element 20. Between one surface side heat sink 40 connected to a part other than the bump 30 in one surface, the other surface side heat sink 50 connected to the other surface of the semiconductor element 20, and between one surface of the semiconductor element 20 and one surface of the substrate 10. The underfill 60 filled in the parts other than the bumps 30 and the one-surface-side heat radiation plate 40 is configured.

基板10は、本半導体装置をマザーボードなどの外部の部材に搭載するときに、半導体素子20のインターポーザとして機能するものであり、たとえばセラミック基板、プリント基板、ガラスエポキシ基板などが挙げられる。   The substrate 10 functions as an interposer of the semiconductor element 20 when the semiconductor device is mounted on an external member such as a mother board, and examples thereof include a ceramic substrate, a printed substrate, and a glass epoxy substrate.

半導体素子20は、基板10の一面上にフリップチップ接合することのできるものであり、一般的な半導体プロセスにより形成されるICチップなどである。また、バンプ30は、半導体素子20の周辺部寄りに設けられており、はんだや金、Cuなど一般的なフリップチップ接合に用いられるバンプよりなる。   The semiconductor element 20 can be flip-chip bonded on one surface of the substrate 10 and is an IC chip formed by a general semiconductor process. The bumps 30 are provided near the periphery of the semiconductor element 20 and are made of bumps used for general flip chip bonding such as solder, gold, and Cu.

また、一面側放熱板40および他面側放熱板50は、CuやFeなどの放熱性に優れた材料よりなり、それぞれ、半導体素子20の一面(図1中の下面)、半導体素子20の他面(図1中の上面)に対して、Agペーストやはんだなどの熱伝導性の接合材70を介して接合されている。   Further, the one-surface-side heat sink 40 and the other-surface heat-radiating plate 50 are made of a material having excellent heat dissipation properties such as Cu and Fe, and the other surface of the semiconductor element 20 (the lower surface in FIG. It is bonded to the surface (the upper surface in FIG. 1) via a heat conductive bonding material 70 such as Ag paste or solder.

ここで、一面側放熱板40は、半導体素子20よりも平面サイズが小さく、半導体素子20の一面においてバンプ30よりも当該一面の中央部寄りに位置している。また、他面側放熱板50は、半導体素子20よりも平面サイズが大きく、半導体素子20の他面全体を覆うように設けられている。なお、これら半導体素子20および両放熱板40、50の平面形状は、たとえば矩形状をなすものである。   Here, the one-surface-side heat radiating plate 40 has a smaller planar size than the semiconductor element 20, and is located closer to the center of the one surface than the bump 30 on one surface of the semiconductor element 20. Further, the other surface side heat dissipation plate 50 has a larger planar size than the semiconductor element 20 and is provided so as to cover the entire other surface of the semiconductor element 20. The planar shape of the semiconductor element 20 and the heat radiating plates 40 and 50 is, for example, rectangular.

また、アンダーフィル60は、一般的なアンダーフィル材料よりなり、たとえばエポキシ樹脂や、エポキシ樹脂にガラスフィラーを含有させたものなどよりなる。   The underfill 60 is made of a general underfill material, and is made of, for example, an epoxy resin or an epoxy resin containing a glass filler.

ここで、基板10のうち一面側放熱板40に対応する部位には、基板10の一面(図1中の上面)から他面(図1中の下面)へ貫通し、放熱板40よりも大きな貫通穴11が設けられている。つまり、貫通穴11の開口サイズは一面側放熱板40の平面サイズよりも大きいものである。具体的には、図1に示されるように、貫通穴11は平面矩形の一面側放熱板40よりも一回り大きい矩形開口形状の穴である。   Here, a portion of the substrate 10 corresponding to the one-surface side heat radiation plate 40 penetrates from one surface (upper surface in FIG. 1) to the other surface (lower surface in FIG. 1) and is larger than the heat radiation plate 40. A through hole 11 is provided. That is, the opening size of the through hole 11 is larger than the planar size of the one-surface side heat sink 40. Specifically, as shown in FIG. 1, the through hole 11 is a hole having a rectangular opening shape that is slightly larger than the one-surface side heat sink 40 of the planar rectangle.

そして、一面側放熱板40は貫通穴11に対して貫通穴11の内面と隙間を有した状態で挿入されるとともに、基板10の他面より突出している。具体的には、図1に示されるように、一面側放熱板40の半導体素子20の一面からの突出高さ(つまり厚さ)は、バンプ30の高さおよび基板10の厚さの合計寸法よりも大きいものとすることで、一面側放熱板40の先端を基板10の他面よりも突出させている。   The one-surface-side heat radiating plate 40 is inserted into the through hole 11 with a gap from the inner surface of the through hole 11, and protrudes from the other surface of the substrate 10. Specifically, as shown in FIG. 1, the protruding height (that is, the thickness) of the one-surface-side heat sink 40 from one surface of the semiconductor element 20 is the total dimension of the height of the bump 30 and the thickness of the substrate 10. By making it larger than this, the front end of the one-surface-side heat radiating plate 40 protrudes from the other surface of the substrate 10.

また、一面側放熱板40と貫通穴11の内面との隙間は、アンダーフィル60が注入される注入口12として構成され、この注入口12を介して、基板10の一面と半導体素子20の一面との間にアンダーフィル60が充填されている。   Further, a gap between the one-surface side heat sink 40 and the inner surface of the through hole 11 is configured as an injection port 12 into which the underfill 60 is injected, and one surface of the substrate 10 and one surface of the semiconductor element 20 through the injection port 12. Underfill 60 is filled in between.

ここでは、図1(b)に示されるように、一面側放熱板40の平面形状は矩形であり、貫通穴11はそれよりも一回り大きい矩形の開口形状であり、一面側放熱板40の平面形状における4辺すべてに上記隙間が設けられた形とされており、当該隙間としての注入口12の開口形状は、矩形額縁形状とされている。   Here, as shown in FIG. 1B, the planar shape of the one-surface-side heat radiating plate 40 is a rectangle, and the through hole 11 is a rectangular opening shape that is slightly larger than that. The gap is provided in all four sides of the planar shape, and the opening shape of the injection port 12 as the gap is a rectangular frame shape.

また、注入口12は、アンダーフィル60の塗布に使用するシリンジ1のニードル1a(後述の図2参照)が十分に入り、かつ注入口12内にてスムーズな移動ができるように、その開口サイズ、具体的には一面側放熱板40と貫通穴11の内面との隙間の幅等が設定されている。   Also, the inlet 12 has an opening size so that a needle 1a (see FIG. 2 described later) of the syringe 1 used for applying the underfill 60 can sufficiently enter and can smoothly move in the inlet 12. Specifically, the width of the gap between the one-surface side heat sink 40 and the inner surface of the through hole 11 is set.

また、図1(a)に示されるように、放熱板40のうち貫通穴11内に位置する部位の側面は、基板10の一面側から他面側へ拡がるテーパ面40aとされており、当該側面と貫通穴11の内面との隙間は基板10の一面側から他面側へ向かって広くなっている。   Further, as shown in FIG. 1A, the side surface of the portion located in the through hole 11 of the heat radiating plate 40 is a tapered surface 40a extending from one surface side of the substrate 10 to the other surface side. A gap between the side surface and the inner surface of the through hole 11 becomes wider from one surface side of the substrate 10 toward the other surface side.

具体的には、一面側放熱板40は、このテーパ面40aを介して半導体素子20側の部位がそれとは反対側の部位に比べて平面サイズが大きいものとされている。なお、図1(b)では、このテーパ面の構成は図示せずに省略してある。   Specifically, the one-surface-side heat radiating plate 40 is configured such that the portion on the semiconductor element 20 side has a larger planar size than the portion on the opposite side through the tapered surface 40a. In addition, in FIG.1 (b), the structure of this taper surface is abbreviate | omitted not shown.

また、基板10の他面のうち貫通穴11の周囲には、複数個のはんだよりなるはんだバンプ80が設けられている。このはんだバンプ80によって、本半導体装置はマザーボードなどの外部の部材に対して接合され、当該外部の部材への本半導体装置の搭載が行われるようになっている。   A solder bump 80 made of a plurality of solders is provided around the through hole 11 on the other surface of the substrate 10. By this solder bump 80, the present semiconductor device is bonded to an external member such as a mother board, and the semiconductor device is mounted on the external member.

次に、本半導体装置の製造方法について、図2を参照して述べる。図2は、本半導体装置の製造方法におけるアンダーフィルの充填工程を示す概略断面図である。   Next, a method for manufacturing the semiconductor device will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an underfill filling step in the manufacturing method of the semiconductor device.

本製造方法では、半導体素子20の一面、他面に、それぞれ一面側放熱板40、他面側放熱板50を、接合材70を介して接合し、その後、バンプ30を介して半導体素子20を基板10の一面に接合する。このバンプ30を介した接合は、バンプ30の材質にもよるが、はんだ接合や超音波接合などが挙げられる。   In this manufacturing method, the one surface side heat sink 40 and the other surface side heat sink 50 are bonded to one surface and the other surface of the semiconductor element 20 via the bonding material 70, respectively, and then the semiconductor element 20 is bonded via the bump 30. Bonded to one surface of the substrate 10. The bonding via the bumps 30 may be solder bonding or ultrasonic bonding depending on the material of the bumps 30.

このとき基板10には、切削やプレスなどの穴開け加工によって、上記貫通穴11を予め設けておき、半導体素子20をバンプ30を介して基板10に搭載するとき、半導体素子20の一面に接続した一面側放熱板40を、貫通穴11の内面と隙間を有した状態で貫通穴11に対して挿入し、基板10の他面より突出させる。   At this time, the substrate 10 is provided with the through holes 11 in advance by drilling such as cutting or pressing, and when the semiconductor element 20 is mounted on the substrate 10 via the bumps 30, it is connected to one surface of the semiconductor element 20. The one-surface-side heat radiating plate 40 is inserted into the through-hole 11 with a gap from the inner surface of the through-hole 11 and protruded from the other surface of the substrate 10.

その後、図2に示されるように、一面側放熱板40と貫通穴11の内面との隙間、すなわち上記注入口12を介して、基板10の一面と半導体素子20の一面との間にアンダーフィル60を充填する。   After that, as shown in FIG. 2, an underfill is formed between one surface of the substrate 10 and one surface of the semiconductor element 20 through the gap between the one-surface side heat sink 40 and the inner surface of the through hole 11, that is, the injection port 12. 60 is filled.

具体的には、アンダーフィル60注入用のシリンジ1のニードル1aを注入口12に挿入し、ニードル1aを注入口12内にて移動させつつアンダーフィル60を吐出することにより、アンダーフィル60を注入口12から、半導体素子20と基板10との間に行き渡らせる。そして、充填完了後に、アンダーフィル60を硬化させ、基板10の他面に、はんだバンプ80を取り付ければ、本半導体装置ができあがる。   Specifically, the underfill 60 is injected by inserting the needle 1a of the syringe 1 for injecting the underfill 60 into the injection port 12, and discharging the underfill 60 while moving the needle 1a in the injection port 12. From the entrance 12, the semiconductor element 20 and the substrate 10 are distributed. Then, after the filling is completed, the underfill 60 is cured and the solder bumps 80 are attached to the other surface of the substrate 10 to complete the semiconductor device.

ところで、本実施形態によれば、基板10の他面から上記隙間としての注入口12を介して一面側放熱板40の周囲部分にアンダーフィル60を注入できるので、従来のような半導体素子の端部から注入する場合に比べて、充填完了に必要なアンダーフィル60の流れる距離を短くすることができ、また、一面側放熱板40の周囲にてアンダーフィル60が空気を巻き込むのを極力抑制できる。よって、本実施形態によれば、アンダーフィル60内のボイド発生を極力防止することができる。   By the way, according to the present embodiment, since the underfill 60 can be injected from the other surface of the substrate 10 to the peripheral portion of the one-side heat sink 40 through the injection port 12 as the gap, the end of the conventional semiconductor element is provided. Compared with the case of injecting from the part, the distance through which the underfill 60 necessary for completion of filling can be shortened, and the underfill 60 can be restrained from entraining air around the one-side heat sink 40 as much as possible. . Therefore, according to the present embodiment, generation of voids in the underfill 60 can be prevented as much as possible.

また、本半導体装置を基板10の他面側にて、マザーボードなどの外部の部材に対してはんだバンプ80を介してはんだ付け実装する場合、当該はんだバンプ80の高さの分、当該外部の部材と基板10との間に隙間が生じるが、この場合でも、本半導体装置では、基板10の他面より一面側放熱板40を突出させているので、この突出部分にて一面側放熱板40と外部の部材との接続が適切に行える。   Further, when the semiconductor device is soldered and mounted on the other surface side of the substrate 10 to an external member such as a mother board via the solder bumps 80, the external member is increased by the height of the solder bump 80. Even in this case, in this semiconductor device, since the one surface side heat radiating plate 40 protrudes from the other surface of the substrate 10, the protruding portion is connected to the one surface side heat radiating plate 40. Connection with an external member can be performed appropriately.

ここで、この一面側放熱板40と外部の部材との接続は、典型的には、はんだ付けにより行う。こうして、半導体装置に発生した熱については、一面側放熱板40から外部の部材へ適切に放熱が行えるようになる。   Here, the connection between the one-surface-side heat sink 40 and an external member is typically performed by soldering. Thus, the heat generated in the semiconductor device can be appropriately radiated from the one-surface-side heat radiating plate 40 to an external member.

また、上述したが、本実施形態では、一面側放熱板40の側面を上記テーパ面40aとすることで、そのテーパ面40aと貫通穴11の内面との隙間も基板10の一面側から他面側に向かって広くなるようにしている。   In addition, as described above, in the present embodiment, the side surface of the one-surface-side heat radiating plate 40 is the tapered surface 40a, so that the gap between the tapered surface 40a and the inner surface of the through hole 11 is also changed from the one surface side to the other surface. It is getting wider toward the side.

そのため、上記アンダーフィル60の充填工程において、上記ニードル1aが挿入しやすく、また注入口12内でのニードル1aの移動もスムーズになる。つまり、上記注入口12としての当該隙間にて基板10の他面側から、アンダーフィル60を注入しやすくなる。   Therefore, in the filling process of the underfill 60, the needle 1a is easily inserted, and the movement of the needle 1a in the injection port 12 is smooth. That is, it becomes easy to inject the underfill 60 from the other surface side of the substrate 10 in the gap as the injection port 12.

また、アンダーフィル60の充填について、さらに述べると、上記注入口12からのアンダーフィル60の注入は、上記図1(b)における平面矩形の一面側放熱板40における4辺のどの辺から行ってもよい。ここで、注入方式としては、当該一面側放熱板40における4辺について、1辺のみからの注入(いわゆる1辺塗布)、2辺のみからの注入(いわゆる2辺塗布)、3辺のみからの注入(いわゆる3辺塗布)、4辺全部からの注入(いわゆる4辺塗布)が考えられるが、本実施形態では、どの方式でもかまわない。   Further, the filling of the underfill 60 will be further described. The injection of the underfill 60 from the injection port 12 is performed from any of the four sides of the one-surface side radiator plate 40 in the plane rectangle in FIG. Also good. Here, as an injection method, about four sides in the one-surface side heat sink 40, injection from only one side (so-called one-side application), injection from only two sides (so-called two-side application), and from only three sides Injection (so-called three-side coating) and injection from all four sides (so-called four-side coating) can be considered, but any method may be used in this embodiment.

4辺塗布は1辺、2辺、3辺塗布に比べて、アンダーフィル60を充填するためのアンダーフィル60の移動量を少なくできるという点では、アンダーフィル60の塗布方式としては有用である。しかし、従来のような半導体素子の端部からの充填方法では、4辺塗布を行うと空気の逃げ道が無くなり、空気を閉じ込めてしまうため適用できなかった。   The four-side coating is useful as a coating method for the underfill 60 in that the amount of movement of the underfill 60 for filling the underfill 60 can be reduced compared to the one-side, two-side, and three-side coating. However, the conventional filling method from the end of the semiconductor element cannot be applied because four-side coating eliminates air escape and traps air.

しかし、本実施形態の半導体装置あれば、基板10の他面の注入口12からアンダーフィル60の注入を行っているので、たとえ4辺塗布を行ったとしても、半導体素子20の端部側に空気の逃げ道があるため、よりボイドの少ないアンダーフィル60の充填が可能となる。   However, in the semiconductor device of this embodiment, since the underfill 60 is injected from the injection port 12 on the other surface of the substrate 10, even if four sides are applied, the end of the semiconductor element 20 is formed. Since there is an air escape path, the underfill 60 with less voids can be filled.

なお、本実施形態では、一面側放熱板40は、上記テーパ面40aを有することで、突出方向と直交する方向の断面積が部分的に異なる放熱板であったが、突出方向の断面積が全体で同一の放熱板、すなわち一面側放熱板40はたとえば側面全体がストレートな角柱や円柱であってもよい。   In the present embodiment, the one-surface-side heat radiating plate 40 has the tapered surface 40a, so that the cross-sectional area in the direction orthogonal to the projecting direction is partially different, but the cross-sectional area in the projecting direction is different. The same heat radiating plate as a whole, that is, the one-surface-side heat radiating plate 40 may be, for example, a prism or a cylinder whose entire side surface is straight.

(第2実施形態)
図3は、本発明の第2実施形態に係る半導体装置の概略断面構成を示す図である。本実施形態は、上記第1実施形態に比べて、一面側放熱板40を2段重ねの構成としたことが相違するものであり、ここでは、その相違点を中心に述べることとする。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a diagram showing a schematic cross-sectional configuration of a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention. The present embodiment is different from the first embodiment in that the one-side heat radiating plate 40 has a two-tiered structure, and here, the difference will be mainly described.

図3に示されるように、本実施形態の半導体装置では、一面側放熱板40は、半導体素子20側から基板10の他面より突出する部位側に向かって、第1の放熱板41、第2の放熱板42が、はんだ43を介して重ね合わされ接合された構成よりなる。   As shown in FIG. 3, in the semiconductor device according to the present embodiment, the one-surface-side heat dissipation plate 40 has a first heat-dissipation plate 41, a first heat-dissipation plate 41, and a first heat-dissipation plate 41. The two heat radiating plates 42 are superposed and joined via the solder 43.

ここでは、貫通穴11内部に位置する第1の放熱板41の側面に上記同様のテーパ面40aが形成されており、そのテーパ面40aによるアンダーフィル60の注入性向上の効果は、上記第1実施形態と同様である。また、一面側放熱板40のうち基板10の他面より突出する部分を構成する第2の放熱板42は、第1の放熱板41よりも平面サイズが小さいものとされている。   Here, a tapered surface 40a similar to the above is formed on the side surface of the first heat radiating plate 41 located inside the through hole 11, and the effect of improving the injectability of the underfill 60 by the tapered surface 40a is the above described first. This is the same as the embodiment. In addition, the second heat radiating plate 42 that constitutes a portion of the one-surface side heat radiating plate 40 that protrudes from the other surface of the substrate 10 has a smaller planar size than the first heat radiating plate 41.

このような半導体装置を製造する場合、たとえば予め第1の放熱板41と第2の放熱板42とをはんだ43を介して接合・一体化して一面側放熱板40を形成した後、これを半導体素子20に接合すればよい。それ以外は、上記第1実施形態と同様の製造方法により、本実施形態の半導体装置が製造される。   When manufacturing such a semiconductor device, for example, the first heat radiation plate 41 and the second heat radiation plate 42 are previously joined and integrated via solder 43 to form the one-surface-side heat radiation plate 40, and then this is used as a semiconductor. What is necessary is just to join to the element 20. Other than that, the semiconductor device of this embodiment is manufactured by the same manufacturing method as that of the first embodiment.

ところで、上記第1実施形態の半導体装置では、一面側放熱板40は単一の部材より構成されていた。そのため、同半導体装置を基板10の他面側にて、外部の部材に対してはんだバンプ80を介してはんだ付けする場合において、一面側放熱板40を外部の部材にはんだ付けするとき、一面側放熱板40やはんだバンプ80の較差やはんだバンプ80の潰れ具合によって、一面側放熱板40が高すぎて、つっかえ棒のようになり、はんだバンプ80の接合ができなかったり、低すぎて一面側放熱板40を外部の部材にはんだ付け出来なかったりなどの不具合が発生する恐れがある。   By the way, in the semiconductor device of the said 1st Embodiment, the one surface side heat sink 40 was comprised from the single member. Therefore, in the case where the semiconductor device is soldered to the external member on the other surface side of the substrate 10 via the solder bumps 80, when the one-surface side heat sink 40 is soldered to the external member, the one-surface side Due to the difference between the heat sink 40 and the solder bump 80 or the collapse of the solder bump 80, the one side heat sink 40 becomes too high and becomes like a stick, and the solder bump 80 cannot be joined, or it is too low and one side There is a risk that problems such as failure to solder the heat sink 40 to an external member may occur.

このような不具合に対しては、はんだバンプ80の高さ、一面側放熱板40の高さ、接合材70の厚み等を管理していけば、回避されるが、高精度な寸法管理が必要となってくる。   Such problems can be avoided by managing the height of the solder bumps 80, the height of the one-side heat sink 40, the thickness of the bonding material 70, etc., but highly accurate dimensional management is required. It becomes.

それに対して、本実施形態によれば、一面側放熱板40を上記はんだ43を介した2段重ねの構成としているので、一面側放熱板40の突出先端部を外部の部材に、はんだ付けするときに、第1の放熱板41と第2の放熱板42との間のはんだ43が、当該はんだ付け時のリフローの熱によって溶融もしくは軟化して変形するので、一面側放熱板40全体の高さが調整される。   On the other hand, according to the present embodiment, the one-surface-side heat radiating plate 40 is configured in a two-layered manner with the solder 43 interposed therebetween, so that the protruding tip portion of the one-surface-side heat radiating plate 40 is soldered to an external member. Sometimes, the solder 43 between the first heat radiating plate 41 and the second heat radiating plate 42 is deformed by melting or softening due to the heat of reflow at the time of soldering. Is adjusted.

つまり、本実施形態によれば、本半導体装置を基板10の他面側にて、マザーボードなどの外部の部材に対してはんだバンプ80を介して実装する場合において、基板10の他面より突出する一面側放熱板40を当該外部の部材にはんだ付けするとき、上記した高精度な寸法管理を行うことなく、当該はんだ付けを適切に行える。   That is, according to the present embodiment, when the semiconductor device is mounted on the other surface side of the substrate 10 to an external member such as a mother board via the solder bumps 80, the semiconductor device protrudes from the other surface of the substrate 10. When soldering the one-surface-side heat radiating plate 40 to the external member, the soldering can be appropriately performed without performing the above-described highly accurate dimensional management.

(第3実施形態)
図4は、本発明の第3実施形態に係る半導体装置の概略断面構成を示す図である。本実施形態は、上記第3実施形態において、一面側放熱板40における両放熱板41、42の間のはんだ43の構成を変形したところが相違するものであり、ここでは、その相違点を中心に述べることとする。
(Third embodiment)
FIG. 4 is a diagram showing a schematic cross-sectional configuration of a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention. The present embodiment is different from the third embodiment in that the configuration of the solder 43 between the heat radiating plates 41, 42 in the one-surface-side heat radiating plate 40 is modified. Here, the difference is mainly described. Let's say.

上記第2実施形態では、一面側放熱板40における両放熱板41、42の間のはんだ43によって、上述したように、一面側放熱板40の高さ調整を行ったが、その高さの調節幅は、当該はんだ43の量で決まる。このはんだ43の量が多いほど、高さの調整能力は高いが、多すぎると、当該はんだ43がはみ出してブリッジ等の不良が発生する恐れがある。そこで、本実施形態では、当該高さ調節幅が大きい場合に好適なはんだ43の構成を提供する。   In the second embodiment, as described above, the height adjustment of the one-surface-side heat radiating plate 40 is performed by the solder 43 between the two heat-radiating plates 41, 42 in the one-surface-side heat radiating plate 40. The width is determined by the amount of the solder 43. As the amount of the solder 43 is increased, the height adjustment capability is higher. However, if the amount is too large, the solder 43 may protrude and a defect such as a bridge may occur. Therefore, in the present embodiment, a configuration of the solder 43 that is suitable when the height adjustment width is large is provided.

図4に示されるように、本半導体装置では、一面側放熱板40のうち基板10の他面より突出する部分を構成する第2の放熱板42は、半導体素子20側の第1の放熱板41よりも平面サイズが小さいものとされている。   As shown in FIG. 4, in the present semiconductor device, the second heat radiating plate 42 that constitutes a portion of the one-surface-side heat radiating plate 40 that protrudes from the other surface of the substrate 10 is the first heat radiating plate on the semiconductor element 20 side. The plane size is smaller than 41.

そして、この一面側放熱板40において両放熱板41、42の間のはんだ43は、互いに離間して配置された複数個のはんだボール43aにより構成されたものである。それによれば、当該両放熱板41、42の間に単一層のはんだ43を介在させる上記第2実施形態に比べて、個々のはんだボール43aが大きく熱変形することが可能なため、上記高さ調節幅も大きくなる。   The solder 43 between the heat radiating plates 41 and 42 in the one-surface side heat radiating plate 40 is constituted by a plurality of solder balls 43a that are spaced apart from each other. According to this, since the individual solder balls 43a can be largely thermally deformed as compared with the second embodiment in which the single layer solder 43 is interposed between the heat radiating plates 41 and 42, the height is increased. The adjustment range is also increased.

また、このようなはんだボール43aを配置するためには、通常のCu等よりなる放熱板41、42では、はんだボール43aがリフロー時に濡れ広がってしまい、その高さを維持することができなくなる。   Further, in order to dispose such solder balls 43a, in the heat sinks 41 and 42 made of ordinary Cu or the like, the solder balls 43a spread out during reflow, and the height cannot be maintained.

そこで、本実施形態では、第1の放熱板41および第2の放熱板42ともに、はんだボール43aと接触する面に、はんだボール43aの溶融時に個々のはんだボール43aの位置を規定するための領域を設けている。以下、この領域を、はんだボール位置規定領域ということとする。   Therefore, in the present embodiment, both the first heat radiating plate 41 and the second heat radiating plate 42 are regions for defining the positions of the individual solder balls 43a on the surface in contact with the solder balls 43a when the solder balls 43a are melted. Is provided. Hereinafter, this region is referred to as a solder ball position defining region.

具体的には、このはんだボール位置規定領域は、はんだボール43aの溶融時に溶融したはんだボール43aのセルフアライメントにより、はんだボール43a自身の位置を規定する領域である。   Specifically, this solder ball position defining region is a region that defines the position of the solder ball 43a itself by self-alignment of the solder ball 43a melted when the solder ball 43a is melted.

本実施形態では、各放熱板41、42におけるはんだボール43aとの接触面には、当該接触面のうちはんだボール43aが位置する領域以外の領域に、レジスト44が設けられ、このレジスト44が設けられていない領域が、はんだボール43aの位置を規定するための領域として構成されている。   In the present embodiment, a resist 44 is provided on a contact surface of each heat radiating plate 41, 42 with the solder ball 43 a in a region other than the region where the solder ball 43 a is located on the contact surface. The area not formed is configured as an area for defining the position of the solder ball 43a.

このレジスト44は、たとえばフォトリソグラフ法などにより形成された感光性のポリイミドやポリアクリルなどの樹脂よりなる膜であり、放熱板41、42を構成するCuなどの金属よりもはんだ濡れ性の小さいものである。つまり、このレジスト44で囲まれているはんだボール位置規定領域は、当該領域の周囲のレジスト領域よりも、はんだ濡れ性の大きい領域として構成されている。   The resist 44 is a film made of a resin such as photosensitive polyimide or polyacryl formed by, for example, a photolithographic method, and has a lower solder wettability than a metal such as Cu constituting the heat sinks 41 and 42. It is. That is, the solder ball position defining region surrounded by the resist 44 is configured as a region having higher solder wettability than the resist region around the region.

これにより、はんだボール43aの溶融時に、溶融したはんだボール43aの表面張力が作用して、はんだボール43aが狙いの位置、つまり、当該はんだボール位置規定領域に収まるのである。こうして、複数個のはんだボール43aのそれぞれが、その溶融時に適切に位置決めされるのである。   Thereby, when the solder ball 43a is melted, the surface tension of the melted solder ball 43a acts, so that the solder ball 43a fits in the target position, that is, the solder ball position defining region. In this way, each of the plurality of solder balls 43a is appropriately positioned at the time of melting.

具体的に、本実施形態の半導体装置を製造する場合、一面側放熱板40となる両放熱板41、42のはんだボール43aと接する面に、上記レジスト44によりはんだボール位置規定領域を形成し、その後、両放熱板41、42のうちいずれか一方の放熱板における当該領域にはんだボール43aを配置し、その後、はんだボール43aを介して、当該両放熱板41、42を接合すればよい。このときに、上記セルフアライメントによるはんだボール43aの位置決めが行われる。   Specifically, when manufacturing the semiconductor device according to the present embodiment, the solder ball position defining region is formed by the resist 44 on the surface of the heat radiating plates 41 and 42 to be the one surface side heat radiating plate 40 in contact with the solder balls 43a. Thereafter, the solder balls 43a may be disposed in the region of either one of the heat sinks 41 and 42, and then both the heat sinks 41 and 42 may be joined via the solder balls 43a. At this time, the solder balls 43a are positioned by the self-alignment.

(第4実施形態)
図5は、本発明の第4実施形態に係る半導体装置の概略断面構成を示す図である。本実施形態は、上記第2実施形態と同様に、一面側放熱板40を、第1の放熱板41、第2の放熱板42が、はんだ43を介して重ね合わされ接合された2段重ねの構成としたものであるが、さらに、一面側放熱板40について一部変形したところが相違するものである。以下、この相違点を中心に述べる。
(Fourth embodiment)
FIG. 5 is a diagram showing a schematic cross-sectional configuration of a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention. In the present embodiment, similar to the second embodiment, the one-surface side heat radiating plate 40 is overlapped with the first heat radiating plate 41 and the second heat radiating plate 42 via the solder 43 and joined. Although it is set as a structure, the place which partially deformed about the one surface side heat sink 40 is different. Hereinafter, this difference will be mainly described.

図5に示されるように、一面側放熱板40においては、第1の放熱板41と第2の放熱板42とでは、その平面サイズが異なるものとしている。ここでは、一面側放熱板40は、半導体素子20側の第1の放熱板41が平面サイズが小さく、半導体素子20とは反対側の第2の放熱板42が平面サイズが大きいものとしている。   As shown in FIG. 5, in the one-side heat radiating plate 40, the first heat radiating plate 41 and the second heat radiating plate 42 have different plane sizes. Here, in the one-surface side heat sink 40, the first heat sink 41 on the semiconductor element 20 side has a small planar size, and the second heat sink 42 on the opposite side to the semiconductor element 20 has a large planar size.

この場合、一面側放熱板40のうち基板10の他面より突出し外部の部材と接合される部位である第2の放熱板42が大きいので、外部の部材との接合面積を大きくして放熱性を向上させるという面で効果的である。   In this case, since the second heat radiating plate 42 that protrudes from the other surface of the substrate 10 and is joined to an external member is large in the one-surface side heat radiating plate 40, the area of joint with the external member is increased to increase heat dissipation. It is effective in terms of improving

そして、これら第1および第2の両放熱板41、42のうち平面サイズの大きい方である第2の放熱板42におけるはんだ43と接触する面には、はんだ43の溶融時に溶融したはんだ43を介して第2の放熱板42に対して、平面サイズの小さい方の第1の放熱板41の位置を規定するための領域が設けられている。以下、この領域を放熱板位置規定領域ということとする。   And the solder 43 which melted at the time of melting of the solder 43 is applied to the surface of the second heat radiating plate 42 which is the larger one of the first and second heat radiating plates 41, 42 in contact with the solder 43. A region for defining the position of the first heat radiating plate 41 having a smaller planar size is provided with respect to the second heat radiating plate 42. Hereinafter, this region is referred to as a heat sink position defining region.

具体的には、この放熱板位置規定領域は、はんだ43の溶融時に溶融したはんだ43のセルフアライメントにより、両放熱板41、42の相対位置を規定する領域である。本実施形態では、平面サイズの大きい方の第2の放熱板42におけるはんだ43との接触面には、当該接触面のうちはんだ43が位置する領域以外の領域に、レジスト44が設けられており、このレジスト44が設けられていない領域が、放熱板位置規定領域として構成されている。   Specifically, this heat sink position defining region is a region that defines the relative positions of both heat sinks 41 and 42 by self-alignment of the solder 43 melted when the solder 43 is melted. In the present embodiment, a resist 44 is provided on the contact surface with the solder 43 in the second heat radiating plate 42 having a larger planar size in a region other than the region where the solder 43 is located on the contact surface. The region where the resist 44 is not provided is configured as a heat sink position defining region.

このレジスト44は、たとえば上記図4のレジスト44と同様の材質のものであり、当該放熱板位置規定領域は、当該領域の周囲のレジスト領域よりも、はんだ濡れ性の大きい領域として構成されている。そして、はんだ43の溶融時に、溶融したはんだ43の表面張力が作用して、はんだ43を介して第1の放熱板41が狙いの位置、つまり、当該放熱板位置規定領域に収まるのである。   The resist 44 is made of, for example, the same material as the resist 44 shown in FIG. 4, and the heat sink position defining region is configured as a region having higher solder wettability than the resist region around the region. . When the solder 43 is melted, the surface tension of the melted solder 43 acts, and the first heat radiating plate 41 falls within the target position, that is, the heat radiating plate position defining region via the solder 43.

また、本実施形態の場合、平面サイズが小さく半導体素子20側に位置する第1の放熱板41と貫通穴11との隙間がアンダーフィルを注入するための注入口12として構成されている。   In the case of the present embodiment, the gap between the first heat radiating plate 41 and the through hole 11 having a small planar size and located on the semiconductor element 20 side is configured as an inlet 12 for injecting underfill.

そして、この場合、第1の放熱板41を半導体素子20の一面に接合した状態で、第1の放熱板41を基板10の貫通穴11に挿入しつつ、半導体素子20を基板10の一面に搭載、接合した後、その状態で、第1の放熱板41と貫通穴11の内面との隙間からアンダーフィル60を注入することで、アンダーフィル60の充填を行う。   In this case, the semiconductor element 20 is placed on one surface of the substrate 10 while the first heat sink 41 is inserted into the through hole 11 of the substrate 10 in a state where the first heat sink 41 is bonded to the one surface of the semiconductor element 20. After mounting and joining, the underfill 60 is filled by injecting the underfill 60 from the gap between the first heat radiation plate 41 and the inner surface of the through hole 11 in that state.

そして、当該充填完了後に、第1の放熱板41に対して第2の放熱板42をはんだ43を介して接合する。このとき、上記した放熱板位置規定領域を設けているから、はんだ43の溶融時にて溶融したはんだ43のセルフアライメントにより、平面サイズの異なる両放熱板41、42が、適切に位置決めされる。   Then, after the filling is completed, the second heat radiating plate 42 is joined to the first heat radiating plate 41 via the solder 43. At this time, since the heat radiating plate position defining region is provided, both the heat radiating plates 41 and 42 having different plane sizes are appropriately positioned by self-alignment of the molten solder 43 when the solder 43 is melted.

なお、本実施形態では、第1の放熱板41と第2の放熱板42とをはんだ接合した後であっても、上記注入口12からアンダーフィル60を充填できるのであれば、当該充填を両放熱板41、42のはんだ接合の後に行ってもよい。   In this embodiment, even if the first heat radiating plate 41 and the second heat radiating plate 42 are solder-bonded, if the underfill 60 can be filled from the inlet 12, the filling is performed on both sides. You may carry out after soldering of the heat sinks 41 and 42.

また、図5の例では、一面側放熱板40は、半導体素子20側の第1の放熱板41が平面サイズが小さく、半導体素子20とは反対側の第2の放熱板42が平面サイズが大きいものであったが、これとは逆に、第1の放熱板41の方が平面サイズが大きく、第1の放熱板41におけるはんだ43との接触面に、レジスト44を設けてもよい。このようにして、第1の放熱板41に対し第2の放熱板42の位置を規定するための領域を、第1の放熱板41に形成してもよい。   Further, in the example of FIG. 5, the one-side heat radiating plate 40 has the first heat radiating plate 41 on the semiconductor element 20 side having a small planar size, and the second heat radiating plate 42 on the side opposite to the semiconductor element 20 has a planar size. On the contrary, the first heat radiating plate 41 has a larger planar size, and a resist 44 may be provided on the contact surface of the first heat radiating plate 41 with the solder 43. In this manner, an area for defining the position of the second heat radiating plate 42 with respect to the first heat radiating plate 41 may be formed in the first heat radiating plate 41.

(第5実施形態)
図6は、本発明の第5実施形態に係る半導体装置の概略断面構成を示す図である。本実施形態は、上記第4実施形態の変形であって、上記第4実施形態において、さらに、一面側放熱板40における両放熱板41、42の間のはんだ43を、互いに離間して配置された複数個のはんだボール43aにより構成したものである。
(Fifth embodiment)
FIG. 6 is a diagram showing a schematic cross-sectional configuration of a semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention. The present embodiment is a modification of the fourth embodiment. In the fourth embodiment, the solder 43 between the heat radiation plates 41 and 42 in the one-surface-side heat radiation plate 40 is further spaced apart from each other. The plurality of solder balls 43a.

それによれば、上記第3実施形態と同様に、はんだボール43aの熱変形による上記高さ調節幅の増大が図れる。また、これも上記第3実施形態と同様に、第1の放熱板41および第2の放熱板42ともに、レジスト44によって上記はんだボール位置規定領域を形成しており、それにより、はんだボール43aの適切な位置決めが成される。   According to this, as in the third embodiment, the height adjustment width can be increased by thermal deformation of the solder balls 43a. Also, as in the third embodiment, both the first heat radiating plate 41 and the second heat radiating plate 42 form the solder ball position defining region by the resist 44, whereby the solder balls 43a Proper positioning is achieved.

(第6実施形態)
図7は、本発明の第6実施形態に係る半導体装置の概略断面構成を示す図である。この図7に示される本半導体装置は、上記図1に示した半導体装置における基板10の貫通穴11の構成を変形したものであり、ここでは、この変形部分を中心に述べる。
(Sixth embodiment)
FIG. 7 is a diagram showing a schematic cross-sectional configuration of a semiconductor device according to the sixth embodiment of the present invention. The semiconductor device shown in FIG. 7 is obtained by modifying the configuration of the through hole 11 of the substrate 10 in the semiconductor device shown in FIG. 1, and here, this deformed portion will be mainly described.

図7に示されるように、本半導体装置においては、基板10の他面における貫通穴11の開口部にて、その穴11の角部を面取りしてテーパ面10aを形成したものである。この貫通穴11の開口部のテーパ面10aによって、貫通穴11の開口サイズは基板10の一面側から他面側へ拡がっている。そのため、このテーパ面10aを設けることで、その分、注入口12が広くなり、アンダーフィル60の注入が、さらに行いやすくなる。   As shown in FIG. 7, in this semiconductor device, a tapered surface 10 a is formed by chamfering a corner of the hole 11 at the opening of the through hole 11 on the other surface of the substrate 10. Due to the tapered surface 10 a of the opening of the through hole 11, the opening size of the through hole 11 is expanded from one surface side to the other surface side of the substrate 10. Therefore, by providing this tapered surface 10a, the injection port 12 becomes wider correspondingly, and the underfill 60 can be more easily injected.

なお、本実施形態は、基板10の他面における貫通穴11の開口部にテーパ面10aを設けるものであり、上記図1に示した半導体装置以外にも、上記各実施形態の半導体装置に組み合わせて適用することが可能である。   In the present embodiment, a tapered surface 10a is provided at the opening of the through hole 11 on the other surface of the substrate 10, and in addition to the semiconductor device shown in FIG. 1, the semiconductor device of each of the above embodiments is combined. It is possible to apply.

(第7実施形態)
図8は、本発明の第6実施形態に係る半導体装置の概略平面構成を示す図である。本実施形態の半導体装置における基板の他面側の平面構成を示している。
(Seventh embodiment)
FIG. 8 is a diagram showing a schematic plan configuration of a semiconductor device according to the sixth embodiment of the present invention. 3 shows a planar configuration of the other side of the substrate in the semiconductor device of the present embodiment.

図8に示されるように、本半導体装置では、一面側放熱板40において半導体素子20の一面から突出する方向に沿って延びる面、すなわち一面側放熱板40の側面に凹凸を設けたものである。この凹凸は、図8の如く、当該突出する方向とは直交する方向に凹と凸が繰り返されている形状である。   As shown in FIG. 8, in this semiconductor device, the surface of the one-side heat radiating plate 40 that extends along the direction protruding from one surface of the semiconductor element 20, that is, the side surface of the one-side heat radiating plate 40 is provided with irregularities. . As shown in FIG. 8, the unevenness has a shape in which concaves and convexes are repeated in a direction orthogonal to the protruding direction.

この側面の凹凸により、貫通穴11の内面と一面側放熱板40の側面との隙間が、特に凹部にて大きくなるので、そこから空気が逃げやすくなり、アンダーフィルの注入性が向上する。また、一面側放熱板40をマザーボードなどの外部の部材に対して、はんだ付けするとき、この凹凸を付けた分、一面側放熱板40と外部の部材との当該はんだを介した接触面積が増加するため、それによる放熱性の向上が期待できる。   Due to the unevenness on the side surface, the gap between the inner surface of the through hole 11 and the side surface of the one-side heat dissipation plate 40 is increased particularly in the concave portion, so that air easily escapes from there and the underfill injection property is improved. Further, when soldering the one-surface side heat sink 40 to an external member such as a mother board, the contact area between the one-surface side heat sink 40 and the external member through the solder is increased by the amount of the unevenness. Therefore, improvement of heat dissipation can be expected.

そして、このような一面側放熱板40の側面に凹凸を設けることは、上記各実施形態の半導体装置において、組み合わせて適用することができる。   And providing such unevenness on the side surface of the one-surface side radiator plate 40 can be applied in combination in the semiconductor device of each of the above embodiments.

(他の実施形態)
なお、上記各実施形態のうち2段重ね構成の一面側放熱板40において、第1の放熱板41と第2の放熱板42とを異種材料より構成してもよい。この場合、具体的には、第2の放熱板42をCuで構成した場合、半導体素子20と第2の放熱板42との間の第1の放熱板41を、半導体素子20を構成するSiと第2の放熱板42を構成するCuとの間の線膨張係数を有する材料により構成する。それによれば、冷熱サイクルなどで発生する応力を緩和し、信頼性の向上が期待される。
(Other embodiments)
In the above-described embodiments, the first heat radiating plate 41 and the second heat radiating plate 42 may be made of different materials in the one-surface heat radiating plate 40 having a two-tiered structure. In this case, specifically, when the second heat radiation plate 42 is made of Cu, the first heat radiation plate 41 between the semiconductor element 20 and the second heat radiation plate 42 is replaced with Si constituting the semiconductor element 20. And a material having a linear expansion coefficient between Cu and the second heat radiation plate 42. According to this, it is expected that the stress generated by the cooling cycle etc. is relaxed and the reliability is improved.

また、上記各実施形態では、半導体素子20の基板10に対向する一面に接続された一面側放熱板40、半導体素子20の一面とは反対側の他面に接続された他面側放熱板50を備える構成、つまり、半導体素子20の両面に放熱板40、50を設けた構成としたが、上記各実施形態において、一面側放熱板40のみ設けられ、他面側放熱板は省略された構成であってもよい。   Moreover, in each said embodiment, the one surface side heat sink 40 connected to the one surface facing the board | substrate 10 of the semiconductor element 20 and the other surface side heat sink 50 connected to the other surface on the opposite side to the one surface of the semiconductor element 20. In other words, in the above-described embodiments, only the one-surface-side heat dissipation plate 40 is provided, and the other-surface-side heat dissipation plate is omitted. It may be.

10 基板
11 貫通穴
12 注入口
20 半導体素子
30 バンプ
40 一面側放熱板
40a テーパ面
41 一面側放熱板の第1の放熱板
42 一面側放熱板の第2の放熱板
43 一面側放熱板のはんだ
43a はんだボール
60 アンダーフィル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Board | substrate 11 Through-hole 12 Inlet 20 Semiconductor element 30 Bump 40 One surface side heat sink 40a Tapered surface 41 1st heat sink of one surface side heat sink 42 Second heat sink of one surface side heat sink 43 Solder of one surface side heat sink 43a Solder ball 60 Underfill

Claims (4)

基板(10)と、
一面をバンプ(30)を介して前記基板(10)の一面に対向させた状態で前記基板(10)の一面上に搭載された半導体素子(20)と、
前記半導体素子(20)の一面のうち前記バンプ(30)以外の部位に接続された放熱板(40)と、
前記半導体素子(20)の一面と前記基板(10)の一面との間にて、前記バンプ(30)および前記放熱板(40)以外の部位に充填されたアンダーフィル(60)とを備える半導体装置において、
前記基板(10)には前記基板(10)の一面から他面へ貫通し、前記放熱板(40)よりも大きな貫通穴(11)が設けられており、
前記放熱板(40)は前記貫通穴(11)に対して前記貫通穴(11)の内面と隙間を有した状態で挿入されるとともに、前記基板(10)の他面より突出しており、
前記放熱板(40)と前記貫通穴(11)の内面との隙間は、前記アンダーフィル(60)が注入される注入口(12)として構成され、この注入口(12)を介して、前記基板(10)の一面と前記半導体素子(20)の一面との間に前記アンダーフィル(60)が充填されており、
前記放熱板(40)のうち前記貫通穴(11)内に位置する部位の側面は、前記基板(10)の一面側から他面側へ拡がるテーパ面(40a)とされており、当該側面と前記貫通穴(11)の内面との隙間は前記基板(10)の一面側から他面側へ向かって広くなっていることを特徴とする半導体装置。
A substrate (10);
A semiconductor element (20) mounted on one surface of the substrate (10) with one surface opposed to one surface of the substrate (10) via a bump (30);
A heat sink (40) connected to a portion of the one surface of the semiconductor element (20) other than the bump (30);
A semiconductor comprising an underfill (60) filled in a portion other than the bump (30) and the heat sink (40) between one surface of the semiconductor element (20) and one surface of the substrate (10). In the device
The substrate (10) penetrates from one surface of the substrate (10) to the other surface, and has a through hole (11) larger than the heat sink (40),
The heat sink (40) is inserted into the through hole (11) in a state having a gap with the inner surface of the through hole (11), and protrudes from the other surface of the substrate (10),
A gap between the heat radiating plate (40) and the inner surface of the through hole (11) is configured as an inlet (12) into which the underfill (60) is injected, and through the inlet (12), the gap The underfill (60) is filled between one surface of the substrate (10) and one surface of the semiconductor element (20) ,
The side surface of the part located in the through hole (11) of the heat radiating plate (40) is a tapered surface (40a) extending from the one surface side to the other surface side of the substrate (10). A gap between the through hole (11) and the inner surface widens from one side of the substrate (10) toward the other side .
基板(10)と、
一面をバンプ(30)を介して前記基板(10)の一面に対向させた状態で前記基板(10)の一面上に搭載された半導体素子(20)と、
前記半導体素子(20)の一面のうち前記バンプ(30)以外の部位に接続された放熱板(40)と、
前記半導体素子(20)の一面と前記基板(10)の一面との間にて前記バンプ(30)および前記放熱板(40)以外の部位に充填されたアンダーフィル(60)とを備える半導体装置において、
前記基板(10)には前記基板(10)の一面から他面へ貫通し、前記一面側放熱板(40)よりも大きな貫通穴(11)が設けられており、
前記放熱板(40)は前記貫通穴(11)に対して前記貫通穴(11)の内面と隙間を有した状態で挿入されるとともに、前記基板(10)の他面より突出しており、
前記放熱板(40)と前記貫通穴(11)の内面との隙間は、前記アンダーフィル(60)が注入される注入口(12)として構成され、この注入口(12)を介して、前記基板(10)の一面と前記半導体素子(20)の一面との間にアンダーフィル(60)が充填されており、
前記放熱板(40)は、前記半導体素子(20)側から第1の放熱板(41)、第2の放熱板(42)が、はんだ(43)を介して重ね合わされた構成よりなり、
前記放熱板(40)において前記第1の放熱板(41)と前記第2の放熱板(42)との間の前記はんだ(43)は、互いに離間して配置された複数個のはんだボール(43a)よりなることを特徴とする半導体装置。
A substrate (10);
A semiconductor element (20) mounted on one surface of the substrate (10) with one surface opposed to one surface of the substrate (10) via a bump (30);
A heat sink (40) connected to a portion of the one surface of the semiconductor element (20) other than the bump (30);
A semiconductor device comprising an underfill (60) filled in a portion other than the bump (30) and the heat sink (40) between one surface of the semiconductor element (20) and one surface of the substrate (10). In
The substrate (10) is provided with a through hole (11) that penetrates from one surface of the substrate (10) to the other surface and is larger than the one-surface-side heat sink (40),
The heat sink (40) is inserted into the through hole (11) in a state having a gap with the inner surface of the through hole (11), and protrudes from the other surface of the substrate (10),
A gap between the heat radiating plate (40) and the inner surface of the through hole (11) is configured as an inlet (12) into which the underfill (60) is injected, and through the inlet (12), the gap An underfill (60) is filled between one surface of the substrate (10) and one surface of the semiconductor element (20),
Said radiating plate (40), said first radiator plate from the semiconductor element (20) side (41), a second heat radiating plate (42) is Ri Na from structure superimposed via a solder (43),
In the heat radiating plate (40), the solder (43) between the first heat radiating plate (41) and the second heat radiating plate (42) is a plurality of solder balls ( 43a) . A semiconductor device comprising:
前記第1の放熱板(41)および前記第2の放熱板(42)ともに、前記はんだボール(43a)と接触する面には、前記はんだボール(43a)の溶融時に個々の前記はんだボール(43a)の位置を規定するための領域が設けられていることを特徴とする請求項に記載の半導体装置。 Both the first heat radiating plate (41) and the second heat radiating plate (42) are in contact with the solder balls (43a) on the surfaces of the individual solder balls (43a) when the solder balls (43a) are melted. 3. The semiconductor device according to claim 2 , further comprising a region for defining a position of (). 基板(10)と、
一面をバンプ(30)を介して前記基板(10)の一面に対向させた状態で前記基板(10)の一面上に搭載された半導体素子(20)と、
前記半導体素子(20)の一面のうち前記バンプ(30)以外の部位に接続された放熱板(40)と、
前記半導体素子(20)の一面と前記基板(10)の一面との間にて前記バンプ(30)および前記放熱板(40)以外の部位に充填されたアンダーフィル(60)とを備える半導体装置において、
前記基板(10)には前記基板(10)の一面から他面へ貫通し、前記一面側放熱板(40)よりも大きな貫通穴(11)が設けられており、
前記放熱板(40)は前記貫通穴(11)に対して前記貫通穴(11)の内面と隙間を有した状態で挿入されるとともに、前記基板(10)の他面より突出しており、
前記放熱板(40)と前記貫通穴(11)の内面との隙間は、前記アンダーフィル(60)が注入される注入口(12)として構成され、この注入口(12)を介して、前記基板(10)の一面と前記半導体素子(20)の一面との間にアンダーフィル(60)が充填されており、
前記放熱板(40)は、前記半導体素子(20)側から第1の放熱板(41)、第2の放熱板(42)が、はんだ(43)を介して重ね合わされた構成よりなり、
前記第1の放熱板(41)と前記第2の放熱板(42)とでは、その平面サイズが異なるものであり、
当該両放熱板(41、42)のうち平面サイズの大きい方における前記はんだ(43)と接触する面には、前記はんだ(43)の溶融時に溶融した前記はんだ(43)を介して当該平面サイズの大きい方に対し平面サイズの小さい方の位置を規定するための領域が設けられていることを特徴とする半導体装置。
A substrate (10);
A semiconductor element (20) mounted on one surface of the substrate (10) with one surface opposed to one surface of the substrate (10) via a bump (30);
A heat sink (40) connected to a portion of the one surface of the semiconductor element (20) other than the bump (30);
A semiconductor device comprising an underfill (60) filled in a portion other than the bump (30) and the heat sink (40) between one surface of the semiconductor element (20) and one surface of the substrate (10). In
The substrate (10) is provided with a through hole (11) that penetrates from one surface of the substrate (10) to the other surface and is larger than the one-surface-side heat sink (40),
The heat sink (40) is inserted into the through hole (11) in a state having a gap with the inner surface of the through hole (11), and protrudes from the other surface of the substrate (10),
A gap between the heat radiating plate (40) and the inner surface of the through hole (11) is configured as an inlet (12) into which the underfill (60) is injected, and through the inlet (12), the gap An underfill (60) is filled between one surface of the substrate (10) and one surface of the semiconductor element (20),
The heat radiating plate (40) has a configuration in which a first heat radiating plate (41) and a second heat radiating plate (42) are overlapped via a solder (43) from the semiconductor element (20) side.
The first heat radiating plate (41) and the second heat radiating plate (42) have different plane sizes,
Of the heat radiating plates (41, 42), the surface in contact with the solder (43) on the larger planar size is connected to the planar size via the solder (43) melted when the solder (43) is melted. semi conductor arrangement you characterized in that the region for defining the position of the smaller plane size is provided to the larger.
JP2010018471A 2010-01-29 2010-01-29 Semiconductor device Expired - Fee Related JP5212392B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010018471A JP5212392B2 (en) 2010-01-29 2010-01-29 Semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010018471A JP5212392B2 (en) 2010-01-29 2010-01-29 Semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2011159702A JP2011159702A (en) 2011-08-18
JP5212392B2 true JP5212392B2 (en) 2013-06-19

Family

ID=44591431

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010018471A Expired - Fee Related JP5212392B2 (en) 2010-01-29 2010-01-29 Semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5212392B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6141072B2 (en) * 2013-04-02 2017-06-07 三菱電機株式会社 Manufacturing method of semiconductor device
JP6135501B2 (en) * 2013-12-26 2017-05-31 トヨタ自動車株式会社 Semiconductor device
JP7251446B2 (en) * 2019-10-28 2023-04-04 株式会社オートネットワーク技術研究所 Substrate with heat transfer member and method for manufacturing substrate with heat transfer member

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3353501B2 (en) * 1994-11-09 2002-12-03 ソニー株式会社 Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device
JPH10200018A (en) * 1997-01-13 1998-07-31 Hitachi Ltd Semiconductor integrated circuit device and its manufacturing method
JPH11111895A (en) * 1997-10-01 1999-04-23 Toshiba Chem Corp Resin sealed type semiconductor device and its manufacture
JP2001144215A (en) * 1999-11-17 2001-05-25 Nippon Avionics Co Ltd Flip-chip mounter
JP2001352021A (en) * 2000-06-07 2001-12-21 Sony Corp Semiconductor package, mounting structure and manufacturing method therefor
JP2003115681A (en) * 2001-10-04 2003-04-18 Denso Corp Mounting structure for electronic component
JP5018155B2 (en) * 2007-03-16 2012-09-05 富士通セミコンダクター株式会社 Wiring board, electronic component mounting structure, and semiconductor device
JP2008270601A (en) * 2007-04-23 2008-11-06 Denso Corp Semiconductor device and manufacturing method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011159702A (en) 2011-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4870584B2 (en) Semiconductor device
US6507119B2 (en) Direct-downset flip-chip package assembly and method of fabricating the same
TWI576969B (en) Warpage control structure, warpage control pattern, and semiconductor device package
JP5263895B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device
JP2008187054A (en) Wiring substrate and semiconductor device
JP6197319B2 (en) Mounting method of semiconductor element
JP2008159955A (en) Substrate incorporating electronic component
KR20120033973A (en) Method of manufacturing electronic device and electronic device
JP5212392B2 (en) Semiconductor device
JP2007243106A (en) Semiconductor package structure
JP2008277823A (en) Flip-chip package and manufacturing method for the same
JP2006351935A (en) Semiconductor chip mounting substrate and semiconductor device using it
JP2007258448A (en) Semiconductor device
JP4752717B2 (en) Module manufacturing method
JP5958136B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method of semiconductor device
TWI455264B (en) Chip bonding structures and methods of bonding chip
JP2010267792A (en) Semiconductor device and manufacturing method therefor
JP2007329290A (en) Circuit board and semiconductor device using the same, and method of manufacturing these
JP2008243879A (en) Electronic device and its manufacturing method
JP5577734B2 (en) Electronic device and method for manufacturing electronic device
JP4828997B2 (en) SEMICONDUCTOR PACKAGE AND ITS MOUNTING METHOD, AND INSULATED WIRING BOARD USED FOR THE SEMICONDUCTOR PACKAGE AND MANUFACTURING METHOD
TWI838816B (en) Package structure and method for fabricating the same
JPH1032283A (en) Wiring board provided with solder bump and manufacture thereof
JP2009021366A (en) Semiconductor device
JP2008277594A (en) Semiconductor device, manufacturing method thereof, and lead frame used for the manufacturing method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120307

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120724

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120731

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120921

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130129

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130211

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20160308

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees