JPH06252299A - 半導体装置及びこの半導体装置を実装した基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体チップから発生した熱を効果的に放熱
することができるようにする。 【構成】 半導体チップ１の下面に放熱部材１０がその
取付部１１において接着剤１５により密着固定される。
この放熱部材１０の取付部１１とは反対側の放熱部１２
が基板２０の嵌合部２１に嵌合されて接着剤１６により
密着固定される。放熱部１２の放熱フィン１３は嵌合部
２１の凹凸部２２に係合される。放熱部材１０と基板２
０との接触面積が増大するので、半導体チップ１から発
生した熱が放熱部材１０を介して基板２０へ効率的に伝
導され、その熱が基板２０から効果的に放散される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体チップと放熱部
材とからなる半導体装置及びこの半導体装置を実装した
基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】まず、半導体装置を基板に実装した構成
の一従来例を、図１１に示すＴＡＢ（Tape Automated B
onding）方式によって説明する。

【０００３】フィルムキャリヤ２は、ポリイミド樹脂等
からなる可撓性かつ絶縁性を有するフィルム基材３と、
このフィルム基材３上に銅箔等の導電性金属材料により
パターン形成された複数のリード４とによって構成され
ている。

【０００４】上記フィルムキャリヤ２の各リード４の一
端であるインナーリード４ａと、半導体チップ１の集積
回路素子面である上面（表面）に形成された複数の電極
パッドとが、それぞれバンプ５を介してボンディングさ
れている。なお、ボンディング後の半導体チップ１の上
面には、例えばポッティング法により樹脂コート６が施
されている。

【０００５】そして、半導体チップ１がその下面（裏
面）において熱良導性の接着剤７により基板８上に密着
固定されると共に、各リード４の他端であるアウターリ
ード４ｂが基板８上に形成された回路パターン（図示せ
ず）にボンディングされている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の半
導体装置においては、半導体チップ１の高密度・高集積
化に伴って半導体チップ１の発熱量が増大しており、半
導体チップ１の熱的保護のために、発生した熱を効果的
に放熱する必要がある。

【０００７】しかしながら、従来の半導体装置の実装構
造においては、上述したように半導体チップ１の下面を
接着剤７により基板８上に密着固定していた。このた
め、基板８に対する半導体チップ１の放熱面積は、その
半導体チップ１の下面に相当する極く小さな面積のみで
あった。また、半導体チップ１の下面と基板８の上面と
は共に平坦面であるから、それ以上に放熱面積を増やす
こともできなかった。従って、半導体チップ１から基板
８への熱伝導効率が低く、必ずしも充分な放熱効果を得
ることができないという問題があった。

【０００８】そこで本発明は、半導体チップから発生し
た熱を効果的に放熱することができるようにした半導体
装置及びこの半導体装置を実装した基板を提供すること
を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、半導体チップと放熱部材とによって構成
されて基板に実装される半導体装置であって、前記放熱
部材が、前記基板に対向する前記半導体チップの面に取
付けられる取付部と、前記基板に設けられた嵌合部に嵌
合されるべく前記取付部の反対側に設けられた放熱部と
を有するものである。

【００１０】なお、前記放熱部材の放熱部が放熱フィン
を有するとよく、さらに、前記半導体チップの前記放熱
部材が取付けられた面とは反対側の面に別の放熱部材を
取付けてもよい。

【００１１】また本発明は、半導体チップと放熱部材と
によって構成された半導体装置を実装した基板であっ
て、前記放熱部材は、前記半導体チップに対する取付部
と、前記基板に対する放熱部とを有し、前記基板は、前
記放熱部材の放熱部が嵌合される嵌合部を有し、前記放
熱部材をその取付部にて前記半導体チップに取付けると
共に、前記放熱部材の放熱部を前記基板の嵌合部に密着
固定したものである。

【００１２】なお、前記放熱部材の放熱部が放熱フィン
を有し、前記基板の嵌合部が前記放熱フィンに対応する
凹凸部または貫通孔を有するとよく、さらに、前記放熱
フィンを前記貫通孔から突出させてもよい。

【００１３】

【作用】上記のように構成された本発明によれば、基板
に対向する半導体チップの面に、放熱部材がその取付部
にて取付けられ、この放熱部材の取付部とは反対側の放
熱部が、基板の嵌合部に嵌合されて密着固定される。こ
れにより、基板に対する半導体チップの放熱面積が、実
質的に放熱部材と基板との接触面積に相当することにな
って大幅に増大される。従って、半導体チップから発生
した熱が放熱部材を介して基板へ効率的に伝導される。

【００１４】なお、放熱部材の放熱部に設けた放熱フィ
ンを、基板の嵌合部に設けた凹凸部または貫通孔に嵌合
させると、放熱部材と基板との接触面積がさらに増大さ
れるので、より一層放熱性が高められる。この場合、放
熱フィンを貫通孔から突出させると、放熱フィンによる
直接放熱が可能となる。

【００１５】さらに、半導体チップの反対側の面にも別
の放熱部材を取付けると、前記放熱部材による基板への
放熱に加えて、その反対側の放熱部材による直接放熱が
可能となる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明による半導体装置及びこの半導
体装置を実装した基板の実施例を図１〜図１０を参照し
て説明する。なお、半導体装置において前記従来例と実
質的に同一の構成部分には同一の符号を付してその説明
を省略する。

【００１７】まず、図２〜図６は本発明による半導体装
置の実施例を示すものである。

【００１８】図２に示す例においては、半導体チップ１
の下面（裏面）に、放熱部材１０が接着剤１５によって
密着固定されている。

【００１９】この放熱部材１０は、半導体チップ１の下
面に取付けられる取付部１１と、この取付部１１の反対
側に一体に設けられた放熱部１２とを有している。な
お、取付部１１を平坦にして半導体チップ１の下面に固
定してもよいが、本実施例では取付部１１が凹状に形成
され、この凹状の取付部１１によって半導体チップ１と
放熱部材１０とが確実に一体化するように密着固定され
ている。また、放熱部１２の下部には複数の放熱フィン
１３が一体に成形されている。

【００２０】なお、放熱部材１０としては、例えば銅や
アルミニウム等の熱伝導性の高い材料が使用される。ま
た、接着剤１５としては、熱伝導性が高くかつ絶縁性を
有するものが使用される。

【００２１】図３に示す例においては、半導体チップ１
の上面（表面）に施された樹脂コート６の上にも、上記
とほぼ同様な放熱部材１０′が接着剤１５によって密着
固定されている。

【００２２】図４に示す例においては、半導体チップ１
の下面にも樹脂コート６′が施され、この樹脂コート
６′を囲むように、放熱部材１０が接着剤１５によって
密着固定されている。

【００２３】図５に示す例においては、半導体チップ１
及びフィルムキャリヤ２がトランスファモールド法を用
いた樹脂モールド１７によって樹脂封止され、この樹脂
モールド１７の下面に、放熱部材１０が接着剤１５によ
って密着固定されている。

【００２４】図６に示す例においては、上記樹脂モール
ド１７の上面にも、上記とほぼ同様な放熱部材１０′が
接着剤１５によって密着固定されている。

【００２５】次に、図７は上述した半導体装置例えば図
３の半導体装置を実装するための基板を示すものであ
る。

【００２６】この基板２０には、半導体チップ１に取付
けられた放熱部材１０の放熱部１２が嵌合されるよう
に、嵌合部２１が設けられている。なお、基板２０とし
ては例えばセラミック系等の熱伝導性に優れた材料が用
いられ、また、基板２０の嵌合部２１の周辺を特に熱伝
導性が高い材料によって形成してもよい。

【００２７】そして、図７（ａ）においては、嵌合部２
１が、放熱部１２の複数の放熱フィン１３に対応する複
数の凹凸部２２を有している。図７（ｂ）においては、
嵌合部２１が、放熱部１２の複数の放熱フィン１３に対
応する複数の貫通孔２３を有している。図７（ｃ）にお
いては、嵌合部２１が、放熱部１２の複数の放熱フィン
１３の外形全体に対応する大きな貫通孔２４を有してい
る。

【００２８】次に、図１は図３の半導体装置を図７の基
板に実装した状態を示すものである。

【００２９】半導体チップ１に取付けられた放熱部材１
０の放熱部１２が、基板２０の嵌合部２１に嵌合され
て、前述と同様な熱伝導性が高くかつ絶縁性を有する接
着剤１６によって密着固定されている。

【００３０】そして、図１（ａ）においては、放熱部１
２の放熱フィン１３がそれぞれ嵌合部２１の凹凸部２２
に係合されている。図１（ｂ）においては、放熱部１２
の放熱フィン１３がそれぞれ嵌合部２１の貫通孔２３に
挿入されている。図１（ｃ）においては、放熱部１２の
放熱フィン１３の全体が嵌合部２１の貫通孔２４に挿入
されている。なお、図１（ｂ）及び（ｃ）のように貫通
孔２３及び２４を設けた場合には、放熱フィン１３を長
く形成して、貫通孔２３及び２４から基板２０の裏側へ
突出させるのが好ましい。

【００３１】上記のように構成された半導体装置及び基
板によれば、基板２０に対する半導体チップ１の放熱面
積は、実質的に放熱部材１０の放熱部１２と基板２０の
嵌合部２１との接触面積に相当することになり大幅に増
大される。これにより、半導体チップ１から発生した熱
が放熱部材１０を介して基板２０へ効率的に伝導され、
その熱が基板２０から効果的に放散される。

【００３２】特に、本実施例のように、放熱フィン１３
を凹凸部２２または貫通孔２３に嵌合させると、両者の
間の接触面積がさらに増大されるので、より一層放熱性
が高められる。また、放熱フィン１３を貫通孔２３また
は２４から突出させると、放熱フィン１３による直接放
熱が可能となる。

【００３３】また、本実施例では、半導体チップ１の上
面にも別の放熱部材１０′が取付けられているので、放
熱部材１０による基板２０への放熱に加えて、その上面
の放熱部材１０′による直接放熱も可能となる。

【００３４】次に、図８は上述した基板の使用状態を示
すものであり、複数の基板２０が電子機器の筐体３０内
に平行状に収納され、その筐体３０の上部にファン３１
が設けられている。このようにすると、放熱部材１０に
より基板２０へ伝導された熱及び放熱部材１０′に伝導
された熱を、ファン３１による空気流の強制空冷を利用
して、基板２０の表裏両側でさらに効果的に放散させる
ことができる。なお、この図では放熱フィン１３を空気
流に対して直交するように描いてあるが、通常、放熱フ
ィン１３は空気流と平行となるように配置される。

【００３５】なお、上述した実施例では、放熱フィン１
３を有する放熱部材１０について説明したが、図９に示
すように、ブロック状の放熱部材１０″を用いることも
できる。この場合、基板２０に設けられた凹状の嵌合部
２１′に放熱部材１０″が接着剤１６によって密着固定
される。

【００３６】さらに、図１０は図３の半導体装置を他の
実施例の基板に実装した状態を示すものである。

【００３７】この基板２０には、前述と同様に凹凸部２
２や貫通孔２３及び２４を有する嵌合部２１が設けられ
ているが、この嵌合部２１の周辺にはアルミニウム等の
熱伝導性の高い金属層２１ａが形成されている。そし
て、半導体チップ１に取付けられた放熱部材１０の放熱
フィン１３を有する放熱部１２が、基板２０の凹凸部２
２や貫通孔２３及び２４を有する嵌合部２１に嵌合され
て、その金属層２１ａ上に、熱伝導性が高くかつ絶縁性
を有する接着剤１６によって密着固定されている。

【００３８】この例によれば、前述と同様に、基板２０
に対する半導体チップ１の放熱面積は、実質的に放熱部
材１０の放熱部１２と基板２０の嵌合部２１との接触面
積に相当することになり大幅に増大されるが、さらに、
この嵌合部２１の周辺に形成された熱伝導性の高い金属
層２１ａを介して放熱部材１０と基板２０とが接触する
ので、放熱性は一層向上することになる。これにより、
半導体チップ１から発生した熱が放熱部材１０を介して
基板２０へ効率的に伝導され、その熱が基板２０から効
果的に放散される。

【００３９】以上、本発明の実施例に付き説明したが、
本発明は上記実施例に限定されることなく、本発明の技
術的思想に基づいて各種の有効な変更並びに応用が可能
である。例えば、放熱部材の形状等は実施例以外にも様
々に変形することができる。なお、実施例では半導体チ
ップをＴＡＢ方式のフィルムキャリヤに搭載したが、半
導体チップと基板との間のリードの接続方式は各種の構
成を採用することができる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体チップに取付けた放熱部材の放熱部を基板の嵌合
部に嵌合させて密着固定することによって、基板に対す
る半導体チップの放熱面積が実質的に放熱部材と基板と
の接触面積になって大幅に増大する。従って、半導体チ
ップの下面だけを基板に接触させていた従来に比較し
て、半導体チップから基板への熱伝導効率を著しく高め
ることができ、極めて高い放熱効果を得ることができ
る。

【００４１】また、本発明によれば、放熱部材の放熱部
を基板の嵌合部に密着固定することによって、半導体チ
ップと放熱部材と基板とが一体化されることになるの
で、基板に加わる振動や衝撃等に対して強い半導体装置
となり、耐久性並びに信頼性を大幅に高めることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による半導体装置及びこれを実装した基
板の実施例における断面図である。

【図２】本発明による半導体装置の実施例における断面
図である。

【図３】本発明による半導体装置の別の実施例における
断面図である。

【図４】本発明による半導体装置の別の実施例における
断面図である。

【図５】本発明による半導体装置の別の実施例における
断面図である。

【図６】本発明による半導体装置の別の実施例における
断面図である。

【図７】本発明による半導体装置を実装するための基板
の実施例における断面図である。

【図８】本発明による基板の使用状態を示す実施例にお
ける断面図である。

【図９】本発明による半導体装置及びこれを実装した基
板の別の実施例における断面図である。

【図１０】本発明による半導体装置及びこれを実装した
基板のさらに他の実施例における断面図である。

【図１１】半導体装置を基板に実装した構成の一従来例
における断面図である。

【符号の説明】

１ 半導体チップ ２ フィルムキャリヤ ３ フィルム基材 ４ リード １０、１０′、１０″放熱部材 １１ 取付部 １２ 放熱部 １３ 放熱フィン １５、１６ 接着剤 ２０ 基板 ２１、２１′嵌合部 ２２ 凹凸部 ２３、２４ 貫通孔

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体チップと放熱部材とによって構成
   されて基板に実装される半導体装置であって、 前記放熱部材が、前記基板に対向する前記半導体チップ
   の面に取付けられる取付部と、前記基板に設けられた嵌
   合部に嵌合されるべく前記取付部の反対側に設けられた
   放熱部とを有することを特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】 前記放熱部材の放熱部が放熱フィンを有
   することを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
3. 【請求項３】 前記半導体チップの前記放熱部材が取付
   けられた面とは反対側の面に、さらに別の放熱部材を取
   付けたことを特徴とする請求項１または２記載の半導体
   装置。
4. 【請求項４】 半導体チップと放熱部材とによって構成
   された半導体装置を実装した基板であって、 前記放熱部材は、前記半導体チップに対する取付部と、
   前記基板に対する放熱部とを有し、 前記基板は、前記放熱部材の放熱部が嵌合される嵌合部
   を有し、 前記放熱部材をその取付部にて前記半導体チップに取付
   けると共に、前記放熱部材の放熱部を前記基板の嵌合部
   に密着固定したことを特徴とする基板。
5. 【請求項５】 前記放熱部材の放熱部が放熱フィンを有
   し、前記基板の嵌合部が前記放熱フィンに対応する凹凸
   部を有することを特徴とする請求項４記載の基板。
6. 【請求項６】 前記放熱部材の放熱部が放熱フィンを有
   し、前記基板の嵌合部が前記放熱フィンに対応する貫通
   孔を有することを特徴とする請求項４記載の基板。
7. 【請求項７】 前記放熱フィンを前記貫通孔から突出さ
   せたことを特徴とする請求項６記載の基板。