JPH11340386A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH11340386A
JPH11340386A JP14717698A JP14717698A JPH11340386A JP H11340386 A JPH11340386 A JP H11340386A JP 14717698 A JP14717698 A JP 14717698A JP 14717698 A JP14717698 A JP 14717698A JP H11340386 A JPH11340386 A JP H11340386A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的簡単な方法で熱抵抗を低減し、放熱面
積を広くして、半導体チップの放熱特性を改善した半導
体装置を実現することを課題とする。 【解決手段】 半導体チップ1と、この半導体チップ1
を搭載する基板2と、半導体チップ1および基板2を封
止する封止樹脂14を有する半導体装置で、基板2の半
導体チップ1の搭載面の裏面側および封止樹脂14のこ
れと対応する位置に穿孔16を設けて半導体チップ1の
裏面側を露出させ、この穿孔16を介して半導体チップ
1を放熱板22に接合するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置に関
し、特に半導体装置のチップの放熱構造を改良した半導
体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体装置の高集積化とクロックの高速
化が進むと、チップレベルの発熱が増大する傾向にあ
り、その放熱が問題になる。十分な放熱が行われず半導
体装置が高温になると動作の不安定、信頼性の低下など
の減少が発生する虞がある。これを防ぐために、従来か
ら行われている方法は、1)モールド樹脂やリードフレ
ームなどの材料に高熱伝導性のものを選ぶ。2)ダイパ
ッドのサイズを大きくしたり、リードフレームの厚みを
増したりするリードフレーム・デザインの変更、3)放
熱板(ヒート・スプレッダ)を内蔵させ、あるいは露出
させ、接合させたりする。などである。
【0003】放熱板が内蔵されている例としては、例え
ば、図4のようにプラスチック・パッケージICでチッ
プに放熱板(銅板などでできたヒートスプレッダ)を張
り付けて放熱面積を広くしたものがある。
【0004】また、例えば特開平6−140466にお
いては、図5に示すように、ICチップをフリップチッ
プ接合法によって接続し、このチップ裏面にダイ接着剤
を介して放熱板を取り付けることを提案している。これ
により放熱面積が広くなり、放熱が促進される。
【0005】また、特開平3−95959では、図6に
示すようにチップを搭載するリードフレームの裏面に放
熱板を一点で接触させて取り付けている。このような方
法を採ると、リードフレーム材とは異なった線熱膨脹係
数の金属を放熱板に用いてもダイパッドに反りを起こす
ようなことがなく、リードフレーム材よりも熱導電率の
優れた銅板などを放熱に用いることができ、放熱が促進
される。
【0006】しかし、これらの方法は、あくまで限られ
た面積の放熱板による空気中への放熱に頼っている。ま
た放熱の経路に熱抵抗が存在している。したがって放熱
効果は限られたものになってしまっていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述のごとく、従来の
半導体装置の放熱方法にはその構造が決まった段階で、
放熱面積や放熱経路が決まってしまい、放熱効果に限界
があった。
【0008】本発明はこの点を解決して、比較的簡単な
方法で熱抵抗を低減し、放熱面積を広くして、半導体チ
ップの放熱特性を改善した半導体装置を実現することを
課題とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本発明は、半導体チップと、この半導体チップを搭
載する基板と、前記半導体チップおよび前記基板を封止
する封止樹脂を具備してなる半導体装置において、前記
基板の前記半導体チップの搭載面の裏面側および前記封
止樹脂のこれと対応する位置に穿孔を設けて前記半導体
チップの裏面側を露出させ、この穿孔を介して前記半導
体チップを放熱板に接合することを特徴とする。
【0010】また、半導体チップと、この半導体チップ
を搭載する第1の放熱板と、前記半導体チップおよび前
記第1の放熱板を封止する封止樹脂を具備してなる半導
体装置において、前記第1の放熱板の前記半導体チップ
の搭載面の裏面側で前記封止樹脂に穿孔を設けて前記第
1の放熱板の裏面側を露出させ、この穿孔を介して前記
第1の放熱板を第2の放熱板に接合することを特徴とす
る。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる半導体装置
を添付図面を参照にして詳細に説明する。図1に、本発
明の半導体装置の一実施の形態の要部の断面図を、また
図2にこの半導体装置をマザーボードに実装した構成の
断面図を示す。図1および図2で、1は半導体装置(I
C)で、11はチップ、12はリードフレーム基板、1
3はボンディングワイヤ、14はモールド樹脂、15は
半田バンプ、16はリードフレーム基板12に設けられ
た穿孔である。また、2はこの半導体装置が取り付けら
れるマザーボード、21は基板部、22は放熱板(ヒー
トシンク)、23は突起部である。
【0012】図1から見られるように、この半導体装置
1はフリップチップ型で、リードフレーム基板12上に
チップ11が載置され、チップ11の電極からのボンデ
ィングワイヤ13はリードフレーム基板12上の銅配線
を経て最終的に半田バンプ15に接続されている。チッ
プ11とリードフレーム基板12の表面(図の上面)は
モールド樹脂14によって封止されている。一方、リー
ドフレーム基板12のチップ11が載置されている部分
の裏面側は穿孔16が設けられていて、熱源となるチッ
プ11の裏面の一部が露出されている。
【0013】一方、この半導体装置1が装着されるマザ
ーボード2は配線用の基板部21と、この基板部21を
裏打ちする放熱板22から構成され、放熱板22の半導
体装置1が装着される部分は基板部21から放熱板22
の突起部23が突出されて半導体装置1の穿孔16と勘
合するような仕組みになっている。
【0014】図2に示すように、半導体装置1をマザー
ボード2に位置合わせし、半導体装置1の半田バンプ1
5を溶かしてマザーボード2に半導体装置1を装着した
とき、放熱板22の突起部23が穿孔16と勘合して、
その先端平面部がチップ11の裏面の露出部分に接する
ことになる。これにより、熱源であるチップ11を放熱
板22に直接接合させることができ、また、この接触部
分の面積は必要に応じてチップ11面積の半分近くまで
十分広くとることができるので、熱抵抗を大幅に低減す
ることができる。
【0015】図3に、本発明の半導体装置の他の実施の
形態の要部の断面図を示す。図3で、1は半導体装置
(IC)で、11はチップ、13はボンディングワイ
ヤ、14はモールド樹脂、16はモールド樹脂14のパ
ッケージに設けられた穿孔、17はヒートスプレッダ、
18はリードフレームである。また、2はこの半導体装
置が取り付けられるマザーボード、21は基板部、22
は放熱板(ヒートシンク)、23はこの放熱板22の突
起部である。
【0016】図3から見られるように、この半導体装置
1は樹脂パッケージのワイヤボンディング型で、ヒート
スプレッダ17上にチップ11が載置され、チップ11
の電極からのボンディングワイヤ13はリードフレーム
18に接続され、全体がモールド樹脂14で封止されて
いる。ただし、ヒートスプレッダ17のチップ11が載
置されている部分の裏面側ではモールド樹脂14に穿孔
16が設けられていて、ヒートスプレッダ17の一部が
露出されている。
【0017】この半導体装置1が装着されるマザーボー
ド2は配線用の基板部21と、この基板部21を裏打ち
する放熱板22から構成され、放熱板22の半導体装置
1が装着される部分は基板部21から放熱板22の突起
部23が突出されて半導体装置1の穿孔16と勘合する
ような仕組みになっている。半導体装置1をマザーボー
ド2に半田付けして装着したとき、放熱板22の突起部
23が穿孔16と勘合して、その先端平面部がヒートス
プレッダ17のチップ11が搭載されている裏面側の露
出部分に接することになる。これにより、熱源であるチ
ップ11から熱抵抗の小さいヒートスプレッダ17を介
して放熱板22に熱を伝えることができ、また、この接
触部分の面積は必要に応じてチップ11面積近くまで十
分広くとることができるので、熱抵抗を大幅に低減する
ことができる。
【0018】以上のように、本発明の半導体装置による
と、チップに直接または低熱抵抗の材料を介して放熱板
を接合することができ、この接合面積および放熱面積を
かなりの範囲まで自由に選べるので、放熱効果を十分に
高めることができる。また、放熱板とチップあるいはヒ
ートスプレッダに固着する必要がないので、線熱膨脹率
の違いによってチップにストレスがかかるような虞は少
ない。放熱板の材料や厚み、接合部分の形や大きさも、
適宜に広い範囲で選ぶことができる。また、放熱面積を
広く取った割合には全体の厚みや形状を小さくできるの
で、実装体積を少なくすることができる。本発明は、以
上の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣
旨を逸脱しない範囲で種々の変更をなしうることはいう
までもない。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項1の
発明は、半導体チップと、この半導体チップを搭載する
基板と、半導体チップおよび基板を封止する封止樹脂を
具備してなる半導体装置において、基板の半導体チップ
の搭載面の裏面側および封止樹脂のこれと対応する位置
に穿孔を設けて半導体チップの裏面側を露出させ、この
穿孔を介して半導体チップを放熱板に接合することを特
徴とする。これにより、比較的簡単な方法で、熱抵抗を
低減し、放熱面積を広くして、半導体チップの放熱特性
を改善することができるとともに、放熱面積の割合には
全体の厚みや形状を小さくして実装体積を小さくするこ
とができる。
【0020】本発明の請求項2の発明では、放熱板は半
導体チップを装着するマザーボード基板の半導体チップ
の反対側にその放熱面を有するとともに、このマザーボ
ード基板を貫通する突起部を有し、この突起部で半導体
チップに接合することを特徴とする。これにより、放熱
板をマザーボード基板と一体に設けることができるの
で、さらに放熱面積の割に全体の厚みや形状を小さくし
て実装体積を小さくすることができる。
【0021】本発明の請求項3の発明は、半導体チップ
と、この半導体チップを搭載する第1の放熱板と、半導
体チップおよび第1の放熱板を封止する封止樹脂を具備
してなる半導体装置において、第1の放熱板の半導体チ
ップの搭載面の裏面側で封止樹脂に穿孔を設けて第1の
放熱板の裏面側を露出させ、この穿孔を介して第1の放
熱板を第2の放熱板に接合することを特徴とする。これ
により、比較的簡単な方法で、第1および第2の放熱板
間の接合面積を広くし、熱抵抗を低減し、放熱面積を広
くして、半導体チップの放熱特性を改善することができ
るとともに、放熱面積の割合には全体の厚みや形状を小
さくして実装体積を小さくすることができる。
【0022】本発明の請求項4の発明は、第2の放熱板
は半導体チップを装着するマザーボード基板の半導体チ
ップの反対側にその放熱面を有するとともに、このマザ
ーボード基板を貫通する突起部を有し、この突起部で第
1の放熱板に接合することを特徴とする。これにより、
放熱板をマザーボード基板と一体に設けることができる
ので、さらに放熱面積の割に全体の厚みや形状を小さく
して実装体積を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置の一実施の形態の要部の断
面図。
【図2】図1の実施の形態の半導体装置をマザーボード
に実装した構成の断面図。
【図3】本発明の半導体装置の一実施の形態の要部の断
面図。
【図4】放熱板が内蔵された従来の半導体装置の断面
図。
【図5】従来の半導体装置の放熱板の取り付けの一例を
示す断面図。
【図6】従来の半導体装置の放熱板の取り付けの他の例
を示す断面図。
【符号の説明】
1…半導体装置(IC)、2…マザーボード、11…チ
ップ、12…リードフレーム基板、13…ボンディング
ワイヤ、14…モールド樹脂、15…半田バンプ、16
…穿孔、17…ヒートスプレッダ、18…リードフレー
ム、21…基板部、22…放熱板、23…突起部。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体チップと、この半導体チップを搭
    載する基板と、前記半導体チップおよび前記基板を封止
    する封止樹脂を具備してなる半導体装置において、 前記基板の前記半導体チップの搭載面の裏面側および前
    記封止樹脂のこれと対応する位置に穿孔を設けて前記半
    導体チップの裏面側を露出させ、 この穿孔を介して前記半導体チップを放熱板に接合する
    ことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記放熱板は前記半導体チップを装着す
    るマザーボード基板の前記半導体チップの反対側にその
    放熱面を有するとともに、このマザーボード基板を貫通
    する突起部を有し、この突起部で前記半導体チップに接
    合することを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 半導体チップと、この半導体チップを搭
    載する第1の放熱板と、前記半導体チップおよび前記第
    1の放熱板を封止する封止樹脂を具備してなる半導体装
    置において、 前記第1の放熱板の前記半導体チップの搭載面の裏面側
    で前記封止樹脂に穿孔を設けて前記第1の放熱板の裏面
    側を露出させ、 この穿孔を介して前記第1の放熱板を第2の放熱板に接
    合することを特徴とする半導体装置。
  4. 【請求項4】 前記第2の放熱板は前記半導体チップを
    装着するマザーボード基板の前記半導体チップの反対側
    にその放熱面を有するとともに、このマザーボード基板
    を貫通する突起部を有し、この突起部で前記第1の放熱
    板に接合することを特徴とする請求項3に記載の半導体
    装置。
JP14717698A 1998-05-28 1998-05-28 半導体装置 Abandoned JPH11340386A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20120241915A1 (en) * 2011-03-22 2012-09-27 Stats Chippac, Ltd. Semiconductor Device and Method of Forming Leadframe With Notched Fingers for Stacking Semiconductor Die
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