WO2011043493A1 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2011043493A1
WO2011043493A1 PCT/JP2010/068104 JP2010068104W WO2011043493A1 WO 2011043493 A1 WO2011043493 A1 WO 2011043493A1 JP 2010068104 W JP2010068104 W JP 2010068104W WO 2011043493 A1 WO2011043493 A1 WO 2011043493A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
support
semiconductor device
view
heat
package
Prior art date
Application number
PCT/JP2010/068104
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
山崎　隆雄
靜昭 増田
喜久男 和田
滋一 樋野
Original Assignee
日本電気株式会社
Ｎｅｃアクセステクニカ株式会社
Ｈｉｎｏ実装設計有限会社
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 日本電気株式会社, Ｎｅｃアクセステクニカ株式会社, Ｈｉｎｏ実装設計有限会社 filed Critical 日本電気株式会社
Priority to JP2011535488A priority Critical patent/JP5757573B2/ja
Publication of WO2011043493A1 publication Critical patent/WO2011043493A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
    • H01L23/3675—Cooling facilitated by shape of device characterised by the shape of the housing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/02—Containers; Seals
    • H01L23/04—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls
    • H01L23/043—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having a conductive base as a mounting as well as a lead for the semiconductor body
    • H01L23/051—Containers; Seals characterised by the shape of the container or parts, e.g. caps, walls the container being a hollow construction and having a conductive base as a mounting as well as a lead for the semiconductor body another lead being formed by a cover plate parallel to the base plate, e.g. sandwich type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/488—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of soldered or bonded constructions
    • H01L23/498—Leads, i.e. metallisations or lead-frames on insulating substrates, e.g. chip carriers
    • H01L23/4985—Flexible insulating substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/10—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices having separate containers
    • H01L25/105—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/10—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices having separate containers
    • H01L25/11—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L29/00
    • H01L25/117—Stacked arrangements of devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means 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
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73253—Bump and layer connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2225/00—Details relating to assemblies covered by the group H01L25/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2225/03—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00
    • H01L2225/04—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers
    • H01L2225/065—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
    • H01L2225/06503—Stacked arrangements of devices
    • H01L2225/06589—Thermal management, e.g. cooling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2225/00—Details relating to assemblies covered by the group H01L25/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2225/03—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00
    • H01L2225/10—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices having separate containers
    • H01L2225/1005—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
    • H01L2225/1011—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00 the containers being in a stacked arrangement
    • H01L2225/1017—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00 the containers being in a stacked arrangement the lowermost container comprising a device support
    • H01L2225/1023—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00 the containers being in a stacked arrangement the lowermost container comprising a device support the support being an insulating substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2225/00—Details relating to assemblies covered by the group H01L25/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2225/03—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00
    • H01L2225/10—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices having separate containers
    • H01L2225/1005—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
    • H01L2225/1011—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00 the containers being in a stacked arrangement
    • H01L2225/1041—Special adaptations for top connections of the lowermost container, e.g. redistribution layer, integral interposer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2225/00—Details relating to assemblies covered by the group H01L25/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2225/03—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00
    • H01L2225/10—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices having separate containers
    • H01L2225/1005—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
    • H01L2225/1011—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00 the containers being in a stacked arrangement
    • H01L2225/1047—Details of electrical connections between containers
    • H01L2225/1058—Bump or bump-like electrical connections, e.g. balls, pillars, posts
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2225/00—Details relating to assemblies covered by the group H01L25/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2225/03—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00
    • H01L2225/10—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices having separate containers
    • H01L2225/1005—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
    • H01L2225/1011—All the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/648 and H10K99/00 the devices having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00 the containers being in a stacked arrangement
    • H01L2225/1094—Thermal management, e.g. cooling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/14—Integrated circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151—Die mounting substrate
    • H01L2924/153—Connection portion
    • H01L2924/1531—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
    • H01L2924/15311—Connection 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/19—Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/1901—Structure
    • H01L2924/1904—Component type
    • H01L2924/19041—Component type being a capacitor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/19—Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/1901—Structure
    • H01L2924/1904—Component type
    • H01L2924/19042—Component type being an inductor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/19—Details of hybrid assemblies other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/1901—Structure
    • H01L2924/1904—Component type
    • H01L2924/19043—Component type being a resistor

Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device including a device package capable of three-dimensional mounting.
  • a related semiconductor device has a semiconductor package having a semiconductor device, an insertion substrate arranged around the semiconductor device, and a flexible substrate provided so as to wrap them.
  • a part of the insertion substrate protrudes outside the flexible substrate as a heat dissipation fin.
  • This type of semiconductor device is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-172322 (in particular, FIG. 18).
  • a semiconductor device includes a device, a support body that is disposed around the device, and a flexible device that wraps the support body together with the device so that a part of the support body protrudes to the outside. And a heat conducting part that is continuous with a part of the support and that extends in a direction intersecting with the main surface of the support.
  • the heat conduction portion that is continuous with a part of the support and that extends in the direction intersecting the main surface of the support, the heat dissipation area can be increased without increasing the occupied area of the semiconductor device. Can be enlarged.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a device package included in the semiconductor device of FIG.
  • FIG. 3 is a plan view of a device package included in the semiconductor device of FIG.
  • FIG. 4 is a view for explaining a flow path of heat generated in the device in the device package of FIG.
  • FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of another example of a device package included in the semiconductor device of FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a device included in the device package of FIG.
  • FIG. 7 is a plan view of a support included in the device package of FIG. FIG.
  • FIG. 8 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a flexible circuit board included in the device package of FIG.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining a process of manufacturing the device package of FIG. 2, and is a plan view showing a state in which the device and the support are temporarily mounted on the flexible circuit board.
  • 10 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
  • FIG. 11 is a view for explaining a device package creation process, and is a longitudinal sectional view showing a state in which a flexible circuit board is bent.
  • FIG. 12 is a plan view showing an example of a device package using a support having a shape different from the frame shape.
  • FIG. 13 is a plan view showing another example of a device package using a support having a shape different from the frame shape.
  • FIG. 14 is a plan view showing still another example of a device package using a support having a shape different from the frame shape.
  • FIG. 15 is a longitudinal sectional view showing a modification of the semiconductor device according to the first embodiment.
  • FIG. 16 is a longitudinal sectional view showing another modification of the semiconductor device according to the first embodiment.
  • FIG. 17 is a longitudinal sectional view of a device package used in the semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a longitudinal sectional view of a semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 19 is a diagram for explaining a flow path of heat generated in the device in the semiconductor device of FIG.
  • FIG. 20 is a longitudinal sectional view showing a modification of the semiconductor device according to the second embodiment.
  • FIG. 21 is a longitudinal sectional view showing another example of a device package used in the semiconductor device according to the second embodiment.
  • FIG. 22 is a longitudinal sectional view showing still another example of a device package used in the semiconductor device according to the second embodiment.
  • FIG. 23 is a longitudinal sectional view showing still another example of a device package used in the semiconductor device according to the second embodiment.
  • FIG. 24 is a longitudinal sectional view showing another modification of the semiconductor device according to the second embodiment.
  • FIG. 25 is a diagram for explaining a flow path of heat generated in the device in the semiconductor device of FIG.
  • FIG. 26 is a longitudinal sectional view showing still another modified example of the semiconductor device according to the second embodiment.
  • FIG. 27 is a longitudinal sectional view showing still another modification of the semiconductor device according to the second embodiment.
  • FIG. 28 is a longitudinal sectional view of a stacked device package used in a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 29 is a longitudinal sectional view of a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 30 is a longitudinal sectional view showing another example of the laminated device package.
  • FIG. 31 is a longitudinal sectional view showing still another example of the laminated device package.
  • FIG. 32 is a longitudinal sectional view showing still another example of the laminated device package.
  • FIG. 33 is a longitudinal sectional view showing still another example of the laminated device package.
  • FIG. 34 is a longitudinal sectional view showing still another example of the laminated device package.
  • FIG. 35 is a longitudinal sectional view showing still another example of the laminated device package.
  • FIG. 36 is a longitudinal sectional view showing still another example of the laminated device package.
  • FIG. 37 is a longitudinal sectional view showing still another example of the laminated device package.
  • 38 is a longitudinal sectional view of a semiconductor device including the stacked device package shown in FIG.
  • FIG. 44 is a longitudinal sectional view of the semiconductor device including the stacked device package shown in FIG.
  • FIG. 45 is a longitudinal sectional view of a semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 46 is a diagram for explaining a heat flow path from the device in the semiconductor device shown in FIG. 45.
  • FIG. 47 is a longitudinal sectional view showing an example of a device package used in a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.
  • 48 is a longitudinal sectional view showing a modification of the device package shown in FIG. 49 is a longitudinal sectional view showing another modification of the device package shown in FIG.
  • FIG. 50 is a longitudinal sectional view showing another example of a device package used in a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.
  • 51 is a longitudinal sectional view showing a modification of the device package shown in FIG.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.
  • the semiconductor device 10 according to the present embodiment includes a mounting substrate 11, a device package 12 mounted on the mounting substrate 11, a heat dissipation member 14 attached to the device package 12 via a heat conductive sheet 13, and a device package 12. Part of which is in contact with the mounting substrate 11 and the heat radiating member 14, or a high thermal conductivity material 15 that is bonded or bonded.
  • 2 is a cross-sectional view (a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 3) of the device package 12 used in the semiconductor device 10 of FIG. 1, and
  • FIG. 3 is a plan view of the device package 12.
  • the support 22 has a portion that is not wrapped by the flexible circuit board 23, that is, a portion that protrudes outside the flexible circuit board 23.
  • the protruding portion protrudes outward along a direction parallel to the main surface of the support 22 (and the main surface of the device 21).
  • This protruding portion functions as a heat radiating fin that efficiently releases the heat generated from the device 21 to the outside of the semiconductor device 10.
  • FIG. 4 shows a heat flow path in the device package 12. The heat generated in the device 21 is transferred to the flexible circuit board 23 that is in contact with the surface of the device 21. The heat is further transferred to the support 22 in contact with the flexible circuit board 23.
  • the heat transferred to the support 22 is released to the outside from the flexible circuit board 23 and the protruding portion protruding outside the device 21. That is, in the configuration of FIG. 1, the heat transferred to the protruding portion of the support 22 is transferred to the mounting substrate 11 and the heat radiating member 14 via the high thermal conductivity material 15, and further released to the outside of the semiconductor device 10.
  • the high thermal conductivity material 15 functions as a heat conducting portion that is continuous with a part of the support 22 and that extends in a direction intersecting the main surface of the support 22.
  • the heat generated in the device 21 is transmitted to the heat radiating member 14 through the flexible circuit board 23 and the heat conducting sheet 13 and is released from the heat radiating member 14 to the outside of the semiconductor device 10. .
  • the wiring layer 82 may be three or more layers, or may be one layer.
  • a part of the wiring layer 82 is exposed to the outside, and serves as the first external electrode 83 on the first surface side (upper side in the figure) and the second external electrode on the second surface side (lower side in the figure).
  • An adhesive sheet 85 for adhering the device 21 and the support 22 is attached to a predetermined position on the first surface of the flexible circuit board 23.
  • the adhesive sheet 85 is, for example, a thermoplastic adhesive sheet having a thickness of about 25 ⁇ m that includes a thermoplastic resin that enables adhesion by heating to 150 ° C.
  • the external terminal 24 is, for example, a SnAgCu solder ball having a diameter of about 0.4 mm.
  • flux or cream solder is applied onto the first external electrode 83 of the prepared flexible circuit board 23, and the device 21 and the support 22 are connected to the flexible circuit using a flip chip mounting mounter and a chip mounter. Temporary mounting is performed on the substrate 23.
  • FIG. 9 is a plan view showing a state in which the device 21 and the support 22 are temporarily mounted on the flexible circuit board 23.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line BB. However, the scale dimensions of FIG. 9 and FIG. 10 do not match. In FIG.
  • the upper surface of the flexible circuit board 23 on which the device 21 and the support 22 are mounted is the first surface 101, and the lower surface is the second surface 102.
  • the flexible circuit board 23 on which the device 21 and the support 22 are temporarily mounted is adsorbed and fixed onto a heater stage heated to 180 ° C.
  • the flexible circuit board 23 is located on the first surface 101 side at a position corresponding to two opposing sides (end surfaces) 103 of the support 22. Bend it.
  • the bent end portion of the flexible circuit board 23 is bonded to the upper surfaces of the device 21 and the support 22.
  • a package in which the flexible circuit board 23 is bonded around the device 21 and the support 22 is manufactured.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of the manufactured package in a direction perpendicular to the BB line (a direction along the AA line in FIG. 3).
  • a solder ball serving as the external terminal 24 is temporarily mounted on the second external electrode 84 of the manufactured package using a flux.
  • the package is put into a reflow furnace, and the solder ball is soldered to the second external electrode 84.
  • the device package 12 shown in FIGS. 2 and 3 is completed.
  • the completed device package 12 is mounted on the mounting board 11 using a mounter, and the device package 12 is soldered to the mounting board 11.
  • the heat conductive sheet 13 is attached on the device package 12, and the heat radiating member 14 is attached on the heat conductive sheet 13.
  • a high thermal conductivity material 15 serving as a heat conducting portion is applied between the protruding portion of the support 22 and each of the mounting substrate 11 and the heat radiating member 14, and the high thermal conductivity material 15 is connected therebetween. To do. Thus, the semiconductor device 10 shown in FIG. 1 is completed. According to the present embodiment, by providing the high thermal conductivity material 15 at the protruding portion of the support 22, the heat dissipation efficiency can be increased without increasing the occupied area. Furthermore, the heat dissipation efficiency can be further increased by connecting the high thermal conductivity material 15 to the mounting substrate 11 and the heat dissipation member 14.
  • the semiconductor device according to the present embodiment can be mounted on an electronic device that is difficult to take measures against heat (for example, a small size).
  • Mounting on an electronic device is performed, for example, in a form mounted on a module substrate or directly on a motherboard of the electronic device.
  • it can be installed in electronic devices such as home game machines, medical devices, workstations, servers, personal computers, car navigation systems, mobile phones, and robots.
  • the shape of the support 22 is a rectangular frame shape, but the shape of the support 22 is another shape, for example, a shape in which a part thereof is cut away as shown in FIG. It can also be.
  • the shape of the support body 22 can be made into a cross-beam shape
  • the shape of the rectangular circuit board 23 can also be made into a cross shape. Or it is good also as a shape as shown in FIG.
  • a part of the support 22 protrudes in four directions orthogonal to each other.
  • the flexible circuit board 23 is bent at positions corresponding to the ends of two pairs of two sides of the support body 22 facing each other so as to wrap the device 21 and the support body 22.
  • a part of the support 22 protrudes outside the flexible circuit board 23 in a direction (substantially horizontally) parallel to the main surface (and the main surface of the device 21).
  • the flexible circuit board 23 has to be bent at four locations for convenience of wiring by the flexible circuit board 23, a part of the support 22 is flexible.
  • a structure protruding outward from the circuit board 23 can be employed.
  • the heat conductive sheet 13 and the heat radiating member 14 were provided on the device package 12, it can also be set as the structure which does not have the heat conductive sheet 13 and the heat radiating member 14 as shown in FIG. .
  • the high thermal conductivity material 15 provided on the protruding portion of the support 22 may be connected to the heat dissipation member 14 and not connected to the mounting substrate 11.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view of a device package used in the semiconductor device according to the present embodiment.
  • the device package of FIG. 17 is different from the device package 12 of FIG. 2 in that a portion protruding from the flexible circuit board 23 of the support 22 is curved downward in the drawing.
  • a part of the support 22 is made to function as a heat conduction portion that is continuous with the support 22 and that extends in a direction intersecting the main surface of the support 22.
  • the surface area of the protruding portion of the support 22 can be increased without increasing the mounting area of the device package, and the heat dissipation efficiency can be increased.
  • the thermal conductivity may be further increased by using a high thermal conductivity material 15.
  • the thermal conductivity may be increased by bonding or joining the protruding portion of the support 22 to the mounting substrate 11. In any case, it is only necessary to thermally connect these.
  • the protruding portion of the support 22 is curved, but may be bent as shown in FIG.
  • a part of the support 22 is made to function as a heat conduction portion that is continuous with the support 22 and that extends in the direction intersecting the main surface of the support 22. I just need it.
  • deformation may be performed upward in the figure.
  • the deformed protruding portion of the support 22 is in direct contact with the heat radiating member 14 provided on the device package 12, as shown in FIG.
  • the thermal conductivity may be further increased by using the high thermal conductivity material 15.
  • the protruding portion of the support 22 is connected to the mounting substrate 11 as well as the heat radiating member 14 by using a high thermal conductivity material 15 so as to further increase the heat radiating efficiency. Also good.
  • the thermal conductivity may be increased by bonding or joining the protruding portion of the support 22 to the heat dissipation member 14. In any case, it is only necessary to thermally connect these.
  • the protruding portion can be deformed (curved or bent).
  • a part of the protruding portion of the support 22 is formed in a substantially vertical direction (upward or downward) with respect to the external terminal formation surface of the device package 12.
  • FIG. 28 is a cross-sectional view of a stacked device package used in a semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.
  • This laminated device package is obtained by laminating a plurality (two in this case) of the device packages 12 shown in FIG.
  • the devices 21 included in the stacked device package 12 may have the same configuration or different configurations.
  • a second external electrode is also formed on the upper surface of the device package 12 positioned at least on the lower side of the stacked device package.
  • the second external electrode formed on the lower surface of the device package 12 and the second external electrode formed on the upper surface are a flexible circuit board. 23 are connected to each other by internal wiring.
  • the external terminals 24 of the upper device package 12 are electrically connected to the second external electrodes formed on the upper surface of the lower device package 12 to realize a three-dimensional mounting structure.
  • the stacked device package is mounted on the mounting substrate 111, is provided so as to be continuous with the projecting portion of the support 22 and in a direction crossing the main surface of the support 22.
  • the high thermal conductivity material 15 is used to connect to the mounting substrate 11 and the heat dissipation member 14.
  • the high thermal conductivity material 15 functions as a heat conduction part, the heat radiation efficiency can be increased without increasing the mounting area.
  • the case where the high thermal conductivity member 15 is used as the heat conducting portion has been described.
  • FIG. 17, FIG. 21, FIG. 22, or FIG. You may make it laminate
  • device packages in which the protruding portions of the support 22 have the same shape may be stacked, or FIG. 34, FIG.
  • device packages having different shapes in the protruding portions of the support 22 may be stacked.
  • FIGS. 38 to 44 A semiconductor device in which the stacked package shown in FIGS. 30 to 36 is mounted on the mounting substrate 11 and the heat dissipation member 14 is provided via the heat conductive sheet 13 is shown in FIGS. 38 to 44.
  • the high thermal conductivity material 15 provided on the protruding portion of the support 22 is connected to the mounting substrate 11 and the heat dissipation member 14.
  • the high thermal conductivity material 15 may be omitted.
  • the high thermal conductivity material 15 is provided between the protruding portion of the support 22 and the heat dissipation member 14, and the protruding portion of the support 22 and the mounting substrate 11 are in direct contact or It is good also as a connection.
  • the high thermal conductivity material 15 is provided between the protruding portion of the support 22 and the mounting substrate 11, and the protruding portion of the support 22 and the heat dissipation member 14 are in direct contact. Or it is good also as a connection.
  • FIGS. 40 and 41 the high thermal conductivity material 15 is provided between the protruding portion of the support 22 and the mounting substrate 11, and the protruding portion of the support 22 and the heat dissipation member 14 are in direct contact. Or it is good also as a connection.
  • FIG. 45 is a cross-sectional view of the semiconductor device according to the present embodiment.
  • the shape of the protruding portion of the support 22 has a T-shaped cross section, and its end is configured to extend in both the up and down directions in the figure. A portion directed in the vertical direction in this figure functions as a heat conducting portion.
  • the device 21 and the support 22 may be directly joined. Also in this case, as shown in FIG. 51, only one surface of the device 21 that contributes most to heat dissipation may be directly joined to the support 22. By directly joining the device 21 and the support 22, heat generated in the device 21 can be efficiently transmitted to the support.
  • the semiconductor device according to the present invention is excellent in heat dissipation efficiency, and can be easily incorporated into a small electronic device in which the operating temperature is particularly problematic. In other words, when the semiconductor device according to the present invention is used, it is not necessary to take a special countermeasure against heat, so that a small electronic device can be assembled at low cost.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

　半導体装置は、デバイス２１と、デバイスの周囲に配置される支持体２２と、支持体の一部を外部に突出させるように、支持体をデバイスとともに包み込む可撓性基板２３と、可撓性基板から突き出す支持体の一部に連続し、かつ支持体の主面に交差する方向に向かう熱伝導部１５を有する。

Description

半導体装置
　本発明は、半導体装置に関し、特に３次元実装が可能なデバイスパッケージを含む半導体装置に関する。
　関連する半導体装置は、半導体デバイスと、その周囲に配置された挿入基板と、それらを包み込むように設けられた可撓性基板とを有する半導体パッケージを有している。そして、半導体デバイスの放熱を促すため、挿入基板の一部は放熱フィンとして可撓性基板の外側に突出している。この種の半導体装置は、例えば、特開２００４−１７２３２２号公報（特に、図１８）に記載されている。
　関連する半導体装置では、挿入基板の一部が放熱フィンとして利用されている。しかしながら、半導体デバイスの高集積化、高性能化に伴って、更なる放熱効率の向上が求められている。
　本発明は、放熱効率をより向上させた半導体装置を提供することを目的とする。
　本発明の一態様に係る半導体装置は、デバイスと、該デバイスの周囲に配置される支持体と、該支持体の一部を外部に突出させるように、当該支持体を前記デバイスとともに包み込む可撓性基板と、前記支持体の一部に連続し、かつ当該支持体の主面と交差する方向に向かう熱伝導部とを、含むことを特徴とする。
　本発明によれば、支持体の一部に連続し、かつ支持体の主面と交差する方向に向かう熱伝導部を設けたことで、半導体装置の占有面積を大きくすることなく、放熱面積を拡大することができる。
　図１は、本発明の一実施の形態に係る半導体装置の概略構成を示す縦断面図である。
　図２は、図１の半導体装置に含まれるデバイスパッケージの概略構成を示す縦断面図である。
　図３は、図１の半導体装置に含まれるデバイスパッケージの平面図である。
　図４は、図２のデバイスパッケージにおけるデバイスで発生した熱の流路を説明するための図である。
　図５は、図１の半導体装置に含まれるデバイスパッケージの他の例の概略構成を示す縦断面図である。
　図６は、図２のデバイスパッケージに含まれるデバイスの縦断面図である。
　図７は、図２のデバイスパッケージに含まれる支持体の平面図である。
　図８は、図２のデバイスパッケージに含まれる可撓性回路基板の概略構成を示す縦断面図である。
　図９は、図２のデバイスパッケージを作製する工程を説明するための図であって、デバイス及び支持体が可撓性回路基板上に仮搭載された状態を示す平面図である。
　図１０は、図９のＢ−Ｂ線断面図である。
　図１１は、デバイスパッケージの作成工程を説明するための図であって、可撓性回路基板が折り曲げられた状態を示す縦断面図である。
　図１２は、枠形状とは異なる形状の支持体を用いたデバイスパッケージの一例を示す平面図である。
　図１３は、枠形状とは異なる形状の支持体を用いたデバイスパッケージの他の一例を示す平面図である。
　図１４は、枠形状とは異なる形状の支持体を用いたデバイスパッケージのさらに他の一例を示す平面図である。
　図１５は、第１の実施の形態に係る半導体装置の変形例を示す縦断面図である。
　図１６は、第１の実施の形態に係る半導体装置の他の変形例を示す縦断面図である。
　図１７は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置に用いられるデバイスパッケージの縦断面図である。
　図１８は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置の縦断面図である。
　図１９は、図１８の半導体装置における、デバイスで発生した熱の流路を説明するための図である。
　図２０は、第２の実施の形態に係る半導体装置の変形例を示す縦断面図である。
　図２１は、第２の実施の形態に係る半導体装置に用いられるデバイスパッケージの他の例を示す縦断面図である。
　図２２は、第２の実施の形態に係る半導体装置に用いられるデバイスパッケージのさらに他の例を示す縦断面図である。
　図２３は、第２の実施の形態に係る半導体装置に用いられるデバイスパッケージのさらに別の例を示す縦断面図である。
　図２４は、第２の実施の形態に係る半導体装置の他の変形例を示す縦断面図である。
　図２５は、図２４の半導体装置における、デバイスで発生した熱の流路を説明するための図である。
　図２６は、第２の実施の形態に係る半導体装置のさらに他の変形例を示す縦断面図である。
　図２７は、第２の実施の形態に係る半導体装置のさらに別の変形例を示す縦断面図である。
　図２８は、本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置に用いられる積層デバイスパッケージの縦断面図である。
　図２９は、本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置の縦断面図である。
　図３０は、積層デバイスパッケージの他の一例を示す縦断面図である。
　図３１は、積層デバイスパッケージのさらに他の一例を示す縦断面図である。
　図３２は、積層デバイスパッケージのさらに他の一例を示す縦断面図である。
　図３３は、積層デバイスパッケージのさらに他の一例を示す縦断面図である。
　図３４は、積層デバイスパッケージのさらに他の一例を示す縦断面図である。
　図３５は、積層デバイスパッケージのさらに他の一例を示す縦断面図である。
　図３６は、積層デバイスパッケージのさらに他の一例を示す縦断面図である。
　図３７は、積層デバイスパッケージのさらに他の一例を示す縦断面図である。
　図３８は、図３０に示す積層デバイスパッケージを含む半導体装置の縦断面図である。
　図３９は、図３１に示す積層デバイスパッケージを含む半導体装置の縦断面図である。
　図４０は、図３２に示す積層デバイスパッケージを含む半導体装置の縦断面図である。
　図４１は、図３３に示す積層デバイスパッケージを含む半導体装置の縦断面図である。
　図４２は、図３４に示す積層デバイスパッケージを含む半導体装置の縦断面図である。
　図４３は、図３５に示す積層デバイスパッケージを含む半導体装置の縦断面図である。
　図４４は、図３６に示す積層デバイスパッケージを含む半導体装置の縦断面図である。
　図４５は、本発明の第４の実施の形態に係る半導体装置の縦断面図である。
　図４６は、図４５に示す半導体装置におけるデバイスからの熱の流路を説明するための図である。
　図４７は、本発明の他の実施の形態に係る半導体装置に用いられるデバイスパッケージの一例を示す縦断面図である。
　図４８は、図４７に示すデバイスパッケージの変形例を示す縦断面図である。
　図４９は、図４７に示すデバイスパッケージの別の変形例を示す縦断面図である。
　図５０は、本発明の他の実施の形態に係る半導体装置に用いられるデバイスパッケージの他の例を示す縦断面図である。
　図５１は、図５０に示すデバイスパッケージの変形例を示す縦断面図である。
　以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
　図１は、本発明の第１の実施の形態に係る半導体装置の縦断面図である。本実施の形態に係る半導体装置１０は、実装基板１１と、実装基板１１上に搭載されたデバイスパッケージ１２と、デバイスパッケージ１２に導熱シート１３を介して取り付けられた放熱部材１４と、デバイスパッケージ１２の一部を実装基板１１及び放熱部材１４に接触させ又は接着あるいは接合する高熱伝導率材料１５とを有している。
　図２は、図１の半導体装置１０に用いられるデバイスパッケージ１２の断面図（図３におけるＡ−Ａ線断面図）であり、図３は、デバイスパッケージ１２の平面図である。
　図２及び図３に示すデバイスパッケージ１２は、デバイス２１、支持体２２、可撓性回路基板２３及び外部端子２４を有している。
　デバイス２１は、例えば半導体ベアチップ、パッケージ化された電子部品、受動部品（コンデンサ、抵抗、インダクタ）等であり、平面視において矩形形状を有している。
　支持体２２は、平面視において矩形枠形状を有する板状体である。支持体２２は、一対の主面を有し、その厚み（主面に垂直方向の長さ）は実質的にデバイス１１の厚みに等しい。支持体２２の内法は、デバイス２１の外法と略同じか、わずかに大きい。支持体２２は、例えば金属（鉄、アルミニウム、アルミニウムを含んだ合金、ＮｉとＦｅを含んだ合金、ＮｉとＣｒを含んだ合金、Ｃｒを含んだ合金、銅）や、シリコン、あるいは樹脂材料（ナイロン、ＰＰ、エポキシ樹脂、カーボン、アラミド樹脂）、又は雲母（マイカ）などにより構成される。
　デバイス２１は、支持体２２の枠の内側に位置し、平面視において、その周囲を支持体２２に囲まれている。換言すると、支持体２２は、デバイス２１の周囲に配置されている。
　可撓性回路基板２３は、デバイス２１の一面（図２において下面）側を覆い、支持体２２の両側部（図３の左右両側）を包むように折り曲げられて、さらにデバイス２１の他面（図２において上面）のほとんどを覆っている。換言すると、可撓性回路基板２３は、支持体２２の互いに対向する２辺に対応する位置で折り曲げられて、デバイス２１と支持体２２の一部を包み込んでいる。また、可撓性回路基板２３の一方の面（折り曲げられたときに内側に位置する面又は第１の面、図１０の１０１）には、第１の外部電極（図８の８３）が、他方の面（折り曲げられたとき外側に位置する面又は第２の面、図１０の１０２）には、第２の外部電極（図８の８４）が夫々形成されている。そして、第１の外部電極には、デバイス２１が電気的に接続され、第２の外部電極には、外部端子２４が取り付けられている。なお、外部端子２４は、例えば、Ｓｎを含む金属材料で構成された半田ボールである。
　支持体２２は、可撓性回路基板２３に包まれていない部分、即ち、可撓性回路基板２３の外側に突出している部分を持つ。この突出部分は、支持体２２の主面（及びデバイス２１の主面）に平行な方向に沿って外側に突き出している。この突出部分が、デバイス２１から発生する熱を半導体装置１０の外部に効率よく逃がす放熱フィンとして機能する。
　図４に、デバイスパッケージ１２における熱の流路を示す。デバイス２１で発生した熱は、デバイス２１の表面に接触している可撓性回路基板２３に伝わる。その熱は、さらに可撓性回路基板２３に接触している支持体２２へと伝わる。支持体２２に伝わった熱は、可撓性回路基板２３及びデバイス２１の外側に突き出した突出部分から外部へと放出される。即ち、図１の構成では、支持体２２の突出部分に伝わった熱は、高熱伝導率材料１５を介して実装基板１１と放熱部材１４へと伝わり、さらに半導体装置１０の外部へ放出される。ここでは、高熱伝導率材料１５が、支持体２２の一部に連続し、かつ支持体２２の主面と交差する方向に向かう熱伝導部として機能している。
　なお、図１の構成では、デバイス２１で発生した熱は、可撓性回路基板２３及び導熱シート１３を介しても放熱部材１４へと伝わり、放熱部材１４より半導体装置１０の外部へ放出される。ここで、放熱部材１４は、例えば一般的なヒートシンク（放熱器、放熱板）、ヒートパイプ、導熱シート、導熱ゴム、または半導体装置１０をカバーしている筐体などを含む。放熱部材１４の構成によっては、導熱シート１３は必ずしも必要ではない。
　また、図２の構成では、デバイス２１と支持体２２との間に空間が存在しているが、図５に示すように、この空間に熱伝導材料５１を充填するようにしてもよい。
　次に、半導体装置１０の製造方法の一例を説明する。
　まず、図６乃至図８に示すような、デバイス２１、支持体２２及び可撓性回路基板２３を用意し、さらに外部端子２４を用意する。
　図６のデバイス２１の外形サイズは、例えば、縦×横×高さ＝１３ｍｍ×１３ｍｍ×０．７ｍｍである。
　図７の支持体２２の外形サイズは、例えば、２３ｍｍ×１７ｍｍ×０．７ｍｍである。また、支持体２２の内法は、図６のデバイス２１を内側に配置できるように、１３ｍｍ×１３ｍｍよりわずかに大きくしてある。
　図８の可撓性回路基板２３の外形サイズは、例えば、１７ｍｍ×３６ｍｍ×０．１４ｍｍである。可撓性回路基板２３は、絶縁層８１と（パターニングされた）配線層８２とが交互に積層された多層配線回路基板である。図８では、配線層８２が２層の場合の例を示しているが、配線層８２は３層以上であってもよいし、あるいは１層であってもよい。配線層８２の一部は、外部に露出して、第１の面側（図の上側）では第１の外部電極８３として、第２の面側（図の下側）では第２の外部電極８４として利用される。また、可撓性回路基板２３の第１の面上の所定位置には、デバイス２１及び支持体２２を接着させるための接着シート８５が貼り付けられている。接着シート８５は、例えば、１５０℃に加熱することで接着を可能にする熱可塑性樹脂を含む厚さ約２５μｍの熱可塑性接着シートである。
　外部端子２４は、例えば、直径約０．４ｍｍのＳｎＡｇＣｕ半田ボールである。
　次に、用意した可撓性回路基板２３の第１の外部電極８３上にフラックス又はクリーム半田を塗布し、フリップチップ実装マウンター及びチップマウンターを用いて、デバイス２１及び支持体２２を可撓性回路基板２３に仮搭載をする。図９は、デバイス２１及び支持体２２が可撓性回路基板２３上に仮搭載された状態を示す平面図である。また、図１０は、そのＢ−Ｂ線断面図である。ただし、図９と図１０の縮尺寸法は一致していない。
　図１０において、デバイス２１及び支持体２２が搭載されている可撓性回路基板２３の上面が、第１の面１０１であり、下面が第２の面１０２である。
　次に、デバイス２１及び支持体２２が仮搭載された可撓性回路基板２３を、１８０℃に加熱したヒーターステージ上に吸着固定させる。それから、加圧ツールを用いて、図１０に矢印Ｃで示すように、可撓性回路基板２３を支持体２２の対向する２辺（端面）１０３に対応する箇所で、第１の面１０１側に折り曲げる。そして、可撓性回路基板２３の折り曲げた端部側部分をデバイス２１及び支持体２２の上面に接着させる。こうして、デバイス２１と支持体２２の周りに可撓性回路基板２３を接着させたパッケージを作製する。図１１は、作製されたパッケージのＢ−Ｂ線に直交する方向（図３のＡ−Ａ線に沿った方向）の断面図である。
　次に、作製されたパッケージの第２の外部電極８４に、外部端子２４となる半田ボールをフラックスを用いて仮搭載する。それから、パッケージをリフロー炉に投入して、半田ボールを第２の外部電極８４に半田接続する。こうして、図２及び図３に示すデバイスパッケージ１２が完成する。
　次に、マウンターを用いて、完成したデバイスパッケージ１２を実装基板１１に搭載し、デバイスパッケージ１２を実装基板１１と半田接続させる。
　次に、デバイスパッケージ１２上に導熱シート１３を貼り付け、さらに導熱シート１３上に放熱部材１４を貼り付ける。
　最後に、支持体２２の突出部分と、実装基板１１及び放熱部材１４の各々との間に熱伝導部となる高熱伝導率材料１５を塗布して、これらの間を高熱伝導率材料１５により接続する。こうして、図１に示す半導体装置１０が完成する。
　本実施の形態によれば、支持体２２の突出部に高熱伝導率材料１５を設けたことで、占有面積を大きくすることなく、放熱効率を高めることができる。さらに、高熱伝導率材料１５を実装基板１１及び放熱部材１４に接続したことで更に放熱効率を高めることができる。
　このように放熱効率を高めたことで、本実施の形態に係る半導体装置は、熱対策が困難な（例えば、小型の）電子機器への搭載が可能になる。電子機器への搭載は、例えば、モジュール基板に実装した形態、もしくは直接、電子機器のマザーボード上に実装した形態で行われる。例えば、家庭用ゲーム機、医療機器、ワークステーション、サーバー、パーソナルコンピュータ、カーナビゲーション、携帯電話、ロボットなどの電子機器への搭載が考えられる。
　なお、上記実施の形態では、支持体２２の形状を矩形枠形状としたが、支持体２２の形状は他の形状、例えば、図１２に示すように、その一部を切り欠いたような形状とすることもできる。
　また、図１３に示すように、支持体２２の形状を井桁形状にするとともに、矩形回路基板２３の形状を十字型にすることもできる。あるいは、図１４に示すような形状としてもよい。
　図１３、図１４に示す例では、支持体２２の一部が、互いに直交する４方向へ突き出している。この場合、可撓性回路基板２３は、支持体２２の互いに対向する２対の２辺の端部に対応する位置でそれぞれ折り曲げられて、デバイス２１と支持体２２とを包み込むようにしている。この構成においても、支持体２２の一部は、可撓性回路基板２３の外側に、その主面（及びデバイス２１の主面）に平行な方向に（ほぼ水平に）突き出している。この構成によれば、可撓性回路基板２３による配線の引き回しの都合上、可撓性回路基板２３を４ヶ所で折り曲げなければならない場合であっても、支持体２２の一部が可撓性回路基板２３から外側に突出した構造とすることができる。
　また、上記実施の形態では、デバイスパッケージ１２上に導熱シート１３及び放熱部材１４を設けたが、図１５に示すように、導熱シート１３及び放熱部材１４を有していない構成とすることもできる。あるいは、図１６に示すように、支持体２２の突出部分に設けられた高熱伝導率材料１５を放熱部材１４に接続し、実装基板１１には接続しない構成とすることもできる。
　次に、図１７を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置について説明する。
　図１７は、本実施の形態に係る半導体装置に用いられるデバイスパッケージの断面図である。図１７のデバイスパッケージが図２のデバイスパッケージ１２と異なる点は、支持体２２の可撓性回路基板２３から突き出した部分が図の下方に向かって湾曲している点である。このように、支持体２２の突出部分を湾曲させることにより、その一部を、支持体２２に連続し、かつ支持体２２の主面と交差する方向に向かう熱伝導部として機能させる。こうすることで、デバイスパッケージの実装面積を増やすことなく、支持体２２の突出部分の表面積をふやすことができ、放熱効率を高めることができる。
　図１７のデバイスパッケージが実装基板１１に搭載されたとき、湾曲した支持体２２の湾曲した突出部分（熱伝導部）は、図１８に示すように、実装基板１１に直接接触する。その結果、図１９に示すように、デバイス２１で発生した熱は、支持体２２の突出部分から実装基板１１へと伝達される。したがって、必ずしも高熱伝導率材料１５を用いる必要はない。しかしながら、図２０に示すように、高熱伝導率材料１５を用いることにより、より熱伝導率を高めるようにしてもよい。あるいは、支持体２２の突出部分を実装基板１１に接着、接合等して熱伝導率を高めるようにしてもよい。いずれにしても、これらの間が熱的に接続されていればよい。
　なお、上記実施の形態では、支持体２２の突出部分を湾曲させたが、図２１に示すように、屈曲させてもよい。いずれにしても、支持体２２の突出部分を変形させることにより、その一部を、支持体２２に連続し、かつ支持体２２の主面と交差する方向に向かう熱伝導部として機能させるものであればよい。
　また、図２２や図２３に示すように、図の上方に向かって変形（湾曲又は屈曲）させるようにしてもよい。この場合、支持体２２の変形した突出部分は、図２４に示すように、デバイスパッケージ１２の上に設けられる放熱部材１４に直接接触する。その結果、デバイス２１で発生した熱は、図２５に示すように、支持体２２の突出部分から放熱部材１４へと伝達される。したがって、必ずしも高熱伝導率材料１５を用いる必要はない。しかしながら、図２６に示すように、高熱伝導率材料１５を用いることにより、より熱伝導率を高めるようにしてもよい。また、図２７に示すように、放熱部材１４のみならず実装基板１１にも、支持体２２の突出部分を高熱伝導率材料１５を用いて接続するようにして、さらに放熱効率を高めるようにしてもよい。あるいは、支持体２２の突出部分を放熱部材１４に接着、接合等して熱伝導率を高めるようにしてもよい。いずれにしても、これらの間が熱的に接続されていればよい。
　また、デバイスパッケージ１２の支持体２２が、図１２、図１３又は図１４に示す形状を有しているような場合にも、その突出部分を変形（湾曲又は屈曲）させることができる。
　いずれにしても、支持体２２の突出部分の一部は、デバイスパッケージ１２の外部端子形成面に対してほぼ垂直方向に向かって（上向きまたは下向きに）形成されることが好ましい。こうすることによりデバイスパッケージの実装面積を増やすことなく、支持体２２の外側に突き出した部分の表面積を増やすことができ、より放熱効率を高めることができる。
　次に、図２８を参照して、本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置について説明する。
　図２８は、本発明の第３の実施の形態に係る半導体装置に用いられる積層デバイスパッケージの断面図である。この積層デバイスパッケージは、図２のデバイスパッケージ１２を複数（ここでは２個）積層したものである。積層されたデバイスパッケージ１２に含まれるデバイス２１は、互いに同一構成のものでも、異なる構成のものでもよい。
　積層デバイスパッケージの、少なくとも下側に位置するデバイスパッケージ１２には、その上面にも第２の外部電極が形成されている。積層されたデバイスパッケージ１２が同一機能を有している場合、デバイスパッケージ１２の下面に形成された第２の外部電極と、上面に形成された第２の外部電極とは、可撓性回路基板２３の内部配線により互いに接続される。そして、上側のデバイスパッケージ１２の外部端子２４が下側のデバイスパッケージ１２の上面に形成された第２の外部電極に電気的に接続され、３次元実装構造を実現する。
　この積層デバイスパッケージは、例えば、図２９に示すように、実装基板１１１に搭載され、支持体２２の突出部分に連続し、かつ支持体２２の主面に交差する方向に向かうように設けられた高熱伝導率材料１５を用いて、実装基板１１及び放熱部材１４に接続される。
　本構造とすることにより、デバイスパッケージを並列に２次元実装した場合と比較して実装面積を削減することができ、且つ放熱効率の優れた半導体装置を得ることができる。加えて、高熱伝導率材料１５が熱伝導部として機能することにより実装面積を大きくすることなく、放熱効率を高めることができる。
　なお、上記実施の形態では、高熱伝導率部材１５を熱伝導部として利用する場合について説明したが、図１７、図２１、図２２又は図２３に示したように、支持体２２の突出部分を変形させて熱伝導部として利用するものを積層するようにしてもよい。この場合、図３０、図３１、図３２又は図３３に示すように、支持体２２の突出部分が同一形状を持つデバイスパッケージ同士を積層するようにしてもよいし、図３４、図３５、図３６又は図３７に示すように、支持体２２の突出部分が異なる形状を持つデバイスパッケージ同士を積層するようにしてもよい。同一形状のデバイスパッケージ同士を積層する場合には、これらの突出部分同士が互いに接触または接続されるようにする。
　図３０乃至図３６に示す積層パッケージを実装基板１１に夫々搭載し、導熱シート１３を介して放熱部材１４を設けた半導体装置を図３８乃至図４４に示す。図３８乃至図４４に示す例では、支持体２２の突出部分に設けられた高熱伝導率材料１５を実装基板１１及び放熱部材１４に接続させるようにしている。しかしながら、高熱伝導率材料１５は省略されてもよい。また、図３８及び図３９の例では、支持体２２の突出部分と放熱部材１４との間に高熱伝導率材料１５を設け、支持体２２の突出部分と実装基板１１との間は直接接触又は接続としてもよい。同様に、図４０及び図４１の例では、支持体２２の突出部分と実装基板１１との間に高熱伝導率材料１５を設け、支持体２２の突出部分と放熱部材１４との間は直接接触又は接続としてもよい。さらに、図４２乃至図４４の例では、支持体２２の突出部分同士の間に高熱伝導率材料１５を設け、支持体２２の突出部分と実装基板１１との間、及び支持体２２の突出部分と放熱部材１４との間は、直接接触又は接続としてもよい。
　次に、図４５及び図４６を参照して、本発明の第４の実施の形態に係る半導体装置について説明する。
　図４５は、本実施の形態に係る半導体装置の断面図である。図４５に示す半導体装置は、支持体２２の突出部分の形状が断面Ｔ字となっており、その端部は、図の上下両方向に向かうよう構成されている。この図の上下方向に向かう部分が熱伝導部として機能する。支持体２２の突出部分の上下に伸びる端部は、実装基板１１と放熱部材１４とに夫々直接接触しているか、接着又は接合されている。いずれにしても、これらの間は熱的に接続されている。
　このような構造にすることにより、デバイス２１で発生した熱は、図４６に示すように、可撓性回路基板２３から支持体２２の突出部分へと伝わり、さらに実装基板１１及び放熱部材１４の両方に効率よく伝わる。そして、それらの熱は、実装基板１１及び放熱部材１４から外部へと放出される。
　次に、図４７乃至図５１を参照して、他の実施の形態について説明する。
　第１乃至第４の実施の形態では、支持体２２が、平面視において矩形枠形状を有する板状体であるとした。しかしながら、支持体２２の形状はこれに限らず、他の形状を採用することができる。例えば、図４７に示すように、一方の面にデバイス２１を収容できる大きさの窪みまたは溝が形成された、デバイス２１よりも厚い板状体とすることができる。換言すると、支持体２２は、デバイス２１全体を覆う蓋形状とすることができる。支持体２２を構成する材料は、第１の実施の形態の場合と同じものが使用できる。
　支持体２２が蓋形状を有している場合も、図４８に示すように、デバイス２１と支持体２２との間の隙間に熱伝導材料５１を充填するようにしてよい。この場合、図４９に示すように、放熱に最も貢献するデバイス２１の一面（回路形成面とは反対側の面）と支持体２２との間にのみ熱伝導材料５１を充填してすることができる。
　また、図５０に示すように、デバイス２１と支持体２２とを直接接合するようにしてもよい。この場合においても、図５１に示すように、放熱に最も貢献するデバイス２１の一面のみを支持体２２に直接接合するようにしてもよい。デバイス２１と支持体２２とを直接接合することにより、デバイス２１で発生した熱を効率よく支持体へ伝えることができる。
　以上の説明から明らかなように、本発明に係る半導体装置は、放熱効率に優れており、動作温度が特に問題になりやすい小型電子機器への組み込みが容易である。換言すると、本発明に係る半導体装置を用いれば、特別な熱対策を行う必要がないので、低コストで小型の電子機器を組み立てることができる。
　以上、本発明についていくつかの実施の形態に即して説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形、変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、外部端子として半田ボールを用いる場合について説明したが、表面実装型、またはＤＩＰ（Ｄｕａｌ　Ｉｎｌｉｎｅ　Ｐａｃｋａｇｅ）等の挿入実装型の半導体装置であれば、他の形状の外部端子を持つものでもよい。
　この出願は、２００９年１０月８日に出願された日本出願特願２００９−２３４３０２号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (13)

  1. 　デバイスと、該デバイスの周囲に配置される支持体と、該支持体の一部を外部に突出させるように、当該支持体を前記デバイスとともに包み込む可撓性基板と、前記支持体の一部に連続し、かつ当該支持体の主面と交差する方向に向かう熱伝導部とを含むことを特徴とする半導体装置。
  2. 　前記熱伝導部が前記支持体の一部の端部に設けられた高熱伝導率材料であることを特徴とする請求の範囲１に記載の半導体装置。
  3. 　前記熱伝導部が前記支持体の一部を変形させることにより形成されていることを特徴とする請求の範囲１に記載の半導体装置。
  4. 　前記支持体が枠形状または蓋形状を有し、前記デバイスが前記支持体による枠または蓋の内側に配置されていることを特徴とする請求の範囲１乃至３のいずれかに記載の半導体装置。
  5. 　前記デバイスの少なくとも一部が前記支持体と直接接合されていることを特徴とする請求の範囲４に記載の半導体装置。
  6. 　前記デバイスと前記支持体との間の隙間に熱伝導材料が充填されていることを特徴とする請求の範囲４又は５に記載の半導体装置。
  7. 　互いに積層された複数のデバイスパッケージを有し、
    　各デバイスパッケージは、前記デバイス、前記支持体及び前記可撓性基板を含んでいることを特徴とする請求の範囲１乃至６のいずれかに記載の半導体装置。
  8. 　前記各デバイスパッケージの前記支持体が他のパッケージの支持体に前記熱伝導部を介して互いに接触し又は接続されていることを特徴とする請求の範囲７に記載の半導体装置。
  9. 　前記熱伝導部が、放熱板及び実装基板の少なくとも一方に接触し又は接続されていることを特徴とする請求の範囲１乃至８のいずれかに記載の半導体装置。
  10. 　前記支持体がＦｅ、ＮｉとＦｅを含んだ合金、アルミニウム、アルミニウムを含んだ合金、銅、ＮｉとＣｒを含んだ合金、Ｃｒを含んだ合金、シリコン、樹脂材料、雲母、マイカのうちいずれかの材料で構成されることを特徴とする請求の範囲１乃至９のいずれかに記載の半導体装置。
  11. 　前記デバイスが、半導体ベアチップ、パッケージ化された電子部品、受動部品のうちいずれかで構成されることを特徴とする請求の範囲１乃至１０のいずれかに記載の半導体装置。
  12. 　請求の範囲１から１１のうちいずれか１つに記載の半導体装置を搭載したモジュール。
  13. 　請求の範囲１から１１のうちいずれか１つに記載の半導体装置を搭載した電子機器。
PCT/JP2010/068104 2009-10-08 2010-10-07 半導体装置 WO2011043493A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011535488A JP5757573B2 (ja) 2009-10-08 2010-10-07 半導体装置

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009234302 2009-10-08
JP2009-234302 2009-10-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2011043493A1 true WO2011043493A1 (ja) 2011-04-14

Family

ID=43856938

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2010/068104 WO2011043493A1 (ja) 2009-10-08 2010-10-07 半導体装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP5757573B2 (ja)
WO (1) WO2011043493A1 (ja)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013243341A (ja) * 2012-04-27 2013-12-05 Canon Inc 電子部品および電子機器
WO2015129599A1 (ja) * 2014-02-28 2015-09-03 株式会社村田製作所 電子機器モジュールおよび電源モジュール
JP2015162497A (ja) * 2014-02-26 2015-09-07 Ｎｅｃプラットフォームズ株式会社 半導体装置及びそれを用いた電子機器
US9155212B2 (en) 2012-04-27 2015-10-06 Canon Kabushiki Kaisha Electronic component, mounting member, electronic apparatus, and their manufacturing methods
US9220172B2 (en) 2012-04-27 2015-12-22 Canon Kabushiki Kaisha Electronic component, electronic module, their manufacturing methods, mounting member, and electronic apparatus
JP2019161021A (ja) * 2018-03-13 2019-09-19 Ｎｅｃプラットフォームズ株式会社 半導体装置、大規模ｌｓｉまたは電子機器
JP2020061427A (ja) * 2018-10-09 2020-04-16 トヨタ自動車株式会社 半導体モジュール
JP2021034661A (ja) * 2019-08-28 2021-03-01 Ｎｅｃプラットフォームズ株式会社 半導体装置、電子機器及び半導体装置の製造方法
JP2021034658A (ja) * 2019-08-28 2021-03-01 Ｎｅｃプラットフォームズ株式会社 半導体装置、電子機器及び半導体装置の製造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002009229A (ja) * 2000-06-20 2002-01-11 Seiko Epson Corp 半導体装置
JP2004172322A (ja) * 2002-11-19 2004-06-17 Nec Corp 半導体パッケージ及び積層型半導体パッケージ
WO2007086481A1 (ja) * 2006-01-25 2007-08-02 Nec Corporation 電子デバイスパッケージ、モジュール、および電子機器
WO2007102358A1 (ja) * 2006-03-07 2007-09-13 Nec Corporation 電子デバイスパッケージ、モジュール、および電子機器
JP2007311624A (ja) * 2006-05-19 2007-11-29 Nec Corp 半導体集積回路パッケージおよびその製造方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006018161A1 (de) * 2006-04-19 2007-10-25 Patent-Treuhand-Gesellschaft für elektrische Glühlampen mbH Elektronisches Bauelementmodul
JPWO2009119904A1 (ja) * 2008-03-28 2011-07-28 日本電気株式会社 半導体装置、その製造方法、プリント回路基板および電子機器

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002009229A (ja) * 2000-06-20 2002-01-11 Seiko Epson Corp 半導体装置
JP2004172322A (ja) * 2002-11-19 2004-06-17 Nec Corp 半導体パッケージ及び積層型半導体パッケージ
WO2007086481A1 (ja) * 2006-01-25 2007-08-02 Nec Corporation 電子デバイスパッケージ、モジュール、および電子機器
WO2007102358A1 (ja) * 2006-03-07 2007-09-13 Nec Corporation 電子デバイスパッケージ、モジュール、および電子機器
JP2007311624A (ja) * 2006-05-19 2007-11-29 Nec Corp 半導体集積回路パッケージおよびその製造方法

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9220172B2 (en) 2012-04-27 2015-12-22 Canon Kabushiki Kaisha Electronic component, electronic module, their manufacturing methods, mounting member, and electronic apparatus
EP2657964A3 (en) * 2012-04-27 2015-07-29 Canon Kabushiki Kaisha Electronic component and electronic apparatus
US9253922B2 (en) 2012-04-27 2016-02-02 Canon Kabushiki Kaisha Electronic component and electronic apparatus
JP2013243341A (ja) * 2012-04-27 2013-12-05 Canon Inc 電子部品および電子機器
US9155212B2 (en) 2012-04-27 2015-10-06 Canon Kabushiki Kaisha Electronic component, mounting member, electronic apparatus, and their manufacturing methods
JP2015162497A (ja) * 2014-02-26 2015-09-07 Ｎｅｃプラットフォームズ株式会社 半導体装置及びそれを用いた電子機器
WO2015129599A1 (ja) * 2014-02-28 2015-09-03 株式会社村田製作所 電子機器モジュールおよび電源モジュール
JPWO2015129599A1 (ja) * 2014-02-28 2017-03-30 株式会社村田製作所 電子機器モジュールおよび電源モジュール
JP2019161021A (ja) * 2018-03-13 2019-09-19 Ｎｅｃプラットフォームズ株式会社 半導体装置、大規模ｌｓｉまたは電子機器
JP2020061427A (ja) * 2018-10-09 2020-04-16 トヨタ自動車株式会社 半導体モジュール
JP7063224B2 (ja) 2018-10-09 2022-05-09 株式会社デンソー 半導体モジュール
JP2021034661A (ja) * 2019-08-28 2021-03-01 Ｎｅｃプラットフォームズ株式会社 半導体装置、電子機器及び半導体装置の製造方法
JP2021034658A (ja) * 2019-08-28 2021-03-01 Ｎｅｃプラットフォームズ株式会社 半導体装置、電子機器及び半導体装置の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2011043493A1 (ja) 2013-03-04
JP5757573B2 (ja) 2015-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5757573B2 (ja) 半導体装置
JP5413971B2 (ja) 電子部品実装装置及びその製造方法
JP7111010B2 (ja) インバータ
JP2001203319A (ja) 積層型半導体装置
JP5709218B2 (ja) 半導体装置、３次元実装型半導体装置、半導体モジュール、電子機器、及びその製造方法
JP5012612B2 (ja) 半導体デバイスの実装構造体及び実装構造体を用いた電子機器
JP6121926B2 (ja) 半導体装置及びそれを用いた電子機器
CN104103531A (zh) 封装结构及其制作方法
JP2007123884A (ja) 電力回路パッケージ及びその製作方法
JP6200759B2 (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP5626892B2 (ja) ３次元実装型半導体装置、および電子機器
CN103779290A (zh) 连接基板及层叠封装结构
JP3611957B2 (ja) 積層型実装体
JP6908278B2 (ja) 半導体装置および電子機器
KR101011746B1 (ko) 집적회로 모듈들의 역 교번 적층구조체
CN209949522U (zh) 电路板、电路板组件以及电子装置
JP6820063B2 (ja) 半導体装置、大規模ｌｓｉまたは電子機器
JP5861580B2 (ja) 半導体装置及び半導体装置製造方法
CN103050454A (zh) 堆迭封装构造
JP4697118B2 (ja) 電子装置
JP3838524B2 (ja) 半導体装置
JP2019036678A (ja) 電子装置
JP7196770B2 (ja) 半導体装置
JP2009218390A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP2005167159A (ja) 積層型半導体装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 10822160

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2011535488

Country of ref document: JP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 10822160

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1