(57)【要約】 【課題】発熱素子を含むＳｏＣパッケージ２と放熱板６との隙間、および放熱板６と筐体７との間に隙間のそれぞれに放熱材料を充填し、放熱性良好に保ちつつ、放熱板６とＳｏＣパッケージ２のひずみが低減された信頼性の高い電子装置及びその製造方法を実現することにある。【解決手段】配線基板５上に搭載された発熱素子を含むＳｏＣパッケージ２と、ＳｏＣパッケージ２上に設置された放熱板６と、配線基板５の一部、ＳｏＣパッケージ２および放熱板６を覆う筐体７を有する電子装置ＨＳＭ１において、ＳｏＣパッケージ２と放熱板６との間へ熱伝導率が大きな第２グリース１４を設け、放熱板６と筐体７との間へ熱伝導率が小さな第１グリース１３を設ける。【選択図】図３
2020102477.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面と、前記表面とは反対側で、複数の外部電極が形成された裏面とを有する配線基板と、
複数の第２外部電極が形成された第１主面と、および前記第１主面とは反対側の第２主面とを有し、前記配線基板の前記表面と前記第１主面が対向するように搭載された半導体装置と、
前記配線基板の前記表面の一部分および前記半導体装置を収納する筐体と、
前記半導体装置の前記第２主面と前記筐体との間に配置された放熱板と、
前記放熱板と前記筐体との隙間に配置され、熱伝導率を有する第１グリースと、
前記半導体装置と前記放熱板との隙間に配置され熱伝導率を有する第２グリースと、
を備え、
前記半導体装置、前記第２グリース、前記放熱板、前記第１グリース、および前記筐体は、前記半導体装置で発生した熱がこの順で伝導されるように前記配線基板上に配置されており、
前記第２グリースの熱伝導率は前記第１グリースの熱伝導率より大きい、電子装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電子装置において、
前記放熱板と前記筐体との隙間に配置された前記第１グリースの領域は、平面視において前記半導体装置と前記放熱板との隙間に配置された前記第２グリースの領域より大きく、
前記第２グリースが配置された前記半導体装置と前記放熱板の隙間の間隔は、前記放熱板の厚さ方向において前記第１グリースが配置された前記放熱板と前記筐体との隙間の間隔より大きい、電子装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電子装置において、
前記第１グリースに含まれるフィラーは銅粒子、銀粒子またはアルミニウム粒子から形成される単一金属粒子、またはそれらのうちの選択された２つ以上から選択された金属粒子を含む、電子装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電子装置において、
前記第２グリースに含まれるフィラーは、酸化アルミニウム粒子、酸化マグネシウム粒子および窒化アルミニウム粒子からなる群から選択される少なくとも一種である、電子装置。
【請求項５】
請求項２に記載の電子装置において、
前記第１および第２グリースに含まれるフィラーは、Ａｇ粒子を含む、電子装置。
【請求項６】
表面、前記表面とは反対側で、複数の第１外部電極が形成された裏面を有する配線基板と、
複数の第２外部電極が形成された第１主面、および前記第１主面とは反対側の第１裏面を有し、前記配線基板の前記表面と前記第１主面が対向するように搭載された半導体装置と、
前記配線基板の前記表面上に搭載され、且つ前記半導体装置を取り囲むように配置された複数のメモリチップと
前記配線基板の一部分、前記半導体装置および複数のメモリチップを収納する筐体と、
前記半導体装置の前記第１裏面と前記筐体との間に配置された放熱板と、
前記放熱板と前記筐体との隙間に配置され、熱伝導率を有する第１グリースと、
前記半導体装置と前記放熱板との隙間に配置され、熱伝導率を有する第２グリースと、
を備え、
前記放熱板は、平面視において前記半導体装置と重なり、且つ前記複数のメモリチップの間に配置されており、
前記筐体は、更に前記配線基板の一部、前記半導体装置および前記複数のメモリチップを収納するように、前記配線基板に固定されており、
前記第２グリースの熱伝導率は、前記第１グリースの熱伝導率より大きい、電子装置。
【請求項７】
請求項６に記載の電子装置において、
前記複数のメモリチップのそれぞれは、複数の突起電極が配置された第３主面と、前記第３主面とは反対側の第３裏面を有し、前記配線基板の前記表面と前記第３主面とが対向するように搭載されており、
前記配線基板の前記表面から前記複数のメモリチップのそれぞれの第３裏面までの距離は、前記配線基板の膜厚方向において前記配線基板の前記表面から前記半導体装置の第１裏面までの距離よりも大きい、電子装置。
【請求項８】
請求項６に記載の電子装置において、
前記第１グリースの圧延された領域は、前記第２グリースの圧延された領域より大きく、
前記第２グリースが配置された膜厚前記半導体装置と前記放熱板との隙間の間隔は、前記放熱板の厚さ方向において前記第１グリースが配置された前記放熱板と前記筐体との隙間の間隔より大きい、電子装置。
【請求項９】
請求項８に記載の電子装置において、
前記第２グリースに含まれるフィラーは、Ａｇ粒子を含む、電子装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の電子装置において、
前記第１および第２グリースに含まれるフィラーは、Ａｇ粒子を含む、電子装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の電子装置において、
前記第１グリースに含まれるフィラーの個数平均粒子径は、前記第２グリースに含まれるフィラーの個数平均粒子径より大きい、電子装置。
【請求項１２】
以下の工程を含むことを特徴とする電子装置の製造方法：
（ａ）半導体装置を配線基板の表面上に電極端子を介して電気的に接続、搭載する工程；
（ｂ）略四角形の平坦部と前記平坦部に連なり、前記平坦部の周辺部に配置された複数の側面部および前記複数の側面部のそれぞれに連なり、前記複数の側面部から延在する複数の挟持部を有し、且つ展開された筐体を準備する工程；
（ｃ）略四角形の金属製の放熱板を前記展開された筐体の前記平坦部に第１グリースを介して搭載する工程；
（ｄ）前記（ｃ）工程の後、前記複数の側面部で囲った内側に前記放熱板が位置するように、前記複数の側面を折り曲げて前記放熱板を保持するように立体的な筐体を組み立てる工程；
（ｅ）前記（ｃ）工程の後、前記立体的な筐体を前記放熱板と前記半導体装置が第２放熱グリースを介在して密着するように、且つ前記配線基板一部および前記半導体装置を覆うように搭載する工程；
（ｆ）前記（ｅ）工程の後、前記立体的な筐体の前記複数の挟持部のそれぞれが前記配線基板の周辺部を挟むように折り曲げ、且つ圧着して固定する工程；
（ｇ）前記（ｆ）工程の後、記筐体の前記複数の挟持部を加熱する工程；
前記（ｇ）工程において、前記筐体の前記複数の挟持部のそれぞれの先端部は、前記配線基板の裏面に形成された複数のパッドのそれぞれと半田を介して接続され、
前記第２熱伝導グリースの熱伝導率は前記第１熱伝導グリースの熱伝導率より大きい、電子装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の電子装置の製造方法において、
前記（ｄ）工程において、前記複数の側面部のそれぞれは、隙間を挟んで隣り合う第１側面部と第２側面部とで隔てられており、
前記放熱板は、前記放熱板の複数の辺のそれぞれから突出する突起部を有しており、
前記放熱板の前記突起部は、前記筐体の前記第１側面部と前記第２側面部の間の前記隙間から突出し、且つ前記第1側面部と前記第２側面部とによって前記突起部を挟むように保持される、電子装置の製造方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の電子装置の製造方法において、
前記（ｄ）工程において、前記複数の挟持部それぞれは、断面視において前記複数の側面部のそれぞれに連なり、且つ前記配線基板の前記表面に沿って延在する第１部分と、前記第１部分と連なり、且つ前記配線基板の前記端面に沿って延在する第２部分と、前記第２部分と連なり、且つ前記配線基板の前記裏面に沿って延在する第３部分と、を有しており、
前記第１部分は、断面視において前記配線基板の前記表面に圧着されており、
前記第３部分は、断面視において前記複数のパッドのそれぞれと半田を介して前記配線基板の前記裏面に圧着されている、電子装置の製造方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の電子装置の製造方法において、
前記（ｇ）工程において、前記筐体の前記複数の挟持部のそれぞれの前記第３部分と前記配線基板の前記裏面に形成された複数のパッドそれぞれは、局所加熱により半田を溶融して電気的に接続される、電子装置の製造方法。
【請求項１６】
請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の電子装置において、
前記第１グリースおよび前記第２グリースは、非硬化性を有する、電子装置。
【請求項１７】
請求項１２乃至請求項１５のいずれか１項に記載の電子装置の製造方法において、
前記第１グリースおよび前記第２グリースは、非硬化性を有する、電子装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子装置及びその製造方法に係り、例えば配線基板上に搭載された半導体装置が、筐体内に収納された電子装置及びその製造方法に好適に利用できる。
【背景技術】
【０００２】
特開２００５−１９８８２号公報（特許文献１）には、半導体ＩＣから放熱板を介して筐体への放熱する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１９８８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
マイコンの消費電力の増加に伴い、マイコンからの発熱量が大きく、効率的に放熱する必要がある。電子装置は、基板に搭載された半導体装置上に放熱板が設置され、半導体装置と放熱板を筐体で覆う構成を有する。また、半導体装置と放熱板の隙間、及び放熱板と筐体の隙間には、グリースが充填されている。半導体装置と放熱板の隙間に充填されたグリースは、半導体装置と放熱板の隙間の間隔が広く、且つ配置する面積が狭い為、半導体装置から放熱板への熱の伝導を律速する。
【０００５】
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施の形態における電子装置では、表面、表面とは反対側で、複数の第１外部電極が形成された裏面を有する配線基板と、複数の第２外部電極が形成された第１主面、および第１主面とは反対側の第２主面を有し、配線基板の表面と第１主面が対向するように搭載された半導体装置と、配線基板の一部分および前記半導体装置を収納する筐体と、半導体装置の第２主面と筐体との間に配置された放熱板と、放熱板と筐体との隙間に配置され、熱伝導率を有する第１グリースと、半導体装置と放熱板との隙間に配置され熱伝導率を有する第２グリースと、を備えている。半導体装置、第２グリース、放熱板、第1グリース、および筐体は、半導体装置で発生した熱がこの順で伝導されるように配線基板上に配置されている。第２グリースの熱伝導率は第１グリースの熱伝導率より大きい。
【０００７】
次に一実施の形態における電子装置の製造方法では、（ａ）半導体装置を配線基板の表面上に電極接続用導電材料を介して電気的に接続、搭載する工程、（ｂ）略四角形の平坦面と平坦面に連なり、平坦部の周辺部に配置された複数の側面部および複数の側面部のそれぞれに連なり、複数の側面部から延在する複数の挟持部を有し、且つ展開された筐体を準備する工程、（ｃ）略四角形の金属製の放熱板を展開された筐体の平坦部に第１グリースを介して搭載する工程、（ｄ）（ｃ）工程の後、複数の側面部で囲った内側に放熱板が位置するように、複数の側面を折り曲げて放熱板を保持するように立体的な筐体を組み立てる工程、（ｅ）（ｃ）工程の後、立体的な筐体を放熱板と半導体装置が第２グリースを介在して密着するように、且つ配線基板一部および半導体装置を覆うように搭載する工程、（ｆ）（ｅ）工程の後、立体的な筐体の複数の挟持部のそれぞれが配線基板の周辺部を挟むように折り曲げ、且つ圧着して固定する工程、（ｇ）（ｆ）工程の後、記筐体の複数の挟持部を加熱する工程、を備えている。（ｇ）工程において、筐体の複数の挟持部のそれぞれの先端部は、配線基板の裏面に形成された複数のパッドのそれぞれと半田を介して接続されており、第２グリースの熱伝導率は第１グリースの熱伝導率より大きい。
【発明の効果】
【０００８】
本願の実施の形態によれば、半導体装置の信頼性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、一実施の形態の電子装置の構造を筐体と放熱板とを透過して示す平面図である。
【図２】図２は、一実施の形態における電子装置の側面の構造を示す側面図である。
【図３】図３は、図１のＡ−Ａ’線に沿って切断した構造を示す断面図である。
【図４】図４は、一実施の形態における電子装置の裏面の構造を示す平面図である。
【図５】図５は、金属の放熱材料および磁気シールド材料の材料特性を示す表である。
【図６】図６は、一実施の形態の電子装置の組み立て手順の一例を示す製造フロー図である。
【図７】図７は、図６おけるステップＳ１０１の工程の状態の一例を示す平面図である。
【図８】図８は、図６におけるステップＳ１０２の工程の状態の一例を示す平面図である。
【図９】図９は、図６におけるステップＳ１０３の工程の状態の一例を示す平面図である。
【図１０】図１０は、図６におけるステップＳ１０４の工程の状態の一例を示す平面図である。
【図１１】図１１は、図６におけるステップＳ１０５の工程の状態の一例を示す断面図である。
【図１２】図１２は、図６におけるステップＳ１０６の工程の状態の一例を示す断面図である。
【図１３】図１３は、図６におけるステップＳ１０７の工程の状態の一例を示す断面図である。
【図１４】図１４は、図６におけるステップＳ１０８の工程の状態の一例を示す断面図である。
【図１５】図１５は、他の実施の形態である変形例１の電子装置の構造を筐体と放熱板とを透過して示す平面図である。
【図１６】図１６は、他の実施の形態である変形例２の電子装置の構造を筐体と放熱板とを透過して示す平面図である。
【図１７】図１７は、図１６のＢ−Ｂ’線に沿って切断した構造を示す断面図である。
【図１８】図１８は、他の実施の形態である変形例３の電子装置の構造を筐体と放熱板とを透過して示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、一実施形態に係わる半導体装置について、図面を参照して詳細に説明する。なお、明細書および図面において、同一の構成要素または対応する構成要素には、同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、実施の形態と各変形例との少なくとも一部は、互いに任意に組み合わせられてもよい。また、添付図面においては、却って、煩雑になる場合または空隙との区別が明確である場合には、断面であってもハッチング等を省略する場合がある。これに関連して、説明等から明らかである場合等には、平面的に閉じた孔であっても、背景の輪郭線を省略する場合がある。更に、断面でなくとも、空隙でないことを明示するために、ハッチングを付すことがある。
【００１１】
（実施の形態）
図１〜図４に示す本実施の形態の電子装置は、配線基板５上に複数の半導体チップ、半導体装置、および複数の電子部品が平置きで搭載された電子装置（高速伝送モジュール）ＨＳＭ１である。本発明の実施の形態では、前記電子装置の一例として、配線基板５上に４つのメモリチップ（第１半導体チップ）１とコントローラチップを搭載したＳｏＣパッケージ（半導体装置）２と２つの電源管理用ＩＣ（第２半導体チップ）３および複数の電子部品４が搭載された電子装置ＨＳＭ１を取り上げて説明する。
【００１２】
メモリチップ１は、例えば、ＬＰＤＤＲ５（Low Power Double Date Rate 5− Dynamic Random Access Memory)であり、外部クロック信号の立ち上がりと立ち下がりの両方に同期してデータ転送を行うメモリ回路を備えたメモリチップ１である。コントローラチップを搭載したＳｏＣ（System on a Chip）パッケージ２は、これら４つのメモリチップ１を制御する。本の実施の形態の電子装置ＨＳＭ１に搭載されている第１半導体チップである４つのメモリチップ１は、４つのメモリチップを一例として説明するが、これらメモリチップ１の搭載数や各メモリ機能についてはこれらに限定されるものではない。
【００１３】
上述した電源管理用ＩＣ３は、例えばＰＭＩＣ（Power Management Integrated Circuit）チップであり、複数のチャンネルのＤＣ-ＤＣコンバーター、省電力機能、保護回路などが１チップ化されたＩＣである。ＰＭＩＣは、４つのメモリチップ１およびＳｏＣパッケージ２の電源制御を行う。また、複数の電子部品４は、例えばチップコンデンサである。バイパスコンデンサ、デカップリングコンデンサ、あるいはバッテリとして用いる電源回路用のチップコンデンサは、いずれも電源回路中に対して並列接続で挿入される。また信号回路用のコンデンサであるＤＣカット用のチップコンデンサは信号伝送経路中に対して直列接続で挿入されている。
【００１４】
電子装置ＨＳＭ１の構成について以下に説明する。
【００１５】
図１に示すように、配線基板５の表面５ａ上には、アンダーフィル樹脂８を介してフリップチップ接続された４つのメモリチップ１、２つの電源管理用ＩＣ３、コントローラチップを搭載したＳｏＣパッケージ２、および複数の電子部品４が配置される。
【００１６】
図３に示すように複数の第１突起電極（第１バンプ）９が、メモリチップ１の主面に配置されており、複数の第２突起電極（第２バンプ）１０が、ＳｏＣパッケージの主面２ａに配置されている。
【００１７】
配線基板５の表面５ａには、図３に示すように複数のボンディングリード５ｆが形成されている。これらボンディングリード５ｆは、貫通電極５ｄや内部配線５ｃを介して対応する裏面５ｂ側のランド５ｇに電気的に接続され、且つ電子装置ＨＳＭ１の複数のＢＧＡ（Ball Grid Array)ボール１１がそれぞれの対応するランド５ｇ上に形成されている。複数のＢＧＡボール１１は、図４に示すように配線基板５の裏面５ｂに格子状に配置されている。
【００１８】
配線基板５上にフリップチップ接続された６つの半導体チップすなわち４つメモリチップ１と２つの電源管理用ＩＣ３、およびＳｏＣパッケージ２は、図１に示すように、略四角形の配線基板５の表面５ａ上においてＳｏＣパッケージ２の３辺を囲むように４つのメモリチップ１が配置されており、残りの1辺と対向するように２つの電源管理用ＩＣ３が配置されている。なお、図１は、電子装置ＨＳＭ１において筐体７と放熱板６を透過して内部の構造を示したものである。
【００１９】
本実施の形態の電子装置ＨＳＭ１では、図１に示すように、ＳｏＣパッケージ２と４つのメモリチップ１のそれぞれとの配置距離を等しくする配線の等長化と、２つの電源管理用ＩＣ３から４つのメモリチップ１およびＳｏＣパッケージ２のそれぞれに電圧を供給する最短の電源経路を確保するために、ＳｏＣパッケージ２の３辺を囲むように４つのメモリチップ１を、残りの1辺に対向するように２つ電源管理用ＩＣ３を配置した構成となっている。
【００２０】
また、図１、図２および図３に示すように配線基板５の表面５ａ上には、筐体（金属キャップ）７が設置されている。筐体７は、前記６つの半導体チップ、ＳｏＣパッケージ２および電子部品を覆う平坦部（天板）７ａと、平坦部７ａの周辺から折曲がり配線基板５の周辺を取り囲む側面部（側壁）７ｂと、側面部７ｂの端部から延在し、上面部７ｃ、上面部７ｃとは反対側の下面部７ｅ、上面部７ｃと下面部７ｅとの間の側面部７ｄを有する挟持部７ｆと、を有している。挟持部７ｆが配線基板５の端部を挟むように保持することで筐体は配線基板上に固定される。挟持部７ｆの上面部７ｃが配線基板５の表面上を圧接することで筐体７の重みを配線基板で受け止めている。
【００２１】
次に、図４に示すように配線基板５の裏面５ｂの周辺に沿って１辺に２つ、４辺で８個の導電性のパッド５ｅが形成されている。パッド５ｅは平面視において挟持部７ｆの下面部７ｅと重なっている。パッド５ｅと挟持部７ｆの下面部７ｅは、半田１２またはＡｇペースト（導電性接着剤）を介して電気的に接続されている。電極パッド５ｈは配線基板５の内部配線５ｃと貫通電極５ｄを介して複数のＢＧＡボール１１に含まれるＧＮＤ用の半田ボールへ電気的に接続されている。
【００２２】
下面部７ｅの周りに半田１２のフィレットを形成するためパッド５ｅの面積は、平面視において挟持部７ｆの下面部７ｅの面積より大きい。フィレットの有無により、オペレータは、下面部７ｅとパッド５ｅの電気的な接続の良否をパターン認識で確認できる。
【００２３】
更に、本実施の形態１の電子装置ＨＳＭ１では、図２および図３に示すように筐体７とＳｏＣパッケージ２との間に放熱板（ヒートシンク）６が配置されている。放熱板６は４つの辺のそれぞれの中央の近傍に突起部６ｃを有している。筐体の側面部７ｂと側面部７ｂとの間に突起部を挟むことで、放熱板６は筐体７へ固定される。放熱板６の重みは筐体７の挟持部７ｆの上面部７ｃを介して配線基板５の表面５ａで受け止められる。言い換えると、筐体７と放熱板６の荷重は、ＳｏＣパッケージ２へ直接的に加わることはない。
【００２４】
従って、ＳｏＣパッケージ２の第２突起電極１０（外部電極）と配線基板のボンディングリード５ｆとの接合部は、放熱板と筐体の重みによるオープン（断線）やショート（短絡）のダメージを受けない。
【００２５】
また、発熱体を有するＳｏＣパッケージ２から電子装置ＨＳＭ１の外部へ効率的に熱を放出するため、筐体７と放熱板６との隙間には第１グリース１３が、および放熱板６とＳｏＣパッケージ２との隙間へは第２グリース１４が充填されている。第１グリース１３および第２グリース１４は、それぞれが半流動体であるため、図５に示すように筐体７、放熱板６およびＳｏＣパッケージ２のそれぞれの線熱膨張率が異なっていても、第１グリースおよび第２グリース１４に亀裂が発生することはない。言い換えると筐体７と放熱板６との隙間、および放熱板６とＳｏＣパッケージ２との隙間への充填剤を放熱グリースとすることで、亀裂の発生による放熱性の低下を防止できる。
【００２６】
筐体７の平坦部７ａの下面７ａ２と放熱板６の上面６ａとの距離は、筐体７と放熱板６の製造時の公差を考慮すると例えば８μｍ〜１０μｍとなり、筐体７の側面部７ｂを折り曲げた時の製造時の公差を考慮すると例えば８μｍ以上１００μｍ未満となる。また、放熱板６の下面６ｂとＳｏＣパッケージ２の裏面２ｂとの距離は、半導体チップ２ｅ、Ｌｉｄ２ｃ、放熱板６、筐体７および配線基板５の製造公差や配線基板５のそりを考慮すると例えば２００μｍから６００μｍとなる。
【００２７】
筐体７の平坦部7ａの下面７ａ２と放熱板６の上面６ａとの距離は、放熱板６の下面６ｂとＳｏＣパッケージ２の裏面２ｂとの距離に対して、１/２倍〜１/６倍となる。筐体７と放熱板６との隙間の第１グリースの塗布面積は、平面視において放熱板６とＳｏＣパッケージ２との隙間の第２グリースの塗布面積の約９倍となる。
【００２８】
第１グリース１３または第２グリース１４が介在する場合の放熱効率は、第１グリース１３または第２グリース１４の塗布面積に比例し、第１グリース１３または第２グリース１４が充填された間隔に反比例する。筐体７と放熱板６との間の第１グリースの放熱効率は、放熱板６とＳｏＣパッケージ２との間の第２グリースの放熱効率の少なくとも１８倍〜５４倍程度となる。
【００２９】
従って、ＳｏＣパッケージ２から発生する熱を筐体に効率よく伝導するためには、筐体７と放熱板６との間の第１グリース１３は、放熱板６とＳｏＣパッケージとの間の第２グリース１４よりも熱伝導率が大きな放熱グリースを使用することが必要となる。
【００３０】
例えば、放熱板６とＳｏＣパッケージ２との隙間に充填する第２グリース１４として、非シリコーンオイル系の特殊オイルにナノサイズ（粒子の大きさ平均４９０ｎｍ）のＡｇ粒子を高密度に配合して、熱伝導率９．０Ｗ／ｍ・Ｋを達成した放熱グリースを用いる。
【００３１】
次に、筐体７と放熱板６との隙間を充填する第１グリース１３として、例えば、熱伝導率２．０Ｗ／ｍ・Ｋのシリコーングリースを用いる。
【００３２】
あるいは、筐体７と放熱板６との隙間を充填する第１グリースとして、シリコーングリースにＡｇを含有することで、熱伝導率６．５Ｗ／ｍ・Ｋを達成した放熱グリースを用いてもよい。
【００３３】
放熱グリースは、フィラーの含有量（Ｗｔ％もしくはＶｏｌ％）の増加に伴い熱伝導率が大きくなるが、流動性は低下する。そこで、放熱グリースに含有させるフィラーの個数平均粒子径を小さくすることで、放熱グリースの熱伝導率は大きくなる。これは、フィラーの含有量が少なくても、ナノサイズのフィラー粒子を含有することでフィラーの粒子の連続体が形成しやすくなるためである。
【００３４】
同一組成のフィラーを含む場合、フィラーの個数平均粒子径が１０ｎｍから１０００ｎｍ未満の範囲にある放熱グリースの熱伝導率は、フィラーの個数平均粒子径が１μｍ以上１００μｍ未満の範囲にある放熱グリースの熱伝導率より大きくなる。
【００３５】
例えば、同一組成のフィラーを含む場合、筐体７と放熱板６との間へ、フィラーの個数平均粒子径が１μｍ以上１００μｍ未満の範囲にある放熱グリースを第１グリース１３として用い、放熱板６とＳｏＣパッケージとの間へフィラーの個数平均粒子径が１０ｎｍから１０００ｎｍ未満の範囲にある放熱グリースを第２グリース１４として用いてもよい。また、フィラーの個数平均粒子径の測定は、動的光散乱法、もしくはレーザ回析法を用いて測定する。
【００３６】
第１グリース１３および第２グリース１４は、常温からある程度の高温まで、粘度の変化が少ない変性シリコーンオイルや非シリコーン系のオイルに熱伝導率の高い金属あるいは金属酸化物の粒子（フィラー）を混ぜ込んだものを用いる。 粒子として主に用いられるのは銅（Ｃｕ）や銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）の他に、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、あるいは、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）なども用いられる。これらの単体、もしくは混合物を、それらの粒子直径に見合った分散方法を用いて分散させる。
【００３７】
図５に本実施の形態１の電子装置ＨＳＭ１の構成材料の熱伝導率および線熱膨張率を示す。図５記載の材料のうち、Ａｇ，Ｃｕ，Ａｕ，Ａｌは他の材料と比較して熱伝導率が高いため、放熱材料として好ましい。価格と放熱性からＣｕが放熱材料としてより好ましい。
【００３８】
図５に示すように筐体７に使用するパーマロイの線熱膨張係数４．０〜４．７と放熱板６に使用するＣｕの線熱膨張係数１６．７とでは、約４倍の差がある。線熱膨張率の違いから発生する応力を緩和できる半流動性の放熱グリースがパーマロイ製の筐体とＣｕ製の放熱板の放熱材料に適していることが解る。また、筐体７にパーマロイを用いる理由は、筐体内部から筐体７外部への電磁波の放出を防止するためである。言い換えると筐体は電磁波を吸収する磁性材料がより好ましく、特に加工性と耐食性の優れたＦｅ-Ｎｉ、Ｃｏ合金のパーマロイが筐体として適している。
【００３９】
ＳｏＣパッケージ２は樹脂系配線基板２ｄ上にＳｉ製の半導体チップ２ｅを搭載し、半導体チップを覆うように金属製のＬｉｄ２ｃが樹脂系配線基板２ｄ上に搭載されている。
【００４０】
図５に示すようにＳｉ製の半導体チップとＣｕ製の放熱板６との線熱膨張係数の差は、約７倍弱となる。ＳｏＣパッケージ２と放熱板６の間に半田やＡｇペースト等の熱硬化性の放熱材料を充填した場合、この線熱膨張率の違いが、放熱材料にクラックを発生させる原因となる。
【００４１】
本発明の実施の形態の第１グリース１３および第２グリース１４は、熱や光によって硬化接着することがない非硬化性の放熱グリースである。電子装置ＨＳＭ１を構成する材料の線熱膨張係数が大きく異なっていても、第１グリース１３および第２グリース１４にクラックは発生しない。非硬化性の放熱グリースを用いることで、電子装置からの効率的な放熱が維持される。
【００４２】
（実施の形態１の製造方法）
次に、本実施の形態１の電子装置ＨＳＭ１の組み立てについて、図６に示すフロー図に沿って説明する。
【００４３】
まず、図６のステップＳ１０１の配線基板の準備を行う。すなわち、図７に示す表面５ａを有し、表面５ａ上にそれぞれの主面が対向するように、アンダーフィル樹脂８を介してフリップチップ接続された４つのメモリチップ１と、２つの電源管理用ＩＣ３と、コントローラチップを内蔵したＳｏＣパッケージ２と、電子部品４とを搭載し、裏面５ｂ上に外部端子である複数のＢＧＡボール１１が形成された配線基板５を準備する。
【００４４】
次に、図６のステップＳ１０２の展開された筐体７の準備を行う。すなわち、図８に示す前記６つの半導体チップ、ＳｏＣパッケージ２および電子部品４を覆うための平坦部７ａと、平坦部７ａの周辺から折曲がり配線基板５の周辺を取り囲むための側面部７ｂと、側面部７ｂの端部から延在する挟持部７ｆを有している展開された筐体７を準備する。
【００４５】
次に、図６のステップＳ１０３の放熱板６の準備を行う。すなわち、図９に示す４つの辺のそれぞれの中央の近傍に突起部６ｃを有する放熱板６を準備する。
【００４６】
次に、図６のステップＳ１０４の展開された筐体７へ放熱板６を搭載する。すなわち、図１０に示すように、展開され筐体７の平坦部７ａの下面７ａ２上へ第１グリースを塗布した後、放熱板６の突起部６ｃのそれぞれが筐体７の隣り合う二つの側面部の間に形成された隙間と重なるように搭載する。このとき下面７ａ２上へ塗布された第１グレースの周辺部に、図示はしないが、仮止め用の接着剤を塗布しておいてもよい。
【００４７】
次に、図６のステップＳ１０５の放熱板６が搭載された筐体７を立体的に組み立てる。すなわち図１１に示すように上金型２０と下金型３０とで、展開された筐体７の平坦部７ａと放熱板６とを挟んで固定した後、上金型２０と下金型３０の周辺に配置された側面金型４０に対して、上金型２０と下金型３０とを相対的に押し下げる。
【００４８】
次に、図６のステップＳ１０６の配線基板５上へ筐体７を搭載する。すなわち図１２に示すようにステップＳ１０１で準備した配線基板５へ、前記６つの半導体チップ、ＳｏＣパッケージ２および電子部品を覆うように、ＳｏＣパッケージ上の第２グリースを介して放熱板６と半導体装置前記Ｓ１０６ステップで作成した立体的な筐体を搭載する。第２グリースは、筐体７と放熱板６との間に配置された第１グリースよりも熱伝導率が大きな放熱グリースを用いる。
【００４９】
次に、図６のステップＳ１０７の配線基板５上へ筐体７の挟持部７ｆを圧着する。すなわち図１３に示すようにステップＳ１０６で準備した筐体７が搭載された配線基板５を吸着台６０に固定した後、両側面からプレス金型５０で加圧する。これにより、図１４に示すように挟持部７ｆは、上面部７ｃ、上面部７ｃとは反対側の下面部７ｅ、上面部７ｃと下面部７ｅとの間の側面部７ｄが形成され、配線基板５の端面を挟み込むように保持する。
【００５０】
次に、図６のステップＳ１０８の局所加熱により、筐体７と配線基板とを電気的に接続する。すなわち図１４に示すように局部加熱は、加熱した半田ごて７０もしくは、レーザ照射装置８０を用いて挟持部７ｆの下面部７ｅを加熱することで、半田１２を溶融させることで配線基板５のパッド５ｅと挟持部７ｆの下面部７ｅとを電気的に接続する。図１４には半田ごて７０が一つしか描かれていないが、複数の半田ごて７０を用いで、全ての挟持部７ｆの下面部７ｅとパッド５ｅを同時に半田により接続してもよい。第１および第２グリースを加熱すること無く製造できるため、第１および第２グリースの溶剤成分の蒸発を防ぐことで、第１および第２グリースの寿命を延ばせる。
【００５１】
本実施の形態によれば、ＳｏＣパッケージ２と放熱板６との隙間に充填された第２グリース１４の熱伝導率を放熱板６と筐体７との隙間に充填された第１グリース１３の熱伝導率よりも大きくすることで、ＳｏＣパッケージ２で発生した熱は、第２グリース１４、放熱板６、第１グリース１３および筐体７の挟持部７ｆの下面部７ｅを介して、配線基板５のパッド５ｅおよび内部回路に伝導され、ＢＧＡボール１１のＧＮＤボールを介してマザーボードのＧＮＤへ放熱されるため、半導体装置の信頼性の向上を図ることができる。
【００５２】
＜変形例１＞
図１５は、変形例１の電子装置ＨＳＭ１ａの平面図である。図１５に示すように、磁気シールドが必要な４つのメモリチップ１とＳｏＣパッケージ２が筐体７と筐体内部に設置された放熱板６で覆われている。変形例１では、磁気シールドが不要な電子部品４とＰＭＩＣ３は、筐体７と放熱板６で覆われていない。その他の構成は図１から図３に示す電子装置ＨＳＭ１と同様である。
【００５３】
本実施形態の変形例１によれば、筐体と放熱板のサイズを小さくすることで、放熱板と筐体の材料費が削減できる。
【００５４】
＜変形例２＞
図１６は、変形例２の電子装置ＨＳＭ１ｂの平面図である。図１６に示すように放熱板６は筐体７内部に配置され、且つ４つのメモリチップ１とＳｏＣパッケージ２を覆っている。変形例２の放熱板は、発熱体を有するＳｏＣパッケージ２を覆い、４つメモリチップ１を覆っていない。その他の構成は、変形例１と同様である。
【００５５】
図１７は、図１６に示す変形例２の電子装置ＨＳＭ１ｂのＢ-Ｂ′線に沿って切断した構造を示す断面図である。図１７に示すように、ＳｏＣパッケージ２は樹脂系配線基板２ｄ上に半導体チップ２ｅが搭載されている。変形例２のＳｏＣパッケージ２は、樹脂系配線基板２ｄ上にＳｉ製の半導体チップ（ＳｏＣチップ）２ｅをフリップチップ接続で搭載している。すなわち変形例２のＳｏＣパッケージは、金属製のＬｉｄ２ｃを有しておらず、半導体チップ２ｅの裏面２ａと放熱板６の下面６ｂの隙間に第２グリース１４が充填されている。
【００５６】
変形例２では、図１７に示すように配線基板５の表面５ａからメモリチップ１の裏面１ｂまでの距離ｈ１は、配線基板５の表面５ａからＳｏＣパッケージ２までの距離ｈ２よりも大きい。変形例２の放熱板６は、ＳｏＣパッケージ２を覆い、且つメモリチップ１の間に配置されている。また、放熱板の突起部６ｃは、メモリチップ１の間に配置されている。
【００５７】
本実施形態の変形例２によれば、メモリチップ１よりも高さの低い半導体装置から放熱が可能となる。また、Ｌｉｄ２ｃが介在しないため、半導体チップ２ｅの裏面２ｂと放熱板６との距離が短く、放熱効率が向上する。
【００５８】
＜変形例３＞
図１８は、変形例３の電子装置ＨＳＭ１ｃの上面図である。図１６に示すように放熱板６は筐体７内部に配置され、且つ４つのメモリチップ１とＳｏＣパッケージ２を覆っている。変形例３の放熱板の幅が広い突起部６ｃは、発熱体を有するＳｏＣパッケージ２を覆い、電源管理用ＩＣ３を覆うように筐体７の内部から外部へ向かって延在している。その他の構成は、変形例２と同様である。
【００５９】
本実施形態の変形例３によれば、電子装置ＨＳＭ１ｃを部分的に覆う筐体のウエイトバランスとは反対側に放熱板のウエイトバランスを配分することで、電子装置ＨＳＭ１ｃの平面的な中心に電子装置ＨＳＭ１ｃの重心を配置できる。これにより、変形例３の電子装置ＨＳＭ１ｃをマザーボードへ実装した時に、傾きが発生しない。これにより接続信頼性のよい電子装置を提供できる。その他の構成は変形例２に示す電子装置ＨＳＭ１ｂと同様である。
【００６０】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００６１】
１    メモリチップ
１ａ  主面（メモリチップの主面、第２主面）
１ｂ  裏面（メモリチップの裏面、第２裏面）
２    ＳｏＣパッケージ
２ａ  主面（ＳｏＣパッケージの主面、第１主面）
２ｂ  裏面（ＳｏＣパッケージの裏面、第１裏面）
２ｃ  Ｌｉｄ（リッド、金属キャップ）
２ｄ  樹脂配線基板（インタポーザ）
２ｅ  半導体チップ（ＳｏＣチップ）
３    電源管理用ＩＣ
４    電子部品
５    配線基板
５ａ  表面
５ｂ  裏面
５ｃ  内部配線
５ｄ  貫通電極（スルーホール電極）
５ｅ  パッド（パッド電極）
５ｆ  ボンディングリード（接続パッド）
５ｇ  ランド
６    放熱板（ヒートシンク）
６ａ  上面（放熱板の上面）
６ｂ  下面（放熱板の下面）
６ｃ  突起部
７    筐体（ケース）
７ａ  平坦部
７ｂ  側面部
７ｃ  上面部（挟持部の上面部）
７ｄ  側面部（挟持部の側面部）
７ｅ  下面部（挟持部の下面部）
７ｆ  挟持部
８    アンダーフィル樹脂
９    第１突起電極（第１バンプ、電極端子、第３外部電極）
１０    第２突起電極（第２バンプ、電極端子、第２外部電極）
１１    ＢＧＡボール（外部端子、半田ボール、第１外部電極）
１２    半田
１３    第１グリース（放熱グリース）
１４    第２グリース（放熱グリース）
２０    上金型
３０    下金型
４０    側面金型    
５０    プレス金型
６０    吸着台
７０    半田ごて
８０    レーザ照射装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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