(57)【要約】【課題】放熱性を向上させることにより、信頼性が向上した電子装置を提供する。【解決手段】電子装置は、上チップ（１０ａ）を備える上パッケージ（１０）と、下チップ（１２ａ）を備える下パッケージ（１２）と、前記上パッケージ、及び前記下パッケージを上部に積層して備えるプリント基板（１６）と、前記下パッケージにおいて、下チップの近傍に配置される熱拡散層（２６、３０）と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上チップ（１０ａ）を備える上パッケージ（１０）と、
下チップ（１２ａ）を備える下パッケージ（１２）と、
前記上パッケージ、及び前記下パッケージを上部に積層して備えるプリント基板（１６）と、
前記下パッケージにおいて、前記下チップの近傍に配置される熱拡散層（２６、３０）と、を備える電子装置。
【請求項２】
前記熱拡散層（２６）は、前記下チップの上面に接触して覆う請求項１に記載の電子装置。
【請求項３】
前記熱拡散層（２６、３０）の上面は、前記下チップの上面よりも面積が大きい請求項１または２に記載の電子装置。
【請求項４】
前記熱拡散層の熱伝導率は、モールド樹脂よりも大きい請求項１から３の何れか一項に記載の電子装置。
【請求項５】
さらに、前記上パッケージの上面を覆う金属ケース（１４）を備え、
前記熱拡散層は、前記上パッケージと前記金属ケース１４との間に配置されている請求項１から４の何れか一項に記載の電子装置。
【請求項６】
前記熱拡散層（２６）は、前記下チップに接触している請求項１から５の何れか一項に記載の電子装置。
【請求項７】
前記下チップの近傍に設けられた貫通電極である熱拡散部（３２）を更に備える請求項１から６の何れか一項に記載の電子装置。
【請求項８】
前記下パッケージは上層（１２ｅ）、中間層（１２ｆ）、及び下層（１２ｇ）を備え、前記上層は複数の配線層（１３）を備えており、
前記熱拡散層（３０）は、前記上層に備えられた配線層である請求項１から７の何れか一項に記載の電子装置。
【請求項９】
前記上層は、前記下チップの直上に位置する請求項８に記載の電子装置。
【請求項１０】
前記熱拡散層の厚さは、前記配線層よりも厚い請求項８または９に記載の電子装置。
【請求項１１】
前記熱拡散層は、複数の前記配線層の内の最下層である請求項８から１０の何れか一項に記載の電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
２つのＩＣパッケージを積層して形成されたＰｏＰ（Ｐａｃｋａｇｅ  ｏｎ  Ｐａｃｋａｇｅ）を、プリント基板に実装した電子装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第９７４６８８９号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１７／０２９４４２２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記電子装置の場合、下側のＩＣパッケージで発生した熱の放熱が十分にできないという問題が有る。特に下側のＩＣパッケージの発熱が、上側のＩＣパッケージの発熱より大きい場合にこの課題が顕著となる。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、放熱性を向上させることにより、信頼性が向上した電子装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載した電子装置は、上チップを備える上パッケージと、下チップを備える下パッケージと、前記上パッケージ、及び前記下パッケージを上部に積層して備えるプリント基板と、前記下パッケージにおいて、下チップの近傍に配置される熱拡散層と、を備える。
【０００６】
上記の電子装置によれば、下チップから熱拡散層へ熱が効率的に伝播するため、下チップからの熱の放出が効率的に実施される。これにより、電子装置全体の放熱性を向上させることができるため、信頼性が向上した電子装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施形態に係る電子装置の概略構成を示す縦断面図
【図２】電子装置を上方向から見た平面図であり、放熱面積の概略構成を示す概念図
【図３】第２実施形態に係る電子装置の概略構成を示す縦断面図
【図４】第２実施形態に係る電子装置の概略構成を示す縦断面図であり、図３の領域Ｓを拡大した図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態に係る電子装置について図面を参照して説明する。以下の説明において前出と同様の要素については同様の符号を付し、その説明については省略する。また、図において、電子装置１の金属ケース１４側を上方向、プリント基板１６側を下方向とする。
【０００９】
（第１実施形態）
図１及び図２に示すように、第１実施形態に係る電子装置１は、２つのＩＣパッケージを積層した所謂ＰｏＰである。電子装置１は、プリント基板１６（Ｐｒｉｎｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ  Ｂｏａｒｄ、以下、ＰＣＢと称する）と、下パッケージ１２、上パッケージ１０、及びこれらを覆う金属ケース１４を備えている。電子装置１は平板略矩形状をなしている。電子装置１に備えられる上パッケージ１０及び下パッケージ１２も平板略矩形状をなしている。
【００１０】
ＰＣＢ１６の上部には下パッケージ１２及び上パッケージ１０が積層されて配置される。上パッケージ１０と下パッケージ１２との間には複数のはんだボール２０が配置されている。上パッケージ１０と下パッケージ１２とは複数のはんだボール２０により接続されている。下パッケージ１２とＰＣＢ１６との間には複数のはんだボール２２が配置されている。下パッケージ１２とＰＣＢ１６とは、複数のはんだボール２２により接続されている。
【００１１】
上パッケージ１０の上面と金属ケース１４の内側天井面との間にはサーマルインターフェースマテリアル１８（Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌ、以下ＴＩＭと称する）が設けられている。ＴＩＭ１８は熱伝導率が高い物質で構成されており、例えばシリコン、グラファイトを含んで構成されている。ＴＩＭ１８は上パッケージ１０の上面と金属ケース１４の内側天井面とに接触し、上パッケージ１０からの熱を金属ケール１４に伝播させている。
【００１２】
上パッケージ１０は、上チップ１０ａ、上層１０ｂ、下層１０ｃを備えている。上チップ１０ａは下層１０ｃ上に配置されている。上チップ１０ａは上層１０ｂにより上面及び側面の一部を覆われている。上チップ１０ａは図示しない半導体基板に複数のトランジスタ及び配線等を搭載した集積回路であり、下層１０ｃは例えばプリント基板、上層１０ｂは例えばモールド樹脂である。上チップ１０ａは平板略矩形状をなしている。
【００１３】
下パッケージ１２は、下チップ１２ａ、上層１２ｂ、中間層１２ｃ、下層１２ｄ及び熱拡散層２６を備えている。下チップ１２ａは下層１２ｄ上に配置されており、上面及び側面の一部を熱拡散層２６により接触して覆われている。熱拡散層２６は少なくとも下チップ１２ａの近傍に配置されている。熱拡散層２６の横方向寸法は下チップ１２ａの横方向寸法よりも大きく、熱拡散層２６の上面の面積は下チップ１２ａの上面の面積よりも大きい。下チップ１２ａ、及び熱拡散層２６は平板略矩形状をなしている。
【００１４】
中間層１２ｃは下チップ１２ａの側面及び熱拡散層２６の下半分程度に接触してこれらの側面及び熱拡散層２６の下面の一部を覆っている。また、上層１２ｂは中間層１２ｃの上に位置し、熱拡散層２６の上面及び側面の一部を覆っている。中間層１２ｃには、下チップ１２ａ及び熱拡散層２６の横方向に位置し、上層１２ｂと下層１２ｄに接触するスタックビア２４を備えている。
【００１５】
スタックビア２４は例えばはんだで構成されたはんだボールである。スタックビア２４としては、鉛とスズを主成分とするものを用いてもよいし、さらに銅が添加されたもの、あるいは、鉛を含まない鉛フリーはんだを用いてもよい。あるいは、中間層１２ｃに貫通孔を設け、貫通孔内に例えば銅などの金属を埋め込んで形成した埋め込み金属として構成してもよい。
【００１６】
熱拡散層２６は、熱伝導率が高い物質が用いられ、周囲の材料、例えばモールド樹脂よりも熱伝導率が大きくなるように構成される。熱拡散層２６としては、例えば銅などの金属やグラファイト等により構成される。熱拡散層２６は下チップ１２ａに接触することにより下チップ１２ａから発生する熱を伝播し、更に熱拡散層２６の表面から熱放散する。熱拡散層２６から放散された熱のほとんどは、所定の角度を有した広がりをもって上方向に拡散しつつ伝播していく。この拡散した熱が金属ケース１４に伝播する。
【００１７】
この時、図１及び図２に示す様に、下チップ１２ａから熱拡散層２６に伝播し、更に、その熱量を大きく損ねることなく金属ケース１４に伝熱できる面積を放熱面積Ａと称する。図１及び図２においては、放熱面積Ａを、金属ケース１４の下面に位置するように示している。熱が、下チップ１２ａ→熱拡散層２６→金属ケース１４のように伝播すると、熱が伝播する面積も大きくなる。電子装置１の上方向から見て、放熱面積Ａは少なくとも下チップ１２ａの平面積よりも大きい。また、電子装置１の上方向から見て、放熱面積Ａは熱拡散層２６の面積よりも大きい。なお、熱拡散層２６から金属ケース１４に至るまでに熱が拡散する角度は熱拡散層２６と金属ケース１４の間に存在する材質等に応じて異なる。この場合、放熱面積Ａの平面形状は、金属ケース１４に熱を伝える熱拡散層２６の形状を反映して、略矩形状をなしている。
【００１８】
下チップ１２ａは図示しない半導体基板に複数のトランジスタ及び配線等を形成した集積回路であり、上層１２ｂ及び下層１２ｄは例えばプリント基板、中間層１２ｃは例えばモールド樹脂である。熱拡散層２６の熱伝導率は少なくとも中間層１２ｃよりも高くなるように、すなわちモールド樹脂よりも高くなるように構成されている。
【００１９】
上記に説明した第１実施形態に係る電子装置１によれば以下の効果を奏する。
熱拡散層２６は下チップ１２ａの近傍に配置され、下チップ１２ａの上面に接触して覆い、また、熱拡散層２６の熱伝導率は、中間層１２ｃを構成するモールド樹脂よりも大きい。この場合、下チップ１２ａから発生した熱は、熱拡散層２６に伝播し、熱拡散層２６から熱拡散されて金属ケース１４に到達して外部に放散されるが、上記構成により、熱拡散層２６の熱伝導率は、モールド樹脂よりも大きく構成される。このため、下チップ１２ａから熱拡散層２６へ熱が効率的に伝播する。これにより、下チップ１２ａからの熱の放出が効率的に実施される。
【００２０】
また、熱拡散層２６の上面は下チップ１２ａの上面よりも面積が大きく、熱拡散層２６は、上パッケージ１０と金属ケース１４との間に配置されている。この構成により、下チップ１２ａで発生した熱は熱拡散層２６に伝播し、熱拡散層２６に伝播した熱は、下チップ１２ａの上方を覆い、下チップ１２ａよりも上面の面積が大きい熱拡散層２６に伝達され、更に、熱拡散層２６の上面から熱が放散される。
【００２１】
そして、熱拡散層２６からの熱は、放熱面積Ａに広がって金属ケース１４に伝播する。このような構成とすることで、下チップ１２ａの発熱が、熱拡散層２６を介して、効率的に金属ケース１４に伝播するため、電子装置１全体の放熱性を向上させることができる、これにより信頼性が向上した電子装置を提供することができる。
【００２２】
（第２実施形態）
次に第２実施形態について、図３及び図４を参照して説明する。第２実施形態において、電子装置１は第１実施形態とほぼ同様の構成を備えるが、以下の点で異なっている。
【００２３】
下パッケージ１２は、下チップ１２ａ、上から、上層１２ｅ、中間層１２ｆ、下層１２ｇを備えている。下チップ１２ａは下層１２ｄ上に配置されている。熱拡散層３０、及び熱拡散部３２は下チップ１２ａの近傍に配置されている。
【００２４】
図３及び図４に示されるように、熱拡散層３０は、下チップ１２ａの配置される中間層１２ｆの直上の上層１２ｅに備えられている。熱拡散層３０としては、熱伝導率が高い物質が用いられ、例えば銅などの金属等により構成される。
【００２５】
上層１２ｅはＰＣＢであり、図４に示す様に、内部に複数の配線層１３と熱拡散層３０とを含んでいる。配線層１３はＰＣＢである上層１２ｅの回路を構成する配線層である。配線層１３と熱拡散層３０は同じ材質で形成されている。熱拡散層３０の膜厚は配線層１３よりも大きい。また、熱拡散層３０は上層１２ｅに設けられた配線層のなかで最下層に設けられたものである。つまり、熱拡散層３０は配線層１３と同様の材料で形成されており、上層１２ｅに備えられた複数の配線層の最下層として構成されている。また、この場合、熱拡散層３０は配線層１３よりも厚さが厚くなるように構成されている。熱拡散層３０の厚さを大きくすることで熱伝播効率が向上する。熱拡散層３０の平面の大きさは下チップ１２ａの上面の面積よりも大きく構成されているため、下チップ１２ａから伝播する熱を熱拡散層３０に効率的に伝播させることができる。
【００２６】
また、第２実施形態では、中間層１２ｆを上下すなわち厚さ方向に貫通するように設けられた複数の熱拡散部３２を備えている。熱拡散部３２は、例えばはんだで構成されたはんだボールである。熱拡散部３２としては、鉛とスズを主成分とするものを用いてもよいし、さらに銅が添加されたもの、あるいは、鉛を含まない鉛フリーはんだを用いてもよい。あるいは、中間層１２ｆに貫通孔を設け、貫通孔内に例えば銅などの金属を埋め込んで形成した貫通電極として構成してもよい。熱拡散層３０、及び熱拡散部３２は、熱拡散層３０及び熱拡散部３２の周囲の材料、例えばモールド樹脂よりも熱伝導率が大きくなるように構成される。
【００２７】
上記に説明した第２実施形態に係る電子装置１によれば以下の効果を奏する。
第２実施形態に係る電子装置１によれば、第１実施形態に係る電子装置１と同様の効果を得る。更に、熱拡散層３０は、上層１２ｂに備えられた配線層１３として構成されるため、配線形成工程を用いて熱拡散層３０を形成可能となる。このため、熱拡散層３０の形成が容易となる。また、熱拡散層３０を、下チップ１２ａの直上の上層１２ｅ中の最下層として備えるため下チップ１２ａの近傍に熱拡散層３０を配置させることができる。更に熱拡散層３０の厚さを配線層１３よりも厚く構成している。このため下チップ１２ａから熱拡散層３０への熱伝播効率が向上し、下チップ１２ａの発熱を、効率的に熱拡散層３０に伝播させることができる。
【００２８】
また、下チップ１２ａの横方向の近傍に、熱拡散部３２を配置する。下チップ１２ａの横方向に伝播した発熱は熱拡散部３２に伝播し、熱拡散部３２からこれに接続された上層１２ｅに伝わって熱拡散層３０に伝播させることができる。従って、熱拡散部３２の存在により、更に、下チップ１２ａの発熱が、効率的に金属ケース１４に伝播するため、電子装置１全体の放熱性を更に向上させることができる。
【００２９】
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
【符号の説明】
【００３０】
１…電子装置、１０…上パッケージ、１０ａ…上チップ、１０ｂ、１２ｂ、１２ｅ…上層、１０ｃ、１２ｄ、１２ｇ…下層、１２…下パッケージ、１２ａ…下チップ、１２ｃ、１２ｆ…中間層、１３…配線、１４…金属ケース、２６…プリント基板、２６、３０…熱拡散層、３２…熱拡散部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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