(57)【要約】【課題】半導体チップと放熱体との接触状態が視認可能であり、かつ煩雑な工程を必要とせず安価に不要な輻射電磁ノイズを抑制できる半導体モジュール装置を提供する。【解決手段】半導体チップ１０２を実装したフレキシブル基板１０３と、前記半導体チップ１０２に接着剤１０６で接合させた放熱体１０４を備え、前記放熱体１０４は前記半導体チップ１０２を載置するための開放型凹部１０５を有し、前記開放型凹部１０５は前記放熱体１０４の主面を横断する溝状をなし、かつ前記半導体チップ１０２よりも幅広い形状をなす。【選択図】図１
2010087054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体チップを実装したフレキシブル基板と、前記半導体チップに接着剤で接合させた放熱体を備え、前記放熱体は前記半導体チップを載置するための開放型凹部を有し、前記開放型凹部は前記放熱体の主面を横断する溝状をなし、かつ前記半導体チップよりも幅広い形状をなすことを特徴とする半導体モジュール装置。
【請求項２】
前記半導体チップと前記放熱体とを接合する前記接着剤が熱硬化性導熱接着剤からなり、前記放熱体の前記開放型凹部の底面を前記半導体チップに前記熱硬化性導熱接着剤で接合させたことを特徴とする請求項１に記載の半導体モジュール装置。
【請求項３】
前記フレキシブル基板は前記半導体チップのグランド電極と電気的に導通してグランドをなす銅箔を有し、かつ両端に形成した外部接続用端子と前記半導体チップとの間を接続する配線を有し、前記半導体チップと前記配線との接続部分を封止する保護樹脂が周辺へ延在し、前記半導体チップを載置する前記開放型凹部の近傍部において前記放熱体と前記フレキシブル基板の前記銅箔とを熱硬化性導電接着剤で接合したことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体モジュール装置。
【請求項４】
前記半導体チップと前記放熱体とを接合する前記熱硬化性導熱接着剤と、前記放熱体と前記銅箔とを接合する前記熱硬化性導電接着剤とが、導電性を有する同一の接着剤からなることを特徴とする請求項２または３に記載の半導体モジュール装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラットディスプレイなどの表示装置に用いられるＴＣＰ（テープキャリアパッケージ）の半導体モジュール装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のＴＣＰの半導体モジュール装置としては、例えば半導体チップを実装したフレキシブル基板に放熱体を装着して半導体チップを密閉するものがあり、放熱体が半導体チップを格納するための格納凹部を有し、放熱体の格納凹部の底面で半導体チップに当接して接触する構造をなす。
【０００３】
例えば図４、図５は特許文献１に記載された従来の半導体モジュール装置を示すもので、図４は分解斜視図、図５は図４のＡ−Ａ´線に沿った断面図であり、図４、図５中において、１は半導体モジュール装置、２は半導体チップ、３はフレキシブル基板、４は放熱体、５は接着剤、６は格納凹部、７、８は外部接続用端子、９は導熱材、１０は保護樹脂、１１は空間を各々示している。
【０００４】
図４から図５に示すように、フレキシブル基板３はその両端に外部接続用端子７、８が設けてあり、外部接続用端子７、８はフラットディスプレイパネルや制御基板と接続するためのものである。フレキシブル基板３には、半導体チップ２がバンプなどを介してフリップ実装してあり、半導体チップ２と外部接続用端子７、８との間を接続する配線（図示せず）を設けている。保護樹脂１０は半導体チップ２とフレキシブル基板３との接続部分を封止して該接続部分を補強し、且つ他の部材との間を電気絶縁している。
【０００５】
放熱体４には格納凹部６が設けてあり、格納凹部６は底面に充填した導熱材９を介して半導体チップ２に接触している。空間１１は、半導体チップ２、フレキシブル基板３、放熱体４、接着剤５および導熱材９で囲まれた密閉空間である。
【０００６】
接着剤５は、フレキシブル基板３と放熱体４とを接着するものであり、放熱体４の格納凹部６を囲んでその周囲に貼付している。図５に示すように、格納凹部６を囲む接着剤５の層はその一辺をなす接着剤狭幅部５ａが他の辺をなす接着剤広幅部５ｂよりも幅が狭くて接着面積が小さい形状をなす。
【０００７】
この構成によれば、半導体チップ２が動作の際に発熱すると空間１１の気圧が高まり、そのことでフレシキブル基板３には空間１１が膨張する方向に力が作用する。しかしながら、放熱体４を介して伝わる熱で接着剤５が軟化することで接着剤狭幅部５ａがフレキシブル基板３または放熱体４との間で局所的に剥離し、空間１１と外部とを連通する通路を形成して空間１１の気圧上昇を抑える作用を発揮する。
【０００８】
この結果、フレキシブル基板３が膨張して変形することを防止し、フレキシブル基板３の変形により配線（図示せず）が断線することを防止でき、またフレキシブル基板３の変形で半導体チップ２がリフトアップされて放熱体４から剥離することを防止できるとともに、放熱体４が剥離することに起因する熱暴走によって半導体チップ２が破壊されることを防止できた。
【０００９】
また、常温時にはフレキシブル基板３が収縮することにより、接着剤狭幅部５ａがフレキシブル基板３または放熱体４から剥離する状態が解消して再び空間１１が密閉されるので、格納凹部６にあるシリコングリス等から成る導熱材９が漏出することも無かった。
【００１０】
従来の半導体モジュール装置の他の構成としては、半導体チップを実装したフレキシブル基板を粘着テープで放熱体に接着し、放熱体と半導体チップとを接触させるものがあり、半導体チップのグランド電極とフレキシブル基板のグランド配線とが電気的に導通し、フレキシブル基板のグランド配線と放熱体とが貫通ビスにて共通グランドのパネルシャーシと電気的に導通する。
【００１１】
例えば、図６は特許文献２に記載された半導体モジュール装置の実装体を示すもので、図６（ａ）は上面図、図６（ｂ）が図６（ａ）のＡ−Ａ´線に沿った断面であり、図６中において、２０は半導体モジュール装置、２１は半導体チップ、２２はフレキシブル基板、２２ａは銅箔、２３は放熱体、２４は粘着テープ、２５、２６は外部接続用端子、２７は放熱グリス、２８は保護樹脂、２９は第一の孔、３０は第二の孔、３１は貫通ビス、３２はパネルシャーシを各々示している。
【００１２】
図６に示すように、半導体モジュール装置２０はフレキシブル基板２２の両端に外部接続用端子２５、２６が設けてあり、外部接続用端子２５、２６はフラットディスプレイパネルや制御基板と接続されるものである。
【００１３】
フレキシブル基板２２には、半導体チップ２１がバンプなどを介してフリップ実装してあり、半導体チップ２１と外部接続用端子２５、２６との間を接続する配線（図示せず）が設けてある。保護樹脂２８は半導体チップ２１とフレキシブル基板２２との接続部分を封止して該接続部分を補強し、且つ他の部材との間を電気的に絶縁している。
【００１４】
放熱体２３の上には半導体チップ２１がその載置位置に放熱グリス２７を介して載置してあり、フレキシブル基板２２と放熱体２３とを粘着テープ２４で接着している。フレキシブル基板２２には銅箔２２ａが形成してあり、銅箔２２ａはグランドをなして半導体チップ２１のグランド電極と電気的に導通している。
【００１５】
フレキシブル基板２２および銅箔２２ａは表裏に貫通する第一の孔２９を有し、放熱体２３は第一の孔２９と連続する位置に表裏に貫通する第二の孔３０を有しており、放熱体２３の主面と導電体であるパネルシャーシ３２の主面とを合わせた状態で、貫通ビス３１が第一の孔２９および第二の孔３０を貫通し、さらにパネルシャーシ３２へ達することでグランドを取っている。
【００１６】
この構成によれば、パネルシャーシ３２に対して最短経路で確実にグランドを取ることが可能であり、グランド経路のインダクタンスを低減できるので不要な輻射電磁ノイズを抑制することができる。
【特許文献１】特開２００８−９８３６３
【特許文献２】特開２００７−３１７７３９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
ところで、半導体チップ２と放熱体４との接触状態は、熱暴走による半導体チップ２の破壊や電気特性の変動を防止する上で大変重要なものである。
しかしながら、特許文献１の構成では、半導体チップ２が密閉空間の中に位置するために、格納凹部６の底面における半導体チップ２と放熱体４との導熱材９を介した密着状態や、半導体チップ２と格納凹部６の底面との間隙の大きさを容易には確認することができず、半導体チップ２の放熱特性（熱抵抗）を電気特性に置き換えて間接的に測定せざるを得ず、あるいはＸ線による透視画像で確認する必要があった。
【００１８】
このため、上述の密着状態や間隙を確認するための専用の設備と工数がかかるという課題があり、さらには選定する接着剤５に温度特性の制約があるという課題を有していた。
また、特許文献２の構成では、第一の孔２９と第二の孔３０を貫通する貫通ビス３１でフレキシブル基板２２と放熱体２３とを固定するので、第一の孔２９と第二の孔３０とを位置ずれの無い連続した貫通孔として形成する位置精度が必要であり、部品点数が増えて製造工程も煩雑となるという課題を有していた。
【００１９】
本発明は、上記の課題を解決するものであり、フレキシブル基板へ放熱体を取付ける半導体モジュール装置において、半導体チップと放熱体との接触状態が視認可能であり、かつ煩雑な工程を必要とせず安価に不要な輻射電磁ノイズを抑制できる半導体モジュール装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記課題を解決するために、本発明の半導体モジュール装置は、半導体チップを実装したフレキシブル基板と、前記半導体チップに接着剤で接合させた放熱体を備え、前記放熱体は前記半導体チップを載置するための開放型凹部を有し、前記開放型凹部は前記放熱体の主面を横断する溝状をなし、かつ前記半導体チップよりも幅広い形状をなすことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の半導体モジュール装置において、前記半導体チップと前記放熱体とを接合する前記接着剤が熱硬化性導熱接着剤からなり、前記放熱体の前記開放型凹部の底面を前記半導体チップに前記熱硬化性導熱接着剤で接合させたことを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の半導体モジュール装置において、前記フレキシブル基板は前記半導体チップのグランド電極と電気的に導通してグランドをなす銅箔を有し、かつ両端に形成した外部接続用端子と前記半導体チップとの間を接続する配線を有し、前記半導体チップと前記配線との接続部分を封止する保護樹脂が周辺へ延在し、前記半導体チップを載置する前記開放型凹部の近傍部において前記放熱体と前記フレキシブル基板の前記銅箔とを熱硬化性導電接着剤で接合したことを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の半導体モジュール装置において、前記半導体チップと前記放熱体とを接合する前記熱硬化性導熱接着剤と、前記放熱体と前記銅箔とを接合する前記熱硬化性導電接着剤とが、導電性を有する同一の接着剤からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように、本発明の半導体モジュール装置によれば、開放型凹部が放熱体の主面を横断しているので放熱体の側面に開放型凹部が開放口を有することになり、開放型凹部内において接着剤で接合する前記半導体チップと放熱体との接着状態を放熱体の側面の開放口を通して直接に視認することが可能となり、従来の放熱特性（熱抵抗）を電気特性に置き換えて間接的に測定する場合のような特別な検査と装置を必要としない。
【００２５】
開放型凹部が放熱体の側面に開放口を有しても、接着剤は熱硬化性導熱接着剤からなることで固化して漏出することはない。
半導体チップの近傍部において放熱体とフレキシブル基板の銅箔とを熱硬化性導電接着剤で接合することで、半導体チップから最短の経路でグランドをとることが可能であり、グランド経路のインダクタンスを低減できるので不要な輻射電磁ノイズを抑制できる。
【００２６】
熱硬化性導電接着剤と熱硬化性導熱接着剤とが共に導電性を有する同一の接着剤であることは構成材料を低減できる点で好ましいものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施の形態における半導体モジュール装置を示す分解斜視図であり、図２は図１のＡ−Ａ´線に沿った断面図である。
【００２８】
図１、図２において、１０１は半導体モジュール装置、１０２は半導体チップ、１０３はフレキシブル基板、１０４は放熱体、１０５は開放型凹部、１０６は熱硬化性導熱接着剤、１０７は熱硬化性導電接着剤、１０８、１０９は外部接続用電極、１１０は保護樹脂、１１１は空間を各々示している。
【００２９】
図１、図２に示すように、半導体モジュール装置１０１はポリイミド材料などの可撓性の樹脂フィルムから成るフレキシブル基板１０３を備え、フレキシブル基板１０３は両端にフラットディスプレイパネルや制御基板と接続するための外部接続用端子１０８、１０９を有している。
【００３０】
フレキシブル基板１０３には半導体チップ１０２がバンプなどを介してフリップ実装してあり、半導体チップ１０２と外部接続用端子１０８、１０９との間を接続する配線（図示せず）が設けてある。
【００３１】
エポキシ樹脂などからなる保護樹脂１１０が半導体チップ１０２とフレキシブル基板１０３との接続部分を封止して周辺へ延在しており、保護樹脂１１０は接続部分を補強し、且つ接続部分と他の部材との間を電気的に絶縁している。上述したように、本実施の形態ではフレキシブル基板１０３に半導体チップ１０２を実装してＣＯＦ（Ｃｈｉｐ  Ｏｎ  Ｆｉｌｍ）を構成している。
【００３２】
フレキシブル基板１０３には、半導体チップ１０２のグランド電極（図示せず）と電気的に導通してグランドをなす銅箔（図示せず）が、半導体チップ１０２と対向する主面上に形成してあり、この主面上に板状の放熱体１０４を装着している。
【００３３】
放熱体１０４は、アルミ、銅、鉄などの金属あるいはそれらを含む合金からなり、半導体チップ１０２と対向する主面に半導体チップ１０２を載置するための開放型凹部１０５が形成してある。開放型凹部１０５は、放熱体１０４の主面を横断する溝状をなし、放熱体１０４の両側面に開放口を有しており、その溝断面形状において半導体チップ１０２よりも幅広く、放熱体１０４の一側面の開放口から他側面の開放口を見渡せる形状をなす。
【００３４】
半導体チップ１０２は放熱体１０４の開放型凹部１０５に載置してあり、開放型凹部１０５の底面上には半導体チップ１０２と対向する領域に熱硬化性導熱接着剤１０６の層があり、熱硬化性導熱接着剤１０６で半導体チップ１０２を開放型凹部１０５の底面に接合している。熱硬化性導熱接着剤１０６はエポキシ樹脂やアクリル樹脂等のレジン材料に導熱性フィラーを含有させたものなどから成る。
【００３５】
半導体チップ１０２を載置した開放型凹部１０５の周囲において、放熱体１０４とフレキシブル基板１０３を熱硬化性導電接着剤１０７で接合してあり、フレキシブル基板１０３に設けられて半導体チップ１０２のグランド電極（図示せず）と電気的に導通してグランドをなす銅箔（図示せず）が熱硬化性導電接着剤１０７により放熱体１０４と接合している。熱硬化性導電接着剤１０７は銅や銀などの金属フィラーとエポキシ樹脂やアクリル樹脂等のレジン材料などから成る。
【００３６】
以下に、熱硬化性導熱接着剤１０６、熱硬化性導電接着剤１０７による接着方法について、代表的な例を説明する。
まず、放熱体１０４の開放型凹部１０５の底面上であって半導体チップ１０２を接合する領域に熱硬化性導熱接着剤１０６の適量をディスペンサもしくは、印刷機を用いて塗布する。
【００３７】
次に、開放型凹部１０５の周囲における放熱体１０４の主面上であってフレキシブル基板１０３の主面に設けたグランドとなる銅箔部分と接続する所定の部位に熱硬化性導電接着剤１０７の適量をディスペンサもしくは、印刷機を用いて塗布する。
【００３８】
この放熱体１０４とフレシキブル基板１０３とを、位置規正ピンもしくは認識装置を用いて位置合わせを行いつつ貼り付ける。その後、ローラー等で適度な圧力を付加して放熱体１０４とフレキシブル基板１０３を密着させる。
【００３９】
この密着された放熱体１０３とフレキシブル基板１０４を加熱炉もしくはヒーターレールを用いて、熱硬化性導熱接着剤１０６および熱硬化性導電接着剤１０７を硬化させて接着する。
【００４０】
かかる構成によれば、開放型凹部１０５は、内部の空間１１１に、半導体チップ１０２、フレキシブル基板１０３、放熱体１０４、熱硬化性導熱接着剤１０６、保護樹脂１１０とを含むが、放熱体１０４の主面を横断して放熱体１０４の側面に開放口を有しているので、半導体チップ１０２と放熱体１０４の開放型凹部１０５の底面との接着状態を放熱体１０４の側面の開放口を通して直接に見ることが可能である。よって、従来の放熱特性（熱抵抗）を電気特性に置き換えて間接的に測定する場合のような特別な検査と装置を必要としない。
【００４１】
また、開放型凹部１０５が放熱体１０４の側面に開放口を有して外部に開放されていても、接着剤が熱硬化性導熱接着剤１０６からなることで固化して外部へ漏出することも無く、温度特性に制約を受ける接着剤が不必要となる。
【００４２】
また、開放凹部１０５が放熱体１０４を横断し、かつ半導体チップ１０２よりも幅広く形成されているので、開放凹部１０５における空間１１１は放熱体１０４を横断して貫通し、放熱体１０４の側面の開放口に連通しており、優れた通気性を発揮する。このため、本発明の半導体モジュール装置は、従来のものよりも半導体チップ１０２の動作時の放熱性に優れたものとなる。
【００４３】
半導体チップ１０２の近傍部において放熱体１０４とフレキシブル基板１０３の銅箔（図示せず）とを熱硬化性導電接着剤１０７にて接着しているので、最短経路で確実にグランドをとることが可能であり、グランド経路のインダクタンスを低減できる。しかも、これらのことを部品点数の増加や特別な精度を要求される工程の煩雑化を伴うこと無く実現できる。
【００４４】
ここで、半導体チップ１０２と放熱体１０４との間における絶縁が不必要な場合には、熱硬化性導熱接着剤１０６に絶縁性を要しないので、熱硬化性導熱接着剤１０６として熱硬化性導電接着剤１０７と同様に導電性を伴う接着剤が使用できる。よって、この場合には、熱硬化性導熱接着剤１０６と熱硬化性導電接着剤１０７とに同一の接着剤を使用することができ、材料の種類を低減出来る。
【００４５】
なお、本実施の形態においては、半導体チップ１０２の形状を特定していないが、半導体チップ１０２が長方形の場合には、図３に示すように、半導体チップ１０２の長手方向と、開放型凹部１０５が放熱体１０４の主面を横断する方向とが直交するように、半導体チップ１０２を実装する構造にすれば、開放型凹部１０５の幅が広くなるので半導体チップ１０２と放熱体１０４の開放型凹部１０５の底面との接着状態をより見やすくできるので好ましい。その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施が可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
フレキシブル基板に半導体チップを実装するＣＯＦとして有用であり、特に放熱板を有する高出力な半導体モジュール装置に適している。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態における半導体モジュール装置の分解斜視図
【図２】本発明の実施の形態における半導体モジュール装置の断面図
【図３】本発明の他の実施の形態における半導体モジュール装置の分解斜視図
【図４】従来の半導体モジュール装置の分解斜視図
【図５】従来の半導体モジュール装置の断面図
【図６】従来の半導体モジュール装置の上面図および断面図
【符号の説明】
【００４８】
１０１  半導体モジュール装置
１０２  半導体チップ
１０３  フレキシブル基板
１０４  放熱体
１０５  開放型凹部
１０６  熱硬化性導熱接着剤
１０７  熱硬化性導電接着剤
１０８、１０９  外部接続用電極
１００  保護樹脂
１１１  空間
【図１】
2010087054.tif 000003
【図２】
2010087054.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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