(57)【要約】  能動素子領域１ａを有する半導体素子１と、半導体素子の主面に形成された複数の素子電極２と、一つ以上の素子電極に接合部材８、９を介して接合された外部端子６、７と、半導体素子の主面に形成された一つ以上の第１放熱突起４と、半導体素子の主面と第１放熱突起とを被覆する絶縁樹脂層１０と、絶縁樹脂層の第１放熱突起の表面に接する側とは反対側の面に接する放熱媒体１１とを備えた半導体装置。第１放熱突起の底面の領域に能動素子領域の少なくとも一部を含み、第１放熱突起は能動素子領域内では外部端子と接合しておらず、第１放熱突起の熱伝導率は絶縁樹脂層の熱伝導率よりも大きく、第１放熱突起の表面から放熱媒体までの絶縁樹脂層の厚みが、半導体素子の主面から放熱媒体までの絶縁樹脂層の厚みよりも薄い。実装された半導体素子の能動素子領域から放熱媒体への放熱スピードが向上する。
2010038345.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
能動素子領域を有する半導体素子と、
前記半導体素子の主面に形成された複数の素子電極と、
一つ以上の前記素子電極に接合部材を介して接合された外部端子と、
前記半導体素子の主面に形成された一つ以上の第１放熱突起と、
前記半導体素子の主面と前記第１放熱突起とを被覆する絶縁樹脂層と、
前記絶縁樹脂層の前記第１放熱突起の表面に接する側とは反対側の面に接する放熱媒体とを備え、
前記第１放熱突起の底面の領域に前記能動素子領域の少なくとも一部を含み、
前記第１放熱突起は前記能動素子領域内では前記外部端子と接合しておらず、
前記第１放熱突起の熱伝導率は前記絶縁樹脂層の熱伝導率よりも大きく、
前記第１放熱突起の表面から前記放熱媒体までの前記絶縁樹脂層の厚みが、前記半導体素子の主面から前記放熱媒体までの前記絶縁樹脂層の厚みよりも薄い
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第１放熱突起は前記能動素子領域内から前記能動素子領域外に跨って形成されて、前記能動素子領域外で前記外部端子と接合している請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１放熱突起は前記接合部材と同一の材料を含む請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記放熱媒体の熱伝導率は前記絶縁樹脂層の熱伝導率よりも大きい請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記放熱媒体は配線基板であり、
前記半導体素子が前記配線基板上にフリップチップ実装されており、
前記外部端子は前記配線基板上に形成された導体配線の一部により形成され、
前記第１放熱突起は前記能動素子領域内から前記能動素子領域外に跨って形成されて、前記能動素子領域外で前記外部端子と接合しており、
前記導体配線は、前記第１放熱突起に対向する領域から前記半導体素子の端部を経由して、前記半導体素子がフリップチップ実装されていない領域まで延在して形成されている請求項１、３及び４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記放熱媒体は配線基板であり、
前記半導体素子が前記配線基板上にフリップチップ実装されており、
前記配線基板は、その上面に形成された複数本の第１導体配線と、前記第１放熱突起が形成された領域に対向する位置の前記配線基板上に形成された第２導体配線と、前記第２導体配線上に形成された複数の第２放熱突起とを備え、
前記第１導体配線の一部が前記外部端子として機能し前記素子電極と前記接合部材を介して接合され、
隣接する前記第１放熱突起の頭頂部の間に、一つの前記第２放熱突起の頭頂部が囲み込まれ、互いの側面部同士が接触することなく相対向しており、
前記第２放熱突起と前記第１放熱突起の間隙に絶縁樹脂が充填されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第１導体配線の前記接合部材を介して前記素子電極と接合された側の端部が、前記半導体素子の中心に向かって延在して前記第２導体配線が形成されている請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記放熱媒体は配線基板であり、
前記半導体素子が前記配線基板上にフリップチップ実装されており、
前記配線基板は、その上面に形成された複数本の第１導体配線と、前記第１放熱突起が形成された領域に対向する位置の前記配線基板上に形成された第２導体配線と、前記第２導体配線上に形成された複数の第２放熱突起とを備え、
前記素子電極と前記第１導体配線とが前記接合部材を介して接合され、
隣接する前記第１放熱突起の頭頂部の間に、一つの前記第２放熱突起の頭頂部が囲み込まれ、互いの側面部同士が相対向し接触しており、
前記第２放熱突起と前記第１放熱突起の間隙に絶縁樹脂が充填されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項９】
配線基板上に第１導体配線と第２導体配線を形成し、
前記第１導体配線上に複数の配線突起電極を、及び前記第２導体配線上に複数の第２放熱突起を同一の厚みに形成し、
半導体素子の主面上に形成された複数の素子電極上に各々素子突起電極を、及び前記半導体素子の主面上に形成された複数の放熱用電極上に各々第１放熱突起を、それぞれ前記配線突起電極の材料よりも硬度が高い材料により同一の厚みに形成し、
各々対応する前記配線突起電極と前記素子突起電極とが相対向し、前記第１放熱突起と前記第２放熱突起とが、隣接する一方の放熱突起の頭頂部の間に、他方の前記放熱突起の一つの頭頂部が囲まれる水平位置関係になるように、前記配線基板と前記半導体素子を配置し、
前記素子突起電極と前記配線突起電極を接合することで、前記配線突起電極の頭頂部を潰して前記半導体素子を前記配線基板上にフリップチップ実装することにより、前記第１放熱突起の頭頂部と前記第２放熱突起の頭頂部とを互いの側面部が相対する位置に配置する半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線基板上に実装された半導体素子の放熱構造及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
配線基板上に実装された半導体素子の能動素子領域からの発熱を、配線基板上に放熱する構造が、例えば特許文献１に開示されている。その構造によれば、半導体素子がフェイスダウン実装される基板上に、半導体素子と僅かな間隙をおいて対向する少なくとも１つの放熱突起を設ける。そして、半導体素子と放熱突起との間隙に熱伝導性絶縁材を充填した構造とする。【０００３】
以下、従来例の半導体装置の製造方法について、図１３を参照しながら説明する。図１３は従来例の半導体装置の断面図である。【０００４】
図１３において、配線基板４１上には、導体配線４２が形成されるとともに、放熱用導体配線４３が形成されている。放熱用導体配線４３上には、放熱突起４４が形成されている。半導体素子４５は、半導体素子４５の素子電極４６、および素子電極４６上に形成された接続用突起電極４７を介して、配線基板４１上にフリップチップ実装されている。【０００５】
点線で描かれた４８は半導体素子４５の能動素子領域を示し、能動素子領域４８上にはグランド電極４９が設けられている。半導体素子４５の表面には、表面保護膜５０が形成されている。半導体素子４５と配線基板４１との間には、熱伝導性絶縁材５１が充填されている。【０００６】
以上のような構成によれば、能動素子領域４８の発熱をグランド電極４９により水平方向に拡散し、熱伝導性絶縁材５１を介し、放熱突起４４から放熱用導体配線４３を経由して配線基板４１に放熱することができる。また、放熱突起４４を半導体素子４５と接合させない構造であるので、図１４に示すような一般的な放熱構造（例えば特許文献２参照）と比較して、能動素子領域４８の電気的特性変動が軽減されるという利点がある。【０００７】
すなわち、図１４の半導体装置は、接続用突起電極４７により半導体素子４５と配線基板４１とを接合した放熱構造を有する。そのため、半導体素子４５の配線基板４１へのフリップチップ実装時の荷重や、実装後の半導体素子４５と配線基板４１との熱膨張係数差による能動素子領域４８への応力に起因して、能動素子領域４８の電気的特性変動が発生する。これに対して、図１３に示したような放熱突起４４を半導体素子４５と接合させない構造の場合、そのような応力の発生が軽減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−６５０７２号公報
【特許文献２】特開２０００−２８６３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記従来の半導体装置では、能動素子領域４８からの放熱スピードを向上させるためには、発熱元の能動素子領域４８に近いグランド電極４９の厚みを厚くし、グランド電極４９中の水平方向への熱拡散スピードを速めることが必要である。しかしながら上記従来の半導体装置では、グランド電極４９が半導体素子４５の配線層形成工程で形成されるため、任意の厚みに形成することができない（一般的には０．５μｍ程度）。このため、グランド電極４９中の水平方向への熱拡散スピードに限界を生じ、能動素子領域４８からの配線基板４１への放熱スピードが遅いという課題があった。【００１０】
本発明は、上記従来の問題を解決するものであり、半導体素子の能動素子領域から配線基板への放熱スピードが向上した半導体装置、及びその製造方法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】
【００１１】
本発明の半導体装置は、能動素子領域を有する半導体素子と、前記半導体素子の主面に形成された複数の素子電極と、一つ以上の前記素子電極に接合部材を介して接合された外部端子と、前記半導体素子の主面に形成された一つ以上の第１放熱突起と、前記半導体素子の主面と前記第１放熱突起とを被覆する絶縁樹脂層と、前記絶縁樹脂層の前記第１放熱突起の表面に接する側とは反対側の面に接する放熱媒体とを備え、前記第１放熱突起の底面の領域に前記能動素子領域の少なくとも一部を含み、前記第１放熱突起は前記能動素子領域内では前記外部端子と接合しておらず、前記第１放熱突起の熱伝導率は前記絶縁樹脂層の熱伝導率よりも大きく、前記第１放熱突起の表面から前記放熱媒体までの前記絶縁樹脂層の厚みが、前記半導体素子の主面から前記放熱媒体までの前記絶縁樹脂層の厚みよりも薄いことを特徴とする。【００１２】
本発明の半導体装置の製造方法によれば、配線基板上に第１導体配線と第２導体配線を形成し、前記第１導体配線上に複数の配線突起電極を、及び前記第２導体配線上に複数の第２放熱突起を同一の厚みに形成し、半導体素子の主面上に形成された複数の素子電極上に各々素子突起電極を、及び前記半導体素子の主面上に形成された複数の放熱用電極上に各々第１放熱突起を、それぞれ前記配線突起電極の材料よりも硬度が高い材料により同一の厚みに形成し、各々対応する前記配線突起電極と前記素子突起電極とが相対向し、前記第１放熱突起と前記第２放熱突起とが、隣接する一方の放熱突起の頭頂部の間に、他方の前記放熱突起の一つの頭頂部が囲まれる水平位置関係になるように、前記配線基板と前記半導体素子を配置し、前記素子突起電極と前記配線突起電極を接合することで、前記配線突起電極の頭頂部を潰して前記半導体素子を前記配線基板上にフリップチップ実装することにより、前記第１放熱突起の頭頂部と前記第２放熱突起の頭頂部とを互いの側面部が相対する位置に配置する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、実装された半導体素子の能動素子領域の発熱が、放熱突起を経由して水平方向に拡散された後、絶縁樹脂層を経由して放熱媒体に伝達されるため、能動素子領域から放熱媒体への放熱スピードが向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】本発明の第１の実施形態における第１構成例の半導体装置の要部を示す断面図
【図１Ｂ】同実施形態における第２構成例の半導体装置の要部を示す断面図
【図１Ｃ】同実施形態における第３構成例の半導体装置の要部を示す断面図
【図１Ｄ】同実施形態における第４構成例の半導体装置の要部を示す断面図
【図２Ａ】本発明の第２の実施形態における第１構成例の半導体装置を示す断面図
【図２Ｂ】同実施形態における第２構成例の半導体装置を示す断面図
【図３Ａ】同実施形態における第３構成例の半導体装置を示す断面図
【図３Ｂ】同実施形態における第４構成例の半導体装置を示す断面図
【図４Ａ】本発明の第３の実施形態における第１構成例の半導体装置を示す断面図
【図４Ｂ】同半導体装置の下面図
【図５Ａ】同実施形態における第２構成例の半導体装置を示す断面図
【図５Ｂ】同半導体装置の下面図
【図６】同実施形態における第３構成例の半導体装置を示す断面図
【図７Ａ】同実施形態における第４構成例の半導体装置を示す断面図
【図７Ｂ】同半導体装置の下面図
【図８Ａ】同実施形態における第５構成例の半導体装置を示す断面図
【図８Ｂ】同半導体装置の下面図
【図９Ａ】同実施形態における第６構成例の半導体装置を示す断面図
【図９Ｂ】同半導体装置の下面図
【図１０Ａ】同実施形態における第７構成例の半導体装置を示す断面図
【図１０Ｂ】同半導体装置の下面図
【図１１Ａ】同実施形態における第８構成例の半導体装置を示す断面図
【図１１Ｂ】同半導体装置の下面図
【図１２Ａ】本発明の第４の実施形態における半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図
【図１２Ｂ】同製造方法の図１２Ａに続く工程を示す断面図
【図１３】従来例の半導体装置を示す断面図
【図１４】他の従来例の半導体装置を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は、上記構成を基本として、以下のような態様をとることができる。
【００１６】
すなわち、上記構成の半導体装置において、前記第１放熱突起は前記能動素子領域内から前記能動素子領域外に跨って形成されて、前記能動素子領域外で前記外部端子と接合している構成とすることが好ましい。
【００１７】
また、前記第１放熱突起は前記接合部材と同一の材料を含む構成とすることができる。
【００１８】
また、前記放熱媒体の熱伝導率は前記絶縁樹脂層の熱伝導率よりも大きい構成とすることが好ましい。
【００１９】
また、前記放熱媒体は配線基板であり、前記半導体素子が前記配線基板上にフリップチップ実装されており、前記外部端子は前記配線基板上に形成された導体配線の一部により形成され、前記第１放熱突起は前記能動素子領域内から前記能動素子領域外に跨って形成されて、前記能動素子領域外で前記外部端子と接合しており、前記導体配線は、前記第１放熱突起に対向する領域から前記半導体素子の端部を経由して、前記半導体素子がフリップチップ実装されていない領域まで延在して形成されている構成とすることができる。
【００２０】
また、前記放熱媒体は配線基板であり、前記半導体素子が前記配線基板上にフリップチップ実装されており、前記配線基板は、その上面に形成された複数本の第１導体配線と、前記第１放熱突起が形成された領域に対向する位置の前記配線基板上に形成された第２導体配線と、前記第２導体配線上に形成された複数の第２放熱突起とを備え、前記第１導体配線の一部が前記外部端子として機能し前記素子電極と前記接合部材を介して接合され、隣接する前記第１放熱突起の頭頂部の間に、一つの前記第２放熱突起の頭頂部が囲み込まれ、互いの側面部同士が接触することなく相対向しており、前記第２放熱突起と前記第１放熱突起の間隙に絶縁樹脂が充填されている構成とすることができる。
【００２１】
また、前記第１導体配線の前記接合部材を介して前記素子電極と接合された側の端部が、前記半導体素子の中心に向かって延在して前記第２導体配線が形成されている構成とすることができる。
【００２２】
また、前記放熱媒体は配線基板であり、前記半導体素子が前記配線基板上にフリップチップ実装されており、前記配線基板は、その上面に形成された複数本の第１導体配線と、前記第１放熱突起が形成された領域に対向する位置の前記配線基板上に形成された第２導体配線と、前記第２導体配線上に形成された複数の第２放熱突起とを備え、前記素子電極と前記第１導体配線とが前記接合部材を介して接合され、隣接する前記第１放熱突起の頭頂部の間に、一つの前記第２放熱突起の頭頂部が囲み込まれ、互いの側面部同士が相対向し接触しており、前記第２放熱突起と前記第１放熱突起の間隙に絶縁樹脂が充填されている構成とすることができる。
【００２３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２４】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態における半導体装置の構成について、図１Ａ〜図１Ｄを参照して説明する。本実施形態は、本発明の基本的な概念である、半導体素子（チップ）に放熱用の突起電極（以下、放熱突起と称する）を設けた構成を示すものである。
【００２５】
図１Ａは、本実施形態における第１構成例の半導体装置の要部を示す断面図である。半導体素子１は、能動素子領域１ａを有し、能動素子領域１ａの周囲の主面（図の上面）に、複数の素子電極２が形成されている。また、能動素子領域１ａの少なくとも一部を含む領域に放熱用電極３が形成されている。放熱用電極３上には第１放熱突起４が形成されている。素子電極２及び放熱用電極３が形成されていない領域の半導体素子１の主面を被覆して、保護膜５が設けられている。
【００２６】
半導体素子１の素子電極２の近傍には、外部端子６、７が設けられている。図１Ａの左側部分に示す外部端子６は、素子電極２と横方向に並んで配置され、ワイヤ８からなる接合部材を介して素子電極２と接続されている。図１Ａの右側部分に示す外部端子７は、素子電極２と上下方向に並んで配置され、突起電極９からなる接合部材を介して素子電極２と接続されている。但し、２種類の外部端子６、７は例示であり、通常は、いずれか一方の形態のみが用いられる。
【００２７】
半導体素子１の主面上の第１放熱突起４と保護膜５とを被覆して、絶縁樹脂層１０が設けられている。図１Ａには一部のみが図示されているが、絶縁樹脂層１０の表面、すなわち第１放熱突起４の表面に接する側とは反対側の面に接して放熱媒体１１が配置されている。放熱媒体１１は、気体、例えば空気であってもよいし、液体であってもよい。
【００２８】
以上のとおり、第１放熱突起４の底面の領域に能動素子領域１ａの少なくとも一部を含み、第１放熱突起４は能動素子領域１ａ内では外部端子６、７と接合していない。また、第１放熱突起４の熱伝導率κ１は絶縁樹脂層１０の熱伝導率κ２よりも大きい（κ１＞κ２）。更に、第１放熱突起４の表面から放熱媒体１１までの絶縁樹脂層１０の厚みｄ１が、半導体素子１の主面１２から放熱媒体１１までの絶縁樹脂層１０の厚みｄ２よりも薄い（ｄ１＜ｄ２）。なお、第１放熱突起４の厚みｔ１は、放熱用電極３の厚みｔ２よりも厚いことが望ましい（ｔ１＞ｔ２）。
【００２９】
上記構成によれば、半導体素子１の能動素子領域１ａ上に第１放熱突起４を備えることで、能動素子領域１ａの発熱は、第１放熱突起４により急速に水平方向に拡散され、その後、絶縁樹脂層１０を経由して放熱媒体１１に熱が放散される。そのため、第１放熱突起４が設けられていない従来の構造と比較して、能動素子領域１ａからの放熱スピードを向上させることができる。
【００３０】
図１Ｂは、本実施形態における第２構成例の半導体装置の要部を示す断面図である。第１構成例の半導体装置と同様の要素については同一の参照符号を付して、説明の重複を省略する。この構成例では、第１放熱突起１３は能動素子領域１ａ内から能動素子領域１ａ外に跨って形成されて、能動素子領域１ａ外で外部端子７と接合している。
【００３１】
図１Ｃは、本実施形態における第３構成例の半導体装置の要部を示す断面図である。この構成例では、第１放熱突起１４が、接合部材である突起電極９と同一の材料を含んで形成されている。
【００３２】
図１Ｄは、本実施形態における第４構成例の半導体装置の要部を示す断面図である。この構成例では、上述の例における気体または液体の放熱媒体１１に代えて、例えば金属からなる放熱板１５が放熱媒体として用いられる。放熱板１５の熱伝導率κ３は、絶縁樹脂層１０の熱伝導率κ２よりも大きい（κ３＞κ２）。それにより、放熱効率を向上させることができる。
【００３３】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態における半導体装置の構成について、図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ、及び図３Ｂを参照して説明する。本実施形態では、第１の実施形態における半導体装置の更に具体的な形態として、半導体素子が配線基板またはリードフレーム上にフェイスアップで実装された第１〜第４構成例について示す。
【００３４】
図２Ａは、本実施形態における第１構成例の半導体装置を示す断面図である。半導体素子１の構成は、図１Ａ等に示した第１の実施形態における半導体素子１と同様であり、同一の要素については同一の参照符号を付して、説明の繰り返しを省略する。また、他の要素についても、同一の要素については同一の参照符号を付して説明する。
【００３５】
配線基板１６上には複数本の第１導体配線１７が設けられ、第１導体配線１７の一部により外部端子が形成されている。半導体素子１は配線基板１６上に搭載されて接着剤１８により固定され、一つ以上の素子電極２がワイヤ８からなる接合部材を介して第１導体配線１７（外部端子）と接合されている。
【００３６】
配線基板１６上で、半導体素子１、ワイヤ８及び第１導体配線１７の接続部を被覆して、絶縁樹脂層１０が設けられている。また、絶縁樹脂層１０の表面、すなわち第１放熱突起４の表面に接する側とは反対側の面に接する領域が放熱媒体１１として機能する。
【００３７】
配線基板１６としては、例えば厚み４０μｍ程度のポリイミドフィルムを用いることができる。第１導体配線１７を形成する材料としては、厚み８μｍ程度のＣｕ箔を用いることができる。また、素子電極２及び放熱用電極３は、厚み０．５μｍ程度のＡｌで形成することができる。第１放熱突起４は厚み３μｍ程度の無電解Ｎｉめっきで形成し、無電解Ｎｉめっきの表面を厚み０．０５μｍ程度の無電解Ａｕめっきで被覆した構成とすることができる。また、絶縁樹脂層１０としては、例えば一般的なエポキシ系樹脂を用いることができる。
【００３８】
本実施形態の半導体装置の構成によれば、第１の実施形態の場合と同様、第１放熱突起４による水平方向へ熱を拡散させる作用により、能動素子領域１ａからの放熱スピードを向上させる効果が得られる。
【００３９】
本実施形態における半導体装置は、図２Ｂ、図３Ａ、図３Ｂに示すような変形例の構成を採ることができる。これらの例はいずれも、半導体素子１がフェイスアップで実装された態様を有する。
【００４０】
図２Ｂは、本実施形態における第２構成例の半導体装置を示す断面図である。この半導体装置は、基本的には図２Ａに示したものと同様の構成であり、相違点は、図２Ａの放熱媒体１１に代えて、放熱板１９が絶縁樹脂層１０中に設けられた構成を有することである。放熱板１９としては、例えば金属板を用いることができる。
【００４１】
図３Ａは、本実施形態における第３構成例の半導体装置を示す断面図である。この半導体装置では、図２Ａに示した第１構成例における配線基板１６に代えて、リードフレーム２０が用いられる。リードフレーム２０のダイパッド２０ａ上に半導体素子１がフェイスアップで搭載され、外部端子であるリード２０ｂに、ワイヤ８を介して素子電極２が接続されている。ダイパッド２０ａ、半導体素子１及びリード２０ｂの一部を含む領域が、絶縁樹脂層２１により封止される。なお、放熱媒体は図示が省略されている。
【００４２】
図３Ｂは、本実施形態における第４構成例の半導体装置を示す断面図である。この半導体装置は、基本的には図３Ａに示したものと同様の構成であり、相違点は、放熱媒体として、絶縁樹脂層２１中に放熱板１９が配置されていることである。
【００４３】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態における半導体装置の構成について、図４Ａ〜図１１Ｂを参照して説明する。本実施形態では、第１の実施形態における半導体装置の具体的な形態として、半導体素子１が配線基板１６上にフェイスダウンで実装された第１〜第８構成例について示す。半導体素子１及び配線基板１６の構成は、概ね上述の実施形態の場合と同様であり、同一の要素については同一の参照符号を付して、説明の繰り返しを省略する。
【００４４】
図４Ａは、本実施形態における第１構成例の半導体装置を示す断面図である。図４Ｂは、図４Ａの下面図（矢印Ａの向きに見た図）であり、一部の部材を透過させて図示されている。なお、図４Ａは図４ＢにおけるＢ−Ｂ断面を示したものである。
【００４５】
半導体素子１の少なくとも一部を含む領域に放熱用電極３が形成されている。放熱用電極３上には、放熱用電極３よりも厚く第１放熱突起４が形成されている。素子電極２及び放熱用電極３が形成されていない領域の半導体素子１の主面を被覆して、保護膜５が設けられている。
【００４６】
配線基板１６上には、第１導体配線１７が形成されている。第１導体配線１７上には、接合部材である突起電極９が形成されている。半導体素子１は、素子電極２および素子電極２上に形成された接合部材である突起電極２２を介して、配線基板１６上にフリップチップ実装されている。半導体素子１と配線基板１６の間の間隙を充填して、絶縁樹脂層２３が設けられている。
【００４７】
この第１構成例によれば、第１放熱突起４により能動素子領域１ａの発熱が水平方向に拡散された後、絶縁樹脂層２３を経由して配線基板１６に熱が放散される。それにより、第１放熱突起４が設けられていない構造と比較して、能動素子領域１ａから配線基板１６への放熱スピードを向上させることができる。配線基板１６は、第１の実施形態における放熱媒体１０として機能する。
【００４８】
図５Ａは、本実施形態における第２構成例の半導体装置を示す断面図である。図５Ｂは、図５Ａの下面図であり、一部の部材を透過させて図示されている。この半導体装置の構成は、第１構成例の半導体装置と概ね同様であり、相違点は、配線基板１６上に、第１導体配線１７に加えて、第２導体配線２４が形成されていることである。
【００４９】
第２導体配線２４は、第１放熱突起４に対向する位置の配線基板１６上に形成されている。また、第１導体配線１７と素子電極２とは、接合部材である突起電極９及び突起電極２２を介して接合されているが、第２導体配線２４と第１放熱突起４とは接触していない。
【００５０】
一例として、配線基板１６には厚み４０μｍ程度のポリイミドフィルムを用いる。第１導体配線１７及び第２導体配線２４は、厚み８μｍ程度のＣｕで形成する。また突起電極９は、厚み６μｍ程度の電解Ｃｕめっきで形成し、かつ各々の電解Ｃｕめっきの表面を厚み０．５μｍ程度の電解Ａｕめっきにて被覆する。
【００５１】
また、素子電極２及び放熱用電極３は、厚み０．５μｍ程度のＡｌで形成する。突起電極２２と第１放熱突起４は厚み３μｍ程度の無電解Ｎｉめっきで形成し、無電解Ｎｉめっきの表面を厚み０．０５μｍ程度の無電解Ａｕめっきで被覆する。また、絶縁樹脂層２３としては、一般的なエポキシ系樹脂を用いる。
【００５２】
この第２構成例によれば、第１放熱突起４から絶縁樹脂層２３を経由して第２導体配線２４に熱が放散され、更に配線基板１６に熱が放散される。従って、第２導体配線２４により、能動素子領域１ａから配線基板１６への放熱スピードを更に向上させることができる。第２導体配線２４も、第１の実施形態における放熱媒体１０として機能する。
【００５３】
図６は、本実施形態における第３構成例の半導体装置を示す断面図である。この半導体装置の構成は、第２構成例の半導体装置と概ね同様である。相違点は、第２導体配線２４に相当する第２導体配線２５が複数に分離されていること、また、配線基板１６の裏面に裏面導体配線２６が形成されていることである。さらに、第２導体配線２５と裏面導体配線２６とは、ビア２７により接続されている。
【００５４】
この第３構成例によれば、第１放熱突起４から絶縁樹脂層２３を経由して第２導体配線２５に熱が放散され、更にビア２７を介して裏面導体配線２６に熱が伝達され、放散される。従って、ビア２７及び裏面導体配線２６により、能動素子領域１ａから第１放熱突起４を経由した後の放熱のスピードを更に向上させることができる。
【００５５】
図７Ａは、本実施形態における第４構成例の半導体装置を示す断面図である。図７Ｂは、図７Ａの下面図であり、一部の部材を透過させて図示されている。図７Ａ、図７Ｂにおいて、図５Ａ、図５Ｂに示した第２構成例の要素と同一の要素については、同一の参照符号を付して、説明の繰り返しを省略する。
【００５６】
第４構成例の特徴は、第２導体配線２４上に、第２放熱突起２８が形成され、第１放熱突起４と接合されていることである。第２導体配線２４と第１放熱突起４とは能動素子領域１ａ上では接触せず、能動素子領域１ａの領域外の位置に形成された第２放熱突起２８を介して第１放熱突起４と接合されている。
【００５７】
本構成例によれば、第１放熱突起４を経由して能動素子領域１ａの発熱が水平方向に拡散し、更に、第２放熱突起２８を経由して第２導体配線２４に熱が放散される。そのため、能動素子領域１ａから配線基板１６への放熱スピードを更に向上させることができる。しかも、第２放熱突起２８が能動素子領域１ａ以外の位置に形成されているため、半導体素子１のフリップチップ実装時及び実装後の応力が第２放熱突起２８を介して能動素子領域１ａに加わることを軽減できるため、能動素子領域１ａの電気的特性変動を抑制することができる。
【００５８】
図８Ａは、本実施形態における第５構成例の半導体装置を示す断面図である。図８Ｂは、図８Ａの下面図であり、一部の部材を透過させて図示されている。なお、図８Ａは図８ＢにおけるＣ−Ｃ断面を示したものである。図８Ａ、図８Ｂにおいて、図５Ａ、図５Ｂに示した第２構成例の要素と同一の要素については、同一の参照符号を付して、説明の繰り返しを省略する。
【００５９】
本構成例の半導体装置の特徴は、能動素子領域１ａ上から能動素子領域１ａ外に亘って半導体素子１の端部に至る放熱用電極２９が設けられ、その上に、第１放熱突起１３が形成されていることである。
【００６０】
また、第２導体配線３０は、第１放熱突起１３に対向する位置から半導体素子１の端部を経由し、半導体素子１がフリップチップ実装されていない領域まで延在して形成されている。第２導体配線３０と第１放熱突起１３とは能動素子領域１ａ上では接触せず、能動素子領域１ａ以外の位置に形成された第２放熱突起３１を介して接合されている。
【００６１】
本構成例によれば、第２導体配線３０が第１放熱突起１３に対向する位置から半導体素子１の端部を経由し、半導体素子１がフリップチップ実装されていない領域まで延在しているため、更に放熱効果を向上させることができる。
【００６２】
図９Ａは、本実施形態における第６構成例の半導体装置を示す断面図である。図９Ｂは、図９Ａの下面図であり、一部の部材を透過させて図示されている。図９Ａ、図９Ｂにおいて、図７Ａ、図７Ｂに示した第４構成例の要素と同一の要素については、同一の参照符号を付して、説明の繰り返しを省略する。但し、図９Ｂにおける能動素子領域１ａの図示は、煩雑さを回避するために省略する。
【００６３】
本構成例の特徴は、能動素子領域１ａを含む領域に複数の放熱用電極３２が形成されていることである。複数の放熱用電極３２の上には各々、第１放熱突起３３が形成されている。
【００６４】
第１放熱突起３３に対向する位置の配線基板１６上に形成された第２導体配線２４は、第２構成例の場合と同様の構成である。第２導体配線２４上には、突起電極９より厚い第２放熱突起３４が設けられている。隣接する第１放熱突起３３の頭頂部の間に、一つの第２放熱突起３４の頭頂部が囲み込まれ、互いの側面部同士が相対向しているが接触はしていない。第１放熱突起３３と第２放熱突起３４の間隙には、絶縁樹脂層２３が充填されている。
【００６５】
本構成例によれば、第２放熱突起３４を突起電極９よりも高く形成していることにより、隣接する第１放熱突起３３の頭頂部の間に一つの第２放熱突起３４の頭頂部が挟み込まれている。それにより、第２放熱突起３４と第１放熱突起３３の対向する面積が、第４構成例の場合よりも増加するため、更に放熱効果を向上させることができる。
【００６６】
図１０Ａは、本実施形態における第７構成例の半導体装置を示す断面図である。図１０Ｂは、図１０Ａの下面図であり、一部の部材を透過させて図示されている。なお、図１０Ａは図１０ＢにおけるＤ−Ｄ断面を示したものである。図１０Ａ、図１０Ｂにおいて、図９Ａ、図９Ｂに示した第６構成例の要素と同一の要素については、同一の参照符号を付して、説明の繰り返しを省略する。
【００６７】
本構成例では、図９Ａ、図９Ｂに示した第６構成例と同様、能動素子領域１ａを含む領域に複数の放熱用電極３２が形成され、放熱用電極３２上には各々第１放熱突起３３が形成されている。
【００６８】
本構成例における第６構成例と異なる特徴は、第１導体配線１７が半導体素子１の中心に向かって延在して先端部が放熱用配線部１７ａを構成し、放熱用配線部１７ａ上には、突起電極９より厚い第２放熱突起３５が設けられていることである。隣接する第１放熱突起３３の頭頂部の間に、一つの第２放熱突起３５の頭頂部が囲み込まれ、互いの側面部同士が相対向しているが、接触はしていない。第２放熱突起３５と第１放熱突起３３の間隙には、絶縁樹脂層２３が充填されている。
【００６９】
本構成例によれば、第６構成例と比較して、絶縁樹脂層２３と配線基板１６が直接接触し、かつ放熱用配線部１７ａおよび第２放熱突起３５の表面が、絶縁樹脂層２３に接触する表面積が増加する。そのため、絶縁樹脂層２３と配線基板１６との密着力を向上させることができる。
【００７０】
図１１Ａは、本実施形態における第８構成例の半導体装置を示す断面図である。図１１Ｂは、図１１Ａの下面図であり、一部の部材を透過して図示されている。本構成例の半導体装置は、第６構成例を変形させた特徴を有する。従って、図１１Ａ、図１１Ｂにおいて、図９Ａ、図９Ｂに示した第６構成例の要素と同一の要素については、同一の参照符号を付して、説明の繰り返しを省略する。
【００７１】
本構成例では第６構成例と同様、第１放熱突起３３に対向する位置の配線基板１６上に形成された第２導体配線２４上に、突起電極９より厚い第２放熱突起３６が設けられている。そして、隣接する第１放熱突起３３の頭頂部の間に、一つの第２放熱突起３６の頭頂部が囲み込まれている。
【００７２】
本構成例における第６構成例と異なる特徴は、第２放熱突起３６と第１放熱突起３３とは、側面部同士が相対し、接触していることである。第２放熱突起３６と第１放熱突起３３が接触していない間隙には、絶縁樹脂層２３が充填されている。
【００７３】
本構成例によれば、第２放熱突起３６と第１放熱突起３３が接触しているため、第６構成例の場合よりも更に放熱効果を向上させることができる。
【００７４】
また、第２放熱突起３６と第１放熱突起３３の接触部が各々の頭頂部ではなく、側面部であるため、能動素子領域１ａの電気的特性変動が軽減されるという利点が得られる。すなわち、図１４に示した従来例２の構造と比較して、半導体素子１の配線基板１６へのフリップチップ実装時の荷重、あるいは実装後の半導体素子１と配線基板１６との熱膨張係数差による能動素子領域１ａへの応力が、垂直方向に直接作用することがない。従って、荷重あるいは応力が垂直方向と水平方向に分散されるため、能動素子領域１ａの電気的特性変動が軽減される。
【００７５】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態にかかる半導体装置の製造方法について、図１２Ａ、図１２Ｂを参照して説明する。この製造方法は、図９Ａ、図９Ｂに示した第３の実施形態における第６構成例の半導体装置を製造する方法である。従って、図９Ａ、図９Ｂに示した要素と同一の要素については、同一の参照符号を付して、説明の繰り返しを省略する。
【００７６】
まず、図１２Ａに示すように、第１導体配線１７、第２導体配線２４、突起電極９、および第２放熱突起３４が形成された配線基板１６と、素子電極２、突起電極２２、放熱用電極３２、第１放熱突起３３、および保護膜５が形成された半導体素子１を用意する。そして、第１導体配線１７上に未硬化状態の絶縁樹脂層２３ａを付設し、半導体素子１を対向させる。
【００７７】
突起電極９と第２放熱突起３４は、第１導体配線１７及び第２導体配線２４上に、電解Ｃｕ／Ａｕめっきにて同一の高さ（例えばＣｕ：８μｍ、Ａｕ：０．５μｍ程度）に形成する。突起電極２２と第１放熱突起３３は、素子電極２および放熱用電極３２上に、予め無電解Ｎｉ／Ａｕめっきにより同時に形成する。それにより、突起電極２２と第１放熱突起３３は、同一の厚み（例えばＮｉ：３μｍ、Ａｕ０．０５μｍ）を有している。
【００７８】
次に図１２Ｂに示すように、半導体素子１を配線基板１６上にフリップチップ実装し、突起電極９と突起電極２２とを超音波接合する。このとき、Ｃｕからなる突起電極９は、Ｎｉからなる突起電極２２より硬度が低いため、突起電極９の頭頂部が潰れて突起電極２２と接合する。このときの、突起電極９の頭頂部の潰れ量を、約２μｍとなるように制御する。
【００７９】
一方、隣接する第１放熱突起３３の頭頂部の間に一つの第２放熱突起３４の頭頂部が囲み込まれる水平位置関係になるように、第１放熱突起３３と第２放熱突起３４を配置しておく。それにより、突起電極９と第２放熱突起３４の高さに、潰れ量の２μｍに相当する厚み差を設けることができる。また、第１放熱突起３３と第２放熱突起３４の互いの側面部が相対向するが、接触はしない構造を実現できる。
【００８０】
この後、未硬化状態の絶縁樹脂層２３ａを硬化することで、半導体装置を完成させる。
【００８１】
以上の半導体装置の製造方法によれば、突起電極９より第２放熱突起３４を厚く形成し、かつ、隣接する第１放熱突起３３の頭頂部の間に、一つの第２放熱突起３４の頭頂部が囲み込まれ、各々の側面部を相対向させる位置関係に配置する。それにより、第２放熱突起３４と第１放熱突起３３が対向する面積が第１の実施形態の場合よりも増加し、放熱効果を向上させる構造を、単一の超音波接合工程だけで実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明によれば、半導体素子の能動素子領域から放熱媒体への放熱スピードが向上し、半導体装置における放熱技術として有用である。
【符号の説明】
【００８３】
１  半導体素子
１ａ  能動素子領域
２  素子電極
３、２９、３２  放熱用電極
４、１３、１４、３３  第１放熱突起
５  保護膜
６、７  外部端子
８  ワイヤ
９、２２  突起電極
１０、２１、２３  絶縁樹脂層
１１  放熱媒体
１２  半導体素子の主面
１６  配線基板
１７  第１導体配線
１７ａ  放熱用配線部
１８  接着剤
１５、１９  放熱板
２０  リードフレーム
２０ａ  ダイパッド
２０ｂ  リード
２３ａ  未硬化状態の絶縁樹脂層
２４、２５、３０  第２導体配線
２６  裏面導体配線
２７  ビア
２８、３１、３４、３５、３６  第２放熱突起
４１  配線基板
４２  導体配線
４３  放熱用導体配線
４４  放熱突起
４５  半導体素子
４６  素子電極
４７  接続用突起電極
４８  能動素子領域
４９  グランド配線
５０  保護膜
５１  熱伝導性樹脂
【図１Ａ】
2010038345.tif 000003
【図１Ｂ】
2010038345.tif 000004
【図１Ｃ】
2010038345.tif 000005
【図１Ｄ】
2010038345.tif 000006
【図２Ａ】
2010038345.tif 000007
【図２Ｂ】
2010038345.tif 000008
【図３Ａ】
2010038345.tif 000009
【図３Ｂ】
2010038345.tif 000010
【図４Ａ】
2010038345.tif 000011
【図４Ｂ】
2010038345.tif 000012
【図５Ａ】
2010038345.tif 000013
【図５Ｂ】
2010038345.tif 000014
【図６】
2010038345.tif 000015
【図７Ａ】
2010038345.tif 000016
【図７Ｂ】
2010038345.tif 000017
【図８Ａ】
2010038345.tif 000018
【図８Ｂ】
2010038345.tif 000019
【図９Ａ】
2010038345.tif 000020
【図９Ｂ】
2010038345.tif 000021
【図１０Ａ】
2010038345.tif 000022
【図１０Ｂ】
2010038345.tif 000023
【図１１Ａ】
2010038345.tif 000024
【図１１Ｂ】
2010038345.tif 000025
【図１２Ａ】
2010038345.tif 000026
【図１２Ｂ】
2010038345.tif 000027
【図１３】
2010038345.tif 000028
【図１４】
2010038345.tif 000029
【手続補正書】
【提出日】平成22年8月20日(2010.8.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配線基板上に実装された半導体素子の放熱構造及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
配線基板上に実装された半導体素子の能動素子領域からの発熱を、配線基板上に放熱する構造が、例えば特許文献１に開示されている。その構造によれば、半導体素子がフェイスダウン実装される基板上に、半導体素子と僅かな間隙をおいて対向する少なくとも１つの放熱突起を設ける。そして、半導体素子と放熱突起との間隙に熱伝導性絶縁材を充填した構造とする。
【０００３】
以下、従来例の半導体装置の製造方法について、図１３を参照しながら説明する。図１３は従来例の半導体装置の断面図である。
【０００４】
図１３において、配線基板４１上には、導体配線４２が形成されるとともに、放熱用導体配線４３が形成されている。放熱用導体配線４３上には、放熱突起４４が形成されている。半導体素子４５は、半導体素子４５の素子電極４６、および素子電極４６上に形成された接続用突起電極４７を介して、配線基板４１上にフリップチップ実装されている。
【０００５】
点線で描かれた４８は半導体素子４５の能動素子領域を示し、能動素子領域４８上にはグランド電極４９が設けられている。半導体素子４５の表面には、表面保護膜５０が形成されている。半導体素子４５と配線基板４１との間には、熱伝導性絶縁材５１が充填されている。
【０００６】
以上のような構成によれば、能動素子領域４８の発熱をグランド電極４９により水平方向に拡散し、熱伝導性絶縁材５１を介し、放熱突起４４から放熱用導体配線４３を経由して配線基板４１に放熱することができる。また、放熱突起４４を半導体素子４５と接合させない構造であるので、図１４に示すような一般的な放熱構造（例えば特許文献２参照）と比較して、能動素子領域４８の電気的特性変動が軽減されるという利点がある。
【０００７】
すなわち、図１４の半導体装置は、接続用突起電極４７により半導体素子４５と配線基板４１とを接合した放熱構造を有する。そのため、半導体素子４５の配線基板４１へのフリップチップ実装時の荷重や、実装後の半導体素子４５と配線基板４１との熱膨張係数差による能動素子領域４８への応力に起因して、能動素子領域４８の電気的特性変動が発生する。これに対して、図１３に示したような放熱突起４４を半導体素子４５と接合させない構造の場合、そのような応力の発生が軽減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−６５０７２号公報
【特許文献２】特開２０００−２８６３６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記従来の半導体装置では、能動素子領域４８からの放熱スピードを向上させるためには、発熱元の能動素子領域４８に近いグランド電極４９の厚みを厚くし、グランド電極４９中の水平方向への熱拡散スピードを速めることが必要である。しかしながら上記従来の半導体装置では、グランド電極４９が半導体素子４５の配線層形成工程で形成されるため、任意の厚みに形成することができない（一般的には０．５μｍ程度）。このため、グランド電極４９中の水平方向への熱拡散スピードに限界を生じ、能動素子領域４８からの配線基板４１への放熱スピードが遅いという課題があった。
【００１０】
本発明は、上記従来の問題を解決するものであり、半導体素子の能動素子領域から配線基板への放熱スピードが向上した半導体装置、及びその製造方法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】
【００１１】
本発明の半導体装置は、能動素子領域を有する半導体素子と、前記半導体素子の主面に形成された複数の素子電極と、一つ以上の前記素子電極に接合部材を介して接合された外部端子と、前記半導体素子の主面に形成された一つ以上の第１放熱突起と、前記半導体素子の主面と前記第１放熱突起とを被覆する絶縁樹脂層と、前記絶縁樹脂層の前記第１放熱突起の表面に接する側とは反対側の面に接する放熱媒体とを備え、前記第１放熱突起の底面の領域に前記能動素子領域の少なくとも一部を含み、前記第１放熱突起は前記能動素子領域内では前記外部端子と接合しておらず、前記第１放熱突起の熱伝導率は前記絶縁樹脂層の熱伝導率よりも大きく、前記第１放熱突起の表面から前記放熱媒体までの前記絶縁樹脂層の厚みが、前記半導体素子の主面から前記放熱媒体までの前記絶縁樹脂層の厚みよりも薄いことを特徴とする。
【００１２】
本発明の半導体装置の製造方法によれば、配線基板上に第１導体配線と第２導体配線を形成し、前記第１導体配線上に複数の配線突起電極を、及び前記第２導体配線上に複数の第２放熱突起を同一の厚みに形成し、半導体素子の主面上に形成された複数の素子電極上に各々素子突起電極を、及び前記半導体素子の主面上に形成された複数の放熱用電極上に各々第１放熱突起を、それぞれ前記配線突起電極の材料よりも硬度が高い材料により同一の厚みに形成し、各々対応する前記配線突起電極と前記素子突起電極とが相対向し、前記第１放熱突起と前記第２放熱突起とが、隣接する一方の放熱突起の頭頂部の間に、他方の前記放熱突起の一つの頭頂部が囲まれる水平位置関係になるように、前記配線基板と前記半導体素子を配置し、前記素子突起電極と前記配線突起電極を接合することで、前記配線突起電極の頭頂部を潰して前記半導体素子を前記配線基板上にフリップチップ実装することにより、前記第１放熱突起の頭頂部と前記第２放熱突起の頭頂部とを互いの側面部が相対する位置に配置する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、実装された半導体素子の能動素子領域の発熱が、放熱突起を経由して水平方向に拡散された後、絶縁樹脂層を経由して放熱媒体に伝達されるため、能動素子領域から放熱媒体への放熱スピードが向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】本発明の第１の実施形態における第１構成例の半導体装置の要部を示す断面図
【図１Ｂ】同実施形態における第２構成例の半導体装置の要部を示す断面図
【図１Ｃ】同実施形態における第３構成例の半導体装置の要部を示す断面図
【図１Ｄ】同実施形態における第４構成例の半導体装置の要部を示す断面図
【図２Ａ】本発明の第２の実施形態における第１構成例の半導体装置を示す断面図
【図２Ｂ】同実施形態における第２構成例の半導体装置を示す断面図
【図３Ａ】同実施形態における第３構成例の半導体装置を示す断面図
【図３Ｂ】同実施形態における第４構成例の半導体装置を示す断面図
【図４Ａ】本発明の第３の実施形態における第１構成例の半導体装置を示す断面図
【図４Ｂ】同半導体装置の下面図
【図５Ａ】同実施形態における第２構成例の半導体装置を示す断面図
【図５Ｂ】同半導体装置の下面図
【図６】同実施形態における第３構成例の半導体装置を示す断面図
【図７Ａ】同実施形態における第４構成例の半導体装置を示す断面図
【図７Ｂ】同半導体装置の下面図
【図８Ａ】同実施形態における第５構成例の半導体装置を示す断面図
【図８Ｂ】同半導体装置の下面図
【図９Ａ】同実施形態における第６構成例の半導体装置を示す断面図
【図９Ｂ】同半導体装置の下面図
【図１０Ａ】同実施形態における第７構成例の半導体装置を示す断面図
【図１０Ｂ】同半導体装置の下面図
【図１１Ａ】同実施形態における第８構成例の半導体装置を示す断面図
【図１１Ｂ】同半導体装置の下面図
【図１２Ａ】本発明の第４の実施形態における半導体装置の製造方法の一工程を示す断面図
【図１２Ｂ】同製造方法の図１２Ａに続く工程を示す断面図
【図１３】従来例の半導体装置を示す断面図
【図１４】他の従来例の半導体装置を示す断面図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は、上記構成を基本として、以下のような態様をとることができる。
【００１６】
すなわち、上記構成の半導体装置において、前記第１放熱突起は前記能動素子領域内から前記能動素子領域外に跨って形成されて、前記能動素子領域外で前記外部端子と接合している構成とすることが好ましい。
【００１７】
また、前記第１放熱突起は前記接合部材と同一の材料を含む構成とすることができる。
【００１８】
また、前記放熱媒体の熱伝導率は前記絶縁樹脂層の熱伝導率よりも大きい構成とすることが好ましい。
【００１９】
また、前記放熱媒体は配線基板であり、前記半導体素子が前記配線基板上にフリップチップ実装されており、前記外部端子は前記配線基板上に形成された導体配線の一部により形成され、前記第１放熱突起は前記能動素子領域内から前記能動素子領域外に跨って形成されて、前記能動素子領域外で前記外部端子と接合しており、前記導体配線は、前記第１放熱突起に対向する領域から前記半導体素子の端部を経由して、前記半導体素子がフリップチップ実装されていない領域まで延在して形成されている構成とすることができる。
【００２０】
また、前記放熱媒体は配線基板であり、前記半導体素子が前記配線基板上にフリップチップ実装されており、前記配線基板は、その上面に形成された複数本の第１導体配線と、前記第１放熱突起が形成された領域に対向する位置の前記配線基板上に形成された第２導体配線と、前記第２導体配線上に形成された複数の第２放熱突起とを備え、前記第１導体配線の一部が前記外部端子として機能し前記素子電極と前記接合部材を介して接合され、隣接する前記第１放熱突起の頭頂部の間に、一つの前記第２放熱突起の頭頂部が囲み込まれ、互いの側面部同士が接触することなく相対向しており、前記第２放熱突起と前記第１放熱突起の間隙に絶縁樹脂が充填されている構成とすることができる。
【００２１】
また、前記第１導体配線の前記接合部材を介して前記素子電極と接合された側の端部が、前記半導体素子の中心に向かって延在して前記第２導体配線が形成されている構成とすることができる。
【００２２】
また、前記放熱媒体は配線基板であり、前記半導体素子が前記配線基板上にフリップチップ実装されており、前記配線基板は、その上面に形成された複数本の第１導体配線と、前記第１放熱突起が形成された領域に対向する位置の前記配線基板上に形成された第２導体配線と、前記第２導体配線上に形成された複数の第２放熱突起とを備え、前記素子電極と前記第１導体配線とが前記接合部材を介して接合され、隣接する前記第１放熱突起の頭頂部の間に、一つの前記第２放熱突起の頭頂部が囲み込まれ、互いの側面部同士が相対向し接触しており、前記第２放熱突起と前記第１放熱突起の間隙に絶縁樹脂が充填されている構成とすることができる。
【００２３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２４】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態における半導体装置の構成について、図１Ａ〜図１Ｄを参照して説明する。本実施形態は、本発明の基本的な概念である、半導体素子（チップ）に放熱用の突起電極（以下、放熱突起と称する）を設けた構成を示すものである。
【００２５】
図１Ａは、本実施形態における第１構成例の半導体装置の要部を示す断面図である。半導体素子１は、能動素子領域１ａを有し、能動素子領域１ａの周囲の主面（図の上面）に、複数の素子電極２が形成されている。また、能動素子領域１ａの少なくとも一部を含む領域に放熱用電極３が形成されている。放熱用電極３上には第１放熱突起４が形成されている。素子電極２及び放熱用電極３が形成されていない領域の半導体素子１の主面を被覆して、保護膜５が設けられている。
【００２６】
半導体素子１の素子電極２の近傍には、外部端子６、７が設けられている。図１Ａの左側部分に示す外部端子６は、素子電極２と横方向に並んで配置され、ワイヤ８からなる接合部材を介して素子電極２と接続されている。図１Ａの右側部分に示す外部端子７は、素子電極２と上下方向に並んで配置され、突起電極９からなる接合部材を介して素子電極２と接続されている。但し、２種類の外部端子６、７は例示であり、通常は、いずれか一方の形態のみが用いられる。
【００２７】
半導体素子１の主面上の第１放熱突起４と保護膜５とを被覆して、絶縁樹脂層１０が設けられている。図１Ａには一部のみが図示されているが、絶縁樹脂層１０の表面、すなわち第１放熱突起４の表面に接する側とは反対側の面に接して放熱媒体１１が配置されている。放熱媒体１１は、気体、例えば空気であってもよいし、液体であってもよい。
【００２８】
以上のとおり、第１放熱突起４の底面の領域に能動素子領域１ａの少なくとも一部を含み、第１放熱突起４は能動素子領域１ａ内では外部端子６、７と接合していない。また、第１放熱突起４の熱伝導率κ１は絶縁樹脂層１０の熱伝導率κ２よりも大きい（κ１＞κ２）。更に、第１放熱突起４の表面から放熱媒体１１までの絶縁樹脂層１０の厚みｄ１が、半導体素子１の主面１２から放熱媒体１１までの絶縁樹脂層１０の厚みｄ２よりも薄い（ｄ１＜ｄ２）。なお、第１放熱突起４の厚みｔ１は、放熱用電極３の厚みｔ２よりも厚いことが望ましい（ｔ１＞ｔ２）。
【００２９】
上記構成によれば、半導体素子１の能動素子領域１ａ上に第１放熱突起４を備えることで、能動素子領域１ａの発熱は、第１放熱突起４により急速に水平方向に拡散され、その後、絶縁樹脂層１０を経由して放熱媒体１１に熱が放散される。そのため、第１放熱突起４が設けられていない従来の構造と比較して、能動素子領域１ａからの放熱スピードを向上させることができる。
【００３０】
図１Ｂは、本実施形態における第２構成例の半導体装置の要部を示す断面図である。第１構成例の半導体装置と同様の要素については同一の参照符号を付して、説明の重複を省略する。この構成例では、第１放熱突起１３は能動素子領域１ａ内から能動素子領域１ａ外に跨って形成されて、能動素子領域１ａ外で外部端子７と接合している。
【００３１】
図１Ｃは、本実施形態における第３構成例の半導体装置の要部を示す断面図である。この構成例では、第１放熱突起１４が、接合部材である突起電極９と同一の材料を含んで形成されている。
【００３２】
図１Ｄは、本実施形態における第４構成例の半導体装置の要部を示す断面図である。この構成例では、上述の例における気体または液体の放熱媒体１１に代えて、例えば金属からなる放熱板１５が放熱媒体として用いられる。放熱板１５の熱伝導率κ３は、絶縁樹脂層１０の熱伝導率κ２よりも大きい（κ３＞κ２）。それにより、放熱効率を向上させることができる。
【００３３】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態における半導体装置の構成について、図２Ａ、図２Ｂ、図３Ａ、及び図３Ｂを参照して説明する。本実施形態では、第１の実施形態における半導体装置の更に具体的な形態として、半導体素子が配線基板またはリードフレーム上にフェイスアップで実装された第１〜第４構成例について示す。
【００３４】
図２Ａは、本実施形態における第１構成例の半導体装置を示す断面図である。半導体素子１の構成は、図１Ａ等に示した第１の実施形態における半導体素子１と同様であり、同一の要素については同一の参照符号を付して、説明の繰り返しを省略する。また、他の要素についても、同一の要素については同一の参照符号を付して説明する。
【００３５】
配線基板１６上には複数本の第１導体配線１７が設けられ、第１導体配線１７の一部により外部端子が形成されている。半導体素子１は配線基板１６上に搭載されて接着剤１８により固定され、一つ以上の素子電極２がワイヤ８からなる接合部材を介して第１導体配線１７（外部端子）と接合されている。
【００３６】
配線基板１６上で、半導体素子１、ワイヤ８及び第１導体配線１７の接続部を被覆して、絶縁樹脂層１０が設けられている。また、絶縁樹脂層１０の表面、すなわち第１放熱突起４の表面に接する側とは反対側の面に接する領域が放熱媒体１１として機能する。
【００３７】
配線基板１６としては、例えば厚み４０μｍ程度のポリイミドフィルムを用いることができる。第１導体配線１７を形成する材料としては、厚み８μｍ程度のＣｕ箔を用いることができる。また、素子電極２及び放熱用電極３は、厚み０．５μｍ程度のＡｌで形成することができる。第１放熱突起４は厚み３μｍ程度の無電解Ｎｉめっきで形成し、無電解Ｎｉめっきの表面を厚み０．０５μｍ程度の無電解Ａｕめっきで被覆した構成とすることができる。また、絶縁樹脂層１０としては、例えば一般的なエポキシ系樹脂を用いることができる。
【００３８】
本実施形態の半導体装置の構成によれば、第１の実施形態の場合と同様、第１放熱突起４による水平方向へ熱を拡散させる作用により、能動素子領域１ａからの放熱スピードを向上させる効果が得られる。
【００３９】
本実施形態における半導体装置は、図２Ｂ、図３Ａ、図３Ｂに示すような変形例の構成を採ることができる。これらの例はいずれも、半導体素子１がフェイスアップで実装された態様を有する。
【００４０】
図２Ｂは、本実施形態における第２構成例の半導体装置を示す断面図である。この半導体装置は、基本的には図２Ａに示したものと同様の構成であり、相違点は、図２Ａの放熱媒体１１に代えて、放熱板１９が絶縁樹脂層１０中に設けられた構成を有することである。放熱板１９としては、例えば金属板を用いることができる。
【００４１】
図３Ａは、本実施形態における第３構成例の半導体装置を示す断面図である。この半導体装置では、図２Ａに示した第１構成例における配線基板１６に代えて、リードフレーム２０が用いられる。リードフレーム２０のダイパッド２０ａ上に半導体素子１がフェイスアップで搭載され、外部端子であるリード２０ｂに、ワイヤ８を介して素子電極２が接続されている。ダイパッド２０ａ、半導体素子１及びリード２０ｂの一部を含む領域が、絶縁樹脂層２１により封止される。なお、放熱媒体は図示が省略されている。
【００４２】
図３Ｂは、本実施形態における第４構成例の半導体装置を示す断面図である。この半導体装置は、基本的には図３Ａに示したものと同様の構成であり、相違点は、放熱媒体として、絶縁樹脂層２１中に放熱板１９が配置されていることである。
【００４３】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態における半導体装置の構成について、図４Ａ〜図１１Ｂを参照して説明する。本実施形態では、第１の実施形態における半導体装置の具体的な形態として、半導体素子１が配線基板１６上にフェイスダウンで実装された第１〜第８構成例について示す。半導体素子１及び配線基板１６の構成は、概ね上述の実施形態の場合と同様であり、同一の要素については同一の参照符号を付して、説明の繰り返しを省略する。
【００４４】
図４Ａは、本実施形態における第１構成例の半導体装置を示す断面図である。図４Ｂは、図４Ａの下面図（矢印Ａの向きに見た図）であり、一部の部材を透過させて図示されている。なお、図４Ａは図４ＢにおけるＢ−Ｂ断面を示したものである。
【００４５】
半導体素子１の少なくとも一部を含む領域に放熱用電極３が形成されている。放熱用電極３上には、放熱用電極３よりも厚く第１放熱突起４が形成されている。素子電極２及び放熱用電極３が形成されていない領域の半導体素子１の主面を被覆して、保護膜５が設けられている。
【００４６】
配線基板１６上には、第１導体配線１７が形成されている。第１導体配線１７上には、接合部材である突起電極９が形成されている。半導体素子１は、素子電極２および素子電極２上に形成された接合部材である突起電極２２を介して、配線基板１６上にフリップチップ実装されている。半導体素子１と配線基板１６の間の間隙を充填して、絶縁樹脂層２３が設けられている。
【００４７】
この第１構成例によれば、第１放熱突起４により能動素子領域１ａの発熱が水平方向に拡散された後、絶縁樹脂層２３を経由して配線基板１６に熱が放散される。それにより、第１放熱突起４が設けられていない構造と比較して、能動素子領域１ａから配線基板１６への放熱スピードを向上させることができる。配線基板１６は、第１の実施形態における放熱媒体１０として機能する。
【００４８】
図５Ａは、本実施形態における第２構成例の半導体装置を示す断面図である。図５Ｂは、図５Ａの下面図であり、一部の部材を透過させて図示されている。この半導体装置の構成は、第１構成例の半導体装置と概ね同様であり、相違点は、配線基板１６上に、第１導体配線１７に加えて、第２導体配線２４が形成されていることである。
【００４９】
第２導体配線２４は、第１放熱突起４に対向する位置の配線基板１６上に形成されている。また、第１導体配線１７と素子電極２とは、接合部材である突起電極９及び突起電極２２を介して接合されているが、第２導体配線２４と第１放熱突起４とは接触していない。
【００５０】
一例として、配線基板１６には厚み４０μｍ程度のポリイミドフィルムを用いる。第１導体配線１７及び第２導体配線２４は、厚み８μｍ程度のＣｕで形成する。また突起電極９は、厚み６μｍ程度の電解Ｃｕめっきで形成し、かつ各々の電解Ｃｕめっきの表面を厚み０．５μｍ程度の電解Ａｕめっきにて被覆する。
【００５１】
また、素子電極２及び放熱用電極３は、厚み０．５μｍ程度のＡｌで形成する。突起電極２２と第１放熱突起４は厚み３μｍ程度の無電解Ｎｉめっきで形成し、無電解Ｎｉめっきの表面を厚み０．０５μｍ程度の無電解Ａｕめっきで被覆する。また、絶縁樹脂層２３としては、一般的なエポキシ系樹脂を用いる。
【００５２】
この第２構成例によれば、第１放熱突起４から絶縁樹脂層２３を経由して第２導体配線２４に熱が放散され、更に配線基板１６に熱が放散される。従って、第２導体配線２４により、能動素子領域１ａから配線基板１６への放熱スピードを更に向上させることができる。第２導体配線２４も、第１の実施形態における放熱媒体１０として機能する。
【００５３】
図６は、本実施形態における第３構成例の半導体装置を示す断面図である。この半導体装置の構成は、第２構成例の半導体装置と概ね同様である。相違点は、第２導体配線２４に相当する第２導体配線２５が複数に分離されていること、また、配線基板１６の裏面に裏面導体配線２６が形成されていることである。さらに、第２導体配線２５と裏面導体配線２６とは、ビア２７により接続されている。
【００５４】
この第３構成例によれば、第１放熱突起４から絶縁樹脂層２３を経由して第２導体配線２５に熱が放散され、更にビア２７を介して裏面導体配線２６に熱が伝達され、放散される。従って、ビア２７及び裏面導体配線２６により、能動素子領域１ａから第１放熱突起４を経由した後の放熱のスピードを更に向上させることができる。
【００５５】
図７Ａは、本実施形態における第４構成例の半導体装置を示す断面図である。図７Ｂは、図７Ａの下面図であり、一部の部材を透過させて図示されている。図７Ａ、図７Ｂにおいて、図５Ａ、図５Ｂに示した第２構成例の要素と同一の要素については、同一の参照符号を付して、説明の繰り返しを省略する。
【００５６】
第４構成例の特徴は、第２導体配線２４上に、第２放熱突起２８が形成され、第１放熱突起４と接合されていることである。第２導体配線２４と第１放熱突起４とは能動素子領域１ａ上では接触せず、能動素子領域１ａの領域外の位置に形成された第２放熱突起２８を介して第１放熱突起４と接合されている。
【００５７】
本構成例によれば、第１放熱突起４を経由して能動素子領域１ａの発熱が水平方向に拡散し、更に、第２放熱突起２８を経由して第２導体配線２４に熱が放散される。そのため、能動素子領域１ａから配線基板１６への放熱スピードを更に向上させることができる。しかも、第２放熱突起２８が能動素子領域１ａ以外の位置に形成されているため、半導体素子１のフリップチップ実装時及び実装後の応力が第２放熱突起２８を介して能動素子領域１ａに加わることを軽減できるため、能動素子領域１ａの電気的特性変動を抑制することができる。
【００５８】
図８Ａは、本実施形態における第５構成例の半導体装置を示す断面図である。図８Ｂは、図８Ａの下面図であり、一部の部材を透過させて図示されている。なお、図８Ａは図８ＢにおけるＣ−Ｃ断面を示したものである。図８Ａ、図８Ｂにおいて、図５Ａ、図５Ｂに示した第２構成例の要素と同一の要素については、同一の参照符号を付して、説明の繰り返しを省略する。
【００５９】
本構成例の半導体装置の特徴は、能動素子領域１ａ上から能動素子領域１ａ外に亘って半導体素子１の端部に至る放熱用電極２９が設けられ、その上に、第１放熱突起１３が形成されていることである。
【００６０】
また、第２導体配線３０は、第１放熱突起１３に対向する位置から半導体素子１の端部を経由し、半導体素子１がフリップチップ実装されていない領域まで延在して形成されている。第２導体配線３０と第１放熱突起１３とは能動素子領域１ａ上では接触せず、能動素子領域１ａ以外の位置に形成された第２放熱突起３１を介して接合されている。
【００６１】
本構成例によれば、第２導体配線３０が第１放熱突起１３に対向する位置から半導体素子１の端部を経由し、半導体素子１がフリップチップ実装されていない領域まで延在しているため、更に放熱効果を向上させることができる。
【００６２】
図９Ａは、本実施形態における第６構成例の半導体装置を示す断面図である。図９Ｂは、図９Ａの下面図であり、一部の部材を透過させて図示されている。図９Ａ、図９Ｂにおいて、図７Ａ、図７Ｂに示した第４構成例の要素と同一の要素については、同一の参照符号を付して、説明の繰り返しを省略する。但し、図９Ｂにおける能動素子領域１ａの図示は、煩雑さを回避するために省略する。
【００６３】
本構成例の特徴は、能動素子領域１ａを含む領域に複数の放熱用電極３２が形成されていることである。複数の放熱用電極３２の上には各々、第１放熱突起３３が形成されている。
【００６４】
第１放熱突起３３に対向する位置の配線基板１６上に形成された第２導体配線２４は、第２構成例の場合と同様の構成である。第２導体配線２４上には、突起電極９より厚い第２放熱突起３４が設けられている。隣接する第１放熱突起３３の頭頂部の間に、一つの第２放熱突起３４の頭頂部が囲み込まれ、互いの側面部同士が相対向しているが接触はしていない。第１放熱突起３３と第２放熱突起３４の間隙には、絶縁樹脂層２３が充填されている。
【００６５】
本構成例によれば、第２放熱突起３４を突起電極９よりも高く形成していることにより、隣接する第１放熱突起３３の頭頂部の間に一つの第２放熱突起３４の頭頂部が挟み込まれている。それにより、第２放熱突起３４と第１放熱突起３３の対向する面積が、第４構成例の場合よりも増加するため、更に放熱効果を向上させることができる。
【００６６】
図１０Ａは、本実施形態における第７構成例の半導体装置を示す断面図である。図１０Ｂは、図１０Ａの下面図であり、一部の部材を透過させて図示されている。なお、図１０Ａは図１０ＢにおけるＤ−Ｄ断面を示したものである。図１０Ａ、図１０Ｂにおいて、図９Ａ、図９Ｂに示した第６構成例の要素と同一の要素については、同一の参照符号を付して、説明の繰り返しを省略する。
【００６７】
本構成例では、図９Ａ、図９Ｂに示した第６構成例と同様、能動素子領域１ａを含む領域に複数の放熱用電極３２が形成され、放熱用電極３２上には各々第１放熱突起３３が形成されている。
【００６８】
本構成例における第６構成例と異なる特徴は、第１導体配線１７が半導体素子１の中心に向かって延在して先端部が放熱用配線部１７ａを構成し、放熱用配線部１７ａ上には、突起電極９より厚い第２放熱突起３５が設けられていることである。隣接する第１放熱突起３３の頭頂部の間に、一つの第２放熱突起３５の頭頂部が囲み込まれ、互いの側面部同士が相対向しているが、接触はしていない。第２放熱突起３５と第１放熱突起３３の間隙には、絶縁樹脂層２３が充填されている。
【００６９】
本構成例によれば、第６構成例と比較して、絶縁樹脂層２３と配線基板１６が直接接触し、かつ放熱用配線部１７ａおよび第２放熱突起３５の表面が、絶縁樹脂層２３に接触する表面積が増加する。そのため、絶縁樹脂層２３と配線基板１６との密着力を向上させることができる。
【００７０】
図１１Ａは、本実施形態における第８構成例の半導体装置を示す断面図である。図１１Ｂは、図１１Ａの下面図であり、一部の部材を透過して図示されている。本構成例の半導体装置は、第６構成例を変形させた特徴を有する。従って、図１１Ａ、図１１Ｂにおいて、図９Ａ、図９Ｂに示した第６構成例の要素と同一の要素については、同一の参照符号を付して、説明の繰り返しを省略する。
【００７１】
本構成例では第６構成例と同様、第１放熱突起３３に対向する位置の配線基板１６上に形成された第２導体配線２４上に、突起電極９より厚い第２放熱突起３６が設けられている。そして、隣接する第１放熱突起３３の頭頂部の間に、一つの第２放熱突起３６の頭頂部が囲み込まれている。
【００７２】
本構成例における第６構成例と異なる特徴は、第２放熱突起３６と第１放熱突起３３とは、側面部同士が相対し、接触していることである。第２放熱突起３６と第１放熱突起３３が接触していない間隙には、絶縁樹脂層２３が充填されている。
【００７３】
本構成例によれば、第２放熱突起３６と第１放熱突起３３が接触しているため、第６構成例の場合よりも更に放熱効果を向上させることができる。
【００７４】
また、第２放熱突起３６と第１放熱突起３３の接触部が各々の頭頂部ではなく、側面部であるため、能動素子領域１ａの電気的特性変動が軽減されるという利点が得られる。すなわち、図１４に示した従来例２の構造と比較して、半導体素子１の配線基板１６へのフリップチップ実装時の荷重、あるいは実装後の半導体素子１と配線基板１６との熱膨張係数差による能動素子領域１ａへの応力が、垂直方向に直接作用することがない。従って、荷重あるいは応力が垂直方向と水平方向に分散されるため、能動素子領域１ａの電気的特性変動が軽減される。
【００７５】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態にかかる半導体装置の製造方法について、図１２Ａ、図１２Ｂを参照して説明する。この製造方法は、図９Ａ、図９Ｂに示した第３の実施形態における第６構成例の半導体装置を製造する方法である。従って、図９Ａ、図９Ｂに示した要素と同一の要素については、同一の参照符号を付して、説明の繰り返しを省略する。
【００７６】
まず、図１２Ａに示すように、第１導体配線１７、第２導体配線２４、突起電極９、および第２放熱突起３４が形成された配線基板１６と、素子電極２、突起電極２２、放熱用電極３２、第１放熱突起３３、および保護膜５が形成された半導体素子１を用意する。そして、第１導体配線１７上に未硬化状態の絶縁樹脂層２３ａを付設し、半導体素子１を対向させる。
【００７７】
突起電極９と第２放熱突起３４は、第１導体配線１７及び第２導体配線２４上に、電解Ｃｕ／Ａｕめっきにて同一の高さ（例えばＣｕ：８μｍ、Ａｕ：０．５μｍ程度）に形成する。突起電極２２と第１放熱突起３３は、素子電極２および放熱用電極３２上に、予め無電解Ｎｉ／Ａｕめっきにより同時に形成する。それにより、突起電極２２と第１放熱突起３３は、同一の厚み（例えばＮｉ：３μｍ、Ａｕ０．０５μｍ）を有している。
【００７８】
次に図１２Ｂに示すように、半導体素子１を配線基板１６上にフリップチップ実装し、突起電極９と突起電極２２とを超音波接合する。このとき、Ｃｕからなる突起電極９は、Ｎｉからなる突起電極２２より硬度が低いため、突起電極９の頭頂部が潰れて突起電極２２と接合する。このときの、突起電極９の頭頂部の潰れ量を、約２μｍとなるように制御する。
【００７９】
一方、隣接する第１放熱突起３３の頭頂部の間に一つの第２放熱突起３４の頭頂部が囲み込まれる水平位置関係になるように、第１放熱突起３３と第２放熱突起３４を配置しておく。それにより、突起電極９と第２放熱突起３４の高さに、潰れ量の２μｍに相当する厚み差を設けることができる。また、第１放熱突起３３と第２放熱突起３４の互いの側面部が相対向するが、接触はしない構造を実現できる。
【００８０】
この後、未硬化状態の絶縁樹脂層２３ａを硬化することで、半導体装置を完成させる。
【００８１】
以上の半導体装置の製造方法によれば、突起電極９より第２放熱突起３４を厚く形成し、かつ、隣接する第１放熱突起３３の頭頂部の間に、一つの第２放熱突起３４の頭頂部が囲み込まれ、各々の側面部を相対向させる位置関係に配置する。それにより、第２放熱突起３４と第１放熱突起３３が対向する面積が第１の実施形態の場合よりも増加し、放熱効果を向上させる構造を、単一の超音波接合工程だけで実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明によれば、半導体素子の能動素子領域から放熱媒体への放熱スピードが向上し、半導体装置における放熱技術として有用である。
【符号の説明】
【００８３】
１  半導体素子
１ａ  能動素子領域
２  素子電極
３、２９、３２  放熱用電極
４、１３、１４、３３  第１放熱突起
５  保護膜
６、７  外部端子
８  ワイヤ
９、２２  突起電極
１０、２１、２３  絶縁樹脂層
１１  放熱媒体
１２  半導体素子の主面
１６  配線基板
１７  第１導体配線
１７ａ  放熱用配線部
１８  接着剤
１５、１９  放熱板
２０  リードフレーム
２０ａ  ダイパッド
２０ｂ  リード
２３ａ  未硬化状態の絶縁樹脂層
２４、２５、３０  第２導体配線
２６  裏面導体配線
２７  ビア
２８、３１、３４、３５、３６  第２放熱突起
４１  配線基板
４２  導体配線
４３  放熱用導体配線
４４  放熱突起
４５  半導体素子
４６  素子電極
４７  接続用突起電極
４８  能動素子領域
４９  グランド配線
５０  保護膜
５１  熱伝導性樹脂
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
能動素子領域を有する半導体素子と、
前記半導体素子の主面に形成された複数の素子電極と、
一つ以上の前記素子電極に接合部材を介して接合された外部端子と、
前記半導体素子の主面に形成された一つ以上の第１放熱突起と、
前記半導体素子の主面と前記第１放熱突起とを被覆する絶縁樹脂層と、
前記絶縁樹脂層の前記第１放熱突起の表面に接する側とは反対側の面に接する放熱媒体とを備え、
前記第１放熱突起の底面の領域に前記能動素子領域の少なくとも一部を含み、
前記第１放熱突起は前記能動素子領域内では前記外部端子と接合しておらず、
前記第１放熱突起の熱伝導率は前記絶縁樹脂層の熱伝導率よりも大きく、
前記第１放熱突起の表面から前記放熱媒体までの前記絶縁樹脂層の厚みが、前記半導体素子の主面から前記放熱媒体までの前記絶縁樹脂層の厚みよりも薄い
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第１放熱突起は前記能動素子領域内から前記能動素子領域外に跨って形成されて、前記能動素子領域外で前記外部端子と接合している請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１放熱突起は前記接合部材と同一の材料を含む請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記放熱媒体の熱伝導率は前記絶縁樹脂層の熱伝導率よりも大きい請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記放熱媒体は配線基板であり、
前記半導体素子が前記配線基板上にフリップチップ実装されており、
前記外部端子は前記配線基板上に形成された導体配線の一部により形成され、
前記第１放熱突起は前記能動素子領域内から前記能動素子領域外に跨って形成されて、前記能動素子領域外で前記外部端子と接合しており、
前記導体配線は、前記第１放熱突起に対向する領域から前記半導体素子の端部を経由して、前記半導体素子がフリップチップ実装されていない領域まで延在して形成されている請求項１、３及び４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記放熱媒体は配線基板であり、
前記半導体素子が前記配線基板上にフリップチップ実装されており、
前記配線基板は、その上面に形成された複数本の第１導体配線と、前記第１放熱突起が形成された領域に対向する位置の前記配線基板上に形成された第２導体配線と、前記第２導体配線上に形成された複数の第２放熱突起とを備え、
前記第１導体配線の一部が前記外部端子として機能し前記素子電極と前記接合部材を介して接合され、
隣接する前記第１放熱突起の頭頂部の間に、一つの前記第２放熱突起の頭頂部が囲み込まれ、互いの側面部同士が接触することなく相対向しており、
前記第２放熱突起と前記第１放熱突起の間隙に絶縁樹脂が充填されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第１導体配線の前記接合部材を介して前記素子電極と接合された側の端部が、前記半導体素子の中心に向かって延在して前記第２導体配線が形成されている請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記放熱媒体は配線基板であり、
前記半導体素子が前記配線基板上にフリップチップ実装されており、
前記配線基板は、その上面に形成された複数本の第１導体配線と、前記第１放熱突起が形成された領域に対向する位置の前記配線基板上に形成された第２導体配線と、前記第２導体配線上に形成された複数の第２放熱突起とを備え、
前記素子電極と前記第１導体配線とが前記接合部材を介して接合され、
隣接する前記第１放熱突起の頭頂部の間に、一つの前記第２放熱突起の頭頂部が囲み込まれ、互いの側面部同士が相対向し接触しており、
前記第２放熱突起と前記第１放熱突起の間隙に絶縁樹脂が充填されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の半導体装置。
【請求項９】
配線基板上に第１導体配線と第２導体配線を形成し、
前記第１導体配線上に複数の配線突起電極を、及び前記第２導体配線上に複数の第２放熱突起を同一の厚みに形成し、
半導体素子の主面上に形成された複数の素子電極上に各々素子突起電極を、及び前記半導体素子の主面上に形成された複数の放熱用電極上に各々第１放熱突起を、それぞれ前記配線突起電極の材料よりも硬度が高い材料により同一の厚みに形成し、
各々対応する前記配線突起電極と前記素子突起電極とが相対向し、前記第１放熱突起と前記第２放熱突起とが、隣接する一方の放熱突起の頭頂部の間に、他方の前記放熱突起の一つの頭頂部が囲まれる水平位置関係になるように、前記配線基板と前記半導体素子を配置し、
前記素子突起電極と前記配線突起電極を接合することで、前記配線突起電極の頭頂部を潰して前記半導体素子を前記配線基板上にフリップチップ実装することにより、前記第１放熱突起の頭頂部と前記第２放熱突起の頭頂部とを互いの側面部が相対する位置に配置する半導体装置の製造方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１Ａ】
2010038345.tif 000030
【図１Ｂ】
2010038345.tif 000031
【図１Ｃ】
2010038345.tif 000032
【図１Ｄ】
2010038345.tif 000033
【図２Ａ】
2010038345.tif 000034
【図２Ｂ】
2010038345.tif 000035
【図３Ａ】
2010038345.tif 000036
【図３Ｂ】
2010038345.tif 000037
【図４Ａ】
2010038345.tif 000038
【図４Ｂ】
2010038345.tif 000039
【図５Ａ】
2010038345.tif 000040
【図５Ｂ】
2010038345.tif 000041
【図６】
2010038345.tif 000042
【図７Ａ】
2010038345.tif 000043
【図７Ｂ】
2010038345.tif 000044
【図８Ａ】
2010038345.tif 000045
【図８Ｂ】
2010038345.tif 000046
【図９Ａ】
2010038345.tif 000047
【図９Ｂ】
2010038345.tif 000048
【図１０Ａ】
2010038345.tif 000049
【図１０Ｂ】
2010038345.tif 000050
【図１１Ａ】
2010038345.tif 000051
【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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2010038345.tif 000058
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