(57)【要約】【課題】発熱量の大きな第１半導体チップの近傍にそれより発熱量の小さい第２半導体チップを配置する場合であっても、第１半導体チップの熱を十分に放熱できると共に、第１半導体チップからの熱の影響を受けることなく第２半導体チップの信頼性が確保される半導体装置を提供する。【解決手段】配線基板１０と、配線基板１０に実装された第１半導体チップ２０と、その横方向の配線基板１０に実装された第２半導体チップ３０と、第１半導体チップ２０に接続され、第１半導体チップ２０上から第２半導体チップ３０の上方に延在して配置された第１放熱手段４０と、第２半導体チップ３０に接続され、第１放熱手段４０の下側から外側に、第１放熱手段４０に非接触の状態で延在して配置された第２放熱手段５０とを含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板と、
前記配線基板に実装された第１半導体チップと、
前記第１半導体チップの横方向の前記配線基板に実装された第２半導体チップと、
前記第１半導体チップに接続され、前記第１半導体チップ上から第２半導体チップの上方に延在して配置された第１放熱手段と、
第２半導体チップに接続され、前記第１放熱手段の下側から外側に、前記第１放熱手段に非接触の状態で延在して配置された第２放熱手段とを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第１放熱手段は、前記第１半導体チップの上面に放熱材を介して接続された金属部材からなり、前記第２放熱手段は、水冷ジャケットからなることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１放熱手段は、前記第１半導体チップの上面に放熱材を介して接続された金属部材からなり、前記第２放熱手段は、水平方向が垂直方向より熱伝導性が高い異方性熱伝導材からなることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１放熱手段と前記第２放熱手段とが重なる領域において、前記第１放熱手段と前記第２放熱手段との間は空間となっていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第１放熱手段と前記第２放熱手段とが重なる領域において、前記第１放熱手段と前記第２放熱手段との間に断熱材が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記断熱材は、前記第１半導体チップと前記第２半導体チップとを仕切るように立設する壁部を備えていることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記異方性熱伝導材は、グラファイトシートからなることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第１半導体チップは、ＣＰＵ及びＧＰＵの少なくとも一つの機能を有する半導体チップであり、前記第２半導体チップは、メモリチップであることを特徴とする１乃至３のいずれか一項に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置に係り、さらに詳しくは、ヒートスプレッダなどの放熱手段を備えた半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ヒートスプレッダなどの放熱機能を備えた半導体装置がある。そのような半導体装置では、配線基板の上に半導体チップが実装され、半導体チップから発生する熱を外部に放熱するため、半導体チップにヒートスプレッダなどが接続される。
【０００３】
特許文献１には、放熱性基板上に搭載されたメモリ素子とリードピンとを電気的に接続した高放熱型メモリを、表面実装基板上に複数個縦型に搭載した高放熱型メモリモジュールが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２０２１２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
後述する関連技術の欄で説明するように、配線基板上にＣＰＵチップとメモリチップを実装する場合、ＣＰＵチップとメモリチップとの間の帯域幅を確保するために、ＣＰＵチップの近傍にメモリチップが配置される。そして、ＣＰＵチップとメモリチップに共通のヒートスプレッダが接続されて配置される。
【０００６】
ＣＰＵチップはメモリチップに比べて動作時の発熱量がかなり高いため、ＣＰＵチップからの熱がヒートスプレッダを介してメモリチップに伝導される。このため、メモリチップはＣＰＵからの熱によって誤動作することがあり、半導体装置の十分な信頼性が得られない問題がある。
【０００７】
本発明は以上の課題を鑑みて創作されたものであり、発熱量の大きな第１半導体チップの近傍にそれより発熱量の小さい第２半導体チップを配置する場合であっても、第１半導体チップの熱を十分に放熱できると共に、第１半導体チップからの熱の影響を受けることなく第２半導体チップの信頼性が確保される半導体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】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明は半導体装置に係り、配線基板と、前記配線基板に実装された第１半導体チップと、前記第１半導体チップの横方向の前記配線基板に実装された第２半導体チップと、前記第１半導体チップに接続され、前記第１半導体チップ上から第２半導体チップの上方に延在して配置された第１放熱手段と、第２半導体チップに接続され、前記第１放熱手段の下側から外側に、前記第１放熱手段に非接触の状態で延在して配置された第２放熱手段とを有することを特徴とする。
【０００９】
本発明の半導体装置では、配線基板に第１半導体チップ（ＣＰＵチップなど）と第２半導体チップ（メモリチップなど）とが横方向に並んで実装されている。好適な態様では、第１半導体チップは第２半導体チップより動作時の発熱量が大きい特性を有する。
【００１０】
第１半導体チップには、その上から第２半導体チップの上方に延在する第１放熱手段が接続されている。また、第２半導体チップには、第１放熱手段の下側から外側に第１放熱手段に非接触の状態で延在する第２放熱手段が接続されている。
【００１１】
本発明では、第１半導体チップから発生する熱が第２半導体チップに伝導しないようにするため、第１半導体チップは第１放熱手段に独立して熱結合され、第２半導体チップは第１放熱手段から分離された第２放熱手段に独立して熱結合されている。
【００１２】
第２半導体チップ上の第２放熱手段と第１放熱手段の間は空間であってもよいし、あるいは断熱材を設けてもよい。
【００１３】
これにより、第２半導体チップが第１半導体チップからの熱の影響を受けるおそれがないので、第２半導体チップが誤動作することが回避され、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【００１４】
従って、ＣＰＵチップ及びメモリチップを実装する場合は、メモリチップをＣＰＵチップの近傍に配置することが可能になり、ＣＰＵチップとメモリチップとの間の帯域幅を確保することができる。
【００１５】
本発明の一つの好適な態様では、第１放熱手段は、銅や銅合金からなる放熱金属部材からなり、第２放熱手段は、水冷ジャケット又は水平方向が垂直方向より熱伝導性が高い異方性熱伝導材からなる。
【００１６】
この態様では、第２半導体チップの上方の第１放熱手段から第２半導体チップ側に熱が伝導する場合であっても、冷却能力の高い水冷ジャケット又は厚み方向に熱伝導しくにい異方性熱伝導材によって熱伝導を遮断することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明では、発熱量の異なる半導体チップを実施する際に、熱を十分に放熱できると共に、信頼性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は関連技術の第１の半導体装置を示す断面図である。
【図２】図２は関連技術の第２の半導体装置を示す断面図である。
【図３】図３は本発明の第１実施形態の半導体装置を示す断面図である。
【図４】図４は図３の半導体装置を上側からみた透視平明図である。
【図５】図５は本発明の第１実施形態の第１変形例の半導体装置を示す断面図である。
【図６】図６は本発明の第１実施形態の第２変形例の半導体装置を示す断面図である。
【図７】図７は本発明の第１実施形態の第３変形例の半導体装置を示す断面図である。
【図８】図８は本発明の第２実施形態の半導体装置を示す断面図である。
【図９】図９は本発明の第２実施形態の第１変形例の半導体装置を示す断面図である。
【図１０】図１０は本発明の第２実施形態の第２変形例の半導体装置を示す断面図である。
【図１１】図１１は本発明の第３実施形態の半導体装置を示す断面図（その１）である。
【図１２】図１２は本発明の第３実施形態の半導体装置を示す断面図（その２）である。
【図１３】図１３は本発明の第３実施形態の半導体装置を示す断面図（その３）である。
【図１４】図１４は本発明の第３実施形態の半導体装置を示す断面図（その４）である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。
【００２０】
（関連技術）
本発明の実施形態を説明する前に、本発明に関連する関連技術の問題点について説明する。図１は関連技術の第１の半導体装置を示す断面図、図２は関連技術の第２の半導体装置を示す断面図である。
【００２１】
図１に示すように、関連技術の第１の半導体装置では、配線基板１００の上にＣＰＵチップ２００及びメモリチップ３００が横方向に並んで実装されている。ＣＰＵチップ２００とメモリチップ３００との間の帯域幅を確保するために、メモリチップ３００はＣＰＵチップ２００の近傍に配置される。
【００２２】
ＣＰＵチップ２００及びメモリチップ３００の上方にはヒートスプレッダ５００が配置されている。ヒートスプレッダ５００の下側には収容部Ｈが設けられており、ＣＰＵチップ２００及びメモリチップ３００はその収容部Ｈに収容されている。ＣＰＵチップ２００及びメモリチップ３００の上面とヒートスプレッダ５００の下面の間には、インジウムなどからなる放熱材４００がそれぞれ設けられている。
【００２３】
これにより、ＣＰＵチップ２００及びメモリチップ３００から発生する熱は、放熱材４００を介してヒートスプレッダ５００側にそれぞれ放熱される。
【００２４】
ＣＰＵチップ２００はメモリチップ３００より動作時の発熱量がかなり高い特性を有する。このため、ＣＰＵチップ２００から放熱材４００を介してヒートスプレッダ５００に伝導する熱は、温度が低いメモリチップ３００側のヒートスプレッダ５００側に伝導する。
【００２５】
このため、ＣＰＵチップ２００から発生する熱がメモリチップ３００に伝導することになり、メモリチップ３００がその熱によって誤動作することがあり、半導体装置の信頼性が十分に得られない問題がある。
【００２６】
また、図２に示すように、関連技術の第２の半導体装置では、配線基板１００の上にＣＰＵチップ２００が実装されている。ＣＰＵチップ２００の上には接続バンプ２２０を介してメモリチップ３００が積層されて実装されている。
【００２７】
そして、積層されたＣＰＵチップ２００及びメモリチップ３００の上には、ヒートスプレッダ５００が配置されている。ヒートスプレッダ５００の下面側には収容部Ｈが設けられており、積層されたＣＰＵチップ２００及びメモリチップ３００はその収容部Ｈに収容されている。メモリチップ３００の上面とヒートスプレッダ５００の下面との間にインジウムなどからなる放熱材４００が形成されている。
【００２８】
第２の半導体装置では、ＣＰＵチップ２００から発生する熱は、メモリチップ３００及び放熱材４００を介してヒートスプレッダ５００側に放熱される。このため、前述した第１の半導体装置と同様に、ＣＰＵチップ２００からの熱がメモリチップ３００に伝導されるので、メモリチップ３００が誤動作する場合があり、十分な信頼性が得られない問題がある。
【００２９】
このように、ＣＰＵチップ２００の近傍にメモリチップ３００を配置したり、ＣＰＵチップ２００の上にメモリチップ３００を積層したりすると、ＣＰＵチップ２００からの熱の影響によってメモリチップ３００の十分な信頼性が得られない問題がある。
【００３０】
以下に説明する本実施形態の半導体装置は、前述した不具合を解消することができる。
【００３１】
（第１の実施の形態）
図３〜図７は本発明の第１実施形態に係る半導体装置を示す断面図（一部平面図）である。
【００３２】
図３に示すように、第１実施形態の半導体装置１を構成する配線基板１０では、絶縁基板１２の両面側に配線層１４がそれぞれ形成されている。絶縁基板１２にはその厚み方向に貫通する貫通電極１６が設けられており、両面側の配線層１４は貫通電極１６を介して相互接続されている。絶縁基板１２の両面側には、各配線層１４の接続部上に開口部１８ａが設けられたソルダレジスト１８がそれぞれ形成されている。
【００３３】
図３に例示する配線基板１０の他に、各種の構造の配線基板を使用することができる。
【００３４】
配線基板１０の上面側の配線層１４の接続部には、ＣＰＵ(セントラル・プロセッシング・ユニット)チップ２０の接続バンプ２２がフリップチップ接続されて実装されている。ＣＰＵチップ２０が第１半導体チップの一例である。
【００３５】
また、ＣＰＵチップ２０の横方向の配線層１４の接続部には、メモリチップ３０の接続バンプ３２がフリップチップ接続されて実装されている。メモリチップ３０が第２半導体チップの一例である。
【００３６】
さらに、ＣＰＵチップ２０及びメモリチップ３０の下側の隙間にアンダーフィル樹脂２４がそれぞれ充填されている。
【００３７】
なお、ＣＰＵチップ２０の代わりにＧＰＵ(グラフィックス・プロセッサ・ユニット)チップを実装してもよく、あるいは、ＣＰＵとＧＰＵの機能が統合された半導体チップを実装してもよい。
【００３８】
また、メモリチップ３０としては、ＤＲＡＭチップ、ＳＲＡＭチップ、フラッシュメモリチップ、ＦｅＲＡＭ（強誘電体メモリ)チップなどがある。
【００３９】
ＣＰＵチップ２０（第１半導体チップ）は、動作時の発熱量がメモリチップ３０（第２半導体チップ）よりかなり大きい特性を有する。
【００４０】
半導体装置では、ＣＰＵチップ２０とメモリチップ３０との間の帯域幅を確保することが要求される。帯域幅を確保するためには、メモリチップ３０をＣＰＵチップ２０に接近させた構造が望ましい。このため、メモリチップ３０はＣＰＵチップ２０の近傍に配置され、例えば、ＣＰＵチップ２０とメモリチップ３０との距離は２〜３ｍｍに設定される。
【００４１】
帯域幅とは、データの伝送に用いる周波数の下限と上限の幅のことであり、この幅が広いと一定時間により多くのデータを伝送することができ、高性能な半導体装置を構築することができる。
【００４２】
ＣＰＵチップ２０及びメモリチップ３０の上方には、銅や銅合金などから形成された放熱金属部材４０（第１放熱手段）が配置されている。放熱金属部材４０はヒートスプレッダとも呼ばれる。
【００４３】
図４の平面図を加えて参照すると、放熱金属部材４０は四角状の天板部４０ａとその周縁部から下側に突出する３辺の側部４０ｂとから構成される。放熱金属部材４０のメモリチップ３０側の１辺には側部が設けられておらず、開口部４０ｃとなって開放されている。図４では、各要素が透視的に描かれている。
【００４４】
このようにして，放熱金属部材４０の３辺の側部４０ｂが配線基板１０に接合されて、下面側に収容部Ｈが構成されている。そして、ＣＰＵチップ２０及びメモリチップ３０が放熱金属部材４０の収容部Ｈに収容されている。また、ＣＰＵチップ２０の上面と放熱金属部材４０の下面との間にはインジウムなどからなる放熱材２６が設けられている。これによって、ＣＰＵチップ２０は放熱材２６を介して放熱金属部材４０が熱結合されている。
【００４５】
このようにして、ＣＰＵチップ２０から発生する熱は、放熱材２６を介して放熱金属部材４０に放熱される。
【００４６】
また、メモリチップ３０の上面には、放熱金属部材４０と分離された水冷ジャケット５０（第２放熱手段）が接続されている。水冷ジャケット５０は、放熱金属部材４０の下側から放熱金属部材４０の開口部４０ｃを通って外側に延在して配置されている。
【００４７】
放熱金属部材４０と水冷ジャケット５０とが重なる領域では、水冷ジャケット５０は放熱金属部材４０と非接触の状態となっている。図３の例では、放熱金属部材４０の下面と水冷ジャケット５０の上面との間は空間Ａ（隙間）となっている。
【００４８】
水冷ジャケット５０は、銅製のジャケットに微細なスリットが作り込まれており、そこに冷却液を流すことにより対象物を冷却することができる。水冷ジャケット５０の他に、冷却液を循環させるポンプ（不図示）、外部に放熱するためのラジエータ（不図示）、これらの間をつないで冷却液を流すパイプ（不図示）などによって冷却システムが構成される。図３の水冷ジャケット５０の外側端部には、冷却液を流すパイプが連結されるパイプ挿入口５０ａが立設している。
【００４９】
このようにして、メモリチップ３０から発生する熱は水冷ジャケット５０によって外部に放熱される。
【００５０】
前述した関連技術で説明したように、ＣＰＵチップ２０はメモリチップ３０より発熱量がかなり高い特性を有するので、ＣＰＵ２０から発生する熱がメモリチップ３０に伝導しないようにする必要がある。
【００５１】
このため、本実施形態では、ＣＰＵチップ２０は放熱金属部材４０に独立して熱結合され、メモリチップ３０は放熱金属部材４０から分離された水冷ジャケット５０に独立して熱結合されている。つまり、ＣＰＵチップ２０及びメモリチップ３０の間で熱干渉が起こらないように、ＣＰＵチップ２０及びメモリチップ３０の放熱経路を分離させて断熱している。
【００５２】
本実施形態の半導体装置１では、ＣＰＵチップ２０から発生する熱は、ＣＰＵチップ２０上の放熱材２６を介して放熱金属部材４０に放熱される。このとき、メモリチップ３０の上には冷却能力が高い水冷ジャケット５０が配置されているので、メモリチップ３０上の放熱金属部材４０から空間Ａを介してメモリチップ３０側に熱が伝導する場合であっても、水冷ジャケット５０によって熱伝導を遮断することができる。
【００５３】
これにより、メモリチップ３０がＣＰＵチップ２０からの熱の影響を受けるおそれがないので、メモリチップ３０が誤動作することが回避され、半導体装置１の信頼性を向上させることができる。
【００５４】
従って、メモリチップ３０をＣＰＵチップ２０の近傍に配置することが可能になり、ＣＰＵチップ２０とメモリチップ３０との間の帯域幅を確保することができる。
【００５５】
本実施形態では、ＣＰＵチップ２０とメモリチップ３０との組み合わせ以外に、動作時の発熱量の異なる各種の半導体チップを適用することができる。そして、発熱量の大きな半導体チップを放熱金属部材４０に接続し、発熱量の小さな半導体チップを水冷ジャケット５０に接続すればよい。
【００５６】
図５には、本発明の第１実施形態の第１変形例の半導体装置１ａが示されている。前述した図３では放熱金属部材４０と水冷ジャケット５０との間は空間Ａとなっているが、図５に示すように、放熱金属部材４０と水冷ジャケット５０との間に断熱材２８を設けてもよい。断熱材２８としては、スポンジ状のウレタン樹脂などの内部に気泡が入った樹脂が好適に使用される。
【００５７】
放熱金属部材４０と水冷ジャケット５０との間に断熱材２８を設けることにより、空間Ａとする場合よりも放熱金属部材４０からメモリチップ３０側への熱伝導を抑制することができる。
【００５８】
また、図６には、本発明の第１実施形態の第２変形例の半導体装置１ｂが示されている。図６に示すように、前述した図３において、水冷ジャケット５０の代わりに放熱金属部材４０と同一の放熱金属部材５２（第２放熱手段）をメモリチップ３０の上に配置してもよい。
【００５９】
放熱金属部材５２は不図示の放熱材（インジウムなど）を介してメモリチップ３０に接続される。図６では、ＣＰＵチップ２０に接続された放熱金属部材４０とメモリチップ３０に接続された放熱金属部材５２との間に空間Ａ（隙間）が設けられている。
【００６０】
また、図７には、本発明の第１実施形態の第３変形例の半導体装置１ｃが示されている。図７に示すように、上記した図６の第２変形例の半導体装置１ｂにおいて、ＣＰＵチップ２０に接続された放熱金属部材４０とメモリチップ３０に接続された放熱金属部材５２との間に断熱材２８を設けてもよい。
【００６１】
なお、図６及び図７の第２、第３変形例の半導体装置１ｂ，１ｃにおいて、メモリチップ３０に接続された放熱金属部材５２の外側端部に放熱フィンや水冷などの冷却機構を設けてもよい。
【００６２】
図５〜図８では、他の要素は図３と同一であるのでその説明を省略する。第１〜第３変形例の半導体装置１ａ，１ｂ，１ｃにおいても、図３の半導体装置１と同様な効果を奏する。
【００６３】
（第２の実施の形態）
図８及び図９は本発明の第２実施形態の半導体装置を示す断面図である。第２実施形態の特徴は、メモリチップに異方性熱伝導材を接続することによって、ＣＰＵチップからメモリチップへの熱伝導を防止することにある。
【００６４】
図８に示すように、第２実施形態の半導体装置２では、前述した第１実施形態の図３の半導体装置１の水冷ジャケット５０の代わりに、メモリチップ３０の上面に異方性熱伝導材６０（第２放熱手段）が接続されて配置されている。異方性熱伝導材６０では、水平方向（面方向）と垂直方向（厚さ方向）で熱伝導性の異方性を有し、水平方向が垂直方向より熱伝導性が高い特性がある。
【００６５】
つまり、メモリチップ３０から発生して異方性熱伝導材６０に伝導された熱は、主に水平方向が熱輸送経路となって放熱される。異方性熱伝導材６０は、グラファイトシート（柔軟性黒鉛シート）などから形成される。
【００６６】
異方性熱伝導材６０の外側端部には放熱フィン６２が設けられており、異方性熱伝導材６０を伝導する熱は放熱フィン６２から外部に放熱される。放熱フィン６２の代わりに、水冷などの冷却機能を設けてもよい。
【００６７】
さらに、放熱金属部材４０と異方性熱伝導材６０とが重なる領域において、放熱金属部材４０の下面と異方性熱伝導材６０の上面との間に断熱材２８が設けられている。断熱材２８は、異方性熱伝導材６０の左側端部からＣＰＵチップ２０側に延在し、ＣＰＵチップ２０とメモリチップ３０とを仕切るように放熱金属部材４０と配線基板１０のソルダレジスト１８との間に立設する壁部２８ａを備えて形成される。
【００６８】
図８において、その他の要素は前述した第１実施形態の図３の半導体装置１と同一であるので、同一符号を付してその説明を省略する。
【００６９】
第２実施形態の半導体装置２では、ＣＰＵチップ２０から発生する熱は、ＣＰＵチップ２０上の放熱材２６を介して放熱金属部材４０に放熱される。このとき、メモリチップ３０の上には異方性熱伝導材７０及び断熱材２８が配置されているので、メモリチップ３０上の放熱金属部材４０からの熱は断熱材２８で遮断される。
【００７０】
しかも、断熱材２８で熱を完全に遮断できない場合があるとしても、メモリチップ３０の上には厚み方向に熱を伝導しにくい異方性熱伝導材６０が配置されているので、ＣＰＵチップ２０からの熱がメモリチップ３０に伝導することが防止される。
【００７１】
また、ＣＰＵチップ２０とメモリチップ３０との間に断熱材２８の壁部２８ａが設けられているので、ＣＰＵチップ２０から横方向にメモリチップ３０側に直接伝導する熱を遮断することができる。
【００７２】
なお、前述した第１実施形態の図５及び図７においても、図８と同様に、断熱材２８を延在させて、ＣＰＵチップ２０とメモリチップ３０とを断熱材２８の壁部２８ａで仕切るようにしてもよい。
【００７３】
これにより、メモリチップ３０がＣＰＵチップ２０からの熱の影響を受けるおそれがないので、メモリチップ３０が誤動作することが回避され、半導体装置２の信頼性を向上させることができる。
【００７４】
従って、メモリチップ３０をＣＰＵチップ２０の近傍に配置することが可能になり、ＣＰＵチップ２０とメモリチップ３０との間の帯域幅を確保することができる。
【００７５】
図８では、放熱金属部材４０と異方性熱伝導材６０との間に断熱材２８を設けたが、図９に示す第１変形例の半導体装置２ａのように、放熱金属部材４０と異方性熱伝導材６０との間が空間Ａ（隙間）となっていてもよい。
【００７６】
図１０には、第２実施形態の第２変形例の半導体装置２ｂが示されている。図１０に示すように、第２変形例の半導体装置２ｂでは、前述した図８の半導体装置２において、放熱フィン６２の代わりに異方性熱伝導材６０の外側端部にヒートパイプ７０が立設している。
【００７７】
さらに、図１０の部分平面模式図を加えて参照すると、放熱金属部材４０の上には、放熱フィン７２ａを備えたヒートシンク７２と空冷ファン７４が設けられており、ヒートパイプ７０はヒートシンク７２の上部に接続されている。ヒートパイプ７０では、金属管の中に冷媒を入れ、冷媒の蒸発と凝縮の潜熱を利用して排熱を行なう。空冷ファン７４はヒートシンク７２の外形に対応する大きさであってもよい。
【００７８】
そして、ＣＰＵチップ２０から発生する熱は、放熱材２６及び放熱金属部材４０を介してヒートシンク７２に伝導し、空冷ファン７４によって外部に放熱される。また、メモリチップ３０に接続された異方性熱伝導材６０に伝導する熱はヒートパイプ７０を通ってヒートシンク７２の温度の低い上部まで運ばれ、空冷ファン７４によって外部に放熱される。
【００７９】
このような熱輸送経路を採用することにより、発熱量がより大きなＣＰＵチップ２０を実装する場合であっても、ＣＰＵチップ２０からの熱をメモリチップ３０に伝導させることなく、効率よく外部に放熱することができる。
【００８０】
（第３の実施の形態）
図１１〜図１４は本発明の第３実施形態の半導体装置を示す断面図である。
【００８１】
前述した第１実施形態の図３の半導体装置１などにおいて、メモリチップ３０がＣＰＵチップ２０より高さが高い場合は、放熱金属部材４０と水冷ジャケット５０との間に空間Ａを確保できない場合が想定される。
【００８２】
また、ＣＰＵチップ２０上に形成される放熱材２６が非常に薄い場合も放熱金属部材４０と水冷ジャケット５０との間に空間Ａを確保できなくなる。
【００８３】
図１１に示すように、メモリチップ３０がＣＰＵチップ２０より厚みが厚く設定される場合は、ＣＰＵチップ２０の上に放熱材２６を介して放熱部材２７を設けて所望の高さを確保してもよい。そして、放熱部材２７は放熱材２６を介して放熱金属部材４０に接続される。放熱部材２７は、金属以外の材料を使用してもよく、放熱性の高い材料を使用することが望ましい。
【００８４】
また、図１２に示すように、メモリチップ３０の上方の放熱金属部材４０の部分に段差Ｓを設けることにより、メモリチップ３０の上方の放熱金属部材４０を部分的に薄くしてもよい。
【００８５】
このようにすることにより、メモリチップ３０がＣＰＵチップ２０より高さが高い場合であっても、放熱金属部材４０と水冷ジャケット５０との間に空間Ａを確保することができる。
【００８６】
また、図１３に示すように、ＣＰＵチップ２０上に形成される放熱材２６が非常に薄い場合は、図１２と同様に、メモリチップ３０の上方の放熱金属部材４０の部分に段差Ｓを設けることにより、メモリチップ３０の上方の放熱金属部材４０を部分的に薄くしてもよい。
【００８７】
さらに、図１４に示すように、ＣＰＵチップ２０上に形成される放熱材２６が非常に薄い場合は、ＣＰＵチップ２０とメモリチップ３０との間上の放熱金属部材４０に上側に曲がる屈曲部Ｂを設けることにより、メモリチップ３０の上方の放熱金属部材４０の高さを部分的に高くしてもよい。
【００８８】
このようにすることにより、ＣＰＵチップ２０上に形成される放熱材２６が非常に薄い場合であっても、放熱金属部材４０と水冷ジャケット５０との間に空間Ａを確保することができる。
【００８９】
第２実施形態の半導体装置においても第３実施形態の構造を適用することができる。
【符号の説明】
【００９０】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ，２，２ａ，２ｂ…半導体装置、１０…配線基板、１２…絶縁基板、１４…配線層、１６…貫通電極、１８…ソルダレジスト、１８ａ，４０ｃ…開口部、２０…ＣＰＵチップ、２２，３２…接続バンプ、２４…アンダーフィル樹脂、２６…放熱材、２７…放熱部材、２８…断熱材、２８ａ…壁部、３０…メモリチップ、４０，５２…放熱金属部材、４０ａ…天板部、４０ｂ…側部、５０…水冷ジャケット、５０ａ…パイプ挿入口、６０…異方性熱伝導材、６２，７２ａ…放熱フィン、７０…ヒートパイプ、７２…ヒートシンク、７４…空冷ファン、Ａ…空間、Ｂ…屈曲部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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