(57)【要約】      （修正有）【課題】熱抵抗を低減した半導体装置を提供する。【解決手段】一方の主面に配線回路１１と他方の主面に配線回路１１と電気的に接続される外部端子１２を有する実装基板１０上に、片面に外部端子としてバンプ２１が設けられた半導体チップ２０と、複数のチップ部品３０とを配線回路１１と電気的に接続して実装する。そして、実装基板１０上に形成或いは実装された配線回路１１、半導体チップ２０、及びチップ部品３０を覆うように、一面が開口した箱状の金属部材４０が実装基板１０上に配設され、実装基板１０と金属部材４０との間隙を封止樹脂５０により封止する。箱状の金属部材４０は、その端部が実装基板１０と接触し、内面で半導体チップ２０及び封止樹脂５０と接触している。【選択図】図２
2008091530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線回路が形成された実装基板と、
前記配線に接続されるように前記実装基板に搭載される半導体チップと、
前記半導体チップ及び前記実装基板に接触して配設された金属部材と、
前記実装基板と前記金属基板との間隙を封止する封止樹脂と、
を備えた半導体装置。
【請求項２】
前記封止樹脂の熱膨張係数は、前記実装基板の熱膨張係数と前記金属部材の熱膨張係数との間の範囲である請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記実装基板は、シリコン基板である請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記金属部材の熱伝導率は、前記実装基板、前記半導体チップ、及び前記封止樹脂の熱伝導率よりも高い請求項１〜３のいずれか１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、半導体チップを基板上に実装してパッケージ化した半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話等に代表される小型電子機器の急速な普及により、半導体装置も薄型、小型、軽量のものが要求されるようになってきている。そこで、これらの要求に対応するために数多くの半導体装置のパッケージ構造が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
そのパッケージ構造の一つとして、例えば、表面に配線回路が形成され裏面に外部端子が形成されたシリコン基板上に、片面に電極を配置した半導体チップと、その他電子部品とを実装して構成されたシリコンモジュールと呼ばれるパッケージ構造がある。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−０１９６３６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、近年の半導体チップの高集積化や高速化、またパッケージの高密度実装に伴い、単位面積当たりの熱密度が上昇し、パッケージ化された半導体装置の熱抵抗というものが無視できなくなるほど大きくなってしまうといった問題が生じている。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、上記問題に鑑み、熱抵抗を低減した半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、
本発明の半導体装置は、
配線回路が形成された実装基板と、
前記配線に接続されるように前記実装基板に搭載される半導体チップと、
前記半導体チップ及び前記実装基板に接触して配設された金属部材と、
前記実装基板と前記金属基板との間隙を封止する封止樹脂と、
を備えたことを特徴としている。
【０００８】
また、本発明の半導体装置において、前記封止樹脂の熱膨張係数は、前記実装基板の熱膨張係数と前記金属部材の熱膨張係数との間の範囲であることがよい。
【０００９】
本発明の半導体装置において、前記実装基板は、シリコン基板であることがよい。
【００１０】
本発明の半導体装置において、前記金属部材の熱伝導率は、前記実装基板、前記半導体チップ、及び前記封止樹脂の熱伝導率よりも高いことがよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、熱抵抗を低減した半導体装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、実質的に同様の機能を有するものには、全図面を通して同じ符号を付して説明し、場合によってはその説明を省略することがある。
【００１３】
図１は、実施形態に係る半導体装置を示す概略平面図である。図２は、実施形態に係る半導体装置を示す概略断面図である。なお、図１では、金属部材４０に覆われる配線回路１１、半導体チップ２０、チップ部品３０は実線で示している。
【００１４】
実施形態に係る半導体装置１００は、図１及び図２に示すように、一方の主面に配線回路１１と他方の主面に配線回路１１と電気的に接続される外部端子１２を有する実装基板１０を備えている。外部端子１２は、パッド１３及びパッド１３上に設けられたバンプ１４で構成されている。
【００１５】
また、実装基板１０上には、例えば片面に外部端子としてバンプ２１が設けられた半導体チップ２０（半導体チップ）と、複数（本実施形態では２つ）のチップ部品３０（電子部品）とが配線回路１１と電気的に接続されて実装されている。
【００１６】
そして、実装基板１０上に形成或いは実装された配線回路１１、半導体チップ２０、及びチップ部品３０を覆うように、例えば一面が開口した箱状の金属部材４０が実装基板１０上に配設され、実装基板１０と金属部材４０との間隙を封止樹脂５０により封止されている。
【００１７】
この箱状の金属部材４０は、その端部が実装基板１０と接触し、その内面で半導体チップ２０及び封止樹脂５０と接触して配設されている。
【００１８】
このようにして、本実施形態に係る半導体装置１００は、パッケージングされており、マザーボード等の他の実装基板６０上に実装される。
【００１９】
実装基板１０としては、基板に対し、めっき法、スパッタ法、リソグラフィー法、エッチング等を利用して配線回路１１を形成し、これと電気的に接続するように外部端子１２が設けて構成することができる。
【００２０】
実装基板１０としては、例えば、シリコン基板、アルミ基板等に代表される金属基板、ガラス基板やガラスエポキシ基板に代表される有機樹脂基板（フレキシブルプリント基板も含む）等であってもよい。本実施形態では、実装基板としてシリコン基板を適用している。
【００２１】
半導体チップ２０は、片面に外部端子としてバンプ２１が設けられ、外部と電気的に接続しつつ実装可能に構成されている。しかし、これに限られず、例えば、ＷＣＳＰやＭＣＰに代表されるようにパッケージング化されていてもよい。また、チップ部品３０としては、例えばコンデンサや抵抗などの直方体型の電子部品が挙げられる。
【００２２】
ここで、ＷＣＳＰ（Ｗａｆｅｒ  Ｌｅｖｅｌ  Ｃｈｉｐ  Ｓｉｚｅ  Ｐａｃｋａｇｅもしくは、Ｗａｆｅｒ  Ｌｅｖｅｌ  Ｃｈｉｐ  Ｓｃａｌｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）は、ウエハ単位でパッケージング処理を行い個片化して得られるチップサイズとほぼ等しい外形寸法を有するパッケージである。このようなＷＣＳＰは例えば特開平９−６４０４９号に開示されている。ＭＣＰ（Ｍｕｌｔｉ  Ｃｈｉｐ  Ｐａｃｋａｇｅ）は、半導体チップを２次元もしくは３次元（スタック構造）敵に複数搭載したパッケージである。
【００２３】
金属部材４０は、例えば、金属板を屈曲して構成したり、金属材料を型成形させて構成することができる。金属部材４０の形状は、上述のように、実装基板１０、半導体チップ２０、封止樹脂５０と接触していれば特に制限はなく、例えば、２面以上が開口した箱状であってもかまわない。
【００２４】
金属部材４０は、例えば、銅部材、アルミニウム部材等が挙げられる。また、金属部材４０は、実装基板１０、半導体チップ２０、及び封止樹脂よりも高い熱伝導率を有するものを選択することがよい。本実施形態では、金属部材４０として銅部材を適用している。
【００２５】
金属部材４０としての銅部材の熱伝導率は、例えば３９５（Ｗ／ｍ・ｋ）であり、例えば、実装基板１０としてのシリコン基板の熱伝導率が１１７．５（Ｗ／ｍ・ｋ）で、半導体チップの熱伝導率が１１７．５（Ｗ／ｍ・ｋ）で、後述する封止樹脂５０としての液状エポキシ系樹脂の熱伝導率が０．８４（Ｗ／ｍ・ｋ）であることから、これらよりも高くなっている。
【００２６】
封止樹脂５０は、例えば、液状エポキシ系樹脂、シリカなどのフィラー入りの液状エポキシ樹脂（熱膨張係数：８〜１２ｐｐｍ）等が挙げられる。
【００２７】
封止樹脂５０は、実装基板１０と金属部材４０との間の範囲の熱膨張係数を有する材料を選択することがよい。具体的には、例えば、本実施形態では、実装基板１０としてのシリコン基板の熱膨張係数が３ｐｐｍで、金属部材４０としての銅部材の熱膨張係数が１６ｐｐｍであることから、熱膨張係数が１０ｐｐｍ前後の封止樹脂を選択することがよい。
【００２８】
以上説明した本実施形態に係る半導体装置１００では、実装基板１０、半導体チップ２０及び封止樹脂５０よりも熱伝導率が高い金属部材４０が、当該実装基板１０、半導体チップ２０及び封止樹脂５０と接触して配設されている。このため、金属部材４０によって、半導体チップ２０で発生する熱を直接、並びに、実装基板１０及び封止樹脂５０を介して効率的に放熱でき、半導体装置の熱抵抗を低減させることができる。
【００２９】
加えて、封止樹脂５０の熱膨張係数を実装基板１０の熱膨張係数と金属部材４０の熱膨張係数との間の範囲にする、具体的には、例えば、封止樹脂５０の熱膨張係数を実装基板の熱膨張係数よりも高く、金属部材４０の熱膨張係数よりも小さい値とすることで、長期に渡り半導体装置を使用しても、昇温による部材の膨張に起因する部材間の離間が防止され、各部材同士の密着（接着）が保たれ、継続して金属部材４０による上記放熱が実現される。
【００３０】
なお、上記実施形態では、半導体チップ２０と複数のチップ部品３０とが実装基板１０に実装した形態を説明したが、これに限定されず、例えば、半導体チップ２０のみを実装基板１０に実装した形態であってもよいし、複数の半導体チップ２０を実装基板１０に実装した形態であってもよい。
【００３１】
また、上記実施形態は、限定的に解釈されるものではなく、本発明の要件を満足する範囲内で実現可能であることは、言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施形態に係る半導体装置を示す概略平面図である。
【図２】実施形態に係る半導体装置を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０   実装基板
１１   配線回路
１２   外部端子
１３   パッド
１４   バンプ
２０   半導体チップ
２１   バンプ
３０   チップ部品
４０   金属部材
５０   封止樹脂
６０   他の実装基板
１００ 半導体装置
【図１】
2008091530.tif 000003
【図２】
2008091530.tif 000004