(57)【要約】【課題】従来の半導体装置においては、放熱板とパッケージ基板との接着部の強度が低下する。【解決手段】実施形態に係る半導体装置は、配線基板３と、配線基板３上にフェイスダウンで実装された半導体チップ５と、半導体チップ５を収容する凹部と当該凹部に連設されたつば部１ａとを有する放熱板１と、を備えている。配線基板３には、放熱板１のつば部１ａの一部が接着材２で接着されている。つば部１ａは、側面視で弓形に反っている。半導体チップ５の裏面には、放熱板１の凹部の底面が接着材６で接着されている。【選択図】図１
2008153305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板と、
前記配線基板上にフェイスダウンで実装された半導体チップと、
前記半導体チップを収容する凹部と前記凹部に連設されたつば部とを有する放熱板と、を備え、
前記半導体チップの裏面には、前記放熱板の前記凹部の底面が接着され、
前記配線基板には、前記放熱板の前記つば部の一部が接着され、
前記つば部は、側面視で弓形に反っていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記つば部は、側面視で凸状に反っている半導体装置。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体装置において、
側面視で、前記つば部の中央部と前記配線基板との間隔は、前記つば部の端部と前記配線基板との間隔よりも広い半導体装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の半導体装置において、
前記配線基板に接着された、前記つば部の前記一部は、当該つば部の端部である半導体装置。
【請求項５】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記つば部は、側面視で凹状に反っている半導体装置。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体装置において、
側面視で、前記つば部の中央部と前記配線基板との間隔は、前記つば部の端部と前記配線基板との間隔よりも狭い半導体装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の半導体装置において、
前記配線基板に接着された、前記つば部の前記一部は、当該つば部の中央部である半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の高性能半導体装置は動作速度の向上に伴い、発熱量が増大している。これに対応するため半導体装置用パッケージ（以下、パッケージと記す。）においては、フリップチップ実装と呼ばれる技術が用いられる場合が増えている。
【０００３】
図７は、フリップチップ実装を用いた従来の半導体装置を示す断面図である。この半導体装置においては、半導体チップ１０５の電極端子とパッケージ基板１０３の電極端子とを向かい合わせ、半導体チップ１０５の電極端子上に形成されたバンプ１０７によって電極端子同士を接続する方法が用いられている。パッケージ基板１０３の下面には、外部端子１０４が接続されている。この方法では、半導体チップ１０５の電極端子とパッケージ基板１０３の電極端子とを最短距離で接続できるため、動作速度を向上させることができる。また、半導体チップ１０５の裏面側にパッケージの基板が無いため、発熱量に応じた放熱板１０１を取り付けられるという利点もある。なお、バンプ１０７の材料には、錫鉛合金、錫銀合金、錫銀銅合金、金錫合金等が用いられることが多い。
【０００４】
放熱板１０１は、中央部に設けられた、半導体チップ１０５を収容する凹部と、外周部に設けられたつば部１０１ａとを有している。かかる構造の放熱板１０１を特に、キャップ型放熱板と呼んでもよい。このキャップ型放熱板は、例えば特許文献１に記載されている。半導体チップ１０５の裏面と放熱板１０１の凹部底面とが接着されている。また、つば部１０１ａとパッケージ基板１０３とが接着されている。放熱板１０１と半導体チップ１０５の裏面とは、接着材１０６で接着されている。つば部１０１ａとパッケージ基板１０３とは、接着材１０２で接着されている。接着材１０６には熱伝導性を高めるため高熱伝導性材料が用いられることが多く、接着材１０２には接着力が高い樹脂が使われることが多い。
【０００５】
放熱板１０１の基材には、銅または銅合金が使われる場合が多い。その理由の１つは、銅または銅合金は、熱伝導性が高く、放熱性に優れていることである。別の理由として、銅または銅合金の熱膨張率がパッケージ基板に使われる基材（例えばガラス布エポキシ基板やガラス布ポリイミド基板等）の熱膨張率に近く、温度変化に対するストレスが低く抑えられることも挙げられる。また、放熱板１０１には、耐食性、接着性、装飾性等を考慮した表面処理、例えばニッケルめっき、黒化処理、クロメート等が施される場合が多い。パッケージ基板１０３には、ガラス布にエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等を含浸した基材に配線パターンを形成し、積層した材料が用いられることが多い。
【０００６】
図８は、図７の半導体装置を示す側面図である。放熱板１０１の接着部（つば部１０１ａ）とパッケージ基板１０３の接着部とは、互いに平行になるよう設計されている。
【０００７】
なお、参考例として、同一出願人による未公開出願（特願２００５−２２２６０８）がある。当該出願の明細書には、特許文献１の場合と同様に放熱板のつば部と基板の接着部とが互いに平行になるように設計し、当該つば部と基板の接着部との間の距離を規定することが記載されている。
【特許文献１】特開２００１−２１０７６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、図７に示すように、放熱板１０１の内側に空間が存在する場合、中に浸入した水分が実装時の加熱により気化し、急激に内圧が高まり、破裂する危険性がある。このため、実装前にベークして乾燥させたり、内圧を逃がすための貫通孔を設けたりする場合がある。貫通孔を設ける方法として、放熱板１０１のつば部１０１ａとパッケージ基板１０３とを接着する際につば部１０１ａの一部にだけ接着材を塗布するという方法がある。この場合、はんだ実装後のフラックス洗浄等を行う場合、洗浄液が中に浸入するため、浸入した洗浄液が抜けやすいように貫通孔をある程度の大きさにする必要がある。そのためには、接着部を厚めに設定しなければならなかった。
【０００９】
しかしながら、接着材の厚みが厚くなると、外力が加わったときに接着面の剥離より低い荷重で、接着材自体が破壊してしまうことがある。その結果、放熱板とパッケージ基板との接着部の強度が低下する。このことは、半導体装置の信頼性の低下につながる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による半導体装置は、配線基板と、上記配線基板上にフェイスダウンで実装された半導体チップと、上記半導体チップを収容する凹部と上記凹部に連設されたつば部とを有する放熱板と、を備え、上記半導体チップの裏面には、上記放熱板の上記凹部の底面が接着され、上記配線基板には、上記放熱板の上記つば部の一部が接着され、上記つば部は、側面視で弓形に反っていることを特徴とする。
【００１１】
この半導体装置においては、放熱板のつば部が側面視で弓形に反っている。したがって、当該つば部と配線基板との間には、間隔が広い部分と狭い部分とが共に存在することになる。このため、前者に貫通孔を設け、後者に接着材を設けることにより、貫通孔の大きさを充分に確保しつつ、接着材を薄くすることが可能となる。これにより、放熱板と配線基板との接着部の強度が向上する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、信頼性に優れた半導体装置が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ、本発明による半導体装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
（第１実施形態）
【００１４】
図１および図２は、それぞれ本発明による半導体装置の第１実施形態の概略を示す側面図および断面図である。この半導体装置は、配線基板３（パッケージ基板）と、配線基板３上にフェイスダウンで実装された半導体チップ５と、半導体チップ５を収容する凹部と当該凹部に連設されたつば部１ａとを有する放熱板１と、を備えている。配線基板３には、放熱板１のつば部１ａの一部（本実施形態においては端部）が接着材２で接着されている。配線基板３の下面には、外部端子４が接続されている。
【００１５】
図１に示すように、つば部１ａは、側面視で弓形に反っている。本実施形態においては特に、つば部１ａが側面視で凸状に反っている。これにより、側面視で、つば部１ａの中央部と配線基板３との間隔ｈ１は、つば部１ａの端部と配線基板３との間隔ｈ２よりも広くなっている。
【００１６】
図２に示すように、半導体チップ５は、フリップチップ実装によって配線基板３上に実装されている。すなわち、半導体チップ５の電極端子と配線基板３の電極端子とが向かい合った状態で、半導体チップ５の電極端子上に形成されたバンプ７によって電極端子同士が接続されている。半導体チップ５の裏面には、放熱板１の凹部の底面が接着材６で接着されている。
【００１７】
図３は、図１および図２の半導体装置の概略を示す上面図である。この図は、接着材２について透視して示している。図３のII−II線に沿った断面が図２に相当する。破線で示すように、接着材２は、つば部１ａの両端、すなわち放熱板１のコーナー部のみに塗布されており、つば部１ａの中央部には塗布されていない。この塗布されていない部分において、放熱板１の内部と外部とがつながっている。つまり、この部分が、はんだ実装後に洗浄した場合に放熱板１の内部に浸入した洗浄液を抜くための貫通孔である。また、この貫通孔は、はんだ実装時等に過熱されて放熱板１内部の圧力が上昇した場合に、その圧力を外部に逃がすための孔としても機能する。
【００１８】
本実施形態の効果を説明する。本実施形態においては、放熱板１のつば部１ａが側面視で弓形に反っている。したがって、当該つば部１ａと配線基板３との間には、間隔が広い部分と狭い部分とが共に存在することになる。このため、前者に貫通孔を設け、後者に接着材２を設けることにより、貫通孔の大きさを充分に確保しつつ、接着材２を薄くすることが可能となる。これにより、放熱板１と配線基板３との接着部の強度が向上する。よって、信頼性に優れた半導体装置が実現されている。
【００１９】
ところで、図７および図８に示した従来の半導体装置には、放熱板１０１のつば部１０１ａとパッケージ基板１０３とを接着する接着材１０２を選択するうえでの制約が非常に多くなるという問題もある。例えば、半導体チップ１０５と放熱板１０１とを接着する接着材１０６をできるだけ薄くするため、寸法上の制約を設けることが考えられる。これにより接着材１０６を薄くし、放熱性を向上および安定させることが可能であるが、放熱板１０１のつば部１０１ａとパッケージ基板１０３との接着部の間隔が広くなってしまうという問題がある。このため、接着材１０２の材料として、厚く形成出来る材料を選択する必要が生じる。
【００２０】
これは当然であるが、製造上の公差を考慮し、上記間隔が最も広くなった場合、最も狭くなった場合でも問題が生じないようにする必要がある。このため、放熱板１０１のつば部１０１ａとパッケージ基板１０３とを接着する接着材１０２は、硬化前は、間隔が最も広い場合に対応できるだけ厚く変形する必要がある。一方で、放熱板１を載せ、接着する過程では、接着材１０２は、間隔が最も狭い場合に対応できるだけ薄く変形する必要がある。このため、接着材１０２は、熱硬化性の液状樹脂で、塗布後濡れ広がらず塗布直後の形状を保持できるだけの粘度を有することが必要である。さらに、接着材１０２は、放熱板１０１を載せた場合、その形状に合わせるように広がり、加熱硬化時を含め、その形状を保持できるような特性を有することが必要になる。
【００２１】
このような事情を踏まえて接着材１０２を選定する必要があるため、選択肢が狭まり、結果として高価な接着材を使用せざるを得なくなる。しかも、接着部の間隔が広いため、使用する接着材１０２の量もその分増えてしまい、コストが上昇するという問題があった。
【００２２】
これに対して、本実施形態によれば、接着材選択の幅が広がるため、接着材２として安価な接着材を使用することができる。そのうえ、接着材２を薄くできるため、使用する接着材２の量を減らすことができる。これにより、接着材２のコストを一層低減させることができる。
（第２実施形態）
【００２３】
図４および図５は、それぞれ本発明による半導体装置の第２実施形態の概略を示す側面図および断面図である。この半導体装置は、配線基板３と、配線基板３上にフェイスダウンで実装された半導体チップ５と、半導体チップ５を収容する凹部と当該凹部に連設されたつば部１ａとを有する放熱板１と、を備えている。配線基板３には、放熱板１のつば部１ａの一部（本実施形態においては中央部）が接着材２で接着されている。
【００２４】
図４に示すように、つば部１ａは、側面視で弓形に反っている。本実施形態においては特に、つば部１ａが側面視で凹状に反っている。これにより、側面視で、つば部１ａの中央部と配線基板３との間隔ｈ１は、つば部１ａの端部と配線基板３との間隔ｈ２よりも狭くなっている。
【００２５】
図６は、図４および図５の半導体装置の概略を示す上面図である。この図は、接着材２について透視して示している。図６のV−V線に沿った断面が図５に相当する。破線で示すように、接着材２は、つば部１ａの中央部のみに塗布されており、つば部１ａの両端には塗布されていない。この塗布されていない部分において、放熱板１の内部と外部とがつながっている。
【００２６】
本実施形態によれば、放熱板１の内部のコーナー部付近に空間を確保することができる。この空間は、配線基板３上にチップコンデンサー等を搭載する場合に、その搭載領域として有効に利用することができる。本実施形態のその他の構成および効果は、上記実施形態と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明による半導体装置の第１実施形態の概略を示す側面図である。
【図２】本発明による半導体装置の第１実施形態の概略を示す断面図である。
【図３】本発明による半導体装置の第１実施形態の概略を示す上面図である。
【図４】本発明による半導体装置の第２実施形態の概略を示す側面図である。
【図５】本発明による半導体装置の第２実施形態の概略を示す断面図である。
【図６】本発明による半導体装置の第２実施形態の概略を示す上面図である。
【図７】従来の半導体装置を示す断面図である。
【図８】従来の半導体装置を示す側面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１    放熱板
１ａ    つば部
２    接着材
３    配線基板
４    外部端子
５    半導体チップ
６    接着材
７    バンプ
【図１】
2008153305.tif 000003
【図２】
2008153305.tif 000004
【図３】
2008153305.tif 000005
【図４】
2008153305.tif 000006
【図５】
2008153305.tif 000007
【図６】
2008153305.tif 000008
【図７】
2008153305.tif 000009
【図８】
2008153305.tif 000010