(57)【要約】【課題】実装高さが異なる複数の半導体構造品を有する半導体装置において、半導体構造品の放熱面からの放熱性の向上を図りつつ、半導体装置の内部及び外部のはんだ接合部の接合信頼性を向上させる。【解決手段】システムインパッケージ１に実装される複数のＬＳＩパッケージ２，３ごとに熱伝導性弾性体８，９を設け、実装高さが低いＬＳＩパッケージ２の放熱面２Ｂに設ける熱伝導性弾性体８の弾性率を、実装高さが高いＬＳＩパッケージ３の放熱面３Ｂに設ける熱伝導性弾性体９の弾性率より高くし、かつ熱伝導性弾性体８の厚さを熱伝導性弾性体９より厚くすることにより、実装されているＬＳＩパッケージ２，３すべての熱伝導性弾性体８，９にほぼ均等に荷重３５を加えることができ、ＬＳＩパッケージ２，３で発生した熱を放熱性が損なわれることがなく放熱できる。【選択図】図８
2008305838.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々に半導体素子を備え、かつ実装高さが異なる複数の半導体構造品を有する半導体装置であって、
一方の主面とその反対側の他方の主面とを備え、前記一方の主面上に前記複数の半導体構造品が実装されたインターポーザーと、
前記インターポーザーの前記他方の主面に設けられた複数の外部接続端子と、
前記複数の半導体構造品それぞれのインターポーザー側の面と反対側の面に設けられ、熱伝導性弾性体を含む熱伝導部材とを有し、
前記複数の半導体構造品のうち、実装高さが低い前記半導体構造品に設ける前記熱伝導性弾性体の弾性率を、実装高さが高い前記半導体構造品に設ける前記熱伝導性弾性体の弾性率より大きくしたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
各々に半導体素子を備え、かつ実装高さが異なる複数の半導体構造品を有する半導体装置であって、
一方の主面とその反対側の他方の主面とを備え、前記一方の主面上に前記複数の半導体構造品が実装されたインターポーザーと、
前記インターポーザーの前記他方の主面に設けられた複数の外部接続端子と、
前記複数の半導体構造品それぞれのインターポーザー側の面と反対側の面に設けられ、熱伝導性弾性体を含む熱伝導部材とを有し、
前記複数の半導体構造品のうち、実装高さが低い前記半導体構造品に設ける前記熱伝導性弾性体の弾性率を、実装高さが高い前記半導体構造品に設ける前記熱伝導性弾性体の弾性率より大きくし、かつ実装高さが低い前記半導体構造品に設ける前記熱伝導性弾性体の厚さを、実装高さが高い前記半導体構造品に設ける前記熱伝導性弾性体の厚さより厚くしたことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
各々に半導体素子を備え、かつ実装高さが異なる複数の半導体構造品を有する半導体装置の実装構造であって、
（ａ）一方の主面上に前記複数の半導体構造品が実装されたインターポーザーと、前記インターポーザーの他方の主面に設けられた複数の外部接続端子と、前記複数の半導体構造品それぞれのインターポーザー側の面と反対側の面に設けられかつ熱伝導性弾性体を含む熱伝導部材とを有し、前記複数の半導体構造品のうち、実装高さが低い前記半導体構造品に設ける前記熱伝導性弾性体の弾性率を、実装高さが高い前記半導体構造品に設ける前記熱伝導性弾性体の弾性率より大きくした半導体装置と、
（ｂ）前記複数の外部接続端子を介して前記半導体装置が実装された実装基板と、
（ｃ）前記複数の半導体構造品上に設けられた前記熱伝導部材を介して接合され、かつ前記半導体装置の外部に配置された外部機器の筐体とを含み、
前記筐体が前記熱伝導部材を介して前記複数の半導体構造品に直付けされていることを特徴とする半導体装置の実装構造。
【請求項４】
各々に半導体素子を備え、かつ実装高さが異なる複数の半導体構造品を有する半導体装置の実装構造であって、
（ａ）一方の主面上に前記複数の半導体構造品が実装されたインターポーザーと、前記インターポーザーの他方の主面に設けられた複数の外部接続端子と、前記複数の半導体構造品それぞれのインターポーザー側の面と反対側の面に設けられかつ熱伝導性弾性体を含む熱伝導部材とを有し、前記複数の半導体構造品のうち、実装高さが低い前記半導体構造品に設ける前記熱伝導性弾性体の弾性率を、実装高さが高い前記半導体構造品に設ける前記熱伝導性弾性体の弾性率より大きくした半導体装置と、
（ｂ）前記複数の外部接続端子を介して前記半導体装置が実装された実装基板と、
（ｃ）前記複数の半導体構造品上に設けられた前記熱伝導部材を介して接合され、かつ前記半導体装置の外部に配置された外部機器の筐体とを含み、
前記筐体の接合時及び接合後において、前記筐体を介して前記複数の半導体構造品に荷重が付与されていることを特徴とする半導体装置の実装構造。
【請求項５】
各々に半導体素子を備え、かつ実装高さが異なる複数の半導体構造品を有する半導体装置の実装構造であって、
（ａ）一方の主面上に前記複数の半導体構造品が実装されたインターポーザーと、前記インターポーザーの他方の主面に設けられた複数の外部接続端子と、前記複数の半導体構造品それぞれのインターポーザー側の面と反対側の面に設けられかつ熱伝導性弾性体を含む熱伝導部材とを有し、前記複数の半導体構造品のうち、実装高さが低い前記半導体構造品に設ける前記熱伝導性弾性体の弾性率を、実装高さが高い前記半導体構造品に設ける前記熱伝導性弾性体の弾性率より大きくし、さらに実装高さが低い前記半導体構造品に設ける前記熱伝導性弾性体の厚さを、実装高さが高い前記半導体構造品に設ける前記熱伝導性弾性体の厚さより厚くした半導体装置と、
（ｂ）前記複数の外部接続端子を介して前記半導体装置が実装された実装基板と、
（ｃ）前記複数の半導体構造品上に設けられた前記熱伝導部材を介して接合され、かつ前記半導体装置の外部に配置された外部機器の筐体とを含み、
前記筐体の接合時及び接合後において、前記筐体を介して前記複数の半導体構造品に荷重が付与されていることを特徴とする半導体装置の実装構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の半導体構造品（ＬＳＩパッケージやベアチップ）が組み込まれた半導体装置及びその実装構造に関し、特に実装高さが異なる複数の半導体構造品を有した半導体装置及びその実装構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
パッケージングされていない複数の半導体素子（ベアチップ）をインターポーザーに搭載したマルチチップモジュール（Multi Chip Module)の放熱技術が記載されている（例えば、特許文献１、２及び３参照）。
【０００３】
また、基板上に実装された高さの異なる複数の半導体から発生する熱を放熱シートで放熱体に放熱する構造が記載されている（例えば、特許文献４参照）。
【０００４】
さらに、システムインパッケージ（System In Package:SIP)において、インターポーザーのＬＳＩ（Large Scale Integrated circuit）パッケージ実装側と反対側の面に、マザーボードに接続するための外部接続端子が設けられた構造が記載されている（例えば、非特許文献１参照）。
【特許文献１】特公昭６２−５９８８７号公報
【特許文献２】特開平７−３２１２５７号公報
【特許文献３】特開平１１−２６６５９号公報
【特許文献４】特開２００２−２６１２０６号公報
【非特許文献１】株式会社工業調査会、２００５年７月２５日発行、赤沢隆編著、「ＳｉＰ技術のすべて−高機能・小型実装のキーテクノロジー」、１９３頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
複数の半導体構造品（例えば、ＬＳＩパッケージやベアチップ）が組み込まれた半導体装置の一例として、システムインパッケージが知られている。システムインパッケージには、例えばマイクロコンピュータの機能を有する半導体素子を搭載したＬＳＩパッケージ、及びダイナミックランダムアクセスメモリ（Dynamic Random Access Memory：DRAM）やスタティックランダムアクセスメモリ（Static Random Access Memory：SRAM）等のメモリの機能を有する半導体素子を搭載したＬＳＩパッケージを複数個搭載しているものがある。
【０００６】
これらの異なる機能を有する半導体素子を搭載したＬＳＩパッケージは、それぞれがパッケージングされて外部との接続を可能にする接続端子が設けられている。各ＬＳＩパッケージは、それぞれの接続端子を介してプリント配線基板などから成るインターポーザーに実装及び接続されている。インターポーザーのＬＳＩパッケージ実装側の表面と反対側の裏面には、システムインパッケージをマザーボード（実装基板）に接続するための外部接続端子が設けられている。
【０００７】
このようなシステムインパッケージでは、前記したように半導体素子の機能が異なる複数のＬＳＩパッケージが搭載されているが、半導体素子の機能が異なると、半導体素子のサイズ、厚さや必要な端子数も機能に応じて増減するため、半導体素子を搭載するＬＳＩパッケージの構造やサイズ、厚さも異なるようになる。さらに、市販されているＬＳＩパッケージを購入してきて、それらをインターポーザー上に実装する場合、各ＬＳＩパッケージの高さが異なっている場合が多い。
【０００８】
そのため、ＬＳＩパッケージをインターポーザーに実装した場合のＬＳＩパッケージの実装高さ（インターポーザーのＬＳＩパッケージ実装側の表面からＬＳＩパッケージの放熱面までの高さ）がＬＳＩパッケージ毎に異なるようになる。
【０００９】
また、このようなシステムインパッケージは、例えば、各種携帯用電子機器、エンジンコントロールユニットやカーナビゲーションシステム等の自動車用機器に搭載される。これらの機器では、高性能化、高機能化とともに小型化も要求されている。そのため、システムインパッケージ自体の小型化とともに、これを前記機器に実装した場合のマザーボードからの実装高さを低くするなど、実装密度も可能な限り小さくすることが望まれている。
【００１０】
さらに、近年、システムインパッケージを搭載する機器の高性能化、高機能化が進んでおり、システムインパッケージにも大量のデータを高速処理することが要求されている。そのため、搭載されているＬＳＩパッケージの使用周波数が増大し、ＬＳＩパッケージの発熱量も増加している。ＬＳＩパッケージを安定して動作させるためには、ＬＳＩパッケージの温度（もしくは搭載されている半導体素子の温度）をそれぞれのＬＳＩパッケージ（もしくは半導体素子）に定められた所定の温度以下に保持することが必要である。したがって、ＬＳＩパッケージが発生する熱を放熱する手段を設けることが不可欠となっている。
【００１１】
このようなシステムインパッケージに類似した構造で、複数の半導体素子（ベアチップ）をインターポーザーに搭載したマルチチップモジュールの放熱技術が、前記特許文献１（特公昭６２−５９８８７号公報）、前記特許文献２（特開平７−３２１２５７号公報）及び前記特許文献３（特開平１１−２６６５９号公報）等に記載されている。これらに共通した放熱手段として、半導体素子の放熱面（インターポーザー側の面と反対側の面）に熱伝導性が良好な接着剤、サーマルコンパウンド、及びはんだを介し、さらに金属製の放熱板やブロックを介在させるなどしてヒートシンクに接続する構成が用いられている。
【００１２】
また、複数のＬＳＩや半導体素子を実装したマルチチップモジュールでは、ＬＳＩや半導体素子の高さや傾きがばらつく場合があるが、前記特許文献１〜３のマルチチップモジュールでは、このばらつきを吸収する手段あるいは利用する手段等によって、熱伝導性を損なわないようにする構成が用いられている。
【００１３】
本発明が対象とするシステムインパッケージ等の半導体装置を、例えば前記自動車用機器に搭載する場合、ＬＳＩパッケージから発生する熱の放熱のため、ＬＳＩパッケージの放熱面（インターポーザー側の面と反対側の面）に熱伝導部材を設け、これを介して外部機器の筺体の一部に接合する構成が考案されている。この構成は、自動車用機器の小型化と高放熱性を両立するのに有効である。筺体とＬＳＩパッケージの放熱面を接合する際には、両者の接合信頼性を高めるため筺体側から荷重を加えて接合する手段が用いられる。荷重を加えることで熱伝導性部材自体あるいは熱伝導性部材の一部を圧縮変形させる。
【００１４】
なお、接合時に加えられた荷重は、接合後も維持されるように、ＬＳＩパッケージを接合する筺体の一部を荷重負荷後に固定する。この固定には、筺体の一部を他の剛性の高い筺体に固定するなどの手段が用いられる。したがって、前記自動車用機器に搭載されたＬＳＩパッケージは、搭載後もＬＳＩパッケージの放熱面から常時荷重が加わった状態となる。
【００１５】
ところが、前記特許文献１〜３のマルチチップモジュールでは、以下のような課題があることを本発明者らは見出した。
【００１６】
まず、特公昭６２−５９８８７号公報に記載された技術では、半導体チップを実装した基板上に放熱装置であるキャップを設け、半導体チップの反実装面側のキャップとの間に熱伝導性の良い接着剤と金属板を介在させ、半導体チップを気密封止するためにキャップと基板とを接合し、金属板とキャップとの間に間隙を設ける技術が開示されている。この技術では、半導体素子とキャップの間に間隙が設けられているので、キャップ上にヒートシンクを接合する際などに発生する荷重が半導体チップに加わらなくなる。そのため、この荷重に起因した特性の劣化や故障抑制に有効である。
【００１７】
しかしながら、半導体素子とキャップの間に間隙があるため、この部分の熱抵抗が高くなっており、半導体チップの発熱量が増大した場合などに十分な放熱性が得られないという課題が発生する。また、半導体チップの周囲を気密封止するのに半導体チップ全体をキャップで覆っているため、半導体チップの周囲にキャップを設けるエリアが必要となる。この構造をシステムインパッケージに適用すると、搭載する機器内でシステムインパッケージが占める領域が増大することになり、システムインパッケージの小型化が図れないことが問題である。
【００１８】
また、特開平７−３２１２５７号公報に記載された技術では、マルチチップモジュールを構成する半導体チップの発熱量に対応して、チップ高さを調整することが記述されている。複数のチップのうち、消費電力が大きいチップの高さを、消費電力の小さいチップに比べて高くして実装するものである。しかしながら、本発明が対象としているシステムインパッケージでは、市販されている所定の機能を有する半導体素子をパッケージングしたＬＳＩパッケージをインターポーザーに実装することを想定している。
【００１９】
これは、インターポーザー上にＬＳＩパッケージを実装する場合のハンドリングを容易にするためである。また、ＬＳＩパッケージをインターポーザーに実装する場合、ＬＳＩパッケージの上面から荷重を加える場合があるが、この荷重によって搭載されている半導体素子が破損するのを抑制する効果もある。市販されているようなＬＳＩパッケージの外形サイズは規格あるいはその製造メーカーの基準で定められているため、半導体素子の消費電力に応じて半導体素子やＬＳＩパッケージの高さを変えることができない。さらに、この技術では、複数の半導体チップに対応したヒートシンク表面に凹部設け、この凹部内で半導体チップとヒートシンクを熱伝導材料で接合する技術が述べられている。凹部と凹部間の隔壁によって、背の高い半導体チップのみへの熱伝導材料の偏りが防止され、背の低い半導体チップもヒートシンクに接合できる効果が得られる。しかしながら、このような効果がある一方で、ヒートシンクへの凹部形成によって、製造コストが上昇する課題がある。
【００２０】
また、特開平１１−２６６５９号公報に記載されたマルチチップモジュールでは、搭載された複数のＬＳＩ（半導体素子）それぞれの放熱面に熱伝導ブロックを設け、ヒートシンクのこの熱伝導ブロックに対応する位置に複数の凹部を設け、熱伝導ブロックの一部が凹部に収容されている構造が開示されている。この技術では、ヒートシンクの凹部に一部収納された熱伝導ブロックが各ＬＳＩの放熱面に追従して高さや傾きを変えることができるため、ＬＳＩの高さや傾きのばらつきを吸収することができる。その反面、ＬＳＩの放熱面にヒートシンクの凹部に収納可能な熱伝導ブロックを設けることによって、ＬＳＩの実装高さが高くなる課題がある。また、放熱ブロックとヒートシンクの凹部の位置合わせが必要となる。ＬＳＩのパッケージング工程では比較的精度良く位置合わせすることが可能である。しかし、システムインパッケージとして様々な実装形態が採用される外部機器の筺体に凹部を形成し、それに各ＬＳＩパッケージ放熱面に設けた熱伝導ブロックを精度良く収納させるのは困難であるとともに、採用した場合には製造コストが増加するという課題が発生する。
【００２１】
本発明が対象とするシステムインパッケージ等の半導体装置には、機能が異なる複数のＬＳＩパッケージが搭載されており、したがって、機能に応じてＬＳＩパッケージの厚さが異なり、これに起因してＬＳＩパッケージの実装高さも異なるようになる。実装高さが異なるＬＳＩパッケージを実装したシステムインパッケージを外部機器の筺体に搭載し、ＬＳＩパッケージの放熱面と筺体とを熱伝導部材を介して接合する場合、次のような課題が予測される。
【００２２】
まず、ＬＳＩパッケージの実装高さの違いを熱伝導部材も含めた接合部分で十分に吸収できないような場合、ＬＳＩパッケージの放熱面と筺体とを接合する際に加える荷重が、実装高さの高いＬＳＩパッケージに偏って加わるようになる。そのため、実装高さの高いＬＳＩパッケージの接合部分は熱抵抗が低減し、高い放熱性が得られる。一方、実装高さの低いＬＳＩパッケージには十分な荷重が加わらないため、ＬＳＩパッケージの放熱面と筺体との間隔が実装高さの高いＬＳＩパッケージより広くなったり、接合部分に間隙が生じたりするなどによって熱抵抗が上昇し、放熱性が損なわれることが課題となる。
【００２３】
また、実装高さの高いＬＳＩパッケージに偏って荷重が加わると、ＬＳＩパッケージとシステムインパッケージのインターポーザーとの接合部、及びこのＬＳＩパッケージが実装されている直下のインターポーザーとマザーボードとの接合部に高い荷重が作用するようになる。これら接合部には、一般的にはんだ材（Ｓｎ−３Ａｇ−０．５Ｃｕ、Ｓｎ−３７Ｐｂ等）が使用される。
【００２４】
システムインパッケージを搭載した機器を自動車に用いた場合、その機器がエンジン近傍やエンジンルームに接した状態で搭載された場合、システムインパッケージ全体が高温環境にさらされるようになる。システムインパッケージの温度は、環境温度の他にＬＳＩパッケージが動作することによる発熱によってさらに高くなる。そのため、はんだ材が用いられた接合部の温度も高くなるが、この高温状態で前記した高い荷重が作用すると、はんだ材がクリープ変形し、隣接したはんだ接合部が接触して電気的な故障が発生することが課題となる。
【００２５】
次に、前記特許文献４（特開２００２−２６１２０６号公報）には、実装高さが異なる複数の半導体に対して、放熱体との間にそれぞれ厚さが異なった放熱シートを介在させて放熱を行う技術が記載されている。この技術を本発明が対象とするシステムインパッケージ等の半導体装置に採用した場合、放熱シートの厚さの製造ばらつきや組み立てのばらつきを考慮すると、筐体側から荷重がかかった際に、十分な接合信頼性を得ることができず、熱抵抗が大きくなるという問題が生じる。
【００２６】
また、この技術を採用したシステムインパッケージ等の半導体装置を携帯用電子機器や車載用として搭載した場合、半導体装置上に放熱体を配置する十分なスペースが得られないことも考えられる。特に、半導体装置内に搭載される複数のＬＳＩパッケージの実装高さが異なっている場合には、ＬＳＩパッケージ上に放熱体を配置できずに放熱を十分に行えないという問題も生じる。
【００２７】
本発明の目的は、半導体構造品の放熱面からの放熱性が損なわれることを抑制するとともに、半導体構造品とインターポーザー間及びインターポーザーと実装基板間それぞれの接合部に過大な荷重が加わるのを抑制することができる技術を提供することにある。
【００２８】
また、本発明の他の目的は、外部機器の筺体内での半導体装置が占める体積または面積の増加を抑止することができる技術を提供することにある。
【００２９】
さらに、本発明の他の目的は、半導体構造品の放熱面が接合される外部機器の筺体に半導体構造品の実装高さに対応した加工を施すことを抑制することができる技術を提供することにある。
【００３０】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【００３２】
すなわち、本発明は、各々に半導体素子を備え、かつ実装高さが異なる複数の半導体構造品を有する半導体装置であり、一方の主面とその反対側の他方の主面とを備え、前記一方の主面上に前記複数の半導体構造品が実装されたインターポーザーと、前記インターポーザーの前記他方の主面に設けられた複数の外部接続端子と、前記複数の半導体構造品それぞれのインターポーザー側の面と反対側の面に設けられ、熱伝導性弾性体を含む熱伝導部材とを有し、前記複数の半導体構造品のうち、実装高さが低い前記半導体構造品に設ける前記熱伝導性弾性体の弾性率を、実装高さが高い前記半導体構造品に設ける前記熱伝導性弾性体の弾性率より大きくしたものである。
【００３３】
また、本発明は、各々に半導体素子を備え、かつ実装高さが異なる複数の半導体構造品を有する半導体装置の実装構造であり、（ａ）一方の主面上に前記複数の半導体構造品が実装されたインターポーザーと、前記インターポーザーの他方の主面に設けられた複数の外部接続端子と、前記複数の半導体構造品それぞれのインターポーザー側の面と反対側の面に設けられかつ熱伝導性弾性体を含む熱伝導部材とを有し、前記複数の半導体構造品のうち、実装高さが低い前記半導体構造品に設ける前記熱伝導性弾性体の弾性率を、実装高さが高い前記半導体構造品に設ける前記熱伝導性弾性体の弾性率より大きくした半導体装置と、（ｂ）前記複数の外部接続端子を介して前記半導体装置が実装された実装基板と、（ｃ）前記複数の半導体構造品上に設けられた前記熱伝導部材を介して接合され、かつ前記半導体装置の外部に配置された外部機器の筐体とを含み、前記筐体が前記熱伝導部材を介して前記複数の半導体構造品に直付けされているものである。
【発明の効果】
【００３４】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以下のとおりである。
【００３５】
インターポーザー上に実装された複数の半導体構造品のうち、実装高さが低い半導体構造品に設ける熱伝導性弾性体の弾性率を、実装高さが高い半導体構造品に設ける熱伝導性弾性体の弾性率より大きくしたことにより、実装されている複数の半導体構造品すべての熱伝導部材にほぼ均等に荷重を加えることができる。これにより、半導体装置に実装されるすべての半導体構造品の放熱面と機器筺体とが安定して接合されるので、半導体構造品で発生した熱を放熱性が損なわれることがなく放熱できる。
【００３６】
すなわち、実装高さが低い半導体構造品に設ける熱伝導性弾性体の弾性率を、実装高さが高い半導体構造品に設ける熱伝導性弾性体の弾性率より高くすることで、半導体構造品の放熱面を熱伝導部材を介して、この半導体装置を搭載する機器筺体に接合する場合、筺体側から加えられる荷重によって、実装高さが高い半導体構造品に設けられた低弾性率の熱伝導性弾性体は、実装高さが低い半導体構造品に設けられた高弾性率の熱伝導性弾性体より変形量が大きくなる。これによって、実装高さが低い半導体構造品に設けられた熱伝導性弾性体にも荷重が加わるようになる。したがって、実装高さが異なる複数の半導体構造品のそれぞれの放熱面に設けた熱伝導部材に均等に荷重を加えることができる。
【００３７】
その結果、半導体装置に実装されているすべての半導体構造品の放熱面と機器筺体とが安定して接合されるので、半導体構造品で発生した熱の放熱性が損なわれることがない。さらに、半導体構造品に機器筺体から加えられる荷重が偏ることもなくなるので、はんだ接合部に電気的な故障を引き起こすような高い荷重が加わることを抑制することができる。すなわち、半導体構造品とインターポーザー間及びインターポーザーと実装基板間それぞれの接合部に過大な荷重が加わるのを抑制することができる。
【００３８】
また、半導体装置を搭載する機器筺体側に半導体構造品に対応した位置に位置合わせのための凹部などを加工を施す必要がないので、半導体装置搭載の自由度が向上する。すなわち、半導体装置に実装される半導体構造品の配置や数が変わった場合であっても、機器筺体側は従来のものを使用することができ、製造コストの増加を伴うことなく機能拡張や設計変更に対応させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下の実施の形態では特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
【００４０】
さらに、以下の実施の形態では便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明などの関係にある。
【００４１】
また、以下の実施の形態において、要素の数など（個数、数値、量、範囲などを含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合などを除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良いものとする。
【００４２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、図面を分かりやすくするために斜視図や平面図であってもハッチングを付す場合がある。
【００４３】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１の半導体装置の構造の一例を示す断面図、図２は図１に示す半導体装置の構造を示す平面図、図３は図１に示す半導体装置の変形例の構造を示す断面図、図４は図１に示す半導体装置に搭載される半導体構造品の構造の一例を示す断面図、図５は図１に示す半導体装置に搭載される他の半導体構造品の構造の一例を示す断面図、図６は図１に示す半導体装置に搭載される変形例の半導体構造品の構造を示す断面図、図７は図１に示す半導体装置に搭載された複数の半導体構造品における熱伝導性弾性体の表面までの高さの関係の一例を示す断面図、図８は図１に示す半導体装置の外部機器の筐体への接合状態の一例を示す断面図、図９は本発明の実施の形態１の変形例の半導体装置の構造を示す断面図、図１０は図９に示す変形例の半導体装置の外部機器の筐体への接合状態を示す断面図である。
【００４４】
本実施の形態１の半導体装置は、実装高さの異なる半導体素子や半導体パッケージ（ＬＳＩパッケージ）等の複数の半導体構造品が配線基板（インターポーザー）上に実装されたものであり、本実施の形態１では、前記半導体装置の一例として、配線基板上に３つの半導体パッケージが搭載されたシステムインパッケージ１を取り上げて説明する。
【００４５】
本実施の形態１のシステムインパッケージ１は、例えば、各種携帯用電子機器、エンジンコントロールユニットあるいはカーナビゲーションシステム等の自動車用機器に搭載されるものであり、これらの機器では、高性能化、高機能化とともに小型化も要求されているため、システムインパッケージ１においてもその小型化とともに、これを前記機器に実装した場合の実装基板からの実装高さを低くするなど、実装密度も可能な限り小さくすることが望まれている。
【００４６】
図１及び図２に示す本実施の形態１のシステムインパッケージ１の概略構成について説明すると、表面（一方の主面）４Ａとその反対側の裏面（他方の主面）４Ｂとを備え、かつ表面４Ａ上に３つの半導体構造品が実装されたインターポーザー４と、インターポーザー４の裏面４Ｂに設けられた複数の外部接続端子５と、３つの半導体構造品（１つのＬＳＩパッケージ２と２つのＬＳＩパッケージ３）それぞれのインターポーザー側の面（実装面２Ａ，３Ａ）と反対側の面（放熱面２Ｂ，３Ｂ）に設けられ、かつ熱伝導性弾性体８，９を含む熱伝導部材とを有している。
【００４７】
さらに、３つの半導体構造品（１つのＬＳＩパッケージ２と２つのＬＳＩパッケージ３）のうち、実装高さが低いＬＳＩパッケージ２に設ける熱伝導性弾性体８の弾性率（Ｅ８）を、実装高さが高いＬＳＩパッケージ３に設ける熱伝導性弾性体９の弾性率（Ｅ９）より大きく（高く）するとともに、実装高さが低いＬＳＩパッケージ２に設ける熱伝導性弾性体８の厚さ（８ｔ）を、実装高さが高いＬＳＩパッケージ３に設ける熱伝導性弾性体９の厚さ（９ｔ）より厚くしている。
【００４８】
すなわち、システムインパッケージ１において、ＬＳＩパッケージ２及びＬＳＩパッケージ３の上に設けられた熱伝導部材である熱伝導性弾性体８，９の弾性率は、Ｅ８＞Ｅ９の関係となっており、かつ熱伝導性弾性体８，９の厚さは、８ｔ＞９ｔの関係となっている。
【００４９】
続いて図１及び図２に示すシステムインパッケージ１の詳細構成について説明する。
【００５０】
前記システムインパッケージ１は、インターポーザー４の一方の主面である表面４ＡにＬＳＩパッケージ（半導体構造品）２とＬＳＩパッケージ（半導体構造品）３がそれぞれの接続端子６，７を介して接続されている。接続端子６，７はＬＳＩパッケージ２，３の実装面（インターポーザー側の面）２Ａ，３Ａに設けられている。また、インターポーザー４の他方の主面である裏面４Ｂには、システムインパッケージ１を外部機器に搭載し、かつ電気的な導通をとるための複数の外部接続端子５が形成されている。
【００５１】
また、ＬＳＩパッケージ２，３の放熱面（反対側の面）２Ｂ，３Ｂには、それぞれに熱伝導部材である熱伝導性弾性体８，９が設けられている。本実施の形態１では、実装高さが異なる２種類のＬＳＩパッケージ２，３を実装したシステムインパッケージ１を示しており、図１に示すように、ＬＳＩパッケージ２の実装高さ２ｈは、ＬＳＩパッケージ３の実装高さ３ｈより低くなっている（２ｈ＜３ｈ）。なお、ＬＳＩパッケージ２，３はインターポーザー４の表面４Ａ上に平置きされており、ＬＳＩパッケージ２を１個、同じ構造のＬＳＩパッケージ３を２個、それぞれ実装した例が示されている。
【００５２】
本実施の形態１のシステムインパッケージ１では、例えば、ＬＳＩパッケージ２には、マイクロプロセッサ（Micro Processing Unit)機能を有する図４に示す半導体素子２１がパッケージングされている。一方、ＬＳＩパッケージ３には、ダイナミックアクセスメモリなどのメモリ機能を有する図５に示す半導体素子２１がパッケージングされている。
【００５３】
なお、図３の変形例に示すシステムインパッケージ１のように、ＬＳＩパッケージ２，３のそれぞれの接続端子６，７による接合部にアンダーフィル２０を充填してもよい。アンダーフィル２０については、図３のように充填してもよいし、図１のように充填しなくてもよい。
【００５４】
次に、システムインパッケージ１に搭載されるＬＳＩパッケージ２，３の具体的構造の一例について説明すると、ＬＳＩパッケージ２は、例えば、図４に示すようなウェハプロセスパッケージである。その構成は、半導体素子２１の主面２１Ａ上に形成されたパッシベーション２３上の第１絶縁層２５に再配線２４が形成され、主面２１Ａ上の電極であるパッド２２と接続端子６とがこの再配線２４によって電気的に接続された小型の半導体パッケージである。すなわち、図４に示すＬＳＩパッケージ２（ウェハプロセスパッケージ）は、半導体素子２１の複数のパッド２２の配列を再配線２４によって接続端子６の配列に再配置したものである。なお、半導体素子２１の主面２１Ａ上の最上層には、第２絶縁層２６が形成されており、この第２絶縁層２６が露出している。
【００５５】
また、図５は、ＬＳＩパッケージ３の具体的構造の一例を示しており、半導体素子２１の主面２１Ａ上に低弾性体２７が配置され、さらにこの低弾性体２７上にリード２９を有した絶縁テープ２８が設けられているとともに、この絶縁テープ２８に複数の接続端子７が配置されたチップサイズパッケージである。なお、半導体素子２１の主面２１Ａの電極であるパッド２２と接続端子７とは、絶縁テープ２８のリード２９を介して電気的に接続されている。パッド２２とリード２９の接合部及び半導体素子２１の周囲は封止樹脂３０によって封止されている。
【００５６】
また、図６は、ＬＳＩパッケージ３の変形例としてＬＳＩパッケージ３４の構成を示しており、パッケージ基板３２上に接着層３３を介して半導体素子２１が実装され、半導体素子２１の主面２１Ａの電極であるパッド２２がワイヤ３１を介してパッケージ基板３２と電気的に接続されている。パッケージ基板３２の裏面側には複数の接続端子７が設けられているとともに、複数のワイヤ３１及び半導体素子２１は封止樹脂３０によって封止されている。
【００５７】
このようにシステムインパッケージ１には、その一例として、図４に示すようなＬＳＩパッケージ２や図５または図６に示すようなＬＳＩパッケージ３，３４等が搭載されている。
【００５８】
また、本実施の形態１のシステムインパッケージ１（図３に示す変形例のシステムインパッケージ１も含む）では、実装高さ（２ｈ）の低いＬＳＩパッケージ２の放熱面２Ｂに設けられている熱伝導性弾性体８の弾性率（Ｅ８）は、実装高さ（３ｈ）が高いＬＳＩパッケージ３の放熱面３Ｂに設けられている熱伝導性弾性体９の弾性率（Ｅ９）より大きく（高く）なっている（弾性率：Ｅ８＞Ｅ９）。さらに、図７に示すように熱伝導性弾性体８の厚さ（８ｔ）は熱伝導性弾性体９の厚さ（９ｔ）より厚くなっている（８ｔ＞９ｔ）。なお、熱伝導性弾性体８，９の厚さは、インターポーザー４の表面４Ａから、熱伝導性弾性体８，９をそれぞれ設けたＬＳＩパッケージ２，３の熱伝導性弾性体８，９の表面８Ａ，９Ａまでの高さ１０，１１が、１１≧１０の関係を満たすように調整されている。
【００５９】
ここで、本実施の形態１のシステムインパッケージ１を外部機器に実装する場合、図８に示すようにシステムインパッケージ１はインターポーザー４の裏面４Ｂに設けられた外部接続端子５によって外部機器の実装基板であるマザーボード１４に接続され、システムインパッケージ１の固定と電気的導通が成される。その際、複数のＬＳＩパッケージ２，３の放熱面２Ｂ，３Ｂにそれぞれ設けられた熱伝導性弾性体８，９の表面８Ａ，９Ａは、外部機器の筺体１５に接合されている。
【００６０】
すなわち、システムインパッケージ１は、その外部に配置された外部機器の筺体１５と熱伝導性弾性体８，９を介して直付けされている。つまり、インターポーザー４上のＬＳＩパッケージ２とＬＳＩパッケージ３が、それぞれ熱伝導性弾性体８，９を介して外部機器の筺体１５と直付けされている。
【００６１】
したがって、システムインパッケージ１に放熱フィン等の放熱体を付けずに、外部機器の筺体１５に直付けすることで、自動車用機器等に搭載するような狭い空間に実装する場合でも、システムインパッケージ１の小型化を図りつつその放熱性を高めることができる。
【００６２】
また、システムインパッケージ１においてその熱伝導性弾性体８，９と筺体１５とを接合する場合、接合性を向上して放熱特性の低下を抑制するために、図８に示すように、筺体１５側から荷重３５が加えられる。この荷重３５は、筺体１５自体の自重とは異なり、ＬＳＩパッケージ２，３の放熱面２Ｂ，３Ｂと筺体１５の接合信頼性を高めるために、接合時に筺体１５側から意図的に付与するものであり、この荷重３５を加えることで熱伝導性弾性体８，９自体あるいは熱伝導性弾性体８，９の一部を圧縮変形させることができる。
【００６３】
なお、接合時に加えられた荷重３５は、接合後も維持されるように、ＬＳＩパッケージ２，３と接合する筺体１５の一部を荷重負荷後に固定する。この固定には、筺体１５の一部を他の剛性の高い筺体１５に固定するなどの手段が用いられる。したがって、前記自動車用機器に搭載されたシステムインパッケージ１においては、搭載後もＬＳＩパッケージ２，３の放熱面２Ｂ，３Ｂに対して常時荷重３５が加わった状態となる。
【００６４】
これによって、熱伝導性弾性体８，９が変形（圧縮）することで、熱伝導性弾性体８，９と筺体１５との接合性を強固にすることができる。
【００６５】
本実施の形態１では、実装高さ３ｈが高いＬＳＩパッケージ３に形成した熱伝導性弾性体９の弾性率（Ｅ９）を実装高さ２ｈが低いＬＳＩパッケージ２に形成した熱伝導性弾性体８の弾性率（Ｅ８）より低くしている。これにより、ＬＳＩパッケージ３のインターポーザー４の表面４Ａから熱伝導性弾性体９の表面９Ａまでの高さ１１が、ＬＳＩパッケージ２の高さ１０より高い場合であっても、筺体１５側から加わる荷重３５によって低弾性率の熱伝導性弾性体９を容易に変形させることができる。
【００６６】
その結果、高さ１１が低いＬＳＩパッケージ２の熱伝導性弾性体８の表面８Ａにも筺体１５が接触し、十分な荷重３５が加わるようになる。したがって、筺体１５から加えられる荷重３５を複数のＬＳＩパッケージ２，３すべてに、均等に加えることができ、熱伝導性弾性体８，９と筺体１５の接合不良に起因した接合部の熱抵抗増加による放熱特性の低下を抑制することができる。
【００６７】
したがって、システムインパッケージ１を搭載した外部機器を自動車用機器に用いた場合、その外部機器がエンジン近傍やエンジンルームに接した状態で搭載されることがあり、システムインパッケージ全体が高温環境にさらされるようになるが、本実施の形態１のシステムインパッケージ１とその実装構造によれば、熱伝導性弾性体８，９と筺体１５の接合不良に起因した接合部の熱抵抗増加による放熱特性の低下を抑制できるため、高温環境にさらされても耐えることが可能であり、車載用として非常に有効である。
【００６８】
また、複数のＬＳＩパッケージ２，３全てに均等に荷重３５が加わるようにすることができるため、ＬＳＩパッケージ２，３とインターポーザー４との接続端子６，７、及びインターポーザー４とマザーボード１４とを接続する外部接続端子５に局所的に過大な荷重が作用することを抑制できる。これによって、前記接続端子６，７及び外部接続端子５に電気的な故障が発生することを防止できる。また、本実施の形態１のシステムインパッケージ１では、外部機器の筺体１５にＬＳＩパッケージ２，３との位置合わせのための加工を施す必要がない。
【００６９】
すなわち、本実施の形態１のシステムインパッケージ１及びその実装構造によれば、インターポーザー４上に実装された複数のＬＳＩパッケージ２，３のうち、実装高さが低いＬＳＩパッケージ２に設ける熱伝導性弾性体８の弾性率を、実装高さが高いＬＳＩパッケージ３に設ける熱伝導性弾性体９の弾性率より大きくしたことにより、実装されている複数のＬＳＩパッケージ２，３すべての熱伝導性弾性体８，９にほぼ均等に荷重３５を加えることができる。
【００７０】
これにより、システムインパッケージ１に実装されるすべてのＬＳＩパッケージ２，３の放熱面２Ｂ，３Ｂと筺体１５とが安定して接合されるので、ＬＳＩパッケージ２，３で発生した熱を放熱性が損なわれることがなく放熱できる。
【００７１】
つまり、実装高さが低いＬＳＩパッケージ２に設ける熱伝導性弾性体８の弾性率を、実装高さが高いＬＳＩパッケージ３に設ける熱伝導性弾性体９の弾性率より高くすることで、ＬＳＩパッケージ２，３の放熱面２Ｂ，３Ｂを熱伝導性弾性体８，９を介して、このシステムインパッケージ１を搭載する筺体１５に接合する場合、筺体１５側から加えられる荷重３５によって、実装高さが高いＬＳＩパッケージ３に設けられた低弾性率の熱伝導性弾性体９は、実装高さが低いＬＳＩパッケージ２に設けられた高弾性率の熱伝導性弾性体８より変形量が大きくなる。
【００７２】
これによって、実装高さが低いＬＳＩパッケージ２に設けられた熱伝導性弾性体８にも荷重３５が加わるようになる。したがって、実装高さが異なる複数のＬＳＩパッケージ２，３のそれぞれの放熱面２Ｂ，３Ｂに設けた熱伝導性弾性体８，９に均等に荷重３５を加えることができる。
【００７３】
その結果、システムインパッケージ１に実装されているすべてのＬＳＩパッケージ２，３の放熱面２Ｂ，３Ｂと筺体１５とが安定して接合されるので、ＬＳＩパッケージ２，３で発生した熱の放熱性が損なわれることがない。さらに、ＬＳＩパッケージ２，３に筺体１５から加えられる荷重３５が偏ることもなくなるので、はんだ接合部に電気的な故障を引き起こすような高い荷重が加わることを抑制することができる。すなわち、ＬＳＩパッケージ２，３とインターポーザー４間及びインターポーザー４とマザーボード１４間それぞれの接合部に過大な荷重が加わるのを抑制することができる。
【００７４】
これにより、システムインパッケージ１におけるはんだ接合部の接合信頼性を向上させることができる。
【００７５】
また、本実施の形態１のシステムインパッケージ１では、インターポーザー４上のＬＳＩパッケージ２とＬＳＩパッケージ３が、それぞれ熱伝導性弾性体８，９を介して外部機器の筺体１５と直付けされている。すなわち、システムインパッケージ１に放熱フィン等の放熱体を付けずに、外部機器の筺体１５に直付けすることで、自動車用機器等に搭載するような狭い空間に実装する場合でも、システムインパッケージ１の小型化を図りつつその放熱性を高めることができる。したがって、システムインパッケージ１に放熱フィン等の放熱体は付けないことに加えて、キャップ等による封止は行わないため、外部機器の筺体１５内でのシステムインパッケージ１が占める体積または面積の増加を抑止することができる。
【００７６】
すなわち、システムインパッケージ１の実装性を向上させることができる。
【００７７】
また、システムインパッケージ１を搭載する筺体１５側にＬＳＩパッケージ２，３に対応した位置に位置合わせのための凹部などを加工を施す必要がないので、半導体装置搭載の自由度が向上する。すなわち、システムインパッケージ１に実装されるＬＳＩパッケージ２，３の配置や数が変わった場合であっても、筺体１５側は従来のものを使用することができ、製造コストの増加を伴うことなく機能拡張や設計変更に対応させることができる。
【００７８】
ここで、インターポーザー４は、ガラス繊維を含んだエポキシ樹脂やＢＴ樹脂のような汎用樹脂を主体として構成された多層配線基板であり、その表面４Ａ及び裏面４Ｂには接続端子６，７や外部接続端子５を接合するための電極が設けられており、基板内部には複数の配線が形成されている。
【００７９】
また、接続端子６，７や外部接続端子５は、例えば、鉛（Ｐｂ）−錫（Ｓｎ）はんだの他に、錫−銀（Ａｇ）−銅（Ｃｕ）などのような鉛フリーはんだなどから構成されている。さらに、熱伝導性弾性体８，９は、例えばシリコーンゴム、アクリルゴムなどのゴム材料を主材料として構成されている。ゴム材料には、放熱特性を向上するため、熱伝導性の無機フィラーが充填されている。熱伝導性弾性体８，９の弾性率は、主材料であるゴム材料の選択及び無機フィラーの充填率によって調整することができ、特に無機フィラーの充填率を高くすることで弾性率も高くなる。なお、熱伝導性弾性体８，９とＬＳＩパッケージ２，３の放熱面２Ｂ，３Ｂとの接合及び筺体１５との接合は、熱伝導性弾性体８，９自体に粘着性を付与しても良いし、これと異なる熱電性接着剤を用いて接合しても良い。
【００８０】
次に、図９に示すシステムインパッケージ３６は、図１に示した本実施の形態１のシステムインパッケージ１の変形例であり、図１の構成と異なる点は、熱伝導性弾性体８，９の表面８Ａ，９Ａに銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、ステンレス等から構成される金属板１２，１３を形成したことである。金属板１２，１３を設けることによって、熱伝導性弾性体８，９の厚さを薄くすることができる。金属板１２，１３の熱伝導率は、熱伝導性弾性体８，９より高いので、ＬＳＩパッケージ２，３の放熱面２Ａ，３Ａと筺体１５との間の熱抵抗を低減することができ、ＬＳＩパッケージ２，３の発熱量が多い場合などに有効となる。
【００８１】
また、金属板１２，１３の厚さは同じであるが、熱伝導性弾性体８の厚さ（８ｔ）は、熱伝導性弾性体９の厚さ（９ｔ）より厚く（８ｔ＞９ｔ）形成されている。このような構成にすることによって、図１０に示すように、システムインパッケージ３６の金属板１２，１３を外部機器の筺体１５に接合する場合、金属板１２，１３と筺体１５との間隙のばらつきを小さくでき、筺体１５側からの荷重３５をより均等にＬＳＩパッケージ２，３に加えることができるようになる。なお、図１０に示したシステムインパッケージ３６では、金属板１２，１３と筺体１５の間を、例えば熱伝導性接着剤１６，１７で接合する。
【００８２】
なお、本実施の形態１の図１のシステムインパッケージ１の変形例として、熱伝導性弾性体８と熱伝導性弾性体９の厚さを同じ（８ｔ＝９ｔ）として、それぞれの弾性率を変えるだけでもよい。すなわち、実装高さが低いＬＳＩパッケージ２に設ける熱伝導性弾性体８の弾性率（Ｅ８）を、実装高さが高いＬＳＩパッケージ３に設ける熱伝導性弾性体９の弾性率（Ｅ９）より大きく（高く）することにより、ＬＳＩパッケージ３のインターポーザー４の表面４Ａから熱伝導性弾性体９の表面９Ａまでの高さ１１（図７参照）が、ＬＳＩパッケージ２の高さ１０より高く（高さ１１＞高さ１０）なっても、筺体１５側から加わる荷重３５によって低弾性率の熱伝導性弾性体９を容易に変形させることができる。
【００８３】
その結果、高さ１０が低いＬＳＩパッケージ２の熱伝導性弾性体８の表面８Ａにも筺体１５が接触し、十分な荷重３５が加わるようになる。したがって、筺体１５から加えられる荷重３５を複数のＬＳＩパッケージ２，３すべてに、均等に加えることができ、熱伝導性弾性体８，９と筺体１５の接合不良に起因した接合部の熱抵抗増加による放熱特性の低下を抑制することができる。
【００８４】
（実施の形態２）
図１１は本発明の実施の形態２の半導体装置の構造の一例を示す断面図、図１２は図１１に示す半導体装置の変形例の構造を示す断面図である。
【００８５】
本実施の形態２のシステムインパッケージの基本的構成は、図１に示した実施の形態１のシステムインパッケージと同じであるが、異なる点は、熱伝導性弾性体８，９の弾性率及び熱伝導率を同じ材料で構成し、その厚さ８ｔと９ｔも同じにしたことである。さらに、熱伝導性弾性体８，９の表面８Ａ，９Ａに厚さの異なる金属板１２，１３を設けたことである。
【００８６】
まず、図１１に示すシステムインパッケージ３７では、実装高さ（２ｈ）の低いＬＳＩパッケージ２側に設けられている金属板１２の厚さ１２ｔは、実装高さ（３ｈ）の高いＬＳＩパッケージ３側に設けられている金属板１３の厚さ１３ｔより厚くなっている（１２ｔ＞１３ｔ）。これによって、ＬＳＩパッケージ２側のインターポーザー４の表面４Ａから金属板１２の表面１２Ａまでの高さ１８と、ＬＳＩパッケージ３側のインターポーザー表面４Ａから金属板１３の表面１３Ａまでの高さ１９とは同一になっている（１８＝１９）。
【００８７】
なお、熱伝導性弾性体８，９や金属板１２，１３の厚さは、これらを製造する上で許容されるばらつきを含んでいる。そのため、前記したインターポーザー４の表面４Ａから金属板１２，１３の表面１２Ａ，１３Ａまでの高さ１８，１９には、熱伝導性弾性体８，９及び金属板１２，１３個々のばらつきやシステムインパッケージ３７のパッケージングで生じるばらつきも含まれている。金属板１２の表面１２Ａまでの高さ１８と、金属板１３の表面１３Ａまでの高さ１９とが同一とは、前記したばらつきも考慮したものである。
【００８８】
本実施の形態２のシステムインパッケージ３７を外部機器に実装する場合、外部機器の筺体１５とシステムインパッケージ３７の金属板１２，１３の表面１２Ａ，１３Ａは図示されていない熱伝導性接着剤を介して接合される。この際、筺体１５側から図１０に示すような荷重３５が加えられるが、本実施の形態２では、ＬＳＩパッケージ２，３の金属板１２，１３の表面１２Ａ，１３Ａまでの高さ１８，１９が同一であるので、荷重３５はＬＳＩパッケージ２，３側それぞれに均等に加わるようになる。
【００８９】
したがって、ＬＳＩパッケージ２，３の放熱面２Ｂ，３Ｂと外部機器の筺体１５との間の接合性を強固にすることができ、接合不良に起因した接合部の熱抵抗増加による放熱特性の低下を抑制することができる。さらに、ＬＳＩパッケージ２，３とインターポーザー４との接続端子６，７、及びインターポーザー４とマザーボード１４とを接続する外部接続端子５に局所的に過大な荷重が作用することを抑制できる。これによって、前記接続端子６，７及び外部接続端子５に電気的な故障が発生することを防止できる。
【００９０】
なお、熱伝導性弾性体８，９の弾性率は、主材料であるゴム材料に充填する熱伝導性の無機フィラーの充填量によって調整できる。また、熱伝導性弾性体８，９の熱伝導率は無機フィラーの充填量とともに高くなる。システムインパッケージ３７に実装される複数のＬＳＩパッケージ２，３の発熱量が高く、また差異が少ない場合は、熱伝導率の高い熱伝導性弾性体の使用が放熱性の観点からは有利になる。本実施の形態２はこのような構成のシステムインパッケージ３７への適用に対して有効となる。
【００９１】
次に、図１２に示すシステムインパッケージ３８は、図１１に示す本実施の形態２のシステムインパッケージ３７の変形例を示すものである。図１１のシステムインパッケージ３７と異なる点は、ＬＳＩパッケージ２，３の放熱面２Ｂ，３Ｂには熱伝導性弾性体８，９のみ設けたことである。実装高さ（２ｈ）の低いＬＳＩパッケージ２側に設けられている熱伝導性弾性体８の厚さ８ｔは、実装高さ（３ｈ）の高いＬＳＩパッケージ３側に設けられている熱伝導性弾性体９の厚さ９ｔより厚くなっている（８ｔ＞９ｔ）。
【００９２】
これによって、ＬＳＩパッケージ２側のインターポーザー４の表面４Ａから熱伝導性弾性体８の表面８Ａまでの高さ１０と、ＬＳＩパッケージ３側のインターポーザー４の表面４Ａから熱伝導性弾性体９の表面９Ａまでの高さ１１とは同一になっている（１０＝１１）。
【００９３】
このシステムインパッケージ３８を外部機器に実装する場合、外部機器の筺体１５とシステムインパッケージ３８の熱伝導性弾性体８，９とが直接もしくは間接的に接合される。この際に筺体１５側から図１０に示すような荷重３５が加えられるが、システムインパッケージ３８では、熱伝導性弾性体８，９の表面８Ａ，９Ａまでの高さ１０，１１が同一であるので、その結果、荷重３５はＬＳＩパッケージ２，３側それぞれに均等に加わるようになる。
【００９４】
したがって、ＬＳＩパッケージ２，３の放熱面２Ｂ，３Ｂと外部機器の筺体１５との間の接合性を強固にすることができ、接合不良に起因した接合部の熱抵抗増加による放熱特性の低下を抑制することができる。さらに、ＬＳＩパッケージ２，３とインターポーザー４との接続端子６，７、及びインターポーザー４とマザーボード１４とを接続する外部接続端子５に局所的に過大な荷重が作用することを抑制できる。これによって、前記接続端子６，７及び外部接続端子５に電気的な故障が発生することを防止できる。
【００９５】
以上、本発明者によってなされた発明を発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【００９６】
例えば、前記実施の形態１，２で説明したＬＳＩパッケージ（半導体構造品）上に設ける熱伝導部材は、熱伝導性弾性体単独で構成したものであってもよいし、金属板等と組み合わせたものであってもよく、少なくとも熱伝導性弾性体を含んでいればよい。
【００９７】
また、熱伝導性弾性体に代えて金属部材の厚さ調整してもよく、ＬＳＩパッケージの実装高さが低いＬＳＩパッケージに設ける金属部材の厚さを、実装高さが高いＬＳＩパッケージに設ける金属部材より厚くしたものでもよい。
【００９８】
なお、前記熱伝導部材が、熱伝導性弾性体単独で構成したものである場合には、実装高さが低いＬＳＩパッケージに設ける熱伝導性弾性体の厚さを、実装高さが高いＬＳＩパッケージに設ける熱伝導性弾性体より厚くした構成となる。
【００９９】
また、前記実施の形態１，２で説明した半導体構造品は、半導体パッケージに限らず、インターポーザーにフリップチップ接続されたベアチップであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１００】
本発明は、複数の半導体構造品が搭載された半導体装置に好適である。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の実施の形態１の半導体装置の構造の一例を示す断面図である。
【図２】図１に示す半導体装置の構造を示す平面図である。
【図３】図１に示す半導体装置の変形例の構造を示す断面図である。
【図４】図１に示す半導体装置に搭載される半導体構造品の構造の一例を示す断面図である。
【図５】図１に示す半導体装置に搭載される他の半導体構造品の構造の一例を示す断面図である。
【図６】図１に示す半導体装置に搭載される変形例の半導体構造品の構造を示す断面図である。
【図７】図１に示す半導体装置に搭載された複数の半導体構造品における熱伝導性弾性体の表面までの高さの関係の一例を示す断面図である。
【図８】図１に示す半導体装置の外部機器の筐体への接合状態の一例を示す断面図である。
【図９】本発明の実施の形態１の変形例の半導体装置の構造を示す断面図である。
【図１０】図９に示す変形例の半導体装置の外部機器の筐体への接合状態を示す断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態２の半導体装置の構造の一例を示す断面図である。
【図１２】図１１に示す半導体装置の変形例の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１  システムインパッケージ（半導体装置）
２  ＬＳＩパッケージ（半導体構造品）
２Ａ  実装面（インターポーザー側の面）
２Ｂ  放熱面（反対側の面）
２ｈ  実装高さ
３  ＬＳＩパッケージ（半導体構造品）
３Ａ  実装面（インターポーザー側の面）
３Ｂ  放熱面（反対側の面）
３ｈ  実装高さ
４  インターポーザー
４Ａ  表面（一方の主面）
４Ｂ  裏面（他方の主面）
５  外部接続端子
６  接続端子
７  接続端子
８  熱伝導性弾性体（熱伝導部材）
８Ａ  表面
８ｔ  厚さ
９  熱伝導性弾性体（熱伝導部材）
９Ａ  表面
９ｔ  厚さ
１０  インターポーザーの表面から熱伝導弾性体の表面までの高さ
１１  インターポーザーの表面から熱伝導弾性体の表面までの高さ
１２  金属板
１２Ａ  表面
１３  金属板
１３Ａ  表面
１４  マザーボード（実装基板）
１５  筐体
１６  熱伝導性接着剤
１７  熱伝導性接着剤
１８  インターポーザーの表面から金属板の表面までの高さ
１９  インターポーザーの表面から金属板の表面までの高さ
２０  アンダーフィル
２１  半導体素子
２１Ａ  主面
２２  パッド（電極）
２３  パッシベーション
２４  再配線
２５  第１絶縁層
２６  第２絶縁層
２７  低弾性体
２８  絶縁テープ
２９  リード
３０  封止樹脂
３１  ワイヤ
３２  パッケージ基板
３３  接着層
３４  ＬＳＩパッケージ（半導体構造品）
３５  荷重
３６，３７，３８  システムインパッケージ（半導体装置）
【図１】
2008305838.tif 000003
【図２】
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【図３】
2008305838.tif 000005
【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】
2008305838.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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