(57)【要約】【課題】半導体素子に金属層を設けることで放熱効果を高くすることができ、かつ、小型化が可能な半導体装置並びにその製造方法及び半導体パッケージ並びにその製造方法を提供する点にある。【解決手段】図１は、本実施の第１の実施の形態に係る半導体装置５０を含む半導体パッケージを示す図である。図１に示すように、本実施の一の実施の形態に係る半導体装置５０は、第１の配線パターンを含む中継基板３０と、第１の配線パターンに電気的に接続する電極１２を含む第１の半導体素子１０と、を備える。さらに、第１の配線パターンと電気的に接続し、中継基板３０の表面から突出する外部端子１６を備えてもよい。【選択図】        図１
2004179503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の配線パターンを有する中継基板と、
前記第１の配線パターンと電気的に接続された第１の電極を表面に含み、前記第１の電極を含む面が前記中継基板の表面と対向するように前記中継基板に搭載された第１の半導体素子と、を備え、
前記第１の半導体素子は、前記第１の電極を含む面の裏面に金属層を有する
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記中継基板は開口部を有し、
前記第１の半導体素子の少なくとも一部は、前記開口部内に配置される
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の半導体素子と前記中継基板との間に配置され、前記第１の配線パターンに接続する第２の電極を有する第２の半導体素子を、さらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記中継基板は開口部を有し、
前記第２の半導体素子の少なくとも一部は、前記開口部内に配置される
ことを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記中継基板は、前記第１の半導体素子が搭載された前記表面の裏面に、ヒートスラグ層を有することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項６】
前記中継基板は、前記第１の配線パターンと電気的に接続する外部端子を有することを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項７】
請求項５に記載の半導体装置と、
前記外部端子と電気的に接続する第２の配線パターンを有し、前記半導体装置が搭載された回路基板と、を備え、
前記第１の半導体装置の前記金属層は、前記回路基板の前記第２の配線パターンを有する表面に接続している
ことを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項８】
請求項７記載の半導体パッケージを備えることを特徴とする電子機器。
【請求項９】
第１の電極を有する半導体素子の、前記第１の電極を有する面の裏面に金属層を設ける工程と、
第１の配線パターンを有する中継基板に、前記第１の電極を有する面を前記中継基板の表面に対向させて、前記半導体素子を搭載し、前記第１の配線パターンと前記第１の電極とを電気的に接続する工程と、
を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
第１の配線パターンを有する中継基板に、第１の電極と前記第１の電極を有する面の裏面に設けられた金属層とを有する半導体素子を、前記第１の電極が形成された面が前記中継基板に対向するように搭載し、前記第１の配線パターンと前記第１の電極とを電気的に接続する工程と、
前記中継基板に、前記中継基板の表面から突出し、前記第１の配線パターンに電気的に接続する外部端子を形成する工程と、
第２の配線パターンを有する回路基板に、前記中継基板を搭載し、前記外部端子と前記第２の配線パターンとを電気的に接続し、前記金属層を前記回路基板の表面に接続する工程と、
を備えることを特徴とする半導体パッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置に関し、特に、中継基板を利用した構造の半導体装置並びにその製造方法及び半導体パッケージ並びにその製造方法に属する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の動作時の発熱が、半導体装置内に蓄積されると、半導体装置の特性等が変化等して、信頼性が低下する虞がある。このため、従来は、半導体素子の表面等にヒートスラグや放熱フィンを設けることにより、半導体装置の放熱効果を高めていた。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−４０７２４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術には以下に掲げる問題点があった。
【０００５】
半導体装置の動作時における発熱量が大きい場合、中継基板にヒートスラグを用いた構造では放熱が不十分であり、また、放熱フィンを用いた構造では半導体装置の小型化が図れないという問題点があった。
【０００６】
本発明は斯かる問題点を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、半導体素子に金属層を設けることで放熱効果を高くすることができ、かつ、小型化が可能な半導体装置並びにその製造方法及び半導体パッケージ並びにその製造方法を提供する点にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の半導体装置は、第１の配線パターンを有する中継基板と、前記第１の配線パターンと電気的に接続された第１の電極を表面に含み、前記第１の電極を含む面が前記中継基板の表面と対向するように前記中継基板に搭載された第１の半導体素子と、を備え、前記第１の半導体素子は、前記第１の電極を含む面の裏面に金属層を有することを特徴とする。
前記中継基板は、前記第１の配線パターンと電気的に接続する外部端子を有してもよい。
また、本発明の半導体パッケージは、上記中継基板に外部端子を有する半導体装置と、前記外部端子と電気的に接続する第２の配線パターンを有し、前記半導体装置が搭載された回路基板と、を備え、前記第１の半導体装置の前記金属層は、前記回路基板の前記第２の配線パターンを有する表面に接続していることを特徴とする。
また、本発明の半導体装置の製造方法は、第１の電極を有する半導体素子の、前記第１の電極を有する面の裏面に金属層を設ける工程と、第１の配線パターンを有する中継基板に、前記第１の電極を有する面を前記中継基板の表面に対向させて、前記半導体素子を搭載し、前記第１の配線パターンと前記第１の電極とを電気的に接続する工程と、を備えることを特徴とする。
さらにまた、本発明の半導体パッケージの製造方法は、第１の配線パターンを有する中継基板に、第１の電極と前記第１の電極を有する面の裏面に設けられた金属層とを有する半導体素子を、前記第１の電極が形成された面が前記中継基板に対向するように搭載し、前記第１の配線パターンと前記第１の電極とを電気的に接続する工程と、前記中継基板に、前記中継基板の表面から突出し、前記第１の配線パターンに電気的に接続する外部端子を形成する工程と、第２の配線パターンを有する回路基板に、前記中継基板を搭載し、前記外部端子と前記第２の配線パターンとを電気的に接続し、前記金属層を前記回路基板の表面に接続する工程と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
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。
【０００９】
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の第１の実施の形態に係る半導体装置５０を含む半導体パッケージを示す図である。図１に示すように、本実施の一の実施の形態に係る半導体装置５０は、第１の配線パターンを含む中継基板３０と、第１の配線パターンに電気的に接続する電極１２を含む第１の半導体素子１０と、を備える。さらに、第１の配線パターンと電気的に接続し、中継基板３０の表面から突出する外部端子１６を備えてもよい。
【００１０】
中継基板３０は、絶縁基材と絶縁基材上に設けられた第１の配線パターンを少なくとも有する。中継基板３０は、中継基板３０の表面の少なくとも一部に第１の配線パターンが設けられている。中継基板３０は、中継基板３０の表面のみに、第１の配線パターンが設けられた片面配線基板であってもよいし、中継基板３０の内部にも第１の配線パターンに電気的に接続する他の配線パターンを有する多層配線基板であってもよいし、中継基板の第１の配線パターンが形成された面の裏面にも第１の配線パターンに電気的に接続する他の配線パターンを有する両面配線基板であってもよい。絶縁基材は、ポリイミドやポリエチレンテレフタラート等の可撓性材料からなるものであってもよいし、ガラスエポキシ材料等のリジットな材料からなるものであってもよい。中継基板３０は、半導体素子１０が搭載された面の裏面３０ｆ２に、放熱のためのヒートスラグ層３０ｓを有してもよい。これによれば、さらに、半導体装置５０の放熱性を向上することができる。中継基板３０は、略板状に形成されていてもよい。これによれば、半導体素子１０の裏面の金属層１０ｍを回路基板４０等の被接続物に接続する際に、精度良く半導体素子１０を被接続物に対して配置することができ、半導体素子１０にダメージが生じるのを防ぐことができる。中継基板３０には、開口部が形成されていてもよい。第１の半導体素子１０の少なくとも一部が開口部内に配置されていてもよい。
【００１１】
外部端子１６は、中継基板３０の第１の配線パターンが形成された表面から突出して形成されてもよい。外部端子１６は、導電材料からなり、第１の配線パターンと電気的に接続する。外部端子１６は、半田ボール等の突起電極であってもよいし、導電ピンからなるものであってもよい。外部端子１６が半田からなる場合には、回路基板４０等の被接続物と接続する際に、外部端子１６の高さを調節できるため、半導体素子１０にダメージが生じにくい。外部端子１６と第１の配線パターンとは、ワイヤで電気的に接続されていてもよいし、中継基板３０の表面３０ｆ１に引き回された第１の配線パターンに接合されて、電気的に接続されたものであってもよい。第１の配線パターンに接合される場合、外部端子１６は、第１の配線パターンと半田や合金等で金属接合されていてもよいし、導電性のペースト等で接着剤接合されていてもよい。
【００１２】
第１の半導体素子１０は、電極１２を有する面１０ｆ３が、中継基板３０の第１の配線パターンが形成された面３０ｆ１に対向するように配置される。第１の半導体素子１０は、内部に集積回路を含む。電極１２は、集積回路に電気的に接続して設けられている。第１の半導体素子１０の電極１２は、中継基板３０の第１の配線パターンと電気的に接続している。電極１２は、半導体素子１０の表面１０ｆ３に設けられた電極パットのみからなるものであってもよいし、図１から３に示すように、電極パッドと電極パッド上に突出して設けられた突起電極を含むものであってもよい。図２に示すように、第１の半導体素子１０は、第１の半導体素子１０の電極１２が形成された面１０ｆ３の裏面１０ｆ４に放熱層１０ｍを有する。放熱層１０ｍは、半導体素子１０のうち、放熱層１０ｍと電極１２とを除く半導体本体の放熱性よりも高い放熱性を有する材料からなる。例えば、放熱層１０ｍは金属層である。これによれば、半導体装置５０を回路基板４０等の被接続物に接続する場合に、半導体素子１０からの発熱を効果的に放熱することができる。金属層は、金属、金属化合物及び合金の少なくともいずれかを含む層である。放熱層１０ｍは、半導体素子１０の裏面１０ｆ４の全面に形成されているものであってもよいし、一部に形成されているものであってもよい。放熱層１０ｍの厚みは、半導体素子１０のうち、放熱層１０ｍと電極１２とを除く半導体本体の厚みよりも小さくてもよい。
【００１３】
外部端子１６の厚みは、半導体素子１０の厚み以上の大きさであってもよい。これによれば、半導体装置５０を回路基板４０等の被接続物に接続する際に、半導体素子１０にダメージが生じにくい。
【００１４】
次に、本発明の第１の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法について説明する。
まず、第１の半導体素子１０を用意する。第１の半導体素子１０は、例えば、図２に示すような形態であってもよい。まず、切断ラインを介して電極１２を有する複数の半導体素子１０が隣接して設けられた半導体ウエハを用意する。半導体ウエハの電極１２が設けられた面の裏面に放熱層１０ｍを設ける。放熱層１０ｍは、半導体ウエハの電極１２が設けられた面の裏面の全面に形成してもよいし、一部に形成してもよい。半導体ウエハに放熱層１０ｍを形成した後に、放熱層１０ｍを有する半導体ウエハを切断ラインに沿って切断し、複数の半導体素子１０に個片化する。これにより、電極１２を有する面１０ｆ３の裏面１０ｆ４に放熱層１０ｍを有する半導体素子１０を用意する。また、第１の半導体素子１０を用意する工程は、半導体ウエハを切断して個片化した後に、個片化された半導体チップの裏面１０ｆ４に、放熱層１０ｍを設けることにより行ってもよい。また、半導体ウエハ又は半導体素子１０への放熱層１０ｍの形成は、シールの貼付け、印刷、コーティング、スパッタリング、ＣＶＤ、蒸着などで行ってもよい。シールの貼付けを用いれば、半導体ウエハの切断工程後の放熱層１０ｍの形成を容易に行うことができる。
【００１５】
次に、第１の配線パターンを有する中継基板３０に、電極１２を有する第１の半導体素子１０を搭載し、第１の配線パターンと電極１２とを電気的に接続する。この際、半導体素子１０と中継基板３０とを、第１の半導体素子１０の電極１２を有する面が中継基板３０の表面に対向するように配置して、第１の配線パターンと電極１２とを電気的に接続する。第１の配線パターンと電極１２とは、異方性導電接着剤や絶縁性接着剤を用いて接着剤接合をしてもよいし、半田等のろう材や第１の配線パターンと電極１２との合金や金属間拡散を用いて金属接合してもよい。
【００１６】
次に、中継基板３０の第１の配線パターンが形成された表面３０ｆ１に、中継基板３０の表面から突出するように外部端子１６を設ける。第１の配線パターンに、外部端子１６が接合するように設けられてもよい。また、外部端子１６と第１の配線パターンとは、第１の配線パターンに接続されたワイヤを介して電気的に接続されてもよい。
これによって、本実施の形態にかかる半導体装置を製造することができる。本実施の形態では、外部端子１６を設ける工程を、半導体素子１０の中継基板３０への搭載工程の後に行う例について説明したが、外部端子１６を設ける工程は、半導体素子１０を中継基板３０に搭載する前に行ってもよい。
【００１７】
（第２の実施の形態）
図３は、本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置を含む半導体パッケージの構成を示す図である。本発明の第２の実施の形態に係る説明において、本発明の第第１の実施の形態にかかる説明と同一の構成に関する説明は省略する。なお、図１〜２と図３において、同一の構成に関しては、同一符号を付している。図３に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る半導体装置は、さらに、第１の半導体素子１０及び中継基板３０の間に配置された第２の半導体素子２０とを備える。第２の半導体素子２０は、電極１８を有し、電極１８と中継基板３０の第１の配線パターンとは電気的に接続している。また、第１の半導体素子１０の電極１２は、第２の半導体素子２０を介して、中継基板３０の第１の配線パターンに電気的に接続している。さらに、第１の半導体素子１０と中継基板３０との間に、他の半導体素子が設けられていてもよい。
【００１８】
中継基板３０は、図３に示すように、少なくとも第２の半導体素子２０の一部を収容する開口部を備えてもよい。これによれば、半導体装置５０の厚みを低減でき、小型化を実現することができる。開口部の深さと外部端子１６の厚みとの合計は、第１の半導体素子１０と第２の半導体素子２０との合計の厚み以上の大きさであってもよい。これによれば、半導体装置５０を回路基板４０等の被接続物に接続する際に、半導体素子１０にダメージが生じにくい。
【００１９】
第１の半導体素子１０と第２の半導体素子２０とは、積層されて配置されている。第１の半導体素子１０と第２の半導体素子２０とは、電極１２を介して接続している。第１の半導体素子１０と第２の半導体素子２０とは、接着剤等で固着されていてもよい。
次に、本発明の第２の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法について説明する。本発明の第２の実施の形態の半導体装置の製造方法は、第１の実施の形態の半導体装置の製造方法と、半導体素子の中継基板３０への搭載工程のみが異なるため、半導体素子の中継基板３０への搭載工程についてのみ説明し、第１の実施の形態にかかる説明と同一の構成に関する説明は省略する。
【００２０】
本発明の第２の実施の形態にかかる半導体装置の製造方法における、半導体素子の中継基板３０への搭載工程を説明する。まず、第１の半導体素子１０と第２の半導体素子２０とが固着された状態で、中継基板３０に搭載し、第２の半導体素子２０を中継基板３０に固着する。この際、半導体素子１０と中継基板３０とを、第１の半導体素子１０の電極１２を有する面が中継基板３０の表面に対向するように配置する。第２の半導体素子２０の電極１８と中継基板３０の第１の配線パターンとは、第２の半導体素子２０が中継基板３０に固着される際に電気的に接続されてもよいし、第２の半導体素子２０が中継基板３０に固着された後に電気的に接続されてもよい。第２の半導体素子２０の電極１８と中継基板３０の第１の配線パターンとは、ワイヤを用いて電気的に接続されてもよい。
【００２１】
次に、本発明の実施の形態にかかる半導体装置５０を実装した半導体パッケージについて説明する。半導体装置５０を含む半導体パッケージは、第１及び２の実施の形態において説明した半導体装置５０と、半導体装置５０が搭載され、半導体装置５０の外部端子１６と電気的に接続する第２の配線パターンを有する回路基板４０と、を備える。
【００２２】
回路基板４０は、絶縁基材と絶縁基材上に設けられた第２の配線パターンを有する。絶縁基材は、ポリイミドやポリエチレンテレフタラート等の可撓性材料からなるものであってもよいし、ガラスエポキシ材料等のリジットな材料からなるものであってもよい。絶縁基材は、塑性変形する材料からなるものでもよい。これによれば、半導体装置５０が回路基板４０に接続する際に、回路基板４０が塑性変形できるため、半導体素子１０に回路基板４０と中継基板３０とからのダメージが生じにくい。回路基板４０は、回路基板４０の表面のみに、第２の配線パターンが設けられた片面配線基板であってもよいし、回路基板４０の内部にも第２の配線パターンに電気的に接続する他の配線パターンを有する多層配線基板であってもよいし、回路基板の第２の配線パターンが形成された面の裏面にも第２の配線パターンに電気的に接続する他の配線パターンを有する両面配線基板であってもよい。
【００２３】
第１の半導体素子１０の放熱層１０ｍが設けられた裏面１０ｆ４は、回路基板４０に接続されている。これによれば、第１の半導体素子１０から、効果的に放熱を行うことができ、半導体パッケージの小型化を図ることができる。裏面１０ｆ４は、導電部材を用いて回路基板４０に接続されていてもよい。これによれば、導電部材を介して、半導体素子１０からの発熱を、回路基板４０を介して放熱することができる。導電部材は、半田等のろう材や導電ペーストからなるものであってもよい。導電部材が、導電ペースト等のペーストからなる場合には、放熱層１０ｍを回路基板４０ｍに接続する際に、半導体素子１０にダメージが生じにくい。放熱層１０ｍが金属層である場合、放熱層１０ｍを回路基板４０の第２の配線パターンに導電部材を用いて電気的に接続してもよい。これによれば、放熱性が向上するだけでなく、半導体素子１０の裏面からグランド電位を供給することができる。
【００２４】
次に、本発明の実施の形態にかかる半導体装置を実装した半導体パッケージの製造方法について説明する。
まず、本発明の実施の形態にかかる半導体装置５０の半導体素子１０の裏面１０ｆ４又は回路基板４０の半導体素子１０の搭載領域に導電部材を形成する。導電部材は導電ペーストであってもよいし、半田等のろう材であってもよい。
【００２５】
半導体装置５０の外部端子１６が形成された側を、回路基板４０に向けて配置し、回路基板４０に半導体装置５０を搭載する。そして、回路基板４０の第２の配線パターンと外部端子１６とを電気的に接続する。回路基板４０の第２の配線パターンと外部端子１６とは、接着剤接合や金属接合を用いて接合されていてもよい。例えば、半田等のろう材を用いて接合されてもよい。この際、半導体素子１０の裏面１０ｆ４は、導電部材を介して、回路基板４０に接続される。導電部材は、回路基板４０の第２の配線パターンに電気的に接続するように配置されてもよい。例えば、導電部材と外部端子１６とを構成する材料が、それぞれ、半田等のろう材で形成されている場合、半導体装置５０を搭載してから加熱することにより、第２の配線パターン及び外部端子１６の電気的接続と、第１の配線パターン及び電極１２の接続とを同一工程で行うことができる。
【００２６】
これによって、本実施の形態にかかる半導体パッケージを製造することができる。本実施の形態では、導電部材を設ける工程を含む場合について説明したが、導電部材を設ける工程は省略してもよい。この場合、放熱層１０ｍと回路基板４０との表面とが、直接接続又は近接するように形成される。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されているので、以下に掲げる効果を奏する。
【００２８】
半導体素子の表面に放熱層を設けることによって、半導体素子の放熱効果を高めることができる。このため、放熱性を向上しつつ、半導体装置及びパッケージの小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る半導体パッケージの構成を示す図である。
【図２】本発明の半導体装置又は半導体パッケージにおける半導体素子の一例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る半導体パッケージの概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１０    第１の半導体素子、
１０ｍ  放熱層、
１２    電極、
１４    配線、
１６    外部端子、
２０    第２の半導体素子、
３０    中継基板、
３０ｓ  ヒートスラグ、
４０    搭載基板
【図１】
2004179503.tif 000003
【図２】
2004179503.tif 000004
【図３】
2004179503.tif 000005