(57)【要約】  【課題】  放熱特性に優れ、小型、薄型化可能な半導体チップの実装基板およびそれを用いたと半導体装置および半導体チップの実装基板の製造方法等を提供する。  【解決手段】  基板１１と、基板１１の一方の主面上に設けられた、半導体チップ１と電気的に接続するための基板配線電極１０と、基板１１内に少なくともその一部が埋め込まれた、基板配線電極１０の厚みよりも大きな厚みを有する第１の熱伝導体６とを備えた、半導体チップの実装基板。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板の一方の主面上に設けられた、半導体チップと電気的に接続するための基板配線電極と、
前記基板内に少なくともその一部が埋め込まれた、前記基板配線電極の厚みよりも大きな厚みを有する第１の熱伝導体とを備えた、半導体チップの実装基板。
【請求項２】
前記基板内に設けられ、前記第１の熱伝導体と面接触する第２の熱伝導体と、
前記第２の熱伝導体と面接触し、前記基板の他方の主面より突出した面を有する第３の熱伝導体とをさらに備えた、請求項１に記載の半導体チップの実装基板。
【請求項３】
基板と、
前記基板の一方の主面上に設けられた、半導体チップと電気的に接続するための基板配線電極と、
前記半導体チップが取り付けられる側の面が、前記基板配線電極の面より突出している第１の熱伝導体とを備えた、半導体チップの実装基板。
【請求項４】
前記第１の熱伝導体は、前記基板内にその一部が埋め込まれている、請求項３に記載の半導体チップの実装基板。
【請求項５】
前記基板内に設けられ、前記第１の熱伝導体と面接触する第２の熱伝導体と、
前記第２の熱伝導体と面接触し、前記基板の他方の主面より突出した面を有する第３の熱伝導体とをさらに備えた、請求項３に記載の半導体チップの実装基板。
【請求項６】
前記第２の熱伝導体の、前記第１の熱伝導体との接触面および前記第３の熱伝導体との接触面の面積は、前記第１の熱伝導体の主面および前記第３の熱伝導体の主面のそれぞれの面積より小さい、請求項２または５に記載の半導体チップの実装基板。
【請求項７】
前記第３の熱伝導体は、前記基板内に少なくともその一部が埋め込まれており、
前記第２の熱伝導体と前記第３の熱伝導体との接触面は、前記基板内にある、請求項２または５に記載の半導体チップの実装基板。
【請求項８】
前記第３の熱伝導体は、前記基板の前記他方の主面上に設けられており、
前記第２の熱伝導体と前記第３の熱伝導体との接触面は、前記基板の前記他方の主面と実質同一面上にある、請求項２または５に記載の半導体チップの実装基板。
【請求項９】
前記第１の熱伝導体と、前記第２の熱伝導体は、実質上同一の厚みを有する、請求項２または５に記載の半導体チップの実装基板。
【請求項１０】
前記第２の熱伝導体は複数の熱伝導体から構成されている、請求項２または５に記載の半導体チップの実装基板。
【請求項１１】
前記第３の熱伝導体の、前記第１の熱伝導体と対向する面は、前記第１の熱伝導体の、前記第３の熱伝導体と対向する面より大きい面積を有する、請求項２または５に記載の半導体チップの実装基板。
【請求項１２】
前記基板配線電極は、厚みの異なる部分を有し、他より厚みが大きい部分は、前記基板内に埋め込まれている、請求項２または５に記載の半導体チップの実装基板。
【請求項１３】
前記基板配線電極の前記厚みが大きい部分は凹部を有する、請求項１２に記載の半導体チップの実装基板。
【請求項１４】
前記基板配線電極の前記厚みが大きい部分は貫通孔を有する、請求項１２に記載の半導体チップの実装基板。
【請求項１５】
前記貫通孔は、外部へ露出する面のほうの径がより大きい実質上テーパ形状を有する、請求項１４に記載の半導体チップの実装基板。
【請求項１６】
前記貫通孔には、導電性接着剤、熱伝導性樹脂、または半田のいずれかが充填されている、請求項１４または１５に記載の半導体チップの実装基板。
【請求項１７】
前記基板内に設けられた、前記基板配線電極の前記厚みが大きい部分と面接触する第４の熱伝導体を備えた、請求項１２または１３に記載の半導体チップの実装基板。
【請求項１８】
前記第４の熱伝導体と前記第３の熱伝導体とは面接触している、請求項１７に記載の半導体チップの実装基板。
【請求項１９】
半導体チップと、
前記半導体チップを実装する実装基板とを備え、
前記実装基板として、請求項１から１８のいずれかに記載の半導体チップの実装基板を用いた、半導体装置。
【請求項２０】
前記半導体チップと前記実装基板の前記基板配線電極とは、ワイヤによって接続されている、請求項１９に記載の半導体装置。
【請求項２１】
その内部に、少なくとも、前記半導体チップ、前記実装基板の前記基板配線電極および前記ワイヤを封止する、熱伝導性の封止手段をさらに備えた、請求項２０に記載の半導体装置。
【請求項２２】
前記半導体チップと前記実装基板の前記基板配線電極とは、バンプを介したフェイスアップ実装により接続されている、請求項１９に記載の半導体装置。
【請求項２３】
前記半導体チップと前記基板との間に設けられ、少なくともその内部に前記バンプを封止する、熱伝導性の封止手段をさらに備えた、請求項２２に記載の半導体装置。
【請求項２４】
前記バンプは、前記基板配線電極の前記厚みが大きい部分上に配置されている、請求項２２に記載の半導体装置。
【請求項２５】
前記バンプは、前記基板配線電極の前記凹部または前記貫通孔内に配置されている、請求項２２に記載の半導体装置。
【請求項２６】
前記バンプの高さは、前記基板配線電極の前記凹部または前記貫通孔の高さよりも大きい、請求項２５に記載の半導体装置。
【請求項２７】
少なくとも前記封止手段と面接触するように設けられた少なくとも伝熱性を有する箔をさらに備えた、請求項２１に記載の半導体装置。
【請求項２８】
前記半導体チップの、前記基板と対向しない面、および前記基板の前記基板配線電極以外の面と、少なくとも面接触するように設けられた少なくとも伝熱性を有する箔をさらに備えた、請求項２２に記載の半導体装置。
【請求項２９】
前記箔には開口部が設けられており、
前記開口部は、少なくとも前記箔、前記半導体チップ、前記基板および前記封止手段のそれぞれの一部により形成された閉空間と外界とを連通させている、請求項２８に記載の半導体装置。
【請求項３０】
前記半導体チップの、前記第１の熱伝導体と対向する面上であって、前記半導体チップ内の発熱素子近傍に設けられた第５の熱伝導体を更に備え、
前記第５の熱伝導体は、前記半導体チップと前記第１の熱伝導体との対向間隔以下の厚みを有する、請求項２３に記載の半導体装置。
【請求項３１】
前記実装基板の前記第１ないし第３の熱伝導体は導電性を有し、接地電位に接続されている、請求項１９に記載の半導体装置。
【請求項３２】
前記第３の熱伝導体と面接触する放熱手段を有する回路基板をさらに備えた、請求項１９に記載の半導体装置。
【請求項３３】
基板の一方の主面上に、半導体チップと電気的に接続するための基板配線電極を設ける工程と、
前記基板配線電極の厚みよりも大きな厚みを有する第１の熱伝導体を、前記基板内に、少なくともその一部を埋め込むように配置する工程とを備えた、半導体チップの実装基板の製造方法。
【請求項３４】
基板の一方の主面上に、半導体チップと電気的に接続するための基板配線電極を設ける工程と、
前記半導体チップが取り付けられる側の面が、前記基板配線電極の面より突出しているように、第１の熱伝導体とを前記基板上に配置する工程とを備えた、半導体チップの実装基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は携帯電話などの無線通信機器や、情報処理機器に用いられる半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話に代表される無線通信機器や、パソコンなどの情報処置機器の普及が急速にすすんでいる。
【０００３】
無線通信機器においては、無線出力を所定の電力レベルに増幅するための電力増幅装置、情報処理機器においては、ＣＰＵなどの高速演算装置における消費電力が大きく、それらに用いる半導体装置の発熱量も大きい。このような半導体装置を用いる機器においては、発熱による誤動作、異常動作を防止するために、放熱機構が必須となる。またこれらの機器では携帯性、高機能化が求められるため、半導体装置においても小型化・薄型化が要求される。
【０００４】
従来の半導体装置の例を図３６に示す（例えば特許文献１を参照）。
【０００５】
図３６において、１０１は半導体チップ、１０２は基板端子電極、１０３はキャップ、１０４は封止樹脂、１０５は半田製の球形のバンプ、１０６は熱伝導性のペースト材、１０７は半田ボール、１０８はマザー実装用端子電極、１０９は基板である。図３６の半導体装置は、基板１０９上に半導体チップ１０１がフェイスダウン実装されている。半導体チップ１０１の基板１０９に対して反対の面にはペースト材１０２によってキャップ１０３に接着されている。また、キャップ１０３と基板１０９との間隙は封止樹脂１０４を充填形成されている。
【特許文献１】特開平０９−１７８２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のような従来の半導体装置の構成では、半導体チップ１０１の放熱効率に問題があった。半導体チップ１０１が発熱する際に、その放熱は、主に半導体チップ１０１の裏面、すなわちキャップ１０３が設けられた面から、熱伝導性のペースト材１０２を介してキャップ１０３を介してなされるのに対し、半導体チップ１０１の表面、すなわち基板１０９と対向する面からの放熱は、バンプ１０５および基板端子電極１０２の高さ分の厚みを有する封止樹脂１０４を介してなされることになり、基板１０９に熱を逃がすことは困難となっているからである。
【０００７】
半導体チップ１０１の表面からの放熱効率を高めるためには、基板１０９と半導体チップ１０１との距離を短くとればよいが、そのためにはバンプ１０５の径を小さくする必要がある。電気接点としての効率を考慮すると、径を小さくしたバンプ１０５の材料には、金などのより導電性の高い高価な金属を用いなければならず、装置全体のコストアップを招くことになっていた。また、バンプ１０５の径を小さくすることによって、熱伝導効率はさらに悪くなる。
【０００８】
さらに、キャップ１０３は一般的に平坦面を持つ箱形に形成されており、半導体装置の小型化、薄型化に課題を有していた。
【０００９】
本発明は前記従来の課題を解決するもので、低コストで半導体チップからの発熱を効率よく放熱させ、小型化、薄型化可能な半導体チップの実装基板、およびそれを用いた半導体装置、製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、第１の本発明は、基板と、
前記基板の一方の主面上に設けられた、半導体チップと電気的に接続するための基板配線電極と、
前記基板内に少なくともその一部が埋め込まれた、前記基板配線電極の厚みよりも大きな厚みを有する第１の熱伝導体とを備えた、半導体チップの実装基板である。
【００１１】
また、第２の本発明は、前記基板内に設けられ、前記第１の熱伝導体と面接触する第２の熱伝導体と、
前記第２の熱伝導体と面接触し、前記基板の他方の主面より突出した面を有する第３の熱伝導体とをさらに備えた、第１の本発明の半導体チップの実装基板である。
【００１２】
また、第３の本発明は、基板と、
前記基板の一方の主面上に設けられた、半導体チップと電気的に接続するための基板配線電極と、
前記半導体チップが取り付けられる側の面が、前記基板配線電極の面より突出している第１の熱伝導体とを備えた、半導体チップの実装基板である。
【００１３】
また、第４の本発明は、前記第１の熱伝導体は、前記基板内にその一部が埋め込まれている、第３の本発明の半導体チップの実装基板である。
【００１４】
また、第５の本発明は、前記基板内に設けられ、前記第１の熱伝導体と面接触する第２の熱伝導体と、
前記第２の熱伝導体と面接触し、前記基板の他方の主面より突出した面を有する第３の熱伝導体とをさらに備えた、第３の本発明の半導体チップの実装基板である。
【００１５】
また、第６の本発明は、前記第２の熱伝導体の、前記第１の熱伝導体との接触面および前記第３の熱伝導体との接触面の面積は、前記第１の熱伝導体の主面および前記第３の熱伝導体の主面のそれぞれの面積より小さい、第２または第５の本発明の半導体チップの実装基板である。
【００１６】
また、第７の本発明は、前記第３の熱伝導体は、前記基板内に少なくともその一部が埋め込まれており、
前記第２の熱伝導体と前記第３の熱伝導体との接触面は、前記基板内にある、第２または第５の本発明の半導体チップの実装基板である。
【００１７】
また、第８の本発明は、前記第３の熱伝導体は、前記基板の前記他方の主面上に設けられており、
前記第２の熱伝導体と前記第３の熱伝導体との接触面は、前記基板の前記他方の主面と実質同一面上にある、第２または第５の本発明の半導体チップの実装基板である。
【００１８】
また、第９の本発明は、前記第１の熱伝導体と、前記第２の熱伝導体は、実質上同一の厚みを有する、第２または第５の本発明の半導体チップの実装基板である。
【００１９】
また、第１０の本発明は、前記第２の熱伝導体は複数の熱伝導体から構成されている、第２または第５の本発明の半導体チップの実装基板である。
【００２０】
また、第１１の本発明は、前記第３の熱伝導体の、前記第１の熱伝導体と対向する面は、前記第１の熱伝導体の、前記第３の熱伝導体と対向する面より大きい面積を有する、第２または第５の本発明の半導体チップの実装基板である。
【００２１】
また、第１２の本発明は、前記基板配線電極は、厚みの異なる部分を有し、他より厚みが大きい部分は、前記基板内に埋め込まれている、第２または第５の本発明の半導体チップの実装基板である。
【００２２】
また、第１３の本発明は、前記基板配線電極の前記厚みが大きい部分は凹部を有する、第１２の本発明の半導体チップの実装基板である。
【００２３】
また、第１４の本発明は、前記基板配線電極の前記厚みが大きい部分は貫通孔を有する、第１２の本発明の半導体チップの実装基板である。
【００２４】
また、第１５の本発明は、前記貫通孔は、外部へ露出する面のほうの径がより大きい実質上テーパ形状を有する、第１４の本発明の半導体チップの実装基板である。
【００２５】
また、第１６の本発明は、前記貫通孔には、導電性接着剤、熱伝導性樹脂、または半田のいずれかが充填されている、第１４または第１５の本発明の半導体チップの実装基板である。
【００２６】
また、第１７の本発明は、前記基板内に設けられた、前記基板配線電極の前記厚みが大きい部分と面接触する第４の熱伝導体を備えた、第１２または第２または５の１３の本発明の半導体チップの実装基板である。
【００２７】
また、第１８の本発明は、前記第４の熱伝導体と前記第３の熱伝導体とは面接触している、第１７の本発明の半導体チップの実装基板である。
【００２８】
また、第１９の本発明は、半導体チップと、
前記半導体チップを実装する実装基板とを備え、
前記実装基板として、第１から第１８のいずれかの本発明の半導体チップの実装基板を用いた、半導体装置である。
【００２９】
また、第２０の本発明は、前記半導体チップと前記実装基板の前記基板配線電極とは、ワイヤによって接続されている、第１９の本発明の半導体装置である。
【００３０】
また、第２１の本発明は、その内部に、少なくとも、前記半導体チップ、前記実装基板の前記基板配線電極および前記ワイヤを封止する、熱伝導性の封止手段をさらに備えた、第２０の本発明の半導体装置である。
【００３１】
また、第２２の本発明は、前記半導体チップと前記実装基板の前記基板配線電極とは、バンプを介したフェイスアップ実装により接続されている、第１９の本発明の半導体装置である。
【００３２】
また、第２３の本発明は、前記半導体チップと前記基板との間に設けられ、少なくともその内部に前記バンプを封止する、熱伝導性の封止手段をさらに備えた、第２２の本発明の半導体装置である。
【００３３】
また、第２４の本発明は、前記バンプは、前記基板配線電極の前記厚みが大きい部分上に配置されている、第２２の本発明の半導体装置である。
【００３４】
また、第２５の本発明は、前記バンプは、前記基板配線電極の前記凹部または前記貫通孔内に配置されている、第２２の本発明の半導体装置である。
【００３５】
また、第２６の本発明は、前記バンプの高さは、前記基板配線電極の前記凹部または前記貫通孔の高さよりも大きい、第２５の本発明の半導体装置である。
【００３６】
また、第２７の本発明は、少なくとも前記封止手段と面接触するように設けられた少なくとも伝熱性を有する箔をさらに備えた、第２１の本発明の半導体装置である。
【００３７】
また、第２８の本発明は、記半導体チップの、前記基板と対向しない面、および前記基板の前記基板配線電極以外の面と、少なくとも面接触するように設けられた少なくとも伝熱性を有する箔をさらに備えた、第２２の本発明の半導体装置である。
【００３８】
また、第２９の本発明は、前記箔には開口部が設けられており、
前記開口部は、少なくとも前記箔、前記半導体チップ、前記基板および前記封止手段のそれぞれの一部により形成された閉空間と外界とを連通させている、第２８の本発明の半導体装置である。
【００３９】
また、第３０の本発明は、前記半導体チップの、前記第１の熱伝導体と対向する面上であって、前記半導体チップ内の発熱素子近傍に設けられた第５の熱伝導体を更に備え、
前記第５の熱伝導体は、前記半導体チップと前記第１の熱伝導体との対向間隔以下の厚みを有する、第２３の本発明の半導体装置である。
【００４０】
また、第３１の本発明は、前記実装基板の前記第１ないし第３の熱伝導体は導電性を有し、接地電位に接続されている、第１９の本発明の半導体装置である。
【００４１】
また、第３２の本発明は、前記第３の熱伝導体と面接触する放熱手段を有する回路基板をさらに備えた、第１９の本発明の半導体装置である。
【００４２】
また、第３３の本発明は、基板の一方の主面上に、半導体チップと電気的に接続するための基板配線電極を設ける工程と、
前記基板配線電極の厚みよりも大きな厚みを有する第１の熱伝導体を、前記基板内に、少なくともその一部を埋め込むように配置する工程とを備えた、半導体チップの実装基板の製造方法である。
【００４３】
また、第３４の本発明は、基板の一方の主面上に、半導体チップと電気的に接続するための基板配線電極を設ける工程と、
前記半導体チップが取り付けられる側の面が、前記基板配線電極の面より突出しているように、第１の熱伝導体とを前記基板上に配置する工程と備えた、半導体チップの実装基板の製造方法である。
【発明の効果】
【００４４】
本発明によれば、低コストで半導体チップからの発熱を効率よく放熱させ、半導体装置を小型化、薄型化することが可能となる。
【００４５】
以上のような半導体装置の構成によれば、半導体チップの発熱部に近い基板表面に基板配線電極より厚い第１の熱伝導層を一部埋設し、基板裏面にも一部、第２の熱伝導層を埋設し、これらは熱伝導路によって熱的に接続されていることで半導体チップの発熱を第１の熱伝導層と熱伝導路を通して第２の熱伝導層に熱伝導（熱拡散）し、マザー回路基板に放熱することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００４７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるフェイスアップ実装による半導体装置を示した概略断面図であり、図において、１は半導体チップ、２は基板配線電極、３はＡｌ、Ｃｕ、Ａｕ等を用いたワイヤー、４は熱伝導性樹脂からなる封止樹脂、５は電極パッド、６は第１の熱伝導層、７は第２の熱伝導層、８は第１の熱伝導路、９は端子電極（マザー実装用）、１０は、特に半導体チップ１と接続するための基板配線電極であり、基板配線電極２と同一の高さを有する。１１は基板である。
【００４８】
図１において、半導体チップ１は基板１１にフェイスアップ実装され、ワイヤー３により基板配線電極１０と接続されている。半導体チップ１とおおよそ相対する基板１１の表面には、基板配線電極１０よりも厚みの大きい第１の熱伝導層６が、基板１１に、その一部が埋設されるように配置されている。このとき、基板配線電極１０の主面と第１の熱伝導層６の主面とは、同一平面上に来るように配置する。したがって、第１の熱伝導層６は、基板配線電極１０の厚みを差し引いた分が、基板１１に埋め込まれていることになる。
【００４９】
一方、基板１１の裏面には、図示しないマザーボード等の外部回路基板と電気的接続するための端子電極９、および第１の熱伝導層６と、基板１１を挟んで対向する第２の熱伝導層７が設けられている。第１の熱電極層６、第２の熱伝導層７の対向している面の面積は、実質上同一である。
【００５０】
次に、基板１１の内部において、第１の熱伝導層６と第２の熱伝導層７とは、第１の熱伝導路８を介して接続されている。なお、第１の熱伝導層６と第１の熱伝導路８，および第１の熱伝導路８と第２の熱伝導層７とは互いに面接触している。
【００５１】
さらに、半導体装置の主面は、全面封止樹脂４により覆われており、半導体チップ１、基板１１、基板配線電極２，１０およびワイヤー３は、例えばナミックス社製ＸＳ８４４９−２（熱伝導率４Ｗ／ｍ・Ｋ）を用いた封止樹脂４内に封入されている。なお、封止樹脂の熱伝導率を高めるために、封止樹脂中にＡｌＮ（窒化アルミ）フィラーを７５ｗｔ％充填している。
【００５２】
上記の構成とすることにより、半導体チップ１の発熱は、表面からは封止樹脂４を介して放熱され、裏面からの発熱は、第１の熱伝導層６と第１の熱伝導路８を通して基板１１および第２の熱伝導層７に熱伝導（熱拡散）することができるため、半導体チップ１の両面から効率よく放熱することができる。また第１の熱伝導層６は基板配線電極１０より厚みを大きくとり、体積を大きくしたことで、熱容量が大きくなり、半導体チップ１からの発熱を十分吸収することができ、第１の熱伝導路８へ速やかに放熱させることができる。
【００５３】
次に、図２は本発明の実施の形態１における、フェイスダウン実装による半導体装置を示した概略断面図であり、図１と同一部または相当部には同一符号を付する。１５は電極パッド、１２はバンプ、１３は接続層である。
【００５４】
図２に示す半導体装置において、半導体チップ１は基板１１にフェイスダウン実装されている。したがって基板配線電極１０は半導体チップ１の下面に潜り込んでおり、電極パッド５およびバンプ１２を介して半導体チップ１と接続している。また、封止樹脂４は半導体チップ１の下面と、基板１１の表面との間に設けられ、その内部にバンプ１２、第１の熱伝導層６の表面、および基板配線電極１０の一部を封止している。
【００５５】
第１の熱伝導層６，第２の熱伝導層７および第１の熱伝導路８の構成は基本的には図１に示す例と同一であるが、基板配線電極１０が占める分だけ第１の熱伝導層６は小さい面積を有し、これに対応して第１の熱伝導路８も、第１の熱伝導層６との対向面の面積はより小さくなっている。一方第２の熱伝導層７の面積は図１に示す例と同様なので、第２の熱伝導層７の、第１の熱伝導層６と対向する面は、第１の熱伝導層６の、第２の熱伝導層７と対向する面より大きい面積を有することになる。
【００５６】
このような構成とした場合でも、図１に示す例と同様、半導体チップ１の裏面からの発熱は、封止樹脂４から第１の熱伝導層６と第１の熱伝導路８を経て基板１１および第２の熱伝導層７に効率よく熱伝導（熱拡散）することができる。
【００５７】
また、従来例のキャップ１０３と異なり、熱伝導性の封止樹脂４は半導体チップ１と基板１１との間に位置しているため、半導体装置全体を低背化、小型化することができる。
【００５８】
また、図２に示す例は、第１の熱伝導層６の上面と、基板配線電極１０の上面の高さとを揃えた。このことによって、半導体チップ１と基板端子電極１０との間隙は狭いが一定に保持されるため封止樹脂４の流動性（注入性）を向上させることができる。
【００５９】
一方、図３に示すように、第１の熱伝導層６の上面を、基板端子電極１０の上面よりも高く突出した構成としてもよい。この場合、フェイスダウンの半導体チップ１の発熱面に、第１の熱伝導層６の上面をより近接させることができ、半導体チップ１からの発熱を、第１の熱伝導層６に効率よく伝達させることができ、放熱効率のさらなる向上を図ることができる。
【００６０】
なお、図１〜図３に示す構成において、第１の熱伝導層６〜第２の熱伝導層７を導電性の材料で構成した場合は、これら各層が接地電位に接続されるようにおいてもよい。半導体チップ１への電気的なノイズの影響を防ぐことができ、電気的特性を向上させることができる。また、動作特性が安定する効果がある。
【００６１】
（実施の形態２）
図４，図５は本発明の実施の形態２の半導体装置の構成図である。図において、図１，２と同一部または相当部には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００６２】
本実施の形態は、第１の熱伝導路８の構成以外は実施の形態１と同様である。すなわち、第１の熱伝導路８を、図１、２に示すものより、第１，第２の熱伝導層６，７のそれぞれとの対向面積がそれぞれより小さい、複数の熱伝導路から構成し、第１の熱伝導路６の面積をカバーするように、均等間隔で配置するようにした。なお、図４は図１のフェイスアップ実装型に対応し、図５は図２，３のフェイスダウン実装型に対応する。
【００６３】
上記の構成とすることにより、熱伝導路の材料をより少なくしながら、放熱効率を維持することができる。
【００６４】
（実施の形態３）
図６，図７は本発明の実施の形態３の半導体装置の構成図である。図において、図１，２と同一部または相当部には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００６５】
本実施の形態は、第２の熱伝導層７および第１の熱伝導路６の構成以外は実施の形態１と同様である。すなわち、第２の熱伝導層７の厚みをより大きなものとし、その主面が端子電極９の主面と同一高さになるように配置した。したがって、第２の熱伝導層７は、端子電極９の厚みを差し引いた分が、基板１１に埋め込まれていることになる。
【００６６】
また、第２の熱伝導層７の厚みがました分だけ、第１の熱伝導路８の厚みを小さくした。なお、図６は図１のフェイスアップ実装型に対応し、図７は図２，３のフェイスダウン実装型に対応する。
【００６７】
上記の構成とすることにより、半導体チップ１の発熱を、熱伝導路８に比して金属リッチな第１の熱伝導層６と第２の熱伝導層７にすることができ、熱伝導路を短くして熱伝導（熱拡散）させることができるため、効率よく放熱することができる。
【００６８】
（実施の形態４）
図８は本発明の実施の形態４の半導体装置の構成図である。図において、図２、図７と同一部または相当部には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００６９】
本実施の形態は、基板配線電極１０の構成以外は実施の形態３と同様である。すなわち、基板配線電極１０のうち、バンプ１２が配置される部分である基板電極先端部１４の厚みを、他の部分より大きくとる構成とし、基板電極先端部１４の主面の高さは、基板配線電極１０の他の部分と同一高さになるようにした。したがって、基板配線電極１０は、基板電極先端部１４の厚み分だけ、基板１１に埋め込まれていることになる。
【００７０】
上記の構成とすることにより、半導体チップ１の発熱を、バンプ１２、基板電極先端部１４，基板１１を順に熱伝導させて第２の熱伝導層７から放熱させることができ、さらに放熱効率を高めることができる。
【００７１】
次に、図９に、第１の熱伝導層６，第２の熱伝導層７および第１の熱伝導路８の間の伝熱効率の関係を、熱伝導抵抗モデルとして示した。図に示すように、各熱伝導層、熱伝導路は、熱伝導抵抗の直列回路とみなすことができ、第１の熱伝導層６の熱伝導抵抗をＲ４’、厚みをｔ４’、熱伝導率をλ４’、断面積をｓ４’とし、第１の熱伝導路８の熱伝導抵抗をＲ７、熱伝導率をλ７、断面積をｓ７、第１の熱伝導層６の下面と第２の熱伝導層７の上面との間隔部に対応する、第１の熱伝導路８の厚みをｔ７とし、第２の熱伝導層７の熱伝導抵抗をＲ８、厚みをｔ８、熱伝導率をλ８、断面積をｓ８とすると、各パラメータ間には、
（数１）
Ｒ７＜Ｒ４’
（数２）
ｔ７／（λ７・ｓ７）＜ｔ４’／（λ４’・ｓ４’）
（数３）
Ｒ８＜Ｒ７
（数４）
ｔ８／（λ８・ｓ８）＜ｔ７／（λ７・ｓ７）
の関係を満たすことが、最適な放熱条件を満たすとして望ましい。
【００７２】
なお、各値の代表例と計算例として、
第１の熱伝導層６の厚み（ｔ４’）を０．０４ｍｍ、
第１の熱伝導層６の熱伝導率（λ４’）を４０３Ｗ／ｍ・Ｋ（Ｃｕ）、
第１の熱伝導層６の断面積（ｓ４’）を１×１平方ｍｍ、
第１の熱伝導路６の熱伝導率（λ７）を６０Ｗ／ｍ・Ｋ（Ａｇ系ペースト）、
熱伝導路の断面積（ｓ７）を、０．８×０．８平方ｍｍ
第２の熱伝導層の熱伝導抵抗（Ｒ８）を、
第２の熱伝導層の厚み（ｔ８）を０．０４ｍｍ  、
第２の熱伝導層の熱伝導率（λ８）を４０３Ｗ／ｍ・Ｋ（Ｃｕ）、
第２の熱伝導層の断面積（ｓ８）を２×２平方ｍｍとする。
以上から熱伝導路８の厚み（ｔ７）を求めると、
（数２）からｔ７／（６０・０．８・０．８）＜０．０４／（４０３・１・１）
（数４）から０．０４／（４０３・２・２）＜ｔ７／（６０・０．８・０．８）
よって、０．０００９５ｍｍ＜ｔ７＜０．００３８ｍｍの範囲という目安がわかる。
【００７３】
（実施の形態５）
図１０は本発明の実施の形態５の半導体装置の構成図である。図において、図８と同一部または相当部には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００７４】
本実施の形態は、基板配線電極先端部１４の構成以外は実施の形態４と同様である。すなわち、基板電極先端部１４に貫通孔９０を設け、バンプ１２を貫通孔９０内に配置した構成とした。したがって、バンプ１２は、貫通孔９０内で基板１１と接することになる。また、貫通孔９０内のバンプ１２と基板電極先端部１４との間には、充填剤（接続層１３）として、半田、導電性接着剤、熱伝導性樹脂、熱可塑性樹脂のいずれかを充填し、バンプ１２と基板電極先端部１４とを電気的、熱的に接続するようにする。特に半田を用いた場合は、実装基板上に予め充填剤を形成することができる。さらに、貫通孔９０の底部に一部電極を残しておき、凹部としておき、バンプ１２と貫通孔９０の底部電極とは、直接Ａｕ−Ａｕ（圧着、超音波）接合やＡＣＦ、ＮＣＦのような樹脂フィルムを介した圧着接続をしてもかまわない。
【００７５】
上記の構成とすることにより、半導体チップ１の発熱を直接バンプ１２から基板１１へ行わせることができる。
【００７６】
また、バンプ１２を含めた半導体チップ１の発熱部分は、基板電極先端部１４の厚み分だけ第２の熱伝導層７に近接することとなり、さらに放熱効率を高めることができる。
【００７７】
（実施の形態６）
図１１（ａ）（ｂ）は本発明の実施の形態６の半導体装置の構成図である。図において、図１０と同一部または相当部には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００７８】
本実施の形態は、基板配線電極先端部１４の構成以外は実施の形態４と同様である。すなわち、基板電極先端部１４に設けた貫通孔９０の形状を、図１１（ａ）に示すように、基板１１の断面からみて実質上台形をなすテーパ形状となるようにした。このとき、テーパ形状の底面の大きい面が半導体チップ１寄りとなるようにする。
【００７９】
上記の構成とすることにより、実施の形態５の効果に更に加えて、フェイスダウン実装時における、半導体チップ１と基板１１との位置合わせがし易くなる。すなわち嵌め込みやすく、位置精度を上げることができ、歩留まり、品質を向上させることができる。
【００８０】
また、図１１（ｂ）に示すように、貫通孔９０の代わりに、基板１１の断面からみて曲面を有する実質上すり鉢形状の凹部１５を設けるようにしてもよい。この構成により、基板電極先端部バンプとの接続部に働く応力、熱応力の集中を抑えることができる。つまり、半導体チップ１の発熱等による半導体チップ１と基板１１との熱膨張差による熱応力が発生しても、バンプ１２の底面が凹部のすり鉢形状に沿うように移動できることによって、接続部の電気的な接続の信頼性を向上させることができる。バンプ１２がフレキシブルに凹部と構成されるには、金属接合より導電性接着剤のような樹脂系の接合が好ましい。
【００８１】
なお、凹部１５は、基板電極先端部１４を貫通する貫通孔の形状を有するようにしてもよいし、基板電極先端部１４の厚みを残す形状としてもよい。要するに、基板電極先端部１４を貫通すれば貫通孔であって、貫通しなければ凹部となる。貫通孔、凹部のいずれにおいても断面形状は、テーパ形状、曲面を有するすり鉢形状、もしくは実施の形態５のような垂直な壁面を有する形状であってもよい。要するに、凹部、貫通孔の形状によって限定されるものではない。
【００８２】
（実施の形態７）
図１２は本発明の実施の形態７の半導体装置の構成図である。図において、図１０と同一部または相当部には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００８３】
本実施の形態は、基板配線電極先端部１４の直下に、第２の熱伝導路１６を設け、これを第２の熱伝導層７と面接触させる構成を有する。したがって、バンプ１２は、第２の熱伝導路１６を介して第２の熱伝導層７と熱的に接続されることになる。
【００８４】
上記の構成とすることにより、半導体チップ１の発熱をバンプ１２から第２の熱伝達層７へ効率よく伝達させることができ、さらに放熱効率を高めることができる。
【００８５】
なお、第２の熱伝導路１６は、第２の熱伝導層７と面接触するものとしたが、図１３に示すように、第２の熱伝導層７の面積を小さくして、基板電極先端部１４の直下となる、基板１１の裏面上に端子電極９を設け、この端子電極９と第２の熱伝導路１６とを面接触する構成としてもよい。この場合、バンプ１２からの放熱効率を高めると共に、第２の熱伝導路１７を電気的な通路として、図示しない外部回路との接続等に用いることもできる。この場合、高速信号処理が行えるという効果もある。
【００８６】
（実施の形態８）
図１４は本発明の実施の形態８の、フェイスアップ実装型の半導体装置の構成図である。図において、図１と同一部または相当部には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００８７】
本実施の形態の半導体装置は、実施の形態１の構成において、封止樹脂４を、基板１１の表面の一部であって、半導体チップ１，ワイヤー３および基板配線電極１０を含む部分を封止するように設け、さらに、この部分を含む半導体装置の上面全体を金属箔で覆い、金属層１８を設けた構成を有する。金属層１８と、基板１１、基板配線電極２，および封止樹脂４との接合には、ダイマット等の熱伝導性の接着剤を用い、この接着剤が熱伝導性接着剤層１９を形成する。
【００８８】
上記の構成とすることにより、半導体チップ１の表面からの放熱効率を高めることができる。また、半導体チップ１や基板１１の表面、基板配線電極２，１０を湿気や埃から防ぐことができる。
【００８９】
次に、図１５は、本発明の実施の形態８を、フェイスダウン実装型の半導体装置にて実施した場合の構成図である。図において、図１０と同一部または相当部には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００９０】
本構成の半導体装置は、実施の形態５の構成において、金属箔で半導体チップ１および基板１１の残りの表面を覆い、図１４の例と同様の金属層１８を形成する。図１４の場合と同様、金属箔１８と、基板１１および半導体チップ１との接合には、熱伝導性の接着剤を用い、この接着剤が熱伝導性接着剤層１９を形成する。
【００９１】
上記の構成とすることにより、フェイスダウン実装型の半導体装置においても、半導体チップ１の表面からの放熱を行わせることができ、半導体チップの両面から放熱を行わせて、さらなる放熱効率の向上を図ることができ、半導体チップ１等を湿気や埃から防ぐことができる。
【００９２】
なお、図１４，１５のいずれの構成においても、金属層１８が接地電位に接続されるようにしてもよい。実施の形態１の場合と同様、半導体チップ１への電磁波等の電気的なノイズの影響を防ぐことができ、電気的特性を向上させることができる。このときは、金属を用いるのが望ましいが、金属層１８に放熱のみの機能を持たせる場合は、グラファイトのような材質を用いてもよい。また、金属層１８と基板１１等との間隙には、ＡｌＮ等の高熱伝導性のフィラーを充填した樹脂を形成してもよい。
【００９３】
次に、図１６に、本実施の形態のフェイスダウン実装型の半導体装置における、熱伝導性接着剤層１９および半導体チップ１の間の伝熱効率の関係を、熱伝導抵抗モデルとして示した。図に示すように、熱伝導性接着剤層１９および半導体チップ１は、熱伝導抵抗の直列回路とみなすことができ、半導体チップ１の熱伝導抵抗をＲ１、厚みをｔ１、熱伝導率をλ１、面積をｓ１とし、熱伝導性接着剤層１９の熱伝導抵抗をＲ２’、厚みをｔ２’、熱伝導率をλ２’、半導体チップ１との接着部分の面積をｓ２’とすると、各パラメータの間には、
（数５）
Ｒ２’＜Ｒ１
（数６）
ｔ２’／（λ２’・ｓ２’）＜ｔ１／（λ１・ｓ１）
ただし、この場合、半導体チップ１と熱伝導性接着剤層１９は１対１で接着していると考えて、ｓ１，ｓ２’は省略でき、
（数７）
ｔ２’／λ２’＜ｔ１／λ１
の関係を満たすことが、最適な放熱条件を満たすとして望ましい。
なお、各値の代表例と計算例として、
半導体チップ１の熱伝導率（λ１）を５４Ｗ／ｍ・Ｋ（ＧａＡｓ）、
半導体チップ１の厚み（ｔ１）を０．１ｍｍ、
熱伝導性接着剤層の熱伝導率（λ２’）を４Ｗ／ｍ・Ｋ（ＡｌＮ絶縁樹脂ペースト）とする。
以上から、熱伝導性接着剤層の厚み（ｔ２’）を求めると、
（数７）からｔ２’／４＜０．１／５４
よって、ｔ２’＜０．００７４ｍｍ≒０．０１ｍｍという目安がわかる。
【００９４】
次に、図１７に、本実施の形態のフェイスダウン実装型の半導体装置における、半導体チップ１および熱伝導性の封止樹脂４の間の伝熱効率の関係を、熱伝導抵抗モデルとして示した。図に示すように、半導体チップ１および封止樹脂４は、熱伝導抵抗の直列回路とみなすことができ、半導体チップ１の熱伝導抵抗をＲ１、厚みをｔ１、熱伝導率をλ１、面積をｓ１とし、封止樹脂４の熱伝導抵抗をＲ２、半導体チップ１の下面と基板配線電極２０の上面との間隙に対応する厚み、をｔ２とし、封止樹脂４の熱伝導率をλ２、平均断面積をｓ２とすると、
（数８）
Ｒ２＜Ｒ１
（数９）
ｔ２／（λ２・ｓ２）＜ｔ１／（λ１・ｓ１）
ただし、この場合、半導体チップ１と封止樹脂４は、ほぼ１対１で接着していると考えて、ｓ１，ｓ２は省略でき、
（数１０）
ｔ２／λ２＜ｔ１／λ１
の関係を満たすことが、最適な放熱条件を満たすとして望ましい。
なお、各値の代表例と計算例として、
半導体チップ１の熱伝導率（λ１）を５４Ｗ／ｍ・Ｋ（ＧａＡｓ）、
半導体チップ１の厚み（ｔ１）を０．１ｍｍ、
封止樹脂４の熱伝導率（λ２）を４Ｗ／ｍ・Ｋ（ＡｌＮ絶縁樹脂ペースト）とする。
以上から、熱伝導性接着剤層の厚み（ｔ２）を求めると、
（数１０）からｔ２／４＜０．１／５４
よって、ｔ２＜０．００７４ｍｍ≒０．０１ｍｍという目安がわかる。
【００９５】
また、図１８に、本実施の形態のフェイスダウン実装型の半導体装置の、半導体チップ１〜第２の熱伝導層７近傍の拡大図を示す。図１８に示す各部の構成は、図１９に示す熱伝導抵抗モデル化でき、半導体チップ１〜第２の熱伝導層７は、熱伝導抵抗の並列回路が直列接続された回路とみなすことができ、上述した各部のパラメータに加えて、バンプ１２の熱伝導抵抗をＲ３、バンプ１２の厚みの一部に対応する、半導体チップ１の下面と第１の熱伝導層６の上面との間隙部の大きさをｔ３、バンプ１２の熱伝導率をλ３、全バンプ１２の平均断面積の合計をｓ３とし、第１の熱伝導層６の熱伝導抵抗をＲ４、第１の熱伝導層６の上面と基板配線電極１０の上面との間隔の大きさをｔ４、第１の熱伝導層６の熱伝導率をλ４、断面積をｓ４とし、熱伝導性の封止樹脂４の熱伝導抵抗をＲ２、熱伝導率をλ２とし、半導体チップ１と第１の熱伝導層６の上面との間隙部（図１８参照）における、第１の熱伝導層６の熱伝導抵抗をＲ５、第１の熱伝導層６の上面と基板配線電極１０の上面との間隙（図１８参照）における、第１の熱伝導層６の熱伝導抵抗をＲ６とすると、各パラメータ間に、
（数１１）
Ｒ５＜Ｒ１
（数１２）
｛（λ３・ｓ３／ｔ３）＋λ２・（ｓ１−ｓ３）／ｔ３｝-1＜（ｔ１／（λ１・ｓ１））
（数１３）
Ｒ６＜Ｒ５
（数１４）
｛（λ３・ｓ３／ｔ４）＋（λ４・ｓ４／ｔ４）＋（λ２・（ｓ１−ｓ３−ｓ４）／ｔ４）｝-1＜｛（λ３・ｓ３／ｔ３）＋（λ２・（ｓ１−ｓ３）／ｔ３）｝-1
の関係を満たすことが、最適な放熱条件を満たすとして望ましい。
【００９６】
なお、図１８におけるＲ５とＲ６は、それぞれＲ２、Ｒ３のｔ３相当分、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４のｔ４相当分にて表されるが、各熱伝導抵抗は、電気抵抗のような合成はされない。
【００９７】
なお、各値の代表例と計算例として、
半導体チップ１の熱伝導率（λ１）を５４Ｗ／ｍ・Ｋ（ＧａＡｓ）、
半導体チップ１の厚み（ｔ１）を０．１ｍｍ、
半導体チップ１の面積（ｓ１）を１．５平方ｍｍ、
バンプ１２の熱伝導率（λ３）を３１９Ｗ／ｍ・Ｋ、
バンプ１２の平均断面積の合計（ｓ３）を０．０３９２５平方ｍｍ≒０．０４平方ｍｍ、
なお、これは直径０．０５ｍｍφのバンプが２０個想定したものである。
封止樹脂４の熱伝導率（λ２）を４Ｗ／ｍ・Ｋ（ＡｌＮ絶縁樹脂ペースト）、
半導体チップ１の下面と第１の熱伝導層６の上面との間隙部の封止樹脂４の面積はおよそ（ｓ１−ｓ３）で表されるとする。
【００９８】
以上から、半導体チップ１の下面と第１の熱伝導層６の上面との間隙部の大きさ（ｔ３）を求めると、
（数１３）からｔ３＜０．０１３９２ｍｍ≒０．０１ｍｍという目安がわかる。
なお、これはバンプ１２が封止樹脂４中に平均的に存在することを想定している。
【００９９】
さらに、
第１の熱伝導層６の熱伝導率（λ４）を４０３Ｗ／ｍ・Ｋ（Ｃｕ）、
第１の熱伝導層６の断面積（ｓ４）を１×１平方ｍｍとすると、
以上から、第１の熱伝導層６の上面と基板配線電極１０の上面との間隙（ｔ４）を求めると、
（数１４）からｔ４＜０．７７２３０２４ｍｍ≒０．７７ｍｍという目安がわかる。
【０１００】
（実施の形態９）
図２０は本発明の実施の形態９の半導体装置の構成図である。図において、図１０と同一部または相当部には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
【０１０１】
本実施の形態は、半導体チップ１および封止樹脂４の構成以外は実施の形態４と同様である。すなわち、金属箔を、基板１１の表面であって、基板配線電極１０に隣接する基板配線電極２に密着しないように覆うことにより、金属層１８、半導体チップ１、基板１１、基板配線電極２，１０および封止樹脂４のそれぞれの一部により形成された閉空間２００が形成されるようにし、閉空間２００を構成する金属層１８の一部にベントホール２０１を開口する構成とした。
【０１０２】
上記の構成とすることにより、閉空間２００を放熱空間として用いることができ、さらに閉空間２００内に滞留する熱はベントホール２０１を介して外部へ放出させることができ、半導体チップ１近傍の放熱効率を高めることができる。
【０１０３】
（実施の形態１０）
図２１は本発明の実施の形態１０の半導体装置の構成図である。図において、図１５と同一部または相当部には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
【０１０４】
本実施の形態は、金属層１８の構成以外は実施の形態４と同様である。すなわち、半導体チップ１の、第１の熱伝導層６と対向する面上であって、半導体チップ１内の中でも、特に発熱する発熱素子２１０の近傍に、熱伝導金属層２１１を設け、これが封止樹脂４内に封止された構成となるようにした。
【０１０５】
上記の構成とすることにより、発熱素子２１０からの発熱を熱伝導金属層２１１を通じて封止樹脂４〜第２の熱伝導層７へ放熱させることにより、半導体チップ１からの放熱をさらに効果的に行うことができる。
【０１０６】
（実施の形態１１）
図２２は本発明の実施の形態１１の半導体装置の構成図である。図において、図２，図２１と同一部または相当部には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
【０１０７】
本実施の形態は、実施の形態１０のように、発熱素子２１０の配置が既知の半導体チップ１を実装する際に、半導体チップ１の直下であって発熱素子２１０の近傍となる位置に、熱伝導用のパンプ２２０を設けた構成とした。これにより、発熱素子２１０からの発熱をパンプ２２０を通じて第１の熱伝導層６〜第２の熱伝導層７へ放熱させることができる。本実施の形態１０と比較して、本実施の形態は、熱伝導率の比較的低い封止樹脂４を介さず、バンプ２２０を介して直接第１の熱伝導路６へ放熱を行うことにより、さらに放熱効率を向上させることができる。
【０１０８】
なお、図２２に示す例では、半導体チップ１の表面側からの放熱を向上させるために、半導体チップ１の表面を含む基板１１の表面全体にさらに封止樹脂２３０を備えた構成としたが、これは省いてもよいし、アルミナ系もしくは金属で熱伝導の良いキャップで覆うことによる中空気密構造としてもよい。半導体チップ１側の凹凸部を封止樹脂２３０、もしくはキャップで覆うことによって、部品吸着＆実装設備において、マザー基板への実装性が向上する。また、封止樹脂２３０に相当する構成は、上述した他の各実施の形態において実施してもよい。
【０１０９】
次に図２３に、本実施の形態の他の構成例を示す。バンプ２２０の構成は図２２の例と同様であるが、基板を基板１１ａおよび１１ｂの二層構造として、基板１１ａ内の第１の熱伝導層も、熱伝導層６ａと、および熱伝導層６ａよりも面積の大きい熱伝導層６ｂとから構成されるものとした。なお、第１の熱伝導路８の構成は、図５の例に準ずるものとしたが、他の構成例であってもよい。
【０１１０】
（実施の形態１２）
図２４は本発明の実施の形態１２の半導体装置の構成図である。図において、図１０と同一部または相当部には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
【０１１１】
本実施の形態は、半導体装置に接続する、放熱装置２３を有するマザー回路基板２４と接続した構成を有する。
【０１１２】
本実施の形態においては、基板１１とマザー回路基板２４とは、二次実装接合層２２を介した端子電極９および端子電極２５により電気的に接続されており、同様にして、第２の熱伝導層７は、放熱装置２３と面接触した構成を有する。
【０１１３】
上記の構成とすることにより、半導体チップ１の発熱を放熱装置２３から放熱させることができ、さらに放熱効率を高めることができる。
【０１１４】
なお、放熱装置２３の具体例としては、水冷による冷却装置、ファン等を用いた空冷による冷却装置、放熱スプレッダー、冷媒等を循環させるヒートパイプ、フィンを有するヒートシンク、さらにはペルチェ素子等が挙げられる。
【０１１５】
（実施の形態１３）
次に、本発明の実施の形態１３による、半導体装置を得るための半導体チップの実装基板の製造方法について説明する。
【０１１６】
図２５は、図１に示す本発明の実施の形態１による半導体装置の、半導体チップ１を実装するための実装基板の構成図である。図において、図１と同一部または相当部には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
【０１１７】
本実施の形態の半導体チップの実装基板は、半導体チップ１および実装用のワイヤ３が省かれていることを除けば、図１に示される構成と同一である。以下、図２６，２７を参照して、製造工程を説明する。
【０１１８】
はじめに、図２６（ａ）に示すように、第１の金属シート２５にレジスト２６ａをパターニングして、フルアディティブ法またはサブトラクティブ法により第１の熱伝導層６に対応する凸部２５ａを成形する。
【０１１９】
次に、図２６（ｂ）に示すように、第２の金属シート２７にレジスト２６ｂをパターニングして、第２の熱伝導層６に対応する凸部２７ａを成形する。成形の手法は第１の熱伝導層６の場合と同様である。
【０１２０】
次に、図２６（ｃ）に示す基材３０に、第１の熱伝導路８に対応するビア２８および他のビアホールのための孔を開口する。開口は、パンチング、ドリリング、金型抜き、レーザー等の周知技術を用いればよい。また、基材３０としては、ＰＩ、コンポジット、ガラエポ、アラミド、熱可塑性樹脂等の材料を用いればよい。
【０１２１】
次に、図２６（ｄ）に示すように、基材３０のビア２８に接合剤２９を充填する。接合剤としては半田もしくは導電性接着剤もしくは高熱伝導性接着剤等を用いる。また熱伝導フィラーを混合してもよい。これが第１の熱伝導路８に対応する。
【０１２２】
次に、図２６（ｅ）、図２７（ｆ）に示すように、凸部２５ａを形成した第１の金属シート２５と、凸部２７ａを形成した第２の金属シート２７とを、それぞれ基材３０の表面、裏面から貼り合わせ、加熱、加圧することにより、接合剤２９が圧縮され、第１の熱伝導路８が基材３０内に形成される。
【０１２３】
最後に、図２７（ｇ）に示すように、フォトリソグラフィー、エッチング等の手法により、第１の金属シート２５および第２の金属シート２７から不要部分を除去し、第１の熱伝導層６，第２の熱伝導層７，基板配線電極２，１０，端子電極９を一括成型して、実装基板を完成する。
【０１２４】
（実施の形態１４）
図３に示す構成例の、本発明の実施の形態１の半導体装置における、半導体チップの実装基板を製造する場合は、図２８（ａ）（ｂ）に示すように、第１の金属シート２５をエッチングする際に、エッチングの深さを制御することにより、第１の熱伝導層６の主面が、基板配線電極２および１０の各主面よりも高くなるように加工を行えばよい。他の工程は実施の形態１３と同様に行なう。
【０１２５】
また、逆に先に、端子電極９等を形成したのち、第１の熱伝導層６を形成する部分を除いてレジストをパターニングを行い、アディティブ法により、所望の高さの熱伝導層を形成すればよいことはいうまでもない。
【０１２６】
（実施の形態１５）
図８に示す実施の形態４の半導体装置における、半導体チップ１を実装するための実装基板を製造する場合は、図２９に示すように、第１の金属シート２５に、第１の熱伝導層６に対応する凸部２５ａの他に、基板電極先端部１４に対応する凸部２５ｂをパターニング、成型する。以後の工程は実施の形態１３と同様に行う。
【０１２７】
なお、実施の形態５のような、貫通孔９０を有する基板電極先端部１４を作成する場合は、図３０（ａ）〜（ｃ）に示すように、基材３０に圧着した第１の金属シート２５をエッチングする際に、フォトリソグラフィで貫通孔９０に対応するパターンを設け、接合剤を充填すればよい。また、実施の形態６に示すような、貫通孔９０の形状加工、もしくは凹部１５の形状加工も、同時に行えばよい。
【０１２８】
また、実施の形態７のような、第２の熱伝導路１６を有する実装基板を作成する場合は、図３１（ａ）に示すように、第２の金属シート２７上に形成する凸部２７ａの面積を小さくとり、図３１（ｂ）（ｃ）に示すように、基板３０に、第２の熱伝導路１６用のビア２８を開口し、第１の熱伝導路８に用いるのと同一の接合剤を充填する。図３１（ｄ）に示す第１の金属シート２５および第２の金属シート２７の圧着以降の工程は、実施の形態１３と同様に行えばよい。また、図１３に示すような、実装基板を得る場合は、第２の金属シート２７に、端子電極９用の凸部を形成するようにすればよい。
【０１２９】
なお、上記の実施の形態１〜１２においては、本発明の半導体装置の実施の形態について説明を行ったが、本発明は、上記各半導体装置から、半導体チップ１およびワイヤー３，またはバンプ１２を省いた構成を、実施の形態１３〜１５の製造方法により得られる半導体チップの実装基板として実施してもよい。
【０１３０】
また、そのような半導体チップの実装基板の他の構成例を図３２に示す。図３２において、図２と同一部または相当部には同一符号を付し、詳細な説明は省略する。
【０１３１】
この半導体チップの実装基板は、基板１１の表裏両面上に、第１の熱伝導路８に隣接し、基板配線電極２，１０と同一高さの主面を有する嵩上げ部材１０ａを設け、第１の熱伝導路８を、この嵩上げ部材１０ａの高さ分だけ基板１１の表裏両面より突出させた構成を有し、第１の熱伝導層６および第２の熱伝導層７を、第１の熱伝導路８と面接触するように配置する。これにより、第１の熱伝導層６の主面の高さを、基板配線電極１０よりも高くとることができ、図３４に示す、フェイスダウン実装の半導体装置を作成した場合、実施の形態１の図３の構成例と同様、半導体チップ１の発熱面に、第１の熱伝導層６の上面をより近接させることができ、放熱効率のさらなる向上を図ることができる。さらに、基板１１内における第１の熱伝導路８の体積をより大きく取ることにより、第１の熱伝導層８の材料コストを低減することができる。
【０１３２】
なお、図３３に示すように、実施の形態１の図１の構成と同様、フェイスアップ実装の半導体装置において実施してもよい。
【０１３３】
このような実装基板の製造方法は以下の通りである。すなわち、図３５（ａ）に示すように、基材３０の表裏両面に、第１の金属シート２５および第２の金属シート２７をそれぞれ張り付けた後、図３５（ｂ）に示すように、第２の熱伝導路１６用のビア２８を、第１の金属シート２５、基材３０および第２の金属シート２７を貫通するよう開口し、図３５（ｃ）に示すように、第１の熱伝導路８に用いるのと同一の接合剤を充填し、表面の高さを均一に整える。さらに、図３５（ｄ）に示すように、基材３０の表面側に露出した接合剤の表面と、第１の金属シート２５の一部を覆うように、第３の金属シート３５０を配置し、基材３０の裏面側には、第２の金属シート２７の全面を覆うように第４の金属シート３５１を貼り付け法、加圧加熱ラミネート法により配置する。後は、フォトリソグラフィー、エッチング等の手法により、第１の金属シート２５、第２の金属シート２７および第３の金属シート３５０並びに第４の器の金属シート３５１から不要部分を除去し、第１の熱伝導層６，第２の熱伝導層７，基板配線電極２，１０，端子電極９を成型する。第３の金属シート３５０によりマスクされた第１の金属シート２５の一部が、嵩上げ部材１０ａを形成することになる。なお、図３５（ｄ）においては、第３の金属シート３５９は、基材３０の表面側に露出した接合剤の表面と、第１の金属シート２５の一部を覆うものとしたが、第１の金属シート２５の全面をアディティブ法等により覆うように設けたあと、フォトリソグラフィーのパターンを変更して、第１の熱伝導層６，基板配線電極２，１０を成型するようにしてもよい。
【０１３４】
なお、上記の各実施の形態においては、半導体装置は、基板１１の片面である表面上にのみ半導体チップ１を実装するものとしたが、基板１１の両面に実装する構成としてもよい。
【０１３５】
また、上記の説明において、第１の熱伝導層６は本発明の第１の熱伝導体に相当し、第２の熱伝導層７は本発明の第２の熱伝導体に相当し、第１の熱伝導路８は本発明の第３の熱伝導体に相当し、第２の熱伝導路１６は本発明の第４の熱伝導体に相当する。また封止樹脂４または２３０は本発明の封止手段に相当し、金属箔１８は本発明の箔に相当し、ベントホール２０１は本発明の開口部に相当する。
【産業上の利用可能性】
【０１３６】
本発明にかかる半導体チップの実装基板、半導体装置、半導体チップの実装基板の製造方法は、低コストで半導体チップからの発熱を効率よく放熱させ、半導体装置を小型化、薄型化することが可能となる効果を有し、例えば、携帯電話などの無線通信機器や、情報処理機器等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１３７】
【図１】本発明の実施の形態１における半導体装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態１における半導体装置の他の例の構成図
【図３】本発明の実施の形態１における半導体装置の他の例の構成図
【図４】本発明の実施の形態２における半導体装置の構成図
【図５】本発明の実施の形態２における半導体装置の他の例の構成図
【図６】本発明の実施の形態３における半導体装置の構成図
【図７】本発明の実施の形態３における半導体装置の他の例の構成図
【図８】本発明の実施の形態４における半導体装置の構成図
【図９】本発明の実施の形態４における熱伝導抵抗モデルを示す図
【図１０】本発明の実施の形態５における半導体装置の構成図
【図１１】（ａ）本発明の実施の形態６の半導体装置の構成図  （ｂ）本発明の実施の形態６の半導体装置の構成図
【図１２】本発明の実施の形態７の半導体装置の構成図
【図１３】本発明の実施の形態７の半導体装置の他の例の構成図
【図１４】本発明の実施の形態８の半導体装置の構成図
【図１５】本発明の実施の形態８の半導体装置の構成図
【図１６】本発明の実施の形態４における熱伝導抵抗モデルを示す図
【図１７】本発明の実施の形態４における熱伝導抵抗モデルを示す図
【図１８】本発明の実施の形態８の半導体装置の構成の拡大図
【図１９】本発明の実施の形態４における熱伝導抵抗モデルを示す図
【図２０】本発明の実施の形態９の半導体装置の構成図
【図２１】本発明の実施の形態１０の半導体装置の構成図
【図２２】本発明の実施の形態１１の半導体装置の構成図
【図２３】本発明の実施の形態１１の半導体装置の他の例の構成図
【図２４】本発明の実施の形態１２の半導体装置の構成図
【図２５】本発明の実施の形態１３における半導体チップの実装基板の構成図
【図２６】（ａ）本発明の実施の形態１３における半導体チップの実装基板の製造方法を説明する為の図  （ｂ）本発明の実施の形態１３における半導体チップの実装基板の製造方法を説明する為の図  （ｃ）本発明の実施の形態１３における半導体チップの実装基板の製造方法を説明する為の図  （ｄ）本発明の実施の形態１３における半導体チップの実装基板の製造方法を説明する為の図  （ｅ）本発明の実施の形態１３における半導体チップの実装基板の製造方法を説明する為の図
【図２７】（ｆ）本発明の実施の形態１３における半導体チップの実装基板の製造方法を説明する為の図  （ｇ）本発明の実施の形態１３における半導体チップの実装基板の製造方法を説明する為の図
【図２８】（ａ）本発明の実施の形態１４における半導体チップの実装基板の製造方法を説明する為の図  （ｂ）本発明の実施の形態１４における半導体チップの実装基板の製造方法を説明する為の図
【図２９】本発明の実施の形態１５における半導体チップの実装基板の製造方法を説明する為の図
【図３０】（ａ）本発明の実施の形態１５における半導体チップの実装基板の製造方法の他の例を説明する為の図  （ｂ）本発明の実施の形態１５における半導体チップの実装基板の製造方法の他の例を説明する為の図  （ｃ）本発明の実施の形態１５における半導体チップの実装基板の製造方法の他の例を説明する為の図
【図３１】（ａ）本発明の実施の形態１５における半導体チップの実装基板の製造方法の他の例を説明する為の図  （ｂ）本発明の実施の形態１５における半導体チップの実装基板の製造方法の他の例を説明する為の図  （ｃ）本発明の実施の形態１５における半導体チップの実装基板の製造方法の他の例を説明する為の図  （ｄ）本発明の実施の形態１５における半導体チップの実装基板の製造方法の他の例を説明する為の図
【図３２】本発明の実施の形態における半導体チップの実装基板の他の例の構成図
【図３３】本発明の実施の形態における半導体装置の他の例の構成図
【図３４】本発明の実施の形態における半導体装置の他の例の構成図
【図３５】（ａ）本発明の実施の形態における半導体チップの実装基板の製造方法の他の例を説明する為の図  （ｂ）本発明の実施の形態における半導体チップの実装基板の製造方法の他の例を説明する為の図  （ｃ）本発明の実施の形態における半導体チップの実装基板の製造方法の他の例を説明する為の図  （ｄ）本発明の実施の形態における半導体チップの実装基板の製造方法の他の例を説明する為の図
【図３６】従来の技術による半導体装置の構成図
【符号の説明】
【０１３８】
１  半導体チップ
２  基板配線電極
３  ワイヤー
４  封止樹脂
５  電極パッド
６  第１の熱伝導層
７  第２の熱伝導層
８  第１の熱伝導路
９  端子電極
１０  基板配線電極
１１  基板
１２  バンプ
１３  接続層
１４  基板電極先端部
１５  凹部
１６  第２の熱伝導路
１７  信号、電源用第２の電気・熱伝導路
１８  金属層
１９  熱伝導性接着剤層
２０  発熱素子
２１  熱伝導金属層
２２  ２次実装接合層
２３  放熱装置
２４  マザー回路基板
２５  第１の金属シート
２６  レジスト
２７  第２の金属シート
２８  ビア
２９  接合材
３０  基材
１０１  半導体チップ
１０２  基板端子電極
１０３  キャップ
１０４  封止樹脂
１０５  バンプ
１０６  ペースト材
１０７  半田ボール
１０８  マザー実装用端子電極
１０９  基板
【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】
2005276950.tif 000012
【図１１】
2005276950.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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