(57)【要約】【課題】放熱効果の高いチップスタック構造の半導体装置を提供することを目的とする。【解決手段】第一の放熱手段１３５を有する配線基板１００と、配線基板１００の第一の放熱手段１３５上に搭載された第一の半導体チップ１０５と、チップ搭載部１１１とチップ搭載部１１１より外方に延びた支持部１１２とを有し、チップ搭載部１１１が第一の半導体チップ１０５上に搭載され、支持部１１２が配線基板１００に固定されたスペーサ１１０と、スペーサ１１０のチップ搭載部１１１上に搭載された第二の半導体チップ１２０と、配線基板１００と第一及び第二の半導体チップ１０５、１２０とを電気的に接続する接続部材１２５と、配線基板１００上で第一の半導体チップ１０５、スペーサ１１０、第二の半導体チップ１２０及び接続部材１２５を封止する、スペーサ１１０よりも熱伝導率の低い封止体１３０を備える。【選択図】図３
2007281201.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板と、
前記配線基板上に搭載された第一の半導体チップと、
チップ搭載部と前記チップ搭載部より外方に延びた支持部とを有し、前記チップ搭載部が
前記第一の半導体チップ上に搭載され、前記支持部が前記配線基板に固定されたスペーサ
と、
前記スペーサの前記チップ搭載部上に搭載された第二の半導体チップと、
前記配線基板と前記第一及び第二の半導体チップとを電気的に接続する接続部材と、
前記配線基板上で前記第一の半導体チップ、前記スペーサ、前記第二の半導体チップ及び
前記接続部材を封止する、前記スペーサよりも熱伝導率の低い封止体と、
を備えたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
第一の放熱手段を有し、かつ前記第一の放熱手段の外縁部に信号供給手段及び第二の放熱
手段を有する配線基板と、
前記配線基板の前記第一の放熱手段上に搭載された、第一の電極を有する第一の半導体チ
ップと、
チップ搭載部と前記チップ搭載部より外方に延びた支持部とを有し、前記チップ搭載部が
前記第一の半導体チップ上に搭載され、前記支持部の端部が前記配線基板の前記第二の放
熱手段に固定されたスペーサと、
前記スペーサの前記チップ搭載部上に搭載された、第二の電極を有する第二の半導体チッ
プと、
前記配線基板の前記信号供給手段と前記第一及び第二の半導体チップの前記第一及び前記
第二の電極とをそれぞれ電気的に接続する接続部材と、
前記配線基板上で前記第一の半導体チップ、前記スペーサ、前記第二の半導体チップ及び
前記接続部材を封止する、前記スペーサよりも熱伝導率の低い封止体と、
を備えたことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
前記第一及び第二の放熱手段は、前記配線基板を上下に貫通するビアを有することを特徴
とする請求項２記載の半導体装置。
【請求項４】
前記配線基板及び前記スペーサの前記チップ搭載部は矩形平面形状であり、前記スペーサ
の前記支持部は、前記チップ搭載部の角部から前記チップ搭載部の外方に延びており、前
記配線基板の隅部に固定されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載の半
導体装置。
【請求項５】
前記配線基板及び前記スペーサの前記チップ搭載部は矩形平面形状であり、前記スペーサ
の前記支持部は、前記チップ搭載部の相対する側面から前記チップ搭載部の外方に延びて
おり、前記配線基板上面の相対する２辺に沿って固定部が帯状になるように前記配線基板
に固定されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載の半導体装置。
【請求項６】
前記スペーサは、前記封止体よりも弾性率の低い固定部材によって、前記配線基板に固定
されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項記載の半導体装置。
【請求項７】
前記スペーサは、前記支持部の少なくとも一部に弾性部を有することを特徴とする請求項
１乃至６のいずれか一項記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置、特に半導体チップを３次元的に積層して配置したチップスタック
構造のＳｉＰ（System in Package；以下ＳｉＰと記載する）に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体パッケージにおける構造の高密度化および複雑化が進展する中一つの半導
体パッケージ内部に、各種の機能を有する複数の半導体チップを配線基板上にスペーサを
介して３次元的に積層する、チップスタック構造のＳｉＰが注目を浴びている。
【０００３】
通常、上述の構造を有するＳｉＰでは、一つのパッケージ内部において高密度に積層さ
れた複数の半導体チップが同時に動作することとなり、一つの半導体チップのみがパッケ
ージされたシングルチップ品に比べ、パッケージ内部の発熱量が大きくなる。半導体チッ
プから発生する熱がパッケージ内部で過剰に蓄積すると、チップの動作不良等の問題が生
じる恐れがある。従って、ＳｉＰの安定した動作を確保するためには、パッケージ内部で
発生した熱をその外部へ効率よく放熱する必要がある。
【０００４】
半導体チップで発生する熱をパッケージ外部へ効率的に逃がすための従来技術として、
半導体チップ直下の配線基板内部に放熱用ビアを形成したパッケージ構造が知られている
（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
しかしながら、この従来技術では主要な放熱経路が半導体チップ直下の放熱用ビア一箇
所のみとなる構造であるため、発熱量の大きいＳｉＰにこの従来技術を適用しても、パッ
ケージ内部からその外部への放熱効果が不十分となり、パッケージ内部における過剰な発
熱に起因した半導体チップの動作不良等の問題が発生する恐れがある。
【特許文献１】特開平０５−２５９６６９（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、放熱効果の高いチップスタッ
ク構造の半導体装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の一態様の半導体装置は、配線基板と、前記配線基
板上に搭載された第一の半導体チップと、チップ搭載部と前記チップ搭載部より外方に延
びた支持部とを有し、前記チップ搭載部が前記第一の半導体チップ上に搭載され、前記支
持部が前記配線基板に固定されたスペーサと、前記スペーサの前記チップ搭載部上に搭載
された第二の半導体チップと、前記配線基板と前記第一及び第二の半導体チップとを電気
的に接続する接続部材と、前記配線基板上で前記第一の半導体チップ、前記スペーサ、前
記第二の半導体チップ及び前記接続部材を封止する、前記スペーサよりも熱伝導率の低い
封止体を備えたことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の別の態様の半導体装置は、第一の放熱手段を有し、かつ前記第一の放熱手
段の外縁部に信号供給手段及び第二の放熱手段を有する配線基板と、前記配線基板の前記
第一の放熱手段上に搭載された、第一の電極を有する第一の半導体チップと、チップ搭載
部と前記チップ搭載部より外方に延びた支持部とを有し、前記チップ搭載部が前記第一の
半導体チップ上に搭載され、前記支持部の端部が前記配線基板の前記第二の放熱手段に固
定されたスペーサと、前記スペーサの前記チップ搭載部上に搭載された、第二の電極を有
する第二の半導体チップと、前記配線基板の前記信号供給手段と前記第一及び第二の半導
体チップの前記第一及び前記第二の電極とをそれぞれ電気的に接続する接続部材と、前記
配線基板上で前記第一の半導体チップ、前記スペーサ、前記第二の半導体チップ及び前記
接続部材を封止する、前記スペーサよりも熱伝導率の低い封止体を備えたことを特徴とす
る。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、放熱効果の高いチップスタック構造の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】
【００１０】
以下、本発明の実施形態に係る半導体装置およびその製造方法について図面を参照して
説明する。
【実施例１】
【００１１】
まず、図１乃至図３を参照して、本発明の実施例１に係るチップスタック構造の半導体
装置について説明する。図１は、本発明の実施例１に係る半導体装置において封止体を透
視した状態の上面図、図２は、本発明の実施例１に係る半導体装置の下面図、図３（ａ）
は、図１の一点鎖線Ａ−Ａ’における断面図、図３（ｂ）は、図１の一点鎖線Ｂ−Ｂ’に
おける断面図である。
【００１２】
図１乃至図３に示したように、本実施例に係る半導体装置では、配線基板１００上面の
中央部には、第一の電極１０６を有する第一の半導体チップ１０５が接着剤１０１を介し
て搭載され、第一の半導体チップ１０５上には接着剤１０２を介してスペーサ１１０が搭
載され、スペーサ１１０の端部が配線基板１００に固定部材１１５により固定されている
。このスペーサ１１０上には接着剤１０３を介して第二の電極１２１を有する第二の半導
体チップ１２０が搭載されており、また第一の半導体チップ１０５の第一の電極１０６及
び第二の半導体チップ１２０の第二の電極１２１がそれぞれ配線基板１００に接続部材１
２５によって電気的に接続されている。さらに配線基板１００上において、封止体１３０
により、第一の半導体チップ１０５、スペーサ１１０、第二の半導体チップ１２０、及び
接続部材１２５が封止されている。
【００１３】
また、第一の半導体チップ１０５直下の配線基板１００部分及びスペーサ１１０の端部
直下の配線基板１００部分には、第一の放熱手段１３５及び第二の放熱手段１４５がそれ
ぞれ形成されている。また、接続部材１２５と配線基板１００との接続部分には、信号供
給手段１５５が形成されている。さらに、配線基板１００の下面には、マザーボード等（
図示せず）へ実装するための金属ボール１６０が取り付けられている。
【００１４】
以下、上述した各構成部材等について、詳細に説明を行う。
【００１５】
配線基板１００は、例えば、樹脂材料、有機高分子材料またはセラミック材料等からなる
絶縁性基材層（図示せず）とＣｕ、Ａｌ等からなる導電性配線層（図示せず）が積層され
た構造となっている。また、配線基板１００の形状は、例えば上下面が同一四角形状であ
る矩形平面形状となっている。
【００１６】
第一の半導体チップ１０５は、例えば、Ｓｉ等の半導体基板に所定の回路機能素子等が
形成されたものであり、上面を上方に向けて配線基板１００上に、接着剤１０１を介して
搭載されている。第一の半導体チップ１０５で発生した熱の大部分は、第一の半導体チッ
プ１０５直下の配線基板１００に形成された第一の放熱手段１３５に伝達されて外部に放
出される。
【００１７】
また、第一の半導体チップ１０５は、上面の周縁部に回路機能素子等と電気的に接続さ
れた第一の電極１０６を有しており、第一の電極１０６は、金属材料、例えばＡｌやＣｕ
等によって形成されている。また、第一の電極１０６の少なくとも一部を残し、その他の
上面部分には、外部応力等からチップを保護するため、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ポリ
イミド樹脂等の構成材料からなるパッシベーション膜（図示せず）が形成されている。
【００１８】
接着剤１０１、１０２、１０３は、ここでは、例えば、エポキシ系樹脂等の樹脂材料が
用いられているが、第一の半導体チップ１０５から配線基板１００、または第二の半導体
チップ１２０からスペーサ１１０への熱伝導性を高めるためには、例えば、エポキシ樹脂
等にＡｇフィラーを含有したＡｇペーストや、アルミナ、窒化ボロン等のセラミックを含
有したシリコーンまたはゴム状材料等のような封止体１３０よりも熱伝導率の高いものを
用いることが好ましい。
【００１９】
スペーサ１１０は、第一の半導体チップ１０５と第二の半導体チップ１２０との間に介
在されることにより、第一の半導体チップ１０５の第一の電極１０６上方に一定のスペー
スを作り、この第一の電極１０６へのワイヤボンディングを可能にする機能に加え、端部
を配線基板１００に固定することにより、第二の半導体チップ１２０で発生した熱を効率
よく配線基板１００に伝達するための放熱経路としての機能を有している。つまり、図３
に示すように、第二の半導体チップ１２０で発生した熱及び第一の半導体チップ１０５で
発生した熱の一部は、スペーサ１１０の端部直下の配線基板１００部分に伝達され外部に
放出される。
【００２０】
スペーサ１１０は、第一及び第二の半導体チップ１０５、１２０で発生した熱を効果的
に伝達するために、封止体１３０の構成材料よりも熱伝導率の高い材料、特にＣｕ等の金
属材料で構成することが好ましい。
【００２１】
ここでスペーサ１１０は、本実施例では、図１に示したように、第一の半導体チップ１
０５より大きな矩形平面形状のチップ搭載部１１１と、チップ搭載部１１１の各角部から
チップ搭載部１１１の対角線方向に沿って外方に伸びる支持部１１２とを有し、チップ搭
載部１１１が接着剤１０２を介して第一の半導体チップ１０５の上面に接着され、４本の
支持部１１２の端部が固定部材１１５により配線基板１００の四隅の第二の放熱手段１４
５に固定されている。
【００２２】
固定材料１１５は、スペーサ１１０と配線基板１００を固定するためのもので、スペー
サ１１０から配線基板１００への熱伝導を良好にするため、封止体１３０よりも熱伝導率
の高い、例えばＡｇペースト等の樹脂材料を用いるのが好ましい。また、この固定材料１
１５は、スペーサ１１０と封止体１３０の熱膨張係数の違いによってスペーサ１１０と配
線基板１００の固定部に生じる応力を緩和するために、封止体１３０よりも弾性率が低い
ことが好ましい。例えば、配線基板１００の絶縁性基材の弾性率が２０〜３０ＧＰａ、封
止体１３０の材料である封止樹脂の弾性率が常温で１０〜３０ＧＰａである場合、固定材
料１１５の弾性率が常温で１００ＭＰａであるようなものを選択する。
【００２３】
第二の半導体チップ１２０は、第一の半導体チップ１０５と同様に、回路機能素子が設
けられ、上面周縁部に回路機能素子と電気的に接続された第二の電極１２１が形成され、
第二の電極１２１の少なくとも一部を残し、その他の上面部分にパッシベーション膜（図
示せず）が形成されている。
【００２４】
接続部材１２５は、例えばＡｕまたはＣｕ等の金属ワイヤからなり、第一の半導体チッ
プ１０５の第一の電極１０６及び第二の半導体チップ１２０の第二の電極１２１と配線基
板１００の信号供給手段１５５をそれぞれボンディングして電気的に接続している。この
接続部材１２５としては、金属ワイヤに限らずＴＡＢ（Tape Automated Bonding）テープ
等のようなものであってもよい。
【００２５】
封止体１３０は、スペーサ１１０よりも熱伝導率の低い材料、例えば熱硬化性樹脂材料
等の樹脂材料やガラス類により構成され、第一の半導体チップ１０５、スペーサ１１０、
第二の半導体チップ１２０及び金属ワイヤ１２５を直接覆うように封止して、外部応力等
から半導体装置を保護する。また、封止体１３０の強度等を調整するため、封止体１３０
に絶縁性のフィラーを充填してもよい。例えば、封止体１３０にシリカをフィラーとして
充填したエポキシ樹脂を用いてもよい。
【００２６】
第一の放熱手段１３５は、主に第一の半導体チップ１０５から配線基板１００に伝達さ
れた熱を効率よく配線基板１００の外部に放出することができ、第一の半導体チップ１０
５直下の配線基板１００部分に設けられている。
【００２７】
第二の放熱手段１４５は、主に第二の半導体チップ１２０からスペーサ１１０を介して
配線基板１００に伝達された熱を効率よく配線基板１００の外部に放出することができ、
配線基板１００の周縁部の四隅に固定されたスペーサの支持部１１２の端部の直下の配線
基板１００部分にそれぞれ設けられている。
【００２８】
一般的に、配線基板１００の四隅には、ワイヤボンディングのための信号供給手段１５
５が形成されないため、第二の放熱手段１４５はこの配線基板１００の四隅に容易に配置
することができる。つまり、ワイヤボンディングする信号供給手段１５５の位置、あるい
は信号供給手段１５５と第一及び第二の半導体チップ１０５、１２０との配線方法を、一
般的な半導体装置から特別に変更することなく、さらには、配線基板１００を特別に大き
くすることなく、第二の放熱手段１４５を容易に形成することができる。
【００２９】
本実施例では、第一及び二の放熱手段１３５、１４５は、いずれも上部放熱用パッド１
３６、１４６と、この上部放熱用パッド１３６、１４６とそれぞれ対向して配線基板１０
０の下面に設けられた下部放熱用パッド１３７、１４７と、この上、下部放熱用パッド１
３６、１３７間及び１４６、１４７間の配線基板１００内に設けられた放熱用ビア１３８
、１４８とで構成されている。
【００３０】
上、下部放熱用パッド１３６、１４６、１３７、１４７は、いずれも、放熱性をより向
上するためのもので、例えば、ＡｌやＣｕ等の金属被膜で形成されている。なお、上、下
部放熱用パッド１３６、１４６、１３７、１４７は、必ずしも必要ではなく、上部放熱用
パッド１３６、１４６及び下部放熱用パッド１３７、１４７のドちらか一方あるいは両方
とも省略してもよい。
【００３１】
ビア１３８、１４８は、上、下部放熱用パッド１３６、１３７間及び１４６、１４７間
をそれぞれ熱的に接続して、第一及び第二の半導体チップ１０５、１２０からの熱をそれ
ぞれ配線基板１００外部へ放出するためのもので、配線基板１００を上下に貫通するビア
ホール１３９、１４９と、このビアホール１３９、１４９の内側面に設けられた、例えば
Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕめっき等のめっき層１４０、１５０と、ビアホール１３９、１４９内に
埋め込まれた、配線基板１００の絶縁性基材層よりも高伝熱性の材料である、例えばＡｇ
ペースト、Ｃｕペースト等のプラグ１４１、１５１とで構成されている。
【００３２】
なお、本実施例では、ビア１３８、１４８の熱伝導性を高めるためにビアホール１３９
、１４９内部に、プラグ１４１、１５１を埋め込んでいるが、ビア１３８、１４８はめっ
き層１４０、１５０とプラグ１４１、１５１の両者を必ずしも備える必要はなく、めっき
層１４０、１５０またはプラグ１４１、１５１の一方のみ備えていてもよい。
【００３３】
信号供給手段１５５は、配線基板１００の隅部に形成された第二の放熱手段１４５間の
配線基板１００の周縁部にそれぞれ形成されている。この信号供給手段１５５は、第一及
び第二の放熱手段１３５、１４５と同様に、配線基板１００の上面に上部電極パッド１５
６、下面には上部電極パッド１５６と同等の大きさの下部電極パッド１５７が設けられ、
上、下部電極パッド１５６、１５７間の配線基板１００部分にはビア１６８が設けられて
いる。ビア１６８は、配線基板１００を上下に貫通するビアホール１６９と、ビアホール
１６９内側面に設けられためっき層１７０と、ビアホール１６９内に埋め込まれたプラグ
１７１とで構成されている。また、各信号供給手段１５５のビア１６８と配線基板１００
内の絶縁性基材層に設けられた所定配線層は、互いに電気的に接続されている。
【００３４】
なお、第一の放熱手段１３５のビア１３８、第二の放熱手段１４５のビア１４８及び信
号供給手段１５５のビア１６８は、同一径に形成され、第一及び第二の放熱手段１３５、
１４５には複数個のビア１３８、１４８がそれぞれ形成されている。
【００３５】
金属ボール１６０は、例えばＳｎ−Ａｇ系、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系のはんだにより形成さ
れ、第一及び第二の放熱手段１３５、１４５の下部放熱用パッド１３７、１４７にそれぞ
れ複数個設けられて外部への放熱端子として機能し、あるいは信号供給手段１５５の下部
電極パッド１５７にそれぞれ設けられて信号及び電源供給端子として機能する。
【００３６】
次に、図４を参照して、本実施例に係る半導体装置の製造工程について説明する。図４
は本実施例に係る半導体装置の製造工程の概略を示す工程断面図であり、図中の左半分が
図１に示す一点破線Ａ−Ａ’、右半分が図１に示す一点破線Ｂ−Ｂ’における工程断面図
を示している。
【００３７】
まず、図４（ａ）に示すように、配線基板１００の中央部及び隅部に第一の放熱手段１
３５のビア１３８及び第二の放熱手段１４５のビア１４８をそれぞれ形成し、配線基板１
００を準備する。ビア１３８、１４８は、ドリルによって配線基板１００にビアホール１
３９、１４０を設け、例えばめっき法によりビアホール１３９、１４９の内側面にそれぞ
れＣｕめっき層１４０、１５０を形成し、さらにビアホール１３９、１４９内にそれぞれ
Ｃｕペースト等を埋め込んでプラグ１４１、１５１とすることで形成する。また同様にし
て、配線基板１００の周縁部に信号供給手段１５５のビア１６８を形成する。
【００３８】
次に、第一の放熱手段１３５のビア１３８上方の配線基板１００上面に上部放熱用パッ
ド１３６、第二の放熱手段１４５のビア１４８上方の配線基板１００上面に上部放熱用パ
ッド１４６、及び信号供給手段１５５のビア１６８上方の配線基板１００上面に上部電極
パッド１５６をそれぞれ形成し、各ビア１３８、１４８の下方の配線基板１００下面に下
部放熱用パッド１３７、１４７をそれぞれ形成すると共に、信号供給手段１５５のビア１
６８の下方の配線基板１００下面に下部電極パッド１５７を形成する。
【００３９】
次に、ダイボンディング工程において、まず、接着剤１０１を配線基板１００中央付近
の上部放熱用パッド１３６上に塗布した後、第一の半導体チップ１０５をこの接着剤１０
１を介して上部放熱用パッド１３６上に固着する。ここで、第一の半導体チップ１０５は
回路面を上にしてボンディングされる（フェースアップボンディング）。
【００４０】
次に、ワイヤボンディング工程において、第一の半導体チップ１０５の第一の電極１０
６と配線基板１００に形成された信号供給手段１５５の上部電極パッド１５６に金属ワイ
ヤ（接続部材１２５）をワイヤボンディングすることにより、第一の半導体チップ１０５
の第一の電極１０６と配線基板１００の上部電極パッド１５６を電気的に接続する。
【００４１】
次に、図４（ｂ）に示すように、第一の半導体チップ１０５上に、スペーサ１１０のチ
ップ搭載部１１１を金属ワイヤ１２５と接触しないように接着剤１０２を介して固着する
。また同時に、スペーサ１１０の支持部１１２の端部を、固定部材１１５により配線基板
１００の隅部の上部放熱用パッド１４６に固定する。
【００４２】
続いて、ダイボンディング工程において、スペーサ１１０のチップ搭載部１１１上に接
着剤１０３を介して第二の半導体チップ１２０を搭載する。ここで、第二の半導体チップ
１２０は、第一の半導体チップ１０５と同様、フェースアップボンディングされる。
【００４３】
さらに、ワイヤボンディング工程において、金属ワイヤ１２５を第二の半導体チップ１
２０の第二の電極１２１と配線基板１００に形成された信号供給手段１５５の上部電極パ
ッド１５６にボンディングすることにより、第二の半導体チップ１２０の第二の電極１２
１と配線基板１００の上部電極パッド１５６を電気的に接続する。またこのとき金属ワイ
ヤ１２５は、スペーサ１１０と接触しないようにボンディングされる。
【００４４】
次に、図４（ｃ）に示すように、モールド工程において、配線基板１００上の第一の半
導体チップ１０５、第二の半導体チップ１２０、スペーサ１１０及び金属ワイヤ１２５を
絶縁性樹脂等の封止体１３０により封止する。続いて、配線基板１００下面の下部放熱用
パッド１３７、１４７、及び下部電極パッド１５７に、金属ボール１６０をそれぞれ取り
付ける。例えば、配線基板１００の下面を上方に向けた状態で、配線基板１００下面の下
部放熱用パッド１３７、１４７、及び下部電極パッド１５７上に金属ボール１６０を載せ
て、リフロー処理を行うことにより、金属ボール１６０をそれぞれ取り付ける。以上の工
程により、本実施例に係るチップスタック構造の半導体装置が製造される。
【００４５】
上述した本実施例に係る半導体装置では、第一及び第二の半導体チップ１０５、１２０
で発生した熱を、第一の半導体チップ１０５直下のみならず、スペーサ１１０を介して直
接配線基板１００へ逃がすことができるため、従来の半導体装置に比べ、高い放熱効果を
得ることができる。つまり、従来の半導体装置では、第一の半導体チップ１０５直下のみ
に放熱経路が形成されているのに対し、本実施例に係る半導体装置では、第一の半導体チ
ップ１０５直下のみならず、スペーサ１１０を経由して、直接配線基板１００に熱を伝達
する放熱経路が形成されているため、放熱経路の増加により放熱効果を向上させることが
できる。
【００４６】
また、第一の半導体チップ１０５直下の配線基板１００部分に第一の放熱手段１３５を
形成し、さらにスペーサ１１０の支持部１１２と配線基板１００の固定部直下の配線基板
１００部分に第二の放熱手段１４５を設けることで、配線基板１００に伝達された熱を、
第一及び第二の放熱手段１３５、１４５を介して、効率よく配線基板１００の外部へ放出
することができる。
【００４７】
さらに、本実施例のように、第二の放熱手段１４５を配線基板１００の隅部に配置すれ
ば、信号供給手段１５５の位置、あるいは信号供給手段１５５と第一及び第二の半導体チ
ップ１０５、１２０との配線方法を特別に変更することなく、第二の放熱手段１４５を容
易に形成することができ、簡易な方法で放熱効果を向上することができる。
【００４８】
さらにまた、ビア１３８、１４８下方の配線基板１００部分の下面に下部放熱用パッド
１３７、１４７及び金属ボール１６０を設け、金属ボール１６０を、例えば配線基板１０
０等よりも熱容量の大きいマザーボード等へ接合することで、半導体装置内部で発生した
熱を効率的にマザーボード等の半導体装置外部へ放出することが可能になる。
【実施例２】
【００４９】
次に、図５乃至図７を参照して、本発明の実施例２に係るチップスタック構造の半導体
装置について説明する。図５は本発明の実施例２に係る半導体装置の上面図、図６は本発
明の実施例２に係る半導体装置の下面図、図７（ａ）は図５の一点鎖線Ｃ−Ｃ’における
断面図、図７（ｂ）は図５の一点鎖線Ｄ−Ｄ’における断面図である。
【００５０】
本実施例に係る半導体装置は、上述した実施例１に係る半導体装置とはスペーサ２１０
及び第二の放熱手段２４５の構成が異なるが、他の構成については実施例１とほぼ同様で
あるため、同様の構成については同一符号を付して詳細な説明を省略する。また、本実施
例に係る半導体装置の製造方法に関しては、上記した実施例１に係る半導体装置の製造方
法とほぼ同一であるため説明は省略する。
【００５１】
本実施例に係る半導体装置では、配線基板１００中央部の第一の放熱手段１３５上には
、第一の電極１０６を有する第一の半導体チップ１０５が接着剤１０１を介して搭載され
ており、第一の半導体チップ１０５上には、接着剤１０２を介してスペーサ２１０が搭載
されており、スペーサ２１０上には、接着剤１０３を介して第二の電極１２１を有する第
二の半導体チップ１２０が搭載されている。
【００５２】
また、第一及び第二の半導体チップ１０５、１２０の第一及び第二の電極１０６、１２
１は、それぞれ矩形平面形状の配線基板１００の一方の相対する２辺に沿って設けられた
、実施例１と同様の信号供給手段１５５の上部電極パッド１５６に金属ワイヤ１２５によ
って電気的に接続され、さらに配線基板１００上で、封止体１３０により第一の半導体チ
ップ１０５、スペーサ２１０、第二の半導体チップ１２０及び金属ワイヤ１２５（接続部
材１２５）が封止され、また下部放熱用パッド１３７、２４７、下部電極パッド１５７に
それぞれ金属ボール１６０が設けられている。
【００５３】
そして、本実施例では、図５に示したように、スペーサ２１０は、矩形平面形状のチッ
プ搭載部２１１とチップ搭載部２１１の相対する側面からそれぞれ外方に延びる支持部２
１２とを備えた形状を有している。支持部２１２は、外方に向かうに従って幅が拡がるよ
うに形成され、その端部は配線基板１００の他方の相対する２辺とほぼ同じ長さを有する
帯状に形成され、配線基板１００上面のこの相対する２辺に沿ってそれぞれ固定部材１１
５により固定されている。
【００５４】
また、このスペーサ２１０の支持部２１２の端部直下の配線基板１００部分には、第二
の放熱手段２４５が設けられている。
【００５５】
この第二の放熱手段２４５は、帯状の上、下部放熱用パッド２４６、２４７と、この上
、下部放熱用パッド２４６、２４７間に設けられた複数のビア２４８とで構成され、各ビ
ア２４８は、実施例１と同様に、ビアホール２４９、めっき層２５０、プラグ２５１で構
成されている。
【００５６】
上記した本実施例に係る半導体装置では、第一及び第二の半導体チップ１０５、１２０
で発生した熱を、第一の半導体チップ１０５直下の放熱経路のみならず、スペーサ２１０
からの放熱経路によっても、直接、配線基板１００へ伝達して逃がすことができるため、
従来の半導体装置に比べ放熱経路が増加することから、高い放熱効果を得ることができる
。
【００５７】
しかも、本実施例に係る半導体装置では、スペーサ２１０の支持部２１２が配線基板１
００の辺とほぼ同じ長さを有する帯状に形成されている。そのため、上述の実施例１に係
る半導体装置のスペーサ１１０の支持部１１２の端部と配線基板１００との固定部面積Ｓ
１（図１参照）に比べ、図５に示したように、本実施例に係る半導体装置のスペーサ２１
０の支持部２１２端部と配線基板１００との固定部面積Ｓ２は大きくなっている。スペー
サ１１０から配線基板１００への熱伝導性は、スペーサ１１０、２１０と配線基板１００
の固定部面積の大きさに大きく依存し、固定部面積が大きいほド高くなる。従って、本実
施例に係る半導体装置では、上述した実施例１に係る半導体装置よりも、スペーサ２１０
から配線基板１００への放熱効果をさらに向上することができる。
【実施例３】
【００５８】
次に、図８及び図９を参照して、本発明の実施例３に係るチップスタック構造の半導体
装置について説明する。図８は本発明の実施例３に係る半導体装置の上面図、図９は図８
の一点鎖線Ｅ−Ｅ’における断面図である。本実施例に係る半導体装置は、上記した実施
例に係る半導体装置とは、スペーサと第二の放熱手段との固定部分の構造が異なり、他の
構造については上記実施例とほぼ同様であるので、同様の構成については、同一符号を付
して詳細な説明は省略する。
【００５９】
上記実施例１、２では、スペーサ１１０、２１０の支持部１１２、２１２の端部は、配
線基板１００の上面に形成された第二の放熱手段１４５、２４５の上部放熱用パッド１４
６、２４６に固定されているが、本実施例では、図８及び図９に示すように、第二の放熱
手段３４５は、複数のビア１４８と下部放熱用パッド１４７とで構成され、上部放熱用パ
ッドは備えていない。複数のビア１４８は、それぞれビアホール１４９、めっき層１５０
、プラグ１５１によって構成されているが、その上部にはプラグ１５１が埋め込まれてお
らず、開口部が配線基板１００の上面に露呈された構造となっている。
【００６０】
また本実施例に係るスペーサ３１０は、上記実施例1、２と同様の形状のチップ搭載部
３１１と支持部３１２を有するが、支持部３１２の端部には第二の放熱手段３４５の各ビ
ア１４８と同数の突出片３１３が設けられている。
【００６１】
そして、スペーサ３１０は、支持部３１２の突出片３１３が各ビア１４８の開口部にそ
れぞれ挿入されて、突出片３１３を覆うように開口部に埋め込まれた固定材料１１５によ
り第二の放熱手段３４５に固定されている。
【００６２】
上記した本実施例の半導体装置においても、上記実施例１と同様に、第一及び第二の半
導体チップ１０５、１２０で発生した熱を、第一の半導体チップ１０５直下の放熱経路の
みならず、スペーサ３１０及びビア１４８による放熱経路を介して配線基板１００外部に
放出する。従って、従来の半導体装置に比べ放熱経路が増加することから、高い放熱効果
を得ることができる。
【００６３】
また、本実施例では、上部放熱用パッドを省略するため、上記実施例１、２に比べて半
導体装置の製造を簡略化することができる。
【実施例４】
【００６４】
次に、図１０を参照して、本発明の実施例４に係るチップスタック構造の半導体装置に
ついて説明する。図１０は本発明の実施例４に係る半導体装置のスペーサの支持部の要部
を示す側面図である。
【００６５】
本実施例に係る半導体装置は、上述した実施例１乃至３に係る半導体装置において、ス
ペーサ１１０、２１０、３１０の支持部１１２、２１２、３１２にそれぞれ弾性部１１２
ａ、２１２ａ、３１２ａをそれぞれ設けたもので、他の構成については上記実施例１乃至
３とほぼ同様である。以下、説明に際しては、必要に応じて、図1乃至図９を用いて説明
する。
【００６６】
図１０に示すように、本実施例の半導体装置では、上記実施例１乃至３に係る半導体装
置において、スペーサ１１０、２１０、３１０の支持部１１２、２１２、３１２の一部、
すなわちスペーサ１１０、２１０、３１０のチップ搭載部１１１、２１１、３１１と支持
部１１２、２１２、３１２の端部との間の支持部１１２、２１２、３１２部分に弾性部１
１２ａ、２１２ａ、３１２ａが形成されている。
【００６７】
この弾性部１１２ａ、２１２ａ、３１２ａは、例えば、図１０（ａ）に示すように、ス
ペーサ１１０、２１０、３１０のチップ搭載部１１１、２１１、３１１と支持部１１２、
２１２、３１２の端部との間の支持部１１２、２１２、３１２部分を凹凸状に屈曲させる
ことにより形成される。また、図１０（ｂ）に示すように、弾性部１１２ａ、２１２ａ、
３１２ａは、支持部１１２、２１２、３１２部分の一部に切り込みを設け、厚さを薄くす
ることによって形成されてもよい。
【００６８】
上記した本実施例の半導体装置では、スペーサ１１０、２１０、３１０の支持部１１２
、２１２、３１２の一部に弾性部１１２ａ、２１２ａ、３１２ａを設けているので、配線
基板１００とスペーサ１１０、２１０、３１０と封止体１３０との熱膨張差により発生す
るスペーサ１１０、２１０、３１０にかかる応力を緩和することが可能となる。
【００６９】
従って、スペーサ１１０、２１０、３１０と配線基板１００の固定部を外部応力から保
護することができるため、スペーサ１１０、２１０、３１０から配線基板１００への安定
した放熱を確保することが可能となる。
【００７０】
本発明は上述した各実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で
種々変更して、実施することができる。例えば、各実施例では、配線基板上方に第一の半
導体チップと第二の半導体チップの二つの半導体チップのみを搭載した半導体装置につい
て説明したが、各実施例に係る半導体装置において、積層される半導体チップ間にそれぞ
れスペーサを挟持させつつ、３以上の半導体チップを配線基板上方に搭載することもでき
る。このような３以上の半導体チップを積層する半導体装置においては、スペーサのうち
少なくとも一つを配線基板に固定させることにより、半導体装置の放熱効果を高めること
ができる。
【００７１】
また、各実施例に係る半導体装置では、スペーサと配線基板の固定部は、配線基板の隅
部または配線基板の対向する２辺に沿って設けたが、これに限定されることなく、半導体
装置に求められる放熱特性に合わせて、さらにボンディングされた金属ワイヤに接触しな
い範囲で、スペーサの形状またはスペーサと配線基板の固定部の位置を適宜変化させるこ
とにより、スペーサと配線基板の固定部の面積を変更してもよい。また、第一及び第二の
放熱手段の上、下部放熱用パッドの形状やビア径についても、スペーサと同様、半導体装
置に求められる放熱特性等に合わせて、適宜変えてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の実施例１に係る半導体装置の封止体を透視した状態を示す上面図。
【図２】本発明の実施例１に係る半導体装置の下面図。
【図３】本発明の実施例１に係る半導体装置のＡ−Ａ’線、Ｂ−Ｂ’線における断面図。
【図４】本発明の実施例１に係る半導体装置の製造方法を示す工程断面図。
【図５】本発明の実施例２に係る半導体装置の封止体を透視した状態の構成を示す上面図。
【図６】本発明の実施例２に係る半導体装置の下面図。
【図７】本発明の実施例３に係る半導体装置のＣ−Ｃ’線、Ｄ−Ｄ’線における断面図。
【図８】本発明の実施例３に係る半導体装置の封止体を透視した状態の構成を示す上面図。
【図９】本発明の実施例３に係る半導体装置のＥ−Ｅ’線における断面図。
【図１０】本発明の実施例４に係る半導体装置におけるスペーサ支持部の形状を示す概略図。
【符号の説明】
【００７３】
１００・・・配線基板
１０５・・・第一の半導体チップ
１０６・・・第一の電極
１１０、２１０、３１０・・・スペーサ
１１１、２１１、３１１・・・スペーサのチップ搭載部
１１２、２１２、３１２・・・スペーサの支持部
１１２ａ、２１２ａ、３１２ａ・・・スペーサの弾性部
１１５・・・固定部材
１２０・・・第二の半導体チップ
１２１・・・第二の電極
１２５・・・接続部材（金属ワイヤ）
１３０・・・封止体
１３５・・・第一の放熱手段
１３８、１４８・・・放熱用ビア
１４５、２４５、３４５・・・第二の放熱手段
１５５・・・信号供給手段 
【図１】
2007281201.tif 000003
【図２】
2007281201.tif 000004
【図３】
2007281201.tif 000005
【図４】
2007281201.tif 000006
【図５】
2007281201.tif 000007
【図６】
2007281201.tif 000008
【図７】
2007281201.tif 000009
【図８】
2007281201.tif 000010
【図９】
2007281201.tif 000011
【図１０】
2007281201.tif 000012