(57)【要約】【課題】基板と半導体チップを接続後にアンダーフィルが充填され、かつ半導体チップにヒートスプレッダが取りつけられた半導体装置において、応力集中によるアンダーフィル膜の欠陥を除去する。【解決手段】本発明にかかる半導体装置は、素子実装用電極をその主表面に有する基板と、下面に前記実装用電極と接続された電極を有し、前記基板と下面との間に樹脂が充填された半導体素子と、前記半導体素子の上面に取り付けられ、その端辺部が下方に向けられて前記基板に達する放熱板とを備え、前記放熱板の端辺部は、前記半導体素子のコーナ部に対応する部分以外の部分で前記基板に樹脂接着材で固着されたことを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
素子接続用電極をその主表面に有する基板と、
下面に前記接続用電極と接続された電極を有し、前記基板と前記下面との間に樹脂が充填された半導体素子と、
前記半導体素子の上面に取り付けられ、その端辺部が下方に向けられて前記基板に達する放熱板とを備え、
前記放熱板の端辺部は、前記半導体素子のコーナ部に対応する部分以外の部分で前記基板に樹脂接着材で固着されたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記放熱板の折り曲げ先端部の前記半導体素子のコーナ部に対応する部分は、前記基板から離れるように除去されてい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】
前記基板の下面には実装用電極が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記実装用電極はボールグリッドアレイであ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】
素子接続用電極をその主表面に有する基板を準備し、
下面に前記接続用電極を有する半導体素子を前記素子接続用電極により接続し、
前記素子の下面と前記基板との間に樹脂を充填し、
前記半導体素子の上面に、端辺部が下方に向けられて前記基板に達する放熱板を取り付け、
前記放熱板の端辺部を、前記半導体素子のコーナ部に対応する部分以外の部分で前記基板に樹脂接着材で固着する、半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置およびその製造方法に係り、特にフリップチップ型の半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置には多くの型式のものがあるが、最近はフリップチップ型のものも多用されている。これは半導体素子（半導体チップ）をフェイスダウンの形で樹脂等でなる基板に取り付け、この基板には半導体チップを接続するための接続電極および配線と裏面に実装用のパッドを設けるようにしたものである。この実装用パッドはマトリクス状に配設され、はんだボールが形成されるボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）の形式をとるものが知られている（特許文献１参照）。
【０００３】
このような形式の半導体装置では、半導体チップの電極と接続電極を接続することにより基板に取り付けた後、半導体チップと基板との間の空隙にアンダーフィルと称される樹脂が流入され、硬化される。このアンダーフィルは基板と半導体チップの接続強度を増加させ、信頼性を向上させるために採用されるが、その硬化によって基板が半導体チップの外方で下方に反る傾向が一般的に見られる。
【０００４】
一方、半導体チップは発熱が大きいため、自己の発熱による熱暴走で誤動作が生じたり、焼損が起きたりすることのないように、適当な放熱を行う必要がある。このため、ヒートスプレッダと称される放熱用の金属板を半導体チップの上面に取り付け、放熱面積を増加させるとともに熱を移動させてチップ表面から放熱を行っている。一般に、ヒートスプレッダの周縁部は基板の形状に合わせて折り曲げられ、その先端は全周で基板と接着される。
【特許文献１】特開２０００−３４９２０３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ヒートスプレッダをその周縁部で基板と接着させることにより、前述した基板が下方に反ることを防止できるため、反り量は著しく少なくなる。しかしながら、ヒートスプレッダ接着による反り矯正力が強すぎ、半導体チップの周端部におけるアンダーフィルに応力が集中し、この部分にクラックが生じるという問題が生じている。このクラックは、特に半導体チップのコーナ部で生じやすい。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、基板と半導体チップを接続後にアンダーフィルが充填され、かつ半導体チップ表面にヒートスプレッダが取りつけられた半導体装置において、アンダーフィル膜クラックの発生がない半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかる半導体装置は、素子実装用電極をその主表面に有する基板と、下面に前記実装用電極と接続された電極を有し、前記基板と下面との間に樹脂が充填された半導体素子と、前記半導体素子の上面に取り付けられ、その端辺部が下方に向けられて前記基板に達する放熱板とを備え、前記放熱板の端辺部は、前記半導体素子のコーナ部に対応する部分以外の部分で前記基板に樹脂接着材で固着されたことを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明にかかる半導体装置の製造方法は、素子接続用電極をその主表面に有する基板を準備し、下面に前記接続用電極を有する半導体素子を前記素子接続用電極により接続し、前記素子の下面と前記基板との間に樹脂を充填し、前記半導体素子の上面に、端辺部が下方に向けられて前記基板に達する放熱板を取り付け、前記放熱板の端辺部を、前記半導体素子のコーナ部に対応する部分以外の部分で前記基板に樹脂接着材で固着することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の半導体装置においては、ヒートスプレッダの半導体チップのコーナ部に対応する部分は基板とは接着されていないので、半導体チップのコーナ部において半導体チップと基板との間に流し込まれたアンダーフィル樹脂で発生する応力が低減され、クラックや膜はがれが生じにくくなり、半導体装置の信頼性が向上する。
【００１０】
本発明の半導体装置の製造方法においては、上述のような特徴を有する半導体装置を確実に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本願発明の実施の形態を説明する。なお、図面における寸法は模式的なもので、実際の寸法と正確な比例関係にあるものではない。
【００１２】
図１は本発明にかかる半導体装置の外観を示す斜視図、図２は内部の接着状態を示す、ヒートスプレッダの上面を除去して表した平面図である。また、図３および図４は図１および図２のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、図３はヒートスプレッダ装着前、図４はヒートスプレッダ装着後の様子を示している。
【００１３】
一般にフレキシブル基板である基板１１の上面には、半導体素子である半導体チップ２１の電極と対応するように設けられた素子接続電極１２が設けられており、この素子接続電極は半導体チップの電極２２と接続される。この際、半導体チップ２１はその本来の上面の周囲に電極２２が配置されたものが多く、このような半導体チップ２１を用いる場合には基板への接続時にはこの上面が下向きになるフェイスダウンの形となる。以下の説明においてフェイスダウンで接続された半導体チップにおいても、実際に上側の面を上面と称することとする。
【００１４】
基板１１の素子接続電極１２に半導体チップ２１の電極２２を接続した後、基板と半導体チップ間の間隙にはアンダーフィル樹脂３１が充填されるが、このアンダーフィル樹脂３１の収縮により図４に示すように基板１１は周辺部は下方に反る現象が見られる。
【００１５】
また、基板には素子接続用電極を外部接続部へ導く配線も形成されている。典型的なものは、基板裏面に設けられたアレイ状の実装用電極１３であり、この実装用電極と素子接続用電極とは、一般に基板を貫通して表裏導通を行うスルーホール１４と配線を介して接続される。そしてこのアレイ状の実装用電極には最終的にははんだボール１５が付着される。この形式の実装構造は、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）と称されている。
【００１６】
また、図４を参照すると、半導体チップ２１の上面２１ａにはヒートスプレッダ４１が取り付けられている。このヒートスプレッダ４１は放熱性の良い銅等の材料でなり、半導体チップ２１とは熱伝導性の優れたベーストにより貼り付けられている。ヒートスプレッダの周辺部４１ａは半導体チップを取り囲むように下方に折り曲げられ、その下端４１ｂが基板面に達するように成形されている。また、２辺の周辺部４１ａは側辺４１ｃで互いに当接するが、この部分は半導体チップ２１のコーナ部２１ｂに対応するものである。
【００１７】
ヒートスプレッダ４１の厚さは（約２ｍｍ？）で周辺部の折り曲げ高さは約３ｍｍとなっている。なお、ヒートスプレッダはこの実施例のように折り曲げで製作する以外に、金属ブロックの切削やプレス成形、ダイキャストモールドなどで製作することができる。
【００１８】
このヒートスプレッダの下端４１ｂと基板面１１ａ間には接着樹脂４２が塗布され、固定される。この固定により、前述したように基板１１の反りが矯正される。
【００１９】
図１、図２、図４から明らかなように、この実施の形態においては、半導体チップ２１のコーナ部２１ｂに対応するヒートスプレッダ部分４１ｂには接着剤は塗布されておらず、その結果接着が行われていない。従来の同形式の半導体装置では、ヒートスプレッダの折り曲げられた先端の全面に接着剤が塗布されている点がこの実施例とは相違する。
【００２０】
図１および図２に示された本実施例の場合には、従来のものと異なってヒートスプレッダ先端の全面には接着材は塗布されていないが、コーナ部に対応する部分を除けばヒートスプレッダの各辺の大部分は基板と接着されているため、全体として基板の反りを矯正する効果は残存している。しかも半導体チップのコーナ部に対応する部分が接着されないことにより過度の反り矯正が行われないため、半導体チップのコーナ部でのアンダーフィル樹脂に過大な応力が集中することはなく、アンダーフィル樹脂のクラックや膜剥がれの発生は著しく減少する。
【００２１】
図５は図１から図３までに示した実施例の変形例を示すもので、図１における折り曲げられた周辺部４１ａの一部を示している。この例によれば、半導体チップのコーナ部２１ｂに対応するヒートスプレッダの部分４１ｃにおいて、傾斜辺を有する切り欠き部４１ｄが形成されている。
【００２２】
このように構成することにより、ヒートスプレッダ側に接着剤を塗布する際、確実に予定範囲のみに塗布することができ、半導体チップのコーナ対応部への接着剤付着を避けることができるため、作業性が良好で、迅速な作業が可能であり、かつ一定品質を保つことができる。
【００２３】
この切り欠き部の形状の他の一例としては、図６に示すように矩形状の切り欠き部４１ｅを有するものも考えられるが、要は半導体チップ２１のコーナ部２１ｂ近傍のヒートスプレッダの下方に向かう先端部が基板１１から少しでも離れるような形状になっていればどのような形状であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明にかかる半導体装置の外観を示す斜視図である。
【図２】ヒートスプレッダ内部の半導体チップ、ヒートスプレッダ、基板の位置関係を示す、ヒートスプレッダの上面を除去して表した平面図である。
【図３】図１および図２のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、ヒートスプレッダ装着前の様子を示すものである。
【図４】図１および図２のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、ヒートスプレッダ装着後の様子を示すものである。
【図５】図１における折り曲げられた周辺部において切り欠き部が形成された例を示す正面図である。
【図６】図１における折り曲げられた周辺部において図５とは異なる形状の切り欠き部が形成された例を示す正面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１１  基板
１１ａ  基板上面
２１  半導体チップ
２１ａ  半導体チップ上面
２１ｂ  半導体チップコーナ部
３１  アンダーフィル樹脂
４１  ヒートスプレッダ
４１ａ  周辺部
４１ｂ  周辺部先端
４１ｃ  半導体チップコーナ対応部
４１ｄ、４１ｅ  切り欠き部
【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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