(57)【要約】【課題】本発明の実施形態は、放熱効率を向上させる。【解決手段】実施形態の半導体装置は、第一層及び該第一層と重なるグランド層を有し、該第一層と該グランド層との重なり方向に前記第一層を貫通するとともに前記グランド層と接した第一電極が設けられた第一基板と、前記第一層と面した第一面と、該第一面とは反対側に位置した第二面と、前記重なり方向に前記第一電極と並ぶとともに前記第一面と前記第二面とに亘る第二電極と、が設けられた第二基板と、前記第一基板と前記第二基板との間に位置するとともに、前記第一電極と前記第二電極とに接した導電部と、前記第二面に実装され、前記第二電極が設けられた領域から外れて位置した電子部品と、前記第二面を覆い、前記電子部品を封止した封止部と、前記封止部と前記電子部品との間に位置した部分と、前記第二電極と接した部分とを含む第一熱伝導体と、を備える。【選択図】図１
2016192444.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一層及び該第一層と重なるグランド層を有し、該第一層と該グランド層との重なり方向に前記第一層を貫通するとともに前記グランド層と接した第一電極が設けられた第一基板と、
前記第一層と面した第一面と、該第一面とは反対側に位置した第二面と、前記重なり方向に前記第一電極と並ぶとともに前記第一面と前記第二面とに亘る第二電極と、が設けられた第二基板と、
前記第一基板と前記第二基板との間に位置するとともに、前記第一電極と前記第二電極とに接した導電部と、
前記第二面に実装され、前記第二電極が設けられた領域から外れて位置した電子部品と、
前記第二面を覆い、前記電子部品を封止した封止部と、
前記封止部と前記電子部品との間に位置した部分と、前記第二電極と接した部分とを含む第一熱伝導体と、
を備えた半導体装置。
【請求項２】
前記第一基板は、
前記第一面にメモリ装置が実装され、
前記第一層は、
前記第二基板と重なった第一領域と、前記メモリ装置と重なった第二領域と、該第一領域と該第二領域との間に位置した第三領域と、を含み、
前記第一ビアは、
前記第一領域において、前記メモリ装置側の領域よりも、前記第一領域において前記メモリ装置とは反対側の領域に偏って設けら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】
前記導電部は、
前記第二基板の角部に位置した第一導電部と、該角部よりも前記第二基板の内側に位置した第二導電部とを有し、
前記第一導電部と該第一導電部の隣に位置した他の導電部との距離は、前記第二導電部と該第二導電部の隣に位置した他の導電部との距離よりも長いことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記電子部品と前記第一熱伝導体との間に位置し、前記電子部品と前記熱伝導体とを離間させる絶縁層が設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記第一熱伝導体は、
前記封止部と前記第二基板との間で一部が該封止部の外部に露出された複数の接続部を有するとともに、該接続部に第二熱伝導体が熱的に接続され、
該第二熱伝導体は、
前記第一基板と熱的に接続されることを特徴とする請求項１乃至請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第一基板は、
複数のピンを含んだコネクタ部を有し、
前記第二熱伝導体は、
前記複数のピンと前記複数の接続部とをそれぞれ熱的に接続することを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記封止部の外部に第三熱伝導体が設けられ、
該第三熱伝導体は、
前記接続部と一部が当接することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
第一面を有した第一層及び該第一層の前記第一面とは反対側に位置したグランド層を有し、前記第一層を貫通するとともに前記グランド層と当接した第一電極が設けられた第一基板と、
前記第一面と面した第二面と、該第二面とは反対側に位置した第三面と、該第二面と該第三面とを貫通した第二電極と、を有した第二基板と、
前記第一電極及び前記第二電極と一部が面するとともに、前記第一基板及び前記第二基板を電気的に接続した導電部と、
前記第三面に実装された電子部品と、
前記電子部品を覆い、該電子部品と熱的に接続されるとともに、前記第一電極と前記導電部と前記第二電極とを介して前記グランド層と熱的に接続された第一熱伝導体と、
前記第一熱伝導体を覆うとともに、前記第三面と一部が当接した封止部と、
を備えた半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、放熱構造を有する半導体装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２２４２３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の実施形態は、放熱効率を向上させる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の半導体装置は、第一層及び該第一層と重なるグランド層を有し、該第一層と該グランド層との重なり方向に前記第一層を貫通するとともに前記グランド層と接した第一電極が設けられた第一基板と、前記第一層と面した第一面と、該第一面とは反対側に位置した第二面と、前記重なり方向に前記第一電極と並ぶとともに前記第一面と前記第二面とに亘る第二電極と、が設けられた第二基板と、前記第一基板と前記第二基板との間に位置するとともに、前記第一電極と前記第二電極とに接した導電部と、前記第二面に実装され、前記第二電極が設けられた領域から外れて位置した電子部品と、前記第二面を覆い、前記電子部品を封止した封止部と、前記封止部と前記電子部品との間に位置した部分と、前記第二電極と接した部分とを含む第一熱伝導体と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１実施形態にかかる半導体装置の一例を示す平面図。
【図２】第１実施形態にかかる半導体装置の一例を示す断面図。
【図３】第１実施形態にかかる半導体装置の第一電子部品（半導体パッケージ）と第二電子部品の配置例を示す平面図。
【図４】第１実施形態にかかる半導体装置のビアの配置例を示す平面図。
【図５】第１実施形態にかかる半導体装置のビアの配置の変形例を示す平面図。
【図６】第２実施形態にかかる半導体装置の一例を示す平面図。
【図７】第２実施形態にかかる半導体装置の一例を示す断面図。
【図８】第２実施形態にかかる半導体装置の第一電子部品（半導体パッケージ）と第二電子部品の配置例を示す平面図。
【図９】第２実施形態にかかる半導体装置の第一電子部品（半導体パッケージ）と第二電子部品の配置の変形例を示す平面図。
【図１０】第２実施形態にかかる半導体装置の熱輸送部の配置の変形例を示す平面図。
【図１１】第２実施形態にかかる半導体装置の熱輸送部の配置の他の変形例を示す平面図。
【図１２】第２実施形態にかかる半導体装置の熱伝導層に熱的に接続される複数の接続部と、一部の接続部に接続された熱輸送部の例を示す平面図。
【図１３】第３実施形態にかかる半導体装置の一例を示す断面図。
【図１４】第４実施形態にかかる半導体装置の一例を示す断面図。
【図１５】第５実施形態にかかる電子機器の一例を示す斜視図。
【図１６】第６実施形態にかかる電子機器の一例を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、添付図面を参照して、実施形態にかかる半導体装置および電子機器を詳細に説明する。
【０００８】
本明細書では、いくつかの要素に複数の表現の例を付している。なおこれら表現の例はあくまで例示であり、上記要素が他の表現で表現されることを否定するものではない。また、複数の表現が付されていない要素についても、別の表現で表現されてもよい。
【０００９】
また、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係や各層の厚みの比率などは現実のものと異なることがある。また、図面相互間において互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれることもある。
【００１０】
（第１実施形態）
本実施形態にかかる半導体装置１０は、例えば、ＳＳＤ（Solid  State  Drive）装置であり、ＮＡＮＤ型のフラッシュメモリなどの不揮発性半導体メモリを使用した大容量のデータ記憶装置である。
【００１１】
図１乃至図３に示すように、ＳＳＤ装置として構成される半導体装置１０は、例えば第一基板１２（プリント配線板：PWB(Printed  Wiring  Board)、ベアボード、生基板）を備える。第一基板１２は、第一面１２ａ（第一表面、実装面、第一基板面、上面）と、この第一面１２ａとは反対側の裏面１２ｂ（下面、底面）と、側面１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆを有する扁平な板状部品である。
【００１２】
第一基板１２は、合成樹脂を重ねて形成された多層構造になっており、例えば８層構造になっている。各層の表面には、様々な形状の配線パターンが形成されている。例えば信号の送受信を行う信号層、グランド層、電源層等が形成されている。図２の場合、図示の簡略化のため３層構造（第１層１２ｇ、第２層１２ｈ、第３層１２ｉ）を示している。グランド層４２は、第１層１２ｇと第２層１２ｈとの間に介在している。
【００１３】
なお、各層の配線パターンの種類は適宜変更可能であり、例えば、異なる種類の配線パターンが同一の層に存在してもよいし、配線パターンが存在しない層があってもよい。
【００１４】
また、別の実施形態では、第一基板１２は、片面基板（１層基板）や両面基板（２層基板）であってもよい。第一基板１２が片面基板である場合、第一面１２ａにグランドパターンや信号パターン、電源パターンなどが形成される。また、第一基板１２が両面基板の場合、第一面１２ａと裏面１２ｂとでグランドパターンや信号パターン、電源パターンなどが適宜振り分けられて形成される。  第一基板１２の例えば側面１２ｄには、外部機器、例えばパーソナルコンピュータやＣＰＵコア等と接続するためのコネクタ１４（インターフェース、ＳＡＴＡ（Serial  ATA）、接栓）を備える。
【００１５】
第一基板１２の内層に形成されたグランド層４２や、図示を省略した信号層および電源層は、コネクタ１４の所定の端子ピン１４ｂに電気的に接続され、外部機器と接続されている。なお、コネクタ１４は、例えば、中央位置からずれた位置にスリット１４ｃが形成され、外部機器に設けられた突起(図示せず)等と嵌り合うようになっている。これにより、半導体装置１０が表裏逆に取り付けられることを抑制することができる。
【００１６】
また、別の実施形態では、第一基板１２の第一面１２ａ表面にグランドラインが形成され（ここでは図示せず）、当該グランドラインがコネクタ１４の所定の端子ピン１４ｂに電気的に接続され、外部機器と接続されても良い。さらに例えば、グランド層４２の一部と当該グランドラインとを、第一基板１２の内部配線等を用いて電気的に接続しても良い。
【００１７】
なお、グランド層４２やグランドラインは、端子ピン１４ｂを介して外部機器に電気的に接続されて接地される。また、グランド層４２やグランドラインに伝達(熱輸送)された熱を、端子ピン１４ｂを介して外部機器の筐体側に伝達（熱輸送）して、半導体装置１０で発生した熱の放熱を行えるように構成されている。
【００１８】
第一基板１２の第一面１２ａは、半導体装置１０の主要部品である半導体パッケージ１６を備える。図２に示すように、半導体パッケージ１６は、第二基板１８（パッケージ基板、ＢＧＡ基板）と、半導体チップ２０（第一電子部品、Ｓｉチップ、コントローラ）と、絶縁体層２２（絶縁体、絶縁シート）と、熱伝導層２４（熱伝導体、熱伝導シート）と、封止部２６（モールド、補強材、カバー）とを有する。
【００１９】
第二基板１８は、第一面１２ａ上に半田ボール１６ａを介して設けられる。また、第二基板１８は、第一面１２ａと面する第二面１８ａと、この第二面１８ａとは反対側の第三面１８ｂと、を有し、さらに第二面１８ａと第三面１８ｂとを貫通させた第２ビア３８（Via）を備える。
【００２０】
第二基板１８は、図示を省略しているが、第一基板１２と同様に合成樹脂を重ねて形成された多層構造になっている。第二基板１８の各層の表面には、様々な形状の配線パターンが形成されている。例えば信号の送受信を行う信号層、グランド層、電源層等が形成されている。
【００２１】
半導体チップ２０は、例えばフリップチップ実装タイプの半導体で、第三面１８ｂ上に配置され、第三面１８ｂと面する第四面２０ａと、この第四面２０ａとは反対側の第五面２０ｂと、を有する。そして、半導体パッケージ１６と共に第一基板１２の第一面１２ａ上に実装される例えばメモリチップ３２（第二電子部品、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリチップ）の制御を行う（図１、図３参照）。
【００２２】
半導体チップ２０は、例えば、メモリチップ３２に対するデータの書き込みおよび読み出し、外部機器（パーソナルコンピュータやＣＰＵコア等）との間でデータの送受を行う。図３に示すように、本実施形態の場合、例えば、４個のメモリチップ３２（メモリチップ３２ａ〜３２ｄ）が実装されている。
【００２３】
絶縁体層２２は、半導体チップ２０の第五面２０ｂおよび半導体チップ２０が第二基板１８の第三面１８ｂに実装された姿勢で、半導体チップ２０の側面を覆う。したがって、半導体チップ２０は、第二基板１８上で周囲から絶縁された状態になる。絶縁体層２２はシート状のものを用いてもよいし、絶縁性樹脂をコーティング等によって塗布して形成するようにしてもよい。
【００２４】
なお、半導体チップ２０の絶縁を必要とする部分が第二基板１８上で周囲から絶縁された状態になっている場合や絶縁が不要な場合は、絶縁体層２２を省略してもよい。また、熱伝導層２４が絶縁性を有する材料で構成される場合は、絶縁体層２２を省略してもよい。他の実施形態体の絶縁体層２２に関しても同様である。
【００２５】
熱伝導層２４は、第二基板１８の第三面１８ｂの表面および絶縁体層２２に覆われた半導体チップ２０の第五面２０ｂを覆う（当接する）ように設けられる。例えば、第二基板１８を第三面１８ｂ側から見た場合に、その全面が熱伝導層２４で覆われている。熱伝導層２４は、主として半導体チップ２０で発生した熱の熱輸送を行う目的で設けられた熱伝導率の高い材質で構成される。
【００２６】
例えば熱伝導層２４は金属のシート（薄膜）を、接着剤等を用いて貼り付けることができる。また、熱伝導層２４は、スパッタリングや蒸着等の成膜技術を用いて形成してもよい。なお、熱伝導層２４は、金属に限らず、効率的な熱輸送ができる材質であれば利用可能である。
【００２７】
熱伝導層２４の他の一例としては、例えばグラファイトが挙げられる。グラファイトは、ベンゼン環が平面上に並んだグラフェンシートと呼ばれる巨大平面分子がスタッキングされた構成をとり、非常に高い熱伝導率を有する。このため、グラファイトをシート状に加工して用いることができる。
【００２８】
封止部２６（被覆材、封止材、保護材）は、熱伝導層２４の第二基板１８とは反対側に位置されて、少なくとも熱伝導層２４を覆うように（当接するように）設けられた部材であり、例えば樹脂材料で形成される。図１乃至図３の例では、封止部２６は、上面視で第二基板１８の第三面１８ｂの面積と同等の面積を有するが、第二基板１８の側面を覆うように形成されてもよい。封止部２６は、例えば、エポキシ樹脂等が利用可能である。
【００２９】
封止部２６は、半導体チップ２０を覆うように設けられるので、例えば外部から衝撃が加えられた場合に半導体チップ２０の破損を抑制したり、半導体チップ２０の耐湿性の向上に寄与できる。
【００３０】
また、エポキシ樹脂等の樹脂材料で形成される封止部２６は、図２に示すように、半導体チップ２０を覆った状態で、封止部２６の表面２６ｂの形状を容易に整形できる。例えば平面とすることができる。そして、表面２６ｂに製品番号や製造ロット番号、識別記号等の情報を印刷等により付記することができる。また、封止部２６を形成する樹脂材料に色素を添加することにより封止部２６の色を自由に設定することが可能で、例えば半導体パッケージ１６の全体としてのデザイン性の向上に寄与できる。
【００３１】
半導体パッケージ１６は、第二基板１８の第二面１８ａに半田ボール１６ａをグリッド状に並べたＢＧＡ（Ball  Grid  Array）であり、半田ボール１６ａが溶融することで、第一基板１２の第一面１２ａ上に形成されたパッド（電極：不図示）と電気的に接続される。
【００３２】
なお、図２では、図示を省略しているが、半田ボール１６ａの存在によって生じる第一基板１２の第一面１２ａと第二基板１８の第二面１８ａとの間の隙間は、アンダーフィル剤によって埋めるようにしてもよい。アンダーフィル剤は、例えば熱硬化性の樹脂で、毛細管現象によって第一面１２ａと第二面１８ａとの隙間に入り込ませることで、衝撃や折り曲げ等の外部からの応力に対する緩衝材となり、半田ボール１６ａの接続信頼性の向上に寄与する。
【００３３】
ところで、半導体チップ２０の使用周波数が高くなるのに対応して、半導体チップ２０における発熱量が増加する。そのため、半導体チップ２０の放熱を効果的に行うことで半導体チップ２０の機能低下や寿命の短縮を抑制することができる。
【００３４】
そこで、本実施形態の半導体装置１０は、導体チップ２０の第五面２０ｂ側を覆う熱伝導層２４を設けている。さらに、第二基板１８には、第二面１８ａと第三面１８ｂとを貫通させた第２ビア３８（Via）が複数形成されており、当該第２ビア３８を介して熱伝導層２４と第一基板１２とが熱的に接続されている。
【００３５】
尚、本実施形態において「熱的に接続」とは、例えば空気（外気）以上の熱伝導率を有した媒体を介して、積極的に熱輸送がされる構成を指す。したがって、必ずしも部品同士が当接する必要は無い。
【００３６】
ビアは、一般的には多層配線において、下層の配線と上層の配線を電気的につなぐ接続領域であり、層間絶縁膜をエッチングしてビアホールを開口して、そのビアホールを金属材料で埋め込んで形成する。半導体パッケージ１６の第二基板１８に形成された第２ビア３８の一部は、上述したように第二基板１８の第二面１８ａと第三面１８ｂとの間で電気的な接続を行うために利用されるが、他の一部は、半導体チップ２０の駆動時に発生した熱を第一基板１２側に熱輸送するために利用される。
【００３７】
一部の第２ビア３８の一端は、熱伝導層２４に熱的に接続され、その他端がいずれかの半田ボール１６ａに熱的に接続されている。この場合、熱伝導層２４は半導体チップ２０で発生した熱を複数の第２ビア３８に分配する機能を有する。また、他の一部の第２ビア３８の一端は、半導体チップ２０の第四面２０ａに熱的に接続され、その他端がいずれかの半田ボール１６ａに熱的に接続されている。
【００３８】
第一基板１２の第１層１２ｇには、第一面１２ａと第２層１２ｈ上に形成されたグランド層４２とを熱的および電気的に接続する第１ビア４０が複数形成されている。図２の場合、第１ビア４０は、第２ビア３８が熱的および電気的に接続される半田ボール１６ａの位置に対応して形成されている。なお、図２では図示を省略しているが、信号層や電源層と電気的な接続を行うためのビアも形成され、コネクタ１４の端子ピン１４ｂを介して外部機器と電気的な接続が行えるようになっている。
【００３９】
このように構成される半導体装置１０において、半導体チップ２０が駆動により発熱した場合、その熱の一部は熱伝導層２４に移動し、第２ビア３８を介して半田ボール１６ａに熱輸送され、さらに第１ビア４０を介してグランド層４２に熱輸送される。以上によって、半導体チップ２０の発熱によって生じた熱が放熱される。なお、第一基板１２への熱の伝達を積極的に行いたい場合は、熱伝導層２４と熱的に接続される第２ビア３８の数を多くすればよい。
【００４０】
なお、図２からもわかるように本実施形態において熱伝導層２４は、封止部２６から熱伝導層２４の一部が露出した熱導出部２８（接続部、露出部）を備える。このため、半導体チップ２０が駆動により発生した熱の一部は、熱伝導体層２４を経由して熱導出部２８からも放熱される。
【００４１】
図４は、半導体パッケージ１６における第２ビア３８が形成される位置の一例を示す平面図である。なお、図４の場合、半導体チップ２０で発熱した熱を第一基板１２側に熱輸送する第２ビア３８のみを図示し、半導体チップ２０の電気的な接続を行うためのビアは図示を省略している。
【００４２】
第２ビア３８は、封止部２６から突出した熱導出部２８が配置される第二基板１８の第三辺１８ｅや第四辺１８ｆに沿って、当該第三辺１８ｅ（第四辺１８ｆ）と半導体チップ２０との間に複数形成されている。この場合、熱伝導層２４に移動した熱のうち第二辺１８ｄに近い領域に移動した熱は、熱導出部２８を介して半導体パッケージ１６の外部に放熱される。
【００４３】
一方、熱伝導層２４に移動した熱のうち第三辺１８ｅおよび第四辺１８ｆに近い領域に移動した熱は、第２ビア３８によって第一基板１２に熱輸送され、さらに、グランド層４２（図２参照）を介してコネクタ１４の端子ピン１４ｂに熱輸送され外部機器側で放熱される。なお、メモリチップ３２（３２ａ）に面する第一辺１８ｃと半導体チップ２０との間で第一辺１８ｃに沿って第２ビア３８を設けてもよい。
【００４４】
ただし、この位置で第一基板１２側に熱輸送すると、メモリチップ３２ａの近くで第一基板１２の温度が上昇してしまう場合があり、メモリチップ３２ａには好ましくない温度上昇が生じることがある。図４に示すように、メモリチップ３２ａに近い側に熱輸送用の第２ビア３８を配置しないようにすることで、半導体パッケージ１６に近いメモリチップ３２ａに対する熱の影響を軽減することができる。
【００４５】
なお、図４では、第三辺１８ｅと第四辺１８ｆに略平行に同数の第２ビア３８を等間隔で配置する例を示したが、第２ビア３８の配置数や配置間隔は、例えば熱伝導層２４の熱分布に応じて適宜選択するようにしてもよい。また、半導体チップ２０と信号の送受や電力供給を行うために電気的に接続されるビアの配置に応じて、熱輸送を可能とする第２ビア３８の配置を決定してもよい。
【００４６】
このように構成される半導体装置１０の熱輸送経路について説明する。半導体チップ２０の駆動に伴い発生した熱は、その一部が半導体チップ２０の第四面２０ａと熱的に接続されている第三面１８ｂを介して第二基板１８に伝達される。一方、半導体チップ２０で発生する熱の多くは、第五面２０ｂから放出されて、熱的に接続された熱伝導層２４に伝達される。
【００４７】
熱伝導層２４は、封止部２６で覆われているため熱伝導層２４に移動した熱は、封止部２６で覆われた部分より低温側である第２ビア３８に移動する。第２ビア３８に移動した熱は半田ボール１６ａ、第１ビア４０を介して第一基板１２のグランド層４２に移動する。グランド層４２に移動した熱は、コネクタ１４に接続された外部機器（パーソナルコンピュータやＣＰＵコア等）に伝達されて、そこで放熱される。
【００４８】
このように、本実施形態の半導体装置１０は、主たる発熱源となる半導体チップ２０を覆うように第二基板１８と封止部２６との間に熱伝導層２４を設けている。そして、その熱伝導層２４に熱的に接続された第２ビア３８によって、半導体チップ２０で発生した熱を第二基板１８および封止部２６の外部（半導体パッケージ１６の外部）に熱輸送できる。
【００４９】
その結果、半導体チップ２０（半導体パッケージ１６）で発生した熱を効率的に熱輸送して、効果的に例えば外部機器等で放熱して、半導体チップ２０の機能低下や寿命の短縮を抑制する。また、本実施形態のように、主たる発熱源となる半導体チップ２０に近い位置、例えば接触する状態で熱伝導層２４を配置することにより、熱の輸送をより効率的に行うことができる。
【００５０】
例えば、熱伝導層２４が存在せずに、半導体チップ２０と封止部２６とが接触している場合、発生した熱は、封止部２６内で徐々に拡散されて、封止部２６の表面で徐々に放熱されることになる。つまり、熱が、第二基板１８、半田ボール１６ａ、第一基板１２等を介して、当該第一基板１２に支持された他の電子部品（例えばメモリチップ３２等）に輸送されてしまう可能性が増加する。一方、本実施形態のように、半導体チップ２０に近い位置（例えば接触させた位置）に熱伝導層２４を配置することにより、熱の輸送が効率的に行えるようになる。
【００５１】
また、熱伝導層２４の形状により、熱の輸送方向を容易に制御することができる。例えば、放熱し易い場所に積極的に熱を輸送することができる。その結果、他の電子部品に熱が輸送されてしまうことをより軽減することができる。
【００５２】
さらに、半導体チップ２０に近い位置（例えば接触させた位置）に熱伝導層２４を配置することで、半導体チップ２０で発生した熱の外部への輸送を効率的に行うことができるので、封止部２６の放熱能力を軽減できる。つまり、封止部２６を薄くすることが可能になる。その結果、半導体パッケージ１６や半導体装置１０の薄型化、小型化に寄与できる。また、このような半導体装置１０を実装する電子機器の薄型化や小型化にも寄与できる。
【００５３】
つまり、熱伝導層２４は、半導体チップ２０の第四面２０ａ側で発生した熱だけでなく、半導体チップ２０の第五面２０ｂ側で発生した熱を第２ビア３８を介して半田ボール１６ａに熱輸送する。その結果、半導体チップ２０で発生した熱を、第一基板１２に効率的に熱輸送することができる。
【００５４】
また、図４の場合、第２ビア３８を直線状に配列する例を示しているが、この配列に制限されず、例えば、第三辺１８ｅに接近した第一の位置に配置された第２ビア３８と、この第一の位置より半導体チップ２０に近い第二の位置に配置された第２ビア３８が交互に第三辺１８ｅに沿う方向に配列される状態、いわゆる、千鳥配列（staggered  arrangement）でもよい。第四辺１８ｆ側の第２ビア３８も同様に配列してもよい。
【００５５】
図５は、半導体チップ２０で発熱した熱を第一基板１２側に熱輸送する第２ビア３８の他の配置例を示す平面図である。なお、第２ビア３８の配置以外の構成は図４に示す例と同じであるので、同じ構成部分の説明は省略する。半導体チップ２０で放出される熱が熱伝導層２４に移動する場合、熱源である半導体チップ２０の近傍の温度が半導体チップ２０から遠い部分より上がり易い。そのため、図５に示す例では、第三辺１８ｅ（第四辺１８ｆ）と半導体チップ２０との間に配置する第２ビア３８のうち、第三辺１８ｅ（第四辺１８ｆ）の中央部に第２ビア３８を密に配置したビアブロック４４を形成している。つまり、ビアブロック４４における熱輸送量を第三辺１８ｅ（第四辺１８ｆ）の端部で第２ビア３８の配置が疎の部分の熱輸送量より多くして、効率的に第一基板１２側に熱輸送を行えるようにしている。
【００５６】
図５の場合、第２ビア３８を直線状に配列する例を示しているが、この配列に制限されず、第２ビア３８の配列が全体として疎密になっていれば、他の配列でも同様な効果を得ることができる。例えば、複数の第２ビア３８が密集して配置された密の部分と、それよりまばらに配置された疎の部分があれば、複数の第２ビア３８が例えば千鳥配列（staggered  arrangement）される場合でも同様な効果を得ることができる。
【００５７】
なお、本実施形態において千鳥配列とは、例えば、第三辺１８ｅに接近した第一の位置に配置された第２ビア３８と、この第一の位置より半導体チップ２０に近い第二の位置に配置された第２ビア３８が交互に第三辺１８ｅに沿う方向に配列される状態である。第四辺１８ｆ側の第２ビア３８も同様に配列してもよい。
【００５８】
また、本実施形態において、第２ビア３８を「密」に配置するとは、例えば、個々の第２ビア３８の熱輸送能力が同等である場合に、第三辺１８ｅに沿った方向において、第三辺１８ｅの両端寄りの領域（端部側）に並べられた第２ビア３８同士の距離が、第三辺１８ｅの中心付近の領域（中央領域）に並べられた第２ビア３８同士の距離よりも相対的に長いことを指す。
【００５９】
なお、第三辺１８ｅの中心付近とは、例えば半導体チップ２０の第三辺１８ｅに対向する辺の両端部を第三辺１８ｅに向かって延ばした場合の２つの交点で定義される領域（中央領域）とすることができる。また、第三辺１８ｅの端部側とは、第三辺１８ｅにおいて、中央領域より外側の領域（端部領域）とすることができる。なお、この中央領域と端部領域とは明確に区別してもよいし、中央領域を概ね半導体チップ２０の第三辺１８ｅに対向する辺に対応する領域としてもよい。
【００６０】
（第２実施形態）
図６は、第２実施形態にかかる半導体装置の一例を示す平面図である。また図７は第２実施形態にかかる半導体装置１０の一例を示す断面図である。また図８は、第２実施形態にかかる半導体装置の第一電子部品（半導体パッケージ）と第二電子部品の配置例を示す平面図である。なお、第２実施形態の半導体装置１０は、半導体パッケージ６２の構成が図２に示す半導体パッケージ１６と異なるのみで、第一基板１２の構成やメモリチップ３２の構成等は第１実施形態の半導体装置１０と同じであり、その説明は省略する。
【００６１】
図７に示す半導体パッケージ６２の基本的な構造は、図２に示す半導体パッケージ１６と同じであるが、本実施形態において、第一基板１２の第一面１２ａ表面にはグランドライン１４ａが形成されている。グランドライン１４ａは、グランド層４２と同様に、コネクタ１４の所定の端子ピン１４ｂに電気的に接続され、外部機器と接続されている。
【００６２】
また、本実施形態の半導体装置１０は、第１実施形態と同様に、半導体チップ２０の第五面２０ｂ側を覆う熱伝導層２４を設けている。そして、この熱伝導層２４は、熱導出部２８が設けられるとともに、この熱導出部２８に熱輸送部３０が接続されている。本実施形態において熱導出部２８は、図７に示すように、単独の部品として形成されて、熱伝導層２４に熱的に接続されているとする。
【００６３】
なお、変形例においては、例えば第１実施形態で示したような、熱導出部２８と熱伝導層２４とが一体的に形成される構成でもよい。この場合、第二基板１８の端部が封止部２６の端部より突出して、その突出部まで熱伝導層２４を形成する。つまり、封止部２６の一部から熱伝導層２４の一部を露出（突出）させる。そして、封止部２６から露出した（突出した）部分を熱導出部２８としてもよい。
【００６４】
つまり、熱導出部２８は、半導体チップ２０で発生して熱伝導層２４に伝わった熱や半導体チップ２０で発生して第二基板１８を介して熱伝導層２４に伝わった熱を封止部２６で覆われた領域の外部に導き出す導出口となる。
【００６５】
熱輸送部３０は、第二基板１８および封止部２６の外部（側面、外周部）に位置すると共に、熱伝導層２４と第一基板１２とを熱的に接続する。本実施形態の場合、熱輸送部３０は第一基板１２の第一面１２ａ上に形成されたグランドライン１４ａに熱的に接続されている。なお、熱輸送部３０は、半導体チップ２０のグランド端子と電気的に接続され、半導体チップ２０を接地させる部品としても機能する。
【００６６】
図６乃至図８では、熱輸送部３０およびグランドライン１４ａによる熱輸送（放熱）を説明するために、接続部２８、熱輸送部３０、グランドライン１４ａ等を図面上で誇張表現しているが、実際は、図示したグランドライン１４ａの間には、半導体チップ２０に接続された信号ライン用や電源ライン用の配線パターンが存在する場合があり、熱輸送部３０（接続部２８）が歯抜け状態（間隔をあけた状態）で存在する。なお、グランド層や信号層、電源層等が第一基板１２の内部に存在する場合は、グランドライン１４ａを放熱専用としてもよい。その場合は、グランドライン１４ａのみが第一面１２ａ上に存在してもよい。
【００６７】
また、第１実施形態と同様に、第二基板１８は、第二面１８ａと第三面１８ｂとを貫通させた第２ビア３８（Via）を備え、当該第２ビア３８を介して熱伝導層２４と第一基板１２とが熱的に接続されている。半導体パッケージ６２は、第一基板１２の第一面１２ａに半田ボール１６ａを介して電気的に接続されている。
【００６８】
半導体パッケージ６２は、第二基板１８と、半導体チップ２０と、絶縁体層２２と、熱伝導層２４と、封止部２６と、を有する。半導体パッケージ６４を構成する半導体チップ２０、絶縁体層２２、熱伝導層２４、封止部２６の個々の構成および積層構造は、半導体パッケージ１６と同じである。また、半田ボール１６ａの存在によって生じる第一基板１２の第一面１２ａと第二基板１８の第二面１８ａとの間の隙間は、アンダーフィル剤によって埋めるようにしてもよい。
【００６９】
このように構成される半導体装置１０において、半導体チップ２０が駆動により発熱した場合、その熱の一部は、熱伝導層２４、接続部２８、熱輸送部３０を介してグランドライン１４ａに熱輸送され、端子ピン１４ｂに接続された外部機器で放熱される。また、熱伝導層２４に移動した熱の一部は第２ビア３８を介して半田ボール１６ａに熱輸送され、さらに第１ビア４０を介してグランド層４２に熱輸送される。
【００７０】
つまり、図７に示す半導体装置１０の場合、半導体チップ２０で発生した熱は、熱輸送部３０を介して半導体パッケージ６２の外部に熱輸送される第１熱輸送経路と、第２ビア３８を介して半導体パッケージ６２の外部に熱輸送される第２熱輸送経路とを有する。つまり、半導体パッケージ６２は、複数の熱輸送経路によって、半導体チップ２０の放熱を効率的に実現することができる。
【００７１】
なお、熱輸送部３０の形成数や形状の調整および熱輸送に利用する第２ビア３８の形成数の調整を行うことにより、熱輸送部３０を含む熱輸送経路による放熱量と、第２ビア３８を含む熱輸送経路による放熱量の調節ができる。例えば、第一基板１２への熱の伝達を制限する必要がある場合は、熱輸送部３０を含む第１熱輸送経路による放熱量が多くなるように、熱的に接続される第２ビア３８の数を少なくすればよい。逆に、第一基板１２への熱の伝達を制限する必要がない場合は、第２ビア３８を含む第２熱輸送経路による放熱量が多くなるように、熱的に接続される第２ビア３８の数を多くすればよい。
【００７２】
図９は、半導体装置１０における半導体パッケージ１６とメモリチップ３２のレイアウトの変形例を示す平面図である。図９の変形例の場合、第一基板１２の略中央部に半導体パッケージ１６を配置し、その左右にメモリチップ３２を配置している。
【００７３】
図９の例の場合、半導体パッケージ１６を挟んでコネクタ１４（側面１２ｄ）に近い側にメモリチップ３２ａ，３２ｂを配置し、コネクタ１４から遠い側（側面１２ｆ側）にメモリチップ３２ｃ，３２ｄを配置している。このレイアウトの場合、半導体パッケージ１６において、メモリチップ３２の辺部３２ｅに面する第一辺１８ｃが相対する２辺となり、この第一辺１８ｃと異なる辺が第一基板１２の側面１２ｃ側または側面１２ｅ側となる。
【００７４】
図９の場合、第二基板１８の第二辺１８ｄが側面１２ｃ側である例を示している。そして、第二辺１８ｄに接続部２８が形成されて封止部２６の表面から突出するように構成され、さらに、接続部２８に熱輸送部３０が熱的に接続されている。図９の例の場合、グランドライン１４ａは、封止部２６から突出した複数の接続部２８のそれぞれに熱的に接続された熱輸送部３０に一括的に接続されている。グランドライン１４ａは、コネクタ１４の端子ピン１４ｂに熱的に接続され、半導体パッケージ１６で発生した熱を半導体装置１０の外部に放熱する。なお、図９に示されるグランドライン１４ａは、図８に示されるグランドライン１４ａに比べて、幅が広く、また熱輸送距離が長くなっている。つまり、グランドライン１４ａの表面からの放熱量が、図８に示すグランドライン１４ａの放熱量より大きくなることが期待できる。
【００７５】
この場合、コネクタ１４側（側面１２ｄ側）から側面１２ｆ側に流れる気流をファンなどによって形成するようにしてもよい。このような気流を形成することにより、グランドライン１４ａによってメモリチップ３２が存在しない側方（例えば側面１２ｃ側）に熱輸送された熱が、再度メモリチップ３２を加熱する現象が抑制できる。また、加熱された空気がメモリチップ３２の周辺に滞留することなく、側面１２ｆ側から半導体装置１０の外部へ移動させることができる。その結果、半導体装置１０の放熱効率を向上させることができる。
【００７６】
なお、ファンを側面１２ｆ側に設け、気流を側面１２ｄ側に向けても同様の効果を得ることができる。図９の場合、グランドライン１４ａは、コネクタ１４の端部に位置する複数の端子ピン１４ｂに熱的に接続されている例を示しているが、１本の端子ピン１４ｂに接続されるようにしてもよいし、図９の例より多くの端子ピン１４ｂに接続されるようにしてもよい。また、グランドライン１４ａと端子ピン１４ｂの接続を図８のように、スリット１４ｃで分割される側面１２ｅ側の端子ピン１４ｂにも行い、外部機器側に対する熱輸送経路を分散させるようにしてもよい。その場合、外部機器側での放熱の効率化に寄与できる。
【００７７】
図１０は、半導体装置１０における熱輸送部３０（接続部２８）の配置の変形例を示す平面図である。なお説明の便宜上図１０では、ビア３８を省略して示すが、実際には例えば図６のようにビア３８は第３辺１８ｅ及び第４辺１８ｆに沿って配置される。またこのとき、第１実施形態で示したように、ビア３８が疎密に配置されても良い。
【００７８】
図１０に示すように、半導体パッケージ６２において、半導体チップ２０は、第二基板１８のほぼ中央部に配置され、その第五面２０ｂを覆うように絶縁体層２２が配置され、上面視で第二基板１８のほぼ全体が熱伝導層２４で覆われ、さらに、熱伝導層２４が封止部２６で覆われている。この場合、半導体チップ２０が発熱した場合、第二基板１８の第二辺１８ｄにおいても辺の端部側より中央部側の温度が高くなる傾向がある。つまり、第二辺１８ｄの中央部で効率的な熱輸送を行うことで、第二基板１８の放熱も効率的に行える。
【００７９】
そこで、図１０に示す変形例では、第二基板１８の熱分布に対応して、第二辺１８ｄの辺の端部側より中央部側に接続部２８を密に配置して接続ブロック３４を形成している。ここで、接続部２８を「密」に配置するとは、例えば、第二辺１８ｄの端部側に配置する接続部２８と中央部側に配置する個々の接続部２８の熱輸送能力が同等である場合、第二辺１８ｄの端部寄りの領域（端部側・端部領域）に配置された接続部２８同士の距離が、第二辺１８ｄの中心付近の領域（中央領域）に配置された接続部２８同士の距離よりも相対的に長いことを指す。
【００８０】
また、接続部２８を密に配置するとは、例えば、第二辺１８ｄの単位長さ辺りの接続部２８の配置数を端部側より中央部側が多くなるようにすることで実現してもよいし、第二辺１８ｄに平行な方向の接続部２８の接続面積を第二辺１８ｄの端部側より中央部側が大きくなるようにすることで実現してもよい。なお、第二辺１８ｄの中央部側とは、半導体チップ２０の第二辺１８ｄに対向する辺の端部を第二辺１８ｄに向かって延ばした場合の２つの交点（図１０において点Ｐと点Ｑ）で定義される領域（中央領域）とすることができる。
【００８１】
また、第二辺１８ｄの端部側とは、第二辺１８ｄにおいて、中央領域より外側の領域（端部領域）とすることができる。なお、この中央領域と端部領域とは明確に区別してもよいし、中央領域を概ね半導体チップ２０の第二辺１８ｄに対向する辺に対応する領域としてもよい。したがって、本実施形態においては、第二辺１８ｄの辺の端部側より中央部側に熱輸送部３０を密に配置している。このような接続部２８のレイアウトを行うことにより、第二基板１８（半導体チップ２０）の高温領域の放熱をグランドライン１４ａを介して、コネクタ１４の端子ピン１４ｂに効率的に行うことができる。
【００８２】
図１１は、半導体装置１０における熱輸送部３０（熱導出部２８）の配置の別の変形例を示す平面図である。図１１の場合も半導体パッケージ６２において、半導体チップ２０は、第二基板１８のほぼ中央部に配置され、その第五面２０ｂを覆うように絶縁体層２２が配置され、上面視で第二基板１８のほぼ全体が熱伝導層２４で覆われ、さらに、熱伝導層２４が封止部２６で覆われている。
【００８３】
半導体チップ２０で発生した熱は、熱輸送経路の幅（表面積）が広いほど、熱抵抗が下がり熱輸送の効率が向上する。また、熱輸送部３０の幅（表面積）が広いほど、その表面からの放熱が効率よく行える。
【００８４】
図１１の例の場合、接続部２８は、第二基板１８の第二辺１８ｄに沿って連続した形態の接続バー２８ａを形成している。また、熱輸送部３０は、接続バー２８ａに沿って連続した形態の熱輸送バー３０ａを形成している。このように、第二辺１８ｄに沿う連続した形態で接続バー２８ａおよび熱輸送バー３０ａを形成することにより、熱輸送経路が広くなり、熱抵抗を低下させることが可能となり、グランドライン１４ａに対して効率的な熱輸送ができる。
【００８５】
その結果、コネクタ１４の端子ピン１４ｂを介した半導体パッケージ１６の効率的な放熱ができる。また、接続バー２８ａや熱輸送バー３０ａにおける放熱面積が広くなり効率的な放熱ができる。
【００８６】
なお、熱輸送バー３０ａ（熱輸送部３０）には、開口部３０ｂが形成されてもよい。熱輸送バー３０ａに開口部３０ｂを形成することにより、例えば、半導体装置１０の周辺を空気が流動する場合、その流動する空気との接触面積が増加し、放熱効率の向上ができる。なお、開口部３０ｂの形状は、図６に示すような切欠きの底側（奥側）が弧形状（半円弧形状）に限らず矩形形状等でもよい。
【００８７】
ところで、図８および図９で説明したように、半導体パッケージ６２とメモリチップ３２とのレイアウトは様々な形態をとることができる。この場合、そのレイアウトに応じて、半導体パッケージ６２に対する熱輸送部３０の接続位置が変化するので、レイアウトに応じて半導体パッケージ６２の形状（接続部２８の位置）を変える必要がある。つまり、レイアウトごとに専用の半導体パッケージ６２の設計が必要になるとともに、同一の性能の半導体パッケージ６２に複数種類が存在することになり部品管理の上で好ましくない。
【００８８】
そこで、図１２の半導体パッケージ６０は、当該半導体パッケージ６０を第一基板１２に実装する場合に熱輸送部３０の接続位置を選択できるような構造を有する。半導体パッケージ６０は、熱伝導層２４に熱的に接続される接続部２８が熱伝導層２４の各辺部２４ａ〜２４ｄに設けられている以外は、図７に示す半導体パッケージ６２と同等の構造で第二基板１８に実装された半導体チップ２０が絶縁体層２２で覆われている。
【００８９】
そして、半導体パッケージ６０の場合、熱伝導層２４は、半導体パッケージ１６と同様に、封止部２６の第二基板１８側に薄膜の熱伝導層２４が接着等を介して配置されたり、スパッタリングや蒸着によって配置される。辺部２４ａ〜２４ｄに形成される接続部２８は熱伝導層２４と一体的に形成されてもよいし、別途形成された接続部２８を熱伝導層２４に熱的に接続してもよい。
【００９０】
そして、複数の接続部２８が図１２に示すように封止部２６から突出した状態を形成する。そして、複数の接続部２８の少なくとも一部と熱輸送部３０とが熱的に接続されて、半導体パッケージ６０から熱輸送を行う。
【００９１】
図１２の場合、辺部２４ａに形成された熱導出部２８に熱輸送部３０が接続されている例を示している。別の実施形態では、２カ所以上の辺部（例えば、辺部２４ａと辺部２４ｂ）に設けられた接続部２８に熱輸送部３０が接続されて、熱輸送を行うようにしてもよい。
【００９２】
このように、半導体パッケージ６０から複数の熱導出部２８が突出するようにしておくことにより、半導体パッケージ６０やメモリチップ３２のレイアウトに応じて、半導体パッケージ６０に対する熱輸送部３０の接続位置を自由に選択することができる。
【００９３】
その結果、１種類の半導体パッケージ６０を準備するのみで、様々なレイアウトに対応した熱輸送が可能になる。また、２カ所以上の辺部に設けられた熱導出部２８に熱輸送部３０を接続する場合、熱輸送経路の増加が可能になり放熱に関する設計の自由度が向上できる。
【００９４】
なお、図１２の場合、熱輸送部３０が接続されない熱導出部２８はダミーの接続部となる。この場合、必要に応じて、このダミーの接続部にカバーを付けて外観上目立たないようにしたり、半導体パッケージ６０の封止性の向上を図るようにしてもよい。
【００９５】
また、熱伝導層２４に対して別部品としての熱導出部２８を接続する場合、熱輸送部３０を接続する熱導出部２８のみを熱伝導層２４と接続させるようにしてもよい。例えば、封止部２６に熱導出部２８を挿入できるような開口部を形成しておき、その開口部を介して熱伝導層２４と熱導出部２８とが接続できるようにしてもよい。使用しない開口部は、カバーを装着して封止するようにしてもよい。
【００９６】
また、図１２の例の場合、各辺部２４ａ〜２４ｄに同数の熱導出部２８を等間隔で配置する例を示したが、これに限らず、図１０に示すように熱導出部２８の配置に疎密を設けてもよい。ここで、熱導出部２８の配置の疎密とは、部分的に熱導出部２８が密集した状態、すなわち、各辺部２４ａ〜２４ｄの単位長さ当たりの熱導出部２８の配置数が他の部分より多い密の状態の部分（密度の高い領域）と、その密の状態の部分より密度が低い領域である疎の状態となる部分が存在する配置を意味する。
【００９７】
また、辺部（２４ａ〜２４ｄ）ごとに熱導出部２８の数が異なってもよいし、図１１に示すような接続バー２８ａを用いてもよい。また、一部の辺部は図１０に示すような熱導出部２８を配置し、他の辺部では、接続バー２８ａを配置するようにしてもよい。
【００９８】
また、図１２に示すように、各辺部２４ａ〜２４ｄに熱導出部２８を設けてもよいし、一部の辺部、例えば、辺部２４ａと辺部２４ｂのみに熱導出部２８を設けてもよいし、辺部２４ａと辺部２４ｃのみに接続部２８を設けるようにしてもよい。また、例えば、辺部２４ｄのみ熱導出部２８を設けないようにしてもよい。
【００９９】
（第３実施形態）
図１３は、第３実施形態にかかる半導体装置１０の一例を示す断面図である。なお、他の実施形態で説明した部材と同様な構成を有する部材には、同じ符号を付して詳細な説明は省略する。半導体装置１０が実装する半導体パッケージ６４は、３系統の熱輸送経路を有する。
【０１００】
第１熱輸送経路は、半導体チップ２０で発生した熱を熱伝導層２４、熱導出部２８、熱輸送部３０を介して、半導体パッケージ６４の外部に熱輸送して、さらにグランドライン１４ａ、端子ピン１４ｂを介してコネクタ１４に接続された外部機器で放熱する経路である（第２実施形態参照）。
【０１０１】
第２熱輸送経路は、半導体チップ２０で発生した熱を熱伝導層２４に熱的に接続された第２ビア３８および半導体チップ２０の第四面２０ａに熱的に接続された第２ビア３８が熱的に接続された半田ボール１６ａと第１ビア４０によってグランド層４２に熱輸送する経路である。グランド層４２に熱輸送された熱は、端子ピン１４ｂを介してコネクタ１４に接続された外部機器で放熱される（第１実施形態参照）。
【０１０２】
第３熱輸送経路は、半導体チップ２０で発生した熱を熱伝導層２４、放熱部３６を介して半導体パッケージ６４の外部（封止部２６の表面２６ｂ）に熱輸送して、半導体パッケージ６４の周囲に放熱する経路である。以下で、第３熱輸送経路について説明する。
【０１０３】
図１３に示す半導体パッケージ６４の基本的な構造は、図７に示す半導体パッケージ６２と同じであるが、封止部２６の表面２６ｂ（第二基板１８に面する裏面２６ａとは反対側の面）に熱伝導層２４に熱的に接続された放熱部３６を備える。
【０１０４】
半導体パッケージ６４は、第一基板１２の第一面１２ａに半田ボール１６ａを介して電気的に接続されている。半導体パッケージ６４は、第二基板１８と、半導体チップ２０と、絶縁体層２２と、熱伝導層２４と、封止部２６と、を有する。
【０１０５】
半導体パッケージ６４を構成する第二基板１８、半導体チップ２０、絶縁体層２２、熱伝導層２４、封止部２６の個々の構成および積層構造は、半導体パッケージ１６と同じである。また、半田ボール１６ａの存在によって生じる第一基板１２の第一面１２ａと第二基板１８の第二面１８ａとの間の隙間は、アンダーフィル剤によって埋めるようにしてもよい。
【０１０６】
熱伝導層２４には、熱導出部２８が設けられ、熱輸送部３０が熱的に接続されている。熱輸送部３０は第一基板１２の第一面１２ａ上に形成されたグランドライン１４ａに熱的に接続されている。また、熱輸送部３０は、半導体チップ２０のグランド端子と電気的に接続することも可能で、半導体チップ２０を接地させる部品としても機能することができる。半導体チップ２０の駆動に伴い発生した熱は、熱伝導層２４を介して熱導出部２８に移動し、さらに熱輸送部３０を介してグランドライン１４ａに移動する。
【０１０７】
熱輸送部３０に移動した熱の一部は、当該熱輸送部３０の表面から放熱される。また、熱輸送部３０が熱的に接続されたグランドライン１４ａに移動した熱の一部は、当該グランドライン１４ａの表面から放熱される。さらに、グランドライン１４ａに移動した熱は、端子ピン１４ｂを介して、コネクタ１４によって接続された外部機器（パーソナルコンピュータやＣＰＵコア等）に伝達されて、そこで放熱される。
【０１０８】
半導体パッケージ６４の場合、熱伝導層２４に放熱部３６（放熱シート、放熱プレート、放熱板、ゴムシート）が熱的に接続されている。放熱部３６は、熱輸送部３０が接続された接続部２８が存在する第二辺１８ｄとは異なる辺、例えば第一辺１８ｃ側で、熱伝導層２４に熱的に接続されて、封止部２６の側面を回り込み封止部２６の表面２６ｂ（第二基板１８と面する側とは逆側の面）に沿って配置される。
【０１０９】
この場合、放熱部３６は、半導体パッケージ６２の上面視で封止部２６の全体を覆うように配置される。放熱部３６は、例えばカーボンを含有する樹脂シートであり、熱抵抗の小さいものが利用できる。熱伝導層２４から放熱部３６に移動した熱は、放熱部３６を伝達する過程で拡散して、放熱部３６の表面３６ａから放熱される。
【０１１０】
つまり、半導体パッケージ６４の場合、熱伝導層２４に移動した熱は、熱輸送部３０を用いてコネクタ１４を介して放熱される第１熱輸送経路と、第２ビア３８、半田ボール１６ａ、及び第１ビア４０によってグランド層４２に熱輸送される第２熱輸送経路と、放熱部３６を介して半導体装置１０の周囲に放熱される第３熱輸送経路とを有する。
【０１１１】
この場合、熱輸送部３０の配置個数や熱輸送部３０の表面積の調整を行うことや、放熱部３６の熱抵抗の調整や放熱面積の調整を行うことにより、外部機器への放熱量と半導体装置１０の周囲への放熱量とのバランス調整ができる。
【０１１２】
例えば、半導体装置１０の周囲への放熱量に制限がある場合、外部機器への放熱量が多くなるように設定することができる。逆に、外部機器への放熱量に制限がある場合、半導体装置１０の周囲への放熱量が多くなるように設定することができる。
【０１１３】
なお、放熱部３６の表面３６ａ（封止部２６の表面２６ｂに接する面とは逆の面）は、例えば平面とすることができる。そして、表面３６ａに製品番号や製造ロット番号、識別記号等の情報を印刷等により付記することができる。また、放熱部３６を形成する材料に色素を添加することにより放熱部３６の色を自由に設定することが可能で、例えば半導体パッケージ６４の全体としてのデザイン性の向上に寄与できる。なお、放熱部３６は、熱抵抗が低く、十分な放熱面積を確保できるものであればよく、上述した効果と同様の効果を得ることができる。
【０１１４】
このように構成される半導体パッケージ６４を実装する半導体装置１０の場合、半導体チップ２０で発生した熱の熱輸送経路が３系統あるので、さらに効率的な半導体チップ２０の放熱を行うことができる。また、各熱輸送経路の熱輸送量（放熱量）の割り振りを変化させることが可能で、放熱のための設計の自由度が向上する。その結果、例えば半導体装置１０が利用される外部機器（例えば、パーソナルコンピュータやＣＰＵコア等）の仕様に応じた熱輸送経路の選択ができる。
【０１１５】
また図１３に示した構成の内、例えば熱導出部２８、熱輸送部３０、及びグランドライン１４ａを省略し、第２熱輸送経路及び第３熱輸送経路によって放熱を行う構成としても良い。その他、第１熱輸送経路乃至第３熱輸送経路からいずれかの輸送経路やその変形例を選択して組み合わせることが可能である。
【０１１６】
（第４実施形態）
図１４は、第４実施形態にかかる半導体装置１０の一例を示す断面図である。なお、他の実施形態で説明した部材と同様な構成を有する部材には、同じ符号を付して詳細な説明は省略する。図１４に示す半導体装置１０の半導体パッケージ６６は、半導体チップ２０で発生した熱を主に第２ビア３８、半田ボール１６ａを介して第一基板１２のグランド層４２に熱輸送して、コネクタ１４に接続された外部機器で放熱を行うようにした構造を有する。
【０１１７】
第２ビア３８は、半導体チップ２０の駆動時に発生した熱を第一基板１２側に熱輸送するために利用される。一部の第２ビア３８の一端は、熱伝導層２４に熱的に接続され、その他端がいずれかの半田ボール１６ａに熱的に接続されている。この場合、熱伝導層２４は半導体チップ２０で発生した熱を複数の第２ビア３８に分配する機能を有する。
【０１１８】
また、他の一部の第２ビア３８の一端は、半導体チップ２０の第四面２０ａに熱的に接続され、その他端がいずれかの半田ボール１６ａに熱的に接続されている。つまり、熱伝導層２４は、半導体チップ２０の第四面２０ａ側で発生した熱だけでなく、半導体チップ２０の第五面２０ｂ側で発生した熱を第２ビア３８を介して半田ボール１６ａに熱輸送する。その結果、半導体チップ２０で発生した熱を、第一基板１２に効率的に熱輸送することができる。
【０１１９】
また、本実施形態においては、熱伝導層２４は樹脂等で覆われていない。このため、半導体チップ２０の第五面２０ｂ付近で発生した熱は、速やかに熱伝導層２４を介して外部に放熱される。
【０１２０】
このように構成される半導体パッケージ６６を実装する半導体装置１０は、半導体チップ２０で発生した熱を主に第一基板１２を介してコネクタ１４に接続された外部機器で放熱する。また、半導体チップ２０で発生した熱の一部は、熱伝導層２４全体から外部へ放熱される。
【０１２１】
以上のことから、本実施形態にかかる半導体パッケージ６６は、半導体チップ２０で発生した熱が速やかに放熱される。したがって、半導体チップ２０の発熱量が大きく、かつ速やかに放熱を行いたい場合、この構成の利用が好適である。
【０１２２】
（第５実施形態）
図１５は、第５実施形態にかかる電子機器５０の一例を示す斜視図である。電子機器５０は、例えば、外付け型のＳＳＤ装置である。半導体装置１０は、第１ハウジング５０ａと第２ハウジング５０ｂとで形成される内部空間に収納され、第一基板１２には、半導体パッケージ１６と複数のメモリチップ３２が実装されている。
【０１２３】
半導体パッケージ１６に含まれる半導体チップ２０で発生した熱は、上述した放熱構造により電子機器５０の構成部品や第１ハウジング５０ａ、第２ハウジング５０ｂに熱輸送され、そこで放熱される。
【０１２４】
その結果、半導体装置１０の温度を動作に適した温度範囲に維持して、電子機器５０の良好な動作を保証することができる。なお、電子機器５０に収納される第一基板１２に実装される半導体パッケージ１６やメモリチップ３２のレイアウトは一例であり、必要となるメモリ容量や電子機器５０のハウジングの大きさ等に応じて適宜変更可能である。また、複数の第一基板１２が電子機器５０に収納されてもよい。
【０１２５】
なお、本実施形態で説明した半導体パッケージ１６は、これまでに説明した各実施形態の半導体パッケージに適宜置き換えることが可能である。
【０１２６】
（第６実施形態）
図１６は、第６実施形態にかかる電子機器５２の一例を示す斜視図である。電子機器５２は、例えば、パーソナルコンピュータである。半導体装置１０は、例えばキーボード５２ａの手前側のパームレスト５２ｂの下の内部空間に収納され、第一基板１２には、半導体パッケージ１６と複数のメモリチップ３２が実装されている。
【０１２７】
半導体パッケージ１６に含まれる半導体チップ２０で発生した熱は、上述した放熱構造により電子機器５２の構成部品を介して放熱されたり、電子機器５２側に内蔵されたファンによる気流により、電子機器５２の排気口（図示せず）から排気と共に排出される。その結果、半導体装置１０の温度を動作に適した温度範囲に維持して、電子機器５２の良好な動作を保証することができる。
【０１２８】
なお、電子機器５２に収納される第一基板１２に実装される半導体パッケージ１６やメモリチップ３２のレイアウトは一例であり、必要となるメモリ容量や電子機器５２における半導体装置１０の搭載スペースの大きさ等に応じて適宜変更可能である。また、複数の第一基板１２が電子機器５２に収納されてもよい。
【０１２９】
上述したように、本実施形態の半導体装置は、例えば、第一面を有する第一基板と、第一面上に設けられるとともに、第一面と面する第二面と、この第二面とは反対側の第三面と、を有する第二基板と、第三面上に設けられるとともに、第三面と面する第四面と、この第四面とは反対側の第五面と、を有する第一電子部品と、第三面および第五面を覆う熱伝導層と、第二基板とは反対側に位置されて、少なくとも熱伝導層を覆う封止部と、熱伝導層と第一基板とが熱的に接続されるとともに、第二基板および封止部の外部に位置された熱輸送部と、を備える。
【０１３０】
この構成によれば、例えば、第一電子部品で発生した熱を熱伝導層および熱輸送部を介して封止部の外部に熱輸送できる。その結果、封止部で覆われた第一電子部品の放熱を効率的に行うことができる。
【０１３１】
また、本実施形態の半導体装置の第一基板は、例えば、第一面上に第二電子部品が設けられ、第二基板は、第二電子部品に面する第一辺と、この第一辺とは異なる第二辺を備え、熱輸送部は、第二辺側に設けられていてもよい。この構成によれば、例えば、第一電子部品で発生した熱を熱輸送する場合に、第二電子部品から熱輸送経路を遠ざけることが可能になり、第二電子部品が第一電子部品から熱輸送される熱に晒されることを抑制することができる。
【０１３２】
また、本実施形態の半導体装置の熱伝導層と第一基板とは、例えば、複数の熱輸送部で熱的に接続されていてもよい。この構成によれば、例えば、第一電子部品で発生した熱を熱伝導層を介して、効率的に第一基板に熱輸送することができる。また、熱輸送部の数を調整することにより、熱輸送の効率を調整することができる。
【０１３３】
また、本実施形態の半導体装置の複数の熱輸送部は、例えば、第二基板の辺の端部側より辺の中央部側に密に配置されてもよい。この構成によれば、例えば、発熱源である第一電子部品に近い位置で熱輸送の効率を高めて、放熱を効率的に行うことができる。
【０１３４】
また、本実施形態の半導体装置の熱輸送部は、例えば開口部が設けられていてもよい。この構成によれば、例えば、熱輸送部の表面積を増加させることが可能になり、熱輸送部の表面からの放熱効率を向上させることができる。
【０１３５】
また、本実施形態の半導体装置の封止部は、例えば、当該封止部の表面に熱伝導層に熱的に接続された放熱部を備えてもよい。この構成によれば、例えば、第一電子部品で発生して熱伝導層に移動した熱を放熱部から半導体装置の周囲の空気に放熱することが可能になり、第一電子部品の放熱効率を向上させることができる。また、熱輸送部を用いた熱輸送経路と放熱部を用いた熱輸送経路が形成できるので、放熱設計の自由度を増加させることができる。
【０１３６】
また、本実施形態の半導体装置は、例えば、熱伝導層に熱的に接続された状態に設けられ、複数の熱輸送部と熱的に接続可能な接続部を備え、熱伝導層と熱輸送部とが少なくとも一つの接続部を介して熱的に接続されるようにしてもよい。この構成によれば、例えば、熱伝導層に対する熱輸送部の接続位置の選択肢が増え、半導体装置に実装される部品のレイアウトが容易になる。
【０１３７】
また、本実施形態の半導体装置の第二基板は、例えば、第二面と第三面とを貫通させたビアを備え、当該ビアを介して熱伝導層と第一基板とが熱的に接続されてもよい。この構成によれば、例えば、第一電子部品で発生した熱を当該第一電子部品を実装する第二基板のビアを介して第一基板側に熱輸送することが可能になり、第一電子部品の放熱効率を向上させることができる。また、熱輸送部を用いた熱輸送経路とビアを用いた熱輸送経路が形成できるので、放熱設計の自由度を増加させることができる。
【０１３８】
また、本実施形態の半導体装置は、例えば、第一面を有する第一基板と、第一面上に設けられるとともに、第一面と面する第二面と、この第二面とは反対側の第三面と、を有する第二基板と、第三面上に設けられるとともに、第三面と面する第四面と、この第四面とは反対側の第五面と、を有する第一電子部品と、第三面および第五面に当接する熱伝導層と、第二基板とは反対側に位置されて熱伝導層に当接するとともに、当該熱伝導層の一部を露出させる封止部と、を備える。この構成によれば、例えば、第一電子部品で発生した熱を熱伝導層を介して封止部の外部に熱輸送できる。その結果、封止部で覆われた第一電子部品の放熱を効率的に行うことができる。
【０１３９】
また、本実施形態のいずれかの半導体装置を電子機器に搭載してもよい。この構成によれば、例えば、半導体装置側での放熱効率が向上するので、それを搭載する電子機器においても放熱効率が向上する。その結果、電子機器の信頼性の向上ができる。
【０１４０】
また、本実施形態の半導体装置は、例えば、第一面を有する第一基板と、第一面上に設けられるとともに、第一面と面する第二面と、この第二面とは反対側の第三面と、を有する第二基板と、第三面上に設けられるとともに、第三面と面する第四面と、この第四面とは反対側の第五面と、を有する第一電子部品と、第三面および第五面を覆う熱伝導層と、第二基板とは反対側に位置されて、少なくとも熱伝導層を覆う封止部と、熱伝導層に熱的に接続されて封止部の表面に位置する放熱部を備える。この構成によれば、例えば、第一電子部品で発生して熱伝導層に移動した熱を放熱部から半導体装置の周囲の空気に放熱することが可能になり、第一電子部品の放熱効率を向上させることができる。
【０１４１】
また、本実施形態の半導体装置は、例えば、第一面を有する第一基板と、第一面上に設けられるとともに、第一面と面する第二面と、この第二面とは反対側の第三面と、を有する第二基板と、第三面上に設けられるとともに、第三面と面する第四面と、この第四面とは反対側の第五面と、を有する第一電子部品と、第三面および第五面を覆う熱伝導層と、第二基板の第二面と第三面とを貫通させて、熱伝導層と第一基板とを熱的に接続させるビアと、を備える。この構成によれば、例えば、第一電子部品で発生した熱を当該第一電子部品を実装する第二基板のビアを介して第一基板側に熱輸送することが可能になり、第一電子部品の放熱効率を向上させることができる。
【０１４２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１４３】
１０：半導体装置、１２：第一基板（プリント配線板、ベアボード、生基板）、１４：コネクタ（インターフェース、ＳＡＴＡ、接栓）、１６［６０、６２、６４、６６］：半導体パッケージ、１８：第二基板（パッケージ基板、ＢＧＡ基板）、２０：半導体チップ（第一電子部品、Ｓｉチップ、コントローラ）、２２：絶縁体層（絶縁体、絶縁シート）、２４：熱伝導層（熱伝導体、熱伝導シート）、２６：封止部（被覆材、封止材、保護材）、２８：熱導出部（接続部、露出部）、３０：熱輸送部、３２：メモリチップ（第二電子部品、ＮＡＮＤ型フラッシュメモリチップ）、３４：接続ブロック、３６：放熱部、３８：第２ビア、４０：第１ビア、４２：グランド層、４４：ビアブロック、５０［５２］：電子機器。
【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】
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【図１１】
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【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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