(57)【要約】【課題】半導体素子を安定的に作動させることが可能な半導体素子の実装構造を提供することを課題とする。【解決手段】四角平板状の配線基板１と、配線基板１の上面中央部にフリップチップ接続により搭載された半導体素子Ｓと、半導体素子Ｓ上を覆う四角平板状の放熱板本体２ａおよび放熱板本体２ａの下面外周部から突出して配線基板１の上面外周部に接着された突出部２ｂを有する放熱板２と、を具備して成る半導体素子の実装構造Ａであって、配線基板１と放熱板２とは、配線基板１の上面角部を除く部位で接着されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
四角平板状の配線基板と、該配線基板の上面中央部にフリップチップ接続により搭載された半導体素子と、該半導体素子上を覆う四角平板状の放熱板本体および該放熱板本体の下面外周部から突出して前記配線基板の上面外周部に接着された突出部を有する放熱板と、を具備して成る半導体素子の実装構造であって、前記配線基板と前記放熱板とは、前記配線基板の上面角部を除く部位で接着されていることを特徴とする半導体素子の実装構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体素子の実装構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピューターやゲーム機等に代表される電子機器の高機能化が進む中で、それらに使用される半導体素子は、同時に多量の演算処理を行うようになってきている。そのため、半導体素子が作動時に発生する熱量も多くなっている。半導体素子の温度が高くなりすぎると、半導体素子を安定して作動させることができなくなる。したがって、半導体素子の実装構造においては、半導体素子が作動時に発生する熱を外部に効率良く放熱する必要がある。
【０００３】
図２（ａ）および（ｂ）に、このような発熱量の多い半導体素子が実装される従来の半導体素子の実装構造Ｂを示す。実装構造Ｂは、配線基板２１と、半導体素子Ｓと、放熱板２２とを備えている。
【０００４】
配線基板２１は、四角平板状であり、絶縁基板２３および配線導体２４およびソルダーレジスト層２５から成る。
絶縁基板２３には、その上面から下面にかけて貫通する複数のスルーホール２６が形成されている。そして絶縁基板２３の上下面およびスルーホール２６内には、配線導体２４が被着されている。
さらに、絶縁基板２３および配線導体２４の上面には、ソルダーレジスト層２５が形成されている。上側のソルダーレジスト層２５は、配線導体２４の一部を半導体素子接続パッド２７として露出する第１開口部２５ａを有している。また、下側のソルダーレジスト層２５は、配線導体２４の一部を外部接続パッド２８として露出する第２開口部２５ｂを有している。
配線基板２１は、樹脂系の絶縁材料から成り、その熱膨張係数は、およそ１５ｐｐｍ／℃程度である。
【０００５】
半導体素子Ｓは、配線基板２１の上に半田を介してフリップチップ接続されている。
半導体素子Ｓと配線基板２１との間は、絶縁性の熱硬化性樹脂Ｒで充填されている。
半導体素子Ｓは、シリコンから成り、その熱膨張係数は、およそ３ｐｐｍ／℃程度である。
【０００６】
放熱板２２は、四角平板状の放熱板本体２２ａと、放熱板本体２２ａの下面外周部に形成された四角枠状の突出部２２ｂとを有している。放熱板本体２２ａの下面と半導体素子Ｓの上面とは、熱伝導性のグリース（不図示）により熱的に接続されている。そして、突出部２２ｂの下面の全面が配線基板２１の上面外周部に接着されている。半導体素子Ｓが作動時に発生する熱は、主としてこの放熱板２２を介して外部に放熱される。
放熱板２２は、銅からなり、その熱膨張係数は、およそ１７ｐｐｍ／℃程度である。
【０００７】
ところで、上述のように半導体素子Ｓの高機能化が進み演算の処理量が増えてくると、半導体素子Ｓから生じる熱量も増加してくる。そのため、半導体素子Ｓが作動するときの熱履歴により、それぞれ熱膨張係数が異なる配線基板２１と、半導体素子Ｓと、放熱板２２との間に大きな熱伸縮差が生じるようになる。特に、熱膨張係数が大きい放熱板本体２２ａにおける角部では熱伸縮量が非常に大きくなる。そして、この角部が熱伸縮するときの応力が、配線基板２１の角部を介して半導体素子Ｓ角部付近の電極と半導体素子接続パッド２７との接合部に集中して作用する。その結果、両者の接合部にクラックが発生してしまい、半導体素子Ｓを安定的に作動させることができない場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３１８９２７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、半導体素子角部付近の電極と半導体素子接続パッドとの接合部に作用する熱応力を低減することで両者の間にクラックが発生することを抑制する。これにより、半導体素子を安定的に作動させることが可能な半導体素子の実装構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の半導体素子の実装構造は、四角平板状の配線基板と、配線基板の上面中央部にフリップチップ接続により搭載された半導体素子と、半導体素子上を覆う四角平板状の放熱板本体および放熱板本体の下面外周部から突出して配線基板の上面外周部に接着された突出部を有する放熱板と、を具備して成る半導体素子の実装構造であって、配線基板と放熱板とは、配線基板の上面角部を除く部位で接着されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の半導体素子の実装構造によれば、放熱板と配線基板とは、放熱板本体の下面に形成された突出部を介して配線基板の上面角部を除く部位で接着されている。
このため、放熱板本体の角部における熱伸縮時の応力が、配線基板の上面角部を介して半導体素子角部付近の電極と半導体素子接続パッドとの接合部に集中して作用することを抑制できる。その結果、両者の接合部に生じるクラックを低減して半導体素子を安定的に作動させることが可能な半導体素子の実装構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１（ａ）および（ｂ）は、本発明の半導体素子の実装構造の実施形態の一例を示す概略断面図および概略上面図である。
【図２】図２（ａ）および（ｂ）は、従来の半導体素子の実装構造の実施形態の一例を示す概略断面図および概略上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明における半導体素子の実装構造の一例を、図１（ａ）および（ｂ）を基に説明する。
実装構造Ａは、配線基板１と、半導体素子Ｓと、放熱板２とを備えている。
【００１４】
配線基板１は、四角平板状であり、絶縁基板３および配線導体４およびソルダーレジスト層５から成る。
絶縁基板３は、例えばエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の熱硬化性樹脂をガラスクロスに含浸させて、圧力下で熱硬化された電気絶縁材料から成る。
そして、その上面から下面にかけて貫通する複数のスルーホール６が形成されている。スルーホール６は、ドリル加工やブラスト加工、あるいはレーザー加工により形成される。
また、絶縁基板３の上下面およびスルーホール６内には、配線導体４が被着されている。配線導体４は、例えば周知のセミアディティブ法により、銅等の良導電性金属から成る。
さらに、絶縁基板３の上下面および配線導体４の表面には、ソルダーレジスト層５が形成されている。上側のソルダーレジスト層５は、配線導体４の一部を半導体素子接続パッド７として露出する第１開口部５ａを有している。また、下側のソルダーレジスト層５は、配線導体４の一部を外部接続パッド８として露出する第２開口部５ｂを有している。
ソルダーレジスト層５は、例えばエポキシ樹脂やポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂を含有する樹脂ペーストまたはフィルムを絶縁基板３の上に塗布または貼着して熱硬化させた電気絶縁材料から成る。
配線基板１の熱膨張係数は、およそ１５ｐｐｍ／℃程度である。
【００１５】
半導体素子Ｓは、例えば演算処理用途に用いられ、周知のフリップチップ接続により配線基板１の上側に、それぞれが対応する半導体素子Ｓの電極と半導体素子接続パッド７とが半田を介して接続される。
そして、半導体素子Ｓと配線基板１との間の隙間を絶縁性の樹脂Ｒで封止することで、半導体素子Ｓの電極と半導体素子接続パッド７との接続部を外部環境から保護している。
半導体素子Ｓの熱膨張係数は、およそ３ｐｐｍ／℃程度である。
【００１６】
放熱板２は、四角平板状の放熱板本体２ａと、放熱板本体２ａの下面外周部に形成された突出部２ｂとから成り、例えば銅等の熱伝導性に優れた金属から成る。そして、放熱板本体２ａが半導体素子Ｓ上を覆うように配置されて半導体素子Ｓから生じる熱を、外部に効率よく放出する機能を有している。なお、半導体素子Ｓと放熱板本体２ａとは、熱伝導性のグリース（不図示）を介して熱的に接続されている。
また、突出部２ｂは、配線基板１の角部を除く上面外周部に接着されている。これにより、半導体素子の実装構造Ａが形成される。
放熱板２の熱膨張係数は、およそ１７ｐｐｍ／℃程度である。
【００１７】
そして、上述のような半導体素子の実装構造Ａの外部接続パッド８と、外部の電気回路基板の配線導体とを半田を介して接続することにより、半導体素子Ｓが外部の電気回路基板に電気的に接続されて作動する。
【００１８】
ところで、本発明の半導体素子の実装構造Ａによれば、半導体素子Ｓ上を覆う四角平板状の放熱板本体２ａの下面に形成された突出部２ｂが、配線基板１の角部を除く上面外周部に接着されている。
このため、放熱板本体２ａが熱伸縮するときの応力が、配線基板１の上面角部を介して半導体素子Ｓ角部付近の電極と半導体素子接続パッド７との接合部に集中して作用することを抑制できる。その結果、両者の接合部に生じるクラックを低減して半導体素子を安定的に作動させることが可能な半導体素子の実装構造を提供することができる。
【００１９】
なお、本発明は上述の実施形態の一例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲であれば種々の変更は可能である。例えば、上述の実施形態の一例では、絶縁基板３は単層構造であるが、同一または異なる電気絶縁材料から成る複数の絶縁層を絶縁基板３表面に多層に積層した多層構造であってもよい。
【符号の説明】
【００２０】
１                        配線基板
２                        放熱板
２ａ                      放熱板本体
２ｂ                      突出部
Ｓ                        半導体素子
【図１】
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【図２】
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