(57)【要約】【課題】電子機器、及びシステムは、放熱効率を向上させる。【解決手段】実施形態の電子機器は、筐体と、前記筐体に収容された表示モジュールと、前記表示モジュールと重なる位置で前記筐体に収容された第１基板と、前記表示モジュールと重なる位置で前記筐体に収容され、前記第1基板と電気的に接続された第２基板と、前記第２基板の前記表示モジュールとは反対側の面に実装された半導体記憶素子と、前記第２基板の前記表示モジュールとは反対側の面に実装され、第一部分と、当該第一部分と前記半導体記憶素子との間に位置する第二部分と、を備え、前記半導体記憶素子より発熱量が大きいコントローラと、前記コントローラの前記第二部分から外れた位置で、前記コントローラの前記第一部分に設けられた放熱部材と、を備える。【選択図】図１
2016071269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
前記筐体に収容された表示モジュールと、
前記表示モジュールと重なる位置で前記筐体に収容された第１基板と、
前記表示モジュールと重なる位置で前記筐体に収容され、前記第1基板と電気的に接続された第２基板と、
前記第２基板の前記表示モジュールとは反対側の面に実装された半導体記憶素子と、
前記第２基板の前記表示モジュールとは反対側の面に実装され、第一部分と、当該第一部分と前記半導体記憶素子との間に位置する第二部分と、を備え、前記半導体記憶素子より発熱量が大きいコントローラと、
前記コントローラの前記第二部分から外れた位置で、前記コントローラの前記第一部分に設けられた放熱部材と、
を備えた電子機器。
【請求項２】
前記放熱部材は、熱伝導シートであり、前記コントローラの前記第２基板に実装された面とは反対側に位置した面で、前記第二部分から外れた位置で前記第一部分を覆った請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
前記放熱部材は、前記ディスプレイとは反対側で、前記筐体に熱的に離間された請求項２に記載の電子機器。
【請求項４】
前記第一部分と前記第二部分の面積比が１：１である請求項１乃至３に記載の電子機器。
【請求項５】
第一電子部品と、
第一部分と、当該第一部分と前記第一電子部品との間に位置する第二部分と、を備えた第二電子部品と、
前記第二部分よりも前記第一部分をより放熱させる放熱手段と、
を備えたシステム。
【請求項６】
第一部品と、
第一部分と、当該第一部分と前記第一部品との間に位置すると共に、当該第一部分より放熱量の小さい第二部分と、が設けられた第二部品と、
を備えたシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電子機器、及び半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コントローラと半導体メモリとを有した半導体装置が実装された電子機器が提供されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２‐０５９２８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電子機器、及び半導体装置は、効率的な放熱が望まれる。本発明は、放熱効率を向上させる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の電子機器は、筐体と、前記筐体に収容された表示モジュールと、前記表示モジュールと重なる位置で前記筐体に収容された第１基板と、前記表示モジュールと重なる位置で前記筐体に収容され、前記第1基板と電気的に接続された第２基板と、前記第２基板の前記表示モジュールとは反対側の面に実装された半導体記憶素子と、前記第２基板の前記表示モジュールとは反対側の面に実装され、第一部分と、当該第一部分と前記半導体記憶素子との間に位置する第二部分と、を備え、前記半導体記憶素子より発熱量が大きいコントローラと、前記コントローラの前記第二部分から外れた位置で、前記コントローラの前記第一部分に設けられた放熱部材と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、第一の実施形態にかかる半導体装置１００の構成例を示すブロック図である。
【図２】図２は、半導体装置１００の概略構成を示す平面図である。
【図３】図３は、半導体装置１００の詳細な構成を示す平面図である。
【図４】図４は、半導体装置１００に搭載されたドライブ制御回路４の断面図である。
【図５】図５は、半導体装置１００に搭載されたドライブ制御回路４に熱伝導シート１４１を貼った状態を示す斜視図である。
【図６】図６は、ドライブ制御回路４の放熱過程を示す断面図である。
【図７】図７は、ドライブ制御回路４の放熱過程を示す断面図である。
【図８】図８は、ドライブ制御回路４の放熱過程を示す断面図である。
【図９】図９は、熱伝導シート１１１の貼り方の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、熱伝導シート１１１の貼り方の他の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、熱伝導シート１１１の貼り方の他の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、熱伝導シート１１１の貼り方の他の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、半導体装置１００の斜視図である。
【図１４】図１４は、半導体装置１００の断面図である。
【図１５】図１５は、半導体装置１００の斜視図である。
【図１６】図１６は、半導体装置１００の断面図である。
【図１７】図１７は、ドライブ制御回路１６０の断面図である。
【図１８】図１８は、ドライブ制御回路４の断面図である。
【図１９】図１９は、半導体装置１００が実装されたタブレット型ポータブルコンピュータ２０１の一部断面側面図である。
【図２０】図２０は、半導体装置１００が実装されたタブレット型ポータブルコンピュータ２０１の他の一部断面側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
【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】
（第一の実施形態）
図１は、第一の実施形態にかかる半導体装置１００の構成例を示すブロック図である。図２は、本実施形態の半導体装置１００の概略構成を示す平面図である。半導体装置１００は、「半導体モジュール」及び「半導体記憶装置」の其々一例である。本実施形態に係る半導体装置１００は、例えばＳＳＤ（Solid State Drive）であるが、これに限られるものではなく、例えばＳＤメモリカード等の不揮発性半導体記憶装置と該不揮発性半導体記憶装置を制御するコントローラとを有する半導体装置であっても良い。
【００１１】
図１に示すように、本実施形態に係る半導体装置１００は、ＳＡＴＡ（Serial Advanced Technology Attachment）やＰＣＩｅ（Peripheral Component Interconnect Express）等の規格に沿ったインタフェース２などのメモリ接続インタフェースを介して、電子機器の一例であるポータブルコンピュータあるいはＣＰＵコアなどのホスト装置（以下、ホストと略す）１と接続され、ホスト１の外部メモリとして機能する。尚インタフェース２は、他の規格に則したものでもよい。
【００１２】
半導体装置１００は、インタフェース２を介してホスト装置１から電源の供給を受ける。ホスト１としては、上記コンピュータのＣＰＵ、スチルカメラ、ビデオカメラなどの撮像装置のＣＰＵなどを含む装置があげられる。また、半導体装置１００は、ＲＳ２３２Ｃインタフェース（ＲＳ２３２Ｃ  Ｉ／Ｆ）などの通信インタフェース３を介して、デバッグ用機器２００との間でデータを送受信することができる。なお半導体装置１００は、例えば他の複数の半導体装置１００が取り付けられたサーバやタブレット端末のような電子機器のストレージデバイスとして使用されるものでもよい。
【００１３】
図２に示す通り、半導体装置１００は、不揮発性半導体記憶素子としてのＮＡＮＤ型フラッシュメモリ（以下、ＮＡＮＤメモリと略す）１０と、コントローラとしてのドライブ制御回路４と、ＮＡＮＤメモリ１０よりも高速記憶動作が可能な揮発性半導体記憶素子であるＤＲＡＭ(Dynamic Random Access Memory)２０と、電源回路５とを備えている。
【００１４】
尚、本実施形態のＮＡＮＤメモリ１０やドライブ制御回路４は、電子部品である半導体パッケージとして実装される。例えばＮＡＮＤメモリ１０の半導体パッケージは、ＳｉＰ(System in Package)タイプのモジュールであり、複数の半導体チップが１つのパッケージ内に封止されている。ドライブ制御回路４は、ＮＡＮＤメモリ１０の動作を制御する。すなわち、ドライブ制御回路４は、複数のＮＡＮＤメモリ１０に対するデータの書き込み、読み出し、及び消去を制御する。
【００１５】
電源回路５は、ホスト１側の電源回路から供給される外部直流電源から複数の異なる内部直流電源電圧を生成し、これら内部直流電源電圧を半導体装置１００内の各回路に供給する。また、電源回路５は、外部電源の立ち上がりを検知し、パワーオンリセット信号を生成して、ドライブ制御回路４に供給する。
【００１６】
次に図３及び図４を用いて本実施形態の半導体装置１００の実装構成を説明する。図３は、本実施形態の半導体装置１００の実装構成を示す平面図である。図４は、本実施形態におけるドライブ制御回路４としての半導体パッケージ、ＮＡＮＤメモリ１０としての半導体パッケージ、及び基板８の断面を示す図である。
【００１７】
図３に示す通り、本実施形態の半導体装置１００においては、電源回路５、ＤＲＡＭ２０、ドライブ制御回路４、ＮＡＮＤメモリ１０、及び抵抗素子１２は、配線パターン（図示していない）が形成された基板８上に搭載される。本実施形態におけるドライブ制御回路４の表面には放熱手段の一例である熱伝導シート１１１が設けられる。この熱伝導シート１１１の構成に関しては、図５以降の説明で用いて後述する。
【００１８】
基板８は、例えばガラスエポキシ樹脂等の材料で構成されたプリント基板であり、平面視において略長方形形状を呈する。基板８は、第１面８ａと、該第１面８ａとは反対側に位置した第２面８ｂとを有する。第１面８ａは、ＮＡＮＤメモリ１０及びドライブ制御回路４等が実装される部品実装面である。尚本実施形態では、基板８を片面実装基板として例示している。
【００１９】
即ち、ＮＡＮＤメモリ１０及びドライブ制御回路４を含む基板搭載部品が第１面８ａに実装され、一方で、第２面８ｂは基板搭載部品が実装されない非部品実装面と設計される。これにより、表面から突出した基板搭載部品が基板８の両面に実装された実装形態と比較して、本実施形態の半導体装置１００では薄型化を図ることができる。
【００２０】
尚ここでは、片面実装をした例を示しているが、本実施形態の基板８の第２面８ｂに他の部品や機能を追加しても良い。また、製品の性能確認の容易化を図るために、第２面にテスト用のパッドを設けることもできる。この場合、第１面８ａの狭い領域にパッドを設けるための高密度設計のための制約や、第１面８ａ上に実装された他の部品への実装位置の調整等が必要なく、パッド実装の設計自由度が向上する。そして、第１面８ａに実装された各部品の真裏にテスト用のパッド電極を設けることが実現するため、引き回しのための配線長を短くすることができ、電気的損失を回避することができる。
【００２１】
また、本発明が実施できる形態であればこれに限らず、例えば、ＮＡＮＤメモリ１０とドライブ制御回路４又は他の部品とが其々別の面に設けられていても良い。
【００２２】
基板８は、第１縁部８ｃと、該第１縁部８ｃとは反対側に位置した第２縁部８ｄとを有する。第１縁部８ｃには、ホスト１に接続されて、上述したインタフェース２、通信インタフェース３として機能するとともに複数の接続端子３ａ（金属端子）を有するコネクタ９が設けられている。コネクタ９は、ホスト１から入力された電源を電源回路５に供給する電源入力部として機能する。コネクタ９は、例えばＬＩＦ（Low Insertion Force）コネクタである。なお、コネクタ９には、基板８の短手方向に沿った中心位置からずれた位置にスリット９ａが形成されており、ホスト１側に設けられた突起（図示せず）などと嵌まり合うようになっている。これにより、半導体装置１００が表裏逆に取り付けられることを防ぐことができる。
【００２３】
基板８は、合成樹脂を重ねて形成された多層構造になっている。基板８には、合成樹脂で構成された各層の表面あるいは内層に様々な形状で配線パターンが形成されている。基板８に形成された配線パターンを介して、基板８上に搭載された電源回路５、ＤＲＡＭ２０、ドライブ制御回路４、ＮＡＮＤメモリ１０同士が電気的に接続される。
【００２４】
図３に示す通り、本実施形態の電源回路５およびＤＲＡＭ２０は、コネクタ９の近傍に配置される。本実施形態では、電源回路５およびＤＲＡＭ２０から見て、基板８長手方向でコネクタ９から離れる向きにドライブ制御回路４が配置される。そして、ドライブ制御回路４から見て、上記基板８長手方向でコネクタ９から離れる向きに更に２つのＮＡＮＤメモリ１０が其々配置される。すなわち、基板８の長手方向に沿ってコネクタ９側から、ＤＲＡＭ２０、ドライブ制御回路４、及び２つのＮＡＮＤメモリ１０の順に並べて配置される。基板８の表面に実装される各電子部品の配置はこれに限られず、例えば図３において２つのＮＡＮＤメモリ１０は、基板８の短軸方向に沿って並んで配置されても良い。
【００２５】
尚ここで、本実施形態における「近傍」の範囲は、１つのＢＧＡ（Ball Grid Array）やＬＧＡ（Land Grid Array）等の半導体部品、或いは回路実装が出来る程度の距離を意味し、具体的に所定の構造物・部分の近傍と言った場合は、これら構造物・部分を中心にして該構造物・部分の外縁から他の半導体部品や回路を1つ分程度に配置・実装できるまで離れた周囲の領域を示す。従って、例えば本実施形態における「コネクタ９の近傍」とは、基板８におけるコネクタ９を構成する部位を中心として電源回路５とＤＲＡＭ２０とを含む領域までを指す。
【００２６】
ドライブ制御回路４は、例えば制御対象であるＮＡＮＤメモリ１０等へのアクセス、信号速度の高速化に伴う電流の倍増等により動作中の発熱量が増化するコントローラチップ４２を内蔵している。ドライブ制御回路４は、半導体１００全体の制御を実行するため消費電力も高く、ＮＡＮＤメモリ１０等の他の実装部品と比較して発熱量が大きい。また、第１の実施の形態では、２つのＮＡＮＤメモリ１０を配置しているが、ＮＡＮＤメモリ１０の数はこれに限らない。
【００２７】
抵抗素子１２は、ドライブ制御回路４とＮＡＮＤメモリ１０とを接続する配線パターンと電気的に接続され、ＮＡＮＤメモリ１０へ入出力される信号に対する抵抗として機能する。１つのＮＡＮＤメモリ１０に対して１つの抵抗素子１２が設けられる。そして、それぞれの抵抗素子１２が、その抵抗素子１２に接続されたＮＡＮＤメモリ１０の近傍に配置される。
【００２８】
図４に示す通り、ドライブ制御回路４は、基板４１（パッケージ基板）、コントローラチップ４２、ボンディングワイヤ４３、封止部（モールド材）４４、及び複数の半田ボール４５を有する。ＮＡＮＤメモリ１０は、基板１０１（パッケージ基板）、複数の半導体メモリ１０２、ボンディングワイヤ１０３、封止部（モールド材）１０４、及び複数の半田ボール１０５を有する。
【００２９】
基板８は、例えば多層の配線基板であり、図示しない電源層、グランド層、及び内部配線を含み、ボンディングワイヤ４３，１０３及び複数の半田ボール４５，１０５等を介してコントローラチップ４２と複数の半導体メモリ１０２とを電気的に接続する。
【００３０】
図４に示すように、基板４１，１０１には、複数の半田ボール４５，１０５が設けられている。複数の半田ボール４５，１０５は、例えば基板４１の第１面とは反対側に位置する第２面４１ｂに格子状に配置されている。なお、複数の半田ボール４５は、基板４１の第２面４１ｂの全体にフルで配置される必要はなく、部分的に配置されてもよい。
【００３１】
また、基板４１、１０１とコントローラチップ４２、及び半導体メモリ１０２との固定や、複数の半導体メモリ１９２同士の固定は、マウントフィルム４８、１０８によって行われる。
【００３２】
上述した通り、ドライブ制御回路４は通電に伴い他の電子部品と比較して高く発熱する。ドライブ制御回路４の熱は、複数の半田ボール４５を通して基板８に伝わり、更に基板８の金属製の電源層、グランド層、及び内部配線等を通り基板８内に広がる。ここで、ドライブ制御回路４の熱を効率良く放熱しない場合、該熱が基板８や、該基板８に実装されたＮＡＮＤメモリ１０等の他の電子部品へ伝わる。
【００３３】
例えばドライブ制御回路４の近傍に実装されたＮＡＮＤメモリ１０において、基板８に伝わったドライブ制御回路４の熱の温度が、ＮＡＮＤメモリ１０の温度を上回った場合、基板８の熱が複数の半田ボール１０５及び複数の半導体メモリ１０２へ伝わる。
【００３４】
本実施形態の基板８は、前述の通りガラスエポキシ樹脂等の材料で構成されたプリント基板であり温度変化に伴い変形する。具体的には、コントローラチップ４２と対向する表面部分や、図示していない半田ボール４５が接合されるパッド部分等の高温となる部位から熱膨張し、其々の周囲の領域を押圧する。その結果、基板８はドライブ制御回路４の実装領域を中心に歪み、反り曲がった形状となる。ここで、基板８と、ドライブ制御回路４のパッケージ基板４１と、ＮＡＮＤメモリ１０のパッケージ基板１０１とは、其々熱膨張係数が異なるため、これらの間で固定されている半田ボールに対してストレスが集中することで半田ボールの溶解やクラック等が生じる可能性がある。
【００３５】
また、ＮＡＮＤメモリ１０は環境温度により動作能力が変化する。特に高温の環境下での継続的駆動を続けることで疲弊が進み、その結果、記憶能力が低減する可能性がある。
【００３６】
次に、図５乃至図７を用いて本実施形態における半導体装置１００の放熱手段の構成及び放熱のフローについて説明する。図５は、本実施形態の熱伝導シートの実装状態を示す斜視図である。図６及び図７は、ドライブ制御回路４の放熱過程を其々示す断面図である。
【００３７】
図５に示す通り、本実施形態において放熱手段の一例として、ここでは熱伝導シート１１１が用いられる。熱伝導シート１１１の材料としては、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することで熱伝導シートとして用いることができる。なお、本実施形態において用いられる熱伝導シートの材料はグラファイトのみに限定されず、金属板やシリコンなどを用いることもできる。
【００３８】
図５に示す通り、本実施形態の半導体装置１００に搭載されたドライブ制御回路４において、基板８と反対側の表面には、熱伝導シート１１１が貼られている。ここで、ドライブ制御回路４の外形寸法を、コネクタ９側に位置する第一部分４ａと、ＮＡＮＤメモリ１０側に位置する第二部分４ｂとの二つの領域に分けて考える場合、熱伝導シート１１１は、図５乃至図７に示すように、ＮＡＮＤメモリ１０から第二部分４ｂを隔てた第一部分４ａに貼られる。
【００３９】
本実施形態では、ドライブ制御回路４表面上において、ドライブ制御回路４の中心から見てコネクタ９側に位置する部分を「第一部分」、ＮＡＮＤメモリ１０側に位置する部分を「第二部分」としているが、具体的には、「第一部分」は、基板８を第１面８ａ側から正面視した場合に、コントローラチップ４２の中心と、ドライブ制御回路４のパッケージ４４の外縁寸法の中心とが一致していると仮定したとき、該両中心の位置から見てコネクタ９側に位置するドライブ制御回路４の左半分を占める。このときの「第一部分」以外のドライブ制御回路４の領域、すなわち上記両中心の位置から見てＮＡＮＤメモリ１０側に位置した右半分を「第二部分」と定義する。
【００４０】
なお、コントローラチップ４２の中心と、ドライブ制御回路４のパッケージ４４の外縁寸法の中心とが、必ずしも一致するとは限らない。前記第一部分４ａ及び前記第二部分４ｂの定義は前述に限らない。
【００４１】
たとえば、ドライブ制御回路４のパッケージ４４を基板８の第１面８ａ側から正面視した場合において、コネクタ９側の一辺と、該一辺に対向する他の一辺とを含まない領域内に任意の点Ｐを定義する。この点Ｐを境界として、コネクタ９側の領域を「第一部分」、ＮＡＮＤメモリ１０側の領域を「第二部分」と定義しても良い。
【００４２】
また上述した任意の点Ｐは、パッケージ４４を正面視した場合において定義したが、コントローラチップ４２を正面視した場合で定義しても良い。この場合、コントローラチップ４２において、コネクタ９側の一辺と、該一辺に対向する他の一辺とを含まない領域内に任意の点Ｐを定義し、点Ｐを境界として、コネクタ９側の領域を「第一部分」、ＮＡＮＤメモリ１０側の領域を「第二部分」とする。
【００４３】
いずれの場合においても、第一部分４ａと第二部分４ｂとの境界は、ＮＡＮＤメモリ１０側に位置するパッケージ４４の外縁から所定の距離だけ離間して存在することになる。この距離の長さに応じて、ドライブ制御回路４の放熱効果の大きさが変化する。
【００４４】
以下図６及び図７を用いて、本実施形態におけるドライブ制御回路４の放熱のフローを説明する。ここでは、説明を簡略化するため一部の部品の構成と説明を省く。
【００４５】
図６に示すように、本実施形態における半導体装置１００を動作に伴ってドライブ制御回路４内のコントローラチップ４２が発熱すると、このコントローラチップ４２からの熱は、該コントローラチップ４２の外表面と接する封止部４４と、マウントフィルム４８を介してコントローラチップ４２を支持する基板４１とへと其々伝わる。そして、封止部４４に伝わった熱は、一部がドライブ制御回路４周辺の空間に放出されるが、主に空気よりも熱伝導率の高い熱伝導シート１１１への第一部分４ａから伝わる。また、コントローラチップ４２から基板４１へ伝わった熱に関しても、一部が空間に放出されるが、主に空気よりも熱伝導率の高い金属で構成された半田ボール４５を介して基板８に伝わる。
【００４６】
このように、コントローラチップ４２からの発熱は、コントローラチップ４２を中心にして同心円状に隣接する物体に波及する方向へ広がるが、基本的に熱伝導率の高い部材に伝導する。即ち、コントローラチップ４２から封止部４４に伝わる熱は、封止部４４の第二部分４ｂよりも熱伝導シート１１１が設けられている第一部分４ａにより集まるとともに、この熱伝導シート１１１を介した放熱が進む。
【００４７】
その結果、図７に示すように、ドライブ制御回路４の封止部４４内では、第一部分４ａと第二部分４ｂとの間で温度分布に勾配が生じ、その後、ドライブ制御回路４内において熱的に平衡である状態を保とうとする力が働く。これにより、半導体装置１００の駆動中において、コントローラチップ４２から発せられた熱は、第一部分４ａを介して熱伝導シート１１１に向かって、即ち、ＮＡＮＤメモリ１０とは反対側に向かって流動的に伝わっていく。
【００４８】
また、コントローラチップ４２から基板４１へ伝わった熱に関しても、封止部４４での伝熱動向に従って、ＮＡＮＤメモリ１０側に位置する半田ボール４５ほど基板８への伝熱効率が悪くなる。言い換えると、基板の第二部分４ｂに位置する部分の伝熱は、第一部分４ａに位置する部分に引かれる様に進行するため、第二部分４ｂの直下にある半田ボール４５から基板８へ伝わる方向への伝熱は抑制される。
【００４９】
上述の通り、ドライブ制御回路４からの放熱は、実際にはパッケージ４４の表面からだけでなく半田ボール４５からも行われる。しかし、一般に前述の熱伝導シート１１１のような貼り付け方をした場合、熱伝導シート１１１の貼り付け面積は、ＢＧＡにおけるすべての半田ボール４５と基板４１との接合面積に対して十分に大きい点からも、半田ボール４５からの放熱よりも熱伝導シート１１１からの放熱が積極的に行われる。
【００５０】
また、ＢＧＡ以外の方法などを用いたことで、基板４１の裏面側から基板８への伝熱が大きくなる場合においても、本実施形態のように熱伝導シート１１１をドライブ制御回路４表面のコネクタ９側の領域に貼り付けることで、ＮＡＮＤメモリ１０側への放熱の抑制効果は得られる。
【００５１】
図７に示す通り、本実施形態におけるドライブ制御回路４のパッケージ内においては、上述した伝熱の作用により、常に熱平衡の状態に戻る。この図６及び図７の状態が連続的に繰り返されることにより、ドライブ制御回路４は放熱を行い、かつ、ドライブ制御回路４による熱のＮＡＮＤメモリ１０側への拡散が抑制される。
【００５２】
前述の通り、ドライブ制御回路４は複数のＮＡＮＤメモリ１０に対するデータの書き込み、読み出し、及び消去を制御する。ドライブ制御回路４とＮＡＮＤメモリ１０との接続を行う配線長が長い場合、信号配線のインピーダンス維持が困難になり、また、信号遅延の原因にもなり得る。したがって、ドライブ制御回路４とＮＡＮＤメモリ１０との接続を行う配線距離は、短いほうが好ましい。
【００５３】
また、電源回路５やＤＲＡＭ２０等の電子部品は、動作時にノイズを伴う可能性がある。これらの電子部品が、ドライブ制御回路４とＮＡＮＤメモリ１０との間に実装されないことで、ドライブ制御回路４とＮＡＮＤメモリ１０との間で交換される信号がノイズを拾う可能性を低くし、半導体装置１００の動作安定性の向上を図ることができる。
【００５４】
以上のことから、半導体装置１００の動作安定性の向上を図るためには、ドライブ制御回路４とＮＡＮＤメモリ１０とは隣り合って配置されることが望ましい。本実施形態のように熱伝導シート１１１を貼る領域を、ドライブ制御回路４の表面のうちＮＡＮＤメモリ１０から遠い方向に設けることによって、ドライブ制御回路４において放熱が行われる領域をあえて制限し、ドライブ制御回路４とＮＡＮＤメモリ１０とを隣り合わせで配置した場合においても、熱に弱いＮＡＮＤメモリ１０の温度上昇を抑制することができ、また、半導体装置１００の動作安定性も保つことができる。
【００５５】
なお、本実施形態の一例では、熱伝導シート１１１は図３乃至図７に示すように貼られるが、ドライブ制御回路４の第一部分４ａを第二部分４ｂより積極的に冷やして上記の作用を実現できる構成であれば、熱伝導シート１１１の貼り方は上記形態に限定されない。以下、図８乃至図１０を用いて本第一の実施形態の変形例を示す。図９は、本第一の実施形態における第一の変形例を示す図であり、図９は、本第一の実施形態における第二の変形例を示す図であり、図１０は、本第一の実施形態における第三の変形例を示す図である。
【００５６】
（第一の変形例）
図８に示すように、第一の変形例の熱伝導シート１１１は、ドライブ制御回路４の中心ＣよりもＮＡＮＤメモリ１０側まで跨るように貼られ、熱伝導シート１１１が貼られる領域が第一部分４ａと定義される。具体的には、熱伝導シート１１１におけるＮＡＮＤメモリ１０側の一辺１１１ａが、上述したドライブ制御回路４の中心Ｃと、コントローラチップ４２におけるＮＡＮＤメモリ１０側の一辺４２ａとの間に位置している。
【００５７】
このような構成により、図３乃至図７で説明した実施形態と同様に、ドライブ制御回路４の放熱を行いながら、ＮＡＮＤメモリ１０側へのコントローラチップ４２からの熱伝搬を抑制でき、ＮＡＮＤメモリ１０の熱による疲弊の進行遅延に貢献できる。尚ここでは、熱伝導シート１１１の一辺１１１ａが、ドライブ制御回路４の中心Ｃと、コントローラチップ４２の一辺４２ａとの間に位置している例を挙げているが、ドライブ制御回路４の放熱を行いながら、ＮＡＮＤメモリ１０側への熱伝搬を抑制する構成であればよく、基板８の第１面８ａ側から正面視した場合に、熱伝導シート１１１の一辺１１１ａとコントローラチップ４２の一辺４２ａとが略重なる位置まで延出されていても良い。
【００５８】
この場合、熱伝導シート１１１が前述の第一の実施形態の場合よりもＮＡＮＤメモリ１０側まで貼られるため、ＮＡＮＤメモリ側への熱伝搬の抑制効果は落ちるが、ドライブ制御回路４と熱伝導シート１１１との接地面積が大きいため、放熱効率は高くなる。
【００５９】
（第二の変形例）
図９に示すように、第二の変形例では、熱伝導シート１１１が、ドライブ制御回路４の第一部分４ａを第二部分４ｂとは反対側、即ちコネクタ９側にはみ出して貼られる。言い換えると、図３乃至図８で図示した熱伝導シート１１１のサイズがドライブ制御回路４（第一部分４ａ）の外縁寸法よりもコネクタ９側に向かって一回り大きくなることで、第一部分４ａの外縁部分から外側に延出した状態で実装されている。
【００６０】
図９に示すように、本実施形態の熱伝導シート１１１は、第１の辺１１１ａ、第２の辺１１１ｂ、第３の辺１１１ｃ、及び第４の辺１１１ｄを含む長方形の形状を有する。このうち第１の辺１１１ａは、基板８の第１面８ａ側からの正面視した場合にドライブ制御回路４の中心Ｃと略重なる位置であり、図３乃至図７で説明した実施形態と変わらない。しかし、第２の辺１１１ｂ、第３の辺１１１ｃ、及び第４の辺１１１ｄは其々ドライブ制御回路４の外縁から其々延出されている。
【００６１】
このような構成により、図３乃至図７で説明した実施形態と同様に、ドライブ制御回路４の放熱を行いながら、ＮＡＮＤメモリ１０側へのコントローラチップ４２からの熱伝搬を抑制でき、ＮＡＮＤメモリ１０の熱による疲弊の進行遅延に貢献できる。また、本変形例においては、熱伝導シート１１１はドライブ制御回路の厚さ方向に位置する側面に貼られることになるため、コネクタ９側の側面からの放熱が積極的に行われ、図３乃至図７で説明した実施形態よりも、熱伝導シート１１１の延出方向に沿って、より熱の放熱方向をＮＡＮＤメモリ１０とは異なる方向に向けることができる。尚ここでは、第２の辺１１１ｂ、第３の辺１１１ｃ、及び第４の辺１１１ｄは其々ドライブ制御回路４の外縁から其々全て延出されている形態を示しているが、放熱方向をＮＡＮＤメモリ１０とは異なる方向に向けることができれば、これに限らず第２の辺１１１ｂ、第３の辺１１１ｃ、及び第４の辺１１１ｄの何れか少なくとも一つの辺が延出されている形状でもよい。
【００６２】
（第三の変形例）
図１０に示すように、熱伝導シート１１１が、ドライブ制御回路４の第一部分４ａの表面（基板８と対向する実装面とは反対側の面）よりも小さい形状を有しても良い。
【００６３】
このような構成を有していても熱伝導シート１１１が、ドライブ制御回路４の第一部分４ａに寄って配置される限り、図３乃至図７で説明した実施形態と同様に、ドライブ制御回路４の放熱を行いながら、ＮＡＮＤメモリ１０側へのコントローラチップ４２からの熱伝搬を抑制できる。
【００６４】
尚、上述した実施形態及びその複数の変形例では矩形の熱伝導シート１１１を例に挙げて説明したが、本実施形態の効果であるドライブ制御回路４の放熱を行いながら、ＮＡＮＤメモリ１０側へのコントローラチップ４２からの熱伝搬を抑制できる構成であれば、これに限らず、例えば塗布形状を問わず放熱ジェル等を第一部分４ａに設けても良いし、矩形以外の形状の放熱体を設けても良い。以下では、熱伝導シート１１１とは別の形態で本発明を実施した場合の構成を説明する。
【００６５】
（第四の変形例）
図１１に示すように、熱伝導シート１１１はドライブ制御回路４の表面全体を覆っても良い。図１１は、一枚の熱伝導シート１１１をドライブ制御回路４の表面に貼り付け、コネクタ９側にさらに一枚の熱伝導シート１１１を重ねて貼り付けた例である。このような構成を有していても、より厚く熱伝導シート１１１が張り付けられた第一部分４ａにおいて積極的に放熱が行われ、ＮＡＮＤメモリ１０側へのコントローラチップ４２からの熱伝搬を抑制できる。また、図１２のように一枚の熱伝導シート１１１において、厚さ方向に勾配を設けた構成を有していても、同様の効果が得られる。なお簡略化のため、図１１及び図１２においては、パッケージ４４内の構成は省略して示す。
【００６６】
（第二の実施形態）
図１３は、第二の実施形態にかかる筐体に収容された半導体装置１００の構成を示す斜視図である。また図１４は、第二の実施形態にかかる筐体に収容された半導体装置１００の断面図である。第二の実施形態の説明において、第一の実施形態と同様の構成については、同様の符号を付して詳細な説明を省略する。また、ドライブ制御回路４、ＮＡＮＤメモリ１０、ＤＲＡＭ２０の搭載される位置関係も、第一の実施形態と同様とし、説明を省略する。
【００６７】
第二の実施形態で用いられる筐体１４１の材料には、熱伝導率の高い、例えばアルミ、銅等を含む金属を用いる。筐体１４１の上面１４１ａの内側に突出した、凸部１４２が設けられる。半導体装置１００は、凸部１４２が筐体１４１内部において半導体装置１００と、ドライブ制御回路４の第一部分４ａのみと接する構造をとる。尚ここでは、説明を簡略化するために筐体１４１とドライブ制御回路４の第一部分４ａとが直接接触した例を示しているが、ドライブ制御回路４の第一部分４ａと筐体１４１との熱的接続が可能な形態であればこれに限らず、例えば第一部分４ａと筐体１４１との間に電熱部材等を介しても良い。
【００６８】
またここでは、凸部１４２がドライブ制御回路４の第一部分４ａのみと直接に接する構造を示したが、凸部１４２と第一部分４ａとを熱的に接続できればこれに限らず、例えば熱伝導シートやジェル等の剛性の低い伝熱部材を凸部１４２と第一部分４ａとの間に介在させても良い。また、この様な伝熱部材で凸部１４２を構成しても良い、このような構成であれば、例えば半導体装置１００が外部衝撃を受けやすい環境等であっても、該外部衝撃が凸部１４２から第一部分４ａに直接伝わることを回避でき、ドライブ制御回路４への押圧負荷を低減できる。また伝熱部材で凸部１４２を構成する場合は、筐体１４１の形状を複雑にすることを回避でき筐体１４１を成型するための金型設計を簡易化できる。
【００６９】
筐体１４１は空気よりも熱伝導率が高く、筐体１４１と第一部分４ａとが熱的に接している場合は、第一部分４ａから筐体１４１へ熱が伝わり、ドライブ制御回路４の放熱が行われる。結果として、ドライブ制御回路４の内部では温度分布に勾配が生じ、平衡状態を保とうとする力が働く。このため、第一の実施形態と同様に、ドライブ制御回路４の放熱が行われると共に、ＮＡＮＤメモリ１０の温度上昇を抑制できる。
【００７０】
なお、筐体１４１の上面１４１ａにおいて、第二部分４ｂ上部であり凸部１４２側の一部には、図１３、図１４に示すように断熱材１４３が用いられる。断熱材１４３は、凸部１４２を伝わる熱がＮＡＮＤメモリ１０側に拡散するのを抑制する。これにより、ＮＡＮＤメモリ１０の実装領域が、基板８側及び筐体１４１ａ側からの両面から温められることを抑制できる。このような第二の実施形態であっても図３乃至図７で説明した実施形態と同様に、ドライブ制御回路４の放熱を行いながら、ＮＡＮＤメモリ１０側へのコントローラチップ４２からの熱伝搬を抑制でき、ＮＡＮＤメモリ１０の熱による疲弊の進行遅延に貢献できる。
【００７１】
（第三の実施形態）
図１５は、第三の実施形態にかかる筐体に収容された半導体装置１００の他の構成を示す斜視図である。また図１６は、第三の実施形態にかかる筐体に収容された半導体装置１００の断面図である。第三の実施形態についても、前述の実施形態と同様の構成については、同様の符号を付して詳細な説明を省略し、それぞれの素子の位置関係も同様とする。
【００７２】
第三の実施形態では、筐体１５１の上面１５１ａに開口部１５３を設けると共に、筐体１５１の上面１５１ａの内側に壁１５２が設けられる。断熱材量でできた壁１５２は、ドライブ制御回路４と接しており、ドライブ制御回路４の第一部分４ａと第二部分４ｂとの境界に位置する。開口部１５３は、壁１５２に対して第一部分４ａ側に設けられる。
【００７３】
例えば、半導体装置１００には図示しないファン等を用いて、第一部分４ａに向けて外気を送り込む。ドライブ制御回路４の熱は、ファンからの送風とともに開口部１５３から放出される。また壁１５２の存在により、第一部分４ａより筐体１５１の内側に風が入り込むことが抑制され、その結果ドライブ制御回路４の第一部分４ａが積極的に冷やされる。また、たとえファン等で積極的に外気を筐体１５１内に送り込む構成でなくても、この開口部１５３さえあれば、筐体１５１内外の空気交換ができ、筐体１５１内に熱気が籠ることが無い為、開口部１５３付近の第一部分４ａがより冷却される。これにより、前述した第一の実施形態、第二の実施形態と同様に、第一部分４ａにおいて放熱が行われる。このような第三の実施形態であっても図３乃至図７で説明した実施形態と同様に、ドライブ制御回路４の放熱を行いながら、ＮＡＮＤメモリ１０側へのコントローラチップ４２からの熱伝搬を抑制でき、ＮＡＮＤメモリ１０の熱による疲弊の進行遅延に貢献できる。
【００７４】
（第四の実施形態）
図１７は、第四の実施形態にかかるドライブ制御回路１６０としてのパッケージの断面図である。ドライブ制御回路１６０は、基板１６１（パッケージ基板）、コントローラチップ１６２、ボンディングワイヤ１６３、封止部（モールド材）１６４、複数の半田ボール１６５、及び熱伝導材料１６６を有する。
【００７５】
なお、第四の実施形態の説明において、第一の実施形態と同様の構成については、同様の符号を付して詳細な説明を省略する。また、ドライブ制御回路１６０、ＮＡＮＤメモリ１０、ＤＲＡＭ２０の搭載される位置関係も、第一の実施形態と同様とする。
【００７６】
図１７に示すように、基板１６１には、複数の半田ボール１６５が設けられている。複数の半田ボール１６５は、例えば基板１６１の第２面１６１ｂに格子状に配置されている。なお、複数の半田ボール１６５は、基板１６１の第２面１６１ｂの全体にフルで配置される必要はなく、部分的に配置されてもよい。
【００７７】
ドライブ制御回路１６０は、コントローラチップ１６２表面に、熱伝導材料１６６を部分的に接した構造を有する。この熱伝導材料としては、例えばグラファイト、シリコン、及び金属等が挙げられる。なお、熱伝導材料１６６として用いられる材料は、これに限定されず、例えば第一の実施形態で示した熱伝導シート１１１を用いても良い。
【００７８】
コントローラチップ１６２は、ＤＲＡＭ２０側に位置する第一部分１６２ａと、ＮＡＮＤメモリ１０側に位置する第二部分１６２ｂとの二つの領域に分けられる。熱伝導材料１６６は、図１７に示すように、ＮＡＮＤメモリ１０から遠い方向である、第一部分１６２ａ側に設けられる。
【００７９】
また、封止部１６４は、図１７に示すように開口部１６７を有する。コントローラチップ１６２で発生した熱は、第一部分１６２ａと接触している熱伝導材料１６６を介し、開口部１６７から放熱される。コントローラチップ１６２内部では、前述の第一乃至第三の実施形態と同様の原理により、温度上昇が抑制される。
【００８０】
（第五の実施形態）
図１８は、第五の実施形態に係るドライブ制御回路４の断面図である。本実施形態においては、ドライブ制御回路４の第二部分４ｂに断熱材１７０を設置する。このような構成においては、第二部分４ｂで放熱されようとした熱は断熱材１７０によって遮断され、第一部分４ａへと伝導して放出される。なお簡略化のため、図１８においては、パッケージ４４内の構成は省略して示す。
【００８１】
したがって、これまで第一乃至第四の実施形態で示してきたように第一部分４ａにおいて積極的に放熱させる機構を設けるのではなく、第二部分４ｂにおける放熱を遮断する構成においても、ＮＡＮＤメモリ１０側への放熱の抑制効果は得られる。この場合、断熱材１７０は図１８に示すように、パッケージ４４及び基板４１の側面全体を覆うように設ける必要がある。
【００８２】
なお、ＢＧＡの場合に用いられる半田ボール４５の熱伝導率は、前述の通り空気より高い。このため、半田ボール４５を介して基板８へと熱が伝導する可能性もあるが、すべての半田ボール４５の接合面積より断熱材１７０が設けられていない第一部分４ａの面積が大きいため、ＮＡＮＤメモリ１０側への放熱が十分に抑制されることが期待できる。
【００８３】
また、ＢＧＡ以外の方法などを用いたことで、基板４１の裏面側から基板８への伝熱が大きくなる場合においても、本実施形態のように断熱材１７０をドライブ制御回路４の第二部分４ｂに設置することで、ＮＡＮＤメモリ１０側への放熱の抑制効果は得られる。
【００８４】
（第六の実施形態）
本実施形態は、第一乃至第五の実施形態で説明した半導体装置１００をホスト装置としてのコンピュータに搭載する場合の例を述べる。図２０は、第六の実施形態に係るタブレット型ポータブルコンピュータ２０１を開示している。ポータブルコンピュータ２０１は、電子機器の一例であり、例えばユーザが手で持って使用できる大きさを有している。
【００８５】
ポータブルコンピュータ２０１は、筐体２０２、表示モジュール２０３、半導体装置１００およびマザーボード２０５を主要な要素として備えている。筐体２０２は、保護板２０６、ベース２０７およびフレーム２０８を有している。保護板２０６は、ガラスあるいはプラスチック製の四角い板であり、筐体２０２の表面を構成している。ベース２０７は、例えばアルミニウム合金又はマグネシウム合金のような金属製であり、筐体２０２の底を構成している。
【００８６】
フレーム２０８は、保護板２０６とベース２０７との間に設けられている。フレーム２０８は、例えばアルミニウム合金又はマグネシウム合金のような金属製であり、実装部２１０とバンパー部２１１とを一体に有している。実装部２１０は、保護板２０６とベース２０７との間に介在されている。本実施形態によると、実装部２１０は、保護板２０６との間に第１の実装スペース２１２を規定するとともに、ベース７との間に第２の実装スペース２１３を規定している。
【００８７】
バンパー部２１１は、実装部２１０の外周縁部に一体に形成されて、第１の実装スペース２１２および第２の実装スペース２１３を周方向に連続して取り囲んでいる。さらに、バンパー部２１１は、保護板２０６の外周縁部とベース２０７の外周縁部との間に跨るように筐体２０２の厚み方向に延びて、筐体２０２の外周面を構成している。
【００８８】
表示モジュール２０３は、筐体２０２の第１の実装スペース２１２に収容されている。表示モジュール２０３は、保護板２０６で覆われているとともに、保護板２０６と表示モジュール２０３との間に手書き入力機能を有するタッチパネル２１４が介在されている。タッチパネル２１４は、保護板２０６の裏面に接着されている。
【００８９】
図２０に示すように、半導体装置１００は、第一乃至第四の実施形態に示すようなSSDであって、筐体２０２の第２の実装スペース２１３にマザーボード２０５と一緒に収容されている。尚本実施形態における半導体装置１００は、第二及び第三の実施形態に示す筐体を備えたものであっても良い。半導体装置１００、プリント配線板８、ＮＡＮＤメモリ１０、コントローラ４のような複数の回路部品を備えている。
【００９０】
プリント配線板８は、基板の一例である。プリント配線板８は、複数の導体パターンが形成された実装面８ａを有している。回路部品は、プリント配線板８の実装面８ａに実装されて、導体パターンに半田付けされている。
【００９１】
マザーボード２０５は、第２のプリント配線板２２４および半導体パッケージおよびチップのような複数の回路部品２２５を備えている。第２のプリント配線板２２４は、基板の一例である。第２のプリント配線板２２４は、複数の導体パターン２２６が形成された実装面２２４ａを有している。回路部品２２５は、第２のプリント配線板２２４の実装面２２４ａに実装されて、導体パターン２２６に半田付けされている。
【００９２】
第一乃至第四の実施形態で示した半導体装置１００は、片面実装である。したがって、本実施形態のように、厚さが薄いほうが望ましいタブレット型ポータブルコンピュータ２０１に半導体装置１００を実装することも可能である。
【００９３】
また、図２０に示すように、本実施形態の半導体装置１００は、突出した部品が実装されていない面を表示モジュール側に向いている。このように配置することで、表示モジュールからの発熱の影響を回避できる。また、図２０に示すように、本実施形態の半導体装置は、ドライブ制御回路４とタブレット型ポータブルコンピュータ２０１の筐体２０２とが離間されている。このように配置することで、タブレット型ポータブルコンピュータの表面の発熱を回避でき、利便性を向上させることができる。
【００９４】
（第七の実施形態）
図２０は、第六の実施形態で説明した半導体装置１００がホスト装置２０１に搭載された場合の他の実施形態を示した図である。図２０に示すように、本実施形態の半導体装置１００は、突出した部品が実装されていない面を表示モジュール側に向いている。第六の実施形態と異なる点は、第七の実施形態では、ドライブ制御回路４とコンピュータ２０１の筐体２０２とが、伝熱部１１１Ａにより、熱的に接続されている点である。伝熱部１１１Ａは、筐体２０２の一部の厚みを周囲より変えて、即ち、筐体２０２内部に向かって該筐体２０２の一部を突出させることで構成しても良いし、熱伝導シートや放熱ジェル、或いは筐体２０２と別体で構成された金属部材で構成されても良い。
【００９５】
例えば、筐体２０２に排熱口等の放熱機能が備わっている場合や、サーバ内に置かれる等の起動中にユーザの持ち・運びなどを考慮する必要が特に無い場合には、筐体２０２への伝熱を行っても問題はない。
【００９６】
このような第七の実施形態であっても上述した他の実施形態と同様に、ドライブ制御回路４の放熱を行いながら、ＮＡＮＤメモリ１０側へのコントローラチップ４２からの熱伝搬を抑制でき、ＮＡＮＤメモリ１０の熱による疲弊の進行遅延に貢献できる。
【００９７】
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】
【００９８】
１  ホスト
２  ＳＡＴＡインタフェース（ＡＴＡ  ／ＩＦ）
３  通信インタフェース
４  ドライブ制御回路（コントローラ）
４ａ  第一部分
４ｂ  第二部分
５  電源回路
８  基板
９  コネクタ
１０  ＮＡＮＤメモリ（ＮＡＮＤ型フラッシュメモリ）
１２  抵抗素子
１４  ＳＡＴＡ信号線（信号線）
２０  ＤＲＡＭ（揮発性半導体記憶素子）
４１  パッケージ基板
４２  コントローラチップ
４３  ボンディングワイヤ
４４  封止部
４５  半田ボール
４８  マウントフィルム
１００  半導体装置
１０１  パッケージ基板
１０２  半導体メモリ
１０３  ボンディングワイヤ
１０４  封止部
１０５  半田ボール
１０８  マウントフィルム
１１１  熱伝導シート
１４１  筐体
１４２  凸部
１４３  断熱材
１５１  筐体
１５２  壁
１５３  開口部
１６０  ドライブ制御回路（コントローラ）
１６１  パッケージ基板
１６２  コントローラチップ
１６３  ボンディングワイヤ
１６４  封止部
１６５  半田ボール
１６６  熱伝導材料
１６７  開口部
１６８  マウントフィルム
１７０  断熱材
２００  デバッグ用機器
２０１  ポータブルコンピュータ
２０２  筐体
２０３  表示モジュール
２０５  マザーボード
２０６  保護板
２０７  ベース
２０８  フレーム
２１０  実装部
２１１  バンパー部
２１２  第一の実装スペース
２１３  第二の実装スペース
２１４  パネル
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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