(57)【要約】【課題】半導体チップの発熱によってフィルムキャリア等に延びが生じても、放熱効果を確保できる半導体装置を提供する。【解決手段】フィルムキャリア３上に形成された導体配線４と半導体チップ１との接続部を、前記フィルムキャリア３とチップ裏面が熱結合された凹状の放熱体７との接続部よりも下方に位置させる。半導体チップ１は、発熱に伴って、フィルムキャリア３および導体配線４の延びによって押さえつけられて放熱体７との密着が向上することになり、放熱体７を通じて効率よく放熱される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルムキャリア上に形成された導体配線と半導体チップの電極部とが突起電極を介して電気的に接続され、前記導体配線と前記半導体チップとの電気的接続部が封止樹脂で覆われ、前記半導体チップの裏面側に放熱体が装着された半導体装置において、
前記放熱体は凹部を有し、この凹部内に半導体チップが配置され熱結合されるとともに、凹部の周囲部分でフィルムキャリアに結合されていて、前記フィルムキャリア上の導体配線と半導体チップとの接続部が前記フィルムキャリアと放熱体との接続部よりも下方に位置していることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
フィルムキャリアを押えて、前記フィルムキャリア上の導体配線と半導体チップとの接続部が前記フィルムキャリアと放熱体との接続部よりも下方に位置する所定の形状に維持する形状固定板が取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
形状固定板は、放熱体の凹部と同じ向きに窪んだ凹部を有していることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項４】
放熱体の凹部に臨む上端内周部分にテーパーが付けられていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項５】
放熱体の凹部の深さ寸法が半導体チップの総厚よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項６】
フィルムキャリアと導体配線とは熱膨張率が同じであるか、フィルムキャリアの熱膨張率がより大きいことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項７】
導体配線に接触し且つフィルムキャリアを貫通していて、当該フィルムキャリアを放熱体に固定している導通ネジを有することを特徴とする請求項１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、半導体装置に関し、特に半導体チップをテープキャリアに搭載した放熱性が高い半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等の薄型表示パネルにその駆動のために搭載する半導体装置に、ＴＡＢ（Tape Automated Bonding）方式のテープキャリアパッケージ（以下ＴＣＰという）やＣＯＦ（Chip On Film）、ＢＯＦ（Bump On Film）が知られている。近年、これら半導体装置に使用される半導体チップは、薄型表示パネルの高精細化、大型化、またはチップの縮小化による集積回路の高集積化に伴い、集積回路の単位体積当たりの消費電力が多くなってきたことから、発熱対策がとられることも多い。
【０００３】
図５は、ＴＡＢ方式の半導体装置（ＴＣＰ）であって発熱対策が施されたものを示す。半導体チップ１は、一方の面（以下、主面という）に突起電極２が形成されており、この突起電極２において、フィルムキャリア３上にパターン形成された導体配線４に電気的に接続されている。導体配線４と突起電極２の接続部分および半導体チップ１の主面は封止樹脂５によって覆われている。
【０００４】
半導体チップ１の裏面側には放熱体７が装着されている。すなわち、半導体チップ１が放熱体７の凹部９内に配置されて充填材６を介して凹部９の内底面に接続されるとともに、半導体チップ１の接地用の突起電極２が接続された導体配線４が接着層８を介して放熱体７の上面に接着されている。このことにより、半導体チップ１が発生する熱は、チップ裏面から充填材６を通じて放熱体７に伝わって空気中に放出されると同時に、突起電極２を通じて導体配線４に伝わって空気中に放出される（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平3-88345号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図５に示したような従来の半導体装置では、半導体チップ１の裏面と放熱体７とが充填材６を介して密着した状態を保つことが、放熱効果を保つために必要である。
しかし、半導体チップ１から発生した熱によって、フィルムキャリア３および導体配線４が延びて、放熱体７が装着された面とは反対の面方向へ膨れる。それに伴って、半導体チップ１が引き上げられ、チップ裏面と放熱体７とが離れる結果、放熱効率が低下するという問題がある。
【０００６】
本発明は上記問題を解決するもので、半導体チップの発熱によってフィルムキャリア等に延びが生じても、放熱効果を確保できる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】
上記課題を解決するために本発明は、フィルムキャリア上に形成された導体配線と半導体チップの電極部とが突起電極を介して電気的に接続され、前記導体配線と前記半導体チップとの電気的接続部が封止樹脂で覆われ、前記半導体チップの裏面側に放熱体が装着された半導体装置において、記放熱体は凹部を有し、この凹部内に半導体チップが配置され熱結合されるとともに、凹部の周囲部分でフィルムキャリアに結合されていて、前記フィルムキャリア上の導体配線と半導体チップとの接続部が前記フィルムキャリアと放熱体との接続部よりも下方に位置する構成としたことを特徴とする。これによれば、半導体チップからの熱によってフィルムキャリアおよび導体配線に生じる延びは、放熱体の凹部の中央側かつ底面側に向かう方向の延びとなり、半導体チップを押さえつけるため、半導体チップと放熱体との密着が向上することになり、放熱体を通じての放熱効果が維持される。
【０００８】
フィルムキャリアを押えて、前記フィルムキャリア上の導体配線と半導体チップとの接続部が前記フィルムキャリアと放熱体との接続部よりも下方に位置する所定の形状に維持する形状固定板を取り付けられることが好ましい。形状固定板は、放熱体の凹部と同じ向きに窪んだ凹部を有していることが好都合である。
【０００９】
放熱体の凹部に臨む上端内周部分にテーパーが付けられているのが好ましい。放熱体の凹部の深さ寸法が半導体チップの総厚よりも大きいのが好ましい。
フィルムキャリアと導体配線とは熱膨張率が同じであるか、フィルムキャリアの熱膨張率がより大きいのが好ましい。
【００１０】
導体配線に接触し且つフィルムキャリアを貫通していて、当該フィルムキャリアを放熱体に固定する導通ネジを有しているのが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の半導体装置は、フィルムキャリア上の導体配線と半導体チップとの接続部を、前記フィルムキャリアとチップ裏面が熱結合された放熱体との接続部よりも下方に位置させるようにしたため、半導体チップは、発熱に伴って、フィルムキャリアおよび導体配線の延びによって押さえつけられて放熱体との密着が向上することになり、放熱体を通じて効率よく放熱される。これは、フィルムキャリアおよび導体配線が発熱により延びた際に、熱膨張率の小さい導体配線側へ反りが発生することで凹み形状を保つ効果と、凹み形状の状態で基板が延びることで凹みの底が放熱体方向へ延びることとなり、チップ裏面が放熱体へ押さえつけられる効果によるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における半導体装置の構成を示す断面図である。
【００１３】
この半導体装置１は、ＴＣＰ（テープキャリアパッケージ）構造を有するもので、フィルムキャリア３上に形成された導体配線４と半導体チップ１の電極部（図示せず）とが突起電極２を介して電気的に接続され、導体配線４と半導体チップ１との電気的接続部が封止樹脂５で覆われ、半導体チップ１の裏面側に放熱体７が装着されている。フィルムキャリア３自体はもっと長いものであるが、ここでは、半導体チップ１が搭載され、放熱体７が装着された部分のみを示している。
【００１４】
詳細には、フィルムキャリア３は、表裏面を貫通する開口部３ａを有しており、表面にパターン形成された導体配線４の一部は開口部３ａに突出している。フィルムキャリア３は例えばポリイミドを主体とした絶縁フィルムである。導体配線４は、フィルムキャリア３上に蒸着などで例えば銅配線を形成し錫あるいは金で被覆したものである。フィルムキャリア３の開口部３ａは導体配線４の形成後に設けられる。
【００１５】
半導体チップ１は、一主面（以下表面という）に設けられた複数の電極部の各々の上に例えばＡｕで被覆された突起電極２が形成されており、この表面が上を向くフェイスアップの姿勢でフィルムキャリア３の開口部３ａに配置され、突起電極２により導体配線４に接続されている。導体配線４と突起電極２との接続部分および半導体チップ１の表面およびその周辺はエポキシ系樹脂などの絶縁性の封止樹脂５によって覆われている。
【００１６】
放熱体７は凹部９を有しており、この凹部９内に半導体チップ１が配置され充填材６を介して熱結合されるとともに、凹部９の周囲部分（すなわち放熱体７の上面）でフィルムキャリア３の裏面に接着層８を介して結合されている。充填材６は例えば金属粒子や無機粒子入りの熱伝導樹脂である。この放熱体７の上面に対してフィルムキャリア３は、半導体チップ１の接地用の突起電極２が接続された導体配線４の箇所で、たとえば表面がめっき処理されたスチールの導通ネジ１０によっても結合されている。
【００１７】
この状態で、フィルムキャリア３上の導体配線４と半導体チップ１との接続部はフィルムキャリア３と放熱体７との接続部１０ａよりも下方に位置している。フィルムキャリア３は放熱体７の凹部９の箇所で凹んだ凹み形状である。つまりフィルムキャリア３は、放熱体７の上面に沿って配置された部分（第１の水平部と言う）と、それに続いて凹部９の中央側へ斜め下向きに傾斜して配置された傾斜部分と、それに続いて半導体チップ１の上面に対応する位置に凹部９の内底面に沿って配置された部分（第２の水平部と言う）とを有しており、第２の水平部にほぼ沿う方向に延びた導体配線４の端部が半導体チップ１に接続している。
【００１８】
この半導体装置の製造に際しては、ＴＡＢ(Tape Automated Bonding)技術を用いて、導体配線４を有するフィルムキャリア３に半導体チップ１を搭載する工程と、導体配線４と半導体チップ１との接着部に封止樹脂５を塗布して硬化させる工程と、放熱体７の凹部に充填材６を塗布する工程と、この放熱体７を、半導体チップ１が搭載されたフィルムキャリア３に装着する工程とを少なくとも行う。放熱体７を装着する工程では、フィルムキャリア３および導体配線４が放熱体７の開口部で凹み形状になるよう上から押さえて、充填材６を硬化させる。
【００１９】
なお、放熱体７の凹部９の深さ寸法は半導体チップ１の総厚よりも大きい。また、フィルムキャリア３と導体配線４とは熱膨張率が同じであるか、フィルムキャリア３の熱膨張率がより大きい。
【００２０】
本実施の形態１に係る半導体装置のような構成にすると、半導体チップ１の駆動時に発生した熱は、チップ裏面から充填材６を通じて放熱体７に伝わり、空気中に放出されると同時に、突起電極２から導体配線４に伝わって空気中に放出される。導通ネジ１０により導体配線４面からも熱を放出することができるため、更に効率よく放熱できる。
半導体チップ１からの熱によってフィルムキャリア３および導体配線４に生じる延びは、放熱体７の凹部９の中央側かつ底面側へ向かう延びとなるため、半導体チップ１を放熱体７へ向けて押し込む。このため半導体チップ１は、発熱に伴って、放熱体７との密着が向上することになり、従来の問題であった密着低下に起因する放熱効果の低下は防止される。
（実施の形態２）
図２は、本発明の実施の形態２における半導体装置の構成を示す断面図である。
【００２１】
この半導体装置には、フィルムキャリア３上の導体配線４と半導体チップ１との接続部がフィルムキャリア３と放熱体７との接続部１０ａよりも下方に位置する所定の形状に維持する形状固定板１１が設けられている。そのほかは実施の形態１で説明した半導体装置１と同様である。
【００２２】
形状固定板１１は、放熱体７の凹部９と同じ向きに窪んだ凹部１２を有しており、図示したように、フィルムキャリア３の表面（導体配線４が形成された面）および封止樹脂５の上に配置されて、放熱体７に対して導通ネジ１０で固定されていて、フィルムキャリア３等を押さえて、その凹み形状の維持と反発による凸形状への変形を防止する。そのため、形状固定板１１の凹部１２は、フィルムキャリア３の凹み形状に合わせた形状、つまりフィルムキャリアの第１の水平部と傾斜部の一部とに重ね合わせられる凹み形状を有している。
【００２３】
本実施の形態２に係る半導体装置のような構成にすると、フィルムキャリア３および導体配線４に、チップ裏面を放熱体７側へ押さえる力の反発力が熱によって生じても、形状固定板１１によって押さえられることで凹み形状が維持され、凸状に膨らむことはない。よって、チップ裏面と放熱体７との密着を安定させることができる。形状固定板１１も例えばアルミニウムのような熱伝導率の高い金属材料を用いることで、導体配線４側からの放熱効果も上げることができる。
（実施の形態３）
図３は、本発明の実施の形態３における半導体装置の構成を示す断面図である。
【００２４】
この半導体装置においては、放熱体７の上端内周部分にテーパー部７ａが設けられている。そのほかは実施の形態２で説明した半導体装置と同様である。
上記構成によると、フィルムキャリア３および導体配線４は、放熱体７のテーパー部７ａにも接着固定されるため、またこのテーパー部７ａに対しても形状固定板１１によって押さえられるため、凹み形状が維持されることになり、チップ裏面と放熱体７の内底面との密着をより安定させることができる。
（実施の形態４）
図４は、本発明の実施の形態４における半導体装置の構成を示す断面図である。
【００２５】
この半導体装置は、フィルムキャリア３に開口部がなく、その表面の導体配線４に半導体チップ１がフェイスダウンで電気的に接続された、ＣＯＦ(Chip On Film)およびＢＯＦ(Bump On Film)構造を有している。放熱体７はチップ裏面側に装着されるものであるため、ここではフィルムキャリア３の表面側に結合されている。そのほかは実施の形態３で説明した半導体装置と同様である。
【００２６】
この構成によっても、実施の形態３の半導体装置と同様の効果が得られる。さらに、形状固定板１１はフィルムキャリア３の裏面全体を押さえて凹み形状を維持させることができるので、チップ裏面と放熱体７の内底面との密着をより安定させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の半導体装置は、半導体チップの放熱の安定性を向上させることができるもので、高集積化された集積回路あるいは、縮小化された集積回路を有する半導体チップを用いる構成に特に有用である。したがって、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイ等の薄型表示パネルに駆動用に搭載される半導体装置などに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る半導体装置の構成を示す断面図
【図２】本発明の実施の形態２に係る半導体装置の構成を示す断面図
【図３】本発明の実施の形態３に係る半導体装置の構成を示す断面図
【図４】本発明の実施の形態４に係る半導体装置の構成を示す断面図
【図５】従来の半導体装置の構成を示す断面図
【符号の説明】
【００２９】
１    半導体チップ
２    突起電極
３    フィルムキャリア
３a   開口部
４    導体配線
５    封止樹脂
６    充填材
７    放熱体
７a    テーパー部
８    接着層
９    凹部
１０  導通ねじ
１０a  固定部
１１  形状固定板
１２  凹部
【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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