(57)【要約】      （修正有）【課題】キャップ型放熱板の内部への磁力の影響が低減されると同時に、基板とキャップ型放熱板との搭載位置精度を向上でき、信頼性の高い半導体装置を提供する。【解決手段】基板５１とキャップ型放熱板５５と接合部において、基板に形成された第１磁性体５２と、キャップ型放熱板上に形成された第２磁性体５４とが対向するように配置されている。かかる構造の半導体装置１００によれば、キャップ型放熱板の内部への磁力の影響が低減されると同時に、基板とキャップ型放熱板との搭載位置精度を向上でき、信頼性の高い半導体装置が得られる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に搭載されたキャップ型放熱板と、
前記基板に形成された第１磁性体と、
前記キャップ型放熱板上に形成された第２磁性体と、を備え、
前記基板と前記キャップ型放熱板との接合部において、前記第１磁性体と前記第２磁性体とが対向するように配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記第１磁性体と前記第２磁性体との間に前記キャップ型放熱板が介在している
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の半導体装置において、
前記第２磁性体の上面が露出している
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項１乃至３いずれかに記載の半導体装置において、
前記基板と前記キャップ型放熱板とが面で接触している
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項１乃至４いずれかに記載の半導体装置において、
前記基板と前記キャップ型放熱板との間に熱硬化性接着剤が介在している
ことを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体装置において、
前記熱硬化性接着剤の硬化温度は、前記第１磁性体および／または前記第２磁性体のキュリー温度よりも高いことを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
請求項１乃至６いずれかに記載の半導体装置において、
前記第１磁性体と前記第２磁性体は、それぞれ陽極または陰極のいずれかであって、
前記第１磁性体と前記第２磁性体とが正しく対向しない場合は、前記第１磁性体と前記第２磁性体との間で斥力が働くようにそれぞれ配置されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
請求項１乃至７いずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、
第１磁性体が形成された基板上に、半導体素子を搭載する工程と、
キャップ型放熱板上に第２磁性体を形成する工程と、
前記基板と、前記キャップ型放熱板とを接合する工程と、を含み、
前記接合する前記工程において、
前記第１磁性体と前記第２磁性体の磁力によって、前記第１磁性体と前記第２磁性体とが対向するように接合されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記基板と前記キャップ型放熱板との間に熱硬化性接着剤を形成する工程をさらに含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記第１磁性体と前記第２磁性体の磁力を低減するように加熱する工程をさらに含むことを特徴と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関する。
【背景技術】
【０００２】
図１２は、従来のフリップチップ型ＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）パッケージを示す断面図である。図１２に示すフリップチップ型ＢＧＡパッケージ１は、基板２上にバンプ３ａを介在したチップ３とほぼ同じ高さのスティフナ４と平状の放熱板５を、接着剤４ａを用いて貼り合せる構造で放熱設計が行なわれていた。そこで、近年はコストと工数削減の観点から、図１３（ａ）、および（ｂ）に示すようなキャップ型の放熱板１１を直接基板１２に貼り合せる構造のフリップチップ型ＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）パッケージ１ａが多くなっている。
【０００３】
しかしながら、図１８に示すように、通常キャップ型の放熱板１１は上下に重ねて収納治工具４１に納まっている。そのため、図１９に示すように、端部が強磁性被覆膜２５で囲われたキャップ型の放熱板１１を収納治工具４１に収納すると、キャップ型の放熱板１１の搭載工程で生じるわずかな角度のずれなどによって、強磁性被覆膜２５が収納治工具４１の壁に引っ掛かり、剥離（被覆膜剥離４２が発生）し易くなる。また、図２０に示すように、キャップ型の放熱板１１の貼付工程において、キャップ型の放熱板１１は、吸着ツール４３により上から押し付けられたり、クランプ４４で挟まれる。そのため、図２１に示すように、キャップ型の放熱板１１の強磁性被覆膜２５が剥離（被覆膜剥離４２が発生）し易い。そこで、周辺治工具の外的影響を低減するため、キャップ型放熱板に形成される磁性体の位置を工夫する必要があった。
【０００４】
一方、図１３（ａ）、および（ｂ）に示すようなフリップチップ型ＢＧＡ（Ｂａｌｌ  Ｇｒｉｄ  Ａｒｒａｙ）パッケージ１ａでは、放熱板１１は接着剤４ａにより基板１２上に貼付されるが、接着剤硬化工程へ搬送されるまでの間に、放熱板１１と基板１２との間でずれが発生しやすいという問題があった。また、設備的に搭載・搬送精度を上げようとすると高価な搭載機能が必要となる。
【０００５】
このような問題を解決する技術として、特許文献１には、図１４に示すように、回路基板２１上に第一の強磁性被覆膜２２を塗布した電極２３に、導電性接着剤２４を介して、第二の強磁性被覆膜２５で両端を囲った電子部品２６を搭載することが提案されている。図１６に示すように、搭載ズレが起きたとしても、第一の強磁性被覆膜２２と第二の強磁性被覆膜２５の着磁力によって、図１７に示すように、自然に正しい位置に戻ることが記載されている。
【０００６】
また、特許文献２には、図１５に示すように、プリント基板３１に、複数の第一の磁性体３２ａ〜３２ｄを埋設し、かつ搭載ＩＣ３３の表面側に、複数の第二の磁性体３４ａ〜３４ｄを埋設させ、プリント基板３１に埋設した第一の磁性体３２ａ〜３２ｄと、対向する搭載ＩＣ３３に埋設した第二の磁性体３２ａ〜３２ｄを、互いに反対の極性を持たせて位置合わせすることが記載されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２３７５２５号公報
【特許文献２】特開平９−１８１９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながらこのような問題は、特許文献１に記載された技術では、回路基板２１上に電子部品２６を搭載する際の搭載ズレを抑制するために、電子部品２６の両端部に第二の強磁性被覆膜２５が形成されている。そのため、電子部品２６が磁力の影響をうけ、半導体装置の不具合が生じやすくなる。
また特許文献２に記載された技術も、プリント基板３１と搭載ＩＣ３３との実装のために磁性体３２ａ〜３２ｄ、および磁性体３４ａ〜３４ｄが用いられるものである。そのため搭載ＩＣ３３がこれらの磁性体の磁力の影響をうけることが考えられる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による半導体装置は、基板と、
前記基板上に搭載されたキャップ型放熱板と、
前記基板に形成された第１磁性体と、
前記キャップ型放熱板上に形成された第２磁性体と、を備え、
前記基板と前記キャップ型放熱板との接合部において、前記第１磁性体と前記第２磁性体とが対向するように配置されていることを特徴とする。
【００１０】
この半導体装置においては、基板とキャップ型放熱板と接合部において、基板に形成された第１磁性体と、キャップ型放熱板上に形成された第２磁性体とが対向するように配置されている。かかる構造の半導体装置によれば、キャップ型放熱板の内部への磁力の影響が低減されると同時に、基板とキャップ型放熱板との搭載位置精度を向上でき、信頼性の高い半導体装置が得られる。また、第２磁性体がキャップ型放熱板上に形成されているため、第２磁性体の周辺治工具の外的影響が低減され、基板とキャップ型放熱板との搭載位置合わせが実現される。
【００１１】
本発明による半導体装置の製造方法は、
第１磁性体が形成された基板上に、半導体素子を搭載する工程と、
キャップ型放熱板上に第２磁性体を形成する工程と、
前記基板と、前記キャップ型放熱板とを接合する工程と、を含み、
前記接合する前記工程において、
前記第１磁性体と前記第２磁性体の磁力によって、前記第１磁性体と前記第２磁性体とが対向するように接合されることを特徴とする。
【００１２】
この半導体装置の製造方法においては、基板とキャップ型放熱板と接合工程において、基板に形成された第１磁性体と、キャップ型放熱板上に形成された第２磁性体とが磁力によって引き合うことにより、両者が対向する。このような半導体装置の製造方法によれば、半導体チップへの磁力の影響が低減されると同時に、基板とキャップ型放熱板との搭載位置精度を向上でき、信頼性の高い半導体装置が得られる。また、第２磁性体がキャップ型放熱板上に形成されているため、簡便な方法で第２磁性体を備えるキャップ型放熱板が得られる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、基板とキャップ型放熱板との搭載位置精度に優れ、信頼性の高い半導体装置およびその製造方法が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ、本発明による半導体装置およびその製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
また、磁性体とは、キャップ型放熱板を基板上に搭載する工程から加熱処理工程前の間に磁力を有するものであればよい。磁性体には、加熱処理工程後すなわち組み立て工程後に得られた半導体装置において、その磁力が低減したものも含まれる。さらに磁性体には、キャップ型放熱板を基板上に搭載する工程前に磁化させたもの含まれる。
【００１５】
（第１実施形態）
図１は、（ａ）本発明による半導体装置の第１実施形態を示す平面図、および（ｂ）その断面図である。
半導体装置１００は、フリップチップ型ＢＧＡパッケージ用の基板５１と、基板５１上に搭載されたキャップ型放熱板５５と、基板５１に形成された第１磁性体５２と、キャップ型放熱板５５上に形成された第２磁性体５４とを備えている。
【００１６】
図１に示すように、基板５１上には、バンプ５９を介して半導体チップ５８が搭載されている。半導体チップ５８は、キャップ型放熱板５５により囲われている。また、第１磁性体５２と第２磁性体５４は、半導体チップ５８の外周部に配置されるため、半導体チップ５８が受ける磁力による影響が抑得られる。
【００１７】
基板５１とキャップ型放熱板５５との接合部において、第１磁性体５２と第２磁性体５４とが対向するように配置されている。これにより、基板５１とキャップ型放熱板５５とを接合する際に、第１磁性体５２と第２磁性体５４とが互いに磁力によって引き合うことにより、両者の位置あわせが容易になる。
【００１８】
基板５１とキャップ型放熱板５５とは、面で接触している。これにより、両者の接合が安定する。また、この接合面に接着剤などを用いることが可能となる。接着剤を用いることにより、両者の接合がより強固になる。
【００１９】
第１磁性体５２は、基板５１に形成され、上面が露出している。
第２磁性体５４は、キャップ型放熱板５５の外周部上に形成されている。これにより、第２磁性体５４を備えたキャップ型放熱板５５が簡便な方法で得られる。
【００２０】
また、第１磁性体５２と第２磁性体５４との間にキャップ型放熱板が介在しているため、第２磁性体５４の下面は外的治工具による影響を受けにくくなる。また、第２磁性体５４の上面が露出しているため、第２磁性体５４の着脱などの作業がしやすくなり、キャップ型放熱板５５の設計変更にも簡便に対応することができる。
【００２１】
第１磁性体５２の材料は、特に限定されないが、第１磁性体５２のキュリー温度が、接着剤５３の加熱硬化温度より低いものが好ましい。これにより、第１磁性体５２としてスクリーン印刷等の手段でペースト状の強磁性樹脂を基板５１の表面上に塗布することができ、また基板５１の内部に固体の第１磁性体５２を埋設することができる。第１磁性体としては例えば、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末とエポキシ樹脂との混合ペーストの焼成物が挙げられる。合金粉末としては、Ｓｍ−Ｆｅ系粉末でもＳｍ−Ｃｏ系粉末でもよい。また、ＦｅとＣｏとＮｉを重量比９０：５：５で作製した合金を後で着磁させてから使用してもよい。
【００２２】
ここで、キュリー温度とは、磁性体がある温度以上になるとその磁力を示さなくなる温度をいう。すなわち、接着剤５３の加熱硬化工程によって、磁性体の磁力が低減され、磁性体の磁力が半導体装置１００の信頼性に影響を及ぼさなくなるような温度であればよい。
【００２３】
第２磁性体５４の材料は、特に限定されないが、第２磁性体５４のキュリー温度が、接着剤５３の加熱硬化温度より低いものが好ましい。これにより、第２磁性体５４として、薄膜状の樹脂、合金等の固体磁性体を用いることができる。第２磁性体としてはＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系合金粉末とエポキシ樹脂との混合ペーストの焼成物が挙げられる。合金粉末としては、Ｓｍ−Ｆｅ系粉末でもＳｍ−Ｃｏ系粉末でもよい。また、ＦｅとＣｏとＮｉを重量比９０：５：５で作製した合金を後で着磁させてから使用してもよい。
【００２４】
第２磁性体５４の厚さは、図５に示すように、キャップ型放熱板５５を上下方向に重ね合わせた時に、下段のキャップ型放熱板５５の第２磁性体５４と、上段のキャップ型放熱板５５の下部とが互いに接触しない範囲であればよい。
【００２５】
接着剤５３は、基板５１とキャップ型放熱板５５との間に介在している。接着剤５３は、熱硬化性の材料からなる。その硬化温度が、第１磁性体５２および第２磁性体５４のキュリー温度よりも高い。このため、接着剤５３の加熱硬化によって、第１磁性体５２および第２磁性体５４の磁性が抑制され。半導体装置１００の信頼性が向上する。
【００２６】
以下、図２〜図６を参照しつつ、本発明による半導体装置について説明する。
【００２７】
本発明による半導体装置は以下のようにして製造される。
まず、半導体チップ５８が搭載された基板５１を準備する。次に、図２に示すように、基板５１のキャップ型放熱板５５と接合する領域に、第１磁性体５２を形成する。続いて、第１磁性体５２上に接着剤５３を塗布する。
【００２８】
ここで、第１磁性体５２と接着剤５３との接合力が十分でない場合は、図３に示すように、接着剤５３の塗布位置を調整して基板５１上に直接、接着剤５３を塗布してもよい。
【００２９】
次に、図４に示すように、キャップ型放熱板５５上に第２磁性体５４を形成する。続けて、基板５１上にキャップ型放熱板５５を搭載し、両者が磁力によって引き合うようにして、接合する。続けて、加熱によって接着剤５３を硬化させ、基板５１とキャップ型放熱板５５との接合力を高めることができる。またこの加熱によって、第１磁性体５２と第２磁性体５４の磁力は低減される。
このようにして、図１に示すような半導体装置１００が得られる。
【００３０】
本実施形態の磁性体による作用を説明する。
半導体装置１００は、基板５１とキャップ型放熱板５５と接合部において、基板５１に形成された第１磁性体５２と、キャップ型放熱板５５上に形成された第２磁性体５４とが対向するように配置されている。このため、キャップ型放熱板５５と基板５１とを接合する際に、第１磁性体５２と第２磁性体５４の磁力作用によって、両者が引き合い、基板５１上へのキャップ型放熱板５５の搭載精度が向上する。
【００３１】
さらに、例えばこのようなキャップ型放熱板５５の搭載後、組み立て工程までにおいて、その搬送等によって、図６に示すように、キャップ型放熱板５５と基板５１との位置が変位すること考えられる。しかしこのような場合でも、第１磁性体５２と第２磁性体５４の磁力作用によって、図１に示すように、キャップ型放熱板５５と基板５１との位置は元の所定の位置に戻る。
【００３２】
また、キャップ型放熱板５５と基板５１とを接合する際に、キャップ型放熱板５５の向きを間違えても、第１磁性体５２と、第２磁性体５４の間で斥力が働き接合できなくなる。そのため、キャップ型放熱板５５と基板５１との貼付作業ミスが防止される。
【００３３】
また、特許文献１および２に記載の技術においては、磁性体が半導体チップに直接設けられていたのに対し、本実施形態の半導体装置１００では、半導体チップ５８を囲うキャップ型放熱板５５に第２磁性体５４が設けられているため、磁力による影響が低減される。さらに、接着剤５３の加熱硬化によって、第１磁性体５２および第２磁性体５４の磁力が低減される。このようにして、磁力による影響が抑制された信頼性の高い半導体装置１００が得られる。
【００３４】
本実施形態の半導体装置１００では、第２磁性体５４がキャップ型放熱板５５上に形成されているため、第２磁性体５４の周辺治工具の外的影響が低減され、基板５１とキャップ型放熱板５５との搭載位置合わせが実現される。
【００３５】
（第２実施形態）
図７は、（ａ）本発明による半導体装置の第２実施形態を示す平面図、および（ｂ）その断面図、図８は、第２実施形態に係る半導体装置の磁性体の配置を示す平面図である。第１実施形態は第２磁性体５４がキャップ型放熱板５５上に形成された例であったのに対し、本実施形態は第２磁性体６４がキャップ型放熱板６５に埋設された例である。
【００３６】
図９に示すように、キャップ型放熱板６５には溝６６が形成されている。また図１０に示すように、溝６６に第２磁性体６４が埋設されている。
溝６６の深さは、特に限定されない。図１１に示すように、キャップ型放熱板６５を上下方向に重ね合わせた時に、下段のキャップ型放熱板６５の第２磁性体６４と、上段のキャップ型放熱板６５の下部とが互いに接触しない範囲であればよい。
【００３７】
かかる構成の半導体装置２００は、記第１実施形態における半導体装置１００と同様にして製造することができる。
【００３８】
本実施形態において、第２磁性体６４がキャップ型放熱板６５に埋設されているため、第１磁性体５２との距離が近くなり、両磁性体間により強い磁力がはたらく。それにより、キャップ型放熱板６５と基板５１との位置合わせ精度がより容易になり、両者の接合がより強固になる。
本実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００３９】
本発明による半導体装置およびその製造方法は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
例えば、上記各実施形態においては、第１磁性体と第２磁性体とが互いに引き合うように設定したが、作製上可能ならば、貼付位置や向きが正しい時は引力が働き、間違っている時は斥力が働くように陰極と陽極を制御してもよい。それにより、基板とキャップ型放熱板との位置合わせ精度がより容易できる。
【００４０】
また、第１磁性体と第２磁性体の数、形状は、とくに限定されない。キャップ型放熱板の大きさ、形状もとくに限定されず、半導体チップなどを覆い、また基板と接合できるものであればよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】（ａ）本発明による半導体装置の第１実施形態を示す平面図、および（ｂ）その断面図である。
【図２】第１実施形態に係る半導体装置の磁性体の配置を示す平面図である。
【図３】第１実施形態に係る半導体装置の磁性体の配置を示す平面図である。
【図４】第１実施形態に係る半導体装置の磁性体の配置を示す平面図である。
【図５】第１実施形態に係る半導体装置のキャップの構造を示す断面図である。
【図６】第１実施形態に係る半導体装置を示す平面図である。
【図７】（ａ）本発明による半導体装置の第２実施形態を示す平面図、および（ｂ）その断面図である。
【図８】第２実施形態に係る半導体装置の磁性体の配置を示す平面図である。
【図９】第２実施形態に係る半導体装置のキャップの構造を示す断面図である。
【図１０】第２実施形態に係る半導体装置の磁性体の構造を示す部分拡大図である。
【図１１】第２実施形態に係る半導体装置のキャップの構造を示す断面図である。
【図１２】従来の半導体装置を示す断面図である。
【図１３】（ａ）従来の半導体装置を示す平面図、および（ｂ）その断面図である。
【図１４】従来の半導体装置を示す断面図である。
【図１５】従来の半導体装置を示す斜視図である。
【図１６】従来の半導体装置を示平面図である。
【図１７】従来の半導体装置を示平面図である。
【図１８】本発明が解決しようとする課題を説明するための断面図である。
【図１９】本発明が解決しようとする課題を説明するための断面図である。
【図２０】本発明が解決しようとする課題を説明するための断面図である。
【図２１】本発明が解決しようとする課題を説明するための断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
５１    基板
５２    磁性体
５３    接着剤
５４    磁性体
５５    キャップ型放熱板
５８    半導体チップ
５９    バンプ
６４    磁性体
６５    キャップ型放熱板
６６    溝
１００    半導体装置
２００    半導体装置
【図１】
2009117647.tif 000003
【図２】
2009117647.tif 000004
【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】
2009117647.tif 000017
【図１６】
2009117647.tif 000018
【図１７】
2009117647.tif 000019
【図１８】
2009117647.tif 000020
【図１９】
2009117647.tif 000021
【図２０】
2009117647.tif 000022
【図２１】
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