(57)【要約】【課題】軽量、低コスト化を維持しながら、放熱性を向上させることを目的とする。【解決手段】フレキシブル基板４の放熱体２と接する面と対向する面上に半導体チップ５と熱的に接続するように金属箔１を設け、ビス３ａを用いて金属箔１を放熱体２に螺合する構造とすることにより、半導体チップ５から発する熱を、半導体チップ５の一方の面からは放熱材５ａを介して放熱体２に熱伝導し、半導体チップ５の他方の面からは金属箔１を介して放熱体２に熱伝導することにより、半導体チップ５の２面方向から熱を放熱体２に伝導することができるため、部品点数やセット重量を大幅に増加させることなく放熱性を向上させることができる。【選択図】図１
2009016626.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放熱構造を備える半導体モジュール装置であって、
外部端子と接続する配線パターンが形成されるフレキシブル基板と、
前記配線を保護する絶縁性レジストと、
前記フレキシブル基板に前記配線パターンと電気的に接続するようにチップ保護樹脂で封止して実装される半導体チップと、
前記半導体チップを封止する前記チップ保護樹脂上および前記フレキシブル基板の少なくとも一部上に密着して形成される金属箔と、
格納凹部が設けられて前記格納凹部に前記半導体チップが放熱材を介して接続されるように前記フレキシブル基板と接合される放熱体と、
前記金属箔と前記放熱体とを熱的に接合するように螺合するためのビスと
を有することを特徴とする半導体モジュール装置。
【請求項２】
前記フレキシブル基板の前記配線パターンと同一面に前記配線パターンと電気的に独立な領域が設けられ、
前記領域に前記金属箔が設けられ、
前記フレキシブル基板を折り返すことにより前記半導体チップを封止する前記チップ保護樹脂上および前記フレキシブル基板の少なくとも一部上に前記金属箔を密着することを特徴とする請求項１記載の半導体モジュール装置。
【請求項３】
前記フレキシブル基板に前記配線と非接続のランド銅箔を形成し、前記ランド銅箔と前記半導体チップを電気的に接続することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の半導体モジュール装置。
【請求項４】
前記半導体チップを前記フレキシブル基板にＴＡＢ実装、またはフェイスダウン実装をしたテープキャリアパッケージからなることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の半導体モジュール装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の半導体モジュール装置の製造工程であって、
前記フレキシブル基板上に前記配線を保護するための絶縁性レジストを塗布する工程と、
前記絶縁性レジストが未硬化である状態で前記フレキシブル基板に前記半導体チップを実装する工程と、
前記半導体チップに前記チップ保護用樹脂を塗布した後に前記チップ保護用樹脂の一部を硬化した段階で前記金属箔を前記フレキシブル基板表面の少なくとも一部および前記半導体チップを封止する前記チップ保護用樹脂表面に密着させる工程と、
前記密着させる工程の後に前記保護レジストと前記チップ保護用樹脂を硬化して固着させる工程と
を有することを特徴とする半導体モジュール装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜請求項４記載の半導体モジュール装置が一定な遊隔を設けて螺合されてなることを特徴とするフラットパネル型表示装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項４記載の半導体モジュール装置が一定な遊隔を設けて螺合されてなることを特徴とするプラズマディスプレイパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえばカラープラズマディスプレイ（ｐｌａｓｍａ  ｄｉｓｐｌａｙ  ｐａｎｅｌ）のようなフラットパネルディスプレイ表示装置における駆動用半導体ＩＣ（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）チップ（以下半導体チップという）に放熱構造を付加する半導体モジュール装置および半導体モジュール装置の製造方法ならびに半導体モジュール装置を搭載したフラットパネル型表示装置，プラズマディスプレイパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマディスプレイ装置は、液晶パネルに比べて高速表示が可能であり視野角が広いことと、大型化が容易であることと、自発光型表示方式であるために表示品質が高いことなどの理由から、フラットパネルディスプレイ技術の中で注目を集めている。また、高精細画面のためのファインピッチ化に伴い多くの半導体チップが必要になってきている。
【０００３】
このような半導体チップの実装にあたっては高密度な実装が必要であり、しかも画像表示時に半導体チップに大きな負荷がかるため半導体モジュール装置は非常に高温になる。高密度実装のためにフレキシブル基板に半導体チップを実装して、その半導体チップの上下に放熱シートを挟み込み、さらにその上を一体となった金属カバーなどで挟み込み、パネルを固定している金属シャーシにその金属カバーをねじなどで固定して放熱させる構造が一般的に知られていた。この放熱構造では、放熱シートを間に介して金属カバーに放熱させるため、半導体チップから金属シャーシへの熱抵抗が大きくなり、半導体チップの熱を十分に放熱させることが困難であった。一方、放熱シートを薄くすることで熱抵抗を小さくすることができるが、半導体チップが割れるなどの取り扱いのことを考慮すると、あまり薄くすることもできなかった。また、一般的に放熱シートは、シリコンなどの材質であるため軟らかく、金属カバーや半導体チップを自動機で貼り付けるのが困難であるという作業場の課題もあった。
【０００４】
この課題を解決すべく、半導体チップに放熱体を取り付けたモジュール装置（以下、半導体モジュール装置という）という構成に変わってきた。この半導体モジュール装置としては、図１３、１４、１５に示すようなものが知られている。図１３は従来の半導体モジュール装置の構成を示す断面図であり、図１５におけるＡ−Ａ’断面図である。図１４は従来の半導体モジュール装置の構成を示すパーツ分解斜視図である。さらに、図１５は従来の半導体モジュール装置の組立後外観斜視図である。
【０００５】
図１３、１４、１５において、この従来の半導体モジュール装置は、半導体チップ５が実装されたフレキシブル基板４と、放熱体２とが接着剤６で固定されている。さらにこの放熱体２がフラットパネル型表示装置の金属シャーシ受け部７に螺合され、熱をこのシャーシに放出していた。
【０００６】
詳細に説明すると、フレキシブル基板４と半導体チップ５の接合部分は、チップ保護樹脂５ａで覆われており、放熱体２には、半導体チップ５の格納凹部２ａが設けられており、接着剤６が格納凹部２ａを囲んで設けられ、放熱体２とフレキシブル基板４とを接着している。半導体チップ５の裏面は、放熱材５ｂであるシリコーングリスや放熱シートなどを介して放熱体２の格納凹部２ａに接触している。この構成により、半導体チップ５で発生した熱を、放熱材５ｂを介して、放熱体２へ効率よく逃がすことができる。さらに、この半導体モジュール装置は、フラットパネル表示装置を支える金属製シャーシに離隔された状態で螺合される（図示せず）構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−３３８７０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、このような構成の半導体モジュール装置において、最近はプラズマディスプレイ装置の高精細化に伴い、１半導体チップ当たりの出力チャンネル数を増やして部品点数を減らす取り組みがなされている。その結果、１つの半導体チップの発熱量も比例して大きくなるという状況になってきた。そのため、この発熱による半導体チップの誤動作や破壊を防止するために、十分に放熱させる必要が生じてきた。一方で、半導体チップ発熱量を減らすために、ディスプレイ表示装置の画像制御処理の見直しによる駆動負荷低減を行うが、放熱体が同一構造のままでは放熱量に限界があり、放熱体に大型のフィンを追加したり、放熱体をファンで強制空冷したりするなど放熱方法、構造の見直しが必要になってきている。これにより部品点数が増えたり、セット重量が増えたりといった課題が発生してきた。
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するもので、カラープラズマディスプレイのようなフラットパネル表示装置に用いる半導体チップの半導体モジュール装置において、既存の構成を大きく変えることなく軽量、低コスト化を維持しながら、放熱性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために請求項１記載の半導体モジュール装置は、放熱構造を備える半導体モジュール装置であって、外部端子と接続する配線パターンが形成されるフレキシブル基板と、前記配線を保護する絶縁性レジストと、前記フレキシブル基板に前記配線パターンと電気的に接続するようにチップ保護樹脂で封止して実装される半導体チップと、前記半導体チップを封止する前記チップ保護樹脂上および前記フレキシブル基板の少なくとも一部上に密着して形成される金属箔と、格納凹部が設けられて前記格納凹部に前記半導体チップが放熱材を介して接続されるように前記フレキシブル基板と接合される放熱体と、前記金属箔と前記放熱体とを熱的に接合するように螺合するためのビスとを有することを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の半導体モジュール装置は、請求項１記載の半導体モジュール装置において、前記フレキシブル基板の前記配線パターンと同一面に前記配線パターンと電気的に独立な領域が設けられ、前記領域に前記金属箔が設けられ、前記フレキシブル基板を折り返すことにより前記半導体チップを封止する前記チップ保護樹脂上および前記フレキシブル基板の少なくとも一部上に前記金属箔を密着することを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の半導体モジュール装置は、請求項１または請求項２のいずれかに記載の半導体モジュール装置において、前記フレキシブル基板に前記配線と非接続のランド銅箔を形成し、前記ランド銅箔と前記半導体チップを電気的に接続することを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の半導体モジュール装置は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の半導体モジュール装置において、前記半導体チップを前記フレキシブル基板にＴＡＢ実装、またはフェイスダウン実装をしたテープキャリアパッケージからなることを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の半導体モジュール装置の製造方法は、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の半導体モジュール装置の製造工程であって、前記フレキシブル基板上に前記配線を保護するための絶縁性レジストを塗布する工程と、前記絶縁性レジストが未硬化である状態で前記フレキシブル基板に前記半導体チップを実装する工程と、前記半導体チップに前記チップ保護用樹脂を塗布した後に前記チップ保護用樹脂の一部を硬化した段階で前記金属箔を前記フレキシブル基板表面の少なくとも一部および前記半導体チップを封止する前記チップ保護用樹脂表面に密着させる工程と、前記密着させる工程の後に前記保護レジストと前記チップ保護用樹脂を硬化して固着させる工程とを有することを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載のフラットパネル型表示装置は、請求項１〜請求項４記載の半導体モジュール装置が一定な遊隔を設けて螺合されてなることを特徴とする。
請求項７記載のプラズマディスプレイパネルは、請求項１〜請求項４記載の半導体モジュール装置が一定な遊隔を設けて螺合されてなることを特徴とする。
【００１５】
以上により、軽量、低コスト化を維持しながら、放熱性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上のように、フレキシブル基板の放熱体と接する面と対向する面上に半導体チップと熱的に接続するように金属箔を設け、ビスを用いて金属箔を放熱体に螺合する構造とすることにより、半導体チップから発する熱を、半導体チップの一方の面からは放熱材を介して放熱体に熱伝導し、半導体チップの他方の面からは金属箔を介して放熱体に熱伝導することにより、半導体チップの２面方向から熱を放熱体に伝導することができるため、部品点数やセット重量を大幅に増加させることなく放熱性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（実施の形態１）
以下、本発明の一実施の形態による半導体モジュール装置の放熱構造について、図１から図６を用いて説明する。
【００１８】
図１は実施の形態１における半導体モジュール装置の構成を示す断面図であり、図２に示す分解図を組み立てた場合のＡ−Ａ’部の断面図である。図２は実施の形態１における半導体モジュール装置の構成を示すパーツの分解斜視図である。図３は実施の形態１における半導体モジュール装置の組立後外観斜視図である。図４は実施の形態１におけるフラットディスプレイパネルのシャーシ部を示す要部拡大図であり、フラットパネル型表示装置のフラットディスプレイパネルを支えるシャーシ一部分の拡大斜視図である。図５は実施の形態１における半導体モジュール装置をフラットディスプレイパネルに実装した状態を示す斜視図であり、１半導体モジュール装置をシャーシに取り付けた状態を示す斜視図である。図６は実施の形態１におけるフラットディスプレイパネルを裏面から見た時の斜視図である。
【００１９】
図１の半導体モジュール装置の断面図において、金属箔１はフレキシブル基板４の配線保護膜である絶縁性レジスト４ａと密着し、さらに、半導体チップ５の素子形成面ともチップ保護用樹脂５ａを介して密着して設けられている。また、半導体チップ５に近い位置に固定ビス３ａでフレキシブル基板４のランド銅箔４ｂを通して金属箔１を放熱体２と螺合している。ランド銅箔４ｂは、半導体チップ５から電極４ｃ（図２参照）及び、電極４ｄ（図２参照）の２方向へ引き回される配線が上下に配線を振り分けられるので、その配線が通らない三角領域に最大限で形成する。この時、このランド銅箔４ｂは、絶縁性レジスト４ａを開口させ、金属箔１とランド銅箔４ｂが直接触れ合うようにして、固定ビス３ａで放熱体２に螺合する。これにより、金属箔１、ランド銅箔４ｂ、固定ビス３ａへ熱伝達する場合の熱抵抗を最小限におさえて、金属箔１は固定される。また、ランド銅箔４ｂは、半導体チップ５で発生した熱が金属箔１に伝わり、金属箔１上を熱拡散し、次にランド銅箔４ｂに伝わり、固定ビス３ａを介して放熱体２に逃げるという放熱経路の中で、ランド銅箔４ｂの領域を広くとれば、より多くの熱を固定ビス３ａに伝える経路を作ることになる。
【００２０】
一方、放熱体２は、フレキシブル基板４を接着剤６で固定し、半導体チップ５の素子形成面に対する裏面より放熱剤５ｂを介して放熱している。図２に半導体モジュール装置の構成を示すパーツの分解イメージを示す。フレキシブル基板４を固定ビス３ａで放熱体２に固定することにより、金属箔１と放熱体２を固定ビス３ａを介して接続している。この半導体モジュール装置の組立てをした状態（図３）で、さらに固定ビス３ｂで図４に記載のフラットディスプレイパネルを固定するシャーシに形成されたシャーシ受け部７によってフラットディスプレイパネルとの間に遊隔を設けながら、半導体チップ５の拡散回路形成面をフラットディスプレイパネル側に向けて固定ビス３ｂで螺合する。このように、フラットディスプレイパネルには、複数の半導体モジュール装置が実装される（図６）。
【００２１】
以下に詳細な構成を説明する。金属箔１は、ここでは素材としてＡＬ合金の箔などを用いる。厚みは２５μｍ程度とし、フレキシブル基板４とチップ保護樹脂５ａに低応力で塑性変形して密着することができる金属材料である必要がある。また、金属箔１の熱容量を確保したい場合などは、金属箔１を複数枚積層させるなどして使用することも可能である（図示せず）。また、金属箔１の面積は、少なくとも半導体チップ５およびフレキシブル基板４の配線領域を覆い、放熱体２との固定に用いる固定ビス３ａが打ち込まれる部分を含む大きさとする。この金属箔１には、フレキシブル基板４と螺号する固定ビス３ａが貫通する位置と、放熱板２とシャーシ受け部７を螺合する固定ビス３ｂが貫通する位置に、それぞれ固定ビス３ａ、３ｂの径に合わせた穴が開いている。
【００２２】
放熱体２は、アルミニウムなど熱伝導率の高い材料で形成されている。放熱体２には、半導体チップ５より大きい格納凹部２ａが設けられており、この格納凹部２ａに半導体チップ５が格納されることとなる。放熱体２に接着剤６で固定されたフレキシブル基板４に搭載された半導体チップ５は放熱材５ｂが充填された格納凹部２ａの底面に保持されている。格納凹部２ａは、半導体チップ５、フレキシブル基板４、放熱体２、接着剤６および放熱材５ｂで囲まれた密閉空間であるので空気抜き穴を設けてもよい（図示せず）。
【００２３】
フレキシブル基板４は、ポリイミド材料などの可撓性のある樹脂フィルムで形成されている。このフレキシブル基板４には、半導体チップ５がバンプなどを介して、配線銅箔と接続実装されている。半導体チップ５は、フレキシブル基板４との接続部分をチップ保護樹脂５ａで封止して、接続部分を補強し、接続部分を他の部材から電気的に絶縁させている。
【００２４】
さらに、フレキシブル基板４には、電極４ｃ、４ｄと半導体チップ５との間を接続する配線が設けられている（図示せず）。この配線領域を回避して、フレキシブル基板４の空所領域全体に扇状のランド銅箔４ｂを設ける。ランド銅箔４ｂは、半導体チップ５とインナーリードで接続され、半導体チップ５と直接接続することで、半導体チップ５で発生した熱を直接ランド銅箔４ｂを介して固定ビス３ａに落とすと共に、固定ビス３ａを介してシャーシ受け部７に繋がっているのでグランド端子として使うことができる。ランド銅箔４ｂには、螺合するためのビス穴が開いている。また、ランド銅箔４ｂに隣接する配線は、電磁ノイズ等の影響を回避するために、電気的に無効な配線を１本以上置くか、配線間隔を十分に置いて配置する。
【００２５】
フレキシブル基板４の電極４ｃは、フラットディスプレイパネル８に形成された電極と、異方性導電フィルムなどを介して接続される（図５）。電極４ｄは、フラットディスプレイパネル８側の制御基板に形成された電極と、コネクタなどを介して接続される（図５）。図６においてフラットディスプレイパネル８は、金属性シャーシに固定され（図示なし）、フラットディスプレイパネル８の複数のシャーシ受け部７にそれぞれ半導体モジュール装置が複数設けられている。半導体モジュール装置は、制御回路を通じてフラットパネルディスプレイ８を制御し画像を表示させる。
【００２６】
次に、本発明の半導体モジュール装置の放熱メカニズムについて説明する。半導体モジュール装置は実使用状態において、半導体チップ５が通電され動作すると、半導体チップ５の表面素子が発熱し、１つのルートはチップ保護樹脂５ａを介して金属箔１に熱伝達される。金属箔１の熱は固定ビス３ａを介して放熱体２に熱伝達され、放熱体２は固定ビス３ｂを介してシャーシ受け部７に熱を拡散するとともに大半は遊隔を開けたシャーシ受け部７へ放出され、一部は空気層に放出される。また、フレキシブル基板４の配線材料にたとえば銅を使うと、非常に熱伝導率が高いため、半導体チップ５と接続された配線を伝わってフレキシブル基板４上に熱が拡散していく。この配線上には配線を保護する絶縁性レジスト４ａが２５μｍ程度の厚みで塗布され、配線からこの絶縁性レジスト４ａを介して金属箔１に熱が伝わり、前記同様に伝達され放熱される。ここで、チップ保護樹脂５ａであるが、たとえばエポキシ樹脂を使用すると、材料自体は熱伝導率が低いが、樹脂の厚みが１００μｍ程度と薄く、半導体チップ５で発熱した熱の９０％はチップ保護樹脂５ａ上に熱伝導している。
【００２７】
半導体チップ５の表面素子の発熱に対する他放熱経路は、従来の実施例と同様であるが、半導体チップ５の表面素子の熱が、半導体チップ５の基材を伝わって、チップ裏面に達する。ここでは、基材としてたとえばシリコンを用いると、厚みは６２５μｍと薄いため熱伝導は非常によい。さらに半導体チップ５の裏面に達した熱は、放熱材５ｂであるシリコーングリスや放熱シートなどを介して放熱体２に伝達される。さらに、放熱体２は、金属製シャーシ受け部７に離隔された状態で螺合され熱がシャーシに拡散する。ここで、フレキシブル基板４上の配線からの放熱体２への放熱は、前記で説明した配線パターン表面の熱と比べ、熱伝導は少ない。フレキシブル基板４のベース材料は、たとえばポリイミドで厚みが７５μｍである。配線銅箔は、前記ポリイミドとラミネートするための接着剤層が１２μｍ程度の厚みを有しており、フレキシブル基板４の表面配線から放熱体２への熱伝導は、熱抵抗が高くて放熱体への熱伝導は期待できない。
【００２８】
ちなみに、一般的な熱伝導率は以下の通りである。銅：３９０Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１、アルミニウム：２３６Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１、シリコン：１６８Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１、ポリイミド樹脂：０．０４４Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１、エポキシ樹脂：０．１９Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１となる。
【００２９】
このように、チップ保護用樹脂を介してフレキシブル基板に搭載された半導体チップの回路形成面をフレキシブル基板上に設けられ固定用ビスを介して放熱体に接続される金属箔に接続させると共に、放熱材を介して半導体チップの素子形成面と対向する面を放熱体に接続することにより、素子形成面からの熱はチップ保護用樹脂，金属箔および固定用ビスを介して放熱体に熱伝導し、素子形成面と対向する面からの熱は放熱材を介して放熱体に熱伝導し、放熱体からシャーシ受け部を介して放熱することができるため、部品点数やセット重量を大幅に増加させることなく放熱性を向上させることができる。
【００３０】
これと併せて、金属製の放熱体と金属箔で半導体チップを包み込む構成であるので、信号伝達部材の実装素子から発生した電磁放射ノイズＥＭＩ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ）を吸収して遮蔽させることができる。
【００３１】
また、放熱体に螺合されたフレキシブル基板上のランド銅箔と半導体チップの接地端子と繋ぐことにより、チップ内でサージ電流が流れたときの半導体チップの誤動作や破壊を防ぐことができ、結果的に半導体チップの動作信頼性が確保できる。
（実施の形態２）
以下、図１２を用いて実施の形態１で示した半導体モジュール装置の製造方法を説明する。
【００３２】
図１２は実施の形態１で示した半導体モジュール装置の製造方法を示す工程断面図である。
まず、図１２（ａ）では、フレキシブル基板４上に半導体チップ５の実装を行う。ここでは、フレキシブル基板４としてたとえば３層テープキャリア材を使用し、テープキャリアをリールに巻いた状態で、リール毎に半導体チップ５実装するＴＡＢ（Ｔａｐｅ  Ａｕｔｏｍａｔｅｄ  Ｂｏｎｄｉｎｇ）工法で実装する。半導体チップ５は、フレキシブル基板４中央付近に半導体チップ５を搭載する穴を開け、ここに設けた一部がランド銅箔４ｂとなるインナーリード配線と半導体チップ５の電極を位置合わせして熱圧着する。
【００３３】
次に、図１２（ｂ）で、液状のチップ保護樹脂５ａをチップ上面より塗布する（図示せず）。塗布後、硬化炉で熱を加えてチップ保護樹脂５ａを硬化させるとともに、フレキシブル基板４の絶縁性レジスト４ａのタック性を熱を印加することにより上げる。ここで、絶縁性レジスト４ａとして、レジスト樹脂の硬化反応を途中で止めて、過熱されるとタック性が復活し、さらに加熱すると硬化反応を完了する特性の樹脂を使用する。工程を進めて、樹脂の硬化反応がある程度進んた状態で、かつ保護樹脂表面がまだタックする状態で、金属箔１を半導体チップ５上面とフレキシブル基板４の配線領域上に貼り付けを行う。この時、金属箔１とフレキシブル基板４の放熱体２に螺合するための固定ビス穴を基準に位置合わせを行い、金属箔１をフレキシブル基板４上に置いた状態で、ゴム製の回転ローラー９で金属箔１をフレキシブル基板４と半導体チップ５に密着させる。金属箔１は、たとえば２５μｍ厚のアルミニウム合金を使用すると、ゴム製回転ローラー９の押圧で容易に塑性変形して配線領域上の絶縁性レジスト４ａとチップ保護樹脂５ａの凹凸を吸収しながら密着する。この状態で硬化炉を通過させることにより、チップ保護樹脂５ａと絶縁性レジスト４ａの硬化を完了させる。この後、フレキシブル基板４の使用する領域の外形を金型を使って打ち抜き個片化する。
【００３４】
図１２（ｃ）では、放熱体２に前記図２（ａ）記載のフレキシブル基板４を接着する。ここで接着剤６は、放熱体２の格納凹部２ａを囲んで貼付けられている。前記フレキシブル基板４と放熱体２との接着は、まず、放熱体２に接着剤６を付設し、放熱材５ｂを半導体チップ５の裏面が十分に覆われる範囲で格納凹部２ａに塗布する。つぎに、前記フレキシブル基板４と放熱体２を位置合わせして、半導体チップ５を格納凹部２ａの放熱材５ｂに接触させる。つぎに、接着剤６が付設された領域を回転ローラー（図示なし）などで押圧して、前記フレキシブル基板４と放熱体２とを確実に接着させる。
【００３５】
次に、図１２（ｄ）で、固定ビス３ａで放熱体２に金属箔１とフレキシブル基板４のランド銅箔４ｂを絶縁性レジスト４ａなどを介さずに金属面と金属面を合わせる形で螺合させる。固定ビス３ａは、半導体チップ５周辺に配置し、半導体チップ５と配線およびランド銅箔４ｂで繋がっているので、チップの発熱を効果的に熱伝導させるとともに、半導体チップ５内のグランド端子と接続することによりアースとしての機能も持たせることができる。基本的な半導体モジュール装置としては、この工程で完了する。
【００３６】
図１２（ｅ）でフラットディスプレイパネルとしては、最終的に前記半導体モジュール装置のフレキシブル基板４の金属箔が設けられた面をシャーシ受け部７側に向け、遊隔を開けて放熱体２とシャーシ受け部７を固定ビス３ｂで螺合することにより放熱構造を完成する。
【００３７】
このように、半導体モジュール装置を製造する際に、構造が複雑な放熱板などを追加することなく軽薄な金属箔１を追加することにより、発熱源となる半導体チップ５を挟み込む単純な構造で放熱熱伝導を実施することとなり、部品点数やセット重量を大幅に増加させることなく放熱性を向上させることができる。
【００３８】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態に３に係る半導体モジュール装置の放熱構造について、図７から図１０を用いて説明する。
【００３９】
図７は実施の形態３における半導体モジュール装置の構成を示す断面図であり、図８に示す分解図を組み立てた場合のＡ−Ａ’部の断面図である。図８は実施の形態３における半導体モジュール装置の構成を示すパーツの分解斜視図である。図９は実施の形態３における半導体モジュール装置の組立後外観斜視図である。図１０は実施の形態３におけるフレキシブル基板が形成されたテープキャリアの外観図である。本実施の形態に係る半導体モジュール装置は、フレキシブル基板４上に金属箔を形成することが異なる以外は、実施の形態１に係る半導体モジュール装置と同様であり、同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４０】
図７において、本実施の形態の半導体モジュール装置におけるフレキシブル基板は、実施の形態１におけるフレキシブル基板を延長拡大して銅箔１ａを敷き詰める領域を設け、実施の形態１で説明した金属箔１（図１参照）の代わりに、フレキシブル基板４の延長上に半導体チップ５と電極４ｃ、４ｄを繋ぐ配線と同一の銅箔をフレキシブル基板を延長拡大した領域に敷き詰め、金属箔（以下、銅箔と称す）１ａとして使用する。本実施の形態は、前記銅箔１ａが敷き詰められた領域をフレキシブル基板４の放熱体２との接続面と対向する面側に折り返して螺合することを特徴とする。これにより、金属箔１を分離して固定する場合に比べ部品点数を増やすことなく、放熱特性を向上させることができる。
【００４１】
図８は、本発明の半導体モジュール装置を構成するパーツの分解斜視図である。フレキシブル基板４に半導体チップ５を実装後、フレキシブル基板４が複数形成されているテープキャリアからフレキシブル基板４を打ち抜いた状態で、放熱体２に接着剤６を使って実施の形態１同様に固定される。その後、前記銅箔１ａが形成されたフレキシブル基板４の領域を銅箔１ａが内側になるように折り返して銅箔１ａを半導体チップ保護樹脂５ａと密着させ、固定ビス３ａを３点で放熱体２に螺合する（図９）。
【００４２】
ここで、銅箔１ａを半導体チップ保護樹脂５ａと密着させる際、フレキシブル基板４のベース基材上に銅箔１ａが形成されるので、チップ保護樹脂５ａの凹凸は吸収できないが、フレキシブル基材はポリイミドなど弾性力が高い材料を用い、さらに３点以上で剛性のある放熱体２に螺合することにより基材の弾性力でチップ保護樹脂５ａを放熱体２に押さえつけられるために十分な密着が得られ、放熱を行うことができる。同様に、フレキシブル基板４側のランド銅箔１ｂと銅箔１ａの螺合部分も、フレキシブル基板４の基材の弾性力で、固定ビス３ａ周辺の密着力を機械的な応力で密着させることができる。たとえば基材は、ポリイミドで７５μｍ厚みを使用し、配線およびランド銅箔、銅箔１ａを形成する金属箔が２５μｍ厚、基材と金属箔の間を１２μｍ厚の接着剤でラミネートされたフレキシブル基板４ａを使用する。
【００４３】
次に、図１０で、実施の形態１、及び実施の形態３に係るフレキシブル基板４の詳細を説明する。フレキシブル基板４は、フレキシブル基板４が複数形成されたテープ状態で搬送して半導体チップ５を実装する為に、テープキャリア上に複数の同一配線パターンを形成し、最終的には必要な部分を打ち抜いて半導体モジュール装置を形成する。ここでは、７０ｍｍ幅の３層テープキャリアを使用し、テープキャリア送り方向に対して、半導体チップがたとえば垂直に搭載される構成のチップを使用する。フレキシブル基板４の配線レイアウトとしては、テープキャリア送り方向に対して、電極４ｃ、４ｄを幅方向にレイアウトし、電極４ｃ、４ｄは半導体チップ５とは引き回し配線４ｅで繋がっている。この配線レイアウトでは、電極４ｃ、４ｄの２方向に出力されるので、配線の空所領域がチップの左右側面とチップ上方の３箇所に確保できる。よって、放熱経路を補充するためにここにランド銅箔４ｂを配置する。このランド銅箔４ｂの銅箔上面には外装めっきとして、たとえばＳｎを２．０μｍ程度設ける。ランド銅箔４ｂ上の絶縁性レジスト４ａは、半導体チップ５に接続している半導体チップ５から引き回される配線部分のみには塗布するものの、ランド銅箔４ｂ領域には基本的には塗布せずレジストを開口させる。ほかの引き回し配線４ｅには確実に配線保護の目的で絶縁性レジスト４ａを塗布する。また、フレキシブル基板４を折り曲げ実装する為に、折り曲げスリット４ｆを入れている。
【００４４】
一方、本発明のフレキシブル基板４上の銅箔１ａは、フレキシブル基板４の折り曲げスリット４ｆを避けて、半導体チップ５が載置されるフレキシブル基板４の側面の延長上に設けられた領域に配置される。銅箔１ａの長さは、フレキシブル基板４の外周部を基点として折り返して少なくとも半導体チップ５上に銅箔が届く長さが必要である。今回は、折り返したとき半導体チップの左右に形成されるランド銅箔４ｂ上に達する長さで設定した。さらに、銅箔１ａ上には外装めっきでＳｎを設ける。また、この銅箔１ａには、螺合する際のビス穴を３箇所に開けている。
【００４５】
また、図１０ではテープキャリアの使用効率を上げるために、隣接する本発明の配線パターンを反転させながら配置することにより、テープキャリアの使用ロスを少なくすることができる。しかし、このテープキャリアでは、半導体チップを実装する際、チップの向きが反転するため、実装装置の工夫が必要になる。ここではたとえば、同一方向の配線パターンのみに、一パターン飛ばしで半導体チップ５を実装後、もう一度逆方向に流して半導体チップを実装することにより、高価な装置の改善をすることなしにチップ実装することができる。
【００４６】
３層テープキャリア構成としては、７５μｍ厚みのたとえばポリイミド基材上にエポキシ系の接着剤を１２μｍ、その上層に３５μｍ厚みの銅箔がラミネートされ、最上層には絶縁性レジスト４ａが２５μｍで塗布され銅箔を保護する構造である。
【００４７】
このように、実施の形態１における金属箔に対応する銅箔をフレキシブル基板の延長された領域に形成し、フレキシブル基板を折り曲げることにより、半導体チップの素子形成面にチップ保護用樹脂を介して銅箔を接続することにより、実施の形態１と同様に、部品点数やセット重量を大幅に増加させることなく放熱性を向上させることができる。
【００４８】
（実施の形態４）
図１１は実施の形態４における半導体モジュール装置の構成を示す断面図である。
本実施の形態に係る半導体モジュール装置は、フレキシブル基板４が半導体チップ５に対してフェイスダウン（上下反転されて）実装されていることと、放熱体２にフレキシブル基板４の絶縁性レジスト４ａ面が接着剤６で固定されていること以外、実施の形態１に係る半導体モジュール装置と同様であり、同様の構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４９】
図１１において、半導体チップ５上面にチップ保護樹脂５ａを介して金属箔１が載置されるとともにフレキシブル基板４の基材面、たとえばポリイミドが金属箔１と接触する。
ここで金属箔１と絶縁性レジスト４ａが接着剤として作用しないため、固定ビス３ａはフレキシブル基板４の基材面を押圧させ、金属箔１を塑性変形させてチップ保護樹脂５ａに密着させて固定する。フレキシブル基板４の半導体チップ５搭載面の裏面側からの熱伝導は半導体チップ５搭載面からのものに比べて金属箔１からランド銅箔を経由して固定ビスへ逃がす放熱経路が減るので悪くなり、よって本実施形態では、金属箔１への放熱は半導体チップ５上面からが大半となる。放熱メカニズムとしては、実施形態１と同様に放熱体２を介してシャーシ７に放熱が実現できる。
【００５０】
また、図１１では、３層（基材、接着剤、銅箔）のフレキシブル基板４の例を示しているが、２層（基材、銅箔）のフレキシブル基板を用いて半導体チップ５をフェイスダウン実装した場合も、金属箔１をフレキシブル基板越しに載置することにより放熱効果は期待できる（図示なし）。しかし、この場合、２層材の基材厚みは３８μｍで半導体チップ５とフレキシブル基板の間にチップ保護用樹脂が１５μｍから２５μｍ程度介し、さらに金属箔１をフレキシブル基板の裏面に密着させるために接着剤などを使って密着させる必要があるため、熱伝導と放熱効率は３層のフレキシブル基板を使用する場合の方が勝る。
【００５１】
このように、チップ保護用樹脂を介してフレキシブル基板に搭載された半導体チップの素子形成面をフレキシブル基板上に設けられ固定用ビスを介して放熱体に接続される金属箔に接続させると共に、放熱材を介して半導体チップの素子形成面と対向する面を放熱体に接続することにより、素子形成面からの熱はチップ保護用樹脂，金属箔および固定用ビスを介して放熱体に熱伝導し、素子形成面と対向する面からの熱は放熱材を介して放熱体に熱伝導し、放熱体からシャーシ受け部を介して放熱することができるため、部品点数やセット重量を大幅に増加させることなく放熱性を向上させることができる。
【００５２】
なお、以上の説明では、フラットパネル型表示装置としてプラズマディスプレイパネルを例に説明したが、その他のフラットパネル型表示装置に対して用いることも可能である。
【００５３】
また、実施の形態３および実施の形態４における半導体モジュール装置の製造方法において、絶縁性レジストおよびチップ保護用樹脂が硬化する前に金属箔あるいは銅箔に密着させ、その後、絶縁性レジストおよびチップ保護用樹脂を硬化することに関しては、実施の形態２と同様である。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、部品点数やセット重量を大幅に増加させることなく放熱性を向上させることができ、たとえばカラープラズマディスプレイのようなフラットパネルディスプレイ表示装置を駆動する半導体チップに放熱構造を付加する半導体モジュール装置および半導体モジュール装置の製造方法ならびに半導体モジュール装置を搭載したフラットパネル型表示装置，プラズマディスプレイパネル等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】実施の形態１における半導体モジュール装置の構成を示す断面図
【図２】実施の形態１における半導体モジュール装置の構成を示すパーツ分解斜視図
【図３】実施の形態１における半導体モジュール装置の組立後外観斜視図
【図４】実施の形態１におけるフラットディスプレイパネルのシャーシ部を示す要部拡大図
【図５】実施の形態１における半導体モジュール装置をフラットディスプレイパネルに実装した状態を示す斜視図
【図６】実施の形態１におけるフラットディスプレイパネルを裏面から見た時の斜視図
【図７】実施の形態３における半導体モジュール装置の構成を示す断面図
【図８】実施の形態３における半導体モジュール装置の構成を示すパーツ分解斜視図
【図９】実施の形態３における半導体モジュール装置の組立後外観斜視図
【図１０】実施の形態３におけるフレキシブル基板が形成されたテープキャリアの外観図
【図１１】実施の形態４における半導体モジュール装置の構成を示す断面図
【図１２】実施の形態１で示した半導体モジュール装置の製造方法を示す工程断面図
【図１３】従来の半導体モジュール装置の構成を示す断面図
【図１４】従来の半導体モジュール装置の構成を示すパーツ分解斜視図
【図１５】従来の半導体モジュール装置の組立後外観斜視図
【符号の説明】
【００５６】
１    金属箔
１ａ    銅箔
２    放熱体
２ａ    格納凹部
３ａ    固定ビス
３ｂ    固定ビス
４    フレキシブル基板
４ａ    絶縁性レジスト
４ｂ    ランド銅箔
４ｃ    電極
４ｄ    電極
４ｅ    引き回し配線
４ｆ    折り曲げスリット
５    半導体チップ
５ａ    チップ保護樹脂
５ｂ    放熱材
６    接着剤
７    シャーシ受け部
８    フラットディスプレイパネル
９    回転ローラー
【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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