(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の半導体素子と、第２の半導体素子もしくは電子部品と、折り曲げ可能な絶縁性基板材料の第１の主面に接続電極が形成され、第２の主面に前記接続電極に電気的に接続された外部電極が形成されてなる半導体素子保護用部材とを有し、
前記絶縁性基板材料をその前記第１の主面に前記第１の半導体素子の電極形成面に対向する第１の領域と、前記第１の半導体素子の電極形成面の裏側面に対向する第２の領域とが形成されるよう折り曲げて、前記接続電極と前記第１の半導体素子の電極とを電気的に接続し、前記第２の半導体素子もしくは前記電子部品が前記第１の領域と前記第２の領域との間に挟まれており、前記外部電極を外部との電気的接続を行うための電極にした半導体装置。
【請求項２】
前記半導体素子保護用部材の第２の主面に、前記接続電極に電気的に接続された第２の外部電極が形成されており、前記第２の外部電極上に第３の半導体素子もしくは第２の電子部品が電気的に接続された請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記半導体素子保護用部材の第２の主面に、前記接続電極に電気的に接続された第２の外部電極が形成されており、前記第２の外部電極が前記半導体装置の側面に設けられ、他の半導体装置の側面の電極と電気的に接続された請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記外部電極が、前記第２の主面におけるその前記半導体素子の電極形成面に対しての配置関係が異なる２つ以上の領域に設けられている請求項１〜３のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項５】
前記外部電極が、前記第２の主面における前記半導体素子の電極形成面と同一方向を向く第１の領域と、前記半導体素子の電極形成面の裏側面と同一方向を向く第２の領域とにそれぞれ設けられている請求項１〜３のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項６】
前記折り曲げ可能な絶縁性基板材料がフレキシブル樹脂基板である請求項１〜３のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項７】
前記折り曲げ可能な絶縁性基板材料が樹脂含浸有機質不織布材からなる基板であり、前記半導体素子保護用部材がこの樹脂含浸有機質不織布材からなる基板を用いて構成された両面または多層プリント配線板である請求項１〜３のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項８】
前記半導体素子と前記半導体素子保護用部材との間の空間および前記半導体素子の周辺の空間に絶縁物が充填されている請求項１〜３のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項９】
前記絶縁物中に高熱伝導性を有するフィラーが添加されている請求項８に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記半導体素子と前記半導体素子保護用部材との間に放熱用部材が挟まれた請求項１〜３のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記半導体素子保護用部材の第２の主面に半導体素子とは異なる他の電子部品が実装されている請求項１〜３のいずれかに記載の半導体装置。
【請求項１２】
請求項５に記載の半導体装置が複数積み重ねられ、上下に位置する半導体装置が互いの前記外部電極により電気的に接続されてなる半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は半導体装置に関し、特に、半導体素子の保護と，半導体素子と外部装置との電気的接続を行う半導体素子保護用部材についての改良技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体素子は外部装置（半導体素子，及び半導体素子以外のコンデンサ，抵抗，インダクタ等の電子部品を含む。）との電気的接続を行うために、例えばＱＦＰパッケージ，ＰＧＡパッケージのようなパッケージに収納して実装基板上に実装する、あるいはフリップチップ方式のように半導体素子を直接実装基板上に実装することが行われていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半導体素子をパッケージに収納して実装する場合、パッケージは半導体素子とパッケージとの電気的および機械的接続を行うための接続部や、パッケージと外部装置との接続を行うための接続端子（リード）を持つため、半導体素子に比してその全体の大きさが大きくなり、その結果、実装面積（すなわち、実装基板上でのパッケージが要する面積）が、非常に大きくなってしまうという問題点があった。また、パッケージは高価であり、コストがかさむという問題点もあった。一方、フリップチップ方式のように半導体素子を直接基板上に実装する方法では、半導体素子の面積とほぼ同等な実装面積で基板に実装できるが、半導体素子を直接ハンドリングするため、実装作業中に半導体素子に損傷を与えてしまうことがあるという問題点があった。さらに、両者の方法とも半導体素子に電気的に接続すべき外部装置の数が多くなると、実装基板上の実装部品（半導体素子，外部装置）を平面的にしか実装できないため、実装部品の数に応じて得られる装置（混成回路装置）の占有面積が大きくなってしまうという問題点があった。
【０００４】
本発明は上記のような問題点を解消するためになされたものであり、半導体素子に損傷を与えることなく、しかも小さい実装面積にて実装基板に実装できる半導体装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる半導体装置は、第１の半導体素子と、第２の半導体素子もしくは電子部品と、折り曲げ可能な絶縁性基板材料の第１の主面に接続電極が形成され、第２の主面に前記接続電極に電気的に接続された外部電極が形成されてなる半導体素子保護用部材とを有し、前記絶縁性基板材料をその前記第１の主面に前記第１の半導体素子の電極形成面に対向する第１の領域と、前記第１の半導体素子の電極形成面の裏側面に対向する第２の領域とが形成されるよう折り曲げて、前記接続電極と前記第１の半導体素子の電極とを電気的に接続し、前記第２の半導体素子もしくは前記電子部品が前記第１の領域と前記第２の領域との間に挟まれており、前記外部電極を外部との電気的接続を行うための電極にしたものである。
また、本発明にかかる半導体装置は、前記半導体素子保護用部材の第２の主面に、前記接続電極に電気的に接続された第２の外部電極が形成されており、前記第２の外部電極上に第３の半導体素子もしくは第２の電子部品が電気的に接続されていることが好ましい。
また、本発明にかかる半導体装置は、前記半導体素子保護用部材の第２の主面に、前記接続電極に電気的に接続された第２の外部電極が形成されており、前記第２の外部電極が前記半導体装置の側面に設けられ、他の半導体装置の側面の電極と電気的に接続されていることが好ましい。
【０００６】
前記構成においては、前記第２の電極が、前記第２の主面におけるその前記半導体素子の電極形成面に対しての配置関係が異なる２つ以上の領域に設けられていることが好ましい。
【０００７】
前記構成においては、前記第２の電極が、前記第２の主面における前記半導体素子の電極形成面と同一方向を向く第１の領域と、前記半導体素子の電極形成面の裏側面と同一方向を向く第２の領域とにそれぞれ設けられていることが好ましい。
【０００８】
前記構成においては、前記折り曲げ可能な絶縁性基板材料がフレキシブル樹脂基板であることが好ましい。前記フレキシブル樹脂基板としては例えばポリイミド樹脂基板を用いる。
【０００９】
前記構成においては、前記折り曲げ可能な絶縁性基板材料が樹脂含浸有機質不織布材からなる基板であり、前記半導体素子保護用部材がこの樹脂含浸有機質不織布材からなる基板を用いて構成された両面または多層プリント配線板であることが好ましい。前記樹脂含浸有機質不織布材からなる基板としては例えばエポキシ樹脂またはポリイミド樹脂含浸のアラミド繊維からなるシート基板，フェノール樹脂含浸の紙からなるシート基板等を用いることができる。
【００１０】
前記構成においては、前記半導体素子と前記半導体素子保護用部材との間の空間および前記半導体素子の周辺の空間に絶縁物が充填されていることが好ましい。前記絶縁物としては例えばエポキシ樹脂，ポリブタジエン樹脂，フェノール樹脂，及びポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂を用いることができる。
【００１１】
前記構成においては、前記絶縁物中に高熱伝導性を有するフィラーが添加されていることが好ましい。前記高熱伝導性を有するフィラーとしては例えばアルミニウム等の金属やアルミナ，窒化アルミニウム等の金属酸化物または窒化物の微粒子を用いることができる。
【００１２】
前記構成においては、前記半導体素子と前記半導体素子保護用部材との間に放熱用部材が挟まれていることがことが好ましい。前記放熱用部材としては例えばアルミナ，窒化アルミニウム等の高熱伝導性を有する金属酸化物または窒化物により製作された板状またはフィン状の部材を用いることができる。
【００１３】
前記構成においては、前記半導体素子保護用部材の第２の主面に半導体素子とは異なる他の電子部品が実装されていることが好ましい。
更に、本発明にかかる半導体装置は、前記半導体装置が複数積み重ねられ、上下に位置する半導体装置が互いの前記第２の電極により電気的に接続されてなるものである。
【００１４】
【作用】
前記した本発明にかかる半導体装置の構成によれば、半導体素子と、折り曲げ可能な絶縁性基板材料の第１の主面に第１の電極が形成され，第２の主面に前記第１の電極に電気的に接続された第２の電極が形成されてなる半導体素子保護用部材とを有し、前記絶縁性基板材料をその前記第１の主面に前記半導体素子の電極形成面に対向する第１の領域と，前記半導体素子の電極形成面の裏側面に対向する第２の領域とが形成されるよう折り曲げて、前記第１の電極を前記半導体素子の電極に直接接続し、前記第２の電極を外部装置との電気的接続を行うための電極にしたことにより、半導体素子に損傷を与えることなく、実装作業を行えるとともに、実装基板上における実装面積が半導体素子の面積より若干大きい程度ですみ、高密度実装が可能になる。
【００１５】
前記構成の好ましい例として、前記第２の電極が、前記第２の主面におけるその前記半導体素子の電極形成面に対する位置関係が互いに異なる２つ以上の領域に設けられていることにより、複数の半導体装置を実装基板上で連結して実装することができ、高密度化の面から実用性に優れたものとなる。
【００１６】
前記構成の好ましい例として、前記第２の電極が、前記第２の主面における前記半導体素子の電極形成面と同一方向を向く第１の領域と、前記半導体素子の電極形成面の裏側面と同一方向を向く第２の領域とにそれぞれ設けられていることにより、複数の半導体装置を用いてこれを実装基板上で基板面に対して垂直方向，あるいは水平方向に積み上げて実装することができ、全体装置の実装面積を極めて小さくすることができる。
【００１７】
前記構成の好ましい例として、前記折り曲げ可能な絶縁性板材がフレキシブル樹脂基板であると、折り曲げが容易で実装作業の作業性が向上するとともに、コスト面から実用的なものとなる。
【００１８】
前記構成の好ましい例として、前記折り曲げ可能な絶縁性板材が樹脂含浸有機質不織布材からなる基板であり、前記半導体素子保護用部材がこの樹脂含浸有機質不織布材からなる基板を用いて構成された多層プリント配線板であると、半導体素子保護用部材に多くの配線層，電源層を作り込むことができ、熱放散性に優れ、しかも高密度化の面から実用的なものとなる。
【００１９】
前記構成の好ましい例として、前記半導体素子と前記半導体素子保護用部材との間の空間および前記半導体素子の周辺の空間に絶縁物が充填されていると、機械的的強度に優れたものとなる。
【００２０】
前記構成の好ましい例として、前記絶縁物中に高熱伝導性を有するフィラーが添加されていると、機械的的強度に加え熱放散性に優れたものとなる。
前記構成の好ましい例として、前記半導体素子と前記半導体素子保護用部材との間に放熱用部材が挟まれていると、熱放散性に優れたものとなる。
、前記構成の好ましい例として、前記半導体素子保護用部材の第２の主面に半導体素子とは異なる他の電子部品が実装されていると、混成回路装置として有効に使用することができる。
【００２１】
更に前記した本発明にかかる半導体装置の構成によれば、前記半導体装置が複数積み重ねられ、上下に位置する半導体装置が互いの前記第２の電極により電気的に接続されてなるものであることにより、複数の半導体素子が実装基板上に１個の半導体素子の実装面積に等しい実装面積で実装された半導体装置を得ることができる。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図に基づいて説明する。
（実施例１）
図１は本発明の実施例１による半導体装置の構成を示す断面図であり、図において、半導体素子１の第１の主面に半導体電極２が形成され、半導体電極２が半導体キャリア３の第１の主面に形成された接続電極４に導電性接着剤５により直接接続（接合）されている。半導体キャリア３の第２の主面には外部電極(a) ６，外部電極(b) ７が形成され、これらは接続電極４と電気的に接続されている。また、半導体素子１と半導体キャリア３との間の空間および半導体素子１の周辺の空間には例えばエポキシ樹脂からなる絶縁物８が充填されている。ここで、半導体キャリア３は例えばポリイミド樹脂からなるフレキシブル樹脂基板を本体にしてこれを折り曲げ、接続電極４，外部電極(a)６，および外部電極(b)７を形成したものであり、接続電極４と、外部電極(a)６および外部電極(b)７との電気的接続は、半導体キャリア（フレキシブル樹脂基板）３の表面あるいは内部に形成された配線（図示せず。）とビア（図示せず。）によりなされている。また、外部電極(a)６と外部電極(b)７とは半導体素子１を挟んで、半導体キャリア３の第２の主面（外側面）上の同一投影位置に配置されている。
【００２３】
このような本実施例の半導体装置では、半導体素子１の電極２を半導体キャリア３の接続電極４に直接接続することから、半導体キャリア３を従来のパッケージに比して小さい面積にでき、その結果、実装基板上における実装面積が半導体素子の面積より若干大きい程度ですみ、高密度実装が可能になる。しかも、フリップチップ方式のように、半導体素子を直接ハンドリングすることなく、実装基板上に実装できるので、半導体素子に損傷を与えることもない。また、パッケージに比して半導体キャリア（フレキシブル樹脂基板）３が安価であり、装置コストを削減できる。また、例えば、メモリー素子のように、複数のメモリー素子を共通の端子により電気的に接続する必要が有る半導体素子の場合に、複数の半導体装置を実装基板（回路基板）上に積み重ね、上下に位置する半導体装置の外部電極(a)６と外部電極(b)７を直接接続することにより、複数の半導体素子を配線を用いることなく電気的に接続でき、複数の半導体素子を１つの半導体素子の実装面積に実装することができる。
【００２４】
（実施例２）
図２は本発明の実施例２による半導体装置の構成を示す断面図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当する部分を示している。前記実施例１の装置は、外部電極(b) ７が半導体キャリア３の第２の主面（外側面）における半導体素子１の電極形成面の裏側面と同一方向を向く面、すなわち、装置の上面に設けられたものであるが、本実施例の装置は外部電極(b) ７が半導体キャリア３の第２の主面（外側面）における半導体素子１の側面と同一方向を向く面、すなわち、装置の側面に設けられたものである。
【００２５】
このような本実施例の半導体装置では、実装基板（回路基板）に実装された複数の装置を、各装置の側面の外部電極(b) ７同士を接続することにより連結できるので、実装基板（回路基板）における装置間の電気的接続のための配線層を削減でき、高密度な実装を行うことができる。
【００２６】
（実施例３）
図３は本発明の実施例２による半導体装置の構成を示す断面図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当する部分を示している。本実施例の半導体装置は、前記実施例１，２の装置の構成を複合した構成のものであり、実装基板上で複数の半導体装置を垂直方向と横方向に連結できるので、前記実施例１，２の装置に比してより高密度な実装が可能になる。
【００２７】
（実施例４）
図４は本発明の実施例４による半導体装置の構成を示す断面図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当する部分を示している。前記実施例１〜３の半導体装置は、半導体キャリア３が半導体素子１の１つの側面を介して半導体素子１を挟む構造に折り曲げられて構成されたものであるが、本実施例装置は、半導体キャリア３が半導体素子１の２つの側面を介して半導体素子１を挟む構造に折り曲げられ、前記実施例１の装置と同様に、半導体キャリア３の第２の主面（外側面）における半導体素子１の電極形成面の裏側面と同一方向を向く面、すなわち、装置の上面に外部電極(b) ７が設けられたものである。
【００２８】
このような本実施例の装置では、前記実施例１の装置と同様の効果が得られるとともに、接続電極４と，外部電極(a)６ および外部電極(b)７ とを配線やビアを用いて電気的に接続させるための作業が容易になる。
【００２９】
（実施例５）
図５は本発明の実施例５による半導体装置の構成を示す断面図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当する部分を示している。本実施例の半導体装置は、前記実施例４の装置と同様に、半導体キャリア３が半導体素子１の２つ側面を介して半導体素子１を挟む構造に折り曲げられ、半導体キャリア３の第２の主面（外側面）における半導体素子１の２つの側面と同一方向を向くそれぞれの面、すなわち、装置の２つの側面に外部電極(b) ７が設けられたものである。
【００３０】
このような本実施例の半導体装置では、装置の２つの側面に外部電極(b) ７がそれぞれを設けられているので、前記実施例２の装置に比して、実装基板上で互いの外部電極(b) ７を直接接続することにより連結して実装することのできる装置数を増やすことができる。
【００３１】
（実施例６）
図６は本発明の実施例６による半導体装置の構成を示す断面図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当する部分を示している。本実施例の半導体装置は、前記実施例４，５の装置の構成を複合した構成のものであり、実装基板上で複数の半導体装置を垂直方向と横方向に連結できるので、前記実施例４，５の装置に比してより高密度な実装を行うことができる。
【００３２】
なお、前記実施例１〜６では、半導体キャリアを半導体素子の１つまたは２つの側面を介して半導体素子を挟むように折り曲げ、その外側面における半導体素子の１つまたは２つの側面とそれぞれ同一方向を向く１つまたは２つの面に外部電極を設けが、本発明では、半導体キャリアを半導体素子の３つ以上の側面を介して半導体素子を挟むように折り曲げ、その外側面における半導体素子の３つ以上の側面とそれぞれ同一方向を向く３つ以上の面に外部電極を設けることも可能であり、この場合は、接続電極と外部電極を配線やビアにより電気的に接続させるための作業がより一層容易になる。
【００３３】
また、前記実施例１〜６では、半導体キャリアの本体基板としてフレキシブル樹脂基板を用いたが、本発明では、半導体キャリアの本体基板として折り曲げ可能で半導体素子を挟むことができる他の絶縁性基板を用いることも可能であり、例えば、エポキシ樹脂またはポリイミド樹脂含浸のアラミド繊維からなるシート基板，フェノール樹脂含浸の紙からなるシート基板等を用いることができる。そして、これら樹脂を含浸させた有機質不織布からなるシート基板を用いて多層配線板を構成した場合には、基板に複数の配線層をもたせることができるので、接続できる電極（接続電極，外部電極）の数を増加させることができ、また、基板に複数の電源層をもたせることができるので、電気的雑音に強くなるとともに、熱放散性が向上する。
【００３４】
また、前記実施例１〜６では、半導体電極と接続電極を導電性接着剤を用いて直接接合したが、本発明ではこれら半導体電極と接続電極を半田や他の導電性の接合材料を用いて直接接合することも可能である。
【００３５】
また、前記実施例１〜６では、半導体電極と接続電極を直接接合したが、本発明ではこれら半導体電極と接続電極をワイヤボンドやＴＡＢ(tape automated bonding)によって接続することも可能である。ただし、この場合は半導体電極と接続電極を直接接合する構造に比較して、若干装置が大きくなる。
【００３６】
また、前記実施例１〜６では、半導体素子と半導体キャリアとの間の空間および半導体素子の周辺の空間にエポキシ樹脂を絶縁物として充填して、装置強度を高めたものにしているが、本発明では必ずしもこのような絶縁物の充填を行う必要はない。なお、絶縁物を充填する際、絶縁物中にアルミニウム等の金属やアルミナ，窒化アルミニウム等の高熱伝導性を有する金属酸化物または窒化物の微粒子を添加すると、装置強度を高めることができると同時に、熱放散性が向上する。
【００３７】
また、本発明では、半導体素子と半導体キャリアとの間にアルミナ，窒化アルミニウム等の高熱伝導性を有する金属酸化物または窒化物により製作された板状またはフィン状の部材を挟み、熱放散性を更に向上させることができる。
【００３８】
また、前記実施例１〜６では、半導体キャリアに１つの半導体素子のみが挟まれているが、本発明では２以上の半導体素子や半導体素子と他の電子部品を挟むことも可能であり、マルチチップモデュール等も構成することができる。
【００３９】
また、本発明では、半導体キャリアの外側面に半導体素子や半導体素子とは異なる他の電子部品、例えば、コンデンサ，抵抗，インダクタ等を設けることができ、この場合、小型の混成回路装置をとして有効に使用できる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明にかかる半導体装置によれば、半導体素子と、折り曲げ可能な絶縁性基板材料の第１の主面に第１の電極が形成され，第２の主面に前記第１の電極に電気的に接続される第２の電極が形成されてなる半導体素子保護用部材とを有し、前記絶縁性基板材料をその前記第１の主面に前記半導体素子の電極形成面に対向する第１の領域と，前記半導体素子の電極形成面の裏側面に対向する第２の領域とが形成されるよう折り曲げて、前記第１の電極を前記半導体素子の電極に直接接続し、前記第２の電極を外部装置との電気的接続を行うための電極にしたことにより、半導体素子に損傷を与えることなく、実装作業を行えるとともに、実装基板上における実装面積が半導体素子の面積より若干大きい程度ですみ、高密度実装が可能になる。
【００４１】
更に、本発明の半導体装置によれば、前記半導体装置が複数積み重ねられ、上下に位置する半導体装置が互いの前記第２の電極により電気的に接続されてなるものであることにより、複数の半導体素子が実装基板上に１個の半導体素子の実装面積に等しい実装面積で実装された半導体装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１による半導体装置の構成を示す断面図。
【図２】本発明の実施例２による半導体装置の構成を示す断面図。
【図３】本発明の実施例３による半導体装置の構成を示す断面図。
【図４】本発明の実施例４による半導体装置の構成を示す断面図。
【図５】本発明の実施例５による半導体装置の構成を示す断面図。
【図６】本発明の実施例６による半導体装置の構成を示す断面図。
【符号の説明】
１  半導体素子
２  半導体電極
３  半導体キャリア
４  接続電極
５  導電性接着剤
６  外部電極ａ
７  外部電極ｂ
８  絶縁物
【図１】
0003838524.tif 000002
【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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