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JP2001210761A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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Publication number
JP2001210761A
JP2001210761A JP2000014809A JP2000014809A JP2001210761A JP 2001210761 A JP2001210761 A JP 2001210761A JP 2000014809 A JP2000014809 A JP 2000014809A JP 2000014809 A JP2000014809 A JP 2000014809A JP 2001210761 A JP2001210761 A JP 2001210761A
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JP
Japan
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wiring board
wiring
heat
resin body
wiring pattern
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Application number
JP2000014809A
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English (en)
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JP2001210761A5 (ja
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Hiroshi Murayama
啓 村山
Mitsutoshi Azuma
光敏 東
Hideaki Sakaguchi
秀明 坂口
Hiroko Koike
博子 小池
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shinko Electric Industries Co Ltd
Original Assignee
Shinko Electric Industries Co Ltd
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Publication date
Application filed by Shinko Electric Industries Co Ltd filed Critical Shinko Electric Industries Co Ltd
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Priority to US09/760,396 priority patent/US6713863B2/en
Priority to KR1020010002822A priority patent/KR20010076329A/ko
Priority to EP01300405A priority patent/EP1120830B1/en
Priority to DE60140093T priority patent/DE60140093D1/de
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Priority to US10/777,232 priority patent/US6864120B2/en
Publication of JP2001210761A5 publication Critical patent/JP2001210761A5/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体装置において、所要の放熱効果を維持
すると共に、小型化（薄型化）及び軽量化を図ることを
目的とする。 【解決手段】 配線基板１１の一方の面に形成された配
線パターン１３に、その電極端子１５が電気的に接続さ
れるように半導体素子１４を実装し、さらに半導体素子
１４を覆うようにシート状の放熱板１８を所要形状に成
形して配線基板１１の一方の面に接着し、配線基板１１
を貫通して配線パターン１３に電気的に接続されるよう
に配線基板１１の他方の面に外部接続端子１９を設け、
シート状の放熱板１８を、補強材として炭素繊維を含む
耐熱性を有する樹脂体により構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びそ
の製造方法に係り、より詳細には、ＢＧＡ（ボール・グ
リッド・アレイ）やＰＧＡ（ピン・グリッド・アレイ）
等のパッケージ構造を有し、且つ放熱手段を備えた半導
体装置において、その小型化及び軽量化を行うのに有用
な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年の半導体装置は、パッケージに搭載
される半導体素子（ＬＳＩチップ）の高性能化に伴い高
速動作が要求されているが、その一方で、高速になれば
なるほど回路動作時の発熱量が増大し、動作信頼性の低
下をきたすといった不都合がある。
【０００３】これに対処するため、従来の典型的な半導
体装置では、半導体チップから発生される熱をパッケー
ジ外部に逃すための放熱手段を備えている。図１にその
例が示される。図１は、樹脂（プラスチック）の配線基
板に外部接続端子として金属のバンプを設けたプラスチ
ックＢＧＡ（パッケージ）に半導体チップを搭載した半
導体装置の構造を模式的に示したものであり、（ａ）は
現在既に量産されているタイプの、性能がそれほど高く
ない半導体チップを搭載した例、（ｂ）は（ａ）よりも
高速で消費電力が大きな半導体チップを搭載した例、
（ｃ）は更に性能が高い半導体チップを搭載した例をそ
れぞれ示している。
【０００４】図１（ａ）に示す例では、配線基板１の一
方の面に、半導体チップ２の電極端子が設けられている
側と反対側の面が接着されるようにして半導体チップ２
が搭載され、配線基板１上に適宜形成された配線パター
ンに、半導体チップ２の電極端子がボンディングワイヤ
３を介して電気的に接続されており、さらに半導体チッ
プ２及びボンディングワイヤ３を覆うように封止樹脂４
で封止されている。配線基板１の他方の面には、半導体
チップ２の外部接続端子として供されるはんだバンプ５
と共に、半導体チップ２から発生される熱を放熱する端
子として供されるはんだバンプ６が設けられている。放
熱用端子（はんだバンプ６）は、配線基板１を貫通して
半導体チップ２に熱的につながっている。外部接続端子
（はんだバンプ５）についても同様に、特に図示はして
いないが、配線基板１を貫通して配線基板１上の配線パ
ターンに電気的に接続されている。
【０００５】図１（ａ）に示す例では、配線基板１の両
面に配線パターンを形成して２層配線構造とすることが
可能であるが、更に高速動作を必要とする半導体チップ
を搭載するには２層配線だけでは不十分である。図１
（ｂ）に示す例では、かかる高速動作に適応させるため
に、配線基板１ａを４層配線構造とし、半導体チップ２
ａにおける回路動作時のスイッチング雑音の抑制や熱抵
抗の低減を図っている。この構成例においても、半導体
チップ２ａから発生される熱を放熱する手段として放熱
用端子（はんだバンプ６）が設けられている。
【０００６】図１（ｃ）に示す例では、更に高性能化に
対応するために、配線基板１ｂを６層配線構造とし、こ
の配線基板１ｂの中央部に形成されたキャビティ内に配
置される半導体チップ２ｂの裏面（半導体チップ２ｂの
電極端子が設けられている側と反対側の面）に、高伝熱
性を有する銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）等の金属
板のヒートスプレッダ７を接合して熱抵抗の更なる低減
を図り、さらにヒートスプレッダ７に金属やセラミック
等からなるヒートシンク８を取り付けて放熱効果を高め
ている。なお、ヒートスプレッダ７に接合された半導体
チップ２ｂの電極端子は、配線基板１ｂの各層に形成さ
れた配線パターンにそれぞれボンディングワイヤ３ａを
介して電気的に接続されており、さらに半導体チップ２
ｂ及びボンディングワイヤ３ａを覆うように封止樹脂４
ａで封止されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
半導体装置では、例えば図１（ａ），（ｂ）に示す構造
の場合、半導体チップ２，２ａから発生される熱は、設
置個数が限られた放熱用端子（はんだバンプ６）を介し
てパッケージ（配線基板１，１ａ）の下方側から放熱さ
れるにすぎないため、放熱効果という点で必ずしも十分
ではないといった不利がある。
【０００８】これに対処するためには、例えば放熱用端
子６の個数を増やすことが考えられる。しかし、パッケ
ージのサイズが規定の大きさに設定されているため、放
熱用端子６の個数を増やすと、本来の外部接続端子（は
んだバンプ５）の個数が相対的に減少することになる。
結局、放熱用端子６の設置個数が制限されることにな
り、有効な対策とは言えない。
【０００９】一方、図１（ｃ）に示す構造の場合、半導
体チップ２ｂに熱的に直結した放熱手段（ヒートスプレ
ッダ７、ヒートシンク８）が設けられているので、半導
体チップ２ｂから発生される熱は、この放熱手段７，８
を介してパッケージ（配線基板１ｂ）の上方側から有効
に放熱されると共に、封止樹脂４ａ内を伝導し、マザー
ボード等の実装用基板（図示せず）との間の空気を媒体
としてパッケージ（配線基板１ｂ）の下方側からも放熱
される。従って、図１（ａ），（ｂ）に示す構造の場合
と比べて、放熱効果という点では有利である。
【００１０】しかしその反面、図１（ｃ）に示す半導体
装置では、放熱手段（ヒートスプレッダ７、ヒートシン
ク８）としてＣｕやＡｌ等の金属板、或いはセラミック
板等が用いられているため、パッケージ全体が相対的に
大型化し、また重量があるといった不利がある。特に、
最近の半導体パッケージに対する小型化及び軽量化の要
求がより一層厳しくなっている状況を考慮すると、かか
る不利を改善する余地は残されている。
【００１１】本発明は、上述した従来技術における課題
に鑑み創作されたもので、所要の放熱効果を維持すると
共に、小型化（薄型化）及び軽量化を図ることができる
半導体装置及びその製造方法を提供することを目的とす
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上述した従来技術の課題
を解決するため、本発明の一形態によれば、一方の面に
配線パターンが形成された配線基板と、電極端子が前記
配線パターンに電気的に接続されるように前記配線基板
に実装された半導体素子と、該半導体素子を覆うように
成形されて前記配線基板の一方の面に接着されたシート
状の放熱板と、前記配線基板を貫通して前記配線パター
ンに電気的に接続されるように前記配線基板の他方の面
に形成された外部接続端子とを備え、前記シート状の放
熱板が、補強材として炭素繊維を含む耐熱性を有する樹
脂体からなることを特徴とする半導体装置が提供され
る。
【００１３】また、本発明の他の形態によれば、パッケ
ージの外形に応じた形状を有し、且つ補強材として炭素
繊維を含む耐熱性を有するプリプレグ状の樹脂体を準備
する第１の工程と、前記プリプレグ状の樹脂体を、実装
する半導体素子を覆うような外形に倣う型に入れて加熱
・加圧処理を施し、所要の形状に成形する第２の工程
と、一方の面に配線パターンが形成された配線基板に、
電極端子が前記配線パターンに電気的に接続されるよう
に半導体素子を実装する第３の工程と、前記半導体素子
の電極端子形成面の反対側の面及び前記配線基板の一方
の面に接着剤を塗布する第４の工程と、前記配線基板の
接着剤を塗布した面側に前記第２の工程により成形され
た樹脂体を重ねて、パッケージの外形に倣う型に入れて
加熱・加圧処理を施す第５の工程と、該第５の工程によ
り得られた配線基板の他方の面に、前記配線基板を貫通
して前記配線パターンに電気的に接続された外部接続端
子を形成する第６の工程とを含むことを特徴とする半導
体装置の製造方法が提供される。
【００１４】また、本発明のさらに他の形態によれば、
パッケージの外形に応じた形状を有し、且つ補強材とし
て炭素繊維を含む耐熱性を有するプリプレグ状の樹脂体
を準備する第１の工程と、一方の面に配線パターンが形
成された配線基板に、電極端子が前記配線パターンに電
気的に接続されるように半導体素子を実装する第２の工
程と、前記配線基板の半導体素子を実装した面側に前記
プリプレグ状の樹脂体を重ねて、パッケージの外形に倣
う型に入れて加熱・加圧処理を施し、該樹脂体を所要の
形状に成形して前記配線基板の一方の面に接着する第３
の工程と、該第３の工程により得られた配線基板の他方
の面に、前記配線基板を貫通して前記配線パターンに電
気的に接続された外部接続端子を形成する第４の工程と
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法が提供さ
れる。
【００１５】本発明に係る半導体装置及びその製造方法
によれば、半導体素子から発生される熱を放熱するため
のシート状の放熱板として、炭素繊維を補強材として含
む耐熱性を有する成形された樹脂体を用いているので、
所要の放熱効果を維持する一方で、放熱手段としてＣｕ
やＡｌ等の金属板などを用いた従来技術の場合と比べ
て、小型化（薄型化）及び軽量化を図ることが可能とな
る。
【００１６】
【発明の実施の形態】図２は本発明の一実施形態に係る
半導体装置の断面的な構造を模式的に示したものであ
る。本実施形態に係る半導体装置１０は、基本的には、
半導体パッケージとして供される配線基板１１と、この
パッケージ（配線基板）１１に実装された半導体素子
（チップ）１４と、この半導体チップ１４を覆うように
配線基板１１に接着されたシート状の放熱板１８と、本
装置１０の外部接続端子として供されるはんだバンプ１
９とを備えて構成されている。
【００１７】配線基板１１は、絶縁性基材１２の一方の
面（図示の例では上側）に配線パターン１３が所要形状
に形成されてなる構成を有している。また、絶縁性基材
１２の他方の面（図示の例では下側）に、絶縁性基材１
２を貫通して配線パターン１３に電気的に接続されるよ
うにはんだバンプ（外部接続端子）１９が設けられてい
る。このはんだバンプ（外部接続端子）１９は、本装置
１０をマザーボード等の実装用基板に実装するために用
いられる。
【００１８】図示の例では、配線基板１１の一方の面に
のみ配線パターン１３が形成されているが、これに限ら
ず、配線基板１１の両面に配線パターンを形成したもの
を用いてもよい。但しこの場合には、配線基板１１の下
面に形成される配線パターンが露出するため、これを外
部から保護するためにソルダレジスト等の保護膜を適宜
設ける必要がある。
【００１９】配線基板１１としては、例えばポリイミド
樹脂やエポキシ樹脂等の絶縁性の樹脂フィルムの表面に
銅（Ｃｕ）の配線パターンが形成されたものが用いられ
る。具体的な例としては、ポリイミド樹脂フィルムの片
面に銅（Ｃｕ）箔がパターニングされて形成されたＴＡ
Ｂテープを用いることができる。また、半導体チップ１
４は、その電極端子１５が配線基板１１の配線パターン
１３に電気的に接続されるようにフリップチップ実装さ
れている。本実施形態では、このフリップチップ実装と
して、異方性導電膜（ＡＣＦ）を用いたＡＣＦ実装を行
っている。このＡＣＦ１６としては、例えば銀（Ａｇ）
フィラー等の導電性粒子を含有するエポキシ樹脂等の熱
硬化性樹脂が用いられる。
【００２０】また、１７は放熱板１８を配線基板１１に
接着するための接着剤を示し、図示の例では、配線基板
１１の配線パターン１３が形成されている側と半導体チ
ップ１４の裏面（電極端子１５が設けられている側と反
対側の面）とにそれぞれ接着剤１７が塗布されている。
接着剤１７としては、後述するように、熱硬化性樹脂等
の絶縁性の材料又はＡｇペースト等の導電性の材料が、
必要に応じて適宜用いられる。
【００２１】本実施形態では、半導体装置１０の薄型化
を図るために、半導体チップ１４の厚さが可及的に薄い
ものを使用している。現状の技術では、半導体チップと
して５０μｍ〜１００μｍ程度の厚さのものが提供され
ており、この程度の厚さの半導体チップであれば基板に
実装することは技術的に十分に可能である。これを考慮
して本実施形態では、半導体チップ１４として厚さが５
０μｍ程度の薄いものを使用している。
【００２２】本実施形態に係る半導体装置１０は、シー
ト状の放熱板１８が、補強材として炭素繊維を含む耐熱
性を有する成形された樹脂体により構成されていること
を特徴とする。このような炭素繊維で補強された樹脂体
を、以下、ＣＦＲＰ(CarbonFiber Reinforced Plastic)
と称する。放熱板１８としては、例えばポリアクリロ
ニトリル（ＰＡＮ）を原料とするＰＡＮ系炭素繊維、コ
ールタール等を蒸留したときに得られるピッチを原料と
するピッチ系炭素繊維等を補強材とし、この補強材にエ
ポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させて半硬化のＢス
テージ状態にした接着シート（つまり、プリプレグ状の
ＣＦＲＰ）を、加熱・加圧処理により硬化させたものが
用いられる。
【００２３】このシート状の放熱板（つまり、硬化され
成形されたＣＦＲＰ）１８は、その機能を効果的に果た
すためにプロセス上の工夫がなされている。図３にその
例が示される。図３はＣＦＲＰ（放熱板１８）の補強材
の構造を示したものであり、（ａ）は平面的に見た構
造、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線に沿って断面的に見た
構造をそれぞれ模式的に示している。
【００２４】ＣＦＲＰ（放熱板１８）の補強材は、図示
のようにｘｙ方向（つまり配線基板１１の面と平行する
方向）に炭素繊維を編んで形成されている。炭素繊維と
して例えばＰＡＮ系のものを用い、ｘｙ方向に編んだ場
合、このｘｙ方向の熱伝導率は４０〜４５〔Ｗ／ｍ・
Ｋ〕であり、一方、このｘｙ方向と直交する方向（ｚ方
向）の熱伝導率は１〜２〔Ｗ／ｍ・Ｋ〕程度にすぎな
い。つまり、炭素繊維が延びる方向（ｘｙ方向）の熱伝
導率は比較的大きい。従って、図示のようにｘｙ方向に
炭素繊維を編むことで、放熱板１８としての機能を効果
的に果たすことができる。
【００２５】なお、図３の例では炭素繊維の向きをｘ，
ｙの両方向としているが、炭素繊維の向きは、ｘ，ｙの
いずれか一方向のみとしてもよいし、或いはｘｙ面内の
任意の方向としてもよい。以下、本実施形態の半導体装
置１０を製造する方法の一例について、その製造工程を
順に示す図４及び図５を参照しながら説明する。
【００２６】先ず最初の工程では（図４（ａ）参照）、
パッケージ（配線基板）１１の外形に応じた形状を有す
るプリプレグ状のＣＦＲＰ１８ａを準備する。このプリ
プレグ状のＣＦＲＰ１８ａは、例えば１つの方法とし
て、予め所定の幅でプリプレグ状のＣＦＲＰが巻かれた
ロール（図示せず）から、当該プリプレグ状のＣＦＲＰ
が解かれて図中矢印で示すように搬送されてくる過程に
おいて、破線で示すように所定の長さ単位でカットする
ことにより得られる。
【００２７】プリプレグ状のＣＦＲＰ１８ａについて
は、その補強材は、炭素繊維を配線基板１１の面と平行
する方向に編んで形成されている（図３参照）。次の工
程では（図４（ｂ）参照）、実装する半導体チップ１４
を覆うような外形に倣う凸形の下型２１とこれに嵌合す
る凹形の上型２２とを用いて、プリプレグ状のＣＦＲＰ
１８ａの成形を行う。すなわち、下型２１の上にプリプ
レグ状のＣＦＲＰ１８ａを配置し、この上から上型２２
を用いて、１５０℃前後の温度で加熱すると共に矢印で
示すように加圧する。これによって、プリプレグ状のＣ
ＦＲＰ１８ａが所定の形状に倣って硬化し、一例として
キャップ状に成形される。このようにして成形されるＣ
ＦＲＰ（つまり、シート状の放熱板１８）は、厚さが１
００μｍ程度に選定される。
【００２８】この後、成形されたシート状の放熱板１８
を型（下型２１及び上型２２）から取り出す。次の工程
では（図４（ｃ）参照）、一方の面に配線パターン１３
が形成された配線基板１１に、金（Ａｕ）バンプからな
る電極端子１５が配線パターン１３に電気的に接続され
るように半導体チップ１４を実装する。この実装はフリ
ップチップ実装により行い、特定的に異方性導電膜（Ａ
ＣＦ）１６を用いたＡＣＦ実装により行う。半導体チッ
プ１４については、上述したように厚さが５０μｍ程度
の薄いものを使用する。
【００２９】また、配線基板１１は、以下のようにして
作製され得る。先ず、接着剤層（図示せず）が形成され
た厚さが２０μｍ程度のポリイミド樹脂フィルム（絶縁
性基材１２）を用意し、このポリイミド樹脂フィルムの
所要箇所に、レーザ加工又はプレス加工によりスルーホ
ールＴＨを形成した後、接着剤層により厚さが１２μｍ
程度の銅（Ｃｕ）箔をポリイミド樹脂フィルムの上に熱
プレス接着し、さらに銅（Ｃｕ）箔にフォトエッチング
を施して配線パターン１３を形成する。
【００３０】なお、半導体チップ１４を実装する工程
（図４（ｃ）の工程）と、プリプレグ状のＣＦＲＰ１８
ａを硬化・成形してシート状の放熱板１８を作製する工
程（図４（ａ）及び（ｂ）の工程）とは、その順序を逆
にしてもよい。次の工程では（図５（ａ）参照）、配線
基板１１の配線パターン１３が形成されている側と半導
体チップ１４の裏面（電極端子１５が設けられている側
と反対側の面）とにそれぞれ接着剤１７を塗布する。
【００３１】この接着剤１７としては、上述したように
絶縁性の材料又は導電性の材料が用いられるが、導電性
の材料を用いた場合には、信号用の配線パターン１３が
電気的に短絡しないように留意する必要がある。例え
ば、放熱板１８をグランドプレーンとして兼用する場
合、半導体チップ１４の裏面と放熱板１８との間、及び
グランド用の配線パターン１３と放熱板１８との間の接
着剤にはそれぞれ導電性の材料を用い、他の部分の接着
剤には絶縁性の材料を用いる必要がある。
【００３２】次の工程では（図５（ｂ）参照）、パッケ
ージの外形に倣う凹形の下型（底面半分体２３ａ及び側
面半分体２３ｂ）とこの下型２３ａ，２３ｂの開口部に
嵌合する凹形の上型２４とを用いて、成形されたＣＦＲ
Ｐ（シート状の放熱板１８）の配線基板１１上への接着
を行う。すなわち、下型２３ａ，２３ｂの開口部に、配
線基板１１を接着剤１７が塗布されている側を上にして
配置し、更にその上にシート状の放熱板１８を重ねて配
置し、この上から上型２４を用いて、１５０℃前後の温
度で加熱すると共に矢印で示すように加圧する。これに
よって、成形されたシート状の放熱板１８が配線基板１
１上に接着される。
【００３３】この後、シート状の放熱板１８が接着され
た配線基板１１を型（下型２３ａ，２３ｂ及び上型２
４）から取り出す。最後の工程では（図５（ｃ）参
照）、配線基板１１の他方の面（放熱板１８が接着され
ている側と反対側の面）に、配線基板１１上の配線パタ
ーン１３に電気的に接続されるようにはんだバンプ（外
部接続端子）１９を形成する。
【００３４】すなわち、配線基板１１に形成されたスル
ーホールＴＨ内に径が３００μｍ程度のはんだボールを
配置し、リフローにより接合する。これによって、はん
だボールがスルーホールＴＨ内を満たして配線パターン
１３に電気的に接続され、絶縁性基材１２の下面側にボ
ール状に突出したはんだバンプ１９が形成される。な
お、特に図示はしていないが、スルーホールＴＨ内には
んだボールを配置する前に、はんだの濡れ性を向上させ
るために、スルーホールＴＨの内壁にＣｕめっき等によ
る導体皮膜を形成するようにすると好適である。
【００３５】以上説明したように、本実施形態に係る半
導体装置１０及びその製造方法によれば、半導体チップ
１４から発生される熱を放熱するための放熱板１８とし
てシート状のＣＦＲＰを用いているので、所要の放熱効
果を維持する一方で、放熱手段としてＣｕやＡｌ等の金
属板などを用いた従来技術（図１（ｃ）参照）の場合と
比べて、小型化（薄型化）及び軽量化を図ることができ
る。
【００３６】しかも、ＣＦＲＰ（放熱板１８）の補強材
を構成する炭素繊維を、熱伝導率が比較的良好なｘｙ方
向（つまり配線基板１１の面と平行する方向）に編んで
いるので、放熱効果を有効に奏することができる。ま
た、本実施形態に係る製造方法では、プリプレグ状のＣ
ＦＲＰ１８ａを所要形状にカットした後、加熱・加圧処
理を施して成形（硬化）することでシート状の放熱板１
８を作製しているが、このカット処理と成形処理の順序
を逆にすると不都合が生じる。すなわち、プリプレグ状
のＣＦＲＰに加熱・加圧処理を施して成形（硬化）した
後、カット処理を行うと、カットしたＣＦＲＰの端面に
カーボン粉が出て、汚れるといった不都合がある。本実
施形態では、カット処理によりプリプレグ状のＣＦＲＰ
１８ａの端面にカーボン粉が出ても、その後の成形のた
めの加熱処理によりＣＦＲＰ１８ａの端面が樹脂で覆わ
れるので、かかる不都合は生じない。
【００３７】上述した実施形態では、半導体装置１０を
製造する方法として、プリプレグ状のＣＦＲＰ１８ａ
を、目的の形状に成形した後（放熱板１８）、半導体チ
ップ１４が実装された配線基板１１に接着して半導体装
置１０とする場合（つまり、ＣＦＲＰ１８ａを成形する
工程と、成形された放熱板１８を配線基板１１に接着す
る工程とを別工程にした場合）について説明したが、製
造方法はこれに限定されないことはもちろんである。
【００３８】例えば、プリプレグ状のＣＦＲＰ１８ａ
を、目的の形状に成形しながら、半導体チップ１４が実
装された配線基板１１に接着するようにしてもよい。そ
の一例は図６に示される。すなわち、先ず最初の工程で
は（図６（ａ）参照）、図４（ａ）の工程で行った処理
と同様にして、パッケージ（配線基板）１１の外形に応
じた形状を有するプリプレグ状のＣＦＲＰ１８ａを準備
する。
【００３９】次の工程では（図６（ｂ）参照）、図４
（ｃ）の工程で行った処理と同様にして、半導体チップ
１４の電極端子１５が配線基板１１上の配線パターン１
３に電気的に接続されるように半導体チップ１４をＡＣ
Ｆ実装により実装する。なお、半導体チップ１４を実装
する工程（図６（ｂ）の工程）と、プリプレグ状のＣＦ
ＲＰ１８ａを準備する工程（図６（ａ）の工程）とは、
その順序を逆にしてもよい。
【００４０】次の工程では（図６（ｃ）参照）、パッケ
ージの外形に倣う凹形の下型（底面半分体２３ａ及び側
面半分体２３ｂ）とこの下型２３ａ，２３ｂの開口部に
嵌合する凹形の上型２４とを用いて、プリプレグ状のＣ
ＦＲＰ１８ａの成形と配線基板１１上への接着とを同時
に行う。すなわち、下型２３ａ，２３ｂの開口部に、配
線基板１１を半導体チップ１４が実装されている側を上
にして配置し、更にその上にプリプレグ状のＣＦＲＰ１
８ａを重ねて配置し、この上から上型２４を用いて、１
５０℃前後の温度で加熱すると共に矢印で示すように加
圧する。これによって、プリプレグ状のＣＦＲＰ１８ａ
が、実装した半導体チップ１４を覆うような外形に倣っ
て硬化し、一例としてキャップ状に成形されると共に、
配線基板１１上に接着される。
【００４１】この後、硬化・成形されたＣＦＲＰ（シー
ト状の放熱板１８）が接着された配線基板１１を型（下
型２３ａ，２３ｂ及び上型２４）から取り出す。最後の
工程では（図６（ｄ）参照）、図５（ｃ）の工程で行っ
た処理と同様にして、配線基板１１の放熱板１８が接着
されている側と反対側の面に、配線基板１１を貫通して
配線基板１１上の配線パターン１３に電気的に接続され
るようにはんだバンプ（外部接続端子）１９を形成す
る。これによって、本製造方法に係る半導体装置１０ａ
が作製されたことになる。
【００４２】本製造方法によれば、図６（ｃ）の工程に
おいて加熱・加圧処理を施した際にプリプレグ状のＣＦ
ＲＰ１８ａは接着剤として機能するので、プリプレグ状
のＣＦＲＰ１８ａの成形（硬化）と配線基板１１上への
接着とを同時に行うことができる。つまり、図４及び図
５に示す製造方法と比べて、製造工程を簡略化すること
ができる。また、これに関連して、図４及び図５に示す
製造方法で用いたような接着剤１７を不要とすることが
できる。
【００４３】また、上述した実施形態では、配線基板１
１としてポリイミド樹脂等の絶縁性の樹脂フィルムの表
面に銅（Ｃｕ）箔の配線パターンが形成された可撓性
（フレキシブル）基板を用いた場合について説明した
が、配線基板１１の形態はこれに限定されないことはも
ちろんである。例えば、ビルドアップ多層配線基板等で
一般的に用いられているようなガラス−エポキシ樹脂基
板、ガラスＢＴ樹脂基板等の剛性（リジッド）基板を用
いてもよい。
【００４４】また、上述した実施形態では、配線基板１
１の作製に際し、絶縁性基材１２にスルーホールＴＨを
形成してから配線パターン１３を形成する場合について
説明したが、絶縁性基材１２の種類や形態によっては、
配線パターン１３を形成した後にスルーホールＴＨを形
成してもよい。さらに、上述した実施形態では、外部接
続端子としてはんだバンプ１９を用いた場合について説
明したが、外部接続端子の材料や形態はこれに限定され
ないことはもちろんである。例えば、はんだバンプ１９
に代えて金（Ａｕ）バンプを用いてもよいし、また、ピ
ンの形態とすることも可能である。
【００４５】例えば、径大の頭部を有するＴ字状のピン
を外部接続端子として用いる場合、ピンの接合は以下の
ように行われる。先ず、配線基板１１の下面において絶
縁性基材１２から露出する配線パターン１３の端子形成
部分に適量のはんだペーストを載せ、その上に、Ｔ字状
のピンの頭部を配置し、更にリフローによりはんだペー
ストを固めてピンを接合する。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、補
強材として炭素繊維を含む耐熱性を有する成形された樹
脂体を放熱板として用いることにより、所要の放熱効果
を維持すると共に、小型化（薄型化）及び軽量化を図る
ことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術に係る半導体装置の問題点を説明する
ための図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る半導体装置の構造を
模式的に示す断面図である。
【図３】図２におけるＣＦＲＰ（放熱板）の補強材の構
造を模式的に示す図である。
【図４】図２の半導体装置の製造方法の一例を示す断面
図（その１）である。
【図５】図２の半導体装置の製造方法の一例を示す断面
図（その２）である。
【図６】図２の半導体装置の製造方法の他の例を示す断
面図である。
【符号の説明】
１０，１０ａ…半導体装置 １１…配線基板（パッケージ） １２…絶縁性基材 １３…配線パターン １４…半導体素子（チップ） １５…電極端子 １６…異方性導電膜（ＡＣＦ） １７…接着剤 １８…シート状の放熱板（硬化・成形されたＣＦＲＰ） １８ａ…プリプレグ状のＣＦＲＰ １９…外部接続端子（はんだバンプ又は金バンプ） ２１，２２…実装する半導体チップを覆うような外形に
倣う型 ２３ａ，２３ｂ，２４…パッケージの外形に倣う型 ＴＨ…スルーホール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂口 秀明 長野県長野市大字栗田字舎利田711番地 新光電気工業株式会社内 (72)発明者 小池 博子 長野県長野市大字栗田字舎利田711番地 新光電気工業株式会社内 Ｆターム(参考） 5F036 AA01 BB01 BB21 BC05 BC22 BD01 BD11 BD21 BE09

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一方の面に配線パターンが形成された配
    線基板と、 電極端子が前記配線パターンに電気的に接続されるよう
    に前記配線基板に実装された半導体素子と、 該半導体素子を覆うように成形されて前記配線基板の一
    方の面に接着されたシート状の放熱板と、 前記配線基板を貫通して前記配線パターンに電気的に接
    続されるように前記配線基板の他方の面に形成された外
    部接続端子とを備え、 前記シート状の放熱板が、補強材として炭素繊維を含む
    耐熱性を有する樹脂体からなることを特徴とする半導体
    装置。
  2. 【請求項２】 前記補強材の炭素繊維が、前記配線基板
    の面と平行する方向に編まれていることを特徴とする請
    求項１に記載の半導体装置。
  3. 【請求項３】 パッケージの外形に応じた形状を有し、
    且つ補強材として炭素繊維を含む耐熱性を有するプリプ
    レグ状の樹脂体を準備する第１の工程と、 前記プリプレグ状の樹脂体を、実装する半導体素子を覆
    うような外形に倣う型に入れて加熱・加圧処理を施し、
    所要の形状に成形する第２の工程と、 一方の面に配線パターンが形成された配線基板に、電極
    端子が前記配線パターンに電気的に接続されるように半
    導体素子を実装する第３の工程と、 前記半導体素子の電極端子形成面の反対側の面及び前記
    配線基板の一方の面に接着剤を塗布する第４の工程と、 前記配線基板の接着剤を塗布した面側に前記第２の工程
    により成形された樹脂体を重ねて、パッケージの外形に
    倣う型に入れて加熱・加圧処理を施す第５の工程と、 該第５の工程により得られた配線基板の他方の面に、前
    記配線基板を貫通して前記配線パターンに電気的に接続
    された外部接続端子を形成する第６の工程とを含むこと
    を特徴とする半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項４】 パッケージの外形に応じた形状を有し、
    且つ補強材として炭素繊維を含む耐熱性を有するプリプ
    レグ状の樹脂体を準備する第１の工程と、 一方の面に配線パターンが形成された配線基板に、電極
    端子が前記配線パターンに電気的に接続されるように半
    導体素子を実装する第２の工程と、 前記配線基板の半導体素子を実装した面側に前記プリプ
    レグ状の樹脂体を重ねて、パッケージの外形に倣う型に
    入れて加熱・加圧処理を施し、該樹脂体を所要の形状に
    成形して前記配線基板の一方の面に接着する第３の工程
    と、 該第３の工程により得られた配線基板の他方の面に、前
    記配線基板を貫通して前記配線パターンに電気的に接続
    された外部接続端子を形成する第４の工程とを含むこと
    を特徴とする半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項５】 前記第１の工程において、前記プリプレ
    グ状の樹脂体として、補強材の炭素繊維が前記配線基板
    の面と平行する方向に編まれた樹脂体を用いることを特
    徴とする請求項３又は４に記載の半導体装置の製造方
    法。
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