JP2010073851A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂よりなる多層基板の内部に半導体チップを設けてなる半導体装置において、放熱部材の大型化を招くことなく、半導体チップの放熱性を向上させる。
【解決手段】複数の樹脂よりなる樹脂層１〜８が積層されてなる多層基板１０と、多層基板１０の内部に設けられた板状をなす半導体チップ２０とを備え、半導体チップ２０の表面のうち半導体チップ２０の厚さ方向と直交する面である一方の板面２１には、半導体チップ２０の熱を放熱する放熱部材３０が熱的に接続されており、多層基板１０の内部には、半導体チップ２０の表面のうち半導体チップ２０の厚さ方向に延びる面である側面２３に熱的に接続された放熱層１５が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂よりなる多層基板の内部に半導体チップを設けてなる半導体装置に関し、特に、半導体チップの放熱性の向上に関する。

従来より、この種の半導体装置としては、樹脂よりなる複数の樹脂層が積層されてなる多層基板と、多層基板の内部に設けられた半導体チップとを備えたものが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

ここで、半導体チップの放熱性を確保するために、従来では、一般に板状である半導体チップの表面のうち半導体チップの厚さ方向と直交する面である一方の板面に、導体膜やヒートシンクなどの放熱部材を熱的に接続している。
特開２００２−３２９８０３号公報

しかしながら、従来では、半導体チップの一方の板面に放熱部材を熱的に接続しているだけなので、この従来構成にて、さらなる放熱性の向上を図るべく、放熱部材の熱容量を大きくすることは、放熱部材の大型化を招くことになり、好ましくない。

また、上記特許文献１では、放熱部材をＣｕ箔などの金属箔などよりなるものとしているが、この金属箔の厚みは、たとえば通常１８〜３５μｍ程度の非常に薄いものであり熱容量が小さい。そのため、たとえば１０ｍｓｅｃ〜１００ｍｓｅｃの過渡的な熱抵抗が大きくなり、瞬時に大きな電力がかかる車載デバイスなどには適用できないという問題がある。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、樹脂よりなる多層基板の内部に半導体チップを設けてなる半導体装置において、放熱部材の大型化を招くことなく、半導体チップの放熱性を向上させることを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、多層基板（１０）の内部に、半導体チップ（２０）の表面のうち半導体チップ（２０）の厚さ方向に延びる面である側面（２３）に熱的に接続された放熱層（１５）を設けたことを特徴とする。

それによれば、半導体チップ（２０）の一方の板面（２１）から放熱部材（３０）によって従来と同様の放熱が行われることに加えて、さらに、半導体チップ（２０）の側面（２３）からも放熱層（１５）による放熱が行われるため、放熱経路の増加が図れることから、放熱部材の大型化を招くことなく、半導体チップ（２０）の放熱性を向上させることができる。

ここで、請求項２に記載の発明では、半導体チップ（２０）を、その厚さ方向が、多層基板（１０）における樹脂層（１〜８）の積層方向に沿った状態にて配置し、多層基板（１０）に、樹脂層（１〜８）の積層方向に沿って凹んだ凹部（１１）を設け、この凹部（１１）に半導体チップ（２０）を収納して、凹部（１１）の側面と半導体チップ（２０）の側面（２３）とを対向させた状態とし、放熱層（１５）を、複数の樹脂層（１〜８）の間に設けるとともに、凹部（１１）を構成する樹脂層（１〜４）の間から凹部（１１）の側面に露出させ、この放熱層（１５）の露出部と半導体チップ（２０）の側面（２３）とを凹部（１１）内にて接触させ、熱的に接続したことを特徴とする。

それによれば、多層基板（１０）の内部にて、半導体チップ（２０）の側面（２３）と放熱層（１５）との熱的な接続を適切に行える。

この場合、請求項３に記載の発明のように、個々の樹脂層（１〜８）に、その厚さ方向に貫通する熱伝導性のビア（１６）を設け、複数の樹脂層（１〜８）の間に設けられている放熱層（１５）を、ビア（１６）を介して樹脂層（１〜８）の積層方向にて互いに熱的に接続するとともに、放熱部材（３０）に熱的に接続するようにしてもよい。

それによれば、樹脂層（１〜８）の各層間に設けられている放熱層（１５）同士を熱的に接続するとともに、放熱層（１５）の熱を放熱部材（３０）に逃がすことができ、効率的な放熱が可能となる。

さらに、請求項４に記載の発明のように、多層基板（１０）に、外部と接続するためのはんだよりなるはんだボール（４０）を設け、放熱層（１５）を、ビア（１６）を介してはんだボール（４０）にも熱的に接続してもよい。

それによれば、放熱層（１５）の熱を、はんだボール（４０）を介して外部にも逃がすことが可能となり、効率的な放熱のために好ましい。

また、請求項５に記載の発明では、放熱層（１５）は、多層基板（１０）の表面から外方に突出する部位を有していることを特徴とする。

それによれば、放熱層（１５）は、その突出する部位を有することによって外部への放熱面積が大きくなり、放熱性の向上に好ましい。

また、請求項６に記載の発明では、放熱層（１５）と半導体チップ（２０）の側面（２３）との間に、当該両部（１５、２３）が隔てられる方向にバネ弾性を有するバネ部材（５０）を介在させ、当該両部（１５、２３）を、バネ部材（５０）を介して熱的に接続したことを特徴とする。

それによれば、バネ部材（５０）のバネ弾性によって放熱層（１５）と半導体チップ（２０）の側面（２３）との接触性が向上し、当該両部（１５、２３）の熱的接続の確保のために好ましいものとなる。

また、請求項７に記載の発明では、さらに、放熱層（１５）は、多層基板（１０）の内部にて、半導体チップ（２０）の表面のうち一方の板面（２１）とは反対側の他方の板面（２２）にも熱的に接続されていることを特徴とする。

それによれば、さらに、半導体チップ（２０）の他方の板面（２２）からも放熱層（１５）による放熱が可能となり、好ましい。

なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。以下の各実施形態に示される半導体装置は、車載用半導体装置であり、エンジンＥＣＵなどの車載電子製品に搭載されるものである。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１において（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る半導体装置１００の概略断面構成を示す図であり、（ｂ）はこの半導体装置１００における放熱層１５の平面パターンを示す概略平面図である。なお、図１（ｂ）では、多層基板１０の凹部１１に突出する放熱層１５の部分は、折り曲げられる前の状態にて示されている。

本実施形態の半導体装置１００は、大きくは、多層基板１０と、多層基板１０の内部に設けられた半導体チップ２０と、半導体チップ２０の一方の板面２１に熱的に接続された放熱部材３０とを備えて構成されている。

多層基板１０は、樹脂よりなる複数の樹脂層１〜８が積層されてなるＰＡＬＡＰ（Ｐａｔｔｅｒｎｅｄ ｐｒｅｐｒｅｇ ＬＡｙ ｕｐ Ｐｒｏｃｅｓｓ）基板である。これら樹脂層１〜８は、一般のＰＡＬＡＰ基板と同様に、液晶ポリマーなどの熱可塑性樹脂よりなり、熱プレスにより接合されている。

樹脂層１〜８の積層数は限定するものではないが、ここでは、８層構成とされている。この樹脂層１〜８の平面サイズは、例えば１０ｍｍ×１０ｍｍ程度であり、厚さは１層あたり２５〜１００μｍである。

半導体チップ２０は、一般的な半導体プロセスよりなるシリコン半導体などよりなるＩＣチップやトランジスタ素子などのチップであり、板状をなす。ここでは、一般のものと同様に矩形板状のチップであり、たとえば５×５ｍｍ程度である。また、半導体チップ２０の厚さは、個々の樹脂層１〜８の厚さよりも厚いものであり、たとえば０．１〜０．４ｍｍである。

また、多層基板１０には、樹脂層１〜８の積層方向（図１（ａ）の上下方向）に沿って凹んだ凹部１１が設けられており、この凹部１１内に半導体チップ２０が収納されている。ここでは、凹部１１は、多層基板１０の一面（図１（ａ）の上面）寄りに設けられている。

半導体チップ２０の厚さは、１つの樹脂層の厚さよりも大きいため、凹部１１に半導体チップ２０を収納するためには、凹部１１の深さは、２以上の樹脂層の厚さの分、凹んでいる必要がある。ここでは、凹部１１は、多層基板１０の一面側から２番目、３番目、４番目の３つの樹脂層２〜４の厚さ分、凹んだものとなっている。

また、凹部１１の平面形状は、図１に示されるように、半導体チップ２０が挿入可能なように半導体チップ２０よりも若干大きな矩形をなす。そして、凹部１１は、多層基板１０の一面を構成する樹脂層１、すなわち多層基板１０の一面側の１番目に位置する樹脂層１により閉塞され、多層基板１０の内部の空洞として構成されている。以下、この樹脂層１を１番目の樹脂層１という。

このような閉塞された凹部１１内にて、半導体チップ２０は、半導体チップ２０の厚さ方向を樹脂層１〜８の積層方向に沿った状態で配置されている。言い換えれば、半導体チップ２０の板面２１、２２と当該積層方向とが実質的に直交している。

そして、半導体チップ２０の一方の板面２１は、半導体チップ２０の表面のうち半導体チップ２０の厚さ方向と直交する面であるが、凹部１１内においては、この一方の板面２１が、１番目の樹脂層１に対向している。

また、当該一方の板面２１と反対側の面である半導体チップ２０の他方の板面２２は、凹部１１の底部、すなわち多層基板１０の一面側から５番目に位置する樹脂層５に対向している。また、半導体チップ２０の側面２３は、半導体チップ２０の表面のうち半導体チップ２０の厚さ方向に延びる面であるが、この半導体チップ２０の側面２３は、凹部１１内にて、当該凹部１１の側面と対向している。

ここで、多層基板１０には、一般的なＰＡＬＡＰ基板と同様に、半導体チップ２０から信号を取り出すための電気配線１２、１３が形成されている。ここでは、電気配線１２、１３は多層基板１０の他面（図１（ａ）の下面）側に位置する４つの樹脂層５〜８に設けられている。

この電気配線１２、１３は一般のものと同様、樹脂層５〜８の層間に位置し所望のパターンに形成された層間配線１２と、個々の樹脂層５〜８を貫通して設けられ各層間配線１２を電気的に接続するビア１３とにより構成されている。

層間配線１２は、エッチングなどでパターニングされたＣｕなどの金属箔よりなり、ビア１３は、樹脂層５〜８を貫通する貫通穴に充填されて硬化された金属ペーストなどの導電性および熱伝導性に優れた材料よりなる。

より具体的には、層間配線１２は、たとえば厚さが９〜３５μｍ程度のＣｕ箔であり、ビア１３は、たとえば径が一般的な７５〜３００μｍでＡｇ−Ｓｎなどのはんだよりも融点の高い金属ペーストよりなる。

そして、電気配線１２、１３は、半導体チップ２０の他方の板面２２に設けられたパッド２４に接して電気的に接続されている。このパッド２４は、Ａｕ、Ｃｕ、はんだなどよりなる。たとえば、電気配線のビア１３とパッド２４とは、お互いが合金反応することによって電気的に接続されている。

次に、半導体装置１００における放熱構成について述べる。まず、１番目の樹脂層１のうち半導体チップ２０の一面２１と対向する部位には、放熱用ビア１４が設けられている。この放熱用ビア１４は、当該１番目の樹脂層１をその厚さ方向に貫通する熱伝導性のビアである。

この放熱用ビア１４は、上記電気配線のビア１３と同様の導電性および熱伝導性に優れた材料よりなる。なお、ここでは、放熱用ビア１４は、半導体チップ２０と同一の平面形状を持つものであるが、これに限定されるものではなく、たとえば、上記電気配線のビア１３と同様の７５〜３００μｍの径を持つ円柱状のものが、１番目の樹脂層１のうち半導体チップ２０の一面２１と対向する部位に、複数個、規則的もしくはランダムに点在した構成であってもよい。

そして、この放熱用ビア１４を介して、半導体チップ２０の一方の板面２１と放熱部材３０とが熱的に接続されている。ここで、半導体チップ２０の一方の板面２１には、ＡｕやＮｉなどのメッキを施し、当該一方の板面２１と放熱用ビア１４との接続性を確保することが好ましい。

この放熱部材３０としては、一般的な板状のヒートシンクが採用される。ここでは、放熱部材３０は、多層基板１０とほぼ同じ平面サイズであって、たとえば厚さが０．１〜１ｍｍで、材質はＣｕやＡｌなどの熱伝導の良い金属材料とする。

この放熱部材３０によって、半導体チップ２０の一方の板面２１から、半導体チップ２０の熱が放熱される。さらに、本実施形態では、半導体チップ２０の熱を放熱する構成として、多層基板１０の内部に、半導体チップ２０の側面２３に熱的に接続された放熱層１５が設けられている。

ここでは、放熱層１５は、複数の樹脂層１〜８の間に設けられている層状のものである。この放熱層１５は、上記電気配線の層間配線１２と同様の材質、厚さ、作製方法とすることができる。また、その平面パターンは、図１（ｂ）に示されるように、一端が凹部１１側に位置し、他端側が多層基板１０の周辺部に延びる配線形状とされている。

放熱層１５のなかでも、凹部１１を構成する樹脂層１〜４の間に位置するものは、その一端が凹部１１の側面にて凹部１１内に露出している。この凹部１１の側面には、当該凹部１１を構成する樹脂層１〜４同士の層間が位置しており、当該層間にて放熱層１５が露出している。

そして、この放熱層１５の露出部と半導体チップ２０の側面２３とが凹部１１内にて接触し、放熱層１５と半導体チップ２０とが熱的に接続されている。この放熱層１５の露出部は、元々は、図１（ｂ）に示されるように凹部１１内に突出したものであり、これが、図１（ａ）のように、凹部１１の底部側へ向かって折り曲げられた状態で半導体チップ２０の側面２３に接している。

また、図１（ａ）に示されるように、個々の樹脂層１〜８には、その厚さ方向に貫通する熱伝導性のビア１６が設けられている。この熱伝導性のビア１６は、上記電気信号のビア１３と同様の材質、形状、作製方法とされるものである。

そして、複数の樹脂層１〜８の間に設けられている各放熱層１５は、熱伝導性のビア１６を介して個々の樹脂層１〜８を越えて熱的に接続されている。つまり、これら各放熱層１５は、樹脂層１〜８の積層方向にて互いに熱的に接続されている。

さらに、各放熱層１５は、１番目の放熱層１に設けられた熱伝導性のビア１６を介して、放熱部材３０に熱的に接続されている。なお、この放熱層１５のビア１６を介した熱的接続の構成は、図１（ｂ）において凹部１１の辺部から延びる配線形状の放熱層１５だけでなく、多層基板１０の四隅部に位置する矩形の放熱層１５についても同様のものとされている。

また、これら放熱層１５、熱伝導性のビア１６は、それぞれ電気配線の層間配線１２、ビア１３と同様の材質により、各層間、各樹脂層に設けられているが、その機能は電気配線１２、１３とは異なり、半導体チップ２０を動作させるための電気的信号の接続には寄与しないものである。

また、多層基板１０の他面には、はんだよりなるはんだボール４０が設けられており、半導体装置１００は、このはんだボール４０を介して外部の部材と接続されるようになっている。それぞれの層間配線１２は、電気配線のビア１３を介して、はんだボール４０に電気的に接続されている。また、それぞれの放熱層１５は、熱伝導性のビア１６を介して、はんだボール４０に熱的に接続されている。

次に、本半導体装置１００の製造方法について、図２、図３を参照して述べる。図２は本製造方法を示す工程図、図３は図２に続く製造方法の工程図であり、各工程におけるワークを図１（ａ）に対応した断面にて示してある。

まず、１番目の樹脂層１を除く７つの樹脂層２〜８において、凹部１１を形成するための開口部、電気配線１２、１３、放熱層１５、熱伝導性のビア１６を形成しておく。ここで、電気配線１２、１３および放熱層１５、熱伝導性のビア１６の作製方法は、樹脂層への穴開け加工、金属箔のエッチング、金属ペーストの印刷・硬化などの一般的な方法によって行われる。

そして、図２（ａ）に示されるように、これら７つの樹脂層２〜８を位置あわせして積層する。このとき、凹部１１を構成する３つの樹脂層２〜４に設けられている放熱層１５は、凹部１１内に個々の樹脂層の厚さ程度（たとえば２５〜１００μｍ）、突出させておく。それにより、図２（ｂ）に示されるようなワークができあがる。なお、この図２（ｂ）のワークの平面構成は上記図１（ｂ）に示されるものに相当する。

次に、図２（ｃ）に示されるように、凹部１１の開口部から半導体チップ２０を挿入し、凹部１１内に半導体チップ２０を設置する。このとき、半導体チップ２０により、凹部１１に突出する放熱層１５の部分を押し倒しながら、半導体チップ２０を凹部１１に挿入していく。

図４は、この放熱層１５が半導体チップ２０によって押し倒された部分を示す拡大図である。こうすることで、上述のように、放熱層１５は凹部１１内にて折り曲げられた状態で半導体チップ２０の側面２３に接し、半導体チップ２０の側面２３と放熱層１５とが強固に接触する。

また、この半導体チップ２０の設置においては、凹部１１の底部では、半導体チップ２０のパッド２４と電気配線のビア１３とを接触させる。こうして多層基板１０への半導体チップ２０の搭載が終了すると、図３（ａ）に示されるワークができあがる。

次に、図３（ｂ）に示されるように、その上に、放熱用ビア１４が形成された１番目の樹脂層１を積層し、凹部１１を閉塞する。次に、図３（ｃ）に示されるように、その上に放熱部材３０を積み重ねる。

その後、このワークを、所定の熱と圧力をもって一括してプレスする。それにより、各樹脂層１〜８同士、樹脂層と放熱部材３０との間、および、半導体チップ２０のパッド２４と熱伝導性のビア１６との間、半導体チップ２０と放熱用ビア１４との間が、熱圧着や合金反応などにより接合される。

その後は、一般の方法により多層基板１０の他面に、はんだボール４０を装着する。こうして、本実施形態の半導体装置１００ができあがる。そして、この半導体装置１００は、はんだボール４０を介して、外部の部材に接続されて使用される。

図５は、本半導体装置１００を外部の部材に取り付けた一具体例を示すものであり、本半導体装置１００を外部の部材としてのマザーボード２００およびケース３００に搭載した例を示す概略断面図である。

マザーボード２００は、たとえば一般的な回路基板などであり、ケース３００は、このマザーボード２００を納めるＡｌなどの金属ケースである。半導体装置１００は、多層基板１０の他面側にて、はんだボール４０を介してマザーボード２００に電気的・熱的に接続されており、多層基板１０の一面側では、放熱部材３０が、シリコーンゲルなどよりなる熱伝導性のゲル３１０を介して接着される。

ところで、本実施形態によれば、半導体チップ２０の一方の板面２１に、放熱部材３０が熱的に接続されているだけでなく、多層基板１０の内部に、半導体チップ２０の側面２３に熱的に接続された放熱層１５が設けられている。つまり、放熱部材３０による放熱経路に加えて、さらに、半導体チップ２０の側面２３からの放熱層１５による放熱経路が形成されることになる。

そのため、本実施形態によれば、従来に比べて放熱部材を大型化することなく、半導体チップ２０の放熱性を向上させることができる。具体的に放熱層１５による放熱経路について、上記図５の例を採って述べると、半導体チップ２０の熱は、その側面２３から放熱層１５を介して熱伝導性のビア１６に到達し、放熱部材３０という放熱層１５よりも熱容量の大きい放熱体へ逃がすことができる。

そして、放熱部材３０からは、ゲル３１０を介してケース３００というさらに熱容量の大きい放熱体へ放熱が行われる。また、上記図５では、チップ２０の側面２３からの熱は、放熱層１５から熱伝導性のビア１６を介して、はんだボール４０、さらにはマザーボード２００に逃がすことも可能である。

さらに、半導体チップ２０の側面２３と接触する放熱層１５、および熱伝導性のビア１６を可能な限り多く配置することで、多層基板１０全体としての熱伝導率が大きくなるので半導体装置１００全体としての放熱性が向上する。

ここで、図６、図７は、放熱層１５の他の平面形状を示す概略平面図である。放熱層１５の平面形状としては、上記図１（ｂ）に示されるような凹部１１の辺部から延びる配線形状とされたもの以外にも、種々の形態が可能であり、たとえば図６や図７に示されるような形状が可能である。

図６に示される放熱層１５は、凹部１１内に突出する部位は上記図１（ｂ）と同様であるが、凹部１１以外の部位すなわち樹脂層の層間に位置する部分では、放熱層１５が連続的につながった形状となっている。

また、図７に示される放熱層１５では、さらに凹部１１内に突出する部位も連続的につながった形状となっている。これら図６、図７に示される放熱層１５においても、上記同様に熱伝導性のビア１６により各層間で接続され、上記同様の効果が発揮される。

また、図８は、熱伝導性のビア１６の他の形状を示す概略断面図である。図８では、熱伝導性のビア１６を、上記図１のものに比べて大口径としたものである。このように、熱伝導性のビア１６のサイズや数については、特に限定されるものではない。

（第２実施形態）
図９は、本発明の第２実施形態に係る半導体装置１１０の概略断面構成を示す図である。ここでは、上記第１実施形態との相違点を中心に述べることとする。

上記第１実施形態と同様に、放熱層１５は、一端が凹部１１側に位置し、他端側が多層基板１０の周辺部に延びる配線形状とされているが、本実施形態では、当該放熱層１５の他端は、多層基板１０の側面から外方に突出している。つまり、放熱層１５のうち半導体チップ２０の側面２３と熱的に接続された一端とは反対側の部位である他端が、多層基板１０の表面から外方に突出している。

本実施形態によれば、放熱層１５の他端が、多層基板１０の外部に突出している部位となっているため、その分、放熱層１５の外部への放熱面積が大きくなる。そのため、半導体チップ２０の側面２３からの熱の放熱効率が大きくなり、放熱性の向上が図れるという利点がある。

さらに、図１０は、本第２実施形態に係る半導体装置１１０に別の放熱部材３１を取り付けた例を示す概略断面図である。図１０では、多層基板１０の側面から突出する放熱層１５の他端に対して、さらに別の放熱部材３１を熱的に接触させたものである。この別の放熱部材３１は、放熱部材３０と同様の板材であり、図示しない締結手段などにより固定される。これにより、放熱層１５の他端から別の放熱部材３１に放熱がなされ、放熱性の向上が期待できる。

（第３実施形態）
図１１（ａ）は、本発明の第３実施形態に係る半導体装置１２０の概略断面構成を示す図であり、図１１（ｂ）は、同半導体装置１２０中のバネ部材５０の単体構成を示す外観図である。ここでは、上記第１実施形態との相違点を中心に述べることとする。

図１１に示されるように、本実施形態の半導体装置１２０は、上記第１実施形態の半導体装置において、放熱層１５と半導体チップ２０の側面２３との間に、バネ部材５０を介在させている。このバネ部材５０は、当該両部１５、２３が隔てられる方向、つまり図１１（ａ）中の左右方向にバネ弾性を有するものである。

ここでは、バネ部材５０は、当該隔てられる方向に凹凸を持つ波形の板状をなしており、ＣｕやＡｌなどの熱伝導の高い金属よりなる。そして、放熱層１５と半導体チップ２０の側面２３とは、同方向に発揮されるバネ弾性によりバネ部材５０を介して接触し、熱的に接続されている。

本構成は、バネ部材５０を凹部１１内に配置した後で、このバネ部材５０を凹部１１の側面に押しつけるように、半導体チップ２０を凹部１１に挿入することにより、形成される。本実施形態によれば、バネ部材５０のバネ弾性によって放熱層１５と半導体チップ２０の側面２３との接触性が向上し、当該両部１５および２３の熱的接続を確保しやすくなる。

また、本実施形態では、さらに、凹部１１内にて放熱層１５と半導体チップ２０の側面２３との間には、バネ部材５０を封止するように熱伝導性を有する樹脂６０が充填されており、さらなる放熱性の向上が期待できる。この樹脂６０は、たとえばアルミナフィラー入りエポキシ樹脂などであり、半導体チップ２０を凹部１１に挿入した後、半導体チップ２０と凹部１１の側面との間に注入することで形成される。

（第４実施形態）
図１２（ａ）は、本発明の第４実施形態に係る半導体装置１３０の概略断面構成を示す図であり、図１２（ｂ）は、同半導体装置１３０中のバネ部材５０の単体構成を示す外観図である。本実施形態は、上記第３実施形態と同様に、バネ部材５０を有するものであり、このバネ部材５０の形状を変更したものである。

本実施形態のバネ部材５０は、図１２に示されるように、板バネ形状をなすものである。この場合も、バネ部材５０の配置方法は、上記第３実施形態と同様であり、バネ部材５０による効果も同様である。

（第５実施形態）
図１３（ａ）は、本発明の第５実施形態に係る半導体装置１４０の概略断面構成を示す図であり、図１３（ｂ）は、バネ部材５０を半導体チップ２０に取り付けた状態を示す外観図である。

本実施形態は、上記第４実施形態のバネ部材５０を、あらかじめ半導体チップ２０に取り付けた後に、半導体チップ２０を凹部１１に挿入することにより、製造される。そして、このバネ部材５０による効果は、上記同様である。

（第６実施形態）
図１４は、本発明の第６実施形態に係る半導体装置１５０の概略断面構成を示す図である。ここでは、上記第１実施形態との相違点を中心に述べることとするが、本実施形態は、上記各実施形態に適用可能なものである。

図１４に示されるように、さらに、多層基板１０の内部にて、半導体チップ２０の他方の板面２２に正対して、放熱層１５が設けられており、この放熱層１５は熱伝導性のビア１６を介して、半導体チップ２０の他方の板面２２に接して熱的に接続されている。

そして、当該放熱層１５は、上記実施形態に示した放熱層１５と同様に、はんだボール４０に熱的に接続されている。本実施形態によれば、上記各実施形態における放熱層１５の効果に加えて、さらに、半導体チップ２０の他方の板面２２からも放熱層１５による放熱が可能となる。

（他の実施形態）
なお、上記各実施形態では、半導体チップ２０を収納した凹部１１を、上記１番目の樹脂層１で閉塞しているが、この１番目の樹脂層１を省略して、半導体チップ２０と放熱部材３０とをダイボンド材などを介して直接接触させるようにしてもよい。

また、上記各実施形態においては、熱伝導性のビア１６により各層間の放熱層１５が接続され、さらに放熱部材３０にまで接続されて放熱性の向上が図られているが、この熱伝導性のビア１６が無い構成であってもよい。

また、上記各実施形態のように、放熱層１５が、はんだボール４０に熱的に接続されていれば、放熱性の点で好ましいが、特に接続されていなくてもよい。つまり、放熱層１５に接続されるはんだボール４０は無い構成であってもよい。

また、上記各実施形態では、放熱層１５は、隣り合う樹脂層１〜８の層間に設けるものであったが、それ以外にも、樹脂成形などにより、個々の樹脂層１〜８の内部に放熱層が埋め込まれたものであってもよい。

（ａ）は、本発明の第１実施形態に係る半導体装置の概略断面図であり、（ｂ）は同半導体装置における放熱層の平面パターンを示す概略平面図である。 第１実施形態の半導体装置の製造方法を示す工程図である。 図２に続く製造方法の工程図である。 放熱層が半導体チップによって押し倒された部分を示す拡大図である。 第１実施形態に係る半導体装置を外部の部材に取り付けた一具体例を示す概略断面図である。 第１実施形態における放熱層の他の平面形状を示す概略平面図である。 第１実施形態における放熱層の他の平面形状を示す概略平面図である。 第１実施形態における熱伝導性のビアの他の形状を示す概略断面図である。 本発明の第２実施形態に係る半導体装置の概略断面図である。 第２実施形態に係る半導体装置に別の放熱部材を取り付けた例を示す概略断面図である。 （ａ）は、本発明の第３実施形態に係る半導体装置の概略断面図であり、（ｂ）は、同半導体装置中のバネ部材の単体構成を示す外観図である。 （ａ）は、本発明の第４実施形態に係る半導体装置の概略断面図であり、（ｂ）は、同半導体装置中のバネ部材の単体構成を示す外観図である。 （ａ）は、本発明の第５実施形態に係る半導体装置の概略断面図であり、（ｂ）は、バネ部材を半導体チップに取り付けた状態を示す外観図である。 本発明の第６実施形態に係る半導体装置の概略断面図である。

符号の説明

１〜８ 樹脂層
１０ 多層基板
１１ 凹部
１５ 放熱層
１６ 熱伝導性のビア
２０ 半導体チップ
２１ 半導体チップの一方の板面
２２ 半導体チップの他方の板面
２３ 半導体チップの側面
３０ 放熱部材
４０ はんだボール
５０ バネ部材

Claims (7)

1. 樹脂よりなる複数の樹脂層（１〜８）が積層されてなる多層基板（１０）と、
   前記多層基板（１０）の内部に設けられた板状をなす半導体チップ（２０）とを備え、
   前記半導体チップ（２０）の表面のうち前記半導体チップ（２０）の厚さ方向と直交する面である一方の板面（２１）には、前記半導体チップ（２０）の熱を放熱する放熱部材（３０）が熱的に接続されており、
   前記多層基板（１０）の内部には、前記半導体チップ（２０）の表面のうち前記半導体チップ（２０）の厚さ方向に延びる面である側面（２３）に熱的に接続された放熱層（１５）が設けられていることを特徴とする半導体装置。
2. 前記半導体チップ（２０）は、その厚さ方向が、前記多層基板（１０）における前記樹脂層（１〜８）の積層方向に沿った状態にて配置されており、
   前記多層基板（１０）には、前記樹脂層（１〜８）の積層方向に沿って凹んだ凹部（１１）が設けられており、
   この凹部（１１）に前記半導体チップ（２０）が収納されて、前記凹部（１１）の側面と前記半導体チップ（２０）の側面（２３）とを対向させた状態とされており、
   前記放熱層（１５）は、複数の前記樹脂層（１〜８）の間に設けられるとともに、前記凹部（１１）を構成する前記樹脂層（１〜４）の間から前記凹部（１１）の側面に露出するものであり、
   この放熱層（１５）の露出部と前記半導体チップ（２０）の側面（２３）とが前記凹部（１１）内にて接触し、熱的に接続さ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. 個々の前記樹脂層（１〜８）には、その厚さ方向に貫通する熱伝導性のビア（１６）が設けられており、
   複数の前記樹脂層（１〜８）の間に設けられている前記放熱層（１５）は、前記ビア（１６）を介して前記樹脂層（１〜８）の積層方向にて互いに熱的に接続されているとともに、前記放熱部材（３０）に熱的に接続されていることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
4. 前記多層基板（１０）には、外部と接続するためのはんだよりなるはんだボール（４０）が設けられており、
   前記放熱層（１５）は前記ビア（１６）を介して前記はんだボール（４０）にも熱的に接続されていることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
5. 前記放熱層（１５）は、前記多層基板（１０）の表面から外方に突出している部位を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の半導体装置。
6. 前記放熱層（１５）と前記半導体チップ（２０）の側面（２３）との間には、当該両部（１５、２３）が隔てられる方向にバネ弾性を有するバネ部材（５０）が介在しており、当該両部（１５、２３）は、前記バネ部材（５０）を介して熱的に接続されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載の半導体装置。
7. さらに、前記放熱層（１５）は、前記多層基板（１０）の内部にて、前記半導体チップ（２０）の表面のうち前記一方の板面（２１）とは反対側の他方の板面（２２）にも熱的に接続されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の半導体装置。

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