JP2009105366A

JP2009105366A - 半導体装置及び半導体装置の製造方法ならびに半導体装置の実装体

Info

Publication number: JP2009105366A
Application number: JP2008097648A
Authority: JP
Inventors: Yoshifumi Nakamura; 嘉文中村
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2007-10-03
Filing date: 2008-04-04
Publication date: 2009-05-14
Also published as: CN101404267A

Abstract

【課題】金属層からなるヒートスプレッタと半導体チップを安定して固着し、さらには半導体チップからの放熱性を高めることを目的とする。
【解決手段】半導体チップ５とテープキャリア１間に、その側面にテーパー部４ａが形成される絶縁性樹脂４を充填し、半導体チップ５の裏面，テープキャリア１上及びテーパー部４ａ上に樹脂層７を密着形成し、さらに、凹み８を備えて樹脂層７に密着する形状の金属層９を形成することにより、ヒートスプレッタとして機能する金属層９と半導体チップ５を安定して固着し、さらには半導体チップ５から発熱される熱が半導体チップ５の裏面だけでなく側面からも放熱用の金属層９に効率的に伝達され、放熱性を向上することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、テープ配線基板のように、導体配線を設けた柔軟な絶縁性の基材上に構成された半導体装置、その製造方法、およびそれを用いた実装体に関する。

テープ配線基板を使用したパッケージモジュールの一種として、ＴＣＰ（ＴａｐｅＣａｒｒｉｅｒＰａｃｋａｇｅ）やＣＯＦ（ＣｈｉｐＯｎＦｉｌｍ）が知られている。ＴＣＰやＣＯＦは、柔軟な絶縁性のテープ配線基板の上に半導体チップが実装され、樹脂で封止することにより実装部が保護された構造を有する。テープ配線基板は、主たる要素として、絶縁性のフィルム基材とその面上に形成された多数本の導体配線を含む。フィルム基材としては一般的にポリイミドが、導体配線としては銅が使用される。必要に応じて導体配線上には、金属めっき被膜および絶縁樹脂であるソルダーレジストの層が形成される。

ＴＣＰやＣＯＦの主要な用途は、液晶パネル等の表示パネル駆動用ドライバーの実装である。その場合、テープ配線基板上の導体配線は、出力信号用外部端子を形成する第１群と、入力信号用外部端子を形成する第２群に分けて配置され、両群の導体配線間に半導体素子が実装される。テープ配線基板上の導体配線における半導体チップとの接続端部であるインナーリードが、突起電極を介して半導体チップ上の電極パッドと接続される。一方の群の導体配線における出力信号用外部端子を形成するアウターリードボンディング部は、表示パネルの周縁部に形成された電極に接続され、他方の群の導体配線における入力信号用外部端子を形成するアウターリードボンディング部は、マザー基板の端子に接続される。

さらには、ＴＣＰやＣＯＦはＬＣＤ等の製品の筐体に固定されることが多い。
上述のような半導体装置の一例について、図１２を参照して説明する。図１２は従来の半導体装置の構造を示す断面図であり、テープキャリア上に半導体チップ実装部を含む要部領域を示す断面図である。

図１２において、１は可撓性で絶縁性のテープキャリアの一部を示し、テープキャリア１上には、導体配線２が形成される。５は半導体チップであり、５ａは半導体チップ５に形成された凸部である。半導体チップ５の表面は突起電極６を介してテープキャリア１の導体配線２に接合されている。さらには、絶縁性樹脂４により前記半導体チップ５の表面及び側面が封止されている。さらに、放熱器のヒートスプレッタ１７が前記半導体チップ５の裏面に接着剤１６により取り付けられている。

従来の放熱性封止型半導体装置において、半導体チップの裏面と放熱器との接着性が樹脂の回り込みによって不均一であったが、半導体チップの側面に樹脂の回り込み防止のための凸部を設け、半導体チップの樹脂による封止後に半導体チップの裏面にヒートスプレッダを接着させることで半導体チップの破壊を回避しながら放熱性を確保する構成も用いられている（例えば、特許文献１参照）。
特開平９−２３７８０７号公報

上記の構成の半導体装置においては、半導体チップの裏面のみに放熱用のヒートスプレッタが形成されていたためにヒートスプレッタの取り付けが半導体チップの裏面の状態に左右されて効率的な取り付けが阻害されてしまうことになっていた。さらにはヒートスプレッタとの接続が半導体チップ裏面のみであったために放熱効果が十分ではなかった。

本発明は上記問題点を解決するために、金属層からなるヒートスプレッタと半導体チップを安定して固着し、さらには半導体チップからの放熱性を高めることを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の半導体装置は、半導体チップをテープキャリアに搭載してなる半導体装置であって、前記テープキャリアと前記半導体チップとの間隙に充填され側面にテーパー部が形成されている絶縁性樹脂と、前記半導体チップの裏面上及び前記テープキャリア上の少なくとも一部ならびに前記テーパー部上に接触するように形成される前記絶縁性樹脂より熱伝導率が高い樹脂層と、前記半導体チップ及び前記テーパー上の絶縁性樹脂層と相応する形状の凹みを備えて前記樹脂層と密着するように形成される金属層とを有することを特徴とする。

請求項２記載の半導体装置は、半導体チップをテープキャリアに搭載してなる半導体装置であって、前記テープキャリアの半導体チップに対向する領域に穴が形成され、前記半導体チップの表面を覆うように充填され側面にテーパー部が形成されている絶縁性樹脂と、前記半導体チップの裏面上及び前記テープキャリア上の少なくとも一部ならびに前記テーパー部上に接触するように形成される前記絶縁性樹脂より熱伝導率が高い樹脂層と、前記半導体チップ及び前記テーパー上の絶縁性樹脂層と相応する形状の凹みを備えて前記樹脂層と密着するように形成される金属層とを有することを特徴とする。

請求項３記載の半導体装置は、請求項１または請求項２のいずれかに記載の半導体装置において、前記金属層が前記樹脂層の形状に沿って形成されるシート状の金属層であることを特徴とする。

請求項４記載の半導体装置は、請求項１または請求項２のいずれかに記載の半導体装置において、前記半導体チップ上領域の前記金属層の一部に１または複数の穴が形成されることを特徴とする。

請求項５記載の半導体装置は、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の半導体装置において、前記金属層の凹みが形成される反対の表面に切り込みを有することを特徴とする。
請求項６記載の半導体装置は、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の半導体装置において、前記テープキャリアの裏面に第２の金属層を有することを特徴とする。

請求項７記載の半導体装置は、請求項６記載の半導体装置において、前記第２の金属層の前記半導体チップに対向する領域が前記テープキャリアの方向に突出することを特徴とする。

請求項８記載の半導体装置は、請求項２記載の半導体装置において、前記テープキャリアの裏面に第２の樹脂層を有することを特徴とする。
請求項９記載の半導体装置は、請求項８記載の半導体装置において、前記第２の樹脂層の裏面に前記半導体チップに対向する領域が前記テープキャリアの方向に突出する突出部を備える筐体を有することを特徴とする。

請求項１０記載の半導体装置は、請求項６または請求項７のいずれかに記載の半導体装置において、前記金属層、前記テープキャリア及び前記第２の金属層がネジまたはリベットにて固定されることを特徴とする。

請求項１１記載の半導体装置は、請求項８または請求項９のいずれかに記載の半導体装置において、前記金属層、前記テープキャリア及び前記第２の樹脂層がネジまたはリベットにて固定されることを特徴とする。

請求項１２記載の半導体装置は、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の半導体装置において、前記ネジまたは前記リベットが前記テープキャリア及び前記金属層を貫通することを特徴とする。

請求項１３記載の半導体装置は、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の半導体装置において、前記テープキャリアの裏面に第３の金属層を形成し、前記ネジまたは前記リベットが前記第３の金属層、前記テープキャリア及び前記金属層を貫通することを特徴とする。

請求項１４記載の半導体装置は、請求項１０〜請求項１３のいずれかに記載の半導体装置において、前記ネジ及び前記リベットが前記半導体チップから５０ｍｍ以内に設けられることを特徴とする。

請求項１５記載の半導体装置は、請求項１〜請求項１４のいずれかに記載の半導体装置において、前記樹脂層に導電性のフィラーが混在していることを特徴とする。
請求項１６記載の半導体装置は、請求項１〜請求項１５のいずれかに記載の半導体装置において、前記樹脂層に低融点の金属フィラーを有することを特徴とする。

請求項１７記載の半導体装置は、請求項１〜請求項１４のいずれかに記載の半導体装置において、前記樹脂層が熱可塑性の樹脂であることを特徴とする。
請求項１８記載の半導体装置の製造方法は、半導体チップをテープキャリアに搭載してなる半導体装置の製造方法であって、前記半導体チップの表面に形成される複数の電極パッドと前記テープキャリアに形成されて前記電極パッドと対応する複数の導体配線とを突起電極を介して位置合わせして接続する工程と、前記テープキャリアと前記半導体チップとの間隙に側面にテーパー部が形成されるように絶縁性樹脂を充填する工程と、前記半導体チップの裏面上及び前記テープキャリア上の少なくとも一部ならびに前記テーパー部上に接触するように前記絶縁性樹脂層より熱伝導率が高い樹脂層を形成する工程と、前記半導体チップ及び前記テーパー部上の絶縁性樹脂層と相応する形状の凹みを備える金属層を前記樹脂層と密着するように固着する工程とを有することを特徴とする。

請求項１９記載の半導体装置の製造方法は、半導体チップをテープキャリアに搭載してなる半導体装置の製造方法であって、前記半導体チップの表面に形成される複数の電極パッドと前記テープキャリアに形成されて前記電極パッドと対応する複数の導体配線とを突起電極を介して位置合わせして接続する工程と、前記テープキャリアと前記半導体チップとの間隙に側面にテーパー部が形成されるように絶縁性樹脂を充填する工程と、前記半導体チップ及び前記テーパー部上の絶縁性樹脂層と相応する形状の凹みを備える金属層に前記絶縁性樹脂層より熱伝導率が高い樹脂層を形成する工程と、前記半導体チップの裏面上及び前記テープキャリア上の少なくとも一部ならびに前記テーパー部上に前記樹脂層が接触するように前記金属層を固着する工程とを有することを特徴とする。

請求項２０記載の半導体装置の製造方法は、請求項１８または請求項１９のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、前記樹脂層がシート状の形態であることを特徴とする。

請求項２１記載の半導体装置の製造方法は、請求項１８または請求項１９のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、前記樹脂層がペースト状であることを特徴とする。

請求項２２記載の半導体装置の製造方法は、請求項１８または請求項１９のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、前記金属層の前記半導体チップ上の一部に１または複数の穴が形成されることを特徴とする。

請求項２３記載の半導体装置の製造方法は、請求項１８〜請求項２２のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、前記金属層を固着する工程の後に、加熱して前記金属層をさらに密着させることを特徴とする。

請求項２４記載の半導体装置の実装体は、請求項１〜請求項１７記載の半導体装置をネジにより筐体に実装することを特徴とする。
請求項２５記載の半導体装置の実装体は、請求項１〜請求項１７記載の半導体装置をリベットにより筐体に実装することを特徴とする。

請求項２６記載の半導体装置の実装体は、請求項２４または請求項２５のいずれかに記載の半導体装置の実装体において、前記テープキャリアの裏面の第２の金属層を介して筐体に実装することを特徴とする。

請求項２７記載の半導体装置の実装体は、請求項２４〜請求項２６のいずれかに記載の半導体装置の実装体において、前記半導体装置と前記筐体を第２の樹脂層を介して密着させることを特徴とする。

以上により、ヒートスプレッタとして機能する金属層と半導体チップを安定に固着し、さらには半導体チップからの放熱性を高めることができる。

本発明によると、半導体チップとテープキャリア間に、その側面にテーパー部が形成される絶縁性樹脂を充填し、半導体チップの裏面，テープキャリア上及びテーパー部上に樹脂層を密着形成し、さらに、凹みを備えて樹脂層に密着する形状の金属層を形成することにより、ヒートスプレッタとして機能する金属層と半導体チップを安定して固着し、さらには半導体チップから発熱される熱が半導体チップの裏面だけでなく側面からも放熱用の金属層に効率的に伝達され、放熱性を向上することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は実施の形態１における半導体装置の構造を示す断面図である。

図１において、テープキャリア１上には、導体配線２が設けられ、その端部がインナーリードを形成している。各インナーリードと対向する位置には、突起電極６を介して、半導体チップ５に配置された電極パッドが接合されている。さらには、導体配線２の一部を覆うようにソルダーレジスト３が形成されている。

ここで、半導体チップ５の表面を保護するために絶縁性樹脂４がテープキャリア１と半導体チップ５の間に充填されている。その絶縁性樹脂４は、半導体チップ５の側面部の一部にも形成されてテーパー部４ａを形成している。

さらに、半導体チップ裏面、絶縁性樹脂４のテーパー部４ａ及びソルダーレジスト３を含むテープキャリア１上の少なくとも一部に密着して絶縁性樹脂４よりも熱伝導率の高い樹脂層７が形成されている。

さらに、前記樹脂層７上に前記半導体チップ５及び絶縁性樹脂層４のテーパー部４ａと相応するように凹み８有する金属層９が密着して形成されている。
このように、前記半導体チップ５及び絶縁性樹脂層４のテーパー部４ａ上に形成された樹脂層７と密着する形状の金属層９を形成することにより、ヒートスプレッタとして機能する金属層９と半導体チップ５を安定して固着することができ、半導体チップ５の裏面及び側面から効率的に熱を熱伝導の優れた金属層９に安定して伝達することが可能となる。

次に、実施の形態１における半導体装置の製造方法について図２を用いて説明する。
図２は実施の形態１における半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
まず、図２（ａ）において、テープキャリア１上に、その端部をインナーリードとして用いる導体配線２を設ける。そして、各インナーリードと対向する位置に形成された突起電極６を介して電極パッドが配置されるように半導体チップ５を接合する。さらに、導体配線２の一部を覆うようにソルダーレジスト３を形成する。ここで、テープキャリア１としては、ポリイミド材などが一般的に用いられるが、それ以外の樹脂でもかまわない。また、導体配線２としては、銅、銀、アルミ、錫、パラジウム、ニッケル、金などを主成分とする材料が使用されることが好ましい。また、突起電極６としては、銅、アルミ、錫、パラジウム、ニッケル、金などを主成分とする金属からなる材料が好ましい。

次に、図２（ｂ）では半導体チップ５の表面を保護するために絶縁性樹脂４を半導体チップ５とテープキャリア１の間に充填する。その絶縁性樹脂４は、半導体チップ５の側面部の一部にも形成されてテーパー部４ａが形成されるように適量を滴下封止する。本実施の形態においては、導体配線付きのテープキャリア１と半導体チップ５とが突起電極６を介して接合された後に絶縁性樹脂４をテープキャリア１と半導体チップ５の間に充填している。また、別の方法として、事前に絶縁性樹脂４を塗布することにより導体配線付きのテープキャリア１と半導体チップ５とを接合する際に同時に封止することも可能である。

次に、図２（ｃ）では、ソルダーレジスト３上を含むテープキャリア１上、半導体チップ５の裏面及び絶縁性樹脂４のテーパー部４ａに密着するようにシート状の樹脂層を貼り付けることにより樹脂層７を形成する。ここで、前記樹脂層７にはシリカなどの無機フィラーや導電性を有するカーボン、ニッケルなどと言った低融点の金属フィラーが充填されていることが好ましい。熱伝導性の高いフィラーを充填することにより樹脂層７の熱伝導性は向上する。フィラーの充填量としては多い方が熱伝導性は向上するが、多すぎると形状の維持が困難になるなどの問題が発生するので、用途に応じて２０ｗｔ％〜８０ｗ％程度充填するのが好ましい。また、樹脂層７の厚みについては、薄い方が熱伝導性は向上するので、２０ｕｍ〜５００ｕｍ程度の厚みにすることが好ましい。厚みの均一性についても、全体的に均一にしても良いが、半導体チップ裏面からの放熱が最も多いため半導体チップの裏面部の厚みを薄くする方が好ましい。また、本実施の形態ではシート状の樹脂層７を貼り付けたがペースト状の樹脂を塗布することで同等の形状が形成できる。ここで樹脂層７は粘着性を有していることが好ましい。

また、樹脂層７としては熱硬化性の樹脂（エポキシ系など）が好ましい。また、熱可塑性の樹脂を用いると熱をかけて金属層９を密着させることにより、密着性が向上する接着が可能となる。

次に、図２（ｄ）に示すように、前記の樹脂層７上に前記半導体チップ５及び絶縁性樹脂４のテーパー部４ａに沿った形の凹み８を有する金属層９を貼り付ける。金属層９の凹み８は絶縁性樹脂４のテーパー部４ａの形状に即した形状になっていることが好ましい。また、密着時に加熱してもかまわない。また、密着させた後に加熱してもかまわない。熱を加えることにより密着性が向上する。

図３は実施の形態１における半導体装置の実装形態の構造を示す断面図であり、本発明の半導体装置を製品の筐体に接続した場合の実装体の実施例を示す。
図３に示すように、実施の形態１における半導体装置の実装体は、前記半導体装置の一部の金属層９、樹脂層７、テープキャリア１を貫通するように穴が形成されており、さらにその穴を通って製品の筐体１０に固定するようにネジ１１にて半導体装置が固定されている。この際にテープキャリア１上の導体配線２とネジ１１とが接続されている場合、導体配線２からの熱がネジ１１から筐体１０に伝導してゆくので、さらなる放熱効果がえられる。さらに、前記導体配線２がＧＮＤ電位に接続されている場合は、ＧＮＤ電位が電気的に安定になるため、電気特性が向上する効果もえられる。

筐体１０としては、金属からなることが好ましい。また、半導体装置と筐体１０とが密着していることが好ましい。この際に密着性を向上させるために半導体装置と筐体１０の間に樹脂層を形成してもかまわない。この樹脂層にも上記樹脂層のようなフィラー等の放熱特性を向上させる材料を付加することが好ましい。

今回は固定のためにネジ１１を使用したが、リベットでもかまわない。
また、実装する半導体装置は、後述の実施の形態２〜実施の形態４における半導体装置を同様に実装することができる。

この構成により、従来であると半導体チップの裏面からのみの放熱であったところが、ヒートスプレッタとして機能する金属層と半導体チップ、テープキャリアを固定することが可能となり、金属層を安定して固着でき、さらに放熱性については半導体チップの裏面だけでなく側面からも効果的に半導体チップの熱を放熱することが可能となり、放熱特性を向上させることができる。
（実施の形態２）
図４は実施の形態２における半導体装置の構造を示す断面図である。

この実施の形態においては、図４において、テープキャリア１上には、導体配線２が設けられ、その端部がインナーリードを形成している。各インナーリードと対向する位置には、突起電極６を介して、半導体チップ５の電極パッドが配置され接合されている。さらには導体配線２の一部を覆うようにソルダーレジスト３が形成されている。

さらに、テープキャリア１上、半導体チップ５の裏面及び絶縁性樹脂４のテーパー部４ａに密着して樹脂層７が形成されている。
さらに、前記樹脂層７上に前記半導体チップ５及び絶縁性樹脂４のテーパー部４ａに沿った形の凹み８を有する金属層９が密着して形成されている。ここで、金属層９の半導体チップ５の領域上に穴１２が形成されている。この穴１２により金属層９の表面積が増し、放熱効果が向上する。ここで、穴１２は金属層９を貫通していても良いし、貫通していなくても良い。貫通している場合には、樹脂層７にも前記金属層９に形成された穴１２に相対する位置に穴を形成することで、金属層９を半導体チップ５に密着させた際のエア噛みを防止可能となる。いずれの場合においても、形成する穴１２は、図４のように１つでも良いし、複数個形成しても良い。

このような構造により、半導体チップの裏面及び側面から効率的に熱を熱伝導の優れた金属層に安定して伝達することが可能となる。
次に、実施の形態２における半導体装置の製造方法について図５を用いて説明する。図５は実施の形態２における半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。

図５（ａ）において、テープキャリア１上に、その端部をインナーリードとして用いる導体配線２を設ける。そして、各インナーリードと対向する位置に形成された突起電極６を介して電極パッドが配置されるように、半導体チップ５を接合する。さらに、導体配線２の一部を覆うようにソルダーレジスト３を形成する。ここで、テープキャリア１としては、ポリイミド材などが一般的に用いられるが、それ以外の樹脂でもかまわない。また、導体配線２としては、銅、銀、アルミ、錫、パラジウム、ニッケル、金などを主成分とする材料が使用されることが好ましい。また、突起電極６としては、銅、アルミ、錫、パラジウム、ニッケル、金などを主成分とする金属からなる材料が好ましい。

次に、図５（ｂ）に示すように、半導体チップ５の表面を保護するために絶縁性樹脂４を半導体チップ５とテープキャリア１の間に充填する。その絶縁性樹脂４は、半導体チップ５の側面部の一部にも形成されてテーパー部４ａが形成されるように適量を滴下封止する。本実施の形態においては、導体配線付きのテープキャリア１と半導体チップ５とが突起電極６を介して接合された後に絶縁性樹脂４がテープキャリア１と半導体チップ５の間に充填されている。また、別の方法として、事前に絶縁性樹脂４を塗布することにより導体配線付きのテープキャリア１と半導体チップ５とを接合する際に同時に封止することも可能である。

次に、図５（ｃ）に示すように、ソルダーレジスト３上を含むテープキャリア１上、半導体チップ５の裏面及び絶縁性樹脂４のテーパー部４ａに密着するようにシート状の樹脂層を、前記半導体チップ５及び絶縁性樹脂４のテーパー部４ａに沿った形の凹み８を有する金属層９にあらかじめ貼り付けることにより樹脂層７を金属層９に形成する。ここで、前記樹脂層７にはシリカなどの無機フィラーや導電性を有するカーボン、ニッケルなどと言った低融点の金属フィラーが充填されていることが好ましい。熱伝導性の高いフィラーを充填することにより樹脂層７の熱伝導性は向上する。フィラーの充填量としては多い方が熱伝導性は向上するが、多すぎると形状の維持が困難になるなどの問題が発生するので、用途に応じて２０ｗｔ％〜８０ｗ％程度充填するのが好ましい。また、樹脂層７の厚みについては、薄い方が熱伝導性は向上するので、２０ｕｍ〜５００ｕｍ程度の厚みにすることが好ましい。厚みの均一性についても、全体的に均一にしても良いが、半導体チップ裏面からの放熱が最も多いため半導体チップ５の裏面部の厚みを薄くする方が好ましい。本実施の形態ではシート状の樹脂層７を貼り付けたがペースト状の樹脂を塗布することで同等の形状が形成できる。

このとき、半導体チップ５の領域上に穴１２が形成されている金属層９を用いる。この穴１２により金属層９の表面積が増し、放熱効果が向上する。さらに樹脂層７についても、前記金属層９に形成された穴１２に相対する位置に穴１２が形成されているものを用いても良い。このような構成にすることで、金属層９を半導体チップ５に密着させた際のエア噛みを防止可能となる。

また、樹脂層７として熱可塑性の樹脂を用いることが好ましい。この場合熱をかけて金属層９を密着させることにより、密着性が向上する接着が可能となる。
次に、図５（ｄ）に示すように、前記半導体チップ５及び絶縁性樹脂４のテーパー部４ａに凹み８を有する樹脂層７を形成した金属層９が相応するように貼り付ける。ここで、樹脂層７は粘着性を有していることが好ましい。金属層９の凹み８は絶縁性樹脂４のテーパー部４ａの形状に即した形状になっていることが好ましい。

また、実施の形態１と同様に、実施の形態２の半導体装置を筐体に接続して半導体装置の実装体を形成することもできる。
この構成により、従来であると半導体チップの裏面からのみの放熱であったところが、ヒートスプレッタとして機能する金属層と半導体チップ、テープキャリアを固定することが可能となり、金属層を安定して固着でき、さらに放熱性については半導体チップの裏面だけでなく側面からも効果的に半導体チップの熱を放熱することが可能となり、放熱特性を向上させることができる。

また、図７は実施の形態２の別の半導体装置の構造を示す断面図である。この構造によると金属層９の凹み８の反対側に切り込み２１が形成されている。この切り込みは金属層９の中で止まっていてもいいし、凹み８まで達していてもよい。また、金属層９の表面全体に複数の切り込み２１が形成されていてもかまわない。また、穴１２と切り込み２１の両方を形成しても良い。

これにより金属層９の表面積が増加し、放熱性を向上することが可能となる。また、切り込みが凹み８まで達している場合、樹脂層７に発生しやすい半導体チップと金属層との接着時のエアかみによる密着性の悪化を防止できる。
（実施の形態３）
図６は実施の形態３における半導体装置の構造を示す断面図である。

この実施の形態においては、図６に示すように、実施の形態１または実施の形態２で示した半導体装置のテープキャリア１の裏面に別の金属層１３を有する。さらには、ネジ１４が前記テープキャリア裏面の金属層１３、テープキャリア１、樹脂層７を貫通して金属層９に固定されている。ここではネジ１４を使用したがリベットでもかまわない。また、前記ネジ１４は半導体チップ５に近い方が好ましく、５０ｍｍ以内に形成されていることが好ましい。これにより半導体チップ５が発熱した際の熱による樹脂層７と金属層９との熱膨張係数差によるストレスから発生する樹脂層７のはがれを防止することが可能となる。また、本構成によるとネジ１４を伝達して熱がテープキャリア裏面にも伝達され、テープキャリア１の裏面の金属層１３に熱が伝達されて放熱効果が向上する。本実施の形態では、テープキャリア１の裏面に別の金属層１３を形成しているが、金属層１３を形成せずに、ネジ１４にて金属層９に固定してもかまわない。

また、前記ネジ１４は導体配線２のＧＮＤ電位に接続している場合、前記金属層１３をＧＮＤ電位に接合されることになりシールド効果を向上させることが可能となる。
（実施の形態４）
図８は実施の形態４における半導体装置の構造を示す断面図である。

図８において、テープキャリア１上には、導体配線２が設けられ、その端部がインナーリードを形成している。各インナーリードと対向する位置には、突起電極６を介して、半導体チップ５の電極パッドが配置され接合されている。さらには導体配線２の一部を覆うようにソルダーレジスト３が形成されている。

さらに、テープキャリア１上、半導体チップ５の裏面及び絶縁性樹脂４のテーパー部４ａに密着して実施の形態１等と同様の樹脂層７が形成されている。ここで、前記樹脂層７にはシリカなどの無機フィラーや導電性を有するカーボン、ニッケルなどと言った低融点の金属フィラーが充填されていることが好ましい。また、樹脂層７としては熱硬化性の樹脂（エポキシ系など）が好ましい。また、熱可塑性の樹脂を用いると熱をかけて金属層９を密着させることにより、密着性が向上する接着が可能となる。

さらに、前記樹脂層７上に前記前記樹脂７に沿うようにシート状の金属層１５が密着して形成されている。
このような構造により、半導体チップの裏面及び側面から効率的に熱を熱伝導の優れた金属層に安定して伝達することが可能となる。

この構成によるとシート状の金属層が使用可能となり、安価な半導体装置を提供できるようになる。
（実施の形態５）
図９は実施の形態５における半導体装置の構造を示す断面図である。

図９において、テープキャリア１上には導体配線２が設けられ、その端部がインナーリードを形成している。各インナーリードと対向する位置には突起電極６を介して半導体チップ５の電極パッドが配置され接合されている。さらには導体配線２の一部を覆うようにソルダーレジスト３が形成されている。

ここで半導体チップ５の表面を保護するために絶縁性樹脂４がテープキャリア１と半導体チップ５の間に充填されている。その絶縁性樹脂４は、半導体チップ５の側面部の一部にも形成されてテーパー部４ａを形成している。

さらに、前記樹脂層７上に前記半導体チップ５及び絶縁性樹脂２９のテーパー部４ａに沿った形の凹み８を有する金属層９が密着して形成されている。
さらに、テープキャリア１の導体配線２が形成される面に対する裏面側には金属層２６が形成されており、この金属層２６の半導体チップ５に対向する領域に凸部２３を形成している。これにより半導体チップ５を押し上げる力が発生し、テープキャリアの変形２２を発生させて、半導体チップ５を金属層９に近づけることが可能となる。それにより、半導体チップ５と樹脂層７の密着性が向上し、放熱特性を向上させることが可能となる。

ここで、凸部２３を形成することなく、テープキャリア１の裏面に金属層２６を形成することにより、半導体チップ５の表面側からの放熱特性を向上させることができる。
また、実施の形態２と同様に、金属層９の半導体チップ５の領域上に１または複数の穴または切り込みを形成しても良い。

また、実施の形態３と同様に、ネジが前記テープキャリア裏面の金属層２６、テープキャリア１、樹脂層７を貫通して金属層９に固定しても良い。ここではネジを使用したがリベットでもかまわない。

また、実施の形態１と同様に、前記半導体装置の一部の金属層９、樹脂層７、テープキャリア１及び金属層２６を貫通するように穴を形成し、さらにその穴を通って製品の筐体に固定するようにネジにて半導体装置を固定することにより半導体装置の実装体を形成することができる。
（実施の形態６）
図１０は実施の形態６における半導体装置の実装形態の構造を示す断面図である。

図１０において、テープキャリア１上には導体配線２が設けられ、その端部がインナーリードを形成しているインナーリード部のテープキャリア１の半導体チップ５と対向する領域には穴部２８が形成されている。各インナーリードと対向する位置には突起電極６を介して半導体チップ５の電極パッドが配置され接合されている。さらには導体配線２の一部を覆うようにソルダーレジスト３が形成されている。

ここで半導体チップ５の表面を保護するために絶縁性樹脂２９がテープキャリア１の穴部２８と半導体チップ５の表面を覆うように充填されている。その絶縁性樹脂２９は、半導体チップ５の側面部の一部にも形成されてテーパー部４ａを形成している。

さらに、テープキャリア１上、半導体チップ５の裏面及び絶縁性樹脂２９のテーパー部４ａに密着して樹脂層７が形成されている。ここで、前記樹脂層７にはシリカなどの無機フィラーや導電性を有するカーボン、ニッケルなどと言った低融点の金属フィラーが充填されていることが好ましい。また、樹脂層７としては熱硬化性の樹脂（エポキシ系など）が好ましい。また、熱可塑性の樹脂を用いると熱をかけて金属層９を密着させることにより、密着性が向上する接着が可能となる。

さらに、前記樹脂層７上に前記半導体チップ５及び絶縁性樹脂２９のテーパー部４ａに沿った形の凹み８を有する金属層９が密着して形成されている。金属層９の凹み８は絶縁性樹脂４のテーパー部４ａの形状に即した形状になっていることが好ましい。また、密着時に加熱してもかまわない。また、密着させた後に加熱してもかまわない。熱を加えることにより密着性が向上する。ここで、実施の形態２と同様に、金属層９の半導体チップ５の領域上に１または複数の穴または切り込みを形成しても良い。

さらに、絶縁性樹脂２９及びテープキャリア１の下部に樹脂層２７を形成することができる。
さらに、金属層９、樹脂層７、テープキャリア１、樹脂層２７、絶縁性樹脂２９を貫通するように穴が形成されており、さらにその穴を通って製品の筐体１０に固定するようにネジ１１にて半導体装置を固定することもできる。

今回は固定のためにネジ１１を使用したが、リベットでもかまわない。
この構成により、従来であると半導体チップの裏面からのみの放熱であったところが、ヒートスプレッタとして機能する金属層と半導体チップ、テープキャリアを固定することが可能となり、金属層を安定して固着でき、さらに放熱性については半導体チップの裏面だけでなく側面からも効果的に半導体チップの熱を放熱することが可能となり、放熱特性を向上させることができる。

また、図１１は実施の形態６における半導体装置の実装形態の別の構造を示す断面図であり、上記半導体装置の実装体における筐体の表面に凸部２４を有した場合の実装構造を示した断面図である。

ここでは、この筐体１０の半導体チップ５に対応する領域に凸部２４を形成している。これにより半導体チップ５を押し上げる力が発生し、テープキャリアを変形させて、半導体チップ５を金属層９に近づけることが可能となる。さらに、ネジ１１にて固定することで安定に金属層９へ半導体チップ５を近づけることが可能となる。それにより放熱特性を向上させることが可能となる。ここでは筐体１０に凸部２４を形成したが、筐体の代わりに実施の形態５に示すように金属層２６に凸部２３を形成する構成としてもかまわない。

本発明は、ヒートスプレッタとして機能する金属層と半導体チップを安定して固着し、さらには半導体チップからの放熱性を高めることができ、導体配線を設けた柔軟な絶縁性の基材上に構成された半導体装置、その製造方法、およびそれを用いた実装体等に有用である。

実施の形態１における半導体装置の構造を示す断面図実施の形態１における半導体装置の製造方法を示す工程断面図実施の形態１における半導体装置の実装形態の構造を示す断面図実施の形態２における半導体装置の構造を示す断面図実施の形態２における半導体装置の製造方法を示す工程断面図実施の形態３における半導体装置の構造を示す断面図実施の形態２における半導体装置の別の構造を示す断面図実施の形態４における半導体装置の構造を示す断面図実施の形態５における半導体装置の構造を示す断面図実施の形態６における半導体装置の実装形態の構造を示す断面図実施の形態６における半導体装置の実装形態の別の構造を示す断面図従来の半導体装置の構造を示す断面図

符号の説明

１テープキャリア
２導体配線
３ソルダーレジスト
４絶縁性樹脂
４ａテーパー部
５半導体チップ
５ａ凸部
６突起電極
７樹脂層
８凹み
９金属層
１０筐体
１１ネジ
１２穴
１３金属層
１４ネジ
１５金属層
１６接着層
１７ヒートスプレッタ
２１切り込み
２２テープキャリアの変形
２３凸部
２４凸部
２６金属層
２７樹脂層
２８穴部
２９絶縁性樹脂

Claims

半導体チップをテープキャリアに搭載してなる半導体装置であって、
前記テープキャリアと前記半導体チップとの間隙に充填され側面にテーパー部が形成されている絶縁性樹脂と、
前記半導体チップの裏面上及び前記テープキャリア上の少なくとも一部ならびに前記テーパー部上に接触するように形成される前記絶縁性樹脂より熱伝導率が高い樹脂層と、
前記半導体チップ及び前記テーパー上の絶縁性樹脂層と相応する形状の凹みを備えて前記樹脂層と密着するように形成される金属層と
を有することを特徴とする半導体装置。
半導体チップをテープキャリアに搭載してなる半導体装置であって、
前記テープキャリアの半導体チップに対向する領域に穴が形成され、前記半導体チップの表面を覆うように充填され側面にテーパー部が形成されている絶縁性樹脂と、
前記半導体チップの裏面上及び前記テープキャリア上の少なくとも一部ならびに前記テーパー部上に接触するように形成される前記絶縁性樹脂より熱伝導率が高い樹脂層と、
前記半導体チップ及び前記テーパー上の絶縁性樹脂層と相応する形状の凹みを備えて前記樹脂層と密着するように形成される金属層と
を有することを特徴とする半導体装置。
前記金属層が前記樹脂層の形状に沿って形成されるシート状の金属層であ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装置。
前記半導体チップ上領域の前記金属層の一部に１または複数の穴が形成され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装置。
前記金属層の凹みが形成される反対の表面に切り込みを有することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の半導体装置。
前記テープキャリアの裏面に第２の金属層を有することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の半導体装置。
前記第２の金属層の前記半導体チップに対向する領域が前記テープキャリアの方向に突出することを特徴とする請求項６記載の半導体装置。
前記テープキャリアの裏面に第２の樹脂層を有することを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
前記第２の樹脂層の裏面に前記半導体チップに対向する領域が前記テープキャリアの方向に突出する突出部を備える筐体を有することを特徴とする請求項８記載の半導体装置。
前記金属層、前記テープキャリア及び前記第２の金属層がネジまたはリベットにて固定されることを特徴とする請求項６または請求項７のいずれかに記載の半導体装置。
前記金属層、前記テープキャリア及び前記第２の樹脂層がネジまたはリベットにて固定されることを特徴とする請求項８または請求項９のいずれかに記載の半導体装置。
前記ネジまたは前記リベットが前記テープキャリア及び前記金属層を貫通することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の半導体装置。
前記テープキャリアの裏面に第３の金属層を形成し、前記ネジまたは前記リベットが前記第３の金属層、前記テープキャリア及び前記金属層を貫通することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の半導体装置。
前記ネジ及び前記リベットが前記半導体チップから５０ｍｍ以内に設けられることを特徴とする請求項１０〜請求項１３のいずれかに記載の半導体装置。
前記樹脂層に導電性のフィラーが混在していることを特徴とする請求項１〜請求項１４のいずれかに記載の半導体装置。
前記樹脂層に低融点の金属フィラーを有することを特徴とする請求項１〜請求項１５のいずれかに記載の半導体装置。
前記樹脂層が熱可塑性の樹脂であることを特徴とする請求項１〜請求項１４のいずれかに記載の半導体装置。
半導体チップをテープキャリアに搭載してなる半導体装置の製造方法であって、
前記半導体チップの表面に形成される複数の電極パッドと前記テープキャリアに形成されて前記電極パッドと対応する複数の導体配線とを突起電極を介して位置合わせして接続する工程と、
前記テープキャリアと前記半導体チップとの間隙に側面にテーパー部が形成されるように絶縁性樹脂を充填する工程と、
前記半導体チップの裏面上及び前記テープキャリア上の少なくとも一部ならびに前記テーパー部上に接触するように前記絶縁性樹脂層より熱伝導率が高い樹脂層を形成する工程と、
前記半導体チップ及び前記テーパー部上の絶縁性樹脂層と相応する形状の凹みを備える金属層を前記樹脂層と密着するように固着する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
半導体チップをテープキャリアに搭載してなる半導体装置の製造方法であって、
前記半導体チップの表面に形成される複数の電極パッドと前記テープキャリアに形成されて前記電極パッドと対応する複数の導体配線とを突起電極を介して位置合わせして接続する工程と、
前記テープキャリアと前記半導体チップとの間隙に側面にテーパー部が形成されるように絶縁性樹脂を充填する工程と、
前記半導体チップ及び前記テーパー部上の絶縁性樹脂層と相応する形状の凹みを備える金属層に前記絶縁性樹脂層より熱伝導率が高い樹脂層を形成する工程と、
前記半導体チップの裏面上及び前記テープキャリア上の少なくとも一部ならびに前記テーパー部上に前記樹脂層が接触するように前記金属層を固着する工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
前記樹脂層がシート状の形態であることを特徴とする請求項１８または請求項１９のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
前記樹脂層がペースト状であることを特徴とする請求項１８または請求項１９のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
前記金属層の前記半導体チップ上の一部に１または複数の穴が形成されることを特徴とする請求項１８または請求項１９のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
前記金属層を固着する工程の後に、加熱して前記金属層をさらに密着させることを特徴とする請求項１８〜請求項２２のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
請求項１〜請求項１７記載の半導体装置をネジにより筐体に実装することを特徴とする半導体装置の実装体。
請求項１〜請求項１７記載の半導体装置をリベットにより筐体に実装することを特徴とする半導体装置の実装体。
前記テープキャリアの裏面の第２の金属層を介して筐体に実装することを特徴とする請求項２４または請求項２５のいずれかに記載の半導体装置の実装体。
前記半導体装置と前記筐体を第２の樹脂層を介して密着させることを特徴とする請求項２４〜請求項２６のいずれかに記載の半導体装置の実装体。