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公開番号2024117924
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-30
出願番号2023024019
出願日2023-02-20
発明の名称半導体装置及び実装方法
出願人富士通株式会社
代理人弁理士法人扶桑国際特許事務所
主分類H01L 23/36 20060101AFI20240823BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】半導体チップの排熱を効率よく行う。
【解決手段】プリント基板11には、金属板12が埋め込まれている。半導体パッケージ13は、半導体チップ13aを含み、半導体チップ13aとプリント基板11とを電気的に接続する接続端子13g1～13g4を、プリント基板11の面11aに対向する面13iに備えている。面11aと面13iとの間の間隙のうち、接続端子13g1～13g4を覆う第1領域には、第1充填材14が充填されており、当該間隙のうち、平面視で半導体チップ13aと金属板12とが重なる第2領域の少なくとも一部に、第1充填材14よりも高い熱伝導率をもつ第2充填材15が充填されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
プリント基板と、
前記プリント基板に埋め込まれた金属板と、
半導体チップを含み、前記半導体チップと前記プリント基板とを電気的に接続する第１接続端子を、前記プリント基板の第１面に対向する第２面に備えた半導体パッケージと、
前記第１面と前記第２面との間の間隙のうち、前記第１接続端子を覆う第１領域に充填された第１充填材と、
前記第１充填材よりも高い熱伝導率をもち、前記間隙のうちの、平面視で前記半導体チップと前記金属板とが重なる第２領域の少なくとも一部に充填された第２充填材と、
を有する半導体装置。
続きを表示（約 810 文字）【請求項２】
前記半導体パッケージは、前記第２面に、前記金属板に接触し、前記半導体チップに対して絶縁された第２接続端子を有する、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
平面視で、前記プリント基板と前記金属板の境界部分の、前記第１接続端子または前記第２接続端子の配置密度は、前記境界部分以外の前記第１接続端子または前記第２接続端子の配置密度より低い、請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第１接続端子及び前記第２接続端子は、ボールグリッドアレイの接続端子群に含まれる、請求項２に記載の半導体装置。
【請求項５】
平面視で、前記プリント基板と前記金属板の境界に沿って金膜が設けられている、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第２充填材は、導電材料である、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記金属板は、前記第１面と、前記第１面に対向する前記プリント基板の第３面において、露出している、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項８】
半導体チップを含み、前記半導体チップとプリント基板とを電気的に接続する第１接続端子を、前記プリント基板の第１面に対向する第２面に備えた半導体パッケージを、金属板が埋め込まれた前記プリント基板上に配置し、
前記第１面と前記第２面との間の間隙のうち、前記第１接続端子を覆う第１領域に第１充填材を充填するとともに、前記間隙のうちの、平面視で前記半導体チップと前記金属板とが重なる第２領域の少なくとも一部に、前記第１充填材よりも高い熱伝導率をもつ第２充填材を充填する、
実装方法。
【請求項９】
前記金属板は貫通孔を有し、前記第２充填材は、前記貫通孔を介して、前記第２領域の少なくとも一部に充填される、請求項８に記載の実装方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置及び実装方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体チップを含む半導体パッケージを、ＢＧＡ（Ball Grid Array）などの接続端子によりプリント基板に搭載した半導体装置がある。接合の強度や信頼性を確保するため、半導体パッケージとプリント基板との間の間隙にアンダーフィル材と呼ばれる樹脂系材料が充填されることがある。
【０００３】
なお、半導体チップと放熱基板とをバンプ接続し、発熱集中箇所である能動領域の中央部を、外周部を覆う封止材よりも熱伝導率が大きい封止材で覆った半導体装置が提案されている。また、ＢＧＡで接続した半導体チップと配線基板との間の間隙に、バンプの熱伝導率より高い熱伝導率をもつ材料からなるフィラーを多数混入した樹脂を充填した半導体装置が提案されている。さらに、高周波対応のチップと第１基板とをフリップチップ接合し、第２基板がチップと対向するように、はんだボールを用いて第１基板と第２基板とを電気的に接続し、第２基板に設けたサーマルビアで熱を放熱させる半導体装置が提案されている。さらにまた、プリント基板に内蔵したコインと、熱源に熱的に結合されコインの一方の面に直接接続されたビアと、ヒートシンクに熱的に接続されコインの他方の面に直接接続されたビアとを含む放熱装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２０２０－０１２６０４号
特開平１１－６７８３１号公報
特開２００９－１５８７４２号公報
米国特許９６６１７３８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、ＡｉＰ（Antenna in Package）など、高出力の半導体チップを含む半導体パッケージが登場している。このような半導体パッケージをプリント基板に搭載した従来の半導体装置では、半導体チップの発熱に対する排熱効率が十分ではない。
【０００６】
１つの側面では、本発明は、半導体チップの排熱を効率よく行える半導体装置及び実装方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
１つの実施態様では、プリント基板と、プリント基板に埋め込まれた金属板と、半導体パッケージと、第１充填材と第２充填材とを有する半導体装置が提供される。半導体パッケージは、半導体チップを含み、半導体チップとプリント基板とを電気的に接続する第１接続端子を、プリント基板の第１面に対向する第２面に備えている。第１充填材は、半導体パッケージと、第１面と第２面との間の間隙のうち、第１接続端子を覆う第１領域に充填されている。第２充填材は、第１充填材よりも高い熱伝導率をもち、上記間隙のうちの、平面視で半導体チップと金属板とが重なる第２領域の少なくとも一部に充填されている。
【０００８】
また、１つの実施態様では、実装方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
１つの側面では、本発明は、半導体チップの排熱を効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
第１の実施の形態の半導体装置の一例の断面図である。
第１の実施の形態の半導体装置の一例の上面図である。
比較例の半導体装置の断面図である。
ヒートシンクの設置例を示す図である。
第１の実施の形態の半導体装置の変形例を示す図である。
第２の実施の形態の半導体装置の一例の上面図である。
第３の実施の形態の半導体装置の一例の上面図である。
実装方法の第１の工程を説明する図である。
実装方法の第２の工程を説明する図である。
他の実装方法の工程を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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