JP2006013439A - Semiconductor element mounting structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体素子が実装された多層配線基板、半導体パッケージ等の半導体素子実装構造体に関し、特に複数の半導体素子が実装された半導体素子実装構造体に関する。 The present invention relates to a semiconductor element mounting structure such as a multilayer wiring board or a semiconductor package on which a semiconductor element is mounted, and more particularly to a semiconductor element mounting structure on which a plurality of semiconductor elements are mounted.
携帯電話、ノートパソコン、デジタルカメラ等に代表されるモバイル電子機器は、その小型化、薄型化及び軽量化が急速に進んでいる。さらに高性能化や多機能化に対する要求も著しく、その要求に対応するため半導体素子及び回路部品の小型化や、これらの電子部品の高密度実装技術は飛躍的に進展している。また、近年の半導体素子分野では、微細加工技術の進展に伴い、半導体素子実装構造体の高集積化や大規模化が進んでいるため、半導体素子実装構造体の消費電力が大きくなり、半導体素子から発生する多量の熱に対する放熱処理が重要な課題となってきている。 Mobile electronic devices typified by mobile phones, notebook computers, digital cameras, and the like are rapidly becoming smaller, thinner and lighter. In addition, there are significant demands for higher performance and multi-functionality, and in order to meet such demands, miniaturization of semiconductor elements and circuit parts and high-density mounting technology for these electronic parts are making rapid progress. Further, in the recent semiconductor element field, with the progress of microfabrication technology, the integration density and the scale of the semiconductor element mounting structure have been increased, so that the power consumption of the semiconductor element mounting structure has increased. The heat dissipation treatment for the large amount of heat generated from the heat has become an important issue.
従来、半導体素子実装構造体の放熱手段としては、半導体素子実装構造体の表面に高熱伝導性金属で形成された放熱フィンを取り付けて、半導体素子から発生する熱を放熱する手段が知られている。 Conventionally, as a heat dissipation means for a semiconductor element mounting structure, a means for dissipating heat generated from a semiconductor element by attaching a heat dissipation fin formed of a highly thermally conductive metal to the surface of the semiconductor element mounting structure is known. .
図6に、上述した放熱手段を備えた従来の半導体素子実装構造体の模式断面図を示す。図6に示すように、半導体素子実装構造体100は、基材101と、基材101の開口部101aに配置された半導体素子102と、基材101の図中上面に熱伝導性接着剤103を介して設けられたアルミニウム等からなるヒートシンク104とを備えている。これにより、半導体素子102から発生する熱がヒートシンク104に伝導され、この熱がヒートシンク104に設けられた放熱フィンの表面104aから空気中に放散される。また、半導体素子実装構造体100では、半導体素子102の回路形成面102aに設けられた電極(図示せず)が、金線105、内部配線106a及びビア導体107を介して外部配線106bに接続されている。更に、外部配線106bに接触するバンプ108が形成されている。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a conventional semiconductor element mounting structure provided with the above-described heat dissipation means. As shown in FIG. 6, the semiconductor
しかし、このようなヒートシンクによる放熱手段を備えた半導体素子実装構造体は実装空間が大きくならざるを得ず、Multi Chip Package(MCP)やSystem In Package(SIP)等への適用が困難となってきている。このような課題を解決するために、ヒートシンクを用いることなく小型電子機器への搭載が可能な放熱構造を備えた半導体素子実装構造体が提案されている(例えば特許文献1〜3参照)。
しかしながら、上記特許文献1及び2に記載された半導体素子実装構造体は、単一の半導体素子をパッケージ、又は配線基板上に実装したものについての放熱構造であり、MCPや多層配線基板等の表面又は内部に高密度に実装された複数の半導体素子から発生する多量の熱を放熱させるには不充分であった。 However, the semiconductor element mounting structure described in Patent Documents 1 and 2 is a heat dissipation structure for a single semiconductor element mounted on a package or wiring board, and is a surface of an MCP, multilayer wiring board, or the like. Or it was insufficient to dissipate a large amount of heat generated from a plurality of semiconductor elements mounted in a high density inside.
また、上記特許文献3に記載された半導体素子実装構造体は、基板の表面に実装された半導体素子についての放熱構造であり、多層配線基板等に内蔵された半導体素子から発生する熱を放熱させるには不充分であった。 The semiconductor element mounting structure described in Patent Document 3 is a heat dissipation structure for a semiconductor element mounted on the surface of a substrate, and dissipates heat generated from the semiconductor element incorporated in the multilayer wiring board or the like. It was not enough.
本発明は上記課題を解決するものであり、複数の半導体素子を高密度に実装した上で、複数の半導体素子から発生する熱を効率良く放熱させることができる半導体素子実装構造体を提供する。 The present invention solves the above problems, and provides a semiconductor element mounting structure capable of efficiently dissipating heat generated from a plurality of semiconductor elements after mounting a plurality of semiconductor elements at high density.
本発明の半導体素子実装構造体は、複数層の電気絶縁基材を含む電気絶縁層と、第1半導体素子と、第2半導体素子とを含み、前記第1半導体素子は前記電気絶縁層内に配置され、前記第2半導体素子は前記電気絶縁層内又は前記電気絶縁層の主面に配置されている半導体素子実装構造体であって、
前記電気絶縁層の主面に設けられた放熱部と、
前記放熱部と前記第1半導体素子とを接続する第1導熱路と、
前記放熱部と前記第2半導体素子とを接続する第2導熱路とを含み、
前記第1半導体素子は、前記放熱部の少なくとも一部と前記第2半導体素子との間に配置されていることを特徴とする。
The semiconductor element mounting structure of the present invention includes an electrical insulation layer including a plurality of layers of electrical insulation substrates, a first semiconductor element, and a second semiconductor element, and the first semiconductor element is in the electrical insulation layer. The second semiconductor element is a semiconductor element mounting structure disposed in the electrical insulating layer or on the main surface of the electrical insulating layer,
A heat dissipating part provided on the main surface of the electrical insulating layer;
A first heat conduction path connecting the heat radiating portion and the first semiconductor element;
A second heat conduction path connecting the heat radiating portion and the second semiconductor element,
The first semiconductor element is disposed between at least a part of the heat radiating portion and the second semiconductor element.
本発明の半導体素子実装構造体によれば、複数の半導体素子を高密度に実装した上で、複数の半導体素子から発生する熱を効率良く放熱させることができる半導体素子実装構造体を提供することができる。 According to the semiconductor element mounting structure of the present invention, it is possible to provide a semiconductor element mounting structure capable of efficiently dissipating heat generated from a plurality of semiconductor elements after mounting a plurality of semiconductor elements at high density. Can do.
本発明の半導体素子実装構造体は、複数層の電気絶縁基材を含む電気絶縁層と、第1半導体素子と、第2半導体素子とを含み、第1半導体素子は電気絶縁層内に配置され、第2半導体素子は電気絶縁層内又は電気絶縁層の主面に配置されている。電気絶縁基材は特に限定されないが、例えば熱硬化性樹脂と無機質フィラーとの混合材料からなるもの等が使用できる。電気絶縁基材の層数についても特に限定されず、2層以上であればよい。また、電気絶縁基材の厚みは、例えば10〜600μmの範囲である。また、第1及び第2半導体素子の実装は、公知の方法により行うことができ、例えばフリップチップ接合方式等により実装することができる(例えば、特開2002−261449号公報等参照)。 The semiconductor element mounting structure of the present invention includes an electrical insulating layer including a plurality of layers of an electrical insulating base, a first semiconductor element, and a second semiconductor element, and the first semiconductor element is disposed in the electrical insulating layer. The second semiconductor element is disposed in the electrical insulating layer or on the main surface of the electrical insulating layer. The electrically insulating substrate is not particularly limited, and for example, a material made of a mixed material of a thermosetting resin and an inorganic filler can be used. The number of layers of the electrically insulating substrate is not particularly limited as long as it is two or more. Moreover, the thickness of an electrically insulating base material is the range of 10-600 micrometers, for example. The first and second semiconductor elements can be mounted by a known method, for example, by a flip chip bonding method (see, for example, JP-A-2002-261449).
そして、本発明の半導体素子実装構造体は、上記構成に加え、電気絶縁層の主面に設けられた放熱部と、放熱部と第1半導体素子とを接続する第1導熱路と、放熱部と第2半導体素子とを接続する第2導熱路とを含み、第1半導体素子が、放熱部の少なくとも一部と第2半導体素子との間に配置されている。これにより、第1及び第2半導体素子を高密度に実装することができる上、第1及び第2半導体素子のそれぞれに接続された第1及び第2導熱路を介して、第1及び第2半導体素子から発生する熱を放熱部から効率良く放熱させることができる。 In addition to the above configuration, the semiconductor element mounting structure according to the present invention includes a heat dissipating part provided on the main surface of the electrical insulating layer, a first heat conduction path connecting the heat dissipating part and the first semiconductor element, and a heat dissipating part. And a second heat conduction path connecting the second semiconductor element, and the first semiconductor element is disposed between at least a part of the heat radiating portion and the second semiconductor element. Thereby, the first and second semiconductor elements can be mounted with high density, and the first and second heat conducting paths connected to the first and second semiconductor elements, respectively, can be used. Heat generated from the semiconductor element can be efficiently radiated from the heat radiating portion.
放熱部としては、例えば、電気絶縁層の主面に熱プレス等により設けられた銅箔等の金属箔を、公知のフォトリソグラフィー法によりパターニングすることにより形成した導体パターンが使用できる。また、第1及び第2導熱路としては、例えば、電気絶縁基材の所望の位置にレーザー等により貫通孔を形成し、この貫通孔内に金属粉末及び樹脂(例えば、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂)を含む熱伝導性ペーストを充填した後、熱プレス等により加熱、加圧処理して形成したサーマルビアを使用することができる。このようなサーマルビアは容易に形成することができるため、本発明に使用される第1及び第2導熱路として好ましい。なお、上記貫通孔の径は、例えば100〜500μm程度であればよい。また、熱伝導性ペーストの代わりに、例えば貫通孔内を金属めっき処理して第1及び第2導熱路を形成してもよい。更には、導体パターンとサーマルビアとを組み合わせたものを第1及び第2導熱路として使用することもできる。 As the heat radiating portion, for example, a conductor pattern formed by patterning a metal foil such as a copper foil provided on the main surface of the electrical insulating layer by hot pressing or the like by a known photolithography method can be used. In addition, as the first and second heat conduction paths, for example, a through hole is formed by a laser or the like at a desired position of the electrical insulating base material, and metal powder and resin (for example, epoxy resin or the like is thermally cured in the through hole. A thermal via formed by heating and pressurizing with a hot press or the like after filling with a heat conductive paste containing a conductive resin) can be used. Since such a thermal via can be easily formed, it is preferable as the first and second heat conduction paths used in the present invention. In addition, the diameter of the said through-hole should just be about 100-500 micrometers, for example. Further, instead of the heat conductive paste, for example, the first and second heat conduction paths may be formed by metal plating in the through holes. Further, a combination of a conductor pattern and a thermal via can be used as the first and second heat conduction paths.
また、第1及び第2半導体素子のそれぞれの単位体積あたりの発熱量(以下、「発熱密度」という)が異なる場合、本発明の半導体素子実装構造体は、第1半導体素子と第2半導体素子とを接続する架橋導熱路を更に含んでいてもよい。発熱密度の大きい半導体素子から発生する熱を、架橋導熱路を介して発熱密度の小さい半導体素子に分散させることができるため、第1及び第2半導体素子から発生する熱をより効率良く放熱させることができるからである。また、この構成では、発熱密度の相違する第1及び第2半導体素子が架橋導熱路により接続されているため、相互に熱移動が生じ、第1及び第2半導体素子の温度が平均化される。これにより、半導体素子実装構造体の内部の温度が均一となって、熱的歪みの発生を防止することができるため、半導体素子実装構造体内の電気接続の信頼性を向上できる。なお、架橋導熱路は、上述した第1及び第2導熱路の形成方法と同様の方法で形成できる。特に、上述したサーマルビアは容易に形成することができるため、本発明に使用される架橋導熱路として好ましい。 Further, when the first and second semiconductor elements have different heat generation amounts per unit volume (hereinafter referred to as “heat generation density”), the semiconductor element mounting structure of the present invention includes the first semiconductor element and the second semiconductor element. And a cross-linking heat conduction path connecting the two. Since heat generated from a semiconductor element having a large heat generation density can be dispersed to a semiconductor element having a low heat generation density via a bridge heat conduction path, heat generated from the first and second semiconductor elements can be radiated more efficiently. Because you can. Further, in this configuration, since the first and second semiconductor elements having different heat generation densities are connected by the bridging heat transfer path, heat transfer occurs, and the temperatures of the first and second semiconductor elements are averaged. . As a result, the temperature inside the semiconductor element mounting structure becomes uniform and the occurrence of thermal distortion can be prevented, so that the reliability of electrical connection in the semiconductor element mounting structure can be improved. In addition, a bridge | crosslinking heat conduction path can be formed by the method similar to the formation method of the 1st and 2nd heat conduction path mentioned above. In particular, the thermal via described above can be easily formed, and thus is preferable as a cross-linked heat conduction path used in the present invention.
また、本発明の半導体素子実装構造体において、第1及び第2半導体素子の少なくとも一方(以下、単に「半導体素子」ともいう)は、フリップチップ実装されていてもよい。半導体素子がフリップチップ実装されることにより、半導体素子実装構造体の小型化や薄型化が実現でき、モバイル電子機器の小型化や薄型化へのニーズに応えることができるからである。また、このとき、半導体素子と導熱路(第1又は第2導熱路)が、集熱パッド、導熱用バンプ及び集熱ランドのうち少なくとも一つを介して接続されていてもよい。半導体素子から発生する熱をより効率良く放熱させることができるからである。さらには、集熱パッド及び集熱ランドのうち少なくとも一方の接続面が、凹凸形状に形成されていてもよい。接続面の面積を増大させることができるため、半導体素子から発生する熱をより効率良く放熱させることができるからである。なお、上記「接続面」とは、例えば半導体素子と導熱路との間に、集熱パッド、導熱用バンプ及び集熱ランドがこの順に形成されている場合、集熱パッド及び集熱ランドのいずれの場合も導熱用バンプに接触する面が上記「接続面」となる。また、接続面の面積をより増大させるには、上記「凹凸形状」における凸部の高さ(又は凹部の深さ)が、0.5〜10μmの範囲であることが好ましい。また、集熱パッド、導熱用バンプ及び集熱ランドとしては、それぞれ慣用のパッド、バンプ及びランドが使用できる。 In the semiconductor element mounting structure of the present invention, at least one of the first and second semiconductor elements (hereinafter also simply referred to as “semiconductor element”) may be flip-chip mounted. This is because flip-chip mounting of the semiconductor element can realize downsizing and thinning of the semiconductor element mounting structure, and can meet the needs for downsizing and thinning of the mobile electronic device. At this time, the semiconductor element and the heat conducting path (first or second heat conducting path) may be connected via at least one of the heat collecting pad, the heat conducting bump, and the heat collecting land. This is because the heat generated from the semiconductor element can be radiated more efficiently. Furthermore, at least one connection surface of the heat collection pad and the heat collection land may be formed in an uneven shape. This is because the area of the connection surface can be increased, so that the heat generated from the semiconductor element can be radiated more efficiently. The “connection surface” refers to any of the heat collection pad and the heat collection land when, for example, the heat collection pad, the heat conduction bump, and the heat collection land are formed in this order between the semiconductor element and the heat conduction path. Also in this case, the surface that contacts the heat-conducting bump is the “connection surface”. In order to further increase the area of the connection surface, it is preferable that the height of the convex portion (or the depth of the concave portion) in the “uneven shape” is in the range of 0.5 to 10 μm. Further, as the heat collecting pad, the heat conducting bump and the heat collecting land, conventional pads, bumps and lands can be used, respectively.
また、本発明の半導体素子実装構造体が架橋導熱路を更に含む場合は、第2半導体素子がフリップチップ実装され、かつ第2半導体素子と架橋導熱路が、集熱パッド、導熱用バンプ及び集熱ランドのうち少なくとも一つを介して接続されていてもよい。第2半導体素子から発生する熱をより効率良く放熱させることができるからである。この場合も、集熱パッド及び集熱ランドの少なくとも一方の接続面が、凹凸形状に形成されていてもよい。接続面の面積を増大させることができるため、第2半導体素子から発生する熱をより効率良く放熱させることができるからである。なお、集熱パッド、導熱用バンプ及び集熱ランドには、上述と同様にそれぞれ慣用のパッド、バンプ及びランドが使用できる。 Further, when the semiconductor element mounting structure of the present invention further includes a bridge heat conduction path, the second semiconductor element is flip-chip mounted, and the second semiconductor element and the bridge heat conduction path are formed by the heat collection pad, the heat conduction bump, and the current collection path. It may be connected via at least one of the thermal lands. This is because the heat generated from the second semiconductor element can be radiated more efficiently. Also in this case, at least one connection surface of the heat collecting pad and the heat collecting land may be formed in an uneven shape. This is because the area of the connection surface can be increased, so that the heat generated from the second semiconductor element can be radiated more efficiently. Note that conventional pads, bumps, and lands can be used for the heat collection pads, the heat conduction bumps, and the heat collection lands in the same manner as described above.
また、本発明の半導体素子実装構造体は、第2半導体素子が、第1半導体素子よりも面積が大きく、かつ電気絶縁基材を介して第1半導体素子を覆うように配置されている半導体素子実装構造体であってもよい。面積がより大きい第2半導体素子と放熱部との間に、面積がより小さい第1半導体素子を収容できるため、半導体素子実装構造体の小型化が容易に実現できるからである。また、この構成によれば、第1及び第2導熱路を電気絶縁基材の厚み方向に貫通して形成することができるため、第1及び第2導熱路の長さをより短くできる。これにより、第1及び第2半導体素子から発生する熱を放熱部から更に効率良く放熱させることができる。この場合、第1半導体素子としては、例えば演算機能を有する半導体素子(例えば中央演算素子(CPU))が使用でき、第2半導体素子としては、例えば記憶機能を有する半導体素子(例えばメモリ)が使用できる。演算機能を有する半導体素子の面積は、通常1.0cm2程度であり、記憶機能を有する半導体素子の面積は、通常3.0cm2程度であるため、上記構成の場合に用いる半導体素子として好適である。以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。 In the semiconductor element mounting structure of the present invention, the second semiconductor element has a larger area than the first semiconductor element and is disposed so as to cover the first semiconductor element via the electrically insulating base material. It may be a mounting structure. This is because the first semiconductor element having a smaller area can be accommodated between the second semiconductor element having a larger area and the heat radiating portion, so that the semiconductor element mounting structure can be easily reduced in size. Moreover, according to this structure, since the 1st and 2nd heat conduction path can be penetrated and formed in the thickness direction of an electrically insulating base material, the length of a 1st and 2nd heat conduction path can be made shorter. Thereby, the heat generated from the first and second semiconductor elements can be radiated more efficiently from the heat radiating section. In this case, as the first semiconductor element, for example, a semiconductor element having an arithmetic function (for example, a central arithmetic element (CPU)) can be used, and for example, a semiconductor element having a memory function (for example, a memory) is used as the second semiconductor element. it can. Since the area of the semiconductor element having a calculation function is usually about 1.0 cm 2 and the area of the semiconductor element having a memory function is usually about 3.0 cm 2, it is suitable as a semiconductor element used in the above structure. is there. Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[第1実施形態]
まず、本発明の第1実施形態について適宜図面を参照して説明する。参照する図1は、本発明の第1実施形態に係る半導体素子実装構造体の模式断面図である。
[First Embodiment]
First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. FIG. 1 to be referred to is a schematic cross-sectional view of the semiconductor element mounting structure according to the first embodiment of the present invention.
図1に示すように、第1実施形態に係る半導体素子実装構造体1は、電気絶縁基材11a,11b,11cを含む電気絶縁層11と、電気絶縁基材11b内に配置された第1半導体素子12と、電気絶縁基材11c内に配置された第2半導体素子13と、電気絶縁層11の電気絶縁基材11a側の主面111に設けられた放熱部14と、放熱部14と第1半導体素子12とを接続する第1導熱路15と、放熱部14と第2半導体素子13とを接続する第2導熱路16と、第1半導体素子12と第2半導体素子13とを接続する架橋導熱路17とを含む。ここで、第1及び第2半導体素子12,13は、それぞれの発熱密度が異なる。また、第2導熱路16は、電気絶縁基材11c内に配置された導体パターン16aと、電気絶縁基材11a,11bの厚み方向に形成されたサーマルビア16bとから構成されている。また、第1導熱路15は、電気絶縁基材11aの厚み方向に形成されたサーマルビアから構成され、架橋導熱路17は、電気絶縁基材11bの厚み方向に形成されたサーマルビアから構成されている。そして、第1半導体素子12は、放熱部14の一部と第2半導体素子13との間に配置されている。これにより、第1及び第2半導体素子12,13を高密度に実装することができる上、第1及び第2半導体素子12,13のそれぞれに接続された第1及び第2導熱路15,16を介して、第1及び第2半導体素子12,13から発生する熱を放熱部14から効率良く放熱させることができる。
As shown in FIG. 1, the semiconductor element mounting structure 1 according to the first embodiment includes an
また、半導体素子実装構造体1は、架橋導熱路17を含むため、第1半導体素子12と第2半導体素子13との温度差に起因する熱流束が架橋導熱路17内に生じ、発熱密度のより大きい半導体素子から発熱密度のより小さい半導体素子へと熱が伝わる。これにより、第1及び第2半導体素子12,13から発生する熱をより効率良く放熱させることができる。この場合、発熱密度のより大きい半導体素子は、第1及び第2半導体素子12,13のいずれであってもよい。
Further, since the semiconductor element mounting structure 1 includes the bridge
以上、本発明の第1実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、図1では、架橋導熱路17を設けたが、本発明は架橋導熱路を設けなくてもよい。また、図1では、第1半導体素子12と第2半導体素子13との間に電気絶縁基材を1層のみ配置したが、2層以上の電気絶縁基材を配置してもよい。また、第2半導体素子13を、電気絶縁層11の電気絶縁基材11c側の主面112に実装してもよい。また、第1及び第2半導体素子12,13以外の半導体素子(図示せず)を更に実装してもよい。また、第1導熱路、第2導熱路、架橋導熱路及び放熱部の個数についても、図1に示す個数に限定されない。また、第1及び第2導熱路15,16が、それぞれ異なる断面積を有していてもよい。また、電気絶縁層11の側面113に、第2放熱部(図示せず)を更に設けてもよい。また、図2に示すように、放熱部14が、電気絶縁層11の両側の主面111,112に設けられた半導体素子実装構造体10としてもよい。図2に示す構成では、第2導熱路16は、電気絶縁基材11cの厚み方向に形成されたサーマルビアから構成されている。なお、図1及び図2においては、本発明を説明する上で必要となる部材のみを描画したが、通常、電気絶縁層11には、電気信号を伝送するビア導体や電極端子等が設けられている。もちろん、第1導熱路15や第2導熱路16が、電気信号を伝送するビア導体としての役割を担っていてもよいし、放熱部14が、電極端子としての役割を担っていてもよい。
The first embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in FIG. 1, the bridging
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について適宜図面を参照して説明する。参照する図3は、本発明の第2実施形態に係る半導体素子実装構造体の模式断面図である。なお、図3において、上述した第1実施形態に係る半導体素子実装構造体1(図1参照)と同一構成のものには同一の符号を付し、その説明は省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. FIG. 3 to be referred to is a schematic cross-sectional view of a semiconductor element mounting structure according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 3, the same components as those of the semiconductor element mounting structure 1 (see FIG. 1) according to the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
図3に示すように、第2実施形態に係る半導体素子実装構造体2は、4層の電気絶縁基材21a〜21dを含む電気絶縁層21と、電気絶縁基材21b内に設けられた共通導熱路22とを含み、第1及び第2導熱路15,16が、共通導熱路22に接続されている。その他の構成は、上述した半導体素子実装構造体1(図1参照)と同様である。これにより、第1及び第2半導体素子12,13から発生する熱をより効率良く放熱させることができる。なお、共通導熱路22の形成方法としては、放熱部14の形成方法と同様の方法を用いることができる。また、共通導熱路22が、グラウンド層や電源層としての役割を担っていてもよい。
As shown in FIG. 3, the semiconductor element mounting structure 2 according to the second embodiment includes an electric insulating
以上、本発明の第2実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、図3では、架橋導熱路17を設けたが、本発明は架橋導熱路を設けなくてもよい。また、図3では、第1半導体素子12と第2半導体素子13との間に電気絶縁基材を1層のみ配置したが、2層以上の電気絶縁基材を配置してもよい。また、第2半導体素子13を、電気絶縁層21の電気絶縁基材21d側の主面212に実装してもよい。また、第1及び第2半導体素子12,13以外の半導体素子(図示せず)を更に実装してもよい。また、第1導熱路、第2導熱路、架橋導熱路及び放熱部の個数についても、図3に示す個数に限定されない。また、第1及び第2導熱路15,16が、それぞれ異なる断面積を有していてもよい。また、放熱部14を電気絶縁層21の両側の主面211,212に設けてもよい。また、電気絶縁層21の側面213に、第2放熱部(図示せず)を更に設けてもよい。なお、図3においては、本発明を説明する上で必要となる部材のみを描画したが、通常、電気絶縁層21には、電気信号を伝送するビア導体や電極端子等が設けられている。もちろん、第1導熱路15や第2導熱路16が、電気信号を伝送するビア導体としての役割を担っていてもよいし、放熱部14が、電極端子としての役割を担っていてもよい。
The second embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in FIG. 3, the bridge
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態について適宜図面を参照して説明する。参照する図4は、本発明の第3実施形態に係る半導体素子実装構造体の模式断面図である。なお、図4において、上述した第1実施形態に係る半導体素子実装構造体1(図1参照)と同一構成のものには同一の符号を付し、その説明は省略する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. FIG. 4 to be referred to is a schematic cross-sectional view of a semiconductor element mounting structure according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 4, the same components as those of the semiconductor element mounting structure 1 (see FIG. 1) according to the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
図4に示すように、第3実施形態に係る半導体素子実装構造体3は、第1及び第2半導体素子12,13がフリップチップ実装されている。また、第2導熱路16は、電気絶縁基材11a,11bの厚み方向に形成されたサーマルビアから構成されている。また、第1半導体素子12と第1導熱路15の接続箇所には、第1半導体素子12側から順に集熱パッド31、導熱用バンプ32及び集熱ランド33が設けられている。同様に、第2半導体素子13と第2導熱路16の接続箇所、及び第2半導体素子13と架橋導熱路17の接続箇所には、それぞれ第2半導体素子13側から順に集熱パッド31、導熱用バンプ32及び集熱ランド33が設けられている。その他の構成は、上述した半導体素子実装構造体1(図1参照)と同様である。これにより、第1及び第2半導体素子12,13から、それぞれ第1及び第2導熱路15,16へ効率よく熱を伝導させることができるため、第1及び第2半導体素子12,13から発生する熱をより効率良く放熱させることができる。
As shown in FIG. 4, in the semiconductor element mounting structure 3 according to the third embodiment, the first and
以上、本発明の第3実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、図4では、架橋導熱路17を設けたが、本発明は架橋導熱路を設けなくてもよい。また、第1半導体素子12と第2半導体素子13との間に配置される電気絶縁基材の層数についても、特に限定されない。また、第2半導体素子13を、電気絶縁層11の電気絶縁基材11c側の主面112に実装してもよい。また、第1及び第2半導体素子12,13以外の半導体素子(図示せず)を更に実装してもよい。また、第1導熱路、第2導熱路、架橋導熱路及び放熱部の個数についても、図4に示す個数に限定されない。また、第1及び第2導熱路15,16が、それぞれ異なる断面積を有していてもよい。また、放熱部14を電気絶縁層11の両側の主面111,112に設けてもよい。また、電気絶縁層11の側面113に、第2放熱部(図示せず)を更に設けてもよい。なお、図4においては、本発明を説明する上で必要となる部材のみを描画したが、通常、電気絶縁層11には、電気信号を伝送するビア導体や電極端子等が設けられている。もちろん、第1導熱路15や第2導熱路16が、電気信号を伝送するビア導体としての役割を担っていてもよいし、放熱部14が、電極端子としての役割を担っていてもよい。
The third embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in FIG. 4, the bridge
[第4実施形態]
次に、本発明の第4実施形態について適宜図面を参照して説明する。参照する図5は、本発明の第4実施形態に係る半導体素子実装構造体の模式断面図である。なお、図5において、上述した第1実施形態に係る半導体素子実装構造体1(図1参照)と同一構成のものには同一の符号を付し、その説明は省略する。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. FIG. 5 to be referred to is a schematic cross-sectional view of a semiconductor element mounting structure according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 5, the same components as those of the semiconductor element mounting structure 1 (see FIG. 1) according to the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
図5に示すように、第4実施形態に係る半導体素子実装構造体4は、第2半導体素子43が、電気絶縁基材11bを介して第1半導体素子42を覆うように配置されている。また、第2半導体素子43は、第1半導体素子42に比べ面積が大きく、発熱密度が小さい。例えば第1半導体素子42としては、中央演算素子(CPU)のような演算機能を有する半導体素子を使用することができ、第2半導体素子43としては、メモリのような記憶機能を有する半導体素子を使用することができる。また、第2導熱路16は、電気絶縁基材11a,11bの厚み方向に形成されたサーマルビアから構成されている。その他の構成は、上述した半導体素子実装構造体1(図1参照)と同様である。これにより、面積がより大きい第2半導体素子43と放熱部14との間に、面積がより小さい第1半導体素子42を収容した上で、第1及び第2半導体素子42,43のそれぞれに接続された第1及び第2導熱路15,16を介して、第1及び第2半導体素子42,43から発生する熱を放熱部14から効率良く放熱させることができる。よって、放熱性が高い上、小型化が容易に実現できる半導体素子実装構造体を提供することができる。
As shown in FIG. 5, in the semiconductor element mounting structure 4 according to the fourth embodiment, the
以上、本発明の第4実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、図5では、架橋導熱路17を設けたが、本発明は架橋導熱路を設けなくてもよい。また、図5では、第1半導体素子42と第2半導体素子43との間に電気絶縁基材を1層のみ配置したが、2層以上の電気絶縁基材を配置してもよい。また、第2半導体素子43を、電気絶縁層11の電気絶縁基材11c側の主面112に実装してもよい。また、第1及び第2半導体素子42,43以外の半導体素子(図示せず)を更に実装してもよい。また、第1導熱路、第2導熱路、架橋導熱路及び放熱部の個数についても、図5に示す個数に限定されない。また、第1及び第2導熱路15,16が、それぞれ異なる断面積を有していてもよい。また、放熱部14を電気絶縁層11の両側の主面111,112に設けてもよい。また、電気絶縁層11の側面113に、第2放熱部(図示せず)を更に設けてもよい。なお、図5においては、本発明を説明する上で必要となる部材のみを描画したが、通常、電気絶縁層11には、電気信号を伝送するビア導体や電極端子等が設けられている。もちろん、第1導熱路15や第2導熱路16が、電気信号を伝送するビア導体としての役割を担っていてもよいし、放熱部14が、電極端子としての役割を担っていてもよい。
Although the fourth embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in FIG. 5, the bridging
上述したように、本発明における半導体素子実装構造体は、複数の半導体素子を高密度に実装した上で、複数の半導体素子から発生する熱を効率良く放熱させることができるため、MCPや多層配線基板等の半導体素子実装構造体の小型化を容易に達成することができる。よって、携帯電話等の小型化や薄型化が要求される電子機器に好適に使用できる。 As described above, the semiconductor element mounting structure according to the present invention can efficiently dissipate heat generated from a plurality of semiconductor elements after mounting a plurality of semiconductor elements at high density. Miniaturization of a semiconductor element mounting structure such as a substrate can be easily achieved. Therefore, it can be suitably used for an electronic device such as a mobile phone that requires a reduction in size and thickness.
1,2,3,4,10 半導体素子実装構造体
11,21 電気絶縁層
11a,11b,11c,21a,21b,21c,21d 電気絶縁基材
12,42 第1半導体素子
13,43 第2半導体素子
14 放熱部
15 第1導熱路
16 第2導熱路
16a 導体パターン
16b サーマルビア
17 架橋導熱路
22 共通導熱路
31 集熱パッド
32 導熱用バンプ
33 集熱ランド
111,112,211,212 主面
113,213 側面
1, 2, 3, 4, 10 Semiconductor
Claims (11)
前記電気絶縁層の主面に設けられた放熱部と、
前記放熱部と前記第1半導体素子とを接続する第1導熱路と、
前記放熱部と前記第2半導体素子とを接続する第2導熱路とを含み、
前記第1半導体素子は、前記放熱部の少なくとも一部と前記第2半導体素子との間に配置されていることを特徴とする半導体素子実装構造体。 An electrical insulating layer including a plurality of layers of an electrical insulating substrate, a first semiconductor element, and a second semiconductor element, wherein the first semiconductor element is disposed in the electrical insulating layer, and the second semiconductor element is A semiconductor element mounting structure disposed in an electrical insulating layer or on a main surface of the electrical insulating layer,
A heat dissipating part provided on the main surface of the electrical insulating layer;
A first heat conduction path connecting the heat radiating portion and the first semiconductor element;
A second heat conduction path connecting the heat radiating portion and the second semiconductor element,
The semiconductor element mounting structure, wherein the first semiconductor element is disposed between at least a part of the heat radiating portion and the second semiconductor element.
前記半導体素子実装構造体は、前記第1半導体素子と前記第2半導体素子とを接続する架橋導熱路を更に含む請求項1に記載の半導体素子実装構造体。 The first and second semiconductor elements have different calorific values per unit volume,
The semiconductor element mounting structure according to claim 1, wherein the semiconductor element mounting structure further includes a bridging heat conduction path that connects the first semiconductor element and the second semiconductor element.
前記第1半導体素子と前記第1導熱路は、集熱パッド、導熱用バンプ及び集熱ランドのうち少なくとも一つを介して接続されている請求項1に記載の半導体素子実装構造体。 The first semiconductor element is flip-chip mounted,
2. The semiconductor element mounting structure according to claim 1, wherein the first semiconductor element and the first heat conducting path are connected via at least one of a heat collecting pad, a heat conducting bump, and a heat collecting land.
前記第2半導体素子と前記第2導熱路は、集熱パッド、導熱用バンプ及び集熱ランドのうち少なくとも一つを介して接続されている請求項1に記載の半導体素子実装構造体。 The second semiconductor element is flip-chip mounted,
2. The semiconductor element mounting structure according to claim 1, wherein the second semiconductor element and the second heat conducting path are connected via at least one of a heat collecting pad, a heat conducting bump, and a heat collecting land.
前記第2半導体素子と前記架橋導熱路は、集熱パッド、導熱用バンプ及び集熱ランドのうち少なくとも一つを介して接続されている請求項2に記載の半導体素子実装構造体。 The second semiconductor element is flip-chip mounted,
3. The semiconductor element mounting structure according to claim 2, wherein the second semiconductor element and the bridging heat conduction path are connected via at least one of a heat collection pad, a heat conduction bump, and a heat collection land.
前記第2半導体素子は、記憶機能を有する半導体素子である請求項8に記載の半導体素子実装構造体。 The first semiconductor element is a semiconductor element having an arithmetic function,
The semiconductor element mounting structure according to claim 8, wherein the second semiconductor element is a semiconductor element having a memory function.
The semiconductor element mounting structure according to claim 2, wherein at least a part of the cross-linked heat conduction path is formed from a heat conductive paste containing a metal powder and a resin.
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