JP4401037B2 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体装置及びその組立方法に係り、特に高実装密度で冷却効率を向上させ、且つ、電気抵抗を減少させ、さらに組立能率を高めることができる半導体装置及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高実装密度で冷却効率を高める種々の半導体装置が提案されている。例えば、特開昭５８−１１４５００号公報には図６に示すような半導体装置が開示されている。図６において、多数の単位基板４１上にそれぞれリード４３に接続された半導体素子４２が搭載されており、単位基板４１をマトリックス状（ハ二カム状）に組み立てて、単位基板間のリードどうしをコネクタ（図示省略）を介して接続している。そして、立体的に組立てられた単位基板間の空間４４に冷媒を流すことにより半導体素子４２を冷却する構造になっている。
【０００３】
また特開平６−３４２９９１号公報には図７に示すような半導体装置が開示されている。図７において、端面が６角形の細長い本体基板５１を束ね、外側に露出した外面に半導体素子５２を搭載している。本体基板５１の６角形の表面には半導体素子５２に接続するリード５３が形成され、また、隣接する基板のリード５３どうしは接触して接続されている。そして、細長い本体基板５１の中空部５４に冷媒を流すことにより半導体素子５２を冷却する構造になっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図６に示す従来技術は冷却媒体を内部に流すから半導体素子を冷却することができる。しかしながら半導体素子間の接続にリードを用いているから電気抵抗が大きくなってしまう。また、多数の単位基板を組み立てて冷媒を流す空間を形成し、且つ、コネクタを用いて単位基板間の接続を行っているから、多くの組立工数を必要とする。さらに、それぞれの半導体素子を別個に搭載するからこの点からも多くの組立工数を必要とする。
【０００５】
一方、図７に示す従来技術でも冷却媒体を内部に流すから半導体素子を冷却することができる。しかしながら図６と同様に、半導体素子間の接続にリードを用いているから電気抵抗が大きくなってしまう。また、それぞれの半導体素子を別個に搭載するから多くの組立工数を必要とする。さらに、束ねられた本体基板の外側に露出した外面にのみに半導体素子を搭載するから、より高い実装密度を実現することができない。
【０００６】
したがって本発明の目的は、半導体素子を充分に冷却し、電気抵抗を小にし、高密度実装を実現し、且つ、組立工数を削減することが可能な半導体装置を提供することである。
【０００７】
本発明の他の目的は、上記半導体装置を能率的に制作することができる製造方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の特徴は、テープ配線基板と、前記テープ配線基板の一主面上に搭載された半導体素子と、前記半導体素子を含む前記テープ配線基板の一主面の所定の箇所と電気的に接続して前記テープ配線基板の他主面側に設けられた半田ボール又はバンプ電極と、中空パイプ状基体とを具備し、前記一主面側を前記中空パイプ状基体に向けて前記テープ配線基板を前記中空パイプ状基体に巻き付けた構成となっている半導体装置のある。
【０００９】
ここで、前記中空パイプ状基体の外面は多角形もしくは円形であることができる。また、前記中空パイプ状基体の外面は六角形であることができる。
【００１０】
さらに、前記テープ配線基板を巻き付けた前記中空パイプ状基体の複数本を具備し、第１の中空パイプ状基体に巻き付けられたテープ配線基板の半田ボール又はバンプ電極と、該第１の中空パイプ状基体に隣接する第２の中空パイプ状基体に巻き付けられたテープ配線基板の半田ボール又はバンプ電極とが当接して接続していることが好ましい。また、前記中空パイプ状基体の中空に冷却媒体を流して使用することが好ましい。さらに、前記半導体素子と前記中空パイプ状基体と前記テープ配線基板との間の空間に接着樹脂を充填することが好ましい。また、前記半田ボールまたはバンプ電極が配線基板の配線に接続して実装されることができる。
【００１１】
本発明の他の特徴は、テープ配線基板の一主面上に半導体素子を搭載する工程と、前記半導体素子を含む前記テープ配線基板の一主面の所定の箇所と電気的に接続した半田ボール又はバンプ電極を前記テープ配線基板の他主面側に形成する工程と、前記一主面を内側にして前記テープ配線基板を前記中空パイプ状基体に巻き付ける工程とを有する半導体装置の製造方法にある。
【００１２】
この製造方法において、前記中空パイプ状基体の外面は六角形であることが好ましい。また、前記半導体素子と前記中空パイプ状基体と前記テープ配線基板との間の空間に接着樹脂を充填することが好ましい。
【００１３】
さらに、異なる中空パイプ状基体上の前記半田ボール又はバンプ電極どうしを接続することにより、前記テープ配線基板を巻き付けた前記中空パイプ状基体の複数本を一体化することが好ましい。
【００１４】
また、前記テープ配線基板の一主面上に搭載された複数の前記半導体素子を個々に樹脂封止し、しかる後に前記巻き付けを行うことが好ましい。
【００１５】
このような本発明によれば、異なる中空パイプ状基体上の半田ボール又はバンプ電極どうしを接続するから最短距離の接続となり、さらに、テープ配線基板を巻き付けた中空パイプ状基体の複数本を一体化するこができるから、たがいに異なる中空パイプ状基体上の半導体素子間の電気抵抗を小にすることができる。
【００１６】
また、一主面側を中空パイプ状基体に向けてテープ配線基板を中空パイプ状基体に巻き付けて中空パイプ状基体上に半導体素子を搭載するから作業能率が向上したものとなる。
【００１７】
さらに、１本の中空パイプ状基体の全外周に亘って半導体素子を位置させることができるから、高密度実装の半導体装置となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明を説明する。
【００１９】
図１は本発明の第１の実施の形態の半導体装置を示す断面端面を含む斜視図である。外形が正六角形の中空パイプ状基体１１にテープ配線基板１２が巻き付けられている。
【００２０】
巻き付けられたテープ配線基板（図で太線で示す）１２の内側には、フリップチップ型半導体素子１５やワイヤ型半導体素子１６が搭載されており、これらの素子の上面が中空パイプ状基体１１の６個の各外壁に押しつけられており、その間に接着樹脂１７がモールドされている。このテープ配線基板１２は、ポリィミドフィルム等の可とう性フィルムによるテープである。
【００２１】
フリップチップ型半導体素子１５は、半導体チップ２１と半田ボールまたはバンプ電極２２と封止樹脂２５とを有して構成され、半導体チップ２１の上面は封止樹脂２５から露出して直接中空パイプ状基体１１の外壁に接触している。
【００２２】
ワイヤ型半導体素子１６は、半導体チップ２３とボンディングワイヤ２４とパッケージを構成する封止樹脂２６とを有して構成され、パッケージを構成する封止樹脂２６の上面が直接中空パイプ状基体１１の外壁に接触している。
【００２３】
一方、巻き付けられたテープ配線基板１２の外側には、半田ボールまたはバンプ電極１３が設けられている。この半田ボールまたはバンプ電極１３は、半導体素子１５，１６を含むテープ配線基板１２の内側の所定の箇所と電気的に接続している。
【００２４】
そして、半導体素子１５，１６と中空パイプ状基体１１とテープ配線基板１２との間の空間に、パッケージを構成する樹脂２５，２６とは別の接着樹脂１７を充填し全体を一体化している。
【００２５】
また、テープ配線基板１２の幅よりも長い長さを有する中空パイプ状基体１１の内側の中空は冷却気体や冷却液体を流して半導体素子を冷却する冷却媒体路１４になっている。
【００２６】
図２は本発明の第２の実施の形態の半導体装置を示す正面図である。尚、図２において図１と同一もしくは類似の箇所は同じ符号を付してあるから重複する説明は省略する。また、図面が煩雑になるのを避けるために、図２では半導体素子１５，１６の図示を省略している。
【００２７】
図２において、図１に示す構造の複数を積み重ね、中空パイプ状基体１１に巻き付けられたテープ配線基板（図で太線で示す）１２の半田ボールまたはバンプ電極１３と、それに隣接する中空パイプ状基体１１に巻き付けられたテープ配線基板１２の半田ボール又はバンプ電極１３とを接続し、配線基板１８に形成された配線パターン（図示省略）の所定箇所に図で最下端の半田ボール又はバンプ電極１３を接続して、電気抵抗を小にするようにしている。
【００２８】
次に図３乃至図５を参照して本発明の実施の形態の製造方法を説明する。
【００２９】
先ず図３に示すように、ポリィミドフィルム等の可とう性テープの主面に配線パターンを形成したテープ配線基板１２の一主面（図で上面）上に半導体素子１５，１６を搭載する。半導体素子がフリップチップ型半導体素子１５の場合は、半田ボールまたはバンプ電極２２をテープ配線基板１２の配線パターンの所定箇所と接続させる。半導体素子がワイヤ型半導体素子１６の場合は、ボンディングワイヤ２４により半導体チップ２３の電極パッドとテープ配線基板１２の配線パターンの所定箇所と接続させる。
【００３０】
次に図４に示すように、半導体素子がフリップチップ型半導体素子１５の場合は、半導体チップ２１の上面が露出するように封止樹脂２５によりモールドを行う。また、半導体素子がワイヤ型半導体素子１６の場合は、封止樹脂２６により全体が被覆されるようにモールドを行う。
【００３１】
そして、テープ配線基板１２の他主面（図で下面）に半田ボールまたはバンプ電極１３を形成する。この半田ボールまたはバンプ電極１３は、半導体素子１５，１６を含むテープ配線基板１２の上面の箇所と電気的に接続する
次に図５に示すように、上記した一主面側を内側にしてテープ配線基板１２を中空パイプ状基体１１に巻き付ける。尚、図５において、図１及び図２と同様に、テープ配線基板１２は太線で示してある。
【００３２】
そして、半導体素子１５，１６と中空パイプ状基体１１とテープ配線基板１２との間の空間に、パッケージを構成する樹脂２５，２６とは別の接着樹脂１７を充填し全体を一体化する。
【００３３】
【発明の効果】
このような本発明によれば、中空パイプ状基体上の半田ボール又はバンプ電極による接続を採用しているから、最短距離の接続となり電気抵抗を小にすることができる。特に、異なる中空パイプ状基体上の半田ボール又はバンプ電極どうしを接続することにより、テープ配線基板を巻き付けた中空パイプ状基体の複数本を一体化するこができるから、たがいに異なる中空パイプ状基体上の半導体素子間の電気抵抗を小にすることができる。
【００３４】
また、一主面側を中空パイプ状基体に向けてテープ配線基板を中空パイプ状基体に巻き付けて中空パイプ状基体上に半導体素子を搭載するから作業能率が向上したものとなる。
【００３５】
さらに、１本の中空パイプ状基体の全外周に亘って半導体素子を位置させることができるから、高密度実装の半導体装置となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の半導体装置を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態の半導体装置を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態の半導体装置の製造方法の一工程を示す図である。
【図４】図３の後の工程を示す図である。
【図５】図４の後の工程を示す図である。
【図６】従来技術の半導体装置を示す図である。
【図７】他の従来技術の半導体装置を示す図である。
【符号の説明】
１１ 中空パイプ状基体
１２ テープ配線基板
１３ 半田ボールまたはバンプ電極
１４ 冷却媒体路
１５ フリップチップ型半導体素子
１６ ワイヤ型半導体素子
１７ 接着樹脂
１８ 配線基板
２１ フリップチップ型半導体素子の半導体チップ
２２ フリップチップ型半導体素子の半田ボールまたはバンプ電極
２３ ワイヤ型半導体素子の半導体チップ
２４ ワイヤ型半導体素子のボンディングワイヤ
２５ フリップチップ型半導体素子の封止樹脂
２６ ワイヤ型半導体素子の封止樹脂
４１ 単位基板
４２ 半導体素子
４３ リード
４４ 空間
５１ 本体基板
５２ 半導体素子
５３ リード
５４ 中空部

Claims (12)

  1. テープ配線基板と、前記テープ配線基板の一主面上に搭載された半導体素子と、前記半導体素子を含む前記テープ配線基板の一主面の所定の箇所と電気的に接続して前記テープ配線基板の他主面側に設けられた半田ボールまたはバンプ電極と、中空パイプ状基体とを具備し、前記一主面側を前記中空パイプ状基体に向けて前記テープ配線基板を前記中空パイプ状基体に巻き付けた構成となっていることを特徴とする半導体装置。
  2. 前記中空パイプ状基体の外面は多角形もしくは円形であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
  3. 前記中空パイプ状基体の外面は六角形であることを特徴とする請求項２記載の半導体装置。
  4. 前記テープ配線基板を巻き付けた前記中空パイプ状基体の複数本を具備し、第１の中空パイプ状基体に巻き付けられたテープ配線基板の半田ボールまたはバンプ電極と、該第１の中空パイプ状基体に隣接する第２の中空パイプ状基体に巻き付けられたテープ配線基板の半田ボール又はバンプ電極とが当接して接続していることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
  5. 前記半導体素子と前記中空パイプ状基体と前記テープ配線基板との間の空間に樹脂が充填されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
  6. 前記中空パイプ状基体の中空に冷却媒体を流すことを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
  7. 前記半田ボールまたはバンプ電極が配線基板の配線に接続して実装されていることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
  8. テープ配線基板の一主面上に半導体素子を搭載する工程と、前記半導体素子を含む前記テープ配線基板の一主面の所定の箇所と電気的に接続した半田ボール又はバンプ電極を前記テープ配線基板の他主面側に形成する工程と、前記一主面を内側にして前記テープ配線基板を前記中空パイプ状基体に巻き付け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。
  9. 前記中空パイプ状基体の外面は六角形であることを特徴とする請求項８記載の半導体装置の製造方法。
  10. 異なる中空パイプ状基体上の前記半田ボール又はバンプ電極どうしを接続することにより、前記テープ配線基板を巻き付けた前記中空パイプ状基体の複数本を一体化することを特徴とする請求項８記載の半導体装置の製造方法。
  11. 前記テープ配線基板の一主面上に搭載された複数の前記半導体素子を個々に樹脂封止し、しかる後に前記巻き付けを行うことを特徴とする請求項８記載の半導体装置の製造方法。
  12. 前記半導体素子と前記中空パイプ状基体と前記テープ配線基板との間の空間に樹脂を充填することを特徴とする請求項８記載の半導体装置の製造方法。
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