JP5983032B2 - 半導体パッケージ及び配線基板ユニット - Google Patents

Description

本発明は、半導体パッケージ及び配線基板ユニットに関する。

近年、電子機器におけるＣＰＵ（Central Processing Unit）等の高機能化、高速化に伴い、半導体チップの発熱量が増加する傾向にある。半導体チップがそのまま大型のシステムボードに実装されることは少なく、パッケージ基板と呼ばれる小さな基板に実装されることが一般的である。パッケージ基板上に半導体チップが搭載されたものは、半導体パッケージと呼ばれる。この半導体パッケージは、例えばシステムボード或いはマザーボードと呼ばれるプリント配線板に搭載される。

上記のような形態で、半導体パッケージをプリント配線板に実装する場合、半導体パッケージの上部にはヒートシンク等の放熱機構が搭載され、半導体チップからの熱を大気中へ放出させる。ここで、半導体パッケージ側には、半導体チップの表面と接触するヒートスプレッダ等の伝熱体が設けられている。このように、半導体チップとヒートシンクとの間に伝熱体を配置することにより、半導体チップの熱をヒートシンクへ効率的に伝達させる技術が提案されている。伝熱体には、パッケージ基板に向かって延びる脚部が設けられている。伝熱体における脚部の先端は、例えば樹脂などの接着剤を用いてパッケージ基板に接着される。

上述した半導体パッケージでは、半導体チップと伝熱体との間が接合材により接合される場合がある。この半導体チップと伝熱体とを接合する接合材として、例えば半田等の金属接合材が使用される。

特開２０１０−５０２７４号公報 特開平１０−３０３３４０号公報

上記のように、半導体チップとその上に搭載される伝熱体とを接合する接合材として金属接合材を使用する場合、パッケージ基板上に伝熱体を装着する工程で、加熱して金属接合材を一旦溶融させる必要がある。半導体チップと伝熱体との接合に際して半導体パッケージを加熱すると、パッケージ基板及び伝熱体が膨張しつつ金属接合材が溶融する。そして、その後の除熱過程においては、パッケージ基板及び伝熱体が収縮しつつ金属接合材が凝固してゆく。

ところで、パッケージ基板と伝熱体は熱膨張率が一般に異なっているため、除熱過程における収縮量も相違することになる。そうすると、凝固した金属接合材に応力が集中してしまい、金属接合材が破損する虞がある。また、半導体パッケージが電子機器に組み込まれた後は、電子機器の電源をオン、オフする度に半導体チップの発熱及びその停止が繰り返され、半導体チップの温度が変動することになる。そうすると、上記金属接合部に更なる応力が作用する結果、金属接合部が破損する可能性が高まることが懸念される。

本件は、上記のようなパッケージ基板において、半導体チップと伝熱体とを接合する金属接合材に加わる応力を低減し、金属接合材の破損を抑制可能な技術を提供することを目
的とする。

本件の一観点による半導体パッケージは、パッケージ基板と、パッケージ基板上に搭載された半導体チップと、半導体チップと金属接合材を介して接合される本体部、及び、半導体チップを囲むように配置され、本体部からパッケージ基板まで延伸すると共に先端がパッケージ基板に接着される脚部を有する伝熱体と、パッケージ基板及び本体部に接合されると共にパッケージ基板上における脚部の内側かつ半導体チップの隅部に対応する位置に配置され、半導体チップの上部に位置する金属接合材に生じる応力を低減する応力低減部材とを備える。

本件によれば、パッケージ基板において、半導体チップと伝熱体とを接合する金属接合材に加わる応力を低減し、金属接合材の破損を抑制することができる。

実施形態に係る配線基板ユニットの断面図である。 実施形態に係る配線基板ユニットの上面図である。 実施形態に係るヒートスプレッダを下方から眺めた外観斜視図である。 実施形態に係る応力低減部材の側面図である。 実施形態に係る応力低減部材の平面的な配置位置を説明する図である。 実施形態に係る半導体パッケージの部分断面図である。 従来の半導体パッケージにおいて金属接合材に発生するひび割れを説明する図である。 検証に用いた実施形態に係る半導体パッケージの平面形状及び各部寸法を示す図である。

以下、図面を参照して、発明を実施するための実施形態に係る半導体パッケージ及び配線基板ユニットについて例示的に詳しく説明する。

図１は、実施形態に係る配線基板ユニット１の断面図である。図２は、実施形態に係る配線基板ユニット１の上面図である。配線基板ユニット１は、プリント配線板であるメインボード２を備える。メインボード２には、例えば、樹脂基板が用いられている。メインボード２の表面には、ＬＳＩ、ＣＰＵ等といった半導体パッケージ３が、例えばＢＧＡ（Ball Grid Array）実装方式によって実装されている。

半導体パッケージ３は、例えば、樹脂基板を用いたパッケージ基板３１と、パッケージ基板３１上に実装された半導体チップ３２と、ヒートスプレッダ３３とを備える。パッケージ基板３１は、概ね矩形状の輪郭を有しており、例えば、ガラスエポキシ多層基板によって形成されている。パッケージ基板３１の下面（裏面）には、複数のバンプ３４が配置されている。半導体パッケージ３は、バンプ３４を介して、メインボード２の上面（表面）に電気的に接合される。バンプ３４としては、例えば、半田ボールを用いることができる。また、半田ボールには、例えば、錫、銀、銅などの合金を用いた無鉛半田を好適に適用することができる。

パッケージ基板３１の上面（表面）には、半導体チップ３２の他、例えば、チップキャパシタやチップ抵抗等といったチップ部品３５が実装されている。また、チップ部品３５は、パッケージ基板３１の下面（裏面）にも表面実装されている。尚、半導体チップ３２やチップ部品３５は、例えば、フリップチップ接続等によって、パッケージ基板３１の端
子と電気的に接続されている。

ヒートスプレッダ３３は、半導体チップ３２を封止するリッドとしての役割と伝熱部材としての役割を有する。ヒートスプレッダ３３の上部には、放熱部材（冷却部材）であるヒートシンク４が配置されており、ヒートスプレッダ３３及び後述する金属接合材によって半導体チップ３２の熱がヒートシンク４に伝達されるようになっている。

図３は、実施形態に係るヒートスプレッダ３３を下方から眺めた外観斜視図である。ヒートスプレッダ３３は、半導体チップ３２の上部に配置される本体部３３Ａと、本体部３３Ａからパッケージ基板３１まで延伸（垂下）する脚部３３Ｂと、半導体チップ３２を収容する収容凹部３３Ｃとを有する。脚部３３Ｂの先端面は、熱硬化性樹脂製接着材を介して、パッケージ基板３１に接着（接合）されている（図５中、符号３７により図示）。但し、ヒートスプレッダ３３の脚部３３Ｂとパッケージ基板３１の上面（表面）とを接着する接着材（剤）としては、熱硬化性樹脂製接着材に限られるものではなく、種々のものを採用できる。脚部３３Ｂは、ロ字型の平面形状を有しており、パッケージ基板３１上に設置された際に、半導体チップ３２の周囲が脚部３３Ｂによって囲まれるようになっている。

ヒートスプレッダ３３の収容凹部３３Ｃは、本体部３３Ａの下面、脚部３３Ｂの内面、及び、パッケージ基板３１の上面（表面）によって、その空間領域が画定されており、本実施形態では箱型形状として形成されている。但し、収容凹部３３Ｃの形状は箱型形状に限られず、その他の形状を採用してもよい。ヒートスプレッダ３３は、例えば、銅やアルミニウムといった、熱伝導性（伝熱性）の優れた金属材料を用いることができる。ヒートスプレッダ３３は、伝熱体の一例である。

ヒートスプレッダ３３の本体部３３Ａは、主として、半導体チップ３２の熱を、ヒートシンク４に伝導させるために機能する。本体部３３Ａは、半導体チップ３２の上面よりも大きな輪郭を有しており、半導体チップ３２から伝えられた熱を、本体部３３Ａの平面方向に分散させつつヒートシンク４に伝熱する。本実施形態の半導体パッケージ３では、半導体チップ３２の上面と、ヒートスプレッダ３３の本体部３３Ａの下面（裏面）とを、熱抵抗の少ない金属接合材３６を介して熱的に接合している。これにより、半導体チップ３２からヒートスプレッダ３３への伝熱性の向上を図ることができる。本実施形態においては、金属接合材３６の一例として半田を使用しているが、これには限定されない。また、金属接合材３６に用いる半田としては、例えばインジウム系の半田（例えば、Iｎ、Iｎ−３Ａｇ、Iｎ−１０Ａｇ）を好適に使用できるが、これらに限定されるものではない。

ヒートシンク４は、ベースプレート４１及び複数枚の放熱フィン４２を有している。ベースプレート４１は、ヒートスプレッダ３３における本体部３３Ａの上部に載置され、メインボード２の平面方向に広がる板状部材である。ベースプレート４１は、本体部３３Ａよりも外側に広がる輪郭を有する。ヒートスプレッダ３３の本体部３３Ａとベースプレート４１との間には、熱伝導シート等の熱伝導材料が挟まれることで、双方が熱的に接触している。放熱フィン４２は、ベースプレート４１に固着された薄板状の放熱板である。各放熱フィン４２は、ベースプレート４１の上面から、垂直方向に立ちあがるように立設されている。また、個々の放熱フィン４２は、相互に平行に配列されており、隣接する放熱フィン４２同士の間には、同一方向に伸びる通気路が区画形成される。ベースプレート４１、及び放熱フィン４２等は、例えば、アルミニウムや銅といった金属材料を用いることができる。

ヒートシンク４は、ボルト４３、スプリング４４、及びナット４５等を含む締結部材４６によって、メインボード２に固定されている。図２に示すように、締結部材４６は、ヒ
ートシンク４におけるベースプレート４１の四隅に配置されている。具体的には、ベースプレート４１の四隅には、ボルト４３を挿通させる貫通孔が設けられている。ボルト４３の一端側は、メインボード２の裏面側に配置されたボルスタープレート４７と、打ち込みネジ等の固定具４８を介して連結されている。ボルト４３の他端側には、ナット４５及びスプリング４４が装着されており、ナット４５を締め付けることでスプリング４４が圧縮される。そして、スプリング４４の復元力によって、ベースプレート４１がヒートスプレッダ３３に押し付けられることで、ヒートシンク４及び半導体パッケージ３のメインボード２に対する固定度が高められている。すなわち、締結部材４６は、ヒートシンク４をメインボード２に締結するとともに、半導体パッケージ３をメインボード２に押し付けて締結する機能を有する。

上記のように、半導体チップ３２及びヒートスプレッダ３３は、伝熱性の優れた金属接合材３６によって接合され、且つ、このヒートスプレッダ３３はヒートシンク４のベースプレート４１と熱的に接触した状態で設けられている。半導体チップ３２の稼働時に発生した熱は、金属接合材３６及びヒートスプレッダ３３の本体部３３Ａを介して、ヒートシンク４に伝えられ、放熱フィン４２から大気中に放熱される。尚、本実施形態では、半導体パッケージ３を冷却する冷却部材の一例として、空冷式のヒートシンク４を採用しているが、他の機構を適用してもよい。例えば、ベースプレート４１に冷却液を循環させる流路が形成された、液冷式の冷却機構を適用してもよい。

ところで、図１に示す符号５は、半導体チップ３２の上部に位置する金属接合材３６に生じる応力を低減させるための応力低減部材を表している。以下、図面を参照して、応力低減部材５を詳しく説明する。図４は、実施形態に係る応力低減部材５の側面図である。図５は、実施形態に係る応力低減部材５の平面的な配置位置を説明する図である。図６は、実施形態に係る半導体パッケージ３の部分断面図である。具体的には、図６は、応力低減部材５及びその周辺部を中心に示している。

応力低減部材５は、半導体チップ３２と同一のシリコンウェハーから形成されている。より詳しくは、応力低減部材５は、シリコンウェハーから半導体チップ３２を切り出すダイシング工程において、半導体チップ３２と同じシリコンウェハーから切り出すことで、形成することができる。このように、応力低減部材５は、半導体チップ３２と同じシリコンウェハーから切り出されるため、応力低減部材５の厚さは半導体チップ３２の厚さと等しくなる。本実施形態において、応力低減部材５の形状は特に限定されるものではないが、本実施形態では応力低減部材５を角柱状に形成しており、その平面的な大きさは例えば縦０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ程度、横０．５ｍｍ〜２．０ｍｍ程度としている。但し、応力低減部材５の大きさ、形状は上記態様に限定されない。

応力低減部材５には、内層配線パターンが形成されていない点で半導体チップ３２と相違している。応力低減部材５の下面には、複数の半田バンプ５１が形成されている。一方、半導体チップ３２の下面にも、応力低減部材５と同様の半田バンプ３８が形成されている。半導体チップ３２及び応力低減部材５は、パッケージ基板３１に表面実装される。例えば、パッケージ基板３１上に形成されている電極と半田バンプ３８，５１の位置合わせを行った上でリフロー処理（加熱処理）を行うことで、半導体チップ３２及び応力低減部材５の各々がパッケージ基板３１に接合される。更に、図６に示すように、半導体チップ３２とパッケージ基板３１との間、及び、応力低減部材５とパッケージ基板３１との間は、アンダーフィル剤６によって封止されている。アンダーフィル剤６は、例えばエポキシ樹脂等の封止樹脂であってもよい。パッケージ基板３１に、半導体チップ３２及び応力低減部材５を接合（表面実装）した後、半導体チップ３２及び応力低減部材５の夫々とパッケージ基板３１との間にアンダーフィル剤６を充填することによってこれらの間を封止してもよい。

また、応力低減部材５の上面は、金属接合材３６を介してヒートスプレッダ３３の本体部３３Ａに接合されている。すなわち、金属接合材３６は、半導体チップ３２の上面だけでなく、応力低減部材５の上面を覆うような範囲まで金属接合材３６の塗布範囲（供給範囲）が広がっている。以上のように、本実施形態に係る応力低減部材５は、その下端（下面）がパッケージ基板３１に接合され、上端（上面）がヒートスプレッダ３３の本体部３３Ａに接合されている。

なお、応力低減部材５は、その上端（上面）及び下端（下面）が、夫々パッケージ基板３１の上面及びヒートスプレッダ３３の本体部３３Ａに接合されていればよく、その接合方法について特に限定されるものではない。例えば、応力低減部材５は、例えば熱硬化性樹脂製接着材を用いて、パッケージ基板３１及びヒートスプレッダ３３の本体部３３に接合（固着）されていてもよい。

ここで、金属接合材３６による半導体チップ３２及び応力低減部材５の夫々とヒートスプレッダ３３との接合、及び、熱硬化性樹脂製接着材３７によるヒートスプレッダ２５とパッケージ基板３１との接合を行う接合工程について説明する。接合工程では、例えば、金属接合材３６の融点以上、且つ熱硬化性樹脂製接着材３７が硬化する硬化温度以上の温度となるように、半導体パッケージ３を加熱しつつ、ヒートスプレッダ３３とパッケージ基板３１とを挟み込むように熱プレス処理が行われる。その結果、熱硬化性樹脂製接着材３７が硬化することで、ヒートスプレッダ３３における脚部３３Ｂの先端面が、パッケージ基板３１の表面に接合（接着）される。また、溶融した金属接合材３６が、除熱される過程で凝固することで、半導体チップ３２及びヒートスプレッダ３３が互いに接合される。

この熱プレス処理に際しては、例えば、ヒートスプレッダ３３における本体部３３Ａの下面と半導体チップ３２の上面との間に金属接合材３６である半田を配置する。また、ヒートスプレッダ３３における脚部３３Ｂの下面（先端面）とパッケージ基板３１の上面との間に熱硬化性樹脂製接着材３７を配置した状態で仮固定する。この状態で、例えば真空式熱プレス装置によって、所定の加熱条件、加圧条件下にて熱プレスを行うことで、半導体チップ３２及び応力低減部材５の夫々とヒートスプレッダ３３との接合、及び、ヒートスプレッダ３３とパッケージ基板３１との接合がなされる。

ここで、応力低減部材５を具備していない従来の半導体パッケージについて言及する。従来の半導体パッケージにおいても、半導体チップとヒートスプレッダとの接合材として金属接合材を使用する場合、半導体チップ及びヒートスプレッダ間の伝熱性を高めることが可能である。しかしながら、一般に、パッケージ基板とヒートスプレッダとは熱膨張率が異なっており、且つ、硬化後の金属接合材は変形能があまり高くないため、半導体パッケージの製造時及び稼動時に応力が集中すると、金属接合材が破損する可能性がある。まず、半導体パッケージの製造時における金属接合材への応力集中について説明する。ここで、上述した熱プレス処理の除熱過程において半導体パッケージの各部材は収縮するところ、上記熱膨張率の相違に起因してパッケージ基板及びヒートスプレッダの収縮量も互いに相違する結果となる。例えば、金属製のヒートスプレッダに比べて樹脂製のパッケージ基板の方がより多く収縮する。このようにヒートスプレッダ及びパッケージ基板における収縮量の違いにより、凝固した金属接合材に応力が発生しやすくなる。

また、半導体パッケージが電子機器に組み込まれた後の稼働時においては、電子機器の電源をオン、オフする度に半導体チップの発熱及びその停止が繰り返され、半導体チップの温度が変動する。また、ヒートスプレッダには、ヒートシンクをメインボードに固定するための締結部材による締結力が作用する。その結果、ヒートスプレッダに反りが生じ、
金属接合材に対して更に応力が集中しやすくなる。以上より、半導体パッケージの製造時及び稼働時において、半導体チップとヒートスプレッダとを接合する金属接合材には応力が発生しやすい環境下にあるといえる。そして、半導体チップ３２は略矩形の平面形状を有しており、金属接合材３６のうち半導体チップ３２の四隅に対応する部分に応力が集中しやすくなる。その結果、例えば図７に示すように、金属接合材３６のうち、半導体チップ３２における隅部３２Ａの上部に位置する部分（以下、「第１接合材部ＰＪ１」という）にひび割れ（図７中、符号ＣＲにて模擬的に図示する）が入る等して、破損しやすくなる。

そこで、本実施形態に係る半導体パッケージ３においては、金属接合材３６における第１接合材部ＰＪ１に生じる応力を低減させるための応力低減部材５を、半導体チップ３２の隅部３２Ａに対応する位置に設けるようにした。ここで、パッケージ基板３１上に配置される応力低減部材５の平面的な配置位置について、図５を参照して説明する。応力低減部材５は、パッケージ基板３１上において、ヒートスプレッダ３３の脚部３３Ｂの内側であって半導体チップ３２の隅部３２Ａに対応する位置に配置されている。図５に示す例では、半導体チップ３２の四隅に近接するようにして応力低減部材５が配置されているが、応力低減部材５は、半導体チップ３２の対角線の延長上に配置されていればよい。図５中、応力低減部材５を搭載可能な範囲（以下、搭載可能範囲という）を符号ＡＰにて図示する。

応力低減部材５は、上記のように下端がパッケージ基板３１に接合され、上端がヒートスプレッダ３３の本体部３３Ａに接合されているため、その上下端の拘束条件は半導体チップ３２の拘束条件と一致している。このように、半導体チップ３２と上下端の拘束条件が等しい応力低減部材５を、半導体チップ３２の隅部３２Ａの外方に近接配置することで、以下の作用効果を奏する。すなわち、金属接合材３６のうち、応力の集中が起こり易い第１接合材部ＰＪ１の代わりに、応力低減部材５の上部に位置する部分（以下、「第２接合材部ＰＪ２」という）に応力を集中させることができる。その結果、金属接合材３６における第１接合材部ＰＪ１に対する応力集中を緩和することができ、当該第１接合材部ＰＪ１が破損することを抑制できる。従って、半導体チップ３２及びヒートスプレッダ３３間の伝熱性が低下する虞がなく、製造時及び稼動時の双方において、半導体パッケージ３に係る品質の信頼性を担保することができる。

なお、応力低減部材５は、パッケージ基板３１における搭載可能範囲ＡＰ、すなわち半導体チップ３２の対角線の延長線上に配置するようにすれば、第１接合材部ＰＪ１への応力集中を良好に低減することができる。また、本実施形態では、半導体チップ３２の四隅に対応する位置に応力低減部材５を配置するようにしたので、何れの隅部３２Ａに対してもその上部に位置する第１接合材部ＰＪ１が破損することを好適に抑制することが可能となる。

なお、本実施形態の半導体パッケージ３において、パッケージ基板３１上における半導体チップ３２の隅部３２Ａに対応する位置に応力低減部材５を配置するというレイアウトは、以下の点でも有利である。すなわち、上記のように応力低減部材５を半導体チップ３２の隅部３２Ａに近接して配置することで、半導体チップ３２の各辺（各側面）の中央寄りの部分を、チップ部品３５の搭載スペースとして利用することができる。ここで、チップ部品３５は、例えば、パッケージ基板３１に形成される配線層を介して電気的に半導体チップ３２と接続されている。本実施形態においては、チップ部品３５を半導体チップ３２の各辺に沿って対向配置することができるので、これらを接続する配線層が複雑な形状となることを回避できる。つまり、パッケージ基板３１の配線層の配線距離を短くすることができ、且つ、配線層を形成する導体パターンの形状も単純な形状にすることができる。その結果、半導体パッケージ３の製造コストの低減、及び製品の信頼性の向上を図るこ
とができる。

また、本実施形態においては、金属接合材３６を用いて応力低減部材５の上端（上面）をヒートスプレッダ３３の本体部３３Ａに接合するようにしたので、半導体パッケージ３を製造する際の工数の増加を抑制できる。すなわち、金属接合材３６として用いられる半田を、半導体チップ３２とヒートスプレッダ３３との間に塗布する工程において、応力低減部材５の上面も覆われるような範囲まで半田の塗布範囲を広げればよい。従って、ヒートスプレッダ３３に対する応力低減部材５の接合材として金属接合材３６を用いる場合、金属接合材３６とは異なる材料を採用する場合に比べて、半導体パッケージ３の製造時における工数を減らすことができ、製造コストを低減できる。但し、金属接合材３６以外の材料を用いて、応力低減部材５をヒートスプレッダ３３と接合することは何ら妨げられず、この場合においても、第１接合材部ＰＪ１が破損することを抑制できる。その結果、半導体チップ３２の放熱効率が低下することを抑制することが可能である。

更に、本実施形態では、応力低減部材５を半導体チップ３２と同一材料によって形成している。すなわち、半導体チップ３２と同じシリコンウェハーから応力低減部材５を切り出すようにしたので、応力低減部材５を別途、新たに製作する場合に比べて、半導体パッケージ３の製造コストを抑制することができる。更に、半導体チップ３２と同じシリコンウェハーから応力低減部材５を切り出すことで、応力低減部材５と半導体チップ３２の厚さを揃えることができるため好都合である。このように、応力低減部材５の厚さを半導体チップ３２の厚さと揃えておくことで、ヒートスプレッダ３３と半導体チップ３２とを規定通りに接合することができる。但し、応力低減部材５を、半導体チップ３２と異なる材料によって形成することは何ら妨げられず、この場合においても第１接合材部ＰＪ１が破損することを抑制できる。これにより、半導体チップ３２の放熱効率が低下することを抑制することが可能である。

また、本実施形態に係る半導体パッケージ３は、半導体チップ３２とパッケージ基板３１との間、及び、応力低減部材５とパッケージ基板３１との間を、アンダーフィル剤６によって封止するようにした。これにより、半導体パッケージ３の製造時及び稼働時において、応力低減部材５及びパッケージ基板３１間の接合部が破損することを抑制できる。その結果、応力低減部材５が、第１接合材部ＰＪ１の代わりに第２接合材部ＰＪ２に応力を集中させるという機能を発揮することができる。なお、応力低減部材５とパッケージ基板３１との間へのアンダーフィル剤６の充填は、半導体チップ３２とパッケージ基板３１との間にアンダーフィル剤６を充填する工程に併せて行えばよい。すなわち、半導体チップ３２とパッケージ基板３１との間にアンダーフィル剤６を充填する際に、応力低減部材５とパッケージ基板３１との間の領域まで、アンダーフィル剤６の充填領域を拡張すればよい。このようにすれば、半導体パッケージ３の製造時における工数が増えることを抑制できる。

〈検証〉
ここで、実施形態に係る半導体パッケージ３について、金属接合材３６（第１接合材部ＰＪ１）に作用する応力の低減効果の検証を行った。以下、検証を行った半導体パッケージ３の詳細について説明する。図８は、検証に用いた実施形態に係る半導体パッケージ３の平面形状及び各部寸法を示す図である。本検証に用いた半導体パッケージ３は、半導体チップ３２のサイズを縦２４ｍｍ×横２３ｍｍとし、パッケージ基板３１のサイズを縦６０ｍｍ×横７２ｍｍとした。

ヒートスプレッダ３３の脚部３３Ｂの幅は５．５ｍｍとし、図示のようにパッケージ基板３１の外周側にロの字形に脚部３３Ｂを配置した。また、半導体チップ３２の各辺（各側面）と脚部３３Ｂとの離れ寸法は、パッケージ基板３１の縦方向において３．５ｍｍ、
横方向において４ｍｍとした。また、応力低減部材５の平面形状は、縦横共に０．５ｍｍの正方形とした。また、応力低減部材５と半導体チップ３２の各辺の離れ寸法は１ｍｍとした。

本検証においては、応力低減部材５を設置していない比較例に係る半導体パッケージと、実施形態に係る半導体パッケージ３とを対比する。なお、比較例に係る半導体パッケージは、応力低減部材を搭載しない点を除き、実施形態に係る半導体パッケージ３と同等である。このような条件下において検証を行ったところ、以下の結果が得られた。比較例では、半導体チップとヒートスプレッダとを接合する金属接合材に発生する最大引張応力が２７．９０ＭＰａで、ひび割れ発生率１００％という結果を得た。一方、実施形態に係る半導体パッケージでは、半導体チップとヒートスプレッダとを接合する金属接合材に発生する最大引張応力が９．２７ＭＰａで、ひび割れは発生しないという結果を得た。以上より、実施形態に係る半導体パッケージでは、半導体チップとヒートスプレッダとを接合する金属接合材に作用する最大引張応力が比較例の３分の１に低減され、ひび割れが発生しないという結果を得た。

１ 配線基板ユニット
２ メインボード
３ 半導体パッケージ
４ ヒートシンク
５ 応力低減部材
６ アンダーフィル剤
３１ パッケージ基板
３２ 半導体チップ
３３ ヒートスプレッダ
３５ チップ部品
３６ 金属接合材
３７ 熱硬化性樹脂製接着材
３３Ａ 本体部
３３Ｂ 脚部

Claims (7)

1. パッケージ基板と、
   前記パッケージ基板上に搭載された半導体チップと、
   前記半導体チップと金属接合材を介して接合される本体部、及び、前記半導体チップを囲むように配置され、前記本体部から前記パッケージ基板まで延伸すると共に先端が前記パッケージ基板に接着される脚部を有する伝熱体と、
   前記パッケージ基板及び前記本体部に接合されると共に前記パッケージ基板上における前記脚部の内側かつ前記半導体チップの隅部に対応する位置に配置され、前記半導体チップの上部に位置する金属接合材に生じる応力を低減させる応力低減部材と、
   を備えることを特徴とする半導体パッケージ。
2. 前記応力低減部材は、前記パッケージ基板上において、前記半導体チップの対角線の延長上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体パッケージ。
3. 前記応力低減部材は、前記半導体チップの四隅に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体パッケージ。
4. 前記応力低減部材の上面は、前記金属接合材によって前記本体部と接合されていることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の半導体パッケージ。
5. 前記応力低減部材は、前記半導体チップと同一材料によって形成されていることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の半導体パッケージ。
6. 前記応力低減部材と前記パッケージ基板との接合部は、アンダーフィル剤によって封止されていることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の半導体パッケージ。
7. 請求項１から６の何れか一項に記載の半導体パッケージと、
   前記半導体パッケージが実装される配線基板と、
   前記伝熱体における前記本体部の上面に設置される冷却部材と、
   を備えることを特徴とする配線基板ユニット。

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