半導体装置
【課題】信頼性を向上させることができる半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体装置１は、配線基板１０と、配線基板１０上に実装された第１半導体チップ２１と、配線基板１０上に実装され、第１半導体チップ２１と比べて発熱量が小さい第２半導体チップ２２と、第１半導体チップ２１及び第２半導体チップ２２の上方に配置された放熱板３０とを有している。放熱板３０は、第１半導体チップ２１に熱的に接続され、第２半導体チップ２２と対向する位置に開口部３０Ｘが形成されている。また、第２半導体チップ２２は、その上面の全てが放熱板３０の開口部３０Ｘから露出されている。
【解決手段】半導体装置１は、配線基板１０と、配線基板１０上に実装された第１半導体チップ２１と、配線基板１０上に実装され、第１半導体チップ２１と比べて発熱量が小さい第２半導体チップ２２と、第１半導体チップ２１及び第２半導体チップ２２の上方に配置された放熱板３０とを有している。放熱板３０は、第１半導体チップ２１に熱的に接続され、第２半導体チップ２２と対向する位置に開口部３０Ｘが形成されている。また、第２半導体チップ２２は、その上面の全てが放熱板３０の開口部３０Ｘから露出されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置に対する小型化及び高機能化への要求がますます強まっている。このような要求に対応できる半導体装置として、複数の半導体チップを１つの基板上に実装するマルチチップパッケージ（Multi Chip Package：ＭＣＰ）が知られている。
【０００３】
このような半導体装置では、放熱性を向上させるために、半導体チップが発する熱を大気に放出するための放熱部品（例えば、金属製の放熱板）を半導体チップ上に配置し、半導体チップが発する熱を外部に放出する経路を確保している。その際、半導体チップと放熱板との間に熱伝導部材（Thermal Interface Material：ＴＩＭ）を挟み、半導体チップ及び放熱板のそれぞれの表面の凹凸を吸収しながらその接触熱抵抗を減らし、半導体チップから放熱板への熱伝導がスムーズに行われるようにしている。
【０００４】
図１０は、放熱板を用いた従来の半導体装置の一例を示したものである。この半導体装置３では、配線基板６０上に第１チップ６１及び第２チップ６２が平面的に並んで実装されている。第１チップ６１及び第２チップ６２に対して共通の放熱板６３が取り付けられている。なお、第１チップ６１の上面と放熱板６３の下面との間、及び第２チップ６２の上面と放熱板６３の下面との間には、熱伝導部材６４がそれぞれ設けられている。
【０００５】
これにより、第１チップ６１及び第２チップ６２から発生する熱が熱伝導部材６４を介して放熱板６３側に放熱され、第１チップ６１及び第２チップ６２の温度上昇が抑制される。
【０００６】
なお、上記従来技術に関連する先行技術として、特許文献１，２が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１７２４８９号公報
【特許文献２】特開２００９−４３９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上記半導体装置３において、第１チップ６１にはロジック素子などの熱抵抗が大きく発熱量が大きい半導体素子が形成され、第２チップ６２にはメモリなどの熱抵抗が小さく熱に弱い半導体素子が形成される場合がある。すなわち、半導体装置３では、発熱量の大きいロジックチップと熱に弱いメモリチップとが混載されることがある。ここで、上述したように、半導体装置３では、第１チップ６１及び第２チップ６２から発生する熱が共通の放熱板６３に拡散されるようになっている。このため、発熱量の大きな半導体チップ（第１チップ６１）から発生した熱が放熱板６３を通じて熱に弱い半導体チップ（第２チップ６２）に伝導してしまう。このように伝導された熱によって第２チップ６２の温度が異常に上昇すると、第２チップ６２が誤動作を起こすおそれがあり、半導体装置３の信頼性が低下するという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一観点によれば、配線基板と、前記配線基板上に実装された第１半導体チップと、前記配線基板上に実装され、前記第１半導体チップと比べて発熱量が小さい第２半導体チップと、前記第１半導体チップ及び前記第２半導体チップの上方に配置され、前記第１半導体チップに接続され、前記第２半導体チップと対向する位置に開口部が形成された放熱板と、を有し、前記第２半導体チップは、上面の全てが前記開口部から露出されている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一観点によれば、半導体装置の信頼性を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態の半導体装置を示す概略断面図。
【図２】第１実施形態の半導体装置を示す概略平面図。
【図３】第１実施形態の半導体装置の別の態様を示す概略断面図。
【図４】（ａ）は第１実施形態の変形例の半導体装置を示す概略断面図、（ｂ）は第１実施形態の変形例の半導体装置を示す概略平面図。
【図５】第１実施形態の変形例の半導体装置を示す概略断面図。
【図６】（ａ）は第２実施形態の半導体装置を示す概略断面図、（ｂ）は第２実施形態の半導体装置を示す概略平面図。
【図７】第２実施形態の変形例の半導体装置を示す概略断面図。
【図８】第１実施形態の変形例の半導体装置を示す概略断面図。
【図９】第１実施形態の変形例の半導体装置を示す概略断面図。
【図１０】従来の半導体装置を示す概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して各実施形態を説明する。なお、添付図面は、特徴を分かりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００１３】
（第１実施形態）
以下、第１実施形態を図１〜図３に従って説明する。
図１に示すように、半導体装置１は、ＰＧＡ（Pin Grid Array）型の配線基板１０と、その配線基板１０上に平面的（水平方向）に並んで実装される第１半導体チップ（第１チップ）２１及び第２半導体チップ（第２チップ）２２と、第１チップ２１上に配置された放熱板３０とを有している。ここで、第１チップ２１は熱抵抗が高く発熱量の大きいロジックチップであり、第２チップ２２は第１チップ２１に比べて熱抵抗が低く熱に弱いメモリチップである。また、第２チップ２２は、第１チップ２１に比べて発熱量が小さい半導体チップである。ロジックチップとしては、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）チップやＧＰＵ（Graphics Processing Unit）チップなどを用いることができる。メモリチップとしては、例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）チップ、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）チップやフラッシュメモリチップなどを用いることができる。
【００１４】
配線基板１０は、基板本体１１と、基板本体１１の上面に形成された接続用パッド１２と、基板本体１１の下面に形成されたピン１３とを有している。基板本体１１としては、接続用パッド１２及びピン１３が基板内部を通じて相互に電気的に接続された構造を有していれば十分である。このため、基板本体１１の内部には配線層が形成されていてもよく、配線層が形成されていなくてもよい。なお、基板本体１１の内部に配線層が形成される場合には、複数の配線層が層間絶縁層を介して積層され、各配線層と各樹脂層に形成されたビアとによって上記接続用パッド１２及びピン１３が電気的に接続されている。基板本体１１としては、例えばコア基板を有するコア付きビルドアップ基板やコア基板を有さないコアレス基板等を用いることができる。
【００１５】
接続用パッド１２には、第１チップ２１の回路形成面（図１において下面）に形成された電極バンプ２１ａがフリップチップ接合されている。接続用パッド１２の材料としては、例えば銅を用いることができる。また、接続用パッド１２は、銅層の表面に所要のめっき（例えば、ニッケルめっきや金めっき等）を施して形成するようにしてもよい。電極バンプ２１ａの材料としては、例えば金バンプやはんだバンプを用いることができる。はんだバンプの材料としては、例えば鉛（Ｐｂ）を含む合金、錫（Ｓｎ）と銅（Ｃｕ）の合金、Ｓｎと銀（Ａｇ）の合金、ＳｎとＡｇとＣｕの合金等を用いることができる。
【００１６】
第１チップ２１の下面と配線基板１０の上面との間にはアンダーフィル樹脂２３が充填されている。アンダーフィル樹脂２３の材料としては、例えばエポキシ系樹脂などの絶縁樹脂を用いることができる。
【００１７】
第１チップ２１から図中の横方向に離間した位置に設けられた接続用パッド１２には、第２チップ２２の回路形成面（図１において下面）に形成された電極バンプ２２ａがフリップチップ接合されている。電極バンプ２２ａの材料としては、例えば金バンプやはんだバンプを用いることができる。はんだバンプの材料としては、例えば鉛（Ｐｂ）を含む合金、錫（Ｓｎ）と銅（Ｃｕ）の合金、Ｓｎと銀（Ａｇ）の合金、ＳｎとＡｇとＣｕの合金等を用いることができる。
【００１８】
第２チップ２２の下面と配線基板１０の上面との間にはアンダーフィル樹脂２４が充填されている。アンダーフィル樹脂２４の材料としては、例えばエポキシ系樹脂などの絶縁樹脂を用いることができる。
【００１９】
なお、第１チップ２１の高さは、例えば０．５〜１ｍｍ程度とすることができる。第２チップ２２の高さは、第１チップ２１よりも高くてもよいし、第１チップ２１よりも低くてもよい。例えば第２チップ２２の高さは、例えば０．３〜５ｍｍ程度とすることができる。また、半導体装置１では、第１チップ２１（ロジックチップ）と第２チップ２２（メモリチップ）との間の帯域幅を確保することが要求される。帯域幅を確保するためには、第２チップ２２を第１チップ２１に接近させた構造が好ましい。このため、第２チップ２２は第１チップ２１の近傍に配置され、例えば第１チップ２１と第２チップ２２との間の距離は２〜３ｍｍ程度に設定される。
【００２０】
第１チップ２１及び第２チップ２２の上方には、放熱板３０が配置されている。放熱板３０はヒートスプレッダとも呼ばれる。放熱板３０の材料としては、例えば銅、銀、アルミニウム又はそれらの合金等を用いることができる。
【００２１】
放熱板３０は、配線基板１０上に接合されている。具体的には、放熱板３０は、第１チップ２１及び第２チップ２２を取り囲むように配線基板１０上の周縁部に接合部材３４によって接合されている。接合部材３４の材料としては、例えばシリコンポリマー系の樹脂を用いることができる。
【００２２】
放熱板３０は、板状に形成された板状部３１と、この板状部３１の周囲に一体的に形成され、底面が接合部材３４を介して配線基板１０に接合された枠状の側壁部３２とを有している。放熱板３０には、これら板状部３１と側壁部３２とによって凹部３３が形成されている。また、この凹部３３と配線基板１０とによって収容部Ｈ１が形成され、その収容部Ｈ１に第１チップ２１及び第２チップ２２が収容されている。そして、第１チップ２１の回路形成面と反対側の面（図１において上面）が、熱伝導部材（ＴＩＭ）２５を介して放熱板３０の凹部３３の底面３３Ａに熱的に結合されている。このようにして、第１チップ２１から発生する熱は、熱伝導部材２５を介して放熱板３０に放熱される。なお、放熱板３０の板状部３１の厚さは、例えば０．５〜４ｍｍ程度とすることができる。また、上記熱伝導部材２５としては、例えばインジウム（Ｉｎ）、シリコーン（又は炭化水素）グリース、金属フィラー、グラファイトなどの高熱伝導性物質を樹脂バインダでシート状に成形したものを用いることができる。この熱伝導部材２５の厚さは、例えば２０〜３０μｍ程度とすることができる。
【００２３】
さらに、図２の平面図を併せて参照すると、放熱板３０には、第２チップ２２と対向する位置に開口部３０Ｘが形成されている。具体的には、開口部３０Ｘは、その平面形状が第２チップ２２の平面形状よりも大きく形成されている。より具体的には、開口部３０Ｘの平面形状は、第２チップ２２の平面形状（四角形状）よりも大きな面積を有する四角形状に形成されている。このため、第２チップ２２は、その上面全面が放熱板３０の開口部３０Ｘから露出されている。換言すると、第２チップ２２の上面には、開口部３０Ｘと第２チップ２２との間の空間Ａ１（空気）と開口部３０Ｘの空間Ａ２（空気）とが形成されている。このようにして、第２チップ２２から発生する熱は空間Ａ１，Ａ２を通じて外部に放熱される。また、第２チップ２２は、上記空間Ａ１，Ａ２によって放熱板３０と離間されており、放熱板３０と熱的に結合されていない。すなわち、空間Ａ１，Ａ２は、第２チップ２２から発生する熱の放熱経路として機能するとともに、放熱板３０から第２チップ２２側への熱伝導を抑制する断熱材としても機能する。
【００２４】
なお、上記放熱板３０の製造は、例えば鍛造加工や機械切削などにより行うことができる。
（作用）
上記半導体装置３では、発熱量の大きい第１チップ２１から発生する熱が熱伝導部材２５を介して放熱板３０に放熱される。このとき、放熱板３０には、第２チップ２２と対向する位置に、第２チップ２２の上面の全てを露出させる開口部３０Ｘが形成されている。また、開口部３０Ｘと第２チップ２２との間にも空間Ａ１（隙間）が形成されている。これにより、第２チップ２２と放熱板３０との間に断熱材として機能する空間Ａ１，Ａ２が形成されることになるため、第２チップ２２と放熱板３０とは熱的に結合されない。したがって、第１チップ２１から発生する熱が放熱板３０を通じて第２チップ２２に伝導されることを抑制することができる。
【００２５】
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）放熱板３０の第２チップ２２と対向する位置に、熱に弱い第２チップ２２の上面の全てを露出させるように、平面形状が第２チップ２２よりも大きい開口部３０Ｘを形成するようにした。この開口部３０Ｘの空間Ａ２によって、第１チップ２１から放熱板３０を通じて第２チップ２２側に伝導される熱を好適に遮断することができる。これにより、第１チップ２１の熱から受ける第２チップ２２の影響を低減することができる。したがって、第１チップ２１の熱に起因した第２チップ２２の温度上昇が抑えられるため、その温度上昇に伴う第２チップ２２の誤動作等の問題の発生を好適に抑制することができる。この結果、半導体装置１の信頼性を向上させることができる。
【００２６】
（２）開口部３０Ｘには空間Ａ２を形成するようにした。このため、例えば図３に示すように、第２チップ２２が第１チップ２１よりも高くなった場合であっても、その第２チップ２２を開口部３０Ｘ内に突出するように形成することができる。これにより、第１チップ２１及び第２チップ２２の高さが異なる場合であっても、それら第１チップ２１及び第２チップ２２の高さの違いに合わせて放熱板３０の形状を変更する必要がない。例えば第１チップ２１及び第２チップ２２の形状の違いに合わせて放熱板３０の凹部３３の底面３３Ａに段差部を形成する必要がない。したがって、放熱板３０の加工を容易に行うことができる。
【００２７】
なお、図３に示すように第２チップ２２の一部が開口部３０Ｘ内に突出するように形成された場合であっても、その開口部３０Ｘが第２チップ２２の平面形状よりも大きく形成されているため、第２チップ２２の側壁と放熱板３０との間には空間Ａ３（隙間）が形成される。このため、その空間Ａ３によって、第１チップ２１から発生する熱が放熱板３０を通じて第２チップ２２に伝導されることを抑制することができる。
【００２８】
（第１実施形態の変形例）
なお、上記第１実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
【００２９】
・図４に示されるように、第２チップ２２の一部が放熱板３０の開口部３０Ｘ内に突出するように形成される場合に、開口部３０Ｘの内壁に断熱樹脂３５を設けるようにしてもよい。具体的には、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、開口部３０Ｘの内壁と第２チップ２２との間に断熱樹脂３５を設けるようにしてもよい。断熱樹脂３５としては、例えばスポンジ状のウレタン樹脂などの内部に気泡が入った樹脂を用いることができる。また、断熱樹脂３５としては、例えばペースト状やシート状の樹脂を用いることができる。この断熱樹脂３５は、例えば接着剤などにより開口部３０Ｘの内壁に接着される。
【００３０】
このように開口部３０Ｘの内壁と第２チップ２２との間に断熱樹脂３５を設けることにより、空間Ａ３とする場合よりも放熱板３０から第２チップ２２側への熱伝導を好適に抑制することができる。
【００３１】
・図５に示されるように、第１チップ２１と第２チップ２２との間に、第１チップ２１と第２チップ２２とを仕切るように配線基板１０上に立設された断熱樹脂３６を形成するようにしてもよい。図５では、断熱樹脂３６は、開口部３０Ｘの内壁全面を覆うように形成されるとともに、第２チップ２２及びアンダーフィル樹脂２４を取り囲むように形成されている。断熱樹脂３６としては、例えばスポンジ状のウレタン樹脂などの内部に気泡が入った樹脂を用いることができる。また、断熱樹脂３６としては、例えば第２チップ２２及びアンダーフィル樹脂２４を取り囲むように四辺に配置された板状の樹脂や、四角筒状の樹脂を用いることができる。この断熱樹脂３６は、例えば接着剤などにより配線基板１０の上面に接着されるとともに、接着剤などにより開口部３０Ｘの内壁に接着される。
【００３２】
このように第１チップ２１と第２チップ２２とを仕切るように断熱樹脂３６を設けることにより、発熱量の大きい第１チップ２１から水平方向（横方向）に第２チップ２２側に直接伝導される熱を好適に遮断することができる。なお、少なくとも第１チップ２１と第２チップ２２との間に断熱樹脂３６を設けることにより上記効果と同様の効果を得ることができるため、第２チップ２２を取り囲むように断熱樹脂３６を設ける必要はない。
【００３３】
（第２実施形態）
以下、第２実施形態を図６に従って説明する。先の図１〜図５に示した部材と同一の部材にはそれぞれ同一の符号を付して示し、それら各要素についての詳細な説明は省略する。
【００３４】
図６（ａ）に示すように、半導体装置２は、ＰＧＡ（Pin Grid Array）型の配線基板１０と、その配線基板１０上に平面的に並んで実装される第１チップ２１及び第２チップ２２と、第１チップ２１上に配置された放熱板３０と、第２チップ２２上に配置された放熱板４０と、放熱板３０，４０間に設けられた断熱樹脂４１とを有している。
【００３５】
第１チップ２１の上面は、熱伝導部材２５を介して放熱板３０（第１放熱板）の凹部３３の底面３３Ａに熱的に結合されている。放熱板３０には、第２チップ２２と対向する位置に、平面形状が第２チップ２２の平面形状よりも大きい開口部３０Ｘが形成されている。
【００３６】
第２チップ２２の上面は、熱伝導部材２６を介して放熱板４０（第２放熱板）の下面に熱的に結合されている。この放熱板４０は、放熱板３０に形成された開口部３０Ｘ内に設けられ、放熱板３０と分離されている。放熱板４０は、板状に形成されている。なお、放熱板４０の材料としては、例えば銅、銀、アルミニウム又はそれらの合金等を用いることができる。また、熱伝導部材２６としては、例えばインジウム、シリコーン（又は炭化水素）グリース、金属フィラー、グラファイトなどの高熱伝導性物質を樹脂バインダでシート状に成形したものを用いることができる。
【００３７】
断熱樹脂４１は、図６（ｂ）に示すように、放熱板４０と放熱板３０の開口部３０Ｘの内壁との間に設けられている。断熱樹脂４１としては、例えばスポンジ状のウレタン樹脂などの内部に気泡が入った樹脂を用いることができる。また、断熱樹脂４１としては、例えばペースト状やシート状の樹脂を用いることができる。この断熱樹脂４１は、例えば接着剤などにより開口部３０Ｘの内壁に接着されている。
【００３８】
このように、本実施形態では、第１チップ２１は放熱板３０に独立して熱結合され、第２チップ２２は放熱板３０から分離された放熱板４０に独立して熱結合されている。このため、第１チップ２１から発生した熱は放熱板３０に放熱される一方、第２チップ２２から発生した熱は放熱板４０に放熱される。すなわち、本実施形態の半導体装置２では、第１チップ２１の放熱経路と第２チップ２２の放熱経路とが分離されている。さらに、それら放熱経路となる放熱板３０，４０間に断熱樹脂４１が形成されている。このため、その断熱樹脂４１によって、第１チップ２１から放熱板３０を通じて第２チップ２２側に伝導される熱を好適に遮断することができる。
【００３９】
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）第１チップ２１の放熱経路と第２チップ２２の放熱経路とを分離し、それら放熱経路となる放熱板３０，４０間に断熱樹脂４１を設けるようにした。これにより、第１チップ２１から発生した熱が放熱板３０を通じて第２チップ２２側に伝導されることを好適に抑制することができる。したがって、第１チップ２１の熱に起因した第２チップ２２の温度上昇が抑えられるため、その温度上昇に伴う第２チップ２２の誤動作等の問題の発生を好適に抑制することができる。この結果、半導体装置２の信頼性を向上させることができる。
【００４０】
（２）第１チップ２１は放熱板３０に熱結合されているため、第１チップ２１から発生した熱は放熱板３０に放熱される。これにより、第１チップ２１から発生した熱を効率良く放熱させることができ、第１チップ２１の温度上昇を抑制することができる。また、第２チップ２２は放熱板４０に熱結合されているため、第２チップ２２から発生した熱は放熱板４０に放熱される。これにより、第２チップ２２から発生した熱を効率良く放熱させることができ、第２チップ２２の温度上昇を抑制することができる。
【００４１】
（第２実施形態の変形例）
・図７に示されるように、放熱板４０と放熱板３０の開口部３０Ｘの内壁との間に形成された断熱樹脂４２を、第１チップ２１と第２チップ２２とを仕切るように配線基板１０上に立設させるようにしてもよい。断熱樹脂４２は、第２チップ２２及びアンダーフィル樹脂２４を取り囲むように形成されている。この断熱樹脂４２は、例えば接着剤などにより配線基板１０の上面に接着されるとともに、接着剤などにより開口部３０Ｘの内壁に接着される。
【００４２】
このように第１チップ２１と第２チップ２２とを仕切るように断熱樹脂４２を設けることにより、発熱量の大きい第１チップ２１から水平方向（横方向）に第２チップ２２側に直接伝導される熱を好適に遮断することができる。
【００４３】
（他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
・上記各実施形態において、放熱板３０の上方に放熱フィンを設けるようにしてもよい。図８には、上記第１実施形態の変形例が示されている。図８に示すように、放熱フィン５０は、例えば放熱板３０の上面に設けられた熱伝導部材５１の上面に設けられる。これにより、熱伝導部材５１を介して放熱板３０と放熱フィン５０とが熱的に結合される。このため、第１チップ２１から発生した熱は放熱板３０に一旦拡散されてから、熱伝導部材５１を介して放熱フィン５０に伝導され、放熱フィン５０から外部に放熱される。さらに、この場合に、第２チップ２２の上面を、熱伝導部材５２を介して放熱フィン５０に熱的に結合させるようにしてもよい。これにより、第２チップ２２から発生した熱は放熱フィン５０から外部に放熱される。この場合には、第１チップ２１の放熱経路と第２チップ２２の放熱経路が放熱フィン５０を介して接続される。但し、第１チップ２１から発生した熱は放熱板３０に一旦拡散されてから放熱フィン５０に伝導されているため、その放熱フィン５０から第２チップ２２に伝導される熱量は、放熱板３０と第２チップ２２とが熱的に結合された場合と比べて小さい。このため、このような構造であっても、第１チップ２１からの熱によって第２チップ２２が温度上昇することを好適に抑制することができる。さらに、第２チップ２２と放熱フィン５０とを熱的に結合したことにより、第２チップ２２から発生した熱を効率良く放熱することができる。
【００４４】
同様に、第２実施形態の半導体装置２についても、放熱板３０，４０の上方に放熱フィン５０を設けるようにしてもよい。
なお、放熱フィン５０の材料としては、例えば無酸素銅にニッケルめっきを施したものやアルミニウム等の熱伝導率の良い材料を用いることができる。また、放熱フィン５０の代わりに、その他の冷却・放熱手段（例えば、ヒートパイプやベーパチャンバ）を設けるようにしてもよい。また、放熱板３０と放熱フィン５０との間に、ヒートパイプやベーパチャンバなどの各種の冷却・放熱手段を設けるようにしてもよい。
【００４５】
・上記各実施形態では、凹部３３を有する放熱板３０を配線基板１０上に接合し、それら配線基板１０及び放熱板３０によって第１チップ２１及び第２チップ２２が収容される収容部Ｈ１を形成するようにした。これに限らず、例えば図９に示されるように、第１チップ２１及び第２チップ２２が実装される実装面に凹部１４Ａが形成された基板本体１４（配線基板１０Ａ）の周縁部に板状の放熱板３０Ａを接合し、それら配線基板１０Ａ及び放熱板３０Ａによって第１チップ２１及び第２チップ２２が収容される収容部Ｈ２を形成するようにしてもよい。配線基板１０Ａと放熱板３０Ａとは接合部材３７によって接合されている。接合部材３７の材料としては、例えばシリコンポリマー系の樹脂を用いることができる。
【００４６】
なお、図９では、第１実施形態の半導体装置１の変形例を示しているが、第２実施形態の半導体装置２も同様に変形することができる。
・上記各実施形態では、ＰＧＡ型の配線基板１０に具体化したが、例えばＬＧＡ（Land Grid Array）型の配線基板やＢＧＡ（Ball Grid Array）型の配線基板に具体化してもよい。
【００４７】
・上記各実施形態では、配線基板１０上に第１チップ２１及び第２チップ２２をフリップチップ実装するようにしたが、例えば第１チップ２１及び第２チップ２２をワイヤボンディング実装するようにしてもよい。また、フリップチップ実装とワイヤボンディング実装を併用するようにしてもよい。
【００４８】
・上記各実施形態では、配線基板１０に２つの半導体チップを実装するようにしたが、例えば配線基板１０に３つ以上の半導体チップを実装するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１ 半導体装置
１０，１０Ａ 配線基板
２１ 第１チップ
２２ 第２チップ
３０，３０Ａ 放熱板（第１放熱板）
３０Ｘ 開口部
３５，３６ 断熱樹脂
４０ 放熱板（第２放熱板）
４１，４２ 断熱樹脂
５０ 放熱フィン（放熱手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体装置に対する小型化及び高機能化への要求がますます強まっている。このような要求に対応できる半導体装置として、複数の半導体チップを１つの基板上に実装するマルチチップパッケージ（Multi Chip Package：ＭＣＰ）が知られている。
【０００３】
このような半導体装置では、放熱性を向上させるために、半導体チップが発する熱を大気に放出するための放熱部品（例えば、金属製の放熱板）を半導体チップ上に配置し、半導体チップが発する熱を外部に放出する経路を確保している。その際、半導体チップと放熱板との間に熱伝導部材（Thermal Interface Material：ＴＩＭ）を挟み、半導体チップ及び放熱板のそれぞれの表面の凹凸を吸収しながらその接触熱抵抗を減らし、半導体チップから放熱板への熱伝導がスムーズに行われるようにしている。
【０００４】
図１０は、放熱板を用いた従来の半導体装置の一例を示したものである。この半導体装置３では、配線基板６０上に第１チップ６１及び第２チップ６２が平面的に並んで実装されている。第１チップ６１及び第２チップ６２に対して共通の放熱板６３が取り付けられている。なお、第１チップ６１の上面と放熱板６３の下面との間、及び第２チップ６２の上面と放熱板６３の下面との間には、熱伝導部材６４がそれぞれ設けられている。
【０００５】
これにより、第１チップ６１及び第２チップ６２から発生する熱が熱伝導部材６４を介して放熱板６３側に放熱され、第１チップ６１及び第２チップ６２の温度上昇が抑制される。
【０００６】
なお、上記従来技術に関連する先行技術として、特許文献１，２が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−１７２４８９号公報
【特許文献２】特開２００９−４３９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、上記半導体装置３において、第１チップ６１にはロジック素子などの熱抵抗が大きく発熱量が大きい半導体素子が形成され、第２チップ６２にはメモリなどの熱抵抗が小さく熱に弱い半導体素子が形成される場合がある。すなわち、半導体装置３では、発熱量の大きいロジックチップと熱に弱いメモリチップとが混載されることがある。ここで、上述したように、半導体装置３では、第１チップ６１及び第２チップ６２から発生する熱が共通の放熱板６３に拡散されるようになっている。このため、発熱量の大きな半導体チップ（第１チップ６１）から発生した熱が放熱板６３を通じて熱に弱い半導体チップ（第２チップ６２）に伝導してしまう。このように伝導された熱によって第２チップ６２の温度が異常に上昇すると、第２チップ６２が誤動作を起こすおそれがあり、半導体装置３の信頼性が低下するという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一観点によれば、配線基板と、前記配線基板上に実装された第１半導体チップと、前記配線基板上に実装され、前記第１半導体チップと比べて発熱量が小さい第２半導体チップと、前記第１半導体チップ及び前記第２半導体チップの上方に配置され、前記第１半導体チップに接続され、前記第２半導体チップと対向する位置に開口部が形成された放熱板と、を有し、前記第２半導体チップは、上面の全てが前記開口部から露出されている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一観点によれば、半導体装置の信頼性を向上させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態の半導体装置を示す概略断面図。
【図２】第１実施形態の半導体装置を示す概略平面図。
【図３】第１実施形態の半導体装置の別の態様を示す概略断面図。
【図４】（ａ）は第１実施形態の変形例の半導体装置を示す概略断面図、（ｂ）は第１実施形態の変形例の半導体装置を示す概略平面図。
【図５】第１実施形態の変形例の半導体装置を示す概略断面図。
【図６】（ａ）は第２実施形態の半導体装置を示す概略断面図、（ｂ）は第２実施形態の半導体装置を示す概略平面図。
【図７】第２実施形態の変形例の半導体装置を示す概略断面図。
【図８】第１実施形態の変形例の半導体装置を示す概略断面図。
【図９】第１実施形態の変形例の半導体装置を示す概略断面図。
【図１０】従来の半導体装置を示す概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して各実施形態を説明する。なお、添付図面は、特徴を分かりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００１３】
（第１実施形態）
以下、第１実施形態を図１〜図３に従って説明する。
図１に示すように、半導体装置１は、ＰＧＡ（Pin Grid Array）型の配線基板１０と、その配線基板１０上に平面的（水平方向）に並んで実装される第１半導体チップ（第１チップ）２１及び第２半導体チップ（第２チップ）２２と、第１チップ２１上に配置された放熱板３０とを有している。ここで、第１チップ２１は熱抵抗が高く発熱量の大きいロジックチップであり、第２チップ２２は第１チップ２１に比べて熱抵抗が低く熱に弱いメモリチップである。また、第２チップ２２は、第１チップ２１に比べて発熱量が小さい半導体チップである。ロジックチップとしては、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）チップやＧＰＵ（Graphics Processing Unit）チップなどを用いることができる。メモリチップとしては、例えばＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）チップ、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）チップやフラッシュメモリチップなどを用いることができる。
【００１４】
配線基板１０は、基板本体１１と、基板本体１１の上面に形成された接続用パッド１２と、基板本体１１の下面に形成されたピン１３とを有している。基板本体１１としては、接続用パッド１２及びピン１３が基板内部を通じて相互に電気的に接続された構造を有していれば十分である。このため、基板本体１１の内部には配線層が形成されていてもよく、配線層が形成されていなくてもよい。なお、基板本体１１の内部に配線層が形成される場合には、複数の配線層が層間絶縁層を介して積層され、各配線層と各樹脂層に形成されたビアとによって上記接続用パッド１２及びピン１３が電気的に接続されている。基板本体１１としては、例えばコア基板を有するコア付きビルドアップ基板やコア基板を有さないコアレス基板等を用いることができる。
【００１５】
接続用パッド１２には、第１チップ２１の回路形成面（図１において下面）に形成された電極バンプ２１ａがフリップチップ接合されている。接続用パッド１２の材料としては、例えば銅を用いることができる。また、接続用パッド１２は、銅層の表面に所要のめっき（例えば、ニッケルめっきや金めっき等）を施して形成するようにしてもよい。電極バンプ２１ａの材料としては、例えば金バンプやはんだバンプを用いることができる。はんだバンプの材料としては、例えば鉛（Ｐｂ）を含む合金、錫（Ｓｎ）と銅（Ｃｕ）の合金、Ｓｎと銀（Ａｇ）の合金、ＳｎとＡｇとＣｕの合金等を用いることができる。
【００１６】
第１チップ２１の下面と配線基板１０の上面との間にはアンダーフィル樹脂２３が充填されている。アンダーフィル樹脂２３の材料としては、例えばエポキシ系樹脂などの絶縁樹脂を用いることができる。
【００１７】
第１チップ２１から図中の横方向に離間した位置に設けられた接続用パッド１２には、第２チップ２２の回路形成面（図１において下面）に形成された電極バンプ２２ａがフリップチップ接合されている。電極バンプ２２ａの材料としては、例えば金バンプやはんだバンプを用いることができる。はんだバンプの材料としては、例えば鉛（Ｐｂ）を含む合金、錫（Ｓｎ）と銅（Ｃｕ）の合金、Ｓｎと銀（Ａｇ）の合金、ＳｎとＡｇとＣｕの合金等を用いることができる。
【００１８】
第２チップ２２の下面と配線基板１０の上面との間にはアンダーフィル樹脂２４が充填されている。アンダーフィル樹脂２４の材料としては、例えばエポキシ系樹脂などの絶縁樹脂を用いることができる。
【００１９】
なお、第１チップ２１の高さは、例えば０．５〜１ｍｍ程度とすることができる。第２チップ２２の高さは、第１チップ２１よりも高くてもよいし、第１チップ２１よりも低くてもよい。例えば第２チップ２２の高さは、例えば０．３〜５ｍｍ程度とすることができる。また、半導体装置１では、第１チップ２１（ロジックチップ）と第２チップ２２（メモリチップ）との間の帯域幅を確保することが要求される。帯域幅を確保するためには、第２チップ２２を第１チップ２１に接近させた構造が好ましい。このため、第２チップ２２は第１チップ２１の近傍に配置され、例えば第１チップ２１と第２チップ２２との間の距離は２〜３ｍｍ程度に設定される。
【００２０】
第１チップ２１及び第２チップ２２の上方には、放熱板３０が配置されている。放熱板３０はヒートスプレッダとも呼ばれる。放熱板３０の材料としては、例えば銅、銀、アルミニウム又はそれらの合金等を用いることができる。
【００２１】
放熱板３０は、配線基板１０上に接合されている。具体的には、放熱板３０は、第１チップ２１及び第２チップ２２を取り囲むように配線基板１０上の周縁部に接合部材３４によって接合されている。接合部材３４の材料としては、例えばシリコンポリマー系の樹脂を用いることができる。
【００２２】
放熱板３０は、板状に形成された板状部３１と、この板状部３１の周囲に一体的に形成され、底面が接合部材３４を介して配線基板１０に接合された枠状の側壁部３２とを有している。放熱板３０には、これら板状部３１と側壁部３２とによって凹部３３が形成されている。また、この凹部３３と配線基板１０とによって収容部Ｈ１が形成され、その収容部Ｈ１に第１チップ２１及び第２チップ２２が収容されている。そして、第１チップ２１の回路形成面と反対側の面（図１において上面）が、熱伝導部材（ＴＩＭ）２５を介して放熱板３０の凹部３３の底面３３Ａに熱的に結合されている。このようにして、第１チップ２１から発生する熱は、熱伝導部材２５を介して放熱板３０に放熱される。なお、放熱板３０の板状部３１の厚さは、例えば０．５〜４ｍｍ程度とすることができる。また、上記熱伝導部材２５としては、例えばインジウム（Ｉｎ）、シリコーン（又は炭化水素）グリース、金属フィラー、グラファイトなどの高熱伝導性物質を樹脂バインダでシート状に成形したものを用いることができる。この熱伝導部材２５の厚さは、例えば２０〜３０μｍ程度とすることができる。
【００２３】
さらに、図２の平面図を併せて参照すると、放熱板３０には、第２チップ２２と対向する位置に開口部３０Ｘが形成されている。具体的には、開口部３０Ｘは、その平面形状が第２チップ２２の平面形状よりも大きく形成されている。より具体的には、開口部３０Ｘの平面形状は、第２チップ２２の平面形状（四角形状）よりも大きな面積を有する四角形状に形成されている。このため、第２チップ２２は、その上面全面が放熱板３０の開口部３０Ｘから露出されている。換言すると、第２チップ２２の上面には、開口部３０Ｘと第２チップ２２との間の空間Ａ１（空気）と開口部３０Ｘの空間Ａ２（空気）とが形成されている。このようにして、第２チップ２２から発生する熱は空間Ａ１，Ａ２を通じて外部に放熱される。また、第２チップ２２は、上記空間Ａ１，Ａ２によって放熱板３０と離間されており、放熱板３０と熱的に結合されていない。すなわち、空間Ａ１，Ａ２は、第２チップ２２から発生する熱の放熱経路として機能するとともに、放熱板３０から第２チップ２２側への熱伝導を抑制する断熱材としても機能する。
【００２４】
なお、上記放熱板３０の製造は、例えば鍛造加工や機械切削などにより行うことができる。
（作用）
上記半導体装置３では、発熱量の大きい第１チップ２１から発生する熱が熱伝導部材２５を介して放熱板３０に放熱される。このとき、放熱板３０には、第２チップ２２と対向する位置に、第２チップ２２の上面の全てを露出させる開口部３０Ｘが形成されている。また、開口部３０Ｘと第２チップ２２との間にも空間Ａ１（隙間）が形成されている。これにより、第２チップ２２と放熱板３０との間に断熱材として機能する空間Ａ１，Ａ２が形成されることになるため、第２チップ２２と放熱板３０とは熱的に結合されない。したがって、第１チップ２１から発生する熱が放熱板３０を通じて第２チップ２２に伝導されることを抑制することができる。
【００２５】
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）放熱板３０の第２チップ２２と対向する位置に、熱に弱い第２チップ２２の上面の全てを露出させるように、平面形状が第２チップ２２よりも大きい開口部３０Ｘを形成するようにした。この開口部３０Ｘの空間Ａ２によって、第１チップ２１から放熱板３０を通じて第２チップ２２側に伝導される熱を好適に遮断することができる。これにより、第１チップ２１の熱から受ける第２チップ２２の影響を低減することができる。したがって、第１チップ２１の熱に起因した第２チップ２２の温度上昇が抑えられるため、その温度上昇に伴う第２チップ２２の誤動作等の問題の発生を好適に抑制することができる。この結果、半導体装置１の信頼性を向上させることができる。
【００２６】
（２）開口部３０Ｘには空間Ａ２を形成するようにした。このため、例えば図３に示すように、第２チップ２２が第１チップ２１よりも高くなった場合であっても、その第２チップ２２を開口部３０Ｘ内に突出するように形成することができる。これにより、第１チップ２１及び第２チップ２２の高さが異なる場合であっても、それら第１チップ２１及び第２チップ２２の高さの違いに合わせて放熱板３０の形状を変更する必要がない。例えば第１チップ２１及び第２チップ２２の形状の違いに合わせて放熱板３０の凹部３３の底面３３Ａに段差部を形成する必要がない。したがって、放熱板３０の加工を容易に行うことができる。
【００２７】
なお、図３に示すように第２チップ２２の一部が開口部３０Ｘ内に突出するように形成された場合であっても、その開口部３０Ｘが第２チップ２２の平面形状よりも大きく形成されているため、第２チップ２２の側壁と放熱板３０との間には空間Ａ３（隙間）が形成される。このため、その空間Ａ３によって、第１チップ２１から発生する熱が放熱板３０を通じて第２チップ２２に伝導されることを抑制することができる。
【００２８】
（第１実施形態の変形例）
なお、上記第１実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
【００２９】
・図４に示されるように、第２チップ２２の一部が放熱板３０の開口部３０Ｘ内に突出するように形成される場合に、開口部３０Ｘの内壁に断熱樹脂３５を設けるようにしてもよい。具体的には、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、開口部３０Ｘの内壁と第２チップ２２との間に断熱樹脂３５を設けるようにしてもよい。断熱樹脂３５としては、例えばスポンジ状のウレタン樹脂などの内部に気泡が入った樹脂を用いることができる。また、断熱樹脂３５としては、例えばペースト状やシート状の樹脂を用いることができる。この断熱樹脂３５は、例えば接着剤などにより開口部３０Ｘの内壁に接着される。
【００３０】
このように開口部３０Ｘの内壁と第２チップ２２との間に断熱樹脂３５を設けることにより、空間Ａ３とする場合よりも放熱板３０から第２チップ２２側への熱伝導を好適に抑制することができる。
【００３１】
・図５に示されるように、第１チップ２１と第２チップ２２との間に、第１チップ２１と第２チップ２２とを仕切るように配線基板１０上に立設された断熱樹脂３６を形成するようにしてもよい。図５では、断熱樹脂３６は、開口部３０Ｘの内壁全面を覆うように形成されるとともに、第２チップ２２及びアンダーフィル樹脂２４を取り囲むように形成されている。断熱樹脂３６としては、例えばスポンジ状のウレタン樹脂などの内部に気泡が入った樹脂を用いることができる。また、断熱樹脂３６としては、例えば第２チップ２２及びアンダーフィル樹脂２４を取り囲むように四辺に配置された板状の樹脂や、四角筒状の樹脂を用いることができる。この断熱樹脂３６は、例えば接着剤などにより配線基板１０の上面に接着されるとともに、接着剤などにより開口部３０Ｘの内壁に接着される。
【００３２】
このように第１チップ２１と第２チップ２２とを仕切るように断熱樹脂３６を設けることにより、発熱量の大きい第１チップ２１から水平方向（横方向）に第２チップ２２側に直接伝導される熱を好適に遮断することができる。なお、少なくとも第１チップ２１と第２チップ２２との間に断熱樹脂３６を設けることにより上記効果と同様の効果を得ることができるため、第２チップ２２を取り囲むように断熱樹脂３６を設ける必要はない。
【００３３】
（第２実施形態）
以下、第２実施形態を図６に従って説明する。先の図１〜図５に示した部材と同一の部材にはそれぞれ同一の符号を付して示し、それら各要素についての詳細な説明は省略する。
【００３４】
図６（ａ）に示すように、半導体装置２は、ＰＧＡ（Pin Grid Array）型の配線基板１０と、その配線基板１０上に平面的に並んで実装される第１チップ２１及び第２チップ２２と、第１チップ２１上に配置された放熱板３０と、第２チップ２２上に配置された放熱板４０と、放熱板３０，４０間に設けられた断熱樹脂４１とを有している。
【００３５】
第１チップ２１の上面は、熱伝導部材２５を介して放熱板３０（第１放熱板）の凹部３３の底面３３Ａに熱的に結合されている。放熱板３０には、第２チップ２２と対向する位置に、平面形状が第２チップ２２の平面形状よりも大きい開口部３０Ｘが形成されている。
【００３６】
第２チップ２２の上面は、熱伝導部材２６を介して放熱板４０（第２放熱板）の下面に熱的に結合されている。この放熱板４０は、放熱板３０に形成された開口部３０Ｘ内に設けられ、放熱板３０と分離されている。放熱板４０は、板状に形成されている。なお、放熱板４０の材料としては、例えば銅、銀、アルミニウム又はそれらの合金等を用いることができる。また、熱伝導部材２６としては、例えばインジウム、シリコーン（又は炭化水素）グリース、金属フィラー、グラファイトなどの高熱伝導性物質を樹脂バインダでシート状に成形したものを用いることができる。
【００３７】
断熱樹脂４１は、図６（ｂ）に示すように、放熱板４０と放熱板３０の開口部３０Ｘの内壁との間に設けられている。断熱樹脂４１としては、例えばスポンジ状のウレタン樹脂などの内部に気泡が入った樹脂を用いることができる。また、断熱樹脂４１としては、例えばペースト状やシート状の樹脂を用いることができる。この断熱樹脂４１は、例えば接着剤などにより開口部３０Ｘの内壁に接着されている。
【００３８】
このように、本実施形態では、第１チップ２１は放熱板３０に独立して熱結合され、第２チップ２２は放熱板３０から分離された放熱板４０に独立して熱結合されている。このため、第１チップ２１から発生した熱は放熱板３０に放熱される一方、第２チップ２２から発生した熱は放熱板４０に放熱される。すなわち、本実施形態の半導体装置２では、第１チップ２１の放熱経路と第２チップ２２の放熱経路とが分離されている。さらに、それら放熱経路となる放熱板３０，４０間に断熱樹脂４１が形成されている。このため、その断熱樹脂４１によって、第１チップ２１から放熱板３０を通じて第２チップ２２側に伝導される熱を好適に遮断することができる。
【００３９】
以上説明した本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）第１チップ２１の放熱経路と第２チップ２２の放熱経路とを分離し、それら放熱経路となる放熱板３０，４０間に断熱樹脂４１を設けるようにした。これにより、第１チップ２１から発生した熱が放熱板３０を通じて第２チップ２２側に伝導されることを好適に抑制することができる。したがって、第１チップ２１の熱に起因した第２チップ２２の温度上昇が抑えられるため、その温度上昇に伴う第２チップ２２の誤動作等の問題の発生を好適に抑制することができる。この結果、半導体装置２の信頼性を向上させることができる。
【００４０】
（２）第１チップ２１は放熱板３０に熱結合されているため、第１チップ２１から発生した熱は放熱板３０に放熱される。これにより、第１チップ２１から発生した熱を効率良く放熱させることができ、第１チップ２１の温度上昇を抑制することができる。また、第２チップ２２は放熱板４０に熱結合されているため、第２チップ２２から発生した熱は放熱板４０に放熱される。これにより、第２チップ２２から発生した熱を効率良く放熱させることができ、第２チップ２２の温度上昇を抑制することができる。
【００４１】
（第２実施形態の変形例）
・図７に示されるように、放熱板４０と放熱板３０の開口部３０Ｘの内壁との間に形成された断熱樹脂４２を、第１チップ２１と第２チップ２２とを仕切るように配線基板１０上に立設させるようにしてもよい。断熱樹脂４２は、第２チップ２２及びアンダーフィル樹脂２４を取り囲むように形成されている。この断熱樹脂４２は、例えば接着剤などにより配線基板１０の上面に接着されるとともに、接着剤などにより開口部３０Ｘの内壁に接着される。
【００４２】
このように第１チップ２１と第２チップ２２とを仕切るように断熱樹脂４２を設けることにより、発熱量の大きい第１チップ２１から水平方向（横方向）に第２チップ２２側に直接伝導される熱を好適に遮断することができる。
【００４３】
（他の実施形態）
なお、上記各実施形態は、これを適宜変更した以下の態様にて実施することもできる。
・上記各実施形態において、放熱板３０の上方に放熱フィンを設けるようにしてもよい。図８には、上記第１実施形態の変形例が示されている。図８に示すように、放熱フィン５０は、例えば放熱板３０の上面に設けられた熱伝導部材５１の上面に設けられる。これにより、熱伝導部材５１を介して放熱板３０と放熱フィン５０とが熱的に結合される。このため、第１チップ２１から発生した熱は放熱板３０に一旦拡散されてから、熱伝導部材５１を介して放熱フィン５０に伝導され、放熱フィン５０から外部に放熱される。さらに、この場合に、第２チップ２２の上面を、熱伝導部材５２を介して放熱フィン５０に熱的に結合させるようにしてもよい。これにより、第２チップ２２から発生した熱は放熱フィン５０から外部に放熱される。この場合には、第１チップ２１の放熱経路と第２チップ２２の放熱経路が放熱フィン５０を介して接続される。但し、第１チップ２１から発生した熱は放熱板３０に一旦拡散されてから放熱フィン５０に伝導されているため、その放熱フィン５０から第２チップ２２に伝導される熱量は、放熱板３０と第２チップ２２とが熱的に結合された場合と比べて小さい。このため、このような構造であっても、第１チップ２１からの熱によって第２チップ２２が温度上昇することを好適に抑制することができる。さらに、第２チップ２２と放熱フィン５０とを熱的に結合したことにより、第２チップ２２から発生した熱を効率良く放熱することができる。
【００４４】
同様に、第２実施形態の半導体装置２についても、放熱板３０，４０の上方に放熱フィン５０を設けるようにしてもよい。
なお、放熱フィン５０の材料としては、例えば無酸素銅にニッケルめっきを施したものやアルミニウム等の熱伝導率の良い材料を用いることができる。また、放熱フィン５０の代わりに、その他の冷却・放熱手段（例えば、ヒートパイプやベーパチャンバ）を設けるようにしてもよい。また、放熱板３０と放熱フィン５０との間に、ヒートパイプやベーパチャンバなどの各種の冷却・放熱手段を設けるようにしてもよい。
【００４５】
・上記各実施形態では、凹部３３を有する放熱板３０を配線基板１０上に接合し、それら配線基板１０及び放熱板３０によって第１チップ２１及び第２チップ２２が収容される収容部Ｈ１を形成するようにした。これに限らず、例えば図９に示されるように、第１チップ２１及び第２チップ２２が実装される実装面に凹部１４Ａが形成された基板本体１４（配線基板１０Ａ）の周縁部に板状の放熱板３０Ａを接合し、それら配線基板１０Ａ及び放熱板３０Ａによって第１チップ２１及び第２チップ２２が収容される収容部Ｈ２を形成するようにしてもよい。配線基板１０Ａと放熱板３０Ａとは接合部材３７によって接合されている。接合部材３７の材料としては、例えばシリコンポリマー系の樹脂を用いることができる。
【００４６】
なお、図９では、第１実施形態の半導体装置１の変形例を示しているが、第２実施形態の半導体装置２も同様に変形することができる。
・上記各実施形態では、ＰＧＡ型の配線基板１０に具体化したが、例えばＬＧＡ（Land Grid Array）型の配線基板やＢＧＡ（Ball Grid Array）型の配線基板に具体化してもよい。
【００４７】
・上記各実施形態では、配線基板１０上に第１チップ２１及び第２チップ２２をフリップチップ実装するようにしたが、例えば第１チップ２１及び第２チップ２２をワイヤボンディング実装するようにしてもよい。また、フリップチップ実装とワイヤボンディング実装を併用するようにしてもよい。
【００４８】
・上記各実施形態では、配線基板１０に２つの半導体チップを実装するようにしたが、例えば配線基板１０に３つ以上の半導体チップを実装するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１ 半導体装置
１０，１０Ａ 配線基板
２１ 第１チップ
２２ 第２チップ
３０，３０Ａ 放熱板（第１放熱板）
３０Ｘ 開口部
３５，３６ 断熱樹脂
４０ 放熱板（第２放熱板）
４１，４２ 断熱樹脂
５０ 放熱フィン（放熱手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配線基板と、
前記配線基板上に実装された第１半導体チップと、
前記配線基板上に実装され、前記第１半導体チップと比べて発熱量が小さい第２半導体チップと、
前記第１半導体チップ及び前記第２半導体チップの上方に配置され、前記第１半導体チップに接続され、前記第２半導体チップと対向する位置に開口部が形成された放熱板と、を有し、
前記第２半導体チップは、上面の全てが前記開口部から露出されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第２半導体チップは、前記開口部内に突出するように形成され、
前記第２半導体チップと前記開口部の内壁との間に断熱樹脂が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１半導体チップと前記第２半導体チップとを仕切るように前記配線基板に立設された断熱樹脂を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記放熱板上に配置され、前記放熱板及び前記第２半導体チップに接続された放熱手段を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項５】
配線基板と、
前記配線基板上に実装された第１半導体チップと、
前記配線基板上に実装され、前記第１半導体チップと比べて発熱量が小さい第２半導体チップと、
前記第１半導体チップ及び前記第２半導体チップの上方に配置され、前記第１半導体チップに接続され、前記第２半導体チップと対向する位置に開口部が形成された第１放熱板と、
前記開口部内に配置され、前記第２半導体チップに接続された第２放熱板と、
前記開口部の内壁と前記第２放熱板との間に形成された断熱樹脂と、
を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
前記断熱樹脂は、前記第１半導体チップと前記第２半導体チップとを仕切るように前記配線基板に立設されていることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【請求項１】
配線基板と、
前記配線基板上に実装された第１半導体チップと、
前記配線基板上に実装され、前記第１半導体チップと比べて発熱量が小さい第２半導体チップと、
前記第１半導体チップ及び前記第２半導体チップの上方に配置され、前記第１半導体チップに接続され、前記第２半導体チップと対向する位置に開口部が形成された放熱板と、を有し、
前記第２半導体チップは、上面の全てが前記開口部から露出されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第２半導体チップは、前記開口部内に突出するように形成され、
前記第２半導体チップと前記開口部の内壁との間に断熱樹脂が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１半導体チップと前記第２半導体チップとを仕切るように前記配線基板に立設された断熱樹脂を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記放熱板上に配置され、前記放熱板及び前記第２半導体チップに接続された放熱手段を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項５】
配線基板と、
前記配線基板上に実装された第１半導体チップと、
前記配線基板上に実装され、前記第１半導体チップと比べて発熱量が小さい第２半導体チップと、
前記第１半導体チップ及び前記第２半導体チップの上方に配置され、前記第１半導体チップに接続され、前記第２半導体チップと対向する位置に開口部が形成された第１放熱板と、
前記開口部内に配置され、前記第２半導体チップに接続された第２放熱板と、
前記開口部の内壁と前記第２放熱板との間に形成された断熱樹脂と、
を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
前記断熱樹脂は、前記第１半導体チップと前記第２半導体チップとを仕切るように前記配線基板に立設されていることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−４２０３０（Ｐ２０１３−４２０３０Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７８９３３（Ｐ２０１１−１７８９３３）
【出願日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【出願人】（０００１９０６８８）新光電気工業株式会社 (1,516)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【出願人】（０００１９０６８８）新光電気工業株式会社 (1,516)
【Ｆターム（参考）】
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