专利名称：半导体装置及半导体组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体装置与半导体组件，特别是涉及一种设有可变形的柔性电路板的半导体装置及半导体组件。
背景技术：
一直以来，为减小安装面积而搭载多个芯片的半导体装置广泛被使用。
一般，在搭载多个半导体元件的半导体装置中，其高集成化与提高散热性尤为重要。
例如，在同一平面上配置多个芯片时，为了确保散热性，常用的方法为加大各芯片之间的距离或利用热扩散装置增大散热器的尺寸。结果，其安装面积需要较大的空间，很难实现半导体装置的高度集成化。
关于记载传统的半导体装置与半导体组件的文献有如下特开平08-321580号公报、特开2002-093988号公报、特开平10-150065号公报及特开平08-111575号公报。
在特开平08-321580号公报中公开的半导体装置，包括有搭载于弯曲成倒U字形的柔性电路板(flexible printed circuit board)的电子部件、为连接柔性电路板和其它基板而设置的基座以及可收纳柔性电路板地安装于基座上的壳体。
在特开2002-093988号公报中公开的半导体集成电路封装(半导体装置)，包括有安装了半导体芯片的多个柔性电路板、沿着该柔性电路板的一边形成的连接端子群以及粘接在半导体芯片的散热板，在该散热板与相邻的柔性电路板之间形成有冷却风通路。
在特开平10-150065号公报中公开的芯片尺寸封装(半导体装置)，包括有配置了多个电极的半导体芯片；在该半导体芯片的电极形成面和与该电极形成面正交的面上配置的柔性电路板(flexibleprinted circuit board)；以及排列在柔性电路板上，用以焊接在布线板上的焊球。柔性电路板有使半导体芯片的电极露出的贯通孔，利用导线焊盘连接从该贯通孔露出的电极和柔性电路板的布线。
在特开平08-111575号公报中公开的半导体装置，在包含布线层的基板上安装半导体元件，将该基板的一端弯曲成J字形或者L字形，使安装了半导体元件的一面成为弯曲部位的外侧，通过将基板的弯曲部分的布线层与主板(mother board)的布线电连接，使该基板安装在主板上。
但是，上述各半导体装置中存在如下的问题。
在特开平08-321580号公报中公开的半导体装置中，由于隔着有导引端子的基座连接了柔性电路板与安装基板，会有限制提高安装密度的情况。
在特开2002-093988号公报中公开的半导体装置中，并没有提到冷却风通路利用散热板形成，且通过变形柔性电路板的方式来形成散热空间的构思。因此，半导体装置结构大、其高密度集成化受限制。
在特开平10-150065号公报中公开的半导体装置中，一块柔性电路板上只设置一个半导体芯片，并没有提到在一块柔性电路板上设置多个半导体芯片的构思。
在特开平08-111575号公报中公开的半导体装置中，并没有提到在筒状柔性电路板内形成散热空间，将从半导体元件发生的热量散去的构思。
如上所述，上述四个文献中公开的半导体装置与本发明所揭示的半导体装置的前提全然不同。
发明内容
本发明鉴于上述问题构思而成，旨在提供适用于高度集成化、具有优异的散热性的半导体装置以及设有该半导体装置的半导体组件。
本发明的半导体装置中包括筒状形成的其内部形成有散热空间的柔性电路板、搭载于柔性电路板内表面上的多个半导体元件、冷却散热空间的冷却器以及设置在柔性电路板上、并连接该柔性电路板的布线与外部布线的外部端子。
本发明的半导体组件是在设有其它外部端子的布线板上安装多个上述半导体装置的方式得到。
依据本发明，能够减小半导体装置的安装面积，并能提高散热效果，有效散去在半导体元件上因通电而发生的热量。
对于本发明的上述以及其它的目的、特征、形态及优点，以下借助附图理解的关于本发明的详细说明将给出清晰阐述。
图1是表示将多个半导体元件隔着内嵌凸块(Inner bump)搭载的柔性电路板的剖视图。
图2是图1所示的柔性电路板的俯视图。
图3A、图3B表示将搭载了多个半导体元件的柔性电路板形成为筒状的半导体装置，其中图3A为轴向剖视图、图3B为透视图。
图4A～图6B分别表示本发明实施例1至实施例3的半导体装置，其中图4A、图5A、图6A为轴向剖视图，图4B、图5B、图6B为透视图。
图7A、图7B、图7C表示本发明实施例4的半导体装置，其中图7A为轴向侧视图、图7B为俯视图、图7C为侧视图。
图8～图13分别是表示本发明实施例5至实施例10的半导体装置的剖视图。
具体实施例方式
下面结合附图就本发明的半导体装置与半导体组件的实施方式进行说明。
实施例1图1是表示将多个半导体元件1隔着内嵌凸块2搭载的柔性电路板3(Flexible Printed Circuit board)的剖视图。图2是该柔性电路板3的俯视图。
柔性电路板3中包含例如由聚酯或聚酰亚胺等材料构成的薄膜层，可卷起或弯曲。如图1与图2所示，通过将搭载了半导体元件1的柔性电路板3例如形成为筒状或者L字形，能够减小将该柔性电路板3安装于安装基板上时所需的空间。结果，能够减小半导体装置的安装面积。
图3A、图3B表示将搭载了多个半导体元件1的柔性电路板3形成为筒状的半导体装置，其中图3A为轴向剖视图、图3B为透视图。
本实施例的半导体装置，如图3A、图3B所示，包括有筒状形成的其内部形成有散热空间30的柔性电路板3、在柔性电路板3内表面上隔着内嵌凸块2搭载的多个半导体元件1以及设置在柔性电路板3上，并连接柔性电路板3上的布线与安装基板8上的外部布线的外部电极5(外部端子)。还有，散热空间30内设有冷却该空间用的冷却器。
通过上述结构，能够减小半导体装置的安装面积。并且，散热空间30能够冷却因通电而发热的半导体元件1。而且，能够通过在散热空间30内配置冷却器提高上述冷却效果。
另外，上述筒状结构并不局限于图3A所示的截面形状，例如可为圆筒状、三角形或多边形。
图4A、图4B是在图3所示的半导体装置的散热空间30内，配置作为冷却器的冷却管4的状态的示意图，其中，图4A为轴向剖视图、图4B为透视图。
在此，向冷却管4内，供给冷却水以及包含甲醇、丙酮等有机溶媒的冷却媒质。冷却管4从散热空间30的内部到该空间外部形成一循环通路，冷却媒质通过泵等的驱动部在循环通路内循环。冷却媒质在散热空间30内部吸收从半导体元件1发生的热量，并在散热空间30的外部被冷却。
半导体元件1包含有半导体芯片或半导体封装件，并通过隔着由焊球等构成的内嵌凸块2的倒装芯片(flip chip)结合来搭载于柔性电路板3上。由此，将在半导体元件1内形成的布线和柔性电路板3上形成的布线连接。另外，筒状柔性电路板3例如通过由焊球等构成的外部电极5搭载于安装基板8上。从而，将在柔性电路板3上形成的布线和安装基板8上形成的布线连接。
为了提高内嵌凸块2与外部电极5在回流工艺中的耐热性，最好采用底部充胶(underfill)树脂进行保护。
还有，可采用通过引线接合法将半导体元件1搭载于柔性电路板3上的结构。
本实施例中，通过上述结构，能够减小半导体装置的安装面积。另外，通过设置冷却管，能够提高从半导体元件发生的热量的散热效率，因此，能够有效防止半导体装置的误操作或性能恶化等。
实施例2图5A、图5B表示本发明实施例2的半导体装置，其中图5A为轴向剖视图、图5B为透视图。
如图5A、图5B所示，本发明实施例2的半导体装置是实施例1的半导体装置的变形例。该装置与实施例1的半导体装置的不同之处在于，上述的冷却器在散热空间的轴向端部上设有冷却风扇9。
这里，冷却风扇使外部气体流入散热空间30内。从而，外部冷气被送入因通电的半导体元件1而发热的散热空间30内，冷却散热空间30。
另外，该冷却扇9可以只设在散热空间的端部的一方。
还有，由于其它事项与实施例1的半导体装置相同，其详细说明不再重复。
本实施例中通过上述结构，也与实施例1同样地，能够减小半导体装置的安装面积。并且，通过设置冷却风扇，能够提高从半导体元件发生的热量的散热效率，因此，能够防止半导体装置的误操作或性能恶化。
实施例3图6A、图6B表示本发明实施例3的半导体装置，其中图6A为轴向剖视图、图6B为透视图。
如图6A、图6B所示，本发明实施例3的半导体装置是上述各实施例的半导体装置的变形例。该装置与上述各实施例的半导体装置的不同之处在于，在散热空间30内设置按该空间轴向延伸的散热体6作为上述的冷却器。
这里，作为散热体6可考虑例如凝胶状高吸水性树脂或含有金属制填料的硅树脂等。还有，上述高吸水性树脂能够利用甲基丙烯酸等单体的架桥反应而获得。另外，高吸水性树脂可吸收水或有机溶剂。作为该有机溶剂，可使用低沸点溶剂，但考虑到回流温度(例如260℃左右)，最好采用高沸点(例如300℃以上程度)的溶剂。
并且，可采用不含金属填料的树脂体或金属体作为散热体。
还有，由于其它事项与上述各实施例的半导体装置相同，其详细说明不再重复。
本实施例中通过上述结构，也与上述各实施例同样地，能够减小半导体装置的安装面积。并且，通过设置冷却风扇，能够提高从半导体元件发生的热量的散热效率，因此，能够有效防止半导体装置的误操作与性能恶化。
实施例4
图7A、图7B、图7C表示本发明实施例4的半导体装置，其中图7A为轴向侧视图、图7B为俯视图、图7C为侧视图。
如图7A、图7B、图7C所示，本实施例的半导体装置是实施例3的半导体装置的变形例。其不同之处在于，散热体6延伸至散热空间30的轴向的两端部，并在柔性电路板3的两端部上设置了散热片(heat sink)10。
还有，散热片10利用粘接剂与柔性电路板3的轴向的两端部相连。粘接剂最好使用具有优异的散热性的材料。
通过上述结构，在半导体元件1中发生的热量经由散热体6传到散热片10，并向外部散热。即散热体6与散热片10充当冷却器。
还有，由于其它事项与上述各实施例的半导体装置相同，其详细说明不再重复。
本实施例中通过上述结构，也与实施例3同样地，能够减小半导体装置的安装面积。并且，能够提高从半导体元件发生的热量的散热效率，因此，能够有效防止半导体装置的误操作或性能恶化。
并且，通过设置散热片10，能够增大露出在散热空间30外部大气中的面积，并能进一步提高半导体元件1的散热性。
还有，可以采用使散热体6仅延伸到散热空间30轴向一方的端部，并且，仅在散热体6达到散热空间30的端部一侧的柔性电路板3的端部上设置散热片10的结构。此时也起到与上述同样的效果。
实施例5图8是表示本发明实施例5的半导体装置的剖视图。
如图8所示，本实施例的半导体装置中包括有设有与安装基板之间的连接部3A和从该连接部3A的一端竖立的竖立部3B的柔性电路板3；设于连接部3A上，并将柔性电路板3上的布线与安装基板上的外部布线连接的外部电极5(外部端子)；搭载于连接部3A上作为第一半导体元件的半导体元件1A；搭载于竖立部上作为第二半导体元件的半导体元件1B；以及支撑竖立部3B并具有散热功能的散热片10(散热部件)。
通过上述结构，能够减小半导体装置的安装面积。并且，能够通过散热片10确保从半导体元件1A、1B发生的热量的散热性。进而，通过在连接部与竖立部上均设置半导体元件，能够确保散热性的同时减小安装面积。
另外，图8中，散热片10(散热部件)从半导体元件1A(第一半导体元件)上面延伸到半导体元件1B(第二半导体元件)地设置。更具体地说，散热片10沿着柔性电路板3的连接部3A和竖立部3B延伸，并在散热片10与柔性电路板3之间夹有半导体元件1A、1B和内嵌凸块2。
内嵌凸块2将在半导体元件1A、1B内形成的布线与柔性电路板3上形成的布线连接。并且，外部电极5将在柔性电路板3上形成的布线与安装基板上形成的布线连接。
为了提高内嵌凸块2与外部电极5在回流工艺中的耐热性，最好采用底部充胶树脂进行保护。
利用粘接剂将散热片10与半导体元件1A、1B粘接。该粘接剂最好使用具有优异的散热性的材料。
通过上述结构，能够将散热片10用作半导体装置的结构支撑体。
本实施例中，通过在柔性电路板3上设置连接部3A和竖立部3B，能够减小半导体装置的安装面积。这里，通过在柔性电路板3的连接部3A和竖立部3B之间形成的空间内设置散热片10，能够在不增加安装面积的情况下提高从半导体元件1A、1B发生的热量的散热效果。
实施例6图9是表示本发明实施例6的半导体装置的剖视图。
本实施例的半导体装置是实施例5的半导体装置的变形例。该装置与实施例5的半导体装置的不同之处在于，相对于柔性电路板3的竖立部3B，在半导体元件1B(第二半导体元件)的背面侧设置散热片10(散热部件)。
还有，利用粘接剂将散热片10与竖立部3B粘接。该粘接剂最好使用具有优异的散热性的材料。
在上述结构中，能够将散热片10用作半导体装置的结构支撑体。
还有，由于其它事项与实施例5相同，其详细说明不再重复。
本实施例中，通过在柔性电路板3上设置连接部3A和竖立部3B，与实施例5同样地，能够减小半导体装置的安装面积。这里，通过在竖立部3B的与半导体元件1B的相反侧面上设置散热片10，能够提高竖立部3B上的半导体元件1B的安装自由度。结果，容易进行半导体装置的高度集成化。
实施例7图10是表示本发明实施例7的半导体组件的剖视图。
本实施例的半导体组件是在设有外部电极5A(其它外部端子)的安装基板8上，安装多个(3个)实施例5的半导体装置而得到。
外部电极5A例如由焊球等形成，用以连接安装基板8上形成的布线与主板(未作图示)上形成的布线。
为了提高内嵌凸块2与外部电极5、5A在回流工艺中的耐热性，最好采用底部充胶树脂进行保护。
该半导体组件如上述那样能够减小半导体装置的安装面积，而且有散热性优异的结构。另外，通过组件化更加容易安装在主板上。
还有，搭载于安装基板8上的半导体装置的数量可任意变更(本实施例8图11是表示本发明实施例8的半导体组件的剖视图。
本实施例的半导体组件是实施例7的半导体组件的变形例。通过在安装基板8上安装多个(3个)实施例6的半导体装置而得到。
还有，由于其它事项与实施例7相同，其详细说明不再重复。
通过这种结构也能得到与实施例7同样的效果。
实施例9图12是表示本发明实施例9的半导体组件的剖视图。
本实施例的半导体组件是实施例7及实施例8的半导体组件的变形例。在安装基板8上搭载了实施例5的半导体装置(2个)和实施例6的半导体装置(1个)。
还有，由于其它事项与实施例7、实施例8相同，其详细说明不再重复。
如本实施例，在安装基板8上混合不同型号的半导体装置的结构，也能得到与实施例7、实施例8同样的效果。
还有，上述不同型号的半导体装置的配置顺序可任意变更。
实施例10图13是表示本发明实施例10的半导体组件的剖视图。
本实施例的半导体组件是实施例7至实施例9的半导体组件的变形例。通过在安装基板8上安装多个(3个)实施例1至实施例4的半导体装置而得到。
在图13中并没有表示散热空间30内设置的冷却器，可设置实施例1至实施例4中描述的任意一种冷却器。
并且，安装基板8上也可以混合安装具有不同型号冷却器的多个半导体装置。
还有，由于其它事项与实施例7至实施例9相同，其详细说明不再重复。
本实施例的半导体组件，也可得到与实施例7至实施例9同样的效果。
上述各实施例的特征部分的适当组合，初始已有构思。
以上，对本发明进行了详细说明，但所有内容均属例示，不应视作本发明的限定。应当清楚本发明的范围由权利要求书的范围来加以限定。
权利要求
1.一种半导体装置，其中包括筒状形成的其内部形成有散热空间的柔性电路板，搭载于所述柔性电路板内表面上的多个半导体元件，冷却所述散热空间的冷却部件，以及设于所述柔性电路板上，并将该柔性电路板上的布线与外部布线的外部端子。
2.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于所述冷却部件包括设置在所述散热空间内的冷却管，所述冷却管内供给冷却媒质。
3.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于所述散热空间的轴向端部的至少一方还设有冷却风扇，所述冷却风扇使外部气体流入所述散热空间内。
4.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于在所述散热空间内，沿其轴向还设有散热体。
5.如权利要求4所述的半导体装置，其特征在于所述散热体延伸至所述散热空间的轴向端部的至少一方，在所述散热体达到的所述散热空间的轴向端部侧的柔性电路板上设有散热片。
6.一种半导体组件，其特征在于在设有其它外部端子的布线板上，安装了多个如权利要求1所述的半导体装置。
7.一种半导体装置，其中包括设有与安装基板之间的连接部和从该连接部的一端竖立的竖立部的柔性电路板，设于所述连接部上，并将所述柔性电路板上的布线和所述安装基板上的外部布线连接的外部端子，搭载于所述连接部上的第一半导体元件，搭载于所述竖立部上的第二半导体元件，以及支撑所述竖立部的同时还具有散热功能的散热部件。
8.如权利要求7所述的半导体装置，其特征在于所述散热部件从所述第一半导体元件延伸到所述第二半导体元件地设置。
9.如权利要求7所述的半导体装置，其特征在于相对于所述竖立部，在与所述第二半导体元件的相反侧设置所述散热部件。
10.一种半导体组件，其特征在于在设有其它外部端子的布线板上，安装了多个如权利要求7所述的半导体装置。
全文摘要
本发明公开了一种半导体装置，其中设有筒状形成的其内部形成有散热空间(30)的柔性电路板(3)；在柔性电路板(3)内表面上隔着内嵌凸块(2)搭载的多个半导体元件(1)；设于柔性电路板(3)上，并将柔性电路板(3)上的布线和安装基板(8)上的外部布线连接的外部电极(5)。还有，在散热空间(30)中设有冷却该空间的冷却器。
文档编号H01L23/473GK1610108SQ20041008774
公开日2005年4月27日 申请日期2004年10月20日 优先权日2003年10月20日
发明者胁山悟, 原田耕三, 木村通孝 申请人:株式会社瑞萨科技