JP2003152149A - 半導体パッケージ及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 TIMが熱により溶けてその機能を失うこと
を抑制するためのダムを含む半導体パッケージ及びその
製造方法を提供する。 【解決手段】 半導体パッケージは、基板100と、基
板100上にソルダバンプ110を通じて接着される半
導体チップ102と、半導体チップ102上に設置され
たTIM104と、TIM104と接触してTIM10
4が熱により相変化して流れることを防止するダム10
6Aと、TIM104の上部と接着されて半導体チップ
102及びダム106Aを封合しシーラント112によ
り基板100と接着されるふた部108Aとよりなる。
ダム106Aは、半導体チップ102とふた部108A
とを互いに連結するTIM204が熱により流れ出て半
導体パッケージの性能を低下させることを防止するため
に形成される。
を抑制するためのダムを含む半導体パッケージ及びその
製造方法を提供する。 【解決手段】 半導体パッケージは、基板100と、基
板100上にソルダバンプ110を通じて接着される半
導体チップ102と、半導体チップ102上に設置され
たTIM104と、TIM104と接触してTIM10
4が熱により相変化して流れることを防止するダム10
6Aと、TIM104の上部と接着されて半導体チップ
102及びダム106Aを封合しシーラント112によ
り基板100と接着されるふた部108Aとよりなる。
ダム106Aは、半導体チップ102とふた部108A
とを互いに連結するTIM204が熱により流れ出て半
導体パッケージの性能を低下させることを防止するため
に形成される。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体パッケージ
及びその製造方法に関し、より詳細には熱伝達物質層
(TIM:Thermal Interface Mat
erial、以下、熱伝達物質層をTIMという)を含
む半導体パッケージ及びその製造方法に関する。
及びその製造方法に関し、より詳細には熱伝達物質層
(TIM:Thermal Interface Mat
erial、以下、熱伝達物質層をTIMという)を含
む半導体パッケージ及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体パッケージは段々小型化しつつ外
形も多様な方向に変化している。このような半導体パッ
ケージのうちマイクロプロセッサーと電力素子の場合、
半導体チップが動作しながら発生する熱を効果的に外部
に放熱してこそ、半導体チップが高熱により劣化する問
題を抑制できる。
形も多様な方向に変化している。このような半導体パッ
ケージのうちマイクロプロセッサーと電力素子の場合、
半導体チップが動作しながら発生する熱を効果的に外部
に放熱してこそ、半導体チップが高熱により劣化する問
題を抑制できる。
【0003】最近、このような問題を改善するために、
半導体パッケージ内部で半導体チップとふた部(Li
b)間、あるいはふた部と放熱板間にTIMを使用して
いる。前記TIMの一つの相変換物質(PCM:Pha
se Change Material、以下、相変換物
質をPCMという)は熱伝導特性及び界面接着力に優れ
ているが、高温、例えば60℃以上で液状に変化する。
したがって、半導体パッケージに高温の熱が加われば溶
けてTIMとしての機能を果たせない。したがって、前
記TIMの問題によって半導体パッケージの全体的な性
能が低下する問題が発生する。
半導体パッケージ内部で半導体チップとふた部(Li
b)間、あるいはふた部と放熱板間にTIMを使用して
いる。前記TIMの一つの相変換物質(PCM:Pha
se Change Material、以下、相変換物
質をPCMという)は熱伝導特性及び界面接着力に優れ
ているが、高温、例えば60℃以上で液状に変化する。
したがって、半導体パッケージに高温の熱が加われば溶
けてTIMとしての機能を果たせない。したがって、前
記TIMの問題によって半導体パッケージの全体的な性
能が低下する問題が発生する。
【0004】図1は、従来技術による半導体パッケージ
のTIM構造を示す断面図である。図1に示すように、
基板10上に半導体チップ20がバンプ30を通じて接
着され、前記半導体チップ20の上にはPCMを利用し
たTIM40が形成される。そして、シーラント60を
利用してふた部50を基板10に設置し、内部にある半
導体チップ20を封合する。前記TIM40は一定温度
以下では固体形状を維持するため、半導体チップ20と
ふた部50との間で熱伝達機能を効果的に遂行する。し
かし、半導体パッケージが一定温度以上の高温となれば
液状に変化し、半導体チップ20とふた部50との間で
接着力を失って流れ出し、その固有の機能を喪失する。
のTIM構造を示す断面図である。図1に示すように、
基板10上に半導体チップ20がバンプ30を通じて接
着され、前記半導体チップ20の上にはPCMを利用し
たTIM40が形成される。そして、シーラント60を
利用してふた部50を基板10に設置し、内部にある半
導体チップ20を封合する。前記TIM40は一定温度
以下では固体形状を維持するため、半導体チップ20と
ふた部50との間で熱伝達機能を効果的に遂行する。し
かし、半導体パッケージが一定温度以上の高温となれば
液状に変化し、半導体チップ20とふた部50との間で
接着力を失って流れ出し、その固有の機能を喪失する。
【0005】図2は、従来技術による半導体パッケージ
に温度サイクリングテストを遂行した時の結果を示す平
面図である。温度サイクリングテストは、半導体パッケ
ージを−55℃と125℃とに一定時間置くことを反復
することによって、半導体パッケージの機能が熱により
劣化することを確認する信頼度検査である。
に温度サイクリングテストを遂行した時の結果を示す平
面図である。温度サイクリングテストは、半導体パッケ
ージを−55℃と125℃とに一定時間置くことを反復
することによって、半導体パッケージの機能が熱により
劣化することを確認する信頼度検査である。
【0006】図2で左側は、温度サイクリングテストを
遂行する前の半導体パッケージを超音波装備で撮影した
状態を示す平面図である。この時には半導体チップ20
とふた部50とを接着するTIM40に異常がないこと
を確認できる。図2の中央は、−55℃と125℃とに
一定時間置く温度サイクリングテストを164回反復し
た後の状態を示す平面図である。この時にはTIM40
の約30%が液状に変わってふた部50及び半導体チッ
プ20から落ちたことを確認できる。
遂行する前の半導体パッケージを超音波装備で撮影した
状態を示す平面図である。この時には半導体チップ20
とふた部50とを接着するTIM40に異常がないこと
を確認できる。図2の中央は、−55℃と125℃とに
一定時間置く温度サイクリングテストを164回反復し
た後の状態を示す平面図である。この時にはTIM40
の約30%が液状に変わってふた部50及び半導体チッ
プ20から落ちたことを確認できる。
【0007】図2で右側は、−55℃と125℃とに一
定時間置く温度サイクリングテストを773回反復した
後の状態を示す平面図である。この時にはTIM40の
約60%が液状に変わってふた部50及び半導体チップ
20から落ちたことを確認できる。
定時間置く温度サイクリングテストを773回反復した
後の状態を示す平面図である。この時にはTIM40の
約60%が液状に変わってふた部50及び半導体チップ
20から落ちたことを確認できる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、TI
Mを含む半導体パッケージにおいて、TIMが熱により
溶けてその機能を失うことを抑制するためのダムを含む
半導体パッケージを提供することにある。本発明が解決
しようとする他の目的は、前記ダムを含む半導体パッケ
ージの製造方法を提供することにある。
Mを含む半導体パッケージにおいて、TIMが熱により
溶けてその機能を失うことを抑制するためのダムを含む
半導体パッケージを提供することにある。本発明が解決
しようとする他の目的は、前記ダムを含む半導体パッケ
ージの製造方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の第1の半導体パッケージの構成は、(1)下
部にランド部が形成されて上部にバンプ連結部が形成さ
れた骨格材としての基板と、(2)前記基板上にバンプ
を通じて設置された半導体チップと、(3)前記半導体
チップの上部に設置されたTIMと、(4)前記TIM
と接触して前記熱伝達物質が熱により流れ出ることを防
止するダムと、(5)前記TIM上部と接着されて前記
半導体チップ及びダムを封合し、シーラントにより前記
基板と接着されるふた部とを備える。
の本発明の第1の半導体パッケージの構成は、(1)下
部にランド部が形成されて上部にバンプ連結部が形成さ
れた骨格材としての基板と、(2)前記基板上にバンプ
を通じて設置された半導体チップと、(3)前記半導体
チップの上部に設置されたTIMと、(4)前記TIM
と接触して前記熱伝達物質が熱により流れ出ることを防
止するダムと、(5)前記TIM上部と接着されて前記
半導体チップ及びダムを封合し、シーラントにより前記
基板と接着されるふた部とを備える。
【0010】前記ダムは、前記基板上でTIMの側部、
ならびに半導体チップの側部と接触して形成されるか、
あるいは前記半導体チップ上で前記TIMの側部と接触
して形成されたものが望ましい。前記ふた部は、TIM
との接着面積を拡大して熱伝達効果を高めダムを効果的
に形成するために加工処理されたものが望ましく、さら
に、三角、四角あるいは半円状のいずれかに内側表面に
凸凹部が加工されたものが望ましい。
ならびに半導体チップの側部と接触して形成されるか、
あるいは前記半導体チップ上で前記TIMの側部と接触
して形成されたものが望ましい。前記ふた部は、TIM
との接着面積を拡大して熱伝達効果を高めダムを効果的
に形成するために加工処理されたものが望ましく、さら
に、三角、四角あるいは半円状のいずれかに内側表面に
凸凹部が加工されたものが望ましい。
【0011】望ましくは、前記ふた部は前記ダムを支持
するための支持部を有し、また、前記ふた部は前記ダム
及びTIMを液状で注入するための注入孔が形成された
ものが望ましい。前記ダムは少なくとも125℃以下で
は変形や相変化が起きない物質からなることが望まし
く、代表的な物質として熱硬化性エポキシを使用でき
る。
するための支持部を有し、また、前記ふた部は前記ダム
及びTIMを液状で注入するための注入孔が形成された
ものが望ましい。前記ダムは少なくとも125℃以下で
は変形や相変化が起きない物質からなることが望まし
く、代表的な物質として熱硬化性エポキシを使用でき
る。
【0012】前記目的を達成するための本発明の第2の
半導体パッケージの構成は、(1)下部にランド部が形
成されて上部にバンプ連結部が形成された骨格材として
の基板と、(2)前記基板上にバンプを通じて設置され
た半導体チップと、(3)前記半導体チップの上部に設
置されたTIMと、(4)前記TIMの上部と接触して
半導体チップ及びダムを封合し、シーラントにより前記
基板と接着され、内側に四角状の溝が形成されているふ
た部と、(5)前記ふた部の内側にある溝の縁部に沿っ
て形成され、前記TIMと接触するダムとを備える。こ
の時、前記ダムはエラストマーを材質とすることが望ま
しい。
半導体パッケージの構成は、(1)下部にランド部が形
成されて上部にバンプ連結部が形成された骨格材として
の基板と、(2)前記基板上にバンプを通じて設置され
た半導体チップと、(3)前記半導体チップの上部に設
置されたTIMと、(4)前記TIMの上部と接触して
半導体チップ及びダムを封合し、シーラントにより前記
基板と接着され、内側に四角状の溝が形成されているふ
た部と、(5)前記ふた部の内側にある溝の縁部に沿っ
て形成され、前記TIMと接触するダムとを備える。こ
の時、前記ダムはエラストマーを材質とすることが望ま
しい。
【0013】前記他の目的を達成するための本発明の第
1の半導体パッケージの製造方法は、下部にランド部が
形成されて上部にバンプ連結部が形成されたパッケージ
の骨格材としての基板を準備する工程と、バンプを含む
半導体チップを前記基板上に接着する工程と、TIMが
流れ出ることを防止するためのダムを前記半導体チップ
が接着された結果物に形成する工程と、前記半導体チッ
プ上にTIMを形成する工程と、前記基板上にシーラン
トを利用してふた部を設置し、前記TIM及び前記ダム
が前記ふた部の内側面と接触するようにふた部を設置す
る工程とを含む。
1の半導体パッケージの製造方法は、下部にランド部が
形成されて上部にバンプ連結部が形成されたパッケージ
の骨格材としての基板を準備する工程と、バンプを含む
半導体チップを前記基板上に接着する工程と、TIMが
流れ出ることを防止するためのダムを前記半導体チップ
が接着された結果物に形成する工程と、前記半導体チッ
プ上にTIMを形成する工程と、前記基板上にシーラン
トを利用してふた部を設置し、前記TIM及び前記ダム
が前記ふた部の内側面と接触するようにふた部を設置す
る工程とを含む。
【0014】前記製造方法のうち熱伝達物質を形成する
工程は、前記ダムを形成する工程以前に実施することも
ある。前記ダムを形成する工程は、前記ダムが基板上で
半導体チップ及びTIMの側部と接触するようにダムを
形成するか、あるいは前記チップ上でTIMの側部と接
触するようにダムを形成することが望ましい。
工程は、前記ダムを形成する工程以前に実施することも
ある。前記ダムを形成する工程は、前記ダムが基板上で
半導体チップ及びTIMの側部と接触するようにダムを
形成するか、あるいは前記チップ上でTIMの側部と接
触するようにダムを形成することが望ましい。
【0015】また、前記ふた部は、TIMとの接着面積
を拡大して熱伝達効果を高めダムを効果的に形成するた
めに加工処理、例えばふた部の内側面に三角形、四角形
または半円形のいずれかの凹凸部が形成されるように処
理されたものが望ましい。望ましくは、前記ふた部に前
記ダムを支持するための支持部がさらに形成される。
を拡大して熱伝達効果を高めダムを効果的に形成するた
めに加工処理、例えばふた部の内側面に三角形、四角形
または半円形のいずれかの凹凸部が形成されるように処
理されたものが望ましい。望ましくは、前記ふた部に前
記ダムを支持するための支持部がさらに形成される。
【0016】前記他の目的を達成するための本発明の第
2の半導体パッケージの製造方法は、下部にランド部が
形成されて上部にバンプ連結部が形成されたパッケージ
の骨格材としての基板を準備する工程と、バンプを含む
半導体チップを前記基板上に接着する工程と、支持部
と、ダム及びTIMを液状で注入するための注入孔とが
形成されたふた部を前記基板上にシーラントを利用して
設置する工程と、前記ふた部の注入孔を通じて、ダムを
形成するための物質を液状で注入する工程と、前記ふた
部の注入孔を通じて、TIMを形成するための物質を液
状で注入する工程とを含む。
2の半導体パッケージの製造方法は、下部にランド部が
形成されて上部にバンプ連結部が形成されたパッケージ
の骨格材としての基板を準備する工程と、バンプを含む
半導体チップを前記基板上に接着する工程と、支持部
と、ダム及びTIMを液状で注入するための注入孔とが
形成されたふた部を前記基板上にシーラントを利用して
設置する工程と、前記ふた部の注入孔を通じて、ダムを
形成するための物質を液状で注入する工程と、前記ふた
部の注入孔を通じて、TIMを形成するための物質を液
状で注入する工程とを含む。
【0017】ここで、前記ダムを形成するための物質を
液状で注入する前に、先ずTIMを液状で注入すること
もある。前記他の目的を達成するための本発明の第3の
半導体パッケージの製造方法は、下部にランド部が形成
されて上部にバンプ連結部が形成されたパッケージの骨
格材としての基板を準備する工程と、バンプを含む半導
体チップを前記基板上に接着する工程と、前記半導体チ
ップ上にTIMを形成する工程と、ふた部の内側面に四
角形の溝を加工し、TIM及び半導体チップの一部を挿
入しうる溝を加工する工程と、前記溝の縁部角に沿って
ダムを設置する工程と、前記溝とダムとが加工されたふ
た部をシーラントを利用して基板上に設置し、前記TI
Mをふた部にある溝の表面と接触させ、溝に形成された
ダムにより、TIMが流れ出ることを防止するようにふ
た部を設置する工程とを含む。
液状で注入する前に、先ずTIMを液状で注入すること
もある。前記他の目的を達成するための本発明の第3の
半導体パッケージの製造方法は、下部にランド部が形成
されて上部にバンプ連結部が形成されたパッケージの骨
格材としての基板を準備する工程と、バンプを含む半導
体チップを前記基板上に接着する工程と、前記半導体チ
ップ上にTIMを形成する工程と、ふた部の内側面に四
角形の溝を加工し、TIM及び半導体チップの一部を挿
入しうる溝を加工する工程と、前記溝の縁部角に沿って
ダムを設置する工程と、前記溝とダムとが加工されたふ
た部をシーラントを利用して基板上に設置し、前記TI
Mをふた部にある溝の表面と接触させ、溝に形成された
ダムにより、TIMが流れ出ることを防止するようにふ
た部を設置する工程とを含む。
【0018】前記ダムは、エラストマーを使用して溝に
設置することが望ましい。本発明によれば、TIMが高
温で相変化して半導体パッケージの性能が低下すること
を防止できるダムを半導体パッケージ内部に追加して形
成し、半導体パッケージの性能を改善できる。
設置することが望ましい。本発明によれば、TIMが高
温で相変化して半導体パッケージの性能が低下すること
を防止できるダムを半導体パッケージ内部に追加して形
成し、半導体パッケージの性能を改善できる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の望
ましい実施例を詳細に説明する。しかし、以下に詳細な
説明で開示される実施例は本発明を限定する意味で提供
されるわけではなく、当業者に本発明の開示が実施可能
な形態として完全になるように発明の範ちゅうを知らせ
提供されるものである。
ましい実施例を詳細に説明する。しかし、以下に詳細な
説明で開示される実施例は本発明を限定する意味で提供
されるわけではなく、当業者に本発明の開示が実施可能
な形態として完全になるように発明の範ちゅうを知らせ
提供されるものである。
【0020】本発明での半導体パッケージは広い意味で
使われており、以下の実施例に示されたLGA(Lan
d Grid Array)のような特定の半導体パッケ
ージだけに限定するのではない。本発明はその精神及び
必須の特徴を離脱せずに以下の実施例以外の他の方式で
実施できる。例えば、以下の望ましい実施例においては
ダムを形成する物質は125℃以下で相変化しない熱硬
化性エポキシのような物質であるが、これは熱伝導性に
優れ高温でも相変化しない物質であればいずれのものを
使用してもよい。したがって、以下の望ましい実施例の
内容は例示的なものであり限定する意味で提供されるわ
けではない。
使われており、以下の実施例に示されたLGA(Lan
d Grid Array)のような特定の半導体パッケ
ージだけに限定するのではない。本発明はその精神及び
必須の特徴を離脱せずに以下の実施例以外の他の方式で
実施できる。例えば、以下の望ましい実施例においては
ダムを形成する物質は125℃以下で相変化しない熱硬
化性エポキシのような物質であるが、これは熱伝導性に
優れ高温でも相変化しない物質であればいずれのものを
使用してもよい。したがって、以下の望ましい実施例の
内容は例示的なものであり限定する意味で提供されるわ
けではない。
【0021】<第1実施例>図3は、本発明の第1実施
例による半導体パッケージの構造を示す断面図である。
図3に示すように、本発明の第1実施例による半導体パ
ッケージの構造は、基板100と、前記基板100上に
ソルダバンプを通じて接着される半導体チップ102
と、前記半導体チップ102上に設置されたTIM10
4と、前記TIM104と接触してTIM104が熱に
より相変化、すなわち固体状態から液体状態に変化して
流れることを防止するダム106Aと、前記TIM10
4の上部と接着されて半導体チップ102及びダム10
6Aを封合しながらシーラント112により前記基板1
00と接着されるふた部108Aとよりなる。本実施例
では、ダム106Aが基板100上でTIM104と半
導体チップ102の側部と接触し、ダム106Aの上部
はふた部108Aと接触する。すなわち、ダム106A
が四角形の半導体チップ102及びTIM104を完全
に包む形態である。
例による半導体パッケージの構造を示す断面図である。
図3に示すように、本発明の第1実施例による半導体パ
ッケージの構造は、基板100と、前記基板100上に
ソルダバンプを通じて接着される半導体チップ102
と、前記半導体チップ102上に設置されたTIM10
4と、前記TIM104と接触してTIM104が熱に
より相変化、すなわち固体状態から液体状態に変化して
流れることを防止するダム106Aと、前記TIM10
4の上部と接着されて半導体チップ102及びダム10
6Aを封合しながらシーラント112により前記基板1
00と接着されるふた部108Aとよりなる。本実施例
では、ダム106Aが基板100上でTIM104と半
導体チップ102の側部と接触し、ダム106Aの上部
はふた部108Aと接触する。すなわち、ダム106A
が四角形の半導体チップ102及びTIM104を完全
に包む形態である。
【0022】本実施例で、前記基板100はBGAパッ
ケージの基板と類似しており、上部には半導体チップ1
02にあるソルダバンプ110が設置されうるバンプ連
結部(図示せず)が形成されており、下部には印刷回路
基板に設置された連結端子が接触しうるランド部(図示
せず)が形成されたものであって、望ましくは、LGA
用基板である。
ケージの基板と類似しており、上部には半導体チップ1
02にあるソルダバンプ110が設置されうるバンプ連
結部(図示せず)が形成されており、下部には印刷回路
基板に設置された連結端子が接触しうるランド部(図示
せず)が形成されたものであって、望ましくは、LGA
用基板である。
【0023】前記半導体チップ102はボンドパッドに
ソルダバンプ110を追加して形成したものを使用す
る。また、前記TIM104はPCMを使用することが
望ましい。前記ダム106Aは125℃以下では固体か
ら液体に相変化しない物質として、本実施例では一例と
して熱硬化性エポキシを使用する。しかし、前記ダム1
06Aの材質は熱伝達特性に優れ125℃あるいはそれ
以上の高温でも相変化しない物質であればいずれのもの
を使用してもよい。
ソルダバンプ110を追加して形成したものを使用す
る。また、前記TIM104はPCMを使用することが
望ましい。前記ダム106Aは125℃以下では固体か
ら液体に相変化しない物質として、本実施例では一例と
して熱硬化性エポキシを使用する。しかし、前記ダム1
06Aの材質は熱伝達特性に優れ125℃あるいはそれ
以上の高温でも相変化しない物質であればいずれのもの
を使用してもよい。
【0024】さらに、前記ダム106Aは本発明の目的
を達成する主要手段になる構成要素であって、PCM材
質のTIM104が熱により流れることを防止すること
が主要目的である。したがって、その材質はさらに高い
温度でも相変化せずに熱伝達特性に優れる物質であれ
ば、いくらでも変形して適用可能である。前記ふた部1
08Aには金属、例えば銅とニッケルとの合金を使用で
き、シーラント112により基板100と接着されるこ
とによって内部の半導体チップ102を保護する機能を
遂行する。
を達成する主要手段になる構成要素であって、PCM材
質のTIM104が熱により流れることを防止すること
が主要目的である。したがって、その材質はさらに高い
温度でも相変化せずに熱伝達特性に優れる物質であれ
ば、いくらでも変形して適用可能である。前記ふた部1
08Aには金属、例えば銅とニッケルとの合金を使用で
き、シーラント112により基板100と接着されるこ
とによって内部の半導体チップ102を保護する機能を
遂行する。
【0025】<第2実施例>図4は、本発明の第2実施
例による半導体パッケージの構造を示す断面図である。
後述するあらゆる実施例では、前記第1実施例と同じ構
成要素は重複を避けて詳細な説明を省略し、新しいもの
あるいは差があるものについてのみ説明する。
例による半導体パッケージの構造を示す断面図である。
後述するあらゆる実施例では、前記第1実施例と同じ構
成要素は重複を避けて詳細な説明を省略し、新しいもの
あるいは差があるものについてのみ説明する。
【0026】図4に示すように、この第2実施例は第1
実施例の変形であって、ふた部108Bの内側表面に加
工処理、例えば四角形、三角形あるいは半円形の凹凸処
理をしたものである。このような凹凸処理はふた部10
8BとTIM104とが接触する表面積を広げることに
よって、半導体チップ102で発生する熱をTIM10
4とふた部108Bを通じて効率的に外部に放出させ、
TIM104とふた部108Bとの接着力をさらに高め
うる。また、変形例として、半導体チップ102におい
てソルダバンプ110が形成された反対の面に凹凸処理
を遂行して前述した効果を達成することも可能である。
実施例の変形であって、ふた部108Bの内側表面に加
工処理、例えば四角形、三角形あるいは半円形の凹凸処
理をしたものである。このような凹凸処理はふた部10
8BとTIM104とが接触する表面積を広げることに
よって、半導体チップ102で発生する熱をTIM10
4とふた部108Bを通じて効率的に外部に放出させ、
TIM104とふた部108Bとの接着力をさらに高め
うる。また、変形例として、半導体チップ102におい
てソルダバンプ110が形成された反対の面に凹凸処理
を遂行して前述した効果を達成することも可能である。
【0027】<第3実施例>図5は、本発明の第3実施
例による半導体パッケージの構造を示す断面図である。
図5に示すように、第1及び第2実施例ではダムがTI
M104と半導体チップ102の側部とに接触したが、
本実施例ではダム106Bが半導体チップ102上に形
成されてTIM104が熱により流れることを防止する
構造である。また、ふた部108Cは、比較的大きな形
態に半円形の凹凸処理がされている。しかし、前記ふた
部108Cの凹凸処理はなくても関係ない。
例による半導体パッケージの構造を示す断面図である。
図5に示すように、第1及び第2実施例ではダムがTI
M104と半導体チップ102の側部とに接触したが、
本実施例ではダム106Bが半導体チップ102上に形
成されてTIM104が熱により流れることを防止する
構造である。また、ふた部108Cは、比較的大きな形
態に半円形の凹凸処理がされている。しかし、前記ふた
部108Cの凹凸処理はなくても関係ない。
【0028】<第4実施例>図6は、本発明の第4実施
例による半導体パッケージの構造を示す断面図である。
図6に示すように、この第4実施例は前記ダム106B
が半導体チップ102上に形成された第3実施例を変形
したものであって、ふた部108Dの内側表面に三角形
の凹凸部が形成されるように処理を追加したものであ
る。したがって、ふた部108Dは半円形及び三角形に
二重に凹凸処理されているので、放熱効果及び接着効果
をさらに改善できる。
例による半導体パッケージの構造を示す断面図である。
図6に示すように、この第4実施例は前記ダム106B
が半導体チップ102上に形成された第3実施例を変形
したものであって、ふた部108Dの内側表面に三角形
の凹凸部が形成されるように処理を追加したものであ
る。したがって、ふた部108Dは半円形及び三角形に
二重に凹凸処理されているので、放熱効果及び接着効果
をさらに改善できる。
【0029】<第5実施例>図7は、本発明の第5実施
例による半導体パッケージの構造を示す断面図である。
図7に示すように、この第5実施例は第3実施例の変形
であって、ふた部108Eの凹凸処理の形態を変形し
て、ダム106CがTIM104を効果的に密封する構
造である。したがって、ダム106CをTIM104よ
り高く形成することによってダム106Cにギャップが
生じ、TIM104が外側に流れ出ることを防止でき
る。また、ダム106CがTIM104より高く形成さ
れるならば、ダム106Cにより、ふた部108Eにあ
る半円形の凹凸処理された部分を全部充填したりあるい
は全部充填しなくてもよい。
例による半導体パッケージの構造を示す断面図である。
図7に示すように、この第5実施例は第3実施例の変形
であって、ふた部108Eの凹凸処理の形態を変形し
て、ダム106CがTIM104を効果的に密封する構
造である。したがって、ダム106CをTIM104よ
り高く形成することによってダム106Cにギャップが
生じ、TIM104が外側に流れ出ることを防止でき
る。また、ダム106CがTIM104より高く形成さ
れるならば、ダム106Cにより、ふた部108Eにあ
る半円形の凹凸処理された部分を全部充填したりあるい
は全部充填しなくてもよい。
【0030】<第6実施例>図8は、本発明の第6実施
例による半導体パッケージの構造を示す断面図である。
図8に示すように、この第6実施例は前記第1実施例の
変形であって、ダム106Aを支持するための支持部1
14をふた部108Aにさらに形成する構造である。し
たがって、ダム106Aは支持部114により側面が全
部包まれる。この時、必要ならば前記支持部114もシ
ーラント112を使用して基板100と接着できる。
例による半導体パッケージの構造を示す断面図である。
図8に示すように、この第6実施例は前記第1実施例の
変形であって、ダム106Aを支持するための支持部1
14をふた部108Aにさらに形成する構造である。し
たがって、ダム106Aは支持部114により側面が全
部包まれる。この時、必要ならば前記支持部114もシ
ーラント112を使用して基板100と接着できる。
【0031】以上説明した第1から第6実施例による半
導体パッケージの製造方法は次の通りである。まず、下
部にランド部が形成されて上部にバンプ連結部が形成さ
れた基板を準備する。その後、半導体チップにあるバン
プを利用して、半導体チップを前記基板上に接着する。
前記半導体チップが接着された結果物にダムを形成する
が、前記各実施例によって多様な形態で形成する。次い
で、前記ダムが形成された結果物にTIMを形成し、シ
ーラントを使用してふた部を設置する。前記ふた部には
凹凸処理するか、あるいは支持部を形成することもあ
る。また、前記製造方法を変形してTIMをまず形成
し、ダムを後続工程で形成することもある。
導体パッケージの製造方法は次の通りである。まず、下
部にランド部が形成されて上部にバンプ連結部が形成さ
れた基板を準備する。その後、半導体チップにあるバン
プを利用して、半導体チップを前記基板上に接着する。
前記半導体チップが接着された結果物にダムを形成する
が、前記各実施例によって多様な形態で形成する。次い
で、前記ダムが形成された結果物にTIMを形成し、シ
ーラントを使用してふた部を設置する。前記ふた部には
凹凸処理するか、あるいは支持部を形成することもあ
る。また、前記製造方法を変形してTIMをまず形成
し、ダムを後続工程で形成することもある。
【0032】<第7実施例>図9は、本発明の第7実施
例による半導体パッケージの構造を示す断面図である。
図9に示すように、この第7実施例は第6実施例の変形
であって、支持部114を含むふた部に、PCMを外部
から注入してダム106D及びTIM104を形成でき
る注入孔116を追加して作る。
例による半導体パッケージの構造を示す断面図である。
図9に示すように、この第7実施例は第6実施例の変形
であって、支持部114を含むふた部に、PCMを外部
から注入してダム106D及びTIM104を形成でき
る注入孔116を追加して作る。
【0033】したがって、半導体パッケージの製造方法
は、まず基板100を準備して、ソルダバンプ110を
利用して半導体チップ102を基板100上に接着し、
支持部114及び注入孔116があるふた部108Fを
シーラント112で基板100上に接着し半導体チップ
102を封合する。次いで、ふた部108Fの注入孔1
16を通じ、液状のPCMを注入してダム106Dを形
成し、再び注入孔116を通じ、液状のPCMを注入し
てTIM104を形成する。ここで、前記ダム106D
及びTIM104の形態は必要に応じて当業者のレベル
でいくらでも変形できる。
は、まず基板100を準備して、ソルダバンプ110を
利用して半導体チップ102を基板100上に接着し、
支持部114及び注入孔116があるふた部108Fを
シーラント112で基板100上に接着し半導体チップ
102を封合する。次いで、ふた部108Fの注入孔1
16を通じ、液状のPCMを注入してダム106Dを形
成し、再び注入孔116を通じ、液状のPCMを注入し
てTIM104を形成する。ここで、前記ダム106D
及びTIM104の形態は必要に応じて当業者のレベル
でいくらでも変形できる。
【0034】<第8実施例>図10は、本発明の第8実
施例による半導体パッケージの構造を示す断面図であ
る。図10に示すように、この第8実施例は第7実施例
の変形であって、製造方法が第7実施例と異なる。すな
わち、第7実施例ではダムをまず形成してからTIMを
形成したが、本実施例ではTIM104をまず形成して
からダム106Aを形成することだけ異なり、他は第7
実施例と同一である。
施例による半導体パッケージの構造を示す断面図であ
る。図10に示すように、この第8実施例は第7実施例
の変形であって、製造方法が第7実施例と異なる。すな
わち、第7実施例ではダムをまず形成してからTIMを
形成したが、本実施例ではTIM104をまず形成して
からダム106Aを形成することだけ異なり、他は第7
実施例と同一である。
【0035】<第9実施例>図11は、本発明の第9実
施例による半導体パッケージの構造を示す断面図であ
る。図11に示すように、本実施例によるダム106E
を含む半導体パッケージの構成は、下部にランド部、な
らびに上部にバンプ連結部を含む基板100と、前記基
板100上にソルダバンプ110を通じて設置された半
導体チップ102と、前記半導体チップ102上に設置
されたTIM104と、前記TIM104の上部と接着
されて半導体チップ102及びダム106Eを封合しな
がらシーラント112により前記基板100と接着さ
れ、内側には四角形の溝が形成されているふた部108
Gと、前記ふた部108Gの溝の縁部に沿って形成され
て前記TIM104と接触するダム106Eとよりな
る。前記ダム106Eはエラストマーのような材質を使
用して、TIM104の密封効果をさらに高めうる。
施例による半導体パッケージの構造を示す断面図であ
る。図11に示すように、本実施例によるダム106E
を含む半導体パッケージの構成は、下部にランド部、な
らびに上部にバンプ連結部を含む基板100と、前記基
板100上にソルダバンプ110を通じて設置された半
導体チップ102と、前記半導体チップ102上に設置
されたTIM104と、前記TIM104の上部と接着
されて半導体チップ102及びダム106Eを封合しな
がらシーラント112により前記基板100と接着さ
れ、内側には四角形の溝が形成されているふた部108
Gと、前記ふた部108Gの溝の縁部に沿って形成され
て前記TIM104と接触するダム106Eとよりな
る。前記ダム106Eはエラストマーのような材質を使
用して、TIM104の密封効果をさらに高めうる。
【0036】本実施例によるダム106Eを含む半導体
パッケージの製造方法は、まず基板100を準備して、
ソルダバンプ110を含む半導体チップ102を前記基
板100上に接着する。次いで、前記半導体チップ10
2上にTIM104を形成する。そしてふた部108G
の内側面に四角形の溝を加工するが、TIM104及び
半導体チップ102の一部を挿入できる大きさの溝を加
工する。次いで、前記溝の縁部角に沿ってエラストマー
のようなダムを設置する。最後に、前記溝にダム106
Eが加工されたふた部108Gをシーラント112を使
用して基板100上に設置することによって、内部の半
導体チップ102を封合する。このような製造方法は第
1から第8実施例より簡単な工程を通じてダムを形成で
きる長所がある。
パッケージの製造方法は、まず基板100を準備して、
ソルダバンプ110を含む半導体チップ102を前記基
板100上に接着する。次いで、前記半導体チップ10
2上にTIM104を形成する。そしてふた部108G
の内側面に四角形の溝を加工するが、TIM104及び
半導体チップ102の一部を挿入できる大きさの溝を加
工する。次いで、前記溝の縁部角に沿ってエラストマー
のようなダムを設置する。最後に、前記溝にダム106
Eが加工されたふた部108Gをシーラント112を使
用して基板100上に設置することによって、内部の半
導体チップ102を封合する。このような製造方法は第
1から第8実施例より簡単な工程を通じてダムを形成で
きる長所がある。
【0037】図12は、本発明の各実施例による半導体
パッケージ及びその製造方法の効果を説明するための平
面図である。図12に示すように、左側の平面図は、温
度サイクリングテストを実施する前に半導体パッケージ
を超音波装備で撮影した状態を示す平面図であり、右側
の平面図は、温度サイクリングテストを530回反復し
た後に半導体パッケージを超音波装備で撮影した状態を
示す平面図である。図2との差異点は、TIM104を
包むようにダム106Aを形成したことである。前記ダ
ム106Aは熱硬化性エポキシを使用して第1実施例の
ように形成した。
パッケージ及びその製造方法の効果を説明するための平
面図である。図12に示すように、左側の平面図は、温
度サイクリングテストを実施する前に半導体パッケージ
を超音波装備で撮影した状態を示す平面図であり、右側
の平面図は、温度サイクリングテストを530回反復し
た後に半導体パッケージを超音波装備で撮影した状態を
示す平面図である。図2との差異点は、TIM104を
包むようにダム106Aを形成したことである。前記ダ
ム106Aは熱硬化性エポキシを使用して第1実施例の
ように形成した。
【0038】前記温度サイクリングテストの結果、TI
M104が高温でも半導体チップ102及びふた部10
8Aの表面と接着状態を維持していることが分かった。
本発明は前記実施例に限定されず、本発明が属する技術
的思想内で当業者により多くの変形が可能である。
M104が高温でも半導体チップ102及びふた部10
8Aの表面と接着状態を維持していることが分かった。
本発明は前記実施例に限定されず、本発明が属する技術
的思想内で当業者により多くの変形が可能である。
【0039】
【発明の効果】したがって、本発明によれば、PCMを
使用するTIMが流れて半導体パッケージの熱伝達特性
が低下する問題をダムを使用することによって改善でき
る。
使用するTIMが流れて半導体パッケージの熱伝達特性
が低下する問題をダムを使用することによって改善でき
る。
【図1】従来技術による半導体パッケージのTIM構造
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図2】従来技術による半導体パッケージに温度サイク
リングテストを遂行した時の結果を示す平面図である。
リングテストを遂行した時の結果を示す平面図である。
【図3】本発明の第1実施例による半導体パッケージの
構造を示す断面図である。
構造を示す断面図である。
【図4】本発明の第2実施例による半導体パッケージの
構造を示す断面図である。
構造を示す断面図である。
【図5】本発明の第3実施例による半導体パッケージの
構造を示す断面図である。
構造を示す断面図である。
【図6】本発明の第4実施例による半導体パッケージの
構造を示す断面図である。
構造を示す断面図である。
【図7】本発明の第5実施例による半導体パッケージの
構造を示す断面図である。
構造を示す断面図である。
【図8】本発明の第6実施例による半導体パッケージの
構造を示す断面図である。
構造を示す断面図である。
【図9】本発明の第7実施例による半導体パッケージの
構造を示す断面図である。
構造を示す断面図である。
【図10】本発明の第8実施例による半導体パッケージ
の構造を示す断面図である。
の構造を示す断面図である。
【図11】本発明の第9実施例による半導体パッケージ
の構造を示す断面図である。
の構造を示す断面図である。
【図12】本発明の各実施例による半導体パッケージ及
びその製造方法の効果を説明するための平面図である。
びその製造方法の効果を説明するための平面図である。
100 基板
102 半導体チップ
104 熱伝達物質層(TIM)
106A、106B、106C、106D、106E
ダム 108A、108B、108C、108D、108E、
108F、108Gふた部 110 ソルダバンプ 112 シーラント 114 支持部 116 注入孔
ダム 108A、108B、108C、108D、108E、
108F、108Gふた部 110 ソルダバンプ 112 シーラント 114 支持部 116 注入孔
Claims (28)
- 【請求項1】 下部にランド部が形成されて上部にバン
プ連結部が形成された骨格材としての基板と、 基板上にバンプを通じて設置された半導体チップと、 前記半導体チップの上部に設置された熱伝達物質層と、 前記熱伝達物質層と接触して前記熱伝達物質層が熱によ
り流れ出ることを防止するダムと、 前記熱伝達物質層の上部と接着されて前記半導体チップ
及び前記ダムを封合し、シーラントにより前記基板と接
着されるふた部と、 を備えることを特徴とする半導体パッケージ。 - 【請求項2】 前記ダムは、前記基板上で前記熱伝達物
質層の側部及び前記半導体チップの側部と接触して形成
されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体パ
ッケージ。 - 【請求項3】 前記ダムは、前記半導体チップ上で前記
熱伝達物質層の側部と接触して形成されていることを特
徴とする請求項1に記載の半導体パッケージ。 - 【請求項4】 前記ふた部は、前記熱伝達物質層との接
着面積を拡大して熱伝達効果を高め前記ダムを効果的に
形成するために加工処理されていることを特徴とする請
求項2または3に記載の半導体パッケージ。 - 【請求項5】 前記ふた部は、前記熱伝達物質層または
前記ダムと接触する部分に凹凸部を有するように加工処
理されていることを特徴とする請求項4に記載の半導体
パッケージ。 - 【請求項6】 前記凹凸部は、三角状、四角状または半
円状のいずれかに表面が加工されていることを特徴とす
る請求項5に記載の半導体パッケージ。 - 【請求項7】 前記ふた部は、前記ダムを支持するため
の支持部を有することを特徴とする請求項2に記載の半
導体パッケージ。 - 【請求項8】 前記ふた部には前記ダム及び前記熱伝達
物質層を液状で注入するための注入孔が形成されている
ことを特徴とする請求項7に記載の半導体パッケージ。 - 【請求項9】 前記ダムは、少なくとも125℃以下で
変形及び相変化が起きない物質からなることを特徴とす
る請求項1に記載の半導体パッケージ。 - 【請求項10】 前記125℃以下で変形及び相変化が
起きない物質は、熱硬化性エポキシであることを特徴と
する請求項9に記載の半導体パッケージ。 - 【請求項11】 下部にランド部が形成されて上部にバ
ンプ連結部が形成された骨格材としての基板と、 基板上にバンプを通じて設置された半導体チップと、 前記半導体チップの上部に設置された熱伝達物質層と、 前記熱伝達物質層の上部と接着されて前記半導体チップ
及びダムを封合し、シーラントにより前記基板と接着さ
れ、内側に四角状の溝が形成されているふた部と、 前記ふた部の内側にある溝の縁部に沿って形成され、前
記熱伝達物質層と接触するダムと、 を備えることを特徴とする半導体パッケージ。 - 【請求項12】 前記ダムは、エラストマーを材質とす
ることを特徴とする請求項11に記載の半導体パッケー
ジ。 - 【請求項13】 下部にランド部が形成されて上部にバ
ンプ連結部が形成されたパッケージの骨格材としての基
板を準備する工程と、 バンプを含む半導体チップを基板上に接着する工程と、 熱伝達物質層が流れ出ることを防止するためのダムを前
記半導体チップが接着された結果物に形成する工程と、 半導体チップ上に前記熱伝達物質層を形成する工程と、 前記熱伝達物質層及び前記ダムがふた部の内側面と接触
するように前記基板上にシーラントを利用して前記ふた
部を設置する工程と、 を含むことを特徴とする半導体パッケージの製造方法。 - 【請求項14】 前記ダムを形成する工程では、前記ダ
ムが前記基板上で前記半導体チップ及び前記熱伝達物質
層の側部と接触するように前記ダムを形成することを特
徴とする請求項13に記載の半導体パッケージの製造方
法。 - 【請求項15】 前記ダムを形成する工程では、前記ダ
ムが前記半導体チップ上で前記熱伝達物質層の側部と接
触するように前記ダムを形成することを特徴とする請求
項13に記載の半導体パッケージの製造方法。 - 【請求項16】 前記ふた部は、前記熱伝達物質層との
接着面積を拡大して熱伝達効果を高め前記ダムを効果的
に形成するために加工処理されることを特徴とする請求
項13に記載の半導体パッケージの製造方法。 - 【請求項17】 前記加工処理は、前記ふた部の内側面
に三角形、四角形または半円形のいずれかの凹凸部を形
成するための処理であることを特徴とする請求項16に
記載の半導体パッケージの製造方法。 - 【請求項18】 前記ふた部には前記ダムを支持するた
めの支持部が形成されることを特徴とする請求項14に
記載の半導体パッケージの製造方法。 - 【請求項19】 下部にランド部が形成されて上部にバ
ンプ連結部が形成されたパッケージの骨格材としての基
板を準備する工程と、 バンプを含む半導体チップを基板上に接着する工程と、 半導体チップ上に熱伝達物質層を形成する工程と、 前記熱伝達物質層が流れ出ることを防止するためのダム
を前記熱伝達物質層が接着された結果物に形成する工程
と、 前記熱伝達物質層及び前記ダムがふた部の内側面と接触
するように前記基板上にシーラントを利用して前記ふた
部を設置する工程と、 を含むことを特徴とする半導体パッケージの製造方法。 - 【請求項20】 前記ダムを形成する工程では、前記ダ
ムが前記基板上で前記半導体チップ及び前記熱伝達物質
層の側部と接触するように前記ダムを形成することを特
徴とする請求項19に記載の半導体パッケージの製造方
法。 - 【請求項21】 前記ダムを形成する工程では、前記ダ
ムが前記半導体チップ上で前記熱伝達物質層の側部と接
触するように前記ダムを形成することを特徴とする請求
項19に記載の半導体パッケージの製造方法。 - 【請求項22】 前記ふた部は、前記熱伝達物質層との
接着面積を拡大して熱伝達効果を高め前記ダムを効果的
に形成するために加工処理されることを特徴とする請求
項19に記載の半導体パッケージの製造方法。 - 【請求項23】 前記加工処理は、前記ふた部の内側面
に三角形、四角形または半円形のいずれかの凹凸部を形
成するための処理であることを特徴とする請求項22に
記載の半導体パッケージの製造方法。 - 【請求項24】 前記ふた部には前記ダムを支持するた
めの支持部が形成されることを特徴とする請求項20に
記載の半導体パッケージの製造方法。 - 【請求項25】 下部にランド部が形成されて上部にバ
ンプ連結部が形成されたパッケージの骨格材としての基
板を準備する工程と、 バンプを含む半導体チップを基板上に接着する工程と、 支持部とダム及び熱伝達物質層を液状で注入するための
注入孔とが形成されたふた部を前記基板上にシーラント
を利用して設置する工程と、 前記ダムを形成するための物質を前記ふた部の注入孔を
通じて液状で注入する工程と、 前記熱伝達物質層を形成するための物質を前記ふた部の
注入孔を通じて液状で注入する工程と、 を含むことを特徴とする半導体パッケージの製造方法。 - 【請求項26】 下部にランド部が形成されて上部にバ
ンプ連結部が形成されたパッケージの骨格材としての基
板を準備する工程と、 バンプを含む半導体チップを基板上に接着する工程と、 支持部とダム及び熱伝達物質層を液状で注入するための
注入孔とが形成されたふた部を前記基板上にシーラント
を利用して設置する工程と、 前記熱伝達物質層を形成するための物質を前記ふた部の
注入孔を通じて液状で注入する工程と、 前記ダムを形成するための物質を前記ふた部の注入孔を
通じて液状で注入する工程と、 を含むことを特徴とする半導体パッケージの製造方法。 - 【請求項27】 下部にランド部が形成されて上部にバ
ンプ連結部が形成されたパッケージの骨格材としての基
板を準備する工程と、 バンプを含む半導体チップを基板上に接着する工程と、 半導体チップ上に熱伝達物質層を形成する工程と、 前記熱伝達物質層及び前記半導体チップの一部を挿入可
能な四角形の溝をふた部の内側面に加工する工程と、 前記溝の縁部角に沿ってダムを設置する工程と、 前記熱伝達物質層を前記溝の表面と接触させて前記ダム
により前記熱伝達物質層が流れ出ることを防止するため
に、前記溝と前記ダムとが加工されたふた部をシーラン
トを利用して前記基板上に設置する工程と、 を含むことを特徴とする半導体パッケージの製造方法。 - 【請求項28】 前記ダムは、エラストマーを使用して
前記溝に設置されることを特徴とする請求項27に記載
の半導体パッケージの製造方法。
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