JP2570605B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

Info

Publication number
JP2570605B2
JP2570605B2 JP30699993A JP30699993A JP2570605B2 JP 2570605 B2 JP2570605 B2 JP 2570605B2 JP 30699993 A JP30699993 A JP 30699993A JP 30699993 A JP30699993 A JP 30699993A JP 2570605 B2 JP2570605 B2 JP 2570605B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
cap
semiconductor device
semiconductor element
metal foil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP30699993A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH07142647A (ja
Inventor
信明 高橋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP30699993A priority Critical patent/JP2570605B2/ja
Priority to US08/341,933 priority patent/US5528456A/en
Publication of JPH07142647A publication Critical patent/JPH07142647A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2570605B2 publication Critical patent/JP2570605B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
    • H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
    • H01L23/3675—Cooling facilitated by shape of device characterised by the shape of the housing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • H01L23/433—Auxiliary members in containers characterised by their shape, e.g. pistons
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/065—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00
    • H01L25/0655—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L27/00 the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001—Core members of the connector
    • H01L2224/45099—Material
    • H01L2224/451—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138—Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45144—Gold (Au) as principal constituent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805—Shape
    • H01L2224/4809—Loop shape
    • H01L2224/48091—Arched
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481—Disposition
    • H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
    • H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73253—Bump and layer connectors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L24/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L24/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01019—Potassium [K]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01—Chemical elements
    • H01L2924/01079—Gold [Au]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11—Device type
    • H01L2924/14—Integrated circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151—Die mounting substrate
    • H01L2924/1515—Shape
    • H01L2924/15153—Shape the die mounting substrate comprising a recess for hosting the device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151—Die mounting substrate
    • H01L2924/15165—Monolayer substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/161—Cap
    • H01L2924/1615—Shape
    • H01L2924/16152—Cap comprising a cavity for hosting the device, e.g. U-shaped cap
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/161—Cap
    • H01L2924/1615—Shape
    • H01L2924/16195—Flat cap [not enclosing an internal cavity]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の実装構造に
関し、特に回路基板に搭載した半導体素子の放熱性を改
善した半導体装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の半導体装置、特にマルチチップモ
ジュールでは、図６のように、回路基板２３上に複数個
の半導体素子２１をバンプ２２を用いたフリップチップ
接続法等により搭載し、これをパッケージ２４内に内装
しキャップ２７で封止している。また、回路基板２３は
パッケージ２４に設けたリード２５に金属ワイヤ２６で
電気接続される。そして、この半導体素子２１の放熱性
を高めるために、半導体素子２１の裏面にキャップ２７
を直接或いは間接的に接続し、半導体素子２１で発生し
た熱をキャップ２７に設けたヒートシンク２８を介して
放熱させる構成が取られている。しかしながら、このよ
うな構造では、半導体素子２１とキャップ２７やヒート
シンク２８との熱膨張係数の相違により、熱履歴を受け
たときに半導体素子２１とキャップ２７やヒートシンク
２８との間に熱応力が生じ、半導体素子２１の接続部２
２の接続不良が生じたり、半導体素子２１自体に割れが
発生する等の問題が生じる。
【０００３】このため、従来では熱応力を緩和する構造
が提案されており、例えば、特開昭６３−２８７０３８
号公報に記載されているものを図７に示す。この構造
は、多層配線基板３３上にＬＳＩチップ３１を半田３２
により搭載し、これを熱伝導性の良い銅等で形成したキ
ャップ３７内に内装し、かつその上でＬＳＩチップ３１
の裏面に、高熱伝導板３４を接着し、かつこの高熱伝導
板３４とキャップ３７とを金属繊維からなる柔軟性を有
する熱伝導体３５を用いて接続した構成がとられてい
る。３６は多層配線基板とキャップとを接続する金属ベ
ローズである。
【０００４】この構造では、ＬＳＩチップ３１とキャッ
プ３７とを高熱伝導板３４及び金属繊維からなる熱伝導
体３５で接合していることにより、ＬＳＩチップ３１で
発生した熱を高熱伝導板３４及び熱伝導体３５を介して
キャップ３７に伝達させ、このキャップ３７から放熱さ
せることで高い放熱性を得ている。また、熱伝導体３５
を構成する金属繊維は柔軟性を有しているので、ＬＳＩ
チップ３１とキャップ３７との間に熱膨張率の違いによ
り生じる熱応力を吸収し、或いは緩和し、ＬＳＩチップ
３１の接続部３２の不良発生やＬＳＩチップ３１の割れ
を防止することができる効果を得ることができる。な
お、金属ベローズ３６は、金属薄板を部分的に積層接合
して組立てたものであり、半田接合時に生じるキャップ
３７と配線基板３３の相対的な変位に対応して、両者間
での応力を吸収し、或いは緩和することが可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の半導体装置では、ＬＳＩチップ３１とキャップ３７
の間に設けている金属繊維からなる熱伝導体３５は、高
い柔軟性を得るためには金属繊維に細いものを用い、か
つ各繊維間の間隔を広くとらなければならないので、結
果的に熱伝導体としての有効面積が小さくなり、熱抵抗
が高くなって放熱性の効果が小さなものとなる。逆に、
高い放熱性を得るために、金属繊維に太いものを用い、
或いは繊維間の間隔を狭くして熱抵抗の低減すると、熱
伝導体としての剛性が大きくなり、結果的に高い柔軟性
を得るのは困難になり、ＬＳＩチップに生じる熱応力の
緩和効果が低下される。また、金属繊維間はある間隔を
持たせなければならず、しかも長さを揃える必要がある
ので、熱伝導体の作製プロセスが複雑になり、製造コス
トが高くなるという問題もある。本発明の目的は、半導
体素子の放熱性を改善するとともに、半導体素子に対す
る熱応力を緩和することを可能にした半導体装置を提供
することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
パッケージ内に内装された半導体素子と、このパッケー
ジに設けられたキャップあるいはヒートシンクとを柔軟
な形状に加工された伝熱性金属フォイルにより接続した
構成とする。ここで、伝熱性金属フォイルは、高熱伝導
性の薄い金属板を波形状に加工し、その山部を半導体素
子またはキャップあるいはヒートシンクの一方に接続
し、谷部を他方に接続する。また、伝熱性金属フォイル
は、波形状の山部または谷部の幅方向の一部には、波の
連続方向に沿って切溝を形成することが好ましい。
【０００７】
【作用】本発明によれば、伝熱性金属フォイルは、高い
伝熱性と柔軟性を有しているため、半導体素子で発生し
た熱を効率良く放熱板に伝達して放熱するとともに、半
導体素子とキャップあるいはヒートシンクとの間に生じ
る熱応力をその柔軟性により緩和して半導体素子におけ
る接続不良や破損等を防止する。特に、伝熱性金属フォ
イルを、波形状とし、山部または谷部を半導体素子とキ
ャップあるいはヒートシンクに接続することで、山と山
あるいは谷と谷のピッチを狭くすれば広い接触面積が得
られ、伝熱効果を高めることが可能となり、かつ波形状
により柔軟性を得ることができる。更に、波形状の伝熱
性金属フォイルに切溝を設けることで、縦横方向の柔軟
性を向上することが可能となる。
【０００８】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図１は本発明の実施例１の半導体装置の断面図であ
る。半導体素子１はシリコン等の半導体基板にトランジ
スタ等の能動素子や、抵抗等の受動素子を形成した半導
体チップとして構成されており、その表面に設けた電極
パッドに形成したバンプ２により回路基板３にフリップ
チップ接続法で搭載されている。バンプ２は、例えば、
Ｐｂ／Ｓｎ＝９５／５ｗｔ．％半田で構成される。ま
た、回路基板３は半導体素子１を構成する材料に近い熱
膨張率を有する材料で構成されている。そして、この半
導体素子１を搭載した回路基板３はパッケージ４内に内
装され、パッケージ４に支持されたリード５に電気接続
される。この電気接続に際しては、ここではＴＡＢ（テ
ープ・オートメイティド・ボンディング）６を用いてお
り、これにより回路基板３はパッケージ４内においてＴ
ＡＢ６により懸架された状態で支持される。そして、前
記パッケージ４の上部の開口部にコバール等の金属で形
成されたキャップ７を半田（Ｐｂ／Ｓｎ＝３７／６３ｗ
ｔ．％）により接続し、内部を封止する。また、キャッ
プ７の外側面にはＡｌ等からなるヒートシンク８を接続
している。
【０００９】一方、前記半導体素子１とキャップ７との
間には、ＡｌおよびＡｌ系合金、またはＣｕおよびＣｕ
系合金で形成された薄板を波形状に加工した伝熱性金属
フォイル９を接着する。図２は前記伝熱性金属フォイル
９を示す図であり、図２（ａ）は平面図、図２（ｂ）は
そのＡ部の拡大斜視図である。伝熱性金属フォイル９は
前記した素材の金属薄板をプレス加工法等によりその一
方の辺方向に沿って波が進行される波形状に形成する。
また、他方の辺方向の複数箇所（ここでは２箇所）に
は、山の頂部を他方の辺方向に分離する切溝９ａを一方
の辺方向に向けて延長形成している。例えば、金属フォ
イル９の厚さは２０〜１００μｍ程度、波形状に加工後
の山と山、および谷と谷のピッチは０．５〜２ｍｍ程
度、高さは０．５〜２ｍｍ程度である。
【００１０】そして、谷の部分を半導体素子１の裏面に
半田１０で接続し、山の部分をキャップの内面に半田１
０で接続している。この場合、金属フォイル９の材料と
してＡｌ等のＰｂ／Ｓｎ半田で直接接着することが困難
な材料を用いる場合は、接着する山と谷の部分、あるい
は全面にＣｕ等のＰｂ／Ｓｎ半田と直接接着可能な金属
をクラッド法等を用いて形成しておけば良い。また、波
形状の山の部分には、必ずしも角度が付いている必要が
なく、丸みが付いていても良い。また、この実施例で
は、一つの伝熱性金属フォイル９が回路基板３に搭載さ
れている複数個の半導体素子１の全てにわたって形成さ
れているが、それぞれ独立した複数個の伝熱性フォイル
を各半導体素子に接続してもよい。
【００１１】この構成によれば、伝熱性金属フォイル９
は波形状に加工されており、かつその波形状方向に切溝
９ａが形成されているため、その他方の辺方向及び一方
の辺方向の柔軟性に優れている。そのため、熱履歴によ
って生じるパッケージキャップ７と半導体素子１との間
の熱膨張差による熱応力を伝熱性金属フォイル９によっ
て吸収し、緩和することができる。その結果、半導体素
子１と回路基板３の熱膨張差は影響なくなり、バンプ２
における接続不良の発生を回避することができる。ま
た、これと同時に伝熱性金属フォイル９は熱伝導率の高
い金属材料で形成されており、かつ半導体素子１やキャ
ップ７とは波形状の谷部や山部の広い面積で接続されて
いるため、全体の熱抵抗が低くなり、半導体素子１で発
生した熱を効率良くキャップ７に伝熱させ、更にヒート
シンク８から放熱させることができ、半導体装置として
の放熱性を向上することができる。
【００１２】一例として１０ｍｍ□の１チップの放熱に
おける熱抵抗を示す。図３は熱抵抗計算に使用したモデ
ル図であり、図３（ａ）は図７に示した構造の場合、図
３（ｂ）は本発明の実施例１の構造の場合をそれぞれ示
す。簡単のため、接着剤等は省略して考える。本発明の
場合、伝熱性金属フォイル９の材料をＣｕ（熱伝導率３
９５Ｗ／ｍ・Ｋ）とし、フォイル厚を５０μｍ、加工後
の波形状ピッチを１ｍｍ、高さを１ｍｍとすると、熱抵
抗は０．２８Ｋ／Ｗが得られる。この熱抵抗と同等の熱
抵抗を従来技術で得る場合、熱伝導体３５の金属繊維の
材料をＣｕとし、太さを５０μｍとすると、１０ｍｍ□
の領域内に約１５０μｍの狭いピッチで４６００本もの
繊維を設けなければならず、柔軟性が低下されて熱応力
の緩和効果が低下されるとともに、その作製が非常に困
難になり、かつ高コストになってしまう。
【００１３】図４は、本発明の実施例２の断面図であ
り、実施例１と同一部分には同一符号を付してある。こ
の実施例では、パッケージ４の開口部を封止するキャッ
プを省略しており、開口部にはヒートシンク８を直接接
続して封止を行っている。そして、半導体素子１の裏面
とヒートシンク８の内面とをＡｌおよびＡｌ系合金、ま
たはＣｕおよびＣｕ系合金からなる伝熱性金属フォイル
９で接続している。この構造によれば、前記実施例１と
同様に放熱効果と熱応力緩和効果の両方の効果が得られ
るのは勿論であるが、ここではキャップが省略されてい
ることにより半導体素子１とヒートシンク８間の熱抵抗
を更に低下することが可能であり、放熱性をより向上す
ることができる。また、キャップ７を取付ける工程が削
減されるのでコストが低下できる。
【００１４】図５は本発明の実施例３の断面図である。
この実施例では半導体素子１を搭載した回路基板３をシ
リコン樹脂等の接着剤１１によりパッケージ８の内底面
に接着して固定し、半導体素子１とインナーリード５と
をＡｕワイヤ１２により接続する。また、パッケージ４
の開口部はヒートシンク８で直接封止する。そして、半
導体素子１の裏面とヒートシンク８の内面とを伝熱性金
属フォイル９で接続する。そして、ここでは伝熱性金属
フォイル９の山と山の間、或いは谷と谷の間の各凹み部
分には高熱伝導率で柔軟性の優れた樹脂１３を充填させ
ている。
【００１５】この構成によれば、実施例２と同様に伝熱
性金属フォイル９により半導体素子１の放熱効果を高
め、かつ熱応力を緩和する効果を得ることができる。ま
た、回路基板３をパッケージ４に直接固定しているの
で、振動に対する強度が増加でき、また、回路基板３と
インナーリード５を金属ワイヤ１２で接続しているので
ＴＡＢが不要となり、更なる低コスト化が可能となる。
また、伝熱性フォイル９に高熱伝導率で柔軟性の優れた
樹脂１３を充填しているので、振動に対する強度が増加
するとともに、半導体素子１とヒートシンク８との間の
熱伝達径路の断面積が増加でき、熱抵抗を更に低下する
ことができる。なお、実施例３においては、実施例１の
ようにキャップを設けた構造としても良い。また、伝熱
性フォイルに充填する樹脂は、フォイルの表面に所要厚
さで塗布した構成としてもよい。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、パッケー
ジ内に内装された半導体素子とキャップあるいはヒート
シンクとを柔軟な形状に加工された高伝熱性の伝熱性金
属フォイルにより接続しているので、半導体素子で発生
した熱を効率良くキャップあるいはヒートシンクに伝達
して放熱することができるとともに、半導体素子とキャ
ップあるいはヒートシンクとの間に生じる熱応力をその
柔軟性により緩和して半導体素子における接続不良や破
損等を防止することができ、かつ、伝熱性金属フォイル
は、高熱伝導性の薄い金属板を波形状に加工し、その山
部を半導体素子またはキャップあるいはヒートシンクの
一方に接続し、谷部を他方に接続しているので、山と山
あるいは谷と谷のピッチを狭くすれば半導体素子とキャ
ップあるいはヒートシンクの間に広い接触面積を得るこ
とができ、かつ複数の山部と谷部とのそれぞれの間にお
いて並列状態で熱が伝導されるため、伝熱効果を高める
ことが可能となり、半導体素子の放熱効果を高めること
ができる。更に、伝熱性金属フォイルに切溝を形成する
ことで、縦横方向の柔軟性を向上することが可能とな
り、熱応力の緩和ないし吸収効果を高めることができ
る。また、本発明の伝熱性金属フォイルは、作製が容易
であり、パッケージへのアセンブリも容易であるので製
造コストを低くすることができる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の断面図である。
【図２】伝熱性フォイルを示す図であり、（ａ）は平面
図、（ｂ）はＡ部の拡大斜視図である。
【図３】実施例１の効果を説明するための模式図であ
る。
【図４】本発明の実施例２の断面図である。
【図５】本発明の実施例３の断面図である。
【図６】従来の半導体装置の一例の断面図である。
【図７】改善された従来の半導体装置の断面図である。
【符号の説明】
１ 半導体素子 ３ 回路基板 ４ パッケージ ７ キャップ ８ ヒートシンク ９ 伝熱性金属フォイル １３ 高熱伝導率で柔軟な樹脂

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 半導体素子を回路基板に搭載してパッケ
    ージ内に封止し、このパッケージに設けたキャップある
    いはヒートシンクと前記半導体素子とを熱的に接続して
    半導体素子の放熱を行うように構成した半導体装置にお
    いて、前記半導体素子とキャップあるいはヒートシンク
    とを柔軟な形状に加工された伝熱性金属フォイルにより
    接続し、この伝熱性金属フォイルは、高熱伝導性の薄い
    金属板を波形状に加工し、その複数の山部を半導体素子
    とキャップあるいはヒートシンクとの一方に接続し、複
    数の谷部を他方に接続したことを特徴とする半導体装
    置。
  2. 【請求項２】 伝熱性金属フォイルは、波形状の山部ま
    たは谷部の幅方向の一部には、波の連続方向に沿って切
    溝を形成してなる請求項１の半導体装置。
  3. 【請求項３】 伝熱性金属フォイルは、ＡｌおよびＡｌ
    合金、あるいはＣｕおよびＣｕ合金で形成され、半導体
    素子とキャップあるいはヒートシンクにそれぞれ半田で
    接続してなる請求項１または２の半導体装置。
JP30699993A 1993-11-15 1993-11-15 半導体装置 Expired - Fee Related JP2570605B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30699993A JP2570605B2 (ja) 1993-11-15 1993-11-15 半導体装置
US08/341,933 US5528456A (en) 1993-11-15 1994-11-15 Package with improved heat transfer structure for semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP30699993A JP2570605B2 (ja) 1993-11-15 1993-11-15 半導体装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH07142647A JPH07142647A (ja) 1995-06-02
JP2570605B2 true JP2570605B2 (ja) 1997-01-08

Family

ID=17963800

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP30699993A Expired - Fee Related JP2570605B2 (ja) 1993-11-15 1993-11-15 半導体装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US5528456A (ja)
JP (1) JP2570605B2 (ja)

Families Citing this family (72)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6097089A (en) * 1998-01-28 2000-08-01 Mitsubishi Gas Chemical Company, Inc. Semiconductor plastic package, metal plate for said package, and method of producing copper-clad board for said package
JP2806357B2 (ja) * 1996-04-18 1998-09-30 日本電気株式会社 スタックモジュール
TW382736B (en) 1996-04-18 2000-02-21 Eastern Kk Circuit board for a semiconductor device and method of making the same
JPH09329395A (ja) * 1996-06-06 1997-12-22 Furukawa Electric Co Ltd:The ヒートシンク
DE19648545B4 (de) * 1996-11-25 2009-05-07 Ceramtec Ag Monolithischer Vielschichtaktor mit Außenelektroden
US5900675A (en) * 1997-04-21 1999-05-04 International Business Machines Corporation Organic controlled collapse chip connector (C4) ball grid array (BGA) chip carrier with dual thermal expansion rates
US5990418A (en) * 1997-07-29 1999-11-23 International Business Machines Corporation Hermetic CBGA/CCGA structure with thermal paste cooling
US6131646A (en) * 1998-01-19 2000-10-17 Trw Inc. Heat conductive interface material
DE19810919A1 (de) * 1998-03-13 1999-09-16 Abb Daimler Benz Transp Modulgrundplatte zur Kühlung elektrischer Bauelemente
US6713151B1 (en) 1998-06-24 2004-03-30 Honeywell International Inc. Compliant fibrous thermal interface
US6436506B1 (en) * 1998-06-24 2002-08-20 Honeywell International Inc. Transferrable compliant fibrous thermal interface
KR100494974B1 (ko) * 1998-06-24 2005-06-14 존슨 마테이 일렉트로닉스, 인코포레이티드 반도체 조립체 및 그의 제조방법
KR100310099B1 (ko) 1998-08-20 2001-12-17 윤종용 반도체집적회로장치용방열장치및그것을구비하는휴대용컴퓨터
US6031727A (en) * 1998-10-26 2000-02-29 Micron Technology, Inc. Printed circuit board with integrated heat sink
AU1616300A (en) * 1998-12-02 2000-06-19 Intel Corporation A fibrous thermal interface adaptor
US6157538A (en) * 1998-12-07 2000-12-05 Intel Corporation Heat dissipation apparatus and method
US6125921A (en) * 1999-03-16 2000-10-03 Chaun-Choung Industrial Corp. Radiator
US20030214800A1 (en) * 1999-07-15 2003-11-20 Dibene Joseph Ted System and method for processor power delivery and thermal management
US6411513B1 (en) * 1999-12-10 2002-06-25 Jacques Normand Bedard Compliant thermal interface devices and method of making the devices
JP3280954B2 (ja) 2000-06-02 2002-05-13 株式会社東芝 回路モジュール及び回路モジュールを搭載した電子機器
US6523608B1 (en) * 2000-07-31 2003-02-25 Intel Corporation Thermal interface material on a mesh carrier
US6317326B1 (en) * 2000-09-14 2001-11-13 Sun Microsystems, Inc. Integrated circuit device package and heat dissipation device
GB0106547D0 (en) * 2001-03-16 2001-05-02 Aavid Thermalloy Ltd Heat sinks
US20020195228A1 (en) * 2001-06-07 2002-12-26 International Business Machines Corporation Thermal enhanced extended surface tape for integrated circuit heat dissipation
JP2003163315A (ja) * 2001-11-29 2003-06-06 Denki Kagaku Kogyo Kk モジュール
US6712621B2 (en) * 2002-01-23 2004-03-30 High Connection Density, Inc. Thermally enhanced interposer and method
DE10221085B4 (de) * 2002-05-11 2012-07-26 Robert Bosch Gmbh Baugruppe mit einer Verbindungseinrichtung zum Kontaktieren eines Halbleiter-Bauelements und Herstellungsverfahren
US7078803B2 (en) * 2002-09-27 2006-07-18 Isothermal Systems Research, Inc. Integrated circuit heat dissipation system
US8584353B2 (en) 2003-04-11 2013-11-19 Neoconix, Inc. Method for fabricating a contact grid array
US7114961B2 (en) 2003-04-11 2006-10-03 Neoconix, Inc. Electrical connector on a flexible carrier
US7628617B2 (en) 2003-06-11 2009-12-08 Neoconix, Inc. Structure and process for a contact grid array formed in a circuitized substrate
US7597561B2 (en) 2003-04-11 2009-10-06 Neoconix, Inc. Method and system for batch forming spring elements in three dimensions
US7244125B2 (en) 2003-12-08 2007-07-17 Neoconix, Inc. Connector for making electrical contact at semiconductor scales
US20070020960A1 (en) 2003-04-11 2007-01-25 Williams John D Contact grid array system
US7758351B2 (en) 2003-04-11 2010-07-20 Neoconix, Inc. Method and system for batch manufacturing of spring elements
DE102004048529B4 (de) * 2003-10-23 2014-07-03 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Elektronisches Gerät mit Halbleiterchip, der über eine Lötmittelschicht mit einem metallischen Leiterteil flächig verbunden ist
KR100632459B1 (ko) * 2004-01-28 2006-10-09 삼성전자주식회사 열방출형 반도체 패키지 및 그 제조방법
US7383632B2 (en) * 2004-03-19 2008-06-10 Neoconix, Inc. Method for fabricating a connector
US7347698B2 (en) * 2004-03-19 2008-03-25 Neoconix, Inc. Deep drawn electrical contacts and method for making
US7633752B2 (en) * 2004-03-29 2009-12-15 Intel Corporation Cooling an integrated circuit die with coolant flow in a microchannel and a thin film thermoelectric cooling device in the microchannel
US7354276B2 (en) 2004-07-20 2008-04-08 Neoconix, Inc. Interposer with compliant pins
US20060077638A1 (en) * 2004-10-12 2006-04-13 Salmon Peter C Adaptive interface using flexible fingers
US7361985B2 (en) * 2004-10-27 2008-04-22 Freescale Semiconductor, Inc. Thermally enhanced molded package for semiconductors
JP2005159371A (ja) * 2005-01-04 2005-06-16 Advantest Corp 伝熱素子
US7355855B2 (en) * 2005-06-14 2008-04-08 International Business Machines Corporation Compliant thermal interface structure utilizing spring elements
US7362582B2 (en) * 2005-06-14 2008-04-22 International Business Machines Corporation Cooling structure using rigid movable elements
DE102005030247B4 (de) * 2005-06-29 2009-06-04 Semikron Elektronik Gmbh & Co. Kg Leistungshalbleitermodul mit Verbindungselementen hoher Stromtragfähigkeit
US7593228B2 (en) * 2005-10-26 2009-09-22 Indium Corporation Of America Technique for forming a thermally conductive interface with patterned metal foil
US7357644B2 (en) 2005-12-12 2008-04-15 Neoconix, Inc. Connector having staggered contact architecture for enhanced working range
JP2007184424A (ja) * 2006-01-06 2007-07-19 Nec Electronics Corp 半導体装置
US7532475B2 (en) * 2006-03-30 2009-05-12 International Business Machines Corporation Semiconductor chip assembly with flexible metal cantilevers
WO2007124113A2 (en) * 2006-04-21 2007-11-01 Neoconix, Inc. Clamping a flat flex cable and spring contacts to a circuit board
US7995344B2 (en) * 2007-01-09 2011-08-09 Lockheed Martin Corporation High performance large tolerance heat sink
JP5082970B2 (ja) * 2008-03-25 2012-11-28 富士通株式会社 回路基板装置
JP2010092977A (ja) * 2008-10-06 2010-04-22 Panasonic Corp 半導体装置及びその製造方法
CN101749980B (zh) * 2008-12-22 2012-12-26 富准精密工业(深圳)有限公司 散热鳍片、散热器及电子装置
CN101848622B (zh) * 2009-03-24 2013-07-03 富准精密工业(深圳)有限公司 散热器及电子装置
JP5546889B2 (ja) * 2010-02-09 2014-07-09 日本電産エレシス株式会社 電子部品ユニット及びその製造方法
JP5698932B2 (ja) * 2010-07-29 2015-04-08 日東電工株式会社 熱伝導性シート
US9343436B2 (en) 2010-09-09 2016-05-17 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Stacked package and method of manufacturing the same
US20120061059A1 (en) * 2010-09-09 2012-03-15 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Cooling mechanism for stacked die package and method of manufacturing the same
US8541875B2 (en) * 2011-09-30 2013-09-24 Alliance For Sustainable Energy, Llc Integrated three-dimensional module heat exchanger for power electronics cooling
US8641428B2 (en) 2011-12-02 2014-02-04 Neoconix, Inc. Electrical connector and method of making it
US8907472B2 (en) * 2013-02-07 2014-12-09 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. 3DIC package comprising perforated foil sheet
US9680273B2 (en) 2013-03-15 2017-06-13 Neoconix, Inc Electrical connector with electrical contacts protected by a layer of compressible material and method of making it
US10631438B2 (en) 2017-12-23 2020-04-21 International Business Machines Corporation Mechanically flexible cold plates for low power components
US10806054B1 (en) * 2019-08-06 2020-10-13 Honeywell International Inc. Flexible elastic thermal bridge for electronic subassemblies with variable gaps between components and enclosures
CN113363222B (zh) * 2020-03-06 2024-08-13 盛合晶微半导体(江阴)有限公司 具有散热片的半导体封装结构及其制备方法
JP7338555B2 (ja) * 2020-05-20 2023-09-05 株式会社デンソー 冷却構造
JP7294234B2 (ja) * 2020-05-20 2023-06-20 株式会社デンソー 冷却構造
CN112272496A (zh) * 2020-10-26 2021-01-26 南昌航空大学 一种用于移动通讯设备的高效散热装置
US20220344239A1 (en) * 2021-04-26 2022-10-27 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Cooling assembly and an electronic circuit module having the same

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2920245A (en) * 1955-01-26 1960-01-05 Raytheon Co Standard subminiature package technique
US3694699A (en) * 1970-03-30 1972-09-26 Nat Beryllia Corp Ceramic based substrates for electronic circuits with improved heat dissipating properties and circuits including the same
JPS6138237Y2 (ja) * 1978-11-17 1986-11-05
EP0213426A1 (de) * 1985-08-30 1987-03-11 Siemens Aktiengesellschaft Gehäuse mit Bodenwanne und Aussendeckel für ein elektrisches Schaltungsbauteil
JPS63100759A (ja) * 1986-10-17 1988-05-02 Hitachi Ltd Ｉｃチツプの冷却装置
JPS63226952A (ja) * 1987-03-16 1988-09-21 Hitachi Ltd 半導体装置
SU1432819A1 (ru) * 1987-03-24 1988-10-23 Харьковский политехнический институт им.В.И.Ленина Корпус радиоэлектронного блока
US4926935A (en) * 1989-03-06 1990-05-22 Robinson Fin Machines, Inc. Compressed fin heat sink
JPH03104262A (ja) * 1989-09-19 1991-05-01 Fujitsu Ltd 防振型伝熱構造
EP0489995A1 (en) * 1990-12-12 1992-06-17 International Business Machines Corporation Flexible printed circuit package and flexible printed circuit for incorporation into such a package

Also Published As

Publication number Publication date
JPH07142647A (ja) 1995-06-02
US5528456A (en) 1996-06-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2570605B2 (ja) 半導体装置
KR100563585B1 (ko) 전자 부품과 반도체 장치 및 이들의 제조 방법과 이들을실장한 회로 기판 및 이 회로 기판을 가지는 전자 기기
JP2636777B2 (ja) マイクロプロセッサ用半導体モジュール
JP2004172489A (ja) 半導体装置およびその製造方法
WO1997020347A1 (en) Semiconductor device, process for producing the same, and packaged substrate
JP2002353398A (ja) 半導体装置
JPH0964099A (ja) 半導体装置及びその実装構造
JPS6376444A (ja) チツプキヤリア
JP2570645B2 (ja) 半導体装置
JPH0574985A (ja) 半導体素子の実装構造
JP3883531B2 (ja) 半導体装置
US20230245948A1 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP3127149B2 (ja) 半導体装置
WO2010038345A1 (ja) 配線基板ならびに半導体装置及びその製造方法
JP4189681B2 (ja) 電子部品及び半導体装置並びにこれらの製造方法
JP3238906B2 (ja) 半導体装置
JP2008270511A (ja) 電子装置
JPH11204565A (ja) 半導体装置
JP3938784B2 (ja) 半導体装置
KR100535932B1 (ko) 전자부품 및 반도체 장치
JP2000223627A (ja) フリップチップパッケージ
JPH0543485Y2 (ja)
JP3938783B2 (ja) 半導体装置
JPH0793326B2 (ja) 半導体装置
JP2008277872A (ja) 半導体装置

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees