JP3372498B2 - Semiconductor device - Google Patents
Semiconductor deviceInfo
- Publication number
- JP3372498B2 JP3372498B2 JP07513599A JP7513599A JP3372498B2 JP 3372498 B2 JP3372498 B2 JP 3372498B2 JP 07513599 A JP07513599 A JP 07513599A JP 7513599 A JP7513599 A JP 7513599A JP 3372498 B2 JP3372498 B2 JP 3372498B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wiring
- diffusion plate
- semiconductor chip
- chip
- main surface
- 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 - Lifetime
Links
Classifications
-
- 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
- H01L2224/48225—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 non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
- H01L2224/48227—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 non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation 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
- H01L2224/01—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
- H01L2224/484—Connecting portions
- H01L2224/4847—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a wedge bond
- H01L2224/48472—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a wedge bond the other connecting portion not on the bonding area also being a wedge bond, i.e. wedge-to-wedge
-
- 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
- H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
- H01L2224/491—Disposition
- H01L2224/49105—Connecting at different heights
- H01L2224/49109—Connecting at different heights outside the semiconductor or solid-state body
-
- 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
- H01L2224/49—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
- H01L2224/494—Connecting portions
- H01L2224/4943—Connecting portions the connecting portions being staggered
- H01L2224/49433—Connecting portions the connecting portions being staggered outside the semiconductor or solid-state body
-
- 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
- H01L2224/73265—Layer and wire connectors
-
- 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
- H01L2924/181—Encapsulation
-
- 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
- H01L2924/30—Technical effects
- H01L2924/301—Electrical effects
- H01L2924/3011—Impedance
- H01L2924/30111—Impedance matching
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はPPGA(プラスチ
ック・ピン・グリッド・アレイ)構造のLSIなどの封
止技術、特に、信号伝播特性を損なうことなく空冷放熱
を行うために用いて効果のある技術に関するものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sealing technique for an LSI having a PPGA (Plastic Pin Grid Array) structure, and more particularly, a technique which is effective for use in heat dissipation by air cooling without impairing signal propagation characteristics. It is about.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体装置は、実装密度の向上と共に外
部回路との接続のためのピン(或いはリード)数が多く
なる。多ピン化を可能にし、かつ従来からのプリント基
板に実装できるパッケージ構造を有するものにPGA
(ピン・グリッド・アレイ)がある。2. Description of the Related Art A semiconductor device has an increased number of pins (or leads) for connection with an external circuit as the packaging density is improved. PGA that has a package structure that enables multiple pins and can be mounted on a conventional printed circuit board
(Pin grid array).
【0003】PGAのパッケージには、従来よりセラミ
ックが用いられ、また配線材料には焼結金属が用いられ
ている。しかし、セラミックはコストが高くかつ誘電率
が高いために配線に対しては線間の静電容量となる。ま
た、焼結金属は電気抵抗が高いため、電源や信号配線に
直列の抵抗分を含ませる。このため、電源系にあっては
抵抗分により損失が生じ、一方、信号系にあっては、セ
ラミックによる静電容量と配線の電気抵抗とにより信号
遅延を生じる。Ceramics have been conventionally used for PGA packages, and sintered metals have been used as wiring materials. However, since ceramic is high in cost and has a high dielectric constant, it causes an electrostatic capacitance between lines for wiring. Further, since the sintered metal has a high electric resistance, a series resistance component is included in the power supply and the signal wiring. Therefore, in the power supply system, a loss occurs due to the resistance component, while in the signal system, a signal delay occurs due to the electrostatic capacitance of the ceramic and the electric resistance of the wiring.
【0004】そこで、日経エレクトロニクス「別冊 No.
2マイクロデバイセズ」1984.6.11、P160
〜P168に記載のように、セラミックに代えて低コス
ト化が可能なプラスチックPGAが注目され、ASIC
(Apllication Specific IC:特定用途向けIC)LSI
などに用途が広がりつつある。そのパッケージベース
は、プリント基板材料でもあるガラス繊維入りエポキ
シ、トリアジン、ポリイミドなどの誘電率の低い材料が
用いられ、また、配線には電気抵抗の低い銅が用いられ
る。Therefore, Nikkei Electronics "Separate Volume No.
2 Micro Devices "1984.6.11, P160.
As described in ~ P168, attention has been paid to a plastic PGA that can reduce the cost in place of the ceramic.
(Apllication Specific IC) LSI
Applications are expanding to such areas. As the package base, a material having a low dielectric constant such as glass fiber-containing epoxy, triazine, or polyimide, which is also a printed circuit board material, is used, and wiring is made of copper having a low electric resistance.
【0005】なお、このようなPPGAに関連する技術
は、例えば、特開昭60−38841号及び特開昭60
−38842号がある。A technique related to such a PPGA is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 60-38841 and Japanese Patent Laid-Open No. 60-38841.
-38842 is available.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記の如く
プラスチックを用いたパッケージ技術においては、プラ
スチックの熱伝導度がセラミックに比べて悪く、高集積
に伴う半導体チップの高発熱に対する冷却、及び信号の
高速伝播を満足することができない。However, in the packaging technology using plastic as described above, the thermal conductivity of plastic is worse than that of ceramics, and cooling of semiconductor chips due to high heat generation due to high integration and signal generation. High speed propagation cannot be satisfied.
【0007】半導体装置の高発熱の冷却に対処するもの
として、特開昭60−136348号がある。すなわ
ち、有機プリント板材料のLSI取付部に穴を開け、熱
伝導度の良い板をプリント板の裏面に張り付け、その表
面の穴部を通してLSIを良熱伝導板に付ける構造とし
ている。しかし、この構造では、各部材の熱膨張差はセ
ラミックを用いる場合に比べて大きく、接合に何らかの
対策を講じないと破壊につながる。Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-136348 deals with cooling of a semiconductor device with high heat generation. That is, a hole is formed in the LSI mounting portion of the organic printed board material, a board having good thermal conductivity is attached to the back surface of the printed board, and the LSI is attached to the good heat conducting board through the hole on the surface. However, in this structure, the difference in thermal expansion between the members is larger than that in the case where ceramics are used, and unless some measures are taken in the joining, destruction will occur.
【0008】また、ガラスエポキシ樹脂からなる基板上
にLSIを取り付けるプラスチック・ピン・グリッド・
アレイ・パッケージにおいて、各接合部間の接着剤に熱
膨張差を解消するためにエラストマを用いることが、特
開昭60−136345号に示されている。しかし、エ
ラストマは熱伝導性が悪く、放熱対策に問題がある。Also, a plastic pin grid for mounting the LSI on a substrate made of glass epoxy resin.
JP-A-60-136345 discloses the use of an elastomer in the array package to eliminate the difference in thermal expansion between the adhesives between the joints. However, the elastomer has poor thermal conductivity, and there is a problem in heat dissipation measures.
【0009】また、エラストマは気泡の多い構造である
ため、エポキシ系の接着剤に比べて水分が侵入し易く、
キャビティ内の配線が腐蝕する等の問題がある。Further, since the elastomer has a structure with a lot of air bubbles, it is easier for water to enter than the epoxy adhesive,
There is a problem that the wiring in the cavity is corroded.
【0010】さらに、放熱を容易にするためには、自然
空冷、あるいは数m/Sの風速で行えることが望ましい
が、従来、半導体装置が数十ワットになると十分に放熱
が期待できなくなる。Further, in order to facilitate heat dissipation, it is desirable to perform natural air cooling or wind speed of several m / S, but conventionally, heat dissipation cannot be expected sufficiently when the semiconductor device has several tens of watts.
【0011】そこで、本発明の目的は、高速信号伝播特
性を保証しながら数十ワット級の半導体装置の冷却を可
能にする封止技術を提供することにある。Therefore, an object of the present invention is to provide a sealing technique capable of cooling a semiconductor device of several tens of watts while guaranteeing high-speed signal propagation characteristics.
【0012】本発明の他の目的は、通常のプリント基板
で作られたパッケージと安い材料で作られた熱拡散板を
組合せ、低コストで高信頼度かつ高性能を有するパッケ
ージ構造を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a package structure having a low cost, high reliability and high performance by combining a package made of a normal printed circuit board and a heat diffusion plate made of a cheap material. It is in.
【0013】本発明のさらに他の目的は、構造材料の特
性からくる諸々の不整合を軟らかい材料で接合または覆
うことにより、材料特性関係を独立させることにより自
由な材料の組合せが可能となり、低コストで信頼度、性
能を犠牲にすることのない技術を提供するものである。Still another object of the present invention is to bond or cover various inconsistencies due to the characteristics of structural materials with a soft material, thereby making it possible to freely combine materials by making the material property relationships independent. It provides a technology that does not sacrifice reliability and performance at cost.
【0014】本発明の前記目的と新規な特徴は、本明細
書の記述および添付図面から明らかになるであろう。The above objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下の通りである。Among the inventions disclosed in the present application, a brief description will be given to the outline of typical ones.
It is as follows.
【0016】本発明の半導体装置は、一主面に選択的に
半導体チップが搭載され、前記半導体チップで発生する
熱を前記一主面とは反対側の他の主面から放熱する銅か
らなる熱拡散板と、前記熱拡散板と前記半導体チップと
の間に位置する弾性率が0.001〜100kg/mm
2 の軟らかい材料と、前記熱拡散板の一主面の前記半導
体チップが搭載された領域以外の領域に、前記半導体チ
ップの周囲を取り囲むように形成された樹脂フィルム及
びその上に形成された複数の薄膜配線層から成るフレキ
シブルな多層配線基板と、前記複数の薄膜配線層と前記
半導体チップとを接続する接続手段と、前記熱拡散板に
覆われる前記複数の薄膜配線層に接続され、前記熱拡散
板の前記一主面側に突出する多数の電極と、を有する構
造としたものである。In the semiconductor device of the present invention, a semiconductor chip is selectively mounted on one main surface, and the semiconductor device is made of copper that radiates the heat generated in the semiconductor chip from the other main surface opposite to the one main surface. Thermal diffusion plate, the thermal diffusion plate and the semiconductor chip
The elastic modulus located between is 0.001-100kg / mm
2, a soft material, a resin film formed so as to surround the periphery of the semiconductor chip in a region other than a region where the semiconductor chip is mounted on one main surface of the heat diffusion plate, and a plurality of resin films formed thereon. A flexible multilayer wiring board consisting of thin film wiring layers, connecting means for connecting the plurality of thin film wiring layers to the semiconductor chip, and the plurality of thin film wiring layers covered by the heat diffusion plate, A structure having a large number of electrodes protruding to the one main surface side of the diffusion plate is provided.
【0017】[0017]
【0018】[0018]
【0019】上記した手段によれば、半導体チップが熱
拡散板の一主面に搭載され、少なくとも半導体チップで
発生する熱を前記一主面とは反対側の他の主面から放熱
する構造であるので、半導体チップで発生した熱は熱拡
散板を介して速やかに半導体チップの前記他の主面から
放熱され、一方、各配線層を内蔵したプラスチック等の
多層配線基板は線間容量、配線上のインダクタンス及び
抵抗を最小にし、信号伝播特性の劣化を防止する。した
がって、信号伝播特性を損なうことなく、プラスチック
パッケージを用いた場合でも十分な放熱を行うことがで
きる。また、熱伝導度の大きい銅からなる熱拡散板を用
いることにより、半導体チップからの放熱を半導体チッ
プ搭載面とは反対側の他の主面から効率よくかつ有効に
行うことができる。さらに、熱拡散板は複数の薄膜配線
層及びそれに接続される多数の電極上を覆って形成され
るためにより一層の放熱効果を得ることができる。ま
た、半導体チップの周囲を取り囲むように形成された樹
脂フィルム及びその上に形成された複数の薄膜配線層か
ら成るフレキシブルな多層配線基板を有するため、微細
配線が形成できる。 According to the above-mentioned means, the semiconductor chip is mounted on one main surface of the heat diffusion plate, and at least the heat generated in the semiconductor chip is radiated from the other main surface opposite to the one main surface. Therefore, the heat generated in the semiconductor chip is quickly dissipated from the other main surface of the semiconductor chip through the heat diffusion plate, while the multilayer wiring board such as plastic with each wiring layer built-in has a line capacitance, wiring The above inductance and resistance are minimized to prevent deterioration of signal propagation characteristics. Therefore, even if a plastic package is used, sufficient heat dissipation can be performed without impairing the signal propagation characteristics. Also, use a heat diffusion plate made of copper, which has a high thermal conductivity.
Heat dissipation from the semiconductor chip
Efficiently and effectively from the other main surface opposite the mounting surface
It can be carried out. In addition, the heat spreader has multiple thin film wirings.
Formed over a layer and a number of electrodes connected to it
Therefore, a further heat dissipation effect can be obtained. Well
In addition, the tree formed to surround the semiconductor chip.
Is it an oil film and multiple thin film wiring layers formed on it?
Since it has a flexible multilayer wiring board consisting of
Wiring can be formed.
【0020】[0020]
【発明の実施の形態】(実施の形態1)図1は本発明に
よる半導体装置の一例を示す断面図である。(Embodiment 1) FIG. 1 is a sectional view showing an example of a semiconductor device according to the present invention.
【0021】LSIのチップ1は、熱拡散板2の中央部
に形成された台座部に熱伝導度のよいフィラーの入った
ゴム状弾性を有するエラストマ3を介して接合されてい
る。熱拡散板2は銅材などを用いて方形もしくは長方形
に加工され、また台座部が他の部分より肉厚にされ、反
対側の面は平面にされている。The LSI chip 1 is bonded to a pedestal portion formed in the central portion of the heat diffusion plate 2 via an elastomer 3 having a rubber-like elasticity containing a filler having good thermal conductivity. The heat diffusion plate 2 is formed into a rectangular shape or a rectangular shape using a copper material, the pedestal portion is made thicker than the other portions, and the opposite surface is made flat.
【0022】チップ1の周辺には、プラスチック、ガラ
スエポキシなどが用いられ、かつ配線が多層にされてい
る配線基板4が、軟らかい材料、例えばその熱伝導度の
よいフィラーの入ったエラストマ5を介して熱拡散板2
に接合されている。配線基板4はその中央部分に開口を
有し、その開口部にチップ1及び熱拡散板2の台座部が
位置する。この熱拡散板2は、配線基板4とほぼ等しい
外形寸法を有し、チップ1の放熱面積を大きくしてい
る。この配線基板4には、一定間隔に多数のピン6(電
極)が埋設され、各々配線基板4内の配線に接続されて
いる。このピン6は、はんだ付け或いはかしめにより立
設加工され、その材料には弾性変形限界の高いBe−C
uなどを用いる。因みに、従来は42合金、リン青銅な
どが用いられていた。In the periphery of the chip 1, a wiring board 4 made of plastic, glass epoxy or the like and having wirings in multiple layers is provided with a soft material, for example, an elastomer 5 containing a filler having good thermal conductivity. And heat diffusion plate 2
Is joined to. The wiring board 4 has an opening in the center thereof, and the pedestal of the chip 1 and the heat diffusion plate 2 is located in the opening. The heat diffusion plate 2 has substantially the same outer dimensions as the wiring board 4, and increases the heat dissipation area of the chip 1. A large number of pins 6 (electrodes) are embedded in the wiring board 4 at regular intervals and are connected to the wirings in the wiring board 4, respectively. The pin 6 is erected by soldering or caulking, and its material is Be-C which has a high elastic deformation limit.
u or the like is used. Incidentally, 42 alloy, phosphor bronze, etc. have been used conventionally.
【0023】配線基板4の内側端は階段状になってお
り、各段の表面には配線が露出し、チップ1上のその配
線との間は、金、銅またはアルミニウム材によるボンデ
ィングワイヤ7で接続されている(ボンディングワイヤ
7に代えてTAB(テープ・オートメイテッド・ボンデ
ィング)を使用してもよい)。The inner end of the wiring board 4 has a stepped shape, the wiring is exposed on the surface of each step, and a bonding wire 7 made of a gold, copper or aluminum material is provided between the wiring and the wiring on the chip 1. It is connected (TAB (Tape Automated Bonding) may be used instead of the bonding wire 7).
【0024】熱拡散板2の上面(チップ1の設けられて
いない面)には、軟らかい材料、例えばエラストマ8を
介してフィン9(ヒートシンク)が接合されている。フ
ィン9は、熱伝導性に優れるアルミニウム材が用いら
れ、さらに複数の深溝が形成され、放熱面積が広くなる
ようにされている。エラストマ8は後述する熱伝導度の
良いフィラーを含んだものにすれば、放熱効果がさらに
向上する。A fin 9 (heat sink) is joined to the upper surface of the heat diffusion plate 2 (the surface on which the chip 1 is not provided) via a soft material such as an elastomer 8. The fin 9 is made of an aluminum material having excellent thermal conductivity, and further has a plurality of deep grooves formed therein so that the heat radiation area is widened. If the elastomer 8 contains a filler having good thermal conductivity, which will be described later, the heat radiation effect is further improved.
【0025】さらに、チップ1の露出面及び隣接する配
線基板4の一部、すなわち配線基板4の内側端から露出
する電極を保護するためにキャップ10が軟らかい材
料、例えばエラストマ12を介して配線基板4に接合さ
れている。このエラストマ12を含めて、前記いずれの
エラストマも接合される部材相互の熱膨張差を吸収する
ために設けられている。Furthermore, in order to protect the exposed surface of the chip 1 and a part of the wiring board 4 adjacent to it, that is, the electrode exposed from the inner end of the wiring board 4, the cap 10 is made of a soft material, for example, the wiring board via the elastomer 12. It is joined to 4. All the elastomers including the elastomer 12 are provided to absorb the difference in thermal expansion between the members to be joined.
【0026】また、前記チップ1、配線基板4の側端か
ら露出する電極およびボンディングワイヤ7を、配線基
板4とキャップ10とを接合するエラストマ12から侵
入する水分による影響を防ぐため、コーティングゲル1
1によって保護している。このコーティングゲル11
は、ワイヤ断線や水分の侵入を防ぐ材料が好ましい。熱
拡散板2と配線基板4間または配線基板4とキャップ1
0間をエラストマで接合した場合、チップ1表面だけで
なくチップ1側面まで耐湿性のシリコーンゲルで被って
おくと、水分の侵入によるボンディングパッドのAl腐
蝕を防止できる。これはエラストマのキュア時に気泡が
エラストマ内に残って、そこが水分の侵入経路となるこ
とがあるからである。Further, in order to prevent the chip 1, the electrode exposed from the side end of the wiring board 4 and the bonding wire 7 from being penetrated from the elastomer 12 for joining the wiring board 4 and the cap 10, the coating gel 1 is used.
Protected by 1. This coating gel 11
Is preferably a material that prevents wire breakage and moisture intrusion. Between the heat diffusion plate 2 and the wiring board 4, or between the wiring board 4 and the cap 1.
In the case where 0s are bonded with an elastomer, if not only the surface of the chip 1 but also the side surface of the chip 1 is covered with a moisture-resistant silicone gel, Al corrosion of the bonding pad due to the invasion of water can be prevented. This is because when the elastomer is cured, air bubbles may remain inside the elastomer, which may serve as a water entry path.
【0027】コーティングゲル11には、例えば、弾性
率が100kgf/mm2 以下の材料で、シリコーン,ポリ
ウレタン,他のゲル状の物質で、熱膨張係数20×10
-6/℃以下の溶融シリカやアルミナの充填を行った物
や、シリコン変成フェノール硬化型エポキシ樹脂を用い
ることができる。The coating gel 11 is made of, for example, a material having an elastic modulus of 100 kgf / mm 2 or less, such as silicone, polyurethane, or another gel-like substance, and has a thermal expansion coefficient of 20 × 10.
It is possible to use a material filled with fused silica or alumina at -6 / ° C or less, or a silicon-modified phenol-curable epoxy resin.
【0028】なお、以上の各部に用いた材料の熱膨張係
数及び熱伝導度を示せば第1表の如くである。The thermal expansion coefficient and the thermal conductivity of the materials used for the above respective parts are shown in Table 1.
【0029】[0029]
【表1】 [Table 1]
【0030】第1表から明らかなように、シリコンに比
べ熱拡散板2として考えられる材料である銅は、熱膨張
係数が大きい。また、フィン9の主要構造材であるアル
ミニウムは更に大きい。また、誘電率の低い材料と見な
されるガラス繊維入りエポキシ、ガラス繊維入りポリイ
ミド、ガラス繊維入りビスマレイドトリアジンなどは、
同様にシリコンに比べ熱膨張係数が大きい。仮に、熱拡
散板2にAlNやCu/Mo/Cuクラッド材を用いた
場合、シリコンとの整合は良好であるものの、他の構成
材料との整合に問題が残る。As is clear from Table 1, copper, which is a material considered as the heat diffusion plate 2 compared to silicon, has a large coefficient of thermal expansion. Aluminum, which is the main structural material of the fin 9, is even larger. In addition, glass fiber-containing epoxy, glass fiber-containing polyimide, glass fiber-containing bismaleide triazine, etc., which are considered to have low dielectric constant, are
Similarly, it has a larger coefficient of thermal expansion than silicon. If AlN or Cu / Mo / Cu clad material is used for the heat diffusion plate 2, the matching with silicon is good, but the matching with other constituent materials still has a problem.
【0031】しかし、本発明では、不整合な材料間の相
互接合に、変形し易いエラストマを用いているので、上
記した整合の問題は解消する。ただし、軟らかい材料、
たとえばエラストマは熱伝導度が悪いので、できるだけ
薄い層になるように形成するか、あるいは第1表に示し
たように熱伝導度の良いフィラーを混入させるのが望ま
しい。However, in the present invention, since the deformable elastomer is used for the mutual joining between the mismatched materials, the above-mentioned problem of matching is solved. However, soft material,
For example, elastomer has poor thermal conductivity, so it is desirable to form it as thin as possible or to mix a filler having good thermal conductivity as shown in Table 1.
【0032】エラストマとして、アルミナフィラー入り
メチールフェニールシロキサンゴム(例えば、商品名
「東レSE−4400」)を用いた場合、引っ張り破壊
限界値の伸びは100%であり、安全率50%を見積も
ると設計歪量として50%が得られる。更に、大きな破
壊限界伸びを有するものにメチールフェニールシロキサ
ンゲル(例えば、商品名「東レJCR6110」)があ
り、その破壊限界伸びは200%であるため、設計歪量
として100%が得られる。この前提のもとに設計した
好ましいパッケージ材として得られたのが第2表及び第
3表に示すものである。ここでは共に図1に示した構成
を用い、チップサイズ14.5mm角のパッケージとし、フ
ィンサイズが60mm角で熱拡散板2の厚みを1mmにし
た。フィン形状は、高さ18mm、フィン間隔4mmとし、
風速1m/秒の風冷にした。また、変位は、−55℃〜
150℃(ΔT=205℃)のときの値である。When an alumina filler-containing methyl phenyl siloxane rubber (for example, trade name "Toray SE-4400") is used as the elastomer, the elongation at the tensile fracture limit is 100%, and a safety factor of 50% is estimated. A design distortion amount of 50% is obtained. Further, there is a methyl phenyl siloxane gel (for example, trade name “Toray JCR6110”) having a large breaking limit elongation, and the breaking limit elongation is 200%, so that 100% is obtained as a design strain amount. Tables 2 and 3 have been obtained as preferable packaging materials designed on the basis of this premise. Here, the structure shown in FIG. 1 is used together, a package having a chip size of 14.5 mm square, a fin size of 60 mm square, and a thickness of the heat diffusion plate 2 of 1 mm. The fin shape has a height of 18 mm and a fin spacing of 4 mm,
The air was cooled at a wind speed of 1 m / sec. In addition, the displacement is -55 ℃ ~
It is a value at 150 ° C. (ΔT = 205 ° C.).
【0033】[0033]
【表2】 [Table 2]
【0034】[0034]
【表3】 [Table 3]
【0035】第2表は銅の熱拡散板2を用いた場合であ
り、14.5mm角のシリコンチップとの間の温度サイクル
時の最大温度差205℃における変位は21μmであ
る。設計歪量をゲルの100%と見て、接着材厚みは2
1μm以上とし、実施の形態1では25μmに設定し
た。一方、60mm角の銅熱拡散板とアルミニウムフィン
の205℃における変位は40μmとなり、ゴムの50
%設計歪み量からゴム厚みは100μmになる。このよ
うな条件下で、夫々の熱抵抗を計算すると、第2表に示
すように合計は2.24℃/Wとなり、良好な値が得られ
る。Table 2 shows the case where the copper heat diffusion plate 2 is used, and the displacement at the maximum temperature difference 205 ° C. during the temperature cycle between the silicon chip of 14.5 mm square and the silicon chip is 21 μm. Considering the design strain as 100% of the gel, the adhesive thickness is 2
It is set to 1 μm or more, and is set to 25 μm in the first embodiment. On the other hand, the displacement of the 60 mm square copper heat diffusion plate and the aluminum fin at 205 ° C is 40 μm,
From the% design strain amount, the rubber thickness becomes 100 μm. When the respective thermal resistances were calculated under such conditions, the total was 2.24 ° C./W as shown in Table 2, and a good value was obtained.
【0036】第3表は熱拡散板2として窒化アルミニウ
ム(AlN)を用いた場合であり、シリコンチップとA
lNの変位は小さく2μmであり、25μmの金−シリ
コン合金(重量8%)が使用できる。これにより、第1
表のゲル部熱抵抗の1/1000以下の値とすることが
できるが、AlNとアルミニウムフィンの接合に250
μmの厚いゴム材の挿入を必要とし、20倍の熱抵抗に
なる。しかし、総合的には、1.98℃/Wとなって第1
表の例より小さく、30W程度の半導体チップを十分に
冷却しうるものとなる。なお、Cu/Mo/Cuクラッ
ド板(例えば、CLYMAX:クライマックス社製)、
Cu含浸焼結タングステン、Fe−Niメッシュ入り銅
板(例えば、住友特殊金属社製)アルミニウムなども熱
拡散板として同様に扱うことができる。Table 3 shows the case where aluminum nitride (AlN) is used as the heat diffusion plate 2, and the silicon chip and A
The displacement of 1N is small, 2 μm, and a 25 μm gold-silicon alloy (weight 8%) can be used. This makes the first
The value can be set to 1/1000 or less of the thermal resistance of the gel portion in the table, but 250 is used for joining AlN and aluminum fins.
It requires the insertion of a thick rubber material of μm, which results in 20 times the thermal resistance. However, overall, it was 1.98 ° C / W
It is smaller than the example in the table and can sufficiently cool a semiconductor chip of about 30 W. In addition, Cu / Mo / Cu clad plate (for example, CLYMAX: manufactured by Climax),
Cu-impregnated sintered tungsten, copper plate containing Fe—Ni mesh (for example, manufactured by Sumitomo Special Metals Co., Ltd.), aluminum, etc. can be handled in the same manner as the heat diffusion plate.
【0037】図2(a)及び図3は配線基板4及びピン
6の詳細を示す拡大断面図である。図2はTTL(トラ
ンジスタ・トランジスタ・ロジック)インターフェース
に対応するものである。図2(b)は図2(a)のピン
配置を示す斜視図、図2(c), (d)は図2(a)の
一部拡大斜視図である。図3はECL(エミッタ・カッ
プルド・ロジック)インターフェースに対応するもので
ある。図3は、インピーダンス整合を行うために接地層
4aを電源層4bと信号層4cの間に設けたところに特
徴がある。本実施の形態1では、例えば、層間隔を10
0μmにして50Ωが得られた。2A and 3 are enlarged sectional views showing details of the wiring board 4 and the pins 6. FIG. 2 corresponds to a TTL (transistor-transistor logic) interface. 2B is a perspective view showing the pin arrangement of FIG. 2A, and FIGS. 2C and 2D are partially enlarged perspective views of FIG. 2A. FIG. 3 corresponds to an ECL (emitter coupled logic) interface. 3 is characterized in that the ground layer 4a is provided between the power supply layer 4b and the signal layer 4c for impedance matching. In the first embodiment, for example, the layer interval is 10
50 Ω was obtained at 0 μm.
【0038】配線基板4は、プラスチック材の中に複数
の配線層(接地層4a、電源層4b、信号層4c)が一
定間隔に積層されている。図2(a)及び図3では、ピ
ン6に接地層4aが接続される例を示しており、ピン6
は配線基板4に形成されたスルーホール4dに嵌入さ
れ、はんだ4eによって固定されている。この場合、ピ
ン6に接続しない配線層はスルーホール4dに接触しな
いように絶縁されている。また、ピン6は、曲げに対し
剛性を備えた材料を用いる。さらに、図2(b)に示す
ように、ピン6は配線基板4のほぼ全面に多数形成され
ている。The wiring board 4 has a plurality of wiring layers (ground layer 4a, power supply layer 4b, signal layer 4c) laminated at regular intervals in a plastic material. FIGS. 2A and 3 show an example in which the ground layer 4 a is connected to the pin 6.
Is fitted into a through hole 4d formed in the wiring board 4 and fixed by solder 4e. In this case, the wiring layer not connected to the pin 6 is insulated so as not to contact the through hole 4d. The pin 6 is made of a material having rigidity against bending. Further, as shown in FIG. 2B, a large number of pins 6 are formed on almost the entire surface of the wiring board 4.
【0039】配線基板4のチップ1との接続部は、段差
形状にされ、各段に配線層が露出している。接地層4a
の一部は図2(c)に示すように、基板側端および電源
層4bが形成されている面に側面導通部4fとして延長
され、電源層4bの面でチップとボンディングワイヤで
接続されている。また、側面導通部4fは、図2(d)
に示すように、配線基板4の側端全面に形成され、その
一部は電源層4bが形成されている面に延長してもよ
い。チップ1と配線層との接続は、各部材の相互接続に
軟らかい材料、例えばエラストマが用いられているた
め、各剛体の変位を吸収可能なように、ループ形状をし
たボンディングワイヤ7を用いて行う。The connection portion of the wiring board 4 with the chip 1 is formed in a stepped shape, and the wiring layer is exposed in each step. Ground layer 4a
As shown in FIG. 2 (c), a part of the part is extended as a side surface conductive part 4f on the side where the substrate side and the power supply layer 4b are formed, and is connected to the chip by a bonding wire on the surface of the power supply layer 4b. There is. Further, the side surface conducting portion 4f is shown in FIG.
As shown in FIG. 5, it may be formed on the entire side edge of the wiring board 4, and a part thereof may extend to the surface on which the power supply layer 4b is formed. Since the chip 1 and the wiring layer are connected to each other by using a soft material such as an elastomer, the bonding wire 7 having a loop shape is used so as to absorb the displacement of each rigid body. .
【0040】また、封止は同様な理由から剛性の強いエ
ポキシポッティングを使用できないので、近年高信頼の
封止材として注目されているシリコーンゲル(例えば、
信越シリコン社製のKJR9010又は東レダウコーニ
ングシリコーン社製のJCR6110)をコーティング
ゲル11として用い、ポッティングを行っている。Further, since the epoxy potting having a high rigidity cannot be used for the sealing for the same reason, the silicone gel (eg, the highly reliable sealing material in recent years) (for example,
Potting is performed using KJR9010 manufactured by Shin-Etsu Silicon Co., Ltd. or JCR6110 manufactured by Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd. as the coating gel 11.
【0041】さらに、機械的保護としてキャップ10が
エラストマ12で封止されるが、キュア時の加熱で内圧
が上昇してブローホールが発生し、内外圧が同じとな
り、エラストマが硬化しないうちにそのブローホールが
再び閉じた後、エラストマ12が硬化するような硬化の
時間温度の制御が可能なエラストマを使用することによ
り高信頼度が得られる。Furthermore, as a mechanical protection, the cap 10 is sealed with the elastomer 12, but the internal pressure rises due to the heating during curing to generate blowholes, the internal and external pressures become the same, and the elastomer is cured before it is cured. High reliability is obtained by using an elastomer whose cure time temperature can be controlled so that the elastomer 12 cures after the blowhole closes again.
【0042】図4(a), (b), (c)は図2の信号
層4c、電源層4b及び接地層4aの各々の詳細を示す
もので、装置全体の約1/4を示している。ここでは、
従来からPGAパッケージで採用しているめっき導通線
を廃止し、配線の寄生容量が30〜40%を低減した構
造になっている。この実現は、チップ1の取付部を貫通
穴としたことが一助になっている。また、配線層のいず
れもが、銅配線を用いているため、電気抵抗を低くでき
る。したがって、従来と同一抵抗レベルとした場合に
は、配線、特に信号配線の微細幅設計が可能になる。FIGS. 4A, 4B, and 4C show details of the signal layer 4c, the power supply layer 4b, and the ground layer 4a in FIG. 2, and show about 1/4 of the entire device. There is. here,
The structure has a structure in which the plating conductive line used in the PGA package has been abolished and the parasitic capacitance of the wiring has been reduced by 30 to 40%. The realization of this is aided by the fact that the mounting portion of the chip 1 is a through hole. In addition, since each of the wiring layers uses copper wiring, the electric resistance can be reduced. Therefore, when the resistance level is the same as the conventional one, it becomes possible to design the wiring, particularly the signal wiring, in a fine width.
【0043】図4(b)には、その端部が配線基板4の
内側端まで延在している接地用(Gnd)配線4b’
と、その他の電源電圧用配線4b”とがある。この接地
用配線4b’は図2(c)又は(d)に示すように、配
線基板4の内側端の側面導通部4fを介して接地層4a
に接続されている。このような構造にすることにより、
電源用、接地用の配線層を同一面にすることができるの
で、ボンディングが簡単になり、かつ接地用電位の安定
化を図ることができる。In FIG. 4B, the ground (Gnd) wiring 4b ', the end of which extends to the inner end of the wiring board 4, is shown.
And other wiring 4b ″ for power supply voltage. This wiring 4b ′ for grounding is connected via the side surface conducting portion 4f at the inner end of the wiring board 4 as shown in FIG. 2 (c) or (d). Strata 4a
It is connected to the. With this structure,
Since the wiring layers for the power supply and the ground can be on the same surface, the bonding can be simplified and the ground potential can be stabilized.
【0044】さらに、図4(b)に示すように、電源層
4bは多くの本数を並行状態に設けているが、これは合
体して幅広の配線にしてもよい。最近のLSIは、安定
な多数の異種電圧の電源ラインを必要とする傾向にあ
る。そこで、その要求に応じられるように中間に電源層
4bを配設する構造にしている。そして、チップ1の搭
載部13に対し最短距離となるように対向電極が設置さ
れ、接続点間をボンディングワイヤで接続している。な
お、1つの電源に対し、複数本のラインを用意すること
によって、インダクタンスを最小にすることができる。
チップ1からの導通は、図2及び図3に示す側面導通部
4fを介してボンディングワイヤ7で電源層4bに接続
する。Further, as shown in FIG. 4B, a large number of power supply layers 4b are provided in parallel, but they may be combined to form a wide wiring. Recent LSIs tend to require a stable number of power lines of different voltages. Therefore, the power supply layer 4b is arranged in the middle so as to meet the demand. Then, a counter electrode is installed so as to have the shortest distance to the mounting portion 13 of the chip 1, and the connection points are connected by a bonding wire. The inductance can be minimized by preparing a plurality of lines for one power source.
The conduction from the chip 1 is connected to the power supply layer 4b by the bonding wire 7 via the side surface conduction portion 4f shown in FIGS.
【0045】周辺にリードが放射状に突出しているQF
P(クワッド・フラット・パッケージ)型であれば、す
べての配線がパッケージの最外周まで導出させる必要が
あるが、ピン・グリッド・アレイ・パッケージでは内部
配線より延在するめっき線を廃止した構造にしたので、
ピン設置部での配線は終端のみとなり、相対的に短い配
線でピン6を介して外部の回路基板へ接続が可能とな
り、平均的な寄生容量、インダクタンス、及び抵抗を小
さくすることができる。QF with leads protruding radially around
For P (Quad Flat Package) type, all wiring must be led out to the outermost periphery of the package, but in the pin grid array package, the plating wire extending from the internal wiring is eliminated. Because I did
The wiring at the pin installation portion is only the termination, and it is possible to connect to an external circuit board via the pin 6 with a relatively short wiring, and it is possible to reduce the average parasitic capacitance, inductance, and resistance.
【0046】また、電源層4bと接地層4a間に接続す
るバイパスコンデンサをパッケージに内蔵させたい場合
がある。これに対しては、図5に示すように、チップ型
のバイパスコンデンサ14の搭載スペース19を電源層
4bあるいは信号層4c上に確保する。そして、チップ
1のコーナ部に対向する電源層4bあるいは信号層4c
を無配線領域にしてバイパスコンデンサ14を配設し、
その両脇にボンディングワイヤ7を接続するための配線
層を平行集中させる。各配線の先端はチップ1のパッド
1aに対向させ、バイパスコンデンサ14によってボン
ディング処理が妨害されないようにする。無配線領域に
設置したバイパスコンデンサ14は、その両端子を電源
層4bと接地層4a間に接続する。また、ボンディング
ワイヤ7は、配線層の端部とチップ1のパッド1aとの
間に接続される。There is also a case where it is desired to incorporate a bypass capacitor connected between the power supply layer 4b and the ground layer 4a into the package. On the other hand, as shown in FIG. 5, a mounting space 19 for the chip type bypass capacitor 14 is secured on the power supply layer 4b or the signal layer 4c. Then, the power supply layer 4b or the signal layer 4c facing the corner portion of the chip 1
Bypass capacitor 14 is placed in the non-wiring area,
Wiring layers for connecting the bonding wires 7 are concentrated on both sides thereof in parallel. The tip of each wiring is made to face the pad 1a of the chip 1 so that the bypass capacitor 14 does not interfere with the bonding process. The bypass capacitor 14 installed in the non-wiring region has its both terminals connected between the power supply layer 4b and the ground layer 4a. The bonding wire 7 is connected between the end of the wiring layer and the pad 1a of the chip 1.
【0047】第3表は図2に示したTTLインターフェ
ース構造と従来のパッケージ構造とを比較したものであ
る。Table 3 compares the TTL interface structure shown in FIG. 2 with the conventional package structure.
【0048】[0048]
【表4】 [Table 4]
【0049】第4表から明らかなように、静電容量は約
1/2、抵抗は約1/10に改善されていることがわか
る。この改善により、信号の高速伝送が可能になる。具
体的には、150MHz程度のクロック周波数を有する
LSIにも適用可能になる。これは、チップ搭載部を貫
通穴構造とし、その周辺に多層構造で銅配線及び低誘電
率有機物による配線基板を配設し、その層構造がLSI
活性面から見て信号/電源/接地、信号/接地/電源、
接地/信号/接地/信号/接地/電源/電源/接地など
の組合せにしていることによるもので、パルス高速伝播
を可能にしている。As is clear from Table 4, the electrostatic capacity is improved to about 1/2 and the resistance is improved to about 1/10. This improvement enables high speed signal transmission. Specifically, it can be applied to an LSI having a clock frequency of about 150 MHz. This is because the chip mounting part has a through-hole structure, and a copper wiring and a wiring substrate made of a low dielectric constant organic material are arranged in the periphery thereof in a multilayer structure, and the layer structure is an LSI.
Signal / Power / Ground, Signal / Ground / Power,
This is due to the combination of ground / signal / ground / signal / ground / power supply / power supply / ground, which enables high-speed pulse propagation.
【0050】本願において用いる軟らかい材料、すなわ
ちエラストマ及びコーティングゲルは、いずれも弾性率
が0.001〜100kg/mm2 の範囲、好ましくは0.01
〜10kg/mm2 にある材料を用いる。更に、パッケージ
を構成する材料間の熱膨張の不整合を吸収できる厚み、
すなわち歪量として5〜1000%、好ましくは50〜
200%に制御された厚さにするのがよい。ここで、弾
性率0.001〜100kg/mm2 の軟らかい材料とは、0.
05〜0.5kgf/mm2 の弾性係数を有するシリコーンゴ
ム、例えばメチールフェニールシロキサン等(白金触媒
附加反応形)にAl2 O3 等の充填剤(入れなくてもよ
い)が入ったもの、例えばTSE322RTV(東芝シ
リコーン社)、信越化学社のKJR9022、ダウ東レ
シリコーン社のCY52−223等がある。さらに、シ
リコーンゴムも同様の基材(メチールフェニールシロキ
サン等)でKE110(信越化学社)やKJR901
0、ダウ東レシリコーン社のJCR6110等がある。The soft materials used in the present application, namely the elastomer and the coating gel, all have an elastic modulus in the range of 0.001 to 100 kg / mm 2 , preferably 0.01.
A material in the range of 10 kg / mm 2 is used. Further, a thickness capable of absorbing the mismatch of thermal expansion between the materials forming the package,
That is, the strain amount is 5 to 1000%, preferably 50 to
A controlled thickness of 200% is recommended. Here, a soft material having an elastic modulus of 0.001 to 100 kg / mm 2 is 0.001.
Silicone rubber having an elastic coefficient of 05 to 0.5 kgf / mm 2 , for example, methyl phenyl siloxane or the like (reaction type with platinum catalyst) containing a filler such as Al 2 O 3 (which may or may not be included), For example, TSE322RTV (Toshiba Silicone Co., Ltd.), Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. KJR9022, Dow Toray Silicone Co., Ltd. CY52-223 and the like are available. Silicone rubber is also made of the same base material (methylphenyl siloxane, etc.) as KE110 (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) and KJR901.
0, Dow Toray Silicone JCR6110, etc.
【0051】50〜100kgf/mm2 の弾性係数を持つ
ゴム変性エポキシXNR3508(カーボンフィラー入
りジシアンジアミド硬化形)(チバガイギー社製)等が
ある。また、0.1〜50kgf/mm2 の弾性率を有するポ
リウレタンゴム、UE539やポリウレタンゲル等があ
る。要は、ゴム系、ゲル系材料であればよく、必要なら
ばフィラーを入れることができる。There is a rubber-modified epoxy XNR3508 (dicyandiamide cured type containing carbon filler) (manufactured by Ciba Geigy) having an elastic modulus of 50 to 100 kgf / mm 2 . Further, there are polyurethane rubber, UE539, polyurethane gel and the like having an elastic modulus of 0.1 to 50 kgf / mm 2 . The point is that a rubber-based or gel-based material may be used, and a filler can be added if necessary.
【0052】また、歪量5〜1000%を実現するパッ
ケージの大きさと接合部のゴム厚の関係を図7に示す。FIG. 7 shows the relationship between the size of the package that achieves a strain amount of 5 to 1000% and the rubber thickness of the joint.
【0053】図7におけるパッケージサイズは、熱拡散
板(Cu)あるいはガラス繊維入りエポキシ樹脂基板の
大きさである。また、ゴム厚はシリコーンゴム(商品名
「東レSE4400」)を接合剤として用いた場合を示
す。The package size in FIG. 7 is the size of a heat diffusion plate (Cu) or a glass fiber-containing epoxy resin substrate. The rubber thickness indicates the case where silicone rubber (trade name "Toray SE4400") is used as a bonding agent.
【0054】(実施の形態2)図6は本発明の実施の形
態2を示す部分拡大断面図である。(Second Embodiment) FIG. 6 is a partially enlarged sectional view showing a second embodiment of the present invention.
【0055】本実施の形態2は、配線基板4にフレキシ
ブル多層板15を用いたところに特徴がある。このフレ
キシブル多層板15は、ポリイミド、マレイミドなどの
フィルム上に薄膜配線層を多層化して得ることができ
る。この実施の形態2では、配線層の最上部に接地層4
aを配し、この接地層4aをピン16にはんだ接続して
いる。The second embodiment is characterized in that the flexible multilayer board 15 is used for the wiring board 4. The flexible multilayer board 15 can be obtained by forming a thin film wiring layer into a multilayer on a film such as polyimide or maleimide. In the second embodiment, the ground layer 4 is provided on the top of the wiring layer.
a is arranged, and this ground layer 4 a is soldered to the pin 16.
【0056】さらに、この実施の形態2では配線基板4
がフレキシブルであるため、図1の実施の形態1のよう
にピンを配線基板4によって保持させることができな
い。そこで、ピン16の付け根部に鍔を設け、この鍔を
熱拡散板2に埋設し、はんだ17によって固定し、取付
強度を確保している。ここでは、ピンに鍔を設けるもの
としたが、鍔を有しない図1に示したピン6を熱拡散板
2に埋設するものとしてもよい。Further, in the second embodiment, the wiring board 4
Is flexible, the pins cannot be held by the wiring board 4 as in the first embodiment shown in FIG. Therefore, a brim is provided at the base of the pin 16, the brim is embedded in the heat diffusion plate 2, and fixed by the solder 17 to secure the mounting strength. Here, the flange is provided on the pin, but the pin 6 shown in FIG. 1 having no flange may be embedded in the heat diffusion plate 2.
【0057】また、配線基板4がチップ1よりも薄厚に
なるため、平板状のキャップ10では配線基板4上に隙
間が生じる。そこで、周辺部に膨出部を設けて皿状にし
たキャップ18を用い、その周縁表面をエラストマ12
によってフレキシブル多層板15に接合するようにして
いる。Since the wiring board 4 is thinner than the chip 1, a gap is formed on the wiring board 4 in the flat cap 10. Therefore, a cap 18 in the form of a dish having a bulge portion in the peripheral portion is used, and the peripheral surface of the cap 18 is set to the elastomer 12
The flexible multi-layer board 15 is bonded to the flexible multi-layer board 15.
【0058】さらに、この実施の形態2では、前記実施
の形態1の側面導通部4fと同様に、フレキシブル多層
板15の必要箇所に層間導通部4gが設けられている。Further, in the second embodiment, the interlayer conductive portion 4g is provided in a necessary portion of the flexible multilayer board 15 as in the side surface conductive portion 4f of the first embodiment.
【0059】以上本発明によってなされた発明を実施の
形態1,2に基づき具体的に説明したが、本発明は前記
実施の形態1,2に限定されるものではなく、その要旨
を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまで
もない。Although the invention made by the present invention has been specifically described based on the first and second embodiments, the present invention is not limited to the first and second embodiments, and the scope does not deviate from the gist thereof. It goes without saying that various changes can be made with.
【0060】例えば、前記実施の形態1,2の構成にお
いて、各部材の組合せを第5表のようにすることが可能
である。For example, in the configurations of the first and second embodiments, the combination of each member can be as shown in Table 5.
【0061】[0061]
【表5】 [Table 5]
【0062】第5表において、タイプ3−1の水まくら
は、商品名「フロリナート」を冷却媒体とした液体ヒー
トシンクであり、袋状部材内に前記冷却媒体を封入し、
これを図1に示したフィン9に代えて用いるものであ
る。In Table 5, the type 3-1 water pillow is a liquid heat sink using the trade name "Fluorinert" as a cooling medium, and the cooling medium is enclosed in a bag-shaped member,
This is used instead of the fin 9 shown in FIG.
【0063】[0063]
【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下
記の通りである。The effects obtained by the typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
【0064】すなわち、半導体チップが熱拡散板の一主
面に搭載され、少なくとも半導体チップで発生する熱を
前記一主面とは反対側の他の主面から放熱する構造であ
るので、半導体チップで発生した熱は熱拡散板を介して
速やかに半導体チップの前記他の主面から放熱され、一
方、各配線層を内蔵したプラスチック等の多層配線基板
は線間容量、配線上のインダクタンス及び抵抗を最小に
し、信号伝播特性の劣化を防止する。したがって、信号
伝播特性を損なうことなく、プラスチックパッケージを
用いた場合でも十分な放熱を行うことができる。また、
本発明においては、熱伝導度の大きい銅からなる熱拡散
板を用いることにより、半導体チップからの放熱を半導
体チップ搭載面とは反対側の他の主面から効率よくかつ
有効に行うことができる。 さらに,本発明によれば、熱
拡散板は複数の薄膜配線層及びそれに接続される多数の
電極上を覆って形成されるためにより一層の放熱効果を
得ることができる。 しかも、本発明によれば、半導体チ
ップの周囲を取り囲むように形成された樹脂フィルム及
びその上に形成された複数の薄膜配線層から成るフレキ
シブルな多層配線基板を有するため、微細配線が形成で
きる。 That is, the semiconductor chip is mounted on one main surface of the heat diffusion plate, and at least the heat generated in the semiconductor chip is radiated from the other main surface opposite to the one main surface. The heat generated in the above is quickly radiated from the other main surface of the semiconductor chip through the heat diffusion plate, while the multilayer wiring board such as plastic with each wiring layer built-in has a line capacitance, an inductance and a resistance on the wiring. To minimize signal propagation characteristics. Therefore, even if a plastic package is used, sufficient heat dissipation can be performed without impairing the signal propagation characteristics. Also,
In the present invention, the thermal diffusion made of copper having high thermal conductivity
By using a plate, the heat dissipation from the semiconductor chip is semi-conducting.
Efficiently from the other main surface opposite to the body chip mounting surface
It can be done effectively. Further, according to the present invention, heat
The diffuser is composed of multiple thin film wiring layers and a large number of
Further heat dissipation effect because it is formed over the electrode
Obtainable. Moreover, according to the present invention, the semiconductor chip
Resin film and film that surrounds the
And a flexible film composed of a plurality of thin film wiring layers formed thereon.
Since it has a sible multilayer wiring board, fine wiring can be formed.
Wear.
【図1】本発明による半導体装置の一例を示す断面図で
ある。FIG. 1 is a sectional view showing an example of a semiconductor device according to the present invention.
【図2(a)】TTLインターフェースに対応する配線
基板及びピンの詳細を示す拡大断面図である。FIG. 2A is an enlarged cross-sectional view showing details of a wiring board and pins corresponding to a TTL interface.
【図2(b)】図2(a)のピン配置を示す斜視図であ
る。2 (b) is a perspective view showing the pin arrangement of FIG. 2 (a).
【図2(c)】図2(a)の一部拡大斜視図である。FIG. 2 (c) is a partially enlarged perspective view of FIG. 2 (a).
【図2(d)】図2(a)の一部拡大斜視図である。2 (d) is a partially enlarged perspective view of FIG. 2 (a).
【図3】ECLインターフェースに対応する配線基板及
びピンの詳細を示す拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing details of a wiring board and pins corresponding to an ECL interface.
【図4(a)】図2(a)の信号層の詳細を示す平面図
である。FIG. 4 (a) is a plan view showing details of the signal layer of FIG. 2 (a).
【図4(b)】図2(a)の電源層の詳細を示す平面図
である。4 (b) is a plan view showing details of the power supply layer in FIG. 2 (a).
【図4(c)】図2(a)の接地層の詳細を示す平面図
である。FIG. 4 (c) is a plan view showing details of the ground layer of FIG. 2 (a).
【図5】バイパスコンデンサの設置部の詳細を示す平面
図である。FIG. 5 is a plan view showing details of an installation portion of a bypass capacitor.
【図6】本発明の実施の形態2を示す部分拡大断面図で
ある。FIG. 6 is a partially enlarged cross-sectional view showing a second embodiment of the present invention.
【図7】歪量5〜1000%を実現するパッケージサイ
ズと厚みの関係を示すものである。FIG. 7 shows the relationship between package size and thickness that achieves a distortion amount of 5 to 1000%.
1・・・チップ、1a・・・パッド、2・・・熱拡散
板、3,5,8,12・・・エラストマ、4・・・配線
基板、4a・・・接地層、4b・・・電源層、4c・・
・信号層、4d・・・スルーホール、4e,17・・・
はんだ、4f・・・側面導通部、4g・・・層間導通
部、6,16・・・ピン、7・・・ボンディングワイ
ヤ、9・・・フィン、10,18・・・キャップ、11
・・・コーティングゲル、13・・・搭載部、14・・
・バイパスコンデンサ、15・・・フレキシブル多層
板。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Chip, 1a ... Pad, 2 ... Thermal diffusion plate, 3, 5, 8, 12 ... Elastomer, 4 ... Wiring board, 4a ... Ground layer, 4b ... Power layer, 4c ...
.Signal layer, 4d ... through hole, 4e, 17 ...
Solder, 4f ... Side conducting part, 4g ... Interlayer conducting part, 6,16 ... Pin, 7 ... Bonding wire, 9 ... Fin, 10, 18 ... Cap, 11
... Coating gel, 13 ... Mounting part, 14 ...
-Bypass capacitor, 15 ... Flexible multilayer board.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中野 哲夫 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日 立製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 小出 一夫 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日 立製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 山際 明 神奈川県秦野市堀山下1番地 株式会社 日立製作所神奈川工場内 (72)発明者 大場 隆夫 神奈川県秦野市堀山下1番地 株式会社 日立製作所神奈川工場内 (72)発明者 畑田 敏夫 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所機械研究所内 (72)発明者 松島 均 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所機械研究所内 (72)発明者 宮崎 邦夫 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所日立研究所内 (56)参考文献 特開 平1−253942(JP,A) 特開 平1−199460(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 23/12 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Tetsuo Nakano 2326 Imai, Ome City, Tokyo Metropolitan Hiratsugu Co., Ltd. Device Development Center (72) Kazuo Koide 2326 Imai, Ome City, Tokyo Hirate Co., Ltd. In the device development center (72) Akira Yamagiwa 1 Horiyamashita, Hinoyama, Hadano, Kanagawa Prefecture, Kanagawa Plant, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Takao Oba, 1 Horiyamashita, Hadano, Kanagawa Prefecture, Ltd., Hitachi, Ltd., Kanagawa Plant (72) ) Inventor Toshio Hatada 502 Jinrachicho, Tsuchiura-shi, Ibaraki 502 Hitachi Institute of Mechanical Engineering, Inc. (72) Inventor Hitoshi Matsushima 502, Jinchocho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Hitachi Institute of Mechanical Engineering (72) Inventor Kunio Miyazaki Ibaraki 4026 Kuji Town, Hitachi City, Hitachi Prefecture Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (56) Reference References JP-A 1-253942 (JP, A) JP-A 1-199460 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 23/12
Claims (3)
れ、前記半導体チップで発生する熱を前記一主面とは反
対側の他の主面から放熱する銅からなる熱拡散板と、前記熱拡散板と前記半導体チップとの間に位置する弾性
率が0.001〜100kg/mm 2 の軟らかい材料
と、 前記熱拡散板の一主面の前記半導体チップが搭載された
領域以外の領域に、前記半導体チップの周囲を取り囲む
ように形成された樹脂フィルム及びその上に形成された
複数の薄膜配線層から成るフレキシブルな多層配線基板
と、 前記複数の薄膜配線層と前記半導体チップとを接続する
接続手段と、 前記熱拡散板に覆われる前記複数の薄膜配線層に接続さ
れ、前記熱拡散板の前記一主面側に突出する多数の電極
と、 を有する半導体装置。1. A heat diffusion plate made of copper, in which a semiconductor chip is selectively mounted on one main surface, and heat generated in the semiconductor chip is radiated from another main surface opposite to the one main surface, Elasticity located between the heat diffusion plate and the semiconductor chip
Material with a rate of 0.001 to 100 kg / mm 2
And a resin film formed so as to surround the periphery of the semiconductor chip in a region other than the region where the semiconductor chip is mounted on one main surface of the heat diffusion plate, and a plurality of thin film wiring layers formed thereon. A flexible multilayer wiring board consisting of, connecting means for connecting the plurality of thin film wiring layers and the semiconductor chip, connected to the plurality of thin film wiring layers covered by the thermal diffusion plate, the thermal diffusion plate of the A semiconductor device having a large number of electrodes protruding to one main surface side.
は前記半導体チップを囲むように前記樹脂フィルム上に
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。2. The semiconductor device according to claim 1, wherein one ends of a plurality of wiring layers of the multilayer wiring board are formed on the resin film so as to surround the semiconductor chip.
イミドから成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。3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the resin film is made of polyimide or maleimide.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07513599A JP3372498B2 (en) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP07513599A JP3372498B2 (en) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | Semiconductor device |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2060600A Division JP2958380B2 (en) | 1990-03-12 | 1990-03-12 | Semiconductor device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11317477A JPH11317477A (en) | 1999-11-16 |
JP3372498B2 true JP3372498B2 (en) | 2003-02-04 |
Family
ID=13567458
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP07513599A Expired - Lifetime JP3372498B2 (en) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | Semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3372498B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001284809A (en) * | 2000-04-03 | 2001-10-12 | Ibiden Co Ltd | Multilayer circuit board and its manufacturing method |
-
1999
- 1999-03-19 JP JP07513599A patent/JP3372498B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH11317477A (en) | 1999-11-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US6563212B2 (en) | Semiconductor device | |
KR100339044B1 (en) | ball grid array semiconductor package and method for making the same | |
US6451709B1 (en) | Methodology of removing misplaced encapsulant for attachment of heat sinks in a chip on board package | |
JP2974552B2 (en) | Semiconductor device | |
JPH07254668A (en) | Semiconductor package for high heat dissipation | |
JP2001520460A (en) | Method and structure for improving heat dissipation characteristics of package for microelectronic device | |
JPH09167813A (en) | Integrated circuit package | |
US6040631A (en) | Method of improved cavity BGA circuit package | |
JPH0777258B2 (en) | Semiconductor device | |
JP2958380B2 (en) | Semiconductor device | |
JP3372498B2 (en) | Semiconductor device | |
JP2865496B2 (en) | Multi-chip module | |
JP3127149B2 (en) | Semiconductor device | |
JP3238906B2 (en) | Semiconductor device | |
JP2891426B2 (en) | Semiconductor device | |
KR100203932B1 (en) | BGA package having thermal emissive substrate attached to chip | |
JPS61137349A (en) | Semiconductor device | |
US20020050378A1 (en) | Double-layered multiple chip module package | |
JPS60136348A (en) | Semiconductor device | |
JP2001210769A (en) | Semiconductor device | |
KR20000001487A (en) | Ball grid array package having super-heat emission characteristic | |
JP2001217361A (en) | Heat dissipating material, and semiconductor device and electronic device using it | |
US20070040269A1 (en) | Thermally enhanced cavity down ball grid array package | |
JPH0650353U (en) | Heat dissipation structure of multi-chip module | |
JPH1064928A (en) | Semiconductor device using metal base |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071122 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081122 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081122 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091122 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101122 Year of fee payment: 8 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101122 Year of fee payment: 8 |