JPH01293636A - 気密封止チツプキヤリア - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、集積回路チップを気密封止し、かつ封止部分
から外部への信号取出しを行なうための気密封止チップ
キャリアに係り、特に大型計算機等に使用される高発熱
の集積回路チップを低熱抵抗で実装する場合に好適な気
密封止チップキャリアに関するものである。

〔従来の技術〕

電子計算機等では、実装すべき集積回路チップの信頼性
を向上するため、集積回路チップをいわゆる気密封止チ
ップキャリアに封入したのち、プリント板やセラミック
板等の配線基板上に搭載する方式が広く用いられている
。また、この集積回路チップは一般に消費電力の大きい
ものが使用されており、気密封止チップキャリアも熱放
散性の良いものすなわち熱抵抗の低いものが要求される
。

第３図は１以上のような性能を要求される気密封止チッ
プキャリアの一例を示す断面図である。

集積回路チップ１は、キャップ２とキャリア基板３をキ
ャリア封止用半田５により接合した空間の中に気密封止
されている。ここで、集積回路チップ１の入出力信号は
、第１の半田端子６．キャリア基板内の配線パターン（
図示せず）および第２の半田端子７を経由して、気密封
止チップキャリアの外部に引き出されている。この第２
の半田端子７を用いて気密封止チップキャリアを配縁基
板（図示せず）上に実装することにより、複数の気密封
止チップキャリア間すなわち複数の集積回路チップ間の
信号接続を実現することができる。また、集積回路チッ
プ１で発生した熱は、チップ固着用半田４を経由してキ
ャップ２の表面に伝導し、キャップ２に接触または固着
されたヒートシンク（１ｍ示せず）により吸収される。

ただし、この場合、チップ固着用半田４やキャリア封止
用半田５を用いた接合部分に、半田の濡れ不良すなわち
ボイド８が生ずると、熱抵抗の悪化や不完全な気密封止
の原因となり集積回路チップの信頼性が低下する。この
ようなボイドの発生を防止する半田付は手法として、特
願昭６２−５６５２８号に示す提案がなされている。

第４図（ａ）〜（ｄ）は、上記提案の一実施例を示す工
程図である。まず、第４図（ａ）では、排気装置１７内
に設けた加熱台（図示せず）に集積回路チップ１．半田
プリフォーム１３．ヒートシンク１１をセットし、雰囲
気をＩ　Ｔｏｒｒに減圧する。このとき、半田プリフォ
ーム１３は固体状態にあり、半田プリフォーム１３の内
部領域１８も減圧状態（Ｉ　Ｔｏｒｒ）となっている。

次に、第４図（ｂ）で、半田プリフォーム１３を加熱溶
融して流動性を高め、６メタライズ層１５．１６と充分
な密着状態を生じさせる。この状態で、内部領域１８は
外側からほぼ完全に密封される１次に、第４図（ｃ）で
、半田プリフォーム１３を加熱溶融したまま、雰囲気圧
力を常圧（７６０Ｔｏｒｒ）に戻す、これにより、溶融
している半田プリフォーム１３は外圧（７６０Ｔｏｒｒ
）により急速に内部領域１８に向かって流れ込み、内部
領域１８の体積は大幅に減少する。最後に、第４図（ｄ
）で、加熱を停止し半田１３を同化させる。

（発明が解決しようとする１ｌｉｉり 第５図は、第４図に示す半田付は手法を第３図に示す気
密封止チップキャリアの接合に適用する場合を想定した
断面図である。ただし、第５図は減圧状態における半田
溶融前の状態を示している。

本構成は、第４＠に示す半田付は手法を用いることによ
り、常圧または加圧状態で半田プリフォーム１３および
１４がそれぞれの内部領域へ向かって流れ込みボイドの
無い半田接合を形成することを期待するものであるが、
実際にこれを実現することは容易でない。

なぜならば、減圧状態で半田プリフォーム１３゜１４を
溶融させたのち、気密封止チップキャリアは常圧または
加圧状態におくと、気密封止チップキャリアの内部は減
圧状態に保たれたままであるので、半田プリフォーム１
３の内外で圧力差が生じることはなく、また半田プリフ
ォーム１４は気密封止チップキャリア内外の圧力差によ
って全て気密封止チップキャリアの内部に流れ込んでし
まうからである。

本発明の目的は、第４図に示す半田付は手法の利点であ
るボイドの低減効果を損なうことなく、気密封止が容易
に行なえる気密封止チップキャリア構造を提供すること
にある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、気密封止チップキャリアのキャップ部分に
キャリアの内部と外部を貫通する孔を設けることにより
達成できる。

さらに、気密封止チップキャリアのキャップ上部に冷却
用ヒートシンクを取り付ける場合には、ヒートシンクお
よびヒートシンク接合用部材によって上記貫通孔を封止
することが可能な部分に上記の貫通孔を設けることによ
り、量産性を改善することも可能である。

〔作用〕

気密封止チップキャリアのキャップ部分に貫通孔を設け
ることにより１例えば、第５図に示すような半田プリフ
ォーム１３．１４の２箇所の接合部を有する系では、減
圧状態および常圧または加圧状態の両者において、気密
封止用チップキャリアの内部と外部の圧力差が常にゼロ
となり、かつ減圧状態から常圧または加圧状態に戻した
場合に。

半田プリフォームの内外にのみ圧力差が生じることにな
る。これにより、半田プリフォームに適性な圧力差が加
わり、第４図に示す半田付は手法のボイド低減効果を実
現することができる。

さらに、この貫通孔をキャップの上面に設けることによ
り、気密封止チップキャリアに冷却用ヒートシンクを固
着する際に、同時にヒートシンク固着用半田で該貫通孔
を封止することが可能となる。

〔実施例〕

第１図は１本発明の第１の実施例を示す断面図である０
貫通孔９は、第４図に示す半田付は手法を適用する際に
気密封止チップキャリア内外の圧力差を均一化するため
のものである。この貫通孔９は、気密封止キャリア組み
立て終了後封止する必要があるが１貫通孔９の径は、チ
ップ固着用半田４やキャリア封止用半田５の接合面積に
比べて微細なものでよいので、組み立て終了後、あらか
じめ貫通孔９の周囲に配置しておいた半田を、レーザ等
で溶融することにより簡単に封止することが可能である
。

各構成部材の材料としては、キャップ２には高熱伝導性
の窒化アルミセラミックや炭化珪素セラミック等が、キ
ャリア基板３にはアルミナセラミック、ムライトセラミ
ック、ガラスセラミック等が使用可能である。

第２図は１本発明の第２の実施例を示す断面図である０
本実施例では１貫通孔９がキャップ２の上面に設けられ
ており、さらに、ヒートシンク１１がヒートシンク固着
用半田１２により固着されている。この場合、貫通孔９
は、ヒートシンク固着用半田１２によって自動的に封止
されるので、第１の実施例に示したような、レーザ等を
用いた貫通孔９の封止処理が不要となる。ヒートシンク
の材質としては、アルミニュウム、モリブデン。

銅、高熱伝導性炭化珪素セラミック等の材料が使用可能
である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ボイドの低減が可能な半田付は手法を
、その利点を損なうことなく、低熱抵抗を要求される気
密封止チップキャリアの組み立てに適用することが可能
となるので、より高発熱の集積回路チップを信頼性良く
高密度に実装することが可能となる。これにより、大型
計算機等のシステム自体の信頼性も向上し、より大型の
システムの構築が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す断面図、第２図は
本発明の第２の実施例を示す断面図、第３図は従来の気
密封止チップキャリアを示す断面図、第４図は半田付は
手法の工程を示す断面図および封止部材の斜視図、第５
図は第４図の半田付は手法を第３図の気密封止チップキ
ャリアへ適用した場合を示す断面図である。 １・・・集積回路チップ、２・・・キャップ、３・・・
キャリア基板、４・・・チップ固着用半田、５・・・キ
ャリア封止用半田、６・・・第１の半田端子、７・・・
第２の半田端子、８・・・ボイド、９・・・貫通孔、１
ｏ・・・貫通孔封止用半田、１１・・・ヒートシンク、
１２・・・ヒートシンク固着用半田、１３．１４・・・
半田プリフォーム。 １５．１６・・・メタライズ層、１７・・・排気装置、
１８・・・内部領域。 第　１　因 鴇　２　口 ６　和ｉｎ＄［１ｌＩＩｉ４千 第　３　　記 第　５　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、減圧状態で半田を溶融したのち、常圧または加圧状
   態で半田を固化することにより集積回路チップの気密封
   止を行なう気密封止チップキャリアにおいて、キャリア
   の一部分に気密封止チップキャリア内部と外部を貫通す
   る孔を設け、かつ該気密封止チップキャリアの組立工程
   の最後に該貫通孔を封止することを特徴とする気密封止
   チップキャリア。 ２、上記の貫通孔が、上記気密封止チップキャリアのキ
   ャップ部分に設けられていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の気密封止チップキャリア。 ３、上記の貫通孔が、キャリア上面にヒートシンクを固
   着する際に、ヒートシンクおよびヒートシンク固着用部
   材により封止可能な位置に設けられていることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項または第２項記載の気密封止
   チップキャリア。 ４、上記の貫通孔が、上記気密封止チップキャリアのキ
   ャップ上面に設けられていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項、第２項または第３項記載の気密封止チッ
   プキャリア。