JPH0326543B2 - - Google Patents
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- JPH0326543B2 JPH0326543B2 JP12446084A JP12446084A JPH0326543B2 JP H0326543 B2 JPH0326543 B2 JP H0326543B2 JP 12446084 A JP12446084 A JP 12446084A JP 12446084 A JP12446084 A JP 12446084A JP H0326543 B2 JPH0326543 B2 JP H0326543B2
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- heat sink
- chips
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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
- H01L23/42—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
- 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
- H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
- H01L23/3733—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon having a heterogeneous or anisotropic structure, e.g. powder or fibres in a matrix, wire mesh, porous structures
-
- H—ELECTRICITY
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- 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
-
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- 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
- H01L2924/153—Connection portion
- H01L2924/1531—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
- H01L2924/15311—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a ball array, e.g. BGA
-
- 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
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は高密度集積回路パツケージに関し、特
に複数個のICチツプを高密度に搭載するのに適
した集積回路パツケージに関するものである。
に複数個のICチツプを高密度に搭載するのに適
した集積回路パツケージに関するものである。
近年のコンピユータは高性能化、高密度化に向
つて著しい改善がなされている。これは主として
ICチツプの高集積化技術の進歩に負うところが
大きく、高速論理回路ICチツプの集積度は、数
年前には数百ゲート／チツプであつたものが、最
近では1000〜2000ゲート／チツプのものまで実現
されるにいたつている。ICチツプの高集積化は、
シリコン基板上に能動受動素子を高密度に形成
し、かつこれらの素子間を微細な配線で結合でき
る微細加工技術の改良と共に、これらの素子の形
成プロセス技術の改良によるゲートあたり消費電
力の低減によつて達成されていると言える。
つて著しい改善がなされている。これは主として
ICチツプの高集積化技術の進歩に負うところが
大きく、高速論理回路ICチツプの集積度は、数
年前には数百ゲート／チツプであつたものが、最
近では1000〜2000ゲート／チツプのものまで実現
されるにいたつている。ICチツプの高集積化は、
シリコン基板上に能動受動素子を高密度に形成
し、かつこれらの素子間を微細な配線で結合でき
る微細加工技術の改良と共に、これらの素子の形
成プロセス技術の改良によるゲートあたり消費電
力の低減によつて達成されていると言える。
しかしながらこのような高集積化の実現に伴
い、高速度論理回路チツプあたりの消費電力は、
従来に比べむしろ上昇する傾向にある。この理由
は、ゲート回路の高密度化により、ゲート回路間
の接続配線長を可能な限り短縮して配線によつて
消耗する信号伝搬スピード及び駆動エネルギーを
最小にとどめようとする設計技術者の当然の試み
によるものである。従つてこれらのICチツプを
実装するパツケージ構造においては、高電力の
ICチツプが発生する熱を如何に効果的に放散さ
せるかが重要な技術課題となる。このような技術
の１例は特開昭57−134953号公報においてみるこ
とができる。すなわちその実施例によれば、IC
チツプの発生する熱をフアイバーガラスと熱硬化
性プラスチツク樹脂からなるプリフオームを介し
てヒートシンクに伝達し放散する方法である。し
かしながら、このようなプラスチツク樹脂の熱伝
導特性は0.005W／インチ・℃のオーダであり、
無機材料に比べると１桁悪い。例えばアルミナの
ような金属酸化物の熱伝導率は0.7W／インチ・
℃のオーダであり、銅の如き金属の場合は10W／
インチ・℃のオーダである。したがつてこのよう
な構造の場合、プラスチツク樹脂の熱伝導特性に
よつてICチツプの冷却能力の限界が決定される
ことになり、ICチツプの耐熱特性およびヒート
シンクの温度差による伸縮の機械的ストレスの両
面からみて、より高消費電力すなわち高発熱の
ICチツプを搭載することが困難となる。
い、高速度論理回路チツプあたりの消費電力は、
従来に比べむしろ上昇する傾向にある。この理由
は、ゲート回路の高密度化により、ゲート回路間
の接続配線長を可能な限り短縮して配線によつて
消耗する信号伝搬スピード及び駆動エネルギーを
最小にとどめようとする設計技術者の当然の試み
によるものである。従つてこれらのICチツプを
実装するパツケージ構造においては、高電力の
ICチツプが発生する熱を如何に効果的に放散さ
せるかが重要な技術課題となる。このような技術
の１例は特開昭57−134953号公報においてみるこ
とができる。すなわちその実施例によれば、IC
チツプの発生する熱をフアイバーガラスと熱硬化
性プラスチツク樹脂からなるプリフオームを介し
てヒートシンクに伝達し放散する方法である。し
かしながら、このようなプラスチツク樹脂の熱伝
導特性は0.005W／インチ・℃のオーダであり、
無機材料に比べると１桁悪い。例えばアルミナの
ような金属酸化物の熱伝導率は0.7W／インチ・
℃のオーダであり、銅の如き金属の場合は10W／
インチ・℃のオーダである。したがつてこのよう
な構造の場合、プラスチツク樹脂の熱伝導特性に
よつてICチツプの冷却能力の限界が決定される
ことになり、ICチツプの耐熱特性およびヒート
シンクの温度差による伸縮の機械的ストレスの両
面からみて、より高消費電力すなわち高発熱の
ICチツプを搭載することが困難となる。
〔発明の目的〕
したがつて、本発明の目的は、ICチツプから
ヒートシンクまでの熱伝導特性を向上させ、かつ
ICチツプの搭載された配線基板とヒートシンク
の温度差による熱伸縮の機械的ストレスをも緩和
させることができる集積回路パツケージを提供す
ることにある。
ヒートシンクまでの熱伝導特性を向上させ、かつ
ICチツプの搭載された配線基板とヒートシンク
の温度差による熱伸縮の機械的ストレスをも緩和
させることができる集積回路パツケージを提供す
ることにある。
本発明によれば、内部上面にICチツプを接着
して収容するチツプキヤリアを配線基板上に複数
個設け、上部にヒートシンクを配置して前記IC
チツプからの発熱を放散するようにしたパツケー
ジ構造において、前記チツプキヤリアとヒートシ
ンクの間に、弾力性を持つシートに導熱性の繊維
を植え込んだ構成の熱コネクタが加圧状態で挿入
されていることを特徴とする集積回路パツケージ
が得られる。
して収容するチツプキヤリアを配線基板上に複数
個設け、上部にヒートシンクを配置して前記IC
チツプからの発熱を放散するようにしたパツケー
ジ構造において、前記チツプキヤリアとヒートシ
ンクの間に、弾力性を持つシートに導熱性の繊維
を植え込んだ構成の熱コネクタが加圧状態で挿入
されていることを特徴とする集積回路パツケージ
が得られる。
次に図面を参照して詳細に説明する。
第１図は本発明の一実施例の構成を示す図であ
り、配線基板１の上には半田接着部２を介して多
数のチツプキヤリア３が接続配置されており、こ
れらのチツプキヤリア３とヒートシンク４との間
には弾力性シートに導熱性繊維を植え込んだ構造
の熱コネクタ５が図にあらわしてないが導熱性繊
維が若干折れ曲る程度に押圧された状態で挿入さ
れている。
り、配線基板１の上には半田接着部２を介して多
数のチツプキヤリア３が接続配置されており、こ
れらのチツプキヤリア３とヒートシンク４との間
には弾力性シートに導熱性繊維を植え込んだ構造
の熱コネクタ５が図にあらわしてないが導熱性繊
維が若干折れ曲る程度に押圧された状態で挿入さ
れている。
第２図は第１図の一部を拡大して示した図であ
つて、チツプキヤリア３において、ICチツプ１
１は先に述べたように高集積度の発熱量の大きい
チツプであり、そのICリード１２はボンデイン
グパツド１３を介してチツプキヤリアサブストレ
ート１４に接続され、かつ本体は熱伝導性のチツ
プ接着剤１５（例えば銀入りエポキシ）によつて
チツプキヤリアキヤツプ１６に接着されている。
チツプキヤリアキヤツプ１６は特に熱伝導特性の
良好な材料例えばベリリア（BeO）が用いられ
ている。チツプキヤリアキヤツプ１６とヒートシ
ンク４との間に挿入された熱コネクタ５は比較的
柔軟な絶縁物であるシリコンラバー１７に導熱繊
維であるベリリウム銅細線１８を多数埋め込んで
形成されていて、チツプキヤリアキヤツプ１６と
ヒートシンク４の間の良好な熱伝導経路を構成す
る。図でベリリウム銅細線１８は或るものは屈曲
し或るものは曲線のままであるが、これは単に
種々の状態があることを模型的に示したにすぎ
ず、解放すればすべての細線はほぼ垂直に向くも
のである。従つてICチツプ１１が発生した熱は
チツプ接着剤１５、チツプキヤリアキヤツプ１
６、熱コネクタ５、ヒートシンク４の経路で放散
される。
つて、チツプキヤリア３において、ICチツプ１
１は先に述べたように高集積度の発熱量の大きい
チツプであり、そのICリード１２はボンデイン
グパツド１３を介してチツプキヤリアサブストレ
ート１４に接続され、かつ本体は熱伝導性のチツ
プ接着剤１５（例えば銀入りエポキシ）によつて
チツプキヤリアキヤツプ１６に接着されている。
チツプキヤリアキヤツプ１６は特に熱伝導特性の
良好な材料例えばベリリア（BeO）が用いられ
ている。チツプキヤリアキヤツプ１６とヒートシ
ンク４との間に挿入された熱コネクタ５は比較的
柔軟な絶縁物であるシリコンラバー１７に導熱繊
維であるベリリウム銅細線１８を多数埋め込んで
形成されていて、チツプキヤリアキヤツプ１６と
ヒートシンク４の間の良好な熱伝導経路を構成す
る。図でベリリウム銅細線１８は或るものは屈曲
し或るものは曲線のままであるが、これは単に
種々の状態があることを模型的に示したにすぎ
ず、解放すればすべての細線はほぼ垂直に向くも
のである。従つてICチツプ１１が発生した熱は
チツプ接着剤１５、チツプキヤリアキヤツプ１
６、熱コネクタ５、ヒートシンク４の経路で放散
される。
一方ICチツプ１１への給電及び入出力信号の
供給や取り出しは、ICリード１２、ボンデイン
グパツド１３、チツプキヤリアサブストレート１
４内の配線（図示せず）、チツプキヤリア端子１
９、半田接着剤、配線基板端子２１（１９，２
０，２１で半田接触部２を形成する）および配線
基板１内の電源配線と信号配線を順次接続した系
統で行なわれる。これによりICチツプ１１は他
のチツプキヤリア内のICチツプとの信号のやり
とりが可能となる。
供給や取り出しは、ICリード１２、ボンデイン
グパツド１３、チツプキヤリアサブストレート１
４内の配線（図示せず）、チツプキヤリア端子１
９、半田接着剤、配線基板端子２１（１９，２
０，２１で半田接触部２を形成する）および配線
基板１内の電源配線と信号配線を順次接続した系
統で行なわれる。これによりICチツプ１１は他
のチツプキヤリア内のICチツプとの信号のやり
とりが可能となる。
ここで第１図に戻つて、本発明の集積回路パツ
ケージは前記のような構成のICチツプ１１を配
線基板３上に高密度に実装したものであるが、熱
コネクタ５はこのような高密度パツケージにおい
て非常に優れた特徴を発揮するものである。すな
わち、第１図に示すように配線基板１上に複数個
のチツプキヤリア３を配し、これらの発生する熱
を共通のヒートシンク４によつて放散させようと
する場合、ヒートシンク４をチツプキヤリア３に
固着してしまうと、配線基板１とヒートシンク４
との熱膨張係数の差によりチツプキヤリア３と配
線基板１の間の半田接着部２にすりはがし力が働
き、接着がはがれてしまうおそれがあるが、本発
明のように熱コネクタ５を介してチツプキヤリア
３とヒートシンク４を接続した場合は、ヒートシ
ンク４とチツプキヤリア３とが固着されないか
ら、チツプキヤリア３と配線基板１との間にスト
レスが加わることがなく、従つてチツプキヤリア
３と配線基板１の接続が確実に行なわれる。
ケージは前記のような構成のICチツプ１１を配
線基板３上に高密度に実装したものであるが、熱
コネクタ５はこのような高密度パツケージにおい
て非常に優れた特徴を発揮するものである。すな
わち、第１図に示すように配線基板１上に複数個
のチツプキヤリア３を配し、これらの発生する熱
を共通のヒートシンク４によつて放散させようと
する場合、ヒートシンク４をチツプキヤリア３に
固着してしまうと、配線基板１とヒートシンク４
との熱膨張係数の差によりチツプキヤリア３と配
線基板１の間の半田接着部２にすりはがし力が働
き、接着がはがれてしまうおそれがあるが、本発
明のように熱コネクタ５を介してチツプキヤリア
３とヒートシンク４を接続した場合は、ヒートシ
ンク４とチツプキヤリア３とが固着されないか
ら、チツプキヤリア３と配線基板１との間にスト
レスが加わることがなく、従つてチツプキヤリア
３と配線基板１の接続が確実に行なわれる。
さらに熱コネクタ５をヒートシンク４とチツプ
キヤリア２との間に挿入した場合、単に放熱経路
の一部を形成するだけでなく、導熱性繊維の弾力
性によりヒートシンク４とチツプキヤリア３の間
のギヤツプのバラツキを十分に吸収し、配線基板
１のヒートシンク４との間の熱膨張によるチツプ
キヤリア３の位置ずれを充分に吸収することがで
きる。
キヤリア２との間に挿入した場合、単に放熱経路
の一部を形成するだけでなく、導熱性繊維の弾力
性によりヒートシンク４とチツプキヤリア３の間
のギヤツプのバラツキを十分に吸収し、配線基板
１のヒートシンク４との間の熱膨張によるチツプ
キヤリア３の位置ずれを充分に吸収することがで
きる。
なお以上の説明において柔軟な絶縁基板および
導熱性繊維材としておのおの一例を上げて示した
が、他の材料であつてもよいことはいうまでもな
い。又導熱性繊維はふつう長さ1.5〜３mm直径0.2
mm程度のものが適当であるがこれに限定されるも
のではなく、要は繊維が斜めに又は屈曲してほぼ
全数がヒートシンク４とチツプキヤリアキヤツプ
１６の両方に適度の圧力で接するようにすればよ
い。
導熱性繊維材としておのおの一例を上げて示した
が、他の材料であつてもよいことはいうまでもな
い。又導熱性繊維はふつう長さ1.5〜３mm直径0.2
mm程度のものが適当であるがこれに限定されるも
のではなく、要は繊維が斜めに又は屈曲してほぼ
全数がヒートシンク４とチツプキヤリアキヤツプ
１６の両方に適度の圧力で接するようにすればよ
い。
以上説明したように、本発明はチツプキヤリア
キヤツプとヒートシンクとの間に熱コネクタを挿
入した構造とすることにより、放熱特性の極めて
良好な而も内部ストレスのない高密度集積回路パ
ツケージを実現できる。
キヤツプとヒートシンクとの間に熱コネクタを挿
入した構造とすることにより、放熱特性の極めて
良好な而も内部ストレスのない高密度集積回路パ
ツケージを実現できる。
第１図は本発明の実施例である集積回路パツケ
ージの構成を示す断面図、第２図は第１図の一部
を拡大して示した図である。 記号の説明：１は配線基板、２は半田接着部、
３はチツプキヤリア、４はヒートシンク、５は熱
コネクタ、１１はICチツプ、１６はチツプキヤ
リアキヤツプ、１７はシリコンラバー、１８はベ
リリウム銅線をそれぞれあらわしている。
ージの構成を示す断面図、第２図は第１図の一部
を拡大して示した図である。 記号の説明：１は配線基板、２は半田接着部、
３はチツプキヤリア、４はヒートシンク、５は熱
コネクタ、１１はICチツプ、１６はチツプキヤ
リアキヤツプ、１７はシリコンラバー、１８はベ
リリウム銅線をそれぞれあらわしている。
Claims (1)
- １ 内部上面にICチツプを接着して収容するチ
ツプキヤリアを配線基板上に複数個設け、上部に
ヒートシンクを配置して前記ICチツプからの発
熱を放散するようにしたパツケージ構造におい
て、前記チツプキヤリアとヒートシンクの間に、
弾力性を持つシートに導熱性の繊維を植え込んだ
構成の熱コネクタが加圧状態で挿入されているこ
とを特徴とする集積回路パツケージ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12446084A JPS614255A (ja) | 1984-06-19 | 1984-06-19 | 集積回路パツケ−ジ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12446084A JPS614255A (ja) | 1984-06-19 | 1984-06-19 | 集積回路パツケ−ジ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS614255A JPS614255A (ja) | 1986-01-10 |
| JPH0326543B2 true JPH0326543B2 (ja) | 1991-04-11 |
Family
ID=14886066
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12446084A Granted JPS614255A (ja) | 1984-06-19 | 1984-06-19 | 集積回路パツケ−ジ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS614255A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5184211A (en) * | 1988-03-01 | 1993-02-02 | Digital Equipment Corporation | Apparatus for packaging and cooling integrated circuit chips |
| CA1311855C (en) * | 1988-03-01 | 1992-12-22 | Leslie R. Fox | Method and apparatus for packaging and cooling integrated circuit chips |
| USH1699H (en) * | 1995-10-31 | 1997-12-02 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Thermal bond system |
| CN1868736A (zh) | 2001-05-30 | 2006-11-29 | 霍尼韦尔国际公司 | 界面材料及其生产方法和应用 |
-
1984
- 1984-06-19 JP JP12446084A patent/JPS614255A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS614255A (ja) | 1986-01-10 |
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