JPH04324670A - 半導体パッケージ及びその製造方法 - Google Patents

半導体パッケージ及びその製造方法

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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】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は多数の高性能集積回路
のチップを搭載することにより実張密度を高め主にスー
パコンピューター又は大型コンピューター等のような高
性能システムに使用される半導体パッケージに関する。
【0002】
【従来の技術】一般にコンピューターの容量が増加され
ることによってコンピューターの大きさも大型化され、
これを解決するために高集積チップ及び高集積半導体パ
ッケージが開発されてコンピューターの大きさを小型化
するに到った。従って従来には図4に示すごとき、多数
の高集積チップを搭載することのできる半導体パッケー
ジが開発されたもので、集積回路を形成した半導体チッ
プ31を数個以上配線基板上に搭載して、上記配線基板
32上面には配線及び電極が形成されて配線基板32を
貫通して形成されたリード33に回路的に連結させてな
ったものであり、かつ、配線基板32上に搭載された半
導体チップ31の上へ防熱のためのヒートシンク34(
Heat Sink)が設け、このヒートシンク34に
は流体流れ孔34aが形成されたものであった。
【0003】しかし上記のような、半導体パッケージ3
0は多数個の半導体チップ31の配線基板33上に単層
だけで設けたものであるので半導体パッケージの実張密
度を高められる範囲が限定され半導体パッケージ30を
もっと小型化しようとする欲求を充足させることができ
なかったものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な問題点を解決するためのもので、この発明の目的は半
導体パッケージ内に高集積半導体チップを持つ基板(S
ubstrate)を多層で搭載して半導体パッケージ
の実張密度を増大させることにより大型コンピューター
等の製品を小型化することのできる半導体パッケージを
提供することにある。
【0005】この発明の他の目的は半導体パッケージ内
に高集積半導体チップを持つ基板を多層で搭載しこれら
を回路的に連結可能にして半導体チップの多層化を実現
することのできる多層マルチチップモジュール(Mul
tichip Module) 半導体パッケージの製
造方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めこの発明の特徴は、中央部にパッド結合されて積層構
造で設けた上、下側メンバと上面に多数の高集積チップ
が搭載されその表面が回路パターンとワイヤでボンディ
ングされ上記上、下側メンバの内面に各々付着される基
板と上記上、下側の基板に搭載されたチップを電気的に
連結するための接続手段と、上記接続手段の一端と連結
された外部リードと、上記上、下側メンバの外側表面に
設けたヒートシンクとからなった半導体パッケージにあ
る。
【0007】この発明の他の特徴は、中央部にパッドが
嵌入設けた上、下側メンバを備え、多数のチップが付着
された基板を上、下側メンバの内面に各々付着する段階
と、上記上、下側の基板に付着されたチップを接続手段
として上、下側メンバ内で回路的に相互連結するための
段階と、上記上、下側メンバが積層された構造として上
側メンバのチップと下側メンバのチップを電気的に連結
すると共に上、下側メンバを密封する段階と、上、下側
メンバの外部へ熱放出のためのヒートシンクを設ける段
階とから成る半導体パッケージの製造方法にある。
【0008】
【実施例】以下、この発明による実施例を添付図面によ
って詳細に説明する。図1及び図2はこの発明による半
導体パッケージを示したもので、絶縁材の上、下側メン
バ1,2が多層構造で形成され、上記上、下側メンバ1
,2の中央部に結合部位がCu−Ag材で硬ろう付け(
Brazing)されたパッド3が設け、上記上、下側
メンバ1,2及びパッド3の上に基板4が接着剤5で付
着される。
【0009】ここで、上、下側メンバ1,2はセラミッ
ク(Ceramic)で製造することが望ましくて、パ
ッド3は熱伝導及び熱膨張を考えてCu−W又はCu−
Moを使用し、接着剤5はAu−2%Siを使用した。 また、上記基板4上には回路パターンが形成された薄膜
6が設け、この薄膜6上に多数のチップ7が設けるもの
で、基板4を付着させた接着剤5より高い融点を持つ物
質、例えばAu合金になった接着剤8でチップ7が基板
4に接着され、上記チップ7は薄膜6の回路パターンと
ワイヤ9でボンディングされる。
【0010】ここで、薄膜6は、絶縁物でAl2O3,
AIN,BN,SiN,グラスセラミック(Grass
−Ceramic)等のセラミックやポリイミド(Po
lyimide),テフロン(Teflon) ,フォ
ート感度性ポリイミド(Photosensitive
 Polyimide)等の重合体(Polymer)
中のどの一つを選択して使用し、回路パターンを形成す
る導体はCu,Au,Al中のどの一つを選択して使用
する。そしてWSI(Wafer Scale Int
eyration)使用時Si基板の使用も可能である
【0011】一方、上、下側メンバ1,2内の一側面に
はメタルライン10が形成されており、このメタルライ
ン10の終端にタップ11が形成されており薄膜6の回
路パターンとワイヤ12とで各々ボンディングされ、上
、下側のメタルライン10は上、下側メンバ1,2に挿
入して形成した導体13を通って電気的な信号が連結さ
れる。また、上記下側メンバ2のメタルライン10は下
側メンバ2の外部まで延伸形成され外側パッド14と連
結され、この外側パッド14に外部リード15が硬ろう
付け物質により固定されて連結される。ここでメタルラ
イン10と導体13は上、下側メンバ1,2がセラミッ
クになった点を勘案して工程上W又はMo−Mnを使用
することが望ましい。
【0012】一方、上、下側メンバ1,2の中央部に設
けたパッド3の外側上部にヒートシンク16が設け、こ
のヒートシンク16は熱放出のために放出能力が良いA
l又はMgとして鰭ピンタイプで形成し、上記ヒートシ
ンク16は熱伝導が高い接着剤17として接着され、上
記接着剤17は軟ろう(Soft Solder)が望
ましい。かつ、上記のように完成された上、下側メンバ
1,2は多層構造で積層され上、下側メンバ1,2の導
体13の間に相互電気的に連結されるように連結パッド
18が介され、最終的に上、下側メンバ1,2は密封材
19として密封されて半導体パッケージ20が構成され
、上記連結パッド18と密封材19とは導体であるシー
リング物質(Sealing Material) が
使用される。
【0013】上記のような半導体パッケージの製造方法
は、中央部にCu−W又はCu−Moを精密加工したパ
ッド3が嵌入されて結合部位が硬ろう付けされた上、下
側メンバ1,2を備え、多数のチップ7が搭載された基
板4を上、下側メンバ1,2の内側に付着させる段階と
、上記上、下側の基板4に搭載されたチップ7を上、下
側メンバ1,2内で回路的に相互連結するための段階と
、上記上、下側メンバ1,2が積層された構造として上
側メンバ1と下側メンバを連結パッド18を通って電気
的に導通可能にすると共に上、下側メンバ1,2を密封
する段階と、上、下側メンバ1,2の外部へ熱放出のた
めのヒートシンク16を設ける段階で分けられ、これを
段階別でもっと詳細に説明すると、上記上、下側メンバ
1,2に基板4を付着する段階は、上、下側メンバ1,
2の中央部にパッド3を精密加工して嵌合した後熱伝導
が高い硬ろう付け物質で接着させる段階と、一側面に薄
膜6が形成された基板4上にチップ7を接着剤8で付着
する段階と、上記基板4を上、下側メンバ1,2に接着
剤5で付着し、薄膜6の回路パターンとワイヤ9でボン
ディングする段階と成る。
【0014】上記チップの回路的である連結段階は、上
、下側メンバ1,2内の一側面から内部へ埋没させて形
成したメタルライン10の角部にタップ11を形成し、
基板4の回路パターンとワイヤ12とでボンディングす
る段階と、上記メタルライン10を上、下側メンバ1,
2の相接する部位へ誘導するために導体13を上記メタ
ルライン10に接地させる段階と、上記下側のメタルラ
イン10と連結された外側パッド14に外部リード15
を連結する段階となる。
【0015】半導体パッケージ20内から発生する熱を
放出するためのヒートシンク16の設置段階では、鰭ピ
ンタイプのヒートシンク16を提供する段階と、このヒ
ートシンク16を熱伝導率が良い接着剤17で上、下側
パッド3上に付着させる段階と成る。
【0016】以上のようにこの発明は、上、下側メンバ
1,2内に付着された基板4にチップが各々付着され基
板4上に形成された回路パターンとチップ7のパッドが
ワイヤ9でボンディングされるものであり、上記基板4
の回路パターンはメタルライン10の一側に形成された
タップ11とワイヤ12とでボンディングされるもので
あり、上、下のメタルライン10は導体13及び連結パ
ッド18により相互連結され、下側のメタルライン10
は外部リード15と連結されることにより半導体パッケ
ージ20の電気的連結が成ることである。
【0017】また、上、下側メンバ1,2の間は内部の
気密維持のために、縁部が密封材19で密封されるもの
である。従って半導体パッケージ20内に半導体チップ
7を多層で設け、これらを電気的に連結することが可能
になることにより半導体パッケージの実張密度が増加す
ることになるものであり、これによって図3に示すごと
くPCB基板21上に設ける半導体パッケージ20の空
間が減ることになるので高性能コンピューターなどに適
用する場合コンピューターの小型化が可能になる。かつ
、上、下側メンバ1,2の中央部に設けたパッド3は熱
伝導及び熱膨張を考えてCu−W又はCu−Moとして
製造されたものであるので、半導体パッケージ20の内
部から発生される熱をヒートシンク16へ伝達する効果
が大きくなることであり、ヒートシンク16が鰭ピン形
態で形成されたことであるので熱放出能力がもっと大き
くなる。
【0018】
【発明の効果】以上のようにこの発明による半導体パッ
ケージによれば、上、下側メンバが積層構造で形成され
るようにし内部に多数の半導体チップを搭載した基板が
多層で設けるようにすることにより半導体パッケージの
実張密度が既存に比して2倍で増加され、これを使用す
るコンピューター製品を小型化することのできるように
なり、半導体パッケージの上、下側へ設けたヒートシン
クにより放熱効果が極大化され半導体パッケージを熱か
ら保護することのできる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例による半導体パッケージを一部
切欠した状態の平面図である。
【図2】図1の一部拡大断面図である。
【図3】本発明の実施例による半導体パッケージ基板に
設けた状態の斜視図である。
【図4】従来の半導体パッケージを示す一部断面図であ
る。
【符号の説明】
1,2  上、下側メンバ(Member)3  パッ
ド(Pad) 4  基板(Substrate) 5,8,17  接着剤 6  薄膜(Thin Film) 7  チップ 9,12  ワイヤ 10  メタルライン 11  タップ(Tap) 13  導体 14  外側パッド 15  外部リード 16  ヒートシンク(Heat Sink)18  
連結パッド 19  密封材 20  半導体パッケージ 21  PCB基板

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  中央部にパッドが結合されて積層構造
    で設けた上、下側メンバと、上面に多数の高集積チップ
    が搭載されてその表面の回路パターンとワイヤボンディ
    ングされ上記上、下側メンバ及びパッドの内面に各々付
    着される基板と、上記上、下側の基板に搭載されたチッ
    プを電気的に連結するための接続手段と、上記接続手段
    の一端と連結されて外部へ設けた外部リードと、上記上
    、下側メンバの外側表面に設けたヒートシンクとから成
    る半導体パッケージ。
  2. 【請求項2】  基板上に回路パターンが形成された薄
    膜が形成される請求項1記載の半導体パッケージ。
  3. 【請求項3】  上記接続手段は、基板上に形成された
    回路パターンと、上、下側メンバの内面に形成されたメ
    タルラインとワイヤボンディングされ、上記メタルライ
    ンは導体により各々接地され、上記上、下側メンバを積
    層させて対応される導体の間に連結パッドが介されて接
    地される請求項1記載の半導体パッケージ。
  4. 【請求項4】  上記ヒートンシクが鰭ピンタイプで形
    成される請求項1記載の半導体パッケージ。
  5. 【請求項5】  中央部にCu−W又はCu−Moを使
    用して精密加工したパッドが硬ろう付けで結合された上
    、下側メンバを備え、多数のチップが搭載された基板を
    上、下側メンバの内側に付着させる段階と、上記上、下
    側の基板に搭載されたチップを上、下側メンバから回路
    的に相互連結するための接続段階と、上記上、下側メン
    バが積層された構造として上側メンバのチップと下側メ
    ンバのチップを電気的に連結すると共に、上、下側メン
    バを密封する段階と、半導体パッケージの外部へ熱放出
    するためのヒートシンクを設ける段階とから成る半導体
    パッケージの製造方法。
  6. 【請求項6】  基板上にチップを搭載する段階が基板
    を上、下側メンバに付着する段階を先行し、上記基板上
    にチップを搭載する段階は、基板上に回路パターンが形
    成された薄膜を形成する段階と、上記薄膜上にチップを
    接着剤で付着する段階と、薄膜の回路パターンとチップ
    の電極をワイヤボンディングする段階とから成る請求項
    5記載の半導体パッケージの製造方法。
  7. 【請求項7】  上記接続段階は基板の回路パターンと
    上、下側メンバの内面に形成されたメタルラインをワイ
    ヤボンディングして電気的に連結する段階と、上、下側
    メンバが相接する部位で露出される導体の一側を上記メ
    タルラインに接地させる段階と、下側メンバの外部へ延
    伸形成されたメタルラインの一側と外部リードを連結さ
    せる段階とから成る請求項5記載の半導体パッケージの
    製造方法。
  8. 【請求項8】  上記密封段階は、上、下側の導体の間
    に連結パッドを介させて接続させる段階と、上、下側メ
    ンバの間を密封材で密封させる段階とから成る請求項5
    記載の半導体パッケージの製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0590482A (ja) * 1991-09-26 1993-04-09 Toshiba Corp 半導体装置およびその製造方法

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JPS6232552U (ja) * 1985-08-09 1987-02-26
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