JPH04326557A - 半導体チツプの冷却構造 - Google Patents
半導体チツプの冷却構造Info
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- JPH04326557A JPH04326557A JP3108148A JP10814891A JPH04326557A JP H04326557 A JPH04326557 A JP H04326557A JP 3108148 A JP3108148 A JP 3108148A JP 10814891 A JP10814891 A JP 10814891A JP H04326557 A JPH04326557 A JP H04326557A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は基板上に設けられる半
導体チップの冷却構造に関し、特に、半導体チップから
の熱を基板に設けられているグランドプレーン層へ伝導
させて放熱させる冷却構造に関する。
導体チップの冷却構造に関し、特に、半導体チップから
の熱を基板に設けられているグランドプレーン層へ伝導
させて放熱させる冷却構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体チップの高密度化が進み総じてパ
ワーも大きくなるに従って、半導体チップの冷却構造が
重要な課題となっている。従来より冷却構造には大きく
分けて、半導体チップで生じた熱を、基板側に伝熱させ
て半導体チップを冷却する方式と、半導体チップに放熱
フィンを接続させて熱を空気中等に放散させる方式とが
ある。
ワーも大きくなるに従って、半導体チップの冷却構造が
重要な課題となっている。従来より冷却構造には大きく
分けて、半導体チップで生じた熱を、基板側に伝熱させ
て半導体チップを冷却する方式と、半導体チップに放熱
フィンを接続させて熱を空気中等に放散させる方式とが
ある。
【０００３】基板側に伝熱させて半導体チップを冷却す
る方式としては、従来より下記のような構造が知られて
いる。特開平２−７７１４２号公報あるいは特開昭６４
−２４４４６号公報には、内部に接地電位層又は電源電
位層を有する基板に窪みを形成してこの接地電位層又は
電源電位層を露出させ、この接地電位層又は電源電位層
上に半導体チップを接着剤やはんだにより固着し、半導
体チップからの熱を接地電位層又は電源電位層へ拡散さ
せて冷却する構造が記載されている。しかしながら、こ
の構造にあっては、半導体チップが上記固着面と反対の
面でリード線によって基板上の信号線に接続されるワイ
ヤボンデイング方式で実装されて、半導体チップはその
上面と下面でリード線及び接地電位層等に対して固定さ
れているため、基板側からの熱ストレスによってリード
線の接続部やチップ自体に応力がかかるものであった。
る方式としては、従来より下記のような構造が知られて
いる。特開平２−７７１４２号公報あるいは特開昭６４
−２４４４６号公報には、内部に接地電位層又は電源電
位層を有する基板に窪みを形成してこの接地電位層又は
電源電位層を露出させ、この接地電位層又は電源電位層
上に半導体チップを接着剤やはんだにより固着し、半導
体チップからの熱を接地電位層又は電源電位層へ拡散さ
せて冷却する構造が記載されている。しかしながら、こ
の構造にあっては、半導体チップが上記固着面と反対の
面でリード線によって基板上の信号線に接続されるワイ
ヤボンデイング方式で実装されて、半導体チップはその
上面と下面でリード線及び接地電位層等に対して固定さ
れているため、基板側からの熱ストレスによってリード
線の接続部やチップ自体に応力がかかるものであった。
【０００４】特開昭６１ー５８２９７号公報には、基板
に取付けられた半導体チップの底面側に基板上に設けた
放熱パッドを接触させ、この放熱パッドを介して基板内
部に設けた接地電位層に熱を拡散させて冷却する構造が
記載されている。しかしながら、この構造にあっては、
半導体チップの基板への取付け面と放熱パッドとの接触
面とが同一であるため、半導体チップの取付け構造が複
雑となるとともに放熱パッドとの接触面積が十分にとれ
ないものであった。
に取付けられた半導体チップの底面側に基板上に設けた
放熱パッドを接触させ、この放熱パッドを介して基板内
部に設けた接地電位層に熱を拡散させて冷却する構造が
記載されている。しかしながら、この構造にあっては、
半導体チップの基板への取付け面と放熱パッドとの接触
面とが同一であるため、半導体チップの取付け構造が複
雑となるとともに放熱パッドとの接触面積が十分にとれ
ないものであった。
【０００５】放熱フィンから空気中等に熱を放散させる
方式としては、従来より下記のような構造が知られてい
る。特開昭６３ー９０８４３号公報及び特開昭５８ー９
２２４１号公報には基板上に取付けた半導体チップを外
面に放熱フィンを立設したパッケージキャップで覆い、
このパッケージキャップの内面と半導体チップの上面と
を固着あるいは熱的に接触させて、半導体チップからの
熱を放熱フィンから空気中に放散させる構造が記載され
ている。また、特開昭６４ー２４４４７号公報には、放
熱フィンを水冷ジャケット内に浸し、冷却水により冷却
する構造が記載されている。しかしながら、上記したい
ずれの構造にあっても、パッケージキャップは基板へ熱
を伝導する構造で設けられておらず放熱は専ら放熱フィ
ンからの放熱で賄っているため、放熱フィンを比較的大
きなものとしなければならず、冷却構造が大型化してい
た。
方式としては、従来より下記のような構造が知られてい
る。特開昭６３ー９０８４３号公報及び特開昭５８ー９
２２４１号公報には基板上に取付けた半導体チップを外
面に放熱フィンを立設したパッケージキャップで覆い、
このパッケージキャップの内面と半導体チップの上面と
を固着あるいは熱的に接触させて、半導体チップからの
熱を放熱フィンから空気中に放散させる構造が記載され
ている。また、特開昭６４ー２４４４７号公報には、放
熱フィンを水冷ジャケット内に浸し、冷却水により冷却
する構造が記載されている。しかしながら、上記したい
ずれの構造にあっても、パッケージキャップは基板へ熱
を伝導する構造で設けられておらず放熱は専ら放熱フィ
ンからの放熱で賄っているため、放熱フィンを比較的大
きなものとしなければならず、冷却構造が大型化してい
た。
【０００６】尚、特開昭６３ー２０８２５０号公報には
、基板上に取付けられた半導体チップに金属製のパッケ
ージキャップを接着して被せた構造が記載されているが
、この構造はこのパッケージキャップの基板への取付け
位置を正確にすることを目的としたものであり、パッケ
ージキャップから基板への熱伝導を果たす構成は一切記
載されていない。また、特開平２ー９４５３５号公報に
は、基板上に取付けた半導体チップの上面に銀ペースト
からなる配線を接続した構造が記載されているが、この
配線は基板上の回路配線に半導体チップを電気的に接続
させることを目的としたものであり、熱伝導を果たすた
めのものではない。
、基板上に取付けられた半導体チップに金属製のパッケ
ージキャップを接着して被せた構造が記載されているが
、この構造はこのパッケージキャップの基板への取付け
位置を正確にすることを目的としたものであり、パッケ
ージキャップから基板への熱伝導を果たす構成は一切記
載されていない。また、特開平２ー９４５３５号公報に
は、基板上に取付けた半導体チップの上面に銀ペースト
からなる配線を接続した構造が記載されているが、この
配線は基板上の回路配線に半導体チップを電気的に接続
させることを目的としたものであり、熱伝導を果たすた
めのものではない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、基板に接
地電位あるいは電源電位供給用として設けられたグラン
ドプレーン層を放熱に利用して冷却構造の見かけ上の小
型化を達成するとともに、このグランドプレーン層への
伝熱経路を設けることによっても基板側の熱ストレスが
半導体チップ側へ影響しない冷却構造を提供することを
目的とする。
地電位あるいは電源電位供給用として設けられたグラン
ドプレーン層を放熱に利用して冷却構造の見かけ上の小
型化を達成するとともに、このグランドプレーン層への
伝熱経路を設けることによっても基板側の熱ストレスが
半導体チップ側へ影響しない冷却構造を提供することを
目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明は、基板に設け
られたグランドプレーン層に取付けられる伝熱部材を、
上記基板上に設けられる半導体チップに相対移動可能な
状態で熱的に接触させたことを特徴とし、半導体チップ
から基板のグランドプレーン層へ伝熱部材を介して熱を
伝導して放熱を促進することにより冷却構造の見かけ上
の小型化を達成するとともに、伝熱部材と半導体チップ
との相対移動を許容して基板側からの熱ストレスが半導
体チップ側へ伝わらないようにしている。
られたグランドプレーン層に取付けられる伝熱部材を、
上記基板上に設けられる半導体チップに相対移動可能な
状態で熱的に接触させたことを特徴とし、半導体チップ
から基板のグランドプレーン層へ伝熱部材を介して熱を
伝導して放熱を促進することにより冷却構造の見かけ上
の小型化を達成するとともに、伝熱部材と半導体チップ
との相対移動を許容して基板側からの熱ストレスが半導
体チップ側へ伝わらないようにしている。
【０００９】ここで、上記基板は熱伝導率の高い材料か
らなるものであるのが、冷却効率を向上させる観点から
好ましい。
らなるものであるのが、冷却効率を向上させる観点から
好ましい。
【００１０】また、同様な観点から、上記グランドプレ
ーン層が上記基板上に比較的大きな面積をもって面状に
設けられている接地電位層あるいは電源電位層であるの
が好ましい。
ーン層が上記基板上に比較的大きな面積をもって面状に
設けられている接地電位層あるいは電源電位層であるの
が好ましい。
【００１１】また、半導体チップを保護するという観点
から、上記伝熱部材が上記半導体チップを覆うキャップ
であり、さらには、これが金属製であることが好ましい
。
から、上記伝熱部材が上記半導体チップを覆うキャップ
であり、さらには、これが金属製であることが好ましい
。
【００１２】また、構造を簡単にし且つ半導体チップと
伝熱部材との接触面積を十分に確保するという観点から
、上記半導体チップがその素子形成面を基板に面して取
付けられるフェイスダウン方式により上記グランドプレ
ーン層に取付けられていることが好ましい。
伝熱部材との接触面積を十分に確保するという観点から
、上記半導体チップがその素子形成面を基板に面して取
付けられるフェイスダウン方式により上記グランドプレ
ーン層に取付けられていることが好ましい。
【００１３】また、半導体チップと伝熱部材との寸法精
度や面整合性を緩やかにし、更には両者間の熱ストレス
の伝達を遮断しつつも両者の熱的な接触を確保するとい
う観点から、上記半導体チップがサーマル・グリース等
といった変形自在で且つ熱伝導率の高い伝熱層を介して
上記伝熱部材に相対移動可能な状態で接触するようにし
てもよい。
度や面整合性を緩やかにし、更には両者間の熱ストレス
の伝達を遮断しつつも両者の熱的な接触を確保するとい
う観点から、上記半導体チップがサーマル・グリース等
といった変形自在で且つ熱伝導率の高い伝熱層を介して
上記伝熱部材に相対移動可能な状態で接触するようにし
てもよい。
【００１４】また、上記と同様に、半導体チップから基
板のグランドプレーン層へ伝熱部材を介して熱を伝導し
て放熱を促進することにより冷却構造の見かけ上の小型
化を達成するとともに、伝熱部材と基板側からの熱スト
レスが半導体チップ側へ伝わらないようにする目的を達
成するために、半導体チップに伝熱部材を固着し、この
伝熱部材を可撓性を有するものとする。そして、この場
合にあっても上記と同様な観点から、基板、グランドプ
レーン層、伝熱部材等に上記と同様な好ましい態様があ
る。
板のグランドプレーン層へ伝熱部材を介して熱を伝導し
て放熱を促進することにより冷却構造の見かけ上の小型
化を達成するとともに、伝熱部材と基板側からの熱スト
レスが半導体チップ側へ伝わらないようにする目的を達
成するために、半導体チップに伝熱部材を固着し、この
伝熱部材を可撓性を有するものとする。そして、この場
合にあっても上記と同様な観点から、基板、グランドプ
レーン層、伝熱部材等に上記と同様な好ましい態様があ
る。
【００１５】
【実施例】本発明を実施例を実施例に基づいて具体的に
説明する。図１は本発明の好ましい実施例にかかる冷却
構造の断面図、図２は当該冷却構造をキャップを取り除
いた状態で示す平面図である。
説明する。図１は本発明の好ましい実施例にかかる冷却
構造の断面図、図２は当該冷却構造をキャップを取り除
いた状態で示す平面図である。
【００１６】図示のように、基板１には所定のパターン
ニングがなされたグランドプレーン層２が設けられてお
り、このグランドプレーン層２の表面にはソルダーレジ
スト層３が設けられてパッシベーションが施されている
。ソルダーレジスト層３も所定のパターンニングがなさ
れており、半導体チップ４をボンデイングする領域及び
伝熱部材たるキャップ５を接合するための領域６でグラ
ンドプレーン層２は露出されている。この実施例では、
グランドプレーン層２は内部に配線層１０を有する多層
基板１の表面にそのほぼ全域にわたって面状に形成され
た接地電位層であり、基板１はこのような多層構造とす
ることにより配線密度の向上及び外乱に対する配線層の
保護を図っている。尚、このグランドプレーン層２を電
源電位層に設定することも可能であるが、この場合には
後述する伝熱部材への帯電防止対策等が必要となる。
ニングがなされたグランドプレーン層２が設けられてお
り、このグランドプレーン層２の表面にはソルダーレジ
スト層３が設けられてパッシベーションが施されている
。ソルダーレジスト層３も所定のパターンニングがなさ
れており、半導体チップ４をボンデイングする領域及び
伝熱部材たるキャップ５を接合するための領域６でグラ
ンドプレーン層２は露出されている。この実施例では、
グランドプレーン層２は内部に配線層１０を有する多層
基板１の表面にそのほぼ全域にわたって面状に形成され
た接地電位層であり、基板１はこのような多層構造とす
ることにより配線密度の向上及び外乱に対する配線層の
保護を図っている。尚、このグランドプレーン層２を電
源電位層に設定することも可能であるが、この場合には
後述する伝熱部材への帯電防止対策等が必要となる。
【００１７】半導体チップ４はダウンフェイスの状態で
フィリップチップ方式の一種であるコントロールド・コ
ラプス・チップ・コネクタ方式により基板１に取付けら
れており、半導体チップ４の電極パッドと基板１上のグ
ランドプレーン２とに接合されたはんだボール７を介し
て半導体チップ４の基板１への取付け及び接地電位ある
いは電源電位への電気的な接続がなされている。尚、こ
の実施例では半導体チップ４への入出力あるいは制御用
の配線１０はグランドプレーン層２より下層の基板１の
内部に設けられており、この配線１０にもはんだボール
（図示せず）を介して半導体チップ４は接続されている
。
フィリップチップ方式の一種であるコントロールド・コ
ラプス・チップ・コネクタ方式により基板１に取付けら
れており、半導体チップ４の電極パッドと基板１上のグ
ランドプレーン２とに接合されたはんだボール７を介し
て半導体チップ４の基板１への取付け及び接地電位ある
いは電源電位への電気的な接続がなされている。尚、こ
の実施例では半導体チップ４への入出力あるいは制御用
の配線１０はグランドプレーン層２より下層の基板１の
内部に設けられており、この配線１０にもはんだボール
（図示せず）を介して半導体チップ４は接続されている
。
【００１８】キャップ５は半導体チップ４を覆った状態
で基板１に取付けられており、キャップ５の四隅と領域
６の配線層２とをはんだ８で接合することによりキャッ
プ５はグランドプレーン層２に熱的に接続固定されてい
る。この実施例では、キャップ５はその内側面と半導体
チップ４の上面との間に間隙が形成される寸法で熱伝導
率の高い金属から形成されており、この間隙には変形自
在な伝熱材料の層９が介装されてキャップ５と半導体チ
ップ４とを相対移動可能な状態で熱的に接触させている
。この実施例では、伝熱材料層９はサーマルグリースか
らなる層であり、サーマルグリースはキャップ５と半導
体チップ４との間に隙間なく充填され、自らの高い熱伝
導率と相俟って半導体チップ４とキャップ５との間を熱
抵抗の低い状態で熱的に接触させているとともに、伝熱
材料層９が撓わむことによりキャップ５と半導体チップ
４との相対的移動を許容して基板側から半導体チップ側
への熱ストレスの伝達が生じないようにしている。
で基板１に取付けられており、キャップ５の四隅と領域
６の配線層２とをはんだ８で接合することによりキャッ
プ５はグランドプレーン層２に熱的に接続固定されてい
る。この実施例では、キャップ５はその内側面と半導体
チップ４の上面との間に間隙が形成される寸法で熱伝導
率の高い金属から形成されており、この間隙には変形自
在な伝熱材料の層９が介装されてキャップ５と半導体チ
ップ４とを相対移動可能な状態で熱的に接触させている
。この実施例では、伝熱材料層９はサーマルグリースか
らなる層であり、サーマルグリースはキャップ５と半導
体チップ４との間に隙間なく充填され、自らの高い熱伝
導率と相俟って半導体チップ４とキャップ５との間を熱
抵抗の低い状態で熱的に接触させているとともに、伝熱
材料層９が撓わむことによりキャップ５と半導体チップ
４との相対的移動を許容して基板側から半導体チップ側
への熱ストレスの伝達が生じないようにしている。
【００１９】上記構成の冷却構造によれば、半導体チッ
プ４で発生した熱は、はんだボール７を介してグランド
プレーン２へ伝導されて放散されるとともに、サーマル
グリース９を介してキャップ５に伝導され、キャップ５
での放散及びグランドプレーン２への伝導により放散さ
れる。したがって、半導体チップの周りに放熱フィン等
を設けずとも比較的広い面積を有するグランドプレーン
層２から十分な放熱効果を得ることができ、冷却構造の
見かけ上の大型化を招くことなく半導体チップ４を効果
的に冷却することができる。ここで、基板１と半導体チ
ップ４との熱膨張率の相違に基づく熱ストレスが発生す
るが、サーマルグリース９を充填した隙間によって基板
側から半導体チップへの熱ストレスの影響はなく、半導
体チップに過大な応力がかかってしまうことはない。し
たがって、半導体チップでのクラック発生やはんだボー
ルの接合部の破損が防止され、装置の耐久信頼性が向上
する。
プ４で発生した熱は、はんだボール７を介してグランド
プレーン２へ伝導されて放散されるとともに、サーマル
グリース９を介してキャップ５に伝導され、キャップ５
での放散及びグランドプレーン２への伝導により放散さ
れる。したがって、半導体チップの周りに放熱フィン等
を設けずとも比較的広い面積を有するグランドプレーン
層２から十分な放熱効果を得ることができ、冷却構造の
見かけ上の大型化を招くことなく半導体チップ４を効果
的に冷却することができる。ここで、基板１と半導体チ
ップ４との熱膨張率の相違に基づく熱ストレスが発生す
るが、サーマルグリース９を充填した隙間によって基板
側から半導体チップへの熱ストレスの影響はなく、半導
体チップに過大な応力がかかってしまうことはない。し
たがって、半導体チップでのクラック発生やはんだボー
ルの接合部の破損が防止され、装置の耐久信頼性が向上
する。
【００２０】伝熱材料層９は、半導体チップと放熱部材
との寸法誤差を吸収するとともに基板側からの熱ストレ
スを吸収するために、サーマルグリースのような熱伝導
率の高い半流動体であるのが好ましい。尚、本発明では
、更に熱抵抗を減少させるために、半導体チップ４とキ
ャップ５との間に隙間を設けずにキャップ５を半導体チ
ップ４に相対移動可能な状態で直接接触させて設けても
よい。この場合にも、両者間の相対移動が許容されてい
ることから基板１の表面に平行な方向での熱応力の発生
は防止され、特に、はんだボール接合部の構造上弱い方
向である剪断方向の応力の発生を防止することができる
。
との寸法誤差を吸収するとともに基板側からの熱ストレ
スを吸収するために、サーマルグリースのような熱伝導
率の高い半流動体であるのが好ましい。尚、本発明では
、更に熱抵抗を減少させるために、半導体チップ４とキ
ャップ５との間に隙間を設けずにキャップ５を半導体チ
ップ４に相対移動可能な状態で直接接触させて設けても
よい。この場合にも、両者間の相対移動が許容されてい
ることから基板１の表面に平行な方向での熱応力の発生
は防止され、特に、はんだボール接合部の構造上弱い方
向である剪断方向の応力の発生を防止することができる
。
【００２１】図３は本発明の好ましい他の実施例にかか
る冷却構造の断面図である。尚、上記した実施例と同一
部分には同一符合を付してある。
る冷却構造の断面図である。尚、上記した実施例と同一
部分には同一符合を付してある。
【００２２】この実施例では伝熱部材としてのキャップ
１５を薄い金属板から形成し、このキャップ１５の肩部
１５ａを円曲して膨らんだ形状に形成して十分な可撓性
をもたせてある。また、半導体チップ４は熱伝導率の高
い接着剤１９によりキャップ１５に固着されており、キ
ャップ１５と半導体チップ４との相対的な移動はこの実
施例では許容されていない。尚、他の構成は前述した実
施例と同様である。
１５を薄い金属板から形成し、このキャップ１５の肩部
１５ａを円曲して膨らんだ形状に形成して十分な可撓性
をもたせてある。また、半導体チップ４は熱伝導率の高
い接着剤１９によりキャップ１５に固着されており、キ
ャップ１５と半導体チップ４との相対的な移動はこの実
施例では許容されていない。尚、他の構成は前述した実
施例と同様である。
【００２３】上記構成の冷却構造によれば、半導体チッ
プ４で発生した熱は、接着剤層１９を介してキャップ１
５に伝導され、キャップ１５での放散及びグランドプレ
ーン２への伝導により放散される。 ここで、基板１
と半導体チップ４との熱膨張率の相違に基づく熱ストレ
スが発生するが、キャップ１５が柔軟に撓わむことによ
って基板側から半導体チップへの熱ストレスの影響はな
く、半導体チップに過大な応力がかかってしまうことは
ない。
プ４で発生した熱は、接着剤層１９を介してキャップ１
５に伝導され、キャップ１５での放散及びグランドプレ
ーン２への伝導により放散される。 ここで、基板１
と半導体チップ４との熱膨張率の相違に基づく熱ストレ
スが発生するが、キャップ１５が柔軟に撓わむことによ
って基板側から半導体チップへの熱ストレスの影響はな
く、半導体チップに過大な応力がかかってしまうことは
ない。
【００２４】ここで、接着剤１９は例えばシリコーンゴ
ム接着剤（商品名：ＴＳＥ３３８０、熱伝導率：０．０
０４ｃａｌ／ｃｍ，Ｓｅｃ，゜Ｃ）を用いるが実用上支
障のない範囲で種々の接着剤料を選択して用いることが
できる。また、半導体チップ４と伝熱部材１５とは接着
剤による固着のほかに、機械的に固着する等の種々の固
着手段を用いることができる。また、十分な可撓性をも
たせるためにキャップ１５は波形金属板から形成する等
の種々の変更を加えることができ、更にはまた、材料自
体で十分な可撓性を得られるのであれば特に形状的な工
夫を施す必要はない。
ム接着剤（商品名：ＴＳＥ３３８０、熱伝導率：０．０
０４ｃａｌ／ｃｍ，Ｓｅｃ，゜Ｃ）を用いるが実用上支
障のない範囲で種々の接着剤料を選択して用いることが
できる。また、半導体チップ４と伝熱部材１５とは接着
剤による固着のほかに、機械的に固着する等の種々の固
着手段を用いることができる。また、十分な可撓性をも
たせるためにキャップ１５は波形金属板から形成する等
の種々の変更を加えることができ、更にはまた、材料自
体で十分な可撓性を得られるのであれば特に形状的な工
夫を施す必要はない。
【００２５】上記した各実施例において、基板１として
は基板からの放熱効果をも得るために熱伝導率が比較的
高いアルミナからなるものを用いるのが好ましいが、本
発明は他の種々な材料のものを用いることを否定するも
のではない。また、キャップ５、１５が接続されるグラ
ンドプレーン層２は熱を効率良く吸収して当該層の広い
範囲で放熱を実現するために熱伝導率の高い銅から形成
されるのが好ましいが、本発明は他の種々な材料のもの
を用いることを否定するものではない。また、キャップ
５、１５が接続されるグランドプレーン層は基板の表面
側に広い面積をもって設けられたものとするのが放熱性
能を良くするために好ましいが、基板自体から十分な放
熱効果が得られるような場合にはこのグランドプレーン
層は必ずしも基板の表面側に位置していなくてもよくい
。伝熱部材５、１５は半導体チップ４の保護も兼ねてキ
ャップ状で且つ図２に示すように４点支持であるのが好
ましいが、熱伝導という本来の機能からすれば形状及び
その支持方法に特に限定はなく例えばＬ字形にして片持
ち支持で取付けてもよく、更には、所要の熱伝導率を有
するものであれば形成する材料にも特に限定はない。 また、本発明はコントロールド・コラプス・チップ・コ
ネクタ方式のように半導体チップのフェースと反対側の
面が基板の表面に向くいわゆるフェースダウンボンデイ
ング方式に適用して効果的であるが、その他のボンデイ
ング方式のものに適用して積極的に放熱を図ることも可
能である。
は基板からの放熱効果をも得るために熱伝導率が比較的
高いアルミナからなるものを用いるのが好ましいが、本
発明は他の種々な材料のものを用いることを否定するも
のではない。また、キャップ５、１５が接続されるグラ
ンドプレーン層２は熱を効率良く吸収して当該層の広い
範囲で放熱を実現するために熱伝導率の高い銅から形成
されるのが好ましいが、本発明は他の種々な材料のもの
を用いることを否定するものではない。また、キャップ
５、１５が接続されるグランドプレーン層は基板の表面
側に広い面積をもって設けられたものとするのが放熱性
能を良くするために好ましいが、基板自体から十分な放
熱効果が得られるような場合にはこのグランドプレーン
層は必ずしも基板の表面側に位置していなくてもよくい
。伝熱部材５、１５は半導体チップ４の保護も兼ねてキ
ャップ状で且つ図２に示すように４点支持であるのが好
ましいが、熱伝導という本来の機能からすれば形状及び
その支持方法に特に限定はなく例えばＬ字形にして片持
ち支持で取付けてもよく、更には、所要の熱伝導率を有
するものであれば形成する材料にも特に限定はない。 また、本発明はコントロールド・コラプス・チップ・コ
ネクタ方式のように半導体チップのフェースと反対側の
面が基板の表面に向くいわゆるフェースダウンボンデイ
ング方式に適用して効果的であるが、その他のボンデイ
ング方式のものに適用して積極的に放熱を図ることも可
能である。
【００２６】
【発明の効果】この発明によれば、基板に設けられたグ
ランドプレーン層を放熱に利用して冷却構造の見かけ上
の小型化を達成し、実装密度を向上することができる。 これとともに、半導体チップと伝熱部材とを相対移動可
能な状態で熱的に接触させる、あるいは、伝熱部材を可
撓性のあるものとすることにより、半導体チップから基
板上のグランドプレーン層への伝熱経路を設けることに
よっても基板側の熱ストレスが半導体チップ側へ影響す
るのを防止し、十分な冷却効果を得つつも半導体チップ
のストレス寿命を長くして信頼性を向上することができ
る。
ランドプレーン層を放熱に利用して冷却構造の見かけ上
の小型化を達成し、実装密度を向上することができる。 これとともに、半導体チップと伝熱部材とを相対移動可
能な状態で熱的に接触させる、あるいは、伝熱部材を可
撓性のあるものとすることにより、半導体チップから基
板上のグランドプレーン層への伝熱経路を設けることに
よっても基板側の熱ストレスが半導体チップ側へ影響す
るのを防止し、十分な冷却効果を得つつも半導体チップ
のストレス寿命を長くして信頼性を向上することができ
る。
【図１】本発明の一実施例にかかる半導体チップの冷却
構造を示す断面図である。
構造を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施例にかかる半導体チップの冷却
構造をキャップを取り除いた状態で示す平面図である。
構造をキャップを取り除いた状態で示す平面図である。
【図３】本発明の他の一実施例にかかる半導体チップの
冷却構造を示す断面図である。
冷却構造を示す断面図である。
１・・・基板
２・・・グランドプレーン層
４・・・半導体チップ
５、１５・・・伝熱部材
９・・・伝熱材料層
１９・・・接着剤層
Claims (17)
- 【請求項１】基板に設けられたグランドプレーン層に取
付けられる伝熱部材を、上記基板上に設けられる半導体
チップに相対移動可能な状態で熱的に接触させたことを
特徴とする半導体チップの冷却構造。 - 【請求項２】上記基板は熱伝導率の高い材料からなるこ
とを特徴とする請求項１に記載の半導体チップの冷却構
造。 - 【請求項３】上記グランドプレーン層が上記基板の表面
側に比較的大きな面積をもって面状に設けられている接
地電位層であることを特徴とする請求項１または２に記
載の半導体チップの冷却構造。 - 【請求項４】上記グランドプレーン層が上記基板の表面
側に比較的大きな面積をもって面状に設けられている電
源電位層であることを特徴とする請求項１または２に記
載の半導体チップの冷却構造。 - 【請求項５】上記伝熱部材が上記半導体チップを覆うキ
ャップであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれ
かに記載の半導体チップの冷却構造。 - 【請求項６】上記半導体チップが上記グランドプレーン
層に取付けられていることを特徴とする請求項１乃至５
のいずれかに記載の半導体チップの冷却構造。 - 【請求項７】上記半導体チップがフェイスダウン方式に
より上記グランドプレーン層に取付けられていることを
特徴とする請求項６に記載の半導体チップの冷却構造。 - 【請求項８】上記半導体チップが変形自在な伝熱層を介
して上記伝熱部材に相対移動可能な状態で接触している
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の半
導体チップの冷却構造。 - 【請求項９】上記半導体チップが上記伝熱部材に相対移
動可能な状態で直接接触していることを特徴とする請求
項１乃至７のいずれかに記載の半導体チップの冷却構造
。 - 【請求項１０】基板に設けられたグランドプレーン層に
取付けられる伝熱部材を可撓性材料から形成し、上記基
板上に設けられる半導体チップを上記伝熱部材に固着し
たことを特徴とする半導体チップの冷却構造。 - 【請求項１１】熱伝導率の高い接着剤により上記半導体
チップが上記伝熱部材に固着されていることを特徴とす
る請求項１０に記載の半導体チップの冷却構造。 - 【請求項１２】上記基板は熱伝導率の高い材料からなる
ことを特徴とする請求項１０または１１に記載の半導体
チップの冷却構造。 - 【請求項１３】上記グランドプレーン層が上記基板の表
面側に比較的大きな面積をもって面状に設けられている
接地電位層であることを特徴とする請求項１０乃至１２
に記載の半導体チップの冷却構造。 - 【請求項１４】上記グランドプレーン層が上記基板の表
面側に比較的大きな面積をもって面状に設けられている
電源電位層であることを特徴とする請求項１０乃至１２
に記載の半導体チップの冷却構造。 - 【請求項１５】上記伝熱部材が上記半導体チップを覆う
キャップであることを特徴とする請求項１０乃至１４の
いずれかに記載の半導体チップの冷却構造。 - 【請求項１６】上記半導体チップが上記グランドプレー
ン層に取付けられていることを特徴とする請求項１０乃
至１５のいずれかに記載の半導体チップの冷却構造。 - 【請求項１７】上記半導体チップがフェイスダウン方式
により上記グランドプレーン層に取付けられていること
を特徴とする請求項１６に記載の半導体チップの冷却構
造。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3108148A JPH07109867B2 (ja) | 1991-04-15 | 1991-04-15 | 半導体チツプの冷却構造 |
| EP19920303277 EP0509732A3 (en) | 1991-04-15 | 1992-04-13 | Semiconductor device attached on a substrate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3108148A JPH07109867B2 (ja) | 1991-04-15 | 1991-04-15 | 半導体チツプの冷却構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04326557A true JPH04326557A (ja) | 1992-11-16 |
| JPH07109867B2 JPH07109867B2 (ja) | 1995-11-22 |
Family
ID=14477165
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3108148A Expired - Fee Related JPH07109867B2 (ja) | 1991-04-15 | 1991-04-15 | 半導体チツプの冷却構造 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0509732A3 (ja) |
| JP (1) | JPH07109867B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004523128A (ja) * | 2001-06-11 | 2004-07-29 | ザイリンクス インコーポレイテッド | 最小限の熱の不整合で熱除去を実現する高性能フリップチップパッケージ |
| JP2006156979A (ja) * | 2004-10-27 | 2006-06-15 | Brother Ind Ltd | 電子部品搭載基板、電子部品搭載基板用の伝熱部材、及び、液体噴射ヘッド |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3527350B2 (ja) * | 1996-02-01 | 2004-05-17 | 株式会社ルネサステクノロジ | 半導体装置 |
| IT1285396B1 (it) * | 1996-06-04 | 1998-06-03 | Magneti Marelli Spa | Dispositivo dissipatore per circuiti integrati. |
| EP0948047A3 (en) * | 1998-03-20 | 1999-12-22 | Caesar Technology Inc. | Electronic component cooling arrangement |
| WO1999060627A1 (de) * | 1998-05-19 | 1999-11-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Elektronische baugruppe |
| WO2000019531A1 (en) * | 1998-09-29 | 2000-04-06 | Conexant Systems, Inc. | Backside electrical contact structure for a module having an exposed backside |
| FR2793350B1 (fr) * | 1999-05-03 | 2003-08-15 | St Microelectronics Sa | Protection d'une puce semiconductrice |
| EP1139412A1 (de) * | 2000-03-30 | 2001-10-04 | Infineon Technologies AG | Flip-chip Halbleiterbauelement mit Rückseitenkontaktierung |
| CN115831935B (zh) * | 2023-02-15 | 2023-05-23 | 甬矽电子(宁波)股份有限公司 | 芯片封装结构和芯片封装方法 |
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|---|---|---|---|---|
| JPS5711502A (en) * | 1980-06-24 | 1982-01-21 | Mitsubishi Electric Corp | Electronic scanning antenna |
| JPS5892241A (ja) * | 1981-11-28 | 1983-06-01 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置用容器 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL164425C (nl) * | 1971-02-05 | 1980-12-15 | Philips Nv | Halfgeleiderinrichting voorzien van een koellichaam. |
| US4034469A (en) * | 1976-09-03 | 1977-07-12 | Ibm Corporation | Method of making conduction-cooled circuit package |
| US4415025A (en) * | 1981-08-10 | 1983-11-15 | International Business Machines Corporation | Thermal conduction element for semiconductor devices |
| US4514752A (en) * | 1984-04-10 | 1985-04-30 | International Business Machines Corporation | Displacement compensating module |
-
1991
- 1991-04-15 JP JP3108148A patent/JPH07109867B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-04-13 EP EP19920303277 patent/EP0509732A3/en not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5711502A (en) * | 1980-06-24 | 1982-01-21 | Mitsubishi Electric Corp | Electronic scanning antenna |
| JPS5892241A (ja) * | 1981-11-28 | 1983-06-01 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置用容器 |
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| JP2006156979A (ja) * | 2004-10-27 | 2006-06-15 | Brother Ind Ltd | 電子部品搭載基板、電子部品搭載基板用の伝熱部材、及び、液体噴射ヘッド |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07109867B2 (ja) | 1995-11-22 |
| EP0509732A3 (en) | 1992-11-19 |
| EP0509732A2 (en) | 1992-10-21 |
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