JPH05109943A - 集積回路の冷却構造 - Google Patents
集積回路の冷却構造Info
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- JPH05109943A JPH05109943A JP27217891A JP27217891A JPH05109943A JP H05109943 A JPH05109943 A JP H05109943A JP 27217891 A JP27217891 A JP 27217891A JP 27217891 A JP27217891 A JP 27217891A JP H05109943 A JPH05109943 A JP H05109943A
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- 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
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
- H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/161—Disposition
- H01L2224/16151—Disposition the bump connector 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
- H01L2224/16221—Disposition the bump connector 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
- H01L2224/16225—Disposition the bump connector 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
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Abstract
(57)【要約】
【目的】集積回路の冷却構造に係り、特にベース上に配
線層が形成されているマルチチップモジュールに実装さ
れた集積回路の冷却構造に関し、マルチチップモジュー
ルの冷却性能を向上させることを目的とする。 【構成】ベース１と、チップ２と、少なくとも導電性で
且つ内層のパターン１４を有し、該ベース１の表面に形
成された配線層３と、該パターン１４と導通し、該チッ
プ２を接合するバンプ４とを有する集積回路の冷却構造
において、前記チップ２が発熱する熱を伝達する熱用バ
ンプ９と、該熱用バンプ９と接すると共に前記配線層３
内を介して前記ベース１と接する放熱用金属柱１０と、
を有するよう構成する。
線層が形成されているマルチチップモジュールに実装さ
れた集積回路の冷却構造に関し、マルチチップモジュー
ルの冷却性能を向上させることを目的とする。 【構成】ベース１と、チップ２と、少なくとも導電性で
且つ内層のパターン１４を有し、該ベース１の表面に形
成された配線層３と、該パターン１４と導通し、該チッ
プ２を接合するバンプ４とを有する集積回路の冷却構造
において、前記チップ２が発熱する熱を伝達する熱用バ
ンプ９と、該熱用バンプ９と接すると共に前記配線層３
内を介して前記ベース１と接する放熱用金属柱１０と、
を有するよう構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、集積回路の冷却構造に
係り、特にベース上に配線層が形成されているマルチチ
ップモジュールに実装された集積回路の冷却構造に関す
るものである。
係り、特にベース上に配線層が形成されているマルチチ
ップモジュールに実装された集積回路の冷却構造に関す
るものである。
【０００２】近年、高性能ワークステーション，パソコ
ン等のＣＭＯＳマイクロプロセッサの適用領域が拡大し
ているが、高性能マイクロプロセッサを適用するにあた
っては、樹脂回路基板では高密度パターンの形成に限界
があるがあるため、高密度実装テクノロジであるマルチ
チップモジュールが採用されている。
ン等のＣＭＯＳマイクロプロセッサの適用領域が拡大し
ているが、高性能マイクロプロセッサを適用するにあた
っては、樹脂回路基板では高密度パターンの形成に限界
があるがあるため、高密度実装テクノロジであるマルチ
チップモジュールが採用されている。
【０００３】マルチチップモジュールとは、セラミック
等のベース上にポリイミド等を層間絶縁膜，銅を配線導
体としたポリイミド多層配線板を形成し、その上に複数
の高速チップを高密度に搭載したもので、高密度実装に
したがために、発熱密度が上がり、冷却が重要課題とな
る。
等のベース上にポリイミド等を層間絶縁膜，銅を配線導
体としたポリイミド多層配線板を形成し、その上に複数
の高速チップを高密度に搭載したもので、高密度実装に
したがために、発熱密度が上がり、冷却が重要課題とな
る。
【０００４】
【従来の技術】従来は、図４に示すように、セラミック
等のベース４０の一方の面４０ａに信号層４５，電源層
４６，グランド層４７（ＧＮＤ）を有するポリイミド等
からなり銅等のパターン４８を有する配線層４４が形成
されており、他方の面４０ｂには、ヒートシンク４２が
熱伝導性に優れた接着剤等で固着されている。
等のベース４０の一方の面４０ａに信号層４５，電源層
４６，グランド層４７（ＧＮＤ）を有するポリイミド等
からなり銅等のパターン４８を有する配線層４４が形成
されており、他方の面４０ｂには、ヒートシンク４２が
熱伝導性に優れた接着剤等で固着されている。
【０００５】そして、配線層４４の表面にはバンプ４３
によってチップ４１が実装されている。チップ４１が動
作するに伴ってチップ４１が発する熱は、チップ４１か
らバンプ４３に伝導され、バンプ４３から配線層４４内
のパターン４８によってベース４０へと伝導され、その
ベース４０を介して冷媒によって冷却されているヒート
シンク４２へと伝導され、その冷却が行われるものであ
る。
によってチップ４１が実装されている。チップ４１が動
作するに伴ってチップ４１が発する熱は、チップ４１か
らバンプ４３に伝導され、バンプ４３から配線層４４内
のパターン４８によってベース４０へと伝導され、その
ベース４０を介して冷媒によって冷却されているヒート
シンク４２へと伝導され、その冷却が行われるものであ
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、チップ
で発生する熱はバンプ，配線層，ベース，ヒートシンク
を介して冷媒に放熱されている。このうち、バンプやベ
ースは熱伝導率がよく、熱抵抗が比較的小さい。しかし
配線層については銅等のパターンとポリイミド等の絶縁
層にて形成されるが、その殆どはセラミックに比べ熱伝
導率が１／１００〜数百と小さいポリイミド等の絶縁層
で形成されている。
で発生する熱はバンプ，配線層，ベース，ヒートシンク
を介して冷媒に放熱されている。このうち、バンプやベ
ースは熱伝導率がよく、熱抵抗が比較的小さい。しかし
配線層については銅等のパターンとポリイミド等の絶縁
層にて形成されるが、その殆どはセラミックに比べ熱伝
導率が１／１００〜数百と小さいポリイミド等の絶縁層
で形成されている。
【０００７】よって、配線層での熱抵抗が必然と高くな
り、高発熱チップの搭載に制限を与えることとなる。従
って、本発明はマルチチップモジュールの冷却性能を向
上させることを目的とするものである。
り、高発熱チップの搭載に制限を与えることとなる。従
って、本発明はマルチチップモジュールの冷却性能を向
上させることを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的は、ベース１
と、チップ２と、少なくとも導電性で且つ内層のパター
ン１４を有し、該ベース１の表面に形成された配線層３
と、該パターン１４と導通し、該チップ２を接合するバ
ンプ４とを有する集積回路の冷却構造において、前記チ
ップ２が発熱する熱を伝達する熱用バンプ９と、該熱用
バンプ９と接すると共に前記配線層３内を介して前記ベ
ース１と接する放熱用金属柱１０と、を有することを特
徴とする集積回路の冷却構造、によって達成することが
できる。
と、チップ２と、少なくとも導電性で且つ内層のパター
ン１４を有し、該ベース１の表面に形成された配線層３
と、該パターン１４と導通し、該チップ２を接合するバ
ンプ４とを有する集積回路の冷却構造において、前記チ
ップ２が発熱する熱を伝達する熱用バンプ９と、該熱用
バンプ９と接すると共に前記配線層３内を介して前記ベ
ース１と接する放熱用金属柱１０と、を有することを特
徴とする集積回路の冷却構造、によって達成することが
できる。
【０００９】
【作用】即ち、本発明においては、チップからベースま
での熱伝導ルートとして、熱抵抗が高い配線層部分では
熱用バンプおよび放熱用金属柱によって形成している。
この熱用バンプおよび放熱用金属柱は、熱を伝導するた
めの専用のルートであるため、熱抵抗が高い配線層にお
いても充分その熱をベースへと伝導することが可能とな
る。
での熱伝導ルートとして、熱抵抗が高い配線層部分では
熱用バンプおよび放熱用金属柱によって形成している。
この熱用バンプおよび放熱用金属柱は、熱を伝導するた
めの専用のルートであるため、熱抵抗が高い配線層にお
いても充分その熱をベースへと伝導することが可能とな
る。
【００１０】
【実施例】以下、本発明の望ましい実施例を図１乃至図
３を用いて詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施
例を示す図である。
３を用いて詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施
例を示す図である。
【００１１】図２は本発明の第２の実施例を示す図であ
る。図３は本発明の第３の実施例を示す図である。図１
乃至図３を通じて同一符号を付したものは同一対象物を
それぞれ示すものである。
る。図３は本発明の第３の実施例を示す図である。図１
乃至図３を通じて同一符号を付したものは同一対象物を
それぞれ示すものである。
【００１２】尚、第１の実施例乃至第３の実施例におい
て、同一の構成を有する部分はその詳細な説明は省略す
る。先ず第１の実施例について説明する。
て、同一の構成を有する部分はその詳細な説明は省略す
る。先ず第１の実施例について説明する。
【００１３】図１に示すように、セラミック等のベース
１の一方の面１ｃには、信号層６，電源層７，グランド
層８（ＧＮＤ）からなり、その層間においてパターン１
４が形成された配線層３が形成されており、その表面に
チップ２を電気的に接合するバンプ４が形成されてい
る。
１の一方の面１ｃには、信号層６，電源層７，グランド
層８（ＧＮＤ）からなり、その層間においてパターン１
４が形成された配線層３が形成されており、その表面に
チップ２を電気的に接合するバンプ４が形成されてい
る。
【００１４】一方、ベース１の一方の面１ｄには、図示
しない冷媒によって冷却され、ベース１と熱伝導性の優
れた接着剤等によって固着されるヒートシンク５が形成
されている。
しない冷媒によって冷却され、ベース１と熱伝導性の優
れた接着剤等によって固着されるヒートシンク５が形成
されている。
【００１５】上記配線層３には貫通孔３ａが形成されて
おり、その貫通孔３ａに配線層３を貫通する銅等の柱
（但し、この柱は銅粉を充填させることで形成されるも
のである）からなる放熱用銅柱が、一方はベース１の表
面と接し、他方がチップ２からの熱を専用に伝達する熱
用バンプ９と接して埋設されている。
おり、その貫通孔３ａに配線層３を貫通する銅等の柱
（但し、この柱は銅粉を充填させることで形成されるも
のである）からなる放熱用銅柱が、一方はベース１の表
面と接し、他方がチップ２からの熱を専用に伝達する熱
用バンプ９と接して埋設されている。
【００１６】従って、チップ２が発する熱は、一部は従
来と同様にバンプ４とパターン１４を介してベース１に
伝導されヒートシンク５へと伝導されるが、その大部分
は熱用バンプ９と放熱用銅柱１０によってベース１へと
伝導されヒートシンク５へと伝導されることとなり、従
って、冷却能力が向上することとなる。
来と同様にバンプ４とパターン１４を介してベース１に
伝導されヒートシンク５へと伝導されるが、その大部分
は熱用バンプ９と放熱用銅柱１０によってベース１へと
伝導されヒートシンク５へと伝導されることとなり、従
って、冷却能力が向上することとなる。
【００１７】次に第２の実施例について説明する。第２
の実施例が第１の実施例が異なる点は、第１の実施例に
示したようにチップ２が発する熱は熱用バンプ９および
放熱用銅柱１０によってベース１に熱を伝導するもので
はなく、チップ２から突出する放熱用ピン１１を形成し
た点にある。
の実施例が第１の実施例が異なる点は、第１の実施例に
示したようにチップ２が発する熱は熱用バンプ９および
放熱用銅柱１０によってベース１に熱を伝導するもので
はなく、チップ２から突出する放熱用ピン１１を形成し
た点にある。
【００１８】更に、この放熱用ピン１１は配線層３を貫
通するのは勿論のこと、ベース１の凹部１ａにその先端
が埋設するようになっている。このようにすることで、
放熱用ピン１１とベース１との接触面積を増大すること
ができ、よって熱伝導率もその分向上することとなる。
尚、ベース１と放熱用ピン１１とはその接触する部分
（放熱用ピン１１がベース１内に埋設する部分）の間に
液体金属１２または熱伝導性グリースを充填させること
が熱抵抗を低減する目的からは望ましい。
通するのは勿論のこと、ベース１の凹部１ａにその先端
が埋設するようになっている。このようにすることで、
放熱用ピン１１とベース１との接触面積を増大すること
ができ、よって熱伝導率もその分向上することとなる。
尚、ベース１と放熱用ピン１１とはその接触する部分
（放熱用ピン１１がベース１内に埋設する部分）の間に
液体金属１２または熱伝導性グリースを充填させること
が熱抵抗を低減する目的からは望ましい。
【００１９】また、第１の実施例の放熱用銅柱１０に変
えて上記放熱用ピン１１を設けることは、放熱用銅柱１
０は銅粉によって形成しているためにその内部に気泡が
形成されることに注意する必要があるが、本放熱用のピ
ン１１にはそのようなことがなく、製造性の面からも優
位である。
えて上記放熱用ピン１１を設けることは、放熱用銅柱１
０は銅粉によって形成しているためにその内部に気泡が
形成されることに注意する必要があるが、本放熱用のピ
ン１１にはそのようなことがなく、製造性の面からも優
位である。
【００２０】次に第３の実施例について説明する。第３
の実施例は基本的には第２の実施例を一部改良したもの
である。即ち、第３の実施例においては、チップ２から
突出する放熱用ピン１３は配線層３を貫通することにの
みならず、ベース１の貫通孔１ｂをも貫通し、直接ヒー
トシンク５内の凹部５ａにその先端が埋設されるように
なっている。
の実施例は基本的には第２の実施例を一部改良したもの
である。即ち、第３の実施例においては、チップ２から
突出する放熱用ピン１３は配線層３を貫通することにの
みならず、ベース１の貫通孔１ｂをも貫通し、直接ヒー
トシンク５内の凹部５ａにその先端が埋設されるように
なっている。
【００２１】よって、第１の実施例，第２の実施例に比
べ熱伝導が最も効率よくなされ、それに伴い冷却性能が
最も優れており、冷却の対象となるチップ２が大きい発
熱量であるものを冷却する場合は非常に有利である。
べ熱伝導が最も効率よくなされ、それに伴い冷却性能が
最も優れており、冷却の対象となるチップ２が大きい発
熱量であるものを冷却する場合は非常に有利である。
【００２２】尚、放熱用ピン１３とヒートシンク５との
その接触する部分（放熱用ピン１３がヒートシンク５に
埋設する部分）間には、液体金属１２または熱伝導性グ
リースを充填させることが熱抵抗を低減する目的からは
望ましい。
その接触する部分（放熱用ピン１３がヒートシンク５に
埋設する部分）間には、液体金属１２または熱伝導性グ
リースを充填させることが熱抵抗を低減する目的からは
望ましい。
【００２３】最後に、上記第１の実施例の放熱用銅柱１
０を、第２の実施例の放熱用ピン１１または第３の実施
例の放熱用ピン１３に置き換えて構成することも充分可
能である。
０を、第２の実施例の放熱用ピン１１または第３の実施
例の放熱用ピン１３に置き換えて構成することも充分可
能である。
【００２４】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、チッ
プとベース間の特に配線層での熱抵抗が低減し、冷却効
果が向上し、マルチチップモジュールにおける高密度実
装が可能となる。
プとベース間の特に配線層での熱抵抗が低減し、冷却効
果が向上し、マルチチップモジュールにおける高密度実
装が可能となる。
【図１】本発明の第１の実施例を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施例を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施例を示す図である。
【図４】従来例を示す図である。
１ ベース， ２ チップ，
３ 配線層， ４ バンプ，５ ヒートシン
ク， ９ 熱用バンプ，１０ 放熱
用金属柱（放熱用銅柱）， １１，１３ 放熱用ピ
ン，
３ 配線層， ４ バンプ，５ ヒートシン
ク， ９ 熱用バンプ，１０ 放熱
用金属柱（放熱用銅柱）， １１，１３ 放熱用ピ
ン，
Claims (4)
- 【請求項１】 ベース（１）と、 チップ（２）と、 少なくとも導電性の且つ内層のパターン（１４）を有
し、該ベース（１）の表面に形成された配線層（３）
と、 該パターン（１４）と導通し、該チップ（２）を接合す
るバンプ（４）とを有する集積回路の冷却構造におい
て、 前記チップ（２）が発熱する熱を伝達する熱用バンプ
（９）と、 該熱用バンプ（９）と接すると共に前記配線層（３）内
を介して前記ベース（１）と接する放熱用金属柱（１
０）と、 を有することを特徴とする集積回路の冷却構造。 - 【請求項２】 ベース（１）と、 少なくとも導電性の且つ内層のパターン（１４）を有
し、該ベース（１）の表面に形成された配線層（３）
と、 該パターン（１４）と導通し、該チップ（２）を接合す
るバンプ（４）とを有する集積回路の冷却構造におい
て、 前記チップ（２）から突出し、前記配線層（３）を介し
て前記ベース（１）と接する放熱用ピン（１１）を有す
ることを特徴とする集積回路の冷却構造。 - 【請求項３】 上記ベース（１）の一方の面（１ｃ）に
上記配線層（３）が形成され、他方の面（１ｄ）にヒー
トシンク（５）が形成されている、請求項１または請求
項２記載の集積回路の冷却構造。 - 【請求項４】 上記放熱用金属柱（１０）または上記放
熱用ピン（１１）は、上記配線層（３）および上記ベー
ス（１）を介して、上記ヒートシンク（５）に接してい
ることを特徴とする、請求項１または請求項２または請
求項３記載の集積回路の冷却構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27217891A JPH05109943A (ja) | 1991-10-21 | 1991-10-21 | 集積回路の冷却構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27217891A JPH05109943A (ja) | 1991-10-21 | 1991-10-21 | 集積回路の冷却構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05109943A true JPH05109943A (ja) | 1993-04-30 |
Family
ID=17510171
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27217891A Pending JPH05109943A (ja) | 1991-10-21 | 1991-10-21 | 集積回路の冷却構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05109943A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009533865A (ja) * | 2006-04-14 | 2009-09-17 | アギア システムズ インコーポレーテッド | 集積回路および回路ボードのダイレクト・チップ・アタッチ結合構成における熱エネルギーの消散を改善するための方法および装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63155734A (ja) * | 1986-12-19 | 1988-06-28 | Yokogawa Electric Corp | 半導体チツプの実装方法 |
| JPH02151055A (ja) * | 1988-12-01 | 1990-06-11 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
-
1991
- 1991-10-21 JP JP27217891A patent/JPH05109943A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63155734A (ja) * | 1986-12-19 | 1988-06-28 | Yokogawa Electric Corp | 半導体チツプの実装方法 |
| JPH02151055A (ja) * | 1988-12-01 | 1990-06-11 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009533865A (ja) * | 2006-04-14 | 2009-09-17 | アギア システムズ インコーポレーテッド | 集積回路および回路ボードのダイレクト・チップ・アタッチ結合構成における熱エネルギーの消散を改善するための方法および装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19970520 |