JPH0521660A - Semiconductor chip module and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor chip module and manufacture thereof

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JPH0521660A
JPH0521660A JP17273091A JP17273091A JPH0521660A JP H0521660 A JPH0521660 A JP H0521660A JP 17273091 A JP17273091 A JP 17273091A JP 17273091 A JP17273091 A JP 17273091A JP H0521660 A JPH0521660 A JP H0521660A
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JP
Japan
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semiconductor chip
heat sink
cap
hole
substrate
Prior art date
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Application number
JP17273091A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsunori Nishiguchi
勝規 西口
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

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Abstract

PURPOSE:To provide a semiconductor chip module which is small in number of parts and excellent in heat dissipating properties. CONSTITUTION:A board 2 where a wiring section is provided, a semiconductor chip 6 so mounted that its circuit surface faces the wiring section, a heat sink 3 whose one edge comes into contact with the surface of the semiconductor chip 6 opposite to its circuit surface, and a cap 4 which is provided with a hole through which the other edge of the heat sink 3 is exposed outside and envelops the semiconductor chip 6 are provided. At least, a metal film is formed both on the inner wall of the hole concerned and on the surface of the heat sink 3 inserted into the cap 4, and bonding agent is filled into the spaces between these metal films and also between the end part of the heat sink 43 and the semiconductor chip 6.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はコンピュータや通信な
ど、信号処理の高速化が要求される分野に適用できる半
導体チップモジュール(マルチチップモジュール、シン
グルチップモジュール)及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor chip module (multi-chip module, single-chip module) applicable to fields requiring high-speed signal processing, such as computers and communications, and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子機器の機能の大規模・高速化が求め
られるにつれて、論理LSIのゲート当りの遅延時間は
数百psと高速化してきた。それに対して、プリント基板
上に多数のDIPやプラグインパッケージを搭載する従
来の実装形態では高速化したLSIの性能を十分に発揮
させることが困難になってきた。その為に、1枚のセラ
ミック基板上に多くのチップを搭載し、高速性能を有す
る高密度実装したマルチチップモジュール方式が開発さ
れ実用されている(LSIハンドブック、第1版、pp.4
15-416、電子通信学会、1984年)。
2. Description of the Related Art With the demand for large-scale and high-speed functions of electronic devices, the delay time per gate of a logic LSI has been increased to several hundred ps. On the other hand, in the conventional mounting mode in which a large number of DIPs and plug-in packages are mounted on the printed circuit board, it has become difficult to sufficiently bring out the performance of the accelerated LSI. For this reason, a multi-chip module system, in which many chips are mounted on one ceramic substrate and which has high-speed performance and high-density packaging, has been developed and put into practical use (LSI Handbook, 1st edition, pp.4).
15-416, IEICE, 1984).

【0003】従来技術としては、ピストンをバネにより
半導体チップに接触させて冷却板に放熱させる構造が知
られている(“Materials/Processing Approaches to P
haseStabilization of Thermally Conductive Pastes
” pp.713-717 、IEEE TRANSACTIONS OF COMPONENTS,H
YBRIDS. AND MANUCFACTURING TECHNOLOGY,VOL.13,NO.4,
DECEMBER1990)。
As a conventional technique, there is known a structure in which a piston is brought into contact with a semiconductor chip by a spring to radiate heat to a cooling plate (“Materials / Processing Approaches to P”).
haseStabilization of Thermally Conductive Pastes
”Pp.713-717, IEEE TRANSACTIONS OF COMPONENTS, H
YBRIDS. AND MANUCFACTURING TECHNOLOGY, VOL.13, NO.4,
DECEMBER1990).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、ピストンを用
いた半導体チップモジュールは、部品点数が多く、コス
トが極めて高くなるという欠点があった。
However, the semiconductor chip module using the piston has a drawback that the number of parts is large and the cost is extremely high.

【0005】そこで本発明は、少ない部品点数で、良好
な放熱設計ができる半導体チップモジュール及びその製
造方法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor chip module and a method of manufacturing the same, which enables a good heat radiation design with a small number of parts.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するため
に、本発明に係る半導体チップモジュールは配線部が形
成された基板と、配線部に回路面を向けて実装された半
導体チップと、半導体チップの回路面と反対側に一端部
が接触したヒートシンクと、ヒートシンクの他端部を外
部に露出させる穴が形設され半導体チップを内包したキ
ャップとを備えて構成され、少なくとも穴の内壁および
キャップの内部に挿入されるヒートシンクの表面に金属
膜が形成され、これら金属膜間に接着剤が埋め込まれて
いると共に、ヒートシンクの先端部と半導体チップの間
に接着剤が埋め込まれていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a semiconductor chip module according to the present invention includes a substrate on which a wiring portion is formed, a semiconductor chip mounted on the wiring portion with its circuit surface facing, and a semiconductor. The chip includes a heat sink whose one end is in contact with the side opposite to the circuit surface, and a cap which has a hole for exposing the other end of the heat sink to the outside and which contains a semiconductor chip. At least the inner wall of the hole and the cap. A metal film is formed on the surface of the heat sink to be inserted into the inside of the heat sink, and the adhesive is embedded between the metal films, and the adhesive is embedded between the tip of the heat sink and the semiconductor chip. And

【0007】上述した半導体チップモジュールの製造方
法は、半導体チップが実装された基板、予め穴の内壁に
金属膜が形成されたキャップおよび予め一端部に金属膜
が形成されたヒートシンクを準備する工程と、基板にキ
ャップを固着する工程と、ヒートシンクの一端部をキャ
ップの穴に挿入してヒートシンクの一端部を半導体チッ
プに接触させる工程と、半導体チップにヒートシンクの
一端部を接触させた状態で金属膜間に接着剤を注入する
ことによりヒートシンクの先端部と半導体チップの間に
接着剤を埋め込み、ヒートシンクをキャップに固定する
と共にキャップを気密封止する工程とを備える。
The above-described method for manufacturing a semiconductor chip module includes the steps of preparing a substrate on which a semiconductor chip is mounted, a cap having a metal film formed on the inner wall of a hole in advance, and a heat sink having a metal film formed on one end thereof in advance. , The step of fixing the cap to the substrate, the step of inserting one end of the heat sink into the hole of the cap to bring one end of the heat sink into contact with the semiconductor chip, and the metal film with the one end of the heat sink in contact with the semiconductor chip. A step of filling the adhesive between the tip of the heat sink and the semiconductor chip by injecting the adhesive, fixing the heat sink to the cap and hermetically sealing the cap.

【0008】また、本発明に係る半導体チップモジュー
ルは配線部が形成された基板と、配線部に回路面を向け
て実装された半導体チップと、半導体チップの回路面と
反対側に一端部が接触したヒートシンクと、ヒートシン
クの他端部を外部に露出させる穴が形設され半導体チッ
プを内包したキャップとを備えて構成され、少なくとも
穴の内壁および内壁と対面するヒートシンクの表面に金
属膜が形成され、ヒートシンクの先端部と半導体チップ
の間にサーマルコンパウンドなどの熱伝導率の高い樹脂
材が埋め込まれていることを特徴とする。
Further, in the semiconductor chip module according to the present invention, the substrate on which the wiring portion is formed, the semiconductor chip mounted with the circuit surface facing the wiring portion, and one end portion of the semiconductor chip opposite to the circuit surface of the semiconductor chip are in contact with each other. And a cap that contains a semiconductor chip and has a hole that exposes the other end of the heat sink to the outside, and a metal film is formed on at least the inner wall of the hole and the surface of the heat sink that faces the inner wall. A resin material having high thermal conductivity such as a thermal compound is embedded between the tip of the heat sink and the semiconductor chip.

【0009】上述した半導体チップモジュールの製造方
法は、半導体チップが実装された基板、予め穴の内壁に
金属膜が形成されたキャップおよび予め内壁と対面する
ヒートシンクの表面に金属膜が形成されたヒートシンク
を準備する工程と、基板にキャップを固着する工程と、
キャップの穴からサーマルコンパウンドなどの熱伝導率
の高い樹脂材を流入し、半導体チップ上に樹脂材を塗付
する工程と、ヒートシンクの一端部をキャップの穴に挿
入してヒートシンクの一端部を半導体チップに接触させ
る工程と、半導体チップにヒートシンクの一端部を接触
させた状態で金属膜間に接着剤を埋め込むことにより、
ヒートシンクをキャップに固定すると共にキャップを気
密封止する工程とを備える。
The above-described method for manufacturing a semiconductor chip module is a heat sink in which a semiconductor chip is mounted on a substrate, a cap having a metal film formed on the inner wall of a hole in advance, and a metal film formed on the surface of a heat sink facing the inner wall in advance. And a step of fixing the cap to the substrate,
The process of injecting a resin material with a high thermal conductivity such as a thermal compound from the hole of the cap and applying the resin material on the semiconductor chip, and inserting one end of the heat sink into the hole of the cap By contacting the chip and embedding an adhesive between the metal films with one end of the heat sink in contact with the semiconductor chip,
Fixing the heat sink to the cap and hermetically sealing the cap.

【0010】[0010]

【作用】本発明に係る半導体チップモジュールによる
と、ヒートシンクはキャップ穴の内壁に強固に固着さ
れ、発熱が比較的に大きい半導体チップから発生した熱
は接着剤あるいはサーマルコンパウンドを介して効率良
くヒートシンクの一端部に熱伝導され、一端部から他端
部(低温部)に伝導する。この熱伝導によって、熱はキ
ャップの外部に導かれ、キャップの外で発散される。
According to the semiconductor chip module of the present invention, the heat sink is firmly fixed to the inner wall of the cap hole, and the heat generated from the semiconductor chip that generates a relatively large amount of heat is efficiently transferred to the heat sink through the adhesive or the thermal compound. Heat is conducted to one end and conducted from one end to the other end (low temperature portion). By this heat conduction, heat is guided to the outside of the cap and radiated outside the cap.

【0011】また、本発明に係る半導体チップモジュー
ルの製造方法では、キャップの穴にヒートシンクの一端
部を挿入すると、例えばヒートシンクの自重によりヒー
トシンクの一端部は半導体チップに押し付けられる。ヒ
ートシンクの先端部と半導体チップは接着剤あるいは熱
伝導率の高い樹脂材で埋め込まれているので、熱が伝わ
る面積が広くなっている。この状態で接着剤がキャップ
の穴に挿入され、ヒートシンクが固定される。このヒー
トシンクを固定する接着剤はキャップの穴の内壁とヒー
トシンクの間に隙間なく埋め込まれ、内外からの空気の
流路を遮断する。
Further, in the method of manufacturing a semiconductor chip module according to the present invention, when one end of the heat sink is inserted into the hole of the cap, the one end of the heat sink is pressed against the semiconductor chip by the weight of the heat sink. Since the tip of the heat sink and the semiconductor chip are embedded with an adhesive or a resin material having high thermal conductivity, the area through which heat is transmitted is wide. In this state, the adhesive is inserted into the hole of the cap to fix the heat sink. The adhesive for fixing the heat sink is embedded between the heat sink and the inner wall of the hole of the cap without a gap, and blocks the air flow path from the inside and the outside.

【0012】[0012]

【実施例】以下、本発明の一実施例について、添付図面
を参照して説明する。なお、説明において同一要素には
同一符号を用い、重複する説明は省略する。図1は本発
明の一実施例としてマルチチップモジュールの外観を示
す斜視図であり、図2は実施例に係るマルチチップモジ
ュールをヒートシンクに沿って切断した縦断面図であ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the description, the same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description. FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of a multi-chip module as an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of the multi-chip module according to the embodiment taken along a heat sink.

【0013】本実施例に係るマルチチップモジュール
は、下部基板1、上部基板2、ヒートシンク3、キャッ
プ4を含んで構成されている。下部基板1はアルミナ材
で形成され、その側面からは上部基板2により構成され
た電気回路と接続した複数のリードピン7が延びてい
る。また、上部基板2は低誘電率絶縁材料で形成され、
例えば、熱抵抗3℃/W、サーマルバイヤを併用した3
インチ角のポリイミド多層配線構造を使用することがで
きる(“銅ポリイミド多層配線基板”、HYBRIDS 、Vol.
7, No.1, pp.10-12 参照)。
The multi-chip module according to this embodiment comprises a lower substrate 1, an upper substrate 2, a heat sink 3 and a cap 4. The lower substrate 1 is made of an alumina material, and a plurality of lead pins 7 connected to the electric circuit constituted by the upper substrate 2 extend from the side surface of the lower substrate 1. The upper substrate 2 is made of a low dielectric constant insulating material,
For example, 3 with thermal resistance of 3 ° C / W and a thermal via
Inch-square polyimide multi-layer wiring structure can be used (“Copper-polyimide multi-layer wiring board”, HYBRIDS, Vol.
7, No.1, pp.10-12).

【0014】下部基板1は上部基板1より大きい平板で
構成され、この上面に上部基板2が積み重ねた状態で固
定されている。上部基板2が重なっていない下部基板1
の上面にはキャップ4の縁部が覆い被せられている。し
たがって、キャップ4と下部基板1により、上部基板2
は内包された状態になっている。
The lower substrate 1 is composed of a flat plate larger than the upper substrate 1, and the upper substrate 2 is fixed on the upper surface of the lower substrate 1 in a stacked state. Lower substrate 1 where upper substrate 2 does not overlap
The edge of the cap 4 is covered on the upper surface of the. Therefore, with the cap 4 and the lower substrate 1, the upper substrate 2
Is in a contained state.

【0015】上部基板2の表面には電極が露出してお
り、これらの電極と接続する半導体チップ5、6が搭載
されている。半導体チップ5、6は、例えば10mm角
ICチップになっており、ワイヤボンディング法あるい
はフェースダウン実装法(フリップチップ実装法)によ
って、上部基板2の表面に形成された電極と接続してい
る。図1及び図2では、半導体チップ5はワイヤボンデ
ィング法で実装されたICチップを示し、半導体チップ
6はフェースダウン実装法で実装されたICチップを示
す。したがって、半導体チップ5の回路面はキャップ4
に面し、半導体チップ6の回路面は上部基板2に面す
る。
Electrodes are exposed on the surface of the upper substrate 2, and semiconductor chips 5 and 6 connected to these electrodes are mounted. The semiconductor chips 5 and 6 are, for example, 10 mm square IC chips, and are connected to the electrodes formed on the surface of the upper substrate 2 by a wire bonding method or a face-down mounting method (flip chip mounting method). 1 and 2, the semiconductor chip 5 is an IC chip mounted by the wire bonding method, and the semiconductor chip 6 is an IC chip mounted by the face-down mounting method. Therefore, the circuit surface of the semiconductor chip 5 is the cap 4
, The circuit surface of the semiconductor chip 6 faces the upper substrate 2.

【0016】キャップ4は、例えば厚さ1mmのコバー
ル(kovar )で蓋状に形成されており、比較的に発熱量
の大きい半導体チップ6の搭載位置と対応した位置に、
例えば内径6〜8mm程度の穴4aが形設されている。
この穴4aにヒートシンク3の一端部が挿入される。通
常、穴4aは入口と出口は同一径で形成されるが、出口
と入口の径の大きさを変えてもよい。
The cap 4 is formed, for example, in the shape of a lid with a thickness of 1 mm of kovar, and at a position corresponding to the mounting position of the semiconductor chip 6 which generates a relatively large amount of heat,
For example, a hole 4a having an inner diameter of 6 to 8 mm is formed.
One end of the heat sink 3 is inserted into this hole 4a. Normally, the hole 4a has the same diameter at the inlet and the outlet, but the diameters of the outlet and the inlet may be changed.

【0017】ヒートシンク3は熱伝導率の高い材料(A
l、CuW、AlN、CBN、ダイヤモンドなど)で形
成され、挿入部と放熱部で構成されている。挿入部は上
述した穴4aに挿入しやすい形状になっており、例えば
棒状になっている。また、放熱部はキャップ4の外部に
晒されるので、自然冷却されやすいように表面積が大き
くなる構造になっており、例えば円盤状になっている。
その為、キャップ4の内部への挿入が簡易であり、半導
体チップ6の上面に接触させることが容易であり、か
つ、キャップ4の外部に半導体チップ6からの熱を効率
良く逃がすことができる。ヒートシンク3のキャップ4
に挿入された一端部には表面に金属膜がコーティングさ
れており、その表面および半導体チップ6とヒートシン
ク3の先端部の間にはハンダが付着している(図2参
照)。
The heat sink 3 is made of a material (A
1, CuW, AlN, CBN, diamond, etc.) and is composed of an insertion part and a heat dissipation part. The insertion portion has a shape that facilitates insertion into the hole 4a described above, and has, for example, a rod shape. Further, since the heat radiating portion is exposed to the outside of the cap 4, the heat radiating portion has a large surface area so as to be easily cooled naturally, and has a disk shape, for example.
Therefore, the insertion into the inside of the cap 4 is easy, it is easy to make contact with the upper surface of the semiconductor chip 6, and the heat from the semiconductor chip 6 can be efficiently dissipated to the outside of the cap 4. Heat sink 3 cap 4
A metal film is coated on the surface at one end inserted into the substrate, and solder is attached to the surface and between the semiconductor chip 6 and the tip of the heat sink 3 (see FIG. 2).

【0018】次に、図3および図4を参照して、ヒート
シンクの取付け構造例を説明する。図3は穴の内壁にメ
タルコーティングを施し、この穴に挿入されるヒートシ
ンクの一端部の表面にメタルコーティングを施した構造
を示す。ヒートシンク3およびキャップ4にコーティン
グされるメタルmは使用するハンダsに対して、ぬれ易
い(wettable)性質を有する。その為、ボイド(気泡)
のないハンダ接合が可能になり、キャップ4を十分に気
密封止することができる。例えば、Sb/Pb系ハンダ
を使用する場合にはAgSn、AgPdなどのメタルを
使用することができる。なお、半導体チップ6とヒート
シンク3の先端部の間におけるハンダsの埋め込みは、
ヒートシンク3と穴4aの内壁の間から液状のハンダs
を流し込むことにより達成できる。ハンダsの材料とし
ては、Bi、Cd、Inを加えた低温ハンダを使用する
ことができる。この場合、ヒートシンク3を加熱してお
き、ハンダsを流れ易くしてもよい。
Next, referring to FIGS. 3 and 4, an example of a heat sink mounting structure will be described. FIG. 3 shows a structure in which the inner wall of the hole is metal-coated, and the surface of one end of the heat sink to be inserted into the hole is metal-coated. The metal m coated on the heat sink 3 and the cap 4 has a wettable property with respect to the solder s to be used. Therefore, voids (air bubbles)
It becomes possible to perform soldering without any problem, and the cap 4 can be hermetically sealed sufficiently. For example, when Sb / Pb based solder is used, a metal such as AgSn or AgPd can be used. The solder s is embedded between the semiconductor chip 6 and the tip of the heat sink 3 as follows.
Liquid solder s from between the heat sink 3 and the inner wall of the hole 4a
Can be achieved by pouring. As the material of the solder s, low temperature solder to which Bi, Cd and In are added can be used. In this case, the heat sink 3 may be heated to facilitate the flow of the solder s.

【0019】図4は半導体チップとヒートシンクの先端
部の間をサーマルコンパウウンドで埋め込む構造を示
す。この場合、キャップの穴4aの内壁およびその内壁
に面するヒートシンク3の表面にはメタルmが形成され
ており、ヒートシンク3の先端部にはBN粒子あるいは
Agペーストを含むサーマルコンパウウンドtが半導体
チップ6との間で介在している。その為、実効的に半導
体チップ6とヒートシンク3の接触面積が増大し、熱抵
抗が低減している。
FIG. 4 shows a structure in which the space between the semiconductor chip and the tip of the heat sink is filled with a thermal compound. In this case, a metal m is formed on the inner wall of the hole 4a of the cap and the surface of the heat sink 3 facing the inner wall, and a thermal compound t containing BN particles or Ag paste is formed on the tip of the heat sink 3 as a semiconductor. It is interposed between the chip 6. Therefore, the contact area between the semiconductor chip 6 and the heat sink 3 is effectively increased, and the thermal resistance is reduced.

【0020】ヒートシンク3は、固化したハンダsによ
り、半導体チップ6上に一端部を接触した状態で、キャ
ップ4に固定される。ハンダsとしては上述した材料、
加熱方法を使用できるので、説明は省略する。
The heat sink 3 is fixed to the cap 4 by the solidified solder s, with its one end in contact with the semiconductor chip 6. The above-mentioned materials as the solder s,
Since the heating method can be used, the description is omitted.

【0021】このように、実施例に係るマルチチップモ
ジュールによると、放熱を要する(発熱量が大きい)半
導体チップだけにヒートシンクが装着されているので、
選択的に、効率良く、マルチチップモジュールの放熱が
可能になっている。
As described above, according to the multi-chip module of the embodiment, since the heat sink is mounted only on the semiconductor chip that requires heat dissipation (the amount of heat generation is large),
Selectively and efficiently, it is possible to dissipate heat from the multi-chip module.

【0022】この場合、ヒートシンクは1個の半導体チ
ップに対して1個装着され、ヒートシンクの一端部は挿
入方向に長さの調節ができる構造になっているので、基
板面からの高さが異なる複数の半導体チップが基板に実
装された場合でも、個々の半導体チップにヒートシンク
が確実に装着される。
In this case, one heat sink is attached to one semiconductor chip, and one end of the heat sink has a structure in which the length can be adjusted in the insertion direction, so that the height from the substrate surface is different. Even when a plurality of semiconductor chips are mounted on the substrate, the heat sink is surely attached to each semiconductor chip.

【0023】また、個々の半導体チップに対して個別的
にヒートシンクが装着されるので、フェイスダウン法で
実装された半導体チップ、及びワイヤボンディング法で
実装された半導体チップが混在したマルチチップモジュ
ールに適用することができ、実用性が高い。
Further, since the heat sink is individually attached to each semiconductor chip, it is applied to a multi-chip module in which semiconductor chips mounted by the face-down method and semiconductor chips mounted by the wire bonding method are mixed. It is possible and highly practical.

【0024】次に、本実施例に係るマルチチップモジュ
ールの製造方法を説明する。図3に示す取付け構造を有
するマルチチップモジュールは、半導体チップ5、6が
実装された基板2、予め穴4aの内壁にメタルmがコー
ティングされたキャップ4および予め一端部にメタルm
がコーティングされたヒートシンク3を準備した後、例
えば、 下部基板1に固定された上部基板2の上面を
キャップ4で内包する工程、 ヒートシンク3の一端
をキャップの穴4に挿入し、その先端を半導体チップ6
の上面に接触させる工程、 ヒートシンク3と半導体
チップ6が接触した状態で、キャップの穴4aの内壁と
ヒートシンク3の隙間に大量に液状のハンダsを注入す
ることにより、半導体チップ6に至るようにヒートシン
ク3の一端部にハンダsを付着させ、ヒートシンク3を
キャップ4に固定すると共にキャップ4を気密封止する
工程を経てパッケージ化される。
Next, a method of manufacturing the multichip module according to this embodiment will be described. The multi-chip module having the mounting structure shown in FIG. 3 includes a substrate 2 on which the semiconductor chips 5 and 6 are mounted, a cap 4 in which the inner wall of the hole 4a is coated with metal m in advance, and a metal m in advance at one end.
After preparing the heat sink 3 coated with, for example, a step of encapsulating the upper surface of the upper substrate 2 fixed to the lower substrate 1 with the cap 4, inserting one end of the heat sink 3 into the hole 4 of the cap, and the tip of the semiconductor Chip 6
The step of bringing the semiconductor chip 6 into contact with the upper surface of the semiconductor chip 6 in a state where the heat sink 3 and the semiconductor chip 6 are in contact with each other by pouring a large amount of liquid solder s into the gap between the inner wall of the hole 4a of the cap and the heat sink 3. Solder s is attached to one end of the heat sink 3, the heat sink 3 is fixed to the cap 4, and the cap 4 is hermetically sealed to be packaged.

【0025】この場合、液状のハンダsを注入する際、
ヒートシンク3の一端部はヒートシンク3の自重により
半導体チップ6と自動的に接触した状態になっているの
で、簡単にキャップ4にヒートシンク3を固定すること
ができる。
In this case, when pouring liquid solder s,
Since one end of the heat sink 3 is automatically in contact with the semiconductor chip 6 due to its own weight, the heat sink 3 can be easily fixed to the cap 4.

【0026】また、液状のハンダsはヒートシンク3と
キャップの穴4aの内壁に隙間なく埋め込まれるので、
キャップ4を気密封止することができる。特に、上部基
板2としてポリイミド/Cuなどの薄膜多層基板を用い
る場合、ポリイミド自体に吸湿性があるので、気密封止
が重要になってくる。
Further, since the liquid solder s is embedded in the heat sink 3 and the inner wall of the hole 4a of the cap without any gap,
The cap 4 can be hermetically sealed. In particular, when a thin film multi-layer substrate such as polyimide / Cu is used as the upper substrate 2, since the polyimide itself has a hygroscopic property, hermetic sealing becomes important.

【0027】さらに、ヒートシンク3の先端部もメタル
コーティングされているので、ハンダsの自重によりヒ
ートシンク3の先端部と半導体チップ6の間隙にハンダ
sが埋め込まれ、半導体チップ6とヒートシンク3の間
の接触面積の増大化、熱抵抗の低減化が図れる。
Furthermore, since the tip of the heat sink 3 is also metal-coated, the solder s is embedded in the gap between the tip of the heat sink 3 and the semiconductor chip 6 due to the weight of the solder s, so that the gap between the semiconductor chip 6 and the heat sink 3 is reduced. The contact area can be increased and the thermal resistance can be reduced.

【0028】図4に示す取付け構造を有するマルチチッ
プモジュールは、半導体チップ5、6が実装された基板
2、予め穴4aの内壁にメタルmがコーティングされた
キャップ4および予め一端部にメタルmがコーティング
されたヒートシンク3を準備した後、例えば、 下部
基板1に固定された上部基板2の上面をキャップ4で内
包する工程、 キャップの穴4aからサーマルコンパ
ウンド材tを落下させ、半導体チップ6の上面に塗付す
る工程、 ヒートシンク3の一端をキャップの穴4に
挿入し、その先端を半導体チップ6の上面に接触させる
工程、 ヒートシンク3と半導体チップ6が接触した
状態で、キャップの穴4aの内壁とヒートシンク3の隙
間に液状のハンダsを埋め込み、ヒートシンク3をキャ
ップ4に固定すると共にキャップ4を気密封止する工程
を経てパッケージ化される。
In the multi-chip module having the mounting structure shown in FIG. 4, the substrate 2 on which the semiconductor chips 5 and 6 are mounted, the cap 4 in which the inner wall of the hole 4a is coated with the metal m in advance, and the metal m in advance in one end are provided. After the coated heat sink 3 is prepared, for example, the step of encapsulating the upper surface of the upper substrate 2 fixed to the lower substrate 1 with the cap 4, the thermal compound material t is dropped from the hole 4a of the cap, and the upper surface of the semiconductor chip 6 is The step of applying one end of the heat sink 3 into the hole 4 of the cap and bringing the tip thereof into contact with the upper surface of the semiconductor chip 6, the inner wall of the hole 4a of the cap with the heat sink 3 and the semiconductor chip 6 in contact with each other. Liquid solder s is embedded in the gap between the heat sink 3 and the heat sink 3 to fix the heat sink 3 to the cap 4 and the cap. 4 is packaged through a process of hermetically sealing.

【0029】この場合、メタルコーティングをヒートシ
ンク3の先端部に施すことなく、半導体チップ6とヒー
トシンク3の間の接触面積の増大化、熱抵抗の低減化が
図れ、熱放散性に優れたマルチチップモジュールを製造
することができる。
In this case, the contact area between the semiconductor chip 6 and the heat sink 3 can be increased and the thermal resistance can be reduced without applying a metal coating to the tip of the heat sink 3, and a multi-chip excellent in heat dissipation can be obtained. The module can be manufactured.

【0030】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではない。本実施例では、ワイヤボンディング法で実
装された半導体チップ及びフェイスダウン法で実装され
た半導体チップを含み、フェイスダウン法で実装された
半導体チップにヒートシンクを装着したマルチチップモ
ジュールを一例として説明したが、単一の半導体チップ
を搭載した半導体チップモジュールに適用することがで
き、また、ヒートシンクが装着されないフリップチップ
を含んでもよい。さらに、キャップの穴の形状は円形に
限らず、ヒートシンクの一端部とほぼ同形であれば方形
でも多角形でもよい。また、樹脂材はサーマルコンパウ
ンドに限定されず、キャップ及び半導体チップを形成す
る材質より熱伝導率が高く、ある程度の耐熱性、流動性
がある材料であればよい。
The present invention is not limited to the above embodiment. In this embodiment, the multi-chip module including the semiconductor chip mounted by the wire bonding method and the semiconductor chip mounted by the face-down method, and the heat sink mounted on the semiconductor chip mounted by the face-down method has been described as an example. The present invention can be applied to a semiconductor chip module mounting a single semiconductor chip, and may include a flip chip to which a heat sink is not mounted. Further, the shape of the hole of the cap is not limited to a circular shape, and may be a square shape or a polygonal shape as long as it is substantially the same shape as one end of the heat sink. Further, the resin material is not limited to the thermal compound, and may be a material having a higher thermal conductivity than the material forming the cap and the semiconductor chip and having a certain degree of heat resistance and fluidity.

【0031】[0031]

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、マルチチップモジュール及びシングルチッ
プモジュールにも適用でき、部品点数が少なく、良好な
放熱設計が可能な熱放散性に優れた半導体チップモジュ
ールを提供することができる。また、本発明をマルチチ
ップモジュールに適用したときには、フェイスダウンボ
ンディングの高さによるバラツキを許容することがで
き、信頼性が向上する。
Since the present invention is configured as described above, it can be applied to a multi-chip module and a single-chip module, has a small number of parts, and is excellent in heat dissipation capable of good heat dissipation design. A semiconductor chip module can be provided. Further, when the present invention is applied to a multi-chip module, variations due to the height of face-down bonding can be allowed and reliability is improved.

【0032】さらに、半導体チップモジュールの部品点
数が少ないので、製造工程が少なく、半導体チップモジ
ュールの低コスト化が可能になる。
Furthermore, since the number of parts of the semiconductor chip module is small, the number of manufacturing steps is small and the cost of the semiconductor chip module can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例に係るマルチチップモジュー
ルの外観を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of a multi-chip module according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例に係るマルチチップモジュー
ルをヒートシンクに沿って切断した縦断面図である。
FIG. 2 is a vertical cross-sectional view of a multi-chip module according to an embodiment of the present invention cut along a heat sink.

【図3】本発明の一実施例に係るマルチチップモジュー
ルに使用できるヒートシンクの取付け構造例を示す縦断
面図である。
FIG. 3 is a vertical cross-sectional view showing a mounting structure example of a heat sink that can be used in a multi-chip module according to an embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施例に係るマルチチップモジュー
ルに使用できるヒートシンクの他の取付け構造例を示す
縦断面図である。
FIG. 4 is a vertical cross-sectional view showing another mounting structure example of the heat sink that can be used in the multi-chip module according to the embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…下部基板、2…上部基板、3…ヒートシンク、4…
キャップ、5、6…半導体チップ、7…リードピン、m
…メタル、s…ハンダ、t…サーマルコンパウンド。
1 ... Lower substrate, 2 ... Upper substrate, 3 ... Heat sink, 4 ...
Cap, 5, 6 ... Semiconductor chip, 7 ... Lead pin, m
… Metal, s… Solder, t… Thermal compound.

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 配線部が形成された基板と、前記配線部
に回路面を向けて実装された半導体チップと、前記半導
体チップの回路面と反対側で一端部が接触したヒートシ
ンクと、前記ヒートシンクの他端部を外部に露出させる
穴が形設され前記半導体チップを内包したキャップとを
備えて構成され、 少なくとも前記穴の内壁および前記キャップの内部に挿
入されるヒートシンクの表面に金属膜が形成され、前記
金属膜間に接着剤が埋め込まれていると共に、前記ヒー
トシンクの先端部と前記半導体チップの間に接着剤が埋
め込まれていることを特徴とする半導体チップモジュー
ル。
1. A substrate on which a wiring portion is formed, a semiconductor chip mounted with the circuit surface facing the wiring portion, a heat sink whose one end is in contact on the side opposite to the circuit surface of the semiconductor chip, and the heat sink. And a cap that encloses the semiconductor chip and has a hole that exposes the other end of the semiconductor chip to the outside, and a metal film is formed on at least the inner wall of the hole and the surface of the heat sink inserted into the cap. The semiconductor chip module is characterized in that the adhesive is embedded between the metal films and the adhesive is embedded between the tip portion of the heat sink and the semiconductor chip.
【請求項2】 請求項1記載の半導体チップモジュール
を製造する方法において、 前記半導体チップが実装された基板、予め前記穴の内壁
に金属膜が形成されたキャップおよび予め一端部に金属
膜が形成されたヒートシンクを準備する工程と、前記基
板に前記キャップを固着する工程と、前記ヒートシンク
の一端部を前記キャップの穴に挿入して前記ヒートシン
クの一端部を前記半導体チップに接触させる工程と、前
記半導体チップに前記ヒートシンクの一端部を接触させ
た状態で前記金属膜間に接着剤を注入することにより前
記ヒートシンクの先端部と前記半導体チップの間に接着
剤を埋め込み、前記ヒートシンクを前記キャップに固定
すると共に前記キャップを気密封止する工程とを備える
半導体チップモジュールの製造方法。
2. The method of manufacturing a semiconductor chip module according to claim 1, wherein the substrate on which the semiconductor chip is mounted, the cap having a metal film formed on the inner wall of the hole in advance, and the metal film having one end formed in advance are formed. A heatsink, a step of fixing the cap to the substrate, a step of inserting one end of the heatsink into a hole of the cap to bring the one end of the heatsink into contact with the semiconductor chip, By injecting an adhesive between the metal films in a state where one end of the heat sink is in contact with the semiconductor chip, the adhesive is embedded between the tip of the heat sink and the semiconductor chip, and the heat sink is fixed to the cap. And a step of hermetically sealing the cap.
【請求項3】 配線部が形成された基板と、前記配線部
に回路面を向けて実装された半導体チップと、前記半導
体チップの回路面と反対側に一端部が接触したヒートシ
ンクと、前記ヒートシンクの他端部を外部に露出させる
穴が形設され前記半導体チップを内包したキャップとを
備えて構成され、 少なくとも前記穴の内壁および前記内壁と対面するヒー
トシンクの表面に金属膜が形成され、前記ヒートシンク
の先端部と前記半導体チップの間に熱伝導率の高い樹脂
材が埋め込まれていることを特徴とする半導体チップモ
ジュール。
3. A substrate on which a wiring portion is formed, a semiconductor chip mounted with the circuit surface facing the wiring portion, a heat sink whose one end is in contact with the side opposite to the circuit surface of the semiconductor chip, and the heat sink. A cap formed by forming a hole that exposes the other end of the semiconductor chip to the outside, and forming a metal film on at least the inner wall of the hole and the surface of the heat sink facing the inner wall, A semiconductor chip module, wherein a resin material having a high thermal conductivity is embedded between the tip of the heat sink and the semiconductor chip.
【請求項4】 請求項3記載の半導体チップモジュール
を製造する方法において、 前記半導体チップが実装された基板、予め前記穴の内壁
に金属膜が形成されたキャップおよび予め前記内壁と対
面するヒートシンクの表面に金属膜が形成されたヒート
シンクを準備する工程と、前記基板に前記キャップを固
着する工程と、前記キャップの穴から熱伝導率の高い樹
脂材を流入し、前記半導体チップ上に前記樹脂材を塗付
する工程と、前記ヒートシンクの一端部を前記キャップ
の穴に挿入して前記ヒートシンクの一端部を前記半導体
チップに接触させる工程と、前記半導体チップに前記ヒ
ートシンクの一端部を接触させた状態で前記金属膜間に
接着剤を埋め込むことにより、前記ヒートシンクを前記
キャップに固定すると共に前記キャップを気密封止する
工程とを備える半導体チップモジュールの製造方法。
4. The method of manufacturing a semiconductor chip module according to claim 3, wherein a substrate on which the semiconductor chip is mounted, a cap having a metal film formed on the inner wall of the hole in advance, and a heat sink facing the inner wall in advance. A step of preparing a heat sink having a metal film formed on its surface; a step of fixing the cap to the substrate; a resin material having a high thermal conductivity flowing in from a hole of the cap; and the resin material on the semiconductor chip. And a step of inserting one end of the heat sink into the hole of the cap to bring one end of the heat sink into contact with the semiconductor chip, and a state in which one end of the heat sink is brought into contact with the semiconductor chip. The heat sink is fixed to the cap and the cap is airtight by embedding an adhesive between the metal films with The method of manufacturing a semiconductor chip module and a step of stopping.
JP17273091A 1991-07-12 1991-07-12 Semiconductor chip module and manufacture thereof Pending JPH0521660A (en)

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CA002072377A CA2072377A1 (en) 1991-07-12 1992-06-25 Semiconductor chip module and method of manufacturing the same
AU18698/92A AU651461B2 (en) 1991-07-12 1992-06-30 Semiconductor chip module
US07/909,206 US5387815A (en) 1991-07-12 1992-07-06 Semiconductor chip module
EP19920111721 EP0522563A3 (en) 1991-07-12 1992-07-09 Semiconductor chip module and method of manufacturing the same
KR1019920012280A KR930003335A (en) 1991-07-12 1992-07-10 Semiconductor chip module and manufacturing method
US08/301,431 US5525548A (en) 1991-07-12 1994-09-09 Process of fixing a heat sink to a semiconductor chip and package cap

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200133739A (en) * 2018-03-27 2020-11-30 아날로그 디바이시즈 인터내셔널 언리미티드 컴퍼니 Stacked circuit package with a molded base with laser perforated openings for the top package

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KR20200133739A (en) * 2018-03-27 2020-11-30 아날로그 디바이시즈 인터내셔널 언리미티드 컴퍼니 Stacked circuit package with a molded base with laser perforated openings for the top package

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