JPH05251598A - 半導体チップモジュール - Google Patents
半導体チップモジュールInfo
- Publication number
- JPH05251598A JPH05251598A JP4048532A JP4853292A JPH05251598A JP H05251598 A JPH05251598 A JP H05251598A JP 4048532 A JP4048532 A JP 4048532A JP 4853292 A JP4853292 A JP 4853292A JP H05251598 A JPH05251598 A JP H05251598A
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- JP
- Japan
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- semiconductor chip
- heat
- cap
- conducting member
- resin
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- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
- H01L2224/01—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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- 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
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、外部の衝撃が直接半導体チップに
加わらない構造を有する半導体チップモジュールを提供
することを目的とする。 【構成】 本発明は、配線部が形成された基板２と、配
線部に回路面を向けて実装された半導体チップ５と、半
導体チップ５の近傍に開口を有し半導体チップ５を内包
するキャップ３と、半導体チップ５の回路面の反対側で
一端部が接触しキャップ３の開口に他端部が保持される
熱伝導部材４と、キャップ３上に装着され熱伝導部材４
からの熱を外部に放出するヒートシンク８とを備えて構
成される。
加わらない構造を有する半導体チップモジュールを提供
することを目的とする。 【構成】 本発明は、配線部が形成された基板２と、配
線部に回路面を向けて実装された半導体チップ５と、半
導体チップ５の近傍に開口を有し半導体チップ５を内包
するキャップ３と、半導体チップ５の回路面の反対側で
一端部が接触しキャップ３の開口に他端部が保持される
熱伝導部材４と、キャップ３上に装着され熱伝導部材４
からの熱を外部に放出するヒートシンク８とを備えて構
成される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータ通信な
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）に関する。
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）に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子機器の高速化、多機能化に伴い、こ
れらの機器の電子回路に用いられる集積回路の高速化、
高密度化が進んでいる。この結果、集積回路として用い
られる半導体チップの単位面積当りの発熱量も大きくな
り、機器の性能を十分に発揮するためには電子回路の熱
放散を効率良く行なわなければならない。
れらの機器の電子回路に用いられる集積回路の高速化、
高密度化が進んでいる。この結果、集積回路として用い
られる半導体チップの単位面積当りの発熱量も大きくな
り、機器の性能を十分に発揮するためには電子回路の熱
放散を効率良く行なわなければならない。
【０００３】熱放散の方法として、部品を実装している
基板を通して行なう方法が知られていたが、集積回路の
性能の向上に伴って半導体チップからの発熱量が増加し
た今日、基板を通じた熱放散だけでは十分な放熱ができ
なくなった。
基板を通して行なう方法が知られていたが、集積回路の
性能の向上に伴って半導体チップからの発熱量が増加し
た今日、基板を通じた熱放散だけでは十分な放熱ができ
なくなった。
【０００４】その為、半導体チップの基板面の反対側に
ヒートシンクを設けて直接接触させる方法が提案された
（IEEE TRANSACTIONS COMPONENTS,HYBRIDS, AND MANUFA
CTURING TECHNOLOGY, Vol.13, NO.4, 1990, pp.1022-10
31）。
ヒートシンクを設けて直接接触させる方法が提案された
（IEEE TRANSACTIONS COMPONENTS,HYBRIDS, AND MANUFA
CTURING TECHNOLOGY, Vol.13, NO.4, 1990, pp.1022-10
31）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の半導体
チップモジュールの構造によると、半導体チップの裏面
にヒートシンクを設けているので外部よりヒートシンク
に衝撃が加えられると、ヒートシンクに接合された半導
体チップに破損を与える可能性がある。
チップモジュールの構造によると、半導体チップの裏面
にヒートシンクを設けているので外部よりヒートシンク
に衝撃が加えられると、ヒートシンクに接合された半導
体チップに破損を与える可能性がある。
【０００６】そこで本発明は、ヒートシンクに付加され
た外部の衝撃が半導体チップに付加されない構造を有す
る半導体チップモジュールを提供することを目的とす
る。
た外部の衝撃が半導体チップに付加されない構造を有す
る半導体チップモジュールを提供することを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明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
近傍に開口を有し半導体チップを内包するキャップと、
半導体チップの回路面の反対側で一端部が接触しキャッ
プの開口に他端部が保持される熱伝導部材と、キャップ
上に装着され熱伝導部材からの熱を外部に放出するヒー
トシンクとを備えて構成される。
に、本発明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
近傍に開口を有し半導体チップを内包するキャップと、
半導体チップの回路面の反対側で一端部が接触しキャッ
プの開口に他端部が保持される熱伝導部材と、キャップ
上に装着され熱伝導部材からの熱を外部に放出するヒー
トシンクとを備えて構成される。
【０００８】
【作用】本発明によると、キャップに保持された熱伝導
部材を介してヒートシンクが取り付けられているので、
ヒートシンクに付加される外力は熱伝導部材を介してキ
ャップにより吸収される。また、半導体素子の動作によ
って生じる熱による半導体素子の電極部のストレスを吸
収するのにも効果的である。
部材を介してヒートシンクが取り付けられているので、
ヒートシンクに付加される外力は熱伝導部材を介してキ
ャップにより吸収される。また、半導体素子の動作によ
って生じる熱による半導体素子の電極部のストレスを吸
収するのにも効果的である。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付図面に基づき
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。
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。
【００１０】図１は本発明の実施例に係るマルチチップ
モジュールの構造を示すヒートシンクに沿って切断した
縦断面、図２は半導体チップの近傍を拡大した縦断面図
である。
モジュールの構造を示すヒートシンクに沿って切断した
縦断面、図２は半導体チップの近傍を拡大した縦断面図
である。
【００１１】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、キャップ３、熱伝導部材
４、半導体チップ５、ヒートシンク８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の上面および内部に構成された電気回
路と接続したリードピン９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”，ＨＹＢＲＩＤ３，Vol.7, NO. 1,
pp. 10-12 参照）。
は、下部基板１、上部基板２、キャップ３、熱伝導部材
４、半導体チップ５、ヒートシンク８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の上面および内部に構成された電気回
路と接続したリードピン９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”，ＨＹＢＲＩＤ３，Vol.7, NO. 1,
pp. 10-12 参照）。
【００１２】下部基板１は上部基板２より大きい平板で
構成され、この上面に上部基板２が積み重ねられた状態
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３の縁部が覆い被せられてい
る。
構成され、この上面に上部基板２が積み重ねられた状態
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３の縁部が覆い被せられてい
る。
【００１３】上部基板２の表面には上述した電気回路に
おいて、半導体素子と接続するための電極が露出してお
り、これらの電極と接続する半導体チップ５が搭載され
ている。半導体チップ５は、例えば１０mm角ＩＣチップ
になっており、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。半導体チ
ップ５の近傍に位置するキャップ３には、半導体チップ
５より広めの開口が形成されている。ここに、半導体チ
ップ５からの熱をヒートシンク８へと伝導する熱伝導部
材４が取り付けられている。
おいて、半導体素子と接続するための電極が露出してお
り、これらの電極と接続する半導体チップ５が搭載され
ている。半導体チップ５は、例えば１０mm角ＩＣチップ
になっており、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。半導体チ
ップ５の近傍に位置するキャップ３には、半導体チップ
５より広めの開口が形成されている。ここに、半導体チ
ップ５からの熱をヒートシンク８へと伝導する熱伝導部
材４が取り付けられている。
【００１４】熱伝導部材４は、比較的軟らかい金属です
りばち状（略円錐筒形状）に形成された樹脂保持部材４
ａと、その内部に埋め込まれた熱伝導性の良い樹脂４ｂ
で構成されている。樹脂保持部材４ａの上端部にはキャ
ップ３の開口に係合する縁部が形成されており、樹脂保
持部材４ａの下端部が半導体チップ５の上面に接触した
状態、あるいは熱伝導性の良い樹脂が流出しない程度の
僅かな隙間を開けた状態で、キャップ３に樹脂保持部材
４ａが保持されている。下端部が直接半導体チップ５に
接触する場合、樹脂保持部材４ａは少なくとも半導体チ
ップ５の下端部が半導体チップ５の表面を損傷しない程
度の軟かい材料で形成あるいはコーティングされている
ことが望ましい。さらに、熱伝導性の良い樹脂４ｂが保
持される内面は、樹脂が円滑に流動するように表面加工
されているとよい。また、樹脂保持部材４ａの内面は熱
伝導性の良い樹脂４ｂの流動性、半導体チップ５との位
置決め容易性を考慮して決定することが望ましく、例え
ば、樹脂保持部材４ａとキャップ３との交差角度を１３
５度とした円錐面にすると効果的である。一方、熱伝導
性の良い樹脂４ｂとしては、熱伝導性が良くやわらかい
熱硬化性材料（例えば、熱伝導性エポキシ樹脂）を使用
する。この熱伝導性の良い樹脂４ｂにより半導体チップ
５からの熱の伝導経路が確保される。
りばち状（略円錐筒形状）に形成された樹脂保持部材４
ａと、その内部に埋め込まれた熱伝導性の良い樹脂４ｂ
で構成されている。樹脂保持部材４ａの上端部にはキャ
ップ３の開口に係合する縁部が形成されており、樹脂保
持部材４ａの下端部が半導体チップ５の上面に接触した
状態、あるいは熱伝導性の良い樹脂が流出しない程度の
僅かな隙間を開けた状態で、キャップ３に樹脂保持部材
４ａが保持されている。下端部が直接半導体チップ５に
接触する場合、樹脂保持部材４ａは少なくとも半導体チ
ップ５の下端部が半導体チップ５の表面を損傷しない程
度の軟かい材料で形成あるいはコーティングされている
ことが望ましい。さらに、熱伝導性の良い樹脂４ｂが保
持される内面は、樹脂が円滑に流動するように表面加工
されているとよい。また、樹脂保持部材４ａの内面は熱
伝導性の良い樹脂４ｂの流動性、半導体チップ５との位
置決め容易性を考慮して決定することが望ましく、例え
ば、樹脂保持部材４ａとキャップ３との交差角度を１３
５度とした円錐面にすると効果的である。一方、熱伝導
性の良い樹脂４ｂとしては、熱伝導性が良くやわらかい
熱硬化性材料（例えば、熱伝導性エポキシ樹脂）を使用
する。この熱伝導性の良い樹脂４ｂにより半導体チップ
５からの熱の伝導経路が確保される。
【００１５】熱伝導部材４が装着されたキャップ３の上
面に、熱伝導性の良い接着剤（シリコン系接着剤など）
７を介してヒートシンク８が固着されている。ヒートシ
ンク８は、熱伝導性の高い材料（Ａｌ，ＣｕＷ，Ａｌ
Ｎ，ＣＢＮ，ダイヤモンドなど）で形成され、少なくと
もキャップ固定部８ａと放熱部８ｂで構成されている。
キャップ固定部８ａはキャップ３の上面から露出した熱
伝導部材４からの伝導熱を効率良く放熱部８ｂに伝達で
きる形状（本実施例では平坦部）で構成され、放熱部８
ｂは自然冷却され易いように表面積が大きな形状になっ
ている。
面に、熱伝導性の良い接着剤（シリコン系接着剤など）
７を介してヒートシンク８が固着されている。ヒートシ
ンク８は、熱伝導性の高い材料（Ａｌ，ＣｕＷ，Ａｌ
Ｎ，ＣＢＮ，ダイヤモンドなど）で形成され、少なくと
もキャップ固定部８ａと放熱部８ｂで構成されている。
キャップ固定部８ａはキャップ３の上面から露出した熱
伝導部材４からの伝導熱を効率良く放熱部８ｂに伝達で
きる形状（本実施例では平坦部）で構成され、放熱部８
ｂは自然冷却され易いように表面積が大きな形状になっ
ている。
【００１６】本実施例では、半導体チップ５の上部に熱
伝導性の良い樹脂を埋め込んでいるので、効率良く半導
体チップ５からの熱を放散することができる。
伝導性の良い樹脂を埋め込んでいるので、効率良く半導
体チップ５からの熱を放散することができる。
【００１７】また、キャップ３に樹脂保持部材４ａが強
固に保持されているので、外部の衝撃から半導体チップ
の破損を有効に防止することができる。
固に保持されているので、外部の衝撃から半導体チップ
の破損を有効に防止することができる。
【００１８】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではない。例えば、実施例では樹脂保持部材に熱伝導
性の良い樹脂を埋め込んだ熱伝導部材を用いているが、
熱伝導性の良い、軟度が十分な単一材料で構成されたも
のであってもよい。
のではない。例えば、実施例では樹脂保持部材に熱伝導
性の良い樹脂を埋め込んだ熱伝導部材を用いているが、
熱伝導性の良い、軟度が十分な単一材料で構成されたも
のであってもよい。
【００１９】また、熱伝導性の高い接着剤を用いる場合
には、この接着剤を樹脂保持部材に埋め込み、熱伝導性
の良い樹脂の代りに使用してもよい。
には、この接着剤を樹脂保持部材に埋め込み、熱伝導性
の良い樹脂の代りに使用してもよい。
【００２０】さらに、ヒートシンクは単一のキャップ固
定部に複数の放熱部を有する一体構造でなくてもよく、
単一のキャップ固定部に単一の放熱部を備えたヒートシ
ンクを個々の半導体チップ毎に取り付けてもよい。
定部に複数の放熱部を有する一体構造でなくてもよく、
単一のキャップ固定部に単一の放熱部を備えたヒートシ
ンクを個々の半導体チップ毎に取り付けてもよい。
【００２１】
【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、熱放射能率を低下することなく、外部の衝
撃による半導体チップの破損を有効に防止することがで
きる。更に半導体素子の動作によって生じる熱による半
導体素子の電極部のストレスを吸収するのにも効果的で
ある。
ているので、熱放射能率を低下することなく、外部の衝
撃による半導体チップの破損を有効に防止することがで
きる。更に半導体素子の動作によって生じる熱による半
導体素子の電極部のストレスを吸収するのにも効果的で
ある。
【図１】本発明の実施例に係る半導体チップモジュール
の構造を示すヒートシンクに沿って切断した縦断面図で
ある。
の構造を示すヒートシンクに沿って切断した縦断面図で
ある。
【図２】半導体チップの周辺を拡大して示す縦断面図で
ある。
ある。
１…上部基板、２…下部基板、３…キャップ、４…熱伝
導部材、５…半導体チップ、７…接着剤、８…ヒートシ
ンク、９…リードピン。
導部材、５…半導体チップ、７…接着剤、８…ヒートシ
ンク、９…リードピン。
Claims (2)
- 【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
体チップの近傍に開口を有し前記半導体チップを内包し
たキャップと、前記半導体チップの回路面の反対側で一
端部が接触し前記キャップの開口に他端部が保持された
熱伝導部材と、前記キャップ上に装着され前記熱伝導部
材からの熱を外部に放出するヒートシンクと、 を備えて構成される半導体チップモジュール。 - 【請求項２】 前記熱伝導部材は、すりばち状になって
おり、内部に熱伝導率の高い樹脂が埋め込まれているこ
とを特徴とする請求項１記載の半導体チップモジュー
ル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4048532A JPH05251598A (ja) | 1992-03-05 | 1992-03-05 | 半導体チップモジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4048532A JPH05251598A (ja) | 1992-03-05 | 1992-03-05 | 半導体チップモジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05251598A true JPH05251598A (ja) | 1993-09-28 |
Family
ID=12805979
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4048532A Pending JPH05251598A (ja) | 1992-03-05 | 1992-03-05 | 半導体チップモジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05251598A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003037228A (ja) * | 2001-07-25 | 2003-02-07 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
| WO2020188806A1 (ja) * | 2019-03-20 | 2020-09-24 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置 |
-
1992
- 1992-03-05 JP JP4048532A patent/JPH05251598A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003037228A (ja) * | 2001-07-25 | 2003-02-07 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
| JP4503887B2 (ja) * | 2001-07-25 | 2010-07-14 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| WO2020188806A1 (ja) * | 2019-03-20 | 2020-09-24 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置 |
| JPWO2020188806A1 (ja) * | 2019-03-20 | 2021-10-14 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置 |
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