JPH0541471A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device

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JPH0541471A
JPH0541471A JP3196943A JP19694391A JPH0541471A JP H0541471 A JPH0541471 A JP H0541471A JP 3196943 A JP3196943 A JP 3196943A JP 19694391 A JP19694391 A JP 19694391A JP H0541471 A JPH0541471 A JP H0541471A
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JP
Japan
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cap
module
integrated circuit
semiconductor integrated
circuit device
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JP3196943A
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Japanese (ja)
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Ikuo Yoshida
育生 吉田
Tetsuya Hayashida
哲哉 林田
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve the heat radiating characteristic of a semiconductor integrated circuit device in which a semiconductor chip mounted on a package substrate with CCB bumps in between is airtightly sealed with a cap. CONSTITUTION:A chip carrier 1 is formed by airtightly sealing a semiconductor chip 7 mounted on the main surface of a package substrate 2 with CCB bumps 6 in between with a cap 8 and comb-shaped recessing and projecting sections are formed on the top of the cap 8 so that the cap 8 can have the function of a radiating fin.

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、半導体集積回路装置技
術に関し、特に、CCB(Controlled Collapse Bondin
g)バンプを介して半導体チップを基板に実装するフリッ
プチップ方式の半導体集積回路装置に適用して有効な技
術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor integrated circuit device technology, and more particularly to CCB (Controlled Collapse Bondin).
g) A technique effective when applied to a flip-chip type semiconductor integrated circuit device in which a semiconductor chip is mounted on a substrate via bumps.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路装置の実装方式の一つ
に、CCBバンプを介してパッケージ基板上に実装され
た半導体チップをキャップによって気密封止したチップ
キャリア(Chip Carrier)がある。
2. Description of the Related Art One of the mounting methods for semiconductor integrated circuit devices is a chip carrier in which a semiconductor chip mounted on a package substrate via CCB bumps is hermetically sealed with a cap.

【0003】チップキャリアについては、例えば特開昭
62−249429号、特開昭63−310139号公
報に記載されている。
The chip carrier is described, for example, in Japanese Patent Laid-Open Nos. 62-249429 and 63-310139.

【0004】図5は、上記文献に記載されたチップキャ
リア20の断面を示している。チップキャリア20を構
成するパッケージ基板21は、ムライト等のようなセラ
ミック材料からなり、その主面および裏面には、それぞ
れ電極22a,22bが形成されている。
FIG. 5 shows a cross section of the chip carrier 20 described in the above document. The package substrate 21 that constitutes the chip carrier 20 is made of a ceramic material such as mullite, and electrodes 22a and 22b are formed on the main surface and the back surface thereof, respectively.

【0005】パッケージ基板21の主面の電極22aに
は、CCBバンプ23を介して半導体チップ24が電気
的に接続されている。半導体チップ24は、シリコン
(Si)単結晶からなり、キャップ25によって気密封
止されている。
A semiconductor chip 24 is electrically connected to the electrodes 22a on the main surface of the package substrate 21 via CCB bumps 23. The semiconductor chip 24 is made of silicon (Si) single crystal and hermetically sealed by a cap 25.

【0006】キャップ25は、例えば窒化アルミニウム
(AlN)からなり、封止用半田26を介してパッケー
ジ基板21の主面と接合されている。
The cap 25 is made of, for example, aluminum nitride (AlN), and is joined to the main surface of the package substrate 21 via the solder 26 for sealing.

【0007】また、キャップ25の下面と、半導体チッ
プ24の裏面とは、伝熱用半田27を介して接合されて
おり、回路動作時に半導体チップ24で発生した熱が伝
熱用半田27およびキャップ25を介して外部に放散さ
れる構造になっている。
Further, the lower surface of the cap 25 and the back surface of the semiconductor chip 24 are joined to each other via the heat transfer solder 27, and the heat generated in the semiconductor chip 24 during circuit operation is applied to the heat transfer solder 27 and the cap. It has a structure of being diffused to the outside through 25.

【0008】一方、パッケージ基板21の主面の電極2
2aは、パッケージ基板21の内部に形成された内部配
線28を介してパッケージ基板の裏面の電極22bと電
気的に接続されている。なお、内部配線28は、例えば
タングステンからなる。
On the other hand, the electrode 2 on the main surface of the package substrate 21
2a is electrically connected to an electrode 22b on the back surface of the package substrate via an internal wiring 28 formed inside the package substrate 21. The internal wiring 28 is made of, for example, tungsten.

【0009】パッケージ基板21の裏面の電極22bに
は、上記したCCBバンプ23よりも大径のCCBバン
プ29が接合されている。このようなチップキャリア2
0は、モジュール基板に実装され、モジュールを構成す
るようになっている。
A CCB bump 29 having a diameter larger than that of the CCB bump 23 described above is bonded to the electrode 22b on the back surface of the package substrate 21. Such a chip carrier 2
0 is mounted on a module substrate to form a module.

【0010】チップキャリア20を用いたモジュール構
造については、例えば日経BP社、1990年12月1
0日発行、「日経エレクトロニクス」P227に記載さ
れている。
The module structure using the chip carrier 20 is described in, for example, Nikkei BP, December 1, 1990.
Published on 0th, "Nikkei Electronics" P227.

【0011】図6は、この文献に記載されたモジュール
30の断面である。モジュール基板31の主面には、C
CBバンプ29を介して複数のチップキャリア20が実
装されている。
FIG. 6 is a cross section of the module 30 described in this document. On the main surface of the module substrate 31, C
A plurality of chip carriers 20 are mounted via CB bumps 29.

【0012】各チップキャリア20のキャップ25上に
は、小形フィン32が載置されている。小形フィン32
は、例えばアルミニウム(Al)からなり、その上部に
は凹凸が形成されている。
A small fin 32 is mounted on the cap 25 of each chip carrier 20. Small fin 32
Is made of, for example, aluminum (Al), and unevenness is formed on the upper part thereof.

【0013】ただし、キャップ25と、小形フィン32
とは、モジュールの組立を容易にする等の観点から、通
常、接触されているだけで接合されていない。
However, the cap 25 and the small fin 32
From the viewpoint of facilitating the assembly of the module, etc., they are usually in contact but not joined.

【0014】各チップキャリア20は、モジュールキャ
ップ33によって気密封止されている。モジュールキャ
ップ33の下面には、凹凸が形成されており、その凹凸
と小形フィン32上部の凹凸とが嵌合されている。
Each chip carrier 20 is hermetically sealed by a module cap 33. Concavities and convexities are formed on the lower surface of the module cap 33, and the concavities and convexities and the concavities and convexities on the upper part of the small fin 32 are fitted together.

【0015】モジュールキャップ33の上面には、水冷
ジャケット34が設置されており、チップキャリア20
で発生した熱が小形フィン32およびモジュールキャッ
プ33を介して水冷ジャケット34に伝えられ、冷却さ
れる構造になっている。
A water cooling jacket 34 is provided on the upper surface of the module cap 33, and the chip carrier 20 is provided.
The heat generated in (3) is transferred to the water cooling jacket 34 via the small fins 32 and the module cap 33 to be cooled.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、半導
体集積回路装置においては、素子集積度や回路動作速度
の向上等が進められている。そして、これらに伴い回路
動作時に半導体チップで発生する発熱量も増す傾向にあ
るため、半導体チップで発生した熱を如何にして効率良
く外部に逃がすかが重要な課題となっている。
By the way, in recent years, in semiconductor integrated circuit devices, improvements in the degree of element integration and circuit operation speed have been promoted. Along with this, the amount of heat generated in the semiconductor chip during circuit operation tends to increase, so how to efficiently dissipate the heat generated in the semiconductor chip to the outside is an important issue.

【0017】ところが、従来のチップキャリアを用いた
モジュール構造の場合、チップキャリアのキャップとモ
ジュールの小形フィンとが接触しているだけで接合され
ていないので、その接触部に形成される僅かな空隙によ
って熱抵抗が増大し、充分な放熱特性が得られない問題
があることを本発明者は見い出した。
However, in the case of the conventional module structure using the chip carrier, since the cap of the chip carrier and the small fin of the module are in contact with each other but not joined, a slight gap formed in the contact portion. The present inventor has found that there is a problem in that the thermal resistance increases due to this, and sufficient heat dissipation characteristics cannot be obtained.

【0018】これを改善する従来技術として、例えばチ
ップキャリアのキャップとモジュールの小形フィンとの
間の空隙にHeガス等が介在されるようにする技術があ
るが、この場合でも放熱特性上の充分な効果が得られて
いない。また、チップキャリアのキャップとモジュール
の小形フィンとの接触面間に熱伝導性グリースを介在さ
せる技術もあるが、汚染の問題が伴う。
As a conventional technique for improving this, there is, for example, a technique in which He gas or the like is interposed in the gap between the cap of the chip carrier and the small fin of the module. The effect is not obtained. There is also a technique in which a heat conductive grease is interposed between the contact surfaces of the cap of the chip carrier and the small fins of the module, but there is a problem of contamination.

【0019】本発明は上記課題に着目してなされたもの
であり、その目的は、CCBバンプを介してパッケージ
基板上に実装された半導体チップをキャップによって気
密封止してなる半導体集積回路装置の放熱特性を向上さ
せることのできる技術を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a semiconductor integrated circuit device in which a semiconductor chip mounted on a package substrate via CCB bumps is hermetically sealed by a cap. It is to provide a technique capable of improving heat dissipation characteristics.

【0020】また、本発明の他の目的は、CCBバンプ
を介してパッケージ基板上に実装された半導体チップを
キャップによって気密封止してなる半導体集積回路装置
を用いて構成されたモジュールの放熱特性を向上させる
ことのできる技術を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a heat dissipation characteristic of a module constructed using a semiconductor integrated circuit device in which a semiconductor chip mounted on a package substrate via CCB bumps is hermetically sealed by a cap. It is to provide a technology that can improve the

【0021】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、明細書の記述および添付図面から明らかにな
るであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of the specification and the accompanying drawings.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
Among the inventions disclosed in the present application, a brief description will be given to the outline of typical ones.
It is as follows.

【0023】すなわち、請求項1記載の発明は、CCB
バンプを介してパッケージ基板の主面に実装された半導
体チップをキャップによって気密封止した半導体集積回
路装置であって、前記キャップの外側表面の少なくとも
一部に凹凸を形成した半導体集積回路装置構造とするも
のである。
That is, the invention according to claim 1 is CCB
A semiconductor integrated circuit device in which a semiconductor chip mounted on a main surface of a package substrate via bumps is hermetically sealed by a cap, and a semiconductor integrated circuit device structure in which unevenness is formed on at least a part of an outer surface of the cap. To do.

【0024】請求項3記載の発明は、CCBバンプを介
してパッケージ基板の主面に実装された半導体チップを
キャップによって気密封止した半導体集積回路装置であ
って、前記キャップの外側表面の少なくとも一部に、前
記キャップと熱膨張係数が同一の構成材料からなる放熱
フィンを接合した半導体集積回路装置構造とするもので
ある。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a semiconductor integrated circuit device in which a semiconductor chip mounted on the main surface of a package substrate via CCB bumps is hermetically sealed by a cap, and at least one of the outer surface of the cap is provided. A heat dissipation fin made of a constituent material having the same thermal expansion coefficient as that of the cap is joined to the portion to form a semiconductor integrated circuit device structure.

【0025】[0025]

【作用】上記した請求項1記載の発明によれば、CCB
バンプを介してパッケージ基板上に実装された半導体チ
ップをキャップによって気密封止してなる半導体集積回
路装置のキャップに凹凸を設け、キャップの表面積を増
大させることにより、キャップに放熱フィンとしての機
能を持たせることができるので、半導体集積回路装置の
放熱特性を向上させることができる。
According to the invention described in claim 1, the CCB
By providing unevenness on the cap of the semiconductor integrated circuit device in which the semiconductor chip mounted on the package substrate via the bumps is hermetically sealed by the cap, and increasing the surface area of the cap, the cap functions as a radiation fin. Since it can be provided, the heat dissipation characteristics of the semiconductor integrated circuit device can be improved.

【0026】また、キャップに放熱フィンとしての機能
を持たせ、キャップとモジュールキャップとを直接接触
させることにより、従来、キャップとモジュールキャッ
プとの間に介在されていた小形フィンを必要としない。
Further, since the cap has a function as a radiation fin and the cap and the module cap are in direct contact with each other, there is no need for the small fin which is conventionally interposed between the cap and the module cap.

【0027】このため、従来のモジュール構造のうち、
最も熱伝導特性を悪化させていたキャップと小形フィン
との間の空隙を無くせるので、モジュールの熱伝導特性
を向上させることができる。
Therefore, among the conventional module structures,
Since it is possible to eliminate the gap between the cap and the small fin, which has the worst heat conduction property, the heat conduction property of the module can be improved.

【0028】さらに、モジュールを組み立てる際、小形
フィンが必要なくなるので、モジュールの組立作業を簡
素化することができる上、モジュールのコストを低減す
ることができる。
Further, since the small fins are not required when assembling the module, the module assembling work can be simplified and the cost of the module can be reduced.

【0029】上記した請求項3記載の発明によれば、半
導体集積回路装置の放熱特性を向上させることができる
上、キャップと放熱フィンとの熱膨張差に起因する応力
発生を抑制することができる。
According to the third aspect of the present invention, the heat dissipation characteristics of the semiconductor integrated circuit device can be improved and the stress generation due to the difference in thermal expansion between the cap and the heat dissipation fin can be suppressed. ..

【0030】[0030]

【実施例1】図1は本発明の一実施例である半導体集積
回路装置の全体断面図、図2は図1の半導体集積回路装
置を用いたモジュールの断面図である。
Embodiment 1 FIG. 1 is an overall sectional view of a semiconductor integrated circuit device which is an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of a module using the semiconductor integrated circuit device of FIG.

【0031】図1に示す本実施例1のチップキャリア
(半導体集積回路装置)1を構成するパッケージ基板2
は、例えばムライト等のようなセラミック材料からな
り、その主面および裏面には、それぞれ電極3a,3b
が形成されている。
A package substrate 2 constituting the chip carrier (semiconductor integrated circuit device) 1 of the first embodiment shown in FIG.
Is made of a ceramic material such as mullite, and has electrodes 3a and 3b on its main surface and back surface, respectively.
Are formed.

【0032】電極3a,3bは、パッケージ基板2の内
部に形成された内部配線4によって電気的に接続されて
いる。なお、内部配線4は、例えばタングステン等のよ
うな高融点金属からなる。
The electrodes 3a and 3b are electrically connected by the internal wiring 4 formed inside the package substrate 2. The internal wiring 4 is made of a refractory metal such as tungsten.

【0033】パッケージ基板2の裏面の電極3bには、
CCB(Controlled Collapse Bonding)バンプ5が接合
されている。CCBバンプ5は、例えば3.5 重量%程度
の銀(Ag)を含有するスズ(Sn)/Ag合金(融
点:200〜250℃程度)からなる。
The electrodes 3b on the back surface of the package substrate 2 are
CCB (Controlled Collapse Bonding) bumps 5 are joined. The CCB bump 5 is made of, for example, a tin (Sn) / Ag alloy (melting point: about 200 to 250 ° C.) containing about 3.5 wt% silver (Ag).

【0034】また、パッケージ基板2の主面の電極3a
には、CCBバンプ5よりも小径のCCBバンプ6が接
合されている。CCBバンプ6は、例えば1〜5重量%
程度のSnを含有する鉛(Pb)/Sn合金(融点:3
20〜330℃程度)からなる。
The electrode 3a on the main surface of the package substrate 2
A CCB bump 6 having a diameter smaller than that of the CCB bump 5 is bonded to. CCB bump 6 is, for example, 1 to 5% by weight.
Lead (Pb) / Sn alloy containing about Sn (melting point: 3
20 to 330 ° C.).

【0035】CCBバンプ6は、半導体チップ7の主面
に形成されたCCBバンプ用下地金属(図示せず)に接
合されている。すなわち、パッケージ基板2の主面の電
極3aには、CCBバンプ6を介して半導体チップ7が
電気的に接続されている。
The CCB bump 6 is bonded to a CCB bump base metal (not shown) formed on the main surface of the semiconductor chip 7. That is, the semiconductor chip 7 is electrically connected to the electrode 3 a on the main surface of the package substrate 2 via the CCB bump 6.

【0036】半導体チップ7は、例えばSi単結晶から
なり、その主面には、例えばBiC−MOS回路によっ
て構成された論理付きSRAM(StaticRAM)等のよう
な半導体集積回路(図示せず)が形成されている。
The semiconductor chip 7 is made of, for example, Si single crystal, and a semiconductor integrated circuit (not shown) such as an SRAM with logic (StaticRAM) composed of, for example, a BiC-MOS circuit is formed on its main surface. Has been done.

【0037】半導体チップ7は、キャップ8によって気
密封止されている。キャップ8は、例えば熱伝導率が1
70W/m・K程度のAlNからなり、封止用半田9a
を介してパッケージ基板2の主面に接合されている。封
止用半田9aは、例えば10重量%程度のSnを含有す
るPb/Sn合金(融点:290〜300℃程度)から
なる。
The semiconductor chip 7 is hermetically sealed by a cap 8. The cap 8 has, for example, a thermal conductivity of 1
Solder 9a made of AlN of about 70 W / mK
It is joined to the main surface of the package substrate 2 via. The sealing solder 9a is made of, for example, a Pb / Sn alloy (melting point: about 290 to 300 ° C.) containing about 10 wt% Sn.

【0038】なお、キャップ8とパッケージ基板2との
接合部におけるパッケージ基板2およびキャップ8のそ
れぞれの表面には、封止用半田9aの濡れ性を良好にす
るために、例えばチタン(Ti)/ニッケル(Ni)/
Auからなる接合用金属層(図示せず)が形成されてい
る。
In order to improve the wettability of the solder 9a for sealing, the surfaces of the package substrate 2 and the cap 8 at the joint between the cap 8 and the package substrate 2, for example, are made of titanium (Ti) / Nickel (Ni) /
A bonding metal layer (not shown) made of Au is formed.

【0039】また、半導体チップ7の裏面は、伝熱用半
田9bを介してキャップ8の下面と接合されており、こ
れにより、回路動作時に半導体チップ7で発生した熱が
伝熱用半田9bを経てキャップ8の表面から放散される
構造となっている。
Further, the back surface of the semiconductor chip 7 is joined to the lower surface of the cap 8 via the heat transfer solder 9b, whereby the heat generated in the semiconductor chip 7 during circuit operation is transferred to the heat transfer solder 9b. After that, the structure is such that it is diffused from the surface of the cap 8.

【0040】伝熱用半田9bは、例えば封止用半田9a
と同一のPb/Sn合金からなる。
The heat transfer solder 9b is, for example, the sealing solder 9a.
It is composed of the same Pb / Sn alloy.

【0041】なお、図示はしないがキャップ8の下面に
も、伝熱用半田9bの濡れ性を良好にするために、上記
した接合用金属層が形成されている。
Although not shown, the above-mentioned joining metal layer is also formed on the lower surface of the cap 8 in order to improve the wettability of the heat transfer solder 9b.

【0042】ところで、本実施例1においては、キャッ
プ8の上部に櫛歯状の凹凸が形成されている。すなわ
ち、キャップ8の上部の表面積を従来よりも増大させ、
キャップ8の上部に従来の小形フィンとしての機能を持
たせることにより、チップキャリア1の放熱特性を従来
よりも向上させることが可能になっている。
By the way, in the first embodiment, comb-shaped irregularities are formed on the upper portion of the cap 8. That is, the surface area of the upper portion of the cap 8 is increased more than ever before,
By giving the upper portion of the cap 8 a function as a conventional small fin, the heat dissipation characteristics of the chip carrier 1 can be improved as compared with the conventional case.

【0043】キャップ8の上面の寸法は、例えば10×
10mm〜13×13mm程度である。また、キャップ
8の凸部8aの高さは、例えば3mm程度である。した
がって、キャップ8上部の表面積は、例えば600mm
2 程度である。
The size of the upper surface of the cap 8 is, for example, 10 ×.
It is about 10 mm to 13 × 13 mm. The height of the convex portion 8a of the cap 8 is, for example, about 3 mm. Therefore, the surface area of the upper portion of the cap 8 is, for example, 600 mm.
It is about 2 .

【0044】次に、本実施例1のチップキャリア1を用
いたモジュール構造を図2により説明する。
Next, a module structure using the chip carrier 1 of the first embodiment will be described with reference to FIG.

【0045】モジュール10を構成するモジュール基板
11は、例えばムライト等のようなセラミック材料から
なる。モジュール基板11の下面には、リードピン12
が接合されている。
The module substrate 11 constituting the module 10 is made of a ceramic material such as mullite. The lead pins 12 are provided on the lower surface of the module substrate 11.
Are joined.

【0046】リードピン12は、例えば42アロイ等か
らなり、その表面には、Auメッキが施されている。モ
ジュール10は、リードピン12を配線基板(図示せ
ず)のスルーホールに挿入することによって、配線基板
上に実装されるようになっている。
The lead pin 12 is made of, for example, 42 alloy or the like, and its surface is plated with Au. The module 10 is mounted on the wiring board by inserting the lead pins 12 into the through holes of the wiring board (not shown).

【0047】一方、モジュール基板11上には、複数の
チップキャリア1がCCBバンプ5を介して実装されて
いる。なお、CCBバンプ5は、モジュール基板11の
内部に形成された内部配線(図示せず)を通じて上述の
リードピン12と電気的に接続されている。
On the other hand, a plurality of chip carriers 1 are mounted on the module substrate 11 via CCB bumps 5. The CCB bumps 5 are electrically connected to the lead pins 12 described above through internal wiring (not shown) formed inside the module substrate 11.

【0048】各チップキャリア1は、モジュールキャッ
プ13によって気密封止されている。モジュールキャッ
プ13は、封止用半田9cを介してモジュール基板11
の主面に接合されている。
Each chip carrier 1 is hermetically sealed by a module cap 13. The module cap 13 is provided on the module substrate 11 via the sealing solder 9c.
It is joined to the main surface of.

【0049】モジュールキャップ13とモジュール基板
11とによって形成されたキャビティ14内には、放熱
特性を向上させる観点から、例えばHeガス等が充填さ
れている。
The cavity 14 formed by the module cap 13 and the module substrate 11 is filled with, for example, He gas or the like from the viewpoint of improving heat dissipation characteristics.

【0050】モジュールキャップ13の下面には、凹凸
が形成されており、その凹凸に、チップキャリア1のキ
ャップ8に形成された凹凸とが嵌合されている。
Concavities and convexities are formed on the lower surface of the module cap 13, and the concavities and convexities formed on the cap 8 of the chip carrier 1 are fitted into the concavities and convexities.

【0051】モジュールキャップ13の上面には、熱伝
導性グリース(図示せず)を介して冷却ジャケット15
が設置されており、これにより、回路動作時にチップキ
ャリア1で発生した熱がモジュールキャップ13を介し
て冷却ジャケット15に伝わり、冷却される構造になっ
ている。
A cooling jacket 15 is provided on the upper surface of the module cap 13 through a heat conductive grease (not shown).
Is installed, whereby heat generated in the chip carrier 1 during circuit operation is transferred to the cooling jacket 15 via the module cap 13 and is cooled.

【0052】ところで、本実施例1においては、チップ
キャリア1のキャップ8に放熱フィンとしての機能を持
たせ、キャップ8とモジュールキャップ13とをそれぞ
れの凹凸を嵌合させた状態で直接接触させたことによ
り、従来、モジュールキャップの下面とチップキャリア
の上面との間に介在されていた小形フィンが必要なくな
る。
By the way, in the first embodiment, the cap 8 of the chip carrier 1 has a function as a radiation fin, and the cap 8 and the module cap 13 are brought into direct contact with each other with the respective concavities and convexities fitted. This eliminates the need for the small fin that has been conventionally interposed between the lower surface of the module cap and the upper surface of the chip carrier.

【0053】このため、従来、モジュールの熱伝導特性
を最も悪化させていたキャップ8と小形フィンとの間の
空隙を無くせるので、モジュール10の熱伝導特性を向
上させることが可能な構造になっている。
Therefore, it is possible to eliminate the gap between the cap 8 and the small fin, which has been the most deteriorating heat conduction characteristic of the module in the past, so that the heat conduction characteristic of the module 10 can be improved. ing.

【0054】また、モジュール10の組立に際して従来
の小形フィンが必要なくなるので、モジュール10の組
立作業を簡素化できる上、モジュール10のコストを低
減することができる。
Further, since the conventional small fins are not required for assembling the module 10, the assembling work of the module 10 can be simplified and the cost of the module 10 can be reduced.

【0055】冷却ジャケット15には、例えば冷却水を
流通させるための流通孔15aが開口されている。流通
孔15aを設けた理由は、冷却水の流れをガイドするこ
とにより、モジュールキャップ13の上面を均一に冷却
させるためである。なお、図2の矢印Aは、冷却水の流
れる方向を示している。
The cooling jacket 15 is provided with a circulation hole 15a for circulating cooling water, for example. The reason why the flow holes 15a are provided is that the upper surface of the module cap 13 is uniformly cooled by guiding the flow of cooling water. Note that arrow A in FIG. 2 indicates the direction in which the cooling water flows.

【0056】このように本実施例1によれば、以下の効
果を得ることが可能となる。
As described above, according to the first embodiment, the following effects can be obtained.

【0057】(1).チップキャリア1のキャップ8の上部
に凹凸を形成して、その表面積を従来よりも増大させ、
キャップ8に放熱フィンとしての機能を持たせることに
より、チップキャリア1の放熱特性を従来よりも向上さ
せることが可能となる。
(1). Asperity is formed on the upper portion of the cap 8 of the chip carrier 1 to increase its surface area as compared with the conventional one.
By providing the cap 8 with a function as a heat dissipation fin, the heat dissipation characteristics of the chip carrier 1 can be improved as compared with the conventional case.

【0058】(2).チップキャリア1のキャップ8の上部
に凹凸を形成し、キャップ8に放熱フィンとしての機能
を持たせ、キャップ8とモジュールキャップ13とをそ
れぞれの凹凸を嵌合させた状態で直接接触させたことに
より、従来、キャップ8とモジュールキャップ13との
間に介在されていた小形フィンが必要なくなる。
(2). A state in which irregularities are formed on the upper portion of the cap 8 of the chip carrier 1, the cap 8 has a function as a heat radiation fin, and the irregularities of the cap 8 and the module cap 13 are fitted to each other. By directly contacting with each other, the small fin, which is conventionally interposed between the cap 8 and the module cap 13, is not necessary.

【0059】このため、従来のモジュール構造のうち、
最も熱伝導特性を悪化させていたキャップ8と小形フィ
ンとの間の空隙を無くせるので、モジュール10の放熱
特性を向上させることが可能となる。
Therefore, among the conventional module structures,
Since it is possible to eliminate the gap between the cap 8 and the small fin, which has the worst heat conduction property, it is possible to improve the heat dissipation property of the module 10.

【0060】(3).上記(1) および(2) により、チップキ
ャリア1における素子集積度の向上や回路動作速度の向
上に伴う発熱量の増大、すなわち、チップキャリア1の
消費電力の増大に対応することが可能となる。
(3) Due to the above (1) and (2), an increase in the amount of heat generated due to an improvement in the degree of element integration in the chip carrier 1 and an increase in the circuit operation speed, that is, an increase in the power consumption of the chip carrier 1 It becomes possible to respond.

【0061】(4).チップキャリア1のキャップ8の上部
に凹凸を形成し、キャップ8に従来の小形フィンとして
の機能を持たせ、キャップ8とモジュールキャップ13
とをそれぞれの凹凸を嵌合させた状態で直接接触させた
ことにより、小形フィンが必要なくなる。このため、モ
ジュール10の組立作業を簡素化できる上、モジュール
10のコストを低減することが可能となる。
(4). An unevenness is formed on the upper portion of the cap 8 of the chip carrier 1 so that the cap 8 has a function as a conventional small fin, and the cap 8 and the module cap 13
By directly contacting and with the respective concave and convex parts fitted, small fins are not required. Therefore, the assembly work of the module 10 can be simplified, and the cost of the module 10 can be reduced.

【0062】[0062]

【実施例2】図3は本発明の一実施例である半導体集積
回路装置の全体断面図である。
Second Embodiment FIG. 3 is an overall sectional view of a semiconductor integrated circuit device which is an embodiment of the present invention.

【0063】本実施例2においては、キャップ8に凹凸
は形成されておらず、その上面は従来と同様に平坦とな
っている。ただし、キャップ8の上面に、接合用半田9
dを介して小形フィン16が接合されている。
In the second embodiment, the cap 8 has no unevenness, and its upper surface is flat as in the conventional case. However, on the upper surface of the cap 8, the solder 9 for joining
Small fins 16 are joined via d.

【0064】このため、本実施例2においてもチップキ
ャリア1の放熱特性を向上させることが可能になってい
る。
Therefore, also in the second embodiment, the heat dissipation characteristics of the chip carrier 1 can be improved.

【0065】また、小形フィン16は、キャップ8と同
一の材料、例えばAlNによって構成されている。すな
わち、小形フィン16とキャップ8とは、熱膨張係数が
等しい。したがって、本実施例2においては、小形フィ
ン16と、キャップ8との熱膨張差に起因する応力の発
生が抑制されている。
The small fin 16 is made of the same material as the cap 8, for example, AlN. That is, the small fin 16 and the cap 8 have the same coefficient of thermal expansion. Therefore, in the second embodiment, the generation of stress due to the difference in thermal expansion between the small fin 16 and the cap 8 is suppressed.

【0066】キャップ8の上面および小形フィン16の
下面には、接合用半田9dの濡れ性を良好にするため
に、例えばTi/Ni/Auからなる接合用金属層17
が形成されている。
On the upper surface of the cap 8 and the lower surface of the small fin 16, in order to improve the wettability of the solder 9d for joining, a joining metal layer 17 made of, for example, Ti / Ni / Au is formed.
Are formed.

【0067】なお、本実施例2のチップキャリア1をモ
ジュール構造にする場合も、例えば前記実施例1と同様
にすれば良い。
When the chip carrier 1 of the second embodiment has a module structure, it may be the same as that of the first embodiment.

【0068】このように本実施例2によれば、以下の効
果を得ることが可能となる。
As described above, according to the second embodiment, the following effects can be obtained.

【0069】(1).チップキャリア1のキャップ8の上面
に小形フィン16を接合したことにより、チップキャリ
ア1の放熱特性を従来よりも向上させることが可能とな
る。
(1). By joining the small fins 16 to the upper surface of the cap 8 of the chip carrier 1, the heat dissipation characteristics of the chip carrier 1 can be improved as compared with the conventional case.

【0070】(2).チップキャリア1のキャップ8の上面
に小形フィン16を接合したことにより、従来のモジュ
ール構造のうち、最も熱伝導特性を悪化させていたキャ
ップ8と小形フィン16との間の空隙を無くせるので、
モジュール10の放熱特性を向上させることが可能とな
る。
(2). By joining the small fins 16 to the upper surface of the cap 8 of the chip carrier 1, between the cap 8 and the small fins 16 which have the worst heat conduction characteristics in the conventional module structure. Because it can eliminate the void of
It is possible to improve the heat dissipation characteristics of the module 10.

【0071】(3).上記(1) および(2) により、チップキ
ャリア1における素子集積度の向上や回路動作速度の向
上に伴う発熱量の増大、すなわち、チップキャリア1の
消費電力の増大に対応することが可能となる。
(3) Due to the above (1) and (2), an increase in the amount of heat generated due to an improvement in the degree of element integration in the chip carrier 1 and an increase in the circuit operation speed, that is, an increase in the power consumption of the chip carrier 1 It becomes possible to respond.

【0072】(4).チップキャリア1のキャップ8の上面
に小形フィン16を初めから接合しておくことにより、
モジュール10の組立作業を簡素化することが可能とな
る。
(4). By joining the small fin 16 to the upper surface of the cap 8 of the chip carrier 1 from the beginning,
It is possible to simplify the assembly work of the module 10.

【0073】(5).小形フィン16と、キャップ8とを同
一材料によって構成することにより、小形フィン16と
キャップ8との熱膨張差に起因する応力の発生を抑制す
ることが可能となる。
(5). Since the small fin 16 and the cap 8 are made of the same material, it is possible to suppress the generation of stress due to the difference in thermal expansion between the small fin 16 and the cap 8.

【0074】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
1,2に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しな
い範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the invention is not limited to the first and second embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. It goes without saying that it is possible.

【0075】例えば前記実施例1においては、キャップ
の凹凸を櫛歯状とした場合について説明したが、これに
限定されるものではなく種々変更可能であり、例えば波
状としても良いし、剣山状としても良い。
For example, in the first embodiment described above, the case where the concavities and convexities of the cap have a comb-tooth shape has been described, but the present invention is not limited to this, and various modifications are possible. Is also good.

【0076】また、前記実施例1においては、キャップ
の上部に凹凸を形成した場合について説明したが、その
凹凸を形成する箇所はキャップの上部に限定されるもの
ではなく種々変更可能であり、例えばキャップの側面に
凹凸を形成しても良い。
In the first embodiment, the case where the concavities and convexities are formed on the upper part of the cap has been described. However, the place where the concavities and convexities are formed is not limited to the upper part of the cap and can be variously changed. Concavities and convexities may be formed on the side surface of the cap.

【0077】この場合、キャップの表面積が増大するの
で、放熱特性をさらに向上させることが可能となる。
In this case, since the surface area of the cap is increased, it is possible to further improve the heat dissipation characteristics.

【0078】また、前記実施例2においては、キャップ
には凹凸を設けなかったが、これに限定されるものでは
なく、例えばキャップの側面に凹凸を形成しても良い。
In the second embodiment, the cap is not provided with irregularities, but the present invention is not limited to this. For example, irregularities may be formed on the side surface of the cap.

【0079】この場合、キャップの表面積が増大するの
で、放熱特性をさらに向上させることが可能となる。
In this case, since the surface area of the cap is increased, it is possible to further improve the heat dissipation characteristics.

【0080】また、前記実施例1,2においては、モジ
ュールのチップキャリアを冷却ジャケットを用いて冷却
する構造について説明したが、これに限定されるもので
はなく、例えば図4に示すように、モジュール基板11
上のチップキャリア1を、例えばフロリナート(会社
名:米国3M (スリーエム) 社)液によって直接冷却す
る構造としても良い。
Further, in the first and second embodiments, the structure in which the chip carrier of the module is cooled by using the cooling jacket has been described, but the structure is not limited to this, and as shown in FIG. Board 11
The above chip carrier 1 may have a structure in which it is directly cooled by, for example, a Fluorinert (company name: 3M (3M) company in the US) liquid.

【0081】フロリナート液は、ガイド部材18にガイ
ドされてモジュール基板11の上面の面内において均一
に流れ、各チップキャリア1を均一に冷却するようにな
っている。なお、矢印Bは、フロリナート液の流れる方
向を示している。
The Fluorinert solution is guided by the guide member 18 and flows uniformly in the plane of the upper surface of the module substrate 11, thereby cooling each chip carrier 1 uniformly. The arrow B indicates the direction in which the Fluorinert solution flows.

【0082】この場合、キャップ8の上部に凹凸が形成
されている(あるいはキャップ8に小形フィン16が接
合されている)ので、キャップの上面が平坦である従来
のチップキャリアをフロリナート液で直接冷却する場合
に比べて、冷却効率上、良好な効果を得ることが可能と
なる。
In this case, since the concavities and convexities are formed on the upper portion of the cap 8 (or the small fins 16 are joined to the cap 8), the conventional chip carrier having a flat upper surface is directly cooled with Fluorinert liquid. It is possible to obtain a good effect in terms of cooling efficiency as compared with the case of performing.

【0083】また、この場合もキャップ8の側面に凹凸
を形成し、キャップ8の表面積を増大させることによっ
て、冷却効率をさらに向上させることも可能である。
Also in this case, it is possible to further improve the cooling efficiency by forming irregularities on the side surface of the cap 8 and increasing the surface area of the cap 8.

【0084】以上の説明では主として本発明者によって
なされた発明をその背景となった利用分野であるBiC
−MOS回路を有する半導体集積回路装置に適用した場
合について説明したが、これに限定されず種々適用可能
であり、例えばCMOS回路やバイポーラ回路等を有す
る他の半導体集積回路装置に適用することも可能であ
る。
In the above description, the BiC, which is the field of application behind the invention made mainly by the present inventor, is the background.
The case where the present invention is applied to a semiconductor integrated circuit device having a MOS circuit has been described, but the present invention is not limited to this, and various applications are possible. Is.

【0085】また、前記実施例1,2においては、半導
体チップに論理付きSRAMが形成された半導体集積回
路装置に本発明を適用した場合について説明したが、こ
れに限定されず種々適用可能であり、例えばDRAM
(DynamicRAM)やSRAMあるいはゲートアレイ等、半
導体チップに他の半導体集積回路が形成された他の半導
体集積回路装置に本発明を適用することも可能である。
In the first and second embodiments, the case where the present invention is applied to the semiconductor integrated circuit device in which the SRAM with logic is formed on the semiconductor chip has been described. However, the present invention is not limited to this and can be variously applied. , For example DRAM
The present invention can also be applied to other semiconductor integrated circuit devices in which other semiconductor integrated circuits are formed on a semiconductor chip, such as (Dynamic RAM), SRAM, and gate array.

【0086】[0086]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。
The effects obtained by the typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
It is as follows.

【0087】(1).すなわち、請求項1記載の発明によれ
ば、CCBバンプを介してパッケージ基板上に実装され
た半導体チップをキャップによって気密封止してなる半
導体集積回路装置のキャップに凹凸を設け、キャップの
表面積を増大させることにより、キャップに放熱フィン
としての機能を持たせることができるので、半導体集積
回路装置の放熱特性を向上させることが可能となる。
(1) That is, according to the first aspect of the invention, the cap of the semiconductor integrated circuit device formed by hermetically sealing the semiconductor chip mounted on the package substrate through the CCB bumps with the cap is uneven. Since the cap has a function as a heat radiation fin by increasing the surface area of the cap, the heat radiation characteristic of the semiconductor integrated circuit device can be improved.

【0088】また、キャップに放熱フィンとしての機能
を持たせ、キャップとモジュールキャップとを直接接触
させることにより、従来、キャップとモジュールキャッ
プとの間に介在されていた小形フィンを必要としない。
Further, since the cap has a function as a heat radiation fin and the cap and the module cap are in direct contact with each other, the small fin conventionally interposed between the cap and the module cap is not required.

【0089】このため、従来のモジュール構造のうち、
最も熱伝導特性を悪化させていたキャップと小形フィン
との間の空隙を無くせるので、モジュールの熱伝導特性
を向上させることが可能となる。
Therefore, among the conventional module structures,
Since it is possible to eliminate the gap between the cap and the small fin, which has the worst heat conduction property, it is possible to improve the heat conduction property of the module.

【0090】すなわち、CCBバンプを介してパッケー
ジ基板上に実装された半導体チップをキャップによって
気密封止してなる半導体集積回路装置を用いて構成され
たモジュールの放熱特性を向上させることが可能とな
る。
That is, it is possible to improve the heat dissipation characteristics of a module configured using a semiconductor integrated circuit device in which a semiconductor chip mounted on a package substrate via CCB bumps is hermetically sealed by a cap. ..

【0091】さらに、モジュールを組み立てる際、小形
フィンが必要なくなるので、モジュールの組立作業を簡
素化することができる上、モジュールのコストを低減す
ることが可能となる。
Further, since the small fins are not required when assembling the module, the module assembling work can be simplified and the module cost can be reduced.

【0092】(2).請求項3記載の発明によれば、半導体
集積回路装置の放熱特性を向上させることができる上、
キャップと放熱フィンとの熱膨張差に起因する応力発生
を抑制することが可能となる。
(2) According to the invention of claim 3, the heat dissipation characteristics of the semiconductor integrated circuit device can be improved and
It is possible to suppress the generation of stress due to the difference in thermal expansion between the cap and the radiation fin.

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

【図1】本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
全体断面図である。
FIG. 1 is an overall sectional view of a semiconductor integrated circuit device that is an embodiment of the present invention.

【図2】図1の半導体集積回路装置を用いたモジュール
の断面図である。
FIG. 2 is a sectional view of a module using the semiconductor integrated circuit device of FIG.

【図3】本発明の一実施例である半導体集積回路装置の
全体断面図である。
FIG. 3 is an overall sectional view of a semiconductor integrated circuit device that is an embodiment of the present invention.

【図4】図1の半導体集積回路装置を用いたモジュール
の変形例の断面図である。
FIG. 4 is a sectional view of a modified example of a module using the semiconductor integrated circuit device of FIG.

【図5】従来のチップキャリアの全体断面図である。FIG. 5 is an overall sectional view of a conventional chip carrier.

【図6】従来のチップキャリアを用いたモジュールの全
体断面図である。
FIG. 6 is an overall sectional view of a module using a conventional chip carrier.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 チップキャリア(半導体集積回路装置) 2 パッケージ基板 3a 電極 3b 電極 4 内部配線 5 CCBバンプ 6 CCBバンプ 7 半導体チップ 8 キャップ 8a 凸部 9a 封止用半田 9b 伝熱用半田 9c 封止用半田 9d 接合用半田 10 モジュール 11 モジュール基板 12 リードピン 13 モジュールキャップ 14 キャビティ 15 冷却ジャケット 15a 流通孔 16 小形フィン 17 接合用金属層 18 ガイド部材 A 矢印 B 矢印 20 チップキャリア 21 パッケージ基板 22a 電極 22b 電極 23 CCBバンプ 24 半導体チップ 25 キャップ 26 封止用半田 27 伝熱用半田 28 内部配線 29 CCBバンプ 30 モジュール 31 モジュール基板 32 小形フィン 33 モジュールキャップ 34 冷却ジャケット 1 Chip Carrier (Semiconductor Integrated Circuit Device) 2 Package Substrate 3a Electrode 3b Electrode 4 Internal Wiring 5 CCB Bump 6 CCB Bump 7 Semiconductor Chip 8 Cap 8a Convex 9a Sealing Solder 9b Heat Transfer Solder 9c Sealing Solder 9d Bonding Solder 10 module 11 module substrate 12 lead pin 13 module cap 14 cavity 15 cooling jacket 15a through hole 16 small fin 17 metal layer for joining 18 guide member A arrow B arrow 20 chip carrier 21 package substrate 22a electrode 22b electrode 23 CCB bump 24 semiconductor Chip 25 Cap 26 Sealing solder 27 Heat transfer solder 28 Internal wiring 29 CCB bump 30 Module 31 Module board 32 Small fin 33 Module cap 34 Cooling jacket

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 CCBバンプを介してパッケージ基板の
主面に実装された半導体チップをキャップによって気密
封止した半導体集積回路装置であって、前記キャップの
外側表面の少なくとも一部に凹凸を形成したことを特徴
とする半導体集積回路装置。
1. A semiconductor integrated circuit device in which a semiconductor chip mounted on a main surface of a package substrate via CCB bumps is hermetically sealed by a cap, and unevenness is formed on at least a part of an outer surface of the cap. A semiconductor integrated circuit device characterized by the above.
【請求項2】 前記キャップが窒化アルミニウムからな
ることを特徴とする請求項1記載の半導体集積回路装
置。
2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the cap is made of aluminum nitride.
【請求項3】 CCBバンプを介してパッケージ基板の
主面に実装された半導体チップをキャップによって気密
封止した半導体集積回路装置であって、前記キャップの
外側表面の少なくとも一部に、前記キャップと熱膨張係
数が同一の構成材料からなる放熱フィンを接合したこと
を特徴とする半導体集積回路装置。
3. A semiconductor integrated circuit device in which a semiconductor chip mounted on a main surface of a package substrate via CCB bumps is hermetically sealed by a cap, and the cap is provided on at least a part of an outer surface of the cap. A semiconductor integrated circuit device, wherein heat radiation fins made of constituent materials having the same coefficient of thermal expansion are joined.
【請求項4】 前記キャップおよび放熱フィンが共に窒
化アルミニウムからなることを特徴とする請求項3記載
の半導体集積回路装置。
4. The semiconductor integrated circuit device according to claim 3, wherein both the cap and the radiation fin are made of aluminum nitride.
【請求項5】 請求項3または4記載のキャップにおい
て、前記放熱フィンが接合されない箇所に凹凸を形成し
たことを特徴とする半導体集積回路装置。
5. The semiconductor integrated circuit device according to claim 3 or 4, wherein unevenness is formed in a portion where the radiation fin is not joined.
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