JPH0652163U - 回路基板装置の放熱構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 配線基板にベアＩＣチップ等の回路素子を直
接実装したＣＯＢ等の回路基板装置において、前記回路
素子の放熱効率を向上させる。 【構成】 配線パターンを形成した配線層１ｂ，１ｄと
絶縁体層１ａ，１ｃからなる配線基板１にＩＣチップ２
をダイボンディングし、ＩＣチップ２の電極と配線層１
ｂ，１ｄを金属細線８により接続する。絶縁体層１ｃを
通って形成されたスルーホール６を介してこの配線層１
ｂ，１ｄに接続された配線基板１表面のテストパッド５
と配線基板１の外部に配置した放熱板３とを熱伝導部材
により接着することにより、ＩＣチップ２の電極から放
熱板３までを熱的に結合した回路基板装置の放熱構造で
ある。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、回路基板装置の放熱構造に関し、特にベア半導体チップ等の回路素 子を配線基板に直接実装して回路を構成したＣＯＢ（Ｃｈｉｐ ｏｎ Ｂｏａｒ ｄ）等の回路基板装置において、回路素子の電極と配線基板外部に配置した放熱 板とを熱的に結合させることにより、回路素子で発生した熱を効率的に放熱でき るようにした技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】

電子機器の電子回路を構成するため、半導体チップ等の回路素子を湿気等の外 部環境から保護するために絶縁性部材で密閉封止し、封止体から回路素子の接続 端子を導出した個別半導体素子が一般に使用されている。しかし、最近の電子機 器の小型化と高機能化により、例えばコンピュータ等の論理回路では回路素子の 集積度を高めるため、回路素子をさらに効率良く実装する技術が必要とされてお り、個別半導体素子の一層の小型化が進んでいる。

【０００３】 しかしながら、個別半導体素子を製造するためには多くの部品と工程を必要と するうえ、プリント基板へ実装するためのスペースの問題や最近のデジタルＩＣ の多ピン化による外部端子の半田付不良等、問題は多い。

【０００４】 そこで、あらかじめ絶縁基板に配線パターンを形成したプリント配線基板にベ アＩＣチップ等の回路素子を接着剤で直接ダイボンディングし、回路素子の電極 と配線パターンをワイヤボンディング等の方法により接続することにより回路を 構成したＣＯＢ（Ｃｈｉｐ ｏｎ Ｂｏａｒｄ）の技術が開発された。このよう に配線基板上に回路素子を直接ダイボンディングし配線接続したものは、回路素 子を個別封止するためのパッケージや外部端子がないので、そのための部材やス ペースが不要となり回路素子の集積度を高めることができる。またプリント基板 に実装するために外部端子を半田付する必要がないため半田付不良の問題もなく なる。

【０００５】 しかし回路素子を一枚の基板に直接ダイボンディングすると、回路素子を個別 の封止体に組み込んでプリント基板の表面に実装する場合と比べ、集積度は高ま るが、それに伴い一つの回路素子あたりの放熱面積が少なくなり、回路素子で発 生する熱の放出効率が悪くなる。従って、素子特性を維持するためには回路素子 で発生する熱を効率よく外部に放出させることが必要になる。

【０００６】 従来、このように配線基板に回路素子を直接ダイボンディングしたＣＯＢの半 導体装置の放熱は、回路素子のダイボンディング面から配線基板に熱拡散させ、 さらに配線基板から空気中または基板を実装するための支持体に熱放散させるも のであった。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、このような従来の放熱構造では、半導体チップ等の回路素子で 発生する熱はダイボンディング面から配線基板へ自然拡散されるだけなので、配 線基板が熱伝導率の悪いガラスエポキシやセラミック等で形成されている場合に は特に放熱効率が悪くなっていた。

【０００８】 従って、本考案の目的は、回路素子の電極や配線基板上の配線層等が熱伝導性 であることを利用して、配線基板外部に配置した放熱板と回路素子の電極を熱的 に結合させることにより、ダイボンディング面の素子裏側だけでなく配線される 素子表側からも熱を放出できるようにするという構想にもとづき、回路素子の放 熱効率を高め、ＣＯＢ等における回路素子の集積度をさらに高めるとともに、Ｃ ＯＢの一層の小型化高性能化を可能とすることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

上記問題点の解決のため、本考案によれば、回路素子を配線基板に直接ダイボ ンディングし回路素子の電極と配線パターンを金属細線により接続し回路を構成 したＣＯＢ等の回路基板装置において、前記配線層から配線基板表面に至るスル ーホール内部の熱伝導部材を介して配線基板表面に形成された熱伝導性の露出電 極部と、配線基板外部に配置され前記露出電極部に熱伝導部材により熱的に結合 した放熱板とを設け、熱伝導体である回路素子の電極と金属細線と配線層と露出 電極部を介して、回路素子と放熱板とを熱的に結合したものである。

【００１０】

【作用】

このような放熱構造により、回路素子で発生した熱はダイボンディング面から 基板に伝導拡散するのみならず、回路素子表面の電極から金属細線を介して配線 層に伝導し、さらに配線層に熱的に結合して形成された配線基板表面の露出電極 部分から熱伝導部材を介して放熱板に達し放熱されるので、放熱効率が大幅に向 上する。

【００１１】 特に最近の高集積化されたデジタルＩＣでは外部に取り出す信号線の数が増加 しており、回路素子の電極と配線パターンを接続する金属細線の数も多く、回路 素子から金属細線を介して配線パターンに伝導する熱量も多いので、配線層に伝 導した熱を積極的に外部に放出することにより放熱効率を高めることができる。

【００１２】

【実施例】

以下、図面を参照して本考案の実施例につき説明する。図１は本考案の一実施 例に係わる回路基板装置の放熱構造を示す断面図である。図１に示された装置に おいては、ガラスエポキシやセラミック等からなる絶縁体基板層１ａ、１ｃと配 線パターンを形成する配線層１ｂ，１ｄよりなる多層配線基板１にＩＣチップ２ がダイボンディングされている。ＩＣチップ２の表面のアルミニウム（Ａｌ）等 のボンディングパッド７は金（Ａｕ）やアルミニウム（Ａｌ）の金属細線８によ り配線層１ｂの配線パターンのセカンドパッド９とボンディング接続されている 。

【００１３】 絶縁体層１ｃには、配線層１ｂから絶縁体層１ｃの表面に至るスルーホール６ が設けられ、このスルーホール６を介して配線層１ｂに接続するテストパッド５ が絶縁体層１ｃ表面に形成されている。また配線基板１の外部表側にアルミニウ ム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）からなる放熱板３が配置され、テストパッド５を含む基 板領域上にシリコン樹脂等の熱伝導性かつ絶縁性の接着層４により接着されてい る。また図示されていないが、ワイヤボンディングされたＩＣチップ２は樹脂等 により封止される。

【００１４】 なお、前記テストパッド５はＩＣチップ２を配線基板１に実装後、例えば素子 特性をテストするためにＩＣチップ２の各電極と対応してＩＣチップ２の配置部 周辺の配線基板１表面に設けられるものであるが、本実施例ではこのテストパッ ドが熱伝導性であることを利用して放熱を行なっている。

【００１５】 また、スルーホール６およびテストパッド５は、ＩＣチップの周辺に多数設け られるものであり、放熱板はこれら多くのテストパッドと熱的に結合される。

【００１６】 なお、図２は、配線基板１にＩＣチップ２をダイボンディングし、ＩＣチップ ２のボンディングパッド７とセカンドパッド９を金属細線８により接続し、配線 基板１の表面にテストパッド５を露出形成した様子を上方から見た様子を示すも のである。

【００１７】 また、図３は図１の一部を拡大したものであり、ＩＣチップ２のボンディング パッド７から、金属細線８、配線層１ｂ，１ｄ、絶縁層１ｃのスルーホール６を 介して配線基板１表面のテストパッド５に到る導電経路、すなわち熱伝導経路を 拡大して示すものである。

【００１８】 以上のような構成においては、ＩＣチップ２で発生した熱は裏面のダイボンデ ィング面に拡散する一方、チップ表面に形成された熱伝導体のボンディングパッ ド７から金属細線８を介して配線層１ｂ，１ｄに伝導し、さらに絶縁層１ｃ内に 形成されたスルーホール６を介してテストパッド５に伝導する。さらに熱伝導性 の接着層４を介して放熱板３に伝導して空気中に拡散する。また、放熱板を冷却 ファンで冷却することにより、さらに効率良く放熱する事ができる。

【００１９】 なお、本実施例の放熱板３は導電体であるため接着層４はシリコン樹脂等の絶 縁性部材を使用したが、放熱板３がセラミック等の絶縁体であれば半田や銀（Ａ ｇ）等の導電性部材を利用し、テストパッド５が互いに短絡しないように例えば 各テストパッドごとに接着層を形成してもよい。

【００２０】 また、本実施例ではスルーホールを介して形成されたテストパッドに放熱板を 熱的に結合しているが、配線層と外部の放熱板を熱的に結合できる構造であれば 、必ずしもスルーホールを設ける必要はなく、例えば、基板端面に熱伝導性の被 膜を形成することにより配線層と放熱板を熱的に結合してもよい。

【００２１】 また、本実施例では金属細線によりＩＣチップの電極と配線パターンを接続し ているが、配線パターンとＩＣチップの電極を接続する方法は金属細線によるも のに限定されず、バンプ等により接続されるものでもよい。

【００２２】

【考案の効果】

以上のように、本考案によれば、ベアＩＣチップ等の回路素子を配線基板に直 接実装して回路を構成したＣＯＢ等の回路基板装置において、回路素子の電極と 配線基板外部に配置した放熱板を配線層やテストパッドを利用して熱的に結合さ せることにより、回路素子で発生した熱を、ダイボンディング面の素子裏側から だけでなく素子表側からの熱伝導によっても放熱させることができるので放熱効 率を大幅に高める事ができる。このため、ＣＯＢ等における回路素子の集積度を さらに高めかつＣＯＢの一層の小型高性能化を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例に係る回路基板装置の放熱構
造を概略的に示す断面的説明図である。

【図２】図１の放熱構造を有する回路基板装置の製造過
程における基板を上方から見た説明図である。

【図３】図１の回路基板装置の放熱構造を部分的に示す
拡大断面図である。

【符号の説明】

１ 基板 １ａ，１ｃ 絶縁体層 １ｂ，１ｄ 配線層 ２ ＩＣチップ ３ 放熱板 ４ 接着層４ ５ テストパッド ６ スル−ホ−ル ７ ボンディングパッド ８ 金属細線 ９ セカンドパッド

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 配線パターンを形成した配線層と絶縁体
   層からなる配線基板に回路素子をダイボンディングし、
   該回路素子の電極と前記配線パターンを導電性部材によ
   り接続した回路基板装置の放熱構造であって、 前記配線層につながり前記配線基板表面に形成された露
   出電極部と前記配線基板外部に配置され前記露出電極部
   と熱的に結合した放熱手段とを具備し、前記回路素子か
   らの熱を前記回路素子の前記電極から前記導電性部材、
   前記配線層、前記露出電極部および前記放熱板を介して
   放熱することを特徴とする回路基板装置の放熱構造。
2. 【請求項２】 前記露出電極部が、前記回路素子を含む
   回路の試験を行なうためのテストパッドであることを特
   徴とする請求項１に記載の回路基板装置の放熱構造。