JPH0661306A - チップキャリアとその実装構造体 - Google Patents
チップキャリアとその実装構造体Info
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- H01L2924/1615—Shape
- H01L2924/16152—Cap comprising a cavity for hosting the device, e.g. U-shaped cap
Landscapes
- Wire Bonding (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】LSIとキャリア基板との熱膨張差による熱応
力を低下させ、さらに冷却効率のよい実装構造を提供す
る。 【構成】回路面全面に接続端子を有するLSIチップを
キャリア基板5にフェースダウンで実装し、そのLSI
チップとキャリア基板5との間隙を封止剤4で完全に充
填する。さらに、LSIチップの裏面にヒートスプレッ
ダを備えた構造となっている。
力を低下させ、さらに冷却効率のよい実装構造を提供す
る。 【構成】回路面全面に接続端子を有するLSIチップを
キャリア基板5にフェースダウンで実装し、そのLSI
チップとキャリア基板5との間隙を封止剤4で完全に充
填する。さらに、LSIチップの裏面にヒートスプレッ
ダを備えた構造となっている。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、情報処理装置等の電子
機器に使用される集積回路LSIのチップキャリアとそ
の実装構造体に関する。
機器に使用される集積回路LSIのチップキャリアとそ
の実装構造体に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、情報処理装置等に使用される集積
回路の集積度は増加の一途をたどる一方であり、それに
従い、LSIの端子数や消費電力も増加している。これ
に伴って、実装密度が高く、信頼性が高く、冷却効率の
良好なLSI実装構造が必要となっている。
回路の集積度は増加の一途をたどる一方であり、それに
従い、LSIの端子数や消費電力も増加している。これ
に伴って、実装密度が高く、信頼性が高く、冷却効率の
良好なLSI実装構造が必要となっている。
【0003】従来の一つのLSI実装構造(40th
ELECTRONIC COMPONENT & TE
CHNOLOGY CONFERENCE(ECT
C):PP.613−619,1990)の断面図を図
5に示す。
ELECTRONIC COMPONENT & TE
CHNOLOGY CONFERENCE(ECT
C):PP.613−619,1990)の断面図を図
5に示す。
【0004】この技術では、バンプ16を表面全面に有
するLSI8がフェースダウンで配線基板13上に半田
付けされた構造となっている。LSI8の表面で発生し
た熱は、裏面側に直接接触したピストン18に伝わった
後、冷却部材外へ排熱される。また、チップの電源供
給、信号入出力は、バンプ16から配線基板13を介し
て装置外と接続さて行われている。ピストン18は、L
SI8の傾き、各LSI間の高さバラツキを考慮して、
高さの調整が行えるようになっている。
するLSI8がフェースダウンで配線基板13上に半田
付けされた構造となっている。LSI8の表面で発生し
た熱は、裏面側に直接接触したピストン18に伝わった
後、冷却部材外へ排熱される。また、チップの電源供
給、信号入出力は、バンプ16から配線基板13を介し
て装置外と接続さて行われている。ピストン18は、L
SI8の傾き、各LSI間の高さバラツキを考慮して、
高さの調整が行えるようになっている。
【0005】また、図6に他の従来技術(41th E
CTC : PP.693−703,1991)を示
す。これによると、回路面に半田バンプ25を有するL
SIチップ19がフェースダウンでベース基板21に実
装されている。キャップ22は半田23でLSIチップ
19の裏面に、半田20でベース基板にそれぞれ接着さ
れている。これによって、LSIチップを気密封止する
事が可能となる。LSIチップ19で発生した熱は、L
SIチップ19自身を伝わって裏面のキャップ22から
キャリア外へ排熱される。
CTC : PP.693−703,1991)を示
す。これによると、回路面に半田バンプ25を有するL
SIチップ19がフェースダウンでベース基板21に実
装されている。キャップ22は半田23でLSIチップ
19の裏面に、半田20でベース基板にそれぞれ接着さ
れている。これによって、LSIチップを気密封止する
事が可能となる。LSIチップ19で発生した熱は、L
SIチップ19自身を伝わって裏面のキャップ22から
キャリア外へ排熱される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のLSI
チップ実装構造において次のような問題があった。
チップ実装構造において次のような問題があった。
【0007】図5に示した例では、LSI8の発熱量が
多くなってきたため、装置外への十分な排熱が困難にな
り、また、バンプ16がむき出しの状態なため、耐湿
性、気密性が無くLSIの信頼性が低下するという問題
点があった。
多くなってきたため、装置外への十分な排熱が困難にな
り、また、バンプ16がむき出しの状態なため、耐湿
性、気密性が無くLSIの信頼性が低下するという問題
点があった。
【0008】付6に示した例では、半田付けが非常に多
く、材料、組立の面で非常に煩雑となり、コストも高く
なってしまう。更に、LSIチップ19にキャップ22
をとりつける際に、LSIチップ19が傾いていると、
キャップ22とLSIチップ19とのギャップが広がっ
てしまい、良好な熱抵抗が得られない。また、LSIチ
ップ19とギャップ22とが接触して、LSIチップ1
9を破壊してしまう等、安定した組立が行えなかった。
く、材料、組立の面で非常に煩雑となり、コストも高く
なってしまう。更に、LSIチップ19にキャップ22
をとりつける際に、LSIチップ19が傾いていると、
キャップ22とLSIチップ19とのギャップが広がっ
てしまい、良好な熱抵抗が得られない。また、LSIチ
ップ19とギャップ22とが接触して、LSIチップ1
9を破壊してしまう等、安定した組立が行えなかった。
【0009】さらに、装置の動作、非動作による熱応力
が半田バンプ25部分に強く作用してしまい、不良の原
因となっていた。また、この熱応力を緩和するために、
LSIチップ19との熱膨張率の差がほとんど無いよう
なベース基板を選ぶ必要があり、材料が限定されるとい
う欠点があった。
が半田バンプ25部分に強く作用してしまい、不良の原
因となっていた。また、この熱応力を緩和するために、
LSIチップ19との熱膨張率の差がほとんど無いよう
なベース基板を選ぶ必要があり、材料が限定されるとい
う欠点があった。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明のチップキャリア
は、半田接続端子を回路面全面に有するLSIチップ
と、前記LSIチップをフェイスダウンで搭載し、且つ
該半田接続端子を半田付けされるパッドを一面に有し、
他の面に微小のマイクロピン端子を有するチップキャリ
ア基板とからなる半導体装置におけるチップキャリアに
おいて、前記LSIチップと前記チップキャリア基板と
の隙間に封止剤を充填して前記LSIチップを封止する
事を特徴とする。
は、半田接続端子を回路面全面に有するLSIチップ
と、前記LSIチップをフェイスダウンで搭載し、且つ
該半田接続端子を半田付けされるパッドを一面に有し、
他の面に微小のマイクロピン端子を有するチップキャリ
ア基板とからなる半導体装置におけるチップキャリアに
おいて、前記LSIチップと前記チップキャリア基板と
の隙間に封止剤を充填して前記LSIチップを封止する
事を特徴とする。
【0011】
【実施例】次に、本発明について、図面を参照して説明
する。
する。
【0012】図1は、本発明のチップキャリアの一実施
例を示す断面図である。LSI8の回路面には、バンプ
15が外部接続端子として設置されており、このバンプ
15を、キャリア基板5上にバンプ15と1対1配置さ
れたパッド9へ半田3により接合することで、LSI8
とキャリア基板5とを電気的に接続している。
例を示す断面図である。LSI8の回路面には、バンプ
15が外部接続端子として設置されており、このバンプ
15を、キャリア基板5上にバンプ15と1対1配置さ
れたパッド9へ半田3により接合することで、LSI8
とキャリア基板5とを電気的に接続している。
【0013】キャリア基板5内にはキャリア内配線6が
施されており、このキャリア内配線6がLSI8の実装
されない側の面へ達した部分には、キャリア外部との接
続端子としてのマイクロピン(微小なピン。例えば径が
0.1mm、長さ1mm程度)7が具備されている。従
って、装置の電気信号は、LSI8とキャリア基板5の
裏面に設けられたマイクロピン7とが接続されているの
で、キャリア基板5外との入出力が可能である。キャリ
ア基板5には、キャリア内配線6との同時焼成が可能で
誘電率が低く、LSI8と熱膨張率の近いもの(例え
ば、ガラスセラミック、ムライト、窒化珪素、AlN
等)が用いられる。
施されており、このキャリア内配線6がLSI8の実装
されない側の面へ達した部分には、キャリア外部との接
続端子としてのマイクロピン(微小なピン。例えば径が
0.1mm、長さ1mm程度)7が具備されている。従
って、装置の電気信号は、LSI8とキャリア基板5の
裏面に設けられたマイクロピン7とが接続されているの
で、キャリア基板5外との入出力が可能である。キャリ
ア基板5には、キャリア内配線6との同時焼成が可能で
誘電率が低く、LSI8と熱膨張率の近いもの(例え
ば、ガラスセラミック、ムライト、窒化珪素、AlN
等)が用いられる。
【0014】一方LSI8とキャリア基板5との間隙、
バンプ15間及びLSI8の側面には、封止剤4が充填
されており、LSI8の回路面は完全に気密封止されて
いる。このキャリアの組立方法としては、まず、LSI
8をキャリア基板5に半田3にて半田付けし、その後、
封止剤4を充填する。この際、封止剤4、接合材2は、
気泡を含まないよう注意する必要がある。
バンプ15間及びLSI8の側面には、封止剤4が充填
されており、LSI8の回路面は完全に気密封止されて
いる。このキャリアの組立方法としては、まず、LSI
8をキャリア基板5に半田3にて半田付けし、その後、
封止剤4を充填する。この際、封止剤4、接合材2は、
気泡を含まないよう注意する必要がある。
【0015】封止剤4には、例えば、シリコーン系やエ
ポキシ系の樹脂が用いられる。この樹脂に、LSI8の
誤動作を引き起こすα線を防御する効果のあるものを用
いれば、対α線の信頼性も得られる。また、LSI8は
非常に大きな消費電力を必要とするため、装置の動作、
非動作により装置内にかなりの温度差が生じてしまう。
そのため、LSI8やバンプ15、キャリア基板の熱膨
張率の差から、大きな熱応力が発生してしまい、LSI
8や半田3、キャリア基板5にクラックを発生させた
り、キャリア基板配線6やLSI8内の配線を切断して
りショートさせたりしてしまう危険性がある。
ポキシ系の樹脂が用いられる。この樹脂に、LSI8の
誤動作を引き起こすα線を防御する効果のあるものを用
いれば、対α線の信頼性も得られる。また、LSI8は
非常に大きな消費電力を必要とするため、装置の動作、
非動作により装置内にかなりの温度差が生じてしまう。
そのため、LSI8やバンプ15、キャリア基板の熱膨
張率の差から、大きな熱応力が発生してしまい、LSI
8や半田3、キャリア基板5にクラックを発生させた
り、キャリア基板配線6やLSI8内の配線を切断して
りショートさせたりしてしまう危険性がある。
【0016】しかし、封止剤4をLSI8とキャリア基
板5の間隙、バンプ15間に隙間無く充填することによ
り、装置の動作、非動作による熱応力を封止剤4が緩和
するため、クラック等による装置の故障が発生しなくな
り、装置の信頼性を格段に高めることができる。また、
封止剤4を充填することにより、LSI8の回路面が外
部に露出することがなくなるため、結露、ゴミ、外部か
らの接触等からLSI8の回路面を保護することが可能
である。
板5の間隙、バンプ15間に隙間無く充填することによ
り、装置の動作、非動作による熱応力を封止剤4が緩和
するため、クラック等による装置の故障が発生しなくな
り、装置の信頼性を格段に高めることができる。また、
封止剤4を充填することにより、LSI8の回路面が外
部に露出することがなくなるため、結露、ゴミ、外部か
らの接触等からLSI8の回路面を保護することが可能
である。
【0017】図は、本発明のチップキャリアの他の実施
例を示す断面図である。図1に示した実施例との違いと
して、LSI8の裏面全面に、ヒートスプレッダ1が接
合材2によってダイボンディングされている。組立方法
は、封止剤4を充填前後の一方でヒートスプレッダ1を
取り付ける。
例を示す断面図である。図1に示した実施例との違いと
して、LSI8の裏面全面に、ヒートスプレッダ1が接
合材2によってダイボンディングされている。組立方法
は、封止剤4を充填前後の一方でヒートスプレッダ1を
取り付ける。
【0018】LSI8の回路面から発生した熱は、LS
I8自身を伝わった後、LSI8の裏面まで達する。こ
のとき、ヒートスプレッダ1が、LSI8裏面に熱伝導
の良好な接合材2にてダイボンディングされているた
め、LSI7裏面に到達した熱は十分に広がることがで
き、キャリア外部への高い放熱効果が得られることにな
る。また、ヒートスプレッダ1をLSI8に取り付けた
ことから、LSI8の裏面側に冷却部材を設置したとき
のLSI7への機械的衝撃を緩和することができる。
I8自身を伝わった後、LSI8の裏面まで達する。こ
のとき、ヒートスプレッダ1が、LSI8裏面に熱伝導
の良好な接合材2にてダイボンディングされているた
め、LSI7裏面に到達した熱は十分に広がることがで
き、キャリア外部への高い放熱効果が得られることにな
る。また、ヒートスプレッダ1をLSI8に取り付けた
ことから、LSI8の裏面側に冷却部材を設置したとき
のLSI7への機械的衝撃を緩和することができる。
【0019】ヒートスプレッダ1としては、熱伝導率が
大きく、LSIチップの熱膨張率に近い材料(例えば、
SiC、AlN等)が使用される。また、接合材2にも
高い熱伝導性を有する材料(例えば、Ag入りエポキシ
系接着剤、ダイヤモンド入りエポキシ接着剤、半田合金
等)を使用することで、装置の熱抵抗を大きく下げるこ
とが可能である。
大きく、LSIチップの熱膨張率に近い材料(例えば、
SiC、AlN等)が使用される。また、接合材2にも
高い熱伝導性を有する材料(例えば、Ag入りエポキシ
系接着剤、ダイヤモンド入りエポキシ接着剤、半田合金
等)を使用することで、装置の熱抵抗を大きく下げるこ
とが可能である。
【0020】また、キャリア基板5の熱膨張率がLSI
8と離れている場合にキャリア基板5と同等の熱膨張率
材料のヒートスプレッダ1にする(例えば、キャリア基
板5がアルミナ基板の場合に、ヒートスプレッダ1をC
u/W等にする)ことにより、LSIにかかる応力を平
衡にでき、クラック等を防止できる。場合によっては、
封止剤4や接合材2による応力も考慮する。
8と離れている場合にキャリア基板5と同等の熱膨張率
材料のヒートスプレッダ1にする(例えば、キャリア基
板5がアルミナ基板の場合に、ヒートスプレッダ1をC
u/W等にする)ことにより、LSIにかかる応力を平
衡にでき、クラック等を防止できる。場合によっては、
封止剤4や接合材2による応力も考慮する。
【0021】図3は、本発明のチップキャリア実装構造
の一実施例を示すものである。
の一実施例を示すものである。
【0022】配線基板13は、表面にマイクロピン7と
同一ピッチで設けられたパッド11と、裏面に配線基板
13外部との接続を行うI/Oピン14と、パッド11
とI/Oピン14とを電気的につなげるための層内配線
12とを有している。
同一ピッチで設けられたパッド11と、裏面に配線基板
13外部との接続を行うI/Oピン14と、パッド11
とI/Oピン14とを電気的につなげるための層内配線
12とを有している。
【0023】キャリア基板5と配線基板13とは、配線
基板13上にマイクロピン7と同様なピッチで配置され
たパッド11とマイクロピン7と半田10によって接合
することで、電気的に接続されている。半田10は、キ
ャリア基板5とLSI8との接続に用いた半田3の融点
よりも低いものを用いる。例えば、半田3にAu/Sn
半田(80/20WT%)を使用した場合は、半田10
にはSn/Pb半田(63/37WT%)を使用する。
基板13上にマイクロピン7と同様なピッチで配置され
たパッド11とマイクロピン7と半田10によって接合
することで、電気的に接続されている。半田10は、キ
ャリア基板5とLSI8との接続に用いた半田3の融点
よりも低いものを用いる。例えば、半田3にAu/Sn
半田(80/20WT%)を使用した場合は、半田10
にはSn/Pb半田(63/37WT%)を使用する。
【0024】配線基板13としては、電気特性に優れ、
キャリア基板5と熱膨張率が近いもので、さらに導体と
の同時焼成の可能な材料が選ばれる。例えば、AlN、
ムライト、ガラススレミック等が用いられる。また、導
体には、それぞれ、W,Cu,Ag,Auが使用され
る。しかしながら、キャリア基板5と熱膨張率が近くな
いもので良い。例えば、アルミナ等。それは、マイクロ
ピン7がCu等の柔らかい材料のために応力緩和を行え
る為である。
キャリア基板5と熱膨張率が近いもので、さらに導体と
の同時焼成の可能な材料が選ばれる。例えば、AlN、
ムライト、ガラススレミック等が用いられる。また、導
体には、それぞれ、W,Cu,Ag,Auが使用され
る。しかしながら、キャリア基板5と熱膨張率が近くな
いもので良い。例えば、アルミナ等。それは、マイクロ
ピン7がCu等の柔らかい材料のために応力緩和を行え
る為である。
【0025】配線基板13上には、図1に示した複数の
キャリアが搭載される。搭載する際に、キャリア17と
キャリア17との間隔を狭くして、キャリア搭載の密度
を上げることで、LSI8の接続配線長を短くする事が
可能となり、従って、装置の処理能力を向上することが
できる。
キャリアが搭載される。搭載する際に、キャリア17と
キャリア17との間隔を狭くして、キャリア搭載の密度
を上げることで、LSI8の接続配線長を短くする事が
可能となり、従って、装置の処理能力を向上することが
できる。
【0026】図4は、本発明のチップキャリア実装構造
の他の実施例を示すものである。
の他の実施例を示すものである。
【0027】図3に示した実施例との違いはヒートスプ
レッダ1を設けた構造であり、配線基板13との接続及
び効果は、図3の実施例と同じである。
レッダ1を設けた構造であり、配線基板13との接続及
び効果は、図3の実施例と同じである。
【0028】
【発明の効果】以上のように、本発明は、LSIとキャ
リア基板との間隙に封止剤を充填することによって、L
SIの気密封止および熱応力の緩和が可能となり、装置
の信頼性を向上することができ、また、キャリア基板の
材料選定にも制限がなくなる。また、LSIの高さバラ
ツキを考慮する必要がなくなり、半田の種類も少なくな
るため、組立性に優れ、製造コストの低いキャリアが得
られる。さらに、ヒートスプレッダの取り付けの効果に
よって、装置の熱抵抗の低下が大幅に達成される。ま
た、配線記番に搭載することで、実装密度の高い装置が
得られるので、装置の情報処理能力を格段に高めること
ができる。
リア基板との間隙に封止剤を充填することによって、L
SIの気密封止および熱応力の緩和が可能となり、装置
の信頼性を向上することができ、また、キャリア基板の
材料選定にも制限がなくなる。また、LSIの高さバラ
ツキを考慮する必要がなくなり、半田の種類も少なくな
るため、組立性に優れ、製造コストの低いキャリアが得
られる。さらに、ヒートスプレッダの取り付けの効果に
よって、装置の熱抵抗の低下が大幅に達成される。ま
た、配線記番に搭載することで、実装密度の高い装置が
得られるので、装置の情報処理能力を格段に高めること
ができる。
【図1】本発明によるチップキャリアの一実施例の断面
図である。
図である。
【図2】本発明によるチップキャリアの他の実施例の断
面図である。
面図である。
【図3】本発明によるチップキャリア実装構造の一実施
例の断面図である。
例の断面図である。
【図4】本発明によるチップキャリア実装構造体の他の
実施例の断面図である。
実施例の断面図である。
【図5】従来の第1の例の断面図である。
【図6】従来の第2の例の断面図である。
1 ヒートスプレッダ 2 接合材 3 半田 4 封止剤 5 キャリア基板 6 キャリア内配線 7 マイクロピン 8 LSI 9 パッド 10 半田 11 パッドB 12 層内配線 13 配線基板 14 I/Oピン 15 バンプ 16 バンプ 17 キャリア 18 ピストン 19 LSIチップ 20 半田 21 ベース基板 22 キャップ 23 半田 24 半田バンプ 25 半田バンプ
Claims (3)
- 【請求項1】 半田接続端子を回路面全面に有するLS
Iチップと、前記LSIチップをフェイスダウンで搭載
し、且つ該半田接続端子を半田付けされるパッドを一面
に有し、他の面に微小のマイクロピン端子を有するチッ
プキャリア基板とからなる半導体装置におけるチップキ
ャリアにおいて、 前記LSIチップと前記チップキャリア基板との隙間に
封止剤を充填して前記LSIチップを封止する事を特徴
とするチップキャリア。 - 【請求項2】 前記LSIチップの裏面側にヒートスプ
レッダを設けたことを特徴とする請求項1記載のチップ
キャリア。 - 【請求項3】 前記チップキャリアを配線基板に搭載し
てなる請求項1記載のチップキャリアの実装構造体。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4214832A JPH0661306A (ja) | 1992-08-12 | 1992-08-12 | チップキャリアとその実装構造体 |
CA 2093409 CA2093409A1 (en) | 1992-04-06 | 1993-04-05 | Integrated circuit chip carrier and its packaging |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4214832A JPH0661306A (ja) | 1992-08-12 | 1992-08-12 | チップキャリアとその実装構造体 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0661306A true JPH0661306A (ja) | 1994-03-04 |
Family
ID=16662281
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4214832A Pending JPH0661306A (ja) | 1992-04-06 | 1992-08-12 | チップキャリアとその実装構造体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0661306A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6574106B2 (en) | 1998-06-10 | 2003-06-03 | Nec Corporation | Mounting structure of semiconductor device |
JP2012009505A (ja) * | 2010-06-22 | 2012-01-12 | Denso Corp | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
KR20220008932A (ko) * | 2017-08-17 | 2022-01-21 | 엘지이노텍 주식회사 | 통신 모듈 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63239827A (ja) * | 1987-03-27 | 1988-10-05 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
JPH0269945A (ja) * | 1988-09-05 | 1990-03-08 | Hitachi Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
-
1992
- 1992-08-12 JP JP4214832A patent/JPH0661306A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
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