JPH07321250A - 熱伝導体を備える玉格子アレー集積回路パッケージ - Google Patents

熱伝導体を備える玉格子アレー集積回路パッケージ

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JPH07321250A
JPH07321250A JP7141179A JP14117995A JPH07321250A JP H07321250 A JPH07321250 A JP H07321250A JP 7141179 A JP7141179 A JP 7141179A JP 14117995 A JP14117995 A JP 14117995A JP H07321250 A JPH07321250 A JP H07321250A
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JP
Japan
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integrated circuit
panel
wiring board
package
conductor
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Pending
Application number
JP7141179A
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English (en)
Inventor
Robert C Marrs
シー. マース ロバート
Ronald J Molnar
ジェイ. モルナー ロナルド
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AMCO ELECTRONICS Inc
AMUKOO ELECTRON Inc
Amkor Electronics Inc
Original Assignee
AMCO ELECTRONICS Inc
AMUKOO ELECTRON Inc
Amkor Electronics Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 熱放散特性の優れた小型で薄型軽量の低コス
ト玉格子アレーパッケージ集積回路を提供する。 【構成】 この玉格子アレーパッケージは、相互接続配
線基板の外側層との間で直線的な共膨張性を示し玉格子
アレーパッケージの外側表面を形成する熱伝導体を備え
る。集積回路チップはパッケージ下側のウェル領域の中
に配置する。ウェル領域は相互接続配線基板内に直接に
形成してもよく、またダムを付着させて形成してもよ
い。ダム領域は所定のレベルまで絶縁封入材料で充填す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は集積回路、ハイブリッ
ド回路、マルチチップ集積回路モジュールなどの電子デ
バイスに関し、とくに、集積回路デバイスパッケージ用
として熱特性を強化した低コスト高性能のパッケージに
関する。より詳細に述べると、この発明は露出外側面を
有する一体化した熱伝導体を含む玉格子アレー(bal
l grid array)パッケージに関する。
【0002】
【従来の技術】この出願はロバート シー.マースおよ
びタダシ ヒラカワ名義で発行されこの出願と同一の譲
受人に譲渡されている米国特許第5,355,283号
「バイアホール相互接続配線を備える玉格子アレー」と
関連している。初期の集積回路パッケージは金属缶の中
またはセラミックの蓋と基板との間に集積回路チップを
搭載していた。セラミックも金属もともに優れた熱特性
を有する。しかし、これらのパッケージ方法は費用と時
間のかかる製造手法を必要とする。
【0003】半導体製造量の増大に伴い、費用効率のよ
り高いパッケージが開発された。その中で特筆すべきも
のは樹脂モールドパッケージであった。とくに、マレン
IIIほか(Mullen III et al)名義でモ
ートローラ社(Motorola,Inc.)に譲渡さ
れた1993年8月31日付の米国特許第5,241,
133号に開示されているものなど樹脂モールドした玉
格子アレーパッケージは製造コストおよび入/出力性能
からみて有望なパッケージ手法であることが証明ずみで
ある。玉格子アレーパッケージが望ましい理由は、従来
技術の微細ピッチ樹脂パッケージを表面実装する際の困
難が解消れるからである。また、玉格子アレーパッケー
ジを用いると、集積回路パッケージの外縁部にパッケー
ジ導線を導く必要がなくなる。さらに、玉格子アレーパ
ッケージはパッケージの小型化を可能にし同一プリント
配線基板へのパッケージ搭載間隔をごく小さくできる。
また、玉格子アレーパッケージを用いると相互接続配線
を短縮でき、したがって電気的性能を高めることができ
る。玉格子アレーパッケージの上述の諸利点は低コスト
と相俟ってこのフォーマットを多数の集積回路用の理想
的なパッケージのフォーマットとしている。しかし、従
来技術の玉格子アレーパッケージは熱放散特性が比較的
劣るという弱点を有する。すなわち、この弱点を除けば
非常に有用なこのパッケージ構成が、消費電力の大き
い、したがって発熱量の大きい最近の集積回路チップに
は使えないということになりかねない。玉格子アレーパ
ッケージの熱放散特性の改善を狙って、別箇に作ったヒ
ートシンクをパッケージに取りつけたものが最近提案さ
れている。しかし、それらの従来技術の玉格子アレーパ
ッケージは製造が困難でありまた製造コストが高い。ま
た、でき上がりのパッケージが分厚く重くなり、小型軽
量の電子装置の製造に不向きになる。
【0004】図1に集積回路チップ102を備える従来
技術の玉格子アレーパッケージ100の断面図を示す。
この従来技術の玉格子アレーパッケージ100は相互接
続配線基板108にとり付けたヒートシンク104を含
む。ヒートシンク104は通常厚さ1.0乃至1.6ミ
リメートルの金属板から成る。したがって、この従来技
術の玉格子アレーパッケージ100の全体の厚み109
は通常2.3乃至3.7ミリメートルになる。この玉格
子アレーパッケージ100は少なくとも熱放散特性につ
いて従来のこの種のパッケージよりも改良されている
が、いくつかの重大な欠点を免れていない。
【0005】まず、ヒートシンク104は相互配線基板
108の外側表面108Aを部分的に覆うにすぎない。
したがって、集積回路チップ102の発生する熱はパッ
ケージ100のヒートシンク104の位置に集中する。
また、ヒートシンク104はチップ102の発生する熱
を吸収するに伴って膨張する。ヒートシンク104は相
互接続配線基板108との間で直線性ある共膨張性を示
さない、すなわちヒートシンク104は基板108の一
部だけを覆っていてヒートシンク104の熱膨張が基板
108とパッケージ100に不均一な応力を生ずる。こ
の不均一な熱分布および応力のために、基板100とこ
れを搭載した装置側の印刷配線マザーボード(図示して
ない)との間の電気的接続がクラックまたは金属疲労に
より切れることがしばしばある。とくに、内部半田玉1
18Aによる電気的接続は熱応力を原因とする故障に弱
い。半田玉118および118Aの形成する電気的接続
はパッケージ100、したがってチップ102とこのパ
ッケージ搭載電子装置全体との接続を構成しているので
その肝腎の部分に内在する弱点は深刻である。
【0006】さらに、ヒートシンク104が相互接続配
線基板表面108Aの一部だけを覆う構成になっている
ために、接着剤プリフォーム125が構造上の弱点とな
り、ヒートシンク104と基板108との接続点107
がパッケージ内への汚染物質や湿気の侵入を容易にする
短縮経路を形成することが多い。この種の汚染が集積回
路チップ102の性能を低下させパッケージの信頼性を
損なう。また、この種の従来技術の玉格子アレーパッケ
ージ100は、ヒートシンク104を付着させる工程に
おいてヒートシンク104の心出しのための位置定め取
付け具や工具を要するほか加圧硬化工程を要するので製
造工程が複雑でありコスト高である。したがって、従来
技術の玉格子アレーパッケージ100は通常は個別のユ
ニットとして製造される。すなわち、ヒートシンク10
4はパネル状またはストリップ状に製造するのに適さな
いからである。この点もパッケージ100の製造コスト
を押し上げる要因となる。
【0007】さらに、この従来技術の玉格子アレーパッ
ケージ100は、ヒートシンク104を熱放散に十分な
表面積をもつように比較的厚く(通常1.0から1.6
ミリメートル)する必要があるので重く、容積効率が低
い。また、相互接続配線基板108の厚さは最小値でも
0.60から1.0ミリメートルに留まる。基板108
を薄くすると反りを生じて搭載した玉格子アレー100
とマザーボード(図示してない)との間の電気的接続に
困難を生ずるからである。そこで従来技術の玉格子アレ
ーパッケージ100の厚み109は通常2.3乃至3.
7ミリメートルとなる。より薄くてより軽いパッケージ
に対する需要、すなわち「ラップトップ」型、「ノート
ブック」型、「ポケット」型パーソナルコンピュータ市
場や、セルラー電話機、手持ちビデオゲームなど多数の
小型軽量化重視の拡大中の市場における需要を考慮する
と、パッケージ100の重量と厚さはとくに問題にな
る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】したがって、この発明
の目的は優れた熱放散特性を有し、小型軽量であり従来
技術の玉格子アレーパッケージに伴う構造上の問題を回
避した低コストの玉格子アレーパッケージおよびそのパ
ッケージの大量生産方法を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明によると、熱伝
導体付きの低コスト玉格子アレーパッケージを含むパッ
ケージ封入集積回路デバイスが得られる。この玉格子ア
レーパッケージは優れた熱放散特性を有し、薄く軽量で
あり、従来技術の玉格子アレーパッケージの構造上の上
記諸問題点を解消する。この発明の一つの実施例の玉格
子アレーパッケージ封入集積回路デバイスは、少なくと
も一つの導体線材料層および少なくとも一つの絶縁性材
料層を表面または内部に形成した相互接続配線基板を含
む。この相互接続配線基板の第1および第2の表面のう
ち第2の表面に前記導体線材料層の少なくとも一つと電
気的に接続した複数のコンタクトを設ける。これらコン
タクトは、玉格子アレーパッケージを印刷配線基板マザ
ーボードに電気的に接続するための半田玉で構成でき
る。
【0010】熱伝導体は相互接続配線基板に付着させ
る。この熱伝導体は相互接続配線基板の第1の表面に付
着させた第1の表面と、その裏側でパッケージの外部に
露出した第2の表面とを有する。この熱伝導体は相互接
続配線基板の上記第1の表面と直線的に共膨張し、その
第1の表面全体を覆って形成してある。相互接続配線基
板はその第2の表面に形成したウェル領域を備える。こ
のウェル領域は熱伝導体の上記第1の表面の露出部を含
む底部を有する。集積回路チップをこのウェル領域の中
にそのチップの第2の表面がウェル領域の底部で熱伝導
体の第1の表面の露出部分に付着するように配置する。
【0011】集積回路チップを上記相互接続配線基板の
中または表面上に形成した少なくとも一つの導体線材料
層に複数のボンディングワイヤで接続する。相互接続配
線層の上記ウェル領域は、集積回路の保護および封入の
ために絶縁性封入材料で所定のレベルまで充填すること
ができる。相互接続配線基板の第2の表面には蓋部材を
付着させ、その蓋部材によって基板の前記ウェル領域、
集積回路チップ、および複数のボンディングワイヤを覆
うようにすることもできる。
【0012】もう一つの実施例では基板の上記ウェル領
域の周縁にダムを設けこのダムによって絶縁性封入材料
の流出を阻止するようにすることもできる。このように
して、絶縁材料から成る単一の層と導体線材料から成る
単一の層とを備える薄型の相互接続配線基板を用いるこ
とができる。上記ダムは相互接続配線基板の第2の表面
に貼りつけたプラスチック部材またはテープ部材で形成
することもできる。蓋部材はこの実施例にも用いること
ができる。蓋部材がダムと基板のウェル領域と集積回路
チップとボンディングワイヤとを覆うようにこの蓋部材
を位置づけてダムにとり付けることができる。もう一つ
の実施例では、集積回路チップを相互接続配線基板のウ
ェル領域内に位置づけて、集積回路チップの第1の表面
が、上記基板内またはその表面上でウェル領域の底部に
形成された導体線材料の少なくとも一つの層にフリップ
チップ式にとり付けられるようにする。
【0013】この実施例において、相互接続配線基板は
絶縁性封入材料で所定のレベルまで充填できる。さらに
他の実施例においては、蓋部材を併用できる。その場合
において、蓋部材は上記基板の第2の表面にとり付け
て、ウェル領域および集積回路チップを覆うようにする
ことができる。上述の玉格子アレーは従来技術に比べて
いくつかの利点を備える。まず、熱伝導体が相互接続配
線基板および玉格子アレーパッケージの外側表面全体を
覆っているので、集積回路チップの発生する熱は玉格子
アレーパッケージの外側面全体により均一に広がる。す
なわち、従来技術の玉格子アレーパッケージの場合のよ
うにパッケージ中央部に熱が集中することはない。した
がって、従来技術の玉格子アレーパッケージで問題とな
った熱応力は最小になる。さらに、玉格子アレーパッケ
ージの外側表面に熱を均一に広げることによって周囲へ
の熱放散が改善されるだけでなく、相互接続配線基板お
よび印刷配線マザーボードへの熱の放散もより均一化さ
れ効率化される。
【0014】また、上記熱伝導体はこの発明の玉格子ア
レーパッケージの外側表面全体を覆っているので、熱伝
導体の水平露出面面積は最大になる。したがって、熱伝
導体をごく薄く(通常0.127ミリメートル乃至0.
254ミリメートル)し、しかも集積回路チップからの
効率的熱放散を確保することができる。これは、厚さ
1.0ミリメートル乃至1.6ミリメートルのヒートシ
ンクを要した従来技術の玉格子アレーパッケージと対照
的である。熱伝導体を比較的薄くできるので、製造コス
トも重量も従来技術の玉格子アレーパッケージに比べて
削減できる。また、従来技術の玉格子アレーパッケージ
では基板の厚さを通常0.6ミリメートル以上にしなけ
ればならないのに対して(これよりも薄い場合は基板が
反ってマザーボードとの電気的接続を損なう)、この発
明の構成では、熱伝導体を玉格子アレーパッケージの相
互接続配線基板と直線的に共膨張する層としてとり付け
ているので、熱伝導体が基板を補強し支持することにな
り、したがってこの基板を0.36ミリメートル程度ま
で薄くしても反りを生ずるおそれはない。基板の厚さが
小さいことにより、この発明の玉格子アレーパッケージ
は従来技術によるヒートシンク付き玉格子アレーパッケ
ージよりも薄くできるだけでなく、ヒートシンクなしの
セラミックパッケージ、プラスチックパッケージまたは
玉格子アレーパッケージよりも薄くできる。したがっ
て、この発明の玉格子アレーパッケージは、小型化を要
求するとともに熱放散の多い新型の集積回路チップを含
む小型軽量の新型電子製品用には理想的なパッケージと
なる。
【0015】さらに、この発明の玉格子アレーパッケー
ジでは熱伝導体がパッケージの外側表面層全体を覆って
いるので、従来技術のパッケージ100(図1)の接続
点107のような汚染を誘発する短縮経路が形成される
ことはない。パッケージ全体の一体性および信頼性はそ
れだけ向上する。また、この発明の玉格子アレーパッケ
ージでは熱伝導体が玉格子アレーパッケージの上面全体
を通じて近接接地点として作用し信号導線インダクタン
スを低下させるので電気的性能が改善される。さらに、
銅などの熱伝導体がパッケージの外側表面全体を覆い、
この導体層が静電遮へい体として作用するので電気的性
能はいっそう改善される。すなわち、熱伝導体が集積回
路チップへの、または同チップからの電磁気的干渉を大
幅に抑止する。最近の電子製品では小型化および高周波
化(高速化)が進み高密度に実装された信号処理用部品
間で電磁気的干渉が生じやすくなっているので上述の利
点は重要である。さらに、集積回路チップを相互接続配
線基板のウェル領域に配置し、チップ周辺に絶縁性封入
材料充填用の空間を設けてある。このように、この発明
の玉格子アレーパッケージは製造コストを削減でき、集
積回路チップおよびそのまわりの電気的接続手段の効果
的保護を提供する。
【0016】この発明のもう一つの実施例の玉格子アレ
ーパッケージ封入集積回路デバイスにおいては、ウェル
を相互接続配線基板内に形成する代わりに、基板の第2
の表面にダム部材を付着させて形成する。集積回路チッ
プの第1の表面をその基板の第2の表面の導体線材料の
少なくとも一つの層にフリップチップ式に付着させる。
上記ダム部材を集積回路チップの周縁部に配置しウェル
領域を形成する。ダム部材は基板の上記第2の表面に付
着させたプラスチックまたはテープなどで構成できる。
集積回路チップの囲りのダム部材で形成されたウェル領
域はエポキシ樹脂や他の絶縁性封入材料で所定のレベル
まで充填できる。
【0017】他の実施例の場合と同様に、相互接続配線
基板の第2の表面または上記ダム部材には蓋を位置合わ
せして取り付け、その蓋と上記ダムまたは基板の第2の
表面とにより集積回路チップをとり囲むようにすること
ができる。この実施例の玉格子アレーパッケージも他の
実施例の利点をすべて備える。そのほか、この実施例は
ダムを備えるので、基板内のウェル領域の形成は不要で
ある。この構成によると玉格子アレーパッケージの厚さ
を0.65ミリメートル程度に小さくできる。したがっ
て、この実施例の玉格子アレーパッケージを用いると装
置内空間の利用効率を高めることができる。小型軽量化
を要する最近の電子装置用のパッケージとして最適であ
る。
【0018】この発明による上述の玉格子アレーパッケ
ージは、集積回路パッケージ技術および印刷配線基板技
術の分野に既存の諸機械および基盤設備の結合および活
用により低コストで製造できる。それら方法の一つは、
相互接続配線基板の中または表面上に形成した少なくと
も一つの導体線材料層と少なくとも一つの絶縁材料層と
を備える一枚の相互接続配線基板を形成する過程を含
む。この基板は第1の表面とそれと反対側の第2の表面
とを有する。この基板の第2の表面は少なくとも一つの
導体線材料層に電気的に接続した複数の電気的コンタク
トを含む。基板の第2の表面から基板の一部を物理的に
除去するかその第2の表面にダムを設けるかによって、
またはそれら両方を行うことによって、ウェル領域を形
成する。
【0019】次に、熱伝導体板を相互接続配線基板の第
1の表面に付着させてパッケージユニットのパネルを形
成する。各パッケージユニットは相互接続配線基板の第
2の表面のウェル領域の一つを含む。次に、上記パッケ
ージユニットのパネルを各々が二つ以上のパッケージユ
ニットを含むストリップに切断する。集積回路チップを
次に上記パッケージユニットのストリップの各パッケー
ジユニットのウェル領域に位置合わせして付着させる。
次に、集積回路チップと上記ストリップの中または上の
導体線材料層の少なくとも一つとの間の電気的接続を形
成する。
【0020】次に、上記ストリップ内のウェル領域を絶
縁性封入材料で所定のレベルまで充填する。この段階で
上記ストリップの上記第2の表面上の複数の電気的コン
タクトに半田玉を付着させることができる。最後に、上
記ストリップを個々のパッケージ封入集積回路デバイス
に切り分ける。上述の方法は印刷配線基板およびプラス
チックパッケージ技術の費用効率の優れた点を組み合わ
せている。それによって、従来技術による玉格子アレー
パッケージに比べてより小型軽量で、より安価で、より
高信頼性で、熱放散性能のより優れた玉格子アレーパッ
ケージを製造する製造方法を提供する。
【0021】
【実施例】図2Aは集積回路チップ202および熱伝導
体204を含むこの発明の玉格子アレーパッケージ20
0のワイヤボンド版の断面図である。集積回路チップ2
02はチップコンタクトパッド224を設けた第1の表
面を有する。コンタクトパッド224はチップ202か
ら外部への電気的接続を可能にする。チップ202は接
着剤206で熱伝導体204の第1の表面205に接着
した第2の表面211を有する。チップ202は銀含有
エポキシなど周知の接着剤で熱伝導体に接着できる。銀
含有エポキシは熱伝導特性が優れているのでとくに有利
であるが、他の適当な接着剤でも差し支えない。熱伝導
体204は通常厚さ0.127ミリメートル乃至0.2
54ミリメートルの薄いばね性保持焼戻し銅の層であっ
て玉格子アレーパッケージ200の全外側表面を覆って
配置してある。熱伝導体204は上記材料と同等の剛性
および熱伝導性を備える他の材料でも構成できる。
【0022】後述のとおり、熱伝導体204は接着剤層
210によって相互接続配線基板208に付着させら
れ、この基板208との間で直線的な共膨張性を保持す
る。したがって、熱伝導体204は基板208と一体化
された層の最も外側の層を構成する。この構成は後述の
とおりいくつかの利点を有する。熱伝導体204の第1
の面205には当業者に周知の方法により接着性層22
8を必要に応じて形成できる。一つの実施例では、接着
性層228は黒色の酸化物層である。接着層228は基
板208、チップ202および絶縁性封入材226の熱
伝導体第1表面205への接着を強める。また、接着層
228は湿気侵入およびそれに起因するイオン汚染およ
び腐蝕に対するパッケージの抵抗を高め、チップ202
の信頼性を高める。熱伝導体204の第2の表面203
にエポキシまたはそれ以外の適当な材料の保護層230
Aを設けることもできる。
【0023】一つの実施例では、熱伝導体第1表面20
5の一部をウェル領域236の底部で露出させる。次に
チップ202を第1表面205に直接にウェル領域23
6の底部で接着剤206により付着させる。この構成に
より、チップ202から直接に熱を放散させることがで
きる。ウェル領域236ではチップ202を相互接続配
線基板208がとり囲む。基板208は多層印刷配線基
板積層体である。絶縁層214は、当業者に周知の印刷
配線回路基板製造方法を用い、ビスマレイミドトリアジ
ン(BT)樹脂材料で形成したプリプレグ層により形成
できる。BTプリプレグ層は日本の三菱瓦斯化学株式会
社から市販されている。導体線材料層212は、銅の薄
層のフォトリソグラフィ、エッチング、酸化処理など当
業者に周知の方法で形成できる。絶縁層214および導
体線層212はエポキシ樹脂(図示してない)で積層す
る。次に、導電性バイアホールまたはメッキしたスルー
ホール220にドリルをかけるかレーザ照射して不要物
を除去したのちメッキして、導体線層212相互間の種
々の導体線間の電気的接続のための導体を形成する。
【0024】絶縁層214、導体線層212、および導
電性バイアホールまたはメッキずみスルーホール220
の数は集積回路チップ202の種類や設計上の要求や所
要の回路相互間接続の数によって左右される。図2Bは
導体線240および導電性バイアホールまたはメッキず
みスルーホール220を含む通常の配線層212の底面
図である。もっとも外側の導体配線層212Aを覆って
絶縁物から成る半田マスク層209Aを設ける。次に、
半田マスク層209Aに周知の方法により選択的に開口
を形成し、導体線層212Aの選ばれた部分を露出させ
る。層212Aのこれら露出部分をニッケルと金でメッ
キし、電気的コンタクト216を形成する。これらコン
タクト216を導体線層212、導電性バイアホールま
たはメッキずみスルーホール220、およびボンディン
グワイヤ222により集積回路チップコンタクトパッド
224に接続する。各コンタクト216はチップコンタ
クトパッド224の一つと対応づけできる。
【0025】図2Cは基板208の第2の表面209上
の半田マスク層209Aとコンタクト216とバイアホ
ールまたはスルーホール220を示すパッケージ200
の底面図である。半田玉218(図2A)をコンタクト
216に付着させることによって、玉格子アレーパッケ
ージ200は印刷配線マザーボードなど大きい電子装置
に半田付け、溶接、導電性接着剤による付着などにより
取付け可能になる。玉格子アレーパッケージ200の他
の構成例では、パッケージ200とマザーボードなど装
置側部分との電気的接続のために半田玉218の代わり
にソケット接続を用いることもできる。パッケージ20
0(図2A)はワイヤボンド版であるので集積回路チッ
プコンタクトパッド224と導体線層212上のボンデ
ィング点238との間の電気的接続はボンディングワイ
ヤ222で構成する。この種の相互接続は周知であり、
チップ上のコンタクトパッド224から導体線層212
上の所定のボンディング点238に金属製ボンディング
ワイヤ222を張って構成する。集積回路チップコンタ
クトパッド224の各々がボンディングワイヤ222の
うちの1本の接続を受ける。上述のとおり、集積回路チ
ップ202はウェル領域236内に位置づける。一つの
例では、このウェル領域236をエポキシ主剤の樹脂か
ら成る絶縁封入材料226で所定のレベルまで充填す
る。絶縁封入材料226によってボンディングワイヤ2
22および集積回路チップ202の少なくとも一部を封
入し、これらチップ202およびボンディングワイヤ2
22を周囲環境から保護する。
【0026】図2Eから図2Jはこの発明による玉格子
アレーパッケージ200の製造方法の主要工程のいくつ
かを示す。これら図2E−図2Jに示した方法は印刷配
線基板および集積回路樹脂モールド製造用の既存の機械
および基盤設備を用いて実施できる。リール巻取り式の
印刷配線基板製造方法など他の玉格子パッケージ製造方
法も使えることは当業者には明らかであろう。まず、縦
横の寸法22.86センチメートル×30.48センチ
メートル(9インチ×12インチ)以上の相互接続配線
基板208(図2A)の大型パネル208E(図2E)
を形成する。上述の積層方法および穴あけ方法により所
要数の絶縁層214E、導体線層212E、および導電
性バイアホールまたはメッキずみスルーホール220
(図2A参照。図2Eには示してない)を設ける。上記
方法は周知であるので詳述しない。
【0027】せん孔、レーザ照射アブレーションなど相
互接続配線基板へのウェル形成の方法として当業者に周
知のいくつかの方法の一つを用いた加工により上記大型
パネル208Eの第2の表面209Fにウェル領域23
6F(図2F)を形成する。玉格子アレー200を形成
するためには、上記のとおり大型パネル208Eにせん
孔、アブレーションなどの加工を加えてウェル領域23
6Fを形成し、熱伝導体パネル204E(図2E)を接
着性層210Eで付着させた際に熱伝導体パネル204
E第1面の一部が各ウェル領域236Fの底部に露出す
るようにしなければならない。次に、熱伝導体パネル2
04Eを粘着性層210Eにより大型パネル208Eに
付着させ、パッケージユニットのパネル299E(以下
単にパネル299Eともいう)を形成する。熱伝導体パ
ネル204Eはばね性保持焼戻し銅製の厚さが通常0.
127ミリメートル乃至0.254ミリメートルのシー
トである。図2Eは、熱伝導体パネル204E、粘着性
層210E、絶縁層214E付きの上記大型パネル20
8Eおよび導体線層212Eを含むパネル299Eの斜
視図を示す。半田マスク層209AF(図2F)もパネ
ル299Eの一部を構成するが、図2Eには示してな
い。上述のとおり、熱伝導体パネル204Eは黒色酸化
物その他の適当な材料の接着層(図示してない)を含み
得る。
【0028】図2Fは半田マスク層209AFで覆われ
たパネル299Eの第2の表面209Fを示す。この工
程ではパネル299Eはウェル領域236Fを含む空の
玉格子アレーパッケージユニット270Fから成る。こ
のパネル299Eをパッケージユニット280Gのスト
リップ(ストリップ280Gともいう)(図2G)に分
割する。ストリップ280Gは周知の手法によりパネル
299Eにせん孔または抉りなどの加工を施して形成す
る。ストリップ280Gは通常4乃至40個のパッケー
ジユニットを含み、縦横の寸法は通常5.08センチメ
ートル×22.86センチメートル(2インチ×9イン
チ)である。ストリップ280Gの形成後、集積回路チ
ップ202H(図2H)をストリップ280Gの各ユニ
ット270Fの各ウェル領域236Eの底部に付着させ
電気的接続のためのワイヤボンディングを施す(図示し
てない)。ウェル領域236Eは絶縁封入材料(図2
I)で充填する。半田玉を要する場合はこの段階で上述
の周知の方法で付着させる(図2J)。
【0029】次に個々のユニット270Gに印を付けて
せん孔し、それによって集積回路チップ202(図2
A)を含む個々の玉格子アレーパッケージ200を費用
効率よく効率的に作り出す。上述の方法は玉格子アレー
パッケージ200を製造する多数の方法の一つであり、
限定的に解釈してはならない。例えば、単一のパッケー
ジユニット270Fをパネル299Eから直接にせん孔
で作り出すことができ、また個々の玉格子アレーパッケ
ージアレー200を一つずつ作り出すこともできる。し
かし、上述の方法、すなわち印刷配線基板製造および集
積回路パッケージングのための既存の設備にすぐに適用
できる上述の方法に比べて、これら方法はよりコスト高
であり、より長い時間を要し、より多くの専用工具を要
する。また、パネル299Eおよびストリップ280G
の寸法は説明のために任意に選んだものであり、関連の
機械の相違や製造業者の要求の相違に合わせて大きくす
ることも小さくすることもできる。さらに、後述のとお
り、上述の方法に変形を加えて、この発明による玉格子
アレーパッケージの他の版を作るようにすることもでき
る。
【0030】上に述べたとおり、熱伝導体204を粘着
性層210により相互接続配線基板208および玉格子
アレーパッケージ200の外側表面層として貼りつけ
る。この構成にはいくつかの利点がある。まず、熱伝導
体204が基板208との間で直線的共膨張性を示し玉
格子アレーパッケージ200の外側表面全体を形成して
いるので集積回路チップ202の発生する熱はパッケー
ジ200の外側表面全体にわたってより均一に広がる。
したがって、従来技術による玉格子アレーパッケージ1
00の場合のようにパッケージの中心に熱が集中するこ
とはない。したがって、パッケージ100に付随してい
たような熱応力は最小になる。また、玉格子アレーパッ
ケージ200の外側表面全体にわたる熱の均一な広がり
によって、周囲への熱放散が改善されるだけでなく、相
互接続配線基板208および印刷配線マザーボード(図
示してない)への熱放散も均一になり容易になる。
【0031】また、熱伝導体204がパッケージ200
の外側全表面を構成していることによって、熱伝導体2
04の露出水平面が最大になる。したがって、熱伝導体
204はごく薄く(通常厚さ0.127ミリメートル乃
至0.254ミリメートル)し、しかも集積回路チップ
202からの熱をより効率的にパッケージ外部に放散さ
せることができる。この点は、厚さを通常1.0ミリメ
ートル乃至1.6ミリメートルにする必要のある従来技
術のパッケージ100と対照的である。熱伝導体204
を比較的薄くしたことによって玉格子アレーパッケージ
200(図2A)のコストおよび全体としての重量およ
び厚さを従来のパッケージ100と比べて削減してい
る。さらに、従来技術によるパッケージの相互接続配線
基板が反り防止のために厚さ0.60ミリメートル以上
を要するのに対して、この発明によるパッケージ200
では、熱伝導体204が基板208に直線的共膨張性の
ばね性保持焼戻し銅の層の形で付着していて基板208
を補強し支持する作用をもつので、反りを生ずるおそれ
はなく厚さ約0.36ミリメートルまで薄くできる。基
板208を薄くできることによって、玉格子アレーパッ
ケージ200をパッケージ100よりも薄くできるだけ
でなく、従来技術のセラミックまたは樹脂のパッケージ
およびヒートシンクなしの玉格子アレーパッケージより
も薄くできる。したがって、玉格子アレーパッケージ2
00は、小型化を重要視すると同時に熱発生量の多い最
近の集積回路チップを含む最近の小型電子装置に用いる
のに最適である。
【0032】さらに、熱伝導体204は玉格子アレーパ
ッケージ200の直線的共膨張層であるので、従来技術
の玉格子アレーパッケージ100(図1)の接続点10
7のような短縮汚染経路は生じない。熱伝導体204お
よび基板208の接続点はパッケージの長さ全体および
幅全体に及ぶからである。これによって、パッケージ2
00のパッケージの一体性と信頼性は改善されている。
また、パッケージ200では、熱伝導体204がパッケ
ージ全体にわたる近接接地電位点の面として作用しそれ
によって信号導線インダクタンスを減少させるので、電
気的性能が改善される。さらに、熱伝導体204が金属
すなわち銅製であって基板208の外表面全体を覆い有
害な電磁輻射に対する遮へい体として作用するので、電
気的性能はいっそう改善される。このようにして、熱伝
導体204はチップ202への、またはチップ202か
らの電磁気的干渉を大幅に減少させる。最近の電子装置
が小型化および高周波化を重要視し信号処理用電子部品
の高密度配置を要求しているだけに、この利点はとくに
重要である。
【0033】さらに、集積回路チップ202をウェル領
域236内で付着させ、チップ202の周囲に空間を形
成し、この空間を絶縁封入材料226で充填する構成に
しているので、チップ202およびボンディングワイヤ
222の両方の封入および保護を達成できる。したがっ
て、この結果得られる玉格子アレーパッケージ200は
製造コスト低減を可能にし、しかもチップ202および
その周囲の接続系の効果的保護を可能にする。図2Dは
パッケージ200の代替的実施例を示す。この実施例で
は相互接続配線基板208Aの半田マスク層209Aに
蓋250を接着剤251で付着させる。蓋250はウェ
ル領域236A、集積回路チップ202Aおよびボンデ
ィングワイヤ222Aを覆う。このように、チップ20
2Aおよびボンディングワイヤ222Aを外部環境から
保護する。必要があれば、ウェル領域236Aもチップ
202Aの保護のいっそうの強化のために絶縁封入材料
226Aで充填する。
【0034】図3は集積回路チップ302および熱伝導
体304を含む玉格子アレーパッケージ300のフリッ
プチップ相互接続配線版の断面図である。この構成にお
いて、集積回路チップコンタクトパッド324は第1の
導体線層338上の接続点332と電気的に接触状態に
ある。集積回路チップのフリップチップ搭載は当業者に
周知でありしたがって詳述しない。絶縁層306を接着
剤により熱伝導体第1表面305に付着させる。導体線
層338を次に絶縁層306全面に貼りつける。一つの
例では、これら二つの層306および338は、ポリイ
ミドやユピレックス(Upilex)膜(宇部興産
(株)から市販されている)などの薄膜の上に銅製の導
体線層338を形成することによって構成する。この実
施例ではポリイミドまたはユピレックスの膜は絶縁層3
06として作用し、二つの層306および338の合計
の厚さ342は35乃至75ミクロン程度である。これ
によって、二つの層306および338が集積回路チッ
プ302および熱伝導体304の間に形成する熱障壁は
最小になる。絶縁層306および導体線層338の複数
対を貼り付けてもよい。しかし、これら層306および
338の数が大きすぎると、チップ302と熱伝導体3
04との間の熱抵抗が高くなり、チップ302からの熱
の放散を妨げる。集積回路チップ202(図2A)の場
合と同様にチップ302はウェル領域306内に付着さ
せてある。チップコンタクトパッド324と導体線層3
38との間の電気的境界に少量のエポキシ材料326を
導入し、電気的接続を保護し封止する。また、チップ3
02の保護の程度を高める必要がある場合は、任意の所
要レベルまでウェル領域336内を絶縁封入材料327
で充填できる。
【0035】パッケージ300の基本的構成はパッケー
ジ200と同一であり、両者は同様の材料で構成されそ
の利点も共通である。これら構成材料および利点は既述
のとおりである。それら以外に、パッケージ300にお
いては、集積回路チップ302のフリップチップ式相互
接続マウント方法が、チップ302をボンディングワイ
ヤ222(図2A)によることなく導体線層338およ
び312経由で基板308および導体線層312に付着
させることを可能にしている。この構成によって、構造
上の安定性が高まり(すなわち、断線するボンディング
ワイヤなし)、製造コストは下がり(すなわち、ボンデ
ィングワイヤの調達およびボンディング工程不要)、抵
抗低下により電気的性能は向上し(すなわち、ボンディ
ングワイヤそのものの抵抗の介在しない直接接続の多用
化)、保護すべきボンディングワイヤの除去により構造
の単純化が達成される。この構成でもチップ302を熱
伝導体304に直接に付着させることができなくなるわ
けではない。しかし、上述のとおり熱伝導体304とチ
ップ302との間に付加された上記の層338および3
06が熱放散性能に及ぼす悪影響は最小である。
【0036】パッケージ300の製造はパッケージ20
0について上述した基本的製造方法に次の変更を加える
ことによって経済化できる。 1.絶縁層306および導体線層338を形成し熱伝導
体304に貼りつける工程または、ウェル領域336を
その底面に導体線層338が位置するように設ける選択
的工程を加える。 2.集積回路チップ202のワイヤボンディング相互接
続配線をチップ302のフリップチップ式相互接続配線
に置換し、接着剤206を不要にする。 3.少量の充填剤を入れる工程を加える。
【0037】したがって、パッケージ300もパッケー
ジ200と同様にユニットあたりのコストをごく低くし
て量産できる。図4Aはダム版の玉格子アレーパッケー
ジ400、すなわち熱伝導体404を備え集積回路チッ
プ402のフリップチップ式相互接続配線を用いたパッ
ケージ400の断面図を示す。図4Bはパッケージ40
0の底面図である。図4Cはパッケージ400のウェル
領域408の拡大図である。
【0038】図4Aの構成では、パッケージ300の場
合と同様に絶縁層406を熱伝導体第1表面405に接
着剤層410で付着させる。次に、導体線層438を絶
縁層406全面に貼りつける。パッケージ300につい
て上述したとおり、一つの例ではこれら二つの層406
および438はポリイミドまたはユピレックスの薄膜と
その上に付着させた銅製の導体線層438とによって構
成できる。既述のとおり、この例では上記薄膜が絶縁層
406として作用する。パッケージ300の場合と同様
に、これら二つの層406および438の合計の厚さは
35乃至75ミクロン程度であるので問題になるほどの
熱障壁にはならない。前述の実施例の場合と同様に下側
面、すなわち熱伝導体404の第1の表面405は黒色
酸化物または他の適当な材料で被覆して接着層428を
形成する。エポキシ樹脂などの適当な材料の外側保護膜
430Aを必要に応じて熱伝導体第2表面430に付着
させる。集積回路チップ302(図3)と同様にチップ
402はフリップチップ相互接続付着用の形状を備え
る。また、チップ402の周囲の半田マスク層409A
にはダム409を設ける。ダム407は後述のとおり少
量のエポキシ材料を収容するのに用いる。ダム407の
詳細を図4Bおよび図4Cに示す。
【0039】図4Bは玉格子アレー400の底面図を示
す。図4Bにおいてダム407は正方形に示してある
が、集積回路チップ402をとり囲んでエポキシ材料4
26(図4Bには示してない)を収容することができる
形状であれば正方形以外の形状でも差支えない。ダム4
07は、謄写プロセス、加圧容器からの樹脂などの材料
の射出、成型ずみプラスチック部品の貼付け、またはテ
ープの貼付けなどによって形成できる。ダム407の形
成方法は生産量、コスト、利用可能な機械の性能、ウェ
ル領域408の所望の深さ(図4A)などによって決め
る。上に示したとおり、ダム407は集積回路チップ4
02の周囲にウェル領域408を形成する。一つの例で
は、ウェル領域408は所望のレベル426Aまでエポ
キシ材料426で充填する。レベル426Aはチップ4
02の第2の表面の下からダム407そのものの高さま
で変化し得る。導体線層438は電気的コンタクト41
6、すなわち半田玉418(図4A)ほか印刷配線マザ
ーボード(図示してない)との電気的接続を形成する手
段への付着のためのコンタクト416を備える。上述の
とおり、コンタクト416は導体線層438全体を半田
マスク層409Aで覆い、その層409Aの所望の部分
に開口を設けて層438を部分的に露出させ、その露出
部分をニッケルおよび金でメッキすることによって形成
する。
【0040】図4Cは玉格子アレーパッケージ400の
熱伝導体404、導体線材料層438、ウェル領域40
8、ダム407、充填エポキシ材料426、半田マスク
層409A、および集積回路チップ402の一部の拡大
図である。パッケージ400は前述のパッケージ200
および300の利点すべてを備える。それら利点のほ
か、パッケージ400はダム407を備えるので、パッ
ケージ200および300の場合のようにウェル領域4
08を別に形成する必要がない。また、パッケージ40
0では所要材料の量が少ないのでコストを節減できるほ
か、厚さ(図4A)を最小に抑えることができる。厚さ
400Aはダムの高さ407Aで定まる。ダムの高さ4
07Aはダム407の収容すべき充填用エポキシ材料4
26のレベル426Aによってメーカーが定める。チッ
プ402と導体線層438との間の境界面を封入するだ
けで十分な場合は、厚さ400A(図4A)は、熱伝導
体層404、絶縁層406、導体線層438、半田マス
ク層409Aおよび集積回路チップ402の厚さの合計
値と同程度、すなわち0.65ミリメートル程度に小さ
くできる。したがって、チップ400を含む装置の設計
者は空間の利用について最大の自由度を確保する。すな
わち、このパッケージ400は、小型軽量を重視し高性
能確保のために高効率熱放散を要求する最近の集積回路
チップ402を含む最近の電子装置用のパッケージとし
て最適である。
【0041】図4Dは集積回路チップ402Dおよび熱
伝導体404Dを備えるダム版玉格子アレーパッケージ
400Dの実施例の断面図である。玉格子アレーパッケ
ージ400Dは、二つの導体線層412、絶縁層414
および導電性バイアホールまたはメッキずみスルーホー
ル420を備えている点を除き前述のパッケージ400
と同一である。絶縁層414および導体線層412は、
前述のとおり、ポリイミドまたはユピレックスの膜と、
その表面に形成した銅製導体線層とにより構成する。導
体線層、導電性バイアホールまたはメッキずみスルーホ
ール、および絶縁層の形成には上述の方法以外の周知の
方法を利用できる。しかし、層の数は所要の熱放散効率
の確保のために制限される。玉格子アレーパッケージ4
00および400Dはパッケージ200および300に
ついて前述した方法と同様の方法でパネル状に製造でき
る。図4E−図4Iはパッケージ400を製造する一つ
の方法の主要工程のいくつかを示す。相互接続配線基板
のパネル498E(図4E)を当業者に周知でパッケー
ジ200について前述した積層加工手法によりまず形成
する。前述のパネル208Eの場合と同様にパネル49
8Eの寸法もいろいろに選べるが、通常は22.86セ
ンチメートル×30.48センチメートル(9インチ×
12インチ)である。パネル498Eは絶縁層406
E、導体線層438E(図4E)および半田マスク層4
09Aを備える。
【0042】次に、パネル498Eに接着剤層410E
により熱伝導体パネル404E(図4Aおよび図4E参
照)を付着させ、パッケージユニットのパネル499E
(パネル499Eともいう)を形成する。パネル204
Eの場合と同様に熱伝導体パネル404Eは通常0.1
27ミリメートル乃至0.254ミリメートルの厚さの
薄いばね性保有焼戻し銅製のシートである。図4Eは熱
伝導体パネル404E、接着剤層410E、絶縁層40
6E付きの相互接続配線基板パネル498E、導体線層
438Eおよび半田マスク層409Aを含むパネル49
9Eの斜視図を示す。前述のとおり、熱伝導パネル40
4Eには黒色酸化物など適当な材料の接着層(図示して
ない)を含めることができる。この段階において、相互
接続配線基板パネル208E(図2E)について前述の
とおり設けたようなウェル領域236Eの代わりに、ダ
ム407Eを設ける(図4E2)。すなわち、前述の種
々の手法の一つを用いてダム407Eをパネル499E
の第2の表面409E上の半田マスク層409A(図4
Aおよび図4E参照)に設ける。
【0043】図4E2はパネル499Eの第2の面40
9Eを示す。この工程において、パネル499Eは、ダ
ム407Eの形成するウェル領域408Eを含む玉格子
アレーパッケージユニット470Eから成る。パネル2
99Eの場合と同様に、パネル499Eを次に個々のパ
ッケージユニット470Eのパッケージユニットストリ
ップ480F(ストリップ480Fともいう)(図4
F)の形にする。ストリップ480Fの形成ののち、集
積回路チップ402Gをフリップチップ式(図4G)に
接続し、充填材426Hを入れる(図4H)。最後に、
必要に応じて半田ボール418Iを付け(図4I)、個
々のパッケージ400に印を付けてせん孔する。玉格子
アレーパッケージ200および300と同様にパッケー
ジ400もパネル状またはストリップ状にして量産でき
る。パネル400Dも、追加の絶縁層414および導体
線層412(図4D)をパネル498E(図4E)に付
加するだけで前述の方法とほぼ同一の方法により製造で
きることはもちろんである。また、パッケージ200お
よび300と同様に、パッケージ400および400D
も、リール巻取り印刷配線回路基板製造分野で当業者に
周知の方法により製造できる。
【0044】ダム407などのダムは本発明による玉格
子アレーパッケージの低コストワイヤボンド版に含める
こともできる。図4Jは集積回路チップ402Jおよび
熱伝導体404Jを備えるワイヤボンド版玉格子アレー
パッケージ400Jの断面図である。パッケージ400
Jは、単一の絶縁層414J、単一の導体線層412J
および半田マスク層440Jを含む低コストの薄手のパ
ッケージであることを除き、パッケージ200(図2
A)と同じである。前述の例と同様に、パッケージ40
0Jの外側層は粘着層410Jで付着させた熱伝導体4
04Jから成る。パッケージ400Jの導体線層は単一
の層412Jから成っているので、前述のような(図2
A)バイアホールやスルーホールは不要である。そのた
めに、パッケージ400Jの製造はとくに簡単で低コス
トになる。パッケージ200の場合と同様に、チップ4
02Jをウェル領域436Jの内部に位置づける。パッ
ケージ400Jはワイヤボンド式になっているので、チ
ップコンタクトパッド424Jと導体線層412J上の
ボンディング点438Jとの間の電気的接続はボンディ
ングワイヤ422Jによって形成する。基板408Jは
ごく薄い(通常は0.36ミリメートル)ので、ボンデ
ィングワイヤ422Jを覆うのに十分な量の絶縁封入材
料426Jの注入のためにダム407Jを設ける必要が
ある。ダム407Jはダム407(図4A)と同様に絶
縁封入材料426Jの広がりを阻止するものである。
【0045】パッケージ400Jの製造方法は、ダム4
07Jを別の付加的工程で設けることを除き、パッケー
ジ200の製造方法と同じである。パッケージ400J
の製造のために、相互接続配線基板パネル208E(図
2E)を、単一の絶縁層414J、接着層410J、単
一の導体線層412J、半田マスク層440Jおよび電
気的コンタクト416Jを備え導電性バイアホールまた
はメッキずみスルーホールなどのパネルにする必要があ
ることはもちろんである。この単純な構造によってパッ
ケージ400Jは製造が容易で低コストのユニットとな
る。
【0046】図4Kおよび4Lはこの発明のさらに他の
二つの実施例の玉格子アレーパッケージ400Kおよび
400Lをそれぞれ示す。これら実施例は蓋460Kお
よび460Lをそれぞれ備える。図4Kは熱伝導体40
4K付きの玉格子アレーパッケージ400Kの断面図で
ある。このパッケージ400Kはパッケージ400Dと
同一の基本設計によっているので、前述のパッケージ4
00および400Dについての説明は繰り返さない。パ
ッケージ400Kはダム407Kに接着剤461Kによ
り付着させた蓋460Kを備える。蓋460Kは集積回
路チップ402Kを包含し、ダム407Kおよび熱伝導
体404K付随の構造とともに集積回路収容室462K
を形成する。チップ402Kの保護をさらに強めるため
に、この収容室462Kを保護絶縁材料426Kで充填
することもできる。蓋460Kは銅など熱の良導体から
成る第2の熱伝導体で構成できる。その場合は、チップ
402Kの二つの表面401Kおよび411Kを熱伝導
体404Kおよび460Kに熱的にそれぞれ接触した状
態に保つ。それによって、チップ402Kおよびパッケ
ージ400Kからの熱の放散をいっそう促進する。
【0047】図4Lは熱伝導体404L付きの玉格子ア
レーパッケージ400Lの断面図である。パッケージ4
00Lはダム407Lを備えてない点以外は上述のパッ
ケージ400Kと同じである。蓋460Lは接着剤46
1Lによる半田マスク層412Lへの直接付着のために
コップの形状を備える。上述の蓋460Kと同様に蓋4
60Lは銅製の熱伝導体で構成し、チップ402Lをそ
の側面462Lおよび463Lを含めて熱伝導体402
Lおよび460Lで包むようにする。この構成によっ
て、チップ402Lの全表面401L、411L、46
2Lおよび463Lからの熱放散を効率化することがで
きる。また、蓋460Lの下の領域を必要に応じて充填
材428Lや絶縁封入材426Lにより充填することが
できる。パッケージ400Kおよび400Lの製造が図
4A−図4Eの構成のものよりもコスト高になるのは当
然である。しかし、熱放散の効率および集積回路チップ
の保護の程度を高める必要がある場合は、これら実施例
の構成が実用的な解決手段になる。さらに、集積回路チ
ップの包み込みのために上記以外の構成や方法を用いる
ことができることは当業者には明らかであろう。
【0048】
【発明の効果】上述のとおり、玉格子アレーパッケージ
200、200A、300、400、400D、400
J、400Kおよび400Lは従来技術による玉格子ア
レーパッケージの利点、すなわち、低い製造コスト、微
細ピッチプラスチックパッケージの表面実装時の困難の
解消、パッケージ導線のパッケージ外側端部への直接導
出の必要の除去、パッケージ小型化の可能化、高密度実
装の可能化、および相互接続線の短縮化とそれに伴う電
気的性能の改善などの諸利点をすべて確保できる。
【0049】これら利点に加えて、この発明による玉格
子アレーパッケージは相互接続配線基板に対し直線的共
膨張性外側層として熱伝導体を貼り付けているので、す
ぐれた熱放散特性を示す。この構成はいくつかの利点を
有する。第1に、熱伝導体が玉格子アレーパッケージの
外側表面層全体を構成するので、集積回路チップの発生
した熱はパッケージの外側表面全体にわたり均一に広が
る。第2に、熱伝導体は大きい露出水平面を有するので
薄くて熱放射特性に優れている。第3に、汚染物質のた
めの短縮経路を生じない。したがって、パッケージの信
頼性が向上する。第4に、熱伝導体が相互接続配線基板
を強化し支持する作用を有するので、その基板とパッケ
ージ全体とを反りを伴うことなく薄くできる。第5に、
熱伝導体が電磁放射に対する遮へい体として作用する。
最後に、この発明の玉格子アレーパッケージはパネルお
よびストリップの形式に製造できるのでユニットあたり
のコストを低減できる。
【0050】上述のとおり、この発明による玉格子アレ
ーパッケージは、従来技術のこの種のパッケージで不可
避であった熱放散の問題および構造上の弱点を解消し、
低コストおよびすぐれた外部環境からの分離という利点
を有する。したがって、この発明の玉格子アレーパッケ
ージは電子機器市場で強く求められている小型軽量の機
器向けの集積回路チップとして最適である。いくつかの
実施例とそれらの製造方法とを上に述べてきた。これら
実施例および製造方法に関する説明は例示のためであっ
て限定のためではない。添付特許請求の範囲の請求項記
載の発明の真意および範囲を逸脱することなくこれら実
施例および方法には種々の変形が当業者には可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】集積回路チップ102およびヒートシンク10
4を含む従来技術による玉格子アレーパッケージ100
の断面図。
【図2】(A)は集積回路チップ102および熱伝導体
204を含むこの発明の玉格子アレーパッケージ200
の断面図。(B)は導体線240および導電性バイアホ
ールまたはメッキずみスルーホール220を含む通常の
導体線層212の底面図。(C)は玉格子アレーパッケ
ージ200の相互接続配線基板208の第2の表面20
9上のコンタクト216の底面図。(D)は集積回路チ
ップ102Aおよび熱伝導体204Aを含み蓋250を
備えるこの発明の第2の実施例の部分的断面図。(E)
乃至(J)はこの発明による玉格子アレーパッケージ集
積回路チップの一つの製造方法の主要工程のいくつかを
示す図。
【図3】集積回路チップ302および熱伝導体304を
含むフリップチップ式相互接続によるこの発明の玉格子
アレーパッケージ300の断面図。
【図4】(A)は集積回路チップ402および熱伝導体
404を含むフリップチップダム式のこの発明による玉
格子アレーパッケージ400の断面図。(B)は上記玉
格子アレーパッケージの底面図。(C)は玉格子アレー
パッケージ400のウェル領域408のダム407の拡
大図。(D)は集積回路チップ402Dおよび熱伝導体
404Dを含むダム式のこの発明による玉格子アレーパ
ッケージ400Dの第2の例の断面図。(E)乃至
(I)はこの発明による玉格子アレーパッケージ集積回
路チップの一つの製造方法の主要工程のいくつかを示す
図。(J)は集積回路チップ402J、ダム407Jお
よび熱伝導体404Jを含むこの発明の低コスト玉格子
アレーパッケージ400Jの断面図。(K)は集積回路
チップ402K、ダム407Kおよび熱伝導体404K
を含み蓋460Kを備えるこの発明の玉格子アレーパッ
ケージ400Kの断面図。(L)集積回路チップ402
Lおよび熱伝導体404Lを含み蓋404Lを備えるこ
の発明の玉格子アレーパッケージ400Lの断面図。
【符号の説明】
100 玉格子アレーパッケージ 102 集積回路チップ 104 ヒートシンク 108 相互接続配線基板 109 厚さ 118 半田玉 200,300,400 玉格子アレーパッケージ 202,302,402 集積回路チップ 204,304,404 熱伝導体 206 接着層 208,308 相互接続配線基板 210,428 接着層 212,312,338,412,438 導体線層 214,406 絶縁層 216 コンタクト 218 半田玉 220,420 導電性バイアホールまたはメッキず
みスルーホール 222 ボンディングワイヤ 224,324 コンタクトパッド 226 絶縁封入材料 228 接着層 230A 保護層 236,336,408 ウェル領域 238 ボンディング位置 240 導体線 299E パッケージユニットパネル 270F 玉格子アレーパッケージユニット 280G パッケージユニットストリップ 306,406 絶縁層 326,426 エポキシ充填材料 327 絶縁封入材料 332 接続点 409A 半田マスク層 407 ダム 400A 厚さ
【手続補正書】
【提出日】平成7年6月13日
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【図2A】
【図2G】
【図2H】
【図2B】
【図2C】
【図2D】
【図2I】
【図2J】
【図4B】
【図4F】
【図2E】
【図2F】
【図3】
【図4A】
【図4C】
【図4D】
【図4G】
【図4H】
【図4I】
【図4E】
【図4E2】
【図4J】
【図4K】
【図4L】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロナルド ジェイ. モルナー アメリカ合衆国 アリゾナ州 85044 フ ェニックス,サウス サーティセカンド プレース 13801

Claims (38)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 パッケージ封入集積回路デバイスであっ
    て、 少なくとも一つの導体線材料層と少なくとも一つの絶縁
    材料層とをその内部または表面に含む相互接続配線基板
    であって、第1の表面と、その第1の表面の反対側にあ
    って前記少なくとも一つの導体線材料層に電気的に接続
    された複数の電気的コンタクトを有する第2の表面とを
    有する相互接続配線基板と、 前記相互接続配線基板の前記第1の表面に付着させた第
    1の表面と、その第1の表面の反対側にあって前記パッ
    ケージ封入集積回路デバイスの外部に露出した第2の表
    面とを備え、前記相互接続配線基板の前記第1の表面と
    の間で直線的共膨張性を示す熱伝導体と、 第1の表面とその第1の表面の反対側の第2の表面とを
    有し前記熱伝導体の前記第1の表面に付着させた集積回
    路チップと、 前記相互接続配線層の内部または表面に形成された前記
    少なくとも一つの導体線層と前記集積回路チップとの間
    を電気的に接続する接続手段とを含むパッケージ封入集
    積回路デバイス。
  2. 【請求項2】 前記熱伝導体の前記第1の表面を接着剤
    層で覆った請求項1記載のパッケージ封入集積回路デバ
    イス。
  3. 【請求項3】 前記接着剤層が黒色酸化物層である請求
    項2記載のパッケージ封入集積回路デバイス。
  4. 【請求項4】 前記相互接続配線基板がその基板の前記
    第2の表面に形成したウェル領域を含む請求項1記載の
    パッケージ封入集積回路デバイス。
  5. 【請求項5】 前記相互接続配線基板の前記ウェル領域
    が前記熱伝導体の前記第1の表面の一部である底部を有
    し、 前記集積回路チップが前記ウェル領域に収容され、その
    チップの前記第2の表面が前記熱伝導体の前記第1の表
    面に前記ウェル領域の前記底部で付着しており、 前記集積回路チップと前記相互接続配線基板の内部また
    は表面に形成した前記少なくとも一つの導体線層との間
    の前記接続手段が複数の導電性ボンディングワイヤから
    成る請求項4記載のパッケージ封入集積回路デバイス。
  6. 【請求項6】 前記相互接続配線基板の前記ウェル領域
    が絶縁封入材料により所定のレベルまで充填されている
    請求項5記載のパッケージ封入集積回路デバイス。
  7. 【請求項7】 前記相互接続配線基板の前記第2の表面
    に、その基板の前記ウェル領域と前記集積回路チップと
    前記複数の導電性ボンディングワイヤとを覆うように位
    置合せして付着させた蓋部材をさらに含む請求項5記載
    のパッケージ封入集積回路デバイス。
  8. 【請求項8】 前記集積回路チップを前記相互接続配線
    基板の前記ウェル領域に、そのチップの前記第1の表面
    が前記相互接続配線基板の内部または表面に形成した前
    記少なくとも一つの導体線層にフリップチップ配置で付
    着するように位置合せした請求項7記載のパッケージ封
    入集積回路デバイス。
  9. 【請求項9】 前記相互接続配線基板の前記ウェル領域
    が絶縁封入材料により所定のレベルまで充填されている
    請求項8記載のパッケージ封入集積回路デバイス。
  10. 【請求項10】 前記相互接続配線基板の前記第2の表
    面に、その基板の前記ウェル領域と前記集積回路チップ
    とを覆うように位置合せして付着させた蓋部材をさらに
    含む請求項8記載のパッケージ封入集積回路デバイス。
  11. 【請求項11】 前記相互接続配線基板の前記ウェル領
    域の周縁に配置され前記絶縁封入材料を収容するダムを
    さらに含む請求項6記載のパッケージ封入集積回路デバ
    イス。
  12. 【請求項12】 前記相互接続配線基板が前記熱伝導体
    の第1の面に付着させた絶縁材料の単一の層および前記
    導体線材料の単一の層を備える請求項11記載のパッケ
    ージ封入集積回路デバイス。
  13. 【請求項13】 前記ダムに、前記ダムと前記相互接続
    配線基板の前記ウェル領域と前記集積回路チップと前記
    複数の導電性ボンディングワイヤとを覆うように位置合
    せして付着させた蓋部材をさらに含む請求項11記載の
    パッケージ封入集積回路デバイス。
  14. 【請求項14】 前記ダムが前記相互接続配線基板の前
    記第2の表面に付着させた可塑性樹脂で形成されている
    請求項11記載のパッケージ封入集積回路デバイス。
  15. 【請求項15】 前記ダムが前記相互接続配線基板の前
    記第2の表面に付着させたテープで形成されている請求
    項11記載のパッケージ封入集積回路デバイス。
  16. 【請求項16】 前記集積回路チップの前記第1の表面
    が前記相互接続配線基板の前記第2の表面上の前記少な
    くとも一つの導体線材料層にフリップチップ配置で付着
    させてある請求項1記載のパッケージ封入集積回路デバ
    イス。
  17. 【請求項17】 前記相互接続配線基板の前記第2の表
    面に付着させた蓋部材であって、その第2の表面および
    前記蓋部材により前記集積回路チップを包むように位置
    合せして付着させた蓋部材をさらに含む請求項16記載
    のパッケージ封入集積回路デバイス。
  18. 【請求項18】 前記相互接続配線基板の前記第2の表
    面に、前記集積回路チップの周縁をとり囲んでそのチッ
    プの囲りにウェル領域を構成するように付着させたダム
    をさらに含む請求項16記載のパッケージ封入集積回路
    デバイス。
  19. 【請求項19】 前記ダムが前記相互接続配線基板の前
    記第2の表面に付着させた可塑性樹脂で形成されている
    請求項18記載のパッケージ封入集積回路デバイス。
  20. 【請求項20】 前記ダムが前記相互接続配線基板の前
    記第2の表面に付着させたテープで形成されている請求
    項18記載のパッケージ封入集積回路デバイス。
  21. 【請求項21】 前記集積回路チップの周囲で前記ダム
    の形成する前記ウェル領域が絶縁封入材料により所定レ
    ベルまで充填されている請求項18記載のパッケージ封
    入集積回路デバイス。
  22. 【請求項22】 前記相互接続配線基板が絶縁材料の単
    一の層と導体線材料の単一の層とを備える請求項18記
    載のパッケージ封入集積回路デバイス。
  23. 【請求項23】 前記ダムに、前記ダムと前記集積回路
    チップとを覆うように位置合せして付着させた蓋部材を
    さらに含む請求項18記載のパッケージ封入集積回路デ
    バイス。
  24. 【請求項24】 パッケージ封入集積回路デバイスを製
    造する方法であって、 a.少なくとも一つの導体線材料層と少なくとも一つの
    絶縁材料層とを内部または表面に含む相互接続配線基板
    のパネルであって、第1の表面とその第1の表面の反対
    側にあって前記少なくとも一つの導体線材料層に電気的
    に接続された複数の電気的コンタクトを有する第2の表
    面とを有する相互接続配線基板のパネルを形成する過程
    と、 b.前記相互接続配線基板パネルの前記第2の表面にウ
    ェル領域を形成する過程と、 c.前記相互接続配線基板パネルの中の前記ウェル領域
    の一つを各々が含み、熱伝導体パネルの第1の表面を前
    記相互接続配線基板パネルの第1の表面に前記熱伝導体
    パネルが前記相互接続配線基板パネルの前記第1の表面
    との間で直線的共膨張性を表わすように付着させること
    によって形成したパッケージユニットのパネルを形成す
    る過程と、 d.前記パッケージユニットパネルを、二つ以上のパッ
    ケージユニットを各々が含むストリップ、すなわち各々
    がその内部または表面に少なくとも一つの導体線材料層
    と少なくとも一つの絶縁材料層とを含むパッケージユニ
    ットストリップに分割する過程と、 e.前記集積回路チップを前記パッケージユニットスト
    リップの各パッケージユニットの前記ウェル領域内に、
    前記集積回路チップの各々の第2の表面が前記ウェル領
    域の各々の底部にある前記熱伝導体パネルの前記第1の
    表面の一部に付着した状態で付着させる過程と、 f.前記集積回路チップと前記パッケージユニットスト
    リップの内部または表面の前記導体線材料層の少なくと
    も一つの層との間の電気的接続を複数の導電性ボンディ
    ングワイヤで形成する過程と、 g.前記パッケージユニットストリップの前記パッケー
    ジユニットの前記ウェル領域を所定レベルまで絶縁封入
    材料により充填する過程と、 h.前記パッケージユニットストリップを個々の集積回
    路デバイスに分割する過程とを含むパッケージ封入集積
    回路デバイス製造方法。
  25. 【請求項25】 前記パッケージユニットストリップの
    前記第2の表面上の複数の電気的コンタクトに半田玉を
    付着させる過程をさらに含む請求項24記載のパッケー
    ジ封入集積回路デバイス製造方法。
  26. 【請求項26】 前記ウェル領域の周縁にダムを形成す
    る過程をさらに含む請求項24記載のパッケージ封入集
    積回路デバイス製造方法。
  27. 【請求項27】 前記相互接続配線基板パネルが絶縁材
    料の単一の層と導体線材料の単一の層とを備える請求項
    26記載のパッケージ封入集積回路デバイス製造方法。
  28. 【請求項28】 前記ダムを前記ウェル領域の周縁に可
    塑性樹脂を付着させることによって形成した請求項26
    記載のパッケージ封入集積回路デバイス製造方法。
  29. 【請求項29】 前記ダムを前記ウェル領域の周縁にテ
    ープを付着させることによって形成した請求項26記載
    のパッケージ封入集積回路デバイス製造方法。
  30. 【請求項30】 パッケージ封入集積回路デバイスを製
    造する方法であって、 a.少なくとも一つの導体線材料層と少なくとも一つの
    絶縁材料層とを内部または表面に含む相互接続配線基板
    のパネルであって、第1の表面とその第1の表面の反対
    側にあって前記少なくとも一つの導体線材料層に電気的
    に接続された複数の電気的コンタクトを有する第2の表
    面とを有する相互接続配線基板のパネルを形成する過程
    と、 b.前記相互接続配線基板パネルの前記第2の表面にウ
    ェル領域を形成する過程と、 c.前記相互接続配線基板パネルの中の前記ウェル領域
    の一つを各々が含み、熱伝導体パネルの第1の表面を前
    記相互接続配線基板パネルの第1の表面に前記熱伝導体
    パネルが前記相互接続配線基板パネルの前記第1の表面
    との間で直線的共膨張性を表わすように付着させること
    によって形成したパッケージユニットのパネルを形成す
    る過程と、 d.前記パッケージユニットのパネルを、二つ以上のパ
    ッケージユニットを各々が含むストリップ、すなわちそ
    の内部または表面に少なくとも一つの導体線材料層と少
    なくとも一つの絶縁材料層とを含むパッケージユニット
    ストリップに分割する過程と、 e.前記集積回路チップを前記パッケージユニットスト
    リップの各パッケージユニットの前記ウェル領域の各々
    の中に、前記集積回路チップの各々の第1の表面が前記
    パッケージユニットストリップの内部または表面に形成
    された前記少なくとも一つの導体線材料層にフリップチ
    ップ配置で電気的に接続されるように付着させる過程
    と、 f.前記ストリップの前記パッケージユニットの前記ウ
    ェル領域を所定レベルまで絶縁封入材料により充填する
    過程と、 g.前記パッケージユニットストリップを個々の集積回
    路デバイスに分割する過程とを含むパッケージ封入集積
    回路デバイス製造方法。
  31. 【請求項31】 前記パッケージユニットストリップの
    前記第2の表面上の前記複数の電気的コンタクトに半田
    玉を付着させる過程をさらに含む請求項30記載のパッ
    ケージ封入集積回路デバイス製造方法。
  32. 【請求項32】 パッケージ封入集積回路デバイスを製
    造する方法であって、 a.少なくとも一つの導体線材料層と少なくとも一つの
    絶縁材料層とを内部または表面に含む相互接続配線基板
    のパネルであって、第1の表面とその第1の表面の反対
    側にあって前記少なくとも一つの導体線材料層に電気的
    に接続された複数の電気的コンタクトを有する第2の表
    面とを有する相互接続配線基板のパネルを形成する過程
    と、 b.前記相互接続配線基板パネルの前記第2の表面にそ
    の第2の表面に複数のウェル領域をそれぞれ形成する複
    数のダムを設ける過程と、 c.前記相互接続配線基板パネルの前記第2の表面に設
    けた前記ダムの形成する前記ウェル領域の一つを各々が
    含み、熱伝導体パネルの第1の表面を前記相互接続配線
    基板パネルの前記第1の表面に前記熱伝導体パネルが前
    記相互接続配線基板パネルの前記第1の表面との間で直
    線的共膨張性を表わすように付着させることによって形
    成したパッケージユニットパネルを形成する過程と、 d.前記パッケージユニットのパネルを、二つ以上のパ
    ッケージを各々が含むストリップ、すなわちその内部ま
    たは表面に少なくとも一つの導体線材料層と少なくとも
    一つの絶縁材料層とを含むパッケージユニットストリッ
    プに分割する過程と、 e.前記集積回路チップを前記パッケージユニットスト
    リップの各パッケージユニットの前記ダムの形成する前
    記ウェル領域の各々の中に、前記集積回路チップの各々
    の第1の表面が前記パッケージユニットストリップの内
    部または表面に形成された前記少なくとも一つの導体線
    材料層にフリップチップ配置で電気的に接続されるよう
    に付着させる過程と、 f.前記パッケージユニットストリップの前記パッケー
    ジユニットの前記ウェル領域を所定レベルまで絶縁封入
    材料により充填する過程と、 g.前記パッケージユニットストリップを個々の集積回
    路デバイスに分割する過程とを含むパッケージ封入集積
    回路デバイス製造方法。
  33. 【請求項33】 前記相互接続配線基板パネルが単一の
    絶縁材料層と単一の導体線材料層とを備える請求項32
    記載のパッケージ封入集積回路デバイス製造方法。
  34. 【請求項34】 前記ダムが前記相互接続配線基板パネ
    ルの前記第2の表面への可塑性樹脂の貼布によって形成
    されている請求項32記載のパッケージ封入集積回路デ
    バイス製造方法。
  35. 【請求項35】 前記ダムが前記相互接続配線基板パネ
    ルの前記第2の表面へのテープの貼布によって形成され
    ている請求項32記載のパッケージ封入集積回路デバイ
    ス製造方法。
  36. 【請求項36】 パッケージ封入集積回路デバイスを製
    造する方法であって、 a.少なくとも一つの導体線材料層と少なくとも一つの
    絶縁材料層とを内部または表面に含む相互接続配線基板
    のパネルであって、第1の表面とその第1の表面の反対
    側にあって前記少なくとも一つの導体線材料層に電気的
    に接続された複数の電気的コンタクトを有する第2の表
    面とを有する相互接続配線基板のパネルを形成する過程
    と、 b.前記相互接続配線基板パネルの前記第2の表面にウ
    ェル領域を形成する過程と、 c.前記相互接続配線基板パネルの中の前記ウェル領域
    の一つを各々が含み、熱伝導体パネルの第1の表面を前
    記相互接続配線基板パネルの第1の表面に前記熱伝導体
    パネルが前記相互接続配線基板パネルの前記第1の表面
    との間で直線的共膨張性を表わすように付着させること
    によって形成したパッケージユニットのパネルを形成す
    る過程と、 d.前記パッケージユニットパネルを、各々がその内部
    または表面に少なくとも一つの導体線材料層と少なくと
    も一つの絶縁材料層とを含む個別のパッケージユニット
    に分割する過程と、 e.前記集積回路チップを前記パッケージユニットの前
    記ウェル領域の各々の中に、前記集積回路チップの各々
    の第2の表面が前記ウェル領域の各々の底部にある前記
    熱伝導体パネルの前記第1の表面の一部に付着した状態
    で付着させる過程と、 f.前記集積回路チップと前記パッケージユニットの内
    部または表面の前記少なくとも一つの導体線材料層との
    間の電気的接続を複数の導電性ボンディングワイヤで形
    成する過程と、 g.前記パッケージユニットの前記ウェル領域を所定レ
    ベルまで絶縁封入材料により充填する過程とを含むパッ
    ケージ封入集積回路デバイス製造方法。
  37. 【請求項37】 パッケージ封入集積回路デバイスを製
    造する方法であって、a.少なくとも一つの導体線材料
    層と少なくとも一つの絶縁材料層とを内部または表面に
    含む相互接続配線基板のパネルであって、第1の表面と
    その第1の表面の反対側にあって前記少なくとも一つの
    導体線材料層に電気的に接続された複数の電気的コンタ
    クトを有する第2の表面とを有する相互接続配線基板の
    パネルを形成する過程と、 b.前記相互接続配線基板パネルの前記第2の表面にウ
    ェル領域を形成する過程と、 c.前記相互接続配線基板パネルの中の前記ウェル領域
    の一つを各々が含み、熱伝導体パネルの第1の表面を前
    記相互接続配線基板パネルの第1の表面に前記熱伝導体
    パネルが前記相互接続配線基板パネルの前記第1の表面
    との間で直線的共膨張性を表わすように付着させること
    によって形成したパッケージユニットのパネルを形成す
    る過程と、 d.前記パッケージユニットパネルを、各々がその内部
    または表面に少なくとも一つの導体線材料層と少なくと
    も一つの絶縁材料層とを含む個別のパッケージユニット
    に分割する過程と、 e.前記集積回路チップを前記パッケージユニットの前
    記ウェル領域の各々の中に、前記集積回路チップの各々
    の第1の表面が前記パッケージユニットの内部または表
    面に形成した前記少なくとも一つの導体線材料層にフリ
    ップチップ配置で電気的に接続されるように付着させる
    過程と、 f.前記パッケージユニットの前記ウェル領域を所定レ
    ベルまで絶縁封入材料により充填する過程とを含むパッ
    ケージ封入集積回路デバイス製造方法。
  38. 【請求項38】 パッケージ封入集積回路デバイスを製
    造する方法であって、 a.少なくとも一つの導体線材料層と少なくとも一つの
    絶縁材料層とを内部または表面に含む相互接続配線基板
    のパネルであって、第1の表面とその第1の表面の反対
    側にあって前記少なくとも一つの導体線材料層に電気的
    に接続された複数の電気的コンタクトを有する第2の表
    面とを有する相互接続配線基板のパネルを形成する過程
    と、 b.前記相互接続配線基板パネルの前記第2の表面にそ
    の第2の表面に複数のウェル領域をそれぞれ形成する複
    数のダムを設ける過程と、 c.前記相互接続配線基板パネルの前記第2の表面に設
    けた前記ダムの形成する前記ウェル領域の一つを各々が
    含み、熱伝導体パネルの第1の表面を前記相互接続配線
    基板パネルの前記第1の表面に前記熱伝導体パネルが前
    記相互接続配線基板パネルの前記第1の表面との間で直
    線的共膨張性を表わすように付着させることによって形
    成したパッケージユニットのパネルを形成する過程と、 d.前記パッケージユニットのパネルを、その内部また
    は表面に少なくとも一つの導体線材料層と少なくとも一
    つの絶縁材料層とを各々が含む個別のパッケージユニッ
    トに分割する過程と、 e.前記集積回路チップを前記パッケージユニットの前
    記ダムの形成する前記ウェル領域の各々の中に、前記集
    積回路チップの各々の第1の表面が前記パッケージユニ
    ットの内部または表面に形成された前記少なくとも一つ
    の導体線材料層にフリップチップ配置で電気的に接続さ
    れるように付着させる過程と、 f.前記パッケージユニットの前記ウェル領域を所定レ
    ベルまで絶縁封入材料により充填する過程とを含むパッ
    ケージ封入集積回路デバイス製造方法。
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