JPH0817974A - 放熱構造を持つｂｇａ型ｌｓｉパッケージ - Google Patents
放熱構造を持つｂｇａ型ｌｓｉパッケージInfo
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- JPH0817974A JPH0817974A JP6144323A JP14432394A JPH0817974A JP H0817974 A JPH0817974 A JP H0817974A JP 6144323 A JP6144323 A JP 6144323A JP 14432394 A JP14432394 A JP 14432394A JP H0817974 A JPH0817974 A JP H0817974A
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- heat dissipation
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- 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
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- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/181—Encapsulation
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明の目的は、ＢＧＡ型ＬＳＩパッケージ
に、シリコン片に直接に構造物を接続することなく、高
い放熱能力を実現する手段を提供することにある。 【構成】上記目的を実現するために、ＢＧＡ型ＬＳＩパ
ッケージにおいて、シリコン片に直接に構造物を接続す
ることなく、シリコン片からＬＳＩパッケージ上面に至
る放熱経路に、熱伝導の良好なる熱経路を形成する手段
を設ける。
に、シリコン片に直接に構造物を接続することなく、高
い放熱能力を実現する手段を提供することにある。 【構成】上記目的を実現するために、ＢＧＡ型ＬＳＩパ
ッケージにおいて、シリコン片に直接に構造物を接続す
ることなく、シリコン片からＬＳＩパッケージ上面に至
る放熱経路に、熱伝導の良好なる熱経路を形成する手段
を設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子用のＬＳＩ
パッケージ、特に、ボール・グリッド・アレー型ＬＳＩ
パッケージで放熱能力を良好としたＬＳＩパッケージに
関する。
パッケージ、特に、ボール・グリッド・アレー型ＬＳＩ
パッケージで放熱能力を良好としたＬＳＩパッケージに
関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体産業は、その技術革新により、ま
すます発展を続けている。
すます発展を続けている。
【０００３】半導体技術の進歩の核心は、シリコンに代
表される半導体素子の高集積化技術と動作の高速化技術
にあると言える。１つのシリコン片に集積可能な回路規
模が増大するために、工業上現実的な装置寸法の中によ
り複雑な回路システムが構築できるようになるので、よ
り高度な機能が実現可能となり、また、同一機能の回路
システムが少ないシリコン片数で実現できて装置が安価
になったり、小形化して可搬型になるなどして、高度な
装置が広く普及するようになっている。また、シリコン
片中の各回路の動作が高速化することにより、複雑な機
能が現実的な処理時間で実現可能となるため、より高度
な機能が実現可能となり、また、同一機能の処理がより
軽快に実現可能となるなどして、高度な装置が広く普及
するようになっている。この、高集積化と動作の高速化
の実現が原動力となって、半導体産業、電子装置産業が
活性化し、また、より豊かなサービスを享受できる社会
が実現している。
表される半導体素子の高集積化技術と動作の高速化技術
にあると言える。１つのシリコン片に集積可能な回路規
模が増大するために、工業上現実的な装置寸法の中によ
り複雑な回路システムが構築できるようになるので、よ
り高度な機能が実現可能となり、また、同一機能の回路
システムが少ないシリコン片数で実現できて装置が安価
になったり、小形化して可搬型になるなどして、高度な
装置が広く普及するようになっている。また、シリコン
片中の各回路の動作が高速化することにより、複雑な機
能が現実的な処理時間で実現可能となるため、より高度
な機能が実現可能となり、また、同一機能の処理がより
軽快に実現可能となるなどして、高度な装置が広く普及
するようになっている。この、高集積化と動作の高速化
の実現が原動力となって、半導体産業、電子装置産業が
活性化し、また、より豊かなサービスを享受できる社会
が実現している。
【０００４】この半導体技術の進歩の一翼を担う項目に
半導体素子用のパッケージ、すなわちＬＳＩパッケージ
の進歩がある。この進歩のひとつの側面は、ピン数の増
加に見ることができる。半導体素子の集積度が増大し、
内蔵される回路の数が増加すると、外部に接続を必要と
する端子の数も増大する。この接続はＬＳＩパッケージ
のピンを通して行なわれるので、半導体素子の集積度が
増大すると、ＬＳＩパッケージに必要とされるピン数も
増大する。ＬＳＩパッケージの進歩はこの要求に応えて
来た。
半導体素子用のパッケージ、すなわちＬＳＩパッケージ
の進歩がある。この進歩のひとつの側面は、ピン数の増
加に見ることができる。半導体素子の集積度が増大し、
内蔵される回路の数が増加すると、外部に接続を必要と
する端子の数も増大する。この接続はＬＳＩパッケージ
のピンを通して行なわれるので、半導体素子の集積度が
増大すると、ＬＳＩパッケージに必要とされるピン数も
増大する。ＬＳＩパッケージの進歩はこの要求に応えて
来た。
【０００５】初期のＬＳＩパッケージにデュアル・イン
・ライン型のＬＳＩパッケージ（ＤＩＰ）があるが、こ
の代表的なものは２.５４mmピッチのピンを２列持ち、
８から６４程度のピン数を有する。各ピンは、配線基板
に穴を明け、これにピンを通して半田付けする、いわゆ
る挿入型の部品であった。
・ライン型のＬＳＩパッケージ（ＤＩＰ）があるが、こ
の代表的なものは２.５４mmピッチのピンを２列持ち、
８から６４程度のピン数を有する。各ピンは、配線基板
に穴を明け、これにピンを通して半田付けする、いわゆ
る挿入型の部品であった。
【０００６】次に、スモール・アウトライン型のＬＳＩ
パッケージ（ＳＯＰ）などがあるが、この代表的なもの
には１.２７mmピッチのピンを２列持ち、８から５０程
度のピン数を有する。この種のパッケージは、ＤＩＰに
比べて、小さい外形寸法で多くのピンが得られる特徴を
持つ。また、表面実装部品であるため、基板の両面に実
装することを可能にした。
パッケージ（ＳＯＰ）などがあるが、この代表的なもの
には１.２７mmピッチのピンを２列持ち、８から５０程
度のピン数を有する。この種のパッケージは、ＤＩＰに
比べて、小さい外形寸法で多くのピンが得られる特徴を
持つ。また、表面実装部品であるため、基板の両面に実
装することを可能にした。
【０００７】さらに、クワッド・フラット・パッケージ
（ＱＦＰ）などがあるが、代表的なものには１.２７mm
から０.５mmピッチのピンを４列持ち、２８から３００
程度のピン数を有する。これは４辺からピンを取り出す
ことにより、また、ピッチを狭くすることにより、大き
なピン数を得たＬＳＩパッケージである。
（ＱＦＰ）などがあるが、代表的なものには１.２７mm
から０.５mmピッチのピンを４列持ち、２８から３００
程度のピン数を有する。これは４辺からピンを取り出す
ことにより、また、ピッチを狭くすることにより、大き
なピン数を得たＬＳＩパッケージである。
【０００８】近年開発されたＬＳＩパッケージにボール
・グリッド・アレー（ＢＧＡ）型のＬＳＩパッケージが
あり、ＵＳＰ５，２１６，２７８に詳しく説明されてい
る。これは、図１に底面図を示すように、ピン５１の配
置を２次元にしたことが特徴で、配線基板との接続を半
田ボールで行なうために、この名称がある。このＬＳＩ
パッケージでのピン５１は半田ボール５０を接続するた
めの電極で、もはやピンの形状を有しないが、ここでは
これもピンと呼ぶことにする。このＬＳＩパッケージで
は、その下面にピンを２次元状にピンを敷き詰めるた
め、大変多くのピンを設けることができる。例えば、３
０mm角のＬＳＩパッケージに、１.５mmピッチでピンを
並べると、２０行、２０列の、合計４００ピンを有する
ことができる。ピッチを１mmにすると、同じ３０mm角
で、３０行、３０列の、合計９００ピンを有することが
できる。ピッチをより細かくするか、ＬＳＩパッケージ
を大形化すれば、１０００ピンを越えることも容易に可
能である。
・グリッド・アレー（ＢＧＡ）型のＬＳＩパッケージが
あり、ＵＳＰ５，２１６，２７８に詳しく説明されてい
る。これは、図１に底面図を示すように、ピン５１の配
置を２次元にしたことが特徴で、配線基板との接続を半
田ボールで行なうために、この名称がある。このＬＳＩ
パッケージでのピン５１は半田ボール５０を接続するた
めの電極で、もはやピンの形状を有しないが、ここでは
これもピンと呼ぶことにする。このＬＳＩパッケージで
は、その下面にピンを２次元状にピンを敷き詰めるた
め、大変多くのピンを設けることができる。例えば、３
０mm角のＬＳＩパッケージに、１.５mmピッチでピンを
並べると、２０行、２０列の、合計４００ピンを有する
ことができる。ピッチを１mmにすると、同じ３０mm角
で、３０行、３０列の、合計９００ピンを有することが
できる。ピッチをより細かくするか、ＬＳＩパッケージ
を大形化すれば、１０００ピンを越えることも容易に可
能である。
【０００９】このように、ＬＳＩパッケージはピン数増
大の要求に応えて来た。特に、近年のＢＧＡ型ＬＳＩパ
ッケージの登場により、ＬＳＩパッケージに得られるピ
ン数は飛躍的に増え、ピン数が足りないがゆえに集積度
を犠牲にするような状況からは開放されたように思われ
る。今後はＢＧＡ型ＬＳＩパッケージがＬＳＩパッケー
ジの主流になるように思われる。
大の要求に応えて来た。特に、近年のＢＧＡ型ＬＳＩパ
ッケージの登場により、ＬＳＩパッケージに得られるピ
ン数は飛躍的に増え、ピン数が足りないがゆえに集積度
を犠牲にするような状況からは開放されたように思われ
る。今後はＢＧＡ型ＬＳＩパッケージがＬＳＩパッケー
ジの主流になるように思われる。
【００１０】さて、半導体技術の進歩のもうひとつは動
作の高速化である。動作が高速化すると、半導体素子内
の回路の、単位時間内での動作回数が増えるため、消費
電力が増大する。この増大は、主に、半導体素子内のト
ランジスタ等、あるいは配線等の持つ静電容量の充放電
による。動作が高速化すると、単位時間内のこの充放電
回数が増えるために、充放電電流が増加し、消費電力が
増大する。同様の理由で、集積度の高い、すなわち多く
の回路を内蔵する半導体素子は、消費電力が大きい。
作の高速化である。動作が高速化すると、半導体素子内
の回路の、単位時間内での動作回数が増えるため、消費
電力が増大する。この増大は、主に、半導体素子内のト
ランジスタ等、あるいは配線等の持つ静電容量の充放電
による。動作が高速化すると、単位時間内のこの充放電
回数が増えるために、充放電電流が増加し、消費電力が
増大する。同様の理由で、集積度の高い、すなわち多く
の回路を内蔵する半導体素子は、消費電力が大きい。
【００１１】従って、集積度が高く、動作が高速な半導
体素子は消費電力が大きく、発熱量も大きいので、この
ようなシリコン片も内蔵するＬＳＩパッケージは、放熱
能力が高い必要がある。よって、上記のＢＧＡ型ＬＳＩ
パッケージも、高集積のシリコン片を内蔵するものであ
るから、また、このシリコン片は動作が高速となること
は時代の趨勢であるから、放熱能力が高いことが望まし
い。
体素子は消費電力が大きく、発熱量も大きいので、この
ようなシリコン片も内蔵するＬＳＩパッケージは、放熱
能力が高い必要がある。よって、上記のＢＧＡ型ＬＳＩ
パッケージも、高集積のシリコン片を内蔵するものであ
るから、また、このシリコン片は動作が高速となること
は時代の趨勢であるから、放熱能力が高いことが望まし
い。
【００１２】従来の技術になるＢＧＡ型ＬＳＩパッケー
ジの放熱能力について述べる。
ジの放熱能力について述べる。
【００１３】図２に基本的なＢＧＡ型ＬＳＩパッケージ
の構造を示す（ＵＳＰ５，２１６，２７８）。シリコン
片１０をＢＧＡ基板２０に取り付け、シリコン片１０上
の電極とＢＧＡ基板２０上の上面電極とをボンディング
・ワイヤ４０で接続する。図２、３、４に断面図を示す
ように、この構造を樹脂などでモールドあるいはポッテ
ィングなどして、シリコン片１０が腐食などされること
を防止する。ＢＧＡの下面電極は半田ボール５０によ
り、配線基板６０に接続される。ＢＧＡ基板２０の上面
電極と下面電極は、ＢＧＡ基板２０内の配線で接続され
ているので、シリコン片１０から配線基板６０までの電
気的経路が実現される。このＢＧＡ基板２０にはガラス
・エポキシ基板やセラミック基板が用いられるが、前者
が安価である。この構造では、下面電極、すなわちピン
を２次元配置することが可能であるため、多数のピンが
得られる。また、この構造は、製造に当たって、革新的
な技術を要するものではないため、いたって容易に、従
って安価に、多数のピンを持つＬＳＩパッケージを製造
することができる。
の構造を示す（ＵＳＰ５，２１６，２７８）。シリコン
片１０をＢＧＡ基板２０に取り付け、シリコン片１０上
の電極とＢＧＡ基板２０上の上面電極とをボンディング
・ワイヤ４０で接続する。図２、３、４に断面図を示す
ように、この構造を樹脂などでモールドあるいはポッテ
ィングなどして、シリコン片１０が腐食などされること
を防止する。ＢＧＡの下面電極は半田ボール５０によ
り、配線基板６０に接続される。ＢＧＡ基板２０の上面
電極と下面電極は、ＢＧＡ基板２０内の配線で接続され
ているので、シリコン片１０から配線基板６０までの電
気的経路が実現される。このＢＧＡ基板２０にはガラス
・エポキシ基板やセラミック基板が用いられるが、前者
が安価である。この構造では、下面電極、すなわちピン
を２次元配置することが可能であるため、多数のピンが
得られる。また、この構造は、製造に当たって、革新的
な技術を要するものではないため、いたって容易に、従
って安価に、多数のピンを持つＬＳＩパッケージを製造
することができる。
【００１４】図２に示した構造のＢＧＡ型ＬＳＩパッケ
ージには、放熱の経路は、図９に示すように、ＬＳＩパ
ッケージの上方と下方の２つがある。
ージには、放熱の経路は、図９に示すように、ＬＳＩパ
ッケージの上方と下方の２つがある。
【００１５】ＬＳＩパッケージの上方への放熱経路は、
シリコン片１０からモールド樹脂３０を通して大気に至
る経路である。モールド樹脂３０が薄いほどこの経路の
熱抵抗は小さくなるが、モールド樹脂３０の厚さはボン
ディング・ワイヤ４０を覆う必要があるので１mm程度が
必要と考えられる。シリコン片１０を１０mm角とする
と、この部分の熱抵抗は２０℃／Ｗ程度となる。また、
大気への熱放散は、風速１ｍ／秒程度で使用して、５０
℃／Ｗ程度である。従って、このＬＳＩパッケージの上
方への放熱経路の熱抵抗は７０℃／Ｗ程度である。
シリコン片１０からモールド樹脂３０を通して大気に至
る経路である。モールド樹脂３０が薄いほどこの経路の
熱抵抗は小さくなるが、モールド樹脂３０の厚さはボン
ディング・ワイヤ４０を覆う必要があるので１mm程度が
必要と考えられる。シリコン片１０を１０mm角とする
と、この部分の熱抵抗は２０℃／Ｗ程度となる。また、
大気への熱放散は、風速１ｍ／秒程度で使用して、５０
℃／Ｗ程度である。従って、このＬＳＩパッケージの上
方への放熱経路の熱抵抗は７０℃／Ｗ程度である。
【００１６】ＬＳＩパッケージ下方への放熱経路は、シ
リコン片１０からＢＧＡ基板２０を通し、半田ボール５
０を経由し、配線基板６０を通して、大気に至る経路で
ある。ＢＧＡ基板２０が厚さ０.８mmのガラス・エポキ
シ基板で、シリコン片１０が１０mm角であると、この部
分の熱抵抗は４５℃／Ｗ程度となる。半田ボール５０の
熱抵抗は、直径０.７mm程度のボールで１個当り１２０
℃／Ｗで、１０mm角には１.５mmピッチで４０個程度の
ボールが並ぶから、この部分の熱抵抗は３℃／Ｗ程度に
ある。配線基板６０は、ガラス・エポキシ基板で、シリ
コン片１０が１０mm角なので、この部分の熱抵抗は９０
℃／Ｗ程度となる。また、大気への熱放散は、風速１ｍ
／秒程度で使用して、５０℃／Ｗ程度である。従って、
このＬＳＩパッケージの下方への放熱経路の熱抵抗は１
８８℃／程度である。
リコン片１０からＢＧＡ基板２０を通し、半田ボール５
０を経由し、配線基板６０を通して、大気に至る経路で
ある。ＢＧＡ基板２０が厚さ０.８mmのガラス・エポキ
シ基板で、シリコン片１０が１０mm角であると、この部
分の熱抵抗は４５℃／Ｗ程度となる。半田ボール５０の
熱抵抗は、直径０.７mm程度のボールで１個当り１２０
℃／Ｗで、１０mm角には１.５mmピッチで４０個程度の
ボールが並ぶから、この部分の熱抵抗は３℃／Ｗ程度に
ある。配線基板６０は、ガラス・エポキシ基板で、シリ
コン片１０が１０mm角なので、この部分の熱抵抗は９０
℃／Ｗ程度となる。また、大気への熱放散は、風速１ｍ
／秒程度で使用して、５０℃／Ｗ程度である。従って、
このＬＳＩパッケージの下方への放熱経路の熱抵抗は１
８８℃／程度である。
【００１７】従って、ＬＳＩパッケージの上方と下方の
放熱経路を総合した熱抵抗は５１℃／Ｗ程度である。
放熱経路を総合した熱抵抗は５１℃／Ｗ程度である。
【００１８】今、周囲温度３０℃で、シリコン片１０の
温度を８０℃に抑えようとすると、温度差の許容上限が
５０℃となるが、上記の４５℃／Ｗでは、許容される発
熱量を１Ｗ以下にする必要がある。すなわち、上記の条
件下では、図２の構造のＬＳＩパッケージの放熱能力は
１Ｗである。
温度を８０℃に抑えようとすると、温度差の許容上限が
５０℃となるが、上記の４５℃／Ｗでは、許容される発
熱量を１Ｗ以下にする必要がある。すなわち、上記の条
件下では、図２の構造のＬＳＩパッケージの放熱能力は
１Ｗである。
【００１９】図５にこの放熱能力を改良した構造を示
す。これは、シリコン片１０と半田ボール５０の間に放
熱用スルーホール２１を配し、スルーホールの銅を熱伝
達に寄与させようとするもので、この技術は日経エレク
トロニクス１９９４年２月２８日号１１４ページに紹介
されている。放熱用銅スルーホール２１の熱抵抗は、１
個当り２０℃／Ｗ程度であり、２０個配置すると１℃／
Ｗになり、ＢＧＡ基板２０の熱抵抗をこの値まで下げる
ことができる。同じ技術が配線基板６０にも使用可能
で、この熱抵抗は１℃／Ｗまで下がる。よって、図５の
構造のＬＳＩパッケージの下方の放熱経路の熱抵抗は５
５℃／Ｗになる。
す。これは、シリコン片１０と半田ボール５０の間に放
熱用スルーホール２１を配し、スルーホールの銅を熱伝
達に寄与させようとするもので、この技術は日経エレク
トロニクス１９９４年２月２８日号１１４ページに紹介
されている。放熱用銅スルーホール２１の熱抵抗は、１
個当り２０℃／Ｗ程度であり、２０個配置すると１℃／
Ｗになり、ＢＧＡ基板２０の熱抵抗をこの値まで下げる
ことができる。同じ技術が配線基板６０にも使用可能
で、この熱抵抗は１℃／Ｗまで下がる。よって、図５の
構造のＬＳＩパッケージの下方の放熱経路の熱抵抗は５
５℃／Ｗになる。
【００２０】上方への放熱経路の熱抵抗は、図２の構造
と同じ７０℃／Ｗ程度である。
と同じ７０℃／Ｗ程度である。
【００２１】従って、ＬＳＩパッケージの上方と下方の
放熱経路を総合した熱抵抗は３１℃／Ｗ程度である。ま
た、温度差５０℃で許容される発熱量は１.６Ｗ程度と
なる。 図6に放熱器を取り付けた構造を示す。これは、
図５の構造のＬＳＩパッケージの上面に放熱器７０を取
り付けたものである。放熱器７０により、大気への熱放
散は、風速１ｍ／秒で５℃／Ｗ程度の熱抵抗が得られる
から、この構造のＬＳＩパッケージの上方の放熱経路の
熱抵抗は２５℃／Ｗとなる。
放熱経路を総合した熱抵抗は３１℃／Ｗ程度である。ま
た、温度差５０℃で許容される発熱量は１.６Ｗ程度と
なる。 図6に放熱器を取り付けた構造を示す。これは、
図５の構造のＬＳＩパッケージの上面に放熱器７０を取
り付けたものである。放熱器７０により、大気への熱放
散は、風速１ｍ／秒で５℃／Ｗ程度の熱抵抗が得られる
から、この構造のＬＳＩパッケージの上方の放熱経路の
熱抵抗は２５℃／Ｗとなる。
【００２２】下方への放熱経路の熱抵抗は、図５の構造
と同じ５５℃／Ｗ程度である。
と同じ５５℃／Ｗ程度である。
【００２３】従って、ＬＳＩパッケージの上方と下方の
放熱経路を総合した熱抵抗は１７℃／Ｗ程度である。ま
た、温度差５０℃で許容される発熱量は２.９Ｗ程度と
なる。
放熱経路を総合した熱抵抗は１７℃／Ｗ程度である。ま
た、温度差５０℃で許容される発熱量は２.９Ｗ程度と
なる。
【００２４】上記の図２、図５、図６の放熱には、配線
基板の放熱作用を期待している。これが可能となるため
には、配線基板が、特にそのＬＳＩパッケージの裏面
が、大気、風流に良く触れていることが必要である。従
って、配線基板の両面にＢＧＡ型ＬＳＩパッケージが搭
載された場合には、この配線基板の放熱作用は期待でき
なくなる。この場合は、ＬＳＩパッケージの上方の放熱
経路、すなわちＬＳＩパッケージ単独の放熱能力が、Ｌ
ＳＩパッケージの放熱能力となる。上記の例では、図
２、図５、図６の構造の熱抵抗は、それぞれ、７０℃／
Ｗ、７０℃／Ｗ、２５℃／Ｗであるから、放熱能力は、
それぞれ０.７Ｗ、０.７Ｗ、２Ｗとなる。
基板の放熱作用を期待している。これが可能となるため
には、配線基板が、特にそのＬＳＩパッケージの裏面
が、大気、風流に良く触れていることが必要である。従
って、配線基板の両面にＢＧＡ型ＬＳＩパッケージが搭
載された場合には、この配線基板の放熱作用は期待でき
なくなる。この場合は、ＬＳＩパッケージの上方の放熱
経路、すなわちＬＳＩパッケージ単独の放熱能力が、Ｌ
ＳＩパッケージの放熱能力となる。上記の例では、図
２、図５、図６の構造の熱抵抗は、それぞれ、７０℃／
Ｗ、７０℃／Ｗ、２５℃／Ｗであるから、放熱能力は、
それぞれ０.７Ｗ、０.７Ｗ、２Ｗとなる。
【００２５】また、放熱能力を大きく増大させる従来の
技術に図７の構造があり、ＵＳＰ５，２１６，２７８に
記載されている。これは、シリコン片１０の上面にヒー
ト・スプレッダ８０を取り付ける方法である。このヒー
ト・スプレッダ８０は金属やセラミックなどの熱伝導性
の良い材質で作成し、シリコン片１０に熱伝導性接着剤
などで接着する。このヒート・スプレッダ８０は、モー
ルド時にモールド樹脂３０から表面に露出するようにす
る。熱伝導性接着剤の熱抵抗は、厚さ０.１mm、ボンデ
ィング・ワイヤ４０を避けるためにシリコン片１０より
小さい８mm角として、１℃／Ｗ程度となる。ヒート・ス
プレッダ８０は、ボンディング・ワイヤ４０を避けるた
めにシリコン片１０より小さい８mm角として、同じ理由
で厚さ１mmとして、銅の場合０.０７℃／Ｗ、アルミの
場合０.１２℃／Ｗとなり、アルミナの場合１.３℃／Ｗ
となる。大気への熱放散は、風速１ｍ／秒で５０℃／Ｗ
程度だから、図７の実施例におけるＬＳＩパッケージの
上方の経路の熱抵抗は５２℃／Ｗ程度になる。これは、
ＬＳＩパッケージ単独の放熱能力として、温度差５０℃
の条件で、１Ｗである。
技術に図７の構造があり、ＵＳＰ５，２１６，２７８に
記載されている。これは、シリコン片１０の上面にヒー
ト・スプレッダ８０を取り付ける方法である。このヒー
ト・スプレッダ８０は金属やセラミックなどの熱伝導性
の良い材質で作成し、シリコン片１０に熱伝導性接着剤
などで接着する。このヒート・スプレッダ８０は、モー
ルド時にモールド樹脂３０から表面に露出するようにす
る。熱伝導性接着剤の熱抵抗は、厚さ０.１mm、ボンデ
ィング・ワイヤ４０を避けるためにシリコン片１０より
小さい８mm角として、１℃／Ｗ程度となる。ヒート・ス
プレッダ８０は、ボンディング・ワイヤ４０を避けるた
めにシリコン片１０より小さい８mm角として、同じ理由
で厚さ１mmとして、銅の場合０.０７℃／Ｗ、アルミの
場合０.１２℃／Ｗとなり、アルミナの場合１.３℃／Ｗ
となる。大気への熱放散は、風速１ｍ／秒で５０℃／Ｗ
程度だから、図７の実施例におけるＬＳＩパッケージの
上方の経路の熱抵抗は５２℃／Ｗ程度になる。これは、
ＬＳＩパッケージ単独の放熱能力として、温度差５０℃
の条件で、１Ｗである。
【００２６】また、ＬＳＩパッケージの下方の経路の熱
抵抗は、図５の構造と同じにできるから、５５℃／Ｗで
あり、上方と下方の総合の熱抵抗は２６℃／Ｗであり、
放熱能力は１.９Ｗとなる。
抵抗は、図５の構造と同じにできるから、５５℃／Ｗで
あり、上方と下方の総合の熱抵抗は２６℃／Ｗであり、
放熱能力は１.９Ｗとなる。
【００２７】図８は本発明の第２の実施例で、これは図
７の構造に放熱器７０を取り付けたものである。放熱器
７０の熱抵抗は、風速１ｍ／秒で５℃／Ｗ程度であるか
ら、ＬＳＩパッケージの上方の経路の熱抵抗は６.１か
ら７.３℃／Ｗ程度になる。これは、ＬＳＩパッケージ
単独の放熱能力として、温度差５０℃の条件で、８.２
Ｗから６.８Ｗである。
７の構造に放熱器７０を取り付けたものである。放熱器
７０の熱抵抗は、風速１ｍ／秒で５℃／Ｗ程度であるか
ら、ＬＳＩパッケージの上方の経路の熱抵抗は６.１か
ら７.３℃／Ｗ程度になる。これは、ＬＳＩパッケージ
単独の放熱能力として、温度差５０℃の条件で、８.２
Ｗから６.８Ｗである。
【００２８】また、ＬＳＩパッケージの下方の経路の熱
抵抗は、図５の構造と同じにできるから、５５℃／Ｗで
あり、上方と下方の総合の熱抵抗は５.５℃／Ｗから６.
４℃／Ｗであり、放熱能力は９.１Ｗから７.８Ｗとな
る。
抵抗は、図５の構造と同じにできるから、５５℃／Ｗで
あり、上方と下方の総合の熱抵抗は５.５℃／Ｗから６.
４℃／Ｗであり、放熱能力は９.１Ｗから７.８Ｗとな
る。
【００２９】以上のように、従来の技術になるＢＧＡ型
ＬＳＩパッケージの放熱能力は、ヒート・スプレッダを
使用しない構造において、配線基板の放熱作用を利用し
た場合で１Ｗから２.９Ｗ程度、利用しない場合で０.７
Ｗから２Ｗ程度、ヒート・スプレッダを使用した構造に
おいて、である。配線基板の放熱作用を利用した場合で
１.９Ｗから９.１Ｗ程度、利用しない場合で１Ｗから
８.２Ｗ程度、集積度が高く、動作が高速な半導体素子
にはより発熱量の大きなものも数多くある。特に、ＢＧ
Ａ型ＬＳＩパッケージは、集積度の高い半導体素子に好
適なＬＳＩパッケージであるから、半導体素子が発熱量
の大きなものを担当する割合が高いと考えられる。従っ
て、ＢＧＡ型ＬＳＩパッケージは大きな放熱能力を持つ
ことが望ましい。
ＬＳＩパッケージの放熱能力は、ヒート・スプレッダを
使用しない構造において、配線基板の放熱作用を利用し
た場合で１Ｗから２.９Ｗ程度、利用しない場合で０.７
Ｗから２Ｗ程度、ヒート・スプレッダを使用した構造に
おいて、である。配線基板の放熱作用を利用した場合で
１.９Ｗから９.１Ｗ程度、利用しない場合で１Ｗから
８.２Ｗ程度、集積度が高く、動作が高速な半導体素子
にはより発熱量の大きなものも数多くある。特に、ＢＧ
Ａ型ＬＳＩパッケージは、集積度の高い半導体素子に好
適なＬＳＩパッケージであるから、半導体素子が発熱量
の大きなものを担当する割合が高いと考えられる。従っ
て、ＢＧＡ型ＬＳＩパッケージは大きな放熱能力を持つ
ことが望ましい。
【００３０】しかしながら、製造工程において、シリコ
ン片に直接に構造物を接続することは、信頼性の低下お
よび歩留りの低下につながることが多く、工業的に歓迎
されない場合がある。また、製造工程の順序が、シリコ
ン片を組み込んだ後に、構造物の取り付けがあると、歩
留りの低下を招くので、これも歓迎されない場合があ
る。このような構造物には、前記のヒート・スプレッダ
のような構造物が該当する。
ン片に直接に構造物を接続することは、信頼性の低下お
よび歩留りの低下につながることが多く、工業的に歓迎
されない場合がある。また、製造工程の順序が、シリコ
ン片を組み込んだ後に、構造物の取り付けがあると、歩
留りの低下を招くので、これも歓迎されない場合があ
る。このような構造物には、前記のヒート・スプレッダ
のような構造物が該当する。
【００３１】従って、シリコン片に直接に構造物を接続
することなく、大きな放熱能力を持つことが、工業的に
望ましい場合がある。この条件に合致するＢＧＡ型ＬＳ
Ｉパッケージは、図２、３、４、５、６のものであり、
この放熱能力は、ヒート・スプレッダを使用しない構造
において、配線基板の放熱作用を利用した場合で１Ｗか
ら２.９Ｗ程度、利用しない場合で０.７Ｗから２Ｗ程度
であり、大きな放熱能力とは言えない場合がある。
することなく、大きな放熱能力を持つことが、工業的に
望ましい場合がある。この条件に合致するＢＧＡ型ＬＳ
Ｉパッケージは、図２、３、４、５、６のものであり、
この放熱能力は、ヒート・スプレッダを使用しない構造
において、配線基板の放熱作用を利用した場合で１Ｗか
ら２.９Ｗ程度、利用しない場合で０.７Ｗから２Ｗ程度
であり、大きな放熱能力とは言えない場合がある。
【００３２】ＢＧＡ型ＬＳＩパッケージが、シリコン片
に直接に構造物を接続することなく、大きな放熱能力を
持てば、より広範なＬＳＩパッケージとなる。ＢＧＡ型
ＬＳＩパッケージは多ピンを実現するＬＳＩパッケージ
であり、すなわち高集積の半導体素子の使用を可能とす
るものと言えるから、より大きな放熱能力を持てば、よ
り多くの分野で高集積、高速の半導体素子の使用が可能
となり、半導体産業、電子装置産業の発展に貢献するこ
とができる。
に直接に構造物を接続することなく、大きな放熱能力を
持てば、より広範なＬＳＩパッケージとなる。ＢＧＡ型
ＬＳＩパッケージは多ピンを実現するＬＳＩパッケージ
であり、すなわち高集積の半導体素子の使用を可能とす
るものと言えるから、より大きな放熱能力を持てば、よ
り多くの分野で高集積、高速の半導体素子の使用が可能
となり、半導体産業、電子装置産業の発展に貢献するこ
とができる。
【００３３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ＢＧ
Ａ型ＬＳＩパッケージに、シリコン片に直接に構造物を
接続することなく、高い放熱能力を実現する手段を提供
することにある。
Ａ型ＬＳＩパッケージに、シリコン片に直接に構造物を
接続することなく、高い放熱能力を実現する手段を提供
することにある。
【００３４】
【課題を解決するための手段】上記目的を実現するため
に、ＢＧＡ型ＬＳＩパッケージにおいて、シリコン片に
直接に構造物を接続することなく、シリコン片からＬＳ
Ｉパッケージ上面に至る放熱経路に、熱伝導の良好なる
熱経路を形成する手段を設ける。
に、ＢＧＡ型ＬＳＩパッケージにおいて、シリコン片に
直接に構造物を接続することなく、シリコン片からＬＳ
Ｉパッケージ上面に至る放熱経路に、熱伝導の良好なる
熱経路を形成する手段を設ける。
【００３５】
【作用】具体的には、ＢＧＡ基板に熱経路部品を取り付
ける方法で、上記手段を実現する。
ける方法で、上記手段を実現する。
【００３６】
【実施例】以下、実施例を用いて、本発明になる技術を
説明する。
説明する。
【００３７】図１０は本発明の第１の実施例で、熱伝導
の良好なる熱経路を形成する方法である。図１１にその
内部構造図を示す。両図中、枠形状の部材が熱経路部品
８２である。この熱経路部品８２は、ＢＧＡ基板２０か
らＬＳＩパッケージ上面に熱を伝える働きをする。ＢＧ
Ａ基板２０は放熱用銅スルーホール２１を有し、ＢＧＡ
基板２０に効率良く熱を伝えるようにしてあり、また、
ＢＧＡ基板２０の内層あるいは表面層には熱拡散用金属
箔９０を配して、ＢＧＡ基板２０中央から外周への熱伝
導を良くしてある。この内層は、シリコン片１０への電
源あるいはグラウンドの給電経路を兼ねることができ
る。この構造により、熱の経路は、シリコン片、ＢＧＡ
基板、放熱経路部品、ＬＳＩパッケージ上面の経路が形
成される。なお、この構造において、シリコン片に直接
に構造物を接続することはなく、シリコン片に接触して
いるのは、ＢＧＡ基板とモールド樹脂で、これは古くか
らあるリード・フレームのダイ・ボンディング部、およ
び、モールド樹脂と同じであるから、長年の実績があっ
て、信頼性、歩留り上の問題はなく、また、組み立て順
序も、ＢＧＡ基板と熱経路部品などを先に組み立て、シ
リコン片の取り付けを最終工程であるモールドの直前に
できるから、良好である。また、この熱経路部品８２は
モールド樹脂３０からＬＳＩパッケージ上面に露出する
構造にしてある。
の良好なる熱経路を形成する方法である。図１１にその
内部構造図を示す。両図中、枠形状の部材が熱経路部品
８２である。この熱経路部品８２は、ＢＧＡ基板２０か
らＬＳＩパッケージ上面に熱を伝える働きをする。ＢＧ
Ａ基板２０は放熱用銅スルーホール２１を有し、ＢＧＡ
基板２０に効率良く熱を伝えるようにしてあり、また、
ＢＧＡ基板２０の内層あるいは表面層には熱拡散用金属
箔９０を配して、ＢＧＡ基板２０中央から外周への熱伝
導を良くしてある。この内層は、シリコン片１０への電
源あるいはグラウンドの給電経路を兼ねることができ
る。この構造により、熱の経路は、シリコン片、ＢＧＡ
基板、放熱経路部品、ＬＳＩパッケージ上面の経路が形
成される。なお、この構造において、シリコン片に直接
に構造物を接続することはなく、シリコン片に接触して
いるのは、ＢＧＡ基板とモールド樹脂で、これは古くか
らあるリード・フレームのダイ・ボンディング部、およ
び、モールド樹脂と同じであるから、長年の実績があっ
て、信頼性、歩留り上の問題はなく、また、組み立て順
序も、ＢＧＡ基板と熱経路部品などを先に組み立て、シ
リコン片の取り付けを最終工程であるモールドの直前に
できるから、良好である。また、この熱経路部品８２は
モールド樹脂３０からＬＳＩパッケージ上面に露出する
構造にしてある。
【００３８】放熱用銅スルーホール２１の熱抵抗は、１
本当り２０℃／Ｗ程度で、シリコン片１０の直下に２０
本あると１℃／Ｗになる。熱拡散用金属箔９０は、３５
μｍ厚さの銅箔を２枚使用し、この部分の熱抵抗は３℃
／Ｗになった。熱経路部品８２の直下の放熱用スルーホ
ール６１の熱抵抗は、１個当り２０℃／Ｗで、４０個設
けて０.５℃／Ｗとなった。熱経路部品８２は、ＢＧＡ
基板２０に熱伝導性接着剤で取り付けたが、この部分の
熱抵抗は１℃／Ｗとなった。熱経路部品８２自体は、銅
で作成したので、熱抵抗は０.０１２℃／Ｗとなった。
従って、この熱経路の熱抵抗は合計で５.５℃／Ｗとな
った。
本当り２０℃／Ｗ程度で、シリコン片１０の直下に２０
本あると１℃／Ｗになる。熱拡散用金属箔９０は、３５
μｍ厚さの銅箔を２枚使用し、この部分の熱抵抗は３℃
／Ｗになった。熱経路部品８２の直下の放熱用スルーホ
ール６１の熱抵抗は、１個当り２０℃／Ｗで、４０個設
けて０.５℃／Ｗとなった。熱経路部品８２は、ＢＧＡ
基板２０に熱伝導性接着剤で取り付けたが、この部分の
熱抵抗は１℃／Ｗとなった。熱経路部品８２自体は、銅
で作成したので、熱抵抗は０.０１２℃／Ｗとなった。
従って、この熱経路の熱抵抗は合計で５.５℃／Ｗとな
った。
【００３９】シリコン片１０からモールド樹脂３０を通
してＬＳＩパッケージ上面に至る経路は、図２の従来技
術と同様であるから、この熱抵抗は２０℃／Ｗ程度であ
る。
してＬＳＩパッケージ上面に至る経路は、図２の従来技
術と同様であるから、この熱抵抗は２０℃／Ｗ程度であ
る。
【００４０】従って、本実施例において、シリコン片１
０からＬＳＩパッケージの上面に至る経路の総合の熱抵
抗４.３℃／Ｗとなった。ここで、ＬＳＩパッケージの
上面から大気への熱放散は、風速１ｍ／秒で１５℃／Ｗ
程度だから、合計の熱抵抗は１９.３℃／Ｗになる。よ
って、ＬＳＩパッケージ単独の放熱能力は、温度差を５
０℃として、２.６Ｗである。
０からＬＳＩパッケージの上面に至る経路の総合の熱抵
抗４.３℃／Ｗとなった。ここで、ＬＳＩパッケージの
上面から大気への熱放散は、風速１ｍ／秒で１５℃／Ｗ
程度だから、合計の熱抵抗は１９.３℃／Ｗになる。よ
って、ＬＳＩパッケージ単独の放熱能力は、温度差を５
０℃として、２.６Ｗである。
【００４１】また、ＬＳＩパッケージの下方の経路の熱
抵抗は、図５の構造と同じにできるから、５５℃／Ｗで
あり、上方と下方の総合の熱抵抗は１４.３℃／Ｗであ
り、放熱能力は３.５Ｗとなる。
抵抗は、図５の構造と同じにできるから、５５℃／Ｗで
あり、上方と下方の総合の熱抵抗は１４.３℃／Ｗであ
り、放熱能力は３.５Ｗとなる。
【００４２】なお、ＢＧＡ基板２０にセラミックなどの
熱伝導性の良いものを用いれば、価格は上昇するかもし
れないが、放熱能力は更に良くなる。
熱伝導性の良いものを用いれば、価格は上昇するかもし
れないが、放熱能力は更に良くなる。
【００４３】図１２は本発明の第２の実施例で、図１０
の第１の実施例に放熱器７０を取り付けたものである。
シリコン片１０からＬＳＩパッケージの上面に至る経路
の総合の熱抵抗は、図１０の第１の実施例と同じであ
り、４.３℃／Ｗである。ここに、５℃／Ｗの放熱器７
０を取り付けると、熱抵抗は９.３℃／Ｗになる。よっ
て、ＬＳＩパッケージ単独の放熱能力は、温度差を５０
℃として、５.４Ｗである。
の第１の実施例に放熱器７０を取り付けたものである。
シリコン片１０からＬＳＩパッケージの上面に至る経路
の総合の熱抵抗は、図１０の第１の実施例と同じであ
り、４.３℃／Ｗである。ここに、５℃／Ｗの放熱器７
０を取り付けると、熱抵抗は９.３℃／Ｗになる。よっ
て、ＬＳＩパッケージ単独の放熱能力は、温度差を５０
℃として、５.４Ｗである。
【００４４】また、ＬＳＩパッケージの下方の経路の熱
抵抗は、図５の構造と同じにできるから、５５℃／Ｗで
あり、上方と下方の総合の熱抵抗は８.０℃／Ｗであ
り、放熱能力は６.３Ｗとなる。
抵抗は、図５の構造と同じにできるから、５５℃／Ｗで
あり、上方と下方の総合の熱抵抗は８.０℃／Ｗであ
り、放熱能力は６.３Ｗとなる。
【００４５】図１３は本発明の第３の実施例で、図１０
の第１の実施例において、熱経路部品８２の露出を廃止
したものである。この構造を採用することにより、水な
どの侵入の危険性が低下し、半導体素子の信頼性を向上
することができ、また、モールド時に金型内面の上下に
同時に内容部材が当らなくなるので、製造が容易にな
る。熱経路部品８２とＬＳＩパッケージ間のモールド樹
脂３０による熱抵抗は、厚さが０.２mmなので、１℃／
Ｗになった。従って、この熱経路の熱抵抗は６.５℃／
Ｗとなった。よって、ＬＳＩパッケージ単独の放熱能力
は、温度差を５０℃として、７.７Ｗである。
の第１の実施例において、熱経路部品８２の露出を廃止
したものである。この構造を採用することにより、水な
どの侵入の危険性が低下し、半導体素子の信頼性を向上
することができ、また、モールド時に金型内面の上下に
同時に内容部材が当らなくなるので、製造が容易にな
る。熱経路部品８２とＬＳＩパッケージ間のモールド樹
脂３０による熱抵抗は、厚さが０.２mmなので、１℃／
Ｗになった。従って、この熱経路の熱抵抗は６.５℃／
Ｗとなった。よって、ＬＳＩパッケージ単独の放熱能力
は、温度差を５０℃として、７.７Ｗである。
【００４６】シリコン片１０からモールド樹脂３０を通
してＬＳＩパッケージ上面に至る経路は、図２の従来技
術と同様であるから、この熱抵抗は２０℃／Ｗ程度であ
る。
してＬＳＩパッケージ上面に至る経路は、図２の従来技
術と同様であるから、この熱抵抗は２０℃／Ｗ程度であ
る。
【００４７】従って、本実施例において、シリコン片１
０からＬＳＩパッケージの上面に至る経路の総合の熱抵
抗は４.９℃／Ｗとなった。ここで、ＬＳＩパッケージ
の上面から大気への熱放散は、風速１ｍ／秒で１５℃／
Ｗ程度だから、合計の熱抵抗は１９.９℃／Ｗになる。
よって、ＬＳＩパッケージ単独の放熱能力は、温度差を
５０℃として、２.５Ｗである。
０からＬＳＩパッケージの上面に至る経路の総合の熱抵
抗は４.９℃／Ｗとなった。ここで、ＬＳＩパッケージ
の上面から大気への熱放散は、風速１ｍ／秒で１５℃／
Ｗ程度だから、合計の熱抵抗は１９.９℃／Ｗになる。
よって、ＬＳＩパッケージ単独の放熱能力は、温度差を
５０℃として、２.５Ｗである。
【００４８】また、ＬＳＩパッケージの下方の経路の熱
抵抗は、図５の構造と同じにできるから、５５℃／Ｗで
あり、上方と下方の総合の熱抵抗は１４.６℃／Ｗであ
り、放熱能力は３.４Ｗとなる。
抵抗は、図５の構造と同じにできるから、５５℃／Ｗで
あり、上方と下方の総合の熱抵抗は１４.６℃／Ｗであ
り、放熱能力は３.４Ｗとなる。
【００４９】図１４は本発明の第４の実施例で、図１３
の第３の実施例に放熱器７０を取り付けたものである。
シリコン片１０からＬＳＩパッケージの上面に至る経路
の総合の熱抵抗は、図１３の第３の実施例と同じであ
り、６.５℃／Ｗである。ここで、５℃／Ｗの放熱器７
０を取り付けると、熱抵抗は１１.５℃／Ｗになる。よ
って、ＬＳＩパッケージ単独の放熱能力は、温度差を５
０℃として、４.３Ｗである。
の第３の実施例に放熱器７０を取り付けたものである。
シリコン片１０からＬＳＩパッケージの上面に至る経路
の総合の熱抵抗は、図１３の第３の実施例と同じであ
り、６.５℃／Ｗである。ここで、５℃／Ｗの放熱器７
０を取り付けると、熱抵抗は１１.５℃／Ｗになる。よ
って、ＬＳＩパッケージ単独の放熱能力は、温度差を５
０℃として、４.３Ｗである。
【００５０】また、ＬＳＩパッケージの下方の経路の熱
抵抗は、図５の構造と同じにできるから、５５℃／Ｗで
あり、上方と下方の総合の熱抵抗は９.５℃／Ｗであ
り、放熱能力は５.３Ｗとなる。
抵抗は、図５の構造と同じにできるから、５５℃／Ｗで
あり、上方と下方の総合の熱抵抗は９.５℃／Ｗであ
り、放熱能力は５.３Ｗとなる。
【００５１】このように、熱経路部品を用いたＬＳＩパ
ッケージ構造では、熱経路部品の露出を廃止してモール
ド樹脂でくるんでも、熱経路部品部の面積が大きいため
に、放熱能力の低下は小さい。
ッケージ構造では、熱経路部品の露出を廃止してモール
ド樹脂でくるんでも、熱経路部品部の面積が大きいため
に、放熱能力の低下は小さい。
【００５２】図１５は本発明の第５の実施例で、熱伝導
の良好なる熱経路を形成する別の方法である。熱経路部
品８３は複数に分割され、その間隙がモールド時にモー
ルド樹脂の流路になるとともに、この熱経路部品８３に
梁が付いていてモールド時にシリコン片１０とＢＧＡ基
板２０を金型内に位置決めし固定する役割を果たす。す
なわち、この梁はモールド時に金型の外に突き出し、モ
ールド後にこれを切断する。
の良好なる熱経路を形成する別の方法である。熱経路部
品８３は複数に分割され、その間隙がモールド時にモー
ルド樹脂の流路になるとともに、この熱経路部品８３に
梁が付いていてモールド時にシリコン片１０とＢＧＡ基
板２０を金型内に位置決めし固定する役割を果たす。す
なわち、この梁はモールド時に金型の外に突き出し、モ
ールド後にこれを切断する。
【００５３】本実施例の放熱能力は図１０の実施例と同
じである。熱経路部品８３の面積は、本実施例では、図
１０の実施例に比べて、若干小さいが、この部分の熱抵
抗はもともと小さいので有意な差にはならなかった。
じである。熱経路部品８３の面積は、本実施例では、図
１０の実施例に比べて、若干小さいが、この部分の熱抵
抗はもともと小さいので有意な差にはならなかった。
【００５４】この熱経路部品８３の構造は、図１２から
図１４の実施例のように、放熱器を付けたり、モールド
からの露出を廃止したりすることができる。いずれの場
合でも、放熱能力は、それぞれ対応する図１２から図１
４の実施例の放熱能力と同等になる。
図１４の実施例のように、放熱器を付けたり、モールド
からの露出を廃止したりすることができる。いずれの場
合でも、放熱能力は、それぞれ対応する図１２から図１
４の実施例の放熱能力と同等になる。
【００５５】図１６に、本発明になる枠形状の熱経路部
品、あるいはこれを分割した構造の熱経路部品を用いた
場合の、放熱経路を示す。ＬＳＩパッケージの上方の放
熱経路には、新たに、シリコン片１０からＢＧＡ基板２
０を経由し、熱経路部品を経由してＬＳＩパッケージの
上表面に至る経路が形成されており、これがＬＳＩパッ
ケージの放熱能力を増大させている。
品、あるいはこれを分割した構造の熱経路部品を用いた
場合の、放熱経路を示す。ＬＳＩパッケージの上方の放
熱経路には、新たに、シリコン片１０からＢＧＡ基板２
０を経由し、熱経路部品を経由してＬＳＩパッケージの
上表面に至る経路が形成されており、これがＬＳＩパッ
ケージの放熱能力を増大させている。
【００５６】図１７は本発明の第６の実施例で、熱伝導
の良好なる熱経路を形成するさらに別の方法である。こ
の熱経路部品はキャップ型をしており、この実施例では
厚さ０.３mmの銅板をプレスして作る物である。この内
部構造図を図１８、１９に示す。このキャップ型の熱経
路部品８４、特に図１９のような構造とした場合には、
封止構造を兼ねることができる。また、図１８のように
切り込みを持つ形状は、モールド時に樹脂が流れ込み易
いように配慮したものである。なお、この構造におい
て、シリコン片に直接に構造物を接続することはない。
の良好なる熱経路を形成するさらに別の方法である。こ
の熱経路部品はキャップ型をしており、この実施例では
厚さ０.３mmの銅板をプレスして作る物である。この内
部構造図を図１８、１９に示す。このキャップ型の熱経
路部品８４、特に図１９のような構造とした場合には、
封止構造を兼ねることができる。また、図１８のように
切り込みを持つ形状は、モールド時に樹脂が流れ込み易
いように配慮したものである。なお、この構造におい
て、シリコン片に直接に構造物を接続することはない。
【００５７】この熱経路部品８４のつばの部分がＢＧＡ
基板２０に接着され、この熱経路部品８４の高原部分が
ＬＳＩパッケージの上面に露出する。ＢＧＡ基板２０か
ら受け取った熱は、この熱経路部品８４の板内を通っ
て、熱経路部品８４の高原部分に至り、ＬＳＩパッケー
ジの上面から放散される。この熱経路部品８４の熱抵抗
は０.６℃／Ｗであった。
基板２０に接着され、この熱経路部品８４の高原部分が
ＬＳＩパッケージの上面に露出する。ＢＧＡ基板２０か
ら受け取った熱は、この熱経路部品８４の板内を通っ
て、熱経路部品８４の高原部分に至り、ＬＳＩパッケー
ジの上面から放散される。この熱経路部品８４の熱抵抗
は０.６℃／Ｗであった。
【００５８】本実施例では、図１０の実施例と似てお
り、シリコン片１０から熱経路部品８４までの熱抵抗は
５.５℃／Ｗ、熱経路部品８４の熱抵抗が約０.６℃／Ｗ
だから、この経路の熱抵抗は６.１℃／Ｗ程度となる。
シリコン片１０から上方に向かってＬＳＩパッケージの
上面に至る経路は、この熱経路部品８４の板厚を横切る
こととなるが、この板厚方向の熱抵抗は非常に小さいの
で、影響は無視でき、熱抵抗は２０℃／Ｗ程度である。
よって、この２つの経路の総合の熱抵抗は４.７℃／Ｗ
となる。大気への熱放散は、露出部分の面積減少によ
り、熱抵抗が２０℃／Ｗ程度となったので、ＬＳＩパッ
ケージの上面に至る経路の総合の熱抵抗は２４.７℃／
Ｗとなった。よって、ＬＳＩパッケージ単独の放熱能力
は、温度差を５０℃として、２Ｗである。
り、シリコン片１０から熱経路部品８４までの熱抵抗は
５.５℃／Ｗ、熱経路部品８４の熱抵抗が約０.６℃／Ｗ
だから、この経路の熱抵抗は６.１℃／Ｗ程度となる。
シリコン片１０から上方に向かってＬＳＩパッケージの
上面に至る経路は、この熱経路部品８４の板厚を横切る
こととなるが、この板厚方向の熱抵抗は非常に小さいの
で、影響は無視でき、熱抵抗は２０℃／Ｗ程度である。
よって、この２つの経路の総合の熱抵抗は４.７℃／Ｗ
となる。大気への熱放散は、露出部分の面積減少によ
り、熱抵抗が２０℃／Ｗ程度となったので、ＬＳＩパッ
ケージの上面に至る経路の総合の熱抵抗は２４.７℃／
Ｗとなった。よって、ＬＳＩパッケージ単独の放熱能力
は、温度差を５０℃として、２Ｗである。
【００５９】また、ＬＳＩパッケージの下方の経路の熱
抵抗は、図５の構造と同じにできるから、５５℃／Ｗで
あり、上方と下方の総合の熱抵抗は１７℃／Ｗであり、
放熱能力は２.９Ｗとなる。
抵抗は、図５の構造と同じにできるから、５５℃／Ｗで
あり、上方と下方の総合の熱抵抗は１７℃／Ｗであり、
放熱能力は２.９Ｗとなる。
【００６０】図２０は本発明の第７の実施例で、図１７
の第６の実施例のＬＳＩパッケージに放熱器７０を取り
付けた構造である。放熱器７０の熱抵抗は、風速１ｍ／
秒で５℃／Ｗ程度だから、ＬＳＩパッケージの上面に至
る経路の総合の熱抵抗は９.７℃／Ｗになる。よって、
ＬＳＩパッケージ単独の放熱能力は、温度差を５０℃と
して、５.２Ｗである。
の第６の実施例のＬＳＩパッケージに放熱器７０を取り
付けた構造である。放熱器７０の熱抵抗は、風速１ｍ／
秒で５℃／Ｗ程度だから、ＬＳＩパッケージの上面に至
る経路の総合の熱抵抗は９.７℃／Ｗになる。よって、
ＬＳＩパッケージ単独の放熱能力は、温度差を５０℃と
して、５.２Ｗである。
【００６１】また、ＬＳＩパッケージの下方の経路の熱
抵抗は、図５の構造と同じにできるから、５５℃／Ｗで
あり、上方と下方の総合の熱抵抗は８.２℃／Ｗであ
り、放熱能力は６.１Ｗとなる。
抵抗は、図５の構造と同じにできるから、５５℃／Ｗで
あり、上方と下方の総合の熱抵抗は８.２℃／Ｗであ
り、放熱能力は６.１Ｗとなる。
【００６２】図２１は本発明の第８の実施例で、図１７
の第６の実施例において、熱経路部品８４の露出を廃止
したものである。この構造を採用することにより、水な
どの侵入の危険性が低下し、半導体素子の信頼性を向上
することができ、また、モールド時に金型内面の上下に
同時に内容部材が当らなくなるので、製造が容易にな
る。熱経路部品８４とＬＳＩパッケージ間のモールド樹
脂３０による熱抵抗は、厚さが０.２mm、面積が約２平
方cmなので、０.５℃／Ｗになった。従って、この熱経
路の熱抵抗は、ＬＳＩパッケージの上面までが５.２℃
／Ｗ、大気までが２５℃／Ｗとなった。よって、ＬＳＩ
パッケージ単独の放熱能力は、温度差を５０℃として、
２Ｗである。
の第６の実施例において、熱経路部品８４の露出を廃止
したものである。この構造を採用することにより、水な
どの侵入の危険性が低下し、半導体素子の信頼性を向上
することができ、また、モールド時に金型内面の上下に
同時に内容部材が当らなくなるので、製造が容易にな
る。熱経路部品８４とＬＳＩパッケージ間のモールド樹
脂３０による熱抵抗は、厚さが０.２mm、面積が約２平
方cmなので、０.５℃／Ｗになった。従って、この熱経
路の熱抵抗は、ＬＳＩパッケージの上面までが５.２℃
／Ｗ、大気までが２５℃／Ｗとなった。よって、ＬＳＩ
パッケージ単独の放熱能力は、温度差を５０℃として、
２Ｗである。
【００６３】また、ＬＳＩパッケージの下方の経路の熱
抵抗は、図５の構造と同じにできるから、５５℃／Ｗで
あり、上方と下方の総合の熱抵抗は１７℃／Ｗであり、
放熱能力は２.９Ｗとなる。
抵抗は、図５の構造と同じにできるから、５５℃／Ｗで
あり、上方と下方の総合の熱抵抗は１７℃／Ｗであり、
放熱能力は２.９Ｗとなる。
【００６４】図２２は本発明の第９の実施例で、図２１
の第８の実施例のＬＳＩパッケージに放熱器７０を取り
付けた構造である。放熱器７０の熱抵抗は、風速１ｍ／
秒で５℃／Ｗ程度だから、ＬＳＩパッケージの上面に至
る経路の総合の熱抵抗は１０.２℃／Ｗになる。よっ
て、ＬＳＩパッケージ単独の放熱能力は、温度差を５０
℃として、５Ｗである。
の第８の実施例のＬＳＩパッケージに放熱器７０を取り
付けた構造である。放熱器７０の熱抵抗は、風速１ｍ／
秒で５℃／Ｗ程度だから、ＬＳＩパッケージの上面に至
る経路の総合の熱抵抗は１０.２℃／Ｗになる。よっ
て、ＬＳＩパッケージ単独の放熱能力は、温度差を５０
℃として、５Ｗである。
【００６５】また、ＬＳＩパッケージの下方の経路の熱
抵抗は、図５の構造と同じにできるから、５５℃／Ｗで
あり、上方と下方の総合の熱抵抗は８.６℃／Ｗであ
り、放熱能力は５.８Ｗとなる。
抵抗は、図５の構造と同じにできるから、５５℃／Ｗで
あり、上方と下方の総合の熱抵抗は８.６℃／Ｗであ
り、放熱能力は５.８Ｗとなる。
【００６６】図２３に、本発明になるキャップ型の熱経
路部品を用いた場合の、放熱経路を示す。ＬＳＩパッケ
ージの上方の放熱経路には、新たに、シリコン片からＢ
ＧＡ基板２０を経由し、熱経路部品を経由してＬＳＩパ
ッケージの上表面に至る経路が形成されており、これが
ＬＳＩパッケージの放熱能力を増大させている。
路部品を用いた場合の、放熱経路を示す。ＬＳＩパッケ
ージの上方の放熱経路には、新たに、シリコン片からＢ
ＧＡ基板２０を経由し、熱経路部品を経由してＬＳＩパ
ッケージの上表面に至る経路が形成されており、これが
ＬＳＩパッケージの放熱能力を増大させている。
【００６７】
【発明の効果】以上、実施例を用いて詳細に説明したよ
うに、本発明になる、熱経路部品を用いた構造を用いれ
ば、ＢＧＡ型ＬＳＩパッケージの放熱能力を、シリコン
片に直接に構造物を接続することなく、向上させること
ができる。
うに、本発明になる、熱経路部品を用いた構造を用いれ
ば、ＢＧＡ型ＬＳＩパッケージの放熱能力を、シリコン
片に直接に構造物を接続することなく、向上させること
ができる。
【００６８】従来の技術になる、シリコン片に直接に構
造物を接続することない構造のＬＳＩパッケージでは、
ＬＳＩパッケージ単独の放熱能力は０.７Ｗから２Ｗ程
度、配線基板の放熱作用を利用した場合で１Ｗから２.
９Ｗ程度であった。
造物を接続することない構造のＬＳＩパッケージでは、
ＬＳＩパッケージ単独の放熱能力は０.７Ｗから２Ｗ程
度、配線基板の放熱作用を利用した場合で１Ｗから２.
９Ｗ程度であった。
【００６９】本技術になる熱経路部品を用いた構造で
は、ＬＳＩパッケージ単独の放熱能力が、シリコン片に
直接に構造物を接続することなく、ＬＳＩパッケージ単
独の放熱能力は２.５Ｗから５.４Ｗ程度、配線基板の放
熱作用を利用した場合で２.９Ｗから６.４Ｗ程度となっ
た。
は、ＬＳＩパッケージ単独の放熱能力が、シリコン片に
直接に構造物を接続することなく、ＬＳＩパッケージ単
独の放熱能力は２.５Ｗから５.４Ｗ程度、配線基板の放
熱作用を利用した場合で２.９Ｗから６.４Ｗ程度となっ
た。
【００７０】このように、本発明になる技術を適用する
ことで、シリコン片に直接に構造物を接続することな
く、ＬＳＩパッケージの放熱能力は、ＬＳＩパッケージ
単独の放熱能力は２.７倍程度に、配線基板の放熱作用
を利用した場合で２.２倍程度に、向上した。
ことで、シリコン片に直接に構造物を接続することな
く、ＬＳＩパッケージの放熱能力は、ＬＳＩパッケージ
単独の放熱能力は２.７倍程度に、配線基板の放熱作用
を利用した場合で２.２倍程度に、向上した。
【００７１】また、図１６、図２３に放熱経路を示した
ように、図９の従来の技術の放熱経路に比べて、経路が
シリコン片からＢＧＡ基板、熱経路部品、ＬＳＩパッケ
ージ上面となる、新たな放熱経路が形成されることによ
り、熱抵抗が低減して、ＬＳＩパッケージの放熱能力が
向上している。
ように、図９の従来の技術の放熱経路に比べて、経路が
シリコン片からＢＧＡ基板、熱経路部品、ＬＳＩパッケ
ージ上面となる、新たな放熱経路が形成されることによ
り、熱抵抗が低減して、ＬＳＩパッケージの放熱能力が
向上している。
【００７２】半導体素子において、特に、発熱量２Ｗか
ら５Ｗの領域は、集積度が高く動作の高速な半導体素子
に多く見られる領域であり、本発明により、シリコン片
に直接に構造物を接続することなく、すなわち工業的な
生産性を実現しながらのＢＧＡ型ＬＳＩパッケージのこ
の領域への適用が可能になった。従って、半導体技術の
進歩の核心、すなわち高集積化技術と動作の高速化技術
の革新を享受できるＬＳＩパッケージが用意できたと言
うことができる。
ら５Ｗの領域は、集積度が高く動作の高速な半導体素子
に多く見られる領域であり、本発明により、シリコン片
に直接に構造物を接続することなく、すなわち工業的な
生産性を実現しながらのＢＧＡ型ＬＳＩパッケージのこ
の領域への適用が可能になった。従って、半導体技術の
進歩の核心、すなわち高集積化技術と動作の高速化技術
の革新を享受できるＬＳＩパッケージが用意できたと言
うことができる。
【００７３】もちろんこれは主に、より高機能、高速、
軽快、安価な電子装置を提供することに使用されるの
で、半導体産業、電子装置産業が活性化し、また、より
豊かなサービスを享受できる社会を実現するものであ
る。
軽快、安価な電子装置を提供することに使用されるの
で、半導体産業、電子装置産業が活性化し、また、より
豊かなサービスを享受できる社会を実現するものであ
る。
【００７４】なお、本発明の技術の本質はＢＧＡ型ＬＳ
Ｉパッケージにおいて、熱経路部品を設けたことにあっ
て、これらの材質、製造方法、取り付け方法、放熱用ス
ルーホールの有無、ＢＧＡ基板の材質、ＢＧＡ基板の金
属箔の有無、モールドの有無、ポッティングの有無、シ
リコン片の電気的接続方をボンディング・ワイヤで行う
のかＴＡＢ他の技術を用いるのか、シリコン片のどちら
の面を上にするのか、放熱器の形状がフィン形であるの
か他の形であるのか、などは、個々の設計の必要に応じ
て選択し、行えば良いことである。
Ｉパッケージにおいて、熱経路部品を設けたことにあっ
て、これらの材質、製造方法、取り付け方法、放熱用ス
ルーホールの有無、ＢＧＡ基板の材質、ＢＧＡ基板の金
属箔の有無、モールドの有無、ポッティングの有無、シ
リコン片の電気的接続方をボンディング・ワイヤで行う
のかＴＡＢ他の技術を用いるのか、シリコン片のどちら
の面を上にするのか、放熱器の形状がフィン形であるの
か他の形であるのか、などは、個々の設計の必要に応じ
て選択し、行えば良いことである。
【図１】ＢＧＡパッケージの底面図である。
【図２】ＢＧＡパッケージの断面図である。
【図３】ＢＧＡパッケージの断面図である。
【図４】ＢＧＡパッケージの断面図である。
【図５】ＢＧＡパッケージの放熱技術を示す図である。
【図６】同じく放熱技術を示す図である。
【図７】同じく放熱技術を示す図である。
【図８】同じく放熱技術を示す図である。
【図９】ＢＧＡパッケージの放熱経路を示す図である。
【図１０】ＢＧＡパッケージの実施例１を示す図であ
る。
る。
【図１１】実施例１の構造図である。
【図１２】ＢＧＡパッケージの実施例２を示す図であ
る。
る。
【図１３】同じく実施例３を示す図である。
【図１４】同じく実施例４を示す図である。
【図１５】実施例５の構造図である。
【図１６】枠形式の熱経路部品使用構造の放熱経路を示
す図である。
す図である。
【図１７】ＢＧＡパツケージの実施例６を示す図であ
る。
る。
【図１８】実施例６の内部構造図である。
【図１９】同じく内部構造図である。
【図２０】ＢＧＡパッケージの実施例７を示す図であ
る。
る。
【図２１】同じく実施例８を示す図である。
【図２２】同じく実施例９を示す図である。
【図２３】キャップ型の熱経路部品使用の放熱経路を示
す図である。
す図である。
【図２４】ＢＧＡパッケージの実施例１０を示す図であ
る。
る。
【図２５】同じく実施例１１を示す図である。
１０…シリコン片、 ２０…ＢＧＡ基板、 ２１…放熱用スルーホール、 ３０…モールド樹脂、 ３１…ポッティング樹脂、 ４０…ボンディング・ワイヤ、 ５０…半田ボール、 ５１…ピン、 ６０…配線基板、 ６１…放熱用スルーホール、 ７０…放熱器、 ８０…ヒート・スプレッダ、 ８１…凸型ヒート・スプレッダ、 ８２…枠形状の熱経路部品、 ８３…分割された枠形状の熱経路部品、 ８４…キャップ型の熱経路部品、 ９０…熱拡散用金属箔。
Claims (13)
- 【請求項１】ＢＧＡ基板の片面にシリコン片を搭載し、
該ＢＧＡ基板の他面に半田ボールを接続するためのピン
を２次元配置して成るＢＧＡ型ＬＳＩパッケージにおい
て、該シリコン片から、該ＬＳＩパッケージの上面に至
る経路に熱抵抗の低い熱経路を持つことを特徴とする、
放熱構造を持つＢＧＡ型ＬＳＩパッケージ。 - 【請求項２】ＢＧＡ基板の片面にシリコン片を搭載し、
該ＢＧＡ基板の他面に半田ボールを接続するためのピン
を２次元配置して成るＢＧＡ型ＬＳＩパッケージにおい
て、該ＢＧＡ基板の該片面に熱経路部品を接続して放熱
能力を向上したことを特徴とする、放熱構造を持つＢＧ
Ａ型ＬＳＩパッケージ。 - 【請求項３】請求項２の放熱構造を持つＢＧＡ型ＬＳＩ
パッケージにおいて、該熱経路部品が枠形状の熱経路部
品であることを特徴とする、放熱構造を持つＢＧＡ型Ｌ
ＳＩパッケージ。 - 【請求項４】請求項２の放熱構造を持つＢＧＡ型ＬＳＩ
パッケージにおいて、該熱経路部品がキャップ型の熱経
路部品であることを特徴とする、放熱構造を持つＢＧＡ
型ＬＳＩパッケージ。 - 【請求項５】請求項２の放熱構造を持つＢＧＡ型ＬＳＩ
パッケージにおいて、該ＢＧＡ基板内に放熱用スルーホ
ールを持つことを特徴とする、放熱構造を持つＢＧＡ型
ＬＳＩパッケージ。 - 【請求項６】請求項２の放熱構造を持つＢＧＡ型ＬＳＩ
パッケージにおいて、該ＢＧＡ基板が熱拡散用金属箔を
持つことを特徴とする、放熱構造を持つＢＧＡ型ＬＳＩ
パッケージ。 - 【請求項７】請求項２の放熱構造を持つＢＧＡ型ＬＳＩ
パッケージにおいて、該ＬＳＩパッケージに放熱器を装
着したことを特徴とする、放熱構造を持つＢＧＡ型ＬＳ
Ｉパッケージ。 - 【請求項８】請求項２の放熱構造を持つＢＧＡ型ＬＳＩ
パッケージにおいて、該ＬＳＩパッケージがモールドあ
るいはポッティングなどされたことを特徴とする、放熱
構造を持つＢＧＡ型ＬＳＩパッケージ。 - 【請求項９】請求項８の放熱構造を持つＢＧＡ型ＬＳＩ
パッケージにおいて、該熱経路部品の一部あるいは全部
が該ＬＳＩパッケージの表面に露出したことを特徴とす
る、放熱構造を持つＢＧＡ型ＬＳＩパッケージ。 - 【請求項１０】請求項８の放熱構造を持つＢＧＡ型ＬＳ
Ｉパッケージにおいて、該熱経路部品がモールド樹脂あ
るいはポッティング樹脂などで被われたことを特徴とす
る、放熱構造を持つＢＧＡ型ＬＳＩパッケージ。 - 【請求項１１】請求項２の放熱構造を持つＢＧＡ型ＬＳ
Ｉパッケージにおいて、該枠形状の熱経路部品が梁を持
つことを特徴とする、放熱構造を持つＢＧＡ型ＬＳＩパ
ッケージ。 - 【請求項１２】請求項３の放熱構造を持つＢＧＡ型ＬＳ
Ｉパッケージにおいて、該枠形状の熱経路部品が分割さ
れたことを特徴とする、放熱構造を持つＢＧＡ型ＬＳＩ
パッケージ。 - 【請求項１３】請求項４の放熱構造を持つＢＧＡ型ＬＳ
Ｉパッケージにおいて、該キャップ型の熱経路部品が切
り込みを持つことを特徴とする、放熱構造を持つＢＧＡ
型ＬＳＩパッケージ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6144323A JPH0817974A (ja) | 1994-06-27 | 1994-06-27 | 放熱構造を持つｂｇａ型ｌｓｉパッケージ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6144323A JPH0817974A (ja) | 1994-06-27 | 1994-06-27 | 放熱構造を持つｂｇａ型ｌｓｉパッケージ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0817974A true JPH0817974A (ja) | 1996-01-19 |
Family
ID=15359433
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6144323A Pending JPH0817974A (ja) | 1994-06-27 | 1994-06-27 | 放熱構造を持つｂｇａ型ｌｓｉパッケージ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0817974A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100391093B1 (ko) * | 2001-01-04 | 2003-07-12 | 삼성전자주식회사 | 히트 싱크가 부착된 볼 그리드 어레이 패키지 |
| JP2008060172A (ja) * | 2006-08-29 | 2008-03-13 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
| JP2008245344A (ja) * | 2007-03-26 | 2008-10-09 | Mitsubishi Electric Corp | モールド電動機及び送風機及び空気調和機及び給湯機 |
| JP5126219B2 (ja) * | 2007-03-27 | 2013-01-23 | 富士通株式会社 | 半導体部品および半導体部品の製造方法 |
-
1994
- 1994-06-27 JP JP6144323A patent/JPH0817974A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100391093B1 (ko) * | 2001-01-04 | 2003-07-12 | 삼성전자주식회사 | 히트 싱크가 부착된 볼 그리드 어레이 패키지 |
| JP2008060172A (ja) * | 2006-08-29 | 2008-03-13 | Toshiba Corp | 半導体装置 |
| JP2008245344A (ja) * | 2007-03-26 | 2008-10-09 | Mitsubishi Electric Corp | モールド電動機及び送風機及び空気調和機及び給湯機 |
| JP4695111B2 (ja) * | 2007-03-26 | 2011-06-08 | 三菱電機株式会社 | モールド電動機及び送風機及び空気調和機及び給湯機 |
| JP5126219B2 (ja) * | 2007-03-27 | 2013-01-23 | 富士通株式会社 | 半導体部品および半導体部品の製造方法 |
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