JPH0831966A - 半導体集積回路装置 - Google Patents
半導体集積回路装置Info
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- JPH0831966A JPH0831966A JP6163505A JP16350594A JPH0831966A JP H0831966 A JPH0831966 A JP H0831966A JP 6163505 A JP6163505 A JP 6163505A JP 16350594 A JP16350594 A JP 16350594A JP H0831966 A JPH0831966 A JP H0831966A
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- cap
- frame body
- integrated circuit
- circuit device
- semiconductor chip
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- 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
- H01L2224/16221—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 the body and the item being stacked
- H01L2224/16225—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 the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
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- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73253—Bump and layer connectors
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- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/151—Die mounting substrate
- H01L2924/153—Connection portion
- H01L2924/1531—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
- H01L2924/15311—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a ball array, e.g. BGA
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/161—Cap
- H01L2924/1615—Shape
- H01L2924/16195—Flat cap [not enclosing an internal cavity]
Landscapes
- Wire Bonding (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 パッケージ基板上にＣＣＢバンプを介して実
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
パッケージ構造の半導体集積回路装置の封止部分におけ
る信頼性を向上させる。 【構成】 パッケージ基板１１上にＣＣＢバンプ１４を
介して実装された半導体チップ１５を枠体１６とキャッ
プ１７とによって封止してなるパッケージ本体を備え、
枠体１６を、パッケージ本体内の縦方向における熱膨張
率の総和とほぼ等しい材料によって構成した。
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
パッケージ構造の半導体集積回路装置の封止部分におけ
る信頼性を向上させる。 【構成】 パッケージ基板１１上にＣＣＢバンプ１４を
介して実装された半導体チップ１５を枠体１６とキャッ
プ１７とによって封止してなるパッケージ本体を備え、
枠体１６を、パッケージ本体内の縦方向における熱膨張
率の総和とほぼ等しい材料によって構成した。
Description
【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、実装方式としてフリップチップ方式を
用いる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。
術に関し、特に、実装方式としてフリップチップ方式を
用いる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。
【０００２】
【従来の技術】フリップチップ方式を用いる半導体集積
回路装置として、例えばチップキャリア（Chip Carrie
r）がある。このチップキャリアは、パッケージ基板上
にＣＣＢ（Controlled Collapse Bonding)バンプを介し
て実装された半導体チップをキャップによって気密封止
したパッケージ構造の半導体集積回路装置である。
回路装置として、例えばチップキャリア（Chip Carrie
r）がある。このチップキャリアは、パッケージ基板上
にＣＣＢ（Controlled Collapse Bonding)バンプを介し
て実装された半導体チップをキャップによって気密封止
したパッケージ構造の半導体集積回路装置である。
【０００３】このチップキャリアについては、例えば特
開昭６２−２４９４２９号および特開昭６３−３１０１
３９号公報に記載があり、その概要は以下のとおりであ
る。
開昭６２−２４９４２９号および特開昭６３−３１０１
３９号公報に記載があり、その概要は以下のとおりであ
る。
【０００４】すなわち、半導体チップは、平板状のパッ
ケージ基板の主面上にＣＣＢバンプを介在させた状態で
実装されている。この半導体チップは、キャップによっ
て封止されている。
ケージ基板の主面上にＣＣＢバンプを介在させた状態で
実装されている。この半導体チップは、キャップによっ
て封止されている。
【０００５】キャップは、熱伝導性の高い材料からな
り、その外周には凸状の脚部が一体的に成形されてい
る。キャップの裏面と半導体チップの裏面とは、伝熱用
半田等を介して接合されている。また、キャップの脚部
とパッケージ基板の主面外周とは封止用半田を介在した
状態で接合されている。この封止用半田は、例えば鉛
（Ｐｂ）−錫（Ｓｎ）系の半田が用いられている。
り、その外周には凸状の脚部が一体的に成形されてい
る。キャップの裏面と半導体チップの裏面とは、伝熱用
半田等を介して接合されている。また、キャップの脚部
とパッケージ基板の主面外周とは封止用半田を介在した
状態で接合されている。この封止用半田は、例えば鉛
（Ｐｂ）−錫（Ｓｎ）系の半田が用いられている。
【０００６】ところで、このようなチップキャリアにお
いては、半導体チップの主面と裏面とが固定されている
ため、半導体チップの昇温および降温が繰り返される
と、ＣＣＢバンプに熱によって歪が生じることが知られ
ている。
いては、半導体チップの主面と裏面とが固定されている
ため、半導体チップの昇温および降温が繰り返される
と、ＣＣＢバンプに熱によって歪が生じることが知られ
ている。
【０００７】そこで、チップキャリアにおいては、ＣＣ
Ｂバンプにかかる熱歪を最小にするためにバランス構造
を採っている。このバランス構造とは、パッケージ内部
の部品、例えば半導体チップおよびＣＣＢバンプ等の全
体の熱膨張率と、封止部分の熱膨張率とが、ほぼ同じに
なるように設計した構造であり、パッケージ内部の熱膨
張率と封止部分の熱膨張率とを、主として上記封止用半
田の厚さ等の設定によって調整している。
Ｂバンプにかかる熱歪を最小にするためにバランス構造
を採っている。このバランス構造とは、パッケージ内部
の部品、例えば半導体チップおよびＣＣＢバンプ等の全
体の熱膨張率と、封止部分の熱膨張率とが、ほぼ同じに
なるように設計した構造であり、パッケージ内部の熱膨
張率と封止部分の熱膨張率とを、主として上記封止用半
田の厚さ等の設定によって調整している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
技術においては、以下の問題があることを本発明者は見
い出した。
技術においては、以下の問題があることを本発明者は見
い出した。
【０００９】すなわち、チップキャリアにおいては、パ
ッケージ内部の熱膨張率と、封止用半田層の熱膨張率と
を合わせる関係上、封止用半田層の厚さをある程度厚め
に設定する必要があるが、その封止用半田層の厚さが半
田の組織に比較して厚いために、半田組織間の収縮孔に
起因して、温度サイクル試験の後に封止部分にリーク不
良が発生する問題がある。
ッケージ内部の熱膨張率と、封止用半田層の熱膨張率と
を合わせる関係上、封止用半田層の厚さをある程度厚め
に設定する必要があるが、その封止用半田層の厚さが半
田の組織に比較して厚いために、半田組織間の収縮孔に
起因して、温度サイクル試験の後に封止部分にリーク不
良が発生する問題がある。
【００１０】また、チップキャリアにおいては、パッケ
ージ内部の熱膨張率と、封止用半田層の熱膨張率とを合
わせる関係上、封止用半田層の厚さを所定の厚さに設定
する必要があるため、封止工程時においてキャップにか
ける荷重の調整が微妙で高精度となり、その制御が難し
いという問題がある。
ージ内部の熱膨張率と、封止用半田層の熱膨張率とを合
わせる関係上、封止用半田層の厚さを所定の厚さに設定
する必要があるため、封止工程時においてキャップにか
ける荷重の調整が微妙で高精度となり、その制御が難し
いという問題がある。
【００１１】さらに、チップキャリアにおいては、キャ
ップの上面側に放熱板等を接触させて半導体チップで発
生した熱を放散させる関係上、キャップ上面の実装面に
対する平坦度に高い精度が必要とされているが、上記封
止用半田層が厚いために封止工程時においてキャップが
不安定となり、キャップの平坦度を確保するのが難しい
という問題がある。
ップの上面側に放熱板等を接触させて半導体チップで発
生した熱を放散させる関係上、キャップ上面の実装面に
対する平坦度に高い精度が必要とされているが、上記封
止用半田層が厚いために封止工程時においてキャップが
不安定となり、キャップの平坦度を確保するのが難しい
という問題がある。
【００１２】一方、上述のリーク不良の対策として、収
縮孔が生じない金（Ａｕ）−Ｓｎ共晶半田を用いる方法
もあるが、この場合、下地の金属層とのぬれ性が充分と
いえず、歩留りの向上を阻害する恐れがある。
縮孔が生じない金（Ａｕ）−Ｓｎ共晶半田を用いる方法
もあるが、この場合、下地の金属層とのぬれ性が充分と
いえず、歩留りの向上を阻害する恐れがある。
【００１３】本発明の目的は、パッケージ基板上にＣＣ
Ｂバンプを介して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パッケージ構造の半導体集積回路装
置の封止部分における信頼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。
Ｂバンプを介して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パッケージ構造の半導体集積回路装
置の封止部分における信頼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。
【００１４】また、本発明の他の目的は、パッケージ基
板上にＣＣＢバンプを介して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パッケージ構造の半導体
集積回路装置の組立工程において封止工程時の制御を容
易にすることのできる技術を提供することにある。
板上にＣＣＢバンプを介して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パッケージ構造の半導体
集積回路装置の組立工程において封止工程時の制御を容
易にすることのできる技術を提供することにある。
【００１５】また、本発明の他の目的は、パッケージ基
板上にＣＣＢバンプを介して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パッケージ構造の半導体
集積回路装置のキャップの平坦度を向上させることので
きる技術を提供することにある。
板上にＣＣＢバンプを介して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パッケージ構造の半導体
集積回路装置のキャップの平坦度を向上させることので
きる技術を提供することにある。
【００１６】さらに、本発明の他の目的は、パッケージ
基板上にＣＣＢバンプを介して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パッケージ構造の半導
体集積回路装置のキャップの歩留りおよび信頼性を向上
させることのできる技術を提供することにある。
基板上にＣＣＢバンプを介して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パッケージ構造の半導
体集積回路装置のキャップの歩留りおよび信頼性を向上
させることのできる技術を提供することにある。
【００１７】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。
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。
【００１８】
【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。
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。
【００１９】すなわち、本発明の半導体集積回路装置
は、パッケージ基板上にバンプ電極を介して実装された
半導体チップを、前記パッケージ基板の外周に接合され
た枠体と、前記枠体上に接合され、かつ、前記半導体チ
ップの裏面に伝熱用半田層を介して接合されたキャップ
とによって封止してなるパッケージ本体を備え、前記枠
体を、前記パッケージ本体内の縦方向における熱膨張率
の総和とほぼ等しい材料によって構成したものである。
は、パッケージ基板上にバンプ電極を介して実装された
半導体チップを、前記パッケージ基板の外周に接合され
た枠体と、前記枠体上に接合され、かつ、前記半導体チ
ップの裏面に伝熱用半田層を介して接合されたキャップ
とによって封止してなるパッケージ本体を備え、前記枠
体を、前記パッケージ本体内の縦方向における熱膨張率
の総和とほぼ等しい材料によって構成したものである。
【００２０】また、本発明の半導体集積回路装置は、パ
ッケージ基板上にバンプ電極を介して実装された半導体
チップを、前記パッケージ基板の外周に接合された枠体
と、前記枠体上に接合され、かつ、前記半導体チップの
裏面との間に隙間をおいて配置されたキャップとによっ
て封止してなるパッケージ本体を備え、前記枠体を、前
記パッケージ本体内の縦方向における熱膨張率の総和と
ほぼ等しい材料によって構成したものである。
ッケージ基板上にバンプ電極を介して実装された半導体
チップを、前記パッケージ基板の外周に接合された枠体
と、前記枠体上に接合され、かつ、前記半導体チップの
裏面との間に隙間をおいて配置されたキャップとによっ
て封止してなるパッケージ本体を備え、前記枠体を、前
記パッケージ本体内の縦方向における熱膨張率の総和と
ほぼ等しい材料によって構成したものである。
【００２１】また、本発明の半導体集積回路装置は、配
線基板上にバンプ電極を介して実装された半導体チップ
を、前記半導体チップの周囲に接合された枠体と、前記
枠体上に接合され、かつ、前記半導体チップの裏面に伝
熱用半田層を介して接合されたキャップとによって封止
するとともに、前記枠体を、前記パッケージ本体内の縦
方向における熱膨張率の総和とほぼ等しい材料によって
構成したものである。
線基板上にバンプ電極を介して実装された半導体チップ
を、前記半導体チップの周囲に接合された枠体と、前記
枠体上に接合され、かつ、前記半導体チップの裏面に伝
熱用半田層を介して接合されたキャップとによって封止
するとともに、前記枠体を、前記パッケージ本体内の縦
方向における熱膨張率の総和とほぼ等しい材料によって
構成したものである。
【００２２】さらに、本発明の半導体集積回路装置は、
前記枠体がアルミナからなるものである。
前記枠体がアルミナからなるものである。
【００２３】
【作用】上記した本発明の半導体集積回路装置によれ
ば、パッケージ内部の熱膨張率と封止部の熱膨張率とを
枠体によって合わせることにより、枠体とキャップおよ
びパッケージ基板とを接合するための封止用半田層の厚
さを非常に薄くすることができるので、封止用半田層の
組織間の収縮孔に起因して温度サイクル試験の後に封止
部分にリーク不良が発生するのを抑制することが可能と
なる。
ば、パッケージ内部の熱膨張率と封止部の熱膨張率とを
枠体によって合わせることにより、枠体とキャップおよ
びパッケージ基板とを接合するための封止用半田層の厚
さを非常に薄くすることができるので、封止用半田層の
組織間の収縮孔に起因して温度サイクル試験の後に封止
部分にリーク不良が発生するのを抑制することが可能と
なる。
【００２４】また、パッケージ内部の熱膨張率と封止部
の熱膨張率とを枠体によって合わせることにより、枠体
とキャップおよびパッケージ基板とを接合するための封
止用半田層の厚さの設定精度を緩和することができるの
で、封止工程時においてキャップにかける荷重の調整を
簡単に行うことができ、その制御を容易にすることが可
能となる。
の熱膨張率とを枠体によって合わせることにより、枠体
とキャップおよびパッケージ基板とを接合するための封
止用半田層の厚さの設定精度を緩和することができるの
で、封止工程時においてキャップにかける荷重の調整を
簡単に行うことができ、その制御を容易にすることが可
能となる。
【００２５】また、パッケージ内部の熱膨張率と封止部
の熱膨張率とを枠体によって合わせることにより、枠体
とキャップおよびパッケージ基板とを接合するための封
止用半田層の厚さを非常に薄くすることができるので、
封止工程時および封止工程直後におけるキャップの安定
性を向上させることができる。このため、キャップの平
坦度を向上させることが可能となる。
の熱膨張率とを枠体によって合わせることにより、枠体
とキャップおよびパッケージ基板とを接合するための封
止用半田層の厚さを非常に薄くすることができるので、
封止工程時および封止工程直後におけるキャップの安定
性を向上させることができる。このため、キャップの平
坦度を向上させることが可能となる。
【００２６】また、キャップを平板状にすることができ
るので、その加工を容易にすることができ、キャップ自
体の平坦度も向上させることができる。このため、パッ
ケージ基板上にＣＣＢバンプを介して実装された半導体
チップをキャップによって気密封止したパッケージ構造
の半導体集積回路装置の製造コストを低減することが可
能となる。
るので、その加工を容易にすることができ、キャップ自
体の平坦度も向上させることができる。このため、パッ
ケージ基板上にＣＣＢバンプを介して実装された半導体
チップをキャップによって気密封止したパッケージ構造
の半導体集積回路装置の製造コストを低減することが可
能となる。
【００２７】さらに、上記した本発明の半導体集積回路
装置によれば、加工形成が容易で、かつ、加工寸法精度
の高いアルミナを用いて枠体を形成することにより、上
記作用が得られる上に、枠体自体の平坦度を向上させる
ことが可能となる。
装置によれば、加工形成が容易で、かつ、加工寸法精度
の高いアルミナを用いて枠体を形成することにより、上
記作用が得られる上に、枠体自体の平坦度を向上させる
ことが可能となる。
【００２８】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。
に説明する。
【００２９】（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要部断面図、図２は図１の半導
体集積回路装置の要部拡大断面図、図３は図１の半導体
集積回路装置の構成要素の斜視図、図４は図１の半導体
集積回路装置の製造方法を説明するための説明図、図５
は図１の半導体集積回路装置を有するモジュール装置の
断面図である。
る半導体集積回路装置の要部断面図、図２は図１の半導
体集積回路装置の要部拡大断面図、図３は図１の半導体
集積回路装置の構成要素の斜視図、図４は図１の半導体
集積回路装置の製造方法を説明するための説明図、図５
は図１の半導体集積回路装置を有するモジュール装置の
断面図である。
【００３０】本実施例１の半導体集積回路装置は、例え
ばチップキャリアである。このチップキャリアを有する
モジュール装置を図５に示す。
ばチップキャリアである。このチップキャリアを有する
モジュール装置を図５に示す。
【００３１】マルチチップモジュール１を構成するモジ
ュール基板２は、例えばムライト等のようなセラミック
からなり、その上面には、複数のチップキャリア（半導
体集積回路装置）３がＣＣＢバンプ４を介して実装され
ている。
ュール基板２は、例えばムライト等のようなセラミック
からなり、その上面には、複数のチップキャリア（半導
体集積回路装置）３がＣＣＢバンプ４を介して実装され
ている。
【００３２】ＣＣＢバンプ４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：２２０〜２５０℃程度）からなり、モジュール基板
２に形成された内部配線（図示せず）を通じてモジュー
ル基板２の裏面から下方に延在するリードピン５と電気
的に接続されている。リードピン５は、例えば４２アロ
イ等からなり、その表面にはＡｕメッキ等が施されてい
る。
の銀（Ａｇ）を含有するスズ（Ｓｎ）／Ａｇ合金（融
点：２２０〜２５０℃程度）からなり、モジュール基板
２に形成された内部配線（図示せず）を通じてモジュー
ル基板２の裏面から下方に延在するリードピン５と電気
的に接続されている。リードピン５は、例えば４２アロ
イ等からなり、その表面にはＡｕメッキ等が施されてい
る。
【００３３】各チップキャリア３の上面には放熱フィン
６が接合されている。放熱フィン６は、例えばアルミニ
ウム（Ａｌ）等からなり、その上部に形成された凹凸が
モジュールキャップ７の裏面に形成された凹凸と噛み合
った状態になっている。
６が接合されている。放熱フィン６は、例えばアルミニ
ウム（Ａｌ）等からなり、その上部に形成された凹凸が
モジュールキャップ７の裏面に形成された凹凸と噛み合
った状態になっている。
【００３４】モジュールキャップ７は、例えばコバルト
（Ｃｏ）−モリブデン（Ｍｏ）合金からなり、その脚部
が半田層８を介してモジュール基板２の外周と接合され
ている。半田層８は、鉛（Ｐｂ）−錫（Ｓｎ）合金等か
らなる。
（Ｃｏ）−モリブデン（Ｍｏ）合金からなり、その脚部
が半田層８を介してモジュール基板２の外周と接合され
ている。半田層８は、鉛（Ｐｂ）−錫（Ｓｎ）合金等か
らなる。
【００３５】チップキャリア３は、モジュール基板２と
モジュールキャップ７とによって形成されたキャビィテ
ィ９内に気密封止されている。なお、そのキャビィティ
９内には、放熱特性を向上させる観点から、例えばヘリ
ウム（Ｈｅ）ガスが充填されている。
モジュールキャップ７とによって形成されたキャビィテ
ィ９内に気密封止されている。なお、そのキャビィティ
９内には、放熱特性を向上させる観点から、例えばヘリ
ウム（Ｈｅ）ガスが充填されている。
【００３６】モジュールキャップ７上には、熱伝導性グ
リース（図示せず）を介して冷却用ブロック１０が配置
されている。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７を介して冷却ブ
ロック１０に伝わり、冷却される構造になっている。
リース（図示せず）を介して冷却用ブロック１０が配置
されている。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７を介して冷却ブ
ロック１０に伝わり、冷却される構造になっている。
【００３７】冷却用ブロック１０には、例えば冷却水を
流すための流通孔１０ａが形成されている。流通孔１０
ａ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７の上面を均一に冷却させるた
めである。
流すための流通孔１０ａが形成されている。流通孔１０
ａ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７の上面を均一に冷却させるた
めである。
【００３８】次に、本実施例１のチップキャリア３を図
１〜図３を用いて詳細に説明する。チップキャリア３を
構成するパッケージ基板１１は、例えばムライト等のよ
うなセラミック材料からなり、その主面および裏面に
は、それぞれ電極１２ａ，１２ｂが形成されている。
１〜図３を用いて詳細に説明する。チップキャリア３を
構成するパッケージ基板１１は、例えばムライト等のよ
うなセラミック材料からなり、その主面および裏面に
は、それぞれ電極１２ａ，１２ｂが形成されている。
【００３９】電極１２ａと電極１２ｂとは、パッケージ
基板１１に形成された内部配線１３を通じて電気的に接
続されている。なお、内部配線１３は、例えばタングス
テン等のような高融点金属からなる。
基板１１に形成された内部配線１３を通じて電気的に接
続されている。なお、内部配線１３は、例えばタングス
テン等のような高融点金属からなる。
【００４０】パッケージ基板１１の裏面の電極１２ｂに
は、上記したＣＣＢバンプ４が接合されている。また、
パッケージ基板１１の主面の電極１２ａには、ＣＣＢバ
ンプ４よりも小径のＣＣＢバンプ１４が接合されてい
る。ＣＣＢバンプ１４は、例えば２重量％程度のＳｎを
含有するＰｂ／Ｓｎ合金（融点：３２０〜３２５℃程
度）からなる。ＣＣＢバンプ１４の高さｔC は、例えば
0.１mm程度である。
は、上記したＣＣＢバンプ４が接合されている。また、
パッケージ基板１１の主面の電極１２ａには、ＣＣＢバ
ンプ４よりも小径のＣＣＢバンプ１４が接合されてい
る。ＣＣＢバンプ１４は、例えば２重量％程度のＳｎを
含有するＰｂ／Ｓｎ合金（融点：３２０〜３２５℃程
度）からなる。ＣＣＢバンプ１４の高さｔC は、例えば
0.１mm程度である。
【００４１】ＣＣＢバンプ１４は、半導体チップ１５の
主面に形成されたＣＣＢバンプ用下地金属に接合されて
いる。すなわち、パッケージ基板１１の主面の電極１２
ａには、ＣＣＢバンプ１４を介して半導体チップ１５が
電気的に接続されている。
主面に形成されたＣＣＢバンプ用下地金属に接合されて
いる。すなわち、パッケージ基板１１の主面の電極１２
ａには、ＣＣＢバンプ１４を介して半導体チップ１５が
電気的に接続されている。
【００４２】半導体チップ１５は、例えばＳｉ単結晶か
らなり、その主面には、例えばＢｉＣ−ＭＯＳ回路を有
する論理付きＳＲＡＭ（Static RAM）等のような半導体
集積回路（図示せず）が形成されている。半導体チップ
１５の厚さｔL は、例えば0.５mm程度である。
らなり、その主面には、例えばＢｉＣ−ＭＯＳ回路を有
する論理付きＳＲＡＭ（Static RAM）等のような半導体
集積回路（図示せず）が形成されている。半導体チップ
１５の厚さｔL は、例えば0.５mm程度である。
【００４３】ところで、本実施例１においては、半導体
チップ１５が、パッケージ基板１１の主面外周上に接合
された枠体１６と、半導体チップ１５および枠体１６の
上面に接合されたキャップ１７とによって封止されてい
る。そして、半導体チップ１５は、キャップ１７とパッ
ケージ基板１１との間で、ＣＣＢバンプ１４と伝熱用半
田層１８とによって拘束されている。
チップ１５が、パッケージ基板１１の主面外周上に接合
された枠体１６と、半導体チップ１５および枠体１６の
上面に接合されたキャップ１７とによって封止されてい
る。そして、半導体チップ１５は、キャップ１７とパッ
ケージ基板１１との間で、ＣＣＢバンプ１４と伝熱用半
田層１８とによって拘束されている。
【００４４】枠体１６は、パッケージ内部の縦方向の熱
膨張率とほぼ等しい材料からなる。
膨張率とほぼ等しい材料からなる。
【００４５】本実施例１において枠体１６は、例えば熱
膨張率が6.５〜7.０×１０-6／ｇ程度のアルミナ（Ａｌ
2 Ｏ3)によって構成されている。
膨張率が6.５〜7.０×１０-6／ｇ程度のアルミナ（Ａｌ
2 Ｏ3)によって構成されている。
【００４６】すなわち、本実施例１においては、ＣＣＢ
バンプ１４にかかる熱歪を、枠体１６の熱膨張によって
緩和することが可能な構造となっている。これにより、
ＣＣＢバンプ１４の接続寿命を向上させることができ、
チップキャリア３の信頼性を向上させることが可能とな
る。
バンプ１４にかかる熱歪を、枠体１６の熱膨張によって
緩和することが可能な構造となっている。これにより、
ＣＣＢバンプ１４の接続寿命を向上させることができ、
チップキャリア３の信頼性を向上させることが可能とな
る。
【００４７】また、本実施例１においては、枠体１６の
材料としてＡｌ2 Ｏ3 を用いたことにより、次のような
効果を得ることが可能である。
材料としてＡｌ2 Ｏ3 を用いたことにより、次のような
効果を得ることが可能である。
【００４８】第１に、高精度な加工が可能である。この
ため、枠体１６の上下面の平坦度を非常に高く、しかも
比較的容易（安価）に設定することが可能である。した
がって、キャップ１７の平坦度も高く設定することが可
能である。第２に、半田接合用金属層の形成において、
従来技術をそのまま使うことが可能である。しかも、半
田接合用金属層の剥離等の問題も生じ難い。第３に、枠
体１６の反り等の問題も生じない。
ため、枠体１６の上下面の平坦度を非常に高く、しかも
比較的容易（安価）に設定することが可能である。した
がって、キャップ１７の平坦度も高く設定することが可
能である。第２に、半田接合用金属層の形成において、
従来技術をそのまま使うことが可能である。しかも、半
田接合用金属層の剥離等の問題も生じ難い。第３に、枠
体１６の反り等の問題も生じない。
【００４９】ここで、枠体１６の厚さｔA は、半導体チ
ップ１５の厚さｔL （＝0.５mm）と、ＣＣＢバンプ１４
の厚さｔC （＝0.１mm）との比が５対１の場合におい
て、ｔA ≒ｔL ＋ｔC とする（詳細については後述す
る）。したがって、本実施例１において枠体１６の厚さ
ｔA は、例えば0.６０５mm程度である。なお、枠体１６
の厚さｔA は、ｔL ＋ｔC となるのが好ましいが、±５
％程度の寸法誤差があってもほとんど問題ない。
ップ１５の厚さｔL （＝0.５mm）と、ＣＣＢバンプ１４
の厚さｔC （＝0.１mm）との比が５対１の場合におい
て、ｔA ≒ｔL ＋ｔC とする（詳細については後述す
る）。したがって、本実施例１において枠体１６の厚さ
ｔA は、例えば0.６０５mm程度である。なお、枠体１６
の厚さｔA は、ｔL ＋ｔC となるのが好ましいが、±５
％程度の寸法誤差があってもほとんど問題ない。
【００５０】枠体１６は、その上下面に形成された封止
用半田層１９ａ，１９ｂによってパッケージ基板１１お
よびキャップ１７と接合されている。封止用半田層１９
ａ，１９ｂは、共に、例えば１０重量％のＳｎを含有す
るＰｂ−Ｓｎ合金からなり、その厚さｔF1，ｔF2は、従
来に比べて非常に薄く、例えば0.００２５mm程度であ
る。
用半田層１９ａ，１９ｂによってパッケージ基板１１お
よびキャップ１７と接合されている。封止用半田層１９
ａ，１９ｂは、共に、例えば１０重量％のＳｎを含有す
るＰｂ−Ｓｎ合金からなり、その厚さｔF1，ｔF2は、従
来に比べて非常に薄く、例えば0.００２５mm程度であ
る。
【００５１】このように、本実施例１においては、封止
用半田層１９ａ，１９ｂを非常に薄くすることができる
ので、封止工程時および封止工程直後におけるキャップ
１７の安定性を向上させることができるので、キャップ
１７の平坦度を向上させることが可能となっている。
用半田層１９ａ，１９ｂを非常に薄くすることができる
ので、封止工程時および封止工程直後におけるキャップ
１７の安定性を向上させることができるので、キャップ
１７の平坦度を向上させることが可能となっている。
【００５２】また、ＣＣＢバンプ１４の熱歪を枠体１６
によって緩和する構造なので、封止用半田層１９ａ，１
９ｂの厚さ等を所定値に設定する必要がないので、封止
工程時における設定制御を容易にすることが可能となっ
ている。
によって緩和する構造なので、封止用半田層１９ａ，１
９ｂの厚さ等を所定値に設定する必要がないので、封止
工程時における設定制御を容易にすることが可能となっ
ている。
【００５３】なお、枠体１６の上下面には、封止用半田
１９ａ，１９ｂ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２０ａ，２０ｂが形成されている。
１９ａ，１９ｂ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２０ａ，２０ｂが形成されている。
【００５４】ここで、上述した枠体１６と封止用半田層
１９ａ，１９ｂとの厚さの設定について詳細に説明す
る。まず、パッケージ内部の縦方向の熱膨張の総和Ｓ
は、以下のように表すことができる。
１９ａ，１９ｂとの厚さの設定について詳細に説明す
る。まず、パッケージ内部の縦方向の熱膨張の総和Ｓ
は、以下のように表すことができる。
【００５５】Ｓ＝ＣＣＢバンプ１４の厚さｔC （0.１m
m）×２4.９×１０-6／℃＋半導体チップ１５の厚さｔL
（0.５mm）×2.６５×１０-6＋伝熱用半田層１８の厚
さｔR（0.０１）×２4.９×１０-6／℃＝4.０６×１０
-6mm／℃したがって、パッケージ内部の熱膨張率αは、
α＝Ｓ／（ｔC ＋ｔL ＋ｔR ）と表すことができるの
で、α＝4.０６×１０-6／0.６１＝6.６６×１０-6／℃
となる。これは、Ａｌ2 Ｏ3 の熱膨張率（6.５〜7.０×
１０-6）に近い。
m）×２4.９×１０-6／℃＋半導体チップ１５の厚さｔL
（0.５mm）×2.６５×１０-6＋伝熱用半田層１８の厚
さｔR（0.０１）×２4.９×１０-6／℃＝4.０６×１０
-6mm／℃したがって、パッケージ内部の熱膨張率αは、
α＝Ｓ／（ｔC ＋ｔL ＋ｔR ）と表すことができるの
で、α＝4.０６×１０-6／0.６１＝6.６６×１０-6／℃
となる。これは、Ａｌ2 Ｏ3 の熱膨張率（6.５〜7.０×
１０-6）に近い。
【００５６】そこで、封止部（主として枠体１６および
封止用半田層１９ａ，１９ｂ）の枠体１６の厚さをＡ、
封止用半田層１９ａ，１９ｂの和（ｔF1＋ｔF2）をＢと
し、封止部の熱膨張の総和をＳ1 とすると、次式が成立
する。
封止用半田層１９ａ，１９ｂ）の枠体１６の厚さをＡ、
封止用半田層１９ａ，１９ｂの和（ｔF1＋ｔF2）をＢと
し、封止部の熱膨張の総和をＳ1 とすると、次式が成立
する。
【００５７】Ｓ1 ＝枠体１６の厚さＡ×6.５×１０-6／
℃＋封止用半田層１９ａ，１９ｂの和Ｂ×２4.９５×１
０-6／℃＝4.０６×１０-6mm／℃ この式にＢ＝0.６１−Ａを代入すると次式が成立する。
℃＋封止用半田層１９ａ，１９ｂの和Ｂ×２4.９５×１
０-6／℃＝4.０６×１０-6mm／℃ この式にＢ＝0.６１−Ａを代入すると次式が成立する。
【００５８】 6.５Ａ−２4.９５Ａ＝4.０６−２4.９５×0.６１ −１8.４５Ａ＝−１1.１６ Ａ＝0.６０５mm また、この結果をＢ＝0.６１−Ａの式に代入することに
より、Ｂ＝0.００５が得られる。
より、Ｂ＝0.００５が得られる。
【００５９】したがって、枠体１６の厚さＡ＝0.６０５
mm、封止用半田層１９ａ，９ｂの個々の厚さｔF1＝ｔF2
＝0.００２５mmが得られる。これによってバランス構造
とすることが可能となっている。
mm、封止用半田層１９ａ，９ｂの個々の厚さｔF1＝ｔF2
＝0.００２５mmが得られる。これによってバランス構造
とすることが可能となっている。
【００６０】一方、キャップ１７は、例えば熱伝導率が
１７０Ｗ／ｍ・Ｋ程度の高い熱伝導性を有するＡｌＮか
らなる。そして、本実施例１においてはキャップ１７が
脚部を必要としないので平板状に形成されている。この
ため、キャップ１７の加工が容易である。したがって、
キャップ１７の加工コストを安価にすることが可能であ
る。また、キャップ１７の平坦度を高く設定することが
可能である。
１７０Ｗ／ｍ・Ｋ程度の高い熱伝導性を有するＡｌＮか
らなる。そして、本実施例１においてはキャップ１７が
脚部を必要としないので平板状に形成されている。この
ため、キャップ１７の加工が容易である。したがって、
キャップ１７の加工コストを安価にすることが可能であ
る。また、キャップ１７の平坦度を高く設定することが
可能である。
【００６１】なお、パッケージ基板１１と枠体１６およ
びキャップ１７と枠体１６との接合部におけるパッケー
ジ基板１１およびキャップ１７のそれぞれの表面には、
封止用半田層１９ａ，１９ｂ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２０ｃ，２０ｄが形成されている。
びキャップ１７と枠体１６との接合部におけるパッケー
ジ基板１１およびキャップ１７のそれぞれの表面には、
封止用半田層１９ａ，１９ｂ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２０ｃ，２０ｄが形成されている。
【００６２】また、キャップ１７の下面は、伝熱用半田
層１８を介して半導体チップ１５の裏面と接合されてお
り、これにより、回路動作時に半導体チップ１５で発生
した熱が伝熱用半田層１８を経てキャップ１７の表面か
ら放散される構造となっている。
層１８を介して半導体チップ１５の裏面と接合されてお
り、これにより、回路動作時に半導体チップ１５で発生
した熱が伝熱用半田層１８を経てキャップ１７の表面か
ら放散される構造となっている。
【００６３】伝熱用半田層１８は、例えば半田プリフォ
ーム１８ａと同一のＰｂ／Ｓｎ合金からなる。なお、キ
ャップ１７の下面にも、伝熱用半田層１８の濡れ性を良
好にするために、上記した接合用金属層２０ｅが形成さ
れている。ここで、伝熱用半田層１８の厚さｔR は、例
えば0.０１mm程度である。
ーム１８ａと同一のＰｂ／Ｓｎ合金からなる。なお、キ
ャップ１７の下面にも、伝熱用半田層１８の濡れ性を良
好にするために、上記した接合用金属層２０ｅが形成さ
れている。ここで、伝熱用半田層１８の厚さｔR は、例
えば0.０１mm程度である。
【００６４】次に、本実施例１のチップキャリア３の封
止工程を図４によって説明する。
止工程を図４によって説明する。
【００６５】まず、図４に示すような従来のチップキャ
リアの製造で用いていた断面凹状の通常の封止用治具２
１を用意する。ただし、本実施例１の場合、上記したよ
うに封止工程に際して高精度な制御性を必要としないの
で、封止用治具２１を従来よりも小形で簡単な構造にで
きるが、ここでは従来から使用されている封止用治具２
１を用いた場合を示す。
リアの製造で用いていた断面凹状の通常の封止用治具２
１を用意する。ただし、本実施例１の場合、上記したよ
うに封止工程に際して高精度な制御性を必要としないの
で、封止用治具２１を従来よりも小形で簡単な構造にで
きるが、ここでは従来から使用されている封止用治具２
１を用いた場合を示す。
【００６６】続いて、封止用治具２１の凹部内にキャッ
プ１７をその上面を下に向けた状態で収容した後、キャ
ップ１７の外周に封止用半田層１９ａ形成用の枠状の半
田プリフォーム１９ａ1 を介して枠体１６を収容する。
プ１７をその上面を下に向けた状態で収容した後、キャ
ップ１７の外周に封止用半田層１９ａ形成用の枠状の半
田プリフォーム１９ａ1 を介して枠体１６を収容する。
【００６７】その後、半導体チップ１５を実装したパッ
ケージ基板１１を半導体チップ１５の裏面を下方にした
状態で収容する。この際、キャップ１７の中央と半導体
チップ１５の裏面との間には、伝熱用半田層１８形成用
の四角形状の半田プリフォーム１８ａを介在し、枠体１
６とパッケージ基板１１の外周との間には、封止用半田
層１９ｂ形成用の半田プリフォーム１９ｂ1 を介在させ
る。
ケージ基板１１を半導体チップ１５の裏面を下方にした
状態で収容する。この際、キャップ１７の中央と半導体
チップ１５の裏面との間には、伝熱用半田層１８形成用
の四角形状の半田プリフォーム１８ａを介在し、枠体１
６とパッケージ基板１１の外周との間には、封止用半田
層１９ｂ形成用の半田プリフォーム１９ｂ1 を介在させ
る。
【００６８】このようにした後、パッケージ基板１１の
裏面側から所定量の荷重をかけた状態で、例えば水素ガ
ス（Ｈ2)還元雰囲気中において熱処理を施すことによ
り、キャップ１７と枠体１６およびパッケージ基板１１
と枠体１６とを封止用半田層１９ａ，１９ｂによって接
合することによって半導体チップ１５を封止する。この
際、本実施例１においては、キャップ１７とパッケージ
基板１１との間の高さ調整が枠体１６の厚さで設定する
ことができるので、その調整制御が容易である。
裏面側から所定量の荷重をかけた状態で、例えば水素ガ
ス（Ｈ2)還元雰囲気中において熱処理を施すことによ
り、キャップ１７と枠体１６およびパッケージ基板１１
と枠体１６とを封止用半田層１９ａ，１９ｂによって接
合することによって半導体チップ１５を封止する。この
際、本実施例１においては、キャップ１７とパッケージ
基板１１との間の高さ調整が枠体１６の厚さで設定する
ことができるので、その調整制御が容易である。
【００６９】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。
効果を得ることが可能となる。
【００７０】(1).パッケージ基板１１とキャップ１７と
の間に、熱膨張率がパッケージ内部の熱膨張率とほぼ等
しい材料からなる枠体１６を介在させたことにより、Ｃ
ＣＢバンプ１４にかかる熱歪を緩和することができるの
で、ＣＣＢバンプ１４の接続寿命を向上させることが可
能となる。
の間に、熱膨張率がパッケージ内部の熱膨張率とほぼ等
しい材料からなる枠体１６を介在させたことにより、Ｃ
ＣＢバンプ１４にかかる熱歪を緩和することができるの
で、ＣＣＢバンプ１４の接続寿命を向上させることが可
能となる。
【００７１】(2).パッケージ内部の熱膨張率と封止部の
熱膨張率とを枠体１６によって合わせることにより、枠
体１６とキャップ１７、枠体１６とパッケージ基板１１
とを接合するための封止用半田層１９ａ，１９ｂの厚さ
を非常に薄くすることができるので、封止用半田層１９
ａ，１９ｂの組織間の収縮孔に起因して、温度サイクル
試験の後に封止部分にリーク不良が発生するのを抑制す
ることができ、その封止部の信頼性を向上させることが
可能となる。
熱膨張率とを枠体１６によって合わせることにより、枠
体１６とキャップ１７、枠体１６とパッケージ基板１１
とを接合するための封止用半田層１９ａ，１９ｂの厚さ
を非常に薄くすることができるので、封止用半田層１９
ａ，１９ｂの組織間の収縮孔に起因して、温度サイクル
試験の後に封止部分にリーク不良が発生するのを抑制す
ることができ、その封止部の信頼性を向上させることが
可能となる。
【００７２】(3).枠体１６の材料としてＡｌ2 Ｏ3 を用
いたことにより、高精度な加工が可能なので、枠体１６
の上下面の平坦度を非常に高く、しかも比較的容易（安
価）に設定することが可能となる。このため、キャップ
１７の平坦度も高く設定することが可能となる。
いたことにより、高精度な加工が可能なので、枠体１６
の上下面の平坦度を非常に高く、しかも比較的容易（安
価）に設定することが可能となる。このため、キャップ
１７の平坦度も高く設定することが可能となる。
【００７３】(4).枠体１６の材料としてＡｌ2 Ｏ3 を用
いたことにより、接合用金属層２０ａ〜２０ｄの形成に
おいて、従来技術をそのまま使うことが可能となる。
いたことにより、接合用金属層２０ａ〜２０ｄの形成に
おいて、従来技術をそのまま使うことが可能となる。
【００７４】(5).枠体１６の材料としてＡｌ2 Ｏ3 を用
いたことにより、接合用金属層２０ａ〜２０ｄの剥離等
の問題も生じ難い。さらに、枠体１６の反り等の問題も
生じない。
いたことにより、接合用金属層２０ａ〜２０ｄの剥離等
の問題も生じ難い。さらに、枠体１６の反り等の問題も
生じない。
【００７５】(6).上記(1) 、(2) および(5) により、チ
ップキャリア３の歩留りおよび信頼性を向上させること
が可能となる。
ップキャリア３の歩留りおよび信頼性を向上させること
が可能となる。
【００７６】(7).封止用半田層１９ａ，１９ｂを非常に
薄くすることができるので、封止工程時および封止工程
直後におけるキャップ１７の安定性を向上させることが
可能となる。このため、キャップ１７の平坦度を向上さ
せることが可能となる。
薄くすることができるので、封止工程時および封止工程
直後におけるキャップ１７の安定性を向上させることが
可能となる。このため、キャップ１７の平坦度を向上さ
せることが可能となる。
【００７７】(8).ＣＣＢバンプ１４の熱歪を枠体１６に
よって緩和する構造とすることにより、封止用半田層１
９ａ，１９ｂの厚さ等を所定値に設定する必要がない
（パッケージ基板１１とキャップ１７との間の厚さ調整
は枠体１６の厚さで設定できる）ので、封止工程時にお
ける荷重量等の制御を容易にすることが可能となる。
よって緩和する構造とすることにより、封止用半田層１
９ａ，１９ｂの厚さ等を所定値に設定する必要がない
（パッケージ基板１１とキャップ１７との間の厚さ調整
は枠体１６の厚さで設定できる）ので、封止工程時にお
ける荷重量等の制御を容易にすることが可能となる。
【００７８】(9).キャップ１７を平板状に形成すること
により、キャップ１７の加工を容易にすることができる
ので、キャップ１７の加工コストを安価にすることが可
能となる。
により、キャップ１７の加工を容易にすることができる
ので、キャップ１７の加工コストを安価にすることが可
能となる。
【００７９】(10). 上記(3) および(9) により、チップ
キャリア３のコストを安価することが可能となる。
キャリア３のコストを安価することが可能となる。
【００８０】(11). キャップ１７を平板状に形成するこ
とにより、キャップ１７の平坦度を高く設定することが
可能となる。
とにより、キャップ１７の平坦度を高く設定することが
可能となる。
【００８１】(12). 上記(3) 、(7) および(11)により、
キャップ１７の平坦度を向上させることができるので、
キャップ１７上の放熱フィン６とモジュールキャップ７
との噛み合わせを良好にすることができる。このため、
半導体チップ１５で発生した熱の熱伝導路における熱抵
抗を下げることができるので、放熱特性を向上させるこ
とが可能となる。
キャップ１７の平坦度を向上させることができるので、
キャップ１７上の放熱フィン６とモジュールキャップ７
との噛み合わせを良好にすることができる。このため、
半導体チップ１５で発生した熱の熱伝導路における熱抵
抗を下げることができるので、放熱特性を向上させるこ
とが可能となる。
【００８２】（実施例２）図６は本発明の他の実施例で
ある半導体集積回路装置の要部断面図、図７および図８
は図６の半導体集積回路装置の製造方法を説明するため
の説明図である。
ある半導体集積回路装置の要部断面図、図７および図８
は図６の半導体集積回路装置の製造方法を説明するため
の説明図である。
【００８３】本実施例２の半導体集積回路装置は、図６
に示すように、エポキシ樹脂等からなるプリント配線基
板（配線基板）２２上にＣＣＢバンプ１４を介して直接
実装された半導体チップ１５をキャップ１７および枠体
１６によって封止したチップキャリア３を備えている。
に示すように、エポキシ樹脂等からなるプリント配線基
板（配線基板）２２上にＣＣＢバンプ１４を介して直接
実装された半導体チップ１５をキャップ１７および枠体
１６によって封止したチップキャリア３を備えている。
【００８４】なお、プリント配線基板２２の主面上にお
いて、枠体１６に対向する位置には、枠状の接合用金属
層（図示せず）が形成されている。
いて、枠体１６に対向する位置には、枠状の接合用金属
層（図示せず）が形成されている。
【００８５】プリント配線基板２２上には、このような
構造のチップキャリア３の他に、例えばＱＦＰ（Quad F
lat Package)２３等が実装されている。チップキャリア
３のキャップ１７およびＱＦＰ２３の上面は、放熱フィ
ン６を介して放熱板２４と機械的に接続されている。
構造のチップキャリア３の他に、例えばＱＦＰ（Quad F
lat Package)２３等が実装されている。チップキャリア
３のキャップ１７およびＱＦＰ２３の上面は、放熱フィ
ン６を介して放熱板２４と機械的に接続されている。
【００８６】次に、本実施例２の半導体集積回路装置の
製造方法を図７および図８によって説明する。
製造方法を図７および図８によって説明する。
【００８７】まず、図７に示すように、プリント配線基
板２２上に半導体チップ１５およびＱＦＰ２３を実装す
る。続いて、図８に示すように、比較的小形で簡単な構
造の枠状の封止用治具２１ａによって半導体チップ１５
を取り囲み、前記実施例１と同様に封止処理を行う。こ
のように、本実施例２においても、前記実施例１と同様
に封止工程時における制御性が容易なので比較的小形で
簡単な封止用治具２１ａによって封止することができ
る。
板２２上に半導体チップ１５およびＱＦＰ２３を実装す
る。続いて、図８に示すように、比較的小形で簡単な構
造の枠状の封止用治具２１ａによって半導体チップ１５
を取り囲み、前記実施例１と同様に封止処理を行う。こ
のように、本実施例２においても、前記実施例１と同様
に封止工程時における制御性が容易なので比較的小形で
簡単な封止用治具２１ａによって封止することができ
る。
【００８８】このように、本実施例２においても、前記
実施例１と同様の効果を得ることが可能となる。
実施例１と同様の効果を得ることが可能となる。
【００８９】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。
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。
【００９０】例えば前記実施例１，２においては、チッ
プキャリア上にそれとは別体の放熱フィンを接合した場
合について説明したが、これに限定されるものではな
く、例えば図９に示すように、キャップ１７の上面に凹
凸を設け、キャップ１７自体に放熱フィンとしての機能
を持たせるようにしても良い。
プキャリア上にそれとは別体の放熱フィンを接合した場
合について説明したが、これに限定されるものではな
く、例えば図９に示すように、キャップ１７の上面に凹
凸を設け、キャップ１７自体に放熱フィンとしての機能
を持たせるようにしても良い。
【００９１】また、前記実施例１，２においては、キャ
ップの裏面と半導体チップの裏面とを伝熱用半田層を介
して接合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、例えば図１０に示すように、キャップ
１７の裏面と半導体チップ１５の裏面との間に薄い空隙
を設け、キャビティ内にＨｅガス等を充填するようにし
ても良い。
ップの裏面と半導体チップの裏面とを伝熱用半田層を介
して接合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、例えば図１０に示すように、キャップ
１７の裏面と半導体チップ１５の裏面との間に薄い空隙
を設け、キャビティ内にＨｅガス等を充填するようにし
ても良い。
【００９２】また、前記実施例１においては、パッケー
ジ基板をムライト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、例えばＡｌ2 Ｏ3 としても
良い。この場合、例えば図１１に示すように、パッケー
ジ基板１１ａと枠体１６ａとを一体構造としても良い。
この場合も、主として枠体１６ａの厚さ設定によって、
ＣＣＢバンプ１４の熱歪を緩和する構造となっている。
ジ基板をムライト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、例えばＡｌ2 Ｏ3 としても
良い。この場合、例えば図１１に示すように、パッケー
ジ基板１１ａと枠体１６ａとを一体構造としても良い。
この場合も、主として枠体１６ａの厚さ設定によって、
ＣＣＢバンプ１４の熱歪を緩和する構造となっている。
【００９３】また、前記実施例１，２においては、パッ
ケージ基板とキャップとを別体とした場合について説明
したが、例えばグリーンシート状態の枠体をキャップま
たはパケージ基板に付けた状態で焼結することにより、
枠体とキャップまたはパッケージ基板とを一体としても
良い。図１２に、キャップ１７と枠体１６とを一体とし
た場合を示す。
ケージ基板とキャップとを別体とした場合について説明
したが、例えばグリーンシート状態の枠体をキャップま
たはパケージ基板に付けた状態で焼結することにより、
枠体とキャップまたはパッケージ基板とを一体としても
良い。図１２に、キャップ１７と枠体１６とを一体とし
た場合を示す。
【００９４】また、前記実施例１，２においては、キャ
ップおよび枠体内に１個の半導体チップを封止した構造
について説明したが、例えば図１３に示すように、複数
の半導体チップ１５を封止してマルチチップモジュール
を構成するようにしても良い。
ップおよび枠体内に１個の半導体チップを封止した構造
について説明したが、例えば図１３に示すように、複数
の半導体チップ１５を封止してマルチチップモジュール
を構成するようにしても良い。
【００９５】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論理付
きＳＲＡＭ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、例えば論理回路のみあるいは半導体メモリ回
路のみを有する半導体集積回路装置等のような他の半導
体集積回路装置に適用することも可能である。
なされた発明をその背景となった利用分野である論理付
きＳＲＡＭ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、例えば論理回路のみあるいは半導体メモリ回
路のみを有する半導体集積回路装置等のような他の半導
体集積回路装置に適用することも可能である。
【００９６】
【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、
以下のとおりである。
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
【００９７】(1).本発明の半導体集積回路装置によれ
ば、パッケージ内部の熱膨張率と封止部の熱膨張率とを
枠体によって合わせることにより、枠体とキャップおよ
びパッケージ基板とを接合するための封止用半田層の厚
さを非常に薄くすることができるので、封止用半田層の
組織間の収縮孔に起因して温度サイクル試験の後に封止
部分にリーク不良が発生するのを抑制することができ、
その封止部の信頼性を向上させることが可能となる。し
たがって、パッケージ基板上にＣＣＢバンプを介して実
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
パッケージ構造の半導体集積回路装置の歩留りおよび信
頼性を向上させることが可能となる。
ば、パッケージ内部の熱膨張率と封止部の熱膨張率とを
枠体によって合わせることにより、枠体とキャップおよ
びパッケージ基板とを接合するための封止用半田層の厚
さを非常に薄くすることができるので、封止用半田層の
組織間の収縮孔に起因して温度サイクル試験の後に封止
部分にリーク不良が発生するのを抑制することができ、
その封止部の信頼性を向上させることが可能となる。し
たがって、パッケージ基板上にＣＣＢバンプを介して実
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
パッケージ構造の半導体集積回路装置の歩留りおよび信
頼性を向上させることが可能となる。
【００９８】(2).パッケージ内部の熱膨張率と封止部の
熱膨張率とを枠体によって合わせることにより、枠体と
キャップおよびパッケージ基板とを接合するための封止
用半田層における厚さの設定精度を緩和することができ
るので、封止工程時においてキャップにかける荷重の調
整を簡単に行うことができ、その制御を容易にすること
が可能となる。
熱膨張率とを枠体によって合わせることにより、枠体と
キャップおよびパッケージ基板とを接合するための封止
用半田層における厚さの設定精度を緩和することができ
るので、封止工程時においてキャップにかける荷重の調
整を簡単に行うことができ、その制御を容易にすること
が可能となる。
【００９９】(3).パッケージ内部の熱膨張率と封止部の
熱膨張率とを枠体によって合わせることにより、枠体と
キャップおよびパッケージ基板とを接合するための封止
用半田層における厚さを非常に薄くすることができるの
で、封止工程時および封止工程直後におけるキャップの
安定性を向上させることができる。このため、キャップ
の平坦度を向上させることが可能となる。したがって、
パッケージ基板上にＣＣＢバンプを介して実装された半
導体チップをキャップによって気密封止したパッケージ
構造の半導体集積回路装置のキャップと放熱体との密着
性を向上させることができるので、この半導体集積回路
装置の放熱特性を向上させることが可能となる。
熱膨張率とを枠体によって合わせることにより、枠体と
キャップおよびパッケージ基板とを接合するための封止
用半田層における厚さを非常に薄くすることができるの
で、封止工程時および封止工程直後におけるキャップの
安定性を向上させることができる。このため、キャップ
の平坦度を向上させることが可能となる。したがって、
パッケージ基板上にＣＣＢバンプを介して実装された半
導体チップをキャップによって気密封止したパッケージ
構造の半導体集積回路装置のキャップと放熱体との密着
性を向上させることができるので、この半導体集積回路
装置の放熱特性を向上させることが可能となる。
【０１００】(4).キャップを平板状にすることができる
ので、その加工を容易にすることができ、キャップ自体
の平坦度も向上させることができる。このため、パッケ
ージ基板上にＣＣＢバンプを介して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パッケージ構造の
半導体集積回路装置の製造コストを低減することが可能
となる。
ので、その加工を容易にすることができ、キャップ自体
の平坦度も向上させることができる。このため、パッケ
ージ基板上にＣＣＢバンプを介して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パッケージ構造の
半導体集積回路装置の製造コストを低減することが可能
となる。
【０１０１】(5).上記した本発明の半導体集積回路装置
によれば、加工形成が容易で、かつ、加工寸法精度の高
いアルミナを用いて枠体を形成することにより、上記作
用が得られる上に、枠体自体の平坦度を向上させること
が可能となる。
によれば、加工形成が容易で、かつ、加工寸法精度の高
いアルミナを用いて枠体を形成することにより、上記作
用が得られる上に、枠体自体の平坦度を向上させること
が可能となる。
【図１】図１は本発明の一実施例である半導体集積回路
装置の要部断面図である。
装置の要部断面図である。
【図２】図１の半導体集積回路装置の要部拡大断面図で
ある。
ある。
【図３】図１の半導体集積回路装置の構成要素の斜視図
である。
である。
【図４】図１の半導体集積回路装置の製造方法を説明す
るための説明図である。
るための説明図である。
【図５】図１の半導体集積回路装置を有するモジュール
装置の断面図である。
装置の断面図である。
【図６】本発明の他の実施例である半導体集積回路装置
の要部断面図である。
の要部断面図である。
【図７】図６の半導体集積回路装置の製造方法を説明す
るための説明図である。
るための説明図である。
【図８】図６の半導体集積回路装置の製造方法を説明す
るための説明図である。
るための説明図である。
【図９】本発明の他の実施例である半導体集積回路装置
の断面図である。
の断面図である。
【図１０】本発明の他の実施例である半導体集積回路装
置の断面図である。
置の断面図である。
【図１１】本発明の他の実施例である半導体集積回路装
置の断面図である。
置の断面図である。
【図１２】本発明の他の実施例である半導体集積回路装
置の断面図である。
置の断面図である。
【図１３】本発明の他の実施例である半導体集積回路装
置の断面図である。
置の断面図である。
１ マルチチップモジュール ２ モジュール基板 ３ チップキャリア（半導体集積回路装置） ４ ＣＣＢバンプ ５ リードピン ６ 放熱フィン ７ モジュールキャップ ８ 半田層 ９ キャビティ １０ 冷却ブロック １０ａ 流通孔 １１，１１ａ パッケージ基板 １２ａ 電極 １２ｂ 電極 １３ 内部配線 １４ ＣＣＢバンプ １５ 半導体チップ １６，１６ａ 枠体 １７ キャップ １８ 伝熱用半田層 １８ａ 半田プリフォーム １９ａ，１９ｂ 封止用半田層 １９ａ1 ，１９ｂ1 半田プリフォーム ２０ａ〜２０ｅ 接合用金属層 ２１，２１ａ 封止用治具 ２２ プリント配線基板（配線基板） ２３ ＱＦＰ ２４ 放熱板
フロントページの続き (72)発明者 佐藤 俊彦 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内 (72)発明者 林田 哲哉 東京都青梅市今井2326番地 株式会社日立 製作所デバイス開発センタ内
Claims (10)
- 【請求項１】 配線基板上にバンプ電極を介して実装さ
れた半導体チップを、前記半導体チップの周囲に接合さ
れた枠体と、前記枠体上に接合され、かつ、前記半導体
チップの裏面に伝熱用半田層を介して接合されたキャッ
プとによって封止するとともに、前記枠体を、前記パッ
ケージ本体内の縦方向における熱膨張率の総和とほぼ等
しい材料によって構成したことを特徴とする半導体集積
回路装置。 - 【請求項２】 パッケージ基板上にバンプ電極を介して
実装された半導体チップを、前記パッケージ基板の外周
に接合された枠体と、前記枠体上に接合され、かつ、前
記半導体チップの裏面に伝熱用半田層を介して接合され
たキャップとによって封止してなるパッケージ本体を備
え、前記枠体を、前記パッケージ本体内の縦方向におけ
る熱膨張率の総和とほぼ等しい材料によって構成したこ
とを特徴とする半導体集積回路装置。 - 【請求項３】 パッケージ基板上にバンプ電極を介して
実装された半導体チップを、前記パッケージ基板の外周
に接合された枠体と、前記枠体上に接合され、かつ、前
記半導体チップの裏面との間に隙間をおいて配置された
キャップとによって封止してなるパッケージ本体を備
え、前記枠体を、前記パッケージ本体内の縦方向におけ
る熱膨張率の総和とほぼ等しい材料によって構成したこ
とを特徴とする半導体集積回路装置。 - 【請求項４】 前記枠体の厚さが、前記半導体チップの
厚さと、前記バンプ電極の厚さとの総和にほぼ等しくな
るようにしたことを特徴とする請求項１、２または３記
載の半導体集積回路装置。 - 【請求項５】 前記半導体チップの厚さと、前記バンプ
電極の厚さとの比が５対１であることを特徴とする請求
項１〜４のいずれか一項に記載の半導体集積回路装置。 - 【請求項６】 前記枠体がアルミナからなることを特徴
とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の半導体集積
回路装置。 - 【請求項７】 前記半導体チップが厚さ0.５ｍｍのシリ
コンからなり、前記枠体が厚さ0.６０５ｍｍのアルミナ
からなり、前記キャップが窒化アルミニウムからなり、
前記バンプ電極が厚さ0.１ｍｍの鉛−錫合金からなり、
前記伝熱用半田層が厚さ0.０１ｍｍの鉛−錫合金からな
ることを特徴とする請求項１、２、４〜６のいずれか一
項に記載の半導体集積回路装置。 - 【請求項８】 前記キャップの裏面に凹凸を設けて放熱
構造としたことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一
項に記載の半導体集積回路装置。 - 【請求項９】 前記半導体チップが複数配置されている
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の
半導体集積回路装置。 - 【請求項１０】 前記パッケージ基板がアルミナからな
り、前記枠体がアルミナからなり、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２〜９の
いずれか一項に記載の半導体集積回路装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6163505A JPH0831966A (ja) | 1994-07-15 | 1994-07-15 | 半導体集積回路装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6163505A JPH0831966A (ja) | 1994-07-15 | 1994-07-15 | 半導体集積回路装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0831966A true JPH0831966A (ja) | 1996-02-02 |
Family
ID=15775146
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6163505A Pending JPH0831966A (ja) | 1994-07-15 | 1994-07-15 | 半導体集積回路装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0831966A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001035968A (ja) * | 1999-07-01 | 2001-02-09 | Intersil Corp | ボールグリッドアレイを具えるパワー半導体実装パッケージ |
| KR20020028018A (ko) * | 2000-10-06 | 2002-04-15 | 박종섭 | 멀티 칩 패키지 |
| JP2004523128A (ja) * | 2001-06-11 | 2004-07-29 | ザイリンクス インコーポレイテッド | 最小限の熱の不整合で熱除去を実現する高性能フリップチップパッケージ |
| JP2005515637A (ja) * | 2002-01-04 | 2005-05-26 | フリースケール セミコンダクター インコーポレイテッド | 外部回路とともに使用するためのワイヤボンドなし電子部品およびその製造方法 |
| CN100373599C (zh) * | 2005-09-29 | 2008-03-05 | 威盛电子股份有限公司 | 无凸块式芯片封装体 |
-
1994
- 1994-07-15 JP JP6163505A patent/JPH0831966A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001035968A (ja) * | 1999-07-01 | 2001-02-09 | Intersil Corp | ボールグリッドアレイを具えるパワー半導体実装パッケージ |
| KR20020028018A (ko) * | 2000-10-06 | 2002-04-15 | 박종섭 | 멀티 칩 패키지 |
| JP2004523128A (ja) * | 2001-06-11 | 2004-07-29 | ザイリンクス インコーポレイテッド | 最小限の熱の不整合で熱除去を実現する高性能フリップチップパッケージ |
| JP2005515637A (ja) * | 2002-01-04 | 2005-05-26 | フリースケール セミコンダクター インコーポレイテッド | 外部回路とともに使用するためのワイヤボンドなし電子部品およびその製造方法 |
| CN100373599C (zh) * | 2005-09-29 | 2008-03-05 | 威盛电子股份有限公司 | 无凸块式芯片封装体 |
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