JPH09275169A - 半導体装置の実装構造体 - Google Patents

半導体装置の実装構造体

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JPH09275169A
JPH09275169A JP8101898A JP10189896A JPH09275169A JP H09275169 A JPH09275169 A JP H09275169A JP 8101898 A JP8101898 A JP 8101898A JP 10189896 A JP10189896 A JP 10189896A JP H09275169 A JPH09275169 A JP H09275169A
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JP
Japan
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pellet
housing
substrate
semiconductor device
mounting structure
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JP8101898A
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Hideko Ando
英子 安藤
Hiroshi Kikuchi
広 菊地
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Hitachi Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
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    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition 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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    • H01L2224/73201Location after the connecting process on the same surface
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    • H01L2924/153Connection portion
    • H01L2924/1531Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
    • H01L2924/15311Connection 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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  • Wire Bonding (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 放熱性能を高め筐体を薄型化する。 【解決手段】 BGA・IC10がコンピュータの筐体
27に実装された実装構造体において、BGA・ICは
ペレット11が基板15の一主面にバンプから形成され
た接続端子21でCCB接続され、ペレットと基板との
間に接続端子21群を樹脂封止する補強用樹脂層23が
形成されて構成されている。ペレット11の接続端子2
1群を形成された側の主面を除く表面が黒色面14に形
成され、筐体27の内面が黒色面28に形成されてい
る。 【効果】 ペレットが黒に着色されているため、ペレッ
トの発熱は効率よく放出され、筐体内面が黒に着色され
ているため、ペレットからの放熱は筐体に効率よく吸収
される。よって、ペレットの発熱は筐体に効率よく放出
される。また、ペレットの上側には構造物が無いため、
筐体は薄く構成できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の実装
構造体、特に、半導体ペレット(以下、ペレットまたは
チップという。)がフリップ・チップ(flip ch
ip)接続により配線基板(以下、単に基板という。)
にボンディングされている半導体装置の実装構造体に関
し、例えば、集積回路が作り込まれたペレットが基板上
にコントロールド・コラップス・ボンディング(con
trolled collapsebonding。以
下、CCBという。)により機械的かつ電気的に接続さ
れている半導体装置の実装構造体に利用して有効な技術
に関する。
【0002】
【従来の技術】フリップチップ接続とはペレットが能動
素子面を基板に向けて接続される技術である。通常、ペ
レットに半田等によってバンプ(突起電極、Bump)
が形成され、ペレットが裏返しに配されて基板の指定位
置に整合された後に、バンプが溶融されて形成される接
続端子群によって一括して機械的かつ電気的に接続され
る。バンプはペレットの周辺部だけでなく、ペレットの
任意の位置に配置することができるため、15×15の
マトリクスとしただけで容易に225個のI/O数が取
れる。
【0003】バンプによって形成された接続端子の信頼
性はペレットと基板との熱膨張係数(coeffici
ent of thermal expansion)
の整合によって決まるため、基板材料にはペレットと同
一材料であるシリコン(Si)か、または、炭化シリコ
ン(SiC)や窒化アルミニウム(AlN)のように熱
膨張係数がシリコンに近い材料が使用される。
【0004】ところで、コンピュータの実装技術におい
ては、実装遅延を可及的に小さくするために、パッケー
ジによって占有される面積を減少させることが必須であ
る。したがって、ペレット・サイズと同じ程度までコン
パクトにしたパッケージが求められるため、フリップ・
チップ接続を利用したパッケージが開発されている。こ
のようなパッケージとして、マイクロ・キャリア(mi
cro carrier for LSIchip。以
下、MCCという。)がある。すなわち、MCCは基板
にペレットが半田バンプによるCCBによってフリップ
・チップ接続されているとともに、ペレットが封止体に
よって気密封止されているパッケージである。シリコン
製のペレットとの熱整合を確保するために、このMCC
においては基板にムライト・セラミックが使用されてい
る。また、基板と共に封止体を形成するキャップには窒
化アルミニウム(AlN)が使用されている。
【0005】なお、MCCを述べてある例としては、株
式会社日経BP社発行「実践講座VLSIパッケージン
グ技術(下)」1993年5月31日発行P173〜P
178、がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】MCCにおいてはペレ
ットの発熱はペレットの裏面からキャップに放出され、
さらに、キャップからコンピュータの筐体内部に放熱さ
れるため、放熱効率が低下する。そこで、キャップの上
面にヒートシンクを取り付けてキャップから筐体内部へ
の放熱効率を高める構造が採用されている。しかしなが
ら、キャップの上面にヒートシンクを取り付ける構造に
おいては、MCCのサイズが大きくなってしまうため、
コンピュータの筐体が大きくなり、コンピュータが大型
になってしまうという問題点がある。
【0007】本発明の目的は、放熱性能を高めることが
できるとともに、薄型化することができる半導体装置の
実装構造体を提供することにある。
【0008】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本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。
【0009】
【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説明すれば、次の通り
である。
【0010】すなわち、筐体内部に実装される半導体装
置は、半導体ペレットが基板の一主面にバンプから形成
された接続端子によって機械的かつ電気的に接続されて
いるともに、半導体ペレットと基板との間に接続端子群
によって形成された薄い空間に補強用樹脂層が形成され
ており、半導体ペレットの接続端子群を形成された側の
主面を除く表面が黒に着色されているとともに、筐体の
内面が黒に着色されている。
【0011】前記した手段によれば、半導体ペレットの
接続端子群側の主面を除く表面が黒に着色されているた
め、半導体ペレットの発熱は効率よく放出される。ま
た、筐体の内面が黒に着色されているため、半導体ペレ
ットからの放熱は筐体に効率よく吸収される。したがっ
て、半導体ペレットの発熱は筐体に効率よく放出される
ことになる。また、半導体ペレットの上側には構造物が
無いため、筐体は薄く構成することができる。
【0012】そして、筐体の内面を凹凸面に形成するこ
とにより、筐体の吸熱面積を増加させることができるた
め、実装構造体としての放熱性能を高めることができ
る。
【0013】また、筐体の外面を凹凸面に形成すること
により、筐体の放熱面積を増加させることができるた
め、吸熱効率を高めて、実装構造体としての放熱性能を
高めることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】図1は本発明の一実施形態である
半導体装置の実装構造体を示しており、(a)は一部省
略正面断面図、(b)は半導体装置の斜視図である。図
2(a)、(b)は半導体装置の製造途中を示す各正面
断面図である。
【0015】本実施形態において、本発明に係る半導体
装置の実装構造体は、パーソナルコンピュータ(以下、
コンピュータという。)に使用されるものとして構成さ
れており、その半導体装置はボール・グリッド・アレー
形パッケージを備えている半導体集積回路装置(以下、
BGA・ICという。)10として構成されている。ま
た、このBGA・IC10は機能的には高い放熱性能が
要求されるメモリーICとして構成されている。そし
て、BGA・IC10はペレットと、基板と、樹脂封止
体とを備えている。
【0016】本実施形態において、ペレット11はシリ
コンウエハが用いられて正方形の薄板形状の小片に形成
されており、そのアクティブエリアには高集積度のメモ
リー素子を含む集積回路(以下、集積回路という。)が
作り込まれている。集積回路が作り込まれたアクティブ
エリアは、ペレット11の一主面側に位置されており、
そのアクティブエリア側の主面(以下、第1主面という
ことがある。)の周辺部には、集積回路を外部に電気的
に引き出すための電極パッド12が複数個、周方向に間
隔を置かれて配設されている。各電極パッド12には後
記する接続端子を形成するための半田バンプ13がそれ
ぞれ突設されており、半田バンプ13は半田材料が用い
られて半球形状に形成されている。
【0017】また、ペレット11のアクティブエリアと
反対側の主面(以下、第2主面ということがある。)お
よび4枚の側面には、黒色面14が形成されている。黒
色面14はペレット11の第2主面および側面に黒色イ
ンク等を被着することによって形成されている。
【0018】他方、BGA・IC10の基板15は本体
16を備えている。この本体16はアルミナ・セラミッ
ク等の絶縁材料が用いられてペレット11よりも充分に
大きな正方形の平板形状にされている。本体16の一主
面(以下、上面とする。)には多数個のCCB用パッド
(以下、パッドという。)17が、前記ペレット11に
突設された各半田バンプ13にそれぞれ対応するように
配列されて形成されている。パッド17の表面は前記し
た半田バンプ13との半田濡れ性を確保し得るように表
面処理(図示せず)が施されている。
【0019】また、本体16の下面にはパッド17と対
応する数の外部端子19が本体16の全面にわたって均
一なマトリクス状に配列されており、各外部端子19は
各パッド17に互いに電気的に独立するように各電気配
線18を介して接続されている。各外部端子19にはB
GA・IC10を後記するマザーボードに実装するため
の実装用バンプ20が半田材料を用いられて半球形状に
形成されている。
【0020】以上のように構成された基板15には前記
構成に係るペレット11が、接続端子形成工程において
CCBによって機械的かつ電気的に接続される。すなわ
ち、図2(a)に示されているように、ペレット11の
各半田バンプ13が基板15の各パッド17にそれぞれ
整合するフェイスダウン状態にて、ペレット11は基板
15に位置合わせされるとともに、フラックスまたは半
田クリーム(図示せず)によって仮接着される。この
後、不活性ガス(例えば、窒素ガス)雰囲気の加熱炉等
による適当なリフロー処理が実施されることによって、
各半田バンプ13は予め設定された温度で同時に溶融さ
れる。このリフロー処理によって、各半田バンプ13に
よる各接続端子21が図2(b)に示されているように
それぞれ同時に形成される。この接続端子21群の形成
によってペレット11と基板15との結合体であるBG
A・IC10が製造されたことになる。
【0021】このBGA・IC10において、ペレット
11は基板15に接続端子21群によって機械的に接続
された状態になるとともに、その集積回路が基板15の
各外部端子19に各電極パッド12、接続端子21、パ
ッド17および電気配線18を介して電気的に接続され
た状態になる。
【0022】このようにして接続端子21群によって機
械的かつ電気的に接続されたペレット11と基板15と
の対向面間には、薄い空間22が各接続端子21の高さ
によって形成される。この薄い空間22は面積がペレッ
ト11と等しく高さが接続端子21と等しく、床面から
天井面の高さが平面面積よりもきわめて広い状態になっ
ている。そして、この薄い空間22には接続端子21群
を補強するための樹脂層23がポッティング法によって
形成される。すなわち、補強用樹脂層23はエポキシ樹
脂を主成分とする液状の封止樹脂材料が基板本体16上
のペレット11の薄い空間22に全体的に均一になるよ
うに充填された後、硬化されることにより、成形され
る。この補強用樹脂層23は接続端子21群を完全に包
囲した状態になっているため、接続端子21群およびペ
レット11のアクティブエリアを樹脂封止した状態にな
っている。
【0023】以上のようにして製造され構成されたBG
A・IC10はマザーボード24に他の電子部品や電子
装置(図示せず)と共に実装される。BGA・IC10
のマザーボード24への実装に際して、マザーボード2
4の実装面に形成された各ランド25にBGA・IC1
0下面の各実装用バンプ20がそれぞれ整合されてリフ
ロー半田付け処理されることにより、各実装用接続端子
26がそれぞれ形成される。BGA・IC10はこの実
装用接続端子26群によってマザーボード24に機械的
かつ電気的に接続された状態になる。
【0024】BGA・IC10が実装されたマザーボー
ド24はコンピュータの筐体27に挿入されて固定され
る。筐体27は厚さの薄い箱形状に形成されており、そ
の内面には黒色面28が全体的に形成されている。黒色
面28は黒色の塗料等を被着することにより形成するこ
とができる。
【0025】次に、本実施形態の作用および効果を説明
する。マザーボード24に実装されたBGA・IC10
が筐体27の内部で稼働されてペレット11が発熱した
場合に、ペレット11の第2主面および側面が黒色面1
4に形成されているため、ペレット11の熱は筐体27
の空中へ効率よく放出される。そして、筐体27の内面
が黒色面28に形成されているため、ペレット11から
の放熱は筐体27に効率よく吸収される。したがって、
ペレット11の発熱は筐体27に効率よく放出させるこ
とができる。
【0026】他方、ペレット11の上側には気密封止体
のキャップや放熱フィン等の構造物が無いため、筐体2
7の高さはBGA・IC10の略全高まで低く設定する
ことができて薄く構成することができる。また、BGA
・IC10のペレット11と基板15との間には補強用
樹脂層23が形成されていることにより、接続端子21
群およびペレット11のアクティブエリアが樹脂封止さ
れているため、BGA・IC10を全体的に気密封止し
なくとも耐湿性は維持することができる。
【0027】図3は本発明の他の実施形態である半導体
装置の実装構造体を示す各一部省略正面断面図であり、
(a)は実施形態2を、(b)は実施形態3をそれぞれ
示している。
【0028】図3(a)に示されている実施形態2が前
記実施形態1と相違する点は、筐体27内面の黒色面2
8がさらに凹凸面29に形成されている点にある。本実
施形態2によれば、筐体27内面の黒色面28が凹凸面
29に形成されていることにより、筐体27の吸熱面積
が増加されるため、筐体27しいては実装構造体全体と
しての放熱性能を高めることができる。
【0029】図3(b)に示されている実施形態3が前
記実施形態1と相違する点は、筐体27の外面に凹凸面
30が形成されている点にある。本実施形態3によれ
ば、筐体27の外面に凹凸面30が形成されていること
により、筐体27の放熱面積が増加されて筐体27が冷
却され易くなるため、その分、筐体27の吸熱効率を高
めて、筐体27しいては実装構造体全体としての放熱性
能を高めることができる。
【0030】以上本発明者によってなされた発明を実施
形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施形
態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。
【0031】例えば、パッケージ構造は、ボール・グリ
ッド・アレー(BGA)パッケージに限らず、チップ・
オン・ボード形パッケージ等のパッケージを使用するこ
とができるし、フリップ・チップ等のベアチップ直接組
み込み技術等を使用することができる。また、ペレット
の平面形状は正方形に限らず、長方形でもよい。
【0032】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コンピ
ュータに使用される半導体装置の実装構造体に適用した
場合について説明したが、それに限定されるものではな
く、通信機器やその他の電気製品等の半導体装置の実装
構造体装置全般に適用することができる。特に、本発明
は、高い放熱性能および薄型化が要求される半導体装置
の実装構造体に利用して優れた効果が得られる。
【0033】
【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、次
の通りである。
【0034】半導体ペレットの接続端子群側の主面を除
く表面を黒に着色することにより、半導体ペレットの発
熱を効率よく放出させることができ、かつまた、筐体の
内面を黒に着色することにより、半導体ペレットからの
放熱を筐体に効率よく吸収させることができるため、半
導体ペレットの発熱を筐体に効率よく放出させることが
できる。また、半導体ペレットの上側には構造物が無い
ため、筐体を薄く構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態である半導体装置の実装構
造体を示しており、(a)は一部省略正面断面図、
(b)は半導体装置の斜視図である。
【図2】(a)、(b)は半導体装置の製造途中を示す
各正面断面図である。
【図3】本発明の他の実施形態である半導体装置の実装
構造体をそれぞれ示す各一部省略正面断面図であり、
(a)は実施形態2を、(b)は実施形態3をそれぞれ
示している。
【符号の説明】
10…BGA・IC(半導体装置)、11…ペレット
(半導体ペレット)、12…電極パッド、13…半田バ
ンプ、14…ペレット側の黒色面、15…基板、16…
本体、17…CCB用パッド(パッド)、18…電気配
線、19…外部端子、20…実装用バンプ、21…接続
端子、22…薄い空間、23…補強用樹脂層、24…マ
ザーボード、25…ランド、26…実装用接続端子、2
7…筐体、28…筐体側の黒色面、29…凹凸面、30
…凹凸面。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体ペレットが基板の一主面にバンプ
    から形成された接続端子によって機械的かつ電気的に接
    続されているとともに、半導体ペレットと基板との間に
    接続端子群によって形成された薄い空間に補強用樹脂層
    が形成されている半導体装置が、筐体の内部に実装され
    ており、 前記半導体ペレットの接続端子群を形成された側の主面
    を除く表面が黒に着色されているとともに、前記筐体の
    内面が黒に着色されていることを特徴とする半導体装置
    の実装構造体。
  2. 【請求項2】 前記筐体の内面が凹凸面に形成されてい
    ることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の実装
    構造体。
  3. 【請求項3】 前記筐体の外面が凹凸面に形成されてい
    ることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の半
    導体装置の実装構造体。
JP8101898A 1996-04-01 1996-04-01 半導体装置の実装構造体 Pending JPH09275169A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6867968B2 (en) 2001-12-26 2005-03-15 Denso Corporation Electronic control unit
US7078265B2 (en) 2002-11-22 2006-07-18 Oki Electric Industry Co., Ltd. Method for fabricating a semiconductor device having a heat radiation layer including forming scribe lines and dicing

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