JPH09298275A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH09298275A
JPH09298275A JP8109773A JP10977396A JPH09298275A JP H09298275 A JPH09298275 A JP H09298275A JP 8109773 A JP8109773 A JP 8109773A JP 10977396 A JP10977396 A JP 10977396A JP H09298275 A JPH09298275 A JP H09298275A
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semiconductor
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semiconductor chip
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Yoichi Takakubo
陽一 高窪
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は、実装基板に実装された複数の半
導体チップを封止する蓋の強度又は蓋の強度及び放熱特
性を向上させた半導体装置を提供することを課題とす
る。 【解決手段】 この発明は、少なくとも複数の半導体チ
ップ2が実装された実装基板1上に装着されて半導体チ
ップ2を封止するリッド3に、底部が実装基板1に接触
する複数の凹部4が設けられて構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、複数の半導体チ
ップが高密度実装された実装基板に装着される蓋によ
り、複数の半導体チップ又は複数の半導体チップと抵抗
や容量等のディスクリート回路素子が封止されてなる半
導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の半導体装置としては、図6に示
すようなマルチチップモジュール(MCM)が知られて
いる。図6において、例えばセラミックの実装基板10
0に複数の半導体チップ101又は複数の半導体チップ
101及びトランジスタ、ダイオード、抵抗、容量等の
ディスクリート回路素子(図示せず)が搭載され、実装
基板100に形成された配線と半導体チップ101はボ
ンディングワイヤ102によって接続され、半導体チッ
プ101間は実装基板100に形成された配線により相
互接続されている。実装基板100には半導体チップ1
01を外部環境から保護するために、主に金属からなる
蓋(リッド)103が装着されており、このリッド10
3により実装された内部回路が封止されている。
【0003】リッド103は、通常リッド103の周縁
部に設けられたシールリングという装着部を実装基板1
00に溶接することにより実装基板100に装着されて
いた。また、半導体チップ101間及びボンディングワ
イヤ102同志の電気的な短絡を防止するために、リッ
ド103の溶接部以外の箇所がいずれの箇所にも接触さ
れないようにリッド103は実装基板100に装着され
ていた。
【0004】このような封止構造において、リッド10
3は溶接部のみで実装基板100に固定されていたた
め、リッド103の特に中央部近傍において上部からの
応力に対して剛性が弱くなり、リッド103が変形し、
リッド103が半導体チップ101やボンディングワイ
ヤ102に接触するおそれがあった。特に、実装される
半導体チップ101の数が多くなるにともなって、実装
基板100の面積が大きくなり半導体チップ101を封
止するリッド103の面積も大きくなるため、上記不具
合は顕著になっていた。
【0005】このような不具合を回避するためには、リ
ッド103を形成している材質の厚さを厚くするか、あ
るいは剛性の強い材質を使用する方法がある。しかし、
このような方法では、リッド103の加工が極めて困難
となり、製造に手間がかかるとともに製造コストが上昇
するといった不具合を招くことになる。
【0006】一方、図6に示す封止構造では、実装した
半導体チップ101を動作させた場合に発生する熱を逃
がす主な放熱経路は、実装基板100及び実装基板10
0に半田付けされたピン104である。このため、リッ
ド103からの放熱効果はほとんど期待することができ
ず、リッド101にヒートシンクを取り付けてた場合で
も同様である。このため、半導体チップ101から発生
した熱は十分に放出されず、半導体チップ101への熱
的なダメージが大きくなっていた。特に、実装基板10
0の中央部近辺では放熱しにくいため、この部分に配置
された半導体チップ101のダメージは大きくなってい
た。
【0007】また、放熱効果を高めるために、リッド1
03の上面にヒートシンクを接着剤で接着する場合に
は、リッド103の上面が平坦であるため、剥離しやす
かった。
【0008】実装基板に実装された半導体チップをキャ
ップで封止した半導体装置の公知技術としては、例えば
特開平2−79451号公報あるいは特開平4−155
853号公報に記載された発明が知られている。
【0009】特開平2−79451号公報には、図7に
示すように、半導体素子110の一方の面が基板111
に、他方の面が封止用キャップ112に、いずれの面も
電気的接続以外の目的で接触又は固体もしくは液体の熱
伝導部材を介して接合されてなり、封止用キャップ11
2の中央部には半導体素子110側に突出した凸部11
2aが形成されており、周囲の縁112bが基板111
の上面と接合され、凸部112aは半導体素子110の
上面110aと接触又は接合され、半導体阻止110か
ら発生する熱が半導体素子110の接合用パッドのある
面とその反対側の面から基板111又は封止用キャップ
112を介して放熱される発明が記載されている。
【0010】特開平4−155853号公報には、図8
に示すように、パッケ−ジ基板120上にボンディング
された半導体チップ121を封止するキャップ122の
内壁面の中央部に、放熱用凸部123が設けられ、この
放熱用凸部123は絞り加工等によりキャップ122と
一体的に成形されて、シリコーンゲル124と接触し、
かつその先端面が半導体チップ121の主面に近接する
ように配置され、半導体チップ121の動作時に発生す
る熱がシリコーンゲル124を拡散して放熱用凸部12
3に伝導し、さらに放熱用凸部123からキャップ12
2を経てヒートシンク125に伝導して外部に拡散され
る発明が記載されている。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
実装基板に高密度実装された複数の半導体チップを金属
等のリッドにより封止する従来の封止構造においては、
実装される半導体チップの数が多くなると、封止するリ
ッドの面積が大きくなり、特に中央部において上部方向
からの応力に対する強度が低下していた。これにより、
リッドが変形して実装された半導体チップやボンディン
ブワイヤに接触するおそれが生じ、半導体チップに悪影
響を及ぼすという不具合を招いていた。
【0012】そこで、この発明は、上記に鑑みてなされ
たものであり、その目的とするところは、実装基板に実
装された複数の半導体チップを封止する蓋の強度又は蓋
の強度及び放熱特性を向上させた半導体装置を提供する
ことにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載の発明は、少なくとも複数の半導体チ
ップが実装された実装基板上に装着されて前記半導体チ
ップを封止する蓋に、底部が直接又は接合部材を介して
間接的に前記半導体チップと接触しない複数の凹部が設
けられて構成される。
【0014】請求項2記載の発明は、請求項1記載の半
導体装置において、前記蓋に設けられた凹部の底部は、
前記実装基板に接触又は非接触もしくは接着されて構成
される。
【0015】請求項3記載の発明は、少なくとも複数の
半導体チップが実装された実装基板上に装着されて前記
半導体チップを封止する蓋は、前記実装基板にネジ止め
されて構成される。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いてこの発明の実
施の形態を説明する。
【0017】図1は請求項1又は2記載の発明の一実施
形態に係わる半導体装置の構成を示す図であり、同図
(a)は平面図、同図(b)は同図(a)のA−Aに沿
った断面図である。
【0018】図1において、この実施形態の特徴とする
ところは、例えばセラミックの実装基板1に実装された
複数の半導体チップ2又は複数の半導体チップ2及びト
ランジスタ、ダイオード、抵抗、容量等のディスクリー
ト回路素子(図示せず)を外部環境から保護するため
に、実装基板1に装着されて内部回路を封止する蓋(リ
ッド)3に、実装基板1に実装された半導体チップ2の
配置位置に応じて底部が実装基板1に接触するようにリ
ッド3の任意の位置に複数の凹部4を設けたことにあ
る。リッド3に設けられた凹部4の個数、大きさならび
に形成位置は、実装基板1に実装される半導体チップ2
の配置位置に応じて適宜設計するようにすればよい。
【0019】このように、上記実施形態では、半導体チ
ップ2を封止するリッド3に、半導体チップ2及び半導
体チップ2とともに実装基板1に実装されるディスクリ
ートの回路素子(図示せず)とは直接又は接合部材を介
して間接的に接触せず、実装基板1と接触する凹部4を
設けた構成を採用したので、上方からの応力に対して上
部リッド3の強度ならびにシール強度を飛躍的に向上さ
せることができる。これにより、リッド3の厚さを従来
より薄くすることが可能となり、リッド3の加工が容易
となり、生産性を向上することができる。
【0020】リッド3の凹部4が、特に実装基板1の温
度が高くなりやすい中央部近辺に接触させるようにした
場合には、放熱特性を向上させることができる。さら
に、凹部4に接するようにヒートシンクを取り付けるよ
うにすれば、放熱特性を格段に向上させることができ
る。
【0021】一方、リッド3をグラウンドに接続するこ
とにより、凹部4を挟む半導体チップ2間でのノイズ干
渉を軽減することができる。
【0022】また、リッド3にヒートシンクを接着剤に
より取り付ける場合には、凹部4を形成することにより
リッド3の表面積が広がるため、ヒートシンクの密着性
を向上させることができる。
【0023】なお、リッド3に形成される凹部4の形状
ならびに実装基板1との接触関係は、上記実施形態に限
ることはない。
【0024】リッド3に形成される凹部4の形状は、図
2に示すように、その断面が矩形状(同図(a))、台
形状(同図(b)、図1に示す実施形態)あるいは円状
(同図(c))にしてもよい。
【0025】また、図2に示す凹部4のそれぞれの形状
に対して、図3に示すように、凹部4の底部を実装基板
1に接触させないようにしてもよく、もしくは図4に示
すように、凹部4の底部を接着剤5等により実装基板1
に接着するようにしてもよい。
【0026】なお、図3に示すように、凹部4の底部を
実装基板1に接触させないようにした場合に、凹部4の
底部と実装基板1との間に隙間6が生じるが、この隙間
6は、リッド3が凹んで半導体チップ2又はボンディン
グワイヤに接触しない程度の間隔であれば問題はない。
【0027】このように、凹部4は、その底部を直接又
は接合部材を介して間接的に半導体チップ2と接触しな
いようにリッド3に形成するようにすれば、図1に示す
実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0028】図5は請求項3記載の発明の一実施形態に
係わる半導体装置の構成を示す図である。
【0029】この実施形態の特徴とするところは、複数
の半導体チップ又は複数の半導体チップ及びトランジス
タ、ダイオード、抵抗、容量等のディスクリート回路素
子(図示せず)が実装された実装基板上に装着されるリ
ッドを実装基板にネジ止めしたことにある。
【0030】図5(a)に示す実施形態は、実装基板1
1の実装部分以外の箇所に、上部にネジ切り部13が形
成された凸部14を設け、ネジ切り部13にリッド12
に形成されたネジ止め用の孔を位置合わせしてナット1
5で締め付けネジ止めするようにしている。
【0031】図5(b)に示す実施形態では、ネジ16
をリッド17に形成されたネジ止め用の孔に挿入して実
装基板18に形成されたネジ切り部でネジ止めし、ナッ
ト19でリッド17とネジ16を固定するようにしてい
る。
【0032】このような封止構造においても、リッドの
強度ならびにシール強度を向上させることができる。
【0033】また、リッドにヒートシンクを取り付ける
場合に、リッドのネジ止めを利用してヒートシンクをリ
ッドに固定するようにすれば、ヒートシンクの取り付け
を容易に行うことができる。
【0034】このような本願発明に対して、前述した公
知例の技術は、半導体チップを封止するキャップに上記
実施形態と類似した形状が形成されている。しかし、公
知技術の目的は半導体チップで発生した熱の放熱効果を
高めることであり、本願発明の目的とは全く異なる。
【0035】上記公知技術では、半導体チップとキャッ
プが直接接触し、あるいはシリコーンゲル等の熱伝導部
材を介して接合されており、外部からリッドに加えられ
る応力が半導体チップに伝達され、あるいは接合部に機
械的なストレスがかかり、半導体チップやボンディング
ワイヤに損傷を与えるおそれがある。特に、複数の半導
体チップが高密度実装されたMCMにおいて、全ての半
導体チップに蓋が直接又は間接的に接触している場合に
は、半導体チップに何等かのダメージが与えられる確率
は極めて高くなる。
【0036】したがって、公知例に開示されているキャ
ップを使用した封止技術にあっては、封止された内部回
路を保護するという封止本来の目的とは相反する致命的
な欠陥が内在されており、本願発明の技術思想とは全く
異なるものである。
【0037】これに対して、本願発明は、リッドが封止
された内部回路に接触することはなく、内部回路に損傷
やストレスを与えることなく良好なリッドの強度、電気
的なシールド特性ならびに放熱特性を得ることができ
る。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1又は2記
載の発明によれば、内部回路に接触されない凹部が形成
された蓋により内部回路を封止するようにしたので、蓋
の強度、封止強度ならびに放熱特性を向上させることが
できる。
【0039】請求項3記載の発明によれば、内部回路を
封止する蓋を内部回路が実装された実装基板にネジ止め
するようにしたので、蓋の強度ならびに封止強度を向上
させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】請求項1又は2記載の発明の一実施形態に係る
半導体装置の構成を示す図である。
【図2】請求項1又は2記載の発明の他の実施形態に係
る半導体装置のリッド凹部を示す図である。
【図3】請求項1又は2記載の発明の他の実施形態に係
る半導体装置のリッド凹部を示す図である。
【図4】請求項1又は2記載の発明の他の実施形態に係
る半導体装置のリッド凹部を示す図である。
【図5】請求項3記載の発明の一実施形態に係る半導体
装置の構成を示す図である。
【図6】マルチチップモジュール(MCM)における従
来の封止構造を示す図である。
【図7】半導体チップの従来の封止構造を示す図であ
る。
【図8】半導体チップの従来の他の封止構造を示す図で
ある。
【符号の説明】
1,11,18 実装基板 2 半導体チップ 3,12,17 リッド 4 凹部 5 接着剤 6 隙間 13 ネジ切り部 14 凸部 15,19 ナット 16 ネジ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも複数の半導体チップが実装さ
    れた実装基板上に装着されて前記半導体チップを封止す
    る蓋に、底部が直接又は接合部材を介して間接的に前記
    半導体チップと接触しない複数の凹部が設けられてなる
    ことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】前記蓋に設けられた凹部の底部は、前記実
    装基板に接触又は非接触もしくは接着されてなることを
    特徴とする請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】少なくとも複数の半導体チップが実装され
    た実装基板上に装着されて前記半導体チップを封止する
    蓋は、前記実装基板にネジ止めされてなることを特徴と
    する半導体装置。
JP8109773A 1996-04-30 1996-04-30 半導体装置 Pending JPH09298275A (ja)

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