JPH0982883A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH0982883A
JPH0982883A JP23117395A JP23117395A JPH0982883A JP H0982883 A JPH0982883 A JP H0982883A JP 23117395 A JP23117395 A JP 23117395A JP 23117395 A JP23117395 A JP 23117395A JP H0982883 A JPH0982883 A JP H0982883A
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JP
Japan
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nut
substrate
heat
package
chip
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Withdrawn
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JP23117395A
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English (en)
Inventor
Masato Tsuchiya
正人 土屋
Kiyoshi Muratake
清 村竹
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • 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
    • H01L2224/01Means 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
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting 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
    • H01L2224/48221Connecting 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
    • H01L2224/48245Connecting 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 metallic
    • H01L2224/48247Connecting 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 metallic connecting the wire to a bond pad of the item

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 半導体装置、特に、比較的発熱量の少ないマ
ルチチップモジュールにおける冷却構造に関し、装置全
体を軽量化すると共に、装置内に不純物が侵入しないよ
うにする。 【解決手段】 回路素子を形成しチップ部品4−1,4
−2を搭載した基板3の所要部に熱伝導性のナット22
(またはおねじ部品25)の一方の端面が接着され、該
ナット22の他方の端面(または該おねじ部品のねじ部
の一部)が露呈するように該基板を封入する樹脂パッケ
ージ2がモールド形成されたのち、該ナット(または該
おねじ部品)に嵌合するおねじ部品(またはナット)を
用いて該ナット(または該おねじ部品)に放熱フィン2
4が装着されている。

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、特に、
アルミナまたはシリコンまたはガラスエポキシ等にてな
る基板に回路素子を形成し、さらに半導体チップ等のチ
ップ部品を搭載したのち、それらをパッケージに収容し
たマルチチップモジュール(以下MCMとする)の放熱
構造に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、回路素子を形成した多層基板に
複数のチップ部品を搭載し、その基板をパッケージに収
容したMCM、特に、大電力チップを基板に実装したM
CMにおいては、回路から発生する熱、特に大電力チッ
プからの発熱を装置外に放出させる必要がある。
【0003】図4は従来のMCMの概略構成を示す断面
図である。図4(a) において、トランスファモールドに
よって樹脂パッケージ2を形成したMCM1は、アルミ
ナ等にてなる基板3に配線パターン等の回路素子を形成
し、その表面と裏面にチップ部品、例えば複数の半導体
チップ4-1とチップ抵抗やチップコンデンサ等4-2を搭
載してなり、アルミニウム等にてなる放熱フィン6は、
多数のリード端子5が導出されたパッケージ2の上面
に、接着剤7にて接着され、基板3および基板3に形成
された回路素子および基板3に搭載されたチップ部品
(半導体チップおよびチップ抵抗等)4-1,4-2は、樹脂パ
ッケージ2内に密封されている。
【0004】このような従来のMCM1において、放熱
効果を高めるため発熱量の大きいチップ部品は基板3の
上面に搭載され、それらから発生した熱は主として樹脂
パッケージ2を通って放熱フィン6に伝播し、放熱フィ
ン6から放出されるようになる。
【0005】図4(b) において、トランスファモールド
によって樹脂パッケージ2を形成したMCM8は、アル
ミナ等にてなる基板3に配線パターン等の回路素子を形
成し、基板3にチップ部品、例えば複数の半導体チップ
-1とチップ抵抗等4-2を搭載し、基板3の上面には放
熱ブロック9を搭載し、アルミニウム等にてなる放熱フ
ィン10は放熱ブロック9の上面に、例えばねじ11によっ
て固着され、基板3および基板3に形成された回路素子
および基板3に搭載されたチップ部品4-1,4-2は樹脂パ
ッケージ2に密封されている。
【0006】このようなMCM8において、チップ部品
-1,4-2等から発生した熱は、主として放熱ブロック9
を通って放熱フィン10に伝播し、放熱フィン10から放出
されるようになる。
【0007】なお、図4(a),(b) において、12は半導体
チップ4-1を基板3の回路に接続するワイヤ、13は基板
3の回路と外部リード5とを接続するワイヤであり、基
板3の下面に形成された回路素子および搭載されたチッ
プ部品4-1, 4-2は、基板3に形成されたスルーホール
を介して基板3の上面に形成された導体パターンに接続
されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】以上説明したようにM
CM1は、樹脂パッケージ2を伝播した熱が放熱フィン
7に伝播し、しかるのち大気中に放出する構成であり、
冷却効率があまり良くない。
【0009】そこで登場したMCM8は、樹脂パッケー
ジ2より熱伝導に優れる放熱ブロック9を伝播した熱が
放熱フィン7に伝播し、しかるのち大気中に放出される
構成のため、冷却効率はMCM1より優れる。
【0010】かかるMCM8において放熱ブロック9
は、成るべく大形のものを使用して冷却効率をよくする
構成である。しかし、熱膨張係数がパッケージ2のそれ
に近い材料例えばコバールを放熱ブロック9に使用して
も、パッケージ2と放熱ブロック9との境界には、熱膨
張係数の差による隙間のできることが不可避であり、そ
の隙間を通った不純物が基板3に到達し、基板3に形成
した配線等の回路素子を腐蝕させることがあった。
【0011】さらに、発熱量が比較的少ない回路構成の
MCMにあっては、放熱ブロック9によって重くなり過
ぎ、特に、従来のMCM1では接着された放熱フィン6
が邪魔になって自動機によるマザーボード等へ搭載およ
びリフローによるはんだ付けが困難になる、という欠点
があった。
【0012】
【課題を解決するための手段】基板と放熱フィンとの間
に配設した部材の周囲に隙間が生じないようにし、か
つ、軽量化を目的とした本発明は、回路素子を形成しチ
ップ部品を搭載した基板の所要部に熱伝導性のナットの
一方の端面が接着され、該ナットの他方の端面が露呈す
るように該基板を封入する樹脂パッケージをモールド形
成したのち、おねじ部品を用いて該ナットに放熱フィン
が装着されてなること、または、回路素子を形成しチッ
プ部品を搭載した基板の所要部に熱伝導性のおねじ部品
の一方の端面を接着し、該おねじ部品のねじ部の少なく
とも一部が露呈するように該基板を封入する樹脂パッケ
ージをモールド形成したのち、ナットを用いて該おねじ
部品に放熱フィンが装着されてなることを特徴とし、さ
らには、前記基板に接着されるナットまたはおねじ部品
の側面に樹脂パッケージが係合形成される凹凸またはフ
ランジを設ける、前記基板に接着したナットまたはおね
じ部品が、該基板に搭載した所望のチップ部品とその基
板を挟んで対向する位置に接着されてなること、を特徴
とする。
【0013】以上説明したように、ナットまたはおねじ
部品を基板に接着し、樹脂パッケージを形成したのち該
ナットまたはおねじ部品に放熱フィンを装着した半導体
装置において、回路内に発生した熱は、該ナットまたは
おねじ部品を介して装置内の熱が放熱フィンに伝播して
その放熱フィンから放出されるようになる。
【0014】また、基板に接着したナットまたはおねじ
部品の側面に凹凸またはフランジを設けることで、放熱
フィンを取付けるときの抜去力に前記接着力が耐えるよ
うになり、基板に接着したナットまたはおねじ部品の位
置を基板に搭載した所望のチップ部品とその基板を挟ん
で対向するように設定することで、良好な冷却効率が確
保されるようになる。
【0015】かかる半導体装置において、放熱フィン装
着のため基板に接着した前記ナットまたはおねじ部品
は、従来の放熱ブロックに比べ小型かつ軽量であり、パ
ッケージ用樹脂との熱膨張係数の差によって生じる隙間
がきわめて小さくなる。そのため、半導体装置が軽量と
なってその取扱いが容易になると共に、装置内に不純物
が侵入して発生する機能障害を防止可能にする。
【0016】
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施例によるMC
Mの断面図であり、図2は図1のMCMに使用したナッ
トの構成例を示す断面図、図3は本発明の他の実施例に
よるMCMの断面図である。
【0017】図1において、トランスファモールドによ
って樹脂パッケージ2を形成したMCM21は、アルミ
ナ, シリコン, ガラスエポキシ等にてなる基板3に配線
パターン等の回路素子を形成し、その基板3にチップ部
品例えば複数の半導体チップ4 -1とチップ抵抗等4-2
搭載し、複数の放熱ナット22の下端面を接着剤23で基板
3に接着し、樹脂パッケージ2を形成したのち、アルミ
ニウム等にてなる放熱フィン24は、放熱ナット22に嵌合
するおねじ部品(小ねじ)25によって、放熱フィン24の
下面がパッケージ2の上面に当接するように、固着され
ている。
【0018】熱伝播の媒体となるため熱伝導性が必要な
ナット22は、コバール, 鉄 アルミニウム, 銅, アルミ
ナ, 窒化アルミ等にて作成したもの、好ましくはパッケ
ージ2との熱膨張係数差の少ないコバールにて作成した
ものを使用し、さらに好ましくは放熱フィン24の装着に
先立って、放熱フィン24が接するパッケージ2の上面
に、熱伝導のよい接着剤を塗布し、パッケージ2と放熱
フィン24との隙間をなくすようにする。
【0019】放熱フィン24を装着するため放熱ナット22
にねじ25を嵌合させると、ナット22には引き抜かれる方
向の力が発生する。そこで、パッケージ2と放熱ナット
22との間には、パッケージ2をモールド形成したとき前
記引き抜き力に抗する係合手段を設けることが望まし
い。
【0020】そこで本発明では、図2に示す如く、放熱
ナット22-1では外筒面に複数のリング状の凹凸または渦
巻き状の凹凸を形成し、放熱ナット22-2では外方に突出
するフランジを形成し、放熱ナット22-3では上端面径よ
り下端面径が大きい台形状に形成し、放熱ナット22-4
は高さ方向の中央部で膨らむ太鼓形状に形成し、放熱ナ
ット22-5では高さ方向の中央部で窄まる鼓形状に形成し
たものを使用し、何れも良好な結果が得られた。
【0021】なお、図1において、26はナット22の下端
面を基板3に接着する接着剤、27はねじ25の頭と放熱フ
ィン24との間に嵌挿された座金、12は半導体チップ4-1
を基板3の回路に接続するワイヤ、13は基板3の回路と
パッケージ2から導出される外部リード5とを接続する
ワイヤである。
【0022】図3において、トランスファモールドによ
って樹脂パッケージ2を形成したMCM31は、アルミ
ナ, シリコン, ガラスエポキシ等にてなる基板3に配線
パターン等の回路素子を形成し、その基板3にチップ部
品例えば複数の半導体チップ4 -1とチップ抵抗等4-2
搭載し、複数のおねじ部品32の下端面を接着剤23で基板
3に接着し、樹脂パッケージ2を形成したのち、アルミ
ニウム等にてなる放熱フィン24は、おねじ部品32に嵌合
するナット33によって、放熱フィン24の下面がパッケー
ジ2の上端面に当接するように、固着されている。
【0023】熱伝播の媒体となるため熱伝導性が必要な
おねじ部品32は、コバール, 鉄 アルミニウム, 銅, ア
ルミナ, 窒化アルミ等にて作成したもの、好ましくはパ
ッケージ2との熱膨張係数差の少ないコバールにて作成
したものを使用し、さらに好ましくは放熱フィン24の装
着に先立って、放熱フィン24が接するパッケージ2の上
面に、熱伝導のよい接着剤またはを塗布し、パッケージ
2と放熱フィン24との隙間をなくすようにする。
【0024】放熱フィン24を装着するためおねじ部品32
にナット33を嵌合させると、おねじ部品32には引き抜か
れる方向の力が発生する。そこで、パッケージ2とおね
じ部品32との間には、パッケージ2をモールド形成した
とき前記引き抜き力に抗する係合手段を設けることが望
ましい。
【0025】かかる係合手段としてはおねじ部品32のね
じ長を長くする、即ちねじの下部にパッケージ2の樹脂
が食い込むようにしてもよい。しかし、図3のMCM31
ではねじ部品32の下端にフランジを設けた構造としてい
る。
【0026】なお、図3において、34はナット22の下端
面を基板3に接着する接着剤、35はナット33と放熱フィ
ン24との間に嵌挿された座金、12は半導体チップ4-1
基板3の回路に接続するワイヤ、13は基板3の回路とパ
ッケージ2から導出される外部リード5とを接続するワ
イヤである。
【0027】前記実施例のMCM21および31において、
放熱媒体となるナット22またはおねじ部品32は、基板3
を挟んで発熱量の大きい搭載チップ部品4-1,4-2と対
向するように接着し、冷却効率が高められるようにして
ある。
【0028】このように、発熱量の大きい搭載チップ部
品4-1,4-2とナット22またはおねじ部品32とを対向さ
せるためには、そのチップ部品4-1,4-2の配設位置
を、ナット22またはおねじ部品32が配設し易いまたは好
ましい位置となるように、配慮することも必要になる。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では比較的
発熱量の少ないMCMにおいて、従来の放熱ブロックを
有する装置より軽量で、取扱いが容易になると共に、所
要の冷却効果が得られるようになり、かつ、本発明の放
熱フィンはパッケージをマザーボード等へ搭載したのち
ユーザーサイドで装着可能であるため、放熱フィンが接
着された従来のMCMにおける自動搭載およびリフロー
はんだ接続に対する問題点が解決される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例によるMCMの断面図
【図2】 図1のMCMに使用したナットの構成例を示
す断面図
【図3】 本発明の他の実施例によるMCMの断面図
【図4】 従来のMCMの概略構成を示す断面図
【符号の説明】
2 樹脂パッケージ 3 基板 4-1 基板に搭載された半導体チップ 4-2 基板に搭載されたチップ抵抗やチップコンデンサ
等 21,31 MCM(マルチチップモジュール) 22 ナット 24 放熱フィン 25 放熱フィン装着用おねじ部品 32 おねじ部品 33 放熱フィン装着用ナット

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回路素子を形成しチップ部品を搭載した
    基板の所要部に熱伝導性のナットの一方の端面が接着さ
    れ、該ナットの他方の端面が露呈するように該基板を封
    入する樹脂パッケージがモールド形成されたのち、該ナ
    ットに嵌合するおねじ部品を用いて該ナットに放熱フィ
    ンが装着されてなること、を特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記ナットの側面には前記樹脂パッケー
    ジが係合形成される凹凸またはフランジが形成されてな
    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】 回路素子を形成しチップ部品を搭載した
    基板の所要部に熱伝導性のおねじ部品の一方の端面を接
    着し、該おねじ部品のねじ部の少なくとも一部が露呈す
    るように該基板を封入する樹脂パッケージがモールド形
    成されたのち、該おねじ部品に嵌合するナットを用いて
    該おねじ部品に放熱フィンが装着されてなること、を特
    徴とする半導体装置。
  4. 【請求項4】 前記おねじ部品の側面には前記樹脂パッ
    ケージが係合形成されるフランジが形成されてなるこ
    と、を特徴とする請求項3記載の半導体装置。
  5. 【請求項5】 請求項1記載のナットまたは請求項3記
    載のおねじ部品が、請求項1または3記載の基板に搭載
    した所望のチップ部品と該基板を挟んで対向する位置に
    接着されてなること、を特徴とする請求項1または3記
    載の半導体装置。
JP23117395A 1995-09-08 1995-09-08 半導体装置 Withdrawn JPH0982883A (ja)

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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20021203