JPH10321780A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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Publication number
JPH10321780A
JPH10321780A JP12676597A JP12676597A JPH10321780A JP H10321780 A JPH10321780 A JP H10321780A JP 12676597 A JP12676597 A JP 12676597A JP 12676597 A JP12676597 A JP 12676597A JP H10321780 A JPH10321780 A JP H10321780A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor device
semiconductor chip
surface side
radiator
wiring board
Prior art date
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Pending
Application number
JP12676597A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideko Ando
英子 安藤
Hiroshi Kikuchi
広 菊地
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPH10321780A publication Critical patent/JPH10321780A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体装置の上方から冷却媒体を送風する場
合、空間領域9Aには冷却媒体が供給されず、空間領域
9Aにおける冷却がなされないので、半導体装置の冷却
効果が低下する。 【解決手段】 配線基板1と、前記配線基板1の実装面
上にフェイスダウン方式で実装される半導体チップ2
と、前記半導体チップ2の平面サイズに比べて大きい平
面サイズで形成され、かつ前記半導体チップ2の裏面に
固定される放熱体3とを有する半導体装置であって、前
記放熱体3のチップ固定面側の第1空間領域9Aと、そ
の反対面側の第2空間領域9Bとが通路8を介して連結
されている。前記第1空間領域9Aは、前記配線基板
1、半導体チップ2、放熱体3の夫々で規定されてい
る。前記通路8は、前記放熱体3に形成された貫通孔8
A又は切り込み部8Bで構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置に関
し、特に、放熱体を有する半導体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】配線基板の実装面上にフェースダウン方
式で半導体チップを実装し、この半導体チップの裏面に
放熱体を固定した構造の半導体装置が開発されている。
この半導体装置は、パーソナルコンピュータ等の情報処
理装置に組み込まれ、その上方に位置する冷却用ファン
から送風された冷却媒体(例えば空気)によって冷却され
る。この種の半導体装置については、例えば、特開昭5
7−78158号公報に記載されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記半導体装置におい
て、放熱体は半導体チップの平面サイズに比べて大きい
平面サイズで形成されているので、放熱体のチップ固定
面側には空間領域が存在している。空間領域には気体が
滞留し、この気体にも半導体チップの熱が伝達される
が、空間領域は放熱体で覆われているので、半導体装置
の上方から冷却媒体を送風する場合、空間領域には冷却
媒体が供給されない。このため、空間領域における冷却
がなされないので、これに相当する分、半導体装置の冷
却効果が低下する。
【0004】本発明の目的は、半導体装置の冷却効果を
高めることが可能な技術を提供することにある。
【0005】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
になるであろう。
【0006】
【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、
下記のとおりである。
【0007】配線基板と、前記配線基板の実装面上にフ
ェイスダウン方式で実装される半導体チップと、前記半
導体チップの平面サイズに比べて大きい平面サイズで形
成され、かつ前記半導体チップの裏面に固定される放熱
体とを有する半導体装置であって、前記放熱体のチップ
固定面側の第1空間領域と、その反対面側の第2空間領
域とが通路を介して連結されている。前記第1空間領域
は、前記配線基板、半導体チップ、放熱体の夫々で規定
されている。前記通路は、前記放熱体に形成された貫通
孔又は切り込み部で構成されている。
【0008】上述した手段によれば、半導体装置の上方
から冷却媒体を送風する際、冷却媒体の一部は通路を通
して第1空間領域に供給され、第1空間領域においても
冷却がなされるので、これに相当する分、半導体装置の
冷却効果を高めることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。
【0010】なお、発明の実施の形態を説明するための
全図において、同一機能を有するものは同一符号を付
け、その繰り返しの説明は省略する。
【0011】(実施形態1)図1は、本発明の実施形態
1である半導体装置の模式平面図であり、図2は、図1
に示すA−A線の位置で切った模式断面図である。
【0012】図2に示すように、本実施形態の半導体装
置は、配線基板1の実装面上にフェイスダウン方式で半
導体チップ2を実装し、この半導体チップ2の裏面に放
熱体を固定した構造で構成されている。
【0013】前記配線基板1は、例えば多層配線構造で
構成されている。この配線基板1は、例えばガラス繊維
にエポキシ樹脂又はポリイミド樹脂を含浸させた樹脂基
板で構成されている。配線基板1の実装面には複数の電
極パッド1Aが配置されている。また、配線基板1の実
装面と対向するその裏面には、複数の電極パッド1Bが
配置されている。この電極パッド1A、電極パッド1B
の夫々は、詳細に図示してないが、配線基板1の内部配
線を介して電気的に接続されている。
【0014】前記半導体チップ2は、例えば単結晶珪素
基板を主体に構成されている。この半導体チップ2に
は、例えば論理回路システム、記憶回路システム、或は
それらの混合回路システムが塔載され、その主面側(素
子形成面側)には複数の電極パッド2Aが配置されてい
る。複数の電極パッド2Aの夫々は、半導体チップ2に
塔載された回路システムと電気的に接続されている。
【0015】前記配線基板1の実装面の電極パッド1
A、前記半導体チップ2の主面の電極パッド2Aの夫々
は、それらの間に介在されたバンプ電極4で固着され、
電気的にかつ機械的に接続されている。バンプ電極4
は、例えば、3[重量%]Ag−97[重量%]Sn組
成の合金材で形成されている。
【0016】前記配線基板1と半導体チップ2との間の
間隙領域には、樹脂5が充填されている。この樹脂5
は、例えば、シリカ充填剤、硬化促進剤、カップリング
剤等を添加したエポキシ系熱硬化樹脂で形成されてい
る。
【0017】前記配線基板1の裏面の電極パッド1Bに
はバンプ電極6が固着されている。バンプ電極6は、例
えば37[重量%]Pb−63[重量%]Sn組成の合
金材で形成されている。つまり、本実施形態の半導体装
置は、配線基板1の裏面にバンプ電極6を設けたBGA
(all rid rray)構造で構成されている。
【0018】前記放熱体3は、熱伝導率が高い材料、例
えば窒化アルミニウム材で形成されている。この放熱体
3は、これに限定されないが、例えば接着層7を介在し
て半導体チップ2の裏面に接着固定されている。接着層
7は、熱伝導率が高い材料、例えば半田材で形成されて
いる。
【0019】前記放熱体3は、図2及び図1に示すよう
に、半導体チップ2の平面サイズに比べて大きい平面サ
イズで形成されている。従って、放熱体3のチップ固定
面側には、配線基板1、半導体チップ2、放熱体3の夫
々で規定された空間領域9Aが存在している。
【0020】前記放熱体3のチップ固定面側と対向する
その反対面側には複数の放熱フィン3Cが配置されてい
る。つまり、本実施形態の放熱体3は、複数の放熱フィ
ン3Cを有するフィン付構造で構成されている。
【0021】前記放熱体3のチップ固定面側の空間領域
9Aと、その反対面側の空間領域9Bは、通路8を介し
て互いに連結されている。本実施形態の通路8は、放熱
体3に形成された貫通孔8Aで構成されている。通路8
は、空間領域9Aと対向する放熱体3の部分において複
数個設けられている。貫通孔8Aは平面形状が方形状で
形成されている。
【0022】このように構成された半導体装置は、図3
(冷却方法を説明するための概略構成図)に示すよう
に、実装基板10の実装面上に実装され、パーソナルコ
ンピュータ等の情報処理装置に組み込まれる。情報処理
装置に組み込まれた半導体装置は、その上方に位置する
冷却用ファン11から送風された冷却媒体によって冷却
される。冷却媒体としては例えば空気が用いられる。こ
の冷却時において、放熱体3のチップ固定面側の空間領
域9Aと、その反対面側の空間領域9Bとが通路8を介
して互いに連結されているので、半導体装置の上方から
送風された冷却媒体の一部は通路8を通って空間領域9
Aに供給され、放熱体3で覆われた空間領域9Aにおい
ても冷却がなされる。
【0023】なお、通路8に冷却媒体が入り易いよう
に、通路8に隣接する放熱フィン3Cの高さを他の放熱
フィン3Cの高さに比べて低くしてもよい。
【0024】このように、放熱体3のチップ固定面側の
空間領域9Aと、その反対面側の空間領域9Bとを通路
8を介して互いに連結することにより、半導体装置の上
方から冷却媒体を送風する際、冷却媒体の一部は通路8
を通って空間領域9Aに供給され、空間領域9Aにおい
ても冷却がなされるので、これに相当する分、半導体装
置の冷却効果を高めることができる。
【0025】なお、図4(模式断面図)に示すように、放
熱体3のチップ固定面側の空間領域9Aに放熱フィン3
Dを配置した構成にしてもよい。この場合、放熱体3の
外形サイズ(平面サイズ及び高さサイズ)を大型化するこ
となく、放熱体3の放熱面積を増加することができる。
【0026】また、本実施形態では、平面形状が円形状
の貫通孔8Aで通路8を構成した例について説明した
が、通路8は、図5(要部模式平面図)に示すように、平
面形状が長穴形状の貫通孔8Aで構成してもよい。
【0027】また、本実施形態では、放熱体3のチップ
固定面側の空間領域9Aと、その反対面側の空間領域9
Bとを連結する通路8を放熱体3に形成された貫通孔8
Aで構成した例について説明したが、通路8は、図6
(模式平面図)に示すように、放熱体3に形成された切り
込み部8Bで構成してもよい。
【0028】(実施形態2)図7(模式断面図)に示すよ
うに、本実施形態の半導体装置は、前述の実施形態1と
同様に、配線基板1の実装面上にフェイスダウン方式で
半導体チップ2を実装し、この半導体チップ2の裏面に
放熱体3を固定した構造で構成されている。
【0029】前記放熱体3は、複数の放熱フィン3Cを
有するフィン付部材3Aと平板部材3Bとで構成されて
いる。フィン付部材3Aは、熱伝導率が高い材料、例え
ばアルミニウム材で形成され、平板部材3Bは、熱伝導
率が高い材料、例えば窒化アルミニウム材で形成されて
いる。フィン付部材3Aは、例えばシリコーンゲルから
なる柔軟層12を介在して平板部材3Bに固定されてい
る。平板部材3Bは、例えば半田材からなる接着層7を
介在して半導体チップ2の裏面に接着固定されている。
【0030】前記放熱体3のチップ固定面側の空間領域
9Aと、その反対面側の空間領域9Bは、通路8を介し
て互いに連結されている。通路8は、フィン付部材3
A、平板部材3Bの夫々に形成された貫通孔8Aで構成
されている。
【0031】このように構成された半導体装置において
も、前述の実施形態1と同様に、半導体装置の冷却効果
を高めることができる。
【0032】(実施形態3)図8(模式断面図)に示すよ
うに、本実施形態の半導体装置は、配線基板1の実装面
上にフェイスダウン方式で複数の半導体チップ2を実装
し、この複数の半導体チップ2の夫々の裏面に放熱体3
を固定した構造で構成されている。放熱体3のチップ固
定面側の空間領域9Aと、その反対面側の空間領域9B
は、放熱体3に形成された通路8を介して互いに連結さ
れている。通路8は放熱体3に形成された貫通孔8Aで
構成されている。
【0033】このように構成された半導体装置において
も、前述の実施形態1と同様に、半導体装置の冷却効果
を高めることができる。
【0034】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記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
脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論で
ある。
【0035】
【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、下
記のとおりである。
【0036】放熱体を有する半導体装置の冷却効果を高
めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1である半導体装置の模式平
面図である。
【図2】図1に示すA−A線の位置で切った模式断面図
である。
【図3】前記半導体装置の冷却方法を説明するための概
略構成図である。
【図4】本発明の実施形態1の変形例である半導体装置
の模式断面図である。
【図5】本発明の実施形態1の変形例である半導体装置
の要部模式平面図である。
【図6】本発明の実施形態1の変形例である半導体装置
の模式平面図である。
【図7】本発明の実施形態2である半導体装置の模式断
面図である。
【図8】本発明の実施形態3である半導体装置の模式断
面図である。
【符号の説明】
1…配線基板、2…半導体チップ、3…放熱体、4…バ
ンプ電極、5…樹脂、6…バンプ電極、7…接着層、8
…通路、8A…貫通孔、8B…切り込み部、9A…空間
領域、9B…空間領域、10…実装基板、11…冷却用
ファン、12…柔軟層。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 配線基板と、前記配線基板の実装面上に
    フェイスダウン方式で実装される半導体チップと、前記
    半導体チップの平面サイズに比べて大きい平面サイズで
    形成され、かつ前記半導体チップの裏面に固定される放
    熱体とを有する半導体装置であって、前記放熱体のチッ
    プ固定面側の第1空間領域と、その反対面側の第2空間
    領域とが通路を介して連結されていることを特徴とする
    半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記第1空間領域は、前記配線基板、半
    導体チップ、放熱体の夫々で規定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。
  3. 【請求項3】 前記通路は、前記放熱体に形成された貫
    通孔で構成されていることを特徴とする請求項1又は請
    求項2に記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 前記通路は、前記放熱体に形成された切
    り込み部で構成されていることを特徴とする請求項1又
    は請求項2に記載の半導体装置。
  5. 【請求項5】 前記放熱体の反対面側には複数の放熱フ
    ィンが配置されていることを特徴とする請求項1乃至請
    求項4のうちいずれか1項に記載の半導体装置。
  6. 【請求項6】 前記放熱体のチップ固定面側の第1空間
    領域には放熱フィンが配置されていることを特徴とする
    請求項1乃至請求項5のうちいずれか1項に記載の半導
    体装置。
JP12676597A 1997-05-16 1997-05-16 半導体装置 Pending JPH10321780A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015159258A (ja) * 2014-02-25 2015-09-03 トヨタ自動車株式会社 半導体装置及びその製造方法
JP2019098411A (ja) * 2017-11-28 2019-06-24 京セラインダストリアルツールズ株式会社 電動工具

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015159258A (ja) * 2014-02-25 2015-09-03 トヨタ自動車株式会社 半導体装置及びその製造方法
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