JPH11191603A - Semiconductor integrated circuit and its manufacture - Google Patents

Semiconductor integrated circuit and its manufacture

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JPH11191603A
JPH11191603A JP35913197A JP35913197A JPH11191603A JP H11191603 A JPH11191603 A JP H11191603A JP 35913197 A JP35913197 A JP 35913197A JP 35913197 A JP35913197 A JP 35913197A JP H11191603 A JPH11191603 A JP H11191603A
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JP
Japan
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integrated circuit
heat sink
semiconductor integrated
circuit device
ground
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Application number
JP35913197A
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Japanese (ja)
Inventor
Shigeyuki Murai
成行 村井
Masao Nishida
昌生 西田
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co 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
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • 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
    • H01L2224/49Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of a plurality of wire connectors
    • H01L2224/491Disposition
    • H01L2224/49105Connecting at different heights
    • H01L2224/49109Connecting at different heights outside the semiconductor or solid-state body

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  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve dissipation of the heat generated in a semiconductor chip as well as to simplify the connection structure of ground wiring layer which is arranged on a substrate. SOLUTION: A stepped recess 10 is provided on a multilayered substrate 1 made of glass ceramic for arranging a conductive heat sink 4 inside the recess 10 for fixing a power FET chip 5. The ground lines 2 formed between respective printed substrates 1a-1d are exposed inside the recess 10 on the multilayered substrate 1. In addition, the underside of the heat sink 4 is formed stepwise along the stepped parts of the recess 10 and makes contact with the exposed ground lines 2. The underside of the heat sink 4 is connected to connection parts 11 formed in the printed substrate 1a.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、基板上に半導体チ
ップを接合してなる半導体集積回路装置およびその製造
方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device in which a semiconductor chip is bonded on a substrate and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】図13は、従来の半導体集積回路装置の
構成を示す断面図である。図13において、従来の半導
体集積回路装置は、絶縁性材料からなる複数のプリント
基板(図示の例では4層)1a〜1dが積層された多層
基板1の凹部15にパワーFET(電界効果トランジス
タ)等の半導体チップ5が配置されてなる。半導体チッ
プ5は凹部15の底面となるプリント基板1aの上面に
配置され、多層基板1の中間のプリント基板1bの表面
に形成された回路配線層(図示せず)とボンディングワ
イヤ6を介して電気的に接続されている。各プリント基
板間にはグランドライン2が配置されている。各グラン
ドライン2は多層基板1の厚み方向に形成された接続部
16により接続されている。
2. Description of the Related Art FIG. 13 is a sectional view showing a structure of a conventional semiconductor integrated circuit device. In FIG. 13, a conventional semiconductor integrated circuit device has a power FET (field effect transistor) in a concave portion 15 of a multilayer substrate 1 in which a plurality of printed boards (four layers in the illustrated example) 1a to 1d made of an insulating material are stacked. Etc. are arranged. The semiconductor chip 5 is disposed on the upper surface of the printed circuit board 1a serving as the bottom surface of the concave portion 15, and is electrically connected to a circuit wiring layer (not shown) formed on the surface of the printed circuit board 1b in the middle of the multilayer substrate 1 via bonding wires 6. Connected. Ground lines 2 are arranged between the printed boards. Each ground line 2 is connected by a connection portion 16 formed in the thickness direction of the multilayer substrate 1.

【0003】上記の半導体集積回路装置において、半導
体チップ5は動作時に発熱する。一方、例えばガラスセ
ラミックからなる多層基板1は、熱伝導率が2.5W/
m・K程度と低いため、半導体チップ5で生じた熱を十
分に吸収して外部へ放熱することが困難である。このた
めに、半導体チップ5の温度が上昇し易い。半導体チッ
プ5の温度が上昇すると半導体チップ5の動作特性が劣
化する。
In the above-described semiconductor integrated circuit device, the semiconductor chip 5 generates heat during operation. On the other hand, a multilayer substrate 1 made of, for example, glass ceramic has a thermal conductivity of 2.5 W /
Since it is as low as about m · K, it is difficult to sufficiently absorb the heat generated in the semiconductor chip 5 and radiate the heat to the outside. Therefore, the temperature of the semiconductor chip 5 tends to increase. When the temperature of the semiconductor chip 5 rises, the operating characteristics of the semiconductor chip 5 deteriorate.

【0004】そこで、図13に示すように、多層基板1
に凹部15を設け、半導体チップ5が載置される部分の
多層基板1の厚みを薄くしている。さらに、半導体チッ
プ5が載置される部分に多層基板1の裏面に貫通する多
数のスルーホール3を形成し、スルーホール3の内部に
伝熱性材料を充填して放熱部17を形成している。これ
により、半導体チップ5で発生した熱が放熱部17に伝
わり、多層基板1の裏面から放熱され、それによって半
導体チップ5の温度上昇が抑制される。
[0004] Therefore, as shown in FIG.
A concave portion 15 is provided on the multilayer substrate 1 to reduce the thickness of the portion where the semiconductor chip 5 is mounted. Further, a large number of through holes 3 penetrating through the back surface of the multilayer substrate 1 are formed in a portion where the semiconductor chip 5 is mounted, and the inside of the through holes 3 is filled with a heat conductive material to form a heat radiating portion 17. . Thereby, the heat generated in the semiconductor chip 5 is transmitted to the heat radiating portion 17 and is radiated from the back surface of the multilayer substrate 1, thereby suppressing the temperature rise of the semiconductor chip 5.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
放熱部17を用いた構造では、放熱量に限界があり、例
えば半導体チップ5から生じる熱量が2〜3W以上にな
ると、放熱量が不足する。近年では、パワーFET等の
半導体チップ5に対する高出力化が増々要求されてお
り、半導体チップ5の発熱量が増大する傾向にある。こ
のため、半導体チップ5の温度上昇を招き、半導体チッ
プ5の特性劣化が生じていた。
However, in the structure using the heat radiating portion 17, the amount of heat radiated is limited. For example, when the amount of heat generated from the semiconductor chip 5 becomes 2 to 3 W or more, the amount of radiated heat becomes insufficient. In recent years, higher output has been demanded for the semiconductor chip 5 such as a power FET, and the amount of heat generated by the semiconductor chip 5 tends to increase. Therefore, the temperature of the semiconductor chip 5 rises, and the characteristics of the semiconductor chip 5 are deteriorated.

【0006】また、多層基板1のプリント基板間や表面
に形成されたグランドライン2は、多層基板1の裏面側
に延びる接続部16を介して当該半導体集積回路装置が
実装される主基板のグランドラインに接続されている。
この接続部16が形成される貫通孔は、多層基板1の各
プリント基板1a〜1dの所定の位置に予め貫通孔を形
成した後、各プリント基板1a〜1dを積層することに
よって形成されている。このため、各プリント基板1a
〜1dの貫通孔の形成位置にずれが生じたり、あるいは
貫通孔内に充填される導電性の金属材料の充填不良によ
り、グランドライン2の導電特性が変化する場合があっ
た。
The ground line 2 formed between the printed boards of the multilayer substrate 1 and on the surface thereof is connected to the ground of the main substrate on which the semiconductor integrated circuit device is mounted via a connecting portion 16 extending to the back side of the multilayer substrate 1. Connected to line.
The through-hole in which the connecting portion 16 is formed is formed by forming a through-hole in a predetermined position on each of the printed boards 1a to 1d of the multilayer board 1 and then stacking the printed boards 1a to 1d. . For this reason, each printed circuit board 1a
In some cases, the conductive characteristics of the ground line 2 may change due to a shift in the formation positions of the through holes 1 to 1d, or a defective filling of the conductive metal material filled in the through holes.

【0007】本発明の目的は、半導体チップで発生する
熱の放熱性が向上され、かつ基板に配設される接地配線
層の接続構造が簡素化された半導体集積回路装置および
その製造方法を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit device having improved heat dissipation of heat generated in a semiconductor chip and a simplified connection structure of a ground wiring layer provided on a substrate, and a method of manufacturing the same. It is to be.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段および発明の効果】(1)
第1の発明 第1の発明に係る半導体集積回路装置は、配線層が形成
された基板上にヒートシンクを介して半導体チップが設
けられるとともに、配線層がヒートシンクに電気的に接
続されたものである。
Means for Solving the Problems and Effects of the Invention (1)
First Invention A semiconductor integrated circuit device according to a first invention has a semiconductor chip provided via a heat sink on a substrate on which a wiring layer is formed, and the wiring layer is electrically connected to the heat sink. .

【0009】本発明に係る半導体集積回路装置において
は、半導体チップがヒートシンク上に配置されているの
で、動作時に半導体チップで発生する熱がヒートシンク
側に伝達され、拡散される。このため、半導体チップの
温度上昇が抑制され、半導体チップが安定した動作を行
うことができる。
In the semiconductor integrated circuit device according to the present invention, since the semiconductor chip is disposed on the heat sink, heat generated in the semiconductor chip during operation is transmitted to the heat sink and diffused. Therefore, the temperature rise of the semiconductor chip is suppressed, and the semiconductor chip can perform a stable operation.

【0010】また、配線層がヒートシンクを介して接続
される。このため、配線層を接続するための接続部を省
略することができ、構造が簡素化されるとともに、配線
層間を確実に接続することができる。
[0010] The wiring layer is connected via a heat sink. For this reason, the connection part for connecting the wiring layers can be omitted, the structure is simplified, and the wiring layers can be reliably connected.

【0011】(2)第2の発明 第2の発明に係る半導体集積回路装置は、第1の発明に
係る半導体集積回路装置の構成において、配線層が接地
配線層であるものである。
(2) Second invention A semiconductor integrated circuit device according to a second invention is the semiconductor integrated circuit device according to the first invention, wherein the wiring layer is a ground wiring layer.

【0012】この場合、ヒートシンクによって接地配線
層を容易にかつ確実に接続することができる。
In this case, the ground wiring layer can be easily and reliably connected by the heat sink.

【0013】(3)第3の発明 第3の発明に係る半導体集積回路装置は、第1または第
2の発明に係る半導体集積回路装置の構成において、ヒ
ートシンクが導電性および伝熱性を有する材料からなる
ものである。
(3) Third invention A semiconductor integrated circuit device according to a third invention is the semiconductor integrated circuit device according to the first or second invention, wherein the heat sink is made of a material having conductivity and heat conductivity. It becomes.

【0014】この場合、ヒートシンクの導電性によって
配線層間が電気的に接続され、また伝熱性によって半導
体チップから熱を吸収して半導体チップの温度上昇を抑
制することができる。
In this case, the wiring layers are electrically connected by the conductivity of the heat sink, and heat is absorbed from the semiconductor chip by the heat conductivity, so that the temperature rise of the semiconductor chip can be suppressed.

【0015】(4)第4の発明 第4の発明に係る半導体集積回路装置は、開口部を有
し、接地配線層が形成された基板と、基板の開口部内に
配置され、接地配線層と接続されるヒートシンクと、ヒ
ートシンク上に配置された半導体チップとを備えたもの
である。
(4) Fourth Invention A semiconductor integrated circuit device according to a fourth invention has a substrate having an opening and a ground wiring layer formed thereon, and a ground wiring layer disposed in the opening of the substrate. It is provided with a heat sink to be connected and a semiconductor chip arranged on the heat sink.

【0016】本発明に係る半導体集積回路装置において
は、基板に開口部を設け、かつ開口部内にヒートシンク
を配置し、ヒートシンク上に半導体チップを配置してい
る。このため、半導体チップの動作時に発生する熱がヒ
ートシンクに伝えられ、それによって半導体チップの温
度上昇を抑制することができる。また、ヒートシンク上
に半導体チップが配置されることにより、基板の上面に
形成された配線層と半導体チップとの距離が短くなり、
それによって接続用のワイヤを短くすることができる。
In the semiconductor integrated circuit device according to the present invention, an opening is provided in the substrate, a heat sink is arranged in the opening, and a semiconductor chip is arranged on the heat sink. For this reason, the heat generated during the operation of the semiconductor chip is transmitted to the heat sink, whereby the temperature rise of the semiconductor chip can be suppressed. Further, by disposing the semiconductor chip on the heat sink, the distance between the wiring layer formed on the upper surface of the substrate and the semiconductor chip is reduced,
Thereby, the connecting wires can be shortened.

【0017】(5)第5の発明 第5の発明に係る半導体集積回路装置は、第4の発明に
係る半導体集積回路装置の構成において、基板が、複数
の配線基板が積層された多層基板であり、接地配線層が
多層基板の1または複数の配線基板の表面または裏面に
形成された1または複数の接地導体からなり、ヒートシ
ンクが、開口部内で少なくとも1つの接地導体に電気的
に接続されたものである。
(5) Fifth Invention A semiconductor integrated circuit device according to a fifth invention is the semiconductor integrated circuit device according to the fourth invention, wherein the substrate is a multi-layer substrate in which a plurality of wiring substrates are stacked. Wherein the ground wiring layer comprises one or more ground conductors formed on the front or back surface of one or more wiring boards of the multilayer substrate, and the heat sink is electrically connected to at least one ground conductor in the opening. Things.

【0018】この場合、多層基板を用いることによって
半導体集積回路装置の平面占有面積が縮小化され、当該
半導体集積回路装置を実装する装置の実装密度を向上さ
せることができる。
In this case, the use of the multi-layer substrate reduces the plane occupied area of the semiconductor integrated circuit device, and can increase the mounting density of the device on which the semiconductor integrated circuit device is mounted.

【0019】(6)第6の発明 第6の発明に係る半導体集積回路装置は、第5の発明に
係る半導体集積回路装置の構成において、接地配線層が
複数の接地導体からなり、複数の接地導体のうち少なく
とも2つの接地導体の一部が開口部内に露出し、ヒート
シンクは開口部内に露出した少なくとも2つの接地導体
の一部に接触しているものである。
(6) Sixth invention A semiconductor integrated circuit device according to a sixth invention is the semiconductor integrated circuit device according to the fifth invention, wherein the ground wiring layer comprises a plurality of ground conductors and a plurality of ground conductors. A part of at least two of the conductors is exposed in the opening, and the heat sink is in contact with a part of the at least two grounding conductors exposed in the opening.

【0020】この場合、開口部内に露出した少なくとも
2つの接地導体の一部がヒートシンクに接触することに
よって電気的に接続される。このため、少なくとも2つ
の接地導体を接続するための接続部を設ける必要がなく
なり、半導体集積回路装置の配線構造を簡素化すること
ができる。
In this case, a part of at least two ground conductors exposed in the opening are electrically connected by contacting the heat sink. Therefore, it is not necessary to provide a connecting portion for connecting at least two ground conductors, and the wiring structure of the semiconductor integrated circuit device can be simplified.

【0021】(7)第7の発明 第7の発明に係る半導体集積回路装置は、第5または第
6の発明に係る半導体集積回路装置の構成において、開
口部は、底面を有する凹部からなり、少なくとも1つの
接地導体の一部は、凹部内に露出し、ヒートシンクは凹
部内に露出した少なくとも1つの接地導体の一部に接触
しているものである。
(7) Seventh invention A semiconductor integrated circuit device according to a seventh invention is the semiconductor integrated circuit device according to the fifth or sixth invention, wherein the opening comprises a recess having a bottom surface, A portion of the at least one ground conductor is exposed in the recess, and the heat sink is in contact with a portion of the at least one ground conductor exposed in the recess.

【0022】この場合、基板に凹部を設け、凹部内にヒ
ートシンクが配置される。このため、半導体チップから
ヒートシンクを介して熱が伝わる領域、すなわち凹部底
面の基板の厚みが薄くなり、基板自体の放熱性が向上す
る。
In this case, a concave portion is provided in the substrate, and a heat sink is arranged in the concave portion. For this reason, the region where heat is transmitted from the semiconductor chip via the heat sink, that is, the thickness of the substrate at the bottom of the concave portion is reduced, and the heat dissipation of the substrate itself is improved.

【0023】(8)第8の発明 第8の発明に係る半導体集積回路装置は、第7の発明に
係る半導体集積回路装置の構成において、凹部が段差状
に形成され、少なくとも1つの接地導体の一部が、凹部
内の底面または段差上に露出し、ヒートシンクは、段差
状の凹部に対応する段差部を有し、段差部が凹部内に露
出した接地導体の一部に接触しているものである。
(8) Eighth Invention A semiconductor integrated circuit device according to an eighth invention is the semiconductor integrated circuit device according to the seventh invention, wherein the recess is formed in a stepped shape, and at least one ground conductor is provided. A part is exposed on the bottom surface or the step in the recess, and the heat sink has a step corresponding to the step-shaped recess, and the step is in contact with a part of the ground conductor exposed in the recess. It is.

【0024】この場合、凹部を段差状に形成することに
よって接地導体の一部を段差上に容易に露出させること
ができる。さらに、ヒートシンクに段差状の凹部に対応
する段差部を形成することによって、ヒートシンクと凹
部内に露出した接地導体とを接続することが容易とな
る。
In this case, a part of the ground conductor can be easily exposed on the step by forming the recess in a step shape. Further, by forming a stepped portion corresponding to the stepped concave portion on the heatsink, it becomes easy to connect the heatsink to the ground conductor exposed in the concaved portion.

【0025】(9)第9の発明 第9の発明に係る半導体集積回路装置は、第8の発明に
係る半導体集積回路装置の構成において、凹部の底面に
導電性貫通部が設けられたものである。
(9) Ninth Invention A semiconductor integrated circuit device according to a ninth invention is the same as the semiconductor integrated circuit device according to the eighth invention, except that a conductive through portion is provided on the bottom surface of the concave portion. is there.

【0026】この場合、多層基板の下面に露出した導電
性貫通部を外部の接地配線に接続させることによって多
層基板内の各接地導体を外部の接地配線に電気的に接続
することができる。
In this case, by connecting the conductive through-hole exposed on the lower surface of the multilayer substrate to an external ground wiring, each ground conductor in the multilayer substrate can be electrically connected to the external ground wiring.

【0027】(10)第10の発明 第10の発明に係る半導体集積回路装置は、第5または
第6の発明に係る半導体集積回路装置の構成において、
開口部は貫通孔からなり、少なくとも1つの接地導体の
一部は貫通孔内に露出し、ヒートシンクは貫通孔内に露
出した少なくとも1つの接地導体の一部に接触している
ものである。
(10) Tenth invention A semiconductor integrated circuit device according to a tenth invention is the semiconductor integrated circuit device according to the fifth or sixth invention,
The opening comprises a through hole, at least a part of the at least one ground conductor is exposed in the through hole, and the heat sink is in contact with a part of the at least one ground conductor exposed in the through hole.

【0028】この場合、貫通孔の内部に接地導体の一部
を露出させ、貫通孔の内部にヒートシンクを配置するこ
とによってヒートシンクを接地導体の接続部として利用
することができ、それによって、配線構造を簡素化する
ことができる。
In this case, by exposing a part of the ground conductor inside the through hole and disposing a heat sink inside the through hole, the heat sink can be used as a connection portion of the ground conductor. Can be simplified.

【0029】(11)第11の発明 第11の発明に係る半導体集積回路装置は、第10の発
明に係る半導体集積回路装置の構成において、貫通孔は
段差状に形成され、ヒートシンクは段差状の貫通孔に対
応する段差部を有し、少なくとも1つの接地導体の一部
は、貫通孔内の下端開口、段差上面または段差下面に露
出し、ヒートシンクは、段差状の貫通孔に対応する段差
部を有し、段差部が貫通孔内に露出した接地導体の一部
に接触しているものである。
(11) Eleventh invention A semiconductor integrated circuit device according to an eleventh invention is the semiconductor integrated circuit device according to the tenth invention, wherein the through hole is formed in a stepped shape, and the heat sink is formed in a stepped shape. A step portion corresponding to the through hole, a part of at least one ground conductor is exposed at a lower end opening in the through hole, a step upper surface or a step lower surface, and the heat sink is provided at the step portion corresponding to the step-shaped through hole. And the step portion is in contact with a part of the ground conductor exposed in the through hole.

【0030】この場合、貫通孔を段差状に形成すること
によって接地導体の一部を段差上面または段差下面に容
易に露出させることができる。さらに、ヒートシンクに
段差状の貫通孔に対応する段差部を形成することによっ
て、ヒートシンクと貫通孔内に露出した接地導体とを接
続することが容易となる。
In this case, by forming the through hole in a step shape, a part of the ground conductor can be easily exposed to the step upper surface or the step lower surface. Further, by forming a step portion corresponding to the stepped through hole in the heat sink, it becomes easy to connect the heat sink to the ground conductor exposed in the through hole.

【0031】(12)第12の発明 第12の発明に係る半導体集積回路装置は、第11の発
明に係る半導体集積回路装置の構成において、ヒートシ
ンクの下面は多層基板の裏面とほぼ面一に配置されたも
のである。
(12) Twelfth Invention A semiconductor integrated circuit device according to a twelfth invention is the semiconductor integrated circuit device according to the eleventh invention, wherein the lower surface of the heat sink is arranged substantially flush with the rear surface of the multilayer substrate. It was done.

【0032】この場合、多層基板の裏面を半導体集積回
路装置の外部の基板等に実装する際、ヒートシンクの下
面を外部の基板の配線との接続部として利用することが
でき、外部の基板の配線との接続が容易となる。
In this case, when the rear surface of the multilayer substrate is mounted on a substrate or the like outside the semiconductor integrated circuit device, the lower surface of the heat sink can be used as a connection portion with the wiring of the external substrate. Connection with the camera becomes easy.

【0033】(13)第13の発明 第13の発明に係る半導体集積回路装置は、第5〜第1
2のいずれかの発明に係る半導体集積回路装置の構成に
おいて、複数の接地導体のうち少なくとも2つの接地導
体間の配線基板に、少なくとも2つの接地導体を電気的
に接続する接続孔が形成されたものである。
(13) Thirteenth Invention The semiconductor integrated circuit device according to the thirteenth invention is characterized in that:
In the configuration of the semiconductor integrated circuit device according to any one of the second inventions, a connection hole for electrically connecting at least two ground conductors is formed in a wiring board between at least two ground conductors among the plurality of ground conductors. Things.

【0034】この場合、ヒートシンクから離れた位置に
形成された接地導体をこの接続孔を用いて容易に接続す
ることができる。
In this case, the ground conductor formed at a position distant from the heat sink can be easily connected using the connection hole.

【0035】(14)第14の発明 第14の発明に係る半導体集積回路装置の製造方法は、
接地配線層が形成された多層基板上に半導体チップが配
設されてなる半導体集積回路の製造方法において、開口
部を有するとともに、開口部内に露出する複数の接地配
線層が形成された多層基板を用意する工程と、開口部に
露出した複数の接地配線層に接続可能な形状を有するヒ
ートシンクを形成する工程と、ヒートシンクを開口部に
配設し、ヒートシンクと接地配線層とを接続する工程
と、ヒートシンク上に半導体チップを取り付ける工程と
を備えたものである。
(14) Fourteenth Invention A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to a fourteenth invention is described below.
In a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit in which a semiconductor chip is provided on a multilayer substrate having a ground wiring layer formed thereon, the multilayer substrate having an opening and a plurality of ground wiring layers exposed in the opening is formed. Preparing, and forming a heat sink having a shape connectable to the plurality of ground wiring layers exposed in the opening, arranging the heat sink in the opening, and connecting the heat sink to the ground wiring layer, Mounting a semiconductor chip on a heat sink.

【0036】本発明に係る半導体集積回路装置の製造方
法においては、段差状の開口部が形成され、かつ開口部
内に接地配線層を露出させた多層基板を用意する。ま
た、ヒーシンクを、開口部に露出した複数の接地配線層
に接続可能な形状に形成する。そして、ヒートシンクを
開口部内に配設することによって接地配線層を電気的に
接続し、さらにヒートシンク上に半導体チップを取り付
ける。これにより、接地配線層の接続構造が簡素化さ
れ、かつ半導体チップの温度上昇が抑制された半導体集
積回路装置を得ることができる。
In the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention, a multilayer substrate having a stepped opening and a ground wiring layer exposed in the opening is prepared. Further, the heat sink is formed in a shape connectable to the plurality of ground wiring layers exposed in the opening. Then, the ground wiring layer is electrically connected by disposing the heat sink in the opening, and the semiconductor chip is mounted on the heat sink. As a result, it is possible to obtain a semiconductor integrated circuit device in which the connection structure of the ground wiring layer is simplified and the temperature rise of the semiconductor chip is suppressed.

【0037】(15)第15の発明 第15の発明に係る半導体集積回路装置の製造方法は、
第14の発明に係る半導体集積回路装置の製造方法の構
成において、多層基板の開口部の内面が段差状に形成さ
れており、ヒートシンクを形成する工程は、ヒートシン
クに多層基板の開口部の内面の段差状に対応する段差状
の面を形成するものである。
(15) Fifteenth Invention A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the fifteenth invention is as follows.
In the configuration of the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to a fourteenth aspect, the inner surface of the opening of the multilayer substrate is formed in a step shape, and the step of forming the heat sink includes: A step-shaped surface corresponding to the step is formed.

【0038】この場合、ヒートシンクに段差状の開口部
の内面に対応する段差状の面を形成することによって、
開口部内に接地配線層の一部を露出させることが容易と
なり、加えて露出した接地配線層にヒートシンクの段差
面を接触させて電気的に接続することが容易となる。
In this case, by forming a step-like surface corresponding to the inner surface of the step-like opening in the heat sink,
It becomes easy to expose a part of the ground wiring layer in the opening, and in addition, it becomes easy to make the exposed surface of the ground wiring layer contact the stepped surface of the heat sink to make electrical connection.

【0039】[0039]

【発明の実施の形態】図1は本発明の第1の実施例によ
る半導体集積回路装置の断面図である。図1の半導体集
積回路装置では、多層基板1の凹部10内にヒートシン
ク4を介してパワーFETチップ5が配置されている。
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor integrated circuit device according to a first embodiment of the present invention. In the semiconductor integrated circuit device of FIG. 1, a power FET chip 5 is arranged in a concave portion 10 of a multilayer substrate 1 via a heat sink 4.

【0040】多層基板1はガラスセラミックからなる複
数のプリント基板(配線基板)、図示の例では4つのプ
リント基板1a〜1dが上下方向に積層されて形成され
ており、各プリント基板1a〜1dの上面および下面に
は接地導体のパターンからなるグランドライン(接地配
線層)2あるいは回路配線層(図示せず)が配設されて
いる。また、多層基板1には段差状の凹部10が形成さ
れており、凹部10の段差部の上面にはグランドライン
2の一部が露出している。
The multilayer substrate 1 is formed by stacking a plurality of printed boards (wiring boards) made of glass ceramic, in the illustrated example, four printed boards 1a to 1d in the vertical direction. On the upper and lower surfaces, a ground line (ground wiring layer) 2 or a circuit wiring layer (not shown) composed of a ground conductor pattern is provided. Further, a stepped concave portion 10 is formed in the multilayer substrate 1, and a part of the ground line 2 is exposed on the upper surface of the stepped portion of the concave portion 10.

【0041】多層基板1の最下層のプリント基板1aに
は多数のスルーホール3が形成されており、スルーホー
ル3の内部には導電性の金属材料が充填された接続部1
1が形成されている。
A large number of through holes 3 are formed in the lowermost printed circuit board 1a of the multilayer substrate 1, and the inside of the through holes 3 is a connection portion 1 filled with a conductive metal material.
1 is formed.

【0042】多層基板1の凹部10には、ヒートシンク
4が配置されている。ヒートシンク4は、Cu(銅)、
Fe(鉄)、Al(アルミニウム)、CuW(銅−タン
グステン)合金等の銅合金あるいはAgPt(銀−白
金)合金等の金属材料からなり、段差状の凹部10の内
面に沿うような段差部を有している。このヒートシンク
4を多層基板1の凹部10内に配置すると、ヒートシン
ク4の底面4aがプリント基板1aの上面に形成された
グランドライン2に接続され、ヒートシンク4の下部の
各段差部が中間のプリント基板1b,1cの上面に露出
したグランドライン2に接続される。
The heat sink 4 is arranged in the concave portion 10 of the multilayer substrate 1. The heat sink 4 is made of Cu (copper),
It is made of a metal material such as a copper alloy such as Fe (iron), Al (aluminum), and CuW (copper-tungsten) alloy or an AgPt (silver-platinum) alloy, and has a stepped portion along the inner surface of the stepped recess 10. Have. When the heat sink 4 is arranged in the concave portion 10 of the multilayer board 1, the bottom surface 4a of the heat sink 4 is connected to the ground line 2 formed on the upper surface of the printed board 1a, and each stepped portion at the lower part of the heat sink 4 is connected to the intermediate printed board. It is connected to the ground line 2 exposed on the upper surfaces of 1b and 1c.

【0043】パワーFETチップ5はヒートシンク4の
上面に載置される。そして、パワーFETチップ5と多
層基板1の表面に形成された回路配線層(図示せず)お
よびヒートシンク4とがそれぞれボンディングワイヤ
6,7により接続される。また、多層基板1の上面に
は、チップコンデンサ、抵抗、インダクタ等のチップ部
品9が配置されている。
The power FET chip 5 is mounted on the upper surface of the heat sink 4. Then, the power FET chip 5, the circuit wiring layer (not shown) formed on the surface of the multilayer substrate 1, and the heat sink 4 are connected by bonding wires 6 and 7, respectively. On the upper surface of the multilayer substrate 1, chip components 9 such as a chip capacitor, a resistor, and an inductor are arranged.

【0044】さらに、パワーFETチップ5およびヒー
トシンク4が配置された凹部10はエポキシ樹脂の保護
層8により被覆されている。
Further, the concave portion 10 in which the power FET chip 5 and the heat sink 4 are arranged is covered with a protective layer 8 made of epoxy resin.

【0045】図1の半導体集積回路装置は、当該半導体
集積回路装置が組み込まれる機器の主基板20上に多層
基板1の裏面が接するようにして取り付けられる。そし
て、主基板20に形成されたグランドライン(図示せ
ず)が多層基板1の裏面に露出した接続部11に接続さ
れる。これにより、多層基板1内に配設された各グラン
ドライン2が接続部11およびヒートシンク4を介して
主基板20のグランドラインに電気的に接続される。
The semiconductor integrated circuit device shown in FIG. 1 is mounted on a main substrate 20 of a device in which the semiconductor integrated circuit device is incorporated so that the back surface of the multilayer substrate 1 is in contact. Then, a ground line (not shown) formed on the main substrate 20 is connected to the connection portion 11 exposed on the back surface of the multilayer substrate 1. Thereby, each ground line 2 provided in the multilayer substrate 1 is electrically connected to the ground line of the main substrate 20 via the connection portion 11 and the heat sink 4.

【0046】上記構造を有する半導体集積回路装置の一
例では、ガラスセラミック製多層基板1のサイズは10
×10mmであり、凹部10のサイズは2×3mmであ
る。また、パワーFETチップ5はゲート長が1μm、
ゲート幅が16mmで、チップサイズが0.8×1.2
mmである。
In one example of the semiconductor integrated circuit device having the above structure, the size of the glass ceramic multilayer substrate 1 is 10
× 10 mm, and the size of the recess 10 is 2 × 3 mm. The power FET chip 5 has a gate length of 1 μm,
Gate width is 16mm and chip size is 0.8 × 1.2
mm.

【0047】次に、上記の半導体集積回路装置の製造方
法について説明する。図2〜図6は図1の半導体集積回
路装置の製造工程を示す断面図である。
Next, a method of manufacturing the above-described semiconductor integrated circuit device will be described. 2 to 6 are cross-sectional views illustrating the steps of manufacturing the semiconductor integrated circuit device of FIG.

【0048】図2において、まず、多層基板1を形成す
る。多層基板1の形成工程では、ガラスセラミック等か
らなる複数の薄い基板を用意し、各基板に凹部10を形
成するための開口、グランドライン2および回路配線層
を形成してプリント基板1a〜1dを形成する。さら
に、プリント基板1dにはグランドライン2および複数
の接続部11を形成する。接続部11はプリント基板1
dにスルーホール3を形成し、その内部に導電性の金属
材料を充填して形成される。その後、各プリント基板1
a〜1dを積層し、凹部10を有する多層基板1を形成
する。
In FIG. 2, first, a multilayer substrate 1 is formed. In the process of forming the multilayer substrate 1, a plurality of thin substrates made of glass ceramic or the like are prepared, and an opening for forming the concave portion 10, a ground line 2 and a circuit wiring layer are formed on each substrate, and the printed substrates 1a to 1d are formed. Form. Further, the ground line 2 and the plurality of connection portions 11 are formed on the printed board 1d. The connection part 11 is a printed circuit board 1
d, a through hole 3 is formed, and a conductive metal material is filled therein. Then, each printed circuit board 1
The multi-layer substrate 1 having the concave portions 10 is formed by laminating a to 1d.

【0049】次に、図3において、多層基板1の凹部1
0内に、表面が銀メッキされた銅製のヒートシンク4を
配置する。上述したようにヒートシンク4の下部は段差
状に形成されており、凹部10内に露出した各グランド
ライン2にヒートシンク4の段差下面が接触する。この
状態で、AuSnはんだを用いてヒートシンク4の段差
下面とグランドライン2とを接着する。
Next, referring to FIG.
A heat sink 4 made of silver-plated copper is placed in the area 0. As described above, the lower portion of the heat sink 4 is formed in a step shape, and the lower surface of the step of the heat sink 4 contacts each of the ground lines 2 exposed in the concave portion 10. In this state, the lower surface of the step of the heat sink 4 and the ground line 2 are bonded using AuSn solder.

【0050】さらに、図4において、ヒートシンク4の
上面にパワーFETチップ5を載置し、はんだ付けによ
り接着する。
Further, in FIG. 4, the power FET chip 5 is placed on the upper surface of the heat sink 4 and bonded by soldering.

【0051】さらに、図5において、パワーFETチッ
プ5の表面の電極パターンと多層基板1の表面の回路配
線層(図示せず)およびヒートシンク4とを金製のボン
ディングワイヤ6,7で接続する。
Further, in FIG. 5, the electrode pattern on the surface of the power FET chip 5 and the circuit wiring layer (not shown) on the surface of the multilayer substrate 1 and the heat sink 4 are connected by bonding wires 6 and 7 made of gold.

【0052】さらに、図6において、多層基板1の凹部
10内にエポキシ樹脂を滴下して硬化させる。これによ
り、ヒートシンク4およびパワーFETチップ5が配置
された凹部10全体を被覆する保護層8を形成する。さ
らに、多層基板1の表面に、チップコンデンサ等のチッ
プ部品9をはんだ付けし、図1に示す半導体集積回路装
置を製造する。
Further, in FIG. 6, an epoxy resin is dropped into the concave portion 10 of the multilayer substrate 1 and cured. Thus, a protective layer 8 covering the entire concave portion 10 in which the heat sink 4 and the power FET chip 5 are arranged is formed. Further, a chip component 9 such as a chip capacitor is soldered to the surface of the multilayer substrate 1 to manufacture the semiconductor integrated circuit device shown in FIG.

【0053】上記の半導体集積回路装置は、パワーFE
Tチップ5の直下にヒートシンク4が取り付けられてい
る。ヒートシンク4は基板材料、たとえばガラスセラミ
ック等に比べて熱伝導率が高い材料、例えば銅から形成
されている。そして、ガラスセラミックの熱伝導率が
2.5W/m・Kであるのに対し、銅は403W/m・
Kである。このため、パワーFETチップ5の動作時に
生じる熱がヒートシンク4内に拡散して伝わり、パワー
FETチップ5の温度上昇を抑制することができる。
The above semiconductor integrated circuit device has a power FE
The heat sink 4 is attached directly below the T chip 5. The heat sink 4 is formed from a substrate material, for example, a material having a higher thermal conductivity than glass ceramic or the like, for example, copper. And while the thermal conductivity of glass ceramic is 2.5 W / m · K, copper is 403 W / m · K.
K. For this reason, the heat generated during the operation of the power FET chip 5 diffuses into the heat sink 4 and is transmitted, so that the temperature rise of the power FET chip 5 can be suppressed.

【0054】このヒートシンク4による温度上昇の抑制
効果を確認するために、ヒートシンク4を有する図1の
半導体集積回路装置の熱抵抗を測定した。比較のため
に、ヒートシンクを用いない従来の半導体集積回路装置
の熱抵抗も同時に測定した。測定に用いたヒートシンク
4のサイズは、段差の最下部で1.5×1.5mm、最
上部で2×3mmである。また、図7は比較例の半導体
集積回路装置の断面図である。図1の半導体集積回路装
置Aおよび図7の従来の半導体集積回路装置Bの測定サ
ンプルを縦25×横25×厚み5mmのアルミニウム製
ヒートシンク上に取り付けた。そしてΔVF法により、
本発明および比較例の半導体集積回路装置A,Bの各パ
ワーFETチップに印加時間を変えつつ電力パルスを与
え、その際のパワーFETチップの順方向電圧を測定し
た。さらに測定した順方向電圧の値を換算して熱抵抗を
算出した。熱抵抗は、パワーFETチップに与えた電力
に対するパワーFETのチャネルの温度上昇を示す。
The thermal resistance of the semiconductor integrated circuit device having the heat sink 4 shown in FIG. For comparison, the thermal resistance of a conventional semiconductor integrated circuit device without using a heat sink was also measured. The size of the heat sink 4 used for the measurement is 1.5 × 1.5 mm at the bottom of the step and 2 × 3 mm at the top. FIG. 7 is a sectional view of a semiconductor integrated circuit device of a comparative example. The measurement samples of the semiconductor integrated circuit device A of FIG. 1 and the conventional semiconductor integrated circuit device B of FIG. 7 were mounted on an aluminum heat sink of 25 × 25 × 5 mm. And by the ΔVF method,
Power pulses were applied to the power FET chips of the semiconductor integrated circuit devices A and B of the present invention and the comparative example while changing the application time, and the forward voltage of the power FET chips at that time was measured. Further, the thermal resistance was calculated by converting the measured forward voltage value. The thermal resistance indicates a rise in the temperature of the channel of the power FET with respect to the power supplied to the power FET chip.

【0055】図8は、半導体集積回路装置の過渡熱抵抗
特性の算出結果を示す図である。図8からわかるよう
に、パワーFETチップに印加する電力パルスの印加時
間が0.1秒を超えると、ヒートシンク4を取り付けた
本発明の半導体集積回路装置Aでは、ヒートシンク4を
用いない従来の半導体集積回路装置Bに比べて熱抵抗が
約10℃/W低下している。すなわち、本発明の半導体
集積回路装置Aの方がパワーFETチップの放熱効果が
大きくなっている。特に、電力パルスの印加時間が無限
大、すなわち定常状態では、従来の半導体集積回路装置
Bに比べて、本発明の半導体集積回路装置Aの熱抵抗は
約35°C/Wと低い値を示している。このように、パ
ワーFETチップ5の直下にヒートシンク4を設けるこ
とにより、パワーFETチップ5の温度上昇が抑制さ
れ、パワーFETチップ5の動作特性が安定化する。
FIG. 8 is a diagram showing a calculation result of a transient thermal resistance characteristic of the semiconductor integrated circuit device. As can be seen from FIG. 8, when the application time of the power pulse applied to the power FET chip exceeds 0.1 second, the semiconductor integrated circuit device A of the present invention having the heat sink 4 attached thereto has The thermal resistance is reduced by about 10 ° C./W as compared with the integrated circuit device B. That is, the heat dissipation effect of the power FET chip is greater in the semiconductor integrated circuit device A of the present invention. In particular, when the application time of the power pulse is infinite, that is, in a steady state, the thermal resistance of the semiconductor integrated circuit device A of the present invention shows a low value of about 35 ° C./W as compared with the conventional semiconductor integrated circuit device B. ing. Thus, by providing the heat sink 4 directly below the power FET chip 5, the temperature rise of the power FET chip 5 is suppressed, and the operating characteristics of the power FET chip 5 are stabilized.

【0056】また、ヒートシンク4を用いたことによ
り、図13に示す従来の半導体集積回路装置に比べてパ
ワーFETチップ5と多層基板1の上面の回路配線層と
の距離が短くなる。これにより、ボンディングワイヤ6
を短縮化することができる。
Further, the use of the heat sink 4 makes the distance between the power FET chip 5 and the circuit wiring layer on the upper surface of the multilayer substrate 1 shorter than in the conventional semiconductor integrated circuit device shown in FIG. Thereby, the bonding wire 6
Can be shortened.

【0057】図9は本発明の第2の実施例による半導体
集積回路装置の断面図である。第2の実施例による半導
体集積回路装置が第1の実施例による半導体集積回路装
置と異なる点は、多層基板1の凹部10に代えて段差状
の貫通孔12が形成され、ヒートシンク14の下面がこ
の貫通孔12を通して多層基板1の裏面側に露出してい
ることである。
FIG. 9 is a sectional view of a semiconductor integrated circuit device according to a second embodiment of the present invention. The semiconductor integrated circuit device according to the second embodiment is different from the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment in that a stepped through hole 12 is formed instead of the concave portion 10 of the multilayer substrate 1 and the lower surface of the heat sink 14 is That is, the through hole 12 exposes the rear surface of the multilayer substrate 1.

【0058】この場合、半導体集積回路装置を主基板上
に実装すると、主基板に形成されたグランドラインとヒ
ートシンク14の露出した最下面とが接触する。これに
より、主基板のグランドラインと多層基板1内に形成さ
れたグランドライン2とをヒートシンク1を介して電気
的に接続することができる。
In this case, when the semiconductor integrated circuit device is mounted on the main board, the ground line formed on the main board and the exposed lowermost surface of the heat sink 14 come into contact. Thereby, the ground line of the main board and the ground line 2 formed in the multilayer board 1 can be electrically connected via the heat sink 1.

【0059】図10は、本発明の第3の実施例による半
導体集積回路装置の断面図である。第3の実施例による
半導体集積回路装置が第1の実施例による半導体集積回
路装置と異なる点は、多層基板1の厚み方向の異なる位
置に形成されたグランドライン2あるいは回路配線層
(図示せず)が多層基板1内に形成された導電性の接続
部13により接続されることである。図10の例では、
プリント基板1bとプリント基板1cとの間に形成され
たグランドライン2と多層基板1の上面に形成されたグ
ランドライン2とが接続部13により接続されている。
なお、図10の例に限らず、他のグランドライン2間が
接続部13により接続されてもよい。この場合には、ヒ
ートシンク4から離れた位置に形成されたグランドライ
ン2間を接続部13を用いて容易に接続することができ
る。
FIG. 10 is a sectional view of a semiconductor integrated circuit device according to a third embodiment of the present invention. The difference between the semiconductor integrated circuit device according to the third embodiment and the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment is that the ground line 2 or the circuit wiring layer (not shown) formed at different positions in the thickness direction of the multilayer substrate 1 is provided. ) Are connected by the conductive connection portion 13 formed in the multilayer substrate 1. In the example of FIG.
A ground line 2 formed between the printed board 1b and the printed board 1c and a ground line 2 formed on the upper surface of the multilayer board 1 are connected by a connection portion 13.
The connection is not limited to the example of FIG. 10, and the other ground lines 2 may be connected by the connection unit 13. In this case, it is possible to easily connect the ground lines 2 formed at positions away from the heat sink 4 by using the connection portions 13.

【0060】図11は本発明の第4の実施例による半導
体集積回路装置の断面図である。第4の実施例による半
導体集積回路装置が第1の実施例による半導体集積回路
装置と異なる点は、多層基板1の凹部10に代えて段差
状の貫通孔33が形成されたことである。多層基板1の
貫通孔33は上部のプリント基板1dに開口を有し、下
部のプリント基板1aに向かって開口幅が広くなるよう
な段差状に形成されている。また、ヒートシンク34
は、その上部が多層基板1の段差状の貫通孔33に沿う
ように段差状に形成されている。ヒートシンク34の下
面は多層基板1の下面に形成された裏面メタル18に接
続されている。
FIG. 11 is a sectional view of a semiconductor integrated circuit device according to a fourth embodiment of the present invention. The semiconductor integrated circuit device according to the fourth embodiment is different from the semiconductor integrated circuit device according to the first embodiment in that a stepped through hole 33 is formed instead of the concave portion 10 of the multilayer substrate 1. The through hole 33 of the multilayer substrate 1 has an opening in the upper printed board 1d, and is formed in a stepped shape such that the opening width increases toward the lower printed board 1a. The heat sink 34
Is formed stepwise so that the upper part thereof is along the stepped through hole 33 of the multilayer substrate 1. The lower surface of the heat sink 34 is connected to the back metal 18 formed on the lower surface of the multilayer substrate 1.

【0061】実装時には、半導体集積回路装置の裏面メ
タル18が主基板のグランドラインに接続される。これ
により、ヒートシンク34を介して主基板のグランドラ
インと多層基板1内のグランドライン2とが電気的に接
続される。この実施例による半導体集積回路装置におい
ては、従来の半導体集積回路装置に比べて多層基板1の
上面の実装面積を大きくすることができる。このため、
多層基板1の上面に抵抗、コンデンサ、インダクタなど
のチップ部品9を高密度に実装することができる。
At the time of mounting, the back metal 18 of the semiconductor integrated circuit device is connected to the ground line of the main substrate. Thereby, the ground line of the main board and the ground line 2 in the multilayer board 1 are electrically connected via the heat sink 34. In the semiconductor integrated circuit device according to this embodiment, the mounting area on the upper surface of the multilayer substrate 1 can be increased as compared with the conventional semiconductor integrated circuit device. For this reason,
Chip components 9 such as resistors, capacitors, and inductors can be mounted on the upper surface of the multilayer substrate 1 at high density.

【0062】さらに、図12は本発明の第5の実施例に
よる半導体集積回路装置の断面図である。第5の実施例
による半導体集積回路装置では、多層基板1の厚み方向
に平行な内面を有する貫通孔43が形成されている。貫
通孔43の内面には、多層基板1の層間に形成されたグ
ランドライン2の端部が露出している。また、貫通孔4
3内には導電性のヒートシンク44が配置されている。
ヒートシンク44と多層基板1の貫通孔43との隙間に
はAuSn(金−スズ)、はんだ、Agペーストなどの
導電性接着材が挿入され、ヒートシンク44と各グラン
ドライン2とが接着される。また、ヒートシンク44の
下面は多層基板1の裏面側に形成された裏面メタル18
に接続されている。
FIG. 12 is a sectional view of a semiconductor integrated circuit device according to a fifth embodiment of the present invention. In the semiconductor integrated circuit device according to the fifth embodiment, a through hole 43 having an inner surface parallel to the thickness direction of the multilayer substrate 1 is formed. The end of the ground line 2 formed between the layers of the multilayer substrate 1 is exposed on the inner surface of the through hole 43. In addition, the through hole 4
A conductive heat sink 44 is arranged in 3.
A conductive adhesive such as AuSn (gold-tin), solder, or Ag paste is inserted into a gap between the heat sink 44 and the through hole 43 of the multilayer substrate 1, and the heat sink 44 and each ground line 2 are bonded. The lower surface of the heat sink 44 is formed on the back metal 18 formed on the back surface of the multilayer substrate 1.
It is connected to the.

【0063】本実施例の半導体集積回路装置を主基板上
に取り付けると、主基板のグランドラインが裏面メタル
18に接続される。これにより、主基板のグランドライ
ンと多層基板1のグランドライン2とがヒートシンク4
4を介して電気的に接続される。この半導体集積回路装
置では、貫通孔43の加工が容易となるため、基板の加
工にかかるコストを低減することができる。
When the semiconductor integrated circuit device of this embodiment is mounted on a main substrate, the ground line of the main substrate is connected to the back metal 18. Thereby, the ground line of the main board and the ground line 2 of the multilayer board 1 are connected to the heat sink 4.
4 are electrically connected. In this semiconductor integrated circuit device, since the processing of the through-hole 43 is facilitated, the cost for processing the substrate can be reduced.

【0064】このように、本発明による半導体集積回路
装置は、ヒートシンクを用いることによってパワーFE
T等の半導体チップの放熱特性が向上し、安定した動作
特性を保持することができる。さらに、導電性のヒート
シンクを用いてグランドライン間を接続することによ
り、容易に接続することができ、しかも安定した導電性
を確保することができる。
As described above, the semiconductor integrated circuit device according to the present invention uses the power FE by using the heat sink.
The heat radiation characteristics of the semiconductor chip such as T can be improved, and stable operation characteristics can be maintained. Furthermore, by connecting the ground lines using a conductive heat sink, it is possible to easily connect the ground lines, and to secure stable conductivity.

【0065】なお、本発明はパワーFETチップ5を備
えた半導体集積回路装置のみならず、他の半導体チップ
を備えた半導体集積回路装置に適用することもできる。
The present invention can be applied not only to a semiconductor integrated circuit device provided with the power FET chip 5 but also to a semiconductor integrated circuit device provided with another semiconductor chip.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施例による半導体集積回路装
置の断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor integrated circuit device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1の半導体集積回路装置の製造工程を示す断
面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 1;

【図3】図1の半導体集積回路装置の製造工程を示す断
面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 1;

【図4】図1の半導体集積回路装置の製造工程を示す断
面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 1;

【図5】図1の半導体集積回路装置の製造工程を示す断
面図である。
FIG. 5 is a sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 1;

【図6】図1の半導体集積回路装置の製造工程を示す断
面図である。
FIG. 6 is a sectional view showing a manufacturing step of the semiconductor integrated circuit device of FIG. 1;

【図7】本発明の比較例による半導体集積回路装置の断
面図である。
FIG. 7 is a sectional view of a semiconductor integrated circuit device according to a comparative example of the present invention.

【図8】本発明および比較例の半導体集積回路装置の過
渡熱抵抗特性を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing transient thermal resistance characteristics of the semiconductor integrated circuit devices of the present invention and a comparative example.

【図9】本発明の第2の実施例による半導体集積回路装
置の断面図である。
FIG. 9 is a sectional view of a semiconductor integrated circuit device according to a second embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第3の実施例による半導体集積回路
装置の断面図である。
FIG. 10 is a sectional view of a semiconductor integrated circuit device according to a third embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第4の実施例による半導体集積回路
装置の断面図である。
FIG. 11 is a sectional view of a semiconductor integrated circuit device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第5の実施例による半導体集積回路
装置の断面図である。
FIG. 12 is a sectional view of a semiconductor integrated circuit device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図13】従来の半導体集積回路装置の断面図である。FIG. 13 is a sectional view of a conventional semiconductor integrated circuit device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 多層基板 2 グランドライン 3 スルーホール 4,14,34,44 ヒートシンク 5 パワーFETチップ 6,7 ボンディングワイヤ 10,23 凹部 33,43 貫通孔 11,13 接続部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Multilayer board 2 Ground line 3 Through hole 4,14,34,44 Heat sink 5 Power FET chip 6,7 Bonding wire 10,23 Concave part 33,43 Through hole 11,13 Connection part

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 配線層が形成された基板上にヒートシン
クを介して半導体チップが設けられるとともに、前記配
線層が前記ヒートシンクに電気的に接続されたことを特
徴とする半導体集積回路装置。
1. A semiconductor integrated circuit device, wherein a semiconductor chip is provided on a substrate on which a wiring layer is formed via a heat sink, and the wiring layer is electrically connected to the heat sink.
【請求項2】 前記配線層は接地配線層であることを特
徴とする請求項1記載の半導体集積回路装置。
2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein said wiring layer is a ground wiring layer.
【請求項3】 前記ヒートシンクは導電性および伝熱性
を有する材料からなることを特徴とする請求項1または
2記載の半導体集積回路装置。
3. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein said heat sink is made of a material having conductivity and heat conductivity.
【請求項4】 開口部を有し、接地配線層が形成された
基板と、 前記基板の前記開口部内に配置され、前記接地配線層と
接続されるヒートシンクと、 前記ヒートシンク上に配置された半導体チップとを備え
たことを特徴とする半導体集積回路装置。
4. A substrate having an opening and a ground wiring layer formed thereon, a heat sink disposed in the opening of the substrate and connected to the ground wiring layer, and a semiconductor disposed on the heat sink. A semiconductor integrated circuit device comprising a chip.
【請求項5】 前記基板は、複数の配線基板が積層され
た多層基板であり、 前記接地配線層は前記多層基板の1または複数の配線基
板の表面または裏面に形成された1または複数の接地導
体からなり、 前記ヒートシンクは、前記開口部内で少なくとも1つの
接地導体に電気的に接続されたことを特徴とする請求項
4記載の半導体集積回路装置。
5. The multi-layer board in which a plurality of wiring boards are stacked, wherein the ground wiring layer is one or a plurality of grounds formed on a surface or a back surface of one or more wiring boards of the multi-layer board. 5. The semiconductor integrated circuit device according to claim 4, comprising a conductor, wherein the heat sink is electrically connected to at least one ground conductor in the opening.
【請求項6】 前記接地配線層は複数の接地導体からな
り、前記複数の接地導体のうち少なくとも2つの接地導
体の一部が前記開口部内に露出し、 前記ヒートシンクは前記開口部内に露出した前記少なく
とも2つの接地導体の一部に接触していることを特徴と
する請求項5記載の半導体集積回路装置。
6. The ground wiring layer includes a plurality of ground conductors, at least two of the plurality of ground conductors are exposed in the opening, and the heat sink is exposed in the opening. 6. The semiconductor integrated circuit device according to claim 5, wherein said semiconductor integrated circuit device is in contact with a part of at least two ground conductors.
【請求項7】 前記開口部は、底面を有する凹部からな
り、 少なくとも1つの接地導体の一部は、前記凹部内に露出
し、 前記ヒートシンクは前記凹部内に露出した前記少なくと
も1つの接地導体の一部に接触していることを特徴とす
る請求項5または6記載の半導体集積回路装置。
7. The opening comprises a recess having a bottom surface, a part of at least one ground conductor is exposed in the recess, and the heat sink is a part of the at least one ground conductor exposed in the recess. 7. The semiconductor integrated circuit device according to claim 5, wherein the semiconductor integrated circuit device is in contact with a part.
【請求項8】 前記凹部は段差状に形成され、 前記少なくとも1つの接地導体の一部は、前記凹部内の
底面または段差上に露出し、 前記ヒートシンクは、前記段差状の凹部に対応する段差
部を有し、前記段差部が前記凹部内に露出した接地導体
の一部に接触していることを特徴とする請求項7記載の
半導体集積回路装置。
8. The recess is formed in a step shape, a part of the at least one ground conductor is exposed on a bottom surface or a step in the recess, and the heat sink is a step corresponding to the step-shaped recess. 8. The semiconductor integrated circuit device according to claim 7, further comprising a portion, wherein the step portion is in contact with a part of the ground conductor exposed in the concave portion.
【請求項9】 前記凹部の底面に導電性貫通部が設けら
れたことを特徴とする請求項8記載の半導体集積回路装
置。
9. The semiconductor integrated circuit device according to claim 8, wherein a conductive through portion is provided on a bottom surface of said concave portion.
【請求項10】 前記開口部は貫通孔からなり、 少なくとも1つの接地導体の一部は前記貫通孔内に露出
し、 前記ヒートシンクは前記貫通孔内に露出した前記少なく
とも1つの接地導体の一部に接触していることを特徴と
する請求項5または6記載の半導体集積回路装置。
10. The opening comprises a through hole, a part of at least one ground conductor is exposed in the through hole, and the heat sink is a part of the at least one ground conductor exposed in the through hole. 7. The semiconductor integrated circuit device according to claim 5, wherein the semiconductor integrated circuit device is in contact with the semiconductor integrated circuit device.
【請求項11】 前記貫通孔は段差状に形成され、 前記ヒートシンクは前記段差状の貫通孔に対応する段差
部を有し、 前記少なくとも1つの接地導体の一部は、前記貫通孔内
の下端開口、段差上面または段差下面に露出し、 前記ヒートシンクは、前記段差状の貫通孔に対応する段
差部を有し、前記段差部が前記貫通孔内に露出した接地
導体の一部に接触していることを特徴とする請求項10
記載の半導体集積回路装置。
11. The through hole is formed in a stepped shape, the heat sink has a stepped portion corresponding to the stepped through hole, and a part of the at least one ground conductor is a lower end in the through hole. The heat sink has a step corresponding to the step-shaped through-hole, the step being in contact with a part of the ground conductor exposed in the through-hole. 11. The method according to claim 10, wherein
13. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1.
【請求項12】 前記ヒートシンクの下面は前記多層基
板の裏面とほぼ面一に配置されたことを特徴とする請求
項11記載の半導体集積回路装置。
12. The semiconductor integrated circuit device according to claim 11, wherein a lower surface of said heat sink is arranged substantially flush with a rear surface of said multilayer substrate.
【請求項13】 前記複数の接地導体のうち少なくとも
2つの接地導体間の配線基板に、前記少なくとも2つの
接地導体を電気的に接続する接続孔が形成されたことを
特徴とする請求項5〜12のいずれかに記載の半導体集
積回路装置。
13. The wiring board between at least two ground conductors among the plurality of ground conductors, wherein a connection hole for electrically connecting the at least two ground conductors is formed. 13. The semiconductor integrated circuit device according to any one of 12.
【請求項14】 接地配線層が形成された多層基板上に
半導体チップが配設されてなる半導体集積回路の製造方
法において、 開口部を有するとともに、前記開口部に露出する複数の
前記接地配線層が形成された前記多層基板を用意する工
程と、 前記開口部に露出した前記複数の接地配線層に接続可能
な形状を有するヒートシンクを形成する工程と、 前記ヒートシンクを前記開口部に配設し、前記ヒートシ
ンクと前記接地配線層とを接続する工程と、 前記ヒートシンク上に前記半導体チップを取り付ける工
程とを備えたことを特徴とする半導体集積回路装置の製
造方法。
14. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit in which a semiconductor chip is provided on a multilayer substrate having a ground wiring layer formed thereon, wherein the plurality of ground wiring layers having an opening and being exposed to the opening are provided. Preparing the multi-layer substrate on which is formed; forming a heat sink having a shape connectable to the plurality of ground wiring layers exposed in the opening; and disposing the heat sink in the opening. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising: a step of connecting the heat sink to the ground wiring layer; and a step of mounting the semiconductor chip on the heat sink.
【請求項15】 前記多層基板の前記開口部の内面が段
差状に形成されており、 前記ヒートシンクを形成する工程は、前記ヒートシンク
に前記多層基板の前記開口部の内面の段差状に対応する
段差状の面を形成することを特徴とする請求項14記載
の半導体集積回路装置の製造方法。
15. The step of forming the heat sink, wherein the inner surface of the opening of the multilayer substrate is formed in a step shape, wherein the step of forming the heat sink corresponds to the step of the inner surface of the opening of the multilayer substrate in the heat sink. The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 14, wherein a stepped surface is formed.
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