JPS58225658A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、基板に形成された接続パターンに電極が電
気的、機械的に接続された半導体素子を有する半導体装
置の改良に関するものである。近年、電算機等の電子機
器の高密度実装の要求が高まるにつれ、個別ＩＣやＬＳ
Ｉを装置に実装する方法にかわって、セラミックやエポ
キシ樹脂等の基板に複数個のＩ Ｃ、１，ＳＩ素子を塔
載してなるモジュール化した半導体装置を用いる方法が
広く用いられて来ている。この様に複数個のＬＳＩ素子
が塔載されたモジュール化された半導体装置（以降マル
チチップモジュール、 ＭＣＭと称する）を用いると、
ＭＣＭ上に複数のＬＳＩ素子を塔載して相互配線を行う
ため素子間の信号伝搬時間が短かく、又個別Ｉ Ｃ、Ｌ
ＳＩを使用するより狭いスペースに実装できるため、実
装密度が上る等の効果を有するものである。
気的、機械的に接続された半導体素子を有する半導体装
置の改良に関するものである。近年、電算機等の電子機
器の高密度実装の要求が高まるにつれ、個別ＩＣやＬＳ
Ｉを装置に実装する方法にかわって、セラミックやエポ
キシ樹脂等の基板に複数個のＩ Ｃ、１，ＳＩ素子を塔
載してなるモジュール化した半導体装置を用いる方法が
広く用いられて来ている。この様に複数個のＬＳＩ素子
が塔載されたモジュール化された半導体装置（以降マル
チチップモジュール、 ＭＣＭと称する）を用いると、
ＭＣＭ上に複数のＬＳＩ素子を塔載して相互配線を行う
ため素子間の信号伝搬時間が短かく、又個別Ｉ Ｃ、Ｌ
ＳＩを使用するより狭いスペースに実装できるため、実
装密度が上る等の効果を有するものである。
￥Ｊ１図は、従来のＭＣＭを示した断面図であり、図中
（１）＃士−主面（１ａ）に電極を有したＩＣ又はＬＳ
Ｉの半導体素子、（２））まセラミック等で形成された
基板で、その表面には導電性の接続パターン（図示せず
）と、その内部には各半導体素子（１）間の相互配線及
び外部ピン（３）への配線（図示せず）が形成され、表
面周辺に封止用メタライズ（図示せず）が設けられてい
るものである。（４）は上記半導体素子（１）の−主面
に形成された電極に設けられた半田突起電極で、上記基
板（２）の表面に形成された接続パターンに接続され、
上記半導体素子（１）と基板（２）とを電気的、機械的
に接続するものである。（６）は基板（２）の周辺に設
けられた封止用メタライズに半田等の接着材（５）で固
着され、内部を気密封止するキャンプで、上記半導体素
子（１）及び基板（２）の素子固着面の汚染、破損、腐
蝕を防止するものである。
（１）＃士−主面（１ａ）に電極を有したＩＣ又はＬＳ
Ｉの半導体素子、（２））まセラミック等で形成された
基板で、その表面には導電性の接続パターン（図示せず
）と、その内部には各半導体素子（１）間の相互配線及
び外部ピン（３）への配線（図示せず）が形成され、表
面周辺に封止用メタライズ（図示せず）が設けられてい
るものである。（４）は上記半導体素子（１）の−主面
に形成された電極に設けられた半田突起電極で、上記基
板（２）の表面に形成された接続パターンに接続され、
上記半導体素子（１）と基板（２）とを電気的、機械的
に接続するものである。（６）は基板（２）の周辺に設
けられた封止用メタライズに半田等の接着材（５）で固
着され、内部を気密封止するキャンプで、上記半導体素
子（１）及び基板（２）の素子固着面の汚染、破損、腐
蝕を防止するものである。
ところが、この様に構成されたＭＣＭを用いることによ
って、半導体装置としての実装密度が高くなる反面、単
位面積当りの発熱量が高くなり、ＭＣＭからの放熱の問
題を解決する必要が生じて来た。
って、半導体装置としての実装密度が高くなる反面、単
位面積当りの発熱量が高くなり、ＭＣＭからの放熱の問
題を解決する必要が生じて来た。
特に、上記したように半田突起電極（４）で基板（２）
に接続された半導体素子（１）からの発熱対策は極めて
重要な課題である。
に接続された半導体素子（１）からの発熱対策は極めて
重要な課題である。
このＭＣＭの放熱の課題解決のためには様々な方法が考
えられるが、最も一般的に考えられているものとして第
２図に示すようなものがある。このものは第１図のもの
に比して、半導体素子（１）の他主面（１ａ）とキャッ
プ（６）との間に伝熱性の良い材料例えばＳｎ、Ｉｎ等
の軟金属や合金、スポンジ状の金属、伝熱性樹脂、伝熱
グリース等の伝熱体（８）を密着させて半導体素子（１
）の他主面（１ａ）からキャップへの伝熱係数を高める
とともに、キャップ（６）の外表面に放熱効果を高める
ためのフィン（７）を形成したものであり、第１図に示
したものに比べて著るしい放熱効果が期待できるもので
ある。
えられるが、最も一般的に考えられているものとして第
２図に示すようなものがある。このものは第１図のもの
に比して、半導体素子（１）の他主面（１ａ）とキャッ
プ（６）との間に伝熱性の良い材料例えばＳｎ、Ｉｎ等
の軟金属や合金、スポンジ状の金属、伝熱性樹脂、伝熱
グリース等の伝熱体（８）を密着させて半導体素子（１
）の他主面（１ａ）からキャップへの伝熱係数を高める
とともに、キャップ（６）の外表面に放熱効果を高める
ためのフィン（７）を形成したものであり、第１図に示
したものに比べて著るしい放熱効果が期待できるもので
ある。
１．６に、。。様に１．、あゎえ、。、おい７、
′ＩＭＣＭの動作、停止の際にキャンプ（６）および基
板（２）の温度が変化するため、キャップ（６）と基板
（２）との温度差によシ、キャップ（６）と基板（２）
の熱膨張係数の逮いに基づく熱歪が生じるものである。
′ＩＭＣＭの動作、停止の際にキャンプ（６）および基
板（２）の温度が変化するため、キャップ（６）と基板
（２）との温度差によシ、キャップ（６）と基板（２）
の熱膨張係数の逮いに基づく熱歪が生じるものである。
したがって、この歪のため、キャップ（６）と基板（２
）の相対的ずれが生じ、ひいては、キャップ（６）と半
導体素子（１）が熱抵抗の高い金属等の伝熱体（８）に
より固着されていると、半導体素子（１）を基板（２）
Ｋ固着している半田突起電極（４）に剪断応力が働らき
、半田突起電極（４）の疲労破壊をきたし、その結果Ｍ
ＣＭの信頼性の低下をきたすことになるものである。一
方、伝熱体（８）を金属ではなく、伝熱グリースやスポ
ンジ状金属を用いると、上記歪は該伝熱体（８）の変形
により吸収され、突起電極（４）の疲労破壊は抑制でき
るが、伝熱体（８）自体の熱抵抗は金ｇＩ４等と比べ著
るしく低いため、放熱効果に支障をきたすことになるも
のである。
）の相対的ずれが生じ、ひいては、キャップ（６）と半
導体素子（１）が熱抵抗の高い金属等の伝熱体（８）に
より固着されていると、半導体素子（１）を基板（２）
Ｋ固着している半田突起電極（４）に剪断応力が働らき
、半田突起電極（４）の疲労破壊をきたし、その結果Ｍ
ＣＭの信頼性の低下をきたすことになるものである。一
方、伝熱体（８）を金属ではなく、伝熱グリースやスポ
ンジ状金属を用いると、上記歪は該伝熱体（８）の変形
により吸収され、突起電極（４）の疲労破壊は抑制でき
るが、伝熱体（８）自体の熱抵抗は金ｇＩ４等と比べ著
るしく低いため、放熱効果に支障をきたすことになるも
のである。
この発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、基
板に電気的、機械的に半導体素子が接続され、キャップ
がこの半導体素子の他主面に伝熱体を介して固着される
とともに、その端部が基板に固定されたものにおいて、
キャンプに歪吸収部を設けて、半導体素子と基板との電
気的、機械的接続部に剪断応力がかからないようにして
、放熱効果を高め、信頼性の向上を図ることを目的とす
るものである。
板に電気的、機械的に半導体素子が接続され、キャップ
がこの半導体素子の他主面に伝熱体を介して固着される
とともに、その端部が基板に固定されたものにおいて、
キャンプに歪吸収部を設けて、半導体素子と基板との電
気的、機械的接続部に剪断応力がかからないようにして
、放熱効果を高め、信頼性の向上を図ることを目的とす
るものである。
以下にこの発明の一実施例を￥Ｊ８図に基づいて説明す
ると、図において（９）は基板（２）の全周にわたって
形成され九封止用メタライズに半田（５）を用いて固着
された７ランジで、コバール等をプレス加工して形成さ
れたものである。αｐはこの７ランジに端部全周が半田
０１あるいは溶接にて固着され、半導体素子（１）を外
部から気密封止する銅（Ｃｕ）あるいは表面処理された
アルミニウム（ＡＩ！寿の金属箔からなるキャップで半
導体素子（１）の他主面（１ａ）に半田等の伝熱性の良
い伝熱体（８）を介して固着され、半導体素子（１）か
らキャップへの伝熱路が形成すしているものである。（
ｌｌａ）はこのキャンプがプレス加工等にて形成された
ひだ状の歪吸収部で、キャンプＯ］）の半導体素子（１
）との固着面周囲に形成され、上下左右に動き得るもの
である。０諺はキャップ０υの半導体素子（１）他主面
（１ａ）に対向した面に半田等の伝熱性の良い伝熱材（
至）にて固着されたピン状もしくはひれ状の放熱フィン
で、各半導体素子（１）毎に、つまり図示のものにあっ
ては２つの半導体素子（１）に２つの放熱フィンが固着
されているものである。
ると、図において（９）は基板（２）の全周にわたって
形成され九封止用メタライズに半田（５）を用いて固着
された７ランジで、コバール等をプレス加工して形成さ
れたものである。αｐはこの７ランジに端部全周が半田
０１あるいは溶接にて固着され、半導体素子（１）を外
部から気密封止する銅（Ｃｕ）あるいは表面処理された
アルミニウム（ＡＩ！寿の金属箔からなるキャップで半
導体素子（１）の他主面（１ａ）に半田等の伝熱性の良
い伝熱体（８）を介して固着され、半導体素子（１）か
らキャップへの伝熱路が形成すしているものである。（
ｌｌａ）はこのキャンプがプレス加工等にて形成された
ひだ状の歪吸収部で、キャンプＯ］）の半導体素子（１
）との固着面周囲に形成され、上下左右に動き得るもの
である。０諺はキャップ０υの半導体素子（１）他主面
（１ａ）に対向した面に半田等の伝熱性の良い伝熱材（
至）にて固着されたピン状もしくはひれ状の放熱フィン
で、各半導体素子（１）毎に、つまり図示のものにあっ
ては２つの半導体素子（１）に２つの放熱フィンが固着
されているものである。
この様に構成された半導体装置において、半導体素子（
１）で発生した熱はその他主面（１ａ）から伝熱体（８
）、キャンプ０η、伝熱材α葎を通し放熱フィン０カへ
伝えられ、さらに空気中へ放散されることにより良好な
放熱効果が得られる。一方、ＭＣＭの動作、停止により
キャップ０］）と基板（２）との間の熱膨張係数の差に
より生じる熱歪を士キャップ０］）Ｋ形成された歪吸収
部（１ｔａ）での変形によって吸収され、半導体素子（
１）には該歪による応力はかからないため、突起電極（
４）の疲労破壊も生じない結果、高い信頼性が保たれる
ものである。
１）で発生した熱はその他主面（１ａ）から伝熱体（８
）、キャンプ０η、伝熱材α葎を通し放熱フィン０カへ
伝えられ、さらに空気中へ放散されることにより良好な
放熱効果が得られる。一方、ＭＣＭの動作、停止により
キャップ０］）と基板（２）との間の熱膨張係数の差に
より生じる熱歪を士キャップ０］）Ｋ形成された歪吸収
部（１ｔａ）での変形によって吸収され、半導体素子（
１）には該歪による応力はかからないため、突起電極（
４）の疲労破壊も生じない結果、高い信頼性が保たれる
ものである。
第４図ｔまこの発明の他の実施例を示すものであり、第
８図に示した実施例に比し、キャップ０Ｄを、半導体素
子（１）の他主面（１ａ）に対向する部分及び歪吸収部
（ｌｌａ）を除いた部分、この実施例の場合平担部にア
ルミニクム（Ａ／） 、銅（Ａｕ）等の比較的厚い板で
形成した補強部（ｌｌｂ）が一体加工もしくは接着等で
固着形成されたものとしたものである。
８図に示した実施例に比し、キャップ０Ｄを、半導体素
子（１）の他主面（１ａ）に対向する部分及び歪吸収部
（ｌｌａ）を除いた部分、この実施例の場合平担部にア
ルミニクム（Ａ／） 、銅（Ａｕ）等の比較的厚い板で
形成した補強部（ｌｌｂ）が一体加工もしくは接着等で
固着形成されたものとしたものである。
この実施例のものにあっては、第３図に示すものと同様
の効果を奏するほか、ＭＣＭの上部も補強部（ｕｂ）Ｋ
より割く、しつかりした構造となり取り扱いも容易とな
るという利点も有するものである。
の効果を奏するほか、ＭＣＭの上部も補強部（ｕｂ）Ｋ
より割く、しつかりした構造となり取り扱いも容易とな
るという利点も有するものである。
第５図はさらに他の実施例を示すものであり、キャップ
αυを、半導体素子（１）の他主面（１ｂ）に対向する
部分に第８図に示すものと同一材料からなる金属箔部（
ｌｌｃ）と、残りの部分に比較的気密性の高いかつ弾力
のあるポリイミドやエポキシ等の有機材料の樹脂筒から
なる歪吸収部（ｉｔａ）とで構成し、これら金属箔部（
ｉｔｃ）と歪吸収部（１１ａ）とは互いに接着されてい
るとともに、端部に位置する歪吸収部（ｌｌａ）はフラ
ンジ（９）Ｋ接着剤ＱＯ等で封止されているものである
。
αυを、半導体素子（１）の他主面（１ｂ）に対向する
部分に第８図に示すものと同一材料からなる金属箔部（
ｌｌｃ）と、残りの部分に比較的気密性の高いかつ弾力
のあるポリイミドやエポキシ等の有機材料の樹脂筒から
なる歪吸収部（ｉｔａ）とで構成し、これら金属箔部（
ｉｔｃ）と歪吸収部（１１ａ）とは互いに接着されてい
るとともに、端部に位置する歪吸収部（ｌｌａ）はフラ
ンジ（９）Ｋ接着剤ＱＯ等で封止されているものである
。
この実施例のものも熱歪は樹脂筒で構成される
□［歪吸収部（ｌｌａ）の弾性で吸収されるため、第８
図に示したものと同様な効果を奏するものである。
□［歪吸収部（ｌｌａ）の弾性で吸収されるため、第８
図に示したものと同様な効果を奏するものである。
尚、上記実施例において製造上の手順ｔま何ら制限され
るものでなく、かつ７ランジ（９）、放熱フィン（６）
、キャップ０υの形状及び歪吸収部（ｌｌｂ）の形状、
寸法等は上記図示のものに何ら制限を受けるものでない
。また突起電極（４）の形状も何ら上記実施例のものに
制限を受けるものでなく、７リツプチツプ構造、ビーム
リード構造何でも良いことは勿論である。さらにＭＣＭ
を構成する半導体素子（１）の数も何ら制限をうけるも
のでなく１コでも良く、８コ以上であっても良いもので
ある。またさらにキャップαυの周辺を７ランジ形状に
加工した場合、７ランジ（９）を設けることなく基板（
２）の封止用メタライズに直接固着したもので良いもの
である。
るものでなく、かつ７ランジ（９）、放熱フィン（６）
、キャップ０υの形状及び歪吸収部（ｌｌｂ）の形状、
寸法等は上記図示のものに何ら制限を受けるものでない
。また突起電極（４）の形状も何ら上記実施例のものに
制限を受けるものでなく、７リツプチツプ構造、ビーム
リード構造何でも良いことは勿論である。さらにＭＣＭ
を構成する半導体素子（１）の数も何ら制限をうけるも
のでなく１コでも良く、８コ以上であっても良いもので
ある。またさらにキャップαυの周辺を７ランジ形状に
加工した場合、７ランジ（９）を設けることなく基板（
２）の封止用メタライズに直接固着したもので良いもの
である。
この発明は以上述べたように、基板に半導体素子が電気
的かつ機械的に接続され、キャップが半導体素子の他主
面に伝熱体を介して固着されるとともに、その端部が基
板に固着されたものにおいて、キャップに歪吸収部を設
けたので、基板とキャンプとの熱膨張係数の述いにより
生ずる熱歪がこの歪吸収部とて吸収でき、基板と半導体
素子との電気的かつ機械的接続部に剪断応力がかかり難
くなるため、放熱効果を損なうことなく装置としての信
頼性が向上するという効果を有するものである。
的かつ機械的に接続され、キャップが半導体素子の他主
面に伝熱体を介して固着されるとともに、その端部が基
板に固着されたものにおいて、キャップに歪吸収部を設
けたので、基板とキャンプとの熱膨張係数の述いにより
生ずる熱歪がこの歪吸収部とて吸収でき、基板と半導体
素子との電気的かつ機械的接続部に剪断応力がかかり難
くなるため、放熱効果を損なうことなく装置としての信
頼性が向上するという効果を有するものである。
第１図及び第２図はそれぞれ従来の半導体装置を示す断
面図、第８図はこの発明の一実施例を示す断面図、第４
図はこの発明の他の実施例を示す断面図、第５図はこの
発明のさらに他の実施例を示す断面図である。 図において（１）は半導体素子、（２）は基板、（８）
は伝熱体、Ｑｌ）はキャップ、（ｔｔａ）は歪吸収部、
（ｌｌｂ）は補強部、（６）は放熱フィンである。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 葛野信− 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 手続補正書（自発） 昭和 ５スト１０月 ５日 １、事件の表示 特願昭５７−１１０８０１号２
、発明の名称 半導体装置 ３、補正をする者 代表者片由仁へ部 三菱電機株式会社内 ５、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 ６、 Ｍ正の内容 （１）明細書中給５頁第６行に「熱抵抗の高い」とある
のを「熱抵抗の低い」と訂正する。 （２）同第５頁第１４行に１低いため」とあるのを「高
いｔこめ」と訂正する。 以 上
面図、第８図はこの発明の一実施例を示す断面図、第４
図はこの発明の他の実施例を示す断面図、第５図はこの
発明のさらに他の実施例を示す断面図である。 図において（１）は半導体素子、（２）は基板、（８）
は伝熱体、Ｑｌ）はキャップ、（ｔｔａ）は歪吸収部、
（ｌｌｂ）は補強部、（６）は放熱フィンである。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 葛野信− 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 手続補正書（自発） 昭和 ５スト１０月 ５日 １、事件の表示 特願昭５７−１１０８０１号２
、発明の名称 半導体装置 ３、補正をする者 代表者片由仁へ部 三菱電機株式会社内 ５、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 ６、 Ｍ正の内容 （１）明細書中給５頁第６行に「熱抵抗の高い」とある
のを「熱抵抗の低い」と訂正する。 （２）同第５頁第１４行に１低いため」とあるのを「高
いｔこめ」と訂正する。 以 上
Claims (5)
- （１）−面に導電材からなる接続パターンが形成された
基板、−主面に電極を有しこの電極が上記基板の接続パ
ターンに電気的、機械的に接続された半導体素子、この
半導体素子の他主面に伝熱体を介して固着されるととも
に、端部が上記基板に固定され、かつ歪吸収部を具備し
たキャップ、このキャンプに設けられた放熱体を備えた
半導体装置。 - （２）放熱体は、半導体素子の他主面に対向した位置に
配設されたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の半導体装置。 - （３）キャップは金属箔により形成され、歪吸収部はこ
の金属箔をひだ状に屈されたことにより形成されたこと
を特徴とする特許Ｍ氷の範囲ｖＪ１項または第２項記載
の半導体装置。 - （４）キャップを、半導体素子の他主面対向部および歪
吸収部を除いた部分に剛性を有する補強部を具備したも
のとしたことを特徴とする特許請求の範囲第８項記載の
半導体装置。 - （５）キャップの歪吸収部を、弾性及び気密性を有した
有機Ｈ料にて形成したことを特徴とする特許請求の範囲
第１項又は第２項記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11030182A JPS58225658A (ja) | 1982-06-24 | 1982-06-24 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11030182A JPS58225658A (ja) | 1982-06-24 | 1982-06-24 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58225658A true JPS58225658A (ja) | 1983-12-27 |
Family
ID=14532225
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11030182A Pending JPS58225658A (ja) | 1982-06-24 | 1982-06-24 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58225658A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4964458A (en) * | 1986-04-30 | 1990-10-23 | International Business Machines Corporation | Flexible finned heat exchanger |
| US5022462A (en) * | 1986-04-30 | 1991-06-11 | International Business Machines Corp. | Flexible finned heat exchanger |
-
1982
- 1982-06-24 JP JP11030182A patent/JPS58225658A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4964458A (en) * | 1986-04-30 | 1990-10-23 | International Business Machines Corporation | Flexible finned heat exchanger |
| US5022462A (en) * | 1986-04-30 | 1991-06-11 | International Business Machines Corp. | Flexible finned heat exchanger |
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