JPS5965457A - 半導体装置 - Google Patents
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- JPS5965457A JPS5965457A JP17652482A JP17652482A JPS5965457A JP S5965457 A JPS5965457 A JP S5965457A JP 17652482 A JP17652482 A JP 17652482A JP 17652482 A JP17652482 A JP 17652482A JP S5965457 A JPS5965457 A JP S5965457A
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- chip
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- H01L2224/01—Means 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
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
- H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/161—Disposition
- H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting 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
- H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting 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
- H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting 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 non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
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- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
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- H01L2924/153—Connection portion
- H01L2924/1531—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
- H01L2924/15312—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a pin array, e.g. PGA
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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】
本発明は、フリップチップなどの半導体チップが基板上
に実装されたモジュール型式の半導体装置（半導体モジ
ュールともいう）の実装に関し、さらに詳述すれば半導
体チップから発生する熱を放熱装置を通して放散させる
際に該半導体チンプから放熱装置への熱伝導を向上せし
めるようにした半導体装置の放熱構造に関するものであ
る。
に実装されたモジュール型式の半導体装置（半導体モジ
ュールともいう）の実装に関し、さらに詳述すれば半導
体チップから発生する熱を放熱装置を通して放散させる
際に該半導体チンプから放熱装置への熱伝導を向上せし
めるようにした半導体装置の放熱構造に関するものであ
る。
従来のこの種の半導体装置の一例を第１図に示して説明
すると、第１図において、（１）はヒートシンク、（２
）は断面が図示する形状を有する中空の７ランジ、（３
）はヒートシンク（１）とフランジ（２）とを接合させ
るだめのネジ、（４）は気密封止用のリング状のガスケ
ント、（５）はコンタクトメタル、（６）は半導体チッ
プとして半導体集積回路チップなどからなるフリップチ
ップ、（７）は複数の７リツプチツプ（６）がボンディ
ングにより実装されたモジュール基板、（８）はモジュ
ール基板（７）に接続された入出力ピン、（９）はフリ
ップチップ（６）とヒートシンク（１）との接触部分で
ある。
すると、第１図において、（１）はヒートシンク、（２
）は断面が図示する形状を有する中空の７ランジ、（３
）はヒートシンク（１）とフランジ（２）とを接合させ
るだめのネジ、（４）は気密封止用のリング状のガスケ
ント、（５）はコンタクトメタル、（６）は半導体チッ
プとして半導体集積回路チップなどからなるフリップチ
ップ、（７）は複数の７リツプチツプ（６）がボンディ
ングにより実装されたモジュール基板、（８）はモジュ
ール基板（７）に接続された入出力ピン、（９）はフリ
ップチップ（６）とヒートシンク（１）との接触部分で
ある。
ここで、かかる構成の組立ては、各フリップチップ（６
）が実装されたモジュール基板（７）上にフランジ（２
）の一端を固定し、前記各７リツプチツプ（６）の裏面
にそれぞれコンタクトメタル（５）を載置させるととも
に、フランジ（２）の内部側面にガスケット（４）を配
置させる。次いで、ヒートシンり（１）の底部を前記各
コンタクトメタル（５）に接触させた状態でその固定部
を７ランジ（２）の他端に接合させてこれらヒートシン
ク（１）とフランジ（２）とをネジ（３）で固定するこ
とにより、フリップチップ（６）を気密封止するもので
、各フリップチップ（６）から発生する熱はその裏面と
ヒートシンク（１）間に挾持されたコンタクトメタル（
５）を通して放熱装置としてのヒートシンク（１）に伝
えるように構成されている。
）が実装されたモジュール基板（７）上にフランジ（２
）の一端を固定し、前記各７リツプチツプ（６）の裏面
にそれぞれコンタクトメタル（５）を載置させるととも
に、フランジ（２）の内部側面にガスケット（４）を配
置させる。次いで、ヒートシンり（１）の底部を前記各
コンタクトメタル（５）に接触させた状態でその固定部
を７ランジ（２）の他端に接合させてこれらヒートシン
ク（１）とフランジ（２）とをネジ（３）で固定するこ
とにより、フリップチップ（６）を気密封止するもので
、各フリップチップ（６）から発生する熱はその裏面と
ヒートシンク（１）間に挾持されたコンタクトメタル（
５）を通して放熱装置としてのヒートシンク（１）に伝
えるように構成されている。
また、従来の別の構造としては、第２図に示すように、
フリップチップ（６）とヒートシンク（１）との間に熱
伝導性の良い板バネ（１０）を介在させたものもある。
フリップチップ（６）とヒートシンク（１）との間に熱
伝導性の良い板バネ（１０）を介在させたものもある。
しかして、第１図の構造のものは、各々の７リツプチツ
プ（６）で発生した熱の大部分はそれらチップ裏面から
コンタクトメタル（５）に伝わり、さらに該コンタクト
メタル（５）からヒートシンク（１）に伝導して、強制
的に送られる空気中へ放散される。また、第２図の構造
のものも基本的には第１図のものと同様であり、フリッ
プチップ（６）で発生した熱の大部分はそのチップ裏面
から板バネ（１０）を通ってヒートシンク（１）に伝導
し、空気中に放散される。
プ（６）で発生した熱の大部分はそれらチップ裏面から
コンタクトメタル（５）に伝わり、さらに該コンタクト
メタル（５）からヒートシンク（１）に伝導して、強制
的に送られる空気中へ放散される。また、第２図の構造
のものも基本的には第１図のものと同様であり、フリッ
プチップ（６）で発生した熱の大部分はそのチップ裏面
から板バネ（１０）を通ってヒートシンク（１）に伝導
し、空気中に放散される。
しかしながら、このような従来の半導体装置においては
、各フリップチップ（６）から発生する熱がヒートシン
ク（１）に伝導する際に、フリップチップの裏面とヒー
トシンク−フリップチップ間の熱伝導媒体（第１図にお
いてはコンタクトメタル（６）、第２図においては板バ
ネ（１０） ）との接触が不十分となり、その部分の熱
抵抗がきわめて大きくなって十分な放熱効果が得れない
という欠点があった。上記接触が不十分となる原因とし
ては、第１図のような構造の場合、第３図（＆）に示す
ようにフリップチップ（６）の高さの不均一による接触
不良、または第３図（ｂ）に示すようにフリップチップ
（６）の傾きによるチップ裏面とコンタクトメタル（５
）との接触面積の減少などが挙げられる。まだ、第２図
のような構造の場合にも第４図に示すようにフリップチ
ップ（６）の高さの不均一などによるチップ裏面と板バ
ネ（１０）との接触面積が小さくなることが挙げられ゛
る。
、各フリップチップ（６）から発生する熱がヒートシン
ク（１）に伝導する際に、フリップチップの裏面とヒー
トシンク−フリップチップ間の熱伝導媒体（第１図にお
いてはコンタクトメタル（６）、第２図においては板バ
ネ（１０） ）との接触が不十分となり、その部分の熱
抵抗がきわめて大きくなって十分な放熱効果が得れない
という欠点があった。上記接触が不十分となる原因とし
ては、第１図のような構造の場合、第３図（＆）に示す
ようにフリップチップ（６）の高さの不均一による接触
不良、または第３図（ｂ）に示すようにフリップチップ
（６）の傾きによるチップ裏面とコンタクトメタル（５
）との接触面積の減少などが挙げられる。まだ、第２図
のような構造の場合にも第４図に示すようにフリップチ
ップ（６）の高さの不均一などによるチップ裏面と板バ
ネ（１０）との接触面積が小さくなることが挙げられ゛
る。
本発明は以上の点に鑑み、かかる従来の欠点を解消する
ためになされた・もので、その目的は、半導体チップと
放熱装置との間の熱抵抗を小さくすることにより、放熱
効果を向上させた半導体装置を提供することにある。
ためになされた・もので、その目的は、半導体チップと
放熱装置との間の熱抵抗を小さくすることにより、放熱
効果を向上させた半導体装置を提供することにある。
このような目的を達成するだめに、本発明は、モジュー
ル基板上に実装されたフリップチップなどの半導体チッ
プの裏面に熱伝導性の良い接着剤で接合はれた伝熱用の
金属板を設けるとともに、該金属板と放熱装置との間に
熱伝導性が損われない程度にコントロールされた間隙を
設け、この間隙および前記金属板の周囲に熱伝導性の良
い気体を封入することにより、半導体チップで発生する
熱を効率良く放熱装置へ伝えるようにしたものである１
゜ 以下、本発明の実施例を図に基いて説明する。
ル基板上に実装されたフリップチップなどの半導体チッ
プの裏面に熱伝導性の良い接着剤で接合はれた伝熱用の
金属板を設けるとともに、該金属板と放熱装置との間に
熱伝導性が損われない程度にコントロールされた間隙を
設け、この間隙および前記金属板の周囲に熱伝導性の良
い気体を封入することにより、半導体チップで発生する
熱を効率良く放熱装置へ伝えるようにしたものである１
゜ 以下、本発明の実施例を図に基いて説明する。
第５図は本発明による半導体装置の一実施例を示す側面
断面図である。この実施例の半導体装置は、各々のフリ
ップチップ（６）が実装されたモジュール基板（７）上
にフランジ（２）の一端を固定させ、そのフランジ（２
）とヒートシンク（１）とをネジ（３）で接合して気密
封止させる点は第１図の従来のものと同様であるが、銅
またはアルミニウムなどの熱伝導性の良い薄板状の金属
板（１２）を７リツプチツプ（６）の裏面に半田などの
熱伝導性の良い接着剤（１１）で接合する。そして、上
記ヒートシンク（１）の取付は時に各フリップチップ（
６）に機械的圧力が加わらないようにヒートシンク（１
）と金属板（１２）との間に、熱伝導性が損われない程
度にコントロールされた僅かな間隙（１３）を設け、こ
の間隙（１３）およびフリップチップ（６）。
断面図である。この実施例の半導体装置は、各々のフリ
ップチップ（６）が実装されたモジュール基板（７）上
にフランジ（２）の一端を固定させ、そのフランジ（２
）とヒートシンク（１）とをネジ（３）で接合して気密
封止させる点は第１図の従来のものと同様であるが、銅
またはアルミニウムなどの熱伝導性の良い薄板状の金属
板（１２）を７リツプチツプ（６）の裏面に半田などの
熱伝導性の良い接着剤（１１）で接合する。そして、上
記ヒートシンク（１）の取付は時に各フリップチップ（
６）に機械的圧力が加わらないようにヒートシンク（１
）と金属板（１２）との間に、熱伝導性が損われない程
度にコントロールされた僅かな間隙（１３）を設け、こ
の間隙（１３）およびフリップチップ（６）。
金属板（１２）の周囲にヘリウム等の熱伝導性の良い気
体（１４）を封入するようにしたものである。
体（１４）を封入するようにしたものである。
このように、上記実施例の構造によると、フリップチッ
プ（６）の裏面と金属板（１２）は熱伝導性の良い接着
剤（１１）で接合されて完全に接触しているので、その
間の熱抵抗はきわめて小さくなる。
プ（６）の裏面と金属板（１２）は熱伝導性の良い接着
剤（１１）で接合されて完全に接触しているので、その
間の熱抵抗はきわめて小さくなる。
また、金属板（１２）とヒートシンク（１）とめ間隙（
１３）は熱伝導性の良い気体（１４）で占められている
うえに、その間隙がきわめて小さいために、この間の熱
抵抗も十分に小さくなる。
１３）は熱伝導性の良い気体（１４）で占められている
うえに、その間隙がきわめて小さいために、この間の熱
抵抗も十分に小さくなる。
さらには、第６図に示すように、〕７リンプチツプ（６
）の傾きや高さのばらつきなどによるフリップチップ（
６）とヒートシンク（１）との間隔の差は金属板（１２
）と７リンプチツプ（６）とを接合する接着剤（１１）
によって吸収できるので、接触不良による熱抵抗の増加
を防ぐことができる。しかも、ヒートシンク（１）を取
り付けた時に間隙（１３）によってフリップチップ（６
）に機械的な圧力が加わるのを防ぐこともできる。
）の傾きや高さのばらつきなどによるフリップチップ（
６）とヒートシンク（１）との間隔の差は金属板（１２
）と７リンプチツプ（６）とを接合する接着剤（１１）
によって吸収できるので、接触不良による熱抵抗の増加
を防ぐことができる。しかも、ヒートシンク（１）を取
り付けた時に間隙（１３）によってフリップチップ（６
）に機械的な圧力が加わるのを防ぐこともできる。
なお、上記実施例では、フリップチップ（６）が実装さ
れたモジュール基板（７）上にフランジ（２）の一端を
固定し、そのフランジ（２）の他端とヒートシンク（１
）とをネジ（３）により接合させて気密封止することに
より、フリップチップ（６）から発生する熱をヒートシ
ンク（１）を通して放散させる構造のものに適用した場
合について示したが、本発明は、これに限定されるもの
ではな・：、例えば第７図に示すように、前記モジュー
ル基板（７）上にそのフリップチップ（６）を気密封止
するだめのキャンプ（１６）を熱伝導性の良い接着剤（
１８）で接合させ、かつ該キャンプ（１６）の表面上に
ヒートシンク（１５）を熱伝導性の良い接着剤（１７）
で接合させた構造の放熱装置を備えたものに適用しても
同様の効果が得られる。第７図において第５図と同一ま
たは和尚部分は同一符号を付し、前記各接着剤（１７）
、（１８）は異なった材料であってもかまわない。まだ
、キャンプ（１６）の材料は熱膨張係数の差によるスト
レスを最小にするために、モジュール基板（７）と同じ
ものを使用することが望ましい。
れたモジュール基板（７）上にフランジ（２）の一端を
固定し、そのフランジ（２）の他端とヒートシンク（１
）とをネジ（３）により接合させて気密封止することに
より、フリップチップ（６）から発生する熱をヒートシ
ンク（１）を通して放散させる構造のものに適用した場
合について示したが、本発明は、これに限定されるもの
ではな・：、例えば第７図に示すように、前記モジュー
ル基板（７）上にそのフリップチップ（６）を気密封止
するだめのキャンプ（１６）を熱伝導性の良い接着剤（
１８）で接合させ、かつ該キャンプ（１６）の表面上に
ヒートシンク（１５）を熱伝導性の良い接着剤（１７）
で接合させた構造の放熱装置を備えたものに適用しても
同様の効果が得られる。第７図において第５図と同一ま
たは和尚部分は同一符号を付し、前記各接着剤（１７）
、（１８）は異なった材料であってもかまわない。まだ
、キャンプ（１６）の材料は熱膨張係数の差によるスト
レスを最小にするために、モジュール基板（７）と同じ
ものを使用することが望ましい。
以上説明したように、本発明によれば、基板上に実装さ
れたフリップチップなどの半導体チップで発生した熱が
放熱装置に伝導する場合の熱抵抗のうち、支配的となる
チップ裏面と放熱装置との間の熱抵抗を従来のものに比
べきわめて再現性良く小さくすることができるため、放
熱効果が著しく向上するうえに、複雑な構造をもたない
ので、製造プロセスも容易になるなどの優れた効果があ
る。
れたフリップチップなどの半導体チップで発生した熱が
放熱装置に伝導する場合の熱抵抗のうち、支配的となる
チップ裏面と放熱装置との間の熱抵抗を従来のものに比
べきわめて再現性良く小さくすることができるため、放
熱効果が著しく向上するうえに、複雑な構造をもたない
ので、製造プロセスも容易になるなどの優れた効果があ
る。
第１図は従来の半導体装置の一例を示す側面断面図、第
２図は別の従来の半導体装置を示す一部側面断面図、第
３図（ａ） 、 （ｂ）および第４図は上記従来構造に
おける欠点の説明に供する側面断面図、第５図は本発明
による半導体装置の一実施例を示す側面断面図、第６図
は上記実施例による本発明の詳細な説明に供す名側面断
面図、□第７図は本発明の他の実施例を示す側面断面図
である。 （１）、（１５）・・・・ヒートシンク、（２）・・・
・フランジ、（３）・・・・ネジ、（４）・・・・ガス
ケント、（６）・・・・フリップチップ（半導体チップ
）、（７）・・・・モジュール基板、（１１）、 （１
７）。 （１８）・・・・熱伝導性の良い接着剤、（１２）・・
・・金属板、（１３）・・・・間隙、（１４）・・・・
気体、（１６）・・・・キャンプ。 代理人 葛 野 信 − 第 ３ 図（ｂ） 第４図 第５図 第６図 第７図
２図は別の従来の半導体装置を示す一部側面断面図、第
３図（ａ） 、 （ｂ）および第４図は上記従来構造に
おける欠点の説明に供する側面断面図、第５図は本発明
による半導体装置の一実施例を示す側面断面図、第６図
は上記実施例による本発明の詳細な説明に供す名側面断
面図、□第７図は本発明の他の実施例を示す側面断面図
である。 （１）、（１５）・・・・ヒートシンク、（２）・・・
・フランジ、（３）・・・・ネジ、（４）・・・・ガス
ケント、（６）・・・・フリップチップ（半導体チップ
）、（７）・・・・モジュール基板、（１１）、 （１
７）。 （１８）・・・・熱伝導性の良い接着剤、（１２）・・
・・金属板、（１３）・・・・間隙、（１４）・・・・
気体、（１６）・・・・キャンプ。 代理人 葛 野 信 − 第 ３ 図（ｂ） 第４図 第５図 第６図 第７図
Claims (1)
- 半導体チップが実装された基板上に該半導体チップの気
密封止を兼ね備えだ放熱装置を装着することにより、前
記半導体チップから発生する熱を前記放熱装置を通して
放散させるモジュール型式の半導体装置において、前記
半導体チップの裏面に熱伝導性の良い接着剤で接合され
た伝熱用の金属板を設け、かつ該金属板と前記放熱装置
との間に熱伝導性を損わない程度の間隙を設け、この間
隙と前記金属板の周囲に熱伝導性の良い気体を封入して
なることを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17652482A JPS5965457A (ja) | 1982-10-05 | 1982-10-05 | 半導体装置 |
| US06/534,840 US4561011A (en) | 1982-10-05 | 1983-09-22 | Dimensionally stable semiconductor device |
| US06/783,537 US4654966A (en) | 1982-10-05 | 1985-10-03 | Method of making a dimensionally stable semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17652482A JPS5965457A (ja) | 1982-10-05 | 1982-10-05 | 半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5965457A true JPS5965457A (ja) | 1984-04-13 |
| JPS6259888B2 JPS6259888B2 (ja) | 1987-12-14 |
Family
ID=16015117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17652482A Granted JPS5965457A (ja) | 1982-10-05 | 1982-10-05 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5965457A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0694968A2 (en) | 1994-07-26 | 1996-01-31 | Nec Corporation | Multi-chip module semiconductor device |
| US5886408A (en) * | 1994-09-08 | 1999-03-23 | Fujitsu Limited | Multi-chip semiconductor device |
| US5898571A (en) * | 1997-04-28 | 1999-04-27 | Lsi Logic Corporation | Apparatus and method for clip-on attachment of heat sinks to encapsulated semiconductor packages |
| US5977622A (en) * | 1997-04-25 | 1999-11-02 | Lsi Logic Corporation | Stiffener with slots for clip-on heat sink attachment |
| US6011304A (en) * | 1997-05-05 | 2000-01-04 | Lsi Logic Corporation | Stiffener ring attachment with holes and removable snap-in heat sink or heat spreader/lid |
| JP2007110115A (ja) * | 2005-10-13 | 2007-04-26 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 電子部品による熱伝達を最適化するための方法および装置 |
| US20120153488A1 (en) * | 2010-12-20 | 2012-06-21 | Tessera Research Llc | Simultaneous wafer bonding and interconnect joining |
| JP2018152591A (ja) * | 2013-03-14 | 2018-09-27 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | パワーオーバーレイ構造およびその製造方法 |
-
1982
- 1982-10-05 JP JP17652482A patent/JPS5965457A/ja active Granted
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0694968A2 (en) | 1994-07-26 | 1996-01-31 | Nec Corporation | Multi-chip module semiconductor device |
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| US6011304A (en) * | 1997-05-05 | 2000-01-04 | Lsi Logic Corporation | Stiffener ring attachment with holes and removable snap-in heat sink or heat spreader/lid |
| JP2007110115A (ja) * | 2005-10-13 | 2007-04-26 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 電子部品による熱伝達を最適化するための方法および装置 |
| US20120153488A1 (en) * | 2010-12-20 | 2012-06-21 | Tessera Research Llc | Simultaneous wafer bonding and interconnect joining |
| US8486758B2 (en) * | 2010-12-20 | 2013-07-16 | Tessera, Inc. | Simultaneous wafer bonding and interconnect joining |
| JP2018152591A (ja) * | 2013-03-14 | 2018-09-27 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | パワーオーバーレイ構造およびその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6259888B2 (ja) | 1987-12-14 |
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