JPS5965458A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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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X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、
前記半導体チップより発生する熱を放熱装置を通して放
散させる構造の半導体装置を組立てる際に半導体チップ
に過大な荷重を加えることなくその熱を効果的に放散さ
せることができる半導体装置の組立方法に関するもので
ある。
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、
前記半導体チップより発生する熱を放熱装置を通して放
散させる構造の半導体装置を組立てる際に半導体チップ
に過大な荷重を加えることなくその熱を効果的に放散さ
せることができる半導体装置の組立方法に関するもので
ある。
従来のこの種の半導体装置の組立方法の一例を第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)はセラミックなどからなるキャンプ、(3
)、(4)および(6)は熱伝導性の良い接着剤、(5
)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)は前記各フリップチップ(
5)がボンテ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(5)とキャップ(2)との
接合部分である。ここで、上記構成の半導体装置の組立
ては、まずモジュール基板(7)上に実装された各7リ
ングチンブ(5)の裏面に、インジウムや半田のような
低融点金属等の熱伝導性の良い固体状の接着剤(4)を
それぞれ載置させる。そして、モジュール基板(7)上
に対し、その端部に上記接着剤(4)と同様の接着剤(
6)を載置させてキャップ(2)を前記接着剤(4)に
密接して各クリンプチップ(5)を覆うように載置させ
る。次いで、この状態で前月C:各接接着剤4)および
(6)を融解すべき温度に加熱された記気炉を通すと、
キャップ(2)とモジュール基板(7)とは接着剤(6
)で接合して気密封止されるとともに、キャンプ(2)
とクリンプチップ(5)の裏面とが接着剤(4)で接合
して融着される。このとき、前記接着剤(4)は融解し
て凝固することにより、その接合部分(9)がキャンプ
(2)とフリップチップ(5)とを確実に接合部せるた
め、その間の熱抵抗は小さくなる。しかる後、熱伝導性
の良い接着剤(3)を用いてキャンプ(2)上にヒート
シンク(1)を接合させるものである。
示して説明すると、第1図において、(1)はヒートシ
ンク、(2)はセラミックなどからなるキャンプ、(3
)、(4)および(6)は熱伝導性の良い接着剤、(5
)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)は前記各フリップチップ(
5)がボンテ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(5)とキャップ(2)との
接合部分である。ここで、上記構成の半導体装置の組立
ては、まずモジュール基板(7)上に実装された各7リ
ングチンブ(5)の裏面に、インジウムや半田のような
低融点金属等の熱伝導性の良い固体状の接着剤(4)を
それぞれ載置させる。そして、モジュール基板(7)上
に対し、その端部に上記接着剤(4)と同様の接着剤(
6)を載置させてキャップ(2)を前記接着剤(4)に
密接して各クリンプチップ(5)を覆うように載置させ
る。次いで、この状態で前月C:各接接着剤4)および
(6)を融解すべき温度に加熱された記気炉を通すと、
キャップ(2)とモジュール基板(7)とは接着剤(6
)で接合して気密封止されるとともに、キャンプ(2)
とクリンプチップ(5)の裏面とが接着剤(4)で接合
して融着される。このとき、前記接着剤(4)は融解し
て凝固することにより、その接合部分(9)がキャンプ
(2)とフリップチップ(5)とを確実に接合部せるた
め、その間の熱抵抗は小さくなる。しかる後、熱伝導性
の良い接着剤(3)を用いてキャンプ(2)上にヒート
シンク(1)を接合させるものである。
このようにして組立てられた半導体装置は、各クリンプ
チップ(5)の裏面とキャンプ(2)とが接着剤(4)
で接合されるだめ、その間の熱抵抗が小さくなり、各フ
リップチップ(5)で発生した熱を前記キャンプ(2)
およびヒートシンク(1)を含む放熱装置を通して効果
的に放散できる1゜また、従来の別の組立方法として、
基本的には第1図の場合と同様の方法にて組立てられる
が、第2図に示すように、フリップチップ(5)の裏面
とキャンプ(2)とを固体状の接着剤を融解して接合さ
せることなく、銅やアルミニウム等の熱伝導性の良いコ
ンタクト板(10)をクリンプチップ(5)の裏面とキ
ャンプ(2)との間に挾んだ状態で介在させることによ
り、クリンプチップ(5)で発生した熱を前記コンタク
ト板(10)を通してキャップ(2)に伝えるものや、
第3図に示すように、銅やアルミニウム等の熱伝導性の
良い材料を用いた板バネ(11)によってフリップチッ
プ(5)で発生した熱をキャンプ(2)に伝えるものが
ある1゜ところで、第1図のような方法を用いた場合に
は、クリンプチップ(5)とキャンプ(2)とが接着剤
(4)によって完全に固定され1しまうので、その間の
熱抵抗が小さく良好な熱伝導効果が得られる反面、接合
時における機械的なストレス等によってクリンプチップ
(5)に過大な荷重が加わり、特性の劣化や故障の原因
となっている7、まだ、第2図および第3図の方法によ
るものは、上記ストレスの影響を小きくできるが、第4
図、第5図および第6図に示すように、フリップチップ
(5)の高さのばらつきや傾き等によりフリップチップ
(5)とキャンプ(2)との熱伝導媒体(第2図の場合
コンタクト板(10)、第3図の場合板バネ(11)’
)とフリップチップ(5)およびキャンプ(2)との接
触面積が小さくなって熱抵抗が大きくなり、その結果、
十分な放熱効果が得られなくなるという欠点があった。
チップ(5)の裏面とキャンプ(2)とが接着剤(4)
で接合されるだめ、その間の熱抵抗が小さくなり、各フ
リップチップ(5)で発生した熱を前記キャンプ(2)
およびヒートシンク(1)を含む放熱装置を通して効果
的に放散できる1゜また、従来の別の組立方法として、
基本的には第1図の場合と同様の方法にて組立てられる
が、第2図に示すように、フリップチップ(5)の裏面
とキャンプ(2)とを固体状の接着剤を融解して接合さ
せることなく、銅やアルミニウム等の熱伝導性の良いコ
ンタクト板(10)をクリンプチップ(5)の裏面とキ
ャンプ(2)との間に挾んだ状態で介在させることによ
り、クリンプチップ(5)で発生した熱を前記コンタク
ト板(10)を通してキャップ(2)に伝えるものや、
第3図に示すように、銅やアルミニウム等の熱伝導性の
良い材料を用いた板バネ(11)によってフリップチッ
プ(5)で発生した熱をキャンプ(2)に伝えるものが
ある1゜ところで、第1図のような方法を用いた場合に
は、クリンプチップ(5)とキャンプ(2)とが接着剤
(4)によって完全に固定され1しまうので、その間の
熱抵抗が小さく良好な熱伝導効果が得られる反面、接合
時における機械的なストレス等によってクリンプチップ
(5)に過大な荷重が加わり、特性の劣化や故障の原因
となっている7、まだ、第2図および第3図の方法によ
るものは、上記ストレスの影響を小きくできるが、第4
図、第5図および第6図に示すように、フリップチップ
(5)の高さのばらつきや傾き等によりフリップチップ
(5)とキャンプ(2)との熱伝導媒体(第2図の場合
コンタクト板(10)、第3図の場合板バネ(11)’
)とフリップチップ(5)およびキャンプ(2)との接
触面積が小さくなって熱抵抗が大きくなり、その結果、
十分な放熱効果が得られなくなるという欠点があった。
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1」的は、クリンプチップ
などの半導体チンプより発生する熱を放熱装置を通して
放散させる構造の半導体装置の組立に際し、半導体チッ
プに過大な荷重を加えることなく、その熱を効果的に放
散さぎることかできる半導体装置の製造方法を提供する
ことにある。
ためになされたもので、その1」的は、クリンプチップ
などの半導体チンプより発生する熱を放熱装置を通して
放散させる構造の半導体装置の組立に際し、半導体チッ
プに過大な荷重を加えることなく、その熱を効果的に放
散さぎることかできる半導体装置の製造方法を提供する
ことにある。
このような目的を達成するだめに、本発明は、基板上に
実装された半導体チップと該半導体チップを気密封止す
る放熱装置のキャンプとの間に熱伝導性の良い接着剤お
よび金属板を介在させ、この金属板と半導体チップとの
接合と、上記気密封止のだめの基板とキャンプとの接合
とを同時に行うことにより、前記金属板とキャップとの
間に熱伝導性を損わない程度にコントロールきれた間隙
を設けることを特徴とするものである。
実装された半導体チップと該半導体チップを気密封止す
る放熱装置のキャンプとの間に熱伝導性の良い接着剤お
よび金属板を介在させ、この金属板と半導体チップとの
接合と、上記気密封止のだめの基板とキャンプとの接合
とを同時に行うことにより、前記金属板とキャップとの
間に熱伝導性を損わない程度にコントロールきれた間隙
を設けることを特徴とするものである。
以下、本発明の実施例を図に基いて説明する。
第7図は本発明による半導体装置の製造方法の一実施例
を説明するだめの一部工程断面図である。
を説明するだめの一部工程断面図である。
この実施例においては、まずモジュール基板(7)上に
実装された各クリンプチップ(5)の裏面に、インジウ
ムや半田のような低融点金属等の熱伝導性の良い固体状
の接着剤(14)を所定の大きさの板状にしてそれぞれ
載置し、これら接着剤(14)上に銅、アルミニウム等
の熱伝導性の良い金属板(13)を載置する。そして、
セラミック等からなるキャップ(2)を前記金属板(1
3)上に密接させて各フリップチップ(5)を覆うよう
にモジュール基板(7)上に載置する。このとき、キャ
ンプ(2)とモジュール基板(7)との間にも上記図着
剤(14)と同様の接着剤(12)を同時に挾み込むこ
とにより、前記板状の接着剤(14)は、第7図に示す
ように、金属板(13)とキャンプ(2)とが密接する
ような高さでかつ該金属板(13)とフリップチップ(
5)との間に介在される。
実装された各クリンプチップ(5)の裏面に、インジウ
ムや半田のような低融点金属等の熱伝導性の良い固体状
の接着剤(14)を所定の大きさの板状にしてそれぞれ
載置し、これら接着剤(14)上に銅、アルミニウム等
の熱伝導性の良い金属板(13)を載置する。そして、
セラミック等からなるキャップ(2)を前記金属板(1
3)上に密接させて各フリップチップ(5)を覆うよう
にモジュール基板(7)上に載置する。このとき、キャ
ンプ(2)とモジュール基板(7)との間にも上記図着
剤(14)と同様の接着剤(12)を同時に挾み込むこ
とにより、前記板状の接着剤(14)は、第7図に示す
ように、金属板(13)とキャンプ(2)とが密接する
ような高さでかつ該金属板(13)とフリップチップ(
5)との間に介在される。
次いで、モジュール基板(7)上にキャンプ(2)が載
置されかつその各フリップチップ(5)とキャンプ(2
)との間に接着剤(14)および4属板(13)が介在
された半導体装置を、各接着剤(12)および(14)
を融解すべき温度に加熱された雰囲気炉等に通すと、そ
れら接着剤は融解し、該接着剤(12)によってキャン
プ(2)とモジュール基板(7)とが接合して気密封止
されると同時に、前記接着剤(14)によりフリップチ
ップ(5)の裏面と金属板(13)が接合される。この
とき、板状の接着剤(14)は融解して凝固する際に収
縮ずろため、その金属板(13)とキャンプ(2)との
間には第8図に示すように、わずかな間隙(15)が生
じる。寸だ、このとき前記雰囲気炉をヘリウムや水素等
の雰囲気にしておけば、キャンプ(2)内にヘリウムや
水素等の熱伝導性の良い気体(16)を封入場せること
かできる。
置されかつその各フリップチップ(5)とキャンプ(2
)との間に接着剤(14)および4属板(13)が介在
された半導体装置を、各接着剤(12)および(14)
を融解すべき温度に加熱された雰囲気炉等に通すと、そ
れら接着剤は融解し、該接着剤(12)によってキャン
プ(2)とモジュール基板(7)とが接合して気密封止
されると同時に、前記接着剤(14)によりフリップチ
ップ(5)の裏面と金属板(13)が接合される。この
とき、板状の接着剤(14)は融解して凝固する際に収
縮ずろため、その金属板(13)とキャンプ(2)との
間には第8図に示すように、わずかな間隙(15)が生
じる。寸だ、このとき前記雰囲気炉をヘリウムや水素等
の雰囲気にしておけば、キャンプ(2)内にヘリウムや
水素等の熱伝導性の良い気体(16)を封入場せること
かできる。
かかる工程後、熱伝導性の良い接着剤(3)を用いてキ
ャンプ(2)上にヒートシンク(1)を接合させること
により、第8図に示すような構造を有する半導体装置を
製造することができる。なお、気密封止するキャンプ(
2)の材料は上記接合時においてキャンプ(2)とモジ
ュール基板(7)との間匠生じる熱によるストレスの影
響を小さくするために、モジュール基板(7)と同じも
のが望ましい。
ャンプ(2)上にヒートシンク(1)を接合させること
により、第8図に示すような構造を有する半導体装置を
製造することができる。なお、気密封止するキャンプ(
2)の材料は上記接合時においてキャンプ(2)とモジ
ュール基板(7)との間匠生じる熱によるストレスの影
響を小さくするために、モジュール基板(7)と同じも
のが望ましい。
また、第8図において第1図と同一または相当部分は同
一符号を示している。
一符号を示している。
このように、本発明の方法によると、モジュール基板(
7)上に実装式れたフリップチップ(5)と該7リンプ
チンプを気密封止するキャンプ(2)との間に熱伝導性
の良い接着剤(14)および金属板(13)を密接させ
て介在させ、この金属板(13)とフリップチップ(5
)との接合と、キャップ(2)とモジュール基板(7)
との接合とを同時に行うととにより、前記接着剤(14
)が融解し7て凝固するときの収縮を利用して金属板(
13)とキャンプ(2)との間にわずかな間隙(15)
を設けることができる。したがって、この間隙(15)
はきtっめて小さく、しかもこの間には熱伝導性の良い
気体(16)で占められているので、金属板(13’l
、l=キャンプ(2)との間の熱抵抗は十分に小さくな
る。さらに、前記間隙(15)によってフリップチップ
(5)に過大な荷重が加わることもなく、フリップチッ
プに対する機械的なストレスの影響を大幅に低減できる
。また、フリップチップ(5)の高ざのばらつきや傾き
によるフリップチップ(5)とキャップ(2)との間隔
の差は、第9図および第1()図に示すように、フリッ
プチップ(5)と金属板(13)とを接合する接着剤(
14)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。
7)上に実装式れたフリップチップ(5)と該7リンプ
チンプを気密封止するキャンプ(2)との間に熱伝導性
の良い接着剤(14)および金属板(13)を密接させ
て介在させ、この金属板(13)とフリップチップ(5
)との接合と、キャップ(2)とモジュール基板(7)
との接合とを同時に行うととにより、前記接着剤(14
)が融解し7て凝固するときの収縮を利用して金属板(
13)とキャンプ(2)との間にわずかな間隙(15)
を設けることができる。したがって、この間隙(15)
はきtっめて小さく、しかもこの間には熱伝導性の良い
気体(16)で占められているので、金属板(13’l
、l=キャンプ(2)との間の熱抵抗は十分に小さくな
る。さらに、前記間隙(15)によってフリップチップ
(5)に過大な荷重が加わることもなく、フリップチッ
プに対する機械的なストレスの影響を大幅に低減できる
。また、フリップチップ(5)の高ざのばらつきや傾き
によるフリップチップ(5)とキャップ(2)との間隔
の差は、第9図および第1()図に示すように、フリッ
プチップ(5)と金属板(13)とを接合する接着剤(
14)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。
なお、上記実施例では金属板(13)5izクリツプチ
ツプ(5)とほぼ同じ大きさにして示しだが、この金属
板(13)は必ずしも同じ大きさにする必要はなく、で
きれば大きい方が望ましい1.また、熱伝導性の良い気
体は上記実施例では雰囲気炉等に通して封止と同時に封
入する方法な述べだが、封止後、後工程として上記気体
を封入することも可能である。この場合、適肖な気圧に
調整する必要がある。
ツプ(5)とほぼ同じ大きさにして示しだが、この金属
板(13)は必ずしも同じ大きさにする必要はなく、で
きれば大きい方が望ましい1.また、熱伝導性の良い気
体は上記実施例では雰囲気炉等に通して封止と同時に封
入する方法な述べだが、封止後、後工程として上記気体
を封入することも可能である。この場合、適肖な気圧に
調整する必要がある。
以上説明したように、本発明の方法によれば、半導体チ
ップから放熱装置への熱伝導媒体として金属板を装着す
る際にその金属板を半導体チップに接合するだめの接着
剤が凝固するときの収縮を利用して前記金属板と放熱装
置との間に熱伝導性を損わない程度の間隙を設けるもの
であるから、複雑な工程を必要とせずに、かつ半導体チ
ップに過大な荷重が加わることもなくなる。また、金属
板と放熱装置間の熱抵抗は小さく、かつ半導体チップの
高さのばらつきや傾きの影響を半導体チップと金属板と
を接合する接着剤によって吸収できるので、きわめてす
ぐれた熱伝導効果をもたらすことが可能となる。
ップから放熱装置への熱伝導媒体として金属板を装着す
る際にその金属板を半導体チップに接合するだめの接着
剤が凝固するときの収縮を利用して前記金属板と放熱装
置との間に熱伝導性を損わない程度の間隙を設けるもの
であるから、複雑な工程を必要とせずに、かつ半導体チ
ップに過大な荷重が加わることもなくなる。また、金属
板と放熱装置間の熱抵抗は小さく、かつ半導体チップの
高さのばらつきや傾きの影響を半導体チップと金属板と
を接合する接着剤によって吸収できるので、きわめてす
ぐれた熱伝導効果をもたらすことが可能となる。
第1図は従来の組立方法の一例を説明するだめの半導体
装置の側面断面図、第2図および第3図は別の従来の組
立方法を説明するだめの半導体装置の一部側面断面図、
第4図、第5図および第6図は第2図、第3図における
従来の欠点の説明に供する側面断面図、第7図は本発明
による半導体装置の製造方法の一実施例を説明するだめ
の一部工程断面図、第8図は上記実施例により製造され
た半導体装置の側面断面図、第9図および第10図は上
記実施例による本発明の詳細な説明に供する半導体装置
の一部側面断面図である、。 (1)・・・・ヒートシンク、(2)・・・・キャンプ
、<3)、 (12)、 (14)・・・・接着剤、(
5)・・・・フリップチップ(半導体チップ)、(7)
・・・・モジュール基板、(13)・・・・金属板、(
15)・・・・間隙、(16)・・・・気体。 代理人 蔦野信
装置の側面断面図、第2図および第3図は別の従来の組
立方法を説明するだめの半導体装置の一部側面断面図、
第4図、第5図および第6図は第2図、第3図における
従来の欠点の説明に供する側面断面図、第7図は本発明
による半導体装置の製造方法の一実施例を説明するだめ
の一部工程断面図、第8図は上記実施例により製造され
た半導体装置の側面断面図、第9図および第10図は上
記実施例による本発明の詳細な説明に供する半導体装置
の一部側面断面図である、。 (1)・・・・ヒートシンク、(2)・・・・キャンプ
、<3)、 (12)、 (14)・・・・接着剤、(
5)・・・・フリップチップ(半導体チップ)、(7)
・・・・モジュール基板、(13)・・・・金属板、(
15)・・・・間隙、(16)・・・・気体。 代理人 蔦野信
Claims (1)
- 半導体チップが実装された基板上に、該半導体チップを
気密封止するキャップと該ギャップ上に接合されるヒー
トシンクを含む放熱装置を構成し、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、前記半導体チップと放
熱装置のキャンプとの間に熱伝導性の良い接着剤および
金属板を介在させ、前記金属板と半導体チップとの接合
と、前記気密封止のだめの基板とキャンプ、−の接合と
を同時に行うことにより、前記金属板とキャンプとの間
に熱伝導性を損わない程度の間隙を設けることを特徴と
する半導体装置の製造方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17652582A JPS5965458A (ja) | 1982-10-05 | 1982-10-05 | 半導体装置の製造方法 |
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 |
---|---|---|---|
JP17652582A JPS5965458A (ja) | 1982-10-05 | 1982-10-05 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5965458A true JPS5965458A (ja) | 1984-04-13 |
JPS6259887B2 JPS6259887B2 (ja) | 1987-12-14 |
Family
ID=16015133
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17652582A Granted JPS5965458A (ja) | 1982-10-05 | 1982-10-05 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5965458A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63169749A (ja) * | 1987-01-08 | 1988-07-13 | Fujitsu Ltd | 半導体装置 |
US5244142A (en) * | 1990-11-20 | 1993-09-14 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of mounting semiconductor elements |
US6046498A (en) * | 1997-06-30 | 2000-04-04 | Nec Corporation | Device having a heat sink for cooling an integrated circuit |
US7042084B2 (en) * | 2002-01-02 | 2006-05-09 | Intel Corporation | Semiconductor package with integrated heat spreader attached to a thermally conductive substrate core |
-
1982
- 1982-10-05 JP JP17652582A patent/JPS5965458A/ja active Granted
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63169749A (ja) * | 1987-01-08 | 1988-07-13 | Fujitsu Ltd | 半導体装置 |
US5244142A (en) * | 1990-11-20 | 1993-09-14 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of mounting semiconductor elements |
US5348214A (en) * | 1990-11-20 | 1994-09-20 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of mounting semiconductor elements |
US6046498A (en) * | 1997-06-30 | 2000-04-04 | Nec Corporation | Device having a heat sink for cooling an integrated circuit |
US6251709B1 (en) | 1997-06-30 | 2001-06-26 | Nec Corporation | Method of manufacturing a cooling structure of a multichip module |
US7042084B2 (en) * | 2002-01-02 | 2006-05-09 | Intel Corporation | Semiconductor package with integrated heat spreader attached to a thermally conductive substrate core |
US7098080B2 (en) | 2002-01-02 | 2006-08-29 | Intel Corporation | Method of making a semiconductor package with integrated heat spreader attached to a thermally conductive substrate core |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS6259887B2 (ja) | 1987-12-14 |
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