JPS6053035A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は、半導体技術、特に、高密度実装技術に関し、
たとえば、１枚の配線基板に複数のペレット（千ツブ）
を実装するいわゆるマルチチップ技術に使用して有効な
技術に関する。

［背景技術］ 半導体装置において、実装密度を上げる技術として、１
枚の配線基板に複数のペレットを実装することが考えら
れるが、このような技術によれば放熱が問題化すると考
えられる。

放熱対策を講じたマルチチップ型半導体装置として、複
数のペレットが配線基板上にフェイスダウンボンディン
グ法（後述参照）により実装されるとともに、基板上に
被せられたキャップにより気密封止され、各ペレットに
はヒートシンクがスプリングにより熱的に接触され、こ
のヒートシンクにより放熱されるように構成されている
ものが考えられる。しかし、このように放熱性を向」二
させても複数のペレットを十分放熱せしめるだりの放熱
性がｊＭられない。

また、かかる半導体装置においては、構造が複雑になっ
たり、ペレットと配線基板との膨張率が異なり、耐久性
が低いという問題点があることが、本発明者によって明
らかにされた。

［発明の目的］ 本発明の目的は、構造簡単で、耐久性が良い放熱構造を
有する高密度実装可能な半導体技術を提供することにあ
る。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

［発明の概要］ 本願において開示される発明のうし代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、次の通りである。

すなわち、熱伝導性が良い絶縁基板上に複数のペレット
を実装し、この実装基板を複数、熱伝導性が良い絶縁基
板上に実装してなる階層構造とすることにより、高密度
実装と放熱とを同時に確保するようにしたものである。

［実施例１］ 第１図は本発明の一実施例である半導体装置を示す斜視
図、第２図はサブボードの底面図である。

本実施例において、この半導体装置は、配線基板として
のマザーボード１と、ペレット実装基板としての複数（
図示例では２（ｌｌｉＩ）のサブボード２とを備えてい
る。これらボード１および２は、熱伝導性が良い電気的
絶縁材料としての炭化けい素（ＳｉＣ）を主成分とする
材料からなる電気絶縁用基Ｆｊ、（たとえば、特開昭５
６−６６０８６号および特開昭５’ｌ−２５９１号公報
参照。）を用−いて構成されており、その熱膨張係数は
、後記するペレットの構成材料であるシリコン（’Ｓｉ
）のそれとほぼ等しく設定されている。

マザーボード１には周辺部に多数本のアキシャルビン３
が下向きに突設され、このピン３はマザーボート内の多
層配線（図示せず）に電気的に接続されている。この多
層配線は他方において、マザ−ボード１上面における２
つの領域に形成された多数のボンディングバット４に電
気的に接続されている。このバッド４群は２つの領域に
おいて、はぼ正方形の外形線上に規則的に配列され、各
バッド４上にはばんだハンプ（図示省略）が突設される
。

サブボード２の上面には、複数（図示例では４１固）の
ペレット５がフェイスダウンボンディング法によりｔｊ
Ｍ枝的ハウ電気的に接続されて実装されている。すなわ
ち、ペレット５はサブボード２の所定位置に、適当な位
置合わせ手段によってサブボー１−２乙こおけるボンデ
ィングバンド上のはんだハンプ（図示省略）とペレット
５におりるボンディングバンド上のはんだハンプ（図示
省略）との相互を整合された後、加熱炉、はんだ槽等か
らなる適当な加熱手段によって多点のハンプ相互を同時
に溶融一体化されてほぼ円柱形状の接続はんだ６を形成
されることにより、実装されている。

ベレｙ　ｈ　５のそれぞれは、記憶１尺（＋Ｉ＝や論■
！四）踏ＩＬ等を発揮するように回路構成され、複数の
ペレソＩ・５により所望の総合機能が発揮されるように
適ン−′Ｉに設ｄ１されている。

す゛ゾホーＦ’　２の上面には、論理機能？ｄｉ修川の
用ノｔ”　７が各ペレット５の周囲に多数個形成され、
このバット７は所望の論理機能が得られない場合にＪ君
ノイ１回路変更に必要に応して使用される。

サブボート２の下面には、多数のコンデンサ８が成膜さ
れており、このコンデンサ８はペレット５におけるイン
ピーダンス整合をとるために必要に応して使用される。

サブボード２の下面における周辺部には、複数のボンデ
ィングバット９がマザーボード１における相手方バッド
４に対応するように配設されており、各バッド９上には
ほぼ切欠球形状のハンプ１０が突設されている。各ボン
ディングバット９はサブボード２内に形成された多層配
線（図示せず）を介しサブボード上面の接続はんだ６に
電気的に接続され、これにより各ペレット５に連絡され
ている。

ザブボード２ごとに、これに実装された複数のペレ、１
−５からなる所定の電子回路に関する導通テスト、特性
テスト等の各種検査がそれぞれ実施され、その結果に応
して選別や論理機能の補修作業およびインピーダンス整
合が実施される。

このように、サブボード単位に選別検査が実施されるこ
とにより、作業能率が向上され、不良や補修箇所等に関
する解析をきわめて簡単かつ迅速に実行することができ
ることになる。

選別検査が終了したザブボード２はマザーボーＩ・１上
の所定位置にフェイスダウンボンディング法により機械
的かつ電気的に接続されてそれぞれ実装される。ずなわ
ち、サブボード２はマザーボート用土の所定の位置に、
適当な位置合わせ手段によって相互のはんだハンプを整
合された後、加熱炉、はんだ槽等からなる適当な加熱手
段によって多点のハンプ相互を同時に／８融一体化され
てル１【ぼ円柱形状の接続はんだ１１を形成されるごと
により、実装される。

これにより、マザーボー１・１のアキシャルピン３とペ
レット５の回路とは、マザーボード１の配線、マザーお
よびザブボード間の接続ばんだ１１、ザブボート２の配
線、サブボードおよびペレソ１−間の接続はんだ６を介
して出入力可能に連絡されるごとになる。

次に作用を説明する。

マザーボード１におけるアキシャルピン３から各ペレッ
ト５に信号が出入力されることにより、各ペレット５の
回路は共同してまたは独立して論理機能、記憶機能等の
所期の機能を発揮することになる。

かかる稼動に伴う各ペレット５における発熱は、熱伝導
により接続はんだ６を介し、または輻射熱によりこれを
介さずにサブボーＦ′２に伝播される。

このサブボード２は熱伝導性が良好であるため、熱はザ
ブボード内を速やかに拡散して表面から放出されるとと
もに、マザーボード１に熱伝導により接続はんだ１１を
介し、または輻射熱によりこれを介さずに伝達される。

同様に、マザーボード１も熱伝導性が良好であるため、
熱はその内部を速やかに拡散して表面から放出される。

このように、熱の伝播が良く、放熱面積が広（得られる
ため、装置全体における放熱性能がきわめて高くなる。

したがって、ペレット５を高密度に実装することが許容
される。

また、ペレットにヒートシンクをスプリングで強制的に
押接させることにより放熱のための熱伝播を確保する構
造でなはなく、ペレ・、７１−５をサブボード２に実装
することにより熱伝播を頷保する構造であるため、構造
簡単であり、がっ、ヒートシンクの押接力によりペレッ
トが破１ｊ３される等の事故の危険も全くなく、高い耐
久性が４．！ｌられる。

さらに、ペレットがフェイスダウンボンディングされて
いるため、発熱面であるペレット上の回路形成面がヒー
トシンクであるサブボード２に熱的に直接臨み、各ペレ
ット間の熱伝播が互いにほぼ等しく制御されることにな
り、各ペレット間）熱抵抗のばらつきが抑制される。

前記ＳｉＣを主成分とする材料から作られたサブボード
２６、二おいては、その熱膨張係数がペレソｈ　５のシ
リコン基板のそれとほぼ同一であるため、熱膨張差によ
る機械的歪の発生が抑制されることになる。かかる歪発
生の抑制により、ペレット５とザブボート２との接続は
んだ６が所期の状態を卸持することになるため、優れた
耐久性が得られるごとになる。

［実施例２コ 第３図は本発明の他の実施例である半導体装置を示す斜
視図である。

本実施例が前記実施例と異なる点は、サブボード２がマ
ザーホード１上に、接着剤による接着やはんだ付は等に
よる溶着等の適当な手段により機械的にボンディングさ
れるとともに、ザブボート２上面の周辺部に形成された
ボンディングパソド９Ａと、マザ−ボード１上面におけ
るサブボード２の周囲に形成されたボンディングパノド
４ＡとがボンディングワイヤＩＩＡにより電気的に接続
された点にある。

本実施例においては、サブボード２の熱は熱伝導により
マザーボード１にきわめて速やかに伝播される。

［効果］ （１）、熱伝導性の良い絶縁基板上に複数のペレットを
実装し、この実装基板を複数、熱伝導性が良い絶縁基板
上に実装する階層構造とすることにより、高密度実装が
可能になるとともに、放熱面積が広がるため、高い放熱
性能が得られる。

（２）、ベレットを実装基板にフェイスダウンボンディ
ング法を用いて実装することにより、ペレノ１を基板に
機械的かつ電気的に接続することができるため、階層構
造とあいまって構造が簡略化でき、かつ放熱性能が一層
高くなる。

（３）、ペレ／１実装基板に論理機能？ｉｌｉ修用パ・
ノ１′とコンデンサとを設けることにより、論理機１１
１」の補修およびインピーダンスの整合が実施できるた
め、多機能および同性能を有する半導体装置がｉｔＪら
れ、たとえば、ワンパッケージ型のコンピコーータを作
り出すことができる。

（４）基板をＳｉＣを主成分とする月オ′１を用い−ご
形成するごとにより、ベレノ１−との間のｆ：ハ膨張差
による機械的歪が抑制できるため、ベレットと基板とが
所期の実装状態を永く維持するごとになる。

以上本発明者によってなされた発ｌす）を実施例に！、
−づき置体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定
されるものではなく、その要旨を逸脱し７ない範囲で種
々変更可能であることはいうまでもない。

たとえば、ペレットの実装手段はフェイスダウンボンデ
ィング法に限らず、ワイヤボンディング法等を使用して
もよい。

階層構造は３層に限らず、４層以上に構成してもよい。

［利用分野］ 以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野である論理機能および記憶
機能を備えた半導体装置に適用した場合について説明し
たが、それに限定されるものではなく、たとえば、大容
量の記憶機能を備えた半導体装置等にも適用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す斜視図、第２図はその
要部を示す底面図、 第３図は本発明の他の実施例を示す斜視図である。 １・・・マザーボード（配線基板）、２・・・ザブボー
ト（実装基板）、３・・・アキジャルビｙ、４．４Ａ、
９．９Ａ・・・ボンディングパノ１−１５・・・ペレッ
ト、６・・・接続はんだ、７・・・論理機能補修用バン
ド、８・・・コンデンサ、１０・・・ハンプ、１１・・
・接続はんだ、１１Δ・　・・ボンディングワイヤ。 代理人　弁理士　高　橋　明　夫、−、第　２　図 ９　λ １６７−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、熱伝導性が良い電気的絶縁材料からなる実装基板上
   に複数のペレットが実装され、この実装基板が複数、熱
   伝導性が良い電気的絶縁材料からなる別の基板上に実装
   されていることを特徴とする半導体装置。 ２、ペレット実装基板が、ペレット実装面に論理？ｉｌ
   ｉ修用バッドを有し、他面にコンデンサを有することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体装置。 ３、熱伝導性が良い電気的絶縁材料として、炭化けい素
   を主成分とする材料が使用されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の半導体装置。