JPS6129162A - 半導体装置 - 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、半導体装置の放熱性向上に適用して有効な技
術に関するものである。

〔背景技術〕

半導体装置の多機能化に伴ない、搭載されるペレットも
大を化またはマルチ化の傾向とともに演算の高速化の要
請も加わり、半導体装置の動作時に発生する熱がますま
す増大する傾向にある。

ところで、通常ペレットの取付はペレット裏面部で基板
上面に取り付けることにより行なわれる。

たとえば、ペレットとリードとの電気的接続を金等のワ
イヤを介して行なう半導体装置の場合は、ペレットを基
板のペレット取付面に金−７リコン共晶で接合すること
が考えられ、またペレット裏面のバンプ電極を基板上面
の取付電極に爆着することにより、電気的接続と同時に
ペレットの取付を行なう、いわゆるフェースダウンボン
ディングを行なうことが考えられる。

前記２例においては、動作時に発生する熱を、主にペレ
ット裏面より基板へ伝導することにより放散しなければ
ならない制約があるため、該ペレットを搭載してなる半
導体装置においては、ペレットの加熱による信頼性低下
が問題になり、特に前記フェースダウンボンディングで
取り付けてなる半導体装置においては、バンプ電極から
の熱伝導のみにより放熱を行なうことになるため重大な
問題である。

さらに、半導体装置のコスト低減を図るためにパッケー
ジ基板を樹脂で形成する場合は、該基板自体が熱伝導性
が悪いので、前記ペレットの加熱による信頼性低下は特
に深刻である。

なお、パッケージ基板として樹脂を用いた半導体装置は
、たとえば特願昭５７−１６２３０号、同５７−２０６
１７０号がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、半導体装置の熱抵抗低減に適用して有
効な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圧なるであろう
。

〔発明の概要〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単圧説明すれば、次の通りである。

すなわち、パッケージ基板にペレットが取り付けられて
いる半導体装置について、ペレット上面とキャップ裏面
の間またはペレット裏面と基板上面との間の少なくとも
一方に、熱伝導性樹脂を充填せしめることにより、半導
体装置の動作時に発生する熱をペレット上面または裏面
より該熱伝導性樹脂を介してパッケージのキャップまた
は基板部へ伝達することにより、効率良く逃散せしめ得
ることから、半導体装置の演算時における信頼性向上を
達成するものである。

〔実施例１〕 第１図は、本発明による実施例１である半導体装置を、
そのほぼ中心を切る面における断面図で丞したものであ
る。

本実施例１０半導体装置は、基板１がエポキシ樹脂等の
樹脂で形成されてなる、いわゆるビングリッドアレイ型
であって、該基板上面周囲にはアルミニウム類の枠体で
あるダム２がシリコーン系接着剤３で取り付けられ、該
ダム２の上面にはアルミニウム類のキャップ４がシリコ
ーン系接着剤３ａで取り付けられ、パッケージ内部を封
止してなるものである。

また、前記基板１上面のほぼ中央部にシリコンからなる
ペレット５が銀ペースト６に接合され、該ペレット５は
その電極部と該基板１上面に形成されているメタライズ
７とを金等のワイヤ８で電気的に接続してなるものであ
る。なお、本実施例１つ特徴は、基板１上に取り付けら
れているペレット５の全体を熱伝導性の材料であるシリ
コーンゲル１０で覆うと同時に、該ペレット５の上面と
キャップ４裏面との間にシリコーンゲ＃　１０を充填せ
しめ、該シリコーンゲ／Ｉ／１０が基板１上面とキャッ
プ４裏面との両者に接触する状態で形成されてなるもの
である。

本実施例１の如くパッケージの基板１が樹脂で形成され
、かつワイヤボンディングされてなる半導体装置におい
ては、基板が極めて熱伝導性が悪いので、通常ペレット
５に発生する熱は主にワイヤ８．メタライズ７およびビ
ン９を通して外部へ逃散せられるものであるが、前記構
造にすることにより、前記熱をシリコーンゲル１０を通
してキャップ４へも極めて効率良く逃がすことが可能と
なる。従って、ペレットの過熱を防止でき、演算時にお
ける半導体装置の信頼性を大幅に向上することが可能と
なる。

また、前記シリコーンゲル１０に熱伝導率が大きいフィ
ラー、たとえばアルミナを混合せしめることにより、更
に信頼性の向上を達成できる。

なお、本実施例１０半導体装置において、シリコーンゲ
ル１０の充填方法としては、キャップ４の取付前に、所
定厚さで全体に第１段ボッティングを行ない、次いでペ
レット上方のみにダム２上端をやや出る高さまで第２段
ボッティングを行ない、その後ダム２上端より上に出て
いるシリコーンゲル１０をパッケージ内に押し込むよう
にして、キャップ４をダム上端面に接合することにより
、完成されてなるもので、その他は通常の手段を用いて
容易に形成されるものである。

〔実施例２〕 第２図は、本発明による実施例２である半導体装置を、
そのほぼ中心を切る面における断面図で示したものであ
る。

本実施例２の半導体装置は、はぼ前記実施例１の半導体
装置と同様のものであり、主に搭載されているペレット
に違いがあるものである。

本実施例２では、シリコンからなるマザーチップ１１が
銀ペースト６で基板上面に取り付けられ、該マザ−チッ
プ１１上面には、ペレット５がフェースダウンボンディ
ングされ、かつ該マザ−チップ１１上面周囲に形成され
ている電極とメタライズ７とをワイヤ８で電気的に接続
してなるものであり、さらに前記実施例１同様にペレッ
ト５上面とキャップ４裏面との間にシリコーンゲル１０
を充填せしめるとともにペレット裏面と取付基板である
マザ−チップ１１上面との隙間にもシリコーンゲル１０
を充填せしめたものである。

本実施例２０半導体装置では、マザ−チップ１１上面に
シリコンからなるペレット５が半田等からなるバンプ電
極１２で溶着されてなるため、シリコーンゲル１０を充
填せしめない場合には、ペレット５で発生した熱はバン
プ電極１２のみを経て、マザーチップ１１へ伝わり、次
いで主にワイヤ８゜メタライズ７およびビン９を通して
外部へ逃散されるだけであるが、前記の如くシリコーン
ゲルを介在させることにより、ペレット５裏面からマザ
ーチップ１１への放熱およびペレット５上面からキャッ
プ４への放熱の２経路が加わることより、熱的信頼性を
大幅に向上させることが可能となる。

本実施例２０半導体装置は、ペレット５がフェースダウ
ンボンディングされているマザーチップ１１を予め用意
し、前記実施例１の場合と同様に形成することができる
。

〔効果〕

（１）ペレット上面とパッケージキャップ裏面との間に
熱伝導性材料を介在させることにより、ペレットに発生
した熱をキャップへ逃すことができるので、ペレットの
過熱を有効に防止できる。

（２）　　フェースダウンボンディングされているペレ
ット裏面と基板上面との間に熱伝導性材料を介在させる
ことにより、ペレットに発生した熱を基板へ効率良く逃
がすことができるので、ペレットの過熱を防止できる。

（３）前記（１）により、演算時における半導体装置の
信頼性を大幅に向上させることができる。

（４）前記（１）および（２）により、フェースダウン
ボンディングでペレットを取り付けてなる半導体装置の
演算時における信頼性を大幅に向上させることができる
。

（５）熱伝導性材料としてシリコーンゲルな用いること
により、ペレットから有効に熱の伝導を行なうと同時に
、ペレットの被覆をも行なうことができる。

（６）前記（５）により、半導体装置の耐湿性向上をも
達成できる。

（カ　シリコーンゲルが弾性を有するため、温度変化を
受けても、ペレットのクランク等の機械的破壊を防止で
きる。

（８）熱伝導性材料に熱伝導率が大きいアルミナまたは
シリコーンカーバイド等のフィラーを混合することによ
り、更に効率良く熱を逃がすことが可能となる。

（９）前記（１）から（８）により、パッケージ基板が
熱伝導性の悪い樹脂で形成されている半導体装置であっ
ても、キャップを熱伝導率の大きな材料で形成すること
により、演算時圧おける信頼性を大幅に向上できる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
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、熱伝導材料としてシリコーンゲルを用いたが
、これに限るものでなく同様の目的を達成できる材料で
あれば如何なるものであっても良い。

フィラーについても、アルミナ以外のシリコンカーバイ
ドまたはカーボン等も同様に利用することが可能である
。

また、ペレット上面とキャップ裏面との間にシリコーン
ゲルを介在させる方法として、前記実施例ではシリコー
ンゲルを２重にポツティングする例を示したが、これに
限るものでないことは言うまでもなく、１回のポツティ
ングで形成しても良く、またパッケージを封止した後、
キャップの一部に設けておいたスルーホールから内部へ
注入し、キャビティ全体に充填するものであっても良い
。

なお、必ずしもパッケージ内部に充填する方法に限るも
のでなく、ペレット上面に所定高さにシリコーンゲルが
ボッティングされているものに、同じく裏面にシリコー
ンゲルが予め所定高さにボッティングされているキャッ
プを用いて封止することにより、両シリコーンゲルを接
触させたものであっても、結果としてシリコ・−ンゲル
を介して熱がキャップへ伝達される構造になっているも
のであれば如何なるものであっても良い。

また、前記実施例では、パッケージのダムおよびキャッ
プがアルミニウムで形成されているものを示したが、熱
伝導性を有するものであれば、他の金属またはセラミッ
ク等の如何なるものであっても良い。さらに、キャップ
上面には放熱性を高めるためヒートシンクを取り付ける
ことも当然に可能である。

〔利用分野〕

以上の説明では主として本発明者圧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基板が樹脂で形成さ
れてなるピングリットアレイ型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、パッケージ自体が熱伝導性の優れたセラミ
ック等の材料で形成されてなる半導体装置であっても当
然に利用することができ、通常ペレット裏面からパッケ
ージ基板への放熱径路が主であったものｋ、容易にペレ
ット上方への放熱径路を加えることができるものであり
、半導体装置の熱的信頼性向上に適用して有効な技術で
あり、かつ安価に提供できる技術である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による実施例１である半導体装置を示
す断面図、 第２図は、本発明による実施例２である半導体装置を示
す断面図である。 １・・・基板、２・・・ダム、３，３ａ・・・接着剤、
４・・・キャップ、５・・・ペレット、６・・・銀ペー
スト、７・・・メタライズ、８・・・ワイヤ、９・・・
ピン、１０・・・シリコーンゲル、１１・・・マザーチ
ップ、１２・・・バンプ電極。 第　　１　　図 Ｑ 第　　２　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ペレット上面とキャップ裏面またはペレット裏面と
   ペレット取付基板上面の少なくとも一方がそれぞれの間
   に介在されている熱伝導性材料と接触されてなる半導体
   装置。 ２、熱伝導性材料が、シリコーンゲルであることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の半導体装置。 ３、熱伝導性材料がフィラーを含有していることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の半導体
   装置。 ４、フィラーがアルミナまたはシリコンカーバイトであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の半導体
   装置。 ５、基板が樹脂で形成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。