JPS6174356A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS6174356A
JPS6174356A JP19472884A JP19472884A JPS6174356A JP S6174356 A JPS6174356 A JP S6174356A JP 19472884 A JP19472884 A JP 19472884A JP 19472884 A JP19472884 A JP 19472884A JP S6174356 A JPS6174356 A JP S6174356A
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JP
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semiconductor device
cooling
semiconductor
elastic body
semiconductor chip
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JP19472884A
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Hiroyuki Mizumoto
裕之 水本
Mitsuo Usami
光雄 宇佐美
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Hitachi Ltd
Hitachi Computer Engineering Co Ltd
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Hitachi Ltd
Hitachi Computer Engineering Co Ltd
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    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/42Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • H01L23/433Auxiliary members in containers characterised by their shape, e.g. pistons
    • HELECTRICITY
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    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
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    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、半導体装置に係り、特に、半導体装置の冷却
技術に適用して有効な技術に関するものである。
〔背景技術〕
半導体装置は、半導体回路の密度を高めるために、複数
の半導体チップを塔載用基板に塔載する高密度実装技術
を採用する傾向にある。
しかしながら、このような半導体装置では、半導体チッ
プの発生する熱が半導体回路の電気特性に影響を与えな
いように、半導体チップの冷却手段を必要とする。
そこで、接触不良を防止する球状部を有するピストンを
半導体チップに接触させ、該半導体チップの発生する熱
をピストン等を介して冷却媒体に放出する冷却技術が知
られている。(日経マグロウヒル社発行、「日経エレク
トロニクス」、1982年7月19日号、P233〜P
252の記載を参照)また、セラミックのリードレス・
チップキャリヤをフレキシブル基板に直接ハンダ付けし
、基板の上下を放熱板で挟んで固定する。この固定の際
に放熱板とチップキャリヤとの間に円錐バネを使用して
チップキャリヤをしっかりと固定するとと。
もに放熱効率を良くする冷却技術も知られている。
(日経マグロウヒル社発行、「日経エレクトロニクスJ
、1984年6月4日号、P214〜P215の記載を
参照) しかしながら、かかる技術における検討の結果。
発明者は、前者の場合、半導体チップとピストンの球状
部とが点で接触されているので5充分な冷却効率を得る
ことができないという問題点を見い出した。
また、後者の場合、フリップ・チップ型半導体装置等の
突起電極を有する半導体装置にこの冷却技術を適用する
と、突起電極の強度との関係で円錐バネの圧縮力の調整
又は選択が難かしいという問題点を見い出した。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、半導体装置の冷却効率を向上すること
が可能な技術を提供することにある。本発明の他の目的
は、半4体チップ又は半導体装置を簡単な構造で容易に
固定することができる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
明細書の記述及び添付図面によって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ち、代表的なものの概
要を説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、一つ又は複数の半導体チップを塔載した塔載
用基板と、冷却部を有する半導体装置において、前記冷
却部と半導体チップもしくは半導体チップ塔載基板又は
半導体装置との接合部の一部又は全部に熱伝導率の良い
繊維状綿からなる弾性体を介在することにより、簡単な
構成で半導体チップ又は半導体装置を固定でき、かつ、
半導体チップの熱を冷却部に効率良く放熱して半導体装
置の冷却効率を向上することができるようにしたもので
ある。
以下、本発明の構成について、実施例とともに、説明す
る。
なお、全図において、同一の機能を有するものは同一の
符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
〔実施例■〕
第1図は1本発明の実施例Iの半導体装置の概略的な外
観斜視図、第2図は、第1図のn−n切断線における断
面図である。
第1図及び第2図において、1は塔載用基板であり、主
として、複数の半導体チップを塔載するためのものであ
る。2は半導体チップであり、塔載用基板1の所定部に
突起電極3を介して設けられている。この半導体チップ
2は、論理機能、記憶機能等を有しており、半導体装置
の機能を構成するためのものである。
4はリードピンであり、塔載用基板1の下部に複数配置
して設けられている。このリードピン4は、塔載用基板
1の接続孔とその上部に設けられた配線(図示していな
い)とを介して、半導体チップ2と外部機器とを接続す
るためのものである。
5は冷却部であり、封止用キャップの役目をするために
接着剤6を介して塔載用基板1の上部に設&ブられてい
る。この冷却部5は、その内部に適度なキャビティ7を
有しており、冷却媒体が流通するようになっている。こ
のキャビティ7の一側面部に冷却媒体注入口8が設けら
れ、他側面部には冷却媒体排出口9が設けられている。
この冷却媒体注入口8からキャビテイ7内部に注入され
た冷却媒体は、冷却媒体排出口9から半導体装置外部に
排出されるようになっている。
10は熱伝導率の良い繊維状綿からなる弾性体であり、
例えば金属細線をランダムに束ねた金属綿を用いる。こ
の弾性体10は、冷却部5の底面11と、半導体チップ
2の突起電極3と反対側の面との接合部に、その接合部
の一部又は全部に介在されている。
なお、前記接着剤6だけでは、基板1と冷却部5との接
着部の適正な機械的強度が得られない時は、第2図に示
すように、所定個所にスペーサ12を介在させて止め金
具13で基板1と冷却部5を固定する。スペーサ12の
厚さは、半導体装置プ2に所定以上の力が加わらないよ
うにする程度の厚さになっている。
また、第3図に示すように、前記冷却部5のキャビティ
7内に仕切部材14を設けて、冷却媒体を千鳥状に流す
ことにより、冷却部5の底部11に配置されている半導
体チップ2の全部に一様の冷却媒体が供給されるように
することもできる。
前述の説明かられかるように、本実施例Iによれば、冷
却部の底面部11半導体チップ2の突起電極3と反対側
の面との接合部に、熱伝導率の良い繊維綿からなる弾性
体10をその接合部の一部又は全部に介在させることに
より、半導体チップ2と底面部11との接合精度をあま
り高くしなくても前記弾性体10で誤差分が′lR整さ
れるので。
精度よく半導体チップ2を固定することができる。
また、半導体チップ2の温度上昇につれて前記接合媒体
である弾性体10が熱膨張し、半導体チップ2と底面部
11との接合度が良くなり熱抵抗が小さくなるので、半
導体チップ2で発生した熱は、熱伝導率の良い弾性体1
0を経て冷却部5へ効率良く伝達されて放熱される。
〔実施例■〕
第4図は1本発明の他の実施例■の半導体装置の概略的
な外観斜視図、第5図は、第4図のV−■切断線におけ
る断面図、第6図は、第5図の一点鎖線で囲んだ部分A
の拡大図である。
本実施例■の半導体装置は、第4図乃至第6図に示すよ
うに、前記実施例■の半導体チップ2の代りにチップキ
ャリア型半導体装置15を用い、基板lの代りに多層配
線のフレキンプル基板16を用いたものである。
すなわち、冷却部5の底面部11に凹部を形成し、この
凹部に弾性体10を入れ1次にフレキンプル基板16に
塔載された半導体装置15を埋め込んで、ビス1−ン1
7を半導体装置15に当てて。
これをスプリング18で押圧する。スプリング18はス
プリング固定用基板19で支持されている。
スプリング固定用基板19は、冷却部5にスペーサ20
を介して止めネジ等の止め金具21によって固定されて
いる。また、冷却部5とスプリング固定用基板19は、
いずれか一方が筐体(図示していない)に固定されてい
る。前記スペーサ20の厚さは、半導体装置15に所定
以上に力が加わらないようにする程度の厚さになってい
る。
また、第5図に示すように、フレキシブル基板16の前
後端部は、外部装置(図示していない)を接続するリー
ド4が設けられている。そのフレキシブル基板16の左
右両端部は、冷却部5の下端部で支持されている。
また、第6図に示すように、前記各々の半導体装置15
は、冷却部5の底面部11の凹部に埋め込まれてスプリ
ング18で底面部11に適正な接合圧力で圧着されてい
るが、各々の半導体装置15の底面部11の凹部に埋め
込まれる深さのばらつき等の誤差が生じる。この誤差を
前記弾性体10で7All!するが、フレキシブル基板
16は1.二の機能をカバーする。
また、前記弾性体10の熱伝導率を大きくするために、
粘土状物質又は粘性の高い液体を含有させて密度を大き
くしてもよい。
また、スプリング固定用基板19は、冷却部5に固定さ
れ、これと冷却部5の底面部11とが半導体装置を挟み
込んでいる。したがって、スプリング固定用基板19を
取りはずすことにより、半導体装置はフレキシブル基板
単位で簡単に着脱できるようになついる。図中15Aは
半導体装置のフレームリードである。
前述のことかられかるように1本実施例■によれば、冷
却部5の底面部11と半導体装置15との接合部に、熱
伝導率の良い繊維状綿からなる弾性体lOをその接合部
の一部又は全部に介在させることにより、半導体装置1
5と底面部11との接合精度をあまり高くしなくても弾
性体10及びフレキシブル基板16で誤差分が調整され
るので。
精度よく半導体装置15を固定することができる。
また、半導体装置15をスプリング18で冷却部5の底
面部11に抑圧しつけているので、半導体装置15の温
度上昇につれて前記接合媒体である弾性体10が熱膨張
し、半導体装置15と底面部11との接合度が良くなり
熱抵抗が小さくなるので、半導体装置15の半導体チッ
プで発生した熱は、熱伝導率の良い弾性体10を経て冷
却部5・へ効率良く伝達されて放熱される。これにより
半導体装置の冷却効率を向上させることができる。
〔実施例■〕
第7図は、本発明の実施例■の半導体装置の構成を示す
要部断面図である。
本実施例■の半導体装置は、第7図に示すように、複数
の半導体チップ2を配線を施した塔載用、基板1にペレ
ット付し、ボンデングワイヤ22で2半導体チップ2と
塔載用基板1の配線とを電気的に接続し、キャップ23
で封止されている。前記塔載用基板1の裏面の一部又は
全部に熱伝導率の良い繊維状綿からなる弾性体lOを介
在して冷却部5の底面部11を接合し、塔載」基板1と
冷却部5とを止め金具21で所定数個所固定したもので
ある。
外部装置との電気接続用のリードビンは、図示していな
いが、塔載用基板1の周辺部に設けらている。
このような構成にすることにより、半導体チップで発生
した熱を前記塔載用基板1及び弾性体lOを通して冷却
部Sに効率良く伝達できるので半導体装置の冷却効率を
向上させることができる。
〔実施例■〕
第8図は、本発明の実施例■の半導体装置の構成を示す
要部断面図である。
本実施例IVの半導体装置は、第8図に示すように、前
記実施例1と実施例■とを組合せたものであり、半導体
チップ1及び塔載用基板15を冷却部5で冷却するよう
にしたものである。
外部装置との電気接続用のリードピンは、図示していな
いが、塔載用基板1の周辺部に設けらている。
このような構造にすることにより、前記半導体チップl
又は半導体装置15で発生した熱を、塔載用基板1及び
熱伝導率の良い繊維状綿からなる弾性体10を通して冷
却部5へさらに効率良く放熱することができる。
〔効果〕
以上説明したように、本願において開示された新規な技
術によれば、以下に述べるような効果を得ることができ
る。
(1)冷却部と半導体チップもしくは半導体チップ塔載
基板又は半導体装置との接合面の一部又は全面に熱伝導
率の良い11m状綿からなる弾性体を介在することによ
り、半導体チップの熱を冷却部に効率良く放熱すること
ができるので、半導体装置の冷却効率を向上することが
できる。
(2)冷却部の底面部と半導体チップ又は半導体装置と
の接合部に、熱伝導率の良い繊維状綿からなる弾性体を
その接合部の一部又は全部に介在させることにより、半
導体チップ又は半導体装置と底面部との接合精度をあま
り高くしなくても弾性体で誤差分が調整されるので、簡
単な構造で精度よく半導体チップ又は半導体装置を固定
することができる。
(3)半導体チップ及び塔載用基板を冷却部で冷却する
ようにすることにより、半導体チップで発生した熱を、
塔載用基板及び熱伝導率の良い繊維状綿からなる弾性体
を通して冷却部へさらに効率良く放熱することができる
ので、半導体装置の冷却効率をさらに向上することがで
きる。
(4)前記熱伝導率の良い繊維状綿からなる弾性体に粘
土状物質又は粘性の大きい液体を含有することにより、
前記(1)及び(2)の効果を一層向上させることがで
きる。
、  以上、本発明を前記実施例にもとずき具体的に説
明したが1本発明は、面記実施例に規定されるものでは
なく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変形し得
ることは勿論である。
例えば、前記実施例は、本発明を複数半導体チップを塔
載した塔載用基板を有する半導体装置に適用した例につ
いて説明したが、一つの半導体チップを塔載用基板を有
する半導体装置に適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
第1図は1本発明の実施例Iの半導体装置の概略的な外
観斜視図、 第2図は、第1図の■−■切117r線における断面図
、 第3図は、第1図の冷却部の他の実施例の構成を示す平
面図、 第4図は1本発明の他の実施例■の半導体装置の概略的
な外観斜視図、 第5図は、第4図の■−■切断線における断面図。 第6図は、第5図の一点鎖線で囲んだ部分Aの拡大図、 第7図は1本発明の実施例■の半導体装置の構成を示す
要部断面図、 第8図は、本発明の実施例■の半導体装置の構成を示す
要部断面図である。 1・・・塔載用基板、2・・・半導体チップ、3・・・
突起電極、4・・・リードピン、5・・・冷却部、6・
・・接着剤。 7・・・キャビティ、8・・・冷却媒体注入口、9・・
・冷却媒体排出口、10・・・熱伝導率の良い#a維綿
からなる弾性体、11・・・冷却部の底面部、12.2
0・・・スペーサ、13.21・・・止め金具、14・
・・仕切部材、15・・・半導体装置、16・・・プレ
キンプル基板。 17・・・ピストン、18・・・スプリング、19・・
・スプリング固定用基板、22・・・ボンデングワイヤ
、23・・・キャップである。 第   1  図 第  2  図 第  3  図 第  4  図 第  5  図 第  6  図 第  8  図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、一つ又は複数の半導体チップを塔載した塔載用基板
    と、冷却部を有する半導体装置において、前記冷却部と
    半導体チップ又は半導体装置との接合部の一部又は全部
    に熱伝導率の良い繊維状綿からなる弾性体を介在したこ
    とを特徴とする半導体装置。 2、一つ又は複数の半導体チップを塔載した塔載用基板
    と、冷却部を有する半導体装置において、前記一つ又は
    複数の半導体チップを塔載した塔載用基板と前記冷却部
    との接合部の一部又は全部に熱伝導率の良い繊維状綿か
    らなる弾性体を介在したことを特徴とする半導体装置。 3、前記熱伝導率の良い繊維状綿からなる弾性体として
    金属綿を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第2項
    記載の半導体装置。
JP19472884A 1984-09-19 1984-09-19 半導体装置 Pending JPS6174356A (ja)

Priority Applications (1)

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Cited By (5)

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