JPS6259887B2 - - Google Patents

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JPS6259887B2
JPS6259887B2 JP17652582A JP17652582A JPS6259887B2 JP S6259887 B2 JPS6259887 B2 JP S6259887B2 JP 17652582 A JP17652582 A JP 17652582A JP 17652582 A JP17652582 A JP 17652582A JP S6259887 B2 JPS6259887 B2 JP S6259887B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、フリツプチツプなどの半導体チツプ
が基板上に実装されたモジユール型式の半導体装
置（半導体モジユールともいう）の実装に関し、
さらに詳述すれば、前記半導体チツプより発生す
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ツプに過大な荷重を
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はセラミツクなどからなるキ
ヤツプ、３，４および６は熱伝導性の良い接着
剤、５は半導体チツプとして半導体集積回路チツ
プなどからなるフリツプチツプ、７は前記各フリ
ツプチツプ５がボンテイングにより実装されたモ
ジユール基板、８はモジユール基板７に接続され
た入出力ピン、９はフリツプチツプとキヤツプ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、まずモジユール基板７上に実装
された各フリツプチツプ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４をそれぞれ載置させる。そしてモ
ジユール基板７上に対し、その端部に上記接着剤
４と同様の接着剤６を載置させてキヤツプ２を前
記接着剤４に密接して各フリツプチツプ５を覆う
ように載置させる。次いで、この状態で前記各接
着剤４および６を融解すべき温度に加熱された雰
囲気炉を通すと、キヤツプ２とモジユール基板７
とは接着剤６で接合して気密封止されるととも
に、キヤツプ２とフリツプチツプ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がキヤツプ２とフリツプチツプ５とを確実
に接合させるため、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
キヤツプ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
フリツプチツプ５の裏面とキヤツプ２とが接着剤
４で接合されるため、その間の熱抵抗が小さくな
り、各フリツプチツプ５で発生した熱を前記キヤ
ツプ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。
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、フリツプチツプ５の裏面と
キヤツプ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をフリツプチツプ５の裏面
とキヤツプ２との間に挾んだ状態で介在させるこ
とにより、フリツプチツプ５で発生した熱を前記
コンタクト板１０を通してキヤツプ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によつ
てフリツプチツプ５で発生した熱をキヤツプ２に
伝えるものがある。
ところで、第１図のような方法を用いた場合に
は、フリツプチツプ５とキヤツプ２とが接着剤４
によつて完全に固定されてしまうので、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つて
フリツプチツプ５に過大な荷重が加わり、特性の
劣化や故障の原因となつている。また、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
影響を小さくできるが、第４図、第５図および第
６図に示すように、フリツプチツプ５の高さのば
らつきや傾き等によりフリツプチツプ５とキヤツ
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）とフリツプチツ
プ５およびキヤツプ２との接触面積が小さくなつ
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つた。
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、その目的は、フ
リツプチツプなどの半導体チツプより発生する熱
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、半導体チツ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ために、本発明は、
基板上に実装された半導体チツプと該半導体チツ
プを気密封止する放熱装置のキヤツプとの間に熱
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ツプとの接合と、上記気密封
止のための基板とキヤツプとの接合とを同時に行
うことにより、前記金属板とキヤツプとの間に熱
伝導性を損わない程度にコントロールされた間隙
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ための一部工程断面図であ
る。この実施例においては、まずモジユール基板
７上に実装された各フリツプチツプ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、セラミツク等からなるキヤ
ツプ２を前記金属板１３上に密接させて各フリツ
プチツプ５を覆うようにモジユール基板７上に載
置する。このとき、キヤツプ２とモジユール基板
７との間にも上記接着剤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とキヤ
ツプ２とが密接するような高さでかつ該金属板１
３とフリツプチツプ５との間に介在される。
次いで、モジユール基板７上にキヤツプ２が載
置されかつその各フリツプチツプ５とキヤツプ２
との間に接着剤１４および金属板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によつてキヤ
ツプ２とモジユール基板７とが接合して気密封止
されると同時に、前記接着剤１４によりフリツプ
チツプ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
収縮するため、その金属板１３とキヤツプ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。また、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、キヤツプ２内に
ヘリウムや水素等の熱伝導性の良い気体１６を封
入させることができる。
かかる工程後、熱伝導性の良い接着剤３を用い
てキヤツプ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
するキヤツプ２の材料は上記接合時においてキヤ
ツプ２とモジユール基板７との間に生じる熱によ
るストレスの影響を小さくするために、モジユー
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。
このように、本発明の方法によると、モジユー
ル基板７上に実装されたフリツプチツプ５と該フ
リツプチツプを気密封止するキヤツプ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とフリツプチ
ツプ５との接合と、キヤツプ２とモジユール基板
７との接合とを同時に行うことにより、前記接着
剤１４が融解して凝固するときの収縮を利用して
金属板１３とキヤツプ２との間にわずかな間隙１
５を設けることができる。したがつて、この間隙
１５はきわめて小さく、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とキヤツプ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によつてフリツプチ
ツプ５に過大な荷重が加わることもなく、フリツ
プチツ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、フリツプチツプ５の高さの
ばらつきや傾きによるフリツプチツプ５とキヤツ
プ２との間隔の差は、第９図および第１０図に示
すように、フリツプチツプ５と金属板１３とを接
合する接着剤１４によつて吸収できるので、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をフリツプチ
ツプ５とほぼ同じ大きさにして示したが、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。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を述べたが、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、適当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、
半導体チツ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ツプ
に接合するた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、かつ半導体チツプに
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
ツプの高さのばらつきや傾きの影響を半導体チツ
プと金属板とを接合する接着剤によつて吸収でき
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。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の組立方法の一例を説明するため
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ための半導体装
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ための一部
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効果の説明に供す
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……キヤツプ、３，１
２，１４……接着剤、５……フリツプチツプ（半
導体チツプ）、７……モジユール基板、１３……
金属板、１５……間隙、１６……気体。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 半導体チツプが実装された基板上に、該半導
    体チツプを気密封止するキヤツプと該キヤツプ上
    に接合されるヒートシンクを含む放熱装置を構成
    し、前記半導体チツ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ユール型式の半導体
    装置において、前記半導体チツプと放熱装置のキ
    ヤツ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ツプとの接
    合と、前記気密封止のための基板とキヤツプとの
    接合とを同時に行うことにより、前記金属板とキ
    ヤツ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。
JP17652582A 1982-10-05 1982-10-05 半導体装置の製造方法 Granted JPS5965458A (ja)

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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

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JPH0754838B2 (ja) * 1987-01-08 1995-06-07 富士通株式会社 半導体装置
EP0490125B1 (en) * 1990-11-20 1996-03-13 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Method of mounting semiconductor elements
JP3241639B2 (ja) 1997-06-30 2001-12-25 日本電気株式会社 マルチチップモジュールの冷却構造およびその製造方法
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