JPH0283955A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPH0283955A JPH0283955A JP63235013A JP23501388A JPH0283955A JP H0283955 A JPH0283955 A JP H0283955A JP 63235013 A JP63235013 A JP 63235013A JP 23501388 A JP23501388 A JP 23501388A JP H0283955 A JPH0283955 A JP H0283955A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- thermally conductive
- semiconductor device
- lsi
- package
- heat
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/01—Manufacture or treatment
- H10W72/015—Manufacture or treatment of bond wires
- H10W72/01515—Forming coatings
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/071—Connecting or disconnecting
- H10W72/075—Connecting or disconnecting of bond wires
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W90/00—Package configurations
- H10W90/701—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts
- H10W90/751—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires
- H10W90/754—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires between a chip and a stacked insulating package substrate, interposer or RDL
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体装置に係り、特に、ＬＳＩ等の高密度
集積回路からなり、高発熱を伴う半導体装置の放熱構造
に関する。
集積回路からなり、高発熱を伴う半導体装置の放熱構造
に関する。
ＬＳＩ等、高密度に集積した半導体装置は動作時の発熱
が大きく、発生する熱の除去能力が半導体装置の性能の
維持に大きく影響する。初期の低密度の半導体装置では
、それ白身の周囲面から自然に放熱する部分と電気的に
接続した部分とが同時に熱を基板などの他の部分に伝え
ることで放熱していた。しかし、今日の高密度半導体装
置では、電気回路の設計と同時に、熱的にも放熱特性を
満たすことに主眼を置いた構造設計がなさｈでいる。
が大きく、発生する熱の除去能力が半導体装置の性能の
維持に大きく影響する。初期の低密度の半導体装置では
、それ白身の周囲面から自然に放熱する部分と電気的に
接続した部分とが同時に熱を基板などの他の部分に伝え
ることで放熱していた。しかし、今日の高密度半導体装
置では、電気回路の設計と同時に、熱的にも放熱特性を
満たすことに主眼を置いた構造設計がなさｈでいる。
例えば、特公昭５７−１１５０２号公報では、第２図に
示すように、ＬＳＩチップ３とこれを保護するカバーの
間に流動性の熱伝導性材料４を可撓性の絶縁性フィルム
５で密封し、ＬＳＩチップ３からの発熱を、これらの熱
伝導性材料を介してカバーに伝え、放熱特性を改善する
方法が考案されている。
示すように、ＬＳＩチップ３とこれを保護するカバーの
間に流動性の熱伝導性材料４を可撓性の絶縁性フィルム
５で密封し、ＬＳＩチップ３からの発熱を、これらの熱
伝導性材料を介してカバーに伝え、放熱特性を改善する
方法が考案されている。
また、特開昭６１−１３７３４９号公報には、半導体装
置の基板に貫通孔を設け、そこに基板２より熱伝導性の
高い材料を装着してＬＳＩ素子に接触させ、効果的に放
熱させる方法が記されている。
置の基板に貫通孔を設け、そこに基板２より熱伝導性の
高い材料を装着してＬＳＩ素子に接触させ、効果的に放
熱させる方法が記されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術では、熱伝導性材料を絶縁性フィルムで封
止するため、組立には精密な接合技術を必要とし、大量
生産を行う半導体装置の構造としては不向きである。こ
のため、熱伝導性材料の簡単な装着方法が必要である。
止するため、組立には精密な接合技術を必要とし、大量
生産を行う半導体装置の構造としては不向きである。こ
のため、熱伝導性材料の簡単な装着方法が必要である。
さらに、従来方法ではＬＳＩチップと熱伝導性材料の間
に第三の固体物質（フィルム）が挿入されるため、接触
状態を良好に保持することが難しく、この接触状態が熱
抵抗に大きく影響した。従来構造は、おもに、ハンダバ
ンプを介したフリップ・チップの半導体装置に適するも
ので、ワイヤフレーム型の半導体装置では固体のフィル
ムがワイヤの配列を阻止しないようにしなければならな
ず、実用上の難点があった。また、特開昭６１−１３７
３４９号公報は電気接続をワイヤボンドで行ったワイヤ
フレーム型の半導体装置に適用する冷却構造を与えるも
のであるが。
に第三の固体物質（フィルム）が挿入されるため、接触
状態を良好に保持することが難しく、この接触状態が熱
抵抗に大きく影響した。従来構造は、おもに、ハンダバ
ンプを介したフリップ・チップの半導体装置に適するも
ので、ワイヤフレーム型の半導体装置では固体のフィル
ムがワイヤの配列を阻止しないようにしなければならな
ず、実用上の難点があった。また、特開昭６１−１３７
３４９号公報は電気接続をワイヤボンドで行ったワイヤ
フレーム型の半導体装置に適用する冷却構造を与えるも
のであるが。
ＬＳＩチップの裏面からの放熱構造まで考慮されておら
ず、高発熱の半導体装置に対応出来ない問題点があった
。本発明の主な目的は、単純なｔＪ造で、放熱性能に優
れ、しかも、安価で大量生産に適した半導体装置を提供
することにある。
ず、高発熱の半導体装置に対応出来ない問題点があった
。本発明の主な目的は、単純なｔＪ造で、放熱性能に優
れ、しかも、安価で大量生産に適した半導体装置を提供
することにある。
本発明の他の目的は、固体材料との固着接合の難しいワ
イヤフレーム型ＬＳＩチップをもつ半導体装置において
、ワイヤ・ボンディング面でも熱伝導材料の密着性をよ
くし、裏面からの放熱を可能にし、高い放熱特性を得る
ことにある。
イヤフレーム型ＬＳＩチップをもつ半導体装置において
、ワイヤ・ボンディング面でも熱伝導材料の密着性をよ
くし、裏面からの放熱を可能にし、高い放熱特性を得る
ことにある。
［、ｉｌ！ｆｔを解決するための手段〕上記目的は、半
導体装置のパッケージ内に封入する熱伝導性材料をゲル
状材料にすることで達成出来る。すなわち、ゲル状物質
は粘性を適切に調整することにより、それ自身の表面張
力により材料の数百状態を保持することが出来る。さら
に。
導体装置のパッケージ内に封入する熱伝導性材料をゲル
状材料にすることで達成出来る。すなわち、ゲル状物質
は粘性を適切に調整することにより、それ自身の表面張
力により材料の数百状態を保持することが出来る。さら
に。
ゲル状の熱伝導性材料は、材料の粘度調整と熱伝導率の
調整をかねて、フィシを混合したものを用途、及び、仕
様にあわせて用いる。なお、このフィシは絶縁性があり
、外伝導性の高いセラミック性フィラ（例えばＳｉＣや
ΔＬＮ）が望ましい。
調整をかねて、フィシを混合したものを用途、及び、仕
様にあわせて用いる。なお、このフィシは絶縁性があり
、外伝導性の高いセラミック性フィラ（例えばＳｉＣや
ΔＬＮ）が望ましい。
このような熱伝導性ゲルをＬＳＩチップとこれを保護す
るパッケージカバーの間に封入することで、放熱性に優
れた半導体′！Ａ置にすることが出来る。
るパッケージカバーの間に封入することで、放熱性に優
れた半導体′！Ａ置にすることが出来る。
ゲル状物質は液状物質に比較して粘性が高く。
表面張力により封入時の形状を材料自身で保つことがで
きるため、フィルム等の他の支持手段無しに、半導体パ
ッケージ内に封入することが出来る。
きるため、フィルム等の他の支持手段無しに、半導体パ
ッケージ内に封入することが出来る。
しかも、ワイヤボンド方式によるワイヤフレーム型の半
導体装置では、細いワイヤの配列をつぶすことなく、こ
れらの間にも容易に進入し、ＬＳＩチップ面と接触する
ことができ、効率的にチップから外部に熱を伝えること
が出来る。
導体装置では、細いワイヤの配列をつぶすことなく、こ
れらの間にも容易に進入し、ＬＳＩチップ面と接触する
ことができ、効率的にチップから外部に熱を伝えること
が出来る。
第二の作用はゲル状物質がＬＳＩチップを完全に覆った
状態で熱を伝えるため、ゲル状物質だけでも外気とＬＳ
Ｉチップのｇ！＠が出来るため、パッケージ本体の気密
性を＠密に保つ必要が無い。
状態で熱を伝えるため、ゲル状物質だけでも外気とＬＳ
Ｉチップのｇ！＠が出来るため、パッケージ本体の気密
性を＠密に保つ必要が無い。
このため簡易パッケージ構造で放熱構造を維持すること
が出来る。
が出来る。
第三の作用は、ＬＳＩチップとカバーの間に応力の緩和
である。すなわち、カバーとチップの間に間隙は、従来
、何も充填されておらず、この空間は半導体装置の熱膨
張時の緩衝空間であったが、この部分の熱抵抗を低減す
るため種々の熱伝導材料を充填することが考えられてい
る。しかし、この場合の材料は半導体装置の熱膨張をト
分に吸収しなければならない。この場合、本発明により
使用する熱伝導性材料は、ゲル状物質であるため、この
ような変形に対しても十分に対応できる。
である。すなわち、カバーとチップの間に間隙は、従来
、何も充填されておらず、この空間は半導体装置の熱膨
張時の緩衝空間であったが、この部分の熱抵抗を低減す
るため種々の熱伝導材料を充填することが考えられてい
る。しかし、この場合の材料は半導体装置の熱膨張をト
分に吸収しなければならない。この場合、本発明により
使用する熱伝導性材料は、ゲル状物質であるため、この
ような変形に対しても十分に対応できる。
以下、本発明の一実施例を、第１図を用いて説明する。
第１図は、ワイヤボンディングして作られたワイヤフレ
ーム型の半導体パッケージを示したものである。ＬＳＩ
１３は、基板２に固着され、信−）の取り出しのために
ワイヤ６により基板２と接続されている。上方のフィン
１はＬＳＩ３からの発熱を、固着した基板２を通しで放
熱するためのものであり、従来から設けられていたもの
である。しかし、カバー８に取り付けられた下方のフィ
ン１は、ＬＳＩからの発熱を本発明によって設けられた
ゲル状の熱伝導性材料４を介して逃がすものである。こ
こで、ゲル状の熱伝導材料は、パッケージのカバーとＬ
ＳＩの裏面の間に充填されている。この場合、熱的に重
要なことは熱伝導材料がＬＳＩとカバーによく密着して
いることであす、接触面には気泡などのボイドを生じな
いようにしなければならない。本構造を達成することに
より、半導体装置の裏面からの放熱も効果的にできるよ
うになり、より高密度で発熱量の大きいＬＳＩでも動作
時の性能を安定に維持することができるようになる。第
３図は、ヒートシンク１０を用いた従来型のワイヤフレ
ーム型半導体装置に熱伝導性材料を封入した例を示す。
ーム型の半導体パッケージを示したものである。ＬＳＩ
１３は、基板２に固着され、信−）の取り出しのために
ワイヤ６により基板２と接続されている。上方のフィン
１はＬＳＩ３からの発熱を、固着した基板２を通しで放
熱するためのものであり、従来から設けられていたもの
である。しかし、カバー８に取り付けられた下方のフィ
ン１は、ＬＳＩからの発熱を本発明によって設けられた
ゲル状の熱伝導性材料４を介して逃がすものである。こ
こで、ゲル状の熱伝導材料は、パッケージのカバーとＬ
ＳＩの裏面の間に充填されている。この場合、熱的に重
要なことは熱伝導材料がＬＳＩとカバーによく密着して
いることであす、接触面には気泡などのボイドを生じな
いようにしなければならない。本構造を達成することに
より、半導体装置の裏面からの放熱も効果的にできるよ
うになり、より高密度で発熱量の大きいＬＳＩでも動作
時の性能を安定に維持することができるようになる。第
３図は、ヒートシンク１０を用いた従来型のワイヤフレ
ーム型半導体装置に熱伝導性材料を封入した例を示す。
本実施例では、発生した熱を、主に、ヒートシンクで除
去できるため、ここでの熱伝導性ゲルは熱伝達よりも、
むしろ、ＬＳＩと外気との雰囲気遮断を重視した構造で
ある。このため、本実施例で用いた熱伝導性ゲル４は、
ＬＳＩチップ３だけでなくワイヤ６の接続部まで完全に
覆っている。その結果、フィン部をカバーと一体構造に
したために生じる基板との接合部の機密性を厳密に考慮
しなくても、装置の信頼性を維持することができる。第
４図は本発明をモジュールタイプの半導体装置に適用し
た場合を示す。本実施例では、ワイヤフレーム型ＬＳＩ
のモジュールを例にしたが、ハンダバンブ型のＬＳＩの
モジュールについても同し構造で対応できる。第５図は
、外部冷却部にフィンの代わりにジャケット１１を用い
た水冷方式のモジュール構造に本発明を適用した例を示
したものであるが。
去できるため、ここでの熱伝導性ゲルは熱伝達よりも、
むしろ、ＬＳＩと外気との雰囲気遮断を重視した構造で
ある。このため、本実施例で用いた熱伝導性ゲル４は、
ＬＳＩチップ３だけでなくワイヤ６の接続部まで完全に
覆っている。その結果、フィン部をカバーと一体構造に
したために生じる基板との接合部の機密性を厳密に考慮
しなくても、装置の信頼性を維持することができる。第
４図は本発明をモジュールタイプの半導体装置に適用し
た場合を示す。本実施例では、ワイヤフレーム型ＬＳＩ
のモジュールを例にしたが、ハンダバンブ型のＬＳＩの
モジュールについても同し構造で対応できる。第５図は
、外部冷却部にフィンの代わりにジャケット１１を用い
た水冷方式のモジュール構造に本発明を適用した例を示
したものであるが。
熱伝導性のゲル状物質をＬＳＩ３とカバー８の間に充填
封入した構造は第５図に示した実施例と同様である。
封入した構造は第５図に示した実施例と同様である。
本発明によれば、半導体装置の冷却構造をＱｉ鈍にして
、ＬＳＩの冷却ができる。そして、ワイヤフレーム型の
半導体装置の裏面からの除熱に付してワイヤの配列をこ
わすことなくＬＳＩと放熱部とを接続することができ、
裏面からの冷却しこ効果を発揮する。
、ＬＳＩの冷却ができる。そして、ワイヤフレーム型の
半導体装置の裏面からの除熱に付してワイヤの配列をこ
わすことなくＬＳＩと放熱部とを接続することができ、
裏面からの冷却しこ効果を発揮する。
第１図は本発明の一実施例の半導体装置の断面図、第２
図は従来技術の半導体装置の断面図、第３図は本発明の
他の実施例の半導体装置の断面図、第４図は本発明をモ
ジュール型半導体装置に適用した場合の断面図、第５図
は水冷型゛ト導体表首の断面図である。 １・・フィン、２・基板、３・・ＬＳＩ、４・・熱伝導
性材料、５ ・フィルム、６・・ワイヤ、７ ハンダバ
ンプ、８ カバー、９ ピン、１０ ・ビー１〜シンク
、１トジャケツ１、。
図は従来技術の半導体装置の断面図、第３図は本発明の
他の実施例の半導体装置の断面図、第４図は本発明をモ
ジュール型半導体装置に適用した場合の断面図、第５図
は水冷型゛ト導体表首の断面図である。 １・・フィン、２・基板、３・・ＬＳＩ、４・・熱伝導
性材料、５ ・フィルム、６・・ワイヤ、７ ハンダバ
ンプ、８ カバー、９ ピン、１０ ・ビー１〜シンク
、１トジャケツ１、。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、論理回路と記憶回路を含む半導体と、前記半導体を
封止するパッケージとからなる半導体装置において、 前記半導体と前記パッケージとの間に絶縁性があり、熱
伝導性ゲル状物質を封止し、前記半導体から前記パッケ
ージの裏面に熱を伝導できるようにしたことを特徴とす
る半導体装置。 ２、ワイヤフレーム形パッケージにおいて、ワイヤボン
ド面に熱伝導性ゲル状物質を封入し、前記パッケージの
裏面と表面の両方から放熱できるようにしたことを特徴
とする半導体装置。 ３、特許請求の範囲第１項の半導体装置において、封入
する前記熱伝導性ゲル状物質を、高熱伝導性のセラミッ
ク製フイラを含有した熱伝導性ゲルとしたことを特徴と
する半導体装置。 ４、ワイヤフレーム形パッケージにおいて、ワイヤボン
ド面に熱伝導性ゲルを全面に封入し、パッケージ裏面か
らの放熱と同時に機密性を保てるようにしたことを特徴
とする半導体装置。 ５、特許請求の範囲第１項の半導体装置において、封入
する前記熱伝導性ゲル状物質に、熱軟化性の機能も持た
せたことを特徴とする半導体装置。 ６、特許請求の範囲第１項の半導体装置において、封入
する前記熱伝導性ゲル状物質に吸気性機能を持たせるこ
とを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63235013A JPH0283955A (ja) | 1988-09-21 | 1988-09-21 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63235013A JPH0283955A (ja) | 1988-09-21 | 1988-09-21 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0283955A true JPH0283955A (ja) | 1990-03-26 |
Family
ID=16979779
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63235013A Pending JPH0283955A (ja) | 1988-09-21 | 1988-09-21 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0283955A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5990552A (en) * | 1997-02-07 | 1999-11-23 | Intel Corporation | Apparatus for attaching a heat sink to the back side of a flip chip package |
| JP2015211144A (ja) * | 2014-04-28 | 2015-11-24 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 電子回路装置およびその製造方法 |
-
1988
- 1988-09-21 JP JP63235013A patent/JPH0283955A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5990552A (en) * | 1997-02-07 | 1999-11-23 | Intel Corporation | Apparatus for attaching a heat sink to the back side of a flip chip package |
| JP2015211144A (ja) * | 2014-04-28 | 2015-11-24 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 電子回路装置およびその製造方法 |
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