JPH05326625A - Lsi実装構造 - Google Patents

Lsi実装構造

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JPH05326625A
JPH05326625A JP4083815A JP8381592A JPH05326625A JP H05326625 A JPH05326625 A JP H05326625A JP 4083815 A JP4083815 A JP 4083815A JP 8381592 A JP8381592 A JP 8381592A JP H05326625 A JPH05326625 A JP H05326625A
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JP
Japan
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lsi
chip
carrier
solder
sealant
Prior art date
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Pending
Application number
JP4083815A
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English (en)
Inventor
Yuichi Miyazaki
裕一 宮崎
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/071Connecting or disconnecting
    • H10W72/072Connecting or disconnecting of bump connectors
    • H10W72/07251Connecting or disconnecting of bump connectors characterised by changes in properties of the bump connectors during connecting
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/20Bump connectors, e.g. solder bumps or copper pillars; Dummy bumps; Thermal bumps

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  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】LSIとキャリア基板との熱膨張差による熱応
力を低下させ、さらに冷却効率を向上させる。 【構成】回路面全面に接続端子を有するLSI8をキャ
リア基板5にフェースダウンで実装し、LSI8とキャ
リア基板5との間隙を封止剤4で完全に充填する。さら
に、LSI8の裏面にヒートスプレッタ1を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はLSI実装構造に関す
る。
【0002】
【従来の技術】図3は従来の第1の例を示す断面図であ
る。(40th ELECTRONIC COMPON
ENT & TECHNOLOGY CONFEREN
CE(ECTC:PP.613−619,1990参
照)この技術では、バンプ16を表面全面に有するLS
I8がフェースダウンで配線基板13上に半田付けされ
た構造となっている。LSI8の表面で発生した熱は、
裏面側に直接接触したピストン18に伝わった後、冷却
部材外へ排熱される。また、チップの電源供給、信号入
出力は、バンプ16から配線基板13を介して装置外と
接続されて行われている。ピストン18は、LSI8の
傾き、各LSI8間の高さバラツキを考慮して、高さの
調整が行えるようになっている。
【0003】図4は従来の第2の例を示す断面図であ
る。(41th ECTC:PP.693−703,1
991参照)回路面に半田バンプB25を有するLSI
チップ19がフェースダウンでベース基板21に実装さ
れている。キャップ22は半田D23でLSIチップ1
9の裏面に、半田C20でベース基板にそれぞれ接着さ
れている。これによって、LSIチップを気密封止する
事が可能となる。LSIチップ19で発生した熱は、L
SIチップ19自身を伝わって裏面のキャップ22から
キャリア外へ排熱される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のLSI
チップ実装構造において次のような問題があった。
【0005】図3において、LSI8の発熱量が多くな
ってきたため、従来の技術では装置外への十分な排熱が
困難になってきた。また、バンプ16がむき出しの状態
なため、耐湿性、気密性が無いといったLSIの信頼性
が低いという問題もあった。
【0006】また、図4の技術においては、半田付けが
非常に多く、材料、組立の面で非常に煩雑となり、コス
トも高くなってしまう。更に、LSIチップ19にキャ
ップ22をとりつける際に、LSIチップ19が傾いて
いると、キャップ22とLSIチップ19とのギャップ
が広がってしまい、良好な熱抵抗が得られない。また、
LSIチップ19とキャップ22とが接触して、LSI
チップ19を破壊してしまう等、安定した組立が行えな
かった。
【0007】さらに、装置の動作、非動作による熱応力
が半田バンプB25部分に強く作用してしまい、不良の
原因となっていた。また、この熱応力を緩和するため
に、LSIチップ19との熱膨張率の差がほとんど無い
ようなベース基板を選ぶ必要があり、材料が限定される
という欠点があった。
【0008】
【課題を解決するための手段】以上のような問題を解決
するため、本発明によるLSI実装構造では、キャリア
基板とLSIチップとの間隙部分を封止剤で充填し、尚
且つ、LSIチップ裏面にヒートスプレッダを具備した
構造となっている。
【0009】
【実施例】次に本発明について、図面を参照して説明す
る。
【0010】図1は、本発明の第1の実施例を示す断面
図である。LSI8の回路面ではバンプA15が外部接
続端子として設置されており、このバンプA15を、キ
ャリア基板5上にバンプA15と1対1配置されたパッ
ドA9へ半田A3により接合することで、LSI8とキ
ャリア基板5とを電気的に接続している。キャリア基板
5内には配線6が施されており、このキャリア内配線6
がLSI8の実装されない側の面へ達した部分には、キ
ャリア外部との接続端子としてのバンプB7が具備され
ている。従って、装置の電気信号は、LSI8とキャリ
ア基板5の裏面に設けられたバンプB7とが接続されて
いるので、キャリア基板5外との入出力が可能である。
キャリア基板5には、キャリア内配線6との同時焼成が
可能で誘電率が低く、LSI8と熱膨張率の近いもの
(例えば、ムライト、アルミナ、AlN等)が用いられ
る。
【0011】一方、LSI8とキャリア基板5との間
隙、全バンプA15間及びLSI8の側面には、封止剤
4が充填されており、LSI8の回路面は完全に気密封
止されている。また、LSI8の裏面全面には、ヒート
スプレッダ1が接合剤2によってダイボンディングされ
ている。このキャリアの組立方法としては、まず、LS
I8をキャリア基板5に半田A3にて半田付けし、その
後、封止剤4を充填し、最後にヒートスプレッダ1を取
り付けるといったことが行われる。この際、封止剤4、
接合剤2は、気泡を含まないよう注意する必要がある。
【0012】充填剤4には、例えば、シリコーン系の樹
脂が用いられる。このシリコーン系樹脂に、LSI8の
誤動作を引き起こすα線を防御する効果のあるものを用
いれば、対α線の信頼性も得られる。また、LSI8は
非常に大きな消費電力を必要とするため、装置の動作、
非動作により装置内にかなりの温度差が生じてしまう。
そのため、LSI8やバンプA15、キャリア基板5の
熱膨張率の差から、大きな熱応力が発生してしまい、L
SI8は半田A3、キャリア基板5にクラックを発生さ
せたり、キャリア基板配線6やLSI8内の配線を切断
したりショートさせたりしてしまう危険性がある。しか
し、封止剤4をLSI8とキャリア基板5の間隙、全バ
ンプA15間に隙間無く充填することにより、装置の動
作、非動作による熱応力を充填剤4が緩和するため、ク
ラック等による装置の故障が発生しなくなり、装置の信
頼性を格段に高めることができる。また、封止剤4を充
填することにより、LSI8の回路面が外部に露出する
ことがなくなるため、結露、ゴミ、外部からの接触等か
らLSI8の回路面を保護することが可能である。
【0013】LSI8の回路面から発生した熱は、LS
I8自身を伝わった後、LSI8の裏面まで達する。こ
のとき、ヒートスプレッダ1が、LSI8裏面に熱伝導
の良好な接合剤2にてダイボンディングされているた
め、LSI8裏面に到達した熱は十分に広がることがで
き、キャリア外部への高い放熱効果が得られることにな
る。また、ヒートスプレッダ1をLSI8に取り付けた
ことから、LSI8の裏面側に冷却部材を設置したとき
のLSI8への機械的衝撃を緩和するこができる。ヒー
トスプレッダ1としては、熱伝導率が大きく、LSIチ
ップの熱膨張率に近い材料(例えば、SiC、AlN、
Cu/W等)が使用される。また、接合剤2にも高い熱
伝導性を有する材料(例えば、Ag入りエポキシ系接着
剤、ダイヤモンド入りエポキシ接着剤、半田合金等)を
使用することで、装置の熱抵抗を大きく下げることが可
能である。
【0014】図2は本発明の第2の実施例を示す断面図
である。配線基板13は、表面にバンプ7と同一ピッチ
で設けられたバッドB11とI/Oピン14とを電気的
につなげるための接続を行うI/Oピン14と、パッド
B11とI/Oピン14とを電気的につなげるための層
内配線12とを有している。キャリア基板5と配線基板
3とは、配線基板13上にバンプB7と同様なピッチで
配置されたパッドB11とバンプB7とを半田B10に
よって接合することで、電気的に接続されている。この
際、半田B10は、キャリア基板5とLSI8との接続
に用いた半田A3の融点よりも低いものを用いる。例え
ば、半田A3にAu/Sn半田(80/20WT%)を
使用した場合は、半田B10にはSn/Pb半田(63
/37WT%)を使用する。配線基板13としては、電
気特性に優れ、キャリア基板5と熱膨張率が近いもの
で、さらに導体との同時焼成の可能な材料が選ばれる。
例えばAlN、Cu,Ag,Auが使用される。
【0015】配線基板13条には図1に示す複数のキャ
リア17が搭載される。搭載する際に、キャリア17と
キャリア17との間隔を狭くして、キャリア搭載の密度
を上げることで、LSI8の接続配線長を短くする事が
可能となり、従って、装置の処理能力を向上することが
できる。
【0016】
【発明の効果】以上のように、LSIとキャリア基板と
の間隙に封止剤を充填することによって、LSIの気密
封止および熱応力の緩和が可能となり、装置の信頼性を
向上することができ、また、キャリア基板の材料選定に
も制限がなくなる。また、LSIの高さバラツキを考慮
する必要がなくなり、半田の種類も少なくなるため、組
立性に優れ、製造コストの低いキャリアが得られる。さ
らに、ヒートスプレッダの取り付けの効果によって、装
置の熱抵抗の低下が大幅に達成されるという効果があ
る。
【0017】また、配線基板に搭載することで、実装密
度の高い装置が得られるので、装置の情報処理能力を格
段に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の示す断面図である。
【図2】本発明の第2の実施例を示す断面図である。
【図3】従来の第1の例を示す断面図である。
【図4】従来の第2の例を示す断面図である。
【符号の説明】
1 ヒートスプレッダ 2 接合材 3 半田A 4 封止剤 5 キャリア基板 6 キャリア内配線 7 バンプB 8 LSI 9 パッドA 10 半田B 11 パッドB 12 層内配線 13 配線基板 14 I/Oピン 15 バンプA 16 バンプ 17 キャリア 18 ピストン 19 LSIチップ 20 半田C 21 ベース基板 22 キャップ 23 半田D 24 半田バンプA 25 半田バンプB

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 接続端子を回路面全面に有するLSIチ
    ップと、前記LSIチップをフェイスダウンで搭載する
    チップキャリア基板とからなる半導体装置のLSI実装
    構造において、前記LSIチップの裏面側にヒートスプ
    レッダを具備し、前記LSIチップと前記チップキャリ
    ア基板との間隙に、封止剤を充填して前記LSIチップ
    を封止する事を特徴とするLSI実装構造。
  2. 【請求項2】 前記チップキャリアを配線基板に搭載し
    てなる請求項1記載のLSI実装構造。
JP4083815A 1992-04-06 1992-04-06 Lsi実装構造 Pending JPH05326625A (ja)

Priority Applications (2)

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JP4083815A JPH05326625A (ja) 1992-04-06 1992-04-06 Lsi実装構造
CA 2093409 CA2093409A1 (en) 1992-04-06 1993-04-05 Integrated circuit chip carrier and its packaging

Applications Claiming Priority (1)

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JP4083815A JPH05326625A (ja) 1992-04-06 1992-04-06 Lsi実装構造

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JPH05326625A true JPH05326625A (ja) 1993-12-10

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ID=13813184

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JP4083815A Pending JPH05326625A (ja) 1992-04-06 1992-04-06 Lsi実装構造

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Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19980324