JPH06196598A - 半導体チップの実装構造 - Google Patents
半導体チップの実装構造Info
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- JPH06196598A JPH06196598A JP4346311A JP34631192A JPH06196598A JP H06196598 A JPH06196598 A JP H06196598A JP 4346311 A JP4346311 A JP 4346311A JP 34631192 A JP34631192 A JP 34631192A JP H06196598 A JPH06196598 A JP H06196598A
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- Japan
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- semiconductor chip
- circuit board
- heat
- compression spring
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- 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
- H10W72/851—Dispositions of multiple connectors or interconnections
- H10W72/874—On different surfaces
- H10W72/877—Bump connectors and die-attach connectors
-
- 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
- H10W74/00—Encapsulations, e.g. protective coatings
- H10W74/10—Encapsulations, e.g. protective coatings characterised by their shape or disposition
- H10W74/15—Encapsulations, e.g. protective coatings characterised by their shape or disposition on active surfaces of flip-chip devices, e.g. underfills
-
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- 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
- H10W90/721—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bump connectors
- H10W90/724—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bump connectors between a chip and a stacked insulating package substrate, interposer or RDL
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体チップから発生する熱を効果的に放熱
し、回路の性能を向上させると共に、熱膨張の影響を回
避して装置の信頼性を向上させる。 【構成】 半導体チップ1を実装した回路基板2上に、台
座10、ねじ20、圧縮スプリング21を介して放熱フィン4
を固定する。この放熱フィン4は、圧縮スプリング21の
反発力によってサーマル・コンパウンド9を介して半導
体チップ1に押圧され、密着している。
し、回路の性能を向上させると共に、熱膨張の影響を回
避して装置の信頼性を向上させる。 【構成】 半導体チップ1を実装した回路基板2上に、台
座10、ねじ20、圧縮スプリング21を介して放熱フィン4
を固定する。この放熱フィン4は、圧縮スプリング21の
反発力によってサーマル・コンパウンド9を介して半導
体チップ1に押圧され、密着している。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】従来、特に大量の熱を発生する半
導体を基板に実装するための構造に関し、特に放熱部材
を設けたパッケージ構造に関する。
導体を基板に実装するための構造に関し、特に放熱部材
を設けたパッケージ構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、特に放熱効率の高さを求められる
この種の実装構造としては、たとえば特開平2-244661号
公報、あるいは特開平2-246141号公報に示されるものが
あった。図において、1は半導体チップ、2はセラミック
多層基板等の回路基板、3はセラミックあるいは金属か
ら成るキャップ、４は放熱フィン、5は半田あるいは樹
脂から成る接着層、6は半田あるいは銀含有接着材から
成る熱伝導部材、8は接続ピン、11は半田バンプであ
る。半導体チップ1は回路基板2に搭載され、半田バンプ
11を介して回路基板2上の図示しない回路パターンに電
気的に接続されている。この半導体チップ1を覆うよう
に、キャップ3が接着層5によって回路基板に接着され
て、半導体チップ1を封止している。
この種の実装構造としては、たとえば特開平2-244661号
公報、あるいは特開平2-246141号公報に示されるものが
あった。図において、1は半導体チップ、2はセラミック
多層基板等の回路基板、3はセラミックあるいは金属か
ら成るキャップ、４は放熱フィン、5は半田あるいは樹
脂から成る接着層、6は半田あるいは銀含有接着材から
成る熱伝導部材、8は接続ピン、11は半田バンプであ
る。半導体チップ1は回路基板2に搭載され、半田バンプ
11を介して回路基板2上の図示しない回路パターンに電
気的に接続されている。この半導体チップ1を覆うよう
に、キャップ3が接着層5によって回路基板に接着され
て、半導体チップ1を封止している。
【０００３】キャップ3によって密閉された空間に封止
された半導体チップ1は、熱源となる。この熱を効果的
に逃がすために、半導体チップ1の背面側には熱伝導部
材6が装填され、この熱伝導部材6は他方でキャップ3の
内側表面に接触している。これにより、半導体チップ1
から発生する熱の一部は、熱伝導部材6を通じてキャッ
プ３に伝達され、そこから放出される。
された半導体チップ1は、熱源となる。この熱を効果的
に逃がすために、半導体チップ1の背面側には熱伝導部
材6が装填され、この熱伝導部材6は他方でキャップ3の
内側表面に接触している。これにより、半導体チップ1
から発生する熱の一部は、熱伝導部材6を通じてキャッ
プ３に伝達され、そこから放出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、以上のような
構成では、半導体チップ１の高さ、キャップ3の高さ、
接着層5の厚さ、半田バンプ11の高さなどの誤差が熱伝
導部材6の厚さに影響するため、熱伝導部材6の厚さには
100μｍないし300μｍと大きなばらつきを生じていた。
このために、熱伝導部材6の熱抵抗の増大を避けられな
かった。さらに、半導体チップ1、キャップ3、接着層
5、半田バンプ11の各々の熱膨張係数が異なるため、半
導体チップ1の大型化の傾向に対して、各部の信頼性が
低下していた。このような問題を解決して、放熱フィン
4の効率を向上させるとともに、信頼性の高い実装構造
を提供することが、本願発明の目的とするところであ
る。
構成では、半導体チップ１の高さ、キャップ3の高さ、
接着層5の厚さ、半田バンプ11の高さなどの誤差が熱伝
導部材6の厚さに影響するため、熱伝導部材6の厚さには
100μｍないし300μｍと大きなばらつきを生じていた。
このために、熱伝導部材6の熱抵抗の増大を避けられな
かった。さらに、半導体チップ1、キャップ3、接着層
5、半田バンプ11の各々の熱膨張係数が異なるため、半
導体チップ1の大型化の傾向に対して、各部の信頼性が
低下していた。このような問題を解決して、放熱フィン
4の効率を向上させるとともに、信頼性の高い実装構造
を提供することが、本願発明の目的とするところであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本発明においては、半導体チップ1の周辺部のみ
封止して、半導体チップ1の上面にサーマル・コンパウ
ンドを塗布したのちに、スプリングを介して放熱フィン
を加圧固定したものである。
めに、本発明においては、半導体チップ1の周辺部のみ
封止して、半導体チップ1の上面にサーマル・コンパウ
ンドを塗布したのちに、スプリングを介して放熱フィン
を加圧固定したものである。
【０００６】
【作用】上記の構成によれば、放熱フィンは、スプリン
グの押圧力によって半導体チップの上面、厳密には同上
面に塗布されたサーマル・コンパウンドに一定の力をも
って押圧され、密着する。このスプリングの押圧力は、
スプリングの弾性定数によって決定されるが、この弾性
定数は放熱フィンなどの弾性定数に比べて著しく小さい
ために、放熱フィンなどの部品の寸法誤差や熱膨張など
の影響を受けても、押圧力の変化は小さい。
グの押圧力によって半導体チップの上面、厳密には同上
面に塗布されたサーマル・コンパウンドに一定の力をも
って押圧され、密着する。このスプリングの押圧力は、
スプリングの弾性定数によって決定されるが、この弾性
定数は放熱フィンなどの弾性定数に比べて著しく小さい
ために、放熱フィンなどの部品の寸法誤差や熱膨張など
の影響を受けても、押圧力の変化は小さい。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の一実施例について、図1を参
照しつつ説明する。図において、既に説明した従来の構
成と同じ構成要件については、図2と同じ参照符号を付
して、その説明を省略する。
照しつつ説明する。図において、既に説明した従来の構
成と同じ構成要件については、図2と同じ参照符号を付
して、その説明を省略する。
【０００８】図において、9はサーマル・コンパウン
ド、10は台座、20はねじ、21は圧縮スプリングである。
サーマル・コンパウンド9は、組立時に半導体チップ1の
上面に塗布され、図に示す組立状態では、放熱フィン4
の下面にも密着している。台座10は、回路基板2の上面
に、接着あるいはブレージングによって、強固に固定さ
れている。この台座10の上面には、ねじ20の外径よりも
大きな内径を有するねじ穴が設けられている。このねじ
穴には、ねじ20が締め込まれている。このねじ20は、放
熱フィン4を貫通して台座10に締め込まれ、放熱フィン4
を回路基板2に固定する。この放熱フィン4に設けられた
貫通穴の内径は、ねじ20の呼び径よりも大きい。したが
って、放熱フィン4は、このねじ20によって回路基板2に
完全に固定されることはなく、ねじ20と貫通穴との隙間
の範囲内で、任意の方向にわずかに動くことが可能であ
る。また、ねじ20の頭部と放熱フィン4との間には、圧
縮スプリング21が挿入されている。この圧縮スプリング
21は、放熱フィン4を図における下方、すなわち回路基
板2に向けて押圧している。このため、放熱フィン4は、
既に述べたように半導体チップ1の上面に塗布されたサ
ーマル・コンパウンド9に密着することになる。
ド、10は台座、20はねじ、21は圧縮スプリングである。
サーマル・コンパウンド9は、組立時に半導体チップ1の
上面に塗布され、図に示す組立状態では、放熱フィン4
の下面にも密着している。台座10は、回路基板2の上面
に、接着あるいはブレージングによって、強固に固定さ
れている。この台座10の上面には、ねじ20の外径よりも
大きな内径を有するねじ穴が設けられている。このねじ
穴には、ねじ20が締め込まれている。このねじ20は、放
熱フィン4を貫通して台座10に締め込まれ、放熱フィン4
を回路基板2に固定する。この放熱フィン4に設けられた
貫通穴の内径は、ねじ20の呼び径よりも大きい。したが
って、放熱フィン4は、このねじ20によって回路基板2に
完全に固定されることはなく、ねじ20と貫通穴との隙間
の範囲内で、任意の方向にわずかに動くことが可能であ
る。また、ねじ20の頭部と放熱フィン4との間には、圧
縮スプリング21が挿入されている。この圧縮スプリング
21は、放熱フィン4を図における下方、すなわち回路基
板2に向けて押圧している。このため、放熱フィン4は、
既に述べたように半導体チップ1の上面に塗布されたサ
ーマル・コンパウンド9に密着することになる。
【０００９】ところで、この状態で、たとえば半導体チ
ップ1や半田バンプ11が熱膨張したり、あるいは回路基
板2などに歪みを生じたりしていると、半導体チップ1が
放熱フィン4を押し上げようとしたり、逆に半導体チッ
プ1と放熱フィン4との間に隙間が開いたりする。ところ
が、いずれの場合でも、放熱フィンにかかる力は、結局
圧縮スプリング21に伝えられ、圧縮スプリング21の伸縮
に変わる。このため、放熱フィン4から半導体チップ1に
はたらく力は、常にこの圧縮スプリング21によって一定
に保たれる。この押圧力は、出願人の検討によれば、20
0〜600グラム／平方センチ程度であると、半導体チップ
1に損傷を与えることなく、熱抵抗を充分に低減させる
ことができる。この時のサーマル・コンパウンド9の層
厚は、50マイクロメートル程度になる。
ップ1や半田バンプ11が熱膨張したり、あるいは回路基
板2などに歪みを生じたりしていると、半導体チップ1が
放熱フィン4を押し上げようとしたり、逆に半導体チッ
プ1と放熱フィン4との間に隙間が開いたりする。ところ
が、いずれの場合でも、放熱フィンにかかる力は、結局
圧縮スプリング21に伝えられ、圧縮スプリング21の伸縮
に変わる。このため、放熱フィン4から半導体チップ1に
はたらく力は、常にこの圧縮スプリング21によって一定
に保たれる。この押圧力は、出願人の検討によれば、20
0〜600グラム／平方センチ程度であると、半導体チップ
1に損傷を与えることなく、熱抵抗を充分に低減させる
ことができる。この時のサーマル・コンパウンド9の層
厚は、50マイクロメートル程度になる。
【００１０】また、この半導体チップ1と放熱フィン4
は、この両者がサーマル・コンパウンド9を介して接触
する面内、たとえば図における左右の方向に相対運動を
行なう、すなわち慴動することも、可能である。また、
サーマル・コンパウンド9に代えて、展性に富む金属、
例えば半田などを薄いシート状に成型したものを、半導
体チップ1の上面に貼付してもよい。いずれの方法にし
ても、求められる条件としては、半導体チップ1と放熱
フィン4との間に空気層またはボイドを残さないことが
挙げられる。この点に関して、上記の方法は有効であ
る。
は、この両者がサーマル・コンパウンド9を介して接触
する面内、たとえば図における左右の方向に相対運動を
行なう、すなわち慴動することも、可能である。また、
サーマル・コンパウンド9に代えて、展性に富む金属、
例えば半田などを薄いシート状に成型したものを、半導
体チップ1の上面に貼付してもよい。いずれの方法にし
ても、求められる条件としては、半導体チップ1と放熱
フィン4との間に空気層またはボイドを残さないことが
挙げられる。この点に関して、上記の方法は有効であ
る。
【００１１】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、半導体チップ1と放熱フィン4との間に熱伝導性の良
い物質を間挿して、空気層を形成しないようにし、かつ
間挿した物質の層厚を小さく抑制するようにしたので、
放熱フィン、回路基板、半導体チップなどの熱膨張係数
が調和していなくても、半導体チップには熱応力が発生
しないか、発生しても応力が非常に小さくなる。また、
半導体チップから放熱フィンへの熱伝導の効率が高くな
り、熱膨張そのものが発生しにくくなる。
ば、半導体チップ1と放熱フィン4との間に熱伝導性の良
い物質を間挿して、空気層を形成しないようにし、かつ
間挿した物質の層厚を小さく抑制するようにしたので、
放熱フィン、回路基板、半導体チップなどの熱膨張係数
が調和していなくても、半導体チップには熱応力が発生
しないか、発生しても応力が非常に小さくなる。また、
半導体チップから放熱フィンへの熱伝導の効率が高くな
り、熱膨張そのものが発生しにくくなる。
【００１２】このため、装置全体の信頼性ならびに性能
の向上が実現する。さらに、放熱フィンの材質として、
安価で熱伝導性に優れていながら、半導体チップと熱膨
張係数が大きく異なるために従来は採用を見送られるこ
とがあったアルミニウムなどを、積極的に採用すること
が可能になる。このため、放熱フィンのコストを低減
し、装置の性能を一層向上させることが可能になる。
の向上が実現する。さらに、放熱フィンの材質として、
安価で熱伝導性に優れていながら、半導体チップと熱膨
張係数が大きく異なるために従来は採用を見送られるこ
とがあったアルミニウムなどを、積極的に採用すること
が可能になる。このため、放熱フィンのコストを低減
し、装置の性能を一層向上させることが可能になる。
【図１】本発明の実施例の実装構造を示す一部断面図で
ある。
ある。
【図２】従来の実装構造を示す一部断面図である。
１ 半導体チップ ２ 回路基板 ４ 放熱フィン １０ 台座 ２０ ねじ ２１ 圧縮スプリング
Claims (1)
- 【請求項１】 半導体チップを実装した回路基板と、 該回路基板に揺動自在に係止された放熱フィンと、 該放熱フィンを付勢して、前記半導体チップに密着させ
る付勢手段とを有することを特徴とする、半導体チップ
の実装構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4346311A JPH06196598A (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | 半導体チップの実装構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4346311A JPH06196598A (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | 半導体チップの実装構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06196598A true JPH06196598A (ja) | 1994-07-15 |
Family
ID=18382546
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4346311A Pending JPH06196598A (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | 半導体チップの実装構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06196598A (ja) |
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2001057490A (ja) * | 1999-08-17 | 2001-02-27 | Toshiba Corp | 回路部品の冷却装置および電子機器 |
| KR20020001492A (ko) * | 2000-06-24 | 2002-01-09 | 이형도 | 히트싱크 |
| JP2002093960A (ja) * | 2000-09-12 | 2002-03-29 | Nec Corp | 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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| US6411546B1 (en) | 1997-03-31 | 2002-06-25 | Lexar Media, Inc. | Nonvolatile memory using flexible erasing methods and method and system for using same |
| JP2002520627A (ja) * | 1998-07-14 | 2002-07-09 | インフィネオン テクノロジース アクチエンゲゼルシャフト | 生物測定学的なセンサおよび該センサを製造する方法 |
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| JP2018073864A (ja) * | 2016-10-24 | 2018-05-10 | 日本電気株式会社 | 冷却装置、搭載方法 |
-
1992
- 1992-12-25 JP JP4346311A patent/JPH06196598A/ja active Pending
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