JPH07211831A - マルチチップモジュール - Google Patents
マルチチップモジュールInfo
- Publication number
- JPH07211831A JPH07211831A JP6002954A JP295494A JPH07211831A JP H07211831 A JPH07211831 A JP H07211831A JP 6002954 A JP6002954 A JP 6002954A JP 295494 A JP295494 A JP 295494A JP H07211831 A JPH07211831 A JP H07211831A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- solder
- chip module
- thermal
- thermal expansion
- difference
- 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
- H10W72/851—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
- 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 Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】熱伝導率などの材料特性の異なる材料同士を接
合して構成するマルチチップモジュールにおいて、材料
間の熱変形差により発生する接合部の力を低減し、接合
部の健全性を確保する。 【構成】熱膨張係数の小さい基板と熱膨張係数が大きく
熱伝導率の優れた冷却ジャケットからなる半田封止マル
チチップモジュールで、熱変形差に基づく過大な荷重が
接合半田に作用しないよう構造的に考慮したフレームを
用いる。
合して構成するマルチチップモジュールにおいて、材料
間の熱変形差により発生する接合部の力を低減し、接合
部の健全性を確保する。 【構成】熱膨張係数の小さい基板と熱膨張係数が大きく
熱伝導率の優れた冷却ジャケットからなる半田封止マル
チチップモジュールで、熱変形差に基づく過大な荷重が
接合半田に作用しないよう構造的に考慮したフレームを
用いる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は熱膨張係数の低い基板と
熱伝導率の高いカバーを半田により結合したマルチチッ
プモジュールにおいて半田に過大な熱応力を発生させな
いよう考慮したマルチチップモジュールの構造に関す
る。
熱伝導率の高いカバーを半田により結合したマルチチッ
プモジュールにおいて半田に過大な熱応力を発生させな
いよう考慮したマルチチップモジュールの構造に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】部材の熱変形差を吸収できる気密容器の
構造として、パッキンとボルトによる構成がある（公知
例１である日経コンピュータ１９９０.１０.１５）が、
この構造ではボルト締結のためのフランジが必要であ
り、容器全体の寸法は容器としての有効寸法に比較して
大きくなることが欠点である。また、容器内に特殊な気
体を封入する場合、部材間の相対変形に起因する微摺動
によりパッキンが摩耗するので確実な気密性が得られな
い可能性もある。
構造として、パッキンとボルトによる構成がある（公知
例１である日経コンピュータ１９９０.１０.１５）が、
この構造ではボルト締結のためのフランジが必要であ
り、容器全体の寸法は容器としての有効寸法に比較して
大きくなることが欠点である。また、容器内に特殊な気
体を封入する場合、部材間の相対変形に起因する微摺動
によりパッキンが摩耗するので確実な気密性が得られな
い可能性もある。
【０００３】そこでパッキン，ボルト締結に代えて半田
封止することがあるが（公知例２日立評論VOL.７３，N
o.２(１９９１−２））、この場合は半田により結合す
る部材間の変形差が大きいと半田が破壊するおそがある
ので、部材間に変形差が生じにくいような材料組み合わ
せが行われる。すなわち熱膨張係数の大きく異なる材料
の組み合わせは困難である。
封止することがあるが（公知例２日立評論VOL.７３，N
o.２(１９９１−２））、この場合は半田により結合す
る部材間の変形差が大きいと半田が破壊するおそがある
ので、部材間に変形差が生じにくいような材料組み合わ
せが行われる。すなわち熱膨張係数の大きく異なる材料
の組み合わせは困難である。
【０００４】公知例３は熱膨張係数の異なるものに適用
することを考えたマルチチップ構造で、接合する部材の
各々に筒状の変形差吸収部材を取付け、この先端部で気
密用の半田付けを行っている。この筒状の部材はこの部
分の変形能が変形差吸収能力を決定するので、筒状部材
を長くする必要があり、図のような構造となり、モジュ
ール厚さ方向のスペースが必要である。またこれを矩形
の箱とする場合は、製作上コーナにＲを付けることが必
要であり、これによりモジュール内の有効スペースは減
少する。
することを考えたマルチチップ構造で、接合する部材の
各々に筒状の変形差吸収部材を取付け、この先端部で気
密用の半田付けを行っている。この筒状の部材はこの部
分の変形能が変形差吸収能力を決定するので、筒状部材
を長くする必要があり、図のような構造となり、モジュ
ール厚さ方向のスペースが必要である。またこれを矩形
の箱とする場合は、製作上コーナにＲを付けることが必
要であり、これによりモジュール内の有効スペースは減
少する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】熱膨張係数と熱伝導率
など熱特性の異なる材料同士の組み合わせからなるマル
チチップモジュールでは、温度変化に伴って、接合部に
大きな力が生じ、接合部の破損原因となりやすい。本発
明はこのような不具合を解決しようとするものである。
など熱特性の異なる材料同士の組み合わせからなるマル
チチップモジュールでは、温度変化に伴って、接合部に
大きな力が生じ、接合部の破損原因となりやすい。本発
明はこのような不具合を解決しようとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】接合部に発生する力は接
合せんとする部材間の変形差に起因する。この変形差に
起因する力が接合半田に直接作用しないような構造とす
ることにより上記不具合を解決しようとするものであ
る。
合せんとする部材間の変形差に起因する。この変形差に
起因する力が接合半田に直接作用しないような構造とす
ることにより上記不具合を解決しようとするものであ
る。
【０００７】
【作用】マルチチップモジュールについて作用を説明す
る。通常ＬＳＩ搭載基板はLSIとの接合部の熱ひずみ低
減を図るため、熱膨張係数がＬＳＩとほぼ等しいセラミ
ック系の材料が用いられるが、これらは一般に熱伝導特
性が劣る。一方、ＬＳＩの発生熱は積極的にモジュール
外に放出する必要があるため、ＬＳＩ上部のカバー部分
は伝熱特性の優れたもの、主に金属が用いられる。セラ
ミック基板と金属性のカバーとを半田接合するとすれ
ば、先ず接合プロセスにおいて両者の熱変形差によって
半田に過大な応力が発生する可能性がある。また、稼働
中はＬＳＩに近接した基板は高温となり、冷却ジャケッ
ト側はこれに比べ低温となるのでこの温度差によっても
上述と同様の熱変形差を生じ半田に負担がかかる可能性
がある。さらに基板，キャップはこれらの力によって変
形を生じることになり、特に面外の変形によっては基板
に搭載される他の部品との接続，キャップと他の部品と
の接触熱伝達性能に不具合を生じる恐れがある。
る。通常ＬＳＩ搭載基板はLSIとの接合部の熱ひずみ低
減を図るため、熱膨張係数がＬＳＩとほぼ等しいセラミ
ック系の材料が用いられるが、これらは一般に熱伝導特
性が劣る。一方、ＬＳＩの発生熱は積極的にモジュール
外に放出する必要があるため、ＬＳＩ上部のカバー部分
は伝熱特性の優れたもの、主に金属が用いられる。セラ
ミック基板と金属性のカバーとを半田接合するとすれ
ば、先ず接合プロセスにおいて両者の熱変形差によって
半田に過大な応力が発生する可能性がある。また、稼働
中はＬＳＩに近接した基板は高温となり、冷却ジャケッ
ト側はこれに比べ低温となるのでこの温度差によっても
上述と同様の熱変形差を生じ半田に負担がかかる可能性
がある。さらに基板，キャップはこれらの力によって変
形を生じることになり、特に面外の変形によっては基板
に搭載される他の部品との接続，キャップと他の部品と
の接触熱伝達性能に不具合を生じる恐れがある。
【０００８】このように変形差のでる材料組み合わせで
は、変形差のでる部分を接合部から遠ざけてやるか、或
いは変形差に基づく力を接合部以外の部分で受けてやる
ことが接合部の過大荷重を防ぐのに有効である。
は、変形差のでる部分を接合部から遠ざけてやるか、或
いは変形差に基づく力を接合部以外の部分で受けてやる
ことが接合部の過大荷重を防ぐのに有効である。
【０００９】
【実施例】以下、図１ないし図４により本発明の実施例
を説明する。図１は線膨張係数の小さいセラミック基板
と、これとは反対に熱膨張係数の大きい銅製のキャップ
（ジャケット一体型）を組み合わせたマルチチップモジ
ュールを示すもので、図２はこのモジュールの接合部の
拡大図である。図３は本発明のモジュールの半田封止プ
ロセスを、また図４は本発明の他の形を示すものであ
る。
を説明する。図１は線膨張係数の小さいセラミック基板
と、これとは反対に熱膨張係数の大きい銅製のキャップ
（ジャケット一体型）を組み合わせたマルチチップモジ
ュールを示すもので、図２はこのモジュールの接合部の
拡大図である。図３は本発明のモジュールの半田封止プ
ロセスを、また図４は本発明の他の形を示すものであ
る。
【００１０】図１において、基板１はＬＳＩの材料特性
に合わせて熱膨張係数の低いセラミック製であり、一
方、上方のカバーの部分はモジュールの蓋を兼ねた冷却
ジャケット８で、これは熱伝導性の優れた銅で作られて
いる。このような材料構成ではモジュールが温度変化を
受けると基板と冷却ジャケットの間で大きな熱変形差を
生じる。そこで両者を接合するフレームを図に示すよう
に二つの材料３，５により構成する。すなわち、基板に
接する３には基板と熱膨張係数が近い４２アロイや窒化
アルミ（ＡｌＮ）などを、ジャケットに接する５には銅
又は銅に近い熱膨張係数を持つ金属材料を用い、この両
者を半田６により接合する。この接合の手順は図３によ
る。先ずジャケット８とフレーム３，５を６及び７の位
置で半田付けする。前述のようにジャケット８とフレー
ム５は同一材又は熱膨張係数が近い材料であるため、こ
れらの接合部７に過大な力が発生することはない。もう
一つの接合部６は熱膨張係数が異なる材料の間にあるの
で、両者の熱変形差に基づく力が発生するが、両者は図
に示すように互いに組み合っているので、３，５のうち
熱膨張係数の大きいものを外側になるよう配置すれば、
半田付け後冷却すると外側の部材が内側の部材を押しつ
けることになり、力が接合部６に大きく作用することは
なく、接合部は保護されることになる。次の工程でフレ
ーム３と基板１を半田２によって接合することによりモ
ジュール封止が完了する。
に合わせて熱膨張係数の低いセラミック製であり、一
方、上方のカバーの部分はモジュールの蓋を兼ねた冷却
ジャケット８で、これは熱伝導性の優れた銅で作られて
いる。このような材料構成ではモジュールが温度変化を
受けると基板と冷却ジャケットの間で大きな熱変形差を
生じる。そこで両者を接合するフレームを図に示すよう
に二つの材料３，５により構成する。すなわち、基板に
接する３には基板と熱膨張係数が近い４２アロイや窒化
アルミ（ＡｌＮ）などを、ジャケットに接する５には銅
又は銅に近い熱膨張係数を持つ金属材料を用い、この両
者を半田６により接合する。この接合の手順は図３によ
る。先ずジャケット８とフレーム３，５を６及び７の位
置で半田付けする。前述のようにジャケット８とフレー
ム５は同一材又は熱膨張係数が近い材料であるため、こ
れらの接合部７に過大な力が発生することはない。もう
一つの接合部６は熱膨張係数が異なる材料の間にあるの
で、両者の熱変形差に基づく力が発生するが、両者は図
に示すように互いに組み合っているので、３，５のうち
熱膨張係数の大きいものを外側になるよう配置すれば、
半田付け後冷却すると外側の部材が内側の部材を押しつ
けることになり、力が接合部６に大きく作用することは
なく、接合部は保護されることになる。次の工程でフレ
ーム３と基板１を半田２によって接合することによりモ
ジュール封止が完了する。
【００１１】半田２は半田６より融点の低いものを用い
れば前工程の半田付け部分は後工程の影響を受けない。
れば前工程の半田付け部分は後工程の影響を受けない。
【００１２】フレームの３と５は半田６のみで接合し、
４の間隙を空けておくことにより３と５の間の変形拘束
がゆるやかになる利点があるが、拘束をゆるめるよりも
シール性や美観を優先する場合は、図４に示すように、
半田２と同一或いはその他の低融点半田９により充填す
ることもできる。
４の間隙を空けておくことにより３と５の間の変形拘束
がゆるやかになる利点があるが、拘束をゆるめるよりも
シール性や美観を優先する場合は、図４に示すように、
半田２と同一或いはその他の低融点半田９により充填す
ることもできる。
【００１３】
【発明の効果】本発明により次の効果がある。すなわ
ち、 （１）基板１と冷却ジャケット８が熱膨張係数の異なっ
た材料でも両者の間に両者の変形差に基づき発生する力
を緩和する構造のフレームを設けているので、半田の健
全性が保持される。従って、気密性が要求される場合、
長期間の気密保持に効果がある。
ち、 （１）基板１と冷却ジャケット８が熱膨張係数の異なっ
た材料でも両者の間に両者の変形差に基づき発生する力
を緩和する構造のフレームを設けているので、半田の健
全性が保持される。従って、気密性が要求される場合、
長期間の気密保持に効果がある。
【００１４】（２）熱的特性の異なる基板と冷却ジャケ
ットを半田接合することができるので、マルチチップモ
ジュールが小型になり、外形寸法に対する内部のＬＳＩ
搭載スペースが大きく取れることになり、モジュールの
集積度が向上する。
ットを半田接合することができるので、マルチチップモ
ジュールが小型になり、外形寸法に対する内部のＬＳＩ
搭載スペースが大きく取れることになり、モジュールの
集積度が向上する。
【図１】本発明のマルチチップモジュールの断面図。
【図２】本発明の細部を示す断面図。
【図３】本発明のマルチチップモジュールの半田封止プ
ロセスの説明図。
ロセスの説明図。
【図４】本発明の別のタイプを示す断面図の拡大部分
図。
図。
【図５】従来構造のマルチチップモジュールの断面図。
【図６】従来構造のパッキンによりシールするマルチチ
ップモジュールの断面図。
ップモジュールの断面図。
１…基板、２，６，７…半田、３，５…フレーム部材、
４…間隙部、８…冷却ジャケット、９…低融点半田、１
０…ＣＣＢ半田、１１…ＬＳＩ、１２…伝熱部材、１３
…フレーム、１４…キャップ、１５…パッキン、１６…
ボルト。
４…間隙部、８…冷却ジャケット、９…低融点半田、１
０…ＣＣＢ半田、１１…ＬＳＩ、１２…伝熱部材、１３
…フレーム、１４…キャップ、１５…パッキン、１６…
ボルト。
Claims (1)
- 【請求項１】熱膨張係数の低い材料から成る基板と熱伝
導率が高く、熱膨張係数の高い材料から成るカバーをフ
レームを介して半田接合したマルチチップモジュール
で、前記基板とカバーとの熱膨張差に基づく過大な力が
接合半田に作用しないようなフレーム構造としたことを
特徴とするマルチチップモジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6002954A JPH07211831A (ja) | 1994-01-17 | 1994-01-17 | マルチチップモジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6002954A JPH07211831A (ja) | 1994-01-17 | 1994-01-17 | マルチチップモジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07211831A true JPH07211831A (ja) | 1995-08-11 |
Family
ID=11543769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6002954A Pending JPH07211831A (ja) | 1994-01-17 | 1994-01-17 | マルチチップモジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07211831A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7692291B2 (en) | 2001-04-30 | 2010-04-06 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Circuit board having a heating means and a hermetically sealed multi-chip package |
-
1994
- 1994-01-17 JP JP6002954A patent/JPH07211831A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7692291B2 (en) | 2001-04-30 | 2010-04-06 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Circuit board having a heating means and a hermetically sealed multi-chip package |
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