JPH07307421A - Lsiチップ及びそのパッケージング構造 - Google Patents

Lsiチップ及びそのパッケージング構造

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JPH07307421A
JPH07307421A JP6099775A JP9977594A JPH07307421A JP H07307421 A JPH07307421 A JP H07307421A JP 6099775 A JP6099775 A JP 6099775A JP 9977594 A JP9977594 A JP 9977594A JP H07307421 A JPH07307421 A JP H07307421A
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JP
Japan
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lsi chip
heat sink
heat
pad
lsi
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JP6099775A
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English (en)
Inventor
Tsutomu Kiyono
勉 清野
Masahiro Yoshida
昌弘 吉田
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Publication date
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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
    • H10W72/851Dispositions of multiple connectors or interconnections
    • H10W72/874On different surfaces
    • H10W72/877Bump connectors and die-attach connectors
    • 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
    • H10W90/00Package configurations
    • H10W90/701Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts
    • H10W90/721Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bump connectors
    • H10W90/724Package 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】 LSI搭載部の配線領域を減らすことなく実
装できると共に、低コストで、接続チェックが容易なL
SIチップのパッケージング構造を得る。 【構成】 表面に設けられている通常の電気的接続用パ
ッドの他に、この電気的接続用パッドの内側部に放熱用
のパッドを設けたLSIチップ1aをフェースアップで
ベース基板5に搭載し、周辺部の電気的接続用パッド7
はワイヤ8接続によりベース基板5と接続し、内側の放
熱用パッド2は半田バンプ3を用いてヒートシンク4と
接続させ、このヒートシンク4と放熱フィン10とを熱
的・機械的に結合したものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はLSI(大規模集積回
路)チップ及びそのパッケージング構造に関し、特に低
熱抵抗パッケージ構造として採用した放熱体(ヒート・
スプレッダ)を内蔵するパッケージングに好適なLSI
チップ及びそのパッケージング構造に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】半導体素子の高消費電力化に伴って、廉
価なプラスチックパッケージでも、低熱抵抗化が必須の
状態にある。このような技術のテキストとして、VLS
Iパッケージング技術(下):日経BP社刊、1993
年5月31日発行、p.200〜p.209があり、低
熱抵抗パッケージ構造と題して解説されている。プラス
チック・パッケージの低熱抵抗パッケージ構造として
は、上記の文献においても説明されているように、
(1)材料の高熱伝導化、(2)リードフレームの設計
変更、(3)放熱体の内蔵の3つが考えられ、それぞれ
鋭意改良開発が実施されている。この内この発明に関連
するものは、(3)の放熱体の内蔵構造、すなわちこの
放熱体を採用したLSIチップのパッケージング構造で
ある。
【0003】図5、図6及び図7は、従来の高放熱LS
Iパッケージング構造の例えば3つの異なる構成を示す
それぞれ断面模式図である。各図について、放熱型LS
Iパッケージング構造の特徴的要点を簡単に説明する。
まず、図5の構造は最も典型的な構造を示すものであ
り、LSIチップ1はベース基板5に搭載され、ベース
基板5から取出されたリード端子11とこれに接続する
ワイヤ8でLSIチップ1に設けられた図示しない電気
的接続用パッドとが接続している。この構成は、LSI
チップ1の安価で低コストなベース基板5への接続方法
としてごく一般的なものである。そして、ベース基板5
のLSIチップ1取付け面の反対面には、放熱フィン1
0が取付けられ、リード端子11の端部はマザーボード
12に半田付けされ全体か実装されるようになってい
る。なお、ワイヤ8を含むLSIチップ1の部分は、樹
脂コート9により覆われてパッケージされている。
【0004】また、図6に示す構造は、特に高発熱タイ
プのLSIチップ1の場合に対する配置であり、ベース
基板5の中心部にキャビティ18を設けてこの部分の放
熱フィン10の面を露出させ、その中央部にLSIチッ
プ1を放熱フィン10に直接搭載したものである。この
場合は、キャビティ18の内壁とLSIチップ1の外側
との間にギャップが存在するので、ベース基板5の焼損
を防止でき、かつLSIチップ1が放熱フィン10に直
接するので、放熱性が格段に優れている。
【0005】さらに、図7の構造は、図5の構造におい
て、LSIチップ1の搭載領域のベース基板5の厚み方
向に放熱用ビア13を設けたものである。発熱するLS
Iチップ1の熱を放熱用ビア13を介して放熱フィン1
0に伝導するので、比較的効率のよい放熱が達成される
構造ということができる。そして、上記図5〜7に示し
たパッケージング構造は、LSIチップ1の電気的接続
用パッドの取付け面(実際はチップの能動素子面とな
る)を上に向けて接続するフェースアップ実装方式のも
のであった。
【0006】次に、いま述べたフェースアップ実装方式
のものに対して、チップの能動素子面を下に向けて接続
した構成を持つフェースダウン実装方式のものとして、
図5〜7に示したような樹脂コート型のものではない
が、図8及び図9の模式構成図に示すものがある。ま
ず、図8に示す構造はベース基板5上のLSI搭載部を
配線領域とし、TAB16を用いてLSIチップ1とリ
ード端子11との接続を行うものである。リード端子1
1はこのTABの取付け面と反対側のベース基板5の面
から取出され、マザーボード12に半田付けされてい
る。LSIチップ1とベース基板5の間には緩衝材15
が挿入され、LSIチップ1の上には熱伝導材14を介
してやはり熱伝導性のよいキャップ17でLSIチップ
1を主とする本体部分をシールドしている。そして、キ
ャップ17に放熱フィン10を接続している。
【0007】また、図9の構成のものは、図8のTAB
16の代りに半田バンプ3を用いて電気的接続を行うも
ので、この場合は図8の熱伝導材14に代えて熱伝導性
のよい緩衝材15を用いた構成が採られている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上述のような従来の高
放熱LSI実装方式では、まず図5の従来例にみられる
ように、ベース基板とLSIチップとのワイヤを介する
配線接続によって放熱を行うのが一般的である。この方
法は最も安価なやり方であるが、高発熱のLSIチップ
に対してカバーしきれない難点がある。また、LSIチ
ップが搭載されるベース基板の部分にキャビティ(図
6)又は放熱用ビア(図7)を設けるため、この部分を
配線のための領域として利用できないので、基板サイズ
が拡大したり基板の層数が増加するという問題があっ
た。この問題の解決策として、基板のLSI搭載部を配
線領域とする方式のものが図8,9に示した従来方式の
フェースダウン実装方式のものであるが、このフェース
ダウン実装方式では、TABを用いる(図8)のでコス
ト高になったり、半田バンプ(図9)ですべての電気的
接続を行うから、接続後の接続チェックが不可能であっ
たりするという問題があった。
【0009】この発明は上述のような問題点を解決する
ためになされたもので、LSI搭載部の配線領域を減ら
すことなくフェースアップ実装できると共に、一般的な
接続方法のワイヤ接続を可能とし、低コストでかつ電気
的接続の接続チェックも容易なLSIチップ及びそのパ
ッケージング構造を提供することを目的とするものであ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明に係るLSIチ
ップは、表面に設けられている通常の電気的接続用パッ
ドの他に、この電気的接続用パッドの内側部に放熱用の
パッドを設けたものである。
【0011】また、この発明に係るLSIチップのパッ
ケージング構造は、上記のこの発明によるLSIチップ
をフェースアップでベース基板に搭載し、周辺部の電気
的接続用パッドはワイヤ接続によりベース基板と接続
し、内側の放熱用パッドは半田バンプ又は低熱抵抗性の
ワイヤを用いてヒートシンクと接続させ、このヒートシ
ンクと放熱フィンとを熱的・機械的に結合したものであ
る。
【0012】
【作用】この発明においては、そのLSIチップが通常
の周辺部の電気的接続用パッドの他に、これらの内側部
に電気的接続用パッドより大面積で形成される放熱用パ
ッドを有するから、この放熱用パッドを介する接続をも
って熱回路を形成すれば、これを高発熱型LSIチップ
の主放熱回路となし得るようになる。
【0013】さらに、この発明に係るLSIチップを用
いその比較的大面積の放熱用パッドを利用すれば、半田
バンプを介してヒートシンクと熱的接続を行ったり、低
熱抵抗性のワイヤ(例えば比較的太いワイヤ)を用いた
ワイヤボンディング方式による熱的接続を行うことによ
り、放熱機能の高いLSIパッケージング構造が得られ
る。
【0014】
【実施例】
[実施例1] 図1はこの発明によるLSIチップの一
実施例を示す模式断面図である。図1において、LSI
チップ1aの能動素子面の周辺部には従来品と同様な電
気的接続用パッド7が配設されているが、この電気的接
続用パッド7の内側面には、能動素子とは素子機能的に
は関係のない例えば金属膜等からなる放熱用パッド2が
少くとも1個(実際には複数個)設けられている。実装
後のLSIチップ1aの動作によって発生するジュール
熱は、前述のようにワイヤボンディングのワイヤを介す
る電気的接続用パッド7によっても放出されるが、主と
してこの放熱用パッド2を介して流出させることが可能
となる。
【0015】[実施例2] 図2はこの発明によるLS
Iチップのパッケージング構造の第1の実施例を示す模
式断面図である。図2において、LSIチップ1aの放
熱用パッド2に半田バンプ3を形成し、LSIチップ1
aとヒートシンク4をフリップチップ実装方式(一般に
は、チップの能動素子面を基板に向けてチップを基板に
バンプ等で直接接続する方式であるが、図2の場合は、
ここでいう基板がヒートシンクに対応している)により
接続する。そして、ヒートシンク4付きLSIチップ1
aをベース基板5に接着した後、ベース基板側接続パッ
ド6と電気的接続用パット7をワイヤボンディング方式
によりワイヤ8で接続する。LSI搭載部を樹脂コート
9により固定した後、放熱フィン10を取付けてパッケ
ージングを終了する。なお、マルチチップモジュール等
の中間モジュールの場合はリード端子11によりマザー
ボード12に接続する。この実施例によれば、LSIチ
ップ1aより発熱される熱は、ヒートシンク4を通り放
熱フィン10から放熱されるため、基板内の配線は従来
どおり有効的に行え、かつコストを上げることなく、電
気的接続後の接続チェックも容易に実施できる。
【0016】[実施例3] 図3はこの発明によるLS
Iチップのパッケージング構造の第2の実施例を示す模
式断面図である。図3の場合は、LSIチップ1aとヒ
ートシンク4をフリップチップ実装方式により接続する
構成は実施例2の構成と同様である。そして、この場合
特にヒートシンク4をセラミック等の配線可能でなおか
つ熱伝導性のよい絶縁材料(例えば窒化ボロン又は窒化
アルミニウム等がある)で形成し、さらにこのヒートシ
ンク4上にパターン19の形成や部品20の搭載を行っ
ている。このヒートシンク4を実装する際、LSIチッ
プ1aの放熱用パッド2だけではなくパターン19の内
の放熱用パターン(符号省略)とLSIチップ1a上の
所定の電気的接続用パット7とも半田バンプ3により接
続する。最後に、ヒートシンク4上に放熱フィン10を
接着し、これを介して全体をベース基板5に冠着・接続
してこの組立てを終了する。この実施例構成では、ヒー
トシンク4の配線用パターン19に部品20として高速
信号用の終端抵抗やデカップリングコンデンサ(減結合
コンデンサ)等を収容できるようになり、LSIチップ
の近傍周辺にこれらの終端抵抗やデカップリングコンデ
ンサ等を配置できるので、LSIパッケージの高周波特
性、すなわち高速特性といってもよい高速化に寄与する
特性を大幅に向上させる利点が付加されると共に、高密
度実装を達成できる大きな効果がある。
【0017】[実施例4] 図4はこの発明によるLS
Iチップのパッケージング構造の第3の実施例を示す模
式断面図である。この実施例の基本構成はワイヤボンデ
ィング方式に類似するものであるが、図1の実施例チッ
プの使用により達成できる点を特徴としている。すなわ
ち、図4において、LSI搭載周辺部に取付けた熱伝導
路としてのヒートシンク4と放熱用パッド2との間を放
熱用のワイヤ8aで接続した上で、ケースと一体化した
放熱フィン10をヒートシンク4に冠着したものであ
る。なお、ワイヤ8aは通常のワイヤ8よりも若干太い
ものを使用して低熱抵抗のものとしたのがよいし、この
構成ではむしろ太いワイヤを使用できることが利点であ
るということができる。この実施例構成で熱伝導性向上
以外に付加される効果は、すべての接続をワイヤで行っ
ているから、中間検査がさらに容易になったことであ
る。
【0018】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、LSI
チップを外部との電気的接続用パッドの他に放熱用パッ
ドを有するものとし、このLSIチップを用いて、ベー
ス基板に接続により搭載し、このLSIチップの放熱用
パッドとヒートシンクとを低熱抵抗部材を介して熱接続
し、このヒートシンクと放熱フィンとを熱接触する構成
としたから、LSIチップの実装がフェースアップ方式
であっても、搭載基板に従来キャビティや放熱用ビアを
設けて高放熱を達成していた場合のように、基板の配線
領域を確保するために基板サイズの拡大や基板層数の増
加をすることなく、低コストなLSIチップの高放熱パ
ッケージングを達成することができる。また、LSIチ
ップの放熱用パッドとヒートシンクとを低熱抵抗ワイヤ
でワイヤボンディングする方式の場合は、中間検査にお
ける電気的接続の接続チェックを容易に行える利点が得
られる。さらに、内部に収容したヒートシンクに受動素
子を取付けることも可能であるから、この場合は、パッ
ケージング方式で例えば高周波特性を改良できるという
ような、この発明の本来目的すなわち高放熱効果以外の
素子特性上重要な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明によるLSIチップの一実施例を示す
模式断面図である。
【図2】この発明によるパッケージング構造の第1の実
施例を示す模式断面図である。
【図3】この発明によるパッケージング構造の第2の実
施例を示す模式断面図である。
【図4】この発明によるパッケージング構造の第3の実
施例を示す模式断面図である。
【図5】従来の高放熱LSIパッケージング構造の構成
を示す断面模式図である。
【図6】従来の高放熱LSIパッケージング構造の構成
を示す断面模式図である。
【図7】従来の高放熱LSIパッケージング構造の構成
を示す断面模式図である。
【図8】従来のフェースダウン実装方式のパッケージン
グ構造の模式構成図である。
【図9】従来のフェースダウン実装方式のパッケージン
グ構造の模式構成図である。
【符号の説明】
1,1a LSIチップ 2 放熱用パッド 3 半田バンプ 4 ヒートシンク 5 ベース基板 6 ベース基板側接続パッド 7 電気的接続パッド 8,8a ワイヤ 9 樹脂コート 10 放熱フィン 11 リード端子 12 マザーボード 13 放熱用ビア 14 熱伝導材 15 緩衝材 16 TAB 17 キャップ 18 キャビティ 19 パターン 20 部品

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外部との電気的接続用パッドの他に放熱
    用パッドを有することを特徴とするLSIチップ。
  2. 【請求項2】 ベース基板にボンディング用のワイヤ及
    びバンプのいずれか又はその両方を介する接続により搭
    載され、外部との電気的接続用パッドの他に放熱用パッ
    ドを有するLSIチップと、 このLSIチップの前記放熱用パッドと低熱抵抗部材を
    介して熱接続されるヒートシンクと、 このヒートシンクに熱接触する放熱フィンとを有するこ
    とを特徴とするLSIチップのパッケージング構造。
  3. 【請求項3】 前記低熱抵抗部材は半田バンプであり、
    前記電気的接続用パッドと前記ベース基板との接続はワ
    イヤボンディングにより行われ、 前記ヒートシンクは前記半田バンプにより前記LSIチ
    ップと接続し、 前記ヒートシンクの上面を露出させた状態で前記LSI
    チップ及び前記ヒートシンクが樹脂コートされ、 前記ヒートシンク上に前記放熱フィンが配設されること
    を特徴とする請求項2記載のLSIチップのパッケージ
    ング構造。
  4. 【請求項4】 前記低熱抵抗部材はワイヤであり、前記
    電気的接続用パッドと前記ベース基板との接続はワイヤ
    ボンディングにより行われ、 前記ワイヤにより前記LSIチップの前記放熱用パッド
    と前記LSIチップの周辺に配設された前記ヒートシン
    クとが接続し、 前記ヒートシンクと前記放熱フィンとが前記LSIチッ
    プの周辺部で接続されることを特徴とする請求項2記載
    のLSIチップのパッケージング構造。
  5. 【請求項5】 前記低熱抵抗部材は半田バンプであり、
    前記電気的接続用パッドと前記ベース基板との接続はワ
    イヤボンディングにより行われ、 前記ヒートシンクを熱伝導性のよい絶縁基材で構成する
    と共にこの絶縁基材に形成された放熱用パターンが前記
    半田バンプにより前記LSIチップと接続し、 前記絶縁基材に予め設けられた所定の配線パターンに電
    気部品が電気的接続により搭載され、 前記ヒートシンクと接続する前記放熱フィンが前記LS
    Iチップの周辺部で前記ベース基板に冠着されることを
    特徴とする請求項2記載のLSIチップのパッケージン
    グ構造。
JP6099775A 1994-05-13 1994-05-13 Lsiチップ及びそのパッケージング構造 Pending JPH07307421A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100680910B1 (ko) * 2005-04-08 2007-02-08 매그나칩 반도체 유한회사 반도체 패키지 및 그 제작방법

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100680910B1 (ko) * 2005-04-08 2007-02-08 매그나칩 반도체 유한회사 반도체 패키지 및 그 제작방법

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