JPS5924541B2 - 回路パツケ−ジの組み立て方法 - Google Patents

回路パツケ−ジの組み立て方法

Info

Publication number
JPS5924541B2
JPS5924541B2 JP52088907A JP8890777A JPS5924541B2 JP S5924541 B2 JPS5924541 B2 JP S5924541B2 JP 52088907 A JP52088907 A JP 52088907A JP 8890777 A JP8890777 A JP 8890777A JP S5924541 B2 JPS5924541 B2 JP S5924541B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
chip
solder
pad
solder pad
cap
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.)
Expired
Application number
JP52088907A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS5331967A (en
Inventor
ニコラス・ジヨ−ジ・ク−プマン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by International Business Machines Corp filed Critical International Business Machines Corp
Publication of JPS5331967A publication Critical patent/JPS5331967A/ja
Publication of JPS5924541B2 publication Critical patent/JPS5924541B2/ja
Expired legal-status Critical Current

Links

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
    • H10W72/30—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
    • H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
    • H10W40/20—Arrangements for cooling
    • H10W40/25—Arrangements for cooling characterised by their materials
    • H10W40/258—Metallic materials
    • 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
    • H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
    • H10W40/70—Fillings or auxiliary members in containers or in encapsulations for thermal protection or control
    • H10W40/77—Auxiliary members characterised by their shape
    • 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
    • H10W72/20—Bump connectors, e.g. solder bumps or copper pillars; Dummy bumps; Thermal bumps
    • H10W72/29—Bond pads specially adapted therefor
    • 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
    • H10W72/30—Die-attach connectors
    • H10W72/351—Materials of die-attach connectors
    • H10W72/352—Materials of die-attach connectors comprising metals or metalloids, e.g. solders
    • 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
    • H10W72/50—Bond wires
    • H10W72/59—Bond pads specially adapted therefor
    • 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
    • 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
    • H10W90/731—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of die-attach connectors
    • H10W90/736—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of die-attach connectors between a chip and a stacked lead frame, conducting package substrate or heat sink
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49117—Conductor or circuit manufacturing

Landscapes

  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は超小型の集積回路チップのような回路パッケー
ジの製造方法に係り、特にチップから発生する熱の放散
を行なう回路パッケージの製造方法に係る。
半導体チップからの熱の放散は、この分野で重要な問題
とされている。
トランジスターや別の装置がますます多く半導体チップ
内に組み込まれるにつれ、チップの電気的作動中に発生
する熱量ぱ比例的に増加する。半導体設計者は以前から
熱を取り除く必要性に気つき、熱を取り除く多数の方法
を考案していろ。
一般的に、この技法はモジュール内部用として空気冷却
及び液体冷却の２つの基本的手段にわけられろ。通常、
液体冷却法はたとえばフルオロカーボン液のような低沸
騰点液の浴槽にチップ・パッケージを置いている。この
工程は非常に効率がよいが、液体による装置の汚染や、
破局的な機能停止をひき起丁容器からの液体の漏れに関
する問題を起し且つ製造コストも上昇する。空気冷却は
普通銅のようなすぐれた熱伝導性の素子と、半導体チッ
プのｌ表面以上とを接触させている。
この冷却法は安く、清潔で且つ前述した破局的な機能停
止のような問題をひき起さない。しかしながら、ただ単
にチツプヘの熱伝導性素子の直接接触による空気冷却は
接触の不完全性によつてチツプから熱を効率よく伝導し
ない。更にこの冷却法は、熱膨張や収縮、機械的応力等
から生じる力の直接伝達によつてチツプ内部及びチツプ
の相互接続用結合体に応力を課す。通常、空気冷却され
るアツセンブリーはチツプを密封する為に使用される熱
伝導性キャツプに半導体チツブを冶金的に接着している
。
この形式のパツケージはたとえばＩＢＭ，ＴＤＢ，１９
７０年３月、１６６５頁並びにＩＢＭ，ＴＤＢ，１９７
０年７月、４４２頁で説明されている。これらの構造は
チツプから熱を効果的に取り除くけれども、このような
構造はヒート・シンクと導電性の密封用キヤツプ間、及
びヒート・シンクと半導体チツプ間に金属接着を用いて
いる。このような構潰は、熱膨張並びに収縮の際にチツ
ブ及びチツプ結合体に過度の応力を与える。更に、複数
のチツブが１枚の基板に配置され且つ１つのカバーで囲
まれているパツケージの場合には、再処理能力（再加工
能力）が特に重要となる。
多数のチツブ中のｌつの欠陥チツプをとり換えたり、基
板上の配線の修理がしばしば必要となる。しかしながら
、接着した連結部は再処理叉は修理をずる為に分解する
ことができない。他のパツケージ設計では機械的応力を
吸収する能刀及び高い熱伝導率の両方を備える必要性を
認識している。
たとえばＩＢＭ，ＴＤＢ，１９７２年２月、２６８９頁
を参照されたい。この文献は、チツプとヒート・シンク
・カバーの空間を埋める為に、キユアしない又は完全に
は硬化しない熱伝導性分散材のパツドを用いることを提
案している。しかしながら、このような材料は実用的で
ないかなり高い熱抵抗をひき起こすし又腐食性でもある
。インジウムのような変形容易な金属又は合金を使用し
且つカバーの内面にこの金属を冶金的に接着した後これ
をチツブの背部におしあてて機械的に変形させることが
提案されている。この構造はチツプからカバーへのすぐ
れた熱転送通路を提供するのみならず、回路の動作中に
チツプ又はチツブの相互接続用結合体に殆んど又は全く
応力をかけない。この方法は上述の問題を解決する為に
非常に有効である。しかしながら、この方法は金属パツ
ドに及ぼされる力がチツプ結合体又は基板の耐え得る限
度を越えないように注意深く制御することが必要となる
。従つて、本発明の主目的は半導体チツプ及び高出力ト
ランジスター、抵抗等のような他の電気回路素子の冷却
を改艮ずることである。
さらに本発明の他の目的は現在の半導体製造ラインで簡
単に実施できる回路パツケージの製造方法を提供するこ
とである。
さらに具体的には、本発明の目的は導電性結合体がソル
ダー・レフロー法によつて形成される点でチツプの製造
にもつとも有効である製造方法を提供することである。
又本発明の他の目的は、複数のチツプを有する半導体パ
ツケージの再処理ができ、且つ優艮な熱伝導性通路を提
供することである。
本発明のこれらの及び他の目的や利点は、ヒート・シン
ク・カバー又はチツプのどちらかの表面にインジウムの
ような抵い融解点をもつハンダを冶金的に接着し、他方
の表面に隣接してパツドを配置し、それから他方の表面
に接着しないようにハンダを溶融することによつて達成
される。
カバ−とハンダ又はチツプとハンダの界面の一方又は他
方に冶金的接着がないので、チツプとチツブの相互接続
用結合体とそのカバーとの間の応力は最小になる。更に
、このことは再処理作業においてチツプからカバーの分
離を可能にする。本発明は、米国特許第３４２９０４０
号で記述しているようなチツプ内の能動装置から支持基
板上の導電性ランドへの電気接続がチツプの前面に設け
たハンダ接点結合体よりなるフリツプ・チツプに対して
特に有効である。第１Ａ図及び第１Ｂ図を参照すれば、
回路パツケージはアルミナのようなセラミツク基板５４
の上に取り付けた半導体チツプ５２を有する。
導電性ランド５７はセラミツク５４の上に配置され、ハ
ンダ接点５６によつてチツプ５２と相互接続される。熱
伝導性のキヤツプ５８は基板５４と共にチツプ５２を囲
む。導電ピン（図示しない）は、ランド５７を外部のプ
リント回路板（図示しない）ヘ電気的に相互接続ずる為
に基板５４を通して設けられる。本発明は、何千もの回
路素子を包含している半導体チツプに有利であるのはも
ちろん、高出力トランジスター及び抵抗等のような熱を
発生する他の電気的及び電子的装置も本発明を利用すれ
ば放熱ずることができる。今まで述べてきたことは半導
体パツケージの分野では周知のことであり且つ本発明以
外のことである。
このような構造は前述の米国特許第３４２９０４０号に
含まれている技術に準じるものである。
本発明はチツブ５２とキヤツプ５８の内面間にサーマル
・パツド６０を設ける方法である。一番重要なことに、
この方法はパツド６０とキヤツプ５８又はチツプ５２の
間のどちらか一方の界面に冶金的結合部を設け且つ他方
の界面に微小のすきまを作るように非冶金的結合部を設
ける。第１Ａ図で、パツド６０は薄いフイルム５９によ
つてキヤツプ５８に冶金的に接着される。たとえば、も
しキヤツプ５８がアルミニウムであるならば、フイルム
５９は冶金的結合部を形成するように表面に鋼が蒸着さ
れる。それから好ましくはインジウムであるパツド６０
が銅５９に対してレフロ一され、インジウム６０とキヤ
ツプ５８の間に冶金的結合部を形成する。別のフイルム
５９として、とりわけ銅、ニツケル、金、Ｃｒ−Ｃｕ−
Ａｕ等も使用できる。キヤツブ５８は鋼又は真鍮でもよ
く、その場合にはインジウム６０はハンダ性の接触面金
属５９を要することなく冶金的に結合される。
しかしながら、チツプ５２の上方のキヤツプ５８の適切
な所定位置にハンダ６０を拘束するように、叉・・ンダ
がキヤツプ５８の内面全体に流れるのを防ぐ為に、中央
の所定位置の周囲にクロムのような非ハンダ性のストツ
プオフを設けることが必要となる。実際には、クロムは
キヤツプ５８の内面に蒸着される。チツブが配置される
位置の上方の中央位置でクロムに開口がミリング又は食
刻により設けられ、次いでクロムのストツプオフによつ
て取り囲まれた銅又は真鍮の領或にインジウムがレフロ
一される。キヤツプ上にインジウム・ハンダ６０が置か
れた後、第１Ａ図で示されるようにチップ下面５１に少
し丸みをもたせるようにインジウムを変形又は鋳造する
ことが有利である。
この上反りに形成することはインジウムが柔軟であるか
らたやすくできる。具体的には、上反りにすることはイ
ンジウム表面に凹面状の表面を有するロツドを押しつけ
ることによつて達成される。インジウムより硬いハンダ
たとえばＰｂ−Ｓｎの共融合金に対しては液相での成形
が必要となる。次いで、ハンダは第１Ａ図で示すように
チツプ５２の上面に隣接して置０）れる。
実際には、ハンダとチツプ間の距離は通常０．０２５−
０．５ｗｒ！ｎ程度である。インジウム・ハンダ６０が
約１６０℃で溶融された後、第１Ｂ図に示すような構造
となる。
ハンダは図のように表面張力と自重によつてチツプ５２
に近接してボール状にふくらむ。しかしながら、それは
チツプに接着しておらず、僅かな空隙が存在する。この
空隙はハンダ６０とチツブ５２の間の非接着界面におけ
る容量測定で１ミクロン以下程度であろうと予測される
。最終的な空隙寸法は製造時の許容公差とパツケージを
構成するいろいろな材料の熱膨長率との関係で決まる。
非接着界面は冷間ハノダ接着に類似している。パツケー
ジがこのような状態で働いている時、この種の微小空隙
の存在はハンダ結合体５６及びチツブ５２両方がうける
応力を軽減する役目をする。更に、パツケージは界面で
容易に分割される。キヤツプの冶金的結合の為に、パツ
ケージが分割される時ハンダはキヤツプ５８についたま
まとなる。純粋なインジウムの外に、パツドとして鉛一
錫の共融合金又は純粋な錫を用いてもよい。更に他の多
くの低温ハンダ材を使用できる。チツプ５２とキヤツプ
５８の間の熱抵抗をさらに減らす為にパツケージにヘリ
ウム・ガスをつめてもよい。
このガスは、空気の６倍の熱伝導率を有し、不活性であ
る。ヘリウムは非接着界而の微小すきまを満たず。しか
しながら、ヘリウムはパツケージから漏れる傾向がある
ので、モジユールの寿命期間中モジユール内に＝定のヘ
リウム圧力を保つ為の手段を設けなければならない。１
チツブしか含まないモジユールに対してはこの手段はコ
スト的に見合わないであろう。
代案として、チツプ５２の上面は非接着界面で熱伝導媒
体として作用するシリコン・オイルで薄く被覆してもよ
い。
最初、オイルを塗らないで第１Ａ図及び第１Ｂ図で示す
ようにパツケージを組み立てるのがよい。このことは、
ハンダ６０の下面がチツプ５２の上面要部とうまく順応
するということを保証する。次いで、非接着界面でパツ
ケージを分割し、チツプ表面にシリコンを薄く被覆し、
バツケージを再び組み立てる。再・組み立ての後、チツ
プはハンダと近接関係を保つ。この工程も又弱点をもつ
ている。
オイルがチツブを汚さないように、オイルは高純度でな
ければならない。更に、前述した余分の組立作業が必要
となる。チツブ５２の回路とキヤツプ５８の間に電気絶
縁を設けることが必要な場合がある。
半導体パツケージの分野で思いつかれる電気絶縁を確実
にする為の方法は多数ある。たとえば、薄いフイルム絶
縁体をキヤツプ５８の内面と薄いフイルム５９間に設け
てもよい。又チツプ５２１１Ｃパツド６０を継く袖に２
酸化シリコンや、窒化シリコン等のような薄いフイルム
絶縁体をチツプ５２上面に設けてもよい。シリコン半導
体チツプの場合、通常半導体装置製造時に２酸化シリコ
ンが自然にチツプの一部分として生じる。他の方法につ
いては他の図を参照して後で説明する。ハンダ・パツド
６０として純粋なインジウムを用いることはチツブ５２
がハンダ・パツド５６ＶＣよつて基板５４上の導電性ラ
ンド５７に結合されるようなパツケージではもつとも好
都合である。
代表的なものとしてパツド５６は鉛／錫又は鉛／インジ
ウムの合金である。純粋なインジウムはこれらの合金よ
り低い融点をもち、インジウム・ハンダ６０のレフロ一
はパツド５６の一体化に影響しない。たとえパツド５６
の融点より高い融点のハンダが使用されたとしてもハン
ダ・パツドはチツプ５２の裏側の金属とランド５７の間
の位置を保ちつづける。結合体５６より低い融点を有す
るパツド６０を用いることが望ましい。本発明の方法は
ハンダ接着結合に応用されるが、接続リードがチツプと
導電性ランド間で熱圧着接合叉は超音波接合されるよう
な他の結合技法にも応用できる。
第２図には、非接着接触面がハンダ・バツド６２とメタ
ル・キヤツプ５８′の間にあり且つ金属性の接着材がパ
ツド６２とチツブ５２′の間に薄いフイルム６１１１Ｃ
よつて作られているモジユールが示されている。
代表的なものとして、フイルム６１はシリコン、２酸化
シリコン及び窒化シリコンにうまく固着するＣｒ−Ｃｕ
−Ａｕの合成層である。インジウム、錫、鉛一錫の共融
合金等にハンダ付け可能な表面を提供する別の適当な薄
いフイルム材としてＣｒ−Ｎｉ，Ｔｉ−Ｐｂ−ＡｕＣｒ
−Ｃｕがある。第２図のパツケージを組み立てる工程は
第１Ａ図及び第１Ｂ図で記述したものと多くの細部が及
び材料が一致する。
薄いフイルム６１はチツブ５２′の上面主要部に蒸着さ
れるのが好ましい。インジウム・ハンダ・パツド６２は
冶金的結合を形成する為にフイルム６１の上面に置かれ
溶融される。パツドが硬化した後、基板、チツプ及びハ
ンダはパツケージ５８′と係合される。パツド６２は非
接着接触面を形成するように係合するよう再び溶融され
る。非接着接触面での正しい係合を保証する為に、キヤ
ツプ５８′がパツド６２の下に置かれるようにパツケー
ジは溶融する前に反転される。この方法を行なうのは若
干むずかしいけれども、パツド６２の一方の表面での冶
金的な接着接触面と他方の表面での非接着接触面が得ら
れるという利点がある。第３Ａ図及び第３Ｂ図は２つの
ハンダ６６と６７を合金化することを含み２成分パツド
を形成する工程を示す。
この方法は前述した１成分パツドに得られる接触面での
パツド材の面積よりもより遥かに大きいパツド材面積を
与える。代表的なものとして、パツド６６はインジウム
であり、パツド６７は錫であり、又これらは１１７℃以
上に熱ぜられると錫−インジウムの共融合金を形成する
。
この方法では、インジウム・パツド６６は第２図に関し
て上述したような薄いフイルム５３ＶＣよつてチツプ５
２５ＶＣ冶金的に接着される。
錫のハンダ６７は錫のろう着ができないアルミニウム又
は他の金属でできたキヤツブ５８２の中央領域に置かれ
る。これらの工程が終るとモジユールは第３Ａ図で示す
ようにチツプ５２２の裏面を下にして又ハンダ６６をハ
ンダ６７に隣接させて配置される。
基板５４２ｆ１Ｃ下向きの圧力を作用させることによつ
て・・ンダ６７とハンダ６６とが係合するように圧力が
かけられる。次いで、モジユールは第３Ｂ図で示すよう
に錫一インジウム合金６６／６７の共融温度１１７℃以
上に熱せられる。上の例では液体のインジウム／錫の共
融合金を形成する為にインジウムと錫の固相拡散を利用
している。たとえばパツド６６及び６７ともインジウム
のような同一成分であるような他の実施例も可能である
。この場合、互いに形の合つた結合部を形成する為にイ
ンジウムの融点である１６０℃を超える温度を用いる必
要がある。第Ａ図で示す実施例では、ダミー・チツプ１
０３がパツド１１０と能動チツプ１０２との間に配置さ
れる。
ダミー・チツプの主要目的はチツプ１０２と熱伝導用パ
ツドの間に完全な表面整合を与えることである。従つて
、整列誤差を補償し且つチツプ１０２を完全に、覆うよ
うにする為にチツプ１０３はチツプ１０２より大きい面
積をもつ方がよい。このダミー・チツプは、熱伝導通路
の熱伝導性を劣化させることなく、／チツプから吸熱カ
バーへの、又多チツプのモジユールではチツブからチツ
プへの短絡を防ぐ為の電気絶縁を与える。このダミー・
チツプは、２酸化シリコン又は窒化シリコン被膜を有す
るシリコン、陽極酸化されたアルミ、又は酸化ベリリウ
ムで作られるのが好ましい。
酸化ベリリウムは、利点として良好な電気絶縁体であり
、高い熱伝導性をもつている。しかしながら、これはモ
ールド前における粉末状態では極めて有害であり、結局
のところ絶縁されたシリコン・チツプが製造環境で非常
に有益である。このダミー・チツブ１０３は銅のような
金属であつてもよい。第４図に示すように、ハンダ・パ
ツド１１０は薄いフイルム１０９によつてキヤツプ１０
８と又薄いフイルム１０７によつてダミー・チツプ１０
３と冶金的に接着される。
チツプ１０２と１０３との間の接触面は接着しないがで
きるかぎり連続させる。ピン１０１は基板１０１のラン
ドに接続される。第５図では、ダミー・チツプの概念は
チツプ１１２を冷却することに有効であるハンダ・パツ
ド１２０の量を増加させる為に利用される。
ダミー・チツブ１１５に加えて、パツケージは機能用チ
ツプ１１２に冶金的に接着される拡張したチツプ１１３
をもつ。第４図の実施例のように、ダミ−・チツプ１１
５は薄いフイルム１１９によつてキヤツプ１１８及びパ
ツド１２０に冶金的に接着され且つ相互接続用ピン１１
１を有する基板１１４上に支持されたチツプ１１３とは
近接的関係であるが接着されない。拡張したダミー・チ
ツプ１１５の使用は又１つのハンダ・パツド１２０の代
りに多数のハンド・パツドの配列を使用することを可能
にする。この配列はハンダ１２０の大きなかたまりを溶
融することに関する問題をさける為に望ましい。通常ハ
ンダの熱抵控は非接着接触面の熱抵抗に比べて低いので
この配列は熱伝導の劣化に関する問題を起さない。もし
チツプ１１２が非常に大きくたとえば１２．７闘平方程
度の大きさであるならば拡張したチツプを用いなくても
多数のハンダ・パツドを用いることができる。拡張した
チツプの使用は又平らでない表面をもつ他の形式の素子
を冷却する為のすぐれた手段を提供する。
もし素子が円柱形であるならば、たとえば第５図のチツ
ブ１１３は円柱素子の形状に一致する円柱形表面と平ら
な反対側表面を有するように作られる。この時拡張した
チツプの平らな表面はハンダ・パツドに隣接しているが
冶金的には接着してない。このようにして、幾何学的形
状がどのようなものであれほとんどの形式の素子が、冷
却される装置の表面又はハンダ・パツドと近接していな
いような装置の表面よりハンダが流れでるという問題を
生じることなく、冷却される。第６図は本発明の方法を
実施した多チツブのモジユールについて説明する。通常
、数百の半導体集積回路チツプを含むモジユールが過去
において提案されたが、知られているかぎりではいずれ
も商業的に成功していない。普通、これらはチツプを入
れているチヤンバー内の液体によつて冷却される。従つ
て、従来技術に関連して先に述べたような問題を起す。
パツケージ内で、それぞれのチツプ１２２はハンダ・パ
ツド１３０によつて吸熱カバ−１２８に熱伝導的に接続
されている。
冶金的に接着した接触面と非接着接触面の構造を有する
前述した実施例の任意のものが適用できる。キヤツプ１
２８はアルミニウムであるのがよい。キヤツブは又アル
ミナ基板１２８に合うように低い熱膨張率を有するモリ
ブデン又はベリリウムで作つてもよい。実際には、Ｍｏ
及びＢｅ０は機械加工がむずかしい。キヤツブ１２８か
らチツプのいずれかに過度圧力がかかるのを防ぐ為にス
タンド１３２が設けられる。第６図に戻り、このキヤツ
プは、互いにボルト締めされる１組のかみ合せ板よりな
る固定機構１３４及びＯリング１３３によつて相互接続
用ピン１３５を有する基板１２４に封止される。
前述の如く装置の熱放散を増加させるヘリウムのような
ガスの通路としてガス孔がキヤツプ１２８に設けられる
。キヤツプ１２８はチヤンバ一１３７を外部液体冷却す
るように機械加工される。
液体は水、フレオン又は他の公知の冷却媒体でよく、液
体はキヤツプの上面から配管１４０によつて外部冷却装
置（図示せず）へ流れる。多数の他の形式のパツケージ
を本発明に組み込むことができる。
第６図の装置はこの装置が本発明を有効に利用する方法
を示す為にだけ説明されている。このようなパツケージ
の重要な利点の１つは、パツドとキヤツプの接触面又は
パツドとチツプ接触面のどちらかに設けられている非接
着接触面で一体のパツケージが分割できる為に、組み立
て後欠陥のある素子を交替でき、修理できるということ
である。修理がすむと、パツケージは再組み立てされ、
又パツドはハンダ融合によつて再形成される。他の利点
は、同一パツケージ内に異なる熱発生特性をもつチツプ
を使用できるという選択の自由がある。
パツドはそれぞれのチツブが同一温度で作動するように
作られる。更に、キヤツプ１２８は種々の形式の素子に
適合できるように支柱や、吸熱パツド用の凹部をもつこ
ともできる。本発明によれば、装置又はその接合部の一
体性を損なう機械的な応力をかけることなく、熱を発生
する電気装置から吸熱装置への良好な熱伝導路を与える
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第１Ａ図及び第１Ｂ図は吸熱カバーに接着しているパツ
ドがチツプ表面に近接して溶融される様子を示す断面図
である。 第２図はパツドがチツプに接着され且つ吸熱カバーに溶
融されるチツプ・パツケージの断面図である。第３Ａ図
及び第３Ｂ図は一方をチツプに冶金的接着し他方を吸熱
カバー上に置いている２つの分割したハンダ・パツドが
大きな十塊りのハンダを形成する為にハンダ融合技法に
よつて結合される方法を示すチツプ・パツケージの断面
図である。第４図はダミー・チツプがパツドと熱発生す
る半導体チツプとの間に用いられているチツプ・パツケ
ージの断面図である。第５図は機能チツブと吸熱カバー
の間に大きい目のパツドを設ける為に拡張したダミー・
チツブの使用を特徴とするチツプ・パツケージの断面図
である。第６図はそれぞれのチツプが本発明に従つて独
立の吸熱パツドをもつている集積チツプ・モジユールの
断面図である。５２・・・・・・チツブ、５４・・・・
・・基板、５６・・・・・・結合体、５７・・・・・・
ランド、５８・・・・・・キヤツプ、５９・・・・・・
接着材、６０・・・・・・ハンダ・パツド。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 熱発生素子がヒートシンク素子への熱伝導によつて
    冷却されるようにした再処理可能な回路パッケージの製
    造方法において、上記素子の一方の素子の主表面にハン
    ダ・パッドを冶金的に接着し、上記ハンダ・パッドを他
    方の素子の主表面に隣接して配置し、上記ハンダ・パッ
    ドが上記他方の素子の上記主表面に僅少な空隙を介して
    近接するように上記ハンダ・パッドを溶かすに十分な温
    度及び時間で上記ハンダ・パッドを加熱することを特徴
    とする回路パッケージの製造方法。 ２ 熱発生素子がヒートシンク素子への熱伝導によつて
    冷却されるようにした再処理可能な回路パッケージの製
    造方法において、上記素子の一方の素子の主表面にハン
    ダ・パッドを冶金的に接着し、上記ハンダ・パッドを他
    方の素子の主表面に隣接して配置し、上記ハンダ・パッ
    ドが上記他方の素子の上記主表面に非接着接触するよう
    に上記ハンダ・パッドを溶かすに十分な温度及び時間で
    上記ハンダ・パッドを加熱することを特徴とする回路パ
    ッケージの製造方法。
JP52088907A 1976-09-03 1977-07-26 回路パツケ−ジの組み立て方法 Expired JPS5924541B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US000000720470 1976-09-03
US05/720,470 US4034468A (en) 1976-09-03 1976-09-03 Method for making conduction-cooled circuit package

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5331967A JPS5331967A (en) 1978-03-25
JPS5924541B2 true JPS5924541B2 (ja) 1984-06-09

Family

ID=24894123

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP52088907A Expired JPS5924541B2 (ja) 1976-09-03 1977-07-26 回路パツケ−ジの組み立て方法

Country Status (9)

Country Link
US (1) US4034468A (ja)
JP (1) JPS5924541B2 (ja)
AR (1) AR215906A1 (ja)
BR (1) BR7705901A (ja)
CA (1) CA1083261A (ja)
FR (1) FR2363891A1 (ja)
GB (1) GB1569452A (ja)
IT (1) IT1143676B (ja)
MX (1) MX145056A (ja)

Families Citing this family (64)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55168098U (ja) * 1979-05-21 1980-12-03
JPS56119500U (ja) * 1980-02-08 1981-09-11
JPS56122149A (en) * 1980-02-29 1981-09-25 Fujitsu Ltd Heat dissipating structure for semiconductor device
US4561011A (en) * 1982-10-05 1985-12-24 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Dimensionally stable semiconductor device
US4448240A (en) * 1982-12-20 1984-05-15 International Business Machines Corporation Telescoping thermal conduction element for cooling semiconductor devices
US4642889A (en) * 1985-04-29 1987-02-17 Amp Incorporated Compliant interconnection and method therefor
US5917707A (en) 1993-11-16 1999-06-29 Formfactor, Inc. Flexible contact structure with an electrically conductive shell
GB8628967D0 (en) * 1986-12-03 1987-01-07 Microelectronics & Computer Pin-fin microchannel heat sink
US4829020A (en) * 1987-10-23 1989-05-09 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Substrate solder barriers for semiconductor epilayer growth
US4951123A (en) * 1988-09-30 1990-08-21 Westinghouse Electric Corp. Integrated circuit chip assembly utilizing selective backside deposition
CA2002213C (en) * 1988-11-10 1999-03-30 Iwona Turlik High performance integrated circuit chip package and method of making same
US4987478A (en) * 1990-02-20 1991-01-22 Unisys Corporation Micro individual integrated circuit package
US5124175A (en) * 1990-11-15 1992-06-23 Microelectronics And Computer Technology Corporation Method of patterned metal reflow on interconnect substrates
US5483421A (en) * 1992-03-09 1996-01-09 International Business Machines Corporation IC chip attachment
JPH05326631A (ja) * 1992-05-15 1993-12-10 Rohm Co Ltd 半導体装置の実装構造
US5313366A (en) * 1992-08-12 1994-05-17 International Business Machines Corporation Direct chip attach module (DCAM)
DE4326207A1 (de) * 1992-10-06 1994-04-07 Hewlett Packard Co Mechanisch schwimmendes Mehr-Chip-Substrat
JPH06349989A (ja) * 1992-12-21 1994-12-22 Internatl Business Mach Corp <Ibm> 熱伝達冷却装置
US5269372A (en) * 1992-12-21 1993-12-14 International Business Machines Corporation Intersecting flow network for a cold plate cooling system
US5396403A (en) * 1993-07-06 1995-03-07 Hewlett-Packard Company Heat sink assembly with thermally-conductive plate for a plurality of integrated circuits on a substrate
US5430611A (en) * 1993-07-06 1995-07-04 Hewlett-Packard Company Spring-biased heat sink assembly for a plurality of integrated circuits on a substrate
US5820014A (en) * 1993-11-16 1998-10-13 Form Factor, Inc. Solder preforms
US7073254B2 (en) 1993-11-16 2006-07-11 Formfactor, Inc. Method for mounting a plurality of spring contact elements
US20020053734A1 (en) 1993-11-16 2002-05-09 Formfactor, Inc. Probe card assembly and kit, and methods of making same
KR100322177B1 (ko) 1993-12-27 2002-05-13 이누이 도모지 내연기관용점화장치
US5548486A (en) * 1994-01-21 1996-08-20 International Business Machines Corporation Pinned module
JP2664878B2 (ja) * 1994-01-31 1997-10-22 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション 半導体チップパッケージおよびその製造方法
US5519363A (en) * 1994-05-31 1996-05-21 The Whitaker Corporation Controlled impedance lines connected to optoelectronic devices
US5469329A (en) * 1994-08-08 1995-11-21 Ford Motor Company Printed circuit board with bi-metallic heat spreader
US5878483A (en) * 1995-06-01 1999-03-09 International Business Machines Corporation Hammer for forming bulges in an array of compliant pin blanks
US5994152A (en) * 1996-02-21 1999-11-30 Formfactor, Inc. Fabricating interconnects and tips using sacrificial substrates
US8033838B2 (en) 1996-02-21 2011-10-11 Formfactor, Inc. Microelectronic contact structure
US5808874A (en) 1996-05-02 1998-09-15 Tessera, Inc. Microelectronic connections with liquid conductive elements
US5786635A (en) 1996-12-16 1998-07-28 International Business Machines Corporation Electronic package with compressible heatsink structure
US6108208A (en) * 1997-12-08 2000-08-22 Unisys Corporation Testing assembly having a pressed joint with a single layer of thermal conductor which is reused to sequentially test multiple circuit modules
US6243944B1 (en) * 1997-12-08 2001-06-12 Unisys Corporation Residue-free method of assembling and disassembling a pressed joint with low thermal resistance
US5981310A (en) * 1998-01-22 1999-11-09 International Business Machines Corporation Multi-chip heat-sink cap assembly
JP2000031360A (ja) * 1998-07-08 2000-01-28 Hitachi Ltd マルチチップモジュール
US6214647B1 (en) 1998-09-23 2001-04-10 International Business Machines Corporation Method for bonding heatsink to multiple-height chip
US6206276B1 (en) * 1999-09-13 2001-03-27 Lucent Technologies Inc. Direct-placement fluxless soldering using inert gas environment
US6193135B1 (en) * 1999-09-13 2001-02-27 Lucent Technologies Inc. System for providing back-lighting of components during fluxless soldering
US6461891B1 (en) * 1999-09-13 2002-10-08 Intel Corporation Method of constructing an electronic assembly having an indium thermal couple and an electronic assembly having an indium thermal couple
US6196446B1 (en) * 1999-09-13 2001-03-06 Lucent Technologies Inc. Automated fluxless soldering using inert gas
US6396700B1 (en) * 2000-06-29 2002-05-28 International Business Machines Corporation Thermal spreader and interface assembly for heat generating component of an electronic device
JP3923258B2 (ja) * 2001-01-17 2007-05-30 松下電器産業株式会社 電力制御系電子回路装置及びその製造方法
US6504242B1 (en) * 2001-11-15 2003-01-07 Intel Corporation Electronic assembly having a wetting layer on a thermally conductive heat spreader
US6504723B1 (en) * 2001-11-15 2003-01-07 Intel Corporation Electronic assembly having solder thermal interface between a die substrate and a heat spreader
US7473995B2 (en) * 2002-03-25 2009-01-06 Intel Corporation Integrated heat spreader, heat sink or heat pipe with pre-attached phase change thermal interface material and method of making an electronic assembly
US7846778B2 (en) * 2002-02-08 2010-12-07 Intel Corporation Integrated heat spreader, heat sink or heat pipe with pre-attached phase change thermal interface material and method of making an electronic assembly
US20040080033A1 (en) * 2002-04-09 2004-04-29 Advanced Semiconductor Engineering Inc. Flip chip assembly and method for producing the same
US20070002599A1 (en) * 2003-02-28 2007-01-04 Robin Caven Circuit board and arrangement for minimizing thermal and electromagnetic effects
US7164585B2 (en) * 2003-03-31 2007-01-16 Intel Corporation Thermal interface apparatus, systems, and methods
US7132746B2 (en) * 2003-08-18 2006-11-07 Delphi Technologies, Inc. Electronic assembly with solder-bonded heat sink
US7063127B2 (en) * 2003-09-18 2006-06-20 International Business Machines Corporation Method and apparatus for chip-cooling
DE102006001792B8 (de) 2006-01-12 2013-09-26 Infineon Technologies Ag Halbleitermodul mit Halbleiterchipstapel und Verfahren zur Herstellung desselben
JP2007266150A (ja) * 2006-03-28 2007-10-11 Fujitsu Ltd 熱伝導性接合材、半導体パッケージ、ヒートスプレッダ、半導体チップ、及び半導体チップとヒートスプレッダとを接合する接合方法
US7834442B2 (en) * 2007-12-12 2010-11-16 International Business Machines Corporation Electronic package method and structure with cure-melt hierarchy
JP4789997B2 (ja) * 2008-11-20 2011-10-12 三菱電機株式会社 電子基板装置
JP5546889B2 (ja) * 2010-02-09 2014-07-09 日本電産エレシス株式会社 電子部品ユニット及びその製造方法
US9831190B2 (en) 2014-01-09 2017-11-28 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Semiconductor device package with warpage control structure
CN203951677U (zh) * 2014-05-19 2014-11-19 京东方科技集团股份有限公司 一种散热焊盘及印刷电路板
US11306578B2 (en) 2018-04-16 2022-04-19 Baker Hughes, A Ge Company, Llc Thermal barrier for downhole flasked electronics
US11033990B2 (en) * 2018-11-29 2021-06-15 Raytheon Company Low cost approach for depositing solder and adhesives in a pattern for forming electronic assemblies
US12021003B2 (en) * 2021-08-12 2024-06-25 Marvell Asia Pte, Ltd. Semiconductor device package with semiconductive thermal pedestal

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3267341A (en) * 1962-02-09 1966-08-16 Hughes Aircraft Co Double container arrangement for transistors
GB1030540A (en) * 1964-01-02 1966-05-25 Gen Electric Improvements in and relating to semi-conductor diodes
US3430335A (en) * 1965-06-08 1969-03-04 Hughes Aircraft Co Method of treating semiconductor devices or components
US3429040A (en) * 1965-06-18 1969-02-25 Ibm Method of joining a component to a substrate
CA892844A (en) * 1970-08-14 1972-02-08 Microsystems International Limited Semiconductor heat sink
US3741292A (en) * 1971-06-30 1973-06-26 Ibm Liquid encapsulated air cooled module
US3972062A (en) * 1973-10-04 1976-07-27 Motorola, Inc. Mounting assemblies for a plurality of transistor integrated circuit chips
US3993123A (en) * 1975-10-28 1976-11-23 International Business Machines Corporation Gas encapsulated cooling module

Also Published As

Publication number Publication date
CA1083261A (en) 1980-08-05
US4034468A (en) 1977-07-12
IT1143676B (it) 1986-10-22
FR2363891B1 (ja) 1980-01-04
MX145056A (es) 1982-01-04
AR215906A1 (es) 1979-11-15
FR2363891A1 (fr) 1978-03-31
JPS5331967A (en) 1978-03-25
BR7705901A (pt) 1978-06-27
GB1569452A (en) 1980-06-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS5924541B2 (ja) 回路パツケ−ジの組み立て方法
US4034469A (en) Method of making conduction-cooled circuit package
US5981310A (en) Multi-chip heat-sink cap assembly
US4323914A (en) Heat transfer structure for integrated circuit package
JP5044810B2 (ja) パッケージング構造
US5057969A (en) Thin film electronic device
US5885849A (en) Methods of making microelectronic assemblies
US5990418A (en) Hermetic CBGA/CCGA structure with thermal paste cooling
US5982038A (en) Cast metal seal for semiconductor substrates
JP3329276B2 (ja) 導電性接着剤による相互接続構造物
US5821161A (en) Cast metal seal for semiconductor substrates and process thereof
US6326241B1 (en) Solderless flip-chip assembly and method and material for same
KR101193212B1 (ko) 반도체 칩 내장 배선 기판 및 그 제조 방법
US6297073B1 (en) Semiconductor device
JPS6054785B2 (ja) 集積回路アセンブリの製造方法
CN1165079C (zh) 内部具有热传输结构的芯片封装
JP2011040749A (ja) 回路チップ・パッケージングのための方法及びパッケージ
CN101887872A (zh) 半导体芯片的散热封装构造
US20010008250A1 (en) Method of forming a solder ball
US5115964A (en) Method for bonding thin film electronic device
JP3207149B2 (ja) 低熱伝導率のキャップを高熱伝導率の基板に固定する方法
TWI304253B (en) Flip chip bga process and package with stiffener ring
JP2006041363A (ja) 樹脂封止型半導体装置
JPH098185A (ja) 電子部品冷却構造を備えたパッケージ及びその製造方法
JPH05235098A (ja) フリップチップ実装方法