JPS5940774Y2 - マルチチツプ集積回路の気密実装構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は集積回路の気密封止構造、特に多数の集積回路
の気密実装構造に関するものである。

多数の半導体チップを同一配線基板上に緒戦した集積回
路を、低融点金属、例えば鉛−錫合金はんだを用いたは
んだ封正によって気密封止する場合、封止面積、封止体
積が大きいため、封止過程で内部空間と外部空間との圧
力差の影響を受けやすぐ、例えば冷却過程で内部空間が
外部より低圧になり、凝固前のはんだが内部に押し込ま
れることがある。

このため、封止が完全にできなかったり、分離したはん
だが内部に封Ｐまれ、配線間短絡を起すおそれがある。

これを防ぐため、特別なチャンバ内で圧力コントロール
を行ないながら封止する方法が用いられるが、作業性が
悪い問題がある。

本考案は前述の問題を解決すべく、多数の半導体チップ
の封止過程で、半導体チップを封止するための内部空間
と外部空間との圧力差を殆んどなくすことができ、しか
も的確に実施しうるマルチチップ集積回路の気密実装構
造を提供することを目的としている。

そして本考案は配線基板と気密封止用のカバーとの少な
くとも一方に、半導体チップを各別に囲みうる複数個の
凹部空間が設けられ、各凹部空間内には半導体チップが
収容されており、前記配線基板と気密封止用のカバーと
は互いに重ね合わされ、これ等配線基板と気密封止用カ
バーとの対向面内の少なくとも外周面は接触しており、
該外周面のみ、はんだで封止されている構造とすること
により、半導体チップを封止するための内部空間と外部
空間との圧力差を殆んどなくすることができ、かつ的確
に実施できるマルチチップ集積回路の気密実装構造を得
たものである。

以下本考案を図面に基づいて説明する。

第１図および第２図は本考案の一実施例を示すもので、
マルチチップ集積回路モジュール１０はこの実施例では
長さ方向と幅方向に半導体チンブ１１をそれぞれ２個ず
つ、合計４個搭載しており、マルチチップ集積回路モジ
ュール１００幅方向の両端部に外部リート°端子１２が
配設されている。

またマルチチップ集積回路モジュール１０ゆ配線基板１
３上に前記半導体チンプ１１を接続し、その上方に気密
封止用のカバー１４を装着して構成されている。

前記、配線基板１３に半導体チンプ１１を接続する場合
には、ワイヤボンディングでも接続できルア５Ｅ、フェ
イスダウンボンディングで接続する方が本考案の構造に
はより好ましい。

前言已配線基板１３とカバー１４とは例えばセラミック
材で形成されろ。

そして前記カバー１４は基体１４１と半導体チップ１１
を囲みうる窓を有する部材１４２とが積層されて形成さ
れており、カバー１４には半導体チップ１１に対向する
面に、前記窓を介して前記半導体チップ１１を各別に囲
みうる凹部空間１５が設けられ、カバー１４の他の内面
は配線基板１３上に接するか、あるいは第２図に示され
るようにわずかな間隙１６を有しうるように構成されて
いる。

前記配線基板１３の上面外周縁には気密封止用のメタラ
イズパターン１７が形成され、前記カバー１４の底面外
周縁には前記メタライズパターン１７に正対する位置に
他のメタライズパターン１８が形成されている。

これ等メタライズパターン１７，１８は例えば銀−パラ
ジウム系導体であればはんだに良くぬれるが、タングス
テンあるいはモリブデンのごとき卑金属の場合には、表
面にはんだにぬれやすい金属、例えばニッケルメッキ下
地の上に金メッキが施される。

前記配線基板１３とカバー１４とＱ対向面内の外周面、
すなわち正対するメタライズパターン１７．１８間は気
密封止層１９で密封されている。

この気密封止層１９には例えば鉛−錫、金−錫等の合金
や、これ等にアンチモン、ビスマスヲ含ム金等の低融点
金属のはんだが用いられる。

前述のマルチチップ集積回路の気密実装構造は、配線基
板１３上に接続されている複数個の半導体チップ１１に
、カバー１４に設けられた四部空間１５を位置合せした
うえで、配線基板１３にカバー１４を重ね合わせ、前記
配線基板１３とカバー１４との対向面内の外周面たるメ
タライズパターン１７．１８間をはんだ付けし、密封し
て組み立てられる。

前記複数個の半導体チップ１１をカバー１４に設けられ
た凹部空間１５を囲んで封止することにより、内部体積
を著しく減縮させることができる。

すなわち半導体チップ１１の大きさを縦３Ｎ、横３ｙｍ
＋＋、高さ０．５咽とするとき、該半導体チップ１１を
封止するために必要な凹部空間１５０太きさは概略、縦
ｓｍｍ、横５ｗｎ、深さ１耽であり、従って１個の半導
体チップ１１を封止するための内部体積は約２５−で、
４個の半導体チップの封止に要する内部空間の体積は約
１００πｄである。

一方、４個の半導体チップを単一の空間に封止する場合
、縦２０〜２５ｒｒｒｌｎ、横１５〜２０ｍｍ、単一の
空間深さＩＢ程度とすれば、内部体積３００〜５００７
Ｉｌｄを必要とする。

従って各半導体チップ１１を凹部空間１５で囲んで封止
した場合の全体の内部体積は単一の空間１ 内に並べて封止した場合の約３＝５に減縮される。

他方封止作業において、封止用のはんだが加熱溶融し、
周囲が封止された後、はんだが凝固するまでの冷却過程
での内部空間と外部との圧力差、つまり内部気体の体積
変化の絶対量ははんだの溶融時の温度から凝固時までの
温度差と内部体積に比例する。

そこで封止作業中のはんだの溶融時の温度と凝固時の温
度差が半導体チップ１１を凹部空間１５で囲んで封止し
た場合、すなわち本考案の場合と、単一の空間内に並べ
て封止した場合とで両者同一なるものとすると１両者の
内部気体の体積変化は内部体積に比例する。

従って本考案の場合は前述のように内部体積を大幅に減
縮できるので、単一の空間内に半導体チップを並べて封
止する場合に比較して内部空間の圧力と外部の圧力との
圧力差を著しく小さくすることができ、その結果封止作
業時に内部空間の圧力が外部の圧力よりも低下すること
に起因してはんだが内部空間に押し込普れる不都合を解
消できるものである。

つぎに第３図、第４図は本考案の他の実施例を示すもの
で、半導体チップ１１を配線基板１３の長さ方向に４個
、−列に接続している外は、前記第１図および第２図に
示される実施例と同様である。

さらに第５図、第６図は本考案の別の実施例を示すもの
で、配線基板１３の長さ方向と幅方向に半導体チップ１
１をそれぞれ４個ずつ接続している外は、第１図および
第２図に示される実施例と同様である。

なお本考案ではこの実施例に示されるように半導体チッ
プ１１の数が増すほど、相対的に内部空間の全体の体積
を減縮できる結果、内部空間と外部との圧力差を小さく
できるので、より一層効果が大きくなる。

進んで第１図は本考案の異なる実施例を示すもので、こ
の実施例ではカバー１４′が金属板で作られており、内
部に半導体チップ１１を囲みうる凹部空間１５／が形威
されている。

カバー１４′を構成する金属板はいかなる材質でもよい
が、配線基板１３がセラミック製の場合、好ましくはセ
ラミックの熱膨張係数に近い鉄−ニッケル系合金が用い
られる。

なおりバー１４’側のメタライズパターン１８は省略さ
れている。

前述の実施例ではいずれもカバー側に凹部空間を設けた
ものについて説明しているが、凹部空間を配線基板側に
設けてもよい。

本考案は以上説明した構成１作用のもので、配線基板と
気密封止用のカバーとの少なくとも一方に設けられた複
数個の凹部空間に、半導体チップを各別に収容し、配線
基板と前記カバーとの対向面内の外周面をはんだで封止
する構成としているので、半導体チップを封止するため
の全体の内部空間を著しく減縮でき、封止作業中のはん
だの加熱溶融時から凝固時までの気体の体積減少量が小
さく、内部空間と外部空間との圧力差を著しく小さくで
きるので、前記内部空間と外部空間との圧力差に起因す
るはんだが内部に押し込まれる現象を防止しうる効果を
有し、響に半導体チップを多数接続する大面積のマルチ
チンプ集積回路モジュールにきわめて有効である。

また本考案は半導体チップを収容するための凹部空間は
配線基板と気密封止用のカバーの成形過程で簡単に形威
しうるし、配線基板と前記カバーとの対向面内の外周面
のみ、はんだで封止する構成としているので、はんだ付
けを容易に行ないうる等が相俟ち、的確に実施できる効
果がある。

さらに本考案は前述のごとく、半導体チップを封止すべ
き内部空間と外部との圧力差を小さくできる結果、封止
作業を特別に圧力コントロールしたチャンバ内で行なう
必要がなく、封止設備を簡略化できるので、コストダウ
ンを図りうる派生効果をも有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の平面図、第２図は第１図の
Ａ−Ａ線断面図、第３図は他の実施例の平面図、第４図
は第３図のＢ−Ｂ線断面図、第５図は別の実施例の平面
図、第６図は第５図のＣ−Ｃ線断面図、第１図は異なる
実施例の断面図である。 １１・・・・・・半導体チップ、１３・・・・・・配線
基板。 １４．１４’・・・・・・気密封止用のカバー、１５，
１５’・・・・・・凹部空間、１６・・・・・・配線基
板の上面とカバーの底面内部間の間隙、１７，１８・・
・・・・メタライズパターン、１９・・・・・気密封止
層。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 配線基板と気密封止用のカバーの少なくとも一方に、半
   導体チップを各別に囲みつる複数個の凹部空間が設けら
   れ、各凹部空間内には半導体チップが収容されており、
   前記配線基板と気密封止用のカバーとは互いに重ね合わ
   され、これ等配線基板と気密封止用のカバーとの対向面
   内の少なくとも外周面は接触しており、該外周面のみ、
   はんだで封止されていることを、特徴とするマルチチッ
   プ集積回路の気密実装装置。