JPS6251498B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6251498B2 JPS6251498B2 JP56089578A JP8957881A JPS6251498B2 JP S6251498 B2 JPS6251498 B2 JP S6251498B2 JP 56089578 A JP56089578 A JP 56089578A JP 8957881 A JP8957881 A JP 8957881A JP S6251498 B2 JPS6251498 B2 JP S6251498B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor element
- bonded
- cooling
- flow channel
- metal foil
- 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
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-
- 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
- H10W72/071—Connecting or disconnecting
- H10W72/072—Connecting or disconnecting of bump connectors
- H10W72/07251—Connecting or disconnecting of bump connectors characterised by changes in properties of the bump connectors during connecting
-
- 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
-
- 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
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体素子を基板にフエイスダウン接
合する形式の電子装置の冷却装置に関するもので
ある。
合する形式の電子装置の冷却装置に関するもので
ある。
従来の電子装置の冷却装置を第１図により説明
する。
する。
第１図において、基板１に接合された半導体チ
ツプ２と冷却液の流水路３ａを有する冷却板３と
接続したキヤツプ４との間に熱伝達接続体が形成
される。この熱伝達接続体は一方が良好な熱的相
互接続を設けるように金属箔の束５を半田付けな
どによつて背板６への取付け溝として働く溝７に
組付けられ、他方は半導体チツプ２と接触させ
る。また、金属箔の束５は束の端部を同時に保持
しかつ微小分割によつて形成された個々の小さな
箔を保護する働きをする弾性スリーブ８を束５の
周辺部に備えている。金属箔の束５の長さは半導
体チツプ２に加えられる力が良好な熱伝導接触面
を与えるのに必要な量以内にあり、かつ半導体チ
ツプ２に加えることができる最大力を越えない程
度にする。
ツプ２と冷却液の流水路３ａを有する冷却板３と
接続したキヤツプ４との間に熱伝達接続体が形成
される。この熱伝達接続体は一方が良好な熱的相
互接続を設けるように金属箔の束５を半田付けな
どによつて背板６への取付け溝として働く溝７に
組付けられ、他方は半導体チツプ２と接触させ
る。また、金属箔の束５は束の端部を同時に保持
しかつ微小分割によつて形成された個々の小さな
箔を保護する働きをする弾性スリーブ８を束５の
周辺部に備えている。金属箔の束５の長さは半導
体チツプ２に加えられる力が良好な熱伝導接触面
を与えるのに必要な量以内にあり、かつ半導体チ
ツプ２に加えることができる最大力を越えない程
度にする。
しかし、このような従来技術にはつぎのような
問題点があげられる。
問題点があげられる。
(1) 熱伝達接続体は、構成部材である金属箔の束
５、溝７、弾性スリーブ８などが組み合わされ
たもので構造が複雑であり、且つ組み合わされ
た状態で大きいため、冷却装置が厚くなる。
５、溝７、弾性スリーブ８などが組み合わされ
たもので構造が複雑であり、且つ組み合わされ
た状態で大きいため、冷却装置が厚くなる。
(2) 半導体チツプ２と金属箔の束５との接触条件
が微妙であり、熱伝達接続体構成部材の加工お
よび組立に精度を要する。
が微妙であり、熱伝達接続体構成部材の加工お
よび組立に精度を要する。
本発明は、半導体素子と素子冷却用構造体とを
接合した場合、その接合部および半導体素子のフ
エイスダウン接合部などに発生する熱ひずみを軽
減することができる電子装置の冷却装置を提供す
ることを目的とするものである。
接合した場合、その接合部および半導体素子のフ
エイスダウン接合部などに発生する熱ひずみを軽
減することができる電子装置の冷却装置を提供す
ることを目的とするものである。
本発明の特徴とするところは基板に半導体素子
をフエイスダウン接合する形式の電子装置におい
て、金属膜を蒸着した半導体素子に金属箔より成
る熱伝導板を半田により接合し、この熱伝導板の
半導体素子接合側の裏側を冷却用流水路とし、前
記熱伝導板の半導体素子と接合する領域以外の部
分に熱ひずみを吸収する突起を設けたものであ
る。
をフエイスダウン接合する形式の電子装置におい
て、金属膜を蒸着した半導体素子に金属箔より成
る熱伝導板を半田により接合し、この熱伝導板の
半導体素子接合側の裏側を冷却用流水路とし、前
記熱伝導板の半導体素子と接合する領域以外の部
分に熱ひずみを吸収する突起を設けたものであ
る。
以下に本発明の実施例を第２図〜第５図により
説明する。第２図はパツケージの全体構造図であ
る。基板９に複数個の半導体素子１０が半田ボー
ル１１によりフエイスダウン接合される。半導体
素子１０の背面には金属膜が蒸着され、半田付け
が可能であり、この半導体素子１０には半田層１
２により薄い金属箔１３、例えば、アルミニウ
ム、銅などから成る箔またはメツキ箔が接合され
る。
説明する。第２図はパツケージの全体構造図であ
る。基板９に複数個の半導体素子１０が半田ボー
ル１１によりフエイスダウン接合される。半導体
素子１０の背面には金属膜が蒸着され、半田付け
が可能であり、この半導体素子１０には半田層１
２により薄い金属箔１３、例えば、アルミニウ
ム、銅などから成る箔またはメツキ箔が接合され
る。
この金属箔１３の反接合面側は冷却板１４とと
もに冷却用流水路１４ａを形成することにより単
純で、かつ冷却効果の大きい構造となつている。
もに冷却用流水路１４ａを形成することにより単
純で、かつ冷却効果の大きい構造となつている。
この金属箔１３には、第３図に示すように半導
体素子１０を接合する面以外の部分を接合面の反
対側に凸状とした突起１５が設けられる。突起１
５の幅、高さ、および隅部と先端の円弧の半径な
どは半導体素子１０の配置間隔に応じて最適値を
定める。また、半導体素子１０を基板９へ接合す
る半田ボール１１の配置により熱ひずみが特定方
向に主として生ずることが予想される場合には、
第４図のように熱ひずみを吸収する必要のある方
向にのみに突起１５を設けるようにしても良い。
さらに、ひずみ方向を想定できない場合には、第
５図のように半導体素子１０を接合する部分のみ
を円形とし他の部分を凸状とした突起１５を設け
るようにしても良い。
体素子１０を接合する面以外の部分を接合面の反
対側に凸状とした突起１５が設けられる。突起１
５の幅、高さ、および隅部と先端の円弧の半径な
どは半導体素子１０の配置間隔に応じて最適値を
定める。また、半導体素子１０を基板９へ接合す
る半田ボール１１の配置により熱ひずみが特定方
向に主として生ずることが予想される場合には、
第４図のように熱ひずみを吸収する必要のある方
向にのみに突起１５を設けるようにしても良い。
さらに、ひずみ方向を想定できない場合には、第
５図のように半導体素子１０を接合する部分のみ
を円形とし他の部分を凸状とした突起１５を設け
るようにしても良い。
つぎに、本発明の実施例の作用を述べる。第２
図に示すようなパツケージにおいて半田ボール１
１を介し半導体素子１０が接合される構造では、
半導体素子１０と基板９の熱膨張係数の違い及び
温度差に伴なう熱膨張の差が生ずる。この熱膨張
の差は半導体素子１０と基板９を接合する半田ボ
ール１１にひずみとして加わる。このひずみは、
パツケージの電源をオン、オフすることにより変
化するため、半田ボール１１はひずみの繰返しを
受け、ひずみの程度により疲労破壊する。また、
熱の発生源である半導体素子１０は温度によつて
特性が変化する場合がある。このため、半導体素
子１０の温度を適温に保つ効果と温度差に伴なう
熱ひずみを低減する目的により半導体素子１０を
冷却し、パツケージの信頼性を維持している。温
度差による熱ひずみを低減するために冷却用流水
路１４ａに熱を伝導する方法として最適なものは
半導体素子１０と冷却用流水路１４ａを完全接合
する構造である。しかし、冷却用流水路１４ａを
剛性の高い構造とした場合、冷却用流水路部構成
部材と半導体素子との熱膨張係数の違い及び両者
の温度差により、両者を接合した部分に熱ひずみ
が生じる。この熱ひずみは半導体素子の両接合面
において強度的に弱い方に集中することになる。
図に示すようなパツケージにおいて半田ボール１
１を介し半導体素子１０が接合される構造では、
半導体素子１０と基板９の熱膨張係数の違い及び
温度差に伴なう熱膨張の差が生ずる。この熱膨張
の差は半導体素子１０と基板９を接合する半田ボ
ール１１にひずみとして加わる。このひずみは、
パツケージの電源をオン、オフすることにより変
化するため、半田ボール１１はひずみの繰返しを
受け、ひずみの程度により疲労破壊する。また、
熱の発生源である半導体素子１０は温度によつて
特性が変化する場合がある。このため、半導体素
子１０の温度を適温に保つ効果と温度差に伴なう
熱ひずみを低減する目的により半導体素子１０を
冷却し、パツケージの信頼性を維持している。温
度差による熱ひずみを低減するために冷却用流水
路１４ａに熱を伝導する方法として最適なものは
半導体素子１０と冷却用流水路１４ａを完全接合
する構造である。しかし、冷却用流水路１４ａを
剛性の高い構造とした場合、冷却用流水路部構成
部材と半導体素子との熱膨張係数の違い及び両者
の温度差により、両者を接合した部分に熱ひずみ
が生じる。この熱ひずみは半導体素子の両接合面
において強度的に弱い方に集中することになる。
そこで本実施例のように冷却用流水路部に例え
ば、アルミニユーム、銅などからなる金属箔１３
またはメツキ箔を用い、この金属箔１３に突起１
５を設ける形状として剛性を低下させる。
ば、アルミニユーム、銅などからなる金属箔１３
またはメツキ箔を用い、この金属箔１３に突起１
５を設ける形状として剛性を低下させる。
この構造においては、冷却用流水路部と半導体
素子の間に発生する熱ひずみは金属箔１３の膨張
と剛性の低い突起１５の変形により吸収すること
ができる。このため、たとえば第２図に示すよう
に半導体素子１０を基板側には半田ボール１１に
より接合し、冷却用流水路側には完全接合した場
合、半田ボール１１に加わる熱ひずみは半導体素
子１０と基板９との熱膨張差と温度差により生ず
るひずみだけとなり、半田ボール１１の疲労強度
を著るしく向上させることになる。
素子の間に発生する熱ひずみは金属箔１３の膨張
と剛性の低い突起１５の変形により吸収すること
ができる。このため、たとえば第２図に示すよう
に半導体素子１０を基板側には半田ボール１１に
より接合し、冷却用流水路側には完全接合した場
合、半田ボール１１に加わる熱ひずみは半導体素
子１０と基板９との熱膨張差と温度差により生ず
るひずみだけとなり、半田ボール１１の疲労強度
を著るしく向上させることになる。
以上に詳述したように、本発明においてはフエ
イスダウンした半導体素子の背面に金属膜を蒸着
し冷却用流水路側に完全接合した場合、接合部に
発生する熱ひずみを、冷却用流水路側の部材に突
起を有する箔を用いることにより低減することが
できる。
イスダウンした半導体素子の背面に金属膜を蒸着
し冷却用流水路側に完全接合した場合、接合部に
発生する熱ひずみを、冷却用流水路側の部材に突
起を有する箔を用いることにより低減することが
できる。
また、突起を有する箔を冷却用流水路の一部と
することにより、構造を単純化するとともに冷却
効率を大きくできる。
することにより、構造を単純化するとともに冷却
効率を大きくできる。
第１図は従来の熱伝達接続体の構造図、第２図
は本発明の効果を説明するためのパツケージの構
造図、第３図、第４図、第５図は箔の断面構造図
である。 １……冷却板、２……キヤツプ、３……背板、
４……金属箔の束、５……溝、６……フランジ、
７……ピン、８……基板、９……チツプ、１０…
…弾性スリーブ、１１……冷却板、１２……箔、
１３……半田層、１４……半導体素子、１５……
半田ボール、１６……基板、１７……突起。
は本発明の効果を説明するためのパツケージの構
造図、第３図、第４図、第５図は箔の断面構造図
である。 １……冷却板、２……キヤツプ、３……背板、
４……金属箔の束、５……溝、６……フランジ、
７……ピン、８……基板、９……チツプ、１０…
…弾性スリーブ、１１……冷却板、１２……箔、
１３……半田層、１４……半導体素子、１５……
半田ボール、１６……基板、１７……突起。
Claims (1)
- １ 基板に半導体素子をフエイスダウン接合する
形式の電子装置において、金属膜を蒸着した半導
体素子に金属箔より成る熱伝導板を半田により接
合し、この熱伝導板の半導体素子接合側の裏側を
冷却用流水路とし、前記熱伝導板の半導体素子と
接合する領域以外の部分に熱ひずみを吸収する突
起を設けたことを特徴とする電子装置の冷却装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56089578A JPS57206055A (en) | 1981-06-12 | 1981-06-12 | Cooling system for electronic device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56089578A JPS57206055A (en) | 1981-06-12 | 1981-06-12 | Cooling system for electronic device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57206055A JPS57206055A (en) | 1982-12-17 |
| JPS6251498B2 true JPS6251498B2 (ja) | 1987-10-30 |
Family
ID=13974675
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56089578A Granted JPS57206055A (en) | 1981-06-12 | 1981-06-12 | Cooling system for electronic device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57206055A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6275599U (ja) * | 1985-10-30 | 1987-05-14 | ||
| JPH01106992U (ja) * | 1988-01-06 | 1989-07-19 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4531146A (en) * | 1983-07-14 | 1985-07-23 | Cutchaw John M | Apparatus for cooling high-density integrated circuit packages |
-
1981
- 1981-06-12 JP JP56089578A patent/JPS57206055A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6275599U (ja) * | 1985-10-30 | 1987-05-14 | ||
| JPH01106992U (ja) * | 1988-01-06 | 1989-07-19 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57206055A (en) | 1982-12-17 |
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