JPH0393259A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、半導体装置、特にシリコン基板上に複数のＩ
Ｃチップを実装してなるマルチチップモジュールを、パ
ッケージに収納してなる、半導体装置に関する。

［従来の技術］ 近時の高密度、高集積化に対応する半導体装置として、
複雑な配線回路を高密度に備えたシリコン基板上に、複
数のＬＳＩチップなどのＩＣチップを実装してなる、シ
リコンオンシリコン型のマルチチップモジュールを、パ
ッケージに収納してなる装置が出現し、使用されている
。

上記マルチチップモジュールによれば、シリコン基板上
にＩＣチップ機構を一体に形成したモジュールに比べて
、その一部のＩＣチップ機構に不良箇所が生じた場合に
、シリコン基板上の一部のＩＣチップを良品のＩＣチッ
プに交換するだけで、他のＩＣチップやシリコン基板を
廃棄せずに、良品のマルチチップモジュールを形成でき
、モジュールを用いた半導体装置の歩留まりを向上させ
ることができる。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、上記半導体装置に用いられるマルチチップモ
ジュールは、シリコン基板上に複数のＩＣチップを実装
しているので、その動作時の発熱量が、ＩＣチップ単体
に比べて、数倍大きい。

従って、上記半導体装置、即ちそのマルチチップモジュ
ールを誤動作少なく長期間安定させて動作させるために
は、そのマルチチップモジュールが発する熱を効率良く
装置外部に放散させる必要がある。

しかしながら、上記半導体装置では、そのマルチチップ
モジュールを単にパッケージのキャビティ内に収容して
いて、そのマルチチップモジュールが発する熱を装置外
部に効率良く放散させることができなかったので、しば
しば誤動作することがあったり、その寿命が短命であっ
たりした。

本発明は、このような課題を解消した、マルチチップモ
ジュールをパッケージに収納してなる半導体装置を提供
することを目的としている。

［課題を解決するための手段コ 上記目的のために、本発明の第１の半導体装置は、配線
回路を持つシリコン基板上に複数のＩＣチップを実装し
てなるマルチチップモジュールを、パッケージのキャビ
ティ内に収容して、前記複数のＩＣチップ背面を前記キ
ャビティ内のヒートシンクを兼ねた底板に固着するとと
もに、前記シリコン基板の外部回路接続用の配線回路と
それに対応するキャビティ内の接続回路とをＴＡＢテー
プを用いて接続し、さらに前記キャビティをキャップで
封じたことを特徴としている。

また、本発明の第２の半導体装置は、配線回路を持つシ
リコン基板上に複数のＩＣチップを実装してなるマルチ
チップモジュールであって、その複数のＩＣチップ背面
に亙って放熱板を兼ねたサポート板を被着したマルチチ
ップモジュールを、パッケージのキャピティ内に収容し
て、前記サポート板を前記キャビティ内のヒートシンク
を兼ねた底板に固着するとともに、前記シリコン基板の
外部回路接続用の配線回路とそれに対応するキャビティ
内の接続回路とをＴＡＢテープを用いて接続し、さらに
前記キャビティをキャップで封じたことを特徴としてい
る。

また、本発明の第３の半導体装置は、配線回路を持つシ
リコン基板上に複数のＩＣチップを実装してなるマルチ
チップモジュールを、パッケージのキャビティ内に収容
して、前記シリコン基板の外部回路接続用の配線回路と
それに対応する前記キャビティ内の接続回路とをＴＡＢ
テープを用いて接続し、さらに前記キャビティをヒート
シンクを兼ねたキャップで封するとともに、そのキャッ
プに前記複数のＩＣチップ背面を固着したことを特徴と
している。

また、本発明の第４の半導体装ｍｔｔ、配線回路を持つ
シリコン基板上に複数のＩＧチップを実装してなるマル
チチップモジュールであって、その複数のＩＣチップ背
面に亙って放熱板を兼ねたサポート板を被着したマルチ
チップモジュールを、パッケージのキャビティ内に収容
して、前記シリコン基板の外部回路接続用の配線回路と
それに対応する前記キャビティ内の接続回路とをＴＡＢ
テープを用いて接続し、さらに前記キャビティをヒート
シンクを兼ねたキャップで封するとともに、そのキャッ
プに前記サポート板を固着したことを特徴としている。

［作用コ 前記構成の第１１第３の半導体装置においては、そのマ
ルチチップモジュールの複数のＩＣチップが発する熱を
、キャビティ底面を封ずる底板またはキャビティを封ず
るキャップを介して、装置外部に放散させることができ
る。

前記構成の第２、第４の半導体装置においては、そのマ
ルチチップモジュールの複数のＩＣチップが発する熱を
、サポート板とキャビティ底面を封ずる底板またはキャ
ビティを封ずるキャップとを介して、装置外部に放散さ
せることができる。

またそれとともに、マルチチップモジュールの複数のＩ
Ｃチップ背面を、そのチップ背面に亙って被着したサポ
ート板を介して、キャビティ内の底板またはキャビティ
を封ずるキャップに確実かつ容易に固着できる。

その理由は、マルチチップモジュールをパッケージのキ
ャピティ内に収容する前に、その複数のＩＣチップ背面
に亙ってサポート板を被着することにより、マルチチノ
ブモジュールの複数のＩＣチップ背面に亙って、サポー
ト板をその被着状態を目で直接に確認しながら確実に被
着できるからである。また、サポート板は、一枚であっ
て、凹凸のない平面状をしているので、該サポート板を
キャビティ内の底板またはキャビティを封ずるキャップ
に確実かつ容易に固着できるからである。

また加えて、脆弱なシリコン基板と該基板上に実装した
同じく脆弱なＩＣチップとからなるマルチチップモジュ
ールを、その複数のＩＣチップ背面に亙って被着したサ
ポート板で支持して、マルチチップモジュールを、その
一部を破損させずに、パッケージに収納等できる。

また、前記構成の第１、第２、第３、第４の半導体装置
においては、パッケージのキャビティ内に収容する前の
マルチチップモジュールのシリコン基板の外部回路接続
用の配線回路にＴＡＢテープを接続しておくことにより
、そのＴＡＢテープヲ用いてマルチチップモジュールの
バーンインテスト等の性能試験を行うことができる。

［実施例ｊ 次に、本発明の実施例を図面に従い説明する。

第１図および第２図は本発明の第１の半導体装置の好適
な実施例を示し、第１図はその正面断面図、第２図はそ
のマルチチップモジュールの正面図である。以下、この
図中の実施例を説明する。

図において、１０は、多層構造をしたシリコン基板であ
る。この基板ＩＯは、その表面やその内部に、複雑な配
線回路（図示せず）を高密度に備えている。

１２は、ＬＳＩチップなどのＩＣチップである。

このチップｌ２を、上記シリコン基板１０上に複数実装
している。詳しくは、複数のＩＣチップｌ２を、上記基
板１０上に搭載して、そのＩＣチ・ノブｌ２のパッドを
それに対応する上記基板１０表面の配線回路のパッドに
、ＴＡＢテープ１４を介して、またはフリップチップボ
ンデング法により直接に、接続している。

１００は、以上の構成からなるマルチチップモジュール
である。

２００は、セラミックパッケージである。このパッケー
ジ２００は、そのキャビティ２２底面を、ヒートシンク
を兼ねた熱伝導性の良いＣｕ−Ｗ合金などからなる底板
２４で封じている。また、パッケージ２００周囲に、外
方に向けて外部リード３’Ｏを延設している。

このパッケージのキャビティ２２内に、前記マルチチッ
プモジュール１００を収容している。そして、そのモジ
ュールの複数のＩＣチフブ１２背面を、上記キャビティ
内の底板２４に、Ａｕ−Ｓｉ合金、Ａｕ−Ｇｅ合金など
の低融点のろう材を用いて、直接に固着している。

４０は、ポリイミドフィルムなどの絶縁フィルム上に銅
箔などからなる複数本の導体回路を形成してなるＴＡＢ
テープである。このＴＡＢテーブ４０の導体回路を介し
て、上記キャビティ２２内に収容したマルチチップモジ
ュールのシリコン基板１０の外部回路接続用の配線回路
とそれに対応する前記外部リード３０に連なるキャビテ
ィ２２内の接続回路５０とを接続している。

具体的には、パッケージのキャビティ２２内に収容する
前のマルチチップモジュールのシリコン基板１０の外部
回路接続用の配線回路にそれに対応するＴＡＢテーブ４
０の導体回路の一端を接続しておいて、上記キャピティ
２２内にマルチチップモジュール１００を収容する際に
、ＴＡＢテーブ４０を適当長に切断して、そのＴＡＢテ
ーブ４０の導体回路の他端を、それに対応する前記外部
リード３０に連なるキャビティ・２２内の接続回路５０
に、熱圧着などにより、接続している。

６０は、金属製のキャップである。このキャッブ６０で
、上記マルチチップモジュール１００を収容したキャビ
ティ２２を封じている。

第Ｉ図に示した第１の半導体装置は、以上のように構成
していて、そのマルチチップモジュールの複数のＩＣチ
ップｌ２が発する熱が、そのチップｌ２背面を固着した
キャビティ２２内の底板２４を介して、装置外部に放散
される。

第３図および第４図は本発明の第２の半導体装置の好適
な実施例を示し、第３図はその正面断面図、第４図はそ
のマルチチップモジュールの正面図を示している。以下
、この図中の実施例を説明する。

図の半導体装置では、第４図に示したように、そのマル
チチップモジュール１００の複数のＩＣチッヲ１２背面
に亙って、放熱板を兼ねた熱伝導性の良いＣｕ−Ｗ合金
などからなるサポート板７０を、Ａｕ−Ｓｉ合金または
Ａｕ−Ｇｅ合金などの低融点のろう材を用いて、被着し
ている。

ここで、上記サポート板７０には、その熱膨張係数が、
ＩＣチップ１２を形成しているシリコン部材の熱膨張係
数に近い板を選択する必要がある。

これは、そうしないと、ＩＣチップｌ２が発する熱で上
記サポート板７０とＩＣチップ１２との間に過大な熱応
力が生じて、脆弱なＩＣチップｌ２が破損するからであ
る。

そして、上記サポート板７０を被着したマルチチップモ
ジュール１００を、前述第１の半導体装置と同様な、パ
ッケージ２００のキャビティ２２内に収容している。

またそれとともに、上記サポート板７０を、上記キャビ
ティ２２内の底板２４に固着している。

その他は前述第１の半導体装置と同様に構成していて、
そのマルチチップモジュールｌＯＯの複数のＩＣチップ
ｌ２が発する熱が、そのチップｌ２背面に被着したサポ
ート板７０とその板を固着したキャビティ２２内の底板
２４とを介して、装置外部に放散される。

第５図は本発明の第３の半導体装置の好適な実施例を示
し、詳しくはその正面断面図を示している。以下、この
図中の実施例を説明する。

図において、８００は、セラミックパッケージである。

このパッケージ８００は、そのキャビティ８２底面をセ
ラミックからなる底板８４で封じていて、その底板８４
下面にビン状の外部リード９０を、パッケージ８００下
方に向けて多数格子状などに延設している。

このパッケージのキャビティ８２内に、前述第２図に示
したものと同様な構成のマルチチップモジュール１００
を収容している。そして、そのモジュールのシリコン基
板ｌＯの外部回路接続用の配線回路とそれに対応する前
記外部リード９０に連なるキャビティ８２内の接続回路
５２とを、上記シリコン基板ｌ２の外部回路接続用の配
線回路に接続しておいたＴＡＢテーブ４０を用いて、接
続している。

６２は、ヒートシンクを兼ねた熱伝導性の良いＣｕ−Ｗ
合金などからなるキャップである。このキャップ６２で
、上記マルチチップモジュール１００を収容したキャビ
ティ８２を封じている。

またそれとともに、そのキャビティ８２を封じているキ
ャップ６２真面に、マルチチップモジュールの複数のＩ
Ｃチップｌ２背面を、Ａｕ−Ｓｉ合金、Ａｕ−Ｇｅ合金
などの低融点のろう材を用いて、直接に固着している。

なお、上記キャップ６２には、その表面に、放熱フィン
などを備えたクーラー（図示せず）を備えても良い。

第５図に示した第３の半導体装置は、以上のように構成
していて、そのマルチチップモジュールの複数のＩＣチ
ップｌ２が発する熱が、そのチップｌ２背面を固着した
キャップ６２を介して、装置外部に放散される。

第６図は本発明の第４の半導体装置の好適な実施例を示
し、詳しくはその正面断面図を示している。以下、この
図中の実施例を説明する。

図の半導体装置では、前述第４図に示したものと同様な
構成のマルチチップモジュール１００であって、その複
数のＩＣチップｌ２背面に亙ってサポート板７０を被着
したマルチチップモジール１００を、前述第３の半導体
装置と同様なパッケ−ジ８００のキャビテイ８２内に収
容している。

またそれとともに、上記キャビテイ８２内に収容したマ
ルチチップモジュールｌＯＯのサポート板７０を、キャ
ビティ８２を封じているヒートシンクを兼ねた熱伝導性
の良いキャップ６２裏面に、低融点のろう材を用いて、
固着している。

その他は、前述第３の半導体装置と同様に構成していて
、′そのマルチチップモジュール１００の複数のＩＧチ
ップｌ２が発する熱が、そのチ，プ１２背面に被着した
サポート板７０とその板を固着したキャップ６２とを介
して、装置外部に放散される。

なお、上述各半導体装置において、パッケージ２００，
８００には、外部リード３０．９０の代わりに、外部装
置接続用のコネクター（図示せず）を直接に備えたり、
ガラス封止部材を用いたハーメチックタイプの外部リー
ド（図示せず）を備えた・リしても良い。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明の第１、第３の半導体装置
においては、パッケージのキャビテイ内に収納したマル
チチップモジュールの複数のＩＣチップが発する熱を、
ヒートシンクを兼ねた熱伝導性の良い底板またはキャッ
プを介して、装置外部に効率良く放散させることができ
る。

また、本発明の第２、第４の半導体装置においては、パ
ッケージのキャビテイ内に収納したマルチチップモジュ
ールの複数のＩＣチップが発する熱を、ヒートシンクを
兼ねた熱伝導性の良いサポート板と底板またはキャップ
とを介して、装置外部に効率良く放散させることができ
る。

また、本発明の第１１第２、第３、第４の半導体装置に
おいては、パッケージのキャピテイ内に収容する前のマ
ルチチップモジュールのシリコン基板の外部回路接続用
の配線回路にＴＡＢテープを接続しておくことにより、
そのＴＡＢテープを用いてマルチチップモジコールの性
能試験を手数を掛けずに容易かつ迅速に行うことができ
る。

そのため、本発明の第１、第２、第３、第４の半導体装
置によれば、従来の実装技術をそのまま用いて、歩留ま
り良く形成可能な、熱放散性が良くて動作の安定した、
高密度、高集積化した高信頼性の半導体装置を提供でき
る。

さらに、本発明の第２、第４の半導体装置によれば、マ
ルチチップモジュールの複数のＩＣチップ背面を、サポ
ート板を介して、パッケージの底板またはキャップに確
実かつ容易に固着できる。

またそれとともに、脆弱なシリコン基板と脆弱なＩＣチ
ップとからなるマルチチップモジュールをサポート板で
支持して、マルチチップモジュールを、その一部を破損
させずに、パッケージに収納等できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第ｌの半導体装置の正面断面図、第２
図はマルチチップモジュールの正面図、第３図は本発明
の第２の半導体装置の正面断面図、第４図はサポート板
を被着したマルチチップモジュールの正面図、第５図は
本発明の第３の半導体装置の正面断面図、第６図は本発
明の第４の半導体装置の正面断面図である。 １００・・・マルチチップモジュール、１０・・・シリ
コン基板、ｌ２・・・ＩＣチ，ノブ、２００．８００・
・・パッケージ、 ２２．８２・・・キャビテイ、２４．８４・・・底板、
４０・・・ＴＡＢテープ、６０．６２・・・キャップ、
７０・・・サポート板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、配線回路を持つシリコン基板上に複数のＩＣチップ
   を実装してなるマルチチップモジュールを、パッケージ
   のキャビティ内に収容して、前記複数のＩＣチップ背面
   を前記キャビティ内のヒートシンクを兼ねた底板に固着
   するとともに、前記シリコン基板の外部回路接続用の配
   線回路とそれに対応する前記キャビティ内の接続回路と
   をＴＡＢテープを用いて接続し、さらに前記キャビティ
   をキャップで封じたことを特徴とする半導体装置。 ２、配線回路を持つシリコン基板上に複数のＩＣチップ
   を実装してなるマルチチップモジュールであって、その
   複数のＩＣチップ背面に亙って放熱板を兼ねたサポート
   板を被着したマルチチップモジュールを、パッケージの
   キャビティ内に収容して、前記サポート板を前記キャビ
   ティ内のヒートシンクを兼ねた底板に固着するとともに
   、前記シリコン基板の外部回路接続用の配線回路とそれ
   に対応する前記キャビティ内の接続回路とをＴＡＢテー
   プを用いて接続し、さらに前記キャビティをキャップで
   封じたことを特徴とする半導体装置。 ３、配線回路を持つシリコン基板上に複数のＩＣチツプ
   を実装してなるマルチチップモジュールを、パッケージ
   のキャビティ内に収容して、前記シリコン基板の外部回
   路接続用の配線回路とそれに対応する前記キャビティ内
   の接続回路とをＴＡＢテープを用いて接続し、さらに前
   記キャビティをヒートシンクを兼ねたキャップで封ずる
   とともに、そのキャップに前記複数のＩＣチップ背面を
   固着したことを特徴とする半導体装置。 ４、配線回路を持つシリコン基板上に複数のＩＣチップ
   を実装してなるマルチチップモジュールであって、その
   複数のＩＣチップ背面に亙って放熱板を兼ねたサポート
   板を被着したマルチチップモジュールを、パッケージの
   キャビティ内に収容して、前記シリコン基板の外部回路
   接続用の配線回路とそれに対応する前記キャビティ内の
   接続回路とをＴＡＢテープを用いて接続し、さらに前記
   キャビティをヒートシンクを兼ねたキャップで封すると
   ともに、そのキャップに前記サポート板を固着したこと
   を特徴とする半導体装置。