JPS62249429A - 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、半導体装置の放熱性向上に通用して有効な技
術に関する。

〔従来の技術〕

半導体装置に、半導体ペレット（以下単にペレットとも
いう）がＣＣＢ　（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ＣｏＣｏ１
１ａｐｓｅＢｏｎｄｉｎでパンケージ基板等のベレット
取付基板にいわゆる面付けされてなるものがある。この
半導体装置については、１９８０年１月１５日、株式会
社工業調査会発行、日本マイクロエレクトロニクス協会
編ｒｔｃ化実装技術」Ｐ８１に説明がある。

上記半導体装置では、一般に半田からなるｃｃＢバンプ
を介してペレットがその取付基板に面付けされており、
同時に電気的に接続されている。

ところで、半導体装置の高集積化等の要請により搭載す
る半導体ペレットが大型化し、動作時における発熱量が
増加する傾向にある。したがって、半導体装置の信輔性
を確保するためには、動作時にペレットに発生した熱を
効率よ（放逐することが重要である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところが、半導体ベレットが前記ＣＣＢで取付けられた
半導体装置においては、その主な放熱がＣＣＢバンプを
通してセラミック等からなるペレ７）取付基板へ伝熱す
る経路で行われる。このように、上記半導体装置におい
ては、Ｃ’ＣＢバンプを介してしかペレットからの放熱
を行い得ないため、搭載するペレットの発熱量が大きい
場合には、その信転性において問題のあることが本発明
者により見い出された。

本発明の目的は、半導体ペレットが面付けされる半導体
装置についてその放熱性を向上できる技術を提供するこ
とにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

〔問題点を解決するための手段〕 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば、次の通りである。

すなわち、ベレット取付基板に面付けされた半導体ペレ
ットの一主面とキャップ裏面とをほぼ一致させて密着可
能とした構造にするものである。

〔作用〕

上記した手段によれば、ペレットに発生した熱を、面付
は用電極を通してペレット取付基板へ逃がす前記経路に
加えてキャップへ伝熱する経路を確保できるため、上記
目的が達成されるものである。

〔実施例１〕 第１図は本発明による実施例１である半導体装置を示す
概略断面図である。

本実施例１の半導体装置は、アルミナ等のセラミックか
らなるパッケージ基板（ペレット取付基板）■を有して
いる。このパッケージ基板１の上面には、半導体ペレッ
ト２がろう材からなるＣＣＢバンプ電極３を介して取付
けられており、上記基板１の周縁部上面には、その断面
がコ字状のアルミニウム、銅含有のタングステン等の金
属、もしくはＳｉＣセラミックからなるキャップ４がろ
う材からなる接合層５を介して取付けられている。

キャンプ４は、その底の高さがペレット２の上面よりや
や浅くなるようにされている。それ故に、前記ペレット
２の上面（−主面）は上記キャップ４の裏面に、はぼ接
触（一致）され、それでも生じる僅かな間隙にろう材か
らなる充填層（間隙充填用金属）６が形成され、加工精
度を超えた表面の凹凸により生じる微小空間であっても
完全に排除されている。したがって、ペレット２の上面
はキャンプ４の裏面に対して互いに密着可能となってい
る。

また、上記半導体装置では、その実装を前記パッケージ
基板１の裏面に形成されたろう材からなる実装用バンプ
７を介して実装基板（図示せず）に面付けして行うもの
である。この実装用バンプ７は、前記ＣＣＢバンプ３が
接合されている電極（図示せず）とパッケージ基板１の
内部に形成されている配線（図示せず）を介して電気的
に接続されている。

本実施例１においては、ＣＣＢバンプ３、接合層５、充
填層６および実装用バンプ７がそれぞれろう材で形成さ
れている。その溶融温度は、ＣＣＢバンプ３が最も高く
、接合層５と充填層６とはほぼ同一である。そして、実
装用バンプは最も低い溶融温度を有している。したがっ
て、他のろう材部を溶融させることなく、上記実装を達
成することができる。

ろう材としては、たとえば半田があり、鉛（Ｐｂ）と錫
（Ｓｎ）の混合比を調製してその溶融温度を調製するこ
とができる。なお、ろう材のぬれ性が小さい場合や無い
場合には、その場所にぬれ性の良い材料を被着する等、
通常の技術を用いてその表面のぬれ性の改善を行う。

本実施例１の半導体装置は、次のようにして製造するこ
とができる。

すなわち、まずパッケージ基板１の所定位置に、ペレッ
ト２をＣＣＢバンプ３を溶融して取付ける。

次いで、ペレット２の上面とキャンプ裏面との間にろう
材を介在させ、またパッケージ基板１とキャソブ４の下
端部との間にもほぼ同温度で溶融するろう材を介在させ
る。この状態で、全体を上記ろう材の溶融温度以上であ
ってＣＣＢバンプが溶融しない温度に加熱し、上記２箇
所におけるろう材を溶融することにより、接合層５によ
るキャンプ４の取付けと同時に該キャップ４の裏面とペ
レット２との充填層６による接合をも達成できる。

その際、接合層５が溶融しているためペレット２の上面
にキャップ４の裏面が整合する位置までキャンプ４が降
下する。したがって、該ペレットの上面の高さで、接合
層５の厚さが自ずと決定される。

このように、本実施例によれば以下の効果を得ることが
できる。

（１）、ペレット取付基板１に面付けされた半導体ペレ
ット２の一主面とキャップ裏面とをほぼ一致させて密着
可能とし、かつ両面間に存在する僅かな間隙にろう材を
充填することにより、動作時にペレットに発生した熱を
効率良くキャップへ伝えることができる。

（２）、上記［１１により、パッケージ基板１への経路
に加え、キャップ方向への放熱経路を確保できるので、
半導体装置の放熱性を大巾に向上することができる。

（３）、ペレット２の上面とキャンプ４の裏面との間の
充填層６と、キャップ４の下端部とパッケージ基板１と
の間の接合層５を、それぞれほぼ同温度で溶融するろう
材で形成することにより、前記（１１に記載した半導体
装置を容易に製造できる。

〔実施例２〕 第２図は本発明による実施例２である半導体装置を示す
概略断面図である。

本実施例？の半導体装置は、前記実施例１のものとほぼ
同一であるが、外部端子として実装用バンプ７の代わり
にビン８が取付けられた、いわゆるビングリッドアレイ
型パッケージからなるものである。

本実施例２においても、前記実施例１の場合と同様の効
果が得られる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

たとえば、実施例では半導体ペレット２の上面とキャッ
プ４の裏面との間にろう材からなる充填層６を形成した
例について説明したが、必ずしもこれに限るものでない
、確かに、充填層６を介在させることにより、加工精度
を超えた表面の凹凸に起因する間隙をも塞ぐことができ
るので、大巾に熱伝導性を向上させることができる。そ
れ故、充填層６を介在させることが望ましい、しかし、
ペレット上面およびキャップ裏面の平坦度が高い場合に
は、充填層６を介在させなくとも十分な放熱性を確保す
ることができるものである。

また、充填層６を介在させる場合には、それを構成する
ろう材が、接合層５を構成するそれとほぼ同温度の溶融
温度であるものについて説明したが、これに限らず、充
填Ｎ６を構成するろう材の溶融温度が低い場合であって
もよい。なお、全体構造または各構成部材の具体的形状
、材料等は、実施例に示したものに限らず、種々変更可
能であることはいうまでもない。

また、実際の使用時には、キャップ４の上面に放熱フィ
ン等を取付け、その放熱を促す等の通常の技術を用い、
さらに放熱性能を高めることができることはいうまでも
ない。

さらに、パッケージ基板１上には、複数の半導体ペレッ
トを搭載することも可能である。実施例のようにペレッ
ト２の上面（裏面）によってキャップ４の高さを規制す
る場合は、ペレット２を構成するシリコンの熱膨張係数
が金属からなるキャップ４のそれよりも小さいので、キ
ャップ４の接合の後の熱収縮によってバンプ電極３に圧
縮応力が加えられることとなる。その結果として、実使
用時のバンプ電極の接続体転性が向上される。

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその利用分野である実装用バンプを介して面付は実装
を行うパンケージ型式のものや、いわゆるピングリッド
アレイ型パッケージ型式の半導体’ＡＨに適用した場合
について説明したが、それに限定されるものではなく、
たとえば、パッケージをキャップで封止する型式の半導
体装置であれば、如何なるものにも適用して有効である
。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果をＮ華に説明すれば、下記の通りである
。

すなわち、ベレット取付基板に面付けされた半導体ペレ
ットの一主面とキャンプ裏面とをほぼ一敗させることに
より、動作時にペレットに発生した熱を直接キャップへ
伝達できるので、大巾に放熱性を向上することができる
。したがって、半導体装置の熱的信鎖性を大巾に向上で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による実施例１である半導体装置を示す
概略断面図、 第２図は本発明による実施例２である半導体装置を示す
概略断面図である。 ｌ・・・パンケージ基板（ベレット取付基板）、２・・
・半導体ペレット、３・・・ＣＣＢバンプ、４・・・キ
ャップ、５・・・接合層、６・・・充填層（間隙充填用
金属）、７・・・実装用バンプ、８・　・　・ピン。 、−）・、 代理人　弁理士　　小　川　勝　男、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ペレット取付基板に面付けされた半導体ペレットの
   一主面とパッケージのキャップ裏面とがほぼ一致されて
   互いに密着可能とされてなる半導体装置。 ２、半導体ペレットの一主面とキャップ裏面との間に間
   隙充填用金属が介在されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の半導体装置。 ３、上記間隙充填用金属がろう材であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項記載の半導体装置。 ４、半導体ペレットがＣＣＢであることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の半導体装置。 ５、キャップがＣＣＢバンプより低融点のろう材を介し
   て取付けられていることを特徴とする特許請求の範囲第
   ４項記載の半導体装置。