[go: up one dir, main page]

JPH05160307A - Semiconductor chip module - Google Patents

Semiconductor chip module

Info

Publication number
JPH05160307A
JPH05160307A JP32482391A JP32482391A JPH05160307A JP H05160307 A JPH05160307 A JP H05160307A JP 32482391 A JP32482391 A JP 32482391A JP 32482391 A JP32482391 A JP 32482391A JP H05160307 A JPH05160307 A JP H05160307A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor chip
heat
heat dissipation
metal
heat sink
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.)
Pending
Application number
JP32482391A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Oe
聡 大江
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.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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 Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP32482391A priority Critical patent/JPH05160307A/en
Publication of JPH05160307A publication Critical patent/JPH05160307A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation

Landscapes

  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、外部の衝撃がヒートシンクに接合
したチップに直接加わることがなく、かつ半導体チップ
からの放熱能率の高い半導体チップモジュールを得るこ
とを目的とする。 【構成】 下部基板(1)上に上部基板(2)が積み重
ねられて固定され、キャップ(3)が覆い被せられて、
上部基板(2)が内包されている。上部基板(2)上に
は半導体チップ(5)が搭載され、キャップ(3)には
半導体チップ(5)の搭載位置と対応した位置に穴(4
a)が形設されている。この穴(4a)の内縁から半導
体チップ(5)の裏面にかけて、無底すり鉢型の樹脂保
持環(4)が設けられ、さらに半導体チップ(5)の裏
面とヒートシンク(9)とを接続する放熱用金属(7)
が半導体チップ(5)上に設置されている。この放熱用
金属(7)のまわりには、熱伝導性樹脂(6)が充填さ
れ、半導体チップ(5)上に放熱用金属(7)が固定さ
れるので、半導体チップ(5)の放熱効率を高めつつ、
かつ外部からの衝撃による半導体チップ(5)の破損を
免れることができる。
(57) [Summary] [Object] An object of the present invention is to obtain a semiconductor chip module in which an external impact is not directly applied to a chip joined to a heat sink and a heat dissipation efficiency from the semiconductor chip is high. [Structure] An upper substrate (2) is stacked and fixed on a lower substrate (1), and a cap (3) is covered.
The upper substrate (2) is included. A semiconductor chip (5) is mounted on the upper substrate (2), and a hole (4) is formed on the cap (3) at a position corresponding to the mounting position of the semiconductor chip (5).
a) is formed. A bottomless mortar-shaped resin retaining ring (4) is provided from the inner edge of the hole (4a) to the back surface of the semiconductor chip (5), and further heat radiation for connecting the back surface of the semiconductor chip (5) and the heat sink (9). Metal (7)
Are installed on the semiconductor chip (5). A heat conductive resin (6) is filled around the heat dissipation metal (7) and the heat dissipation metal (7) is fixed on the semiconductor chip (5), so that the heat dissipation efficiency of the semiconductor chip (5) is improved. While increasing
Moreover, it is possible to avoid damage to the semiconductor chip (5) due to external impact.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータや通信な
ど、信号処理の高速化が要求される分野に適用できる半
導体チップモジュール(マルチチップモジュール、シン
グルチップモジュール)に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor chip module (multichip module, single chip module) applicable to fields requiring high speed signal processing, such as computers and communications.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子機器の高速化、多機能化に伴い、こ
れらの機器の電子回路に用いられる集積回路の高速化、
高密度化が進んできている。この結果、集積回路として
用いられる半導体チップの単位面積当たりの発熱量も多
くなり、機器の性能を充分発揮するためには、電子回路
の熱放散について考慮する必要が生じてきた。
2. Description of the Related Art As electronic devices have become faster and more multifunctional, integrated circuits used in electronic circuits of these devices have become faster and faster.
Higher density is progressing. As a result, the amount of heat generated per unit area of the semiconductor chip used as an integrated circuit also increases, and it has become necessary to consider the heat dissipation of the electronic circuit in order to fully exhibit the performance of the device.

【0003】熱放散の第一の方法は、部品を実装してい
る基板を通して行うことである。しかしながら、集積回
路の性能向上に伴って、半導体チップからの発熱量は増
加し、基板を通してだけでは充分な放熱が行われなくな
った。したがって、これ以外の放熱経路を考慮する必要
が生じてきた。
The first method of heat dissipation is through the substrate on which the components are mounted. However, as the performance of the integrated circuit has improved, the amount of heat generated from the semiconductor chip has increased, and sufficient heat dissipation cannot be achieved only through the substrate. Therefore, it has become necessary to consider other heat dissipation paths.

【0004】そこで、熱放散の第二の方法としては、半
導体チップの基板面の反対側にヒートシンクを設けて直
接接触させる方法が用いられている(IEEETRANSACTION
CO-MPONENTS, HYBRIDS, AND MANUFACTURING TECHNOLOGY
Vol.13, No.4 1990 p.1022〜p.1031)。
Therefore, as a second method of heat dissipation, a method is used in which a heat sink is provided on the opposite side of the substrate surface of the semiconductor chip to make direct contact with it (IEEE TRANSACTION).
CO-MPONENTS, HYBRIDS, AND MANUFACTURING TECHNOLOGY
Vol.13, No.4 1990 p.1022 to p.1031).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、半導体チップ
裏面に直接ヒートシンクを接合した場合、外部の衝撃が
ヒートシンクに加えられると、これに接合された半導体
チップにも破損を与える可能性が極めて高くなるという
問題があった。
However, when the heat sink is directly bonded to the back surface of the semiconductor chip, if an external impact is applied to the heat sink, the semiconductor chip bonded to the heat sink is highly likely to be damaged. There was a problem.

【0006】本発明は、外部の衝撃がヒートシンクに接
合したチップに直接加わることがなく、かつ半導体チッ
プからの放熱能率の高い半導体チップモジュールを得る
ことを目的とする。
It is an object of the present invention to obtain a semiconductor chip module in which an external impact is not directly applied to the chip bonded to the heat sink and the heat dissipation efficiency from the semiconductor chip is high.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体チッ
プモジュールは、配線部が形成された基板と、配線部に
回路面を向けて実装された半導体チップと、半導体チッ
プの回路面と反対側で一端部が接触し、かつその他端部
がヒートシンクと接触している放熱用金属と、放熱用金
属の他端部が挿通する穴が形設されて半導体チップを内
包するキャップとを備えて構成され、放熱用金属が挿通
している穴には硬化性の熱伝導性樹脂が充填されて、半
導体チップと放熱用金属とが固定されていることを特徴
とする。
A semiconductor chip module according to the present invention includes a substrate on which a wiring portion is formed, a semiconductor chip mounted with the circuit surface facing the wiring portion, and a side opposite to the circuit surface of the semiconductor chip. A heat-dissipating metal whose one end is in contact with the other end and a heat sink and the other end is in contact with the heat-dissipating metal; The hole through which the heat radiation metal is inserted is filled with a curable heat conductive resin, and the semiconductor chip and the heat radiation metal are fixed.

【0008】前述の放熱用樹脂は、放熱用金属が挿通し
ている穴の内縁と半導体チップの裏面とに接触している
無底すり鉢型の樹脂保持環の内側に充填されている。
The above-mentioned heat-dissipating resin is filled inside the bottomless mortar-shaped resin retaining ring which is in contact with the inner edge of the hole through which the heat-dissipating metal is inserted and the back surface of the semiconductor chip.

【0009】[0009]

【作用】本発明によれば、半導体チップの裏面には、ヒ
ートシンクと接合する放熱用金属が接触しており、さら
に硬化性の熱伝導性樹脂で固められている。このため、
半導体チップはヒートシンクに直接接触していないの
で、外部からヒートシンクに与えられた衝撃は直接半導
体チップに伝わることがない。また、半導体チップから
発生する熱はこれら放熱用金属と熱伝導性樹脂の両方を
介してヒートシンクに伝導するので、半導体チップの裏
面からの放熱効率が高められる。
According to the present invention, the heat radiation metal for joining to the heat sink is in contact with the back surface of the semiconductor chip, and is hardened with the curable heat conductive resin. For this reason,
Since the semiconductor chip is not in direct contact with the heat sink, the impact applied to the heat sink from the outside is not directly transmitted to the semiconductor chip. Further, the heat generated from the semiconductor chip is conducted to the heat sink through both of the heat radiation metal and the heat conductive resin, so that the heat radiation efficiency from the back surface of the semiconductor chip is improved.

【0010】さらに、前述の熱伝導性樹脂は、放熱用金
属が挿通しているキャップの穴の内縁と半導体チップの
裏面とに接触している無底すり鉢型の樹脂保持環の内側
に充填されているので、キャップ内部の気密性が保たれ
る。
Further, the above-mentioned heat conductive resin is filled inside the bottomless mortar type resin retaining ring which is in contact with the inner edge of the hole of the cap through which the heat dissipation metal is inserted and the back surface of the semiconductor chip. Therefore, the airtightness inside the cap is maintained.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明の一実施例について添付図面を
参照して説明する。なお、説明において同一要素には同
一符号を用い、重複する説明は省略する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In the description, the same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description.

【0012】図1は、本発明の一実施例としてマルチチ
ップモジュールの外観を示した斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing the appearance of a multichip module as an embodiment of the present invention.

【0013】同図に示すように、本実施例に係るマルチ
チップモジュールは、下部基板1、上部基板2、キャッ
プ3、及びヒートシンク9を含んで構成されている。下
部基板1は、AlN(窒化アルミニウム)材で形成さ
れ、その側面からは上部基板2に形成された電気回路に
接続している複数のリードピン10が延びている。ま
た、上部基板2は低誘電率絶縁材料で形成されており、
例えば熱抵抗3℃/W、サーマルバイヤを併用して、3
インチ角のポリイミド多層配線構造を設けることができ
る(“銅ポリイミド多層配線基板”、HYBRIDS 、Vol.7
、No.1、p.10〜p.12参照)。
As shown in the figure, the multi-chip module according to this embodiment comprises a lower substrate 1, an upper substrate 2, a cap 3 and a heat sink 9. The lower substrate 1 is formed of an AlN (aluminum nitride) material, and a plurality of lead pins 10 connected to the electric circuit formed on the upper substrate 2 extend from the side surface of the lower substrate 1. The upper substrate 2 is made of a low dielectric constant insulating material,
For example, thermal resistance 3 ℃ / W, using a thermal via together, 3
An inch square polyimide multilayer wiring structure can be provided (“Copper polyimide multilayer wiring board”, HYBRIDS, Vol.7).
, No.1, p.10 to p.12).

【0014】下部基板1は上部基板2より大きい平板で
構成され、この上面に上部基板2が積み重ねられた状態
で固定されている。上部基板2が重なっていない下部基
板1の上面にはキャップ3の縁部が覆い被せられてい
る。したがって、キャップ3と下部基板1により、上部
基板2は内包された状態になっている。
The lower substrate 1 is composed of a flat plate larger than the upper substrate 2, and the upper substrate 2 is fixed in a stacked state on the upper surface thereof. An edge of the cap 3 is covered on the upper surface of the lower substrate 1 on which the upper substrate 2 does not overlap. Therefore, the upper substrate 2 is contained by the cap 3 and the lower substrate 1.

【0015】上部基板2の表面には電極が露出してお
り、これらの電極と接続する半導体チップ5が搭載され
ている。半導体チップ5は、例えば10mm角のICチ
ップになっており、フリップチップ実装法によって、上
部基板2の表面に形成された電極と接続している。した
がって、半導体チップ5の回路面は上部基板2に面して
いる。
Electrodes are exposed on the surface of the upper substrate 2, and a semiconductor chip 5 connected to these electrodes is mounted. The semiconductor chip 5 is, for example, an IC chip of 10 mm square, and is connected to an electrode formed on the surface of the upper substrate 2 by a flip chip mounting method. Therefore, the circuit surface of the semiconductor chip 5 faces the upper substrate 2.

【0016】図2は、半導体チップ5のキャップ3側を
拡大したものである。キャップ3は、半導体チップ5の
搭載位置と対応した位置に、例えば半導体チップ5の面
より広めの穴4aが形設されている。この穴4aの内縁
から半導体チップ5の裏面にかけて、無底すり鉢型の樹
脂保持環4が設けられ、さらに半導体チップ5の裏面と
ヒートシンク9とを接続して熱伝導を担う放熱用金属7
が、半導体チップ5上に設置されている。放熱用金属7
のまわりには、硬化性の熱伝導性樹脂(例えば熱伝導性
エポキシ樹脂)6が充填され、これにより半導体チップ
5上に放熱用金属7が固定される。放熱用金属7が固定
されたキャップ3の上面に、シリコン系樹脂8を用いて
ヒートシンク9を接着させる。
FIG. 2 is an enlarged view of the semiconductor chip 5 on the side of the cap 3. The cap 3 is formed with a hole 4a wider than the surface of the semiconductor chip 5, for example, at a position corresponding to the mounting position of the semiconductor chip 5. A bottomless mortar-shaped resin retaining ring 4 is provided from the inner edge of the hole 4a to the back surface of the semiconductor chip 5, and the back surface of the semiconductor chip 5 and the heat sink 9 are connected to each other to perform heat conduction.
Are installed on the semiconductor chip 5. Heat dissipation metal 7
A curable heat conductive resin (for example, a heat conductive epoxy resin) 6 is filled around the core, so that the heat radiation metal 7 is fixed on the semiconductor chip 5. A heat sink 9 is adhered to the upper surface of the cap 3 to which the heat-dissipating metal 7 is fixed by using a silicon resin 8.

【0017】なお、放熱用金属7及びヒートシンク9に
は熱伝導性の良い材料、例えばAl、CuW、AlN、
CBN等を用いる。ヒートシンク9は、自然冷却されや
すいように表面積が大きくなる構造になっており、例え
ばヒートシンク9の表面には帯状の凸部が複数形成され
ている。
The metal 7 for heat radiation and the heat sink 9 are made of a material having good thermal conductivity, such as Al, CuW, AlN,
CBN or the like is used. The heat sink 9 has a structure in which the surface area is large so that it is easily cooled naturally, and for example, a plurality of band-shaped convex portions are formed on the surface of the heat sink 9.

【0018】上述の構造によれば、半導体チップ5はヒ
ートシンク9に直接接触していないので、外部からヒー
トシンク9に与えられた衝撃は直接半導体チップ5に伝
わることがない。また、半導体チップ5から発生する熱
は放熱用金属7を介してヒートシンクに伝導するので、
半導体チップ5の裏面から発生する熱を効率良く放熱す
ることができる。さらに、放熱性金属7が挿通している
キャップ3の穴4aの内縁と半導体チップ5の裏面とに
接触している無底すり鉢型の樹脂保持環4の内側には伝
導性樹脂6が充填されているので、キャップ3内部の気
密性を保つことができる。
According to the above structure, the semiconductor chip 5 is not in direct contact with the heat sink 9, so that the impact applied to the heat sink 9 from the outside is not directly transmitted to the semiconductor chip 5. Further, the heat generated from the semiconductor chip 5 is conducted to the heat sink via the heat dissipation metal 7,
The heat generated from the back surface of the semiconductor chip 5 can be efficiently dissipated. Further, the conductive resin 6 is filled inside the bottomless mortar-shaped resin retaining ring 4 which is in contact with the inner edge of the hole 4a of the cap 3 through which the heat dissipation metal 7 is inserted and the back surface of the semiconductor chip 5. Therefore, the airtightness inside the cap 3 can be maintained.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上説明したように本発明による構造
は、フリップチップ実装した半導体チップをもつ半導体
モジュールに適用でき、外部からヒートシンクに衝撃が
与えられた場合でも、半導体チップの破損を防ぐことが
できる。さらに、半導体チップ裏面からの放熱能率を高
めるのに非常に効果的である。
As described above, the structure according to the present invention can be applied to a semiconductor module having a semiconductor chip flip-chip mounted, and can prevent damage to the semiconductor chip even when an external shock is applied to the heat sink. it can. Furthermore, it is very effective in increasing the heat dissipation efficiency from the back surface of the semiconductor chip.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例に係る半導体マルチチップモジ
ュールの内部構造を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing an internal structure of a semiconductor multi-chip module according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例に係る半導体マルチチップモジ
ュールに使用できる樹脂埋め込み部の構造を示した図で
ある。
FIG. 2 is a diagram showing a structure of a resin-embedded portion that can be used in the semiconductor multi-chip module according to the embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…下部基板、2…上部基板、3…キャップ、4…樹脂
保持環、5…半導体チップ、6…熱伝導性樹脂、7…放
熱用金属、8…シリコン樹脂、9…ヒートシンク、10
…リードピン。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Lower substrate, 2 ... Upper substrate, 3 ... Cap, 4 ... Resin holding ring, 5 ... Semiconductor chip, 6 ... Thermal conductive resin, 7 ... Heat dissipation metal, 8 ... Silicon resin, 9 ... Heat sink, 10
... lead pin.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 配線部が形成された基板と、前記配線部
に回路面を向けて実装された半導体チップと、前記半導
体チップの回路面と反対側で一端部が接触し、かつその
他端部がヒートシンクと接触している放熱用金属と、前
記放熱用金属の他端部が挿通する穴が形設されて前記半
導体チップを内包するキャップとを備えて構成され、 前記放熱用金属が挿通している穴には硬化性の熱伝導性
樹脂が充填されて、前記半導体チップと前記放熱用金属
とが固定されていることを特徴とする半導体チップモジ
ュール。
1. A substrate on which a wiring portion is formed, a semiconductor chip mounted on the wiring portion with a circuit surface facing, one end portion of the semiconductor chip opposite to the circuit surface, and the other end portion. Is provided with a heat-dissipating metal in contact with a heat sink, and a cap having a hole through which the other end of the heat-dissipating metal is inserted and which encloses the semiconductor chip. A semiconductor chip module, characterized in that the hole formed is filled with a curable heat conductive resin to fix the semiconductor chip and the heat radiation metal.
【請求項2】 前記熱伝導性樹脂は、前記放熱用金属が
挿通している穴の内縁と前記半導体チップの裏面とに接
触している無底すり鉢型の樹脂保持環の内側に充填され
ている請求項1記載の半導体チップモジュール。
2. The thermally conductive resin is filled inside a bottomless mortar-shaped resin retaining ring that is in contact with the inner edge of the hole through which the heat-dissipating metal is inserted and the back surface of the semiconductor chip. The semiconductor chip module according to claim 1, wherein
JP32482391A 1991-12-09 1991-12-09 Semiconductor chip module Pending JPH05160307A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP32482391A JPH05160307A (en) 1991-12-09 1991-12-09 Semiconductor chip module

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP32482391A JPH05160307A (en) 1991-12-09 1991-12-09 Semiconductor chip module

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05160307A true JPH05160307A (en) 1993-06-25

Family

ID=18170078

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP32482391A Pending JPH05160307A (en) 1991-12-09 1991-12-09 Semiconductor chip module

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH05160307A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9894805B2 (en) 2015-10-08 2018-02-13 Samsung Electronics Co., Ltd. Heat sink and memory module having the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9894805B2 (en) 2015-10-08 2018-02-13 Samsung Electronics Co., Ltd. Heat sink and memory module having the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2914342B2 (en) Cooling structure of integrated circuit device
US6111313A (en) Integrated circuit package having a stiffener dimensioned to receive heat transferred laterally from the integrated circuit
JP4493121B2 (en) Semiconductor device and semiconductor chip packaging method
KR100632459B1 (en) Heat-dissipating semiconductor package and manufacturing method
JPH0548000A (en) Semiconductor device
JPH07106477A (en) Heat sink assembly with heat conduction board
US5525835A (en) Semiconductor chip module having an electrically insulative thermally conductive thermal dissipator directly in contact with the semiconductor element
JP2000058741A (en) Hybrid module
JP2812014B2 (en) Semiconductor device
JPH09213847A (en) Semiconductor integrated circuit device, manufacturing method thereof, and electronic device using the same
JPS6084848A (en) semiconductor equipment
JPH05160307A (en) Semiconductor chip module
JPH05206320A (en) Multi-chip module
JP2000174186A (en) Semiconductor device and mounting method thereof
JP2612455B2 (en) Substrate for mounting semiconductor elements
JP2003133514A (en) Power module
JPH10256413A (en) Semiconductor package
JPH0878616A (en) Multi-chip module
JP2907187B2 (en) Bare chip mounting method and semiconductor integrated circuit device
JP2531125B2 (en) IC chip carrier module
JPH10256414A (en) Semiconductor package
JPS6217871B2 (en)
JPH05251598A (en) Semiconductor chip module
JPS63289847A (en) Heat dissipation structure of lsi package
JP2583507B2 (en) Semiconductor mounting circuit device