JPH0342702B2 - - Google Patents
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- JPH0342702B2 JPH0342702B2 JP60120439A JP12043985A JPH0342702B2 JP H0342702 B2 JPH0342702 B2 JP H0342702B2 JP 60120439 A JP60120439 A JP 60120439A JP 12043985 A JP12043985 A JP 12043985A JP H0342702 B2 JPH0342702 B2 JP H0342702B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- chip
- substrate
- heat transfer
- integrated circuit
- transfer body
- 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 - Lifetime
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Classifications
-
- 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
- H10W70/00—Package substrates; Interposers; Redistribution layers [RDL]
- H10W70/60—Insulating or insulated package substrates; Interposers; Redistribution layers
- H10W70/62—Insulating or insulated package substrates; Interposers; Redistribution layers characterised by their interconnections
- H10W70/63—Vias, e.g. via plugs
-
- 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 Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、複数の集積回路チツプが搭載された
配線基板を単位モジユールとし、一個のモジユー
ルあるいは複数個のモジユールを含んで構成され
るマルチチツプモジユールに係り、特に電子計算
機に用いるのに適したマルチチツプモジユールに
関する。
配線基板を単位モジユールとし、一個のモジユー
ルあるいは複数個のモジユールを含んで構成され
るマルチチツプモジユールに係り、特に電子計算
機に用いるのに適したマルチチツプモジユールに
関する。
従来のマルチチツプモジユールにおけるチツプ
封じ法としては、実公昭57−44700号公報に記載
されたようなチツプをセラミツク基板に設けた凹
みの底に装着し、これに凸状部を有するヒートシ
ンクを押し当てる方法と、特公昭57−48860号報
に記載の如くセラミツク基板全体を一体のキヤツ
プで覆い基板の周辺部で封じをする方法とがあ
る。
封じ法としては、実公昭57−44700号公報に記載
されたようなチツプをセラミツク基板に設けた凹
みの底に装着し、これに凸状部を有するヒートシ
ンクを押し当てる方法と、特公昭57−48860号報
に記載の如くセラミツク基板全体を一体のキヤツ
プで覆い基板の周辺部で封じをする方法とがあ
る。
前者における凹みは熱伝導グリースを保持する
ためのもので、チツプの封じを目的としたもので
はなく、封じは後者と同様、モジユール全体の封
じを考えている。
ためのもので、チツプの封じを目的としたもので
はなく、封じは後者と同様、モジユール全体の封
じを考えている。
モジユール全体を封じする場合、次のような問
題点がある。
題点がある。
まず、セラミツク等の基板は、焼結時に与えら
れる熱覆歴のため、反つている。この基板の反り
のため、集積回路チツプとキヤツプの内壁面との
距離がチツプごとに不均一になる。このため、熱
伝導グリースなどを用いチツプとキヤツプ内壁面
との熱的結合を図る場合、熱伝導グリースの層を
厚くしなければならないチツプがでてくる。熱伝
導グリース層を厚くするとチツプとキヤツプ間の
熱コンダクタンスは非常に小さなものとなる。例
えば、市販の熱伝導グリース(熱伝導率7×
10-4W/Kmm)を1mm厚で使用した場合、熱コン
ダクタンスは7×10-4W/Kmm2と非常に小さい。
そのため、キヤツプ外面を例えば強制液冷(熱伝
導率〜2×10-2W/Kmm2)、沸騰冷却(〜1×
10-2W/Kmm2)など高性能な冷却方法をもつてし
ても十分な冷却効果が得られない。ピストン等の
熱伝導部材を用いてチツプとキヤツプとを熱的に
接続する方法もあるが、熱コンダクタンスは
0.5W/Kmm2程度が限界であり、キヤツプ自体の
熱伝導率を比べると小さい。
れる熱覆歴のため、反つている。この基板の反り
のため、集積回路チツプとキヤツプの内壁面との
距離がチツプごとに不均一になる。このため、熱
伝導グリースなどを用いチツプとキヤツプ内壁面
との熱的結合を図る場合、熱伝導グリースの層を
厚くしなければならないチツプがでてくる。熱伝
導グリース層を厚くするとチツプとキヤツプ間の
熱コンダクタンスは非常に小さなものとなる。例
えば、市販の熱伝導グリース(熱伝導率7×
10-4W/Kmm)を1mm厚で使用した場合、熱コン
ダクタンスは7×10-4W/Kmm2と非常に小さい。
そのため、キヤツプ外面を例えば強制液冷(熱伝
導率〜2×10-2W/Kmm2)、沸騰冷却(〜1×
10-2W/Kmm2)など高性能な冷却方法をもつてし
ても十分な冷却効果が得られない。ピストン等の
熱伝導部材を用いてチツプとキヤツプとを熱的に
接続する方法もあるが、熱コンダクタンスは
0.5W/Kmm2程度が限界であり、キヤツプ自体の
熱伝導率を比べると小さい。
また、従来のものは、検査パツドや論理変更パ
ツド等の目的で用いられる技術パツドがセラミツ
ク基板上に設けられており、回路の検査や論理変
更は、封じを除去しないと行なうことができな
い。
ツド等の目的で用いられる技術パツドがセラミツ
ク基板上に設けられており、回路の検査や論理変
更は、封じを除去しないと行なうことができな
い。
前記特公昭57−48860号公報には、半田パツド
及び技術変更パツドがセラミツク基板上に設けら
れた例が示されているが、半田パツドや冷却液中
に浸ることは、該パツドと集積回路チツプとの接
続部分が腐食される恐れがある。本発明は、集積
回路チツプの各チツプと、チツプ上に搭載される
伝熱体の距離を小さくして熱抵抗を減少させると
共に、チツプの封じを除去しなくても技術変更パ
ツドを使用できるようにすることにある。
及び技術変更パツドがセラミツク基板上に設けら
れた例が示されているが、半田パツドや冷却液中
に浸ることは、該パツドと集積回路チツプとの接
続部分が腐食される恐れがある。本発明は、集積
回路チツプの各チツプと、チツプ上に搭載される
伝熱体の距離を小さくして熱抵抗を減少させると
共に、チツプの封じを除去しなくても技術変更パ
ツドを使用できるようにすることにある。
上記目的を達成するために、基板に凹部を形成
し、該部分に集積回路チツプを配置し、技術変更
パツドを基板表面に移し、チツプ上に搭載される
伝熱体の外周と前記凹部側面との間に封じ材料を
充填した。
し、該部分に集積回路チツプを配置し、技術変更
パツドを基板表面に移し、チツプ上に搭載される
伝熱体の外周と前記凹部側面との間に封じ材料を
充填した。
半田パツドと異なり、技術変更パツドはモジユ
ールの組み立て初期にのみ使用するものであるの
で、腐食による不具合はない。
ールの組み立て初期にのみ使用するものであるの
で、腐食による不具合はない。
上記のように、基板に凹部を形成し、集積回路
チツプ個別あるいは少数のチツプグループ別に伝
熱体を設置し、封じを行なうので、基板に反りが
あつても、集積回路チツプとチツプ上に搭載され
る伝熱体の距離を小さくでき、熱抵抗が小さくな
る。
チツプ個別あるいは少数のチツプグループ別に伝
熱体を設置し、封じを行なうので、基板に反りが
あつても、集積回路チツプとチツプ上に搭載され
る伝熱体の距離を小さくでき、熱抵抗が小さくな
る。
さらに、技術変更パツドを封じの外側に設けて
いるので、集積回路の機能検査や論理変更に際
し、封じ構造を設けたままで行なえる。
いるので、集積回路の機能検査や論理変更に際
し、封じ構造を設けたままで行なえる。
以下本発明の実施例を図により説明する。
第1図において、セラミツク製の基板1には、
多数の集積回路チツプ2とその背面に取り付けら
れた伝熱体3とが搭載されている。基板1はバツ
クボード4に取り付けられた状態で密閉容器5に
組み込まれている。バツクボード4に取り付けら
れた基板1は、不電導性液10に浸漬されてい
る。集積回路チツプ2の発熱により不電導性液1
0は、沸騰、発泡9する。沸騰した不電導性液1
0の蒸気は、容器5の上部に設けられた凝縮器6
で凝縮、液化11し、再び容器下部の液部へ戻
る。凝縮器6には、冷却ユニツト8および循環ポ
ンプ7により冷却水が送り込まれており、容器5
内の蒸気を冷却する。
多数の集積回路チツプ2とその背面に取り付けら
れた伝熱体3とが搭載されている。基板1はバツ
クボード4に取り付けられた状態で密閉容器5に
組み込まれている。バツクボード4に取り付けら
れた基板1は、不電導性液10に浸漬されてい
る。集積回路チツプ2の発熱により不電導性液1
0は、沸騰、発泡9する。沸騰した不電導性液1
0の蒸気は、容器5の上部に設けられた凝縮器6
で凝縮、液化11し、再び容器下部の液部へ戻
る。凝縮器6には、冷却ユニツト8および循環ポ
ンプ7により冷却水が送り込まれており、容器5
内の蒸気を冷却する。
第2図、第3図に、本発明の要部詳細を示す。
配線ピン12を有するセラミツク基板1の、チツ
プ2を搭載する側に、現状の凹部を多数設け、該
凹部100の底にハンダパツド14を介してチツ
プ2を搭載し、基板の表面110に検査用又は、
論理変更用の技術変更パツド21が設けられ、基
板内部の配線20によりチツプとの電気的接続が
図られている。チツプの封じは、伝熱体3を凹部
100に挿入し、該凹部の側壁102との間をハ
ンダなどの封じ材料23により封じる。伝熱体3
の先端とチツプ2の間の〓間24にはハンダある
いは、熱伝導グリースなどをつめて熱抵抗を極力
少なくする。これらの材料はあらかじめチツプの
面に取り付けておいてもよいが、伝熱体3に孔2
5を設け、充てん材26を封入するようにしても
よい。伝熱体3は、例えば、沸騰冷却用のフイン
を兼ねるようにすることもでき、冷媒10に浸漬
して気泡9を発生させ、チツプの発熱を効率よく
除去する。
配線ピン12を有するセラミツク基板1の、チツ
プ2を搭載する側に、現状の凹部を多数設け、該
凹部100の底にハンダパツド14を介してチツ
プ2を搭載し、基板の表面110に検査用又は、
論理変更用の技術変更パツド21が設けられ、基
板内部の配線20によりチツプとの電気的接続が
図られている。チツプの封じは、伝熱体3を凹部
100に挿入し、該凹部の側壁102との間をハ
ンダなどの封じ材料23により封じる。伝熱体3
の先端とチツプ2の間の〓間24にはハンダある
いは、熱伝導グリースなどをつめて熱抵抗を極力
少なくする。これらの材料はあらかじめチツプの
面に取り付けておいてもよいが、伝熱体3に孔2
5を設け、充てん材26を封入するようにしても
よい。伝熱体3は、例えば、沸騰冷却用のフイン
を兼ねるようにすることもでき、冷媒10に浸漬
して気泡9を発生させ、チツプの発熱を効率よく
除去する。
沸騰冷却は、空気の強制対流による冷却法に比
べて、10倍以上の高い熱伝熱率をもたらす。
べて、10倍以上の高い熱伝熱率をもたらす。
本実施例では伝熱体3が拡大伝熱面としても働
くので更に大きな有効熱伝達率が得られる。この
ような高性能冷却法を用いるとき、チツプから冷
媒までの間に大きな熱抵抗を呈する部分がある
と、折角の高性能冷却法の効果が相殺されてしま
うが、個別にチツプを封じする本構造では、チツ
プの伝熱体3側の面と伝熱体3のチツプ側の面と
をできる限り近づけることができるので、該〓間
24にハンダなど適当な充てん物を入れれば接触
熱抵抗を非常に小さくできる。本構造によれば、
封じ接合面にかかる応力は従来のこの種の封じ接
合面にかかる応力よりもきわめて小さく、熱履歴
に対し高い信頼性を持つことができる。また沸謄
冷却においては冷媒がチツプの回路面に接触する
と回路素子を腐食したり回路の誤動作をひき起す
危険性が増す。本構造においてチツプがある凹み
部を不活性ガス18で満たしておけば、冷媒とチ
ツプが直接接触しないので上記の危険性が除かれ
る。なお、〓間充てん用材料26を注入する構造
においては、注入材をハンダとし、注入後固化す
れば、凹部100のガス圧は外部の圧力より若干
高くできるので、たとえ微細なクラツクが封じ接
合部23に入つても、冷媒が凹部100の内部に
侵入する可能性を小さくすることができる。
くので更に大きな有効熱伝達率が得られる。この
ような高性能冷却法を用いるとき、チツプから冷
媒までの間に大きな熱抵抗を呈する部分がある
と、折角の高性能冷却法の効果が相殺されてしま
うが、個別にチツプを封じする本構造では、チツ
プの伝熱体3側の面と伝熱体3のチツプ側の面と
をできる限り近づけることができるので、該〓間
24にハンダなど適当な充てん物を入れれば接触
熱抵抗を非常に小さくできる。本構造によれば、
封じ接合面にかかる応力は従来のこの種の封じ接
合面にかかる応力よりもきわめて小さく、熱履歴
に対し高い信頼性を持つことができる。また沸謄
冷却においては冷媒がチツプの回路面に接触する
と回路素子を腐食したり回路の誤動作をひき起す
危険性が増す。本構造においてチツプがある凹み
部を不活性ガス18で満たしておけば、冷媒とチ
ツプが直接接触しないので上記の危険性が除かれ
る。なお、〓間充てん用材料26を注入する構造
においては、注入材をハンダとし、注入後固化す
れば、凹部100のガス圧は外部の圧力より若干
高くできるので、たとえ微細なクラツクが封じ接
合部23に入つても、冷媒が凹部100の内部に
侵入する可能性を小さくすることができる。
一方、本発明では、技術変更パツド21を基板
表面110の頂面に設けており、封止23の外側
に位置する。したがつて、封止を外さず、冷却構
造体が動作した通常の動作状態で回路の機能検査
を行うことができる。これは、チツプジヤンクシ
ヨン温度が変わると論理動作の遅延時間が変わ
り、誤動作を起こす恐れがある論理LSIを、正確
に機能検査するために重要な機能である。論理変
更についても同様である。
表面110の頂面に設けており、封止23の外側
に位置する。したがつて、封止を外さず、冷却構
造体が動作した通常の動作状態で回路の機能検査
を行うことができる。これは、チツプジヤンクシ
ヨン温度が変わると論理動作の遅延時間が変わ
り、誤動作を起こす恐れがある論理LSIを、正確
に機能検査するために重要な機能である。論理変
更についても同様である。
第4図は数個のチツプ2をグループとして封止
したもので、技術変更パツド21は基板の表面1
10に設けられている。伝熱体3はフインを兼ね
ており、これに空気または液体の流れ30を流し
チツプの発熱を除去する。
したもので、技術変更パツド21は基板の表面1
10に設けられている。伝熱体3はフインを兼ね
ており、これに空気または液体の流れ30を流し
チツプの発熱を除去する。
上記の実施例において、パツドが設けられる基
板凸部110を製作するには、従来からセラミツ
ク積層基板を製作するのを同じ方法によればよ
い。即ち第5図に示すように、配線パターンを有
する複数のセラミツクシート31に角形あるいは
円形(図示せず)の孔を有し、かつパツドと基板
とを電気的に接続するための貫通導線あるいは配
線となるべき必要なスルーホール、メタンパター
ンを有するセラミツクシート32を重ね焼結す
る。
板凸部110を製作するには、従来からセラミツ
ク積層基板を製作するのを同じ方法によればよ
い。即ち第5図に示すように、配線パターンを有
する複数のセラミツクシート31に角形あるいは
円形(図示せず)の孔を有し、かつパツドと基板
とを電気的に接続するための貫通導線あるいは配
線となるべき必要なスルーホール、メタンパター
ンを有するセラミツクシート32を重ね焼結す
る。
セラミツクシートの代りに、ポリイミド樹脂な
どの他の有機薄膜を積層、接合して用いてもよ
い。基板表面の技術変更パツドと基板内の配線と
を電気的に接続するために、該積層シートに、貫
通導体や導体配線パターンを内蔵させる。
どの他の有機薄膜を積層、接合して用いてもよ
い。基板表面の技術変更パツドと基板内の配線と
を電気的に接続するために、該積層シートに、貫
通導体や導体配線パターンを内蔵させる。
伝熱体としては、多孔質構造体、例えば、焼結
体や多数の微細溝を有する板を積層したものを採
用してもよい。
体や多数の微細溝を有する板を積層したものを採
用してもよい。
本発明は、集積回路チツプを個別に、あるいは
少数のチツプのグループ別に、外周の冷却流体あ
るいは雰囲気を隔離するための封じを行ない、封
じの外側に技術変更パツドを設けたので各チツプ
を封じ伝熱体の間に距離をきわめて小さくするこ
とができるので、沸騰冷却液冷却など高性能冷却
法の効果を十分に活かすことができる。
少数のチツプのグループ別に、外周の冷却流体あ
るいは雰囲気を隔離するための封じを行ない、封
じの外側に技術変更パツドを設けたので各チツプ
を封じ伝熱体の間に距離をきわめて小さくするこ
とができるので、沸騰冷却液冷却など高性能冷却
法の効果を十分に活かすことができる。
さらに、技術変更パツドが封じの外側に露出し
ているので、封じ構造を設けたままで集積回路の
機能検査や論理変更ができる。この技術変更パツ
ドは、半田パツドと異なり、使用時期が初期に限
られるため、冷却流体に触れても問題はない。
ているので、封じ構造を設けたままで集積回路の
機能検査や論理変更ができる。この技術変更パツ
ドは、半田パツドと異なり、使用時期が初期に限
られるため、冷却流体に触れても問題はない。
第1図は、本発明の一実施例の一部断面斜視
図、第2図は、本発明の要部拡大平面図、第3図
は、本発明の封じ部を示す要部縦断面図、第4図
は、本発明の他の実施例の斜視図、第5図は、本
発明の製法の一例を示す図である。 1……セラミツク製の基板、2……集積回路チ
ツプ、3……伝熱体、21……パツド、23……
封じ材料。
図、第2図は、本発明の要部拡大平面図、第3図
は、本発明の封じ部を示す要部縦断面図、第4図
は、本発明の他の実施例の斜視図、第5図は、本
発明の製法の一例を示す図である。 1……セラミツク製の基板、2……集積回路チ
ツプ、3……伝熱体、21……パツド、23……
封じ材料。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 絶縁性の基板と、該基板上に搭載された複数
の集積回路チツプと、基板上で各集積回路チツプ
の付近に設けられた各チツプに接続される半田パ
ツド及び技術変更パツドと、1〜複数の集積回路
チツプ毎に設けられた伝熱体と、伝熱体の周囲に
設けられ冷却用流体を収容する室とを備えたマル
チチツプモジユールにおいて、前記基板は、各々
1〜複数の集積回路チツプを収容する凹部を複数
個備え、該凹部の底部分に前記半田パツドが設け
られ、一方凹部の側面と伝熱体の外周の間〓に封
じ材料が充填され、封じ材料の外側の基板表面に
前記技術変更パツドが設けられていることを特徴
とするマルチチツプモジユール。 2 特許請求の範囲第1項記載のマルチチツプモ
ジユールにおいて、前記基板は、該チツプに相当
する部分がくり貫かれたセラミツクシートあるい
はポリイミド樹脂などの有機薄膜、および、スル
ーホール部以外はむくのセラミツクシートあるい
はポリイミド樹脂などの有機薄膜を積層、接合す
ることにより該基板を形成し、技術変更パツドと
該基板内の配線とを電気的に接続するために、該
積層シートに導体配線パターンを内蔵する基板で
あることを特徴とするマルチチツプモジユール。 3 特許請求の範囲第1項記載のマルチチツプモ
ジユールにおいて、該チツプ封じ用伝熱体構造材
に沸騰熱伝達を促進するための多孔質構造を設け
たことを特徴とするマルチチツプモジユール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60120439A JPS61279156A (ja) | 1985-06-05 | 1985-06-05 | マルチチツプモジユ−ル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60120439A JPS61279156A (ja) | 1985-06-05 | 1985-06-05 | マルチチツプモジユ−ル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61279156A JPS61279156A (ja) | 1986-12-09 |
| JPH0342702B2 true JPH0342702B2 (ja) | 1991-06-28 |
Family
ID=14786230
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60120439A Granted JPS61279156A (ja) | 1985-06-05 | 1985-06-05 | マルチチツプモジユ−ル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61279156A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019043835A1 (ja) * | 2017-08-30 | 2019-03-07 | 日本電気株式会社 | 電子装置 |
-
1985
- 1985-06-05 JP JP60120439A patent/JPS61279156A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61279156A (ja) | 1986-12-09 |
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