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JPH0433137B2 - - Google Patents
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JPH0433137B2 - - Google Patents

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JPH0433137B2
JPH0433137B2 JP59182683A JP18268384A JPH0433137B2 JP H0433137 B2 JPH0433137 B2 JP H0433137B2 JP 59182683 A JP59182683 A JP 59182683A JP 18268384 A JP18268384 A JP 18268384A JP H0433137 B2 JPH0433137 B2 JP H0433137B2
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JP
Japan
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chip
heat dissipation
chips
wiring board
dissipation cover
Prior art date
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JP59182683A
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Toshihiko Watari
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NEC Corp
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Nippon Electric Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W76/00Containers; Fillings or auxiliary members therefor; Seals
    • H10W76/40Fillings or auxiliary members in containers, e.g. centering rings
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
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    • HELECTRICITY
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    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00Interconnections or connectors in packages

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  • 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〕 本発明は高密度集積回路パツケージに関するも
ので、特に、複数個のLSIチツプを高密度に搭載
可能で、かつ放熱特性の良好なマルチチツプ集積
回路パツケージに関するものである。
〔従来の技術〕
近年のコンピユータは、高性能化、高密度化に
向つて著しい改善がなされている。これは主とし
てICチツプの高集積化技術の進歩に負うところ
が大きく、高速論理ICチツプの集積度は数年前
には数百ゲート/チツプであつたものが、最近で
は100〜2000ゲート/チツプのものまで実用化さ
れるに至つている。
ICチツプの高集積化は、シリコン基板上に能
動素子や受動素子を高密度に形成し、かつ、これ
らの素子間を微細な配線で結合できる微細加工技
術の発展とともに、これらの素子の形成プロセス
技術の改良によるゲートあたり消費電力の低減に
よつて達成されていると言える。しかしながら、
このような高集積化の実現に伴い高速度論理IC
チツプあたりの消費電力は、従来に比べむしろ上
昇する傾向にある。この理由は、ゲート回路の高
密度化により、ゲート回路間の接続配線長を可能
な限り短縮して配線によつて消耗する信号伝搬ス
ピード及び駆動エネルギーを最小にとどめようと
する設計技術者の当然の試みの結果として、1チ
ツプ内にできるだけ多くのゲート回路をつめこん
だことにより、1チツプあたりの合計消費電力は
むしろ従来よりも上昇することによるものであ
る。従つて、これらのICチツプを実装するパツ
ケージ構造においては、高電力のICチツプが発
生する熱をいかに効果的に放散させるかが重要な
技術課題となる。このような技術の一例は米国特
許第221104号(日本国公開公報特開昭57−134953
号)においてみることができる。すなわち、この
文献の第1図に示すようにICチツプ16の発生
する熱をフアイバーガラスと熱硬化性プラスチツ
ク樹脂からなるプリフオーム14を介してヒート
シンク42に効率的に伝達し、放散する方法であ
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、このようなプラスチツク樹脂の
熱伝導特性は0.005W/インチ・℃のオーダであ
り、無機材料に比べると1桁悪い。例えば、アル
ミナのような金属酸化物の熱伝導率は0.7W/イ
ンチ・℃のオーダであり、銅の如き金属の場合は
10W/インチ・℃のオーダである。また上記引用
文献の第1図に示すようにICチツプ16を基板
12に固着すると同時に熱放散もはかろうとする
目的のため絶縁性が高く、かつ、機械的ストレス
を吸収できる高分子材料を使用しているものと思
われる。しかし、このような構造の場合、プラス
チツク樹脂の熱伝導特性によつてICチツプの冷
却能力の限界が決定されることになり、より高消
費電力すなわち高発熱のICチツプを搭載するこ
とが困難となる。
本発明の目的は、ICチツプとヒートシンクと
の間の放熱経路の熱抵抗を最小とするために、
ICチツプを直接、高熱伝導性接着剤を用いて放
熱板に固着することによりIチツプからヒートシ
ンクまでの熱伝導特性を向上させ、かつ、ICチ
ツプの搭載された配線基板と放熱板との間の温度
差による熱伸縮の機械的ストレスをも緩和させる
ことができるマルチチツプ集積回路パツケージを
提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明のマルチチツプ集積回路パツケージは、
配線基板と、前記配線基板上にリード接続された
複数個のICチツプと、これらのICチツプを覆う
ように前記配線基板に取り付けられた放熱カバー
と、前記放熱カバーに取り付けられたヒートシン
クとを有し、前記ICチツプの各々と前記配線基
板との間には、弾力性を有する樹脂材料が挿入さ
れ、かつ、前記複数個のICチツプの本体の各々
は、前記放熱カバーの内面に熱伝導性ダイ接着剤
によつて一括的にダイボンデイングされた構造と
なつている。
〔実施例〕
次に、本発明の実施例について、図面を参照し
て説明する。
本発明の実施例を示す第1図において、1は配
線基板、2はICチツプ、3はダイ接着剤、4は
放熱カバー、5はヒートシンク、6はICリード、
7はボンデイングパツド、8は入出力端子、9は
シリコンラバーである。
第2図は第1図のテープ・オートメイテツド・
ボンデイング(Tape Automated Bonding:以
下、TABと略称する)形式のICチツプ2の回路
面を示しており、第3図は前記TAB ICチツプ2
の側面を示しており、第4図は前記TAB ICチツ
プ2の実装状態を示している。
第1図〜第4図を参照して、配線基板1は、例
えばProceedings 1980 30th Electronic
Components Conference p283〜p285にA
Multi−Layer Ceramic,Multi−Chip Module
と題して掲載された論文中の284ページに
MULTI−LAYER CERAMIC
TECHNOLOGYと題して説明されているような
アルミナグリーンシートを積層し焼成してなる積
層セラミツク基板であり、同様に入出力端子8は
同文献の284ページFIGURE5で示されている如
く、基板のテストの後(SUBSTRATE
ELECT.TEST)ろう付け(PIN BRAZE)され
てなるものである。
ICチツプ2はその回路面にシリコンラバー9
をはさみこんで前記基板1の表面に固定されてい
る。シリコンラバー9が用いられている主な理由
はその弾力性によつてICチツプ2が受ける押え
方向のストレスを緩衝するためであり、かつ前記
ICチツプ2のリード6を前記基板1イにボンデ
イングするときICチツプ2を固定するためのも
のでもある。
放熱カバー4はその内側に前記基板1上の複数
個のICチツプ2のダイが接着されるように基板
1上に取りつけられている。ICチツプ2の各々
と放熱カバー4との接着にはダイ接着剤3が用い
られている。ダイ接着剤3は可能な限り熱伝導特
性の良好なものが好ましく、本発明の実施例では
錫−鉛共晶半田が用いられている。
ヒートシンク5は放熱カバー4の上に接着され
ICチツプ2の発生した熱を効率よく放散する。
以上説明したように本発明は、配線基板1、
TAB ICチツプ2、シリコンラバー9、ダイ接着
剤3、放熱カバー4、ヒートシンク5から構成さ
れ、放熱特性の良好なマルチチツプ集積回路パツ
ケージを提供するものであるが、このような良好
な放熱特性を実現するために上記本発明を構成す
る各々の部品の一つ一つは極めて重要な役割を果
している。以下にその役割と、これによつて得ら
れる良好な放熱特性について詳細に説明する。
良好な放熱特性を得るためには、ICチツプ2
からヒートシンク5に至る熱伝導経路において、
可能な限り熱伝導特性の良好な材料を使用し、か
つ、熱伝導特性を疎外するような構造をさけるこ
とが望ましいことは言うまでもない。
また一方、特に本発明の如きマルチチツプパツ
ケージ構造においては、ICチツプを配線基板上
に高密度に実装するためにはICチツプ各各に個
別にヒートシンクを取りつけるよりも、一括して
取りつけた方が好ましいことも明らかである。本
発明を構成する各要素はいずれも上記要求条件を
満し、秀でた熱伝導特性を実現するために選ばれ
た最適なものである。
すなわち、放熱カバー4は配線基板1上の全て
のICチツプ2を覆うように配線基板1に取りつ
けられており、かつ、その内部に各々のICチツ
プ2のダイがダイ接着剤3によつて固定されてい
るが、この場合、基板1上において配列された少
しずつ高さにバラツキのある複数個のICチツプ
を均一に放熱カバー4の内面に接着する必要があ
る。1個のICでも放熱カバーへの接着が十分で
ないと十分な熱経路が形成されず、そのチツプの
み放熱が不十分となつてしまうからである。
シリコンラバー9は、この問題を解決するため
に用いられている。即ち第4図に示す如く、シリ
コンラバー9はICチツプ2と基板1との間には
さみこまれ、その弾力性によつてICチツプが放
熱カバー4によつてダイ接着時に押え込まれても
過大なストレスが加わることによるICチツプの
破壊を防止する。従つて上記の如く放熱カバー4
の取付時にはある程度の圧力をかけてICチツプ
2を押え込むことにより基板上の全てのICチツ
プを放熱カバーの内面に均一に接触させ、接着す
ることができる。
ICチツプ2には周知のTABチツプが用いられ
ている。TABチツプは第2図及び第3図に示す
如く、ICチツプ単体の状態でテープ状のリード
6が取りつけられている構造となつている。従つ
て基板1上にリードボンデイングするときに第3
図に示す如く、リード6の折り曲げ整形を施して
おけばICチツプ本体の上下方向の移動に対して
もリード切れをおこすことがなく追従でき、前述
の如くシリコンラバー9をクツシヨンとしてIC
チツプが押え込まれてもリードが接着された基板
1上のボンデイングパツド7との間で断線を起す
こともない。
ダイ接着剤には前述の都く、熱伝導性の良好な
金属接着剤が用いられICチツプ2と放熱カバー
4との間の良好な熱伝導経路を形成している。
ICチツプ2にTABチツプを使用する他の利点
は、放熱カバー4と配線基板との温度差により両
者の熱膨張量が異なり、このためICチツプ2の
リード6が受けるストレスに対する耐性である。
すなわち、放熱カバー4にはICチツプ2の本体
が接着されるためICチツプの発生する熱により
温度が上昇するが、基板1はICチツプリード6
のみが接着されているのみであるから温度は上昇
せず、従つて例え放熱カバー4と基板1に同じ材
料を用いたとしても熱膨張量が異なり各々のIC
チツプ2は主として横方向の位置ずれを起すが、
第3図の如く、ICリード6が折り曲げ整形され
ていれば、上記程度の位置ずれに対しては基板上
のボンデイングパツド7との間でリード断線を起
すことはない。
このことは、さらにリードの整形量を加減すれ
ば、かなりの程度の位置ずれに対しても追従でき
ることを示唆し、従つて放熱カバー4の材質選択
においてより良好な熱伝導性の材料を追求できる
可能性を与えてくれるものである。
〔発明の効果〕
本発明は以上説明したように、マルチチツプ集
積回路パツケージにおいて、TAB ICチツプ、シ
リコンラバー、金属性ダイ接着剤、放熱カバーと
から成る構造とすることにより、極めて放熱特性
の良好で、かつ、高密度なマルチチツプ集積回路
パツケージを実現できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す断面図、第2
図及び第3図は第1図に示したICチツプの詳細
を示す平面図及び正面図、第4図は第1図で示し
たICチツプの実装状態の詳細を示す斜視図であ
る。 1……配線基板、2……TAB ICチツプ、3…
…ダイ接着剤、4……放熱カバー、5……ヒート
シンク、9……シリコンラバー。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 配線基板と、前記配線基板上にフエースダウ
    ンの状態でリード接続された複数個のテープ・オ
    ートメイテツド・ボンデイング形式のICチツプ
    と、前記配線基板上で、前記複数個のICチツプ
    を覆うように取りつけられた放熱カバーと、前記
    放熱カバー上に固着したヒートシンクとを有し、
    前記ICチツプと前記配線基板との間に弾力性を
    有する樹脂材料を挿入しかつ前記複数個のICチ
    ツプ本体が熱伝導性の良好なダイ接着剤によつて
    前記放熱カバーの内側に一括してダイ接着された
    ことを特徴とするマルチチツプ集積回路パツケー
    ジ。
JP59182683A 1984-09-03 1984-09-03 マルチチップ集積回路パッケ−ジ Granted JPS6161449A (ja)

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