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JPH06252285A - 回路基板 - Google Patents

回路基板

Info

Publication number
JPH06252285A
JPH06252285A JP5035377A JP3537793A JPH06252285A JP H06252285 A JPH06252285 A JP H06252285A JP 5035377 A JP5035377 A JP 5035377A JP 3537793 A JP3537793 A JP 3537793A JP H06252285 A JPH06252285 A JP H06252285A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat
insulating substrate
bonding pad
die bonding
circuit board
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
JP5035377A
Other languages
English (en)
Inventor
Masao Funada
雅夫 舟田
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.)
Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co 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 Fuji Xerox Co Ltd filed Critical Fuji Xerox Co Ltd
Priority to JP5035377A priority Critical patent/JPH06252285A/ja
Priority to US08/201,130 priority patent/US5500785A/en
Publication of JPH06252285A publication Critical patent/JPH06252285A/ja
Priority to US08/542,700 priority patent/US5586007A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷却や放熱のための付加的な装置を必要とせ
ず軽量かつ小型で放熱性が良く安価であり信号線の増加
を必要としない回路基板を提供する。 【構成】 絶縁性基板１とこの絶縁性基板上に半導体素
子を接着固定するダイボンディングパッド３および配線
層を設けた回路基板において、絶縁性基板上１の配線層
およびダイボンディングパッド３が形成されていない個
所に設けたダイボンディングパッドに熱的に接続した熱
伝導放熱面８と、基板の裏面に設けた熱伝導放熱面９
と、ダイボンディングパッド４もしくは熱伝導放熱面８
と熱伝導放熱面９との間を接続する熱橋絡１０を設けた
ことを特徴とする回路基板。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、回路基板上に接着固
定された半導体素子の放熱性改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、回路基板上に接着固定されたＬＳ
Ｉ等の半導体素子を冷却するために、特開平４−３５３
７３号公報に示されるように１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の熱伝
導特性を有する高熱伝導性基板を用いて回路基板を構成
しイメージセンサの放熱性を改善する方法や、特開平４
−１２３４６２号公報や特開平４−２１９０８３号公報
に示されるように高熱伝導性基板とペルチェ素子等の電
子冷却素子とを組み合わせて使用したＬＳＩの実装方法
等が提案されている。
【０００３】従来技術の一例を図７および図８を用いて
説明する。図７は従来技術の回路基板の構成の概略を示
す平面図であり、図８は図７のＤ−Ｄ線で示される断面
図である。電気絶縁性の基板１の表面には、２点鎖線の
想像線で示される半導体素子５の図示しないボンディン
グパッドとボンディングワイヤを介して接続される複数
のワイヤボンディングパッド２と、前記半導体素子５が
配置される部分に設けられたダイボンディングパッド３
と、基板の裏面に設けられた熱伝導放熱面９とが配置さ
れている。
【０００４】ワイヤボンディングパッド２、ダイボンデ
ィングパッド４、熱伝導放熱面９は、通常の手法によっ
てそれぞれ銅などの導電性材料で構成される。半導体素
子５は例えばＥｐｏＴｅｋ製Ｈ７０Ｅ−４等の熱伝導性
接着剤６によって絶縁性基板１に接着固定される。熱伝
導放熱面９は絶縁性基板１の裏面に広がって設けられて
おり、一般に接地層としてソルダーレジストをかけず
に、直接大気に触れているか、金属等からなる筐体に接
着固定されている。
【０００５】このような回路基板では、半導体素子５が
発する熱は、熱伝導性接着剤６を介してダイボンディン
グパッド３に伝えられ、ダイボンディングパッド３から
絶縁性基板１の裏面に設けた熱伝導放熱面９に該絶縁性
基板を介して伝えられ、空気または金属性の筐体に放熱
される。しかしながら、このような放熱方式では、絶縁
性基板１の熱伝導速度が低くかつその熱容量が大きいの
で、絶縁性基板自体の温度が上昇し半導体素子５からの
熱を十分に放熱できないという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記の方法は、基板が
高価なものであったり、付加的な装置を有するために回
路装置の軽量化の流れに逆行したり、付加的な装置を制
御するためなどの信号線が増加したり、消費電力が増加
したりして、ユーザーの希望と逆行するといういくつか
の問題があった。このような問題に鑑み本発明は、冷却
や放熱のための付加的な装置を必要としない回路基板を
提供することを目的とする。また、本発明は、軽量かつ
小型で放熱性が良く安価であり、信号線の増加を必要と
しない回路基板を提供することを目的とする。さらに、
本発明は、半導体素子で発生した熱を素早く広範囲に拡
散させるとともに、拡散した熱を広い放熱面で放熱させ
ることによって新たな材料や電子部品の追加をせずに放
熱性の良い回路基板を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、絶縁性基板と
この絶縁性基板上に半導体素子を接着固定するダイボン
ディングパッドおよび配線層を設けた回路基板におい
て、絶縁性基板上の配線層およびダイボンディングパッ
ドが形成されていない個所に前記ダイボンディングパッ
ドに熱的に接続した熱伝導放熱面を配設した。第２の発
明は、絶縁性基板とこの絶縁性基板上に半導体素子を接
着固定するダイボンディングパッドおよび配線層を設け
た回路基板において、絶縁性基板上の配線層およびダイ
ボンディングパッドが形成されていない個所に前記ダイ
ボンディングパッドに熱的に接続した熱伝導放熱面を、
さらに、絶縁性基板の裏面に熱伝導放熱面を設けるとと
もに、ダイボンディングパッドもしくはダイボンディン
グパッドに熱的に接続した熱伝導放熱面と絶縁性基板の
裏面に設けた熱伝導放熱面との間を接続する熱橋絡を設
けた。第３の発明は、絶縁性基板とこの絶縁性基板上に
半導体素子を接着固定するダイボンディングパッドおよ
び配線層を設けた回路基板において、絶縁性基板上の配
線層およびダイボンディングパッドが形成されていない
個所にダイボンディングパッドに熱的に接続した熱伝導
放熱面を、絶縁性基板の裏面に熱伝導放熱面を、絶縁性
基板の中間に配線層をそれぞれ設けるとともに、ダイボ
ンディングパッドもしくはダイボンディングパッドに熱
的に接続した熱伝導放熱面と絶縁性基板の裏面に設けた
熱伝導放熱面もしくは絶縁性基板の中間に設けた配線層
との間を接続する熱橋絡を設けた。
【０００８】
【作用】ＬＳＩ等の半導体素子のように熱を発する部品
に近接しかつ回路基板の配線回路が設けられていない部
分に熱伝導放熱面を設けたので、基板材料を変えずに熱
伝導と放熱を効率よく行うことができ、軽量で安価な回
路基板を得ることができる。
【０００９】
【実施例】以下、実施例及び比較例に基づいて、本発明
を具体的に説明する。図１は本発明の回路基板の構成の
概略を示す平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線で示さ
れる断面図である。電気絶縁性の基板１の表面には、想
像線で示された半導体素子５の端子と図示しないボンデ
ィングワイヤを介して接続される複数のワイヤボンディ
ングパッド２と、前記半導体素子５が配置される部分に
設けられたダイボンディングパッド３と、ダイボンディ
ングパッドと接触する熱伝導放熱面８とが配置されてい
る。ワイヤボンディングパッド２、ダイボンディングパ
ッド３、熱伝導放熱面８は、エッチング等の通常の手法
によってそれぞれ銅などの導電性材料で絶縁性基板１の
表面に形成される。
【００１０】熱伝導放熱面８は、、半導体素子などの熱
を発生する部品の近傍でかつ配線回路が設けられていな
い絶縁性基板１の表面の部分に設けられる。ＬＳＩチッ
プ等の半導体素子５は、例えばＥｐｏＴｅｋ製Ｈ７０Ｅ
−４等の想像線で示される熱伝導性接着剤６によって基
板１に接着固定されるとともに、該熱導電性接着剤は、
熱伝導放熱面８にも接してけられている。
【００１１】ダイボンディングパッド３は直接大気に触
れている熱伝導放熱面８と熱的に接続される。ダイボン
ディングパッド３と熱伝導放熱面８との熱的接続は、図
の左上に示されるように双方の角部が突きあわさるよう
な接触や、右上および左下に示されるように双方の一遍
の一部が接触するような接続や、右下に示されるように
双方の角部が重なるような接触によって熱橋絡を形成す
るものであって良い。このような構成による回路基板で
は、半導体素子５に生じた熱は、熱伝導性接着剤６を介
してダイボンディングパッド３に伝えられ熱橋絡部を経
て伝えられ放熱される経路と、熱伝導性接着剤６を介し
て伝えられる経路とによって熱伝導放熱面８に伝えられ
放熱される。さらに、ダイボンディングパッド３と熱伝
導放熱面８が近接する付近の絶縁性基板１も熱橋絡の働
きをする。
【００１２】図３および図４を用いて、第２の発明の回
路基板を説明する。図３は、第２の発明の回路基板の構
成の概略を示す平面図であり、図４は、図３のＢ−Ｂ線
で示される断面図である。この発明は、絶縁性基板１の
裏面にも熱伝導放熱面９を設けた点で、第１の発明と相
違する。
【００１３】電気絶縁性の基板１の表面には、想像線で
示されるＬＳＩ等の半導体素子５の端子と図示しないボ
ンディングワイヤを介して接続される複数のワイヤボン
ディングパッド２と、前記半導体素子５が配置される部
分に設けられたダイボンディングパッド３と、絶縁性基
板を貫通するスルーホール７を経由して絶縁性基板の裏
面に設けられた熱伝導放熱面９に接続されるダイボンデ
ィングパッド４と、前記ダイボンディングパッド３と接
触する熱伝導放熱面８とが配置されている。熱伝導放熱
面８は、半導体素子などの熱を発生する部品の近傍でか
つ配線回路が設けられていない絶縁性基板１の表面の部
分に設けられる。
【００１４】ダイボンディングパッド４の中心部に設け
たスルーホール７の壁面には、絶縁性基板１の表面に設
けられたダイボンディングパッド４と絶縁性基板の裏面
に設けられた熱伝導放熱面９とを接続する熱橋絡１０が
通常の手法によって形成され、半導体装置５が発生した
熱を基板裏面に設けた放熱面９に伝達する。
【００１５】ワイヤボンディングパッド２、ダイボンデ
ィングパッド３、４、熱伝導放熱面８、９は、通常の手
法によってそれぞれ銅などの導電性材料で構成される。
熱を発生するＬＳＩ等の半導体素子５は、例えばＥｐｏ
Ｔｅｋ製Ｈ７０Ｅ−４等の想像線で示される熱伝導性接
着剤６によって絶縁性基板１に接着固定されている。
【００１６】ダイボンディングパッド３は、ダイボンデ
ィングパッド３と接続された熱伝導放熱面８と熱的に接
続され、ダイボンディングパッド４はその中心部に設け
たスルーホール７を介して絶縁性基板１の裏面に設けた
熱伝導放熱面９へ接続されている。熱伝導放熱面９は、
絶縁性基板１の裏面の広い範囲に広がっており、一般に
接地層としてソルダーレジストをかけずに直接大気に触
れているか、あるいは、金属等からなる筐体に接着固定
されている。
【００１７】ダイボンディングパッド３と熱伝導放熱面
８との熱的接続は、第１の発明と同様に、双方の角部が
突きあわさるような接触や、双方の一遍の一部が接触す
るような接続や、双方の角部が重なるような接触によっ
て熱橋絡を形成するものであって良い。
【００１８】このような構成による回路基板では、半導
体素子５に生じた熱は、熱伝導性接着剤６を介してダイ
ボンディングパッド３に伝えられ熱橋絡部を経て伝えら
れ放熱される経路と、熱伝導性接着剤６を介して伝えら
れる経路とによって熱伝導放熱面８に伝えられ放熱され
る。さらに、ダイボンディングパッド３と熱伝導放熱面
８が近接する付近の絶縁性基板１も熱橋絡の働きをす
る。
【００１９】また、本発明に特徴的な熱伝導は、ダイボ
ンディングパッド４から熱橋絡１０を経て絶縁性基板１
の裏面に設けた熱伝導放熱面９へ伝えられる熱伝導が存
在することであり、このことによって熱伝導効率と放熱
効率が格段に向上する。この実施例では、ダイボンディ
ングパッド３とダイボンディングパッド４とが互いに絶
縁されて示してあるが、共通の電位であっても差し支え
ない。また、ダイボンディングパッド３，４と接続され
た熱伝導放熱面８，９は、第１の発明と同様にソルダー
レジストをかけずに、直接大気に触れているように構成
すると効果が大きい。さらに、熱伝導放熱面８，９は可
能な限り広異面積を持つように構成すると放熱効果を向
上できる。
【００２０】図５および図６を用いて、第３の発明の回
路基板に付いて説明する。図５は、第３の発明にかかる
回路基板の構成の概略を示す平面図であり、図６は、図
５のＣ−Ｃ線で示される断面図である。この発明は、絶
縁性基板１を中間に配線層を構成した複数の絶縁性基板
とした点で、第２の発明と相違する。電気絶縁性の基板
１の表面には、想像線で示されるＬＳＩ等の半導体素子
５の端子と図示しないボンディングワイヤを介して接続
される複数のワイヤボンディングパッド２と、前記半導
体素子５が配置される部分に設けられたダイボンディン
グパッド３と、絶縁性基板を貫通するスルーホールに設
けた熱橋絡１０−１，１０−２を経由して絶縁性基板の
内層に設けられた配線層１１−１，１１−２に接続され
るダイボンディングパッド４と、前記ダイボンディング
パッド３と接触する熱伝導放熱面８と、該熱伝導放熱面
８と絶縁性基板１の裏面に設けられた熱伝導放熱面９と
を接続する熱橋絡１０−３が配置されている。
【００２１】熱伝導放熱面８は、半導体素子などの熱を
発生する部品の近傍でかつ配線回路が設けられていない
絶縁性基板１の表面の部分に設けられる。この発明で
は、熱伝導放熱面８を十分な数設けることができない場
合に有効である。回路が複雑になるに従い、回路基板の
絶縁性基板１は一般に４〜６層板が用いられることが多
くなっている。その場合、内装の２〜４層は±電源や接
地層として用いられることが多い。また、その場合多く
の配線層は基板全体に広範囲に広げられている。このよ
うな場合には、中央部に設けられたダイボンディングパ
ッド４を２種以上の配線として分離し、±電源や接地層
と接続して、導電層の各層に熱を拡散させることができ
る。このような構成による回路基板では、半導体素子５
に生じた熱は、熱伝導性接着剤６を介してダイボンディ
ングパッド３に伝えられ熱橋絡部を経て伝えられ放熱さ
れる経路と、熱伝導性接着剤６を介して伝えられる経路
とによって熱伝導放熱面８に伝えられ放熱され、さら
に、熱橋絡１０−３を経由して絶縁性基板１の裏面に設
けられた熱伝導放熱面９に伝えられ放熱される。この
時、ダイボンディングパッド３と熱伝導放熱面８が近接
する付近の絶縁性基板１もダイボンディングパッド３と
熱伝導放熱面８との間の熱橋絡の働きをする。
【００２２】また、本発明に特徴的な熱伝導は、ダイボ
ンディングパッド４から絶縁性基板１の中間に設けた配
線層１１−１，１１−２へ伝えられる熱橋絡１０−１，
１０−２による熱伝導が存在することであり、このこと
によって熱伝導効率と放熱効率が格段に向上する。ダイ
ボンディングパッド３，４と接続された熱伝導放熱面
８，９は、第１の発明と同様にソルダーレジストをかけ
ずに、直接大気に触れているように構成すると効果が大
きい。さらに、熱伝導放熱面８，９は可能な限り広異面
積を持つように構成すると放熱効果を向上できる。
【００２３】これらの発明に使用される伝導層は一般に
銅箔が用いられるので、その熱伝導率は４００Ｗ／ｍ・
Ｋと高熱伝導性基板の１０Ｗ／ｍ・Ｋ（セラミック系）
〜２４０Ｗ／ｍ・Ｋ（アルミニウム系）と比べても優れ
ており、その構成と配置が放熱性の鍵となることが明ら
かである。更に、内層として使われる±電源や接地層の
配線パターンは非常にラフであることが多いので、銅箔
の厚さを一般的な３５μｍより厚い７０〜２００μｍと
することも容易である。絶縁性基板の半導体素子４が実
装されていない面を接地層として構成すれば、その面に
放熱フィンを取り付けることや、前述のように金属等の
筐体に接着固定することにより、放熱効果を高めるのは
容易である。安全性から考えると、熱伝導放熱面１が接
地層でない場合にはソルダーレジストあるいは熱伝導性
接着剤で覆うべきであることは、言うまでもない。
【００２４】
【発明の効果】本発明によればセラミックやメタルをベ
ース基板とした高熱伝導性基板を用いることなく効率よ
く半導体素子からの発熱を絶縁性基板上に配置された熱
伝導放熱面に拡散するとともに、放熱するので、安価で
軽量な樹脂ベース基板を用いることができ、放熱のため
の装置や外部からの信号も不要であるから、回路基板の
小型・軽量・低価格化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の発明の回路基板の構造を示す平面図。
【図２】 第１の発明の回路基板の断面図。
【図３】 第２の発明の回路基板の構造を示す平面図。
【図４】 第２の発明の回路基板の断面図。
【図５】 第３の発明の回路基板の構造を示す平面図。
【図６】 第３の発明の回路基板の断面図。
【図７】 従来の回路基板の構造を示す平面図。
【図８】 従来の回路基板の断面図。
【符号の説明】
１ 絶縁性基板、 ２ ワイヤボンディングパッド、
３ ダイボンディングパッド、 ４ ダイボンディング
パッド、 ５ 半導体素子、 ６ 熱伝導接着剤、 ７
スルーホール、 ８ 熱伝導放熱面、 ９ 熱伝導放
熱面、 １０熱橋絡、 １１ 配線層。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 絶縁性基板とこの絶縁性基板上に半導体
    素子を接着固定するダイボンディングパッドおよび配線
    層を設けた回路基板において、 前記絶縁性基板上の配線層およびダイボンディングパッ
    ドが形成されていない個所に前記ダイボンディングパッ
    ドに熱的に接続した熱伝導放熱面を配設したことを特徴
    とする回路基板。
  2. 【請求項２】 絶縁性基板とこの絶縁性基板上に半導体
    素子を接着固定するダイボンディングパッドおよび配線
    層を設けた回路基板において、 前記絶縁性基板上の配線層およびダイボンディングパッ
    ドが形成されていない個所に設けた前記ダイボンディン
    グパッドに熱的に接続した熱伝導放熱面と、 前記絶縁性基板の裏面に設けた熱伝導放熱面と、 前記ダイボンディングパッドもしくは前記ダイボンディ
    ングパッドに熱的に接続した熱伝導放熱面と前記絶縁性
    基板の裏面に設けた熱伝導放熱面との間を接続する熱橋
    絡を設けたことを特徴とする回路基板。
  3. 【請求項３】 絶縁性基板とこの絶縁性基板上に半導体
    素子を接着固定するダイボンディングパッドおよび配線
    層を設けた回路基板において、 前記絶縁性基板上の配線層およびダイボンディングパッ
    ドが形成されていない個所に設けた前記ダイボンディン
    グパッドに熱的に接続した熱伝導放熱面と、 絶縁性基板の裏面に設けた熱伝導放熱面と、 前記絶縁性基板の中間に設けられた配線層と、 前記ダイボンディングパッドもしくは前記ダイボンディ
    ングパッドに熱的に接続した熱伝導放熱面と前記絶縁性
    基板の裏面に設けた熱伝導放熱面もしくは前記絶縁性基
    板の中間に設けた配線層との間を接続する熱橋絡を設け
    たことを特徴とする回路基板。
  4. 【請求項４】 絶縁性基板上に設けた熱伝導性放熱面の
    うち少なくとも１層が回路基板全体に渡って敷き詰めら
    れている導電層で構成されている請求項１ないし請求項
    ３のいずれかに記載の回路基板。
  5. 【請求項５】 絶縁性基板上に設けた熱伝導放熱面のう
    ち少なくとも１層がソルダーレジスト等の絶縁層で覆わ
    れていない請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の
    回路基板。
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