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JP2003188568A - Electronic component mounting structure - Google Patents

Electronic component mounting structure

Info

Publication number
JP2003188568A
JP2003188568A JP2001381436A JP2001381436A JP2003188568A JP 2003188568 A JP2003188568 A JP 2003188568A JP 2001381436 A JP2001381436 A JP 2001381436A JP 2001381436 A JP2001381436 A JP 2001381436A JP 2003188568 A JP2003188568 A JP 2003188568A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electronic component
mounting structure
lsi chip
temperature
electronic
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
JP2001381436A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Fukuda
研二 福田
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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 NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP2001381436A priority Critical patent/JP2003188568A/en
Publication of JP2003188568A publication Critical patent/JP2003188568A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • H10W90/724

Landscapes

  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
  • Structures For Mounting Electric Components On Printed Circuit Boards (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electronic component packaging structure which uses no special structure or special material but is capable of suppressing a thermal stress applied to solder bumps due to the heat generated when an electronic component is used, and which can be easily manufactured at a low cost. <P>SOLUTION: In the electronic component packaging structure, an LSI chip 1 and an alumina substrate 2 to mount the LSI chip 1 on are installed, and the LSI chip 1 and the alumina substrate 2 are connected to each other by means of a plurality of solder bumps 3. The LSI chip 1 is provided with a temperature detecting means 4 and a Peltier element 7, while the alumina substrate is provided with a temperature detecting means 5 and a Peltier element 8. The temperature detecting means 4 and 5 and the Peltier elements 7 and 8 are connected to a temperature controlling means 6 which controls the Peltier elements 7 and 8 based on output signals from the temperature detecting means 4 and 5 to reduce a difference in thermal expansion between the LSI chip 1 and the alumina substrate 2. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の電子部品を
有し、これらをはんだバンプによって相互に接続した電
子部品の実装構造体に関し、特に、はんだバンプの疲労
破壊の防止を図った電子部品の実装構造体に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mounting structure for electronic parts, which has a plurality of electronic parts and is connected to each other by solder bumps, and more particularly to an electronic part in which fatigue damage of the solder bumps is prevented. Regarding the mounting structure of.

【0002】[0002]

【従来の技術】接続端子を備えた電子部品同士を接続す
る際に、はんだバンプを使用すれば多数の接続端子を一
度に接続できる。このため、このはんだバンプを使用す
る接続方法は、多数の接続端子を有する電子部品間の接
続に適している。例えば、数百の接続端子を有するベア
チップを基板等に接続する際には、このはんだバンプを
使用する接続方法が広く採用されている。なお、ベアチ
ップとは、パッケージに封入されていない裸の状態の集
積回路チップをいう。
2. Description of the Related Art When connecting electronic parts having connecting terminals, a large number of connecting terminals can be connected at once by using solder bumps. Therefore, this connection method using solder bumps is suitable for connection between electronic components having a large number of connection terminals. For example, when connecting a bare chip having several hundreds of connection terminals to a substrate or the like, a connection method using this solder bump is widely adopted. The bare chip is a bare integrated circuit chip that is not enclosed in a package.

【0003】しかしながら、LSI(large scale inte
grated circuit:大規模集積回路)チップ等のベアチッ
プとこのベアチップを搭載する基板とをはんだバンプに
より接続した実装構造体においては、その使用期間中に
接続部分の断線が頻繁に発生するという問題がある。こ
の断線の原因は、LSIチップの熱膨張係数とこれを搭
載する基板の熱膨張係数とが相互に異なることにある。
LSIチップはその稼動に伴い熱を発生する。この熱に
よって、LSIチップ及び基板が膨張する。しかしなが
ら、一般にLSIチップの熱膨張係数と基板の熱膨張係
数は相互に異なっている。従って、LSIチップが熱膨
張する長さと基板が熱膨張する長さとは相互に異なる。
この結果、LSIチップと基板とを接続するはんだバン
プに熱応力が印加される。この熱応力は、LSIチップ
の作動時に発生し、LSIチップが休止しているときに
は消滅する。従って、はんだバンプには前記熱応力が繰
り返し印加される。この繰り返し印加される熱応力によ
って、はんだバンプは疲労し、やがて破壊する。この結
果、LSIチップと基板との接続部分に断線が発生し、
実装構造体の接続信頼性が低下する。
However, LSI (large scale inte
grated circuit: large-scale integrated circuit) In a mounting structure in which a bare chip such as a chip and a board on which the bare chip is mounted are connected by solder bumps, there is a problem that disconnection of the connection portion frequently occurs during the period of use. . The cause of this disconnection is that the coefficient of thermal expansion of the LSI chip and the coefficient of thermal expansion of the substrate on which it is mounted differ from each other.
The LSI chip generates heat as it operates. This heat causes the LSI chip and the substrate to expand. However, generally, the thermal expansion coefficient of the LSI chip and the thermal expansion coefficient of the substrate are different from each other. Therefore, the length of thermal expansion of the LSI chip and the length of thermal expansion of the substrate are different from each other.
As a result, thermal stress is applied to the solder bumps that connect the LSI chip and the substrate. This thermal stress is generated when the LSI chip is in operation, and disappears when the LSI chip is at rest. Therefore, the thermal stress is repeatedly applied to the solder bumps. The thermal stress repeatedly applied causes the solder bumps to fatigue and eventually break. As a result, disconnection occurs at the connection between the LSI chip and the substrate,
The connection reliability of the mounting structure is reduced.

【0004】前述のような接続部分の断線を防止するた
めの技術の一例が、「N.マツイ、S.ササキ、T.オ
オサキ「ブイ・エル・エス・アイ チップ インターコ
ネクション テクノロジー ユージング スタクッド
ソルダー バンプス」プロシーディング アイ・イー・
イー・イー 第37回 エレクトロニッス コンポーネ
ンツ カンファレンス 第573頁〜第578頁 19
87年5月(N.Matsui, S.Sasaki, T.Ohsaki "VLSI Chi
p Interconnection Technology Using StackedSolder B
umps, "Proc. IEEE 37th Electronic Component Conf.,
pp. 573-578,May 1987)」(以下、従来文献1とい
う)に記載されている。この技術においては、はんだバ
ンプを複数層に積み上げることによって、個々のはんだ
バンプに印加される応力を低減できると記載されてい
る。
An example of the technique for preventing the disconnection of the connecting portion as described above is "N. Matsui, S. Sasaki, T. Osaki" V.L.S.I.Chip Interconnection Technology Youthing Stacked
Solder Bumps "Proceeding I E
E-E 37th Electronic Components Conference pp. 573-578 19
May 1987 (N.Matsui, S.Sasaki, T.Ohsaki "VLSI Chi
p Interconnection Technology Using StackedSolder B
umps, "Proc. IEEE 37th Electronic Component Conf.,
pp. 573-578, May 1987) "(hereinafter referred to as conventional document 1). It is described in this technique that the stress applied to each solder bump can be reduced by stacking the solder bumps in a plurality of layers.

【0005】また、特開昭63−002865号公報
(以下、従来文献2という)においては、セラミックス
材と金属材とを接合する際に、セラミックス材と金属材
との間にインサート材、ろう材又ははんだ材(以下、総
称してインサート材という)を介挿し、このインサート
材を加熱することにより前記セラミックス材と金属材と
を接合し、接合後の冷却過程において、又は室温まで冷
却した後に再加熱することにより、前記セラミックス材
と金属材との接合体を前記インサート材の融点の1/2
乃至1/3の温度範囲において所定時間保持し、その後
室温まで冷却する技術が開示されている。これにより、
前記インサート材が前述の保持期間中にクリープ変形
し、この結果、接合後の冷却に伴う残留応力が緩和さ
れ、前記接合体の接合強度が向上すると記載されてい
る。
Further, in Japanese Patent Laid-Open No. Sho 63-002865 (hereinafter referred to as “Reference 2”), when a ceramic material and a metal material are joined, an insert material and a brazing material are provided between the ceramic material and the metal material. Alternatively, a solder material (hereinafter collectively referred to as an insert material) is inserted, and the ceramic material and the metal material are joined by heating the insert material, and the ceramic material and the metal material are joined together in a cooling process after joining or after cooling to room temperature. By heating, the joined body of the ceramic material and the metal material is ½ of the melting point of the insert material.
A technique is disclosed in which the temperature is maintained in a temperature range of ⅓ to ⅓ for a predetermined time and then cooled to room temperature. This allows
It is described that the insert material undergoes creep deformation during the above-mentioned holding period, and as a result, residual stress due to cooling after joining is relaxed and the joining strength of the joined body is improved.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来の技術には以下に示すような問題点がある。前述の
従来文献1に記載された技術においては、はんだバンプ
を複数層に積み上げているため、はんだバンプの製造が
困難であると共に、実装構造体の構造が複雑になり、実
装構造体の体積及びコストが増加するという問題点があ
る。
However, the above-mentioned conventional technique has the following problems. In the technique described in the above-mentioned prior art document 1, since the solder bumps are stacked in a plurality of layers, it is difficult to manufacture the solder bumps, the structure of the mounting structure becomes complicated, and the volume of the mounting structure and There is a problem that the cost increases.

【0007】また、前述の従来文献2に記載された技術
においては、接合後の冷却過程において発生する残留応
力を除去することはできるものの、実装構造体を作製
後、実装構造体の使用に伴う発熱によってはんだバンプ
に印加される熱応力を緩和することはできない。
Further, in the technique described in the above-mentioned prior art document 2, although the residual stress generated in the cooling process after joining can be removed, the mounting structure is used after the mounting structure is manufactured. The thermal stress applied to the solder bumps due to the heat generation cannot be relaxed.

【0008】更に、電子部品の熱膨張係数に近い熱膨張
係数を有する材料により基板を形成することも考えられ
るが、これにより、基板材料の選択が極めて限定されて
しまい、実装構造体のコストが増大すると共に接続信頼
性以外の特性が低下する可能性がある。
Further, it is conceivable to form the substrate with a material having a coefficient of thermal expansion close to that of the electronic component, but this restricts the choice of the substrate material extremely, resulting in the cost of the mounting structure. There is a possibility that characteristics other than the connection reliability will decrease as the number increases.

【0009】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、特別な構造及び材料を使用することなく、
電子部品の使用に伴う発熱によりはんだバンプに印加さ
れる熱応力を抑制でき、低コストで製造が容易な電子部
品の実装構造体を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and without using a special structure and material,
An object of the present invention is to provide a mounting structure for an electronic component, which can suppress thermal stress applied to the solder bump due to heat generated by the use of the electronic component, and can be easily manufactured at low cost.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明に
係る電子部品の実装構造体は、第1及び第2の電子部品
と、この第1及び第2の電子部品を相互に接続する複数
のはんだバンプと、前記第1及び第2の電子部品の温度
を夫々検出する第1及び第2の温度検出手段と、前記第
1及び第2の電子部品を夫々冷却する第1及び第2の冷
却手段と、前記第1及び第2の温度検出手段の検出結果
が入力されこの検出結果に基づいて前記第1及び第2の
電子部品の熱膨張の大きさが相互に等しくなるように前
記第1及び第2の冷却手段のうち少なくとも一方の動作
を制御する温度制御手段と、を有することを特徴とす
る。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a mounting structure for an electronic component, wherein the first and second electronic components are connected to each other. A plurality of solder bumps, first and second temperature detecting means for detecting temperatures of the first and second electronic components, respectively, and first and second for cooling the first and second electronic components, respectively. The cooling means and the detection results of the first and second temperature detecting means are input, and the thermal expansion magnitudes of the first and second electronic components are made equal to each other based on the detection results. Temperature control means for controlling the operation of at least one of the first and second cooling means.

【0011】本発明においては、第1の温度検出手段が
第1の電子部品の温度をリアルタイムに検出すると共
に、第2の温度検出手段が第2の電子部品の温度をリア
ルタイムに検出し、温度制御手段がこれらの温度データ
に基づいて第1及び第2の冷却手段を作動させることに
より、第1及び第2の電子部品のうち少なくとも一方の
温度を制御する。この温度の制御は、第1の電子部品の
熱膨張の大きさと第2の電子部品の熱膨張の大きさとの
差が減少するように行う。これにより、第1の電子部品
の熱膨張と第2の電子部品の熱膨張との差によりはんだ
バンプに印加される応力を緩和することができる。この
結果、はんだバンプが疲労破壊することを防止でき、実
装構造体の接続信頼性を向上させることができる。
In the present invention, the first temperature detecting means detects the temperature of the first electronic component in real time, and the second temperature detecting means detects the temperature of the second electronic component in real time to obtain the temperature. The control means controls the temperature of at least one of the first and second electronic components by operating the first and second cooling means based on the temperature data. This temperature control is performed so that the difference between the thermal expansion magnitude of the first electronic component and the thermal expansion magnitude of the second electronic component is reduced. Thereby, the stress applied to the solder bump due to the difference between the thermal expansion of the first electronic component and the thermal expansion of the second electronic component can be relaxed. As a result, it is possible to prevent the solder bumps from being damaged by fatigue and improve the connection reliability of the mounting structure.

【0012】なお、本明細書において、電子部品とはL
SIチップ等の他に、LSIチップ等が搭載される基板
も含んでいる。また、電子部品の熱膨張の大きさとは、
第1の電子部品から第2の電子部品に向かう方向に直交
する方向における電子部品の熱膨張の大きさをいい、こ
の電子部品がはんだバンプを介して他の電子部品に接続
されることによりその変形が拘束されていない場合に、
電子部品の温度が室温である場合を基準として、この電
子部品が加熱された際に認められる熱膨張の大きさをい
う。
In this specification, an electronic component is L
In addition to SI chips and the like, substrates including LSI chips and the like are also included. In addition, the magnitude of thermal expansion of electronic parts is
The amount of thermal expansion of an electronic component in the direction orthogonal to the direction from the first electronic component to the second electronic component. This electronic component is connected to another electronic component via a solder bump, and If the deformation is not constrained,
Based on the case where the temperature of the electronic component is room temperature, it means the amount of thermal expansion observed when the electronic component is heated.

【0013】また、前記第1及び第2の冷却手段のうち
少なくとも一方が、この冷却手段が冷却しようとする電
子部品に取り付けられたヒートシンクと、回転すること
により前記ヒートシンクに対して送風を行うファンとを
有していてもよく、又は、この冷却手段が冷却しようと
する電子部品に取り付けられたペルチェ素子を有してい
てもよい。これにより、効率が高く低コストな冷却手段
を実現することができる。
Further, at least one of the first and second cooling means is a heat sink attached to an electronic component to be cooled by the cooling means, and a fan for blowing air to the heat sink by rotating the heat sink. Or the cooling means may have a Peltier element attached to the electronic component to be cooled. This makes it possible to realize a highly efficient and low-cost cooling means.

【0014】請求項4に記載の発明に係る他の電子部品
の実装構造体は、第1の電子部品と、その動作時の熱膨
張の大きさが前記第1の電子部品の動作時における第1
の電子部品の熱膨張の大きさよりも小さい第2の電子部
品と、前記第1及び第2の電子部品を相互に接続する複
数のはんだバンプと、前記第1及び第2の電子部品の温
度を夫々検出する第1及び第2の温度検出手段と、前記
第1の電子部品を冷却する冷却手段と、前記第1及び第
2の温度検出手段の検出結果が入力されこの検出結果に
基づいて前記第1及び第2の電子部品の熱膨張の大きさ
が相互に等しくなるように前記冷却手段の動作を制御す
る温度制御手段と、を有することを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a mounting structure for another electronic component, wherein the degree of thermal expansion during operation of the first electronic component is the same as that during operation of the first electronic component. 1
A second electronic component having a smaller thermal expansion than that of the electronic component, a plurality of solder bumps for connecting the first and second electronic components to each other, and a temperature of the first and second electronic components. First and second temperature detecting means for respectively detecting, cooling means for cooling the first electronic component, and detection results of the first and second temperature detecting means are inputted, and based on this detection result, the Temperature control means for controlling the operation of the cooling means such that the thermal expansion magnitudes of the first and second electronic components are equal to each other.

【0015】本発明においては、前述の請求項1に記載
の発明に係る電子部品の実装構造体と比較して、第2の
電子部品を冷却する冷却手段を省略しているため、構成
をより簡略化することができる。但し、第1の電子部品
の動作時における熱膨張の大きさは、第2の電子部品の
動作時における熱膨張の大きさよりも大きいことが必要
である。
In the present invention, as compared with the mounting structure for electronic parts according to the first aspect of the present invention, the cooling means for cooling the second electronic parts is omitted, so that the structure is improved. It can be simplified. However, the magnitude of thermal expansion during operation of the first electronic component needs to be larger than the magnitude of thermal expansion during operation of the second electronic component.

【0016】また、前記温度制御手段は、前記第1及び
第2の電子部品の動作時における温度上昇を夫々T1
(K)及びT2(K)とし、前記第1及び第2の電子部
品の線膨張係数を夫々α1及びα2とするとき、(α1
×T1−α2×T2)の値が0に近づくようにT1及び
T2のうち少なくとも一方を制御することが好ましい。
The temperature control means controls the temperature rise of the first and second electronic components during operation by T1.
(K) and T2 (K), and the linear expansion coefficients of the first and second electronic components are α1 and α2, respectively, (α1
It is preferable to control at least one of T1 and T2 so that the value of (× T1−α2 × T2) approaches 0.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について添
付の図面を参照して具体的に説明する。先ず、本発明の
第1の実施例について説明する。図1は本実施例に係る
電子部品の実装構造体を示す側面図である。図1に示す
ように、本実施例に係る電子部品の実装構造体において
は、電子部品としてのLSIチップ1が設けられ、この
LSIチップ1には多数の接続端子1aが例えばマトリ
クス状に形成されている。また、このLSIチップ1と
対向するように、電子部品としてのアルミナ基板2が設
けられており、アルミナ基板2の表面には多数の接続端
子2aが例えばマトリクス状に形成されている。アルミ
ナ基板2の接続端子2aはLSIチップ1の接続端子1
aに相当する位置に設けられており、各1ずつの接続端
子1aと接続端子2aとは1個のはんだバンプ3により
相互に接続されている。これにより、LSIチップ1は
アルミナ基板2に搭載されている。なお、図1において
は、図を簡略化するため、接続端子1a及び2a並びに
はんだバンプ3は5列しか示していないが、本実施例に
おいては、接続端子1a、2a、はんだバンプ3の列数
は4列以下であってもよく、6列以上であってもよい。
同様に、接続端子1a、2a、はんだバンプ3の行数も
任意である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the accompanying drawings. First, a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a side view showing a mounting structure of an electronic component according to this embodiment. As shown in FIG. 1, an electronic component mounting structure according to the present embodiment is provided with an LSI chip 1 as an electronic component, and a large number of connection terminals 1a are formed in the LSI chip 1 in a matrix, for example. ing. Further, an alumina substrate 2 as an electronic component is provided so as to face the LSI chip 1, and a large number of connection terminals 2a are formed on the surface of the alumina substrate 2 in a matrix, for example. The connection terminal 2a of the alumina substrate 2 is the connection terminal 1 of the LSI chip 1.
It is provided at a position corresponding to a, and each one connection terminal 1a and one connection terminal 2a are connected to each other by one solder bump 3. As a result, the LSI chip 1 is mounted on the alumina substrate 2. Note that, in FIG. 1, for simplification of the drawing, the connection terminals 1a and 2a and the solder bumps 3 are shown in only five rows, but in the present embodiment, the number of rows of the connection terminals 1a, 2a and the solder bumps 3 is shown. May be 4 columns or less, or 6 columns or more.
Similarly, the number of rows of the connection terminals 1a, 2a and the solder bumps 3 is also arbitrary.

【0018】また、LSIチップ1におけるアルミナ基
板2に対向する表面には、温度検出手段4が取り付けら
れている、また、LSIチップ1におけるアルミナ基板
2に対向する表面の反対面には、冷却手段としてのペル
チェ素子7が取り付けられている。同様に、アルミナ基
板2におけるLSIチップ1に対向する表面には、温度
検出手段5が取り付けられている、また、アルミナ基板
2におけるLSIチップ1に対向する表面の反対面に
は、冷却手段としてのペルチェ素子8が取り付けられて
いる。更に、温度検出手段4及び5並びにペルチェ素子
7及び8は温度制御手段6に接続されている。温度制御
手段6は例えば集積回路からなり、温度検出手段4及び
5の出力信号に基づいてペルチェ素子7及び8を制御す
るものである。温度検出手段4及び5は例えば熱電対で
ある。
Temperature detecting means 4 is attached to the surface of the LSI chip 1 facing the alumina substrate 2, and cooling means is mounted on the surface of the LSI chip 1 opposite to the surface facing the alumina substrate 2. The Peltier element 7 is attached. Similarly, the temperature detecting means 5 is attached to the surface of the alumina substrate 2 facing the LSI chip 1, and the surface of the alumina substrate 2 opposite to the surface facing the LSI chip 1 serves as cooling means. A Peltier element 8 is attached. Further, the temperature detecting means 4 and 5 and the Peltier elements 7 and 8 are connected to the temperature control means 6. The temperature control means 6 comprises, for example, an integrated circuit, and controls the Peltier elements 7 and 8 based on the output signals of the temperature detection means 4 and 5. The temperature detecting means 4 and 5 are, for example, thermocouples.

【0019】次に、本実施例に係る電子部品の実装構造
体の動作について説明する。LSIチップ1が稼働する
ことにより、LSIチップ1が発熱し、その温度が上昇
する。この熱が熱伝導によりはんだバンプ3を介してア
ルミナ基板2に伝わり、アルミナ基板2の温度も上昇す
る。温度検出手段4はLSIチップ1の温度を検出し、
その結果を温度制御手段6に対してリアルタイムに出力
する。同様に、温度検出手段5はアルミナ基板2の温度
を検出し、その結果を温度制御手段6に対してリアルタ
イムに出力する。
Next, the operation of the mounting structure for electronic parts according to this embodiment will be described. When the LSI chip 1 operates, the LSI chip 1 generates heat and its temperature rises. This heat is transferred to the alumina substrate 2 via the solder bumps 3 by heat conduction, and the temperature of the alumina substrate 2 also rises. The temperature detecting means 4 detects the temperature of the LSI chip 1,
The result is output to the temperature control means 6 in real time. Similarly, the temperature detection means 5 detects the temperature of the alumina substrate 2 and outputs the result to the temperature control means 6 in real time.

【0020】このとき、LSIチップ1の温度上昇をT
1(K)とし、アルミナ基板2の温度上昇をT2(K)
とする。また、LSIチップ1からアルミナ基板2に向
かう方向に直交する方向において、LSIチップ1の線
膨張係数をα1とし、アルミナ基板2の線膨張係数をα
2とする。更に、LSIチップ1の中心軸9と最外周の
接続端子1aの中心との間の距離をLとする。すると、
LSIチップ1の非動作時を基準として、LSIチップ
1の動作時にLSIチップ1の熱膨張により前記最外周
の接続端子1aの中心が移動しようとする距離は(α1
×T1×L)となり、LSIチップ1の動作時にアルミ
ナ基板2の熱膨張により最外周の接続端子2aの中心が
移動しようとする距離は(α2×T2×L)となる。従
って、最外周の接続端子1aと最外周の接続端子2aと
の間の位置のずれは、(α1×T1−α2×T2)×L
となり、このずれによって、はんだバンプ3に熱応力が
印加される。
At this time, the temperature rise of the LSI chip 1 is
1 (K), the temperature rise of the alumina substrate 2 is T2 (K)
And Further, in the direction orthogonal to the direction from the LSI chip 1 to the alumina substrate 2, the linear expansion coefficient of the LSI chip 1 is α1, and the linear expansion coefficient of the alumina substrate 2 is α.
Set to 2. Further, the distance between the central axis 9 of the LSI chip 1 and the center of the outermost peripheral connection terminal 1a is L. Then,
With reference to the non-operating state of the LSI chip 1, the distance over which the center of the outermost peripheral connection terminal 1a is to move due to thermal expansion of the LSI chip 1 when the LSI chip 1 is operating is (α1
XT1 × L), and the distance that the center of the outermost peripheral connecting terminal 2a moves due to thermal expansion of the alumina substrate 2 during the operation of the LSI chip 1 is (α2 × T2 × L). Therefore, the positional deviation between the outermost peripheral connection terminal 1a and the outermost peripheral connection terminal 2a is (α1 × T1−α2 × T2) × L
Due to this deviation, thermal stress is applied to the solder bumps 3.

【0021】そこで、温度制御手段6は(α1×T1−
α2×T2)の値が0に近づくように、LSIチップ1
及びアルミナ基板2の温度を制御する。例えば、冷却手
段7によってLSIチップ1の温度上昇T1を一定値に
固定し、冷却手段8によってアルミナ基板2の温度上昇
T2を、T2=α2/α1×T1となるように制御す
る。
Therefore, the temperature control means 6 uses (α1 × T1-
Set the LSI chip 1 so that the value of (α2 × T2) approaches 0.
And the temperature of the alumina substrate 2 is controlled. For example, the temperature rise T1 of the LSI chip 1 is fixed to a constant value by the cooling means 7, and the temperature rise T2 of the alumina substrate 2 is controlled by the cooling means 8 so that T2 = α2 / α1 × T1.

【0022】本実施例においては、(α1×T1−α2
×T2)の値が0に近づくように、LSIチップ1及び
アルミナ基板2の温度を制御しているため、LSIチッ
プ1の動作時におけるLSIチップ1とアルミナ基板2
との間の熱膨張差が小さくなる。これにより、はんだバ
ンプ3に印加される熱応力を緩和することができる。こ
の結果、はんだバンプ3の疲労破壊を防止し、はんだバ
ンプ3の接続寿命を延ばすことができる。このため、接
続端子1aと2aとの間において断線が発生することを
防止することができ、電子部品の実装構造体の接続信頼
性が向上する。また、この実装構造体は、特別なはんだ
バンプ構造及び特別な材料により形成された基板を使用
する必要がないため、低コストで製造が容易である。
In this embodiment, (α1 × T1-α2
Since the temperature of the LSI chip 1 and the alumina substrate 2 is controlled so that the value of (× T2) approaches 0, the LSI chip 1 and the alumina substrate 2 during the operation of the LSI chip 1 are controlled.
The difference in thermal expansion between and becomes smaller. Thereby, the thermal stress applied to the solder bump 3 can be relaxed. As a result, fatigue failure of the solder bumps 3 can be prevented, and the connection life of the solder bumps 3 can be extended. Therefore, it is possible to prevent disconnection between the connection terminals 1a and 2a, and improve the connection reliability of the mounting structure of the electronic component. Further, since this mounting structure does not need to use a special solder bump structure and a substrate formed of a special material, it is low cost and easy to manufacture.

【0023】なお、本実施例においては、冷却手段とし
てペルチェ素子を使用しているが、本発明はこれに限定
されず、例えば、ファン付きのヒートシンク又はヒート
パイプを使用してもよい。この場合には、例えばヒート
シンクをLSIチップ及びアルミナ基板に取り付け、こ
のヒートシンクに対して送風を行うファンを設ける。そ
して、温度制御手段6がファンの回転速度のコントロー
ルすることにより、LSIチップ及びアルミナ基板の温
度を局所的に制御する。
In this embodiment, the Peltier element is used as the cooling means, but the present invention is not limited to this, and for example, a heat sink with a fan or a heat pipe may be used. In this case, for example, a heat sink is attached to the LSI chip and the alumina substrate, and a fan that blows air to the heat sink is provided. Then, the temperature control means 6 controls the rotation speed of the fan to locally control the temperatures of the LSI chip and the alumina substrate.

【0024】また、本実施例においては、電子部品がL
SIチップ及びこのLSIチップが搭載されるアルミナ
基板である例を示したが、本発明はこれに限定されな
い。更に、温度検出手段として熱電対を使用する例を示
したが、本発明はこれに限定されない。
In the present embodiment, the electronic component is L
Although the SI chip and the alumina substrate on which the LSI chip is mounted are shown as examples, the present invention is not limited to this. Further, although an example in which a thermocouple is used as the temperature detecting means has been shown, the present invention is not limited to this.

【0025】更にまた、ペルチェ素子7及び8のうち、
動作時の熱膨張の大きさがより小さい電子部品を冷却す
るペルチェ素子を省略してもよい。即ち、LSIチップ
1の熱膨張の大きさがアルミナ基板2の熱膨張の大きさ
よりも小さい場合には、ペルチェ素子7を省略し、アル
ミナ基板2の熱膨張の大きさがLSIチップ1の熱膨張
の大きさよりも小さい場合には、ペルチェ素子8を省略
することができる。そして、熱膨張の大きさがより大き
い電子部品のみを冷却し、LSIチップ1とアルミナ基
板2との間の熱膨張差を小さくする。これにより、実装
構造体の構成をより簡略化することができる。
Furthermore, of the Peltier elements 7 and 8,
The Peltier element for cooling the electronic component having a smaller thermal expansion amount during operation may be omitted. That is, when the thermal expansion amount of the LSI chip 1 is smaller than that of the alumina substrate 2, the Peltier element 7 is omitted, and the thermal expansion amount of the alumina substrate 2 is set to the thermal expansion amount of the LSI chip 1. If it is smaller than the size of, the Peltier element 8 can be omitted. Then, only the electronic component having a larger thermal expansion is cooled to reduce the thermal expansion difference between the LSI chip 1 and the alumina substrate 2. Thereby, the structure of the mounting structure can be further simplified.

【0026】次に、本発明の第2の実施例について説明
する。本実施例に係る電子部品の実装構造体は、前述の
第1の実施例に係る電子部品の実装構造体と比較して、
LSIチップ1(図1参照)を冷却するペルチェ素子7
が、温度制御手段6による制御を受けないようになって
いる。即ち、LSIチップ1はペルチェ素子7により冷
却されるものの、その冷却は温度制御手段6により制御
されない。温度制御手段6はペルチェ素子8の動作のみ
を制御し、アルミナ基板2の温度を制御することによ
り、LSIチップ1とアルミナ基板2との間の熱膨張差
を低減する。なお、温度制御手段6がペルチェ素子7の
動作のみを制御し、ペルチェ素子8の動作を制御しない
ようにしてもよい。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The electronic component mounting structure according to the present embodiment is compared with the electronic component mounting structure according to the first embodiment described above.
Peltier element 7 for cooling LSI chip 1 (see FIG. 1)
However, it is not controlled by the temperature control means 6. That is, although the LSI chip 1 is cooled by the Peltier device 7, the cooling is not controlled by the temperature control means 6. The temperature control means 6 controls only the operation of the Peltier element 8 and controls the temperature of the alumina substrate 2 to reduce the difference in thermal expansion between the LSI chip 1 and the alumina substrate 2. The temperature control means 6 may control only the operation of the Peltier element 7 and not the operation of the Peltier element 8.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
電子部品の実装構造体において、はんだバンプによって
相互に接続された電子部品間の熱膨張差を低減すること
により、電子部品の使用に伴う発熱によってはんだバン
プに印加される熱応力を緩和でき、はんだバンプの接続
寿命を大幅に向上させることができる。また、この実装
構造体は、特別なはんだバンプ構造及び特別な材料を使
用する必要がないため、低コストで製造が容易である。
As described in detail above, according to the present invention,
In a mounting structure for electronic components, by reducing the difference in thermal expansion between the electronic components connected to each other by solder bumps, the thermal stress applied to the solder bumps due to the heat generated by the use of the electronic components can be relaxed. The connection life of the bump can be significantly improved. Further, since this mounting structure does not need to use a special solder bump structure and a special material, it is easy to manufacture at low cost.

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

【図1】本発明の第1の実施例に係る電子部品の実装構
造体を示す側面図である。
FIG. 1 is a side view showing a mounting structure of an electronic component according to a first embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1;LSIチップ 1a、2a;接続端子 2;アルミナ基板 3;はんだバンプ 4、5;温度検出手段 6;温度制御手段 7、8;ペルチェ素子 9;LSIチップ1の中心軸 L;中心軸9と最外周の接続端子1aの中心との間の距
1; LSI chips 1a, 2a; connection terminals 2; alumina substrate 3; solder bumps 4, 5; temperature detection means 6; temperature control means 7, 8; Peltier element 9; central axis L of LSI chip 1; central axis 9 Distance from the center of the outermost connection terminal 1a

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H05K 1/18 H01L 23/56 D Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) H05K 1/18 H01L 23/56 D

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1及び第2の電子部品と、この第1及
び第2の電子部品を相互に接続する複数のはんだバンプ
と、前記第1及び第2の電子部品の温度を夫々検出する
第1及び第2の温度検出手段と、前記第1及び第2の電
子部品を夫々冷却する第1及び第2の冷却手段と、前記
第1及び第2の温度検出手段の検出結果が入力されこの
検出結果に基づいて前記第1及び第2の電子部品の熱膨
張の大きさが相互に等しくなるように前記第1及び第2
の冷却手段のうち少なくとも一方の動作を制御する温度
制御手段と、を有することを特徴とする電子部品の実装
構造体。
1. A first electronic component, a second electronic component, a plurality of solder bumps interconnecting the first electronic component and the second electronic component, and temperatures of the first electronic component and the second electronic component are respectively detected. First and second temperature detecting means, first and second cooling means for respectively cooling the first and second electronic components, and detection results of the first and second temperature detecting means are input. Based on the detection result, the first and second electronic components are controlled so that the thermal expansion magnitudes of the first and second electronic components become equal to each other.
And a temperature control means for controlling the operation of at least one of the cooling means of 1. and a mounting structure of an electronic component.
【請求項2】 前記第1及び第2の冷却手段のうち少な
くとも一方が、この冷却手段が冷却しようとする電子部
品に取り付けられたヒートシンクと、回転することによ
り前記ヒートシンクに対して送風を行うファンとを有す
ることを特徴とする請求項1に記載の電子部品の実装構
造体。
2. A fan in which at least one of the first and second cooling means rotates with a heat sink attached to an electronic component to be cooled by the cooling means, and which blows air to the heat sink. The mounting structure for an electronic component according to claim 1, further comprising:
【請求項3】 前記第1及び第2の冷却手段のうち少な
くとも一方が、この冷却手段が冷却しようとする電子部
品に取り付けられたペルチェ素子を有することを特徴と
する請求項1に記載の電子部品の実装構造体。
3. The electron according to claim 1, wherein at least one of the first and second cooling means has a Peltier element attached to an electronic component to be cooled by the cooling means. Mounting structure of parts.
【請求項4】 第1の電子部品と、その動作時の熱膨張
の大きさが前記第1の電子部品の動作時における第1の
電子部品の熱膨張の大きさよりも小さい第2の電子部品
と、前記第1及び第2の電子部品を相互に接続する複数
のはんだバンプと、前記第1及び第2の電子部品の温度
を夫々検出する第1及び第2の温度検出手段と、前記第
1の電子部品を冷却する冷却手段と、前記第1及び第2
の温度検出手段の検出結果が入力されこの検出結果に基
づいて前記第1及び第2の電子部品の熱膨張の大きさが
相互に等しくなるように前記冷却手段の動作を制御する
温度制御手段と、を有することを特徴とする電子部品の
実装構造体。
4. A first electronic component and a second electronic component whose thermal expansion amount during operation is smaller than the thermal expansion amount of the first electronic component during operation of the first electronic component. A plurality of solder bumps interconnecting the first and second electronic components, first and second temperature detecting means for detecting temperatures of the first and second electronic components, respectively, and Cooling means for cooling the first electronic component, and the first and second
The temperature detection means for inputting the detection result of the temperature detection means, and controlling the operation of the cooling means based on the detection result so that the thermal expansion magnitudes of the first and second electronic parts become equal to each other. A mounting structure for an electronic component, comprising:
【請求項5】 前記冷却手段が、前記第1の電子部品に
取り付けられたヒートシンクと、回転することにより前
記ヒートシンクに対して送風を行うファンとを有するこ
とを特徴とする請求項4に記載の電子部品の実装構造
体。
5. The cooling means according to claim 4, further comprising a heat sink attached to the first electronic component, and a fan that rotates to blow air to the heat sink. Electronic component mounting structure.
【請求項6】 前記冷却手段が、前記第1の電子部品に
取り付けられたペルチェ素子を有することを特徴とする
請求項4に記載の電子部品の実装構造体。
6. The mounting structure for an electronic component according to claim 4, wherein the cooling unit has a Peltier element attached to the first electronic component.
【請求項7】 前記温度制御手段は、前記第1及び第2
の電子部品の動作時における温度上昇を夫々T1(K)
及びT2(K)とし、前記第1及び第2の電子部品の線
膨張係数を夫々α1及びα2とするとき、(α1×T1
−α2×T2)の値が0に近づくようにT1及びT2の
うち少なくとも一方を制御するものであることを特徴と
する請求項1乃至6のいずれか1項に記載の電子部品の
実装構造体。
7. The temperature control means includes the first and second temperature control means.
Temperature rise during operation of each electronic component of T1 (K)
And T2 (K) and the linear expansion coefficients of the first and second electronic components are α1 and α2, respectively, (α1 × T1
7. The electronic component mounting structure according to claim 1, wherein at least one of T1 and T2 is controlled so that the value of −α2 × T2) approaches 0. .
【請求項8】 前記第1及び第2の電子部品のいずれか
一方がLSIチップであり、他方がこのLSIチップが
搭載される基板であることを特徴とする請求項1乃至7
のいずれか1項に記載の電子部品の実装構造体。
8. One of the first and second electronic components is an LSI chip, and the other is a substrate on which the LSI chip is mounted.
A mounting structure for an electronic component according to any one of 1.
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