(57)【要約】  プリント基板ユニット（１３）では、半導体素子（２６）の動作時に半導体素子（２６）は発熱する。半導体素子（２６）の熱はパッケージ基板（１６）やマザーボード（１４）に伝達される。パッケージ基板（１６）の熱膨張率とマザーボード（１４）の熱膨張率とは異なる。パッケージ基板（１６）では応力が生成される。パッケージ基板（１６）上では補強部材（１８）は第２角柱空間（３３）よりも内側に収まる。こうして補強部材（１８）は外縁から内側に向かって広がる接合領域でパッケージ基板（１６）の表面に接合される。その結果、第２角柱空間（３３）よりも外側で補強部材（１８）がパッケージ基板（１６）に接合される場合に比べてパッケージ基板（１８）の剛性の高まりは抑制される。パッケージ基板（１８）の角で応力の集中は回避される。最外周のバンプ列で端子バンプ（１７）の破損は回避される。
2008105069.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッケージ基板と、パッケージ基板の表面に実装される半導体素子と、パッケージ基板の裏面に配置され、パッケージ基板の表面に直交する第１角柱空間に内接する最外周のバンプ列を含む端子バンプ群と、半導体素子の表面に接触し、半導体素子の輪郭よりも外側に広がる熱伝導部材と、半導体素子の周囲で熱伝導部材およびパッケージ基板の間に挟み込まれ、第１角柱空間の内側でパッケージ基板に直交しつつ最外周のバンプ列に内接する第２角柱空間の内側に収まって、外縁から内側に向かって広がる接合領域でパッケージ基板の表面に接合される補強部材と、表面で端子バンプ群を受け止めるマザーボードとを備えることを特徴とするプリント基板ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載のプリント基板ユニットにおいて、前記補強部材の周囲で前記熱伝導部材および前記パッケージ基板の間には、前記第２角柱空間の外側で前記第１角柱空間内に補助補強部材が挟み込まれることを特徴とするプリント基板ユニット。
【請求項３】
請求項２に記載のプリント基板ユニットにおいて、前記熱伝導部材の表面に接触する放熱部材と、前記マザーボードに向かって前記熱伝導部材を押し付ける押し付け力を発揮する押し付け機構とをさらに備えることを特徴とするプリント基板ユニット。
【請求項４】
パッケージ基板と、パッケージ基板の表面に実装される半導体素子と、パッケージ基板の裏面に配置され、パッケージ基板の表面に直交する第１角柱空間に内接する最外周のバンプ列を含む端子バンプ群と、半導体素子の表面に接触し、半導体素子の輪郭よりも外側に広がる熱伝導部材と、半導体素子の周囲で熱伝導部材およびパッケージ基板の間に挟み込まれ、第１角柱空間の内側でパッケージ基板に直交しつつ最外周のバンプ列に内接する第２角柱空間の内側に収まって、外縁から内側に向かって広がる接合領域でパッケージ基板の表面に接合される補強部材と、表面で端子バンプ群を受け止めるマザーボードとを備えることを特徴とする電子機器。
【請求項５】
パッケージ基板と、パッケージ基板の表面に実装される半導体素子と、パッケージ基板の裏面に配置され、パッケージ基板の表面に直交する第１角柱空間に内接する最外周のバンプ列を含む端子バンプ群と、半導体素子の表面に接触し、半導体素子の輪郭よりも外側に広がる熱伝導部材と、半導体素子の周囲で熱伝導部材およびパッケージ基板の間に挟み込まれ、第１角柱空間の内側でパッケージ基板に直交しつつ最外周のバンプ列に内接する第２角柱空間の内側に収まって、外縁から内側に向かって広がる接合領域でパッケージ基板の表面に接合される補強部材とを備えることを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体パッケージにおいて、前記補強部材の周囲で前記熱伝導部材および前記パッケージ基板の間には、前記第２角柱空間の外側で前記第１角柱空間内に補助補強部材が挟み込まれることを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項７】
パッケージ基板と、パッケージ基板の表面に実装される半導体素子と、パッケージ基板の裏面に配置され、パッケージ基板の表面に直交する第１角柱空間に内接する最外周のバンプ列を含む端子バンプ群と、半導体素子の表面に接触し、半導体素子の輪郭よりも外側に広がる熱伝導部材と、半導体素子の周囲で熱伝導部材およびパッケージ基板の間に挟み込まれる補強部材と、第１角柱空間の内側でパッケージ基板に直交しつつ最外周のバンプ列に内接する第２角柱空間の輪郭から内側に向かって広がってパッケージ基板の表面に補強部材を接合する接合材と、表面で端子バンプ群を受け止めるマザーボードとを備えることを特徴とするプリント基板ユニット。
【請求項８】
請求項７に記載のプリント基板ユニットにおいて、前記補強部材は、前記第２角柱空間の外側で前記パッケージ基板の表面に接触する接触面を規定することを特徴とするプリント基板ユニット。
【請求項９】
パッケージ基板と、パッケージ基板の表面に実装される半導体素子と、パッケージ基板の裏面に配置され、パッケージ基板の表面に直交する第１角柱空間に内接する最外周のバンプ列を含む端子バンプ群と、半導体素子の表面に接触し、半導体素子の輪郭よりも外側に広がる熱伝導部材と、半導体素子の周囲で熱伝導部材およびパッケージ基板の間に挟み込まれる補強部材と、第１角柱空間の内側でパッケージ基板に直交しつつ最外周のバンプ列に内接する第２角柱空間の輪郭から内側に向かって広がってパッケージ基板の表面に補強部材を接合する接合材と、表面で端子バンプ群を受け止めるマザーボードとを備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１０】
パッケージ基板と、パッケージ基板の表面に実装される半導体素子と、パッケージ基板の裏面に配置され、パッケージ基板の表面に直交する第１角柱空間に内接する最外周のバンプ列を含む端子バンプ群と、半導体素子の表面に接触し、半導体素子の輪郭よりも外側に広がる熱伝導部材と、半導体素子の周囲で熱伝導部材およびパッケージ基板の間に挟み込まれる補強部材と、第１角柱空間の内側でパッケージ基板に直交しつつ最外周のバンプ列に内接する第２角柱空間の輪郭から内側に向かって広がってパッケージ基板の表面に補強部材を接合する接合材とを備えることを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項１１】
請求項１０に記載の半導体パッケージにおいて、前記補強部材は、前記第２角柱空間の外側で前記パッケージ基板の表面に接触する接触面を規定することを特徴とする半導体パッケージ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体パッケージを備えるプリント基板ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
マザーボード上には例えばＬＳＩパッケージが実装される。実装にあたってマザーボード上にマトリックス状に配置される端子バンプが用いられる。ＬＳＩパッケージではパッケージ基板上にＬＳＩチップが実装される。ＬＳＩチップはパッケージ基板の表面でスティフナに取り囲まれる。スティフナはパッケージ基板の剛性を高める。ＬＳＩチップの表面にはヒートスプレッダが固着される。スティフナはパッケージ基板およびヒートスプレッダの間に配置される。【０００３】
端子バンプでは、パッケージ基板の表面に直交する角柱空間に内接する最外周のバンプ列が規定される。スティフナの輪郭はヒートスプレッダの輪郭に合わせ込まれる。スティフナの外縁は角柱空間に内接する。スティフナおよびパッケージ基板の間、スティフナおよびヒートスプレッダの間には接合材が挟み込まれる。こうした接合材に基づきスティフナはパッケージ基板およびヒートスプレッダに接合される。
【特許文献１】日本国特開２００５−６４１１８号公報
【特許文献２】日本国特開２００２−３３４２４号公報
【特許文献３】日本国特開２００２−１９０５６０号公報
【発明の開示】
【０００４】
ＬＳＩチップおよびパッケージ基板には例えばセラミックといった低誘電材料が用いられる。その一方で、マザーボードには樹脂材料が用いられる。パッケージ基板の熱膨張率はマザーボードの熱膨張率と大きく異なる。本発明者らの検証によれば、熱膨張率の差に基づきパッケージ基板の角に応力が集中する。角の端子バンプには応力が集中してしまう。パッケージ基板の剛性はスティフナで高められることから、応力の集中に基づき端子バンプは破損してしまう。
【０００５】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、応力の集中を回避することができるプリント基板ユニットおよび半導体パッケージを提供することを目的とする。
【０００６】
上記目的を達成するために、第１発明によれば、パッケージ基板と、パッケージ基板の表面に実装される半導体素子と、パッケージ基板の裏面に配置され、パッケージ基板の表面に直交する第１角柱空間に内接する最外周のバンプ列を含む端子バンプ群と、半導体素子の表面に接触し、半導体素子の輪郭よりも外側に広がる熱伝導部材と、半導体素子の周囲で熱伝導部材およびパッケージ基板の間に挟み込まれ、第１角柱空間の内側でパッケージ基板に直交しつつ最外周のバンプ列に内接する第２角柱空間の内側に収まって、外縁から内側に向かって広がる接合領域でパッケージ基板の表面に接合される補強部材と、表面で端子バンプ群を受け止めるマザーボードとを備えることを特徴とするプリント基板ユニットが提供される。
【０００７】
こうしたプリント基板ユニットでは、半導体素子の動作時に半導体素子は発熱する。半導体素子の熱はパッケージ基板やマザーボードに伝達される。パッケージ基板の熱膨張率とマザーボードの熱膨張率とは異なる。パッケージ基板では応力が生成される。パッケージ基板上では補強部材は第２角柱空間よりも内側に収まる。こうして補強部材は外縁から内側に向かって広がる接合領域でパッケージ基板の表面に接合される。その結果、第２角柱空間よりも外側で補強部材がパッケージ基板に接合される場合に比べてパッケージ基板の剛性の高まりは抑制される。パッケージ基板の角で応力の集中は回避される。最外周のバンプ列で端子バンプの破損は回避される。こうしたプリント基板ユニットは電子機器に組み込まれる。
【０００８】
補強部材の周囲で熱伝導部材およびパッケージ基板の間には、第２角柱空間の外側で第１角柱空間内に補助補強部材が挟み込まれればよい。こうしたプリント基板ユニットでは、例えば熱伝導部材からパッケージ基板に向かって大きな押し付け力が作用しても、押し付け力の負荷は補強部材のみならず補助補強部材でも支持される。半導体素子に作用する負荷は軽減される。半導体素子やパッケージ基板の破損は阻止される。
【０００９】
この補助補強部材はパッケージ基板および熱伝導部材に接合されない。その結果、前述と同様に、パッケージ基板の剛性の高まりは抑制される。パッケージ基板の角で応力の集中は回避される。最外周のバンプ列で端子バンプの破損は回避される。このとき、プリント基板ユニットは、熱伝導部材の表面に接触する放熱部材と、マザーボードに向かって熱伝導部材を押し付ける押し付け力を発揮する押し付け機構とをさらに備えればよい。こうした押し付け機構の押し付け力の働きでパッケージ基板および熱伝導部材の間から補助補強部材の脱落は回避される。
【００１０】
以上のようなプリント基板ユニットの実現にあたって半導体パッケージが提供される。半導体パッケージは、パッケージ基板と、パッケージ基板の表面に実装される半導体素子と、パッケージ基板の裏面に配置され、パッケージ基板の表面に直交する第１角柱空間に内接する最外周のバンプ列を含む端子バンプ群と、半導体素子の表面に接触し、半導体素子の輪郭よりも外側に広がる熱伝導部材と、半導体素子の周囲で熱伝導部材およびパッケージ基板の間に挟み込まれ、第１角柱空間の内側でパッケージ基板に直交しつつ最外周のバンプ列に内接する第２角柱空間の内側に収まって、外縁から内側に向かって広がる接合領域でパッケージ基板の表面に接合される補強部材とを備えればよい。
【００１１】
第２発明によれば、パッケージ基板と、パッケージ基板の表面に実装される半導体素子と、パッケージ基板の裏面に配置され、パッケージ基板の表面に直交する第１角柱空間に内接する最外周のバンプ列を含む端子バンプ群と、半導体素子の表面に接触し、半導体素子の輪郭よりも外側に広がる熱伝導部材と、半導体素子の周囲で熱伝導部材およびパッケージ基板の間に挟み込まれる補強部材と、第１角柱空間の内側でパッケージ基板に直交しつつ最外周のバンプ列に内接する第２角柱空間の輪郭から内側に向かって広がってパッケージ基板の表面に補強部材を接合する接合材と、表面で端子バンプ群を受け止めるマザーボードとを備えることを特徴とするプリント基板ユニットが提供される。
【００１２】
こうしたプリント基板ユニットでは、前述と同様に、半導体素子の動作時に半導体素子は発熱する。半導体素子の熱はパッケージ基板やマザーボードに伝達される。パッケージ基板の熱膨張率とマザーボードの熱膨張率とは異なる。パッケージ基板では応力が生成される。パッケージ基板上で補強部材は第２角柱空間の輪郭から内側に向かって広がる接合材でパッケージ基板に接合される。その結果、第２角柱空間よりも外側で補強部材がパッケージ基板に接合される場合に比べてパッケージ基板の剛性の高まりは抑制される。パッケージ基板の角で応力の集中は回避される。最外周のバンプ列で端子バンプの破損は回避される。こうしたプリント基板ユニットは電子機器に組み込まれる。
【００１３】
こういったプリント基板ユニットでは、補強部材は、第２角柱空間の外側でパッケージ基板の表面に接触する接触面を規定する。こうした補強部材は、第２角柱空間の輪郭の内側のみならず第２角柱空間の輪郭より外側でも押し付け力を受け止めることができる。半導体素子に作用する負荷は軽減される。半導体素子やパッケージ基板の破損は阻止される。こうした接触面はパッケージ基板に接合されない。前述と同様に、第２角柱空間の外側で補強部材がパッケージ基板に接合される場合に比べてパッケージ基板の剛性の高まりは抑制される。パッケージ基板の角で応力の集中は回避される。最外周のバンプ列で端子バンプの破損は回避される。
【００１４】
以上のようなプリント基板ユニットの実現にあたって半導体パッケージが提供される。半導体パッケージは、パッケージ基板と、パッケージ基板の表面に実装される半導体素子と、パッケージ基板の裏面に配置され、パッケージ基板の表面に直交する第１角柱空間に内接する最外周のバンプ列を含む端子バンプ群と、半導体素子の表面に接触し、半導体素子の輪郭よりも外側に広がる熱伝導部材と、半導体素子の周囲で熱伝導部材およびパッケージ基板の間に挟み込まれる補強部材と、第１角柱空間の内側でパッケージ基板に直交しつつ最外周のバンプ列に内接する第２角柱空間の輪郭から内側に向かって広がってパッケージ基板の表面に補強部材を接合する接合材とを備えればよい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る電子機器の一具体例すなわちサーバコンピュータ装置の外観を概略的に示す斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るプリント基板ユニットの構造を概略的に示す側面図である。
【図３】マザーボードおよび半導体パッケージ並びにヒートシンクの垂直断面図である。
【図４】図３の４−４線に沿った水平断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るプリント基板ユニットの構造を概略的に示す垂直断面図である。
【図６】一具体例に係る補助補強部材の構造を概略的に示す水平断面図である。
【図７】他の具体例に係る補助補強部材の構造を概略的に示す水平断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係るプリント基板ユニットの構造を概略的に示す垂直断面図である。
【図９】他の具体例に係るプリント基板ユニットの構造を概略的に示す垂直断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。【００１７】
図１は本発明に係る電子機器の一具体例すなわちサーバコンピュータ装置１１の外観を概略的に示す。サーバコンピュータ装置１１は筐体１２を備える。筐体１２内には収容空間が区画される。収容空間にはマザーボードが配置される。マザーボードには、後述される半導体パッケージやメインメモリが実装される。半導体パッケージは、例えば一時的にメインメモリに保持されるソフトウェアプログラムやデータに基づき様々な演算処理を実行する。ソフトウェアプログラムやデータは、同様に収容空間に配置されるハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）といった大容量記憶装置に格納されればよい。こういったサーバコンピュータ装置１１は例えばラックに搭載される。【００１８】
図２に示されるように、本発明の第１実施形態に係るプリント基板ユニット１３はマザーボード１４を備える。マザーボード１４には樹脂基板が用いられる。マザーボード１４の平坦な表面には半導体パッケージすなわちＬＳＩ（大規模集積回路）パッケージ１５が実装される。ＬＳＩパッケージ１５はパッケージ基板１６を備える。パッケージ基板１６には例えばセラミック基板が用いられる。マザーボード１４の表面にはマトリックス状に複数の端子バンプ１７が配置される。端子バンプ１７上にパッケージ基板１６が受け止められる。こうしてパッケージ基板１６は端子バンプ１７でマザーボード１４の表面に接合される。端子バンプ１７は例えばはんだ材から構成されればよい。はんだ材には例えば錫、銀および銅の合金が用いられる。はんだ材には鉛は含まれない。こうした端子バンプ１７は端子バンプ群を構成する。【００１９】
パッケージ基板１６の平坦な表面には補強部材すなわちスティフナ１８が受け止められる。スティフナ１８は例えば銅といった金属材料から構成される。スティフナ１８上には熱伝導部材すなわちヒートスプレッダ１９が受け止められる。ヒートスプレッダ１９は例えば銅といった金属材料から構成される。ヒートスプレッダ１９上には放熱部材すなわちヒートシンク２１が受け止められる。ヒートシンク２１には、平板状のベース板２１ａと、このベース板２１ａから垂直方向に立ち上がる複数枚のフィン２１ｂとが形成される。ベース板２１ａは平坦な下向き面でヒートスプレッダ１９の上向き平坦面に重ね合わせられる。隣接するフィン２１ｂ同士の間には同一方向に延びる通気路が区画される。ヒートシンク２１は例えばアルミニウムや銅といった金属材料から成型されればよい。【００２０】
ヒートシンク２１はマザーボード１４との間でＬＳＩパッケージ１５を挟み込む。ヒートシンク２１の連結にあたって例えば４本のボルト２２が用いられる。ボルト２２の先端はマザーボード１４にねじ込まれる。ボルト２２は、マザーボード１４の表面に直交する姿勢を確保する。個々のボルト２２はヒートシンク２１のベース板２１ａを貫通する。個々のボルト２２ではボルト頭２２ａとベース板２１ａとの間に弾性部材２３が挟み込まれる。この弾性部材２３は、例えばボルト頭２２ａとベース板２１ａとの間で伸張方向に弾性力を発揮する弦巻ばねで構成されればよい。その結果、ベース板２１ａはマザーボード１４に向かって押し付け力を発揮する。ボルト２２、弾性部材２３およびベース板２１ａは本発明の押し付け機構を構成する。【００２１】
図３に示されるように、パッケージ基板１６の表面には特定領域でマトリックス状に端子バンプ２５が配列される。端子バンプ２５上に半導体素子すなわちＬＳＩチップ２６が受け止められる。こうしてＬＳＩチップ２６はパッケージ基板１６に実装される。端子バンプ２５はパッケージ基板１６上で封止される。封止にあたってＬＳＩチップ２６とパッケージ基板１６との間は樹脂材２７で満たされる。ＬＳＩチップ２６の表面にはヒートスプレッダ１９が接触する。ヒートスプレッダ１９はＬＳＩチップ２６の輪郭よりも外側に広がる。ＬＳＩチップ２６およびヒートスプレッダ１９の間には熱伝導性の接合材２８が挟み込まれる。接合材２８は均一な厚みでＬＳＩチップ２６の表面に広がる。接合材２８には例えば低温はんだ材が用いられる。【００２２】
ヒートスプレッダ１９およびヒートシンク２１のベース板２１ａの間には熱伝導性の流動体すなわちサーマルグリース（図示されず）が挟み込まれればよい。ＬＳＩチップ２６の動作中にＬＳＩチップ２６は発熱する。ＬＳＩチップ２６の熱は接合材２８からヒートスプレッダ１９に伝達される。ヒートスプレッダ１９は広い範囲にＬＳＩチップ２６の熱を拡散する。拡散した熱はヒートシンク２１に伝達される。ヒートシンク２１は大きな表面積の表面から大気中に熱を放散する。こうしてＬＳＩチップ２６の温度上昇は効果的に抑制される。【００２３】
前述のスティフナ１８はＬＳＩチップ２６の周囲に配置される。スティフナ１８およびパッケージ基板１６の間、スティフナ１８およびヒートスプレッダ１９の間には接合材２９が挟み込まれる。接合材２９には例えば熱硬化性接着剤が用いられればよい。こうしてスティフナ１８はパッケージ基板１６およびヒートスプレッダ１９に接合される。その結果、ヒートシンク２１の重量はスティフナ１８で支持される。ＬＳＩチップ２６にヒートシンク２１から作用する負荷は軽減される。ＬＳＩチップ２６の破損は阻止される。同時に、スティフナ１８はパッケージ基板１６の剛性を高める。その他、接合材２９にははんだ材が用いられてもよい。【００２４】
図４を併せて参照し、スティフナ１８はパッケージ基板１６上でＬＳＩチップ２６の外周を取り囲む。スティフナ１８はその全周にわたってパッケージ基板１６およびヒートスプレッダ１９の間に挟み込まれる。その一方で、端子バンプ群では、パッケージ基板１６の表面に直交する第１角柱空間３１に内接する最外周のバンプ列３２が規定される。第１角柱空間３１の内側には、パッケージ基板１６の表面に直交する第２角柱空間３３が規定される。第２角柱空間３３は最外周のバンプ列３２に内接する。スティフナ１８は第２角柱空間３３の内側に収まる。接合材２９は、第２角柱空間３３の輪郭から内側に向かって広がる接合領域でスティフナ１８をパッケージ基板１６およびヒートスプレッダ１９に接合する。【００２５】
以上のようなプリント基板ユニット１３では、前述されるように、ＬＳＩチップ２６の動作時にＬＳＩチップ２６は発熱する。ＬＳＩチップ２６の熱はパッケージ基板１６やマザーボード１４に伝達される。パッケージ基板１６にはセミラック基板が用いられる一方で、マザーボード１４には樹脂基板が用いられる。パッケージ基板１６の熱膨張率はマザーボード１４の熱膨張率と大きく異なる。パッケージ基板１６では応力が生成される。しかしながら、パッケージ基板１６上ではスティフナ１８は第２角柱空間３３よりも内側に収まる。その結果、第２角柱空間３３の外側でスティフナ１８がパッケージ基板１６およびヒートスプレッダ１９に接合される場合に比べてパッケージ基板１６の剛性の高まりは抑制される。パッケージ基板１６の角で応力の集中は回避される。最外周のバンプ列３２で端子バンプ１７の破損は回避される。【００２６】
本発明者らは本発明のプリント基板ユニット１３の効果を検証した。検証にあたってシミュレーションが実施された。本発明に係る具体例ではスティフナ１８は第２角柱空間３３よりも内側に収められた。従来例に係る比較例ではスティフナ１８は第２角柱空間３３より外側でもパッケージ基板１６およびヒートスプレッダ１９に接合材２９で接合された。【００２７】
マザーボード１４の一辺の大きさは２５０ｍｍに設定された。マザーボード１４の熱膨張率は１６［ｐｐｍ／Ｋ］に設定された。その一方で、パッケージ基板１６の一辺の大きさは４２．５ｍｍに設定された。パッケージ基板１６の熱膨張率は１１［ｐｐｍ／Ｋ］に設定された。パッケージ基板１６のヤング率は７５［ＧＰａ］に設定された。【００２８】
このとき、端子バンプ群でＬＳＩチップ２６の発熱時の最大ミーゼス応力および相当塑性ひずみが測定された。その結果、最大ミーゼス応力は４０．１５［ＭＰａ］から３６．７８［ＭＰａ］に減少した。８．４％の改善が見られた。しかも、相当塑性ひずみは０．０１５９２０から０．００６５６５に減少した。５８．８％の改善が見られた。パッケージ基板１６の角で応力の集中が回避されることが確認された。【００２９】
図５に示されるように、本発明の第２実施形態に係るプリント基板ユニット１３ａでは、スティフナ１８の周囲でパッケージ基板１６およびヒートスプレッダ１９の間に補助補強部材３５が挟み込まれる。補助補強部材３５は、第２角柱空間３３の外側で第１角柱空間３１内に配置される。補助補強部材３５は例えば金属材料から構成されればよい。補助補強部材３５とパッケージ基板１６およびヒートスプレッダ１９の間には接合材は挟み込まれない。すなわち、補助補強部材３５はパッケージ基板１６およびヒートスプレッダ１９には接合されない。【００３０】
図６を併せて参照し、補助補強部材３５はスティフナ１８の外周を取り囲む。補助補強部材３５は例えばＬ字形の第１部材３５ａと、同様に例えばＬ字形の第２部材３５ｂとから構成されればよい。その他、前述のプリント基板ユニット１３と均等な構成や構造には同一の参照符号が付される。前述されるようにヒートシンク２１のベース板２１ａにはボルト２２および弾性部材２３が連結される。その結果、ベース板２１ａの押し付け力に基づきパッケージ基板１６およびヒートスプレッダ１９の間から補助補強部材３５の脱落は回避される。【００３１】
こうしたプリント基板ユニット１３ａでは、例えばヒートスプレッダ１９からパッケージ基板１６に向かって大きな押し付け力が作用しても、押し付け力の負荷はスティフナ１８のみならず補助補強部材３５でも支持される。ＬＳＩチップ２６にヒートシンク２１から作用する負荷は軽減される。ＬＳＩチップ２６やパッケージ基板１６の破損は阻止される。しかも、補助補強部材３５はパッケージ基板１６およびヒートスプレッダ１９に接合されない。前述と同様に、第２角柱空間３３の外側でスティフナ１８がパッケージ基板１６およびヒートスプレッダ１９に接合される場合に比べてパッケージ基板１６の剛性の高まりは抑制される。パッケージ基板１６の角で応力の集中は回避される。最外周のバンプ列３２で端子バンプ１７の破損は回避される。【００３２】
図７に示されるように、パッケージ基板１６およびヒートスプレッダ１９の間には前述の第１部材３５ａおよび第２部材３５ｂに代えて、パッケージ基板１６の角に補助補強部材３５ｃ〜３５ｆが配置されてもよい。補助補強部材３５ｃ〜３５ｆはパッケージ基板１６およびヒートスプレッダ１９に接合されない。補助補強部材３５ｃ〜３５ｆは前述と同様に金属材料から構成される。こうした補助補強部材３５ｃ〜３５ｆはパッケージ基板１６の四隅で押し付け力を受け止める。前述と同様に、ＬＳＩチップ２６にヒートシンク２１から作用する負荷は軽減される。ＬＳＩチップ２６やパッケージ基板１６の破損は阻止される。【００３３】
図８に示されるように、本発明の第３実施形態に係るプリント基板ユニット１３ｂでは、スティフナ１８は第２角柱空間３３の輪郭から外側に突き出る。第２角柱空間３３の外側でスティフナ１８は接触面１８ａでパッケージ基板１６の表面に接触する。接触面１８ａおよびパッケージ基板１６の間には接合材は配置されない。すなわち、接触面１８ａおよびパッケージ基板１６は接合されない。スティフナ１８の下向き面は接合材２９に基づき第２角柱空間３３の内側でパッケージ基板１６に接合される。スティフナ１８の上向き面は接合材２９に基づき全面でヒートスプレッダ１９に接合される。その他、前述のプリント基板ユニット１３と均等な構成や構造には同一の参照符号が付される。【００３４】
こうしたプリント基板ユニット１３ｂでは、前述と同様に、スティフナ１８は、第２角柱空間３３の輪郭の内側のみならず第２角柱空間３３の輪郭よりも外側でも押し付け力を受け止めることができる。ＬＳＩチップ２６にヒートシンク２１から作用する負荷は軽減される。ＬＳＩチップ２６やパッケージ基板１６の破損は阻止される。その一方で、接触面１８ａはパッケージ基板１６に接合されない。前述と同様に、第２角柱空間３３の外側でスティフナ１８がパッケージ基板１６およびヒートスプレッダ１９に接合される場合に比べてパッケージ基板１６の剛性の高まりは抑制される。パッケージ基板１６の角で応力の集中は回避される。最外周のバンプ列３２で端子バンプ１７の破損は回避される。【００３５】
その他、前述のプリント基板ユニット１３、１３ａ、１３ｂでは、スティフナ１８およびヒートスプレッダ１９は一体化されてもよい。例えばプリント基板ユニット１３では、図９に示されるように、スティフナ１８はヒートスプレッダ１９の下向き面に一体化される。スティフナ１８の下向き面は接合材２９でパッケージ基板１６の表面に接合される。その他、前述と均等な構成や構造には同一の参照符号が付される。プリント基板ユニット１３ａ、１３ｂでも同様にスティフナ１８はヒートスプレッダ１９の下向き面に一体化されればよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年2月4日(2009.2.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッケージ基板と、前記パッケージ基板の表面に実装される半導体素子と、前記パッケージ基板の裏面に配置され、前記パッケージ基板の表面に直交する第１角柱空間に内接する最外周のバンプ列を含む端子バンプ群と、前記半導体素子の表面に接触し、前記半導体素子の輪郭よりも外側に広がる熱伝導部材と、前記半導体素子の周囲で前記熱伝導部材および前記パッケージ基板の間に挟み込まれ、前記第１角柱空間の内側で前記パッケージ基板に直交しつつ最外周のバンプ列に内接する第２角柱空間の内側に収まって、外縁から内側に向かって広がる接合領域で前記パッケージ基板の表面に接合される補強部材と、表面で前記端子バンプ群を受け止めるマザーボードとを備えることを特徴とするプリント基板ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載のプリント基板ユニットにおいて、前記補強部材の周囲で前記熱伝導部材および前記パッケージ基板の間には、前記第２角柱空間の外側で前記第１角柱空間内に補助補強部材が挟み込まれることを特徴とするプリント基板ユニット。
【請求項３】
請求項２に記載のプリント基板ユニットにおいて、前記熱伝導部材の表面に接触する放熱部材と、前記マザーボードに向かって前記熱伝導部材を押し付ける押し付け力を発揮する押し付け機構とをさらに備えることを特徴とするプリント基板ユニット。
【請求項４】
パッケージ基板と、前記パッケージ基板の表面に実装される半導体素子と、前記パッケージ基板の裏面に配置され、前記パッケージ基板の表面に直交する第１角柱空間に内接する最外周のバンプ列を含む端子バンプ群と、前記半導体素子の表面に接触し、前記半導体素子の輪郭よりも外側に広がる熱伝導部材と、前記半導体素子の周囲で前記熱伝導部材および前記パッケージ基板の間に挟み込まれ、前記第１角柱空間の内側で前記パッケージ基板に直交しつつ最外周のバンプ列に内接する第２角柱空間の内側に収まって、外縁から内側に向かって広がる接合領域で前記パッケージ基板の表面に接合される補強部材と、表面で前記端子バンプ群を受け止めるマザーボードとを備えることを特徴とする電子機器。
【請求項５】
パッケージ基板と、前記パッケージ基板の表面に実装される半導体素子と、前記パッケージ基板の裏面に配置され、前記パッケージ基板の表面に直交する第１角柱空間に内接する最外周のバンプ列を含む端子バンプ群と、前記半導体素子の表面に接触し、前記半導体素子の輪郭よりも外側に広がる熱伝導部材と、前記半導体素子の周囲で前記熱伝導部材および前記パッケージ基板の間に挟み込まれ、前記第１角柱空間の内側で前記パッケージ基板に直交しつつ最外周のバンプ列に内接する第２角柱空間の内側に収まって、外縁から内側に向かって広がる接合領域で前記パッケージ基板の表面に接合される補強部材とを備えることを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体パッケージにおいて、前記補強部材の周囲で前記熱伝導部材および前記パッケージ基板の間には、前記第２角柱空間の外側で前記第１角柱空間内に補助補強部材が挟み込まれることを特徴とする半導体パッケージ。
【請求項７】
パッケージ基板と、前記パッケージ基板の表面に実装される半導体素子と、前記パッケージ基板の裏面に配置され、前記パッケージ基板の表面に直交する第１角柱空間に内接する最外周のバンプ列を含む端子バンプ群と、前記半導体素子の表面に接触し、前記半導体素子の輪郭よりも外側に広がる熱伝導部材と、前記半導体素子の周囲で前記熱伝導部材および前記パッケージ基板の間に挟み込まれる補強部材と、前記第１角柱空間の内側で前記パッケージ基板に直交しつつ最外周のバンプ列に内接する第２角柱空間の輪郭から内側に向かって広がって前記パッケージ基板の表面に前記補強部材を接合する接合材と、表面で前記端子バンプ群を受け止めるマザーボードとを備えることを特徴とするプリント基板ユニット。
【請求項８】
請求項７に記載のプリント基板ユニットにおいて、前記補強部材は、前記第２角柱空間の外側で前記パッケージ基板の表面に接触する接触面を規定することを特徴とするプリント基板ユニット。
【請求項９】
パッケージ基板と、前記パッケージ基板の表面に実装される半導体素子と、前記パッケージ基板の裏面に配置され、前記パッケージ基板の表面に直交する第１角柱空間に内接する最外周のバンプ列を含む端子バンプ群と、前記半導体素子の表面に接触し、前記半導体素子の輪郭よりも外側に広がる熱伝導部材と、前記半導体素子の周囲で前記熱伝導部材および前記パッケージ基板の間に挟み込まれる補強部材と、前記第１角柱空間の内側で前記パッケージ基板に直交しつつ最外周のバンプ列に内接する第２角柱空間の輪郭から内側に向かって広がって前記パッケージ基板の表面に前記補強部材を接合する接合材と、表面で前記端子バンプ群を受け止めるマザーボードとを備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１０】
パッケージ基板と、前記パッケージ基板の表面に実装される半導体素子と、前記パッケージ基板の裏面に配置され、前記パッケージ基板の表面に直交する第１角柱空間に内接する最外周のバンプ列を含む端子バンプ群と、前記半導体素子の表面に接触し、前記半導体素子の輪郭よりも外側に広がる熱伝導部材と、前記半導体素子の周囲で前記熱伝導部材および前記パッケージ基板の間に挟み込まれる補強部材と、前記第１角柱空間の内側で前記パッケージ基板に直交しつつ最外周のバンプ列に内接する第２角柱空間の輪郭から内側に向かって広がって前記パッケージ基板の表面に前記補強部材を接合する接合材とを備えることを特徴とする半導体パッケージ。
【国際調査報告】
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