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公開番号2025021063
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-13
出願番号2023124768
出願日2023-07-31
発明の名称半導体パッケージ
出願人国立大学法人神戸大学
代理人個人,個人
主分類H01L 23/12 20060101AFI20250205BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】量子ビットチップなどの半導体から発生する熱を効率良く排熱することが課題。
【解決手段】半導体パッケージは、量子ビットチップ1と、排熱用貫通ビア22を備える厚さを薄くした(例えば、20μm以下)インターポーザ2と、熱伝導部31を埋め込んだ回路基板3と、ヒートスプレッダ4とを有する。量子ビットチップ1は、排熱用バンプ12を用いてインターポーザ2の排熱用貫通ビア22にフリップチップ実装され、インターポーザ2の排熱用貫通ビア22及び回路基板3に埋め込まれた熱伝導部31との間は、圧着により接続されている。量子ビット1で発生した熱は、排熱用バンプ12、排熱用貫通ビア22、熱伝導部31の経路でヒートスプレッダ4に排熱される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
複数の半導体チップと、
前記複数の半導体チップがフリップチップ実装され、前記半導体チップに生じた熱を排熱するための排熱用貫通ビアを有するインターポーザと、
前記インターポーザが実装され、前記排熱用貫通ビアと接続される所定の排熱用熱伝導材料からなる熱伝導部が埋め込まれた回路基板と、
前記回路基板が実装されるヒートスプレッダと
を備えた半導体パッケージ。
続きを表示（約 960 文字）【請求項２】
前記インターポーザは、
厚みが２０μｍ以下のシリコン半導体基板からなる請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項３】
前記インターポーザは、
信号伝送用に設けられた第１の貫通ビアと異なる位置に前記排熱用貫通ビアを有し、
前記回路基板は、
前記第１の貫通ビアに接続される信号伝送用の第２の貫通ビアとは独立に、前記排熱用貫通ビアと接続可能な位置に前記熱伝導部が埋め込まれる
請求項２に記載の半導体パッケージ。
【請求項４】
前記回路基板は、
前記複数の半導体チップに対応する位置の一部をそれぞれ含む領域に前記熱伝導部が埋め込まれる請求項３に記載の半導体パッケージ。
【請求項５】
前記回路基板は、
前記複数の半導体チップの一部を形成する第１の半導体チップに対応する前記熱伝導部の位置と、前記複数の半導体チップの一部を形成する第２の半導体チップに対応する前記熱伝導部の位置との間の熱伝導を阻害する隔壁を含む請求項４に記載の半導体パッケージ。
【請求項６】
前記インターポーザの前記第１の貫通ビア及び前記排熱用貫通ビアと、前記回路基板の前記第２の貫通ビア及び前記熱伝導部とを圧着接合で接続する請求項３に記載の半導体パッケージ。
【請求項７】
前記インターポーザの前記第１の貫通ビア及び前記排熱用貫通ビアと、前記回路基板の前記第２の貫通ビア及び前記熱伝導部とをバンプ接合で接続する請求項３に記載の半導体パッケージ。
【請求項８】
前記回路基板は、
ガラスエポキシ基板又は金属ベース基板で形成された１層の回路基板、又は、前記ガラスエポキシ基板で形成された多層の回路基板からなる請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項９】
前記熱伝導部は、
第１の排熱用熱伝導材料からなる層と、第２の排熱用熱伝導材料からなる層とを含む多層構造で形成された請求項１に記載の半導体パッケージ。
【請求項１０】
前記熱伝導部は、
銅又は金の排熱用熱伝導材料からなる請求項１～９のいずれか一つに記載の半導体パッケージ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、量子ビットチップなどの半導体から発生する熱を効率良く排熱することができる半導体パッケージに関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、量子ビットの実現のためには極低温環境が必要となるが、量子ビットの動作に伴う発熱により希釈冷凍機内部の温度が上昇してしまう。このため、量子ビットを形成した半導体チップ（以下、「量子ビットチップ」と言う）の熱を効率良く排熱する技術が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、構造体が、量子ビットチップ、貫通電極を有するインターポーザと、貫通電極を有する実装基板とを有し、貫通電極の材質を銅とすることにより、本来信号伝送用の貫通電極を介して量子ビットチップの熱を実装基板のインターポーザの搭載面の反対側の面へと伝熱させる技術が開示されている（図１（ａ）を参照）。かかる特許文献１により、貫通電極を熱伝導路として量子ビットチップの熱を排熱させ、量子ビットチップ近傍の温度上昇を低減することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２２－０４１６４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１のものは、口径が小さい貫通電極を熱伝導路として利用するため、量子ビットチップに生ずる発熱量によっては、量子ビットチップの熱を十分に排熱できない可能性がある。特に、複数の量子ビットチップをマルチチップ実装する場合には、量子ビットチップの排熱を効率良く行う必要がある。
【０００６】
本発明は、上記従来技術による問題点（課題）を解決するためになされたものであって、量子ビットチップなどの半導体から発生する熱を効率良く排熱することができる半導体パッケージを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明は、複数の半導体チップと、前記複数の半導体チップがフリップチップ実装され、前記半導体チップに生じた熱を排熱するための排熱用貫通ビアを有するインターポーザと、前記インターポーザが実装され、前記排熱用貫通ビアと接続される所定の排熱用熱伝導材料からなる熱伝導部が埋め込まれた回路基板と、前記回路基板が実装されるヒートスプレッダとを備えた。
【０００８】
また、本発明は、上記発明において、前記インターポーザは、厚みが２０μｍ以下のシリコン半導体基板からなる。
【０００９】
また、本発明は、上記発明において、前記インターポーザは、信号伝送用に設けられた第１の貫通ビアと異なる位置に前記排熱用貫通ビアを有し、前記回路基板は、前記第１の貫通ビアに接続される信号伝送用の第２の貫通ビアとは独立に、前記排熱用貫通ビアと接続可能な位置に前記熱伝導部が埋め込まれる。
【００１０】
また、本発明は、上記発明において、前記回路基板は、前記複数の半導体チップに対応する位置の一部をそれぞれ含む領域に前記熱伝導部が埋め込まれる。
（【００１１】以降は省略されています）

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