JP5434725B2

JP5434725B2 - Semiconductor device

Info

Publication number: JP5434725B2
Application number: JP2010064919A
Authority: JP
Inventors: 晋尾形; 健司塩賀; 重憲青木
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2010-03-19
Filing date: 2010-03-19
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2030-03-19
Also published as: JP2011199053A

Description

本発明は、半導体装置に関する。 The present invention relates to a semiconductor device.

半導体装置、特に高度に集積化されたLSI（Large Scale Integration）は、動作時の発熱により熱暴走することがある。従って、このような半導体装置は、冷却機能を備えている。冷却機能として最も一般的な方式として、半導体装置の直上に、フィンを有するヒートシンクを設けて、ヒートシンクに風を当てて冷却する空冷方式がある。しかし、この方式では、素子の発熱量が増大した場合には、送風量を増大させるか、放熱面積を増大させるために大型のヒートシンクを搭載する必要がある。送風量を増大させると、冷却に要する電力が増大するため、好ましくない。また、半導体素子の近傍には、複数の部品が近接して配置されるため、冷却用に大型のヒートシンクを搭載することは難しい。 A semiconductor device, particularly a highly integrated LSI (Large Scale Integration), may run out of heat due to heat generated during operation. Therefore, such a semiconductor device has a cooling function. As the most general cooling function, there is an air cooling system in which a heat sink having fins is provided immediately above a semiconductor device and air is applied to the heat sink for cooling. However, in this method, when the heat generation amount of the element increases, it is necessary to mount a large heat sink in order to increase the air blowing amount or increase the heat radiation area. Increasing the air flow rate is not preferable because the power required for cooling increases. Also, since a plurality of components are arranged close to each other in the vicinity of the semiconductor element, it is difficult to mount a large heat sink for cooling.

そこで、空冷方式よりも効率的な冷却方式として、冷媒を充填した容器に、集積回路（IC; Integrated Circuit）等の半導体素子を封止した半導体装置が提案されている。この半導体装置は、冷媒の気化―液化サイクルにより半導体素子を冷却する。 Therefore, as a cooling method that is more efficient than the air cooling method, a semiconductor device in which a semiconductor element such as an integrated circuit (IC) is sealed in a container filled with a refrigerant has been proposed. This semiconductor device cools a semiconductor element by a vaporization-liquefaction cycle of a refrigerant.

特開昭５８−６４０５５号公報JP 58-64055 A

上記半導体装置では、半導体素子が冷媒の液面下に沈んでおり、この液面と容器の天井の間には一定の空間が保たれている。半導体素子が発熱すると冷媒は気化し、容器天井に向かって上昇する。容器天井に到達した冷媒は、そこで冷却され液化する。この時発生する液化熱（冷媒が液化する際に放出する熱）は、容器天井の外側に設けられたフィンを介して容器外に放出される。一方、液化した冷媒（以下、液体冷媒と呼ぶ）は、容器天井から落下して半導体素子を沈めている液体冷媒に加わり、半導体素子を再度冷却する。 In the semiconductor device, the semiconductor element sinks below the liquid level of the coolant, and a certain space is maintained between the liquid level and the ceiling of the container. When the semiconductor element generates heat, the refrigerant evaporates and rises toward the container ceiling. The refrigerant reaching the container ceiling is cooled and liquefied there. The liquefaction heat generated at this time (heat released when the refrigerant is liquefied) is released outside the container through fins provided outside the container ceiling. On the other hand, the liquefied refrigerant (hereinafter referred to as liquid refrigerant) falls from the ceiling of the container and is added to the liquid refrigerant sinking the semiconductor element, thereby cooling the semiconductor element again.

ところで、気化した冷媒（以下、気体冷媒と呼ぶ）は、容器天井に到達する前に、天井から落下してくる液体冷媒と接触して、半導体素子から吸収した熱の一部をこの液体冷媒に放出してしまう。 By the way, the vaporized refrigerant (hereinafter referred to as gas refrigerant) comes into contact with the liquid refrigerant falling from the ceiling before reaching the ceiling of the container, and a part of the heat absorbed from the semiconductor element is converted into this liquid refrigerant. It will be released.

このため、半導体素子が発生した熱の一部は容器天井に到達せずに、容器内に滞留してしまう。その結果、半導体素子を効率的に冷却することができない。 For this reason, a part of the heat generated by the semiconductor element does not reach the container ceiling and stays in the container. As a result, the semiconductor element cannot be efficiently cooled.

そこで、本発明の目的は、以上のような問題を解決して、冷却効率の高い半導体装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above problems and provide a semiconductor device with high cooling efficiency.

上記の目的を達成するために、本装置の第１の観点によれば、半導体素子と、液化した冷媒が流入する流入部と、前記流入部から前記冷媒を吸収して、前記半導体素子に接触させる冷媒吸収体と、前記半導体素子、前記流入部、及び前記冷媒吸収体を収納して、気密空間を形成する気密筐体と、前記気密空間の気化した前記冷媒を液化し、前記流入部に還流する液化部とを有する半導体装置が提供される。 In order to achieve the above object, according to a first aspect of the present apparatus, a semiconductor element, an inflow portion into which a liquefied refrigerant flows, and the refrigerant is absorbed from the inflow portion to contact the semiconductor element. A refrigerant absorber, a semiconductor element, the inflow portion, and an airtight housing that houses the refrigerant absorber to form an airtight space; and the refrigerant vaporized in the airtight space is liquefied and There is provided a semiconductor device having a liquefying part that is refluxed.

本装置によれば、冷却効率の高い半導体装置を提供することができる。 According to this apparatus, a semiconductor device with high cooling efficiency can be provided.

実施の形態１の半導体装置の平面図である。1 is a plan view of a semiconductor device according to a first embodiment. 実施の形態１の半導体装置の断面を説明する概略図である。1 is a schematic diagram illustrating a cross section of a semiconductor device according to a first embodiment. 放熱板の平面図である。It is a top view of a heat sink. 流入部の平面図である。It is a top view of an inflow part. 図４のV-V線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the VV line of FIG. 流入部に担持された状態の冷媒吸収体の平面図である（実施の形態１）。It is a top view of the refrigerant | coolant absorber of the state carried by the inflow part (Embodiment 1). 図６のVII-VII線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the VII-VII line of FIG. 気密カバーを、図１の矢印Ａの方向から見た側面である。It is the side which looked at the airtight cover from the direction of arrow A of FIG. 実施の形態１の半導体装置の製造方法を説明する工程断面図である（その１）。FIG. 6 is a process cross-sectional view illustrating the manufacturing method of the semiconductor device of the first embodiment (part 1); 実施の形態１の半導体装置の製造方法を説明する工程断面図である（その２）。FIG. 6 is a process cross-sectional view illustrating the manufacturing method of the semiconductor device of the first embodiment (part 2); 実施の形態２の半導体装置の断面を説明する概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a cross section of a semiconductor device according to a second embodiment. 冷媒吸収体を担持した流入部の平面図である（実施の形態２）。It is a top view of the inflow part which carry | supported the refrigerant | coolant absorber (Embodiment 2). 図１２のXIII-XIII線に沿った断面図である。It is sectional drawing along the XIII-XIII line of FIG. 実施の形態３の半導体装置の断面を説明する概略図である。FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a cross section of a semiconductor device according to a third embodiment. 実施の形態４の半導体装置の断面を説明する概略図であるFIG. 10 is a schematic diagram for explaining a cross section of a semiconductor device according to a fourth embodiment;

以下、図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。尚、図面が異なっても対応する部分には同一符号を付し、その説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the technical scope of the present invention is not limited to these embodiments, but extends to the matters described in the claims and equivalents thereof. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the corresponding part even if drawings differ, and the description is abbreviate | omitted.

（実施の形態１）
（１）構造
図１は、本実施の形態の半導体装置２の平面図である。図２は、本実施の形態の半導体装置２の断面を説明する概略図である。 (Embodiment 1)
(1) Structure FIG. 1 is a plan view of a semiconductor device 2 of the present embodiment. FIG. 2 is a schematic diagram for explaining a cross section of the semiconductor device 2 of the present embodiment.

本実施の形態の半導体装置２は、図１及び２に示すように、半導体素子４（例えば、集積回路が設けられた半導体チップ）と、液化した冷媒６（例えば、フルオロカーボン）が流入する流入部８を有している。また、半導体装置２は、流入部８から冷媒を吸収して、半導体素子４に接触させる冷媒吸収体１０を有している。また、半導体装置２は、半導体素子４、流入部８、及び冷媒吸収体１０を収納して、気密空間１１を形成する気密筐体１２を有している。 As shown in FIGS. 1 and 2, the semiconductor device 2 according to the present embodiment includes an inflow portion into which a semiconductor element 4 (for example, a semiconductor chip provided with an integrated circuit) and a liquefied refrigerant 6 (for example, fluorocarbon) flow. 8. Further, the semiconductor device 2 has a refrigerant absorber 10 that absorbs the refrigerant from the inflow portion 8 and makes it contact the semiconductor element 4. In addition, the semiconductor device 2 includes an airtight housing 12 that houses the semiconductor element 4, the inflow portion 8, and the refrigerant absorber 10 and forms an airtight space 11.

また、半導体装置２は、気密空間１１の気化した冷媒を気密筐体１２の外部で液化し、流入部８に還流する液化部１４を有している。図１では、液化部１４は、気密筐体１２の水平方向に配置されている。しかし、図２に示すように、気密筐体１２の上方に液化部１４を配置してもよい。すなわち、液化部１４は、気密筐体１２から離れた位置に配置すればよい。これにより、液化部１４が放出した熱により、半導体装置２が再加熱されることはない。 In addition, the semiconductor device 2 includes a liquefaction unit 14 that liquefies the refrigerant vaporized in the hermetic space 11 outside the hermetic housing 12 and returns to the inflow unit 8. In FIG. 1, the liquefying unit 14 is arranged in the horizontal direction of the airtight housing 12. However, as shown in FIG. 2, the liquefying unit 14 may be disposed above the airtight housing 12. That is, the liquefaction unit 14 may be disposed at a position away from the airtight housing 12. Thereby, the semiconductor device 2 is not reheated by the heat released by the liquefying unit 14.

―液化部―
本実施の形態の液化部１４は、図１及び２に示すように、気密筐体１２に接続され気化した冷媒１７（気体冷媒）を送出する送出管１６と、流入部８に接続され液化した冷媒６（液体冷媒）を流入部８に戻す戻し管１８を有している。更に、液化部１４は、一端に送出管１６が接続され、他端に戻し管１８が接続され、気体冷媒１７を液化する液化器２０を有している。 ―Liquefaction part―
As shown in FIGS. 1 and 2, the liquefaction unit 14 of the present embodiment is liquefied by being connected to the inflow unit 8 and the delivery pipe 16 for sending the vaporized refrigerant 17 (gas refrigerant) connected to the airtight housing 12. A return pipe 18 for returning the refrigerant 6 (liquid refrigerant) to the inflow portion 8 is provided. Furthermore, the liquefying section 14 has a liquefier 20 that liquefyes the gaseous refrigerant 17 with a delivery pipe 16 connected to one end and a return pipe 18 connected to the other end.

液化器２０は、図１及び２に示すように、複数の放熱板２２と冷却管２４を有している。図３は、放熱板２２の平面図である。図３に示すように、放熱板２２の中央には、冷却管２４に対応する孔２６が設けられている。この孔２６に冷却管２４を嵌め込むことで、冷却器２０を形成する。この放熱板２２は、気体冷媒１７の液化熱を放出して、冷却管２４を常に室温近くに保っている。これにより、気体冷媒１７は、室温近くに保たれた冷却管２４に接触して液化する。 As shown in FIGS. 1 and 2, the liquefier 20 has a plurality of heat radiating plates 22 and cooling pipes 24. FIG. 3 is a plan view of the heat sink 22. As shown in FIG. 3, a hole 26 corresponding to the cooling pipe 24 is provided in the center of the heat radiating plate 22. The cooler 20 is formed by fitting the cooling pipe 24 into the hole 26. The heat radiating plate 22 releases the heat of liquefaction of the gas refrigerant 17 and keeps the cooling pipe 24 close to room temperature. As a result, the gaseous refrigerant 17 comes into contact with the cooling pipe 24 kept near room temperature and liquefies.

尚、本実施の形態では、放熱板２２を冷却管２４に設けているが、放熱板２２に代えて、複数のフィンを有するヒートシンクを冷却管２４に設けてもよい。 In the present embodiment, the heat radiating plate 22 is provided in the cooling pipe 24, but a heat sink having a plurality of fins may be provided in the cooling pipe 24 instead of the heat radiating plate 22.

また、送出管１６及び戻し管１８としては、耐熱性のフレキシブルチューブが好ましい。このフレキシブルチューブは、金属や合成樹脂で形成することができる。一方、冷却管２４は、例えば熱伝導率の良い材料（例えば、銅）で形成することが好ましい。 Moreover, as the delivery pipe | tube 16 and the return pipe | tube 18, a heat resistant flexible tube is preferable. This flexible tube can be formed of metal or synthetic resin. On the other hand, the cooling pipe 24 is preferably formed of, for example, a material having good thermal conductivity (for example, copper).

―流入部―
図４は、流入部８の平面図である。図４（ａ）は、流入部８の表面を示している。図４（ｂ）は、流入部８の裏面を示している。図５は、図４のV-V線に沿った断面図である。 ―Inflow part―
FIG. 4 is a plan view of the inflow portion 8. FIG. 4A shows the surface of the inflow portion 8. FIG. 4B shows the back surface of the inflow portion 8. FIG. 5 is a sectional view taken along line VV in FIG.

流入部８は、その表面に冷媒吸収体１０を担持する平板状の部材であるそして、流入部８は、図４及び５に示すように、液化部１４から液体冷媒６が環流する空洞２８と、この空洞２８と冷媒吸収体１０をつなぐ連結孔３０とを有している。尚、図４（ａ）の破線は、流入部８の内部に隠れた空洞２８を示している。同様に、図５の破線は、断面に露出していない、空洞２８の一部２８ａ及び連結孔３０を示している。 The inflow portion 8 is a flat plate-like member that supports the refrigerant absorber 10 on the surface thereof, and the inflow portion 8 includes a cavity 28 in which the liquid refrigerant 6 circulates from the liquefying portion 14 as shown in FIGS. The cavity 28 and the connecting hole 30 for connecting the refrigerant absorber 10 are provided. The broken line in FIG. 4A shows the cavity 28 hidden inside the inflow portion 8. Similarly, the broken line in FIG. 5 shows a portion 28a of the cavity 28 and the connecting hole 30 that are not exposed in the cross section.

また、流入部８は、図４（ａ）に示すように、一端が戻し管１８につながり他端が空洞２８につながった流入孔３２を有している。また、流入部８は、図２、４、及び５に示すように、半導体素子４の外部電極３４及び気密筐体１２の基板電極３６に対応する貫通電極３８を有している。 Further, as shown in FIG. 4A, the inflow portion 8 has an inflow hole 32 having one end connected to the return pipe 18 and the other end connected to the cavity 28. In addition, as shown in FIGS. 2, 4, and 5, the inflow portion 8 includes a through electrode 38 corresponding to the external electrode 34 of the semiconductor element 4 and the substrate electrode 36 of the airtight housing 12.

ところで、本実施の形態の半導体素子４は、例えば、ＬＳＩ（Large Scale Integration）が設けられた一辺２０ｍｍのＳｉチップである。一方、流入部８は、図５に示すように、一対のＳｉ基板４０ａ,４０ｂを有している。このＳｉ基板４０ａ,４０ｂは２０ｍｍ×２５ｍｍの矩形基板であり、その厚さは１００μｍである。 By the way, the semiconductor element 4 of the present embodiment is, for example, a Si chip having a side of 20 mm provided with an LSI (Large Scale Integration). On the other hand, the inflow portion 8 has a pair of Si substrates 40a and 40b as shown in FIG. The Si substrates 40a and 40b are 20 mm × 25 mm rectangular substrates and have a thickness of 100 μm.

そして、一方のＳｉ基板４０ａには、空洞２８に対応する第１の溝４２ａと、連結孔３０と、流入孔３２とが設けられている。この第１の溝４２ａの幅Ｗは６ｍｍであり、その深さは８０μｍである。また、連結孔３０及び流入孔３２の直径は、夫々５ｍｍである。 One Si substrate 40 a is provided with a first groove 42 a corresponding to the cavity 28, a connection hole 30, and an inflow hole 32. The width W of the first groove 42a is 6 mm, and the depth is 80 μm. Moreover, the diameter of the connection hole 30 and the inflow hole 32 is 5 mm, respectively.

一方、他方のＳｉ基板４０ｂには、空洞２８に対応する第２の溝４２ｂが設けられている。第２の溝４２ｂの幅及び深さは、第１の溝４２ａと同じである。更に、第１のＳｉ基板４０ａ及び第２のＳｉ基板４０ｂには、夫々、第１の貫通電極３８ａ及び第２の貫通電極３８ｂが設けられている。この第１の貫通電極３８ａと第２の貫通電極３８ｂが接続されて、貫通電極３８になる。 On the other hand, the other Si substrate 40 b is provided with a second groove 42 b corresponding to the cavity 28. The width and depth of the second groove 42b are the same as those of the first groove 42a. Further, the first Si substrate 40a and the second Si substrate 40b are provided with a first through electrode 38a and a second through electrode 38b, respectively. The first through electrode 38 a and the second through electrode 38 b are connected to form the through electrode 38.

以下、この流入部８の形成手順を説明する。 Hereinafter, a procedure for forming the inflow portion 8 will be described.

まず、第１のＳｉ基板４０ａに対応する厚さ１００μｍのＳｉ基板を準備する。次に、このＳｉ基板に、ドライエッチング等により、第１の溝４２ａ、連結孔３０、流入孔３２、及び第１の貫通電極３８ａに対応する貫通孔を順次形成する。次に、上記貫通孔の内側をＳｉＯ_２等の絶縁膜で覆う。次に、この貫通孔の内部に、例えば、無電界メッキによりＣｕを充填し更にその両面をＡｕで覆って、第１の貫通電極３８ａを形成する。以上により、第１のＳｉ基板４０ａが完成する。同様の手順により、第２のＳｉ基板４０ｂを形成する。 First, a 100 μm thick Si substrate corresponding to the first Si substrate 40a is prepared. Next, the first groove 42a, the connection hole 30, the inflow hole 32, and the through hole corresponding to the first through electrode 38a are sequentially formed in this Si substrate by dry etching or the like. Next, the inside of the through hole is covered with an insulating film such as SiO ₂ . Next, the inside of the through hole is filled with Cu by, for example, electroless plating, and both surfaces thereof are covered with Au to form the first through electrode 38a. Thus, the first Si substrate 40a is completed. A second Si substrate 40b is formed by a similar procedure.

次に、第１のＳｉ基板４０ａ及び第２のＳｉ基板４０ｂを、対応する各部分が対向するように重ね合わせて、接着剤等により両基板を貼り合せる。この時、第１の貫通電極３８ａと第２の貫通電極３８ｂを、導電性接着剤で接続する。以上により、流入部８が完成する。尚、以上の手順から明らかなように、空洞２８の幅及び高さは、夫々、６ｍｍ及び１６０μｍである。 Next, the first Si substrate 40a and the second Si substrate 40b are overlapped so that corresponding portions face each other, and the two substrates are bonded together with an adhesive or the like. At this time, the first through electrode 38a and the second through electrode 38b are connected with a conductive adhesive. The inflow part 8 is completed by the above. As is clear from the above procedure, the width and height of the cavity 28 are 6 mm and 160 μm, respectively.

ところで、図２に示した例では、流入部８は、冷媒吸収体１０を担持した領域が気密筐体１２に収納され、残りの領域の一部が気密筐体１２から突出している。しかし、戻し管１８の先端を気密筐体１２の内部に延長することで、流入部８の全体を気密筐体１２に格納してもよい。 By the way, in the example shown in FIG. 2, in the inflow portion 8, a region carrying the refrigerant absorber 10 is accommodated in the airtight housing 12, and a part of the remaining region protrudes from the airtight housing 12. However, the entire inflow portion 8 may be stored in the airtight housing 12 by extending the tip of the return pipe 18 into the airtight housing 12.

―冷媒吸収体―
図６は、流入部８に担持された状態の冷媒吸収体１０の平面図である。図７は、図６のVII-VII線に沿った断面図である。図６の破線は、流入部内部の空洞２８を示している。また、図７の破線は、断面に露出していない、空洞２８の一部２８ａ及び連結孔３０を示している。 -Refrigerant absorber-
FIG. 6 is a plan view of the refrigerant absorber 10 supported by the inflow portion 8. 7 is a cross-sectional view taken along line VII-VII in FIG. The broken line in FIG. 6 shows the cavity 28 inside the inflow portion. Further, the broken line in FIG. 7 shows a part 28a of the cavity 28 and the connection hole 30 that are not exposed in the cross section.

冷媒吸収体１０の一面は、図７に示すように、連結孔３０を介して空洞２８,２８ａにつながっている。また、冷媒吸収体１０の他面は、図２に示すように、半導体素子４の一面に接触している。また、冷媒吸収体１０には、図６に示すように、切欠き部１３が設けられている。尚、図２では、切欠き部１３は省略されている。 As shown in FIG. 7, one surface of the refrigerant absorber 10 is connected to the cavities 28 and 28 a via the connection holes 30. Further, the other surface of the refrigerant absorber 10 is in contact with one surface of the semiconductor element 4 as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 6, the refrigerant absorber 10 is provided with a notch 13. In FIG. 2, the notch 13 is omitted.

ここで、冷媒吸収体１０は、複数の気孔を有する多孔体である。この気孔の毛管力により、冷媒吸収体１０は、連結孔３０を介して空洞２８,２８ａから液体冷媒６を吸収し、半導体素子４に接触させる。液体冷媒６は、加熱した半導体素子４に接触して気化する。気化した冷媒は、冷媒吸収体１０の切欠き部１３の表面または冷媒吸収体１０の外周部から密封空間１１に放出される。すなわち、切欠き部１３は、気体冷媒の排出路になっている。 Here, the refrigerant absorber 10 is a porous body having a plurality of pores. Due to the capillary force of the pores, the refrigerant absorber 10 absorbs the liquid refrigerant 6 from the cavities 28 and 28 a via the connection holes 30 and makes it contact the semiconductor element 4. The liquid refrigerant 6 vaporizes in contact with the heated semiconductor element 4. The vaporized refrigerant is discharged into the sealed space 11 from the surface of the cutout portion 13 of the refrigerant absorber 10 or the outer periphery of the refrigerant absorber 10. That is, the notch 13 is a gas refrigerant discharge path.

本実施の形態の多孔体の材質は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）であり、その厚さは４０μｍである。また、この多孔体の平均気孔径は２μｍであり、気孔率は３０％である。 The material of the porous body of the present embodiment is polytetrafluoroethylene (PTFE), and the thickness thereof is 40 μm. Moreover, the average pore diameter of this porous body is 2 μm, and the porosity is 30%.

尚、多孔体（冷媒吸収体１０）の平均気孔径としては、０．５μｍ以上５μｍ以下が好ましく、１．０μｍ以上３μｍ以下が更に好ましい。また、多孔体（冷媒吸収体１０）の気孔率としては、２０％以上８０％以下が好ましく、３０％以上６０％が更に好ましい。 The average pore diameter of the porous body (refrigerant absorber 10) is preferably 0.5 μm or more and 5 μm or less, and more preferably 1.0 μm or more and 3 μm or less. The porosity of the porous body (refrigerant absorber 10) is preferably 20% or more and 80% or less, and more preferably 30% or more and 60%.

―気密筐体―
本実施の形態の気密筐体１２は、図１及び２に示すように、半導体素子４を含む複数の電子部品（ＩＣ、抵抗、コンデンサ、コイル等；図示せず）を搭載し、夫々の電子部品を配線で接続する配線基板４４（例えば、プリント基板）を有している。また、気密筐体１２は、半導体素子４、流入部８、及び冷媒吸収体１０を覆う、例えば樹脂製の気密カバー４６を有している。この配線基板４４と気密カバー４６が、半導体素子４、流入部８、及び冷媒吸収体１０を含む気密空間１１を形成する。 ―Airtight housing―
As shown in FIGS. 1 and 2, the hermetic housing 12 of the present embodiment is equipped with a plurality of electronic components (IC, resistor, capacitor, coil, etc .; not shown) including the semiconductor element 4. A wiring board 44 (for example, a printed board) for connecting components by wiring is provided. The hermetic housing 12 has a hermetic cover 46 made of, for example, resin that covers the semiconductor element 4, the inflow portion 8, and the refrigerant absorber 10. The wiring board 44 and the airtight cover 46 form an airtight space 11 including the semiconductor element 4, the inflow portion 8, and the refrigerant absorber 10.

図８は、気密カバー４６を図１の矢印Ａの方向から見た側面である。気密カバー４６は、図８に示すように、メインカバー４８と補助カバー５０を有している。メインカバー４８は、矩形の切欠き部を一側面に有する蓋体である。図８に示すように、補助カバー５０がこの切欠き部に嵌め込まれ、開口部５２を形成している。この開口部５２から、図１に示すように、流入部８の一部が突出している。この突出部分には、流入孔３２が設けられている。この流入孔３２に、戻し管１８が接続されている。 8 is a side view of the airtight cover 46 as viewed from the direction of arrow A in FIG. As shown in FIG. 8, the airtight cover 46 includes a main cover 48 and an auxiliary cover 50. The main cover 48 is a lid having a rectangular cutout on one side surface. As shown in FIG. 8, the auxiliary cover 50 is fitted into the notch to form an opening 52. As shown in FIG. 1, a part of the inflow portion 8 protrudes from the opening 52. The protruding portion is provided with an inflow hole 32. The return pipe 18 is connected to the inflow hole 32.

そして、流入部８と冷媒吸収体１０は、図２に示すように、半導体素子４と配線基板４４の間に配置されている。また、半導体素子４の外部電極３４は、流入部８の貫通電極３８を介して、半田５４,５６により回路基板４４の基板電極３６に接続されている。尚、流入部８と冷媒吸収体１０は、半導体素子４と気密カバー４６の天井の間に配置してもよい。 The inflow portion 8 and the refrigerant absorber 10 are disposed between the semiconductor element 4 and the wiring board 44 as shown in FIG. Further, the external electrode 34 of the semiconductor element 4 is connected to the substrate electrode 36 of the circuit substrate 44 by solder 54 and 56 through the through electrode 38 of the inflow portion 8. The inflow portion 8 and the refrigerant absorber 10 may be disposed between the semiconductor element 4 and the ceiling of the airtight cover 46.

（２）製造方法
図９及び図１０は、本実施の形態の半導体装置２の製造方法を説明する工程断面図である。 (2) Manufacturing Method FIGS. 9 and 10 are process cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the semiconductor device 2 of the present embodiment.

まず、図９（ａ）に示すように、配線基板４４に、例えば接着剤により、補助カバー５０を固定する。次に、図９（ｂ）に示すように、流入部８の貫通電極３８を、第１の半田５４を介して、配線基板４４の基板電極３６に接続する。この時、流入部８と補助カバー５０を密着させる。 First, as shown in FIG. 9A, the auxiliary cover 50 is fixed to the wiring board 44 by, for example, an adhesive. Next, as shown in FIG. 9B, the through electrode 38 of the inflow portion 8 is connected to the substrate electrode 36 of the wiring substrate 44 through the first solder 54. At this time, the inflow portion 8 and the auxiliary cover 50 are brought into close contact with each other.

次に、図９（ｃ）に示すように、冷媒吸収体１０を流入部８に、多孔質の気孔をつぶさないように密着させる。その後、半導体素子４の外部電極３４を、第２の半田５６を介して、貫通電極３８に接続する。冷媒吸収体１０は、上述したようにPTFEで形成されているので、耐熱性を有する。従って、冷媒吸収体１０は、第２の半田５６を溶融する際の高温に耐えることができる。 Next, as shown in FIG. 9C, the refrigerant absorber 10 is brought into close contact with the inflow portion 8 so as not to crush the porous pores. Thereafter, the external electrode 34 of the semiconductor element 4 is connected to the through electrode 38 via the second solder 56. Since the refrigerant absorber 10 is made of PTFE as described above, it has heat resistance. Therefore, the refrigerant absorber 10 can withstand the high temperature when the second solder 56 is melted.

次に、図１０（ａ）に示すように、メインカバー４８を、配線基板４４に、例えば接着剤により固定する。このメインカバー４８には、液化部１４の送出管１６に対応する送出孔５８が設けられている。 Next, as shown in FIG. 10A, the main cover 48 is fixed to the wiring board 44 with, for example, an adhesive. The main cover 48 is provided with a delivery hole 58 corresponding to the delivery pipe 16 of the liquefying section 14.

次に、図１０（ｂ）に示すように、この送出孔５８に、液化部１４の送出管１６を嵌め込んで固定する。同様に、流入部８の流入孔３２に、液化部１４の戻し管１８を嵌め込んで固定する。その後、各部材間の隙間を充填剤により塞いで、気密空間１１を形成する。 Next, as shown in FIG. 10B, the delivery pipe 16 of the liquefying section 14 is fitted into the delivery hole 58 and fixed. Similarly, the return pipe 18 of the liquefying section 14 is fitted into the inflow hole 32 of the inflow section 8 and fixed. Thereafter, the gap between the members is closed with a filler to form an airtight space 11.

次に、図示しない排気口から、気密筐体１２の内部を排気する。その後、液化部１４に設けた注入口（図示せず）から、流入部８に液体冷媒を注入する。最後に、上記注入口を塞いで、半導体装置２を完成する。 Next, the inside of the airtight housing 12 is exhausted from an exhaust port (not shown). Thereafter, liquid refrigerant is injected into the inflow portion 8 from an inlet (not shown) provided in the liquefying portion 14. Finally, the injection port is closed to complete the semiconductor device 2.

（２）動作
次に、半導体装置２の動作を説明する。 (2) Operation Next, the operation of the semiconductor device 2 will be described.

半導体素子４が発熱するとその熱を吸収して、冷媒吸収体１０の液体冷媒が気化する（図２参照）。気化した冷媒（気体冷媒）は、冷媒吸収体１０の外周部または切欠き部１３の表面から密封空間１１に放出され、気密空間１１の気圧を上昇させる（図２及び６参照）。この気圧上昇により、気体冷媒１７は送出管１６に送出され、液化部１４に到達する。ここで気体冷媒１７は冷却管２４に接触して冷却され、液化する。 When the semiconductor element 4 generates heat, the heat is absorbed and the liquid refrigerant in the refrigerant absorber 10 is vaporized (see FIG. 2). The vaporized refrigerant (gas refrigerant) is discharged from the outer peripheral portion of the refrigerant absorber 10 or the surface of the cutout portion 13 to the sealed space 11 to increase the pressure in the airtight space 11 (see FIGS. 2 and 6). Due to this increase in atmospheric pressure, the gaseous refrigerant 17 is delivered to the delivery pipe 16 and reaches the liquefying section 14. Here, the gaseous refrigerant 17 comes into contact with the cooling pipe 24 and is cooled and liquefied.

この時に発生した液化熱は、放熱板２２により外界に放出される。このため冷却管２４は常に室温近くに保たれ、気体冷媒を冷却する。 The liquefaction heat generated at this time is released to the outside by the heat radiating plate 22. For this reason, the cooling pipe 24 is always kept near room temperature and cools the gaseous refrigerant.

次に、液体冷媒６は戻し管１８を伝わって、流入部８に流入にする。流入部８に流入した液体冷媒６は、連結孔３０を通って冷媒吸収体１０に吸収される。冷媒吸収体１０に吸収された液体冷媒６は半導体素子４に接触して、再び気化して密封空間１１に放出される。尚、液体冷媒６は、毛管力により、冷媒吸収体１０に吸収される。 Next, the liquid refrigerant 6 travels through the return pipe 18 and flows into the inflow portion 8. The liquid refrigerant 6 flowing into the inflow portion 8 is absorbed by the refrigerant absorber 10 through the connection hole 30. The liquid refrigerant 6 absorbed by the refrigerant absorber 10 contacts the semiconductor element 4, vaporizes again, and is discharged into the sealed space 11. The liquid refrigerant 6 is absorbed by the refrigerant absorber 10 by capillary force.

以上のように、本実施の形態の半導体装置２では、冷媒６,１７が装置内を還流することで冷媒の気化−液化サイクルが成立し、これにより半導体素子４が冷却される。このように、本実施の形態の半導体装置２では、冷媒６,１７が環流するので、気体冷媒１７と液体冷媒６が接触することはない。このため、半導体素子４が発生した熱が、装置内部に滞留することはない。故に、半導体素子４の冷却効率が高くなる。 As described above, in the semiconductor device 2 of the present embodiment, the refrigerants 6 and 17 circulate in the apparatus, whereby the refrigerant vaporization-liquefaction cycle is established, and the semiconductor element 4 is thereby cooled. Thus, in the semiconductor device 2 of the present embodiment, since the refrigerants 6 and 17 circulate, the gas refrigerant 17 and the liquid refrigerant 6 do not contact each other. For this reason, the heat generated by the semiconductor element 4 does not stay inside the apparatus. Therefore, the cooling efficiency of the semiconductor element 4 is increased.

本半導体装置２では、冷媒吸収体１０が液体冷媒を毛管力により吸収して、半導体装置４に接触させる。従って、半導体装置２を斜めや逆さにしても、半導体素子４は常に液体冷媒に接触している。故に、本半導体装置２は、使用状況に応じて斜めや逆さになる携帯機器にも適用できる。 In the present semiconductor device 2, the refrigerant absorber 10 absorbs the liquid refrigerant by the capillary force and brings it into contact with the semiconductor device 4. Therefore, even if the semiconductor device 2 is inclined or inverted, the semiconductor element 4 is always in contact with the liquid refrigerant. Therefore, this semiconductor device 2 can also be applied to a portable device that is inclined or upside down according to the usage situation.

ところで、半導体装置の冷却法としては、空冷法も存在する。しかし、この方法には、ヒートシンクが大型化し、配線基板上の部品搭載密度を高くできないという問題がある。しかし、本半導体装置２によれば、配線基板４４から離れた位置に冷媒冷却部８を配置することができるので、配線基板の部品搭載密度を高くすることができる。 Incidentally, an air cooling method also exists as a method for cooling a semiconductor device. However, this method has a problem that the heat sink becomes larger and the component mounting density on the wiring board cannot be increased. However, according to the semiconductor device 2, the coolant cooling unit 8 can be disposed at a position away from the wiring board 44, so that the component mounting density of the wiring board can be increased.

また、半導体装置の冷却法としては、冷却液をポンプで強制的に循環させる液循環法が存在する。しかし、この方法には、ポンプの駆動電力が必要になるという問題がある。しかし、本半導体装置２によれば、このような電力は必要ない。 As a method for cooling a semiconductor device, there is a liquid circulation method in which a coolant is forcedly circulated by a pump. However, this method has a problem that the driving power of the pump is required. However, according to the semiconductor device 2, such electric power is not necessary.

（実施の形態２）
図１１は、本実施の形態の半導体装置６０の断面を説明する概略図である。以下、図１１にしたがって、本半導体装置６０の構成を説明する。尚、実施の形態１の半導体装置２と共通する部分については、説明を省略する。 (Embodiment 2)
FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a cross section of the semiconductor device 60 of the present embodiment. The configuration of the semiconductor device 60 will be described below with reference to FIG. Note that description of portions common to the semiconductor device 2 of the first embodiment is omitted.

本実施の形態の半導体装置６０は、図１１に示すように、積層された複数の半導体素子４ａを有している。また、半導体装置６０は、液体冷媒６が流入する複数の流入部８ａと、流入部８ａから液体冷媒を吸収して、半導体素子４ａに接触させる複数の冷媒吸収体１０ａ,１０bを有している。 As shown in FIG. 11, the semiconductor device 60 of the present embodiment includes a plurality of stacked semiconductor elements 4a. The semiconductor device 60 includes a plurality of inflow portions 8a into which the liquid refrigerant 6 flows, and a plurality of refrigerant absorbers 10a and 10b that absorb the liquid refrigerant from the inflow portions 8a and make contact with the semiconductor element 4a. .

また、半導体装置６０は、半導体素子４ａ、流入部８ａ、及び冷媒吸収体１０ａ,１０bを収納して、気密空間１１ａを形成する気密筐体１２ａを有している。また、半導体装置６０は、気密空間の気体冷媒を気密筐体１２ａの外部で液化し、流入部８ａに還流する液化部１４ａを有している。そして、本実施の形態では、各流入部８ａが、その両面に夫々冷媒吸収体１０ａ,１０bを担持し、各半導体素子４ａの間に配置されている。 In addition, the semiconductor device 60 includes an airtight housing 12a that houses the semiconductor element 4a, the inflow portion 8a, and the refrigerant absorbers 10a and 10b and forms an airtight space 11a. In addition, the semiconductor device 60 includes a liquefying portion 14a that liquefies the gas refrigerant in the airtight space outside the airtight housing 12a and returns it to the inflow portion 8a. And in this Embodiment, each inflow part 8a carries the refrigerant | coolant absorbers 10a and 10b on the both surfaces, respectively, and is arrange | positioned between each semiconductor element 4a.

尚、図１１に示した例では、流入部８ａの一部が、気密筐体１２ａから突出している。しかし、戻し管１８ａを気密筐体１２ａの内部に延長して、流入部全体を気密筐体１２ａに格納してもよい。 In the example shown in FIG. 11, a part of the inflow portion 8a protrudes from the airtight housing 12a. However, the return pipe 18a may be extended inside the airtight housing 12a so that the entire inflow portion may be stored in the airtight housing 12a.

図１２は、冷媒吸収体１０ａ,１０bを担持した流入部８ａの平面図である。図１３は、図１２のXIII-XIII線に沿った断面図である。ここで、図１２（ａ）は、流入部８ａの表面側の平面図である。一方、図１２（ｂ）は、流入部８ａの裏面側の平面図である。尚、図１２（ａ）及び（ｂ）には、流入部８ａ内部の空洞２８及び連絡孔３０ａ,３０ｂが波線で示されている。 FIG. 12 is a plan view of the inflow portion 8a carrying the refrigerant absorbers 10a and 10b. 13 is a cross-sectional view taken along line XIII-XIII in FIG. Here, FIG. 12A is a plan view of the surface side of the inflow portion 8a. On the other hand, FIG.12 (b) is a top view of the back surface side of the inflow part 8a. In FIGS. 12A and 12B, the cavity 28 and the communication holes 30a and 30b inside the inflow portion 8a are indicated by wavy lines.

図１２及び１３に示すように、流入部８ａは、その両側に冷媒吸収体１０ａ,１０ｂを担持している。そして、流入部８ａの表面及び裏面には、夫々、空洞２８と冷媒吸収体１０ａ,１０bをつなぐ連結孔３０ａ,３０ｂが設けられている。この空洞２８には、液体冷媒６が、液化部１４ａから戻し管１８ａを伝わって流入する。 As shown in FIGS. 12 and 13, the inflow portion 8a carries refrigerant absorbers 10a and 10b on both sides thereof. And the connection holes 30a and 30b which connect the cavity 28 and the refrigerant | coolant absorbers 10a and 10b are provided in the surface and the back surface of the inflow part 8a, respectively. The liquid refrigerant 6 flows into the cavity 28 from the liquefying portion 14a through the return pipe 18a.

連結孔３０ａ,３０ｂを介して吸収した液体冷媒により、冷媒吸収体３０ａ,３０ｂは、夫々が接触する半導体素子４ａの表面または裏面を冷却する。これにより、各半導体素子４ａは、その両側から冷却される。故に、本実施の形態の半導体装置６０によれば、積層された半導体素子４ａを効率的に冷却することができる。また、各半導体素子４ａの間に流入部８ａ及び冷媒吸収体１０ａ,１０ｂが配置されているので、熱がこもり易い中央部の半導体素子４ａも効率的に冷却することができる。 With the liquid refrigerant absorbed through the connection holes 30a and 30b, the refrigerant absorbers 30a and 30b cool the front surface or the back surface of the semiconductor element 4a with which they are in contact. Thereby, each semiconductor element 4a is cooled from both sides. Therefore, according to the semiconductor device 60 of the present embodiment, the stacked semiconductor elements 4a can be efficiently cooled. Moreover, since the inflow part 8a and the refrigerant | coolant absorbers 10a and 10b are arrange | positioned between each semiconductor element 4a, the semiconductor element 4a of the center part which is easy to accumulate heat can also be cooled efficiently.

本実施の形態では、図１１に示すように、送出管１６ａに、複数の冷媒吸収体１０ａ,１０ｂで発生した大量の気体冷媒１７が流入する。従って、送出管１６ａの断面積は、実施の形態１より広くすることが好ましい。 In the present embodiment, as shown in FIG. 11, a large amount of gas refrigerant 17 generated in the plurality of refrigerant absorbers 10a and 10b flows into the delivery pipe 16a. Therefore, the cross-sectional area of the delivery pipe 16a is preferably wider than that of the first embodiment.

また、本実施の形態では、図１２（ａ）及び（ｂ）に示すように、流入孔３２ａ,３２ｂが、流入部８ａの両側に開口している。そして、この流入孔３２ａ,３２ｂを介して、図１１に示すように、各流入部８ａは、戻し管１８ａで縦列接続されている。しかし、戻し管を、冷却管２４との接続部で枝分かれさせ、枝分かれした戻し管により流入部８ａを並列接続してもよい。 Moreover, in this Embodiment, as shown to Fig.12 (a) and (b), inflow hole 32a, 32b is opened on the both sides of the inflow part 8a. And as shown in FIG. 11, each inflow part 8a is connected in cascade by the return pipe | tube 18a via these inflow holes 32a and 32b. However, the return pipe may be branched at a connection portion with the cooling pipe 24, and the inflow portion 8a may be connected in parallel by the branched return pipe.

（実施の形態３）
図１４は、本実施の形態の半導体装置６２の断面を説明する概略図である。以下、図１４にしたがって、本半導体装置６２の構成を説明する。尚、実施の形態１の半導体装置２と共通する部分については、説明を省略する。 (Embodiment 3)
FIG. 14 is a schematic diagram for explaining a cross section of the semiconductor device 62 of the present embodiment. Hereinafter, the configuration of the semiconductor device 62 will be described with reference to FIG. Note that description of portions common to the semiconductor device 2 of the first embodiment is omitted.

本実施の形態の半導体装置６２は、図１４に示すように、半導体素子４を搭載し、半導体素子４に接続された外部電極６４を有す基板６６を備えている。ここで、半導体素子４と外部電極６４は、流入部８の貫通電極３８を介して接続されている。尚、外部電極６４は、図１４に示すように貫通電極である。また、夫々の電極は、半田５４ａ又は５６ａにより接続されている。 As shown in FIG. 14, the semiconductor device 62 of the present embodiment includes a substrate 66 on which the semiconductor element 4 is mounted and the external electrode 64 is connected to the semiconductor element 4. Here, the semiconductor element 4 and the external electrode 64 are connected via the through electrode 38 of the inflow portion 8. The external electrode 64 is a through electrode as shown in FIG. Each electrode is connected by solder 54a or 56a.

本半導体装置６２は、プリント基板等の配線基板に搭載され、この外部電極６４を介して外部回路に接続される。すなわち、本実施の形態の気密筐体１２ｂは半導体素子４のパッケージであり、基板６６はパッケージ基板である。 The semiconductor device 62 is mounted on a wiring board such as a printed circuit board, and is connected to an external circuit via the external electrode 64. That is, the hermetic casing 12b of the present embodiment is a package of the semiconductor element 4, and the substrate 66 is a package substrate.

本実施の形態によれば、冷却機能を有する半導体装置を予め製造しておき、適宜配線基板に実装することができる。 According to the present embodiment, a semiconductor device having a cooling function can be manufactured in advance and appropriately mounted on a wiring board.

（実施の形態４）
図１５は、本実施の形態の半導体装置６８の断面を説明する概略図である。以下、図１５にしたがって、半導体装置６８の構成を説明する。尚、実施の形態１の半導体装置２と共通する部分については、説明を省略する。 (Embodiment 4)
FIG. 15 is a schematic diagram illustrating a cross section of the semiconductor device 68 of the present embodiment. Hereinafter, the configuration of the semiconductor device 68 will be described with reference to FIG. Note that description of portions common to the semiconductor device 2 of the first embodiment is omitted.

図１５に示すように、本実施の形態の半導体装置６８は、冷媒吸収体１０を担持し、液化部１４から液体冷媒６が環流する空洞２８ａと、空洞２８ａと冷媒吸収体１０をつなぐ連結孔３０ｃと、戻し管１６が嵌め込まれる流入孔３２ａを有する流入部７０が設けられた配線基板４４ａを有している。また、流入部７０は、戻し管１６が嵌め込まれる流入孔３２ａを有している。 As shown in FIG. 15, the semiconductor device 68 of the present embodiment carries the refrigerant absorber 10, the cavity 28 a in which the liquid refrigerant 6 circulates from the liquefying section 14, and the connection hole that connects the cavity 28 a and the refrigerant absorber 10. 30c and a wiring board 44a provided with an inflow portion 70 having an inflow hole 32a into which the return pipe 16 is fitted. The inflow portion 70 has an inflow hole 32a into which the return pipe 16 is fitted.

すなわち、本実施の形態の半導体装置６８は、半導体素子４と、液化した冷媒が流入する流入部７０が設けられた配線基板４４ａと、流入部７０から冷媒を吸収して、半導体素子４に接触させる冷媒吸収体１０を有している。また、半導体装置６８は、半導体素子４及び冷媒吸収体１０を覆い、配線基板４４ａと共に気密空間１１を形成する気密カバー１２と、気密空間１１の気化した冷媒を気密空間１１の外部で液化し、流入部７０に還流する液化部１４とを有する。 That is, the semiconductor device 68 of the present embodiment contacts the semiconductor element 4 by absorbing the refrigerant from the semiconductor element 4, the wiring substrate 44 a provided with the inflow part 70 into which the liquefied refrigerant flows, and the inflow part 70. The refrigerant absorber 10 is provided. Further, the semiconductor device 68 covers the semiconductor element 4 and the refrigerant absorber 10, and forms an airtight space 11 together with the wiring board 44a, and the refrigerant evaporated in the airtight space 11 is liquefied outside the airtight space 11, And a liquefying portion 14 that recirculates to the inflow portion 70.

従って、本実施の形態によれば、流入部を配線基板に実装する工程が不要になるので、製造工程を簡素化することができる。尚、配線基板４４ａは、多層配線基板と同様の製造方法により、製造することができる。 Therefore, according to the present embodiment, the process of mounting the inflow portion on the wiring board is not necessary, and the manufacturing process can be simplified. The wiring board 44a can be manufactured by the same manufacturing method as the multilayer wiring board.

図１５に示すように、冷却フィン７２を有するヒートシンク７４が、気密筐体１２に設けられている。このようにヒートシンクを気密筐体１２に設けることにより、半導体装置６８の冷却効率を高めることができる。他の実施の形態においても、同様である。 As shown in FIG. 15, a heat sink 74 having cooling fins 72 is provided in the airtight housing 12. By providing the heat sink in the airtight housing 12 in this way, the cooling efficiency of the semiconductor device 68 can be increased. The same applies to other embodiments.

また、以上の例では、PTFEの多孔体を冷媒吸収体として用いたが、他の材料、例えば二酸化ケイ素等の多孔体を冷媒吸収体に用いてもよい。 In the above example, the porous body of PTFE is used as the refrigerant absorber, but other materials such as a porous body such as silicon dioxide may be used for the refrigerant absorber.

以上の実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。 Regarding the above embodiment, the following additional notes are disclosed.

（付記１）
半導体素子と、
液化した冷媒が流入する流入部と、
前記流入部から前記冷媒を吸収して、前記半導体素子に接触させる冷媒吸収体と、
前記半導体素子、前記流入部、及び前記冷媒吸収体を収納して、気密空間を形成する気密筐体と、
前記気密空間の気化した前記冷媒を液化し、前記流入部に還流する液化部とを有する
半導体装置。 (Appendix 1)
A semiconductor element;
An inflow part into which the liquefied refrigerant flows,
A refrigerant absorber that absorbs the refrigerant from the inflow portion and contacts the semiconductor element;
An airtight housing that houses the semiconductor element, the inflow portion, and the refrigerant absorber to form an airtight space;
A semiconductor device comprising: a liquefier that liquefies the refrigerant vaporized in the hermetic space and returns to the inflow portion.

（付記２）
付記１に記載の半導体装置において、
前記液化部は、
前記気密筐体に接続され、気体した前記冷媒を送出する送出管と、
前記流入部に接続され、液体した前記冷媒を戻す戻し管と、
一端に前記送出管が接続され、他端に前記戻し管が接続され、気化した前記冷媒を液化する液化器とを有することを、
特徴とする半導体装置。 (Appendix 2)
In the semiconductor device according to attachment 1,
The liquefaction unit is
A delivery pipe connected to the hermetic casing and delivering the gaseous refrigerant;
A return pipe connected to the inlet and returning the liquid refrigerant;
The delivery pipe is connected to one end, the return pipe is connected to the other end, and a liquefier that liquefies the vaporized refrigerant,
A featured semiconductor device.

（付記３）
付記１又は２に記載の半導体装置において、
前記流入部は、前記冷媒吸収体を担持する平板状の部材であって、
前記液化部から前記冷媒が環流する空洞と、
前記空洞と前記冷媒吸収体をつなぐ連結孔とを有することを、
特徴とする半導体装置。 (Appendix 3)
In the semiconductor device according to attachment 1 or 2,
The inflow portion is a flat plate-like member that carries the refrigerant absorber,
A cavity through which the refrigerant circulates from the liquefaction section;
Having a connecting hole connecting the cavity and the refrigerant absorber,
A featured semiconductor device.

（付記４）
付記１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置において、
前記冷媒吸収体は、前記半導体素子の一面に接触する多孔体であることを、
特徴とする半導体装置。 (Appendix 4)
In the semiconductor device according to any one of appendices 1 to 3,
The refrigerant absorber is a porous body that contacts one surface of the semiconductor element.
A featured semiconductor device.

（付記５）
付記１乃至４のいずれか１項に記載の半導体装置において、
前記気密筐体は、
前記半導体素子を含む複数の電子部品を搭載し、夫々の前記電子部品を配線で接続する配線基板と、
前記半導体素子、前記流入部、及び前記冷媒吸収体を覆う気密カバーとを有することを、
特徴とする半導体装置。 (Appendix 5)
In the semiconductor device according to any one of appendices 1 to 4,
The airtight housing is
Mounting a plurality of electronic components including the semiconductor element, and connecting each of the electronic components by wiring; and
Having an airtight cover covering the semiconductor element, the inflow portion, and the refrigerant absorber,
A featured semiconductor device.

（付記６）
付記５に記載の半導体装置において、
前記流入部と前記冷媒吸収体は、前記半導体素子と前記配線基板の間に配置されていることを、
特徴とする半導体装置。 (Appendix 6)
In the semiconductor device according to attachment 5,
The inflow portion and the refrigerant absorber are disposed between the semiconductor element and the wiring board,
A featured semiconductor device.

（付記７）
付記１乃至４のいずれか１項に記載の半導体装置において、
前記気密筐体は、
前記半導体素子を搭載し、前記半導体素子に接続された外部電極を有する基板と、
前記半導体素子、前記流入部、及び前記冷媒吸収体を覆う気密カバーとを有することを、
特徴とする半導体装置。 (Appendix 7)
In the semiconductor device according to any one of appendices 1 to 4,
The airtight housing is
A substrate on which the semiconductor element is mounted and having an external electrode connected to the semiconductor element;
Having an airtight cover covering the semiconductor element, the inflow portion, and the refrigerant absorber,
A featured semiconductor device.

（付記８）
積層された複数の半導体素子を有する半導体装置であって、
液化した冷媒が流入する流入部と、
前記流入部から前記冷媒を吸収して、前記半導体素子に接触させる冷媒吸収体と、
前記半導体素子、前記流入部、及び前記冷媒吸収体を収納して、気密空間を形成する気密筐体と、
前記気密空間の気化した前記冷媒を液化し、前記流入部に還流する液化部とを有し、
前記流入部が、両面に前記冷媒吸収体を担持し、前記半導体素子の間に配置されている
半導体装置。 (Appendix 8)
A semiconductor device having a plurality of stacked semiconductor elements,
An inflow part into which the liquefied refrigerant flows,
A refrigerant absorber that absorbs the refrigerant from the inflow portion and contacts the semiconductor element;
An airtight housing that houses the semiconductor element, the inflow portion, and the refrigerant absorber to form an airtight space;
Liquefying the vaporized refrigerant in the hermetic space, and having a liquefied part returning to the inflow part,
The semiconductor device, wherein the inflow portion carries the refrigerant absorber on both surfaces and is disposed between the semiconductor elements.

（付記９）
半導体素子と、
液化した冷媒が流入する流入部が設けられた基板と、
前記流入部から前記冷媒を吸収して、前記半導体素子に接触させる冷媒吸収体と、
前記半導体素子及び前記冷媒吸収体を覆い、前記基板と共に気密空間を形成する気密カバーと、
前記気密空間の気化した前記冷媒を液化し、前記流入部に還流する液化部とを有する
半導体装置。 (Appendix 9)
A semiconductor element;
A substrate provided with an inflow portion into which the liquefied refrigerant flows;
A refrigerant absorber that absorbs the refrigerant from the inflow portion and contacts the semiconductor element;
An airtight cover that covers the semiconductor element and the refrigerant absorber and forms an airtight space with the substrate;
A semiconductor device comprising: a liquefier that liquefies the refrigerant vaporized in the hermetic space and returns to the inflow portion.

２・・・・半導体装置(実施の形態１)
４・・・半導体素子
６・・・液体冷媒
８・・・流入部
１０・・・冷媒吸収体
１１・・・気密空間
１２・・・気密筐体
１４・・・液化部
１６・・・送出管
１７・・・気体冷媒
１８・・・戻し管
２０・・・液化器
２８・・・空洞
３０・・・連結孔
４４・・・配線基板
４６・・・気密カバー
６０・・・半導体装置(実施の形態２)
６２・・・半導体装置(実施の形態３)
６４・・・外部電極
６６・・・基板
６８・・・半導体装置(実施の形態４)
７０・・・流入部 2. Semiconductor device (Embodiment 1)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 4 ... Semiconductor element 6 ... Liquid refrigerant 8 ... Inflow part 10 ... Refrigerant absorber 11 ... Airtight space 12 ... Airtight housing 14 ... Liquefaction part 16 ... Delivery pipe 17 ... Gas refrigerant 18 ... Return pipe 20 ... Liquidator 28 ... Cavity 30 ... Connection hole 44 ... Wiring board 46 ... Airtight cover 60 ... Semiconductor device (implementation) Form 2)
62... Semiconductor device (Embodiment 3)
64... External electrode 66... Substrate 68... Semiconductor device (Embodiment 4)
70 ... Inflow part

Claims

A semiconductor element;
An inflow part into which the liquefied refrigerant flows,
A refrigerant absorber that absorbs the refrigerant from the inflow portion and contacts the semiconductor element;
An airtight housing that houses the semiconductor element, the inflow portion, and the refrigerant absorber to form an airtight space;
A semiconductor device comprising: a liquefier that liquefies the refrigerant vaporized in the hermetic space and returns to the inflow portion.

The semiconductor device according to claim 1,
The refrigerant absorber is a porous body that contacts one surface of the semiconductor element.
A featured semiconductor device.

The semiconductor device according to claim 1 or 2,
The airtight housing is
Mounting a plurality of electronic components including the semiconductor element, and connecting each of the electronic components by wiring; and
Having an airtight cover covering the semiconductor element, the inflow portion, and the refrigerant absorber,
A featured semiconductor device.

The semiconductor device according to claim 1 or 2,
The airtight housing is
A substrate on which the semiconductor element is mounted and having an external electrode connected to the semiconductor element;
Having an airtight cover covering the semiconductor element, the inflow portion, and the refrigerant absorber,
A featured semiconductor device.

A semiconductor device having a plurality of stacked semiconductor elements,
An inflow part into which the liquefied refrigerant flows,
A refrigerant absorber that absorbs the refrigerant from the inflow portion and contacts the semiconductor element;
An airtight housing that houses the semiconductor element, the inflow portion, and the refrigerant absorber to form an airtight space;
Liquefying the vaporized refrigerant in the hermetic space, and having a liquefied part returning to the inflow part,
The semiconductor device, wherein the inflow portion carries the refrigerant absorber on both surfaces and is disposed between the semiconductor elements.

A semiconductor element;
A substrate provided with an inflow portion into which the liquefied refrigerant flows;
A refrigerant absorber that absorbs the refrigerant from the inflow portion and contacts the semiconductor element;
An airtight cover that covers the semiconductor element and the refrigerant absorber and forms an airtight space with the substrate;
A semiconductor device comprising: a liquefier that liquefies the vaporized refrigerant in the hermetic space and returns to the inflow portion.