JP2001156228A - Semiconductor device with cooler and its manufacturing method - Google Patents

Semiconductor device with cooler and its manufacturing method

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JP2001156228A
JP2001156228A JP33250299A JP33250299A JP2001156228A JP 2001156228 A JP2001156228 A JP 2001156228A JP 33250299 A JP33250299 A JP 33250299A JP 33250299 A JP33250299 A JP 33250299A JP 2001156228 A JP2001156228 A JP 2001156228A
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semiconductor device
cooling
cooling element
substrate
temperature
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JP33250299A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshimitsu Mugibayashi
利光 麦林
Yoko Kiyuuzaki
陽子 宮▲ざき▼
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device with a cooler, which can perform efficiently cooling, and its manufacturing method. SOLUTION: This semiconductor device with a cooler has cooling element blocks 3, each of which is composed of a peltier element, etc., built in a substrate 2 of semiconductor devices 1 being located in alternate order. Each of the cooling element blocks 3 is a dummy pattern which is formed on the substrate 2 at the same time as the semiconductor devices 1 and functions partly or entirely as a cooling element.

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】この発明は、冷却装置付半導
体装置および冷却装置付半導体装置の製造方法に関する
ものである。
The present invention relates to a semiconductor device with a cooling device and a method for manufacturing the semiconductor device with a cooling device.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体デバイスは、通電することで発熱
する。これにより、温度が高くなると動作速度が遅くな
る等の障害や、ひいてはデバイス自身の破壊につなが
る。これを避けるために、デバイスにファンで風を送
る、冷却用のフィンを設ける、あるいはこれらの組み合
わせにより放熱を促進していた。しかし、これらの方法
では、冷却効率が悪いため、大量の発熱に対応するため
にはファンやフィンが大きくなり、セット小型化の障害
になっていた。
2. Description of the Related Art Semiconductor devices generate heat when energized. As a result, an increase in the temperature leads to a failure such as a decrease in the operation speed, and furthermore to a destruction of the device itself. In order to avoid this, the device is blown by a fan, provided with cooling fins, or a combination thereof to promote heat dissipation. However, in these methods, the cooling efficiency is poor, so that the fans and fins become large in order to cope with a large amount of heat generation, which has been an obstacle to downsizing the set.

【0003】ところで、デバイスの発熱が放熱される経
路としては、デバイスが作り込まれ直接接触している基
板への放熱経路の熱抵抗が一番小さく、この経路による
放熱量が支配的である。したがって、基板を冷却するこ
とがデバイスの放熱性能を高めることになる。これに対
し、ペルチェ素子などの冷却素子を基板に接触させて放
熱性能を高める技術が特開昭61−82450号公報に
開示されている。
By the way, as a path through which heat generated by the device is radiated, the heat resistance of the heat radiating path to the substrate in which the device is formed and in direct contact is the smallest, and the amount of heat radiated by this path is dominant. Therefore, cooling the substrate enhances the heat dissipation performance of the device. On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-82450 discloses a technique in which a cooling element such as a Peltier element is brought into contact with a substrate to enhance heat radiation performance.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報記載の従来技術では、冷却素子を基板に接触させた構
成であるため、接触部での熱抵抗が高く、効率よく冷却
できないという問題ある。
However, in the prior art described in the above-mentioned publication, since the cooling element is in contact with the substrate, there is a problem that the heat resistance at the contact portion is high and cooling cannot be performed efficiently.

【0005】そこで、この発明は前記問題点に鑑み、効
率よく冷却を行うことができる冷却装置付半導体装置お
よび冷却装置付半導体装置の製造方法を提供することを
目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a semiconductor device with a cooling device and a method for manufacturing the semiconductor device with a cooling device, which can efficiently perform cooling.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この発明の請求項1に係
る課題解決手段は、冷却素子によって半導体デバイスの
冷却が行われる冷却装置付半導体装置であって、前記半
導体デバイスが作り込まれた基板に、前記冷却素子が、
前記基板内においてその冷却素子と前記半導体デバイス
とが隣接して位置するように作り込まれている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device with a cooling device in which a semiconductor device is cooled by a cooling element, wherein the semiconductor device is provided with a substrate. In addition, the cooling element,
The cooling element and the semiconductor device are formed so as to be adjacent to each other in the substrate.

【0007】この発明の請求項2に係る課題解決手段
は、冷却素子によって半導体デバイスの冷却が行われる
冷却装置付半導体装置であって、前記半導体デバイスが
作り込まれた基板の前記半導体デバイスが形成された部
分の裏面側に、前記冷却素子が作り込まれている。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device with a cooling device in which a semiconductor device is cooled by a cooling element, wherein the semiconductor device is formed on a substrate on which the semiconductor device is formed. The cooling element is formed on the back surface side of the portion where the cooling is performed.

【0008】この発明の請求項3に係る課題解決手段
は、前記冷却素子の冷却能力が、前記半導体デバイスの
温度に基づいて制御されるようになっている。
According to a third aspect of the present invention, a cooling capacity of the cooling element is controlled based on a temperature of the semiconductor device.

【0009】この発明の請求項4に係る課題解決手段
は、前記冷却素子の冷却能力が、予め導出された前記半
導体デバイスの単位時間当たりの発熱量に基づいて予め
設定されている。
According to a fourth aspect of the present invention, the cooling capacity of the cooling element is set in advance based on a previously derived heat generation amount per unit time of the semiconductor device.

【0010】この発明の請求項5に係る課題解決手段
は、前記冷却素子の冷却能力が、前記半導体デバイスの
消費電力に基づいて制御されるようになっている。
[0010] According to a fifth aspect of the present invention, the cooling capacity of the cooling element is controlled based on the power consumption of the semiconductor device.

【0011】この発明の請求項6に係る課題解決手段
は、前記冷却素子の冷却能力が、前記半導体デバイスの
動作状態に基づいて制御されるようになっている。
According to a sixth aspect of the present invention, the cooling capacity of the cooling element is controlled based on an operation state of the semiconductor device.

【0012】この発明の請求項7に係る課題解決手段
は、冷却素子によって半導体デバイスの冷却が行われる
冷却装置付半導体装置の製造方法であって、前記半導体
デバイスを基板に作り込むのに伴って形成されるダミー
パターンの一部あるいは全部を、前記冷却素子として機
能するように形成するようになっている。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device with a cooling device in which a semiconductor device is cooled by a cooling element, wherein the semiconductor device is formed on a substrate. A part or all of the formed dummy pattern is formed so as to function as the cooling element.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】実施の形態1.図1は、この発明
の実施の形態1に係る冷却装置付半導体装置(演算装置
あるいはメモリ等)の構成を模式的に示す図である。こ
の半導体装置は、図1に示すように、この半導体装置の
機能(演算装置あるいはメモリ等としての機能)を実現
するための半導体デバイス1と、その半導体デバイス1
が作り込まれた基板2と、その基板2に作り込まれる複
数の冷却素子ブロック3とを備えて構成されている。こ
こで、各冷却素子ブロック3は、少なくとも一つ(ここ
では複数)の冷却素子(ここではペルチェ素子)によっ
て構成されている。なお、この発明における半導体デバ
イス1とは、トランジスタ等の1つの素子要素と、その
複数の素子要素によって構成された機能ブロックとを含
む概念であるが、この実施の形態では、半導体デバイス
1は後者の機能ブロックを意味している。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a semiconductor device with a cooling device (such as an arithmetic unit or a memory) according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 1, this semiconductor device includes a semiconductor device 1 for realizing the function (function as an arithmetic unit or a memory) of the semiconductor device, and the semiconductor device 1.
Are formed, and a plurality of cooling element blocks 3 formed in the substrate 2. Here, each cooling element block 3 includes at least one (here, a plurality of) cooling elements (here, Peltier elements). Note that the semiconductor device 1 in the present invention is a concept including one element element such as a transistor and a functional block constituted by the plurality of element elements. In this embodiment, the semiconductor device 1 is the latter. Means the function block.

【0014】半導体デバイス1と冷却素子ブロック3と
は、基板2の同一面上にそれぞれ互いに隣接するように
(ここでは交互に)配設されている。これによって、半
導体デバイス1の発熱が、基板2を介して効率よく冷却
素子ブロック3に伝達され、冷却素子ブロック3による
半導体デバイス1の冷却が効率よく行われるようになっ
ている。
The semiconductor device 1 and the cooling element block 3 are arranged on the same surface of the substrate 2 so as to be adjacent to each other (here, alternately). As a result, heat generated by the semiconductor device 1 is efficiently transmitted to the cooling element block 3 via the substrate 2, and the cooling of the semiconductor device 1 by the cooling element block 3 is performed efficiently.

【0015】冷却素子ブロック3の形成は、以下のよう
にして行われる。一般に、デバイス製造工程の高度化に
よりデバイスの機能とは無関係のパターン(ダミーパタ
ーン)を基板2に作り込む必要が生じている。例えば、
CMP(化学機械的研磨)工程においては、チップ内の
パターンの粗密により局所的にエッチング量が異なって
しまうため、これを防止するために、半導体デバイス1
の製造工程において、基板1上の半導体デバイス1を形
成しない領域にダミーパターンを設けることによって、
基板2上のパターン密度の均一化を図っている。
The formation of the cooling element block 3 is performed as follows. Generally, with the advancement of the device manufacturing process, it is necessary to form a pattern (dummy pattern) irrelevant to the function of the device on the substrate 2. For example,
In the CMP (Chemical Mechanical Polishing) process, the amount of etching locally varies depending on the density of the pattern in the chip.
By providing a dummy pattern in a region where the semiconductor device 1 is not formed on the substrate 1,
The pattern density on the substrate 2 is made uniform.

【0016】そこで、この実施の形態では、このダミー
パターンに着目し、ダミーパターンの一部あるいは全部
を冷却素子と機能するように形成することによって、冷
却素子ブロック3を形成している。
Therefore, in this embodiment, the cooling element block 3 is formed by focusing on the dummy pattern and forming a part or all of the dummy pattern so as to function as a cooling element.

【0017】以上のように、この実施の形態によれば、
半導体デバイス1が作り込まれ直接接触している基板2
に冷却素子ブロック3が一体に作り込まれているため
(すなわち、半導体デバイス2と同一平面上に冷却素子
ブロック3が設けられているため)、基板2を介した半
導体デバイス1と冷却素子ブロック3との間の放熱経路
の熱抵抗を小さくすることができ、冷却素子ブロック3
によって半導体デバイス1の冷却を効率よく行うことが
できる。
As described above, according to this embodiment,
Substrate 2 on which semiconductor device 1 is built and in direct contact
Since the cooling element block 3 is formed integrally with the semiconductor device 1 (that is, the cooling element block 3 is provided on the same plane as the semiconductor device 2), the semiconductor device 1 and the cooling element block 3 The heat resistance of the heat radiation path between the cooling element block 3 and the cooling element block 3 can be reduced.
Thereby, the semiconductor device 1 can be efficiently cooled.

【0018】また、冷却素子ブロック3が基板2内にお
いて冷却素子ブロック3と半導体デバイス1とがそれぞ
れ互いに隣接するように交互に配設されているため、半
導体デバイス1に近接して冷却素子ブロック3が設けら
れ、これによって、半導体デバイス1を効率よく、かつ
均一に冷却することができる。
Further, since the cooling element blocks 3 are alternately arranged in the substrate 2 so that the cooling element blocks 3 and the semiconductor devices 1 are adjacent to each other, the cooling element blocks 3 Is provided, whereby the semiconductor device 1 can be efficiently and uniformly cooled.

【0019】さらに、半導体デバイス1の形成に伴って
形成されるダミーパターンの一部あるいは全部が冷却素
子として形成されるようになっているため、半導体デバ
イス1の形成に伴って冷却素子ブロック3を形成するこ
とができ、これによって、冷却装置付半導体装置の製造
工程の簡略化が図られ、製造コストの大きな上昇を生じ
ることなく、冷却装置付半導体装置を製造することがで
きる。
Further, since part or all of the dummy pattern formed with the formation of the semiconductor device 1 is formed as a cooling element, the cooling element block 3 is formed with the formation of the semiconductor device 1. Accordingly, the manufacturing process of the semiconductor device with a cooling device can be simplified, and the semiconductor device with a cooling device can be manufactured without significantly increasing the manufacturing cost.

【0020】また、ダミーパターンを用いて冷却素子が
形成されるため、基板2上の機能していなかったスペー
スを有効に利用して冷却素子を形成することができ、こ
れによって、半導体装置の小型化が図れる。
Further, since the cooling element is formed by using the dummy pattern, the cooling element can be formed by effectively utilizing the space that has not functioned on the substrate 2, whereby the size of the semiconductor device can be reduced. Can be achieved.

【0021】さらに、冷却素子による冷却効率を向上さ
せることにより、冷却ファンを小型化あるいは省略する
ことができ、これによって、半導体装置の小型化および
静音化が図れる。
Further, by improving the cooling efficiency of the cooling element, the cooling fan can be reduced in size or omitted, whereby the size and the noise of the semiconductor device can be reduced.

【0022】なお、この実施の形態では、基板1上にお
いて、半導体デバイス1と冷却素子ブロック3とを交互
に配設したが、変形例として、図2に示すように、冷却
素子ブロック3を基板2の周辺部に配設するようにして
もよい。
In this embodiment, the semiconductor devices 1 and the cooling element blocks 3 are alternately arranged on the substrate 1, but as a modification, as shown in FIG. 2 may be arranged in the periphery.

【0023】実施の形態2.図3は、この発明の実施の
形態2に係る冷却装置付半導体装置の構成を模式的に示
す図である。なお、図3の構成において、図1の構成と
対応する部分には同一の参照符号を付して説明を省略す
る。
Embodiment 2 FIG. FIG. 3 is a diagram schematically showing a configuration of a semiconductor device with a cooling device according to a second embodiment of the present invention. In the configuration of FIG. 3, portions corresponding to the configuration of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0024】この実施の形態に係る半導体装置では、冷
却素子ブロック3が、基板2の半導体デバイス1が形成
された部分の裏面側に作り込まれている。このため、半
導体デバイス1と冷却素子ブロック3との間の放熱経路
の熱抵抗が小さくなるとともに、放熱経路が基板2の上
面側から下面側への単純化され、放熱効果が向上されて
いる。
In the semiconductor device according to this embodiment, the cooling element block 3 is formed on the back side of the portion of the substrate 2 where the semiconductor device 1 is formed. For this reason, the thermal resistance of the heat radiation path between the semiconductor device 1 and the cooling element block 3 is reduced, and the heat radiation path is simplified from the upper surface side to the lower surface side of the substrate 2 to improve the heat radiation effect.

【0025】以上のように、この実施の形態によれば、
半導体デバイス1が作り込まれ直接接触している基板2
に、冷却素子ブロック3が一体に作り込まれているた
め、基板2を介した半導体デバイス1と冷却素子ブロッ
ク3との間の放熱経路の熱抵抗を小さくすることがで
き、冷却素子ブロック3によって半導体デバイス1の冷
却を効率よく行うことができる。
As described above, according to this embodiment,
Substrate 2 on which semiconductor device 1 is built and in direct contact
In addition, since the cooling element block 3 is integrally formed, the thermal resistance of the heat radiation path between the semiconductor device 1 and the cooling element block 3 via the substrate 2 can be reduced, and the cooling element block 3 The semiconductor device 1 can be efficiently cooled.

【0026】また、冷却素子ブロック3が基板2のスペ
ース的に余裕のある裏面側に配設されているため、多く
の冷却素子を配設することができるとともに、冷却素子
ブロック3が半導体デバイス1が形成された基板2の部
分の裏面側に配設されているため、冷却素子ブロック3
と半導体デバイス1との間の熱抵抗を小さくすることが
できるとともに、放熱経路を一方向に単純化することで
放熱効果を向上させることができ、これによって、効率
よく冷却を行うことができる。
Further, since the cooling element block 3 is disposed on the back surface side of the substrate 2 where there is room in space, a large number of cooling elements can be disposed, and the cooling element block 3 can be mounted on the semiconductor device 1. Is disposed on the back side of the portion of the substrate 2 on which the cooling element block 3 is formed.
The heat resistance between the semiconductor device 1 and the semiconductor device 1 can be reduced, and the heat radiation path can be simplified in one direction, so that the heat radiation effect can be improved, and thereby the cooling can be performed efficiently.

【0027】さらに、冷却素子ブロック3による冷却効
率を向上させることにより、冷却ファンを小型化あるい
は省略することができ、これによって、半導体装置の小
型化および静音化が図れる。
Further, by improving the cooling efficiency of the cooling element block 3, the cooling fan can be reduced in size or omitted, whereby the semiconductor device can be reduced in size and noise.

【0028】実施の形態3.図4は、この発明の実施の
形態3に係る冷却装置付半導体装置の構成を模式的に示
す図である。この半導体装置では、実施の形態1に係る
半導体装置に、第1および第2の2つの温度センサ1
1,12が備えられ、両温度センサ11,12の測定結
果に基づいて、各冷却素子ブロック3の冷却能力が図5
に示す制御部13により制御されるようになっている。
なお、制御部13は、半導体装置と別に設けてもよく、
あるいは、半導体装置がCPU等であり演算機能を有し
ている場合には、制御部13の機能を半導体装置に持た
せてもよい。
Embodiment 3 FIG. 4 is a diagram schematically showing a configuration of a semiconductor device with a cooling device according to Embodiment 3 of the present invention. In this semiconductor device, first and second two temperature sensors 1 are added to the semiconductor device according to the first embodiment.
1 and 12, and based on the measurement results of the two temperature sensors 11 and 12, the cooling capacity of each cooling
Is controlled by the control unit 13 shown in FIG.
Note that the control unit 13 may be provided separately from the semiconductor device.
Alternatively, when the semiconductor device is a CPU or the like and has an arithmetic function, the function of the control unit 13 may be provided to the semiconductor device.

【0029】第1の温度センサ11は、図1に示すよう
に、例えば基板2上(例えば、基板2の周辺部)に配設
されて、基板2の温度(すなわち、半導体デバイス1の
温度)を検出している。第2の温度センサ12は、図1
に示すように、半導体装置のパッケージ4の外周部に配
設されて(例えば、パッケージ4の外周部に設けられる
放熱フィン等のヒートシンクに樹脂成形体を介すなどし
て配設されて)、半導体装置の周辺温度を検出してい
る。
As shown in FIG. 1, the first temperature sensor 11 is disposed, for example, on the substrate 2 (for example, on the periphery of the substrate 2), and the temperature of the substrate 2 (ie, the temperature of the semiconductor device 1). Has been detected. The second temperature sensor 12 corresponds to FIG.
As shown in (1), it is disposed on the outer peripheral portion of the package 4 of the semiconductor device (for example, disposed on a heat sink such as a radiation fin provided on the outer peripheral portion of the package 4 via a resin molded body or the like). The temperature around the semiconductor device is detected.

【0030】なお、ここでは、第1の温度センサ11を
基板1上に配設したが、実質的に半導体デバイス1の温
度が検出可能な位置であれば、パッケージ内のいずれの
位置に第1の温度センサ11を配設してもよい。また、
ここでは、第2の温度センサ12をパッケージ4の外周
部に配設したが、半導体装置の周辺温度を検出可能な位
置であれば、パッケージ4から離れた位置に第2の温度
センサ12を配設してもよい。
Although the first temperature sensor 11 is provided on the substrate 1 here, the first temperature sensor 11 may be located at any position in the package as long as the temperature of the semiconductor device 1 can be substantially detected. Temperature sensor 11 may be provided. Also,
Here, the second temperature sensor 12 is disposed on the outer peripheral portion of the package 4. However, if the peripheral temperature of the semiconductor device can be detected, the second temperature sensor 12 is disposed at a position away from the package 4. May be provided.

【0031】そして、制御部13は、第1の温度センサ
11で検出した半導体デバイス1の温度が、第2の温度
センサ12で検出した周辺温度と実質的に等しくなるよ
うに、あるいはその周辺温度よりも所定温度だけ高い所
定の設定温度になるように、各冷却素子ブロック3に供
給する電力量を調整することにより各冷却素子ブロック
3の冷却能力を制御している。これによって、半導体デ
バイス1を冷却し過ぎて半導体デバイス1に結露が生じ
たり、電力消費の無駄が生じないように、効率よく半導
体デバイス1の冷却が行われるようになっている。な
お、冷却素子は、冷媒を輸送する等の方式に比して冷却
能力の制御を効率よく容易に行うことができるため、こ
の用途に適していると言える。
The controller 13 controls the temperature of the semiconductor device 1 detected by the first temperature sensor 11 so as to be substantially equal to the ambient temperature detected by the second temperature sensor 12 or the ambient temperature. The cooling capacity of each cooling element block 3 is controlled by adjusting the amount of electric power supplied to each cooling element block 3 so that the temperature becomes a predetermined set temperature higher by a predetermined temperature. As a result, the semiconductor device 1 is efficiently cooled so that the semiconductor device 1 is not cooled excessively and dew condensation occurs on the semiconductor device 1 and waste of power consumption does not occur. It should be noted that the cooling element can be said to be suitable for this application because the cooling capacity can be efficiently and easily controlled as compared with a method of transporting the refrigerant.

【0032】ここで、半導体デバイス1の冷却効率を第
一に考えれば、半導体デバイス1の温度が周辺温度と実
質的に等しくなるか、周辺温度よりもわずかに高くなる
ように、冷却素子ブロック3の冷却能力を制御するのが
よく、冷却素子ブロック3の消費電力を低く抑えること
を主目的とする場合には、半導体デバイス1にとって悪
影響にならない範囲で、半導体デバイス1の温度を高く
設定すればよい。
Here, considering the cooling efficiency of the semiconductor device 1 first, the cooling element block 3 is set so that the temperature of the semiconductor device 1 becomes substantially equal to or slightly higher than the ambient temperature. When the main purpose is to suppress the power consumption of the cooling element block 3, the temperature of the semiconductor device 1 can be set high within a range that does not adversely affect the semiconductor device 1. Good.

【0033】以上のように、この実施の形態によれば、
実施の形態1と同様な効果が得られるとともに、冷却素
子ブロック3の冷却能力が、半導体デバイス1の温度
が、半導体装置の周辺温度と実質的に等しくなるよう
に、あるいはその周辺温度よりも所定温度だけ高い所定
の設定温度なるように制御されるため、半導体デバイス
1の温度を適切な温度に保持することができ、半導体デ
バイス1に結露が生じるのを防止することができるとと
もに、必要以上に冷却が行われるのが防止されて省電力
化が図れる。
As described above, according to this embodiment,
The same effect as that of the first embodiment can be obtained, and the cooling capacity of the cooling element block 3 is set so that the temperature of the semiconductor device 1 becomes substantially equal to the peripheral temperature of the semiconductor device, or is set to be lower than the peripheral temperature. Since the temperature is controlled to be a predetermined set temperature that is higher by the temperature, the temperature of the semiconductor device 1 can be maintained at an appropriate temperature, and it is possible to prevent dew condensation from occurring in the semiconductor device 1 and to unnecessarily increase the temperature. Cooling is prevented, and power can be saved.

【0034】なお、この実施の形態では、この実施の形
態に係る発明事項を図1に示す半導体装置に適用した場
合について説明したが、この実施の形態に係る発明事項
を図2あるいは図3に示す半導体装置に適用してもよ
い。
In this embodiment, the case where the invention according to this embodiment is applied to the semiconductor device shown in FIG. 1 has been described. However, the invention according to this embodiment is shown in FIG. 2 or FIG. It may be applied to the semiconductor device shown.

【0035】実施の形態4.この実施の形態4に係る冷
却装置付半導体装置では、図1、図2あるいは図3に示
す装置構成を前提として、冷却素子ブロック3の冷却能
力が、予め導出された半導体デバイス1の単位時間当た
りの発熱量に基づいて予め設定されるようになってい
る。
Embodiment 4 FIG. In the semiconductor device with a cooling device according to the fourth embodiment, assuming the device configuration shown in FIG. 1, FIG. 2 or FIG. 3, the cooling capacity of the cooling element block 3 is reduced per unit time of the semiconductor device 1 derived in advance. Is set in advance on the basis of the heat generation amount.

【0036】すなわち、半導体デバイス1の温度は、そ
のデバイス1の単位時間当たりの発熱量と冷却素子ブロ
ック3の単位時間当たりの吸熱量とのバランスによって
決まる。発熱量より吸熱量が大きければ、半導体デバイ
ス1の温度は周辺温度よりも下がる。半導体デバイス1
の平均的な発熱量は計測等により予め知ることができる
ため、これに合わせて吸熱量(すなわち冷却能力)を設
定すれば、半導体デバイス1の温度が周辺温度よりも下
がることはなく、結露の心配はない。また、冷却素子ブ
ロック3の冷却能力を調節することにより、放熱を優先
させる場合には、半導体デバイス1の温度が周辺温度と
実質的に等しいか、周辺温度よりもわずかに高くなるよ
うにするのがよく、省電力化を優先させる場合には、支
障がない範囲で冷却素子ブロック3の冷却能力を低めに
設定するのがよい。
That is, the temperature of the semiconductor device 1 is determined by the balance between the amount of heat generated by the device 1 per unit time and the amount of heat absorbed by the cooling element block 3 per unit time. If the heat absorption is larger than the heat generation, the temperature of the semiconductor device 1 becomes lower than the ambient temperature. Semiconductor device 1
Can be known in advance by measurement or the like. Therefore, if the amount of heat absorbed (that is, cooling capacity) is set in accordance with this, the temperature of the semiconductor device 1 will not fall below the ambient temperature, and Don't worry. When the heat dissipation is prioritized by adjusting the cooling capacity of the cooling element block 3, the temperature of the semiconductor device 1 is set to be substantially equal to or slightly higher than the ambient temperature. When priority is given to power saving, it is preferable to set the cooling capacity of the cooling element block 3 to a lower level as long as there is no problem.

【0037】以上にように、この実施の形態によれば、
冷却素子ブロック3の冷却能力が、予め導出された半導
体デバイス1の単位時間当たりの発熱量に基づいて予め
設定されているため、実施の形態2と同様な効果が得ら
れるとともに、温度計測を行う必要がないため、温度セ
ンサを半導体装置に設置するための設置位置を確保する
必要がないとともに、基板2の形状や半導体デバイス1
と温度センサ1との配置関係による制約を受けることが
ないという利点がある。
As described above, according to this embodiment,
Since the cooling capacity of the cooling element block 3 is set in advance based on the amount of heat generated per unit time of the semiconductor device 1 derived in advance, the same effect as that of the second embodiment is obtained, and the temperature is measured. Since there is no need, there is no need to secure an installation position for installing the temperature sensor on the semiconductor device, and the shape of the substrate 2 and the semiconductor device 1
There is an advantage that there is no restriction due to the positional relationship between the sensor and the temperature sensor 1.

【0038】実施の形態5.この実施の形5に係る冷却
装置付半導体装置では、図1、図2あるいは図3に示す
装置構成を前提として、冷却素子ブロック3の冷却能力
が、図6に示すように、消費電力検出部21によって検
出された半導体デバイス1の消費電力に基づいて、制御
部22によって制御されるようになっている。なお、制
御部22は、半導体装置と別に設けてもよく、あるい
は、半導体装置がCPU等であり演算機能を有している
場合には、制御部22の機能を半導体装置に持たせても
よい。
Embodiment 5 In the semiconductor device with a cooling device according to the fifth embodiment, assuming the device configuration shown in FIG. 1, FIG. 2 or FIG. 3, the cooling capacity of the cooling element block 3 is reduced as shown in FIG. The control unit 22 controls the power consumption of the semiconductor device 1 detected by the control unit 21. Note that the control unit 22 may be provided separately from the semiconductor device, or when the semiconductor device is a CPU or the like and has an arithmetic function, the function of the control unit 22 may be provided in the semiconductor device. .

【0039】ここで、半導体デバイス1の発熱量は、そ
の消費電力と密接な関係があるため、その消費電力を検
出し、その検出結果に応じて冷却素子ブロック3の冷却
能力を制御すれば、半導体デバイス1の発熱量の時間変
化に迅速に対応することができ、好ましい。また、検出
した半導体デバイス1の消費電力に対応する発熱量に合
わせて吸熱量(すなわち冷却能力)を制御すれば、半導
体デバイス1の温度が周辺温度よりも下がることはな
く、結露の心配はない。また、冷却素子ブロック3の冷
却能力を調節することにより、放熱を優先させる場合に
は、半導体デバイス1の温度が周辺温度と実質的に等し
いか、周辺温度よりもわずかに高くなるようにするのが
よく、省電力化を優先させる場合には、支障がない範囲
で冷却素子ブロック3の冷却能力を低めに設定するのが
よい。
Here, since the heat value of the semiconductor device 1 is closely related to the power consumption, if the power consumption is detected and the cooling capacity of the cooling element block 3 is controlled according to the detection result, This is preferable because it can promptly respond to a temporal change in the calorific value of the semiconductor device 1. Further, if the amount of heat absorption (that is, cooling capacity) is controlled in accordance with the amount of heat generated corresponding to the detected power consumption of the semiconductor device 1, the temperature of the semiconductor device 1 does not drop below the ambient temperature, and there is no concern about dew condensation. . When the heat dissipation is prioritized by adjusting the cooling capacity of the cooling element block 3, the temperature of the semiconductor device 1 is set to be substantially equal to or slightly higher than the ambient temperature. When priority is given to power saving, it is preferable to set the cooling capacity of the cooling element block 3 to a lower level as long as there is no problem.

【0040】消費電力検出部21により半導体デバイス
1の消費電力を検出する方法としては、以下の方法が考
えられる。第1に、半導体デバイス21への単位時間当
たりの供給電流等を検出することにより半導体デバイス
21全体の消費電力を実際に検出する方法が考えられ
る。第2に、半導体デバイス21の一部の素子要素(例
えば、複数の端子のうちの1つの端子)に供給される単
位時間当たりの供給電流等を検出し、その検出結果に基
づいて半導体デバイス1全体の消費電力を算出する方法
が考えられる。
As a method of detecting the power consumption of the semiconductor device 1 by the power consumption detecting section 21, the following method can be considered. First, a method of actually detecting the power consumption of the entire semiconductor device 21 by detecting a supply current or the like per unit time to the semiconductor device 21 can be considered. Second, a supply current per unit time supplied to some element elements (for example, one of a plurality of terminals) of the semiconductor device 21 is detected, and the semiconductor device 1 is detected based on the detection result. A method of calculating the total power consumption can be considered.

【0041】また、冷却素子ブロック3の冷却能力の制
御方法としては、半導体デバイス1の消費電力の増減に
連動させて冷却能力を増減させる方法と、半導体デバイ
ス1の消費電力が所定の水準を超えている状態が所定時
間だけ継続した場合にのみ冷却能力を増大させ、それ以
外の期間は冷却能力を低く抑え、これによって消費電力
の削減を図る方法などが考えられる。この後者の方法
は、省電力化が必要な携帯型の情報処理機器に有利に適
用できる。
As a method of controlling the cooling capacity of the cooling element block 3, a method of increasing / decreasing the cooling capacity in conjunction with an increase / decrease of the power consumption of the semiconductor device 1 and a method of controlling the power consumption of the semiconductor device 1 to exceed a predetermined level. There is a method of increasing the cooling capacity only when the power supply state continues for a predetermined time, and keeping the cooling capacity low during other periods, thereby reducing power consumption. This latter method can be advantageously applied to portable information processing equipment that requires power saving.

【0042】以上のように、この実施の形態によれば、
半導体デバイス1の消費電力に基づいて冷却素子ブロッ
ク3の冷却能力を制御することにより、実施の形態4と
同様な効果が得られるとともに、消費電力の検出は温度
の検出よりも高速で行うことができるため、消費電力に
よる制御は温度による制御に比して応答が速いという利
点があり、これによって、冷却素子ブロック3の冷却能
力の制御をより高精度に行うことができる。
As described above, according to this embodiment,
By controlling the cooling capacity of the cooling element block 3 based on the power consumption of the semiconductor device 1, the same effect as in the fourth embodiment can be obtained, and the power consumption can be detected faster than the temperature detection. Therefore, the control based on the power consumption has an advantage that the response is faster than the control based on the temperature, whereby the control of the cooling capacity of the cooling element block 3 can be performed with higher accuracy.

【0043】実施の形態6.この実施の形態6に係る冷
却装置付半導体装置では、図1、図2あるいは図3に示
す装置構成を前提として、冷却素子ブロック3の冷却能
力が、図7に示すように、動作状態検出部31が検出し
た半導体デバイスの動作状態に基づいて、制御部32に
よって制御されるようになっている。なお、制御部32
は、半導体装置と別に設けてもよく、あるいは、半導体
装置がCPU等であり演算機能を有している場合には、
制御部32の機能を半導体装置に持たせてもよい。
Embodiment 6 FIG. In the semiconductor device with a cooling device according to the sixth embodiment, assuming the device configuration shown in FIG. 1, FIG. 2 or FIG. 3, the cooling capacity of the cooling element block 3 is reduced as shown in FIG. The control unit 32 controls the operation state of the semiconductor device detected by the control unit 31. The control unit 32
May be provided separately from the semiconductor device, or when the semiconductor device is a CPU or the like and has an arithmetic function,
The semiconductor device may have the function of the control unit 32.

【0044】ここで、半導体デバイス1の発熱量は、動
作頻度が増大するのに伴って増大する傾向にあり、動作
頻度等の動作状態と密接な関係がある。このため、その
動作状態を検出し、その検出結果に応じて冷却素子ブロ
ック3の冷却能力を制御すれば、半導体デバイス1の発
熱量の時間変化に迅速に対応することができ、好まし
い。また、検出した半導体デバイス1の動作状態に対応
する発熱量に合わせて吸熱量(すなわち冷却能力)を制
御すれば、半導体デバイス1の温度が周辺温度よりも下
がることはなく、結露の心配はない。また、冷却素子ブ
ロック3の冷却能力を調節することにより、放熱を優先
させる場合には、半導体デバイス1の温度が周辺温度と
実質的に等しいか、周辺温度よりもわずかに高くなるよ
うにするのがよく、省電力化を優先させる場合には、支
障がない範囲で冷却素子ブロック3の冷却能力を低めに
設定するのがよい。
Here, the heat generation amount of the semiconductor device 1 tends to increase as the operation frequency increases, and is closely related to the operation state such as the operation frequency. Therefore, if the operation state is detected and the cooling capacity of the cooling element block 3 is controlled in accordance with the detection result, it is possible to quickly respond to the time change of the calorific value of the semiconductor device 1, which is preferable. Further, if the amount of heat absorption (that is, cooling capacity) is controlled in accordance with the amount of heat generation corresponding to the detected operating state of the semiconductor device 1, the temperature of the semiconductor device 1 does not drop below the ambient temperature, and there is no concern about dew condensation. . When the heat dissipation is prioritized by adjusting the cooling capacity of the cooling element block 3, the temperature of the semiconductor device 1 is set to be substantially equal to or slightly higher than the ambient temperature. When priority is given to power saving, it is preferable to set the cooling capacity of the cooling element block 3 to a lower level as long as there is no problem.

【0045】動作状態検出部31により半導体デバイス
1の動作状態を検出する方法としては、下記の方法が考
えられる。第1の方法として、半導体デバイス1への単
位時間当たりのアクセス数を計数することにより動作状
態を検出し、その検出した単位時間当たりのアクセス数
の増大に伴って冷却素子ブロック3の冷却能力を増大さ
せる方法が考えられる。第2の方法として、半導体デバ
イス1の全体のあるいは一部の単位時間当たりの動作回
数を計数することにより動作状態を検出し、その検出し
た単位時間当たりの動作回数の増大に伴って冷却素子ブ
ロック3の冷却能力を増大させる方法が考えられる。
As a method of detecting the operating state of the semiconductor device 1 by the operating state detecting section 31, the following method is conceivable. As a first method, the operation state is detected by counting the number of accesses to the semiconductor device 1 per unit time, and the cooling capacity of the cooling element block 3 is increased with the increase in the detected number of accesses per unit time. A method of increasing is conceivable. As a second method, the operation state is detected by counting the number of operations per unit time of the whole or a part of the semiconductor device 1, and the cooling element block is increased with the increase in the detected number of operations per unit time. The method of increasing the cooling capacity of No. 3 can be considered.

【0046】以上のように、この実施の形態によれば、
半導体デバイス1の動作頻度等の動作状態の動作状態に
基づいて冷却素子ブロック3の冷却能力を制御すること
により、実施の形態4と同様な効果が得られるととも
に、半導体デバイス1の動作状態の検出は温度の検出よ
りも高速で行うことができるため、動作状態による制御
は温度による制御に比して応答が速いという利点があ
り、これによって、冷却素子の冷却能力の制御をより高
精度に行うことができる。
As described above, according to this embodiment,
By controlling the cooling capacity of the cooling element block 3 based on the operating state of the operating state such as the operating frequency of the semiconductor device 1, the same effect as in the fourth embodiment can be obtained, and the operating state of the semiconductor device 1 is detected. Can be performed at a higher speed than temperature detection, so that the control based on the operating state has the advantage that the response is faster than the control based on the temperature, thereby controlling the cooling capacity of the cooling element with higher accuracy. be able to.

【0047】変形例.上述の実施の形態3ないし6の変
形例として、この半導体装置が設置されるパーソナルコ
ンピュータ等の情報処理機器(特に、携帯型の情報処理
機器)が電池やバッテリ等の内部電源により駆動する内
部電源モードか、家庭用コンセントや車両のバッテリ等
の外部電源により駆動する外部電源モードかを判別する
判別手段を設け、この判別手段の判別結果に基づいて、
冷却素子ブロック3の制御部13,22,32が、外部
電源モード時には冷却を優先させる通常モードで冷却素
子ブロック3を動作させる一方、内部電源モード時には
内部電源の消耗を防止すべく消費電力を抑えた省電力モ
ードで冷却素子ブロック3を動作せるようにしてもよ
い。これによって、電源の種別に応じて適切に冷却能力
の制御を行うことができる。
Modified example. As a modification of the third to sixth embodiments, an internal power supply in which an information processing device such as a personal computer (in particular, a portable information processing device) in which the semiconductor device is installed is driven by an internal power supply such as a battery or a battery. Mode, or an external power supply mode driven by an external power supply such as a household outlet or a vehicle battery.
The control units 13, 22, and 32 of the cooling element block 3 operate the cooling element block 3 in the normal mode in which cooling takes precedence in the external power mode, while suppressing power consumption in the internal power mode to prevent consumption of the internal power. The cooling element block 3 may be operated in the power saving mode. As a result, it is possible to appropriately control the cooling capacity according to the type of the power supply.

【0048】なお、ここでは、制御部13による冷却素
子ブロック3の両動作モード間の切り替えを制御部1
3,22,32に自動的に行わせたが、前記判別手段を
設ける代わりに、動作モード切替用の操作スイッチを設
け、その操作スイッチからの入力に応答して制御部1
3,22,32がモード切り替えを行うようにしてもよ
い。
Here, switching between the two operation modes of the cooling element block 3 by the control unit 13 is performed by the control unit 1.
3, 22, and 32, but instead of providing the discriminating means, an operation switch for operating mode switching is provided, and the control unit 1 responds to an input from the operation switch.
3, 22, 32 may switch the mode.

【0049】[0049]

【発明の効果】請求項1に記載の発明によれば、半導体
デバイスが作り込まれ直接接触している基板に冷却素子
が一体に作り込まれているため(すなわち、半導体デバ
イスと同一平面上に冷却素子が設けられているため)、
基板を介した半導体デバイスと冷却素子との間の放熱経
路の熱抵抗を小さくすることができ、冷却素子によって
半導体デバイスの冷却を効率よく行うことができる。
According to the first aspect of the present invention, the cooling element is integrally formed on the substrate on which the semiconductor device is formed and which is in direct contact with the substrate (ie, on the same plane as the semiconductor device). Cooling element)
The heat resistance of the heat radiation path between the semiconductor device and the cooling element via the substrate can be reduced, and the semiconductor device can be efficiently cooled by the cooling element.

【0050】また、冷却素子が基板内において冷却素子
と半導体デバイスとが隣接するように配設されているた
め、半導体デバイスに近接して冷却素子が設けられ、こ
れによって、半導体デバイスを効率よく、かつ均一に冷
却することができる。
Further, since the cooling element is arranged in the substrate such that the cooling element and the semiconductor device are adjacent to each other, the cooling element is provided in the vicinity of the semiconductor device. And it can be cooled uniformly.

【0051】さらに、冷却素子が基板に一体に作り込ま
れるため、例えば、半導体デバイスの形成に伴って形成
されるダミーパターンの一部あるいは全部を冷却素子と
して形成するなどすることにより、半導体デバイスの形
成に伴って冷却素子を形成することができ、これによっ
て、冷却装置付半導体装置の製造工程の簡略化が図ら
れ、製造コストの大きな上昇を生じることなく、冷却装
置付半導体装置を製造することができる。
Further, since the cooling element is formed integrally with the substrate, for example, a part or all of the dummy pattern formed along with the formation of the semiconductor device is formed as a cooling element. A cooling element can be formed along with the formation, whereby the manufacturing process of the semiconductor device with a cooling device can be simplified, and the semiconductor device with a cooling device can be manufactured without significantly increasing the manufacturing cost. Can be.

【0052】また、冷却素子による冷却効率を向上させ
ることにより、冷却ファンを小型化あるいは省略するこ
とができ、これによって、半導体装置の小型化および静
音化が図れる。
Further, by improving the cooling efficiency by the cooling element, the cooling fan can be reduced in size or omitted, whereby the semiconductor device can be reduced in size and noise.

【0053】請求項2に記載の発明によれば、半導体デ
バイスが作り込まれ直接接触している基板に、冷却素子
が一体に作り込まれているため、基板を介した半導体デ
バイスと冷却素子との間の放熱経路の熱抵抗を小さくす
ることができ、冷却素子によって半導体デバイスの冷却
を効率よく行うことができる。
According to the second aspect of the present invention, since the cooling element is integrally formed with the substrate on which the semiconductor device is formed and which is in direct contact with the substrate, the semiconductor device and the cooling element are interposed via the substrate. The heat resistance of the heat radiating path can be reduced, and the cooling device can efficiently cool the semiconductor device.

【0054】また、冷却素子が基板のスペース的に余裕
のある裏面側に配設されているため、多くの冷却素子を
配設することができるとともに、冷却素子が半導体デバ
イスが形成された基板の部分の裏面側に配設されている
ため、冷却素子と半導体デバイスとの間の熱抵抗を小さ
くすることができるとともに、放熱経路を一方向に単純
化することで放熱効果を向上させることができ、これに
よって、効率よく冷却を行うことができる。
Further, since the cooling elements are disposed on the back side of the substrate where there is room in space, many cooling elements can be disposed and the cooling elements can be disposed on the substrate on which the semiconductor device is formed. Since it is arranged on the back side of the part, the thermal resistance between the cooling element and the semiconductor device can be reduced, and the heat radiation effect can be improved by simplifying the heat radiation path in one direction. Thereby, cooling can be performed efficiently.

【0055】さらに、冷却素子による冷却効率を向上さ
せることにより、冷却ファンを小型化あるいは省略する
ことができ、これによって、半導体装置の小型化および
静音化が図れる。
Further, by improving the cooling efficiency of the cooling element, the size of the cooling fan can be reduced or omitted, whereby the size and the noise of the semiconductor device can be reduced.

【0056】請求項3に記載の発明によれば、冷却素子
の冷却能力が、半導体デバイスの温度に基づいて制御さ
れるため、半導体デバイスの温度を適切な温度に保持す
ることができ、半導体デバイスに結露が生じるのを防止
することができるとともに、必要以上に冷却が行われる
のが防止されて省電力化が図れる。
According to the third aspect of the present invention, since the cooling capacity of the cooling element is controlled based on the temperature of the semiconductor device, the temperature of the semiconductor device can be maintained at an appropriate temperature. In addition to preventing the occurrence of dew condensation, it is possible to prevent excessive cooling and to save power.

【0057】請求項4に記載の発明によれば、冷却素子
の冷却能力が、予め導出された半導体デバイスの単位時
間当たりの発熱量に基づいて予め設定されているため、
請求項3に記載の発明と同様な効果が得られる。
According to the fourth aspect of the present invention, since the cooling capacity of the cooling element is set in advance based on the amount of heat generated per unit time of the semiconductor device derived in advance,
An effect similar to that of the third aspect is obtained.

【0058】また、さらなる効果として、この発明で
は、温度計測を行う必要がないため、温度センサを半導
体装置に設置するための設置位置を確保する必要がない
とともに、基板の形状や半導体デバイスと温度センサと
の配置関係による制約を受けることがないという利点が
ある。
As a further effect, in the present invention, since it is not necessary to measure the temperature, it is not necessary to secure an installation position for installing the temperature sensor on the semiconductor device, and it is not necessary to secure the shape of the substrate, the temperature of the semiconductor device and the temperature. There is an advantage that there is no restriction due to the arrangement relationship with the sensor.

【0059】請求項5に記載の発明によれば、半導体デ
バイスの消費電力と発熱量とは密接に関係しているた
め、半導体デバイスの消費電力に基づいて冷却素子の冷
却能力を制御することにより、請求項3に記載の発明と
同様な効果が得られる。
According to the fifth aspect of the present invention, since the power consumption of the semiconductor device and the heat generation amount are closely related, the cooling capacity of the cooling element is controlled based on the power consumption of the semiconductor device. Thus, the same effect as the third aspect of the invention can be obtained.

【0060】また、さらなる効果として、消費電力の検
出は温度の検出よりも高速で行うことができるため、消
費電力による制御は温度による制御に比して応答が速い
という利点があり、これによって、冷却素子の冷却能力
の制御をより高精度に行うことができる。
As a further effect, power consumption can be detected at a higher speed than temperature detection, so that control based on power consumption has an advantage that response is faster than control based on temperature. The control of the cooling capacity of the cooling element can be performed with higher accuracy.

【0061】さらに、この発明では、温度計測を行う必
要がないため、温度センサを半導体装置に設置するため
の設置位置を確保する必要がないとともに、基板の形状
や半導体デバイスと温度センサとの配置関係による制約
を受けることがないという利点がある。
Further, according to the present invention, since it is not necessary to perform temperature measurement, it is not necessary to secure an installation position for installing the temperature sensor on the semiconductor device, and it is also necessary to arrange the shape of the substrate and the arrangement of the semiconductor device and the temperature sensor. It has the advantage of not being restricted by relationships.

【0062】請求項6に記載の発明によれば、半導体デ
バイスの動作頻度等の動作状態と発熱量とは密接に関係
しているため、半導体デバイスの動作状態に基づいて冷
却素子の冷却能力を制御することにより、請求項3に記
載の発明と同様な効果が得られる。
According to the sixth aspect of the present invention, since the operation state such as the operation frequency of the semiconductor device is closely related to the heat generation amount, the cooling capacity of the cooling element is determined based on the operation state of the semiconductor device. By performing the control, the same effect as the third aspect of the invention can be obtained.

【0063】また、さらなる効果として、半導体デバイ
スの動作状態の検出は温度の検出よりも高速で行うこと
ができるため、動作状態による制御は温度による制御に
比して応答が速いという利点があり、これによって、冷
却素子の冷却能力の制御をより高精度に行うことができ
る。
As a further effect, the detection of the operation state of the semiconductor device can be performed at a higher speed than the detection of the temperature, so that the control based on the operation state has an advantage that the response is faster than the control based on the temperature. Thereby, the control of the cooling capacity of the cooling element can be performed with higher accuracy.

【0064】さらに、この発明では、温度計測を行う必
要がないため、温度センサを半導体装置に設置するため
の設置位置を確保する必要がないとともに、基板の形状
や半導体デバイスと温度センサとの配置関係による制約
を受けることがないという利点がある。
Further, in the present invention, since it is not necessary to perform temperature measurement, it is not necessary to secure an installation position for installing the temperature sensor on the semiconductor device, and it is also necessary to arrange the substrate and the arrangement of the semiconductor device and the temperature sensor. It has the advantage of not being restricted by relationships.

【0065】請求項7に記載の発明によれば、半導体デ
バイスが作り込まれ直接接触している基板に、冷却素子
が一体に作り込まれるため、基板を介した半導体デバイ
スと冷却素子との間の放熱経路の熱抵抗を小さくするこ
とができ、冷却素子によって半導体デバイスの冷却を効
率よく行うことができる。
According to the seventh aspect of the present invention, since the cooling element is integrally formed with the substrate on which the semiconductor device is formed and which is in direct contact with the semiconductor device, the cooling element is formed between the semiconductor device and the cooling element via the substrate. The heat resistance of the heat radiation path can be reduced, and the cooling device can efficiently cool the semiconductor device.

【0066】また、半導体デバイスの形成に伴って形成
されるダミーパターンの一部あるいは全部が冷却素子と
して形成されるようになっているため、半導体デバイス
の形成に伴って冷却素子を形成することができ、これに
よって、冷却装置付半導体装置の製造工程の簡略化が図
られ、製造コストの大きな上昇を生じることなく、冷却
装置付半導体装置を製造することができる。
Further, since a part or all of the dummy pattern formed along with the formation of the semiconductor device is formed as a cooling element, the cooling element may be formed along with the formation of the semiconductor device. Thus, the manufacturing process of the semiconductor device with a cooling device can be simplified, and the semiconductor device with a cooling device can be manufactured without a large increase in manufacturing cost.

【0067】さらに、ダミーパターンを用いて冷却素子
が形成されるため、基板上の機能していなかったスペー
スを有効に利用して冷却素子を形成することができ、こ
れによって、半導体装置の小型化が図れる。
Further, since the cooling element is formed by using the dummy pattern, the cooling element can be formed by effectively utilizing the space that has not functioned on the substrate, thereby reducing the size of the semiconductor device. Can be achieved.

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

【図1】 この発明の実施の形態1に係る冷却装置付半
導体装置の構成を模式的に示す図である。
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration of a semiconductor device with a cooling device according to Embodiment 1 of the present invention;

【図2】 図1の冷却装置付半導体デバイスの変形例を
模式的に示す図である。
FIG. 2 is a diagram schematically showing a modification of the semiconductor device with a cooling device of FIG. 1;

【図3】 この発明の実施の形態2に係る冷却装置付半
導体装置の構成を模式的に示す図である。
FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a configuration of a semiconductor device with a cooling device according to a second embodiment of the present invention;

【図4】 この発明の実施の形態3に係る冷却装置付半
導体装置の構成を模式的に示す図である。
FIG. 4 is a diagram schematically illustrating a configuration of a semiconductor device with a cooling device according to a third embodiment of the present invention;

【図5】 図4の冷却装置付半導体装置の電気的構成を
部分的に示すブロック図である。
5 is a block diagram partially showing an electrical configuration of the semiconductor device with a cooling device of FIG. 4;

【図6】 この発明の実施の形態5に係る冷却装置付半
導体装置の電気的構成を部分的に示すブロック図であ
る。
FIG. 6 is a block diagram partially showing an electrical configuration of a semiconductor device with a cooling device according to a fifth embodiment of the present invention;

【図7】 この発明の実施の形態6に係る冷却装置付半
導体装置の電気的構成を部分的に示すブロック図であ
る。
FIG. 7 is a block diagram partially showing an electrical configuration of a semiconductor device with a cooling device according to a sixth embodiment of the present invention;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体デバイス、2 基板、3 冷却素子ブロッ
ク、4 パッケージ、11,12 温度センサ、13
制御部、21 消費電力検出部、22 制御部、31
動作状態検出部、32 制御部。
Reference Signs List 1 semiconductor device, 2 substrate, 3 cooling element block, 4 package, 11, 12 temperature sensor, 13
Control unit, 21 power consumption detection unit, 22 control unit, 31
Operation state detection unit, 32 control unit.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 冷却素子によって半導体デバイスの冷却
が行われる冷却装置付半導体装置であって、 前記半導体デバイスが作り込まれた基板に、前記冷却素
子が、前記基板内においてその冷却素子と前記半導体デ
バイスとが隣接して位置するように作り込まれているこ
とを特徴とする冷却装置付半導体装置。
1. A semiconductor device with a cooling device for cooling a semiconductor device by a cooling element, wherein the cooling element is provided on a substrate on which the semiconductor device is built, and the cooling element and the semiconductor are provided in the substrate. A semiconductor device with a cooling device, wherein the semiconductor device is formed so as to be adjacent to a device.
【請求項2】 冷却素子によって半導体デバイスの冷却
が行われる冷却装置付半導体装置であって、 前記半導体デバイスが作り込まれた基板の前記半導体デ
バイスが形成された部分の裏面側に、前記冷却素子が作
り込まれていることを特徴とする冷却装置付半導体装
置。
2. A semiconductor device with a cooling device, wherein cooling of a semiconductor device is performed by a cooling element, wherein the cooling element is provided on a back surface side of a portion where the semiconductor device is formed on a substrate on which the semiconductor device is formed. A semiconductor device with a cooling device, characterized in that:
【請求項3】 前記冷却素子の冷却能力が、前記半導体
デバイスの温度に基づいて制御されることを特徴とする
請求項1または2に記載の冷却装置付半導体装置。
3. The semiconductor device with a cooling device according to claim 1, wherein a cooling capacity of the cooling element is controlled based on a temperature of the semiconductor device.
【請求項4】 前記冷却素子の冷却能力が、予め導出さ
れた前記半導体デバイスの単位時間当たりの発熱量に基
づいて予め設定されていることを特徴とする請求項1ま
たは2に記載の冷却装置付半導体装置。
4. The cooling device according to claim 1, wherein the cooling capacity of the cooling element is set in advance based on a calorific value per unit time of the semiconductor device derived in advance. Attached semiconductor device.
【請求項5】 前記冷却素子の冷却能力が、前記半導体
デバイスの消費電力に基づいて制御されることを特徴と
する請求項1または2に記載の冷却装置付半導体装置。
5. The semiconductor device with a cooling device according to claim 1, wherein the cooling capacity of the cooling element is controlled based on power consumption of the semiconductor device.
【請求項6】 前記冷却素子の冷却能力が、前記半導体
デバイスの動作状態に基づいて制御されることを特徴と
する請求項1または2に記載の冷却装置付半導体装置。
6. The semiconductor device with a cooling device according to claim 1, wherein a cooling capacity of the cooling element is controlled based on an operation state of the semiconductor device.
【請求項7】 冷却素子によって半導体デバイスの冷却
が行われる冷却装置付半導体装置の製造方法であって、 前記半導体デバイスを基板に作り込むのに伴って形成さ
れるダミーパターンの一部あるいは全部を、前記冷却素
子として機能するように形成することを特徴とする冷却
装置付半導体装置の製造方法。
7. A method for manufacturing a semiconductor device with a cooling device, wherein a semiconductor device is cooled by a cooling element, wherein a part or all of a dummy pattern formed as the semiconductor device is formed on a substrate. A method for manufacturing a semiconductor device with a cooling device, wherein the semiconductor device is formed so as to function as the cooling element.
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