JP2002100714A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
ジュールを備えた半導体装置を提供する。 【解決手段】 ペルチェ素子モジュール20は、外部接
続ピン31C,31Dからペルチェ素子給電用ピン26
A,26Bを介して給電がなされる。従って、半導体装
置10の外部接続ピン31を外部回路に接続することに
より、同時にペルチェ素子モジュール20に対しても給
電がなされる。また、給電制御回路35により、温度セ
ンサ36で測定された温度信号に基づいて、ペルチェ素
子モジュール20への給電方向が制御される。さらに、
金属基板21Bは、グランド用ピン26C及び外部接続
ピン31Fを介して外部回路のグランド層に接地され
る。
Description
ュールを備えた半導体装置に関する。
(以下、「IC」という。)チップを搭載したマルチチ
ップモジュールにおいて、ICの発熱は、特性の劣化や
誤作動の原因となるため、放熱する必要がある。その手
段として、例えば、放熱フィンが設けられ、冷却ファン
にて外気を送りこむといったものや、ペルチェ素子モジ
ュールを備えたものが知られている。ここで、ペルチェ
素子は、2種類の金属又は半導体を接続して電流を流す
と、その接点でジュール熱以外の熱の発生および吸収が
起きる効果(ペルチェ効果)を利用した素子であり、こ
れら素子を直列に多数接続して一つのモジュール(ペル
チェ素子モジュール)が形成されている。
おいて、放熱ファンを設けた半導体装置では、冷却ファ
ンに対して、ペルチェ素子モジュールを備えた半導体装
置では、そのペルチェ素子モジュールに対して、専用の
供給電源が必要となるといった欠点があった。
で、その目的は、専用供給電源を必要としないペルチェ
素子モジュールを備えた半導体装置を提供するところに
ある。
め、請求項1の発明に係る半導体装置は、半導体集積回
路を実装した回路基板の一面側を覆うようにしてペルチ
ェ素子モジュールを設けた半導体装置であって、ペルチ
ェ素子モジュールには少なくとも正負一対の給電端子が
設けられており、給電端子には、半導体装置から突設さ
れた外部接続端子から給電がなされるところに特徴を有
する。
体装置において、半導体装置には、その温度を測定する
温度センサと、この温度センサのデータに応じてペルチ
ェ素子モジュールへの給電を制御する給電制御回路とが
設けられているところに特徴を有する。
に記載の半導体装置において、ペルチェ素子モジュール
は、金属基板を備え、この金属基板が接地電位に接続さ
れているところに特徴を有する。
ジュールは、半導体装置の外部接続端子から給電端子を
介して給電がなされ、上記ペルチェ素子モジュールを構
成する各半導体の接合部で熱の発生又は吸収が起こり、
半導体集積回路を実装した回路基板を加熱又は冷却する
ことができる。従って、半導体装置の外部接続端子を外
部回路に接続することにより、同時にペルチェ素子モジ
ュールに対しても給電がなされるから、ペルチェ素子モ
ジュールのための専用の電力供給ラインを別途設ける必
要がない。
ば、給電制御回路により、温度センサで測定されたデー
タに応じて、ペルチェ素子モジュールへの給電方向が制
御される。即ち、給電方向を切り替わることによって、
各半導体の接合部での吸発熱が切り替わり、回路基板の
被覆面において加熱及び冷却も切り替わるので、広範囲
の雰囲気温度のもとで半導体装置の温度を所定の温度に
制御することができる。なお、給電制御回路は、給電の
方向だけでなくその出力量をも切り替えて、所定温度に
制御するものも含まれる。
属基板は接地電位に接続されているから、回路基板の被
覆面に搭載された半導体集積回路に対する外部からの高
周波ノイズの影響を軽減することができる。
態について図1及び図2を参照して説明する。本実施形
態の半導体装置10は、図1に示すように、略正方形状
の多層回路基板30と、その多層回路基板30の一面側
(図1において上面側)を覆うようにして設けられた同
じく略正方形状のペルチェ素子モジュール20とから構
成される。
導体層とが積層された多層プリント配線板であり、その
表面および内部には所定の配線回路(図示せず)が形成
されている。その上面側には、複数のICパッケージ3
4と、後述する給電制御回路35及び温度センサ36が
実装されている。また、同上面側の外周縁には、ペルチ
ェ素子モジュール20の後述するペルチェ素子給電用ピ
ン26A,26B及びグランド用ピン26Cを接続する
ための接続ランド30A,30B及び30Cが、対向配
置されている。
おいて下面側)の外周縁には、多層回路基板30を外部
回路(例えば、マザーボード)のPGAソケット(図示
せず)に接続するための複数の導電性の外部接続ピン3
1(本発明の「外部接続端子」に相当する。)が突出し
た状態で固着されている。この外部接続ピン31のう
ち、例えば一対のピンは、ICパッケージへの給電用端
子(以下、「IC給電用外部接続ピン31A,31B」
という)として使用される。
上記多層回路基板30と接合される第1金属基板21A
と、その接合される面に対向する面側(図1において上
面側)に配列された複数のN型半導体22及びP型半導
体23からなる半導体層と、さらにその半導体層の上面
に接合された第2金属基板21Bとから構成される。
に、シリコンで形成された絶縁層27が積層されて、さ
らにその絶縁層27の表面に銅箔24が設けられてい
る。その第1金属基板21Aの両端には、スルーホール
H1,H2が形成されており、その内側壁には、例え
ば、絶縁性を有したシリコンでコーティングがされてい
る。また、上記銅箔24は、エッチングすることにより
所要パターンが形成されている。そして、その銅箔24
上には、図2に示すように、複数のN型半導体22及び
P型半導体23が交互に配列されて半田25により固着
されている。また、第2金属基板21Bの下面側には、
第1金属基板21Aの上面側と同様に、絶縁層27が積
層され、銅箔24をエッチングすることにより所要パタ
ーンが形成されており、その銅箔24にN型半導体22
及びP型半導体23の上面が半田25により固着されて
いる。半導体層は、隣合うN型半導体22及びP型半導
体23が、その上面及び下面で交互に銅箔24を介して
電気的に直列接続された構成となっている。これによ
り、例えば、図1において右端のP型半導体23から左
端のN型半導体22へと電流を流した場合には、ペルチ
ェ効果により、上面(第2金属基板21B側)の銅箔2
4では熱の発生が起こり、下面(第1金属基板21A
側)の銅箔24では熱の吸収が起こる。これに対して、
電流方向を逆にすると、熱の吸発熱も逆になる。
れた前記スルーホールH1,H2には、ペルチェ素子モ
ジュール20に給電するためのペルチェ素子給電用ピン
26A,26B(本発明の給電端子に相当する)がそれ
ぞれ挿通されている。そのペルチェ素子給電用ピン26
A,26Bの基端部は、上記パターンにより形成された
接続ランドにより近接したN型又はP型半導体22,2
3と電気的に接続されている。一方、その先端部は、前
記多層回路基板30上の対向位置に配された前記接続ラ
ンド30A,30Bに半田付けされている。
続するためのグランド用ピン26Cは、その基端部が第
1金属基板21Aに半田付けされる一方、その先端部
が、多層回路基板30上の対向位置に配された前記接続
ランド30Cに半田付けされている。
体装置10内のブロック図について説明する。図2にお
いて、多層回路基板30には、ICパッケージ34、給
電制御回路35及び温度センサ36が設けられている。
ICパッケージ34は、IC給電用外部接続ピン31
A,31Bを介して電源40から給電がなされる。
0とペルチェ素子モジュール20とが接続されている。
即ち、給電制御回路35は、多層回路基板30に形成さ
れた配線回路を介して、前記接続ランド30A,30B
及び外部接続ピン31のうち、例えば一対のピン31
C,31Dと電気的に接続されている。従って、半導体
装置10を外部回路のPGAソケットに接続することに
よって、電源40からペルチェ素子モジュール20への
給電が可能になる。
板30上面側の温度を測定する温度センサ36が接続さ
れている。温度センサ36で測定された温度信号は給電
制御回路35に伝送される。そして、給電制御回路35
において、この温度信号と予め設定してある基準温度信
号とを比較して、ペルチェ素子モジュール20への給電
方向を切り替える給電制御が行われる。例えば、基準温
度よりも多層回路基板30の温度が高い場合には、図2
において右端のP型半導体23から左端のN型半導体2
2へと電流を流す(このとき、ペルチェ効果により、金
属基板21B側の銅箔24では熱の吸収が起こり)一
方、その逆の場合には、電流を逆方向に切り替える(こ
のとき、同銅箔24では、熱の発生が起こる)。
る接続ランド30Cは、多層回路基板30に形成された
配線回路を介して、前記外部接続ピン31のうち、例え
ばピン31Fと電気的に接続されている。従って、半導
体装置10を外部回路のPGAソケットに接続すること
によって、外部回路のグランド層に電気的に接続され、
もって第1金属基板21Aを接地電位に接続することが
可能になる。
ペルチェ素子モジュール20は、多層回路基板30の外
部接続ピン31のうちピン31C,31Dからペルチェ
素子給電用ピン26A,26Bを介して給電がなされ
る。これにより各半導体22,23の接合部である銅箔
24で熱の発生又は吸収が起こり、ICパッケージ34
等を実装した多層回路基板30を加熱又は冷却すること
ができる。従って、半導体装置10の外部接続ピン31
を外部回路に接続することにより、同時にペルチェ素子
モジュール20に対しても給電がなされるから、ペルチ
ェ素子モジュール20のための専用の電力供給ラインを
別途設ける必要がない。
サ36で測定された温度信号に基づいて、ペルチェ素子
モジュール20への給電方向が制御されるから、広範囲
の雰囲気温度のもとで半導体装置10の温度を所定の温
度に制御することができる。
ン26C及び外部接続ピン31Fを介して外部回路のグ
ランド層に接地されるから、多層回路基板30上に搭載
されたICパッケージ34等に対する外部からの高周波
ノイズの影響を軽減することができる。
に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するよ
うな実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、
下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実
施することができる。 (1)上記実施形態においては、ペルチェ素子モジュー
ル20への給電は、電源40から多層回路基板30の外
部接続ピン31C,31D及びペルチェ素子給電用ピン
26A,26Bを介してなされるとしたが、これに限ら
れず、例えば、ペルチェ素子給電用ピン26A,26B
を多層回路基板30の外部接続ピン31の位置まで延設
して、直接給電がなされるものであっても良い。
電端子をペルチェ素子給電用ピン26A,26Bとして
が、ペルチェ素子モジュール20へ給電が可能なもので
あれば、例えばリード線によるものであっても良い。ま
た、上記給電端子は正負一対に限られず、複数の対の端
子を設けたものであっても良い。
回路35は、ペルチェ素子モジュール20への電流の方
向のみを制御するとしたが、これに限られず、給電する
電流量をも制御するものであっても良い。
Claims (3)
- 【請求項1】 半導体集積回路を実装した回路基板の一
面側を覆うようにしてペルチェ素子モジュールを設けた
半導体装置であって、 前記ペルチェ素子モジュールには少なくとも正負一対の
給電端子が設けられており、前記給電端子には、前記半
導体装置から突設された外部接続端子から給電がなされ
ることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 前記半導体装置には、その温度を測定す
る温度センサと、この温度センサのデータに応じて前記
ペルチェ素子モジュールへの給電を制御する給電制御回
路とが設けられていることを特徴とする請求項1に記載
の半導体装置。 - 【請求項3】 前記ペルチェ素子モジュールは、金属基
板を備え、この金属基板が接地電位に接続されているこ
とを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の半導体装
置。
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- 2000-09-21 JP JP2000286767A patent/JP4712948B2/ja not_active Expired - Fee Related
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