JP2002270743A - 半導体素子の実装構造 - Google Patents

半導体素子の実装構造

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 十分な冷却能力を得ながらヒートシンクの実
装体積を小さくでき、かつLSIチップ間の信号配線長
を最短化することが可能な半導体素子の実装構造を提供
する。 【解決手段】 コア層8を備えるプリント配線基板6の
所定位置には、LSIチップ1、チップバンプ2、イン
ターポーザ3、BGAバンプ4を備える半導体パッケー
ジ15が搭載される。LSIチップ1の放熱を行うため
のヒートシンク10aは、コア層8内に設置される。更
に、プリント配線基板6内には、LSIチップ1の発し
た熱をヒートシンク10aに伝達させるための放熱用ビ
ア9が、LSIチップ1のBGAバンプ4とヒートシン
ク10aとを熱的に結合するように設けられている。L
SIチップ1にとって、チップバンプ2→インターポー
ザ3→BGAバンプ4→放熱用ビア9→ヒートシンク1
0aのルートが主たる放熱経路となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子の実装
構造に関し、特に、半導体パッケージ間の配線を最短に
して電子機器の高速動作を可能にすると共に、電子機器
の小型・薄型化を可能にする半導体素子の実装構造に関
する。
【0002】
【従来の技術】近年、インターネットなどに用いるパー
ソナルコンピュータから、地球規模の科学技術計算に用
いられる大型コンピュータに至るまで、デジタル機器に
おいては、膨大な情報量を高速に処理することが望まれ
ており、高速化の要求は年々高くなっている。高速化の
1つの手段として、搭載されるLSIチップ間の信号配
線距離を最短にして高密度実装を図り、信号の伝達速度
を高速化する方法が知られている。また、デジタル機器
の中枢となるマイクロプロセッサ(micro processor:以
下、CPUという)は、その動作周波数が急速に上がっ
ており、例えば、CPUの周波数が1.5GHzに達す
るものが報告されている。このようにCPUの動作周波
数が高くなり、且つ半導体素子の使用数も膨大になるこ
とから、その発熱は急激に大きくなっている。例えば、
動作周波数が1.5GHzのCPUの場合、最大消費電
力は約70W相当にも達し、この発熱が高速化を妨げる
原因になっている。このような発熱に対する従来の解決
策として、以下の様な半導体装置が提案されている。
【0003】図12は、従来の半導体素子の実装構造の
構成を示す。この様な半導体素子の実装構造は、現在、
コンピュータ、交換機など様々な電子機器で採用されて
いる。フリップチップ(flip chip )型のLSIチップ
(chip)1は、その片面に設けられたチップバンプ(ch
ip bump )2がインターポーザ(interposer)3の上面
の電極面に接続される。インターポーザ3は下面にBG
A(Ball Grid Array)バンプ(bump)4を備えてお
り、このBGAバンプ4がプリント配線基板6のパッド
に接続される。LSIチップ1とインターポーザ3の間
には、LSIチップ1とインターポーザ3の熱膨張率の
ミスマッチを防止するためのアンダーフィル樹脂(unde
r fill resin)5が充填されている。これらの部分は半
導体パッケージと呼ばれ、プリント配線基板6にBGA
バンプ4を介して接続されている。また、プリント配線
基板6内には信号配線7が多層に形成されており、更
に、上下の層の間の信号配線7を接続するためにスルー
ホール(throug hole )50が設けられている。
【0004】LSIチップ1は動作時の発熱が著しいた
め、その放熱面には放熱器70が取り付けられている。
この放熱器70とLSIチップ1の放熱面との密着性が
悪いと、放熱が不十分になる。放熱が不十分になると、
LSIチップ1は本来の能力を発揮できなくなり、その
高速動作性や信頼性に影響が表れる。そこで、LSIチ
ップ1の裏面(図ては上面)側に熱伝導性を有する接着
剤31を塗布してLSIチップ1の放熱面と放熱器70
の間の熱伝導性を良くし、LSIチップ1が許容温度以
下に抑えられるようにしている。放熱器70は、複数の
放熱フィン71が所定間隔に立設された構造を有してお
り、この放熱フィン71には図示しない冷却ファンによ
り生成した風を吹き付けて強制空冷を行っている。
【0005】また、「NEC技法」Vol.39、N
o.1(1986)のP36〜41には、スーパーコン
ピュータ用の冷却技術が開示されている。この技術は、
複数のLSIをセラミック基板上に2次元的に配置し、
各LSIに円柱状の放熱スタッドを設け、これら放熱ス
タッドを熱伝導ブロックに介在させ、この熱伝導ブロッ
クの表面に冷却水路を設けて冷却を行っている。この冷
却技術によれば、1LSI当たり発熱量40W相当を許
容することができ、一応の効果を奏している。
【0006】更に、特開2000−150714号公
報、特開2000−150715号公報、及び特開20
00−260901号公報には、マイクロプロセッサ、
ASIC(Application Specific Integrated Circuit
)などの比較的消費電力が大きく、多端子の半導体プ
ラスチックパッケージを高密度に実装するための半導体
プラスチックパッケージが提案されている。これらは、
LSIチップの高機能化及び高密度化に伴う発熱量の増
大に対処するため、以下の手段を備えている。インター
ポーザの厚さ方向の中央にインターポーザとほぼ同じ大
きさの金属板を配置する手段、前記インターポーザの片
面に熱伝導性接着剤でLSIチップを固定する手段、前
記金属板と表面の回路を熱硬化性樹脂組成物で絶縁する
手段、インターポーザに形成された回路導体とLSIチ
ップとをワイヤボンディングで接続する手段、プリント
配線板上の信号伝播回路導体とプリント配線板の反対面
に形成された回路導体又は接続用導体パッドを金属板と
樹脂組成物で絶縁されたスルーホール導体で結線する手
段、半導体チップ、ワイヤ及びボンディングパッドを樹
脂封止する手段などを備えている。なお、放熱用の金属
板の材質は、特に限定されていないが、高弾性率及び高
熱伝導性を有し、厚さ30〜500μmのものが好適と
され、具体的には、純銅、無酸素銅などが開示されてい
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の半導体
素子の実装構造によると、図12に示した半導体装置の
場合、放熱器70の占める体積が大きくなるため、隣接
して搭載される他のLSIチップとの間の距離が長くな
る。このため、信号配線が長くなることに起因して伝送
信号に減衰や遅延が発生し、将来の高速化に対応できな
い。また、放熱器70の占有体積が大きいという事実
は、次世代の電子機器で要求されている小型化や薄型化
の要求に対応できないことを意味する。
【0008】また、「NEC技法」Vol.39によれ
ば、水冷機構が大型になる為に実装体積を小さくするこ
とができず、やはり上記した様な問題を有している。更
に、特開2000−150714号公報、特開2000
−150715号公報、及び特開2000−26090
1号公報によると、近年、LSIチップの端子数は10
00ピンを超えるものが多く出回っており、将来、高機
能化と共に更に多ピン化が進むと考えられる。このた
め、インターポーザ内の全面に金属板を埋め込む構造で
は、信号配線の収容性、パッケージの大型化の際に問題
が生じると思われる。
【0009】したがって、本発明の目的は、十分な冷却
能力を得ながらヒートシンク(heatsink )の実装体積
を小さくでき、かつLSIチップ間の信号配線長を最短
化することが可能な半導体素子の実装構造を提供するこ
とにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため、第1の特徴として、多層配線を有するプ
リント配線基板の所定位置に半導体チップが搭載される
半導体素子の実装構造において、前記プリント配線基板
は、前記半導体チップに対向する部位にヒートシンクが
配設され、該ヒートシンク及び前記半導体チップ側の金
属部分に接触して熱結合を行う複数の金属柱状体を内蔵
することを特徴とする半導体素子の実装構造を提供す
る。
【0011】この構造によれば、ヒートシンクがプリン
ト配線基板内に実装されることにより、ヒートシンクが
半導体装置において占めるスペースが小さくなると共
に、隣接の半導体チップとの間隔を小さくすることがで
きる。そして、半導体チップからヒートシンクへの熱伝
達は、プリント配線基板内に設けた複数の金属柱状体に
よって行われる。金属柱状体は微小な物体であるため、
プリント配線基板内に形成されている配線の引回しや布
線数に殆ど影響を与えることがない。したがって、従来
は、大型のヒートシンクを装着していた為にプリント配
線基板上の半導体チップの相互間隔が長くなり、これに
より信号配線長が長くなっていたが、本発明によれば半
導体チップ間の信号配線長を短くできるようになり、信
号伝送における減衰や遅延時間を小さくすることが可能
になる。
【0012】本発明は、上記の目的を達成するため、第
2の特徴として、多層配線を有するプリント配線基板の
所定位置に半導体チップが搭載される半導体素子の実装
構造において、前記プリント配線基板は、前記半導体チ
ップに対向する部位にヒートシンクが配設され、前記ヒ
ートシンクを露出させるための凹部を有し、前記半導体
チップがその放熱面を前記ヒートシンクに密着させた状
態で前記凹部に搭載されることを特徴とする半導体素子
の実装構造を提供する。
【0013】この構造によれば、プリント配線基板内に
ヒートシンクが配設され、ヒートシンクが半導体装置に
おいて占めるスペースが小さくなると共に、隣接の半導
体チップとの間隔を小さくできるようにしている。更
に、ヒートシンクに面してプリント配線基板に凹部(開
口部)が設けられ、ヒートシンクに半導体チップを直接
的に装着することができる。したがって、従来は、大型
のヒートシンクを装着していたためにプリント配線基板
上の半導体チップの相互間隔が長くなり、これにより信
号配線長が長くなっていたのに対し、本発明では半導体
チップ間の信号配線長を短くできるようになり、信号伝
送における減衰や遅延時間を小さくすることが可能にな
る。
【0014】本発明は、上記の目的を達成するため、第
3の特徴として、多層配線を有するプリント配線基板の
所定位置に半導体チップが搭載される半導体素子の実装
構造において、前記半導体チップは、その放熱面に、冷
却媒体が流通する少なくとも1つの流路を内部に備えた
ヒートシンクが装着されることを特徴とする半導体素子
の実装構造を提供する。
【0015】この構造によれば、ヒートシンクは内部に
冷却媒体を流通可能にして熱交換効率を高め、これによ
り小型化を図っている。このヒートシンクを半導体チッ
プの表面に直接的に実装している。この結果、従来は、
大型のヒートシンクを装着していたためにプリント配線
基板上の半導体チップの相互間隔が長くなり、これによ
り信号配線長が長くなっていたのに対し、本発明では半
導体チップ間の信号配線長を短くできるようになり、信
号伝送における減衰や遅延時間を小さくすることが可能
になる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を基に説明する。 [第1の実施の形態]図1は本発明の半導体素子の実装
構造の第1の実施の形態を示す。フリップチップ型のL
SIチップ1は、その電極パッド(図示せず)にチップ
バンプ2が搭載されており、このチップバンプ2とイン
ターポーザ3の接続パッドとが接続されている。更に、
LSIチップ1とインターポーザ3の間にはアンダーフ
ィル樹脂5が充填され、半導体パッケージ15が形成さ
れている。この半導体パッケージは、インターポーザ3
の下面に設けられたBGAボール4を介してプリント配
線基板6に接続される。BGAボール4は、プリント配
線基板6に設けられたパッド6aに半田により接続され
る。この接続を行った後、BGAボール4の周囲にはア
ンダーフィル樹脂5が充填される。
【0017】プリント配線基板6のコア層8には、信号
配線7のほか、板状のヒートシンク10aが埋め込ま
れ、更にコア層8の両側には多層配線層13(信号配線
などの銅箔パターンからなる)が設けられている。信号
配線7は、ヒートシンク10aが埋め込まれた部分には
布線されないが、ヒートシンク10aの周囲及び上下に
は布線される。ヒートシンク10aは、高熱伝導性を有
する金属材料、例えば、銅やアルミなどが用いられてい
る。このヒートシンク10aには、グランド(GND)
電位(又は電源Vcc電位)のBGAバンプ4に選択的に
接続されるように放熱用ビア(via )9(金属柱状体)
が設けられている。この放熱用ビア9は、熱伝導部材と
して機能するものであるため、半田でもよいが、好まし
くは、銅、アルミ等の熱伝導性に優れる金属を用いるの
がよい。
【0018】上記の構造により、LSIチップ1から発
生した熱は、LSIチップ1→チップバンプ2→インタ
ーポーザ3→BGAバンプ4→プリント配線基板6の経
路で伝導される。更に、プリント配線基板6に達した熱
は、プリント配線基板6内に選択的に形成された放熱用
ビア9を介してヒートシンク10aに伝導し、ついで、
プリント配線基板6内の銅箔パターン(配線)などに熱
拡散した後、空気中に放熱される。このように、本発明
の第1の実施の形態によれば、図12のようにヒートシ
ンクを外部に設けずに内部に設け、その熱伝導を良好に
する構造にしたため、優れた冷却能力が得られることに
より、LSIチップ1の低消費電力が図れ、しかも小型
化、薄型化が可能になるため、高密度実装の要求される
携帯端末などの電子機器への利用に適した構造となって
いる。また、プリント配線基板6のコア層8内にヒート
シンク10aと共に信号配線も同時に形成するので、配
線収容性を落とすことはなく、高密度化が可能である。
【0019】図1において、ヒートシンク10aは、プ
リント配線基板6に埋め込まれ、外部に露出する部分が
無いものとしたが、プリント配線基板6の外に突出する
ように埋め込んでもよい。ヒートシンク10aが大気中
に露出することにより、放熱効果が高められる。更に
は、外に突出した部分にモータファンや図12に示した
ような放熱器を装着してもよい。
【0020】〔第2の実施の形態〕図2及び図3は、本
発明の第2の実施の形態を示す。図2は正面方向から見
た断面図、図3は横方向から見た断面図を示している。
なお、図2及び図3においては、図1に用いたと同一部
材又は同一機能を有するものには同一引用数字を用いて
いる。
【0021】本実施の形態においては、図1の板状のヒ
ートシンク10aに代えて、フィン12により区画され
た流路11を内蔵する中空構造のヒートシンク10bを
用いている。その他の構成は図1と同一である。ヒート
シンク10bは、高熱伝導性の金属材料、例えば、銅や
アルミなどの材料が用いられている。流路11は0.2
〜0.6mmの幅に設けられており、内部には、図3に
示すように不図示の冷却用ポンプにより冷媒14(冷却
媒体)が送水される。放熱用ビア9は、一端がヒートシ
ンク10bの上部(表面)に接続され、他端がプリント
配線基板6上の半導体パッケージ15との接続パッドに
至り、GND電位もしくはVcc電位のうちいずれかを選
択して放熱用ビア9が設けられている。なお、本実施の
形態においては、プリント配線基板6上に1個の半導体
パッケージ15しか設けていないが、複数の半導体パッ
ケージ15が搭載されたマルチチップモジュールの構成
においても、本発明は適用可能である。
【0022】図2及び図3において、高密度実装された
LSIチップ1は、大電力を消費するために多大な熱を
発生する。このLSIチップ1で発生した熱のほとんど
は、ヒートシンク10b内の流路を流れる冷媒の熱伝達
率が他の伝熱形態よりも遥かに大きいため、LSIチッ
プ1→チップバンプ2→インターポーザ3→BGAバン
プ4→プリント配線基板6の経路で伝導する。ついで、
放熱用ビア9を介してヒートシンク10bに伝導し、更
に、ヒートシンク10b内に形成された流路11内の冷
媒14に達し、熱交換が行われる。冷媒14として、水
などの液体を用いれば、気体などの冷媒に比べて放熱性
能を飛躍的に向上させることができる。また、流路11
をLSIチップ1のサイズ以上の長さを有するようにす
れば、流路11内を流れる冷媒との接触面積が大きくな
り、熱交換が効率的に行われるようになる。
【0023】ここで、ヒートシンク10bの冷却性能に
ついて説明する。ヒートシンク10b内に形成された複
数の流路11は、その数が多くなるほど冷媒14とフィ
ン12との接触面積を大きくできるので、熱抵抗を小さ
くすることができる。しかし、流路11の数が多くなれ
ば、流路11内の圧力損失が増大する。このため、流路
11の数は、使用する冷却用ポンプの能力に応じて決め
る必要がある。そこで、冷却ポンプの性能を考慮し、L
SIチップ1の熱抵抗と流路11内の圧力損失の関係に
ついて、以下の理論式で求めた。
【0024】最初に、本発明の半導体装置の周辺の境界
条件として、環境温度は常温、風速は自然対流、冷媒1
4は水であるとする。この境界条件では、流路11内を
流れる冷媒14(ここでは水)の熱伝達率が他の伝熱形
態に比べて遥かに大きいことが、本発明者らは実験によ
り確認している。LSIチップ1で発生した熱量の殆ど
が冷媒14に伝熱するので、LSIチップ1の表面、プ
リント配線基板6の表面及び側部からの放熱は無視でき
るものとして、LSIチップ1の熱抵抗を算出した。
【0025】まず、LSIチップ1の熱抵抗(Rtot
の算出方法について説明する。LSIチップ1の熱抵抗
(Rtot )は、LSIチップ1単独の熱抵抗
(Rchip)、チップバンプ2の熱抵抗(Rcbmp)、イン
ターポーザ3の熱抵抗(Rip)、BGAバンプ4の熱抵
抗(Rbga )、放熱用ビア9の熱抵抗(Rtvia)、及び
ヒートシンク10bの熱抵抗(Rfin )の和(次式)で
表すことができる。 Rtot =Rchip+Rcbmp+Rip+Rbga +Rtvia+R
fin
【0026】次に、熱伝導による熱抵抗分の算出につい
て説明する。LSIチップ1単独の熱抵抗(Rchip)、
チップバンプ2の熱抵抗(Rcbmp)、インターポーザ3
の熱抵抗(Rip)、BGAバンプ4の熱抵抗(R
bga )、放熱用ビア9の熱抵抗(R tvia)の熱伝導によ
る熱抵抗の基本式は、(1)式で表すことができる。 R*** = t/λA ・・・(1) (但し、t:部材の厚み、λ:部材の熱伝導率、A:熱
源の面積)
【0027】LSIチップ1単独の熱抵抗(Rchip)の
算出は、部材の熱伝導率として例えばシリコン(Si)
の熱伝導率λ、熱源の面積としてチップサイズAを用い
ることができるので、これらとチップ厚みtを(1)式
に代入すれば熱抵抗が求められる。
【0028】次に、チップバンプ2における熱抵抗(R
cbmp)の導出は、チップバンプ2の厚み(高さt)と熱
源の面積AにはLSIチップ1と同様の数値を用いる
が、部材の熱伝導率λについては、チップバンプ2とア
ンダーフィル樹脂5の面積比から、平均熱伝導率(λ
cbmp.av )として以下の(2)式により求められる。そ
して、求めた平均熱伝導率(λcbmp.av )を(1)式に
代入することにより、チップバンプ2の熱抵抗
(Rcbmp)を求めることができる。 λcbmp.av =αcbmp・λcbmp+αfile・λfile ・・・(2) (但し、αcbmp:チップバンプの占有比、λcbmp:チッ
プバンプの熱伝導率、α file:アンダーフィル樹脂5の
占有比、λfile:アンダーフィル樹脂5の熱伝導率)
【0029】次に、インターポーザ3の熱抵抗(Rip
の導出は、インターポーザの厚みtや熱源の面積Aにつ
いては、LSIチップ1及びチップバンプ2と同様の数
値を用いる。しかし、インターポーザ3は、実際には、
絶縁層(例えばFR4など)と接続パッドや信号の引き
出し配線などの導体層(銅箔など)が積層された構成が
一般的である。したがって、前記の各層が一体化された
インターポーザ3の熱抵抗(Rip)を求める場合、まず
最初に、絶縁層や導体層の占有比を層毎に求めた後、
(3)式により各層毎の平均熱伝導率(λlayerN.av
を求める。 λlayerN.av = αCu・λCu+αFR4 ・λFR4 ・・・(3) (但し、αCu:導体の占有比、λCu:導体の熱伝導率、
αFR4 :絶縁体の占有比、λFR4 :絶縁体の熱伝導率)
【0030】そして、(3)式で求めた平均熱伝導率
(λlayerN.av )は導体と絶縁体の並列抵抗と見なせる
ことから、インターポーザ3の熱伝導率λipは、次の
(4)式で求められる。 λip=(1/T)・ΣNt ・λlayerN.av ・・・(4) (但し、T:インターポーザの厚さ、ΣNt ・λ
layerN.av :各層の厚さt×層平均熱伝導率λ
layer .av の合計値) こうして求められたインターポーザの熱伝導率(λip
を(1)式に代入すれば、熱抵抗(Rip)が求められ
る。
【0031】次に、BGAバンプ4の熱抵抗Rbga の導
出は、前述のチップバンプと同様、バンプ厚み(高さ)
t、熱源の面積Aについては、同様の数値を用い、部材
熱伝導率λbga については、BGAバンプ4とアンダー
フィル樹脂5の面積比より、平均熱伝導率
(λbga .av )として、次の(5)式で求められる。そ
して、求められた平均熱伝導率(λbga .av )を上記
(1)式に代入することにより、BGAバンプ4部の熱
抵抗(Rbga )を次の(5)式で求めることができる。 λbga .av =αbga ・λbga +αfile・λfile ・・・(5) (但し、αbga :BGAバンプの占有比、λbga :BG
Aバンプの熱伝導率、α file:アンダーフィル樹脂5の
占有比、λfile:アンダーフィル樹脂5の熱伝導率)
【0032】次に、放熱用ビア9の熱抵抗(Rtvia)を
算出する。インターポーザ3と同様に、プリント配線基
板6内には絶縁体と導体が交互に積層されている。した
がって、放熱用ビアの厚み(高さ)tや熱源の面積Aに
ついては、前記インターポーザ3と同様の数値を用いる
が、部材の熱伝導率については、絶縁層(例えば、FR
4など)と放熱用ビア9や多層配線層(銅箔など)の占
有比を層毎に求めた後、層毎の平均熱伝導率(λ
layerN.av )を次の(6)式により求める。 λlayerN.av =αCu・λCu+αFR4 ・λFR4 ・・・(6) (但し、αCu:導体の占有比、λCu:導体の熱伝導率、
αFR4 :絶縁体の占有比、λFR4 :絶縁体の熱伝導率) そして、求めた各層毎の平均熱伝導率λlayerN.av は、
導体と絶縁体の並列抵抗と見なせることから、放熱用ビ
ア9の熱伝導率λtviaは(7)式により算出される。 λip=1/T・ΣNt ・λlayerN.av ・・・(7) (但し、T:放熱用ビアの厚さ、ΣNt
λlayerN.av :各層の厚さt×層平均熱伝導率λ
layer.avの合計値) そして、求められた放熱用ビアの熱伝導率λtviaを上記
(1)式に代入することにより、熱抵抗Rtviaを求める
ことができる。
【0033】次に、ヒートシンク10bの熱抵抗の算出
方法について説明する。プリント配線基板6内に埋め込
まれたヒートシンク10bは、(8)式で求められる。
なお、右辺の第1項はヒートシンク10bの熱抵抗、第
2項は冷媒14の温度上昇による熱抵抗である。 Rfin =(2/λNuLW)×(Wc/αη) +(1/ρCpf) ・・・(8) (但し、λ:冷媒の熱伝導率、Nu:ヌセルト数、L:
ヒートシンク長さ、W:ヒートシンク幅、Wc:流路の
溝幅、α:冷媒に接する面積/発熱領域、η:フィン効
率、ρ:冷媒の密度、Cp:冷媒の比熱、f:冷媒の流
量)
【0034】ヒートシンク10内に形成された複数の流
路11を流れる冷媒14は、その圧力損失を無視できな
い。外部に設けた冷却用ポンプから配管チューブを通し
て冷媒14をヒートシンク10bに流入させた場合、そ
の圧力損失は、流路11内のフィン12の壁面との間で
生じる摩擦損失PL1 と、流路断面の変化で生じる局所
摩擦PL2 になる。これらの圧力損失を合計することに
より、全体の圧力損失が求められる。
【0035】まず、フィン12の壁面との摩擦で生じる
摩擦損失PL1 は、(9)式で表すことができる。 PL1 =F(L/de)×(γ/2g)υ2 ・・・(9) (但し、F:摩擦係数、de:等価水力直径、g:重力
加速度、γ:空気の比重量、υ:冷媒の流速) そして、局所損失(PL2 )は、流路断面の変化で生じ
る局所係数ζとして、(10)式で表すことができる。 PL2 =ζ(γ/2g)υ2 ・・・(10) 例えば、LSIチップ1の消費電力50Wクラスの冷却
を実現する場合を想定して、前述したヒートシンク熱抵
抗(Rfin )以外の熱伝導による熱抵抗分(R chip、R
cbmp、Rip、Rbga 、RTvia )について、実験式
(1)〜(3)を用いて導出した結果を〔表1〕に示
す。
【0036】
【表1】
【0037】〔表1〕より明らかなように、このような
ケースのトータル熱抵抗は、約0.57℃/W(≒0.01
2 +0.039 +0.163 +0.314 +0.044 )となる。そし
て、LSIチップ1の消費電力50Wクラスの冷却を実
現するには、温度上昇ΔT60℃(ΔT=LSI最大温
度T1 −冷媒温度T2 )とした場合、熱抵抗値を1. 2
℃/ W以下にしなければならない。したがって、プリン
ト配線基板6内に埋め込まれたヒートシンク10bの熱
抵抗Rfin は、熱伝導による熱抵抗分が0. 57℃/W
であることから、0. 63℃/W以下にしなければなら
ない。本実施の形態においては、使用する冷却用ポンプ
の性能(1気圧:100000Pa、流量1リットル/
分)を考慮し、流路11の溝幅Wcの最適値を求めた。
【0038】図4は、同一の冷却用ポンプ(1気圧ポン
プ)を想定した時のヒートシンク10bにおける流路1
1の溝幅Wcとヒートシンク10bの熱抵抗(Rfin
との関係を示している。図4より明らかなように、前述
した熱伝導によるトータル熱抵抗0.57℃/Wを含め
ると、流路11の溝幅Wcが0.2mmの場合、LSI
チップ1の熱抵抗(Rchip)は、0. 95℃/W(=
0. 4℃/W+0.57℃/W)になり、消費電力60
W許容になる。
【0039】また、流路11の溝幅Wcが約0.5mm
では、LSIチップ1の熱抵抗(R chip)は1.2℃/
W(消費電力50W許容)となることから、流路11の
溝幅Wcを0.2mm〜0.5mmにすることにより、
LSIチップ1として消費電力50Wクラスを搭載でき
ることがわかる。更に、ヒートシンク10bはプリント
配線基板6内に埋め込まれるので、図12の従来構造に
比べ、遥かに実装体積を小さくすることが可能になり、
電子機器の小型化及び薄型化を実現することができる。
【0040】〔第3の実施の形態〕図5及び図6は、本
発明の半導体素子の実装構造の第3の実施の形態を示
す。図5は正面方向から見た断面図、図6は横方向から
見た断面図を示している。更に、図5及び図6において
は、図2に用いたと同一部材又は同一機能を有するもの
には同一引用数字を用いている。
【0041】本実施の形態は、図2のようなパッケージ
構造を用いない構造とし、LSIチップ1に代え、素子
面が上方を向くフェースアップ型のLSIチップ16を
用いたところに特徴がある。このため、プリント配線基
板6は、ヒートシンク10bに面した部分にLSIチッ
プ1を搭載するための凹部17がLSIチップ16が埋
まる程度に設けられ、この凹部17に接着剤31を介し
てLSIチップ16が搭載されている。LSIチップ1
6の電極パッド(図示せず)と、プリント配線基板6の
キャビティー部分に形成された接続パッド(図示せず)
がボンディングワイヤ30によって電気的に接続され
る。他の構造については、図2に示したと同一であるの
で、説明を省略する。なお、LSIチップ16とプリン
ト配線基板6の接続は、ボンディングワイヤ30により
行うようにしたが、TAB(Tape Automated Bonding)
方式による接続でもよい。
【0042】第3の実施の形態によれば、前記第2の実
施の形態に比べ、LSIチップ1で発生した熱が接着剤
31を介して直ぐにヒートシンク10bに伝わるので、
第2の実施の形態のようなBGAバンプ4やインターポ
ーザ3などにおける抵抗分が無くなるため、大量の熱を
効率的に伝熱することができる。したがって、第3の実
施の形態におけるLSIチップの熱抵抗(Rtot )は、
ヒートシンク10bの熱抵抗(Rfin )とLSIチップ
1と接着剤31の熱抵抗(Rgrease)の和で表すことが
できる。 Rtot =Rfin +Rgrease ・・・(11) なお、ヒートシンク熱抵抗(Rfin )及び接着剤の熱抵
抗(Rgrease)の算出については、上記(8)式及び
(1)式を用いて求めることができる。
【0043】〔表2〕は、図5及び図6に示した第3の
実施の形態の冷却性能の計算結果を示す。
【表2】
【0044】ヒートシンク10bの流路11の溝幅Wc
が0.2mmの場合、図4を参照すると熱抵抗は0.3
8℃/Wであり、これに〔表2〕に示すLSIチップ1
6の熱抵抗(Rchip)と接着剤31の熱抵抗
(Rgrease)を合計すると、LSIチップ16の熱抵抗
(Rtot )は0.62℃/W(=0.38℃/W+0.
24℃/W)となるので、消費電力95W相当のLSI
チップ16を搭載できる。また、流路11の溝幅Wcが
0.6mmの場合、ヒートシンク10bの熱抵抗(R
fin)は図4を参照すると約0.7℃/Wであり、これ
にLSIチップ16の熱抵抗(Rchip)と接着剤の熱抵
抗(Rgrease)を合計すると、LSIチップ熱抵抗(R
tot )は約1℃/Wになるので、消費電力60W相当の
LSIチップ16を搭載することができる。
【0045】このように、第3の実施の形態は、前記第
1及び第2の実施の形態にくらべ、消費電力の大きいL
SIチップを搭載できるようになる。また、ヒートシン
ク10bをプリント配線基板6の凹部17に埋め込む構
造のため、図12の従来技術に比べて遥かに実装体積を
小さくすることができ、電子機器の小型化及び薄型化が
可能になる。
【0046】〔第4の実施の形態〕図7及び図8は、本
発明の半導体素子の実装構造の第4の実施の形態を示
す。本実施の形態においても、前記各実施の形態に示し
た部材と同一であるものには同一引用数字を用いたの
で、以下においては重複する説明を省略する。
【0047】本実施の形態が第2の実施の形態と異なる
ところは、プリント配線基板6内に埋め込まれたヒート
シンク10cの構造にある。つまり、図7に示すように
上側の流路11aと下側の流路11bを持つ二段構造を
有し、図8に示すようにヒートシンク10cは両端が閉
塞され、流路11aと下側の流路11bのそれぞれマイ
クロポンプ40a,40b(厚さ(高さ)0.6mm以
下)が内蔵(図では2個)されている。このマイクロポ
ンプ40a,40bが稼働することにより、ヒートシン
ク10cに封入された冷媒14がヒートシンク10c内
を図示の矢印方向に循環し、フィン12で熱交換されて
温度の高くなった冷媒14が移動し、フィン12の近傍
には温度の低い冷媒14が供給される。図示を省略して
いるが、ヒートシンク10cの端部には、放熱フィンが
接続されている。その他の構成は、上記した第2の実施
の形態2と同じである。
【0048】図7及び図8の様な構造にすることで、内
蔵マイクロポンプ40a,40bの能力及びヒートシン
ク10cの延長上に接続された不図示の放熱フィンの熱
交換能力を第2の実施の形態と同じにし、且つ、半導体
パッケージ15及び放熱用ビア9などの抵抗分を同一に
した場合、流路11aの溝幅Wcを0. 2mm〜0.5
mmの範囲とすることで、本実施の形態4の半導体素子
の実装構造には、消費電力50W相当のLSIチップを
搭載することができる。
【0049】また、冷媒14がヒートシンク内の閉じた
中で循環しているので、第2の実施の形態や第3の実施
の形態などのように、外部の冷却用ポンプから冷媒14
を供給/排出する構成に比べ、外部に接続する配管部分
が無いために液漏れなどの問題が生ぜず、高信頼性が得
られる。また、ヒートシンク10cをプリント配線基板
6内に埋め込んでいるので、図12に示した従来構成に
比べて遥かに実装体積を小さくすることができるため、
電子機器の小型化及び薄型化が可能になる。
【0050】〔第5の実施の形態〕図9及び図10は、
本発明の半導体素子の実装構造の第5の実施の形態を示
す。本実施の形態においても、前記各実施の形態に示し
た部材と同一であるものには同一引用数字を用いたの
で、以下においては重複する説明を省略する。本実施の
形態は、図7及び図8に示した構造のヒートシンク10
cを用いているが、その設置場所が第4の実施の形態と
異なっている。すなわち、ヒートシンク10cを図12
の従来構成に示した放熱器70の場所に設置し、プリン
ト配線基板6内には設けていない。ヒートシンク10c
は、プリント配線基板6上に搭載された半導体パッケー
ジ15のLSIチップ1の裏面側に接着剤31を介して
取り付けられている。したがって、第3の実施の形態と
同様にLSIチップ1で発生した熱は接着剤31を介し
て直ぐにヒートシンク10cに伝導されるため、第4の
実施の形態に比べて更に大量の熱を逃がすことができ
る。前記各実施の形態に比べ、厚み方向の制約が少ない
ので、厚めにする(即ち、断面積を広くする)ことで冷
却能力を高めることも可能である。
【0051】図9及び図10に示す第5の実施の形態に
よれば、冷却能力(熱交換能力)を第3の実施の形態と
同一にし、且つ接着剤31の抵抗分を同一にした場合、
ヒートシンク10cにおける流路11aの溝幅Wcを
0. 2mm〜0. 5mmの範囲にすることで、消費電力
60〜95W相当のLSIチップ1を搭載できるように
なる。そして、冷媒14がヒートシンク内に封入され閉
じた中で循環するので、第2及び第3の実施の形態に比
べて液漏れなどの問題が無く、高信頼性が得られる。更
に、図12の従来構成に比べて遥かに実装体積を小さく
することができるので、電子機器の小型化、薄型化が可
能になる。更に、上記各実施の形態に比べてプリント配
線基板6の信号配線の収容性が向上するので、高密度実
装が可能になる。
【0052】〔第6の実施の形態〕図11は、本発明の
半導体素子の実装構造の第6の実施の形態を示す。図1
1においては、図1及び図2に用いたと同一部材又は同
一機能を有するものには、同一引用数字を用いている。
したがって、重複する説明は省略する。
【0053】本実施の形態は、図1に示した構造のヒー
トシンク10aと、図2や図5に示した構造のヒートシ
ンク10bの2種類のヒートシンクが、コア層8内の同
一平面上に選択的に配設したところに特徴がある。ヒー
トシンク10aは、高熱伝導性の金属材料、例えば、銅
やアルミなどを用いてプリント配線基板6内に納まるよ
うに、厚みが0.1〜1mmになるように加工されてい
る。ヒートシンク10aは、プリント配線基板6に内蔵
されて外部に露出しない埋め込みでもよいし、その端部
の所定長がプリント配線基板6の端部から外部に突出し
ている構造、更には突出した部分に放熱器が取り付けら
れていてもよい。また、ヒートシンク10bは0.8m
m以上の厚みを有し、内部には複数の微細な流路11が
設けられている。そして、ヒートシンク10bには、G
ND電位(又はVcc電位)のBGAバンプ4を選択的に
接続した放熱用ビア9が接続されている。
【0054】このような構造により、LSIチップ1か
ら発生した熱は、LSIチップ1→チップバンプ2→イ
ンターポーザ3→BGAバンプ4→プリント配線基板6
→ヒートシンク10a,10bの経路で伝導される。特
に、ヒートシンク10bに対しては、プリント配線基板
6内に形成された放熱用ビア9を介してBGAバンプ4
からの熱が直接的に伝導される。したがって、ヒートシ
ンク10b内の冷媒14には効率よく熱伝達されるの
で、大きな消費電力のLSIチップ1を搭載することが
できる。
【0055】前記実施の形態においては、ヒートシンク
をコア層8内に設けるものとしたが、コア層8に限定さ
れるものではなく、プリント配線基板6内の表面寄り又
は裏面寄りであってもよい。また、ヒートシンク10
b,10cは、流路11,11a,11bの断面形状は
角形であるとしたが、円形であってもよい。更に、ヒー
トシンク10a〜10cは放熱面が平坦であるとした
が、凹凸を有したり、所定間隔に溝を有する構造であっ
てもよい。同様に、流路11の内壁にも、熱交換を効率
的に行わせるために冷媒14に乱流を生じさせ、或いは
熱交換面積を多くするための突起やフィン、螺旋溝など
を設けることができる。
【0056】さらに、上記各実施の形態においては、半
導体素子としてLSIを示したが、本発明はLSIに限
定されるものではなく、例えば、発熱の著しい高パワー
のレーザ素子、電源用のIC等の半導体素子にも適用可
能である。また、図7及び図8に示した構造のヒートシ
ンク10cを、図5及び図6のヒートシンク10bに代
えて用いることも、図11に示したヒートシンク10a
と10bの配置構造を図1や図5の構造に適用すること
も可能である。更に、図5に示したヒートシンク10b
を図9及び図10のヒートシンク10cに代えて用いる
ことも可能である。
【0057】
【発明の効果】以上より明らかなように、本発明の半導
体素子の実装構造によれば、プリント配線基板内にヒー
トシンクを配設し、このヒートシンクと半導体チップ側
のバンプ等に接触して熱結合を行う複数の金属柱状体を
プリント配線基板に内蔵させたので、ヒートシンクが空
間を占有することに伴う半導体チップの相互間隔を小さ
くすることができ、ヒートシンクと半導体チップが密着
していなくとも複数の金属柱状体によって熱伝導を果た
すことができる。この結果、従来は、大型のヒートシン
クを装着していたためにプリント配線基板上の半導体チ
ップの相互間隔が長くなり、これにより信号配線長が長
くなっていたのに対し、本発明では半導体チップ間の信
号配線長を短くできるようになり、信号伝送における減
衰や遅延時間を小さくすることが可能になる。更に、ヒ
ートシンクを冷媒により冷却することにより、ヒートシ
ンクの小型化及び薄型化が可能になる。
【0058】本発明の他の半導体素子の実装構造によれ
ば、プリント配線基板には、ヒートシンクを配設すると
共にヒートシンクを露出させるための凹部を形成し、こ
の凹部内に半導体チップを配設し且つヒートシンクに密
着状態にして実装するようにしたので、ヒートシンクが
空間に配置されないようにでき、同一基板上の他の半導
体チップの放熱器や電子部品等に配置上の制約を及ぼす
ことがない。このため、従来のように大型のヒートシン
クを空間内に装着していたためにプリント配線基板上の
半導体チップの相互間隔が長くなり、これにより信号配
線長を長くしていたのに対し、本発明では半導体チップ
間の信号配線長を短くできるようになり、信号伝送にお
ける減衰や遅延時間を小さくすることが可能になる。更
に、ヒートシンクを冷媒により冷却することにより、ヒ
ートシンクの小型化及び薄型化が可能になる。
【0059】本発明の更に他の半導体素子の実装構造に
よれば、プリント配線基板上に実装された半導体チップ
の放熱面には、冷却媒体が流通する少なくとも1つの流
路が内部に形成されたヒートシンクが装着される構造に
したので、ヒートシンクは封入された冷却媒体により熱
交換効率が高められ、これにより小型化が図られる。更
に、従来は、大型のヒートシンクを装着していたために
プリント配線基板上の半導体チップの相互間隔が長くな
り、これにより信号配線長が長くなっていたのに対し、
本発明では半導体チップ間の信号配線長を短くできるよ
うになり、信号伝送における減衰や遅延時間を小さくす
ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体素子の実装構造の第1の実施の
形態を示す断面図である。
【図2】本発明の半導体素子の実装構造の第2の実施の
形態を示す断面図である。
【図3】図2の実施の形態の横断面図である。
【図4】本発明の半導体素子の実装構造におけるヒート
シンクの冷却性能を示す特性図である。
【図5】本発明の半導体素子の実装構造の第3の実施の
形態を示す断面図である。
【図6】図5の実施の形態の横断面図である。
【図7】本発明の半導体素子の実装構造の第4の実施の
形態を示す断面図である。
【図8】図5の実施の形態の横断面図である。
【図9】本発明の半導体素子の実装構造の第5の実施の
形態を示す断面図である。
【図10】図5の実施の形態の横断面図である。
【図11】本発明の半導体素子の実装構造の第6の実施
の形態を示す断面図である。
【図12】従来の半導体素子の実装構造示す断面図であ
る。
【符号の説明】
1,16 LSIチップ 2 チップバンプ 3 インターポーザ 4 BGAバンプ 5 アンダーフィル樹脂 6 プリント配線基板 7 信号配線 8 コア層 9 放熱用ビア 10a,10b,10c ヒートシンク 11,11a,11b 流路 12 フィン 13 多層配線層 14 冷媒 15 半導体パッケージ 17 凹部 30 ボンディングワイヤ 31 接着剤 40a,40b 内蔵マイクロポンプ 50 スルーホール 70 放熱器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 嶋田 勇三 東京都港区芝五丁目7番1号 日本電気株 式会社内 Fターム(参考) 5F036 AA01 BA03 BA05 BA23 BA24 BB01 BB21 BB41 BC05

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多層配線を有するプリント配線基板の所
    定位置にLSIチップが搭載される半導体素子の実装構
    造において、 前記プリント配線基板は、前記半導体チップに対向する
    部位にヒートシンクが配設され、該ヒートシンク及び前
    記半導体チップ側の金属部分に接触して熱結合を行う複
    数の金属柱状体を内蔵することを特徴とする半導体素子
    の実装構造。
  2. 【請求項2】 前記ヒートシンクは、前記プリント配線
    基板のコア層に配設されることを特徴とする請求項1記
    載の半導体素子の実装構造。
  3. 【請求項3】 前記ヒートシンクは、冷却媒体を流通さ
    せるための少なくとも1つの流路を有し、この流路に外
    部から前記冷却媒体が供給されることを特徴とする請求
    項1又は2記載の半導体素子の実装構造。
  4. 【請求項4】 前記流路は、その幅が0.2〜0.6m
    mであることを特徴とする請求項3記載の半導体素子の
    実装構造。
  5. 【請求項5】 前記ヒートシンクは、冷却媒体が封入さ
    れると共に、前記冷却媒体が還流する往路と復路を備
    え、前記冷却媒体を循環させるための1又は複数のマイ
    クロポンプが内蔵されていることを特徴とする請求項1
    又は2記載の半導体素子の実装構造。
  6. 【請求項6】 前記マイクロポンプは、前記往路又は前
    記復路の内部に設置され、その高さが0. 6mm以下で
    あることを特徴とする請求項5記載の半導体素子の実装
    構造。
  7. 【請求項7】 前記ヒートシンクは、板状であることを
    特徴とする請求項1又は2記載の半導体素子の実装構
    造。
  8. 【請求項8】 前記ヒートシンクは、板状の第1のヒー
    トシンクと、 冷却媒体を流通させるための少なくとも1つの流路を有
    する第2のヒートシンクの2種類を含み、これらが選択
    的に配設されていることを特徴とする請求項1又は2記
    載の半導体素子の実装構造。
  9. 【請求項9】 前記ヒートシンクは、厚みが0.1mm
    〜1mmであることを特徴とする請求項1,3,又は7
    記載の半導体素子の実装構造。
  10. 【請求項10】 前記半導体チップは、フリップチップ
    型であることを特徴とする請求項1記載の半導体素子の
    実装構造。
  11. 【請求項11】 多層配線を有するプリント配線基板の
    所定位置に半導体チップが搭載される半導体素子の実装
    構造において、 前記プリント配線基板は、前記半導体チップに対向する
    部位にヒートシンクが配設され、前記ヒートシンクを露
    出させるための凹部を有し、前記半導体チップがその放
    熱面を前記ヒートシンクに密着させた状態で前記凹部に
    搭載されることを特徴とする半導体素子の実装構造。
  12. 【請求項12】 前記半導体チップは、熱伝導性を有す
    る接着剤により前記ヒートシンクに固定されることを特
    徴とする請求項11記載の半導体素子の実装構造。
  13. 【請求項13】 前記ヒートシンクは、冷却媒体を流通
    させるための少なくとも1つの流路を有し、この流路に
    外部から冷却媒体が供給されることを特徴とする請求項
    11記載の半導体素子の実装構造。
  14. 【請求項14】 前記流路は、その幅が0.2〜0.6
    mmであることを特徴とする請求項13記載の半導体素
    子の実装構造。
  15. 【請求項15】 前記ヒートシンクは、板状であること
    を特徴とする請求項11記載の半導体素子の実装構造。
  16. 【請求項16】 前記ヒートシンクは、冷却媒体が封入
    されると共に、前記冷却媒体が還流する往路と復路を備
    え、前記冷却媒体を循環させるための1又は複数のマイ
    クロポンプが内蔵されていることを特徴とする請求項1
    1記載の半導体素子の実装構造。
  17. 【請求項17】 前記マイクロポンプは、前記往路又は
    前記復路の内部に設置され、その高さが0. 6mm以下
    であることを特徴とする請求項16記載の半導体素子の
    実装構造。
  18. 【請求項18】 前記ヒートシンクは、厚みが0.1m
    m〜1mmであることを特徴とする請求項11,13,
    又は16記載の半導体素子の実装構造。
  19. 【請求項19】 多層配線を有するプリント配線基板の
    所定位置に半導体チップが搭載される半導体素子の実装
    構造において、 前記半導体チップは、その放熱面に、冷却媒体が流通す
    る少なくとも1つの流路を内部に備えたヒートシンクが
    装着されることを特徴とする半導体素子の実装構造。
  20. 【請求項20】 前記ヒートシンクは、冷却媒体が封入
    されると共に、前記冷却媒体が還流する往路と復路を備
    え、前記冷却媒体を循環させるための1又は複数のマイ
    クロポンプが内蔵されていることを特徴とする請求項1
    9記載の半導体素子の実装構造。
  21. 【請求項21】 前記マイクロポンプは、前記往路又は
    前記復路の内部に設置され、その高さが0. 6mm以下
    であることを特徴とする請求項20記載の半導体素子の
    実装構造。
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Cited By (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004047168A1 (ja) * 2002-11-21 2004-06-03 Hitachi, Ltd. 電子装置
JP2004172425A (ja) * 2002-11-21 2004-06-17 Hitachi Ltd 電子装置
JP2005019794A (ja) * 2003-06-27 2005-01-20 Mitsubishi Electric Corp 冷却装置
JP2005228798A (ja) * 2004-02-10 2005-08-25 Seiko Epson Corp 基板、光源装置及びプロジェクタ
JP2006293182A (ja) * 2005-04-14 2006-10-26 Showa Denko Kk バックライトユニットおよび液晶表示装置
US7310457B2 (en) 2005-02-23 2007-12-18 Fuji Xerox Co., Ltd. Multi-chip module and method for mounting thereof
JP2008510301A (ja) * 2004-08-13 2008-04-03 インテル・コーポレーション 集積回路装置のための液体金属熱インターフェース
JP2008192814A (ja) * 2007-02-05 2008-08-21 Fujitsu Ltd プリント配線板、電子装置、およびプリント配線板の製造方法
JP2008205250A (ja) * 2007-02-21 2008-09-04 Fujitsu Ltd 冷却板および電子装置
JP2008235496A (ja) * 2007-03-20 2008-10-02 Furukawa Electric Co Ltd:The 冷却基板
JP2008311397A (ja) * 2007-06-14 2008-12-25 Nec Toppan Circuit Solutions Inc 半導体素子の実装構造、印刷配線板及びその製造方法
JP2009043978A (ja) * 2007-08-09 2009-02-26 Shinko Electric Ind Co Ltd 半導体装置
JP2009117606A (ja) * 2007-11-06 2009-05-28 Furukawa Electric Co Ltd:The 冷却装置
JP2010538487A (ja) * 2007-09-07 2010-12-09 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション 冷却装置、冷却方法及び一体型ヒートスプレッダ(熱発生コンポーネントを冷却する方法及び装置)
WO2010147202A1 (ja) * 2009-06-19 2010-12-23 株式会社安川電機 電力変換装置
JP2012038892A (ja) * 2010-08-06 2012-02-23 Denso Corp 電子装置
CN102460695A (zh) * 2009-06-19 2012-05-16 株式会社安川电机 布线基板以及电力变换装置
JP4939214B2 (ja) * 2003-07-17 2012-05-23 ザ バーグキスト カンパニー 熱拡散装置
JP2012142532A (ja) * 2010-12-15 2012-07-26 Fujitsu Ltd 半導体装置、冷却装置及び冷却装置の製造方法
JP2013125959A (ja) * 2011-12-14 2013-06-24 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd 半導体パッケージ
JP2013157441A (ja) * 2012-01-30 2013-08-15 Shinko Electric Ind Co Ltd 配線基板及び配線基板の製造方法
JP5277963B2 (ja) * 2006-12-18 2013-08-28 日本電気株式会社 半導体素子の冷却に用いる熱交換器およびその製造方法
JP2014138474A (ja) * 2013-01-16 2014-07-28 Toyota Industries Corp 車両用インバータ装置
JP2015088649A (ja) * 2013-10-31 2015-05-07 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションInternational Business Machines Corporation チップ支持基板の配線部裏面に放熱器設置の面領域を設定する方法およびチップ支持基板並びにチップ実装構造体
JP2017216464A (ja) * 2012-02-07 2017-12-07 株式会社ニコン 撮像ユニットおよび撮像装置
WO2018111485A1 (en) * 2016-12-12 2018-06-21 General Electric Company Electronics package with embedded through-connect and resistor structure and method of manufacturing thereof
JP2018110155A (ja) * 2016-12-28 2018-07-12 富士通株式会社 電子装置、及び電子装置の製造方法
JP2020074434A (ja) * 2020-01-16 2020-05-14 株式会社ニコン 基板、撮像ユニットおよび撮像装置

Families Citing this family (57)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6606251B1 (en) * 2002-02-07 2003-08-12 Cooligy Inc. Power conditioning module
JP2003264265A (ja) * 2002-03-08 2003-09-19 Mitsubishi Electric Corp 電力用半導体装置
US6946742B2 (en) * 2002-12-19 2005-09-20 Analog Devices, Inc. Packaged microchip with isolator having selected modulus of elasticity
JP3847691B2 (ja) * 2002-09-26 2006-11-22 三菱電機株式会社 電力用半導体装置
US7205649B2 (en) * 2003-06-30 2007-04-17 Intel Corporation Ball grid array copper balancing
GB0319714D0 (en) * 2003-08-21 2003-09-24 Philipp Harald Anisotropic touch screen element
JP4015975B2 (ja) * 2003-08-27 2007-11-28 三菱電機株式会社 半導体装置
JP4771808B2 (ja) * 2003-09-24 2011-09-14 イビデン株式会社 半導体装置
JP2005101356A (ja) * 2003-09-25 2005-04-14 Toshiba Corp 無線カード
JP2006073655A (ja) * 2004-08-31 2006-03-16 Toshiba Corp 半導体モジュール
US20060103016A1 (en) * 2004-11-12 2006-05-18 Advanpack Solutions Pte Ltd Heat sinking structure
US7398818B2 (en) * 2004-12-28 2008-07-15 California Institute Of Technology Fluidic pump for heat management
JP4698259B2 (ja) * 2005-03-16 2011-06-08 三洋電機株式会社 電子部品搭載用パッケージ及びパッケージ集合基板
US20060208365A1 (en) * 2005-03-17 2006-09-21 Chipmos Technologies Inc. Flip-chip-on-film package structure
EP1878050A1 (en) * 2005-04-28 2008-01-16 Nxp B.V. Integrated circuit assembly with passive integration substrate for power and ground line routing on top of an integrated circuit chip
US7221055B2 (en) * 2005-05-23 2007-05-22 Texas Instruments Incorporated System and method for die attach using a backside heat spreader
TWI294694B (en) * 2005-06-14 2008-03-11 Ind Tech Res Inst Led wafer-level chip scale packaging
US8399291B2 (en) 2005-06-29 2013-03-19 Intel Corporation Underfill device and method
US7913719B2 (en) 2006-01-30 2011-03-29 Cooligy Inc. Tape-wrapped multilayer tubing and methods for making the same
US7494910B2 (en) * 2006-03-06 2009-02-24 Micron Technology, Inc. Methods of forming semiconductor package
KR100729362B1 (ko) * 2006-04-27 2007-06-15 삼성전자주식회사 내부 회로에 직접 연결된 방열 장치를 구비하는 반도체패키지 및 이를 제조하는 방법
US7679916B2 (en) * 2006-12-08 2010-03-16 GE Intelligent Platforms Embedded Systems, Inc. Method and system for extracting heat from electrical components
KR101291428B1 (ko) * 2006-12-14 2013-07-30 엘지전자 주식회사 조리기기
JP2008159619A (ja) * 2006-12-20 2008-07-10 Shinko Electric Ind Co Ltd 半導体装置
JP2008160019A (ja) * 2006-12-26 2008-07-10 Shinko Electric Ind Co Ltd 電子部品
TWI356480B (en) * 2007-05-07 2012-01-11 Siliconware Precision Industries Co Ltd Semiconductor package substrate
US9656009B2 (en) 2007-07-11 2017-05-23 California Institute Of Technology Cardiac assist system using helical arrangement of contractile bands and helically-twisting cardiac assist device
GB0716116D0 (en) * 2007-08-17 2007-09-26 Selex Sensors & Airborne Sys Antenna
US7738249B2 (en) * 2007-10-25 2010-06-15 Endicott Interconnect Technologies, Inc. Circuitized substrate with internal cooling structure and electrical assembly utilizing same
KR101491138B1 (ko) * 2007-12-12 2015-02-09 엘지이노텍 주식회사 다층 기판 및 이를 구비한 발광 다이오드 모듈
DE102008050065A1 (de) * 2008-10-01 2010-04-08 Reiner Dziadek Wärmetauscher zur Kühlung von elektrischen Bauelementen welcher vollständing in die Leiterplatte integriert ist
JP2010161184A (ja) 2009-01-08 2010-07-22 Hitachi Ltd 半導体装置
US9125655B2 (en) 2010-07-16 2015-09-08 California Institute Of Technology Correction and optimization of wave reflection in blood vessels
JP5672305B2 (ja) * 2010-08-27 2015-02-18 株式会社村田製作所 半導体装置
US9386725B2 (en) 2011-09-01 2016-07-05 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Heat sinking
DE102011083223B4 (de) * 2011-09-22 2019-08-22 Infineon Technologies Ag Leistungshalbleitermodul mit integrierter Dickschichtleiterplatte
CN103988295B (zh) * 2011-12-21 2016-08-17 南京皓赛米电力科技有限公司 用于高功率电子元件封装含微通道的引线框架焊盘及封装结构和工艺
TWI476841B (zh) * 2012-03-03 2015-03-11 矽品精密工業股份有限公司 半導體封裝件及其製法
JP5945326B2 (ja) * 2012-07-30 2016-07-05 パナソニック株式会社 放熱構造を備えた半導体装置
JP2014063844A (ja) * 2012-09-20 2014-04-10 Sony Corp 半導体装置、半導体装置の製造方法及び電子機器
EP2894950B1 (en) * 2013-05-31 2020-07-29 Dialog Semiconductor GmbH Embedded heat slug to enhance substrate thermal conductivity
US9209151B2 (en) * 2013-09-26 2015-12-08 General Electric Company Embedded semiconductor device package and method of manufacturing thereof
CN105122446B (zh) * 2013-09-30 2019-07-19 富士电机株式会社 半导体装置、半导体装置的组装方法、半导体装置用部件以及单位模块
FR3011979A1 (fr) * 2013-10-15 2015-04-17 St Microelectronics Grenoble 2 Dispositif electronique a puce de circuits integres et systeme electronique
FR3011977A1 (fr) * 2013-10-15 2015-04-17 St Microelectronics Grenoble 2 Dispositif electronique a puce de circuits integres et systeme electronique
US9490226B2 (en) * 2014-08-18 2016-11-08 Qualcomm Incorporated Integrated device comprising a heat-dissipation layer providing an electrical path for a ground signal
KR101712928B1 (ko) * 2014-11-12 2017-03-09 삼성전자주식회사 반도체 패키지
JP6361821B2 (ja) * 2015-04-27 2018-07-25 富士電機株式会社 半導体装置
JP2016213308A (ja) * 2015-05-08 2016-12-15 キヤノン株式会社 プリント回路板及びプリント配線板
JP7159620B2 (ja) * 2018-05-30 2022-10-25 富士電機株式会社 半導体装置、冷却モジュール、電力変換装置及び電動車両
US10998251B2 (en) 2019-01-10 2021-05-04 Advanced Semiconductor Engineering, Inc. Semiconductor package structure and a method of manufacturing the same
GB2581149B (en) * 2019-02-05 2021-11-10 Pragmatic Printing Ltd Flexible interposer
US11342257B2 (en) 2020-01-22 2022-05-24 Delta Electronics (Shanghai) Co., Ltd. Carrier board and power module using same
CN113161309A (zh) * 2020-01-22 2021-07-23 台达电子企业管理(上海)有限公司 载板及其适用的功率模块
US11350519B2 (en) 2020-01-22 2022-05-31 Delta Electronics (Shanghai) Co., Ltd. Power module
US11915997B2 (en) 2020-06-24 2024-02-27 Micron Technology, Inc. Thermal management of GPU-HBM package by microchannel integrated substrate
US20230118952A1 (en) * 2021-10-15 2023-04-20 Cisco Technology, Inc. Heat sink with adaptive curvature to mitigate thermal runaway for a circuit component

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000150715A (ja) 1998-11-09 2000-05-30 Mitsubishi Gas Chem Co Inc 金属板入りプリント配線板用銅張板の製造方法
US4860165A (en) * 1988-04-27 1989-08-22 Prime Computer, Inc. Semiconductor chip carrier package
US6323549B1 (en) * 1996-08-29 2001-11-27 L. Pierre deRochemont Ceramic composite wiring structures for semiconductor devices and method of manufacture
US5986885A (en) * 1997-04-08 1999-11-16 Integrated Device Technology, Inc. Semiconductor package with internal heatsink and assembly method
TW388201B (en) * 1998-04-22 2000-04-21 World Wiser Electronics Inc Method for producing thermal structure of printed circuit board
JP2000150714A (ja) 1998-11-09 2000-05-30 Mitsubishi Gas Chem Co Inc 半導体プラスチックパッケージ用プリント配線板
JP2000260901A (ja) 1999-03-04 2000-09-22 Mitsubishi Gas Chem Co Inc 金属芯入半導体プラスチックパッケージ用多層プリント配線板
US6122171A (en) * 1999-07-30 2000-09-19 Micron Technology, Inc. Heat sink chip package and method of making
US6219243B1 (en) * 1999-12-14 2001-04-17 Intel Corporation Heat spreader structures for enhanced heat removal from both sides of chip-on-flex packaged units
US6257320B1 (en) * 2000-03-28 2001-07-10 Alec Wargo Heat sink device for power semiconductors
US6388317B1 (en) * 2000-09-25 2002-05-14 Lockheed Martin Corporation Solid-state chip cooling by use of microchannel coolant flow

Cited By (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004047168A1 (ja) * 2002-11-21 2004-06-03 Hitachi, Ltd. 電子装置
CN100378968C (zh) * 2002-11-21 2008-04-02 株式会社日立制作所 电子装置
US7554039B2 (en) 2002-11-21 2009-06-30 Hitachi, Ltd. Electronic device
JP2004172425A (ja) * 2002-11-21 2004-06-17 Hitachi Ltd 電子装置
JP2005019794A (ja) * 2003-06-27 2005-01-20 Mitsubishi Electric Corp 冷却装置
JP4939214B2 (ja) * 2003-07-17 2012-05-23 ザ バーグキスト カンパニー 熱拡散装置
JP2005228798A (ja) * 2004-02-10 2005-08-25 Seiko Epson Corp 基板、光源装置及びプロジェクタ
JP4639231B2 (ja) * 2004-08-13 2011-02-23 インテル・コーポレーション 集積回路装置のための液体金属熱インターフェース
JP2008510301A (ja) * 2004-08-13 2008-04-03 インテル・コーポレーション 集積回路装置のための液体金属熱インターフェース
US7310457B2 (en) 2005-02-23 2007-12-18 Fuji Xerox Co., Ltd. Multi-chip module and method for mounting thereof
JP2006293182A (ja) * 2005-04-14 2006-10-26 Showa Denko Kk バックライトユニットおよび液晶表示装置
JP5277963B2 (ja) * 2006-12-18 2013-08-28 日本電気株式会社 半導体素子の冷却に用いる熱交換器およびその製造方法
JP2008192814A (ja) * 2007-02-05 2008-08-21 Fujitsu Ltd プリント配線板、電子装置、およびプリント配線板の製造方法
JP2008205250A (ja) * 2007-02-21 2008-09-04 Fujitsu Ltd 冷却板および電子装置
JP2008235496A (ja) * 2007-03-20 2008-10-02 Furukawa Electric Co Ltd:The 冷却基板
JP2008311397A (ja) * 2007-06-14 2008-12-25 Nec Toppan Circuit Solutions Inc 半導体素子の実装構造、印刷配線板及びその製造方法
JP2009043978A (ja) * 2007-08-09 2009-02-26 Shinko Electric Ind Co Ltd 半導体装置
JP2010538487A (ja) * 2007-09-07 2010-12-09 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション 冷却装置、冷却方法及び一体型ヒートスプレッダ(熱発生コンポーネントを冷却する方法及び装置)
US10278306B2 (en) 2007-09-07 2019-04-30 Global Foundries Inc. Method and device for cooling a heat generating component
US10091909B2 (en) 2007-09-07 2018-10-02 Globalfoundries Inc. Method and device for cooling a heat generating component
JP2009117606A (ja) * 2007-11-06 2009-05-28 Furukawa Electric Co Ltd:The 冷却装置
WO2010147202A1 (ja) * 2009-06-19 2010-12-23 株式会社安川電機 電力変換装置
CN102460693A (zh) * 2009-06-19 2012-05-16 株式会社安川电机 电力变换装置
CN102460695A (zh) * 2009-06-19 2012-05-16 株式会社安川电机 布线基板以及电力变换装置
JP2012038892A (ja) * 2010-08-06 2012-02-23 Denso Corp 電子装置
JP2012142532A (ja) * 2010-12-15 2012-07-26 Fujitsu Ltd 半導体装置、冷却装置及び冷却装置の製造方法
JP2013125959A (ja) * 2011-12-14 2013-06-24 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd 半導体パッケージ
JP2013157441A (ja) * 2012-01-30 2013-08-15 Shinko Electric Ind Co Ltd 配線基板及び配線基板の製造方法
US11887839B2 (en) 2012-02-07 2024-01-30 Nikon Corporation Imaging unit and imaging apparatus
JP2017216464A (ja) * 2012-02-07 2017-12-07 株式会社ニコン 撮像ユニットおよび撮像装置
JP2020025106A (ja) * 2012-02-07 2020-02-13 株式会社ニコン 撮像ユニットおよび撮像装置
US10304752B2 (en) 2012-02-07 2019-05-28 Nikon Corporation Imaging unit and imaging apparatus
JP2014138474A (ja) * 2013-01-16 2014-07-28 Toyota Industries Corp 車両用インバータ装置
US9558311B2 (en) 2013-10-31 2017-01-31 International Business Machines Corporation Surface region selection for heat sink placement
JP2015088649A (ja) * 2013-10-31 2015-05-07 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーションInternational Business Machines Corporation チップ支持基板の配線部裏面に放熱器設置の面領域を設定する方法およびチップ支持基板並びにチップ実装構造体
WO2018111485A1 (en) * 2016-12-12 2018-06-21 General Electric Company Electronics package with embedded through-connect and resistor structure and method of manufacturing thereof
JP2018110155A (ja) * 2016-12-28 2018-07-12 富士通株式会社 電子装置、及び電子装置の製造方法
JP2020074434A (ja) * 2020-01-16 2020-05-14 株式会社ニコン 基板、撮像ユニットおよび撮像装置

Also Published As

Publication number Publication date
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