JP2003037223A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JP2003037223A JP2003037223A JP2001225935A JP2001225935A JP2003037223A JP 2003037223 A JP2003037223 A JP 2003037223A JP 2001225935 A JP2001225935 A JP 2001225935A JP 2001225935 A JP2001225935 A JP 2001225935A JP 2003037223 A JP2003037223 A JP 2003037223A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 空気との対流による放熱機構を用いているた
め、半導体素子の冷却効率を上げるためには放熱フィン
の凹凸を深く形成する必要があるため、通常に流通して
いるシリコン基板（例えば厚み６２５〜７２５[μｍ]）
に凹凸加工しても、効果的な冷却効果が得られないとい
う課題を有していた。 【解決手段】 半導体素子５の裏面７に溝８が形成さ
れ、支持板９の冷媒流入用穴１１から流入した冷媒１０
が溝８を通過し、支持板９の冷媒流出用穴１２から流出
することで、半導体素子５から発生した熱を高効率に放
熱することができる。
め、半導体素子の冷却効率を上げるためには放熱フィン
の凹凸を深く形成する必要があるため、通常に流通して
いるシリコン基板（例えば厚み６２５〜７２５[μｍ]）
に凹凸加工しても、効果的な冷却効果が得られないとい
う課題を有していた。 【解決手段】 半導体素子５の裏面７に溝８が形成さ
れ、支持板９の冷媒流入用穴１１から流入した冷媒１０
が溝８を通過し、支持板９の冷媒流出用穴１２から流出
することで、半導体素子５から発生した熱を高効率に放
熱することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子の放熱
を高効率に行う構成の半導体装置に関するものであり、
特に、半導体素子に放熱手段を接着し、小型で放熱性の
良い半導体装置に関するものである。
を高効率に行う構成の半導体装置に関するものであり、
特に、半導体素子に放熱手段を接着し、小型で放熱性の
良い半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より、電子機器の小型化、高機能化
に伴い、半導体素子から発生する熱を効果的に冷却でき
る半導体装置が要求されている。効果的に半導体素子を
冷却する構造としては、例えば、半導体素子の裏面に放
熱用の凹凸部を形成し放熱効果を高めた半導体装置が開
発されている。
に伴い、半導体素子から発生する熱を効果的に冷却でき
る半導体装置が要求されている。効果的に半導体素子を
冷却する構造としては、例えば、半導体素子の裏面に放
熱用の凹凸部を形成し放熱効果を高めた半導体装置が開
発されている。
【０００３】以下、従来の半導体装置について図面を参
照しながら説明する。
照しながら説明する。
【０００４】図４は、従来の半導体装置を示す裏面から
見た斜視図であり、図５は、図４のＡ−Ａ１箇所の断面
図である。
見た斜視図であり、図５は、図４のＡ−Ａ１箇所の断面
図である。
【０００５】図４および図５に示すように、１は半導体
素子、２は半導体素子１の素子形成面、３は半導体素子
の裏面である。半導体素子１の基材の材料としては、シ
リコンが用いられる。４は半導体素子１の裏面３に直接
形成された凹凸形状の放熱用フィンであり、半導体素子
１の素子形成面で発生した熱を対流により空気中に放熱
する。放熱用フィン４の凹凸の形状は、ＲＩＥ（Ｒｅａ
ｃｔｉｖｅ ＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ）方式によるドライ
エッチングにより形成する。
素子、２は半導体素子１の素子形成面、３は半導体素子
の裏面である。半導体素子１の基材の材料としては、シ
リコンが用いられる。４は半導体素子１の裏面３に直接
形成された凹凸形状の放熱用フィンであり、半導体素子
１の素子形成面で発生した熱を対流により空気中に放熱
する。放熱用フィン４の凹凸の形状は、ＲＩＥ（Ｒｅａ
ｃｔｉｖｅ ＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ）方式によるドライ
エッチングにより形成する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の半導体装置は、空気との対流による放熱機構を用い
ているため、半導体素子の冷却効率を上げるためには放
熱フィンの凹凸を深く形成する必要がある。このため、
通常に流通しているシリコン基板（例えば厚み６２５〜
７２５[μｍ]）に凹凸加工しても、効果的な冷却効果が
得られないという課題を有していた。
来の半導体装置は、空気との対流による放熱機構を用い
ているため、半導体素子の冷却効率を上げるためには放
熱フィンの凹凸を深く形成する必要がある。このため、
通常に流通しているシリコン基板（例えば厚み６２５〜
７２５[μｍ]）に凹凸加工しても、効果的な冷却効果が
得られないという課題を有していた。
【０００７】本発明は前記従来の課題を解決するもの
で、冷媒を接触流通させる通路を半導体素子の裏面に備
えることで、半導体素子を高効率に冷却することを可能
にする半導体装置を提供することを目的とする。
で、冷媒を接触流通させる通路を半導体素子の裏面に備
えることで、半導体素子を高効率に冷却することを可能
にする半導体装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記従来の課題を解決す
るために、本発明の半導体装置は、半導体素子の裏面に
溝が形成され、前記半導体素子の裏面に支持板が接着さ
れ、前記支持板には冷媒流入用穴と冷媒流出用穴とが形
成され、前記冷媒流入用穴および前記冷媒流出用穴は前
記溝に接続され、冷媒が前記冷媒流入用穴から流入し、
前記溝を通過して前記冷媒流出用穴から流出する。
るために、本発明の半導体装置は、半導体素子の裏面に
溝が形成され、前記半導体素子の裏面に支持板が接着さ
れ、前記支持板には冷媒流入用穴と冷媒流出用穴とが形
成され、前記冷媒流入用穴および前記冷媒流出用穴は前
記溝に接続され、冷媒が前記冷媒流入用穴から流入し、
前記溝を通過して前記冷媒流出用穴から流出する。
【０００９】また、冷媒は水である。
【００１０】また、支持板の表面は凹凸形状である。
【００１１】また、支持板はアルミニウムからなる。
【００１２】また、支持板はセラミックからなる。
【００１３】これにより、半導体素子の動作時に発生す
る熱を高効率に放熱することが可能となる。
る熱を高効率に放熱することが可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の半導体装置の一実
施形態について図面を参照しながら説明する。
施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１５】図１は、本実施形態の半導体装置を示す図
であり、図２は図１のＢ−Ｂ１箇所の断面図である。
であり、図２は図１のＢ−Ｂ１箇所の断面図である。
【００１６】図１および図２に示すように、５は半導体
素子、６は半導体素子５の素子形成面、７は半導体素子
の裏面である。半導体素子５の材料として、例えば一般
に流通している厚み６２５[μｍ]程度のシリコンやガリ
ウム−砒素化合物の基板を用いる。また、８は半導体素
子５の裏面７に形成された溝であり、９は溝８を密閉す
る支持板である。支持板９は半導体素子５と熱膨張係数
が近く、かつ熱伝導率の良い材料として、例えばアルミ
やセラミックなどを用いる。１０は冷媒であり、本実施
形態では水を用いる。１１は溝８に冷媒１０を流入させ
る冷媒流入用穴、１２は溝８から冷媒を流出させる冷媒
流出用穴である。溝８はＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉ
ｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）方式によるドライエッチングや
放電加工等により形成する。溝８の深さは半導体素子５
の機械的強度や加工の容易さから２００〜４００[μ
ｍ]、望ましくは３００[μｍ]程度の深さとする。半導
体素子５の裏面７と支持板９とは機械的に押圧して密着
させても良いし、熱硬化型の樹脂やろう剤で接着しても
良い。半導体素子５の発熱により加熱された冷媒１０は
冷媒流出用穴１２より流出した後、適切な熱交換機（図
示せず）により冷却し再び冷媒流入用穴１１より溝８に
流入させる。
素子、６は半導体素子５の素子形成面、７は半導体素子
の裏面である。半導体素子５の材料として、例えば一般
に流通している厚み６２５[μｍ]程度のシリコンやガリ
ウム−砒素化合物の基板を用いる。また、８は半導体素
子５の裏面７に形成された溝であり、９は溝８を密閉す
る支持板である。支持板９は半導体素子５と熱膨張係数
が近く、かつ熱伝導率の良い材料として、例えばアルミ
やセラミックなどを用いる。１０は冷媒であり、本実施
形態では水を用いる。１１は溝８に冷媒１０を流入させ
る冷媒流入用穴、１２は溝８から冷媒を流出させる冷媒
流出用穴である。溝８はＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｉ
ｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）方式によるドライエッチングや
放電加工等により形成する。溝８の深さは半導体素子５
の機械的強度や加工の容易さから２００〜４００[μ
ｍ]、望ましくは３００[μｍ]程度の深さとする。半導
体素子５の裏面７と支持板９とは機械的に押圧して密着
させても良いし、熱硬化型の樹脂やろう剤で接着しても
良い。半導体素子５の発熱により加熱された冷媒１０は
冷媒流出用穴１２より流出した後、適切な熱交換機（図
示せず）により冷却し再び冷媒流入用穴１１より溝８に
流入させる。
【００１７】以上、本実施形態の半導体装置は、半導体
素子の裏面に溝が形成され、冷媒流入用穴から流入した
冷媒を半導体素子の裏面に形成された溝を通過させ、冷
媒流出用穴から流出させることで、半導体素子の素子形
成面で発生した熱を効果的に放熱させることができる。
素子の裏面に溝が形成され、冷媒流入用穴から流入した
冷媒を半導体素子の裏面に形成された溝を通過させ、冷
媒流出用穴から流出させることで、半導体素子の素子形
成面で発生した熱を効果的に放熱させることができる。
【００１８】次に、第２の実施形態について図面を参照
しながら説明する。
しながら説明する。
【００１９】図３は本実施形態の半導体装置を示す断面
図である。
図である。
【００２０】なお、第１の実施形態と同様の内容につい
ては省略し、同一の構成要件には同一の符号を付す。
ては省略し、同一の構成要件には同一の符号を付す。
【００２１】図３に示すように、本実施形態の半導体装
置の特徴的構成は、支持板９の裏面７に凹凸形状の放熱
用のフィン１３が形成されていることである。
置の特徴的構成は、支持板９の裏面７に凹凸形状の放熱
用のフィン１３が形成されていることである。
【００２２】すなわち、半導体素子の裏面に溝が形成さ
れ、冷媒流入用穴から流入させた冷媒を半導体素子に直
接接触流通させ冷媒流出用穴から流出させることに加
え、放熱用のフィンからの放熱効果を与えることで、半
導体素子の素子形成面で発生した熱を効果的に放熱させ
ることができる。
れ、冷媒流入用穴から流入させた冷媒を半導体素子に直
接接触流通させ冷媒流出用穴から流出させることに加
え、放熱用のフィンからの放熱効果を与えることで、半
導体素子の素子形成面で発生した熱を効果的に放熱させ
ることができる。
【００２３】なお、溝、冷媒流入用穴および冷媒流出用
穴は、半導体素子の裏面に配置したが、半導体素子の動
作や加工に影響しない位置であれば半導体素子の表面や
側面に配置しても良い。
穴は、半導体素子の裏面に配置したが、半導体素子の動
作や加工に影響しない位置であれば半導体素子の表面や
側面に配置しても良い。
【００２４】また、いずれの実施形態においても、半導
体素子の材料である半導体基板は通常に流通している厚
み（６２５〜７２５[μｍ]）のものを用いれば良く、ま
た適当な厚み（３００〜４００[μｍ]）に裏面研磨した
ものを用いても良い。
体素子の材料である半導体基板は通常に流通している厚
み（６２５〜７２５[μｍ]）のものを用いれば良く、ま
た適当な厚み（３００〜４００[μｍ]）に裏面研磨した
ものを用いても良い。
【００２５】また、冷媒は半導体素子および支持板の材
料に対して不活性であれば良く、水の他、例えばフロン
などの液体や、窒素やアルゴンなどを冷却したガスを用
いても良い。
料に対して不活性であれば良く、水の他、例えばフロン
などの液体や、窒素やアルゴンなどを冷却したガスを用
いても良い。
【００２６】さらに、溝の平面形状はつづら折れ様、断
面形状は矩型にしているが、この形状に限定するもので
は無く、例えば平面形状をスパイラル状、断面形状を半
円型にするなど、加工が容易で、半導体素子と冷媒との
接触面積が大きく、かつ半導体素子の裏面を均等に冷却
できる形状であれば特に限定されるものではない。
面形状は矩型にしているが、この形状に限定するもので
は無く、例えば平面形状をスパイラル状、断面形状を半
円型にするなど、加工が容易で、半導体素子と冷媒との
接触面積が大きく、かつ半導体素子の裏面を均等に冷却
できる形状であれば特に限定されるものではない。
【００２７】
【発明の効果】本発明の半導体装置は、半導体素子の裏
面に溝が形成され、半導体素子の裏面に支持板が接着さ
れ、支持板に形成された冷媒流入用穴から流入した冷媒
が溝を通過して、支持板の冷媒流入用穴から流出するこ
とで、半導体素子の高効率な放熱を実現する。
面に溝が形成され、半導体素子の裏面に支持板が接着さ
れ、支持板に形成された冷媒流入用穴から流入した冷媒
が溝を通過して、支持板の冷媒流入用穴から流出するこ
とで、半導体素子の高効率な放熱を実現する。
【図１】本発明の一実施形態の半導体装置を示す図
【図２】本発明の一実施形態の半導体装置を示す断面図
【図３】本発明の一実施形態の半導体装置を示す断面図
【図４】従来の半導体装置を示す斜視図
【図５】従来の半導体装置を示す断面図
１ 半導体素子
２ 素子形成面
３ 裏面
４ 放熱用フィン
５ 半導体素子
６ 素子形成面
７ 裏面
８ 溝
９ 支持板
１０ 冷媒
１１ 冷媒流入用穴
１２ 冷媒流出用穴
１３ 放熱用のフィン
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 野久保 武史
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器
産業株式会社内
(72)発明者 石川 和弘
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器
産業株式会社内
(72)発明者 松本 克良
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器
産業株式会社内
(72)発明者 川端 毅
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器
産業株式会社内
Ｆターム(参考） 5F036 AA01 BA10 BB41
Claims (5)
- 【請求項１】 半導体素子の裏面に溝が形成され、前記
半導体素子の裏面に支持板が接着され、前記支持板には
冷媒流入用穴と冷媒流出用穴とが形成され、前記冷媒流
入用穴および前記冷媒流出用穴は前記溝に接続され、冷
媒が前記冷媒流入用穴から流入し、前記溝を通過して前
記冷媒流出用穴から流出することを特徴とする半導体装
置。 - 【請求項２】 冷媒は水であ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】 支持板の表面は凹凸形状であることを特
徴とする請求項１に記載の半導体装置。 - 【請求項４】 支持板はアルミニウムからなることを特
徴とする請求項１に記載の半導体装置。 - 【請求項５】 支持板はセラミックからなることを特徴
とする請求項１に記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001225935A JP2003037223A (ja) | 2001-07-26 | 2001-07-26 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001225935A JP2003037223A (ja) | 2001-07-26 | 2001-07-26 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003037223A true JP2003037223A (ja) | 2003-02-07 |
Family
ID=19058845
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001225935A Pending JP2003037223A (ja) | 2001-07-26 | 2001-07-26 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003037223A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008047894A (ja) * | 2006-08-11 | 2008-02-28 | Dongbu Hitek Co Ltd | 半導体素子及びその製造方法 |
| JP2008141002A (ja) * | 2006-12-01 | 2008-06-19 | Toshiba Corp | 半導体パッケージ |
| JP2011108857A (ja) * | 2009-11-18 | 2011-06-02 | General Electric Co <Ge> | プレスパッケージ用ヒートシンク及び冷却・パッケージング用スタック |
| AU2008291795B2 (en) * | 2007-08-31 | 2013-04-04 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | System and method for matching colored lids to cartons |
| CN109411427A (zh) * | 2018-09-06 | 2019-03-01 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 一种微流道散热器及其制造方法 |
| TWI695467B (zh) * | 2019-07-10 | 2020-06-01 | 國立交通大學 | 積體電路散熱結構 |
-
2001
- 2001-07-26 JP JP2001225935A patent/JP2003037223A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008047894A (ja) * | 2006-08-11 | 2008-02-28 | Dongbu Hitek Co Ltd | 半導体素子及びその製造方法 |
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| AU2008291795B9 (en) * | 2007-08-31 | 2013-05-16 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | System and method for matching colored lids to cartons |
| JP2011108857A (ja) * | 2009-11-18 | 2011-06-02 | General Electric Co <Ge> | プレスパッケージ用ヒートシンク及び冷却・パッケージング用スタック |
| CN109411427A (zh) * | 2018-09-06 | 2019-03-01 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 一种微流道散热器及其制造方法 |
| CN109411427B (zh) * | 2018-09-06 | 2020-06-09 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 一种微流道散热器及其制造方法 |
| TWI695467B (zh) * | 2019-07-10 | 2020-06-01 | 國立交通大學 | 積體電路散熱結構 |
| US11094609B2 (en) | 2019-07-10 | 2021-08-17 | National Chiao Tung University | Thermal dissipation structure for integrated circuits comprising thermal dissipation trench |
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