JP2011199053A

JP2011199053A - 半導体装置

Info

Publication number: JP2011199053A
Application number: JP2010064919A
Authority: JP
Inventors: Shin Ogata; 晋尾形; Kenji Shioga; 健司塩賀; Shigenori Aoki; 重憲青木
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2010-03-19
Filing date: 2010-03-19
Publication date: 2011-10-06
Anticipated expiration: 2030-03-19
Also published as: JP5434725B2

Abstract

【課題】冷却効率の高い半導体装置を提供する。
【解決手段】半導体素子４と、液化した冷媒６が流入する流入部８と、前記流入部から前記冷媒を吸収して、前記半導体素子に接触させる冷媒吸収体１０と、前記半導体素子、前記流入部、及び前記冷媒吸収体を収納して、気密空間を形成する気密筐体１２と、前記気密空間の気化した前記冷媒１７を液化し、前記流入部に還流する液化部２０とを有する半導体装置２。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体装置に関する。

半導体装置、特に高度に集積化されたLSI（Large Scale Integration）は、動作時の発熱により熱暴走することがある。従って、このような半導体装置は、冷却機能を備えている。冷却機能として最も一般的な方式として、半導体装置の直上に、フィンを有するヒートシンクを設けて、ヒートシンクに風を当てて冷却する空冷方式がある。しかし、この方式では、素子の発熱量が増大した場合には、送風量を増大させるか、放熱面積を増大させるために大型のヒートシンクを搭載する必要がある。送風量を増大させると、冷却に要する電力が増大するため、好ましくない。また、半導体素子の近傍には、複数の部品が近接して配置されるため、冷却用に大型のヒートシンクを搭載することは難しい。

そこで、空冷方式よりも効率的な冷却方式として、冷媒を充填した容器に、集積回路（IC; Integrated Circuit）等の半導体素子を封止した半導体装置が提案されている。この半導体装置は、冷媒の気化―液化サイクルにより半導体素子を冷却する。

特開昭５８−６４０５５号公報

上記半導体装置では、半導体素子が冷媒の液面下に沈んでおり、この液面と容器の天井の間には一定の空間が保たれている。半導体素子が発熱すると冷媒は気化し、容器天井に向かって上昇する。容器天井に到達した冷媒は、そこで冷却され液化する。この時発生する液化熱（冷媒が液化する際に放出する熱）は、容器天井の外側に設けられたフィンを介して容器外に放出される。一方、液化した冷媒（以下、液体冷媒と呼ぶ）は、容器天井から落下して半導体素子を沈めている液体冷媒に加わり、半導体素子を再度冷却する。

ところで、気化した冷媒（以下、気体冷媒と呼ぶ）は、容器天井に到達する前に、天井から落下してくる液体冷媒と接触して、半導体素子から吸収した熱の一部をこの液体冷媒に放出してしまう。

このため、半導体素子が発生した熱の一部は容器天井に到達せずに、容器内に滞留してしまう。その結果、半導体素子を効率的に冷却することができない。

そこで、本発明の目的は、以上のような問題を解決して、冷却効率の高い半導体装置を提供することである。

上記の目的を達成するために、本装置の第１の観点によれば、半導体素子と、液化した冷媒が流入する流入部と、前記流入部から前記冷媒を吸収して、前記半導体素子に接触させる冷媒吸収体と、前記半導体素子、前記流入部、及び前記冷媒吸収体を収納して、気密空間を形成する気密筐体と、前記気密空間の気化した前記冷媒を液化し、前記流入部に還流する液化部とを有する半導体装置が提供される。

本装置によれば、冷却効率の高い半導体装置を提供することができる。

実施の形態１の半導体装置の平面図である。実施の形態１の半導体装置の断面を説明する概略図である。放熱板の平面図である。流入部の平面図である。図４のV-V線に沿った断面図である。流入部に担持された状態の冷媒吸収体の平面図である（実施の形態１）。図６のVII-VII線に沿った断面図である。気密カバーを、図１の矢印Ａの方向から見た側面である。実施の形態１の半導体装置の製造方法を説明する工程断面図である（その１）。実施の形態１の半導体装置の製造方法を説明する工程断面図である（その２）。実施の形態２の半導体装置の断面を説明する概略図である。冷媒吸収体を担持した流入部の平面図である（実施の形態２）。図１２のXIII-XIII線に沿った断面図である。実施の形態３の半導体装置の断面を説明する概略図である。実施の形態４の半導体装置の断面を説明する概略図である

以下、図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。尚、図面が異なっても対応する部分には同一符号を付し、その説明を省略する。

（実施の形態１）
（１）構造
図１は、本実施の形態の半導体装置２の平面図である。図２は、本実施の形態の半導体装置２の断面を説明する概略図である。

本実施の形態の半導体装置２は、図１及び２に示すように、半導体素子４（例えば、集積回路が設けられた半導体チップ）と、液化した冷媒６（例えば、フルオロカーボン）が流入する流入部８を有している。また、半導体装置２は、流入部８から冷媒を吸収して、半導体素子４に接触させる冷媒吸収体１０を有している。また、半導体装置２は、半導体素子４、流入部８、及び冷媒吸収体１０を収納して、気密空間１１を形成する気密筐体１２を有している。

また、半導体装置２は、気密空間１１の気化した冷媒を気密筐体１２の外部で液化し、流入部８に還流する液化部１４を有している。図１では、液化部１４は、気密筐体１２の水平方向に配置されている。しかし、図２に示すように、気密筐体１２の上方に液化部１４を配置してもよい。すなわち、液化部１４は、気密筐体１２から離れた位置に配置すればよい。これにより、液化部１４が放出した熱により、半導体装置２が再加熱されることはない。

―液化部―
本実施の形態の液化部１４は、図１及び２に示すように、気密筐体１２に接続され気化した冷媒１７（気体冷媒）を送出する送出管１６と、流入部８に接続され液化した冷媒６（液体冷媒）を流入部８に戻す戻し管１８を有している。更に、液化部１４は、一端に送出管１６が接続され、他端に戻し管１８が接続され、気体冷媒１７を液化する液化器２０を有している。

液化器２０は、図１及び２に示すように、複数の放熱板２２と冷却管２４を有している。図３は、放熱板２２の平面図である。図３に示すように、放熱板２２の中央には、冷却管２４に対応する孔２６が設けられている。この孔２６に冷却管２４を嵌め込むことで、冷却器２０を形成する。この放熱板２２は、気体冷媒１７の液化熱を放出して、冷却管２４を常に室温近くに保っている。これにより、気体冷媒１７は、室温近くに保たれた冷却管２４に接触して液化する。

尚、本実施の形態では、放熱板２２を冷却管２４に設けているが、放熱板２２に代えて、複数のフィンを有するヒートシンクを冷却管２４に設けてもよい。

また、送出管１６及び戻し管１８としては、耐熱性のフレキシブルチューブが好ましい。このフレキシブルチューブは、金属や合成樹脂で形成することができる。一方、冷却管２４は、例えば熱伝導率の良い材料（例えば、銅）で形成することが好ましい。

―流入部―
図４は、流入部８の平面図である。図４（ａ）は、流入部８の表面を示している。図４（ｂ）は、流入部８の裏面を示している。図５は、図４のV-V線に沿った断面図である。

流入部８は、その表面に冷媒吸収体１０を担持する平板状の部材であるそして、流入部８は、図４及び５に示すように、液化部１４から液体冷媒６が環流する空洞２８と、この空洞２８と冷媒吸収体１０をつなぐ連結孔３０とを有している。尚、図４（ａ）の破線は、流入部８の内部に隠れた空洞２８を示している。同様に、図５の破線は、断面に露出していない、空洞２８の一部２８ａ及び連結孔３０を示している。

また、流入部８は、図４（ａ）に示すように、一端が戻し管１８につながり他端が空洞２８につながった流入孔３２を有している。また、流入部８は、図２、４、及び５に示すように、半導体素子４の外部電極３４及び気密筐体１２の基板電極３６に対応する貫通電極３８を有している。

ところで、本実施の形態の半導体素子４は、例えば、ＬＳＩ（Large Scale Integration）が設けられた一辺２０ｍｍのＳｉチップである。一方、流入部８は、図５に示すように、一対のＳｉ基板４０ａ,４０ｂを有している。このＳｉ基板４０ａ,４０ｂは２０ｍｍ×２５ｍｍの矩形基板であり、その厚さは１００μｍである。

そして、一方のＳｉ基板４０ａには、空洞２８に対応する第１の溝４２ａと、連結孔３０と、流入孔３２とが設けられている。この第１の溝４２ａの幅Ｗは６ｍｍであり、その深さは８０μｍである。また、連結孔３０及び流入孔３２の直径は、夫々５ｍｍである。

一方、他方のＳｉ基板４０ｂには、空洞２８に対応する第２の溝４２ｂが設けられている。第２の溝４２ｂの幅及び深さは、第１の溝４２ａと同じである。更に、第１のＳｉ基板４０ａ及び第２のＳｉ基板４０ｂには、夫々、第１の貫通電極３８ａ及び第２の貫通電極３８ｂが設けられている。この第１の貫通電極３８ａと第２の貫通電極３８ｂが接続されて、貫通電極３８になる。

以下、この流入部８の形成手順を説明する。

まず、第１のＳｉ基板４０ａに対応する厚さ１００μｍのＳｉ基板を準備する。次に、このＳｉ基板に、ドライエッチング等により、第１の溝４２ａ、連結孔３０、流入孔３２、及び第１の貫通電極３８ａに対応する貫通孔を順次形成する。次に、上記貫通孔の内側をＳｉＯ_２等の絶縁膜で覆う。次に、この貫通孔の内部に、例えば、無電界メッキによりＣｕを充填し更にその両面をＡｕで覆って、第１の貫通電極３８ａを形成する。以上により、第１のＳｉ基板４０ａが完成する。同様の手順により、第２のＳｉ基板４０ｂを形成する。

次に、第１のＳｉ基板４０ａ及び第２のＳｉ基板４０ｂを、対応する各部分が対向するように重ね合わせて、接着剤等により両基板を貼り合せる。この時、第１の貫通電極３８ａと第２の貫通電極３８ｂを、導電性接着剤で接続する。以上により、流入部８が完成する。尚、以上の手順から明らかなように、空洞２８の幅及び高さは、夫々、６ｍｍ及び１６０μｍである。

ところで、図２に示した例では、流入部８は、冷媒吸収体１０を担持した領域が気密筐体１２に収納され、残りの領域の一部が気密筐体１２から突出している。しかし、戻し管１８の先端を気密筐体１２の内部に延長することで、流入部８の全体を気密筐体１２に格納してもよい。

―冷媒吸収体―
図６は、流入部８に担持された状態の冷媒吸収体１０の平面図である。図７は、図６のVII-VII線に沿った断面図である。図６の破線は、流入部内部の空洞２８を示している。また、図７の破線は、断面に露出していない、空洞２８の一部２８ａ及び連結孔３０を示している。

冷媒吸収体１０の一面は、図７に示すように、連結孔３０を介して空洞２８,２８ａにつながっている。また、冷媒吸収体１０の他面は、図２に示すように、半導体素子４の一面に接触している。また、冷媒吸収体１０には、図６に示すように、切欠き部１３が設けられている。尚、図２では、切欠き部１３は省略されている。

ここで、冷媒吸収体１０は、複数の気孔を有する多孔体である。この気孔の毛管力により、冷媒吸収体１０は、連結孔３０を介して空洞２８,２８ａから液体冷媒６を吸収し、半導体素子４に接触させる。液体冷媒６は、加熱した半導体素子４に接触して気化する。気化した冷媒は、冷媒吸収体１０の切欠き部１３の表面または冷媒吸収体１０の外周部から密封空間１１に放出される。すなわち、切欠き部１３は、気体冷媒の排出路になっている。

本実施の形態の多孔体の材質は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）であり、その厚さは４０μｍである。また、この多孔体の平均気孔径は２μｍであり、気孔率は３０％である。

尚、多孔体（冷媒吸収体１０）の平均気孔径としては、０．５μｍ以上５μｍ以下が好ましく、１．０μｍ以上３μｍ以下が更に好ましい。また、多孔体（冷媒吸収体１０）の気孔率としては、２０％以上８０％以下が好ましく、３０％以上６０％が更に好ましい。

―気密筐体―
本実施の形態の気密筐体１２は、図１及び２に示すように、半導体素子４を含む複数の電子部品（ＩＣ、抵抗、コンデンサ、コイル等；図示せず）を搭載し、夫々の電子部品を配線で接続する配線基板４４（例えば、プリント基板）を有している。また、気密筐体１２は、半導体素子４、流入部８、及び冷媒吸収体１０を覆う、例えば樹脂製の気密カバー４６を有している。この配線基板４４と気密カバー４６が、半導体素子４、流入部８、及び冷媒吸収体１０を含む気密空間１１を形成する。

図８は、気密カバー４６を図１の矢印Ａの方向から見た側面である。気密カバー４６は、図８に示すように、メインカバー４８と補助カバー５０を有している。メインカバー４８は、矩形の切欠き部を一側面に有する蓋体である。図８に示すように、補助カバー５０がこの切欠き部に嵌め込まれ、開口部５２を形成している。この開口部５２から、図１に示すように、流入部８の一部が突出している。この突出部分には、流入孔３２が設けられている。この流入孔３２に、戻し管１８が接続されている。

そして、流入部８と冷媒吸収体１０は、図２に示すように、半導体素子４と配線基板４４の間に配置されている。また、半導体素子４の外部電極３４は、流入部８の貫通電極３８を介して、半田５４,５６により回路基板４４の基板電極３６に接続されている。尚、流入部８と冷媒吸収体１０は、半導体素子４と気密カバー４６の天井の間に配置してもよい。

（２）製造方法
図９及び図１０は、本実施の形態の半導体装置２の製造方法を説明する工程断面図である。

まず、図９（ａ）に示すように、配線基板４４に、例えば接着剤により、補助カバー５０を固定する。次に、図９（ｂ）に示すように、流入部８の貫通電極３８を、第１の半田５４を介して、配線基板４４の基板電極３６に接続する。この時、流入部８と補助カバー５０を密着させる。

次に、図９（ｃ）に示すように、冷媒吸収体１０を流入部８に、多孔質の気孔をつぶさないように密着させる。その後、半導体素子４の外部電極３４を、第２の半田５６を介して、貫通電極３８に接続する。冷媒吸収体１０は、上述したようにPTFEで形成されているので、耐熱性を有する。従って、冷媒吸収体１０は、第２の半田５６を溶融する際の高温に耐えることができる。

次に、図１０（ａ）に示すように、メインカバー４８を、配線基板４４に、例えば接着剤により固定する。このメインカバー４８には、液化部１４の送出管１６に対応する送出孔５８が設けられている。

次に、図１０（ｂ）に示すように、この送出孔５８に、液化部１４の送出管１６を嵌め込んで固定する。同様に、流入部８の流入孔３２に、液化部１４の戻し管１８を嵌め込んで固定する。その後、各部材間の隙間を充填剤により塞いで、気密空間１１を形成する。

次に、図示しない排気口から、気密筐体１２の内部を排気する。その後、液化部１４に設けた注入口（図示せず）から、流入部８に液体冷媒を注入する。最後に、上記注入口を塞いで、半導体装置２を完成する。

（２）動作
次に、半導体装置２の動作を説明する。

半導体素子４が発熱するとその熱を吸収して、冷媒吸収体１０の液体冷媒が気化する（図２参照）。気化した冷媒（気体冷媒）は、冷媒吸収体１０の外周部または切欠き部１３の表面から密封空間１１に放出され、気密空間１１の気圧を上昇させる（図２及び６参照）。この気圧上昇により、気体冷媒１７は送出管１６に送出され、液化部１４に到達する。ここで気体冷媒１７は冷却管２４に接触して冷却され、液化する。

この時に発生した液化熱は、放熱板２２により外界に放出される。このため冷却管２４は常に室温近くに保たれ、気体冷媒を冷却する。

次に、液体冷媒６は戻し管１８を伝わって、流入部８に流入にする。流入部８に流入した液体冷媒６は、連結孔３０を通って冷媒吸収体１０に吸収される。冷媒吸収体１０に吸収された液体冷媒６は半導体素子４に接触して、再び気化して密封空間１１に放出される。尚、液体冷媒６は、毛管力により、冷媒吸収体１０に吸収される。

以上のように、本実施の形態の半導体装置２では、冷媒６,１７が装置内を還流することで冷媒の気化−液化サイクルが成立し、これにより半導体素子４が冷却される。このように、本実施の形態の半導体装置２では、冷媒６,１７が環流するので、気体冷媒１７と液体冷媒６が接触することはない。このため、半導体素子４が発生した熱が、装置内部に滞留することはない。故に、半導体素子４の冷却効率が高くなる。

本半導体装置２では、冷媒吸収体１０が液体冷媒を毛管力により吸収して、半導体装置４に接触させる。従って、半導体装置２を斜めや逆さにしても、半導体素子４は常に液体冷媒に接触している。故に、本半導体装置２は、使用状況に応じて斜めや逆さになる携帯機器にも適用できる。

ところで、半導体装置の冷却法としては、空冷法も存在する。しかし、この方法には、ヒートシンクが大型化し、配線基板上の部品搭載密度を高くできないという問題がある。しかし、本半導体装置２によれば、配線基板４４から離れた位置に冷媒冷却部８を配置することができるので、配線基板の部品搭載密度を高くすることができる。

また、半導体装置の冷却法としては、冷却液をポンプで強制的に循環させる液循環法が存在する。しかし、この方法には、ポンプの駆動電力が必要になるという問題がある。しかし、本半導体装置２によれば、このような電力は必要ない。

（実施の形態２）
図１１は、本実施の形態の半導体装置６０の断面を説明する概略図である。以下、図１１にしたがって、本半導体装置６０の構成を説明する。尚、実施の形態１の半導体装置２と共通する部分については、説明を省略する。

本実施の形態の半導体装置６０は、図１１に示すように、積層された複数の半導体素子４ａを有している。また、半導体装置６０は、液体冷媒６が流入する複数の流入部８ａと、流入部８ａから液体冷媒を吸収して、半導体素子４ａに接触させる複数の冷媒吸収体１０ａ,１０bを有している。

また、半導体装置６０は、半導体素子４ａ、流入部８ａ、及び冷媒吸収体１０ａ,１０bを収納して、気密空間１１ａを形成する気密筐体１２ａを有している。また、半導体装置６０は、気密空間の気体冷媒を気密筐体１２ａの外部で液化し、流入部８ａに還流する液化部１４ａを有している。そして、本実施の形態では、各流入部８ａが、その両面に夫々冷媒吸収体１０ａ,１０bを担持し、各半導体素子４ａの間に配置されている。

尚、図１１に示した例では、流入部８ａの一部が、気密筐体１２ａから突出している。しかし、戻し管１８ａを気密筐体１２ａの内部に延長して、流入部全体を気密筐体１２ａに格納してもよい。

図１２は、冷媒吸収体１０ａ,１０bを担持した流入部８ａの平面図である。図１３は、図１２のXIII-XIII線に沿った断面図である。ここで、図１２（ａ）は、流入部８ａの表面側の平面図である。一方、図１２（ｂ）は、流入部８ａの裏面側の平面図である。尚、図１２（ａ）及び（ｂ）には、流入部８ａ内部の空洞２８及び連絡孔３０ａ,３０ｂが波線で示されている。

図１２及び１３に示すように、流入部８ａは、その両側に冷媒吸収体１０ａ,１０ｂを担持している。そして、流入部８ａの表面及び裏面には、夫々、空洞２８と冷媒吸収体１０ａ,１０bをつなぐ連結孔３０ａ,３０ｂが設けられている。この空洞２８には、液体冷媒６が、液化部１４ａから戻し管１８ａを伝わって流入する。

連結孔３０ａ,３０ｂを介して吸収した液体冷媒により、冷媒吸収体３０ａ,３０ｂは、夫々が接触する半導体素子４ａの表面または裏面を冷却する。これにより、各半導体素子４ａは、その両側から冷却される。故に、本実施の形態の半導体装置６０によれば、積層された半導体素子４ａを効率的に冷却することができる。また、各半導体素子４ａの間に流入部８ａ及び冷媒吸収体１０ａ,１０ｂが配置されているので、熱がこもり易い中央部の半導体素子４ａも効率的に冷却することができる。

本実施の形態では、図１１に示すように、送出管１６ａに、複数の冷媒吸収体１０ａ,１０ｂで発生した大量の気体冷媒１７が流入する。従って、送出管１６ａの断面積は、実施の形態１より広くすることが好ましい。

また、本実施の形態では、図１２（ａ）及び（ｂ）に示すように、流入孔３２ａ,３２ｂが、流入部８ａの両側に開口している。そして、この流入孔３２ａ,３２ｂを介して、図１１に示すように、各流入部８ａは、戻し管１８ａで縦列接続されている。しかし、戻し管を、冷却管２４との接続部で枝分かれさせ、枝分かれした戻し管により流入部８ａを並列接続してもよい。

（実施の形態３）
図１４は、本実施の形態の半導体装置６２の断面を説明する概略図である。以下、図１４にしたがって、本半導体装置６２の構成を説明する。尚、実施の形態１の半導体装置２と共通する部分については、説明を省略する。

本実施の形態の半導体装置６２は、図１４に示すように、半導体素子４を搭載し、半導体素子４に接続された外部電極６４を有す基板６６を備えている。ここで、半導体素子４と外部電極６４は、流入部８の貫通電極３８を介して接続されている。尚、外部電極６４は、図１４に示すように貫通電極である。また、夫々の電極は、半田５４ａ又は５６ａにより接続されている。

本半導体装置６２は、プリント基板等の配線基板に搭載され、この外部電極６４を介して外部回路に接続される。すなわち、本実施の形態の気密筐体１２ｂは半導体素子４のパッケージであり、基板６６はパッケージ基板である。

本実施の形態によれば、冷却機能を有する半導体装置を予め製造しておき、適宜配線基板に実装することができる。

（実施の形態４）
図１５は、本実施の形態の半導体装置６８の断面を説明する概略図である。以下、図１５にしたがって、半導体装置６８の構成を説明する。尚、実施の形態１の半導体装置２と共通する部分については、説明を省略する。

図１５に示すように、本実施の形態の半導体装置６８は、冷媒吸収体１０を担持し、液化部１４から液体冷媒６が環流する空洞２８ａと、空洞２８ａと冷媒吸収体１０をつなぐ連結孔３０ｃと、戻し管１６が嵌め込まれる流入孔３２ａを有する流入部７０が設けられた配線基板４４ａを有している。また、流入部７０は、戻し管１６が嵌め込まれる流入孔３２ａを有している。

すなわち、本実施の形態の半導体装置６８は、半導体素子４と、液化した冷媒が流入する流入部７０が設けられた配線基板４４ａと、流入部７０から冷媒を吸収して、半導体素子４に接触させる冷媒吸収体１０を有している。また、半導体装置６８は、半導体素子４及び冷媒吸収体１０を覆い、配線基板４４ａと共に気密空間１１を形成する気密カバー１２と、気密空間１１の気化した冷媒を気密空間１１の外部で液化し、流入部７０に還流する液化部１４とを有する。

従って、本実施の形態によれば、流入部を配線基板に実装する工程が不要になるので、製造工程を簡素化することができる。尚、配線基板４４ａは、多層配線基板と同様の製造方法により、製造することができる。

図１５に示すように、冷却フィン７２を有するヒートシンク７４が、気密筐体１２に設けられている。このようにヒートシンクを気密筐体１２に設けることにより、半導体装置６８の冷却効率を高めることができる。他の実施の形態においても、同様である。

また、以上の例では、PTFEの多孔体を冷媒吸収体として用いたが、他の材料、例えば二酸化ケイ素等の多孔体を冷媒吸収体に用いてもよい。

以上の実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。

（付記１）
半導体素子と、
液化した冷媒が流入する流入部と、
前記流入部から前記冷媒を吸収して、前記半導体素子に接触させる冷媒吸収体と、
前記半導体素子、前記流入部、及び前記冷媒吸収体を収納して、気密空間を形成する気密筐体と、
前記気密空間の気化した前記冷媒を液化し、前記流入部に還流する液化部とを有する
半導体装置。

（付記２）
付記１に記載の半導体装置において、
前記液化部は、
前記気密筐体に接続され、気体した前記冷媒を送出する送出管と、
前記流入部に接続され、液体した前記冷媒を戻す戻し管と、
一端に前記送出管が接続され、他端に前記戻し管が接続され、気化した前記冷媒を液化する液化器とを有することを、
特徴とする半導体装置。

（付記３）
付記１又は２に記載の半導体装置において、
前記流入部は、前記冷媒吸収体を担持する平板状の部材であって、
前記液化部から前記冷媒が環流する空洞と、
前記空洞と前記冷媒吸収体をつなぐ連結孔とを有することを、
特徴とする半導体装置。

（付記４）
付記１乃至３のいずれか１項に記載の半導体装置において、
前記冷媒吸収体は、前記半導体素子の一面に接触する多孔体であることを、
特徴とする半導体装置。

（付記５）
付記１乃至４のいずれか１項に記載の半導体装置において、
前記気密筐体は、
前記半導体素子を含む複数の電子部品を搭載し、夫々の前記電子部品を配線で接続する配線基板と、
前記半導体素子、前記流入部、及び前記冷媒吸収体を覆う気密カバーとを有することを、
特徴とする半導体装置。

（付記６）
付記５に記載の半導体装置において、
前記流入部と前記冷媒吸収体は、前記半導体素子と前記配線基板の間に配置されていることを、
特徴とする半導体装置。

（付記７）
付記１乃至４のいずれか１項に記載の半導体装置において、
前記気密筐体は、
前記半導体素子を搭載し、前記半導体素子に接続された外部電極を有する基板と、
前記半導体素子、前記流入部、及び前記冷媒吸収体を覆う気密カバーとを有することを、
特徴とする半導体装置。

（付記８）
積層された複数の半導体素子を有する半導体装置であって、
液化した冷媒が流入する流入部と、
前記流入部から前記冷媒を吸収して、前記半導体素子に接触させる冷媒吸収体と、
前記半導体素子、前記流入部、及び前記冷媒吸収体を収納して、気密空間を形成する気密筐体と、
前記気密空間の気化した前記冷媒を液化し、前記流入部に還流する液化部とを有し、
前記流入部が、両面に前記冷媒吸収体を担持し、前記半導体素子の間に配置されている
半導体装置。

（付記９）
半導体素子と、
液化した冷媒が流入する流入部が設けられた基板と、
前記流入部から前記冷媒を吸収して、前記半導体素子に接触させる冷媒吸収体と、
前記半導体素子及び前記冷媒吸収体を覆い、前記基板と共に気密空間を形成する気密カバーと、
前記気密空間の気化した前記冷媒を液化し、前記流入部に還流する液化部とを有する
半導体装置。

２・・・・半導体装置(実施の形態１)
４・・・半導体素子
６・・・液体冷媒
８・・・流入部
１０・・・冷媒吸収体
１１・・・気密空間
１２・・・気密筐体
１４・・・液化部
１６・・・送出管
１７・・・気体冷媒
１８・・・戻し管
２０・・・液化器
２８・・・空洞
３０・・・連結孔
４４・・・配線基板
４６・・・気密カバー
６０・・・半導体装置(実施の形態２)
６２・・・半導体装置(実施の形態３)
６４・・・外部電極
６６・・・基板
６８・・・半導体装置(実施の形態４)
７０・・・流入部

Claims

半導体素子と、
液化した冷媒が流入する流入部と、
前記流入部から前記冷媒を吸収して、前記半導体素子に接触させる冷媒吸収体と、
前記半導体素子、前記流入部、及び前記冷媒吸収体を収納して、気密空間を形成する気密筐体と、
前記気密空間の気化した前記冷媒を液化し、前記流入部に還流する液化部とを有する
半導体装置。
請求項１に記載の半導体装置において、
前記冷媒吸収体は、前記半導体素子の一面に接触する多孔体であることを、
特徴とする半導体装置。
請求項１または２に記載の半導体装置において、
前記気密筐体は、
前記半導体素子を含む複数の電子部品を搭載し、夫々の前記電子部品を配線で接続する配線基板と、
前記半導体素子、前記流入部、及び前記冷媒吸収体を覆う気密カバーとを有することを、
特徴とする半導体装置。
請求項１または２に記載の半導体装置において、
前記気密筐体は、
前記半導体素子を搭載し、前記半導体素子に接続された外部電極を有する基板と、
前記半導体素子、前記流入部、及び前記冷媒吸収体を覆う気密カバーとを有することを、
特徴とする半導体装置。
積層された複数の半導体素子を有する半導体装置であって、
液化した冷媒が流入する流入部と、
前記流入部から前記冷媒を吸収して、前記半導体素子に接触させる冷媒吸収体と、
前記半導体素子、前記流入部、及び前記冷媒吸収体を収納して、気密空間を形成する気密筐体と、
前記気密空間の気化した前記冷媒を液化し、前記流入部に還流する液化部とを有し、
前記流入部が、両面に前記冷媒吸収体を担持し、前記半導体素子の間に配置されている
半導体装置。
半導体素子と、
液化した冷媒が流入する流入部が設けられた基板と、
前記流入部から前記冷媒を吸収して、前記半導体素子に接触させる冷媒吸収体と、
前記半導体素子及び前記冷媒吸収体を覆い、前記基板と共に気密空間を形成する気密カバーと、
前記気密空間の気化した前記冷媒を液化し、前記流入部に還流する液化部とを有する
半導体装置。