JP2014120516A - 半導体装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】冷媒を封入した中空部材によって表面の少なくとも一部が覆われた半導体素子を複数積み重ねた積層体と、前記積層体の側方に配置され、各中空部材の一端と熱的に接触する放熱部材と、前記各中空部材の内部に形成され、前記放熱部材の放熱によって凝縮した冷媒を前記中空部材の他端方向へ誘導する多孔質体と、前記中空部材の内面のうち前記半導体素子に対応する領域に形成され、前記半導体素子から前記多孔質体へ伝達される熱によって前記多孔質体から蒸発した冷媒を前記中空部材の一端へ導く溝と、を備える。
【選択図】図2
Description
体素子には、基板に接合される面の反対側の面にヒートスプレッダやヒートシンク等の放熱部材を接触させた空冷方式が比較的多く適用されている。よって、半導体素子の高速化や高機能化に伴って半導体素子の発熱量が増加すると、放熱部材の大型化や形状の複雑化により、電子装置の実装設計に影響を与える虞がある。
、非特許文献1を参照)。図18は、従来技術に係る半導体素子を積層した半導体装置を示した図の一例である。積層された各半導体素子121A〜Eを冷却する場合、ヒートシンク122のような放熱部材を用いた冷却方式では、放熱部材に比較的近い半導体素子121Aから冷却が行なわれる。このため、放熱部材から比較的遠い半導体素子121Eは冷却されにくい。
冷媒を封入した中空部材によって表面の少なくとも一部が覆われた半導体素子を複数積み重ねた積層体と、
前記積層体の側方に配置され、各中空部材の一端と熱的に接触する放熱部材と、
前記各中空部材の内部に形成され、前記放熱部材の放熱によって凝縮した冷媒を前記中空部材の他端方向へ誘導する多孔質体と、
前記中空部材の内面のうち前記半導体素子に対応する領域に形成され、前記半導体素子から前記多孔質体へ伝達される熱によって前記多孔質体から蒸発した冷媒を前記中空部材の一端へ導く溝と、を備える、
半導体装置。
図1は、実施形態に係る半導体装置の斜視図の一例である。半導体装置1は、LSI素子(Large Scale Integration:本願でいう「半導体素子」の一例である)2を複数積み
重ねた積層体3と、積層体3の側方に配置された放熱部材4とを備える。各LSI素子2は、はんだバンプ5を介して電気的に接続されている。各LSI素子2には、LSI素子2の熱を除去する熱拡散モジュール6が取り付けられている。各熱拡散モジュール6は、積層体3の側方に配置された放熱部材4と熱的に接触しており、放熱部材4によって冷却される。なお、放熱部材4は、空気と熱交換を行う空冷式であってもよいし、流路を流れる冷媒と熱交換を行う水冷式であってもよい。放熱部材4は、放熱性に優れるものであれば如何なる材質であってもよく、例えば、銅やアルミニウム等を適用可能である。放熱部材4は、空冷式の場合、フィンを設けて表面積を広げ、放熱性を高めてもよい。
冷媒が気化する際の気化熱により冷却される。LSI素子2の熱で気化した冷媒は、図3の矢印が示すように、伝熱部15の隣に形成されているグルーブ13内へ流れる。なお、グルーブ13や伝熱部15の寸法は、LSI素子2の発熱量や温度分布等に応じて適宜変更してもよい。
ドブラスト、ドリル加工等を適用可能である。
SI素子2が積層されて積層体3が形成された後は、積層体3に放熱部材4が取り付けられる。積層体3に放熱部材4が取り付けられることにより、上記半導体装置1が完成する。
を深さ0.15mmまでエッチングした。
図11を参照)。そして、原材料19に、レジストを用いたフォトリソグラフィプロセスにより、凹部20を形成する部分を開口したパターニングを行なった。そして、C4F8ガスとSF6ガスを用いたボッシュ法により、原材料19を深さ0.15mmまでエッチン
グし、カバー18を完成させた。
Claims (6)
- 冷媒を封入した中空部材によって表面の少なくとも一部が覆われた半導体素子を複数積み重ねた積層体と、
前記積層体の側方に配置され、各中空部材の一端と熱的に接触する放熱部材と、
前記各中空部材の内部に形成され、前記放熱部材の放熱によって凝縮した冷媒を前記中空部材の他端方向へ誘導する多孔質体と、
前記中空部材の内面のうち前記半導体素子に対応する領域に形成され、前記半導体素子から前記多孔質体へ伝達される熱によって前記多孔質体から蒸発した冷媒を前記中空部材の一端へ導く溝と、を備える、
半導体装置。 - 前記中空部材は、前記半導体素子の表面に形成された凹部内に配置される、
請求項1に記載の半導体装置。 - 前記中空部材は、前記半導体素子の表面のうち前記半導体素子の表裏を貫通するビアが形成されないアクティブ領域を覆う、
請求項1または2に記載の半導体装置。 - 前記中空部材は、前記半導体素子の一端から他端へ至っており、
前記放熱部材は、前記積層体の側方のうち前記中空部材の一端側と他端側の両側方に各々配置されている、
請求項1から3の何れか一項に記載の半導体装置。 - 前記中空部材の内面のうち前記半導体素子に対応する領域には、前記溝が平行に複数形成されており、
前記半導体装置は、前記中空部材のうち前記半導体素子に対応する領域に形成され、前記溝同士を連通する流路を更に備える、
請求項1から4の何れか一項に記載の半導体装置。 - 前記中空部材は、前記中空部材の内面のうち前記半導体素子に対応する領域に対向する面と前記多孔質体との間に隙間を形成する、
請求項1から5の何れか一項に記載の半導体装置。
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