JPH01155647A - 半導体パッケージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体パッケージに関するものであり、特に
、冷却液中に浸漬することによって、収納した半導体チ
ップから発生した熱を冷却する半導体パッケージに関す
るものである。

〔従来技術〕

近年、半導体チップを収納した半導体装置を液体窒素中
に浸漬することによって、前記半導体チップを極低温に
冷却して動作させる技術が開発されている［エレクトロ
ン・デバイス、ボリュウム・イーデイ−３４・ナンバー
ト１９８７年１月号（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｄｅｖｉｃｅ
、Ｖｏｌ　ＥＤ　３４．ＮＯＩ、Ｊａｎ、、１９８７．
ｐｉ６７〜ｐ３１３）］　、この冷却技術は、液体窒素
を加熱された半導体パッケージで沸騰させることにより
、半導体チップを冷却するものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明者は、前記半導体チップを液体窒素で冷却する技
術を検討した結果、次の問題点を見出した。

前記半導体装置を液体窒素中に浸漬した時、液体窒素は
、半導体パッケージの表面で沸騰する際に気泡となる。

このとき、従来の半導体パッケージでは、その基板や蓋
の外側の表面が、鏡面のように平担になっているため、
発生した気泡が半導体パッケージの表面から離れにくく
、大きく成長し易い。このため、大きく成長した気泡に
よって、液体窒素と半導体パッケージの接触が妨げられ
て、冷却効率を著しく低下するという問題があった。

本発明の目的は、半導体パッケージの表面に発生する窒
素の気泡を離脱し易くして、冷却効率を高める技術を提
供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。

〔問題点を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、半導体パッケージの外側の表面を粗面にした
ものである。

〔作用〕

前述した手段によれば、半導体パッケージの蓋や基板の
外側の表面が粗面にされるため、窒素の気泡が半導体パ
ッケージの表面で均一に発生して、大きくならないうち
に離脱していく。これにより、気泡が液体窒素と半導体
パッケージの接触を妨げることがなくなるので、冷却効
率を高くすることができる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第１図は、本発明の一実施例の半導体パッケージを説明
するための図である。

第１図において、１０は半導体装置であり１例えば単結
晶シリコン基板からなる半導体チップ１と、例えばセラ
ミックからなる半導体パッケージ基板３と、この半導体
パッケージ基板３に形成された例えば銅（Ｃｕ）からな
る配線７と、配線７とポンディングパッド５の間を接続
するボンディングワイヤ（例えばＡｕ）６と、配、１７
に接続したリード４と、例えばセラミックからなる蓋９
とで構成されている。３Ａは、半導体パッケージ基板３
の側壁であり、半導体パッケージ基板３と一体に形成さ
れている。半導体パッケージ基板３（側壁３Ａを含む）
と、蓋９と、配線７と、蓋９と側壁３Ａの間を密封して
いるＡｕ−５ｎ共晶層８は、半導体パッケージを構成す
るものである。半導体チップ１の表面には、Ｎチャネル
ＭＩＳＦＥＴとＰチャネルＭＩＳＦＥＴとからなるＣ−
ＭＩＳＦＥＴあるいはバイポーラトランジスタによって
集積回路が構成されている。半導体チップ１は、例えば
Ａｕ−５ｎ共晶層２で半導体パッケージ基板３の所定部
分に固定して搭載されている。半導体パッケージ基板３
の底面と蓋９の上面は、第１図に示したように、多数の
凹凸を有する形状にして粗面されている。半導体装置１
０は、半導体チップ１を極低温で動作させるために、液
体窒素１２の中に浸漬される。１３は液体窒素１２の保
温槽である。

半導体パッケージ３及び蓋９の液体窒素１２が接してい
る外側の表面では、液体窒素１２が半導体チップ１の動
作時に発生した熱によって沸騰するため、気泡１７が発
生する。このとき、半導体パッケージ基板３の表面及び
蓋９の表面が凹凸状すなわち粗面になっていると、泡１
７がそれらの表面で均一発生し、また、泡１７が大きく
成長しないうちに前記表面から離脱していく、この為、
気泡１７が蓋９や半導体パッケージ基板３の表面を覆わ
なくなり、液体窒素１２との接触が良好になるので、半
導体装置１０の冷却効率を高めることができる。なお、
発熱体の表面を粗面にすると、その表面での気泡の発生
が盛んになることは、例えば、日本機械学会発行、「機
械工学便覧」第１１編３２ページに記載されている。

前記半導体装置１０の冷却装置は、第２図に示したよう
になっている。第２図は、本発明の一実施例の半導体装
置を液体窒素で冷却するための冷却装置の概要を示した
ものである。

第２図に示したように、半導体装置１０はプリント基板
１１に複数実装された状態で液体窒素１２の中に浸漬さ
れる。それぞれのプリント基板１１には、配管１４の中
を通して信号ケーブル１５が接続されている。液体窒素
１２を入れる保温槽１３の底や壁は、中空になっており
、その内部は真空状態にされている。１６は冷却器であ
り、気化した液体窒素１２を冷却して液体にもどすため
のものである。

以上、本発明を実施例にもとづき具体的に説明したが１
本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その
要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であること
は言うまでもない。

例えば、半導体パッケージ基板３及び蓋９の液体窒素１
２が接する粗面は、前記凹凸状に限られたものではなく
、多孔質状であってもよい。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。

半導体パッケージの蓋や基板の外側の表面を粗面にした
ことにより、窒素の気泡が半導体パッケージの表面で均
一に発生して、大きくならないうちに離脱していくよう
になる。これから、気泡が液体窒素と半導体パッケージ
の接触を妨げなくなるので、半導体装置の冷却効率を高
くすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の半導体パッケージを説明
するための図、 第２図は、本発明の一実施例の半導体装置を液体窒素で
冷却するための冷却装置の概要を示したものである。 図中、１・・・半導体チップ、２，８・・・Ａｕ−３ｎ
層、３・・・半導体パッケージ基板（セラミック）、４
・・・リード、５・・・ポンディングパッド、６・・・
ボンディングワイヤ、７・・・配線、９・・・蓋（セラ
ミック）、１０・・・半導体装置、１１・・・プリント
基板、１２・・・液体窒素、１３・・・保温槽、１４・
・・配管、１５・・・信号ケーブル。 １６・・・冷却器、１７・・・気泡。 、°・１：］む゛１、 代理人　弁理士　小川勝男　゛（シ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、冷却液中に浸漬させて、収納した半導体チップから
   発生した熱を冷却する半導体パッケージにおいて、前記
   半導体パッケージの外側の表面を粗面にしたことを特徴
   とする半導体パッケージ。 ２、前記粗面は、半導体パッケージの上面及び下面に形
   成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の半導体パッケージ。 ３、前記粗面は、半導体パッケージの表面を凹凸または
   多孔質に形成したものであることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の半導体パッケージ。 ４、前記冷却液は、液体窒素等の極低温液体であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体パッケ
   ージ。