JPH0376147A - 半導体実装モジユール及び冷却構造体 - Google Patents
半導体実装モジユール及び冷却構造体Info
- Publication number
- JPH0376147A JPH0376147A JP21135889A JP21135889A JPH0376147A JP H0376147 A JPH0376147 A JP H0376147A JP 21135889 A JP21135889 A JP 21135889A JP 21135889 A JP21135889 A JP 21135889A JP H0376147 A JPH0376147 A JP H0376147A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat transfer
- group
- fluorine
- semiconductor
- block
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 50
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 title 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 81
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 38
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims abstract description 34
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 claims abstract description 23
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 22
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000010408 film Substances 0.000 claims abstract description 13
- 125000005372 silanol group Chemical group 0.000 claims abstract description 12
- 239000004519 grease Substances 0.000 claims description 11
- 125000003368 amide group Chemical group 0.000 claims description 8
- 125000004185 ester group Chemical group 0.000 claims description 8
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 8
- 125000005647 linker group Chemical group 0.000 claims description 5
- -1 methylol group Chemical group 0.000 claims description 5
- 125000002947 alkylene group Chemical group 0.000 claims description 4
- 125000005702 oxyalkylene group Chemical group 0.000 claims description 4
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 claims description 3
- 125000001033 ether group Chemical group 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 claims description 2
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 2
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 claims 4
- 125000000962 organic group Chemical group 0.000 claims 4
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims 1
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 abstract description 6
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 15
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 12
- BOSAWIQFTJIYIS-UHFFFAOYSA-N 1,1,1-trichloro-2,2,2-trifluoroethane Chemical compound FC(F)(F)C(Cl)(Cl)Cl BOSAWIQFTJIYIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 9
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 9
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 7
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 7
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 5
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 5
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical group Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000002845 discoloration Methods 0.000 description 2
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N Vinyl chloride Chemical compound ClC=C BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 150000003376 silicon Chemical class 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-O triethylammonium ion Chemical compound CC[NH+](CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
- H01L23/433—Auxiliary members in containers characterised by their shape, e.g. pistons
- H01L23/4338—Pistons, e.g. spring-loaded members
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M105/00—Lubricating compositions characterised by the base-material being a non-macromolecular organic compound
- C10M105/56—Lubricating compositions characterised by the base-material being a non-macromolecular organic compound containing nitrogen
- C10M105/68—Amides; Imides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M105/00—Lubricating compositions characterised by the base-material being a non-macromolecular organic compound
- C10M105/76—Lubricating compositions characterised by the base-material being a non-macromolecular organic compound containing silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10M—LUBRICATING COMPOSITIONS; USE OF CHEMICAL SUBSTANCES EITHER ALONE OR AS LUBRICATING INGREDIENTS IN A LUBRICATING COMPOSITION
- C10M107/00—Lubricating compositions characterised by the base-material being a macromolecular compound
- C10M107/38—Lubricating compositions characterised by the base-material being a macromolecular compound containing halogen
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
- H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73253—Bump and layer connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01014—Silicon [Si]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01019—Potassium [K]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/151—Die mounting substrate
- H01L2924/153—Connection portion
- H01L2924/1531—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
- H01L2924/15312—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a pin array, e.g. PGA
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
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。
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、半導体素子から発生する熱を除去するための
半導体装モジュール及びそれに用いられる冷却構造体に
関する。特に本発明は複数の半導体素子あるいは高密度
に集積化された複数の集積回路を１つのハウジング内に
収納した半導体装モジュールに適用するのに適している
。
半導体装モジュール及びそれに用いられる冷却構造体に
関する。特に本発明は複数の半導体素子あるいは高密度
に集積化された複数の集積回路を１つのハウジング内に
収納した半導体装モジュールに適用するのに適している
。
近年の大型計算機では、処理速度が早いことが要求され
るため、高度に集積化が進み、一つの集積回路から発生
する熱量も飛躍的に増大してきた。
るため、高度に集積化が進み、一つの集積回路から発生
する熱量も飛躍的に増大してきた。
このため、従来は問題にされなかった集積回路の過剰な
温度上昇が懸念され、集積回路の冷却が大型計算機実装
での重大な課題となってきた。
温度上昇が懸念され、集積回路の冷却が大型計算機実装
での重大な課題となってきた。
大型電子計算機システムの冷却装置に関する従来技術は
特開昭６３−２５０８４８号記載の冷却構造体がある。
特開昭６３−２５０８４８号記載の冷却構造体がある。
これは発熱体である集積回路チップ上にスライド可能に
装着されている冷却用熱伝導中間ブロックを設ける方法
であり、発熱による熱膨張、収縮等の変形を冷却用熱伝
導中間ブロックの横移動、縦移動によって吸収し、常に
冷却部と発熱部である集積回路チップの密着をよくし、
熱抵抗を低減しようとする方法である。また特開昭５８
−９１６６５号記載の冷却構造体がある。これは発熱体
である集積回路チップ上にスライド可能に装着されてい
る冷却ピストンを設ける方法であり、発熱による熱膨張
、収縮等の変形を冷却ピストンの横移動、縦移動によっ
て吸収し、常に冷却部と発熱部である集積回路チップの
密着をよくし、熱抵抗を低減しようとする方法である。
装着されている冷却用熱伝導中間ブロックを設ける方法
であり、発熱による熱膨張、収縮等の変形を冷却用熱伝
導中間ブロックの横移動、縦移動によって吸収し、常に
冷却部と発熱部である集積回路チップの密着をよくし、
熱抵抗を低減しようとする方法である。また特開昭５８
−９１６６５号記載の冷却構造体がある。これは発熱体
である集積回路チップ上にスライド可能に装着されてい
る冷却ピストンを設ける方法であり、発熱による熱膨張
、収縮等の変形を冷却ピストンの横移動、縦移動によっ
て吸収し、常に冷却部と発熱部である集積回路チップの
密着をよくし、熱抵抗を低減しようとする方法である。
この方法では冷却ピストンと冷媒によって冷却される伝
熱シリンダー間、及び冷却ピストンと集積回路チップ間
に熱伝導性グリースを使用しなければ構造的に完成しな
い例であるが、適度な接触圧力がバネで加えられ、良好
な伝熱特性が得られる。
熱シリンダー間、及び冷却ピストンと集積回路チップ間
に熱伝導性グリースを使用しなければ構造的に完成しな
い例であるが、適度な接触圧力がバネで加えられ、良好
な伝熱特性が得られる。
従来技術では、集積回路チップは動作時はかなりの熱量
を発生するため、熱膨張及び収縮が発生し、伝熱部及び
被伝熱部で微細摺動が発生し、無潤滑では摺動部で摩耗
粉が発生する。すなわち発塵する。摩耗粉は摺動部の間
隔を広げ接触熱抵抗を増加するため、伝熱特性が極端に
悪くなる。更に導電性の摩耗粉は、基板上に落ちた場合
様々なトラブルを生じさせる原因となる。
を発生するため、熱膨張及び収縮が発生し、伝熱部及び
被伝熱部で微細摺動が発生し、無潤滑では摺動部で摩耗
粉が発生する。すなわち発塵する。摩耗粉は摺動部の間
隔を広げ接触熱抵抗を増加するため、伝熱特性が極端に
悪くなる。更に導電性の摩耗粉は、基板上に落ちた場合
様々なトラブルを生じさせる原因となる。
そのため特開昭５５−６８８８号公報および特開昭５８
−９１６６５号公報の例では、熱伝導グリースを使用し
潤滑性を向上させているが、グリース中に含有している
油の蒸気が実装モジュール内部を汚染し、またグリース
は長期間高温に曝されると内部に保持しである油分の流
出が発生し、グリースは硬化してくるため長期の潤滑性
を保持出来ない問題がある。
−９１６６５号公報の例では、熱伝導グリースを使用し
潤滑性を向上させているが、グリース中に含有している
油の蒸気が実装モジュール内部を汚染し、またグリース
は長期間高温に曝されると内部に保持しである油分の流
出が発生し、グリースは硬化してくるため長期の潤滑性
を保持出来ない問題がある。
本発明が解決しようとする課題は、特に大型計算機に適
した冷却特性を持つ半導体装モジュール及びそれに用い
られる冷却構造体を提案することである。特に、微小摺
動を受ける伝熱ブロックの伝熱特性を損なわず潤滑特性
を向上させる方法を提案することにある。
した冷却特性を持つ半導体装モジュール及びそれに用い
られる冷却構造体を提案することである。特に、微小摺
動を受ける伝熱ブロックの伝熱特性を損なわず潤滑特性
を向上させる方法を提案することにある。
本発明は、半導体素子と、冷媒によって冷却される伝熱
ブロックと、該半導体素子と該伝熱ブロックとの両者に
接触する摺動可能な熱伝導用中間ブロックとを備えた半
導体装モジュールにおいて、各伝熱表面に、あるいはそ
の一部の表面に５μｍ以下特に０．００１〜１μｍ、最
も好ましくは０．０１〜０．５μｍの薄膜のフッ素系潤
滑層を固定することによって冷却構造体の伝熱特性を損
なわず潤滑特性を向上させる手段を提供するものである
。
ブロックと、該半導体素子と該伝熱ブロックとの両者に
接触する摺動可能な熱伝導用中間ブロックとを備えた半
導体装モジュールにおいて、各伝熱表面に、あるいはそ
の一部の表面に５μｍ以下特に０．００１〜１μｍ、最
も好ましくは０．０１〜０．５μｍの薄膜のフッ素系潤
滑層を固定することによって冷却構造体の伝熱特性を損
なわず潤滑特性を向上させる手段を提供するものである
。
本発明に用いる薄膜のフッ素系潤滑層は通常のグリース
状潤滑剤、シラノール基を末端に持つ含フッ素系化合物
あるいは表面に含フッ素化合物を含有した有機塗膜であ
るが、熱抵抗を出来るだけ小さくするためにそれぞれの
膜厚を５μｍ以下とする必要がある。
状潤滑剤、シラノール基を末端に持つ含フッ素系化合物
あるいは表面に含フッ素化合物を含有した有機塗膜であ
るが、熱抵抗を出来るだけ小さくするためにそれぞれの
膜厚を５μｍ以下とする必要がある。
グリース状潤滑剤としてはデュポン社製のＫｒｙｔｏｘ
シリーズ、モンテフロス社製のＦｏｍｂｌｉｎシリーズ
及びダイキン工業（株）製のＤａｍｎｕｍシリーズがあ
る。
シリーズ、モンテフロス社製のＦｏｍｂｌｉｎシリーズ
及びダイキン工業（株）製のＤａｍｎｕｍシリーズがあ
る。
シラノール基を末端に持つ含フッ素系化合物の例として
は下記一般式 ％式％ ［式中Ｒｆは、パーフルオロポリオキシアルキル基、Ｒ
は結合基で、アミド基、エステル基、メチロール基のい
ずれかである。Ｒ′はアルキレン基。
は下記一般式 ％式％ ［式中Ｒｆは、パーフルオロポリオキシアルキル基、Ｒ
は結合基で、アミド基、エステル基、メチロール基のい
ずれかである。Ｒ′はアルキレン基。
アミノ置換アルキレン基または芳香族置換アルキレン基
、Ｓはシラノール基、コがある。これらのシラノール基
を持つ含フッ素系化合物は約１２０℃付近に加熱される
ことによって末端のシラノール基が各伝熱表面と反応固
定し、潤滑性を持つ冷却構造体を完成させる。
、Ｓはシラノール基、コがある。これらのシラノール基
を持つ含フッ素系化合物は約１２０℃付近に加熱される
ことによって末端のシラノール基が各伝熱表面と反応固
定し、潤滑性を持つ冷却構造体を完成させる。
また、各伝熱表面に有機塗膜を構成する場合、有機塗膜
表面に含有する含フッ素化合物の例としては下記一般式 ［式中αは１価または２価を示す。ｍはａに対応する整
数。ＺはＯまたはｌａｎは１以上の整数。
表面に含有する含フッ素化合物の例としては下記一般式 ［式中αは１価または２価を示す。ｍはａに対応する整
数。ＺはＯまたはｌａｎは１以上の整数。
Ｒｆは、パーフルオロポリオキシアルキル基であるｌｌ
Ｒ１は結合基で、アミド基、エステル基、メチロール基
のいずれかである。Ｒｚは炭素数２〜３のオキシアルキ
レン基。Ｒ３は直接結合、エーテル基、カルボニル基、
エステル基、アミド基。
Ｒ１は結合基で、アミド基、エステル基、メチロール基
のいずれかである。Ｒｚは炭素数２〜３のオキシアルキ
レン基。Ｒ３は直接結合、エーテル基、カルボニル基、
エステル基、アミド基。
オキシアルキレン基、又はアルキレン基で繰返し毎に違
っていても良い、］がある、これらの含フッ素化合物は
有機塗膜材と混合した塗料の形で各伝熱表面に塗布され
、潤滑性塗膜を作成する。ここで用いる有機塗膜材は特
に限定されたものでなく、ポリエステル系、エポキシ系
、フェノール系、ウレタン系、ポリアミド系、ポリイミ
ド系、塩ビ系、ポリビニルブチラール系のいずれを用い
ても良く、又これらの混合系を用いても良い。
っていても良い、］がある、これらの含フッ素化合物は
有機塗膜材と混合した塗料の形で各伝熱表面に塗布され
、潤滑性塗膜を作成する。ここで用いる有機塗膜材は特
に限定されたものでなく、ポリエステル系、エポキシ系
、フェノール系、ウレタン系、ポリアミド系、ポリイミ
ド系、塩ビ系、ポリビニルブチラール系のいずれを用い
ても良く、又これらの混合系を用いても良い。
シラノール基を末端に持つ含フッ素系化合物の具体的な
例としては下記構造の含フッ素化合物がある。
例としては下記構造の含フッ素化合物がある。
Ｒｆ−ＣＯＮＨ−ＣａＨｅ−３ｉ（ＯＣｚＨＩＳ）ｓ。
Ｒｆ−ＣＯＮＨ−ＣｚＨＪＨＣａＨｅ−５Ｌ（ＯＣＨａ
）ｚ（Ｃｆ（ａ）。
）ｚ（Ｃｆ（ａ）。
Ｒｆ −Ｃ０ＮＨ−ＣｚＨＪＨＣａＨｅ −Ｓｉ （Ｏ
ＣＨａ） ｓ。
ＣＨａ） ｓ。
Ｒｆ−ＣＨｚＯ−Ｃａｎｓ−３ｉ（ＯＣＨｚ＋）ｓｐＲ
ｆ −ＣＯＯ−ＣａＨｓ −０ＣｓＨｅ −Ｓｉ （Ｏ
ＣＨｓ） ｓ 。
ｆ −ＣＯＯ−ＣａＨｓ −０ＣｓＨｅ −Ｓｉ （Ｏ
ＣＨｓ） ｓ 。
また、有機塗膜に含有する含フッ素化合物の例としては
下記構造の含フッ素化合物がある。
下記構造の含フッ素化合物がある。
（式中Ｒｆはパーフルオロポリオキシアルキル基で、具
体的にはデイポン社製Ｋｒｙｔｏｘ １５７ Ｆ Ｓ
またはホンプリンＺ−ＤＩＡＣを主鎖に持つ。
体的にはデイポン社製Ｋｒｙｔｏｘ １５７ Ｆ Ｓ
またはホンプリンＺ−ＤＩＡＣを主鎖に持つ。
本発明のフッ素系潤滑層を設けた熱伝導用中間ブロック
、例えば、第１図の特開昭６３−２５０８４８号公報に
示した熱伝導用中間ブロックの表面を潤滑薄膜で被覆す
ることによって、シリンダ及び集積回路チップとの摺動
によっても摩耗粉が発生せず、長期の潤滑性を保持する
ことが出来る。
、例えば、第１図の特開昭６３−２５０８４８号公報に
示した熱伝導用中間ブロックの表面を潤滑薄膜で被覆す
ることによって、シリンダ及び集積回路チップとの摺動
によっても摩耗粉が発生せず、長期の潤滑性を保持する
ことが出来る。
また潤滑膜として含フッ素系潤滑剤を含有する有機塗膜
を設けた場合、従来の技術では問題となっている金属製
の熱伝導用中間ブロックと熱伝導ブロックとの間に封入
する熱伝導グリースの組み合わせが可能になる。即ち、
熱伝導グリース中に存在する水分及び添加物が金属製熱
伝導用中間ブロックと接触することによって金属表面が
腐食するが、有機薄膜で表面を被覆しているため熱伝導
用中間ブロックに腐食が発生しない効果があり、著しい
伝熱効果が発揮される。
を設けた場合、従来の技術では問題となっている金属製
の熱伝導用中間ブロックと熱伝導ブロックとの間に封入
する熱伝導グリースの組み合わせが可能になる。即ち、
熱伝導グリース中に存在する水分及び添加物が金属製熱
伝導用中間ブロックと接触することによって金属表面が
腐食するが、有機薄膜で表面を被覆しているため熱伝導
用中間ブロックに腐食が発生しない効果があり、著しい
伝熱効果が発揮される。
以下、本発明の効果を実施例により更に具体的に説明す
る０本実施例の効果を第１図に示す冷却構造体を用いて
述べる。
る０本実施例の効果を第１図に示す冷却構造体を用いて
述べる。
第１図に示す冷却構造体の構成を以下に示す。
全体は、基板ｌ、半導体素子２．熱伝導用中間ブロック
３より構成される半導体モジュールである。
３より構成される半導体モジュールである。
本冷却構造体に用いた材料は熱伝導性の良い窒化アルミ
ニウム焼結体を用いた。
ニウム焼結体を用いた。
基板１には、複数の素子２がはんだ接続４により接続さ
れる。素子２に接するべく熱伝導用中間ブロック３が設
置される。熱伝導用中間ブロック３は弾性体５により伝
熱ブロック６と接続される。
れる。素子２に接するべく熱伝導用中間ブロック３が設
置される。熱伝導用中間ブロック３は弾性体５により伝
熱ブロック６と接続される。
熱伝導中間ブロック３は、伝熱ブロック６と接し。
伝熱ブロック６は冷却水ユニット７と熱的に接して設置
される。
される。
半導体素子２には、ピン８を通して基板１に送られた電
機信号あるいは電力が、接続子４を通して供給される。
機信号あるいは電力が、接続子４を通して供給される。
素子２では、演算速度を高速化するために高度に集積化
されており、非常に小さい面積に大量の電流を供給する
ために、大量の熱を発生する。
されており、非常に小さい面積に大量の電流を供給する
ために、大量の熱を発生する。
この大量に発生した熱は、接続子４を通過するには接続
子４及び基板１、ピン８の熱抵抗が大き過ぎるために、
素子２の裏面より逃してやる必要がある。
子４及び基板１、ピン８の熱抵抗が大き過ぎるために、
素子２の裏面より逃してやる必要がある。
熱伝導中間ブロック３は、底面９が平面で、上面１０が
円筒面あるいはそれに類する形状をした３角柱である。
円筒面あるいはそれに類する形状をした３角柱である。
上面１０と反対側の傾斜面には開孔部１１があり、そこ
には弾性体としてのばね５が設置されている。ばね５の
熱伝導中間ブロックとは反対側には同様な開孔部１２を
有する伝熱ブロック６がある。
には弾性体としてのばね５が設置されている。ばね５の
熱伝導中間ブロックとは反対側には同様な開孔部１２を
有する伝熱ブロック６がある。
半導体素子２で大量に発生した熱は、素子２の裏面に接
している熱伝導中間ブロック３の底面９より接触により
伝熱が行われる。接触する部分には、熱を良好に伝えさ
せるために熱伝導度の高い例えばヘリウムガスガスによ
って封止される。
している熱伝導中間ブロック３の底面９より接触により
伝熱が行われる。接触する部分には、熱を良好に伝えさ
せるために熱伝導度の高い例えばヘリウムガスガスによ
って封止される。
伝熱ブロック６には熱伝導用中間ブロック３の投影形状
と等しいＶ状の溝が存在する。Ｖ状の溝の片面は平面で
あり、そこには熱伝導用中間ブロック３の円筒状の上面
１０が接する。
と等しいＶ状の溝が存在する。Ｖ状の溝の片面は平面で
あり、そこには熱伝導用中間ブロック３の円筒状の上面
１０が接する。
熱伝導用中間ブロック３に伝えられた熱は、熱伝導用中
間ブロック３の円筒状の上面１０から■状の溝の平面に
伝えられる。
間ブロック３の円筒状の上面１０から■状の溝の平面に
伝えられる。
この部分には、熱を良好に伝えさせる熱伝導度の高いガ
スによって封止される。
スによって封止される。
更に伝熱ブロック６の上面には、冷却水ユニット７が設
置される。冷却水ユニットには、素子２で発生した熱を
系外に排出する冷却水が流れている。冷却水ユニット７
の底面と伝熱ブロック６の上面とは、面接触により伝熱
が行われる。
置される。冷却水ユニットには、素子２で発生した熱を
系外に排出する冷却水が流れている。冷却水ユニット７
の底面と伝熱ブロック６の上面とは、面接触により伝熱
が行われる。
モジュール構造である場合には、素子２の上面は基板１
の製造ばらつき、接続子４の取り付けばらつき等により
、素子２間で高さや傾きが様々に異なっている。しかし
本冷却構造体では、そのような高さや傾きのばらつきが
起こっても、熱伝導用中間ブロック３が柔軟に移動し、
素子２の上面と熱伝導用中間ブロック３の底面の面接触
、伝熱ブロック３の底面１３とは熱伝導用中間ブロック
の円筒面１０との線接触が安定して起こり良好な熱伝達
を実現できる。
の製造ばらつき、接続子４の取り付けばらつき等により
、素子２間で高さや傾きが様々に異なっている。しかし
本冷却構造体では、そのような高さや傾きのばらつきが
起こっても、熱伝導用中間ブロック３が柔軟に移動し、
素子２の上面と熱伝導用中間ブロック３の底面の面接触
、伝熱ブロック３の底面１３とは熱伝導用中間ブロック
の円筒面１０との線接触が安定して起こり良好な熱伝達
を実現できる。
素子２の高さのばらつきに対しては、熱伝導用中間ブロ
ック３が素子２の上面とは平行、熱伝導用中間ブロック
３の円筒面１０の軸とは垂直な方向に移動して追従する
。すなわち、素子２と伝熱ブロック６の間隔が短くなっ
た時には、第１図において、熱伝導用中間ブロック３が
左右に移動し、また素子２と伝熱ブロック６の間隔が長
くなった時には、前述と反対方向に移動して高さのばら
つきに追従する。
ック３が素子２の上面とは平行、熱伝導用中間ブロック
３の円筒面１０の軸とは垂直な方向に移動して追従する
。すなわち、素子２と伝熱ブロック６の間隔が短くなっ
た時には、第１図において、熱伝導用中間ブロック３が
左右に移動し、また素子２と伝熱ブロック６の間隔が長
くなった時には、前述と反対方向に移動して高さのばら
つきに追従する。
一方、素子２の傾きに対しては、熱伝導用中間ブロック
３が回転することにより追従する。素子２が、熱伝導用
中間ブロック３の円筒面１０の軸を中心として傾いた場
合には、熱伝導用中間ブロックの円筒面１０とブロック
６の底面の間の線接触部分が移動することにより追従す
る。
３が回転することにより追従する。素子２が、熱伝導用
中間ブロック３の円筒面１０の軸を中心として傾いた場
合には、熱伝導用中間ブロックの円筒面１０とブロック
６の底面の間の線接触部分が移動することにより追従す
る。
また、素子２が熱伝導用中間ブロック３の円筒面１０の
軸と平行な方向に傾いていた場合には、線接触部分が移
動する伝熱ブロック６の底面９の上面を回転することに
よって追従する。
軸と平行な方向に傾いていた場合には、線接触部分が移
動する伝熱ブロック６の底面９の上面を回転することに
よって追従する。
また、接触面の表面は、伝熱を良好にすべく、また摩擦
力を最小にすべく表面加工される。
力を最小にすべく表面加工される。
熱伝導用中間ブロック３の半導体素子２と反対側の表面
は、角度θで傾斜させ、表面は円柱面加工を行う。この
角度θは、伝熱特性、熱伝導用中間ブロック３の可動特
性を決定する重要なファクタである。角度θは大きけれ
ば大きいほど伝熱面積（熱伝導用中間ブロック３と伝熱
ブロック６との接触面積）は増大するが、その一方で伝
熱ブロック６と半導体素子２との間隔が広がり不利にな
る。熱伝導用中間ブロック３の奥行きをＲ１幅をＬとし
た時、傾斜部分の熱抵抗（Ａ−Ａ’部分）での全熱抵抗
ＲＴは以下の式で表される。
は、角度θで傾斜させ、表面は円柱面加工を行う。この
角度θは、伝熱特性、熱伝導用中間ブロック３の可動特
性を決定する重要なファクタである。角度θは大きけれ
ば大きいほど伝熱面積（熱伝導用中間ブロック３と伝熱
ブロック６との接触面積）は増大するが、その一方で伝
熱ブロック６と半導体素子２との間隔が広がり不利にな
る。熱伝導用中間ブロック３の奥行きをＲ１幅をＬとし
た時、傾斜部分の熱抵抗（Ａ−Ａ’部分）での全熱抵抗
ＲＴは以下の式で表される。
ｋｂＨｈＨＬ（１＋ｔａｎ（θ）”）１／”ｋｂは熱伝
導用中間ブロック３の熱伝導度、ｈは接触面での伝熱係
数を表し、右辺の第１項は接触面での熱抵抗、第２項は
熱伝導用中間ブロック３での熱抵抗を表す。上式により
熱伝導用中間ブロック３の熱伝導度と接触面での伝熱係
数等により最適な角度を選択する。
導用中間ブロック３の熱伝導度、ｈは接触面での伝熱係
数を表し、右辺の第１項は接触面での熱抵抗、第２項は
熱伝導用中間ブロック３での熱抵抗を表す。上式により
熱伝導用中間ブロック３の熱伝導度と接触面での伝熱係
数等により最適な角度を選択する。
本冷却構造体ｌの性能計算及び実装結果を第２〜３図で
説明する。第２図は半導体素子２の基板の高さが発熱等
により変化した場合の熱抵抗に及ぼす影響を示す。実線
は計算値、プロットは実測値を示す。また第３図は半導
体素子２が発熱で反り等の傾斜が発生した場合の熱抵抗
の変動について示す。半導体素子２の基板の高さがＩＩ
ＩＩｌ程度変化しても充分に線接触を保ち、熱抵抗が一
定していることを示す。また半導体素子２が発熱で反り
等の傾斜は１度程度であれば充分に線接触を保ち、熱抵
抗が一定しており、実用上の問題は発生しない。薄膜の
潤滑層は冷却構造体全体に設けても良いが、本実施例で
は熱伝導用中間ブロックに薄膜の潤滑層１３を設ける。
説明する。第２図は半導体素子２の基板の高さが発熱等
により変化した場合の熱抵抗に及ぼす影響を示す。実線
は計算値、プロットは実測値を示す。また第３図は半導
体素子２が発熱で反り等の傾斜が発生した場合の熱抵抗
の変動について示す。半導体素子２の基板の高さがＩＩ
ＩＩｌ程度変化しても充分に線接触を保ち、熱抵抗が一
定していることを示す。また半導体素子２が発熱で反り
等の傾斜は１度程度であれば充分に線接触を保ち、熱抵
抗が一定しており、実用上の問題は発生しない。薄膜の
潤滑層は冷却構造体全体に設けても良いが、本実施例で
は熱伝導用中間ブロックに薄膜の潤滑層１３を設ける。
従って、本実施例で用いる冷却構造体の信頼性は高い。
実施例１゜
冷却構造体１の熱伝導用中間ブロック３をトリフルオロ
トリクロロエタン溶液を満たした超音波洗浄機で洗浄し
、洗浄後良く乾燥する。このようにして準備した熱伝導
用中間ブロック３を第１表に示したフッ素系潤滑剤であ
るＫｒｙｔｏｘ １４３ＡＤ、又はＦｏｍｂｌｉｎ
Ｙ Ｒ１又はＤｅｍｎｕ＠Ｓ ２００を０．１重量％
溶解したトリフルオロトリクロロエタン中に浸し、熱伝
導用中間ブロック３表面をフッ素系潤滑剤で被覆し、そ
の後乾燥する。
トリクロロエタン溶液を満たした超音波洗浄機で洗浄し
、洗浄後良く乾燥する。このようにして準備した熱伝導
用中間ブロック３を第１表に示したフッ素系潤滑剤であ
るＫｒｙｔｏｘ １４３ＡＤ、又はＦｏｍｂｌｉｎ
Ｙ Ｒ１又はＤｅｍｎｕ＠Ｓ ２００を０．１重量％
溶解したトリフルオロトリクロロエタン中に浸し、熱伝
導用中間ブロック３表面をフッ素系潤滑剤で被覆し、そ
の後乾燥する。
第１表
完成した潤滑膜厚は５〜１０ｎｍになるように制御する
。こうして得られた熱伝導用中間ブロック３の潤滑性を
微動摺動時の発塵量の大小で評価した。発塵試験装置の
概略を第４図に示す、すなわち、振動するディスク２１
上に表面粗さ（Ｒａ）０．１μｍ以下の窒化アルミ製の
板２２を貼り付け、これに潤滑処理した熱伝導用中間ブ
ロック２３を任意の加重で押しつける。この時発生する
摩耗粉は、微動振動するディスクの下部にシリコンウェ
ハーを置き、落下した摩耗粉を回収する。
。こうして得られた熱伝導用中間ブロック３の潤滑性を
微動摺動時の発塵量の大小で評価した。発塵試験装置の
概略を第４図に示す、すなわち、振動するディスク２１
上に表面粗さ（Ｒａ）０．１μｍ以下の窒化アルミ製の
板２２を貼り付け、これに潤滑処理した熱伝導用中間ブ
ロック２３を任意の加重で押しつける。この時発生する
摩耗粉は、微動振動するディスクの下部にシリコンウェ
ハーを置き、落下した摩耗粉を回収する。
このシリコンウェハー上の摩耗粉量は、すなわち発塵量
はレーザ表面検査装置（日立製作所製二ＨＬＤ−３００
Ｂ型）で発塵量と発塵粒径を同時に測定する。
はレーザ表面検査装置（日立製作所製二ＨＬＤ−３００
Ｂ型）で発塵量と発塵粒径を同時に測定する。
又、表面を潤滑処理した熱伝導用中間ブロック３を冷却
構造体に組み込んだときの熱抵抗を測定した。
構造体に組み込んだときの熱抵抗を測定した。
これらの潤滑性、及び熱抵抗の評価に用いた比較材料は
、潤滑処理しない熱伝導用中間ブロック３を用いた。
、潤滑処理しない熱伝導用中間ブロック３を用いた。
発塵試験の評価結果を第５図に示すが、潤滑処理無しの
ものに比べ初期の発塵量は非常に小さくなり、潤滑性が
格段に向上したことがわかる。熱抵抗の測定結果は第２
表に示すように潤滑処理したにも係らず熱抵抗はほとん
ど増加しない優れた表面処理であることがわかる。
ものに比べ初期の発塵量は非常に小さくなり、潤滑性が
格段に向上したことがわかる。熱抵抗の測定結果は第２
表に示すように潤滑処理したにも係らず熱抵抗はほとん
ど増加しない優れた表面処理であることがわかる。
第２表
第３表
実施例２゜
熱伝導用中間ブロック３をトリフルオロトリクロロエタ
ン溶液を満たした超音波洗浄機で洗浄し、洗浄後良く乾
燥する。このようにして準備した熱伝導用中間ブロック
３を第３表に示す末端シラノール型フッ素系潤滑剤を０
．２重量％溶解したトリフルオロトリクロロエタン中に
浸漬塗布後。
ン溶液を満たした超音波洗浄機で洗浄し、洗浄後良く乾
燥する。このようにして準備した熱伝導用中間ブロック
３を第３表に示す末端シラノール型フッ素系潤滑剤を０
．２重量％溶解したトリフルオロトリクロロエタン中に
浸漬塗布後。
１２０℃で５分熱処理する。その後、トリフルオロトリ
クロロエタン溶液を満たした超音波洗浄機で洗浄し、余
分な末端シラノール型フッ素系潤滑剤を除去する。
クロロエタン溶液を満たした超音波洗浄機で洗浄し、余
分な末端シラノール型フッ素系潤滑剤を除去する。
完成した潤滑膜厚は約５ｎｍである。こうして得られた
熱伝導用中間ブロック３の潤滑性を実施例１と同様に発
塵試験で評価し、また冷却構造体に組み込んだときの熱
抵抗を測定した。
熱伝導用中間ブロック３の潤滑性を実施例１と同様に発
塵試験で評価し、また冷却構造体に組み込んだときの熱
抵抗を測定した。
これらの潤滑性、及び熱抵抗の評価に用いた比較材料は
、実施例１と同様に潤滑処理しない熱伝導用中間ブロッ
ク３を用いた。
、実施例１と同様に潤滑処理しない熱伝導用中間ブロッ
ク３を用いた。
発塵試験の評価結果を第６図に示すが、末端シラノール
型フッ素系潤滑剤で表面処理したものは。
型フッ素系潤滑剤で表面処理したものは。
処理無しのものに比べ初期の発塵量は非常に小さくなり
、潤滑性が格段に向上したことがわかる６熱抵抗の測定
結果は第４表に示すように潤滑処理したにも係らず熱抵
抗はほとんど増加しない優れた表面処理であることがわ
かる。
、潤滑性が格段に向上したことがわかる６熱抵抗の測定
結果は第４表に示すように潤滑処理したにも係らず熱抵
抗はほとんど増加しない優れた表面処理であることがわ
かる。
第４表
表に示したフッ素化合物０．５６ ｇ をメチルエチ
ルケトン１０ｇに溶解し、これを溶液工に溶解し、溶液
２を作成する。
ルケトン１０ｇに溶解し、これを溶液工に溶解し、溶液
２を作成する。
実施例３゜
熱伝導用中間ブロック３をトリフルオロトリクロロエタ
ン溶液を満たした超音波洗浄機で洗浄し、洗浄後良く乾
燥する。
ン溶液を満たした超音波洗浄機で洗浄し、洗浄後良く乾
燥する。
一方、デュポン社製のエポキシ樹脂（商品名：ＥＰ１０
０４）４．８ｇ、及びフェノール樹脂であるヒタノール
１５０１ （日立化ｒＩｉ（株）製）０．８８ ｇ
と硬化促進剤であるトリエチルアンモニウムカルポール
塩（北興化学（株）製、商品名： ＴＥＡ−Ｋ） ０．
０６ ｇ をメチルエチルケトン２００ｇに溶解し、
溶液ｌを作成する。次に第５このようにして準備した溶
液２に先に洗浄した熱伝導用中間ブロック３を浸し、そ
の後、溶液から取り出し、２３０℃−６０分熱処理する
。その後、トリフルオロトリクロロエタン溶液を満たし
た超音波洗浄機で洗浄する。完成したバインダー層の膜
厚は２０ｎｍ、潤滑膜厚は約４ｎｍである。
０４）４．８ｇ、及びフェノール樹脂であるヒタノール
１５０１ （日立化ｒＩｉ（株）製）０．８８ ｇ
と硬化促進剤であるトリエチルアンモニウムカルポール
塩（北興化学（株）製、商品名： ＴＥＡ−Ｋ） ０．
０６ ｇ をメチルエチルケトン２００ｇに溶解し、
溶液ｌを作成する。次に第５このようにして準備した溶
液２に先に洗浄した熱伝導用中間ブロック３を浸し、そ
の後、溶液から取り出し、２３０℃−６０分熱処理する
。その後、トリフルオロトリクロロエタン溶液を満たし
た超音波洗浄機で洗浄する。完成したバインダー層の膜
厚は２０ｎｍ、潤滑膜厚は約４ｎｍである。
こうして得られた熱伝導用中間ブロック３の潤滑性を実
施例１と同様に発塵試験で評価し、また冷却構造体に組
み込んだときの熱抵抗を測定した。
施例１と同様に発塵試験で評価し、また冷却構造体に組
み込んだときの熱抵抗を測定した。
これらの潤滑性、及び熱抵抗の評価に用いた比較材料は
、実施例１と同様に潤滑処理しない熱伝導用中間ブロッ
ク３を用いた。
、実施例１と同様に潤滑処理しない熱伝導用中間ブロッ
ク３を用いた。
発塵試験の評価結果を第７図に示すが、潤滑表面処理し
たものは、処理無しのものに比べ初期の発塵量は非常に
小さくなり、潤滑性が格段に向上したことがわかる。熱
抵抗の測定結果は第６表に示すように潤滑処理したにも
係らず熱抵抗はほとんど増加しない優れた表面処理であ
ることがわかる。
たものは、処理無しのものに比べ初期の発塵量は非常に
小さくなり、潤滑性が格段に向上したことがわかる。熱
抵抗の測定結果は第６表に示すように潤滑処理したにも
係らず熱抵抗はほとんど増加しない優れた表面処理であ
ることがわかる。
第６表
実施例４゜
熱伝導用中間ブロック３を純銅で作威し、これをトリフ
ルオロトリクロロエタン溶液を満たした超音波洗浄機で
洗浄し、洗浄後良く乾燥する。
ルオロトリクロロエタン溶液を満たした超音波洗浄機で
洗浄し、洗浄後良く乾燥する。
一方、実施例３．と同様にして第５表に示したフッ素化
合物を含有した溶液２を作成する。
合物を含有した溶液２を作成する。
このようにして準備した溶液２に先に洗浄した純銅製の
熱伝導用中間ブロック３を浸し、その後、溶液から取り
出し、２３０℃−６０分熱処理する。
熱伝導用中間ブロック３を浸し、その後、溶液から取り
出し、２３０℃−６０分熱処理する。
その後、トリフルオロトリクロロエタン溶液を満たした
超音波洗浄機で洗浄する。
超音波洗浄機で洗浄する。
完成したバインダー層の膜厚は２５ｎｍ、潤滑膜厚は約
４ｎｍである。こうして得られた純銅製の熱伝導用中間
ブロック３を冷却構造体に組込、更に純銅製の熱伝導用
中間ブロック３とＬＳＩ素子との接触面及び伝熱ブロッ
クとの接触面に伝熱グリース（商品名：伝熱グリースＹ
Ｇ６２４０Ｓ、来旨シリコン社製）を介在させた。
４ｎｍである。こうして得られた純銅製の熱伝導用中間
ブロック３を冷却構造体に組込、更に純銅製の熱伝導用
中間ブロック３とＬＳＩ素子との接触面及び伝熱ブロッ
クとの接触面に伝熱グリース（商品名：伝熱グリースＹ
Ｇ６２４０Ｓ、来旨シリコン社製）を介在させた。
このようにして作成した冷却構造体の熱抵抗、及び純銅
製の熱伝導用中間ブロック３表面の腐食状況をｆＲ察し
た。腐食観察は純銅製熱伝導用中間ブロック３表面の変
色の有無で判定した。
製の熱伝導用中間ブロック３表面の腐食状況をｆＲ察し
た。腐食観察は純銅製熱伝導用中間ブロック３表面の変
色の有無で判定した。
これらの腐食状況の評価に用いた比較材料は、表面処理
をしない熱伝導用中間ブロック３を用いた。熱抵抗の評
価に用いた比較材料は実施例１の表面処理しない熱伝導
用中間ブロック３を用いた。
をしない熱伝導用中間ブロック３を用いた。熱抵抗の評
価に用いた比較材料は実施例１の表面処理しない熱伝導
用中間ブロック３を用いた。
腐食状況の観察結果を第７表、熱抵抗の測定結果を第８
表に示した。その結果、本発明の表面潤滑処理は、腐食
による純銅製熱伝導用中間プロツり３の変色は全く見ら
れず、優れた耐食皮膜であることがわかる。また熱抵抗
は純銅製熱伝導用中間ブロック３と熱伝導グリースを併
用することによって優れた冷却構造体を形成することが
わかる。
表に示した。その結果、本発明の表面潤滑処理は、腐食
による純銅製熱伝導用中間プロツり３の変色は全く見ら
れず、優れた耐食皮膜であることがわかる。また熱抵抗
は純銅製熱伝導用中間ブロック３と熱伝導グリースを併
用することによって優れた冷却構造体を形成することが
わかる。
第７表 第８表
〔発明の効果〕
本発明によれば、伝熱部表面にフッ素系の潤滑処理する
ことにより、伝熱特性に優れた半導体装モジュール及び
それに用いられる冷却構造体を構成できる。
ことにより、伝熱特性に優れた半導体装モジュール及び
それに用いられる冷却構造体を構成できる。
第１図は本発明による半導体装モジュールの一部断面図
、第２図は１本発明による冷却構造体における半導体素
子の厚さ変化と熱抵抗との関係を示すグラフ、第３図は
１本発明による冷却構造体における半導体素子の傾きと
熱抵抗との関係を示すグラフ、第４図は本発明の冷却構
造体の伝熱体間の摺動特性を測定するために用いられた
試験装置の概略図、第５図ないし第７図は本発明による
冷却構造体の摺動試験の結果を示し、いずれも伝熱体の
往復回数と発塵量との関係を示すグラフである。 １・・・基板、２・・・ＬＳＩ素子、３・・・熱伝導用
中間ブロック、４・・・接続用はんだボール、５・・・
ばね、６・・・伝熱ブロック、７・・・冷却水ユニット
、８・・・ピン、第１図 水 第３図 第２図 第４図 高さ（，１１１） 第 ５ 図 第 図 往復回数（１０μｍ） 第 図 往復回数（１０ｐｍ）
、第２図は１本発明による冷却構造体における半導体素
子の厚さ変化と熱抵抗との関係を示すグラフ、第３図は
１本発明による冷却構造体における半導体素子の傾きと
熱抵抗との関係を示すグラフ、第４図は本発明の冷却構
造体の伝熱体間の摺動特性を測定するために用いられた
試験装置の概略図、第５図ないし第７図は本発明による
冷却構造体の摺動試験の結果を示し、いずれも伝熱体の
往復回数と発塵量との関係を示すグラフである。 １・・・基板、２・・・ＬＳＩ素子、３・・・熱伝導用
中間ブロック、４・・・接続用はんだボール、５・・・
ばね、６・・・伝熱ブロック、７・・・冷却水ユニット
、８・・・ピン、第１図 水 第３図 第２図 第４図 高さ（，１１１） 第 ５ 図 第 図 往復回数（１０μｍ） 第 図 往復回数（１０ｐｍ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、半導体素子と、冷媒によつて冷却される伝熱ブロッ
クと、該半導体素子と該伝熱ブロックとの両者に摺動可
能に接触する熱伝導用中間ブロックとを備えた半導体実
装モジュールにおいて、各伝熱表面に、あるいはその一
部の表面に形成した厚さ５μｍ以下のフッ素系薄膜潤滑
層を有することを特徴とする半導体実装モジュール。 ２、半導体素子と、冷媒によつて冷却される伝熱ブロッ
クと、該半導体素子と該伝熱ブロックとの両者に摺動可
能に接触する熱伝導用中間ブロックとを備えた半導体実
装モジュールにおいて、各伝熱表面に、あるいはその一
部の表面に含フッ素化合物を含有した有機薄膜層を固定
したことを特徴とする半導体実装モジュール。 ３、半導体素子と、冷媒によつて冷却される伝熱ブロッ
クと、該半導体素子と該伝熱ブロックとの両者に摺動可
能に接触する熱伝導用中間ブロックとを備えた半導体実
装モジュールにおいて、各伝熱表面に、あるいはその一
部の表面に含フッ素化合物を含有した有機薄膜を設け、
しかも該摺動可能な熱伝導用中間ブロックと伝熱ブロッ
ク及び半導体素子の間に熱伝導グリースを介して伝熱流
路を形成したことを特徴とする半導体実装モジュール。 ４、前記含フッ素化合物は下記一般式 Ｒｆ−Ｒ−Ｒ′−Ｓ ［式中Ｒｆは、パーフルオロポリオキシアルキル基、Ｒ
は結合基で、アミド基、エステル基、メチロール基のい
ずれかである、Ｒ′はアルキレン基、アミノ置換アルキ
レン基または芳香族置換アルキレン基、Ｓはシラノール
基、］であることを特徴とする請求項１ないし３のいず
れかに記載の半導体実装モジュール。 ５、前記含フッ素化合物は下記一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ ［式中ｌは１価または２価を示す、ｍはｌに対応する整
数、Ｚは０または１、ｎは１以上の整数、Ｒｆは、パー
フルオロポリオキシアルキル基である、Ｒ＿１は結合基
で、アミド基、エステル基、メチロール基のいずれかで
ある、Ｒ＿２は炭素数２〜３のオキシアルキレン基、Ｒ
＿３は直接結合、エーテル基、カルボニル基、エステル
基、アミド基、オキシアルキレン基、又はアルキレン基
で繰返し毎に違つていても良い、］で表されることを特
徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の半導体実
装モジュール。 ６、前記含フッ素化合物は下記一般式 ▲数式、化学式、表等があります▼ 【式中ｎは１以上の整数、Ｒｆは、パーフルオロポリオ
キシアルキル基である。Ｒ＿１は結合基で、アミド基、
エステル基、メチロール基のいずれかである、Ｒ＿３は
直接結合、エーテル基、カルボニル基、エステル基、ア
ミド基、オキシアルキレン基、又はアルキレン基で繰返
し毎に違つていても良い。］で表されることを特徴とす
る請求項１ないし３のいずれかに記載の半導体実装モジ
ュール。 ７、該伝熱ブロックと摺動可能な熱伝導用中間ブロック
の一方か、あるいは両方が金属材料であることを特徴と
する請求項１ないし３のいずれかに記載の半導体実装モ
ジュール。 ８、有機薄膜は５μｍ以下でありしかも含フッ素化合物
はフルオロポリエーテル鎖とフッ素原子を含まない有機
基とを結合してなる化合物であり、フルオロポリエーテ
ル鎖が有機薄膜層上に析出しており、フッ素原子を含ま
ない有機基は有機薄膜内に固定されていることを特徴と
する請求項２記載の半導体実装モジュール。 ９、半導体素子と、冷媒によつて冷却される伝熱ブロッ
クと、該半導体素子と該伝熱ブロックとの両者に摺動可
能に線接触し両者間の熱伝達をする熱伝導用中間ブロッ
クとを備えた半導体実装モジュールにおいて、各伝熱表
面、あるいはその一部の表面に形成されたシラノール基
を末端に持つ含フッ素化合物によりなる反応膜を有する
ことを特徴とする半導体実装モジュール。 １０、冷媒によつて冷却される伝熱ブロックと、該半導
体素子と該伝熱ブロックとの両者に摺動可能に接触する
熱伝導用中間ブロックとを備え、各伝熱表面に、あるい
はその一部の表面に形成した厚さ５μｍ以下のフッ素系
薄膜潤滑層を有することを特徴とする半導体実装モジュ
ール用冷却構造体。 １１、冷媒によつて冷却される伝熱ブロックと、該半導
体素子と該伝熱ブロックとの両者に摺動可能に接触する
熱伝導用中間ブロックとを備え、各伝熱表面に、あるい
はその一部の表面に固定された厚さ５μｍ以下のフッ素
系薄膜潤滑層を有することを特徴とする半導体実装モジ
ュール用冷却構造体。 １２、有機薄膜は５μｍ以下でありしかも含フッ素化合
物はフルオロポリエーテル鎖とフッ素原子を含まない有
機基とを結合してなる化合物であり、フルオロポリエー
テル鎖が有機薄膜層上に析出しており、フッ素原子を含
まない有機基は有機薄膜内に固定されていることを特徴
とする請求項１０または１１記載の半導体実装モジュー
ル用冷却構造体。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21135889A JPH0612794B2 (ja) | 1989-08-18 | 1989-08-18 | 半導体実装モジユール及び冷却構造体 |
| DE1990623188 DE69023188T2 (de) | 1989-08-18 | 1990-08-14 | Kühlsystem für ein Halbleiterelement, Halbleitermodul bestehend aus einem solchen System und ein thermisch leitender Kühlkörper dafür. |
| EP19900308941 EP0413565B1 (en) | 1989-08-18 | 1990-08-14 | Cooling system for a semiconductor element, semiconductor module including such a system and a thermally conductive member therefor |
| CA 2023359 CA2023359A1 (en) | 1989-08-18 | 1990-08-15 | Cooling system for a semiconductor element, semiconductor module including such a system and a thermally conductive member therefor |
| AU61016/90A AU6101690A (en) | 1989-08-18 | 1990-08-15 | Cooling system for a semiconductor element, semiconductor module including such a system and a thermally conductive member therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21135889A JPH0612794B2 (ja) | 1989-08-18 | 1989-08-18 | 半導体実装モジユール及び冷却構造体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0376147A true JPH0376147A (ja) | 1991-04-02 |
| JPH0612794B2 JPH0612794B2 (ja) | 1994-02-16 |
Family
ID=16604648
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21135889A Expired - Lifetime JPH0612794B2 (ja) | 1989-08-18 | 1989-08-18 | 半導体実装モジユール及び冷却構造体 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0413565B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0612794B2 (ja) |
| AU (1) | AU6101690A (ja) |
| CA (1) | CA2023359A1 (ja) |
| DE (1) | DE69023188T2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05200073A (ja) * | 1992-01-28 | 1993-08-10 | Atom Kk | 検診台の制御装置 |
| WO2016170777A1 (ja) * | 2015-04-24 | 2016-10-27 | 日本電気株式会社 | 放熱機構およびそれを備えた装置 |
| JP2018129316A (ja) * | 2017-02-06 | 2018-08-16 | 日本電気株式会社 | 熱伝導装置および電子部品 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH063831B2 (ja) * | 1987-04-08 | 1994-01-12 | 株式会社日立製作所 | 冷却装置及びそれを用いた半導体装置 |
-
1989
- 1989-08-18 JP JP21135889A patent/JPH0612794B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-08-14 EP EP19900308941 patent/EP0413565B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-08-14 DE DE1990623188 patent/DE69023188T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-08-15 AU AU61016/90A patent/AU6101690A/en not_active Abandoned
- 1990-08-15 CA CA 2023359 patent/CA2023359A1/en not_active Abandoned
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05200073A (ja) * | 1992-01-28 | 1993-08-10 | Atom Kk | 検診台の制御装置 |
| WO2016170777A1 (ja) * | 2015-04-24 | 2016-10-27 | 日本電気株式会社 | 放熱機構およびそれを備えた装置 |
| CN107535073A (zh) * | 2015-04-24 | 2018-01-02 | 日本电气株式会社 | 散热机构及包括该散热机构的设备 |
| JPWO2016170777A1 (ja) * | 2015-04-24 | 2018-02-08 | 日本電気株式会社 | 放熱機構およびそれを備えた装置 |
| JP2018129316A (ja) * | 2017-02-06 | 2018-08-16 | 日本電気株式会社 | 熱伝導装置および電子部品 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CA2023359A1 (en) | 1991-02-19 |
| JPH0612794B2 (ja) | 1994-02-16 |
| DE69023188T2 (de) | 1997-11-27 |
| EP0413565A1 (en) | 1991-02-20 |
| EP0413565B1 (en) | 1995-10-25 |
| AU6101690A (en) | 1991-03-28 |
| DE69023188D1 (de) | 1995-11-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4908695A (en) | Cooling apparatus and semiconductor device employing the same | |
| US7057891B2 (en) | Heat dissipation structure | |
| TW201833541A (zh) | 熱特性評估測定裝置及使用其之熱特性之評估測定方法 | |
| JPS60126853A (ja) | 半導体デバイス冷却装置 | |
| US5782135A (en) | Ball screw for vacuum apparatus | |
| Fletcher | A review of thermal enhancement techniques for electronic systems | |
| US10168357B2 (en) | Coated probe tips for plunger pins of an integrated circuit package test system | |
| WO2022267932A1 (zh) | 一种组合物、液冷剂及其应用以及浸没冷却系统 | |
| Gowda et al. | Reliability testing of silicone-based thermal greases [IC cooling applications] | |
| JPH0376147A (ja) | 半導体実装モジユール及び冷却構造体 | |
| JPH0484496A (ja) | 電子機器用筺体 | |
| JP2003215160A (ja) | 導電性接触子 | |
| Zhou | Failure mechanism of gold-plated contacts in mobile phones under dust contamination jointing with micromotion condition | |
| JPH04183790A (ja) | 含フッ素系表面改質材、それを用いた伝熱部材および半導体実装モジュール | |
| Van Dijk et al. | Contact Problems due to Fretting and their Solution | |
| US5346633A (en) | Method for surface treatment of a body, surface treatment agent, surface treated body, surface treated members, and apparatus being furnished with same | |
| JPH01187840A (ja) | 半導体装置 | |
| JP3481842B2 (ja) | 超音波駆動装置 | |
| Tamai et al. | Contact resistance property of gold plated contact covered with contact lubricant under high temperature | |
| Krishnamoorthi et al. | Thermal management and characterization of flip chip BGA packages | |
| US20230084432A1 (en) | Nickel-boron coatings for housings and enclosures | |
| Tsuchiya et al. | Fluctuations of contact resistance in sliding contact | |
| JPH04167453A (ja) | グリース伝熱機構を有する電子機器 | |
| Choi et al. | Low-melting metal thermal interface material for high-power package application | |
| Toh et al. | Thermal contact conductance of typical interfaces in electronic packages under low contact pressures |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080216 Year of fee payment: 14 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090216 Year of fee payment: 15 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090216 Year of fee payment: 15 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100216 Year of fee payment: 16 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100216 Year of fee payment: 16 |