JPH04139752A - 冷却装置 - Google Patents

冷却装置

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JPH04139752A
JPH04139752A JP25885090A JP25885090A JPH04139752A JP H04139752 A JPH04139752 A JP H04139752A JP 25885090 A JP25885090 A JP 25885090A JP 25885090 A JP25885090 A JP 25885090A JP H04139752 A JPH04139752 A JP H04139752A
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JP
Japan
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heat
semiconductor chip
heat transfer
chip
transfer block
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Pending
Application number
JP25885090A
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English (en)
Inventor
Tomiya Sasaki
富也 佐々木
Katsumi Kuno
勝美 久野
Hideo Iwasaki
秀夫 岩崎
Masaru Ishizuka
勝 石塚
Toshio Maeda
敏雄 前田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Publication of JPH04139752A publication Critical patent/JPH04139752A/ja
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    • 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
    • H01L2224/161—Disposition
    • H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • 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

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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、外囲器内に配設される半導体チップ等の発熱
体の冷却に用いられる冷却装置に関する。
（従来の技術） 外囲器内に配設される半導体チップなどの発熱体は動作
時に発熱するので、性能を維持するために冷却装置によ
って冷却が行われる。
第１０図は、半導体チップの冷却装置の一例を示す断面
図である。この図に示すように、半導体チップ１０１は
基板１０２と伝熱ブロック１０３とで形成される空間内
に配設されており、バンブ１０４を介してリードピン１
０５が配設されている基板１０２に接続されている。伝
熱ブロック１０３には、フィン１０６が取付けられてお
り、基板１０２と伝熱ブロック１０３間で形成される空
間にはヘリウムガスが充填されている。
従来の冷却装置は上記のように構成されており、半導体
チップ１０１で発熱が生じると、この熱はヘリウムガス
を通して伝熱ブロック１０３に伝熱される。そして伝熱
ブロック１０３に伝熱された熱は、伝熱ブロック１０３
に取付けたフィン１０６によって外部へ発散される。
（発明が解決しようとする課題） ところで、上記した従来の冷却装置は、半導体チップ１
０１の発熱量が大きくなると、半導体チップ］０１から
の周囲に充填されているＨｅガスを通しての伝熱ブロッ
ク１０３への伝熱では、熱的な抵抗が液体や固体による
熱伝導に比べてかなり大きいので十分な冷却ができず、
半導体チップ１０１の性能を維持することができなくな
る問題点があった。
本発明は上記した課題を解決する目的でなされ、発熱体
から発せられる熱を効率よく冷却することができる冷却
装置を提供しようとするものである。
〔発明の構成〕
（課題を解決するための手段） 前記した課題を解決するために本発明は、外囲器内に配
設された発熱体の冷却を行う冷却装置において、前記発
熱体と外囲器の内面間に良熱伝導性の細線を配設し、前
記細線を介して前記発熱体と外囲器とを接触させたこと
を特徴としている。
（作用） 本発明によれば、発熱体と外囲器の内面間に接するよう
に配設した良熱伝導性の細線により、発熱体から発せら
れる熱は、この細線を通して外囲器に効率よく伝えるこ
とができる。
（実施例） 以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する
。
〈実施例１〉 第１図は、本発明の第１実施例に係る冷却装置を示す断
面図、第２図は、その拡大断面図である。
この図に示すように、発熱体である半導体チップ１は、
外囲器を構成する基板２と伝熱ブロック３で形成される
空間内に配設されており、１慕薯号善バンプ４を介して
リードピン５が配設されている基板２に接続されている
。半導体チップ１と伝熱ブロック３の内面間には、銅等
から成る複数本の良熱伝導性の弾性を有する金属細線６
が配設されており、この金属細線６を介して半導体チッ
プ１と伝熱ブロック３が接触している。各金属細線６の
一端側は伝熱ブロック３の内面全体に固着され、他端側
は半導体チップ１に接触するように配設されている。
また、基板２と伝熱ブロック３て形成される空間内には
ヘリウムガスが充填されており、伝熱ブロック３上面に
はフィン７が取付けられている。
次に、本発明に係る冷却装置の作用について説明する。
半導体チップ１て発熱が生しると、この熱は金属細線６
を通して伝熱ブロック３に伝わる。そして、伝熱ブロッ
ク３に伝熱された半導体チップ１の熱は、伝熱ブロック
３に接続されているフィン７によって外部へ発散される
。尚、半導体チップ１から発せられる熱の一部は、バン
プ２を介して基板２にも伝えられる。
このように本実施例では、半導体チップ１に接触する金
属細線６が弾性を有しているので、半導体チップ１の高
さのばらつきや傾きがあってもそれらを吸収して半導体
チップ１に確実に接触することにより、半導体チップ１
の熱を伝熱ブロック３に良好に伝えることができる。ま
た、この金属細線６は伝熱ブロック３の内面全体に固着
されているので、金属細線６の先端側は、半導体チップ
１の配列に関係なく半導体チップ１に接触して熱を伝熱
ブロック３に伝えることができる。
また、第３図に示すように、金属細線６全体（あるいは
半導体チップ１上に位置する部分だけ）を、油やヘリウ
ム等の熱伝導性の良い流体、またはグリースを柔軟性の
あるシート８で覆うことによって、より効果的に半導体
チップ１から発せられる熱を伝熱ブロック３に伝えるこ
とができる。
また、半導体チップ１が電位を持つ場合には、前記した
シート８に絶縁性を持たせるか、あるいはシート８を絶
縁性の被覆膜で覆うことにより、電気的接合を無くすこ
とができる。
〈実施例２〉 第４図は、本発明の第２実施例に係る冷却装置を示す断
面図である。
この図に示すように、発熱体である半導体チップ１は、
外囲器を構成する基板２と伝熱ブロック３で形成される
空間内に配設されており、バンブ４を介してリードピン
５が配設されている基板２に接続されている。半導体チ
ップ１と伝熱ブロック３の内面間には、フェルト状に形
成された銅等から成る良熱伝導性の弾性を有する金属細
線９の集合体が配設されており、この金属細線９を介し
て半導体チップ１と伝熱ブロック３が熱的に接触してい
る。フェルト状に形成されている金属細線９の集合体の
上面側は伝熱ブロック３の内面全体に固着され、下面側
は柔軟性のあるシート８を介して半導体チップ１に接触
するように配設されている。また、フェルト状に形成さ
れている金属細線９の集合体内には、油やヘリウム等の
熱伝導性の良い流体、またはグリースが注入されている
。
また、基板２と伝熱ブロック３で形成される空間内には
Ｈｅガスが充填されており、伝熱ブロック３の上面には
フィン７が取付けられている。
本実施例においても半導体チップ１て発熱が生じると、
この熱はシート８、金属細線９、金属細線９内に注入し
た流体を通して伝熱ブロック３に伝わり、伝熱ブロック
３に伝熱された半導体チップ１の熱は、伝熱ブロック３
に接続されているフィン７によって外部へ発散される。
尚、半導体チップ１から発せられる熱の一部は、バンブ
４を介して基板２にも伝えられる。
このように本実施例では、フェルト状に形成された金属
細線９が弾性を有しているので、半導体チップ１の高さ
のばらつきや傾きがあってもそれらを吸収して半導体チ
ップ１と確実に接触し、更に、この金属細線９の集合体
内に油やヘリウム等の熱電導性の良い流体、またはグリ
ースが注入されているので、半導体チップ１の熱を伝熱
ブロック３に良好に伝えることができる。また、フェル
ト状に形成された金属細線９の集合体の上面側は伝熱ブ
ロック３の内面全体に固着されているので、金属細線９
の下面側は、半導体チップ１の配列に関係なく半導体チ
ップ１に接触して熱をブロック３に伝えることができる
。
また、フェルト状に形成された金属細線９の集合体を覆
うシート８に絶縁性を持たせるか、あるいはシート８を
絶縁性の被覆膜１０で覆ったことにより、半導体チップ
１が電位を持つ場合でも電気的接合を無くすることがで
きる。
第５図、第６図は、それぞれ本実施例の変形例に係る冷
却装置を示す拡大断面図である。
第５図に示した冷却装置では、弾性を有する良熱伝導性
の金属細線１０をコイル状に形成してそれらの集合体を
、半導体チップ１と伝熱ブロック３の内面間に配設した
構成である。コイル状に形成された金属細線１０の集合
体の一端側は伝熱ブロック３の内面全体に固着され、他
端側は柔軟性のあるシート８を介して半導体チップ１に
接触しており、このコイル状に形成された金属細線１゜
の集合体内には、油やヘリウム等の熱伝導性の良い流体
、またはグリースが注入されている。
他の構成および作用は、第４図に示した実施例と同様で
ある。
第６図に示した冷却装置では、弾性を有する良熱伝導性
の金属細線１１を網状に形成してそれらを積層した集合
体を、半導体チップ１と伝熱ブロック３の内面間に配設
した構成である。網状に形成された金属細線１１の集合
体の上面側は伝熱ブロック３の内面全体に固着され、下
面側は柔軟性のあるシート８を介して半導体チップ１に
接触しており、この網状に形成された金属細線１１の集
合体内には、油やヘリウム等の熱伝導性の良い流体、ま
たはグリースが注入されている。
他の構成及び作用は、第４図に示した実施例と同様であ
る。
〈実施例３〉 第７図は、本発明の第３実施例に係る冷却装置を示す断
面図、第８図は、その拡大断面図である。
この図に示すように、発熱体である半導体チップ１は、
外囲器を構成する基板２と伝熱ブロック３で形成される
空間内に配設されており、バンブ４を介してリードピン
５が配設されている基板２に接続されている。半導体チ
ップ１と伝熱ブロック３の内面間には、コイル状に形成
された銅等から成る良熱伝導性の弾性を有する金属細線
１２が配設されており、この金属細線１２を介して半導
体チップ１と伝熱ブロック３が接触している。コイル状
に形成されている複数個の金属細線１２は、その外周面
が半導体チップ１と伝熱ブロック３の内面に接触するよ
うに配設されており、各コイル状の金属細線１２の両端
は、伝熱ブロック３の両側面に固着されている。
また、基板２と伝熱ブロック３て形成される空間内には
／＼ツリウムスか充填されており、伝熱ブロックの上面
にはフィン７が取付けられている。
本実施例においても半導体チップ１て発熱が生じると、
この熱はコイル状の金属細線１２を通して伝熱ブロック
３に伝わり、伝熱ブロック３に伝熱された半導体チップ
１の熱は、伝熱ブロック３に接続されているフィン７に
よって、外部へ発散される。尚、半導体チップ１から発
せられる熱の一部は、バンプ４を介して基板２にも伝え
られる。
このように本実施例では、コイル状に形成された金属細
線１２が弾性を有しているので、半導体チップ１の高さ
のばらつきや傾きかあってもそれらを吸収して半導体チ
ップ１に確実に接触することにより、半導体チップ１の
熱を伝熱ブロック３に良好に伝えることができる。また
、この金属細線１３は伝熱ブロック３の内面全体に配置
されているので、金属細線１２の外周面は、半導体チッ
プ１の配列に関係なく半導体チップ１に接触して熱を伝
熱ブロック３に伝えることができる。
また、第９図に示すように、コイル状の各金属細線１２
全体を、油やヘリウム等の熱伝導性の良い流体、または
グリースを柔軟性のあるシート８で包むことによって、
より効果的に半導体チップ１から発せられる熱を伝熱ブ
ロック３に伝えることかできる。
また、半導体チップ１か電位を持つ場合には、前記した
シート８を絶縁性の被覆膜で覆うことにより、電気的接
合を無くすことかできる。
〔発明の効果〕
以上、実施例に基づいて具体的に説明したように本発明
によれば、発熱体から発せられる熱を効率よく外囲器に
伝えることかできるので、冷却効果の向上を図ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の第１実施例に係る冷却装置を示す断
面図、第２は、その拡大断面図、第３図は、第１実施例
の変形例に係る冷却装置を示す拡大断面図、第４図は、
本発明の第２実施例に係る冷却装置を示す断面図、第５
図、第６図は、それぞれ第２実施例の変形例に係る冷却
装置を示す拡大断面図、第７図は、本発明の第３実施例
に係る冷却装置を示す断面図、第８図は、その拡大断面
図、第９図は、第３実施例の変形例に係る冷却装置を示
す拡大断面図、第１０図は、従来の冷却装置を示す断面
図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）外囲器内に配設された発熱体の冷却を行う冷却装
    置において、前記発熱体と外囲器の内面間に良熱伝導性
    の細線を配設し、前記細線を介して前記発熱体と外囲器
    とを接触させたことを特徴とする冷却装置。
  2. （２）前記細線の少なくとも一部分を柔軟性のあるシー
    トで覆うことを特徴とする請求項１記載の冷却装置。
  3. （３）前記シート内に導電性の流体を注入したことを特
    徴とする請求項２記載の冷却装置。
JP25885090A 1990-09-29 1990-09-29 冷却装置 Pending JPH04139752A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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