JPH04139753A - 伝熱キャップ - Google Patents

伝熱キャップ

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JPH04139753A
JPH04139753A JP2262090A JP26209090A JPH04139753A JP H04139753 A JPH04139753 A JP H04139753A JP 2262090 A JP2262090 A JP 2262090A JP 26209090 A JP26209090 A JP 26209090A JP H04139753 A JPH04139753 A JP H04139753A
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JP
Japan
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contact
heat transfer
contact surface
semiconductor chip
cooling
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Application number
JP2262090A
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English (en)
Inventor
Katsumi Kuno
勝美 久野
Tomiya Sasaki
富也 佐々木
Hideo Iwasaki
秀夫 岩崎
Masaru Ishizuka
勝 石塚
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
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH04139753A publication Critical patent/JPH04139753A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means 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
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition 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
    • H01L2224/16221Disposition 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
    • H01L2224/16225Disposition 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
    • HELECTRICITY
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    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
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    • H01L2224/73Means 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
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73253Bump 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、半導体チップ等の発熱体から発せられる熱を
冷却装置に伝える伝熱キャップに関する。
(従来の技術) 第5図は、複数個の半導体チップを内蔵したモジュール
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とて形成される空間内に配設され
ており、半導体チップ101の一方の面(図では下側の
面)はバンプ104(あるいはワイヤボンディング)を
介して基板102に接続されており、他方の面(図では
上側の面)にはスタッド105が接続されている。また
、基板102と伝熱ブロック103間で形成される空間
には、Heガスが充填されている。スタッド105は、
伝熱ブロック103に形成した穴103a内にほぼ接す
るようにして配設されており、穴103a内に設けたバ
ネ106によってスタッド105が半導体チップ101
に押圧されている。また、伝熱ブロック103の基板1
02と反対側(図では上側)の面には、冷媒107が流
れる流路108が形成されている冷却板109が接続さ
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て発熱か生しると、この熱はスタッド10
5に伝わり、Heガスを通して伝熱ブロック103に伝
熱される。そして、この伝熱ブロック103を、冷却板
109内を流れる冷媒によって冷却することにより、半
導体チップ101の冷却が行われる。
(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、上部に冷却手段
(伝熱ブロック103、冷媒107、冷却板109)を
具備したスタッド105を、半導体チップ101にバネ
圧で押し当てて冷却を行うため、半導体チップ】01の
表面に直接外力が加わるので、組立て精度不良等によっ
てスタッド105が半導体チップ101に片当たりして
接触している場合は、熱抵抗が大きくなって冷却効果が
低下し、また半導体チップ101に集中した応力が働く
という問題点があった。
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発熱体を冷却する冷却手段に効率よ
く伝えることができる伝熱キャップ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第1の本発明に係る伝熱
チャシブは、発熱体側に接触する第1の接触面と、前記
発熱体を冷却する冷却手段側に接触する第2の接触面と
を有し、前記第2の接触面を、前記発熱体の前記第1の
接触面と接触する面より表面積を広く形成したことを特
徴としている。
また、第2発明に係る伝熱ブロックは、発熱体側に接触
する第1の接触面と、前記発熱体を冷却する冷却手段側
に接触する第2の接触面とを有し、前記第2の接触面に
凹凸部を形成してこの凹凸部に合わせて前記冷却手段を
接触させたことを特徴としている。
(作用) 本発明によれば、冷却手段側に接触する第2の接触面の
方を発熱体と接触する第1の接触面より広く形成し、ま
た、冷却手段側に接する第2の接触面に凸部または凹部
を形成してこの凸部または凹部に合わせて冷却手段を接
触させることによって、冷却手段側に発熱体の熱を効率
よく伝えることができる。また、凹凸部により発熱体に
片当りすることが防止でき、集中応力を緩和できる。
(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
第1図は、本発明の第1実施例に係る伝熱ブロックを具
備した半導体チップの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、
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、半導体チップ1の一方の面(図では下側の面)
はバンブ4を介して基板2に接続されている。
また、半導体チップ1の他方の面(図では上側の伝熱面
)には、本発明に係る熱伝導性の良い物体から成る伝熱
キャップ5の第1の接触面5aが接触している。伝熱キ
ャップ5は、半導体チップ1と接触する第1の接触面5
aと、半導体チップ1と反対側(図では上側)の面に配
設される冷却スタッド6に接触する凸部5cを形成した
第2の接触面5bとを有しており、第2の接触面5bの
凸H5cには、この凸部5cに合わせて凹部6aが形成
されている冷却スタッド5が摺動可能に接触している。
また、伝熱キャップ5の第1および第2の接触面5a、
5bはともに、第1の接触面5aと接触する半導体チッ
プ1の伝熱面よりも表面積が広く形成されている。ただ
じ、第1の接触面5aは必ずしも半導体チップ101の
伝熱面より広い必要はない。
冷却スタッド6は、伝熱ブロック3に形成した孔3a内
にほぼ接するようにして配設されており、孔3a内に設
けたバネ7によって冷却スタッド6か伝熱キャップ5に
押圧されている。また、伝熱ブロック3の半導体チップ
1と反対側(図では上側)の面には、冷媒8が流れる流
路9が形成されている冷却板10が接続されており、基
板2と伝熱ブロック3間で形成される空間には、Heガ
スが充填されている。
次に、本発明に係る伝熱キャップ5の作用について説明
する。
半導体チップ1で発熱が生じると、この熱は伝熱キャッ
プ5を通して伝熱キャップ5の凸部5Cに接触している
冷却スタッド6に伝わり、更に、冷却スタッド6に接触
していない伝熱キャップ5の第2の接触面5bからは、
Heガスを通して伝熱ブロック3に伝熱される。このよ
うに、広い表面積の第2の接触面5bは有効な放熱面と
して作用する。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
冷却板10内に流れる冷媒8によって外部へ発散される
この時、半導体チップ1の実装や冷却スタッド6等の組
立て時に生しる半導体チップ1と冷却スタッド6のずれ
によって冷却スタッド6が傾斜しても、伝熱キャップ5
の凹部5cに冷却スタッド6の凹部6aが摺動可能に接
触しているので、冷却スタッド6が伝熱キャップ5に片
当たりすることなく密着し、熱抵抗の低減を図ることが
できる。
また、伝熱キャップ5の第2の接触面5bの方か、第1
の接触面5aに接触する半導体チップ1の伝熱面より広
いので、半導体チップ1の熱を、伝熱キャップ5を通し
て冷却スタッド6およびHeガスへ効率よく伝えること
ができ、冷却能力の向上を図ることができる。
第2図は、本発明の第2実施例に係る伝熱キャップを示
す断面図である。
本実施例においては、伝熱キャップ5の第2の接触面5
bに凹部5dを形成すると共に、冷却スタッド6に前記
接触面5bの凹部5dに合わせて凸部6bを形成し、伝
熱キャップ5の第2の接触面5bの凹部5dに冷却スタ
ッド6の凸部6bを摺動可能に接触させた構成である。
他の構成および作用は前記した第1実施例と同様であり
、本実施例においても第1実施例の場合と同様の効果を
得ることができる。
第3図は、本発明の第3実施例に係る伝熱キャップを示
す断面図である。
本実施例においては、基板2上に載置された半導体チッ
プ1はボンディングワイヤ12によって配線されており
、半導体チップ1上に接触する熱伝導性の良い物体から
成る伝熱キャップ11の第1の接触面11Hには、ボン
ディングワイヤ12との干渉を避けるためと、ボンデイ
ンクワイヤ12を保護するために凹部11bが形成され
ている。
また、伝熱キャップ11の冷却手段側の第2の接触面1
1cには冷却スタッド6が接触している。
そして、第2の接触面11cは先の実施例同様表面積が
広く形成されている。他の構成は前記した第1実施例と
同様である。
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、広い表面積の第2の接触面11Cを有する伝
熱キャップ11を通して冷却手段の冷却スタッド6、お
よびHeガス、伝熱ブロック(不図示)、冷媒が流れる
冷却板(不図示)に伝わり外部へ発散される。また、伝
熱キャップ11の第1の接触面11aに形成した凹部1
1bによってボンディングワイヤ12を保護することが
できるので、ボンディングワイヤ12の破損等を防止す
ることができる。更に、半導体チップ1にボンディング
ワイヤ12が配線されている場合でも、冷却スタッド6
がボンディングワイヤ12に接触することはないので、
直径の比較的大きな冷却スタッド6を位置決め精度を緩
和して用いることができる。
また、本実施例においても、前記した第1.第2実施例
同様、伝熱チップ11の第2の接触面11cと、この接
触面11cに接触する冷却スタッド6に凹部あるいは凸
部をそれぞれ形成して、この凹部と凸部を摺動可能に接
触させてもよい。
第4図は、本発明の第4実施例に係る伝熱キャップを具
備した半導体チップの冷却装置を示す断面図である。
この図に示すように、ボンディングワイヤ12によって
基板2上に配線された半導体チップ1は、冷媒8が流れ
る流路壁13内に配置されており、半導体チップ1の上
側の伝熱面には、熱伝導性の良い物体から成る伝熱キャ
ップ14の第1の接触14gが接触している。伝熱キャ
ップ14の第1の接触面1.4 Hには、ボンディング
ワイヤ12との干渉を避けるためと、ボンディングワイ
ヤ12を保護するために凹部14bか成形されており、
この凹部1.4 bの先端部は封止材15を介して基板
2上に固着され、半導体チップ1が直接冷媒8に液浸し
ないようにしている。また、伝熱キャップ14の冷媒8
の接する第2の接触面14cには、冷却効果を高めるた
めにフィン14dが形成されている。
本実施例では、半導体チップ1て発熱か生じると、この
熱は伝熱キャップ14の広い表面積の第2の接触面14
cを通して冷媒8に効率良く伝わって半導体チップ1が
冷却される。また、フィン14dを設けたことによって
冷却効果が向上し、更に、伝熱キャップ14の冷媒8に
接する第2の接触面14cの接触面積を調整(例えば第
2の接触面14cの形状や大きさを変化させる)するこ
とによって、半導体チップ1の発熱に応して最適な冷却
を行うことができる。
このように、本実施例では、伝熱キャップ14によって
半導体チップ1か冷媒8内に直接液浸しないので、半導
体チップ1には、冷媒8の流れや沸騰による力が作用す
ることもなく、また、冷媒8によって腐食か生しること
もなく、信頼性の向上を図ることができる。
また、前記した各実施例において、伝熱キャップ5.1
1.14の第1の接触面5a、11.a。
14aまたは第2の接触面5b、llc、14cまたは
その両方の面に絶縁層を設けてもよい。
[発明の効果コ 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冷却手段
に伝えることができるので、冷却効果の向上を図ること
かできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の第1の実施例に係る伝熱キャップを
具備した半導体チップの冷却装置を示す断面図、第2図
、第3図および第4図は、それぞれ本発明の他の実施例
に係る伝熱キャップを具備した半導体チップの冷却装置
の要部を示す断面図、第5図は、従来の半導体チップの
冷却装置を示す断面図である。 1・・・半導体チップ 2・・・基板 3・・・伝熱ブロック 4・・・バンブ5.11.14
・・伝熱キャップ 5a、lla、14a・・・第1の接触面5b、llc
、14cm・・第2の接触面5c、 6b・・・凸部 
5d、 6a・・・凹部5e、14b・・・凹部 6・
・・冷却スタッド8・・・冷媒 12・・・ボンディン
グワイヤ代雇人弁理士三好秀和 第 図 第3図 14c 4d 第4図 第5図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)発熱体側に接触する第1の接触面と、前記発熱体
    を冷却する冷却手段側に接触する第2の接触面とを有し
    、前記第2の接触面を、前記発熱体の前記第1の接触面
    と接触する面より表面積を広く形成したことを特徴とす
    る伝熱キャップ。
  2. (2)発熱体側に接触する第1の接触面と、前記発熱体
    を冷却する冷却手段側に接触する第2の接触面とを有し
    、前記第2の接触面に凸部または凹部を形成してこの凸
    部または凹部に合わせて前記冷却手段を接触させたこと
    を特徴とする伝熱キャップ。
JP2262090A 1990-09-29 1990-09-29 伝熱キャップ Pending JPH04139753A (ja)

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JP2262090A JPH04139753A (ja) 1990-09-29 1990-09-29 伝熱キャップ

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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