JPH05218251A - 半導体チップ冷却方法とその装置、並びに半導体チップモジュールおよび底板付きベローズ - Google Patents
半導体チップ冷却方法とその装置、並びに半導体チップモジュールおよび底板付きベローズInfo
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- JPH05218251A JPH05218251A JP4017835A JP1783592A JPH05218251A JP H05218251 A JPH05218251 A JP H05218251A JP 4017835 A JP4017835 A JP 4017835A JP 1783592 A JP1783592 A JP 1783592A JP H05218251 A JPH05218251 A JP H05218251A
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- bellows
- cooling
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- 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
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 冷却媒体を漏洩させることなく、基板上に実
装されている半導体チップ各々を効率的に冷却するこ
と。 【構成】 底板５ａが一体成形されているベローズ５は
その底板５ａを介し半導体チップ１に圧接された状態
で、外部からの冷却媒体１０は冷却媒体流入部４ａに流
入された後は、ノズル７各々を介し半導体チップ１対応
のベローズ５に導入される一方、ベローズ５各々の内部
からは却媒体１０が冷却媒体流出部４ｂに導出され、外
部に排出されることによって、半導体チップ１は効率的
に冷却されているものである。
装されている半導体チップ各々を効率的に冷却するこ
と。 【構成】 底板５ａが一体成形されているベローズ５は
その底板５ａを介し半導体チップ１に圧接された状態
で、外部からの冷却媒体１０は冷却媒体流入部４ａに流
入された後は、ノズル７各々を介し半導体チップ１対応
のベローズ５に導入される一方、ベローズ５各々の内部
からは却媒体１０が冷却媒体流出部４ｂに導出され、外
部に排出されることによって、半導体チップ１は効率的
に冷却されているものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、基板上に実装されてい
る半導体チップ各々を効率的に冷却するための方法とそ
の装置、更には半導体チップ実装基板に半導体チップ冷
却装置が一体的に取付けされてなる半導体チップモジュ
ール、半導体チップを冷却する際に使用されるベローズ
に関するものである。
る半導体チップ各々を効率的に冷却するための方法とそ
の装置、更には半導体チップ実装基板に半導体チップ冷
却装置が一体的に取付けされてなる半導体チップモジュ
ール、半導体チップを冷却する際に使用されるベローズ
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電子計算機等の電子機器一般には、各種
のＬＳＩ素子が基板上に実装された状態として使用され
ているが、それらＬＳＩ素子は基板上に次第に高密度に
実装される傾向にあるばかりか、それ自体も次第に更に
高集積化、高速化されつつあるのが現状である。ところ
で、このような場合に問題となる事項は、高密度実装
化、高集積化が図られる程に、ＬＳＩ各々は効率的に冷
却されなければならないということである。これは、Ｌ
ＳＩ各々の内部で発生される熱や、外部からの熱がその
回路動作に影響を与えるようになっているからである。
したがって、ＬＳＩ各々での回路動作の安定化を図るべ
くＬＳＩ各々は効率的に冷却される必要があるが、ＬＳ
Ｉ素子を冷却するこれまでの技術としては、例えば特開
昭６１ー７７３５１号公報に記載のものが知られたもの
となっている。
のＬＳＩ素子が基板上に実装された状態として使用され
ているが、それらＬＳＩ素子は基板上に次第に高密度に
実装される傾向にあるばかりか、それ自体も次第に更に
高集積化、高速化されつつあるのが現状である。ところ
で、このような場合に問題となる事項は、高密度実装
化、高集積化が図られる程に、ＬＳＩ各々は効率的に冷
却されなければならないということである。これは、Ｌ
ＳＩ各々の内部で発生される熱や、外部からの熱がその
回路動作に影響を与えるようになっているからである。
したがって、ＬＳＩ各々での回路動作の安定化を図るべ
くＬＳＩ各々は効率的に冷却される必要があるが、ＬＳ
Ｉ素子を冷却するこれまでの技術としては、例えば特開
昭６１ー７７３５１号公報に記載のものが知られたもの
となっている。
【０００３】図１０はその公報に記載の半導体チップ冷
却構造の要部構成を示したものである。これによる場
合、基板２１上にはＬＳＩ２２が実装されているが、こ
のＬＳＩ２２を冷却すべく、冷却水供給ヘッダ２８の所
定位置には、下端に冷却板２３が接合されたベロ−ズ２
４がフランジ２７を介し、Ｏリング２６により水密とさ
れた状態で取付けされたものとなっている。冷却板２３
はベローズ２４に溶接、またはロ−付け、あるいはハン
ダ付けによる接合部２５によって接合されている一方、
ベローズ２４の上端は接合部２５を介しフランジ２７に
接合されているものであるが、上部方向からの力Ｆによ
って冷却板２３をＬＳＩ２２上面に圧接し熱的に結合せ
しめた状態で、冷却水供給ヘッダ２８内に冷却水２９を
導入するようにすれば、冷却板２３を介し冷却水２９と
ＬＳＩ２２との間で熱交換が行われる結果、ＬＳＩ２２
は冷却水によって冷却され得るものである。
却構造の要部構成を示したものである。これによる場
合、基板２１上にはＬＳＩ２２が実装されているが、こ
のＬＳＩ２２を冷却すべく、冷却水供給ヘッダ２８の所
定位置には、下端に冷却板２３が接合されたベロ−ズ２
４がフランジ２７を介し、Ｏリング２６により水密とさ
れた状態で取付けされたものとなっている。冷却板２３
はベローズ２４に溶接、またはロ−付け、あるいはハン
ダ付けによる接合部２５によって接合されている一方、
ベローズ２４の上端は接合部２５を介しフランジ２７に
接合されているものであるが、上部方向からの力Ｆによ
って冷却板２３をＬＳＩ２２上面に圧接し熱的に結合せ
しめた状態で、冷却水供給ヘッダ２８内に冷却水２９を
導入するようにすれば、冷却板２３を介し冷却水２９と
ＬＳＩ２２との間で熱交換が行われる結果、ＬＳＩ２２
は冷却水によって冷却され得るものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に記載の半導体チップ冷却技術による場合、べロ−ズ
と冷却板は溶接、またはロ−付け、あるいはハンダ付け
によって接合されており、接合作業に加工工数や時間が
要されるばかりか、冷却水等による接合部の経時的な腐
食により冷却水等がベローズから漏洩する虞があり、冷
却水等の漏洩によっては電子機器は壊滅的な被害を受け
るものとなっている。
報に記載の半導体チップ冷却技術による場合、べロ−ズ
と冷却板は溶接、またはロ−付け、あるいはハンダ付け
によって接合されており、接合作業に加工工数や時間が
要されるばかりか、冷却水等による接合部の経時的な腐
食により冷却水等がベローズから漏洩する虞があり、冷
却水等の漏洩によっては電子機器は壊滅的な被害を受け
るものとなっている。
【０００５】本発明の第１の目的は、冷却媒体を漏洩さ
せることなく、基板上に実装されている半導体チップ各
々を効率的に冷却し得る半導体チップ冷却方法を供する
にある。本発明の第２の目的は、その冷却方法を実施す
るのに好適とされた構成の半導体チップ冷却装置を供す
るにある。本発明の第３の目的は、半導体チップ実装基
板と半導体チップ冷却装置とが一体化された半導体チッ
プモジュールを供するにある。本発明の第４の目的は、
冷却媒体を漏洩させることなく、基板上に実装されてい
る半導体チップ各々を効率的に冷却するに際し、使用さ
れる底板付きベローズを供するにある。
せることなく、基板上に実装されている半導体チップ各
々を効率的に冷却し得る半導体チップ冷却方法を供する
にある。本発明の第２の目的は、その冷却方法を実施す
るのに好適とされた構成の半導体チップ冷却装置を供す
るにある。本発明の第３の目的は、半導体チップ実装基
板と半導体チップ冷却装置とが一体化された半導体チッ
プモジュールを供するにある。本発明の第４の目的は、
冷却媒体を漏洩させることなく、基板上に実装されてい
る半導体チップ各々を効率的に冷却するに際し、使用さ
れる底板付きベローズを供するにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記第１の目的は、基本
的には、半導体チップ各々の上面にベローズを、該ベロ
ーズと一体的に成形せしめられてなる底板を介し圧接せ
しめた状態で、該ベローズ内部に上部開口部からの冷却
媒体を強制的に循環せしめ、半導体チップ各々との間で
熱交換を行わしめることによって、半導体チップ各々を
冷却することで達成される。上記第２の目的は、基本的
には、冷却媒体の流入管および流出管が具備されたハウ
ジングと、該ハウジングに半導体チップ各々の位置対応
に水密状態、あるいは気密状態として取付けされた、底
板が一体的に成形せしめられてなるベローズと、上記ハ
ウジングにベローズ対応に設けられ、該ベローズ内部に
冷却媒体を導入せしめるノズルと、を具備せしめること
で達成される。上記第３の目的は、基本的には、冷却媒
体の流入管および流出管が具備されたハウジングと、該
ハウジングに半導体チップ各々の位置対応に水密状態、
あるいは気密状態として取付けされた、底板が一体的に
成形せしめられてなるベローズと、上記ハウジングにベ
ローズ対応に設けられ、該ベローズ内部に冷却媒体を導
入せしめるノズルと、からなる半導体チップ冷却装置
を、ベローズ各々の底板が半導体チップ各々の上面に圧
接された状態で、基板に取付けすることで達成される。
上記第４の目的は、ベローズと一体的に成形せしめられ
ている底板の内側に冷却フィンを一体的に成形、あるい
は接合せしめることで達成される。
的には、半導体チップ各々の上面にベローズを、該ベロ
ーズと一体的に成形せしめられてなる底板を介し圧接せ
しめた状態で、該ベローズ内部に上部開口部からの冷却
媒体を強制的に循環せしめ、半導体チップ各々との間で
熱交換を行わしめることによって、半導体チップ各々を
冷却することで達成される。上記第２の目的は、基本的
には、冷却媒体の流入管および流出管が具備されたハウ
ジングと、該ハウジングに半導体チップ各々の位置対応
に水密状態、あるいは気密状態として取付けされた、底
板が一体的に成形せしめられてなるベローズと、上記ハ
ウジングにベローズ対応に設けられ、該ベローズ内部に
冷却媒体を導入せしめるノズルと、を具備せしめること
で達成される。上記第３の目的は、基本的には、冷却媒
体の流入管および流出管が具備されたハウジングと、該
ハウジングに半導体チップ各々の位置対応に水密状態、
あるいは気密状態として取付けされた、底板が一体的に
成形せしめられてなるベローズと、上記ハウジングにベ
ローズ対応に設けられ、該ベローズ内部に冷却媒体を導
入せしめるノズルと、からなる半導体チップ冷却装置
を、ベローズ各々の底板が半導体チップ各々の上面に圧
接された状態で、基板に取付けすることで達成される。
上記第４の目的は、ベローズと一体的に成形せしめられ
ている底板の内側に冷却フィンを一体的に成形、あるい
は接合せしめることで達成される。
【０００７】
【作用】基板上に実装されている半導体チップ各々に対
し、半導体チップ冷却装置の要部としてのベローズを熱
結合良好として圧接せしめた状態で、ベローズ各々の内
部に冷却媒体を強制的に循環せしめることによって、半
導体チップ各々を冷却するようにしたものである。その
際に使用されるベローズ各々は、その底板が別部材とし
てベローズ本体に接合されることなく、単一部材が成形
される際に、ベローズ本体と底板は一体的に成形され、
しかも底板各々には冷却フィンが一体的成形、あるいは
接合によって設けられていることによって、底板とベロ
ーズ本体との境界付近からの冷却媒体の漏洩はより確実
に防止されているとともに、半導体チップ各々はより効
率的に冷却されるようになっているものである。
し、半導体チップ冷却装置の要部としてのベローズを熱
結合良好として圧接せしめた状態で、ベローズ各々の内
部に冷却媒体を強制的に循環せしめることによって、半
導体チップ各々を冷却するようにしたものである。その
際に使用されるベローズ各々は、その底板が別部材とし
てベローズ本体に接合されることなく、単一部材が成形
される際に、ベローズ本体と底板は一体的に成形され、
しかも底板各々には冷却フィンが一体的成形、あるいは
接合によって設けられていることによって、底板とベロ
ーズ本体との境界付近からの冷却媒体の漏洩はより確実
に防止されているとともに、半導体チップ各々はより効
率的に冷却されるようになっているものである。
【０００８】より具体的に説明すれば、冷却媒体の流入
管および流出管が具備された、半導体チップ冷却装置の
要部としてのハウジングには、基板上に実装されている
半導体チップ各々の位置対応に水密状態、あるいは気密
状態としてベローズが取付けされているが、外部からの
冷却媒体は流入管よりハウジング内部に一旦導入せしめ
られた後、流出管より外部に流出せしめられるに際し、
冷却媒体はベローズ各々の内部を強制的に介されるよう
にしたものである。その際、ハウジングは基板側に押し
付けられ、ベローズ各々は基板上に実装されている半導
体チップ各々に圧接せしめられことによって、半導体チ
ップ各々はベローズによって冷却されるようにしたもの
である。半導体チップを基板に実装せしめるに際し、そ
の実装終了後の基板に半導体チップ冷却装置を取外し可
として予め取付けする場合には、半導体チップ冷却機能
が具備された半導体チップモジュールが得られるもので
ある。
管および流出管が具備された、半導体チップ冷却装置の
要部としてのハウジングには、基板上に実装されている
半導体チップ各々の位置対応に水密状態、あるいは気密
状態としてベローズが取付けされているが、外部からの
冷却媒体は流入管よりハウジング内部に一旦導入せしめ
られた後、流出管より外部に流出せしめられるに際し、
冷却媒体はベローズ各々の内部を強制的に介されるよう
にしたものである。その際、ハウジングは基板側に押し
付けられ、ベローズ各々は基板上に実装されている半導
体チップ各々に圧接せしめられことによって、半導体チ
ップ各々はベローズによって冷却されるようにしたもの
である。半導体チップを基板に実装せしめるに際し、そ
の実装終了後の基板に半導体チップ冷却装置を取外し可
として予め取付けする場合には、半導体チップ冷却機能
が具備された半導体チップモジュールが得られるもので
ある。
【０００９】
【実施例】以下、本発明を図１から図９により説明す
る。 ［実施例その１］先ず本発明による半導体チップ冷却装
置および半導体チップモジュールについて説明すれば、
図１はその一例での半導体チップ冷却装置の要部断面構
成を、また、図２は図１における底板付きベロ−ズの一
例での断面を、更に図３は半導体チップ実装基板に半導
体チップ冷却装置が取付けされた半導体チップモジュ−
ルの一例での断面を示したものである。図１に示すよう
に、基板３上にはハンダ端子２を介し多数の半導体チッ
プ（本例では１個のみ図示）１が相互に接続されるべく
実装され、それら半導体チップ１各々は外部の回路ボー
ド（図示せず）との間で各種入出力信号を入出力ピン９
を介し授受しつつ回路動作しているが、その回路動作に
伴い半導体チップ１各々はそれ自体が発熱するようにな
っているが、その発熱に伴う温度上昇を抑えるべく半導
体チップ１各々は半導体チップ１対応のベローズ５によ
って冷却されるようにしたものである。より詳細に説明
すれば、ベローズ５各々には底板５ａがベローズ成形時
に一体的に成形されており、ベローズ５各々はその底板
５ａを介し半導体チップ１各々の上面（絶縁層）に圧接
されるようになっているが、その底板５ａと半導体チッ
プ１各々の上面との間には熱伝導性良好された部材（例
えば塗布された熱伝導性コンパウンドや、ハンダ・ロ−
材等の接合材）６が介在せしめられた状態で、ベローズ
５各々の内部に冷却媒体（例えば水、フロリナ−ト、冷
媒ガスなど）１０がノズル７を介し強制的に導入せしめ
られることによって、半導体チップ１各々を効率的に冷
却しようというものである。
る。 ［実施例その１］先ず本発明による半導体チップ冷却装
置および半導体チップモジュールについて説明すれば、
図１はその一例での半導体チップ冷却装置の要部断面構
成を、また、図２は図１における底板付きベロ−ズの一
例での断面を、更に図３は半導体チップ実装基板に半導
体チップ冷却装置が取付けされた半導体チップモジュ−
ルの一例での断面を示したものである。図１に示すよう
に、基板３上にはハンダ端子２を介し多数の半導体チッ
プ（本例では１個のみ図示）１が相互に接続されるべく
実装され、それら半導体チップ１各々は外部の回路ボー
ド（図示せず）との間で各種入出力信号を入出力ピン９
を介し授受しつつ回路動作しているが、その回路動作に
伴い半導体チップ１各々はそれ自体が発熱するようにな
っているが、その発熱に伴う温度上昇を抑えるべく半導
体チップ１各々は半導体チップ１対応のベローズ５によ
って冷却されるようにしたものである。より詳細に説明
すれば、ベローズ５各々には底板５ａがベローズ成形時
に一体的に成形されており、ベローズ５各々はその底板
５ａを介し半導体チップ１各々の上面（絶縁層）に圧接
されるようになっているが、その底板５ａと半導体チッ
プ１各々の上面との間には熱伝導性良好された部材（例
えば塗布された熱伝導性コンパウンドや、ハンダ・ロ−
材等の接合材）６が介在せしめられた状態で、ベローズ
５各々の内部に冷却媒体（例えば水、フロリナ−ト、冷
媒ガスなど）１０がノズル７を介し強制的に導入せしめ
られることによって、半導体チップ１各々を効率的に冷
却しようというものである。
【００１０】ここで、ベローズ５について説明すれば、
これは、図２に示すように、底板５ａ、フランジ部５
ｄ、直管部５ｂ、更に頂点がベロ−ズ外径となる山部５
ｃより構成されるが、その材質としては、弾力性に富む
りん青銅やベリリウム銅、チタン、ステンレス鋼などが
使用されるものとなっている。底板付きの素管を塑性加
工（液圧成形、あるいはロ−ル成形など）することによ
って、ベローズ５が底板５ａ一体成形のものとして容易
に得られているわけであるが、ベロ−ズ５が半導体チッ
プ１各々を冷却するものとして用いられているのは、そ
の伸縮自在性によって基板３自体のそりや、半導体チッ
プ１各々の基板３実装時での高さばらつき、更には回路
動作時の熱ひずみ等によるひずみに容易に対処し得るか
らである。さて、再び図１に戻り説明を続行すれば、基
板３上に実装されている半導体チップ１各々に対応した
ベローズ５各々の内部にはハウジング４より冷却媒体１
０がノズル７を介し強制的に導入せしめられる一方、ベ
ローズ５各々の内部に導入された冷却媒体１０はまた、
ベローズ５各々の内部より排出されるべくハウジング４
は構成されたものとなっている。図示のように、ベロー
ズ５各々はそのフランジ部５ｄを介しネジ８によりハウ
ジング４下部に取付けされているが、その取付け部から
の冷却媒体１０の洩れを防止すべく、Ｏリング１３がそ
の取付け部に配置せしめられたものとなっている。ハウ
ジング４はまた、隔壁４ｃによって分離された冷却媒体
流入部４ａおよび冷却媒体流出部４ｂから主に構成さ
れ、隔壁４ｃにはノズル７各々がベローズ５各々の内部
に、流出口を介し突出すべく取付けされたものとなって
いる。即ち、ハウジング４に外部から基板３方向への押
し付け力Ｆが作用している状態で、外部からの冷却媒体
１０は冷却媒体流入部４ａに流入された後は、ノズル７
各々を介し半導体チップ１対応のベローズ５に導入され
ることで、その半導体チップ１はベローズ５によって効
率的に冷却され得るものである。ベローズ５各々の内部
で若干温められた冷却媒体１０はその後、流出口を介し
冷却媒体流出部４ｂに導出され、外部に排出されるよう
になっているものである。冷却媒体１０がベローズ５各
々の内部を介し強制的に循環せしめられることで、半導
体チップ１各々は効率的に冷却されているものである。
これは、図２に示すように、底板５ａ、フランジ部５
ｄ、直管部５ｂ、更に頂点がベロ−ズ外径となる山部５
ｃより構成されるが、その材質としては、弾力性に富む
りん青銅やベリリウム銅、チタン、ステンレス鋼などが
使用されるものとなっている。底板付きの素管を塑性加
工（液圧成形、あるいはロ−ル成形など）することによ
って、ベローズ５が底板５ａ一体成形のものとして容易
に得られているわけであるが、ベロ−ズ５が半導体チッ
プ１各々を冷却するものとして用いられているのは、そ
の伸縮自在性によって基板３自体のそりや、半導体チッ
プ１各々の基板３実装時での高さばらつき、更には回路
動作時の熱ひずみ等によるひずみに容易に対処し得るか
らである。さて、再び図１に戻り説明を続行すれば、基
板３上に実装されている半導体チップ１各々に対応した
ベローズ５各々の内部にはハウジング４より冷却媒体１
０がノズル７を介し強制的に導入せしめられる一方、ベ
ローズ５各々の内部に導入された冷却媒体１０はまた、
ベローズ５各々の内部より排出されるべくハウジング４
は構成されたものとなっている。図示のように、ベロー
ズ５各々はそのフランジ部５ｄを介しネジ８によりハウ
ジング４下部に取付けされているが、その取付け部から
の冷却媒体１０の洩れを防止すべく、Ｏリング１３がそ
の取付け部に配置せしめられたものとなっている。ハウ
ジング４はまた、隔壁４ｃによって分離された冷却媒体
流入部４ａおよび冷却媒体流出部４ｂから主に構成さ
れ、隔壁４ｃにはノズル７各々がベローズ５各々の内部
に、流出口を介し突出すべく取付けされたものとなって
いる。即ち、ハウジング４に外部から基板３方向への押
し付け力Ｆが作用している状態で、外部からの冷却媒体
１０は冷却媒体流入部４ａに流入された後は、ノズル７
各々を介し半導体チップ１対応のベローズ５に導入され
ることで、その半導体チップ１はベローズ５によって効
率的に冷却され得るものである。ベローズ５各々の内部
で若干温められた冷却媒体１０はその後、流出口を介し
冷却媒体流出部４ｂに導出され、外部に排出されるよう
になっているものである。冷却媒体１０がベローズ５各
々の内部を介し強制的に循環せしめられることで、半導
体チップ１各々は効率的に冷却されているものである。
【００１１】以上のようにして、半導体チップ冷却装置
は構成されているが、図３は半導体チップ実装基板にそ
の半導体チップ冷却装置が取付けされてなる半導体チッ
プモジュ−ルの一例での断面を示したものである。図示
のように、ハウジング４には冷却媒体流入部４ａに連通
すべく流入管３１が、また、冷却媒体流出部４ｂに連通
すべく流出管３２が設けられた上、半導体チップ冷却装
置全体は半導体チップ実装終了後の基板３に圧設された
状態で取付部３３を介し取付けされたものとなってい
る。このように、半導体チップ実装終了後の基板３に予
め半導体チップ冷却装置を取付けしておく場合は、現場
でのシステム組立に際し、基板３に対する半導体チップ
冷却装置の取付けは不要とされるものである。
は構成されているが、図３は半導体チップ実装基板にそ
の半導体チップ冷却装置が取付けされてなる半導体チッ
プモジュ−ルの一例での断面を示したものである。図示
のように、ハウジング４には冷却媒体流入部４ａに連通
すべく流入管３１が、また、冷却媒体流出部４ｂに連通
すべく流出管３２が設けられた上、半導体チップ冷却装
置全体は半導体チップ実装終了後の基板３に圧設された
状態で取付部３３を介し取付けされたものとなってい
る。このように、半導体チップ実装終了後の基板３に予
め半導体チップ冷却装置を取付けしておく場合は、現場
でのシステム組立に際し、基板３に対する半導体チップ
冷却装置の取付けは不要とされるものである。
【００１２】因みに、基板３上に多数の半導体チップ１
が実装されているものとして、半導体チップモジュール
の組立について説明すれば、先ずノズル７が接合取付け
されたハウジング４の下部には、半導体チップ１対応の
ベロ−ズ５がネジ８により取付け固定されるようになっ
ている。その後は、半導体チップ１各々の上面にベロー
ズ５を、そのベローズ５からの力に抗しながら押し付け
力Ｆで押し付け圧接した状態で、半導体チップ冷却装置
全体を基板３に取付けすればよいものである。以上のよ
うに、本例では部品点数、接合個所ともに少ない半導体
チップ冷却装置、更には半導体チップモジュールがコス
ト安価にして、しかも冷却媒体の漏れ防止が十分に確保
されたものとして得られるものとなっている。
が実装されているものとして、半導体チップモジュール
の組立について説明すれば、先ずノズル７が接合取付け
されたハウジング４の下部には、半導体チップ１対応の
ベロ−ズ５がネジ８により取付け固定されるようになっ
ている。その後は、半導体チップ１各々の上面にベロー
ズ５を、そのベローズ５からの力に抗しながら押し付け
力Ｆで押し付け圧接した状態で、半導体チップ冷却装置
全体を基板３に取付けすればよいものである。以上のよ
うに、本例では部品点数、接合個所ともに少ない半導体
チップ冷却装置、更には半導体チップモジュールがコス
ト安価にして、しかも冷却媒体の漏れ防止が十分に確保
されたものとして得られるものとなっている。
【００１３】［実施例その２］実施例その１において
は、ベロ−ズ５の底板５ａ内側には何等の放熱機構が設
けられていないが、図４に示すように、例えば数条の放
射状突起部分１１ａが具備された冷却フィン１１をハン
ダ付け、あるいはロ−付けなどにより底板５ａ内側に金
属的に接合せしめる場合は、突起部分１１ａによる熱伝
導面積の拡大によりより効率的に半導体チップ１は冷却
され得るというものである。冷却フィン１１の材質とし
ては、熱伝導性良好な材料、例えば銅、アルミ、ステン
レス鋼、または高熱伝導性良好な炭化ケイ素セラミック
スなどが使用可となっている。冷却フィン１１を前以て
ベロ−ズ５の底板５ａ内側に接合した後に、ベローズ５
をハウジング４に取付けすればよいものである。なお、
図５（Ａ）はその冷却フィンを具備してなるベローズ５
下端部の断面構成を、また、図５（Ｂ）は図５（Ａ）に
おけるＡーＡ線矢視平面をそれぞれ示したものである
が、これについては明らかであるので、特に説明を要し
ない。
は、ベロ−ズ５の底板５ａ内側には何等の放熱機構が設
けられていないが、図４に示すように、例えば数条の放
射状突起部分１１ａが具備された冷却フィン１１をハン
ダ付け、あるいはロ−付けなどにより底板５ａ内側に金
属的に接合せしめる場合は、突起部分１１ａによる熱伝
導面積の拡大によりより効率的に半導体チップ１は冷却
され得るというものである。冷却フィン１１の材質とし
ては、熱伝導性良好な材料、例えば銅、アルミ、ステン
レス鋼、または高熱伝導性良好な炭化ケイ素セラミック
スなどが使用可となっている。冷却フィン１１を前以て
ベロ−ズ５の底板５ａ内側に接合した後に、ベローズ５
をハウジング４に取付けすればよいものである。なお、
図５（Ａ）はその冷却フィンを具備してなるベローズ５
下端部の断面構成を、また、図５（Ｂ）は図５（Ａ）に
おけるＡーＡ線矢視平面をそれぞれ示したものである
が、これについては明らかであるので、特に説明を要し
ない。
【００１４】［実施例その３］図６（Ａ）は同じく、ベ
ロ−ズ５の底板５ａ内側に板状冷却フィン５ｃをその底
板５ａに直接成形した場合でのベローズ下端部の断面構
成を示したものである。図６（Ｂ）はまた、図６（Ａ）
におけるＢーＢ線矢視平面を、図６（Ｃ）は図６（Ｂ）
におけるＢ′ーＢ′線矢視断面をそれぞれ示すが、この
ようにして、板状冷却フィン５ｃが設けられる場合は、
徒に部品点数を増やすことなく効率的に半導体チップ１
を冷却し得るものである。なお、板状冷却フィン５ｃは
プレス成形などの塑性加工によりベロ−ズ５の底板５ａ
に直接成形され得るものとなっている。
ロ−ズ５の底板５ａ内側に板状冷却フィン５ｃをその底
板５ａに直接成形した場合でのベローズ下端部の断面構
成を示したものである。図６（Ｂ）はまた、図６（Ａ）
におけるＢーＢ線矢視平面を、図６（Ｃ）は図６（Ｂ）
におけるＢ′ーＢ′線矢視断面をそれぞれ示すが、この
ようにして、板状冷却フィン５ｃが設けられる場合は、
徒に部品点数を増やすことなく効率的に半導体チップ１
を冷却し得るものである。なお、板状冷却フィン５ｃは
プレス成形などの塑性加工によりベロ−ズ５の底板５ａ
に直接成形され得るものとなっている。
【００１５】［実施例その４］図７（Ａ）は実施例その
３と同様、ベロ−ズ５の底板５ａ内側にブロック状冷却
フィン５ｄをその底板５ａに直接成形した場合でのベロ
ーズ下端部の断面構成を示したものである。図７（Ｂ）
はまた、図７（Ａ）におけるＣーＣ線矢視平面を、図７
（Ｃ）は図７（Ｂ）におけるＣ′ーＣ′線矢視断面をそ
れぞれ示すが、このようにして、ブロック状冷却フィン
５ｄが設けられる場合は、徒に部品点数を増やすことな
く効率的に半導体チップ１を冷却し得るものである。な
お、ブロック状冷却フィン５ｄは前以て板厚が厚くされ
た底板５ａを塑性加工（鍛造加工、コイニング加工な
ど）することによって、底板５ａに直接成形され得るも
のとなっている。
３と同様、ベロ−ズ５の底板５ａ内側にブロック状冷却
フィン５ｄをその底板５ａに直接成形した場合でのベロ
ーズ下端部の断面構成を示したものである。図７（Ｂ）
はまた、図７（Ａ）におけるＣーＣ線矢視平面を、図７
（Ｃ）は図７（Ｂ）におけるＣ′ーＣ′線矢視断面をそ
れぞれ示すが、このようにして、ブロック状冷却フィン
５ｄが設けられる場合は、徒に部品点数を増やすことな
く効率的に半導体チップ１を冷却し得るものである。な
お、ブロック状冷却フィン５ｄは前以て板厚が厚くされ
た底板５ａを塑性加工（鍛造加工、コイニング加工な
ど）することによって、底板５ａに直接成形され得るも
のとなっている。
【００１６】［実施例その５］図８は半導体チップ対応
のベローズを相互に干渉させることなく、半導体チップ
を状態良好にして冷却し得るべく構成された半導体チッ
プ冷却装置の要部断面構成を示したものである。図示の
ように、ベロ−ズ５の底板５ａおよび直管部５ｂの外径
を山部５ｅの頂点の外径と同程度となるようにしたもの
である。これにより多数の半導体チップ１各々が相互に
近接して配列される場合であっても、山部５ｅの頂点が
隣接ベローズのそれと相互に干渉することがなく、ベロ
−ズ５相互間間隔１４を小さく抑え得るものである。よ
って、より高密度に半導体チップ１を実装配列されてい
る場合に適用し得るものとなっている。既述した各種の
冷却フィンがベローズ５の底板５ａ内側に適当に設けら
れる場合には、冷却効率が更に向上せしめられるもので
ある。
のベローズを相互に干渉させることなく、半導体チップ
を状態良好にして冷却し得るべく構成された半導体チッ
プ冷却装置の要部断面構成を示したものである。図示の
ように、ベロ−ズ５の底板５ａおよび直管部５ｂの外径
を山部５ｅの頂点の外径と同程度となるようにしたもの
である。これにより多数の半導体チップ１各々が相互に
近接して配列される場合であっても、山部５ｅの頂点が
隣接ベローズのそれと相互に干渉することがなく、ベロ
−ズ５相互間間隔１４を小さく抑え得るものである。よ
って、より高密度に半導体チップ１を実装配列されてい
る場合に適用し得るものとなっている。既述した各種の
冷却フィンがベローズ５の底板５ａ内側に適当に設けら
れる場合には、冷却効率が更に向上せしめられるもので
ある。
【００１７】［実施例その６］図９（Ａ）はまた、ベロ
ーズの底板形状を半導体チップの上面形状と合致せしめ
ることによって、半導体チップを状態良好にして冷却し
得るべく構成された半導体チップ冷却装置の要部断面構
成を示したものである。図９（Ｂ）は図９（Ａ）におけ
るＤーＤ線矢視平面を示すが、これからも判るように、
ベロ−ズ５の底板５ａの断面形状は半導体チップ１の形
状に近い四角形とされ、半導体チップ１との熱伝導面積
は必要最小限に抑えられていることから、冷却ムラを生
じさせることなく冷却効率の高い半導体チップ冷却装置
や半導体チップモジュールが得られるものとなってい
る。この場合にも、既述した各種の冷却フィンがベロー
ズ５の底板５ａ内側に適当に設けられる場合には、冷却
効率が更に向上せしめられるものである。
ーズの底板形状を半導体チップの上面形状と合致せしめ
ることによって、半導体チップを状態良好にして冷却し
得るべく構成された半導体チップ冷却装置の要部断面構
成を示したものである。図９（Ｂ）は図９（Ａ）におけ
るＤーＤ線矢視平面を示すが、これからも判るように、
ベロ−ズ５の底板５ａの断面形状は半導体チップ１の形
状に近い四角形とされ、半導体チップ１との熱伝導面積
は必要最小限に抑えられていることから、冷却ムラを生
じさせることなく冷却効率の高い半導体チップ冷却装置
や半導体チップモジュールが得られるものとなってい
る。この場合にも、既述した各種の冷却フィンがベロー
ズ５の底板５ａ内側に適当に設けられる場合には、冷却
効率が更に向上せしめられるものである。
【００１８】
【発明の効果】以上、説明したように、請求項１〜３に
よる場合は、冷却媒体を漏洩させることなく、基板上に
実装されている半導体チップ各々を効率的に冷却し得る
半導体チップ冷却方法が、また、請求項４〜７による場
合には、その冷却方法を実施するのに好適とされた構成
の半導体チップ冷却装置が、更に請求項８，９によれ
ば、半導体チップ実装基板とその半導体チップ冷却装置
とが一体化された半導体チップモジュールが、更にま
た、請求項１０によればまた、冷却媒体を漏洩させるこ
となく、基板上に実装されている半導体チップ各々を効
率的に冷却するに際し、使用される底板付きベローズが
それぞれ得られるものとなっている。
よる場合は、冷却媒体を漏洩させることなく、基板上に
実装されている半導体チップ各々を効率的に冷却し得る
半導体チップ冷却方法が、また、請求項４〜７による場
合には、その冷却方法を実施するのに好適とされた構成
の半導体チップ冷却装置が、更に請求項８，９によれ
ば、半導体チップ実装基板とその半導体チップ冷却装置
とが一体化された半導体チップモジュールが、更にま
た、請求項１０によればまた、冷却媒体を漏洩させるこ
となく、基板上に実装されている半導体チップ各々を効
率的に冷却するに際し、使用される底板付きベローズが
それぞれ得られるものとなっている。
【図１】図１は、本発明による半導体チップ冷却装置の
一例での要部断面構成を示す図
一例での要部断面構成を示す図
【図２】図２は、図２は図１における底板付きベロ−ズ
の一例での断面を示す図
の一例での断面を示す図
【図３】図３は、半導体チップ実装基板に半導体チップ
冷却装置が取付けされた、本発明による半導体チップモ
ジュ−ルの一例での断面を示す図
冷却装置が取付けされた、本発明による半導体チップモ
ジュ−ルの一例での断面を示す図
【図４】図４は、放熱機構としての冷却フィンの斜視外
観を示す図
観を示す図
【図５】図５（Ａ）は、その冷却フィンを底部内側に接
合してなるベローズの下端部断面を、図５（Ｂ）は、図
５（Ａ）におけるＡーＡ線矢視平面をそれぞれ示す図
合してなるベローズの下端部断面を、図５（Ｂ）は、図
５（Ａ）におけるＡーＡ線矢視平面をそれぞれ示す図
【図６】図６（Ａ）は、底板内側に板状冷却フィンをそ
の底板に直接成形した場合でのベローズ下端部の断面構
成を、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）におけるＢーＢ線矢視
平面を、図６（Ｃ）は図６（Ｂ）におけるＢ′ーＢ′線
矢視断面をそれぞれ示す図
の底板に直接成形した場合でのベローズ下端部の断面構
成を、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）におけるＢーＢ線矢視
平面を、図６（Ｃ）は図６（Ｂ）におけるＢ′ーＢ′線
矢視断面をそれぞれ示す図
【図７】図７（Ａ）は、底板内側にブロック状冷却フィ
ンをその底板に直接成形した場合でのベローズ下端部の
断面構成を、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）におけるＣーＣ
線矢視平面を、図７（Ｃ）は図７（Ｂ）におけるＣ′ー
Ｃ′線矢視断面をそれぞれ示す図
ンをその底板に直接成形した場合でのベローズ下端部の
断面構成を、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）におけるＣーＣ
線矢視平面を、図７（Ｃ）は図７（Ｂ）におけるＣ′ー
Ｃ′線矢視断面をそれぞれ示す図
【図８】図８は、半導体チップ対応のベローズを相互に
干渉させることなく、半導体チップを状態良好にして冷
却し得るべく構成された半導体チップ冷却装置の要部断
面構成を示す図
干渉させることなく、半導体チップを状態良好にして冷
却し得るべく構成された半導体チップ冷却装置の要部断
面構成を示す図
【図９】図９は、ベローズの底板形状を半導体チップの
上面形状と合致せしめることによって、半導体チップを
状態良好にして冷却し得るべく構成された半導体チップ
冷却装置の要部断面構成を示す図
上面形状と合致せしめることによって、半導体チップを
状態良好にして冷却し得るべく構成された半導体チップ
冷却装置の要部断面構成を示す図
【図１０】図１０は、従来技術に係る半導体チップ冷却
構造の要部断面構成を示す図
構造の要部断面構成を示す図
１…半導体チップ、２…ハンダ端子、３…基板、４…ハ
ウジング、４ａ…冷却媒体流入部、４ｂ…冷却媒体流出
部、５…ベロ−ズ、５ａ…底板、７…ノズル、１０…冷
却媒体、１１，５ｃ，５ｄ…冷却フィン，３１…（冷却
媒体）流入管、３２…（冷却媒体）流出管
ウジング、４ａ…冷却媒体流入部、４ｂ…冷却媒体流出
部、５…ベロ−ズ、５ａ…底板、７…ノズル、１０…冷
却媒体、１１，５ｃ，５ｄ…冷却フィン，３１…（冷却
媒体）流入管、３２…（冷却媒体）流出管
Claims (10)
- 【請求項１】 基板上に実装された半導体チップ各々を
冷却する方法であって、半導体チップ各々の上面にベロ
ーズを、該ベローズと一体的に成形せしめられてなる底
板を介し圧接せしめた状態で、該ベローズ内部に上部開
口部からの冷却媒体を強制的に循環せしめ、半導体チッ
プ各々との間で熱交換を行わしめることによって、半導
体チップ各々が冷却されるようにした半導体チップ冷却
方法。 - 【請求項２】 基板上に実装された半導体チップ各々を
冷却する方法であって、半導体チップ各々の上面にベロ
ーズを、該ベローズと一体的に成形せしめられてなる底
板を介し圧接せしめた状態で、該ベローズ内部に上部開
口部からの冷却媒体を強制的に循環せしめ、半導体チッ
プ各々との間で熱交換を行わしめるに際し、半導体チッ
プ各々の上面とベローズの底板との間には、熱伝導性が
良好とされた部材が介在せしめられることによって、半
導体チップ各々が冷却されるようにした半導体チップ冷
却方法。 - 【請求項３】 基板上に実装された半導体チップ各々を
冷却する方法であって、半導体チップ各々の上面にベロ
ーズを、該ベローズと一体的に成形せしめられてなる底
板を介し圧接せしめた状態で、該ベローズ内部に上部開
口部からの冷却媒体を強制的に循環せしめ、半導体チッ
プ各々との間で熱交換を行わしめるに際し、ベローズ各
々の内側底板には該底板と一体成形された冷却フィン、
あるいは該底板に接合された冷却フィンが設けられた状
態で、半導体チップ各々が冷却されるようにした半導体
チップ冷却方法。 - 【請求項４】 基板上に実装された半導体チップ各々を
冷却する装置であって、冷却媒体の流入管および流出管
が具備されたハウジングと、該ハウジングに半導体チッ
プ各々の位置対応に水密状態、あるいは気密状態として
取付けされた、底板が一体的に成形せしめられてなるベ
ローズと、上記ハウジングにベローズ対応に設けられ、
該ベローズ内部に冷却媒体を導入せしめるノズルと、が
具備されてなる構成の半導体チップ冷却装置。 - 【請求項５】 基板上に実装された半導体チップ各々を
冷却すべく、冷却媒体の流入管および流出管が具備され
たハウジングと、該ハウジングに半導体チップ各々の位
置対応に水密状態、あるいは気密状態として取付けされ
た、底板が一体的に成形せしめられてなるベローズと、
上記ハウジングにベローズ対応に設けられ、該ベローズ
内部に冷却媒体を導入せしめるノズルと、が具備されて
なる半導体チップ冷却装置であって、ベローズ各々の内
側底板には該底板と一体成形された冷却フィン、あるい
は該底板に接合された冷却フィンが設けられてなる構成
の半導体チップ冷却装置。 - 【請求項６】 基板上に実装された半導体チップ各々を
冷却すべく、冷却媒体の流入管および流出管が具備され
たハウジングと、該ハウジングに半導体チップ各々の位
置対応に水密状態、あるいは気密状態として取付けされ
た、底板が一体的に成形せしめられてなるベローズと、
上記ハウジングにベローズ対応に設けられ、該ベローズ
内部に冷却媒体を導入せしめるノズルと、が具備されて
なる半導体チップ冷却装置であって、ベロ−ズ各々の外
径は該ベローズの底板および直管部の外径と同程度とさ
れてなる構成の半導体チップ冷却装置。 - 【請求項７】 基板上に実装された半導体チップ各々を
冷却すべく、冷却媒体の流入管および流出管が具備され
たハウジングと、該ハウジングに半導体チップ各々の位
置対応に水密状態、あるいは気密状態として取付けされ
た、底板が一体的に成形せしめられてなるベローズと、
上記ハウジングにベローズ対応に設けられ、該ベローズ
内部に冷却媒体を導入せしめるノズルと、が具備されて
なる半導体チップ冷却装置であって、ベローズ各々の底
板形状は該底板が圧接される半導体チップの上面形状に
一致すべく形成されてなる構成の半導体チップ冷却装
置。 - 【請求項８】 基板上に実装された半導体チップ各々を
冷却すべく、該基板に一体的に半導体チップ冷却装置が
取付けされてなる半導体チップモジュールであって、冷
却媒体の流入管および流出管が具備されたハウジング
と、該ハウジングに半導体チップ各々の位置対応に水密
状態、あるいは気密状態として取付けされた、底板が一
体的に成形せしめられてなるベローズと、上記ハウジン
グにベローズ対応に設けられ、該ベローズ内部に冷却媒
体を導入せしめるノズルと、からなる半導体チップ冷却
装置が、ベローズ各々の底板が半導体チップ各々の上面
に圧接された状態で、基板に取付けされてなる構成の半
導体チップモジュール。 - 【請求項９】 基板上に実装された半導体チップ各々を
内側底板部に冷却フィンが一体的に成形、あるいは接合
されてなるベローズによって冷却すべく、該基板に一体
的に半導体チップ冷却装置が取付けされてなる半導体チ
ップモジュールであって、冷却媒体の流入管および流出
管が具備されたハウジングと、該ハウジングに半導体チ
ップ各々の位置対応に水密状態、あるいは気密状態とし
て取付けされた、底板が一体的に成形せしめられてなる
ベローズと、上記ハウジングにベローズ対応に設けら
れ、該ベローズ内部に冷却媒体を導入せしめるノズル
と、からなる半導体チップ冷却装置が、ベローズ各々の
底板が半導体チップ各々の上面に熱伝導性が良好とされ
た部材を介し圧接された状態で、基板に取付けされてな
る構成の半導体チップモジュール。 - 【請求項１０】 一体的に成形せしめられている底板内
側に冷却フィンが一体的に成形、あるいは接合されてな
る構成の半導体チップ冷却用の底板付きベロ−ズ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4017835A JPH05218251A (ja) | 1992-02-03 | 1992-02-03 | 半導体チップ冷却方法とその装置、並びに半導体チップモジュールおよび底板付きベローズ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4017835A JPH05218251A (ja) | 1992-02-03 | 1992-02-03 | 半導体チップ冷却方法とその装置、並びに半導体チップモジュールおよび底板付きベローズ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05218251A true JPH05218251A (ja) | 1993-08-27 |
Family
ID=11954755
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4017835A Pending JPH05218251A (ja) | 1992-02-03 | 1992-02-03 | 半導体チップ冷却方法とその装置、並びに半導体チップモジュールおよび底板付きベローズ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05218251A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009021633A (ja) * | 2000-10-11 | 2009-01-29 | Carl Zeiss Smt Ag | 低い熱伝導性の熱負荷を受ける本体に対する温度補償装置 |
| EP2151863A1 (en) | 2008-07-31 | 2010-02-10 | Lucent Technologies Inc. | A jet impingement cooling system |
-
1992
- 1992-02-03 JP JP4017835A patent/JPH05218251A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009021633A (ja) * | 2000-10-11 | 2009-01-29 | Carl Zeiss Smt Ag | 低い熱伝導性の熱負荷を受ける本体に対する温度補償装置 |
| EP2151863A1 (en) | 2008-07-31 | 2010-02-10 | Lucent Technologies Inc. | A jet impingement cooling system |
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