JPH0555420A - 冷却装置付き半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
冷却装置付き半導体装置およびその製造方法Info
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- JPH0555420A JPH0555420A JP3216793A JP21679391A JPH0555420A JP H0555420 A JPH0555420 A JP H0555420A JP 3216793 A JP3216793 A JP 3216793A JP 21679391 A JP21679391 A JP 21679391A JP H0555420 A JPH0555420 A JP H0555420A
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- H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 組み立てが容易で、接続信頼性、耐食性に優
れた冷却装置付き半導体装置。 【構成】 回路基板に搭載された複数の集積回路素子の
上面に、厚みが均一な素子面整合板を接着して、集積回
路素子の高さを一平面内に整列させ、さらに、この素子
面整合板を介して、冷却装置を集積回路素子に接触させ
ることにより、一つの冷却装置で、全ての集積回路素子
を、効率良くかつ高信頼に冷却する。
れた冷却装置付き半導体装置。 【構成】 回路基板に搭載された複数の集積回路素子の
上面に、厚みが均一な素子面整合板を接着して、集積回
路素子の高さを一平面内に整列させ、さらに、この素子
面整合板を介して、冷却装置を集積回路素子に接触させ
ることにより、一つの冷却装置で、全ての集積回路素子
を、効率良くかつ高信頼に冷却する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、複数の集積回路素子
を、回路基板上に設けてなる半導体装置に係り、特に、
発熱量の高い集積回路素子の発熱を取り去る冷却装置を
具備した冷却装置付き半導体装置に関するものである。
を、回路基板上に設けてなる半導体装置に係り、特に、
発熱量の高い集積回路素子の発熱を取り去る冷却装置を
具備した冷却装置付き半導体装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電子計算機などにおいて、回路動作を高
速に行なうためには、発熱量の高い集積回路素子を、回
路基板上に高密度に実装する必要がある。これらの集積
回路素子の発熱量は、回路基板上で数１０００Ｗに達
し、強力でコンパクトな冷却系が必須となる。このよう
な集積回路素子を回路基板上に設けた半導体装置の冷却
に関する従来技術には、例えば、特開昭５９−２００４
９５号公報に記載のものがある。この技術では、冷却体
を各集積回路素子に接触させ、各冷却体に冷媒を供給す
ることで冷却を行なう。そして、冷媒を供給する手段と
して柔軟なパイプを用いるので、回路基板の反りなどに
よる集積回路素子の高さバラツキを吸収しながら集積回
路素子と冷却体との接触を良好に保つことが出来る。こ
の冷却方式によれば、冷媒に水を用いた場合、１ｃｍ2
当り１００Ｗの発熱を取り去ることができる。
速に行なうためには、発熱量の高い集積回路素子を、回
路基板上に高密度に実装する必要がある。これらの集積
回路素子の発熱量は、回路基板上で数１０００Ｗに達
し、強力でコンパクトな冷却系が必須となる。このよう
な集積回路素子を回路基板上に設けた半導体装置の冷却
に関する従来技術には、例えば、特開昭５９−２００４
９５号公報に記載のものがある。この技術では、冷却体
を各集積回路素子に接触させ、各冷却体に冷媒を供給す
ることで冷却を行なう。そして、冷媒を供給する手段と
して柔軟なパイプを用いるので、回路基板の反りなどに
よる集積回路素子の高さバラツキを吸収しながら集積回
路素子と冷却体との接触を良好に保つことが出来る。こ
の冷却方式によれば、冷媒に水を用いた場合、１ｃｍ2
当り１００Ｗの発熱を取り去ることができる。
【０００３】しかし、この冷却方式では、複数のパイプ
と冷却体の結合個所すべてを、冷媒の漏れがないように
接合しなければならない。また、パイプのバネ性、およ
び冷媒の圧力により発生する荷重が集積回路素子に加わ
り、接続端子の信頼性が損なわれる。さらに、パイプお
よび冷却体に金属材料を用いると、異種金属接合部に冷
媒が接触し、腐食寿命低下の原因となるなどの問題点が
あった。
と冷却体の結合個所すべてを、冷媒の漏れがないように
接合しなければならない。また、パイプのバネ性、およ
び冷媒の圧力により発生する荷重が集積回路素子に加わ
り、接続端子の信頼性が損なわれる。さらに、パイプお
よび冷却体に金属材料を用いると、異種金属接合部に冷
媒が接触し、腐食寿命低下の原因となるなどの問題点が
あった。
【０００４】このような問題を避ける技術としては、例
えば、特開昭５９−５０５５２号公報に記載のものがあ
る。すなわち、集積回路素子を、剛体の回路基板上に、
弾性部材を介して取付け、かつ、全ての集積回路素子の
背面（上面）全体を、極めて高い平坦性の面を有する冷
却装置に、剛体の回路基板側からの押し付け力により着
設し、それぞれの集積回路素子の冷却装置とのギャップ
の差を、この弾性部材で吸収するものであり、一つの冷
却装置で、簡素な構成により、冷却を行なうことができ
る。
えば、特開昭５９−５０５５２号公報に記載のものがあ
る。すなわち、集積回路素子を、剛体の回路基板上に、
弾性部材を介して取付け、かつ、全ての集積回路素子の
背面（上面）全体を、極めて高い平坦性の面を有する冷
却装置に、剛体の回路基板側からの押し付け力により着
設し、それぞれの集積回路素子の冷却装置とのギャップ
の差を、この弾性部材で吸収するものであり、一つの冷
却装置で、簡素な構成により、冷却を行なうことができ
る。
【０００５】しかし、この冷却装置では、回路基板側か
らの押し付け力の調整が不十分であれば、全ての集積回
路素子を、確実に、冷却装置に着設することができな
い。すなわち、回路基板は剛体であり、回路基板の反り
などにより、全ての集積回路素子の冷却装置への着設
が、正しく行なわれない危険性がある。また、集積回路
素子には、常時、弾性部材による押し付け負荷がかかっ
てしまう。特に、リード線を弾性部材として用いた場合
には、リード線の変形による接触不良や、弾性の劣化に
よる、冷却装置との着設不良などが発生する。また、不
良となった冷却装置の交換時にも、全ての集積回路素子
に対して、冷却装置との着脱、および、着設を行なう必
要があり、作業者にとって負担が大きい。
らの押し付け力の調整が不十分であれば、全ての集積回
路素子を、確実に、冷却装置に着設することができな
い。すなわち、回路基板は剛体であり、回路基板の反り
などにより、全ての集積回路素子の冷却装置への着設
が、正しく行なわれない危険性がある。また、集積回路
素子には、常時、弾性部材による押し付け負荷がかかっ
てしまう。特に、リード線を弾性部材として用いた場合
には、リード線の変形による接触不良や、弾性の劣化に
よる、冷却装置との着設不良などが発生する。また、不
良となった冷却装置の交換時にも、全ての集積回路素子
に対して、冷却装置との着脱、および、着設を行なう必
要があり、作業者にとって負担が大きい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、従来の技術では、集積回路素子やリード線に負荷
をかけず、全ての集積回路素子を、簡易な構成の冷却装
置に、確実に着設することができず、かつ、冷却装置の
交換を容易に行なうことができない点である。本発明の
目的は、これら従来技術の課題を解決し、組み立ておよ
び交換作業が容易で、かつ、接続の信頼性に優れ、大消
費電力の集積回路素子を、効率良く冷却することを可能
とする冷却装置付き半導体装置およびその製造方法を提
供することである。
点は、従来の技術では、集積回路素子やリード線に負荷
をかけず、全ての集積回路素子を、簡易な構成の冷却装
置に、確実に着設することができず、かつ、冷却装置の
交換を容易に行なうことができない点である。本発明の
目的は、これら従来技術の課題を解決し、組み立ておよ
び交換作業が容易で、かつ、接続の信頼性に優れ、大消
費電力の集積回路素子を、効率良く冷却することを可能
とする冷却装置付き半導体装置およびその製造方法を提
供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の冷却装置付き半導体装置は、（１）回路基
板上に搭載した複数の集積回路素子のそれぞれの上面
に、一平面で当接し、この複数の集積回路素子を冷却す
る冷却装置を具備してなる冷却装置付き半導体装置にお
いて、集積回路素子のそれぞれと当接する部分に、この
集積回路素子の外形より小さな開口部を有する厚みが均
一の素子面整合板を、回路基板上に搭載された複数の集
積回路素子の上面に設け、この複数の集積回路素子のそ
れぞれを、開口部を通して吸引し、素子面整合板に接着
し、かつ、この素子面整合板上に、冷却装置を着設して
なることを特徴とする。また、（２）上記（１）に記載
の冷却装置付き半導体装置において、素子面整合板の開
口部に、熱伝導性部材を充填してなることを特徴とす
る。また、（３）上記（１）もしくは（２）のいずれか
に記載の冷却装置付き半導体装置において、複数の集積
回路素子の吸引時にも、複数の集積回路素子のそれぞれ
と回路基板との電気的な接続を保持するのに十分な長さ
を有する非弾性の柔軟な配線部材を設けることを特徴と
する。そして、（４）上記（１）もしくは（２）のいず
れかに記載の冷却装置付き半導体装置において、複数の
集積回路素子の吸引時にも、集積回路素子と回路基板と
の電気的な接続を保持するのに十分な量の半田バンプを
設けることを特徴とする。また、本発明の冷却装置付き
半導体装置の製造方法は、（５）回路基板上に搭載した
複数の集積回路素子の上面に、一平面で当接し、この複
数の集積回路素子を冷却する冷却装置を具備してなる冷
却装置付き半導体装置の製造方法において、集積回路素
子のそれぞれと当接する部分に、この集積回路素子の外
形より小さな開口部を有する厚みが均一の素子面整合板
を、回路基板上に搭載された複数の集積回路素子の上面
に置き、この複数の集積回路素子のそれぞれを、開口部
を通して吸引して、素子面整合板に接着し、この素子面
整合板上に冷却装置を着設して、冷却装置付き半導体装
置を製造することを特徴とする。さらに、（６）上記
（５）に記載の冷却装置付き半導体装置の製造方法にお
いて、複数の集積回路素子のそれぞれを、素子面整合板
の開口部を通して、同時に吸引する吸引治具を用いて、
この複数の集積回路素子のそれぞれを、素子面整合板
に、同時に接着することを特徴とする。
め、本発明の冷却装置付き半導体装置は、（１）回路基
板上に搭載した複数の集積回路素子のそれぞれの上面
に、一平面で当接し、この複数の集積回路素子を冷却す
る冷却装置を具備してなる冷却装置付き半導体装置にお
いて、集積回路素子のそれぞれと当接する部分に、この
集積回路素子の外形より小さな開口部を有する厚みが均
一の素子面整合板を、回路基板上に搭載された複数の集
積回路素子の上面に設け、この複数の集積回路素子のそ
れぞれを、開口部を通して吸引し、素子面整合板に接着
し、かつ、この素子面整合板上に、冷却装置を着設して
なることを特徴とする。また、（２）上記（１）に記載
の冷却装置付き半導体装置において、素子面整合板の開
口部に、熱伝導性部材を充填してなることを特徴とす
る。また、（３）上記（１）もしくは（２）のいずれか
に記載の冷却装置付き半導体装置において、複数の集積
回路素子の吸引時にも、複数の集積回路素子のそれぞれ
と回路基板との電気的な接続を保持するのに十分な長さ
を有する非弾性の柔軟な配線部材を設けることを特徴と
する。そして、（４）上記（１）もしくは（２）のいず
れかに記載の冷却装置付き半導体装置において、複数の
集積回路素子の吸引時にも、集積回路素子と回路基板と
の電気的な接続を保持するのに十分な量の半田バンプを
設けることを特徴とする。また、本発明の冷却装置付き
半導体装置の製造方法は、（５）回路基板上に搭載した
複数の集積回路素子の上面に、一平面で当接し、この複
数の集積回路素子を冷却する冷却装置を具備してなる冷
却装置付き半導体装置の製造方法において、集積回路素
子のそれぞれと当接する部分に、この集積回路素子の外
形より小さな開口部を有する厚みが均一の素子面整合板
を、回路基板上に搭載された複数の集積回路素子の上面
に置き、この複数の集積回路素子のそれぞれを、開口部
を通して吸引して、素子面整合板に接着し、この素子面
整合板上に冷却装置を着設して、冷却装置付き半導体装
置を製造することを特徴とする。さらに、（６）上記
（５）に記載の冷却装置付き半導体装置の製造方法にお
いて、複数の集積回路素子のそれぞれを、素子面整合板
の開口部を通して、同時に吸引する吸引治具を用いて、
この複数の集積回路素子のそれぞれを、素子面整合板
に、同時に接着することを特徴とする。
【０００８】
【作用】本発明においては、素子面整合板を介して、集
積回路素子と冷却装置を密着させ、冷却装置と集積回路
素子との間隔を均一に保持する。すなわち、厚みが均一
な素子面整合板に、回路基板上の各集積回路素子の高さ
を、同一平面に整列させておき、この素子面整合板に冷
却装置を着設する。このようにすることにより、一つの
冷却装置を、全ての集積回路素子に、同時にかつ容易に
着設させることができる。また、素子面整合板と集積回
路素子との接着は、吸引力を用いて行なうために、回路
基板の反りに影響されずに、全ての集積回路素子と素子
面整合板との接着を確実に行なうことができ、全ての集
積回路素子と冷却装置との熱伝導を確実に行なうことが
できる。さらに、素子面整合板と集積回路素子との接着
に用いた吸引力は、接着後には不要となり、集積回路素
子、および、リード線への負荷が無くなり、集積回路素
子の損傷や、配線不良を回避できる。このようにして、
接続信頼性、および、耐食性に優れ、かつ、発熱量の高
い集積回路素子を十分に冷却できる冷却装置付き半導体
装置を、容易に組み立てることができる。
積回路素子と冷却装置を密着させ、冷却装置と集積回路
素子との間隔を均一に保持する。すなわち、厚みが均一
な素子面整合板に、回路基板上の各集積回路素子の高さ
を、同一平面に整列させておき、この素子面整合板に冷
却装置を着設する。このようにすることにより、一つの
冷却装置を、全ての集積回路素子に、同時にかつ容易に
着設させることができる。また、素子面整合板と集積回
路素子との接着は、吸引力を用いて行なうために、回路
基板の反りに影響されずに、全ての集積回路素子と素子
面整合板との接着を確実に行なうことができ、全ての集
積回路素子と冷却装置との熱伝導を確実に行なうことが
できる。さらに、素子面整合板と集積回路素子との接着
に用いた吸引力は、接着後には不要となり、集積回路素
子、および、リード線への負荷が無くなり、集積回路素
子の損傷や、配線不良を回避できる。このようにして、
接続信頼性、および、耐食性に優れ、かつ、発熱量の高
い集積回路素子を十分に冷却できる冷却装置付き半導体
装置を、容易に組み立てることができる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を、図面により詳細に
説明する。図１は、本発明を施した冷却装置付き半導体
装置の本発明に係わる構成の第１の実施例を示す側断面
図である。本実施例の冷却装置付き半導体装置１は、複
数個の大消費電力の集積回路素子２〜４を設けた回路基
板５からなる半導体装置と、内部に流れる冷媒で集積回
路素子２〜４を冷却する冷却装置６と、本発明に係わ
り、冷却装置６と集積回路素子２〜４との間隔を均一に
保つ素子面整合板７と、この素子面整合板７と冷却装置
６とを着設するねじ８と、集積回路素子２〜４と回路基
板５とを電気的に接続する配線リード９とにより構成さ
れている。回路基板５は、剛体であるが変形しており、
本来、集積回路素子３の上面、すなわち、冷却装置６側
の面は、他の集積回路素子２、４に比較して、低い位置
にあるが、本実施例においては、集積回路素子３の上面
は、集積回路素子２、４と共に、素子面整合板７に接着
されており、回路基板５上の各集積回路素子２〜４のそ
れぞれの高さは、素子面整合板７の同一平面に整列して
いる。尚、配線リード９は、柔軟であり、かつ、十分な
長さであり、集積回路素子２〜４と回路基板５とを電気
的に接続している。このように、回路基板５上の全ての
集積回路素子２〜４を、素子面整合板７に接着しておく
ことにより、素子面整合板７を介して、ねじ８を締める
だけで、集積回路素子２〜４と冷却装置６とを、容易
に、かつ、確実に着設することができる。尚、素子面整
合板７には、集積回路素子２〜４のそれぞれに対応し
て、集積回路素子２〜４よりも小さな開口部が設けてあ
り、この開口部を通して、集積回路素子２〜４を吸引し
て、素子面整合板７に接着する。また、接着後に、この
開口部に、例えば、熱伝導性のグリースなどを充填する
ことにより、冷却装置６による集積回路素子２〜４の冷
却を、さらに、効率良く行なうことができる。以下、素
子面整合板７の開口部に、熱伝導性のグリースなどを充
填した冷却装置付き半導体装置１に関して説明する。
説明する。図１は、本発明を施した冷却装置付き半導体
装置の本発明に係わる構成の第１の実施例を示す側断面
図である。本実施例の冷却装置付き半導体装置１は、複
数個の大消費電力の集積回路素子２〜４を設けた回路基
板５からなる半導体装置と、内部に流れる冷媒で集積回
路素子２〜４を冷却する冷却装置６と、本発明に係わ
り、冷却装置６と集積回路素子２〜４との間隔を均一に
保つ素子面整合板７と、この素子面整合板７と冷却装置
６とを着設するねじ８と、集積回路素子２〜４と回路基
板５とを電気的に接続する配線リード９とにより構成さ
れている。回路基板５は、剛体であるが変形しており、
本来、集積回路素子３の上面、すなわち、冷却装置６側
の面は、他の集積回路素子２、４に比較して、低い位置
にあるが、本実施例においては、集積回路素子３の上面
は、集積回路素子２、４と共に、素子面整合板７に接着
されており、回路基板５上の各集積回路素子２〜４のそ
れぞれの高さは、素子面整合板７の同一平面に整列して
いる。尚、配線リード９は、柔軟であり、かつ、十分な
長さであり、集積回路素子２〜４と回路基板５とを電気
的に接続している。このように、回路基板５上の全ての
集積回路素子２〜４を、素子面整合板７に接着しておく
ことにより、素子面整合板７を介して、ねじ８を締める
だけで、集積回路素子２〜４と冷却装置６とを、容易
に、かつ、確実に着設することができる。尚、素子面整
合板７には、集積回路素子２〜４のそれぞれに対応し
て、集積回路素子２〜４よりも小さな開口部が設けてあ
り、この開口部を通して、集積回路素子２〜４を吸引し
て、素子面整合板７に接着する。また、接着後に、この
開口部に、例えば、熱伝導性のグリースなどを充填する
ことにより、冷却装置６による集積回路素子２〜４の冷
却を、さらに、効率良く行なうことができる。以下、素
子面整合板７の開口部に、熱伝導性のグリースなどを充
填した冷却装置付き半導体装置１に関して説明する。
【００１０】図２は、図１における冷却装置付き半導体
装置の本発明に係わる構成の詳細を示す側断面図であ
る。本図は、図１で示した冷却装置付き半導体装置１の
集積回路素子２を設けた部分を、拡大したものであり、
回路基板５上に設けた大消費電力の集積回路素子２と本
発明の素子面整合板７は、メタライズ２ｂ、７ｂと半田
などの接着剤１４により接着されている。これらのメタ
ライズ２ｂ、７ｂと半田などの接着剤１４は、素子面整
合板７の開口部の四方を囲むようにして設けられてい
る。このことにより、ねじ８により冷却装置６と着設さ
れている素子面整合板７の開口部には、熱伝導性コンパ
ウンド１０が充填されているが、この熱伝導性コンパウ
ンド１０が、回路基板５や配線リード９上に漏れること
はない。尚、ねじ８は、冷却装置６のねじ穴６ｃを通
り、素子面整合板７のねじ穴７ｃで締め付けられてい
る。冷却装置６の内部には、フィン６ｂが設けられ、こ
のフィン６ｂを介して、流路６ａを流れる冷媒との熱の
交換を行なう。さらに、集積回路素子２の回路基板５側
の下部面２ａには、入出力信号を取り出すための配線リ
ード９が設けられ、回路基板５の上面に半田付けされて
いる。また、回路基板５は、材料として、ＡｌＮまたは
Ａｌ2Ｏ3が用いられ、多層配線１１、および、スルーホ
ール１２が内部に形成されている。そして、回路基板５
の下面には入出力ピン１３が設けられ、集積回路素子２
の入出力信号は、配線リード９、多層配線１１およびス
ルーホール１２を介して、入出力ピン１３と電気的に接
続されている。
装置の本発明に係わる構成の詳細を示す側断面図であ
る。本図は、図１で示した冷却装置付き半導体装置１の
集積回路素子２を設けた部分を、拡大したものであり、
回路基板５上に設けた大消費電力の集積回路素子２と本
発明の素子面整合板７は、メタライズ２ｂ、７ｂと半田
などの接着剤１４により接着されている。これらのメタ
ライズ２ｂ、７ｂと半田などの接着剤１４は、素子面整
合板７の開口部の四方を囲むようにして設けられてい
る。このことにより、ねじ８により冷却装置６と着設さ
れている素子面整合板７の開口部には、熱伝導性コンパ
ウンド１０が充填されているが、この熱伝導性コンパウ
ンド１０が、回路基板５や配線リード９上に漏れること
はない。尚、ねじ８は、冷却装置６のねじ穴６ｃを通
り、素子面整合板７のねじ穴７ｃで締め付けられてい
る。冷却装置６の内部には、フィン６ｂが設けられ、こ
のフィン６ｂを介して、流路６ａを流れる冷媒との熱の
交換を行なう。さらに、集積回路素子２の回路基板５側
の下部面２ａには、入出力信号を取り出すための配線リ
ード９が設けられ、回路基板５の上面に半田付けされて
いる。また、回路基板５は、材料として、ＡｌＮまたは
Ａｌ2Ｏ3が用いられ、多層配線１１、および、スルーホ
ール１２が内部に形成されている。そして、回路基板５
の下面には入出力ピン１３が設けられ、集積回路素子２
の入出力信号は、配線リード９、多層配線１１およびス
ルーホール１２を介して、入出力ピン１３と電気的に接
続されている。
【００１１】以下、このような構成の冷却装置付き半導
体装置１における集積回路素子２の冷却動作を説明す
る。本実施例の冷却装置付き半導体装置１において、集
積回路素子２より発生した熱は、熱伝導性コンパウンド
１０を介して冷却装置６へ伝導し、流路６ａを流れる冷
媒によって外部に放熱される。伝熱性能は、伝熱経路を
構成する各部材の厚さと熱伝導率や、フィン６ｂの熱交
換効率、および、冷媒の熱輸送能力によって決まる。こ
こでは、熱伝導性コンパウンド１０には、熱伝導率１．
３０Ｗ／ｍ・Ｋ程度のものを用い、厚さを４０μｍとす
る。また、冷却装置６には、熱伝導率の良いＳｉＣ（熱
伝導率２７０Ｗ／ｍ・Ｋ）を用いる。さらに、フィン６
ｂの形状は、フィン高さ２ｍｍ、フィンピッチ０．４ｍ
ｍ、フィン間隔０．２ｍｍとする。そして、冷媒には水
を用い、そのフィン間流速を、約１ｍ／ｓｅｃとした。
以上の条件において伝熱性能を評価した結果では、各集
積回路素子と冷媒との間の熱抵抗は、１ｃｍ2当たり
０．５℃／Ｗとなる。集積回路素子の温度上昇を、５０
℃まで許容すると、本実施例の冷却装置付き半導体装置
１においては、１ｃｍ2当り１００Ｗの発熱を取り去る
ことができる。
体装置１における集積回路素子２の冷却動作を説明す
る。本実施例の冷却装置付き半導体装置１において、集
積回路素子２より発生した熱は、熱伝導性コンパウンド
１０を介して冷却装置６へ伝導し、流路６ａを流れる冷
媒によって外部に放熱される。伝熱性能は、伝熱経路を
構成する各部材の厚さと熱伝導率や、フィン６ｂの熱交
換効率、および、冷媒の熱輸送能力によって決まる。こ
こでは、熱伝導性コンパウンド１０には、熱伝導率１．
３０Ｗ／ｍ・Ｋ程度のものを用い、厚さを４０μｍとす
る。また、冷却装置６には、熱伝導率の良いＳｉＣ（熱
伝導率２７０Ｗ／ｍ・Ｋ）を用いる。さらに、フィン６
ｂの形状は、フィン高さ２ｍｍ、フィンピッチ０．４ｍ
ｍ、フィン間隔０．２ｍｍとする。そして、冷媒には水
を用い、そのフィン間流速を、約１ｍ／ｓｅｃとした。
以上の条件において伝熱性能を評価した結果では、各集
積回路素子と冷媒との間の熱抵抗は、１ｃｍ2当たり
０．５℃／Ｗとなる。集積回路素子の温度上昇を、５０
℃まで許容すると、本実施例の冷却装置付き半導体装置
１においては、１ｃｍ2当り１００Ｗの発熱を取り去る
ことができる。
【００１２】図３は、図１における冷却装置付き半導体
装置に設けた本発明に係わる素子面整合板の構成の一実
施例を示す斜視図である。図３（ａ）は、図１における
素子面整合板７を上面から見た斜視図であり、図３
（ｂ）は、素子面整合板７を下面から見た斜視図であ
る。素子面整合板７には、材料としてコバールを用いて
おり、図３（ａ）に示すように、図２の集積回路素子２
が搭載される位置に応じて、四角形状の開口部７ａを設
け、また、図２の冷却装置６との着設用のねじ穴７ｃを
設けている。また、図３（ｂ）に示すように、開口部７
ａの周縁部には、Ａｕメッキなどのメタライズ７ｂを施
している。このような構成の素子面整合板７を、図２で
示したように、集積回路素子２の上面に接合する。すな
わち、図２における集積回路素子２の周縁部に施したメ
タライズ２ｂと、素子面整合板７のメタライズ７ｂと
を、図２で示すように、半田などの接着剤１４で接合す
る。また、集積回路素子２と冷却装置６で囲まれた開口
部７ａには、図２で示すように、熱伝導性コンパウンド
１０を充填し、そして、素子面整合板７および冷却装置
６に設けたねじ穴７ｃ、６ｃを利用し、ねじ８を用い
て、冷却装置６と集積回路素子２とを機械的に着設す
る。
装置に設けた本発明に係わる素子面整合板の構成の一実
施例を示す斜視図である。図３（ａ）は、図１における
素子面整合板７を上面から見た斜視図であり、図３
（ｂ）は、素子面整合板７を下面から見た斜視図であ
る。素子面整合板７には、材料としてコバールを用いて
おり、図３（ａ）に示すように、図２の集積回路素子２
が搭載される位置に応じて、四角形状の開口部７ａを設
け、また、図２の冷却装置６との着設用のねじ穴７ｃを
設けている。また、図３（ｂ）に示すように、開口部７
ａの周縁部には、Ａｕメッキなどのメタライズ７ｂを施
している。このような構成の素子面整合板７を、図２で
示したように、集積回路素子２の上面に接合する。すな
わち、図２における集積回路素子２の周縁部に施したメ
タライズ２ｂと、素子面整合板７のメタライズ７ｂと
を、図２で示すように、半田などの接着剤１４で接合す
る。また、集積回路素子２と冷却装置６で囲まれた開口
部７ａには、図２で示すように、熱伝導性コンパウンド
１０を充填し、そして、素子面整合板７および冷却装置
６に設けたねじ穴７ｃ、６ｃを利用し、ねじ８を用い
て、冷却装置６と集積回路素子２とを機械的に着設す
る。
【００１３】次ぎに、図４〜図９を用いて、このような
素子面整合板７を具備する冷却装置付き半導体装置の製
造方法を説明する。図４は、図１における半導体装置の
組付け工程の一実施例を示す側断面図である。本図に示
すように、まず、回路基板５上に、複数の集積回路素子
２〜４を搭載する。尚、回路基板５と集積回路素子２〜
４との電気的な接続は、後述する集積回路素子２〜４の
吸引時にも、集積回路素子２〜４のそれぞれと回路基板
５との電気的な接続を保持するのに十分な長さを有する
非弾性の柔軟な配線部材である配線リード９を用いてい
る。
素子面整合板７を具備する冷却装置付き半導体装置の製
造方法を説明する。図４は、図１における半導体装置の
組付け工程の一実施例を示す側断面図である。本図に示
すように、まず、回路基板５上に、複数の集積回路素子
２〜４を搭載する。尚、回路基板５と集積回路素子２〜
４との電気的な接続は、後述する集積回路素子２〜４の
吸引時にも、集積回路素子２〜４のそれぞれと回路基板
５との電気的な接続を保持するのに十分な長さを有する
非弾性の柔軟な配線部材である配線リード９を用いてい
る。
【００１４】図５は、図４における半導体装置への素子
面整合板の組付け工程の一実施例を示す側断面図であ
る。図４で示す回路基板５と集積回路素子２〜４とから
なる半導体装置に、素子面整合板７のメタライズ７ｂ
に、予め、接合用に半田などの接着剤１４を供給してお
く。そして、この素子面整合板７を、集積回路素子２〜
４の上面に設置する。この時、素子面整合板７の周縁部
に荷重を加えるために、荷重治具１５を予め設置してお
く。本図においては、回路基板５が反っているために、
集積回路素子２〜４のそれぞれの上面の高さがずれ、素
子面整合板７との間隔が異なっている。すなわち、集積
回路素子３、集積回路素子２、集積回路素子４の順で、
素子面整合板７との間隔が離れている。このように、集
積回路素子２〜４のそれぞれの高さが不揃いでは、図１
に示す冷却装置６による冷却効果を十分に得ることがで
きないため、本実施例では、素子面整合板７を用いて、
集積回路素子２〜４のそれぞれの高さを揃える。
面整合板の組付け工程の一実施例を示す側断面図であ
る。図４で示す回路基板５と集積回路素子２〜４とから
なる半導体装置に、素子面整合板７のメタライズ７ｂ
に、予め、接合用に半田などの接着剤１４を供給してお
く。そして、この素子面整合板７を、集積回路素子２〜
４の上面に設置する。この時、素子面整合板７の周縁部
に荷重を加えるために、荷重治具１５を予め設置してお
く。本図においては、回路基板５が反っているために、
集積回路素子２〜４のそれぞれの上面の高さがずれ、素
子面整合板７との間隔が異なっている。すなわち、集積
回路素子３、集積回路素子２、集積回路素子４の順で、
素子面整合板７との間隔が離れている。このように、集
積回路素子２〜４のそれぞれの高さが不揃いでは、図１
に示す冷却装置６による冷却効果を十分に得ることがで
きないため、本実施例では、素子面整合板７を用いて、
集積回路素子２〜４のそれぞれの高さを揃える。
【００１５】図６は、図５における荷重治具の構成の一
実施例を示す斜視図である。荷重治具１５は、額縁様に
形成され、図５に示すように、素子面整合板７の開口部
を通して、集積回路素子２〜４の上面が見える。尚、こ
の荷重治具１５の重みは、図５に示す集積回路素子２〜
４のそれぞれの接着剤１４を、均一の厚さにするのに十
分なものとする。
実施例を示す斜視図である。荷重治具１５は、額縁様に
形成され、図５に示すように、素子面整合板７の開口部
を通して、集積回路素子２〜４の上面が見える。尚、こ
の荷重治具１５の重みは、図５に示す集積回路素子２〜
４のそれぞれの接着剤１４を、均一の厚さにするのに十
分なものとする。
【００１６】図７は、図５における半導体装置の集積回
路素子と素子面整合板との組付け工程の一実施例を示す
側断面図である。本工程では、図５における素子面整合
板７と荷重治具１５とを乗せた半導体装置を、ヒータ１
７に乗せ、かつ、その半導体装置の上部に、複数の吸引
口（ａ）１６ａ、および、図示していない真空ポンプな
どに接続される吸引口（ｂ）１６ｂを有する吸引治具１
６を乗せ、以下のようにして、集積回路素子２〜４の高
さを均一にする。まず、吸引治具１６を荷重治具１５の
上部に設置し、そして、吸引口（ｂ）１６ｂを通じて、
真空ポンプなどで吸引すると、集積回路素子２〜４は、
配線リード９の変形を伴いながら、吸引口（ａ）１６ａ
と密着する。ここで、それぞれの吸引口（ａ）１６ａ
は、同一平面内に形成されているので、集積回路素子２
〜４のそれぞれの上面も同一平面内に整列する。この
時、ヒーター１７により組立装置全体を加熱し、素子面
整合板７に供給された接着剤１４を溶融する。素子面整
合板７の周縁部には、荷重治具１５による荷重が加わっ
ているので、集積回路素子２〜４と素子面整合板７は密
着する。その後ヒーター１７の加熱を停止し、接着剤１
４を冷却して、接着（固着）する。素子面整合板７の接
合面は、同一平面内に形成されているので、例えば、回
路基板５が反っているにもかかわらず、集積回路素子２
〜４のそれぞれの上面を、同一平面内に整列させること
ができる。
路素子と素子面整合板との組付け工程の一実施例を示す
側断面図である。本工程では、図５における素子面整合
板７と荷重治具１５とを乗せた半導体装置を、ヒータ１
７に乗せ、かつ、その半導体装置の上部に、複数の吸引
口（ａ）１６ａ、および、図示していない真空ポンプな
どに接続される吸引口（ｂ）１６ｂを有する吸引治具１
６を乗せ、以下のようにして、集積回路素子２〜４の高
さを均一にする。まず、吸引治具１６を荷重治具１５の
上部に設置し、そして、吸引口（ｂ）１６ｂを通じて、
真空ポンプなどで吸引すると、集積回路素子２〜４は、
配線リード９の変形を伴いながら、吸引口（ａ）１６ａ
と密着する。ここで、それぞれの吸引口（ａ）１６ａ
は、同一平面内に形成されているので、集積回路素子２
〜４のそれぞれの上面も同一平面内に整列する。この
時、ヒーター１７により組立装置全体を加熱し、素子面
整合板７に供給された接着剤１４を溶融する。素子面整
合板７の周縁部には、荷重治具１５による荷重が加わっ
ているので、集積回路素子２〜４と素子面整合板７は密
着する。その後ヒーター１７の加熱を停止し、接着剤１
４を冷却して、接着（固着）する。素子面整合板７の接
合面は、同一平面内に形成されているので、例えば、回
路基板５が反っているにもかかわらず、集積回路素子２
〜４のそれぞれの上面を、同一平面内に整列させること
ができる。
【００１７】図８は、図７における半導体装置の集積回
路素子と素子面整合板との組付け工程の終了状態を示す
側断面図である。真空ポンプなどによる吸引を停止し、
吸引治具１６を、矢印方向に上昇させ、吸引口（ａ）１
６ａを、集積回路素子２〜４のそれぞれから離す。この
時点では、集積回路素子２〜４と素子面整合板７は接着
（固着）しており、集積回路素子２〜４のそれぞれの上
面は、均一に保たれたままである。
路素子と素子面整合板との組付け工程の終了状態を示す
側断面図である。真空ポンプなどによる吸引を停止し、
吸引治具１６を、矢印方向に上昇させ、吸引口（ａ）１
６ａを、集積回路素子２〜４のそれぞれから離す。この
時点では、集積回路素子２〜４と素子面整合板７は接着
（固着）しており、集積回路素子２〜４のそれぞれの上
面は、均一に保たれたままである。
【００１８】図９は、図８における素子面整合板付き半
導体装置と冷却装置との組付け工程の一実施例を示す側
断面図である。図４〜図８で説明した本発明の冷却装置
付き半導体装置の製造工程の最終工程での構成を示し、
図８における吸引治具１６とヒータ１７とを取外した素
子面整合板付き半導体装置に、冷却装置６を着設するも
のである。すなわち、熱伝導性コンパウンド１０を、素
子面整合板７のそれぞれの開口部７ａ内に充填した後
に、素子面整合板７と冷却装置６を、ねじ８を用いて着
設して、冷却装置付き半導体装置１の組立を完了する。
このようにして組立た冷却装置付き半導体装置１では、
集積回路素子２〜４より発生した熱は、熱伝導性コンパ
ウンド１０を介して冷却装置６へ伝導し、冷却装置６内
の流路６ａを流れる冷媒によって外部に放熱される。ま
た、集積回路素子２〜４への荷重を低減でき、接続信頼
性が向上する。
導体装置と冷却装置との組付け工程の一実施例を示す側
断面図である。図４〜図８で説明した本発明の冷却装置
付き半導体装置の製造工程の最終工程での構成を示し、
図８における吸引治具１６とヒータ１７とを取外した素
子面整合板付き半導体装置に、冷却装置６を着設するも
のである。すなわち、熱伝導性コンパウンド１０を、素
子面整合板７のそれぞれの開口部７ａ内に充填した後
に、素子面整合板７と冷却装置６を、ねじ８を用いて着
設して、冷却装置付き半導体装置１の組立を完了する。
このようにして組立た冷却装置付き半導体装置１では、
集積回路素子２〜４より発生した熱は、熱伝導性コンパ
ウンド１０を介して冷却装置６へ伝導し、冷却装置６内
の流路６ａを流れる冷媒によって外部に放熱される。ま
た、集積回路素子２〜４への荷重を低減でき、接続信頼
性が向上する。
【００１９】尚、本発明の冷却装置付き半導体装置は、
上述の構成に限るものではなく、以下に示すような構成
においても適用可能である。図１０は、本発明を施した
冷却装置付き半導体装置の本発明に係わる構成の第２の
実施例を示す側断面図である。本実施例の冷却装置付き
半導体装置１８は、図１で示した冷却装置付き半導体装
置１で用いていた配線リード９の代わりに半田バンプ１
９を用いて、回路基板５と集積回路素子２０〜２２の電
気的接続を行うものである。その他の構成部品は、図１
におけ冷却装置付き半導体装置１と同じである。このよ
うに、半田バンプ１９を用いた集積回路素子２０〜２２
からなる半導体装置においても、本発明の製造方法によ
り、冷却装置６を、容易に、かつ、高信頼に取付けるこ
とができる。以下、本実施例における素子面整合板７と
集積回路素子２０〜２２との接合までの工程を説明す
る。
上述の構成に限るものではなく、以下に示すような構成
においても適用可能である。図１０は、本発明を施した
冷却装置付き半導体装置の本発明に係わる構成の第２の
実施例を示す側断面図である。本実施例の冷却装置付き
半導体装置１８は、図１で示した冷却装置付き半導体装
置１で用いていた配線リード９の代わりに半田バンプ１
９を用いて、回路基板５と集積回路素子２０〜２２の電
気的接続を行うものである。その他の構成部品は、図１
におけ冷却装置付き半導体装置１と同じである。このよ
うに、半田バンプ１９を用いた集積回路素子２０〜２２
からなる半導体装置においても、本発明の製造方法によ
り、冷却装置６を、容易に、かつ、高信頼に取付けるこ
とができる。以下、本実施例における素子面整合板７と
集積回路素子２０〜２２との接合までの工程を説明す
る。
【００２０】図１１は、図１０における冷却装置付き半
導体装置の素子面整合板の組付け工程の一実施例を示す
側断面図である。半田バンプ１１９を用いた集積回路素
子２０〜２２からなる半導体装置に、素子面整合板７を
組付ける工程であり、集積回路素子２０〜２２が搭載さ
れた回路基板５の上面に、素子面整合板７と荷重治具１
５を設置する。集積回路素子２０〜２２には、それぞ
れ、メタライズ２ｂが、また、素子面整合板７には、メ
タライズ７ｂ、および、半田などの接着剤１４が、予め
つけられている。この状態では、集積回路素子２０〜２
２のそれぞれの上面の高さは不揃いな状態である。
導体装置の素子面整合板の組付け工程の一実施例を示す
側断面図である。半田バンプ１１９を用いた集積回路素
子２０〜２２からなる半導体装置に、素子面整合板７を
組付ける工程であり、集積回路素子２０〜２２が搭載さ
れた回路基板５の上面に、素子面整合板７と荷重治具１
５を設置する。集積回路素子２０〜２２には、それぞ
れ、メタライズ２ｂが、また、素子面整合板７には、メ
タライズ７ｂ、および、半田などの接着剤１４が、予め
つけられている。この状態では、集積回路素子２０〜２
２のそれぞれの上面の高さは不揃いな状態である。
【００２１】図１２は、図１１における半導体装置の集
積回路素子と素子面整合板との組付け工程の一実施例を
示す側断面図である。図７で示した吸引治具１６とヒー
タ１７を用いて、図１１における素子面整合板７と荷重
治具１５とを乗せた半導体装置の集積回路素子２０〜２
２の高さを均一にする工程を示しており、まず、吸引治
具１６を荷重治具１５の上部に設置し、そして、ヒータ
ー１７の加熱により半田バンプ１９を溶融する。この状
態で、吸引口（ｂ）１６ｂを通じて、真空ポンプなどで
吸引すると、溶融した半田バンプ１９は、表面張力によ
り接続を保ちながら回路基板５の反りに応じて高さを自
動的に調節し、集積回路素子２０〜２２と吸引口（ａ）
１６ａが密着する。その結果、集積回路素子２０〜２２
の上面は、同一平面内に整列する。さらに、ヒーター１
７の温度を高めて、接合用半田などからなる接着剤１４
を溶融する。素子面整合板７の周縁部には荷重治具１５
による荷重が加わっており、集積回路素子２０〜２２と
素子面整合板７が密着する。その後、ヒーター１７の加
熱を停止し、接着剤１４と半田バンプ１９を冷却して、
集積回路素子２０〜２２と素子面整合板７とを接着（固
着）する。その後、第一の実施例と同様の方法により、
図１０に示すように、ねじ８を用いて、冷却装置６を素
子面整合板７上に着設し、半導体装置１０の組立を完了
する。本実施例では、半田バンプ１９が溶融している状
態で、集積回路素子２０〜２２の高さ調整を行なうの
で、半田バンプ１９への荷重は発生しない。従って、図
１における配線リード１９を用いた第１の実施例の場合
よりも、接続寿命は向上する。
積回路素子と素子面整合板との組付け工程の一実施例を
示す側断面図である。図７で示した吸引治具１６とヒー
タ１７を用いて、図１１における素子面整合板７と荷重
治具１５とを乗せた半導体装置の集積回路素子２０〜２
２の高さを均一にする工程を示しており、まず、吸引治
具１６を荷重治具１５の上部に設置し、そして、ヒータ
ー１７の加熱により半田バンプ１９を溶融する。この状
態で、吸引口（ｂ）１６ｂを通じて、真空ポンプなどで
吸引すると、溶融した半田バンプ１９は、表面張力によ
り接続を保ちながら回路基板５の反りに応じて高さを自
動的に調節し、集積回路素子２０〜２２と吸引口（ａ）
１６ａが密着する。その結果、集積回路素子２０〜２２
の上面は、同一平面内に整列する。さらに、ヒーター１
７の温度を高めて、接合用半田などからなる接着剤１４
を溶融する。素子面整合板７の周縁部には荷重治具１５
による荷重が加わっており、集積回路素子２０〜２２と
素子面整合板７が密着する。その後、ヒーター１７の加
熱を停止し、接着剤１４と半田バンプ１９を冷却して、
集積回路素子２０〜２２と素子面整合板７とを接着（固
着）する。その後、第一の実施例と同様の方法により、
図１０に示すように、ねじ８を用いて、冷却装置６を素
子面整合板７上に着設し、半導体装置１０の組立を完了
する。本実施例では、半田バンプ１９が溶融している状
態で、集積回路素子２０〜２２の高さ調整を行なうの
で、半田バンプ１９への荷重は発生しない。従って、図
１における配線リード１９を用いた第１の実施例の場合
よりも、接続寿命は向上する。
【００２２】以上、図１〜図１２を用いて説明したよう
に、本実施例の冷却装置付き半導体装置では、素子面整
合板を用いて、回路基板上の全ての集積回路素子の高さ
を均一にしている。このことにより、冷却装置の構成を
簡易にすることができ、冷却装置の取付け、および、交
換も容易となる。また、素子面整合板と集積回路素子と
の接着は、吸引力を用いて行なうために、回路基板の反
りに影響されずに、全ての集積回路素子と素子面整合板
との接着を確実に行なうことができ、集積回路素子と冷
却装置との熱伝導を確実に行なうことができる。さら
に、素子面整合板と集積回路素子との接着に用いた吸引
力は、接着後には不要となり、集積回路素子、および、
リード線への負荷が無くなり、集積回路素子の損傷や、
配線不良を回避できる。尚、本発明は、図１〜図１２を
用いて説明した実施例に限定されるものではなく、開口
部の形状を丸くしたり、熱伝導性コンパウンドの替わり
に、低融点半田を用いてもかまわない。例えば、Ｐｂ４
０−Ｓｎ６０ｗｔ％半田を用いれば、熱伝導性コンパウ
ンドより大きな熱伝導率（５０７Ｗ／ｍ・Ｋ）により、
さらに、発熱量の高い集積回路素子を冷却することが出
来る。また、回路基板、素子面整合板、冷却装置の材料
として、集積回路素子に等しい材料、例えばＳｉ基板を
用いても良い。この時は、各部材間の熱膨張歪みが等し
いので、配線リードや半田バンプに対して熱歪みは発生
せず、さらに接続信頼性が向上する。
に、本実施例の冷却装置付き半導体装置では、素子面整
合板を用いて、回路基板上の全ての集積回路素子の高さ
を均一にしている。このことにより、冷却装置の構成を
簡易にすることができ、冷却装置の取付け、および、交
換も容易となる。また、素子面整合板と集積回路素子と
の接着は、吸引力を用いて行なうために、回路基板の反
りに影響されずに、全ての集積回路素子と素子面整合板
との接着を確実に行なうことができ、集積回路素子と冷
却装置との熱伝導を確実に行なうことができる。さら
に、素子面整合板と集積回路素子との接着に用いた吸引
力は、接着後には不要となり、集積回路素子、および、
リード線への負荷が無くなり、集積回路素子の損傷や、
配線不良を回避できる。尚、本発明は、図１〜図１２を
用いて説明した実施例に限定されるものではなく、開口
部の形状を丸くしたり、熱伝導性コンパウンドの替わり
に、低融点半田を用いてもかまわない。例えば、Ｐｂ４
０−Ｓｎ６０ｗｔ％半田を用いれば、熱伝導性コンパウ
ンドより大きな熱伝導率（５０７Ｗ／ｍ・Ｋ）により、
さらに、発熱量の高い集積回路素子を冷却することが出
来る。また、回路基板、素子面整合板、冷却装置の材料
として、集積回路素子に等しい材料、例えばＳｉ基板を
用いても良い。この時は、各部材間の熱膨張歪みが等し
いので、配線リードや半田バンプに対して熱歪みは発生
せず、さらに接続信頼性が向上する。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば、素子面整合板を用い
て、回路基板上の全ての集積回路素子の高さを均一にす
ることにより、簡素な構成で、取付けが容易な高効率な
冷却系を実現でき、冷却効率の高い冷却装置付き半導体
装置の小型化、量産化が可能となり、かつ、集積回路素
子やリード線への負荷を回避でき、冷却装置付き半導体
装置の信頼性を向上させることが可能である。
て、回路基板上の全ての集積回路素子の高さを均一にす
ることにより、簡素な構成で、取付けが容易な高効率な
冷却系を実現でき、冷却効率の高い冷却装置付き半導体
装置の小型化、量産化が可能となり、かつ、集積回路素
子やリード線への負荷を回避でき、冷却装置付き半導体
装置の信頼性を向上させることが可能である。
【００２４】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を施した冷却装置付き半導体装置の本発
明に係わる構成の第１の実施例を示す側断面図である。
明に係わる構成の第１の実施例を示す側断面図である。
【図２】図１における冷却装置付き半導体装置の本発明
に係わる構成の詳細を示す側断面図である。
に係わる構成の詳細を示す側断面図である。
【図３】図１における冷却装置付き半導体装置に設けた
本発明に係わる素子面整合板の構成の一実施例を示す斜
視図である。
本発明に係わる素子面整合板の構成の一実施例を示す斜
視図である。
【図４】図１における半導体装置の組付け工程の一実施
例を示す側断面図である。
例を示す側断面図である。
【図５】図４における半導体装置への素子面整合板の組
付け工程の一実施例を示す側断面図である。
付け工程の一実施例を示す側断面図である。
【図６】図５における荷重治具の構成の一実施例を示す
斜視図である。
斜視図である。
【図７】図５における半導体装置の集積回路素子と素子
面整合板との組付け工程の一実施例を示す側断面図であ
る。
面整合板との組付け工程の一実施例を示す側断面図であ
る。
【図８】図７における半導体装置の集積回路素子と素子
面整合板との組付け工程の終了状態を示す側断面図であ
る。
面整合板との組付け工程の終了状態を示す側断面図であ
る。
【図９】図８における素子面整合板付き半導体装置と冷
却装置との組付け工程の一実施例を示す側断面図であ
る。
却装置との組付け工程の一実施例を示す側断面図であ
る。
【図１０】本発明を施した冷却装置付き半導体装置の本
発明に係わる構成の第２の実施例を示す側断面図であ
る。
発明に係わる構成の第２の実施例を示す側断面図であ
る。
【図１１】図１０における冷却装置付き半導体装置の素
子面整合板の組付け工程の一実施例を示す側断面図であ
る。
子面整合板の組付け工程の一実施例を示す側断面図であ
る。
【図１２】図１１における半導体装置の集積回路素子と
素子面整合板との組付け工程の一実施例を示す側断面図
である。
素子面整合板との組付け工程の一実施例を示す側断面図
である。
１ 冷却装置付き半導体装置 ２〜４ 集積回路素子 ２ａ 集積回路素子の下部面 ２ｂ メタライズ ５ 回路基板 ６ 冷却装置 ６ａ 流路 ６ｂ フィン ６ｃ ねじ穴 ７ 素子面整合板 ７ａ 開口部 ７ｂ メタライズ ７ｃ ねじ穴 ８ ねじ ９ 配線リード １０ 熱伝導性コンパウンド １１ 多層配線 １２ スルーホール １３ 入出力ピン １４ 接着剤 １５ 荷重治具 １６ 吸引治具 １６ａ 吸引口（ａ） １６ｂ 吸引口（ｂ） １７ ヒーター １８ 冷却装置付き半導体装置 １９ 半田バンプ ２０〜２２ 集積回路素子
Claims (6)
- 【請求項１】 回路基板上に搭載した複数の集積回路素
子のそれぞれの上面に、一平面で当接し、該複数の集積
回路素子を冷却する冷却装置を具備してなる冷却装置付
き半導体装置において、上記集積回路素子のそれぞれと
当接する部分に、該集積回路素子の外形より小さな開口
部を有する厚みが均一の素子面整合板を、上記回路基板
上に搭載された複数の集積回路素子の上面に設け、該複
数の集積回路素子のそれぞれを、上記開口部を通して吸
引し、上記素子面整合板に接着し、かつ、該素子面整合
板上に、上記冷却装置を着設してなることを特徴とする
冷却装置付き半導体装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の冷却装置付き半導体装
置において、上記素子面整合板の開口部に、熱伝導性部
材を充填してなることを特徴とする冷却装置付き半導体
装置。 - 【請求項３】 請求項１もしくは請求項２のいずれかに
記載の冷却装置付き半導体装置において、上記複数の集
積回路素子の吸引時にも、上記複数の集積回路素子のそ
れぞれと上記回路基板との電気的な接続を保持するのに
十分な長さを有する非弾性の柔軟な配線部材を設けるこ
とを特徴とする冷却装置付き半導体装置。 - 【請求項４】 請求項１もしくは請求項２のいずれかに
記載の冷却装置付き半導体装置において、上記複数の集
積回路素子の吸引時にも、上記集積回路素子と上記回路
基板との電気的な接続を保持するのに十分な量の半田バ
ンプを設けることを特徴とする冷却装置付き半導体装
置。 - 【請求項５】 回路基板上に搭載した複数の集積回路素
子の上面に、一平面で当接し、該複数の集積回路素子を
冷却する冷却装置を具備してなる冷却装置付き半導体装
置の製造方法において、上記集積回路素子のそれぞれと
当接する部分に、該集積回路素子の外形より小さな開口
部を有する厚みが均一の素子面整合板を、上記回路基板
上に搭載された複数の集積回路素子の上面に置き、該複
数の集積回路素子のそれぞれを、上記開口部を通して吸
引して、上記素子面整合板に接着し、該素子面整合板上
に上記冷却装置を着設して、上記冷却装置付き半導体装
置を製造することを特徴とする冷却装置付き半導体装置
の製造方法。 - 【請求項６】 請求項５に記載の冷却装置付き半導体装
置の製造方法において、上記複数の集積回路素子のそれ
ぞれを、上記素子面整合板の開口部を通して、同時に吸
引する吸引手段を用いて、該複数の集積回路素子のそれ
ぞれを、上記素子面整合板に、同時に接着することを特
徴とする冷却装置付き半導体装置の製造方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3216793A JP3000307B2 (ja) | 1991-08-28 | 1991-08-28 | 冷却装置付き半導体装置およびその製造方法 |
| US07/934,330 US5251100A (en) | 1991-08-28 | 1992-08-25 | Semiconductor integrated circuit device with cooling system and manufacturing method therefor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3216793A JP3000307B2 (ja) | 1991-08-28 | 1991-08-28 | 冷却装置付き半導体装置およびその製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0555420A true JPH0555420A (ja) | 1993-03-05 |
| JP3000307B2 JP3000307B2 (ja) | 2000-01-17 |
Family
ID=16693967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3216793A Expired - Fee Related JP3000307B2 (ja) | 1991-08-28 | 1991-08-28 | 冷却装置付き半導体装置およびその製造方法 |
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|---|---|
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| JP (1) | JP3000307B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017511609A (ja) * | 2014-04-18 | 2017-04-20 | レイセオン カンパニー | 熱的改善のために表面実装パッケージをアライメントする方法 |
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|---|---|---|---|---|
| JPH06275677A (ja) * | 1993-03-23 | 1994-09-30 | Shinko Electric Ind Co Ltd | 半導体装置用パッケージおよび半導体装置 |
| US5424580A (en) * | 1993-11-01 | 1995-06-13 | Unisys Corporation | Electro-mechanical assembly of high power and low power IC packages with a shared heat sink |
| DE4416616C2 (de) * | 1994-05-11 | 1997-05-22 | Fichtel & Sachs Ag | Gehäuse |
| MY112145A (en) * | 1994-07-11 | 2001-04-30 | Ibm | Direct attachment of heat sink attached directly to flip chip using flexible epoxy |
| US5848082A (en) * | 1995-08-11 | 1998-12-08 | Sdl, Inc. | Low stress heatsink and optical system |
| US5706171A (en) * | 1995-11-20 | 1998-01-06 | International Business Machines Corporation | Flat plate cooling using a thermal paste retainer |
| US5692558A (en) * | 1996-07-22 | 1997-12-02 | Northrop Grumman Corporation | Microchannel cooling using aviation fuels for airborne electronics |
| US5801442A (en) * | 1996-07-22 | 1998-09-01 | Northrop Grumman Corporation | Microchannel cooling of high power semiconductor devices |
| JP3518434B2 (ja) * | 1999-08-11 | 2004-04-12 | 株式会社日立製作所 | マルチチップモジュールの冷却装置 |
| FR2798036B1 (fr) * | 1999-08-26 | 2002-01-18 | Sagem | Module electronique et procede de fabrication d'un tel module |
| US6673649B1 (en) | 2002-07-05 | 2004-01-06 | Micron Technology, Inc. | Microelectronic device packages and methods for controlling the disposition of non-conductive materials in such packages |
| JP2006057920A (ja) * | 2004-08-20 | 2006-03-02 | Hitachi Ltd | 電子機器の液冷システム、及び、これを用いた電子機器 |
| JP2006245356A (ja) * | 2005-03-04 | 2006-09-14 | Hitachi Ltd | 電子デバイスの冷却装置 |
| US20110079376A1 (en) * | 2009-10-03 | 2011-04-07 | Wolverine Tube, Inc. | Cold plate with pins |
| US20110232877A1 (en) * | 2010-03-23 | 2011-09-29 | Celsia Technologies Taiwan, Inc. | Compact vapor chamber and heat-dissipating module having the same |
| CN106415814B (zh) * | 2014-05-03 | 2019-10-11 | 株式会社半导体能源研究所 | 薄膜状部件支撑设备 |
| US11355419B2 (en) * | 2018-01-11 | 2022-06-07 | Amosense Co., Ltd. | Power semiconductor module |
Family Cites Families (5)
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|---|---|---|---|---|
| EP0103068B1 (de) * | 1982-09-09 | 1989-01-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Einrichtung zum Kühlen einer Mehrzahl von zu Flachbaugruppen zusammengefassten integrierten Bausteinen |
| JPS59200495A (ja) * | 1983-04-27 | 1984-11-13 | 株式会社日立製作所 | マルチチツプ・モジユ−ル |
| JPH0777247B2 (ja) * | 1986-09-17 | 1995-08-16 | 富士通株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JPH01115148A (ja) * | 1987-10-28 | 1989-05-08 | Nec Corp | 集積回路の冷却装置の製造方法 |
| JPH039597A (ja) * | 1989-06-07 | 1991-01-17 | Fujitsu Ltd | 回路基板の放熱構造 |
-
1991
- 1991-08-28 JP JP3216793A patent/JP3000307B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1992
- 1992-08-25 US US07/934,330 patent/US5251100A/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017511609A (ja) * | 2014-04-18 | 2017-04-20 | レイセオン カンパニー | 熱的改善のために表面実装パッケージをアライメントする方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3000307B2 (ja) | 2000-01-17 |
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|---|---|---|---|
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