JPH06104355A - 冷却液封入型半導体装置 - Google Patents
冷却液封入型半導体装置Info
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【目的】集積回路チップからの発熱を効率よく吸収・放
散してチップを冷却し、消費電力の高いチップを収容し
た場合でも信頼性を向上させる。 【構成】集積回路チップをパッケージ１０に収容した半
導体装置において、冷却媒体液１７をケース１６内に封
入した冷却モジュール１５の一部を上記パッケージ内に
埋め込んでいることを特徴とする。
散してチップを冷却し、消費電力の高いチップを収容し
た場合でも信頼性を向上させる。 【構成】集積回路チップをパッケージ１０に収容した半
導体装置において、冷却媒体液１７をケース１６内に封
入した冷却モジュール１５の一部を上記パッケージ内に
埋め込んでいることを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、集積回路チップをパッ
ケージに収容した半導体装置に係り、特に消費電力の高
いチップを収容した半導体装置の冷却構造に関する。
ケージに収容した半導体装置に係り、特に消費電力の高
いチップを収容した半導体装置の冷却構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】図７乃至図９は、従来の半導体装置の構
造を示している。
造を示している。
【０００３】図７は、モールド樹脂からなるパッケージ
７０を用いた半導体装置を示しており、リードフレーム
のベッド７１上にチップ７２がマウントされ、このチッ
プ７２がリードフレームのインナーリード７３にボンデ
ィングワイヤー７４により接続されている。
７０を用いた半導体装置を示しており、リードフレーム
のベッド７１上にチップ７２がマウントされ、このチッ
プ７２がリードフレームのインナーリード７３にボンデ
ィングワイヤー７４により接続されている。
【０００４】図８は、セラミック・キャビティからなる
パッケージ８０を用いた半導体装置を示しており、上部
キャビティ８１の裏面にチップ８２がマウントされ、こ
のチップ８２がリードフレームのインナーリード８３に
ボンディングワイヤー８４により接続され、上部キャビ
ティ８１と下部キャビティ８５との対接部はガラス材８
６で密封されている。
パッケージ８０を用いた半導体装置を示しており、上部
キャビティ８１の裏面にチップ８２がマウントされ、こ
のチップ８２がリードフレームのインナーリード８３に
ボンディングワイヤー８４により接続され、上部キャビ
ティ８１と下部キャビティ８５との対接部はガラス材８
６で密封されている。
【０００５】図９は、ＴＡＢ（Tape Automated Bondin
g）型半導体装置を示しており、配線がパターニングさ
れたテープ９１の半田バンプ９２にチップ９３のパッド
部が接続され、このチップ９３の周辺部がモールド樹脂
９４で覆われている。
g）型半導体装置を示しており、配線がパターニングさ
れたテープ９１の半田バンプ９２にチップ９３のパッド
部が接続され、このチップ９３の周辺部がモールド樹脂
９４で覆われている。
【０００６】しかし、上記したような従来の半導体装置
は、パッケージ材料として、セラミックや熱伝導率が低
いモールド樹脂が使用されているので、チップからの発
熱を十分に放散することができない。このため、高集積
化、高速化などに伴ってチップの消費電力が高くなる
と、チップ上の回路の誤動作を招いてしまい、半導体装
置の信頼性が低下する。
は、パッケージ材料として、セラミックや熱伝導率が低
いモールド樹脂が使用されているので、チップからの発
熱を十分に放散することができない。このため、高集積
化、高速化などに伴ってチップの消費電力が高くなる
と、チップ上の回路の誤動作を招いてしまい、半導体装
置の信頼性が低下する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
半導体装置は、消費電力の高いチップを収容した場合の
信頼性が低下するという問題があった。
半導体装置は、消費電力の高いチップを収容した場合の
信頼性が低下するという問題があった。
【０００８】本発明は上記の問題点を解決すべくなされ
たもので、チップからの発熱を効率よく吸収・放散して
チップを冷却し、消費電力の高いチップを収容した場合
でも信頼性の向上を図り得る冷却液封入型半導体装置を
提供することを目的とする。
たもので、チップからの発熱を効率よく吸収・放散して
チップを冷却し、消費電力の高いチップを収容した場合
でも信頼性の向上を図り得る冷却液封入型半導体装置を
提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、集積回路チッ
プをパッケージに収容した半導体装置において、冷却媒
体液をケース内に封入した冷却モジュールの一部を上記
パッケージ内に埋め込んでいることを特徴とする。
プをパッケージに収容した半導体装置において、冷却媒
体液をケース内に封入した冷却モジュールの一部を上記
パッケージ内に埋め込んでいることを特徴とする。
【００１０】
【作用】冷却モジュールの一部をパッケージ内に埋め込
んでいるので、チップからの発熱が冷却モジュールに伝
わり、冷却媒体液の自然対流および沸騰熱伝達により冷
却モジュール外表面へ伝えられる。この冷却モジュール
外表面は、外気により空冷され、あるいは、別途用意さ
れた沸騰冷却媒体液中に浸漬されて沸騰冷却されるの
で、パッケージの冷却効果が大きくなる。即ち、チップ
からの発熱が効率よく吸収・放散され、チップが十分に
冷却される。従って、消費電力の高いチップを収容した
場合でも信頼性の向上を図ることが可能になる。
んでいるので、チップからの発熱が冷却モジュールに伝
わり、冷却媒体液の自然対流および沸騰熱伝達により冷
却モジュール外表面へ伝えられる。この冷却モジュール
外表面は、外気により空冷され、あるいは、別途用意さ
れた沸騰冷却媒体液中に浸漬されて沸騰冷却されるの
で、パッケージの冷却効果が大きくなる。即ち、チップ
からの発熱が効率よく吸収・放散され、チップが十分に
冷却される。従って、消費電力の高いチップを収容した
場合でも信頼性の向上を図ることが可能になる。
【００１１】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。
に説明する。
【００１２】図１は、第１実施例として、モールド樹脂
からなるパッケージ１０を用いた冷却液封入型半導体装
置の一部を示している。即ち、リードフレームのベッド
１１上にチップ１２がマウントされ、このチップ１２が
リードフレームのインナーリード１３にボンディングワ
イヤー１４により接続され、チップ周辺部はモールド樹
脂１０により封止されている。さらに、パッケージ１０
内に一部が埋め込まれるように冷却モジュール１５が設
けられており、この冷却モジュール１５はケース１６内
に冷却媒体液１７が封入されている。
からなるパッケージ１０を用いた冷却液封入型半導体装
置の一部を示している。即ち、リードフレームのベッド
１１上にチップ１２がマウントされ、このチップ１２が
リードフレームのインナーリード１３にボンディングワ
イヤー１４により接続され、チップ周辺部はモールド樹
脂１０により封止されている。さらに、パッケージ１０
内に一部が埋め込まれるように冷却モジュール１５が設
けられており、この冷却モジュール１５はケース１６内
に冷却媒体液１７が封入されている。
【００１３】なお、上記冷却媒体液１７は、フロロカー
ボン、ハロフロロカーボン、六塩化エタン、フロリナー
ト、フッ素系低沸点液のいずれかが用いられている。ま
た、冷却モジュール１５のケース１６は、モリブデン、
タングステン、Ｆｅ・Ｎｉ・Ｃｏ系低熱膨脹合金のいず
れかにより形成されている。また、上記冷却モジュール
１５の上部径が下部径よりも小さく、冷却モジュール外
表面（パッケージ１０から露出している表面）がパッケ
ージ表面から突出している。また、冷却モジュール１５
の底面が前記チップ１２から少し離れて位置している。
ボン、ハロフロロカーボン、六塩化エタン、フロリナー
ト、フッ素系低沸点液のいずれかが用いられている。ま
た、冷却モジュール１５のケース１６は、モリブデン、
タングステン、Ｆｅ・Ｎｉ・Ｃｏ系低熱膨脹合金のいず
れかにより形成されている。また、上記冷却モジュール
１５の上部径が下部径よりも小さく、冷却モジュール外
表面（パッケージ１０から露出している表面）がパッケ
ージ表面から突出している。また、冷却モジュール１５
の底面が前記チップ１２から少し離れて位置している。
【００１４】上記半導体装置によれば、冷却モジュール
１５の一部をパッケージ１０内に埋め込んでいるので、
チップ１２からの発熱が冷却モジュール１５に伝わり、
冷却媒体液１７の自然対流および沸騰熱伝達により冷却
モジュール外表面へ伝えられる。この冷却モジュール外
表面は外気により空冷されるので、パッケージ１０の冷
却効果が大きくなる。即ち、チップ１２からの発熱が効
率よく吸収・放散され、チップが十分に冷却される。従
って、消費電力の高いチップ１２を収容した場合でも信
頼性の向上を図ることが可能になる。
１５の一部をパッケージ１０内に埋め込んでいるので、
チップ１２からの発熱が冷却モジュール１５に伝わり、
冷却媒体液１７の自然対流および沸騰熱伝達により冷却
モジュール外表面へ伝えられる。この冷却モジュール外
表面は外気により空冷されるので、パッケージ１０の冷
却効果が大きくなる。即ち、チップ１２からの発熱が効
率よく吸収・放散され、チップが十分に冷却される。従
って、消費電力の高いチップ１２を収容した場合でも信
頼性の向上を図ることが可能になる。
【００１５】なお、パッケージ表面から突出している冷
却モジュール外表面を別途用意された沸騰冷却媒体液中
に浸漬して沸騰冷却させるようにすれば、冷却モジュー
ル外表面を空冷するよりも一層冷却することが可能にな
る。
却モジュール外表面を別途用意された沸騰冷却媒体液中
に浸漬して沸騰冷却させるようにすれば、冷却モジュー
ル外表面を空冷するよりも一層冷却することが可能にな
る。
【００１６】図２は、図１の半導体装置の変形例とし
て、冷却モジュール外表面がパッケージ表面と同じ面に
位置している場合を示しており、図１中と同一部分には
同一符号を付している。
て、冷却モジュール外表面がパッケージ表面と同じ面に
位置している場合を示しており、図１中と同一部分には
同一符号を付している。
【００１７】図３は、第２実施例に係る冷却液封入型半
導体装置の一部を示している。この半導体装置は、図１
の半導体装置と比べて、冷却モジュール３５の下部径が
上部径よりも小さく、冷却モジュール３５の一部（底
面）がパッケージ材以外の熱伝導材、かつ、電気的絶縁
材（図示せず）を介して前記チップ１２に密接している
点が異なり、その他は同じである。
導体装置の一部を示している。この半導体装置は、図１
の半導体装置と比べて、冷却モジュール３５の下部径が
上部径よりも小さく、冷却モジュール３５の一部（底
面）がパッケージ材以外の熱伝導材、かつ、電気的絶縁
材（図示せず）を介して前記チップ１２に密接している
点が異なり、その他は同じである。
【００１８】この半導体装置によれば、冷却モジュール
３５の一部がチップ１２に密接しているので、前記第１
実施例よりもチップ１２の発熱の伝達性がよく、冷却効
果が向上している。
３５の一部がチップ１２に密接しているので、前記第１
実施例よりもチップ１２の発熱の伝達性がよく、冷却効
果が向上している。
【００１９】図４は、第３実施例に係る冷却液封入型半
導体装置の一部を示している。この半導体装置は、図１
の半導体装置と比べて、冷却モジュール外表面がパッケ
ージ表面と同じ面に位置しており、冷却モジュール外表
面に放熱フィン４１が取り付けられている。
導体装置の一部を示している。この半導体装置は、図１
の半導体装置と比べて、冷却モジュール外表面がパッケ
ージ表面と同じ面に位置しており、冷却モジュール外表
面に放熱フィン４１が取り付けられている。
【００２０】この半導体装置によれば、冷却モジュール
外表面に放熱フィン４１が取り付けられているので、前
記第１実施例よりもチップ１２の冷却効果が向上してい
る。図５は、第４実施例として、セラミック・キャビテ
ィからなるパッケージ５０を用いた冷却液封入型半導体
装置の一部を示している。即ち、冷却モジュール１５の
裏面にチップ１２がマウントされ、このチップ１２がリ
ードフレームのインナーリード１３にボンディングワイ
ヤー１４により接続され、チップ周辺分がキャビティ５
０内に収容されている。この場合、上部キャビティ５１
と下部キャビティ５２との対接部はガラス材５３で密封
されており、冷却モジュール外表面がパッケージ表面と
同じ面に位置している。
外表面に放熱フィン４１が取り付けられているので、前
記第１実施例よりもチップ１２の冷却効果が向上してい
る。図５は、第４実施例として、セラミック・キャビテ
ィからなるパッケージ５０を用いた冷却液封入型半導体
装置の一部を示している。即ち、冷却モジュール１５の
裏面にチップ１２がマウントされ、このチップ１２がリ
ードフレームのインナーリード１３にボンディングワイ
ヤー１４により接続され、チップ周辺分がキャビティ５
０内に収容されている。この場合、上部キャビティ５１
と下部キャビティ５２との対接部はガラス材５３で密封
されており、冷却モジュール外表面がパッケージ表面と
同じ面に位置している。
【００２１】この半導体装置によれば、パッケージ５０
としてセラミック・キャビティが用いられているので、
前記第１実施例よりもチップ１２の発熱の伝達がよく、
放熱効果が向上している。
としてセラミック・キャビティが用いられているので、
前記第１実施例よりもチップ１２の発熱の伝達がよく、
放熱効果が向上している。
【００２２】図６は、第５実施例として、ＴＡＢ型半導
体装置を示している。この半導体装置は、配線がパター
ニングされたテープ６１の半田バンプ６２にチップ１２
のパッド部が接続され、チップ１２の周辺部がモールド
樹脂からなるパッケージ６０で覆われている。さらに、
パッケージ内に一部が埋め込まれるように冷却モジュー
ル６３が設けられており、この冷却モジュール外表面が
パッケージ表面から突出しており、この冷却モジュール
６３の底面がパッケージ材以外の熱伝導材を介して前記
チップ１２に密接している。この半導体装置も、前記第
２実施例と同様の放熱効果が得られる。
体装置を示している。この半導体装置は、配線がパター
ニングされたテープ６１の半田バンプ６２にチップ１２
のパッド部が接続され、チップ１２の周辺部がモールド
樹脂からなるパッケージ６０で覆われている。さらに、
パッケージ内に一部が埋め込まれるように冷却モジュー
ル６３が設けられており、この冷却モジュール外表面が
パッケージ表面から突出しており、この冷却モジュール
６３の底面がパッケージ材以外の熱伝導材を介して前記
チップ１２に密接している。この半導体装置も、前記第
２実施例と同様の放熱効果が得られる。
【００２３】
【発明の効果】上述したように本発明によれば、チップ
からの発熱を効率よく吸収・放散してチップを冷却し、
消費電力の高いチップを収容した場合でも信頼性の向上
を図り得る冷却液封入型半導体装置を実現できる。
からの発熱を効率よく吸収・放散してチップを冷却し、
消費電力の高いチップを収容した場合でも信頼性の向上
を図り得る冷却液封入型半導体装置を実現できる。
【図１】本発明の第１実施例に係る冷却液封入型半導体
装置の一部を示す断面図。
装置の一部を示す断面図。
【図２】図１の冷却液封入型半導体装置の変形例を示す
断面図。
断面図。
【図３】本発明の第２実施例に係る冷却液封入型半導体
装置の一部を示す断面図。
装置の一部を示す断面図。
【図４】本発明の第３実施例に係る冷却液封入型半導体
装置の一部を示す断面図。
装置の一部を示す断面図。
【図５】本発明の第４実施例に係る冷却液封入型半導体
装置の一部を示す断面図。
装置の一部を示す断面図。
【図６】本発明の第５実施例に係る冷却液封入型半導体
装置の一部を示す断面図。
装置の一部を示す断面図。
【図７】従来の半導体装置の一例を示す断面図。
【図８】従来の半導体装置の他の例を示す断面図。
【図９】従来の半導体装置のさらに他の例を示す断面
図。
図。
１０、６０…パッケージ（モールド樹脂）、１１…ベッ
ド、１２…チップ、１３…インナーリード、１４…ボン
ディングワイヤー、１５、３５、６３…冷却モジュー
ル、１６…ケース、１７…冷却媒体液、４１…放熱フィ
ン、５０…パッケージ（セラミック・キャビティ）、５
１…上部キャビティ、５２…下部キャビティ、５３…ガ
ラス材、６１…テープ、６２…半田バンプ。
ド、１２…チップ、１３…インナーリード、１４…ボン
ディングワイヤー、１５、３５、６３…冷却モジュー
ル、１６…ケース、１７…冷却媒体液、４１…放熱フィ
ン、５０…パッケージ（セラミック・キャビティ）、５
１…上部キャビティ、５２…下部キャビティ、５３…ガ
ラス材、６１…テープ、６２…半田バンプ。
Claims (6)
- 【請求項１】 集積回路チップと、 この集積回路チップを収容するパッケージと、 このパッケージ内に一部が埋め込まれたケース内に冷却
媒体液を封入した冷却モジュールとを具備することを特
徴とする冷却液封入型半導体装置。 - 【請求項２】 請求項１記載の冷却液封入型半導体装置
において、前記冷却モジュールのケースは、モリブデ
ン、タングステン、Ｆｅ・Ｎｉ・Ｃｏ系低熱膨脹合金の
いずれかにより形成されていることを特徴とする冷却液
封入型半導体装置。 - 【請求項３】 請求項１または２記載の冷却液封入型半
導体装置において、前記冷却媒体液は、フロロカーボ
ン、ハロフロロカーボン、六塩化エタン、フロリナー
ト、フッ素系低沸点液のいずれかであることを特徴とす
る冷却液封入型半導体装置。 - 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の
冷却液封入型半導体装置において、前記冷却モジュール
の上部径が、下部径と等しいかもしくは小さいことを特
徴とする冷却液封入型半導体装置。 - 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の
冷却液封入型半導体装置において、前記冷却モジュール
の一部がパッケージ材以外の熱伝導材を介して前記集積
回路チップに密接していることを特徴とする冷却液封入
型半導体装置。 - 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の
冷却液封入型半導体装置において、前記冷却モジュール
の外表面が、パッケージ表面と同じ平面に位置する、も
しくは、パッケージ表面から突出していることを特徴と
する冷却液封入型半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4253191A JPH06104355A (ja) | 1992-09-22 | 1992-09-22 | 冷却液封入型半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4253191A JPH06104355A (ja) | 1992-09-22 | 1992-09-22 | 冷却液封入型半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06104355A true JPH06104355A (ja) | 1994-04-15 |
Family
ID=17247820
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4253191A Pending JPH06104355A (ja) | 1992-09-22 | 1992-09-22 | 冷却液封入型半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06104355A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2837022A1 (fr) * | 2002-03-08 | 2003-09-12 | Mitsubishi Electric Corp | Dispositif a semiconducteur de puissance |
| KR100778913B1 (ko) * | 2001-05-21 | 2007-11-22 | 앰코 테크놀로지 코리아 주식회사 | 냉매를 방열재로 사용한 반도체 패키지 |
| JP2008085052A (ja) * | 2006-09-27 | 2008-04-10 | Honda Motor Co Ltd | 発熱体冷却装置 |
| WO2013128277A2 (en) | 2012-03-02 | 2013-09-06 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Slip ring system |
| WO2024004024A1 (ja) * | 2022-06-28 | 2024-01-04 | 三菱電機株式会社 | パワーモジュール及び電力変換装置 |
-
1992
- 1992-09-22 JP JP4253191A patent/JPH06104355A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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