JPH0621291A - 耐熱性半導体チップ・パッケージ - Google Patents
耐熱性半導体チップ・パッケージInfo
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体のコンピュータ・チップ・モジュール
を冷却するための構造と方法を提供することである。 【構成】 半導体のコンピュータ・チップ・モジュール
は、複数の互いに接合された半導体チップから作られて
いる。本発明の１つの態様は、チップ・モジュールの１
つの面が複数のコネクタによってベースに接合されてい
ることである。コネクタを含むベースとチップ・モジュ
ールは、空間を形成する。該空間は密封され、冷却剤を
循環させるための開口がベースに作られる。そこから冷
却剤が流し入れられ、ベースのコネクタの周囲を流れ
て、冷却剤通路を上昇する。冷却剤通路とベースは、流
体が連通するようになっている。選択されたコネクタと
チップモジュールとの間には、モジュールのチップから
の熱をコネクタに伝達するための熱の経路が設けられて
いる。
を冷却するための構造と方法を提供することである。 【構成】 半導体のコンピュータ・チップ・モジュール
は、複数の互いに接合された半導体チップから作られて
いる。本発明の１つの態様は、チップ・モジュールの１
つの面が複数のコネクタによってベースに接合されてい
ることである。コネクタを含むベースとチップ・モジュ
ールは、空間を形成する。該空間は密封され、冷却剤を
循環させるための開口がベースに作られる。そこから冷
却剤が流し入れられ、ベースのコネクタの周囲を流れ
て、冷却剤通路を上昇する。冷却剤通路とベースは、流
体が連通するようになっている。選択されたコネクタと
チップモジュールとの間には、モジュールのチップから
の熱をコネクタに伝達するための熱の経路が設けられて
いる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、互いに接合されてモジ
ュールを形成する多数の集積回路（ＩＣ）の半導体チッ
プを内蔵する高密度パッケージに関する。特に、そのよ
うなＩＣチップ・モジュールの動作中に、それらを効率
的に冷却するために熱伝導性を向上させるいくつかの構
造及び方法に関する。
ュールを形成する多数の集積回路（ＩＣ）の半導体チッ
プを内蔵する高密度パッケージに関する。特に、そのよ
うなＩＣチップ・モジュールの動作中に、それらを効率
的に冷却するために熱伝導性を向上させるいくつかの構
造及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】コンピュータ回路の製造において進めら
れる小型化は、その当初からコンピュータの開発を促進
する原動力の一つであった。今日、市販されているラッ
プトップ・コンピュータは、１９４０年代末から１９５
０年代初頭において一つの部屋全体を占めていたコンピ
ュータよりも、ずっと処理速度が速くまた高性能であ
る。
れる小型化は、その当初からコンピュータの開発を促進
する原動力の一つであった。今日、市販されているラッ
プトップ・コンピュータは、１９４０年代末から１９５
０年代初頭において一つの部屋全体を占めていたコンピ
ュータよりも、ずっと処理速度が速くまた高性能であ
る。
【０００３】無数のアプリケーションのためのより高性
能でより小型のコンピュータに対する要求は、コンピュ
ータとその構成部品の大きさを縮小させるべくコンピュ
ータ工業に拍車をかけ続けることであろう。また、性
能、速度、複雑さを増しているコンピュータの開発とと
もに、コンピュータ・システムの構成部品間を信号が伝
播しなければならない距離に起因する伝播遅延を抑制す
る必要性に、技術的関心が寄せられるようになるであろ
う。近い将来、コンピュータ・システムの構成部品間の
数センチメートルの伝播距離が、コンピュータ・システ
ムの動作における限界を生じることとなり、それはさら
に小型化することによってのみ解決されるであろう。
能でより小型のコンピュータに対する要求は、コンピュ
ータとその構成部品の大きさを縮小させるべくコンピュ
ータ工業に拍車をかけ続けることであろう。また、性
能、速度、複雑さを増しているコンピュータの開発とと
もに、コンピュータ・システムの構成部品間を信号が伝
播しなければならない距離に起因する伝播遅延を抑制す
る必要性に、技術的関心が寄せられるようになるであろ
う。近い将来、コンピュータ・システムの構成部品間の
数センチメートルの伝播距離が、コンピュータ・システ
ムの動作における限界を生じることとなり、それはさら
に小型化することによってのみ解決されるであろう。
【０００４】多数の積層された半導体チップを接合して
モジュールとする方法は、コンピュータとその構成部品
によって占められる物理的領域を減らし、また伝播遅延
を短縮するため開発されたものの一つである。接合され
たチップのモジュールは、「キューブ」とも呼ばれるこ
とがあり、通常は直角な平行管状の形状をとっている。
互いに接合されてモジュールとなっているチップは、そ
のモジュールの一つの面上に配分されたコネクタを有し
ており、そのモジュールとベースあるいはキャリアを物
理的にかつ電気的に接続している。
モジュールとする方法は、コンピュータとその構成部品
によって占められる物理的領域を減らし、また伝播遅延
を短縮するため開発されたものの一つである。接合され
たチップのモジュールは、「キューブ」とも呼ばれるこ
とがあり、通常は直角な平行管状の形状をとっている。
互いに接合されてモジュールとなっているチップは、そ
のモジュールの一つの面上に配分されたコネクタを有し
ており、そのモジュールとベースあるいはキャリアを物
理的にかつ電気的に接続している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】そのようなモジュール
のチップは、高密度であることによって他の問題を生じ
る。解決すべき基本的問題の一つは、モジュール中で近
接しているチップの動作によって発生する過剰な熱を除
去することである。
のチップは、高密度であることによって他の問題を生じ
る。解決すべき基本的問題の一つは、モジュール中で近
接しているチップの動作によって発生する過剰な熱を除
去することである。
【０００６】現在の製造方法で製造されるシリコン・チ
ップが確実に動作できる温度範囲は、２０℃から１２０
℃までである。しかしながら、これらのチップ・モジュ
ールの多くは、適当に冷却されない場合、電力消費によ
ってそのモジュールの温度は容易にシリコン・チップの
限界である１２０℃を越えてしまう。しかも、シリコン
・チップが最も効果的かつ効率良く動作する温度範囲
は、２０℃から４０℃までである。同様に、ヒ化ガリウ
ムのチップで作られたモジュールの温度も、ヒ化ガリウ
ムの安全動作限界の１７０℃を簡単に越える可能性があ
る。
ップが確実に動作できる温度範囲は、２０℃から１２０
℃までである。しかしながら、これらのチップ・モジュ
ールの多くは、適当に冷却されない場合、電力消費によ
ってそのモジュールの温度は容易にシリコン・チップの
限界である１２０℃を越えてしまう。しかも、シリコン
・チップが最も効果的かつ効率良く動作する温度範囲
は、２０℃から４０℃までである。同様に、ヒ化ガリウ
ムのチップで作られたモジュールの温度も、ヒ化ガリウ
ムの安全動作限界の１７０℃を簡単に越える可能性があ
る。
【０００７】モジュールの温度を適切に制御できなけれ
ば、チップの電子回路及び素子が劣化し、また破壊され
ることになる。また、チップ部品の完全な破壊にはいた
らないとしても、過熱によって動作効率にも影響が及
ぶ。また、モジュールとチップの熱膨張は、それほど大
きくない量であっても、適切に制御されない場合、モジ
ュールとモジュールの構造を形成するチップに重大な損
傷を与える原因となりうる。
ば、チップの電子回路及び素子が劣化し、また破壊され
ることになる。また、チップ部品の完全な破壊にはいた
らないとしても、過熱によって動作効率にも影響が及
ぶ。また、モジュールとチップの熱膨張は、それほど大
きくない量であっても、適切に制御されない場合、モジ
ュールとモジュールの構造を形成するチップに重大な損
傷を与える原因となりうる。
【０００８】半導体チップの動作の温度解析によって、
チップの中心と末端との温度差は数℃に過ぎないと予想
され、チップ自身は、その中心から末端へと効率的な方
法で確実に温度差を伝達できることが明らかになってい
る。従って、本発明の課題は、モジュールとして結合し
た場合にチップを適切に冷却して、そのモジュールのチ
ップを最も効果的で安全な温度範囲内に維持することで
ある。
チップの中心と末端との温度差は数℃に過ぎないと予想
され、チップ自身は、その中心から末端へと効率的な方
法で確実に温度差を伝達できることが明らかになってい
る。従って、本発明の課題は、モジュールとして結合し
た場合にチップを適切に冷却して、そのモジュールのチ
ップを最も効果的で安全な温度範囲内に維持することで
ある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、互いに接合さ
れた多数のチップを含むチップ・モジュールの熱伝導性
及び熱分散能力を高める手段を提供することによって上
記の過剰な熱の問題を解決しようとするものである。
れた多数のチップを含むチップ・モジュールの熱伝導性
及び熱分散能力を高める手段を提供することによって上
記の過剰な熱の問題を解決しようとするものである。
【００１０】さらに、本発明の目的は、経済的に製造で
き、動作中のメンテナンスが不要で耐久性のある、チッ
プ・モジュール冷却のための単純で効果的な構造を提供
することである。
き、動作中のメンテナンスが不要で耐久性のある、チッ
プ・モジュール冷却のための単純で効果的な構造を提供
することである。
【００１１】ＩＣ半導体チップ・モジュールに効果的な
冷却構造を備え付けることによって、従来技術の限界が
克服され、本発明の目的が達成される。複数のＩＣ半導
体チップは、正面と背面、あるいは正面と正面を向かい
合わせて積層され、互いに接合されてチップ・モジュー
ルを形成する。チップ・モジュールは、一般に直角な平
行管状の形状をしている。つまり、長方形の側面または
正面を有す六面体である。チップ・モジュールの第１の
面に隣接しているのがベースである。このベースとモジ
ュールとは、僅かな隙間によって隔てられている。モジ
ュールの第１の面上には複数のコネクタが設けられてい
る。これらのコネクタは、モジュールの第１の面とベー
スを物理的かつ電気的に接続するために隙間を橋渡しし
ている。本発明の第１の態様においては、これらのコネ
クタの周囲のベースとチップ・モジュールとの間に冷却
剤を循環させるための手段が設けられている。
冷却構造を備え付けることによって、従来技術の限界が
克服され、本発明の目的が達成される。複数のＩＣ半導
体チップは、正面と背面、あるいは正面と正面を向かい
合わせて積層され、互いに接合されてチップ・モジュー
ルを形成する。チップ・モジュールは、一般に直角な平
行管状の形状をしている。つまり、長方形の側面または
正面を有す六面体である。チップ・モジュールの第１の
面に隣接しているのがベースである。このベースとモジ
ュールとは、僅かな隙間によって隔てられている。モジ
ュールの第１の面上には複数のコネクタが設けられてい
る。これらのコネクタは、モジュールの第１の面とベー
スを物理的かつ電気的に接続するために隙間を橋渡しし
ている。本発明の第１の態様においては、これらのコネ
クタの周囲のベースとチップ・モジュールとの間に冷却
剤を循環させるための手段が設けられている。
【００１２】ベースとチップ・モジュールとの間のコネ
クタは、半田を隆起させたもの（ソルダ・バンプ）でよ
い。ソルダ・バンプのいくつかは、それらとチップ・モ
ジュール間の熱の伝導路となり、それらを通して、モジ
ュールのチップからソルダ・バンプへと熱が伝達するこ
とができる。それからソルダ・バンプの周囲を循環して
いる冷却剤へと放熱される。
クタは、半田を隆起させたもの（ソルダ・バンプ）でよ
い。ソルダ・バンプのいくつかは、それらとチップ・モ
ジュール間の熱の伝導路となり、それらを通して、モジ
ュールのチップからソルダ・バンプへと熱が伝達するこ
とができる。それからソルダ・バンプの周囲を循環して
いる冷却剤へと放熱される。
【００１３】本発明の別の態様においては、モジュール
を形成しているチップが、ジグザグ配置のアレイ状にな
っており、チップが一つ置きに、モジュールの２つの対
する面のどちらかから、突き出るようになっている。チ
ップをジグザグに配置することによって、モジュールの
２つの対する面のそれぞれの面上において、連続する突
き出たチップの末端の間に凹部が形成される。それら２
つの対する面の上にはキャップがかぶせられ、これらの
凹部を冷却剤が循環できる通路とする。
を形成しているチップが、ジグザグ配置のアレイ状にな
っており、チップが一つ置きに、モジュールの２つの対
する面のどちらかから、突き出るようになっている。チ
ップをジグザグに配置することによって、モジュールの
２つの対する面のそれぞれの面上において、連続する突
き出たチップの末端の間に凹部が形成される。それら２
つの対する面の上にはキャップがかぶせられ、これらの
凹部を冷却剤が循環できる通路とする。
【００１４】本発明のさらに別の態様としては、選択さ
れたソルダ・バンプによる熱の経路及びそのソルダ・バ
ンプの周囲の冷却剤の流れと、ジグザグ配置されたチッ
プのアレイ構造によって形成された冷却剤の通路を併用
したものがある。このように併用すると、冷却剤は、ベ
ースとモジュールのチップ間のソルダ・バンプの周囲を
流れ、そしてモジュールの側面の冷却剤通路を上昇して
循環することができる。
れたソルダ・バンプによる熱の経路及びそのソルダ・バ
ンプの周囲の冷却剤の流れと、ジグザグ配置されたチッ
プのアレイ構造によって形成された冷却剤の通路を併用
したものがある。このように併用すると、冷却剤は、ベ
ースとモジュールのチップ間のソルダ・バンプの周囲を
流れ、そしてモジュールの側面の冷却剤通路を上昇して
循環することができる。
【００１５】
【実施例】図１は、チップ・モジュールとそれにつなが
るベースの形状の一つを示している。チップ・モジュー
ル２１は、複数のチップ２２から作られている。チップ
２２は、正面と背面または正面と正面を向き合わせて積
層され、適当な手段によって互いに物理的に接続される
かまたは接合されている。ポリエポキシ等の接着剤をこ
の目的のために使用してもよい。チップ２２のための電
子回路及び接続用の回路（図示せず）は、チップの間に
ありベース２３の方へ向かっている。接合されたチップ
の間にあるそのような回路は、一層あるいは多層の金属
化された層とおそらくは絶縁層とから成っている。これ
らの層を作成する技術は既知のものである。チップ・モ
ジュール２１のチップ２２とベース２３とは、チップ・
モジュール２１のベース２３に隣接する面に設置された
コネクタ２４を介して接触している。
るベースの形状の一つを示している。チップ・モジュー
ル２１は、複数のチップ２２から作られている。チップ
２２は、正面と背面または正面と正面を向き合わせて積
層され、適当な手段によって互いに物理的に接続される
かまたは接合されている。ポリエポキシ等の接着剤をこ
の目的のために使用してもよい。チップ２２のための電
子回路及び接続用の回路（図示せず）は、チップの間に
ありベース２３の方へ向かっている。接合されたチップ
の間にあるそのような回路は、一層あるいは多層の金属
化された層とおそらくは絶縁層とから成っている。これ
らの層を作成する技術は既知のものである。チップ・モ
ジュール２１のチップ２２とベース２３とは、チップ・
モジュール２１のベース２３に隣接する面に設置された
コネクタ２４を介して接触している。
【００１６】通常、チップ・モジュールは、直角な平行
管状の形状をしている。つまり、正方形または長方形の
６面を有す幾何学的構造である。平行管状構造を、ここ
ではチップ・モジュールと称する。しかしながら、他の
幾何学的形状のモジュールも、本発明の趣旨を逸脱しな
い限り可能である。以後記述されるチップ・モジュール
２１、ベース２３、及び他の構造の組合せは、半導体チ
ップ・パッケージと称すことにする。
管状の形状をしている。つまり、正方形または長方形の
６面を有す幾何学的構造である。平行管状構造を、ここ
ではチップ・モジュールと称する。しかしながら、他の
幾何学的形状のモジュールも、本発明の趣旨を逸脱しな
い限り可能である。以後記述されるチップ・モジュール
２１、ベース２３、及び他の構造の組合せは、半導体チ
ップ・パッケージと称すことにする。
【００１７】チップ・モジュール２１のチップ２２は、
シリコン、ヒ化ガリウム、あるいは他の半導体チップに
使用可能などの様な材料から作られていてもよい。チッ
プ・モジュールを形成するチップ２２は、メモリ・チッ
プ、処理装置、あるいはコンピュータ内で使用される他
のどの様な形式の半導体チップでもよい。それぞれの独
立したチップ２２は、市販されている、またある種のホ
ルダか枠に組み込まれている標準的な半導体チップでも
良いし、チップ・モジュール２１中の他のチップに接合
できるように特別な大きさと形状に製造したものでも良
い。
シリコン、ヒ化ガリウム、あるいは他の半導体チップに
使用可能などの様な材料から作られていてもよい。チッ
プ・モジュールを形成するチップ２２は、メモリ・チッ
プ、処理装置、あるいはコンピュータ内で使用される他
のどの様な形式の半導体チップでもよい。それぞれの独
立したチップ２２は、市販されている、またある種のホ
ルダか枠に組み込まれている標準的な半導体チップでも
良いし、チップ・モジュール２１中の他のチップに接合
できるように特別な大きさと形状に製造したものでも良
い。
【００１８】ベースまたはキャリア２３は、セラミック
材料、またはチップ・モジュール２１を適切に支持でき
る他のどの様な材料でも良い。前述したように、チップ
・モジュール２１はコネクタ２４によって物理的かつ電
気的にベース２３に接続されている。コネクタ２４はソ
ルダ・バンプであるのが望ましい。ソルダ・バンプを使
用することは、（Ｃ４接続としても知られているよう
に）通常に行われている。ソルダ・バンプは、いくつか
の異なる形式の材料から構成されていても良く、最も普
通に用いられている組成は、鉛と錫の適当な混合物であ
る。
材料、またはチップ・モジュール２１を適切に支持でき
る他のどの様な材料でも良い。前述したように、チップ
・モジュール２１はコネクタ２４によって物理的かつ電
気的にベース２３に接続されている。コネクタ２４はソ
ルダ・バンプであるのが望ましい。ソルダ・バンプを使
用することは、（Ｃ４接続としても知られているよう
に）通常に行われている。ソルダ・バンプは、いくつか
の異なる形式の材料から構成されていても良く、最も普
通に用いられている組成は、鉛と錫の適当な混合物であ
る。
【００１９】図２は、チップ２２とベース２３の間の領
域の一部分を拡大した断面図である。コネクタ（以下、
ソルダ・バンプという。）とチップ２２の間に通常置か
れているいくつかの絶縁層及び電気伝導層と共に、ソル
ダ・バンプ２４が描かれている。層２６は、電気絶縁層
であり、ポリイミド等の絶縁体として使用されている普
通の材料で形成されている。他の使用可能な材料として
は、窒化アルミニウムがある。しかしながら、ポリイミ
ドは、フレキシブルで弾性のある材料であるので容易に
モジュールの外面に合わせることができるため、現在最
もよく使われている市販の絶縁材料の一つである。
域の一部分を拡大した断面図である。コネクタ（以下、
ソルダ・バンプという。）とチップ２２の間に通常置か
れているいくつかの絶縁層及び電気伝導層と共に、ソル
ダ・バンプ２４が描かれている。層２６は、電気絶縁層
であり、ポリイミド等の絶縁体として使用されている普
通の材料で形成されている。他の使用可能な材料として
は、窒化アルミニウムがある。しかしながら、ポリイミ
ドは、フレキシブルで弾性のある材料であるので容易に
モジュールの外面に合わせることができるため、現在最
もよく使われている市販の絶縁材料の一つである。
【００２０】第２の層２７は、ありふれた非常によく使
用されている金属化層であり、その中に電子伝導帯を有
している。この伝導帯は、チップ２２のそれぞれから来
ている導線（図示せず）との電気的接触を形成するため
に、当然、電気絶縁層２６を適当な箇所で突き抜けてい
る。層２８は、金属化層２７を絶縁し保護するために設
けられているもう一つの電気絶縁層である。金属化層２
７の電気伝導帯は、一つ以上のソルダ・バンプ２４との
接触を形成するために、適当な箇所で層２８を突き抜け
ている。ソルダ・バンプの間の空間あるいは隙間２９
は、他の用途においては、絶縁材料で充填されていても
良いが、本発明の目的のためには、冷却剤を流すことが
できるよう空けておかなければならない。
用されている金属化層であり、その中に電子伝導帯を有
している。この伝導帯は、チップ２２のそれぞれから来
ている導線（図示せず）との電気的接触を形成するため
に、当然、電気絶縁層２６を適当な箇所で突き抜けてい
る。層２８は、金属化層２７を絶縁し保護するために設
けられているもう一つの電気絶縁層である。金属化層２
７の電気伝導帯は、一つ以上のソルダ・バンプ２４との
接触を形成するために、適当な箇所で層２８を突き抜け
ている。ソルダ・バンプの間の空間あるいは隙間２９
は、他の用途においては、絶縁材料で充填されていても
良いが、本発明の目的のためには、冷却剤を流すことが
できるよう空けておかなければならない。
【００２１】ソルダ・バンプ２４は、ベース２３上のチ
ップ・モジュール２１を支持している。ソルダ・バンプ
２４は、このようにモジュール２１とベース２３とを物
理的に接触させている。ソルダ・バンプの大きさによっ
て、チップ・モジュール２１とベース２３は隔てられ、
隙間２９を生じる。
ップ・モジュール２１を支持している。ソルダ・バンプ
２４は、このようにモジュール２１とベース２３とを物
理的に接触させている。ソルダ・バンプの大きさによっ
て、チップ・モジュール２１とベース２３は隔てられ、
隙間２９を生じる。
【００２２】ソルダ・バンプ２４はまた、チップ・モジ
ュール２１とベース２３とを電気的にも接触させてい
る。ソルダ・バンプ２４からベース２３を通って接続ピ
ン２５につながる電気的接触のための線が図１に示され
ている。接続ピン２５は、素子を接続するための普通の
方法であるピン格子アレイ・パターンに設置されてい
る。しかしながら、ベースをコンピュータ・システムの
他の部分と物理的かつ電気的に接続するためには、他に
も多くの標準的な既知の手段がある。
ュール２１とベース２３とを電気的にも接触させてい
る。ソルダ・バンプ２４からベース２３を通って接続ピ
ン２５につながる電気的接触のための線が図１に示され
ている。接続ピン２５は、素子を接続するための普通の
方法であるピン格子アレイ・パターンに設置されてい
る。しかしながら、ベースをコンピュータ・システムの
他の部分と物理的かつ電気的に接続するためには、他に
も多くの標準的な既知の手段がある。
【００２３】ソルダ・バンプ２４とチップ・モジュール
２１の第１の面の間に一つ以上の絶縁層あるいは金属化
層を、電気伝導の目的でさらに追加することもできる。
層の数、層の厚さ及び構成は、そのチップ・モジュール
の目的とする用途によって決定される。そのような層及
びそれらを使用することは、ありふれた技術である。こ
こで好ましい例として示したものは、通常必要とされる
最低限の数の層にのみ触れているが、本発明の原理は、
チップ・モジュール２１とソルダ・バンプ２４の間に異
なる数または配置の層を有す構造にも容易に拡張できる
ものである。
２１の第１の面の間に一つ以上の絶縁層あるいは金属化
層を、電気伝導の目的でさらに追加することもできる。
層の数、層の厚さ及び構成は、そのチップ・モジュール
の目的とする用途によって決定される。そのような層及
びそれらを使用することは、ありふれた技術である。こ
こで好ましい例として示したものは、通常必要とされる
最低限の数の層にのみ触れているが、本発明の原理は、
チップ・モジュール２１とソルダ・バンプ２４の間に異
なる数または配置の層を有す構造にも容易に拡張できる
ものである。
【００２４】図３は、ベース２３とチップ・モジュール
２１の分解図であり、チップ・モジュール２１を冷却す
る一つの手段を示している。導管３２が、気体または液
体の冷却剤を、開口またはノズル３１を通して隙間２９
内に注入するために用いられる。それから気体または液
体の冷却剤は、ソルダ・バンプ２４の間の隙間２９内を
流れて、ソルダ・バンプを介してまたベース２３に隣接
するチップ・モジュール面に沿ってチップ・モジュール
から熱を取り去る。この冷却剤はその後、隙間２９の端
で集められ、過剰な熱を取り除く冷却器ユニットまたは
他の手段を通って循環し、それから導管３２を通って再
利用される。図５は、隙間２９に冷却剤を循環させる方
法の一つを示したものである。密封材３４が、ベース２
３の上方に位置し、モジュール２１の第１の面の端に沿
って隙間２９を取り囲むように備え付けられ、隙間２９
を密封された空間にする。密封材３４の開口３５には、
導管３６が取り付けられている。導管３６と３２は、ど
ちらも冷却器ユニット（図示せず）等の冷却剤から熱を
取り除くための適当な機構に接続されている。ベース２
３における開口３１と、密封材３４における開口３５の
間に生じる圧力差によって、冷却剤は、隙間２９内のソ
ルダ・バンプの間を流れることができる。冷却剤として
は、フレオン、液体窒素、水、空気あるいは他の適当な
冷却剤が可能である。
２１の分解図であり、チップ・モジュール２１を冷却す
る一つの手段を示している。導管３２が、気体または液
体の冷却剤を、開口またはノズル３１を通して隙間２９
内に注入するために用いられる。それから気体または液
体の冷却剤は、ソルダ・バンプ２４の間の隙間２９内を
流れて、ソルダ・バンプを介してまたベース２３に隣接
するチップ・モジュール面に沿ってチップ・モジュール
から熱を取り去る。この冷却剤はその後、隙間２９の端
で集められ、過剰な熱を取り除く冷却器ユニットまたは
他の手段を通って循環し、それから導管３２を通って再
利用される。図５は、隙間２９に冷却剤を循環させる方
法の一つを示したものである。密封材３４が、ベース２
３の上方に位置し、モジュール２１の第１の面の端に沿
って隙間２９を取り囲むように備え付けられ、隙間２９
を密封された空間にする。密封材３４の開口３５には、
導管３６が取り付けられている。導管３６と３２は、ど
ちらも冷却器ユニット（図示せず）等の冷却剤から熱を
取り除くための適当な機構に接続されている。ベース２
３における開口３１と、密封材３４における開口３５の
間に生じる圧力差によって、冷却剤は、隙間２９内のソ
ルダ・バンプの間を流れることができる。冷却剤として
は、フレオン、液体窒素、水、空気あるいは他の適当な
冷却剤が可能である。
【００２５】チップ・モジュール２１とベース２３の間
を物理的かつ電気的に接続しているソルダ・バンプ２４
は、以下の４つの異なる機能の一つを担っている。 ａ）チップ・モジュールのチップへ、あるいはチップ・
モジュールのチップからの電気信号の伝送 ｂ）チップ・モジュールのいくつかのチップへの電力の
供給 ｃ）いくつかの理由による直流電位の発生 ｄ）単なる物理的な支持の提供
を物理的かつ電気的に接続しているソルダ・バンプ２４
は、以下の４つの異なる機能の一つを担っている。 ａ）チップ・モジュールのチップへ、あるいはチップ・
モジュールのチップからの電気信号の伝送 ｂ）チップ・モジュールのいくつかのチップへの電力の
供給 ｃ）いくつかの理由による直流電位の発生 ｄ）単なる物理的な支持の提供
【００２６】現在の技術における問題の一つは、絶縁層
として使用するために入手できる最良の材料の、熱伝導
性が低い傾向があることである。絶縁層は、図２中の２
６と２８及び、図６中の４４に示されている。ポリイミ
ドは誘電率が低く、従って優れた電気絶縁体である。ま
たポリイミドは、適当な価格で市販されており簡単に入
手でき、しかも精密に制御された方法によって意図する
目的に必要な厚みに容易に加工できる。しかしながら、
ポリイミドは極めて熱伝導性が低い。対照的に、十分に
高い熱伝導性を有す他の入手可能な絶縁体である窒化ア
ルミニウムは、ポリイミドほど加工性も性能も良くな
い。例えば窒化アルミニウムの場合、多くの用途に適し
た十分な厚みの層を容易に得ることができない。
として使用するために入手できる最良の材料の、熱伝導
性が低い傾向があることである。絶縁層は、図２中の２
６と２８及び、図６中の４４に示されている。ポリイミ
ドは誘電率が低く、従って優れた電気絶縁体である。ま
たポリイミドは、適当な価格で市販されており簡単に入
手でき、しかも精密に制御された方法によって意図する
目的に必要な厚みに容易に加工できる。しかしながら、
ポリイミドは極めて熱伝導性が低い。対照的に、十分に
高い熱伝導性を有す他の入手可能な絶縁体である窒化ア
ルミニウムは、ポリイミドほど加工性も性能も良くな
い。例えば窒化アルミニウムの場合、多くの用途に適し
た十分な厚みの層を容易に得ることができない。
【００２７】電気絶縁体としての絶縁層及びその効能の
重要性は、チップ・モジュール製造における重大な要素
である。チップ・モジュールへ、またチップ・モジュー
ルから信号を伝送するために使用されるソルダ・バンプ
２４は、容量を増やさないためにまたソルダ・バンプ２
４と直接に接するチップ・モジュールの部分から電気的
干渉を受けないために、適切に電気的絶縁をする必要が
ある。現在のところ、電気信号を伝送するソルダ・バン
プを適切に絶縁するための、十分に高い熱伝導性を有し
かつ十分な電気的絶縁ができる入手可能な適当な電気絶
縁体は無い。
重要性は、チップ・モジュール製造における重大な要素
である。チップ・モジュールへ、またチップ・モジュー
ルから信号を伝送するために使用されるソルダ・バンプ
２４は、容量を増やさないためにまたソルダ・バンプ２
４と直接に接するチップ・モジュールの部分から電気的
干渉を受けないために、適切に電気的絶縁をする必要が
ある。現在のところ、電気信号を伝送するソルダ・バン
プを適切に絶縁するための、十分に高い熱伝導性を有し
かつ十分な電気的絶縁ができる入手可能な適当な電気絶
縁体は無い。
【００２８】全てのソルダ・バンプは、モジュールのチ
ップが短絡しないようになんらかの方法でモジュールか
ら絶縁されなければならない。しかしながら、上記のよ
うに電気的絶縁を重要とするのは、信号を伝送するため
に使用されるソルダ・バンプのみである。残りのソルダ
・バンプ２４は、前述した他の目的のために使用される
もので、数が多く、本質的に絶縁性はそれほど必要でな
い。本発明においては、この事実を踏まえて利用し、熱
の経路を作ることによってチップ・モジュール２１から
ソルダ・バンプ２４への熱伝導性を高めた。熱の経路
は、電気的には絶縁されているが熱的にはチップ・モジ
ュールからいくつかのソルダ・バンプへの伝導路となっ
ている。明らかにその後に、ソルダ・バンプの周囲を流
れる冷却剤は、モジュールから熱を取り除くためにより
一層効果的な手段である。高熱伝導性の熱の経路あるい
は伝導路は、直流電位の発生のために、電力の供給のた
めに、または単なる物理的な支持のために使用されてい
るソルダ・バンプ２４において作られる。信号の伝送の
ために使用されているソルダ・バンプは熱の経路とはな
らない。
ップが短絡しないようになんらかの方法でモジュールか
ら絶縁されなければならない。しかしながら、上記のよ
うに電気的絶縁を重要とするのは、信号を伝送するため
に使用されるソルダ・バンプのみである。残りのソルダ
・バンプ２４は、前述した他の目的のために使用される
もので、数が多く、本質的に絶縁性はそれほど必要でな
い。本発明においては、この事実を踏まえて利用し、熱
の経路を作ることによってチップ・モジュール２１から
ソルダ・バンプ２４への熱伝導性を高めた。熱の経路
は、電気的には絶縁されているが熱的にはチップ・モジ
ュールからいくつかのソルダ・バンプへの伝導路となっ
ている。明らかにその後に、ソルダ・バンプの周囲を流
れる冷却剤は、モジュールから熱を取り除くためにより
一層効果的な手段である。高熱伝導性の熱の経路あるい
は伝導路は、直流電位の発生のために、電力の供給のた
めに、または単なる物理的な支持のために使用されてい
るソルダ・バンプ２４において作られる。信号の伝送の
ために使用されているソルダ・バンプは熱の経路とはな
らない。
【００２９】図６は、熱の経路がその上に無いソルダ・
バンプ２４Ａ、及び絶縁層４４を一部除去することによ
って局所的な熱の経路の一つの形状がその上に作られて
いるソルダ・バンプ２４Ｂを示している。ソルダ・バン
プ２４Ａは、電気的信号のために使用されているもので
ある。ソルダ・バンプ２４Ａは、電気的接続部４５に接
続している。ある点において、電気的接続部４５は近接
する絶縁層４４を突き抜けて金属化層２７に位置するバ
ス（図示せず）に接続されている。このバスは、絶縁層
４４とやはり絶縁層である層４６の間を通っている。所
々で、バスは層４６を突き抜けてモジュールのいくつか
のチップと適当に接続するために接続部を形成してい
る。
バンプ２４Ａ、及び絶縁層４４を一部除去することによ
って局所的な熱の経路の一つの形状がその上に作られて
いるソルダ・バンプ２４Ｂを示している。ソルダ・バン
プ２４Ａは、電気的信号のために使用されているもので
ある。ソルダ・バンプ２４Ａは、電気的接続部４５に接
続している。ある点において、電気的接続部４５は近接
する絶縁層４４を突き抜けて金属化層２７に位置するバ
ス（図示せず）に接続されている。このバスは、絶縁層
４４とやはり絶縁層である層４６の間を通っている。所
々で、バスは層４６を突き抜けてモジュールのいくつか
のチップと適当に接続するために接続部を形成してい
る。
【００３０】バスは、込み入った電気伝導路を絶縁層４
４と４６の間にある金属化層２７に形成している。バス
は、適当な箇所で絶縁層４４と４６を突き抜けて、適当
なソルダ・バンプ２４とチップ２２の接続部の間を電気
的に接続している。回路が複雑でかつ大きい場合は、よ
り複雑なバスを形成するさらに別の金属化層を絶縁する
ために絶縁層を追加する。バスとその接続部は示されて
いない。なぜなら、そのようなバスとその接続部及びそ
れらが置かれている金属化層は、通常の技術的知識であ
り、本発明の説明において図示する必要はないからであ
る。
４と４６の間にある金属化層２７に形成している。バス
は、適当な箇所で絶縁層４４と４６を突き抜けて、適当
なソルダ・バンプ２４とチップ２２の接続部の間を電気
的に接続している。回路が複雑でかつ大きい場合は、よ
り複雑なバスを形成するさらに別の金属化層を絶縁する
ために絶縁層を追加する。バスとその接続部は示されて
いない。なぜなら、そのようなバスとその接続部及びそ
れらが置かれている金属化層は、通常の技術的知識であ
り、本発明の説明において図示する必要はないからであ
る。
【００３１】ソルダ・バンプ２４Ａとチップ・モジュー
ル２１の間の絶縁層４４は、ポリイミド等の熱伝導性の
低い電気絶縁体である。層４６もまた電気絶縁層である
が、高熱伝導性であり、窒化アルミニウムでもよい。ソ
ルダ・バンプ２４Ｂの上の熱の経路は、低熱伝導性の電
気絶縁体の層４４を除去することによって作られる。こ
のとき高熱伝導性の電気絶縁層４６は残しておく。ソル
ダ・バンプ２４Ｂは、支持または電力の供給または直流
電位の発生のために使用される。電力の供給または直流
電位のために使用される場合は、バスは明らかに電気的
接続部４５においてソルダ・バンプ２４Ｂへ接続され
る。
ル２１の間の絶縁層４４は、ポリイミド等の熱伝導性の
低い電気絶縁体である。層４６もまた電気絶縁層である
が、高熱伝導性であり、窒化アルミニウムでもよい。ソ
ルダ・バンプ２４Ｂの上の熱の経路は、低熱伝導性の電
気絶縁体の層４４を除去することによって作られる。こ
のとき高熱伝導性の電気絶縁層４６は残しておく。ソル
ダ・バンプ２４Ｂは、支持または電力の供給または直流
電位の発生のために使用される。電力の供給または直流
電位のために使用される場合は、バスは明らかに電気的
接続部４５においてソルダ・バンプ２４Ｂへ接続され
る。
【００３２】図７は、ソルダ・バンプ上に目的とする局
所的な熱の経路を作るための別の方法である。図７で
は、ソルダ・バンプ２４Ａは信号の伝送のために使用さ
れており、従ってソルダ・バンプ２４Ａとモジュール２
１の間に位置する電気絶縁層４４及び４４’にはなんら
変更はない。図６に関して前記した様に、電気的接続部
４５はソルダ・バンプ２４Ａを層２７中のバスへ接続し
ている。しかしながら、ソルダ・バンプ２４Ｃは、それ
とチップ・モジュール２１の間に、高熱伝導性領域４７
を形成している。領域４７は局所的な熱の経路として働
くものであり、ソルダ・バンプ２４Ｃの真上の低熱伝導
性の絶縁層４４及び４４’を、電気絶縁特性を維持しな
がら高熱伝導性領域に転換あるいは変性することによっ
て作られる。高熱伝導性の領域４７は、高度な局所的硬
化、イオン注入、あるいは材料を変化させるために半導
体の製造において利用される他の適当な技術によって形
成することができる。
所的な熱の経路を作るための別の方法である。図７で
は、ソルダ・バンプ２４Ａは信号の伝送のために使用さ
れており、従ってソルダ・バンプ２４Ａとモジュール２
１の間に位置する電気絶縁層４４及び４４’にはなんら
変更はない。図６に関して前記した様に、電気的接続部
４５はソルダ・バンプ２４Ａを層２７中のバスへ接続し
ている。しかしながら、ソルダ・バンプ２４Ｃは、それ
とチップ・モジュール２１の間に、高熱伝導性領域４７
を形成している。領域４７は局所的な熱の経路として働
くものであり、ソルダ・バンプ２４Ｃの真上の低熱伝導
性の絶縁層４４及び４４’を、電気絶縁特性を維持しな
がら高熱伝導性領域に転換あるいは変性することによっ
て作られる。高熱伝導性の領域４７は、高度な局所的硬
化、イオン注入、あるいは材料を変化させるために半導
体の製造において利用される他の適当な技術によって形
成することができる。
【００３３】図８は、チップ・モジュール２１の冷却特
性をさらに向上させることができる配置を示している。
図８のチップ２２は、正面と背面または正面と正面を向
き合わせ、交互に中心をずらして、互いにジグザクに積
層されているため、それぞれのチップの一方の端がチッ
プ・モジュールの２つの対する面の一つに沿って突き出
ている。これらの突き出ている端を利用して、さらにモ
ジュールから熱を取り去る方法を加える。それぞれのチ
ップのジグザグ配置によって、モジュールの２つの対す
る面に沿って、図８に示されるように一つおきのチップ
間に凹部４８が形成される。突き出ている端は冷却フィ
ンの様に働く。
性をさらに向上させることができる配置を示している。
図８のチップ２２は、正面と背面または正面と正面を向
き合わせ、交互に中心をずらして、互いにジグザクに積
層されているため、それぞれのチップの一方の端がチッ
プ・モジュールの２つの対する面の一つに沿って突き出
ている。これらの突き出ている端を利用して、さらにモ
ジュールから熱を取り去る方法を加える。それぞれのチ
ップのジグザグ配置によって、モジュールの２つの対す
る面に沿って、図８に示されるように一つおきのチップ
間に凹部４８が形成される。突き出ている端は冷却フィ
ンの様に働く。
【００３４】図８に示されている構造を利用して、さら
に効率的な冷却効果を得ることができる。図９を参照す
ると、キャップ５１が、突き出ているチップ端を有すモ
ジュールの２つの面の上を被っている。従ってキャップ
５１は、チップ間凹部４８を密封して通路４９を形成す
るので、それに沿って冷却剤を流すことができる。
に効率的な冷却効果を得ることができる。図９を参照す
ると、キャップ５１が、突き出ているチップ端を有すモ
ジュールの２つの面の上を被っている。従ってキャップ
５１は、チップ間凹部４８を密封して通路４９を形成す
るので、それに沿って冷却剤を流すことができる。
【００３５】さらに図９に示すように、密封材５２がキ
ャップ５１の末端の隙間２９の端に沿って置かれてい
る。この密封材５２は、キャップ５１と共に、モジュー
ルとベースの間に密封された空間５７（図１０）を形成
している。密封された空間５７の中には、ソルダ・バン
プ２４が置かれている。
ャップ５１の末端の隙間２９の端に沿って置かれてい
る。この密封材５２は、キャップ５１と共に、モジュー
ルとベースの間に密封された空間５７（図１０）を形成
している。密封された空間５７の中には、ソルダ・バン
プ２４が置かれている。
【００３６】図９に示すように、凹部５５は、キャップ
５１によって完全には閉じられていない。なぜなら、そ
れらは末端のチップによって形成された凹部だからであ
る。従って、凹部５５と空間５７との間の開口は、冷却
剤の漏れを防ぐために密封することができる。別の方法
として、凹部５５を、その開いている側を密封すること
によって、冷却剤の通路として加えることができる。第
３の可能性としては、凹部５５ができない様にモジュー
ルの末端の２つのチップを僅かに大きく作ることであ
る。
５１によって完全には閉じられていない。なぜなら、そ
れらは末端のチップによって形成された凹部だからであ
る。従って、凹部５５と空間５７との間の開口は、冷却
剤の漏れを防ぐために密封することができる。別の方法
として、凹部５５を、その開いている側を密封すること
によって、冷却剤の通路として加えることができる。第
３の可能性としては、凹部５５ができない様にモジュー
ルの末端の２つのチップを僅かに大きく作ることであ
る。
【００３７】図１０は、図９のＢ−Ｂ線断面構造を示し
ている。図のようにキャップ５１は、密封された空間５
７の末端を効果的に密封するためにベース２３まで完全
に達するまで突き出ている。従って、空間５７への唯一
の開口は、導管３２と開口３１及び冷却剤通路４９であ
る。冷却剤は、導管３２を通して注入され、ソルダ・バ
ンプ２４の周囲の空間５７の中へと流れ、それから冷却
剤通路４９を通ってキューブの側面に沿って上昇し、そ
して出て行く。このように冷却剤はキューブの周囲を循
環して、熱を取り去り、冷却器ユニットまたは他の類似
のユニットへ導かれて、過剰な熱を放出する。その後チ
ップ・モジュールの周囲を再循環する。このような手段
によって、モジュールを効果的に効率よく冷却すること
ができる。
ている。図のようにキャップ５１は、密封された空間５
７の末端を効果的に密封するためにベース２３まで完全
に達するまで突き出ている。従って、空間５７への唯一
の開口は、導管３２と開口３１及び冷却剤通路４９であ
る。冷却剤は、導管３２を通して注入され、ソルダ・バ
ンプ２４の周囲の空間５７の中へと流れ、それから冷却
剤通路４９を通ってキューブの側面に沿って上昇し、そ
して出て行く。このように冷却剤はキューブの周囲を循
環して、熱を取り去り、冷却器ユニットまたは他の類似
のユニットへ導かれて、過剰な熱を放出する。その後チ
ップ・モジュールの周囲を再循環する。このような手段
によって、モジュールを効果的に効率よく冷却すること
ができる。
【００３８】冷却剤通路４９から出てきた冷却剤を集め
るための適当な構造をチップ・モジュール２１の上面に
設けることができる。冷却剤の流れはまた、逆にするこ
ともでき、チップ・モジュール２１の上面から冷却剤通
路４９内に流し入れて、通路４９を下降させ、空間５７
内に入り、それから導管３２へ出て行くようにできる。
冷却剤から熱を取り去り、また冷却剤を循環させるため
に利用できる機構と構造は、公知の技術である。そのよ
うな機構は、ベースにおける開口とチップ・モジュール
２１の上面における冷却剤通路４９への開口との間に圧
力差を生じることによって、それらの開口間に冷却剤を
流すことができる。
るための適当な構造をチップ・モジュール２１の上面に
設けることができる。冷却剤の流れはまた、逆にするこ
ともでき、チップ・モジュール２１の上面から冷却剤通
路４９内に流し入れて、通路４９を下降させ、空間５７
内に入り、それから導管３２へ出て行くようにできる。
冷却剤から熱を取り去り、また冷却剤を循環させるため
に利用できる機構と構造は、公知の技術である。そのよ
うな機構は、ベースにおける開口とチップ・モジュール
２１の上面における冷却剤通路４９への開口との間に圧
力差を生じることによって、それらの開口間に冷却剤を
流すことができる。
【００３９】本発明を、特にその好ましい実施例を参照
して説明してきたが、本発明の趣旨と視野から反れるこ
となく形態と細部においていくつかの変更が可能である
ことは、専門的技術者であれば理解できるであろう。
して説明してきたが、本発明の趣旨と視野から反れるこ
となく形態と細部においていくつかの変更が可能である
ことは、専門的技術者であれば理解できるであろう。
【００４０】
【発明の効果】互いに接合した多数のチップを含むチッ
プ・モジュールの熱伝導性及び熱分散能力を高める手段
を提供することによって、過剰な熱の問題が解決され
る。
プ・モジュールの熱伝導性及び熱分散能力を高める手段
を提供することによって、過剰な熱の問題が解決され
る。
【図１】ベースに取り付けられたチップ・モジュールの
透視図である。
透視図である。
【図２】チップ・モジュールとベースとの間の領域の一
部の断面図である。
部の断面図である。
【図３】チップ・モジュールとベースとの間に冷却剤を
注入するための手段を含む、チップ・モジュールとベー
スの分解図である。
注入するための手段を含む、チップ・モジュールとベー
スの分解図である。
【図４】本発明によるモジュールとベースの側面図であ
る。
る。
【図５】冷却剤を循環させる手段を備えたモジュールと
ベースの側面図である。
ベースの側面図である。
【図６】２つの異なるソルダ・バンプとその周囲の構造
の拡大図である。
の拡大図である。
【図７】２つの異なるソルダ・バンプとその周囲の構造
の別の例の拡大図である。
の別の例の拡大図である。
【図８】隣接するチップと中心をずらして、あるいはジ
グザグに配置されたチップによるチップ・モジュールの
透視図である。
グザグに配置されたチップによるチップ・モジュールの
透視図である。
【図９】ベース上に設置し、チップをジグザグ配置した
両面をキャップで被い、密封材を備えた図８のチップ・
モジュールの図である。
両面をキャップで被い、密封材を備えた図８のチップ・
モジュールの図である。
【図１０】図９の線Ｂ−Ｂに沿った、高さ方向の断面図
である。
である。
２１ チップ・モジュール ２２ チップ ２３ ベース ２４ ソルダ・バンプ ２６ 絶縁層 ２７ 金属化層 ２８ 絶縁層 ２９ 隙間 ４４ 絶縁層 ４５ 電気的接続部 ４６ 絶縁層 ４７ 熱の経路 ４８ 凹部 ４９ 冷却剤通路 ５１ キャップ ５２ 密封材 ５７ 密閉空間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ケネス・エドワード・バイルシュタイン、 ジュニア アメリカ合衆国05452 バーモント州エセ クス・ジャンクション、ウォーデン・ウッ ズ 11 (72)発明者 クラウデ・ルイス・バーティン アメリカ合衆国05403 バーモント州サウ ス・バーリントン、フェザント・ウェイ 33 (72)発明者 ゴードン・アーサー・ケリー、ジュニア アメリカ合衆国05452 バーモント州エセ クス・ジャンクション、ハーガン・ドライ ブ 13 (72)発明者 クリストファー・ポール・ミラー アメリカ合衆国05452 バーモント州アン ダーヒル、ボックス 7740、アールアール １
Claims (7)
- 【請求項１】チップ・モジュールを形成する、積層され
て互いに接合された複数の半導体チップと、 該チップ・モジュールの第１の面に隣接するベースと、 該チップ・モジュールの該第１の面上に複数設けられ
た、該ベースを該チップ・モジュールへ物理的かつ電気
的に接続するためのコネクタと、 該コネクタの周囲の該ベースと該チップ・モジュールと
の間に冷却剤を循環させるための経路とからなる高い冷
却機能を備えた半導体チップ・パッケージ。 - 【請求項２】チップ・モジュールを形成する、積層され
て互いに接合された複数の半導体チップと、 該チップ・モジュールの第３の面に隣接するベースと、 該チップ・モジュールの該第３の面上の複数の点におい
て、該ベースを該チップ・モジュールへ物理的かつ電気
的に接続するためのコネクタとからなり、 上記チップ・モジュールの隣接するチップ同士が交互に
中心をずらして配置されているため、該チップ・モジュ
ールの２つの対する第１と第２の面内で、一つ置きにチ
ップの端が積層から突き出ており、連続する２つの突き
出た端の各対の間に凹部を形成することを特徴とする高
い冷却機能を備えたチップ・パッケージ。 - 【請求項３】前記チップ・モジュールの２つの対する第
１の面と第２の面が、それぞれの凹部に沿って冷却剤通
路を形成するためにキャップで被われており、 さらに該チップ・モジュールの前記第３の面と前記ベー
スとの間に密封された空間を形成するための密封手段を
含み、該密封された空間とそれぞれの冷却剤通路とは流
体が連通するようになっており、 前記冷却剤を循環させるための手段は、該ベースの中の
開口からなっており、それによって冷却剤が該ベースの
中の該開口を通って、前記コネクタの周囲及びそれぞれ
の冷却剤通路を流れることができることを特徴とする請
求項２のチップ・パッケージ。 - 【請求項４】前記コネクタが、ソルダ・バンプであるこ
とを特徴とする請求項１又は２のチップ・パッケージ。 - 【請求項５】チップ・モジュールの２つの対する第１及
び第２の面の内の１つの面内で、１つ置きにチップの端
が突き出ており、従って該第１及び第２の面内の１つ置
きのチップの間に凹部が作られるように、複数の半導体
チップを積層しジグザグ配置してチップ・モジュールを
形成することと、 キャップと該凹部によって冷却剤通路が形成されるよう
に、該チップ・モジュールの２つの対する第１の面と第
２の面を該キャップで被うことと、 該チップ・モジュールの第３の面に隣接してベースを配
置することと、 該ベースと該チップ・モジュールの該第３の面との間に
空間が形成されるように、該ベースを該第３の面上の複
数の点において、該チップ・モジュールにコネクタによ
って物理的かつ電気的に接続することと、 １つ以上の該コネクタにおいて該コネクタと該チップ・
モジュールとの間に熱の経路を設けることと、 該空間と該冷却剤通路とを流体が連通するように、該空
間を密封することと、 該ベースの中の開口及び該チップ・モジュールの第４の
面における冷却剤通路の中の開口を設けることと、 該ベースの中の該開口へ冷却剤を導入し、該ベースの中
の開口と該第４の面における冷却剤通路の中の開口との
間に圧力差を生じることによって、冷却剤が該ベースの
中へ流れ込み、そして該ベースの中のコネクタの周囲を
流れ、それから該冷却剤通路を上昇してから該第４の面
における該冷却剤の出口まで流れる様に、該チップ・モ
ジュールの周囲に冷却剤を循環させることと、 該第４の面において該冷却剤を集めて、該冷却剤から過
剰な熱を取り除くことと、 その後に該冷却剤を該チップ・モジュールの周囲に循環
させることとからなる半導体チップ・モジュールを冷却
させるための方法。 - 【請求項６】前記チップは、正面と正面を互いに接合さ
れていることを特徴とする請求項１又は２のチップ・パ
ッケージ。 - 【請求項７】前記チップが、正面と背面を互いに接合さ
れていることを特徴とする請求項１又は２のチップ・パ
ッケージ。
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| US87145692A | 1992-04-21 | 1992-04-21 | |
| US871456 | 1992-04-21 |
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