JPH06268110A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPH06268110A JPH06268110A JP5051684A JP5168493A JPH06268110A JP H06268110 A JPH06268110 A JP H06268110A JP 5051684 A JP5051684 A JP 5051684A JP 5168493 A JP5168493 A JP 5168493A JP H06268110 A JPH06268110 A JP H06268110A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- chip
- semiconductor chip
- semiconductor
- cooling medium
- cooling
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- Pending
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- 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
- H01L2224/01—Means 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
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- 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
- H01L2224/161—Disposition
- 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
- H01L2224/16225—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 the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/1015—Shape
- H01L2924/10155—Shape being other than a cuboid
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】半導体チップを実装用基板にフェイスダウン実
装し、当該実装側の面とは反対側の面から該半導体チッ
プに冷冷却媒体を噴射して該半導体チップを冷却する半
導体装置において、前記半導体チップ１に前記冷冷却媒
体が放射状に拡散することのできる誘導路３を設けて成
る半導体装置。 【効果】半導体チップ裏面の中心付近に吹き付けられた
冷却媒体が放射状の誘導路（溝）に沿って放散され、冷
却効率が向上し、放熱効率が良くなり、冷却効率に優れ
たモジュ−ル構造が実現できるので、大電力、高密度の
半導体回路装置を実装することができる。
装し、当該実装側の面とは反対側の面から該半導体チッ
プに冷冷却媒体を噴射して該半導体チップを冷却する半
導体装置において、前記半導体チップ１に前記冷冷却媒
体が放射状に拡散することのできる誘導路３を設けて成
る半導体装置。 【効果】半導体チップ裏面の中心付近に吹き付けられた
冷却媒体が放射状の誘導路（溝）に沿って放散され、冷
却効率が向上し、放熱効率が良くなり、冷却効率に優れ
たモジュ−ル構造が実現できるので、大電力、高密度の
半導体回路装置を実装することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置技術に関
し、特にＣＣＢ（Contorolled collapse Bonding）バン
プを介して半導体チップを実装用基板に実装するフリッ
プチップ方式の半導体装置に適用して有効な技術に関す
るものである。
し、特にＣＣＢ（Contorolled collapse Bonding）バン
プを介して半導体チップを実装用基板に実装するフリッ
プチップ方式の半導体装置に適用して有効な技術に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積回路装置の実装方式の一つ
に、複数の半導体チップをＣＣＢバンプを介してモジュ
−ル基板に実装する方式がある。これらの半導体チップ
の発熱に対する冷却は、主に半導体チップの裏面からの
放熱を空冷もしくは液冷する方式となる。また、ここで
半導体チップはベアチップの場合やマイクロキャリア(M
icro Carier)と呼ばれる超小型パッケ−ジに収納された
もの等がある。これらの構造については、例えば Proce
edings of the 1992 International Conference on Mul
tichip Modules (p230〜p241)、チップキャリアについ
ては特開昭６２−２４９４２９号、特開昭６３−３１０
１３９号公報等に記載されている。またモジュ−ル基板
上の構造は、日経エレクトロニクス(1990.12.10、p227)
に記載されている。
に、複数の半導体チップをＣＣＢバンプを介してモジュ
−ル基板に実装する方式がある。これらの半導体チップ
の発熱に対する冷却は、主に半導体チップの裏面からの
放熱を空冷もしくは液冷する方式となる。また、ここで
半導体チップはベアチップの場合やマイクロキャリア(M
icro Carier)と呼ばれる超小型パッケ−ジに収納された
もの等がある。これらの構造については、例えば Proce
edings of the 1992 International Conference on Mul
tichip Modules (p230〜p241)、チップキャリアについ
ては特開昭６２−２４９４２９号、特開昭６３−３１０
１３９号公報等に記載されている。またモジュ−ル基板
上の構造は、日経エレクトロニクス(1990.12.10、p227)
に記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、半導
体装置においては素子集積度や回路動作速度の向上が進
められている。これらに伴い、回路動作時に半導体チッ
プで発熱する発熱量も増す傾向にあるため、半導体チッ
プで発熱した熱を如何にして効率良く外部に逃がすかが
重要な課題となっている。これに対処するために、チッ
プキャリアもしくは半導体チップを直接に不活性な液体
中に浸漬する方法や、チップキャリアもしくは半導体チ
ップに放熱フィンを設けた構造として、冷却効率を向上
させた例がある。これに関しては、特願平３−１９６９
４３号に記載されている。上記従来技術では、今後さら
に大電力化する半導体チップを放熱、冷却する能力が不
足し、大規模集積回路装置には対応できず、より効率的
な冷却技術が必要とされている。そこで、本発明の目的
は、半導体チップの放熱、冷却性能を改善することを目
的としており、さらに大電力化する半導体回路装置に適
応したパッケ−ジ構造を提供することを目的とする。本
発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面からあきらかになるであろ
う。
体装置においては素子集積度や回路動作速度の向上が進
められている。これらに伴い、回路動作時に半導体チッ
プで発熱する発熱量も増す傾向にあるため、半導体チッ
プで発熱した熱を如何にして効率良く外部に逃がすかが
重要な課題となっている。これに対処するために、チッ
プキャリアもしくは半導体チップを直接に不活性な液体
中に浸漬する方法や、チップキャリアもしくは半導体チ
ップに放熱フィンを設けた構造として、冷却効率を向上
させた例がある。これに関しては、特願平３−１９６９
４３号に記載されている。上記従来技術では、今後さら
に大電力化する半導体チップを放熱、冷却する能力が不
足し、大規模集積回路装置には対応できず、より効率的
な冷却技術が必要とされている。そこで、本発明の目的
は、半導体チップの放熱、冷却性能を改善することを目
的としており、さらに大電力化する半導体回路装置に適
応したパッケ−ジ構造を提供することを目的とする。本
発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面からあきらかになるであろ
う。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。すなわち、上記目的を達成するため
に、本発明では、半導体チップに冷冷却媒体が放射状に
拡散することのできる誘導路を設けたもので、一実施態
様は、半導体チップの基板を構成するシリコン基板の裏
面にチップ中心から外周部に放射状に拡がる凹凸もしく
は孔を設け、チップ裏面から不活性な液体もしくはガス
を噴流する冷却手段とする。
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。すなわち、上記目的を達成するため
に、本発明では、半導体チップに冷冷却媒体が放射状に
拡散することのできる誘導路を設けたもので、一実施態
様は、半導体チップの基板を構成するシリコン基板の裏
面にチップ中心から外周部に放射状に拡がる凹凸もしく
は孔を設け、チップ裏面から不活性な液体もしくはガス
を噴流する冷却手段とする。
【０００５】
【作用】半導体チップ裏面の中心付近に冷却媒体を吹付
る噴流冷却方式の場合、中心付近に吹き付けられた冷却
媒体は、半導体チップ裏面に沿って放射状に放散される
ことを見出した。冷却効率を向上させるには、冷却媒体
の流路となる方向、即ち放射状に溝もしくは孔を設ける
ことにより、放熱効率がより向上する。
る噴流冷却方式の場合、中心付近に吹き付けられた冷却
媒体は、半導体チップ裏面に沿って放射状に放散される
ことを見出した。冷却効率を向上させるには、冷却媒体
の流路となる方向、即ち放射状に溝もしくは孔を設ける
ことにより、放熱効率がより向上する。
【０００６】
【実施例】次に、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。 ［実施例１］図１は、本発明を適用した半導体チップの
構造の一例を示す概略図である。また、図２は、本発明
による半導体チップを搭載したモジュ−ル構造を有する
半導体装置の断面概略図である図１に示すシリコン基板
１の主面（半導体素子や配線等（図示せず）が形成され
た面）には、ＣＣＢバンプ２が形成されている。一方、
シリコン基板１の裏面には、チップ中心からチップ外周
部に向けて放射状に溝３が形成されている。当該チップ
４は、例えば、シリコン基板１の裏面に、ハンダより成
る凸部５を放射状に貼り付けすることにより形成出来
る。本発明は、シリコン基板１に直接当該溝３を形成す
るようにしてもよいし、また、上記のように貼り合わせ
る態様によってもよい。当該溝３が誘導路となり、冷冷
却媒体を放射状に拡散させる。図２に示すように、本発
明のモジュ−ルでは、半導体チップ４がモジュ−ル基板
６上にＣＣＢ接続され、冷却媒体の入口７と出口８、半
導体チップ４への噴流口９、仕切り板１０等を設けたモ
ジュ−ル蓋１１で封止している。図示が省略されている
が、モジュ−ル基板６の下部にはリードピンが立設さ
れ、半導体チップ４が機能するようになっている。冷却
媒体の例としては、フロロカ−ボン（３Ｍ社製、ＦＣ−
７２）を用いることができる。本冷却液は、入口７から
導入され、モジュ−ル内に充填されることになるが、噴
流口９から半導体チップ４の裏面に吹き付けられ、出口
８へ排出される。排出されたフロロカ−ボンは精製処理
された後、入口７から再導入され、循環再利用される。
本実施例によれば、半導体チップ４の熱放散効率の大き
い冷却システムが達成され、また簡素なモジュ−ル構造
されると共に組立の簡素化が図れる。
明する。 ［実施例１］図１は、本発明を適用した半導体チップの
構造の一例を示す概略図である。また、図２は、本発明
による半導体チップを搭載したモジュ−ル構造を有する
半導体装置の断面概略図である図１に示すシリコン基板
１の主面（半導体素子や配線等（図示せず）が形成され
た面）には、ＣＣＢバンプ２が形成されている。一方、
シリコン基板１の裏面には、チップ中心からチップ外周
部に向けて放射状に溝３が形成されている。当該チップ
４は、例えば、シリコン基板１の裏面に、ハンダより成
る凸部５を放射状に貼り付けすることにより形成出来
る。本発明は、シリコン基板１に直接当該溝３を形成す
るようにしてもよいし、また、上記のように貼り合わせ
る態様によってもよい。当該溝３が誘導路となり、冷冷
却媒体を放射状に拡散させる。図２に示すように、本発
明のモジュ−ルでは、半導体チップ４がモジュ−ル基板
６上にＣＣＢ接続され、冷却媒体の入口７と出口８、半
導体チップ４への噴流口９、仕切り板１０等を設けたモ
ジュ−ル蓋１１で封止している。図示が省略されている
が、モジュ−ル基板６の下部にはリードピンが立設さ
れ、半導体チップ４が機能するようになっている。冷却
媒体の例としては、フロロカ−ボン（３Ｍ社製、ＦＣ−
７２）を用いることができる。本冷却液は、入口７から
導入され、モジュ−ル内に充填されることになるが、噴
流口９から半導体チップ４の裏面に吹き付けられ、出口
８へ排出される。排出されたフロロカ−ボンは精製処理
された後、入口７から再導入され、循環再利用される。
本実施例によれば、半導体チップ４の熱放散効率の大き
い冷却システムが達成され、また簡素なモジュ−ル構造
されると共に組立の簡素化が図れる。
【０００７】［実施例２］図３は、本発明にによる半導
体チップ構造の他の例を示す断面概略図である。本実施
例では、半導体チップ４裏面の中央部の溝１２からチッ
プ側面部に向けて当該チップ４内部に放射状に貫通穴１
３が形成されている。半導体チップ４の裏面の中心付近
に吹き付けられた冷却媒体により、半導体チップ４の熱
は、この貫通穴１３を経由して放射状に放散され、本実
施例によれば、上記実施例１と同様に放熱特性の改善が
図れる。以上本発明者によってなされた発明を実施例に
もとずき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種
々変更可能であることはいうまでもない。例えば、以上
の実施例では、冷却媒体としてフロロカ−ボンを用いた
例を示したが、他の不活性な液体もしくは気体でも良
い。また、半導体チップにおける誘導路は、少なくとも
放射方向に形成されていればよく、その形状、態様に限
定されるものではない。さらに、本発明では、半導体チ
ップ側面にも凹凸（櫛歯状、剣山状、波形状）を設ける
ことにより、その効果は増大する。以上の説明では主と
して本発明者によってなされた発明をその背景となった
利用分野である半導体装置のモジュール構造に適用した
場合について説明したが、それに限定されるものではな
い。
体チップ構造の他の例を示す断面概略図である。本実施
例では、半導体チップ４裏面の中央部の溝１２からチッ
プ側面部に向けて当該チップ４内部に放射状に貫通穴１
３が形成されている。半導体チップ４の裏面の中心付近
に吹き付けられた冷却媒体により、半導体チップ４の熱
は、この貫通穴１３を経由して放射状に放散され、本実
施例によれば、上記実施例１と同様に放熱特性の改善が
図れる。以上本発明者によってなされた発明を実施例に
もとずき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種
々変更可能であることはいうまでもない。例えば、以上
の実施例では、冷却媒体としてフロロカ−ボンを用いた
例を示したが、他の不活性な液体もしくは気体でも良
い。また、半導体チップにおける誘導路は、少なくとも
放射方向に形成されていればよく、その形状、態様に限
定されるものではない。さらに、本発明では、半導体チ
ップ側面にも凹凸（櫛歯状、剣山状、波形状）を設ける
ことにより、その効果は増大する。以上の説明では主と
して本発明者によってなされた発明をその背景となった
利用分野である半導体装置のモジュール構造に適用した
場合について説明したが、それに限定されるものではな
い。
【０００８】
【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。本発明によれば、冷却効率に優れた
モジュ−ル構造が実現できるので、大電力、高密度の半
導体回路を実装することができる。
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。本発明によれば、冷却効率に優れた
モジュ−ル構造が実現できるので、大電力、高密度の半
導体回路を実装することができる。
【図１】図１は、本発明の一実施例である半導体チップ
の構造概略図を示す。
の構造概略図を示す。
【図２】図２は、本発明のモジュ−ル構造断面概略図を
示す。
示す。
【図３】図３は、本発明の他の実施例である半導体チッ
プの概略図を示す。
プの概略図を示す。
１…シリコン基板、 ２…ＣＣＢバンプ、 ３…誘導路 ４…半導体チップ ５…凸部、 ６…モジュール基板（実装用基板、） ７…冷却媒体入口、 ８…冷却媒体出口、 ９…冷却媒体噴流口 １０…仕切り板、 １１…モジュ−ル蓋、 １２…溝、 １３…貫通穴
Claims (4)
- 【請求項１】 半導体チップを実装用基板にフェイスダ
ウン実装し、当該実装側の面とは反対側の面から該半導
体チップに冷冷却媒体を噴射して該半導体チップを冷却
する半導体装置において、前記半導体チップに前記冷冷
却媒体が放射状に拡散することのできる誘導路を設けて
成ることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】 誘導路が、半導体チップの中心からその
外周にかけて形成された凹凸より成る、請求項１に記載
の半導体装置。 - 【請求項３】 誘導路が、半導体チップの中央部からそ
の外周にかけて当該チップ内部に形成された貫通穴より
成る、請求項１に記載の半導体装置。 - 【請求項４】 半導体チップの側面にも凹凸を設けて成
る、請求項１に記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5051684A JPH06268110A (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5051684A JPH06268110A (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06268110A true JPH06268110A (ja) | 1994-09-22 |
Family
ID=12893723
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5051684A Pending JPH06268110A (ja) | 1993-03-12 | 1993-03-12 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06268110A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6600217B2 (en) * | 2000-02-14 | 2003-07-29 | Fujitsu Limited | Mounting substrate and mounting method for semiconductor device |
| JP2007141872A (ja) * | 2005-11-14 | 2007-06-07 | Toyota Motor Corp | 冷却装置 |
| JP2012531056A (ja) * | 2009-06-25 | 2012-12-06 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | 冷却装置およびその製造方法 |
| JP2015211221A (ja) * | 2014-04-23 | 2015-11-24 | オプティツ インコーポレイテッド | シリコンを使用するチップレベル熱放散 |
-
1993
- 1993-03-12 JP JP5051684A patent/JPH06268110A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6600217B2 (en) * | 2000-02-14 | 2003-07-29 | Fujitsu Limited | Mounting substrate and mounting method for semiconductor device |
| JP2007141872A (ja) * | 2005-11-14 | 2007-06-07 | Toyota Motor Corp | 冷却装置 |
| JP4672529B2 (ja) * | 2005-11-14 | 2011-04-20 | トヨタ自動車株式会社 | 冷却装置 |
| JP2012531056A (ja) * | 2009-06-25 | 2012-12-06 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション | 冷却装置およびその製造方法 |
| JP2015211221A (ja) * | 2014-04-23 | 2015-11-24 | オプティツ インコーポレイテッド | シリコンを使用するチップレベル熱放散 |
| US9524917B2 (en) | 2014-04-23 | 2016-12-20 | Optiz, Inc. | Chip level heat dissipation using silicon |
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