JPH08274226A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPH08274226A JPH08274226A JP7076720A JP7672095A JPH08274226A JP H08274226 A JPH08274226 A JP H08274226A JP 7076720 A JP7076720 A JP 7076720A JP 7672095 A JP7672095 A JP 7672095A JP H08274226 A JPH08274226 A JP H08274226A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal
- peltier
- cooling element
- circuit
- wiring
- Prior art date
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- Pending
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-
- 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
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Abstract
(57)【要約】
【目的】 内部からの発熱に対し、低消費電力で十分な
冷却効果を発揮することができる半導体装置を提供す
る。 【構成】 電源電圧配線と基準電圧配線との間に、ペル
チェ冷却素子を直列に接続し、消費電流を貫流させる。
さらに前記ペルチェ冷却素子の放熱側の電極を、半導体
装置の放熱板と接続する。
冷却効果を発揮することができる半導体装置を提供す
る。 【構成】 電源電圧配線と基準電圧配線との間に、ペル
チェ冷却素子を直列に接続し、消費電流を貫流させる。
さらに前記ペルチェ冷却素子の放熱側の電極を、半導体
装置の放熱板と接続する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体回路装置に関
し、さらに詳しくは優れた放熱効果を有する半導体装置
に関するものである。
し、さらに詳しくは優れた放熱効果を有する半導体装置
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体装置は、微細化、高集積化
が一層推進められているが、その一方で内部回路の発生
する熱が多大となり、パッケ−ジ化における放熱設計を
重要な課題としてきている。すなわち、動作時に放熱が
円滑になされないと回路動作に異常をきたしたり、半導
体装置そのものを故障させたりするため、これまでも半
導体装置のパッケ−ジに熱伝導率の高い材料を用いた
り、放熱用のフィンを設けたりして効率の良い放熱を図
っていた。
が一層推進められているが、その一方で内部回路の発生
する熱が多大となり、パッケ−ジ化における放熱設計を
重要な課題としてきている。すなわち、動作時に放熱が
円滑になされないと回路動作に異常をきたしたり、半導
体装置そのものを故障させたりするため、これまでも半
導体装置のパッケ−ジに熱伝導率の高い材料を用いた
り、放熱用のフィンを設けたりして効率の良い放熱を図
っていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、発生す
る熱量が多大になるにともない、熱伝導率の良いパッケ
−ジでも放熱が不十分であったり、機器内のスペ−スの
関係上、放熱用フィンを取付けられない等の問題点があ
った。
る熱量が多大になるにともない、熱伝導率の良いパッケ
−ジでも放熱が不十分であったり、機器内のスペ−スの
関係上、放熱用フィンを取付けられない等の問題点があ
った。
【０００４】すなわち、従来の熱伝導性に優れた材料を
用いた放熱設計には限界があり、新たな放熱手段を採用
する必要性が生じてきた。その従来技術の一例として、
異種の金属の接触面に電流が流れる際に熱が吸収される
性質を用いたペルチェ効果を利用した冷却機能を有する
半導体装置が特開昭６１−１７４７４９、特開昭６３−
６８６４、および特開平２−１４２１７０に紹介されて
いる。
用いた放熱設計には限界があり、新たな放熱手段を採用
する必要性が生じてきた。その従来技術の一例として、
異種の金属の接触面に電流が流れる際に熱が吸収される
性質を用いたペルチェ効果を利用した冷却機能を有する
半導体装置が特開昭６１−１７４７４９、特開昭６３−
６８６４、および特開平２−１４２１７０に紹介されて
いる。
【０００５】しかしながら、これらの技術は、ペルチェ
素子を内部集積回路とは別に構成し冷却を行おうとする
ものであり、かかる内部集積回路との接続条件を規定し
ておらず、ペルチェ素子の駆動のための動作電流を供給
する専用の電源を必要としていた。この電源は、集積回
路本体が発熱しているか否かの状態に関わらず常時供給
され、冷却動作を行っているため、回路全体としての消
費電力が増大するという問題点があった。
素子を内部集積回路とは別に構成し冷却を行おうとする
ものであり、かかる内部集積回路との接続条件を規定し
ておらず、ペルチェ素子の駆動のための動作電流を供給
する専用の電源を必要としていた。この電源は、集積回
路本体が発熱しているか否かの状態に関わらず常時供給
され、冷却動作を行っているため、回路全体としての消
費電力が増大するという問題点があった。
【０００６】本発明は、上述の課題を改善するためにな
されたものであり、半導体装置内部から発生する熱を効
率良く放熱するとともに、低消費電力で十分な冷却効果
を発揮することができる半導体装置を提供することを目
的とする。
されたものであり、半導体装置内部から発生する熱を効
率良く放熱するとともに、低消費電力で十分な冷却効果
を発揮することができる半導体装置を提供することを目
的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段と作用】上述の課題を改善
するために請求項１記載された本発明である半導体装置
は、電源電圧配線と基準電圧配線との間に、ペルチェ冷
却素子を直列に接続し、かかるペルチェ素子に内部回路
の動作に応答した電流を流すことで効率の良い冷却を行
なおうとするものである。
するために請求項１記載された本発明である半導体装置
は、電源電圧配線と基準電圧配線との間に、ペルチェ冷
却素子を直列に接続し、かかるペルチェ素子に内部回路
の動作に応答した電流を流すことで効率の良い冷却を行
なおうとするものである。
【０００８】請求項２に記載された他の本発明である半
導体装置は、前記基準電圧を接地電圧とすることで、ペ
ルチェ冷却素子に消費電流を貫流させ、効率の良い冷却
を行なおうとするものである。
導体装置は、前記基準電圧を接地電圧とすることで、ペ
ルチェ冷却素子に消費電流を貫流させ、効率の良い冷却
を行なおうとするものである。
【０００９】請求項３に記載された他の本発明である半
導体装置は、前記ペルチェ冷却素子の放熱側の電極を、
半導体装置のパッケ−ジの放熱板に接続することで、さ
らに上述の放熱効果を高めようとするものである。詳し
くは、以下、実施例を用いて説明する。
導体装置は、前記ペルチェ冷却素子の放熱側の電極を、
半導体装置のパッケ−ジの放熱板に接続することで、さ
らに上述の放熱効果を高めようとするものである。詳し
くは、以下、実施例を用いて説明する。
【００１０】
【実施例】まず、ペルチェ冷却素子の動作について説明
する。図１は、ペルチェ冷却素子の構造を示したもので
ある。ここで、ペルチェ冷却素子は、Ｎ型半導体１０２
とＰ型半導体１０３の図の向きに電流Ｉが流れると、発
熱作用が電極１０１ａ、１０１ｂで、吸熱作用が電極１
０４で起こるという特性を有する。
する。図１は、ペルチェ冷却素子の構造を示したもので
ある。ここで、ペルチェ冷却素子は、Ｎ型半導体１０２
とＰ型半導体１０３の図の向きに電流Ｉが流れると、発
熱作用が電極１０１ａ、１０１ｂで、吸熱作用が電極１
０４で起こるという特性を有する。
【００１１】次に、本発明の好適な第１の実施例につい
て図２を用いて詳細に説明する。ここで、図２は、本発
明を示した平面図であり、図２（ａ）はチップ全体像
を、図２（ｂ）は冷却パッド部２０３周辺の拡大図であ
る。２０１はチップ本体、２０２は回路入出力用パッ
ド、および２０３は冷却用メタルパッドを示す。２０２
の各パッドは回路内に配線されており、冷却用メタル２
０３はペルチェ冷却素子を用いてかかる配線用メタルよ
りも上層のメタルに形成され、回路上部より冷却する構
成となっている。この実施例では、ペルチェ冷却素子
を、集積回路とともにＰ型基板上に作り込んでいる。図
２（ｂ）中、２０４はＮ型半導体、２０５はメタル配線
で回路中の接地電位パタ−ンと接続されている。２０６
はＮウエル、２０７はＰ型半導体、２０８はメタル配線
で接地電位パタ−ンと接続されている。２０９はコンタ
クトである。すなわち、ペルチェ素子に消費電流そのも
のを貫流させる構成となっている。
て図２を用いて詳細に説明する。ここで、図２は、本発
明を示した平面図であり、図２（ａ）はチップ全体像
を、図２（ｂ）は冷却パッド部２０３周辺の拡大図であ
る。２０１はチップ本体、２０２は回路入出力用パッ
ド、および２０３は冷却用メタルパッドを示す。２０２
の各パッドは回路内に配線されており、冷却用メタル２
０３はペルチェ冷却素子を用いてかかる配線用メタルよ
りも上層のメタルに形成され、回路上部より冷却する構
成となっている。この実施例では、ペルチェ冷却素子
を、集積回路とともにＰ型基板上に作り込んでいる。図
２（ｂ）中、２０４はＮ型半導体、２０５はメタル配線
で回路中の接地電位パタ−ンと接続されている。２０６
はＮウエル、２０７はＰ型半導体、２０８はメタル配線
で接地電位パタ−ンと接続されている。２０９はコンタ
クトである。すなわち、ペルチェ素子に消費電流そのも
のを貫流させる構成となっている。
【００１２】かかる構成によって、回路中で発生した消
費電流Ｉは、メタル配線２０５からペルチェ素子部を通
ってメタル配線２０８へと流れ、この時に発生した熱が
冷却用メタルパッド２０３から外部へと放出される。
費電流Ｉは、メタル配線２０５からペルチェ素子部を通
ってメタル配線２０８へと流れ、この時に発生した熱が
冷却用メタルパッド２０３から外部へと放出される。
【００１３】この時、冷却パッド２０３から放出される
熱量はＷ＝πＩ（Ｗ：吸発熱量、π：ペルチェ係数）で
算出される。この式からわかるように、ＷはＩに比例す
るため、消費電力が小さく発生熱量が小さいときは放熱
効果も小さく、逆に消費電流が大きく発生熱量が大きい
ときは冷却効果が大きくなるということになり、効率的
な冷却ができることがわかる。さらにπが大きい材料を
用いることによっても冷却効果を高めることができる。
熱量はＷ＝πＩ（Ｗ：吸発熱量、π：ペルチェ係数）で
算出される。この式からわかるように、ＷはＩに比例す
るため、消費電力が小さく発生熱量が小さいときは放熱
効果も小さく、逆に消費電流が大きく発生熱量が大きい
ときは冷却効果が大きくなるということになり、効率的
な冷却ができることがわかる。さらにπが大きい材料を
用いることによっても冷却効果を高めることができる。
【００１４】図３は、本発明の好適な第２の実施例を示
したものである。前記実施例の放熱をより効果的に行な
うため、図２（ｂ）におけるメタル配線２０５、２０８
を電気的に絶縁した放熱板３０１、３０２に接続したも
のである。この構成によって、発熱側電極で発生した熱
が放熱板に伝わるため、ペルチェ素子による放熱がより
効果的に行なわれる。
したものである。前記実施例の放熱をより効果的に行な
うため、図２（ｂ）におけるメタル配線２０５、２０８
を電気的に絶縁した放熱板３０１、３０２に接続したも
のである。この構成によって、発熱側電極で発生した熱
が放熱板に伝わるため、ペルチェ素子による放熱がより
効果的に行なわれる。
【００１５】
【発明の効果】請求項１および２の半導体装置において
は、消費電流をペルチェ冷却素子に貫流させることで、
ペルチェ素子用の電源を必要とすることなく、消費電流
に比例する発熱を、効率的に放熱することができる。
は、消費電流をペルチェ冷却素子に貫流させることで、
ペルチェ素子用の電源を必要とすることなく、消費電流
に比例する発熱を、効率的に放熱することができる。
【００１６】請求項３の半導体装置においては、前記ペ
ルチェ冷却素子の発熱側を放熱板に接続しているため、
放熱効果をより高めることができる。
ルチェ冷却素子の発熱側を放熱板に接続しているため、
放熱効果をより高めることができる。
【００１７】すなわち、本発明によって、低消費電力で
十分な冷却効果を発揮する半導体装置を得ることができ
る。
十分な冷却効果を発揮する半導体装置を得ることができ
る。
【００１８】
【図１】図１は、ペルチェ冷却素子の構造を示した図で
ある。
ある。
【図２】図２は、本発明の好適な一実施例を示した平面
図である。
図である。
【図３】図３は、本発明の好適な一実施例を示した斜視
図である。
図である。
２０１ チップ本体 ２０２ 回路入出力用パッド ２０３ 冷却用メタルパッド ２０４ Ｎ型半導体 ２０５ メタル配線 ２０６ Ｎウエル ２０７ Ｐ型半導体 ２０８ メタル配線 ２０９ コンタクト
Claims (3)
- 【請求項１】電源電圧配線と基準電圧配線との間に、ペ
ルチェ冷却素子が直列に接続されていることを特徴とす
る半導体装置。 - 【請求項２】前記基準電圧は、接地電圧であることを特
徴とする請求項１に記載の半導体装置。 - 【請求項３】前記ペルチェ冷却素子の放熱側の電極が、
半導体装置のパッケ−ジの放熱板と接続されていること
を特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7076720A JPH08274226A (ja) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7076720A JPH08274226A (ja) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08274226A true JPH08274226A (ja) | 1996-10-18 |
Family
ID=13613409
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7076720A Pending JPH08274226A (ja) | 1995-03-31 | 1995-03-31 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08274226A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10132763A1 (de) * | 2001-07-10 | 2003-01-30 | Bosch Gmbh Robert | Integrierte Halbleiterschaltung, Verfahren zum Kühlen eines Mikrowellenschaltungsbereiches und Verfahren zum Herstellen einer integrierten Halbleiterschaltung |
| KR20030026835A (ko) * | 2001-09-27 | 2003-04-03 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 반도체 장치 |
-
1995
- 1995-03-31 JP JP7076720A patent/JPH08274226A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10132763A1 (de) * | 2001-07-10 | 2003-01-30 | Bosch Gmbh Robert | Integrierte Halbleiterschaltung, Verfahren zum Kühlen eines Mikrowellenschaltungsbereiches und Verfahren zum Herstellen einer integrierten Halbleiterschaltung |
| DE10132763B4 (de) * | 2001-07-10 | 2007-10-11 | Robert Bosch Gmbh | Integrierte Halbleiterschaltung, Verfahren zum Kühlen eines Mikrowellenschaltungsbereiches und Verfahren zum Herstellen einer integrierten Halbleiterschaltung |
| KR20030026835A (ko) * | 2001-09-27 | 2003-04-03 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 반도체 장치 |
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