JPH10261748A - 半導体素子の実装構造 - Google Patents

半導体素子の実装構造

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JPH10261748A
JPH10261748A JP6786897A JP6786897A JPH10261748A JP H10261748 A JPH10261748 A JP H10261748A JP 6786897 A JP6786897 A JP 6786897A JP 6786897 A JP6786897 A JP 6786897A JP H10261748 A JPH10261748 A JP H10261748A
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JP
Japan
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semiconductor element
pipe
circuit board
cooling water
bumps
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JP6786897A
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English (en)
Inventor
Toshimasa Akamatsu
敏正 赤松
Yuji Uno
雄二 鵜野
Kazunori Sato
和典 里
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Denso Ten Ltd
Original Assignee
Denso Ten Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】小さなスペースで、効率的且つ安価な構造をも
つ半導体素子の冷却構造を実現する。 【解決手段】回路基板上1の配線パターン2と半導体素
子3とが複数の導電性材料によるバンプ4を介して接続
され、該バンプ4は前記半導体素子3と前記回路基板1
との間で挟まれた構造からなる半導体素子の実装構造に
於いて、前記各バンプ4間に存在する間隙に、冷却水1
3を流すパイプ5を設け、前記各バンプ4周辺から発生
する熱を前記パイプ5に流れる冷却水13により冷却し
てなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、回路基板に実装さ
れた半導体素子の発熱を水冷により冷却する実装構造に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、電子機器の回路を構成する回路基
板に取り付けられた半導体素子から発生する熱の冷却構
造に関しては、発熱する半導体素子に放熱板等に取り付
けて、放熱面積を大きくする空冷方式が用いられてい
る。又、大きな発熱を伴う半導体素子の場合は水冷方式
が用いられ、図6は従来の水冷方式の一実施例を図示し
たものである。即ち、21は回路基板で絶縁板の表面に
導体層で回路の配線パターン25をエッチング等の方法
により形成したものである。22は半導体素子で電子回
路が集積され、回路基板21の必要な部分に実装される
ものである。23は半導体素子22と、回路基板21に
設けられた配線パターン25を接続し、装着するための
ハンダ等によるバンプである。
【0003】27は半導体素子22が発生する熱を吸収
し、伝導するための放熱ブロックで、半導体素子22に
密着して熱を吸収するものである。28はスプリングで
放熱ブロック27が半導体素子22に常に適当な力で密
着する構造になっている。26は冷却用の液体29(冷
却用の流水)を流すためのパイプで、パイプ26の中を
流れる冷却用の水流29によって半導体素子22が発生
する熱を放熱ブロック27を介して冷却されるようにな
っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】このように従来の構造
は、冷却用の液体を流すためのパイプ26を設ける専用
のスペースが必要でサイズ的にも大きく、近年益々小型
化される電子機器には適応しなくなる問題がある。又、
小さなスペースで、しかも効率的で安価な構造をもつ半
導体素子の冷却構造が求められている。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、回路基板上の配線パターンと半導体素子と
が複数の導電性材料によるバンプを介して接続され、該
バンプは前記半導体素子と前記回路基板との間で挟まれ
た構造からなる半導体素子の実装構造に於いて、前記各
バンプ間に存在する間隙に、冷却水を流すパイプを設
け、前記各バンプ周辺から発生する熱を前記パイプに流
れる冷却水により冷却してなることを特徴とする。
【0006】又、回路基板上の配線パターンと半導体素
子とが複数の導電性材料によるバンプを介して接続さ
れ、該バンプは前記半導体素子と前記回路基板との間で
挟まれた構造からなる半導体素子の実装構造に於いて、
前記バンプ内部まで挿通され、冷却水を流すパイプを設
け、前記各バンプ周辺からの発熱を前記パイプに流れる
冷却水により冷却することを特徴とする。
【0007】又、回路基板上の配線パターンと半導体素
子とがワイヤを介して接続されてなる半導体素子の実装
構造に於いて、前記ワイヤの内側の隙間に前記半導体素
子の周囲を取り巻く様に冷却水を流すパイプを設け、前
記半導体素子からの発熱を前記パイプを流れる冷却水に
より冷却してなることを特徴とする。又、主回路基板上
の配線パターンと半導体素子が搭載された副回路基板と
が複数の導電性材料によるバンプを介して接続されてな
る半導体素子の実装構造に於いて、前記主回路基板内に
挿通され、冷却水を流す主パイプと、前記主パイプから
分岐され、前記バンプ内を貫通し、更に前記副回路基板
内に挿通された副パイプとが設けられ、前記半導体素子
から発生する熱を前記副パイプに流れる冷却水により伝
導し、更に前記主冷却水まで伝導して、冷却してなるこ
とを特徴とする。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。図1は第1の実施例を示した構成図であり、
1は回路基板で、エポキシ樹脂等の絶縁板からなり、2
はその表面の導体層がエッチング等の工法によって形成
された回路パターンである。3は半導体素子で、集積さ
れた回路は樹脂等によって絶縁され固形化されたもので
ある。4は半導体素子と他の回路を接続するためのバン
プで、回路パターン2の端子(半導体素子の外部端子と
合った位置)に相当する部分に半田粒等を置き、半導体
素子3の外部接続端子に合わせて加熱し、半田粒が溶融
して回路パターン2の端子と半導体素子3の外部接続端
子とが接続され半田粒が回路パターン2の端子と半導体
素子3の外部接続端子との間に挟み込まれた形状になっ
ている。
【0009】5は、回路基板1と半導体素子3の隙間
(バンプ4の隙間)に冷却水13を流すためのパイプ
で、最終的には外部の放熱装置に接続され冷却水13は
循環する。更にバンプ間が短絡しないような材料、例え
ばガラス管等で形成され、このパイプ5には冷却水13
が流れて、バンプ4周辺に発生する熱はパイプ5を介し
て冷却水13に伝わって外部の放熱装置により放熱され
る。6は半導体素子3と回路基板1を固定する封止樹脂
で、絶縁性で接着性があり時間を経過すると凝固するも
のである。
【0010】このように第1の実施例においては、半導
体素子3の発熱源に直接つながるバンプの隙間に冷却水
13を流して熱の吸収を行い、且つバンプ4の隙間を利
用した構造となっているため小型で効率的な冷却構造が
得られる。次に第2の実施例について図2を用いて説明
する。尚、第1実施例と同様の部分については同じ符号
を付して説明を省略する。7は回路基板1の中に設けら
れた冷却水13を通すパイプで、パイプ7から分岐した
パイプがバンプ3の中心まで挿入する形になっている。
半導体素子3が発生する熱は、直接バンプ4を介して伝
導し、冷却水13によって冷却される。
【0011】この冷却パイプ7の構造は特殊な回路基板
を要するが、小型化を必要とする電子機器においては有
効な手段であり量産化を行うことでコストを引き下げる
ことができる。又、冷却用のパイプ7はバンプ4の中に
挿入され回路パターン2の端子と接続される。従って、
各バンプ間は冷却パイプ7で短絡する可能性があるため
パイプ7の分岐部分が挿入されるバンプは接地回路のパ
ターン端子が望ましく、適当な場所にダミー接地回路の
パターン端子を設け、冷却用のバンプを作ってもよい。
【0012】次に第3の実施例について図3並びに図4
を用いて説明する。尚、第1実施例と同様の部分につい
ては同じ符号を付して説明を省略する。図3は第3実施
例の構成を示す斜視図で、回路基板1上に半導体素子3
が実装され、半導体素子3の外部端子と回路基板1の回
路パターン2の端子とはリード線(ボンディングワイ
ヤ)8によって接続されているワイヤボンディング法に
よる実装である。そして、9は冷却水13を流すための
パイプで、リード線8と回路基板1との隙間において、
半導体素子3の側面を取り巻くような形で設けられ、パ
イプ9の外装はリード線8が接触しても短絡しないよう
に絶縁材によるパイプや外装が絶縁されたパイプが使用
されている。
【0013】図4は第3実施例の図3に示すA−A断面
を表した図であり半導体素子3を装着した後、10の絶
縁性で接着性があり時間を経過すると凝固する封止樹脂
で固定する。このように第3の実施例においては直接半
導体素子3を直接側面より冷却することで小型で簡単な
構造となり、しかも効果的な冷却が可能である。
【0014】次に第4の実施例について図5を用いて説
明する。尚、第1実施例と同様の部分については同じ符
号を付して説明を省略する。11は副回路基板で副基板
11上に半導体素子3が複数個実装された、例えばハイ
ブリッドIC(HIC)等である。そして、副回路基板
11の中に冷却水13を流す副パイプ12が設けられて
いる。
【0015】又、主回路基板1にも冷却水13を流すた
めの主パイプ7が設けられて、副回路基板11の外部接
続端子が副回路基板11の半導体素子3が実装されてい
る面と反対の面(裏面)に設けられており、主回路基板
1の回路パターン2の端子とバンプ4により実装されて
いる。そして、そのバンプ4の中を貫通して主回路基板
1の冷却水主パイプ7と副回路基板11の冷却水副パイ
プ12を結ぶパイプで連結される構造になっている。
【0016】従って、冷却用の流水は主回路基板1の主
パイプ7から副回路基板11の冷却水副パイプ12にも
流れて副回路基板11に実装されている半導体素子3が
発熱する熱を吸収し、主回路基板1の冷却水主パイプ7
を通って冷却を行う。又、これらの放熱は第1実施例で
も述べたように最終的には外部の放熱装置に接続され冷
却水は循環する。又、副回路基板11の冷却水副パイプ
12と主回路基板1の冷却水主パイプ7を結ぶパイプが
貫通されたバンプ4は各バンプ間の冷却パイプ7で短絡
する可能性があるため主パイプ7と副パイプ12とを結
ぶパイプが貫通されたバンプ4は接地回路のパターン端
子が望ましく、適当な場所にダミー接地回路のパターン
端子を設け、冷却用のバンプを作ってもよい。
【0017】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明におい
ては、半導体素子から発せられる熱を効果的に冷却し、
小型で安価な冷却構造を実現する。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例に於ける構成図。
【図2】第2実施例に於ける構成図。
【図3】第3実施例に於ける構成斜視図
【図4】図3に於けるA−A断面図
【図5】第4実施例に於ける構成図。
【図6】従来の実施例に於ける構成図。
【符号の説明】
1・・・・・・・回路基板 2・・・・・・・半導体素子 3・・・・・・・バンプ 4・・・・・・・冷却用のパイプ 5・・・・・・・回路パターン 6・・・・・・・封止樹脂 7・・・・・・・冷却用パイプ 8・・・・・・・リード線

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回路基板上の配線パターンと半導体素子
    とが複数の導電性材料によるバンプを介して接続され、
    該バンプは前記半導体素子と前記回路基板との間で挟ま
    れた構造からなる半導体素子の実装構造に於いて、 前記各バンプ間に存在する間隙に、冷却水を流すパイプ
    を設け、前記各バンプ周辺から発生する熱を前記パイプ
    に流れる冷却水により冷却してなることを特徴とする半
    導体素子の実装構造。
  2. 【請求項2】 回路基板上の配線パターンと半導体素子
    とが複数の導電性材料によるバンプを介して接続され、
    該バンプは前記半導体素子と前記回路基板との間で挟ま
    れた構造からなる半導体素子の実装構造に於いて、 前記バンプ内部まで挿通された、冷却水を流すパイプを
    設け、前記各バンプ周辺からの発熱を前記パイプに流れ
    る冷却水により冷却してなることを特徴とする半導体素
    子の実装構造。
  3. 【請求項3】 回路基板上の配線パターンと半導体素子
    とがワイヤを介して接続されてなる半導体素子の実装構
    造に於いて、 前記ワイヤと前記回路基板との間に前記半導体素子の周
    囲を取り巻く様に冷却水を流すパイプを設け、前記半導
    体素子からの発熱を前記パイプを流れる冷却水により冷
    却してなることを特徴とする半導体素子の実装構造。
  4. 【請求項4】 主回路基板上の配線パターンと半導体素
    子が搭載された副回路基板とが複数の導電性材料による
    バンプを介して接続されてなる半導体素子の実装構造に
    於いて、 前記主回路基板内に挿通された冷却水を流す主パイプ
    と、 前記主パイプから分岐され、前記バンプ内を貫通し、更
    に前記副回路基板内に挿通された副パイプとを設け、 前記半導体素子から発生する熱を前記副パイプに流れる
    冷却水により伝導し、更に前記主パイプまで伝導して、
    冷却してなることを特徴とする半導体素子の実装構造。
JP6786897A 1997-03-21 1997-03-21 半導体素子の実装構造 Withdrawn JPH10261748A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100673380B1 (ko) * 2004-12-20 2007-01-24 삼성전자주식회사 냉매로가 형성된 반도체 칩과, 그를 이용한 반도체 패키지및 반도체 패키지 냉각 시스템
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US9449896B2 (en) 2014-01-13 2016-09-20 Stmicroelectronics Sa Device comprising a three-dimensional integrated structure with simplified thermal dissipation, and corresponding fabrication method

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Effective date: 20040601