JPS6092642A - 半導体装置の強制冷却装置 - Google Patents
半導体装置の強制冷却装置Info
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- JPS6092642A JPS6092642A JP20206183A JP20206183A JPS6092642A JP S6092642 A JPS6092642 A JP S6092642A JP 20206183 A JP20206183 A JP 20206183A JP 20206183 A JP20206183 A JP 20206183A JP S6092642 A JPS6092642 A JP S6092642A
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- JP
- Japan
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- cooling body
- semiconductor chip
- semiconductor
- coolant
- heat
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- Pending
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
- H01L23/433—Auxiliary members in containers characterised by their shape, e.g. pistons
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- 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
-
- 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
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73253—Bump and layer connectors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
この発明は、高集積化された混成集積回路を持つ半導体
装置の強制冷却装置の改良に係り、特にその放熱特性を
向上させることにより装置の小形化を図ったものである
。
装置の強制冷却装置の改良に係り、特にその放熱特性を
向上させることにより装置の小形化を図ったものである
。
最近の半導体装置は、多機能化および高機能化の要求に
より高集積化された集積回路やトランジスタ等が、多数
個絶縁基板トに実装されるようになった。したがって、
これを使用する電子計算機や通信機器をはじめほとんど
の装置は、小形化。
より高集積化された集積回路やトランジスタ等が、多数
個絶縁基板トに実装されるようになった。したがって、
これを使用する電子計算機や通信機器をはじめほとんど
の装置は、小形化。
高性能化、高信頼性化が図れ、今後も益々この傾向は強
くなって行くと考えられている。
くなって行くと考えられている。
ところで、これらの装置に使用される半導体チップの実
装方法としては、実装面積が小さくてすむフリップチッ
プダイポンディングは多くの利点を有するが、第１図に
示すように絶縁基板１上の半導体チップ２から発生する
熱は、約１１００１Ｌ〜３００ ｇｍの厚さの半田バン
プ３を介して絶縁基板１への放熱であるため放熱効率は
悪い。
装方法としては、実装面積が小さくてすむフリップチッ
プダイポンディングは多くの利点を有するが、第１図に
示すように絶縁基板１上の半導体チップ２から発生する
熱は、約１１００１Ｌ〜３００ ｇｍの厚さの半田バン
プ３を介して絶縁基板１への放熱であるため放熱効率は
悪い。
通常、電子計算機へ使用する混成集積回路（以下ＨＩＣ
という）は、フェースダウン方式で実装するＩＣチップ
の数が多数個となり、具体的には９０ｍｍＸ ９０ｔａ
ｍのセラミック製絶縁基板上には約４．６ｍｍ角のＩＣ
が１１８個実装され、その発熱量の合計は３００Ｗとな
り、電熱器なみの熱を発生することになる。したがって
、上記ＨＩＣが高機能化、多機能化するのに比例して、
如何に早く各々の半導体チップ２からの発生熱を放熱し
て冷却するかがこの分野での大きな課題である。
という）は、フェースダウン方式で実装するＩＣチップ
の数が多数個となり、具体的には９０ｍｍＸ ９０ｔａ
ｍのセラミック製絶縁基板上には約４．６ｍｍ角のＩＣ
が１１８個実装され、その発熱量の合計は３００Ｗとな
り、電熱器なみの熱を発生することになる。したがって
、上記ＨＩＣが高機能化、多機能化するのに比例して、
如何に早く各々の半導体チップ２からの発生熱を放熱し
て冷却するかがこの分野での大きな課題である。
第２図は従来のフリップチップダイポンディングした半
導体チップの実装によるＨＩＣの内部を示す断面図であ
る。この図で、１は、例えばセラミック酸の絶縁基板で
あり、その表面の導電体上に、複数の半導体チップ２を
半田バンプ３を介して融着している。そして、これらの
半導体チップ２から発生した熱は、これに当接させたピ
ストン４を通゛し、固定板６およびその上の冷却体７を
経てその内部を通る冷却液８へと放熱させる放熱通路と
、各半導体チップ２を取り巻く外気９を介して固定板６
．冷却体７へと放熱させる他の放熱通路で行われる。な
お、各ピストン４上に設けたスプリング５は、できる限
り半導体チップ２とピストン４の接触面の熱抵抗を下げ
るように適当な圧力で当該半導体チップ２で圧接してい
る。
導体チップの実装によるＨＩＣの内部を示す断面図であ
る。この図で、１は、例えばセラミック酸の絶縁基板で
あり、その表面の導電体上に、複数の半導体チップ２を
半田バンプ３を介して融着している。そして、これらの
半導体チップ２から発生した熱は、これに当接させたピ
ストン４を通゛し、固定板６およびその上の冷却体７を
経てその内部を通る冷却液８へと放熱させる放熱通路と
、各半導体チップ２を取り巻く外気９を介して固定板６
．冷却体７へと放熱させる他の放熱通路で行われる。な
お、各ピストン４上に設けたスプリング５は、できる限
り半導体チップ２とピストン４の接触面の熱抵抗を下げ
るように適当な圧力で当該半導体チップ２で圧接してい
る。
このような冷却手段では、半導体チップ２の熱が冷却体
７を通る、例えば水に達するまでの熱伝導距離が長く、
熱抵抗が大きいため急速な多量の放熱は難しく、冷却体
７の構造が複雑で、その外形も大きくなる等の欠点があ
った。
７を通る、例えば水に達するまでの熱伝導距離が長く、
熱抵抗が大きいため急速な多量の放熱は難しく、冷却体
７の構造が複雑で、その外形も大きくなる等の欠点があ
った。
この発明は、上記従来装置の欠点を解消するように、各
半導体チップの表面に、冷却体の一側壁を形成し内部を
通る冷却液の内部圧力によりその吸熱用突部が圧接され
るダイヤフラムを圧接させ、前記吸熱用突部から各半導
体チップで発生した熱を素早く、冷却体内を通る冷却液
へ放熱させるようにしたものである。
半導体チップの表面に、冷却体の一側壁を形成し内部を
通る冷却液の内部圧力によりその吸熱用突部が圧接され
るダイヤフラムを圧接させ、前記吸熱用突部から各半導
体チップで発生した熱を素早く、冷却体内を通る冷却液
へ放熱させるようにしたものである。
第３図はこの発明の半導体装置の強制冷却装置の一実施
例を示すもので、この図で、１は表面に導電体を有する
、例えばセラミック酸の絶縁基板であり、複数の半導体
チップ２を半田バンプ３を介して絶縁基板１の導電体部
に半田付けしである。また、１０はこの発明の冷却体で
、この冷却体１０の内部には、冷却液８を図示点線矢印
で示すように循環させており、かつ、この冷却体１０の
一側壁を熱伝導率のよい肉薄のダイヤフラム１１で形成
し、かつ、これに４＝１設した吸熱用突部１２が内部を
通る冷却液８の内部圧力でそれぞれ、当該対設半導体チ
ップ２の表面に圧着するようになっている。
例を示すもので、この図で、１は表面に導電体を有する
、例えばセラミック酸の絶縁基板であり、複数の半導体
チップ２を半田バンプ３を介して絶縁基板１の導電体部
に半田付けしである。また、１０はこの発明の冷却体で
、この冷却体１０の内部には、冷却液８を図示点線矢印
で示すように循環させており、かつ、この冷却体１０の
一側壁を熱伝導率のよい肉薄のダイヤフラム１１で形成
し、かつ、これに４＝１設した吸熱用突部１２が内部を
通る冷却液８の内部圧力でそれぞれ、当該対設半導体チ
ップ２の表面に圧着するようになっている。
また、第４図は第３図の他の実施例を示すもので、この
場合は各吸熱用突部１２に冷却体１０内に組み込んだス
プリング等からなる加圧助成部材１３を設けて、加圧体
１４と半導体チップ２との圧着力を増加させるようにし
たものである。
場合は各吸熱用突部１２に冷却体１０内に組み込んだス
プリング等からなる加圧助成部材１３を設けて、加圧体
１４と半導体チップ２との圧着力を増加させるようにし
たものである。
さらに、第５図、第６図はダイヤフラム１１に付設され
る吸熱用突部１２の他の実施例を示すものであり、この
場合は吸熱用突部１２それ自体を蛇腹状に形成して弾発
力を持たせたものである。
る吸熱用突部１２の他の実施例を示すものであり、この
場合は吸熱用突部１２それ自体を蛇腹状に形成して弾発
力を持たせたものである。
なお、上記実施例では、冷却体７内に冷却水を循環させ
た場合について説明しているが、冷却奴体は必ずしも水
に特定されることはない。
た場合について説明しているが、冷却奴体は必ずしも水
に特定されることはない。
以上説明したように、この発明は、各半導体チップで発
生した熱を早く、多量に放出できるため高性能で高密度
のＨＩＣが得られ、かつ、冷却体の構造が簡単なため全
体の小形化が図れ、安価なＨＩＣが得られる利点がある
。
生した熱を早く、多量に放出できるため高性能で高密度
のＨＩＣが得られ、かつ、冷却体の構造が簡単なため全
体の小形化が図れ、安価なＨＩＣが得られる利点がある
。
【図面の簡単な説明】
第１図は半導体チップを半田バンプを介して絶縁基板に
グイポンディングした状態を示す断面図、第２図は従来
の半導体装置の強制冷却装置を示す断面図、第３図はこ
の発明の一実施例を示す断面図、第４図はこの発明の他
の実施例を示す断面図、第５図、第６図は冷却体のダイ
ヤプラムに付設した吸熱用突部の他の実施例をそれぞれ
示す要部の拡大断面図である。 図中、１は絶縁基板、２は半導体チップ、８は冷却液、
１０は冷却体、１１はダイヤフラム、１２は吸熱用突部
、１３は加熱助成部材、１４は加圧体である。 なお、図中の同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 大 岩 増 維 （外２名） 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 手続補正書（方式） 特許庁長官殿 １、事件の表示 特願昭５８−２０２０８１号２、発明
の名称 半導体装置の強制冷却装置３、補正をする者 代表者片由仁へ部 ５、補正命令の日付 昭和５９年１月３１日明細書全文 ７、補正の内容 瀦鴫μ／れ４脣↓（伴・ルし２ 以上
グイポンディングした状態を示す断面図、第２図は従来
の半導体装置の強制冷却装置を示す断面図、第３図はこ
の発明の一実施例を示す断面図、第４図はこの発明の他
の実施例を示す断面図、第５図、第６図は冷却体のダイ
ヤプラムに付設した吸熱用突部の他の実施例をそれぞれ
示す要部の拡大断面図である。 図中、１は絶縁基板、２は半導体チップ、８は冷却液、
１０は冷却体、１１はダイヤフラム、１２は吸熱用突部
、１３は加熱助成部材、１４は加圧体である。 なお、図中の同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人 大 岩 増 維 （外２名） 第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 手続補正書（方式） 特許庁長官殿 １、事件の表示 特願昭５８−２０２０８１号２、発明
の名称 半導体装置の強制冷却装置３、補正をする者 代表者片由仁へ部 ５、補正命令の日付 昭和５９年１月３１日明細書全文 ７、補正の内容 瀦鴫μ／れ４脣↓（伴・ルし２ 以上
Claims (3)
- （１）内部に冷却液が通る冷却体に設けられ、その−側
壁を形成するダイヤプラムに、絶縁基板上に固着された
各半導体チップの表面に圧接する吸熱用突部を設けたこ
とを特徴とする半導体装置の強制冷却装置。 - （２）絶縁基板の各半導体チップに圧接させた冷却体の
ダイヤプラムの吸熱用突部Ｉｆ、この冷却体に内装され
た加圧助成部材を有することを特徴とする特許請求の範
囲第（１）項記載の半導体装置の強制冷却装置。 - （３）冷却体のダイヤフラムに設けた吸熱用突部を蛇腹
状に形成させ、これに圧接される各半導体チップとの間
に弾発力を付与させたことを特徴とする特許請求の範囲
第（１）項記載の半導体装置の強制冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20206183A JPS6092642A (ja) | 1983-10-26 | 1983-10-26 | 半導体装置の強制冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20206183A JPS6092642A (ja) | 1983-10-26 | 1983-10-26 | 半導体装置の強制冷却装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6092642A true JPS6092642A (ja) | 1985-05-24 |
Family
ID=16451290
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20206183A Pending JPS6092642A (ja) | 1983-10-26 | 1983-10-26 | 半導体装置の強制冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6092642A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4933747A (en) * | 1989-03-27 | 1990-06-12 | Motorola Inc. | Interconnect and cooling system for a semiconductor device |
| JPH03502026A (ja) * | 1988-10-31 | 1991-05-09 | ユニシス・コーポレーション | 液体冷却集積回路モジュール |
| JPH0727161U (ja) * | 1993-10-22 | 1995-05-19 | 株式会社アドバンテスト | 電子部品用冷却装置 |
| JP2013045930A (ja) * | 2011-08-25 | 2013-03-04 | Meidensha Corp | 半導体モジュール |
| JP2018206933A (ja) * | 2017-06-02 | 2018-12-27 | 株式会社デンソー | 電源装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5444479A (en) * | 1977-09-12 | 1979-04-07 | Ibm | Sealed cooler |
| JPS57178348A (en) * | 1981-04-27 | 1982-11-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Cooling unit for semiconductor integrated circuit device |
-
1983
- 1983-10-26 JP JP20206183A patent/JPS6092642A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5444479A (en) * | 1977-09-12 | 1979-04-07 | Ibm | Sealed cooler |
| JPS57178348A (en) * | 1981-04-27 | 1982-11-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Cooling unit for semiconductor integrated circuit device |
Cited By (5)
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| JPH03502026A (ja) * | 1988-10-31 | 1991-05-09 | ユニシス・コーポレーション | 液体冷却集積回路モジュール |
| US4933747A (en) * | 1989-03-27 | 1990-06-12 | Motorola Inc. | Interconnect and cooling system for a semiconductor device |
| JPH0727161U (ja) * | 1993-10-22 | 1995-05-19 | 株式会社アドバンテスト | 電子部品用冷却装置 |
| JP2013045930A (ja) * | 2011-08-25 | 2013-03-04 | Meidensha Corp | 半導体モジュール |
| JP2018206933A (ja) * | 2017-06-02 | 2018-12-27 | 株式会社デンソー | 電源装置 |
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