JPS6118159A

JPS6118159A - 半導体装置

Info

Publication number: JPS6118159A
Application number: JP13717384A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Keikoin; 利映慶光院
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1984-07-04
Filing date: 1984-07-04
Publication date: 1986-01-27

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。

Description

【発明の詳細な説明】［技術分野］本発明は、冷却技術に係り、特に、半導体装置の冷却技
術に適用して有効な技術に関するものである。

［背景技術］半導体装置は、高い回路密度を得るために、複数の半導
体チップを塔載用基板に塔載する高密度実装技術を採用
する傾向にある。

しかしながら、このような半導体装置では、半導体チッ
プの発生する熱で回路特性に影響を与えないように、冷
却手段を必要とする。

そこで、接触不良を防止する球状部を有するピストンを
半導体チップに接触させ、該半導体チップの発生する熱
をピストン等を介して冷却媒体に放出する冷却技術が知
られている（日経マグロウヒル社発行、「日経エレクト
ロニクスＪ　、１．９８２年７月１９日号、　ｐｐ２３
３〜２５２）。

しかしながら、かかる技術における検討の結果、前記半
導体チップとピストンの球状部とが点で接触されている
ので、充分な冷却効率を得ることができないという問題
点を見い出した。

［発明の目的］本発明の目的は、半導体装置の冷却効率を向上すること
が可能な技術手段を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。

［発明の概要］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、その内部に冷却媒体の圧力で伸縮自在な半導
体チップ冷却部を有する流体冷却装置を設けることによ
り、半導体チップを面で冷却することができるので、半
導体装置の冷却効率を向上することができる。

以下、本発明の構成について、本発明を、複数の半導体
チップを塔載した塔載用基板を有する半導体装置に適用
した実施例とともに説明する。

［実施例Ｉ］第１図は、本発明の実施例■を説明するための半導体装
置の概略的な斜視図、第２図は、第１図の■−■切断線
における断面図である。

なお、実施例の全図において、同一機能を有するものは
同一符号を付け、そのくり返しの説明は省略する。

第１図及び第２図において、■は塔載用基板であり、主
として、複数の半導体チップを塔載するためのものであ
る。

２は半導体チップであり、塔載用基板１の所定部に突起
電極３を介して設けられている。この半導体チップ２は
、論理機能、記憶機能等を有しており、半導体装置の機
能を構成するためのものである。

４はリードピンであり、塔載用基板１の下部に複数配置
して設けられている。このリードピン４は、塔載用基板
１の接続孔とその上部に設けられた配線（図示していな
い）とを介して、半導体チップ２と外部機器とを接続す
るためのものである。

５は封止用キャップであり、接着剤５Ｇを介して塔載用
基板１の上部に設けられている。この封止用キャップ５
は、その内部に適度なキャビティを有しており、冷却媒
体が流通するようになっている。

５Ａは冷却媒体注入口であり、封止用キャップ５の一端
側の所定部に設けられている。この冷却媒体注入口５Ａ
は、冷却媒体をキャビティ内部、すなわち、半導体装置
内部に注入するためのものである。

５Ｂは冷却媒体排出口であり、封止用キャップ５の他端
側の所定部に設けられている。この冷却媒体排出口５Ｂ
は、キャビティ内部に注入された冷却媒体を半導体装置
外部に排出するためのものである。

６は半導体チップ冷却部６Ａ及び塔載用基板冷却部６Ｂ
を有する冷却部材であり、塔載用基板ｌ又は封止用キャ
ップ５の所定部に取付けられている。

この冷却部材６は、半導体″チップ冷却部６Ａと塔載用
基板冷却部６Ｂとの間部に伸縮自在なベローズ部６Ｃが
設けられており、キャビティ内部に注入される冷却媒体
の注入圧力により、半導体チップ２と半導体チップ冷却
部６Ａとが面で接触し、塔載用基板１と塔載用基板冷却
部６Ｂとが面で接触するようになっている。

冷却部材６は−１例えば、熱伝導率が良好なリン青銅を
用い、半導体チップ冷却部６Ａ、塔載用基板冷却部６Ｂ
及びベローズ部６Ｃを一体で形成する。

前記半導体チップ２は、突起電極３により好ましくない
傾きが生じても、伸縮自在な半導体チップ冷却部６Ａと
常に面で接触するようになっている。

半導体チップ２及び塔載用基板ｌを冷却する流体冷却装
置は、主として、冷却媒体注入口５Ａ、冷却媒体排出口
５Ｂ、冷却媒体を密封する封止用キャップ５及び冷却媒
体の圧力で伸縮自在な半導体チップ冷却部６Ａと塔載用
基板冷却部６Ｂとベローズ部６Ｃとからなる冷却部材６
により構成されている。

冷却媒体は、塔載用基板１と冷却部材６とにより完全に
密封されており、半導体チップ２との直接の接触はない
ようになっている。

また、冷却効率を向上するために、冷却部材６と塔載用
基板ｌとで完全に密封された半導体チップ２の部分に、
適量の高熱伝導性ゲルや高熱伝導性ガスを注入させても
よい。

以上説明したように、本実施例■によれば、冷、却媒体
の圧力で伸縮自在な半導体チップ冷却部を有する流体冷
却装置を設けることにより、半導体チップを面で冷却す
ることができるので、半導体装置の冷却効率を向上する
ことができる。

また、冷却媒体の圧力で伸縮自在な半導体チップ冷却部
及び塔載用基板冷却部を有する流体冷却装置を設けるこ
とにより、半導体チップ及び塔載用基板を面で冷却する
ことができるので、半導体装置の冷却効率を一層向上す
ることができる。

さらに、冷却媒体の圧力で伸縮自在な半導体チップ冷却
部を有する冷却部材で流体冷却装置を形成することによ
り、その形成のための部品数が少なくなるので、流体冷
却装置の構成を簡単にすることができる。

［実施例■コ本実施例は、流体冷却装置を構成する冷却部材の他の例
を説明するためのものである。

第３図及び第４図は、本発明の実施例■を説明するため
の半導体装置の概略的な要部断面図である。

第３図において、６Ｄは半導体チップ冷却部であり、ベ
ローズ部６Ｃによって冷却部材６の所定部に設けられて
いる。この半導体チップ冷却部６Ｄは、前記実施例Ｉの
半導体チップ冷却部６Ａと略同様に、半導体チップ２と
面で接触し、その発生する熱を冷却媒体で放出させるた
めのものである。

７は方向可変部材（点線で示している）であり、半導体
チップ冷却部６Ｄ及び塔載用基板冷却部６Ｂ部分の流体
冷却装置の内部に設けられている。

この方向可変部材７は、冷却媒体の流れる方向を可変し
、半導体チップ冷却部６Ｄ及び塔載用基板冷却部６Ｂ部
分の冷却媒体の＠環を良好にし、冷却効率を向上するた
めのものである。

第４図において、８は冷却部材支持部材であり、前記実
施例Ｉの冷却部材６と同様に、塔載用基板１又は封止用
キャップ５の所定部に取付けられている。この冷却部材
支持部材８は、後述する冷却部材を支持するためのもの
である。

８Ａは開口部であり、半導体チップ２上部の冷却部材支
持部材８に設けられている。　８Ｂは開口部であり、塔
載用基板１の所定上部の冷却部材支持部材８に設けられ
ている。

９は冷却部材であり、冷却部材支持部材８に支持されて
いる。この冷却部材９は、冷却媒体の注入圧力で伸縮自
在であり、開口部８Ａ部分では半導体チップ冷却部９Ａ
を形成し、開口部８Ｂ部分では塔載用基板冷却部９Ｂを
形成するようになっている。

冷却部材９は、冷却媒体の注入圧力で伸縮自在な弾性材
料１例えば、シリコンゴム等で形成する。

そして、前記実施例Ｉと同様に、半導体チップ２と半導
体チップ冷却部９Ａとは面で接触し、塔載用基板ｌと塔
載用基板冷却部９Ｂとは面で接触するようになっている
。

本実施例■によれば、前記実施例Ｉと略同様の効果を得
ることができる。

さらに、流体冷却装置の内部に冷却媒体の流れる方向を
可変する方向可変部材を設けることにより、冷却媒体の
循環を良好にすることができるので、半導体装置の冷却
効率を向上することができる。

［実施例■］本実施例は、流体冷却装置の他の例を説明するためのも
のである。

第５図は１本発明の実施例■を説明するための半導体装
置の概略的な平面図である。

第５図において、１０は冷却媒体案内部材であり、封止
用キャップ５の所定部に設けられている。

この冷却媒体案内部材１０は、冷却媒体の流れる方向を
案内し、複数の半導体チップ２又は塔載用基板１を均一
に冷却し、冷却効率を向上するためのものである。

以上説明したように、本実施例■によれば、前記実施例
Ｉと略同様の効果を得ることができる。

さらシ；、流体冷却装置に冷却媒体案内部材を設けたこ
とにより、複数の半導体チップ又は塔載用基板を均一に
冷却することができるので、半導体装置の冷却効率を向
上することができる。

［効果］以上説明したように、本願において開示された新規な技
術手段によれば、以下に述べるような効果を得ることが
できる。

（１）冷却媒体の圧力で伸縮自在な半導体チップ冷却部
を有する流体冷却装置を設けることにより、半導体チッ
プを面で冷却することができるので、半導体装置の冷却
効率を向上することができる。

（２）冷却媒体の圧力で伸縮自在な半導体チップ冷却部
及び塔載用基板冷却部を有する流体冷却装置を設けるこ
とにより、半導体チップ及び塔載用基板を面で冷却する
ことができるので、半導体装置の冷却効率を一層向上す
ることができる。

（３）冷却媒体の圧力で伸縮自在な半導体チップ冷却部
を有する冷却部材で流体冷却装置を形成することにより
、その形成のための部品数が少なくなるので、流体冷却
装置の構成を簡単にすることができる。

以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に
もとすき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲に
おいて種々変形し得ることは勿論である。

例えば、前記実施例は、本発明を、複数の半導体チップ
を塔載した塔載用基板を有する半導体装置に適用した例
について説明したが、一つの半導体チップを塔載した塔
載用基板を有する半導体装置に適用してもよい。

また、前記実施例は、本発明を、半導体チップを塔載し
た塔載用基板を有する半導体装置に適用した例について
説明したが、集積回路が形成された半導体ウェーハを塔
載する塔載用基板を有する半導体装置に適用してもよい
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例■を説明するための半導体装
置の概略的な斜視図。第２図は、第１図のＵ−１１切断線における断面図、ｆｆ５３図及び第４図は、本発明の実施例■を説明する
ための半導体装置の概略的な要部断面図、第５図は、本
発明の実施例■を説明するための半導体装置の概略的な
平面図である。図中、ｌ・・・塔載用基板、２・・・半導体チップ、３
・・・突起電極、４・・・リードピン、５・・・封止用
キャップ、−５Ａ・・・冷却媒体注入口、５Ｂ・・・冷
却媒体排出口、５Ｃ・・・接着剤、６，９・・・冷却部
材、６Ａ、６Ｄ、９Ａ・・・半導体チップ冷却部、６Ｂ
、９Ｂ・・・塔載用基板冷却部、６Ｃ・・・ベローズ部
、７・・・方向可変部材、８・・・冷却部材支持部材、
８Ａ、８Ｂ・・・開１０部、１０・・・冷却媒体案内部
材である。第　　１　　図第　　２　　図第　　３　　図第　　５　　図

Claims

【特許請求の範囲】１、一つ又は複数の半導体チップを塔載した塔載用基板
を有する半導体装置において、その内部に冷却媒体の圧
力で伸縮自在な半導体チップ冷却部を有する流体冷却装
置を設けたことを特徴とする半導体装置。２、前記流体冷却装置は、冷却媒体の圧力で伸縮自在な
半導体チップ冷却部と塔載用基板冷却部とを有してなる
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。３、前記半導体チップ冷却部は、冷却媒体の圧力で伸縮
自在なベローズ部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。