JPS61237457A - 吸熱器 - Google Patents
吸熱器Info
- Publication number
- JPS61237457A JPS61237457A JP61078427A JP7842786A JPS61237457A JP S61237457 A JPS61237457 A JP S61237457A JP 61078427 A JP61078427 A JP 61078427A JP 7842786 A JP7842786 A JP 7842786A JP S61237457 A JPS61237457 A JP S61237457A
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- JP
- Japan
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- mixture
- heat absorber
- particles
- thermal conductivity
- temperature
- Prior art date
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- Granted
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K5/00—Heat-transfer, heat-exchange or heat-storage materials, e.g. refrigerants; Materials for the production of heat or cold by chemical reactions other than by combustion
- C09K5/02—Materials undergoing a change of physical state when used
- C09K5/06—Materials undergoing a change of physical state when used the change of state being from liquid to solid or vice versa
- C09K5/063—Materials absorbing or liberating heat during crystallisation; Heat storage materials
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
- Cookers (AREA)
- Non-Silver Salt Photosensitive Materials And Non-Silver Salt Photography (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (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】
（産業上の利用分野）
本発明は吸熱器（ｈｅａｔ ５ｉｎｋ）に関するもので
ある。
ある。
（従来技術）
現在エレクトロニクスの分野ではより複雑より小型とな
る傾向がある。
る傾向がある。
より複雑となるのはエレクトロニクス自体の使用の増加
に起因している。より小型となるのは所定の時間内にな
し得る演算の数に関連する。
に起因している。より小型となるのは所定の時間内にな
し得る演算の数に関連する。
より複雑とするには１秒間当たりの操作数を増加しなけ
ればならない、総ての電気信号は光の速度で進み、これ
以上にはならないから各オペレータ間の距離を減少しな
ければならず、又このためシリコンチップの単位面積当
たりの回路を多くする努力がなされている。
ればならない、総ての電気信号は光の速度で進み、これ
以上にはならないから各オペレータ間の距離を減少しな
ければならず、又このためシリコンチップの単位面積当
たりの回路を多くする努力がなされている。
信幀性を増し、凹凸を増すことはこのプロセスの効果の
面とエレクトロニクスの使用を増大する面で好ましい。
面とエレクトロニクスの使用を増大する面で好ましい。
マイクロチップの製造方法において使用する材料の物理
的制限は単位面積当たりの回路密度に関して限度に達し
ている。
的制限は単位面積当たりの回路密度に関して限度に達し
ている。
製造は既にミクロン以下のレベルの間隔でなされており
、材料を改良してもその製造速度を向上するのは不可能
であり、従ってより大きな面積を必要としている。装置
の複雑さは今や製造方法における誤差率に起因して制限
されている。製造の９０％の誤差率は９０％であり、こ
れにより装置のコストが高くなっている。
、材料を改良してもその製造速度を向上するのは不可能
であり、従ってより大きな面積を必要としている。装置
の複雑さは今や製造方法における誤差率に起因して制限
されている。製造の９０％の誤差率は９０％であり、こ
れにより装置のコストが高くなっている。
誤差率を減少することは単位面積当たりのオペレータ又
はゲートの総数と１つのゲートの欠陥が全装置の欠陥と
なることのため困難でありプロセス速度が低下する。好
ましい回路では装置に余分の素子を設は低い価のチップ
（ローパアフオーマンス）又は低い誤差率を達成してい
る。然しなからこのようにする場合のコストによりゲー
トの総数が上昇される。この手段は多くの制限を有して
いることは明らかである。
はゲートの総数と１つのゲートの欠陥が全装置の欠陥と
なることのため困難でありプロセス速度が低下する。好
ましい回路では装置に余分の素子を設は低い価のチップ
（ローパアフオーマンス）又は低い誤差率を達成してい
る。然しなからこのようにする場合のコストによりゲー
トの総数が上昇される。この手段は多くの制限を有して
いることは明らかである。
更にエレクトロニクスは全ハイブリッド化に向けられて
いる。このため複合回路が製造効率から前テストされた
マイクロチップを集めることによって組立てられている
。このチップとチップ間の距離は小さくしなければなら
ず、三次元的な回路設計としなければならない、このプ
ロセスは既に始められており、完成されている。
いる。このため複合回路が製造効率から前テストされた
マイクロチップを集めることによって組立てられている
。このチップとチップ間の距離は小さくしなければなら
ず、三次元的な回路設計としなければならない、このプ
ロセスは既に始められており、完成されている。
このプロジェクトにおける大きな問題は個々のチップの
冷却にある。従ってマイクロチップの列を冷却するため
に好適な高い熱伝導度の吸熱器を得るのが特に望まれて
いる。吸熱器には伝熱性のペーストとセラミックを用い
るのが考えられるが安全性の点で好ましくない。
冷却にある。従ってマイクロチップの列を冷却するため
に好適な高い熱伝導度の吸熱器を得るのが特に望まれて
いる。吸熱器には伝熱性のペーストとセラミックを用い
るのが考えられるが安全性の点で好ましくない。
本発明の吸熱器は微晶材料の非導電性粒子とこの粒子間
の空隙に充填される非導電性充填材との混合物より成り
、前記混合物はその熱伝導度が温度に対して非直線であ
り、且つ正特性で前記熱伝導度が温度上昇と共に上昇す
るような粒子密度であることを特徴とする。
の空隙に充填される非導電性充填材との混合物より成り
、前記混合物はその熱伝導度が温度に対して非直線であ
り、且つ正特性で前記熱伝導度が温度上昇と共に上昇す
るような粒子密度であることを特徴とする。
本発明の吸熱器には電気的に接続された複数のマイクロ
チップが埋められる。
チップが埋められる。
又吸熱器は他の吸熱器と熱的に接触している。
又前記微晶材料としてはダイヤモンド、立方晶形窒化硼
素、サファイヤ又は炭化珪素又はこれらの混合物より成
るものが用いられている。
素、サファイヤ又は炭化珪素又はこれらの混合物より成
るものが用いられている。
微晶材料の粒子は所定の伝熱通路、即ち所定区域から熱
を急速に除去する通路を作るために好ましい密度とされ
る。マイクロチップを吸熱器内に埋める例ではマイクロ
チップが混合物粒子に熱的に接触し、その結果チップに
生じている熱が急速に除去される。一般にチップは３０
０℃以下に維持すべきであるが本発明の吸熱器はこのた
めに好適である。
を急速に除去する通路を作るために好ましい密度とされ
る。マイクロチップを吸熱器内に埋める例ではマイクロ
チップが混合物粒子に熱的に接触し、その結果チップに
生じている熱が急速に除去される。一般にチップは３０
０℃以下に維持すべきであるが本発明の吸熱器はこのた
めに好適である。
例えば粒子密度は５０容量％以上、好ましくは６０容量
％以上とし、粒子間の平均距離は約０．１μ又はこれ以
下とする。所望の粒子間平均距離が０．１μ又はこれ以
下である限り粒子の゛大きさは問題とはならない。振動
によるマイクロチップに対する害は少ない。
％以上とし、粒子間の平均距離は約０．１μ又はこれ以
下とする。所望の粒子間平均距離が０．１μ又はこれ以
下である限り粒子の゛大きさは問題とはならない。振動
によるマイクロチップに対する害は少ない。
前記充填材は非導電性で破壊電圧が大きく、収縮や熱膨
張が少なく流動特性が良（、少なくとも３００℃の温度
に耐えるものとする。更に充填材は吸熱器内に埋めたチ
ップ又は回路を必要に応じて取り出すことができるもの
であるようにする。
張が少なく流動特性が良（、少なくとも３００℃の温度
に耐えるものとする。更に充填材は吸熱器内に埋めたチ
ップ又は回路を必要に応じて取り出すことができるもの
であるようにする。
好ましい充填材はシリコン油、フルオロカーボン類及び
パラフィン類の単体又は混合物である。充填材を液体と
し、特別な物質に混ぜた場合、少し硬いペーストが得ら
れるようにするのが好ましい。
パラフィン類の単体又は混合物である。充填材を液体と
し、特別な物質に混ぜた場合、少し硬いペーストが得ら
れるようにするのが好ましい。
本発明の吸熱器はマイクロチップの製造に好適である。
このようなマイクロチップは回路を形成するため電気的
に接続されたマイクロチップの列より成り、吸熱器内に
埋められる。
に接続されたマイクロチップの列より成り、吸熱器内に
埋められる。
以下図面によって本発明の詳細な説明する。
第１図において１は吸熱器を示し、２はセル、３はその
カバー、４はこのセル２内に充填された微晶材料の非導
電性粒子と、この粒子間の空隙に充填された非導電性充
填材との混合物である。
カバー、４はこのセル２内に充填された微晶材料の非導
電性粒子と、この粒子間の空隙に充填された非導電性充
填材との混合物である。
５は混合物４内に埋められた基板６に取り付けた複数の
導電性マイクロチップであり、混合物４と熱的に間接的
に接触し、熱はこのマイクロチップ５から導出される。
導電性マイクロチップであり、混合物４と熱的に間接的
に接触し、熱はこのマイクロチップ５から導出される。
７ａ、７ｂは夫々マイクロチップ５に接続され電気回路
を形成する導線である。
を形成する導線である。
第２図には複数のマイクロチップ５の１つの群を示すが
、複数の群を設は所望の列、例えば三次元的に配列して
電気的に接続することが可能である。
、複数の群を設は所望の列、例えば三次元的に配列して
電気的に接続することが可能である。
吸熱器１は同−又は他の種類の吸熱器１ａに熱的に接触
せしめることができる。この場合には吸熱器１内のマイ
クロチップ５は吸熱器ｌａ内のマイクロチップ５ａに導
線７ｂによって電気的に連結される。
せしめることができる。この場合には吸熱器１内のマイ
クロチップ５は吸熱器ｌａ内のマイクロチップ５ａに導
線７ｂによって電気的に連結される。
混合物４の微晶材料の粒子はダイヤモンド粒子であるが
他の微晶材料、例えば立方晶形窒化硼素、サファイア又
は炭化珪素等を用い得る。
他の微晶材料、例えば立方晶形窒化硼素、サファイア又
は炭化珪素等を用い得る。
又充填材はフルオロカーボン又はパラフィンであり、他
の好ましい材料も使用出来る。
の好ましい材料も使用出来る。
混合物４は少なくとも５０容量％、好ましくは少な（と
も６０容量％のダイヤモンド粒子密度を有する少し硬い
ペースト状である。セル２内の混合物４の粒子径の分布
及び充填の度合は平均粒子間距離が約０．１又はこれ以
下となるようにする。混合物４を形成する際にダイヤモ
ンド粒子は酸洗いし、極めて純度の高い水によってゆす
ぎその表面の汚れを落とし、次いで真空炉内で焼成する
。
も６０容量％のダイヤモンド粒子密度を有する少し硬い
ペースト状である。セル２内の混合物４の粒子径の分布
及び充填の度合は平均粒子間距離が約０．１又はこれ以
下となるようにする。混合物４を形成する際にダイヤモ
ンド粒子は酸洗いし、極めて純度の高い水によってゆす
ぎその表面の汚れを落とし、次いで真空炉内で焼成する
。
［
粒径分布が約６５容量％で平均粒子間距離が約０．１μ
のダイヤモンド粉末を酸洗いし、極めて純度の高い水に
よってゆすぎその表面の汚れを落とし、次いで約５００
℃、真空度少なくとも１．１０−’）−ルの炉内で焼成
し、材料内に侵み込んだ水分を含めて総ての水分を除去
した。
のダイヤモンド粉末を酸洗いし、極めて純度の高い水に
よってゆすぎその表面の汚れを落とし、次いで約５００
℃、真空度少なくとも１．１０−’）−ルの炉内で焼成
し、材料内に侵み込んだ水分を含めて総ての水分を除去
した。
次いで炉内の温度を１２０’ｔ’に減じ、炉内にｎ−デ
カンの蒸気を吹き込んだ。蒸気圧をｎ−デカンが凝縮す
る迄増加した。得られた粉末を１００℃の閉容器に移し
、ｎ−デカンとフルオロカーボン油１．４モル％との混
合物を、粉末を十分に塗らすに十分な量だけ加えた。得
られた混合物の約６５容量％を空隙を発生しないように
してセルに充填し、次いでセルを封じた。得られた混合
物の熱伝導度は温度に対して非直線であり且つ正特性で
、温度上昇と共に上昇した。
カンの蒸気を吹き込んだ。蒸気圧をｎ−デカンが凝縮す
る迄増加した。得られた粉末を１００℃の閉容器に移し
、ｎ−デカンとフルオロカーボン油１．４モル％との混
合物を、粉末を十分に塗らすに十分な量だけ加えた。得
られた混合物の約６５容量％を空隙を発生しないように
してセルに充填し、次いでセルを封じた。得られた混合
物の熱伝導度は温度に対して非直線であり且つ正特性で
、温度上昇と共に上昇した。
ダイヤモンド粉末が加えられる混合物内のｎ−デカンに
対するフルオロカーボン油の割合は、最適な熱伝導度を
得るため最終混合物内のダイヤモンド粉末の密度に応じ
て変えることが出来、この好ましい割合は試行錯誤によ
って容易に決定することが出来る。
対するフルオロカーボン油の割合は、最適な熱伝導度を
得るため最終混合物内のダイヤモンド粉末の密度に応じ
て変えることが出来、この好ましい割合は試行錯誤によ
って容易に決定することが出来る。
肛
例Ｉと同様の方法で６３容量％のダイヤモンド粒子とパ
ラフィンの混合物Ａを作った。この混合物Ａの略６３容
量％をセル内に充填し、メーターケルビン（ｍ −ｋ）
当たりの熱伝導度（ワット）（Ｗバ請・ｋ））をセルの
異なる温度（ΔＴ）で測定した。この結果を第２図及び
表■にｌ土 ２０ １．４０ ３４ １．４３ ３９ １．４９ ４３ １゜５３ ４８ １．５６ 表■と第２図は熱伝導度が温度に対して非直線であり且
つ正特性を有することを示している。
ラフィンの混合物Ａを作った。この混合物Ａの略６３容
量％をセル内に充填し、メーターケルビン（ｍ −ｋ）
当たりの熱伝導度（ワット）（Ｗバ請・ｋ））をセルの
異なる温度（ΔＴ）で測定した。この結果を第２図及び
表■にｌ土 ２０ １．４０ ３４ １．４３ ３９ １．４９ ４３ １゜５３ ４８ １．５６ 表■と第２図は熱伝導度が温度に対して非直線であり且
つ正特性を有することを示している。
貫且
例■と同様の方法で５８容量％のダイヤモンド粒子とフ
ルオロカーボンの混合物Ｂを作った。
ルオロカーボンの混合物Ｂを作った。
この混合物Ｂの略５８容量％をセル内に充填し、メータ
ーケルビン（ｍ−ｋ）当たりの熱伝導度（ワット） （
Ｗ／（ｍ・ｋ））をセルの異なる温度（ΔＴ）で測定し
た。この結果を第２図及び表■に示す。
ーケルビン（ｍ−ｋ）当たりの熱伝導度（ワット） （
Ｗ／（ｍ・ｋ））をセルの異なる温度（ΔＴ）で測定し
た。この結果を第２図及び表■に示す。
表■
１９ １．１２
３０ １．１４
３６ １．１８
５１ １．２３
５６．５ １．３３
６６ １．４２
６８ １．４４
７１ １．４７
８０ １．５６
表２と第２図は熱伝導度が温度に対して非直線であり、
正特性を有して温度上昇と共に熱伝導度が上昇すること
を示している。
正特性を有して温度上昇と共に熱伝導度が上昇すること
を示している。
本発明の吸熱器のメカニズムは完全には解明されていな
いが充填材の原子が密に充填されたダイヤモンド粒子の
対向面間ではね返り、温度上昇と共にその速度が増加し
、その結果混合物の熱伝導度が正特性で温度上昇と共に
非直線的に増加するものと考えられる。
いが充填材の原子が密に充填されたダイヤモンド粒子の
対向面間ではね返り、温度上昇と共にその速度が増加し
、その結果混合物の熱伝導度が正特性で温度上昇と共に
非直線的に増加するものと考えられる。
混合物内のダイヤモンド粉末の密度が増加すれば所定温
度における熱伝導度を増加することができる。これは表
Ｉと■及び第２図の比較からも明らかである。
度における熱伝導度を増加することができる。これは表
Ｉと■及び第２図の比較からも明らかである。
ダイヤモンド粉末粒子上の汚れが熱伝導度を低下せしめ
るためダイヤモンド粒子のクリーニングは必要である。
るためダイヤモンド粒子のクリーニングは必要である。
第１図は本発明吸熱器の断面図、第２図はその熱伝導度
曲線を示す線図である。 １．１ａ・・・吸熱器、２・・・セル、３・・・カバー
、４・・・混合物、５，５ａ・・・マイクロチップ、６
・・・基板、７ａ、７ｂ・・・２１！線。
曲線を示す線図である。 １．１ａ・・・吸熱器、２・・・セル、３・・・カバー
、４・・・混合物、５，５ａ・・・マイクロチップ、６
・・・基板、７ａ、７ｂ・・・２１！線。
Claims (8)
- （１）微晶材料の非導電性粒子とこの粒子間の空隙に充
填される非導電性充填材との混合物より成り、前記混合
物はその熱伝導度が温度に対して非直線であり、且つ正
特性で前記熱伝導度が温度上昇と共に上昇するような粒
子密度であることを特徴とする吸熱器。 - （２）前記微晶材料がダイヤモンド、立方晶形窒化硼素
、サファイヤ又は炭化珪素又はこれらの混合物より成る
特許請求の範囲第１項記載の吸熱器。 - （３）粒子密度が５０容量％以上である特許請求の範囲
第１項又は第２項記載の吸熱器。 - （４）粒子密度が６０容量％以上である特許請求の範囲
第１項、第２項又は第３項記載の吸熱器。 - （５）粒子間の平均距離が約０．１μ又はこれ以下であ
る特許請求の範囲第１項、第２項、第３項又は第４項記
載の吸熱器。 - （６）前記充填材がシリコン油、フルオロカーボン類又
はパラフィン類又はこれらの混合物である特許請求の範
囲第１項、第２項、第３項、第４項又は第５項記載の吸
熱器。 - （７）前記混合物がセルによって囲まれている特許請求
の範囲第１項、第２項、第３項、第４項、第５項又は第
６項記載の吸熱器。 - （８）微晶材料の非導電性粒子とこの粒子間の空隙に充
填される非導電性充填材との混合物より成る吸熱器と、
前記混合物にこれと熱的に接触するよう埋められた互い
に電気的に接続された複数のマイクロチップとより成り
、前記混合物はその熱伝導度が温度に対して非直線であ
り、且つ正特性で前記熱伝導度が温度上昇と共に上昇す
るような粒子密度であることを特徴とするマイクロチッ
プ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB8509439 | 1985-04-12 | ||
| GB858509439A GB8509439D0 (en) | 1985-04-12 | 1985-04-12 | Heat sink |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61237457A true JPS61237457A (ja) | 1986-10-22 |
| JPH07120737B2 JPH07120737B2 (ja) | 1995-12-20 |
Family
ID=10577553
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61078427A Expired - Lifetime JPH07120737B2 (ja) | 1985-04-12 | 1986-04-07 | 吸熱器 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4762174A (ja) |
| EP (1) | EP0201170B1 (ja) |
| JP (1) | JPH07120737B2 (ja) |
| AT (1) | ATE56468T1 (ja) |
| DE (1) | DE3674057D1 (ja) |
| GB (1) | GB8509439D0 (ja) |
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-
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- 1986-03-13 EP EP86301805A patent/EP0201170B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1986-03-13 DE DE8686301805T patent/DE3674057D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1986-04-07 JP JP61078427A patent/JPH07120737B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1986-04-11 US US06/850,773 patent/US4762174A/en not_active Expired - Lifetime
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| JPH01248551A (ja) * | 1988-03-30 | 1989-10-04 | Toshiba Corp | 半導体パッケージ |
| US5786075A (en) * | 1995-02-10 | 1998-07-28 | Fuji Die Co., Ltd. | Heat sinks and process for producing the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| GB8509439D0 (en) | 1985-05-15 |
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| US4762174A (en) | 1988-08-09 |
| EP0201170A1 (en) | 1986-11-12 |
| DE3674057D1 (de) | 1990-10-18 |
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