JPS6182450A - 半導体装置用パツケ−ジ - Google Patents
半導体装置用パツケ−ジInfo
- Publication number
- JPS6182450A JPS6182450A JP20451784A JP20451784A JPS6182450A JP S6182450 A JPS6182450 A JP S6182450A JP 20451784 A JP20451784 A JP 20451784A JP 20451784 A JP20451784 A JP 20451784A JP S6182450 A JPS6182450 A JP S6182450A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor device
- package
- heat
- electronic cooling
- semiconductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- 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
- H01L23/38—Cooling arrangements using the Peltier effect
-
- 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
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- 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〕
本発明は半導体装置用パッケージに係り、特に半導体装
置の発熱を効果的に外部に放熱する半導体装置用パッケ
ージに関する。
置の発熱を効果的に外部に放熱する半導体装置用パッケ
ージに関する。
近年半導体装置の大規模化、高集積化が急速に進み、そ
れに伴い半導体装置で発生する熱は珊加の一途をたどっ
ている。このためこの発生した熱の効果的な放熱が重要
な課題となっている。
れに伴い半導体装置で発生する熱は珊加の一途をたどっ
ている。このためこの発生した熱の効果的な放熱が重要
な課題となっている。
一般にパッケージ内の半導体装置で発生した熱は種々の
熱抵抗を経てパッケージの外部に伝導され、パッケージ
の外部において対流により自然放熱するか、パッケージ
に放熱板を取りつけて放熱するか、この放熱板を冷部フ
ァン等により強制冷却するか等の方法により大気中に放
熱される。
熱抵抗を経てパッケージの外部に伝導され、パッケージ
の外部において対流により自然放熱するか、パッケージ
に放熱板を取りつけて放熱するか、この放熱板を冷部フ
ァン等により強制冷却するか等の方法により大気中に放
熱される。
これら従来の方法によれば、パッケージ内の半導体装置
内の接合温度は、半導体装置で発生した熱をパッケージ
の外部に伝導するため熱抵抗が存在するため、パッケー
ジの外部の周囲温度よりも高くなる。すなわちパッケー
ジ内の半導体装置の接合温度Ｔｊ（’Ｃ）は、 Ｔ−＝Ｔａ＋Ｒ−Ｗ （１）となる。た
だしＴａはパッケージの外部の周囲温度Ｃ℃）、Ｒは熱
抵抗（℃／Ｗ）、Ｗは消費電力（Ｗ）とする。この（１
）式から分るように、パッケージ内の半導体装置の接合
温度Ｔ、を低く抑えるためには、パッケージの外部の周
囲温度Ｔａを低くするか、あるいは熱抵抗Ｒを小さくす
る必要があるが、従来の放熱板や冷却ファンを用いてパ
ッケージの外部から冷却する方法では、パッケージ内の
半導体装置の接合温度ＦＪを低゛く押えるには限界を有
している。
内の接合温度は、半導体装置で発生した熱をパッケージ
の外部に伝導するため熱抵抗が存在するため、パッケー
ジの外部の周囲温度よりも高くなる。すなわちパッケー
ジ内の半導体装置の接合温度Ｔｊ（’Ｃ）は、 Ｔ−＝Ｔａ＋Ｒ−Ｗ （１）となる。た
だしＴａはパッケージの外部の周囲温度Ｃ℃）、Ｒは熱
抵抗（℃／Ｗ）、Ｗは消費電力（Ｗ）とする。この（１
）式から分るように、パッケージ内の半導体装置の接合
温度Ｔ、を低く抑えるためには、パッケージの外部の周
囲温度Ｔａを低くするか、あるいは熱抵抗Ｒを小さくす
る必要があるが、従来の放熱板や冷却ファンを用いてパ
ッケージの外部から冷却する方法では、パッケージ内の
半導体装置の接合温度ＦＪを低゛く押えるには限界を有
している。
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、半導体装
置の接合部を直接冷却することができる半導体装置用パ
ッケージを提供することを目的とする。
置の接合部を直接冷却することができる半導体装置用パ
ッケージを提供することを目的とする。
上記目的を達成するため本発明による半導体装置用パッ
ケージは、半導体装置をマウントするマウント部と、吸
熱部がこのマウント部に抵触している電子冷却手段とを
備えたことを特徴とする。
ケージは、半導体装置をマウントするマウント部と、吸
熱部がこのマウント部に抵触している電子冷却手段とを
備えたことを特徴とする。
この電子冷却手段はベルチェ効果を利用したものであり
、パッケージ内の半導体装置の接合部を直接的に冷却す
るＪ：うにしたちのである。
、パッケージ内の半導体装置の接合部を直接的に冷却す
るＪ：うにしたちのである。
本発明の一実施例による半導体装置用パンケージを第１
図、第２図に示す。パッケージ本体２のベッド９上に半
導体装置４がマウントされている。
図、第２図に示す。パッケージ本体２のベッド９上に半
導体装置４がマウントされている。
ベッド９の下部にベルチェ効果を利用した電子冷却部７
が設けられている。電子冷却部７の吸熱部８は半導体装
置４がマウントされているベッド９に接触し、発熱部６
は放熱板５に接触している。
が設けられている。電子冷却部７の吸熱部８は半導体装
置４がマウントされているベッド９に接触し、発熱部６
は放熱板５に接触している。
放熱板５はパッケージ本体２の外部に露出している。
電子冷却部７はベルチェ効果を利用した電子冷却素子１
８から構成されている。電子冷却素子１８は第３図に示
すようにｎ型半導体３０とｎ型半導体３２を金属板３４
で接続され、ｎ型半導体３０の方から電流Ｉを流すと、
ベルチェ効果により金属板３４で吸熱が生ずる。本実施
例では複数の電子冷却素子１８を第２図に示すように直
列接続する。直列接続された電子冷却素子１８の列の両
端を雷′ｍ端子１１と設置端子１２に接続する。
８から構成されている。電子冷却素子１８は第３図に示
すようにｎ型半導体３０とｎ型半導体３２を金属板３４
で接続され、ｎ型半導体３０の方から電流Ｉを流すと、
ベルチェ効果により金属板３４で吸熱が生ずる。本実施
例では複数の電子冷却素子１８を第２図に示すように直
列接続する。直列接続された電子冷却素子１８の列の両
端を雷′ｍ端子１１と設置端子１２に接続する。
なお電源端子１１と設置端子１２に半導体装置４と共用
される。
される。
次にこの半導体装置用パッケージの動作を説明する。電
源端子１１に電源電圧ＶＤＤが印加され、設置端子１２
が設置されると、電子冷却部７の各電子冷却素子１８に
電流Ｉが流れる。すると吸熱部８の温度が下がり、この
吸熱部８に接触するベッド９が冷却され、このベッド９
上にマウントされた半導体装『４で発生ずる熱を吸収す
る。これにより半導体装置４の接合温度を低く抑える。
源端子１１に電源電圧ＶＤＤが印加され、設置端子１２
が設置されると、電子冷却部７の各電子冷却素子１８に
電流Ｉが流れる。すると吸熱部８の温度が下がり、この
吸熱部８に接触するベッド９が冷却され、このベッド９
上にマウントされた半導体装『４で発生ずる熱を吸収す
る。これにより半導体装置４の接合温度を低く抑える。
他方電子冷却部７の発熱部６は放熱板１５を通してパッ
ケージ本体２の外部に放熱する。このとき、放熱板５を
冷却ファン等により強制冷却すれば電子冷却部７の吸熱
部８における吸熱効率がざらに高くなる。
ケージ本体２の外部に放熱する。このとき、放熱板５を
冷却ファン等により強制冷却すれば電子冷却部７の吸熱
部８における吸熱効率がざらに高くなる。
この電子冷却部７の吸熱部８によって冷却される半導体
装置４の接合温度下・（’Ｃ）は、Ｔ−＝ （Ｔａ＋Ｒ
−Ｗ）＋Ｔ −（２）Ｊ
Ｃとなる。ただしＴｃは吸熱部
８の温度（’Ｃ）である。したがって半導体装置４の接
合温度Ｔ は、電子冷却部７の吸熱部８の温度Ｔ。によ
り低く抑えられることになる。
装置４の接合温度下・（’Ｃ）は、Ｔ−＝ （Ｔａ＋Ｒ
−Ｗ）＋Ｔ −（２）Ｊ
Ｃとなる。ただしＴｃは吸熱部
８の温度（’Ｃ）である。したがって半導体装置４の接
合温度Ｔ は、電子冷却部７の吸熱部８の温度Ｔ。によ
り低く抑えられることになる。
ところでここにいうベルチェ効果とは２種類の金属の接
点に電流ＩＳ流れた場合この接点においてジュール熱以
外の熱ｆｆ１Ｑが電流Ｉに比例して発生しまたは吸収さ
れる現象である。
点に電流ＩＳ流れた場合この接点においてジュール熱以
外の熱ｆｆ１Ｑが電流Ｉに比例して発生しまたは吸収さ
れる現象である。
すなわち、熱量Ｑは
Ｑ＝π・Ｉ
となる。ただし比例数πはペルチェ係数といい、π＝η
・Δ丁 と表わされる。ただしηは１℃当りの熱起電力（μＶ）
、Δ■は、両接点の温度差（’Ｃ）である。
・Δ丁 と表わされる。ただしηは１℃当りの熱起電力（μＶ）
、Δ■は、両接点の温度差（’Ｃ）である。
また材料の冷却能力の良さＺは一般に
と表わされる。ただしλ（よ材料の熱伝導率、ρは材料
の電気抵抗率、σは材料の電気伝導率とする。
の電気抵抗率、σは材料の電気伝導率とする。
半導体材料９よ比σ／λが金属のそれより小さいが、熱
起電力ηが金属のそれより大きく、また熱起電力ηの符
号がｎ型半導体とｎ型半導体とで正負逆になるため、電
流Ｉの方向によって吸熱と発熱とが逆に起こることによ
り、吸熱接点と発熱接点の組合せが容易に得られる利点
がある。
起電力ηが金属のそれより大きく、また熱起電力ηの符
号がｎ型半導体とｎ型半導体とで正負逆になるため、電
流Ｉの方向によって吸熱と発熱とが逆に起こることによ
り、吸熱接点と発熱接点の組合せが容易に得られる利点
がある。
次に本発明の他の実施例による半導体装置用パッケージ
を第４図に示す、このパッケージは、第１図、第２図に
示すものと電子冷却部７の構成が異なる。すなわち本実
施例の場合の電子冷却部７は各電子冷却素子１８を並列
接続する。これにより各電子冷却素子１８に流れる電流
が大きくなり、冷却能力がさらに上昇する。
を第４図に示す、このパッケージは、第１図、第２図に
示すものと電子冷却部７の構成が異なる。すなわち本実
施例の場合の電子冷却部７は各電子冷却素子１８を並列
接続する。これにより各電子冷却素子１８に流れる電流
が大きくなり、冷却能力がさらに上昇する。
また先の実施例の電子冷却部７を２段以上積みあげるよ
うにすれば、冷却能力はさらに向上する。
うにすれば、冷却能力はさらに向上する。
さらに、先の実施例では電子冷却素子の材料としてｎ型
半導体およびｎ型半導体を用いたが、ベルチェ効果を生
ずる他の材料でもよい。たとえばＶ−Ｖ１強化合物半導
体Ｂｉ ２Ｔｅ３． Ｓｂ２Ｔｅ３゜Ｂ Ｉ ２ Ｓｅ
２や、これらの同容体も利用できる。
半導体およびｎ型半導体を用いたが、ベルチェ効果を生
ずる他の材料でもよい。たとえばＶ−Ｖ１強化合物半導
体Ｂｉ ２Ｔｅ３． Ｓｂ２Ｔｅ３゜Ｂ Ｉ ２ Ｓｅ
２や、これらの同容体も利用できる。
（発明の効果〕
以上の通り本発明によれば半導体装置の大規模化、烏集
積化に伴なう発熱量の増大に対してより効果的にパッケ
ージ内で半導体装置で発生する熱を吸収することができ
る。特に本発明は半導体装置の接合部を直接冷却するよ
うにしているため効率的である。本発明は高速演算素子
等の極めて大きな熱はを発生する半導体装置のパッケー
ジとして特に有効である。
積化に伴なう発熱量の増大に対してより効果的にパッケ
ージ内で半導体装置で発生する熱を吸収することができ
る。特に本発明は半導体装置の接合部を直接冷却するよ
うにしているため効率的である。本発明は高速演算素子
等の極めて大きな熱はを発生する半導体装置のパッケー
ジとして特に有効である。
第１図、第２図はそれぞれ本発明の一実施例による半導
体装置用パッケージの斜視図および平面図、第３図は同
半導体装置用パッケージに用いられる電子冷却素子の斜
視図、第４図は本発明の他の実施例による半導体装置用
パッケージの平面図である。 ２・・・パッケージ本体、４・・・半導体装置、５・・
・放熱板、６・・・発熱部、７・・・電子冷却部、８・
・・吸熱部、９・・・ベッド、１１・・・電源端子、１
２・・・設置端子、１８・・・電子冷却素子、３０・・
・ｎ型半導体、３２・・・ｎ型半導体、３４・・・吸熱
板。
体装置用パッケージの斜視図および平面図、第３図は同
半導体装置用パッケージに用いられる電子冷却素子の斜
視図、第４図は本発明の他の実施例による半導体装置用
パッケージの平面図である。 ２・・・パッケージ本体、４・・・半導体装置、５・・
・放熱板、６・・・発熱部、７・・・電子冷却部、８・
・・吸熱部、９・・・ベッド、１１・・・電源端子、１
２・・・設置端子、１８・・・電子冷却素子、３０・・
・ｎ型半導体、３２・・・ｎ型半導体、３４・・・吸熱
板。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、半導体装置をマウントするマウント部と、吸熱部が
このマウント部に接触している電子冷却手段とを備えた
ことを特徴とする半導体装置用パッケージ。 ２、半導体チップをマウントするマウント部と、吸熱部
がこのマウント部に接触している電子冷却手段と、この
電子冷却手段の放熱部に接触している放熱板とを備えた
ことを特徴とする半導体装置用パッケージ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20451784A JPS6182450A (ja) | 1984-09-29 | 1984-09-29 | 半導体装置用パツケ−ジ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20451784A JPS6182450A (ja) | 1984-09-29 | 1984-09-29 | 半導体装置用パツケ−ジ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6182450A true JPS6182450A (ja) | 1986-04-26 |
Family
ID=16491841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20451784A Pending JPS6182450A (ja) | 1984-09-29 | 1984-09-29 | 半導体装置用パツケ−ジ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6182450A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4855810A (en) * | 1987-06-02 | 1989-08-08 | Gelb Allan S | Thermoelectric heat pump |
| JP2007198718A (ja) * | 2005-12-27 | 2007-08-09 | Toppan Printing Co Ltd | 温度制御方法 |
| JP2009231729A (ja) * | 2008-03-25 | 2009-10-08 | Nec Corp | 半導体装置 |
-
1984
- 1984-09-29 JP JP20451784A patent/JPS6182450A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4855810A (en) * | 1987-06-02 | 1989-08-08 | Gelb Allan S | Thermoelectric heat pump |
| JP2007198718A (ja) * | 2005-12-27 | 2007-08-09 | Toppan Printing Co Ltd | 温度制御方法 |
| JP2009231729A (ja) * | 2008-03-25 | 2009-10-08 | Nec Corp | 半導体装置 |
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