JPS646544B2 - - Google Patents

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JPS646544B2
JPS646544B2 JP3871383A JP3871383A JPS646544B2 JP S646544 B2 JPS646544 B2 JP S646544B2 JP 3871383 A JP3871383 A JP 3871383A JP 3871383 A JP3871383 A JP 3871383A JP S646544 B2 JPS646544 B2 JP S646544B2
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JP
Japan
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annular body
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electrode
insulating substrate
cooling space
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JP3871383A
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JPS59163843A (ja
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Tetsuo Fujii
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Denso Corp
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NipponDenso Co Ltd
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Publication date
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/46Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
    • H01L23/473Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing liquids
    • HELECTRICITY
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    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の技術分野〕 本発明は、冷却機能をもつ半導体装置の改良に
関するものである。
半導体装置の性能向上に伴い、IC,LSI等の高
密度実装が重要となつている。大型コンピユータ
においては高密度実装に伴う熱の発生とその冷却
が、また、自動車等における半導体装置において
は狭い実装空間、低コスト化が望まれている。
〔従来の技術,および発明が解決しようとする課題〕
従来の大型コンピユータに用いられている冷却
機能を有する半導体装置は、第6図に示すように
積層セラミツクス基板100に多数のフリツプチ
ツプ集積回路101を電気的に接続して固定し、
水冷金属ブロツク102にこのセラミツクス基板
100を保持し、かつ、セラミツクス基板100
と水冷ブロツク102およびフランジ103によ
り密閉空間を形成し、かつ、各フリツプチツプ1
01の背面に冷却用の金属棒104をピストン状
に押し当て、フリツプチツプ101の発熱をこの
冷却用金属棒104の熱伝導により水冷金属ブロ
ツク102で冷却している。この様に、従来の
LSI等の高密度実装された半導体装置において
は、各LSIの冷却のために冷却用金属棒を個々の
LSIの背面に当接させる等の複雑な構成となつて
いる。
本発明は、封止性が良く構造が簡単で高い冷却
機能をもつ半導体装置を提供することを目的とす
るものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の半導体装置は、一体的に結合され、内
部に冷却空間を形成する絶縁性基板およびカバー
部材と、液体冷媒が流れる該冷却空間内で絶縁性
基板の表面に電気的に接続された少なくとも1個
の半導体基板とで構成され、該絶縁性基板は該冷
却空間を形成する面に少なくとも表面部がハンダ
で構成された第1の電極部群およびこの第1の電
極部群を取り囲み第1の電極部群と同じ組成の第
1の環状体を具備し、かつ該冷却空間を形成する
面以外の面に該第1の電極部群から導出する接続
端子を具備し、該半導体基板は該第1の電極部群
と対応し少なくとも表面部がハンダで構成された
第2の電極部群および該第2の環状体に対応し第
2の電極部群と同じ組成の第2の環状体とを具備
し、該第1の電極部群と該第2電極部群、及び、
該第1の環状体と該第2の環状体とがそれぞれ前
記両方のハンダの溶着により接合固定され、相互
に接合された該第1電極部群と該第2電極部群と
が該半導体基板と該第1環状体と該第2環状体と
で該冷却空間から隔絶した構造をもつことを特徴
とする。
なお、ここでいう同じ高さで同じ組成という表
現は同一製造工程での製造ばらつきを含むものと
する。
本発明の半導体装置においては、絶縁性基板お
よび各半導体基板の両電極部群が冷却空間から環
状体により隔絶されており、液体冷媒が電極部群
等の配線に接触しない。このため、冷却空間内に
流す冷媒としてヘリウム等の不活性ガス冷媒ばか
りでなく、水等のより効率の高い液体冷媒を使用
することができる。そして、冷媒により直接半導
体基板を冷却することができる。従つて本発明の
半導体装置は冷却のための冷却用金属棒等特殊な
機能部材を必要とせず、構造が簡単であるととも
に直接冷却が可能のために冷却効果が高い。
本発明の半導体装置を構成する個々の構成要素
は従来の個々の構成要素とほぼ同一である。すな
わち絶縁性基板は従来の半導体装置の絶縁性基板
とほぼ同一のものである。また、半導体基板は一
般に集積回路(IC)、大規模集積回路(LSI)と
称せられるもので、従来のものとほぼ同一であ
る。さらに、カバー部材は冷却空間を形成するた
めのカバー材であり、従来の金属製、プラスチツ
ク製、あるいはセラミツクス製のカバー部材ある
いはケースとほぼ同一のものである。
本発明の半導体装置の構成上の特色は各構成要
素の組合わされた構造、特に絶縁性基板と半導体
基板との結合した構造にある。絶縁性基板は個々
の半導体基板の第2の電極部群と接続される半導
体基板の数に等しい数の第1電極部群と各第1の
電極部群を取り囲む第1の環状体が形成されてい
る。また各半導体基板には、絶縁性基板の第1の
電極部群と接続される第2の電極部群とこの第2
の電極部群を取り囲む第2の環状体が形成されて
いる。絶縁性基板の各第1の電極部群と各半導体
基板の第2の電極部群は接続されている。また絶
縁性基板の各第1の環状体は各半導体基板の第2
の環状体と気密的に接合され、これら第1、第2
の環状体および絶縁性基板と半導体基板とで個々
に密閉空間が形成される。この個々の密閉空間に
個々の接続された第1の電極部群および第2の電
極部群が収納され個々の第1、第2の電極部群は
冷却空間から隔絶された構成をもつ。なお、絶縁
性基板の各第1の電極部群は基板中を導出する接
続端子と電気的に結合されている。この接続端子
は冷却空間を形成する面以外の面に形成されてい
る。
本発明の半導体装置に組みこまれた各半導体基
板は、それらの各第2の環状体で囲まれた表面以
外の表面は、冷却空間内に露出している。なお、
各半導体基板の冷却をより一層確実にするため
に、第5図にその一側面図を示すように冷却空間
に露出している半導体基板表面に金属製のフイン
9を構成したり、あるいは冷却空間に面している
半導体基板の表面に金属被覆を形成してもよい。
冷却空間には液体冷媒(以下、単に冷媒とも言
う)が循環するための流入口、流出口を設けても
よい。この流入口、流出口はカバー部材に開口す
ることも、あるいは絶縁性基板の部分に設けるこ
ともできる。また、冷却空間を完全に外部より密
閉し、冷却空間内に冷却装置を組入れることもで
きる。この冷却装置としては冷却コイル等が使用
でき、この冷却コイルに冷媒を流すことにより冷
却空間を冷却する。
本発明の半導体装置の半導体基板として、ジヨ
セフソン素子、ガリウム砒素等の化合物半導体素
子等を組込んだ半導体基板を用い、冷媒に液化ヘ
リウムで冷却するようにしてもよい。この場合に
は冷却空間内には液化ヘリウムが循環することに
なる。
〔発明の作用および効果〕
本発明の半導体装置は、絶縁性基板と各半導体
基板の各電極部群が各環状体により冷却空間から
隔絶されているために、冷却空間に水等の効率の
よい冷媒を使用することができる。そして、この
隔壁が環状体という簡単な構造であるため装置の
複雑性がなく、単純で、冷却効果が高い。なお、
各環状体はフリツプチツプ集積回路の電極である
フリツプチツプバンプと同様な方法で形成し、ハ
ンダで各第1環状体、第2環状体および各第1電
極部群と第2電極部群とを互いに接合するととも
に、それら電極部群を隔絶する互いに接合された
第1、第2の環状体を形成することができる。ま
た、本発明の半導体装置では、第1の環状体の少
くとも表面部と第2の環状体の少くとも表面部が
両方とも、ハンダで構成され、かつ第1の環状体
と第2の環状体とが双方のハンダの相互溶着によ
り全周にわたつて一体に接合固定されているの
で、各電極部群などを液体冷媒から良好に封止す
ることができる。また、流れる液体冷媒から受け
る力に対しても上記封止を良好に確保することが
できる。更に、第1の電極部群と第1の環状体と
が同じ組成で構成されかつ第2の電極部群と第2
の環状体とが同じ組成で構成されているので、第
1の電極部群と第1の環状体とを同一工程で製造
可能であるとともに、第2の電極部群と第2の環
状体とを同一工程で製造可能することができると
いう効果がある。
以下、実施例により説明する。
〔実施例〕
本発明の代表的な実施例である半導体装置の断
面を第1図に、この半導体装置を構成する絶縁性
基板の一部平面図を第2図に、他の構成要素であ
る1つの半導体基板の側面図を第3図に、その平
面図を第4図に示す。この半導体装置は絶縁性基
板1と複数個の半導体基板2と金属キヤツプ3と
で構成されている。絶縁性基板1はアルミナ等の
基板に配線部11を縦方向、横方向に形成したい
わゆる多層構造の積層基板である。この絶縁性基
板1の一面に各半導体基板2の電極に対応する第
1の電極部群を構成する個々の電極部12および
各第1の環状体13が形成されている。これらの
電極部12は公知の方法により形成できる。例え
ば、スクリーン印刷等により第1の電極部12の
基部となる導体層部を例えば銀パラジウム系の導
体ペーストを用いて形成する。なお、この時、各
第1環状体13の基部となる導体層部も同時に形
成する。次に所定の部所すなわち後の工程でハン
ダ層を形成する部分以外のところにガラス等の絶
縁体部を形成し、導体層部を部分的に被覆する。
これはハンダ層形成の際に不必要なところにハン
ダが付着しないようにするためである。なお、こ
の絶縁性基板1には要素回路としての抵抗体等を
スクリーン印刷による厚膜または蒸着等による薄
膜で形成してもよい。次に各部所にハンダ層を形
成する。これにより第1の電極部群、第1の環状
体および必要によりキヤツプ3を接合するための
ハンダ層が形成できる。
半導体基板2は、単結晶シリコン基板21上に
所望の集積回路を形成したもので、この回路と外
部と電気的に接続するため第2の電極部群を構成
する電極部22および第2の環状体23が形成さ
れている。これらの電極部群22および環状体2
3は、Al―Ti―Cuを蒸着、メツキし、この上に
ハンダ層を形成して構成した。
絶縁体基板1、半導体基板2およびキヤツプ3
の組立は次の方法で行なつた。まず、各第1の電
極部群、第1の環状体13を形成した絶縁性基板
1上に、それぞれの第1の電極部群に対応してそ
れぞれの半導体基板2を積載した。その後、キヤ
ツプ3を絶縁性基板1上に載置した。これを不活
性ガス中で加熱し、ハンダを溶融し、第1の電極
部群と第2の電極部群および第1の環状体と第2
の環状体を接着固定した。次に回路の定数等を精
密に調節するため、この絶縁性基板1上に形成し
てある接続端子にいわゆるプロービンングを行な
い回路要素としての抵抗体をレーザトリミング等
を行ない調節した。このトリミングした部分も前
述したのと同じ方法でハンダにより気密のための
おおいをすれば完全に冷媒から隔離される。次に
絶縁体基板1とキヤツプ3とを接着固定した。
本実施例の半導体装置はフリツプチツプバンプ
(第2の電極部22と第1の電極部12)の接合
と同時に第1、第2の環状体13,23の接合が
達成でき、すべての電極部群を環状体により冷却
空間より気密的に隔絶している。したがつて、従
来のフリツプチツプの接合工程と同一の工程によ
り隔壁が形成でき、電極部群を隔絶するために特
別な工程を必要としない。したがつて、本実施例
の半導体装置は量産性が優れ、コストの低減、作
業の容易さにおいて非常に有利である。また、す
べての電極部群等が環状体により隔絶され気密的
に密閉された空間内に置かれているために冷却媒
体に水等の腐蝕性のある液体あるいは導電性のあ
る液体等を用いることができる。また、冷媒に直
接さらされないのでシリコン基板上に形成された
素子、特にMOS型の半導体素子においては特に
有効である。また、この互いに接合された第1、
第2の環状体13,23は気密性の向上ばかりで
なく絶縁性基板1と半導体基板2の一体性を高め
機械的強度の向上も兼ね備えている。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の半導体装置の断面
図、第2図は絶縁性基板の一部平面図、第3図は
半導体基板の側面図、第4図は半導体基板の平面
図、第5図は他の半導体基板の側面図、第6図は
従来の半導体装置の一部断面図である。 1……絶縁体基板、2……半導体基板、3……
キヤツプ、12,22……電極部、13……第1
の環状体、23……第2の環状体。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一体的に結合され、内部に冷却空間を形成す
    る絶縁性基板およびカバー部材と、液体冷媒が流
    れる該冷却空間内で絶縁性基板の表面に電気的に
    接続された少なくとも1個の半導体基板とで構成
    され、 該絶縁性基板は該冷却空間を形成する面に少な
    くとも表面部がハンダで構成された第1の電極部
    群およびこの第1の電極部群を取り囲み第1の電
    極部群と同じ組成の第1の環状体を具備し、かつ
    該冷却空間を形成する面以外の面に該第1の電極
    部群から導出する接続端子を具備し、 該半導体基板は該第1の電極部群と対応し少な
    くとも表面部がハンダで構成された第2の電極部
    群および該第1の環状体に対応し第2の電極部群
    と同じ組成の第2の環状体とを具備し、 該第1の電極部群と該第2電極部群、及び、該
    第1の環状体と該第2の環状体とがそれぞれ前記
    両方のハンダの溶着により接合固定され、相互に
    接合された該第1電極部群と該第2電極部群とが
    該半導体基板と該第1環状体と該第2環状体とで
    該冷却空間から隔絶した構造をもつことを特徴と
    する半導体装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0734279U (ja) * 1993-11-30 1995-06-23 孝晴 宮内 ボールバルブ付テストプラグ

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5427714B2 (ja) * 1972-03-31 1979-09-11
JPS5839043A (ja) * 1981-09-02 1983-03-07 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0734279U (ja) * 1993-11-30 1995-06-23 孝晴 宮内 ボールバルブ付テストプラグ

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