NL194628C

NL194628C - Halfgeleiderelement.

Info

Publication number: NL194628C
Application number: NL9100426A
Authority: NL
Inventors: Nobuo Mikoshiba; Kazuo Tsubouchi
Original assignee: Clarion Co Ltd
Priority date: 1990-03-08
Filing date: 1991-03-08
Publication date: 2002-09-03
Also published as: CA2037505C; US5262673A; GB2242069B; FR2659493A1; GB9104316D0; GB2242069A; NL194628B; JPH03257953A; DE4107541A1; CA2037505A1; DE4107541C2; NL9100426A; FR2659493B1

Description

1 194628

Halfgeleiderelement

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een halfgeleiderelement omvattende een halfgeleiderchip en ten minste één warmte-afvoerend lichaam dat aan een vooraf bepaald oppervlak van die halfgeleiderchip is 5 gehecht, welk warmte-afvoerend lichaam vinnen met een microkanaalstructuur omvat, waarin meerdere microkanaalstromingsbanen zijn gevormd.

Een dergelijke halfgeleiderelement is bekend uit het Amerikaans Octrooischrift 4.894.709. Hiermee kan een elektronische keten met een bijzonder hoge snelheid en bijzonder hoge integratiedichtheid gerealiseerd worden, vanwege het feit dat in de halfgeleider geproduceerde warmte snel naar de buitenwereld wordt 10 afgevoerd door koelvinnen met een microkanaalstructuur.

In geïntegreerde ketens in halfgeleidermateriaal wordt de integratiedichtheid hoger en hoger, gepaard met de vraag naar een bijzonder hoge snelheid en een bijzonder hoge integratiedichtheid. Thans reeds wordt de integratiedichtheid voor geïntegreerde ketens welke een grote hoeveelheid elektrisch vermogen consumeren vanwege de hoge snelheidsaandrijving, beperkt door de beperking van warmteafvoer.

15 Echter, de elektrische vermogenopname per chip neemt snel toe, hetgeen vergezeld gaat van de vraag naar toenemende prestatie en snelheid van de halfgeleiderketens. Vrijwel al het geconsumeerde elektrisch vermogen wordt omgezet in warmte, en deze geproduceerde warmte doet de temperatuur van een gehele chip toenemen, hetgeen vermindering in karakteristieken van elementen en verlaging in betrouwbaarheid veroorzaakt.

20 Door de in een huidige structuur gebruikte koeltechniek wordt ongeveer 30 W/cm2 door waterkoeling aan warmteafvoer bereikt, en een nieuwe techniek voor het snel verwijderen van binnen een halfgeleiderchip geproduceerde warmte naar de buitenwereld is gewenst. In een bekende warmtestromingsketen voor warmteafvoer is het gedeelte waar de warmtegeleidingskarakteristieken het slechts zijn, het warmtegeleidingsgedeelte van een wand of vaste stof naar een koelmedium (lucht, water).

25 Figuur 15 representeert een warmtestromingsketen in een geïntegreerde keten volgens de bekende techniek, gebruikmakend van warmteweerstand en warmtecapaciteit. De figuur representeert een warmtestromingsketen in een geïntegreerde keten met bijvoorbeeld een chipdikte van ongeveer 500 pm en een chipgrootte van ongeveer 1 cm2, waarin:

Rf de warmteweerstand tegen warmtegeleiding vanaf de voorzijde van de chip is, 30 Rp de warmteweerstand tegen warmtegeleiding in een passivatiefilm op de voorzijde van de chip is (dikte ongeveer 5 pm),

Cp de warmtecapaciteit van de passivatiefilm is (in een stationaire toestand is deze verwaarloosbaar),

Rsi de warmteweerstand tegen warmtegeleiding in een siliciumsubstraat. is (dikte ongeveer 494 pm),

Csi de warmtecapaciteit van het siliciumsubstraat is (in een stationaire toestand is deze verwaarloosbaar), 35 en

Rb de warmteweerstand tegen warmtegeleiding vanaf de voorzijde van de chip is.

De figuren 16A en 16B tonen een concreet voorbeeld van een equivalente keten van een warmtestromingsketen in een stationaire toestand, in het geval waar de door de bekende techniek gebruikte passivatiefilm is gemaakt van Si02, waarbij figuur 16A een geval representeert waarbij het voorvlak gekoeld 40 wordt door natuurlijke convectie en het achtervlak door geforceerde luchtkoeling, en figuur 16B het geval representeert waarbij het voorvlak gekoeld wordt door natuurlijke convectie en het achtervlak door waterkoeling. In de stationaire toestand kan de warmtecapaciteit worden verwaarloosd. Representatieve experimentele waarden van de bekende techniek worden gebruikt voor grenscondities en de warmte-weerstanden omgezet uit warmtegeleidbaarheid door geforceerde luchtkoeling = 0,2 W/cm2.K, de warmte-45 geleidbaarheid door waterkoeling = 1 W/cm2.K, en de warmtegeleidbaarheid door natuurlijke convectie = 1x10"3 W/cm2.K.

Zoals duidelijk blijkt uit de figuren 16A en 16B is bij de bekende techniek, hoewel binnen het vaste deel van de halfgeleiderchip de warmteweerstand voldoende laag is, in de orde van 10'2 K/W, de warmte-weerstand naar het koelmedium ongeveer 5 K/W door geforceerde luchtkoeling en ongeveer 1 K/W door 50 waterkoeling, welke waarden met ongeveer twee grootteorden groter zijn dan die welke verkregen is voor de vaste stof.

Verder hebben bijvoorbeeld D.B. Tuckerman en F. Pease (IEEE Electron Device Lett., Vol. EDL-2, No. 5, blz. 126-129, mei 1981, "High Performance Heat Sinking for VLSI'’) aangeduid, dat het mogelijk is een extreem hoge warmteproductiedichtheid te behandelen door microkanalen van ongeveer 50 pm x 300 pm in 55 een kamvorm direct op het achtervlak van het siliciumsubstraat te vormen, waardoor men water laat stromen.

Aangezien echter de microkanalen volgens deze methode worden gevormd door direct het silicium- 194628 2 substraat te bewerken, zijn er een aantal problemen bij de vervaardiging vanuit een praktisch gezichtspunt.

Zoals boven beschreven kunnen de koelvinnen van de bekende warmteafvoertechniek geen warmteafvoer tot stand brengen met een hoge efficiency aangezien de warmteweerstand van de koelvinnen naar het koelmedium te hoog is.

5 Verder is er bij de vervaardiging in de praktijk een probleem wanneer microkanalen worden gevormd in het siliciumsubstraat.

Het doel van de onderhavige uitvinding is in aanzienlijke mate de warmteweerstand naar het koelmedium te verminderen door vinnen van het microkanaal-type aan te brengen welke in de praktijk eenvoudig kunnen worden vervaardigd.

10 Om het bovenstaande doel te bereiken heeft het halfgeleiderelement volgens de onderhavige uitvinding het kenmerk dat in de halfgeleiderchip ten minste één warmtediffunderende laag is gevormd.

Teneinde de hoeveelheid afgevoerde warmte te vermeerderen of de koelefficiency te verbeteren, is het primair noodzakelijk een voldoend groot oppervlaktegebied te verzekeren bij het contactvlak met koelmedium voor warmteafvoer of koeling, en ten tweede zoveel mogelijk de warmtegeleidbaarheid te 15 vermeerderen binnen de beperking die wordt opgelegd door het gebruik van koelmedium.

Aangezien de koelvinnen een microkanaalstructuur hebben, hebben zij een hoge warmtegeleidbaarheid, kan daarin een groot oppervlaktegebied worden gevormd, en kan deze eenvoudig worden vervaardigd.

De uitvinding zal nader worden verduidelijkt door de hiernavolgende beschrijving van voorkeursuitvoerings-20 vormen onder verwijzing naar de tekening, waarin: figuur 1 een schema is dat een uitvoeringsvorm toont van de constructie van vinnen met een microkanaalstructuur en een halfgeleiderchip die daaraan is bevestigd door de directe hechting-methode; figuur 2 is een schema dat een voorbeeld aanduidt van de temperatuurverdeling in de vinnen met een microkanaalstructuur en de daaraan bevestigde halfgeleiderchip bij gebruikmaking van watergekoeld 25 aluminium; figuur 3 is een schema dat een voorbeeld aanduidt van de temperatuurverdeling in de vinnen met een microkanaalstructuur en de daaraan bevestigde halfgeleiderchip bij gebruikmaking van watergekoeld koper; figuur 4 is een schema dat een voorbeeld aanduidt van de temperatuurverdeling in de vinnen met een microkanaalstructuur en de daaraan bevestigde halfgeleiderchip wanneer gebruik gemaakt wordt van 30 luchtkoeling; figuur 5 is een schema dat een uitvoeringsvorm toont van de constructie van vinnen met een microkanaalstructuur bij gebruikmaking van een hechtlaag volgens de onderhavige uitvinding en een halfgeleiderchip; figuur 6 is een schema dat een voorbeeld aanduidt van de temperatuurverdeling in de vinnen met een 35 microkanaalstructuur gemaakt van watergekoeld aluminium bij gebruikmaking van een hechtlaag en de halfgeleiderchip; figuur 7 is een schema dat een voorbeeld aanduidt van de temperatuurverdeling in de vinnen met een microkanaalstructuur gemaakt van watergekoeld koper bij gebruikmaking van een hechtlaag; figuur 8 is een schema dat een voorbeeld aanduidt van de temperatuurverdeling in de vinnen met een 40 microkanaalstructuur gemaakt van luchtgekoeld koper bij gebruikmaking van een hechtlaag; figuur 9 is een schema dat een uitvoeringsvorm aanduidt van de temperatuurverdeling in de vinnen met een microkanaalstructuur gemaakt van een bipolaire transistor welke een warmtediffunderende structuur heeft volgens de onderhavige uitvinding; de figuren 10A en 10B schema’s zijn die een voorbeeld aanduiden van de transiënt-temperatuurverdeling 45 in de bipolaire transistor met de warmtediffunderende structuur; figuur 11 een schema is dat een voorbeeld aanduidt van de temperatuurverdeling in het geval waar vinnen met een microkanaalstructuur zijn gehecht aan de achterzijde van een halfgeleiderchip met de warmtediffunderende structuur op het voorvlak; figuur 12 is een schema dat een voorbeeld aanduidt van de de temperatuurverdeling in het geval waar 50 vinnen met een microkanaalstructuur zijn gehecht aan de voorzijde van een halfgeleiderchip welke de warmtediffunderende structuur aan het voorvlak heeft; figuur 13 een schema is dat een uitvoeringsvorm aanduidt van de vinnen met een microkanaalstructuur volgens de onderhavige uitvinding gemonteerd in een pakket; figuur 14 een schema is dat een andere uitvoeringsvorm aanduidt van de vinnen met de microkanaal-55 structuur volgens de onderhavige uitvinding gemonteerd in een pakket; figuur 15 een schema is ter verduidelijking van een bekende warmtestromingsketen in een geïntegreerde keten; en 3 194628 de figuren 16A en 16B equivalente ketens zijn van de in figuur 15 aangeduide warmtestromingsketen.

Figuur 1 toont een uitvoeringsvorm van vinnen met een microkanaalstructuur. In de figuur duidt het verwijzingscijfer 1 een halfgeleiderchip aan; 2 duidt vinnen aan met een microkanaalstructuur; en 3 5 representeert microkanaalstromingsbanen. Hoewel de afmeting en het aantal trappen van de stromings· banen in de vinnen met de microkanaalstructuur 2 zijn bepaald, afhankelijk van het object, wordt een goed resultaat bereikt wanneer de grootte in een praktisch bruikbaar domein klein is en het aantal trappen groot is. Figuur 1 toont een structuur waarin als stromingsbanen voor koelmedium dienende microkanalen zijn opgesteld in vier trappen in de verticale richting. De dwarsdoorsnede van elk van de stromingsbanen 3 voor 10 koelmedium is ongeveer 50 pm x 250 pm en de lengte daarvan is ongeveer 1 cm. De stromingsbanen zijn gescheiden door een wand 3' van ongeveer 50 pm dik. De vinnen met een microkanaalstructuur 2 kunnen gemaakt zijn van elk willekeurig materiaal wanneer dit een hoge thermische geleidbaarheid heeft. Geschikte materialen zijn Al, Al-legeringen, Cu, Cu-legeringen, enz. van de metalen, en AIN, BN, enz. van de isolerende materialen. Water, samengeperste lucht en freon zijn geschikt als koelmedium, en vloeibaar 15 stikstof, vloeibaar helium enz. zijn geschikt voor de cryogene aandrijving. Gebleken is echter, dat water en samengeperste lucht, welke op een eenvoudige wijze gebruikt kunnen worden, het meest geschikt zijn. Hoewel een beter effect bereikt kan worden met afnemende temperatuur van het koelmedium, wordt in de praktijk de voorkeur gegeven aan een temperatuur van ongeveer 5°C tot ongeveer 25°C terwille van de eenvoud.

20 In de onderhavige uitvoeringsvorm zijn de halfgeleiderchip 1 en de vinnen 2 met de microkanaalstructuur aan elkaar gehecht door de directe hechting-techniek.

Tabel 1 duidt de thermische geleidbaarheid aan van de stroming in een buis met een dwarsdoorsnede van ongeveer 50 pm x 250 pm zoals boven beschreven en het drukveriies wanneer het koelmedium door de ongeveer 1 cm lange buis stroomt, in het geval waar de stroming in de buis in de microkanalen water is 25 van 10°C, water van 17°C, lucht van 5°C en lucht van 17°C.

TABEL 1 Thermische geleidbaarheid van stroming in buis en drukveriies (a) In het geval koelmedium water is.

30 —----——-

Temperatuur °C Stroomsnelheid Thermische Drukveriies (m/s) geleidbaarheid (kgf/cm2) (W/cm2.°C) 35 10 6 2,40 3,7 10 15 3,69 9,6 17 6 2,40 3,1 17 15 3,74 8,3 40 b) In het geval waar het koelmedium lucht is

Temperatuur °C Druk Stroomsnel- Thermische Drukveriies 45 (kgf/cm2) heid (m/s) geleidbaar- (kgf/cm2) heid (W/cm2.°C) 5 1,0 5 1,20x10'19 0,04 50 5 1,0 24 1,60x10 5 0,20 5 5.1 24 1,70x10'2 0,20 17 1,0 5 4,50x10"21 0,04 17 1,0 24 8,5x10"® 0,20 17 5,1 24 1,5x10"2 0,20 55 -------

Zoals duidelijk blijkt uit tabel 1 is de thermische geleidbaarheid, die indicatief is voor de koelcapaciteit, 194628 4 bijzonder laag voor lucht in de buurt van de normale druk (druk van ongeveer 1 kgf/cm8). Bijgevolg wordt in ' - de onderhavige uitvoeringsvorm een vloeistof of water, waarvoor het drukverlies in de buis minder is dan ongeveer 10 kgf/cm2, of samengeperst gas of samengeperste lucht, waarvoor het drukverlies in de buis minder is dan ongeveer 0,5 kgf/cm2 gebruikt. Een beter resultaat kan verkregen worden bij toenemende 5 stromingssnelheid van het koelmedium. In de praktijk echter is een zo hoog mogelijke stromingssnelheid welke verkregen kan worden met een drukverlies in de buis minder dan de bovenbeschreven waarde, geschikt gebleken.

Figuur 2 duidt een geval aan als realisatiemodus van de onderhavige uitvoeringsvorm, waar het koelmedium water is van ongeveer 17°C, de stroomsnelheid daarvan ongeveer 6 m/s is, de bij het 10 oppervlak van de halfgeleiderchip geproduceerde warmte ongeveer 2 kW/cm2 is, en de vinnen met de microkanaalstructuur gemaakt zijn van aluminium. Hoewel slechts een deel van de halfgeleiderchip en de vinnen zijn weergegeven, kan dit beschouwd worden als een representatieve temperatuurverdeling welke het geheel representeert.

Zoals boven beschreven wordt de temperatuur van de halfgeleiderchip gehouden bij ongeveer 96°C, 15 ondanks een warmteproductie die zo groot is als ongeveer 2 kW/cm2 bij het oppervlak van de halfgeleiderchip. Aangezien halfgeleiderchips zoals LSI normaliter gebruikt worden bij een junctietemperatuur onder 125°C, representeert de bovenbeschreven waarde van ongeveer 96°C een in de praktijk bruikbare temperatuur.

Figuur 3 duidt een geval aan waarin aluminium is vervangen door koper als materiaal voor de vinnen met 20 een microkanaalstructuur als andere realisatiemodus van de in figuur 1 aangeduide uitvoeringsvorm. De andere condities zijn identiek met die welke gebruikt zijn voor het in figuur 2 aangeduide voorbeeld. Hoewel de stromingssnelheid van het als koelmedium dienende water van 17°C ongeveer 6 m/s is, wordt zelfs voor een warmteproductie van ongeveer 2, 5 kW/cm2 bij het oppervlak van de halfgeleiderchip de temperatuur van de halfgeleiderchip bij ongeveer 96°C gehouden dankzij het feit dat het materiaal is veranderd tot koper.

25 In de figuren 2 en 3 aangeduide realisatiemodi is de halfgeleiderchip een enkel halfgeleiderelement of een geïntegreerde keten van MOS-transistoren, transistoren van het bipolaire type, haifgeleiderlasers, lichtemitterende diodes, enz. en het effect wordt voor al deze uitvoeringen verkregen.

Figuur 4 toont een uitvoeringsvorm in het geval waarbij gecomprimeerde lucht wordt gebruikt als koelmedium. Gecomprimeerde lucht van ongeveer 17°C (druk is ongeveer 5 kgf/cm2) stroomt door de buis 3 30 van de microkanalen met een stromingssnelheid van ongeveer 24 m/s en de vinnen met een microkanaalstructuur zijn gemaakt van aluminium. Wanneer de warmteproductie bij het oppervlak van de halfgeleiderchip ongeveer 30 W/cm2 is, wordt de temperatuur bij het oppervlak van de halfgeleiderchip gehouden op ongeveer 96°C. Hoewel de warmteafvoerefficiency betrekkelijk laag is ten opzichte van die welke verkregen wordt door waterkoeling, is deze aanmerkelijk hoger dan die welke normaliter verkregen wordt door 35 geforceerde luchtkoeling. Wanneer aluminium wordt veranderd tot koper als materiaal voor de vinnen met de microkanaalstructuur, wordt geen groot verschil waargenomen zoals gevonden in het geval van waterkoeling. Dit is zo, omdat de warmtegefeidingssnelheid van het koelmedium naar lucht klein is, d.w.z. de warmteweerstand is groot, en de warmteweerstand naar lucht is aanmerkelijk groter dan de warmte-weerstand ten gevolge van de warmtegeleiding door de vaste stof van de vinnen, zodat het verschil in het 40 vaste materiaal van de vinnen hier geen invloed op uitoefent. Bijgevolg is het materiaal van de vinnen niet beperkt tot aluminium en koper, maar kan elk willekeurig materiaal worden gebruikt, als het een vast materiaal is.

De halfgeleiderchip is een enkel element of een LSI van warmteproducerende halfgeleiderelementen, zoals in het voorgaande beschreven, en het effect kan voor al deze uitvoeringen worden verkregen.

45 TABEL 2 Warmteweerstand en equivalente thermische geleidbaarheid van vinnen met microkanalen (per 1 cm2 oppervlakte) a) Waterkoeling 50 Watertemperatuur (°C) Stroomsnel- Materiaal van Warmte- Equivalente heid (m/s) de vinnen weerstand thermische (°C/W) geleidbaarheid (W/cm2.C) 55 17 6 Al 0,039 25,6

Cu 0,031 32,0 5 194628 TABEL 2 Warmteweerstand en equivalente thermische geleidbaarheid van vinnen met microkanalen (per 1 cm2 oppervlakte) (vervolg) a) Waterkoeling 5 15 Al 0,031 32,2

Cu 0,024 41,0 10 6 Al 0,039 25.3

Cu 0,032 31,5 15 Al 0,032 31,5 10 Cu 0,025 40,5 b) Luchtkoeling 15 Luchttemperatuur (°C) Stroomsnel- Materiaal van Warmte- Equivalente heid (m/s) de vinnen weerstand thermische (“CA/V) geleidbaarheid (W/cm2.°C) 20 17 24 AI.Cu 2,63 0,38 5 24 AI.Cu 2,37 0,42

Tabel 2 (a) duidt numerieke waarden aan van de warmteweerstand (“CAN) en de equivalente thermische 25 geleidbaarheid (W/cm2.°C) per 1 cm2 oppervlakte zoals gezien vanaf het oppervlak van de halfgeleiderchip dat verbonden is met het oppervlak van de vinnen, wanneer de temperatuur van water, de stroomsnelheid en het materiaal van de vinnen wordt gevarieerd, in het geval van waterkoeling in de verschillende bovenbeschreven realisatiemodi.

In deze tabel wordt bijvoorbeeld een warmteweerstand van ongeveer 0,025“C/W verkregen wanneer het 30 koelmedium wordt bekeken vanaf het oppervlak van de halfgeleiderchip, in het geval waar de vinnen met de microkanaalstructuur (viertrapstype) zijn gemaakt van koper, en water met een temperatuur van 10°C stroomt met een stroomsnelheid van ongeveer 15 m/s.

Dit betekent dat, wanneer de warmteproductie bij het oppervlak van de halfgeleiderchip ongeveer 100 W/cm2 is, de temperatuurstijging wordt gehouden op ongeveer 2,5°C vanaf 10“C. Wanneer de 35 temperatuurstijging van de halfgeleiderchip vanaf 10°C gehandhaafd moet worden op ongeveer 85“C, is een warmteproductie van ongeveer 3400 W/cm2 bij het oppervlak van de halfgeleiderchip toelaatbaar. Verder wordt in deze tabel bijvoorbeeld een warmteweerstand van ongeveer 0,039°C/W verkregen wanneer het koelmedium wordt bekeken vanaf het oppervlak van de halfgeleiderchip, in het geval waar de vinnen met de microkanaalstructuur (viertrapstype) zijn gemaakt van aluminium en water met een temperatuur van 17°C 40 stroomt met een stroomsnelheid van ongeveer 6 m/s. Bijvoorbeeld, wanneer de warmteproductie bij het oppervlak van de halfgeleiderchip ongeveer 100 W/cm2 is, wordt de temperatuurstijging gehouden op ongeveer 4°C. Als de temperatuurstijging van de halfgeleiderchip gehandhaafd moet worden op ongeveer 85°C, is een warmteproductie van ongeveer 2180 W/cm2 bij het oppervlak van de halfgeleiderchip toelaatbaar.

45 Tabel 2(b) duidt numerieke waarden aan verkregen voor de warmteweerstand (°C/W) en de equivalente thermische geleidbaarheid (W/cm2.“C) per 1 cm2 oppervlakte, wanneer het koelmedium wordt bekeken vanaf het oppervlak van de halfgeleiderchip dat verbonden is met het oppervlak van de vinnen, en de luchttemperatuur, de stroomsnelheid, en het materiaal van het vinoppervlak wordt gevarieerd, in het geval van luchtkoeling in de boven beschreven verschillende realisatiemodi.

50 In deze tabel wordt bijvoorbeeld een warmteweerstand van ongeveer 2,63°C/W verkregen wanneer het koelmedium wordt bekeken vanaf het oppervlak van de halfgeleiderchip, in het geval waar de vinnen met de microkanaalstructuur (viertrapstype) zijn gemaakt van aluminium en gecomprimeerde lucht (ongeveer 5 kgf/cm2) met een temperatuur van 17“C stroomt met een stroomsnelheid van ongeveer 24 m/s. Wanneer bijvoorbeeld de warmteproductie in de halfgeleiderchip ongeveer 1 W/cm2 is, wordt de temperatuurstijging 55 vanaf 17°C gehouden op ongeveer 2,7°C. Verder, wanneer de temperatuurstijging van de halfgeleiderchip vanaf 17°C gehandhaafd moet worden op ongeveer 85°C, is een warmteproductie van ongeveer 32 W/cm2 bij het oppervlak van de halfgeleiderchip toelaatbaar. In het geval van de luchtkoeling zijn de resultaten 194628 6 verkregen door koper te gebruiken als het materiaal voor de vinnen ongeveer identiek aan die welke verkregen zijn door aluminium daarvoor te gebruiken. Verder kan het effect worden verkregen voor elk enkel element en LSI als een warmteproducerend halfgeleiderelement, zoals in het voorgaande beschreven.

Figuur 5 toont een uitvoeringsvorm waarin een hechtlaag 4 is gebruikt tussen de halfgeleiderchip 1 en de 5 vinnen 2 met de microkanaalstructuur. Spanning tengevolge van het verschil in thermische expansie tussen de halfgeleiderchip en de vinnen met de microkanaalstructuur kan beter worden verminderd. Als materiaal voor de hechtlaag is een laagtemperatuursoldeer bruikbaar, zoals bijvoorbeeld In, Mo, Cu-W legering, enz. Verder is het nuttig daarmee samen ook een thermisch goed geleidende en elektrisch isolerende dunne film te gebruiken zoals AIN, BN, SiC, enz. De constructie van de vinnen 2 met de microkanaalstructuur is 10 identiek aan die welke is gebruikt in de in figuur 1 aangeduide uitvoeringsvorm.

Figuur 6 toont een resultaat verkregen door de constructie te gebruiken welke is gebruikt in de de in figuur 5 aangeduide uitvoeringsvorm, waarin In (ongeveer 50 pm dik) is gebruikt voor de hechtlaag. Deze duidt een geval aan waarin de stroomsnelheid van als het koelmedium dienend water met een temperatuur van ongeveer 17°C ongeveer 6 m/s is. De warmteproductie bij het oppervlak van de halfgeleiderchip 1 is 15 ongeveer 2 kW/cm2, en de vinnen met de microkanaalstructuur zijn gemaakt van aluminium. Hoewel in figuur 6 de temperatuurverdeling van slechts een gedeelte van het oppervlak van de halfgeleiderchip en de vinnen van ongeveer 1 cm2 is aangeduid, kan deze figuur worden geacht een representatieve temperatuurverdeling te zijn welke het geheel representeert.

Zoals boven beschreven wordt, ondanks een warmteproductie zo groot als ongeveer 2 kW/cm2 bij het 20 oppervlak van de halfgeleiderchip, de temperatuur bij het oppervlak van de halfgeleiderchip op ongeveer 109°C gehouden. Hoewel een grote temperatuursgradiënt wordt gevonden in de laag van als de hechtlaag 4 dienend In, geeft de grootte hiervan geen aanleiding tot problemen in de praktijk.

Figuur 7 duidt een realisatiemodus aan (temperatuurverdeling in de koelvinnen), in het geval waar deze verschilt van het in figuur 6 aangeduide voorbeeld doordat aluminium is vervangen door koper als materiaal 25 voor de vinnen met de microkanaalstructuur, en doordat de temperatuur van als het koelmedium dienend water ongeveer 10°C is. De andere condities zijn identiek aan die welke zijn gebruikt in het figuur 6 aangeduide voorbeeld. Hoewel de warmteproductie bij het oppervlak van de halfgeleiderchip 1 zo groot is als ongeveer 2,5 kW/cm2, wordt in dit geval de temperatuur bij het oppervlak van de halfgeleiderchip gehouden op ongeveer 106°C. Vergelijkbaar aan het voorafgaande voorbeeld geeft, hoewel een grote 30 temperatuursgradiënt wordt gevonden in de laag van als de hechtlaag dienend In, de grootte daarvan geen aanleiding tot problemen in de praktijk.

Figuur 8 toont een andere realisatiemodus waar gecomprimeerde lucht wordt gebruikt als het koelmedium, waarin de overige condities identiek aan die welke gebruikt zijn in het figuur 6 aangeduide voorbeeld. Gecomprimeerde lucht met een temperatuur van ongeveer 17°C (druk: ongeveer 5 kgf/cm2) 35 stroomt door de buis van de microkanalen met een stroomsnelheid van ongeveer 24 m/s, en de vinnen met de microkanaalstructuur zijn gemaakt van aluminium. Wanneer de warmteproductie binnen de halfgeleiderchip 1 ongeveer 30 W/cm2 is, wordt de temperatuur bij het oppervlak van de halfgeleiderchip gehouden op ongeveer 96°C. Er wordt geen verlaging in de koelcapaciteit tengevolge van het tussenvoegen van de hechtlaag van In gevonden. Dit is zo, omdat de warmteweerstand tegen de warmtegeleiding in de hechtlaag 40 van In klein is ten opzichte van de warmteweerstand tegen de warmtegeleiding naar het door de buis stromende koelmedium. Bijgevolg kan in het geval van luchtkoeling elk willekeurig hechtmateriaal worden gebruikt, wanneer dit een warmteweerstand heeft die kleiner is dan de warmteweerstand tengevolge van de thermische geleidbaarheid naar het koelmedium, en hechtende materialen zoals epoxy-hars, polyimide-hars, siliconenvet, enz. kunnen doelmatigerwijs hiervoor worden gebruikt.

45 Verder kunnen niet alleen aluminium en koper maar ook elk ander willekeurig materiaal worden gebruikt ais het materiaal voor de vinnen, wanneer het een vast materiaal is, zoals aangeduid in figuur 4.

TABEL 3 Warmteweerstand en equivalente thermische geleidbaarheid van vinnen met microkanalen (per 1 cm2 oppervlakte) 50 ------ a) Waterkoeling (6 m/s)

Watertemperatuur (°C) Materiaal van Hechtlaag Warmte- Equivalente de vinnen weerstand thermische (K/W) geleidbaarheid 55 (W/c m2.K) 7 194628 TABEL 3 Warmteweerstand en equivalente thermische geleidbaarheid van vinnen met microkanalen (per 1 cm2 oppervlakte) (vervolg) a) Waterkoeling (6 m/s) 5 17

Al aanwezig 0,045 22,1

Cu aanwezig 0,037 26,6 10

Al aanwezig 0,046 21,7 *0 Cu aanwezig 0,038 26,3 b) Luchtkoeling (24 m/s) 15

Luchttemperatuur (°C) Materiaal van Hechtlaag Warmte- Equivalente de vinnen weerstand thermische vinnen (K/W) geleidbaarheid (W/cm2.K) 20 17 AI.Cu aanwezig 2,63 0,38

Tabel 3 (a) duidt numerieke waarden aan voor de warmteweerstand (°C/W) en de equivalente thermische geleidbaarheid (W/cm2.°C) voor 1 cm2 oppervlakte gezien vanaf het oppervlak van de halfgeleiderchip verkregen in de verschillende realisatiemodi, wanneer In (ongeveer 50 pm dik) wordt gebruikt voor de 25 hechtlaag 4 en de temperatuur van het water en het materiaal van de vinnen worden gevarieerd, voor een stroomsnelheid van ongeveer 6 m/s in het geval van waterkoeling. In deze tabel wordt bijvoorbeeld in het geval waar een ln-hechtlaag (ongeveer 50 pm dik) wordt gebruikt, de vinnen met een microkanaalstructuur (viertrapstype) zijn gemaakt van koper, en water met een temperatuur van ongeveer 10°C stroomt met een stroomsnelheid van ongeveer 6 m/s, een warmteweerstand van ongeveer 0,038 (°C/W) verkregen, wanneer 30 het koelmedium wordt bekeken vanaf het oppervlak van de halfgeleiderchip. Dan wordt, wanneer bijvoorbeeld de warmteproductie in de halfgeleiderchip ongeveer 100 W/cm2 is, de temperatuurstijging bij het oppervlak van de halfgeleiderchip vanaf 10°C gehouden op ongeveer 3,8°C. Wanneer de temperatuurstijging van de halfgeleiderchip vanaf 10°C moet worden gehandhaafd bij ongeveer 85°C, is een warmteproductie van ongeveer 2200 W/cm2 bij het oppervlak van de halfgeleiderchip toelaatbaar.

35 Tabel 3 (b) duidt numerieke waarden aan van de warmteweerstand (°C/W) en de equivalente thermische geleidbaarheid (W/cm2.°C) per 1 cm2 oppervlakte, wanneer het koelmedium wordt bekeken vanaf het oppervlak van halfgeleiderchip, verkregen in de verschillende realisatiemodi, en het materiaal van de vinnen wordt gevarieerd, in het geval van luchtkoeling (stroomsnelheid ongeveer 24 m/s en gecomprimeerde lucht van ongeveer 5 kgf/cm2). Voor aluminium en koper, waarvan de vinnen zijn gemaakt, wordt een vrijwel 40 identieke warmteweerstand van ongeveer 2,63eC/W) verkregen. Wanneer bijvoorbeeld de warmteproductie bij het oppervlak van de halfgeleiderchip ongeveer 1 W/cm2 is, wordt de temperatuurstijging vanaf 17°C gehouden op ongeveer 2,7°C. Verder, wanneer de temperatuurstijging van de halfgeleiderchip vanaf 17°C moet worden gehandhaafd bij ongeveer 85°C, is een warmteproductie van ongeveer 32 W/cm2 in de halfgeleiderchip toelaatbaar.

45 De in de figuren 5 t/m 8 en tabel 3 aangeduide halfgeleiderchip kan elk willekeurig soort zijn, en het effect kan worden verkregen voor elk enkel element en LSI als een warmteproducerend halfgeleiderelement, zoals In het voorgaande beschreven.

In een figuur 9 aangeduide uitvoeringsvorm is een warmtediffunderende structuur voorafgaand toegevoegd aan de halfgeleiderchip samengevoegd met de vinnen met de microkanaalstructuur, zodat de 50 respons op thermische sprongen verder wordt verbeterd in een deel van een geïntegreerde keten volgens de onderhavige uitvinding. Teneinde de capaciteit van de vinnen met de microkanaalstructuur zo goed mogelijk te gebruiken, is het nuttig een warmtestromingsketen aan te brengen die snel lokaal binnen de halfgeleiderchip geproduceerde warmte diffundeert.

Hoewel in figuur 9 een bipolaire transistor is geïllustreerd als een voorbeeld van de halfgeleiderchip, kan 55 de halfgeleiderchip een enkel halfgeleiderelement zijn of LSI gebruikmakend van verschillende soorten van halfgeleidersubstraten gemaakt Si, GaAs, InP, enz. zoals een MOS-type transistor, een bipolair-type transistor, een halfgeleiderlaser, een lichtemitterende diode, enz. die warmte sprongsgewijs produceren en 194628 8 het effect kan voor al deze uitvoeringsvormen worden verkregen.

Wanneer een geïntegreerde transistor van het bipolaire type wordt genomen als voorbeeld, wordt warmte lokaal geproduceerd, in het bijzonder in de omgeving van het gebied tussen de basis 9 en de collector 10, binnen eik van de geïntegreerde transistorelementen.

5 In figuur 9 is het verwijzingscijfer 5 een halfgeleidersubstraat (zie voorbeeld Si); 6 is een thermisch goed geleidende en elektrisch isolerende laag; 7 is bedraging (Al); 8 is een emitter, 9 is een basis; 10 is een collector; en 11 is een depletielaag tussen de basis en de collector.

Hoewel elke thermisch goed geleidende en elektrisch isolerende laag 6 gebruikt kan worden, als het een thermische geleidbaarheid heeft zo hoog als metalen en het elektrisch een isolator is, worden bijvoorbeeld 10 AIN en BN geschikt gevonden. Verder, hoewel in figuur 9 een voorbeeld is getoond waarin deze thermisch goed geleidende en elektrisch isolerende laag 6 uniform is gebruikt in al de tussen de lagen aangebrachte isolerende lagen en de passivatiefilms, is deze vroeger in een deel daarvan gebruikt. Het effect kan worden verkregen, ook wanneer het wordt gebruikt samen met een Si02-film, een Si3N4film, een Al203-film, enz.

De figuren 10A en 10B tonen respectievelijk een temperatuurverdeling van het inwendige naar het 15 oppervlak en een bovenaanzicht van de in inrichting die correspondeert met het gebied waarvan de temperatuurverdeling is aangeduid, na ongeveer 5 pmsec vanaf het tijdstip waar stroom begint te vloeien, wanneer één bipolair element ongeveer 4 mW elektrisch vermogen consumeert in de in figuur 9 aangeduide realisatiemodus, voorzien van de warmtediffunderende structuur.

Zoals boven aangeduid, zal het duidelijk zijn dat lokaal in de omgeving van de depletielaag tussen de 20 basis en de collector geproduceerde warmte over een groot gebied van het oppervlak wordt uitgespreid in een tijdsduur die zo kort is als ongeveer 5 ps in de constructie met de thermisch goed geleidende en elektrisch isolerende laag 6 die dient als een warmtediffunderende structuur. Warmte wordt niet zo snel, wijd en uniform uitgespreid door alleen tussen de lagen gelegen isolatiefilms en passivatiefilms te gebruiken zoals Si02-films, Si3N4-films, enz. met lage thermische geleidbaarheden.

25 Figuur 11 duidt variaties aan in de temperatuur in het geval waar vinnen met de microkanaalstructuur zijn aangebracht aan de achterzijde van een halfgeleiderchip met de in figuur 9 aangeduide warmtediffunderende structuur.

In de halfgeleiderchip is bijvoorbeeld een aantal bipolaire transistoren zoals aangeduid in figuur 9 geïntegreerd, en de temperatuur wordt gemeten, bijvoorbeeld wanneer ongeveer 1500 W/cm2 aan warmte 30 wordt geproduceerd in het inwendige als geheel. De vinnen met de microkanaalstructuur zijn aan de achterzijde van de halfgeleiderchip bevestigd door de directe-hechtingmethode onder de in figuur 2 aangeduide condities. Een stationaire temperatuur wordt bereikt na een tijdsduur van ongeveer 0,1 sec. vanaf het begin van het aandrijven en de temperatuur is lager dan ongeveer 120°C, d.w.z. de temperatuur wordt gehandhaafd ongeveer bij de limiet in de praktijk.

35 Verder, hoewel dit in de figuur niet is aangeduid, wordt, wanneer de vinnen met de microkanaalstructuur onder gebruikmaking van een hechtlaag onder de in figuur 6 aangeduide condities zijn verbonden met de in figuur 9 aangeduide halfgeleiderchip zoals boven beschreven, als de warmteproductie in de halfgeleiderchip ongeveer 1200 W/cm2 is, op vergelijkbare wijze een stationaire temperatuur bereikt na een tijdsduur van ongeveer 0,1 sec. van het begin van het aandrijven en de temperatuur is ongeveer 120°C, d.w.z. de 40 temperatuur wordt gehandhaafd ongeveer bij de limiet in de praktijk.

Figuur 12 duidt variaties aan in de temperatuur in het geval waar vinnen met de microkanaalstructuur zijn gehecht aan de voorzijde van een halfgeleiderchip met de in figuur 9 aangeduide warmtediffunderende structuur.

In de halfgeleiderchip is bijvoorbeeld een aantal bipolaire transistoren zoals aangeduid in figuur 9 45 geïntegreerd, en de temperatuur wordt gemeten bijvoorbeeld wanneer ongeveer 1500 W/cm2 aan warmte wordt geproduceerd in het inwendige als geheel. De vinnen met de microkanaalstructuur zijn gehecht aan de voorzijde van de halfgeleiderchip door de directe-hechtingmethode onder de in figuur 2 aangeduide condities. Een stationaire temperatuur wordt bereikt na een tijdsduur van ongeveer 0,1 sec. vanaf het begin van het aandrijven en de temperatuur is lager dan ongeveer 65°C.

50 Verder wordt, hoewel dit niet in de figuur is aangeduid, wanneer de vinnen met de microkanaalstructuur onder gebruikmaking van de in figuur 6 aangeduide hechtlaag zijn verbonden met het voorvlak van de halfgeleiderchip met de in figuur 9 aangeduide warmtediffunderende structuur, wanneer de warmteproductie in de halfgeleiderchip ongeveer 1500 W/cm2 is, een stationaire temperatuur bereikt op vergelijkbare wijze na een tijdsduur korter dan ongeveer 0,1 sec. vanaf het begin van het aandrijven en de temperatuur is lager 55 dan ongeveer 85°C, Verder wordt, dankzij het feit dat de vinnen met de microkanaalstructuur zijn gehecht aan het voorvlak, zoals duidelijk blijkt uit figuur 12, een uniforme temperatuurverdeling behouden vanaf het voorvlak van de halfgeleiderchip naar het inwendige en verder naar het achtervlak en het is mogelijk in 9 194628 aanzienlijke mate invloeden van thermische spanning te verminderen.

Figuur 13 toont een uitvoeringsvorm van een geheel l/O-pakket, waarin de vinnen met de microkanaal-structuur 2 zijn gemonteerd aan de achterzijde van de halfgeleiderchip 1. Op de voorzijde van de halfgeleiderchip 1 is een aantal werkgebieden aanwezig die warmte produceren in het inwendige, en er is 5 een thermisch goed geleidende en elektrisch isolerende laag 6 aangebracht voor het snel uitspreiden van lokaal en sprongsgewijs geproduceerde warmte, waarvan het effect wordt aangeduid in figuur 9. De vinnen met de microkanaalstructuur zijn gehecht aan de achterzijde van de chip door een klevende laag 4, zoals beschreven in de in de figuren 5 t/m 8 en tabel 3 aangeduide uitvoeringsvormen. Of, hoewel dit in de figuur niet is aangeduid, kunnen het achtervlak van de halfgeleiderchip 1 en de vinnen met de microkanaal-10 structuur 2 aan elkaar zijn bevestigd door de directe-hechtingmethode, zoals aangeduid in de figuren 1 t/m 4, tabel 2 en figuur 9.

Hoewel de grootte en het aantal trappen van de stromingsbanen in de vinnen met de microkanaalstructuur 2 bepaald kunnen worden, afhankelijk van het object, kan een opzienbarender effect worden verkregen door de grootte te verminderen en een aantal trappen te vermeerderen in een in de praktijk 15 bruikbaar gebied.

In een typisch voorbeeld, zoals aangeduid in de figuur 1 en 5, is de dwarsdoorsnede van de stromings-baan van eik van de kanalen van ongeveer 1 cm lang 50 pm x 250 pm, en verschillende kanalen zijn gescheiden door een wand van ongeveer 50 pm dik, waarbij de kanalen horizontaal zijn opgesteld over ongeveer 1 cm in vier trappen.

20 De bovenbeschreven grootte van ongeveer 1 cm is een grootte die ongeveer pas bij het oppervlak van de halfgeleiderchip, en deze kan gevarieerd worden afhankelijk van de grootte van de chip. Bijgevolg wordt een grotere warmteafvoerefficiency bereikt bij afnemende dikte van de chip 1. Normaliter is dit-350 pm tot 450 pm, maar het is gewenst dat dit kleiner is dan ongeveer 50 pm.

Zoals boven beschreven is het mogelijk door gebruik te maken van een meertrapsstructuur van fijne 25 microkanaalstromingsbanen om een smalle constructie te realiseren met een extreem hoge warmteafvoerefficiency welke op één chip bevestigd kan worden. Bovendien kan het samen met een i/O-penpakket in één lichaam worden gevormd.

Voor het bovenbeschreven l/O-penpakket kan het materiaal voor het pakketsubstraat een willekeurige van Al203, AIN, BN, SiC, enz. zijn. Hoewel AIN en BN, welke hoge thermische geieidbaarheden hebben, de 30 meest geschikte zijn. l/O-pennen 15 zijn verbonden met l/O-aansluitklemmen van de halfgeleiderchip door een soldeerstelsel 12 door middel van een bedradingslaag 13.

Hoewel in de onderhavige uitvinding sprake is van slechts één halfgeleiderchip 1, kunnen meerdere chips in één lichaam worden geassembleerd, afhankelijk van het object.

Figuur 14 toont een uitvoeringsvorm welke een geheel l/O-pakket representeert, waarin vinnen met de 35 microkanaalstructuur 2 en 2' zijn gemonteerd aan beide zijden van de halfgeleiderchip 1. Er zijn een aantal werkgebieden die warmte produceren in het inwendige aan de voorzijde van de halfgeleiderchip 1, en er is een thermisch goed geleidende en elektrisch isolerende laag 6 aangebracht voor het snel uitspreiden van lokaal en sprongsgewijs geproduceerde warmte, waarvan het effect is aangeduid in figuur 9. De vinnen met de microkanaalstructuur zijn gehecht aan de voorzijde van deze isolerende laag 6 door een hechtlaag 4, 40 zoals beschreven in de uitvoeringsvormen die zijn aangeduid in de figuren 5 t/m 8 en tabel 3.

Of, hoewel dit niet in de figuur is aangeduid, kan de halfgeleiderchip 1 zijn bevestigd door de directe-hechtingmethode, zoals aangeduid in de figuren 1 t/m 4, tabel 2 en figuur 12. Verder zijn de vinnen met de microkanaalstructuur 2' door een hechtlaag 4' bevestigd aan de achterzijde van de halfgeleiderchip 1, zoals aangeduid in de figuren 5 t/m 8 en tabel 3. Of, hoewel dit niet in de figuur is aangeduld, kunnen de vinnen 45 met de microkanaalstructuur 2' zijn bevestigd aan de achterzijde van de halfgeleiderchip 1 door de directe-hechtingmethode, zoals aangeduid in de figuren 1 t/m 4, tabel 2 en figuur 11.

De constructie van de vinnen met de microkanaalstructuur 2 en 2' is vrijwel identiek aan die welke is beschreven onder verwijzing naar de figuren 1, 5 en 13.

Het materiaal voor het pakketsubstraat 14 voor het l/O-penpakket is hetzelfde als dat welke is beschre-50 ven onder verwijzing naar figuur 13.

De l/O-pennen 15 zijn bevestigd door meerlagige bedradingslagen 13 en 13' en draad-gehecht met hechtkussens 17 op de chip 1. Na het assembleren van het pakket wordt de gehele inrichting uiteindelijk afgedicht met een pakketafdichtkap 16.

Met betrekking tot de dikte van de chip 1 wordt een hogere warmteafvoerefficiency bereikt met afne-55 mende dikte. Normaliter is dit 350 pm tot 450 pm, maar het is gewenst dat het kleiner is dan ongeveer 50 pm. Zoals boven beschreven is het mogelijk vinnen met de fijne microkanaalstructuur te bevestigen aan beide zijden van de chip, en bovendien kunnen zij samen worden gevormd met een l/O-penpakket in één

Claims

194628 10 lichaam. Door het warmteafvoerende lichaam te construeren door vinnen met de microkanaalstructuur gehecht aan beide zijden, kan een warmteafvoerefficiency worden bereikt die ongeveer twee keer zo hoog is als die welke wordt verkregen door de constructie welke gebruik maakt van de vinnen met de microkanaalstructuur 5 gehecht slechts aan de voorzijde of de achterzijde. Verder heeft deze structuur uitstekende warmteafvoerende karakteristieken in de sprongsgewijze thermische respons. Hoewel in het in figuur 14 aangeduide voorbeeld slechts sprake is van één halfgeleiderchip, kunnen meerdere chips in één lichaam geassembleerd zijn, afhankelijk van het object. Zoals duidelijk blijkt uit de bovenstaande uitleg is het volgens de onderhavige uitvinding mogelijk een 10 warmteafvoerefficiency te bereiken die ongeveer 10 tot 100 maal zo hoog is als die welke wordt verkregen door gebruik te maken van gebruikelijke vinnen, en een warmteafvoerend lichaam dat samen met een l/O-penpakket in één lichaam is gevormd, te realiseren door op een halfgeleiderelement vinnen aan te brengen met de microkanaalstructuur welke een fijne meertrapsmicrokanaalstromingsbaanstructuur omvat. Verder kan een opzienbarender effect worden verkregen door ze te gebruiken samen met een warmtediffun-15 derende structuur, hetgeen de lokale warmteproductie binnen het halfgeleiderelement uniform maakt. Bijgevolg is het mogelijk om een elektronische keten te realiseren met een grotere integratiedichtheid, elektrische vermogensconsumptie en aandrijfsnelheid, en aldus aanzienlijk de prestatie van een halfgeleiderinrichting te verbeteren. 20

1. Halfgeleiderelement omvattende een halfgeleiderchip en ten minste één warmte-afvoerend lichaam dat aan een vooraf bepaald oppervlak van die halfgeleiderchip is gehecht, welk warmteafvoerend lichaam 25 vinnen met een microkanaalstructuur omvat, waarin meerdere microkanaalstromingsbanen zijn gevormd; met het kenmerk, dat in de halfgeleiderchip ten minste één warmtediffunderende laag is gevormd.

2. Halfgeleiderelement volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het vinlichaam direct aan de halfgeleiderchip is gehecht.

3. Halfgeleiderelement volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het vinlichaam aan de halfgeleiderchip is 30 gehecht door een kleeflaag.

4. Halfgeleiderelement volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat een als koelmedium dienende vloeistof wordt toegevoerd aan de in de halfgeleiderchip gevormde microkanaalstromingsbanen.

5. Halfgeleiderelement volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat als koelmedium dienend gas wordt toegevoerd aan de in het vinlichaam gevormde microkanaalstromingsbanen.

6. Halfgeleiderelement volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het vinlichaam is gemaakt van een materiaal dat verschilt van het materiaal waarvan de halfgeleiderchip is gemaakt.

7. Halfgeleiderelement volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de dwarsdoorsnede van elk van de in het vinlichaam gevormde microkanaalstromingsbanen kleiner is dan ongeveer 1 mm2.

8. Halfgeleiderelement volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het vinlichaam is gecombineerd met een 40 l/O-penpakket in één lichaam.

9. Halfgeleiderelement volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het vinlichaam is gehecht aan het oppervlak bij een plaats dichtbij werkgebieden in de halfgeleiderchip.

10. Halfgeleiderelement volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de warmtediffunderende laag een thermisch goed geleidende en elektrisch isolerende laag is.

11. Halfgeleiderelement volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat vinlichamen zijn gehecht aan de twee oppervlakken van de halfgeleiderchip.

12. Halfgeleiderelement volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de microkanaalstructuur een vooraf bepaald aantal trappen omvat die elk ten minste één van genoemde stromingskanalen omvatten en die opeenvolgend zijn opgesteld in een richting hoofdzakelijk loodrecht op genoemd vooraf bepaalde oppervlak. 50 13. Halfgeleiderelement volgens conclusie 12, waarbij een verder vinlichaam is gehecht aan een verder oppervlak van de chip, in welk verdere vinlichaam een veelvoud van microkanaalstromingsbanen is gevormd

14. Halfgeleiderelement volgens conclusie 12, waarbij het vooraf bepaalde aantal trappen gelijk is aan vier.

15. Halfgeleiderelement volgens conclusie 10, waarbij de warmtediffunderende laag is vervaardigd van AIN. 11 194628

16. Halfgeleiderelement volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat voorzien is in een paar vinlichamen, welke respectievelijk zijn gehecht aan tegenover elkaar gelegen oppervlakken van de chip, en voorts voorzien is in een vooraf bepaald aantal pennen die elektrisch zijn verbonden met een op de chip gevormde keten. Hierbij 16 bladen tekening