JPH0337237Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 この考案はICやLSIあるいはハイブリツトICな
どの集積回路に用いる基板に関するものである。

従来の技術 周知のようにこの種の集積回路は、シリコン製
の基板の表面にフオトエツチングや拡散、蒸着な
どの方法によつてトランジスタやダイオード等の
素子を多数含む回路を形成したものであり、小型
で信頼性が高く、また安価であるなどの優れた利
点を有している。しかし集積回路は、パツケージ
に密封した構成であるから、発熱による出力の制
約を受け、したがつて高出力ICやハイブリツト
ICでは、パツケージに放熱フインを取付けて熱
放散を積極的に行なつたり、あるいはプリント基
板に取付けた状態で強制換気を行なつて冷却を促
進したりすることが行なわれている。

考案が解決しようとする問題点 しかるに上述した従来の冷却のための手段は、
パツケージに密封した状態での外部との熱授受を
促進するためのものであるが、発熱源はセラミツ
ク基板上に形成した回路であるから、その回路か
ら放熱フイン等の外部に対する放熱部までの熱移
動を積極的に行なわなければ、効率的な冷却とは
なり得ない。この点に関して従来ではとくに顧み
られていず、集積回路の高出力化を図るうえで、
未だ改良すべき余地があつた。

この考案は上記の事情に鑑み、熱伝導性に優
れ、したがつて高出力化を図ることのできる集積
回路用基板を提供することを目的とするものであ
る。

問題点を解決するための手段 この考案は、発熱源から外部への放熱部分まで
の熱移動を促進し、しかも外部への放熱も良好な
基板であつて、基板用板材の内部に、フイン付蓋
板によつて密閉した空洞部を形成するとともに、
蒸発および凝縮を行なつて循環流動することによ
り潜熱として熱輸送を行なう凝縮性流体を、密閉
空洞部内に封入したことを特徴とするものであ
る。

作 用 基板の表面に設けた回路に通電してこれが発熱
した場合、前記循環路内の凝縮性流体が蒸発気化
し、その蒸気は温度の低い表面側に流動したのち
に放熱して凝縮液化し、したがつて凝縮性流体が
その潜熱として熱を輸送する。すなわち前記密閉
空洞部がヒートパイプとなり、凝縮性流体の潜熱
が大きいから、基板全体としての熱伝導性が良好
になる。特にこの考案においては、空洞部を形成
している蓋板にフインが設けられているから、空
洞部内の凝縮性流体によつて運ばれた熱が、その
フイン付蓋板によつて、より積極的に外部に放出
され、その結果、基板全体としての熱伝導性や冷
却性能が特に良好になる。

実施例 以下、この考案の実施例を添付の図面を参照し
て説明する。

第１図はこの考案の一実施例を示す部分断面斜
視図であつて、単結晶シリコン板等の基板用板材
１は数百μｍ程度の厚さであり、その板材１のう
ち、回路Ｃを設ける面とは反対側の面に所定長さ
のＶ溝２が刻設され、シリコン板やパイレツクス
ガラスなどを素材としたフイン３付きの蓋板４に
よつてそのＶ溝２の上部開口端が密閉され、その
結果、板材１の内部に所定長さの三角形断面空洞
部５が形成されている。この空洞部５の下側の頂
角部分が、後述する凝縮性流体に対して毛細管圧
力を生じさせる狭幅部６となつている。そして前
記空洞部５内には、空気等の非凝縮性気体を排気
した状態で、水等の凝縮性流体７が作動流体とし
て封入されており、したがつて空洞部５はヒート
パイプとして構成されている。なお、前記空洞部
５の寸法は、一例として、幅200μｍ、長さ10mm
程度に設定されている。

ここで上記の基板の製造方法の一例を簡単に説
明すると、まず単結晶シリコン板（シリコンウエ
ハー）を用意し、その表面に酸化層を形成した
後、光硬化性樹脂（フオトレジスト）を塗布し、
所定のパターンのフオトマスクを用いて紫外線に
露光させ、ついで必要部分の樹脂を溶剤で除去す
るとともに、その部分の酸化層を除去し、その後
他の部分の樹脂を溶剤で除去する。こうして酸化
層の一部に穴をあけた後、シリコンを溶かす異方
性エツチング用試薬によつて細溝を刻み込む。こ
こで、異方性エツチング用試薬とは、結晶の空隙
格子中での異なる方向における腐食割合が相違す
る特殊な酸の混合液である。そしてシリコンウエ
ハーの表面から酸化層を除去した後に、細溝の開
口部にシリコン製薄板等の蓋板を陽極処理接着法
等の適当な方法によつて取付けて細溝を密閉し、
空洞部とする。このような接合を行なうにあたつ
て、非凝縮性気体を排気することと併せて、凝縮
性流体を封入することは勿論である。

上述した構成の基板をモノリシツクICあるい
はLSIとするためには、細溝を刻設した面とは反
対側の面にエピタキシヤル層を形成するととも
に、その表面に酸化膜を形成し、しかる後通常の
方法によりフオトエツチングおよび拡散を繰返し
行なつて多数の素子を形造る。またハイブリツド
ICとする場合には、印刷の手法、あるいは蒸着
やスパツタリング等によつて回路を作り、ついで
チツプを取付ける。

こうして作られた集積回路は、通電によつて発
熱するが、その熱によつて前記空洞部５内の凝縮
性流体７が蒸発し、これに対しフイン３を有する
蓋板４の部分が、外気に熱を奪われて温度が低く
なつているので、凝縮性流体７の蒸気が空洞部５
内を流動して蓋板４の内面で放熱し、凝縮液化
し、その結果、通電に伴つて生じた熱は前記凝縮
性流体７の潜熱として蓋板４側へ輸送される。ま
た放熱して凝縮液化した前記凝縮性流体７は、前
記狭幅部６において生じる毛細管圧力によつて還
流し、その結果、凝縮性流体７は蒸発および凝縮
を行ないつつ循環流動し、継続して熱輸送を行な
う。また、このようにして輸送された熱は、蓋板
４のフイン３を介して外部に積極的に放出され
る。したがつて流体の潜熱としての輸送量は極め
て大きいから、前記空洞部５を、基板の強度を損
わない程度に連続して複数設けることにより、極
めて効率良く冷却することができる。

考案の効果 以上の説明で明らかなようにこの考案において
は、外表面にフインを有する蓋板によつて密閉し
た空洞部を基板用板材の内部に形成するととも
に、その空洞部内に毛細管圧力を生じさせる狭幅
部を設け、かつ熱輸送を行なう凝縮性流体を封入
した構成であるから、回路に通電することによつ
て生じた熱を前記凝縮性流体によりその潜熱とし
て蓋板側へ輸送し、かつ蓋板におけるフインを介
して外部に放熱することができ、したがつてこの
考案では、基板としての熱伝導製が良いうえに、
外部に対する熱伝達が良好となり、その結果、冷
却性が良く、高出力化を図ることのできる基板を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の実施例を示す部分断面拡大
斜視図である。 １……板材、２……Ｖ溝、３……フイン、４…
…蓋板、５……空洞部、６……狭幅部、７……凝
縮性流体、Ｃ……回路。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 基板用板材のうち回路を設ける面に対し反対の
   面に、毛細管圧力を生じさせるに充分な細い狭幅
   部を内部に有する所定長さの細溝を刻設し、かつ
   その細溝の開口部を、外表面にフインを設けた蓋
   板によつて密閉することにより前記板材の内部に
   密閉空洞部が形成され、その密閉空洞部の内部
   に、凝縮および蒸発を行なつて循環流動すること
   により熱輸送を行なう凝縮性流体のみが封入され
   ていることを特徴とする熱伝導性の良い集積回路
   用基板。