JPH06349984A - Semiconductor integrated circuit device and cooling method - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device and cooling method

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JPH06349984A
JPH06349984A JP5137225A JP13722593A JPH06349984A JP H06349984 A JPH06349984 A JP H06349984A JP 5137225 A JP5137225 A JP 5137225A JP 13722593 A JP13722593 A JP 13722593A JP H06349984 A JPH06349984 A JP H06349984A
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JP
Japan
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cap
cooling medium
integrated circuit
semiconductor integrated
cooling
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JP5137225A
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Japanese (ja)
Inventor
Ikuo Yoshida
育生 吉田
Tetsuya Hayashida
哲哉 林田
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH06349984A publication Critical patent/JPH06349984A/en
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W70/00Package substrates; Interposers; Redistribution layers [RDL]
    • H10W70/60Insulating or insulated package substrates; Interposers; Redistribution layers
    • H10W70/62Insulating or insulated package substrates; Interposers; Redistribution layers characterised by their interconnections
    • H10W70/65Shapes or dispositions of interconnections
    • H10W70/654Top-view layouts
    • H10W70/655Fan-out layouts
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W72/00Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/851Dispositions of multiple connectors or interconnections
    • H10W72/874On different surfaces
    • H10W72/877Bump connectors and die-attach connectors
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W90/00Package configurations
    • H10W90/701Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts
    • H10W90/721Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bump connectors
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  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a semiconductor integrated circuit device adapted to the case in which power is increased by improving heat dissipating and cooling performances of a semiconductor chip and a method for cooling the same. CONSTITUTION:A chip carrier 1 has a package structure in which a semiconductor chip face down bonded to an electrode of a main surface of a package board 2 made of a ceramic material such as mullite, etc., through solder bump is hermetically sealed with a cap 6, and cooling medium channel grooves 20 are formed in the same direction as a channel direction of cooling medium to be jetted on an upper surface of the cap 6 to be connected to the board 2 through sealing solder 7. That is, the channels 20 are radially formed from the vicinity of a center of the cap 6 toward an outer periphery of the cap 6.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造技術に関
し、特にチップキャリア(Chip Carrier)構造を備える半
導体集積回路装置の冷却技術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor manufacturing technique, and more particularly to a cooling technique for a semiconductor integrated circuit device having a chip carrier structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の半導体集積回路装置(以下、チッ
プキャリアと呼ぶ)の実装方式の1つに、半導体チップ
をCCBバンプを介してパッケージ基板に実装する方式
がある。これらの半導体チップの発熱に対する冷却方法
は、主に半導体チップの裏面からの放熱に対して空冷も
しくは液冷するものである。
2. Description of the Related Art One of the conventional semiconductor integrated circuit device (hereinafter referred to as a chip carrier) mounting method is a method of mounting a semiconductor chip on a package substrate via CCB bumps. A cooling method for heat generation of these semiconductor chips is mainly air cooling or liquid cooling for heat radiation from the back surface of the semiconductor chip.

【0003】また、ここで半導体チップにはベアチップ
の場合や、さらにマイクロキャリア(Micro Crrier)と呼
ばれる超小型パッケージに収納されるものなどがある。
これらの構造については、例えば「 Proceedings of th
e 1992 International Conference on Multichip Modul
es」の 230頁〜 241頁に、あるいはチップキャリアにつ
いては特開昭62−249429号公報、特開昭63−
310139号公報等に記載されている。また、パッケ
ージ基板上の構造は、日経BP社、1990年12月1
0日発行「日経エレクトロニクス」の 227頁に記載され
ている。
The semiconductor chip may be a bare chip or may be housed in an ultra-small package called a micro carrier.
For these structures, see “Proceedings of th
e 1992 International Conference on Multichip Modul
es ", pp. 230-241, or as to the chip carrier, Japanese Patent Laid-Open Nos. 62-2449429 and 63-63.
It is described in Japanese Patent Publication No. 310139. Also, the structure on the package substrate is Nikkei BP, December 1, 1990.
It is described on page 227 of "Nikkei Electronics" published on the 0th.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記した従
来技術においては、半導体チップの集積度や回路動作速
度の向上が進められている。これらに伴い、回路動作時
における半導体チップの発熱量も増す傾向にあるため、
半導体チップからの発熱を如何にして効率良く外部に逃
がすかが重要な課題となっている。
However, in the above-mentioned prior art, the degree of integration of semiconductor chips and the circuit operating speed are being improved. Along with these, the amount of heat generated by the semiconductor chip during circuit operation tends to increase,
An important issue is how to efficiently release the heat generated from the semiconductor chip to the outside.

【0005】これに対処するために、チップキャリアも
しくは半導体チップを直接不活性な液体中に浸漬する方
法や吹き付ける方法がある。
In order to deal with this, there is a method of directly immersing the chip carrier or the semiconductor chip in an inert liquid or a method of spraying.

【0006】さらに、チップキャリアもしくは半導体チ
ップに放熱フィンを設けることによって、冷却効率を向
上させたものがある。
Further, there is one in which cooling efficiency is improved by providing a radiation fin on the chip carrier or the semiconductor chip.

【0007】しかし、前記従来技術では、今後さらに大
電力化する半導体チップを放熱および冷却する能力が不
足し、大規模集積回路装置には対応できないため、より
効率的な冷却技術が必要とされている。
However, in the above-mentioned conventional technique, the ability to dissipate and cool the semiconductor chip, which will be further increased in power in the future, is insufficient and it cannot be applied to a large scale integrated circuit device. Therefore, more efficient cooling technique is required. There is.

【0008】そこで、本発明の目的は、半導体チップの
放熱および冷却性能を向上させ、大電力化された場合に
おいても適応できる半導体集積回路装置と冷却方法を提
供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor integrated circuit device and a cooling method which improve the heat dissipation and cooling performance of a semiconductor chip and can be applied even when the power is increased.

【0009】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
Among the inventions disclosed in the present application, a brief description will be given to the outline of typical ones.
It is as follows.

【0011】すなわち、本発明による半導体集積回路装
置(チップキャリア)は、チップキャリアを構成するキ
ャップの少なくとも上面において、前記キャップの上面
に噴流される冷却媒体の流路方向と同方向に冷却媒体流
路溝が設けられるものであり、あるいは前記キャップの
上面から前記キャップの外部に至る冷却媒体流路孔が、
前記冷却媒体の流路方向と同方向に設けられるものであ
る。
That is, in the semiconductor integrated circuit device (chip carrier) according to the present invention, at least the upper surface of the cap constituting the chip carrier has a cooling medium flow in the same direction as the flow direction of the cooling medium jetted onto the upper surface of the cap. A passage groove is provided, or a cooling medium passage hole from the upper surface of the cap to the outside of the cap is
It is provided in the same direction as the flow path direction of the cooling medium.

【0012】さらに、前記キャップは窒化アルミニウム
からなるものである。
Further, the cap is made of aluminum nitride.

【0013】また、前記半導体集積回路装置の冷却方法
は、前記キャップの少なくとも上面に不活性な液体もし
くは気体を噴流させるものである。
Further, in the method for cooling the semiconductor integrated circuit device, an inert liquid or gas is jetted onto at least the upper surface of the cap.

【0014】[0014]

【作用】前記した手段によれば、チップキャリアを構成
するキャップの少なくとも上面において、前記キャップ
の上面に噴流される冷却媒体の流路方向と同方向に冷却
媒体流路溝が設けられ、あるいは前記キャップの上面か
ら前記キャップの外部に至る冷却媒体流路孔が、前記冷
却媒体の流路方向と同方向に設けられることによって、
前記キャップの上面に噴流された冷却媒体が、前記冷却
媒体流路溝または前記冷却媒体流路孔を通って、滞留す
ることなく、均一に放散することができる。
According to the above means, at least the upper surface of the cap constituting the chip carrier is provided with the cooling medium channel groove in the same direction as the channel direction of the cooling medium jetted to the upper surface of the cap, or The cooling medium flow passage hole from the upper surface of the cap to the outside of the cap is provided in the same direction as the flow passage direction of the cooling medium,
The cooling medium jetted onto the upper surface of the cap can be uniformly diffused through the cooling medium passage groove or the cooling medium passage hole without staying.

【0015】したがって、従来のものより熱放散特性を
向上させることができる。
Therefore, the heat dissipation characteristic can be improved as compared with the conventional one.

【0016】[0016]

【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。EXAMPLES Examples of the present invention will be described in detail below.

【0017】(実施例1)図1は、本発明の一実施例で
ある半導体集積回路装置(チップキャリア)の構造の一
例を示す部分断面図であり、また、図2は、本発明の一
実施例である半導体集積回路装置(チップキャリア)の
構造の一例を示す外観斜視図である。さらに、図3は、
本発明の一実施例である半導体集積回路装置(チップキ
ャリア)を搭載したモジュールの構造の一例を示す断面
図である。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a partial sectional view showing an example of the structure of a semiconductor integrated circuit device (chip carrier) which is an embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 3 is an external perspective view showing an example of the structure of a semiconductor integrated circuit device (chip carrier) that is an example. Furthermore, FIG.
It is a sectional view showing an example of the structure of the module which mounts the semiconductor integrated circuit device (chip carrier) which is one example of the present invention.

【0018】まず、図1を用いて、本実施例1の半導体
集積回路装置(チップキャリア1)の構成について説明
すると、ムライトなどのセラミック材料からなるパッケ
ージ基板2の主面の電極3上に、はんだバンプ4を介し
てフェイスダウンボンディングした半導体チップ5をキ
ャップ6によって気密封止したパッケージ構造を備える
ものである。このチップキャリア1は、その外形寸法が
縦×横=10〜14mm×10〜14mm程度の微小なもの
であり、マイクロチップキャリアとも称される場合があ
る。
First, the structure of the semiconductor integrated circuit device (chip carrier 1) according to the first embodiment will be described with reference to FIG. 1 on the electrode 3 on the main surface of the package substrate 2 made of a ceramic material such as mullite. The semiconductor chip 5 face-down bonded via the solder bumps 4 is hermetically sealed by a cap 6 in a package structure. The chip carrier 1 has a small external dimension of about vertical × horizontal = 10 to 14 mm × 10 to 14 mm, and may be referred to as a microchip carrier.

【0019】ここで、図1および図2に示すように、チ
ップキャリア1のキャップ6の上面には、冷却のために
噴流される冷却媒体の流路方向と同方向に冷却媒体流路
溝20が形成されている。つまり、本実施例1における
冷却媒体流路溝20は、図2に示すようにキャップ6の
上面の中心付近からキャップ6の外周部に向けて放射状
に形成されるものである。
Here, as shown in FIGS. 1 and 2, on the upper surface of the cap 6 of the chip carrier 1, the cooling medium channel groove 20 is formed in the same direction as the channel direction of the cooling medium jetted for cooling. Are formed. That is, the cooling medium passage grooves 20 in the first embodiment are formed radially from the vicinity of the center of the upper surface of the cap 6 toward the outer peripheral portion of the cap 6, as shown in FIG.

【0020】さらに、前記はんだバンプ4は、例えば1
〜5重量%程度のSnを含有するPb/Sn合金(溶融
温度=320〜330℃程度)からなるものである。ま
た、前記キャップ6は、窒化アルミニウム(AlN)な
どの高熱伝導性セラミックからなり、その脚部は封止用
はんだ7によってパッケージ基板2の主面の周縁部には
んだ付けされている。
Further, the solder bumps 4 are, for example, 1
It is composed of a Pb / Sn alloy containing about 5 to 5% by weight of Sn (melting temperature = about 320 to 330 ° C.). The cap 6 is made of high thermal conductive ceramic such as aluminum nitride (AlN), and its legs are soldered to the peripheral edge of the main surface of the package substrate 2 by the solder 7 for sealing.

【0021】なお、パッケージ基板2の主面の周縁部お
よびキャップ6の脚部の下面のそれぞれには、封止用は
んだ7の濡れ性を向上させるためのメタライズ層8が設
けられている。これらのメタライズ層8は、例えばT
i,NiおよびAuの薄膜をスパッタ法によって成膜し
た複合合金膜からなるものである。
A metallization layer 8 for improving the wettability of the sealing solder 7 is provided on each of the peripheral portion of the main surface of the package substrate 2 and the lower surface of the leg portion of the cap 6. These metallized layers 8 are, for example, T
It is composed of a composite alloy film formed by sputtering a thin film of i, Ni and Au.

【0022】さらに、前記パッケージ基板2の主面とキ
ャップ6の下面とによって囲まれたキャビティ内に封止
された半導体チップ5の背面(上面)は、伝熱用はんだ
9によってキャップ6の下面にはんだ付けされている。
これは、半導体チップ5から発生する熱を伝熱用はんだ
9を介してキャップ6に伝達するためである。
Further, the back surface (upper surface) of the semiconductor chip 5 sealed in the cavity surrounded by the main surface of the package substrate 2 and the lower surface of the cap 6 is attached to the lower surface of the cap 6 by the heat transfer solder 9. It is soldered.
This is because the heat generated from the semiconductor chip 5 is transferred to the cap 6 via the heat transfer solder 9.

【0023】ここで、前記伝熱用はんだ9の濡れ性を向
上させるため、キャップ6の下面においてチップ5の背
面と対向する箇所には、メタライズ層8が設けられてい
る。前記封止用はんだ7および伝熱用はんだ9は、例え
ば、10重量%程度のSnを含有するPb/Sn合金
(溶融温度=290〜300℃程度)からなるものであ
る。
Here, in order to improve the wettability of the heat transfer solder 9, a metallization layer 8 is provided on the lower surface of the cap 6 at a position facing the back surface of the chip 5. The sealing solder 7 and the heat transfer solder 9 are made of, for example, a Pb / Sn alloy (melting temperature = about 290 to 300 ° C.) containing about 10 wt% Sn.

【0024】さらに、パッケージ基板2の内層には、例
えばWからなる内部配線10が形成されており、この内
部配線10を介してパッケージ基板2の主面側の電極3
と下面側の電極3とが電気的に接続されている。
Furthermore, an internal wiring 10 made of, for example, W is formed on the inner layer of the package substrate 2, and the electrode 3 on the main surface side of the package substrate 2 is formed via this internal wiring 10.
And the electrode 3 on the lower surface side are electrically connected.

【0025】次に、図2を用いて、本実施例1のチップ
キャリア1の作用について説明すると、前記チップキャ
リア1のキャップ6の上面には、冷却のために噴流され
る冷却媒体の流路方向と同方向に冷却媒体流路溝20が
形成されている。ここで、冷却媒体である不活性な液体
もしくは気体は、キャップ6の上面に噴流されると、キ
ャップ6の上面の中心付近から放射状に広がっていく性
質があるため、前記冷却媒体流路溝20は、噴流される
冷却媒体の流路方向と同方向、つまり、図2に示すよう
にキャップ6の上面の中心付近からキャップ6の外周部
に向けて放射状に形成されるものである。
Next, referring to FIG. 2, the operation of the chip carrier 1 of the first embodiment will be described. On the upper surface of the cap 6 of the chip carrier 1, a cooling medium flow path jetted for cooling is formed. The cooling medium passage groove 20 is formed in the same direction as the direction. Here, when the inert liquid or gas that is the cooling medium is jetted onto the upper surface of the cap 6, it has a property of spreading radially from the vicinity of the center of the upper surface of the cap 6, and therefore, the cooling medium channel groove 20. Are formed radially in the same direction as the flow direction of the jetted cooling medium, that is, from the vicinity of the center of the upper surface of the cap 6 toward the outer peripheral portion of the cap 6 as shown in FIG.

【0026】したがって、冷却媒体である不活性な液体
もしくは気体が、キャップ6の上面に噴流されると、キ
ャップ6の上面の中心付近から放射状に形成された冷却
媒体流路溝20を通ってキャップ6の外周部に放散す
る。
Therefore, when an inert liquid or gas, which is a cooling medium, is jetted onto the upper surface of the cap 6, the cooling medium passage grooves 20 formed radially are formed from the vicinity of the center of the upper surface of the cap 6 to the cap. 6.

【0027】この結果、噴流される冷却媒体が滞留せず
に均一にキャップ6上を流れるため、熱放散特性を大幅
に向上させることができる。
As a result, since the jetted cooling medium flows uniformly on the cap 6 without staying, the heat dissipation characteristic can be greatly improved.

【0028】次に、図3に示すように、本発明によるチ
ップキャリア1を搭載するモジュールの構成について説
明すると、チップキャリア1がCCB接続されるモジュ
ール基板100は、冷却媒体が導入される冷却媒体入口
310と、冷却媒体が排出される冷却媒体出口320
と、チップキャリア1への噴流口210と、冷却媒体の
入口側と出口側とを仕切っている仕切り板220とから
なるモジュール蓋200によって封止されている。
Next, as shown in FIG. 3, the structure of the module in which the chip carrier 1 according to the present invention is mounted will be described. The module substrate 100 to which the chip carrier 1 is CCB-connected is a cooling medium into which a cooling medium is introduced. Inlet 310 and cooling medium outlet 320 through which cooling medium is discharged
And a module lid 200 including a jet port 210 to the chip carrier 1 and a partition plate 220 for partitioning the inlet side and the outlet side of the cooling medium.

【0029】ここで、冷却媒体として、例えばフロロカ
ーボン(3M社製、FC−72,沸点56℃)などの冷
却液を用いた場合の作用について説明すると、前記フロ
ロカーボン冷却液は、冷却媒体入口310から導入さ
れ、さらに、噴流口210からチップキャリア1の裏面
に吹き付けられる。その後、モジュール内に噴流充填さ
れたフロロカーボン冷却液は、その沸点が低いためチッ
プキャリア1からの発熱により沸騰し、蒸気となって冷
却媒体出口320から外部へ排出される。排出されたフ
ロロカーボン冷却液の蒸気は冷却および精製処理された
後、冷却媒体入口310から再導入され、循環再利用さ
れる。
Here, the operation when a cooling liquid such as fluorocarbon (FC-72, manufactured by 3M, boiling point 56 ° C.) is used as the cooling medium will be described. The fluorocarbon cooling liquid is introduced from the cooling medium inlet 310. It is introduced and further sprayed from the jet port 210 to the back surface of the chip carrier 1. After that, the fluorocarbon cooling liquid jet-filled in the module boils due to the heat generated from the chip carrier 1 due to its low boiling point, becomes vapor and is discharged from the cooling medium outlet 320 to the outside. The discharged vapor of the fluorocarbon cooling liquid is cooled and refined, then reintroduced from the cooling medium inlet 310 and circulated and reused.

【0030】したがって、半導体チップ5(図1参照)
の熱放散効率の大きい冷却方法によるモジュール構造が
達成され、また簡素なモジュール構造を実現すると共
に、モジュール構造の組立の簡素化を計ることができ
る。
Therefore, the semiconductor chip 5 (see FIG. 1)
It is possible to achieve a module structure by a cooling method having a high heat dissipation efficiency, realize a simple module structure, and simplify the assembly of the module structure.

【0031】(実施例2)図4は、本発明による他の実
施例である半導体集積回路装置(チップキャリア)の構
造の一例を示す外観斜視図である。
(Embodiment 2) FIG. 4 is an external perspective view showing an example of the structure of a semiconductor integrated circuit device (chip carrier) according to another embodiment of the present invention.

【0032】図4を用いて、本実施例2のチップキャリ
ア1の構成について説明すると、封止用はんだ7を介し
てパッケージ基板2に接続されるキャップ6には、前記
キャップ6の上面から外部に至る冷却媒体流路孔40
が、前記キャップ6の上面に冷却のために噴流される冷
却媒体の流路方向と同方向に形成されている。つまり、
前記キャップ6の表面の中央付近に孔部30が設けら
れ、さらに前記孔部30からキャップ6の内部を通り、
キャップ6の側面で外部に抜ける放射状の複数の冷却媒
体流路孔40が形成されている。
The structure of the chip carrier 1 according to the second embodiment will be described with reference to FIG. 4. The cap 6 connected to the package substrate 2 via the solder 7 for sealing includes the upper surface of the cap 6 and the outer surface. Medium flow passage hole 40 leading to
Are formed on the upper surface of the cap 6 in the same direction as the flow path of the cooling medium jetted for cooling. That is,
A hole 30 is provided near the center of the surface of the cap 6, and further passes through the inside of the cap 6 from the hole 30.
A plurality of radial cooling medium passage holes 40 are formed on the side surface of the cap 6 so as to escape to the outside.

【0033】なお、キャップ6によって封止されるその
内部の構造は、実施例1で説明したものと全く同じであ
るため、その説明は省略する。
Since the internal structure sealed by the cap 6 is exactly the same as that described in the first embodiment, the description thereof will be omitted.

【0034】次に、図4を用いて、本実施例2のチップ
キャリア1の作用について説明すると、前記チップキャ
リア1のキャップ6には、該キャップ6の上面から外部
に至る冷却媒体流路孔40が、該キャップ6の上面に冷
却のために噴流される冷却媒体の流路方向と同方向に形
成されている。ここで、冷却媒体である不活性な液体も
しくは気体は、キャップ6の上面に噴流されると、キャ
ップ6の上面の中心付近から放射状に広がっていく性質
があるため、前記冷却媒体流路孔40は、噴流される冷
却媒体の流路方向と同方向、つまり、図4に示すよう
に、キャップ6の上面の中心付近に設けられる孔部30
からキャップ6の内部を通り、キャップ6の側面で外部
に抜けるように形成された放射状の複数の孔である。
Next, referring to FIG. 4, the operation of the chip carrier 1 of the second embodiment will be described. The cap 6 of the chip carrier 1 has a cooling medium passage hole extending from the upper surface of the cap 6 to the outside. 40 is formed on the upper surface of the cap 6 in the same direction as the flow direction of the cooling medium jetted for cooling. Here, when the inert liquid or gas as the cooling medium is jetted onto the upper surface of the cap 6, it has a property of spreading radially from the vicinity of the center of the upper surface of the cap 6, so that the cooling medium passage hole 40 is formed. Is the hole 30 provided in the same direction as the flow direction of the jetted cooling medium, that is, near the center of the upper surface of the cap 6, as shown in FIG.
Is a plurality of radial holes formed so as to pass through the inside of the cap 6 and to the outside on the side surface of the cap 6.

【0035】したがって、冷却媒体である不活性な液体
もしくは気体が、キャップ6の上面に噴流されると、キ
ャップ6の上面の中心付近に形成された孔部30を介し
て、さらに、そこから放射状に形成された冷却媒体流路
孔40を通ってキャップ6の側面で外部に抜け、放散す
る。
Therefore, when an inert liquid or gas that is a cooling medium is jetted onto the upper surface of the cap 6, the liquid or gas is further radiated through the hole 30 formed near the center of the upper surface of the cap 6. It passes through the cooling medium flow path hole 40 formed in the above and escapes to the outside at the side surface of the cap 6 and diffuses.

【0036】この結果、噴流される冷却媒体が滞留せず
に均一にキャップ6内を流れるため、熱放散特性を大幅
に向上させることができる。
As a result, the jetted cooling medium flows uniformly in the cap 6 without staying, so that the heat dissipation characteristic can be greatly improved.

【0037】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施例
に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることは言うまでもない。
Although the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiments, the present invention is not limited to the embodiments and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.

【0038】例えば、本実施例1において説明した冷却
媒体は、フロロカーボンであったが、他の不活性な液体
もしくは気体であってもよい。
For example, the cooling medium described in the first embodiment is fluorocarbon, but it may be another inert liquid or gas.

【0039】また、キャップに設けられる冷却媒体の流
路形状は、実施例1で説明した溝形状と、実施例2で説
明した孔形状との組み合わせであってもよい。
Further, the flow channel shape of the cooling medium provided in the cap may be a combination of the groove shape described in the first embodiment and the hole shape described in the second embodiment.

【0040】さらに、前記冷却媒体の流路形状は、少な
くともキャップの上面もしくは内部に形成されていれば
よく、したがって、キャップの表面において、該キャッ
プの上面から側面に渡ってつながっているものであって
もよい。
Further, the flow path shape of the cooling medium has only to be formed at least on the upper surface or inside of the cap. Therefore, on the surface of the cap, it is connected from the upper surface to the side surface of the cap. May be.

【0041】[0041]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。
The effects obtained by the typical ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.
It is as follows.

【0042】(1).半導体集積回路装置(チップキャ
リア)のキャップに冷却媒体流路溝または冷却媒体流路
孔が設けられるため、前記キャップに噴流される冷却媒
体が、滞留せずに均一に前記キャップ上またはキャップ
内を流れることができる。したがって、冷却効果を大幅
に向上させることができる。
(1). Since the cooling medium passage groove or the cooling medium passage hole is provided in the cap of the semiconductor integrated circuit device (chip carrier), the cooling medium jetted into the cap does not stay in the cap and uniformly inside or inside the cap. Can flow Therefore, the cooling effect can be significantly improved.

【0043】(2).前記キャップが伝熱性に優れた窒
化アルミニウムからなることにより、放熱効果をさらに
向上させることができる。
(2). When the cap is made of aluminum nitride having excellent heat conductivity, the heat dissipation effect can be further improved.

【0044】(3).チップキャリアのキャップに冷却
媒体を直接噴流させる冷却方法を用いることによって、
冷却効果をさらに高めることができる。
(3). By using a cooling method in which the cooling medium is jetted directly to the cap of the chip carrier,
The cooling effect can be further enhanced.

【0045】(4).本発明による半導体集積回路装置
と冷却方法を用いることによって、構造を簡素化したマ
ルチチップキャリア搭載のモジュールを実現することが
できる。
(4). By using the semiconductor integrated circuit device and the cooling method according to the present invention, it is possible to realize a module having a multi-chip carrier and a simplified structure.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
(チップキャリア)の構造の一例を示す部分断面図であ
る。
FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing an example of the structure of a semiconductor integrated circuit device (chip carrier) which is an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
(チップキャリア)の構造の一例を示す外観斜視図であ
る。
FIG. 2 is an external perspective view showing an example of the structure of a semiconductor integrated circuit device (chip carrier) that is an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施例である半導体集積回路装置
(チップキャリア)を搭載したモジュールの構造の一例
を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of the structure of a module on which a semiconductor integrated circuit device (chip carrier) according to an embodiment of the present invention is mounted.

【図4】本発明による他の実施例である半導体集積回路
装置(チップキャリア)の構造の一例を示す外観斜視図
である。
FIG. 4 is an external perspective view showing an example of the structure of a semiconductor integrated circuit device (chip carrier) according to another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 チップキャリア(半導体集積回路装置) 2 パッケージ基板 3 電極 4 はんだバンプ 5 半導体チップ 6 キャップ 7 封止用はんだ 8 メタライズ層 9 伝熱用はんだ 10 内部配線 20 冷却媒体流路溝 30 孔部 40 冷却媒体流路孔 100 モジュール基板 200 モジュール蓋 210 噴流口 220 仕切り板 310 冷却媒体入口 320 冷却媒体出口 1 Chip Carrier (Semiconductor Integrated Circuit Device) 2 Package Substrate 3 Electrode 4 Solder Bump 5 Semiconductor Chip 6 Cap 7 Sealing Solder 8 Metallization Layer 9 Heat Transfer Solder 10 Internal Wiring 20 Cooling Medium Channel Groove 30 Hole 40 Cooling Medium Flow path hole 100 Module substrate 200 Module lid 210 Jet port 220 Partition plate 310 Cooling medium inlet 320 Cooling medium outlet

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体チップをはんだバンプを介して接
続したパッケージ基板の主面にキャップを固着すると共
に、前記半導体チップの背面を前記キャップの下面に固
着してなるチップキャリア構造を備える半導体集積回路
装置であって、前記キャップの少なくとも上面におい
て、前記キャップの上面に噴流される冷却媒体の流路方
向と同方向に冷却媒体流路溝が設けられることを特徴と
する半導体集積回路装置。
1. A semiconductor integrated circuit having a chip carrier structure in which a cap is fixed to a main surface of a package substrate to which a semiconductor chip is connected via solder bumps, and a back surface of the semiconductor chip is fixed to a lower surface of the cap. A semiconductor integrated circuit device, wherein a cooling medium channel groove is provided on at least the upper surface of the cap in the same direction as the channel direction of the cooling medium jetted onto the upper surface of the cap.
【請求項2】 請求項1記載の構造を備える半導体集積
回路装置であって、前記キャップの上面から前記キャッ
プの外部に至る冷却媒体流路孔が、前記キャップの上面
に噴流される冷却媒体の流路方向と同方向に設けられる
ことを特徴とする半導体集積回路装置。
2. A semiconductor integrated circuit device having the structure according to claim 1, wherein a cooling medium passage hole extending from the upper surface of the cap to the outside of the cap is a cooling medium jetted onto the upper surface of the cap. A semiconductor integrated circuit device, which is provided in the same direction as a flow path direction.
【請求項3】 前記キャップは、窒化アルミニウムから
なることを特徴とする請求項1および2記載の半導体集
積回路装置。
3. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the cap is made of aluminum nitride.
【請求項4】 半導体チップをはんだバンプを介して接
続したパッケージ基板の主面にキャップを固着すると共
に、前記半導体チップの背面を前記キャップの下面に固
着してなるチップキャリア構造を備える半導体集積回路
装置の冷却方法であって、前記キャップの少なくとも上
面に不活性な液体もしくは気体を噴流させることを特徴
とする冷却方法。
4. A semiconductor integrated circuit having a chip carrier structure in which a cap is fixed to a main surface of a package substrate to which semiconductor chips are connected via solder bumps, and a back surface of the semiconductor chip is fixed to a lower surface of the cap. A cooling method for a device, wherein an inert liquid or gas is jetted onto at least the upper surface of the cap.
JP5137225A 1993-06-08 1993-06-08 Semiconductor integrated circuit device and cooling method Pending JPH06349984A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100862885B1 (en) * 2007-02-26 2008-10-13 전자부품연구원 Electronic device package
CN112928082A (en) * 2021-02-07 2021-06-08 阳光电源股份有限公司 Liquid cooling plate and power module

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