JPH0682768B2 - 放熱制御装置 - Google Patents
放熱制御装置Info
- Publication number
- JPH0682768B2 JPH0682768B2 JP60058268A JP5826885A JPH0682768B2 JP H0682768 B2 JPH0682768 B2 JP H0682768B2 JP 60058268 A JP60058268 A JP 60058268A JP 5826885 A JP5826885 A JP 5826885A JP H0682768 B2 JPH0682768 B2 JP H0682768B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- refrigerant
- heat dissipation
- flow passage
- substrate
- groove
- 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.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
- H10W40/40—Arrangements for thermal protection or thermal control involving heat exchange by flowing fluids
- H10W40/47—Arrangements for thermal protection or thermal control involving heat exchange by flowing fluids by flowing liquids, e.g. forced water cooling
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （発明の技術分野） 本発明は、例えばIC等半導体素子を基板に取付けた半導
体装置の放熱性を高める放熱制御装置に関する。
体装置の放熱性を高める放熱制御装置に関する。
（発明の技術的背景とその問題点） 従来、この種の放熱制御装置としては、例えば、JATEC
社発行「Research and Development of Heat Pipe Tech
nology」第328頁乃至第335頁掲載のT.P.Cotter著「PRIN
CIPLES AND PROSPECTS FOR MICRO HEAT PIPES」に記載
された、いわゆるマイクロヒートパイプがある。すなわ
ち、このものは、シリコン基板に酸化膜を施し、酸化膜
にエッチング加工して断面三角形あるいは四角形等の溝
部を形成し、この溝部を放熱板としての耐熱ガラスによ
り酸化膜をシールして冷媒流通路に形成すると共に冷媒
を封入した。従って、半導体素子が局部的に加熱して
も、溝部が密封されて形成された冷媒流通路内の冷媒が
加熱部で蒸発すると共に、低温部で凝縮した冷媒が冷媒
流通路の角部を介した毛細管現象で加熱部へ流れ込み、
シリコン基板全体として均一温度となるように放熱制御
が行なわれる。ところで、冷媒の冷媒流通路への封入は
溝部が耐熱ガラスによりシールされるため、溝部シール
後の冷媒流通路内に封入することが困難であり、耐熱ガ
ラスでシールすると同時に溝部内に冷媒も封入しなけれ
ばならない。ところが、冷媒は常温では蒸気圧が高いた
め、この方法で溝部内に封入しようとすると、非常に低
温で蒸気圧のない状態で行なわなければならないが、こ
のような方法は非常に困難であるばかりでなく、シール
性が悪くなり、信頼性が低いという問題がある。
社発行「Research and Development of Heat Pipe Tech
nology」第328頁乃至第335頁掲載のT.P.Cotter著「PRIN
CIPLES AND PROSPECTS FOR MICRO HEAT PIPES」に記載
された、いわゆるマイクロヒートパイプがある。すなわ
ち、このものは、シリコン基板に酸化膜を施し、酸化膜
にエッチング加工して断面三角形あるいは四角形等の溝
部を形成し、この溝部を放熱板としての耐熱ガラスによ
り酸化膜をシールして冷媒流通路に形成すると共に冷媒
を封入した。従って、半導体素子が局部的に加熱して
も、溝部が密封されて形成された冷媒流通路内の冷媒が
加熱部で蒸発すると共に、低温部で凝縮した冷媒が冷媒
流通路の角部を介した毛細管現象で加熱部へ流れ込み、
シリコン基板全体として均一温度となるように放熱制御
が行なわれる。ところで、冷媒の冷媒流通路への封入は
溝部が耐熱ガラスによりシールされるため、溝部シール
後の冷媒流通路内に封入することが困難であり、耐熱ガ
ラスでシールすると同時に溝部内に冷媒も封入しなけれ
ばならない。ところが、冷媒は常温では蒸気圧が高いた
め、この方法で溝部内に封入しようとすると、非常に低
温で蒸気圧のない状態で行なわなければならないが、こ
のような方法は非常に困難であるばかりでなく、シール
性が悪くなり、信頼性が低いという問題がある。
（発明の目的） 本発明は上記問題に鑑て創案されたものであって、溝部
を密封して冷媒流通路に形成後に、冷媒封入を可能と
し、製造が容易であり、しかも、シール性の信頼性を高
めることができる放熱制御装置を提供しようとするもの
である。
を密封して冷媒流通路に形成後に、冷媒封入を可能と
し、製造が容易であり、しかも、シール性の信頼性を高
めることができる放熱制御装置を提供しようとするもの
である。
（発明の概要） 本発明は、発熱体と熱的に接触する基板と、この基板の
前記発熱体とは反対側の面に密着された放熱板と、前記
基板と放熱板との密着面の少なくとも一方に形成した溝
部と他方との密着面により形成される空間部とを備え、
前記空間部の断面形状が角部を有するとともに、前記空
間部を冷媒流通路として構成したことを特徴としてい
る。
前記発熱体とは反対側の面に密着された放熱板と、前記
基板と放熱板との密着面の少なくとも一方に形成した溝
部と他方との密着面により形成される空間部とを備え、
前記空間部の断面形状が角部を有するとともに、前記空
間部を冷媒流通路として構成したことを特徴としてい
る。
（発明の実施例） 本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。基板１
は、半導体装置の半導体素子であるICチップＡを搭載す
るもので、セラミック材により形成されており、ICチッ
プＡ搭載面の反対面（裏面）には銅板からなる放熱用の
金属板２が密着固定されている。また、基板１の金属板
２が密着されている裏面には微細な溝部４が平行に数本
刻設されており、溝部４は金属板２による密封により断
面視四角形の冷媒流通路３に形成されている。密封され
た冷媒流通路３には冷媒５が封入されており、常温では
毛細管現象により、冷媒流通路３の角部3aに凝集してい
る。
は、半導体装置の半導体素子であるICチップＡを搭載す
るもので、セラミック材により形成されており、ICチッ
プＡ搭載面の反対面（裏面）には銅板からなる放熱用の
金属板２が密着固定されている。また、基板１の金属板
２が密着されている裏面には微細な溝部４が平行に数本
刻設されており、溝部４は金属板２による密封により断
面視四角形の冷媒流通路３に形成されている。密封され
た冷媒流通路３には冷媒５が封入されており、常温では
毛細管現象により、冷媒流通路３の角部3aに凝集してい
る。
次に製造方法について説明する。
まず、セラミック材により形成されている基板１の裏面
にエッチング加工、機械加工もしくはレーザビーム加工
により微細な溝部４を平行して複数本設ける。次に、こ
の溝部４のある裏面に金属板２を拡散溶接により、小さ
な加圧力で軽く接触させながら、高温で長時間加熱して
接合する。基板１と金属板２とが接合されると、基板１
の裏面側は完全にシールされることになり、溝部４が密
封されて冷媒流通路３が形成される。しかる後、機械加
工により金属板２に冷媒流通路３に通ずるパイプ（図示
省略）を接続する。パイプは金属板２との接続位置では
細管で、途中から太管に形成され、太管に形成された部
分にパルブが取付けられており、このバルブを介して冷
媒圧入装置（図示省略）に連通接続されている。パイプ
を金属板２に接続した後、冷媒圧入装置を作動させ、加
圧下で冷媒５をパイプを介して冷媒流通路３に封入す
る。この際、冷媒５は毛細管現象により冷媒流通路３の
角部3aに凝集する。冷媒５の冷媒流通路３への封入が終
了した後に、加圧状態を保持したままで、パイプを細管
の部分で絞って閉栓し、閉栓したまま、パイプを閉栓位
置よりもバルブ寄りの位置で切断除去すると共に切断部
を溶接すると、基板１、金属板２、冷媒流通路３、冷媒
５からなるマイクロヒートパイプが構成される。このよ
うに、基板１の裏面は金属板２が密着しており、溝部４
が密封されて冷媒流通路３に形成された後に、この冷媒
流通路３に冷媒５封入用のパイプを接続することができ
るので、従来のガラスでシールすると同時に溝部内に冷
媒封入しなければならないものに比べ、シール及び冷媒
封入を非常に容易に行うことができ、しかもシール性が
良好になり信頼性を高めることができる。
にエッチング加工、機械加工もしくはレーザビーム加工
により微細な溝部４を平行して複数本設ける。次に、こ
の溝部４のある裏面に金属板２を拡散溶接により、小さ
な加圧力で軽く接触させながら、高温で長時間加熱して
接合する。基板１と金属板２とが接合されると、基板１
の裏面側は完全にシールされることになり、溝部４が密
封されて冷媒流通路３が形成される。しかる後、機械加
工により金属板２に冷媒流通路３に通ずるパイプ（図示
省略）を接続する。パイプは金属板２との接続位置では
細管で、途中から太管に形成され、太管に形成された部
分にパルブが取付けられており、このバルブを介して冷
媒圧入装置（図示省略）に連通接続されている。パイプ
を金属板２に接続した後、冷媒圧入装置を作動させ、加
圧下で冷媒５をパイプを介して冷媒流通路３に封入す
る。この際、冷媒５は毛細管現象により冷媒流通路３の
角部3aに凝集する。冷媒５の冷媒流通路３への封入が終
了した後に、加圧状態を保持したままで、パイプを細管
の部分で絞って閉栓し、閉栓したまま、パイプを閉栓位
置よりもバルブ寄りの位置で切断除去すると共に切断部
を溶接すると、基板１、金属板２、冷媒流通路３、冷媒
５からなるマイクロヒートパイプが構成される。このよ
うに、基板１の裏面は金属板２が密着しており、溝部４
が密封されて冷媒流通路３に形成された後に、この冷媒
流通路３に冷媒５封入用のパイプを接続することができ
るので、従来のガラスでシールすると同時に溝部内に冷
媒封入しなければならないものに比べ、シール及び冷媒
封入を非常に容易に行うことができ、しかもシール性が
良好になり信頼性を高めることができる。
このように構成されたマイクロヒートパイプはICチップ
Ａが非常に不均一な温度分布になった場合は、高温部で
冷媒５が蒸発して気体となり、冷媒流通路３の中央部3b
を通って低温部に移動する。低温部に移動した冷媒５は
凝縮して液体となり、角部3aに凝集し、毛細管現象によ
り再び高温部に戻る。このような冷媒５の循環運動と共
に、金属板２の放熱により、ICチップＡで発生した熱は
放散されICチップＡは全体として均一した温度に制御さ
れるので、ICチップＡは良好な状態で作動することがで
きる。
Ａが非常に不均一な温度分布になった場合は、高温部で
冷媒５が蒸発して気体となり、冷媒流通路３の中央部3b
を通って低温部に移動する。低温部に移動した冷媒５は
凝縮して液体となり、角部3aに凝集し、毛細管現象によ
り再び高温部に戻る。このような冷媒５の循環運動と共
に、金属板２の放熱により、ICチップＡで発生した熱は
放散されICチップＡは全体として均一した温度に制御さ
れるので、ICチップＡは良好な状態で作動することがで
きる。
尚、溝部４は第３図に示すように金属板２側に設けても
よく、また、基板１、金属板２の双方に設けてもよい。
また、第４図に示すように金属板２に放熱効率を高める
フィン６を取付けてもよい。
よく、また、基板１、金属板２の双方に設けてもよい。
また、第４図に示すように金属板２に放熱効率を高める
フィン６を取付けてもよい。
さらに、本実施例の冷媒流通路３は四角形のものについ
て示したが、これに限定されるものではなく、第５図に
示すような三角形のものの他、五角形、六角形等多角形
のもの、不定形のものでもよく、要は角部を有し、この
角部の毛細管現象によって低温側で液体化された冷媒５
が再び高温側に戻るものならばよい。
て示したが、これに限定されるものではなく、第５図に
示すような三角形のものの他、五角形、六角形等多角形
のもの、不定形のものでもよく、要は角部を有し、この
角部の毛細管現象によって低温側で液体化された冷媒５
が再び高温側に戻るものならばよい。
また、溝部４は平行に数本刻設したものについて示した
が、交差状のもの、あるいは一本のもの、交差状に数本
のもの等適宜設けることができるものである。
が、交差状のもの、あるいは一本のもの、交差状に数本
のもの等適宜設けることができるものである。
（発明の効果） 以上より明らかなように本発明によれば、基板は放熱を
密着しており、シールと共に冷媒を溝部内に封入する必
要がなく、溝部を密封して冷媒流通路に形成した後に、
冷媒流入路内に冷媒を封することができるので、冷媒の
封入が殊更困難な手段を用いることなく非常に容易に行
うことができ、しかもシール性が向上し信頼性を高める
ことができる。
密着しており、シールと共に冷媒を溝部内に封入する必
要がなく、溝部を密封して冷媒流通路に形成した後に、
冷媒流入路内に冷媒を封することができるので、冷媒の
封入が殊更困難な手段を用いることなく非常に容易に行
うことができ、しかもシール性が向上し信頼性を高める
ことができる。
第１図は、本発明の一実施例に係る放熱制御装置を示す
概略断面図、第２図は同要部断面図、第３図乃至第５図
はそれぞれ他の実施例を示す断面図である。 Ａ……ICチップ（発熱体）、１……基板 ２……金属板（放熱板）、３……冷媒流通路 3a……角部、４……溝部、５……冷媒
概略断面図、第２図は同要部断面図、第３図乃至第５図
はそれぞれ他の実施例を示す断面図である。 Ａ……ICチップ（発熱体）、１……基板 ２……金属板（放熱板）、３……冷媒流通路 3a……角部、４……溝部、５……冷媒
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福岡 義孝 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (56)参考文献 特開 昭50−139969（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−58648（ＪＰ，Ａ) ＩＢＭ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｄｉｓｃ ｌｏｓｕｒｅ Ｂｕｌｌｅｔｉｎ Ｖｏ ｌ．23Ｎｏ．３Ａｕｇｕｓｔ 1980 ｐａ ｇｅ1057
Claims (2)
- 【請求項１】発熱体と熱的に接触する基板と、この基板
の前記発熱体とは反対側の面に密着された放熱板と、前
記基板と放熱板との密着面の少なくとも一方に形成した
溝部と他方との密着面により形成される空間部とを備
え、前記空間部の断面形状が角部を有するとともに、前
記空間部を冷媒流通路として構成したことを特徴とする
放熱制御装置。 - 【請求項２】前記空間部を密封構成と、この空間部内に
冷媒を封入したことを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載の放熱制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60058268A JPH0682768B2 (ja) | 1985-03-25 | 1985-03-25 | 放熱制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60058268A JPH0682768B2 (ja) | 1985-03-25 | 1985-03-25 | 放熱制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61218148A JPS61218148A (ja) | 1986-09-27 |
| JPH0682768B2 true JPH0682768B2 (ja) | 1994-10-19 |
Family
ID=13079423
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60058268A Expired - Lifetime JPH0682768B2 (ja) | 1985-03-25 | 1985-03-25 | 放熱制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0682768B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19514548C1 (de) * | 1995-04-20 | 1996-10-02 | Daimler Benz Ag | Verfahren zur Herstellung einer Mikrokühleinrichtung |
| CN102956583B (zh) * | 2011-08-29 | 2015-08-19 | 奇鋐科技股份有限公司 | 均温板结构及其制造方法 |
| JP5939754B2 (ja) * | 2011-09-06 | 2016-06-22 | 奇▲こう▼科技股▲ふん▼有限公司 | 板型ヒートパイプの構造 |
| CN105200403A (zh) * | 2014-06-26 | 2015-12-30 | 江苏格业新材料科技有限公司 | 热管或均热板用泡沫铜表面银沉积改善界面结合的方法 |
| FI127831B (en) * | 2015-01-15 | 2019-03-29 | Lappeenrannan Teknillinen Yliopisto | A method for fabricating a semiconductor module |
| CN115912055B (zh) * | 2022-12-08 | 2025-08-08 | 山东华光光电子股份有限公司 | 一种大功率低发散角半导体激光器芯片 |
-
1985
- 1985-03-25 JP JP60058268A patent/JPH0682768B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ＩＢＭＴｅｃｈｎｉｃａｌＤｉｓｃｌｏｓｕｒｅＢｕｌｌｅｔｉｎＶｏｌ．２３Ｎｏ．３Ａｕｇｕｓｔ１９８０ｐａｇｅ１０５７ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61218148A (ja) | 1986-09-27 |
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