JPH077815B2 - 半導体装置の冷却方法 - Google Patents
半導体装置の冷却方法Info
- Publication number
- JPH077815B2 JPH077815B2 JP62014434A JP1443487A JPH077815B2 JP H077815 B2 JPH077815 B2 JP H077815B2 JP 62014434 A JP62014434 A JP 62014434A JP 1443487 A JP1443487 A JP 1443487A JP H077815 B2 JPH077815 B2 JP H077815B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor device
- chip
- cooling
- wiring board
- cooling method
- 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
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
- H05K2203/02—Details related to mechanical or acoustic processing, e.g. drilling, punching, cutting, using ultrasound
- H05K2203/0292—Using vibration, e.g. during soldering or screen printing
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 半導体装置の液冷効果を向上するため、半導体装置を搭
載した配線基板に圧電振動子を設置し、この圧電振動子
の生ずる高周波振動により半導体装置より発生する気泡
を除去して冷却効率を向上する冷却方法。
載した配線基板に圧電振動子を設置し、この圧電振動子
の生ずる高周波振動により半導体装置より発生する気泡
を除去して冷却効率を向上する冷却方法。
本発明は冷却効率を向上した半導体装置の冷却方法に関
する。
する。
情報処理装置の処理能力を向上する方法として多数の半
導体素子から構成されている半導体装置は単位素子の小
型化と共に素子数の増大が行われている。
導体素子から構成されている半導体装置は単位素子の小
型化と共に素子数の増大が行われている。
すなわち、単位素子を形成する電極寸法や導体パターン
幅は極度に縮小されており、一方素子数は増大してLSI
やVLSIが実用化されている。
幅は極度に縮小されており、一方素子数は増大してLSI
やVLSIが実用化されている。
また、配線基板への実装方法も改良され、従来は半導体
チップ毎にハーメチックシールパッケージに格納してあ
り、これをプリント配線基板に装着していたが、今後の
形態としてはパッシベーション技術の進歩により、複数
個のLSIチップをセラミックなどの回路基板に装着してL
SIモジールを作り、これを取替え単位として配線基板に
装着する方法がとられるに到っている。
チップ毎にハーメチックシールパッケージに格納してあ
り、これをプリント配線基板に装着していたが、今後の
形態としてはパッシベーション技術の進歩により、複数
個のLSIチップをセラミックなどの回路基板に装着してL
SIモジールを作り、これを取替え単位として配線基板に
装着する方法がとられるに到っている。
このように単位素子の小型化と高密度化が進むに従って
半導体装置の発熱量も膨大となり、従来の空冷方法では
素子の温度を最高使用温度範囲内に保持することは不可
能になった。
半導体装置の発熱量も膨大となり、従来の空冷方法では
素子の温度を最高使用温度範囲内に保持することは不可
能になった。
すなわち、今までLSIチップの発熱量は最高でも４ワッ
ト程度であったが、VLSIでは30ワット程度になり、さら
に増加する趨性にある。
ト程度であったが、VLSIでは30ワット程度になり、さら
に増加する趨性にある。
以上のことから、半導体装置の冷却方法は従来の空冷や
強制空冷に代わって液冷が必要であるが、ただ冷媒中に
浸漬するだけでは冷却能力が不足しており、強制液冷が
必要になってきている。
強制空冷に代わって液冷が必要であるが、ただ冷媒中に
浸漬するだけでは冷却能力が不足しており、強制液冷が
必要になってきている。
発明者は多数のLSIを多層配線基板に搭載した半導体装
置の液冷方法について数件の実用新案登録を申請中であ
る。
置の液冷方法について数件の実用新案登録を申請中であ
る。
例えば実願昭59-016496,実願昭59-019428,実願昭59-099
389,実願昭59-099390,実願昭59-15752など、 これら出願の要旨は半導体チップ（以下略してチップ）
を搭載した回路基板を非腐蝕性で且つ非解離性であっ
て、沸点がチップの最高使用温度である85℃以下のフル
オロカーボン例えばC5F12（沸点30℃）,C6F14（沸点56
℃）などの冷媒に浸漬して密封し、回路基板は容器の内
側に設けたコネクタを通じて外部回路に接続するか、或
いは回路基板を側壁として使用し、裏面より導出したリ
ードピンにコネクタを挿入して回路接続を行っている。
389,実願昭59-099390,実願昭59-15752など、 これら出願の要旨は半導体チップ（以下略してチップ）
を搭載した回路基板を非腐蝕性で且つ非解離性であっ
て、沸点がチップの最高使用温度である85℃以下のフル
オロカーボン例えばC5F12（沸点30℃）,C6F14（沸点56
℃）などの冷媒に浸漬して密封し、回路基板は容器の内
側に設けたコネクタを通じて外部回路に接続するか、或
いは回路基板を側壁として使用し、裏面より導出したリ
ードピンにコネクタを挿入して回路接続を行っている。
そして、動作中にチップの発熱により接触界面で気化し
た冷媒を液中或いは容器上部の空隙部に配置してある熱
交換機（凝縮器）により効果的に冷却して液化するか、
冷媒を強制循環させ途中に熱交換機を設けて冷却する構
造をとっている。
た冷媒を液中或いは容器上部の空隙部に配置してある熱
交換機（凝縮器）により効果的に冷却して液化するか、
冷媒を強制循環させ途中に熱交換機を設けて冷却する構
造をとっている。
然し、このような液冷構造はチップの電力消費量が10ワ
ット未満の場合には適当であるが電力消費量がこれより
も大きな場合にはチップからの沸騰が激しくなり、チッ
プの表面が気化した気泡により覆われるため液冷効果が
無くなってしまう。
ット未満の場合には適当であるが電力消費量がこれより
も大きな場合にはチップからの沸騰が激しくなり、チッ
プの表面が気化した気泡により覆われるため液冷効果が
無くなってしまう。
すなわち、気化したガスがチップの表面を覆い、冷媒の
接触を断つために断熱状態となる。
接触を断つために断熱状態となる。
一方、半導体は抵抗の温度係数が負の値をとるために温
度上昇と共に抵抗値が減少し、電流値の増加が起こって
暴走状態となり破壊に到る。
度上昇と共に抵抗値が減少し、電流値の増加が起こって
暴走状態となり破壊に到る。
そのために、従来よりも効果的な液冷方法が必要であっ
た。
た。
以上記したように電力消費量の大きなチップの冷却には
従来の液冷方法では能力が不足しており、更に効果的な
強制冷却法を見出すことが課題である。
従来の液冷方法では能力が不足しており、更に効果的な
強制冷却法を見出すことが課題である。
上記の問題は接続端子により液冷容器内に装着され、複
数の半導体装置を搭載した配線基板が、該配線基板の一
端に圧電振動子を備え、該圧電振動子により該配線基板
に高周波振動を付与しながら冷媒により冷却する半導体
装置の冷却方法により実現することができる。
数の半導体装置を搭載した配線基板が、該配線基板の一
端に圧電振動子を備え、該圧電振動子により該配線基板
に高周波振動を付与しながら冷媒により冷却する半導体
装置の冷却方法により実現することができる。
本発明は気泡の効果的な除去方法を検討した結果なされ
たものである。
たものである。
すなわち、気泡は発生するや否やチップから離脱するの
が望ましいが、離脱は気泡が冷媒の粘度や比重によって
決まる一定の大きさに成長して初めて起こるものである
から、強制的な手段を用いない限り、発生するや否や離
脱させることはできない。
が望ましいが、離脱は気泡が冷媒の粘度や比重によって
決まる一定の大きさに成長して初めて起こるものである
から、強制的な手段を用いない限り、発生するや否や離
脱させることはできない。
すなわち、消費電力の大きなチップにおいては沸騰が起
こる核の密度が高いために、気泡が成長する過程でチッ
プの表面が気泡により覆われるのである。
こる核の密度が高いために、気泡が成長する過程でチッ
プの表面が気泡により覆われるのである。
そのため、気泡が発生するや否や除去する方法としては
冷媒を吹き付けるか、基板を振動するのが効果的である
が、この場合は振動を与える場合について研究した。
冷媒を吹き付けるか、基板を振動するのが効果的である
が、この場合は振動を与える場合について研究した。
その結果、10KHz以上の高周波振動の付与が効果的なこ
とが判った。
とが判った。
なお、振動数がこれ以下の場合は冷媒は振動するもの
ゝ、微少気泡を離脱させる効果はなく、従って本発明の
目的にはそわない。
ゝ、微少気泡を離脱させる効果はなく、従って本発明の
目的にはそわない。
大きさが10mm角のLSIチップをマトリックス状に10×10
個搭載したセラミック多層基板にPZT（チタン酸ジルコ
ン酸鉛）を誘電体として構成された圧電振動子を装着
し、振動周波数40KHz,電力30ワットで基板の水平方向に
振動させた。
個搭載したセラミック多層基板にPZT（チタン酸ジルコ
ン酸鉛）を誘電体として構成された圧電振動子を装着
し、振動周波数40KHz,電力30ワットで基板の水平方向に
振動させた。
この場合に使用した冷媒は沸点が56℃のC6F14であり、
基板を冷媒中に固定し、チップに定格を印加した。
基板を冷媒中に固定し、チップに定格を印加した。
その結果、気泡は発生するや直ちにチップより遊離する
ようになり、従来の冷却能力が15W/cm2であったのに対
し、25W/cm2にまで向上することができた。
ようになり、従来の冷却能力が15W/cm2であったのに対
し、25W/cm2にまで向上することができた。
なお、振動周波数が10KHz以下の場合には気泡は振動す
るものゝ、離脱せずにそのまま気泡の成長が進み、チッ
プは従来のように暴走状態となって破壊した。
るものゝ、離脱せずにそのまま気泡の成長が進み、チッ
プは従来のように暴走状態となって破壊した。
以上記したように本発明の実施により、半導体装置の液
冷構造において、チップ面から発生する気泡を発生する
や否や除去することができ、そのため冷却能力の向上が
可能となった。
冷構造において、チップ面から発生する気泡を発生する
や否や除去することができ、そのため冷却能力の向上が
可能となった。
Claims (1)
- 【請求項１】接続端子により液冷容器内に装着され、複
数の半導体装置を搭載した配線基板が、該配線基板の一
端に圧電振動子を備え、該圧電振動子により配線基板に
高周波振動を付与しながら冷媒により冷却することを特
徴とする半導体装置の冷却方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62014434A JPH077815B2 (ja) | 1987-01-23 | 1987-01-23 | 半導体装置の冷却方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62014434A JPH077815B2 (ja) | 1987-01-23 | 1987-01-23 | 半導体装置の冷却方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63181453A JPS63181453A (ja) | 1988-07-26 |
| JPH077815B2 true JPH077815B2 (ja) | 1995-01-30 |
Family
ID=11860912
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62014434A Expired - Lifetime JPH077815B2 (ja) | 1987-01-23 | 1987-01-23 | 半導体装置の冷却方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH077815B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07108102B2 (ja) * | 1990-05-01 | 1995-11-15 | 日本碍子株式会社 | 圧電／電歪膜型アクチュエータの製造方法 |
-
1987
- 1987-01-23 JP JP62014434A patent/JPH077815B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63181453A (ja) | 1988-07-26 |
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