JPS61119067A - 高密度集積回路 - Google Patents
高密度集積回路Info
- Publication number
- JPS61119067A JPS61119067A JP59239474A JP23947484A JPS61119067A JP S61119067 A JPS61119067 A JP S61119067A JP 59239474 A JP59239474 A JP 59239474A JP 23947484 A JP23947484 A JP 23947484A JP S61119067 A JPS61119067 A JP S61119067A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- metal
- cooling
- integrated circuit
- junction
- type
- 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.)
- Pending
Links
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
- H10W40/20—Arrangements for cooling
- H10W40/28—Arrangements for cooling comprising Peltier coolers
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は高密度集積回路の構造に関するものである。
半導体素子の高密度化が進んで高密度集積回路の実現も
近いが、この時の大きな問題として回路を流れる電流総
量が増加し、素子が発熱体となシ温度が上昇することが
あげられる。ＣＭＯ８構造など電流消費の少ないものも
考えられているが，高密度化に伴う温度上昇は避けられ
ない。
近いが、この時の大きな問題として回路を流れる電流総
量が増加し、素子が発熱体となシ温度が上昇することが
あげられる。ＣＭＯ８構造など電流消費の少ないものも
考えられているが，高密度化に伴う温度上昇は避けられ
ない。
このため従来では以下の方法が用いられている。
（：）実装技術による解決として、集積回路をパッケー
ジしてから、ファンを取りつける等、各種の冷却方式が
ある。冷却方式の代表例を第４図に示すが、この構造上
における問題点は、冷”動体４−１をファン４−２によ
る強制対流のみで冷却するので，冷却体内部は適状の熱
伝導のみにより冷却されるので、十分な冷却効果を有す
ることは難しい。
ジしてから、ファンを取りつける等、各種の冷却方式が
ある。冷却方式の代表例を第４図に示すが、この構造上
における問題点は、冷”動体４−１をファン４−２によ
る強制対流のみで冷却するので，冷却体内部は適状の熱
伝導のみにより冷却されるので、十分な冷却効果を有す
ることは難しい。
（１１）構造上の解決として素子中に熱伝導性のすぐれ
た材料（金属等）をあらかじめ配線し、そ・の末端を外
部へ取り出して別に用意し之冷却器により冷却する。熱
伝導のみで熱を取シ出すので、大急な断面を有する又は
多くの冷却用配線を必要とするなどの問題点がある。
た材料（金属等）をあらかじめ配線し、そ・の末端を外
部へ取り出して別に用意し之冷却器により冷却する。熱
伝導のみで熱を取シ出すので、大急な断面を有する又は
多くの冷却用配線を必要とするなどの問題点がある。
本発明は上記従来技術の欠点を解消すべく、冷却効果に
すぐれ誤動作しない集積回路の構造を提供することを目
的とする。
すぐれ誤動作しない集積回路の構造を提供することを目
的とする。
半導体と金属との接合部に電流を流すと熱吸収を行うペ
ルチェ効果を利用して、集積回路の適所に冷却素子（第
２図）を配して冷却を行なう高密度集積回路。
ルチェ効果を利用して、集積回路の適所に冷却素子（第
２図）を配して冷却を行なう高密度集積回路。
本発明によれば冷却効果が優れた信頼性の高い高密度集
積回路を実現する事ができる。
積回路を実現する事ができる。
以下図面に基いて本発明の実施例について詳細に説明す
る。
る。
本発明はいかなる回路の集積回路にも適用可能であるこ
とは明らかであるが１本実施例においては簡単のためリ
ングオツシレーターを構成し、同一基板上に本発明によ
る冷却素子を内蔵した場合の効果について詳述する。第
１図は本実施例く用いた回路素子の概略を示す。本図は
集積素子の段面構造を模式的に示すものである。オツシ
レーター構故素子（１−２）はｎ型半導体基板（１−ｔ
）上に作られている０本図では個別素子の構造及び素子
間の連結配線は省略しである。一方、ｎ型基板上の適当
な位置ＫＳｉ０２等の絶縁材に開口部を設は入１等の金
属配線（１−３）をすることで金属−〇型半導体接合点
を設けである。これら接合点からの金属配線は１つにま
とめられ、ｎ型基板とは別に用意したＰ型半導体基板（
１−５）上の金属−Ｐ型半導体接合と連結されている。
とは明らかであるが１本実施例においては簡単のためリ
ングオツシレーターを構成し、同一基板上に本発明によ
る冷却素子を内蔵した場合の効果について詳述する。第
１図は本実施例く用いた回路素子の概略を示す。本図は
集積素子の段面構造を模式的に示すものである。オツシ
レーター構故素子（１−２）はｎ型半導体基板（１−ｔ
）上に作られている０本図では個別素子の構造及び素子
間の連結配線は省略しである。一方、ｎ型基板上の適当
な位置ＫＳｉ０２等の絶縁材に開口部を設は入１等の金
属配線（１−３）をすることで金属−〇型半導体接合点
を設けである。これら接合点からの金属配線は１つにま
とめられ、ｎ型基板とは別に用意したＰ型半導体基板（
１−５）上の金属−Ｐ型半導体接合と連結されている。
ローＰ両型半導体の裏面には各々再度金属−半導体接合
（１−７）。
（１−７）。
（１−８）が実現されている。１−８．１−７には電流
を流すための端子がつながれる。又、この裏面は支持台
（１−１１）ＶＣ密着されている。尚これら素子全体に
は熱伝導性の優れ几モールド材（１−４）がかぶせであ
る。
を流すための端子がつながれる。又、この裏面は支持台
（１−１１）ＶＣ密着されている。尚これら素子全体に
は熱伝導性の優れ几モールド材（１−４）がかぶせであ
る。
本実施例において冷却効果〈関連する部分をとり出し模
式的に書くと第２図の様になっている。
式的に書くと第２図の様になっている。
この構造はペルチェ効果くよる冷却素子に他ならない。
この構造において冷接点２−１．２−２が周囲媒体から
吸収する熱量Ｑは Ｑ ＝ａＩＴＣ−Ｋ（Ｔｈ−Ｔｃ）−ＦＩ”ｒ で表
わされる。
吸収する熱量Ｑは Ｑ ＝ａＩＴＣ−Ｋ（Ｔｈ−Ｔｃ）−ＦＩ”ｒ で表
わされる。
この式でＩは第２図に示した様に冷却素子を流れる電流
、ｒは冷却素子の抵抗、αはベルチェ係数πとπ＝αＴ
なる関係にありこの冷却素子の構成材料等で決まるもの
である。には熱伝導度、Ｔｈは高温側の温度（本実施例
では半導体素子裏面に相当し、支持台に密着されている
ためほぼ室温と考えられる。）又Ｔｃは冷接点側の温度
であり、本実施例ではこの一端２−１に発熱体であるリ
ングオツシレータが構成されている。第２図における冷
却素子においてＴｈ−Ｔｃの最大値ΔＴｍａｘ（これは
数）材料、”＋ｐのドープ濃度、構造を選ぶことにより
て室温から数１０度冷却させることは容易である。
、ｒは冷却素子の抵抗、αはベルチェ係数πとπ＝αＴ
なる関係にありこの冷却素子の構成材料等で決まるもの
である。には熱伝導度、Ｔｈは高温側の温度（本実施例
では半導体素子裏面に相当し、支持台に密着されている
ためほぼ室温と考えられる。）又Ｔｃは冷接点側の温度
であり、本実施例ではこの一端２−１に発熱体であるリ
ングオツシレータが構成されている。第２図における冷
却素子においてＴｈ−Ｔｃの最大値ΔＴｍａｘ（これは
数）材料、”＋ｐのドープ濃度、構造を選ぶことにより
て室温から数１０度冷却させることは容易である。
更に本実施例だおいて、冷却素子を作用させた場合の冷
却効果について述べる。第３図（ａｌは冷却素子を作用
させなかった時の素子表面（第２図でモールド材の下部
）温度上昇とリングオッシレータ動作回数の関連を示し
たもので、はじめ２０℃前後のものが１００℃以上に達
しているのが示される。
却効果について述べる。第３図（ａｌは冷却素子を作用
させなかった時の素子表面（第２図でモールド材の下部
）温度上昇とリングオッシレータ動作回数の関連を示し
たもので、はじめ２０℃前後のものが１００℃以上に達
しているのが示される。
一方第３図（ｂｌにおいては本冷却素子を動作させた場
合、同様に素子表面温度とオッシレーシ！ン回数の関係
を示しであるが、温度上昇は８０℃程度までに抑えられ
てお夛１本発明による内蔵冷却素子の冷却効果を明らか
に示している。
合、同様に素子表面温度とオッシレーシ！ン回数の関係
を示しであるが、温度上昇は８０℃程度までに抑えられ
てお夛１本発明による内蔵冷却素子の冷却効果を明らか
に示している。
移動熱ｊｌＱＴｒは Ｑｔｒ＝ＣΔＴ で表ワサレル。
Ｃ：熱伝導度、ΔＴ：温度差。
従来タイプの冷却方法はすべて熱伝導Ｋｌよっているた
めに、移動熱量を大きくするにはＣを大きく、即ち熱伝
導率の大きな物質でその断面積をも大きくとってやらね
ばならず、装置の小型化を目指す高密度集積回路の方向
とは矛盾していた。 ゛その点、本発明においては電流
により温度差を強制的に作り出し熱の移動量をも大きく
している。
めに、移動熱量を大きくするにはＣを大きく、即ち熱伝
導率の大きな物質でその断面積をも大きくとってやらね
ばならず、装置の小型化を目指す高密度集積回路の方向
とは矛盾していた。 ゛その点、本発明においては電流
により温度差を強制的に作り出し熱の移動量をも大きく
している。
又熱は低温側から高温側へ移動しているので高温側は室
温で十分であり、ファン等の別部品による強制冷却は不
要でちゃ、装置全体の小型化に一層有利である。
温で十分であり、ファン等の別部品による強制冷却は不
要でちゃ、装置全体の小型化に一層有利である。
尚、本発明においては冷却される素子として簡単なリン
グオッシレーターを用い九が、もちろんこれはいかなる
回路素子でも有効である。又、冷却素子としては原則的
に第２図の様な配置になるものであればどんな構造をし
てもかまわない０例えば第１図では口・Ｐ基板を別にし
たがドーピングによりｎ型基板中にＰ部分を作って利用
しても同様の効果は得られる。
グオッシレーターを用い九が、もちろんこれはいかなる
回路素子でも有効である。又、冷却素子としては原則的
に第２図の様な配置になるものであればどんな構造をし
てもかまわない０例えば第１図では口・Ｐ基板を別にし
たがドーピングによりｎ型基板中にＰ部分を作って利用
しても同様の効果は得られる。
更にはより一層高密度化しｔ３次元ＩＣにおいて同様の
冷却素子を適宜配置することは一層効果的である。何故
なら三次元ＩＣでは素子系の内部の熱の除去が大きな問
題だからである。
冷却素子を適宜配置することは一層効果的である。何故
なら三次元ＩＣでは素子系の内部の熱の除去が大きな問
題だからである。
第１図は本発明の一実施例の冷却素子を含む、オツシレ
ータ−の段面構造を模式的〈示す断面図、第２図は本発
明の実施例において冷却効果に関連する部分をとシ出し
模式的に示す断面図、第３図は素子表面温度上昇とリン
グオツシレータ動作回数の関連を示したもので、（ａｔ
は冷却素子を作用させなかった時、（ｂ）は本冷却素子
を動作させ九時を示す夫々特性図、第４図（ａｌ （ｂ
ｌは従来例を説明する断面図である。 １−１：ｎＷ半導体基板 １−２＝オツシレータ構成素
子１−３＝金属配線 １−４＝モールド材１−５
：ｐ減半導体基板 １−６二金属１−７：金属
ｌ−８：金属１−９＝絶縁材 １−１０：金
属配線１−１１：支持台 ２−１：冷接点４−１
＝冷却体 ２−２＝冷接点４−３ニガイド
４−２ニアアン４−４：素子 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 （ほか１名） 第１図 ／−５／−７／−Ｆ 第 ３ 図 （ＯＬ） −Ｈ１大ツシし一多コン回数 ＜ｂ） →λツシし一５／ｇン回炊 第４図 ＜ｃｔ＞ ’ｂ）
ータ−の段面構造を模式的〈示す断面図、第２図は本発
明の実施例において冷却効果に関連する部分をとシ出し
模式的に示す断面図、第３図は素子表面温度上昇とリン
グオツシレータ動作回数の関連を示したもので、（ａｔ
は冷却素子を作用させなかった時、（ｂ）は本冷却素子
を動作させ九時を示す夫々特性図、第４図（ａｌ （ｂ
ｌは従来例を説明する断面図である。 １−１：ｎＷ半導体基板 １−２＝オツシレータ構成素
子１−３＝金属配線 １−４＝モールド材１−５
：ｐ減半導体基板 １−６二金属１−７：金属
ｌ−８：金属１−９＝絶縁材 １−１０：金
属配線１−１１：支持台 ２−１：冷接点４−１
＝冷却体 ２−２＝冷接点４−３ニガイド
４−２ニアアン４−４：素子 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 （ほか１名） 第１図 ／−５／−７／−Ｆ 第 ３ 図 （ＯＬ） −Ｈ１大ツシし一多コン回数 ＜ｂ） →λツシし一５／ｇン回炊 第４図 ＜ｃｔ＞ ’ｂ）
Claims (2)
- （１）ペルチェ効果を用いた冷却素子を一つ又は複数個
有することを特徴とする高密度集積回路。 - （２）素子保護用のモールド材として良熱伝導性料を使
用することを特徴とする前記特許請求の範囲第１項記載
の高密度集積回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59239474A JPS61119067A (ja) | 1984-11-15 | 1984-11-15 | 高密度集積回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59239474A JPS61119067A (ja) | 1984-11-15 | 1984-11-15 | 高密度集積回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61119067A true JPS61119067A (ja) | 1986-06-06 |
Family
ID=17045304
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59239474A Pending JPS61119067A (ja) | 1984-11-15 | 1984-11-15 | 高密度集積回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61119067A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6774450B2 (en) | 2001-09-27 | 2004-08-10 | Renesas Technology Corp. | Semiconductor device with thermoelectric heat dissipating element |
-
1984
- 1984-11-15 JP JP59239474A patent/JPS61119067A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6774450B2 (en) | 2001-09-27 | 2004-08-10 | Renesas Technology Corp. | Semiconductor device with thermoelectric heat dissipating element |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100836305B1 (ko) | 열전 모듈 | |
| US7851905B2 (en) | Microelectronic package and method of cooling an interconnect feature in same | |
| US2994203A (en) | Thermoelectric cooling device | |
| JP3566657B2 (ja) | 集積熱電冷却器を備えた半導体デバイスおよびそれを製造する方法 | |
| US6000225A (en) | Two dimensional thermoelectric cooler configuration | |
| JPH0249480A (ja) | 熱電装置 | |
| US3441812A (en) | Fused junction between a germanium-silicon semiconductor member and a junction element and method of producing the same | |
| JP5347886B2 (ja) | ３次元半導体装置および３次元半導体装置の冷却方法 | |
| US3441449A (en) | Thermoelectric system | |
| JPS61119067A (ja) | 高密度集積回路 | |
| KR830006642A (ko) | 비등냉각장치(沸騰冷刻裝置) | |
| Taylor et al. | A model for the non-steady-state temperature behaviour of thermoelectric cooling semiconductor devices | |
| JPH11214598A (ja) | 大規模集積回路（ｌｓｉ）チップの冷却方法 | |
| JPS61174749A (ja) | 高密度集積回路 | |
| US3188240A (en) | Copper oxide insulation layer for thermoelectric devices | |
| JPH0714029B2 (ja) | 電力用半導体素子 | |
| Litvinovitch et al. | Superlattice $\mu {\rm TEC} $ Hot Spot Cooling | |
| JPH04303955A (ja) | 半導体装置 | |
| JPH0715140Y2 (ja) | 電子部品の冷却装置 | |
| KR200143379Y1 (ko) | 방열을 양호케 한 열펌프의 방열판 | |
| JPS5685842A (en) | Semiconductor device having heat dissipating fin | |
| JPS6376463A (ja) | 薄膜冷却装置 | |
| KR100592258B1 (ko) | 방열판 | |
| JPS58173876A (ja) | 電子冷凍装置 | |
| Wang | Recent advance in thermoelectric devices for electronics cooling |