JPS6199399A - 電気絶縁性冷却装置 - Google Patents
電気絶縁性冷却装置Info
- Publication number
- JPS6199399A JPS6199399A JP22043784A JP22043784A JPS6199399A JP S6199399 A JPS6199399 A JP S6199399A JP 22043784 A JP22043784 A JP 22043784A JP 22043784 A JP22043784 A JP 22043784A JP S6199399 A JPS6199399 A JP S6199399A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrically insulating
- heat pipe
- cooling
- silicon carbide
- cooling device
- 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
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- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- 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】
〔発明の利用分野〕
本発明は半導体装置に係り、特に高密度集積回路を搭載
したセラミックス基板を冷却するのに好適な構造に関す
る。
したセラミックス基板を冷却するのに好適な構造に関す
る。
従来、半導体素子などの熱冷却対策の最も有効な手段の
１つとしてヒートパイプが考えられてぃた。その場合の
半導体素子実装基板としてはアルミナが考えられ、その
構造としては箱型構造のヒートパイプ（ＩＣ実装技術、
日本マイクロエレクトロニクス協会編、発行工業調査会
、Ｐ１４７）及び筒型ヒートペイプ（電子機器の熱対策
設計、伊藤謹司・伊藤博友他著１日刊工業新聞社、ｐ７
７）などが製作されている。これらの基板材料としては
アルミナなどが主として使わ九でいるが、アールミナは
金属に比べ熱伝導率が一般的に劣る（金属アルミニウム
のおよそ１／１０）、冷却能力を高くするためには、箱
型構造にする必要があったが、その構造は量産が困難で
コスト上問題があった。また金５ｃ製ヒートパイプをア
ルミナ基板に接合した場合には冷却能力において十分で
なく、高密度に半導体素子を実装することに油照があっ
た。
１つとしてヒートパイプが考えられてぃた。その場合の
半導体素子実装基板としてはアルミナが考えられ、その
構造としては箱型構造のヒートパイプ（ＩＣ実装技術、
日本マイクロエレクトロニクス協会編、発行工業調査会
、Ｐ１４７）及び筒型ヒートペイプ（電子機器の熱対策
設計、伊藤謹司・伊藤博友他著１日刊工業新聞社、ｐ７
７）などが製作されている。これらの基板材料としては
アルミナなどが主として使わ九でいるが、アールミナは
金属に比べ熱伝導率が一般的に劣る（金属アルミニウム
のおよそ１／１０）、冷却能力を高くするためには、箱
型構造にする必要があったが、その構造は量産が困難で
コスト上問題があった。また金５ｃ製ヒートパイプをア
ルミナ基板に接合した場合には冷却能力において十分で
なく、高密度に半導体素子を実装することに油照があっ
た。
本発明の目的は半導体素子から発生する熱を効果的に冷
却することのできる電気絶縁性冷却装置を提供すること
にある。
却することのできる電気絶縁性冷却装置を提供すること
にある。
本発明は少量のベリリアを焼結助剤とした炭化ケイ素は
金属アルミニウムなみの高い熱伝導率と電気絶縁性を併
せ持つことに着目し、前記炭化ケイ素を半導体素子実装
基板として用い、かつ半導体素子の冷却対策として熱応
力緩衝材を介在させて、ヒートパイプを前記基板に接合
したものである。また前記炭化ケイ素は高い誘電率を有
する欠点を有するために、誘電損失を低減させるために
半導体素子とヒートパイプとの距離を適正化した構造と
したものである。
金属アルミニウムなみの高い熱伝導率と電気絶縁性を併
せ持つことに着目し、前記炭化ケイ素を半導体素子実装
基板として用い、かつ半導体素子の冷却対策として熱応
力緩衝材を介在させて、ヒートパイプを前記基板に接合
したものである。また前記炭化ケイ素は高い誘電率を有
する欠点を有するために、誘電損失を低減させるために
半導体素子とヒートパイプとの距離を適正化した構造と
したものである。
以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図により説明
する０図に示すように半導体素子１を実装した高熱伝導
性・電気絶縁性炭化ケイ素基板２には金属製ヒートパイ
プ４が緩衝材３及び銅ブロック６を介して接合されてい
る。緩衝材は鋼中に炭素繊維を含有させた複合材（Ｃｕ
−Ｃ）が炭化ケイ素とほぼ同等な熱膨張係数を有してお
り、適している。その他、コバールや４２合金なども適
用可能である。銅ブロツク中にはヒートパイプの一端が
ハンダで埋込まれている。ヒートパイプの他端には多数
の冷却用フィン５が取付けられている。ヒートパイプ及
び冷却フィンは銅やアルミニウムならびに鉄合金などが
用いられる。ヒートバイブ中に水が作動液として、封止
されている。炭化ケイ素基板とＣｕ−Ｃは銅とマンガン
の合金をはさんで圧接する方法を用いると強固に接合で
きる０強固な接合が必要でない場合には接着剤を用いて
もよい。
する０図に示すように半導体素子１を実装した高熱伝導
性・電気絶縁性炭化ケイ素基板２には金属製ヒートパイ
プ４が緩衝材３及び銅ブロック６を介して接合されてい
る。緩衝材は鋼中に炭素繊維を含有させた複合材（Ｃｕ
−Ｃ）が炭化ケイ素とほぼ同等な熱膨張係数を有してお
り、適している。その他、コバールや４２合金なども適
用可能である。銅ブロツク中にはヒートパイプの一端が
ハンダで埋込まれている。ヒートパイプの他端には多数
の冷却用フィン５が取付けられている。ヒートパイプ及
び冷却フィンは銅やアルミニウムならびに鉄合金などが
用いられる。ヒートバイブ中に水が作動液として、封止
されている。炭化ケイ素基板とＣｕ−Ｃは銅とマンガン
の合金をはさんで圧接する方法を用いると強固に接合で
きる０強固な接合が必要でない場合には接着剤を用いて
もよい。
一方、高熱伝導性、電気絶縁性炭化ケイ素基板２は誘電
率がアルミナやベリリアなどの酸化物系セラミックスに
比べ、数倍程度大きいため、高周波回路では誘電損失が
問題となる。そのためには。
率がアルミナやベリリアなどの酸化物系セラミックスに
比べ、数倍程度大きいため、高周波回路では誘電損失が
問題となる。そのためには。
次式で表すされる静電容量Ｃを小さくする必要がある。
Ｃ＝ξ０＠ε、ｅ −
ただしＥｏ ：空気の誘電率
ε、：炭化ケイ素の比誘電率
Ｓ：半導体素子−ヒートパイプ対向
面積
ｄ：半導体素子−ヒートパイプ間距
離
従って第２図に示すように静電容量を小さくするために
はヒートパイプを基板に取り付けた位置と反対側の面に
取り付けないようにし、かつ半導体素子のある位置から
、要求する静電容量以下になるまで、ヒートパイプと半
導体素子の距離を離すようにする。
はヒートパイプを基板に取り付けた位置と反対側の面に
取り付けないようにし、かつ半導体素子のある位置から
、要求する静電容量以下になるまで、ヒートパイプと半
導体素子の距離を離すようにする。
本発明によれば１次のような効果がある。
（１）金属アルミニウムと同等な熱伝導率を有する高熱
伝導性炭化ケイ素を半導体素子実装基板に用いることが
できるので、半導体素子を高密度に実装することができ
る。
伝導性炭化ケイ素を半導体素子実装基板に用いることが
できるので、半導体素子を高密度に実装することができ
る。
（２）緩衝材を用いることにより、基板とヒートパイプ
を接合材を用いて接合することが可能となるため、機械
的に接続させる構造に比べ、熱抵抗が小さくなる。
を接合材を用いて接合することが可能となるため、機械
的に接続させる構造に比べ、熱抵抗が小さくなる。
（３）半導体素子とヒートパイプの間隔を離した構造に
することにより、所定値以下の静電容量とすることがで
きる。
することにより、所定値以下の静電容量とすることがで
きる。
第１図は本発明の一実施例を示す側面図、第２図は第１
図の平面図である。 １・・・半導体素子、２・・・高熱伝導・電気絶縁性炭
化ケイ素基板、３・・・緩衝材、４・・・ヒートパイプ
、５・・・冷却用フィン、６・・・鋼ブロック。
図の平面図である。 １・・・半導体素子、２・・・高熱伝導・電気絶縁性炭
化ケイ素基板、３・・・緩衝材、４・・・ヒートパイプ
、５・・・冷却用フィン、６・・・鋼ブロック。
Claims (1)
- １、電気絶縁性物体と該電気絶縁性物体を冷却する装置
から成る電気絶縁性冷却装置において、該電気絶縁性物
体として電気絶縁性を有する炭化ケイ素を、又該電気絶
縁性を冷却する装置として金属を構成材料に用いたヒー
トパイプを用い、かつ該炭化ケイ素と該金属との中間の
熱膨張係数を有する緩衝材を介在させて該電気絶縁性物
体と該ヒートパイプを接合したことを特徴とする電気絶
縁性冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22043784A JPS6199399A (ja) | 1984-10-22 | 1984-10-22 | 電気絶縁性冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22043784A JPS6199399A (ja) | 1984-10-22 | 1984-10-22 | 電気絶縁性冷却装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6199399A true JPS6199399A (ja) | 1986-05-17 |
Family
ID=16751094
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22043784A Pending JPS6199399A (ja) | 1984-10-22 | 1984-10-22 | 電気絶縁性冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6199399A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005328087A (ja) * | 1999-03-24 | 2005-11-24 | Mitsubishi Materials Corp | パワーモジュール用基板 |
| EP2306092A3 (de) * | 2009-10-02 | 2018-01-03 | BSH Hausgeräte GmbH | Gargerät mit einer sich im Betrieb erwärmenden Komponente sowie Verfahren zum Kühlen einer solchen Komponente |
-
1984
- 1984-10-22 JP JP22043784A patent/JPS6199399A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005328087A (ja) * | 1999-03-24 | 2005-11-24 | Mitsubishi Materials Corp | パワーモジュール用基板 |
| EP2306092A3 (de) * | 2009-10-02 | 2018-01-03 | BSH Hausgeräte GmbH | Gargerät mit einer sich im Betrieb erwärmenden Komponente sowie Verfahren zum Kühlen einer solchen Komponente |
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