JPS6245155A - 冷却された半導体装置 - Google Patents
冷却された半導体装置Info
- Publication number
- JPS6245155A JPS6245155A JP60184056A JP18405685A JPS6245155A JP S6245155 A JPS6245155 A JP S6245155A JP 60184056 A JP60184056 A JP 60184056A JP 18405685 A JP18405685 A JP 18405685A JP S6245155 A JPS6245155 A JP S6245155A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor
- solder
- water
- semiconductor package
- alloy
- 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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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
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/071—Connecting or disconnecting
- H10W72/073—Connecting or disconnecting of die-attach connectors
- H10W72/07351—Connecting or disconnecting of die-attach connectors characterised by changes in properties of the die-attach connectors during connecting
- H10W72/07354—Connecting or disconnecting of die-attach connectors characterised by changes in properties of the die-attach connectors during connecting changes in dispositions
-
- 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
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/30—Die-attach connectors
- H10W72/341—Dispositions of die-attach connectors, e.g. layouts
- H10W72/347—Dispositions of multiple die-attach connectors
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】
〔概 要〕
はんだ接合終了後冷却されて冷媒配送部が収縮するのを
凝固時に体積膨張するはんだを用いることによって補償
し、冷媒配送部と半導体パッケージとの接合を改良する
。
凝固時に体積膨張するはんだを用いることによって補償
し、冷媒配送部と半導体パッケージとの接合を改良する
。
本発明は半導体装置、特に液冷される半導体装置の液冷
部の取付方法に関する。
部の取付方法に関する。
半導体素子は特性上または信頼性の点から許容最大温度
があり、半導体素子をこの許容最大温度以下に冷却する
ために、従来、必要な冷却の程度に応じて、特別の処置
をとらないか、放熱フィンを取付けて自然空冷およびふ
く射させるか、ファンを用いて強制空冷するか、液体を
循環させて液冷するなどの方法が採用されている。
があり、半導体素子をこの許容最大温度以下に冷却する
ために、従来、必要な冷却の程度に応じて、特別の処置
をとらないか、放熱フィンを取付けて自然空冷およびふ
く射させるか、ファンを用いて強制空冷するか、液体を
循環させて液冷するなどの方法が採用されている。
実際に、多数の半導体素子を液冷するためには、液体（
冷媒）を系全体に循環させると共に、個別の半導体素子
に対しては液体を分岐して冷却している。
冷媒）を系全体に循環させると共に、個別の半導体素子
に対しては液体を分岐して冷却している。
上記の液冷系において、半導体素子を実装した半導体パ
ッケージは基板に取付けられ、冷媒主流路からこの半導
体パッケージ上まで冷媒流分岐路が延在する。この基板
と冷媒主流路および冷媒流分岐路の位置は固定されてい
る。そこで、この冷媒流分岐路および基板に対して半導
体パソケージを通常の鉛錫はんだを用いて接合すると、
はんだ付は時には通常銅製のジャバラ形の管である冷媒
流分岐路は熱で膨張し、はんだ付は終了後冷却されると
収縮するために、はんだ接合部に歪が発生して冷媒流分
岐路と半導体パッケージ間の接合が破断し、伝熱効率が
低下し易いという問題があった。半導体パッケージと基
板の間の接合についても同様の理由から接合寿命が低下
し易いとい・５問題がある。
ッケージは基板に取付けられ、冷媒主流路からこの半導
体パッケージ上まで冷媒流分岐路が延在する。この基板
と冷媒主流路および冷媒流分岐路の位置は固定されてい
る。そこで、この冷媒流分岐路および基板に対して半導
体パソケージを通常の鉛錫はんだを用いて接合すると、
はんだ付は時には通常銅製のジャバラ形の管である冷媒
流分岐路は熱で膨張し、はんだ付は終了後冷却されると
収縮するために、はんだ接合部に歪が発生して冷媒流分
岐路と半導体パッケージ間の接合が破断し、伝熱効率が
低下し易いという問題があった。半導体パッケージと基
板の間の接合についても同様の理由から接合寿命が低下
し易いとい・５問題がある。
本発明は、上記問題点を解決するために、冷媒流分岐路
と半導体パッケージの間の接合に、凝固時に体積膨張す
る合金を使用する。これによって、はんだ付は終了後の
冷媒流分岐路の収縮が補償され、接合品質が高められ、
伝熱効率が向上する。
と半導体パッケージの間の接合に、凝固時に体積膨張す
る合金を使用する。これによって、はんだ付は終了後の
冷媒流分岐路の収縮が補償され、接合品質が高められ、
伝熱効率が向上する。
半導体パッケージと基板の間にも凝固時に体積膨張する
合金を使用すると上記の効果をより大きいものとするこ
とができる。
合金を使用すると上記の効果をより大きいものとするこ
とができる。
融液から凝固するときに体積が膨張する合金としては、
例えば、次のような合金がある。
例えば、次のような合金がある。
金魚 融占（”Ｃ）Ｂｉ −１８Ａ
ｕ ２４１Ｂｉ−１１Ｇａ
２２５Ｂｉ −４３，５Ｐｂ １２
５Ｂｉ −２，５Ａｇ ２６２接合に使
用する合金の融点は３００℃以下、好ましくは２００℃
以下がよい。
ｕ ２４１Ｂｉ−１１Ｇａ
２２５Ｂｉ −４３，５Ｐｂ １２
５Ｂｉ −２，５Ａｇ ２６２接合に使
用する合金の融点は３００℃以下、好ましくは２００℃
以下がよい。
凝固時に体積膨張する合金をはんだに使用すれば、その
膨張がはんだ付は終了後の冷媒分岐路の収縮を補償する
。
膨張がはんだ付は終了後の冷媒分岐路の収縮を補償する
。
第１図を参照して説明する。冷却水流路本管ｌから半導
体パッケージ２へ冷却水３を分岐する水冷ジャバラ４は
銅または調合金製で、内部を冷却水３が循環する。半導
体パッケージ２は半導体素子（半導体チップ）を搭載し
たセラミック製パッケージで、はんだ接合面には銀、パ
ラジウム、タングステン、モリブデンなどでメタライズ
されている。基板５は樹脂製印刷回路基板であり、この
−ヒに半導体パッケージ２がはんだ６付けされて定着さ
れると共に半導体パッケージ２中の半導体素子と基板５
の印刷回路とがそのはんだ６で接続される。一方、水冷
ジャバラ４と半導体パッケージ２との間もはんだ７で接
合されているが、このはんだ７が本発明では凝固して膨
張する合金からなる。
体パッケージ２へ冷却水３を分岐する水冷ジャバラ４は
銅または調合金製で、内部を冷却水３が循環する。半導
体パッケージ２は半導体素子（半導体チップ）を搭載し
たセラミック製パッケージで、はんだ接合面には銀、パ
ラジウム、タングステン、モリブデンなどでメタライズ
されている。基板５は樹脂製印刷回路基板であり、この
−ヒに半導体パッケージ２がはんだ６付けされて定着さ
れると共に半導体パッケージ２中の半導体素子と基板５
の印刷回路とがそのはんだ６で接続される。一方、水冷
ジャバラ４と半導体パッケージ２との間もはんだ７で接
合されているが、このはんだ７が本発明では凝固して膨
張する合金からなる。
このような水冷される半導体装置において、基＋Ｆｊ、
５と冷却水流路木管は所定の位置に取り付けられ、水冷
ジャバラ４は冷却水流路本管■と一体であり伸縮しない
。半導体パッケージ２のこれり対する取付は順序は、特
に限定されるわけではないが、一般的には、先ず基板５
に半導体パッケージ２をはんだ付けして取り付けた後、
基板５を枠等の所定の位置に取り付ける。このような状
態で、半導体パッケージ２と水冷ジャバラ４をはんだ付
けして接合する。この接合に当っては、本発明に従って
凝固時に体積膨張する合金、例えば、Ｂ１−４３．５
Ｐ ｂからなる薄片またはペーストを用いて半導体パッ
ケージ２の水冷ジャバラ４との接合面上にはんだを用意
し、加熱してそのはんだを溶かし、はんだが半導体パッ
ケージ２と水冷ジャバラ４の両方を濡らした後、冷却す
る。このはんだ付けの際、加熱により銅製の水冷ジャバ
ラ４は膨張するので、溶けたはんだは水冷ジャバラ４と
半導体パッケージ２の間の隙間から排出される傾向にあ
る一方、冷却すると水冷ジャバラ４は収縮するので、水
冷ジャバラ４と半導体パッケージ２との間の接合は弱め
られる傾向にある。そこで、本発明により、凝固時に膨
張する合金を用いてはんだ付けしておけば、水冷ジャバ
ラ４が冷却して収縮するとき、はんだが膨張して歪を補
償することができるので、接合状態が改良され、伝熱効
率が向上すると共に接合の寿命が長くなる。
５と冷却水流路木管は所定の位置に取り付けられ、水冷
ジャバラ４は冷却水流路本管■と一体であり伸縮しない
。半導体パッケージ２のこれり対する取付は順序は、特
に限定されるわけではないが、一般的には、先ず基板５
に半導体パッケージ２をはんだ付けして取り付けた後、
基板５を枠等の所定の位置に取り付ける。このような状
態で、半導体パッケージ２と水冷ジャバラ４をはんだ付
けして接合する。この接合に当っては、本発明に従って
凝固時に体積膨張する合金、例えば、Ｂ１−４３．５
Ｐ ｂからなる薄片またはペーストを用いて半導体パッ
ケージ２の水冷ジャバラ４との接合面上にはんだを用意
し、加熱してそのはんだを溶かし、はんだが半導体パッ
ケージ２と水冷ジャバラ４の両方を濡らした後、冷却す
る。このはんだ付けの際、加熱により銅製の水冷ジャバ
ラ４は膨張するので、溶けたはんだは水冷ジャバラ４と
半導体パッケージ２の間の隙間から排出される傾向にあ
る一方、冷却すると水冷ジャバラ４は収縮するので、水
冷ジャバラ４と半導体パッケージ２との間の接合は弱め
られる傾向にある。そこで、本発明により、凝固時に膨
張する合金を用いてはんだ付けしておけば、水冷ジャバ
ラ４が冷却して収縮するとき、はんだが膨張して歪を補
償することができるので、接合状態が改良され、伝熱効
率が向上すると共に接合の寿命が長くなる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、水冷される半導体装置において、半導
体パッケージと液冷手段との間の接合が改良され、伝熱
効果が大きくなり、接合寿命も長くなる。
体パッケージと液冷手段との間の接合が改良され、伝熱
効果が大きくなり、接合寿命も長くなる。
第１図は水冷される半導体装置の模式図である。
１・・・冷却水流路本管、２・・・半導体パッケージ、
３・・・冷却水流、 ４・・・水冷ジャバラ、
５・・・基板、 ６・・・はんだ、７・・・
はんだ（凝固膨張合金）。
３・・・冷却水流、 ４・・・水冷ジャバラ、
５・・・基板、 ６・・・はんだ、７・・・
はんだ（凝固膨張合金）。
Claims (1)
- １、基板上に取付けた半導体パッケージを冷却するため
に冷媒主流路から該半導体パッケージ上へ冷媒流分岐路
を延在せしめた半導体装置において、該冷媒流分岐路と
該半導体パッケージとが、融液から凝固するときに体積
膨張する合金を用いて接合されていることを特徴とする
半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60184056A JPS6245155A (ja) | 1985-08-23 | 1985-08-23 | 冷却された半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60184056A JPS6245155A (ja) | 1985-08-23 | 1985-08-23 | 冷却された半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6245155A true JPS6245155A (ja) | 1987-02-27 |
Family
ID=16146601
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60184056A Pending JPS6245155A (ja) | 1985-08-23 | 1985-08-23 | 冷却された半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6245155A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1564808A1 (en) * | 2004-02-16 | 2005-08-17 | Hitachi, Ltd. | Electronic apparatus having liquid cooling system therein |
-
1985
- 1985-08-23 JP JP60184056A patent/JPS6245155A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1564808A1 (en) * | 2004-02-16 | 2005-08-17 | Hitachi, Ltd. | Electronic apparatus having liquid cooling system therein |
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