JPS6315451A - 半導体装置の冷却方法 - Google Patents
半導体装置の冷却方法Info
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- JPS6315451A JPS6315451A JP61160258A JP16025886A JPS6315451A JP S6315451 A JPS6315451 A JP S6315451A JP 61160258 A JP61160258 A JP 61160258A JP 16025886 A JP16025886 A JP 16025886A JP S6315451 A JPS6315451 A JP S6315451A
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- JP
- Japan
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- semiconductor device
- refrigerant
- passage
- cooling
- pipe
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- 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)
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〕
本発明は半導体装置の冷却方法において、半導体装置の
基体内部に冷媒を通す通路を有する構造とし、冷媒を上
記通路内を通すことにより半導体装置を内部から冷却す
るようにしたものである。
基体内部に冷媒を通す通路を有する構造とし、冷媒を上
記通路内を通すことにより半導体装置を内部から冷却す
るようにしたものである。
本発明は半導体装置の冷却方法に係り、特に冷媒を利用
した冷却方法の改善に関する。
した冷却方法の改善に関する。
プリント回路基板に実装されて装置に組み込まれた半導
体装Ｕを冷却する方法には、空冷方法と、これに比べて
冷却効果が大である冷媒を利用した方法とがある。
体装Ｕを冷却する方法には、空冷方法と、これに比べて
冷却効果が大である冷媒を利用した方法とがある。
冷媒を利用した従来の冷却方法を第７図乃至第９図に示
す。
す。
第７図及び第８図は非浸漬冷却方法である。プリント回
路基板１上に実装された半導体装ｎ２゜３の上面には、
例えばモリブデン扱である金属板４．５が固定してあり
、更にその上面にアルミニウム製の伝熱シリンダ６．７
がばね９により押圧されている。シリンダ６．７と金属
板４．５とが最適に接触している。８は例えばアルミニ
ウム製の冷媒通路であり、これを横切るように孔８ａが
形成しである。この孔８ａをシリンダ６．７が隙間なく
貫通している。この冷媒通路８内に低沸フロリナート等
の冷媒が矢印で示すように通され、半導体装置２．３が
冷却される。
路基板１上に実装された半導体装ｎ２゜３の上面には、
例えばモリブデン扱である金属板４．５が固定してあり
、更にその上面にアルミニウム製の伝熱シリンダ６．７
がばね９により押圧されている。シリンダ６．７と金属
板４．５とが最適に接触している。８は例えばアルミニ
ウム製の冷媒通路であり、これを横切るように孔８ａが
形成しである。この孔８ａをシリンダ６．７が隙間なく
貫通している。この冷媒通路８内に低沸フロリナート等
の冷媒が矢印で示すように通され、半導体装置２．３が
冷却される。
第９図は浸漬冷却方法である。半導体装置１１が実装さ
れたプリント回路基板１２は密閉容器１３内に組み込ま
れている。この密閉容器１３内は冷媒（低沸フロリナー
ト）で満たされ、半導体装置１１は冷媒内に浸漬されて
冷却される。冷媒は下部の入口より密開容Ｖ！ｊ１１３
内に継続的に供給され、冷媒は密閉容器１３内で対流し
ている。
れたプリント回路基板１２は密閉容器１３内に組み込ま
れている。この密閉容器１３内は冷媒（低沸フロリナー
ト）で満たされ、半導体装置１１は冷媒内に浸漬されて
冷却される。冷媒は下部の入口より密開容Ｖ！ｊ１１３
内に継続的に供給され、冷媒は密閉容器１３内で対流し
ている。
第７図及び第８図の冷却方法では、冷媒通路８との伝熱
径路としてシリンダ６．７が設けである。
径路としてシリンダ６．７が設けである。
半導体装置２，３で発生した熱は破線矢印で示すように
シリンダ６．７内を伝導し、それから冷媒通路８のシリ
ンダとの接触壁を通じて、電熱されるため、冷却効率が
十分でないという問題点がある。
シリンダ６．７内を伝導し、それから冷媒通路８のシリ
ンダとの接触壁を通じて、電熱されるため、冷却効率が
十分でないという問題点がある。
第９図の冷却方法では、冷却効率の点では問題はないが
、密閉容器１３を使用するため冷却部の構造が大きくな
ると共に、半導体装置１１を浸漬するため使用しうる冷
媒が制限されるという問題点かあった。
、密閉容器１３を使用するため冷却部の構造が大きくな
ると共に、半導体装置１１を浸漬するため使用しうる冷
媒が制限されるという問題点かあった。
（問題点を解決するための手段）
本発明の半導体装置の冷却方法は、半導体装置の基体を
、その内部に冷媒を通ずための通路を有する構造とし、
且つ該通路をパイプと連結し、冷媒を該パイプを通して
上記通路に導き、該通路を通すことにより、上記半導体
装置を冷却するものである。
、その内部に冷媒を通ずための通路を有する構造とし、
且つ該通路をパイプと連結し、冷媒を該パイプを通して
上記通路に導き、該通路を通すことにより、上記半導体
装置を冷却するものである。
半導体装置の基体の内部を冷媒を通すことは、冷媒が発
熱源である半導体チップの近傍を通ることになり、冷却
効率が高くなる。また半導体装置が冷媒内に浸漬されな
いため、使用する冷媒に対するＬｌ＋限はなく、例えば
通常の水も使用可能となり、更には密閉容器は不要とな
り、冷却部が大型となるも避けられる。
熱源である半導体チップの近傍を通ることになり、冷却
効率が高くなる。また半導体装置が冷媒内に浸漬されな
いため、使用する冷媒に対するＬｌ＋限はなく、例えば
通常の水も使用可能となり、更には密閉容器は不要とな
り、冷却部が大型となるも避けられる。
第１図は本発明の半導体装置の冷却方法の一実施例を示
す。図中、２０−１〜２０−６は夫々第２図（Ａ）、（
Ｂ）に示す半導体装置であり、プリント回路基板２１上
に並んで実装しである。
す。図中、２０−１〜２０−６は夫々第２図（Ａ）、（
Ｂ）に示す半導体装置であり、プリント回路基板２１上
に並んで実装しである。
半導体装置２０−＋ （２０−２〜２Ｏ−ｓ）は、第２
図（Ａ＞、（Ｂ）に示すように、キャビティダウン型で
あり、セラミック製基体２２の下面側のキャビティ２３
内に半導体チップ２４がマウントしである。キャピテイ
２３は蓋２５により密封されている。リード２６は基体
２２の下面方向に延在している。
図（Ａ＞、（Ｂ）に示すように、キャビティダウン型で
あり、セラミック製基体２２の下面側のキャビティ２３
内に半導体チップ２４がマウントしである。キャピテイ
２３は蓋２５により密封されている。リード２６は基体
２２の下面方向に延在している。
基体２２内には、冷媒を通すための通路２７−１が形成
しである。通路２７−１は、入口側通路２７ａと、出口
側通路２７ｂと、両名間にループ状に形成されているル
ープ状通路２７ｃとよりなる。ループ状通路２７ｃは、
第２図（Ｂ）に示すように平面図上チップ２４を囲繞す
るように形成しである。通路２７ａ、２７ｂは夫々基体
２２の長手方向上両側の側面に開口してあり、こに継手
として機能する金属製リング２８．２９がロー付けしで
ある。
しである。通路２７−１は、入口側通路２７ａと、出口
側通路２７ｂと、両名間にループ状に形成されているル
ープ状通路２７ｃとよりなる。ループ状通路２７ｃは、
第２図（Ｂ）に示すように平面図上チップ２４を囲繞す
るように形成しである。通路２７ａ、２７ｂは夫々基体
２２の長手方向上両側の側面に開口してあり、こに継手
として機能する金属製リング２８．２９がロー付けしで
ある。
基体２２は、第３図に示すように、セラミックシート３
０を複数枚積層してなる構造である。上記の通路２７は
、途中の−のセラミックシートの代わりに、略正方形の
セラミックシート片３１と、Ｕ字状切欠３２ａ、３３ａ
が形成されたセラミックシート片３２．３３とを所定の
位置関係で敷設することにより形成される。
０を複数枚積層してなる構造である。上記の通路２７は
、途中の−のセラミックシートの代わりに、略正方形の
セラミックシート片３１と、Ｕ字状切欠３２ａ、３３ａ
が形成されたセラミックシート片３２．３３とを所定の
位置関係で敷設することにより形成される。
伯の半導体装置２０−２〜２０−６も上記の半導体装’
？Ｉ ２０− ＋と同じ構造であり、通路２７−２〜２
７−６が形成しである。
？Ｉ ２０− ＋と同じ構造であり、通路２７−２〜２
７−６が形成しである。
第１図に示すように、半導体装置２０−＋。
２０ ２．２０ ３の間は、上記リング２８゜２９に嵌
合したパイプ３４．３５により連結しである。同じく半
導体装置２０−４ 、２０−ｓ 。
合したパイプ３４．３５により連結しである。同じく半
導体装置２０−４ 、２０−ｓ 。
２０−６の間もパイプ３６．３７により連結しである。
これにより、半導体装置２０−＋ 、 ２０−２ 。
２０−３の通路２７−１．２７−２．２７−３が連通し
ており、半導体装置２０−４ 、２０−ｓ 。
ており、半導体装置２０−４ 、２０−ｓ 。
２０−６の通路２７−４．２７−ｓ 、２７−ｓが連通
している。
している。
また、半導体装置２０＋、２０−４にはＹ字状バイ１３
８、半導体装置２０ ３．２０ ６にはＹ字状パイプ３
９が接続しである。
８、半導体装置２０ ３．２０ ６にはＹ字状パイプ３
９が接続しである。
第１図中、冷１４０は矢印Ａで示すようにパイプ３８内
に供給される。供給された冷媒は二方向に分かれ、一方
は通路２７−＋、パイプ３４、゛通路２７２．パイプ３
５、通路２７−３内を順次流れ、他方は通路２７−６、
パイプ３６、通路２７−６、パイプ３７、通路２７−６
内を順次流れる。冷媒４０が各通路２７−１〜２７−６
内を流れるとき、特に中央のループ状通路２７ｃ内を流
れるときに、熱を奪い、各半導体装置２０−１〜２０−
６が内部から冷却される。
に供給される。供給された冷媒は二方向に分かれ、一方
は通路２７−＋、パイプ３４、゛通路２７２．パイプ３
５、通路２７−３内を順次流れ、他方は通路２７−６、
パイプ３６、通路２７−６、パイプ３７、通路２７−６
内を順次流れる。冷媒４０が各通路２７−１〜２７−６
内を流れるとき、特に中央のループ状通路２７ｃ内を流
れるときに、熱を奪い、各半導体装置２０−１〜２０−
６が内部から冷却される。
こ）で、半導体装Ｍ ２０− ＋についてみると、第２
図（Ａ）、ＣＢ）に示すように、ループ状通路２７ｃは
発熱源であるチップ２４の近傍に形成されている。この
ため、冷１４０はチップ２４に近い所を通ることになり
、チップ２４は効率的に冷１１される。伯の半導体装置
２０−２〜２０−６についても上記と同様にチップが効
率的に冷却される。
図（Ａ）、ＣＢ）に示すように、ループ状通路２７ｃは
発熱源であるチップ２４の近傍に形成されている。この
ため、冷１４０はチップ２４に近い所を通ることになり
、チップ２４は効率的に冷１１される。伯の半導体装置
２０−２〜２０−６についても上記と同様にチップが効
率的に冷却される。
また半導体装置２０−２〜２０−６は冷媒に浸漬されな
いため、冷媒としては電気的絶縁性のある低沸フロリナ
ートに限らず、通常の水も支障なく使用可能である。ま
た、密閉容器は必要でなく、冷却部は小型に構成出来る
。
いため、冷媒としては電気的絶縁性のある低沸フロリナ
ートに限らず、通常の水も支障なく使用可能である。ま
た、密閉容器は必要でなく、冷却部は小型に構成出来る
。
なお、半導体装置２０−１〜２０−６のパイプによる連
結の態様は第１図に限るものではなく、例えば、パイプ
３８の代わりに６本に分岐したパイプを使用し、各枝部
を各半導体装置２ｏ−１〜２０−６に連結することもで
きる。この構成によれば、各半導体装置２０−１〜２０
−６に供給される冷媒の温度が等しいため、各半導体装
ｎ２０−１〜２０−６は同等に冷却される。
結の態様は第１図に限るものではなく、例えば、パイプ
３８の代わりに６本に分岐したパイプを使用し、各枝部
を各半導体装置２ｏ−１〜２０−６に連結することもで
きる。この構成によれば、各半導体装置２０−１〜２０
−６に供給される冷媒の温度が等しいため、各半導体装
ｎ２０−１〜２０−６は同等に冷却される。
第４図（Ａ）、（Ｂ）、第５図（Ａ）、＜８）、第６図
は夫々本発明の冷却方法を適用しうる半導体装置の他の
実施例を示す。各図中、第２図（Ａ）、（Ｂ）に示す構
成部分と対応する部分には同一符号を付し、その説明を
省略する。第４図（Ａ）。
は夫々本発明の冷却方法を適用しうる半導体装置の他の
実施例を示す。各図中、第２図（Ａ）、（Ｂ）に示す構
成部分と対応する部分には同一符号を付し、その説明を
省略する。第４図（Ａ）。
（Ｂ）、第５図（Ａ＞、（Ｂ）は上記の半導体装置２０
−＋ と同じくダウンキャビティ型であり、第６図は通
常のタイプのものである。
−＋ と同じくダウンキャビティ型であり、第６図は通
常のタイプのものである。
第４図（Ａ＞、（Ｂ）（１）半導体装’ａ ５０ ニ１
３ イては、セラミック製基体５１内に前記のループ状
通路２７ｃの代わりに、偏平円柱形状の通路５２が形成
しである。
３ イては、セラミック製基体５１内に前記のループ状
通路２７ｃの代わりに、偏平円柱形状の通路５２が形成
しである。
第５図（Ａ）、（Ｂ）の半導体装置５５においては、セ
ラミック製基体５６内に前記のループ状通路２７ｃの代
わりに、ジグザグ状の通路５７が形成しである。
ラミック製基体５６内に前記のループ状通路２７ｃの代
わりに、ジグザグ状の通路５７が形成しである。
第６図は、セラミック製基体６０の上面側にキャビティ
６１を有する構造の半導体装置６２である。６３は半導
体チップ、６４は蓋、６５はリードである。セラミック
基体６０内には、第６図に示すように、通路６６が形成
しである。
６１を有する構造の半導体装置６２である。６３は半導
体チップ、６４は蓋、６５はリードである。セラミック
基体６０内には、第６図に示すように、通路６６が形成
しである。
上記の半導体装置５０，５５．６２も、第１図に示すと
同様にパイプにより連結されて実装されており、通路５
２．５７．６６内を通る冷媒により前記と同様に冷却さ
れる。
同様にパイプにより連結されて実装されており、通路５
２．５７．６６内を通る冷媒により前記と同様に冷却さ
れる。
本発明によれば、パイプにより導かれた冷媒を半導体装
置の基体の内部の通路を通すことにより該半導体装置を
内部から冷却する方法であるため、密閉容器を使用して
冷却部の構造を大とすることなく、浸漬冷却方法と同等
の大なる冷却効果を得ることが出来る。しかも浸漬冷１
１１７１法でないため、冷媒として低沸フロリナートの
伯に水等も使用出来、冷媒を自由に選択出来る。
置の基体の内部の通路を通すことにより該半導体装置を
内部から冷却する方法であるため、密閉容器を使用して
冷却部の構造を大とすることなく、浸漬冷却方法と同等
の大なる冷却効果を得ることが出来る。しかも浸漬冷１
１１７１法でないため、冷媒として低沸フロリナートの
伯に水等も使用出来、冷媒を自由に選択出来る。
第１図は本発明の半導体装置の冷却方法の一実施例を示
す図、 第２図（Ａ）、（Ｂ）は夫々第１図中の半導体装置の縦
断面図及び平面図、 第３図はセラミック製基体のうち通路を形成する部分の
分解斜視図、 第４図（Ａ＞、（Ｂ）、第５図（Ａ）、（Ｂ）、第６図
は夫々本発明の半導体装置の冷却方法に適用しうる半導
体装置の他の実施例を示す図、第７図及び第８図は夫々
従来の半導体装置の冷却方法を示す図、 第９図は従来の半導体装置の冷却方法の別の例を示す図
である。 図中において、 ２０−１〜２０−ｓ 、５０．５５．６２は半導体装置
、 ２１はプリント回路基板、 ２２．５１，５６．６０はセラミック製基体、２４．６
３は半導体チップ、 ２７−１〜２７−６は通路、 ２７ａは入口側通路、 ２７ｂは出口側通路、 ２７Ｇはループ状通路、 ３４．３５，３６．３７はパイプ、 ３８．３９はＹ字状パイプ、 ４０は冷媒、 ５２は偏平円柱形状の通路、 ５７はジグヂグ状の通路、 ６６は通路である。 Ａ（槍５１１］月σ）］６導イ４（ン９て六ρガ５敷の
ウミカ勾乞イケｊと１１図第１図 ２０−＋ （２０−２〜２Ｏ−６） 第２図 第３図 ５０も１１℃一 旦９壬榊イ本巣置 第４図 ５５ ￥−１１イ本Ａとゼ【 第５図 第６図 第７図
す図、 第２図（Ａ）、（Ｂ）は夫々第１図中の半導体装置の縦
断面図及び平面図、 第３図はセラミック製基体のうち通路を形成する部分の
分解斜視図、 第４図（Ａ＞、（Ｂ）、第５図（Ａ）、（Ｂ）、第６図
は夫々本発明の半導体装置の冷却方法に適用しうる半導
体装置の他の実施例を示す図、第７図及び第８図は夫々
従来の半導体装置の冷却方法を示す図、 第９図は従来の半導体装置の冷却方法の別の例を示す図
である。 図中において、 ２０−１〜２０−ｓ 、５０．５５．６２は半導体装置
、 ２１はプリント回路基板、 ２２．５１，５６．６０はセラミック製基体、２４．６
３は半導体チップ、 ２７−１〜２７−６は通路、 ２７ａは入口側通路、 ２７ｂは出口側通路、 ２７Ｇはループ状通路、 ３４．３５，３６．３７はパイプ、 ３８．３９はＹ字状パイプ、 ４０は冷媒、 ５２は偏平円柱形状の通路、 ５７はジグヂグ状の通路、 ６６は通路である。 Ａ（槍５１１］月σ）］６導イ４（ン９て六ρガ５敷の
ウミカ勾乞イケｊと１１図第１図 ２０−＋ （２０−２〜２Ｏ−６） 第２図 第３図 ５０も１１℃一 旦９壬榊イ本巣置 第４図 ５５ ￥−１１イ本Ａとゼ【 第５図 第６図 第７図
Claims (1)
- 半導体装置（２０−＿１〜２０−＿６、５０、５５、６
２）の基体（２２、５１、５６、６０）を、その内部に
冷媒（４０）を通すための通路（２７−＿１〜２７−＿
６、２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、５２、５７、６６）を有
する構造とし、且つ該通路（２７−＿１〜２７−＿６、
２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、５２、５７、６６）をパイプ
（３４〜３９）と連結し、冷媒（４０）を該パイプ（３
４〜３９）を通して上記通路（２７−＿１〜２７−＿６
、２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、５２、５７、６６）に導き
、該通路（２７−＿１〜２７−＿６、２７ａ、２７ｂ、
２７ｃ、５２、５７、６６）を通すことにより、上記半
導体装置（２０−＿１〜２０−＿６、５０、５５、６２
）を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 |
|---|---|---|---|
| JP61160258A JPS6315451A (ja) | 1986-07-08 | 1986-07-08 | 半導体装置の冷却方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61160258A JPS6315451A (ja) | 1986-07-08 | 1986-07-08 | 半導体装置の冷却方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6315451A true JPS6315451A (ja) | 1988-01-22 |
Family
ID=15711117
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61160258A Pending JPS6315451A (ja) | 1986-07-08 | 1986-07-08 | 半導体装置の冷却方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6315451A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5519251A (en) * | 1992-10-20 | 1996-05-21 | Fujitsu Limited | Semiconductor device and method of producing the same |
| US5760471A (en) * | 1994-04-20 | 1998-06-02 | Fujitsu Limited | Semiconductor device having an inner lead extending over a central portion of a semiconductor device sealed in a plastic package and an outer lead exposed to the outside of a side face of the plastic package |
| US5801439A (en) * | 1994-04-20 | 1998-09-01 | Fujitsu Limited | Semiconductor device and semiconductor device unit for a stack arrangement |
| US6084309A (en) * | 1992-10-20 | 2000-07-04 | Fujitsu Limited | Semiconductor device and semiconductor device mounting structure |
| US6400012B1 (en) * | 1997-09-17 | 2002-06-04 | Advanced Energy Voorhees, Inc. | Heat sink for use in cooling an integrated circuit |
| US6462424B1 (en) | 1992-10-20 | 2002-10-08 | Fujitsu Limited | Semiconductor device, method of producing semiconductor device and semiconductor device mounting structure |
-
1986
- 1986-07-08 JP JP61160258A patent/JPS6315451A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5519251A (en) * | 1992-10-20 | 1996-05-21 | Fujitsu Limited | Semiconductor device and method of producing the same |
| US5773313A (en) * | 1992-10-20 | 1998-06-30 | Fujitsu Limited | Semiconductor device and method of producing the same |
| US6084309A (en) * | 1992-10-20 | 2000-07-04 | Fujitsu Limited | Semiconductor device and semiconductor device mounting structure |
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| US5801439A (en) * | 1994-04-20 | 1998-09-01 | Fujitsu Limited | Semiconductor device and semiconductor device unit for a stack arrangement |
| US6400012B1 (en) * | 1997-09-17 | 2002-06-04 | Advanced Energy Voorhees, Inc. | Heat sink for use in cooling an integrated circuit |
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