JPH03215968A - 半導体冷却装置 - Google Patents
半導体冷却装置Info
- Publication number
- JPH03215968A JPH03215968A JP2010641A JP1064190A JPH03215968A JP H03215968 A JPH03215968 A JP H03215968A JP 2010641 A JP2010641 A JP 2010641A JP 1064190 A JP1064190 A JP 1064190A JP H03215968 A JPH03215968 A JP H03215968A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat sink
- header
- cooling
- ring
- cooling fluid
- 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
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000012809 cooling fluid Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 4
- 230000004323 axial length Effects 0.000 claims description 2
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 abstract description 10
- 239000012530 fluid Substances 0.000 abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 6
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 6
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 2
- 239000003566 sealing material Substances 0.000 description 2
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000000565 sealant Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
- H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/161—Disposition
- H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73253—Bump and layer connectors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/151—Die mounting substrate
- H01L2924/153—Connection portion
- H01L2924/1531—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
- H01L2924/15312—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a pin array, e.g. PGA
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】
〔産業上の利用分野〕
本発明は機器の冷却に係り、特に、高発熱密度の半導体
チップ、又は、パッケージの冷却に好適である半導体冷
却装置に関する。
チップ、又は、パッケージの冷却に好適である半導体冷
却装置に関する。
多層配線基板上に多数搭載されたＬＳＩチップ」二に、
チップ面に垂直な平板フィンで構成されたヒートシンク
を装着し、これに冷却流体を流入，流出させるための楕
円断面をもつベローズ状の管を二本取り付けた構造がＵ
Ｓ Ｐ ４６８６６０６に記載されている。この従来
技術では、上記ベローズは冷却流体を供給するためのヘ
ッダ底面に半田等により金属的に固着される。
チップ面に垂直な平板フィンで構成されたヒートシンク
を装着し、これに冷却流体を流入，流出させるための楕
円断面をもつベローズ状の管を二本取り付けた構造がＵ
Ｓ Ｐ ４６８６６０６に記載されている。この従来
技術では、上記ベローズは冷却流体を供給するためのヘ
ッダ底面に半田等により金属的に固着される。
これに対し、ベローズをＯリングを用いて冷却水供給ヘ
ッダにねし止めする構造が、例えば、特開昭６１− ７
１６５０号公報に記載されている。
ッダにねし止めする構造が、例えば、特開昭６１− ７
１６５０号公報に記載されている。
また、半導体素子上に冷媒だめを取り付け、冷媒だめの
先端を冷媒供給ヘッダ部に設けられたシーリング材に突
き当てて冷媒をシールする構造が特開昭６０−７２２５
２号公報に開示されている。
先端を冷媒供給ヘッダ部に設けられたシーリング材に突
き当てて冷媒をシールする構造が特開昭６０−７２２５
２号公報に開示されている。
上記従来技術には次のような問題があった。
Ｕ Ｓ Ｐ４６８６６０６において開示されている技術
では、フィンと冷却流体との間の熱抵抗は極めて小さく
することが可能であるため、この冷却性能を生かすため
にはチップとヒートシンク間の熱抵抗を十分小さく押え
ることが重要である。チップとヒートシンク間の熱抵抗
をヒートシンク側の冷却性能に充分見合う程度に小さく
押える方法としては現在のところ半田等により金属的に
固着する方法が最も有望である。この従来技術では、ヒ
ートシンクに取り付けられるベローズが冷却流体供給ヘ
ッダに固着されているため、この構成をとろうとすると
固着箇所がヘツダベローズ間及びヒー１一シンクーチツ
プ間の二ケ所になるため組立及び分解が非常に難しくな
るという問題が生じる。一般に、大型の基板に多数搭載
されたＬＳＩは保守作業の必要が生じることが多いため
この問題は極めて重大である。
では、フィンと冷却流体との間の熱抵抗は極めて小さく
することが可能であるため、この冷却性能を生かすため
にはチップとヒートシンク間の熱抵抗を十分小さく押え
ることが重要である。チップとヒートシンク間の熱抵抗
をヒートシンク側の冷却性能に充分見合う程度に小さく
押える方法としては現在のところ半田等により金属的に
固着する方法が最も有望である。この従来技術では、ヒ
ートシンクに取り付けられるベローズが冷却流体供給ヘ
ッダに固着されているため、この構成をとろうとすると
固着箇所がヘツダベローズ間及びヒー１一シンクーチツ
プ間の二ケ所になるため組立及び分解が非常に難しくな
るという問題が生じる。一般に、大型の基板に多数搭載
されたＬＳＩは保守作業の必要が生じることが多いため
この問題は極めて重大である。
特開昭６０−７１６５０号公報に記載されている従来技
術においても、ベローズと半導体素子間の接触熱抵抗を
充分小さい値に下げるためにはベローズと半導体素子間
を金属的に固着する方法が有効であるが、この冷却技術
ではベローズを○リングを用いて冷却水供給ヘッダにね
じ止めしているため、この構成をとった場合に組立，分
解が極めて困難になる。
術においても、ベローズと半導体素子間の接触熱抵抗を
充分小さい値に下げるためにはベローズと半導体素子間
を金属的に固着する方法が有効であるが、この冷却技術
ではベローズを○リングを用いて冷却水供給ヘッダにね
じ止めしているため、この構成をとった場合に組立，分
解が極めて困難になる。
３
特開昭６０ − ７２２５２号に開示されている技術で
は、組み立て、分解は容易であるが、シーリング材に冷
媒だめ先端部を突き当ててシールしているため、シール
に必要な圧力が、直接、半導体素子に加わる。半導体素
子は微小な半田ボールを介して基板上に搭載されること
が多く、この場合、一般に半田ボールには大きな圧力を
かけることができないため、シールの充分な信頼性を保
つのに必要な圧力を確保することが困難である。また、
基板の反りや個々の半導体素子の傾きや高さのばらつき
によって、シーリング材に加わる圧力が個々の半導体素
子に取り付けられた冷媒だめ毎に微妙に変化するため、
シール信頼性の点で問題が生じる可能性もある。
は、組み立て、分解は容易であるが、シーリング材に冷
媒だめ先端部を突き当ててシールしているため、シール
に必要な圧力が、直接、半導体素子に加わる。半導体素
子は微小な半田ボールを介して基板上に搭載されること
が多く、この場合、一般に半田ボールには大きな圧力を
かけることができないため、シールの充分な信頼性を保
つのに必要な圧力を確保することが困難である。また、
基板の反りや個々の半導体素子の傾きや高さのばらつき
によって、シーリング材に加わる圧力が個々の半導体素
子に取り付けられた冷媒だめ毎に微妙に変化するため、
シール信頼性の点で問題が生じる可能性もある。
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決するため
の冷却装置を提供することにある。即ち、ヒートシンク
を半導体素子に、直接、固着して冷却性能を高め、且つ
、組立，分解が容易であり、さらに冷却流体のシールが
確実である冷却装置を提供することにある。
の冷却装置を提供することにある。即ち、ヒートシンク
を半導体素子に、直接、固着して冷却性能を高め、且つ
、組立，分解が容易であり、さらに冷却流体のシールが
確実である冷却装置を提供することにある。
４
〔課題を解決するための手段〕
上記目的は、ヒートシンクに冷却流体を導入するための
管にある程度の長さの口金部を設け、この口金部を冷却
流体供給ヘッダに設けられた開孔部に挿入し、口金部の
側面をＯリングでシールすることにより達成される。
管にある程度の長さの口金部を設け、この口金部を冷却
流体供給ヘッダに設けられた開孔部に挿入し、口金部の
側面をＯリングでシールすることにより達成される。
さらに、シール性を向上するにはＯリングを二本用いた
ダブルリング構造にするのが効果的である。
ダブルリング構造にするのが効果的である。
半導体素子に加わる応力を低減するには、冷却流体供給
ヘッダの開孔部にベローズを取り付け．この先端に、円
筒面にＯリングをもつ円筒状のカプラを取り付けるのが
９ｋ＃！−的である。
ヘッダの開孔部にベローズを取り付け．この先端に、円
筒面にＯリングをもつ円筒状のカプラを取り付けるのが
９ｋ＃！−的である。
ヒートシンクに冷却流体を導入するための管に設けられ
た、ある程度の軸方向長さを有する口金部は、その側面
において、冷却流体の供給ヘッダの開孔部に設けられた
Ｏリングに、冷却流体をシールするのに必要、且つ、十
分な半径方向の圧カを与えるように作用するとともに、
軸方向には０リングとの接触面で容易にすべるようなす
べり面を形成するように作用する。また、口金部はある
程度の軸方向長さをもっているため、半導体素子を搭載
する基板のそりや搭載高さのばらつき等の寸法誤差を容
易に吸収し、かつ、Ｏリングのシール圧をこれらの寸法
誤差に影響されず、常に、定に保つように作用する。こ
れにより，冷却装置の組立時には、口金部を冷却流体供
給ヘッダの開孔部に単に挿入するだけでＯリングには必
要、且つ、充分で均一なシール圧力をかけることができ
るとともに、半導体素子面には過大な軸応力を与えない
ようにすることができる。従って、個々の半導体素子に
過大な応力をかけることなく冷匍流体を確実にシールし
、且つ、組み立て作業が極めて容易になる。さらに，装
置の分解時には口金部を開孔部から抜き取るだけである
から、半導体素子に過大な応力を加えることなく極めて
容易に作業ができる。
た、ある程度の軸方向長さを有する口金部は、その側面
において、冷却流体の供給ヘッダの開孔部に設けられた
Ｏリングに、冷却流体をシールするのに必要、且つ、十
分な半径方向の圧カを与えるように作用するとともに、
軸方向には０リングとの接触面で容易にすべるようなす
べり面を形成するように作用する。また、口金部はある
程度の軸方向長さをもっているため、半導体素子を搭載
する基板のそりや搭載高さのばらつき等の寸法誤差を容
易に吸収し、かつ、Ｏリングのシール圧をこれらの寸法
誤差に影響されず、常に、定に保つように作用する。こ
れにより，冷却装置の組立時には、口金部を冷却流体供
給ヘッダの開孔部に単に挿入するだけでＯリングには必
要、且つ、充分で均一なシール圧力をかけることができ
るとともに、半導体素子面には過大な軸応力を与えない
ようにすることができる。従って、個々の半導体素子に
過大な応力をかけることなく冷匍流体を確実にシールし
、且つ、組み立て作業が極めて容易になる。さらに，装
置の分解時には口金部を開孔部から抜き取るだけである
から、半導体素子に過大な応力を加えることなく極めて
容易に作業ができる。
また、冷却流体供給ヘッダの開孔部に取り付けられたべ
ローズは、半導体素子に加わる面内応力を低減する作用
がある。
ローズは、半導体素子に加わる面内応力を低減する作用
がある。
以下、本発明の実施例を第１図及び第２図により説明す
る。多層配線基板１上に微小な半田ポール２を介して半
導体素子３４搭載される。半導体素子３の上面にはヒー
トシンク４が半田５により固着される。ヒートシンク４
は軸方向にある程度の長さをもつ口金部６をもった。配
線基板１には冷却流体を供給するためのヘツダ７が取り
付けられ、ヘツダ７の底面には、個々の半感体素子１の
搭載位置に対応する位置に開孔部８が設けられ、その内
面にＯリング９が設けられる。ヘツダ７は二重構造にな
っており、上側のジャケツ１・から個個にヒートシンク
４に向かってノズル１０が伸びている。
る。多層配線基板１上に微小な半田ポール２を介して半
導体素子３４搭載される。半導体素子３の上面にはヒー
トシンク４が半田５により固着される。ヒートシンク４
は軸方向にある程度の長さをもつ口金部６をもった。配
線基板１には冷却流体を供給するためのヘツダ７が取り
付けられ、ヘツダ７の底面には、個々の半感体素子１の
搭載位置に対応する位置に開孔部８が設けられ、その内
面にＯリング９が設けられる。ヘツダ７は二重構造にな
っており、上側のジャケツ１・から個個にヒートシンク
４に向かってノズル１０が伸びている。
次に、本実施例の作用を説明する。半導体素子］で発生
した熱は半田層５を介してヒー１・シンク４に伝えられ
る。ヒー１・シンク４は、口金６と○リング９によりヘ
ツダ７に接続される。ヒートシンクに伝えられた熱はノ
ズル１０によりヒートシ７ ンク４に流入した流体により除去される。ヒートシンク
４より流出した流体は、二重構造を有するヘッダの下側
ジャケットに流入しヘッダ外部に排出される。冷却流体
のシールは、ヒートシンクロ金部６の側面と、ヘッダ開
孔部８の側面間で○リング９により構成される。第２図
は口金構造の拡大図である。
した熱は半田層５を介してヒー１・シンク４に伝えられ
る。ヒー１・シンク４は、口金６と○リング９によりヘ
ツダ７に接続される。ヒートシンクに伝えられた熱はノ
ズル１０によりヒートシ７ ンク４に流入した流体により除去される。ヒートシンク
４より流出した流体は、二重構造を有するヘッダの下側
ジャケットに流入しヘッダ外部に排出される。冷却流体
のシールは、ヒートシンクロ金部６の側面と、ヘッダ開
孔部８の側面間で○リング９により構成される。第２図
は口金構造の拡大図である。
第３図に本発明の第二の実施例を示す。○リングを二個
用いたダブルリング構造にしたものであり、冷却流体の
シール信頼性が増す。
用いたダブルリング構造にしたものであり、冷却流体の
シール信頼性が増す。
第４図に本発明の第三の実施例を示す。Ｏリングをヒー
トシンクの口金側レ；設けたものであり、Ｏリングを取
り付けが容易になる。
トシンクの口金側レ；設けたものであり、Ｏリングを取
り付けが容易になる。
第５図に本発明の第四の実施例を示す。開孔部８にベロ
ーズ１１を取り付け、その先端に、円筒面にＯリングを
設けた円筒状のカプラ１２を設けた。本実施例では、半
導体素子４に加わる面内応力を低減する効果がある。
ーズ１１を取り付け、その先端に、円筒面にＯリングを
設けた円筒状のカプラ１２を設けた。本実施例では、半
導体素子４に加わる面内応力を低減する効果がある。
本発明によれば、半導体素子に固着されたヒー８−
トシンクをヒートシンクに設けた袖方向長さをもつ口金
部の側面においてＯリングで冷却流体をシールするよう
にしたので、冷却性能が高く、且つ、組立，分解が容易
であり、冷却流体のシールが確実である。
部の側面においてＯリングで冷却流体をシールするよう
にしたので、冷却性能が高く、且つ、組立，分解が容易
であり、冷却流体のシールが確実である。
第１図は本発明の一実施例の断面図、第２図はその部分
詳細図、第３図は本発明の第二の実施例の断面図、第４
図は本発明の第三の実施例の断面図、第５図は本発明の
第四の実施例の断面図である。 １・・多層配線基板、２・・・半田ボール、３・・半導
体素子、４・・・ヒートシンク、５・・・半田、６・・
口金部、７・・・ヘッダ、８・・・開孔部、９・・・○
リング、１ｏ・・・１ 特開乎 ３ ２１５９６８ （５）
詳細図、第３図は本発明の第二の実施例の断面図、第４
図は本発明の第三の実施例の断面図、第５図は本発明の
第四の実施例の断面図である。 １・・多層配線基板、２・・・半田ボール、３・・半導
体素子、４・・・ヒートシンク、５・・・半田、６・・
口金部、７・・・ヘッダ、８・・・開孔部、９・・・○
リング、１ｏ・・・１ 特開乎 ３ ２１５９６８ （５）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、基板状に搭載された半導体素子と、基板に取り付け
られた冷却流体供給ヘッダによつて構成される半導体冷
却装置において、 前記半導体素子にヒートシンクを固着し、かつ、前記ヒ
ートシンクに軸方向長さを有する口金部を設け、前記口
金部の側面をＯリングによつて冷却流体供給ヘッダに接
続することを特徴とする半導体冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010641A JPH03215968A (ja) | 1990-01-22 | 1990-01-22 | 半導体冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010641A JPH03215968A (ja) | 1990-01-22 | 1990-01-22 | 半導体冷却装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03215968A true JPH03215968A (ja) | 1991-09-20 |
Family
ID=11755842
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010641A Pending JPH03215968A (ja) | 1990-01-22 | 1990-01-22 | 半導体冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03215968A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0630046A2 (en) * | 1993-06-21 | 1994-12-21 | Nec Corporation | Cooling apparatus for integrated circuit chips |
| US5880524A (en) * | 1997-05-05 | 1999-03-09 | Intel Corporation | Heat pipe lid for electronic packages |
| US6243944B1 (en) * | 1997-12-08 | 2001-06-12 | Unisys Corporation | Residue-free method of assembling and disassembling a pressed joint with low thermal resistance |
-
1990
- 1990-01-22 JP JP2010641A patent/JPH03215968A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0630046A2 (en) * | 1993-06-21 | 1994-12-21 | Nec Corporation | Cooling apparatus for integrated circuit chips |
| EP0630046B1 (en) * | 1993-06-21 | 2002-02-27 | Nec Corporation | Cooling apparatus for integrated circuit chips |
| US5880524A (en) * | 1997-05-05 | 1999-03-09 | Intel Corporation | Heat pipe lid for electronic packages |
| US6243944B1 (en) * | 1997-12-08 | 2001-06-12 | Unisys Corporation | Residue-free method of assembling and disassembling a pressed joint with low thermal resistance |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5491363A (en) | Low boiling point liquid coolant cooling structure for electronic circuit package | |
| JP3518434B2 (ja) | マルチチップモジュールの冷却装置 | |
| US7511957B2 (en) | Methods for fabricating a cooled electronic module employing a thermally conductive return manifold structure sealed to the periphery of a surface to be cooled | |
| US5365400A (en) | Heat sinks and semiconductor cooling device using the heat sinks | |
| US6903929B2 (en) | Two-phase cooling utilizing microchannel heat exchangers and channeled heat sink | |
| US7486514B2 (en) | Cooling apparatus with discrete cold plates disposed between a module enclosure and electronics components to be cooled | |
| US8266802B2 (en) | Cooling apparatus and method of fabrication thereof with jet impingement structure integrally formed on thermally conductive pin fins | |
| JP2500757B2 (ja) | 集積回路の冷却構造 | |
| US5872404A (en) | Interconnect bump for flip-chip integrated circuit including integral standoff and hourglass shaped solder coating | |
| US6890799B2 (en) | Device for sealing and cooling multi-chip modules | |
| US20030151895A1 (en) | Heat spreader with oscillating flow | |
| US20080037221A1 (en) | Jet orifice plate with projecting jet orifice structures for direct impingement cooling apparatus | |
| JP2007173794A (ja) | はんだ離型層を備えた高性能の再加工可能なヒートシンクおよびパッケージング構造ならびに製造方法 | |
| US6429372B1 (en) | Semiconductor device of surface mounting type and method for fabricating the same | |
| JPH03215968A (ja) | 半導体冷却装置 | |
| JPH0273657A (ja) | 半径流ヒートシンクおよびこれを用いた半導体冷却装置 | |
| JP2000124259A (ja) | Ｉｃチップ、半導体装置、及び、半導体装置の製造方法 | |
| US20020050403A1 (en) | Semiconductor device | |
| JP2807055B2 (ja) | 冷却手段を備えた半導体素子、およびそれを用いた装置 | |
| JPH0354472B2 (ja) | ||
| EP0484320B1 (en) | Cooling modules for electronic circuit devices | |
| JP7544881B2 (ja) | 冷却器および電子機器 | |
| JPH05190716A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| JPH08279577A (ja) | 電子部品用冷却装置 | |
| JPH046100B2 (ja) |