JPS60254641A - 液体封入型パツケ−ジ - Google Patents
液体封入型パツケ−ジInfo
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- JPS60254641A JPS60254641A JP10948684A JP10948684A JPS60254641A JP S60254641 A JPS60254641 A JP S60254641A JP 10948684 A JP10948684 A JP 10948684A JP 10948684 A JP10948684 A JP 10948684A JP S60254641 A JPS60254641 A JP S60254641A
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- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
- H01L23/427—Cooling by change of state, e.g. use of heat pipes
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- 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
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
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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、IC,LSIなどの半導体チップの)4ツケ
ージに関するものである。
ージに関するものである。
IC,LSIチップはますます高集積化と高密度化が図
られてお)、そのために使用時でのチップの発熱が大き
くなシ冷却を考慮しなくてはいけない。
られてお)、そのために使用時でのチップの発熱が大き
くなシ冷却を考慮しなくてはいけない。
従来の技術
半導体チップを収容するパッケージとしてメタルタイプ
、セラミックタイプ、サーディゾタイプあるいはプラス
チックタイプのノ4 yケージが広く使用されてい、る
(日本マイクロエレクトロニクス協会編5rIC化実装
技術」第137頁、図6.3゜1980年、(株)工業
調査会、参照)。しかしながら、メタルタイプ、セラミ
ックタイプおよびサーディプタイグのパッケージでは半
導体チップがセラミ、り基体上に搭載されておシ、また
、プラスチックタイプのパッケージでは半導体チップが
グラスチ、り(合成樹脂)に被包されているために、こ
れら材料の熱伝導率の低さく高い内部熱抵抗)によって
放熱効果は低い。
、セラミックタイプ、サーディゾタイプあるいはプラス
チックタイプのノ4 yケージが広く使用されてい、る
(日本マイクロエレクトロニクス協会編5rIC化実装
技術」第137頁、図6.3゜1980年、(株)工業
調査会、参照)。しかしながら、メタルタイプ、セラミ
ックタイプおよびサーディプタイグのパッケージでは半
導体チップがセラミ、り基体上に搭載されておシ、また
、プラスチックタイプのパッケージでは半導体チップが
グラスチ、り(合成樹脂)に被包されているために、こ
れら材料の熱伝導率の低さく高い内部熱抵抗)によって
放熱効果は低い。
そこで、半導体チ、′fの放熱を主に考慮するならば、
複数の半導体チップをそのまま直接に回路基板に取付け
、これらチップがフルオロカーボア、フレオン(商品名
)などの低沸点の冷却媒体中に浸漬されるならば冷却効
果は非常に高い(例えば、特開昭48−17275号公
報参照)。しかしながら、この場合には、半導体チップ
の取扱い(すなわちパッケージなしの半導体チップを回
路基板上に実装し、冷却媒体中に浸漬するまでの過程)
は、半導体チップの機械的強度が低く、マた、著しくチ
ップの汚染をきらうために難しい。
複数の半導体チップをそのまま直接に回路基板に取付け
、これらチップがフルオロカーボア、フレオン(商品名
)などの低沸点の冷却媒体中に浸漬されるならば冷却効
果は非常に高い(例えば、特開昭48−17275号公
報参照)。しかしながら、この場合には、半導体チップ
の取扱い(すなわちパッケージなしの半導体チップを回
路基板上に実装し、冷却媒体中に浸漬するまでの過程)
は、半導体チップの機械的強度が低く、マた、著しくチ
ップの汚染をきらうために難しい。
発明が解決しようとする問題点
発熱する半導体チップを収容したパッケージの内部熱抵
抗を下げる(すなわち、)々、ケージ材料の熱伝導率を
高める)ことおよび冷却効果の高い沸騰冷却を採用する
ことによってノ臂ツケージの放熱効率(すなわち、冷却
効率)を高めるのが、本発明が解決しようとする問題点
である。
抗を下げる(すなわち、)々、ケージ材料の熱伝導率を
高める)ことおよび冷却効果の高い沸騰冷却を採用する
ことによってノ臂ツケージの放熱効率(すなわち、冷却
効率)を高めるのが、本発明が解決しようとする問題点
である。
問題点を解決するための手段
本発明は、半導体チップを収容するためのセラミック枠
と、金属底板と、金属蓋とからなる半導体素子・臂ッケ
ージでありて、金属底板上に半導体チップがろう付けさ
れておシかつこのパッケージの内部に冷媒液が封入され
ている液体封入型パッケージを提供することによりて上
述の問題点を解決する。
と、金属底板と、金属蓋とからなる半導体素子・臂ッケ
ージでありて、金属底板上に半導体チップがろう付けさ
れておシかつこのパッケージの内部に冷媒液が封入され
ている液体封入型パッケージを提供することによりて上
述の問題点を解決する。
作用
発熱する半導体チップをパッケージの金属底板にろう付
けしているので、金属は熱抵抗が小さくかつ熱伝導率が
高いためにこの金属底板へ容易に熱が伝わる。また、半
導体チップの熱は沸騰冷却媒体液にも放熱され、媒体液
に伝えられた熱は自然対流および沸騰熱伝達によシ金属
蓋へ伝わる。
けしているので、金属は熱抵抗が小さくかつ熱伝導率が
高いためにこの金属底板へ容易に熱が伝わる。また、半
導体チップの熱は沸騰冷却媒体液にも放熱され、媒体液
に伝えられた熱は自然対流および沸騰熱伝達によシ金属
蓋へ伝わる。
このパッケージ内での沸騰冷却によシ半導体チップは沸
点よシも大きく温度が上昇するξとのないように冷却さ
れる。そして、金属底板および金属蓋が空冷されるかあ
るいは別の化学沸騰冷却媒体液中に浸漬されて沸騰冷却
されるので、パッケージの冷却効率が良い。
点よシも大きく温度が上昇するξとのないように冷却さ
れる。そして、金属底板および金属蓋が空冷されるかあ
るいは別の化学沸騰冷却媒体液中に浸漬されて沸騰冷却
されるので、パッケージの冷却効率が良い。
実施例
以下、添付図面を参照して本発明の実施例をよシ詳しく
説明する。
説明する。
第1図に本発明に係る液体封入型ノ4ッヶージの概略断
面を示す。
面を示す。
本発明に係るノ4ッヶージ1は、セラミック枠2と、金
属底板3と、金属蓋4とからな)、金属底板3はろう材
5によってそして金属蓋4はろう材6によってセラミ、
り枠2のメタライズ層にろう、付けされている。半導体
チアグアが金属底板3にろう材8によって取付けられて
おシ、そして、ノや、ケージ1の内部空間に半導体チッ
7’7を浸漬することになる低沸点冷却媒体液9が封入
されている。
属底板3と、金属蓋4とからな)、金属底板3はろう材
5によってそして金属蓋4はろう材6によってセラミ、
り枠2のメタライズ層にろう、付けされている。半導体
チアグアが金属底板3にろう材8によって取付けられて
おシ、そして、ノや、ケージ1の内部空間に半導体チッ
7’7を浸漬することになる低沸点冷却媒体液9が封入
されている。
本発明に係る液体対4、型ツク、ケージが次のようにし
て組立てられる。
て組立てられる。
まず、金属底板3および金属蓋4を半導体チップ7のシ
リコンおよびセラミック枠2の熱膨張率に近い熱膨張率
であるモリブデン、タングステン。
リコンおよびセラミック枠2の熱膨張率に近い熱膨張率
であるモリブデン、タングステン。
Fe−NiCo系低熱膨張合金などで用意する。金属底
板3をセラミック枠2のメタライズ層にろう材5(例え
ば、Au −8nはんだ又はPb−8nはんだ)によっ
てろう付けする。次に、金属底板3上にIC。
板3をセラミック枠2のメタライズ層にろう材5(例え
ば、Au −8nはんだ又はPb−8nはんだ)によっ
てろう付けする。次に、金属底板3上にIC。
LSIなどの半導体チッ7°7をAu−8nはんだなど
のろう材8でダイデンディングする。とのチップ7とセ
ラミック枠2での配線層とをワイヤがンディングによる
ワイヤ10で接続する。この配線層はセラミック枠2の
外側に取付けられているリード11につながっている。
のろう材8でダイデンディングする。とのチップ7とセ
ラミック枠2での配線層とをワイヤがンディングによる
ワイヤ10で接続する。この配線層はセラミック枠2の
外側に取付けられているリード11につながっている。
次に、低沸点冷却媒体液9であるフルオロカーボア (
C6Fl4JC7FL6 t CaF、aなど)あルイ
ハハ日7にオロff−d?ンー六塩化エタン(フレオン
−113:商品名)などをパッケージ1の内部に入れて
いる。この冷媒液9はその沸点が50’C以下であるの
が好ましく、沸点が低いほど冷却効果も大きいが、ノ母
ツケージ内部圧力が上昇することになるので、沸点は3
oないし60’Cであるのが望ましい。また、封入する
冷媒液9の量は、半導体チ、f7を完全に浸漬しかつ金
属蓋4をしたときにパッケージ内部空間の10ないし2
0体積チの空間12が残る量である。この空間12が全
くないと、冷媒液9の熱膨張によってパッケージ1の気
密封止を破壊する損傷が発生する可能性がある。
C6Fl4JC7FL6 t CaF、aなど)あルイ
ハハ日7にオロff−d?ンー六塩化エタン(フレオン
−113:商品名)などをパッケージ1の内部に入れて
いる。この冷媒液9はその沸点が50’C以下であるの
が好ましく、沸点が低いほど冷却効果も大きいが、ノ母
ツケージ内部圧力が上昇することになるので、沸点は3
oないし60’Cであるのが望ましい。また、封入する
冷媒液9の量は、半導体チ、f7を完全に浸漬しかつ金
属蓋4をしたときにパッケージ内部空間の10ないし2
0体積チの空間12が残る量である。この空間12が全
くないと、冷媒液9の熱膨張によってパッケージ1の気
密封止を破壊する損傷が発生する可能性がある。
次に、セラミック枠2のメタライズ層に金属蓋4をろう
材5と同じろう材6によってろう付けして気密封止する
。そして、セラミック枠2のリード11を所定の回路基
板(図示せず)に取付ける。
材5と同じろう材6によってろう付けして気密封止する
。そして、セラミック枠2のリード11を所定の回路基
板(図示せず)に取付ける。
このようにし得られたパッケージ1(第1図)の半導体
装置を作動させると、半導体チップ7が発熱し、その熱
がろう材8を通して金属底板3へ、同時に沸騰冷却媒体
液9へ伝達される。まず、この冷媒液9によってチッf
7は冷却され、冷媒液9がその沸点近くの温度になると
、チップ7が沸点以上になったときに気泡13が発生し
て気化熱によシ冷媒液9が沸点よシ高くなることはなく
、したがってチップ7も沸点までに冷却(沸騰冷却)さ
れる。そして、気泡13の蒸気が空間12内で金属蓋4
に熱を伝えると凝縮して液体となシ滴下する。金属底板
3および金属蓋4は空冷方式、液冷方式、沸騰冷却方式
などの公知の冷却方法によって冷却され、これらは金属
で熱伝導率が高いので放熱効率が良い。
装置を作動させると、半導体チップ7が発熱し、その熱
がろう材8を通して金属底板3へ、同時に沸騰冷却媒体
液9へ伝達される。まず、この冷媒液9によってチッf
7は冷却され、冷媒液9がその沸点近くの温度になると
、チップ7が沸点以上になったときに気泡13が発生し
て気化熱によシ冷媒液9が沸点よシ高くなることはなく
、したがってチップ7も沸点までに冷却(沸騰冷却)さ
れる。そして、気泡13の蒸気が空間12内で金属蓋4
に熱を伝えると凝縮して液体となシ滴下する。金属底板
3および金属蓋4は空冷方式、液冷方式、沸騰冷却方式
などの公知の冷却方法によって冷却され、これらは金属
で熱伝導率が高いので放熱効率が良い。
発明の効果
上述したように本発明に係る液体封入型t4ツケージは
、半導体チ、fからの熱をろう材および金属底板を通し
て放熱しかつノクッケージ内での沸騰冷却によっても除
去するのでパッケージとしての冷却効率は高い。
、半導体チ、fからの熱をろう材および金属底板を通し
て放熱しかつノクッケージ内での沸騰冷却によっても除
去するのでパッケージとしての冷却効率は高い。
第1図は本発明に係る液体封入型パッケージの概略断面
図である。 1・・・パッケージ、2・・・セラミ、り枠、3・・・
金属底板、4・・・金属蓋、5,6.8・・・ろう材、
7・・・半導体チップ、9・・・低沸点冷却媒体液、1
2・・・空間、13・・・気泡。
図である。 1・・・パッケージ、2・・・セラミ、り枠、3・・・
金属底板、4・・・金属蓋、5,6.8・・・ろう材、
7・・・半導体チップ、9・・・低沸点冷却媒体液、1
2・・・空間、13・・・気泡。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、半導体チップを収容するだめのセラミック枠と、金
属底板と、金属蓋とからなる半導体素子パッケージであ
って、前記金属底板上に前記半導体チップがろう付けさ
れておシ、かつ前記半導体素子パッケージの内部に冷媒
液が封入されている液体封入型パッケージ。 れている特許請求の範囲第1項記載のパッケージ。 3、前記冷媒液がフルオロカー?ン又はハロフルオロカ
ーデンである特許請求の範囲第1項記載のパッケージ。 4、封入する前記冷媒液が前記液体封入型ノ4 ツケー
ジの内部空間の90ないし80体積チを占ている特許請
求の範囲第1項記載のパッケージ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10948684A JPS60254641A (ja) | 1984-05-31 | 1984-05-31 | 液体封入型パツケ−ジ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10948684A JPS60254641A (ja) | 1984-05-31 | 1984-05-31 | 液体封入型パツケ−ジ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60254641A true JPS60254641A (ja) | 1985-12-16 |
JPH0342512B2 JPH0342512B2 (ja) | 1991-06-27 |
Family
ID=14511462
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10948684A Granted JPS60254641A (ja) | 1984-05-31 | 1984-05-31 | 液体封入型パツケ−ジ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60254641A (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1993016883A1 (en) * | 1992-02-26 | 1993-09-02 | Seiko Epson Corporation | Additional electronic device and electronic system |
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US6339191B1 (en) * | 1994-03-11 | 2002-01-15 | Silicon Bandwidth Inc. | Prefabricated semiconductor chip carrier |
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DE10129006B4 (de) * | 2001-06-15 | 2009-07-30 | Conti Temic Microelectronic Gmbh | Elektronische Baugruppe |
US7804688B2 (en) | 1992-05-20 | 2010-09-28 | Seiko Epson Corporation | Apparatus including processor |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5875860A (ja) * | 1981-10-30 | 1983-05-07 | Fujitsu Ltd | 冷媒封入型半導体装置 |
-
1984
- 1984-05-31 JP JP10948684A patent/JPS60254641A/ja active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5875860A (ja) * | 1981-10-30 | 1983-05-07 | Fujitsu Ltd | 冷媒封入型半導体装置 |
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US6515864B2 (en) | 1992-05-20 | 2003-02-04 | Seiko Epson Corporation | Cartridge for electronic devices |
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US6977432B2 (en) | 1994-03-11 | 2005-12-20 | Quantum Leap Packaging, Inc. | Prefabricated semiconductor chip carrier |
US6828511B2 (en) | 1994-03-11 | 2004-12-07 | Silicon Bandwidth Inc. | Prefabricated semiconductor chip carrier |
US5821457A (en) * | 1994-03-11 | 1998-10-13 | The Panda Project | Semiconductor die carrier having a dielectric epoxy between adjacent leads |
US6339191B1 (en) * | 1994-03-11 | 2002-01-15 | Silicon Bandwidth Inc. | Prefabricated semiconductor chip carrier |
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US7157793B2 (en) | 2003-11-12 | 2007-01-02 | U.S. Monolithics, L.L.C. | Direct contact semiconductor cooling |
WO2005053022A1 (en) * | 2003-11-12 | 2005-06-09 | U. S. Monolithics, L.L.C. | Direct contact fluid cooling for semiconductor device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0342512B2 (ja) | 1991-06-27 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |