(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に微細な凹凸が形成された半導体基板と、
上記半導体基板の凹凸の形成面に沿って流体を流動させる流動手段と、
を備え、
上記流動手段は、上記半導体基板の上記凹凸の形成面に沿って配される薄膜と、上記薄膜の長手方向に沿って上記薄膜上に並設されて上記薄膜を波状に振動させる複数の圧電素子とから構成される
半導体チップの冷却構造。
【請求項２】
上記薄膜は、上記半導体基板との間に所定間隔のギャップを確保した状態で上記半導体基板の上方に支持され、
上記ギャップは、上記薄膜の振幅よりも大きく設定されている
請求項１に記載の半導体チップの冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＳＩ等の半導体部品を構成する半導体チップにおいて、これを効果的に冷却するための冷却構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種電子機器に組み込まれるＬＳＩ等の半導体部品は、半導体基板上に複数の半導体素子による回路を形成してなる半導体チップによって構成されている。
【０００３】
この半導体チップは回路の駆動に伴なって熱を発生する発熱性の部品であり、ここでは温度が上がり過ぎると回路の駆動に悪影響を及ぼすため、半導体チップを冷却して温度の上昇を抑えることが必要である。
【０００４】
一般にこの半導体チップの冷却は、回路部で生じる熱を半導体基板の表面から空気中に放熱することで温度の上昇を抑えるようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年では半導体チップは回路の高密度化に伴なって発熱量も大きくなっており、このため従来の一般的な半導体チップの構造では充分な冷却を行なうことができなくなってきている。
【０００６】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので、半導体チップのより効果的な冷却構造を提供し、発熱量の大きい半導体チップでも充分な冷却を可能とすることを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明は、半導体基板の表面に微細な凹凸を形成してなるものである。
この構造では、半導体基板の表面の凹凸がヒートシンクとして作用することにより半導体チップの熱を効率よく放熱できるので、充分な冷却が可能となる。
【０００８】
さらに本発明は、半導体基板の表面に微細な凹凸を形成すると共に、この凹凸の形成面に沿って流体を流動させる流動手段を設けてなるものである。
この構造では、半導体基板の表面の凹凸がヒートシンクとして作用すると共に、流体の流動によって半導体チップの熱をさらに効率よく放熱できるので、より効果的な冷却が可能となる。
また、流動手段は、半導体基板の凹凸の形成面に沿って配される薄膜と、この薄膜の長手方向に沿って薄膜上に並設されて薄膜を波状に振動させる複数の圧電素子から構成される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態例について詳細に説明する。
【００１０】
図１は電子機器の一例としてデスクトップ型のパソコン１を示しており、ここで２はパソコン本体、３はＣＲＴによるディスプレイ装置、４はキーボード装置である。
【００１１】
パソコン本体２は、図２のように、ＣＰＵ６、ハードディスク装置７、メモリ（ＲＡＭ）８、ＣＲＴコントローラ９、キーボードコントローラ１０などが内部に組み込まれて構成されている。この他にもパソコン本体２には、フロッピーディスクドライブ装置やＣＤ−ＲＯＭドライブ装置、及びそれらのコントローラーモデム装置などが組み込まれている。
【００１２】
パソコン本体２の内部の基板１１上にはＬＳＩ等の半導体部品１２が数多く実装されて内部回路を構成している。
【００１３】
このＬＳＩ等の半導体部品１２は、図３に示すような半導体チップ１３によって構成されている。
この半導体チップ１３は、半導体基板１４上に複数の半導体素子による回路１５を形成してなるもので、この回路１５はリード線１６を介して外部回路と接続される。
【００１４】
この半導体チップ１３は回路の駆動に伴なって熱を発するものであり、この場合温度が上がり過ぎると回路の駆動に悪影響を及ぼすため、この半導体チップ１３ではこれを効果的に冷却する構造として、半導体基板１４の表面（回路１５の形成面と反対側の面）に微細な凹凸を形成してある。
【００１５】
即ち本例においては、図３〜図５に示す如く半導体基板１４の表面に細い柱状突起１７を無数に形成して凹凸形状を出している。
尚、ここで突起１７の高さｈは１ｎｍ〜１０μｍ、突起１７間のピッチｐも１ｎｍ〜１０μｍ程度とする。
【００１６】
このような凹凸形状は結晶成長技術やフォトエッチング技術等によって容易に形成できるものであり、この場合回路１５の生成工程において同時に凹凸を形成するようにしてもよい。
【００１７】
そしてこのように半導体基板１４の表面に微細な凹凸を形成したことにより、この凹凸がいわゆるヒートシンクとして作用し、即ち半導体基板１４の表面が空気に触れる面積が大きくなるため、半導体チップ１３の回路１５から生じる熱を効率よく空気中に放熱できるので、半導体チップ１３の充分な冷却が可能となって温度の上昇を抑えることができる。
【００１８】
図６は半導体チップのさらに効果的な冷却構造を示す。
即ちこの例では、上記の如く半導体基板１４の表面に無数の柱状突起１７による微細な凹凸を形成した構造に加えて、凹凸の形成面に沿って空気を流動させる流動手段を設けてある。
【００１９】
この流動手段は、半導体基板１４の凹凸の形成面に沿って配される圧電膜１８によって構成されている。
この圧電膜１８は、半導体基板１４との間に所定間隔（柱状突起１７の高さｈとほぼ同じか、それより稍小さい程度）のギャップｇを確保した状態で何らかの支持手段によって半導体基板１４の上方で支持されており、この圧電膜１８を波状に振動させて進行波を作ることで空気を凹凸の形成面に沿って一方向に流動させるようになっている。
【００２０】
この圧電膜１８の構造は、図７に示す如く薄膜１８ａ上に複数の圧電素子１８ｂを長手方向に並設してなり、この各圧電素子１８ｂに位相をずらせて電流を供給することで薄膜１８ａが波状に振動して進行波を起こすものである。
尚、この圧電膜１８の振幅は、圧電膜１８と半導体基板１４との間のギャップｇよりも小さく設定される。
【００２１】
以上の如く構成される冷却構造では、半導体基板１４の表面の凹凸がヒートシンクとして作用すると共に、この凹凸の形成面に沿って空気が流動することによって半導体チップ１３の熱をさらに効率よく放熱できるので、半導体チップ１３のより効果的な冷却が可能となって温度の上昇を確実に抑えることができる。
【００２２】
また特にこの冷却構造では、流動手段として圧電膜１８を用いたことにより、冷却ファン等の大がかりな装置を必要とすることなく空気を送ることができるので、簡単かつ低コストで実施が可能である。
【００２３】
尚、上記の例では流体として空気を流動させることにより半導体チップ１３の効果的な冷却を行なうようにしているが、ここで流体としては空気に限ることなく他にも例えば熱伝導効率のよいフロロカーボンや純水等の液体とすることも可能である（但しこの場合は、流体が外部に流出しないように半導体チップ１３の周囲を密閉構造とする必要がある）。
【００２４】
以上、本発明の実施の形態例について説明したが、本発明はこの例に限定されるものではないことは言うまでもない。
【００２５】
【発明の効果】
以上に説明した如く本発明の冷却構造によれば、半導体チップの熱を効率よく放熱して効果的な冷却を行なうことができる。
従って、発熱量の大きい半導体チップであっても充分な冷却が可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】デスクトップ型のパソコンを示す斜視図である。
【図２】同、パソコンの内部構成の説明図である。
【図３】本発明による半導体チップの冷却構造の一例を示す側面図である。
【図４】同、要部の拡大図である。
【図５】同、斜視図である。
【図６】本発明による半導体チップの冷却構造の他例を示す斜視図である。
【図７】同、圧電膜の構造を示す平面図である。
【符号の説明】
１３‥‥半導体チップ、１４‥‥半導体基板、１５‥‥回路、１７‥‥柱状突起、１８‥‥圧電膜（流動手段）
【図１】
0004120102.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004120102.tif 000008