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公開番号2025178238
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-12-05
出願番号2025096000
出願日2025-05-21
発明の名称半導体チップ用均熱ユニット
出願人AMPコンサルティング合同会社
代理人
主分類H01L 23/373 20060101AFI20251128BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】データセンターなど建屋内のサーマルマネジメントにおける半導体チップの温度制御を容易化する。
【解決手段】半導体チップ用均熱ユニットにおいて、第1のセルロース層は、多孔質セルロース基材と、セルロース基材表面及びセルロース基材層内部の空隙内に設けた第2のナノセルロース層112から構成され、金属メッシュ層13と、第1のセルロース層表面の第2のナノセルロース層とが、第1のナノセルロース材料20および多孔質セルロース基材空隙内の第2のナノセルロース材料を介して結合する構造を有し、金属メッシュ層と第1のナノセルロース層を介して接着した第2のセルロース層の少なくとも一部を分割配置し、生じた間隙部分に金属メッシュ層が露出した第1の露出部に、半導体チップのパッケージ表面を、熱伝導性を有する接着剤を介して嵌合し、半導体チップから生じた熱が、金属メッシュ層を経て、金属メッシュ層を包含する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
第１のセルロース層と、第２のセルロース層との間に、少なくとも金属メッシュ層を設け、
第１のナノセルロース材料を、第１のセルロース層と金属メッシュ層との間、および金属メッシュ層の開口部内、および金属メッシュ層と第２のセルロース層との間とに配置した構造を有することを特徴とする半導体チップ用均熱ユニット。
続きを表示（約 540 文字）【請求項２】
前記第１のセルロース層は、多孔質セルロース材料から成るセルロース基材層と、
前記セルロース基材層の表面に設けた第２のナノセルロース材料から成る表面層と、
前記セルロース基材層内部の空隙に浸透させた前記第２のセルロース材料とから成り、
前記表面層と前記金属メッシュ層とは、前記第２のナノセルロース材料を介して結合された構造を有することを特徴とする請求項第１項に記載の半導体チップ用均熱ユニット。
【請求項３】
前記第２のセルロース層は、間隙部を隔てて分割配置され、
前記間隙部には、前記金属メッシュ層が露出した第１の露出部を設けた構造を有することを特徴とする請求項第２項に記載の半導体チップ用均熱ユニット。
【請求項４】
前記均熱ユニットは、少なくともその一部が折り曲がった構造を有することを特徴とする請求項第３項に記載の半導体チップ用均熱ユニット。
【請求項５】
前記第２のセルロース層に、前記金属メッシュ層を露出させた第２の露出部を設け、
前記第２の露出部に、冷却管を接続した構造を有することを特徴とする請求項第３項または第４項に記載の半導体チップ用均熱ユニット。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、セルロース材料と金属材料との複合体を用いた、半導体チップ用の均熱機能を有するユニットに関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、ＡＩ技術の進展に伴い、その基盤手法の一つである機械学習に必要なビッグデータと呼ばれる大量のデータを蓄積するサーバーや、サーバー内の大量のデータを演算処理するプロセッサーなどの情報機器を、多数設置するデータセンターなどの事業所建屋において、情報機器を構成する半導体集積回路の温度上昇を制御および抑制するサーマルマネジメントが重要となる。
【０００３】
半導体集積回路は、一般にパッケージ材料により封止された半導体チップとして供給されており、サーマルマネジメントの手段として、半導体チップにて発生した熱をパッケージ表面から外部へ逃がす放熱技術、例えば放熱シート技術が実用化されている。
【０００４】
一方、工業製品に用いる素材について、従来の石油輸入に頼るプラスチックおよびポリマーだけではなく、国内調達可能な自然由来代替素材の開発および実用化が、ＳＤＧｓ目標への対応やマイクロプラスチック問題への対応など持続可能社会に向けた取組みを鑑み、重要となる。この観点から上述の放熱シートに、自然由来のセルロース材料を用いる技術が開発されている。
【０００５】
特許文献１では、熱伝導性無機粒子とセルロースナノファイバーの複合体を用いて、高熱伝導率と折り曲げ性を備えた放熱材を提供する技術が開示されている。
特許文献２では、セルロース繊維分散用複合体と放熱性無機粒子を用いて、高い熱伝導率を有する熱伝導性部材を提供する技術が開示されている。
特許文献３では、改善セルロース及び樹脂、更に無機粒子を含有する放熱用樹脂組成物を用いて、熱伝導率の高い樹脂成形体を提供する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１６－７９２０２号公報
特開２０２１－９５４８６号公報
特開２０２１－５０３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１、および２、および３などに開示されるセルロース材料と無機材料とを用いる手法において、粒子レベルでの材料の組合せ技術は記述されているが、大量の半導体チップを搭載する情報機器を多数設置し、冷房空調されたデータセンターなど建屋内のサーマルマネジメンにおける、半導体チップの温度制御を容易化するための、空間環境を考慮した均熱機能を提供する技術についての記述は見られない。
【０００８】
本発明は、大量の半導体チップを搭載する情報機器が設置された空間環境において、半導体チップから生じる熱を、冷房空調された上方の空間環境、または別途設けた冷却管との熱交換を通じ、均熱化する機能を提供し、データセンターなど建屋内のサーマルマネジメントにおける温度制御を容易化することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明では、第１のセルロース層と、第２のセルロース層と、第１および第２のセルロース層の間に配置した金属メッシュ層とを、植物、菌類、バクテリア、海洋生物などから得られる自然由来のセルロースナノファイバーまたはセルロースナノクリスタルを含む第１のナノセルロース材料により接着した構造を有する均熱ユニットを、上記課題の解決手段とする。
【００１０】
本発明では、第１のセルロース層は、多孔質セルロース基材と、セルロース基材表面およびセルロース基材層内部の空隙内に設けた第２のナノセルロース層から構成され、
金属メッシュ層と、第１のセルロース層表面の第２のナノセルロース層とが、第１のナノセルロース材料および多孔質セルロース基材空隙内の第２のナノセルロース材料を介して結合する構造を有し、
金属メッシュ層と第１のナノセルロース層を介して接着した第２のセルロース層の少なくとも一部を分割配置し、生じた間隙部分に金属メッシュ層が露出した第１の露出部に、半導体チップのパッケージ表面を、熱伝導性を有する接着剤を介して嵌合し、
半導体チップから生じた熱が、金属メッシュ層を経て、金属メッシュ層を包含する第１のナノセルロース材料、および第１のセルロース層の多孔質セルロース基材空隙内の第２のナノセルロース材料を介して、第１のセルロース層表面の第２のナノセルロース層に伝わり、
冷房空調された上方の空間環境との熱交換により、半導体チップの温度上昇を抑制する機能を有し、
第２のセルロース層は、情報機器から生じる熱による暖気を含む下方の空間環境と、金属メッシュ層との熱交換を妨げる断熱機能を有する均熱ユニットを提供することを、上記課題の解決手段とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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