JP2001257299A - 半導体パッケージの放熱構造 - Google Patents
半導体パッケージの放熱構造Info
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- JP2001257299A JP2001257299A JP2000068313A JP2000068313A JP2001257299A JP 2001257299 A JP2001257299 A JP 2001257299A JP 2000068313 A JP2000068313 A JP 2000068313A JP 2000068313 A JP2000068313 A JP 2000068313A JP 2001257299 A JP2001257299 A JP 2001257299A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来はＣＰＵの熱を放熱板に伝える際、ＣＰ
Ｕの高さばらつきを吸収する目的で、熱伝導グリスの厚
さを厚くしていたため、熱伝導率が悪くなるという課題
を解決することを目的とする。 【解決手段】 この課題を解決するために本発明は、圧
縮バネ９を使ってＣＰＵ１に適切な圧力を加えて放熱板
を接触させ、さらにその位置関係が落下や振動衝撃で変
化しないように充填材１１、１２で保持することによ
り、熱伝導率の高い半導体パッケージの放熱構造を提供
することができる。
Ｕの高さばらつきを吸収する目的で、熱伝導グリスの厚
さを厚くしていたため、熱伝導率が悪くなるという課題
を解決することを目的とする。 【解決手段】 この課題を解決するために本発明は、圧
縮バネ９を使ってＣＰＵ１に適切な圧力を加えて放熱板
を接触させ、さらにその位置関係が落下や振動衝撃で変
化しないように充填材１１、１２で保持することによ
り、熱伝導率の高い半導体パッケージの放熱構造を提供
することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、パーソナルコンピ
ュータやワープロなどの情報機器に使用する半導体パッ
ケージの放熱構造に関する。
ュータやワープロなどの情報機器に使用する半導体パッ
ケージの放熱構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】情報機器において、ＣＰＵ、チップセッ
ト等の発熱を伴う電子部品の従来の実装方法の一例を図
４によって説明する。図４において、５１は半導体チッ
プ、５２はチップ基板、５３は半田ボール、５４は配線
基板、５５は熱伝導性グリス、５６は放熱板である。
ト等の発熱を伴う電子部品の従来の実装方法の一例を図
４によって説明する。図４において、５１は半導体チッ
プ、５２はチップ基板、５３は半田ボール、５４は配線
基板、５５は熱伝導性グリス、５６は放熱板である。
【０００３】配線基板５４の上に、チップ基板５２の裏
面に設けた半田ボール５３を介して実装された半導体チ
ップ５１のシリコン表面と放熱板５６とを熱伝導性グリ
ス５５を介して接触させ、半導体チップ５１が発生する
熱を放熱板５６に伝導し、放熱板５６を図には示してい
ないファン等によって空冷し半導体チップ５１が発生す
る熱を外気に放出していた。図４の方法では、半導体チ
ップ５１の上面、放熱板５６の下面の取り付けの高さば
らつきを熱伝導性グリス５５の厚みで吸収していたた
め、熱伝導性グリス５５の厚みが厚くなり、従ってこの
部分で熱伝導効率を悪くしていた。
面に設けた半田ボール５３を介して実装された半導体チ
ップ５１のシリコン表面と放熱板５６とを熱伝導性グリ
ス５５を介して接触させ、半導体チップ５１が発生する
熱を放熱板５６に伝導し、放熱板５６を図には示してい
ないファン等によって空冷し半導体チップ５１が発生す
る熱を外気に放出していた。図４の方法では、半導体チ
ップ５１の上面、放熱板５６の下面の取り付けの高さば
らつきを熱伝導性グリス５５の厚みで吸収していたた
め、熱伝導性グリス５５の厚みが厚くなり、従ってこの
部分で熱伝導効率を悪くしていた。
【０００４】最近になって、配線基板５４と放熱板５６
との間にばね力を働かせ、熱伝導性グリス５５の層厚を
最小にして、半導体チップ５１から放熱板５６への放熱
効率を上げる方法が提案されている（特願平１１−２５
８８１８号公報）。この方法によれば、半導体チップ５
１、放熱板５６の取り付けの高さばらつきをばねが吸収
するために熱伝導性グリス５５の層厚を最小にでき、熱
伝導効率が改善される。
との間にばね力を働かせ、熱伝導性グリス５５の層厚を
最小にして、半導体チップ５１から放熱板５６への放熱
効率を上げる方法が提案されている（特願平１１−２５
８８１８号公報）。この方法によれば、半導体チップ５
１、放熱板５６の取り付けの高さばらつきをばねが吸収
するために熱伝導性グリス５５の層厚を最小にでき、熱
伝導効率が改善される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ばねを使用しない場
合、熱伝導効率は悪かったが、熱伝導性グリス５５の厚
みが、振動・衝撃を吸収していた。それに対してばねを
利用する場合、熱伝導効率はよくなるが、常にばねが半
導体チップ５１を押圧している上、振動・衝撃がばねと
共振すると半導体チップ５１には予想以上の力が加わ
り、半導体チップ５１が破損する課題が生じている。
合、熱伝導効率は悪かったが、熱伝導性グリス５５の厚
みが、振動・衝撃を吸収していた。それに対してばねを
利用する場合、熱伝導効率はよくなるが、常にばねが半
導体チップ５１を押圧している上、振動・衝撃がばねと
共振すると半導体チップ５１には予想以上の力が加わ
り、半導体チップ５１が破損する課題が生じている。
【０００６】本発明は上記課題を解決するものであり、
発熱部品と放熱板との間の熱伝導効率がよく、かつ振動
・衝撃に対して強い電子部品の実装構造を提案するもの
である。
発熱部品と放熱板との間の熱伝導効率がよく、かつ振動
・衝撃に対して強い電子部品の実装構造を提案するもの
である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、圧縮バネを使って放熱板に適正荷重を加え
ることにより、発熱部品と放熱板との隙間を極めて小さ
く設定した後、充填材をばね機構部に充填し、充填後に
はばね作用がなくなるように構成するものである。これ
により、発熱部品と放熱板との隙間を最小に設定でき、
かつばね作用を無効としているので、熱伝導効率がよ
く、かつ振動・衝撃に対して強い実装構造を実現するこ
とができる。
に本発明は、圧縮バネを使って放熱板に適正荷重を加え
ることにより、発熱部品と放熱板との隙間を極めて小さ
く設定した後、充填材をばね機構部に充填し、充填後に
はばね作用がなくなるように構成するものである。これ
により、発熱部品と放熱板との隙間を最小に設定でき、
かつばね作用を無効としているので、熱伝導効率がよ
く、かつ振動・衝撃に対して強い実装構造を実現するこ
とができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、半導体パッケージと、前記半導体パッケージを実装
する配線基板と、前記半導体パッケージと対向して配置
される放熱板と、前記放熱板と前記配線基板との間に設
けたばね手段とを具備し、前記ばね手段を装着後におい
て、前記ばね手段を無効にする充填材を備えたことを特
徴とするものであり、落下等の衝撃で放熱板が半導体パ
ッケージに強く激突するのを防ぎ、落下・振動等で放熱
板が半導体パッケージから離れようとするのを防ぐこと
ができ、振動・衝撃による故障を防止するという作用を
有する。
は、半導体パッケージと、前記半導体パッケージを実装
する配線基板と、前記半導体パッケージと対向して配置
される放熱板と、前記放熱板と前記配線基板との間に設
けたばね手段とを具備し、前記ばね手段を装着後におい
て、前記ばね手段を無効にする充填材を備えたことを特
徴とするものであり、落下等の衝撃で放熱板が半導体パ
ッケージに強く激突するのを防ぎ、落下・振動等で放熱
板が半導体パッケージから離れようとするのを防ぐこと
ができ、振動・衝撃による故障を防止するという作用を
有する。
【０００９】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図３を用いて説明する。 （実施の形態１）図１は実施の形態における放熱構造体
の一例を示す平面図、図２はその断面図、図３はばね手
段部の要部断面図である。
から図３を用いて説明する。 （実施の形態１）図１は実施の形態における放熱構造体
の一例を示す平面図、図２はその断面図、図３はばね手
段部の要部断面図である。
【００１０】図１、図２において、１は半導体パッケー
ジ、２は配線基板、３は放熱板、４はチップ基板、５は
熱伝導グリス、６は電子機器の筐体底面、７は筐体底面
６と一体成形したボス、９はばね、１０はネジ、１１、
１２は充填材である。
ジ、２は配線基板、３は放熱板、４はチップ基板、５は
熱伝導グリス、６は電子機器の筐体底面、７は筐体底面
６と一体成形したボス、９はばね、１０はネジ、１１、
１２は充填材である。
【００１１】図３において、２０はネジ１０の頭に固定
したワッシャ、２１は放熱板３に開けた貫通孔、２２は
配線基板２に開けた貫通孔、２３はネジ１０のネジ部、
２４はボス７に設けたネジ穴、３０はネジ段差、３１は
ばね受け、３２は充填材受け、３３はばね収納部であ
る。
したワッシャ、２１は放熱板３に開けた貫通孔、２２は
配線基板２に開けた貫通孔、２３はネジ１０のネジ部、
２４はボス７に設けたネジ穴、３０はネジ段差、３１は
ばね受け、３２は充填材受け、３３はばね収納部であ
る。
【００１２】放熱板３は図３に示すばね手段を３個また
は４個有する。ばね手段は半導体パッケージ１の周囲
で、均一なばね力が半導体パッケージ１にかかる位置に
配置される。ばね手段部は放熱板３に一体化されてお
り、ネジ受け３１、貫通孔２１、充填材受け３２、ばね
収納部３３が設けられている。貫通孔２１の直径は、ネ
ジ１０の太い軸部の直径より大きい。
は４個有する。ばね手段は半導体パッケージ１の周囲
で、均一なばね力が半導体パッケージ１にかかる位置に
配置される。ばね手段部は放熱板３に一体化されてお
り、ネジ受け３１、貫通孔２１、充填材受け３２、ばね
収納部３３が設けられている。貫通孔２１の直径は、ネ
ジ１０の太い軸部の直径より大きい。
【００１３】ネジ１０は、ネジ頭周辺に固定されたワッ
シャ２０、太い軸部と細い軸部、直角に加工された段差
部３０、細い軸部に設けたネジ部２３を有する。貫通孔
２２の直径は、ネジ１０の細い軸部直径より大きく、太
い軸部の直径よりも小さい。
シャ２０、太い軸部と細い軸部、直角に加工された段差
部３０、細い軸部に設けたネジ部２３を有する。貫通孔
２２の直径は、ネジ１０の細い軸部直径より大きく、太
い軸部の直径よりも小さい。
【００１４】次に実施の形態１における放熱構造の組立
て手順と、作用について説明する。
て手順と、作用について説明する。
【００１５】配線基板２に実装した半導体パッケージ１
と配線基板２との間は、半導体パッケージ１の高さばら
つきに加え、チップ基板４の裏面に設けた半田ボールを
介して接続されているため半田ボールの熔融状態によっ
て、合計０．４ｍｍ程度の隙間ばらつきがある。従っ
て、配線基板２から半導体パッケージ１までの高さも同
程度の高さばらつきを生じる。半導体パッケージ１の頭
部に熱伝導性グリス５を薄く塗布（１００μｍ以下の厚
さ）に塗布した後、ボス７の上に貫通孔２２と、貫通孔
２１とを重ね合せ、ネジ１０を一杯にねじ込むと、ネジ
段差３０が配線基板２に当接し、配線基板２がボス７の
上に固定される。この時、配線基板２とばね受け３１の
下部、およびワッシャ２０の下部と充填材受け３２は直
接ぶつからないように、０．７〜１．２ｍｍ程度の隙間
ができるように設定してある。またこの状態では、半導
体パッケージ１の頭部の高さが高いものでも、低いもの
でも、半導体パッケージ１の頭部と放熱板３は熱伝導性
グリス５を介して当接し、かつ半導体パッケージ１への
負荷荷重が、０．８ｋｇ〜１．４ｋｇの範囲になるよう
に各部の位置関係、およびばね強さが調整されている。
と配線基板２との間は、半導体パッケージ１の高さばら
つきに加え、チップ基板４の裏面に設けた半田ボールを
介して接続されているため半田ボールの熔融状態によっ
て、合計０．４ｍｍ程度の隙間ばらつきがある。従っ
て、配線基板２から半導体パッケージ１までの高さも同
程度の高さばらつきを生じる。半導体パッケージ１の頭
部に熱伝導性グリス５を薄く塗布（１００μｍ以下の厚
さ）に塗布した後、ボス７の上に貫通孔２２と、貫通孔
２１とを重ね合せ、ネジ１０を一杯にねじ込むと、ネジ
段差３０が配線基板２に当接し、配線基板２がボス７の
上に固定される。この時、配線基板２とばね受け３１の
下部、およびワッシャ２０の下部と充填材受け３２は直
接ぶつからないように、０．７〜１．２ｍｍ程度の隙間
ができるように設定してある。またこの状態では、半導
体パッケージ１の頭部の高さが高いものでも、低いもの
でも、半導体パッケージ１の頭部と放熱板３は熱伝導性
グリス５を介して当接し、かつ半導体パッケージ１への
負荷荷重が、０．８ｋｇ〜１．４ｋｇの範囲になるよう
に各部の位置関係、およびばね強さが調整されている。
【００１６】この状態では、ばね９は上部をワッシャ２
０の下側に、ばね９の下部はばね受け３１との間で圧縮
され、圧縮ばね力は放熱板３を下方向、即ち半導体パッ
ケージ１の頭部を押さえつけている。つまり、図３にお
いて、充填材１１、１２を充填する以前は、配線基板２
はボス７の上に固定されているが、放熱板３はばね９を
介して配線基板２を基準として位置決めされている。従
って放熱板３、配線基板２に加わる振動・衝撃は、ばね
９を介して、半導体パッケージ１に伝達される。このた
めに半導体パッケージ１は、振動・衝撃がばねによって
共振作用がおきた場合には、破壊に至る場合がある。
０の下側に、ばね９の下部はばね受け３１との間で圧縮
され、圧縮ばね力は放熱板３を下方向、即ち半導体パッ
ケージ１の頭部を押さえつけている。つまり、図３にお
いて、充填材１１、１２を充填する以前は、配線基板２
はボス７の上に固定されているが、放熱板３はばね９を
介して配線基板２を基準として位置決めされている。従
って放熱板３、配線基板２に加わる振動・衝撃は、ばね
９を介して、半導体パッケージ１に伝達される。このた
めに半導体パッケージ１は、振動・衝撃がばねによって
共振作用がおきた場合には、破壊に至る場合がある。
【００１７】これを防止するために、実施の形態１にお
いては、配線基板２とばね受け３１の下部との隙間、お
よびワッシャ２０の下部と充填材受け３２との隙間に充
填材１１、１２を充填して、ボス７と配線基板２と放熱
板３とを固定している。これによって、ばね９のばね作
用はなくなり、振動・衝撃がばね９を介して作用するこ
とがないので信頼性が向上する。
いては、配線基板２とばね受け３１の下部との隙間、お
よびワッシャ２０の下部と充填材受け３２との隙間に充
填材１１、１２を充填して、ボス７と配線基板２と放熱
板３とを固定している。これによって、ばね９のばね作
用はなくなり、振動・衝撃がばね９を介して作用するこ
とがないので信頼性が向上する。
【００１８】使用する充填材は固いものがよく、硬化型
エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ウレタン樹脂、イソシア
ネート系の瞬間接着剤等が使用できる。充填方法は、チ
ューブ、ディスペンサー等を用いて隙間に注入すればよ
い。注入後室温にて自然硬化、自然乾燥するものが好ま
しい。
エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ウレタン樹脂、イソシア
ネート系の瞬間接着剤等が使用できる。充填方法は、チ
ューブ、ディスペンサー等を用いて隙間に注入すればよ
い。注入後室温にて自然硬化、自然乾燥するものが好ま
しい。
【００１９】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、ＣＰＵに
適正な荷重をかけた放熱板を極めて密着した状態で接触
させることができ、熱伝導率を向上し、さらに充填材を
注入することによりその位置を保持することが可能とな
り、振動・衝撃性を向上できるという有利な効果が得ら
れる。
適正な荷重をかけた放熱板を極めて密着した状態で接触
させることができ、熱伝導率を向上し、さらに充填材を
注入することによりその位置を保持することが可能とな
り、振動・衝撃性を向上できるという有利な効果が得ら
れる。
【図１】本発明の一実施の形態による放熱構造体全体の
平面図
平面図
【図２】本発明の一実施の形態による放熱構造体全体の
断面図
断面図
【図３】本発明の一実施の形態による放熱構造体のばね
手段部の要部断面図
手段部の要部断面図
【図４】従来の放熱構造体の断面図の一例を示す図
１、５１ 半導体パッケージ ２、５４ 配線基板 ３、５６ 放熱板 ５、５５ 熱伝導性グリス ９ ばね １１、１２ 充填材
Claims (1)
- 【請求項１】 半導体パッケージと、前記半導体パッケ
ージを実装する配線基板と、前記半導体パッケージと対
向して配置される放熱板と、前記放熱板と前記配線基板
との間に設けたばね手段とを具備し、前記ばね手段を装
着後において、前記ばね手段を無効にする充填材を備え
たことを特徴とする半導体パッケージの放熱構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000068313A JP2001257299A (ja) | 2000-03-13 | 2000-03-13 | 半導体パッケージの放熱構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000068313A JP2001257299A (ja) | 2000-03-13 | 2000-03-13 | 半導体パッケージの放熱構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001257299A true JP2001257299A (ja) | 2001-09-21 |
Family
ID=18587381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000068313A Pending JP2001257299A (ja) | 2000-03-13 | 2000-03-13 | 半導体パッケージの放熱構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001257299A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006112027A1 (ja) * | 2005-04-15 | 2006-10-26 | Fujitsu Limited | ヒートシンク、回路基板、電子機器 |
| JP2009147382A (ja) * | 2009-03-25 | 2009-07-02 | Toshiba Corp | 電子機器 |
| KR100913338B1 (ko) | 2007-10-10 | 2009-08-21 | 후지쯔 가부시끼가이샤 | 히트 싱크, 회로 기판, 전자 기기 |
-
2000
- 2000-03-13 JP JP2000068313A patent/JP2001257299A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006112027A1 (ja) * | 2005-04-15 | 2006-10-26 | Fujitsu Limited | ヒートシンク、回路基板、電子機器 |
| JPWO2006112027A1 (ja) * | 2005-04-15 | 2008-11-27 | 富士通株式会社 | ヒートシンク、回路基板、電子機器 |
| US7580265B2 (en) | 2005-04-15 | 2009-08-25 | Fujitsu Limited | Heat sink, circuit board, and electronic apparatus |
| JP4562770B2 (ja) * | 2005-04-15 | 2010-10-13 | 富士通株式会社 | ヒートシンク、回路基板、電子機器 |
| KR100913338B1 (ko) | 2007-10-10 | 2009-08-21 | 후지쯔 가부시끼가이샤 | 히트 싱크, 회로 기판, 전자 기기 |
| JP2009147382A (ja) * | 2009-03-25 | 2009-07-02 | Toshiba Corp | 電子機器 |
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