JP2002176128A - マルチチップモジュールの冷却構造 - Google Patents

マルチチップモジュールの冷却構造

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chip
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cooling structure
element chips
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Hisanori Ogawa
尚紀 小川
Takashi Kojima
崇 小島
Yuji Yagi
雄二 八木
Yasushi Yamada
靖 山田
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Toyota Central R&D Labs Inc
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Toyota Central R&D Labs Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 マルチチップモジュールを効率良く冷却する
と共に半田やろうなどを用いてろう接付けする際のろう
接不良の発生を抑える。 【解決手段】 電子素子チップ２４，２６と半田２８ｂ
により半田付けされる電極板３０を熱伝導性の高い材料
に形成すると共に、電極板３０の電子素子チップ２４，
２６へ半田付けされる部位に電子素子チップ２４，２６
に当接する面積が対応する電子素子チップ２４，２６の
表面積より小さい凸部３１ａ，３１ｂを設ける。こうす
ることで、電子素子チップ２４，２６で発生した熱を電
極板３０から効率良く放熱できると共に、電極板３０を
電子素子チップ２４，２６に半田付けする際に余剰な半
田が凸部３１ａ，３１ｂの側壁に逃げるので半田付け不
良の発生を抑えることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マルチチップモジ
ュールの冷却構造に関し、詳しくは、複数の電子素子チ
ップ又は少なくとも一つの電子素子チップと少なくとも
一つのランドとを備えるマルチチップモジュールの冷却
構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種のマルチチップモジュール
としては、電子素子チップの上面に金属板を半田付けし
たものが提案されている。このマルチチップモジュール
では、金属板により電子素子チップで発生する熱を効率
良く放熱することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、金属板
を電子素子チップに半田付けするとき、半田量が適量よ
り多いと半田垂れが生じ、垂れた半田が他の部材と接触
し金属板と他の部材とが電気的に短絡することがある。
【０００４】本発明のマルチチップモジュールの冷却構
造は、マルチチップモジュールを効率良く冷却すると共
に半田やろうなどを用いてろう接付けする際のろう接不
良の発生を抑えることを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明のマルチチップモジュールの冷却構造は、上述の目
的を達成するために以下の手段を採った。
【０００６】本発明のマルチチップモジュールは、複数
の電子素子チップ又は少なくとも一つの電子素子チップ
と少なくとも一つのランドとを備えるマルチチップモジ
ュールの冷却構造であって、熱伝導性の高い材料により
形成され、前記複数の電子素子チップ及び／又は前記ラ
ンドにろう接される複数の凸部を有する熱伝導部材を備
えることを要旨とする。
【０００７】本発明のマルチチップモジュールの冷却構
造では、電子素子チップで生じた熱を熱伝導部材で放熱
でき、マルチチップモジュールを効率良く冷却すること
ができると共に、熱伝導部材を電子素子チップ又はラン
ドへろう接する際に、熱伝導部材の凸部の側壁に余剰な
半田やろうなどのろう接用溶加材が逃げるため、ろう接
不良の発生を抑えることができる。
【０００８】この本発明のマルチチップモジュールの冷
却構造において、前記熱伝導部材は、前記凸部のチップ
又はランドに当接する部位の面積が対応する前記電子素
子チップ又は前記ランドの面積より小さく形成されてな
るものとすることもできる。こうすれば余剰なろう接用
溶加材が熱伝導部材の凸部の側壁に逃げ易くなるため、
ろう接不良の発生をより抑えることができる。
【０００９】この本発明のマルチチップモジュールの冷
却構造において、前記熱伝導部材は、前記凸部の少なく
とも一つの側壁がろう接される電子素子チップ又はラン
ドに対して鋭角，鈍角又は円弧のいずれかとして形成さ
れてなるものとすることもできる。
【００１０】この本発明のマルチチップモジュールの冷
却構造において、前記凸部は、周囲の少なくとも一部が
溝により形成されてなるものとすることもできる。こう
すれば、余剰なろう接用溶加材が溝に逃げるため、ろう
接不良の発生をより抑えることができる。
【００１１】この本発明のマルチチップモジュールの冷
却構造において、前記熱伝導部材は、異なる高さの複数
の凸部を有する部材であるものとすることもできる。こ
うすれば、高さの違う電子素子チップ又はランドの間に
熱伝導部材をろう接することができる。
【００１２】この本発明のマルチチップモジュールの冷
却構造において、前記熱伝導部材は、導電性の材料によ
り形成され前記電子素子チップ及び／又は前記ランドに
電力を供給する部材であるものとすることもできる。こ
うすれば、熱伝導部材が電力供給用の部材を兼ねること
ができ、別個に設ける場合に比して小型化を図ることが
できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を実施
例を用いて説明する。尚、各図において同一の機能を果
たす部材には同一の符号を付して説明を省略する。図１
は本発明の一実施例である冷却構造を備えるマルチチッ
プモジュール２０の構成の概略を示す正面図であり、図
２は図１に例示する実施例のマルチチップモジュール２
０を矢印Ａから見た平面図であり、図３は図１に例示す
る実施例のマルチチップモジュール２０を矢印Ｂから見
た側面図である。
【００１４】実施例のマルチチップモジュール２０は、
図１ないし図３に示すように、絶縁基板２２に半田２８
ａにより実装された電子素子チップ２４，２６と、電子
素子チップ２４，２６に電力を供給する電極３２と、電
子素子チップ２４，２６に半田２８ｂにより半田付けさ
れ電極３２から電子素子チップ２４，２６に電力を供給
する電極板３０と、絶縁基板２２の下部に取り付けられ
た放熱板４０とを備える。なお、電極３２と放熱板４０
との間には、熱伝導性が高い絶縁材料により形成された
絶縁材３４も設けられている。
【００１５】電子素子チップ２４，２６としては、駆動
条件によってはＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Tra
nsistor），パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semicon
ductor Field-Effect Transistor），パワートランジス
タやダイオードなどが含まれる。電子素子チップ２４と
電子素子チップ２６とは、同じ種類のものでもよいし、
別の種類のものでもよい。
【００１６】放熱板４０は、熱伝導性の高い材料、例え
ば銅やモリブデン，アルミニウム，ステンレスなどの金
属を用いて、空気や水などの冷却媒体に熱を放出する部
材として構成されている。例えば、その内部に冷却媒体
の流路を有していたり、他の部材とによって冷却媒体の
流路を形成したりする。また、冷却媒体の流路に面した
部位に放熱効果を高めるためフィンが形成されているも
のも含まれる。
【００１７】電極板３０は、熱伝導性の高い材料により
形成されると共に電極３２からの電力を電子素子チップ
２４，２６に供給するために導電性がある材料により形
成されている。このような材料としては、例えばアルミ
ニウムや銅，モリブデンなどを用いることができる。ま
た、電極板３０は、半田２８ｂにより半田付けされる部
位に凸部３１ａ，３１ｂが設けられている。凸部３１
ａ，３１ｂは、側壁が電子素子チップ２４，２６に対し
てほぼ直角に形成されていると共に、電子素子チップ２
４，２６に当接される部位の表面積が対応する電子素子
チップ２４，２６の表面積より小さくなるように形成さ
れている。このように電極板３０に凸部３１ａ，３１ｂ
を設けたことにより、余剰な半田２８ｂは、凸部３１
ａ，３１ｂの側壁に逃げるようになっている。
【００１８】以上説明した実施例のマルチチップモジュ
ール２０によれば、電極板３０に凸部３１ａ，３１ｂを
設けたことにより、余剰な半田２８ｂは、凸部３１ａ，
３１ｂの側壁に逃げるようになっているので、半田垂れ
により半田不良の発生を抑えることができる。
【００１９】また、実施例のマルチチップモジュール２
０によれば、放熱板４０に加えて電極板３０からも放熱
するので、電子素子チップ２４，２６から生じる熱が絶
縁基板２２を介して放熱板４０から放熱される経路しか
備えない構造に比して電子素子チップ２４，２６の冷却
効果を高めることができ、ひいては、マルチチップモジ
ュール２０全体の冷却効果を高めることができる。
【００２０】さらに、実施例のマルチチップモジュール
２０によれば、電極板３０は、電極３２から電子素子チ
ップ２４，２６に電力を供給する部材を兼ねるものとし
たので、ワイヤボンディングによって電極３２から電子
素子チップ２４，２６へ電力供給を行なう必要がない。
この結果、ワイヤボンディングを行なうことができない
ような小型の電子素子チップにも用いることができると
共にマルチチップモジュールが複雑化するのを防止する
ことができる。
【００２１】実施例のマルチチップモジュール２０で
は、電極板３０を各電子素子チップへの電力供給を行な
う部材としたが、各電子素子チップへの電力供給は行な
わないものとしてもかまわない。
【００２２】実施例のマルチチップモジュール２０で
は、電極板３０の凸部３１ａ，３１ｂの側壁を電子素子
チップ２４，２６に対してほぼ直角になるように形成し
たが、側壁を、図４に示すように、電子素子チップ２
４，２６に対して鋭角に形成したり、図５に示すよう
に、電子素子チップ２４，２６に対して鈍角に形成した
り、図６に示すように、円弧として形成したりしてもよ
い。また、図７に示すように、電極板３０の凸部３１
ａ，３１ｂと所定距離を隔てて凸部３３を形成すると、
凸部３１ａ，３１ｂと凸部３３との間に余剰な半田２８
ｂを逃がすことができる。
【００２３】実施例のマルチチップモジュール２０で
は、電極板３０を二つの電子素子チップ２４，２６に半
田付けされるものとしたが、図８及び図９に示す四つの
電子素子チップ２４，２４ｂ，２６，２６ｂを備えるマ
ルチチップモジュール２０ｂのように、三つ以上の電子
素子チップに半田付けされるものとし、各電子素子チッ
プ半田付けされる部位に凸部３１ａ，３１ｂ，３１ｃ，
３１ｄを設けてもよい。
【００２４】実施例のマルチチップモジュール２０で
は、電極板３０は、複数の電子素子チップに半田付けさ
れるものとしたが、図１０及び図１１に示すマルチチッ
プモジュール２０ｃのように、絶縁基板２２上には導電
性材料により形成されるランド５０ａ，５０ｂ，５０ｃ
を設け、電極板３０ａのランド５０ｂと電子素子チップ
２４とに半田付けされる部位に凸部３１ａ，３１ｅを設
けてもよい。
【００２５】以上、本発明の実施の形態について実施例
を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例である冷却構造を備えるマ
ルチチップモジュール２０の構成の概略を示す正面図で
ある。
【図２】 図１に例示する実施例のマルチチップモジュ
ール２０を矢印Ａから見た平面図である。
【図３】 図１に例示する実施例のマルチチップモジュ
ール２０を矢印Ｂから見た側面図である。
【図４】 電極板３０の凸部３１ａ，３１ｂの側壁を電
子素子チップ２４，２６に対して鋭角になるように形成
したマルチチップモジュール２０の側面図である。
【図５】 電極板３０の凸部３１ａ，３１ｂの側壁を電
子素子チップ２４，２６に対して鈍角になるように形成
したマルチチップモジュール２０の側面図である。
【図６】 電極板３０の凸部３１ａ，３１ｂの側壁を円
弧として形成したマルチチップモジュール２０の側面図
である。
【図７】 電極板３０の凸部３１ａ，３１ｂと所定距離
を隔てて凸部３３を設けたマルチチップモジュール２０
の側面図である。
【図８】 四つの電子素子チップを備えるマルチチップ
モジュール２０ｂの構成の概略を示す正面図である。
【図９】 図８に例示する実施例のマルチチップモジュ
ール２０ｂを矢印Ａから見た平面図である。
【図１０】 電極板３０ａが電子素子チップ２４とラン
ド５０ａとを跨いで配置されたマルチチップモジュール
２０ｃの構成の概略を示す正面図である。
【図１１】 図１０に例示する実施例のマルチチップモ
ジュール２０ｃを矢印Ａから見た平面図である。
【符号の説明】
２０，２０ｂ，２０ｃ マルチチップモジュール、２２
絶縁基板、２４，２６，２４ｂ，２６ｂ 電子素子チ
ップ、２８ａ，２８ｂ 半田、３０ 電極板、３１ａ，
３１ｂ，３１ｃ，３１ｄ，３１ｅ，３３ 凸部、３２
電極、３４ 絶縁材、４０ 放熱板、５０ａ，５０ｂ，
５０ｃ ランド。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小島 崇 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 八木 雄二 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 山田 靖 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ 株式会社豊田中央研究所内 Ｆターム(参考） 5F036 AA01 BC06

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の電子素子チップ又は少なくとも一
    つの電子素子チップと少なくとも一つのランドとを備え
    るマルチチップモジュールの冷却構造であって、 熱伝導性の高い材料により形成され、前記複数の電子素
    子チップ及び／又は前記ランドにろう接される凸部を有
    する熱伝導部材を備えるマルチチップモジュールの冷却
    構造。
  2. 【請求項２】 前記熱伝導部材は、前記凸部のチップ又
    はランドに当接する部位の面積が対応する前記電子素子
    チップ又は前記ランドの面積より小さく形成されてなる
    請求項１に記載のマルチチップモジュールの冷却構造。
  3. 【請求項３】 前記熱伝導部材は、前記凸部の少なくと
    も一つの側壁がろう接される電子素子チップ又はランド
    に対して鋭角，鈍角又は円弧のいずれかとして形成され
    てなる請求項１又は２に記載のマルチチップモジュール
    の冷却構造。
  4. 【請求項４】 前記凸部は、周囲の少なくとも一部が溝
    により形成されてなる請求項１〜３のいずれかに記載の
    マルチチップモジュールの冷却構造。
  5. 【請求項５】 前記熱伝導部材は、異なる高さの複数の
    凸部を有する部材である請求項１〜４のいずれかに記載
    のマルチチップモジュールの冷却構造。
  6. 【請求項６】 前記熱伝導部材は、導電性の材料により
    形成され前記電子素子チップ及び／又は前記ランドに電
    力を供給する部材である請求項１〜５のいずれかに記載
    のマルチチップモジュールの冷却構造。
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