JP2002185182A - クロッキングされる半導体チップ用装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 クロッキングされる半導体チップに対して、
僅かなスペース需要で熱放出に作用し、同時に高周波電
磁ビームを吸収する装置を提供することである。 【解決手段】 伝熱性材料からなり、半導体チップ
（１）を少なくとも部分的に覆うシールド体（３）が、
半導体チップ（１）の表面と半導体チップ（１）に所属
する冷却素子（４）との間に配置されており、前記シー
ルド体（３）は、半導体チップ（１）に対しても冷却素
子（４）に対しても伝熱結合されており、前記シールド
体（３）はフェライトを含有し、これにより半導体チッ
プ（１）からそのクロック周波数により輻射される電磁
障害信号を吸収する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、クロッキングされ
る半導体チップ、とりわけマイクロプロセッサまたはマ
イクロコントローラに対する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】クロッキングされる半導体チップは常に
比較的高い動作速度を達成するためにますます高いクロ
ック周波数により制御される。この種のクロック周波数
は現在すでに数百ＭＨｚの領域にあり、従って多種多様
の電子通信装置が無線通信伝送に使用している高周波領
域にある。高いクロック周波数によりクロッキングされ
る半導体チップの動作には２つの問題がある。すなわち
半導体チップがその高いクロッキングにより強く発熱す
ることと、これが他の電子装置に対して、とりわけ高周
波高調波の不要輻射により電磁障害信号を形成すること
である。

【０００３】この種の半導体チップの自動車工業での適
用においても、それらから輻射される障害信号が他の制
御装置に時折危険な影響を与えたり、または少なくとも
車両に配置された通信装置、例えばラジオ、無線機また
は電話に質的な損失を与える。この影響ないし損失は最
悪の場合、前記制御装置ないし通信装置の完全な機能停
止を引き起こすことがある。従って車両では半導体チッ
プから生じる高いノイズレベルを許容することはできな
い。確かに、制御装置ないしは通信装置に適切は保護回
路、例えばフィルタ等を装備し、その環境から輻射され
る信号の負の影響を最小に低減することが公知である。
しかし電磁障害信号をその源から除去するか、またはそ
こで少なくともその作用を格段に減衰ないし制限するの
が有利である。

【０００４】従って熱放出のために、通常は強制冷却が
使用され、この強制冷却は次のように構成することがで
きる。

【０００５】・半導体チップに、その熱の放射面を拡大
するため冷却体を設ける。

【０００６】・ファンまたはエアチャネルを設け、これ
が半導体チップから放出される熱を輸送するため、半導
体チップ上を流れる空気流を形成する。または ・半導体チップに一連の電気導体を作用接続して設け、
ペルティエ作用を使用して熱ポンプを実現する。

【０００７】これらの手段は単独でも組合せでも使用す
ることができる。ここで注意すべきことは、 ・形成された空気流またはペルティエ素子による能動的
強制冷却は電子制御を必要とし、従って実現が比較的面
倒である。

【０００８】・強制冷却は必然的に、それが配置されて
いる構成ユニットのエネルギー消費を高め、このことは
車両では不所望のものである。

【０００９】・強制冷却は場合によりそれ自体を監視し
なければならない。そして、 ・強制冷却は全体システム「車両」においては付加的な
エラー源となる。なぜならこれらにおいて動作障害を基
本的に除外することができないからである。

【００１０】電磁障害信号をシールドするために、通常
は高周波数を吸収する鉄またはアルミニウム材料からな
る板が使用されるか、または半導体チップを取り囲むケ
ーシングの内部領域に相応の材料からなる層を被着す
る。ここでシールドのこれらの構成は半導体チップに対
してある程度の間隔で配置しなければならない。これは
そのシールド作用が低下を回避するためである。しかし
このことによりこの種の構成は比較的に大きな構造容積
を必要とし、このことは車両ではなかなか得ることが困
難である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、クロ
ッキングされる半導体チップに対して、僅かなスペース
需要で熱放出に作用し、同時に高周波電磁ビームを吸収
する装置を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この課題は本発明によ
り、請求項１の構成によって解決される。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明は、クロッキングされる半
導体チップ用装置であって、前記半導体チップは、電気
導体路の設けられた支持体に取り付けられている形式の
装置において、伝熱性材料からなり、半導体チップを少
なくとも部分的に覆うシールド体が、半導体チップの表
面と半導体チップに所属する冷却素子との間に配置され
ており、前記シールド体は、半導体チップに対しても冷
却素子に対しても伝熱結合されており、前記シールド体
はフェライトを含有し、これにより半導体チップからそ
のクロック周波数により輻射される電磁障害信号を吸収
するように構成される。

【００１４】

【実施例】クロッキングされる半導体チップ１は、電気
導体路の設けられた支持体２に取り付けられており、こ
こで支持体２は通常は導体路基板として構成されてい
る。有利には扁平に構成されたシールド体３は、支持体
２に取り付けられた半導体チップ１を少なくとも部分的
に覆っている。すなわち少なくとも、電磁障害信号に対
するシールド作用が意図される空間方向で部分的に覆っ
ている。ここでシールド体３は例えば２ｍｍの層厚を有
する。シールド体３は伝熱性の材料からなり、半導体チ
ップ１および冷却素子４と伝熱結合している。すなわ
ち、図には分かり易くするため間隔をおいて示されてい
る半導体チップ１，シールド体３および冷却素子４のそ
れぞれの接触個所では熱伝達ができるだけ妨げられずに
行われなければならない。

【００１５】この伝熱結合は、半導体チップ１，シール
ド体３および冷却素子４の載置面を、半導体チップ１と
冷却素子４との間のシールド体３の締め付け部と形状結
合して構成することにより実現できる。半導体チップ１
からシールド体３への熱伝達、およびシールド体３から
冷却素子４への熱伝達をさらに改善するために、これら
熱伝達個所ＢとＣには有利には伝熱ペースト、伝熱接着
剤、または伝熱シートが設けられる。冷却素子４は通常
のようにリブ状の冷却体としてまたはハニカム状のパン
チボードとして構成することができる。冷却体がアルミ
ニウムからなる場合、陽極処理することが推奨される。

【００１６】シールド体３および冷却素子４のピン５に
より支持体２に固定することができる。この場合ピン５
は有利には規則的間隔に設置され、ピン５に対する適切
な間隔Ａは減衰すべき周波数を考慮して求められる。シ
ールドすべき周波数が例えばｆ＝４００ＭＨｚの場合、
間隔Ａは約３０ｍｍが推奨される。ピン５は支持体２に
有利にはスルーホールされ、そこに接地される。

【００１７】シールド体３に対する材料としてフェライ
トが、その輻射吸収作用から有利である。シールド体３
は完全にフェライトからなるか、またはフェライトから
なり、半導体チップ１を覆う面状のコア６を有すること
ができる。シールド体３ないしはそのフェライト製のコ
ア６が半導体チップ１を完全に覆うことが必要でない場
合には、シールド体３に対してもちろん半導体チップ１
の輻射特性に適合した他の幾何形状も可能である。この
幾何形状は必要に応じて、半導体チップ１を部分的に覆
うことから外套状に半導体チップを包むことまで可能で
ある。

【００１８】同様に電磁障害信号の吸収を高めるため
に、粉状のフェライト物質をペーストに、使用される伝
熱ペースト、伝熱接着剤、伝熱シートに対する代用とし
て取り込むか、または伝熱ペースト、伝熱接着剤、また
は伝熱シート自体が紛状のフェライト物質を含むように
作製することができる。

【００１９】本発明の別の構成では、シールド体３およ
び冷却素子４を一体的構成素子にプレスするか、または
シールド体３に冷却体を形成する熱放射性面またはリブ
を直接成型することができる。

【００２０】シールド体３および冷却素子４の前記構成
によって、スペース需要が少なく、熱放出に作用し、同
時に高周波電磁輻射を吸収する、クロッキングされる半
導体チップ１用の装置が得られる。このようにして非常
に平坦な構造形状が達成され、これは車両での機器を制
御するためのマイクロコントローラに適する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す概略図である。

【符号の説明】

１ 半導体チップ ２ 支持体 ３ シールド体 ４ 冷却素子 ５ ピン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０５Ｋ 7/20 Ｈ０１Ｌ 23/36 Ｄ (72)発明者 ユルゲン ヴォルフ ドイツ連邦共和国 フィリンゲン−シュヴ ェニンゲン コップスビュール 82 Ｆターム(参考） 5E321 AA21 BB53 GG05 GH03 5E322 AA01 AB02 AB06 AB07 DC01 FA05 FA06 5F036 AA01 BB05 BB21

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クロッキングされる半導体チップ用装置
   であって、 前記半導体チップ（１）は、電気導体路の設けられた支
   持体（２）に取り付けられている形式の装置において、 伝熱性材料からなり、半導体チップ（１）を少なくとも
   部分的に覆うシールド体（３）が、半導体チップ（１）
   の表面と半導体チップ（１）に所属する冷却素子（４）
   との間に配置されており、 前記シールド体（３）は、半導体チップ（１）に対して
   も冷却素子（４）に対しても伝熱結合されており、 前記シールド体（３）はフェライトを含有し、これによ
   り半導体チップ（１）からそのクロック周波数により輻
   射される電磁障害信号を吸収する、ことを特徴とする装
   置。
2. 【請求項２】 シールドタ（３）は扁平に構成されてい
   る、請求項１記載の装置。
3. 【請求項３】 シールド体（３）は完全にフェライトか
   ら作製されるか、または半導体チップ（１）を少なくと
   も部分的に覆う、フェライト製のコア（６）を有する、
   請求項１または２記載の装置。
4. 【請求項４】 シールド体（３）は半導体チップ（１）
   の表面と、半導体チップ（１）に所属する冷却素子
   （４）との間でクランプされている、請求項１から３ま
   でのいずれか１項記載の装置。
5. 【請求項５】 半導体チップ（１）とシールド体（３）
   との間の熱伝達個所ないしはシールド体（３）と半導体
   チップ（１）に所属する冷却素子（４）との間の熱伝達
   個所には、伝熱ペースト、伝熱接着剤、または伝熱シー
   トが設けられている、請求項１から４までのいずれか１
   項記載の装置。
6. 【請求項６】 伝熱ペースト、伝熱接着剤、または伝熱
   シートは紛状のフェライト物質を含有する、請求項５記
   載の装置。
7. 【請求項７】 冷却素子（３）は、リブ形状の冷却体と
   して、またはハニカム状のパンチボードとして構成され
   ている、請求項１から６までのいずれか１項記載の装
   置。
8. 【請求項８】 シールド体（３）または冷却素子（３）
   はピン（５）によって支持体（２）に固定されており、 該ピン（５）は規則的間隔で設置され、ピン（５）の適
   切な間隔は減衰すべき周波数を考慮して求められる、請
   求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
9. 【請求項９】 ピン（５）は支持体（２）に接地されて
   いる、請求項８記載の装置。
10. 【請求項１０】 シールド体（３）および冷却素子
    （４）は一体的構成素子にプレスされている、請求項１
    から９までのいずれか１項記載の装置。
11. 【請求項１１】 シールド体（３）には熱放出性の面ま
    たはリブが成型されている、請求項１から１０までのい
    ずれか１項記載の装置。