JP2003068943A - Cooling device and electronic equipment with the same - Google Patents

Cooling device and electronic equipment with the same

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JP2003068943A
JP2003068943A JP2001254668A JP2001254668A JP2003068943A JP 2003068943 A JP2003068943 A JP 2003068943A JP 2001254668 A JP2001254668 A JP 2001254668A JP 2001254668 A JP2001254668 A JP 2001254668A JP 2003068943 A JP2003068943 A JP 2003068943A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the heat-dissipation performance of a heating element while obtaining a cooling device having no adverse effect on environment. SOLUTION: The cooling device has a heat sink 24 being larger than an IC chip (the heating element) 16 and being arranged while covering the chip 16, a heat spreader 25 interposed between the sink 24 and the IC chip 16, a joining metal member 26 interposed between the spreader 25 and the IC chip 16 and a thermal conduction member 27 interposed between the heat spreader 25 and the heat sink 24. The joining metal member 26 is made of a tin alloy containing no lead component, the heat spreader 25 and the IC chip 16 are joined so as to be thermally connected, and the heat of the IC chip 16 is transmitted to the heat spreader 25. The heat spreader 25 is larger than the IC chip 16, and diffuses the heat of the IC chip 16 transmitted to heat spreader itself. The thermal conduction member 27 transmits the heat of the heat spreader 25 to the heat sink 24.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体パッケージ
のような発熱体の放熱を促進させるための冷却装置、及
びこの装置を搭載したポータブルコンピュータ等の電子
機器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cooling device for promoting heat dissipation of a heating element such as a semiconductor package, and electronic equipment such as a portable computer equipped with this device.

【0002】[0002]

【従来の技術】コンピュータに代表される電子機器は、
文字、音声、及び画像等のマルチメディア情報を処理す
るための半導体パッケージを装備している。この種の半
導体パッケージは、処理速度の高速化や多機能化に伴っ
て消費電力が増加の一途をたどり、これに比例して発熱
量が増大する傾向にある。
2. Description of the Related Art Electronic equipment represented by a computer is
It is equipped with a semiconductor package for processing multimedia information such as characters, voice, and images. In this type of semiconductor package, the power consumption is steadily increasing as the processing speed is increased and the number of functions is increased, and the amount of heat generated tends to increase in proportion to this.

【0003】電子機器の安定した動作を保証する上で
は、半導体パッケージの放熱性を高めるための冷却装置
が必要不可欠となる。
In order to ensure stable operation of electronic equipment, a cooling device for improving the heat dissipation of the semiconductor package is indispensable.

【0004】従来の冷却装置には、半導体パッケージの
発熱部であるICチップとこれを覆うヒートシンクとの間
にヒートスプレッダを配置したものがある。そのヒート
スプレッダとICチップとは第1熱接続層で熱的に接続さ
れ、ヒートシンクとヒートスプレッダとは第2熱接続層
で熱的に接続されている。
There is a conventional cooling device in which a heat spreader is arranged between an IC chip which is a heat generating portion of a semiconductor package and a heat sink which covers the IC chip. The heat spreader and the IC chip are thermally connected by the first heat connection layer, and the heat sink and the heat spreader are thermally connected by the second heat connection layer.

【0005】第1、第2の熱接続層には、熱伝導性のシ
リコンゴムシート又はグリース、或いは熱硬化性の合成
樹脂(シリコン系)接着剤が使用されている。これらの
熱接続層の中には、その主材よりも熱伝導性が優れた金
属又はセラミックのフィラーを混入して、熱伝導率を大
きくしたものもある。
For the first and second thermal connection layers, a thermally conductive silicone rubber sheet or grease, or a thermosetting synthetic resin (silicone) adhesive is used. In some of these thermal connection layers, a filler of metal or ceramic having a higher thermal conductivity than that of the main material is mixed to increase the thermal conductivity.

【0006】しかし、第1、第2の熱接続層の主材は合
成樹脂成分である。そのため、前記のようにフィラーを
混入しても、その熱伝導率の向上は、(10〜15)W
/m・K程度が限界であると考えられている。
However, the main material of the first and second thermal connection layers is a synthetic resin component. Therefore, even if the filler is mixed as described above, the improvement of the thermal conductivity is (10 to 15) W.
/ M · K is considered to be the limit.

【0007】又、ヒートスプレッダを用いないで半導体
パッケージの熱をヒートシンクに放熱する構成におい
て、半導体パッケージの発熱部とヒートシンクとを鉛は
んだを用いて熱的に接続したものがある(特開平10−
189839号公報、及び特開2000−12748号
公報参照)。
Further, in a structure in which heat of a semiconductor package is radiated to a heat sink without using a heat spreader, there is one in which the heat generating portion of the semiconductor package and the heat sink are thermally connected using lead solder (Japanese Patent Laid-Open No. 10-
189839 and JP 2000-12748).

【0008】前記熱接続のために、特開平10−189
839号公報には、はんだボールを用いた例が記載さ
れ、特開2000−12748号公報には、はんだシー
トを用いた例が記載されている。
Because of the above-mentioned thermal connection, Japanese Patent Laid-Open No. 10-189
No. 839 discloses an example using a solder ball, and JP-A 2000-12748 describes an example using a solder sheet.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】これらの技術では、熱
接続層が金属であるので、この熱接続層での熱伝導率が
大きく、半導体パッケージの放熱を促進するのに有利で
ある。
In these techniques, since the thermal connection layer is made of metal, the thermal conductivity of the thermal connection layer is large, which is advantageous for promoting heat dissipation of the semiconductor package.

【0010】しかし、前記金属の熱接続層は、鉛成分を
含んだはんだ、つまり、鉛はんだで形成されている。鉛
は人体の健康に対して有害であるため、製造面及びリサ
イクル面等における環境上好ましくない。
However, the metal thermal connection layer is formed of a solder containing a lead component, that is, a lead solder. Since lead is harmful to human health, it is not environmentally preferable in terms of manufacturing and recycling.

【0011】本発明の目的は、発熱体の放熱性能を高め
ることができるとともに、環境に悪影響を及ぼさない冷
却装置及び電子機器を得ることにある。
An object of the present invention is to obtain a cooling device and an electronic device which can enhance the heat radiation performance of a heating element and have no adverse effect on the environment.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、請求項1に係る発明の冷却装置は、発熱体より大き
くこの発熱体を覆って配置されるヒートシンクと、前記
発熱体より大きく形成されて前記ヒートシンクと前記発
熱体との間に介在されたヒートスプレッダと、鉛成分を
含まない錫合金からなり、前記ヒートスプレッダと前記
発熱体とを熱的に接続するようにこれらを接合して、前
記ヒートスプレッダと前記発熱体との間に介在された接
合金属部材と、前記ヒートスプレッダと前記ヒートシン
クとの間に介在され、これらヒートスプレッダとヒート
シンクとを熱的に接続する熱伝導部材と、を具備したこ
とを特徴としている。
In order to achieve the above-mentioned object, a cooling device according to a first aspect of the present invention comprises a heat sink which is larger than a heating element and which is arranged to cover the heating element, and which is formed larger than the heating element. And a heat spreader interposed between the heat sink and the heating element, and made of a tin alloy containing no lead component, and joining them so as to thermally connect the heat spreader and the heating element, A joining metal member interposed between the heat spreader and the heating element; and a heat conducting member interposed between the heat spreader and the heat sink and thermally connecting the heat spreader and the heat sink. It has a feature.

【0013】この発明は、ポータブル形又はディスクト
ップ形のコンピュータ等の電子機器が備える発熱する電
子部品、例えばCPU等の半導体パッケージの冷却装置
として好適に使用できる。又、請求項1の発明では、熱
伝導部材に、熱伝導性に優れたシリコンゴムシート又は
グリース、或いは熱硬化性の合成樹脂(シリコン系)接
着剤、若しくは鉛成分を含まない接合金属部材等を使用
できる。
The present invention can be suitably used as a cooling device for a semiconductor package such as a CPU, which generates heat in an electronic device such as a portable or disk-top type computer. Further, in the invention of claim 1, the heat conductive member is a silicone rubber sheet or grease having excellent heat conductivity, a thermosetting synthetic resin (silicone) adhesive, or a joining metal member containing no lead component. Can be used.

【0014】請求項1の発明において、発熱体で生成さ
れた熱は、接合金属部材を通ってヒートスプレッダに伝
えられる。このスプレッダに伝えられた熱は、ヒートス
プレッダ全体に拡散されながら熱伝導部材を通ってヒー
トシンクに伝えられる。このシンクに伝えられた熱は、
このヒートシンクから放出される。このような放熱系に
おいて、発熱体の熱をヒートスプレッダに伝える媒体は
接合金属部材であるので、その熱伝導率が大きい。その
ため、発熱体とヒートスプレッダとの熱接続部分の熱抵
抗が小さく抑えられて、発熱体の熱を効率よくヒートス
プレッダに伝えることができる。
In the invention of claim 1, the heat generated by the heating element is transmitted to the heat spreader through the joining metal member. The heat transferred to the spreader is transferred to the heat sink through the heat conductive member while being diffused throughout the heat spreader. The heat transferred to this sink is
It is released from this heat sink. In such a heat radiation system, the medium that transfers the heat of the heating element to the heat spreader is the joining metal member, so that its thermal conductivity is large. Therefore, the thermal resistance of the heat connecting portion between the heating element and the heat spreader is suppressed to be small, and the heat of the heating element can be efficiently transmitted to the heat spreader.

【0015】そして、以上のように効率よく熱を伝えら
れる放熱系においては、既述のように発熱体より大きい
ヒートスプレッダの全体にわたり熱を拡散させながら、
この熱を熱伝導部材を経てヒートシンクに移すことがで
きる。このため、ヒートスプレッダとヒートシンクとの
熱接続部分では、単位面積当たりの熱移動量が小さく抑
えられて、ヒートスプレッダとヒートシンクとの温度差
を少なくできる。
In the heat dissipation system capable of efficiently transmitting heat as described above, while diffusing the heat over the entire heat spreader larger than the heating element as described above,
This heat can be transferred to the heat sink via the heat conducting member. For this reason, in the heat connection portion between the heat spreader and the heat sink, the amount of heat transfer per unit area is suppressed to be small, and the temperature difference between the heat spreader and the heat sink can be reduced.

【0016】以上のように発熱体の熱を接合金属部材に
より効率よくヒートスプレッダに伝えるとともに、この
ヒートスプレッダからヒートシンクに効率よく熱を移動
させることができる。
As described above, the heat of the heating element can be efficiently transmitted to the heat spreader by the joining metal member, and the heat can be efficiently moved from the heat spreader to the heat sink.

【0017】そして、前記接合金属部材に鉛成分を含ま
ない錫合金を用いたので、環境への悪影響がない点で好
ましい。
Since a tin alloy containing no lead component is used for the joining metal member, it is preferable in that there is no adverse effect on the environment.

【0018】又、前記目的を達成するために、請求項8
に係る発明の冷却装置は、発熱体より大きくこの発熱体
を覆って配置されるヒートシンクと、鉛成分を含まない
錫合金からなり、前記ヒートシンクと前記発熱体との間
に介在され、前記ヒートシンクと前記発熱体とを熱的に
接続するようにこれらを接合して、前記ヒートシンクと
前記発熱体との間に介在された接合金属部材と、を具備
したことを特徴としている。
Further, in order to achieve the above-mentioned object, claim 8
According to another aspect of the invention, there is provided a cooling device, which comprises a heat sink which is larger than a heat generating element and which is disposed so as to cover the heat generating element, and which is made of a tin alloy containing no lead component and which is interposed between the heat sink and the heat generating element. It is characterized in that these are joined so as to be thermally connected to the heating element, and a joining metal member interposed between the heat sink and the heating element is provided.

【0019】請求項8の発明は、ポータブル形又はディ
スクトップ形のコンピュータ等の電子機器が備える発熱
する電子部品、例えばCPU等の半導体パッケージの冷
却装置として好適に使用できる。
The invention of claim 8 can be suitably used as a cooling device for an electronic component that generates heat in an electronic device such as a portable or desktop computer, for example, a semiconductor package such as a CPU.

【0020】請求項8の発明において、発熱体で生成さ
れた熱は、接合金属部材を通ってヒートシンクに直接的
に伝えられ、このヒートシンクから放出される。このよ
うな放熱系において、発熱体の熱をヒートシンクに伝え
る媒体は接合金属部材であるので、その熱伝導率が大き
い。そのため、発熱体とヒートシンクとの熱接続部分の
熱抵抗が小さく抑えられて、発熱体の熱を効率よくヒー
トシンクに伝えることができる。
In the invention of claim 8, the heat generated by the heating element is directly transmitted to the heat sink through the joining metal member and is radiated from the heat sink. In such a heat radiation system, the medium that transfers the heat of the heating element to the heat sink is the joining metal member, so that its thermal conductivity is high. Therefore, the thermal resistance of the heat connecting portion between the heating element and the heat sink is suppressed to be small, and the heat of the heating element can be efficiently transmitted to the heat sink.

【0021】そして、前記接合金属部材に鉛成分を含ま
ない錫合金を用いたので、環境への悪影響がない点で好
ましい。
Since a tin alloy containing no lead component is used for the joining metal member, it is preferable in that there is no adverse effect on the environment.

【0022】又、前記目的を達成するために、請求項1
1に係る発明の電子機器は、筐体と、この筐体に内蔵さ
れた回路基板と、発熱するICチップを有して前記回路基
板に実装された電子部品と、前記ICチップより大きくこ
のICチップを覆って配置されるヒートシンクと、鉛成分
を含まない錫合金からなり、前記ヒートシンクと前記IC
チップとの間に介在され、前記ヒートシンクと前記ICチ
ップとを熱的に接続するようにこれらを接合して、前記
ヒートシンクと前記ICチップとの間に介在された接合金
属部材と、を具備したことを特徴としている。
Further, in order to achieve the above-mentioned object, claim 1
The electronic device of the invention according to claim 1, an electronic component mounted on the circuit board having a housing, a circuit board built in the housing, and a heat generating IC chip, and the IC chip being larger than the IC chip. A heat sink arranged to cover the chip, made of a tin alloy containing no lead component, and the heat sink and the IC
And a bonding metal member interposed between the heat sink and the IC chip so as to be thermally connected to the heat sink and the IC chip, and interposed between the heat sink and the IC chip. It is characterized by that.

【0023】請求項11の発明において、電子部品が有
したICチップで生成された熱は、接合金属部材を通って
ヒートシンクに直接的に伝えられ、このヒートシンクか
ら放出される。このような放熱系において、発熱体の熱
をヒートシンクに伝える媒体は接合金属部材であるの
で、その熱伝導率が大きい。そのため、発熱体とヒート
シンクとの熱接続部分の熱抵抗が小さく抑えられて、発
熱体の熱を効率よくヒートシンクに伝えることができ
る。
According to the eleventh aspect of the invention, the heat generated by the IC chip of the electronic component is directly transmitted to the heat sink through the joining metal member and is radiated from the heat sink. In such a heat radiation system, the medium that transfers the heat of the heating element to the heat sink is the joining metal member, so that its thermal conductivity is high. Therefore, the thermal resistance of the heat connecting portion between the heating element and the heat sink is suppressed to be small, and the heat of the heating element can be efficiently transmitted to the heat sink.

【0024】そして、前記接合金属部材に鉛成分を含ま
ない錫合金を用いたので、環境への悪影響がない点で好
ましい。
Since a tin alloy containing no lead component is used for the joining metal member, it is preferable in that there is no adverse effect on the environment.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、図1〜図4を参照して本発
明の第1実施形態を説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0026】図1は電子機器としてのポータブル形のコ
ンピュータ1を示している。このコンピュータ1は、コ
ンピュータ本体2と、この本体2に支持されたディスプ
レイユニット3とを備えている。
FIG. 1 shows a portable computer 1 as an electronic device. The computer 1 includes a computer main body 2 and a display unit 3 supported by the main body 2.

【0027】コンピュータ本体2が備える筐体4は、図
2に示すように底壁4a、上壁4b、前壁4c、左右の
側壁4d(図1に一方のみ図示)、及び図示しない後壁
を有して扁平な箱状をなしている。
As shown in FIG. 2, the housing 4 of the computer main body 2 includes a bottom wall 4a, an upper wall 4b, a front wall 4c, left and right side walls 4d (only one of which is shown in FIG. 1), and a rear wall (not shown). It has a flat box shape.

【0028】筐体4の上壁4aは、パームレスト5及び
この後方に位置されるキーボード取付け部6を有してい
る。キーボード取付け部6にキーボード7が設置されて
いる。
The upper wall 4a of the housing 4 has a palm rest 5 and a keyboard mounting portion 6 located behind it. A keyboard 7 is installed on the keyboard mounting portion 6.

【0029】ディスプレイユニット3は、ディスプレイ
ハウジング9と、このハウジング9に収容された液晶表
示パネル10とを備えている。液晶表示パネル10は、
画像を表示する表示画面10aを有し、この画面10a
は、ディスプレイハウジング9の前面の開口部11に露
出されている。
The display unit 3 includes a display housing 9 and a liquid crystal display panel 10 housed in the housing 9. The liquid crystal display panel 10 is
It has a display screen 10a for displaying an image, and this screen 10a
Are exposed in the opening 11 on the front surface of the display housing 9.

【0030】ディスプレイハウジング9は、上壁4bの
後端部にヒンジ装置12を介して連結されている。その
ため、ディスプレイユニット3は、上壁4bを上方から
覆うように倒される閉じ位置と、上壁4b及び液晶表示
パネル10を露出させるように起立される開き位置とに
わたって回動可能に支持されている。
The display housing 9 is connected to the rear end of the upper wall 4b via a hinge device 12. Therefore, the display unit 3 is rotatably supported between a closed position in which the display unit 3 is tilted down to cover the upper wall 4b from above and an open position in which the display unit 3 is erected to expose the upper wall 4b and the liquid crystal display panel 10. .

【0031】図2に示すように筐体4の内部には回路基
板13が収容されている。回路基板13は、筐体4の上
壁4b及びキーボード7と対向する実装面13aを有
し、この面13aに発熱する電子部品として例えばボー
ル・グリッド・アレー(BGA)はんだ接続形の半導体
パッケージ14が実装されている。
As shown in FIG. 2, a circuit board 13 is housed inside the housing 4. The circuit board 13 has a mounting surface 13a facing the upper wall 4b of the housing 4 and the keyboard 7, and for example, a ball grid array (BGA) solder connection type semiconductor package 14 is an electronic component that generates heat on the surface 13a. Has been implemented.

【0032】半導体パッケージ14は、コンピュータ1
の中枢となるマイクロプロセッサを構成している。この
半導体パッケージ14は、図3に示すように矩形のベー
ス基板15と、発熱体としてのICチップ16とを有して
いる。ベース基板15の一辺の長さは30mm前後であ
る。ICチップ16はベース基板15の中央部にフリップ
チップ接続により取付けられているICチップ16は、ベ
ース基板15より小さな矩形状をなし、その一辺の長さ
は10mm前後である。このICチップ16が有する平坦な
発熱面16aはベース基板15の一面からわずかに突出
されている。ICチップ16は、文字、音声、及び、画像
のようなマルチメディア情報を高速で処理するために、
その動作中の発熱量は非常に大きい。
The semiconductor package 14 is the computer 1.
It constitutes the core microprocessor. As shown in FIG. 3, the semiconductor package 14 has a rectangular base substrate 15 and an IC chip 16 as a heating element. The length of one side of the base substrate 15 is about 30 mm. The IC chip 16 is attached to the central portion of the base substrate 15 by flip-chip connection. The IC chip 16 has a rectangular shape smaller than the base substrate 15, and one side thereof has a length of about 10 mm. The flat heat generating surface 16 a of the IC chip 16 slightly protrudes from one surface of the base substrate 15. The IC chip 16 processes multimedia information such as characters, voices, and images at high speed.
The amount of heat generated during its operation is very large.

【0033】ベース基板15の他面には、多数のはんだ
ボール17(図4参照)が格子状に並べて配置されてい
る。これらはんだボール17は、回路基板13の実装面
13aにはんだ付けされている。はんだボール17に
は、鉛成分を含まないないはんだ(いわゆる鉛フリーは
んだ)を用いることが、環境上好ましい。
On the other surface of the base substrate 15, a large number of solder balls 17 (see FIG. 4) are arranged side by side in a grid pattern. These solder balls 17 are soldered to the mounting surface 13 a of the circuit board 13. It is environmentally preferable to use a solder containing no lead component (so-called lead-free solder) for the solder ball 17.

【0034】図2及び図4に示すように半導体パッケー
ジ14を冷却する冷却装置21が収容されている。冷却
装置21は、放熱部22と、電動ファン部23とを備え
て、回路基板13と筐体4の上壁4bとの間に組込まれ
ている。
As shown in FIGS. 2 and 4, a cooling device 21 for cooling the semiconductor package 14 is housed. The cooling device 21 includes a heat dissipation portion 22 and an electric fan portion 23, and is incorporated between the circuit board 13 and the upper wall 4b of the housing 4.

【0035】放熱部22は、ヒートシンク24と、ヒー
トスプレッダ25と、接合金属部材26と、熱伝導部材
27とを備えている。
The heat radiating portion 22 includes a heat sink 24, a heat spreader 25, a joining metal member 26, and a heat conducting member 27.

【0036】ヒートシンク24は、銅又は銅合金、アル
ミニウム又はアルミニウム合金等のような熱伝導性に優
れた金属製である。このヒートシンク24は、ベース部
24aとこれを上方向から覆ってベース部24aに連結
された天板24bとを有して、扁平な箱状をなしてい
る。ベース部24aと天板24bとは協働して冷却風路
28を形成している。この冷却風路28の出口28a
は、一方の側壁4に開口された排気口29(図1及び図
2参照)に近接して向かい合っている。
The heat sink 24 is made of a metal having excellent thermal conductivity, such as copper or a copper alloy, aluminum or an aluminum alloy. The heat sink 24 has a base portion 24a and a top plate 24b that covers the base portion 24a from above and is connected to the base portion 24a, and has a flat box shape. The base portion 24a and the top plate 24b cooperate with each other to form the cooling air passage 28. The outlet 28a of this cooling air passage 28
Are close to and face the exhaust port 29 (see FIGS. 1 and 2) opened on one side wall 4.

【0037】受熱部として用いられるベース部24aは
矩形状をなし、その平面形状は半導体パッケージ14よ
りも遥かに大きく形成されている。ベース部24aの天
板24bと対向する一面には複数の放熱フィン(1枚の
み代表して図示)24cが一体に突設されている。各放
熱フィン24cは、互いに離間して平行に設けられ、か
つ、ヒートシンク24の長手方向(冷却風路28での風
の流れ方向)に延びて配置されている。
The base portion 24a used as a heat receiving portion has a rectangular shape, and its planar shape is formed to be much larger than that of the semiconductor package 14. A plurality of heat radiation fins (only one is shown in the figure) 24c are integrally provided on one surface of the base portion 24a facing the top plate 24b. The radiating fins 24c are provided in parallel with each other with being separated from each other, and are arranged so as to extend in the longitudinal direction of the heat sink 24 (the flow direction of the air in the cooling air passage 28).

【0038】ヒートシンク24のベース部24aは回路
基板13にねじ止めされている。この取付け状態でベー
ス部24aは、実装面13aから所定距離隔てられてい
て、半導体パッケージ14全体を、そのICチップ16側
から覆って配置されている。
The base portion 24a of the heat sink 24 is screwed to the circuit board 13. In this mounted state, the base portion 24a is separated from the mounting surface 13a by a predetermined distance, and is arranged so as to cover the entire semiconductor package 14 from the IC chip 16 side.

【0039】ヒートスプレッダ25は、ヒートシンク2
4と同種の金属材料製で、その厚みは数mmである。この
ヒートスプレッダ25は、平面視矩形状で、ヒートシン
ク24のベース部24aより小さい。ヒートスプレッダ
25は、図3に示すように半導体パッケージ14の外形
サイズより小さく、かつ、ICチップ16より大きく形成
されている。
The heat spreader 25 is the heat sink 2
It is made of the same metal material as 4 and its thickness is several mm. The heat spreader 25 has a rectangular shape in plan view and is smaller than the base portion 24 a of the heat sink 24. As shown in FIG. 3, the heat spreader 25 is formed smaller than the outer size of the semiconductor package 14 and larger than the IC chip 16.

【0040】図4(B)に示すようにヒートスプレッダ
25は、その厚み方向の一面からなる第1熱接続面25
aと、厚み方向の他面からなる第2熱接続面25bとを
有している。第1、第2の熱接続面25a、25bの面
積は前記発熱面16aの面積より遥かに大きい。これら
熱接続面25a、25bは平滑に仕上げられている。
As shown in FIG. 4B, the heat spreader 25 has a first heat connecting surface 25 which is one surface in the thickness direction.
a and the second heat connection surface 25b formed of the other surface in the thickness direction. The areas of the first and second heat connecting surfaces 25a and 25b are much larger than the area of the heat generating surface 16a. These thermal connection surfaces 25a and 25b are finished to be smooth.

【0041】ヒートスプレッダ25の縁25cは図3及
び図4に示すように第1熱接続面25a側に折れ曲がっ
ている。この縁25aはヒートスプレッダ25の全周に
わたって設けたが、互いに平行な2辺のみに設けてもよ
い。
The edge 25c of the heat spreader 25 is bent toward the first heat connection surface 25a side as shown in FIGS. Although the edge 25a is provided over the entire circumference of the heat spreader 25, it may be provided only on two sides parallel to each other.

【0042】このヒートスプレッダ25は、半導体パッ
ケージ14とヒートシンク24との間に介在されてい
る。この配置において、第1熱接続面25aは半導体パ
ッケージ14側に位置し、第2熱接続面25bはヒート
シンク24側に位置している。
The heat spreader 25 is interposed between the semiconductor package 14 and the heat sink 24. In this arrangement, the first thermal connection surface 25a is located on the semiconductor package 14 side and the second thermal connection surface 25b is located on the heat sink 24 side.

【0043】ヒートスプレッダ25は、半導体パッケー
ジ14を覆ってこのパッケージ14に接合金属部材26
及び接着剤30を用いて一体化されている。この一体化
により、半導体パッケージ14とヒートスプレッダ25
とを、電子機器の1組立て等において単一部品として取
扱うことができる。
The heat spreader 25 covers the semiconductor package 14 and joins the package 14 with a metal member 26.
And the adhesive 30 is used for integration. By this integration, the semiconductor package 14 and the heat spreader 25
And can be handled as a single part in one assembly of electronic equipment or the like.

【0044】接合金属部材26は、半導体パッケージ1
4が有したICチップ16の発熱面16aとヒートスプレ
ッダ25の第1熱接続面25aとの間のクリアランスに
介在されている。接着剤30は、半導体パッケージ14
のベース基板15とヒートスプレッダ25の縁25cと
の間に介在されて、これらを接合している。
The joining metal member 26 is used for the semiconductor package 1.
4 is interposed in the clearance between the heat generating surface 16a of the IC chip 16 and the first heat connecting surface 25a of the heat spreader 25. The adhesive 30 is used for the semiconductor package 14
The base substrate 15 and the edge 25c of the heat spreader 25 are interposed and joined to each other.

【0045】接合金属部材26は、発熱面16aと第1
熱接続面25aとを熱的に接続してICチップ16とヒー
トスプレッダ25とを接合している。この接合金属部材
26は、鉛を含まない低融点金属、好適には、鉛フリー
の錫合金で作られている。
The joining metal member 26 has a first heating surface 16a and a first heating member 16a.
The IC chip 16 and the heat spreader 25 are joined to each other by thermally connecting the thermal connection surface 25a. The joining metal member 26 is made of a lead-free low melting point metal, preferably a lead-free tin alloy.

【0046】接合金属部材26は、はんだのような接合
機能を有しており、その熱伝導率は30W/mK前後と
高い。この接合金属部材26の融点は、鉛を含んだはん
だの融点よりも少し高いが、200℃前後と比較的低
い。このように接合金属部材26が低融点金属であるの
で、これを用いて接合を行なう際に、周囲部品の耐熱性
も前記低融点に応じた程度でよい。そのため、前記接合
において高温環境及び耐高温部品等を要求されないの
で、製造上での使い勝手がよい点で優れている。
The joining metal member 26 has a joining function like solder, and its thermal conductivity is as high as about 30 W / mK. The melting point of the joining metal member 26 is slightly higher than the melting point of the solder containing lead, but is relatively low at around 200 ° C. Since the joining metal member 26 is a low melting point metal in this way, when joining is performed using this, the heat resistance of the surrounding parts may be of a degree corresponding to the low melting point. Therefore, since high temperature environment and high temperature resistant parts are not required in the joining, it is excellent in terms of usability in manufacturing.

【0047】接合金属部材26は好ましい例として層状
をなして前記接合をなしており、この接合金属層の厚み
は熱抵抗をより小さくするために例えば0.1mm程度とす
ることが望ましい。
As a preferred example, the joining metal member 26 has a layered shape to form the joining, and the thickness of the joining metal layer is preferably about 0.1 mm in order to further reduce the thermal resistance.

【0048】前記接合金属部材26をなす錫合金として
は、錫(Sn)を主成分とするSn−Ag基合金、又は
錫を主成分とするSn−Zn基合金を好適に使用でき
る。
As the tin alloy forming the joining metal member 26, a Sn—Ag base alloy containing tin (Sn) as a main component or a Sn—Zn base alloy containing tin as a main component can be preferably used.

【0049】鉛を含まないSn−Ag基合金は、80重
量%以上98重量%のSnと、2重量%以上10重量%
の銀(Ag)とを含み、これに必要に応じて添加元素を
混入したものである。添加元素としては、銅(Cu)、
インジウム(In)、ビスマス(Bi)等を挙げること
ができる。
The Sn-Ag base alloy containing no lead contains 80% by weight to 98% by weight of Sn and 2% by weight to 10% by weight.
And silver (Ag), and if necessary, an additive element is mixed therein. As an additive element, copper (Cu),
Examples thereof include indium (In) and bismuth (Bi).

【0050】このSn−Ag基合金の具体例を以下に示
す。 例1:Sn96.5重量%、Ag3重量%、 Cu0.5重量
% 例2:Sn93重量%、 Ag3.5重量%、In3重量
%、Bi0.5重量% 例3:Sn92重量%、 Ag3.5重量%、In4重量
%、Bi0.5重量% 例4:Sn88重量%、 Ag3.5重量%、In8重量
%、Bi0.5重量% 例5:Sn91.4重量%、Ag3.2重量%、In2.7重量
%、Bi2.7重量% 例6:Sn93重量%、 Ag3.5重量%、In3重量
%、Bi0.5重量% 又、鉛を含まないSn−Zn基合金は、80重量%以上
98重量%のSnと、2重量%以上15重量%の亜鉛
(Zn)とを含み、これに必要に応じて添加元素を混入
したものである。添加元素としてはBi等を挙げること
ができる。
Specific examples of this Sn-Ag based alloy are shown below. Example 1: Sn 96.5% by weight, Ag 3% by weight, Cu 0.5% by weight Example 2: Sn 93% by weight, Ag 3.5% by weight, In 3% by weight, Bi 0.5% by weight Example 3: Sn 92% by weight, Ag 3.5% by weight Wt%, In4 wt%, Bi0.5 wt% Example 4: Sn88 wt%, Ag3.5 wt%, In8 wt%, Bi0.5 wt% Example 5: Sn91.4 wt%, Ag3.2 wt%, In2 .7 wt%, Bi2.7 wt% Example 6: Sn93 wt%, Ag3.5 wt%, In3 wt%, Bi0.5 wt% Further, the Sn-Zn-based alloy containing no lead is 80 wt% or more 98 It contains Sn in an amount of 2% by weight and zinc (Zn) in an amount of 2% by weight or more and 15% by weight, and an additive element is mixed therein if necessary. Examples of the additive element include Bi.

【0051】このSn−Ag基合金の具体例を以下に示
す。 例:Sn89重量%、Zn8重量%、Bi3重量% 前記接着剤30は、半導体パッケージ14のベース基板
15に向けて折れ曲がったヒートスプレッダ25の縁2
5cと、ベース基板15とを接着している。この接着剤
30には、熱伝導性に優れる接着材料、例えば熱硬化性
のシリコン系接着剤を用いるとよい。
Specific examples of this Sn-Ag based alloy are shown below. Example: Sn 89% by weight, Zn 8% by weight, Bi 3% by weight The adhesive agent 30 is bent toward the base substrate 15 of the semiconductor package 14, and the edge 2 of the heat spreader 25 is bent.
5c and the base substrate 15 are bonded. As the adhesive 30, it is preferable to use an adhesive material having excellent thermal conductivity, for example, a thermosetting silicone adhesive.

【0052】図4(A)に示すようにベース基板15と
前記縁25cとの間の距離Aは、発熱面16aと第1熱
接続面25aとの間のクリアランスBより大きくなるよ
うに設定されている。そのため、層状をなした接合金属
部材26の厚みは接着剤30の層よりも薄くなってい
る。この構成により、前記縁25cがベース基板15に
当たって、第1熱接続面25aを発熱面16aに近接さ
せることを妨げないようにできる。そのため、接合金属
部材26の厚みを既述のように0.1mm程度と極めて薄く
することが可能であり、この接合金属部材26自体の熱
抵抗をより小さくできる点で優れている。
As shown in FIG. 4A, the distance A between the base substrate 15 and the edge 25c is set to be larger than the clearance B between the heat generating surface 16a and the first heat connecting surface 25a. ing. Therefore, the thickness of the layered joining metal member 26 is thinner than the layer of the adhesive 30. With this configuration, it is possible to prevent the edge 25c from hitting the base substrate 15 and preventing the first heat connecting surface 25a from approaching the heat generating surface 16a. Therefore, the thickness of the joining metal member 26 can be made extremely thin to about 0.1 mm as described above, and this is advantageous in that the thermal resistance of the joining metal member 26 itself can be made smaller.

【0053】前記熱伝導部材27は、ヒートスプレッダ
25の第2熱接続面25bとヒートシンク24のベース
部24aとの間のクリアランスに介在されている。回路
基板13へのヒートシンク24のねじ止めに伴って熱伝
導部材27は、第2熱接続面25bとベース部24aと
に挟圧されて、これらに密接している。
The heat conducting member 27 is interposed in the clearance between the second heat connecting surface 25b of the heat spreader 25 and the base portion 24a of the heat sink 24. As the heat sink 24 is screwed onto the circuit board 13, the heat conducting member 27 is pinched between the second heat connection surface 25b and the base portion 24a and is in close contact with them.

【0054】熱伝導部材27は第2熱接続面25bと略
同じ大きさの面積を有するように広がっていて、その面
積は発熱面16aより遥かに大きい。この熱伝導部材2
7の厚みは接合金属部材26の厚みより厚い。熱伝導部
材27は、第2熱接続面25b及びベース部24aに密
着して、ヒートスプレッダ25とヒートシンク24とを
熱的に接続している。そのため、熱伝導部材27を通し
て第2熱接続面25bの熱がベース部24aに伝えられ
る。
The heat conducting member 27 is spread so as to have an area of substantially the same size as the second heat connecting surface 25b, and the area is much larger than the heat generating surface 16a. This heat conducting member 2
The thickness of 7 is thicker than the thickness of the joining metal member 26. The heat conduction member 27 is in close contact with the second heat connection surface 25b and the base portion 24a to thermally connect the heat spreader 25 and the heat sink 24. Therefore, the heat of the second heat connecting surface 25b is transferred to the base portion 24a through the heat conducting member 27.

【0055】合成樹脂成分を主材とする熱伝導部材27
の熱伝導率は、金属製のヒートスプレッダ25及び接合
金属部材26の熱伝導率よりも小さい。なお、熱伝導部
材27での熱抵抗改善のために、この熱伝導部材27の
主材をなす合成樹脂成分にフィラーを混入することがで
きる。フィラーには、前記主材の熱伝導率よりも熱伝導
率が大きい金属又はセラミック等を用いればよい。この
ようにフィラーが混入された熱伝導部材27を使用する
場合には、その熱伝導率が大きくなる。そのため、ヒー
トスプレッダス25からヒートシンク24への熱移動が
より容易となり、半導体パッケージ14の放熱性を更に
向上できる点で優れている。
Heat-conducting member 27 whose main component is a synthetic resin component
Has a thermal conductivity lower than that of the metal heat spreader 25 and the joining metal member 26. In order to improve the thermal resistance of the heat conducting member 27, a filler can be mixed in the synthetic resin component which is the main material of the heat conducting member 27. As the filler, a metal, a ceramic or the like having a thermal conductivity higher than that of the main material may be used. In the case of using the heat conducting member 27 in which the filler is mixed in this way, its heat conductivity becomes large. Therefore, heat transfer from the heat spreader 25 to the heat sink 24 becomes easier, and the heat dissipation of the semiconductor package 14 can be further improved, which is excellent.

【0056】熱伝導部材27には、柔軟でかつ熱伝導性
に優れたシリコンゴムシート又はグリースを好適に使用
できる。シリコンゴムシート又はグリース製の熱伝導部
材27を用いることにより、半導体パッケージ14より
大きいヒートシンク24を、ヒートスプレッダ25に対
して熱伝導部材27を境に分離可能に設けることができ
る。
For the heat conducting member 27, a silicone rubber sheet or grease which is flexible and has excellent heat conductivity can be preferably used. By using the heat conductive member 27 made of a silicone rubber sheet or grease, the heat sink 24 larger than the semiconductor package 14 can be provided so as to be separable from the heat spreader 25 with the heat conductive member 27 as a boundary.

【0057】そのため、回路基板13の検査をする場合
には、ヒートシンク24を分離して行なえる。よって、
前記検査において、半導体パッケージ14回りに検査プ
ローブなどを接触させる際に、大形なヒートシンク24
が邪魔になることがない。又、半導体パッケージ14に
一体化されたヒートスプレッダ25は、半導体パッケー
ジ14の外形サイズより小さく、このパッケージ14の
周囲にはみ出すことがない。そのため、このヒートスプ
レッダ25も前記検査の際に邪魔となることがない。
Therefore, when inspecting the circuit board 13, the heat sink 24 can be separated. Therefore,
In the inspection, a large heat sink 24 is used when an inspection probe or the like is brought into contact with the semiconductor package 14.
Does not get in the way. Further, the heat spreader 25 integrated with the semiconductor package 14 is smaller than the outer size of the semiconductor package 14 and does not stick out around the package 14. Therefore, the heat spreader 25 also does not interfere with the inspection.

【0058】しかも、シリコンゴムシート又はグリース
製の熱伝導部材27を用いたので、ヒートシンク24の
分離に際して高温を作用させる必要がなく、当然に再び
ヒートシンク24を取付ける際にも高温を作用させる必
要がない。そのため、前記検査等におけるヒートシンク
24のヒートスプレッダ25に対する取付け・取外しを
容易に行なえる。
Moreover, since the heat conducting member 27 made of a silicone rubber sheet or grease is used, it is not necessary to apply a high temperature when separating the heat sink 24, and naturally it is necessary to apply a high temperature when the heat sink 24 is mounted again. Absent. Therefore, it is possible to easily attach / detach the heat sink 24 to / from the heat spreader 25 in the inspection or the like.

【0059】図2に示すように前記電動ファン部23
は、ファンケーシング41と、ファンモータ42とを備
えている。ファンモータ42は、アウタロータ形の扁平
モータ42aと、そのロータの外周面に突設した多数枚
のファン42bとから形成されている。このファンモー
タ42は、半導体パッケージ14の温度が動作保証温度
を上回ると駆動される。
As shown in FIG. 2, the electric fan unit 23
Includes a fan casing 41 and a fan motor 42. The fan motor 42 is composed of an outer rotor type flat motor 42a and a large number of fans 42b protruding from the outer peripheral surface of the rotor. The fan motor 42 is driven when the temperature of the semiconductor package 14 exceeds the operation guarantee temperature.

【0060】ファンケーシング41は、中空の箱状をな
して、ファンモータ42を収容している。ファンケーシ
ング41は、冷却風路28の上流端に連続してヒートシ
ンク24と一体化されている。このファンケーシング4
1には、ファンモータ42のファン42bと対向して吸
込み口43が形成されている。
The fan casing 41 has a hollow box shape and accommodates the fan motor 42. The fan casing 41 is continuous with the upstream end of the cooling air passage 28 and integrated with the heat sink 24. This fan casing 4
1, a suction port 43 is formed to face the fan 42b of the fan motor 42.

【0061】コンピュータ1の使用中に、半導体パッケ
ージ14の温度が予め定められた動作保証温度を超える
と、ファンモータ42が駆動される。すると、ファンモ
ータ42は、吸込み口43から吸込んだ空気を、冷却風
としてファンケーシング41内から冷却風路28に送り
込む。この風は、放熱フィン24cの周囲を通って、排
気口29から筐体4の外部に排出される。
When the temperature of the semiconductor package 14 exceeds a predetermined operation guarantee temperature during use of the computer 1, the fan motor 42 is driven. Then, the fan motor 42 sends the air sucked from the suction port 43 into the cooling air passage 28 from the inside of the fan casing 41 as cooling air. This wind passes around the radiation fins 24c and is discharged from the exhaust port 29 to the outside of the housing 4.

【0062】前記冷却風は、冷却風路28を流れる過程
で、ヒートシンク24を強制的に冷却する。そのため、
以下説明するようにヒートシンク24に放出される半導
体パッケージ14の放熱が促進される。
The cooling air forcibly cools the heat sink 24 while flowing through the cooling air passage 28. for that reason,
As described below, heat dissipation of the semiconductor package 14 to the heat sink 24 is promoted.

【0063】前記構成のコンピュータ1の使用中に発熱
するICチップ16とヒートシンク24との間には、ヒー
トスプレッダ25が配置され、このヒートスプレッダ2
5の第1熱接続面25aとICチップ16の発熱面16a
とは、極めて薄い接合金属部材26で金属接合されてい
る。
A heat spreader 25 is arranged between the heat sink 24 and the IC chip 16 that generates heat during use of the computer 1 having the above-described structure.
5, the first heat connection surface 25a and the heat generation surface 16a of the IC chip 16
And are metal-bonded with an extremely thin metal joining member 26.

【0064】接合金属部材26の熱伝導率は30W/m
Kと熱伝導性のグリースに比較して遥かに高く、しか
も、接合金属部材26の厚みは0.1mm程度を薄く、それ
自体の熱抵抗も小さい。このため、ICチップ16とヒー
トスプレッダ25との熱接続部分の熱抵抗を、熱伝導性
グリースで熱接続した場合に比較して、略1/10以下と
極めて小さくできる。したがって、ICチップ16で生成
された熱を、接合金属部材26を通じてヒートスプレッ
ダ25に効率よく伝えることができる。
The thermal conductivity of the joining metal member 26 is 30 W / m.
It is much higher than K and heat conductive grease, and the thickness of the joining metal member 26 is as thin as about 0.1 mm, and the thermal resistance of itself is also small. Therefore, the thermal resistance of the thermal connection portion between the IC chip 16 and the heat spreader 25 can be extremely reduced to about 1/10 or less as compared with the case where the thermal connection is performed with the thermal conductive grease. Therefore, the heat generated by the IC chip 16 can be efficiently transmitted to the heat spreader 25 through the joining metal member 26.

【0065】又、ヒートスプレッダ25と半導体パッケ
ージ14のベース基板15とは、熱伝導性に優れた接着
剤30を介して熱的に接続されている。このため、ICチ
ップ16によって加熱されたベース基板15の熱も、接
着材30を通してヒートスプレッダ25に伝えることが
できるので、ベース基板15の温度上昇も抑制できる。
Further, the heat spreader 25 and the base substrate 15 of the semiconductor package 14 are thermally connected via the adhesive 30 having excellent thermal conductivity. Therefore, the heat of the base substrate 15 heated by the IC chip 16 can also be transferred to the heat spreader 25 through the adhesive 30, so that the temperature rise of the base substrate 15 can be suppressed.

【0066】そして、ヒートスプレッダ25の第1、第
2の熱接続面25a、25bの面積は、ICチップ16の
発熱面16aより遥かに大きく、かつ、ヒートスプレッ
ダ25の熱伝導率は熱伝導部材27の熱伝導率より大き
い。このため、ICチップ16からヒートスプレッダ25
に伝えられた熱は、ヒートスプレッダ25の隅々にまで
速やかに拡散される。こうしてヒートスプレッダ25の
全体にわたり拡散された熱は、第2熱接続面25bとヒ
ートシンク24とを熱接続している熱伝導部材27を通
ってヒートシンク24に伝えられ、このヒートシンク2
4から周囲に放出される。
The area of the first and second heat connecting surfaces 25a, 25b of the heat spreader 25 is much larger than that of the heat generating surface 16a of the IC chip 16, and the heat conductivity of the heat spreader 25 is that of the heat conducting member 27. Greater than thermal conductivity. Therefore, from the IC chip 16 to the heat spreader 25
The heat transmitted to the heat spreader 25 is quickly diffused to every corner of the heat spreader 25. The heat thus diffused over the entire heat spreader 25 is transmitted to the heat sink 24 through the heat conducting member 27 that thermally connects the second heat connecting surface 25b and the heat sink 24, and the heat sink 2
It is released from 4 to the surroundings.

【0067】このようにヒートスプレッダ25とヒート
シンク24との熱接続部分では、熱接続に必要な面積を
充分に大きく確保しているから、単位面積当たりの熱移
動量が小さく抑えられる。よって、熱伝導部材27が接
合金属部材26に比較して厚いにも拘わらず、ヒートス
プレッダ25とヒートシンク24との温度差を小さくで
きる。
As described above, in the heat connection portion between the heat spreader 25 and the heat sink 24, the area required for heat connection is sufficiently large, so that the heat transfer amount per unit area can be suppressed to be small. Therefore, although the heat conducting member 27 is thicker than the joining metal member 26, the temperature difference between the heat spreader 25 and the heat sink 24 can be reduced.

【0068】以上のような放熱系によって、ICチップ1
6の熱を、接合金属部材26により効率よくヒートスプ
レッダ25に伝えるとともに、このヒートスプレッダ2
5からヒートシンク24に効率よく熱を移動させること
ができる。それにより、ICチップ16の放熱性能を高め
て、その温度上昇を抑制できるとともに、この抑制によ
ってコンピュータ1の安定した動作を保証できる。
With the heat dissipation system as described above, the IC chip 1
The heat of No. 6 is efficiently transmitted to the heat spreader 25 by the joining metal member 26, and the heat spreader 2
The heat can be efficiently transferred from 5 to the heat sink 24. As a result, the heat dissipation performance of the IC chip 16 can be improved and the temperature rise thereof can be suppressed, and by this suppression, stable operation of the computer 1 can be guaranteed.

【0069】前記放熱系では、接合金属部材26に鉛成
分を含まない鉛フリーはんだ等の錫合金を用いて、既述
のようにICチップ16の熱を速やかに高効率でヒートス
プレッダ25に移動させている。このように接合金属部
材26が、人体の健康に対して有害な鉛を含んでいない
ので、製造面及びリサイクル面等における環境への悪影
響がない点で好ましい。
In the heat dissipation system, a tin alloy such as a lead-free solder containing no lead component is used for the joining metal member 26 to quickly and efficiently move the heat of the IC chip 16 to the heat spreader 25 as described above. ing. As described above, the joining metal member 26 does not contain lead which is harmful to the health of the human body, so that it is preferable in that there is no adverse effect on the environment in terms of manufacturing and recycling.

【0070】又、錫を主成分とする合金からなる接合金
属部材26を採用したことにより、この接合金属部材2
6の融点を低く抑制できる。そのため、半導体パッケー
ジ14にヒートスプレッダ25を金属接合するに際し
て、かなり高い高温を作用させる必要がないので、製造
上好ましい。
By adopting the joining metal member 26 made of an alloy containing tin as a main component, the joining metal member 2
The melting point of 6 can be suppressed low. Therefore, when the heat spreader 25 is metal-bonded to the semiconductor package 14, it is not necessary to apply a considerably high temperature, which is preferable in manufacturing.

【0071】しかも、接合金属部材26の主成分をなす
錫は、その入手が容易かつ低コストである。よって、接
合金属部材26のコストが廉価である点でも優れてい
る。
Moreover, tin, which is the main component of the joining metal member 26, is easily available at low cost. Therefore, it is also excellent in that the cost of the joining metal member 26 is low.

【0072】図5および図6は本発明の第2実施形態を
示している。この実施形態は基本的には第1実施形態と
同様な構成であるので、同様構成部分には第1実施形態
と同じ符号を付して、その構成および作用の説明を省略
し、以下異なる部分について説明する。第2実施形態が
第1実施形態と異なる部分は、冷却装置21の放熱部2
2である。
5 and 6 show a second embodiment of the present invention. Since this embodiment has basically the same configuration as that of the first embodiment, the same components are designated by the same reference numerals as those of the first embodiment, and the description of the configuration and operation thereof is omitted. Will be described. The difference between the second embodiment and the first embodiment is that the heat dissipation portion 2 of the cooling device 21 is different.
It is 2.

【0073】この第2実施形態において放熱部22は、
ヒートシンク24と接合金属部材26とを備えて形成さ
れ、第1実施形態で使用したヒートスプレッダ及び熱伝
導部材は省略されている。そして、接合金属部材26
は、ICチップ16とヒートシンク24のベース部24a
との間にわずかなクリアランスに介在されて、これらを
熱的に接続して設けられている。つまり、層状の接合金
属部材26を介してICチップ16とヒートシンク24と
は直接的に接合されている。なお、以上の点以外の構成
は、図5及び図6に示されない構成を含めて、第1実施
形態と同様である。
In the second embodiment, the heat dissipation portion 22 is
The heat spreader and the joining metal member 26 are provided, and the heat spreader and the heat conducting member used in the first embodiment are omitted. Then, the joining metal member 26
Is the base portion 24a of the IC chip 16 and the heat sink 24.
And a small clearance between them, and these are thermally connected to each other. That is, the IC chip 16 and the heat sink 24 are directly bonded via the layered bonding metal member 26. The configuration other than the above points is the same as that of the first embodiment, including the configuration not shown in FIGS. 5 and 6.

【0074】このような構成においては、発熱体として
のICチップ16で生成された熱を、接合金属部材26を
通してヒートシンク24に直接的に伝えて、このヒート
シンク24から放出させることができる。
In such a structure, the heat generated by the IC chip 16 as the heat generating element can be directly transmitted to the heat sink 24 through the joining metal member 26 and can be released from the heat sink 24.

【0075】この放熱系において、ICチップ16とヒー
トシンク24とを金属接合した接合金属部材26は、そ
の厚みが0.1mm程度と薄く、熱伝導率が30W/mK
と極めて高い。そのため、ICチップ16とヒートシンク
24との熱接続部分の熱抵抗が小さく抑えられ、ICチッ
プ16の熱を効率よくヒートシンク24に伝えて放熱で
きる。したがって、ICチップ16の放熱性能を高めて、
その温度上昇を抑制できるとともに、この抑制によって
コンピュータ1の安定した動作を保証することができ
る。
In this heat dissipation system, the joint metal member 26 in which the IC chip 16 and the heat sink 24 are metal-joined has a thin thickness of about 0.1 mm and a thermal conductivity of 30 W / mK.
And extremely high. Therefore, the thermal resistance of the thermal connection portion between the IC chip 16 and the heat sink 24 is suppressed to be small, and the heat of the IC chip 16 can be efficiently transmitted to the heat sink 24 to be radiated. Therefore, by improving the heat dissipation performance of the IC chip 16,
The temperature rise can be suppressed, and stable operation of the computer 1 can be guaranteed by this suppression.

【0076】そして、接合金属部材26に鉛成分を含ま
ない錫合金を用いたので、環境への悪影響がない点で好
ましい。さらに、この接合金属部材26の融点を低く抑
制でき、しかも、接合金属部材26のコストが廉価であ
る点でも優れている。
Since the joining metal member 26 is made of a tin alloy containing no lead component, it is preferable in that it has no adverse effect on the environment. Furthermore, the melting point of the joining metal member 26 can be suppressed low, and the cost of the joining metal member 26 is low, which is also excellent.

【0077】[0077]

【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。
The present invention is carried out in the form as described above, and has the following effects.

【0078】本発明の冷却装置によれば、発熱体の熱が
接合金属部材を経て効率よくヒートスプレッダに伝えら
れ、このヒートスプレッダからヒートシンクに効率よく
熱を移動させるので、発熱体の放熱性能を高めることが
できるとともに、前記接合金属部材に鉛成分を含まない
錫合金を用いたので、環境に悪影響を及ぼさない点で優
れている。
According to the cooling device of the present invention, the heat of the heating element is efficiently transmitted to the heat spreader via the joining metal member, and the heat is efficiently transferred from this heat spreader to the heat sink, so that the heat dissipation performance of the heating element is improved. In addition, since a tin alloy containing no lead component is used for the joining metal member, it is excellent in that it does not adversely affect the environment.

【0079】又、本発明の冷却装置によれば、発熱体の
熱が接合金属部材を通して直接的に効率よくヒートシン
クに伝わるので、発熱体の放熱性能を高めることができ
るとともに、前記接合金属部材に鉛成分を含まない錫合
金を用いたので、環境に悪影響を及ぼさない点で優れて
いる。
Further, according to the cooling device of the present invention, the heat of the heating element is directly and efficiently transferred to the heat sink through the joining metal member, so that the heat dissipation performance of the heating element can be improved and the joining metal member Since a tin alloy containing no lead component is used, it is excellent in that it does not adversely affect the environment.

【0080】又、本発明の電子機器によれば、その電子
部品の温度上昇を抑制する冷却装置において、発熱体の
熱が接合金属部材を通して効率よくヒートシンクに伝わ
るので、発熱体の放熱性能を高めることができるととも
に、前記接合金属部材に鉛成分を含まない錫合金を用い
たので、環境に悪影響を及ぼさない点で優れている。
Further, according to the electronic apparatus of the present invention, in the cooling device for suppressing the temperature rise of the electronic component, the heat of the heating element is efficiently transmitted to the heat sink through the joining metal member, so that the heat radiation performance of the heating element is improved. In addition, since a tin alloy containing no lead component is used for the joining metal member, it is excellent in that it does not adversely affect the environment.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施形態に係る電子機器を示す斜
視図。
FIG. 1 is a perspective view showing an electronic device according to a first embodiment of the invention.

【図2】図1の電子機器の一部を示す断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a part of the electronic device of FIG.

【図3】図1の電子機器が備える半導体パッケージとヒ
ートスプレッダとの関係を示す斜視図。
FIG. 3 is a perspective view showing a relationship between a semiconductor package and a heat spreader included in the electronic device of FIG.

【図4】(A)は図1の電子機器が備える冷却装置の放
熱部を示す断面図。(B)は図1の電子機器が備える半
導体パッケージ、ヒートスプレッダ、及びヒートシンク
を互いに分離した状態で示す断面図。
FIG. 4A is a cross-sectional view showing a heat radiating portion of a cooling device included in the electronic device of FIG. FIG. 2B is a cross-sectional view showing the semiconductor package, the heat spreader, and the heat sink included in the electronic device of FIG. 1 separated from each other.

【図5】本発明の第2実施形態に係る電子機器の一部を
示す断面図。
FIG. 5 is a sectional view showing a part of an electronic device according to a second embodiment of the invention.

【図6】図5の電子機器が備える冷却装置の放熱部示す
断面図。
6 is a cross-sectional view showing a heat dissipation portion of a cooling device included in the electronic device of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…コンピュータ(電子機器) 4…筐体 13…回路基板 14…半導体パッケージ(電子部品) 15…ベース基板 16…ICチップ(発熱体) 21…冷却装置 22…放熱部 24…ヒートシンク 25…ヒートスプレッダ 25a…ヒートスプレッダの縁 26…接合金属部材 27…熱伝導部材 30…接着剤 1 ... Computer (electronic device) 4 ... Case 13 ... Circuit board 14 ... Semiconductor package (electronic component) 15 ... Base substrate 16 ... IC chip (heating element) 21 ... Cooling device 22 ... Heat dissipation part 24 ... Heat sink 25 ... Heat spreader 25a ... Edge of heat spreader 26 ... Joined metal member 27 ... Heat conduction member 30 ... Adhesive

Claims (14)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 発熱体より大きくこの発熱体を覆って配
置されるヒートシンクと、 前記発熱体より大きく形成されて前記ヒートシンクと前
記発熱体との間に介在されたヒートスプレッダと、 鉛成分を含まない錫合金からなり、前記ヒートスプレッ
ダと前記発熱体とを熱的に接続するようにこれらを接合
して、前記ヒートスプレッダと前記発熱体との間に介在
された接合金属部材と、 前記ヒートスプレッダと前記ヒートシンクとの間に介在
され、これらヒートスプレッダとヒートシンクとを熱的
に接続する熱伝導部材と、を具備したことを特徴とする
冷却装置。
1. A heat sink which is larger than a heat generating element and is arranged to cover the heat generating element, a heat spreader which is formed larger than the heat generating element and is interposed between the heat sink and the heat generating element, and does not contain a lead component. A joining metal member made of a tin alloy, which is joined so as to thermally connect the heat spreader and the heating element, and is interposed between the heat spreader and the heating element; the heat spreader and the heat sink; And a heat conduction member that is interposed between the heat spreader and the heat sink to thermally connect the heat spreader and the heat sink.
【請求項2】 前記ヒートスプレッダは前記発熱体とし
てのICチップを有する半導体パッケージの外形サイズよ
り小さく、このヒートスプレッダの縁を前記半導体パッ
ケージに接着剤で接続したことを特徴とする請求項1に
記載の冷却装置。
2. The heat spreader is smaller than the outer size of a semiconductor package having an IC chip as the heating element, and an edge of the heat spreader is connected to the semiconductor package with an adhesive. Cooling system.
【請求項3】 前記接合金属部材の厚みを前記熱伝導部
材の厚みより薄くしたことを特徴とする請求項1又は2
に記載の冷却装置。
3. The thickness of the joining metal member is thinner than the thickness of the heat conducting member.
The cooling device according to.
【請求項4】 前記熱伝導部材の面積を前記接合金属部
材の面積より大きくしたことを特徴とする請求項1から
3の内のいずれか1項に記載の冷却装置。
4. The cooling device according to claim 1, wherein an area of the heat conducting member is larger than an area of the joining metal member.
【請求項5】 前記接合金属部材の熱伝導率を前記熱伝
導部材の熱伝導率より大きくしたことを特徴とする請求
項1から4の内のいずれか1項に記載の冷却装置。
5. The cooling device according to claim 1, wherein the thermal conductivity of the joining metal member is made higher than the thermal conductivity of the heat conducting member.
【請求項6】 前記ヒートシンクを前記ヒートスプレッ
ダに対して分離可能に接続したことを特徴とする請求項
1から5の内のいずれか1項に記載の冷却装置。
6. The cooling device according to claim 1, wherein the heat sink is detachably connected to the heat spreader.
【請求項7】 前記熱伝導部材には、その主材の熱伝導
率よりも熱伝導率が大きい金属又はセラミックのフィラ
−を混入したことを特徴とする請求項1から6の内のい
ずれか1項に記載の冷却装置。
7. The heat conducting member is mixed with a filler of a metal or a ceramic having a heat conductivity higher than that of the main material of the heat conducting member. The cooling device according to item 1.
【請求項8】 発熱体より大きくこの発熱体を覆って配
置されるヒートシンクと、 鉛成分を含まない錫合金からなり、前記ヒートシンクと
前記発熱体との間に介在され、前記ヒートシンクと前記
発熱体とを熱的に接続するようにこれらを接合して、前
記ヒートシンクと前記発熱体との間に介在された接合金
属部材と、を具備したことを特徴とする冷却装置。
8. A heat sink, which is larger than the heat generating element and is disposed so as to cover the heat generating element, and a tin alloy containing no lead component, the heat sink and the heat generating element being interposed between the heat sink and the heat generating element. And a joining metal member interposed between the heat sink and the heating element by joining them so as to be thermally connected to each other.
【請求項9】 錫を主成分とするSn−Ag基合金で前
記接合金属部材を形成したことを特徴とする請求項1又
は8に記載の冷却装置。
9. The cooling device according to claim 1, wherein the joining metal member is formed of a Sn—Ag based alloy containing tin as a main component.
【請求項10】 錫を主成分とするSn−Zn基合金で
前記接合金属部材を形成したことを特徴とする請求項1
又は8に記載の冷却装置。
10. The bonding metal member is formed of an Sn—Zn based alloy containing tin as a main component.
Or the cooling device according to 8.
【請求項11】 筐体と、 この筐体に内蔵された回路基板と、 発熱するICチップを有して前記回路基板に実装された電
子部品と、 前記ICチップより大きくこのICチップを覆って配置され
るヒートシンクと、 鉛成分を含まない錫合金からなり、前記ヒートシンクと
前記ICチップとの間に介在され、前記ヒートシンクと前
記ICチップとを熱的に接続するように前記ヒートシンク
と前記ICチップとの間に介在された接合金属部材と、を
具備したことを特徴とする電子機器。
11. A housing, a circuit board built in the housing, an electronic component having an IC chip that generates heat, mounted on the circuit board, and covering the IC chip larger than the IC chip. The heat sink to be arranged and a tin alloy containing no lead component are interposed between the heat sink and the IC chip, and the heat sink and the IC chip are arranged so as to thermally connect the heat sink and the IC chip. An electronic device, comprising: a joining metal member interposed between and.
【請求項12】 前記ICチップより大きいヒートスプレ
ッダを前記ヒートシンクと前記ICチップとの間に介在
し、このヒートスプレッダと前記ICチップとを前記接合
金属部材で熱的に接続するように接合するとともに、前
記ヒートスプレッダと前記ヒートシンクとの間にこれら
を熱的に接続する熱伝導部材を介在させたことを特徴と
する請求項11に記載の電子機器。
12. A heat spreader larger than the IC chip is interposed between the heat sink and the IC chip, and the heat spreader and the IC chip are joined so as to be thermally connected by the joining metal member, and The electronic device according to claim 11, wherein a heat conductive member that thermally connects the heat spreader and the heat sink is interposed between the heat spreader and the heat sink.
【請求項13】 錫を主成分とするSn−Ag基合金で
前記接合金属部材を形成したことを特徴とする請求項1
1又は12に記載の冷却装置。
13. The joining metal member is formed of a Sn—Ag based alloy containing tin as a main component.
The cooling device according to 1 or 12.
【請求項14】 錫を主成分とするSn−Zn基合金で
前記接合金属部材を形成したことを特徴とする請求項1
1又は12に記載の冷却装置。
14. The bonding metal member is formed of a Sn—Zn based alloy containing tin as a main component.
The cooling device according to 1 or 12.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007141948A (en) * 2005-11-15 2007-06-07 Denso Corp Semiconductor device
US8564957B2 (en) 2010-03-18 2013-10-22 Hitachi, Ltd. Cooling structure for electronic equipment
JP2020194885A (en) * 2019-05-28 2020-12-03 株式会社東芝 Electronic unit and electronic device
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