JP2610492B2 - 半導体装置の冷却実装構造 - Google Patents
半導体装置の冷却実装構造Info
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- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
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- H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
- H05K3/306—Lead-in-hole components, e.g. affixing or retention before soldering, spacing means
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は集積回路の半導体チップから発生する熱を効
率良く除去することができる半導体装置の冷却実装構造
に関する。
率良く除去することができる半導体装置の冷却実装構造
に関する。
近年の大型計算機においては、高速データ処理が要求
されるため、素子の高集積化が進み、一つの集積回路か
ら発生する熱量も飛躍的に増大してきた。このため、従
来は問題とされなかった集積回路の過剰な温度上昇が懸
念され、集積回路の冷却が大型計算機実装での重要な課
題となってきた。
されるため、素子の高集積化が進み、一つの集積回路か
ら発生する熱量も飛躍的に増大してきた。このため、従
来は問題とされなかった集積回路の過剰な温度上昇が懸
念され、集積回路の冷却が大型計算機実装での重要な課
題となってきた。
半導体チップから発生した熱を放出するために、従来
さまざまの手段が行なわれている。標準的な冷却技術と
して強制空冷法が行なわれている。この強制空冷法の１
つとして、集積回路の半導体パッケージの上部に放熱フ
ィンを設け、半導体チップから発生した熱内を放熱フィ
ンに伝達するとともに、この放熱フィンを強制的に空冷
して冷却するようにしたものが知られている（例えば、
「電子通信学会誌」Vol.65 No.7,（1982年），第748頁
から第753頁）。
さまざまの手段が行なわれている。標準的な冷却技術と
して強制空冷法が行なわれている。この強制空冷法の１
つとして、集積回路の半導体パッケージの上部に放熱フ
ィンを設け、半導体チップから発生した熱内を放熱フィ
ンに伝達するとともに、この放熱フィンを強制的に空冷
して冷却するようにしたものが知られている（例えば、
「電子通信学会誌」Vol.65 No.7,（1982年），第748頁
から第753頁）。
また、第７図に示すように、半導体チップ４で発生し
た熱をペルチェ素子10を用いて一相電力に変換したの
ち、再び熱に戻して、この熱を入出力ピン３に伝達する
とともに、入出力ピン３を空冷で冷却するようにしたも
のが提案されている（アイ・ビー・エム テクニカル
ディスクロージャー ブルテン Vol.27 No.9,（1985
年），第5096頁から第5099頁（IBM Technical Disclo
sure Bulletin Vol.27 No.9,（1982）,pp5096−509
9））。
た熱をペルチェ素子10を用いて一相電力に変換したの
ち、再び熱に戻して、この熱を入出力ピン３に伝達する
とともに、入出力ピン３を空冷で冷却するようにしたも
のが提案されている（アイ・ビー・エム テクニカル
ディスクロージャー ブルテン Vol.27 No.9,（1985
年），第5096頁から第5099頁（IBM Technical Disclo
sure Bulletin Vol.27 No.9,（1982）,pp5096−509
9））。
しかしながら、上記従来技術のうち、放熱フィンを設
けたものでは、放熱用フィンの接合が集積回路パッケー
ジ上面に限定されるため、半導体チップを充分に冷却す
るためには過大な空気量を必要とする。そして、空気量
を増大させると、雑音の問題が生じその実用性は限界に
達している。
けたものでは、放熱用フィンの接合が集積回路パッケー
ジ上面に限定されるため、半導体チップを充分に冷却す
るためには過大な空気量を必要とする。そして、空気量
を増大させると、雑音の問題が生じその実用性は限界に
達している。
また、ペルチェ素子10を用いたものでは、ペルチェ素
子の使用により装置が複雑化して、コストおよび信頼性
の面で不利であった。
子の使用により装置が複雑化して、コストおよび信頼性
の面で不利であった。
本発明の目的は、簡単な構造で充分な冷却性能が期待
できる半導体装置の冷却実装構造を提供することであ
る。
できる半導体装置の冷却実装構造を提供することであ
る。
上記目的を達成するために、本発明は、少なくとも１
つの半導体チップを搭載した、少なくとも１つ以上の半
導体パッケージを配線基板上に搭載し、前記半導体パッ
ケージと前記配線基板との間に空隙を形成するととも
に、前記半導体パッケージの裏面に対向させて、前記配
線基板に冷媒が流れるための孔を穿設した半導体装置の
冷却実装構造において、前記孔は、前記配線基板に平行
に流れる冷媒流れ方向に沿って斜めに形成され、かつ、
前記孔へ前記冷媒を導くガイド板が、前記孔の流入口
に、前記冷媒流れ方向に沿って斜めに形成され、前記配
線基板に平行に流れる冷媒が、前記ガイド板に案内され
て前記斜めの孔へ流入し、前記半導体パッケージの裏面
へ導かれる構造であることを特徴とするものである。
つの半導体チップを搭載した、少なくとも１つ以上の半
導体パッケージを配線基板上に搭載し、前記半導体パッ
ケージと前記配線基板との間に空隙を形成するととも
に、前記半導体パッケージの裏面に対向させて、前記配
線基板に冷媒が流れるための孔を穿設した半導体装置の
冷却実装構造において、前記孔は、前記配線基板に平行
に流れる冷媒流れ方向に沿って斜めに形成され、かつ、
前記孔へ前記冷媒を導くガイド板が、前記孔の流入口
に、前記冷媒流れ方向に沿って斜めに形成され、前記配
線基板に平行に流れる冷媒が、前記ガイド板に案内され
て前記斜めの孔へ流入し、前記半導体パッケージの裏面
へ導かれる構造であることを特徴とするものである。
上記構成によれば、配線基板に斜めの孔を穿設したの
で、配線基板に平行な冷媒の流れが、この斜めを孔に円
滑に流入し通過するとともに、この孔の流入口に冷媒流
れに沿って設けたガイド板によって、冷媒は斜めの孔内
へ導入されて、半導体パッケージと配線基板との間の空
隙に達する。そのため、空隙への冷却媒体の流入量を確
保でき、半導体パッケージの配線基板側の面を効率良く
冷却することができる。
で、配線基板に平行な冷媒の流れが、この斜めを孔に円
滑に流入し通過するとともに、この孔の流入口に冷媒流
れに沿って設けたガイド板によって、冷媒は斜めの孔内
へ導入されて、半導体パッケージと配線基板との間の空
隙に達する。そのため、空隙への冷却媒体の流入量を確
保でき、半導体パッケージの配線基板側の面を効率良く
冷却することができる。
以下、本発明の一実施例を図面に従って説明する前
に、いくつかの参考例を第１図〜第５図を用いて説明す
る。
に、いくつかの参考例を第１図〜第５図を用いて説明す
る。
第１図において、半導体チップ４は多数の導電層およ
び絶縁層からなる多層基板11上に搭載され球状の半田ボ
ール５によって電気的に接続されている。また、多層基
板11上に搭載された半導体チップ４はセラミック材料等
によって封止され半導体パッケージ２を形成している。
配線基板１に向かい合っている半導体パッケージ２の面
には、面中央部を除き半導体チップ４に電気的に接続さ
れた多数の入出力ピン３が取付けられている。更に、半
導体パッケージ２に取付けられた入出力ピン３の先端は
多層基板から成る配線基板１に銀ロー付け等によって接
続されている。このとき、半導体パッケージ２と配線基
板１との間には適当な空隙７が確保される。また、半導
体パッケージ２の下部に位置する配線基板１には、冷媒
の通路と成る孔６が開けられている。
び絶縁層からなる多層基板11上に搭載され球状の半田ボ
ール５によって電気的に接続されている。また、多層基
板11上に搭載された半導体チップ４はセラミック材料等
によって封止され半導体パッケージ２を形成している。
配線基板１に向かい合っている半導体パッケージ２の面
には、面中央部を除き半導体チップ４に電気的に接続さ
れた多数の入出力ピン３が取付けられている。更に、半
導体パッケージ２に取付けられた入出力ピン３の先端は
多層基板から成る配線基板１に銀ロー付け等によって接
続されている。このとき、半導体パッケージ２と配線基
板１との間には適当な空隙７が確保される。また、半導
体パッケージ２の下部に位置する配線基板１には、冷媒
の通路と成る孔６が開けられている。
第２図は、第１図のII−II線に沿った断面図である。
配線基板１の半導体パッケージ２に対向する面の中央部
に冷却媒体の通路と成る孔６は開けられている。
配線基板１の半導体パッケージ２に対向する面の中央部
に冷却媒体の通路と成る孔６は開けられている。
運転時において、半導体チップ４において発生した熱
は、半田ボール５および多層基板11に伝熱し半導体パッ
ケージ２全体に伝えられる。さらに、入出力ピン３およ
び大気中へと伝わる。一方、配線基板１裏面に吹き付け
られた冷媒は、孔６より空隙７に流入し半導体パッケー
ジ２の裏面および入出力ピン３の周面において熱交換を
行ない配線基板１から流れ去る。この一連の過程によ
り、半導体チップは効果的に冷却される。
は、半田ボール５および多層基板11に伝熱し半導体パッ
ケージ２全体に伝えられる。さらに、入出力ピン３およ
び大気中へと伝わる。一方、配線基板１裏面に吹き付け
られた冷媒は、孔６より空隙７に流入し半導体パッケー
ジ２の裏面および入出力ピン３の周面において熱交換を
行ない配線基板１から流れ去る。この一連の過程によ
り、半導体チップは効果的に冷却される。
第３図は、１個の半導体パッケージ２に対して冷媒導
入用孔６を複数個設けたものである。第１図の例と同様
に配線基板１の裏面に冷媒を噴射し、冷媒を空隙７に導
入して半導体パッケージ２の裏面および入出力ピン３の
周面において熱交換を行なわせる。
入用孔６を複数個設けたものである。第１図の例と同様
に配線基板１の裏面に冷媒を噴射し、冷媒を空隙７に導
入して半導体パッケージ２の裏面および入出力ピン３の
周面において熱交換を行なわせる。
本例によれば、孔６を複数個にすることにより冷却の
効率を高めると共に、配線基板１に１個の大きな孔を開
けることにより配線基板１内の導電層の配置に制約を与
えることを回避し、冷却に必要な流量を確保することが
できる。
効率を高めると共に、配線基板１に１個の大きな孔を開
けることにより配線基板１内の導電層の配置に制約を与
えることを回避し、冷却に必要な流量を確保することが
できる。
第４図は、第１図に示した例において半導体パッケー
ジ２に冷却フィン８を取付けたものである。この例で
は、配線基板１の裏面に冷媒を噴射し、空隙７に導入し
半導体パッケージ２の裏面および入出力ピン３の周面に
おいて熱交換を行なわせた後、半導体パッケージ２上面
および側面に伝えられた熱を冷却フィン８から奪うこと
によってさらに冷却性能を高めた例である。
ジ２に冷却フィン８を取付けたものである。この例で
は、配線基板１の裏面に冷媒を噴射し、空隙７に導入し
半導体パッケージ２の裏面および入出力ピン３の周面に
おいて熱交換を行なわせた後、半導体パッケージ２上面
および側面に伝えられた熱を冷却フィン８から奪うこと
によってさらに冷却性能を高めた例である。
第５図は、第１図に示した例において入出力ピン３の
基部に冷却フィン8Aを設けたものである。このようにす
ると、入出力ピン３の周囲の放熱面積が大きくなり、空
隙７を流れる冷媒によって入出力ピン３を効率良く冷却
することができる。
基部に冷却フィン8Aを設けたものである。このようにす
ると、入出力ピン３の周囲の放熱面積が大きくなり、空
隙７を流れる冷媒によって入出力ピン３を効率良く冷却
することができる。
第６図は、本発明の一実施例を示すもので、配線基板
１に斜めの孔6Aを穿設するとともに、孔6Aへの冷却媒体
の流入を助けるガイド板９を設置したものである。本実
施例においては、冷却媒体の流入を助けるガイド板９を
設けることにより、配線基板１に沿って冷却媒体が流れ
ている場合においても空隙７への冷却媒体の流入量を確
保し効率的に冷却を行おうようにした。
１に斜めの孔6Aを穿設するとともに、孔6Aへの冷却媒体
の流入を助けるガイド板９を設置したものである。本実
施例においては、冷却媒体の流入を助けるガイド板９を
設けることにより、配線基板１に沿って冷却媒体が流れ
ている場合においても空隙７への冷却媒体の流入量を確
保し効率的に冷却を行おうようにした。
本実施例は多数の半導体パッケージ２が搭載されてい
る配線基板１が多数平行に設置されていて、配線基板１
に向かう合う位置に冷却媒体の供給装置が設置できない
ような場合に効果的である。
る配線基板１が多数平行に設置されていて、配線基板１
に向かう合う位置に冷却媒体の供給装置が設置できない
ような場合に効果的である。
以上説明したように、本発明によれば、半導体パッケ
ージと配線基板との間への、冷却媒体の流入量を確保で
き、効率的に冷却できるため、空気量を増大させること
なく冷却効率を向上させることができる。しかも、多数
の半導体パッケージを搭載した配線基板が多数平行に設
置され、配線基板に対向して冷却媒体の供給装置が設置
できないような場合にきわめて効果的である。
ージと配線基板との間への、冷却媒体の流入量を確保で
き、効率的に冷却できるため、空気量を増大させること
なく冷却効率を向上させることができる。しかも、多数
の半導体パッケージを搭載した配線基板が多数平行に設
置され、配線基板に対向して冷却媒体の供給装置が設置
できないような場合にきわめて効果的である。
第１図は半導体装置の冷却実装構造の一参考例を示す断
面図、第２図は第１図のII−II線に沿った断面図、第３
図〜第５図はそれぞれ他の参考例を示す断面図、第６図
は本発明の一実施例を示す断面図、第７図は従来の半導
体装置の冷却実装構造を示す断面図である。 １……配線基板、２……半導体パッケージ、３……入出
力ピン、４……半導体チップ、５……半田ボール、6,6A
……孔、７……空隙、8,8A……冷却フィン、９……ガイ
ド板。
面図、第２図は第１図のII−II線に沿った断面図、第３
図〜第５図はそれぞれ他の参考例を示す断面図、第６図
は本発明の一実施例を示す断面図、第７図は従来の半導
体装置の冷却実装構造を示す断面図である。 １……配線基板、２……半導体パッケージ、３……入出
力ピン、４……半導体チップ、５……半田ボール、6,6A
……孔、７……空隙、8,8A……冷却フィン、９……ガイ
ド板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横山 宏 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所日立研究所内 (56)参考文献 実開 昭62−42273（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−172948（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−27447（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−13991（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭59−34156（ＪＰ，Ｙ２)
Claims (1)
- 【請求項１】少なくとも１つの半導体チップを搭載し
た、少なくとも１つ以上の半導体パッケージを配線基板
上に搭載し、前記半導体パッケージと前記配線基板との
間に空隙を形成するとともに、前記半導体パッケージの
裏面に対向させて、前記配線基板に冷媒が流れるための
孔を穿設した半導体装置の冷却実装構造において、前記
孔は、前記配線基板に平行に流れる冷媒流れ方向に沿っ
て斜めに形成され、かつ、前記孔へ前記冷媒を導くガイ
ド板が、前記孔の流入口に、前記冷媒流れ方向に沿って
斜めに形成され、前記配線基板に平行に流れる冷媒が、
前記ガイド板に案内されて前記斜めの孔へ流入し、前記
半導体パッケージの裏面へ導かれる構造であることを特
徴とする半導体装置の冷却実装構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63231828A JP2610492B2 (ja) | 1988-09-16 | 1988-09-16 | 半導体装置の冷却実装構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63231828A JP2610492B2 (ja) | 1988-09-16 | 1988-09-16 | 半導体装置の冷却実装構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0281463A JPH0281463A (ja) | 1990-03-22 |
| JP2610492B2 true JP2610492B2 (ja) | 1997-05-14 |
Family
ID=16929657
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63231828A Expired - Fee Related JP2610492B2 (ja) | 1988-09-16 | 1988-09-16 | 半導体装置の冷却実装構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2610492B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101847166B1 (ko) * | 2012-09-28 | 2018-04-09 | 삼성전기주식회사 | 모바일기기 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3021783B2 (ja) * | 1991-05-22 | 2000-03-15 | ティーディーケイ株式会社 | ディスクカートリッジ |
| JP5023735B2 (ja) * | 2007-02-21 | 2012-09-12 | 富士通株式会社 | 冷却板および電子装置 |
| JP5062014B2 (ja) * | 2008-04-17 | 2012-10-31 | セイコーエプソン株式会社 | 電子回路モジュール、電力供給装置、プロジェクタ |
| JP2009266885A (ja) * | 2008-04-22 | 2009-11-12 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 配線基板を備えた電気装置の冷却装置 |
| JP7165008B2 (ja) * | 2018-09-27 | 2022-11-02 | 株式会社荏原製作所 | 給水装置 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56172948U (ja) * | 1980-05-21 | 1981-12-21 | ||
| JPS5934156U (ja) * | 1982-08-30 | 1984-03-02 | トヨタ自動車株式会社 | ねじりダンパ機能を備えたプ−リ |
| JPS6027447U (ja) * | 1983-07-08 | 1985-02-25 | 富士通株式会社 | 放熱器 |
| JPS6113991U (ja) * | 1984-06-29 | 1986-01-27 | 三菱電機株式会社 | プリント配線基板の冷却装置 |
| JPS6242273U (ja) * | 1985-09-02 | 1987-03-13 |
-
1988
- 1988-09-16 JP JP63231828A patent/JP2610492B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101847166B1 (ko) * | 2012-09-28 | 2018-04-09 | 삼성전기주식회사 | 모바일기기 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0281463A (ja) | 1990-03-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |