JP2616681B2 - 半導体装置用ヒートシンク - Google Patents
半導体装置用ヒートシンクInfo
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- JP2616681B2 JP2616681B2 JP33394493A JP33394493A JP2616681B2 JP 2616681 B2 JP2616681 B2 JP 2616681B2 JP 33394493 A JP33394493 A JP 33394493A JP 33394493 A JP33394493 A JP 33394493A JP 2616681 B2 JP2616681 B2 JP 2616681B2
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- heat sink
- semiconductor device
- fin
- fan
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＩＣチップやＬＳＩチッ
プなどのチップを搭載する半導体装置用のヒートシンク
に関するものである。
プなどのチップを搭載する半導体装置用のヒートシンク
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近の高度な半導体素子は、ゲート当り
のスピード、電力積が逐次減少していると共に、微細加
工技術の発達により、ゲート当りの占有面積も次第に減
少している。このため、半導体チップは高速化ならびに
高集積化される傾向にある。一方、この半導体チップを
保護し信頼性を向上させるパッケージも、半導体チップ
のボンディング技術の導入などにより高度な実装技術が
必要な領域へと発展してきている。これに伴い、近年の
コンピュータ装置などにおいては、装置の処理性能や信
頼性の向上などのためにＬＳＩ化された半導体素子や高
密度で且つ小型化されたＬＳＩチップ搭載用の各種半導
体パッケージが次第に取り入れられるようになってき
た。
のスピード、電力積が逐次減少していると共に、微細加
工技術の発達により、ゲート当りの占有面積も次第に減
少している。このため、半導体チップは高速化ならびに
高集積化される傾向にある。一方、この半導体チップを
保護し信頼性を向上させるパッケージも、半導体チップ
のボンディング技術の導入などにより高度な実装技術が
必要な領域へと発展してきている。これに伴い、近年の
コンピュータ装置などにおいては、装置の処理性能や信
頼性の向上などのためにＬＳＩ化された半導体素子や高
密度で且つ小型化されたＬＳＩチップ搭載用の各種半導
体パッケージが次第に取り入れられるようになってき
た。
【０００３】ところで、このように素子の高集積化の度
合が大きくなると、半導体チップの消費電力も増大する
ことになる。そのため、消費電力の大きなＳＬＩチップ
はプラスチックに比べ熱伝導率の大きいセラミックなど
のパッケージに搭載し、さらにボードのみによる放熱で
は当然ＬＳＩチップの冷却に対して限界がある。
合が大きくなると、半導体チップの消費電力も増大する
ことになる。そのため、消費電力の大きなＳＬＩチップ
はプラスチックに比べ熱伝導率の大きいセラミックなど
のパッケージに搭載し、さらにボードのみによる放熱で
は当然ＬＳＩチップの冷却に対して限界がある。
【０００４】そこで、前述の高速でかつ高集積化された
ＬＳＩチップを搭載する従来の半導体パッケージにおい
ては、ＬＳＩチップからの放熱に対し冷却の観点から、
放熱効率の高いアルミニウムや銅の材料からなるヒート
シンクを、半導体パッケージの上面に、熱伝導性の優れ
た半田や接着剤に第３図は従来の半導体装置用ヒートシ
ンクの一例の斜視図である。図において、１はベース
で、この上にプレート状のフィン２が縦に複数個配列さ
れている構造をとる。ベース１およびフィン２はいずれ
もアルミニウム、銅などの熱伝導性の良い材料で構成さ
れている。現在、このような構造の半導体装置用ヒート
シンクが製作されており、自然冷却または装置内部に取
り付けられた冷却ファンにより冷却される。
ＬＳＩチップを搭載する従来の半導体パッケージにおい
ては、ＬＳＩチップからの放熱に対し冷却の観点から、
放熱効率の高いアルミニウムや銅の材料からなるヒート
シンクを、半導体パッケージの上面に、熱伝導性の優れ
た半田や接着剤に第３図は従来の半導体装置用ヒートシ
ンクの一例の斜視図である。図において、１はベース
で、この上にプレート状のフィン２が縦に複数個配列さ
れている構造をとる。ベース１およびフィン２はいずれ
もアルミニウム、銅などの熱伝導性の良い材料で構成さ
れている。現在、このような構造の半導体装置用ヒート
シンクが製作されており、自然冷却または装置内部に取
り付けられた冷却ファンにより冷却される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような構造の半導体装置用ヒートシンクでは、ヒートシ
ンクの放熱効率があまりよくなく、十分な冷却効果が得
られないという欠点を有していた。これにより、半導体
装置内のチップそのものの温度上昇によりデバイスの動
作速度が低下するなどの問題が生ずる。
ような構造の半導体装置用ヒートシンクでは、ヒートシ
ンクの放熱効率があまりよくなく、十分な冷却効果が得
られないという欠点を有していた。これにより、半導体
装置内のチップそのものの温度上昇によりデバイスの動
作速度が低下するなどの問題が生ずる。
【０００６】本発明の目的は、発熱量の大きな高集積化
ＬＳＩチップを搭載した半導体装置に搭載しても、動作
時のチップの温度上昇を抑制し、放熱効果が十分である
ような信頼性の高いヒートシンクを提供することにあ
る。
ＬＳＩチップを搭載した半導体装置に搭載しても、動作
時のチップの温度上昇を抑制し、放熱効果が十分である
ような信頼性の高いヒートシンクを提供することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の半導体装置用ヒートシンクおいては、フィ
ン群と撹拌ファンとを有する半導体装置用ヒートシンク
であって、フィン群は二つの平行平板の間にプレートが
縦に多数配列された形状をしており、撹拌ファンはフィ
ン面に垂直にフィンの側面からすべてのフィンを貫通し
ている穴に設けられた回転軸とその周辺に設けられたフ
ァンより構成され、任意の二つのフィンに設けられた軸
受により支持され、撹拌ファンの構造は回転軸がありす
べてのフィン隙間の回転軸の円周上に一個または複数個
のファンが設置されており、撹拌ファンはヒートシンク
側面に配置された回転機構によって回転することにより
ファンがフィン隙間を通過する構造となっており、フィ
ンの隙間のうちファンが回転してもファンが通過しない
領域は仕切板によって上下に分割されている構造を特徴
とする。
め、本発明の半導体装置用ヒートシンクおいては、フィ
ン群と撹拌ファンとを有する半導体装置用ヒートシンク
であって、フィン群は二つの平行平板の間にプレートが
縦に多数配列された形状をしており、撹拌ファンはフィ
ン面に垂直にフィンの側面からすべてのフィンを貫通し
ている穴に設けられた回転軸とその周辺に設けられたフ
ァンより構成され、任意の二つのフィンに設けられた軸
受により支持され、撹拌ファンの構造は回転軸がありす
べてのフィン隙間の回転軸の円周上に一個または複数個
のファンが設置されており、撹拌ファンはヒートシンク
側面に配置された回転機構によって回転することにより
ファンがフィン隙間を通過する構造となっており、フィ
ンの隙間のうちファンが回転してもファンが通過しない
領域は仕切板によって上下に分割されている構造を特徴
とする。
【０００８】
【作用】超ＬＳＩのように素子の高集積化の度合が大き
くなると、半導体チップの消費電力が増大し、そのた
め、消費電力の大きなＬＳＩチップはＬＳＩチップから
の放熱に対する冷却の観点から、放熱効率の高いアルミ
ニウムや銅の材料からなるヒートシンクを、ＬＳＩチッ
プの固着面と対向する反対側の表面に、熱伝導性の優れ
た半田や接着剤により一体的に固着させ放熱させるよう
にしている。ヒートシンクの形状は様々であり、プレー
トフィン型、フィン水平型、ピンフィン型などのものが
用いられる。
くなると、半導体チップの消費電力が増大し、そのた
め、消費電力の大きなＬＳＩチップはＬＳＩチップから
の放熱に対する冷却の観点から、放熱効率の高いアルミ
ニウムや銅の材料からなるヒートシンクを、ＬＳＩチッ
プの固着面と対向する反対側の表面に、熱伝導性の優れ
た半田や接着剤により一体的に固着させ放熱させるよう
にしている。ヒートシンクの形状は様々であり、プレー
トフィン型、フィン水平型、ピンフィン型などのものが
用いられる。
【０００９】本発明の半導体装置用ヒートシンクでは、
プレートフィンの隙間の空気は撹拌ファンによって強制
的に移動させられるため、圧力降下による流速の低下は
発生しない。そのため、従来のヒートシンクよりもフィ
ン隙間での空気の流速が大きくなり、結果として放熱効
率は飛躍的に大きくなる。
プレートフィンの隙間の空気は撹拌ファンによって強制
的に移動させられるため、圧力降下による流速の低下は
発生しない。そのため、従来のヒートシンクよりもフィ
ン隙間での空気の流速が大きくなり、結果として放熱効
率は飛躍的に大きくなる。
【００１０】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【００１１】第１図は、本発明の半導体装置用ヒートシ
ンクの一例を示す断面図である。図において、１および
２は平行に配置されたプレートであり、３はフィンでい
ずれも材質はアルミニウムである。プレート１、２およ
びフィン３は一体成型または溶接等の熱伝導性の高い接
続方法によって接続されている。ヒートシンクの内部に
は撹拌ファン４が設けられており、ヒートシンクの両端
のフィンに設けられた軸受５によって支持されている。
また、撹拌ファン４の構造は、フィンの側面からすべて
のフィンを貫通している穴６に設けられた回転軸７と、
その周辺に設けられたファン８より構成されている。ま
た、ヒートシンクの側面にはモータ９が設置されてお
り、これによって撹拌ファン４を回転させる。
ンクの一例を示す断面図である。図において、１および
２は平行に配置されたプレートであり、３はフィンでい
ずれも材質はアルミニウムである。プレート１、２およ
びフィン３は一体成型または溶接等の熱伝導性の高い接
続方法によって接続されている。ヒートシンクの内部に
は撹拌ファン４が設けられており、ヒートシンクの両端
のフィンに設けられた軸受５によって支持されている。
また、撹拌ファン４の構造は、フィンの側面からすべて
のフィンを貫通している穴６に設けられた回転軸７と、
その周辺に設けられたファン８より構成されている。ま
た、ヒートシンクの側面にはモータ９が設置されてお
り、これによって撹拌ファン４を回転させる。
【００１２】第２図は、図１の本発明の半導体装置用ヒ
ートシンクのＡ−Ａ断面図である。図において、撹拌フ
ァン４の構造は、すべてのフィン隙間の回転軸７の円周
上に４個のファン８が設置されており、モータによって
回転したときにファン８はフィンの隙間を通過する構造
となっている。また、フィンの隙間のうちファンが回転
してもファンが通過しない領域においては仕切板１０に
よってフィンの隙間が上下に分割されている。このよう
な構造により、フィンの隙間の空気を圧力降下を少なく
して送ることが可能となり、さらに仕切板によりフィン
隙間の上下を分割しているため、フィンによって加熱さ
れた空気と外部より送られてきた空気を混合させること
なく別々に送ることが可能となり、結果として放熱効率
が飛躍的に向上する。
ートシンクのＡ−Ａ断面図である。図において、撹拌フ
ァン４の構造は、すべてのフィン隙間の回転軸７の円周
上に４個のファン８が設置されており、モータによって
回転したときにファン８はフィンの隙間を通過する構造
となっている。また、フィンの隙間のうちファンが回転
してもファンが通過しない領域においては仕切板１０に
よってフィンの隙間が上下に分割されている。このよう
な構造により、フィンの隙間の空気を圧力降下を少なく
して送ることが可能となり、さらに仕切板によりフィン
隙間の上下を分割しているため、フィンによって加熱さ
れた空気と外部より送られてきた空気を混合させること
なく別々に送ることが可能となり、結果として放熱効率
が飛躍的に向上する。
【００１３】本発明による、半導体装置用ヒートシンク
を搭載した半導体装置と、従来の構造の半導体装置用ヒ
ートシンクを搭載した半導体装置の熱抵抗を実験で比較
した。本発明のヒートシンクを搭載した半導体装置で
は、モータを定格電圧で回転させたときの熱抵抗は１．
５℃／Ｗであった。これに対して従来のヒートシンクを
搭載した半導体装置では、外部ファンによる空気流速が
１ｍ／ｓのとき熱抵抗は３．７℃／Ｗであった。以上よ
り、従来のプレートフィン型ヒートシンクよりも、本発
明の撹拌ファンを内蔵したヒートシンクの方が放熱効率
が大きくなることがわかった。
を搭載した半導体装置と、従来の構造の半導体装置用ヒ
ートシンクを搭載した半導体装置の熱抵抗を実験で比較
した。本発明のヒートシンクを搭載した半導体装置で
は、モータを定格電圧で回転させたときの熱抵抗は１．
５℃／Ｗであった。これに対して従来のヒートシンクを
搭載した半導体装置では、外部ファンによる空気流速が
１ｍ／ｓのとき熱抵抗は３．７℃／Ｗであった。以上よ
り、従来のプレートフィン型ヒートシンクよりも、本発
明の撹拌ファンを内蔵したヒートシンクの方が放熱効率
が大きくなることがわかった。
【００１４】なお、上記実施例においては、ヒートシン
ク材料としてはアルミニウムの場合の例を説明してきた
が、これに限らず熱伝導率の良い材料ならば本発明の効
果を十分に満足できることは明らかである。また、撹拌
ファンを回転させるためにモータを用いているが、これ
についても回転させる機構を持つものであればモータに
限らず任意の装置でよい。さらに回転軸上の一つのフィ
ン隙間内でのファンの枚数についても、上記実施例では
４枚の場合の例を説明してきたが、ファンの枚数につい
ても任意でよい。
ク材料としてはアルミニウムの場合の例を説明してきた
が、これに限らず熱伝導率の良い材料ならば本発明の効
果を十分に満足できることは明らかである。また、撹拌
ファンを回転させるためにモータを用いているが、これ
についても回転させる機構を持つものであればモータに
限らず任意の装置でよい。さらに回転軸上の一つのフィ
ン隙間内でのファンの枚数についても、上記実施例では
４枚の場合の例を説明してきたが、ファンの枚数につい
ても任意でよい。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
放熱効率の大きな半導体装置用ヒートシンクを提供する
ことが可能であるため、高速・高密度のチップを搭載し
た半導体装置が実現されるという効果が得られる。
放熱効率の大きな半導体装置用ヒートシンクを提供する
ことが可能であるため、高速・高密度のチップを搭載し
た半導体装置が実現されるという効果が得られる。
【図１】本発明の半導体装置用ヒートシンクの一例を示
す断面図である。
す断面図である。
【図２】図１の本発明の半導体装置用ヒートシンクのＡ
−Ａ断面図である。
−Ａ断面図である。
【図３】従来の半導体装置用ヒートシンクの一例の斜視
図である。
図である。
１ プレート ２ プレート ３ フィン ４ 撹拌ファン ５ 軸受 ６ 穴 ７ 回転軸 ８ ファン ９ モータ １０ 仕切板
Claims (1)
- 【請求項１】 フィン群と撹拌ファンとを有する半導体
装置用ヒートシンクであって、二つの平行平板の間にプ
レートが縦に多数配列された形状をした前記フィン群
と、前記フィン群のフィン面に垂直に全ての該フィンの
側面を貫通している穴に通された回転軸であって、前記
回転軸の円周上に設けられた一個または複数個のファン
より構成される撹拌ファンと、前記撹拌ファンのファン
を前記フィン群のフィン間隙を通過するように前記撹拌
ファンを回転させる回転機構と、前記フィンの間隙のう
ち前記ファンが回転してもファンが通過しない領域を上
下に分割する仕切板を有することを特徴とする半導体装
置用ヒートシンク。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33394493A JP2616681B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 半導体装置用ヒートシンク |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33394493A JP2616681B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 半導体装置用ヒートシンク |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07202086A JPH07202086A (ja) | 1995-08-04 |
| JP2616681B2 true JP2616681B2 (ja) | 1997-06-04 |
Family
ID=18271725
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33394493A Expired - Fee Related JP2616681B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 半導体装置用ヒートシンク |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2616681B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2891141B2 (ja) * | 1995-08-18 | 1999-05-17 | 日本電気株式会社 | 電子部品用空冷装置 |
-
1993
- 1993-12-28 JP JP33394493A patent/JP2616681B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07202086A (ja) | 1995-08-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19970121 |
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