JP2625398B2 - マルチチップ冷却装置 - Google Patents
マルチチップ冷却装置Info
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- JP2625398B2 JP2625398B2 JP5787995A JP5787995A JP2625398B2 JP 2625398 B2 JP2625398 B2 JP 2625398B2 JP 5787995 A JP5787995 A JP 5787995A JP 5787995 A JP5787995 A JP 5787995A JP 2625398 B2 JP2625398 B2 JP 2625398B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、複数の半導体素子を搭
載したマルチチップモジュールを冷却するマルチチップ
冷却装置に関する。
載したマルチチップモジュールを冷却するマルチチップ
冷却装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のマルチチップモジュールの冷却構
造の一例が特開平５−１６０５８９号公報に示されてい
る。
造の一例が特開平５−１６０５８９号公報に示されてい
る。
【０００３】図４（Ａ）を参照すると、この公報には、
配線基板２４の平面にＴＡＢ２２方式でＬＳＩチップ２
１が実装されており、配線基板２４の裏面にはピンファ
ン型の空冷ヒートシンク３１が実装されている。
配線基板２４の平面にＴＡＢ２２方式でＬＳＩチップ２
１が実装されており、配線基板２４の裏面にはピンファ
ン型の空冷ヒートシンク３１が実装されている。
【０００４】図４（Ａ）および（Ｂ）を参照すると、Ｌ
ＳＩチップ２１で発生された熱は、配線基板２４を介し
てヒートシンク３１に伝えられ、ファン３２から送り込
まれエアダクト３８内を通して、ヒートシンク３１に与
えられた空気がヒートシンク３１の熱を奪っている。ま
た、従来のマルチチップモジュールの冷却構造の他の例
が１９９３年８月に発行された刊行物「日経マイクロデ
バイス １９９３年８月号」の第６２頁図２（ｂ）に示
されている。これを模式化した図５を参照すると、マル
チチップモジュールは、マイクロプロセッサチップ４１
がセラミック基板４２の金属性放熱板４４にベアチップ
実装されている。マイクロプロセッサチップ４１の発生
する熱は、セラミック基板中央の金属性放熱板４４を介
して放熱される。表面実装パッケージ４３は、マイクロ
プロセッサチップ４１の実装面とは反対側のセラミック
基板４２の面に実装されている。この表面実装パッケー
ジ４３は、液体状の樹脂等を流し込み、半導体素子等の
対象物を覆ったり、埋め込んで硬化させるポッティング
が施されておらず、修理交換が可能になっている。
ＳＩチップ２１で発生された熱は、配線基板２４を介し
てヒートシンク３１に伝えられ、ファン３２から送り込
まれエアダクト３８内を通して、ヒートシンク３１に与
えられた空気がヒートシンク３１の熱を奪っている。ま
た、従来のマルチチップモジュールの冷却構造の他の例
が１９９３年８月に発行された刊行物「日経マイクロデ
バイス １９９３年８月号」の第６２頁図２（ｂ）に示
されている。これを模式化した図５を参照すると、マル
チチップモジュールは、マイクロプロセッサチップ４１
がセラミック基板４２の金属性放熱板４４にベアチップ
実装されている。マイクロプロセッサチップ４１の発生
する熱は、セラミック基板中央の金属性放熱板４４を介
して放熱される。表面実装パッケージ４３は、マイクロ
プロセッサチップ４１の実装面とは反対側のセラミック
基板４２の面に実装されている。この表面実装パッケー
ジ４３は、液体状の樹脂等を流し込み、半導体素子等の
対象物を覆ったり、埋め込んで硬化させるポッティング
が施されておらず、修理交換が可能になっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来技術の一例
では、ＬＳＩチップ１の発熱が均一であれば効率的であ
る。マイクロプロセッサーチップとキャッシュメモリ用
スタティック・ランダム・アクセス・メモリ（以下ＳＲ
ＡＭ）の組み合わせなどでは、マイクロプロセッサの発
熱量がキャッシュメモリ用ＳＲＡＭの発熱量の数倍−数
十倍ある。このため、最大発熱量のＬＳＩチップを冷却
する構造をとる必要がある。この結果、装置またはユニ
ット全体としては冷却上の無駄が生じ、空冷ヒートシン
ク１１の大型化や冷却風の高速化に伴なう騒音の増大等
を生じていた。
では、ＬＳＩチップ１の発熱が均一であれば効率的であ
る。マイクロプロセッサーチップとキャッシュメモリ用
スタティック・ランダム・アクセス・メモリ（以下ＳＲ
ＡＭ）の組み合わせなどでは、マイクロプロセッサの発
熱量がキャッシュメモリ用ＳＲＡＭの発熱量の数倍−数
十倍ある。このため、最大発熱量のＬＳＩチップを冷却
する構造をとる必要がある。この結果、装置またはユニ
ット全体としては冷却上の無駄が生じ、空冷ヒートシン
ク１１の大型化や冷却風の高速化に伴なう騒音の増大等
を生じていた。
【０００６】上述の従来技術の他の例では、マイクロプ
ロセッサーチップは、金属性放熱板と必要に応じてこの
金属性放熱板に固着されるヒートシンクで冷却可能であ
る。しかし、表面実装型パッケージについての放熱は、
パッケージ表面のみからであり、近年のスタティック・
ランダム・アクセス・メモリ（ＳＲＡＭ）の高速・大容
量化に伴なう発熱量が増大し、冷却しきれなくなってい
る。
ロセッサーチップは、金属性放熱板と必要に応じてこの
金属性放熱板に固着されるヒートシンクで冷却可能であ
る。しかし、表面実装型パッケージについての放熱は、
パッケージ表面のみからであり、近年のスタティック・
ランダム・アクセス・メモリ（ＳＲＡＭ）の高速・大容
量化に伴なう発熱量が増大し、冷却しきれなくなってい
る。
【０００７】本発明の目的は、表面実装型パッケージの
冷却能力を向上させるようにしたマルチチップ冷却装置
を提供することにある。
冷却能力を向上させるようにしたマルチチップ冷却装置
を提供することにある。
【０００８】本発明の他の目的は、同一基板上に実装さ
れた発熱量の大きい半導体素子と発熱量の大きくない半
導体素子とを効率よく冷却するようにしたマルチチップ
冷却装置を提供することにある。
れた発熱量の大きい半導体素子と発熱量の大きくない半
導体素子とを効率よく冷却するようにしたマルチチップ
冷却装置を提供することにある。
【０００９】本発明の他の目的は、表面実装型パッケー
ジの冷却を効率よく行うとともに、パッケージの補修修
理を容易にするようにしたマルチチップ冷却装置を提供
することにある。
ジの冷却を効率よく行うとともに、パッケージの補修修
理を容易にするようにしたマルチチップ冷却装置を提供
することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の第１のマルチチ
ップ冷却装置は、半導体素子を実装した基板と、この基
板の半導体素子実装面とは反対の面に取り付けられたヒ
ートシンクと、前記基板の前記ヒートシンクの実装面に
おける前記ヒートシンクの実装位置を除いた領域に取り
付けられた表面実装型パッケージと、前記ヒートシンク
に冷却風を衝突させる位置に設けられた冷却用ファン
と、この冷却用ファンからの冷却風により放熱されたヒ
ートシンクからの排気を前記表面実装型パッケージへ導
くダクトとを含む。
ップ冷却装置は、半導体素子を実装した基板と、この基
板の半導体素子実装面とは反対の面に取り付けられたヒ
ートシンクと、前記基板の前記ヒートシンクの実装面に
おける前記ヒートシンクの実装位置を除いた領域に取り
付けられた表面実装型パッケージと、前記ヒートシンク
に冷却風を衝突させる位置に設けられた冷却用ファン
と、この冷却用ファンからの冷却風により放熱されたヒ
ートシンクからの排気を前記表面実装型パッケージへ導
くダクトとを含む。
【００１１】本発明の第２のマルチチップ冷却装置は、
前記基板の表面実装型パッケージの実装面と同じ面に塗
布された固着剤と、この固着剤によって前記基板の表面
実装型パッケージの実装面と同じ面に固着された取付板
とを備え、前記取付板に前記ヒートシンクを取付けたこ
とを特徴とする。
前記基板の表面実装型パッケージの実装面と同じ面に塗
布された固着剤と、この固着剤によって前記基板の表面
実装型パッケージの実装面と同じ面に固着された取付板
とを備え、前記取付板に前記ヒートシンクを取付けたこ
とを特徴とする。
【００１２】本発明の第３のマルチチップ冷却装置は、
前記第２のマルチチップ冷却装置の前記取付板が高熱伝
導率の金属からなることを特徴とする。
前記第２のマルチチップ冷却装置の前記取付板が高熱伝
導率の金属からなることを特徴とする。
【００１３】本発明の第４のマルチチップ冷却装置は、
前記第３のマルチチップ冷却装置における前記取付板が
銅とモリブデンとの焼結合金で形成されたことを特徴と
する。
前記第３のマルチチップ冷却装置における前記取付板が
銅とモリブデンとの焼結合金で形成されたことを特徴と
する。
【００１４】本発明の第５のマルチチップ冷却装置は、
前記第３のマルチチップ冷却装置における前記取付板が
銅とタングステンとの焼結合金で形成されたことを特徴
とする。
前記第３のマルチチップ冷却装置における前記取付板が
銅とタングステンとの焼結合金で形成されたことを特徴
とする。
【００１５】本発明の第６のマルチチップ冷却装置は、
前記第３のマルチチップ冷却装置における前記取付板が
アルミニウム系合金で形成されたことを特徴とする。
前記第３のマルチチップ冷却装置における前記取付板が
アルミニウム系合金で形成されたことを特徴とする。
【００１６】
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
詳細に説明する。
詳細に説明する。
【００１７】図１を参照すると、本発明の一実施例にお
ける冷却対象は、セラミック基板２，このセラミック基
板２にベアチップ実装された半導体素子１，この半導体
素子１の実装されたセラミック基板２の面とは、反対の
面に固着材４で固着されたネジ穴９を有する取付板３お
よびこの取付板３の実装されたセラミック基板２の面に
複数半田付けで実装された表面実装パッケージ７を備え
ている。
ける冷却対象は、セラミック基板２，このセラミック基
板２にベアチップ実装された半導体素子１，この半導体
素子１の実装されたセラミック基板２の面とは、反対の
面に固着材４で固着されたネジ穴９を有する取付板３お
よびこの取付板３の実装されたセラミック基板２の面に
複数半田付けで実装された表面実装パッケージ７を備え
ている。
【００１８】この表面実装パッケージ７は、スモール・
アウトライン・パッケージ（Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎ
ｅ Ｐａｃｋａｇｅ：ＳＯＰ），スモール・アウトライ
ン・Ｊ−リーディッド・パッケージ（Ｓｍａｌｌ Ｏｕ
ｔｌｉｎｅＪ−ｌｅａｄｅｄ Ｐａｃｋａｇｅ：ＳＯ
Ｊ），シン・スモール・アウトライン・パッケージ（Ｔ
ｈｉｎ Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇ
ｅ：ＴＳＯＰ），ボール・グリッド・アレイ（Ｂａｌｌ
Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ：ＢＧＡ）などのいずれの形状
であってもよい。
アウトライン・パッケージ（Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎ
ｅ Ｐａｃｋａｇｅ：ＳＯＰ），スモール・アウトライ
ン・Ｊ−リーディッド・パッケージ（Ｓｍａｌｌ Ｏｕ
ｔｌｉｎｅＪ−ｌｅａｄｅｄ Ｐａｃｋａｇｅ：ＳＯ
Ｊ），シン・スモール・アウトライン・パッケージ（Ｔ
ｈｉｎ Ｓｍａｌｌ Ｏｕｔｌｉｎｅ Ｐａｃｋａｇ
ｅ：ＴＳＯＰ），ボール・グリッド・アレイ（Ｂａｌｌ
Ｇｒｉｄ Ａｒｒａｙ：ＢＧＡ）などのいずれの形状
であってもよい。
【００１９】固着材４は、接着剤またはロウ材，半田等
で形成されている。
で形成されている。
【００２０】セラミック基板２と半導体素子１と表面実
装パッケージ７でマルチチップモジュールが構成されて
いる。
装パッケージ７でマルチチップモジュールが構成されて
いる。
【００２１】次に本発明の一実施例における冷却構造に
ついて図面を参照して詳細に説明する。
ついて図面を参照して詳細に説明する。
【００２２】図１および図２を参照すると、本発明の一
実施例における取付板３には、ヒートシンク５を取り付
けるためのネジ穴９が設けられている。取付板３は、半
導体素子１で発生した熱をヒートシンク５に伝えるため
の銅ＣｕとモリブデンＭｏまたは銅Ｃｕとタングステン
Ｗの焼結合金やアルミニウムＡｌ−シリュンＳｉなどの
アルミニウムＡｌ系合金のような高熱伝導率の金属製が
望ましい。
実施例における取付板３には、ヒートシンク５を取り付
けるためのネジ穴９が設けられている。取付板３は、半
導体素子１で発生した熱をヒートシンク５に伝えるため
の銅ＣｕとモリブデンＭｏまたは銅Ｃｕとタングステン
Ｗの焼結合金やアルミニウムＡｌ−シリュンＳｉなどの
アルミニウムＡｌ系合金のような高熱伝導率の金属製が
望ましい。
【００２３】本発明の一実施例の冷却構造の一例は、マ
ルチチップ・モジュールの取付板３のネジ穴９にネジで
取付けられたヒートシンク５、このヒートシンク５にこ
の冷却風を衝突させるような位置に取付けられたファン
６、およびこのファン６からの冷却風により放熱された
ヒートシンク５からの排気を表面実装型パッケージ７へ
導くダクト８を含む。
ルチチップ・モジュールの取付板３のネジ穴９にネジで
取付けられたヒートシンク５、このヒートシンク５にこ
の冷却風を衝突させるような位置に取付けられたファン
６、およびこのファン６からの冷却風により放熱された
ヒートシンク５からの排気を表面実装型パッケージ７へ
導くダクト８を含む。
【００２４】本発明の一実施例での冷却は以下のように
して行われる。
して行われる。
【００２５】半導体素子１で発生された熱は、セラミッ
ク基板２、固着材４および取付板３を介してヒートシン
ク５に伝わり、ファン６からの風で冷却され空気中に放
熱される。
ク基板２、固着材４および取付板３を介してヒートシン
ク５に伝わり、ファン６からの風で冷却され空気中に放
熱される。
【００２６】一方、表面実装型パッケージ７で発生され
た熱は、ヒートシンク５からの排気が表面実装型パッケ
ージ７へとダクト８により導かれ冷却される。これとと
もに、ダクト８により冷却風も導かれ、表面実装型パッ
ケージ７の表面に衝突することおよびダクト８で風が絞
り込まれることにより風速が増加する。この風速の増加
により冷却能力を向上することができる。
た熱は、ヒートシンク５からの排気が表面実装型パッケ
ージ７へとダクト８により導かれ冷却される。これとと
もに、ダクト８により冷却風も導かれ、表面実装型パッ
ケージ７の表面に衝突することおよびダクト８で風が絞
り込まれることにより風速が増加する。この風速の増加
により冷却能力を向上することができる。
【００２７】マルチチップモジュールとしてよく組み合
わされる高速なプロセッサーおよびキャッシュメモリや
周辺回路の組み合わせでは、マイクロプロセッサーの発
熱量が他の半導体素子の発熱量の数倍から数十倍に達す
る。このため、この実装例では、ベアチップ実装される
半導体素子１にプロセッサーを配置し、表面実装型パッ
ケージ７にキャッシュメモリや周辺回路を配置すればよ
い。本発明の一実施例をこのような配置にしたため発熱
量に応じた冷却となり、マルチチップモジュール全体と
して効率的な冷却を行うことができる。
わされる高速なプロセッサーおよびキャッシュメモリや
周辺回路の組み合わせでは、マイクロプロセッサーの発
熱量が他の半導体素子の発熱量の数倍から数十倍に達す
る。このため、この実装例では、ベアチップ実装される
半導体素子１にプロセッサーを配置し、表面実装型パッ
ケージ７にキャッシュメモリや周辺回路を配置すればよ
い。本発明の一実施例をこのような配置にしたため発熱
量に応じた冷却となり、マルチチップモジュール全体と
して効率的な冷却を行うことができる。
【００２８】表面実装型パッケージ７に他の部品が接触
していないため、リードや半田付け部に応力がかから
ず、パッケージ７の実装の信頼性の低下を防止できる。
していないため、リードや半田付け部に応力がかから
ず、パッケージ７の実装の信頼性の低下を防止できる。
【００２９】また、表面実装型パッケージに他と部品を
取付けていないため、パッケージの修理交換も容易にで
きる。
取付けていないため、パッケージの修理交換も容易にで
きる。
【００３０】
【発明の効果】本発明のマルチチップモジュールの冷却
構造は、ダクトによりヒートシンクからの排気を表面実
装型パッケージに導くことで表面実装型パーケージの冷
却能力を高めることができる。
構造は、ダクトによりヒートシンクからの排気を表面実
装型パッケージに導くことで表面実装型パーケージの冷
却能力を高めることができる。
【図１】本発明の一実施例の冷却対象部分を示す斜視図
である。
である。
【図２】本発明の一実施例の全体を示す斜視図である。
【図３】図２に示された一実施例のＡ−Ａ’の断面を示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図４】（Ａ）および（Ｂ）は従来技術の一例を示す図
である。
である。
【図５】従来技術の他の例を示す図である。
１ 半導体素子 ２ セラミック基板 ３ 取付板 ４ 固着材 ５ ヒートシンク ６ ファン ７ 表面実装型パッケージ ８ ダクト ９ ネジ穴
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体素子を実装した基板と、 この基板の半導体素子実装面とは反対の面に取り付けら
れたヒートシンクと、 前記基板の前記ヒートシンクの実装面における前記ヒー
トシンクの実装位置を除いた領域に取り付けられた表面
実装型パッケージと、 前記ヒートシンクに冷却風を衝突させる位置に設けられ
た冷却用ファンと、 この冷却用ファンからの冷却風により放熱されたヒート
シンクからの排気を前記表面実装型パッケージへ導くダ
クトとを含むことを特徴とするマルチチップ冷却装置。 - 【請求項２】 前記基板の表面実装型パッケージの実装
面と同じ面に塗布された固着剤と、 この固着剤によって前記基板の表面実装型パッケージの
実装面と同じ面に固着された取付板とを備え、 前記取付板に前記ヒートシンクを取付けたことを特徴と
する請求項１記載のマルチチップ冷却装置。 - 【請求項３】 前記取付板が高熱伝導率の金属で形成さ
れたことを特徴とするマルチチップ冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5787995A JP2625398B2 (ja) | 1995-03-17 | 1995-03-17 | マルチチップ冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5787995A JP2625398B2 (ja) | 1995-03-17 | 1995-03-17 | マルチチップ冷却装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08255855A JPH08255855A (ja) | 1996-10-01 |
| JP2625398B2 true JP2625398B2 (ja) | 1997-07-02 |
Family
ID=13068281
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5787995A Expired - Lifetime JP2625398B2 (ja) | 1995-03-17 | 1995-03-17 | マルチチップ冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2625398B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI695465B (zh) * | 2017-11-08 | 2020-06-01 | 南韓商三星電子股份有限公司 | 扇出型半導體封裝 |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2959506B2 (ja) * | 1997-02-03 | 1999-10-06 | 日本電気株式会社 | マルチチップモジュールの冷却構造 |
| JP4290232B2 (ja) | 1997-02-24 | 2009-07-01 | 富士通株式会社 | ヒートシンクとそれを使用する情報処理装置 |
| US6501652B2 (en) | 1997-02-24 | 2002-12-31 | Fujitsu Limited | Heat sink and information processor using it |
| JP4854845B2 (ja) * | 2000-02-25 | 2012-01-18 | イビデン株式会社 | 多層プリント配線板 |
| WO2001063991A1 (fr) | 2000-02-25 | 2001-08-30 | Ibiden Co., Ltd. | Carte a circuits imprimes multicouche et procede de production d'une carte a circuits imprimes multicouche |
| KR20030060898A (ko) | 2000-09-25 | 2003-07-16 | 이비덴 가부시키가이샤 | 반도체소자,반도체소자의 제조방법,다층프린트배선판 및다층프린트배선판의 제조방법 |
| DE10063306A1 (de) * | 2000-12-19 | 2002-07-04 | Fujitsu Siemens Computers Gmbh | Kühlvorrichtung |
| US6778390B2 (en) * | 2001-05-15 | 2004-08-17 | Nvidia Corporation | High-performance heat sink for printed circuit boards |
| KR100939992B1 (ko) | 2002-11-21 | 2010-02-03 | 삼성전자주식회사 | 전기전자기기의 냉각장치 및 이를 장착한 전기전자기기 |
| CN2682581Y (zh) * | 2003-12-11 | 2005-03-02 | 东莞莫仕连接器有限公司 | 散热装置的导风结构 |
| EP2065935B1 (en) | 2006-09-19 | 2017-11-29 | NEC Corporation | Cooling apparatus |
| JP4530054B2 (ja) * | 2008-01-23 | 2010-08-25 | ソニー株式会社 | 冷却ダクトおよび電子機器 |
| WO2015025687A1 (ja) * | 2013-08-19 | 2015-02-26 | 株式会社日立国際電気 | 電子装置 |
| US10506735B2 (en) | 2014-08-25 | 2019-12-10 | Hamilton Sundstrand Corporation | Heat exchange device in directed flow system |
| TWI686538B (zh) * | 2016-11-24 | 2020-03-01 | 研能科技股份有限公司 | 氣冷散熱裝置 |
-
1995
- 1995-03-17 JP JP5787995A patent/JP2625398B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI695465B (zh) * | 2017-11-08 | 2020-06-01 | 南韓商三星電子股份有限公司 | 扇出型半導體封裝 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08255855A (ja) | 1996-10-01 |
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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: 19970212 |