JP2855833B2 - ヒートシンク付パッケージ - Google Patents
ヒートシンク付パッケージInfo
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- JP2855833B2 JP2855833B2 JP24981290A JP24981290A JP2855833B2 JP 2855833 B2 JP2855833 B2 JP 2855833B2 JP 24981290 A JP24981290 A JP 24981290A JP 24981290 A JP24981290 A JP 24981290A JP 2855833 B2 JP2855833 B2 JP 2855833B2
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- Japan
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- heat sink
- package
- chip
- fins
- heat
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔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
したヒートシンク付パッケージに関するものである。
したヒートシンク付パッケージに関するものである。
高度な半導体素子技術は、論理素子から理解されるよ
うに、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、高速化並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
ジは、半導体チップのボンディング技術などを考慮して
実装の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セラミ
ックパッケージが次第に取り入れられるようになってき
た。
うに、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、高速化並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
ジは、半導体チップのボンディング技術などを考慮して
実装の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セラミ
ックパッケージが次第に取り入れられるようになってき
た。
ところで、このように素子の高集積化の度合いが大き
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LSIチップは、プラス
チックに比べ熱電動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。
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LSIチップは、プラス
チックに比べ熱電動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。
そこで、前述の高速で、且つ高集積化されたLSIチッ
プを搭載する従来のセラミック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シンクを、
セラミックパッケージの上面に、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。
プを搭載する従来のセラミック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シンクを、
セラミックパッケージの上面に、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。
第３図は、従来のヒートシンク付セラミックパッケー
ジの一例の斜視図である。
ジの一例の斜視図である。
図において、１はセラミック基板、６はキャップ、７
はヒートシンクである。
はヒートシンクである。
第４図は、従来のヒートシンク付セラミックパッケー
ジの一例の断面図である。
ジの一例の断面図である。
図において、１はセラミック基板で、その上にはチッ
プ固着剤を用いてチップ２が搭載されている。チップ２
は、セラミック基板１上の接続パッド３と配線部材４に
よって結線されている。セラミック基板１の下側には複
数個のピン５が付けられている。セラミック基板１の上
面にはチップ２を覆うようにキャップ６が接着されてお
り、中の気密を保っている。キャップ６を上面には、ヒ
ートシンク７がヒートシンク固着剤によって接着されて
いる。ヒートシンク７は、中央に支柱7aがあり、支柱7a
にフィン7bが平行に上下複数段に取付けられた構造とな
っている。現在、このような構造のヒートシンク付セラ
ミックパッケージが製作されている。
プ固着剤を用いてチップ２が搭載されている。チップ２
は、セラミック基板１上の接続パッド３と配線部材４に
よって結線されている。セラミック基板１の下側には複
数個のピン５が付けられている。セラミック基板１の上
面にはチップ２を覆うようにキャップ６が接着されてお
り、中の気密を保っている。キャップ６を上面には、ヒ
ートシンク７がヒートシンク固着剤によって接着されて
いる。ヒートシンク７は、中央に支柱7aがあり、支柱7a
にフィン7bが平行に上下複数段に取付けられた構造とな
っている。現在、このような構造のヒートシンク付セラ
ミックパッケージが製作されている。
しかしながら、上述のような構造のヒートシンク付セ
ラミックパッケージでは、第５図（ａ）に示すようにこ
れをプリント基板８上などに実装してファンによって空
冷を行ったときに、風向きに対してヒートシンク付セラ
ミックパッケージの後方に実装されたパッケージ9a,9b
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、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。
ラミックパッケージでは、第５図（ａ）に示すようにこ
れをプリント基板８上などに実装してファンによって空
冷を行ったときに、風向きに対してヒートシンク付セラ
ミックパッケージの後方に実装されたパッケージ9a,9b
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、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。
本発明の目的は、プリント基板上に実装した状態で
も、周辺のパッケージの冷却効率が低下しないような信
頼性の高いヒートシンク付パッケージを提供することに
ある。
も、周辺のパッケージの冷却効率が低下しないような信
頼性の高いヒートシンク付パッケージを提供することに
ある。
前記目的を達成するため、本発明に係るヒートシンク
付パッケージにおいては、チップと、キャップと、ヒー
トシンクとを有するヒートシンク付パッケージであっ
て、 チップは、基板上に搭載されたものであり、 キャップは、チップを被覆し気密封止するものであ
り、 ヒートシンクは、キャップ上に搭載され、駆動時に発
熱したチップの熱を放熱するもので、支柱と、複数のフ
ィンとを有するものであり、 支柱は、複数のフィンを上下複数段に支持するもので
あり、 複数のフィンは、支柱に傾斜されて取付けられ、上段
のフィンは、下段のフィンよりも大きな角度で傾斜した
ものである。
付パッケージにおいては、チップと、キャップと、ヒー
トシンクとを有するヒートシンク付パッケージであっ
て、 チップは、基板上に搭載されたものであり、 キャップは、チップを被覆し気密封止するものであ
り、 ヒートシンクは、キャップ上に搭載され、駆動時に発
熱したチップの熱を放熱するもので、支柱と、複数のフ
ィンとを有するものであり、 支柱は、複数のフィンを上下複数段に支持するもので
あり、 複数のフィンは、支柱に傾斜されて取付けられ、上段
のフィンは、下段のフィンよりも大きな角度で傾斜した
ものである。
超LSIのように素子の高集積化の度合いが大きくなる
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、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する必要
がある。さらに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
の形状は様々であるが、ヒートシンク単独での放熱効率
の高さから数個のフィンを支柱で接続している構造のも
のが用いられる。
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、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する必要
がある。さらに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
の形状は様々であるが、ヒートシンク単独での放熱効率
の高さから数個のフィンを支柱で接続している構造のも
のが用いられる。
本発明のヒートシンク付セラミックパッケージでは、
ヒートシンクの構造が、中央に支柱があり複数個の平面
型フィンが上側になるにつれて徐々に斜めになるように
支柱に並んでいるために、プリント基板上に実装したと
きに風向きに対して下流のパッケージの冷却効率が大き
くなる。この構造により、上述のように高放熱性で高信
頼性のヒートシンク付セラミックパッケージが実現可能
となる。
ヒートシンクの構造が、中央に支柱があり複数個の平面
型フィンが上側になるにつれて徐々に斜めになるように
支柱に並んでいるために、プリント基板上に実装したと
きに風向きに対して下流のパッケージの冷却効率が大き
くなる。この構造により、上述のように高放熱性で高信
頼性のヒートシンク付セラミックパッケージが実現可能
となる。
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
る。
第１図は、本発明のヒートシンク付セラミックスパッ
ケージの一例の斜視図である。
ケージの一例の斜視図である。
図において、１はセラミック基板、５はピン、６はキ
ャップ、７はヒートシンクである。
ャップ、７はヒートシンクである。
第２図は本発明のヒートシンク付セラミックパッケー
ジの一例の断面図である。
ジの一例の断面図である。
図において、１は、平板状に形成されたアルミナのセ
ラミック基板で、その上にはチップ固着剤を用いてチッ
プ２が搭載されている。５は前記チップ２をボードに接
続するための複数個のピンで、このピン５は、前記セラ
ミック基板１の下面周縁部に立設されている。セラミッ
ク基板１の中央の穴1aの周辺部にはピン５とチップ２と
を接続する接続パッド３が設けられており、この接続パ
ッド３と前記ピン５とは、セラミック基板１の表面ある
いは内層を通じて電気的に接続されている。チップ２の
端子部は、ワイヤなどの配線部材４で、ピン５に接続さ
れた接続パッド３に接続されている。セラミック基板１
の上面には、チップ２を覆うように低融点ガラス等の接
着剤によりキャップ６が接着されており、キャップ６は
チップ２を気密封止している。キャップ６の上面には、
アルミニウムのヒートシンク７がヒートシンク固着剤に
よって接着されている。ヒートシンク７は、支柱7aがあ
り、支柱7a上に多数の平面型フィン7b,7b…が上下に配
置して取付けられた構造となっており、しかも支柱7aに
取付けられているフィン7bは、上方になるに従って水平
方向に対する傾斜角度が大きくなる構造となっている。
ラミック基板で、その上にはチップ固着剤を用いてチッ
プ２が搭載されている。５は前記チップ２をボードに接
続するための複数個のピンで、このピン５は、前記セラ
ミック基板１の下面周縁部に立設されている。セラミッ
ク基板１の中央の穴1aの周辺部にはピン５とチップ２と
を接続する接続パッド３が設けられており、この接続パ
ッド３と前記ピン５とは、セラミック基板１の表面ある
いは内層を通じて電気的に接続されている。チップ２の
端子部は、ワイヤなどの配線部材４で、ピン５に接続さ
れた接続パッド３に接続されている。セラミック基板１
の上面には、チップ２を覆うように低融点ガラス等の接
着剤によりキャップ６が接着されており、キャップ６は
チップ２を気密封止している。キャップ６の上面には、
アルミニウムのヒートシンク７がヒートシンク固着剤に
よって接着されている。ヒートシンク７は、支柱7aがあ
り、支柱7a上に多数の平面型フィン7b,7b…が上下に配
置して取付けられた構造となっており、しかも支柱7aに
取付けられているフィン7bは、上方になるに従って水平
方向に対する傾斜角度が大きくなる構造となっている。
第５図（ａ），（ｂ）は、本発明によるヒートシンク
付セラミックパッケージと従来のヒートシンク付セラミ
ックパッケージを基板に実装した状態での、後方のパッ
ケージの冷却効果を示した図である。
付セラミックパッケージと従来のヒートシンク付セラミ
ックパッケージを基板に実装した状態での、後方のパッ
ケージの冷却効果を示した図である。
従来のヒートシンク付セラミックパッケージでは、第
５図（ａ）に示すようにヒートシンク７を通り抜けた空
気ｅは、やや流れが乱れ、後方のパッケージ9a,9bを冷
却するが、このとき後方パッケージの表面は境界層が形
成されるため冷却効率としてはそれほど大きくはない。
これに対して、本発明によるヒートシンク付セラミック
パッケージでは、第５図（ｂ）に示すようにヒートシン
クで空気が下方に向かって後方のパッケージ9a,9bに流
れるため、パッケージ表面の境界層領域が薄くなり、冷
却効率は非常に高くなる。
５図（ａ）に示すようにヒートシンク７を通り抜けた空
気ｅは、やや流れが乱れ、後方のパッケージ9a,9bを冷
却するが、このとき後方パッケージの表面は境界層が形
成されるため冷却効率としてはそれほど大きくはない。
これに対して、本発明によるヒートシンク付セラミック
パッケージでは、第５図（ｂ）に示すようにヒートシン
クで空気が下方に向かって後方のパッケージ9a,9bに流
れるため、パッケージ表面の境界層領域が薄くなり、冷
却効率は非常に高くなる。
本発明による中央の支柱に取付けられている多数のフ
ィンが上方にいくに従って斜めになっている構造のヒー
トシンクを有するパッケージと、従来の支柱に取付けら
れているフィンがすべて水平になっている構造のヒート
シンクを有するパッケージについて、プリント基板に実
装した状態でファンによって強制空冷し、それぞれのヒ
ートシンク付パッケージの後方のフラットパッケージの
熱抵抗を比較した。本発明のパッケージの後方では、風
速5m/sのとき熱抵抗は5.0K/Wであった。これにたいして
従来のパッケージの後方では、風速5m/sのとき熱抵抗は
7.2K/Wであった。したがって、中央の支柱に取付けられ
たフィンが水平である構造のヒートシンクを搭載したパ
ッケージよりも中央の支柱に取付けられているフィンが
支柱の上方になるに従って斜めになっているヒートシン
クパッケージの方が、プリント基板に実装したとき、風
の後方のパッケージの放熱効率が良くなることがわかっ
た。
ィンが上方にいくに従って斜めになっている構造のヒー
トシンクを有するパッケージと、従来の支柱に取付けら
れているフィンがすべて水平になっている構造のヒート
シンクを有するパッケージについて、プリント基板に実
装した状態でファンによって強制空冷し、それぞれのヒ
ートシンク付パッケージの後方のフラットパッケージの
熱抵抗を比較した。本発明のパッケージの後方では、風
速5m/sのとき熱抵抗は5.0K/Wであった。これにたいして
従来のパッケージの後方では、風速5m/sのとき熱抵抗は
7.2K/Wであった。したがって、中央の支柱に取付けられ
たフィンが水平である構造のヒートシンクを搭載したパ
ッケージよりも中央の支柱に取付けられているフィンが
支柱の上方になるに従って斜めになっているヒートシン
クパッケージの方が、プリント基板に実装したとき、風
の後方のパッケージの放熱効率が良くなることがわかっ
た。
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であれば、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、平面型
フィンの形状についても、実施例では円形のフィンで説
明したが、正方形，長方形等の任意の形状でも同様の効
果が得られるのは明らかである。
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であれば、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、平面型
フィンの形状についても、実施例では円形のフィンで説
明したが、正方形，長方形等の任意の形状でも同様の効
果が得られるのは明らかである。
以上説明したように本発明によれば、通電したときの
発熱によるチップ及びセラミックパッケージの温度上昇
を抑えることが可能となるため、高速動作で高信頼性の
セラミックパッケージを提供することが可能という効果
が得られる。
発熱によるチップ及びセラミックパッケージの温度上昇
を抑えることが可能となるため、高速動作で高信頼性の
セラミックパッケージを提供することが可能という効果
が得られる。
第１図は、本発明の一実施例を示すヒートシンク付セラ
ミックパッケージの斜視図、第２図は、本発明の一実施
例を示すヒートシンク付セラミックパッケージの断面
図、第３図は、従来のヒートシンク付セラミックパッケ
ージの一例の斜視図、第４図は、従来のヒートシンク付
セラミックパッケージの一例の断面図、第５図（ａ），
（ｂ）は、本発明によるヒートシンク付セラミックパッ
ケージと従来のヒートシンク付セラミックパッケージを
基板に実装した状態での後方のパッケージの冷却効果を
示した図である。 １……セラミック基板、２……チップ ３……接続パッド、４……配線部材 ５……ピン、６……キャップ ７……ヒートシンク
ミックパッケージの斜視図、第２図は、本発明の一実施
例を示すヒートシンク付セラミックパッケージの断面
図、第３図は、従来のヒートシンク付セラミックパッケ
ージの一例の斜視図、第４図は、従来のヒートシンク付
セラミックパッケージの一例の断面図、第５図（ａ），
（ｂ）は、本発明によるヒートシンク付セラミックパッ
ケージと従来のヒートシンク付セラミックパッケージを
基板に実装した状態での後方のパッケージの冷却効果を
示した図である。 １……セラミック基板、２……チップ ３……接続パッド、４……配線部材 ５……ピン、６……キャップ ７……ヒートシンク
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−94884（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−214762（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−73697（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−8469（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−183432（ＪＰ，Ａ) 実開 昭55−105958（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−140893（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−84447（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 23/34 - 23/473 H05K 7/20
Claims (1)
- 【請求項１】チップと、キャップと、ヒートシンクとを
有するヒートシンク付パッケージであって、 チップは、基板上に搭載されたものであり、 キャップは、チップを被覆し気密封止するものであり、 ヒートシンクは、キャップ上に搭載され、駆動時に発熱
したチップの熱を放熱するもので、支柱と、複数のフィ
ンとを有するものであり、 支柱は、複数のフィンを上下複数段に支持するものであ
り、 複数のフィンは、支柱に傾斜されて取付けられ、上段の
フィンは、下段のフィンよりも大きな角度で傾斜したも
のであることを特徴とするヒートシンク付パッケージ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24981290A JP2855833B2 (ja) | 1990-09-19 | 1990-09-19 | ヒートシンク付パッケージ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24981290A JP2855833B2 (ja) | 1990-09-19 | 1990-09-19 | ヒートシンク付パッケージ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04127562A JPH04127562A (ja) | 1992-04-28 |
| JP2855833B2 true JP2855833B2 (ja) | 1999-02-10 |
Family
ID=17198573
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24981290A Expired - Lifetime JP2855833B2 (ja) | 1990-09-19 | 1990-09-19 | ヒートシンク付パッケージ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2855833B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07183432A (ja) * | 1993-12-24 | 1995-07-21 | Nec Corp | ヒートシンク付半導体パッケージ |
| JPH0817976A (ja) * | 1994-06-27 | 1996-01-19 | Nec Corp | 半導体装置用放熱フィン |
| JP2001135755A (ja) * | 1999-11-10 | 2001-05-18 | Oki Electric Ind Co Ltd | 放熱フィン構造 |
| DE60206057D1 (de) * | 2001-06-05 | 2005-10-13 | Heat Technology Inc | Kühlkörperanordnung und seine herstellungsmethode |
| US6691769B2 (en) | 2001-08-07 | 2004-02-17 | International Business Machines Corporation | Heat sink for convection cooling in horizontal applications |
-
1990
- 1990-09-19 JP JP24981290A patent/JP2855833B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04127562A (ja) | 1992-04-28 |
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