JP2926537B2 - マルチチップモジュ−ルの冷却装置 - Google Patents
マルチチップモジュ−ルの冷却装置Info
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- H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
- H01L23/433—Auxiliary members in containers characterised by their shape, e.g. pistons
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- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73253—Bump and layer connectors
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体素子集積回路チ
ップを内蔵したマイクロパッケ−ジを多数搭載したマル
チチップモジュ−ルの冷却装置に係わり、特に大形コン
ピュ−タあるいはス−パ−コンピュ−タ用として高集積
化、高発熱密度化、大寸法化したチップにおいて、上記
チップから発生する熱を除去するための冷却装置に関す
るものである。
ップを内蔵したマイクロパッケ−ジを多数搭載したマル
チチップモジュ−ルの冷却装置に係わり、特に大形コン
ピュ−タあるいはス−パ−コンピュ−タ用として高集積
化、高発熱密度化、大寸法化したチップにおいて、上記
チップから発生する熱を除去するための冷却装置に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術】大形コンピュ−タあるいはス−パ−コン
ピュ−タでは、処理速度の速いことが要求されているた
め、使用される大規模集積回路（以下ＬＳＩと略記）
は、近年益々高集積化、高発熱密度化、大寸法化が進め
られている。一方、信号の高速伝送のためＬＳＩを互い
に接続する電気配線を出来るだけ短くする必要性から、
多数のＬＳＩを多層配線基板に搭載するマルチチップモ
ジュ−ル構造が採用されている。この様なマルチチップ
モジュ−ルのＬＳＩから発生する熱を除去するための冷
却装置には、ＬＳＩと冷却部材間に柔軟性のある熱伝導
パスが一般的に設けられている。この柔軟性のある熱伝
導パスは、冷却装置の加工精度と組立て精度を緩和し、
かつＬＳＩの接続信頼性を確保するため必要なものであ
る。
ピュ−タでは、処理速度の速いことが要求されているた
め、使用される大規模集積回路（以下ＬＳＩと略記）
は、近年益々高集積化、高発熱密度化、大寸法化が進め
られている。一方、信号の高速伝送のためＬＳＩを互い
に接続する電気配線を出来るだけ短くする必要性から、
多数のＬＳＩを多層配線基板に搭載するマルチチップモ
ジュ−ル構造が採用されている。この様なマルチチップ
モジュ−ルのＬＳＩから発生する熱を除去するための冷
却装置には、ＬＳＩと冷却部材間に柔軟性のある熱伝導
パスが一般的に設けられている。この柔軟性のある熱伝
導パスは、冷却装置の加工精度と組立て精度を緩和し、
かつＬＳＩの接続信頼性を確保するため必要なものであ
る。
【０００３】例えば特開昭５２−５３５４７号公報に
は、図７に示す熱伝導パスが開示されている。この例で
は、多層配線基板２上に小さな半田ボ−ル３によって実
装された多数のＬＳＩチップ１を覆うようにハウジング
５が多層配線基板２に装着され、ハウジング５には個々
のＬＳＩチップに対応する位置にシリンダ６が開けられ
ている。シリンダ６の中にはＬＳＩチップ１の背面から
ＬＳＩの発生熱を導くピストン状の熱伝導体７と、熱伝
導体７に押し圧力を加えるばね８が挿入されている。こ
の場合、柔軟性熱伝導パスは、ピストン状の熱伝導体７
がシリンダ６の中を移動出来ることにより構成される。
更に、ＬＳＩチップ１が例え傾いて実装されても、熱伝
導体７の先端を球面状にすることによりＬＳＩチップと
熱伝導体７とが常に接触するようになっている。一方、
柔軟性熱伝導パスの冷却性能は、多層配線基板２とハウ
ジング５とで囲まれた密閉空間９に高熱伝導性ヘリウム
ガスを満たすことにより確保されている。即ち、ＬＳＩ
チップ１からの発生熱は、ピストン状の熱伝導体７とＬ
ＳＩチップ１の背面との接触部に存在するヘリウムガス
層を介して熱伝導体７に伝わる。更に、ピストン状の熱
伝導体７とシリンダ６との間隙に介在するヘリウムガス
を伝わり、ハウジング５に導かれる。そして、最終的に
は、ハウジング５の上部に設けられた冷却器１０内を流
通する冷水あるいは冷却空気によって除去される。
は、図７に示す熱伝導パスが開示されている。この例で
は、多層配線基板２上に小さな半田ボ−ル３によって実
装された多数のＬＳＩチップ１を覆うようにハウジング
５が多層配線基板２に装着され、ハウジング５には個々
のＬＳＩチップに対応する位置にシリンダ６が開けられ
ている。シリンダ６の中にはＬＳＩチップ１の背面から
ＬＳＩの発生熱を導くピストン状の熱伝導体７と、熱伝
導体７に押し圧力を加えるばね８が挿入されている。こ
の場合、柔軟性熱伝導パスは、ピストン状の熱伝導体７
がシリンダ６の中を移動出来ることにより構成される。
更に、ＬＳＩチップ１が例え傾いて実装されても、熱伝
導体７の先端を球面状にすることによりＬＳＩチップと
熱伝導体７とが常に接触するようになっている。一方、
柔軟性熱伝導パスの冷却性能は、多層配線基板２とハウ
ジング５とで囲まれた密閉空間９に高熱伝導性ヘリウム
ガスを満たすことにより確保されている。即ち、ＬＳＩ
チップ１からの発生熱は、ピストン状の熱伝導体７とＬ
ＳＩチップ１の背面との接触部に存在するヘリウムガス
層を介して熱伝導体７に伝わる。更に、ピストン状の熱
伝導体７とシリンダ６との間隙に介在するヘリウムガス
を伝わり、ハウジング５に導かれる。そして、最終的に
は、ハウジング５の上部に設けられた冷却器１０内を流
通する冷水あるいは冷却空気によって除去される。
【０００４】また他の構造として、特公平５−７８１８
３号では、図８に示す熱伝導パスが開示されている。こ
の柔軟性のある熱伝導パスを有する冷却装置は、ＬＳＩ
チップ１に対向するハウジング１５内に設けられた多数
の平板状フィン１６と、ベ−スと一体化した平板状フィ
ン１８を多数有する熱伝導体１７とが互いに組み合わさ
れ、熱伝導体１７の平らなベ−ス面をばね２０によりＬ
ＳＩチップ１の背面に押しつけることにより構成されて
いる。この場合、平板状フィン１６と平板状フィン１８
とは微小間隙１９を保ってはめ合わされているので、平
板状フィン１８と一体になっている熱伝導体１７はハウ
ジング１５に対して可動出来るようになっている。
３号では、図８に示す熱伝導パスが開示されている。こ
の柔軟性のある熱伝導パスを有する冷却装置は、ＬＳＩ
チップ１に対向するハウジング１５内に設けられた多数
の平板状フィン１６と、ベ−スと一体化した平板状フィ
ン１８を多数有する熱伝導体１７とが互いに組み合わさ
れ、熱伝導体１７の平らなベ−ス面をばね２０によりＬ
ＳＩチップ１の背面に押しつけることにより構成されて
いる。この場合、平板状フィン１６と平板状フィン１８
とは微小間隙１９を保ってはめ合わされているので、平
板状フィン１８と一体になっている熱伝導体１７はハウ
ジング１５に対して可動出来るようになっている。
【０００５】一方、多層配線基板に搭載されるＬＳＩチ
ップは、信頼性と冷却性能などの点から特開昭６２−２
４９４２９号に開示されているようなマイクロパッケ−
ジ構造が用いられる。即ち、微細配線を施したＬＳＩチ
ップを外部環境から保護するため、マイクロパッケ−ジ
でＬＳＩチップを気密封止する構造となっている。ま
た、ＬＳＩチップで発生した熱を効率良くマイクロパッ
ケ−ジに伝えるため、ＬＳＩチップの背面がマイクロパ
ッケ−ジの内壁面に高熱伝導性ろう材（たとえば半田な
ど）で金属固着されている。
ップは、信頼性と冷却性能などの点から特開昭６２−２
４９４２９号に開示されているようなマイクロパッケ−
ジ構造が用いられる。即ち、微細配線を施したＬＳＩチ
ップを外部環境から保護するため、マイクロパッケ−ジ
でＬＳＩチップを気密封止する構造となっている。ま
た、ＬＳＩチップで発生した熱を効率良くマイクロパッ
ケ−ジに伝えるため、ＬＳＩチップの背面がマイクロパ
ッケ−ジの内壁面に高熱伝導性ろう材（たとえば半田な
ど）で金属固着されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】近年の大形コンピュ−
タあるいはス−パ−コンピュ−タには、処理速度が一段
と速いことが要求されているため、使用されるＬＳＩ
は、益々高集積化、高発熱密度化、大寸法化が進められ
ている。例えば、ＬＳＩチップサイズは１５〜２０ｍｍ
角に、ＬＳＩチップの熱密度は５０〜１００Ｗ／ｃｍ2
に達するものと予想される。この様な高発熱密度、大寸
法のＬＳＩチップを多数搭載するマルチチップモジュ−
ルでは、従来の約１０ｍｍ角のＬＳＩチップサイズレベ
ル、或いは１０Ｗ／ｃｍ2程度のＬＳＩチップの熱密度
レベルのマルチチップモジュ−ルではさほど問題になら
なかった次のような問題点が極めて重要になる。第一点
は、ＬＳＩチップの背面をマイクロパッケ−ジの内壁面
に高熱伝導性ろう材（たとえば半田など）で金属固着す
ることによりマイクロパッケ−ジ表面に発生する反りが
大きくなってしまうことである。マイクロパッケ−ジ表
面に熱伝導体を押し当てて冷却する熱伝導冷却構造にと
って、マイクロパッケ−ジと熱伝導体とが互いに接触し
合う間隙が反りによって大きくなることは、冷却性能上
問題である。特に、限られたマイクロパッケ−ジ表面か
ら熱を排出しなければならない場合、接触面積をマイク
ロパッケ−ジ表面以上に拡大出来ないので、一番熱が集
中するところに、熱抵抗の大きい接触熱抵抗が存在する
ことは、冷却性能上問題である。
タあるいはス−パ−コンピュ−タには、処理速度が一段
と速いことが要求されているため、使用されるＬＳＩ
は、益々高集積化、高発熱密度化、大寸法化が進められ
ている。例えば、ＬＳＩチップサイズは１５〜２０ｍｍ
角に、ＬＳＩチップの熱密度は５０〜１００Ｗ／ｃｍ2
に達するものと予想される。この様な高発熱密度、大寸
法のＬＳＩチップを多数搭載するマルチチップモジュ−
ルでは、従来の約１０ｍｍ角のＬＳＩチップサイズレベ
ル、或いは１０Ｗ／ｃｍ2程度のＬＳＩチップの熱密度
レベルのマルチチップモジュ−ルではさほど問題になら
なかった次のような問題点が極めて重要になる。第一点
は、ＬＳＩチップの背面をマイクロパッケ−ジの内壁面
に高熱伝導性ろう材（たとえば半田など）で金属固着す
ることによりマイクロパッケ−ジ表面に発生する反りが
大きくなってしまうことである。マイクロパッケ−ジ表
面に熱伝導体を押し当てて冷却する熱伝導冷却構造にと
って、マイクロパッケ−ジと熱伝導体とが互いに接触し
合う間隙が反りによって大きくなることは、冷却性能上
問題である。特に、限られたマイクロパッケ−ジ表面か
ら熱を排出しなければならない場合、接触面積をマイク
ロパッケ−ジ表面以上に拡大出来ないので、一番熱が集
中するところに、熱抵抗の大きい接触熱抵抗が存在する
ことは、冷却性能上問題である。
【０００７】第二点は、ＬＳＩチップが高発熱、大寸法
化するほど、マイクロパッケ−ジの熱変形量が増大する
ことである。マイクロパッケ−ジ内に封入されたＬＳＩ
チップが発熱することにより、マイクロパッケ−ジの各
部に温度分布が生じ、マイクロパッケ−ジは熱変形す
る。この結果、従来の冷却構造では、マイクロパッケ−
ジと熱伝導体とが互いに接触し合う間隙が大きく変動す
ることになる。接触熱抵抗が僅かに変動しても、ＬＳＩ
チップの発熱量が大きいため、ＬＳＩチップの温度は大
きく変化する。従って、従来の冷却構造によってＬＳＩ
チップの温度を一様に制御することは非常に困難であ
る。マルチチップモジュ−ルに搭載される多数のＬＳＩ
チップは、電気的特性上出来るだけ温度を一様にするこ
とが重要である。第三点は、従来の冷却構造ではＬＳＩ
チップからハウジング上部に設けられた冷却器に至まで
の熱伝導パスが長いことである。高発熱密度のＬＳＩチ
ップを効率良く冷却するためには、熱伝導パスの熱抵抗
が小さいことが要求される。従って、熱伝導パスを短く
することが重要である。従って、上記従来技術は、いず
れも高集積化されたＬＳＩチップの高発熱密度化、大寸
法化の点について配慮がされておらず、ＬＳＩの冷却性
能向上に問題があった。
化するほど、マイクロパッケ−ジの熱変形量が増大する
ことである。マイクロパッケ−ジ内に封入されたＬＳＩ
チップが発熱することにより、マイクロパッケ−ジの各
部に温度分布が生じ、マイクロパッケ−ジは熱変形す
る。この結果、従来の冷却構造では、マイクロパッケ−
ジと熱伝導体とが互いに接触し合う間隙が大きく変動す
ることになる。接触熱抵抗が僅かに変動しても、ＬＳＩ
チップの発熱量が大きいため、ＬＳＩチップの温度は大
きく変化する。従って、従来の冷却構造によってＬＳＩ
チップの温度を一様に制御することは非常に困難であ
る。マルチチップモジュ−ルに搭載される多数のＬＳＩ
チップは、電気的特性上出来るだけ温度を一様にするこ
とが重要である。第三点は、従来の冷却構造ではＬＳＩ
チップからハウジング上部に設けられた冷却器に至まで
の熱伝導パスが長いことである。高発熱密度のＬＳＩチ
ップを効率良く冷却するためには、熱伝導パスの熱抵抗
が小さいことが要求される。従って、熱伝導パスを短く
することが重要である。従って、上記従来技術は、いず
れも高集積化されたＬＳＩチップの高発熱密度化、大寸
法化の点について配慮がされておらず、ＬＳＩの冷却性
能向上に問題があった。
【０００８】本発明の目的は、高集積化されたＬＳＩチ
ップを外部環境から保護するためマイクロパッケ−ジで
気密封止したＬＳＩチップを効率良く冷却し、かつ、多
数のＬＳＩの温度を一様にし、更に、冷却装置の加工精
度と組立て精度を緩和させながら、かつマイクロパッケ
−ジの接続信頼性を確保しながら、マイクロパッケ−ジ
の組立、分解作業が容易なマルチチップモジュ−ルの冷
却装置を提供することにある。本発明の他の目的は、Ｌ
ＳＩチップの発生熱を効率良く導く熱伝導体の接触面積
を大きくとって、接触熱抵抗が小さくなるマルチチップ
モジュ−ルの冷却装置を提供することにある。本発明の
更に他の目的は、電気的絶縁性に優れた熱伝導構造を有
するマルチチップモジュ−ルの冷却装置を提供すること
にある。本発明の更に他の目的は、冷却器を単に交換す
るだけで広範囲の冷却能力を要求するマルチチップモジ
ュ−ルにも適用出来、生産性の良いマルチチップモジュ
−ルの冷却装置を提供することにある。
ップを外部環境から保護するためマイクロパッケ−ジで
気密封止したＬＳＩチップを効率良く冷却し、かつ、多
数のＬＳＩの温度を一様にし、更に、冷却装置の加工精
度と組立て精度を緩和させながら、かつマイクロパッケ
−ジの接続信頼性を確保しながら、マイクロパッケ−ジ
の組立、分解作業が容易なマルチチップモジュ−ルの冷
却装置を提供することにある。本発明の他の目的は、Ｌ
ＳＩチップの発生熱を効率良く導く熱伝導体の接触面積
を大きくとって、接触熱抵抗が小さくなるマルチチップ
モジュ−ルの冷却装置を提供することにある。本発明の
更に他の目的は、電気的絶縁性に優れた熱伝導構造を有
するマルチチップモジュ−ルの冷却装置を提供すること
にある。本発明の更に他の目的は、冷却器を単に交換す
るだけで広範囲の冷却能力を要求するマルチチップモジ
ュ−ルにも適用出来、生産性の良いマルチチップモジュ
−ルの冷却装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、ＬＳＩチップを気密封止したマイクロパ
ッケ−ジと、該マイクロパッケ−ジを多数搭載する多層
配線基板と、多層配線基板を覆うハウジングとを備え、
前記ＬＳＩチップの発生熱を前記ハウジングに導くため
の熱伝導体が前記マイクロパッケ−ジと前記ハウジング
との間に設けられたマルチチップモジュ−ルの冷却装置
であり、前記マイクロパッケ−ジは、前記ＬＳＩチップ
を収納するキャップ部と第１のフィンからなる同一材料
で一体に形成された第一の熱伝導体と該第一の熱伝導体
のキャップ部に固着された配線基板からなり、前記ＬＳ
Ｉチップは、前記第一の熱伝導体のキャップ部に固着さ
れた配線基板上に搭載されると共に、その裏面を前記第
一の熱伝導体のキャップ部の内面に固着され、該ＬＳＩ
チップの発生熱を最終的に放出する冷却器がマルチチッ
プモジュ−ルのハウジングの一構成部品となるように一
体化され、前記第一の熱伝導体と前記冷却器に対して可
動して柔軟性を有する熱伝導パスを形成する第二のフィ
ンを有する第二の熱伝導体が、該冷却器に接触しかつ前
記第一の熱伝導体と前記第一、第二フィンにより係合し
て備えられるようにしている。また、前記第一の熱伝導
体と第二の熱伝導体との間に弾性部材が挿入され、該第
二の熱伝導体が前記ハウジングの内壁面である冷却器底
面に前記弾性部材により押し付け接触されるようにして
いる。また、前記第一のフィンと第二のフィンは互いに
微少間隔をもって係合しているようにしている。また、
前記第二の熱伝導体の前記冷却器底面との接触面積は前
記マイクロパッケージより大きく、前記マイクロパッケ
−ジの各々に対して前記多層配線基板上に割り当てられ
たられた面積とほぼ等しい面積を有するようにしてい
る。また、前記第一の熱伝導体と前記第二の熱伝導体の
何れか一方は電気絶縁性を有する材料で形成されるよう
にしている。
め、本発明は、ＬＳＩチップを気密封止したマイクロパ
ッケ−ジと、該マイクロパッケ−ジを多数搭載する多層
配線基板と、多層配線基板を覆うハウジングとを備え、
前記ＬＳＩチップの発生熱を前記ハウジングに導くため
の熱伝導体が前記マイクロパッケ−ジと前記ハウジング
との間に設けられたマルチチップモジュ−ルの冷却装置
であり、前記マイクロパッケ−ジは、前記ＬＳＩチップ
を収納するキャップ部と第１のフィンからなる同一材料
で一体に形成された第一の熱伝導体と該第一の熱伝導体
のキャップ部に固着された配線基板からなり、前記ＬＳ
Ｉチップは、前記第一の熱伝導体のキャップ部に固着さ
れた配線基板上に搭載されると共に、その裏面を前記第
一の熱伝導体のキャップ部の内面に固着され、該ＬＳＩ
チップの発生熱を最終的に放出する冷却器がマルチチッ
プモジュ−ルのハウジングの一構成部品となるように一
体化され、前記第一の熱伝導体と前記冷却器に対して可
動して柔軟性を有する熱伝導パスを形成する第二のフィ
ンを有する第二の熱伝導体が、該冷却器に接触しかつ前
記第一の熱伝導体と前記第一、第二フィンにより係合し
て備えられるようにしている。また、前記第一の熱伝導
体と第二の熱伝導体との間に弾性部材が挿入され、該第
二の熱伝導体が前記ハウジングの内壁面である冷却器底
面に前記弾性部材により押し付け接触されるようにして
いる。また、前記第一のフィンと第二のフィンは互いに
微少間隔をもって係合しているようにしている。また、
前記第二の熱伝導体の前記冷却器底面との接触面積は前
記マイクロパッケージより大きく、前記マイクロパッケ
−ジの各々に対して前記多層配線基板上に割り当てられ
たられた面積とほぼ等しい面積を有するようにしてい
る。また、前記第一の熱伝導体と前記第二の熱伝導体の
何れか一方は電気絶縁性を有する材料で形成されるよう
にしている。
【００１０】
【作用】本発明によれば、ＬＳＩチップはマイクロパッ
ケ−ジで気密封止され、かつ、マイクロパッケ−ジの内
面とＬＳＩチップの裏面とが互いに固着されても、マイ
クロパッケ−ジとＬＳＩチップの発生熱を導く第一の熱
伝導体とが同一材料で一体化しているので、例えマイク
ロパッケ−ジが熱変形して接触熱抵抗が増大すると言う
従来の問題点を回避することが出来る。即ち、一番熱が
集中するところに、熱抵抗の大きい接触熱抵抗が存在し
なくなり、熱抵抗が小さく安定化する。また、同一材料
で一体に形成されたことによってこれまで別々に構成し
ていたマイクロパッケ−ジや熱伝導体などの厚さが薄く
出来るので、低減した分、熱伝導熱抵抗は、小さくする
ことが出来る。更に、ＬＳＩチップの発生熱を最終的に
放出する冷却器がマルチチップモジュ−ルのハウジング
の一構成部品となるように一体化され、そして、第一の
熱伝導体と上記冷却器との間に備えられた第二の熱伝導
体が第一の熱伝導体と上記冷却器に対して可動して柔軟
性を有する熱伝導パスを形成するように、第一の熱伝導
体との間に挿入された弾性部材によってハウジングの内
壁面である冷却器底面に接触しいるだけなので、本発明
は、冷却装置の加工精度と組立て精度を緩和させなが
ら、かつマイクロパッケ−ジの接続信頼性を確保しなが
ら、マイクロパッケ−ジの組立、分解作業が容易なマル
チチップモジュ−ルの冷却装置を提供することが出来
る。また、冷却器底面に接触する第二の熱伝導体の伝熱
面及び冷却器底面は熱変形の影響を受けないので、ＬＳ
Ｉチップを安定に冷却することが出来る。更に本発明に
よれば、冷却器底面に接触する第二の熱伝導体の伝熱面
の大きさは、マイクロパッケ−ジより大きく、マイクロ
パッケ−ジの各々が多層配線基板上に占有する面積とほ
ぼ等しいので、冷却器底面と第二の熱伝導体の接触面間
の接触熱抵抗を小さくすることが出来る。また、本発明
によれば、マイクロパッケ−ジと同一材料で一体に形成
された第一の熱伝導体は第一のフィンを具備し、第二の
熱伝導体は第二のフィンを具備し、第一のフィンと第二
のフィンは、互いに微小間隔を持って係合しているの
で、第一のフィンと第二のフィンとの間の熱抵抗を小さ
くすることが出来る。このため、冷却装置の加工精度と
組立て精度が緩和出来、かつマイクロパッケ−ジの接続
信頼性を確保することが出来、マイクロパッケ−ジの組
立、分解作業が容易となる。更に本発明によれば、第一
の熱伝導体と第二の熱伝導体の何れか一方が電気絶縁性
を有する材料で形成されているので、電気的信頼性を確
保することが出来る。
ケ−ジで気密封止され、かつ、マイクロパッケ−ジの内
面とＬＳＩチップの裏面とが互いに固着されても、マイ
クロパッケ−ジとＬＳＩチップの発生熱を導く第一の熱
伝導体とが同一材料で一体化しているので、例えマイク
ロパッケ−ジが熱変形して接触熱抵抗が増大すると言う
従来の問題点を回避することが出来る。即ち、一番熱が
集中するところに、熱抵抗の大きい接触熱抵抗が存在し
なくなり、熱抵抗が小さく安定化する。また、同一材料
で一体に形成されたことによってこれまで別々に構成し
ていたマイクロパッケ−ジや熱伝導体などの厚さが薄く
出来るので、低減した分、熱伝導熱抵抗は、小さくする
ことが出来る。更に、ＬＳＩチップの発生熱を最終的に
放出する冷却器がマルチチップモジュ−ルのハウジング
の一構成部品となるように一体化され、そして、第一の
熱伝導体と上記冷却器との間に備えられた第二の熱伝導
体が第一の熱伝導体と上記冷却器に対して可動して柔軟
性を有する熱伝導パスを形成するように、第一の熱伝導
体との間に挿入された弾性部材によってハウジングの内
壁面である冷却器底面に接触しいるだけなので、本発明
は、冷却装置の加工精度と組立て精度を緩和させなが
ら、かつマイクロパッケ−ジの接続信頼性を確保しなが
ら、マイクロパッケ−ジの組立、分解作業が容易なマル
チチップモジュ−ルの冷却装置を提供することが出来
る。また、冷却器底面に接触する第二の熱伝導体の伝熱
面及び冷却器底面は熱変形の影響を受けないので、ＬＳ
Ｉチップを安定に冷却することが出来る。更に本発明に
よれば、冷却器底面に接触する第二の熱伝導体の伝熱面
の大きさは、マイクロパッケ−ジより大きく、マイクロ
パッケ−ジの各々が多層配線基板上に占有する面積とほ
ぼ等しいので、冷却器底面と第二の熱伝導体の接触面間
の接触熱抵抗を小さくすることが出来る。また、本発明
によれば、マイクロパッケ−ジと同一材料で一体に形成
された第一の熱伝導体は第一のフィンを具備し、第二の
熱伝導体は第二のフィンを具備し、第一のフィンと第二
のフィンは、互いに微小間隔を持って係合しているの
で、第一のフィンと第二のフィンとの間の熱抵抗を小さ
くすることが出来る。このため、冷却装置の加工精度と
組立て精度が緩和出来、かつマイクロパッケ−ジの接続
信頼性を確保することが出来、マイクロパッケ−ジの組
立、分解作業が容易となる。更に本発明によれば、第一
の熱伝導体と第二の熱伝導体の何れか一方が電気絶縁性
を有する材料で形成されているので、電気的信頼性を確
保することが出来る。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の第一の実施例を図１から図３
を用いて詳細に説明する。図１は、本実施例を適用した
マルチチップモジュ−ルの冷却装置の縦断面構造を示
す。図２は、マイクロパッケ−ジと一体化された第一の
熱伝導体が第二の熱伝導体と互いに微小間隔を持って係
合していることを示す縦断面構造である。図３は、図１
のマルチチップモジュ−ルの冷却装置の要部横断面図を
示す。
を用いて詳細に説明する。図１は、本実施例を適用した
マルチチップモジュ−ルの冷却装置の縦断面構造を示
す。図２は、マイクロパッケ−ジと一体化された第一の
熱伝導体が第二の熱伝導体と互いに微小間隔を持って係
合していることを示す縦断面構造である。図３は、図１
のマルチチップモジュ−ルの冷却装置の要部横断面図を
示す。
【００１２】図において、マルチチップモジュ−ル１０
は、ＬＳＩチップ１を内蔵したマイクロパッケ−ジ２を
多数実装したセラッミク製多層配線基板４を覆うように
ハウジング１１が装着されている。マイクロパッケ−ジ
２は、第一のフィン６ａとキャップ部分６ｂからなる第
一の熱伝導体６と単層または多層配線基板１４とを封じ
半田１５により固着したものである。マイクロパッケ−
ジ２は、セラッミク製多層配線基板４上に微小な半田ボ
−ル５を介して搭載されている。ＬＳＩチップ１は、マ
イクロパッケ−ジ２によって気密封止されている。ＬＳ
Ｉチップ１の発生熱を導くマイクロパッケ−ジ２の第一
のフィン６ａとキャップ部分６ｂからなる第一の熱伝導
体６はマイクロパッケ−ジ２の気密封止キャップとして
機能するように同一材料で一体に形成されている。更
に、ＬＳＩチップ１の発生熱を第一の熱伝導体６に効率
良く伝えるために、ＬＳＩチップ１の背面はマイクロパ
ッケ−ジ２の気密封止キャップ内壁面に高熱伝導性ろう
材３（たとえば半田など）で金属固着されている。ま
た、ＬＳＩチップ１は単層または多層配線基板１４上に
微小な半田ボール１６を介して搭載されている。ここ
で、第一の熱伝導体６の外形寸法はマイクロパッケ−ジ
２のキャップ部分６ｂと同じ寸法でもある。
は、ＬＳＩチップ１を内蔵したマイクロパッケ−ジ２を
多数実装したセラッミク製多層配線基板４を覆うように
ハウジング１１が装着されている。マイクロパッケ−ジ
２は、第一のフィン６ａとキャップ部分６ｂからなる第
一の熱伝導体６と単層または多層配線基板１４とを封じ
半田１５により固着したものである。マイクロパッケ−
ジ２は、セラッミク製多層配線基板４上に微小な半田ボ
−ル５を介して搭載されている。ＬＳＩチップ１は、マ
イクロパッケ−ジ２によって気密封止されている。ＬＳ
Ｉチップ１の発生熱を導くマイクロパッケ−ジ２の第一
のフィン６ａとキャップ部分６ｂからなる第一の熱伝導
体６はマイクロパッケ−ジ２の気密封止キャップとして
機能するように同一材料で一体に形成されている。更
に、ＬＳＩチップ１の発生熱を第一の熱伝導体６に効率
良く伝えるために、ＬＳＩチップ１の背面はマイクロパ
ッケ−ジ２の気密封止キャップ内壁面に高熱伝導性ろう
材３（たとえば半田など）で金属固着されている。ま
た、ＬＳＩチップ１は単層または多層配線基板１４上に
微小な半田ボール１６を介して搭載されている。ここ
で、第一の熱伝導体６の外形寸法はマイクロパッケ−ジ
２のキャップ部分６ｂと同じ寸法でもある。
【００１３】一方、ＬＳＩチップ１の発生熱を最終的に
放出する冷却器１２はマルチチップモジュ−ル１０のハ
ウジング１１の一構成部品となるように一体化されてい
る。第二の熱伝導体７は第一の熱伝導体６と冷却器１２
との間に設けられている。マイクロパッケ−ジ２の第一
の熱伝導体６にはキャップ部分６ｂと、該キャップ部分
６ｂから延びる平板状の形状をした複数の第一のフィン
６ａが形成され、第二の熱伝導体７にはフィンベ−ス７
ｂと、該フィンベ−ス７ｂから延びる第一のフィン６ａ
とほぼ同形状の平板状の形状をした複数の第二のフィン
７ａが形成されている。フィンとしては平板状フィンの
他にピン状フィン、円筒状フィン、波形状フィン等が用
いられる。そして、第一のフィン６ａと第二のフィン７
ａとは、互いに微小間隔８を持って係合している。第一
の熱伝導体６及び第二の熱伝導体７の中央には穴が設け
られ、該穴には、弾性体９が挿入されている。実施例で
は、弾性体として‘ばね’を用いている。第二の熱伝導
体７のフィンベ−ス７ｂの平らな面は、ばね９によって
押されて、ハウジング１１の内壁面である冷却器１２の
平坦な底面に面接触している。第二の熱伝導体７のフィ
ンベ−ス７ｂの伝熱面積は、マイクロパッケ−ジ２の外
形寸法より大きく、マイクロパッケ−ジ２の各々に対し
て多層配線基板４上に割り当てられたられた、占有しう
る面積とほぼ等しい面積を有する。
放出する冷却器１２はマルチチップモジュ−ル１０のハ
ウジング１１の一構成部品となるように一体化されてい
る。第二の熱伝導体７は第一の熱伝導体６と冷却器１２
との間に設けられている。マイクロパッケ−ジ２の第一
の熱伝導体６にはキャップ部分６ｂと、該キャップ部分
６ｂから延びる平板状の形状をした複数の第一のフィン
６ａが形成され、第二の熱伝導体７にはフィンベ−ス７
ｂと、該フィンベ−ス７ｂから延びる第一のフィン６ａ
とほぼ同形状の平板状の形状をした複数の第二のフィン
７ａが形成されている。フィンとしては平板状フィンの
他にピン状フィン、円筒状フィン、波形状フィン等が用
いられる。そして、第一のフィン６ａと第二のフィン７
ａとは、互いに微小間隔８を持って係合している。第一
の熱伝導体６及び第二の熱伝導体７の中央には穴が設け
られ、該穴には、弾性体９が挿入されている。実施例で
は、弾性体として‘ばね’を用いている。第二の熱伝導
体７のフィンベ−ス７ｂの平らな面は、ばね９によって
押されて、ハウジング１１の内壁面である冷却器１２の
平坦な底面に面接触している。第二の熱伝導体７のフィ
ンベ−ス７ｂの伝熱面積は、マイクロパッケ−ジ２の外
形寸法より大きく、マイクロパッケ−ジ２の各々に対し
て多層配線基板４上に割り当てられたられた、占有しう
る面積とほぼ等しい面積を有する。
【００１４】マイクロパッケ−ジ２の同一材料で一体に
形成された第一の熱伝導体６の材質は、熱伝導率が高
く、かつ線膨張率がＬＳＩチップ１と出来るだけ整合さ
れていることが望ましい。第一の熱伝導体６及び第二の
熱伝導体７の何れか一方は、ＬＳＩチップ１との電気絶
縁性を確保するため電気絶縁性材料で形成する必要があ
る。この様な材料としては、例えば、窒化アルミニウム
（ＡｌＮ）、シリコンカ−バイト（ＳｉＣ）などがあ
る。ハウジング１１と多層配線基板４とで囲まれた密閉
空間１３には、熱伝導率の良好な気体、例えば、ヘリウ
ムガス、あるいは水素ガス、または電気絶縁性の液体、
例えば、オイル、あるいはフッ化炭素系冷媒やハロゲン
化炭化水素系冷媒などの不活性液体が封入されている。
なお、密閉空間１３に封入する流体が液体である場合、
液体の温度上昇による体積膨張が生ずるので、密閉空間
１３の圧力上昇を緩和するため、密閉空間１３の一部に
空間を残す程度に液体は封入されている。
形成された第一の熱伝導体６の材質は、熱伝導率が高
く、かつ線膨張率がＬＳＩチップ１と出来るだけ整合さ
れていることが望ましい。第一の熱伝導体６及び第二の
熱伝導体７の何れか一方は、ＬＳＩチップ１との電気絶
縁性を確保するため電気絶縁性材料で形成する必要があ
る。この様な材料としては、例えば、窒化アルミニウム
（ＡｌＮ）、シリコンカ−バイト（ＳｉＣ）などがあ
る。ハウジング１１と多層配線基板４とで囲まれた密閉
空間１３には、熱伝導率の良好な気体、例えば、ヘリウ
ムガス、あるいは水素ガス、または電気絶縁性の液体、
例えば、オイル、あるいはフッ化炭素系冷媒やハロゲン
化炭化水素系冷媒などの不活性液体が封入されている。
なお、密閉空間１３に封入する流体が液体である場合、
液体の温度上昇による体積膨張が生ずるので、密閉空間
１３の圧力上昇を緩和するため、密閉空間１３の一部に
空間を残す程度に液体は封入されている。
【００１５】本実施例は、上記のように構成したので、
ＬＳＩチップ１の発生熱は、マイクロパッケ−ジ２の同
一材料で一体に形成された第一の熱伝導体６のキャップ
部分６ｂから第一のフィン６ａに短い熱伝導パスで効率
良く伝わる。そして、多数の微小間隔８の流体層を介し
て第二の熱伝導体７の第二のフィン７ａへと伝わり、最
終的に第二の熱伝導体７のフィンベ−ス７ｂから冷却器
１２に持ち去られる。その際、第一のフィン６ａと第二
のフィン７ａとの大きな伝熱面積によって、微小間隔８
の流体層の熱伝導熱抵抗は小さくなる。次に、冷却器１
２の平坦な底面とフィンベ−ス７ｂとは大きな接触面積
が得られ、かつ冷却器１２がマルチチップモジュ−ル１
０のハウジング１１の一構成部品となるように一体化さ
れているので、接触熱抵抗は、熱変形の影響から回避出
来、小さく抑えられる。更に、第二の熱伝導体７のフィ
ンベ−ス７ｂと冷却器１２との接触面は平らな面である
ため、面の加工精度は高度に高めることが出来るので、
その接触熱抵抗は非常に小さく、安定に動作する。一
方、マイクロパッケ−ジ２の第一の熱伝導体６は同一材
料で一体に形成されているので、ＬＳＩチップ１の背面
がマイクロパッケ−ジ２の気密封止キャップ内壁面に高
熱伝導性ろう材３（たとえば半田など）で金属固着され
ても、第一の熱伝導体６が機械的補強部材として作用
し、マイクロパッケ−ジ２に発生する反りや熱変形など
が抑制される。そして、第一のフィン６ａと第二のフィ
ン７ａとは、互いに微小間隔８を持って係合しているの
で、冷却装置の加工精度と組立て精度を緩和し、かつマ
イクロパッケ−ジの微小な半田ボ−ル５の接続信頼性を
確保し、マイクロパッケ−ジの組立、分解作業が容易と
なる。その結果、例えば、ＬＳＩチップサイズが１５〜
２０ｍｍ角に、ＬＳＩチップの熱密度が５０〜１００Ｗ
／ｃｍ2に達するマルチチップモジュ−ルのＬＳＩチッ
プの冷却が可能となる。
ＬＳＩチップ１の発生熱は、マイクロパッケ−ジ２の同
一材料で一体に形成された第一の熱伝導体６のキャップ
部分６ｂから第一のフィン６ａに短い熱伝導パスで効率
良く伝わる。そして、多数の微小間隔８の流体層を介し
て第二の熱伝導体７の第二のフィン７ａへと伝わり、最
終的に第二の熱伝導体７のフィンベ−ス７ｂから冷却器
１２に持ち去られる。その際、第一のフィン６ａと第二
のフィン７ａとの大きな伝熱面積によって、微小間隔８
の流体層の熱伝導熱抵抗は小さくなる。次に、冷却器１
２の平坦な底面とフィンベ−ス７ｂとは大きな接触面積
が得られ、かつ冷却器１２がマルチチップモジュ−ル１
０のハウジング１１の一構成部品となるように一体化さ
れているので、接触熱抵抗は、熱変形の影響から回避出
来、小さく抑えられる。更に、第二の熱伝導体７のフィ
ンベ−ス７ｂと冷却器１２との接触面は平らな面である
ため、面の加工精度は高度に高めることが出来るので、
その接触熱抵抗は非常に小さく、安定に動作する。一
方、マイクロパッケ−ジ２の第一の熱伝導体６は同一材
料で一体に形成されているので、ＬＳＩチップ１の背面
がマイクロパッケ−ジ２の気密封止キャップ内壁面に高
熱伝導性ろう材３（たとえば半田など）で金属固着され
ても、第一の熱伝導体６が機械的補強部材として作用
し、マイクロパッケ−ジ２に発生する反りや熱変形など
が抑制される。そして、第一のフィン６ａと第二のフィ
ン７ａとは、互いに微小間隔８を持って係合しているの
で、冷却装置の加工精度と組立て精度を緩和し、かつマ
イクロパッケ−ジの微小な半田ボ−ル５の接続信頼性を
確保し、マイクロパッケ−ジの組立、分解作業が容易と
なる。その結果、例えば、ＬＳＩチップサイズが１５〜
２０ｍｍ角に、ＬＳＩチップの熱密度が５０〜１００Ｗ
／ｃｍ2に達するマルチチップモジュ−ルのＬＳＩチッ
プの冷却が可能となる。
【００１６】次に、本発明の第二の実施例を図４及び図
５により説明する。なお、本実施例では、図１と同じの
ものは同一の番号を付けて説明を省略する。図に示す様
に、マイクロパッケ−ジ２０は第一の実施例におけるマ
イクロパッケ−ジ２と同様の構造を有するが、第一の熱
伝導体６０は同一材料で一体に形成された円柱状のフィ
ン６０ａで形成されている。第二の熱伝導体７０は直方
体形状のブロックで、円柱状のフィン６０ａが挿入出来
るようにベ−ス部７０ｂと中央の円形のシリンダ−７０
ａとにより形成されている。そして、円柱状のフィン６
０ａと円形のシリンダ−７０ａとは、互いに微小間隔８
を持って係合している。円柱状のフィン６０ａの先端部
中心の穴には、ばね９が挿入されている。第二の熱伝導
体７０のベ−ス部７０ｂの平らな面は、ばね９によって
押され、ハウジング１１の内壁面である冷却器１２の底
面に面接触している。第二の熱伝導体７０のベ−ス部７
０ｂの伝熱面積は、マイクロパッケ−ジ２０の外形寸法
より大きく、マイクロパッケ−ジ２０の各々に対して多
層配線基板４上に割り当てられたられた、占有しうる面
積とほぼ等しい面積を有する。
５により説明する。なお、本実施例では、図１と同じの
ものは同一の番号を付けて説明を省略する。図に示す様
に、マイクロパッケ−ジ２０は第一の実施例におけるマ
イクロパッケ−ジ２と同様の構造を有するが、第一の熱
伝導体６０は同一材料で一体に形成された円柱状のフィ
ン６０ａで形成されている。第二の熱伝導体７０は直方
体形状のブロックで、円柱状のフィン６０ａが挿入出来
るようにベ−ス部７０ｂと中央の円形のシリンダ−７０
ａとにより形成されている。そして、円柱状のフィン６
０ａと円形のシリンダ−７０ａとは、互いに微小間隔８
を持って係合している。円柱状のフィン６０ａの先端部
中心の穴には、ばね９が挿入されている。第二の熱伝導
体７０のベ−ス部７０ｂの平らな面は、ばね９によって
押され、ハウジング１１の内壁面である冷却器１２の底
面に面接触している。第二の熱伝導体７０のベ−ス部７
０ｂの伝熱面積は、マイクロパッケ−ジ２０の外形寸法
より大きく、マイクロパッケ−ジ２０の各々に対して多
層配線基板４上に割り当てられたられた、占有しうる面
積とほぼ等しい面積を有する。
【００１７】本実施例では、上記のように構成したの
で、ＬＳＩチップ１の発生熱は、マイクロパッケ−ジ２
０と同一材料で一体に形成された第一の熱伝導体６０の
円柱状のフィン６０ａに短い熱伝導パスで効率良く伝わ
る。そして、多数の微小間隔８の流体層を介して第二の
熱伝導体７０へと伝わり、最終的に第二の熱伝導体７０
のベ−ス部７０ｂから冷却器１２に持ち去られる。その
際、円柱状のフィン６０ａと円形のシリンダ−７０ａと
の大きな内外径伝熱面積と、ベ−ス部７０ｂの大きな接
触面積が得られ、かつ熱変形の影響から回避出来ること
により、熱伝導及び接触熱抵抗が小さく抑えられる。ま
た、マイクロパッケ−ジ２０の第一の熱伝導体６０は同
一材料で一体に形成されているので、ＬＳＩチップ１の
背面がマイクロパッケ−ジ２０の気密封止キャップ内壁
面に高熱伝導性ろう材３（たとえば半田など）で金属固
着されても、第一の熱伝導体６０は、機械的強度が強い
補強部材として作用し、マイクロパッケ−ジ２０に発生
する反りや熱変形などが抑制される。フィン６０ａとシ
リンダ−７０ａは、互いに微小間隔８を持って係合して
いるので、冷却装置の加工精度と組立て精度を緩和し、
かつマイクロパッケ−ジの微小な半田ボ−ル５の接続信
頼性を確保し、マイクロパッケ−ジの組立、分解作業が
容易となる。また、フィン６０ａとシリンダ−７０ａは
互いに円形の形状をしているため、高い加工精度が容易
に得られ、互いに係合する微小間隔８は、加工精度が向
上した分、小さくすることが出来る。その結果、例え
ば、ＬＳＩチップサイズが１５〜２０ｍｍ角に、ＬＳＩ
チップの熱密度が５０〜１００Ｗ／ｃｍ2に達するマル
チチップモジュ−ルのＬＳＩチップの冷却が可能とな
る。
で、ＬＳＩチップ１の発生熱は、マイクロパッケ−ジ２
０と同一材料で一体に形成された第一の熱伝導体６０の
円柱状のフィン６０ａに短い熱伝導パスで効率良く伝わ
る。そして、多数の微小間隔８の流体層を介して第二の
熱伝導体７０へと伝わり、最終的に第二の熱伝導体７０
のベ−ス部７０ｂから冷却器１２に持ち去られる。その
際、円柱状のフィン６０ａと円形のシリンダ−７０ａと
の大きな内外径伝熱面積と、ベ−ス部７０ｂの大きな接
触面積が得られ、かつ熱変形の影響から回避出来ること
により、熱伝導及び接触熱抵抗が小さく抑えられる。ま
た、マイクロパッケ−ジ２０の第一の熱伝導体６０は同
一材料で一体に形成されているので、ＬＳＩチップ１の
背面がマイクロパッケ−ジ２０の気密封止キャップ内壁
面に高熱伝導性ろう材３（たとえば半田など）で金属固
着されても、第一の熱伝導体６０は、機械的強度が強い
補強部材として作用し、マイクロパッケ−ジ２０に発生
する反りや熱変形などが抑制される。フィン６０ａとシ
リンダ−７０ａは、互いに微小間隔８を持って係合して
いるので、冷却装置の加工精度と組立て精度を緩和し、
かつマイクロパッケ−ジの微小な半田ボ−ル５の接続信
頼性を確保し、マイクロパッケ−ジの組立、分解作業が
容易となる。また、フィン６０ａとシリンダ−７０ａは
互いに円形の形状をしているため、高い加工精度が容易
に得られ、互いに係合する微小間隔８は、加工精度が向
上した分、小さくすることが出来る。その結果、例え
ば、ＬＳＩチップサイズが１５〜２０ｍｍ角に、ＬＳＩ
チップの熱密度が５０〜１００Ｗ／ｃｍ2に達するマル
チチップモジュ−ルのＬＳＩチップの冷却が可能とな
る。
【００１８】更に、本発明の第三の実施例を図６により
説明する。なお、本実施例では、図１と同じのものは同
一の番号を付けて説明を省略する。図に示す様に、マル
チチップモジュ−ル１０のハウジング１１の一構成部品
となるように一体化され冷却器１２０は、図１に示す冷
却器１２に対して空冷フィン１２１が多数設けられた空
冷式冷却器である。その他の点は、図１に示した上記実
施例と同じである。本実施例では、ＬＳＩチップ１の発
生熱を最終的に放出する冷却器１２０が水冷などによる
液冷却器以外に空冷式冷却器に交換するだけで広範囲の
冷却能力を要求するマルチチップモジュ−ルにも適用出
来、冷却部品を共通化し、生産性の良い低コストのマル
チチップモジュ−ルの冷却装置を提供することが出来
る。
説明する。なお、本実施例では、図１と同じのものは同
一の番号を付けて説明を省略する。図に示す様に、マル
チチップモジュ−ル１０のハウジング１１の一構成部品
となるように一体化され冷却器１２０は、図１に示す冷
却器１２に対して空冷フィン１２１が多数設けられた空
冷式冷却器である。その他の点は、図１に示した上記実
施例と同じである。本実施例では、ＬＳＩチップ１の発
生熱を最終的に放出する冷却器１２０が水冷などによる
液冷却器以外に空冷式冷却器に交換するだけで広範囲の
冷却能力を要求するマルチチップモジュ−ルにも適用出
来、冷却部品を共通化し、生産性の良い低コストのマル
チチップモジュ−ルの冷却装置を提供することが出来
る。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第一に、ＬＳＩチップがマイクロパッケ−ジで気密封止
され、かつ、マイクロパッケ−ジの内面とＬＳＩチップ
の裏面とが互いに固着されても、マイクロパッケ−ジが
熱変形して接触熱抵抗が増大すると言う従来の問題点を
回避することが出来る。即ち、一番熱が集中するところ
に、熱抵抗の大きい接触熱抵抗が存在しなくなり、熱抵
抗が小さく安定化する。第二に、同一材料で一体に形成
されたことによってこれまで別々に構成していたマイク
ロパッケ−ジや熱伝導体などの厚さが薄く出来るので、
低減した分、熱伝導熱抵抗は、小さくすることが出来
る。さらに、マイクロパッケ−ジと熱伝導体を別部材で
構成した後固着する場合に比べて、熱抵抗は小さく安定
化することが出来る。第三に、ＬＳＩチップの発生熱を
最終的に放出する冷却器がマルチチップモジュ−ルのハ
ウジングの一構成部品となるように一体化されているの
で、冷却器の底面は機械的強度が増し、変形しにくい。
また、冷却器底面に接触する第二の熱伝導体の伝熱面及
び冷却器底面は熱変形の影響を受けないので、ＬＳＩチ
ップを安定に冷却することが出来る。第四に、第一の熱
伝導体と上記冷却器との間に備えられた第二の熱伝導体
が第一の熱伝導体と上記冷却器に対して可動して柔軟性
を有する熱伝導パスを形成するので、冷却装置の加工精
度と組立て精度が緩和出来、かつマイクロパッケ−ジの
接続信頼性が確保出来、マイクロパッケ−ジの組立、分
解作業が容易となる。第五に、冷却器底面に接触する第
二の熱伝導体の伝熱面の大きさがマイクロパッケ−ジよ
り大きく、マイクロパッケ−ジの各々が多層配線基板上
に占有する面積とほぼ等しいので、冷却器底面と第二の
熱伝導体の接触面間の接触熱抵抗を小さくすることが出
来る。第六に、マイクロパッケ−ジと同一材料で一体に
形成された第一の熱伝導体が第一のフィンを具備し、第
二の熱伝導体が第二のフィンを具備し、第一のフィンと
第二のフィンが、互いに微小間隔を持って係合している
ので、第一のフィンと第二のフィンとの間の熱抵抗を小
さくすることが出来る。このため、冷却装置の加工精度
と組立て精度が緩和出来、かつマイクロパッケ−ジの接
続信頼性を確保することが出来、マイクロパッケ−ジの
組立、分解作業が容易となる。第七に、第一の熱伝導体
と第二の熱伝導体の何れか一方が電気絶縁性を有する材
料で形成されているので、電気的信頼性を確保すること
が出来る。第八に、ＬＳＩチップ１の発生熱を最終的に
放出する冷却器１２０が水冷などによる液冷却器以外に
空冷式冷却器に交換するだけで広範囲の冷却能力を要求
するマルチチップモジュ−ルにも適用出来、冷却部品を
共通化し、生産性の良い低コストのマルチチップモジュ
−ルの冷却装置を提供することが出来る。
第一に、ＬＳＩチップがマイクロパッケ−ジで気密封止
され、かつ、マイクロパッケ−ジの内面とＬＳＩチップ
の裏面とが互いに固着されても、マイクロパッケ−ジが
熱変形して接触熱抵抗が増大すると言う従来の問題点を
回避することが出来る。即ち、一番熱が集中するところ
に、熱抵抗の大きい接触熱抵抗が存在しなくなり、熱抵
抗が小さく安定化する。第二に、同一材料で一体に形成
されたことによってこれまで別々に構成していたマイク
ロパッケ−ジや熱伝導体などの厚さが薄く出来るので、
低減した分、熱伝導熱抵抗は、小さくすることが出来
る。さらに、マイクロパッケ−ジと熱伝導体を別部材で
構成した後固着する場合に比べて、熱抵抗は小さく安定
化することが出来る。第三に、ＬＳＩチップの発生熱を
最終的に放出する冷却器がマルチチップモジュ−ルのハ
ウジングの一構成部品となるように一体化されているの
で、冷却器の底面は機械的強度が増し、変形しにくい。
また、冷却器底面に接触する第二の熱伝導体の伝熱面及
び冷却器底面は熱変形の影響を受けないので、ＬＳＩチ
ップを安定に冷却することが出来る。第四に、第一の熱
伝導体と上記冷却器との間に備えられた第二の熱伝導体
が第一の熱伝導体と上記冷却器に対して可動して柔軟性
を有する熱伝導パスを形成するので、冷却装置の加工精
度と組立て精度が緩和出来、かつマイクロパッケ−ジの
接続信頼性が確保出来、マイクロパッケ−ジの組立、分
解作業が容易となる。第五に、冷却器底面に接触する第
二の熱伝導体の伝熱面の大きさがマイクロパッケ−ジよ
り大きく、マイクロパッケ−ジの各々が多層配線基板上
に占有する面積とほぼ等しいので、冷却器底面と第二の
熱伝導体の接触面間の接触熱抵抗を小さくすることが出
来る。第六に、マイクロパッケ−ジと同一材料で一体に
形成された第一の熱伝導体が第一のフィンを具備し、第
二の熱伝導体が第二のフィンを具備し、第一のフィンと
第二のフィンが、互いに微小間隔を持って係合している
ので、第一のフィンと第二のフィンとの間の熱抵抗を小
さくすることが出来る。このため、冷却装置の加工精度
と組立て精度が緩和出来、かつマイクロパッケ−ジの接
続信頼性を確保することが出来、マイクロパッケ−ジの
組立、分解作業が容易となる。第七に、第一の熱伝導体
と第二の熱伝導体の何れか一方が電気絶縁性を有する材
料で形成されているので、電気的信頼性を確保すること
が出来る。第八に、ＬＳＩチップ１の発生熱を最終的に
放出する冷却器１２０が水冷などによる液冷却器以外に
空冷式冷却器に交換するだけで広範囲の冷却能力を要求
するマルチチップモジュ−ルにも適用出来、冷却部品を
共通化し、生産性の良い低コストのマルチチップモジュ
−ルの冷却装置を提供することが出来る。
【図１】本発明の第一の実施例を示すマルチチップモジ
ュ−ルの冷却装置の縦断面図である。
ュ−ルの冷却装置の縦断面図である。
【図２】図１の第一の熱伝導体と第二の熱伝導体とが互
いに微小間隔を持って係合していることを示す縦断面構
造である。
いに微小間隔を持って係合していることを示す縦断面構
造である。
【図３】図１のマルチチップモジュ−ルの冷却装置の要
部一部横断面図である。
部一部横断面図である。
【図４】本発明の第二の実施例を示すマルチチップモジ
ュ−ルの冷却装置の縦断面図である。
ュ−ルの冷却装置の縦断面図である。
【図５】図４の第一の熱伝導体と第二の熱伝導体とが互
いに微小間隔を持って係合し合うことを示す一部断面斜
視分解図である。
いに微小間隔を持って係合し合うことを示す一部断面斜
視分解図である。
【図６】本発明の第三の実施例を示すマルチチップモジ
ュ−ルの冷却装置の縦断面図である。
ュ−ルの冷却装置の縦断面図である。
【図７】従来のマルチチップモジュ−ルの冷却装置の要
部横断面図である。
部横断面図である。
【図８】従来の他のマルチチップモジュ−ルの冷却装置
の要部横断面図である。
の要部横断面図である。
１ ＬＳＩチップ ２、２０ マイクロパッケ−ジ ３ 高熱伝導性ろう材 ４ セラッミク製多層配線基板 ５、１６ 半田ボ−ル ６、６０ 第一の熱伝導体 ６ａ 第一のフィン ６ｂ キャップ部分 ６０ａ 円柱状のフィン ７、７０ 第二の熱伝導体 ７ａ 第二のフィン ７ｂ 第二のフィンのフィンベ−ス ８ 微小間隔 ９ ばね １０ マルチチップモジュ−ル １１ ハウジング １２ 冷却器 １３ 密閉空間 １４ 配線基板 １５ 封じ半田 ７０ａ 円形のシリンダ− ７０ｂ 第二の熱伝導体７０のベ−ス部 １２０ 冷却器 １２１ 空冷フィン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 笠井 憲一 神奈川県秦野市堀山下１番地 株式会社 日立製作所 汎用コンピュータ事業部 内 (72)発明者 川村 圭三 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所機械研究所内 (72)発明者 出居 昭男 神奈川県秦野市堀山下１番地 株式会社 日立製作所 汎用コンピュータ事業部 内 (56)参考文献 特開 昭61−231744（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−249429（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−74988（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−253063（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−126852（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 23/34 - 23/473
Claims (5)
- 【請求項１】 ＬＳＩチップを気密封止したマイクロパ
ッケ−ジと、該マイクロパッケ−ジを多数搭載する多層
配線基板と、多層配線基板を覆うハウジングとを備え、
前記ＬＳＩチップの発生熱を前記ハウジングに導くため
の熱伝導体が前記マイクロパッケ−ジと前記ハウジング
との間に設けられたマルチチップモジュ−ルの冷却装置
であって、 前記マイクロパッケ−ジは、前記ＬＳＩチップを収納す
るキャップ部と該キャップ部に対して同一材料で一体に
形成されている第一のフィンとからなる第一の熱伝導体
と、該第一の熱伝導体のキャップ部に固着された配線基
板からなり、 前記ＬＳＩチップは、前記第一の熱伝導体のキャップ部
に固着された配線基板上に搭載されると共に、その裏面
を前記第一の熱伝導体のキャップ部の内面に固着され、 該ＬＳＩチップの発生熱を最終的に放出する冷却器がマ
ルチチップモジュ−ルのハウジングの一構成部品となる
ように一体化され、 前記第一の熱伝導体と前記冷却器に対して可動して柔軟
性を有する熱伝導パスを形成する第二のフィンを有する
第二の熱伝導体が、該冷却器に接触しかつ前記第一の熱
伝導体と前記第一、第二フィンにより係合して備えられ
ていることを特徴とするマルチチップモジュ−ルの冷却
装置。 - 【請求項２】 請求項１記載のマルチチップモジュ−ル
の冷却装置において、前記第一の熱伝導体と第二の熱伝
導体との間に弾性部材が挿入され、該第二の熱伝導体が
前記ハウジングの内壁面である冷却器底面に前記弾性部
材により押し付け接触されることを特徴とするマルチチ
ップモジュ−ルの冷却装置。 - 【請求項３】 請求項２記載のマルチチップモジュ−ル
の冷却装置において、 前記第一のフィンと第二のフィンは互いに微少間隔をも
って係合していることを特徴とするマルチチップモジュ
−ルの冷却装置。 - 【請求項４】 請求項２記載のマルチチップモジュ−ル
の冷却装置において、 前記第二の熱伝導体の前記冷却器底面との接触面積は前
記マイクロパッケ−ジより大きく、前記マイクロパッケ
−ジの各々に対して前記多層配線基板上に割り当てられ
たられた面積とほぼ等しい面積を有することを特徴とす
るマルチチップモジュ−ルの冷却装置。 - 【請求項５】 請求項３記載のマルチチップモジュ−ル
の冷却装置において、 前記第一の熱伝導体と前記第二の熱伝導体の何れか一方
は電気絶縁性を有する材料で形成されていることを特徴
とするマルチチップモジュ−ルの冷却装置。
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