JP2938704B2 - 集積回路パッケージ - Google Patents
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Description
ップをパッケージ本体内に気密封止してなる集積回路パ
ッケージに関し、さらに詳しくは、集積回路パッケージ
の放熱特性の改良に関する。
電子装置として、ラップトップパソコン等の可搬型電子
装置が広く市場に出回っている。この種の電子装置の高
性能化を図るためには、発熱量の大きい集積回路チップ
を一つ又はそれ以上用いることが必要になる。このた
め、放熱性に優れた集積回路パッケージが要求されてい
る。
善するための手法として、集積回路パッケージをこれと
は別体のヒートシンクに密着させ、このヒートシンクに
おける放熱性を高めることが行われていた。
を用いた従来技術による場合、集積回路パッケージとヒ
ートシンクの接触による熱抵抗が少なからず存在し、集
積回路パッケージの放熱性の向上には限界があった。
れた集積回路パッケージを提供することにある。
パッケージの基本構成を示す図である。本発明による
と、パッケージ本体1と、パッケージ本体1内に気密封
止される集積回路チップ2と、パッケージ本体1の下部
に設けられ、集積回路チップ2を外部回路と接続するた
めのリード3と、パッケージ本体1を強制空冷するため
の送風手段とを備え、パッケージ本体1はその上部にフ
ィン5からなる放熱領域6と上記送風手段が配置される
送風領域7とを有し、放熱領域6と該送風領域7の間に
は通風路8が形成される集積回路パッケージが提供され
る。本発明の他の側面によると、発熱源を有し、当該発
熱源からの熱を放熱するフィンが一体成形されると共
に、該フィンの立設方向に対して並行に風を供給する送
風手段を収容するための該フィンに囲まれる空間を有す
るパッケージ本体と、該フィンの立設方向に対して垂直
に、該フィンの先端に取り付けられるカバーと、から構
成されることを特徴とする集積回路パッケージが提供さ
れる。本発明の更に他の側面によると、発熱源を内蔵
し、当該発熱源からの熱を放熱するフィンが一体成形さ
れると共に、該フィンの立設方向に対して並行に風を供
給する送風手段を収容するための該フィンに囲まれる空
間を有するパッケージ本体を有し、該送風手段の回転軸
は該パッケージ本体における該発熱源の内蔵位置に対し
て該回転軸と垂直な方向に偏心していることを特徴とす
る集積回路パッケージが提供される。
る集積回路パッケージとの対比において従来技術を説明
するための図であり、パッケージ本体11と、パッケー
ジ本体11内に気密封止される集積回路チップ2と、パ
ッケージ本体11の下部に設けられ、集積回路チップ2
を外部回路と接続するためのリード3とを備えた集積回
路パッケージの上面をヒートシンク12の下面に接着し
てなるものが示されている。ヒートシンク12は場合に
よってはファン等の強制空冷のための手段を有してい
る。
回路図である。Tjは集積回路チップ2におけるジャン
クション温度(℃)、Rjcは集積回路チップ2のジャ
ンクションからパッケージ本体11の表面までの熱抵抗
(℃/W)、Rcはパッケージ本体11とヒートシンク
12の接触部の熱抵抗(℃/W)、Rhfはヒートシン
ク12の熱抵抗(℃/W)、Rfaはヒートシンクとエ
アーの間の熱抵抗(℃/W)、Taは周囲温度(℃)を
表す。
(W)をPとすると、集積回路チップ2におけるジャン
クション温度Tjは次式で表される。 Tj=P(Rjc+Rc+Rhf+Rfa)+Ta 従って、周囲温度が等しい場合における集積回路チップ
2のジャンクション温度を図1の本発明の基本構成と図
2の従来技術とで比較すると、従来例の方が、接触部の
熱抵抗と発熱量の積(Rc・P)で与えられる温度だけ
高くなっていることがわかる。
5℃/W程度あり、集積回路チップの発熱量が20Wの
場合には、ジャンクション温度は従来例の方が6〜10
℃高くなることになる。
熱伝導グリースを用いたり特殊な接着剤を用いることが
従来行われていたが、これらによる接触部の熱抵抗の低
減には限界がある。一方、集積回路チップの信頼性はジ
ャンクション温度が10℃上がることに半減すると言わ
れている。
1それ自体に放熱領域6を設けることは、ジャンクショ
ン温度を下げて集積回路チップの信頼性を高める上で極
めて有効である。また、本発明では、パッケージ本体1
の上部に送風領域7を設け、この送風領域7に配置され
る送風手段により通風路8を介して放熱領域6のフィン
5等を強制空冷するようにしているので、集積回路チッ
プ2に対する効果的な放熱が可能になり、集積回路パッ
ケージの放熱性が格段に向上する。
細に説明する。図4は本発明の第1実施例を示す集積回
路パッケージの分解斜視図である。この実施例では、送
風手段としてのファン組立体21がパッケージ本体22
の上部のマウント部(取付部)23に固定されて送風領
域が形成される。
視)に形成され、マウント部23を取り囲むようにして
立設される複数のピン状の放熱フィン24と、四隅部に
立設される支柱25A,25B,25C及び25Dを有
している。
の厚み方向に回転軸を有する図示しないモータと、この
モータの回転軸に接続されるプロペラ26と、モータを
駆動する駆動回路部27とから構成され、その詳細につ
いては、ファン組立体がカバーに固定される別の実施例
において説明する。
風領域)に設けられたファン組立体21と、放熱フィン
24(放熱領域)との間には通風路28が形成される。
この実施例では、ファン組立体21による送風を効率的
に行うために、パッケージ本体22の上部をカバー29
で閉塞している。
視形状とほぼ同じ形状を有する板状部材であり、ファン
組立体21のプロペラ26を介して通風路28と連通す
る開口30を有している。さらに、カバー29は、プロ
ペラ26の回転軌跡のわずかに外側に位置する円環状突
起31を有しており、この円環状突起31が通風路28
を制限することにより、カバー29の開口30と通風路
28との間の静圧差が大きくなるようになっている。
りパッケージ本体22の支柱25A,25B,25C及
び25Dに固定される。カバー29をネジ以外の手段に
よりパッケージ本体22に固定してもよい。
路パッケージの断面図であり、その断面位置は図4の分
解斜視図におけるA−A線に沿っている。この実施例で
は、パッケージ本体22はアルミナ等のセラミック体か
らなり、各フィン24等はこのセラミック体の焼結時に
一体に成形される。
裏面側の凹部に固着され、ボンディングワイヤ41及び
導体パターン42を介してリード3に接続される。パッ
ケージ本体22の裏面側には蓋43が設けられ、これに
より集積回路チップ2は気密に封止される。
1に電力を供給してプロペラ26を予め定められた方向
に回転させると、カバー29の円環状突起31の作用に
より生じる外部と通風路28との間の比較的大きな静圧
差によって、矢印Bで示す方向に空気が流れる。そし
て、この空気の流通により、放熱フィン24等において
良好な放熱がなされる。
から通風路28を経てさらに放熱フィン24を経由して
パッケージ本体22の側方に空気が流れるようにしてい
るが、プロペラ26の傾斜角度を逆にし或いはファン組
立体21の回転方向を逆にすることによって、矢印Bと
反対の方向に空気が流れるようにしてもよい。
部を覆うカバー29を設け、加えて円環状突起31を採
用することにより、外部と通風路28との間の静圧差を
高めるようにしているので、小型で低消費電力のファン
組立体21にあっても十分な放熱効果を得ることができ
る。
けるファン組立体21の収容スペースとなるマウント部
23を4つの支柱25A,25B,25C及び25Dの
うちの25Aの方向にオフセットするとともに、支柱2
5Aの壁面を支柱25B及び25Dの方向に延設してい
る(図4参照)。
ケージ本体22における発熱中心(図5の集積回路チッ
プ2参照)に対して偏心させているのは、ファン組立体
21の送風能力はファン組立体21の中心部よりも周辺
部において高く、この送風能力の高い場所とパッケージ
本体22における発熱中心とを概略一致させるためであ
る。
ィン24を介さずにパッケージ本体22の上面を経て直
接発散される熱を良好に流通空気に吸収させることがで
きる。
にファン組立体21を位置させているので、ファン組立
体21の内部温度の上昇が抑えられ、ファン組立体21
の信頼性が向上する。
セットする場合に、オフセットする側の支柱25Aの壁
面を延設しているのは、各放熱フィン24に対する空気
の流通が均等になされるようにするためである。
パッケージの断面図である。この実施例は、図4及び図
5の第1実施例と対比して、パッケージ本体22におけ
る集積回路チップ2の真上に中空部51を設け、この中
空部51に液体52を充填している点で特徴付けられ
る。
液体の対流作用によりパッケージ本体22自体の熱抵抗
が低下する。つまり、集積回路チップ2で発生した熱が
放熱フィン24に伝わりやすくなり、放熱効果をさらに
高めることができるのである。
2を充填することに代えて、中空部51にヒートパイプ
を埋設してもよい。ヒートパイプは、例えば、内壁に毛
細管物質がライニングされた金属封管の内部を減圧し、
そこに少量の液体を封入して構成する。このようなヒー
トパイプを用いることによっても、パッケージ本体22
の熱抵抗を減少させて、集積回路パッケージ2から放熱
フィン24への伝熱を良好に行うことができる。
パッケージの断面図である。この実施例は、図4及び図
5の第1実施例と対比して、パッケージ本体61がセラ
ミック体及び金属体の2層構造を有している点で特徴付
けられる。
ィン62及び支柱(図示せず)を一体に有しその下部の
凸部に集積回路チップ2が固着される金属体63と、下
部にリード3が設けられたセラミック体64とを貼着し
て構成される。
導性が良好なアルミニウム、銅が採用される。一般に、
セラミック体に比べて金属体の熱伝導率は高いので、こ
のような2層構造のパッケージ本体61を用いて集積回
路チップ2を金属体63に固着することによって、集積
回路チップ2から放熱フィン62への伝熱をさらに良好
にすることができる。
パッケージの部分断面図である。これまでの実施例で
は、ファン組立体をパッケージ本体に固定しているが、
この実施例では、ファン組立体をカバーに固定して、集
積回路チップからの熱がファン組立体に伝わりにくいよ
うに配慮している。
はパッケージ本体71と一体の放熱フィン、73はパッ
ケージ本体71の上部を閉塞するカバーを表している。
カバー73の裏面にはファン取付部74が形成されてお
り、このファン取付部74にファン組立体75が固定さ
れる。
圧入/固定され外周部にコイル76を備えた固定子77
と、固定子77の中心にベアリング78を介して立設さ
れるシャフト79と、シャフト79に固定され内周壁に
は磁石80が外周壁にはプロペラ81が固定された回転
子82と、リード線83が接続されるプリント基板84
とから構成される。プリント基板84には図示しないモ
ータ駆動回路が実装される。
86はヨーク、87はシャフト79に装着されるカット
ワッシャ、88はシャフト79を上方に付勢するための
スプリングを示す。また、89はカバー73に設けられ
た空気流通用の開口を表し、90は静圧差確保用の円環
状突起を表す。開口89はプロペラ81の回転軌跡に沿
って複数設けられている。
ァン組立体75をカバー73に固定しているので、第1
乃至第3実施例のようにファン組立体をパッケージ本体
に固定する場合に比べて、集積回路チップでの発熱がフ
ァン組立体75に伝熱しにくくなり、ファン組立体75
の信頼性を向上させるとともにその寿命を延ばすことが
できる。
合には、パッケージ本体にファン組立体を保持するため
の機械的強度が要求されないので、図6の第2実施例の
ようにパッケージ本体22に中空部51を形成する場合
にファン組立体をカバーに固定することによって、パッ
ケージ本体の薄型化を図ることができる。
放熱性に特に優れた集積回路パッケージの提供が可能に
なるという効果が生じる。
図である。
の分解斜視図である。
ジの断面図である。
の断面図である。
の断面図である。
の部分断面図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 発熱源を有し、当該発熱源からの熱を放
熱するフィンが一体成形されると共に、該フィンの立設
方向に対して並行に風を供給する送風手段を収容するた
めの該フィンに囲まれる空間を有するパッケージ本体
と、該フィンの立設方向に対して垂直に、該フィンの先端 に
取り付けられるカバーと、 から構成されることを特徴とする集積回路パッケージ。 - 【請求項2】 前記カバーは前記送風手段が取り付けら
れる取付部を有することを特徴とする請求項1記載の集
積回路パッケージ。 - 【請求項3】 前記カバーは、前記送風手段が備えるプ
ロペラの回転軌跡の外側に位置する円環状突起を有して
いることを特徴とする請求項1記載の集積回路パッケー
ジ。 - 【請求項4】 発熱源を内蔵し、当該発熱源からの熱を
放熱するフィンが一体成形されると共に、該フィンの立
設方向に対して並行に風を供給する送風手段を収容する
ための該フィンに囲まれる空間を有するパッケージ本体
を有し、 該送風手段の回転軸は該パッケージ本体における該発熱
源の内蔵位置に対して該回転軸と垂直な方向に偏心して
いることを特徴とする集積回路パッケージ。 - 【請求項5】 上記パッケージ本体と上記発熱源の間に
は中空部が設けられ、該中空部には液体が充填され、ま
たはヒートパイプが埋設されていることを特徴とする請
求項1または請求項4に記載の集積回路パッケージ。 - 【請求項6】 上記パッケージ本体はセラミック体から
構成されることを特徴とする請求項1または請求項4に
記載の集積回路パッケージ。 - 【請求項7】 上記パッケージ本体はセラミック体及び
金属体の2層構造を有し、上記フィンは上記金属体と一
体であり、上記発熱源は上記金属体に固着されることを
特徴とする請求項1または請求項4に記載の集積回路パ
ッケージ。
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