JP3012867B2 - Heat sink device for computer - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、プリント回路板上
に実装する半導体構成要素用のヒートシンクに関し、詳
細には、マイクロプロセッサが発生する電磁波妨害を防
止するマイクロプロセッサ用のヒートシンク装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a heat sink for a semiconductor component mounted on a printed circuit board, and more particularly to a heat sink device for a microprocessor for preventing electromagnetic interference generated by the microprocessor.
【０００２】[0002]
【従来の技術】電子ビジネスおよびマルチメディア・ア
プリケーション・ソフトウェアの成功によって、当業界
は大容量のデータ・ファイルをやり取りするためのより
広い帯域とスループットをユーザに提供する新世代の高
速マイクロプロセッサを開発するに至っている。約７〜
１０ワットの電力を使用するこれらのマイクロプロセッ
サはエネルギーを消費し、このエネルギーを放散させる
信頼性の高いヒートシンクを必要とする。BACKGROUND OF THE INVENTION With the success of electronic business and multimedia application software, the industry has developed a new generation of high-speed microprocessors that provide users with more bandwidth and throughput for exchanging large data files. It has led to. About 7 ~
These microprocessors using 10 watts of power consume energy and require a reliable heat sink to dissipate this energy.
【０００３】これと同時に、技術の進歩と論理回路の集
積によって、高速セル・スイッチングが可能になり、そ
の結果、電磁エネルギー放射が生じる。一般に、マイク
ロプロセッサを内蔵する誘電体ケースの上に、鋼やアル
ミニウム合金などの熱伝導材料でできたヒートシンクが
搭載され、マイクロプロセッサが発生した電磁放射の一
部を捕捉する。At the same time, advances in technology and integration of logic circuits allow for fast cell switching, resulting in electromagnetic energy emission. Generally, a heat sink made of a heat conductive material such as steel or an aluminum alloy is mounted on a dielectric case containing a microprocessor, and a part of the electromagnetic radiation generated by the microprocessor is captured.
【０００４】空気との熱交換は、重要な熱交換領域を備
える必要があるため、ヒートシンクの上部は一般に複数
のフィンまたはスパイクから成り、その結果、マイクロ
プロセッサの面積の４〜１０倍の面積になる。しかし、
このようなフィンは捕捉した電磁放射を再放出するアン
テナとして機能する。この放射は、近傍にある論理回路
を妨害する可能性があり、ＥＭＣ規格の必要条件を満た
すことがきわめて困難になる。この問題を克服する技法
は、マイクロプロセッサをファラデー遮蔽で被うことで
あるが、残念なことにそれによって冷却管理が悪くな
る。Because heat exchange with air requires providing a critical heat exchange area, the top of the heat sink is generally composed of a plurality of fins or spikes, resulting in an area of four to ten times the area of the microprocessor. Become. But,
Such fins function as antennas that re-emit the captured electromagnetic radiation. This radiation can disturb nearby logic circuits, making it extremely difficult to meet the requirements of the EMC standard. A technique that overcomes this problem is to cover the microprocessor with Faraday shielding, but unfortunately it results in poor cooling management.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、プリント回路板上に実装された論理回路の動作
を妨害する可能性のある電磁放射を放出しない、プリン
ト回路板上に実装された半導体構成要素用の金属ヒート
シンクを提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION It is, therefore, an object of the present invention to provide a circuit mounted on a printed circuit board that does not emit electromagnetic radiation that may interfere with the operation of the logic circuit mounted on the board. It is to provide a metal heat sink for semiconductor components.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】したがって、本発明は、
接地面を含むプリント回路板上に実装されたマイクロプ
ロセッサ用のヒートシンク装置であって、熱伝導性であ
り、マイクロプロセッサを内蔵する誘電体ケースの上部
に固定され、周囲との熱交換を可能にする外表面を含む
ヒートシンク装置に関する。この装置は、アンテナとし
て機能するヒートシンク装置がマイクロプロセッサから
受け取った電磁放射を再放出するのを防ぐ放射遮断手段
と、電磁放射によって誘導されたエネルギーを排出する
ためにヒートシンク装置を接地面に接続する接続手段と
を含む。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention provides
A heat sink device for a microprocessor mounted on a printed circuit board including a ground plane, which is thermally conductive, is fixed on a dielectric case containing a microprocessor, and allows heat exchange with the surroundings. To a heat sink device including an outer surface that forms. The device connects the heat sink device to a ground plane to prevent the heat sink device acting as an antenna from re-emitting the electromagnetic radiation received from the microprocessor, and to dissipate the energy induced by the electromagnetic radiation. Connection means.
【０００７】本発明の好ましい実施形態では、ヒートシ
ンク装置は、回路板の接地面に直接接続された接続ピン
を備えたファラデー遮蔽の機能を有する。In a preferred embodiment of the present invention, the heat sink device has the function of a Faraday shield with connection pins directly connected to the ground plane of the circuit board.
【０００８】[0008]
【発明の実施の形態】図１に示すような従来のヒートシ
ンクは、一般には鋼またはアルミニウム合金の熱伝導性
装置１０であり、主として、マイクロプロセッサ１４が
発生した熱を周囲の空気中に放散させることができるよ
うにするきわめて重要な領域となるフィンまたはスパイ
ク１２から成る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A conventional heat sink, as shown in FIG. 1, is a thermally conductive device 10, typically of steel or an aluminum alloy, which primarily dissipates heat generated by a microprocessor 14 into the surrounding air. It consists of fins or spikes 12, which are very important areas to be able to perform.
【０００９】プリント回路板１６上に実装されたマイク
ロプロセッサ１４は、誘電体ケース内に内蔵されてい
る。この誘電体ケースのために、マイクロプロセッサは
マイクロプロセッサ・チップに容量結合される。次に、
ヒートシンク・フィン１２がそれぞれの寄生キャパシタ
ンスを介して環境に結合される。したがって、ヒートシ
ンク１０によって捕捉された電磁エネルギーの一部は、
そのようなキャパシタンスのためにアンテナとして機能
するフィン１２によって再放出される。[0009] The microprocessor 14 mounted on the printed circuit board 16 is contained in a dielectric case. Because of this dielectric case, the microprocessor is capacitively coupled to the microprocessor chip. next,
Heat sink fins 12 are coupled to the environment via respective parasitic capacitances. Therefore, part of the electromagnetic energy captured by the heat sink 10 is:
Due to such capacitance, they are re-emitted by the fins 12 acting as antennas.
【００１０】図１の矢印１８で示されている電磁放射の
放出は、マイクロプロセッサ・チップが発生する高調波
の波長と比較したフィン１２の大きさに依存する。経験
則により、この波長の１０分の１を超える長さを有する
フィンはアンテナになることがわかっている。したがっ
て、約１０ｍｍの長さを有するフィンの場合、３ＧＨｚ
以上の高調波のアンテナとなる。The emission of electromagnetic radiation, indicated by arrow 18 in FIG. 1, depends on the size of fin 12 relative to the wavelength of the harmonics generated by the microprocessor chip. A rule of thumb has shown that fins having a length greater than one-tenth of this wavelength will be antennas. Therefore, for a fin having a length of about 10 mm, 3 GHz
An antenna having the above harmonics is obtained.
【００１１】上述の問題は、図２に示すヒートシンク装
置によって克服される。前述のように、誘電体ケース内
に内蔵されたマイクロプロセッサ２０がプリント回路板
２２上に実装されている。主としてフィン２６から成る
熱伝導性ヒートシンク２４が、マイクロプロセッサ２０
の上部に、好ましくは熱伝導性接着剤によって固定され
ている。フィン２６の高さとフィン間の間隔は、熱放散
のためにマイクロプロセッサ２０と周囲の空気との間の
熱交換が可能な限り多く行われるように設計されている
ことに留意されたい。The above problem is overcome by the heat sink device shown in FIG. As described above, the microprocessor 20 built in the dielectric case is mounted on the printed circuit board 22. A thermally conductive heat sink 24, consisting primarily of fins 26,
At the top, preferably by a thermally conductive adhesive. It should be noted that the height of the fins 26 and the spacing between the fins are designed to allow as much heat exchange between the microprocessor 20 and the surrounding air as possible for heat dissipation.
【００１２】図１の従来のヒートシンクとは異なり、ヒ
ートシンク２４はマイクロプロセッサ２０よりも大き
い。実際には、マイクロプロセッサ２０は、一定の間隔
をあけて配置され、プリント回路板２２の接地面３４に
接続されたピン２８、３０、または３２などの上部およ
び垂直ピン上のヒートシンク２４によって構成されたフ
ァラデー遮蔽内にカプセル封止されている。したがっ
て、ヒートシンク２４によって捕捉された放射エネルギ
ーの大部分は接地面３４によって放散される。Unlike the conventional heat sink of FIG. 1, the heat sink 24 is larger than the microprocessor 20. In practice, microprocessor 20 is constituted by heat sinks 24 on top and vertical pins, such as pins 28, 30, or 32, which are spaced apart and connected to ground plane 34 of printed circuit board 22. Encapsulated in a Faraday shield. Therefore, most of the radiant energy captured by the heat sink 24 is dissipated by the ground plane 34.
【００１３】ピン２８、３０、または３２の数は、主と
して最大高調波波長に依存し、経験則では２つのピンの
間の間隔Ｌは最低波長の１０分の１以下にする。したが
って、現在使用されている２００〜３００ＭＨｚの基本
周波数を有する信号の第１０高調波に相当する３ＧＨｚ
の有効高調波を示す最新のモジュールでは、間隔Ｌは１
ｃｍ以下でなければならない。５ｃｍの大きさのマイク
ロプロセッサ・ケースによる実施態様の例は、一辺が８
ｃｍで、ピン２８、２９、３０などの９個のピンを含む
ファラデー遮蔽である。本発明の目的は、電磁放出を内
部に維持し、接地面と、熱を放散させるためのフィンま
たはスパイクによって構成された上部と、最低波長の放
射が外部に放出されるのを防止する壁面とから成るファ
ラデー遮蔽タイプの放射遮断装置を提供することであ
る。このような装置は、上述の装置とは異なる態様で実
施することもできることに留意されたい。したがって、
ファラデー遮蔽は、ピンではなく中実の側壁を有するこ
ともでき、前記側壁はプリント回路板の上部で直接また
はピンホールによって接地に接続される。あるいは、前
述のように最低波長の１０分の１未満の寸法の網目を持
つ格子によって形成することもできる。最後に、接地面
３４へのヒートシンク２４の接続は、ピン２８、３０、
または３２とは異なる単一のストラップまたはワイヤと
することも可能であろう。The number of pins 28, 30, or 32 depends primarily on the wavelength of the highest harmonic, and a rule of thumb is that the spacing L between the two pins is less than one-tenth of the lowest wavelength. Therefore, 3 GHz corresponding to the tenth harmonic of the currently used signal having a fundamental frequency of 200 to 300 MHz
In the latest module that shows the effective harmonics of
cm or less. An example of an embodiment with a 5 cm sized microprocessor case is 8 sides.
In cm, a Faraday shield containing nine pins, such as pins 28, 29, 30. It is an object of the present invention to maintain electromagnetic emissions internally, a ground plane, an upper part constituted by fins or spikes for dissipating heat, and walls to prevent radiation of the lowest wavelength from being emitted to the outside. And a radiation blocking device of a Faraday shielding type. It should be noted that such a device may be implemented in a different manner than the device described above. Therefore,
The Faraday shield can also have solid side walls instead of pins, said side walls being connected to ground directly or by pinholes on top of the printed circuit board. Alternatively, it can be formed by a grid having a mesh having a size of less than one-tenth of the minimum wavelength as described above. Finally, the connection of the heat sink 24 to the ground plane 34 includes the pins 28, 30,
Or it could be a single strap or wire different from 32.
【００１４】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。In summary, the following matters are disclosed regarding the configuration of the present invention.
【００１５】（１）接地面（３４）を有するプリント回
路板（２２）上に実装された半導体構成要素（２０）、
特にマイクロプロセッサのための、熱伝導性で、前記半
導体構成要素を内蔵する誘電体ケース上に固定され、周
囲の空気との熱交換を可能にする外表面を備えたヒート
シンク装置（２４）であって、アンテナとして機能する
前記ヒートシンク装置が前記半導体構成要素から受け取
った電磁放射を再放出するのを防止する放射遮断手段
（２８、３０、３２）と、前記電磁放射によって誘導さ
れたエネルギーを放散させるために前記ヒートシンク装
置を前記接地面に接続する接続手段とを含むことを特徴
とする、ヒートシンク装置（２４）。 （２）前記放射遮断手段が、前記接地面（３４）に直接
接続された接続ピン（２８、３０、３２）を含むファラ
デー遮蔽である、上記（１）に記載のヒートシンク装置
（２４）。 （３）前記接続ピン（２８、３０、３２）が一定の間隔
をあけて配置され、前記ピンのうちの２つのピンの間の
間隔Ｌが再放出しないように防止する第１０最低電磁放
射波長よりも小さい、上記（２）に記載のヒートシンク
装置（２４）。 （４）最大３ＧＨｚの電磁放射高調波が再放出されるの
を防止するために前記間隔Ｌが１ｃｍ未満である、上記
（３）に記載のヒートシンク装置（２４）。 （５）周囲の空気との熱交換を可能にする前記外表面が
フィン（２６）から成る、上記（１）ないし（４）のい
ずれか一項に記載のヒートシンク装置（２４）。(1) a semiconductor component (20) mounted on a printed circuit board (22) having a ground plane (34);
A heat sink device (24), particularly for a microprocessor, having an outer surface that is thermally conductive and fixed on a dielectric case containing the semiconductor component and that allows heat exchange with ambient air. Radiation blocking means (28, 30, 32) for preventing the heat sink device functioning as an antenna from re-emitting electromagnetic radiation received from the semiconductor component, and dissipating energy induced by the electromagnetic radiation. Connection means for connecting the heat sink device to the ground plane for the heat sink device. (2) The heat sink device (24) according to (1), wherein the radiation blocking means is a Faraday shield including connection pins (28, 30, 32) directly connected to the ground plane (34). (3) The tenth lowest electromagnetic radiation wavelength in which the connection pins (28, 30, 32) are arranged at regular intervals, and prevent the interval L between two of the pins from being re-emitted. The heat sink device (24) according to (2), wherein the heat sink device is smaller than the heat sink device. (4) The heat sink device (24) according to (3), wherein the interval L is less than 1 cm to prevent re-emission of electromagnetic radiation harmonics of a maximum of 3 GHz. (5) The heat sink device (24) according to any one of the above (1) to (4), wherein the outer surface that enables heat exchange with ambient air comprises a fin (26).
【図１】電磁放射を放出する従来のヒートシンクを備え
たマイクロプロセッサ・ケースを示す略図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a microprocessor case with a conventional heat sink that emits electromagnetic radiation.
【図２】本発明によるヒートシンクを備えたマイクロプ
ロセッサ・ケースの部分断面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a microprocessor case having a heat sink according to the present invention.
２０ マイクロプロセッサ ２２ プリント回路板 ２４ ヒートシンク ２６ フィン ２８ ピン ３０ ピン ３２ ピン ３４ 接地面 Reference Signs List 20 microprocessor 22 printed circuit board 24 heat sink 26 fin 28 pin 30 pin 32 pin 34 ground plane
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アンリ・ボニファス フランス 06610 ラ・ゴード シュマ ン・ド・ラドレ (72)発明者 アンリ・ブラケ フランス 06790 アスプルモン レ・ テンプリエ (72)発明者 ブリュノ・サントラ フランス 06140 ヴァンス アヴニ ュ・ド・プロヴァンス 1978 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 23/36 H01L 25/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Henri Bonifaz France 06610 La Gorde Shman de Ladre (72) Inventor Henri Braquet France 06790 Asplemon les Templiers (72) Inventor Bruno Soundtrack France 06140 Vence Avenue de Provence 1978 (58) Fields studied (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 23/36 H01L 25/00
Claims (5)
（２２）上に実装された半導体構成要素（２０）、特に
マイクロプロセッサのための、熱伝導性で、前記半導体
構成要素を内蔵する誘電体ケース上に固定され、周囲の
空気との熱交換を可能にする外表面を備えたヒートシン
ク装置（２４）であって、 アンテナとして機能する前記ヒートシンク装置が前記半
導体構成要素から受け取った電磁放射を再放出するのを
防止する放射遮断手段（２８、３０、３２）と、 前記電磁放射によって誘導されたエネルギーを放散させ
るために前記ヒートシンク装置を前記接地面に接続する
接続手段とを含むことを特徴とする、ヒートシンク装置
（２４）。1. A semiconductor component (20) mounted on a printed circuit board (22) having a ground plane (34), in particular for a microprocessor, a thermally conductive, dielectric material incorporating said semiconductor component. A heat sink device (24) fixed on a body case and having an outer surface that allows heat exchange with ambient air, wherein the heat sink device acting as an antenna receives electromagnetic radiation received from the semiconductor component. Radiation blocking means (28, 30, 32) for preventing re-emission and connection means for connecting the heat sink device to the ground plane to dissipate the energy induced by the electromagnetic radiation. A heat sink device (24).
に直接接続された接続ピン（２８、３０、３２）を含む
ファラデー遮蔽である、請求項１に記載のヒートシンク
装置（２４）。2. The apparatus according to claim 1, wherein said radiation blocking means is provided with said ground plane (34).
The heat sink device (24) according to claim 1, wherein the heat sink device (24) is a Faraday shield including connection pins (28, 30, 32) directly connected to the heat sink.
の間隔をあけて配置され、前記ピンのうちの２つのピン
の間の間隔Ｌが再放出しないように防止する第１０最低
電磁放射波長よりも小さい、請求項２に記載のヒートシ
ンク装置（２４）。3. The tenth lowest electromagnetic field, wherein said connection pins (28, 30, 32) are arranged at regular intervals and prevent the interval L between two of said pins from being re-emitted. The heat sink device (24) according to claim 2, wherein the heat sink device is smaller than the emission wavelength.
れるのを防止するために前記間隔Ｌが１ｃｍ未満であ
る、請求項３に記載のヒートシンク装置（２４）。4. The heat sink device (24) according to claim 3, wherein the spacing L is less than 1 cm to prevent re-emission of electromagnetic radiation harmonics up to 3 GHz.
表面がフィン（２６）から成る、請求項１ないし４のい
ずれか一項に記載のヒートシンク装置（２４）。5. A heat sink device (24) according to any of the preceding claims, wherein said outer surface which allows heat exchange with ambient air comprises fins (26).
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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: 19991012 |