JP3042739B2 - 電子装置の実装構造 - Google Patents

電子装置の実装構造

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    • H01L2224/48225Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電子装置システムの高
速化,高密度実装化により高い放熱能力を必要とする電
子装置の実装構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図6は従来の電子装置の実装構造の断面
図であって、1はLSIチップ、2は前記LSIチップ
1とマルチチップモジュール3との間の信号および給電
を行うためのワイヤボンディング部、3は複数のLSI
チップ1を搭載したマルチチップモジュール(電子回路
モジュール)、4は前記マルチチップモジュール3を大
型プリント配線板に電気接続するための低速系/給電コ
ネクタ、5は大型配線板の一例である大型プリント配線
板、6は前記マルチチップモジュール3上に複数搭載さ
れたLSIチップ1を保護するための封止キャップ、7
は隣接する前記マルチチップモジュール3間の高速信号
接続を行うための高速系コネクタ、8は隣接する前記マ
ルチチップモジュール3間の高速信号を伝達するための
フレキシブルプリント板(ここではストリップライン構
造もしくはマイクロストリップライン構造を有するもの
とする)。
【0003】9は前記低速系/給電コネクタ4とマルチ
チップモジュール3および大型プリント配線板5に囲ま
れた空間内に設けた空冷ヒートシンクである。なお、こ
の空冷ートシンク9は、マルチチップモジュール3の
裏面に熱伝導率の高い材料を用いて固着されている。ま
た、図7は、図6のマルチチップモジュール3上面側か
ら見た電子装置全体の上面図で、封止キャップ6は取り
除いてある。10は冷却空気の流れ方向をそれぞれ示し
ている。そして、図6は、図7より拡大して示してあ
り、4個分を示してある。すなわち、図7の点線枠Vが
図6に対応している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記構成では、高速信
号系はマルチチップモジュール3上の高速系コネクタ7
およびフレキシブルプリント板8によって接続できるた
め、高速信号系のピンネックは問題とはならないが、デ
バイスの高速動作に伴ってLSI1の消費電力が増大す
ると、マルチチップモジュール3に給電する電流容量を
増す必要性を生じる。しかし、図7にも図示したよう
に、冷却空気を上下に流すことが必要なため、給電を行
う低速系/給電コネクタ4は、マルチチップモジュール
3の裏面、かつ2辺のみ(冷却空気の流れ方向10に平
行な方向のみ)しか搭載できない。
【0005】このため、給電容量を増すには、低速系/
給電コネクタ4の列数を外側に増し、給電ピンを増やす
必要性がある。しかし、同時にマルチチップモジュール
3の大型化を招き、その結果、マルチチップモジュール
3間の間隔が増大してしまう。このため、高速系信号の
接続系長さが増大し、遅延時間が増加するといったシス
テム性能低下を招く問題点があった。
【0006】さらに、デバイスの動作速度増加に伴っ
て、マルチチップモジュール3の消費電力も増大する。
しかし、図6,図7に示す従来の実装構成では、空冷ヒ
ートシンク9を低速系/給電コネクタ4,マルチチップ
モジュール3および大型プリント配線板5に囲まれた空
間内に設けているため、空冷ヒートシンク9を大型化す
ることができない。このため、冷却能力を向上する唯一
の解決手段は、空冷ヒートシンク9に流す空気の風速を
増すことのみであり、その結果として装置全体の騒音増
加を招くといった問題点を有していた。
【0007】本発明は、マルチチップモジュールと大型
プリント配線板との間の低速信号系および給電用コネク
タ領域を十分に確保しつつ、高発熱なマルチチップモジ
ュールを空冷可能な冷却構造を提供することにより、ピ
ンネックを解消し、かつ高速動作可能な電子装置の実装
構造を提供することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、1個以上のL
SIチップを搭載してなるマルチチップモジュールを、
1個以上大型配線板に搭載し、隣接するマルチチップモ
ジュール間の高速系信号は、大型配線板を介することな
く、フレキシブルプリント板を介して、マルチチップモ
ジュールの周辺、かつ大型配線板とは対向する面上に設
けた高速系コネクタにより直接接続し、マルチチップモ
ジュールに入出力される低速系信号および給電ラインの
み大型配線板を介して、低速系/給電コネクタにより接
続する電子装置において、マルチチップモジュール裏面
に熱接触もしくは固着できるコールドプレートを一端に
有するヒートパイプを接続し、かつヒートパイプの他端
は、大型配線板を貫通して裏面側に導きだし、空冷部と
したものである。また、ヒートパイプに空冷ヒートシン
クを脱着可能に取り付けたものである。
【0009】
【作用】本発明においては、デバイスの高速動作にとも
なう電流容量増大に必要な給電ピンをマルチチップモジ
ュール裏面周辺の領域を利用して設けることができ、従
来技術では冷却空間を設けるために生じた給電ピンの実
装ネックを解消できる。さらに、マルチチップモジュー
ルの高発熱化に対しても、低熱抵抗なヒートパイプを用
いて大型プリント配線板の裏面の空間に導き出すことが
でき、かつ空冷ヒートシンクにより高い冷却能力を実現
できる。
【0010】
【実施例】図1は、本発明の一実施例を示す断面構造を
示したものである。ここで、1はLSIチップ、2はワ
イヤボンディング部(TABなどの接続法を使用しても
よい)、3は複数のLSIチップ1を搭載したマルチチ
ップモジュール、5は大型配線板の一例である大型プリ
ント配線板、6は前記マルチチップモジュール3上に複
数搭載されたLSIチップ1を保護するための封止キャ
ップ、7は隣接する前記マルチチップモジュール3間の
高速信号接続を行うための高速系コネクタ、8は隣接す
る前記マルチチップモジュール3間の高速信号を伝達す
るためのフレキシブルプリント板であり、ここまでは図
6,図7と同じである。
【0011】200は前記マルチチップモジュール3裏
面側の低速信号および給電ピンの接続を行うための額縁
状の低速系/給電コネクタ、201は内部にヒートパイ
プ構造を有するコールドプレート、202は細径のヒー
トパイプ、203はこのヒートパイプ202の一端に熱
接続した空冷ヒートシンク、204は空冷空気の流れ方
向、205は前記大型プリント配線板5を貫通してヒー
トパイプ202を大型プリント配線板5の裏面に導きだ
す貫通口をそれぞれ表している。さらに、図2は図1の
コネクタ200および貫通口205の構造を分かりやす
くするため、図1のA−A断面を大型プリント配線板5
側方向に見た部分図で、図1より縮小してあり、4個分
を示してある。すなわち、図2の点線枠Wが図1のA−
A断面に対応している。
【0012】なお、ヒートパイプ202の構成として、
内部にウイックや蒸発性の液体が封じ込まれているが、
ヒートパイプ202自体は公知なので、その詳細は省略
する。
【0013】本構成では、高速な信号伝達系は、大型プ
リント配線板5を介することなく、マルチチップモジュ
ール3表面上に設けた高速系コネクタ7およびマイクロ
ストリップラインもしくしストリップライン構造を有す
るフレキシブルプリント板8を介して構成されるため、
高速信号系のピンネックがない構成である。
【0014】また、低速信号およびマルチチップモジュ
ール3に給電するための低速系/給電コネクタ200
は、額縁状の構造であり、マルチチップモジュール3か
ら発生する熱は、額縁状の低速系/給電コネクタ200
の内側に熱接触するよう構成したコールドプレート20
1を介して細径なヒートパイプ202の一端から伝えら
れる。ヒートパイプ202は大型プリント配線板5を貫
通する構造となっており、マルチチップモジュール3か
ら奪った熱を大型プリント配線板5の裏面側に導くこと
ができる。さらに、ヒートパイプ202の他端には空冷
ヒートシンク203を固定し、空冷空気の流れ方向20
4によって空冷される。このとき、大型プリント配線板
5の裏面には十分な空間を有している。
【0015】以上の構成から明らかなように、マルチチ
ップモジュール3からの放熱は、熱伝導率が一般金属に
比べ2から3桁高いヒートパイプ202を用いているこ
とから、額縁状構造の低速系/給電コネクタ200に囲
まれた閉空間から、効率的に熱を外部(大型プリント配
線板5の裏面)に導くことができる。
【0016】このため、給電ピンのネックを解消できる
とともに、高い消費電力のマルチチップモジュール3も
冷却可能となる。また、大型プリント配線板5の裏面の
空間を利用して放熱するため、十分な放熱面積を有する
空冷ヒートシンク203を利用することができ、その結
果、低風速な空冷にて大電力で発生する熱を放散するこ
とができる。すなわち、低騒音な空冷法を実現できる。
【0017】また、図3〜図5は本発明による電子装置
の実装構造を実現するためのアセンブル工程(あるいは
部品交換方法とみなすこともできる)を示したものであ
る。ここで、206は低速信号および給電を行うために
マルチチップモジュール3裏面に設けた低速系/給電ピ
ン、207はヒートパイプ202構造を内蔵する前記コ
ールドプレート201をマルチチップモジュール3に固
定するために、マルチチップモジュール3裏面に設けた
取付けネジ、208は前記マルチチップモジュール3裏
面とコールドプレート201との熱接触を良好にするた
めのサーマルコンパウンド、209は前記マルチチップ
モジュール3にコールドプレート201を固定する取付
けネジ207を貫通させるための開口部をそれぞれ表し
ている。
【0018】アセンブル工程は以下の通りである。ま
ず、図3に示すようにヒートパイプ202とコールドプ
レート201を一体化した放熱機構をマルチチップモジ
ュール3裏面に、サーマルコンパウンド208を介して
接続する。
【0019】次に、図4に示すように、放熱機構を接続
したマルチチップモジュール3を大型プリント配線板5
に搭載する。このときヒートパイプ202は、大型プリ
ント配線板5に設けた貫通口205を通して裏面に貫通
すると同時に、低速系/給電ピン206を低速系/給電
コネクタ200に接続する。最後に、図5に示すよう
に、2分割された空冷ヒートシンク203を、ヒートパ
イプ202の他端に固定する。以上の工程を経て、本発
明による実装構造を実現できる。また、取り外しはこの
逆の工程をたどれば容易に実現できる。
【0020】以上のように、本発明による電子装置の実
装構造は、給電用ピンの実装ネックを解消するととも
に、高い冷却能力を実現でき、かつ容易に組立を実行す
ることができる。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、1個以
上のLSIチップを搭載してなるマルチチップモジュー
ルを、1個以上大型配線板に搭載し、かつ隣接するマル
チチップモジュール間の高速系信号は、大型配線板を介
することなく、フレキシブルプリント板を介して、マル
チチップモジュール周辺、かつ大型配線板とは対向する
面上に設けた高速系コネクタにより直接接続し、マルチ
チップモジュールに入出力される低速系信号および給電
ラインのみ大型配線板を介して、低速系/給電コネクタ
により接続した電子装置において、マルチチップモジュ
ール裏面に熱接触もしくは固着できるコールドプレート
を一端に有するヒートパイプを接続し、かつヒートパイ
プの他端は、大型配線板を貫通して裏面側に導き出し空
冷部としたので、デバイスの高速動作にともなう電流容
量増大に必要な給電ピンを、マルチチップモジュール裏
面周辺の領域を利用して設けることができるため大電流
を給電できる利点がある。また、マルチチップモジュー
ルの高発熱化に対しても、低熱抵抗なヒートパイプを用
いて大型配線板裏面の空間に導き出すことができるた
め、ヒートパイプに空冷ヒートシンクを設けることがで
き、空冷により高い冷却能力を実現できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による実施例を示す断面図である。
【図2】図3のA−A線による断面図である。
【図3】本発明による実装構造のアセンブル工程を表す
図である。
【図4】図3に引続くアセンブル工程を表す図である。
【図5】図4に引続くアセンブル工程を表す図である。
【図6】従来の電子装置の実装構造を表す断面図であ
る。
【図7】図6の部分上面図である。
【符号の説明】
1 LSIチップ 2 ワイヤボンディング部 3 マルチチップモジュール 4 低速系/給電コネクタ 5 大型プリント配線板 6 封止キャップ 7 高速系コネクタ 8 フレキシブルプリント板 9 空冷ヒートシンク 10 冷却空気の流れ方向 200 額縁状の低速系/給電コネクタ 201 コールドプレート 202 ヒートパイプ 203 空冷ートシンク 204 空冷空気の流れ方向 205 貫通口 206 低速系/給電ピン 207 取付けネジ 208 サーマルコンパウンド 209 開口部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 23/427

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1個以上のLSIチップを搭載してなる
    マルチチップモジュールを、1個以上大型配線板に搭載
    し、かつ隣接する前記マルチチップモジュール間の高速
    系信号は、前記大型配線板を介することなく、フレキシ
    ブルプリント板を介して、前記マルチチップモジュール
    周辺、かつ前記大型配線板とは対向する面上に設けた高
    速系コネクタにより直接接続し、前記マルチチップモジ
    ュールに入出力される低速系信号および給電ラインのみ
    前記大型配線板を介して低速系/給電コネクタにより接
    続した電子装置において、前記マルチチップモジュール
    裏面に熱接触もしくは固着できるコールドプレートを一
    端に有するヒートパイプを接続し、かつヒートパイプの
    他端は、前記大型配線板を貫通して裏面側に導きだし、
    空冷部としたことを特徴とする電子装置の実装構造。
  2. 【請求項2】 ヒートパイプの他端に脱着可能な空冷ヒ
    ートシンクを設けたことを特徴とする請求項1に記載の
    電子装置の実装構造。
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