JP3401107B2 - パッケージｉｃのモジュール - Google Patents
パッケージｉｃのモジュールInfo
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- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、電子回路基板上に実
装されたパッケージＩＣが動作中に発熱する熱を効率よ
く冷却するためのモジュールに関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、電子回路基板上に実装されたパッ
ケージＩＣの発熱した熱を放熱する方法は図２に示すよ
うに、パッケージ部に金属製のヒートシンク７や冷却フ
ィン８を接着剤等により取り付けたり、また金属基板９
上に実装することにより放熱する方法が用いられてき
た。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ヒート
シンク７や冷却フィン８をパッケージ部１に取り付ける
と、パッケージＩＣ全体の高さが高くなり、また金属製
であるため電気的なショートの発生を防止するため実装
占有体積をさらに増加することが必要であり、電子機器
の小型化の障害となっていた。また、金属基板を用いる
と基板の多層化には限界があり基板面積を小さくできな
いため、発熱部だけを別基板化（別モジュール化）する
必要があり製品のコストアップの要因となっていた。 【０００４】この発明は上記の課題を解決するもので、
最も放熱特性のよいパッケージＩＣのアウターリード部
を含むパッケージＩＣ全体を、またはアウターリード部
を熱伝導率の高い封止材料により封止し、パッケージ部
だけでなくアウターリード部からも放熱することによ
り、パッケージＩＣ等の発熱体の温度上昇を防止するも
のである。また、熱伝導率の高い封止剤を黒色化するこ
とにより熱輻射効率を向上し放熱特性を更に改善させる
ことを目的とするものである。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
め、この発明は電子回路基板上に実装され、動作中に発
熱するパッケージＩＣのアウターリード部を含むパッケ
ージＩＣ全体またはアウターリード部を、熱伝導率の高
い封止材料で封止することにより、発熱した熱をパッケ
ージ部だけでなく最も放熱性のよいアウターリード部か
らも効率よく放熱する構成のものである。また、必要に
応じて封止部材の一部に凹凸をつけ、冷却フィンの作用
をさせより冷却効率を向上させるものである。 【０００６】また、封止部を、電子回路基板の表面また
は両面に形成することも可能である。熱伝導率の高いの
充填剤としては、アルミニウム粉や銅粉といった金属粉
や金属繊維、アルミナや酸化亜鉛、酸化マグネシウム等
の酸化物の粉末やウイスカー、窒化ホウ素や窒化アルミ
ニウム等の窒化物の粉末、カーボンやグラファイトの粉
末のウイスカー、ダイヤモンド粉末等から一種類以上選
定することができる。 【０００７】熱硬化性の樹脂材料としては、半導体封止
に一般的に使用されているｏ−クレゾールノボラックエ
ポキシやビフェニールエポキシなどの多官能エポキシ樹
脂が使用可能である。熱可塑性の樹脂は、リフロー等の
半田付けにも耐えられる液晶ポリマー（ＬＣＰ）やポリ
フェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、シンジオタクティ
ックポリスチレン樹脂（ＳＰＳ）等の結晶性ポリマーが
使用可能である。 【０００８】 【作用】回路基板上に実装されたパッケージＩＣの動作
中に発熱した熱を放熱させるためには、最も放熱性のよ
いアウターリードを含むパッケージＩＣ全体またはアウ
ターリード部を熱伝導性のよい封止剤で封止することに
より、局部的に発熱した部分を全体に広げ均熱化するこ
とにより温度を低下させるとともに、放熱面積を増加さ
せることにより、より低温化することができる。従っ
て、従来必要とされていた金属基板やヒートシンク、冷
却フィンや冷却ファンといった冷却部材が不必要となり
実装専有体積の低減と薄型化が可能になり、電子機器の
小型化を実現できる。 【０００９】 【実施例】以下、この発明の実施例を図面を基づき説明
する。図１（ａ）は、この発明の一実施例にかかる熱伝
導率の高い封止樹脂で封止した電子回路モジュールのパ
ッケージＩＣ部分の断面図である。動作することにより
発熱するパッケージ部１はその両端にアウターリード部
２を有し、電子回路基板３上に実装され、該パッケージ
部１を図示されているように熱伝導率の高い封止樹脂か
らなる封止部４により封止する。そのため部分的に発熱
したパッケージＩＣの熱は封止部４全体に拡散し均熱化
し、冷却するとともに、さらに封止部４の上面に形成し
た冷却フィン６により冷却効率をさらに向上させるもの
である。 【００１０】この実施例に用いた熱伝導率の高い封止樹
脂は、熱可塑性の樹脂である液晶ポリマー（ＬＣＰ）に
熱伝導率の高い酸化マグネシウムを７０ｗｔ％配合した
ものを用いた。この実施例において、熱伝導性の高い封
止樹脂による封止前のパッケージ部１の温度は、動作時
１００℃であったのに対し、該樹脂による封止後は８５
℃まで低下させることができ大幅な放熱効果の改善を行
うことができた。 【００１１】図１（ｂ）は、この発明の第二の実施例に
かかる熱伝導率の高い封止樹脂で封止した電子回路モジ
ュールのパッケージＩＣ部分の断面図である。電子回路
基板３上に実装されたパッケージＩＣの最も熱伝導率の
よいアウターリード部２を熱伝導率の高い封止樹脂で封
止することにより、パッケージＩＣの熱をアウターリー
ド部２および封止樹脂の熱伝導により除去し、半導体素
子が封止されているパッケージ部１の温度の上昇を防ぐ
ものである。また、封止剤を黒色化し熱を大気中に輻射
することにより、更にパッケージ部１の温度上昇を防ぐ
ことが可能である。その結果、封止前のパッケージ部１
の温度は、動作時１００℃であったのに対し封止後は８
７℃まで低下させることができるとともに、パッケージ
部１には封止が存在しないためモジュールの実装高さを
高くしないという効果を奏することができる。 【００１２】第二の実施例に用いた熱伝導率の高い封止
樹脂は、熱可塑性の樹脂であるポリフェニレンサルファ
イド（ＰＰＳ）に熱伝導率の高いアルミナを６５ｗｔ％
配合し、かつ黒色の着色剤として熱伝導率の高いグラフ
ァイトウイスカーを５ｗｔ％配合したものを用いた。上
記の実施例に用いた熱伝導率の高い封止樹脂の熱可塑性
樹脂に代えて熱硬化性のエポキシ樹脂（ｏ−クレゾール
ノボラックエポキシ樹脂やビフェニールエポキシなどの
多官能エポキシ樹脂）を用いても同等の結果が得られ、
エポキシ樹脂を用いることも可能である。 【００１３】 【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、熱伝導
率の高い封止部材でパッケージＩＣ全体またはアウター
リード部を封止することにより、動作時に局部的に発熱
した熱を均一に分散させることにより冷却効率を向上さ
せパッケージＩＣの温度上昇を防止することができる。
また、封止部の一部に冷却フィンを設けることにより、
冷却効率をより向上することが可能となる。更に、熱伝
導率の高い封止部材を黒色化することにより熱の輻射効
率をより一層向上し、パッケージＩＣの温度をより低下
することができる。そのため、従来必要とされていた金
属基板や金属製のヒートシンク、冷却フィンや冷却ファ
ンを用いることが不要となり、部品点数を削減すること
によりコストダウンを図るとともに、電子回路モジュー
ルの実装占有体積の低減と薄型化が可能となり、電子機
器をより一層小型化することができる。 【００１４】また、この発明は放熱を必要とする部品や
モジュール、更にはハウジングやケーシングといった機
構部品や構造部品への応用も可能である。
装されたパッケージＩＣが動作中に発熱する熱を効率よ
く冷却するためのモジュールに関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、電子回路基板上に実装されたパッ
ケージＩＣの発熱した熱を放熱する方法は図２に示すよ
うに、パッケージ部に金属製のヒートシンク７や冷却フ
ィン８を接着剤等により取り付けたり、また金属基板９
上に実装することにより放熱する方法が用いられてき
た。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ヒート
シンク７や冷却フィン８をパッケージ部１に取り付ける
と、パッケージＩＣ全体の高さが高くなり、また金属製
であるため電気的なショートの発生を防止するため実装
占有体積をさらに増加することが必要であり、電子機器
の小型化の障害となっていた。また、金属基板を用いる
と基板の多層化には限界があり基板面積を小さくできな
いため、発熱部だけを別基板化（別モジュール化）する
必要があり製品のコストアップの要因となっていた。 【０００４】この発明は上記の課題を解決するもので、
最も放熱特性のよいパッケージＩＣのアウターリード部
を含むパッケージＩＣ全体を、またはアウターリード部
を熱伝導率の高い封止材料により封止し、パッケージ部
だけでなくアウターリード部からも放熱することによ
り、パッケージＩＣ等の発熱体の温度上昇を防止するも
のである。また、熱伝導率の高い封止剤を黒色化するこ
とにより熱輻射効率を向上し放熱特性を更に改善させる
ことを目的とするものである。 【０００５】 【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
め、この発明は電子回路基板上に実装され、動作中に発
熱するパッケージＩＣのアウターリード部を含むパッケ
ージＩＣ全体またはアウターリード部を、熱伝導率の高
い封止材料で封止することにより、発熱した熱をパッケ
ージ部だけでなく最も放熱性のよいアウターリード部か
らも効率よく放熱する構成のものである。また、必要に
応じて封止部材の一部に凹凸をつけ、冷却フィンの作用
をさせより冷却効率を向上させるものである。 【０００６】また、封止部を、電子回路基板の表面また
は両面に形成することも可能である。熱伝導率の高いの
充填剤としては、アルミニウム粉や銅粉といった金属粉
や金属繊維、アルミナや酸化亜鉛、酸化マグネシウム等
の酸化物の粉末やウイスカー、窒化ホウ素や窒化アルミ
ニウム等の窒化物の粉末、カーボンやグラファイトの粉
末のウイスカー、ダイヤモンド粉末等から一種類以上選
定することができる。 【０００７】熱硬化性の樹脂材料としては、半導体封止
に一般的に使用されているｏ−クレゾールノボラックエ
ポキシやビフェニールエポキシなどの多官能エポキシ樹
脂が使用可能である。熱可塑性の樹脂は、リフロー等の
半田付けにも耐えられる液晶ポリマー（ＬＣＰ）やポリ
フェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、シンジオタクティ
ックポリスチレン樹脂（ＳＰＳ）等の結晶性ポリマーが
使用可能である。 【０００８】 【作用】回路基板上に実装されたパッケージＩＣの動作
中に発熱した熱を放熱させるためには、最も放熱性のよ
いアウターリードを含むパッケージＩＣ全体またはアウ
ターリード部を熱伝導性のよい封止剤で封止することに
より、局部的に発熱した部分を全体に広げ均熱化するこ
とにより温度を低下させるとともに、放熱面積を増加さ
せることにより、より低温化することができる。従っ
て、従来必要とされていた金属基板やヒートシンク、冷
却フィンや冷却ファンといった冷却部材が不必要となり
実装専有体積の低減と薄型化が可能になり、電子機器の
小型化を実現できる。 【０００９】 【実施例】以下、この発明の実施例を図面を基づき説明
する。図１（ａ）は、この発明の一実施例にかかる熱伝
導率の高い封止樹脂で封止した電子回路モジュールのパ
ッケージＩＣ部分の断面図である。動作することにより
発熱するパッケージ部１はその両端にアウターリード部
２を有し、電子回路基板３上に実装され、該パッケージ
部１を図示されているように熱伝導率の高い封止樹脂か
らなる封止部４により封止する。そのため部分的に発熱
したパッケージＩＣの熱は封止部４全体に拡散し均熱化
し、冷却するとともに、さらに封止部４の上面に形成し
た冷却フィン６により冷却効率をさらに向上させるもの
である。 【００１０】この実施例に用いた熱伝導率の高い封止樹
脂は、熱可塑性の樹脂である液晶ポリマー（ＬＣＰ）に
熱伝導率の高い酸化マグネシウムを７０ｗｔ％配合した
ものを用いた。この実施例において、熱伝導性の高い封
止樹脂による封止前のパッケージ部１の温度は、動作時
１００℃であったのに対し、該樹脂による封止後は８５
℃まで低下させることができ大幅な放熱効果の改善を行
うことができた。 【００１１】図１（ｂ）は、この発明の第二の実施例に
かかる熱伝導率の高い封止樹脂で封止した電子回路モジ
ュールのパッケージＩＣ部分の断面図である。電子回路
基板３上に実装されたパッケージＩＣの最も熱伝導率の
よいアウターリード部２を熱伝導率の高い封止樹脂で封
止することにより、パッケージＩＣの熱をアウターリー
ド部２および封止樹脂の熱伝導により除去し、半導体素
子が封止されているパッケージ部１の温度の上昇を防ぐ
ものである。また、封止剤を黒色化し熱を大気中に輻射
することにより、更にパッケージ部１の温度上昇を防ぐ
ことが可能である。その結果、封止前のパッケージ部１
の温度は、動作時１００℃であったのに対し封止後は８
７℃まで低下させることができるとともに、パッケージ
部１には封止が存在しないためモジュールの実装高さを
高くしないという効果を奏することができる。 【００１２】第二の実施例に用いた熱伝導率の高い封止
樹脂は、熱可塑性の樹脂であるポリフェニレンサルファ
イド（ＰＰＳ）に熱伝導率の高いアルミナを６５ｗｔ％
配合し、かつ黒色の着色剤として熱伝導率の高いグラフ
ァイトウイスカーを５ｗｔ％配合したものを用いた。上
記の実施例に用いた熱伝導率の高い封止樹脂の熱可塑性
樹脂に代えて熱硬化性のエポキシ樹脂（ｏ−クレゾール
ノボラックエポキシ樹脂やビフェニールエポキシなどの
多官能エポキシ樹脂）を用いても同等の結果が得られ、
エポキシ樹脂を用いることも可能である。 【００１３】 【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、熱伝導
率の高い封止部材でパッケージＩＣ全体またはアウター
リード部を封止することにより、動作時に局部的に発熱
した熱を均一に分散させることにより冷却効率を向上さ
せパッケージＩＣの温度上昇を防止することができる。
また、封止部の一部に冷却フィンを設けることにより、
冷却効率をより向上することが可能となる。更に、熱伝
導率の高い封止部材を黒色化することにより熱の輻射効
率をより一層向上し、パッケージＩＣの温度をより低下
することができる。そのため、従来必要とされていた金
属基板や金属製のヒートシンク、冷却フィンや冷却ファ
ンを用いることが不要となり、部品点数を削減すること
によりコストダウンを図るとともに、電子回路モジュー
ルの実装占有体積の低減と薄型化が可能となり、電子機
器をより一層小型化することができる。 【００１４】また、この発明は放熱を必要とする部品や
モジュール、更にはハウジングやケーシングといった機
構部品や構造部品への応用も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施例にかか
る断面図である。 【図２】従来の放熱方式を示した冷却フィンの概略図で
ある。 【符号の説明】 １ パッケージ部 ２ アウターリード ３ 電子回路基板 ４，５ 封止部 ６，８ 冷却フィン ７ 金属製ヒートシンク ９ 金属基板
る断面図である。 【図２】従来の放熱方式を示した冷却フィンの概略図で
ある。 【符号の説明】 １ パッケージ部 ２ アウターリード ３ 電子回路基板 ４，５ 封止部 ６，８ 冷却フィン ７ 金属製ヒートシンク ９ 金属基板
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 角陸 晋二
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電
器産業株式会社内
(56)参考文献 特開 昭55−98849（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−55413（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−159752（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 23/34 - 23/473
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 電子回路基板上に実装されたアウターリ
ード部を含むパッケージＩＣのアウターリード部のみを
熱伝導率の高い封止材料で封止することにより放熱を行
うパッケージＩＣのモジュール。
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|---|---|---|---|
| JP00854695A JP3401107B2 (ja) | 1995-01-23 | 1995-01-23 | パッケージｉｃのモジュール |
| US08/590,465 US5982623A (en) | 1995-01-23 | 1996-01-23 | Module for packaged IC |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00854695A JP3401107B2 (ja) | 1995-01-23 | 1995-01-23 | パッケージｉｃのモジュール |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08204069A JPH08204069A (ja) | 1996-08-09 |
| JP3401107B2 true JP3401107B2 (ja) | 2003-04-28 |
Family
ID=11696143
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00854695A Expired - Fee Related JP3401107B2 (ja) | 1995-01-23 | 1995-01-23 | パッケージｉｃのモジュール |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5982623A (ja) |
| JP (1) | JP3401107B2 (ja) |
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| US20050189647A1 (en) * | 2002-10-11 | 2005-09-01 | Chien-Min Sung | Carbonaceous composite heat spreader and associated methods |
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| US20060113546A1 (en) * | 2002-10-11 | 2006-06-01 | Chien-Min Sung | Diamond composite heat spreaders having low thermal mismatch stress and associated methods |
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| US7791188B2 (en) | 2007-06-18 | 2010-09-07 | Chien-Min Sung | Heat spreader having single layer of diamond particles and associated methods |
| US9006086B2 (en) | 2010-09-21 | 2015-04-14 | Chien-Min Sung | Stress regulated semiconductor devices and associated methods |
| WO2012040373A2 (en) | 2010-09-21 | 2012-03-29 | Ritedia Corporation | Diamond particle mololayer heat spreaders and associated methods |
| US8778784B2 (en) | 2010-09-21 | 2014-07-15 | Ritedia Corporation | Stress regulated semiconductor devices and associated methods |
Family Cites Families (12)
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|---|---|---|---|---|
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| JPS60257546A (ja) * | 1984-06-04 | 1985-12-19 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置及びその製造方法 |
| JPH0791446B2 (ja) * | 1987-03-31 | 1995-10-04 | 株式会社東芝 | 樹脂封止半導体装置 |
| US4974119A (en) * | 1988-09-14 | 1990-11-27 | The Charles Stark Draper Laboratories, Inc. | Conforming heat sink assembly |
| US4965699A (en) * | 1989-04-18 | 1990-10-23 | Magnavox Government And Industrial Electronics Company | Circuit card assembly cold plate |
| EP0511162A1 (de) * | 1991-04-24 | 1992-10-28 | Ciba-Geigy Ag | Wärmeleitende Klebfilme, Laminate mit wärmeleitenden Klebschichten und deren Verwendung |
| US5469333A (en) * | 1993-05-05 | 1995-11-21 | International Business Machines Corporation | Electronic package assembly with protective encapsulant material on opposing sides not having conductive leads |
| US5313365A (en) * | 1992-06-30 | 1994-05-17 | Motorola, Inc. | Encapsulated electronic package |
| US5371404A (en) * | 1993-02-04 | 1994-12-06 | Motorola, Inc. | Thermally conductive integrated circuit package with radio frequency shielding |
| US5572070A (en) * | 1995-02-06 | 1996-11-05 | Rjr Polymers, Inc. | Integrated circuit packages with heat dissipation for high current load |
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1995
- 1995-01-23 JP JP00854695A patent/JP3401107B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1996
- 1996-01-23 US US08/590,465 patent/US5982623A/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| US5982623A (en) | 1999-11-09 |
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