JP4045241B2 - 冷却能力を効率化したヒートシンク及び該ヒートシンクを具備する半導体装置 - Google Patents
冷却能力を効率化したヒートシンク及び該ヒートシンクを具備する半導体装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4045241B2 JP4045241B2 JP2003560991A JP2003560991A JP4045241B2 JP 4045241 B2 JP4045241 B2 JP 4045241B2 JP 2003560991 A JP2003560991 A JP 2003560991A JP 2003560991 A JP2003560991 A JP 2003560991A JP 4045241 B2 JP4045241 B2 JP 4045241B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat
- semiconductor device
- base portion
- heat sink
- heat spreader
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
- H01L23/373—Cooling facilitated by selection of materials for the device or materials for thermal expansion adaptation, e.g. carbon
- H01L23/3736—Metallic materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/36—Selection of materials, or shaping, to facilitate cooling or heating, e.g. heatsinks
- H01L23/367—Cooling facilitated by shape of device
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
【０００２】
本発明は、冷却能力を効率化したヒートシンク及び該ヒートシンクを具備する半導体装置に関するものである。
【従来の技術】
【０００３】
近年、ＬＳＩ等の半導体装置の小型化・薄型化に加え、ＬＳＩの発熱量の増加に対応するために、ヒートシンクを具備する半導体装置において、ヒートシンクの冷却能力をより高効率にしようとする要求が増大している。ヒートシンクは、通常、ＬＳＩ等の発熱する半導体部品の放熱効果を発揮するため、複数の放熱フィンを並列状に配したベース部と、半導体部品の表面などに接合させるヒートスプレッダとを備える。このヒートスプレッダを銅等の熱伝導性のよい金属材料で構成して、稼動時に発熱するＬＳＩからの熱をヒートスプレッダとベース部を介して放熱フィンに伝導させ、放熱フィンにおいて熱を拡散させる機能を有する。ヒートシンクは、このような冷却能力を発揮して、稼動時の高発熱で耐熱温度を超えるような温度上昇が半導体装置に発生するのを防止する働きをする。
【０００４】
一方、半導体装置の高集積化・高速化に伴い、高発熱量のＬＳＩが増加しており、このような半導体装置に対し、ヒートシンクの冷却能力をより効率化にするためには、ヒートシンクのサイズを大きくする必要がある。しかし、半導体装置の構成上、ヒートシンクのサイズには制約があるために、従来のヒートシンクにおいてはその形状を改善するだけでは、十分な冷却能力を満足させることが困難であった。そこで、より高発熱な半導体装置に対しても冷却能力を低下させることがなく、ヒートシンクのサイズを現状と同等のレベルに維持可能な、あるいは、現状よりも小型化、薄型化が可能なヒートシンク構造が求められている。
【０００５】
図１に、従来の埋め込み形ヒートシンクの一例を示す。図２は、図１に示した従来のヒートシンクを具備する半導体装置を示す。図２において、（A）は図１に示した一点鎖線ＩＩ−ＩＩに沿って切断した場合のこの半導体装置の断面図であり、（Ｂ）はこの半導体装置の裏面図である。
【０００６】
図１、図２に示したように、従来のヒートシンク１は、複数の放熱フィン３を並列状に配したベース部４と、半導体装置５の表面に接合させたヒートスプレッダ２とを有する。半導体装置５は、ＬＳＩ等の高発熱な半導体部品である。ベース部４は、例えば、アルミニウム等の金属材料で構成し、ヒートスプレッダ２を、ベース部４の構成材料より高い熱伝導率を有する、銅等の金属材料で構成している。この従来例では、所定の成形工程を実施することにより、銅製のヒートスプレッダ２がアルミニウム製ベース部４の裏面に埋め込まれ、互いに金属接合するよう形成される。
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図２に示したように、従来のヒートシンク１の場合、ヒートスプレッダ２の全表面がベース部４に接触する構成になっている。半導体装置５の表面は、接着または機械的接合によりヒートスプレッダ２に接合されている。稼動時に半導体装置５は発熱するが、半導体装置５からの熱をヒートスプレッダ２とベース部４を介して放熱フィン３に伝導させ、放熱フィン３において熱を拡散させている。しかし、半導体装置５とヒートスプレッダ２との境界面における接触熱抵抗、及びヒートスプレッダ２とベース部４との境界面における接触熱抵抗を小さくすることには限界があるため、従来のヒートシンクの場合、一定レベル以上の冷却能力を実現するは困難であった。
【０００８】
さらに、高発熱なLSI等の半導体装置を冷却するためには、ある程度ベース部の厚さやヒートシンクのサイズ（特に、高さ）を大きくする必要がある。しかし、半導体装置に要求される条件により、許容できるヒートシンクのサイズには制約がある。そのため、従来のヒートシンクの場合には、ヒートシンクのサイズを現状と同等のレベルに維持しながら、より高発熱な半導体装置に対応して冷却能力を向上させることが困難であった。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、高発熱な半導体装置に対応できるよう冷却能力を効率化するとともに、薄型化、軽量化を可能にするヒートシンクを提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、高発熱な半導体装置に対応できるよう冷却能力を効率化するとともに、薄型化、軽量化を可能にするヒートシンクを具備する半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明に係るヒートシンクは、半導体装置用のヒートシンクであって、複数の放熱フィンを第１の面に配設し、半導体装置と第２の面で直接に接触するベース部と、前記ベース部の第２の面に、前記半導体装置と直接に接触しないように配置したヒートスプレッダとを有し、前記ヒートスプレッダが、前記半導体装置の接触箇所の周縁を取り囲むように前記ベース部に埋め込まれるよう構成したことを特徴とする。
【００１０】
また、上記のヒートシンクは、前記ヒートスプレッダが前記ベース部の構成材料よりも高い熱伝導率を有するように構成することができる。
【００１１】
また、上記のヒートシンクは、前記ヒートスプレッダが前記半導体装置の接触箇所の周縁を取り囲むように複数個設けるように構成することができる。
【００１２】
また、上記のヒートシンクは、前記ヒートスプレッダが前記ベース部の裏面と同一平面を有するように前記ベース部に埋め込まれるように構成することができる。
【００１３】
また、上記の課題を解決するために、本発明に係るヒートシンクは、半導体装置用のヒートシンクであって、複数の放熱フィンを第１の面に配設し、半導体装置と第２の面で直接に接触するベース部と、前記ベース部の第２の面に、前記半導体装置と直接に接触しないように配置したヒートスプレッダとを有し、前記半導体装置の両側面に対向して、一対の前記ヒートスプレッダが前記ベース部に埋め込まれるとともに、各ヒートスプレッダが前記ベース部とほぼ同一の奥行きを有し、かつ、各ヒートスプレッダの側面にテーパ部を備えるよう構成することを特徴とする。
【００１４】
さらに、上記の課題を解決するために、本発明に係るヒートシンクを具備する半導体装置は、前記ヒートシンクが、複数の放熱フィンを第１の面に配設し、前記半導体装置と第２の面で直接に接触するベース部と、前記ベース部の第２の面に、前記半導体装置と直接に接触しないように配置したヒートスプレッダとを有し、前記ヒートスプレッダが、前記半導体装置の接触箇所の周縁を取り囲むように前記ベース部に埋め込まれることを特徴とする。
【００１５】
また、上記の半導体装置は、前記ヒートスプレッダが前記ベース部の構成材料よりも高い熱伝導率を有するように構成することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のヒートシンクによれば、高発熱なＬＳＩ等の半導体装置に対する冷却性能を低下させることなく、放熱フィンの高さを小さくできるので、薄型化、軽量化を実現することができる。従来のヒートシンクと比較して、ヒートスプレッダとベース部との接触領域の熱伝導ロスを低減でき、ヒートシンクの放熱フィン全体に効率よく熱を拡散できるので、高発熱な半導体装置に対しても高い冷却性能を発揮することができる。
【発明の実施の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら具体的に説明する。尚、説明の都合上、従来例と基本的に同一の構成部分については同一の符号を付してその説明を省略するものとする。
【００１８】
図３に、本発明に係るヒートシンクの基本的構成を示す。図４は、図３に示した本発明のヒートシンクを具備する半導体装置を説明するための図である。図４において、（A）は図３に示した一点鎖線ＩＶ−ＩＶに沿って切断した場合の本発明に係る半導体装置の断面図であり、（Ｂ）は本発明に係る半導体装置の裏面図である。
【００１９】
図３、図４に示したように、本発明に係るヒートシンク１０は、ベース部４の表面に複数の放熱フィン３を並列状に配設すると共に、半導体装置５をベース部４の裏面に直接接合してある。ヒートスプレッダ２０を、ベース部４の放熱フィン３と半導体装置５の間に介在させ、半導体装置５と直接に接触しないようにベース部４の裏面近傍に接合してある。
【００２０】
半導体装置５は、例えば、ＬＳＩ等の高発熱な半導体部品である。本発明に係るヒートシンク１０においても、上述の従来例と同様に、ベース部４は、例えば、アルミニウム等の金属材料で構成し、ヒートスプレッダ２０を、ベース部４の構成材料より高い熱伝導率を有する、銅等の金属材料で構成する。図４に示したヒートシンク１０では、押し出し成形工程を実施することにより、銅製のヒートスプレッダ２０がアルミニウム製ベース部４の裏面に埋め込まれ、互いに金属接合するよう形成される。
【００２１】
図４に示したように、本発明に係るヒートシンク１０においては、半導体装置５がベース部４の裏面に直接接合してあり、ヒートスプレッダ２０に半導体装置５の周縁を取り囲む開口部２０ａを設ける等の方法により、ヒートスプレッダ２０が半導体装置５と直接には接触せず、その周縁を取り囲むようにベース部４の裏面近傍に接合してある。従って、従来のヒートシンク１とは異なり、ヒートスプレッダとベース部裏面の中央部との境界面における接触熱抵抗が全く発生しない。
【００２２】
本発明に係るヒートシンク１０においては、稼動時に半導体装置５は発熱するが、半導体装置５からの熱は、ベース部４を介しベース部４表面の中央部に配設された放熱フィン３に伝わると共に、ベース部４裏面の中央部の境界面における接触熱抵抗が発生しないので、ベース部４表面の周辺部に配設された放熱フィン３にも、高熱伝導率を有する材料で構成されたヒートスプレッダ２０とベース部４を介して伝わり易い。換言すれば、半導体装置５からの発熱量をベース部４表面の放熱フィン３全体に効率よく伝導させることができ、従来のヒートシンクと比較して、ヒートスプレッダ２０とベース部４との接触領域の熱伝導ロスを低減できる。従って、より高発熱な半導体装置５に対しても、本発明に係るヒートシンク１０は高い冷却能力を発揮することができる。
【００２３】
従来のヒートシンクの冷却性能に対し本発明のヒートシンクの冷却性能がどの程度効率化できるかを説明するために、以下のようなシミュレーション解析を行って、比較、検討した例について詳述する。
【００２４】
上記シミュレーション解析では、便宜上、半導体装置５は断面が正方形状で、大きさが３１ｍｍｘ３１ｍｍのＬＳＩとし、この半導体装置を同一の発熱条件（１０Ｗ）で稼動させた場合に、図２の従来のヒートシンク１の冷却性能（熱抵抗）と、図４のヒートシンク１０の冷却性能（熱抵抗）とをそれぞれ求めることにより解析結果とした。
【００２５】
両者に共通の解析条件として、ヒートシンクの周囲温度（Ｔａ）は４５℃、ヒートシンクを水平に設置し、フィン形状は大きさが９０ｍｍｘ９０ｍｍｘ６０ｍｍで、ベース部４の厚さが３ｍｍ、羽根枚数が３０枚であり、ヒートスプレッダは大きさが６６ｍｍｘ６６ｍｍｘ２ｍｍである。なお、図２と図４に示した構成ではヒートシンクの断面が長方形状であったが、ここでは、半導体装置５、従来のヒートシンク１及び本発明のヒートシンク１０は全て、断面が正方形状であるとする。
【００２６】
そして、上記シミュレーション解析では、従来のヒートシンク１の場合は、図２に示したように、 銅製のヒートスプレッダ２が全表面においてベース部４の裏面に埋め込まれた構成であり、半導体装置５（ＬＳＩ）がヒートスプレッダ２の裏面に接合されているとする。この従来例の場合、ヒートシンクとＬＳＩとの接合点におけるの温度（ジャンクション温度Ｔｃ）を上記発熱条件で求めた解析結果は約８３．１℃であり、その冷却性能（熱抵抗）は約３．８℃／Ｗであった。
【００２７】
これに対し、本発明のヒートシンク１０の場合は、図４に示したように、半導体装置５（ＬＳＩ）がベース４の裏面に直接接合してあり、銅製のヒートスプレッダ２０には半導体装置５の周縁を取り囲む開口部２０ａが設けてあり、ヒートスプレッダ２０が半導体装置５と直接には接触せずにベース部４の裏面に接合してあるとする。本発明に係るヒートシンク１０の場合、ヒートシンクと半導体装置との接合点における温度（ＬＳＩジャンクション温度Ｔｃ）を上記発熱条件で求めた解析結果は約７９．２℃であり、その冷却性能（熱抵抗）は約３．４℃／Ｗであった。すなわち、従来例と比較すると、本発明のヒートシンク１０の場合、その冷却性能が約１０％向上することが分かった。
【００２８】
上述のように、高い冷却能力を発揮することができるので、本発明に係るヒートシンク１０によれば、半導体装置の小型化、薄型化が要求される場合に、フィン高さを従来例のフィン高さ（図２に示したＨｏ）より小さくできる。すなわち、本発明のヒートシンク１０は、幅方向の長さをある程度拡大しても高い冷却能力を発揮できるので、そのフィン高さを従来例より小さくすることができ、したがって、半導体装置５に対する小型化、薄型化の要求を満足することができる。図４に示したように、本発明のヒートシンク１０は、従来のヒートシンク１の幅（図２に示したＷｏ）より大きな幅（図４に示したＷ）を有するベース部４を形成しても、高発熱なＬＳＩ等の半導体装置に対する冷却性能を低下させることがないので、従来例のフィン高さ（図２に示したＨｏ）より小さいフィン高さ（図４に示したＨ）を有するヒートシンク１０を構成することができる。したがって、半導体装置５に対する小型化、薄型化の要求を満足することができる。
【００２９】
次に、図５は、本発明の第１実施例に係るヒートシンクを具備する半導体装置を示す。この実施例のヒートシンク１０Ａは、図４と同様に、ベース部４の表面に複数の放熱フィン３を並列状に配設し、半導体装置５をベース部４の裏面に直接接合してある。ヒートスプレッダ２０を、ベース部４の放熱フィン３と半導体装置５の間に介在させ、半導体装置５と直接に接触しないようにベース部４の裏面近傍に接合してある。
【００３０】
図５に示したように、この実施例のヒートスプレッダ２０は、楕円形状に形成してあり、ベース部４の放熱フィン３全体に対応するよう十分大きな幅（長軸方向の長さ）を有する。また、半導体装置５の周縁を取り囲む楕円形状の開口部２０ａを有するよう構成してあり、このヒートスプレッダ２０がベース部４の裏面と同一平面を有するようベース部４に埋め込まれている。
【００３１】
この実施例のヒートシンク１０Ａは、ベース部４のヒートスプレッダ埋め込み用溝を形成する際に、押し出し加工もしくはダイカスト加工が行われる。押し出し加工で加工した場合には、後工程として、切削などの加工を行う必要がある。本実施例のヒートシンク１０Ａによれば、高発熱なＬＳＩ等の半導体装置に対する冷却性能を低下させることなく、放熱フィンの高さを小さくできるので薄型化、軽量化を実現できる。また、本実施例のヒートスプレッダ２０により、ヒートシンクの放熱フィン全体に効率よく熱を拡散できるので、高発熱な半導体装置に対しても高い冷却性能を発揮できる。
【００３２】
図６に、本発明の第２実施例に係るヒートシンクを具備する半導体装置を示す。この実施例のヒートシンク１０Ｂは、図４と同様に、ベース部４の表面に複数の放熱フィン３を並列状に配設し、半導体装置５をベース部４の裏面に直接接合してある。ヒートスプレッダ２０を、ベース部４の放熱フィン３と半導体装置５の間に介在させ、半導体装置５と直接に接触しないようにベース部４の裏面近傍に接合してある。
【００３３】
図６に示したように、この実施例のヒートスプレッダ２０は、矩形状に形成してあり、ベース部４の放熱フィン３全体に対応するよう十分大きな幅を有する。また、半導体装置５の周縁を取り囲む矩形状の開口部２０ａを有するよう構成してあり、このヒートスプレッダ２０がベース部４の裏面と同一平面を有するようベース部４に埋め込まれている。
【００３４】
この実施例のヒートシンク１０Ｂは、ベース部４のヒートスプレッダ埋め込み用溝を形成する際に、押し出し加工もしくはダイカスト加工が行われる。押し出し加工で加工した場合には、後工程として、切削などの加工を行う必要がある。本実施例のヒートシンク１０Ｂによれば、高発熱なＬＳＩ等の半導体装置に対する冷却性能を低下させることなく、放熱フィンの高さを小さくできるので薄型化、軽量化を実現できる。また、本実施例のヒートスプレッダ２０により、ヒートシンクの放熱フィン全体に効率よく熱を拡散できるので、高発熱な半導体装置に対しても高い冷却性能を発揮できる。
【００３５】
図７に、本発明の第３実施例に係るヒートシンクを具備する半導体装置を示す。この実施例のヒートシンク１０Ｃは、図４と同様に、ベース部４の表面に複数の放熱フィン３を並列状に配設し、半導体装置５をベース部４の裏面に直接接合してある。ヒートスプレッダ２０を、ベース部４の放熱フィン３と半導体装置５の間に介在させ、半導体装置５と直接に接触しないようにベース部４の裏面近傍に接合してある。
図７に示したように、この実施例のヒートシンク１０Cは、貼り付け形のヒートシンクである。ヒートスプレッダ２０の中央部には、半導体装置５の周縁を取り囲む開口部２０ａが設けてあり、このヒートスプレッダ２０がベース部４の裏面に貼り付けた状態で接合されている。ヒートスプレッダ２０は、開口部２０ａを設けているので、半導体装置５と直接に接触しないが、ベース部４の放熱フィン３全体に対応するように十分大きな幅を有するので、べース部４の放熱フィン３と半導体装置５の間に介在して、半導体装置５が発生する熱を放熱フィン３全体で効率よく拡散できる。
【００３６】
この実施例のヒートシンク１０Ｃによれば、高発熱なＬＳＩ等の半導体装置に対する冷却性能を低下させることなく、放熱フィンの高さを小さくできるので薄型化、軽量化を実現できる。また、本実施例のヒートスプレッダ２０により、ヒートシンクの放熱フィン全体に効率よく熱を拡散できるので、高発熱な半導体装置に対しても高い冷却性能を発揮できる。
【００３７】
図８に、本発明の第４実施例に係るヒートシンクを具備する半導体装置を示す。この実施例のヒートシンク１０Ｄは、図４と同様に、ベース部４の表面に複数の放熱フィン３を並列状に配設し、半導体装置５をベース部４の裏面に直接接合してある。ヒートスプレッダ２０を、ベース部４の放熱フィン３と半導体装置５の間に介在させ、半導体装置５と直接に接触しないようにベース部４の裏面近傍に接合してある。
図８に示したように、この実施例のヒートスプレッダ２０は、半導体装置５の周縁を取り囲むように４個設けてあり、これらのヒートスプレッダ２０がベース部４の裏面と同一平面を有するようベース部４に埋め込まれている。４個のヒートスプレッダ２０の間に挟まれた部分が、開口部２０ａとして設けられている。
【００３８】
この実施例のヒートシンク１０Ｄは、ベース部４のヒートスプレッダ埋め込み用溝を形成する際に、押し出し加工もしくはダイカスト加工が行われる。押し出し加工で加工した場合には、後工程として、切削などの加工を行う必要がある。本実施例のヒートシンク１０Ｄによれば、高発熱なＬＳＩ等の半導体装置に対する冷却性能を低下させることなく、放熱フィンの高さを小さくできるので薄型化、軽量化を実現できる。また、本実施例のヒートスプレッダ２０により、ヒートシンクの放熱フィン全体に効率よく熱を拡散できるので、高発熱な半導体装置に対しても高い冷却性能を発揮できる。
【００３９】
図９に、本発明の第５実施例に係るヒートシンクを具備する半導体装置を示す。この実施例のヒートシンク１０Ｅは、図４と同様に、ベース部４の表面に複数の放熱フィン３を並列状に配設し、半導体装置５をベース部４の裏面に直接接合してある。ヒートスプレッダ２０を、ベース部４の放熱フィン３と半導体装置５の間に介在させ、半導体装置５と直接に接触しないようにベース部４の裏面近傍に接合してある。
図９に示したように、この実施例のヒートスプレッダ２０は、半導体装置５の両側面に対向する一対のヒートスプレッダとして設けてあり、各ヒートスプレッダ２０がベース部４に埋め込まれている。一対のヒートスプレッダ２０の間に挟まれた部分が、開口部２０ａとして設けられている。各ヒートスプレッダ２０は、ベース部４とほぼ同一の奥行きＢを有するよう形成してある。
【００４０】
この実施例のヒートシンク１０Eの場合、ベース部４のヒートスプレッダ埋め込み用溝を形成する際には、押し出し加工のみで加工することが可能である。後工程で切削などの加工を行う必要がない。一方、従来の埋め込みタイプのヒートスプレッダを用いたヒートシンクの場合、ヒートスプレッダをベース部に埋め込んだ後、十分な平行度を得るために、切削などの後工程が必要であった。しかし、本実施例のヒートシンク１０Ｅによれば、このような後工程が不要であり、したがって、製造コスト低減のために有用である。
【００４１】
図１０に、本発明の第６実施例に係るヒートシンクを具備する半導体装置を示す。この実施例のヒートシンク１０Fは、図４と同様に、ベース部４の表面に複数の放熱フィン３を並列状に配設し、半導体装置５をベース部４の裏面に直接接合してある。ヒートスプレッダ２０を、ベース部４の放熱フィン３と半導体装置５の間に介在させ、半導体装置５と直接に接触しないようにベース部４の裏面近傍に接合してある。
図１０に示したように、この実施例のヒートスプレッダ２０は、半導体装置５の両側面に対向する一対のヒートスプレッダとして設けてあり、各ヒートスプレッダ２０がベース部４に埋め込まれている。一対のヒートスプレッダ２０の間に挟まれた部分が、開口部２０ａとして設けられている。各ヒートスプレッダ２０は、ベース部４とほぼ同一の奥行きＢを有し、各ヒートスプレッダの両側面に、その幅が下方に減少するようなテーパ部を備えるよう形成してある。
【００４２】
この実施例のヒートシンク１０Fの場合も、ベース部４のヒートスプレッダ埋め込み用溝を形成する際には、押し出し加工のみで加工することが可能である。後工程で切削などの加工が不要である。さらに、この実施例の場合、各ヒートスプレッダ２０の両側面にその幅が下方に減少するようなテーパ部を設けているので、各ヒートスプレッダ２０をベース部４の埋め込み用溝に埋め込んだ後は、特別な接合を行わなくともベース部４から抜けにくい。したがって、本実施例のヒートシンク１０Fは、製造コスト低減のためにさらに有用である。
尚、本発明は、上記実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限り種々の改変を為すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のヒートシンクの構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示した従来のヒートシンクを具備する半導体装置を説明するための図である。
【図３】本発明に係るヒートシンクの構成を示す斜視図である。
【図４】図３に示した本発明のヒートシンクを具備する半導体装置を説明するための図である。
【図５】本発明の第１実施例に係るヒートシンクを具備する半導体装置を説明するための図である。
【図６】本発明の第２実施例に係るヒートシンクを具備する半導体装置を説明するための図である。
【図７】本発明の第３実施例に係るヒートシンクを具備する半導体装置を説明するための図である。
【図８】本発明の第４実施例に係るヒートシンクを具備する半導体装置を説明するための図である。
【図９】本発明の第５実施例に係るヒートシンクを具備する半導体装置を説明するための図である。
【図１０】本発明の第６実施例に係るヒートシンクを具備する半導体装置を説明するための図である。
【符号の説明】
１、１０ ヒートシンク
２、２０ ヒートスプレッダ
３ 放熱フィン
４ ベース部
【発明の属する技術分野】
【０００２】
本発明は、冷却能力を効率化したヒートシンク及び該ヒートシンクを具備する半導体装置に関するものである。
【従来の技術】
【０００３】
近年、ＬＳＩ等の半導体装置の小型化・薄型化に加え、ＬＳＩの発熱量の増加に対応するために、ヒートシンクを具備する半導体装置において、ヒートシンクの冷却能力をより高効率にしようとする要求が増大している。ヒートシンクは、通常、ＬＳＩ等の発熱する半導体部品の放熱効果を発揮するため、複数の放熱フィンを並列状に配したベース部と、半導体部品の表面などに接合させるヒートスプレッダとを備える。このヒートスプレッダを銅等の熱伝導性のよい金属材料で構成して、稼動時に発熱するＬＳＩからの熱をヒートスプレッダとベース部を介して放熱フィンに伝導させ、放熱フィンにおいて熱を拡散させる機能を有する。ヒートシンクは、このような冷却能力を発揮して、稼動時の高発熱で耐熱温度を超えるような温度上昇が半導体装置に発生するのを防止する働きをする。
【０００４】
一方、半導体装置の高集積化・高速化に伴い、高発熱量のＬＳＩが増加しており、このような半導体装置に対し、ヒートシンクの冷却能力をより効率化にするためには、ヒートシンクのサイズを大きくする必要がある。しかし、半導体装置の構成上、ヒートシンクのサイズには制約があるために、従来のヒートシンクにおいてはその形状を改善するだけでは、十分な冷却能力を満足させることが困難であった。そこで、より高発熱な半導体装置に対しても冷却能力を低下させることがなく、ヒートシンクのサイズを現状と同等のレベルに維持可能な、あるいは、現状よりも小型化、薄型化が可能なヒートシンク構造が求められている。
【０００５】
図１に、従来の埋め込み形ヒートシンクの一例を示す。図２は、図１に示した従来のヒートシンクを具備する半導体装置を示す。図２において、（A）は図１に示した一点鎖線ＩＩ−ＩＩに沿って切断した場合のこの半導体装置の断面図であり、（Ｂ）はこの半導体装置の裏面図である。
【０００６】
図１、図２に示したように、従来のヒートシンク１は、複数の放熱フィン３を並列状に配したベース部４と、半導体装置５の表面に接合させたヒートスプレッダ２とを有する。半導体装置５は、ＬＳＩ等の高発熱な半導体部品である。ベース部４は、例えば、アルミニウム等の金属材料で構成し、ヒートスプレッダ２を、ベース部４の構成材料より高い熱伝導率を有する、銅等の金属材料で構成している。この従来例では、所定の成形工程を実施することにより、銅製のヒートスプレッダ２がアルミニウム製ベース部４の裏面に埋め込まれ、互いに金属接合するよう形成される。
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図２に示したように、従来のヒートシンク１の場合、ヒートスプレッダ２の全表面がベース部４に接触する構成になっている。半導体装置５の表面は、接着または機械的接合によりヒートスプレッダ２に接合されている。稼動時に半導体装置５は発熱するが、半導体装置５からの熱をヒートスプレッダ２とベース部４を介して放熱フィン３に伝導させ、放熱フィン３において熱を拡散させている。しかし、半導体装置５とヒートスプレッダ２との境界面における接触熱抵抗、及びヒートスプレッダ２とベース部４との境界面における接触熱抵抗を小さくすることには限界があるため、従来のヒートシンクの場合、一定レベル以上の冷却能力を実現するは困難であった。
【０００８】
さらに、高発熱なLSI等の半導体装置を冷却するためには、ある程度ベース部の厚さやヒートシンクのサイズ（特に、高さ）を大きくする必要がある。しかし、半導体装置に要求される条件により、許容できるヒートシンクのサイズには制約がある。そのため、従来のヒートシンクの場合には、ヒートシンクのサイズを現状と同等のレベルに維持しながら、より高発熱な半導体装置に対応して冷却能力を向上させることが困難であった。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、高発熱な半導体装置に対応できるよう冷却能力を効率化するとともに、薄型化、軽量化を可能にするヒートシンクを提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、高発熱な半導体装置に対応できるよう冷却能力を効率化するとともに、薄型化、軽量化を可能にするヒートシンクを具備する半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明に係るヒートシンクは、半導体装置用のヒートシンクであって、複数の放熱フィンを第１の面に配設し、半導体装置と第２の面で直接に接触するベース部と、前記ベース部の第２の面に、前記半導体装置と直接に接触しないように配置したヒートスプレッダとを有し、前記ヒートスプレッダが、前記半導体装置の接触箇所の周縁を取り囲むように前記ベース部に埋め込まれるよう構成したことを特徴とする。
【００１０】
また、上記のヒートシンクは、前記ヒートスプレッダが前記ベース部の構成材料よりも高い熱伝導率を有するように構成することができる。
【００１１】
また、上記のヒートシンクは、前記ヒートスプレッダが前記半導体装置の接触箇所の周縁を取り囲むように複数個設けるように構成することができる。
【００１２】
また、上記のヒートシンクは、前記ヒートスプレッダが前記ベース部の裏面と同一平面を有するように前記ベース部に埋め込まれるように構成することができる。
【００１３】
また、上記の課題を解決するために、本発明に係るヒートシンクは、半導体装置用のヒートシンクであって、複数の放熱フィンを第１の面に配設し、半導体装置と第２の面で直接に接触するベース部と、前記ベース部の第２の面に、前記半導体装置と直接に接触しないように配置したヒートスプレッダとを有し、前記半導体装置の両側面に対向して、一対の前記ヒートスプレッダが前記ベース部に埋め込まれるとともに、各ヒートスプレッダが前記ベース部とほぼ同一の奥行きを有し、かつ、各ヒートスプレッダの側面にテーパ部を備えるよう構成することを特徴とする。
【００１４】
さらに、上記の課題を解決するために、本発明に係るヒートシンクを具備する半導体装置は、前記ヒートシンクが、複数の放熱フィンを第１の面に配設し、前記半導体装置と第２の面で直接に接触するベース部と、前記ベース部の第２の面に、前記半導体装置と直接に接触しないように配置したヒートスプレッダとを有し、前記ヒートスプレッダが、前記半導体装置の接触箇所の周縁を取り囲むように前記ベース部に埋め込まれることを特徴とする。
【００１５】
また、上記の半導体装置は、前記ヒートスプレッダが前記ベース部の構成材料よりも高い熱伝導率を有するように構成することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のヒートシンクによれば、高発熱なＬＳＩ等の半導体装置に対する冷却性能を低下させることなく、放熱フィンの高さを小さくできるので、薄型化、軽量化を実現することができる。従来のヒートシンクと比較して、ヒートスプレッダとベース部との接触領域の熱伝導ロスを低減でき、ヒートシンクの放熱フィン全体に効率よく熱を拡散できるので、高発熱な半導体装置に対しても高い冷却性能を発揮することができる。
【発明の実施の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら具体的に説明する。尚、説明の都合上、従来例と基本的に同一の構成部分については同一の符号を付してその説明を省略するものとする。
【００１８】
図３に、本発明に係るヒートシンクの基本的構成を示す。図４は、図３に示した本発明のヒートシンクを具備する半導体装置を説明するための図である。図４において、（A）は図３に示した一点鎖線ＩＶ−ＩＶに沿って切断した場合の本発明に係る半導体装置の断面図であり、（Ｂ）は本発明に係る半導体装置の裏面図である。
【００１９】
図３、図４に示したように、本発明に係るヒートシンク１０は、ベース部４の表面に複数の放熱フィン３を並列状に配設すると共に、半導体装置５をベース部４の裏面に直接接合してある。ヒートスプレッダ２０を、ベース部４の放熱フィン３と半導体装置５の間に介在させ、半導体装置５と直接に接触しないようにベース部４の裏面近傍に接合してある。
【００２０】
半導体装置５は、例えば、ＬＳＩ等の高発熱な半導体部品である。本発明に係るヒートシンク１０においても、上述の従来例と同様に、ベース部４は、例えば、アルミニウム等の金属材料で構成し、ヒートスプレッダ２０を、ベース部４の構成材料より高い熱伝導率を有する、銅等の金属材料で構成する。図４に示したヒートシンク１０では、押し出し成形工程を実施することにより、銅製のヒートスプレッダ２０がアルミニウム製ベース部４の裏面に埋め込まれ、互いに金属接合するよう形成される。
【００２１】
図４に示したように、本発明に係るヒートシンク１０においては、半導体装置５がベース部４の裏面に直接接合してあり、ヒートスプレッダ２０に半導体装置５の周縁を取り囲む開口部２０ａを設ける等の方法により、ヒートスプレッダ２０が半導体装置５と直接には接触せず、その周縁を取り囲むようにベース部４の裏面近傍に接合してある。従って、従来のヒートシンク１とは異なり、ヒートスプレッダとベース部裏面の中央部との境界面における接触熱抵抗が全く発生しない。
【００２２】
本発明に係るヒートシンク１０においては、稼動時に半導体装置５は発熱するが、半導体装置５からの熱は、ベース部４を介しベース部４表面の中央部に配設された放熱フィン３に伝わると共に、ベース部４裏面の中央部の境界面における接触熱抵抗が発生しないので、ベース部４表面の周辺部に配設された放熱フィン３にも、高熱伝導率を有する材料で構成されたヒートスプレッダ２０とベース部４を介して伝わり易い。換言すれば、半導体装置５からの発熱量をベース部４表面の放熱フィン３全体に効率よく伝導させることができ、従来のヒートシンクと比較して、ヒートスプレッダ２０とベース部４との接触領域の熱伝導ロスを低減できる。従って、より高発熱な半導体装置５に対しても、本発明に係るヒートシンク１０は高い冷却能力を発揮することができる。
【００２３】
従来のヒートシンクの冷却性能に対し本発明のヒートシンクの冷却性能がどの程度効率化できるかを説明するために、以下のようなシミュレーション解析を行って、比較、検討した例について詳述する。
【００２４】
上記シミュレーション解析では、便宜上、半導体装置５は断面が正方形状で、大きさが３１ｍｍｘ３１ｍｍのＬＳＩとし、この半導体装置を同一の発熱条件（１０Ｗ）で稼動させた場合に、図２の従来のヒートシンク１の冷却性能（熱抵抗）と、図４のヒートシンク１０の冷却性能（熱抵抗）とをそれぞれ求めることにより解析結果とした。
【００２５】
両者に共通の解析条件として、ヒートシンクの周囲温度（Ｔａ）は４５℃、ヒートシンクを水平に設置し、フィン形状は大きさが９０ｍｍｘ９０ｍｍｘ６０ｍｍで、ベース部４の厚さが３ｍｍ、羽根枚数が３０枚であり、ヒートスプレッダは大きさが６６ｍｍｘ６６ｍｍｘ２ｍｍである。なお、図２と図４に示した構成ではヒートシンクの断面が長方形状であったが、ここでは、半導体装置５、従来のヒートシンク１及び本発明のヒートシンク１０は全て、断面が正方形状であるとする。
【００２６】
そして、上記シミュレーション解析では、従来のヒートシンク１の場合は、図２に示したように、 銅製のヒートスプレッダ２が全表面においてベース部４の裏面に埋め込まれた構成であり、半導体装置５（ＬＳＩ）がヒートスプレッダ２の裏面に接合されているとする。この従来例の場合、ヒートシンクとＬＳＩとの接合点におけるの温度（ジャンクション温度Ｔｃ）を上記発熱条件で求めた解析結果は約８３．１℃であり、その冷却性能（熱抵抗）は約３．８℃／Ｗであった。
【００２７】
これに対し、本発明のヒートシンク１０の場合は、図４に示したように、半導体装置５（ＬＳＩ）がベース４の裏面に直接接合してあり、銅製のヒートスプレッダ２０には半導体装置５の周縁を取り囲む開口部２０ａが設けてあり、ヒートスプレッダ２０が半導体装置５と直接には接触せずにベース部４の裏面に接合してあるとする。本発明に係るヒートシンク１０の場合、ヒートシンクと半導体装置との接合点における温度（ＬＳＩジャンクション温度Ｔｃ）を上記発熱条件で求めた解析結果は約７９．２℃であり、その冷却性能（熱抵抗）は約３．４℃／Ｗであった。すなわち、従来例と比較すると、本発明のヒートシンク１０の場合、その冷却性能が約１０％向上することが分かった。
【００２８】
上述のように、高い冷却能力を発揮することができるので、本発明に係るヒートシンク１０によれば、半導体装置の小型化、薄型化が要求される場合に、フィン高さを従来例のフィン高さ（図２に示したＨｏ）より小さくできる。すなわち、本発明のヒートシンク１０は、幅方向の長さをある程度拡大しても高い冷却能力を発揮できるので、そのフィン高さを従来例より小さくすることができ、したがって、半導体装置５に対する小型化、薄型化の要求を満足することができる。図４に示したように、本発明のヒートシンク１０は、従来のヒートシンク１の幅（図２に示したＷｏ）より大きな幅（図４に示したＷ）を有するベース部４を形成しても、高発熱なＬＳＩ等の半導体装置に対する冷却性能を低下させることがないので、従来例のフィン高さ（図２に示したＨｏ）より小さいフィン高さ（図４に示したＨ）を有するヒートシンク１０を構成することができる。したがって、半導体装置５に対する小型化、薄型化の要求を満足することができる。
【００２９】
次に、図５は、本発明の第１実施例に係るヒートシンクを具備する半導体装置を示す。この実施例のヒートシンク１０Ａは、図４と同様に、ベース部４の表面に複数の放熱フィン３を並列状に配設し、半導体装置５をベース部４の裏面に直接接合してある。ヒートスプレッダ２０を、ベース部４の放熱フィン３と半導体装置５の間に介在させ、半導体装置５と直接に接触しないようにベース部４の裏面近傍に接合してある。
【００３０】
図５に示したように、この実施例のヒートスプレッダ２０は、楕円形状に形成してあり、ベース部４の放熱フィン３全体に対応するよう十分大きな幅（長軸方向の長さ）を有する。また、半導体装置５の周縁を取り囲む楕円形状の開口部２０ａを有するよう構成してあり、このヒートスプレッダ２０がベース部４の裏面と同一平面を有するようベース部４に埋め込まれている。
【００３１】
この実施例のヒートシンク１０Ａは、ベース部４のヒートスプレッダ埋め込み用溝を形成する際に、押し出し加工もしくはダイカスト加工が行われる。押し出し加工で加工した場合には、後工程として、切削などの加工を行う必要がある。本実施例のヒートシンク１０Ａによれば、高発熱なＬＳＩ等の半導体装置に対する冷却性能を低下させることなく、放熱フィンの高さを小さくできるので薄型化、軽量化を実現できる。また、本実施例のヒートスプレッダ２０により、ヒートシンクの放熱フィン全体に効率よく熱を拡散できるので、高発熱な半導体装置に対しても高い冷却性能を発揮できる。
【００３２】
図６に、本発明の第２実施例に係るヒートシンクを具備する半導体装置を示す。この実施例のヒートシンク１０Ｂは、図４と同様に、ベース部４の表面に複数の放熱フィン３を並列状に配設し、半導体装置５をベース部４の裏面に直接接合してある。ヒートスプレッダ２０を、ベース部４の放熱フィン３と半導体装置５の間に介在させ、半導体装置５と直接に接触しないようにベース部４の裏面近傍に接合してある。
【００３３】
図６に示したように、この実施例のヒートスプレッダ２０は、矩形状に形成してあり、ベース部４の放熱フィン３全体に対応するよう十分大きな幅を有する。また、半導体装置５の周縁を取り囲む矩形状の開口部２０ａを有するよう構成してあり、このヒートスプレッダ２０がベース部４の裏面と同一平面を有するようベース部４に埋め込まれている。
【００３４】
この実施例のヒートシンク１０Ｂは、ベース部４のヒートスプレッダ埋め込み用溝を形成する際に、押し出し加工もしくはダイカスト加工が行われる。押し出し加工で加工した場合には、後工程として、切削などの加工を行う必要がある。本実施例のヒートシンク１０Ｂによれば、高発熱なＬＳＩ等の半導体装置に対する冷却性能を低下させることなく、放熱フィンの高さを小さくできるので薄型化、軽量化を実現できる。また、本実施例のヒートスプレッダ２０により、ヒートシンクの放熱フィン全体に効率よく熱を拡散できるので、高発熱な半導体装置に対しても高い冷却性能を発揮できる。
【００３５】
図７に、本発明の第３実施例に係るヒートシンクを具備する半導体装置を示す。この実施例のヒートシンク１０Ｃは、図４と同様に、ベース部４の表面に複数の放熱フィン３を並列状に配設し、半導体装置５をベース部４の裏面に直接接合してある。ヒートスプレッダ２０を、ベース部４の放熱フィン３と半導体装置５の間に介在させ、半導体装置５と直接に接触しないようにベース部４の裏面近傍に接合してある。
図７に示したように、この実施例のヒートシンク１０Cは、貼り付け形のヒートシンクである。ヒートスプレッダ２０の中央部には、半導体装置５の周縁を取り囲む開口部２０ａが設けてあり、このヒートスプレッダ２０がベース部４の裏面に貼り付けた状態で接合されている。ヒートスプレッダ２０は、開口部２０ａを設けているので、半導体装置５と直接に接触しないが、ベース部４の放熱フィン３全体に対応するように十分大きな幅を有するので、べース部４の放熱フィン３と半導体装置５の間に介在して、半導体装置５が発生する熱を放熱フィン３全体で効率よく拡散できる。
【００３６】
この実施例のヒートシンク１０Ｃによれば、高発熱なＬＳＩ等の半導体装置に対する冷却性能を低下させることなく、放熱フィンの高さを小さくできるので薄型化、軽量化を実現できる。また、本実施例のヒートスプレッダ２０により、ヒートシンクの放熱フィン全体に効率よく熱を拡散できるので、高発熱な半導体装置に対しても高い冷却性能を発揮できる。
【００３７】
図８に、本発明の第４実施例に係るヒートシンクを具備する半導体装置を示す。この実施例のヒートシンク１０Ｄは、図４と同様に、ベース部４の表面に複数の放熱フィン３を並列状に配設し、半導体装置５をベース部４の裏面に直接接合してある。ヒートスプレッダ２０を、ベース部４の放熱フィン３と半導体装置５の間に介在させ、半導体装置５と直接に接触しないようにベース部４の裏面近傍に接合してある。
図８に示したように、この実施例のヒートスプレッダ２０は、半導体装置５の周縁を取り囲むように４個設けてあり、これらのヒートスプレッダ２０がベース部４の裏面と同一平面を有するようベース部４に埋め込まれている。４個のヒートスプレッダ２０の間に挟まれた部分が、開口部２０ａとして設けられている。
【００３８】
この実施例のヒートシンク１０Ｄは、ベース部４のヒートスプレッダ埋め込み用溝を形成する際に、押し出し加工もしくはダイカスト加工が行われる。押し出し加工で加工した場合には、後工程として、切削などの加工を行う必要がある。本実施例のヒートシンク１０Ｄによれば、高発熱なＬＳＩ等の半導体装置に対する冷却性能を低下させることなく、放熱フィンの高さを小さくできるので薄型化、軽量化を実現できる。また、本実施例のヒートスプレッダ２０により、ヒートシンクの放熱フィン全体に効率よく熱を拡散できるので、高発熱な半導体装置に対しても高い冷却性能を発揮できる。
【００３９】
図９に、本発明の第５実施例に係るヒートシンクを具備する半導体装置を示す。この実施例のヒートシンク１０Ｅは、図４と同様に、ベース部４の表面に複数の放熱フィン３を並列状に配設し、半導体装置５をベース部４の裏面に直接接合してある。ヒートスプレッダ２０を、ベース部４の放熱フィン３と半導体装置５の間に介在させ、半導体装置５と直接に接触しないようにベース部４の裏面近傍に接合してある。
図９に示したように、この実施例のヒートスプレッダ２０は、半導体装置５の両側面に対向する一対のヒートスプレッダとして設けてあり、各ヒートスプレッダ２０がベース部４に埋め込まれている。一対のヒートスプレッダ２０の間に挟まれた部分が、開口部２０ａとして設けられている。各ヒートスプレッダ２０は、ベース部４とほぼ同一の奥行きＢを有するよう形成してある。
【００４０】
この実施例のヒートシンク１０Eの場合、ベース部４のヒートスプレッダ埋め込み用溝を形成する際には、押し出し加工のみで加工することが可能である。後工程で切削などの加工を行う必要がない。一方、従来の埋め込みタイプのヒートスプレッダを用いたヒートシンクの場合、ヒートスプレッダをベース部に埋め込んだ後、十分な平行度を得るために、切削などの後工程が必要であった。しかし、本実施例のヒートシンク１０Ｅによれば、このような後工程が不要であり、したがって、製造コスト低減のために有用である。
【００４１】
図１０に、本発明の第６実施例に係るヒートシンクを具備する半導体装置を示す。この実施例のヒートシンク１０Fは、図４と同様に、ベース部４の表面に複数の放熱フィン３を並列状に配設し、半導体装置５をベース部４の裏面に直接接合してある。ヒートスプレッダ２０を、ベース部４の放熱フィン３と半導体装置５の間に介在させ、半導体装置５と直接に接触しないようにベース部４の裏面近傍に接合してある。
図１０に示したように、この実施例のヒートスプレッダ２０は、半導体装置５の両側面に対向する一対のヒートスプレッダとして設けてあり、各ヒートスプレッダ２０がベース部４に埋め込まれている。一対のヒートスプレッダ２０の間に挟まれた部分が、開口部２０ａとして設けられている。各ヒートスプレッダ２０は、ベース部４とほぼ同一の奥行きＢを有し、各ヒートスプレッダの両側面に、その幅が下方に減少するようなテーパ部を備えるよう形成してある。
【００４２】
この実施例のヒートシンク１０Fの場合も、ベース部４のヒートスプレッダ埋め込み用溝を形成する際には、押し出し加工のみで加工することが可能である。後工程で切削などの加工が不要である。さらに、この実施例の場合、各ヒートスプレッダ２０の両側面にその幅が下方に減少するようなテーパ部を設けているので、各ヒートスプレッダ２０をベース部４の埋め込み用溝に埋め込んだ後は、特別な接合を行わなくともベース部４から抜けにくい。したがって、本実施例のヒートシンク１０Fは、製造コスト低減のためにさらに有用である。
尚、本発明は、上記実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限り種々の改変を為すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のヒートシンクの構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示した従来のヒートシンクを具備する半導体装置を説明するための図である。
【図３】本発明に係るヒートシンクの構成を示す斜視図である。
【図４】図３に示した本発明のヒートシンクを具備する半導体装置を説明するための図である。
【図５】本発明の第１実施例に係るヒートシンクを具備する半導体装置を説明するための図である。
【図６】本発明の第２実施例に係るヒートシンクを具備する半導体装置を説明するための図である。
【図７】本発明の第３実施例に係るヒートシンクを具備する半導体装置を説明するための図である。
【図８】本発明の第４実施例に係るヒートシンクを具備する半導体装置を説明するための図である。
【図９】本発明の第５実施例に係るヒートシンクを具備する半導体装置を説明するための図である。
【図１０】本発明の第６実施例に係るヒートシンクを具備する半導体装置を説明するための図である。
【符号の説明】
１、１０ ヒートシンク
２、２０ ヒートスプレッダ
３ 放熱フィン
４ ベース部
Claims (7)
- 半導体装置用のヒートシンクにおいて、
複数の放熱フィンを第１の面に配設し、半導体装置と第２の面で直接に接触するベース部と、
前記ベース部の第２の面に、前記半導体装置と直接に接触しないように配置したヒートスプレッダとを有し、前記ヒートスプレッダは、前記半導体装置の接触箇所の周縁を取り囲むように前記ベース部に埋め込まれることを特徴とするヒートシンク。 - 前記ヒートスプレッダは、前記ベース部の構成材料よりも高い熱伝導率を有することを特徴とする請求項１記載のヒートシンク。
- 前記ヒートスプレッダは、前記半導体装置の接触箇所の周縁を取り囲むように複数個設けられることを特徴とする請求項２記載のヒートシンク。
- 前記ヒートスプレッダは、前記ベース部の裏面と同一平面を有するように前記ベース部に埋め込まれることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のヒートシンク。
- 半導体装置用のヒートシンクにおいて、
複数の放熱フィンを第１の面に配設し、半導体装置と第２の面で直接に接触するベース部と、
前記ベース部の第２の面に、前記半導体装置と直接に接触しないように配置したヒートスプレッダとを有し、
前記半導体装置の両側面に対向して、一対の前記ヒートスプレッダが前記ベース部に埋め込まれるとともに、各ヒートスプレッダは、前記ベース部とほぼ同一の奥行きを有し、かつ、各ヒートスプレッダの側面にテーパ部を備えるよう構成することを特徴とするヒートシンク。 - ヒートシンクを具備する半導体装置において、
前記ヒートシンクは、
複数の放熱フィンを第１の面に配設し、前記半導体装置と第２の面で直接に接触するベース部と、
前記ベース部の第２の面に、前記半導体装置と直接に接触しないように配置したヒートスプレッダと、
を有し、前記ヒートスプレッダは、前記半導体装置の接触箇所の周縁を取り囲むように前記ベース部に埋め込まれることを特徴とする半導体装置。 - 前記ヒートスプレッダは、前記ベース部の構成材料よりも高い熱伝導率を有することを特徴とする請求項６記載の半導体装置。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2002/000243 WO2003061001A1 (en) | 2002-01-16 | 2002-01-16 | Heat sink having high efficiency cooling capacity and semiconductor device comprising it |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPWO2003061001A1 JPWO2003061001A1 (ja) | 2005-05-19 |
| JP4045241B2 true JP4045241B2 (ja) | 2008-02-13 |
Family
ID=11738133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003560991A Expired - Fee Related JP4045241B2 (ja) | 2002-01-16 | 2002-01-16 | 冷却能力を効率化したヒートシンク及び該ヒートシンクを具備する半導体装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US7219721B2 (ja) |
| JP (1) | JP4045241B2 (ja) |
| WO (1) | WO2003061001A1 (ja) |
Families Citing this family (38)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7385820B1 (en) * | 2006-11-30 | 2008-06-10 | Foxconn Technology Co., Ltd. | Heat dissipation module |
| US8235094B2 (en) * | 2007-07-31 | 2012-08-07 | Adc Telecommunications, Inc. | Apparatus for transferring heat in a fin of a heat sink |
| US20090032218A1 (en) * | 2007-07-31 | 2009-02-05 | Adc Telecommunications, Inc. | Apparatus for transferring between two heat conducting surfaces |
| US7539019B2 (en) * | 2007-07-31 | 2009-05-26 | Adc Telecommunications, Inc. | Apparatus for transferring heat from a heat spreader |
| US8051896B2 (en) * | 2007-07-31 | 2011-11-08 | Adc Telecommunications, Inc. | Apparatus for spreading heat over a finned surface |
| US7672134B2 (en) * | 2007-11-30 | 2010-03-02 | Adc Telecommunications, Inc. | Apparatus for directing heat to a heat spreader |
| US8347502B2 (en) | 2007-12-28 | 2013-01-08 | Ge Intelligent Platforms, Inc. | Heat sink and method of forming a heatsink using a wedge-lock system |
| BE1017916A3 (nl) * | 2007-12-31 | 2009-11-03 | Gebotech Bv | Warmtewisselaar. |
| JP5537777B2 (ja) * | 2008-02-08 | 2014-07-02 | 日本モレックス株式会社 | ヒートシンク、冷却モジュールおよび冷却可能な電子基板 |
| US20090308584A1 (en) * | 2008-06-12 | 2009-12-17 | Tai-Her Yang | Thermal conduction principle and device of the multi-layers structure with different thermal characteristics |
| US20100038065A1 (en) * | 2008-08-14 | 2010-02-18 | Tai-Her Yang | Thermal conducting principle and device for prestressed clamping type multi-layered structure |
| US20100038066A1 (en) * | 2008-08-14 | 2010-02-18 | Tai-Her Yang | Thermal conducting principle and device for prestressed clamping type multi-layered structure |
| DE102009033063A1 (de) * | 2009-07-03 | 2010-09-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Kühlkörper |
| WO2011024377A1 (en) * | 2009-08-25 | 2011-03-03 | Fuji Electric Systems Co., Ltd. | Semiconductor module and heat radiation member |
| DE102009042519A1 (de) * | 2009-09-16 | 2011-03-24 | Esw Gmbh | Vorrichtung zur Kühlung von Halbleitern |
| JP5276565B2 (ja) * | 2009-10-14 | 2013-08-28 | 新光電気工業株式会社 | 放熱用部品 |
| US20110100606A1 (en) * | 2009-11-02 | 2011-05-05 | Beijing AVC Technology Research Center Co., Ltd. | Heat dissipating cavity |
| US7957148B1 (en) | 2009-12-08 | 2011-06-07 | International Business Machines Corporation | Low profile computer processor retention device |
| CN102859683B (zh) * | 2010-03-18 | 2016-08-31 | 爱立信(中国)通信有限公司 | 用于将发热构件冷却的冷却组件 |
| TW201135429A (en) * | 2010-04-07 | 2011-10-16 | Hon Hai Prec Ind Co Ltd | Heat sink |
| KR20120000282A (ko) * | 2010-06-25 | 2012-01-02 | 삼성전자주식회사 | 히트 스프레더 및 그를 포함하는 반도체 패키지 |
| US20120061065A1 (en) * | 2010-09-15 | 2012-03-15 | Lacombe Ross M | Heat-absorbing structural material |
| DE102010048529B4 (de) * | 2010-10-14 | 2016-04-28 | Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg | Kühlkörper mit Hitzeverteiler |
| ITVI20100298A1 (it) * | 2010-11-09 | 2012-05-10 | Cbf Engineering S R L | Dissipatore di calore |
| US20120261095A1 (en) * | 2011-04-12 | 2012-10-18 | Asia Vital Components Co., Ltd. | Thermal module structure and manufacturing method thereof |
| JP6132228B2 (ja) * | 2012-02-15 | 2017-05-24 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 冷却機能又は加温機能を有する衣料 |
| JP2015032758A (ja) * | 2013-08-05 | 2015-02-16 | 日本発條株式会社 | 放熱板、パワーモジュールおよび放熱板の製造方法 |
| US9651236B2 (en) * | 2014-01-31 | 2017-05-16 | Christie Digital Systems Usa, Inc. | Light emitting device with a heat sink composed of two materials |
| US20150257249A1 (en) * | 2014-03-08 | 2015-09-10 | Gerald Ho Kim | Heat Sink With Protrusions On Multiple Sides Thereof And Apparatus Using The Same |
| JP6380027B2 (ja) * | 2014-11-13 | 2018-08-29 | 株式会社デンソー | 電子装置 |
| JP6458699B2 (ja) * | 2015-09-30 | 2019-01-30 | 三菱マテリアル株式会社 | 冷却器付き放電抵抗装置 |
| WO2017086912A1 (en) * | 2015-11-16 | 2017-05-26 | Intel Corporation | Heat spreaders with interlocked inserts |
| JP6734594B2 (ja) * | 2016-07-01 | 2020-08-05 | かがつう株式会社 | ヒートシンク及び該ヒートシンクの製造方法並びに該ヒートシンクを用いた電子部品パッケージ |
| JP6763546B2 (ja) * | 2018-02-07 | 2020-09-30 | Ｎｅｃプラットフォームズ株式会社 | ヒートシンク、及びヒートシンクの組立方法 |
| US11410905B2 (en) * | 2019-03-18 | 2022-08-09 | International Business Machines Corporation | Optimized weight heat spreader for an electronic package |
| EP3933913A1 (de) * | 2020-06-30 | 2022-01-05 | Siemens Aktiengesellschaft | Leistungsmodul mit mindestens zwei leistungseinheiten |
| EP3961698A1 (de) * | 2020-08-26 | 2022-03-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Halbleitermodul mit einem kühlkörper |
| TWI785778B (zh) * | 2021-09-06 | 2022-12-01 | 可成科技股份有限公司 | 散熱機構與其製造方法 |
Family Cites Families (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5459352A (en) * | 1993-03-31 | 1995-10-17 | Unisys Corporation | Integrated circuit package having a liquid metal-aluminum/copper joint |
| US5367193A (en) * | 1993-06-17 | 1994-11-22 | Sun Microsystems, Inc. | Low cost, thermally efficient, and surface mountable semiconductor package for a high applied power VLSI die |
| JPH07273256A (ja) | 1994-04-01 | 1995-10-20 | Nippon Steel Corp | 半導体装置および該装置用ヒートスプレッダー |
| GB2293487B (en) * | 1994-09-21 | 1998-08-12 | Hewlett Packard Co | Method and apparatus for attaching a heat sink and a fan to an intergrated circuit package |
| JPH098188A (ja) * | 1995-06-15 | 1997-01-10 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | ヒートスプレッダー |
| US5981085A (en) * | 1996-03-21 | 1999-11-09 | The Furukawa Electric Co., Inc. | Composite substrate for heat-generating semiconductor device and semiconductor apparatus using the same |
| JPH09293808A (ja) | 1996-04-25 | 1997-11-11 | Fujitsu Ltd | 半導体装置 |
| JP2845833B2 (ja) * | 1996-09-12 | 1999-01-13 | 新潟日本電気株式会社 | ヒートシンク |
| US6245442B1 (en) * | 1997-05-28 | 2001-06-12 | Kabushiki Kaisha Toyota Chuo | Metal matrix composite casting and manufacturing method thereof |
| US5969949A (en) * | 1998-03-31 | 1999-10-19 | Sun Microsystems, Inc. | Interfitting heat sink and heat spreader slug |
| JPH11317479A (ja) * | 1998-05-06 | 1999-11-16 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | ヒートスプレッダー部材およびこれを用いた複合ヒートスプレッダー |
| US6114048A (en) * | 1998-09-04 | 2000-09-05 | Brush Wellman, Inc. | Functionally graded metal substrates and process for making same |
| JP3881488B2 (ja) | 1999-12-13 | 2007-02-14 | 株式会社東芝 | 回路モジュールの冷却装置およびこの冷却装置を有する電子機器 |
| EP1187199A2 (de) * | 2000-08-28 | 2002-03-13 | Alcan Technology & Management AG | Kühlkörper für Halbleiterbauelemente, Verfahren zu seiner Herstellung sowie Formwerkzeug dafür |
| US20030051867A1 (en) * | 2001-09-19 | 2003-03-20 | Kennedy Paul S. | High heat flux heat sink and method of creating same |
| US6758263B2 (en) * | 2001-12-13 | 2004-07-06 | Advanced Energy Technology Inc. | Heat dissipating component using high conducting inserts |
| JP2004111665A (ja) * | 2002-09-19 | 2004-04-08 | Hitachi Ltd | 電子装置 |
| US6702007B1 (en) * | 2003-04-30 | 2004-03-09 | Kuan-Da Pan | Heat sink structure |
| US6977814B2 (en) * | 2003-05-06 | 2005-12-20 | Tyco Electronics Corporation | Dual material heat sink core assembly |
| US6898084B2 (en) * | 2003-07-17 | 2005-05-24 | The Bergquist Company | Thermal diffusion apparatus |
| US6849941B1 (en) * | 2004-01-07 | 2005-02-01 | Thermagon, Inc. | Heat sink and heat spreader assembly |
-
2002
- 2002-01-16 JP JP2003560991A patent/JP4045241B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2002-01-16 WO PCT/JP2002/000243 patent/WO2003061001A1/ja active Application Filing
- 2002-01-16 US US10/500,464 patent/US7219721B2/en not_active Expired - Fee Related
-
2007
- 2007-01-03 US US11/648,632 patent/US7431072B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20050006054A1 (en) | 2005-01-13 |
| JPWO2003061001A1 (ja) | 2005-05-19 |
| US20070107872A1 (en) | 2007-05-17 |
| WO2003061001A1 (en) | 2003-07-24 |
| US7431072B2 (en) | 2008-10-07 |
| US7219721B2 (en) | 2007-05-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4045241B2 (ja) | 冷却能力を効率化したヒートシンク及び該ヒートシンクを具備する半導体装置 | |
| JP4979768B2 (ja) | 熱伝導性複合インタフェース、それを用いた冷却型電子アセンブリ、及び、冷却アセンブリと熱発生電子デバイスとの結合方法 | |
| KR200448519Y1 (ko) | 돌출형 ⅰｃ 패키지용 방열판 | |
| EP1117130A2 (en) | Heatsink method of manufacturing the same and cooling apparatus using the same | |
| EP1995774A2 (en) | Semiconductor device | |
| WO2013172183A1 (ja) | パワーモジュール | |
| JP6421549B2 (ja) | パワーモジュール | |
| JP5301497B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JP2001217363A (ja) | 半導体装置とそのヒートシンク | |
| TW200401601A (en) | Cooling element for an electronic device | |
| JP5092274B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JPH10335521A (ja) | 半導体装置 | |
| US10741465B2 (en) | Circuit module and method of manufacturing the same | |
| CN112864108A (zh) | 散热片 | |
| JP2008124187A (ja) | パワーモジュール用ベース | |
| JP2008124187A6 (ja) | パワーモジュール用ベース | |
| JP2006210611A (ja) | 放熱フィンを備えたヒートシンク及びその製造方法。 | |
| TWI660471B (zh) | 晶片封裝 | |
| JP2007227762A (ja) | 半導体装置及びこれを備えた半導体モジュール | |
| US11735557B2 (en) | Power module of double-faced cooling | |
| CN106992157B (zh) | 半导体装置 | |
| JP4460791B2 (ja) | 半導体装置用ヒートシンク | |
| JP5047422B2 (ja) | 吸熱器 | |
| CN214176014U (zh) | 一种功率元件的散热器 | |
| JP2000091481A (ja) | 電力用トランジスタケースおよび電力用トランジスタ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070612 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070813 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20071113 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20071119 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101122 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101122 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111122 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111122 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121122 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121122 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131122 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |