JP4193618B2

JP4193618B2 - Heat dissipation structure

Info

Publication number: JP4193618B2
Application number: JP2003197017A
Authority: JP
Inventors: 博之田邊
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2003-07-15
Filing date: 2003-07-15
Publication date: 2008-12-10
Anticipated expiration: 2023-07-15
Also published as: JP2005038878A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、フラットパッケージ型の半導体集積回路から発生する熱を吸収・発散させる放熱構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
フラットパッケージ型の半導体集積回路（以下、フラットパッケージと称する。）は、近年、高速化・高機能化及び高集積化が進んでおり、それに伴って回路動作時の発熱量も増加の傾向にある。半導体集積回路は高温になると各素子の動作が不安定になるため、回路を安定動作させるためには回路の冷却が不可欠である。従来、フラットパッケージを冷却するための安価な方法としては、ヒートシンクを用いてフラットパッケージから発生する熱を吸収・発散させる方法が一般的であった。また、フラットパッケージにヒートシンクを取り付ける方法としては、熱伝導性の両面テープや接着剤を用いる方法が一般的であった。
【０００３】
しかし、ヒートシンクをフラットパッケージに取り付けるために両面テープを使用した場合、フラットパッケージから発生する熱により両面テープが加熱されると、両面テープの粘着材が柔らかくなり、両面テープがはがれやすくなる。そのため、ヒートシンクが振動などによりフラットパッケージから脱落することがあった。また、ヒートシンクをフラットパッケージに取り付けるために接着剤を使用した場合、接着剤の乾燥に時間が必要なため、作業効率が悪いという問題があった。また、ヒートシンクの接着後にフラットパッケージの交換が必要になった場合、フラットパッケージをヒートシンクから容易に取り外しできないために、フラットパッケージの取り外しにくいという問題があった。
【０００４】
そこで、従来、ＩＣ、ＬＳＩなどの電子部品に対してヒートシンクを、コイルバネとこれと組み合わせたネジを利用して圧接固定するヒートシンクの取り付け機構が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
また、放熱板が、プリント配線基板上に設けたバネ部材によりＱＦＰＩＣ上に押圧固定された構成の半導体集積回路が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−２４３４３９号公報（第３頁、第１−２図）
【特許文献２】
特開２０００−１８３２５６号公報（第２−３頁、第１−８図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載されたヒートシンクの取り付け機構や、特許文献２に記載された半導体集積回路を用いることで、ヒートシンク（放熱板）の取り外しが容易となるので、プリント配線基板に実装したフラットパッケージも容易に取り外しできるようになる。しかしながら、上記のヒートシンクの取り付け機構や半導体集積回路を採用してヒートシンクをフラットパッケージに取り付けるためには、コイルバネと組み合わせたネジをプリント配線基板上に取り付けるための複数のネジ穴や、バネ部材を取り付けるためにコの字型の金属製ピンをプリント配線基板上に設ける必要があり、所定のスペースが必要である。そのため、部品の実装密度が高いプリント配線基板の場合、これらを設けるスペースの確保が困難なために、これらの方法でヒートシンクを取り付けられない場合があるという問題があった。また、特許文献１に記載されたヒートシンクの取り付け機構の場合、ヒートシンクがフラットパッケージのリードを覆ってしまうため、半田ブリッジやリードの浮きなどによって不具合が発生した場合、ヒートシンクからネジを取り外してこれらを修正し、再度ヒートシンクをネジで取り付けなければならず、作業が手間であった。
【０００８】
そこで、この発明は、上記の問題を解決するために、フラットパッケージへの取り付け・取り外しが容易で、取り付け後もフラットパッケージのリードの状態確認や不具合の修正を容易に行うことができるフラットパッケージ用の放熱構造を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を解決するための手段として、以下の構成を備えている。
【００１０】
（１）上面に複数のフィンが立設された金属製の放熱板と、該放熱板に一端が固着され、該放熱板の側方に延出したのち該放熱板の下面側に屈曲した金属棒である固定ピンと、を有する放熱装置と、
グランドパターンに接続されランドを有するスルーホールを備えたプリント配線基板と、
を備え、
前記プリント配線基板に実装されたフラットパッケージ上に前記放熱装置を載置し、前記プリント配線基板のスルーホールに、前記放熱板の固定ピンの他端を挿入して、半田により固定したフラットパッケージの放熱構造であって、
前記放熱板は、その当接面が前記フラットパッケージと同じサイズで、その上面に立設された前記複数のフィンの幅が前記フラットパッケージと同じサイズであり、
前記固定ピンは、前記放熱板の側辺に一端が固着され、前記当接面に平行に、前記フラットパッケージのリードの長さよりも長く前記放熱板から延出し、さらに前記放熱板の下面側に屈曲した金属棒であることを特徴とする。
【００１１】
この構成においては、半導体集積回路を内蔵するフラットパッケージのプリント配線基板上の実装位置近傍に、固定ピン用のスルーホールとランドを形成しておくことで、フラットパッケージ用の放熱装置から延出する固定ピンをスルーホールに挿入後に半田付けして、放熱装置をプリント配線基板に固定することができる。また、放熱装置の固定ピンは、プリント配線基板に挿入された他のディスクリート部品やプリント配線基板のパターン面に接着剤で取り付けられたチップ部品などとともにフロー半田付け装置によって半田付けを行うことができ、この放熱装置を採用したプリント配線基板の組み立て工程を簡略化することができる。さらに、放熱装置をプリント配線基板上に固定するためには、プリント配線基板に固定ピンを挿入するスルーホールとランドを設けるだけで良く、放熱装置の固定のためのスペースがほとんど必要ない。加えて、固定ピン用のスルーホールをプリント配線基板のグランドパターンに接続した構成にしておくことで、フラットパッケージから発生した熱を放熱するだけでなく、ノイズを放熱装置によって抑制できる。
また、この構成においてはフラットパッケージと当接面が同じサイズであり、また、フラットパッケージと複数のフィンの幅とが同じサイズであるので、放熱装置をフラットパッケージの上面に取り付けた際に、放熱装置はフラットパッケージ全体を覆わず、フラットパッケージの周囲は露出した状態になる。したがって、フラットパッケージがＳＯＰやＱＦＰのようにリードを有している場合、放熱装置を取り付けた後でもリードの状態確認や半田ブリッジの確認・修正などを行うことができる。また、固定ピンは当接面に平行な方向においてフラットパッケージのリードよりも延出しているので、放熱装置の固定ピンとフラットパッケージのリードとが接触してショートすることがない。また、当接面から所定の距離をおいて放熱部の側面から固定ピンが延出する構成にすることで、放熱装置を取り付け後に、固定ピンの下部に位置するリードの状態確認や半田ブリッジの修正などを容易に行うことができる。さらに、ＳＯＰやＱＦＰなどのようなリードを有するフラットパッケージの場合、放熱装置を取り付けても固定ピンが放熱部の側辺から延出しているので、固定ピンがリードの上にさしかかることがなく、リードの状態を容易に確認することができる。
【００１２】
（２）前記放熱板の下面に、前記放熱板と前記フラットパッケージの両当接面を接着する熱伝導性の粘着材が貼り付けまたは塗布されたことを特徴とする。
【００１３】
この構成においては、放熱装置の放熱板とフラットパッケージの両当接面に、熱伝導性を有する粘着材が接着されているので、フラットパッケージ上に放熱装置を仮固定することができ、放熱装置を取り付けてから固定ピンに半田付けするまでの間に、放熱装置が脱落するのを防止することが可能となる。また、この粘着材は熱伝導性を有し、フラットパッケージと放熱部とを密着させることができるので、フラットパッケージから発生した熱の放熱効率を高めることができる。
【００１４】
（３）前記フラットパッケージは、ＱＦＰであることを特徴とする。
【００１５】
この構成においてはＱＦＰに放熱装置を取り付けた後でもリードの状態確認や半田ブリッジの確認・修正などを行うことができる。また、固定ピンは当接面に平行な方向においてフラットパッケージのリードよりも延出しているので、放熱装置の固定ピンとフラットパッケージのリードとが接触してショートすることがない。また、当接面から所定の距離をおいて放熱部の側面から固定ピンが延出する構成にすることで、放熱装置を取り付け後に、固定ピンの下部に位置するリードの状態確認や半田ブリッジの修正などを容易に行うことができる。さらに、放熱装置を取り付けても固定ピンが放熱部の端部近傍から延出しているので、固定ピンがリードの上にさしかかることがなく、リードの状態を容易に確認することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施形態に係るフラットパッケージ用放熱装置の概略構成を示した３面図である。図２は、本発明の実施形態に係るフラットパッケージ用放熱装置の概略構成を示した斜視図である。フラットパッケージ用放熱装置であるヒートシンク１は、放熱板である放熱部１１、固定ピン１２、固定ピン１３、両面テープ１４を備えている。放熱部１１は、アルミニウムや銅など熱伝導率の高い金属製で、フラットパッケージ２に密着する台板上に複数の放熱フィンが立設された構造である。すなわち、放熱部１１のフラットパッケージ２と当接させる当接面２１は正方形または長方形で凹凸のない平面であり、フラットパッケージ２の上面４１とほぼ同じサイズである。また、この当接面２１の裏面から所定の長さの板状である放熱フィン２２〜２９が当接面２１に対して垂直方向にほぼ等間隔で延出している。なお、放熱部１における放熱フィンの枚数は、フラットパッケージ２の発熱量に応じて変更すると良い。また、放熱フィンの形状は、柱状や他の形状であっても良い。
【００２１】
放熱フィン２２と放熱フィン２３との間の底部には、放熱部１１の側面３２から固定ピン１２を差し込んでカシメ固定するための溝３０が、放熱フィン２２と平行に、かつ放熱部１１の当接面２１とほぼ平行な方向に形成されている。また、放熱フィン２８と放熱フィン２９との間には、放熱部１１の側面３３から固定ピン１３を差し込んでカシメ固定するための溝３１が、放熱フィン２９と平行に、かつ放熱部１１の当接面２１とほぼ平行な方向に形成されている。
【００２２】
固定ピン１２は、放熱部１１に一端が固着され、放熱部の側面３２から側方に延出したのち放熱板の下面側に屈曲したＬ型形状の金属製ピンである。また、固定ピン１２は、放熱部１１に差し込んでカシメ固定した状態では、放熱部１１の側辺近傍である放熱フィン２２と放熱フィン２３との間に設けられた溝３０の端部から所定の長さ（例えば、約５ミリ）だけ当接面２１と平行な方向に延出し、当接面２１の方向に直角に曲がっている。
【００２３】
固定ピン１３は、固定ピン１２と同様、放熱部１１に一端が固着され、放熱部の側面３２から側方に延出したのち放熱板の下面側に屈曲したＬ型形状の金属製ピンである。また、固定ピン１３は、放熱部１１に差し込んでカシメ固定した状態では、放熱部１１の別の側辺近傍である放熱フィン２８と放熱フィン２９との間に設けられた溝３１の端部から所定の長さ（例えば、約５ミリ）だけ当接面２１と平行な方向に延出し、当接面２１の方向に直角に曲がっている。
【００２４】
なお、固定ピン１２，１３はＬ型形状に限るものではなく、後述するスルーホール４，５に対して垂直に挿入できる形状であれば、例えばＣ型（円弧）形状やくの字形状であっても良い。また、固定ピン１２，１３は、半田の濡性を向上させるために、少なくとも先端部付近に半田メッキまたはクロムメッキなどを施すと良い。
【００２５】
また、放熱フィン２２〜２９の長さは、ヒートシンク１を取り付けるフラットパッケージ２の発熱量や、プリント配線基板３を取り付ける装置内に取り付けられた他の部品との位置関係に応じて調整すると良い。
【００２６】
熱伝導性の両面テープ１４は、放熱部１１の当接面２１のほぼ全面に貼り付けられている。この両面テープ１４は、放熱部１１の当接面２１とフラットパッケージ２の上面４１とを密着させることができる。また、フラットパッケージ２にヒートシンク１を貼り付け後も所定の力を加えることで、フラットパッケージ２がプリント配線基板３からはがれることなく、フラットパッケージ２からヒートシンク１を取り外すことができる。
【００２７】
なお、この両面テープ１４に代えて、フラットパッケージ２に対していつでも放熱部１１を着脱することができ、熱伝導性を有した接着剤を放熱部１１の当接面２１に塗布しておいても良い。また、プリント配線基板に実装したフラットパッケージ２の上面に両面テープ１４を貼り付けてから、ヒートシンク１を取り付けるようにしても良い。
【００２８】
ヒートシンク１は上記のように簡単な構造であるため、安価に製造することができる。また、設計変更も容易であり、後述する固定ピンの位置変更やピン数の増加も容易に行うことができる。
【００２９】
図３は、本発明の実施形態に係るフラットパッケージ用放熱装置をフラットパッケージに取り付けた状態を示した３面図である。図４は、本発明の実施形態に係るフラットパッケージ用放熱装置をフラットパッケージに取り付けた状態を示した斜視図である。
【００３０】
固定ピン１２及び固定ピン１３が放熱部１１から当接面２１と平行な方向に延出する長さＡは、放熱部１１を取り付けるフラットパッケージ２のリード４１における当接面２１と平行な方向の長さＢよりも長くしておく。例えば、フラットパッケージ２のリード４２の当接面２１と平行な方向の長さＢが３ミリの場合、固定ピン１２，１３の当接面２１と平行な方向の長さＡを５ミリ程度にすると良い。これにより、固定ピン１２，１３とリード４２とが接触することがない。
【００３１】
また、ヒートシンク１をフラットパッケージ２に取り付けられるようにするために、プリント配線基板３の設計時に、フラットパッケージ２の実装位置近傍の所定位置に予め固定ピン１２及び固定ピン１３を挿入して半田付けするためにランドを備えたスルーホール４，５を設けておく。
【００３２】
プリント配線基板３の組み立て時には、フラットパッケージ２を実装後にリフローを行いフラットパッケージ２をプリント配線基板３上に固定してからヒートシンク１を取り付ける。すなわち、ヒートシンク１の固定ピン１２をスルーホール４へ挿入し、また固定ピン１３をスルーホール５へ挿入して、放熱部１１の当接面２１とフラットパッケージ２の上面４１とをほぼ一致させて、放熱部１１をフラットパッケージ２に貼り付ける。続いて、プリント配線基板３に挿入された他のディスクリート部品や、プリント配線基板のパターン面に接着剤で取り付けられたチップ部品などとともに、フロー半田付け装置によってフロー半田付けを行って固定ピン１２，１３の半田付けが完了すると、固定ピン１２，１３のプリント配線基板３から延出している部分を所定の長さ（例えば２〜３ミリ）だけ残して切断する。なお、固定ピン１２，１３は、フラットパッケージ２の上面４１にヒートシンク１を取り付けたときに、スルーホール４，５から２ミリ以上突出するように予め長さを調整しておくと良い。
【００３３】
このように、プリント配線基板３の組み立て時には、ヒートシンク１を両面テープ１４でフラットパッケージ２の上面４１に貼り付けるので、ヒートシンク１をフラットパッケージ２に取り付けてからフロー半田付けを行うまでの間に、ヒートシンク１がはずれてしまうことがない。また、フロー半田付け後には、固定ピン１２，１３が半田によって固定されるので、振動などによりヒートシンク１がはずれることがない。
【００３４】
また、前記のように、ヒートシンク１の当接面２１とフラットパッケージ２の上面４１とはほぼ同じサイズであり、また、固定ピン１２，１３は放熱部１１の側辺近傍である溝３０と溝３１とに挿入されているので、図３に示すように、フラットパッケージ２のリード４２を容易に確認することができる。したがって、プリント配線基板３の組み立て完了後に、フラットパッケージ２や他部品のリードの状態を確認できるので、製造工程や検査工程を簡略化することができ、また、検査後に半田ブリッジやリードの浮きの修正などを容易に行うことができる。
【００３５】
さらに、プリント配線基板３の検査の結果、フラットパッケージ２を交換しなければならなくなった場合、半田吸い取り器などでヒートシンク１の固定ピン１２，１３の半田を取り除いてから、ヒートシンク１に対して所定の力を加えることで容易にヒートシンク１を取り外すことができる。したがって、フラットパッケージ２の取り外しも容易に行うことができる。
【００３６】
加えて、前記のように、ヒートシンク１の固定ピン１２，１３をプリント配線基板３に固定するためには、プリント配線基板３にランドを備えたスルーホールを２カ所だけ設ければ良いので、ヒートシンク１の固定部材をプリント配線基板３上に設けるためのスペースがほとんど不要であり、部品実装密度の高い基板にも本発明を適用することができる。また、部品配置の関係で固定ピン１２，１３が邪魔になる場合には、固定ピン１２，１３を挿入する溝の位置を変更することも可能であり、例えば、冷却フィン２５と冷却フィン２６との間に溝３０を設けて、冷却フィン２５と冷却フィン２６との間から固定ピン１２を延出するようにすることもできる。この場合も、前記のように、固定ピン１２が放熱部１１から当接面２１と平行な方向に延出する長さを、放熱部１１を取り付けるフラットパッケージ２のリード４１における当接面２１と平行な方向の長さよりも長くなるように設定しておけば良い。これにより、固定ピン１２がリード４２と接触することがなく、また、プリント配線基板３の検査時には固定ピン１２の側方からリードの状態を確認することができ、半田修正時には、固定ピン１２の側方から半田ごての先を挿入することができる。
【００３７】
また、フラットパッケージ２のサイズが大きい場合には、ヒートシンク１をプリント配線基板３に対して確実に固定するために、ヒートシンク１の固定ピンを３本や４本に増加させても良い。この場合も、もちろんヒートシンク１の側辺近傍から各固定ピンが延出するように設計すると良い。
【００３８】
なお、ヒートシンク１の固定ピン１２，１３を挿入するスルーホール４，５を、プリント配線基板３のグランドパターンに接続しておく良い。これにより、フラットパッケージ２に内蔵された半導体集積回路から放射されるノイズをヒートシンク１によって抑制することができる。
【００３９】
次に、プリント配線基板３の動作時には、フラットパッケージ２から発生した熱は、熱伝導性両面テープ１４を介してヒートシンク１に吸収され、放熱フィン２２から２９から発散（放熱）される。前記のように、フラットパッケージ２の上面４１とヒートシンク１の当接面２１とは、熱伝導性両面テープ１４によって密着されるので、フラットパッケージ２から発生した熱をヒートシンク１に高効率で伝導させることができる。また、前記のように、熱伝導性両面テープ１４によってフラットパッケージ２の上面４１に固定され、固定ピン１２，１３とによってプリント配線基板３に固定されているので、ヒートシンク１が振動などによってフラットパッケージ２からはずれることがない。
【００４０】
なお、以上説明では、フラットパッケージがＱＦＰの場合を図示して説明したが、本発明はこれに限るものではなく、例えば、フラットパッケージがＳＯＰ、ＴＳＯＰ、ＴＱＦＰ、ＢＧＡ、ＣＳＰなどであっても本発明を適用することができる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００４２】
（１）フラットパッケージ用の放熱装置から延出する固定ピンをスルーホールに挿入後に半田付けして、放熱装置をプリント配線基板に固定することができる。また、放熱装置の固定ピンは、プリント配線基板に挿入された他のディスクリート部品やプリント配線基板のパターン面に接着剤で取り付けられたチップ部品などとともにフロー半田付け装置によって半田付けを行うことができ、この放熱装置を採用したプリント配線基板の組み立て工程を簡略化することができる。さらに、放熱装置をプリント配線基板上に固定するためには、プリント配線基板に固定ピンを挿入するスルーホールとランドを設けるだけで良く、放熱装置の固定のためのスペースがほとんど必要ない。
【００４３】
（２）放熱装置のフラットパッケージとの当接面に、熱伝導性を有する両面テープが接着されているので、フラットパッケージ上に放熱装置を仮固定することができ、放熱装置を取り付けてから固定ピンに半田付けするまでの間に、放熱装置が脱落するのを防止することができる。また、この粘着材は熱伝導性を有し、フラットパッケージと放熱部とを密着させることができるので、フラットパッケージから発生した熱の放熱効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るフラットパッケージ用放熱装置の概略構成を示した３面図である。
【図２】本発明の実施形態に係るフラットパッケージ用放熱装置の概略構成を示した斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係るフラットパッケージ用放熱装置をフラットパッケージに取り付けた状態を示した３面図である。
【図４】本発明の実施形態に係るフラットパッケージ用放熱装置をフラットパッケージに取り付けた状態を示した斜視図である。
【符号の説明】
１−ヒートシンク、２−フラットパッケージ、３−プリント配線基板、
４，５−スルーホール、
１１−放熱部、１２−固定ピン、１３−固定ピン、１４−両面テープ
２１−（ヒートシンク１の）当接面、２２〜２９−放熱フィン、
４１−（フラットパッケージ２の）上面、４２−リード[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a heat dissipation structure that absorbs and dissipates heat generated from a flat package type semiconductor integrated circuit.
[0002]
[Prior art]
In recent years, flat package type semiconductor integrated circuits (hereinafter referred to as flat packages) have been increased in speed, function, and integration, and accordingly, the amount of heat generated during circuit operation tends to increase. . In a semiconductor integrated circuit, the operation of each element becomes unstable when the temperature is high. Therefore, cooling of the circuit is indispensable for stable operation of the circuit. Conventionally, as an inexpensive method for cooling a flat package, a method of absorbing and dissipating heat generated from the flat package using a heat sink has been generally used. Further, as a method of attaching the heat sink to the flat package, a method using a heat conductive double-sided tape or an adhesive is generally used.
[0003]
However, when a double-sided tape is used to attach the heat sink to the flat package, when the double-sided tape is heated by heat generated from the flat package, the adhesive material of the double-sided tape becomes soft and the double-sided tape is easily peeled off. For this reason, the heat sink may fall off the flat package due to vibration or the like. Further, when an adhesive is used to attach the heat sink to the flat package, there is a problem that work efficiency is poor because it takes time to dry the adhesive. Further, when the flat package needs to be replaced after the heat sink is bonded, the flat package cannot be easily removed from the heat sink, and thus there is a problem that it is difficult to remove the flat package.
[0004]
Therefore, conventionally, a heat sink mounting mechanism has been proposed in which a heat sink is pressed against an electronic component such as an IC or LSI by using a coil spring and a screw combined therewith (for example, see Patent Document 1).
[0005]
In addition, a semiconductor integrated circuit having a configuration in which a heat radiating plate is pressed and fixed on a QFPIC by a spring member provided on a printed wiring board has been proposed (for example, see Patent Document 2).
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-5-243439 (page 3, FIG. 1-2)
[Patent Document 2]
JP 2000-183256 A (page 2-3, FIG. 1-8)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By using the heat sink attachment mechanism described in Patent Document 1 and the semiconductor integrated circuit described in Patent Document 2, it is easy to remove the heat sink (heat sink), so a flat package mounted on a printed wiring board can also be used. It can be easily removed. However, in order to attach the heat sink to the flat package using the above heat sink attachment mechanism or semiconductor integrated circuit, a plurality of screw holes or spring members for attaching screws combined with coil springs on the printed wiring board are attached. Therefore, it is necessary to provide a U-shaped metal pin on the printed wiring board, and a predetermined space is required. Therefore, in the case of a printed wiring board having a high mounting density of components, it is difficult to secure a space for providing these, and there is a problem that the heat sink may not be attached by these methods. Further, in the case of the heat sink mounting mechanism described in Patent Document 1, since the heat sink covers the lead of the flat package, if a problem occurs due to a solder bridge or a floating lead, remove the screws from the heat sink and remove them. It was necessary to correct and re-install the heat sink with screws, which was troublesome.
[0008]
Therefore, in order to solve the above problems, the present invention is for a flat package that can be easily attached to and detached from the flat package and can easily check the state of the lead of the flat package and correct the defect after the attachment. An object of the present invention is to provide a heat dissipation structure .
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has the following configuration as means for solving the above problems.
[0010]
(1) A metal heat dissipating plate having a plurality of fins standing on the upper surface, and a metal having one end fixed to the heat dissipating plate and extending to the side of the heat dissipating plate and then bent to the lower surface side of the heat dissipating plate A heat dissipation device having a fixing pin that is a rod;
A printed wiring board having a through hole connected to the ground pattern and having a land;
With
The heat dissipating device is placed on a flat package mounted on the printed wiring board, and the other end of the fixing pin of the heat dissipating plate is inserted into the through hole of the printed wiring board and fixed by soldering . A heat dissipation structure,
The heat sink has the same size as the flat package, and the width of the plurality of fins erected on the upper surface is the same size as the flat package.
The fixing pin has one end fixed to the side of the heat sink, extends from the heat sink longer than the lead of the flat package in parallel with the contact surface, and further on the lower surface side of the heat sink. It is a bent metal rod .
[0011]
In this configuration, a through hole and a land for a fixed pin are formed in the vicinity of the mounting position on the printed wiring board of the flat package containing the semiconductor integrated circuit, thereby extending from the heat dissipating device for the flat package. The heat dissipation device can be fixed to the printed wiring board by inserting the fixing pins into the through holes and then soldering them. In addition, the fixing pins of the heat dissipation device can be soldered by a flow soldering device together with other discrete components inserted into the printed wiring board and chip components attached with adhesive to the pattern surface of the printed wiring board. The assembly process of the printed circuit board that employs this heat dissipation device can be simplified. Further, in order to fix the heat radiating device on the printed wiring board, it is only necessary to provide a through hole and a land for inserting a fixing pin in the printed wiring board, and a space for fixing the heat radiating device is hardly required. In addition, by providing a structure in which the through hole for the fixing pin is connected to the ground pattern of the printed wiring board, not only the heat generated from the flat package is radiated but also the noise can be suppressed by the heat radiating device.
In this configuration, the contact surface is the same size as the flat package, and the width of the flat package and the plurality of fins is the same size. The device does not cover the entire flat package and the periphery of the flat package is exposed. Therefore, when the flat package has leads such as SOP and QFP, it is possible to confirm the state of the leads and confirm / correct the solder bridge even after the heat radiating device is attached. Further, since the fixing pin extends beyond the lead of the flat package in a direction parallel to the contact surface, the fixing pin of the heat radiating device and the lead of the flat package do not come into contact with each other to cause a short circuit. In addition, the fixed pin extends from the side of the heat dissipation part at a predetermined distance from the abutment surface, so that after installing the heat dissipation device, check the status of the leads located under the fixed pin and the solder bridge. Corrections can be made easily. Furthermore, in the case of a flat package having leads such as SOP and QFP, the fixing pin does not reach the lead because the fixing pin extends from the side of the heat radiating portion even if the heat dissipation device is attached. The state of the lead can be easily confirmed.
[0012]
(2) The heat conductive adhesive which adhere | attaches both the contact surface of the said heat sink and the said flat package was affixed or apply | coated to the lower surface of the said heat sink .
[0013]
In this configuration, since the heat conductive adhesive material is adhered to both contact surfaces of the heat radiating plate and the flat package, the heat radiating device can be temporarily fixed on the flat package. It is possible to prevent the heat radiating device from falling off after the attachment of the heat sink to the fixing pin. Moreover, since this adhesive material has heat conductivity and can make a flat package and a heat radiating part closely_contact | adhere, it can improve the thermal radiation efficiency of the heat | fever which generate | occur | produced from the flat package.
[0014]
(3) the flat package, characterized in that it is a QF P.
[0015]
It is possible to perform such as a lead status check solder bridge confirmation and correction even after mounting the thermal device to warm to Q F P in this arrangement. Further, since the fixing pin extends beyond the lead of the flat package in a direction parallel to the contact surface, the fixing pin of the heat radiating device and the lead of the flat package do not come into contact with each other to cause a short circuit. In addition, the fixed pin extends from the side of the heat dissipation part at a predetermined distance from the abutment surface, so that after installing the heat dissipation device, check the status of the leads located under the fixed pin and the solder bridge. Corrections can be made easily. Furthermore, it is possible to fixing pin be mounted thermal unit discharge because extending from the vicinity of the end portion of the heat radiating portion, without fixing pin approaches the top of the lead, to check the status of the read easily.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a three-side view illustrating a schematic configuration of a flat package heat dissipation device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing a schematic configuration of the flat package heat dissipation device according to the embodiment of the present invention. A heat sink 1 as a flat package heat radiating device includes a heat radiating portion 11, a fixing pin 12, a fixing pin 13, and a double-sided tape 14 that are heat radiating plates. The heat dissipating part 11 is made of a metal having high thermal conductivity such as aluminum or copper, and has a structure in which a plurality of heat dissipating fins are erected on a base plate that is in close contact with the flat package 2. That is, the abutting surface 21 that abuts against the flat package 2 of the heat radiating portion 11 is a square or rectangular flat surface without unevenness, and is approximately the same size as the upper surface 41 of the flat package 2. Also, plate-shaped radiating fins 22 to 29 having a predetermined length extend from the back surface of the contact surface 21 in the direction perpendicular to the contact surface 21 at substantially equal intervals. It should be noted that the number of radiating fins in the radiating unit 1 may be changed according to the amount of heat generated by the flat package 2. Moreover, the shape of the radiation fins may be a columnar shape or other shapes.
[0021]
A groove 30 for inserting and fixing the fixing pin 12 from the side surface 32 of the heat radiating part 11 at the bottom part between the heat radiating fin 22 and the heat radiating fin 23 is parallel to the heat radiating fin 22 and contacts the heat radiating part 11. It is formed in a direction substantially parallel to the contact surface 21. In addition, a groove 31 for inserting and fixing the fixing pin 13 from the side surface 33 of the heat radiating portion 11 between the heat radiating fin 28 and the heat radiating fin 29 is parallel to the heat radiating fin 29 and is in contact with the heat radiating portion 11. It is formed in a direction substantially parallel to the contact surface 21.
[0022]
The fixing pin 12 is an L-shaped metal pin that is fixed at one end to the heat radiating portion 11, extends laterally from the side surface 32 of the heat radiating portion, and then bends to the lower surface side of the heat radiating plate. Further, when the fixing pin 12 is inserted into the heat radiating portion 11 and fixed by caulking, the fixing pin 12 has a predetermined length from the end of the groove 30 provided between the heat radiating fin 22 and the heat radiating fin 23 near the side of the heat radiating portion 11. It extends in a direction parallel to the contact surface 21 by a length (for example, about 5 mm) and is bent at a right angle to the direction of the contact surface 21.
[0023]
The fixing pin 13 is an L-shaped metal pin that has one end fixed to the heat radiating portion 11 and extends from the side surface 32 of the heat radiating portion to the side and then bent to the lower surface side of the heat radiating plate. . Further, in the state where the fixing pin 13 is inserted into the heat radiating portion 11 and fixed by caulking, the fixing pin 13 extends from the end portion of the groove 31 provided between the heat radiating fin 28 and the heat radiating fin 29 in the vicinity of another side of the heat radiating portion 11. It extends in a direction parallel to the contact surface 21 by a predetermined length (for example, about 5 mm), and is bent at a right angle to the direction of the contact surface 21.
[0024]
The fixing pins 12 and 13 are not limited to the L shape, and may be, for example, a C shape (arc) shape or a square shape as long as the pins can be inserted perpendicularly to through holes 4 and 5 described later. Also good. In addition, the fixing pins 12 and 13 are preferably subjected to solder plating or chrome plating at least near the tip in order to improve the wettability of the solder.
[0025]
The lengths of the radiation fins 22 to 29 are preferably adjusted according to the amount of heat generated by the flat package 2 to which the heat sink 1 is attached and the positional relationship with other components attached to the apparatus to which the printed wiring board 3 is attached.
[0026]
The thermally conductive double-sided tape 14 is affixed to almost the entire contact surface 21 of the heat dissipation part 11. The double-sided tape 14 can bring the contact surface 21 of the heat radiating part 11 into close contact with the upper surface 41 of the flat package 2. Further, by applying a predetermined force even after the heat sink 1 is attached to the flat package 2, the heat sink 1 can be removed from the flat package 2 without the flat package 2 being peeled off from the printed wiring board 3.
[0027]
In addition, it can replace with this double-sided tape 14, and the thermal radiation part 11 can be attached or detached at any time with respect to the flat package 2, and the adhesive agent with heat conductivity is apply | coated to the contact surface 21 of the thermal radiation part 11. Also good. Alternatively, the heat sink 1 may be attached after the double-sided tape 14 is attached to the upper surface of the flat package 2 mounted on the printed wiring board.
[0028]
Since the heat sink 1 has a simple structure as described above, it can be manufactured at low cost. Further, the design can be easily changed, and the position change of the fixed pins and the number of pins can be easily performed as will be described later.
[0029]
FIG. 3 is a three-side view illustrating a state in which the flat package heat dissipation device according to the embodiment of the present invention is attached to the flat package. FIG. 4 is a perspective view showing a state in which the flat package heat dissipation device according to the embodiment of the present invention is attached to the flat package.
[0030]
The length A of the fixing pin 12 and the fixing pin 13 extending from the heat radiating portion 11 in the direction parallel to the contact surface 21 is in the direction parallel to the contact surface 21 of the lead 41 of the flat package 2 to which the heat radiating portion 11 is attached. It is longer than the length B. For example, when the length B in the direction parallel to the contact surface 21 of the lead 42 of the flat package 2 is 3 mm, the length A in the direction parallel to the contact surface 21 of the fixing pins 12 and 13 is about 5 mm. Good. Thereby, the fixing pins 12 and 13 and the lead 42 do not contact.
[0031]
Further, in order to allow the heat sink 1 to be attached to the flat package 2, when the printed wiring board 3 is designed, the fixing pins 12 and the fixing pins 13 are inserted in advance at predetermined positions near the mounting position of the flat package 2 and soldered. For this purpose, through holes 4 and 5 having lands are provided.
[0032]
When the printed wiring board 3 is assembled, reflow is performed after the flat package 2 is mounted, the flat package 2 is fixed on the printed wiring board 3, and the heat sink 1 is attached. That is, the fixing pin 12 of the heat sink 1 is inserted into the through hole 4 and the fixing pin 13 is inserted into the through hole 5 so that the contact surface 21 of the heat radiating portion 11 and the upper surface 41 of the flat package 2 are substantially aligned. The heat radiating part 11 is attached to the flat package 2. Subsequently, together with other discrete components inserted into the printed wiring board 3, chip components attached to the pattern surface of the printed wiring board with an adhesive, etc., flow soldering is performed by a flow soldering device, and the fixing pins 12, When the soldering of 13 is completed, the fixing pins 12 and 13 are cut while leaving a portion extending from the printed wiring board 3 by a predetermined length (for example, 2 to 3 mm). The lengths of the fixing pins 12 and 13 are preferably adjusted in advance so that they protrude 2 mm or more from the through holes 4 and 5 when the heat sink 1 is attached to the upper surface 41 of the flat package 2.
[0033]
As described above, when the printed wiring board 3 is assembled, the heat sink 1 is attached to the upper surface 41 of the flat package 2 with the double-sided tape 14, so the flow soldering is performed after the heat sink 1 is attached to the flat package 2. The heat sink 1 does not come off. Further, after the flow soldering, the fixing pins 12 and 13 are fixed by soldering, so that the heat sink 1 does not come off due to vibration or the like.
[0034]
Further, as described above, the contact surface 21 of the heat sink 1 and the upper surface 41 of the flat package 2 are substantially the same size, and the fixing pins 12 and 13 are formed in the groove 30 and the groove near the side of the heat radiating portion 11. 31, the leads 42 of the flat package 2 can be easily confirmed as shown in FIG. 3. Therefore, since the state of the leads of the flat package 2 and other components can be confirmed after the assembly of the printed wiring board 3 is completed, the manufacturing process and the inspection process can be simplified, and the solder bridge and the lead float after the inspection. Corrections can be made easily.
[0035]
Further, when the flat package 2 has to be replaced as a result of the inspection of the printed wiring board 3, the solder of the fixing pins 12 and 13 of the heat sink 1 is removed with a solder sucker or the like, and then the heat sink 1 is predetermined. The heat sink 1 can be easily removed by applying the force of. Therefore, the flat package 2 can be easily removed.
[0036]
In addition, in order to fix the fixing pins 12 and 13 of the heat sink 1 to the printed wiring board 3 as described above, it is only necessary to provide two through holes provided with lands on the printed wiring board 3. A space for providing one fixing member on the printed wiring board 3 is almost unnecessary, and the present invention can be applied to a board having a high component mounting density. Further, when the fixing pins 12 and 13 are in the way due to the component arrangement, it is possible to change the positions of the grooves into which the fixing pins 12 and 13 are inserted. For example, the cooling fins 25 and 26 A groove 30 may be provided between the cooling fins 25 and the cooling fins 26 to extend the fixing pins 12. Also in this case, as described above, the length of the fixing pin 12 extending from the heat radiation part 11 in the direction parallel to the contact surface 21 is set to be equal to the contact surface 21 of the lead 41 of the flat package 2 to which the heat radiation part 11 is attached. What is necessary is just to set so that it may become longer than the length of a parallel direction. As a result, the fixing pin 12 does not come into contact with the lead 42, and the state of the lead can be confirmed from the side of the fixing pin 12 when the printed wiring board 3 is inspected. The tip of the soldering iron can be inserted from the side.
[0037]
Further, when the size of the flat package 2 is large, the fixing pins of the heat sink 1 may be increased to three or four in order to securely fix the heat sink 1 to the printed wiring board 3. In this case as well, it is of course desirable to design each fixing pin to extend from the vicinity of the side of the heat sink 1.
[0038]
The through holes 4 and 5 into which the fixing pins 12 and 13 of the heat sink 1 are inserted may be connected to the ground pattern of the printed wiring board 3. Thereby, noise radiated from the semiconductor integrated circuit built in the flat package 2 can be suppressed by the heat sink 1.
[0039]
Next, during operation of the printed wiring board 3, heat generated from the flat package 2 is absorbed by the heat sink 1 through the heat conductive double-sided tape 14 and is radiated (heat radiated) from the heat radiation fins 22 to 29. As described above, the upper surface 41 of the flat package 2 and the contact surface 21 of the heat sink 1 are brought into close contact with the heat conductive double-sided tape 14, so that heat generated from the flat package 2 is conducted to the heat sink 1 with high efficiency. be able to. Further, as described above, since the heat conductive double-sided tape 14 is fixed to the upper surface 41 of the flat package 2 and the fixing pins 12 and 13 are fixed to the printed wiring board 3, the heat sink 1 is flat packaged by vibration or the like. There is no deviation from 2.
[0040]
In the above description, the case where the flat package is QFP has been illustrated and described. However, the present invention is not limited to this. For example, even if the flat package is SOP, TSOP, TQFP, BGA, CSP, etc. The invention can be applied.
[0041]
【The invention's effect】
According to the present invention, the following effects can be obtained.
[0042]
(1) The fixing pin extending from the heat radiating device for the flat package can be soldered after being inserted into the through hole, and the heat radiating device can be fixed to the printed wiring board. In addition, the fixing pins of the heat dissipation device can be soldered by a flow soldering device together with other discrete components inserted into the printed wiring board and chip components attached with adhesive to the pattern surface of the printed wiring board. The assembly process of the printed circuit board that employs this heat dissipation device can be simplified. Further, in order to fix the heat radiating device on the printed wiring board, it is only necessary to provide a through hole and a land for inserting a fixing pin in the printed wiring board, and a space for fixing the heat radiating device is hardly required.
[0043]
(2) Since the heat conductive double-sided tape is bonded to the contact surface of the heat dissipation device with the flat package, the heat dissipation device can be temporarily fixed on the flat package, and fixed after the heat dissipation device is attached. It is possible to prevent the heat dissipation device from falling off before being soldered to the pins. Moreover, since this adhesive material has heat conductivity and can make a flat package and a heat radiating part closely_contact | adhere, it can improve the thermal radiation efficiency of the heat | fever which generate | occur | produced from the flat package.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a three-sided view showing a schematic configuration of a flat package heat dissipation device according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a perspective view showing a schematic configuration of a heat dissipating device for a flat package according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a three-side view showing a state in which the flat package heat dissipation device according to the embodiment of the present invention is attached to the flat package.
FIG. 4 is a perspective view showing a state in which the flat package heat dissipation device according to the embodiment of the present invention is attached to the flat package.
[Explanation of symbols]
1-heat sink, 2-flat package, 3-printed wiring board,
4,5-through hole,
11-radiating part, 12-fixing pin, 13-fixing pin, 14-double-sided tape 21-contact surface (of heat sink 1), 22-29-radiating fin,
41-upper surface of flat package 2, 42-lead

Claims

A metal heat sink with a plurality of fins standing on the upper surface, and a metal bar having one end fixed to the heat sink and extending to the side of the heat sink and then bent to the lower surface of the heat sink A heat dissipation device having a fixing pin;
A printed wiring board having a through hole connected to the ground pattern and having a land;
With
The heat dissipation device is mounted on a flat package mounted on the printed wiring board, and the other end of the fixing pin of the heat dissipation plate is inserted into the through hole of the printed wiring board and fixed by soldering . A heat dissipation structure,
The heat sink has the same size as the flat package, and the width of the plurality of fins erected on the upper surface is the same size as the flat package.
The fixing pin has one end fixed to the side of the heat sink, extends from the heat sink longer than the lead length of the flat package in parallel with the contact surface, and further on the lower surface side of the heat sink. A flat package heat dissipation structure characterized by being a bent metal rod .

The heat dissipation structure according to claim 1, wherein a heat conductive adhesive material that adheres both contact surfaces of the heat dissipation plate and the flat package is attached or applied to a lower surface of the heat dissipation plate.

The flat package, heat dissipation structure of claim 1 or 2 is QF P.