JP4962836B2 - Electronic component package with cooling section and method for forming the same - Google Patents
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Description
本発明は、金属板に電子部品を収納するための凹部を形成した、いわゆるスティフナやヒートスプレッダーに用いるキャビティ型のパッケージに冷却部を一体に備えた電子部品用パッケージ、および、冷却部を備えた電子部品用パッケージの形成方法に関する。 The present invention includes an electronic component package in which a concave portion for housing an electronic component is formed in a metal plate, a cavity type package used for a so-called stiffener or heat spreader, and a cooling unit, and a cooling unit. The present invention relates to a method for forming an electronic component package.
近年、コンピュータ機部は小型化と高性能化がますます加速されている。ところが、高性能化に伴い、半導体素子や集積回路から発生する熱量も増大しており、その熱量の効率的な冷却方法がコンピュータ機器の更なる小型化と高性能化を押し進める上での課題となっている。高出力、高集積のチップ等を冷却するために、一般的には、パッケージには放熱のための放熱器を接合すると共に、必要に応じて冷却ファンにより強制空冷を行っている。 In recent years, computer equipment has been increasingly reduced in size and performance. However, with the increase in performance, the amount of heat generated from semiconductor elements and integrated circuits is also increasing, and the efficient cooling method of the amount of heat is a problem in promoting further downsizing and higher performance of computer equipment. It has become. In order to cool a high output, highly integrated chip or the like, generally, a heat sink for heat dissipation is joined to the package, and forced air cooling is performed by a cooling fan as necessary.
本出願人は、特開2001−127201号(特許文献1)において、パッケージに一体に肉薄の放熱フィンを有する放熱器を形成することにより、高い放熱効果を得ることができる放熱器付パッケージを提案した。図15および図16に上記放熱器付パッケージを示す。 In Japanese Patent Laid-Open No. 2001-127201 (Patent Document 1), the present applicant proposes a package with a radiator that can obtain a high heat radiation effect by forming a radiator having thin heat radiation fins integrally with the package. did. FIG. 15 and FIG. 16 show the above package with a radiator.
パッケージ100は金属素材からなり、一方面100a側に略四角形の凹部102が形成され、凹部102の底面には、所定の板厚とした底板100cを形成し、全体としてキャビティ型に形成している。さらに、パッケージ100の他方面100b側には、複数の放熱フィン101aを有する放熱器101が一体に形成されている。この放熱器101は、パッケージ100の素材となる金属板の表面を肉薄に削ぐことによって放熱フィン101aを起立成形したものであり、略四角形の薄板状に形成された放熱フィン101aをパッケージ100の他方面100bから所定の角度をもたせて左右対称に起立形成させている。
The
パッケージ100の一方面100aには、TABやフレキシブルプリント基板、或いは通常のプリント基板等からなる配線基板103が接着剤等により接着固定されている。この配線基板103には、多数の端子部104と外縁に設けた外付け端子との間に図示しないプリント配線が施されている。さらに、パッケージ100の一方面100aに形成した凹部102には、半導体集積回路105のチップが収納されている。また、半導体集積回路105に設けられた多数の端子106は、配線基板103の端子部104とボンディングワイヤ107によって電気的に接続される。さらに、パッケージ100の凹部102に封止剤108を注入することにより、半導体集積回路105と上記ボンディングワイヤ107を封止している。そして、上記配線基板103の外縁に設けた外付け端子にはハンダボール109が配設され、図示しない電子装置の回路基板の所定位置にハンダボール109を加熱溶解することにより、配線基板103と電子装置の回路基板とを電気的に接続している。
A
このように、パッケージ100の他方面100b側に放熱器101を一体に形成することにより、パッケージ100の熱を直接放熱器101に伝えることから、熱伝達ロスを減少させて放熱効率を向上させることができる。パッケージ100の凹部102に収納した半導体集積回路105から発生する熱を放熱させるためには、放熱フィン101aの放熱面積を大きくする必要があることから、放熱フィン101aを高く形成しなければならない。この結果、パッケージ100が厚くなり、小型のコンピュータ等の電子機器に搭載することができない問題がある。一方、小さなパッケージ100の場合には放熱フィン101aを高く形成することができず、十分な放熱面積が得られないので、半導体集積回路5から発生する熱を放熱できない問題がある。
In this way, by integrally forming the
パッケージ100に放熱器101を突出形成していることから、凹部102に半導体集積回路105を収納するとき、或いは、配線基板103を接着固定するときに、放熱器101によってパッケージ100が不安定となる。このため、従来一般に使用されている自動化製造ラインが使用できず、特殊な製造ラインを設置しなければならず、多額の設備投資が必要になる重大な問題がある。
Since the
本発明が解決しようとする課題は、パッケージに一体に冷却部を備えることにより、小型化しても高い放熱効果が得られ、しかも、薄型扁平に形成することができる電子部品用パッケージおよびその形成方法を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The problem to be solved by the present invention is to provide an electronic component package and a method for forming the package that can obtain a high heat dissipation effect even if it is downsized by providing a cooling unit integrally with the package, and can be formed thin and flat. Is to provide.
上記課題を解決するため、請求項1に載の発明は、熱伝導率が良好な平板状の金属板の一方面側に電子部品を収納するための凹部が形成されたパッケージであって、
上記パッケージの他方面側には冷却部が一体に設けられ、
上記冷却部は、上記パッケージの他方面側に一体に突出形成された多数条の板状のフィンの間に形成される溝部と、この溝部を被冠するように金属板を略皿状に形成した被冠部材とによって構成され、
上記溝部は、上記凹部を陥没形成するときに上記パッケージの他方面側に突出形成される凸部を掘り起こすことにより所定の間隔で起立させた多数条の板状のフィン間に所定幅で形成されるとともに、複数条の上記フィンの少なくとも先端をカーリングさせて形成され、この先端を対向する上記被冠部材の内面に押圧状態で当接させて上記パッケージの他方面側から上記被冠部材の内面に至る間に形成され、
上記溝部の両側に対応する上記被冠部材には上記中溝部内に冷却流体を流通するための流入口と流出口が設けられたことを要旨とする。In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in
A cooling part is integrally provided on the other surface side of the package,
The cooling part has a groove formed between a plurality of plate-like fins integrally formed on the other side of the package, and a metal plate is formed in a substantially dish shape so as to cover the groove. And the crowned member
The groove is formed with a predetermined width between a large number of plate-like fins raised at a predetermined interval by digging up a convex portion that is formed to protrude on the other surface side of the package when the concave portion is recessed. And at least the tips of the plurality of fins are curled, and the tips are brought into contact with the inner surface of the crown member facing each other in a pressed state so that the inner surface of the crown member from the other surface side of the package. Formed during
The gist is that the crown member corresponding to both sides of the groove portion is provided with an inlet and an outlet for circulating a cooling fluid in the middle groove portion .
さらに、請求項3に記載の発明は、多数条に形成された上記溝部の幅寸法は上記被冠部材の内面の幅寸法よりも小さく形成して上記溝部の両側に各々中空の流体溜まり部を形成し、上記被冠部材には上記流体溜まり部に連通させて上記流入口と流出口を設けたことを要旨とする。
Further, in the invention described in
また、請求項3に記載の発明は、金属板の一方面側に電子部品を収納するための凹部が形成されたパッケージであって、
上記パッケージは熱伝導率が良好なアルミニウムや銅等の金属板から形成され、
上記パッケージは、所定の板厚を有する上記金属板の一方面側からプレス等により上記板厚より浅い寸法とした上記凹部を押圧形成するとともに、上記凹部を押圧形成するときに他方面側に突出形成される凸部を形成する凹部形成工程と、
所定の角度を有した状態で掘り起こし工具の刃部を順次繰り返して移動させ上記金属板の他方面に突出形成された上記凸部を順次掘り起こすことにより、少なくとも先端をカーリングさせて形成した多数条の板状のフィンを一体に連続して起立形成し、各々の上記フィンの間に所定の幅の溝部を形成する溝部形成工程と、
上記溝部の両側に対応する位置に流入口と流出口が設けられた略皿状の被冠部材を上記パッケージの他方面に形成された多数条の上記フィンおよび溝部を覆うとともに、上記フィンの先端を対向する被冠部材の内面に押圧状態で当接させるように被冠すると共に、上記被冠部材の開口端と上記パッケージの周縁とを封止する冷却部形成工程とを具備することを要旨とする。The invention according to
The package is formed from a metal plate such as aluminum or copper with good thermal conductivity,
The package press-forms the concave portion having a dimension shallower than the plate thickness by pressing or the like from one side of the metal plate having a predetermined thickness, and protrudes to the other side when the concave portion is pressed. A concave portion forming step for forming the convex portion to be formed ;
A plurality of strips formed by curling at least the tip by digging up in a state having a predetermined angle and sequentially moving the blade part of the tool repeatedly and digging up the convex part protrudingly formed on the other surface of the metal plate. A groove portion forming step in which plate-like fins are continuously and standingly formed, and a groove portion having a predetermined width is formed between each of the fins,
A substantially dish-shaped crowned member provided with an inlet and an outlet at positions corresponding to both sides of the groove covers the numerous fins and the grooves formed on the other surface of the package, and the tips of the fins summarized in that together with the bears so as to abut in pressing state to the inner surface of the opposing Hikanmuri member comprises a cooling portion forming step of sealing the periphery of the opening end and the package of the target crown member And
本発明によれば、電子部品用パッケージに一体に冷却部を設け、冷却部内に冷却用の流体を流通させることにより、電子部品用パッケージの凹部内に収納された電子部品を高い放熱効率によって冷却することが可能となる。この冷却部は、パッケージの他方面側に一体に突出形成された多数条の溝部により構成されるので、半導体集積回路等の電子部品から発生する熱を直接冷却部に伝達することから熱の伝達ロスが大幅に減少し、電子部品の冷却効率を高めることが可能となる。 According to the present invention, an electronic component housed in the recess of the electronic component package is cooled with high heat dissipation efficiency by providing a cooling unit integrally with the electronic component package and circulating a cooling fluid in the cooling unit. It becomes possible to do. Since this cooling part is composed of a plurality of grooves formed integrally protruding on the other surface side of the package, the heat generated from the electronic components such as the semiconductor integrated circuit is directly transmitted to the cooling part, so that the heat transfer. Loss is greatly reduced, and the cooling efficiency of electronic components can be increased.
また、所定の幅の溝部を、パッケージの金属板自体を掘り起こすことによって起立形成させた板状のフィン間に形成したので、最小の部品点数によって冷却部を構成することが可能となる。しかも、パッケージと冷却部との間に熱的絶縁抵抗が極小となるので、電子部品の熱が高効率で冷却することが可能となる。 In addition, since the groove portion having a predetermined width is formed between the plate-like fins formed upright by digging up the metal plate itself of the package, the cooling portion can be configured with the minimum number of parts. In addition, since the thermal insulation resistance is minimized between the package and the cooling unit, the heat of the electronic component can be cooled with high efficiency.
さらに、多数条に形成された上記溝部の両側に各々中空の流体溜まり部を形成することにより、被冠部材に設けた流入口から流入した冷却流体を流入口側の流体溜まり部によって減圧させ、冷却流体を多数条の各溝部内にほぼ均等に流通させることができ、さらに、この冷却流体が流出口側の流体溜まり部より集めて流出口に導くので、冷却部全体の冷却力をほぼ均等にすることが可能となる。 Furthermore, by forming hollow fluid reservoirs on both sides of the groove formed in the multiple strips, the cooling fluid flowing in from the inlet provided in the crown member is decompressed by the fluid reservoir on the inlet, The cooling fluid can be distributed almost evenly in each of the grooves, and this cooling fluid is collected from the fluid reservoir on the outlet side and guided to the outlet, so that the cooling power of the entire cooling part is substantially equal. It becomes possible to.
金属板の一方面側に凹部を押圧形成するときに突出形成される他方面側の凸部に溝部を形成することにより、他方面側に必然的に形成される凸部をそのまま利用することができるので、少ない工程によって冷却部を安価に形成することができる。 By forming a groove in the convex portion on the other surface side that protrudes when the concave portion is pressed on one side of the metal plate, the convex portion that is inevitably formed on the other surface side can be used as it is. Therefore, the cooling part can be formed at a low cost by a small number of steps.
パッケージの他方面に起立形成される複数条のフィンの先端をカーリングして略シリンドリカル状に形成すると、被冠部材の内面にシリンドリカル部が押圧するので、複数条のフィンの間に形成される溝部が各々分離され、冷却流体を各々の溝部内にほぼ均等に流通させることが可能となる。また、フィンの高さにばらつきがあっても、押圧したときにカーリング部分がばらつきを吸収するので、各溝部を確実に分離させることが可能となる。 When the tip of a plurality of fins standing upright on the other surface of the package is curled to form a substantially cylindrical shape, the cylindrical portion is pressed against the inner surface of the crowned member, so a groove formed between the plurality of fins Are separated from each other, and the cooling fluid can be distributed almost evenly in the respective grooves. Even if the height of the fins varies, the curling portion absorbs the variations when pressed, so that the grooves can be reliably separated.
パッケージの素材である金属板の一方面を、掘り起こし工具を用いて金属板の内方に向けて掘り下げることにより、板状のフィンを連続して一体に起立形成するので、これら板状のフィンの間に容易に溝部を形成することができる。そして、上記溝部の両側に対応する位置に流入口と流出口が設けられた被冠部材を被冠することによって、各溝部に冷却流体を流通するための流路が形成された冷却部を容易に形成することができるので、コストを低減することが可能となる。By digging down one side of the metal plate, which is the material of the package, toward the inside of the metal plate using a digging tool, the plate-like fins are continuously formed upright integrally. A groove can be easily formed between them. Then, by bears the to be crown member inlet and an outlet is provided at a position corresponding to both sides of the groove, facilitates cooling unit flow path is formed for circulating cooling fluid to the grooves Therefore, the cost can be reduced.
凹部形成工程により金属板の一方面側に凹部を押圧形成するときに突出形成される他方面側の凸部に溝部を形成することにより、冷却部の溝部とパッケージの凹部との対向位置を確実に一致させることができる。しかも、他方面側に必然的に形成される凸部をそのまま利用することができるので、少ない工程によって冷却部を備えた電子部品用パッケージを安価に形成することができる。 By forming the groove in the convex portion on the other side that protrudes when the concave portion is pressed and formed on the one surface side of the metal plate by the concave portion forming step, the opposing position between the groove portion of the cooling portion and the concave portion of the package is ensured. Can match. And since the convex part inevitably formed in the other surface side can be utilized as it is, the package for electronic components provided with the cooling part can be formed at low cost with few processes.
電子部品用パッケージは、熱伝導率が良好な平板状の金属板の一方面側に電子部品を収納するための凹部が形成され、この電子部品用パッケージの他方面側には冷却部が一体に設けられる。上記冷却部は、上記パッケージの他方面側に被冠される略皿状に形成された被冠部材と、上記パッケージのいずれか一方の内面から一体に突出形成された多数条の板状のフィンと、このフィンの間に形成される溝部によって構成される。さらに、上記溝部の両側に対応する上記被冠部材には上記中空部内に冷却流体を流入し上記溝部を流通して流出するための流入口と流出口が設けられる。そして、上記パッケージの凹部内に収納された電子部品から発生した熱がパッケージを介してパッケージの他方面側に伝達される。この他方面側の熱は、上記冷却部内の溝部内を流通する冷却流体によって冷却され、電子部品の温度上昇が抑制される。 In the electronic component package, a concave portion for housing the electronic component is formed on one side of a flat metal plate having good thermal conductivity, and a cooling unit is integrated on the other side of the electronic component package. Provided. The cooling unit includes a crown-shaped member formed in a substantially dish shape to be crowned on the other surface side of the package, and a plurality of plate-like fins integrally formed to protrude from one inner surface of the package. And a groove formed between the fins. Further, the crown member corresponding to both sides of the groove portion is provided with an inlet and an outlet for flowing a cooling fluid into the hollow portion and flowing out through the groove portion. Then, heat generated from the electronic component housed in the concave portion of the package is transmitted to the other surface side of the package through the package. The heat on the other surface side is cooled by the cooling fluid flowing through the groove portion in the cooling portion, and the temperature rise of the electronic component is suppressed.
上記パッケージの他方面または被冠部材の内面には、上記中空部内に向けて上記金属板自体を掘り起こすことによって起立させた板状のフィンが所定の間隔で多数条形成されると共に、各々の上記フィンの間に所定幅の上記溝部が形成される。さらに、複数条の上記フィンの先端は、対向する上記パッケージの他方面側または上記被冠部材の内面に当接させ、上記溝部は上記パッケージの他方面側と上記被冠部材の内面との間に形成される。 On the other surface of the package or the inner surface of the crown member, a plurality of plate-like fins are formed at predetermined intervals by digging up the metal plate itself into the hollow portion, and each of the above-mentioned The groove having a predetermined width is formed between the fins. Furthermore, the tips of the plurality of fins are brought into contact with the other surface side of the opposing package or the inner surface of the crown member, and the groove is between the other surface side of the package and the inner surface of the crown member. Formed.
多数条に形成された上記溝部の幅寸法は、上記被冠部材の内面の幅寸法よりも小さく形成され、上記溝部の両側に各々中空の流体溜まり部が形成される。そして、上記被冠部材には上記流体溜まり部に連通させるように上記流入口と流出口が設けられている。 The width dimension of the groove part formed in multiple strips is formed smaller than the width dimension of the inner surface of the crown member, and hollow fluid reservoirs are formed on both sides of the groove part, respectively. The crown member is provided with the inlet and the outlet so as to communicate with the fluid reservoir.
電子部品用パッケージは熱伝導率が良好なアルミニウムや銅等の金属板から形成され、まず、凹部形成工程において、所定の板厚を有する上記金属板の一方面側からプレス等により上記板厚より浅い寸法とした凹部を押圧形成してパッケージを形成する。このパッケージは、溝部形成工程により、他方面側に所定の角度を有した状態で掘り起こし工具の刃部を順次繰り返して移動させ他方面を順次掘り起こすことにより、多数条の板状のフィンを一体に連続して起立形成し、各々の上記フィンの間に所定の幅の溝部を形成する。その後、冷却部形成工程により、上記他方面側に、上記溝部の両側に対応する位置に流入口と流出口が設けられた略皿状の被冠部材を多数条の上記溝部を覆うように被冠し、さらに、上記封止部材の開口端と上記パッケージの周縁とを封止して冷却部を形成する。The package for electronic components is formed from a metal plate such as aluminum or copper having a good thermal conductivity. First, in the recess forming step, from the one side of the metal plate having a predetermined plate thickness, press or the like from the plate thickness. A recess is formed by pressing a shallow dimension to form a package. In this package, a plurality of plate-like fins are integrated by digging up in a state having a predetermined angle on the other surface side in a groove forming step and moving the blade portion of the tool repeatedly and digging up the other surface sequentially. Continuously standing and forming a groove having a predetermined width between the fins. Thereafter, in the cooling part forming step, a substantially dish-shaped crowned member provided with an inlet and an outlet at positions corresponding to both sides of the groove is provided on the other surface side so as to cover the groove. Furthermore, the cooling end is formed by sealing the opening end of the sealing member and the peripheral edge of the package.
上記凹部形成工程により上記金属板の一方面側に凹部を押圧形成するときに、他方面側に凸部が突出形成される。この凸部を上記掘り起こし工具によって掘り下げることにより多数条の上記フィンを一体に起立形成すると共に、上記フィンの間に各々上記溝部を形成することができる。 When the concave portion is pressed and formed on the one surface side of the metal plate by the concave portion forming step, a convex portion is projected and formed on the other surface side. By digging up this convex portion with the digging tool, a large number of the fins can be integrally formed upright, and the groove portions can be formed between the fins.
図1は、本発明における第1の実施例にかかる冷却部を備えた電子部品用パッケージを示す断面図、図2は、上記電子部品用パッケージの冷却部を示す平面図、図3は、図1の側断面図、図4は、一部断面斜視図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing an electronic component package having a cooling unit according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view showing the cooling unit of the electronic component package, and FIG. 1 is a side sectional view, and FIG. 4 is a partial sectional perspective view.
電子部品用パッケージ1(以下、パッケージ1と略記する)は金属板からなり、この金属板は、剛性を有すると共に、後述する電子部品や配線基板等との熱膨張係数がマッチングし、しかも、熱伝導率が良好であり、かつ、塑性加工が可能な銅合金或いはステンレス鋼、またはアルミニウムが採用される。
The electronic component package 1 (hereinafter abbreviated as “
パッケージ1は一方面1a側に略四角形の凹部2が形成され、凹部2の底面には、所定の板厚とした底板1cを形成し、全体としてキャビティ型に形成している。さらに、パッケージ1の他方面1b側には、冷却部20が形成されている。パッケージ1の他方面1b側には、板状に形成されたフィン3が所定の間隔で多数条形成され、各々のフィン3の間に所定幅の複数条の溝部4が形成されている。そして、パッケージ1の他方面1b側には、多数条の溝部4を覆うように略皿状に形成された被冠部材5を被冠すると共に、被冠部材5の開口端とパッケージ1の他方面1b側の外周縁とを溶接やロー付或いは接着等の封止手段によって封止することにより中空に形成されている。
The
パッケージ1の他方面1b側に多数条形成されたフィン3および溝部4の長手方向の幅は、図2および図3に示すように、被冠部材5の内面の幅よりも小さく形成され、溝部4の両側には各々中空の流体溜まり部6が形成されている。また、複数条のフィン3は、先端が対向する被冠部材5の内面に当接する高さに設定されている。その結果、溝部4の高さはパッケージ1の他方面1b側と被冠部材5の内面との間に形成される。
As shown in FIGS. 2 and 3, the longitudinal width of the
さらに、被冠部材5には流体溜まり部6に対応する位置に流入口7と流出口8が設けられている。この流入口7と流出口8は被冠部材5の外面側に一体に突出形成され、流体溜まり部6に連通するように中空円筒状に形成されている。そして、流入口7には図示しない冷却流体注入手段に接続された注入パイプ11が嵌挿され、流出口8には流出パイプ12が嵌挿される。
Further, the
注入パイプ11を介して流入口7から流入させた冷却流体は、一旦は流体溜まり部6に溜められた後に多数条の溝部4を流通する。そのとき、パッケージ1の凹部2内に収納された電子部品から発生した熱が溝部4内を流通する冷却流体によって冷却され、電子部品の温度上昇が抑制される。溝部4内を流通することによって加熱された冷却流体は、流出口8側の流体溜まり部6に溜められた後に流出口8から流出パイプ12を介して流出される。溝部4内を流通させる冷却流体としては、水、代替フロン、アセトン、メタノール、ヘリウム、窒素等の液体または気体を使用することができる。
The cooling fluid introduced from the inlet 7 through the
パッケージ1の一方面1aには、図1に示すように、TABやプリント基板等からなる配線基板23が固着されている。この配線基板23には窓孔が形成され、その周囲には線幅及びピッチが37μm程度の多数の端子部が形成されている。さらに、パッケージ1の一方面1aに形成した凹部2には、半導体集積回路22のチップが収納され、凹部2の底板1cに面接合状態で接着剤により固定されている。また、半導体集積回路22の上面には、上記配線基板23に形成した端子部と同じ線幅及びピッチの多数の端子が設けられている。そして、半導体集積回路22と配線基板23の端子部とは、ボンディングワイヤ24によって電気的に接続される。さらに、パッケージ1の凹部2に封止剤25を注入することにより、半導体集積回路22と上記ボンディングワイヤ24を封止している。
As shown in FIG. 1, a
一方、配線基板7の外縁に設けた外付け端子にはハンダボール26が配設されている。そして、かかる集積回路部品が収納されたパッケージ1を図示しない電子装置の回路基板に装着するには、電子装置の回路基板の所定位置に仮固定した状態で加熱してハンダボール26を溶解し、配線基板23と電子装置の回路基板とを電気的に接続する。
On the other hand,
次に、電子部品用パッケージ1に一体に備えた冷却部20について説明する。パッケージ1の他方面1b側に形成された多数条の溝部4は、図5(A)に示すように、多数条のフィン3の間に形成されている。フィン3は、少なくとも先端がカーリングによって略シリンドリカル状に形成されている。そして、フィン3の板厚tは0.1〜1mmに形成され、底部における溝部4の幅wは、0.01〜5.0mm程度に形成されている。また、溝部4の深さdは、フィン3の高さにほぼ等しく、しかも、被冠部材5の内面に押圧させる高さであるおよそ0.1〜7.0mmに形成されている。
Next, the cooling
すなわち、パッケージ1の他方面1b側に被冠部材5を被冠するとき、フィン3の先端のシリンドリカル部が被冠部材5の内面に押圧させるので、フィン3の高さは被冠部材5の内面によって規制されるため、溝部4の深さdは被冠部材5の内面までの高さに等しくなる。このように形成することにより、複数条のフィン3の間に形成される溝部4が各々分離され、冷却流体を各々の溝部4内にほぼ均等に流通させることが可能となる。また、フィン3の高さにばらつきがあっても、押圧したときにカーリング部分がばらつきを吸収するので、各溝部4を確実に分離させることが可能となる。なお、底板1cの肉厚は、0.1〜2.0mmに形成されている。
That is, when the
図5(B)は、フィン3の変形例として、一部を拡大したフィン3を示し、図5(A)に示したフィン3よりも平板状に形成されている。フィン3の形状は、後述する掘り起こし工具の刃部の形状、或いは掘り起こし角度によって変化する。また、掘り起こし工具の刃部により形成されるフィン3は、底板1c側の基端から先端に至るに従って肉薄に形成されることから、溝部4の断面形状も底部から開口部に至るに従って幅w1がやや広くなるように形成される。
FIG. 5B shows a
次に、上述した構成からなる冷却部20を備えたパッケージ1の形成方法について、図6乃至図8を参照しながら説明する。
Next, a method for forming the
まず、パッケージ1の形成方法を図6に基づいて説明する。パッケージ1に使用する上述した金属板は、パッケージ1を形成するために必要な板厚及び幅を有する平板状に形成されている。
First, a method for forming the
図6(A)は、パッケージ1の素材となる平板状金属板からなる金属板12を示し、図6(B)は凹部形成工程を示している。金属板12は、プレス機(図示しない)のダイ13に対して位置決めした状態で載置した後、この金属板12の一方面12a側から上記プレス機に装着されたパンチ14を押圧することによって所定の深さの凹部2を形成する。
6A shows a
このように、凹部2を形成することにより、凹部2に存在していた肉が金属板12の他方面12b側に移行し、凹部2の深さとほぼ等しい高さhの凸部15が突出形成される。この凸部15の外形寸法Luは、凹部2の開口側寸法Ldよりもやや小さい相似形としている。このように相似形の寸法関係としたのは、凸部15が金属板12から切断することなく、常に連結状態を保持するためである。
In this way, by forming the
上述のように形成されたパッケージ1の凸部15には、冷却部20の多数条の溝部4が形成される。以下、図7および図8に基づいて溝部4の形成方法を説明する。
A plurality of
掘り起こし工具30は、底面側の先端に刃部31が形成されている。この掘り起こし工具30は、パッケージ1の凸部15に対して後端側が高くなるように所定の角度θで傾斜させて図示しない駆動装置に取り付けられている。掘り起こし工具30の傾斜角度θは、フィン3の高さ、板厚、或いは、パッケージ1の材質等によって適宜に設定されるが、概ね5度から20度に設定される。
The digging
まず、金属板12を図示しないダイに位置決めした状態で載置する。図8(A)に示すように、掘り起こし工具30を凸部15の一方端側に当接させた後、駆動装置(図示しない)によって駆動される掘り起こし工具30を所定の角度で凹部2の方向に移動する。すると、図8(B)に示すように、掘り起こし工具30の先端の刃部31によって凸部15が掘り起こされ、肉薄なフィン3の先端が起立する。掘り起こし工具30をさらに所定の位置まで移動すると、図7(C)に示すように、凸部15が徐々に深く掘り起こされると共に、第1のフィン3aが所定の高さdに形成される。掘り起こし工具30によって掘り起こす深さは、凸部15の高さを超えないことが望ましい。さらに、第1のフィン3aが掘り起こされた跡には被加工面16が形成される。そして、第1のフィン3aを形成した後に、掘り起こし工具30を後退させて待機位置まで復帰させる。
First, the
以上のように、第1のフィン3aが起立形成された後に、次の第2のフィン3bを形成する。このとき、金属板12を図示右方の下流側に所定のピッチだけ送られて、上記ダイに位置が決められて固定する。そして、図8(D)に示すように、掘り起こし工具30の刃部31を被加工面16よりも上流側に当接させる。この当接位置は、被加工面16に所定の掘り起こし代tが得られる位置に設定される。因みに、掘り起こし代tは、0.01mm乃至0.5mm程度に設定している。
As described above, after the first fin 3a is erected, the next
その後、掘り起こし工具30を所定の角度で凹部2の方向に移動させ、図8(E)に示すように、掘り起こし工具30の刃部31を所定のピッチpとなる位置まで移動して金属板12を掘り起こすことにより、肉薄な第2のフィン3bを起立形成させる。これによって、被加工面16が形成される。そして、掘り起こし工具30を再び後退させて待機位置まで復帰させる。このように、以前に形成された第1のフィン3aと、次に形成された第2のフィン3bとの間には溝部4が形成される。
Thereafter, the digging
さらに、金属板12に突出形成した凸部15に多数条のフィン3を起立形成すると共に、多数条の溝部4を形成するために、掘り起こし工具30を移動させて所定ピッチの上記フィン3を形成する。つまり、金属板12を下流側に送り、ダイに位置決め固定した後、掘り起こし工具30を移動させて凸部15にフィン3を起立形成する工程を繰り返すことによって、金属板12の凸部15には、複数条のフィン3が所定のピッチで連続して形成されると共に、所定の幅を有する多数条の溝部4が連続して形成され、図1および図2に示すパッケージ1が形成される。上述したように、金属板12の凸部15に多数条の溝部4を形成したことにより、パッケージ1の他方面1b側の周囲は平坦に形成される。
Further, a plurality of
一方、被冠部材5は、塑性加工が可能な銅或いはステンレス鋼、またはアルミニウム等の金属板を周知のプレス加工によって図示のように略皿状に形成する。被冠部材5の内面の幅寸法は、図3に示すように、溝部4の長手方向の幅寸法よりも小さく形成され、溝部4の両側に各々中空の流体溜まり部6が形成されるようにしている。さらに、流体溜まり部6に対応する位置には、流体溜まり部6に連通するように中空円筒状の流入口7と流出口8が一体に突出形成される。この流入口7と流出口8は、例えばバーリング加工等の適宜の手段によって形成される。
On the other hand, the crowned
そして、被冠部材5の開口端をパッケージ1の他方面1b側の周囲に当接して、多数条の溝部4を覆うように被冠する。このとき、被冠部材5の内面とフィン3の先端が押圧状態で接合されている。そして、被冠部材5の開口端とパッケージ1の他方面1b側の外周縁とは、冷却流体が漏出しないように溶接やロー付或いは接着等の固定手段により固定される。
Then, the crowned
上述した金属板は、アルミニウムやアルミニウム合金、銅や銅合金あるいはステンレス鋼等のフープ状金属板を使用することができる。すなわち、図9に示すように、フープ状金属板40を図示しないダイに位置決めした状態で載置した後、前述した凹部形成工程により、金属板40の一方面側からプレス機に装着されたパンチ(図示しない)を押圧することによって所定の深さの凹部を形成し、この凹部に存在していた肉を金属板40の他方面側に移行し、凹部の深さとほぼ等しい高さの凸部41が突出形成される。そして、凸部41を前述した掘り起こし工具30の刃部31によって掘り起こし、所定の高さの肉薄なフィン42を起立形成する。
As the metal plate described above, a hoop-like metal plate such as aluminum, an aluminum alloy, copper, a copper alloy, or stainless steel can be used. That is, as shown in FIG. 9, after placing the hoop-shaped
その後、フープ状金属板40を所定のピッチだけ送り、上記ダイに位置決め固定する。そして、掘り起こし工具30の刃部31を被加工面43よりも上流側であって、所定の掘り起こし代が得られる位置に当接させた後、掘り起こし工具30を所定の角度で移動させ、凸部41を掘り起こすことにより、先に起立形成した上記フィン42と所定ピッチ隔てた位置に肉薄な次のフィン42を起立形成させる。このように、以前に形成されたフィン42と、次に形成されたフィン42との間には溝部44が形成される。
Thereafter, the hoop-shaped
以上の溝部44の形成工程は、凸部41の全面に溝部44が形成されるまで繰り返される。そして、多数条の溝部44を形成した後、上記フープ状金属板40を次の凸部41の位置まで移送させた後、上述したように、掘り起こし工具30によって多数条のフィン42を起立形成すると共に、これらフィン42の間に多数条の溝部44を形成する。このように、フープ状金属板40に順次凸部41を突出形成した後、凸部41に多数条の溝部44を形成する溝部形成工程が順次繰り返される。
The
このように、所定間隔毎に形成した凸部41に溝部44が形成された後に、所定のカットラインの位置で切断することにより、また、必要に応じて所定形状に切断することによりパッケージ1が形成される。この切断工程は、1個の凸部41に溝部44が形成された直後に切断しても良く、また、複数個の凸部41に溝部44を形成された後に切断しても良い。
Thus, after forming the
図10は、冷却部20を備えた電子部品用パッケージを薄型に形成した第2の実施例を示している。すなわち、図10(A)は、凹部形成工程を示し、パッケージ1の素材となる平板状金属板からなる金属板12は、一方面12a側からプレス機(図示しない)に装着されたパンチを押圧することによって所定の深さの凹部2が形成される。そして、この凹部2を形成することにより、凹部2に存在していた肉が金属板12の他方面12b側に移行し、凹部2の深さとほぼ等しい高さの凸部15を突出形成する。その後、上記凸部15を例えばカッター55により凸部15を1回乃至複数回に分割して金属板12の他方面12bと同一平面になるまで削除する。その後、図10(B)に示すように、金属板12の他方面12b側に形成された平面に多数条の溝部4を形成する。
FIG. 10 shows a second embodiment in which the electronic component package including the
溝部4の形成方法については、前述した図8に示した方法と同様であり、詳細な説明は省略し、本実施例における相違点のみを説明する。すなわち、図10(B)において、前述した形成方法と同様に、掘り起こし工具30を金属板12の他方面12bの所定位置に当接させた後、掘り起こし工具30を所定の角度で凹部2の方向に移動して金属板12を掘り下げることにより、肉薄なフィン3を起立させる。その後、掘り起こし工具30を上流側に後退させて、先にフィン3を起立形成することによって形成された被加工面を所定の掘り起こし代で掘り下げることにより、所定ピッチ隔てて次の肉薄なフィン3を起立させ、以後もこの動作を繰り返すことにより、金属板12の他方面12b側には多数条の溝部4が形成され、これによりパッケージ1が形成される。
The method for forming the
このとき、多数条の溝部4は、パッケージ1の外周に平坦面が形成され、しかも、長手方向の幅寸法を小さくして溝部4の両側に各々中空の流体溜まり部が形成されるようにしている。従って、掘り起こし工具30の幅はパッケージ1の幅よりも小さく設定され、掘り起こし工具30の両側に流体溜まり部となる平坦面が形成される。また、最初に形成する溝部4の位置は、図10(B)に示すように、パッケージ1の前端縁から所定寸法中心寄りに設定され、最後に形成する溝部4の位置もパッケージ1の後端縁から所定寸法中心寄りに設定される。 At this time, the
その後、パッケージ1の他方面12b側には、図10(C)に示すように、略皿状に形成された被冠部材5の開口端を当接すると共に、多数条の溝部4を覆うように被冠する。このとき、被冠部材5の内面にフィン3の先端を当接させている。そして、被冠部材5の開口端とパッケージ1の他方面1b側の外周縁とを溶接やロー付或いは接着等の固定手段によって固定する。このように、多数条の溝部4を被冠部材5により被冠することによって冷却部20が構成される。被冠部材5には、前述した例と同様に、流体溜まり部6に連通するように中空円筒状の流入口7と流出口8が一体に突出形成されている。
Thereafter, as shown in FIG. 10C, the
このように、パッケージ1の他方面12b側に突出形成される凸部15を削除して平坦面とし、この平坦面に多数条の溝部4を形成することにより、冷却部20を備えた電子部品用パッケージ1をさらに薄型に形成できる。
Thus, the
図11および図12は、冷却部20を備えた電子部品用パッケージをさらに薄型に形成するための第3の実施例を示している。図11において、前述したパッケージと相違する点は、パッケージ60に形成したフィン61の頂部を切削することによって平坦面61aを形成し、断面形状を略四角形に形成した浅い溝部62を形成している。
11 and 12 show a third embodiment for further thinning the electronic component package including the
この溝部62の形成方法については、前述した形成方法と同様に、まず、図12(A)に示すように、図10(A)の凹部形成工程によって凹部2が形成された金属板12をダイ65に位置決めした状態で載置した後、掘り起こし工具30によって金属板12の一方面を掘り起こす工程を繰り返すことによって、所定の高さとした多数条のフィン61を形成すると共に各フィン61の間に溝部62を形成する。その後、図12(B)に示すように、金属板12の一方面に形成されたフィン61の頂部を例えばグラインダー66等の切削工具により切削してフィン61の先端に平坦面61aを形成する。
As for the formation method of the
これらフィン61は、被冠部材63を被冠したときに、先端の平坦面61aが内面にやや押圧しながら接合する高さに設定される。そして、被冠部材63の開口端とパッケージ60の他方面側の外周縁とを溶接やロー付或いは接着等の固定手段によって固定する。このように、多数条の溝部62を被冠部材63により被冠することによって冷却部20が構成される。
The
このように、フィン61の頂部を切削工具33により切削して先端に平坦面61aを形成したことによってパッケージ60を薄型にすることができ、冷却部20を備えても電子部品用パッケージをさらに薄型に形成できる。また、フィン61の先端に平坦面61aを形成することによって、被冠部材63に内面に平坦面61aが面接合することから、各々の溝部62が分離して冷却流体を分散させることができる。
Thus, the package 60 can be thinned by cutting the top part of the
図13は、図1乃至図3に示した冷却部20を備えた電子部品用パッケージの変形例を示し、被冠部材5に設けられる中空円筒状の流入口7と流出口8を被冠部材5の側面に設けている。なお、図13において、図1乃至図3と同符号は同部品または同構成を示し、その詳細な説明は省略する
FIG. 13 shows a modification of the electronic component package including the
図13において、被冠部材70の側面には、流体溜まり部6に対応する位置に流入口71と流出口72が設けられている。すなわち、略皿状に形成された被冠部材70の側面には各流体溜まり部6に連通する透孔70aが各々形成され、この透孔70aには中空円筒状のパイプ部材からなる流入口71と流出口72が嵌挿固定されている。このとき、流入口71および流出口72と透孔70aとの間から冷却流体が流出しないように、溶接やロー付或いは接着等の封止手段によって封止することが望ましい。このように、多数条の溝部4を被冠部材70により被冠することによって冷却部20が構成される。
In FIG. 13, an
そして、冷却部20の流入口71に図示しない冷却流体注入手段に接続された注入パイプを嵌挿すると共に、流出口72に流出パイプを嵌挿し、注入パイプを介して流入口71から流入させた冷却流体を流体溜まり部6に溜めた後に多数条の溝部4を流通させ、流出口72側の流体溜まり部6に溜められた後に流出口72から流出パイプを介して流出される。そのとき、パッケージ1の凹部2内に収納された電子部品から発生した熱が溝部4内を流通する冷却流体によって冷却され、電子部品の温度上昇が抑制される。
And while inserting the injection pipe connected to the cooling fluid injection | pouring means which is not shown in figure at the
図14は、溝部を被冠部材の内面に形成することにより冷却部20を構成した実施例を示している。図14において、パッケージ80は、一方面に凹部80aが形成され、他方面80bが平坦に形成されている。一方、被冠部材82は、パッケージ80と同様の素材の金属板から形成される。また、被冠部材82は、前述した被冠部材と同様に、略皿状に形成され、内面側には板状に形成されたフィン83が所定の間隔で多数条形成され、各々のフィン83の間に毛細管力を有する所定幅の複数条の溝部81が形成されている。このフィン83および溝部81は、前述したパッケージの他方面に形成したフィンおよび溝部の形成方法と同様であり、その説明は省略する。
FIG. 14 shows an embodiment in which the
被冠部材82は、平板状の金属板にフィン83および溝部81を形成した後に、略皿状に形成される。さらに、前述したように、流体溜まり部に対応する位置には、流体溜まり部に連通するように中空円筒状の流入口84と流出口が一体に突出形成される。この流入口84と流出口は、例えばバーリング加工等の適宜の手段によって形成される。
The crown member 82 is formed in a substantially dish shape after the fin 83 and the groove 81 are formed on a flat metal plate. Further, as described above, the hollow
そして、パッケージ80の他方面側80bに被冠部材82を被冠すると共に、被冠部材82の開口端とパッケージ80の他方面側80bの外周縁とを溶接やロー付或いは接着等の固定手段によって固定される。このように、多数条の溝部4を被冠部材82により被冠することにより冷却部20が構成される。
Then, the crown member 82 is crowned on the
この図14に示した冷却部20を備えた電子部品用パッケージは、前述した各例と同様に、パッケージ80の凹部80a内に収納された半導体集積回路22等の電子部品から発生した熱がパッケージ80を介して他方面側に伝達される。この他方面側の熱は、冷却部20内の溝部81内を流通する冷却流体によって冷却され、半導体集積回路22の温度上昇が抑制される。
In the electronic component package including the
以上説明した各実施例において、金属板を位置決め固定した状態で、掘り起こし工具を移動させることによって、フィンを起立形成すると共に溝部を形成するようにしたが、反対に、掘り起こし工具を固定し、金属板を移動させることによってフィンを形成するようにしても良く、金属板と掘り起こし工具が相対的に移動することによってフィンを起立形成することができる。また、溝部をパッケージまたは被冠部材のいずれか一方に形成したが、両方にフィンを起立形成し、フィンの頂部どうしを接合させてパッケージ側から被冠部材側に連通する溝部を形成するようにしても良い。このように、本発明はこれら実施例に限定されることなく本発明を逸脱しない範囲において種々変更できる。 In each of the embodiments described above, the fin is raised and the groove is formed by moving the digging tool while the metal plate is positioned and fixed. On the contrary, the digging tool is fixed and the metal plate is fixed. The fins may be formed by moving the plate, and the fins can be formed upright by relatively moving the metal plate and the digging tool. Also, the groove is formed on either the package or the crown member, but the fins are erected on both sides, and the tops of the fins are joined together to form the groove that communicates from the package side to the crown member side. May be. Thus, the present invention is not limited to these examples and can be variously modified without departing from the present invention.
本発明は、特に、発熱する半導体集積回路等の電子部品を収納するパッケージに適用可能である。 The present invention is particularly applicable to packages that house electronic components such as semiconductor integrated circuits that generate heat.
1 電子部品用パッケージ
1a 一方面
1b 他方面
2 凹部
3 フィン
4 溝部
5 被冠部材
6 流体溜まり部
7 流入口
8 流出口
12 金属板
15 凸部
20 冷却部
22 半導体集積回路(電子部品)
30 掘り起こし工具
31 刃部
40 フープ状金属板
DESCRIPTION OF
30
Claims (3)
上記パッケージの他方面側には冷却部が一体に設けられ、
上記冷却部は、上記パッケージの他方面側に一体に突出形成された多数条の板状のフィンの間に形成される溝部と、この溝部を被冠するように金属板を略皿状に形成した被冠部材とによって構成され、
上記溝部は、上記凹部を陥没形成するときに上記パッケージの他方面側に突出形成される凸部を掘り起こすことにより所定の間隔で起立させた多数条の板状のフィン間に所定幅で形成されるとともに、複数条の上記フィンの少なくとも先端をカーリングさせて形成され、この先端を対向する上記被冠部材の内面に押圧状態で当接させて上記パッケージの他方面側から上記被冠部材の内面に至る間に形成され、
上記溝部の両側に対応する上記被冠部材には上記溝部内に冷却流体を流通するための流入口と流出口が設けられたことを特徴とする電子部品用パッケージ。A package in which a concave portion for housing an electronic component is formed on one side of a flat metal plate having good thermal conductivity,
A cooling part is integrally provided on the other surface side of the package,
The cooling part has a groove formed between a plurality of plate-like fins integrally formed on the other side of the package, and a metal plate is formed in a substantially dish shape so as to cover the groove. And the crowned member
The groove is formed with a predetermined width between a large number of plate-like fins raised at a predetermined interval by digging up a convex portion that is formed to protrude on the other surface side of the package when the concave portion is recessed. And at least the tips of the plurality of fins are curled, and the tips are brought into contact with the inner surface of the crown member facing each other in a pressed state so that the inner surface of the crown member from the other surface side of the package. Formed during
The package for an electronic component according to claim 1, wherein the crown member corresponding to both sides of the groove is provided with an inlet and an outlet for circulating a cooling fluid in the groove .
上記パッケージは、所定の板厚を有する上記金属板の一方面側からプレス等により上記板厚より浅い寸法とした上記凹部を押圧形成するとともに、上記凹部を押圧形成するときに他方面側に突出形成される凸部を形成する凹部形成工程と、
所定の角度を有した状態で掘り起こし工具の刃部を順次繰り返して移動させ上記金属板の他方面に突出形成された上記凸部を順次掘り起こすことにより、少なくとも先端をカーリングさせて形成した多数条の板状のフィンを一体に連続して起立形成し、各々の上記フィンの間に所定の幅の溝部を形成する溝部形成工程と、
上記溝部の両側に対応する位置に流入口と流出口が設けられた略皿状の被冠部材を上記パッケージの他方面に形成された多数条の上記フィンおよび溝部を覆うとともに、上記フィンの先端を対向する被冠部材の内面に押圧状態で当接させるように被冠すると共に、上記被冠部材の開口端と上記パッケージの周縁とを封止する冷却部形成工程とを具備することを特徴とする冷却部を備えた電子部品用パッケージの形成方法。It is a package in which a recess for storing electronic components is formed on one side of a metal plate, and the package is formed from a metal plate such as aluminum or copper having good thermal conductivity,
The package press-forms the concave portion having a dimension shallower than the plate thickness by pressing or the like from one side of the metal plate having a predetermined thickness, and protrudes to the other side when the concave portion is pressed. A concave portion forming step for forming the convex portion to be formed ;
A plurality of strips formed by curling at least the tip by digging up in a state having a predetermined angle and sequentially moving the blade part of the tool repeatedly and digging up the convex part protrudingly formed on the other surface of the metal plate. A groove portion forming step in which plate-like fins are continuously and standingly formed, and a groove portion having a predetermined width is formed between each of the fins,
A substantially dish-shaped crowned member provided with an inlet and an outlet at positions corresponding to both sides of the groove covers the numerous fins and the grooves formed on the other surface of the package, and the tips of the fins characterized in that together with the bears so as to abut in pressing state to the inner surface of the opposing Hikanmuri member comprises a cooling portion forming step of sealing the periphery of the opening end and the package of the target crown member A method for forming an electronic component package including a cooling unit.
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