JPH03149861A - マルチチップモジュールの冷却構造 - Google Patents
マルチチップモジュールの冷却構造Info
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- JPH03149861A JPH03149861A JP1287926A JP28792689A JPH03149861A JP H03149861 A JPH03149861 A JP H03149861A JP 1287926 A JP1287926 A JP 1287926A JP 28792689 A JP28792689 A JP 28792689A JP H03149861 A JPH03149861 A JP H03149861A
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- H—ELECTRICITY
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- 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
- H01L23/40—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs
- H01L23/4006—Mountings or securing means for detachable cooling or heating arrangements ; fixed by friction, plugs or springs with bolts or screws
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- H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
- H01L23/433—Auxiliary members in containers characterised by their shape, e.g. pistons
-
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- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
- H01L23/473—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing liquids
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- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
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- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
- H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/161—Disposition
- H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は、マルチチップモジュールの冷却構填に係り、
特に、履高速で動作する高密度実装されたコンピュータ
等の電子装置に使用するマルチチツブモジュールの冷却
構造に関する。
特に、履高速で動作する高密度実装されたコンピュータ
等の電子装置に使用するマルチチツブモジュールの冷却
構造に関する。
[従来の技術]
一般に、高密度実装されたマルチチップモジュールは、
その発熱量が大きいので何らかの手段により冷却する必
要がある。この冷却は、通常、ビス止め等の手段により
、モジュールキャップ上にヒートシンクを取り付けるこ
とにより行われている。
その発熱量が大きいので何らかの手段により冷却する必
要がある。この冷却は、通常、ビス止め等の手段により
、モジュールキャップ上にヒートシンクを取り付けるこ
とにより行われている。
このようなマルチチップモジュールの冷却構造に関する
従来技術として、例えば、特願平1−101717号と
して提案した技術があるが、モジュールに対するヒート
シンクの取り付けに関しては明示されておらず、確立し
た構造は知られていない。
従来技術として、例えば、特願平1−101717号と
して提案した技術があるが、モジュールに対するヒート
シンクの取り付けに関しては明示されておらず、確立し
た構造は知られていない。
[発明が解決しようとする課ffil
従来、モジュールに対するヒートシンクの取り付けに関
して、確立した構造は知られておらず、 また、ビス止
めによる方法は、キャップ板にある程度以上の厚さを必
要とするという問題点を有し、さらに、複数個所でビス
止めするため、それらの系止部をバランスさせて、キャ
ップ板とヒートシンクとの間に充填される熱伝導グリス
を確実に保持し、グリス内における空気の混入を避ける
ことが困難であるという問題点を有している。
して、確立した構造は知られておらず、 また、ビス止
めによる方法は、キャップ板にある程度以上の厚さを必
要とするという問題点を有し、さらに、複数個所でビス
止めするため、それらの系止部をバランスさせて、キャ
ップ板とヒートシンクとの間に充填される熱伝導グリス
を確実に保持し、グリス内における空気の混入を避ける
ことが困難であるという問題点を有している。
また、一般に、モジュールキャップとヒートシンク間の
熱抵抗は、半導体装置の動作速度、信頼性の向上を図る
ために、極力小さいことが望ましい。このため、モジュ
ールキャップとヒートシンクとの間に、高熱伝導グリス
を使用することが、既に知られている。そして、モジュ
ールに対するヒートシンクの取り付けは、ヒートシンク
の変形、モジュール側の変形、及び、これらの寸法のば
らつき”等の吸収を行わなければならず、特に、キャッ
プに熱伝導率のよい窒化アルミニウム等のセラミックス
を使用すると、ヒートシンクの取り付け手段が限定され
てしまうという問題点が生じる。
熱抵抗は、半導体装置の動作速度、信頼性の向上を図る
ために、極力小さいことが望ましい。このため、モジュ
ールキャップとヒートシンクとの間に、高熱伝導グリス
を使用することが、既に知られている。そして、モジュ
ールに対するヒートシンクの取り付けは、ヒートシンク
の変形、モジュール側の変形、及び、これらの寸法のば
らつき”等の吸収を行わなければならず、特に、キャッ
プに熱伝導率のよい窒化アルミニウム等のセラミックス
を使用すると、ヒートシンクの取り付け手段が限定され
てしまうという問題点が生じる。
本発明の目的は、前記従来技術の問題点を解決し、熱伝
導グリスの充填の保持性を長期にわたり保障すると共に
、ヒートシンクに対する外力、冷却液圧力、熱膨張に対
して充分追随可能で、モジュール全体の厚さのばらつき
”と、熱による厚さの変動を吸収することのできるマル
チチップモジュールの冷却構造を提供することにある。
導グリスの充填の保持性を長期にわたり保障すると共に
、ヒートシンクに対する外力、冷却液圧力、熱膨張に対
して充分追随可能で、モジュール全体の厚さのばらつき
”と、熱による厚さの変動を吸収することのできるマル
チチップモジュールの冷却構造を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、モジュールを持ち運ぶ場合
に、キャリヤを系止可能で、モジュールを電子装置から
抜去する場合の系止部を備え、かつ、キャップと配線基
板との間の封止用半田に引張応力がかかることのないマ
ルチチップモジュールの冷却構造を提供することにある
。
に、キャリヤを系止可能で、モジュールを電子装置から
抜去する場合の系止部を備え、かつ、キャップと配線基
板との間の封止用半田に引張応力がかかることのないマ
ルチチップモジュールの冷却構造を提供することにある
。
[課題を解決するための手段]
本発明によれば前記目的は、ヒートシンクと、キャップ
及び配線基板とを一体としてクランプし、モジュールの
ほぼ中央で、バネ等の手段により、ヒートシンクをキャ
ップ上に押しつけるようにすることにより達成される。
及び配線基板とを一体としてクランプし、モジュールの
ほぼ中央で、バネ等の手段により、ヒートシンクをキャ
ップ上に押しつけるようにすることにより達成される。
また、本発明の他の目的は、キャリヤ及び抜去用の治具
を系止する溝を設けることにより達成される。
を系止する溝を設けることにより達成される。
[作 用]
ヒートシンクの固定、及び、熱伝導グリスの押し付け構
造として、前述したように、ヒートシンクとキャップ及
び配線基板とを一体に、しかも、その中央が荷重点とな
るようにクランプすることにより、熱伝導グリスの充填
性を確保することができ、同時に、キャップ、ヒートシ
ンク等の熱変形に対しても追随することが可能となる。
造として、前述したように、ヒートシンクとキャップ及
び配線基板とを一体に、しかも、その中央が荷重点とな
るようにクランプすることにより、熱伝導グリスの充填
性を確保することができ、同時に、キャップ、ヒートシ
ンク等の熱変形に対しても追随することが可能となる。
また、キャップと配線基板の封止用半田には、常に、強
度的に強いとされている圧縮荷重が加わるため、封止信
頼性を保持することができる。
度的に強いとされている圧縮荷重が加わるため、封止信
頼性を保持することができる。
さらに、前記クランプに、モジュール運搬用及びモジュ
ール抜去用の溝を設けることにより、マルチチップモジ
ュールを、容易に運搬、着脱することが可能となる。
ール抜去用の溝を設けることにより、マルチチップモジ
ュールを、容易に運搬、着脱することが可能となる。
[実施例]
以下、本発明によるマルチチップモジュールの冷却構造
の実施例を図面により詳細に説明する。
の実施例を図面により詳細に説明する。
第1図は本発明の一実施例を示す平面図、第2図は第1
図のA−A断面図、第3図はバネの特性図である。第1
図、第2図において、lは配線基板、2はビン、3はモ
ジュールキャップ、4はヒ−トシンク、5は冷却液入口
、6は冷却液出口。
図のA−A断面図、第3図はバネの特性図である。第1
図、第2図において、lは配線基板、2はビン、3はモ
ジュールキャップ、4はヒ−トシンク、5は冷却液入口
、6は冷却液出口。
7は冷却液流路、8は熱伝導グリス、9はクランプ材、
10は板バネ、11はボルト、12はスペーサ、13は
キャリヤ、17は半田、41は切欠き、91は突起、9
2は系止溝である。
10は板バネ、11はボルト、12はスペーサ、13は
キャリヤ、17は半田、41は切欠き、91は突起、9
2は系止溝である。
第1図及び第2図に示す本発明の実施例において、LS
I等が実装された配線基板lには、半田17によりモジ
ュールキャップ3が半口1付けされている。このモジュ
ールキャップ3は、熱伝導率の良い窒化アルミニウム等
で形成され、その内部にしSI等の発熱電子部品を気密
封止している。
I等が実装された配線基板lには、半田17によりモジ
ュールキャップ3が半口1付けされている。このモジュ
ールキャップ3は、熱伝導率の良い窒化アルミニウム等
で形成され、その内部にしSI等の発熱電子部品を気密
封止している。
このモジュールキャップ3の上には、ヒートシンク4が
、これらの間に熱伝導グリス8を介して、板バネ10及
び押し付け用スペーサ12により押し付けられている。
、これらの間に熱伝導グリス8を介して、板バネ10及
び押し付け用スペーサ12により押し付けられている。
内部のLSI等から発生する熱は、モジュールキャップ
3、熱伝導グリス8を介してヒートシンク4に伝えられ
て放熱される。このヒートシンク4は、その内部に冷却
液の流路7が設けられて構成されており、冷却液入り口
5から流入した水。
3、熱伝導グリス8を介してヒートシンク4に伝えられ
て放熱される。このヒートシンク4は、その内部に冷却
液の流路7が設けられて構成されており、冷却液入り口
5から流入した水。
油等の冷却用の液体が、前記流路7を通過して冷却液出
口6に排出される間に熱を吸収することにより、放熱を
行うものである。
口6に排出される間に熱を吸収することにより、放熱を
行うものである。
このヒートシンク4は、比較的柔らかい構造に形成され
ており、比較的小さな押し付け力が加わった場合にも変
形可能である。そして、前記熱伝導グリス8は、ある一
定の荷重で充填可能であり。
ており、比較的小さな押し付け力が加わった場合にも変
形可能である。そして、前記熱伝導グリス8は、ある一
定の荷重で充填可能であり。
モジュール全体に対する熱伝導グリス8の充填性を良く
するには、均一な荷重で、ヒートシンク4全体をモジュ
ールキャップ3に押し付けると良いが、構造が複雑とな
り経済的ではない。
するには、均一な荷重で、ヒートシンク4全体をモジュ
ールキャップ3に押し付けると良いが、構造が複雑とな
り経済的ではない。
そこで本発明の実施例は、第2図にその断面を示すよう
に、配線基板lとモジュールキャップ3及びヒートシン
ク4とを、クランプ材9と、板バネ10及びヒートシン
ク押し付け用のスペーサ12とを用いて、サンドイッチ
するように固定する構造としたものである。
に、配線基板lとモジュールキャップ3及びヒートシン
ク4とを、クランプ材9と、板バネ10及びヒートシン
ク押し付け用のスペーサ12とを用いて、サンドイッチ
するように固定する構造としたものである。
すなわち、本発明の実施例は、2つのクランプ材9が、
配線基板lの両側に、その下面からヒートシンク4の上
面に渡って備えられ、両クランプ材9が、ヒートシンク
4の側で、板バネlOをボルト11でクランプ材9に固
定することにより結合され、板バネlOの中央部とヒー
トシンク4との間に押し付け用スペーサ12を設け、こ
れにより、ヒートシンク4.モジユールキヤツプ3及び
配線基板1の全体をクランプし、ヒートシンク4をモジ
ュールキャップ3上に押し付けるように構成されている
。
配線基板lの両側に、その下面からヒートシンク4の上
面に渡って備えられ、両クランプ材9が、ヒートシンク
4の側で、板バネlOをボルト11でクランプ材9に固
定することにより結合され、板バネlOの中央部とヒー
トシンク4との間に押し付け用スペーサ12を設け、こ
れにより、ヒートシンク4.モジユールキヤツプ3及び
配線基板1の全体をクランプし、ヒートシンク4をモジ
ュールキャップ3上に押し付けるように構成されている
。
前述したようなりランプ材9と、板バネlO及びスペー
サ11により構成される押し付け手段とによるクランプ
機構において、クランプ材9の位置決めは、ヒートシン
クの切欠き41とクランプ材9の突起91とにより行わ
れる。
サ11により構成される押し付け手段とによるクランプ
機構において、クランプ材9の位置決めは、ヒートシン
クの切欠き41とクランプ材9の突起91とにより行わ
れる。
クランプ材9には、モジュール運搬用キャリヤ13を系
止する系止溝92が設けられている。この系止溝92は
、モジュールと装置との間の信号伝送用及び電源供給用
のビン2を、相手コネクタ18から抜去するための治具
を系止するためにも使用される。
止する系止溝92が設けられている。この系止溝92は
、モジュールと装置との間の信号伝送用及び電源供給用
のビン2を、相手コネクタ18から抜去するための治具
を系止するためにも使用される。
前述した本発明の一実施例に使用される板バネlOの特
性は、第3図に示すようにほぼリニアであり、変移δと
押圧力Fとは比例関係にある。この場合の変移δの値は
、モジュールの高さ寸法のばらつき”、熱変形変動分及
び冷却液の圧力による撓み分箸の全てを考慮に入れた値
である。
性は、第3図に示すようにほぼリニアであり、変移δと
押圧力Fとは比例関係にある。この場合の変移δの値は
、モジュールの高さ寸法のばらつき”、熱変形変動分及
び冷却液の圧力による撓み分箸の全てを考慮に入れた値
である。
なお、ボルト11により、板バネlOをクランプ材11
に締め付けることにより、クランプ材9の配線基板lの
接触部には、第2図に矢印Mで示すモーメントが働き、
クランプ材9は、配線基板lを確実に保持することがで
きる。
に締め付けることにより、クランプ材9の配線基板lの
接触部には、第2図に矢印Mで示すモーメントが働き、
クランプ材9は、配線基板lを確実に保持することがで
きる。
前述した本発明の一実施例によれば、熱伝導グリス8を
介してモジュールキャップ3上に置かれるヒートシンク
4とモジュールとを一体として保持することができ、ヒ
ートシンクに対する外力、冷却液圧力、熱等によるヒー
トシンク4を含むモジュール全体の変形、及び、モジュ
ール全体の厚さのばらつき”等を吸収して、低い熱抵抗
を得ることができ、熱抵抗の変動も少なくすることがで
き、信頼性の向上を図ることができるという効果を得る
ことができる。
介してモジュールキャップ3上に置かれるヒートシンク
4とモジュールとを一体として保持することができ、ヒ
ートシンクに対する外力、冷却液圧力、熱等によるヒー
トシンク4を含むモジュール全体の変形、及び、モジュ
ール全体の厚さのばらつき”等を吸収して、低い熱抵抗
を得ることができ、熱抵抗の変動も少なくすることがで
き、信頼性の向上を図ることができるという効果を得る
ことができる。
さらに、この実施例によれば、モジュールの運搬、装置
からのモジュールの抜去が容易になり、かつ、モジュー
ルキャップ3と配線基板lとの間の封止用半田に加わる
引張力をなくすことができ、封止の信頼性を図ることが
できる。
からのモジュールの抜去が容易になり、かつ、モジュー
ルキャップ3と配線基板lとの間の封止用半田に加わる
引張力をなくすことができ、封止の信頼性を図ることが
できる。
第4図は本発明の他の実施例の構成を示す断面図である
。第4図において、14はサポート材、15はコイルバ
ネであり、他の符号は第1図、第2図と同一である。
。第4図において、14はサポート材、15はコイルバ
ネであり、他の符号は第1図、第2図と同一である。
第4図に示す本発明の他の実施例は、第1図。
第2図により説明した本発明の一実施例における、板バ
ネIOとスペーサ12とによる押し付け手段の代りに、
サポート材14とコイルバネ15とによる押し付け手段
を用いたものである。
ネIOとスペーサ12とによる押し付け手段の代りに、
サポート材14とコイルバネ15とによる押し付け手段
を用いたものである。
この本発明の実施例において、サポート材14は、板バ
ネ10の場合と同様に、2つのクランプ材9間にボルト
11で固定され、コイルバネ15は、クランプ材9とヒ
ートシンク4との間に配置されて、ヒートシンク4を押
し付けている。
ネ10の場合と同様に、2つのクランプ材9間にボルト
11で固定され、コイルバネ15は、クランプ材9とヒ
ートシンク4との間に配置されて、ヒートシンク4を押
し付けている。
前述本発明の他の実施例は、ヒートシンク4の押し付け
用にコイルバネ15を使用したが、さらバネ等のバネ性
のあるものであればどのようなものも使用することがで
きる。
用にコイルバネ15を使用したが、さらバネ等のバネ性
のあるものであればどのようなものも使用することがで
きる。
このような本発明の他の実施例においても、第1図、第
2図で説明した場合と同様な効果を得ることができる。
2図で説明した場合と同様な効果を得ることができる。
[発明の効果]
以上説明したように本発明によれば、熱伝導グリス8を
介してモジュールキャップ3上に置かれるヒートシンク
4とモジュールとを一体として保持することができ、ヒ
ートシンクに対する外力、冷却液圧力、熱等によるヒー
トシンク4を含むモジュール全体の変形、及び、モジュ
ール全体の厚さのばらつき”等を吸収して、低い熱抵抗
を得ることができ、熱抵抗の変動も少なくすることがで
き、ヒートシンクの放熱性能の向上を図り、装置全体の
信頼性の向上を図ることができるという効果を得ること
ができる。
介してモジュールキャップ3上に置かれるヒートシンク
4とモジュールとを一体として保持することができ、ヒ
ートシンクに対する外力、冷却液圧力、熱等によるヒー
トシンク4を含むモジュール全体の変形、及び、モジュ
ール全体の厚さのばらつき”等を吸収して、低い熱抵抗
を得ることができ、熱抵抗の変動も少なくすることがで
き、ヒートシンクの放熱性能の向上を図り、装置全体の
信頼性の向上を図ることができるという効果を得ること
ができる。
さらに、本発明によれば、モジュールの運搬、装置から
のモジュールの抜去が容易になり、かつ、モジュールキ
ャップ3と配線基板lとの間の封止用半田に加わる引張
力をなくすことができ、封止の信頼性を図ることができ
る。
のモジュールの抜去が容易になり、かつ、モジュールキ
ャップ3と配線基板lとの間の封止用半田に加わる引張
力をなくすことができ、封止の信頼性を図ることができ
る。
第1図は本発明の一実施例を示す平面図、第2図は第1
図のA−A断面図、第3図はバネの特性図、第4図は本
発明の他の実施例の構成を示す断面図である。 1・・−−−一配線基板、2・・・−・・ビン、3・・
−・・・モジュールキャップ、4・・・−・・ヒートシ
ンク、5・・・・・・冷却液入0.6・・・・・・冷却
液出口、フー・・・・−冷却液流路、8・・−・・−熱
伝導グリス、9・−・・・・クランプ材、10・・・・
一板バネ、11・・−・・・ボルト、12・・・・・・
スペーサ、13−・・・・キャリヤ、14・・−・・−
サポート材、15・・・−・コイルバネ、17・・・・
・・半田、41・・・・・・切欠き、91・・・・・・
突起、92−・−・・・系止溝。 mtml 4m+、−b −i1 II*M rxl
aJ第1図 4 第2図
図のA−A断面図、第3図はバネの特性図、第4図は本
発明の他の実施例の構成を示す断面図である。 1・・−−−一配線基板、2・・・−・・ビン、3・・
−・・・モジュールキャップ、4・・・−・・ヒートシ
ンク、5・・・・・・冷却液入0.6・・・・・・冷却
液出口、フー・・・・−冷却液流路、8・・−・・−熱
伝導グリス、9・−・・・・クランプ材、10・・・・
一板バネ、11・・−・・・ボルト、12・・・・・・
スペーサ、13−・・・・キャリヤ、14・・−・・−
サポート材、15・・・−・コイルバネ、17・・・・
・・半田、41・・・・・・切欠き、91・・・・・・
突起、92−・−・・・系止溝。 mtml 4m+、−b −i1 II*M rxl
aJ第1図 4 第2図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、マルチチップモジュールをヒートシンクにより冷却
するマルチチップモジュールの冷却構造において、マル
チチップモジュールのモジュールキャップ上に、熱伝導
グリスを介して前記ヒートシンクを重ね、マルチチップ
モジュールの配線基板、モジュールキャップ及びヒート
シンクを一体としてクランプするクランプ材と、ヒート
シンクをモジュールキャップに一定の圧力で押し付ける
ための押し付け手段とにより、ヒートシンクをモジュー
ルキャップに押し付けることを特徴とするマルチチップ
モジュールの冷却構造。 2、前記押し付け手段は、ヒートシンクのほぼ中央で押
し付けを行うことを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載のマルチチップモジュールの冷却構造。 3、前記押し付け手段は、クランプ材に固定された板バ
ネと、押し付け用スペーサとにより構成されることを特
徴とする特許請求の範囲第1項または第2項記載のマル
チチップモジュールの冷却構造。 4、前記押し付け手段は、クランプ材に固定されたサポ
ート材と、コイルバネまたはさらバネとにより構成され
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項または第2項
記載のマルチチップモジュールの冷却構造。 5、前記クランプ材は、運搬用キャリヤ、モジュール抜
去用の兼用の系止溝を備えることを特徴とする特許請求
の範囲第1項ないし第4項のうち1項記載のマルチチッ
プモジュールの冷却構造。
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JP1287926A JPH0612795B2 (ja) | 1989-11-07 | 1989-11-07 | マルチチップモジュールの冷却構造 |
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