JPH0329310B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ ICピンチツプパツケージ用熱交換装置であ
つて、 (a) 前記チツプパツケージに取付けるための、か
つ中央アパーチヤを有する把持手段、 (b) （b1） 前記チツプパツケージの頂部に接
続される酸化ベリリウムデイスクと、 （b2） 前記チツプパツケージの頂部を覆う
ための、かつねじ溝を設けた中央アパーチヤ
を有する金属性のベースプレート とを含むカバーユニツト手段、 (c) 前記酸化ベリリウムデイスクと接触するよう
に、前記把持手段および前記金属性ベースプレ
ートを通して挿入するための、ねじ溝を設けた
延長円筒部を有する金属フイン手段 とを備えた装置。

２ 前記延長円筒部と酸化ベリリウムデイスクと
の間の接触圧力が調整自在である、請求の範囲第
１項記載の装置。

３ 前記金属フインが、 (a) ドライバで調節するための、スロツトを付け
た開口を含む、請求の範囲第１項記載の装置。

４ 前記把持手段が、 (a) 前記中央アパーチヤのまわりの可撓性のある
平らな領域と、 (b) 前記平らな領域に対して直角に延び、前記チ
ツプパツケージをつかむ働きをする第１および
第２脚部とを含む、請求の範囲第１項記載の装
置。

５ 前記第１および第２脚部のそれぞれが、 (a) 前記チツプパツケージをつかむために、前記
脚部のそれぞれに対して直角に内部へ延びるス
トリツプ脚部を含む、請求の範囲第４項記載の
装置。

６ 前記ストリツプ脚部が、 前記チツプパツケージの下部に位置するピンと
の接触を避けるために、鋸歯状にされた端縁切抜
きを含む、請求の範囲第４項記載の装置。

７ それぞれのチツプパツケージは、前記チツプ
パツケージの頂部に取付けた中央に位置するベリ
リウムデイスクを支持する、集積回路ピンチチツ
プアレイパツケージ用ヒートシンク装置におい
て、 (a) （a1） ねじ溝を設けた延長円筒部が通過
できるための第１の中央アパーチヤ を含む、前記チツプパツケージをクラスプで留
めるための２本の脚部を有する把持手段と、 (b) （b1） 前記ベリリウムデイスク上にあり、
かつ前記ねじ溝を設けた延長円筒部を係合さ
せるための、内周にねじ溝を含む第２の中央
アパーチヤ を含む、前記チツプパツケージの頂部を覆うた
めの金属性ベースプレートと、 (c) （c1） 前記酸化ベリリウムと物理的に接触
させるために、前記把持手段を通して挿入
し、かつ前記金属性ベースプレートを通して
螺合させるための、前記ねじ溝を有する延長
円筒部 を含む、金属性冷却フイン手段 とを備えた組合わせ。

８ 前記把持手段の前記２本の脚部がそれぞれ、 (a) 前記ピン格子パツケージの下部に取付けるた
めの、脚部延長ストリツプ を含む、請求の範囲第７項記載の組合わせ。

９ 前記脚部延長ストリツプのそれぞれが、 (a) 前記ピン格子パツケージの下部のピンアレイ
に干渉しないための、鋸歯状の切抜き を含む、請求の範囲第８項記載の組合わせ。

１０ 前記チツプパツケージの頂部に取付けた、
中央に位置する酸化ベリリウムデイスクを有する
集積回路チツプパツケージ用ヒートシンク装置に
おいて、 (a) 集積回路パツケージに取付けるためのスナツ
プ方式のユニツトを備え、前記ユニツトは、 （a1） 中央アバーチヤを有する可撓性のあ
る平らな領域、および２つの向かい合つた端
部を含み、その向かい合つた端部は前記平ら
な領域に対して直角に突出延長部を支持して
おり、前記突出部は前記チツプパツケージを
つかむことができ、 (b) ベースプレートにねじ取付けのためのねじ溝
を設けた延長部を有する、金属性の冷却フイン
手段と、 (c) （c1） 前記ねじ溝を設けた延長手段のねじ
取付けのために、内周にねじ溝を設けた中央
アパーチヤ を含む、前記集積回路パツケージを覆うための
金属ベース とをさらに備えた組合わせ。

発明の背景 印刷回路板上に、かなり密に実装した高密度化
ピン格子アレイから熱を消散させることは、現在
のエレクトロニクス産業において基本的かつ繰返
し起こる問題の１つである。

この高密度化された空間領域で発生した熱を消
散させるための一般に知られている手段は、ヒー
トシンクをピン格子アレイパツケージに取付ける
ことによつてである。現在の技術で、ヒートシン
クをピン格子アレイパツケージに取付けるのに、
２つの基本的な方法がある。それは(1)ピン格子ア
レイパツケージの金属被覆された表面に、ヒート
シンクをはんだ付けする方法、および(2)接着ペー
ストあるいは流体でヒートシンクを取付ける方法
である。

この現在使用されている方法のどちらにも、い
くつかの重大な欠点がある。

ピン格子アレイパツケージにはんだ付けされた
ヒートシンクでは、一般にパツケージとヒートシ
ンクとの間に比較的小さな接触領域が必要であ
る。これは、使用されている異なる材料の熱膨張
係数が一致しないためである。たとえば、酸化ベ
リリウム、銅、アルミニウムなど使用される普通
の材料は、それぞれ熱膨張係数が異なる。しかし
ながら、小さな接触領域の要求は、熱がヒートシ
ンクへ伝達される伝導経路を制限するように働
く。

ヒートシンクを接着ペーストまたは接着液によ
つて取付けると、熱膨張の不一致の問題は一般に
除去される。しかしながら、接着剤には、或る状
況下では信頼性がないという欠点がある。つま
り、破損が生じると、ヒートシンクの破損が集積
回路の破損の原因となり、したがつて接着剤をヒ
ートシンク取付けの手段として使用すると、集積
回路および周囲の回路構成にかなりの危険を生じ
る。

たとえば、熱サイクルが何度も変化したり、熱
衝撃または実際の物理的衝撃が何度も起こると、
接着液を遮断すなわち分割するように働き、こう
してヒートシンクは熱を消散するために良好な接
触を保つことができなくなり、集積回路の損失を
生じる。

チツプにヒートシンクを保持する機械的システ
ムは、はんだ、または接着剤による結合よりもは
るかに信頼性があることを基本的に考慮すると、
熱膨張の不一致の問題を受けないで、著しく大き
な伝導経路を設計して作ることが可能であると思
われた。さらに、機械的結合のために、ヒートシ
ンクとピン格子パツケージとの間で生じる圧力が
調整可能となり、そのため熱伝達係数を改良する
のにも役立つ。したがつて、ヒートシンクをピン
格子アレイに取付ける以前の方法の限界を克服す
るため、ここに説明したヒートシンク構成が開発
された。

発明の要約 このヒートシンク取付け実施例には、クリツプ
で留めたプラスチツク保持片があり、その保持片
は向かい合つた面が片持ち梁形式になつていて、
それをピン格子アレイパツケージのまわりにスナ
ツプで留めることができるように、親指と人指し
指とで保持片の下部先端の間隔を広げることがで
きる。

ピン格子アレイパツケージの頂部には、中央部
に酸化ベリリウムデイスクが装着されており、そ
の上には中央領域にねじ溝を設けたアパーチヤを
有するアルミニウムベースプレートがある。次
に、ねじ溝を設けたシヤフトを有する１組のアル
ミニウム冷却フインを、プラスチツク保持片の中
央アパーチヤを通して嵌め、アルミニウムベース
プレートを通り酸化ベリリウムデイスク上への通
路に螺着し、こうしてピン格子アレイパツケージ
内で発生した熱用の安定した、かつ効果的な熱伝
達システムを形成する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、改良したヒートシンク取付パツケー
ジの種々のコンポーネントを図解した概略図の分
解図である。

第２図は、ピン格子アレイのまわりに組立てら
れ、熱消散装置としてすぐ機能する完成パツケー
ジを図解した等大図である。

好ましい実施例の説明 ここで述べるヒートシンク取付構成により、熱
膨張の不一致の問題を受けることなく、ピン格子
アレイ用の大きな伝導経路が得られる。さらに、
機械的結合は、ヒートシンクとパツケージとの間
の機械的接触圧力を調節自在にできるということ
の他にも、非常に信頼性のある取付方法である。

第１図を参照すると、下にピン３０ｐを有し、
上部表面には、中央に酸化ベリリウムデイスク３
０ｄが装着された、ピン格子アレイパツケージ３
０が示される。

次に、ピン格子アレイパツケージの頂部上に配
置するために、中央に隆起したボス２５ｆを有
し、内周にねじ溝を設けた中央アパーチヤを有す
る、アルミニウムベースプレート２５が示され
る。

ピン格子アレイパツケージ３０およびアルミニ
ウムベースプレート２５は、プラスチツク保持片
すなわちち保育器２０の下面に装着される。プラ
スチツク保持片２０は、その両端に２枚の垂直端
部面２０ｂおよび２０ｃが連結された中央の水平
面２０ｇでできている。この垂直端部面の下部
は、それぞれ脚部２０ｄを有し、それは鋸歯状の
開口２０ｅとなつており、底部のピン３０ｐのま
わりでスナツプで留めることができる。

プラスチツク保持片２０は、好ましくは、レキ
シカン（Lexan）と呼ばれる形式のプラスチツク
のように、ガラス繊維を30％含むポリカルボネー
トプラスチツクでできている。プラスチツク保持
片の構造は、２本の脚部領域２０ｄと２０d″間の
間隔を広げるために、垂直端部面２０ｂおよび２
０ｃの上部を親指と人指し指とでつかむことがで
きるくらいであり、こうしてプラスチツク保持片
をピン格子アレイパツケージのまわりに嵌め、そ
の場にスナツプで留め、格子アレイパツケージを
保持することができるようになつている。

プラスチツク保持片２０の水平ベース２０ｇ
は、中央部が切り抜かれてアパーチヤ２０ａとな
つている。このアパーチヤは、円形でも、長方形
でも、あるいはその他の形状でもよい。

冷却部１２は、好ましくは、円筒形のアルミニ
ウム冷却フイン１２ａ，１２ｂ，１２ｃとして構
成されてもよく、ねじ溝を設けた、２０ｔとして
示される細長いシヤフトを有してもよい。

第２図は、ここに説明したヒートシンク取付け
の、完全に組立てられた実施例である。

円筒形の冷却フインおよび冷却部１２は、酸化
ベリリウムデイスク３０ｄに接触するように、ア
パーチヤ２０ａおよび隆起したボス２５ｆを通し
てドライバで締められる。

ドライバスロツト１２ｓは、冷却部１２がプラ
スチツク保持片内にあるときに伴う張力を、ドラ
イバで調節することができるように、冷却部１２
に設けられる。

このように、第２図には、ピン格子アレイパツ
ケージ３０をつかむプラスチツク保持片、および
その上にあるアルミニウムベースプレート２５が
見られる。

こうして、完成パツケージは取付けられ、ピン
格子アレイ３０から熱を消散させるために機能的
に作動可能となり、それによつて熱は、酸化ベリ
リウムデイスク３０ｄから、アルミニウムベース
プレート２５を通り、冷却フイン１２上のねじ溝
を設けたシヤフト１２ｔ上へ非常に効果的に伝達
されることができる。

高密度実装の応用においては、電子キヤビネツ
ト内で、印刷回路板が互いに非常に近接している
ため、熱交換装置および熱消散装置に、非常に限
られた体積が分配される。

このように、与えられた体積にとつて最も効果
的な冷却領域を与える装置を設けることができる
ように、大きさおよび体積の制約を考慮すること
は重要な要因である。

一般に、ピン格子アレイ装置から伝達される熱
は、或る種のヒートシンクに置かれ、それによつ
てヒートシンク上に吹き付けられる周囲の空気
は、蓄積した熱を消散する働きをする。

ヒートシンクまたは熱交換装置に関する重大な
問題の１つは、熱伝達係数である。

この開示の熱交換取付装置１０は、冷却部１２
のフインの付いた領域が空気の流れに対して最小
限の抵抗面となつているという点で、強制空冷に
最もよく適している。

アルミニウムベースプレート２５は、ばねの機
能を備え、酸化ベリリウムプレート３０ｄおよび
円筒形の延長部１２ｔに圧力をかけるのに役立つ
という点で、「リアクシヨンプレート」と呼ばれ
る。したがつて、熱循環中良好な接触を維持し、
フイン部１２およびねじ溝を設けた延長部１２ｔ
の緩みを防止するのに役立つ。

この発明の熱交換取付部は、大きさの異なるピ
ン格子アレイパツケージ上にスナツプで留めるた
めに、色々な大きさの構成で設計されてもよい。
さらに、冷却部１２は、フインが１つのもの、フ
インが２つのもの、フインが３つのもの、または
フインが冷却のために空気を迂回させるようにな
つている別の型の構成を持つものまで設計でき、
しかし同時に、冷却部は、ねじ溝を設けた連結ね
じ１２ｔを設けており、スロツト１２ｓが冷却装
置にトルクを加えるのに使用されるに従つて変化
する圧力で、酸化ベリリウムヒートデイスクが接
触するように調節することができる。

好ましい実施例がこの開示の特徴を説明してい
るが、以下に規定する請求の範囲の範囲内に含ま
れる他の実施例も可能である。