JPH0352222B2 - - Google Patents
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- JPH0352222B2 JPH0352222B2 JP59171059A JP17105984A JPH0352222B2 JP H0352222 B2 JPH0352222 B2 JP H0352222B2 JP 59171059 A JP59171059 A JP 59171059A JP 17105984 A JP17105984 A JP 17105984A JP H0352222 B2 JPH0352222 B2 JP H0352222B2
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- Japan
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- heat conduction
- integrated circuit
- substrate
- heat
- threaded portion
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73253—Bump and layer connectors
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、集積回路の冷却構造に関する。
従来、プリント配線板あるいはセラミツク基板
等に実装されたIC（集積回路）を冷却する手段と
して使用されてきた方法は、ICのケースあるい
はケースに取付けられた放熱板（以下ヒートシン
クと称す）にフアンを用いて空気、もしくは冷却
装置によつて温度を下げた空気を吹きつける事に
よつて実現して来た。しかしながらICから発熱
される熱を機器の外部に運び出す冷媒としての空
気は必ずしも最良のものではない。なぜならば第
１の理由として固体であるICのケースもしくは
シートシンクと空気の間の熱抵抗が大きくこの間
の温度差が大きくなつてしまい、ICの温度を下
げるためには冷媒としての空気の温度を下げなけ
ればならない。情報処理装置（以下装置と称す）
を例にとれば設置する部屋の空気の温度を下げる
ために大がかりな空気調和設備を必要としてい
た。
等に実装されたIC（集積回路）を冷却する手段と
して使用されてきた方法は、ICのケースあるい
はケースに取付けられた放熱板（以下ヒートシン
クと称す）にフアンを用いて空気、もしくは冷却
装置によつて温度を下げた空気を吹きつける事に
よつて実現して来た。しかしながらICから発熱
される熱を機器の外部に運び出す冷媒としての空
気は必ずしも最良のものではない。なぜならば第
１の理由として固体であるICのケースもしくは
シートシンクと空気の間の熱抵抗が大きくこの間
の温度差が大きくなつてしまい、ICの温度を下
げるためには冷媒としての空気の温度を下げなけ
ればならない。情報処理装置（以下装置と称す）
を例にとれば設置する部屋の空気の温度を下げる
ために大がかりな空気調和設備を必要としてい
た。
次に第２の理由は空気は熱容量が小さく少しの
熱量で温度が上つてしまうので、装置内部から大
量の熱を運び出すためには大量の空気を装置に送
り込まなければならない。しかしながら近年高性
能情報処理装置においては、その処理速度を高め
るために高集積度化、高電力化によるICの動作
速度の向上、あるいは実装の高密度化による信号
の伝播遅延時間の縮小が図られており、結果とし
て発生熱量、発熱密度の増大を招いていた。従つ
て従来技術で冷却するために装置を設置する部屋
に於ては高い冷却能力の空気調和設備を必要と
し、装置内部に於ては実装密度の向上に起因する
装置内の空気通路の減少をおぎなうためと大量の
熱を装置外部へ排出するために高風量、高吐出圧
力の送風機を必要とする。この事は装置から発生
する送風騒音を異常に大きくするのみでなく大風
量、高風速の空気流を装置内部で均等に分布させ
る事は非常に困難なためICの冷却不足による温
度上昇が生じ装置の信頼性をも低下させるといつ
た欠点があつた。
熱量で温度が上つてしまうので、装置内部から大
量の熱を運び出すためには大量の空気を装置に送
り込まなければならない。しかしながら近年高性
能情報処理装置においては、その処理速度を高め
るために高集積度化、高電力化によるICの動作
速度の向上、あるいは実装の高密度化による信号
の伝播遅延時間の縮小が図られており、結果とし
て発生熱量、発熱密度の増大を招いていた。従つ
て従来技術で冷却するために装置を設置する部屋
に於ては高い冷却能力の空気調和設備を必要と
し、装置内部に於ては実装密度の向上に起因する
装置内の空気通路の減少をおぎなうためと大量の
熱を装置外部へ排出するために高風量、高吐出圧
力の送風機を必要とする。この事は装置から発生
する送風騒音を異常に大きくするのみでなく大風
量、高風速の空気流を装置内部で均等に分布させ
る事は非常に困難なためICの冷却不足による温
度上昇が生じ装置の信頼性をも低下させるといつ
た欠点があつた。
さらにこれらの欠点を解決すべく第１図に示す
様な液体を冷媒とした冷却構造が提案されてい
る。すなわち基板１に実装された半導体チツプ２
にはばね５によつてピストン４が押圧されてお
り、半導体チツプ２で発生した熱は、ピストン４
→微少間隙６→熱伝導板７へと伝えられ、熱伝導
板７は冷媒取入口９から注入され排出口１０から
排出される冷媒８によつて冷却されている。
様な液体を冷媒とした冷却構造が提案されてい
る。すなわち基板１に実装された半導体チツプ２
にはばね５によつてピストン４が押圧されてお
り、半導体チツプ２で発生した熱は、ピストン４
→微少間隙６→熱伝導板７へと伝えられ、熱伝導
板７は冷媒取入口９から注入され排出口１０から
排出される冷媒８によつて冷却されている。
しかしながら第１図に示す冷却構造にも重大な
欠点が存在する。それはまず第１の半導体チツプ
２と金属ピストン４とが機械的に接触しているた
め、冷媒８とチツプ２間が電気的に絶縁できない
ことである。冷媒８は熱交換器等を経て圧縮機や
冷媒送出ポンプのアースに接ながつているがこの
アースは非常にノイズが多く冷媒に水以外の絶縁
体を使用しない限り半導体チツプ２にとつては非
常に危険な状態となる。第２のピストン４がばね
５の弾性力で押されているため、ピストン４、ば
ね５でw0＝√なる振動系を形成する。
欠点が存在する。それはまず第１の半導体チツプ
２と金属ピストン４とが機械的に接触しているた
め、冷媒８とチツプ２間が電気的に絶縁できない
ことである。冷媒８は熱交換器等を経て圧縮機や
冷媒送出ポンプのアースに接ながつているがこの
アースは非常にノイズが多く冷媒に水以外の絶縁
体を使用しない限り半導体チツプ２にとつては非
常に危険な状態となる。第２のピストン４がばね
５の弾性力で押されているため、ピストン４、ば
ね５でw0＝√なる振動系を形成する。
ここでw0は共振角周波数、ｋはばね５のばね
定数、ｍはピストン４の質量である。従つて共振
周波数成分を含む衝撃等の外力が加わつた場合、
ピストン４が振動してチツプ２を破壊しかねな
い。第３の基板１との接続用のはんだ３に常に圧
力がかかるためクリープ変形を生ずる。これは特
に低温はんだを使用した場合に著しい。
定数、ｍはピストン４の質量である。従つて共振
周波数成分を含む衝撃等の外力が加わつた場合、
ピストン４が振動してチツプ２を破壊しかねな
い。第３の基板１との接続用のはんだ３に常に圧
力がかかるためクリープ変形を生ずる。これは特
に低温はんだを使用した場合に著しい。
本発明は、集積回路を有する基板に対接した熱
伝導板に熱伝導棒を上記集積回路と所定微少間隙
を有する状態で嵌合して仮位置決めし、更に熱伝
導棒のめねじ部におねじを螺合して熱伝導棒の切
溝の作用により上記熱伝導板に本固定して、最終
的に上記所定微少間隙を正確に得ることにより、
集積回路を熱伝導板に接触させることなく、かつ
集積回路及び熱伝導板間に冷媒として効率の悪い
空気を殆んど介在させることなく、集積回路から
発生する熱を効率良く熱伝導板を介して装置外部
に排出させることができ、熱抵抗を小とし、上記
欠点を除去した集積回路の冷却構造を提供するこ
とを目的とする。
伝導板に熱伝導棒を上記集積回路と所定微少間隙
を有する状態で嵌合して仮位置決めし、更に熱伝
導棒のめねじ部におねじを螺合して熱伝導棒の切
溝の作用により上記熱伝導板に本固定して、最終
的に上記所定微少間隙を正確に得ることにより、
集積回路を熱伝導板に接触させることなく、かつ
集積回路及び熱伝導板間に冷媒として効率の悪い
空気を殆んど介在させることなく、集積回路から
発生する熱を効率良く熱伝導板を介して装置外部
に排出させることができ、熱抵抗を小とし、上記
欠点を除去した集積回路の冷却構造を提供するこ
とを目的とする。
そのための本発明の構成は、基板と、該基板上
に実装された集積回路と、該集積回路に対し微小
な間隙をへだてて対向する第１の面と前記基板と
垂直な方向に摺動可能なすべり対偶の一機素とな
る第２の面と前記基板と垂直な方向に設けられた
めねじ部と該めねじ部の軸心を通り前記めねじ部
方向と平行に設けられた切り込み部とを有する熱
伝導棒と、該基板に取付けられ、該熱伝導棒の前
記第２の面に対しすべり対偶を形成する穴を有す
る熱伝導板と、前記熱伝導棒のめねじ部に挿入さ
れたおねじとにより構成したものである。
に実装された集積回路と、該集積回路に対し微小
な間隙をへだてて対向する第１の面と前記基板と
垂直な方向に摺動可能なすべり対偶の一機素とな
る第２の面と前記基板と垂直な方向に設けられた
めねじ部と該めねじ部の軸心を通り前記めねじ部
方向と平行に設けられた切り込み部とを有する熱
伝導棒と、該基板に取付けられ、該熱伝導棒の前
記第２の面に対しすべり対偶を形成する穴を有す
る熱伝導板と、前記熱伝導棒のめねじ部に挿入さ
れたおねじとにより構成したものである。
次にその一実施例を図面と共に説明する。
第２図は本発明に係る集積回路の冷却構造の一
実施例の縦断図、第３図Ａ〜Ｃは夫々上記構造の
熱伝導棒の平面図、正面図及び側面図、第４図及
び第５図は夫々上記熱伝導棒におねじを挿入した
状態及び該おねじを締付けた状態を示すねじ螺合
部の拡大縦断図である。
実施例の縦断図、第３図Ａ〜Ｃは夫々上記構造の
熱伝導棒の平面図、正面図及び側面図、第４図及
び第５図は夫々上記熱伝導棒におねじを挿入した
状態及び該おねじを締付けた状態を示すねじ螺合
部の拡大縦断図である。
第２図中、基板１２に実装された集積回路１１
に微小間隙１４を隔てて熱伝導棒１５の端面が対
向している。
に微小間隙１４を隔てて熱伝導棒１５の端面が対
向している。
本発明において冷却能力を決定する最大の要因
は微小間隙１４の巾でありこれを薄くする事が最
も重要な課題となる。
は微小間隙１４の巾でありこれを薄くする事が最
も重要な課題となる。
ところが一般に集積回路１１は接続用のはんだ
１３によつて基板１２に取り付けられるためはん
だの厚みが大きくばらつきその範囲は100μｍを
超えるのが通常であり微小間隙１４もこの値以下
にすることは不可能である。
１３によつて基板１２に取り付けられるためはん
だの厚みが大きくばらつきその範囲は100μｍを
超えるのが通常であり微小間隙１４もこの値以下
にすることは不可能である。
そこで本発明においては、基板１２に集積回路
１１をはんだ付けした後、集積回路１１の上に極
薄膜等のスペーサをのせ、しかる後基板枠１８と
熱伝導板１７をねじ１９にて固定する。更に熱伝
導板１７に熱伝導棒１５を挿入して集積回路１１
上のスペーサに押し付けたままで熱伝導棒１５の
めねじ２５に挿入されているおねじ１６を締めつ
ける事によつて熱伝導棒１５を熱伝導板１７に固
定する。更にねじ１９をはずして熱伝導板１７と
基板枠１８を分離し前述のスペーサを取り去り再
度組み立てる事によつてスペーサの厚みと同じ微
小間隙１４を実現する事が可能となる。
１１をはんだ付けした後、集積回路１１の上に極
薄膜等のスペーサをのせ、しかる後基板枠１８と
熱伝導板１７をねじ１９にて固定する。更に熱伝
導板１７に熱伝導棒１５を挿入して集積回路１１
上のスペーサに押し付けたままで熱伝導棒１５の
めねじ２５に挿入されているおねじ１６を締めつ
ける事によつて熱伝導棒１５を熱伝導板１７に固
定する。更にねじ１９をはずして熱伝導板１７と
基板枠１８を分離し前述のスペーサを取り去り再
度組み立てる事によつてスペーサの厚みと同じ微
小間隙１４を実現する事が可能となる。
ここで熱伝導棒１５が熱伝導板１７に固定され
るメカニズムについて詳述する。熱伝導棒１５は
円筒状で中心にめねじ２５を有しめねじ２５の軸
心を通つて該軸心と平行に切り溝２４が切られ、
わずかに切り残し部が残されている。
るメカニズムについて詳述する。熱伝導棒１５は
円筒状で中心にめねじ２５を有しめねじ２５の軸
心を通つて該軸心と平行に切り溝２４が切られ、
わずかに切り残し部が残されている。
さらに第４図の如く、めねじ２５におねじ１６
を挿入するると、おねじの山２７とめねじの山２
６の間には挿入をスムーズに行うためにすきま２
８が存在するが、おねじ１６の締め付けを完了す
ると第５図に示すように面が接触し圧力２９が発
生する。この接触圧２９は半径方向成分３０及び
軸方向成分３１に分解される。第３図Ａに戻つて
半径方向成分３０は、めねじ２５の内面全周に分
布し、めねじ２５の半径を押し拡げる方向に作用
する。
を挿入するると、おねじの山２７とめねじの山２
６の間には挿入をスムーズに行うためにすきま２
８が存在するが、おねじ１６の締め付けを完了す
ると第５図に示すように面が接触し圧力２９が発
生する。この接触圧２９は半径方向成分３０及び
軸方向成分３１に分解される。第３図Ａに戻つて
半径方向成分３０は、めねじ２５の内面全周に分
布し、めねじ２５の半径を押し拡げる方向に作用
する。
ここで半径方向成分力３０を、切り溝２４に平
行な方向成分と垂直な方向成分に分けて考えてみ
ると、平行な方向成分は反対方向の力同士で打ち
消されるが、垂直な方向成分は切り溝２４の存在
により力の伝達が阻まれ、打ち消しが行なわれな
いことになる。この力は熱伝導棒１５の切り溝２
４の溝巾を拡げる方向に作用するために熱伝導棒
１５の円筒面と熱伝導板１７の穴の内面とで圧力
を生じ摩擦によつて固定されることになる。
行な方向成分と垂直な方向成分に分けて考えてみ
ると、平行な方向成分は反対方向の力同士で打ち
消されるが、垂直な方向成分は切り溝２４の存在
により力の伝達が阻まれ、打ち消しが行なわれな
いことになる。この力は熱伝導棒１５の切り溝２
４の溝巾を拡げる方向に作用するために熱伝導棒
１５の円筒面と熱伝導板１７の穴の内面とで圧力
を生じ摩擦によつて固定されることになる。
第２図に戻つてさらに本実施例では前述の手段
で全ての集積回路１１に対して微小間隙１４を設
定した後、熱伝導板１７の上面に水冷ジヤケツト
２０を固定し水冷ジヤケツト２０内に水２３を流
して冷却することによつて集積回路１１に対して
電気的にに微小間隙１４を隔てて水とは絶縁され
たかつ振動系を含まない機械的に安全な低熱抵抗
の冷却構造を実現することができる また微小間隙１４に電気絶縁性の熱伝導性充て
ん剤を充てんすればさらに熱抵抗の低い冷却構造
を実現する事も可能である。
で全ての集積回路１１に対して微小間隙１４を設
定した後、熱伝導板１７の上面に水冷ジヤケツト
２０を固定し水冷ジヤケツト２０内に水２３を流
して冷却することによつて集積回路１１に対して
電気的にに微小間隙１４を隔てて水とは絶縁され
たかつ振動系を含まない機械的に安全な低熱抵抗
の冷却構造を実現することができる また微小間隙１４に電気絶縁性の熱伝導性充て
ん剤を充てんすればさらに熱抵抗の低い冷却構造
を実現する事も可能である。
以上説明した如く、本発明は、集積回路を有す
る基板に対接した熱伝導板に熱伝導棒を上記集積
回路と所定微小間隙を有する状態で嵌合して仮位
置決めし、更に熱伝導棒のめねじ部におねじを螺
合して熱伝導棒の切溝の作用により上記熱伝導板
に本固定して、最終的には上記所定微小間隙を正
確に得るようにしているため、集積回路を熱伝導
板に接触させることなく、かつ集積回路及び熱伝
導板間に冷媒として効率の悪い空気を殆んど介在
させることなく、集積回路から発生する熱を効率
良く熱伝導板を介して装置外部に排出させること
ができ、熱抵抗を小さくできるという効果があ
る。
る基板に対接した熱伝導板に熱伝導棒を上記集積
回路と所定微小間隙を有する状態で嵌合して仮位
置決めし、更に熱伝導棒のめねじ部におねじを螺
合して熱伝導棒の切溝の作用により上記熱伝導板
に本固定して、最終的には上記所定微小間隙を正
確に得るようにしているため、集積回路を熱伝導
板に接触させることなく、かつ集積回路及び熱伝
導板間に冷媒として効率の悪い空気を殆んど介在
させることなく、集積回路から発生する熱を効率
良く熱伝導板を介して装置外部に排出させること
ができ、熱抵抗を小さくできるという効果があ
る。
第１図は集積回路の冷却構造の従来例の縦断
図、第２図は本発明に係る集積回路の冷却構造の
一実施例の縦断図、第３図Ａ〜Ｃは夫々上記構造
の熱伝導棒の平面図、正面図及び側面図、第４図
及び第５図は夫々上記熱伝導棒におねじを挿入し
た状態及び該おねじを締付けた状態を示すねじ螺
合部の拡大縦断面図である。 １，１２……基板、２，１１……集積回路、
３，１３……はんだ、４……ピストン、５……ば
ね、６，１４……微小間隙、７，１７……熱伝導
板、８，２３……冷媒、９，２１……冷媒注入
口、１０，２２……排出口、１５……熱伝導棒、
１６……おねじ、１８……基板枠、１９……基板
枠固定ねじ、２０……水冷ジヤケツト、２４……
切り込み溝、２５……めねじ、２６……熱伝導棒
めねじ部の山、２７……おねじの山、２８……す
きま、２９……ねじ山にかかる圧力、３０……ね
じ山にかかる圧力の半径方向成分、３１……ねじ
山にかかる圧力の軸方向成分。
図、第２図は本発明に係る集積回路の冷却構造の
一実施例の縦断図、第３図Ａ〜Ｃは夫々上記構造
の熱伝導棒の平面図、正面図及び側面図、第４図
及び第５図は夫々上記熱伝導棒におねじを挿入し
た状態及び該おねじを締付けた状態を示すねじ螺
合部の拡大縦断面図である。 １，１２……基板、２，１１……集積回路、
３，１３……はんだ、４……ピストン、５……ば
ね、６，１４……微小間隙、７，１７……熱伝導
板、８，２３……冷媒、９，２１……冷媒注入
口、１０，２２……排出口、１５……熱伝導棒、
１６……おねじ、１８……基板枠、１９……基板
枠固定ねじ、２０……水冷ジヤケツト、２４……
切り込み溝、２５……めねじ、２６……熱伝導棒
めねじ部の山、２７……おねじの山、２８……す
きま、２９……ねじ山にかかる圧力、３０……ね
じ山にかかる圧力の半径方向成分、３１……ねじ
山にかかる圧力の軸方向成分。
Claims (1)
- １ 基板と、該基板上に実装された集積回路と、
該集積回路に対し微小な間隙をへだてて対向する
第１の面と前記基板と垂直な方向に摺動可能なす
べり対偶の一機素となる第２の面と前記基板と垂
直な方向に設けられためねじ部と該めねじ部の軸
心を通り前記めねじ部方向と平行に設けられた切
り込み部とを有する熱伝導棒と、該基板に取付け
られ、該熱伝導棒の前記第２の面に対しすべり対
偶を形成する穴を有する熱伝導板と、前記熱伝導
棒のめねじ部に挿入されたおねじとにより構成さ
れる事を特徴とする集積回路の冷却構造。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59171059A JPS6149445A (ja) | 1984-08-17 | 1984-08-17 | 集積回路の冷却構造 |
| US06/764,278 US4628990A (en) | 1984-08-17 | 1985-08-09 | Cooling equipment for an integrated circuit chip |
| FR858512318A FR2569306B1 (fr) | 1984-08-17 | 1985-08-13 | Dispositif de refroidissement pour circuits integres |
| US06/882,115 US4685211A (en) | 1984-08-17 | 1986-07-03 | Method of producing a cooled electronic assembly |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59171059A JPS6149445A (ja) | 1984-08-17 | 1984-08-17 | 集積回路の冷却構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6149445A JPS6149445A (ja) | 1986-03-11 |
| JPH0352222B2 true JPH0352222B2 (ja) | 1991-08-09 |
Family
ID=15916300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59171059A Granted JPS6149445A (ja) | 1984-08-17 | 1984-08-17 | 集積回路の冷却構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6149445A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105813517A (zh) * | 2014-01-31 | 2016-07-27 | 夏普株式会社 | 饮料制造装置 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0773119B2 (ja) * | 1986-03-14 | 1995-08-02 | 日本電気株式会社 | 集積回路の冷却構造 |
| JP2716129B2 (ja) * | 1987-07-24 | 1998-02-18 | 日本電気株式会社 | 集積回路の冷却構造 |
-
1984
- 1984-08-17 JP JP59171059A patent/JPS6149445A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105813517A (zh) * | 2014-01-31 | 2016-07-27 | 夏普株式会社 | 饮料制造装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6149445A (ja) | 1986-03-11 |
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