JPH04127562A - ヒートシンク付パッケージ - Google Patents
ヒートシンク付パッケージInfo
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- JPH04127562A JPH04127562A JP24981290A JP24981290A JPH04127562A JP H04127562 A JPH04127562 A JP H04127562A JP 24981290 A JP24981290 A JP 24981290A JP 24981290 A JP24981290 A JP 24981290A JP H04127562 A JPH04127562 A JP H04127562A
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- heat sink
- fins
- chip
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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
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
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、ＩＣチップやＬＳＩチップなどのチップを搭
載したヒートシンク付パッケージに関するものである。
載したヒートシンク付パッケージに関するものである。
〔従来の技術Ｊ
高度な半導体素子技術は、論理素子から理解されるよう
に、ゲート当りのスピード、電力積が逐次減少している
と共に、微細加工技術の発達にょ番ハゲート当りの占有
面積も次第に減少している。
に、ゲート当りのスピード、電力積が逐次減少している
と共に、微細加工技術の発達にょ番ハゲート当りの占有
面積も次第に減少している。
このため、半導体チップは、高速化並びに高集積化され
る傾向にある。一方、この半導体チップを保護し、信頼
性を向上させるパッケージは、半導体チップのボンディ
ング技術などを考慮して実装の領域へと発展してきてい
る。これに伴い、近年のコンピュータ装置などにおいて
は、装置の処理性能や信頼性の向上などのためにＬＳＩ
化された半導体素子や高密度で、且つ小型化されたＬＳ
Ｉチップ搭載用の各種セラミックパッケージが次第に取
り入れられるようになってきた。
る傾向にある。一方、この半導体チップを保護し、信頼
性を向上させるパッケージは、半導体チップのボンディ
ング技術などを考慮して実装の領域へと発展してきてい
る。これに伴い、近年のコンピュータ装置などにおいて
は、装置の処理性能や信頼性の向上などのためにＬＳＩ
化された半導体素子や高密度で、且つ小型化されたＬＳ
Ｉチップ搭載用の各種セラミックパッケージが次第に取
り入れられるようになってきた。
ところで、このように素子の高集積化の度合いが大きく
なると、半導体チップの消費電力も増大することになる
。そのため、消費電力の大きなＬＳＩチップは、プラス
チックに比べ熱伝導率の大きいセラミックなどのパッケ
ージに搭載し、さらにボードのみによる放熱では、当然
ＬＳＩチップの冷却に対して限界がある。
なると、半導体チップの消費電力も増大することになる
。そのため、消費電力の大きなＬＳＩチップは、プラス
チックに比べ熱伝導率の大きいセラミックなどのパッケ
ージに搭載し、さらにボードのみによる放熱では、当然
ＬＳＩチップの冷却に対して限界がある。
そこで、前述の高速で、且つ高集積化されたＬＳＩチッ
プを搭載する従来のセラミックパッケージにおいては、
ＬＳＩチップからの放熱に対し冷却の観点から、放熱効
率の高いアルミニウムや銅の材料からなるヒーシンクを
、セラミックパッケージの上面に、熱伝導性の優れた半
田や接着剤により一体的に固着させ放熱させるようにし
ている。
プを搭載する従来のセラミックパッケージにおいては、
ＬＳＩチップからの放熱に対し冷却の観点から、放熱効
率の高いアルミニウムや銅の材料からなるヒーシンクを
、セラミックパッケージの上面に、熱伝導性の優れた半
田や接着剤により一体的に固着させ放熱させるようにし
ている。
第３図は、従来のヒートシンク付セラミックパッケージ
の一例の斜視図である。
の一例の斜視図である。
図において、ｌはセラミック基板、６はキャップ、７は
ヒートシンクである。
ヒートシンクである。
第４図は、従来のヒートシンク付セラミックパッケージ
の一例の断面図である。
の一例の断面図である。
図において、１はセラミック基板で、その上にはチップ
固着剤を用いてチップ２が搭載されている。チップ２は
、セラミック基板１上の接続パッド３と配線部材４によ
って結線されている。セラミック基板１の下側には複数
個のビン５が付けられている。セラミック基板１の上面
にはチップ２を覆うようにキャップ６が接着されており
、中の気密を保っている。キャップ６の上面には、ヒー
トシンク７がヒートシング固着剤によって接着されてい
る。ヒートシンク７は、中央に支柱７ａがあり、支柱７
ａ上にフィン７ｂが平行に上下複数段に取付けられた構
造となっている。現在、このような構造のヒートシンク
付セラミックパッケージが製作されている。
固着剤を用いてチップ２が搭載されている。チップ２は
、セラミック基板１上の接続パッド３と配線部材４によ
って結線されている。セラミック基板１の下側には複数
個のビン５が付けられている。セラミック基板１の上面
にはチップ２を覆うようにキャップ６が接着されており
、中の気密を保っている。キャップ６の上面には、ヒー
トシンク７がヒートシング固着剤によって接着されてい
る。ヒートシンク７は、中央に支柱７ａがあり、支柱７
ａ上にフィン７ｂが平行に上下複数段に取付けられた構
造となっている。現在、このような構造のヒートシンク
付セラミックパッケージが製作されている。
［発明が解決しようとする課題］
しかしながら、上述のような構造のヒートシンク付セラ
ミックパッケージでは、第５図（ａ）に示すようにこれ
をプリント基板８上などに実装してファンによって空冷
を行ったときに、風向きに対してヒートシンク付セラミ
ックパッケージの後方に実装されたパッケージ９ａ、
９ｂの放熱効率があまりよくなく、十分な冷却効果が得
られないという欠点を有していた。これにより、チップ
そのものの温度上昇によりデバイスの動作速度が低下す
るなどの問題が生ずる。
ミックパッケージでは、第５図（ａ）に示すようにこれ
をプリント基板８上などに実装してファンによって空冷
を行ったときに、風向きに対してヒートシンク付セラミ
ックパッケージの後方に実装されたパッケージ９ａ、
９ｂの放熱効率があまりよくなく、十分な冷却効果が得
られないという欠点を有していた。これにより、チップ
そのものの温度上昇によりデバイスの動作速度が低下す
るなどの問題が生ずる。
本発明の目的は、プリント基板上に実装した状態でも、
周辺のパッケージの冷却効率が低下しないような信頼性
の高いヒートシンク付パッケージを提供することにある
。
周辺のパッケージの冷却効率が低下しないような信頼性
の高いヒートシンク付パッケージを提供することにある
。
前記目的を達成するため、本発明に係るヒートシンク付
パッケージにおいては、チップと、キャップと、ヒート
シンクとを有するヒートシンク付パッケージであって、 チップは、基板上に搭載されたものであり、キャップは
、チップを被覆し気密封止するものであり、 ヒートシンクは、キャップ上に搭載され、駆動時に発熱
したチップの熱を放熱するもので、支柱と、複数のフィ
ンとを有するものであり、支柱は、複数のフィンを上下
複数段に支持するものであり、 複数のフィンは、支柱に傾斜されて取付けられ、上段の
フィンは、下段のフィンよりも大きな角度で傾斜したも
のである。
パッケージにおいては、チップと、キャップと、ヒート
シンクとを有するヒートシンク付パッケージであって、 チップは、基板上に搭載されたものであり、キャップは
、チップを被覆し気密封止するものであり、 ヒートシンクは、キャップ上に搭載され、駆動時に発熱
したチップの熱を放熱するもので、支柱と、複数のフィ
ンとを有するものであり、支柱は、複数のフィンを上下
複数段に支持するものであり、 複数のフィンは、支柱に傾斜されて取付けられ、上段の
フィンは、下段のフィンよりも大きな角度で傾斜したも
のである。
超ＬＳＩのように素子の高集積化の度合いが大きくなる
と、半導体チップの消費電力が増大し、そのため、消費
電力の大きなＬＳＩチップは、プラスチックに比べ熱伝
導率の大きいセラミックなどのパッケージに搭載する必
要がある。さらにＬＳＩチップからの放熱に対する冷却
の観点から、放熱効率の高いアルミニウムや銅の材料か
らなるヒートシンクを、ＬＳＩチップの固着面と対向す
る反対側の表面に、熱伝導性の優れた半田や接着剤によ
り一体的に固着させ放熱させるようにしている。ヒート
シンクの形状は様々であるが、ヒートシンク単独での放
熱効率の高さから数個のフィンを支柱で接続している構
造のものが用いられる。
と、半導体チップの消費電力が増大し、そのため、消費
電力の大きなＬＳＩチップは、プラスチックに比べ熱伝
導率の大きいセラミックなどのパッケージに搭載する必
要がある。さらにＬＳＩチップからの放熱に対する冷却
の観点から、放熱効率の高いアルミニウムや銅の材料か
らなるヒートシンクを、ＬＳＩチップの固着面と対向す
る反対側の表面に、熱伝導性の優れた半田や接着剤によ
り一体的に固着させ放熱させるようにしている。ヒート
シンクの形状は様々であるが、ヒートシンク単独での放
熱効率の高さから数個のフィンを支柱で接続している構
造のものが用いられる。
本発明のヒートシンク付セラミックパッケージでは、ヒ
ートシンクの構造が、中央に支柱があり複数個の平面型
フィンが上側になるにつれて徐々に斜めになるように支
柱に並んでいるために、プリント基板上に実装したとき
に風向きに対して下流のパッケージの冷却効率が大きく
なる。この構造により、上述のように高放熱性で高信頼
性のヒートシンク付セラミックパッケージが実現可能と
なる。
ートシンクの構造が、中央に支柱があり複数個の平面型
フィンが上側になるにつれて徐々に斜めになるように支
柱に並んでいるために、プリント基板上に実装したとき
に風向きに対して下流のパッケージの冷却効率が大きく
なる。この構造により、上述のように高放熱性で高信頼
性のヒートシンク付セラミックパッケージが実現可能と
なる。
次に、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。
。
第１図は、本発明のヒートシンク付セラミックパッケー
ジの一例の斜視図である。
ジの一例の斜視図である。
図において、ｌはセラミック基板、５はビン、６はキャ
ップ、７はヒートシンクである。
ップ、７はヒートシンクである。
第２図は本発明のヒートシンク付セラミックパッケージ
の一例の断面図である。
の一例の断面図である。
図において、ｌは、平板状に形成されたアルミナのセラ
ミック基板で、その上にはチップ固着剤を用いてチップ
２が搭載されている。５は前記チップ２をボードに接続
するための複数個のビンで、このビン５は、前記セラミ
ック基板ｌの下面周縁部に立設されている。セラミック
基板１の中央の穴１ａの周辺部にはビン５とチップ２と
を接続する接続パッド３が設けられており、この接続パ
ッド３と前記ビン５とは、セラミック基板ｌの表面ある
いは内層を通じて電気的に接続されている。チップ２の
端子部は、ワイヤなどの配線部材４で、ビン５に接続さ
れた接続パッド３に接続されている。−セラミック基板
１の上面には、チップ２を覆うように低融点ガラス等の
接着剤によりキャップ６が接着されており、キャップ６
はチップ２を気密封止している。キャップ６の上面には
、アルミニウムのヒートシンク７がヒートシンク固着剤
によって接着されている。ヒートシンク７は、支柱７ａ
があり、支柱７ａ上に多数の平面型フィン７ｂ、 ７ｂ
・・・が上下に配置して取付けられた構造となっており
、しかも支柱７ａに取付けられているフィン７ｂは、上
方になるに従って水平方向に対する傾斜角度が大きくな
る構造となっている。
ミック基板で、その上にはチップ固着剤を用いてチップ
２が搭載されている。５は前記チップ２をボードに接続
するための複数個のビンで、このビン５は、前記セラミ
ック基板ｌの下面周縁部に立設されている。セラミック
基板１の中央の穴１ａの周辺部にはビン５とチップ２と
を接続する接続パッド３が設けられており、この接続パ
ッド３と前記ビン５とは、セラミック基板ｌの表面ある
いは内層を通じて電気的に接続されている。チップ２の
端子部は、ワイヤなどの配線部材４で、ビン５に接続さ
れた接続パッド３に接続されている。−セラミック基板
１の上面には、チップ２を覆うように低融点ガラス等の
接着剤によりキャップ６が接着されており、キャップ６
はチップ２を気密封止している。キャップ６の上面には
、アルミニウムのヒートシンク７がヒートシンク固着剤
によって接着されている。ヒートシンク７は、支柱７ａ
があり、支柱７ａ上に多数の平面型フィン７ｂ、 ７ｂ
・・・が上下に配置して取付けられた構造となっており
、しかも支柱７ａに取付けられているフィン７ｂは、上
方になるに従って水平方向に対する傾斜角度が大きくな
る構造となっている。
第５図（ａ）、 （ｂ）は、本発明によるヒートシンク
付セラミックパッケージと従来のヒートシンク付セラミ
ックパッケージを基板に実装した状態での、後方のパッ
ケージの冷却効果を示した図である。
付セラミックパッケージと従来のヒートシンク付セラミ
ックパッケージを基板に実装した状態での、後方のパッ
ケージの冷却効果を示した図である。
従来のヒートシンク付セラミックパッケージでは、第５
図（ａ）に示すようにヒートシンク７を通り抜けた空気
ｅは、やや流れが乱れ、後方のパッケージ９ａ、 ９ｂ
を冷却するが、このとき後方パッケージの表面は境界層
が形成されるため冷却効率としてはそれほど大きくはな
い。これに対して、本発明によるヒートシンク付セラミ
ックパッケージでは、第５図（ｂ）に示すようにヒート
シンクで空気が下方に向かって後方のパッケージ９ａ、
９ｂに流れるため、パッケージ表面の境界層領域が薄
くなり、冷却効率は非常に高くなる。
図（ａ）に示すようにヒートシンク７を通り抜けた空気
ｅは、やや流れが乱れ、後方のパッケージ９ａ、 ９ｂ
を冷却するが、このとき後方パッケージの表面は境界層
が形成されるため冷却効率としてはそれほど大きくはな
い。これに対して、本発明によるヒートシンク付セラミ
ックパッケージでは、第５図（ｂ）に示すようにヒート
シンクで空気が下方に向かって後方のパッケージ９ａ、
９ｂに流れるため、パッケージ表面の境界層領域が薄
くなり、冷却効率は非常に高くなる。
本発明による中央の支柱に取付けられている多数のフィ
ンが上方にいくに従って斜めになっている構造のヒート
シンクを有するパッケージと、従来の支柱に取付けられ
ているフィンがすべて水平になっている構造のヒートシ
ンクを有するパッケージについて、プリント基板に実装
した状態でファンによって強制空冷し、それぞれのヒー
トシンク付パッケージの後方のフラットパッケージの熱
抵抗を比較した。本発明のパッケージの後方では、風速
５ ｍ ／ ｓのとき熱抵抗は５．ＯＫ／Ｗであった。
ンが上方にいくに従って斜めになっている構造のヒート
シンクを有するパッケージと、従来の支柱に取付けられ
ているフィンがすべて水平になっている構造のヒートシ
ンクを有するパッケージについて、プリント基板に実装
した状態でファンによって強制空冷し、それぞれのヒー
トシンク付パッケージの後方のフラットパッケージの熱
抵抗を比較した。本発明のパッケージの後方では、風速
５ ｍ ／ ｓのとき熱抵抗は５．ＯＫ／Ｗであった。
これにたいして従来のパッケージの後方では、風速５ｍ
／ｓのとき熱抵抗は７．２に／Ｗであった。したがって
、中央の支柱に取付けられたフィンが水平である構造の
ヒートシンクを搭載したパッケージよりも中央の支柱に
取付けられているフィンが支柱の上方になるに従って斜
めになっているヒートシンクパッケージの方が、プリン
ト基板に実装したとき、風の後方のパッケージの放熱効
率が良くなることがわかった。
／ｓのとき熱抵抗は７．２に／Ｗであった。したがって
、中央の支柱に取付けられたフィンが水平である構造の
ヒートシンクを搭載したパッケージよりも中央の支柱に
取付けられているフィンが支柱の上方になるに従って斜
めになっているヒートシンクパッケージの方が、プリン
ト基板に実装したとき、風の後方のパッケージの放熱効
率が良くなることがわかった。
なお、上記実施例においては、ヒートシンク材料として
は、アルミニウムの場合の例を説明してきたが、これに
限らず、熱伝導率の良い材料であれば、本発明の効果を
十分に満足できることは明らかである。また、平面型フ
ィンの形状についても、実施例では円形のフィンで説明
したが、正方形、長方形等の任意の形状でも同様の効果
が得られるのは明らかである。
は、アルミニウムの場合の例を説明してきたが、これに
限らず、熱伝導率の良い材料であれば、本発明の効果を
十分に満足できることは明らかである。また、平面型フ
ィンの形状についても、実施例では円形のフィンで説明
したが、正方形、長方形等の任意の形状でも同様の効果
が得られるのは明らかである。
以上説明したように本発明によれば、通電したときの発
熱によるチップ及びセラミックパッケージの温度上昇を
抑えることが可能となるため、高速動作で高信頼性のセ
ラミックパッケージを提供することが可能という効果が
得られる。
熱によるチップ及びセラミックパッケージの温度上昇を
抑えることが可能となるため、高速動作で高信頼性のセ
ラミックパッケージを提供することが可能という効果が
得られる。
第１図は、本発明の一実施例を示すヒートシンク付セラ
ミックパッケージの斜視図、第２図は、本発明の一実施
例を示すヒートシンク付セラミックパッケージの断面図
、第３図は、従来のヒートシンク付セラミックパッケー
ジの一例の斜視図、第４図は、従来のヒートシンク付セ
ラミックパッケージの一例の断面図、第５図（ａ）、
（ｂ）は、本発明によるヒートシンク付セラミックパッ
ケージと従来のヒートシンク付セラミックパッケージを
基板に実装した状態での後方のパッケージの冷却効果を
示した図である。 １・・・セラミック基板 ２・・・チップ３・・・
接続パッド ４・・・配線部材５・・・ビン ６・・・キャップ ７・・・ヒートシンク
ミックパッケージの斜視図、第２図は、本発明の一実施
例を示すヒートシンク付セラミックパッケージの断面図
、第３図は、従来のヒートシンク付セラミックパッケー
ジの一例の斜視図、第４図は、従来のヒートシンク付セ
ラミックパッケージの一例の断面図、第５図（ａ）、
（ｂ）は、本発明によるヒートシンク付セラミックパッ
ケージと従来のヒートシンク付セラミックパッケージを
基板に実装した状態での後方のパッケージの冷却効果を
示した図である。 １・・・セラミック基板 ２・・・チップ３・・・
接続パッド ４・・・配線部材５・・・ビン ６・・・キャップ ７・・・ヒートシンク
Claims (1)
- （１）チップと、キャップと、ヒートシンクとを有する
ヒートシンク付パッケージであって、 チップは、基板上に搭載されたものであり、キャップは
、チップを被覆し気密封止するものであり、 ヒートシンクは、キャップ上に搭載され、駆動時に発熱
したチップの熱を放熱するもので、支柱と、複数のフイ
ンとを有するものであり、 支柱は、複数のフインを上下複数段に支持するものであ
り、 複数のフィンは、支柱に傾斜されて取付けられ、上段の
フィンは、下段のフインよりも大きな角度で傾斜したも
のであることを特徴とするヒートシンク付パツケージ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24981290A JP2855833B2 (ja) | 1990-09-19 | 1990-09-19 | ヒートシンク付パッケージ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24981290A JP2855833B2 (ja) | 1990-09-19 | 1990-09-19 | ヒートシンク付パッケージ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04127562A true JPH04127562A (ja) | 1992-04-28 |
| JP2855833B2 JP2855833B2 (ja) | 1999-02-10 |
Family
ID=17198573
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24981290A Expired - Lifetime JP2855833B2 (ja) | 1990-09-19 | 1990-09-19 | ヒートシンク付パッケージ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2855833B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07183432A (ja) * | 1993-12-24 | 1995-07-21 | Nec Corp | ヒートシンク付半導体パッケージ |
| EP0690502A1 (en) * | 1994-06-27 | 1996-01-03 | Nec Corporation | Cooling fin for semiconductor device |
| JP2001135755A (ja) * | 1999-11-10 | 2001-05-18 | Oki Electric Ind Co Ltd | 放熱フィン構造 |
| US6883593B2 (en) | 2001-08-07 | 2005-04-26 | International Business Machines Corporation | Heat sink for convection cooling in horizontal applications |
| US7284596B2 (en) * | 2001-06-05 | 2007-10-23 | Heat Technology, Inc. | Heatsink assembly and method of manufacturing the same |
-
1990
- 1990-09-19 JP JP24981290A patent/JP2855833B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07183432A (ja) * | 1993-12-24 | 1995-07-21 | Nec Corp | ヒートシンク付半導体パッケージ |
| EP0690502A1 (en) * | 1994-06-27 | 1996-01-03 | Nec Corporation | Cooling fin for semiconductor device |
| JPH0817976A (ja) * | 1994-06-27 | 1996-01-19 | Nec Corp | 半導体装置用放熱フィン |
| JP2001135755A (ja) * | 1999-11-10 | 2001-05-18 | Oki Electric Ind Co Ltd | 放熱フィン構造 |
| US7284596B2 (en) * | 2001-06-05 | 2007-10-23 | Heat Technology, Inc. | Heatsink assembly and method of manufacturing the same |
| US6883593B2 (en) | 2001-08-07 | 2005-04-26 | International Business Machines Corporation | Heat sink for convection cooling in horizontal applications |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2855833B2 (ja) | 1999-02-10 |
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