JPH04184963A - ヒートシンク - Google Patents

ヒートシンク

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JPH04184963A
JPH04184963A JP2312910A JP31291090A JPH04184963A JP H04184963 A JPH04184963 A JP H04184963A JP 2312910 A JP2312910 A JP 2312910A JP 31291090 A JP31291090 A JP 31291090A JP H04184963 A JPH04184963 A JP H04184963A
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JP
Japan
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heat
particles
heat sink
chips
heating element
Prior art date
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Pending
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JP2312910A
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English (en)
Inventor
Katsumi Kuno
勝美 久野
Tomiya Sasaki
富也 佐々木
Hideo Iwasaki
秀夫 岩崎
Masaru Ishizuka
勝 石塚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • 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
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    • H01L2224/732—Location after the connecting process
    • H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
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    • H01L2924/161—Cap
    • H01L2924/1615—Shape
    • H01L2924/16152—Cap comprising a cavity for hosting the device, e.g. U-shaped cap

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、発熱体の熱を放熱手段へ伝達するためのヒー
トシンクに係り、特に発熱体として集積回路のチップの
熱をフィン等の放熱手段に伝達するのに好適なヒートシ
ンクに関する。
（従来の技術） 発熱体として例えば　集積回路等に用いられる半導体チ
ップ（以下単に「チップ」という）は、外部環境からの
保護や、実装上の観点からパッケージ内に収納されてお
り、その機械的強度が向上されている。
ところが、チップから発生した熱はパッケージを通して
外部へ放出されるためパッケージ内部での伝熱特性が問
題となる。
第５図には、複数個の半導体チップ（以下「チップ」と
いう）１を内蔵するモジュール基板（以下「基板」とい
う）３の断面が示されている。チップ１は基板３にバン
ブ５を介して接続されている。基板３からは端子群７が
突出している。この基板３の上部は、外部環境からのチ
ップの保護や、実装上の観点からキャップ９で覆われて
いる。このキャップ９の外部にはフィン１１が形成され
ている。またキャップ９で囲まれた空間内には、熱伝導
性の高いヘリウムガス１３が封入されている。
なお、その熱的な抵抗は液体や固体による熱伝導に比較
してかなり大きい。すなわち気体より液体や固体の方が
熱伝導性が高い。
上記の構成により、発熱体であるチップ１の熱が、ヘリ
ウムガス１３を介してキャップ９に伝達され、放熱フィ
ン１１により外部へ放出されるようになっている。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、チップ１の発熱量゛が大きくなると、チ
ップ１から基板３への伝熱や、封入されたヘリウムガス
１３を通したキャップ９への伝熱では、十分な冷却をす
ることが出来ない。したがって、チップ１の温度上昇を
招き、その本来の性能を維持することが困難となってき
た。
この問題を解決するため、チップ１の背面とキャップ９
との間にヒートシンクを接続して、チップ１からキャッ
プ９へ熱を伝える試みがなされているが、チップ１の強
度や、実装時の精度の点からヒートシンクとチップとの
接続が困難であった。
また、単数のチップ１を収納するキャップ９でも、チッ
プ１周辺に広い空隙が存在するので、チップ１からキャ
ップ９への伝熱の障害となる場合がある。
さらに、チップ１の高さが異なる場合あるいは実装時の
誤差で傾き等が発生している場合には、ヒートシンクを
チップ１とキャップ９との間に配置することが困難であ
った。
そこで本発明は、発熱体の熱を放熱手段に効率良く伝達
することが出来、発熱体の大きさや傾きにかかわらず発
熱体とヒートシンクを確実に接続することが出来るヒー
トシンクを提供することが目的である。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため請求項（１）の発明では、複数
の熱伝導性を有する粒子と、これらの粒子を前記発熱体
と前記放熱手段との間に封入すると共に少なくとも一部
が可撓性の外囲器とから構成されることを特徴としてい
る。
請求項（２）の発明では、請求項（１）の粒子の形状、
材質、粒径の少なくとも一つが不揃いであることを特徴
としている。
請求項（３）の発明では、ヒートシンクを絶縁性及び熱
伝導性を有する粉末と、この粉末を前記発熱体と前記放
熱手段との間に保持する外囲器とで形成したことを特徴
としている。
（作用） 請求項（１）記載の発明によれば、発熱体の熱は、可撓
性の外囲器を介して、熱伝導性を有する粒子に伝達され
た後に、この粒子から放熱手段に伝達され、外部に放出
される。この際、発熱体の大きさや、傾きにばらつきが
あっても、外囲器が可撓性を有しかつ粒子を用いている
ので、このばらつきが吸収され、発熱体に確実に接触す
ることが出来る。また粒子を用いることにより、気体や
液体による熱伝導にくらべ熱抵抗を少なくすることが出
来るので、発熱体の熱を効率良く吸収し、放熱手段に効
率良く伝達することが出来る。
請求項（２）の発明によれば、例えば、粒径や粒子の形
状が不揃いである場合には、大きな粒子同士の間に形成
される空隙に小さな粒子が入り込む作用により、粒子間
の空隙が小さくなり伝熱効率が向上する。
また、材質が不揃いである場合には、加工しゃすい粒径
や粒子の形状が材質によって異なるため、異種の材質の
組み合わせにより粒径や粒子の形状の分布を制御するこ
とが容易である。さらに、堅い材質と柔らかい材質の組
み合わせにより粒子間の空隙を柔らかい材質の粒子の変
形によって小さくし、伝熱効率を向上させることができ
る。
請求項（３）の発明によれば、発熱体の熱は、熱伝導性
を有する粉末に伝達された後に、この粉末から放熱手段
に伝達され、外部に放出される。
この際、発熱体の大きさや、傾きにばらつきがあっても
、粉末を用いているので、このばらつきが吸収され、発
熱体に確実に接触することが出来る。
また粉末を用いることにより、熱抵抗を少なくすること
が出来るので、発熱体の熱を効率良く吸収することが出
来る。さらに、粉末は固体なので、液体より熱伝達の効
率が良い。
（実施例） 次に本発明に係るヒートシンクが適用された半導体パッ
ケージの実施例について説明する。なお、第５図に示さ
れる従来の半導体パッケージと同構成部分については、
図面に同符号を付して重複した説明は省略する。
第１実施例 第１図に示されるように、半導体パッケージ１５のヒー
トシンク２５は、チップ１の背面に接触する一部が可撓
性の絶縁膜１７と、この絶縁膜１７とキャップ９との間
の空間１９内に配置された球形で、径の異なる複数個の
金属製粒子２１とで構成されており、さらにこの空間１
９内には伝熱液２３が充填されている。
以上の構成の半導体パッケージ１５では、チップ１の熱
は、絶縁膜１７を介して粒子２１に伝達され、粒子２１
同士を伝達された後にキャップ９を介して放熱フィン１
１から外部に放出される。
本実施例によれば、絶縁膜１７の一部が可撓性なので、
チップ１の基板３からの高さのばらつきや、チップ１の
傾きを吸収しつつ、確実にチップ１の背面側に接触する
ことが出来、チップ１の熱を効率良く伝達することが出
来る。
また、固体によって熱が伝えられるため、熱伝達を向上
することが出来る。
なお、粒子の材質として、金属以外に、セラミック、樹
脂等も用いることが出来、これらの複数種の材質の粒子
を混在して用いても良い。
第２実施例 次に第２実施例の半導体パッケージ２９のヒートシンク
２７は、第２図に示されるように、空間１９内に、形状
が異なり、径が異なる不揃いの粒子３１が充填されてお
り、第１実施例と同様に伝熱液２３が充填されている。
このように、粒子の径、形状を不揃いに形成することに
より、隙間がなくなり、密な状態とすることが出来る。
したがって、本実施例のヒートシンク２７によれば、チ
ップ１がら放出された熱を先の実施例よりもさらに効率
良くキャップ９に伝達することが出来る。
第３実施例 次に第３実施例の半導体パッケージ３３のヒートシンク
３５は、第３図に示されるように、絶縁膜３７で金属粉
３９をくるんで形成されている。
このヒートシンク３５は、空間４１内に配置され、チッ
プ１の背面側と確実に接触するようになっている。
本実施例によれば上記各実施例と同様にヒートシンク３
５が発熱体に確実に接触することが出来、チップ１の熱
をパッケージに３３に効率良く伝達することが出来る。
第４実施例 次に第４実施例の半導体パッケージ４３のヒートシンク
４５は、第４図に示されるように、空間４１内に粉末４
７を充填して形成した例である。
この場合、粉末は絶縁性と高い°熱伝導率を有する窒化
アルミ粉末で、固体なので、気体や液体を充填する場合
に比較して効率良く熱伝達を行うことが出来る。
［発明の効果］ 以上説明したように本発明に係るヒートシンクでは、発
熱体の大きさや傾きにかかわらず発熱体とヒートシンク
を確実に接続することが出来るため、発熱体の熱を放熱
手段に効率良く伝達することが出来るという優れた効果
が得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係るヒートシンクが適用された半導体
パッケージを示す断面図、第２図は第２実施例の半導体
パッケージを示す断面図、ｊＩ３図は第３実施例の半導
体パッケージを示す断面図、第４図は第４実施例の半導
体パッケージを示す断面図、第５図は従来の半導体パッ
ケージを示す断面図である。 １・・・チップ ３・・・基板 ９・・・キャップ １１・・・放熱フィン １５・・・半導体パッケージ １７・・・絶縁膜 １９・・・空間 ２１．３１・・・粒子 ２３・・・伝熱液 ２５．２７．３５．４５・・・ヒートシンク３７・・・
絶縁膜 ３９・・・金属粉 ４７・・・粉末

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）発熱体の熱を吸収して放熱手段へ伝達するヒート
    シンクにおいて、前記発熱体からの熱を吸収する熱伝導
    性を有する複数の粒子と、これらの粒子を前記発熱体と
    前記放熱手段との間に封入すると共に少なくとも一部が
    可撓性の外囲器とで構成されることを特徴とするヒート
    シンク。
  2. （２）前記粒子の形状、材質、粒径の少なくとも一つが
    不揃いであることを特徴とする請求項（１）記載のヒー
    トシンク。
  3. （３）発熱体の熱を放熱手段へ伝達するヒートシンクで
    あって、絶縁性及び熱伝導性を有する粉末と、これら粉
    末を前記発熱体と前記放熱手段との間に保持する外囲器
    とで形成したことを特徴とするヒートシンク。
JP2312910A 1990-11-20 1990-11-20 ヒートシンク Pending JPH04184963A (ja)

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Cited By (4)

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JP2019505228A (ja) * 2016-06-10 2019-02-28 スター・アレイ・ピーティーイー・リミテッド 試料分析及び処理のための急速熱サイクル

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