JPH0529512A

JPH0529512A - 電子部品パツケージ

Info

Publication number: JPH0529512A
Application number: JP17832191A
Authority: JP
Inventors: Minoru Ishikawa; 実石川; Michiko Ogawa; 美智子小川; Tatsuo Hakuta; 達夫伯田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1991-07-18
Filing date: 1991-07-18
Publication date: 1993-02-05

Abstract

(57)【要約】【目的】低コストで作製でき、軽量で、かつＩＣチッ
プにおける消費電力の許容量の増加を図って、ＩＣチッ
プの高集積化、高速化設計を促進させる。【構成】内部に絶縁性を有する低沸点の液体（例えば
フルオロカーボン、沸点約６０℃）１を封入し、この低
沸点の液体１中にＩＣチップ２を浸漬する。このＩＣチ
ップ２の端子群とフレキシブルケーブル３とを接続し、
更にこのフレキシブルケーブル３を、パッケージＫの側
壁４ａに設けた開口を通して外部に導出させ、このフレ
キシブルケーブル３の先端に外部の電子部品等に対して
電気的に接続させるコネクタ５を設けて構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内部に半導体チップ等
のチップ部品を収容した電子部品パッケージに関する。

【０００２】

【従来の技術】近時、電子機器の小型化、高速化、低コ
スト化の要求に伴い、それを支えるＬＳＩの大容量化、
多機能化、高速化が進められている。それに伴って、ピ
ン数の増加や消費電力の増大化傾向が強まってきてお
り、その結果、ＩＣチップを搭載するパッケージへの要
求がますます厳しくなってきている。即ち、大チップ化
対応、多ピン化、低熱抵抗化、高速化対応のパッケージ
が求められるようになってきている。

【０００３】特に、パッケージの低熱抵抗化技術は、今
後のＬＳＩの開発にとって重要な技術の一つとなってき
ている。これは、ＬＳＩが高集積化すればするほど消費
電力が増大し、それに伴って、ＬＳＩの発熱量も増える
からである。即ち、半導体は、約１７５℃を超えると半
導体としての特性を失い、また、温度が高くなるに従っ
て、配線がエレクトロマイグレーションを起こし易くな
り、ＬＳＩ自体の寿命が短くなる。従って、ＩＣチップ
から発生する熱をいかに逃がすかが重要となってくる。

【０００４】そこで、従来では、図８に示すように、Ｉ
Ｃチップ２１を搭載したパッケージ２２の上面に、冷却
フィン２３を接続し、この冷却フィン２３に対してファ
ン（図示せず）より風ｗを当てて、パッケージ２２を空
冷するようにしている。

【０００５】また、他の例では、図９に示すように、パ
ッケージ２２の上面に接触するように管２４を配管し、
この管２４内に例えば水を流すことによって、パッケー
ジ２２を冷却（水冷）するようにしている。尚、図８及
び図９において、２５は外部接続用ピンである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８で
示す方法の場合、冷却フィン２３の熱抵抗が比較的大き
く、一般的に５Ｗ／ｃｍ（２）程度までの発熱しか許さ
れないという問題があった。

【０００７】また、図９で示す方法の場合は、図８で示
す方法よりも大きな発熱は許されるものの、大がかりな
水冷装置が必要で、コストが高い、装置自体が大きくな
る、重い、構造が複雑になるといった問題があった。

【０００８】本発明は、このような課題に鑑み成された
もので、その目的とするところは、低コストで作製で
き、軽量で、かつチップ部品に対し、大きな発熱を許す
ことができる電子部品パッケージを提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の電子部品パッケ
ージＫは、内部に封入した低沸点液体１中にチップ部品
２が浸漬され、上部に冷却手段６又はヒートシンク接続
部を有し、上記チップ部品２と外部との電気的接続を行
う接続部材（ケーブル３及びコネクタ５）を設けて構成
する。

【００１０】尚、ヒートシンク接続部は、強制冷却手段
１３からの強制冷却を受ける受け板１４であってもよ
い。

【００１１】

【作用】上述の本発明の構成によれば、パッケージＫの
内部に封入した低沸点液体１中に半導体チップ等のチッ
プ部品２を浸漬し、パッケージＫの上部に冷却手段６又
はヒートシンク接続部を設けると共に、チップ部品２と
外部との電気的接続を行う接続部材（ケーブル３及びコ
ネクタ５）を設けるようにしたので、チップ部品２の温
度が液体１の沸点以上になると、液体１の蒸発による冷
却作用によってチップ部品２の放熱量が急激に増加す
る。これは、チップ部品２における消費電力の許容量の
増加につながり、チップ部品２の高集積化、高速化設計
を促進させることができる。

【００１２】また、気化された液体１は、パッケージＫ
上部の冷却手段６又はヒートシンク接続部を介しての強
制冷却によって再び液化されるため、液体１が全て蒸発
するということが回避される。また、本発明の場合、水
冷用の配管を行う必要がないため、低コストで、かつ軽
量に作製することができる。

【００１３】

【実施例】以下、図１〜図７を参照しながら本発明の実
施例を説明する。図１は、本実施例に係るパッケージＫ
を示す斜視図である。

【００１４】このパッケージＫは、図示するように、内
部に絶縁性を有する低沸点の液体（例えばフルオロカー
ボン、沸点約６０℃）１が封入され、この低沸点の液体
１中にＩＣチップ２が浸漬されている。このＩＣチップ
２は、その端子群とフレキシブルケーブル３とが接続さ
れており、このフレキシブルケーブル３は、パッケージ
Ｋの側壁４ａに設けた開口を通して外部に導出され、そ
の先端に外部の電子部品等に対して電気的に接続させる
コネクタ５が設けられている。尚、開口とケーブル３と
の隙間は、該隙間から液体１が流出しないように気密封
止されている。

【００１５】一方、パッケージＫの上部片側には、冷却
フィン６が一体に形成され、他の片側は、冷却フィン６
の付け根から側壁４ａにかけて下り傾斜を有する傾斜板
７が一体にあるいは別体に取り付けられている。

【００１６】そして、ＩＣチップ２の動作に伴う電力の
消費によって、ＩＣチップ２が発熱すると、液体１が沸
騰し、泡８を発生させる。この泡８は、気体となって液
体１から蒸発し、冷却フィン６で冷却されて再び液体に
戻る。この液体は、傾斜板７を伝わり、液体１中に戻
る。この一連のサイクルを繰り返すこととなる。

【００１７】次に、本例に係るパッケージＫの冷却メカ
ニズムを図２の特性図も参照しながら説明する。

【００１８】まず、ＩＣチップ２の温度上昇に伴って、
放熱量が比例的に増加していく（区間参照）。次に、
ＩＣチップ２の温度が液体１の沸点以上に上昇すると、
液体１は、沸騰を開始する。このとき、気化熱をうば
い、放熱量は区間における特性曲線の傾きよりも大き
い傾きでもって比例的に増加する（区間参照）。更に
ＩＣチップ２の温度が上昇すると、液体１の沸騰は、Ｉ
Ｃチップ２の面全体から膜状に発生する。この場合、固
体（ＩＣチップ２）と気体との接触になるため、放熱量
は飽和状態となる（区間）。

【００１９】ここで、上記放熱量とＩＣチップ２の消費
電力量（又はＩＣチップ２に与えることができる電力
量）とは一対一で対応するため、ＩＣチップ２の動作限
界温度をＴとすると、液体１中にＩＣチップ２を浸漬し
ない場合（一点鎖線の特性曲線で示す）と比べて消費電
力量を高く設定することができる（Ｗ₁＞Ｗ₂）。尚、
本例の場合、２０〜４０Ｗ／ｃｍ（２）の冷却能力を有
する。従って、その分、ＩＣチップ２の高集積化並びに
高速化設計を促進させることができる。

【００２０】上述のように、本例によれば、パッケージ
Ｋの内部に封入した低沸点液体１中にＩＣチップ２を浸
漬すると共に、パッケージＫの上部に冷却フィン６を設
け、ＩＣチップ２と外部との電気的接続を行うフレキシ
ブルケーブル３とコネクタ５を設けるようにしたので、
ＩＣチップ２の温度が液体１の沸点以上になると、液体
１の蒸発による冷却作用によってＩＣチップ２の放熱量
が急激に増加する。これは、ＩＣチップ２における消費
電力の許容量の増加につながり、ＩＣチップ２の高集積
化、高速化設計を促進させることができる。

【００２１】また、気化された液体１は、パッケージＫ
上部の冷却フィンを介しての強制冷却によって再び液化
されるため、液体１が全て蒸発するということが回避さ
れる。また、本例の場合、水冷用の配管等を行う必要が
ないため、低コストで、かつ軽量に作製することができ
る。

【００２２】次に、上記実施例のいくつかの変形例を図
３〜図６に基いて説明する。尚、図１と対応するものに
ついては同符号を記す。

【００２３】まず、図３の例は、第１の変形例に係るパ
ッケージＫ₁を示すものであり、パッケージＫ₁の上部
全体に波状のヒートシンク９を取り付けて構成されてい
る。この場合、図１で示す冷却フィン６よりもその冷却
効果を向上させることができる。

【００２４】図４の例は、第２の変形例に係るパッケー
ジＫ₂を示すものであり、パッケージＫ₂を自動車等の
移動物体に搭載したとき、パッケージＫ₂内の液体１が
波打つのを防止するため、スポンジ状の板１０を液面に
固定して構成したものである。この例の場合、カーエレ
クトロニクス等への応用に有効となる。

【００２５】図５の例は、第３の変形例に係るパッケー
ジＫ₃を示すものであり、パッケージＫ₃の上部に、冷
却フィン等の冷却手段は設けずに、パッケージＫ₃の上
面ａを例えば水平に形成し、この上面ａをシャーシー１
１等の熱容量の大きい冷たい物質に取付けるようにした
ものである。この場合、空冷用の冷却フィン等を設ける
必要がないため、小型・軽量化並びに高冷却能を更に向
上させることができる。

【００２６】図６の例は、第４の変形例に係るパッケー
ジＫ₄を示すものであり、多数枚の薄板１２をパッケー
ジＫ₄内に直立させて配列させ、これら薄板１２中、パ
ッケージＫ₄の上部から突出する部分１２ａを冷却フィ
ンとして利用し、液体１に浸かっている部分１２ｂを液
体１の波立ち防止用として利用するようにしたものであ
る。この場合、上記第３の変形例と同様に、小型・軽量
化並びに高冷却能を実現させることができる。

【００２７】次に、本例に係るパッケージＫを応用した
製品例を図７に示す。このパッケージＫは、図１〜図６
で示すパッケージの構成とは異なるが、本質的には内部
に低沸点の液体１が封入され、その液体１中にＩＣチッ
プ２が浸漬されている点及びＩＣチップ２からケーブル
３を介してパッケージＫの外部においてコネクタ５が接
続されている点で同じである。従って、図１と対応する
ものについては同符号を記し、その説明を省略する。

【００２８】このパッケージＫは、その上部に冷却フィ
ン等の冷却手段は設けずに、ファン１３等の強制冷却手
段に対して下り傾斜とされた受け板１４が設けられてい
る。そして、このパッケージＫ内のＩＣチップ２は、ケ
ーブル３及びコネクタ５を介してメインボード１５と電
気的に接続されている。パッケージＫに対する冷却は、
筐体１６に設けたファン１３からの風をパッケージＫの
上部に設けた受け板１４に当てて行う。

【００２９】このように、本例に係るパッケージＫの場
合、小型・軽量化が実現できるため、即ち、例えば強制
冷却手段としてファン１３を用いるだけでよいため、実
際に製品に応用した場合においても、その製品の小型化
を実現させることができる。

【００３０】

【発明の効果】本発明に係る電子部品パッケージによれ
ば、低コストで作製でき、軽量で、かつチップ部品に対
し、大きな発熱を許すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係るパッケージを示す構成図。

【図２】本実施例に係るパッケージの冷却メカニズムを
示す特性図。

【図３】本実施例の第１の変形例に係るパッケージを構
成図。

【図４】本実施例の第２の変形例に係るパッケージを構
成図。

【図５】本実施例の第３の変形例に係るパッケージを構
成図。

【図６】本実施例の第４の変形例に係るパッケージを構
成図。

【図７】本実施例に係るパッケージを応用した製品の一
例を示す構成図。

【図８】従来例に係るパッケージを示す構成図。

【図９】他の従来例に係るパッケージを示す構成図。

【符号の説明】

Ｋパッケージ１低沸点液体２ＩＣチップ３フレキシブルケーブル５コネクタ６冷却フィン７傾斜板８泡９ヒートシンク１０スポンジ状の板１１シャーシー１２薄板１３ファン１４受け板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部に封入した低沸点液体中にチップ部
品が浸漬され、上部に冷却手段又はヒートシンク接続部
を有し、上記チップ部品と外部との電気的接続を行う接
続部材を有することを特徴とする電子部品パッケージ。
【請求項２】上記ヒートシンク接続部が、強制冷却手
段からの強制冷却を受ける受け板であることを特徴とす
る請求項１記載の電子部品パッケージ。