JPH0714954A - ヒートシンク付半導体パッケージ - Google Patents
ヒートシンク付半導体パッケージInfo
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- JPH0714954A JPH0714954A JP5150001A JP15000193A JPH0714954A JP H0714954 A JPH0714954 A JP H0714954A JP 5150001 A JP5150001 A JP 5150001A JP 15000193 A JP15000193 A JP 15000193A JP H0714954 A JPH0714954 A JP H0714954A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat sink
- case
- package
- fan
- semiconductor package
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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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
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/161—Cap
- H01L2924/1615—Shape
- H01L2924/16195—Flat cap [not enclosing an internal cavity]
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体パッケージの空冷効率を高くする。
【構成】 ヒートシンクの一側面に送風用ファンを取り
付け、その面と隣接する二つの面および上面に平板を設
置する。 【効果】 周辺が平板によって囲まれているヒートシン
クに直接送風用ファンを搭載しているため、送風用ファ
ンから送られてきた空気は外部に逃げずにすべてフィン
隙間を通過する。従ってフィン隙間での空気の流速が大
きくなり、フィン表面での熱伝達係数を大きくし、ヒー
トシンクの放熱性能を上げ、パッケージの冷却効率を高
めることができる。
付け、その面と隣接する二つの面および上面に平板を設
置する。 【効果】 周辺が平板によって囲まれているヒートシン
クに直接送風用ファンを搭載しているため、送風用ファ
ンから送られてきた空気は外部に逃げずにすべてフィン
隙間を通過する。従ってフィン隙間での空気の流速が大
きくなり、フィン表面での熱伝達係数を大きくし、ヒー
トシンクの放熱性能を上げ、パッケージの冷却効率を高
めることができる。
Description
【0001】
【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するヒートシンク付半導体パッ
ケージに関するものである。
ップなどのチップを搭載するヒートシンク付半導体パッ
ケージに関するものである。
【0002】
【従来の技術】高度な半導体素子技術は理論素子から理
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より、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なら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を含むように発展してきている。
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LSIチッ
プ搭載用の各種半導体パッケージが次第に取り入れられ
るようになってきた。
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より、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なら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を含むように発展してきている。
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LSIチッ
プ搭載用の各種半導体パッケージが次第に取り入れられ
るようになってきた。
【0003】ところで、このような素子の高集積化の度
合が大きくなると、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。
合が大きくなると、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。
【0004】そこで、高速でかつ高集積化されたLSI
チップを搭載する従来の半導体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トシンク
を、半導体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。
チップを搭載する従来の半導体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トシンク
を、半導体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。
【0005】図5は従来のヒートシンク付半導体パッケ
ージの一例の斜視図である。図において、1はケース、
5はピン、7はヒートシンクである。
ージの一例の斜視図である。図において、1はケース、
5はピン、7はヒートシンクである。
【0006】図6は図5に示すヒートシンク付半導体パ
ッケージの断面図である。ケース1の上には熱伝導性の
良い材料でチップ搭載板2が接着されている。さらに、
チップ搭載板2の下面にはチップ固着剤を用いてチップ
3が搭載されている。チップ3は、ケース1上の配線
と、配線部材4によって結線されている。ケース1の下
側には複数個のピン5が付けられている。ケース1の下
面にはチップ3を覆うようにキャップ6が接着されてお
り、中の機密を保っている。チップ搭載板2の上面に
は、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、プレート型フィンが垂
直に多数並んだ構造をとる。このようなヒートシンク付
半導体パッケージは、自然空冷または半導体パッケージ
とは別に装置内部に取り付けられた空冷ファンにより冷
却される。
ッケージの断面図である。ケース1の上には熱伝導性の
良い材料でチップ搭載板2が接着されている。さらに、
チップ搭載板2の下面にはチップ固着剤を用いてチップ
3が搭載されている。チップ3は、ケース1上の配線
と、配線部材4によって結線されている。ケース1の下
側には複数個のピン5が付けられている。ケース1の下
面にはチップ3を覆うようにキャップ6が接着されてお
り、中の機密を保っている。チップ搭載板2の上面に
は、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、プレート型フィンが垂
直に多数並んだ構造をとる。このようなヒートシンク付
半導体パッケージは、自然空冷または半導体パッケージ
とは別に装置内部に取り付けられた空冷ファンにより冷
却される。
【0007】
【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半導体パッケージでは、ヒ
ートシンク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。
ような構造のヒートシンク付半導体パッケージでは、ヒ
ートシンク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。
【0008】本発明の目的は、発熱量の大きな高集積化
LSIチップを搭載しても放熱効果が十分であるような
信頼性の高いヒートシンク付半導体パッケージを提供す
ることにある。
LSIチップを搭載しても放熱効果が十分であるような
信頼性の高いヒートシンク付半導体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】前記目的を達成するた
め、本発明のヒートシンク付半導体パッケージは、半導
体チップを収納するケースと、このケースの上面に底面
が接着され複数のフィンを含めた外部の対向する二側面
及び上面が平板によって覆われたヒートシンクと、この
ヒートシンクの前記平板によって覆われていない一側面
に取り付けられた一個または複数個の送風用ファンとを
備えている。
め、本発明のヒートシンク付半導体パッケージは、半導
体チップを収納するケースと、このケースの上面に底面
が接着され複数のフィンを含めた外部の対向する二側面
及び上面が平板によって覆われたヒートシンクと、この
ヒートシンクの前記平板によって覆われていない一側面
に取り付けられた一個または複数個の送風用ファンとを
備えている。
【0010】
【作用】本発明のヒートシンク付半導体パッケージで
は、ヒートシンクの一側面に空冷用の一個または複数個
のファンが取り付けられており、さらにファンが取り付
けられている側面に隣接する二つの側面と上面は平板に
より外部と遮断されている構造をとる。従って、ファン
から送られてきた空気はすべてがヒートシンクのフィン
の隙間を通過する。このため、フィン隙間での実質的な
空気流速は通常の外部ファンによる強制空冷よりもかな
り大きくなり、そのため放熱効率は大きくなる。
は、ヒートシンクの一側面に空冷用の一個または複数個
のファンが取り付けられており、さらにファンが取り付
けられている側面に隣接する二つの側面と上面は平板に
より外部と遮断されている構造をとる。従って、ファン
から送られてきた空気はすべてがヒートシンクのフィン
の隙間を通過する。このため、フィン隙間での実質的な
空気流速は通常の外部ファンによる強制空冷よりもかな
り大きくなり、そのため放熱効率は大きくなる。
【0011】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【0012】図1及び図2はそれぞれ本発明の一実施例
を示す斜視図及び断面図である。
を示す斜視図及び断面図である。
【0013】図において、ケース1はアルミナから成り
平板状で中央に穴1aが空いている。ケース1上には、
穴1aにフィットするチップ搭載板2が接着されてい
る。更に、チップ搭載板2の下にはチップ固着剤を用い
てチップ3が搭載されている。ケース1の下面周縁部に
植設された複数個のピン5は大部分がチップ3を電気的
にボードに接続するためのものである。ケース1の中央
の穴1aの周辺部にはピン5とチップ3とを接続するた
めの接続パッドが設けられており、この接続パッドとピ
ン5とはケース1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3の端子部はワイヤなどの配線
部材4で、ピン5に接続された接続パッドに接続されて
いる。ケース1の下面は、チップ3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、
穴1a内の気密を保っている。チップ搭載板2の上面に
は、アルミニウムのプレートフィン型ヒートシンク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のプレートフィンに平行な対向する二つの側面お
よび上面は平板が取り付けられている。すなわちヒート
シンク7のプレートフィンの先端に接して上面の平板が
取り付けられ、両側のプレートフィンの外側に接して側
面の平板が取り付けられる。
平板状で中央に穴1aが空いている。ケース1上には、
穴1aにフィットするチップ搭載板2が接着されてい
る。更に、チップ搭載板2の下にはチップ固着剤を用い
てチップ3が搭載されている。ケース1の下面周縁部に
植設された複数個のピン5は大部分がチップ3を電気的
にボードに接続するためのものである。ケース1の中央
の穴1aの周辺部にはピン5とチップ3とを接続するた
めの接続パッドが設けられており、この接続パッドとピ
ン5とはケース1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3の端子部はワイヤなどの配線
部材4で、ピン5に接続された接続パッドに接続されて
いる。ケース1の下面は、チップ3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、
穴1a内の気密を保っている。チップ搭載板2の上面に
は、アルミニウムのプレートフィン型ヒートシンク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のプレートフィンに平行な対向する二つの側面お
よび上面は平板が取り付けられている。すなわちヒート
シンク7のプレートフィンの先端に接して上面の平板が
取り付けられ、両側のプレートフィンの外側に接して側
面の平板が取り付けられる。
【0014】ヒートシンク7の側面のうち、平板が取り
付けられていない一側面には送風用ファン8が取り付け
られている。ピン5の一部分は送風用ファン8の駆動モ
ータの配線をボード等を介して駆動用回路に接続するた
めに用いられている。
付けられていない一側面には送風用ファン8が取り付け
られている。ピン5の一部分は送風用ファン8の駆動モ
ータの配線をボード等を介して駆動用回路に接続するた
めに用いられている。
【0015】送風用ファン8により送風された空気はヒ
ートシンク7の側面及び上面の平板で囲まれた中のみを
プレートフィンの間隙を通って送られる。
ートシンク7の側面及び上面の平板で囲まれた中のみを
プレートフィンの間隙を通って送られる。
【0016】図3及び図4は本発明の他の実施例の斜視
図及び断面図である。ケース1,チップ搭載板2,チッ
プ3及びキャップ6等は図1,図2に示した実施例のも
のと同一である。チップ搭載板2の上面には、アルミニ
ウムのプレートフィン型ヒートシンク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の対向
する二つの側面および上面は平板が取り付けられてお
り、ヒートシンクの側面のうち、平板が取り付けられて
いない一側面には送風用ファン8が取り付けられてお
り、対向する側面には吸引用ファン9が取り付けられて
いる。ピン5の一部分は送風用ファン8及び吸引用ファ
ン9の駆動モータの配線をボード等を介して駆動用回路
に接続するために用いられている。
図及び断面図である。ケース1,チップ搭載板2,チッ
プ3及びキャップ6等は図1,図2に示した実施例のも
のと同一である。チップ搭載板2の上面には、アルミニ
ウムのプレートフィン型ヒートシンク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の対向
する二つの側面および上面は平板が取り付けられてお
り、ヒートシンクの側面のうち、平板が取り付けられて
いない一側面には送風用ファン8が取り付けられてお
り、対向する側面には吸引用ファン9が取り付けられて
いる。ピン5の一部分は送風用ファン8及び吸引用ファ
ン9の駆動モータの配線をボード等を介して駆動用回路
に接続するために用いられている。
【0017】本発明による、ファンが搭載されている構
造のヒートシンクを搭載したパッケージと、従来の、フ
ァンが搭載されていない構造のヒートシンクを搭載した
パッケージの熱抵抗を実験で比較した。図1及び図2に
示す送風用のファンが搭載されている実施例では、ヒー
トシンク内部の空気の流速が1m/sのとき熱抵抗は
2.0℃/Wであり、さらに吸引用のファンも搭載され
ている図3及び図4に示す実施例では熱抵抗は1.8℃
/Wであった。これに対して図5及び図6に示す従来の
パッケージを外部ファンで冷却した場合では、外部ファ
ンによる空気流速が1m/sのとき熱抵抗は5.0℃/
Wであった。以上より、空冷ファンが搭載されておらず
外部ファンによって強制的に冷却する方式の従来のパッ
ケージよりも、本発明による空冷ファンがヒートシンク
に直接搭載されている構造のパッケージの方が熱抵抗が
小さくなることがわかった。
造のヒートシンクを搭載したパッケージと、従来の、フ
ァンが搭載されていない構造のヒートシンクを搭載した
パッケージの熱抵抗を実験で比較した。図1及び図2に
示す送風用のファンが搭載されている実施例では、ヒー
トシンク内部の空気の流速が1m/sのとき熱抵抗は
2.0℃/Wであり、さらに吸引用のファンも搭載され
ている図3及び図4に示す実施例では熱抵抗は1.8℃
/Wであった。これに対して図5及び図6に示す従来の
パッケージを外部ファンで冷却した場合では、外部ファ
ンによる空気流速が1m/sのとき熱抵抗は5.0℃/
Wであった。以上より、空冷ファンが搭載されておらず
外部ファンによって強制的に冷却する方式の従来のパッ
ケージよりも、本発明による空冷ファンがヒートシンク
に直接搭載されている構造のパッケージの方が熱抵抗が
小さくなることがわかった。
【0018】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、またヒートシンクの形式
としてはプレートフィン型の場合の例を説明してきた
が、これらに限らず熱伝導率の良い材料、あるいは他の
形式のヒートシンクでも本発明の効果を十分に満足でき
ることは明かである。
ク材料としてはアルミニウム、またヒートシンクの形式
としてはプレートフィン型の場合の例を説明してきた
が、これらに限らず熱伝導率の良い材料、あるいは他の
形式のヒートシンクでも本発明の効果を十分に満足でき
ることは明かである。
【0019】また、上記実施例では送風用ファン8及び
吸引用ファンの駆動モータの配線をピン5の一部分を介
して駆動用回路に接続していたが、ピン5を介さず他の
配線を設けて接続することも可能である。
吸引用ファンの駆動モータの配線をピン5の一部分を介
して駆動用回路に接続していたが、ピン5を介さず他の
配線を設けて接続することも可能である。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように本発明のヒートシン
ク付半導体パッケージは、ヒートシンクの対向する二側
面及び上面を平板で覆い他の一側面に送風用ファンを取
り付けることにより、送風用ファンから送られてきた空
気はすべてヒートシンクのフィンの隙間を通過するた
め、放熱効率が大きくなり、チップ及びセラミックパッ
ケージの温度上昇を大きく抑えることが可能となり、高
速動作の半導体パッケージの信頼性を高めることができ
る。
ク付半導体パッケージは、ヒートシンクの対向する二側
面及び上面を平板で覆い他の一側面に送風用ファンを取
り付けることにより、送風用ファンから送られてきた空
気はすべてヒートシンクのフィンの隙間を通過するた
め、放熱効率が大きくなり、チップ及びセラミックパッ
ケージの温度上昇を大きく抑えることが可能となり、高
速動作の半導体パッケージの信頼性を高めることができ
る。
【0021】また1つのパッケージに対応して1つまた
は複数の送風用ファンが設けられるためパッケージを確
実に冷却することができる。例えば架内に複数の半導体
パッケージを配設し、これらをまとめて送風用ファンで
冷却する場合、架内の場所によって風量のばらつきが生
じるため十分に冷却されないパッケージが生じる場合が
ある。また発熱量の多いパッケージの風下に位置するパ
ッケージも十分に冷却されない場合があるが、本発明で
はこのような冷却不十分なパッケージが生じることはな
い。
は複数の送風用ファンが設けられるためパッケージを確
実に冷却することができる。例えば架内に複数の半導体
パッケージを配設し、これらをまとめて送風用ファンで
冷却する場合、架内の場所によって風量のばらつきが生
じるため十分に冷却されないパッケージが生じる場合が
ある。また発熱量の多いパッケージの風下に位置するパ
ッケージも十分に冷却されない場合があるが、本発明で
はこのような冷却不十分なパッケージが生じることはな
い。
【0022】また本発明では、パッケージにヒートシン
ク及びファンが一体に組み込まれているため、装置組立
時や保守時にこれらを一体として取り扱い作業が容易に
なる。さらにファンの配線をケースに植設したピンを介
して外部と接続するようにすれば、ボード等に対しパッ
ケージを着脱する時にファンの配線の接続、切り離しを
別個に行う必要がなくなる。
ク及びファンが一体に組み込まれているため、装置組立
時や保守時にこれらを一体として取り扱い作業が容易に
なる。さらにファンの配線をケースに植設したピンを介
して外部と接続するようにすれば、ボード等に対しパッ
ケージを着脱する時にファンの配線の接続、切り離しを
別個に行う必要がなくなる。
【図1】本発明の一実施例の斜視図である。
【図2】図1に示す実施例の断面図である。
【図3】本発明の他の実施例の斜視図である。
【図4】図3に示す他の実施例の断面図である。
【図5】従来のヒートシンク付半導体パッケージの斜視
図である。
図である。
【図6】図5に示す従来のヒートシンク付半導体パッケ
ージの断面図である。
ージの断面図である。
1 ケース 1a 穴 2 チップ搭載板 3 チップ 4 配線部材 5 ピン 6 キャップ 7 ヒートシンク 8 送風用ファン 9 吸引用ファン
Claims (3)
- 【請求項1】 半導体チップを収納するケースと、この
ケースの上面に底面が接着され複数のフィンを含めた外
部の対向する二側面及び上面が平板によって覆われたヒ
ートシンクと、このヒートシンクの前記平板によって覆
われていない一側面に取り付けられた一個または複数個
の送風用ファンとを含むことを特徴とするヒートンシン
ク付半導体パッケージ。 - 【請求項2】 ヒートシンクの送風用ファンが取り付け
られている側面と対向する一側面に一個または複数個の
吸引用ファンが取り付けられている請求項1に記載のヒ
ートンシンク付半導体パッケージ。 - 【請求項3】 ケースの下面に植設された複数のピンを
用いて半導体チップを電気的に外部と接続すると共に送
風用ファンまたは送風用ファン及び吸引用ファンの配線
を外部と接続する請求項1または2に記載のヒートンシ
ンク付半導体パッケージ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5150001A JPH0714954A (ja) | 1993-06-22 | 1993-06-22 | ヒートシンク付半導体パッケージ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5150001A JPH0714954A (ja) | 1993-06-22 | 1993-06-22 | ヒートシンク付半導体パッケージ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0714954A true JPH0714954A (ja) | 1995-01-17 |
Family
ID=15487303
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5150001A Pending JPH0714954A (ja) | 1993-06-22 | 1993-06-22 | ヒートシンク付半導体パッケージ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0714954A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006319142A (ja) * | 2005-05-12 | 2006-11-24 | Sanyo Denki Co Ltd | 発熱体冷却装置及びヒートシンク |
JP2009094414A (ja) * | 2007-10-11 | 2009-04-30 | Fujikura Ltd | 電子機器用冷却装置 |
-
1993
- 1993-06-22 JP JP5150001A patent/JPH0714954A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006319142A (ja) * | 2005-05-12 | 2006-11-24 | Sanyo Denki Co Ltd | 発熱体冷却装置及びヒートシンク |
JP2009094414A (ja) * | 2007-10-11 | 2009-04-30 | Fujikura Ltd | 電子機器用冷却装置 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
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