JPH0730026A - 半導体封止パッケージ及びその冷却方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】半導体封止パッケージの発熱に対する冷却効果
を高める。 【構成】半導体封止パッケージの上面にマイクロファン
を内蔵したフィンを装着したこと、半導体封止パッケー
ジ自身もしくは半導体封止パッケージ以外から電源給電
される構造を特徴とする。 【効果】半導体封止パッケージを個別に冷却することに
より、放熱効果を高めることができ、更に小形化実装で
きる効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体封止パッケージ
に係り、特に発熱量の多い半導体素子の冷却に好適な半
導体封止パッケージおよび当該パッケージの冷却方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体の集積回路は、高密度化，高集積
化に伴い、動作時の発熱量が増大している。一般的な冷
却方法として、半導体封止パッケージの上面にフィンを
設け、外部に設けた冷却ファンにて半導体封止パッケー
ジ全体を空冷する方法が知られている。しかし、高密度
化，高集積化に伴う発熱量の増大に比例して放熱フィン
の形状も大きくしなければならなくなったが、決められ
た装置構造の物理的制限によりフィンの大きさも影響を
受ける場合が生じてきた。

【０００３】本発明に関連した公知例として、特許出願
公開平２−８１４６３号等がある。この方法は半導体封
止パッケージを配線基板に実装する時、当該配線基板の
半導体封止パッケージを実装する中央部に孔を設け、こ
の孔から冷却媒体を送り込んで冷却するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述のように従来技術
では、半導体封止パッケージの発熱量の増大に伴い、フ
ィンの形状も大きくなり、配線基板実装上および装置搭
載上で問題があった。そこで、発熱量の極めて大きな半
導体封止パッケージで、搭載装置の小型化を考慮した実
装を実現するための、半導体封止パッケージの冷却方式
および当該半導体封止パッケージの構造の提供を目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】フィンの大きさを抑え、
かつ冷却効果を上げるため、半導体封止パッケージにマ
イクロファンをフィンの上面，側面，中央内部のいずれ
かに直接取り付けた構造のフィンを取り付ける。ファン
による強制空冷の作用により半導体封止パッケージの冷
却効果を高める。

【０００６】請求項１は、マイクロファンを取り付けた
フィンを半導体封止パッケージの上面に設置した構造。
また請求項２は、当該パッケージに設けたマイクロファ
ンを取り付けたフィンにより強制空冷する冷却方法。請
求項３はマイクロファンの電源の給電方法。

【０００７】

【作用】マイクロファンをフィンの中央内部に装着した
半導体封止パッケージを例にあげると、フィン中央部に
は、マイクロファンを挿入できる空隙を設けておくこと
により、マイクロファンを空隙に組み込んだ構造を可能
とし、半導体封止パッケージに設けられている２分割し
たフィンは、放熱効果を高めるよう作用する。そして、
半導体封止パッケージ上面中央部に位置するマイクロフ
ァンにより放熱効果を更に強化する。また、フィン下部
にはガイド穴を、半導体封止パッケージ上部にはガイド
ピンを設けることにより、フィンとの接合信頼性が向上
するよう作用する。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用い具体的
に説明する。

【０００９】図１は、マイクロファンをフィンの中央部
に埋め込んだ構造のフィンを搭載したピングリッドアレ
イパッケージ（以下ＰＧＡパッケージと称す）の一適用
例である。ＰＧＡパッケージ１はフィンを据え置き可能
とするため、フィンの位置決め用にパッケージ上面４隅
にガイドピンを設けた構成のＰＧＡパッケージである。
マイクロファンを埋め込んだフィンは、フィン２とマイ
クロファン３から構成され、フィンの上面中央部にマイ
クロファンを埋め込んで、フィンとマイクロファンとの
接合用ネジで固定されている。フィンは底面に接着剤１
０を塗布した後、位置決め用のガイド穴４を、ＰＧＡパ
ッケージのガイドピン５に挿入することで、ＰＧＡパッ
ケージ上面４隅のガイドピン５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄで
接合される。フィンはマイクロファンを埋め込むため、
中央部に３ｃｍＸ３ｃｍの範囲は放熱フィンを設置せ
ず、マイクロファンを取付可能な形状とする。マイクロ
ファンの埋め込みはフィンの中央部のマイクロファン取
付部に配置し、マイクロファンに設けられたネジ穴６と
フィンのネジ穴７にネジ８を挿入して、取付部８ａ，８
ｂで固定する。マイクロファンを中心として、前後に２
分割して４枚に分けられたフィン９は、マイクロファン
の羽根が回転した時の風向き方向と水平になるように配
置する。ファンに電源を供給し、回転による風力によ
り、フィンの放熱で温度上昇したフィン周囲の空気はフ
ィンの風向き方向に移動し、フィンの放熱効果が上がる
ことで、ＰＧＡパッケージを冷却できる。

【００１０】図２はマイクロファンをフィンの上面に配
置した構造を持つフィンを搭載したＰＧＡパッケージの
一適用例である。ＰＧＡパッケージ１１とマイクロファ
ン搭載フィン１２で構成されている。フィンとマイクロ
ファン接続用のネジ穴とネジで、マイクロファンをフィ
ンに取り付けて固定する方法の構造は前述と同様であ
る。フィンとＰＧＡパッケージの接合は接着剤１４で接
合される。マイクロファンはフィンの上面に接合し、マ
イクロファンの回転により、フィンの側面からフィン間
の隙間へと風の流入がおこり、さらに上面への風の流出
が行われ、ＰＧＡパッケージの放熱向上ができて冷却効
果が上がる。フィン上面にマイクロファンを配置するた
め、風はフィンの側面から取り入れる形状とする。

【００１１】図３はマイクロファンをフィンの側面に取
り付けた構造のフィンを搭載したＰＧＡパッケージの適
用例である。ＰＧＡパッケージの放熱フィンによる放熱
とマイクロファンの風力で強制空冷する効果は前述とか
わらない。

【００１２】マイクロファンの電源は、マイクロファン
上面に電源供給用の電源端子１８を配置する構造とし、
電源端子に接続された電源コードを通し電源を供給する
か、マイクロファンに電気的接触端子１５を有し、外部
給電端子１６に接続し、外部接続端子１６から外部給電
端子１７と接続されていることで、ＰＧＡパッケージか
ら電源供給する方法等の電源給電方法とする。

【００１３】

【発明の効果】本発明によれば、発熱量が多い多ピンＰ
ＧＡに搭載するフィンにおいて、フィンサイズを大きく
することなく効率よく冷却できるので、装置内での実装
上の物理的な制約の確保ができる効果。また、複数のパ
ッケージを実装している配線基板において、各々のパッ
ケージ毎に冷却が効率よくできるので、装置での全体空
冷を小規模にできる効果。

【図面の簡単な説明】

【図１】マイクロファンをフィンの中央内部に設置した
構造のフィンを搭載したＰＧＡパッケージの一適用例で
ある。

【図２】マイクロファンをフィンの上面に配置した構造
を持つフィンを搭載したＰＧＡパッケージの一適用例で
ある。

【図３】マイクロファンをフィンの側面に配置した構造
を持つフィンを搭載したＰＧＡパッケージの一適用例で
ある。

【符号の説明】

１…ＰＧＡパッケージ、 ２…フィン、 ３…マイクロファン、 ４…ガイド穴、 ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ…ガイドピン、 ６，７…ネジ穴、 ８，８ａ，８ｂ…ネジ、 ９…フィン、 １０…接着剤、 １１…ＰＧＡパッケージ、 １２…フィン、 １３…マイクロファン、 １４…接着剤、 １５…電気的接触端子、 １６…外部接続端子、 １７…外部接続端子。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 青森 厚吉 神奈川県海老名市下今泉810番地 株式会 社日立製作所オフィスシステム事業部内 (72)発明者 奥田 勝美 東京都小平市上水本町５丁目22番１号 株 式会社日立マイコンシステム内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】マイクロファンをフィンに装着した構造の
   フィンと、当該フィンを半導体封止材の上面に設置した
   ことを特徴とする半導体封止パッケージ。
2. 【請求項２】請求項１に記述の半導体封止パッケージに
   おいて、ＬＳＩチップの発熱を当該パッケージに設けた
   フィンにより放熱効果を高め、更にフィンに取り付けた
   マイクロファンにより強制空冷する冷却方法。
3. 【請求項３】請求項１に記述のマイクロファンにおい
   て、半導体封止パッケージより電源供給される構造、も
   しくは半導体封止パッケージ以外から電源供給される構
   造を持ち、マイクロファンの動力用電源として用いられ
   ることを特徴とした電源給電方法。