JPH07302865A - 半導体ic等のチップパッケージの放熱方法および放熱装置 - Google Patents

半導体ic等のチップパッケージの放熱方法および放熱装置

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JPH07302865A
JPH07302865A JP6111778A JP11177894A JPH07302865A JP H07302865 A JPH07302865 A JP H07302865A JP 6111778 A JP6111778 A JP 6111778A JP 11177894 A JP11177894 A JP 11177894A JP H07302865 A JPH07302865 A JP H07302865A
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JP
Japan
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semiconductor
chip package
heat
heat dissipation
heat sink
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JP6111778A
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Inventor
Hiroyuki Fujita
浩幸 藤多
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73253Bump and layer connectors

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  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体IC等を内蔵するシングルチップパッ
ケージやマルチチップ等のIC部品について、その放熱
効率を向上させることにより、ICの誤動作防止と長寿
命化とを図る。 【構成】 半導体IC等のチップパッケージと、ヒート
シンクと、プリント基板とを具備し、該プリント基板上
に実装され、反対面に前記ヒートシンクが取り付けられ
たチップパッケージを有する装置において、ヒートシン
クとプリント基板との間を、熱伝導率の高い部材で熱的
に結合する。 【効果】 高発熱体である動作中の半導体IC等のチッ
プパッケージの温度を、従来に比べて低く抑えることが
可能となり、ICの誤動作が防止されると共に、長寿命
化も達成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、高発熱体である半導
体IC等のチップパッケージの放熱方法および放熱装置
に係り、特に、半導体IC等を1個または複数個内蔵す
るQFP(Quad Flat Package),PGA(Pin Gr
id Array),BGA(Ball GridArray)等のシング
ルチップパッケージ、あるいは、ハイブリッドIC,M
CM(Multi Chip Module)等のIC部品から発生さ
れる熱を放出するために、IC部品の一面側をプリント
基板上に実装し、反対面に放熱用のヒートシンクを備え
た半導体IC等のチップパッケージについて、その放熱
効率を向上させることにより、半導体IC等の誤動作を
防止すると共に、長寿命化を可能にした放熱方法および
放熱装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、半導体IC等を1個または複
数個内蔵するQFP,PGA,BGA等のシングルチッ
プパッケージ、あるいはハイブリッドIC,MCM(マ
ルチチップモジュール)等のマルチチップのIC部品の
実装形態においては、IC部品をプリント基板上に実装
すると共に、プリント基板と反対の面に放熱用のヒート
シンクが取り付けられている。次に、従来の半導体IC
等のチップパッケージの実装形態を、図を用いて説明す
る。ここでは、半導体IC等のマルチチップの実装形態
を示す。
【0003】図3は、従来の高発熱ICのマルチチップ
について、その実装形態の一例を示す側面図である。図
において、1はヒートシンク、2は半導体実装基板、3
は高発熱半導体ベアチップ、4はボンディングワイヤ、
5はプリント基板、6は電気用ピン、黒矢印は熱の伝導
方向を示す。
【0004】従来の実装形態では、この図3に示すよう
に、例えば高発熱ICのマルチチップである高発熱半導
体ベアチップ3は、例えばセラミックス等で構成された
半導体実装基板2上に、ボンディングワイヤ4によって
固定されている。ボンディングワイヤ4は、例えばAg
ペースト等によってダイボンドされており、ワイヤボン
ディングが施された構成である。
【0005】この半導体実装基板2は、高発熱半導体ベ
アチップ3が実装されている一面の反対面に、ヒートシ
ンク1が取付けられている。ヒートシンク1は、半導体
実装基板2よりも対向面積が大きいので、半導体実装基
板2の側方に伸びた形状をしており、ヒートシンク1の
中央(半導体実装基板2が存在する部分)で、例えばロ
ウ付け等によって半導体実装基板2と密着された状態で
接着されている。
【0006】このように構成することによって、高発熱
半導体ベアチップ3から発生した熱が、半導体実装基板
2を介してヒートシンク1へ伝わり、ヒートシンク1に
よって空気中に放熱され、高発熱半導体ベアチップ3の
空冷が行われる。しかしながら、ヒートシンク1は、熱
伝導率が良好な、例えばCu−W(熱伝導率210w/
m℃)等の高熱伝導体で形成されていても、空気の熱伝
導率は非常に悪い(空気の熱伝導率0.03w/m℃)
ので、ヒートシンク1から空気中への放熱は、余り良好
ではない。
【0007】その上、半導体実装基板2も、必ずしも熱
伝導率が良好とは限らず、例えばセラミック(熱伝導率
38w/m℃)等の熱伝導率の低い材料で構成されてい
る場合には、厚み方向については、寸法が小である(薄
い)から一応熱は伝わるが、長手方向については、寸法
が大であるため、熱が伝わり難くて放熱効率が良くな
い、という問題があった。なお、電気用ピン6を放熱用
として兼用しても、電気用ピン6による放熱効果は余り
期待できない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】この発明では、従来の
半導体IC等のチップパッケージを有する装置では、ヒ
ートシンクを採用しても、放熱効果が余り期待できない
ために、ICの誤動作や短寿命化の一因になる、という
不都合を解決し、簡単な構成の安価な手段で、放熱効果
の高い放熱方法および放熱装置を提供することを目的と
する(請求項1から請求項6の発明)。
【0009】
【課題を解決するための手段】この発明は、第1に、少
なくとも、半導体IC等のチップパッケージと、ヒート
シンクと、プリント基板とを具備し、該プリント基板上
に実装され、反対面に前記ヒートシンクが取り付けられ
たチップパッケージを有する装置において、前記ヒート
シンクとプリント基板との間を、熱伝導率の高い部材で
熱的に結合した半導体IC等のチップパッケージの放熱
方法である。
【0010】第2に、少なくとも、半導体IC等のチッ
プパッケージと、ヒートシンクと、プリント基板とを具
備し、該プリント基板上に実装され、反対面に前記ヒー
トシンクが取り付けられたチップパッケージを有する装
置において、前記ヒートシンクとプリント基板との間
で、前記チップパッケージと接触しない外方に熱伝導率
の高い部材を設けた構成である。
【0011】第3に、上記第2のチップパッケージの放
熱装置において、上記熱伝導率の高い部材は、棒状に形
成された形状であり、かつ、複数本であるように構成し
ている。
【0012】第4に、上記第2のチップパッケージの放
熱装置において、上記熱伝導率の高い部材は、棒状部の
直径が、上記プリント基板と半導体IC等のチップパッ
ケージとの間を電気的に接続するピン部材の直径より大
であるように構成している。
【0013】第5に、上記第2および/または第3のチ
ップパッケージの放熱装置において、上記熱伝導率の高
い部材は、ヒートシンクより熱伝導率の大きい材料で構
成している。
【0014】第6に、上記第2から第5のチップパッケ
ージの放熱装置において、上記半導体IC等のチップパ
ッケージは、半導体IC等を1個または複数個内蔵する
QFP,PGA,MCM等のシングルチップパッケー
ジ、あるいは、ハイブリッドIC、マルチチップモジュ
ールである構成である。
【0015】
【作用】この発明では、プリント基板の放熱効果が、ヒ
ートシンクの放熱効果に比べて比較的大きい点に着目し
て、ヒートシンクとプリント基板との間を熱伝導率の高
い部材(放熱専用ピン)によって熱的に直結することに
より、ヒートシンクだけでなく、プリント基板でも放熱
作用が行えるようにして、高効率の放熱を可能にしてい
る。詳しくいえば、ヒートシンクとプリント基板とを熱
的に直接結合するために、放熱専用ピンのような熱伝導
率の高い部材を付加している。
【0016】この放熱専用ピンは、ヒートシンクと同一
材料または同等以上の熱伝導率を持つ材料によって一体
成形またはハンダ付け等で構成され、この放熱専用ピン
の両端をそれぞれヒートシンクとプリント基板とへハン
ダ付け等により固定する。したがって、従来と同様の放
熱作用を行うヒートシンクから、放熱専用ピンを介して
積極的にプリント基板へ熱を逃がすことが可能となり、
高発熱ICの温度を低く抑えることができる。
【0017】
【実施例】次に、この発明の半導体IC等のチップパッ
ケージの放熱方法および放熱装置について、その実施例
を詳しく説明する。この実施例は、請求項1から請求項
6の発明に対応している。
【0018】図1は、この発明の半導体IC等のチップ
パッケージの放熱装置について、その一実施例を示す側
面図である。図における符号は図3と同様であり、ま
た、11は放熱専用ピンを示す。
【0019】この図1の構成は、放熱専用ピン11が付
加された点を除けば、従来例として図3に示した半導体
IC等のチップパッケージの実装形態に対応している。
新たに付加された放熱専用ピン11は、ヒートシンク1
と同一材料または同等以上の熱伝導率を持つ材料によっ
て構成されており(請求項5の発明)、この放熱専用ピ
ン11の一端は、ヒートシンク1の下方で高発熱半導体
ベアチップ3の外側(正確にいえば、高発熱半導体ベア
チップ3よりも大きな対向面積を有している半導体実装
基板2の外側)で、プリント基板5と対向しているヒー
トシンク1の面上で直接接着され、他端はプリント基板
5と直接接着される(請求項1と請求項2の発明)。
【0020】図2は、図1に示したこの発明の半導体I
C等のチップパッケージの放熱装置について、その実装
形態を詳しく示す斜視図である。図における符号は、図
1と同様である。
【0021】この図2からも明らかなように、ヒートシ
ンク1とプリント基板5との間に、両者の間を熱的に直
接接続する複数個の放熱専用ピン11が設けられてい
る。これらの放熱専用ピン11は、その数をできるだけ
多くする方が放熱効果を高める上で有効であり、また、
その径は、できるだけ太くする方が、放熱効果を一層大
きくすることができる(請求項3と請求項4の発明)。
【0022】しかし、その長さは、逆に短い方が、一層
大きな効果を奏する。図1と図2に示した半導体IC等
のチップパッケージを、プリント基板5に実装する場合
には、従来の電気用ピン6の場合と同様に、プリント基
板5の放熱専用ピン11に対向する位置に設けた穴に、
放熱専用ピン11の一端を挿入し、ハンダ等によって固
定すればよい。
【0023】図1と図2の構成によれば、高発熱半導体
ベアチップ3から発生した熱は、半導体実装基板2を介
してヒートシンク1に伝わり、その一部は空気中に放熱
されるが、他の一部は放熱専用ピン11を経由してプリ
ント基板5へ伝わり、ここで放熱される。プリント基板
5の熱伝導率は、例えばFR−4の場合、5w/m℃で
あり、G−10の場合、18w/m℃である。
【0024】このように、プリント基板5は、空気の
0.03w/m℃に比べてその熱伝導率がはるかに高い
ので、ヒートシンク1から放熱専用ピン11を経由して
プリント基板5側へ効率良く伝達され、ここで放熱され
る。したがって、従来の装置に比べて、高発熱ICであ
る高発熱半導体ベアチップ3の温度を、低く抑えること
が可能になる。
【0025】その結果、ICの誤動作が防止され、ま
た、長寿命化を達成することが可能となる。ここで、半
導体実装基板2の材質に関して説明すれば、上述したセ
ラミックスの使用が可能であるだけでなく、ヒートシン
ク1と同じ材料(例えばCu−W)に比べて、熱伝導率
の低いあらゆる材料からなる基板、例えばシリコン基板
(熱伝導率105w/m℃)や、有機基板(熱伝導率5
〜18w/m℃)等を使用することができる。
【0026】なお、以上の実施例では、半導体IC等の
チップパッケージとして、ハイブリッドICやマルチチ
ップモジュール等の、いわゆるマルチチップを中心に説
明した。しかし、これらのチップパッケージ、いわゆる
マルチチップの実装形態に適用できるだけでなく、QF
B,PGA,BGA等のシングルチップパッケージの場
合でも、ヒートシンクが実装されているチップパッケー
ジには、全て適用することが可能であり(請求項6の発
明)、この発明は、これら全てのIC部品の放熱方法お
よび放熱装置を包含することはいうまでもない。
【0027】
【発明の効果】この発明の半導体IC等のチップパッケ
ージの放熱方法および放熱装置では、ヒートシンクの外
周領域、すなわち、高発熱体である半導体IC等のパッ
ケージやモジュールの外部から側方へせりだしたヒート
シンクの一面と、この面に対向して配置されたプリント
基板側との間に、1本あるいは複数本の放熱専用ピンを
設けている。そのため、半導体IC等のチップパッケー
ジで発生した熱が、放熱用のヒートシンク側から放熱専
用ピンを介して、プリント基板側へ積極的に伝達され
る。
【0028】すなわち、高発熱源である半導体IC等の
チップパッケージからの熱が、単にヒートシンクだけで
なく、このヒートシンクから放熱専用ピンを経由してプ
リント基板へと効率良く伝達されて、プリント基板から
も放熱される。したがって、高発熱体である動作中の半
導体IC等のチップパッケージの温度を、従来に比べて
低く抑えることが可能となり、ICの誤動作が防止され
ると共に、長寿命化も達成される。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の半導体IC等のチップパッケージの
放熱装置について、その一実施例を示す側面図である。
【図2】図1に示したこの発明の半導体IC等のチップ
パッケージの放熱装置について、その実装形態を詳しく
示す斜視図である。
【図3】従来の高発熱ICのマルチチップについて、そ
の実装形態の一例を示す側面図である。
【符号の説明】
1 ヒートシンク 2 半導体実装基板 3 高発熱半導体ベアチップ 4 ボンディングワイヤ 5 プリント基板 6 電気用ピン 11 放熱専用ピン

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも、半導体IC等のチップパッ
    ケージと、ヒートシンクと、プリント基板とを具備し、
    該プリント基板上に実装され、反対面に前記ヒートシン
    クが取り付けられたチップパッケージを有する装置にお
    いて、 前記ヒートシンクとプリント基板との間を、熱伝導率の
    高い部材で熱的に結合したことを特徴とする半導体IC
    等のチップパッケージの放熱方法。
  2. 【請求項2】 少なくとも、半導体IC等のチップパッ
    ケージと、ヒートシンクと、プリント基板とを具備し、
    該プリント基板上に実装され、反対面に前記ヒートシン
    クが取り付けられたチップパッケージを有する装置にお
    いて、 前記ヒートシンクとプリント基板との間で、前記チップ
    パッケージと接触しない外周位置に、熱伝導率の高い部
    材を設けたことを特徴とする半導体IC等のチップパッ
    ケージの放熱装置。
  3. 【請求項3】 請求項2のチップパッケージの放熱装置
    において、 上記熱伝導率の高い部材は、棒状に形成された形状であ
    り、かつ、複数本であることを特徴とする半導体IC等
    のチップパッケージの放熱装置。
  4. 【請求項4】 請求項2のチップパッケージの放熱装置
    において、 上記熱伝導率の高い部材は、棒状部の直径が、上記プリ
    ント基板と半導体IC等のチップパッケージとの間を電
    気的に接続するピン部材の直径より大であることを特徴
    とする半導体IC等のチップパッケージの放熱装置。
  5. 【請求項5】 請求項2および/または請求項3のチッ
    プパッケージの放熱装置において、 上記熱伝導率の高い部材は、ヒートシンクより熱伝導率
    の大きい材料で構成されていることを特徴とするチップ
    パッケージの放熱装置。
  6. 【請求項6】 請求項2から請求項5のチップパッケー
    ジの放熱装置において、 上記半導体IC等のチップパッケージは、半導体IC等
    を1個または複数個内蔵するQFP,PGA,BGA等
    のシングルチップパッケージ、あるいは、ハイブリッド
    IC、マルチチップモジュールであることを特徴とする
    半導体IC等のチップパッケージの放熱装置。
JP6111778A 1994-04-28 1994-04-28 半導体ic等のチップパッケージの放熱方法および放熱装置 Pending JPH07302865A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100362654C (zh) * 2003-12-12 2008-01-16 矽统科技股份有限公司 具有散热装置的球栅阵列封装
JP2011015513A (ja) * 2009-07-01 2011-01-20 Mitsubishi Electric Corp 回転電機

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100362654C (zh) * 2003-12-12 2008-01-16 矽统科技股份有限公司 具有散热装置的球栅阵列封装
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