JPH09139450A - ヒートシンクの固定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 生産性および保守性が良好であり、かつＩＣ
チップへの無用なストレスを加えることがないヒートシ
ンクの固定方法を提供する。 【解決手段】 基板１１にねじ２１の外径よりやや大き
い貫通穴２３を形成し、基板１１の背後からねじ２１を
圧縮コイルばね２２および貫通穴２３に通し、ねじ２１
の頭部分と基板１１との間に圧縮コイルばね２２を挟ん
だ状態とする。ねじ２１の先端部分はヒートシンク１７
のねじ穴１７ａに螺入させる。これにより、ねじ２１
は、圧縮コイルばね２２によって基板１１から抜ける方
向（図中の上方）に付勢される。ねじ２１を締めつける
ことによってヒートシンク１７がＩＣチップ１２の側に
押しつけられ、ヒートシンク１７は圧縮コイルばね２２
のばね力によってＩＣチップ１２の上面に柔軟に密着固
定される。ＩＣチップ１２にストレスが加わることがな
く、リードピンの半田クラックやリードピン折れ等の不
都合を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積装置の
放熱に用いられるヒートシンクの固定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、フラットパッケージＩＣ等の半
導体集積装置（以下、ＩＣチップという。）を基板に実
装する場合には、ＩＣチップ上に放熱用のヒートシンク
が装着されることが多いが、従来、この種のヒートシン
クの固定方法は以下のようであった。

【０００３】第１の方法は、ねじ等によってヒートシン
クを基板に固定する方法である。すなわち、例えば図３
に示したように、基板１０１上にリードピン１０２が半
田付けされたＩＣチップ１０３の上面に凸状に屈曲させ
たヒートシンク１０４の下面を密着させた状態で、ねじ
１０５によってヒートシンク１０４の脚部を基板１０１
に固定する。この場合、ヒートシンク１０４の脚部には
ねじ穴が設けられており、ねじ１０５を基板１０１の反
対側（下側）から通してヒートシンク１０４の脚部のね
じ穴に螺入することでヒートシンク１０４をＩＣチップ
１０３に密接させる。また、図４に示したように、片面
が波状の放熱面であるようなヒートシンク１１４の他面
にＩＣチップ１０３と同じ高さのリブ１０６を設けると
共に、このリブ１０６にねじ穴を形成し、ねじ１０５を
基板１０１の反対側から通してリブ１０６のねじ穴に螺
入することでヒートシンク１１４の下面をＩＣチップ１
０３の上面に密接させる方法もある。これにより、ＩＣ
チップ１０３で発生した熱はヒートシンク１０４に伝わ
り、さらに空間に放射される。

【０００４】第２の方法は、接着によってヒートシンク
をＩＣチップに直接固定する方法である。すなわち、例
えば図５に示したように、基板１０１上にリードピン１
０２が半田付けされたＩＣチップ１０３の上面と、片面
が波状の放熱面であるヒートシンク１２４の他面とを接
着剤により接着する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
第１の方法では、ＩＣチップの高さ、ＩＣチップ上面の
傾斜、およびヒートシンク自体の寸法のばらつき等によ
り、ヒートシンクを固定した状態においてＩＣチップの
リードピンにストレスが加わり、その結果、リードピン
の半田にクラックが生じたり、リードピンが折れる等の
問題が生ずるおそれがある。あるいは、ヒートシンクと
ＩＣチップの表面との間に隙間が生ずる場合には、熱伝
導性が不良となり、十分な放熱ができないこととなる。

【０００６】一方、第２の方法では、上記したストレス
の問題はないが、ヒートシンクを接着によりＩＣチップ
上面に固定することから、ヒートシンクの着脱ができ
ず、サービス性、メインテナンス性において劣る。しか
も、接着工程自体が生産性の劣る作業であるため、生産
効率上も問題がある。また、ＩＣチップの冷却効率を上
げるためには、一般にヒートシンクの外形をＩＣチップ
に比べて大きくすればよいが、この場合には、ＩＣチッ
プのリードピンがヒートシンクで隠れてしまうため、ヒ
ートシンク固定後はリードピンの可視的チェックができ
なくなるという問題もあった。

【０００７】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その課題は、生産性および保守性が良好であり、
かつＩＣチップへの無用なストレスを加えることがない
ヒートシンクの固定方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のヒートシ
ンクの固定方法は、半導体集積装置で生じた熱を放熱さ
せるためのヒートシンクの固定方法であって、基板上に
半田付けして配置した半導体集積装置の上に、所定箇所
のねじ穴を形成したヒートシンクを配置し、前記基板の
背後から、所定のばね力を有する圧縮コイルばねと基板
に設けた貫通穴とを通して、ねじ部材を前記ヒートシン
クのねじ穴に螺入し、前記ねじ部材を前記基板から抜け
る方向に付勢する前記圧縮コイルばねのばね力によっ
て、前記ヒートシンクを前記半導体集積回路の上面に密
着固定するように構成したものである。

【０００９】このヒートシンクの固定方法では、ヒート
シンクは、圧縮コイルばねのばね力によって半導体集積
回路の上面に柔軟に密着固定される。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００１１】図１は本発明の一実施の形態に係るヒート
シンクの固定方法を適用したＩＣ基板アッセンブリを表
すもので、例えばビデオカメラ等の電子機器に用いられ
るものである。但し、本発明のヒートシンクの固定方法
は、上記分野に限定されるものではなく、広く民生用お
よび産業用の各種機器に適用可能であることはいうまで
もない。なお、本図（ａ）は側面から見た状態を表し、
（ｂ）は正面から見た状態を表すものである。

【００１２】これらの図に示したように、基板１１上に
は、フラットパッケージ型のＩＣチップ１２〜１６が装
着され、それぞれのリードピンは基板上の所定の回路パ
ターンに半田付けされている。ＩＣチップ１２，１３の
上には、それぞれに対応してヒートシンク１７，１８
が、配置されている。ヒートシンク１７には、一方の対
角線上の隅に２箇所のねじ穴が設けられ、このねじ穴に
基板１１の背後からねじを螺入することで、ＩＣチップ
１２の上面とヒートシンク１７の下面とが密接するよう
にヒートシンク１７を固定している。ＩＣチップ１３お
よびヒートシンク１８についても同様である。

【００１３】次に、図２を参照して、このようなヒート
シンクの固定方法の作用を説明する。

【００１４】図２は、図１におけるＡ−Ａ′線に沿った
断面を拡大して表すものである。この図に示したよう
に、基板１１には、ねじ２１の外径よりやや大きい貫通
穴２３が形成され、この貫通穴２３を、基板１１の背後
からねじ２１が圧縮コイルばね２２を介して貫通してい
る。すなわち、ねじ２１の頭部分と基板１１との間に圧
縮コイルばね２２が挟まれた状態となっている。これに
より、ねじ２１は、圧縮コイルばね２２によって基板１
１から抜ける方向（図中の上方）に付勢されるようにな
っている。ねじ２１の先端部分はヒートシンク１７のね
じ穴１７ａに螺入されており、ねじ２１を締めつけるこ
とによってヒートシンク１７をＩＣチップ１２の側に押
し付けることができるようになっている。但し、ねじ２
１をいっぱいに締めつけた状態（ねじが形成された部分
をすべて螺入した状態）においても、圧縮コイルばね２
２のコイル線材間には多少の余裕（隙間）が残るように
なっている。ヒートシンク１７の他方のねじ穴部分、お
よびヒートシンク１８の２つのねじ穴部分の固定につい
ても同様である。

【００１５】圧縮コイルばね２２のばね圧は、ＩＣチッ
プ１２に対するヒートシンク１７の密着力が例えば約１
００グラムになるように設定する。但し、これに限定す
るものではなく、必要に応じてばね圧を強弱様々に変更
することは可能である。なお、ＩＣチップとヒートシン
クとの密着力は圧縮コイルばね２２自体のばね強度（ば
ね線材径）を変えることで種々に設定可能であるが、そ
のほか、ねじ２１の頭と基板１１との距離ｄを変えるこ
とによっても調整可能である。

【００１６】このように、本実施の形態では、２つの圧
縮コイルばね２２のばね作用によってヒートシンク１７
をＩＣチップ１２に柔軟に密着させるようにしているた
め、ＩＣチップ１２の特定箇所のみがヒートシンク１７
によって強く押されてストレスが生ずるという事態が回
避され、ＩＣチップ１２の表面全体にわたってほぼ均一
な力でヒートシンク１７が密着することとなる。このた
め、ストレスによるＩＣチップ１２のリードピンの半田
クラックやリードピン折れ等の不都合を防止することが
できる。

【００１７】なお、本実施の形態では、ヒートシンクを
２箇所でねじ止めするようにしたが、これに限定するも
のではなく、それ以上の箇所でねじ止めするようにして
もよい。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載のヒ
ートシンクの固定方法によれば、ヒートシンクを圧縮コ
イルばねのばね力によって半導体集積装置の上面に柔軟
に密着固定させるようにしたので、半導体集積装置にス
トレスが加わるという事態が回避され、リードピンの半
田クラックやリードピン折れ等の不都合を防止すること
ができる。また、従来の接着による方法と異なり、生産
性にも優れているという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係るヒートシンクの固
定方法を適用したＩＣ基板アッセンブリを表す図であ
る。

【図２】図１のＡ−Ａ′線に沿った拡大断面図である。

【図３】従来のヒートシンクの固定方法を表す図であ
る。

【図４】従来の他のヒートシンクの固定方法を表す図で
ある。

【図５】従来の更に他のヒートシンクの固定方法を表す
図である。

【符号の説明】

１１ 基板 １２，１３ ＩＣチップ １７ ヒートシンク ２１ ねじ ２２ 圧縮コイルばね

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体集積装置で生じた熱を放熱させる
   ためのヒートシンクの固定方法であって、 基板上に半田付けして配置した半導体集積装置の上に、
   所定箇所のねじ穴を形成したヒートシンクを配置し、 前記基板の背後から、所定のばね力を有する圧縮コイル
   ばねと基板に設けた貫通穴とを通して、ねじ部材を前記
   ヒートシンクのねじ穴に螺入し、 前記ねじ部材を前記基板から抜ける方向に付勢する前記
   圧縮コイルばねのばね力によって、前記ヒートシンクを
   前記半導体集積装置の上面に密着固定するようにしたこ
   とを特徴とするヒートシンクの固定方法。