JPH09172113A - 半導体装置用ヒートシンク - Google Patents
半導体装置用ヒートシンクInfo
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- JPH09172113A JPH09172113A JP7328815A JP32881595A JPH09172113A JP H09172113 A JPH09172113 A JP H09172113A JP 7328815 A JP7328815 A JP 7328815A JP 32881595 A JP32881595 A JP 32881595A JP H09172113 A JPH09172113 A JP H09172113A
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- Japan
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- fan
- heat sink
- semiconductor device
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
- H01L23/467—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing gases, e.g. air
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- 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
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体装置に搭載して冷却効率を高くするよ
うな半導体装置用ヒートシンクを提供する。 【解決手段】 半導体装置用ヒートシンクの構造につい
て、フィン群1と送風用ファンとを有し、フィン群はベ
ース上にプレートまたはピンが縦に多数配列された形状
をしている。送風用ファンは、ファン回転機構と遠心フ
ァン2からなり、フィン群および遠心ファンにはカバー
3、4が設けられている。また、遠心ファンのカバーの
回転方向には、空気吸入口5が設置されている構造とな
っている。従来のように軸流ファンではなくて遠心ファ
ンを搭載し、さらにヒートシンクおよびファンに、空気
が外部に漏れないようにするためのカバーを設け、ファ
ンカバーの側面に空気吸入口を設けている。これによ
り、放熱性能の向上、ヒートシンクの小型化、電子機器
の小型化を達成することが可能となる。
うな半導体装置用ヒートシンクを提供する。 【解決手段】 半導体装置用ヒートシンクの構造につい
て、フィン群1と送風用ファンとを有し、フィン群はベ
ース上にプレートまたはピンが縦に多数配列された形状
をしている。送風用ファンは、ファン回転機構と遠心フ
ァン2からなり、フィン群および遠心ファンにはカバー
3、4が設けられている。また、遠心ファンのカバーの
回転方向には、空気吸入口5が設置されている構造とな
っている。従来のように軸流ファンではなくて遠心ファ
ンを搭載し、さらにヒートシンクおよびファンに、空気
が外部に漏れないようにするためのカバーを設け、ファ
ンカバーの側面に空気吸入口を設けている。これによ
り、放熱性能の向上、ヒートシンクの小型化、電子機器
の小型化を達成することが可能となる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はICチップやLSI
チップなどのチップを搭載する半導体装置用のヒートシ
ンクに関するものである。
チップなどのチップを搭載する半導体装置用のヒートシ
ンクに関するものである。
【0002】
【従来の技術】最近の高度な半導体素子は、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も、半導体チップ
のボンディング技術の導入などにより高度な実装技術が
必要な領域へと発展してきている。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。
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も、半導体チップ
のボンディング技術の導入などにより高度な実装技術が
必要な領域へと発展してきている。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、このように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するが、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するが、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、前述の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。さらに、最近ではヒートシンクの上面に空
冷用のファンを直接搭載して、放熱性能を上げているも
のも存在する。
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。さらに、最近ではヒートシンクの上面に空
冷用のファンを直接搭載して、放熱性能を上げているも
のも存在する。
【0005】図3は従来の半導体装置用ヒートシンクの
一例の斜視図である。図において、1はフィンで、この
上に送風用の軸流ファン2が設置されている。フィン1
はアルミニウム、銅などの熱伝導性の良い材料で構成さ
れている。また、軸流ファン2は下方に送風するように
設置されており、フィンに空気が衝突する構造となって
いる。現在、このような構造の半導体装置用ヒートシン
クが製作されており、コンピュータ、交換機内の高パワ
ー半導体パッケージの冷却用に使用されている。
一例の斜視図である。図において、1はフィンで、この
上に送風用の軸流ファン2が設置されている。フィン1
はアルミニウム、銅などの熱伝導性の良い材料で構成さ
れている。また、軸流ファン2は下方に送風するように
設置されており、フィンに空気が衝突する構造となって
いる。現在、このような構造の半導体装置用ヒートシン
クが製作されており、コンピュータ、交換機内の高パワ
ー半導体パッケージの冷却用に使用されている。
【0006】また、その他の従来のヒートシンクの例と
しては、特開平2−58900号公報、特開昭64−1
3751号公報で公開されているように、空冷用のファ
ンとして、軸流ファンではなくシロッコファンや遠心フ
ァンを用いて冷却するヒートシンクもある。
しては、特開平2−58900号公報、特開昭64−1
3751号公報で公開されているように、空冷用のファ
ンとして、軸流ファンではなくシロッコファンや遠心フ
ァンを用いて冷却するヒートシンクもある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような構造の半導体装置用ヒートシンクでは、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、半導体
装置内の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。
ような構造の半導体装置用ヒートシンクでは、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、半導体
装置内の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】また、軸流ファンへの空気の取り込みは上
方から行うため、性能を発揮するためにはヒートシンク
の上方に数cm以上の空間を設けなければならなくなり、
高密度実装に適さず、装置が大型化してしまう問題があ
った。
方から行うため、性能を発揮するためにはヒートシンク
の上方に数cm以上の空間を設けなければならなくなり、
高密度実装に適さず、装置が大型化してしまう問題があ
った。
【0009】本発明の目的は、発熱量の大きな高集積化
LSIチップを搭載した半導体装置に搭載しても、動作
時のチップの温度上昇を抑制し、放熱効果が十分で信頼
性が高く、且つ、装置内に組み込んだときに占有体積が
小さいヒートシンクを提供することにある。
LSIチップを搭載した半導体装置に搭載しても、動作
時のチップの温度上昇を抑制し、放熱効果が十分で信頼
性が高く、且つ、装置内に組み込んだときに占有体積が
小さいヒートシンクを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の半導体装置用ヒートシンクにおいては、フ
ィン群と送風用ファンとを有する半導体装置用ヒートシ
ンクであって、フィン群は平板上に多数のピンまたはプ
レートが配列された形状をしており、フィン群は空気流
入口と空気流出口が一つづつありその他の面にはカバー
が設けられており、送風用ファンはファン回転機構と遠
心ファンからなり、遠心ファンにはカバーと空気吸入口
が設けられ、空気吸入口は遠心ファンの回転方向に設け
られている構造を特徴とする。
め、本発明の半導体装置用ヒートシンクにおいては、フ
ィン群と送風用ファンとを有する半導体装置用ヒートシ
ンクであって、フィン群は平板上に多数のピンまたはプ
レートが配列された形状をしており、フィン群は空気流
入口と空気流出口が一つづつありその他の面にはカバー
が設けられており、送風用ファンはファン回転機構と遠
心ファンからなり、遠心ファンにはカバーと空気吸入口
が設けられ、空気吸入口は遠心ファンの回転方向に設け
られている構造を特徴とする。
【0011】本発明の半導体装置用ヒートシンクでは、
ヒートシンクのフィン隙間が小さくなっても十分な量の
空気が通過するように、従来のような軸流ファンではな
くて遠心ファンを搭載し、さらにヒートシンクおよびフ
ァンに、空気が外部に漏れないようにするためのカバー
を設ける。これにより、ヒートシンクの高性能化が可能
となる。さらに、ファンへの空気の吸入口は、ファンの
回転方向を設けるため、ヒートシンクに対して側面に空
気の吸入口があることになり、電子機器内に組み込んだ
ときに小型化が可能となる。
ヒートシンクのフィン隙間が小さくなっても十分な量の
空気が通過するように、従来のような軸流ファンではな
くて遠心ファンを搭載し、さらにヒートシンクおよびフ
ァンに、空気が外部に漏れないようにするためのカバー
を設ける。これにより、ヒートシンクの高性能化が可能
となる。さらに、ファンへの空気の吸入口は、ファンの
回転方向を設けるため、ヒートシンクに対して側面に空
気の吸入口があることになり、電子機器内に組み込んだ
ときに小型化が可能となる。
【0012】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
て図面を参照して説明する。
【0013】図1および図2はそれぞれ本発明の一実施
例を示す断面図および斜視図である。図において、1は
放熱用のフィンであり、プレートが複数個縦に並んだ形
状をしており、材質はアルミニウムである。2は遠心フ
ァンであり、内部にあるファンモータによって回転し、
フィン群のある方向に空気を送ることができる。3は遠
心ファン2の周囲に設けられたファンカバーであり、外
部に空気が漏れない構造となっている。また、フィン1
の周辺にもフィンカバー4が設置されており、こちらも
空気が外部に漏れない構造となっている。遠心ファン2
の回転方向の側面には空気吸入口5が設けられており、
遠心ファンはこの部分から空気を吸い込み、フィンが配
列されている方向に空気を送り込む構造となっている。
このような構造により、遠心ファン2を回転させること
により、フィンの隙間を非常に小さくしても、フィンの
隙間の空気の圧力降下を少なくして空気量を減らさずに
空気を流すことが可能となり、結果として放熱効率が飛
躍的に向上する。さらに、空気吸入口5が側面にあるた
め、ヒートシンク上方に空気吸入のための空間を設ける
必要がなくなり、結果として機器内部の高密度化が可能
となる。
例を示す断面図および斜視図である。図において、1は
放熱用のフィンであり、プレートが複数個縦に並んだ形
状をしており、材質はアルミニウムである。2は遠心フ
ァンであり、内部にあるファンモータによって回転し、
フィン群のある方向に空気を送ることができる。3は遠
心ファン2の周囲に設けられたファンカバーであり、外
部に空気が漏れない構造となっている。また、フィン1
の周辺にもフィンカバー4が設置されており、こちらも
空気が外部に漏れない構造となっている。遠心ファン2
の回転方向の側面には空気吸入口5が設けられており、
遠心ファンはこの部分から空気を吸い込み、フィンが配
列されている方向に空気を送り込む構造となっている。
このような構造により、遠心ファン2を回転させること
により、フィンの隙間を非常に小さくしても、フィンの
隙間の空気の圧力降下を少なくして空気量を減らさずに
空気を流すことが可能となり、結果として放熱効率が飛
躍的に向上する。さらに、空気吸入口5が側面にあるた
め、ヒートシンク上方に空気吸入のための空間を設ける
必要がなくなり、結果として機器内部の高密度化が可能
となる。
【0014】従来の例として、前述の特開平2−589
00号公報に掲載されている電子機器ユニットの冷却装
置では、空冷のための送風にシロッコファンを使用して
いるが、シロッコファンを用いると、ファンの回転直径
の分だけ冷却のためのスペースが必要になり、大きな流
量を得るためには大きな直径のファンを搭載しなければ
ならず、結果として電子機器の装置全体が大きくなって
しまう。さらに特開昭64−13751号公報に掲載さ
れている電力用半導体回路ユニットの場合は、本発明と
同じように空冷のためのファンとして遠心ファンを用い
ているが、本発明のヒートシンクと異なるのは、ファン
へ空気を吸入するための吸入口の位置である。この文献
の実施例では、空気吸入口は上面に設けられているが、
本発明のヒートシンクでは、空気吸入口は側面に設けら
れている。従って、本発明の半導体装置用ヒートシンク
では、従来のように半導体装置の上面に空気吸入のため
の空間を設ける必要がなく、半導体装置を複数個搭載し
た電子機器として従来よりも小型化が可能となる。
00号公報に掲載されている電子機器ユニットの冷却装
置では、空冷のための送風にシロッコファンを使用して
いるが、シロッコファンを用いると、ファンの回転直径
の分だけ冷却のためのスペースが必要になり、大きな流
量を得るためには大きな直径のファンを搭載しなければ
ならず、結果として電子機器の装置全体が大きくなって
しまう。さらに特開昭64−13751号公報に掲載さ
れている電力用半導体回路ユニットの場合は、本発明と
同じように空冷のためのファンとして遠心ファンを用い
ているが、本発明のヒートシンクと異なるのは、ファン
へ空気を吸入するための吸入口の位置である。この文献
の実施例では、空気吸入口は上面に設けられているが、
本発明のヒートシンクでは、空気吸入口は側面に設けら
れている。従って、本発明の半導体装置用ヒートシンク
では、従来のように半導体装置の上面に空気吸入のため
の空間を設ける必要がなく、半導体装置を複数個搭載し
た電子機器として従来よりも小型化が可能となる。
【0015】本発明の、遠心ファンによりフィン群に空
気を送る構造の半導体装置用ヒートシンクを搭載した半
導体装置と、従来の構造の半導体装置用ヒートシンクを
搭載した半導体装置の熱抵抗を実験で比較した。本発明
のヒートシンクを搭載した半導体装置では、モータを定
格電圧で回転させたときの熱抵抗は1.6℃/Wであっ
た。これに対して従来の軸流ファン型ヒートシンクを搭
載した半導体装置では、熱抵抗は2.0℃/Wであっ
た。以上より、従来の軸流ファン型ヒートシンクより
も、本発明の遠心ファンを搭載した構造のヒートシンク
の方が放熱効率が大きくなることがわかった。
気を送る構造の半導体装置用ヒートシンクを搭載した半
導体装置と、従来の構造の半導体装置用ヒートシンクを
搭載した半導体装置の熱抵抗を実験で比較した。本発明
のヒートシンクを搭載した半導体装置では、モータを定
格電圧で回転させたときの熱抵抗は1.6℃/Wであっ
た。これに対して従来の軸流ファン型ヒートシンクを搭
載した半導体装置では、熱抵抗は2.0℃/Wであっ
た。以上より、従来の軸流ファン型ヒートシンクより
も、本発明の遠心ファンを搭載した構造のヒートシンク
の方が放熱効率が大きくなることがわかった。
【0016】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の場合の例を説明してきた
が、これに限らず熱伝導率の良い材料ならば本発明の効
果を十分に満足できることは明らかである。また、遠心
ファンを回転させるためにモータを用いているが、これ
についても回転させる機構を持つものであればモータに
限らず任意の装置でよい。
ク材料としてはアルミニウムの場合の例を説明してきた
が、これに限らず熱伝導率の良い材料ならば本発明の効
果を十分に満足できることは明らかである。また、遠心
ファンを回転させるためにモータを用いているが、これ
についても回転させる機構を持つものであればモータに
限らず任意の装置でよい。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
放熱効率の大きな半導体装置用ヒートシンクを提供する
ことが可能であるため、高速・高密度のチップを搭載し
た半導体装置が実現されるという効果が得られる。
放熱効率の大きな半導体装置用ヒートシンクを提供する
ことが可能であるため、高速・高密度のチップを搭載し
た半導体装置が実現されるという効果が得られる。
【図1】本発明の実施例の断面図である。
【図2】図1に示す実施例の斜視図である。
【図3】従来の半導体装置用ヒートシンクの斜視図であ
る。
る。
1 フィン 2 遠心ファン 3 ファンカバー 4 フィンカバー 5 空気吸入口
Claims (1)
- 【請求項1】フィン群と送風用ファンとを有する半導体
装置用ヒートシンクであって、フィン群は平板上に多数
のピンまたはプレートが配列された形状をしており、フ
ィン群は空気流入口と空気流出口が一つづつありその他
の面にはカバーが設けられており、送風用ファンはファ
ン回転機構と遠心ファンからなり、遠心ファンにはカバ
ーと空気吸入口が設けられ、空気吸入口は遠心ファンの
回転方向に設けられている構造を特徴とする半導体装置
用ヒートシンク。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7328815A JPH09172113A (ja) | 1995-12-18 | 1995-12-18 | 半導体装置用ヒートシンク |
US08/766,990 US5838066A (en) | 1995-12-18 | 1996-12-16 | Miniaturized cooling fan type heatsink for a semiconductior device |
KR1019960066835A KR100232384B1 (ko) | 1995-12-18 | 1996-12-17 | 반도체 장치용 히트싱크 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7328815A JPH09172113A (ja) | 1995-12-18 | 1995-12-18 | 半導体装置用ヒートシンク |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09172113A true JPH09172113A (ja) | 1997-06-30 |
Family
ID=18214411
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7328815A Pending JPH09172113A (ja) | 1995-12-18 | 1995-12-18 | 半導体装置用ヒートシンク |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5838066A (ja) |
JP (1) | JPH09172113A (ja) |
KR (1) | KR100232384B1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI564699B (zh) * | 2013-04-12 | 2017-01-01 | 技嘉科技股份有限公司 | 散熱組件及顯示卡模組 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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