JPH0992760A - 電子モジュールの放熱構造 - Google Patents

電子モジュールの放熱構造

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JPH0992760A
JPH0992760A JP24633095A JP24633095A JPH0992760A JP H0992760 A JPH0992760 A JP H0992760A JP 24633095 A JP24633095 A JP 24633095A JP 24633095 A JP24633095 A JP 24633095A JP H0992760 A JPH0992760 A JP H0992760A
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JP
Japan
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radiator
contact
heat
heat dissipation
contact portion
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JP24633095A
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Mamoru Omizu
守 大水
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子モジュールの放熱効率を向上することで
ある。 【解決手段】 モジュール筐体1は集中排熱部2及びこ
の集中排熱部2を挟んで対応する位置に配設された一対
の固定部3、3を一体的に有しており、集中排熱部2に
は発熱部品4が実装されている。放熱器6はベース部7
及び複数の放熱フィン8を一体的に形成して構成されて
いる。モジュール筐体1は固定部3にて放熱器6のベー
ス部7にネジ9により固定される。集中排熱部2の放熱
器6に対する当接部は円錐状の突出部2aとなってお
り、放熱器6の集中排熱部2に対する当接部はこれに嵌
合するように円錐状の陥没部6aとなっている。機械的
接触圧力及び接触面積が増大することにより熱抵抗が減
少し、放熱効率が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、発熱部品を具備し
た電子モジュールの放熱構造に関する。高出力GaAs
MESFETや高出力シリコンマイクロ波トランジスタ
等の半導体デバイスを用いたマイクロ波電力増幅器や高
出力発振器等の電子モジュールにおいては、故障や誤動
作の防止等の観点から、半導体デバイスで発生する多量
の熱を能率的に外部に放熱して半導体デバイスの温度を
適正に保つ必要があり、そのために有効な放熱構造が要
望されている。
【0002】
【従来の技術】図5は従来の放熱構造による高出力マイ
クロ波電力増幅器の構成を示す図であり、(A)は平面
図、(B)は断面図である。
【0003】同図において、11は増幅器筐体であり、
増幅器筐体11はその中央部に集中排熱部12と、この
集中排熱部12を挟んで配設された一対の固定部13と
を一体的に形成して構成されている。集中排熱部12の
部品搭載部には増幅素子としての半導体デバイス14が
実装される。15は裏蓋であり、裏蓋15が取り付けら
れた状態で、集中排熱部12の一部(放熱器との当接
部)は露出している。固定部13にはそれぞれ貫通穴1
6が形成されている。
【0004】17はベース部18に複数の放熱フィン1
9を一体的に形成してなる放熱器である。放熱器17に
は増幅器筐体11の固定部13の貫通穴16に対応した
一対のネジ穴が形成されている。
【0005】半導体デバイス14が実装された増幅器筐
体11は、それぞれの固定部13にてネジ20で固定さ
れることにより、放熱器17に取付・固定される。この
状態で、集中排熱部12の露出した一部は放熱器17の
ベース部18に当接し、半導体デバイス14が発生した
熱はこの当接部分を介して図中矢印方向に伝達され、放
熱フィン19から放熱されるようになっている。
【0006】ところで、上述のように、増幅器筐体11
の集中排熱部12と放熱器17との接触は平面同士によ
る機械的圧力接触であり、それぞれの機械加工精度、熱
膨張係数差の影響等により隙間が発生すると、これが僅
かであっても、接触熱抵抗が大きくなり、半導体デバイ
ス14の冷却が十分に行えずに、故障や誤動作による信
頼性の低下、出力電力や利得等のマイクロ波特性につい
ての電気的性能を劣化させる原因となる。
【0007】この対策としては、増幅器筐体11の集中
排熱部12と放熱器17との当接部にシリコンコンパウ
ンド又はインジウム(In)シートを介在させて、これ
らの間の隙間を埋め、それぞれの機械加工精度や熱膨張
係数差等の影響を軽減し、接触熱抵抗を低くすることが
行われている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、近時における
電力増幅器等の高出力化等に伴い、半導体デバイスの発
生する熱がさらに大きくなり、より一層の放熱効率の向
上が要望されている。
【0009】なお、モジュール筐体(増幅器筐体)の集
中排熱部を大きくして集中排熱部と放熱器との当接(接
触)平面積を拡大することにより、接触熱抵抗を低くす
ることが考えられるが、単に当接平面積を拡大するのみ
では、当該当接部に発生するソリによって、放熱性がそ
れほど改善されず、半導体デバイスの冷却が十分に行え
ずに、信頼性の低下や特性の劣化を招来する。
【0010】よって、本発明の目的は、電子モジュール
の放熱効率を向上することができる放熱構造を提供する
ことである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。
【0012】即ち、モジュール筐体が当接される第1当
接部及び複数の放熱フィンを有する放熱器と、発熱部品
が実装されるとともに該第1当接部に当接される第2当
接部を有する集中排熱部、及び該集中排熱部を挟んで対
応する位置に配設された該放熱器に取付・固定するため
の一対の固定部を一体的に形成してなるモジュール筐体
とを備え、前記モジュール筐体を前記固定部にて前記放
熱器に固定することにより、前記集中排熱部の第2当接
部が前記放熱器の第1当接部に当接するようにした電子
モジュールの放熱構造において、前記第1当接部及び前
記第2当接部の一方を突出させて突出部とし、他方をこ
の突出部に嵌合するように陥没させて陥没部とする。
【0013】前記突出部及び前記陥没部の形状として
は、円錐型、ドーム型(球面型)、断面V字型等を採用
することができる。前記突出部及び前記陥没部は複数形
成することができる。
【0014】本発明によると、モジュール筐体と放熱器
との当接部は平面による接触ではなく、一方の突出部を
他方の陥没部に嵌合することにより接触するようにした
から、機械的接触圧及び接触面積が増大し、これにより
接触熱抵抗が小さくなり、放熱効率が向上する。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図1は本発明の第1の実施
の形態を示す断面図であり、本発明が適用された高出力
マイクロ波電力増幅器(電子モジュール)の構成を示し
ている。
【0016】同図において、1は増幅器筐体(モジュー
ル筐体)であり、増幅器筐体1はその中央部に集中排熱
部2と、この集中排熱部2を挟んで配設された一対の固
定部3を一体的に形成して構成されている。集中排熱部
2の部品搭載部には増幅素子としての半導体デバイス4
が実装される。5は裏蓋であり、裏蓋5が取り付けられ
た状態で、集中排熱部2の一部〔放熱器に対する当接部
(第2当接部)〕は露出している。固定部3にはそれぞ
れ貫通穴が形成されている。この放熱器に対する当接部
は円錐型の突出部2aとなっている。
【0017】6はベース部7に複数の放熱フィン8を一
体的に形成してなる放熱器である。放熱器6には増幅器
筐体1の固定部3の貫通穴に対応した一対のネジ穴が形
成されている。放熱器6のベース部7の増幅器筐体1が
当接される部分〔増幅器筐体に対する当接部(第1当接
部)〕は、増幅器筐体1の突出部2aが嵌合するように
円錐型の陥没部6aとなっている。
【0018】半導体デバイス4が実装された増幅器筐体
1は、それぞれの固定部3にてネジ9で固定されること
により、放熱器6に取付・固定される。この状態で、集
中排熱部2の突出部2aが放熱器6のベース部7の陥没
部6aに嵌合し、半導体デバイス4が発生した熱はこの
当接部分を介してベース部7に伝達され、放熱フィン8
から放熱されるようになっている。
【0019】なお、増幅器筐体1と放熱器6の機械加工
精度、熱膨張係数差の影響による隙間の発生により、接
触熱抵抗が大きくなり、半導体デバイス4の冷却が十分
に行えなくなるという問題を回避するため、増幅器筐体
1の突出部2aと放熱器6の陥没部6aの間には、シリ
コンコンパウンド又はインジウム(In)シートを介在
させてその隙間を埋め、それぞれの機械加工精度や熱膨
張係数差等の影響を軽減し、接触熱抵抗を低くすること
が行われている。
【0020】増幅器筐体1と放熱器6の当接(接触)面
積をAとし、増幅器筐体1と放熱器6の材質が共にアル
ミニウム(Al)の場合についての理想的接触状態にお
ける接触熱抵抗RCSは、RCS=(1/hc )・Aで表さ
れる。ここで、hc は接触熱コンダクタンスである。即
ち、接触熱コンダクタンスが大きくなれば、接触熱抵抗
を小さくすることができる。
【0021】前記第1の実施の形態では、増幅器筐体1
の放熱器6との当接部を円錐型の突出部2aとし、放熱
器6の増幅器筐体1との当接部を円錐型の陥没部6aと
したから、もし増幅器筐体1にソリが発生したとして
も、円錐のかさの部分には面に垂直に機械的接触圧力が
作用し、この圧力は図5に示した従来の平面接触の場合
よりも大きく、これにより接触熱コンダクタンスが大き
くなる。従って、接触熱抵抗RCSが低減し、結果として
放熱効率が向上する。
【0022】また、図5に示した従来の平面接触の場合
よりも増幅器筐体1と放熱器6の接触面積が拡大するか
ら、これによる接触熱抵抗RCSの低減も期待できる。な
お、これとは反対に、増幅器筐体1の放熱器6との当接
部を円錐型の陥没部とし、放熱器6の増幅器筐体1との
当接部を円錐型の突出部としても、同様の効果を得るこ
とができる。
【0023】図2は本発明の第2の実施の形態を示す断
面図であり、本発明が適用された高出力マイクロ波電力
増幅器の構成を示している。図1と実質的に同一の構成
部分については同一の番号を付し、異なる部分のみにつ
いて説明する。
【0024】即ち、この実施の形態では、増幅器筐体1
の放熱器6との当接部をドーム型(球面型)の突出部2
bとし、放熱器6の増幅器筐体1との当接部をドーム型
の陥没部6bとしている。その他の構成及び効果につい
ては、前記第1の実施の形態と同一であるので、その説
明は省略する。
【0025】なお、これとは反対に、増幅器筐体1の放
熱器6との当接部をドーム型の陥没部とし、放熱器の増
幅器筐体との当接部をドーム型の突出部としても、同様
の効果を得ることができることは、前記第1の実施の形
態の場合と同様である。
【0026】図3は本発明の第3の実施の形態を示す断
面図であり、本発明が適用された高出力マイクロ波電力
増幅器の構成を示している。図1と実質的に同一の構成
部分については同一の番号を付し、異なる部分のみにつ
いて説明する。
【0027】即ち、この実施の形態では、増幅器筐体1
の放熱器6との当接部を断面V字型の陥没部(V溝)2
cとし、放熱器6の増幅器筐体1との当接部を断面V字
型の突出部(V山)6cとしている。その他の構成につ
いては、前記第1の実施の形態と同一であるので、その
説明は省略する。
【0028】また、効果についても前記第1の実施の形
態と同様であるが、例えば、V字型の突出部2c及び陥
没部6cの頂角φを90°とした場合には、図5に示し
た従来の平面接触型の場合と比較して接触面積が約1.
41倍となり、接触熱抵抗R CSも0.71倍に低減・改
善できる。
【0029】なお、これとは反対に、増幅器筐体1の放
熱器6との当接部を断面V字型の突出部(V山)とし、
放熱器6の増幅器筐体1との当接部を断面V字型の陥没
部(V溝)としても、同様の効果を得ることができるこ
とは、前記第1の実施の形態の場合と同様である。
【0030】図4は本発明の第4の実施の形態を示す断
面図であり、本発明が適用された高出力マイクロ波電力
増幅器の構成を示している。図1と実質的に同一の構成
部分については同一の番号を付し、異なる部分のみにつ
いて説明する。
【0031】即ち、この実施の形態では、増幅器筐体1
の放熱器6との当接部に複数の凹凸を形成して凹凸部2
dとし、放熱器6の増幅器筐体1との当接部にこれらに
それぞれ嵌合するように凹凸を形成して凹凸部6dとし
ている。これらの凹凸部2d、6dが互いに嵌合するこ
とにより、接触するようにしたものである。その他の構
成については、前記第1の実施の形態と同一であるの
で、その説明は省略する。
【0032】また、効果についても前記第1の実施の形
態と同様であるが、特に、増幅器筐体1にソリが発生し
た場合であっても密着的な接触を維持することができ
る。凹凸の水平方向のピッチをp、深さをdとして、図
5に示した平面接触型の場合と比較すると、増幅器筐体
1と放熱器6との接触面積の増大の割合は、1+d/p
であり、例えば、p=2mm、d=1mmとして設計・
製作すると、接触面積を1.5倍に増大することがで
き、接触熱抵抗RCSも0.67倍に低減・改善できる。
【0033】
【発明の効果】本発明は以上説明したように構成したか
ら、モジュール筐体と放熱器との間の機械的接触圧力を
高めることができ、接触熱抵抗の低減により、冷却効率
が向上し、マイクロ波増幅器等の電子モジュールの信頼
性、電気的特性を向上することができるとともに、大型
の半導体デバイスの採用が可能になるから、電子モジュ
ールの高出力化、高性能化を実現できるという効果を奏
する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態の構成を示す断面図
である。
【図2】本発明の第2の実施の形態の構成を示す断面図
である。
【図3】本発明の第3の実施の形態の構成を示す断面図
である。
【図4】本発明の第4の実施の形態の構成を示す断面図
である。
【図5】従来技術の構成を示す図であり、(A)は平面
図、(B)は断面図である。
【符号の説明】
1 増幅器筐体(モジュール筐体) 2 集中排熱部 2a 円錐型突出部 3 固定部 4 半導体デバイス(発熱部品) 6 放熱器 6a 円錐型陥没部 7 ベース部 8 放熱フィン

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 モジュール筐体が当接される第1当接部
    及び複数の放熱フィンを有する放熱器と、発熱部品が実
    装されるとともに該第1当接部に当接される第2当接部
    を有する集中排熱部、及び該集中排熱部を挟んで対応す
    る位置に配設された該放熱器に取付・固定するための一
    対の固定部を一体的に形成してなるモジュール筐体とを
    備え、前記モジュール筐体を前記固定部にて前記放熱器
    に固定することにより、前記集中排熱部の第2当接部が
    前記放熱器の第1当接部に当接するようにした電子モジ
    ュールの放熱構造において、 前記第1当接部及び前記第2当接部の一方を突出させ、
    他方をこれに嵌合するように陥没させたことを特徴とす
    る電子モジュールの放熱構造。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の電子モジュールの放熱
    構造において、 前記第1当接部及び前記第2当接部の一方は円錐状の突
    出部であり、他方はこれに嵌合する円錐状の陥没部であ
    ることを特徴とする電子モジュールの放熱構造。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の電子モジュールの放熱
    構造において、 前記第1当接部及び前記第2当接部の一方はドーム状の
    突出部であり、他方はこれに嵌合するドーム状の陥没部
    であることを特徴とする電子モジュールの放熱構造。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載の電子モジュールの放熱
    構造において、 前記第1当接部及び前記第2当接部の一方は断面V字状
    の突出部であり、他方はこれに嵌合する断面V字状の陥
    没部であることを特徴とする電子モジュールの放熱構
    造。
  5. 【請求項5】 モジュール筐体が当接される第1当接部
    及び複数の放熱フィンを有する放熱器と、発熱部品が実
    装されるとともに該第1当接部に当接される第2当接部
    を有する集中排熱部、及び該集中排熱部を挟んで対応す
    る位置に配設された該放熱器に取付・固定するための一
    対の固定部を一体的に形成してなるモジュール筐体とを
    備え、前記モジュール筐体を前記固定部にて前記放熱器
    に固定することにより、前記集中排熱部の第2当接部が
    前記放熱器の第1当接部に当接するようにした電子モジ
    ュールの放熱構造において、 前記第1当接部に複数の凹凸を形成し、前記第2当接部
    に該第1当接部の凹凸に嵌合するように複数の凹凸を形
    成したことを特徴とする電子モジュールの放熱構造。
JP24633095A 1995-09-25 1995-09-25 電子モジュールの放熱構造 Withdrawn JPH0992760A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007235060A (ja) * 2006-03-03 2007-09-13 Denso Corp 両面冷却型半導体装置及びその製造方法
JP2009512203A (ja) * 2005-10-18 2009-03-19 ヴィディーオー オートモーティヴ アクチエンゲゼルシャフト 冷却アッセンブリを備えたic構成素子
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WO2020035172A1 (de) * 2018-08-17 2020-02-20 Carl Freudenberg Kg Vorrichtung

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