JPH1126914A - 半導体モジュール装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】製造が簡単で、かつ、発熱素子とヒートスプレ
ッタとの接触状態を長期にわたって安定的に維持させる
ことにより放熱性能の向上を図った半導体モジュール装
置の提供を目的とする。 【解決手段】矩形枠形状の基板支持体１と、発熱素子２
が実装され、裏面周縁が基板支持体１に支承されて基板
支持体１上に保持されるモジュール基板３と、熱伝導性
の良好な材料により形成され、基板支持体１に固定され
てモジュール基板３の発熱素子実装面３０を覆うヒート
スプレッタ４とを有し、前記基板支持体１とモジュール
基板３との間に弾性を有する緩衝体５が介装され、該緩
衝体５の弾性復元力により発熱素子２をヒートスプレッ
タ４の素子当接面４０に圧接させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体モジュール装
置に関するものである。近年、情報処理装置の小型化に
伴って、基板のファインピッチ化が進んでいる。ところ
で、ファインピッチ化は主としてＣＰＵの高集積化によ
るところが大きいために、勢いＣＰＵ回りのファインピ
ッチ化のみが進行するという現象が見られる。そこで近
時、ＣＰＵ回りの回路をメイン基板とは別途にモジュー
ル化することによりメイン基板の製造効率の向上を図る
ことが行われている。

【０００２】一方、かかる目的で形成された半導体モジ
ュール装置には、ＣＰＵ等の発熱素子が実装されるため
に、発熱量が大きく、有効な放熱構造を備えていること
が求められる。

【０００３】

【従来の技術】そして、従来、かかる目的に使用される
半導体モジュール装置としては、図４に示すように、枠
部材７に形成された支持段部７０でモジュール基板３を
支持し、ビス等で熱伝導性の良好な材料により形成され
るヒートスプレッタ４を止着するものが提案されてい
る。

【０００４】この従来例において、発熱素子２での発熱
は、ヒートスプレッタ４に伝熱され、ヒートスプレッタ
４に接触している図示しないヒートシンク、あるいは筐
体から放熱される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
例においては、発熱素子２とヒートスプレッタ４とを確
実に接触させるためには、支持段部７０からヒートスプ
レッタ４の素子当接面４０までの間隔を正確に寸法管理
する必要が生じる上に、ビス等の締め付けトルクも厳重
に管理する必要が生じ、製造が面倒な上に、長期にわた
って一定の接触状態を維持することも困難であり、信頼
性が低いという欠点を有する。

【０００６】また、発熱素子２とヒートスプレッタ４の
素子当接面４０とを伝熱性の接着剤で接着することも可
能であるが、この場合には、半導体モジュール装置の分
解ができなくなるために、例えばモジュール基板３上の
適宜の素子を交換することができず、不経済であるとい
う欠点を有する。

【０００７】本発明は、以上の欠点を解消すべくなされ
たもので、製造が簡単で、かつ、発熱素子とヒートスプ
レッタとの接触状態を長期にわたって安定的に維持させ
ることにより放熱性能の向上を図った半導体モジュール
装置の提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によれば上記目的
は、矩形枠形状の基板支持体１と、発熱素子２が実装さ
れ、裏面周縁が基板支持体１に支承されて基板支持体１
上に保持されるモジュール基板３と、熱伝導性の良好な
材料により形成され、基板支持体１に固定されてモジュ
ール基板３の発熱素子実装面３０を覆うヒートスプレッ
タ４とを有し、前記基板支持体１とモジュール基板３と
の間に弾性を有する緩衝体５が介装され、該緩衝体５の
弾性復元力により発熱素子２をヒートスプレッタ４の素
子当接面４０に圧接させる半導体モジュール装置を提供
することにより達成される。

【０００９】発熱素子２が実装されたモジュール基板３
は裏面周縁が矩形枠形状の基板支持体１に支承されて基
板支持体１上に保持され、モジュール基板３の発熱素子
実装面３０は基板支持体１に固定されるヒートスプレッ
タ４により覆われる。

【００１０】基板支持体１とモジュール基板３との間に
介装される緩衝体５は、ヒートスプレッタ４を基板支持
体１に固定した状態で僅かに弾性変形してモジュール基
板３は緩衝体５の弾性復元力により上方に押し付けられ
る。

【００１１】この結果、ヒートスプレッタ４の固定高さ
に誤差が生じたとしても緩衝体５の弾性変形範囲内であ
れば誤差が吸収されて発熱素子２はヒートスプレッタ４
の素子当接面４０に確実に当接するために、過度な製造
精度が要求されず、しかも、長期にわたって均等な接触
圧が確保される。また、ヒートスプレッタ４への伝熱を
保障するためにヒートスプレッタ４を発熱素子２に接合
する必要がないために、半導体モジュール装置の分解が
容易になり、モジュール基板３上の発熱素子２の交換、
あるいは周辺回路部品のメインテナンス等が可能にな
る。

【００１２】なお、この場合、発熱素子２と素子当接面
４０との間に伝熱性に優れたグリース、あるいはコンパ
ウンドを介在させることにより、より信頼性を向上させ
ることが可能である。

【００１３】また、緩衝体５は矩形枠形状に形成するこ
とも可能であり、また、基板支持体１の基板支承面１０
に沿って散点状に配置されたものであってもよい。請求
項２記載の発明において、上記請求項１記載の発明の目
的に加え、組立作業が容易になるという目的を達成する
ことのできる半導体モジュール装置が提供される。すな
わち、請求項２記載の発明において、基板支持体１に
は、脚部６０の先端に係止フック６１を備えた係止部６
が設けられるとともに、ヒートスプレッタ４の周縁には
係止フック６１が係止するフック受け面４１が設けら
れ、フック受け面４１は、前記係止フック６１が係止し
た際に係止フック６１を収容する凹部４２内に形成され
る。

【００１４】本発明によれば、基板支持体１上にモジュ
ール基板３を載置した後、ヒートスプレッタ４を被せる
だけで、脚部６０は一旦弾性変形した後、係止フック６
１がヒートスプレッタ４のフック受け面４１に弾発的に
係止し、ヒートスプレッタ４が基板支持体１に固定され
る。また、ヒートスプレッタ４には係止フック６１を収
容する凹部４２が設けられているために、係止フック６
１の先端がヒートスプレッタ４の表面から突出すること
がなくなり、ヒートスプレッタ４とヒートシンク、ある
いは筐体との接触状態も良好にすることができる。

【００１５】請求項３記載の発明において、上記請求項
１、２記載の発明の目的に加え、実装面積の小さくする
という目的を達成することのできる半導体もジュール装
置が提供される。すなわち、上述した従来例において、
モジュール基板３は基板支持体１の支持段部７０上に載
置され、基板支持体１の外周縁部はヒートスプレッタ４
の止着部として使用されるために、半導体モジュール装
置のメイン基板への実装面積は、モジュール基板３の面
積より大きくなる。

【００１６】本発明は、かかる欠点をも解消できるもの
で、係止部６は基板支持体１の基板支承面１０上に立設
されるとともに、モジュール基板３の周縁には係止部６
の脚部６０が挿通する切欠３１が設けられる。

【００１７】したがって本発明において、半導体モジュ
ール装置のメイン基板への実装面積はモジュール基板３
の面積とほぼ等しくなるために、従来例に比して実装面
積を小さくすることが可能になる。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１、図２に本発明の実施の形態
を示す。半導体モジュール装置は、ＣＰＵ等の発熱素子
２が実装されたモジュール基板３と、該モジュール基板
３を支持する基板支持体１とを有する。発熱素子２とし
てはパッケージングされたものや、ベアチップが使用さ
れ、モジュール基板３の裏面には図示しないメイン基板
への接続用のコネクタ３２が配置される。

【００１９】基板支持体１は、合成樹脂材により上記モ
ジュール基板３の面積とほぼ等しい面積の矩形枠形状に
形成され、その表面にモジュール基板３の裏面周縁を支
持するための基板支承面１０が形成される。また、基板
支承面１０には後述する緩衝体５を嵌合するための凹溝
１１が形成されるとともに、該凹溝１１を外周方から取
り囲むように、基板支承面１０上には複数の係止部６が
設けられる。係止部６は、基板支承面１０から立設する
脚部６０を備え、脚部６０の先端には内方に向けて係止
フック６１が突出する。

【００２０】モジュール基板３は上記基板支持体１の基
板支承面１０上に載置保持され、基板支持体１の係止部
６との干渉を防止するために、周縁には複数の切欠３
１、３１・・が設けられる。

【００２１】上記基板支持体１とモジュール基板３との
間には緩衝体５が介装される。緩衝体５は、柔軟な合成
樹脂材等、弾性を有する材料により矩形枠形状に形成さ
れ、基板支持体１の凹溝１１に嵌合される。この緩衝体
５は、凹溝１１への嵌合状態において僅かに基板支承面
１０から飛び出す程度の太さに形成される。

【００２２】４はヒートスプレッタであり、アルミニウ
ム等、熱伝導性の良好な材料で形成される。ヒートスプ
レッタ４の裏面にはモジュール基板３上の発熱素子２が
当接する素子当接面４０が形成されるとともに、周縁に
は上記係止部６の脚部６０との干渉を防止するための切
欠４３が設けられ、切欠４３の基端部に係止部６の係止
フック６１が係止するフック受け面４１が形成される。
フック受け面４１はヒートスプレッタ４の表面より一段
低い高さに形成されており、フック受け面４１に係止し
た係止フック６１を収容する凹部４２が形成される。

【００２３】したがってこの実施の形態において、半導
体モジュール装置の組立ては、凹溝１１内に緩衝体５を
嵌合させた基板支持体１の基板支承面１０上に周縁裏面
を支承させてモジュール基板３を載置し、次いで、上方
からヒートスプレッタ４を被せて基板支持体１の係止部
６をヒートスプレッタ４に係止させて行われ、モジュー
ル基板３上の素子を変更する際には、係止部６の係止を
解除することによりモジュール基板３を容易に取り出す
ことができる。

【００２４】なお、組立時に発熱素子２の表面、あるい
はヒートスプレッタ４の当接面に熱伝導性の良好なグリ
ース、あるいはコンパウンド等を塗布しておくのが望ま
しい。

【００２５】また、図３に示すように、モジュール基板
３とヒートスプレッタ４との境界面に矩形枠形状のシー
ル体８を介装させることできる。シール体８を介装させ
ることによってモジュール基板３の発熱素子実装面３０
を外気から遮断することができるために、発熱素子２に
ベアチップを使用する場合には特に有効であり、この場
合、シール体８の弾性係数を緩衝体５よりやや低くして
おくのが望ましい。

【００２６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、製造が簡単で、かつ、発熱素子とヒートスプ
レッタとの接触状態を長期にわたって安定的に維持させ
ることにより放熱性能の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は
（ａ）の１Ｂ−１Ｂ線断面図である。

【図２】図１の分解斜視図である。

【図３】図１の変形例を示す図である。

【図４】従来例を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は
（ａ）の４Ｂ−４Ｂ線断面図である。

【符号の説明】

１ 基板支持体 １０ 基板支承面 ２ 発熱素子 ３ モジュール基板 ３０ 発熱素子実装面 ３１ 切欠 ４ ヒートスプレッタ ４０ 素子当接面 ４１ フック受け面 ４２ 凹部 ５ 緩衝体 ６ 係止部 ６０ 脚部 ６１ 係止フック

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】矩形枠形状の基板支持体と、 発熱素子が実装され、裏面周縁が基板支持体に支承され
   て基板支持体上に保持されるモジュール基板と、 熱伝導性の良好な材料により形成され、基板支持体に固
   定されてモジュール基板の発熱素子実装面を覆うヒート
   スプレッタとを有し、 前記基板支持体とモジュール基板との間に弾性を有する
   緩衝体が介装され、該緩衝体の弾性復元力により発熱素
   子をヒートスプレッタの素子当接面に圧接させる半導体
   モジュール装置。
2. 【請求項２】前記基板支持体には、脚部の先端に係止フ
   ックを備えた係止部が設けられるとともに、ヒートスプ
   レッタの周縁には係止フックが係止するフック受け面が
   設けられ、 かつ、フック受け面は、前記係止フックが係止した際に
   係止フックを収容する凹部内に形成される請求項１記載
   の半導体モジュール装置。
3. 【請求項３】前記係止部は基板支持体の基板支承面上に
   立設されるとともに、モジュール基板の周縁には係止部
   の脚部が挿通する切欠が設けられる請求項２記載の半導
   体モジュール装置。