JPH1168360A - Cooling structure for semiconductor element - Google Patents

Cooling structure for semiconductor element

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Publication number
JPH1168360A
JPH1168360A JP21465597A JP21465597A JPH1168360A JP H1168360 A JPH1168360 A JP H1168360A JP 21465597 A JP21465597 A JP 21465597A JP 21465597 A JP21465597 A JP 21465597A JP H1168360 A JPH1168360 A JP H1168360A
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JP
Japan
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semiconductor element
heat
elastic body
cooling structure
conductive elastic
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Application number
JP21465597A
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Japanese (ja)
Inventor
Mitsuhiro Mori
光洋 森
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cooling structure for semiconductor element which can cool semiconductor elements having different sizes and mounted on a multichip module by efficiently radiating the heat generated from each semiconductor element through a simple means. SOLUTION: A thermally conductive elastic body which thermally connects each semiconductor element 3 mounted on a printed board 1 to a heat radiating plate 4 is provided in the gap between each element 3 and plate 4. The elastic body has at least a face-contact section which is brought into contact with the semiconductor element 3 and, perhaps, another face-contact section which is brought into contact with the heat radiating plate 4. To be more concrete, the thermally conductive elastic body is formed in a plate spring-like state. A metal having high thermal conductivity and elasticity or a thermally conductive resin is used for forming the elastic body.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、小型携帯型装置等
の電子機器装置に使用される半導体素子の冷却構造に係
るものであり、特に複数の異なる半導体素子を有するマ
ルチチップモジュールに搭載された半導体素子の冷却構
造に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cooling structure for a semiconductor device used in electronic equipment such as a small portable device, and more particularly to a cooling structure for a multi-chip module having a plurality of different semiconductor devices. The present invention relates to a cooling structure for a semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、電子機器装置の一部を構成する複
数の半導体素子が搭載されたマルチチップモジュールに
おいては、電子機器装置の小型化及び携帯型化等に伴
い、搭載される半導体素子の集積度がより向上してい
る。また、電子機器装置の多機能化を満足させるため
に、搭載される半導体素子数が増加している。さらに、
これら各半導体素子は、高速化に伴い放散される発熱量
も上昇しており、前記集積度及び半導体素子数の増加と
相まって、マルチチップモジュールの総発熱量が著しく
増大している。半導体素子からの発熱は半導体素子自体
に悪影響を与えるため、効率良く放熱して半導体素子を
冷却する必要がある。
2. Description of the Related Art In recent years, in a multi-chip module on which a plurality of semiconductor devices constituting a part of an electronic device are mounted, the size of the mounted semiconductor device has been increased due to the miniaturization and portableness of the electronic device. The degree of integration is further improved. In addition, the number of semiconductor elements mounted has been increasing in order to satisfy the multifunctionality of electronic equipment. further,
In each of these semiconductor elements, the amount of heat dissipated also increases as the operation speed increases, and the total amount of heat generated by the multi-chip module increases remarkably in conjunction with the increase in the degree of integration and the number of semiconductor elements. Since heat generated from the semiconductor element has an adverse effect on the semiconductor element itself, it is necessary to efficiently radiate heat to cool the semiconductor element.

【0003】電子機器装置が大型である場合には、冷却
機構が複雑である場合が多いため、効率良く放熱するた
めに空冷方式あるいは水冷方式を用いた冷却装置を配置
する場合が多い。そのため、冷却装置自体も大型化す
る。一方、小型携帯型装置においては、大型装置の場合
と比べて半導体素子の発熱量が小さいものの、装置の大
きさに制約があるために前記のような大型化する冷却装
置を配置するのは困難である。そこで、放熱板を半導体
素子の付近に設けて放熱する手段が採られている。
When the size of electronic equipment is large, the cooling mechanism is often complicated, so that a cooling device using an air-cooling system or a water-cooling system is often arranged in order to efficiently radiate heat. Therefore, the size of the cooling device itself also increases. On the other hand, in a small portable device, although the heating value of the semiconductor element is smaller than that in the case of a large device, it is difficult to arrange the above-described cooling device due to the limitation of the size of the device. It is. Therefore, a means for dissipating heat by providing a heat sink near the semiconductor element has been adopted.

【0004】絶縁基板に搭載した半導体素子を有する小
型携帯型装置において、半導体素子の放熱を効果的に行
う場合、半導体素子と前記放熱板とを直接接触させるの
が最良である。この半導体素子と放熱板とを直接接触さ
せる際に、接触状態が良好に保持されるように、ネジな
どを用いて半導体素子を放熱板に固定することが考えら
れる。しかし、このようにネジなどを用いて固定した場
合、半導体素子に過度の外部応力が加わる。半導体素子
に過度の外部応力が加わると、半導体素子の信頼性が低
下する。そのため、放熱板を過度の外部応力が与えられ
る手段で半導体素子に固定して接触させることはできな
い。
In a small portable device having a semiconductor element mounted on an insulating substrate, it is best to make a direct contact between the semiconductor element and the heat radiating plate in order to effectively radiate the semiconductor element. It is conceivable to fix the semiconductor element to the heatsink using screws or the like so that the semiconductor element and the heatsink are brought into direct contact with each other so as to maintain a good contact state. However, when fixing is performed using screws or the like, excessive external stress is applied to the semiconductor element. When an excessive external stress is applied to the semiconductor element, the reliability of the semiconductor element decreases. Therefore, the heat sink cannot be fixedly brought into contact with the semiconductor element by means to which an excessive external stress is applied.

【0005】従来、半導体素子と放熱板とを直接的に接
触させず、過度の外部応力が加わる固定を行わずに熱的
に接続する手段として、半導体素子と放熱板との間にあ
る一定以上の微小な間隙を設け、その間隙にサーマルグ
リスと呼ばれる熱伝導性がある非固形物を充填する手段
が採られている。このサーマルグリスにはシリコングリ
ス等が用いられている。
Conventionally, as a means for thermally connecting a semiconductor element and a heat sink without directly contacting the heat sink without applying excessive external stress, there is known a means for thermally connecting a semiconductor element and a heat sink to the heat sink. Is provided, and a means for filling the gap with a thermally conductive non-solid material called thermal grease is employed. Silicon grease or the like is used as the thermal grease.

【0006】以下に、サーマルグリスを用いた半導体素
子の冷却構造の一例を示す。図6には、従来の半導体素
子の冷却構造の断面図を示す。この例では、フリップチ
ップボンディングにより搭載された半導体素子について
説明する。プリント基板11上には、フリップチップボ
ンディング部12により半導体素子13が搭載されてい
る。半導体素子13の上部には、ある一定の間隙を有し
て放熱板14がほぼ平行に配設されている。半導体素子
13と放熱板14との間隙にはサーマルグリス15が充
填され、熱的に接続している。なお、プリント基板11
と半導体素子13との電気的接続は、はんだボール16
により行われている。
An example of a cooling structure of a semiconductor device using thermal grease will be described below. FIG. 6 is a sectional view of a conventional cooling structure for a semiconductor device. In this example, a semiconductor element mounted by flip chip bonding will be described. A semiconductor element 13 is mounted on a printed board 11 by a flip chip bonding unit 12. On the upper part of the semiconductor element 13, a heat sink 14 is disposed substantially in parallel with a certain gap. The gap between the semiconductor element 13 and the heat sink 14 is filled with thermal grease 15 and is thermally connected. The printed circuit board 11
The electrical connection between the semiconductor element 13 and the
It is done by.

【0007】半導体素子13から発生した熱は、サーマ
ルグリス15を介して熱的に接続されている放熱板14
へ伝導される。放熱板15に伝導された熱は、自然放冷
により、あるいは特に設けた冷却手段(図示せず)によ
り冷却され放散される。
The heat generated from the semiconductor element 13 is transferred to a heat radiating plate 14 thermally connected through a thermal grease 15.
Conducted to. The heat conducted to the heat radiating plate 15 is cooled by natural cooling or by a cooling means (not shown) provided in particular, and is radiated.

【0008】しかし、半導体素子と放熱板との間隙に充
填するサーマルグリスの熱伝導性は比較的高いものの、
直接半導体素子を放熱板に接触させて放熱する場合に比
べて放熱効果は著しく低くなる。
However, although the thermal conductivity of the thermal grease filling the gap between the semiconductor element and the heat sink is relatively high,
The heat radiation effect is significantly lower than in the case where the semiconductor element is directly contacted with the heat radiation plate to dissipate heat.

【0009】また、マルチチップモジュールの場合は絶
縁基板上に異なる半導体素子を複数搭載しており、それ
ぞれの半導体素子の厚さ、即ちプリント基板から半導体
素子の放熱板側表面の間隙距離や、大きさ即ち半導体素
子の放熱板側表面の面積が異なる。そのため、各半導体
素子と放熱板との間隙距離の差が生じ、結果として各半
導体素子と放熱板との間隙に充填するサーマルグリスの
厚みの差が生じる。このサーマルグリスの厚みの差が原
因となり、熱伝達等の放熱機構が複雑化し放熱効果が低
下する問題があった。さらに、各半導体素子の放熱板側
表面の、サーマルグリスを接触させる部位の面積に応じ
てサーマルグリスの充填量を制御する必要があるなど、
製造工程が煩雑になる問題も生じていた。
In the case of a multi-chip module, a plurality of different semiconductor elements are mounted on an insulating substrate, and the thickness of each semiconductor element, that is, the gap distance from the printed board to the surface of the semiconductor element on the heatsink side, and the size of each semiconductor element. That is, the area of the surface of the semiconductor element on the heat sink side is different. Therefore, a difference in the gap distance between each semiconductor element and the heat sink occurs, and as a result, a difference in the thickness of the thermal grease filled in the gap between each semiconductor element and the heat sink occurs. Due to the difference in the thickness of the thermal grease, there is a problem that a heat dissipation mechanism such as heat transfer is complicated and a heat dissipation effect is reduced. Furthermore, it is necessary to control the amount of thermal grease to be filled according to the area of the site where the thermal grease contacts the heat sink side surface of each semiconductor element.
There has also been a problem that the manufacturing process becomes complicated.

【0010】そこで、これらの問題を解消できる複数の
異なる半導体素子が搭載されたマルチチップモジュール
の冷却構造として、様々な手段が開発されている。その
主な手段として、サーマルグリスを用いずに、熱伝導性
の高い金属製放熱板をマルチチップモジュールに圧接し
て、半導体素子から発生した熱を金属製放熱板へ伝導
し、この金属製放熱板を冷却することによって放熱を行
っているものがある。
Therefore, various means have been developed as a cooling structure for a multi-chip module on which a plurality of different semiconductor elements are mounted, which can solve these problems. As a main means, without using thermal grease, a metal heat radiating plate with high thermal conductivity is pressed against the multi-chip module, and the heat generated from the semiconductor element is conducted to the metal heat radiating plate. In some cases, heat is released by cooling the plate.

【0011】例えば、特公昭58−31732号公報に
記載の技術では、複数の集積回路チップが搭載された基
板において、熱伝導ピストン及び冷却フィンによってチ
ップの冷却を行っている。具体的にはピストンのチップ
側端面に熱伝導性のフランジが設けられ、このフランジ
はスロットにより複数のチップ接続部に分割されてい
る。従ってフランジが接触している複数のチップにおい
て発生した熱は、フランジを経て熱伝導ピストンに伝え
られ、さらに冷却フィンによって放散される。またチッ
プとフランジとの良好な接触を与えるように、チップ接
触部をチップに押し付けるバネ手段を新たに用いること
も可能である。さらにこのバネ手段は、チップ接触部の
湾曲した延長部で形成しても良い。この構成によれば、
熱伝導フランジ面が複数のチップに接触するので、チッ
プの温度が平均化され、従来のように低電力チップに特
別の対策を施す必要がない。また、共通のピストンのフ
ィンによって放熱がなされるので、モジュールの大きさ
を増加させることもなく、又冷却用空気流に対して大き
なインピーダンスを与えることがないとしている。
For example, in the technique described in Japanese Patent Publication No. 58-31732, chips are cooled by a heat conducting piston and cooling fins on a substrate on which a plurality of integrated circuit chips are mounted. Specifically, a heat-conductive flange is provided on the tip end surface of the piston, and the flange is divided into a plurality of chip connection portions by slots. Therefore, heat generated in the plurality of chips in contact with the flange is transmitted to the heat transfer piston via the flange, and further dissipated by the cooling fins. It is also possible to newly use a spring means for pressing the chip contact portion against the chip so as to provide good contact between the chip and the flange. Further, the spring means may be formed by a curved extension of the tip contact portion. According to this configuration,
Since the heat-conducting flange surface contacts the plurality of chips, the temperature of the chips is averaged, and it is not necessary to take special measures for the low-power chip as in the prior art. Further, since the heat is radiated by the fins of the common piston, the size of the module is not increased, and no large impedance is given to the cooling air flow.

【0012】また、本出願人が既に報告している技術と
して、特開平1−270298号公報に記載の技術があ
る。プリント基板と複数の半導体素子を搭載し前記プリ
ント基板に列設された複数のマルチチップパッケージ
(モジュール)と、冷媒流路を有するコールドプレート
と、それぞれの間に前記マルチチップパッケージそれぞ
れが位置するように列設され、前記コールドプレートと
熱的に結合した複数の熱伝導板と、前記熱伝導板と前記
マルチチップパッケージとの間に設けられ前記熱伝導板
と、前記マルチチップパッケージに押し合う力を与える
板バネとを含んで構成される。発熱体である半導体素子
を設けたマルチチップパッケージをコールドプレートに
結合した熱伝導板の間に配置し、クールシート及び板バ
ネを介してマルチチップパッケージを熱伝導板に密着さ
せることにより、個々の発熱量は低いものの搭載数の多
いメモリ系の半導体素子の冷却を水冷方式で効率よく実
現できる。
As a technique already reported by the present applicant, there is a technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-270298. A plurality of multi-chip packages (modules) each having a printed circuit board and a plurality of semiconductor elements mounted thereon and arranged in a row on the printed circuit board, and a cold plate having a coolant flow path, each of which is positioned between the respective multi-chip packages. A plurality of heat conducting plates thermally coupled to the cold plate; a force provided between the heat conducting plate and the multi-chip package; and a force pressing the heat conducting plate and the multi-chip package. And a leaf spring that provides A multi-chip package provided with a semiconductor element as a heating element is arranged between the heat conductive plates connected to the cold plate, and the multi-chip package is brought into close contact with the heat conductive plate via a cool sheet and a leaf spring, so that an individual heat generation amount is obtained. Can efficiently cool a memory-based semiconductor element, which is low in number but is frequently mounted, by a water-cooling method.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の技術には以下の問題点が存在する。特公昭58−3
1732号公報に記載の技術では、前記の通りマルチチ
ップモジュールの冷却を行う場合、各半導体素子と放熱
板との間隙距離が異なる状態であるため、適した応力に
より半導体素子に接触させる様に各フランジ部の形状を
それぞれの間隙距離に応じて変化させる必要がある。よ
って熱伝導ピストンの形状が複雑になり、製造コスト上
昇に繋がる。また、熱伝導ピストンの形状が複雑化する
ことに伴い大型化するため、小型携帯型装置に適用する
には困難である。さらに、コイルバネを用いているた
め、放熱機構が複雑化し、放熱効果が低下する恐れがあ
る。
However, the conventional technique has the following problems. Japanese Patent Publication No. 58-3
According to the technology described in Japanese Patent No. 1732, when cooling the multi-chip module as described above, the gap distance between each semiconductor element and the heat sink is different, so that each semiconductor element is brought into contact with the semiconductor element with an appropriate stress. It is necessary to change the shape of the flange portion according to each gap distance. Therefore, the shape of the heat conduction piston becomes complicated, which leads to an increase in manufacturing cost. In addition, the heat transfer piston becomes large due to its complicated shape, so that it is difficult to apply the heat transfer piston to a small portable device. Furthermore, since a coil spring is used, the heat radiation mechanism is complicated, and the heat radiation effect may be reduced.

【0014】特開平1−270298号公報に記載の技
術についても、水冷方式で冷却を行うなどの点で、特に
大型装置における効果的な放熱を考慮して構成されてい
るため、小型携帯型装置への適用は不適当である。ま
た、複数のチップを一つの板バネで熱伝導板に密着させ
ているため、各半導体素子の厚さが全てほぼ同じ場合に
有効であり、厚さが異なると良好な熱伝導及び放熱が行
われない問題がある。
The technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-270298 is also configured in consideration of effective heat radiation in a large-sized device in terms of cooling with a water-cooling method. Application to is inappropriate. Also, since a plurality of chips are adhered to the heat conductive plate by one leaf spring, it is effective when the thickness of each semiconductor element is almost the same, and when the thickness is different, good heat conduction and heat radiation are performed. There is a problem that cannot be solved.

【0015】本発明が解決しようとする課題は、大きさ
が異なる複数の半導体素子を有するマルチチップモジュ
ールに搭載された半導体素子の冷却構造において、各半
導体素子からの発熱を簡易な手段により効率よく放散さ
せ、半導体素子を冷却することができる半導体素子の冷
却構造を提供するものである。
An object of the present invention is to provide a cooling structure for a semiconductor element mounted on a multi-chip module having a plurality of semiconductor elements having different sizes, and to efficiently generate heat from each semiconductor element by simple means. An object of the present invention is to provide a cooling structure for a semiconductor element which can dissipate and cool the semiconductor element.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明は半導体素子の冷
却構造であり、前記課題を解決するため以下のように構
成されている。本発明の半導体素子の冷却構造は、プリ
ント基板に搭載した複数の異なる半導体素子の各々と放
熱板との間に、少なくとも半導体素子に対する面接触部
を有し、放熱板と一体又は別体にして配置される熱伝導
性弾性体を有することを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a cooling structure for a semiconductor device, and has the following structure to solve the above-mentioned problems. The semiconductor element cooling structure of the present invention has at least a surface contact portion for the semiconductor element between each of the plurality of different semiconductor elements mounted on the printed circuit board and the heat sink, and is integrated with or separate from the heat sink. It is characterized by having a thermally conductive elastic body arranged.

【0017】本発明の半導体素子の冷却構造は、前述し
た必須の構成要素からなる。しかし、その構成要素が具
体的に以下のような場合であっても成立する。その具体
的構成要素とは、前記熱伝導性弾性体が半導体素子及び
放熱板のそれぞれに対する面接触部を有することを特徴
とする。
The cooling structure for a semiconductor device according to the present invention comprises the essential components described above. However, this is true even when the constituent elements are specifically as follows. The specific constituent element is characterized in that the heat conductive elastic body has a surface contact portion for each of the semiconductor element and the heat sink.

【0018】また、本発明の半導体素子の冷却構造は、
前記熱伝導性弾性体が板バネであることを特徴とする。
Further, the cooling structure of the semiconductor device of the present invention comprises:
The heat conductive elastic body is a leaf spring.

【0019】本発明の半導体素子の冷却構造は、前記熱
伝導性弾性体の半導体素子との接触面積が放熱板との接
触面積未満であることを特徴とする。
The semiconductor element cooling structure of the present invention is characterized in that the contact area of the heat conductive elastic body with the semiconductor element is smaller than the contact area with the heat sink.

【0020】本発明の半導体素子の冷却構造は、前記熱
伝導性弾性体が金属からなることを特徴とする。あるい
は、熱伝導性弾性体が樹脂からなることを特徴とする。
The cooling structure for a semiconductor device according to the present invention is characterized in that the heat conductive elastic body is made of a metal. Alternatively, the heat conductive elastic body is made of a resin.

【0021】さらに、本発明の半導体素子の冷却構造
は、前記放熱板がプリント基板に対する当接部を有し、
その当接部と熱伝導性弾性体の半導体素子との面接触部
により、プリント基板に搭載された半導体素子がプリン
ト基板に対し保持される構造を有することを特徴とす
る。
Further, in the semiconductor device cooling structure of the present invention, the heat radiating plate has a contact portion with a printed board,
The semiconductor device has a structure in which the semiconductor element mounted on the printed board is held on the printed board by the surface contact between the contact portion and the semiconductor element of the heat conductive elastic body.

【0022】本発明の半導体素子の冷却構造は、前記放
熱板がプリント基板に対する当接部を有し、その当接部
と熱伝導性弾性体の半導体素子との面接触部により、プ
リント基板に搭載された半導体素子がプリント基板に対
し保持される構造を有することを特徴とする。
In the cooling structure for a semiconductor device according to the present invention, the heat radiating plate has a contact portion with the printed circuit board, and the contact portion and the surface contact portion of the semiconductor element of the heat conductive elastic body allow the printed circuit board to be connected to the printed circuit board. The semiconductor device has a structure in which the mounted semiconductor element is held on a printed circuit board.

【0023】本発明の半導体素子の冷却構造は、前記放
熱板のプリント基板に対する当接部及び半導体素子に対
する面接触部に対応する位置のプリント基板又は/及び
半導体素子に、保持穴を有してなることを特徴とする。
The semiconductor device cooling structure according to the present invention has a holding hole in the printed board or / and the semiconductor element at a position corresponding to the contact portion of the heat sink to the printed board and the surface contact portion to the semiconductor device. It is characterized by becoming.

【0024】このように構成された本発明の半導体素子
の冷却構造によると、プリント基板に搭載された各半導
体素子と放熱板との間の間隙に、各半導体素子と放熱板
とを熱的に接続する熱伝導性弾性体を設ける。この熱伝
導性弾性体は、少なくとも半導体素子に対する面接触部
を有し、あるいは併せて放熱板に対する面接触部を有す
る。より具体的には、この熱伝導性弾性体は板バネ状で
ある。この弾性を有する熱伝導性弾性体は、熱伝導性及
び弾性の高い金属又は熱伝導性樹脂からなる。但しこれ
らの金属又は樹脂はサーマルグリスよりも十分高い熱伝
導性を有することが必要である。このバネ性を有する熱
伝導性弾性体を各半導体素子と放熱板との間に密着さ
せ、両者の熱的接続を確実に行う。
According to the cooling structure of the semiconductor device of the present invention thus constituted, each semiconductor element and the heat sink are thermally connected to the gap between each semiconductor element mounted on the printed circuit board and the heat sink. A thermally conductive elastic body to be connected is provided. The thermally conductive elastic body has at least a surface contact portion with respect to the semiconductor element, or additionally has a surface contact portion with the heat sink. More specifically, the heat conductive elastic body has a leaf spring shape. The heat conductive elastic body having elasticity is made of a metal or a heat conductive resin having high heat conductivity and elasticity. However, these metals or resins need to have sufficiently higher thermal conductivity than thermal grease. The heat conductive elastic body having the spring property is brought into close contact between each semiconductor element and the heat radiating plate, so that the thermal connection between them is ensured.

【0025】各熱伝導性弾性体は、放熱板と一体化され
ているか、もしくは別体である。一体化されている場合
には、放熱板と各熱伝導性弾性体とが熱伝導性の高い手
段により固定され、熱的に接続している。例えば、溶接
による固定接続や熱伝導性の高い金属からなるネジによ
るネジ止め、あるいは熱伝導性弾性体が延性の高い部材
からなる場合には放熱板に圧着することも考えられる。
Each of the heat conductive elastic members is integrated with the heat sink or separate from the heat sink. When they are integrated, the heat radiating plate and each thermally conductive elastic body are fixed by means of high thermal conductivity and are thermally connected. For example, fixed connection by welding, screwing with a screw made of a metal having high heat conductivity, or press-fitting to a heat radiating plate when the heat conductive elastic body is made of a highly ductile member may be considered.

【0026】また、他の一体化手段としては、放熱板の
放熱機能を熱伝導性弾性体に付与することが考えられ
る。つまり、放熱板を特に設けず熱伝導性弾性体が、即
ち放熱板となりうるものである。これは、半導体素子の
発熱量があまり大きくなく、且つ熱伝導性弾性体の表面
積が大きく、放熱しやすい部材からなっている場合に有
効である。
As another integration means, it is conceivable to provide the heat conductive elastic body with the heat radiating function of the heat radiating plate. That is, the heat conductive elastic body can be used as the heat radiating plate without providing the heat radiating plate. This is effective when the heat generation amount of the semiconductor element is not so large, and the heat conductive elastic body has a large surface area and is made of a member that easily radiates heat.

【0027】各半導体素子の放熱板への熱的接続を、熱
伝導性の高い熱伝導性弾性体で個々に行うことにより、
サーマルグリスを用いて熱的接続を行った場合と比べ、
半導体素子から発熱した熱の放熱板への熱伝導を良好に
行うことができる。同時に、熱伝導性弾性体の熱伝導性
が高いため、各半導体素子と放熱板との間隙距離の差が
原因となる放熱機構の複雑化を生じさせない。この際
に、熱伝導性弾性体の半導体素子との接触面積よりも、
放熱板との接触面積を大きいものとすることにより、さ
らに熱伝導を良好に行うことができる。
By thermally connecting each semiconductor element to the heat radiating plate by using a thermally conductive elastic body having high thermal conductivity,
Compared to the case where thermal connection is made using thermal grease,
The heat generated from the semiconductor element can be well conducted to the heat radiating plate. At the same time, since the heat conductivity of the heat conductive elastic body is high, the heat dissipation mechanism does not become complicated due to the difference in the gap distance between each semiconductor element and the heat dissipation plate. At this time, the contact area of the heat conductive elastic body with the semiconductor element is
By making the contact area with the heat sink large, heat conduction can be further satisfactorily performed.

【0028】また、各半導体素子毎にバネ性を有する熱
伝導性弾性体を密着させて接続を行うため、各半導体素
子の厚さの差により生じる放熱板との間隙距離の差が存
在したとしても、熱伝導性弾性体が有する弾性により、
その間隙距離の差を無視することができ、各半導体素子
と放熱板との接続は全て良好に接続される。弾性を有す
る熱伝導性弾性体は、半導体素子に加わる過度の外部応
力を吸収する効果もある。万一半導体素子に取り付け傾
きがある場合にも、熱伝導性弾性体の弾性により傾きを
吸収することができ、放熱板及び半導体素子との面接触
部が確保され、確実に熱的接続がなされる。
Further, since the connection is performed by closely adhering a heat conductive elastic body having a spring property to each semiconductor element, it is assumed that there is a difference in gap distance between the semiconductor element and the heat sink caused by a difference in thickness of each semiconductor element. Also, due to the elasticity of the thermally conductive elastic body,
The difference in the gap distance can be neglected, and the connection between each semiconductor element and the heat sink is all well connected. The heat conductive elastic body having elasticity also has an effect of absorbing excessive external stress applied to the semiconductor element. Even if the semiconductor element has a mounting inclination, the inclination of the semiconductor element can be absorbed by the elasticity of the heat conductive elastic body, the surface contact portion between the heat sink and the semiconductor element is secured, and the thermal connection is made reliably. You.

【0029】熱伝導性弾性体として用いる板バネは、複
雑な構造のものを用いる必要はない。また、可能な範囲
内で同一のものを使用することができ、各半導体素子に
対応させて準備する必要がないため、板バネの製造コス
トは上昇しない。
The leaf spring used as the heat conductive elastic body does not need to have a complicated structure. Further, the same device can be used within a possible range, and since it is not necessary to prepare for each semiconductor element, the manufacturing cost of the leaf spring does not increase.

【0030】このように、放熱板と各半導体素子との熱
的接続は、熱伝導性の高い金属あるいは樹脂からなる熱
伝導性弾性体のみを介して行っているため、放熱板と各
半導体素子とを直接接触させた場合とほぼ同等の放熱効
果を得ることができる。また、特に単純な構造の板バネ
を熱伝導性弾性体として用いた場合には、熱伝導機構及
び放熱機構も単純化され放熱効果が高くなる。これは、
コイル(巻)バネ等の弾性体を熱伝導部材の一部に用い
た従来の技術の場合に生じていた放熱機構の複雑化を引
き起こさないことを意味する。また、各半導体素子や放
熱板と接触する面積が飛躍的に大きい板バネを用いるこ
とで、熱伝導や放熱の効果がより高くなる。
As described above, the thermal connection between the heat radiating plate and each semiconductor element is made only through the heat conductive elastic body made of metal or resin having high thermal conductivity. And a heat radiation effect approximately equal to that in the case where the contact is made directly. In addition, when a leaf spring having a particularly simple structure is used as the heat conductive elastic body, the heat conduction mechanism and the heat radiation mechanism are simplified, and the heat radiation effect is enhanced. this is,
This means that the heat dissipation mechanism does not become complicated, which occurs in the case of the conventional technique using an elastic body such as a coil (winding) spring as a part of the heat conducting member. Further, by using a leaf spring having an extremely large area in contact with each semiconductor element and the heat radiating plate, the effect of heat conduction and heat radiation is further enhanced.

【0031】本発明の技術を用いることで、半導体素子
及びそれらを用いた装置の信頼性を向上することができ
る。また、放熱板も含めた全体の構造設計が簡略化さ
れ、生産性及び保守性が向上する。
By using the technique of the present invention, it is possible to improve the reliability of a semiconductor element and a device using the same. In addition, the overall structural design including the heat sink is simplified, and productivity and maintainability are improved.

【0032】[0032]

【発明の実施の形態】以下に本発明の半導体素子の冷却
構造の一実施の形態について説明する。図4(a)に
は、本発明の主要部分である熱伝導性弾性体となる板バ
ネの一例の外観図を示す。板バネ5は熱伝導が良く、且
つ弾性の高い部材、特に金属や樹脂等からなる。板バネ
5の半導体素子と面接触する半導体素子接触部8と、放
熱板と面接触する放熱板接触部9とはほぼ平行となるよ
うにされている。また、図4(b)乃至(g)には、熱
伝導性弾性体となる板バネの他の例の断面図を示す。こ
の場合の熱伝導性弾性体は、同じ板バネ2つを一組とし
て用いられる。板バネの形状は任意に選ぶことができ
る。図4(g)に記載のもののように閉じた形状のもの
も用いることができる。図中の各板バネの上下に存在す
る平坦部が、それぞれ放熱板接触部及び半導体素子接触
部となる。図4(b)乃至(g)に挙げたものは、あく
まで一例であり、このほかにも様々な形状のものが考え
られる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a cooling structure for a semiconductor device according to the present invention will be described below. FIG. 4A is an external view of an example of a leaf spring serving as a heat conductive elastic body which is a main part of the present invention. The leaf spring 5 is made of a member having good heat conductivity and high elasticity, particularly a metal or resin. The semiconductor element contact portion 8 that makes surface contact with the semiconductor element of the leaf spring 5 and the heat sink contact portion 9 that makes surface contact with the heat sink are made substantially parallel to each other. FIGS. 4B to 4G are cross-sectional views of other examples of the leaf spring serving as the heat conductive elastic body. In this case, as the heat conductive elastic body, two same leaf springs are used as one set. The shape of the leaf spring can be arbitrarily selected. A closed shape like the one shown in FIG. 4 (g) can also be used. Flat portions existing above and below each leaf spring in the drawing are a heat sink contact portion and a semiconductor element contact portion, respectively. The ones shown in FIGS. 4B to 4G are merely examples, and various shapes can be considered.

【0033】図5には、図4(a)に示した前記板バネ
5を熱伝導性弾性体として用いた場合の半導体素子の冷
却構造の断面図を示す。図5(a)には、熱伝導性弾性
体である板バネ5に変位が与えられていない状態での半
導体素子接触部8と放熱板接触部9との距離の差が、半
導体素子3と放熱板4との間隙距離とほぼ同じ(但し、
半導体素子3と放熱板4との間隙距離の差が若干小さ
い)場合を示す。プリント基板1上に、フリップチップ
ボンディング部2により半導体素子3が搭載され、その
半導体素子3の上部にはある一定の間隙を有して放熱板
4がほぼ平行に配設されている。また、半導体素子3と
放熱板4との間隙には、板バネ5が配置されている。な
お、プリント基板1と半導体素子3との電気的接続は、
はんだボール6により行われている。板バネ5は、ほぼ
変位を与えられていない状態であるものの、板バネ5の
半導体素子接触部8と放熱板接触部9との差が前記間隙
よりも若干小さいため、板バネ5の反発力により各接触
部が密着し、半導体素子3と放熱板4とを良好に熱的に
接続する。
FIG. 5 is a cross-sectional view of a cooling structure of a semiconductor device when the leaf spring 5 shown in FIG. 4A is used as a heat conductive elastic body. FIG. 5A shows the difference between the distance between the semiconductor element contact portion 8 and the heat radiating plate contact portion 9 when no displacement is applied to the leaf spring 5 which is a thermally conductive elastic body. It is almost the same as the gap distance with the heat sink 4 (however,
(A difference in the gap distance between the semiconductor element 3 and the heat sink 4 is slightly small). A semiconductor element 3 is mounted on a printed circuit board 1 by a flip chip bonding portion 2, and a radiator plate 4 is arranged above the semiconductor element 3 with a certain gap therebetween in a substantially parallel manner. A leaf spring 5 is arranged in a gap between the semiconductor element 3 and the heat sink 4. The electrical connection between the printed circuit board 1 and the semiconductor element 3 is as follows.
This is performed by the solder balls 6. Although the leaf spring 5 is not substantially displaced, the difference between the semiconductor element contact portion 8 and the heat sink contact portion 9 of the leaf spring 5 is slightly smaller than the gap. As a result, the respective contact portions come into close contact with each other, and the semiconductor element 3 and the heat sink 4 are thermally connected well.

【0034】一方、図5(b)には、半導体素子3’と
放熱板4との間隙距離が、熱伝導性弾性体である板バネ
5に変位が与えられていない状態での半導体素子接触部
8と放熱板接触部9との距離の差よりも小さい場合を示
す。この場合の例としては、半導体素子3’の厚みが、
図5(a)に示した半導体素子3よりも厚い場合等が挙
げられる。前記間隙距離は板バネ5の半導体素子接触部
8と放熱板接触部9との差よりも小さいため、板バネ5
は図示したように湾曲して強い反発力で密着する。しか
し、板バネ5が有する弾性により過度の外部応力は板バ
ネ5に吸収され、半導体素子3’に加わらない。
On the other hand, FIG. 5B shows that the gap distance between the semiconductor element 3 ′ and the radiator plate 4 is different from that of the semiconductor element 3 in a state where the leaf spring 5, which is a heat conductive elastic body, is not displaced. The case where the difference is smaller than the difference between the distance between the portion 8 and the heat radiating plate contact portion 9 is shown. As an example of this case, the thickness of the semiconductor element 3 ′ is
A case where the thickness is larger than that of the semiconductor element 3 shown in FIG. Since the gap distance is smaller than the difference between the semiconductor element contact portion 8 and the heat radiating plate contact portion 9 of the leaf spring 5, the leaf spring 5
Are curved as shown in the figure and come into close contact with a strong repulsive force. However, due to the elasticity of the leaf spring 5, excessive external stress is absorbed by the leaf spring 5 and is not applied to the semiconductor element 3 '.

【0035】そのため、半導体素子に外部応力が加えら
れることが原因となる、半導体素子の信頼性低下を引き
起こさせることはない。この例の場合にも、半導体素子
と放熱板の間隙に熱伝導率の高い金属製の板バネ5が密
接して接続されるため、良好な熱伝導経路が形成され
る。また、万一半導体素子の取り付け傾きがある場合に
も、熱伝導性弾性体である板バネ5の弾性によって、そ
の傾き分を吸収し、放熱板と半導体素子との熱伝導経路
を形成することができる。
Therefore, the reliability of the semiconductor device is not reduced due to the external stress applied to the semiconductor device. Also in the case of this example, since a metal leaf spring 5 having high thermal conductivity is closely connected to the gap between the semiconductor element and the heat sink, a good heat conduction path is formed. In addition, even in the case where the semiconductor element is inclined to be mounted, the elasticity of the leaf spring 5 which is a heat conductive elastic body absorbs the inclination and forms a heat conduction path between the heat sink and the semiconductor element. Can be.

【0036】板バネの形状は、放熱板と半導体素子とが
良好に接触し、熱伝導が確実に行われれば、図4(a)
乃至(g)に示したようなものに限定されず、他の形状
のものでも良い。
FIG. 4A shows the shape of the leaf spring if the heat sink and the semiconductor element are in good contact with each other and heat conduction is ensured.
The shape is not limited to those shown in FIGS.

【0037】板バネは、放熱板に予め溶接やネジ止め等
の熱伝導性が高い手段又は圧着により固定しておくこと
が可能である。その場合にはプリント基板上の半導体素
子の位置に対応する放熱板の所定の位置に、板バネを固
定して一体化することになる。これにより、各板バネを
配置する際の組立性が向上する。
The leaf spring can be fixed to the heat radiating plate in advance by means of high thermal conductivity such as welding or screwing, or by crimping. In this case, a leaf spring is fixed and integrated at a predetermined position of the heat sink corresponding to the position of the semiconductor element on the printed circuit board. Thereby, the assemblability when arranging each leaf spring is improved.

【0038】本発明の半導体素子の冷却構造は、ベアチ
ップ等の露出した素子の冷却に用いることができる。ま
た、フリップチップボンディング以外の方法で搭載され
た半導体素子の冷却にも適用できる。
The semiconductor device cooling structure of the present invention can be used for cooling an exposed device such as a bare chip. Further, the present invention can be applied to cooling of a semiconductor element mounted by a method other than flip chip bonding.

【0039】[0039]

【実施例】【Example】

(実施例1)以下に、本発明の半導体素子の冷却構造の
一実施例を説明する。図1には本発明の半導体素子の冷
却構造の一実施例を説明するための断面図を示す。本実
施例では、フリップチップボンディングにより搭載され
た半導体素子について説明する。尚、本発明はフリップ
チップボンディングにより搭載された半導体素子以外の
冷却にも適用できる。プリント基板1上には、フリップ
チップボンディング部2により半導体素子3が搭載され
ている。半導体素子3の上部には、ある一定の間隙を有
して放熱板4がほぼ平行に配設されている。半導体素子
3と放熱板4の間隙には板バネ5が配設され、熱的に接
続している。プリント基板1と半導体素子3との電気的
接続は、はんだボール6により行われている。この電気
的接続は、はんだに限らず金などの他の金属によっても
行われる。また、電気的接続のための金属の形状は図示
したようなボール状のものに限定されない。板バネ5の
形状は図4(a)に示したものと同様である。なお、板
バネ5は放熱板4に溶接等の熱伝導性が高い方法で予め
接続固定し、一体化しても良い。
(Embodiment 1) An embodiment of a semiconductor device cooling structure according to the present invention will be described below. FIG. 1 is a sectional view for explaining one embodiment of a cooling structure for a semiconductor device of the present invention. In the present embodiment, a semiconductor element mounted by flip chip bonding will be described. Note that the present invention can be applied to cooling other than the semiconductor element mounted by flip chip bonding. A semiconductor element 3 is mounted on a printed board 1 by a flip chip bonding unit 2. On the upper part of the semiconductor element 3, a heat sink 4 is disposed substantially in parallel with a certain gap. A leaf spring 5 is provided in a gap between the semiconductor element 3 and the heat radiating plate 4 and is thermally connected. The electrical connection between the printed board 1 and the semiconductor element 3 is made by solder balls 6. This electrical connection is made not only by solder but also by other metals such as gold. Further, the shape of the metal for electrical connection is not limited to the ball shape as shown. The shape of the leaf spring 5 is the same as that shown in FIG. In addition, the leaf spring 5 may be connected and fixed to the heat sink 4 in advance by a method having high thermal conductivity such as welding and integrated.

【0040】板バネ5の半導体素子接触部と半導体素子
3の間は、板バネ5の反発力により密接する。その結果
として半導体素子3上面から板バネ5を経て放熱板4へ
至る熱伝導経路が形成される。半導体素子3から発生し
た熱は板バネ5を介して伝導した後、放熱板4より放散
される。このようにして熱が放散されることにより、半
導体素子3は冷却される。
The contact between the semiconductor element contact portion of the leaf spring 5 and the semiconductor element 3 is brought into close contact by the repulsive force of the leaf spring 5. As a result, a heat conduction path from the upper surface of the semiconductor element 3 to the heat sink 4 via the leaf spring 5 is formed. The heat generated from the semiconductor element 3 is conducted through the leaf spring 5 and then radiated from the heat sink 4. By dissipating heat in this way, the semiconductor element 3 is cooled.

【0041】(実施例2)図2には半導体素子の冷却構
造の他の実施例を説明するための断面図を示す。本実施
例では、実施例1とは異なり、放熱板は特に設けず熱伝
導性弾性体である板バネ5’が放熱板の役割をも担って
いる。これは、放熱板と熱伝導性弾性体である板バネ
5’が一体であると言える。本実施例においても、実施
例1と同様にフリップチップボンディングにより搭載さ
れた半導体素子について説明する。図2(a)に示すよ
うに、板バネ5’はプリント基板1及びその上にフリッ
プチップボンディング部2により搭載された半導体素子
3を取り囲むように形成されている。なお、プリント基
板1と半導体素子3との電気的接続は、はんだボール6
により行われている。この電気的接続は、はんだに限ら
ず金などの他の金属によっても行われる。また、電気的
接続のための金属の形状は図示したようなボール状のも
のに限定されない。
(Embodiment 2) FIG. 2 is a sectional view for explaining another embodiment of the cooling structure of the semiconductor device. In the present embodiment, unlike the first embodiment, a heat sink is not particularly provided, and the plate spring 5 'which is a heat conductive elastic body also plays a role of a heat sink. This can be said that the heat radiating plate and the plate spring 5 'which is a heat conductive elastic body are integrated. Also in this embodiment, a semiconductor element mounted by flip chip bonding as in the first embodiment will be described. As shown in FIG. 2A, the leaf spring 5 'is formed so as to surround the printed circuit board 1 and the semiconductor element 3 mounted thereon by the flip chip bonding section 2. The electrical connection between the printed circuit board 1 and the semiconductor element 3 is made by solder balls 6
It is done by. This electrical connection is made not only by solder but also by other metals such as gold. Further, the shape of the metal for electrical connection is not limited to the ball shape as shown.

【0042】この放熱機能を兼備する板バネ5’は、プ
リント基板1との当接部と、半導体素子3との当接部と
によりプリント基板に搭載された半導体素子を良好に保
持する。つまり、プリント基板1を取り囲むように形成
された板バネ5’は、半導体素子3をプリント基板1方
向に、プリント基板1を半導体素子3方向にそれぞれ近
接させる力を及ぼす。この場合には、半導体素子3は放
熱板である板バネ5’を弾性的に支持しているといえ
る。
The leaf spring 5 ′, which also has a heat radiation function, satisfactorily holds the semiconductor element mounted on the printed board by the contact part with the printed board 1 and the contact part with the semiconductor element 3. That is, the leaf spring 5 'formed so as to surround the printed circuit board 1 exerts a force for causing the semiconductor element 3 to approach the printed circuit board 1 and the printed circuit board 1 to approach the semiconductor element 3 respectively. In this case, it can be said that the semiconductor element 3 elastically supports the leaf spring 5 'as a heat radiating plate.

【0043】板バネ5’自体の幅は半導体素子3の大き
さによっても異なるものの、およそ数mmであり、板バ
ネ5’全体の表面積は半導体素子3から発生した熱を板
バネ5’で十分に放散できるほど大きい。このような形
状の板バネ5’にすることで、熱伝導性弾性体である板
バネ5’は放熱機能を兼ね備えることになり、放熱板を
特に設けずに済む。これは、各半導体素子及びマルチチ
ップモジュール全体からの発熱量が比較的小さい場合に
適用が可能である。このような放熱機能を有する熱伝導
性弾性体を設けない場合は、放熱できる表面積が半導体
素子の表面積に等しく放熱効果は低い。一方、本実施例
のような熱機能を有する熱伝導性弾性体を設けると、放
熱できる表面積が飛躍的に増大するため、放熱効率が非
常に高くなる。
Although the width of the leaf spring 5 'itself varies depending on the size of the semiconductor element 3, it is about several mm, and the surface area of the whole leaf spring 5' is sufficient for the heat generated from the semiconductor element 3 by the leaf spring 5 '. Large enough to dissipate. With the leaf spring 5 'having such a shape, the leaf spring 5', which is a thermally conductive elastic body, also has a heat radiation function, and it is not necessary to particularly provide a heat radiation plate. This is applicable when the amount of heat generated from each semiconductor element and the entire multi-chip module is relatively small. When such a heat conductive elastic body having a heat dissipation function is not provided, the surface area capable of dissipating heat is equal to the surface area of the semiconductor element, and the heat dissipation effect is low. On the other hand, when a heat conductive elastic body having a heat function as in the present embodiment is provided, the surface area capable of dissipating heat is dramatically increased, so that the heat dissipating efficiency is extremely high.

【0044】また、プリント基板1下面に板バネ5’の
端部を引っ掛ける構造を有し、板バネ5’の反発力によ
り半導体素子3をプリント基板1方向に押し付ける構造
となっている。これは、板バネ5’の半導体素子3の表
面に接触している部分において十分に接触させること
で、半導体素子3の発熱を十分に板バネ5’全体へ伝導
させ、効率よく放熱を行わせるためである。また、板バ
ネ5’はネジ等を用いずに半導体素子3に接触したまま
固定させることができ、生産性及び保守性も高い。
Further, the end of the leaf spring 5 'is hooked on the lower surface of the printed board 1, and the semiconductor element 3 is pressed in the direction of the printed board 1 by the repulsive force of the leaf spring 5'. This is because the heat generated by the semiconductor element 3 is sufficiently conducted to the entire leaf spring 5 ′ by making sufficient contact at the portion of the leaf spring 5 ′ which is in contact with the surface of the semiconductor element 3, and the heat is efficiently radiated. That's why. Further, the leaf spring 5 'can be fixed in contact with the semiconductor element 3 without using a screw or the like, so that productivity and maintainability are high.

【0045】図2(b)には、プリント基板1及び半導
体素子3に保持穴7を有する例を示す。この保持穴7
は、放熱板である板バネ5’のプリント基板に対する当
接部と半導体素子に対する面接触部に対応する部位のプ
リント基板と半導体素子とに設ける。その際、必要に応
じて、板バネ5’にも保持穴7に対応した窪みを設けて
おく。この保持穴7の存在により、板バネ5’に設けた
保持穴7と適合する凹部又は折曲部をはめあわせて取り
付けるだけで、板バネ5’はプリント基板1及び半導体
素子3を良好に保持し、外れにくくなる。また、板バネ
5’の取り付け作業を行う際の位置決めが容易になり、
製造工程中の板バネの取り付け作業時間が短縮できる。
この手段は、半導体素子3がベアチップである場合には
保持穴7を設けるのが困難であるものの、樹脂等でモー
ルドされている半導体素子の場合に有効である。また、
プリント基板1又は半導体素子3のいずれか一方に保持
穴7を設けることも可能である。
FIG. 2B shows an example in which the printed board 1 and the semiconductor element 3 have the holding holes 7. This holding hole 7
Are provided on the printed circuit board and the semiconductor element at positions corresponding to a contact portion of the plate spring 5 'as a heat radiating plate with the printed circuit board and a surface contact portion with the semiconductor element. At this time, a depression corresponding to the holding hole 7 is provided in the leaf spring 5 'as necessary. Due to the presence of the holding holes 7, the recesses or bent portions that are compatible with the holding holes 7 provided in the leaf spring 5 'are simply fitted and attached, and the leaf spring 5' holds the printed circuit board 1 and the semiconductor element 3 well. And it is hard to come off. In addition, the positioning when performing the attaching work of the leaf spring 5 ′ is facilitated,
The work time for attaching the leaf spring during the manufacturing process can be reduced.
This means is difficult to provide the holding hole 7 when the semiconductor element 3 is a bare chip, but is effective for a semiconductor element molded with resin or the like. Also,
It is also possible to provide the holding hole 7 in either the printed circuit board 1 or the semiconductor element 3.

【0046】(実施例3)図3には、半導体素子の冷却
構造の更に他の実施例を説明するための外観図を示す。
図2に示した実施例2では、板バネ5’は各半導体素子
3毎に設ける。この実施例では、図3(a)に示すよう
に放熱板をプレス等によって加工し、その一部に板バネ
部を形成したものとしている。熱伝導性の高い金属や樹
脂等の部材からなる放熱板4’の一部にプレス等により
板バネ部5”を形成する。板バネ部5”は弾性的に半導
体素子に接触する面を有する。板バネ部5”は、放熱板
4をプリント基板に搭載された半導体素子上に設置した
場合に、半導体素子と板バネ部5”の半導体素子接触部
とが面接触するように、対応する位置に形成しておく。
(Embodiment 3) FIG. 3 is an external view for explaining still another embodiment of the cooling structure of the semiconductor device.
In the second embodiment shown in FIG. 2, a leaf spring 5 ′ is provided for each semiconductor element 3. In this embodiment, as shown in FIG. 3A, the radiator plate is processed by a press or the like, and a plate spring portion is formed in a part of the radiator plate. A leaf spring portion 5 ″ is formed by pressing or the like on a part of a heat radiating plate 4 ′ made of a member such as metal or resin having high thermal conductivity. The leaf spring portion 5 ″ has a surface that elastically contacts the semiconductor element. . The leaf spring portion 5 ″ is positioned at a corresponding position such that when the heat sink 4 is mounted on a semiconductor element mounted on a printed circuit board, the semiconductor element and the semiconductor element contact portion of the leaf spring portion 5 ″ come into surface contact. In advance.

【0047】図3(b)には、図2に示した実施例2と
同様に、放熱板4’はプリント基板を取り囲むように形
成する。プリント基板を取り囲むように形成された放熱
板4’は、半導体素子とプリント基板とを近接させる力
を及ぼす。この放熱板4’はプリント基板に当接する保
持部と、半導体素子に当接する保持部とによりプリント
基板に搭載された半導体素子を良好に保持する。このよ
うに、放熱板4’と板バネ部5”とを一体化することに
より組立性が向上する。
In FIG. 3B, as in the second embodiment shown in FIG. 2, the heat radiating plate 4 'is formed so as to surround the printed circuit board. The radiator plate 4 'formed so as to surround the printed board exerts a force for bringing the semiconductor element and the printed board close to each other. The heat radiating plate 4 'satisfactorily holds the semiconductor element mounted on the printed circuit board by the holding section contacting the printed circuit board and the holding section contacting the semiconductor element. In this way, by integrating the heat sink 4 'and the leaf spring portion 5 ", the assemblability is improved.

【0048】[0048]

【発明の効果】以上説明したように構成されているの
で、本発明は以下に記す優れた効果を奏する。異なる複
数の半導体素子が搭載されたマルチチップモジュールに
おいて、放熱板への接続を熱伝導性の高い熱伝導性弾性
体により個々に行うことにより、サーマルグリスを用い
て熱的接続を行った場合と比べ、良好に熱伝導を行うこ
とができ、半導体素子の効果的な冷却が実現される。
As described above, the present invention has the following excellent effects. In a multi-chip module equipped with a plurality of different semiconductor elements, the connection to the heat sink is made individually using a thermally conductive elastic body with high thermal conductivity, so that the thermal connection using thermal grease Compared with this, heat conduction can be performed better, and effective cooling of the semiconductor element can be realized.

【0049】また、各半導体素子の厚さの差により生じ
る放熱板との間隙距離の差が存在したとしても、熱伝導
性弾性体の弾性によりその間隙距離の差を無視すること
ができる。弾性を有する熱伝導性弾性体は、半導体素子
に加わる過度の外部応力を吸収し、その過度の外部応力
が原因となる悪影響を半導体素子に与えない。
Further, even if there is a difference in the gap distance from the heat sink caused by the difference in the thickness of each semiconductor element, the difference in the gap distance can be ignored by the elasticity of the heat conductive elastic body. The thermally conductive elastic body having elasticity absorbs excessive external stress applied to the semiconductor element, and does not exert any adverse effect on the semiconductor element due to the excessive external stress.

【0050】さらに、熱伝導性弾性体として用いられる
板バネの構造は単純であるため、放熱機構の複雑化も生
じず、且つ放熱効果は高くなる。単純な構造の板バネを
用いることで、半導体素子及びそれらを用いた装置の信
頼性が向上し、放熱板も含めた全体の構造設計が簡略化
されるため生産性及び保守性もより良好なものとなる。
Further, since the structure of the leaf spring used as the heat conductive elastic body is simple, the heat radiation mechanism does not become complicated, and the heat radiation effect is enhanced. By using a leaf spring having a simple structure, the reliability of semiconductor elements and devices using them is improved, and the overall structural design including a heat sink is simplified, so that productivity and maintainability are better. It will be.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の半導体素子の冷却構造の一実施例を
示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing one embodiment of a cooling structure for a semiconductor device of the present invention.

【図2】 本発明の半導体素子の冷却構造の他の実施例
を示す断面図である。
FIG. 2 is a sectional view showing another embodiment of the cooling structure of the semiconductor element of the present invention.

【図3】 本発明の半導体素子の冷却構造の更に他の実
施例を示す外観図である。
FIG. 3 is an external view showing still another embodiment of the semiconductor device cooling structure of the present invention.

【図4】 板バネの一例の外観を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an appearance of an example of a leaf spring.

【図5】 図3に示した板バネを熱伝導性弾性体として
用いた場合の半導体素子の冷却構造の断面を示す図であ
る。
5 is a diagram showing a cross section of a cooling structure of a semiconductor element when the leaf spring shown in FIG. 3 is used as a heat conductive elastic body.

【図6】 従来の半導体素子の冷却構造の断面を示す図
である。
FIG. 6 is a diagram showing a cross section of a conventional cooling structure for a semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 プリント基板 2 フリップチップボンディング部 3,3’ 半導体素子 4,4’ 放熱板 5,5’ 板バネ 5” 板バネ部 6 はんだボール 7 保持穴 8 半導体素子接触部 9 放熱板接触部 11 プリント基板 12 フリップチップボンディング部 13 半導体素子 14 放熱板 15 サーマルグリス 16 はんだボール DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Printed board 2 Flip chip bonding part 3, 3 'Semiconductor element 4, 4' Heat sink 5, 5 'Leaf spring 5 "Leaf spring part 6 Solder ball 7 Holding hole 8 Semiconductor element contact part 9 Heat sink contact part 11 Printed circuit board 12 Flip chip bonding part 13 Semiconductor element 14 Heat sink 15 Thermal grease 16 Solder ball

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 プリント基板に搭載した複数の異なる半
導体素子の各々と放熱板との間に、少なくとも半導体素
子に対する面接触部を有し、放熱板と一体又は別体にし
て配置される熱伝導性弾性体を有することを特徴とする
半導体素子の冷却構造。
1. A heat conduction device having at least a surface contact portion with respect to a semiconductor element between each of a plurality of different semiconductor elements mounted on a printed circuit board and a heat sink, and disposed integrally with or separate from the heat sink. A cooling structure for a semiconductor element, characterized by having an elastic body.
【請求項2】 熱伝導性弾性体が半導体素子及び放熱板
のそれぞれに対する面接触部を有する請求項1に記載の
半導体素子の冷却構造。
2. The cooling structure for a semiconductor device according to claim 1, wherein the heat conductive elastic body has a surface contact portion for each of the semiconductor device and the heat sink.
【請求項3】 熱伝導性弾性体が板バネである請求項1
又は請求項2に記載の半導体素子の冷却構造。
3. The heat conductive elastic body is a leaf spring.
Or a cooling structure for a semiconductor element according to claim 2.
【請求項4】 熱伝導性弾性体の半導体素子との接触面
積が放熱板との接触面積未満である請求項2又は請求項
3に記載の半導体素子の冷却構造。
4. The cooling structure for a semiconductor element according to claim 2, wherein a contact area of the heat conductive elastic body with the semiconductor element is smaller than a contact area with the heat sink.
【請求項5】 熱伝導性弾性体が金属からなる請求項1
〜請求項4のいずれか一に記載の半導体素子の冷却構
造。
5. The heat conductive elastic body is made of a metal.
A cooling structure for a semiconductor device according to claim 4.
【請求項6】 熱伝導性弾性体が樹脂からなる請求項1
〜請求項4のいずれか一に記載の半導体素子の冷却構
造。
6. The heat conductive elastic body is made of a resin.
A cooling structure for a semiconductor device according to claim 4.
【請求項7】 放熱板と一体の熱伝導性弾性体が半導体
素子に対し弾性的に当接する面接触部を有する請求項1
に記載の半導体素子の冷却構造。
7. A heat conductive elastic body integral with a heat radiating plate has a surface contact portion elastically contacting a semiconductor element.
4. A cooling structure for a semiconductor device according to claim 1.
【請求項8】 放熱板がプリント基板に対する当接部を
有し、その当接部と熱伝導性弾性体の半導体素子との面
接触部により、プリント基板に搭載された半導体素子が
プリント基板に対し保持される構造を有する請求項7に
記載の半導体素子の冷却構造。
8. A heat radiating plate has a contact portion with a printed circuit board, and a semiconductor element mounted on the printed circuit board is connected to the printed circuit board by a surface contact portion between the contact portion and the semiconductor element of the heat conductive elastic body. The cooling structure for a semiconductor element according to claim 7, wherein the cooling structure has a structure held against the semiconductor element.
【請求項9】 放熱板のプリント基板に対する当接部及
び半導体素子に対する面接触部に対応する位置のプリン
ト基板又は/及び半導体素子に、保持穴を有してなる請
求項7又は請求項8に記載の半導体素子の冷却構造。
9. The printed circuit board and / or the semiconductor element at a position corresponding to a contact portion of the heat sink to the printed circuit board and a surface contact portion to the semiconductor element, wherein a holding hole is provided. A cooling structure for a semiconductor device as described in the above.
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