JPS59217345A - 放熱組立体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は熱移送機構に関するものであり、具体的には電
子パッケージのための放熱構造体に関するものである。

〔技術背景〕

最近の集積回路半導体装置は回路密度が高いので、装置
の動作パラメータを予定範囲１；保つ限界内に装置の温
度を維持し且つ過熱による装置の破壊を防止するために
、動作によって発生する熱を効果的に除去する必要があ
る。熱の除去は半導体装置が基板上の適当な端子へ電気
的に接続する半田端子を有する支持基板へ接続される場
合には、基板がヒートシンクとして働らくバックボンド
された半導体装置に較べて関連した問題が大きい。

そのような半田づけされた半導体装置で半田ボンドを介
して達成される熱移送はバックボンドされた半導体装置
に較べて限られる。半導体装置は通常封体に取付けられ
てヒートシンク内に又はそれと接して置かれる。ヒート
シンクは液体又は空気によって冷却できる。しかし必要
なときだけ冷却できる空気の流れで熱を放散する方が、
条件さえ合えば安上りである。

動作装置を支持する基板の寸法が増加すればする程、半
導体パンケージの構成要素の材料の膨張係数に重大な差
が出る。使用中パッケージの温度は固有の変化をする。

かくて支持基板がセラミック製であるとき、半導体装置
上の蓋又は封体も又大体同様な膨張係数を有てるセラミ
ック製である。

しかしセラミックは金属はどの熱伝導性がない。

従って、セラミック製の冷却フィンは金属製のものに較
べて相対的に非能率であり、冷却条件に適合しそうにな
い。膨張係数相異の問題に打勝つためにセラミックに個
別的な金属製フィンが接着されてもよい。しかしフィン
が接着された蓋はこわれ易く、且つ比較的高価である。

何故なら、複数のフィンを個別的に接着する作業は退屈
で時間の掛るものだからである。

電子パッケージ用の進歩した冷却構造体が米国特許第４
２７７８１６号に開示されている。そこでは下端に六の
ある中空金属管が上に取付けられたパッケージに対して
空気が下向きに導かれる。

中空金属管はパッケージの蓋に半田付は又はろう付けさ
れる。この構造体はパッケージを効果的に冷却するが高
価でこわれ易い。

〔発明は概要〕

本発明の目的は大規模集積回路半導体パッケージ用で、
効果的に熱を除去し且つ異なった材料と両立しうる熱移
送機構を提供することである。

本発明の他の目的は安価で、組立簡単で蓋とピー１〜シ
ンクとの間の熱膨張の大きな相異に順応する、電子モジ
ュール用の熱移送構造体を提供することである。

本発明の他の目的は軽量で効果的な冷却特性を呈し且つ
種々の型式の製品に適合する、電子モジュール用の熱移
送構造体を提供することである。

本発明は蓋上に装着され・た熱放散組立体の改良に係り
、蓋に取付けられた熱伝導材料製の複数本のピン及び複
数本のピン上に装着された冷却フィン手段より成り、冷
却フィン手段はそれ自体が側面同志接した長い筒で形成
された蜂の巣セル構造であり、複数本のピンはフィン手
段の複数の蜂の巣セルに着座していることを特徴とする
。

〔実施例〕

第１図に示子ヨうに電子パッケージ１０は、１個又はそ
れ以上の集積回路半導体装置が載置された基板１２、基
板１２と共に半導体装着の封体を形成する蓋１４より成
る。Ｉ／Ｅ）ピン１６が基板１２の下側に装着されてい
る。ピン１６は関連装置へ必要な電気的接続を行うため
に回路ボード又は回路カードにプラグイン（差込み）さ
れるのが普通である。基板はその上面に装着された半導
体装置と■／○ピン１６との間に電気的接続を与えるた
めの任意適宜の形式のものでよい。複数の半導体装置パ
ッケージを装着する基板は米国特許第４２４５２７３号
に開示されたような導電性金属を有するものが望ましい
。基板１２はセラミック材料製が普通である。基板１２
が大型のときは、蓋１４も又同様な膨張係数を有するセ
ラミック製にするのが望ましい。基板及び蓋が同じ材料
で作られているときは、両者は同じ割合で膨張及び収縮
することにより熱サイクル中にストレスが発生するの防
止する。

本発明は蓋１４の上面に装着して示す新規な放熱組立体
１８を提供する。放熱組立体１８は熱伝導材料製で蓋１
４へ取付けられた複数個のピン２０を含む。ピン２０は
銅、アルミ等の熱伝導材料製であるのが望ましく、セラ
ミック・カバー１４へろう付は又は半田付けされる頭部
２２を具備する。冷却装置を最も効果的に使用するため
に、ピン２０は蓋１４によって形成された封体の基板１
２の側に直接的に又は群状に配置するのが望ましい。普
通は熱伝導手段は半導体装置からカバーへと一層効果的
に熱を伝えるために熱伝導グリース又は機械的な素子を
備える。ピン２０の頭部２２の上方に距離を置い工冷間
形成された肩部２４を。

設けるのが望ましい。肩部２４の目的は後述する。

冷却フィン構造体２６は、第１図及び第２図に示すよう
にピン２０上に装着される。冷却フィン構造体２６は側
面同志接した長い筒で形成された薄壁の蜂の巣セル構造
を有する。この材料は市販品で比較的安価である。フィ
ンを形成する蜂の巣セル構造は第２図に示すように断面
が六角形のセルで形成するのが望ましい。フィンは銅又
はアルミのような比較的−熱伝導性の良い材料で作られ
る。

組立に際してピン２０の上端が第２図に明示したように
放熱組立体１８に挿入される。肩部２４は放熱組立体１
８を蓋１４の上面から一定距離だけ離して保持する。ピ
ン２０の断面は蜂の巣セルの構造に合うように六角形に
してもよい。その場合には蜂の巣セルの内径よりやや太
いピンを“圧入して、セルの壁面を円形に近い形に変形
し保持力を高め且つ接触面積を拡大させる。蜂の巣セル
の薄い構造体の長さＸ及び蓋１４上の自由部分の長さＹ
は最適冷却及び流星について算出される。冷却のために
空気が放熱組立体１８の上側からセルを通って下向きに
吹付けられる。ビン２０上の肩部２４はフィン構造体２
６中にピンが進入する深さを制御する。若しも希望する
ならばピン２０は組立後にフィン構造体２６へ半田付は
又はろう付けてもよい。半田付は又はろう付けによって
得られる金属性接着はピンからフィンへの熱伝導を一層
ｉ　　　　　　　良くする。

〔効果〕

上述の放熱構造は市販の素子即ち蜂の巣セルの状の薄い
構造及び変形ビンより成るので、結果のフィン構造体の
コストを著しく低下させる。この構造は比較的簡単なの
で、フィン構造体の製造及び組立体のために複雑且つ高
価な工具を必要としない。簡単なフィン構造であるため
サイズの異なったモジュールに合せて作ることや異なっ
た放熱条件に合せることが容易である。蓋の上に装着す
るピンの数及び分布は最適の放熱特性を得るために製品
毎に決められる。ピンの配置は熱源即ちパッケージ内の
半導体装置の位置に合わせて決められる。

本発明の構造の著しい利・点は、薄い放熱構造体及びそ
」しを装着する材料間の大きい熱膨張係数差に順応する
能力を持つことである。蓋１４の膨張又は収縮に対する
ピン２０の変位は、著しいス１〜レスを生じることなく
薄い壁構造の放熱フィン構造によって容易且つ簡単に順
応できる。そればかりか、本発明の冷却構造は比較的軽
量でパッケージそれ自身のストレスを最少化する効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の冷却フィンを装着した電子パッケージ
の立面図、第２図は本発明の冷却フィン構造の部分的平
面図、第３図はピンの拡大立面図である。 １０・・・・電子半導体パッケージ、１２・・・・基板
、１４・・・・蓋、Ｊ６・・・・■／○ピン、１８・・
・・放熱組立体、２６・・・・冷却フィン構造体。 出願人　インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・
コーポレーション 復代理人　弁理士　　篠　　１）　文　　雄ＦＩＧ、　
Ｉ ＦＩＧ、　２ ＦＩＧ、　３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 少くとも１個の集積回路半導体装置を載置した基板及び
   上記基板と共に上記半導体装置の封体を形成する蓋部材
   を有する電子パッケージの上記蓋部材に装着される放熱
   組立体であって、上記蓋部材に取付けられた熱伝導材料
   製の複数個のピンと、 側面同志が長さ方向に部分的に接した筒で形成された蜂
   の巣セル構造をなし、上記複数個のピンに装着される冷
   却フィン素子とより成る電子パッケージのための放熱組
   立体。