JPS61502855A

JPS61502855A - 集積回路パッケ−ジ用ヒ−トシンク

Info

Publication number: JPS61502855A
Application number: JP60503117A
Authority: JP
Inventors: ミツチエル，ジヨン・ウイーヴアー，ジユニア
Original assignee: バロ−ス・コ−ポレ−ション
Priority date: 1984-07-06
Filing date: 1985-06-28
Publication date: 1986-12-04
Also published as: WO1986000754A1; JPH0329310B2; US4607685A

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】１Ｊ８ｉ回路パッケージ用ヒー１〜シンク尺」１と１量− 印刷回路板−Ｌに、かなり密に実装した高密度化ビン格子アレイから熱を消散させることは、現在のエレクトロニクス産業において基本的かつ繰返し起こる問題の１つである。

この高密度化された空間領域で発生した熱を消散させるための一般に知られでいる手段は、ヒートシンクをビン格子アレイパッケージに取付けることによってである。現在の技術で、ヒートシンクをビン格子アレイパッケージに取付けるのに、２つの基本的な方法がある。それは（１）ビン格子アレイパッケージの金属被覆された表面に、と−１ヘシンクをはんだ付けする方法、および（２）接着ペーストあるいは流体でヒートシンクを取付ける方法である。

この現在使用されている方法のどちらにも、いくつかの重大な欠点がある。

ビン格子アレイパッケージにはんだ付けされたヒートシンクでは、一般にパッケージとヒートシンクとの間に比較的小さな接触領域が必要である。これは、使用されている異なる材料の熱膨張係数が一致しないためである。！ことえば、酸化ベリリウム、銅、アルミニウムなど使用される普通の材ｎは、それぞれ熱膨張係数が異なる。しかしながら、小さな接触領域の要求は、熱がヒートシンクへ伝達される伝導経路を制限するように動く。

ヒートシンクを接着ペーストまたは接着液によって取付けると、熱膨張の不一致の問題は一般に除去される。しかしながら、接着剤には、成る状況下では信頼性がないという欠点がある。つまり、破損が生じると、ヒートシンクの破損が集積回路の破損の原因となり、したがって接着剤をヒートシンク取付けの手段として使用すると、集積回路および周囲の回路構成にかなりの危険を生じる。

たとえば、熱サイクルが何度も変化したり、熱衝撃または実際の物理的衝撃が何度も起こると、接着液を遮断すなわち分離するように働ぎ、こうしてヒートシンクは熱を消散するために良好な接触を保つことができなくなり、集積回路の損失を生じる。

チップにヒートシンクを保持する機械的システムは、はんだ、または接着剤による結合よりもはるかに信頼性があることを基本的に考慮すると、熱膨張の不一致の問題を受けないで、著しく大きな伝導経路を設計して作ることが可能であると思われた。さらに、機械的結合のため、ピー１〜シンクとビン格子パッケージとの間で生じる圧力が調整可能となり、そのため熱伝達係数を改良するのにも役立つ。

したがって、ヒートシンクをビン格子アレイに取付ける以前の方法の限界を克服するため、ここに説明したヒートシンク構成が開発された。

発明の要約このヒートシンク取付は実施例には、クリップで留めたプラスチック保持片があり、その保持片は向かい合った面が片持ら梁形式になっていで、それをビン格子アレイパッケージのまわりにスナップで留めることができるように、親指と人指し指とで保持片の下部先端の間隔を広げることができる。

ビン格子アレイパッケージの頂部には、中央部に酸化ベリリウムディスクが１着されており、その上に１よ中央領域にねじ溝を設けたアパーチャを有するアルミニウムベースプレー１−がある。次に、ねじ満を設けたシャフトをイ１する１組のアルミニウム冷却フィンを、プラスチック保持片の中央アパーチャを通して嵌め、アルミニウムベースプレー１へを通り酸化ベリリウムディスク上への通路に螺着し、こうしてピン格子アレイパッケージ内で発生した熱用の安定した、かつ効果的な熱伝達システムを形成する。

−Ｅの簡単な説明第１図は、改良したヒートシンク取付パッケージの種々のコンポーネントを図解した概略図の分解図である。

第２図は、ピン格子アレイのまわりに組立てられ、熱消散装置とじＣすぐ刷面する完成パッケージを図解した等入園である。

好ましい実　例の１ここで述べるヒートシンク取付ｆＩ或により、熱膨張の不一致の問題を受けることなく、ビン格子アレイ用の大きな伝導経路が得られる。さらに、礪械的結合は、ヒートシンクとパッケージとの間の機械的接触圧力を調節自在にできるということの他にも、非常に信頼性のある取付方法である。

第１図を参照すると、下にビン３０ｐを有し、上部表面には、中央に酸化ベリリウムディスク３０よが装着された、ビン格子アレイパッケージ３０が示される。

次に、ビン格子アレイパッケージの頂部上に配置するために、中央に隆起したボス２５ｆ　を有し、内周にねじ溝を設けた中央アパーチャを有する、アルミニウムベースプレート２５が示される。

ビン格子アレイパッケージ３０およびアルミニウムベースプレート２５は、プラスチック保持片すなわち保持器２０の下面に装着される。プラスチック保持片２０は、その両端に２枚の垂直端部面２０＆　および２０．が連結された中央の水平面２鶴でできている。この垂直端部面の下部は、それぞれ脚部２０Ｊを有し、それは鋸歯状の開口２０゜どなっており、底部のピン３０Ｐのまわりでスナップで留めることができる。

プラスチック保持片２ｏは、好ましくは、レキシカン（Ｌ　ｅｘａｎ）と呼ばれる形式のプラスチックのように、ガラス！Ｉ！ｎを３０％Ｓむポリカルボネートプラスチックでできている。プラスチック保持片の構造は、２本の脚部領ｒＪ！１２０Ｊ　と２０．７’−間の間隔を広げるために、垂直端部面２０しおよび２０．の上部を親指と人指し指とでつかむことができるくらいであり、こうしてプラスチック保持片をビン格子アレイパッケージのまわりに嵌め、その場にスナップで留め、格子アレイパッケージを保持することができるようになっている。

プラスチック保持片２０の水平ベース２０）は、中央部が切り汰かれてアバーチ？　２０ｃＬ　となっている。このアパーチ１フは、円形でも、長方形でも、あるいはその他の形状でもよい。

冷却部１２は、好ましくは、円筒形のアルミニウム冷却フィン１２．．１２＆　、１２ｃとして構成されてもよく、ねじ溝を設（）た、２０ｔとして示される細長いシャフトを有してもよい。

第２図は、ここに説明したヒートシンク取付けの、完全に組立てられた実施例である。

円筒形の冷却フィンおよび冷部部１２は、酸化ベリリウムディスク３（Ｍに接触するように、アパーチ１？２０ａおよび隆起したボス２５ｆを通してドライバで締められる。

ドライバスロット１２ｓは、冷却部１２がプラスチック保持片内にあるときに伴う張力を、ドライバで調節することかできるように、冷部部１２に設けられる。

このように、第２図には、ビン格子アレイパッケージ３０をつかむプラスチック保を４片、およびその」二にあるアルミニウムベースプレート２５が見られる。

こうして、完成パッケージは取付けられ、ビン格子アレイ３０から熱を消散させるために機能的に作動可能となり、それによって熱は、酸化ベリリウムディスク３０ｃ’から、アルミニウムベースプレート２５を通り、冷却フィン１２上のねじ溝を設けたシャフト１２で上へ非常に効果的に伝達されることができる。

高密度実装の応用においては、電子キャビネット内で、印刷回路板が互いに非常に近接しているため、熱交換装置および熱消散装置に、非常に限られた体積が分配される。

このように、与えられた体積にとって最も効果的な冷却領域を与える装置を設けることができるように、大ぎさおよび体積の制約を考慮することは重要な要因である。

一般に、ピン格子アレイ装置から伝達される熱は、成る種のヒートシンクに置かれ、それによってヒートシンク上に吹き付けられる周囲の空気は、蓄積した熱を消散する働きをする。

ヒートシンクまたは熱交換装置に関する重大な問題の１つは、熱伝達係数である。

この開示の熱交換取付装置１０は、冷却部１２のフィンの付いた領域が空気の流れに対して最小限の抵抗面となっているという点で、強制空冷に最もよく適している。

アルミニウムベースプレート２５は、ばねの機能を備え、酸化ベリリウムプレート３（Ｍおよび円筒形の延長部１２忙に圧力をかけるのに役立つという点で、「リアクションプレート」と呼ばれる。したがって、熱循環中良好な接触をＮ持し、フィン部１２およびねじ溝を設けた延長部１２ｔの緩みを防止するのに役立つ。

口の発明の熱交換取付部は、犬ささの異なるビン格子アレイパッケージ上にスナップで留めるために、色々な大きさの構成で設計されてもよい。さらに、冷却部１２は、フィンが１つのもの、フィンが２つのもの、フィンが３つのもの、またはフィンが冷却のために空気を迂回させるようになっている別の型の構成を持つものまで設計でき、しか１ノ同時に、冷２Ｊ１部は、ねじ満を設けた連結ねじ１２ｔを設けており、スロット１２．が冷１ｊ′Ｉ装置にトルクを加えるのに使用されるに従って変化する圧力で、酸化ベリリウムヒートディスクが接触するように調節することができる。

好ましい実施例がこの開示の特徴を説明しているが、以下に規定する請求の範囲の範囲内に含まれる他の実施例も可能である。

国際調査報告

Claims

【特許請求の範囲】

１．ＩＣビンチップパッケージ用熱交換装置であって、（ａ）前記チップパッケージに取付けるための、かつ中央アパーチャを有する把持手段、（ｂ）（ｂ１）前記チップパッケージの頂部に接続される酸化ベリリウムディスクと、（ｂ２）前記チップパッケージの頂部を覆うための、かつねじ溝を設けた中央アパーチャを有する金属性のベースブレートとを含むカバーユニット手段、（ｃ）前記酸化ベリリウムディスクと接触するように、前記把持手段および前記金属性ベースプレートを通して挿入するための、ねじ溝を設けた延長円筒部を有する金属フイン手段とを備えた装置。
２．前記延長円筒部と酸化ベリリウムディスクとの間の接触圧力が調整自在である、請求の範囲第１項記載の装置。
３．前記金属フィンが、（ａ）ドライバで調節するための、スロットを付けた開口を含む、請求の範囲第１項記載の装置。
４．前記把持手段が、（ａ）前記中央アパーチャのまわりの可撓性のある平らな領域と、（ｂ）前記平らな領域に対して直角に延び、前記チップパッケージをつかむ働きをする第１および第２脚部とを含む、請求の範囲第１項記載の装置。
５．前記第１および第２脚部のそれぞれが、（ａ）前記チップパッケージをつかむために、前記脚部のそれぞれに対して直角に内部へ延びるストリップ脚部を含む、請求の範囲第４項記載の装置。
６．前記ストリップ脚部が、前記チップパッケージの下部に位置するピンとの接触を避けるために、鋸歯状にされた端縁切抜きを含む、請求の範囲第４項記載の装置。
７．それぞれのチップパッケージは、前記チップパッケージの頂部に取付けた中央に位置するベリリウムディスクを支持する，集積回路ピンチチップアレイパッケージ用ヒートシンク装置において、（ａ）（ａ１）ねじ溝を設けた延長円筒部が通過できるための第１の中央アパーチャを含む、前記チップパッケージをクラスプで留めるための２本の脚部を有する把持手段と、（ｂ）（ｂ１）前記ベリリウムディスク上にあり、かつ前記ねじ溝を設けた延長円筒部を係合させるための、内周にねじ溝を含む第２の中央アパーチャを含む、前記チップパッケージの頂部を覆うための金属性ベースブレートと、（ｃ）（ｃ１）前記酸化ベリリウムと物理的に接触させるために、前記把持手段を通して挿入し、かつ前記金属性ベースプレートを通して螺合させるための、前記ねじ溝を有する延長円筒部を含む、金属性冷却フィン手段とを備えた組合わせ。
８．前記把持手段の前記２本の脚部がそれぞれ、（ａ）前記ビン格子パッケージの下部に取付けるための、脚部延長ストリップを含む、請求の範囲第７項記載の組合わせ。
９．前記脚部延長ストリップのそれぞれが、（ａ）前記ピン格子パッケージの下部のピンアレイに干渉しないための、鋸歯状の切抜きを含む、請求の範囲第８項記載の組合わせ。
１０．前記チップパッケージの頂部に取付けた、中央に位置する酸化ベリリウムディスクを有する集積回路チップパッケージ用ヒートシンク装置において、（ａ）集積回路パッケージに取付けるためのスナップ方式のユニットを備え、前記ユニットは、（ａ１）中央アパーチャを有する可撓性のある平らな領域、および２つの向かい合った端部を含み、その向かい合った端部は前記平らな領域に対して直角に突出延長部を支持しており、前記突出部は前記チップパッケージをつかむことができ、（ｂ）ベースプレートにねじ取付けのためのねじ溝を設けた延長部を有する、金属性の冷却フィン手段と、（ｃ）（ｃ１）前記ねじ溝を設けた延長手段のねじ取付けのために、内周にねじ溝を設けた中央アパーチャを含む、前記集積回路パッケージを覆うための金属ベースとをさらに備えた組合わせ。