JPS6281735A - 放熱フインを一体化したパツケ−ジ - 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】 （２）技術分野 この発明は、ＩＣ：、ＬＳＩなどのパッケージの形状の
改良に関する。

ＩＣなどのパッケージは、内部のＩＣ：、ＬＳＩのチッ
プを固定し、保護し、さらに電極を安定に保持する機能
がある。

また、パッケージは、内部の空間をシールする作用があ
る。物理的、化学的に安定であって、しかも強度がなけ
ればならない。

そこで、ＩＣなどのパッケージは、プラスチック又はセ
ラミックで作られる。

パッケージは、絶縁性、造形性にも優れていることが必
要であるが、プラスチック、セラミックいずれも、これ
に適している。

（イ）従来技術とその問題点 第５図に周知のＩＣパッケージの斜視図を示す。

パッケージ１０は単なる直方体であって両側にピン１１
が並んでいる。これはＤＩＰ　（デュアルインライン）
型のＩＣである。

この他に、より正方形に近く、ピンが四周に設けられて
いるパッケージもある。

さらに、ピンが、パッケージの面に対して平行なフラッ
トパッケージもある。

いずれにしてもパッケージ自体は平滑な面をもつ直方体
又は、これに近いものである。

ＩＣチップ、ＬＳＩチップには数多くの素子が作られて
いるから、動作中に多量の熱が発生する。

この熱はパッケージの内部を伝導し、パッケージ表面か
ら放熱される。ピンから、プリント基板の方へ放熱する
部分もある。

ＩＣの集積化が進むとともに、プリント基板の上へＩＣ
などを実装する密度も増大しつつある。

そうすると、発熱量は増え、素子の温度が上る。

温度が上９すぎると素子は破壊されやすくなる。

破壊されなくても、寿命が著しく短くなる。

放熱の問題が深刻になってくる。

多数のプリント基板などが実装されている空間の場合は
、ファンを設けて、空気によって強制冷却することが普
通になされる。しかし、実装密度が上ると、ファンの放
熱能力を強化しなければならない。

ファンの出力を大きくする、或いはファンの数を増やす
などの必要がある。そうすると、ファンの消費電力が増
え、騒音も増加する。さらに、ファンの占める容積が増
えるから、ＩＣなどの実効的な実装密度を制限する。

そこで、第６図に示すようなヒートシンク１２をパッケ
ージ１０の上に固着したＩＣが考えられた。ヒートシン
ク１２は、フィン付きの金属円筒である。金属であるの
は、熱を良く伝えるためである。フィンがあるのは、空
気と接触する表面積を増やし、冷却効果を高めるためで
ある。

このような、ヒートシンク付きＩＣは、第５図のような
パッケージを有するＩＣよりも、放熱効果に於て優れて
いる。

しかしながら、ヒートシンクの高さだけＩＣの高さが増
加する。このため嵩高いものになシ、実装密度を上げる
事ができない。高密度実装に向いていない、という事は
ＩＣパッケージとしては致命的である。

第３の手段として、パッケージの材質を、高熱伝導のも
のにする、という方法がある。パッケージの熱伝導性が
良ければ、ＩＣチップの熱を、迅速にパッケージの表面
にまで移動させる事ができる。そうすると、パッケージ
の内部に強い温度勾配が発生しない。

パッケージの表面の冷却さえ良ければ、内部の温度はあ
まシ上らない。

たとえば、パッケージの材質として、銅・タングステン
、窒化アルミニウム、銅・モリブデンなどを使う。これ
らは、プラスチックやセラミックよシ放熱性に優れる。

しかしながら、高価な材料であるから、パッケージコス
トが高くなってしまう。

（つ）　　　目　　　　　的 実効的な体積を増やすことなく、高級な材料を用いる事
なく、放熱性に優れたＩＣ用パッケージを与える事が本
発明の目的である。

また製作コストが上昇する事なく、取扱いについては従
来のＩＣ（ＬＳＩ）と同じであるＩＣ用パッケージを与
える事が本発明の第２の目的である。

に）　　構　　　成 本発明のＩＣ用パッケージは、放熱フィンを、パッケー
ジ自体の上に造形した放熱フィン一体型のパッケージで
ある。

すなわち、パッケージの上面、下面の両方又は一方に複
数の溝条と凸条とを形成し、放熱用のフィンとしている
。溝条と凸条の交代によシ、パッケージの実効的な表面
積が増える。

パッケージ表面からの放熱は、対流、輻射によつイｂ式
打７．−幅射による放熱は、幾何学的配置にもよるが、
おおざっばにいって、表面積に比例する。表面積が増え
れば輻射による放熱も増える。

空気の対流はよシ一層、放熱効果が大きい。対流による
熱交換は、空気とパッケージの接触面積に比例する。し
たがって、溝条と凸条によって、対流による放熱も増加
する事になる。

第１図は本発明の１例を示すパッケージの斜視図である
。

パッケージ１が略直方体で、両側にピン２・・、が固定
されている点は、第５図のものと同じである。

パッケージ１の上面と下面に、複数の溝条３と凸条４と
を交代に設けている。溝条３の深さく凸条４の高さ）、
及び数は任意である。

パッケージの長さをＬ１溝条の深さをｔ１溝条の数をＮ
とすると、実効的なパッケージ表面積の増加ΔＳは Δ３＝２ｔＮＬ　　　　　　（１） によって与えられる。第１図の例ではＮ　＝　１４　（
上面７、下面７）である。

パッケージの表面積が増えるので、放熱効果が高揚する
。

凸条４は、この面から熱が放射されるのであるから、放
熱フィンとみなすことができる。

放熱フィンを持つ別体のヒートシンクをパッケージに固
着する（第６図）のではなく、本発明では、放熱フィン
を一体のものとしてパッケージ上に形成するのである。

この例では、ピン２の並ぶ側面が傾斜面５になっている
。しかし、これは通常のパッケージにも共通にみられる
。ニラ割フのパッケージを貼シ合わせるから、このよう
に僅かながらも傾斜面になっているものが多い。しかし
、ここは鉛直面であってもよい。

第５図のパッケージに比べると、溝条３、凸条４が増え
るから、形状は複雑になっている。しかし、製造工程自
体は複雑化しない。

このパッケージは、従来のものと同じく、プラスチック
、セラミックで作る事ができる。

いずれにしても金型、鋳型の中で流動状の材料を賦形す
るのであるから、平滑な面をもつものも、溝条をもつも
のも、同じ程度の容易さで製造できる。

第２図は他の例を示すパッケージの正面図である。これ
は表面に５条、裏面に５条の溝条がちり、側面は平坦に
なっている。

放熱フィンは両面になければならないというものではな
く、片面だけでもよい。

第３図は上面だけに放熱フィンを設けた例を示す。

また、上下面に溝条、凸条を賦形するとしても、上下面
の溝の位相や周期、深さが一致しなければならない、と
いう事はない。

第４図は上面によシ深い溝条を設け、さらに上下面で溝
の位相が異なる例を示している。また、第４図の例は、
上下のパッケージ面になだらかな傾斜をつけているが、
このようにしてもよい。パッケージの中で最も高温にな
るのは、ＩＣチップ、ＬＳＩチップが固定されている中
央部である。この部分の放熱性を特に高揚するため、中
央部の放熱フィンをよシ高くしている。

この他、図示していないが、表面、裏面で溝の幅や繰り
返し周期が相異なるものであってもよい。

オ　　効　　　果 （１１放熱フィンがパッケージと一体化しているので、
別体のヒートシンクを付けるものに比べて、よシ安価に
作る事ができる。

パッケージのコストは、第５図に示す平滑な面をもつパ
ッケージよシ僅かに上昇するが、新しくヒートシンクを
付けることに比べれば、ごく僅かなコスト上昇にすぎな
い。

（２）パッケージの高さは、従来のものと殆んど変わら
ないようにすることができる。このため高密度実装の妨
げにならない。

（３）パッケージの形状の改良によって、放熱効率が高
まるので、冷却用ファンをよシ小形のものにする事がで
きる。従って、ファンの消費電力を減らし、騒音も少な
くする事ができる。

（４１本発明は、ＩＣパッケージ一般に広く適用する事
ができる。ＩＣ１ＬＳＩの内部回路によらない。プラス
チックでもセラミックでも適用する事ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の例にかかるＩＣ用パッケージの
斜視図。 第２図は本発明の第２の例にかかるＩＣ用パッケージの
正面図。 第３図は本発明の第３の例にかかるＩＣ用パッケージの
正面図。 第４図は本発明の第４の例にががるＩＣ用パッケージの
正面図。 第５図は従来のＩＣパッケージ斜視図。 第６図はヒートシンクを付けた従来のＩＣパッケージの
斜視図。 １　・・・・パッケージ ２　　・・・・　　ピ　　　　　　　ン３・・・・溝　
　条 ４・・・・凸　　条 ５　・・・・　煩　　斜　　面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 上面及び下面の両方又は一方に、複数の溝条、凸条を交
   代するように形成した事を特徴とする放熱フィンを一体
   化したパッケージ。