JPS6293965A - 集積回路冷却構造 - Google Patents

集積回路冷却構造

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JPS6293965A
JPS6293965A JP23324385A JP23324385A JPS6293965A JP S6293965 A JPS6293965 A JP S6293965A JP 23324385 A JP23324385 A JP 23324385A JP 23324385 A JP23324385 A JP 23324385A JP S6293965 A JPS6293965 A JP S6293965A
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JP
Japan
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integrated circuit
heat sink
circuit package
coil spring
heat
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JP23324385A
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English (en)
Inventor
Kazuya Higeta
樋下田 和也
Takahiro Oguro
崇弘 大黒
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/42Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • H01L23/433Auxiliary members in containers characterised by their shape, e.g. pistons
    • H01L23/4338Pistons, e.g. spring-loaded members
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、集積回路または集積回路パッケージから発生
する熱を除去するための冷却構造に関する。
〔発明の背景〕
従来、プリント配線基板やセラミック基板等の回路基板
上に搭載された集積回路、または、単数あるいは複数の
集積回路を封入した集積回路パッケージ等を冷却する手
段としては、強制対流による空冷方式が多く採用されて
いる。しかし、近年素子自身の集積度の向」−と素子の
実装密度の向−(:。
とにより、発熱密度が大+liに高くなり、空冷方式で
は対応しきれなくなってきている。
そこで、液冷方式の採用が望まれているが、そのために
は、集積回路または集積回路パッケージに大きな力を及
ぼすことなく、かつ、プリント配線鋸板あるいはセラミ
ック基板の反り、それらの基板に集積回路または集積回
路パンケージを実装したときの傾きあるいは高さのバラ
ツキ、冷却構造組31時の変形や使用時の熱変形など、
各種雑多な変位に追従し、さらに、発熱部である集積回
路あるいは集積回路パンケージからヒートシンク即ち冷
媒または冷却水の流れるジャケットまで熱を効率よく伝
達でき、かつ、集積回路もしくは集積回路パッケージの
実装部と冷却部とを容易に着脱できろような冷却構造が
不可欠である。
この冷却構造に関しては、従来、例えば、特開昭53−
106579に記載されている如く、第1図に示すよう
に、集積回路または集積回路パッケージ2とヒートシン
ク3との間をコイル4により熱的に接続する方法が提案
されている。この方法においては、熱は主としてコイル
4内の熱伝導によってのみ伝えられる。したがって、伝
熱径路の長さが長く、また、コイル4の断面積が伝熱面
積となるので伝熱面積もあまり大きくとることができな
い。
コイル4を密に巻いてコイル4間のすき間が小さくなる
と、コイル間のすき間を通して伝わるような伝熱経路も
形成されるものの、コイル同志が互いに接する面積が小
さいので熱抵抗を小さくするのには限度がある。さらに
、集積回路または集積回路パッケージ2とヒートシンク
3の間隔が変化してしまうと、コイル同志の間隙も変わ
ってしまうので、伝熱性能もこれに依存して変化してし
まう。
したがって、この方式の冷却性能には限界がある。
〔発明の目的〕
本発明は、プリン1〜配線基板あるいはセラミック基板
に搭載・実装された複数の集積回路もしくは複数の集積
回路パッケージから、前記基板の集積回路または柴黄回
路パッケージ搭載面と対向するように設置されたヒート
シンクまで、熱を効率的に伝達でき、かつ、前記集積回
路または前記集積回路パッケージに大きな力を及ぼすこ
となく、前記基板の反り、前記基板に集積回路もしくは
集積回路パッケージを実装したときの傾きあるいは高さ
のバラツキ、冷却構造組立時の変形や使用時の熱変形な
どに追従し、さらに、集積回路もしくは集積口]路パッ
ケージの実装部と冷却部とを容易に着脱できるような冷
却構造を提供することにある。
〔発明の概要〕
薄い板または箔を、1枚または複数枚重ねて螺施状に巻
いた1円錐コイルバネを、集積回路または集積回路パッ
ケージとヒートシンクとの間に、個々の集積回路または
集積I′F!路パッケージに対して1個またはそれ以−
ヒ装着し、集積回路もしくは集積回路パッケージとヒー
トシンクとの間を弾力的に接続させることにより、集積
回路もしくは集積回路パッケージとヒートシンクの間の
伝熱経路と確保しようとするものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第2図〜第6図により説明す
る。
第2図は、基板I上に実装された集積回路もしくは集積
回路パッケージ2とヒートシンク3の間に、円錐コイル
バネ(いわゆる竹の子バネ)5を各集積回路もしくは集
積回路パッケージ2に対して1ケずつ装着した例である
円錐コイルバネ5は第3図に示すように、薄い板もしく
は箔を複数板重ねて、螺施状に巻いたものである。なお
、この円錐コイルバネは、第4図に示すように板を1枚
だけ螺施状に巻いたものでもちろんかまわない、ただし
、薄い板、または箔を重ねた方が、厚い板を1枚巻いた
よりも柔軟性に富む。
さて、円錐コイルバネ5は、第5図に示したZ方向の伸
縮性、およびθ、ψ方向への自由度を有するので基板1
の反り、基板1に集積回路もしくは集積回路パッケージ
2を実装したときの傾きあるいは高さのバラツキ、冷却
構造組立時の変形や使用時の熱変形などに追従すること
ができる。また1本実施例は1円錐コイルバネを集積回
路もしくは集積回路パッケージとヒートシンクとの間に
挿入するだけでよいので、集積回路もしくは集積回路パ
ッケージ2を実装した基Fi、1とピー1−シンク3の
着脱も容易である。
本実施例において、集積回路もしくは集積回路パッケー
ジにかかる力は1円錐コイルバネのバネ力と5場合によ
ってはそれにバネの自重が加わったものにすぎない。な
お、バネ力は、できるだけ薄い板を何枚を重ねた方が厚
い仮を1枚の場合よりも小さくすることができ、集積回
路もしくは欽積回路パッケージへの負担が小さくてすむ
さて、本実施例における熱の流41を第G i4により
説明する。この図は、第2図に示した本発明の実施例の
断面図である。集積回路もしくは集積回路パッケージ2
で発生した熱は、図中Aの矢印で示したように、集積回
路もしくは集積回路パッケージ2と接触する面を通して
1円錐コイルバネ5に伝わる。円錐コイルバネ5に伝わ
った熱の一部は、図中Bの矢印で示したように、バネ5
を通して螺施状に熱伝導のみで伝わり、ヒートシンク3
との接触面を介して、図中りの矢印のようにヒートシン
ク3に伝わる。また、残りの熱は、図中Cの矢印で示し
たように、バネ5の中を熱伝導で伝わっていく途中で、
隣接する外側の板もしくは箔に、わずかなすき間を介し
て伝わっていき、ヒートシンクとの接触面を通して矢印
りのようにヒートシンクに伝わる。
以−h説明したように、本発明によれば、発熱部である
集積回路もしくは集積回路バラゲージ2とヒートシンク
3の間を、熱伝導のみの伝熱経路と微小な隙間を介して
の伝熱経路とが並列に存在するような伝熱経路が形成さ
れるので、効l$よく熱を伝えることができる。
第7図に本発明の他の実施例を示す。第2図に示した実
施例に比べ、集積回路もしくは集積回路パッケージ2の
1ヶ当りのバネ5の数を増やすことで、集積回路もしく
は集積回路パッケージ2とバネ、およびヒートシンクと
バネ接触面積が大きくなり、より、効率よく熱を伝える
ことができる。
第8図のように、バネ5を集積回路または集積回路パッ
ケージ2間のすき間にも設けると、1&板に流れた集積
回路もしくは集積回路パッケージ2の熱をヒートシンク
5に伝えることができるので冷却効率の向上がはがれる
と同時に基板1の温度上昇を押えることができ、熱変形
の低減が期待できる。
第2 M〜第8図で説明した実施例においては。
円錐コイルバネ5の径は、すべて、集積回路もしくは集
積回路パッケージ2からヒートシンク3に向かって増大
するように装着した例を示したが。
例えば第8図に示すように、集積回路もしくは集積回路
パッケージ2からヒートシンク3に向かって徐々に小さ
くなるように挿入しても、同様の効果が得られることは
いうまでもない。
さて、第2図〜第9図に示した実施例においてヒートシ
ンク3の表面または集積回路もしくは集積回路パッケー
ジ2の表面の円錐コイルバネの装着位置に、例えば、第
10図〜第13図に示すような突起あるいはへこみを設
けると、運搬あるいは地震の際、衡機的な力が加わって
もバネの位置がずれたり、あるいはバネがはずれてしま
ったりすることが防止できる。さらに、突起またはへこ
みを設けたことにより、バネとヒートシンク、あるいは
、バネと集積回路もしくは集積回路パッケージとの見掛
は上の接触面積が増大し、熱抵抗の低減にも効果がある
第14図に示したように、バネを取り付けろ位置に対応
した位置に、バネがちょうどはまり込み、しかも自重だ
けではそこから抜けない程71σの孔をあけた板状のホ
ルダー7にあらかじめバネをはめ込んだ後、第15図に
示すように2ホルダー7ごと、ヒータシンク3と集積回
路もしくは集積回路パッケージとの間に装着すると、組
立てが容易となる上、第10〜第1;3図に示す実施例
と同様に、衡機によりバネの位置がずれたりはずれたり
するのを防止する効果がある。
第】6図〜第18図により、本発明の他の実施例を説明
する。第16−1に示すように、1枚もしくは数枚の薄
板もしくは箔を螺旋伏じ巻いた2つのバネを、第17図
に示すように互いに酌;合させると、集積回路もしくは
集積回路パッケージ2とバネ5及び5′、ヒートシンク
とバネ5詩び5′の接触面積は、バネが1つの場合に比
べ増大すると同時に、接触面が集積回路もしくは集積回
路パッケージ2の中央部と周辺部に分散するため、均一
に冷却することが可能となり、高性能な冷却が可能であ
る。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、円錐コイルバネ
を用いたことにより、集積回路または集積回路パッケー
ジを回路基板に実装したときの傾きあるいは高さのバラ
ツキ、基板のそり、冷却構造体組立時に発生する変形、
冷却構造体の熱変形など、各種雑多の変位に対して、自
由に追従し、かつ集積回路あるいは集積回路パッケージ
において発生した熱を並列に存在する二つの伝熱経路に
より熱を効率よくヒートシンクまで伝えることができる
ため、高性能な伝熱性能を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来の集積回路の冷却構造を示す断面図、第
2図は本発明において使用する円錐コイルバネの構造を
示す斜視図、第3図は本発明の一実施例、第4図は本発
明のバネの自由度を示す図、第5図は本発明の冷却構造
における熱の流れを示す図、第6図〜第1%図は本発明
の他の実施例を示す図である。 1・・・プリント配線基板もしくはセラミック基板、2
・・・集積回路あるいは集積回路パッケージ、3・・・
ヒートシンク、4・・・コイル状バネ、5・・・円錐コ
イルバネ、6・・・円錐コイルバネ位;は法用突起、7
・・・ホルダー。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.プリント配線基板またはセラミツク基板等の回路基
    板上に塔載・実装された、複数の集積回路または集積回
    路パツケージから発生する熱を、前記基板の集積回路ま
    たは集積回路パツケージの塔載面と対向する位置に設置
    されたヒートシンクにより冷却するような冷却構造にお
    いて、前記基板及びその上に実装された集積回路または
    集積回路パツケージと前記ヒートシンクとの間に、1枚
    もしくは複数枚の薄い板または箔を螺施状に巻いた円錐
    コイルバネを、一端が前記集積回路側に他の一端が前記
    ヒートシンク側に、それぞれ弾力的に接触するように設
    けたことを特徴とする集積回路冷却構造。
  2. 2.前記円錐コイルバネの径が、前記集積回路もしくは
    集積回路パツケージまたは前記基板から前記ヒートシン
    クに向かつて、徐々に小さくなる円錐コイルバネと、逆
    に徐々に大きくなる円錐コイルバネを互いに嵌合するよ
    うに組み合わせた円錐コイルバネを使用したことを特徴
    とした特許請求の範囲第1項記載の集積回路冷却構造。
JP23324385A 1985-10-21 1985-10-21 集積回路冷却構造 Pending JPS6293965A (ja)

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