JPS63263750A - 半導体回路モジユールの冷却装置 - 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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は新規な冷却装置を有する半導体回路モジュール
に関する。

Ｂ、従来の技術 熱伝導モジュール（ｔｈｅｒｍａｌ　ｃｏｎｄｕｃｔｉ
ｏｎ　ｍｏｄｕｌｅ　−ＴＣＭ）と呼ばれている公知の
半導体回路モジュールは、本発明の目的及び特徴に関連
があるので、ＴＣＭの一般的な構造を説明することは意
義がある。ＴＣＭは１８Ｍ３０９０プロセツサに使われ
ており、米国特許第３９９３１２３号に開示されている
。ＴＣＭに類似する成る種の装置も取り上げて説明する
けれども、ｒＴＣＭＪという術語はこれらの装置のすべ
てに使われる。

「モジュール」という術語が示唆するように、ＴＣＭは
データ・プロセッサの中で反復するユニットである。幾
つかのＴＣＭが回路基板上に矩形のアレー状に装着され
る。この明細書においては、素子を説明する際に、「上
部」とか「下部」とかのような相対的な言葉が使えるよ
うに、基板は水平方向に装着されているものと仮定して
説明の簡単化を計っている。

ＴＣＭは、−辺が数インチの薄い四角形のチップ・キャ
リヤ（基板とも呼ばれる）を持っている。

はんだパッドと称される平坦な導電体素子がチップ・キ
ャリヤの上表面に位置しており、チップはアレーの行及
び列中のパッドに電気的及び機械的に接続されている。

１００個くらいのチップがチップ・キャリヤに装着され
る。チップ・キャリヤの下面から延びた接続ピン、基板
上のソケット中のプラグ、及びチップ・キャリヤの内側
の導体パターンの層は、パッドと接続ピンとの間の熱伝
導路を形成する。

「ハツト」または「キャップ」と称される金属構造体が
、チップ及びチップ・キャリヤの上に嵌め込まれる。チ
ップ・キャリヤ及びハツトはそれらの矩形の縁に沿って
密閉されており、チップのための密閉体を構成している
。ハツトは下方に向って開口した円形の孔を有しており
、その孔は、チップ上に密着するようにスプリングで押
し付けられた円筒形のピストンを担持しているので、ピ
ストンはチップからハツトへ熱を伝導する。ある刊行物
では、このピストン状の構造体を「スタッド」または「
ポスト」と称している。本明細書では、「ピストン」ま
たは「ピストンの代替体」という術語は、チップからハ
ツトへ熱を伝導するすべての構造体を意味するのに使わ
れる。これについてより良い表現のできる「ピン」とい
う術語が後はど使われることになる。

ピストンはチップから分離可能に装着されているので、
チップを密閉するためピストンが、チップ・キャリヤに
装着される前に、チップをテストし、そしてチップ・キ
ャリヤとチップを組立てることが出来る。ピストンはハ
ツトに対して移動可能にされているので、チップの位置
の変動に対して調節することが出来る。チップの変動は
、基準面に対する基板の表面の変動により、基板面上の
チップ自身の高さの変動により、またチップの傾きによ
って生じる。ピストンの端部がチップに接触するところ
と、ピストンの側面がハツトの孔の内面に接触するとこ
ろとに、空隙が存在する。これらの空隙は、熱伝導路の
熱抵抗の大部分の原因であって、この技術分野において
、空隙の熱的抵抗を減少させるため、多くの努力が払わ
れている。

熱伝導路のセグメントの熱抵抗は通常、１ワット当りの
セ氏（セルシラス）温度による、セグメントを通る熱エ
ネルギに対するセグメントの両端の温度差の比で表わさ
れる。空隙の熱抵抗は、表面の領域を増加することによ
り、あるいは、空隙の間の面のより良い接触を保たせる
ことにより、あるいは、ヘリウムとか、油、またはグリ
ースなどの熱の良導体で空隙を埋めることによって、減
少させることが出来る。

従来の殆どのＴＣＭは、熱伝導路中に２つの空隙、即ち
一方の空隙は、チップとピストン（またはピストンの代
替体）との闇の熱伝導路中にあり、他方の空隙は、ピス
トンとハツトの間の熱伝導路中にある２つの空隙を有し
ている。チップとピストンとの間の空隙は、チップと基
板とをはんだ付けする際に、基板に対してチップが傾く
ということによって生じる。ピストンの底部は通常、傾
斜が付されているので、チップの傾きに拘らずある種の
接触が作られる。ピストンとハツトの内壁との間の空隙
は、チップの傾斜を受入れるよう充分に大きくされてい
るので、ピストンの平坦な端部をチップに完全に接触さ
せることが出来る。然しながら、本発明の全般としての
目的は、上述した構造に関連した問題を解決することに
ある。

米国特許第４４９８５３０号は、チップを密閉し、冷媒
、または冷却板から隔離するための空間な構成するカバ
ー、即ちキャップが、取り外すことの出来る構造を持つ
装置を開示している。素子２２の上面は冷媒に接触して
おり、その下面２４はチップに接触している。熱伝導素
子即ち熱ブリツジ２０が、チップの裏面からカバー・プ
レートへ熱伝導を行うように装着されている。従って、
熱伝導素子２０は、従来のＴＣＭ中のピストンの代替体
である。素子２２は素子２２の下面に接続された上面を
有しており、素子２２の下面はチップの裏面に接触して
いる。素子の上部及び下部は、熱を良く導くために介在
させた板体３６及び４２を夫々有している。

Ｃ１発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、チップの温度変化によって影響されな
い熱伝導モジュールを提供することにある。

本発明の他の目的は、冷媒からチップ用の空間を分離す
る固い隔壁を有する熱伝導モジュールを提供することに
ある。

Ｄ０問題点を解決するための手段 本発明の新規なＴＣＭは、冷媒からチップ用の空間を分
離する固い障壁プレートを持っている。

各チップは、フローティング・プレートと、フローティ
ング・プレート及び障壁プレートとの間で垂直に延びて
いる一組のピンとを有している。１実施例において、各
ピンの下端部はフローティング・プレートへ強固に固定
されており、そして、その上端部は障壁プレートのキャ
ビティ（空洞）中に移動可能に装着されている。第２の
実施例において、キャビティはフローティング・プレー
トに形成され、そして、ピンは障壁プレートにより強固
に固定される。第２の実施例において、ピンが冷媒に直
接に接触するように、障壁プレートを通ってピンを延長
させることも出来るし、また、障壁プレートを、熱伝導
路の一部として構成させることも出来る。若し、ピンが
プレートを通って延長されるならば、それらのピンは、
熱抵抗を増加させる溶接とか、あるいは他の不連続部分
を介在させることなく、機械的に連続した熱伝導路を与
える。

本発明を米国特許第４４９８５３０号と比較すると、円
筒状のピンとキャビティの内面とが、上記の特許の相互
に離隔した薄板素子の領域よりも大きくすることが出来
るので、本発明のピンは上記の米国特許の装置よりもよ
り良い熱伝導路を与える。

Ｅ、実施例 Ｅｌ、第１図のモジュール：従来の特徴第１図は、基板
１２の上表面１５上に装着された半導体チップ１４と、
基板の下表面１７から突出した電気導体ピン１６とを有
する基板１２を示している。上部及び下部という相対的
な言葉の使用については、既に述べた０通常、チップの
裏面と言われているチップ１４の最上面１８は、チップ
の熱伝導面としての機能を持っている。基板１２を上側
から見ると、基板は、矩形状を呈しており、チップ１４
を行及び列のアレーの形に担持している。チップ１４は
、電気的接続が行われる基板１２の上表面に行及び列に
配列するために、相互に離隔して配列されている。

ハツト２１及びフランジ２３は、チップ用の密閉空間２
４を形成するために、基板１２と共働する。（通常使わ
れているシールは図示していない。）通常行われている
ように、チップ用の空間２４の熱伝導を良くするために
、チップ用空間は、オイルまたはグリースで満たされる
のが好ましい。

チップ用空間２４をオイルで満たすためには、チップを
組立てる際に、チップ用空間から空気を抜き取り、その
代りにオイルを吸い込ませて、チップ用空間をオイルで
充満させる。若しグリースが使われるのならば、グリー
スはキャビティの中だけで用いることが出来る。冷却用
ピン（以下単にピンと云う）４２がキャビティ４０の中
に挿入されると、グリースはピンの表面に沿って上方に
盛り上がる（第８図の場合は下方へ拡がる）、　’ｒｃ
Ｍが異なった方向に装着されたとしても、グリースは元
のままの位置に保たれる。他の方法としで、チップ用空
間をグリースで完全に充満させる方法もある０本発明の
回路モジュールの熱伝導能力は場合により、グリースの
代りにオイルを用いることが出来るし、また、低電力の
回路ではオイルまたはグリースの何れの使用をも回避す
ることが出来る。

ハツト２１は、分離可能な冷却プレートに装着させるよ
う作られるか、または第１図に示したように、液体冷媒
のための密閉空間２６を持った一体的な冷却プレートを
持つように配列される。好ましい冷媒は冷却された水で
ある。冷媒用の空間の一部は上蓋板２５によって構成さ
れ、そして冷却プレートを冷却するための冷媒源（図示
せず）からの冷媒を循環するための入口バイブ２７及び
出口バイブ２８を含んでいる。

一般的な熱発生源の例は、回路モジュール及びチップを
構成する素子である。

Ｅ２．障壁兼支持プレート ハツト２１は、チップ用空間２４と冷媒用空間２６との
間の障壁を形成しているプレート３０を含んでいる。第
１図の実施例において、そのプレートはまた、ピン部材
のための支持プレートを形成しており、それが隔壁及び
保持の両方の機能を持ったとき、障壁兼支持プレートと
呼ばれる。望ましい障壁兼支持プレートは、第１図に示
したような独立した素子である（製造が容易だから。）
障壁兼支持プレートの３０の上面３２は、一体的な冷却
プレートの冷媒空間２６の底部の少なくとも一部を形成
し、且つ冷媒と接触している。障壁兼支持プレートの底
部３４は、チップ用空間２４の少なくとも一部を形成し
、そして、チップが位置している基板の少なくとも一部
の領域と重なっている。障壁兼支持プレート３０は、金
属で作られるのが好ましいが、本発明の理解を早めるた
めに、障壁兼支持プレート自身は熱伝導の悪い材料で作
られているものと仮定する。この実施例の障壁兼支持プ
レートは、米国特許第４４９８５３０号に開示されたも
のと機能的には同じであるから、図示した簡単な構造か
ら、他の種々の同様な構造を容易に類推することが出来
る。

Ｅ３．フローティング・プレート 各チップに対して本発明の回路モジュールは、低い熱伝
導抵抗を有する材料のフローティング・プレート３７を
有している。フローティング・プレート３７はチップの
裏面１８と接触しており、そして、米国特許第３９９３
１２３号のＴＣＭ中のピストンが浮いてｐ＜る、即ちフ
ロートしているという意味から、フローティング・プレ
ートは浮いている、即ちフロートしていると言われる。

換言すれば、フローティング・プレートは、製造工程中
ではチップとは分離可能であり、チップの位置付け（高
さと傾きの両方に対する）に応じて適合させることが出
来る。チップの裏面１８と接触するフローティング・プ
レートの下側面３８の領域は、少なくとも平滑にして、
この領域が、チップの裏面１８に対して良好な熱伝導接
触を行うようにする。

スプリング（第５図の参照数字３９）は、良好な熱伝導
接触を保たせるために、チップの裏面１８に対してフロ
ーティング・プレート３７を押し付ける。スプリング３
９は、障壁兼支持プレート３０の底面３４を上方に持ち
上げる中央部と、フローティング・プレート３７を下方
に押し付ける力が平均して配分された４個の脚部とを有
していることが望ましい。

フローティング・プレート３７は、下側にあるチップの
形試に従った形を持つが、通常は、フローティング・プ
レートは、チップの各辺を越えてチップを被うに充分な
大きさを持つようにされる。

フローティング・プレートの面積が大きければ大きいほ
ど、熱は横方向の外側により多く流れ（熱拡散と呼ばれ
る効果）、フローティング・プレートの断面が厚いと熱
勾配が低くなり且つ熱抵抗が低くなる。（第３図のモジ
ュールは熱拡散について異なった構造を有している。）
他の案として、亦常に大きなチップの場合は、１個のチ
ップの大きさを整数分割したほぼ同じ大きさの複数個の
フローティング・プレートにより冷却することが出来る
。

フローティング・プレート３７は、後述するように、ピ
ン４２．４３を夫々受入れる二つの異なったキャビティ
４０．４１（第２図を参Ｉ招）のアレーを有している。

これらのキャビティは円筒形状の内面を有している。チ
ップに重なっているキャビティ４０は底部４６を有して
おり、フローティング・プレート３７の底面には達して
いない。

チップには重なっていないキャビティ４１は、その内面
４５の面積を増加するために、フローティング・プレー
トを完全に貫通してしている。

フローティング・プレートに使われる低熱抵抗性の材料
は通常、銅のような金属である。炭化ケイ素、酸化ベリ
リウムや、ダイヤモンドのような他の材料は良好な熱伝
導特性と、良好な電気的絶縁特性を有しており、必要に
応じて本発明に適用することが出来る。

Ｅ４．旦之 ピンは上方から見たとき、正方形になるようなパターン
に形成され（何故ならチップは上方から見たとき正方形
だから）、第１図ではピンは６行、６列のアレーに配列
されている。通常、ピンは等間隔に配列されており、等
間隔に配列された任意のパターンであって良い。上方か
ら見ると、ピンの断面は、フローティング・プレートの
キャビティの内面の領域とほぼ等しい大きさである（何
故ならば、熱はフローティング・プレート及びピンを直
列に通って流れるから。）より一般的な観点から言えば
、これらの領域はピン及びフローティング・プレートの
材料の熱抵抗に比例する。第１図に示した６行×６列の
アレーは熱交換を向上するのには好適であるが、多くの
回路モジュールに対しては、４行×４列のアレーで充分
であり、製造がより簡単だから、むしろそのほうが好ま
しい。

４行×４列のピン・アレーの実施例の場合、全てのキャ
ビティはキャビティ４０の構成を持っている。

第１図のモジュールにおいて、障壁兼支持プレート３０
の孔４４に挿通されたピンは、爆接、はんだ付けまたは
接着剤を利用する適宜の技術によってプレートに固定さ
れる（後述する第８図の実施例では、障壁兼支持プレー
トはピンを持っていない。） 米国特許第４４９８５３０号に開示されたモジュールに
比較して本発明の有する利点は、ピンがチップ表面の２
辺の方向に対して対称形であることにある。

Ｅ５．ピンの　さ−一第２゛ 第２図に示した全体の構造は、第１図に関する説明に記
載した通りである。第２図に示したピンの熱伝導の特徴
を説明するために、第２図はピンを点線によって４つの
部分に分けている。即ちそれらは、プレートのキャビテ
ィの中のキャビティ係合部分５０と、フローティング・
プレート３７の上面及び固い障壁兼支持プレート３０の
下面との間に露出された部分５１と、固い障壁兼支持プ
レートに固着している部分５２と、冷媒中に延びている
フィンの部分５３である。露出部分５１は、固い障壁兼
支持プレートの下面３４とチップ１４との接触を避ける
ために、チップの高さのばらつきに応じることが可能な
ように小さな間隙、即ち長さを持っている。この長さは
、ここでは一定であるとする。また、装着部分５２の長
さも出来るだけ短かくし、且つ一定の長さであると仮定
する。

フィン部分５３は、従来のピン型フィンであるものとし
て説明する。簡単に言えば、チップのパワー、チップの
温度及び冷媒の温度は、外的な原因により決められる。

フィンの温度は、チップのパワー（発熱量）と、フィン
及びチップの間の熱抵抗によって決められる。フィンの
長さは適当な抵抗を与えるように選択される。

Ｅ６．ピンがキャビティと係合する部分の長点 図示の実施例において、ピンの直径は、既に述べたよう
に、キャビティの断面領域がフローティング・プレート
の外側の断面領域とほぼ同じであるという要件によって
、一定であるものと仮定する。ピンの端部とキャビティ
の低面との間の距離は、比較的に大きいので、ピンの端
部な通る熱伝導路は、ここでは無視することとする。ピ
ン及びフローティング・プレートとの間の熱抵抗は、主
として、ピンの側面とキャビティの内面との間の空隙の
水平方向の大きさと、その空隙の表面領域と、空隙を満
たす物質の熱伝導度とによって決められる。

空隙の大きさは、ピンがキャビティの中に差し込まれた
とき、ピンの円周面から隣接するキャビティの面までの
距離である（キャビティの半径からピンの半径を引いた
差の値）。空隙中のピンの実際の位置は重要ではない。

実際上、この空隙の大きさは、製造過程における制限に
よって決められる。約０．０５ミリメ″−トル（２ミル
）の空隙が実際上に用いられており、この大きさは、製
造過程で１、ピンがキャビティに挿入されるとき、オイ
ルまたはグリースを押しだすためとか、あるいは、チッ
プ空間を、組立て後にオイルまたはグリースで充填する
ためとか、またはチップの傾きを受入れるためとかに対
して、充分な空間を与える大きさである。

キャビティの係合長さを増加することは、空隙領域を増
加することになるので、熱伝導を向上するけれども、そ
れはまた、熱伝導路の長さの増加によって良好な熱伝導
と逆行する。ピンの最適長さにおいて、空隙の変化から
得られる改良は、熱伝導路の長さの変化によって同じよ
うにオフセットされる。４行×４列のアレーにより１６
本のピンを有する代表的な回路モジュールの場合、ピン
とキャビティの係合の最適長さは、熱伝導グリースで空
隙を充填したものについては約３ミリメートルであり、
空隙をミネラル・オイルで充填したものについては約７
ミリメードルである。

米国特許第４４９８５３０号に示された薄板素子の領域
と、ピンの熱伝導領域とを比較する目的のために、ピン
とキャビティとの垂直方向の重なりは、上側及び下側の
薄板素子との垂直方向の重なりと同じであると仮定する
。また、上側から見た場合、ピンの行は下側の薄板素子
と同じ領域を占めるものと仮定する。

ピンの行の数は下側薄板素子の数と同じであり、ピンの
列の数は薄板素子の水平長さと対応する。

ピンの外表面積は薄板素子の外表面積よりも大きいこと
が理解出来る（または、数学的に証明できる。） ＥＴ、訓導２ 第１図と同じような１１個×１２個のチップのアレーの
テスト用モジュールのチップの温度を測定した処、殆ど
均一な温度であることが見出された。チップの温度変化
は、空隙によって分離されている素子を製造する際の通
常のばらつきによって惹起される０本発明の実施例をテ
ストするためのモジュールは、モジュニルの通常の製造
に使われる技術とほぼ同じ技術によって製造され組立て
られたものであり、上述した温度の均一性に関する利点
は、モジュールがピンとキャビティの内壁との間に比較
的大きな間隙を持っているという事実によって生ずる。

この空隙の小さな変化による影響は、低い熱抵抗を維持
するために空隙が非常に小さく作られねばならないモジ
ュール中の、より小さな変化による影響よりも少ない０
本発明においては、ピン及びキャビティが、熱伝導に対
してより大きな表面面積を与えるから、本発明のモジュ
ールは、より大きな空隙で製造することが出来る。

Ｅ８．電気的絶縁 従来のＴＣＭにおいて、ピストン及びハツトは電気的に
接地電圧に保たれているが、チップの裏面は回路によっ
て決められたある電位にある。チップの裏面の電位は通
常、接地されないから、チップはピストン及びハツトか
ら電気的に絶縁されなければならない。チップの裏面及
び熱伝導路中の他の素子は、ある種の技術によって絶縁
されるが、これらの技術は本発明に直接関係がない。こ
れらの絶縁を施す技術に関しては、沢山の刊行物が知ら
れている。フローティング・プレート３７の下面３８は
、従来のフローティング・プレートに用いられてきたも
のと同じように、酸化アルミニウムの層（第５図の参照
数字５５）で与えられる。然し、現段階では不幸なこと
に、これらの層はチップの裏面と同じような滑面として
作ることが出来ないので、その層の粗面は熱抵抗を増加
する０本発明のピンの円筒形の形状は、非導電性のアル
ミナに酸化されたアルミニウムの月並な被覆を施すのに
特に適している。ピンとキャビティの内面とは、常に部
分的にしか接触しないので、酸化されたピンの粗面は熱
抵抗を著しく増加させることはない。

Ｅ９．第８図のモジュール 障壁兼支持プレート３０により運ばれる熱は、この明細
書の説明では、いままで無視されてきた。

また、これらのモジュールにおいて、フローティング・
プレート３７は、少なくとも１つの行（及び１つの列）
のピンがチップには重ならないように、充分な広さの面
積を有している０本発明のフローティング・プレートの
幅は選択的にすることが出来、第３図のモジュールにお
いては、フローティング・プレートの幅が狭くされてお
り、障壁プレートは横方向熱拡散を行うように修正され
ている。

第３図の実施例において、フローティング・プレートは
、チップのピッチに準じて配列されていない。障壁プレ
ート３０の延長部５６は、その内壁部５７が、フローテ
ィング・プレートの縁部５８に近接し、且つほぼチップ
の位置付近まで延びて、基板の露出部分に隣接しており
、これによって、フローティング・プレートの縁から延
長部５６への熱伝導と、延長部５６から障壁兼支持プレ
ート３０への熱伝導を行なっている。

下向の延長部５６の成形は、厚い障壁兼支持プレートを
出発材料として、垂直面５７を限定する行及び列の位置
に先ず、罫書きを行うことにより始められる。プレート
を上方から見ると、この作業によって、部分５６の正方
形部分は、行及び列で配列された小さな正方形であって
、フローティング・プレートが嵌め込まれる大きな正方
形部分と隣接して並置される。次に、大きな正方形部分
の材料を切削して、チップ１４と、フローティング・プ
レート３７とのための空間６０が設けられる。

また、第３図のモジュールは、障壁兼支持プレート３０
中に終端するピン４３を有するものとして説明した上述
のモジュールとは異なっている。ピンは、ピンからプレ
ートへ良好な熱伝導を与えるような方法でＲ壁兼支持プ
レート３０に装着される。第３図は、はんだまたは他の
適当な材料６２で満たされた孔によりピンが装着されて
いる例を示している。独立した別個の冷却板（図示せず
）が、障壁兼支持プレートの上面に装着される。

Ｅｌｏ、第４図のモジュール 基板１２、導電ピン１６、−個のチップ１４及びフロー
ティング・プレート３７は、第１図及び第２図の素子に
関して説明したものと同じである。

チップの密閉体は、側板６５とプレート６６とを含んで
おり、プレート６６はピン６７．６８及び６９を支持し
ており、且つチップ用空間とモジュールの外側の空気と
の間の障壁を形成している。ピンはプレート上の冷媒領
域中に延長している部分にフィン７０を有し、モジュー
ルは、図示のように、空気で冷却される１個のチップか
、または複数個のチップを持っている。障壁兼支持プレ
ート６６は、熱の良導体で作られ、そして、ピン６７は
、フローティング・プレート３７と重なる領域以外のプ
レートの領域にも装着されている。

Ｅｌｌ、第５図のモジュール 第５図の実施例は、スプリング３９と、第１図で説明し
た酸化層５５とを示す。第５図はまた、一体的にされた
冷却プレートを示している。冷媒用空間２６のための上
ｉ２５は、ピンの上側部分の行及び列の間で、食い違っ
た位置に配列され下方に突出したピン７４を支持してい
る。この冷却プレートの構造は、米国特許第３５２４４
９７号に開示された冷却プレートと同じであり、第５図
の実施例は、ピンの上部を冷却するのに種々の技術を使
うことが出来ることを示している。

Ｅ１２．第６図及び第７図のモジュールこれらのモジュ
ールにおいて、フローティング・プレート３７及びピン
４２．４３は、第２図に示した対応する素子と同じであ
る。ピンの上部は第３図で説明した方法と同じような方
法でハツト構造体に装着される（はんだ６２は示してい
ない）。

第６図は分離式の冷却プレートを示し、第７図は一体的
の冷却プレートを示している。

第６図の冷却プレートは、通路７８の形式の冷媒空間を
与えるよう形成された銅のような熱の良導体のボデーを
有している。第７図の冷却プレート８０は、液体冷媒用
の溝８１と、溝を閉鎖する独立した上Ｍ８２とを有して
いる０両方の冷却プレートは第１図に示したような人口
及び出口用の接続部を持っている。第６図及び第７図の
実施例は、本発明に適用することの出来る種々の冷却ブ
レートの構造を提案するものである。

Ｅ１３．第８図のモジュール 第８図の冷却プレート“の構造は、第７図のものと同様
に組立式のものである。第８図のこの特徴は、必要に応
じて、分離式の冷却プレートにも使うことが出来る。基
板１２及び代表的に示されているチップ１４は、他の図
に示されている対応する素子と同じである。フローティ
ング・プレート８４、ピン８５及び障壁プレート８６は
、他の図に示されている素子とばぼ相補関係にある。ピ
ン８５は、ピン４２．４３及び障壁及び支持プレート３
７に関する説明で既に述べたような適宜の方法で、フロ
ーティング・プレート８４に強固に固定される。キャビ
ティ８７は、障壁プレート中に形成され、ピン８５は、
第２図においてピン４３がキャビティ４０に差し込まれ
たのと同じ方法で、キャビティ８７に差し込まれる。

Ｅ１４９皿辺来盟輿 フローティング・プレートとピンの間の２つの関係と、
障壁プレートまたは支持プレートとについて説明した本
発明の実施例において、ピンはフローティング・プレー
トまたは、障壁プレートに強固に固定することが出来、
他のプレートがピンの端部を受入れるキャビティを持っ
ている。モジュールの熱伝導性能は、キャビティを障壁
プレートに設けた場合の方が、若干秀れている。更に、
何れかのプレートにピンを装着することは、キャビティ
を作ることよりも困難であり、また、ピンを装着する製
造工程でミスを犯した場合、その素子は破棄しなければ
ならないので、フローティング・プレートにピンを設け
るほうが利益がある。

分離式の冷却プレートと、一体的な冷却プレートとを説
明した。既に知られているように、分離式の冷却プレー
トは、製造及び修理が容易であるが、一体的な冷却プレ
ートの方が冷却効率が良い。

分離式の冷却プレート（第３図及び第６図）の場合、ピ
ンは冷媒中に突出させることは出来ないことは、注意を
要する。一体的な冷却プレートの場合、熱伝導を増加さ
せるために、第１図、第２図、第４図及び第５図のよう
に、冷媒空間に突出させることが出来るし、また、ピン
は第７図のように、障壁兼支持プレートの中で終端させ
ることが出来る。

Ｆ１発明の詳細 な説明したように、本発明は、極めて竪牢で、且つチッ
プの温度変化に実質上、影響されない熱伝導モジュール
を提供する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の回路モジュールの実施例の断面図、第
２図は１個のフローティング・プレート、それに開運す
るピン、固い障壁プレート及び冷媒空間の一部を拡大し
て示す断面図、第３図はフローティング・プレート及び
障壁プレートの変形例を示す第２図と同様な拡大図、第
４図は空気冷却が可能な１個のチップ、または少数のチ
ップを空冷するためのフィンを備えたピンが設けられた
回路モジュールの断面図、第５図はチップに対してフロ
ーティング・プレートを保持するためのスプリング、及
びチップと接触するフローティング・プレートの表面に
形成された誘電体層とを図示してモジュールの細部を示
すと共に、ピンの上部を冷却する他の構造を説明するた
めの第２図と同様な拡大図、第６図は取り外し可能な冷
却プレート構造を示す第２図と同様な拡大図、第７図は
一体的な冷却プレート構造を示す第６図と同様な拡大図
、第８図は対向する２つの空隙を有する回路モジュール
であって、ピンの下部はフローティング・プレートに固
定され、ピンの上部は障壁プレートの円筒形孔に差し込
まれた回路モジュールの断面図である。 １２・・・・基板、１４・・・・半導体チップ、１６・
・・・電気導体ピン、２１・・・・ハツト、２４・・・
・チップ用空間、２６・・・・冷媒用空間、３０・・・
・障壁兼支持プレート、３７・・・・フローティング・
プレート、３９・・・・スプリング、４０．４１・・・
・、キャビティ、４２．４３・・・・冷却用ピン、７０
・・・・フィン。 ＦＩＧ、５ 部分払犬断面日 イ±≧の突２１±８例 ＦＩＧ。６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 平坦な誘電体基板と、該基板の一表面上に取付けられた
   、半導体チップなどの熱発生装置のアレーと、上記基板
   とともに、上記熱発生装置を包囲する包囲体の一部をな
   し、上記熱発生装置と冷媒との間の隙壁を形成するよう
   に配置されたプレートと、上記熱発生装置から上記冷媒
   に熱を伝えるための手段とをもつ半導体回路モジュール
   において、 （ａ）各熱発生装置毎に設けられたフローティング・プ
   レートと、 （ｂ）上記熱発生装置と熱的に接触するように上記フロ
   ーティング・プレートを上記熱発生装置の上面に保持す
   るための手段と、 （ｃ）上記プレートに取付けられ、上記フローティング
   ・プレートの方に垂下する複数のピンとを具備し、 （ｄ）上記フローティング・プレートには上記ピンを受
   け入れるキャビティが形成され、以て該キャビティ内の
   、上記フローティング・プレートと上記ピンの間のギャ
   ップを介して上記熱発生装置から上記ピンに熱が伝達さ
   れるようにしたことを特徴とする半導体回路モジュール
   の冷却装置。