JP4985122B2 - 半導体用冷却装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体素子のテストなどにおいて半導体素子を冷却する半導体用冷却装置に関し、特に半導体素子からの放熱効率を向上させることができる半導体用冷却装置に関するものである。

半導体用冷却装置は、金属製の放熱体の平面に半導体素子の放熱面を接触させて、半導体素子を冷却する（例えば、特許文献１参照）。しかし、半導体素子の放熱面にバリ等による突起がある場合、放熱体の平面と半導体素子の放熱面が密着せず、半導体素子からの放熱効率が低下する。そこで、放熱体の平面と半導体素子の放熱面との間に、弾性を有する放熱シートを挿入して、両者の密着性を高めていた。

図４は、従来の半導体用冷却装置を示す斜視図である。金属製のヒートシンク１１上に、弾性を有する放熱シート３１が設けられている。この放熱シート３１上に半導体素子１２が搭載される。そして、押え板３２の下面に設けられた放熱シート３３を半導体素子１２の上面に押し当て、バネの弾性などを利用して半導体素子１２をヒートシンク１１に押し付ける。これにより、突起部１５は放熱シート３１に沈み込み、半導体素子１２の下面と放熱シート３１とが面接触する。そして、半導体素子１２の熱は、放熱シート３１を介してヒートシンク１１に放熱される。

特開平２−６５２６１号公報

しかし、放熱体と半導体素子との間に放熱シートを挿入すると、その放熱シートの熱抵抗により、金属面同士を接触させた場合に比べて放熱効率が低下するという問題があった。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、半導体素子からの放熱効率を向上させることができる半導体用冷却装置を得るものである。

本発明に係る半導体用冷却装置は、半導体素子の平坦な放熱面と接触する平面を有し、平面において半導体素子の放熱面に存在する突起部に対応する位置に幅及び高さが突起部より大きい溝が設けられた放熱体と、半導体素子を放熱体に押し付けて、半導体素子の放熱面と放熱体の平面を面同士で接触させる押し付け部材とを備える。本発明のその他の特徴は以下に明らかにする。

本発明により、半導体素子からの放熱効率を向上させることができる。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る半導体用冷却装置を示す斜視図であり、図２は、図１の要部を拡大した斜視図である。

金属製のヒートシンク１１（放熱体）は、半導体素子１２の放熱面１３と接触する平面１４を有する。半導体素子１２の放熱面１３は価格を低減するためにプレス加工を用いて形成されているため、半導体素子１２の放熱面１３の周辺部、具体的には放熱面１３の外周端部には幅及び高さが数１０ミクロンの突起部１５が存在する。そこで、ヒートシンク１１の平面１４には、半導体素子１２の突起部１５に対応する位置に少なくとも幅及び高さが突起部１５より大きい溝１６が設けられている。そして、ヒートシンク１１の溝１６内に、弾性を有する放熱シート１７（放熱部材）が設けられている。

これにより、プローブピン１８（押し付け部材）により半導体素子１２をヒートシンク１１に押し付けると、半導体素子１２の突起部１５が放熱シート１７に沈み込むため、半導体素子１２の放熱面１３とヒートシンク１１の平面１４は、突起部１５により妨げられることなく面同士で接触する。また、半導体素子１２の放熱面１３とヒートシンク１１の平面１４は、放熱シート１７を介さず均一に接触される。従って、半導体素子１２からの放熱効率を向上させることができる。よって、本実施の形態に係る半導体用冷却装置を半導体テスト装置に用いれば、発熱する半導体素子を精度良くテストすることができる。なお、放熱面１３と平面１４との面接触により十分な放熱効率を得られれば放熱シート１７を設けなくてもよい。ただし、放熱効率をより向上させるためには放熱シート１７を設けた方がよいことは言うまでもない。

なお、複数のプローブピン１８（押し付け部材）によって、それぞれ半導体素子１２の放熱面１３に対向する加圧面１９の複数のポイントを独立に加圧することが好ましい。これにより、半導体素子１２の放熱面１３の平行度が悪い場合でも、半導体素子１２の放熱面１３をヒートシンク１１の平面１４に均一の力で接触させることができる。

また、ヒートシンク１１の溝１６の平面１４における角部２０を面取り加工又はＲ加工することが好ましい。これにより、安価な加工法を用いてヒートシンク１１の平面１４を形成する場合でも、ヒートシンク１１の平面１４の平坦性を確保することができる。

また、放熱部材として放熱シート１７の替わりにゲルを用いることができる。この場合、突起部１５がゲルに沈み込むときの抵抗が減少する。これにより、半導体素子１２の放熱面１３とヒートシンク１１の平面１４を接触させるためのプローブピン１８による加圧力が少なくなり、より安定な接触を実現することができる。

実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２に係る半導体用冷却装置を示す斜視図である。伸縮性を有するヒートパイプ２１（熱伝導手段）の一端がプローブピン１８に接続されている。そして、ヒートパイプ２１の他端に、金属製の放熱フィン２２（放熱手段）が接続されている。その他の構成は実施の形態１と同様である。これにより、半導体素子１２の加圧面１９からも放熱することができるため、さらに半導体素子からの放熱効率を向上させることができる。

本発明の実施の形態１に係る半導体用冷却装置を示す斜視図である。 図１の要部を拡大した斜視図である。 本発明の実施の形態２に係る半導体用冷却装置を示す斜視図である。 従来の半導体用冷却装置を示す斜視図である。

符号の説明

１１ ヒートシンク（放熱体）
１２ 半導体素子
１３ 放熱面
１４ 平面
１５ 突起部
１６ 溝
１７ 放熱シート（放熱部材）
１８ プローブピン（押し付け部材）
２０ 角部
２１ ヒートパイプ（熱伝導手段）
２２ 放熱フィン（放熱手段）

Claims (4)

1. 半導体素子の平坦な放熱面と接触する平面を有し、前記平面において前記半導体素子の前記放熱面の外周端部に存在する突起部に対応する位置に幅及び高さが前記突起部より大きい溝が設けられた放熱体と、
   前記半導体素子を前記放熱体に押し付けて、前記半導体素子の前記放熱面と前記放熱体の前記平面を面同士で接触させる押し付け部材とを備えることを特徴とする半導体用冷却装置。
2. 前記放熱体の前記溝の前記平面における角部が面取り加工又はＲ加工されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体用冷却装置。
3. 前記放熱体の前記溝内に設けられた弾性を有する放熱部材を更に有し、
   前記放熱部材は放熱シート又はゲルであることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体用冷却装置。
4. 前記押し付け部材に一端が接続され、伸縮性を有する熱伝導手段と、
   前記熱伝導手段の他端に接続された放熱手段とをさらに備えることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の半導体用冷却装置。

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