JPH022655A - 集積回路パッケージの冷却方法と装置 - Google Patents

集積回路パッケージの冷却方法と装置

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JPH022655A
JPH022655A JP63321855A JP32185588A JPH022655A JP H022655 A JPH022655 A JP H022655A JP 63321855 A JP63321855 A JP 63321855A JP 32185588 A JP32185588 A JP 32185588A JP H022655 A JPH022655 A JP H022655A
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peg
integrated circuit
circuit package
solder
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Rene Septfons
ルネ・セフオン
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Alcatel NV
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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】 本Ｈ，明は集積回路パッケージの冷却、特にハイブリッ
ド回路に表面配置する目的のパッケージに関する。ハイ
ブリッド回路は「基板」と呼ばれる平Ｊ１．Ｉな支持体
上に高い部品密度で電子部品を組立てたちのである。基
板はその一面または両面にｄ３いて抵抗体や導電路の印
刷ネットワークで被覆された酵いセラミック板であり、
ネットワークは任意的にガラス化絶縁層で保護され、導
電路はパッドに至るが、該パッドはすすめつきされ旦つ
ハイブリッド回路部品やピンを外部装置に連続する役目
を覆る。
北門の昔日 この種の目的に用いられる集積回路パッケージは通常セ
ラミックカップの形であり、該カップは金属の蓋で閉鎖
され且つ表面配置の目的でその外部の回りに外部接続パ
ッドを有する。前記バッド締 はカップの壁を通過する供ｒＡ路を介して内部接続パッ
ドに接続する。内部接続パッドは集積回路チップに接続
し、該チップはカップの内部に設けられた金属化領域に
固定され、その底においてろう付けまたははんだ付けで
固定される。
この型の集積回路パッケージの冷却法の１例は、熱放散
金属部分を集積回路と直接熱的接触にあるセラミックカ
ップの底の外部に接着またはスナップ０ １止めすることである。パッケージをハイブリッド回路
の上に逆さまに配置する。この方式の欠点はラジェータ
の質量を集積回路パッケージにより支持しなければなら
ぬ点で、より脆くなりまた外部接続パッドと基板の４電
路との間のはんだ付けをより脆くする。弛の欠点は基板
を熱放散体として用いてない点であり、同時に一般的に
よく印刷回路に配ｌりされるハイブリッド回路の高さを
苔しく」（１加することである。
本発明はこれらの欠点を除去することである。
発明の概要 本発明は、基板の上に配置するため集積回路パッケージ
を冷ＩＩする方法であって、該り法は、集積回路パッケ
ージの底の外側表面に、はんだ付けによる固定に適当な
すずめつき被覆領域を設ｃ）　、 末梢回路パッケージが位置づけられるべきゾーンで、す
板には法基板の両面に２つのすずめつさ゛被覆領域を相
互に重ねて設Ｃプ、その第１のすずめつき被覆領域は集
積回路パッケージの底の゛す゛ずめっぎ被覆領域と対面
して配置され、またその第２のすずめつき被覆領域は基
板を貫通する少なくとも１つの被覆貫通孔を介して第１
の領域と連通するものであり、 更に、集積回路パッケージの底をづ１ｆめっき被覆領域
が面と面とが向ぎ合うような仕方です板の１油 靴へはんだ（＝Ｊけし、またペグを基板の下のレベルに
Ｊりいて集積回路パッケージとはんだ伺けし、該ペグは
基板の第２のずずめっき被覆にそれ自体かはＩνだ付け
できるようなすずめつき被゛Ｃ表面を有しており、さら
に該ペグは、づザめつき被覆表面内に開口する毛細管に
その一端が終結し且つはんだ受容部によってその他端が
終結する少なくとも１つの金属檗の通路により孔があけ
られてＪｊす、萌記通路が基板と集積回路パンク−−ジ
との間の過剰はんだを被覆貫通孔を互いに経由して吸収
する役目をなしている方法である。
基板がもし集積回路パッケージから発生する熱を放散す
るのに足るものであれば、ペグは基板とはほんの小さい
接触領域で配置されるようにされ、従ってはんだ付は後
にペグは容易に分離し且つ集積回路パッケージの底と基
板との間の過剰はんだは吸収され、それはペグを基板に
固定するはんだを破壊するだけで行なわれる。
本発明は上記方法を実施するための冷ムｌＩ装置をも提
供する。
もしペグが除かれないと、基板は集積回路パッケージと
熱放散金属ペグとの間にはさまれる事になる。このため
機械的力がペグから集積回路パッケージまたはその外側
接続パッドでのはんだ付は接続へ伝わるのが妨げられる
。加うるに集積回路パッケージの冷却が基板それ自体で
または他に基板の下にはんだ付けされた金属ペグにより
行なわれるかのいずれかによらず、主に印刷回路に配置
されるハイブリッド回路の全体の８槓を小さくすること
は可能である。何とならば印刷回路にとにかく設けられ
る空虚なスペース内の孔にペグを収めるからである。
集積回路パッケージを基板にろう付（プすれば、パッケ
ージと基板との間の熱的接触は接着やスナップ固定手段
のｆｉｌｌ立てに比べて茗しく向上づ゛る。
しかしこの種の組立てははんだの過剰の問題に苦しみ、
それはすずめつき１！２覆操作時の堆積はんだ向の制御
が困難であることから起こる。この１結果、集積回路パ
ッケージが基板に対してその高さが不適切なものになり
、ためにその外側接続パッドと基板導電路上のパッドと
のはんだ（４けを妨げ、または種々のパッド間に短絡の
架橋が生ずる。この問題はべｌグをパッケージをはんだ
付は覆るのと同時に基板の他の端にはんだト１けするこ
とで解決され、その場合は基板に設けられた１つ以上の
被覆貫通孔を通って過剰はんだが吸込まれる。それは通
路の毛ＩＩＩ管部分のはんだに作用する表面張力のため
であり、一方はんだによって集積回路パッケージとペグ
は良い熱的接触を保持している。
本発明の具体例は、添イ４の図面と参照することにより
よ＜Ｆｌ解されるであろう。
具体例 第１図はハイブリッド回路を示し、該回路は低抗体と電
子部品１３を表明配置するづずめっき被覆の接続パッド
１２に通ずる導電路１１との印刷ネットワークを支持す
る基板１０を合み、さらに集積回路パッケージ１４、端
子パッド１５への接続を合み、該端子パッドはハイブリ
ッド回路を外部接続するためにはんだ付けした電気接続
ピン１６を備える。
基板１０は薄いセラミックの仮で、その−面または両面
が、シルクスクリーン印側法による低抗体と導電路１１
のネットワークで被覆されている。ネットワークは任意
的にガラス化した絶縁層（不図示）で保護されているが
、すずめつきの目的で接近可能に残して置く接続パッド
１２．１５は例外とする。
表面装置のための集積回路パッケージ１４は、金属の監
２１にＪ：って閉鎖される長り形のセラミックカップ２
０の形をしてＪ３す、またその周辺には、第２図で示す
長方形接触領域２３の形でパッケージの下に伸びる外部
接続パッド２２を右する。
ピン１６はそれぞれヘッド１７を有する。該ヘッドはだ
の縁端子バッド１５において、基板の縁部上に配置され
るべくつめを介してはめ合わされる。ピンは基板１０に
対して垂直に延び、ハイブリッド回路が次により大面積
の印１１回路上に配置できるようにするが、該ハイブリ
ッド回路は印刷回路の少し上方に位置することになる。
ハイブリッド回路部品は、基板１０が裸でいる間にそれ
をすずめつきすることから成る通常の「リフロー」技術
を用いて組立てられる。それによると接続パッド１２．
１５の上にはんだの小片を形成せしめ、それ自身の接続
バンドを有する部品や基板１０上のピンを基板１０のパ
ッド上のはんだ小片と接触丈るように配置し、それらを
接着剤または−・時的支持手段を介して適所に保持し、
続いて組立体を加熱して部品やピンのすべてを同時には
んだ付けするが、基板上のはんだ片が溶融し且つはんだ
が毛管作用により部品のパッド並びにピンのつめの上に
移動するまで実施する。
通常の電子部品の他に、熱放散体を４１￥４成する切頭
円錐形金属ペグ３０が、果梢回路パッケージ１４の位瞠
″Ｃ：基板１０の底面下に配置される。リフロー操作の
間において、この金属ペグは集積回路パッケージ１４の
底と同時的に基板１０にはんだ付けされ、また他の部品
もそれにはんだ付けされる。ペグとパッケージに関して
はんだ付けされるのは３つのすずめつき被覆領域で（第
１図では見えない）、その１つは集積回路パッケージ１
４の上にあってその底の外側表面の中央′Ｃ−あり、そ
の他の２つは基板１０の両面で一致した位置である。
第２図は集積回路パッケージ１４を構成し且つその周辺
に長方形の接触領域２３を含む長方形カップの底部外側
を示す。接触領域は外側接続バラ［Ｓ２２へ伸び、該パ
ッドはカップの側壁に受納され基板上の接続パッド１２
にはんだ付けされる。カップの中央にはこの場合は円形
で示されたすずめつき被覆領域２４を含み、それは長方
形の接触領域とは電気的に絶縁されており、またカップ
２０の底を基板１０にはんだ付けし得るようにするもの
である。
第３図は基板の被覆具通孔３１の位置での断面である。
該ホールは集積回路パッケージ１４を受入れる位置のほ
ぼ中央にある。同図にはまた基板１０の上方の集積回路
パッケージ１４の側面図と、基板の下方に熱放散金属ペ
グ４０だ断面で示される。
基板１０はすずめつき状態で示されている。集積回路パ
ッケージ１４に隣接するその面上で、基板は、集積回路
パッケージ１４の長方形接触領域２３と外部接続パッド
２２との間の交差点に面して接続パッド１２を有する。
長方形の周辺を形成する接続パッド１２の中央に（よ、
対面するパッケージ１４の底におけるすずめつき被覆領
域２４とその形と寸法においで相応するすずめつき被覆
領域３２を有する。集積回路パッケージ１４から離れて
面する基板１０の反対面は、別のすずめつき被覆領域３
３を持ち、この領域は被覆貫通孔３１を介しおよび選択
的には他の被覆貫通孔を介し第１領域３２と連絡するが
、それは領１戎３２と３３の寸法に依存する。すずめつ
きによって被覆貫通孔３１ははんだで充填され、接続パ
ッド１２やすずめつき被覆領域３２．３３の各々ははん
だ片３５゜４１においで基板１０のすずめつき被覆領域
３３（この場合円形）にはんだ付けされる。ペグには軸
方向通路が設けられ、１つの毛細管４２を介して底面４
１ル 内で終端し且つ該管は基板１０内の被覆貫通崩３１の近
傍に開［］シ、該通路は他方では反対底面近く開口し、
毛細管よりは大きい直径のはんだ受容部４３に通ずる。
リフロー操作の間において、集積回路パッケージ１４と
熱放散ペグ４０が、すずめつき被覆領域３２゜ｃプる。
熟成ＶＡペグは適当な洗浄フラックスで予め処理されて
いるので、小片３６．３７に含まれる過剰はんだは、ペ
グを１通る通路の毛細管部４２による表面張力現象のた
めに吸引され、第４図の受容部４３内の位置を占めるよ
うになる。このために集積回路パッケージ１４は基板表
面に対し密接に押圧され、またその外部接続パッドの長
方形接触順ＶＡ２３のずべては基板１０の接続パッド上
のはんだ小片３５に接触するようになり、接続パッドが
適当にすべての場合にはんだ付けされるのを保証し、パ
ッドとすずめつき被覆領域２４または３２との間に現れ
る該ペグは小面積の底面を持つ直径の小さいもので、従
って集積回路パッケージ１４から発生する熱を基板１０
が放ｒｌｌするのにそれ自体で足りる場合は、１．４板
１０へのはんだ付は接続は脆くかつ容易にこわれる。
第６、第７、第８図は円筒形また（よ切頭円錐形の熱放
散ペグの別のタイプである。これらは角度を持つ１つ以
上の通路で穴がおいてσ）って、基板から最も離れたペ
グ面を占有するのを販けるようにしてあり、従って加工
に対して自由性を残し、例えば増加する半径方向領域の
ために熱放散プレートを固定する手段を備える。
第６図は底面５１を介しＶ板１０にはんだ付けするため
の円筒形熱放散ペグ５０の断面を示す。該ペグ５０は角
度づけされた４つの通路（その内３つが見えている）を
有し、４角形の隅で底面５１内に開口する毛細管部分５
２．５３または５４を各々の通路が持ち、また側面に開
口するｔまんだ受容部５５．５６．５７をそれぞれが有
している。基板から最ち遠いペグの底面５１−にはねじ
切りされた目孔５８があけられ、熟成１タブレート５９
を固定するためのねじ５８−を受取る。
第７図と第８図は第１図に見られるものと同イ、にな切
頭円錐形熱放散ペグの斜視図であり、小底面が基板１０
にはんだ付けされるようになっている。
第７図のペグ３０は第１図のハイブリッド回路に固定し
たものと同類である。該ペグはそれを通る分岐通路を有
し、基板１０へはんだ付はゴる小底面６２を員く外側末
端で開口する予備通路６１で、さらにペグの側壁に開口
する複数の分岐部６４．６５．６６゜６７との交差点に
あるチャンバ６３に直角に交わりその内側末端を開口す
る該通路６１から成り、また前記分岐部ははんだ受容部
を形成する。第８図のペグ７０は第６図のペグと同様に
角度をもつ４つの通路があけられており、各々は切頭円
錐体の１袖に平行’、Ｅ　ツレ自ｏの毛１１１１［７１
，７２，７３，７４を有し、ｄつ４角形をなす４隅の各
々で小底面７５に開口してａ＞す、また各々の通路は、
切頭円錐体の軸に直角で且つ側面を員いて開口するはん
だ受容部７６、７？。
７８、　７９を有する。
本発明の主旨を逸脱することなく、仲々の配置が変更さ
れ■つ等画手段で秤々の手段が代替公れよう。特に熱放
散ペグは諸要望と外部表面の関数として半棉体ラジェー
タで通常であるフィンや溝を付すこともできる。基板か
ら晶も離れたペグの面にはねじ切り孔以外の固定手段も
用意でき、リベット用ボルトであり、またはねじ付きシ
ャンクであり得る。従ってペグから物７電を除く欠点、
すなわちペグの熱伝導性や不活性の附属影響をもっこと
を回避できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の冷却装置を用いて配置した集積回路パ
ッケージを取付けたハイブリッド回路の一部切取り概略
斜視図、第２図は第１図の集積回路パッケージの下方か
らの斜視図、第３図は基板にはんだ付けする前の、集積
回路パッケージと本発明による冷却装置を示す部分１斬
而図、第４図は基板にはんだ付けした後の集積回路パッ
ケージとその冷却装置の部分断面図、第５図は第３図と
第４図で示した冷却装置の斜視図、第６図は第３、第４
、第５図に示す冷却装置の変形例の断面図、１０・・・
・・・基板、１１・・・・・・低抗体と４電路、１４・
・・・・・集積回路パッケージ、１６・・・・・・ピン
、３０、４０．５０．７０・・・・・・熱放散ペグ、［
３４，６７・・・・・・通路。 ヒ 匡 匡

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）基板の上に配置するため集積回路パッケージを冷
    却する方法であつて、該方法は、 集積回路パッケージの底の外側表面に、はんだ付けによ
    る固定に適当なすずめっき被覆領域を設け、 集積回路パッケージが位置づけられるべきゾーンで、基
    板には該基板の両面に２つのすずめっき被覆領域を相互
    に重ねて・設け、その第１のすずめっき被覆領域は集積
    回路パッケージの底のすずめっき被覆領域と対面して配
    置され、またその第２のすずめっき被覆領域は基板を貫
    通する少なくとも１つの被覆貫通孔を介して第１の領域
    と連通するものであり、 更に、集積回路パッケージの底をすずめっき被覆領域が
    面と面とが向き合うような仕方で基板の上部へはんだ付
    けし、またペグを基板の下のレベルにおいて集積回路パ
    ッケージとはんだ付けし、該ペグは基板の第２のすずめ
    っき被覆にそれ自体がはんだ付けできるようなすずめっ
    き被覆表面を有しており、さらに該ペグは、すずめっき
    被覆表面内に開口する毛細管にその一端が終結し且つは
    んだ受容部によってその他端が終結する少なくとも１つ
    の金属壁の通路により孔があけられており、前記通路が
    基板と集積回路パッケージの底との間の任意の過剰はん
    だを被覆貫通孔を互いに経由して吸収する役目をなして
    いる方法。
  2. （２）はんだ付けによる基板への接続が脆くなるように
    、ペグは基板に対して小さい領域を介して接触がなされ
    ており、さらに基板にはんだ付けされた後は単なる破壊
    によってペグが基板から分離される請求項１に記載の方
    法。
  3. （３）基板の上に配置するため集積回路パッケージを冷
    却する装置であって、基板の両面の共通位置において該
    両面の各々に配置されたすずめつき被覆領域を介して集
    積回路パッケージの底と共にはんだ付けされた熱放散ペ
    グを有しており、基板の前記すずめつき被覆領域は少く
    とも１つの被覆貫通孔を介して相互に連通するようにな
    っており、また前記熱放散ペグは、基板の近傍に開口す
    る毛細管によって一端が終結し且つはんだ受容部によっ
    てその他端が終結する少なくとも１つの金属壁の通路に
    よって孔があけられている装置。
  4. （４）前記熱放散ペグが、基板に面する面内に開口する
    毛細管と、基板から離れて向き合うペグの面を占有する
    のを避けるべく該ペグの側面内に開口するはんだ受容部
    とから成る少くとも１つの角度を持つ通路によつて孔あ
    けされている請求項３に記載の装置。
  5. （５）前記熱放散ペグが、基板に面する面でペグの外部
    へ開口し、一方でははんだ受容部を形成してペグの側面
    内に開口する複数の分岐部間の交差点にあるチャンバ内
    にペグ内部を開口する毛細管を含む分岐通路により孔あ
    けされている請求項３に記載の装置。
  6. （６）前記熱放散ペグが、基板に面するペグの面で四角
    形の隅にその毛細管の外側端部が開口し且つそのはんだ
    受容部がペグの側面の周りで開口する複数の角度付き通
    路によつて孔があけられている請求項４に記載の装置。
  7. （７）前記熱放散ペグが、基板から離れて面する面に固
    定手段を有し、前記固定手段がペグを熱放散プレートに
    固定させるものである請求項３に記載の装置。
  8. （８）前記熱放散ペグが、円筒形である請求項３に記載
    の装置。
  9. （９）前記熱放散ペグが、切頭円錐形である請求項３に
    記載の装置。
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