JPH03292799A

JPH03292799A - プリント配線板ユニットの放熱構造

Info

Publication number: JPH03292799A
Application number: JP9385890A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Otaguro; 浩幸太田黒; Masao Hosogai; 正男細貝; Hitoshi Nokimura; 均除村; Hirotaka Kashiwabara; 柏原　弘隆
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1990-04-11
Filing date: 1990-04-11
Publication date: 1991-12-24

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】目　　　　　次概　　　要産業上の利用分野従来の技術発明が解決しようとする課題課題を解決するための手段作　　　用実　　施　　例発明の効果概要プリント配線板ユニットの放熱構造に関し、発熱部品を
実装した半導体モジュールからの放熱効率を改善したプ
リント配線板ユニットの放熱構造を提供することを目的
とし、絶縁性基板の一方の面に半導体部品を実装するとともに
多層配線薄膜を形成し、該半導体部品と多層配線薄膜を
一括して封止するキャップを取り付け、該絶縁性基板の
外周部に外部接続用パッドを設けるとともにその他方の
面に放熱用フィンを取り付けて構成した半導体モジュー
ルを、第１押さえ部材によりプリント配線板に取り付け
、プリント配線板上に実装されたコネクタブロックのコ
ンタクトを介して該半導体モジュールとプリント配線板
とを電気的に接続したプリント配線板ユニットにおいて
、前記コネクタブロックを前記キャップが嵌合される凹
部を有する一体形コネクタブロックから形成し、前記キ
ャップと前記コネクタブＯツクの凹部との間に熱伝導材
を介在させて、キャップの熱をコネクタブロックへ放熱
するように構成する。

産業上の利用分野本発門はプリント配線板ユニットの放熱構造に関する。

通信機器等のプリント配線板１ｇ１置実装においては、
複数個のＩＣ，ＬＳＩ等の電子部品がプリント配線板上
に実装されてプリント配線板ユニット（電子回路パンケ
ージ）を構成し、複数個のプリント配線板ユニットはン
エルフに設けられたガイドレールに沿って挿入されてコ
ネクタを介してバックワイヤリングボードにプラグイン
接続され、通信機器等の電子装置を構成している。これ
らの電子装置ではＩＣ，ＬＳＩ等の半導体部品の高密度
実装化が進んでおり、半導体部品の消費電力による熱の
発生が電子装置内部の温度を上昇させるため、この温度
上昇を押さえることが重要な問題となっている。特にＬ
ＳＩ等の発熱部品を実装した半導体モジュールをプリン
ト配線板上に搭載したプリント配線板ユニットにおいて
は、半導体モジュールからの放熱効率を改善することが
要望されている。

従来の技術第１２図は本発明者等が試作した半導体モジュールをプ
リント配線板に実装した従来例の斜視図であり、第１３
図は第１２図の半導体モジュール部分の分解断面図であ
る。プリント配線板ユニット２は、プリント配線板４に
半導体モジュール６を４個実装して構成されており、こ
のプリント配線板ユニット２を１個乃至複数個コネクタ
８を介して図示しないバックワイヤリングボードにプラ
グイン接続することにより、電子装置が構成される。

半導体モジュール６は第１３図に示すように構成されて
いる。即ち、セラミック基板ｌｏ上に銅とポリイミドを
交互に積層した多層配線薄膜１２を形成し、セラミック
基板１ｏ上にＬＳＩペアチップ１４をダイボンディング
接着剤により接着するとともに、多層配線薄膜１２上に
チップ部品１６を搭載し、ＬＳＩ１４のパッドと多層配
線薄膜１２のパッドとをボンディングワイヤ１５で接続
している。セラミック基板１ｏの外周部の表面上には外
部接続用パッド１８が形成されている。ＬＳＩ１４と多
層配線薄膜１２とは一括してキャップ２０により封止さ
れており、キャップ２ｏの内部には窒素ガスが封入され
ている。

セラミック基板１０の裏面には銀−エポキシ等の接着剤
により放熱フィン２２が接着されている。

セラミック基板１ｏ上に銅とポリイミドを交互に積層し
た多層配線薄膜１２を形成しているのは、セラミック基
板１ｏ上に直接ＬＳＩのパッド数に対応した微細化パタ
ーンを形成できないた約であり、セラミック基板１０上
には概略１００μｍ程度のパターンしか形成できないが
、多層配線薄膜１２上には概略２５μｍの微細パターン
を形成することができる。

プリント配線板４上にはスプリングコンタクト２６を内
蔵したコネクタブロック２４が実装されており、押さえ
金具２８．３０をプリント配線板４の上下かろ共線めす
ることにより半導体モジュール６はプリント配線板４に
搭載される。プリント配線板４の導体パターンとセラミ
ック基板１゜に実装されたＬＳＩ１４、チップ部品１６
との電気的接続は、スプリングコンタクト２６が外部接
続用パッド１８に圧接することにより達成される。

第１４図は半導体モジュール６の放熱フィン２２の接着
状態を模式的に示しており、放熱フィン２２は熱伝導性
のシリコーン系接着剤２１によりセラミック基板ｌＯに
接着されている。さらに、ＬＳＩ１４は銀−エポキシ接
着剤１３によりセラミック基板１０にグイボンディング
されており、キャップ２０も同様に銀−エポキシ接着剤
１９によりセラミック基板１０に接着されている。

然して、半導体モジュール６のＬＳ　Ｉ　Ｉ　４がらの
発熱はセラミック基板１０を介して放熱フィン２２によ
り放熱される。

発明が解決しようとする課題上述したようなプリント配線板ユニットにおいては、半
導体モジュール６がろの発熱は放熱フィン２２を介して
放熱されて、半導体モジュール６を作動温度範囲に冷却
しているが、セラミック基板上に搭載されたＬＳＩ１４
の発熱が大きい場合には、放熱フィン２２を介しての放
熱のみでは半導体モジュール６の冷却は十分てなく、半
導体モジュールの温度を所定温度以下に押さえることが
困難であるという問題があった。

また、フィン２２をンリコーン系接着剤２１によりセラ
ミック基板１０の裏面に接着しているが、放熱フィン２
２０ベース部２２ａの面積が大きくなると、放熱フィン
２２の接着の際に接着剤２１から気泡が抜は出すことが
できず、第１５図に示すように接着剤２１中に気泡２８
が形成されることがある。このように接着剤２１中に気
泡２８が形成されると、この気泡部分で熱抵抗が大きく
なるため、放熱フィン２２からの放熱効率が悪化すると
いう問題があった。さらに、キャップ２０は接着剤１９
によりセラミック基板１０の表面に接着されているが、
キャップの位置決めに時間を要し、また接着剤１９によ
り基板表面が汚れるという問題があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、上述した従来技術の欠点を克服
し、発熱部品を実装した半導体モジュールからの放熱効
率を改善したプリント配線板ユニットの放熱構造を提供
することである。

課題を解決するための手段上述した課題を解決するために、本発明は、絶縁性基板
の一方の面に半導体部品を実装するとともに多層配線薄
膜を形成し、該半導体部品と多層配線薄膜を一括して封
止するキャップを取り付け、該絶縁性基板の外周部に外
部接続用パッドを設けるとともにその他方の面に放熱用
フィンを取り付けて構成した半導体モジュールを、第１
押さえ部材によりプリント配線板に取り付け、プリント
配線板上に実装されたコネクタブロックのコンタクトを
介して該半導体モジュールとプリント配線板とを電気的
に接続したプリント配線板ユニットにおいて、前記コネ
クタブロックを前記キャップが嵌合される凹部を有する
一体形コネクタブロックから形成し、前記キャップと前
記コネクタブロックの凹部との間に熱伝導材を介在させ
て、キャップの熱をコネクタブロックへ放熱することを
特徴とする。

上述した構成に代えて、キャップとプリント配線板との
間に熱伝導材を介在させて、キャップの熱を直接プリン
ト配線板へ放熱するようにしても良い。

さらに、半導体モジュールが実装されるプリント配線板
のキャップに対向する部分に開口を設け、第１押さえ部
材が取り付けられたプリント配線板の面と反対側の面に
キャップ方向に突出する凸部を有する第２押さえ部材を
取り付け、キャップと第２押さえ部材の凸部との間に熱
伝導材を介在させて、キャップの熱を第２押さえ部材に
放熱するような構成をとっても良い。

作　　　用放熱フィンからの放熱に加えて、封止用のキャップから
も積極的に放熱させるように構成したことにより、半導
体モジュールからの放熱効率を上昇させることができる
。これにより、半導体モジュールに内蔵された発熱部品
からの発熱が多くなった場合にも、半導体モジュールを
所定の作動温度以下に冷却することができる。

実　　施　　例以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
。各実施例の説明において、第１２図乃至第１５図に示
した従来例と実質上同一構成部分については同一符号を
付して説明する。

まず、第１図及び第２図を参照して本発明の第１実施例
について説明する。セラミック基板１０には第１３図に
示した従来例と同様に、図示しない銅とポリイミドを交
互に積層した多層配線薄膜が形成されており、セラミッ
ク基板１０上に直接ＬＳＩがダイボンディングされ、多
層配線薄膜上にチップ部品が実装されている。そして、
セラミック基板１０上に実装されたＬＳＩ及びチップ部
品を搭載した多層配線薄膜：まキャンプ２０内に一括し
て封止されており、キャンプ２０内には窒素ガスが封入
されている。セラミンク基板ｌＯの裏面には例えばアル
ミニウムから形成された放熱フィン２２が転任導性のン
リコーン系接着剤により接着されており、セラミック基
板１０の外周部表面にはスプリングコンタクト２６が圧
接される外部接続用バンドが形成されて半導体モジュー
ル６が構成されてＬ）る。

３２は金属材料から形成された一体形のコネクタブロッ
クであり、半導体モジュール６のキャップ２０が収容さ
れる凹部３３が形成されている。

スプリングコンタクト２６がガラスノ＼−メチツクシー
ルされてコネクタブロック３２に挿入されており、スプ
リングコンタクト２６の一端はプリント配線板４に半田
付は接続されている。コネクタブロック３２の凹部３３
と半導体モジュール６のキャップ２０の間に熱伝導性の
絶縁シート例えばシリコンシート又はシリコンコンパウ
ンド等の熱伝導材３４を介在させて、半導体モジュール
６は押さえ金具２８を使用してプリント配線板４にねじ
止めにより取り付けられている。金属製コネクタブロッ
ク３２とプリント配線板４の間には図示しないが適当な
絶縁シートが介装されている。第１図に示した取り付は
状態においては、スプリングコンタクト２６の他端部は
セラミック基板１０に形成された外部接続用パッドに圧
接されるとともに、熱伝導材３４は半導体モジュール６
のキャップ２０とコネクタブロック３２の間で強く押さ
え込まれている。

然して、半導体モジュール６に内蔵されたＬＳＩ等の発
熱部品からの発熱は主にセラミック基板１０の裏面に接
着した放熱フィン２２から放熱される。これに加えて、
本実施例では半導体モジュール６のキャップ２０が熱伝
導材３４を介してコネクタブロック３２に接続されてい
るため、発熱部品からの発熱はキャップ２〇−熱伝導材
３４−コネクタブロック３２−プリント配線板４を介し
ても放熱される。

次に第３図及び第４図を参照して本発明の第２実施例に
ついて説明する。本実施例では、コネクタブロック２４
の形状は第１２図及び第１３図に示した従来例と同一形
状にし、半導体モジュール６のキャップ２０とプリント
配線板４の隙間に熱伝導材３４を介装した点が第１２図
及び第１３図に説明した従来例及び上述した第１実施例
と相違する。即ち本実施例では、キャップ２０及び／又
はコネクタブロック２４の高さを適当に調整して、キャ
ップ２０とプリント配線板４の間に適度な間隙を形成し
、この間隙中に適当な厚さの上述した第１実施例と同様
な熱伝導剤３４を介装したものてあり、非常に簡単な構
成により半導体モジュール６のキャップ側からも放熱を
可能としたものである。

第５図及び第６図は本発明の第３実施例を示しており、
半導体モジュール６が実装されるプリント配線板４のキ
ャップ２０に対向する部分に開口４ａを設け、この開口
４ａを通して凸部３６ａがキャップ２０方向に突出する
押さえ金具３６を押さえ金具２８と反対側からプリント
配線板４にねじ止めにより固定する。そして、押さえ金
具３６の凸部３６ａと半導体モジュール６のキャップ２
０の間に上述した第１実施例と同様な熱伝導材３４を介
装している。本実施例によれば、放熱フィン２２からの
放熱に加えて、半導体モジュール６のキャップ側から金
属製の押さえ金具３６に放熱することができるた袷、半
導体モジュール６からの放熱効率を一層向上することが
できる。

次に第７図及び第８図を参照して、望ましい放熱フィン
の構造について説明する。第７図を参照すると、放熱フ
ィン４０はベース部４０ａとフィン部４０ｂから形成さ
れており、ベース部４０ａに直径約０．５〜ｌ　ｍｍの
複数の貫通孔４１が設けられている。放熱フィン４０を
このように構成したことにより、シリコーン系接着剤２
１を使用して放熱フィン４０をセラミック基板１０に接
着すると、放熱フィン４００ベース部４０ａに複数の貫
通孔４１が設けられているたｔに、接着剤２１中の気泡
がこれらの貫通孔４１を介して外部に逃げることができ
るので、第１５図に示した従来例のように接着剤２１中
に気泡が形成されることがない。／リコーン系接着剤２
１は導電性接着剤であるた必、空気に比較して熱伝導率
は遥かに大きく、従来例に比較して放熱フィン４０を介
しての放熱効率を向上させることができる。

第８図を参照すると、この実施例の放熱フィン４２はベ
ース部４２ａ及びフィン部４２ｂに加えて突起！４２ｃ
がフィン１ｆｆ１４２ｂの反対側に形成されてし）る。

放熱フィン４２をこのように構成することにより、接着
剤２１中の気泡を外部に逃がすことができると共に、突
起部４２ｃとセラミッり基板１０との間の距離を小さく
することができるため、第７図の実施例に比較して接着
剤部分での熱抵抗を減少することができ、放熱フィン４
２を介しての放熱効率を向上することができる。

次に第９図乃至第１１図を参照して本発明に採用するの
に適したキャップの取付構造について説明する。セラミ
ック基板１０′には半導体モジュール６のキャップの取
付部に対応した溝４４が形成されている。第１０図を参
照すると、キャップ２０’には水平に折り曲げた取付部
４５が形成されており、この取付部４５をセラミック基
板１０′の溝４４中に挿入して銀−エポキシ接着剤１９
によりキャップ２０′をセラミック基板１０′に固定す
る。４６はセラミック基板１０′上に形成されたアース
パターンである。この構成によれば、キャップ２０′は
金属から形成されているため、内部に収容されたＬＳＩ
等の半導体部品を完全にシールドすることができる。ま
た、セラミック基板１０′に溝４４を設けたために、キ
ャップ２０′の位置決めが容易になると共に、接着剤の
溝４４からのはみ出しを防止することができる。

第１１図は水平取付部４５を有しないキャップ２０の取
付構造を示しており、第１０図に示した実施例と同様に
キャップ２０の位置決めが容易になると共に、接着剤の
溝４４からのはみ出しが防止される。

発明の効果本発明は以上詳述したように構成したので、発熱部品を
実装した半導体モジュールからの放熱効率を改善したプ
リント配線板ユニットを提供できるという効果を奏する
。また、セラミック基板上に取り付ける封止用のキャッ
プの位置決めを容易に達成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例断面図、第２図は第１実施例分解斜視図、第３図は本発明の第２実施例断面図、第４図は第２実施例分解斜視図、第５図は本発明の第３実施例断面図、第６図は第３実施例分解斜視図、第７図は一実施例の放熱フィンを接着した状態の断面図
、第８図は他の実施例の放熱フィンを接着した状態の断面
図、第９図はキャップ取付溝を設けた基板の斜視図、第１０
図及び第１１図はキャップ取付状態の断面図、第１２図は半導体モジュールをプリント配線板に実装し
た従来例斜視図、第１３図は第１２図の半導体モジュール断面図、第１４
図は従来の放熱フィン接着状態を示す断面図、第１５図は従来例の問題点説明図である。２・・・多層配線薄膜、４・・・ＬＳＩ。０・・・封止用キャップ、２　４０　４２・・・放熱フィン、４．３２・・・コネクタブロック、６・・・スプリングコンタクト、８．３０．３６・・・取付金具、４・・・熱伝導材。

Claims

【特許請求の範囲】

１．絶縁性基板（４）の一方の面に半導体部品（１４）
を実装するとともに多層配線薄膜（１２）を形成し、該
半導体部品（１４）と多層配線薄膜（１２）を一括して
封止するキャップ（２０）を取り付け、該絶縁性基板（
４）の外周部に外部接続用パッド（１８）を設けるとと
もにその他方の面に放熱用フィン（２２）を取り付けて
構成した半導体モジュール（６）を、第１押さえ部材（
２８）によりプリント配線板（４）に取り付け、プリン
ト配線板上に実装されたコネクタブロックのコンタクト
（２６）を介して該半導体モジュール（６）とプリント
配線板（４）とを電気的に接続したプリント配線板ユニ
ットにおいて、前記コネクタブロックを前記キャップ（２０）が嵌合さ
れる凹部（３３）を有する一体形コネクタブロック（３
２）から形成し、前記キャップ（２０）と前記コネクタブロック（３２）
の凹部（３３）との間に熱伝導材（３４）を介在させて
、キャップ（２０）の熱をコネクタブロック（３２）へ
、放熱することを特徴とするプリント配線板ユニットの
放熱構造。
２．絶縁性基板（４）の一方の面に半導体部品（１４）
を実装するとともに多層配線薄膜（１２）を形成し、該
半導体部品（１４）と多層配線薄膜（１２）を一括して
封止するキャップ（２０）を取り付け、該絶縁性基板（
４）の外周部に外部接続用パッド（１８）を設けるとと
もにその他方の面に放熱用フィン（２２）を取り付けて
構成した半導体モジュール（６）を、第１押さえ部材（
２８）によりプリント配線板（４）に取り付け、プリン
ト配線板上に実装されたコネクタブロック（２４）のコ
ンタクト（２６）を介して該半導体モジュール（６）と
プリント配線板（４）とを電気的に接続したプリント配
線板ユニットにおいて、前記キャップ（２０）とプリント配線板（４）との間に
熱伝導材（３４）を介在させて、キャップ（２０）の熱
をプリント配線板（４）へ放熱することを特徴とするプ
リント配線板ユニットの放熱構造。
３．絶縁性基板（４）の一方の面に半導体部品（１４）
を実装するとともに多層配線薄膜（１２）を形成し、該
半導体部品（１４）と多層配線薄膜（１２）を一括して
封止するキャップ（２０）を取り付け、該絶縁性基板（
４）の外周部に外部接続用パッド（１８）を設けるとと
もにその他方の面に放熱用フィン（２２）を取り付けて
構成した半導体モジュール（６）を、第１押さえ部材（
２８）によりプリント配線板（４）に取り付け、プリン
ト配線板上に実装されたコネクタブロック（２４）のコ
ンタクト（２６）を介して該半導体モジュール（６）と
プリント配線板（４）とを電気的に接続したプリント配
線板ユニットにおいて、前記半導体モジュール（６）が実装されるプリント配線
板（４）の前記キャップ（２０）に対向する部分に開口
（４ａ）を設け、前記第１押さえ部材（２８）が取り付けられたプリント
配線板（４）の面と反対側の面にキャップ（２０）方向
に突出する凸部（３６ａ）を有する第２押さえ部材（３
６）を取り付け、前記キャップ（２０）と前記凸部（３
６ａ）との間に熱伝導材（３４）を介在させて、キャッ
プ（２０）の熱を第２押さえ部材（３６）に放熱するこ
とを特徴とするプリント配線板ユニットの放熱構造。
４．前記放熱用フィン（２２，４０，４２）を接着剤に
より前記絶縁性基板（１０）の他方の面に取り付けると
ともに、前記放熱用フィン（４０，４２）のベース部（
４０ａ，４２ａ）に複数個の貫通孔（４１）を形成した
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のプリ
ント配線板ユニットの放熱構造。
５．前記絶縁性基板（１０’）の一方の面に前記キャッ
プ（２０）の取付部に対応した溝（４４）を形成し、該
溝（４４）中に該キャップ（２０）の取付部を接着した
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載にプリ
ント配線板ユニットの放熱構造。