JPH0459780B2 - - Google Patents

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JPH0459780B2
JPH0459780B2 JP63094716A JP9471688A JPH0459780B2 JP H0459780 B2 JPH0459780 B2 JP H0459780B2 JP 63094716 A JP63094716 A JP 63094716A JP 9471688 A JP9471688 A JP 9471688A JP H0459780 B2 JPH0459780 B2 JP H0459780B2
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JP
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heat sink
strip
thermally conductive
heat
chip
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Waaresu Fuiritsupusu Junia Dagurasu
Kaaroru Waado Uiriamu
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International Business Machines Corp
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    • H10W40/60—Securing means for detachable heating or cooling arrangements, e.g. clamps
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    • H10W40/60—Securing means for detachable heating or cooling arrangements, e.g. clamps
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    • H—ELECTRICITY
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    • H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
    • H10W40/20—Arrangements for cooling
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Description

【発明の詳細な説明】 Ａ 産業上の利用分野 本発明は電子装置のパツケージに関し、具体的
には半導体集積回路のための放熱システムに関す
る。チツプ及びダイスのような半導体集積回路装
置は寸法が小さく、大量の電力を処理するように
設計されている。集積回路のパツケージングの標
準の要件は可能な限り、最大のチツプ密度を与え
て導体の長さを減少することである。使用される
結果の高電力レベルは発生される熱が効率的に放
散されなければならないという共通の要件を生ず
る。これによつて熱シンクとして知られている、
種々の放熱器の使用が生じた。このような放熱器
は集積回路の熱的安全性を達成するのに必要であ
る。
Ｂ 従来技術 従来の技術のものは大型で、重く且高価である
ので多くの場合に熱シンクは集積回路装置の使用
によつて得られるスペース及び重量の利点を相殺
する以上のものがある。従来のパツケージング技
術は放熱を達成するのに種々の代替経路に従つて
いた。１つの良く知られている方法は集積回路を
熱シンク材料の金属条片上に取付けるものであ
る。チツプ及びその熱シンク取付け体は誘電体の
ケーシング中にカプセル化され、金属条片は種々
の点でケーシングを通して延び出し、導電性の放
熱タブとして使用されている。ケーシング自体は
プラステイツクもしくはセラミツクもしくは他の
適切な誘電体材料でもよい。これによつてより高
価な金属ハウジングの使用がまぬかれる。しかし
ながら、このような装置は効率的な放熱を与える
のに十分な外部表面積を与えない。さらに、半導
体装置を熱シンクに物理的に取付ける問題点はさ
らに問題を提示する。たとえば、もしねじ取付け
技術を使用する時には、ねじはシフトを防止でき
るほど十分きつく、しかもプラステイツクのケー
シングを破壊するほど十分きつくないことを保証
するためにトルク制限工具が必要である。このよ
うなパツケージングの例は米国特許第3670215号
に開示されている。この特許ではチツプは条片に
取付けられ、次にこの条片がパツケージを通して
延出している。このようなシステムに関する重要
な問題は製造コストが高く、スループツトが低い
点にある。従つて放熱技術としては効率的である
が、製造のコスト高及び複雑さがこの方法を商品
として魅力のないものにした。しかもパツケージ
自体はこのハウジングを通過する金属の割合いが
増大すると弱体化する。
米国特許第3783345号は厳密に云うと集積回路
には適用できないが、電圧スパイクを除去し、誤
つた極性の防護を達成するために単一のダイオー
ド・ダイ及びサイレクタ（thyrector）の使用を
開示している。この特許では、熱はプラスチツ
ク・マトリツクスを通り、従つて半導体素子及び
熱シンク間には直接的金属コンタクトが存在しな
い。即ち、熱伝達はカプセル化材料即ち樹脂を通
して行われている。この点、即ちモールドされた
本体が熱の貧弱な伝導体であることが従来技術に
おける共通の問題である。米国特許第4538168号
は単一ダイオード・ダイス中で放熱を与えるため
の反対の技術を開示している。リード・フレーム
が使用されず、もしくは考慮されていないので集
積回路チツプ製造には同じく不適であるが、金属
突き出しキヤリアが使用され、ダイオードは３側
がカプセル化即ちポツテイングされている。この
ような装置の高コスト及び低スループツトがこれ
等を経済的に集積回路システムとともに使用する
のに不適にしている。
単一のトランジスタとともに使用してキヤリア
条片の整列を与え、もしくは剥離を防止するため
の熱シンク技術は米国特許第3418089号及び第
4107727号に開示されている。このようなシステ
ムはリード・フレーム技術を使用せず、集積回路
パツケージング技術で使用するには不適である。
カプセル化して放熱を与えるチツプ・キヤリアの
例は米国特許第4147889号に開示されている。こ
のシステムにおける放熱はガラス、エポキシもし
くは絶縁体材料を通して行われ、放熱の効率が低
い。このシステムは又多くのひだ付け及び屈曲工
程を必要とし、これによつてコストが上昇し、集
積回路パツケージの全体のコストを下げるために
高スループツトの製造が必要な場合に適用できな
い。
Ｃ 発明が解決しようとする問題点 本発明の目的はチツプから外部の熱シンクに至
る導電性の金属熱伝達経路を与える集積回路パツ
ケージング技術を与えることにある。
本発明に従えば、カプセル化されるチツプの密
度の関数として、標準のパツケージもしくは熱的
に強化されたパツケージの汎用パツケージ・モー
ルドが与えられる。
本発明に従えば、プラスチツクのパツケージ中
に高密度及び高チツプのパツケージングが与えら
れる。
本発明に従えば、製造工程が減少し、製造効率
を増大し、従つてコストを低下し、他方同時にス
ループツトを改良した集積回路パツケージング中
の放熱システムが与えられる。
Ｄ 問題点を解決するための手段 本発明に従う放熱パツケージは集積回路技術で
使用するための小さな輪郭の熱的に補強されたパ
ツケージの組立て過程で与えられる。チツプの処
理は熱伝達のために使用される基板上にチツプの
裏側が取付けられる点迄は通常のように進行す
る。チツプは銀充填ポリイミドもしくはエポキシ
のような導電性接着材料を使用して、代表的には
銅合金である熱シンク材料の条片に裏側が接着さ
れる。他の適切な熱シンク材料も使用できること
は明らかであろう。熱シンク条片はチツプの端を
越えて延出している。次にチツプと熱シンク条片
はモールデイングされ、プラスチツク成形された
ボデイ中に収納される。
モールド成形されたプラスチツク・ボデイは、成
形過程中にモールド・エジエクタ・ピンと共に成
形され、このピンは、モールド型枠からボデイ成
形品を取りはずすのに使用される。このピン跡の
空洞が熱シンク条片に外部からアクセスするのに
利用される。
本発明によるパツケージは次の通りの構成を有
する。
熱伝導性材料の条片上に取付けられた微小化電
子部品と、該電子部品及び条片を内蔵するようモ
ールド成形したプラスチツク・ボデイと、該プラ
スチツク・ボデイ上に固定された外部熱シンク
と、上記条片と外部熱シンクの間に熱伝導路を確
立して微小化電子部品により発生した熱の放散を
増強する熱伝導性部材とを備えた部品の放熱のた
めのパツケージにおいて、 上記プラスチツク・ボデイは、そのモールド成
形中にモールド・エジエクタ・ピンにより成形さ
れ、上記条片の一部を露出する開口を有してお
り、 上記熱伝導性部材は、一端が上記開口内で条片
に接触し、他端が上記外部熱シンクと接触する熱
伝導性の弾性クリツプから成る事を特徴とする上
記パツケージ。
Ｆ 実施例 第１図を参照するに、本発明の第１の実施例の
概略的切断側面図の１部が示されている。集積回
路チツプ１０は適切な接着材料１４によつて熱シ
ンク材料１２の条片に裏面が接着されている。熱
シンク条片１２は第１図に示したようにチツプ１
０の横方向の側端を越えて延びている、代表的に
は銅合金、ニツケル／鉄合金、コバール
（kovar）銅／インバー（Invar）／銅材料であ
る。
接着材料１４は代表的には銀充填ポリイミドも
しくはエポキシ、もしくは他の適切な取付け材料
である。チツプ１０を熱シンク条片１２から電気
的に絶縁したい場合には、非金属材料が使用され
る。この場合は同じ接着材料を使用するが金属成
分を含まず、代りに誘電性の熱的化合物を含む。
チツプのトツプ表面にはアルフア障壁１６及び一
連の接着されたリード１８が存在する。
本発明に従い、プラスチツク成形ボデイがチツ
プ及びその熱シンク・マウント１２のまわりに形
成される。ボデイ２０をプラスチツク成形するた
めの技術はこの技術分野で良く知られている。ボ
デイ２０の成形に続き、隆起したエジエクタ・ピ
ンとともに成形すると、空洞２２が成形されたエ
ジエクタ・ピンの位置に形成される。即ちボデイ
２０の成形中に、エジエクタ・ピンの位置にくぼ
みが形成される。ピンはボデイ２０の成形中に成
形材料を移動するのに使用される。エジエクタ・
ピンがボデイと接触する場所に、空洞が形成さ
れ、熱シンク条片へのアクセスが与えられる。次
に媒体吹付けのような一般に知られている技術に
よつて、空洞２２がすつかり掃除され、熱シンク
条片１２の清浄な露出表面が与えられる。プラス
チツク成形ボデイ２０の１つの表面上には適切な
熱的グリース層２４が置かれ、次に外部熱シンク
２６がプラスチツク成形ボデイ上の熱的グリース
上に重疊される。第１図に示したように、外部熱
シンク２６は放熱表面を与える複数のフインを有
する。
第１図に示したように、熱伝達ばねクリツプ
が、１端が空洞２２中にあり、他端が外部熱シン
ク２６と接触するように取付けられている。従つ
て、ばねクリツプ２８は熱シンク条片１２を外部
熱シンク２６間に熱伝導を確立する。ばねクリツ
プ２８は必要なフラツクスが与えられたはんだリ
ング２９とともに作成される。フラツクス付きは
んだリングは処理中、代表的には215℃の気相は
んだ再溶融によるモジユール・カード取付け中
に、同時にばねクリツプを熱シンク条片１２に対
するしつかりとした取付け位置に置いて再溶融さ
れ、整列及び熱伝導性が保持される。
次に一連のスタンド・オフ３０に使用によつ
て、装置はカードもしくはボード３２上に取付け
られる。第１図から明らかなように、本発明に従
えばチツプ１０によつて発生した熱は成形された
ボデイ２０及び熱伝導性の裏打ち接着材料１４か
ら熱シンク条片１２に至る経路によつて発散され
る。次に成形されたボデイを介する、そしてばね
クリツプ２８によつてさらに増強された熱伝導に
よつて、放熱は外部熱シンク２６で生ずる。リー
ド線１８はパツケージの成形分割線において、代
表的な場合は２乃至それ以上の辺から外に出るの
で、向き合うばねクリツプはＩ／Ｏリードと干渉
しない位置で使用される。
本発明の参考例を第２図に示す。第２図で第１
図と同一の素子は同一番号が付されている。第２
図の実施例に従えば、処理はボデイ２０の成形迄
は第１図と同じように進行する。しかしながら、
第２図の実施例に従えば、プラスチツク・ボデイ
２０を通してテープ制御ドリリングが行われ、空
洞４２が開けられる。第１図の実施例では、空洞
２２は専ら成形エジエクタ・ピンによつて開けら
れた。参考例では空洞４０が成形エジエクタ・ピ
ンによつて予じめ形成されるが、次にドリリング
が生じてボデイは熱シンク条片１２に達する迄開
けられ、第２の空洞４２が形成される。
熱シンク条片１２から外部熱シンク２６に至る
熱伝導路は熱伝達ボルト４４によつて与えられ
る。熱伝達ボルト４４は止めナツト４６によつて
外部熱シンク２６に固定されている。適切な熱導
伝性のグリース材料もしくはスター・ワツシヤ４
８を止めナツト４６と外部熱シンク２６の上部表
面間に置くことができる。熱伝導ボルト４４の下
の部分は第２の止めナツト５０によつて回路カー
ドもしくはボード３２に固定されている。
第２図は成形ボデイ２０の一部であり、成形ボ
デイ２０と回路カードもしくはボード３２間のス
タンド・オフとして使用される脚５２を示してい
る。これに代り成形ボデイ２０の製造のために共
通のモールドが望まれる時には第１図に示したス
タンド・オフ素子３０が使用できる。
熱シンク条片１２から外部熱シンク２６迄の熱
伝達を与える以外に、熱伝達ボルト４４は第２図
の全装置を圧縮状態に置く働きをする。これによ
つて金属外部熱シンク２６と剛体の回路カードも
しくはボード３２間にプラスチツク・パツケージ
がロツクされるので、プラスチツク・パツケージ
の強さが増大する。
第２図に示したように、ボルト４４と熱シンク
条片１２によつて熱伝達接触は止めナツト５４に
よつて生ずる。このナツトは外部熱シンク２６を
取付ける前にスター・ワツシヤと一緒にボルト４
４上にねじによつてはめ込まれ、締付けられる。
止めリング、割リングもしくはタツプ付き
（swaged）ワツシヤもボルト４４を熱シンク条片
１２と熱転達関係に固定するのに使用できる。空
洞４０はナツト５４のための止め用具を挿入でき
るほど十分大きく形成され、そうでない時は、空
洞はナツトが回転によつて固定できる形状を有す
るように形成できる。図示の場合は、ボルト４４
は条片１２の近くでねじ切りされていてナツト５
４と係合するようになつている。ボルトの両端も
ねじ切りされてナツト４６及び５０と係合するよ
うになつている。これに代つて、ボルトはスタ
ー・ワツシヤ４８を有し外部熱シンク２６に追加
の接触と止め領域を与えるようになつている。
Ｆ 発明の効果 本発明に従い、チツプから外部熱シンクに至る
金属熱伝達経路を有する集積回路パツケージが与
えられる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の第１の実施例の部分的切断側
面図である。第２図は本発明の参考例の部分的切
断側面図である。 １０……チツプ、１２……熱シンク条片、１４
……接着材料、１６……α障壁、１８……リー
ド、２０……ボデイ、２２……空洞、２４……グ
リース層、２６……外部熱シンク、２８……ばね
クリツプ、２９……はんだリング、３０……スタ
ンド・オフ、３２……回路カード。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 熱伝導性材料の条片上に取付けられた微小化
    電子部品と、該電子部品及び条片を内蔵するよう
    モールド成形したプラスチツク・ボデイと、該プ
    ラスチツク・ボデイ上に固定された外部熱シンク
    と、上記条片と外部熱シンクの間に熱伝導路を確
    立して微小化電子部品により発生した熱の放散を
    増強する熱伝導性部材とを備えた電子部品の放熱
    のためのパツケージにおいて、 上記プラスチツク・ボデイは、そのモールド成
    形中にモールド・エジエクタ・ピンにより成形さ
    れ、上記条片の一部を露出する開口を有してお
    り、 上記熱伝導性部材は、一端が上記開口内で条片
    に接触し、他端が上記外部熱シンクと接触する熱
    伝導性の弾性クリツプから成る事を特徴とする上
    記パツケージ。
JP63094716A 1987-06-15 1988-04-19 電子部品の放熱のためのパツケージ Granted JPS63318762A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US061649 1987-06-15
US07/061,649 US4878108A (en) 1987-06-15 1987-06-15 Heat dissipation package for integrated circuits

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JPS63318762A JPS63318762A (ja) 1988-12-27
JPH0459780B2 true JPH0459780B2 (ja) 1992-09-24

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ID=22037179

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