JPH0573263B2 - - Google Patents

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JPH0573263B2
JPH0573263B2 JP86195539A JP19553986A JPH0573263B2 JP H0573263 B2 JPH0573263 B2 JP H0573263B2 JP 86195539 A JP86195539 A JP 86195539A JP 19553986 A JP19553986 A JP 19553986A JP H0573263 B2 JPH0573263 B2 JP H0573263B2
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  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体集積回路、殊にLSIパツケー
ジの冷却装置およびその製造方法に関するもので
ある。
〔従来の技術〕
従来より、LSIパツケージの冷却技術として、
例えば、アイ・イー・イー・イー「IEEE ICCD
83」に報告された論文、アイ・ビー・エム 4381
モジユール「NEW INTERNAL AND
EXTERNAL COOLING ENHANCEMENTS
FOR THE AIR COOLED IBM 4381
MODULE」がある。すなわち、基板上に実装さ
れた集積回路と、この集積回路に対向する冷却板
との間には微小ギヤツプが存在し、この微小ギヤ
ツプの寸法によつてその冷却特性が左右され、微
小ギヤツプを狭くすることが熱抵抗の低下につな
がる。微小ギヤツプを0.2mmに保つて、そのギヤ
ツプに熱伝導性のコンパウンドを充填した時、集
積回路と冷却板との間の熱抵抗は９℃／Ｗと報告
されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、このようなLSIパツケージにお
いては、そのLSIパツケージの構成部品をなす基
板、集積回路、冷却板等に寸法誤差があり、組み
立ての際に生ずる組立誤差も合わせると、その誤
差の累積値は100〜200μｍにも達する。つまり、
この誤差の累積値よりも微小ギヤツプを狭く設計
すると、集積回路と冷却板とが接触し破損してし
まう虞れが有り、したがつて微小ギヤツプを誤差
の累積値よりも狭くすることができなかつた。こ
のため、従来の冷却構造では、熱抵抗の低減を達
成することができなかつた。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたも
ので、硬化することにより体積収縮する熱伝導性
流体が硬化した部材を収容した冷却容器と、集積
回路を実装してなり、該集積回路が前記熱伝導性
流体が硬化した部材に対して略全面にわたつて略
一定の微小間隙を有するように配置された回路基
板と、この回路基板を保持すると共にスペーサを
介して前記冷却容器に載置される基板保持部材と
で集積回路の冷却装置を構成したものである。
また、硬化することにより体積収縮する熱伝導
性流体を冷却容器に蓄え、回路基板を保持する基
板保持部材を前記冷却容器に載置することにより
前記例角容器に蓄えられた熱伝導性流体層内に前
記回路基板に実装された集積回路を浸漬し、前記
熱伝導性流体の硬化による体積収縮により前記集
積回路と前記熱伝導性流体層表面との間に微小ギ
ヤツプを形成した後、前記冷却容器と前記基板保
持部材との間に所定厚みのスペーサを介在させて
冷却装置を製造するようにしたものである。
〔作用〕
したがつて、この発明による装置によれば、集
積回路と熱伝導性流体が硬化した部材との間に、
略全面にわたつて略一定の微小間隙が設けられ
る。
また、この発明による製造方法によれば、集積
回路と硬化した後の熱伝導性流体層表面との間
に、熱伝導性流体の体積収縮により生ずる微小ギ
ヤツプとスペーサの板厚との和による微小間隙が
設けられる。
〔実施例〕
以下、本発明に係る集積回路の冷却装置および
その製造方法を詳細に説明する。第１図は、この
冷却装置の一実施例を示すLSIパツケージの側断
面図である。同図において、１は冷却容器、２は
この冷却容器１に蓄えられ冷却固化した半田層、
３は回路基板４に実装された複数個の集積回路
（LSIチツプ）である。集積回路３と半田層２の
表面とは寸法ｈの微小間隙９を隔てて対向してお
り、回路基板４の外周縁部は基板枠５に強固に固
着され、基板枠５は所定厚みｔのスペーサ６を介
して、固定ねじ７，７を用いて冷却容器１に一体
的に固定されている。冷却容器１には、水冷ジヤ
ケツト８が固着されており、この水冷ジヤケツト
８の空洞部８ａに冷却水を通して水冷としてい
る。
次に、このように構成されたLSIパツケージに
おける微小間隙９の実現方法について説明する。
すなわち、第２図ａに示すように、冷却容器１に
前もつて融着した半田２を、冷却容器１を加熱す
ることによつて融解する。そして、この融解され
た溶融半田層２内に回路基板４に実装された集積
回路３を浸漬する（第２図ｂ）。つまり、基板枠
５の外周縁下端面５ａと冷却容器１の外周縁上端
面１ａとを当接させ、基板枠５を冷却容器１に載
置し、回路基板４に装着された集積回路３を溶融
半田層２内に浸漬保持する。この時、すべての集
積回路チツプ３の表面が溶融半田２に接触する量
がこの溶融半田の最低必要量である。集積回路３
には、溶融半田層２に浸漬する前にソルダレジス
トもしくはシリコーンオイル等で予め半田ぬれ防
止を施しておき、集積回路３を浸漬した後、即ち
基板枠５を冷却容器１に載置した後、冷却容器１
への加熱を中断する。この加熱に中断により、冷
却容器１内の溶融半田２の温度は徐々に低下し、
この温度低下により溶融半田が体積収縮しながら
冷却固化する。集積回路３には半田ぬれ防止が施
されているため、第２図ｃに示すように、固化し
た半田層２の表面と集積回路３との間には、溶融
半田の体積収縮により、寸法h1の微小ギヤツプ１
０が形成される。そして、基板枠５を冷却容器１
より一旦分離し、分解洗浄を行いフラツクス等を
除去した後、第２図ｄに示すように、スペーサ６
を基板枠５の外周縁下端面５ａと冷却容器１の外
周縁上端面１ａとの間に差し入れ、基板枠５と冷
却容器１とを固定ねじ７，７を用いて一体的に固
定する。このようにして、第１図に示した寸法ｈ
の微小間隙９が実現される。この微小間隙９は、
図よりも明らかなように、第２図ｃに示した微小
ギヤツプ１０とスペーサ６の板厚との和、即ちh1
＋ｔとなり、スペーサ６の板厚を適当に選ぶこと
により、微小間隙９の寸法ｈを最適値に設定する
ことができる。つまり、第２図ｃに示した寸法h1
のままでは、あまりにもその寸法が狭すぎるた
め、外力等による基板４の弾性変形により、集積
回路３と半田層２とが接触する虞れがある。この
ため、微小ギヤツプ１０の寸法h1にスペーサ６の
板厚ｔを加えて微小間隙９とし、基板４が弾性変
形したとしても集積回路３と半田層２とが接触す
る虞れのない最適寸法を設定するようにしてい
る。この微小間隙９は構成部品の寸法精度および
組立精度の規制を受けないので、誤差の累積値よ
りも狭く設定することが可能であり、従来の冷却
構造に比して大幅な熱抵抗の低減を図ることがで
きる。
尚、本実施例においては、集積回路３に半田ぬ
れ防止を施すようにしたが、セラミツクケース入
りの集積回路等においては、もともと半田が付着
しないので半田ぬれ防止の必要がないことは言う
までもない。また、本実施例においては、微小ギ
ヤツプ１０を形成するために溶融半田の冷却固化
による体積収縮を利用したが、必ずしも溶融半田
でなくともよく、硬化することにより体積収縮す
る熱伝導性流体であれば、他の流体を用いてもよ
い。また、微小間隙９に熱伝導性のコンパウンド
を充填するようにすれば、さらに良好な冷却特性
を得ることができ、冷却容器１にフインを装着す
るようにすれば空冷化も容易に可能である。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、熱伝導性
流体の体積収縮により、集積回路と熱伝導性流体
層表面との間に微小ギヤツプを形成した後、冷却
容器と基板保持部材との間に所定厚みのスペーサ
を介在させたので、集積回路と硬化した後の熱伝
導性流体層表面との間に、略全面にわたつて略一
定の微小間隙を設けることができ、この微小間隙
はスペーサの厚みを選ぶことにより最適値に設定
することが可能であり、且つ構成部品の寸法精度
および組立精度の規制を受けないので、誤差の累
積値よりも狭く設定することが可能であり、従来
に比して大幅な熱抵抗の低減を図ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る集積回路の冷却装置の一
実施例を示すLSIパツケージの側断面図、第２図
はこの冷却装置を実現する方法を説明する工程図
である。 １……冷却容器、２……半田層、３……集積回
路、４……回路基板、５……基板枠、６……スペ
ーサ、９……微小間隙、１０……微小ギヤツプ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ 硬化することにより体積収縮する熱伝導性流
    体が硬化した部材を収容した冷却容器と、集積回
    路を実装してなり、該集積回路が前記熱伝導性流
    体が硬化した部材に対して略全面にわたつて略一
    定の微小間隙を有するように配置された回路基板
    と、この回路基板を保持すると共にスペーサを介
    して前記冷却容器に載置される基板保持部材とを
    備えてなる集積回路の冷却装置。 ２ 硬化することにより体積収縮する熱伝導性流
    体を冷却容器に蓄え、回路基板を保持する基板保
    持部材を前記冷却容器に載置することにより前記
    冷却容器に蓄えられた熱伝導性流体層内に前記回
    路基板に実装された集積回路を浸漬し、前記熱伝
    導性流体の硬化による体積収縮により前記集積回
    路と前記熱伝導性流体層表面との間に微小ギヤツ
    プを形成した後、前記冷却容器と前記基板保持部
    材との間に所定厚みのスペーサを介在させたこと
    を特徴とする集積回路の冷却装置の製造方法。
JP61195539A 1985-08-23 1986-08-22 集積回路の冷却装置およびその製造方法 Granted JPS62122156A (ja)

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JP60-183889 1985-08-23

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JPS62122156A JPS62122156A (ja) 1987-06-03
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