JPH07254670A - 半導体装置用ヒートシンク - Google Patents

半導体装置用ヒートシンク

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JPH07254670A
JPH07254670A JP4583294A JP4583294A JPH07254670A JP H07254670 A JPH07254670 A JP H07254670A JP 4583294 A JP4583294 A JP 4583294A JP 4583294 A JP4583294 A JP 4583294A JP H07254670 A JPH07254670 A JP H07254670A
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heat sink
stirring
fins
semiconductor device
plate
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Sakae Hojo
栄 北城
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、半導体装置に搭載して冷却効率を
高くするような半導体装置用ヒートシンクに関するもの
である。 【構成】 半導体装置用ヒートシンクの構造について、
フィン群と攪拌機構部とを有し、フィン群はベース上に
同心円状にプレートまたはピンが縦に多数配列された形
状をしている。さらに、ベース中央上面にはモータとそ
の周辺に設けられた攪拌プレートから成る攪拌機構部が
あり、モータが回転することにより、攪拌プレートがフ
ィンの隙間を通過する構造となっている。フィンの隙間
を攪拌プレートが通過するため、フィンの隙間が小さく
なっても空気の圧力降下が起きないため流速が下がるこ
とがなくなる。このため、ヒートシンクの放熱性能を上
げることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はICチップやLSIチッ
プなどのチップを搭載する半導体装置用のヒートシンク
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】最近の高度な半導体素子は、ゲート当り
のスピード、電力積が逐次減少していると共に、微細加
工技術の発達により、ゲート当りの占有面積も減少して
いる。このため、半導体チップは高速化ならびに高集積
化される傾向にある。一方、この半導体チップを保護し
信頼性を向上させるパッケージも、半導体チップのボン
ディング技術の導入などにより高度な実装技術が必要な
領域へと発展してきている。これに伴い、近年のコンピ
ュータ装置などにおいては、装置の処理性能や信頼性の
向上などのためにLSI化された半導体素子や高密度で
且つ小型化されたLSIチップ搭載用の各種半導体パッ
ケージが次第に取り入れられるようになってきた。
【0003】ところで、このように素子の高集積化の度
合が大きくなると、半導体チップの消費電力も増大する
ことになる。そのため、消費電力の大きなLSIチップ
はプラスチックに比べ熱伝導率の大きいセラミックなど
のパッケージに搭載するが、ボードのみによる放熱では
当然LSIチップの冷却に対して限界がある。
【0004】そこで、前述の高速でかつ高集積化された
LSIチップを搭載する従来の半導体パッケージにおい
ては、LSIチップからの放熱に対し冷却の観点から、
放熱効率の高いアルミニウムや銅の材料からなるヒート
シンクを、半導体パッケージの上面に、熱伝導性の優れ
た半田や接着剤により一体的に固着させ放熱させるよう
にしている。
【0005】図5は従来の半導体装置用ヒートシンクの
一例の斜視図である。図において、1はベースで、この
上にプレート状のフィン2が縦に複数個配列されている
構造をとる。ベース1およびフィン2はいずれもアルミ
ニウム、銅などの熱伝導性の良い材料で構成されてい
る。現在、このような構造の半導体装置用ヒートシンク
が製作されており、自然空冷または装置内部に取り付け
られた空冷ファンにより強制冷却される。
【0006】このような半導体装置用ヒートシンクの例
としては、特開平1−233796号公報、特開昭62
−49700号公報等に詳しく述べられている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような構造の半導体装置用ヒートシンクでは、ヒートシ
ンクの放熱効率があまりよくなく、十分な冷却効果が得
られないという欠点を有していた。これにより、半導体
装置内チップそのものの温度上昇によりデバイスの動作
速度が低下するなどの問題が生ずる。
【0008】本発明の目的は、発熱量の大きな高集積化
LSIチップを搭載した半導体装置に搭載しても、動作
時のチップの温度上昇を抑制し、放熱効果が十分である
ような信頼性の高いヒートシンクを提供することにあ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の半導体装置用ヒートシンクにおいては、フ
ィン群と攪拌機構とを有する半導体装置用ヒートシンク
であって、フィン群は平板上に多数のピンまたはプレー
トが同心円状に配列された形状をしており、攪拌機構は
回転させるための動力部とその周辺に設けられた攪拌部
より構成され、攪拌機構の回転軸は同心円状に配列され
たフィン群の中心に設置され、攪拌機構の攪拌部はピン
またはプレートから構成される櫛歯状の構造をしてお
り、回転したときにフィン群の同心円状に配列されたピ
ンまたはプレートの隙間を通過する構造を特徴とする。
【0010】
【作用】本発明の半導体装置用ヒートシンクでは、同心
円状に配列されたフィンの隙間の空気は攪拌部のピンま
たはプレートによって強制的に移動させられるため、圧
力降下による流速の低下は発生しない。そのため、従来
のヒートシンクよりもフィン隙間での空気の流速が大き
くなり、結果として放熱効率は飛躍的に大きくなる。
【0011】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0012】(実施例1)図1および図2はそれぞれ本
発明の一実施例を示す断面図および上面図である。図に
おいて、1はプレートであり、2はフィンでいずれも材
質はアルミニウムである。プレート1およびフィン2は
一体成型または溶接等の熱伝導性の高い接続方法によっ
て接続されている。ヒートシンク中央部にはモータ3が
設置されており、その周辺には攪拌支持棒4と攪拌プレ
ート5が90度毎に4個設置されており、攪拌プレート
5はフィン2の隙間に入るように設置されている。ま
た、一つの同心円上のプレートフィンにはフィン切れ目
6が90度毎に設けられており、フィン隙間の空気がヒ
ートシンクの側面外部にも逃げるようになっている。こ
のような構造により、モータ3を回転させることによ
り、フィンの隙間を非常に小さくしても、フィンの隙間
の空気を圧力降下を少なくして空気量を減らさずに空気
を流すことが可能となり、結果として放熱効率が飛躍的
に向上する。
【0013】(実施例2)図3は本発明の他の実施例の
上面図である。プレート1、モータ3、攪拌支持棒4等
は図1、図2に示した実施例1のものと同一である。プ
レート1上に同心円状に設置されたフィン2は、フィン
切れ目6の方向が回転方向に対して斜めに切れるような
形状をしている。この構造により、フィン隙間の空気を
ヒートシンクの側面外部に、より効果的に逃すことが可
能となる。
【0014】(実施例3)図4は本発明の他の実施例
の、モータと攪拌部の斜視図である。図において3はヒ
ートシンクの中央上部に設けられたモータであり、4は
その周辺から出ている攪拌支持棒の中の一つである。攪
拌支持棒4にはフィン隙間を通過するための攪拌プレー
ト5が設置されており、攪拌プレート5は、回転によっ
て移動する方向に対して前方に曲がっている。図4
(a)は、攪拌プレートが曲線的に曲がった状態であ
り、図4(b)は攪拌プレートが一ヵ所のみで曲がった
状態である。いずれの場合も、モータを回転させること
によりフィン隙間を攪拌プレートが移動し、攪拌プレー
トは進行方向に対して前方に曲がっているため、フィン
隙間の空気は上部へ逃げていき、結果として放熱効率が
良くなる。
【0015】本発明の、攪拌プレートによりフィン隙間
の空気を移動させる構造の半導体装置用ヒートシンクを
搭載した半導体装置と、従来の構造の半導体装置用ヒー
トシンクを搭載した半導体装置の熱抵抗を実験で比較し
た。本発明のヒートシンクを搭載した半導体装置では、
モータを定格電圧で回転させたときの熱抵抗は1.6℃
/Wであった。これに対して従来のヒートシンクを搭載
した半導体装置では、外部ファンによる空気流速が1m
/sのとき熱抵抗は3.7℃/Wであった。以上より、
従来のプレートフィン型ヒートシンクよりも、本発明の
攪拌プレートにより空気を移動させる構造のヒートシン
クの方が放熱効率が大きくなることがわかった。
【0016】なお、上記実施例においては、ヒートシン
ク材料としてはアルミニウムの場合の例を説明してきた
が、これに限らず熱伝導率の良い材料ならば本発明の効
果を十分に満足できることは明らかである。また、攪拌
ファンを回転させるためにモータを用いているが、これ
についても回転させる機構を持つものであればモータに
限らず任意の装置でよい。さらに、モータに設置されて
いる攪拌支持棒の数についても、上記実施例では4枚の
場合の例を説明してきたが、ファンの枚数についても任
意でよい。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
放熱効率の大きな半導体装置用ヒートシンクを提供する
ことが可能であるため、高速・高密度のチップを搭載し
た半導体装置が実現されるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の断面図である。
【図2】図1に示す実施例の上面図である。
【図3】本発明の他の実施例の上面図である。
【図4】本発明の他の実施例の、モータと攪拌部の斜視
図である。
【図5】従来の半導体装置用ヒートシンクの斜視図であ
る。
【符号の説明】
1 プレート 2 フィン 3 モータ 4 攪拌支持棒 5 攪拌プレート 6 フィン切れ目

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】フィン群と攪拌機構とを有する半導体装置
    用ヒートシンクであって、フィン群は平板上に多数のピ
    ンまたはプレートが同心円状に配列された形状をしてお
    り、攪拌機構は回転させるための動力部とその周辺に設
    けられた攪拌部より構成され、攪拌機構の回転の中心軸
    は同心円状に配列されたフィン群の中心に設置され、攪
    拌機構の攪拌部はピンまたはプレートから構成される櫛
    歯状の構造をしており、回転したときにフィン群の同心
    円状に配列されたピンまたはプレートの隙間を通過する
    構造を特徴とする半導体装置用ヒートシンク。
  2. 【請求項2】フィン群の同心円状に配列されたピンまた
    はプレートの隙間が、攪拌機構の攪拌部が回転する方向
    に対して斜めになっている請求項1に記載の半導体装置
    用ヒートシンク。
  3. 【請求項3】攪拌機構の攪拌部のピンまたはプレート
    が、回転方向に対して前方に曲がっている請求項1に記
    載の半導体装置用ヒートシンク。
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