JPH0748536B2 - 電子パッケージ用モジュール - Google Patents

電子パッケージ用モジュール

Info

Publication number
JPH0748536B2
JPH0748536B2 JP4125243A JP12524392A JPH0748536B2 JP H0748536 B2 JPH0748536 B2 JP H0748536B2 JP 4125243 A JP4125243 A JP 4125243A JP 12524392 A JP12524392 A JP 12524392A JP H0748536 B2 JPH0748536 B2 JP H0748536B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
module
foil
package
flexible
electronic package
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP4125243A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH05160312A (ja
Inventor
ハラルド・ヴェー・グルーバー
ハインツ・ギュンター・ホルバッハ
グンター・ヴェー・ケツレ
トマス・ルードヴィヒ
ヘルムート・シェトラー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by International Business Machines Corp filed Critical International Business Machines Corp
Publication of JPH05160312A publication Critical patent/JPH05160312A/ja
Publication of JPH0748536B2 publication Critical patent/JPH0748536B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W90/00Package configurations
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W40/00Arrangements for thermal protection or thermal control
    • H10W40/70Fillings or auxiliary members in containers or in encapsulations for thermal protection or control

Landscapes

  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、電子パッケージに完
全に埋め込まれたモジュールに関するものである。
【0002】
【従来の技術】電子パッケージは、多数の導電層および
絶縁層が形成された多層回路ボードまたは基板からな
り、多層回路ボードまたは基板の片面に実装される半導
体チップの数が増大している。チップ1個当たりの能動
素子の数が増大するにつれて、電力の消費が少なくなる
ように設計しても、消費電力が多くなり、発生する熱も
増大する。したがって、チップの最高温度を最高使用温
度より低く保つために、電子パッケージ用の改善された
冷却手段が必要となる。
【0003】米国特許第4879629号明細書には、
基板と、これに実装された複数のチップを含む、液冷式
集積回路モジュールが開示されている。コンプライアン
ト部品は、周囲が基板に密封され、すべてのチップを完
全に継目なしに覆っている。コンプライアント部品とチ
ップとの間には、伝導によりチップからコンプライアン
ト部品に熱を逃がす熱伝導性スタッドが設けられてい
る。
【0004】電子部品から熱を伝達する一体式のヒート
・パイプが、米国特許第4833567号明細書に記載
されている。電子部品の周囲の密閉されたチェンバに
は、液体作動流体の薄層が電子部品と直接接触してお
り、発生する熱を吸収して、液体の薄層蒸発によりその
熱を逃がしている。
【0005】しかし、液体冷媒は内部配線に応力および
内部圧力を引き起こすので、液体がチップと接触するの
を防ぐことが望ましい。これらの問題を解決するための
1つの可能性が、IBMテクニカル・ディスクロージャ
・ブルテン、Vol.20、No.2、1977年7月
に示されている。この方法は、複数のヒート・シンクを
可撓性膜の中に成形して、各ヒート・シンクが冷却すべ
きチップに接触するように設けている。冷媒が、自然対
流により熱をヒート・シンクからフィン付きキャップへ
伝達する。
【0006】被冷却物と冷媒の間の熱抵抗を少なくする
ために、被冷却物との機械的または物理的な接触を良好
にする必要がある。これを達成する1つの例は、上記の
可撓性膜であり、伝導による熱伝達を良好にするため、
ヒート・シンクをチップの表面に順応させている。
【0007】冷却効果を改善するためには、モジュール
の上面と下面を冷却することが望ましい。これは、ドイ
ツ特許公開明細書A1−2938096号に記載の、ハ
ウジング内に自立式に配列されたパワー半導体素子によ
り実現される。これは、ハウジングの上部に設けた外部
供給手段に冷却管を接続して、冷媒をハウジング内に流
している。ハウジング内を流れる冷媒が、ディスク上に
配置した動作中の半導体を両面から冷却する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、取
扱いまたは交換が容易な、改善された電子パッケージ用
モジュールを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的および他の改善
効果は、この発明によって達成される。電子パッケージ
を含むモジュールが、電子パッケージを冷却し保護する
ためのハウジングをもたらす。
【0010】このハウジングは、2つの金属シェル、す
なわち上部シェルと下部シェルを有し、それらが共通キ
ャビティを形成し、このキャビティ内に、パッケージが
キャビティ内壁に接触することなく、完全に埋め込まれ
る。可撓性熱伝導性のフォイルが、各シェルの外周に固
定されている。このフォイルは、パッケージの表面に合
わせて調節可能であり、パッケージの電気伝導性部分か
ら分離されている。調節可能なフォイルは、モジュール
に埋め込まれた基板上に取り付けた半導体チップ等の電
子素子に直接接触する。動作中に電子素子が発生した熱
は、これらの電子素子に接触する熱伝導性フォイルによ
り直ちに外部に導かれる。このようにして、熱抵抗の極
端に低い、改善された電子パッケージの冷却が達成され
る。
【0011】冷却液を、金属シェルと各フォイルとの間
のギャップに充填する。冷却液が充填されると、キャビ
ティを密封する。このようにして、冷却液がキャビティ
から逃げることができなくなり、冷媒をパッケージ内に
流す外部供給手段の必要がなくなる。したがって、外部
供給手段がないため、取扱い、輸送、および必要があれ
ば電子システム内での交換が非常に簡単に行える、非常
にコンパクトなモジュールが得られる。
【0012】可撓性で分離された回路手段で、パッケー
ジをハウジングの外側に接続し、密封手段で両金属シェ
ル間の圧力および容積を密封させ、他の手段でハウジン
グを強固に結合させる。
【0013】電子パッケージは、キャビティ内に自立式
に、内壁に接触することなく埋め込まれる。電子パッケ
ージは、両金属シェル間の圧力に応じて、モジュール内
で位置を変えることができる。
【0014】このように、熱的な利点のほかに、金属シ
ェルと各フォイルとの間のギャップ中の流体クッション
が、熱膨張係数の不整合または設計および製造の許容誤
差の不一致によって機械的応力が生じるのを防止する。
流体クッションは、衝撃および振動に対する緩衝材とし
ても機能する。
【0015】これらの特性により、このモジュールは振
動および衝撃が予想される分野でも使用することがで
き、特に自動車産業の適用分野で有用となる。これらの
分野では、従来の空冷または水冷素子のように大きなス
ペースをとらずに、大量の熱を逃がすことのできる高密
度チップが必要である。緩衝材として機能する流体クッ
ションにより、外部供給手段がないため、取扱いおよび
交換の容易な耐応力性のモジュールが得られる。
【0016】
【実施例】図1のモジュールの展開図には、モジュール
・アセンブリに必要な部品、すなわち上部金属シェル1
と下部金属シェル7、上部金属シェル1および下部金属
シェル7に取り付けたフォイル2、6、上部密封手段3
と下部密封手段5、ならびに電子パッケージ4が含まれ
る。
【0017】上部金属シェル1および下部金属シェル7
は、いずれも平坦なキャビティを有する。組立てると、
これらのキャビティは図2に示すように、共通キャビテ
ィを形成し、そこに電子パッケージが完全に埋め込まれ
る。この金属カプセル化により、埋め込まれた電子パッ
ケージの十分な磁気遮蔽が保証される。したがって、こ
のカプセル化により、電磁インターフェース問題が生じ
ることがない。
【0018】電子パッケージは、多数の導電層および絶
縁層を含む多層基板、または半導体チップを実装したセ
ラミックまたはガラス・セラミック基板を有する。好ま
しい実施例では、薄いシリコン・キャリア上にシリコン
・チップを実装したシリコン・オン・シリコン・パッケ
ージである。この好ましいケースでは、熱放出特性が同
じであり、熱膨張係数が同じであるため、電子パッケー
ジ内に機械的応力を生じることなく、最高の冷却効率が
得られる。
【0019】フォイル2、6は、フォイルの内側部分が
封入された電子パッケージに向かって容易に曲がるよう
に、シェル1、7の周囲に強固に取り付けられている。
フォイルは、はんだ付けまたはボンディングにより固定
する。これらは可撓性であり、したがって冷却すべき電
子素子の表面に接触するような形で、電子パッケージの
表面に自己整合することができる。フォイルは、熱伝導
性材料、好ましくは金属箔とする。好ましい実施例で
は、フォイルは薄い銅箔で、その厚さは約12μmであ
る。フォイルは、パッケージの電気伝導性部分から絶縁
されている。これは、フォイルの上にスピン・コーティ
ングし、硬化させた液状樹脂、またはフォイルの片側に
接着した薄い分離被膜により達成される。
【0020】電子パッケージ4は、可撓性の絶縁された
回路手段9により、外部に接続される。これらの回路手
段は、両側を絶縁しなければならない4つの可撓性回路
とすることができる。この絶縁はまた、図2に示すよう
に、可撓性フォイル2、6と回路手段の9との間にある
絶縁材料製の密封手段3、5により、可撓性フォイル
2、6と回路手段の9との間に接触面積が残らないよう
な形で達成することができる。密封手段3、5は、シェ
ルに冷却液8が充填された後、特に冷却液が熱効果によ
り膨張するとき、2つのシェルの間の冷却液を密封
る。したがって、これらは膨張しやすく、温度変化に安
定な、老化しない材料で製造しなければならない。これ
らの密封手段は、シリコーン・ラバー等の弾性材料製の
2個のリングとすることができる。各リングは、上部フ
ォイル2と下部フォイル6の間のパッケージ基板または
パッケージ層の外周に設けられる。図2に示す特定の実
施例では、上部シェル1および下部シェル7と各フォイ
ル2、6は、それぞれの外周にそれぞれリング3、5を
収めるための溝12を有する。部品はすべて、組立てら
れ、ねじまたはリベットで強固に固定される。
【0021】次に、上部シェルおよび下部シェルに同時
に充填口から熱伝導性冷却液を充填する。冷却液は金属
シェル1、7と、フォイル2、6との間のギャップを充
填し、たとえばシリコーン・オイルからなる。冷却液の
圧力により、可撓性熱伝導性フォイル2、6は、図2に
示すように完全に電子パッケージ4の表面を包囲し、パ
ッケージから冷却液への最適な伝熱路を形成し、これに
より熱伝達効率が増大する。可撓性フォイルにより完全
に包囲された電子パッケージは、図2に示すように、キ
ャビティ内で固定されていない。封入されたキャビティ
内で最適な位置をとることができる。
【0022】図3は、モジュールが挿入される、モジュ
ールの周囲より大きい開口を有する回路ボード11を示
す。モジュールは、モジュールの4辺と回路板の間に隙
間が残るように、可撓性固定手段により開口の四隅に固
定される。挿入されたモジュールの上部金属シェル1が
回路ボード11の片側から突き出し、下部金属シェル7
が反対側から突き出す。
【0023】このモジュールを包囲する隙間により、回
路ボードとモジュールの間の空気の流れがモジュールを
さらに冷却する。フィン付きのヒート・シンク10また
は周知の冷却手段をモジュールの上部または下部あるい
はその両方に取り付けることによって、冷却効果はさら
に改善される。ヒート・シンク10は、空冷または水冷
式とすることができる。このような回路ボードは、電気
システム内に取り付けられ、電気的に接続される。好ま
しい電気システムは、データ処理システムである。
【0024】
【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
取扱いまたは交換が容易な、改善された電子パッケージ
用モジュールが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明によるモジュールの各構成部品を示す
展開図である。
【図2】冷却液を入れた、組立済みのモジュールの断面
図である。
【図3】回路ボードに挿入し、フィン付きのヒート・シ
ンクを付加した、図2のモジュールを示す図である。
【符号の説明】
1 上部金属シェル 2 フォイル 3 上部密封手段 4 電子パッケージ 5 下部密封手段 6 フォイル 7 下部金属シェル 8 冷却液 9 回路手段 11 回路ボード
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 グンター・ヴェー・ケツレ ドイツ連邦共和国7030、ベーブリンゲン、 タウヌスシュトラーセ 72番地 (72)発明者 トマス・ルードヴィヒ ドイツ連邦共和国7032、ジンデルフィンゲ ン、イム・ヴィンケル 1プラス (72)発明者 ヘルムート・シェトラー ドイツ連邦共和国7405、デッテンハウゼ ン、イェーガーシュトラーセ 23番地

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電子パッケージを含み、電子パッケージを
    冷却し保護するためのハウジングに該電子パッケージが
    収容されるモジュールにおいて、 互いに合わされたとき共通キャビティを形成する凹所を
    少なくとも一方が有する上部および下部金属シェルと、 上記上部および下部金属シェルの表面に合わせた形状の
    2枚の可撓性熱伝導性フォイルであって、上記上部およ
    び下部金属シェルの表面に合わせて配置されたフォイル
    と、 上記2枚のフォイルの間に置かれた上記電子パッケージ
    と、 上記金属シェルと上記フォイルとの間のギャップを充填
    する冷却液と、 上記パッケージを上記ハウジングの外側に接続する、可
    撓性の分離された回路手段と、 上記金属シェルと上記フォイルとの間の上記冷却液を
    封する密封手段と、 上記上部及び下部シェルを圧接して強固に保持する手段
    とを備える ことを特徴とする、モジュール。
  2. 【請求項2】上記上部および下部金属シェルが、それぞ
    れ平坦なキャビティを有することを特徴とする、請求項
    1記載のモジュール。
  3. 【請求項3】上記パッケージの表面が、上記可撓性熱伝
    導性フォイルにより完全に包囲されることを特徴とす
    る、請求項1または2記載のモジュール。
  4. 【請求項4】上記可撓性熱伝導性フォイルが、好ましく
    ははんだ付けまたはボンディングにより、上記シェルの
    周囲に固定されることを特徴とする、請求項1ないし3
    記載のいずれかのモジュール。
  5. 【請求項5】上記可撓性熱伝導性フォイルが、金属箔を
    含むことを特徴とする、請求項1ないし4記載のいずれ
    かのモジュール。
  6. 【請求項6】上記可撓性の分離された回路手段が、可撓
    性の回路を含むことを特徴とする、請求項1ないし5記
    載のいずれかのモジュール。
  7. 【請求項7】上記密封手段が、フォイルとパッケージの
    間の周囲に設けられた弾性材料製の2個のリングを含む
    ことを特徴とする、請求項1ないし6記載のいずれかの
    モジュール。
  8. 【請求項8】上記冷却液がシリコーン・オイルを含むこ
    とを特徴とする、請求項1ないし7記載のいずれかのモ
    ジュール。
JP4125243A 1991-06-06 1992-05-19 電子パッケージ用モジュール Expired - Lifetime JPH0748536B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP91109299A EP0516875B1 (en) 1991-06-06 1991-06-06 Module for electronic package
DE91109299.7 1991-06-06

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05160312A JPH05160312A (ja) 1993-06-25
JPH0748536B2 true JPH0748536B2 (ja) 1995-05-24

Family

ID=8206803

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4125243A Expired - Lifetime JPH0748536B2 (ja) 1991-06-06 1992-05-19 電子パッケージ用モジュール

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5306866A (ja)
EP (1) EP0516875B1 (ja)
JP (1) JPH0748536B2 (ja)
DE (1) DE69112389T2 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103232775B (zh) * 2013-05-31 2016-03-09 滁州市宏源喷涂有限公司 一种水溶性防腐涂料及其制备方法

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5548090A (en) * 1995-08-21 1996-08-20 Northern Telecom Limited Heat sink and printed circuit board combination
DE19626227C2 (de) * 1996-06-29 1998-07-02 Bosch Gmbh Robert Anordnung zur Wärmeableitung bei Chipmodulen auf Mehrschicht-Keramikträgern, insbesondere für Multichipmodule, und Verfahren zu ihrer Herstellung
US6281776B1 (en) * 1999-05-05 2001-08-28 Sun Microsystems, Inc. Thermally isolating transformer
US6690578B2 (en) * 2000-02-02 2004-02-10 Rittal Gmbh & Co. Kg Cooling device
US6292366B1 (en) * 2000-06-26 2001-09-18 Intel Corporation Printed circuit board with embedded integrated circuit
US7096676B2 (en) * 2001-04-24 2006-08-29 Top-Cool Holding B.V. Electric cooling device
US6587345B2 (en) 2001-11-09 2003-07-01 International Business Machines Corporation Electronic device substrate assembly with impermeable barrier and method of making
US20040221553A1 (en) * 2003-05-09 2004-11-11 Rapp Robert James Fluid shock absorbing/momentum dampen-ER and shock absorbing/momentum dampening system for packaging delicate objects and equipment
US7402442B2 (en) 2005-12-21 2008-07-22 International Business Machines Corporation Physically highly secure multi-chip assembly
US7995344B2 (en) * 2007-01-09 2011-08-09 Lockheed Martin Corporation High performance large tolerance heat sink
US8891235B2 (en) * 2012-06-29 2014-11-18 Intel Corporation Thermal interface for multi-chip packages
DE102016202734A1 (de) * 2016-02-23 2017-08-24 Siemens Aktiengesellschaft Elektrische Einrichtung mit elektrischen Modulen
US12041759B2 (en) 2020-07-31 2024-07-16 Smart Wires Inc. Scalable modular cooling unit having voltage isolation
CN115297637B (zh) * 2022-07-05 2025-08-26 中航光电科技股份有限公司 一种压接型igbt模块用压力均衡结构及液压均衡系统

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4047198A (en) * 1976-04-19 1977-09-06 Hughes Aircraft Company Transistor cooling by heat pipes having a wick of dielectric powder
US4233645A (en) * 1978-10-02 1980-11-11 International Business Machines Corporation Semiconductor package with improved conduction cooling structure
DE2938096A1 (de) * 1979-09-20 1981-04-02 Brown, Boveri & Cie Ag, 6800 Mannheim Leistungshalbleiterbauelement
US4381032A (en) * 1981-04-23 1983-04-26 Cutchaw John M Apparatus for cooling high-density integrated circuit packages
US4748495A (en) * 1985-08-08 1988-05-31 Dypax Systems Corporation High density multi-chip interconnection and cooling package
US4724611A (en) * 1985-08-23 1988-02-16 Nec Corporation Method for producing semiconductor module
US4833567A (en) * 1986-05-30 1989-05-23 Digital Equipment Corporation Integral heat pipe module
DE3677601D1 (de) * 1986-08-22 1991-03-28 Ibm Deutschland Integriertes verdrahtungssystem fuer sehr hochintegrierte schaltungen.
US4933810A (en) * 1987-04-30 1990-06-12 Honeywell Inc. Integrated circuit interconnector
JPH0765506B2 (ja) * 1987-09-30 1995-07-19 株式会社日立製作所 自動車用電子制御装置
CA1311855C (en) * 1988-03-01 1992-12-22 Leslie R. Fox Method and apparatus for packaging and cooling integrated circuit chips
US5023695A (en) * 1988-05-09 1991-06-11 Nec Corporation Flat cooling structure of integrated circuit
US4879629A (en) * 1988-10-31 1989-11-07 Unisys Corporation Liquid cooled multi-chip integrated circuit module incorporating a seamless compliant member for leakproof operation

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103232775B (zh) * 2013-05-31 2016-03-09 滁州市宏源喷涂有限公司 一种水溶性防腐涂料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE69112389D1 (de) 1995-09-28
US5306866A (en) 1994-04-26
EP0516875B1 (en) 1995-08-23
EP0516875A1 (en) 1992-12-09
DE69112389T2 (de) 1996-03-21
JPH05160312A (ja) 1993-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5436793A (en) Apparatus for containing and cooling an integrated circuit device having a thermally insulative positioning member
JP2926537B2 (ja) マルチチップモジュ−ルの冷却装置
US6724631B2 (en) Power converter package with enhanced thermal management
US5510956A (en) Electronic part unit or assembly having a plurality of electronic parts enclosed within a metal enclosure member mounted on a wiring layer
US4000509A (en) High density air cooled wafer package having improved thermal dissipation
KR900003828B1 (ko) 반도체장치 및 그의 제조방법
US6154369A (en) Electronic assembly for removing heat from a semiconductor device
US5373417A (en) Liquid-cooled circuit package with micro-bellows for controlling expansion
US4338621A (en) Hermetic integrated circuit package for high density high power applications
KR100665933B1 (ko) 파워 세미컨덕터 모듈
US6075287A (en) Integrated, multi-chip, thermally conductive packaging device and methodology
US7433188B2 (en) Electronic package with direct cooling of active electronic components
US5905299A (en) Thermally enhanced thin quad flatpack package
US6404048B2 (en) Heat dissipating microelectronic package
US11658091B2 (en) Methods of manufacturing semiconductor packaging device and heat dissipation structure
US5306866A (en) Module for electronic package
JPH0581185B2 (ja)
US4292647A (en) Semiconductor package and electronic array having improved heat dissipation
JPH098187A (ja) 集積回路の冷却方法
US6008988A (en) Integrated circuit package with a heat spreader coupled to a pair of electrical devices
JPS6084848A (ja) 半導体装置
GB2168533A (en) Package for integrated circuits having improved heat sinking capabilities
CN101496151A (zh) 半导体器件以及制造半导体器件的方法
CA2017080C (en) Semiconductor device package structure
US7476571B2 (en) Method for cooling a semiconductor device