JPH0823182A - 集積回路の熱を消散させる装置及び方法 - Google Patents

集積回路の熱を消散させる装置及び方法

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JPH0823182A
JPH0823182A JP5260476A JP26047693A JPH0823182A JP H0823182 A JPH0823182 A JP H0823182A JP 5260476 A JP5260476 A JP 5260476A JP 26047693 A JP26047693 A JP 26047693A JP H0823182 A JPH0823182 A JP H0823182A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 プリント回路基板に装着されるＴＡＢ集積回
路のヒートシンク及び保護カバーを形成する。 【構成】 この装置は、複数の熱通路が貫通してあけら
れているプリント回路基板から構成されている。ＴＡＢ
集積回路はプリント回路基板上に、熱通路を覆うように
装着される。そこで、通路はＴＡＢ集積回路により発生
した熱をプリント回路基板の他方の面へ取出す。その熱
を消散させるために、基板の反対側の面に熱通路を覆う
ようにヒートシンクが配置される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プリント回路基板に装
着されるテープボンディング（「ＴＡＢ」）集積回路の
ヒートシンク及び保護カバーに関する。さらに、本発明
は、プリント回路基板に実装されたＴＡＢ集積回路によ
り発生する熱を消散させる方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】今日製造されている高速、ハイパワーの
集積回路は非常に大量の熱を発生する。集積回路の内部
で発生される熱を集積回路の外へ効率良く伝達し、消散
させなければならない。熱を消散させなければ、回路の
性能は劣化し、さらに悪いことには、回路が加熱し、誤
動作を生じる場合も考えられる。
【０００３】集積回路により発生する熱を消散させるた
めの単純で有効な方法は、集積回路パッケージにヒート
シンクを装着するというものである。ヒートシンクは、
表面積の広い一片の熱伝導材料である。ヒートシンクは
熱を良く伝導するので、その熱を集積回路の外へ取出
し、ヒートシンクの本体の全体にわたって熱を拡散させ
る。そこで、ヒートシンクの広い表面領域は周囲の空気
に熱を分散させ、空気はその熱を運び去る。空気を循環
させるためにシステムにファンを追加し、それにより、
ヒートシンクから周囲の空気へ熱を伝達するプロセスを
改善することにより、ヒートシンクの効率を向上させる
ことができる。
【０００４】ピングリッドアレイ（「ＰＧＡ」）型の集
積回路パッケージは矩形のプラスチック又はセラミック
のパッケージから構成されており、パッケージの底面か
らは複数本のピンが突出している。ＰＧＡ集積回路は、
プリント回路基板に装着されたＰＧＡソケットに差込ま
れる場合が多い。あるいは、ＰＧＡ集積回路をプリント
回路基板に直接に装着することが可能である。
【０００５】高電力型のＰＧＡ集積回路を効率良く冷却
するために、ＰＧＡ集積回路にヒートシンクを単純にク
リップ留めすることができる。このデバイスの例を図１
ａ及び図１ｂに示すが、それらはカリフォルニア州バー
バンクのＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｎｉｃ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎに
より製造されたものである。図１ａを参照して説明する
と、ヒートシンク１はばねクリップ７を使用してＰＧＡ
集積回路１１に取付けられている。ばねクリップ７はＰ
ＧＡ集積回路１１とＰＧＡソケット１３との間の間隙に
クリップ留めされている。図１ｂを参照すると、ヒート
シンク１はプリント回路基板１０に直接に装着されたＰ
ＧＡ集積回路１１に取付けられている。図１ｂの構成で
は、ばねクリップ７はＰＧＡ集積回路１１とプリント回
路基板１０との間の間隙にクリップ留めされている。
【０００６】ところが、ヒートシンクを集積回路にクリ
ップ留めする技法は、ＴＡＢ（テープボンディング）集
積回路パッケージに取付けられたクリップに対しては適
さない。ＴＡＢ集積回路パッケージングは、集積回路の
大きさを縮小し且つリード線の数を増す比較的新しい形
態の集積回路パッケージングである。ヒートシンクをＴ
ＡＢ集積回路パッケージにクリップ留めできない理由
は、ＴＡＢ集積回路が通常はプリント回路基板に直接に
取付けられていることである。このことは図１ｃに示さ
れている。図１ｃを参照すると、ＴＡＢ集積回路５はプ
リント回路基板１０に直接に取付けられるものとして示
されている。ＴＡＢ集積回路５とプリント回路基板１０
とが接合する接触点７を見るとわかるように、ばねクリ
ップをクリップ留めして、ヒートシンクを取付けるため
の間隙はない。
【０００７】ＴＡＢ集積回路はＰＧＡ集積回路より小さ
くなる傾向にあるが、通常、ＴＡＢ集積回路は熱エネル
ギーを効率良く放出しなければならないというさらに大
きな問題を招く。これはＴＡＢ集積回路のリード線が細
く且つパッケージのサイズが小さいためであり、その結
果、熱を消散する能力は低下する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、ＴＡＢ集積回路の有効な熱放散手段を提供すること
である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】テープボンディング
（「ＴＡＢ」）集積回路（「ＩＣ」）にヒートシンクを
取付けるための方法及び装置を説明する。通常のＴＡＢ
製造中に実行される通り、ＴＡＢ集積回路はＰＣ基板に
直接装着される。しかしながら、ＩＣによって発生した
熱をＰＣ基板を介してＰＣ基板の反対側の面へ取出すた
めに、ＴＡＢ ＩＣの下方には少なくとも１つの熱通路
が配置されている。熱を消散させるために、ＴＡＢ Ｉ
Ｃとは反対側のＰＣ基板の面で、熱通路に熱消散メカニ
ズムが結合している。このように、ＴＡＢ ＩＣに影響
を及ぼさずに熱制御を実行するのである。一実施例で
は、ＴＡＢ集積回路は、複数の熱通路を有するプリント
回路基板に装着されている。それらの熱通路は、ＴＡＢ
集積回路により発生した熱をプリント回路基板の他方の
面へ取出すために利用される。そこで、熱を消散させる
ために、基板の反対側の面の熱通路の上方にヒートシン
クを配置する。
【００１０】ＴＡＢ ＩＣと、対応する熱消散メカニズ
ムとの組立時間を最短にするために、複数の機能を果た
す画期的なパッケージが開発された。ＰＣ基板の幅にわ
たって延出する成形プラスチックカバーを設けている。
このカバーは、誤操作により損傷するおそれのあるＴＡ
Ｂ ＩＣの保護カバーを形成する。さらに、カバーは反
対側の面に配置されたヒートシンクを所定の場所に保持
するための鎖錠機構を形成する。そこで、ばねクリップ
を使用して、ＴＡＢ ＩＣに影響を及ぼさずにヒートシ
ンクとプラスチックカバーを所定の場所に保持するので
ある。本発明の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な説
明を考慮すれば当業者には明白になるであろう。
【００１１】
【実施例】プリント回路基板に装着されるＴＡＢ集積回
路のヒートシンク及び保護カバーを開示する。以下の説
明中、説明の便宜上、本発明を完全に理解させるために
特定の用語を挙げるが、本発明を実施するためにはそれ
らの特定の詳細な事項が要求されないことは当業者には
明白であろう。また、場合によっては、本発明を無用に
わかりにくくしないために周知の回路や装置をブロック
線図の形態で示すこともある。
【００１２】ＴＡＢ集積回路は、集積回路ダイの背面が
集積回路パッケージの底面に対向するようにダイを「上
向き」にして製造されることが多い。ＴＡＢ集積回路を
冷却するために、プリント回路基板と接触するＴＡＢ集
積回路の底面から熱消散メカニズムによって熱を取出さ
なければならない。ＴＡＢ集積回路の第１の実施例で
は、ヒートスラグと呼ばれる熱伝導性金属片であるヒー
トシンクがＴＡＢ集積回路の底面と接触している。ヒー
トスラグは、集積回路により発生した熱をヒートシンク
が取付けられているプリント回路基板の反対側の面へ取
出して、熱を消散させる。
【００１３】第１の実施例を構成するために、ＴＡＢ集
積回路を装着すべき場所に開口をもつようにプリント回
路（ＰＣ）基板を製造する。ヒートスラグはＰＣ基板の
両面と接触するように開口に配置される。ＴＡＢ集積回
路を一方の面の、ヒートスラグの場所に取付け、ヒート
シンクを反対側の面に取付けることになる。ヒートスラ
グは熱をＴＡＢ集積回路から、ヒートシンクが取付けら
れているプリント回路基板の反対側の面へ取出すように
機能する。その後、熱はヒートシンクによって消散され
る。
【００１４】図２を参照すると、ヒートシンク装置の第
１の実施例に対応して準備したプリント回路基板１０が
示されている。プリント回路基板１０は、ＴＡＢ集積回
路を装着すべき場所に４つの矩形の穴２１を有するよう
に製造されている。矩形の穴２１はＴＡＢ集積回路より
は小さいが、矩形の穴２１に挿入されるヒートスラグよ
りわずかに大きい大きさであるのが好ましい。
【００１５】図３を参照すると、ヒートスラグ３０の一
例が示されている。ヒートスラグ３０は土台部分３１
と、ボルトの軸に似たねじ付きスタッド３３とから構成
されている。ねじ付きスタッド３３はヒートシンクをヒ
ートスラグ３０に結合するために使用される。ヒートス
ラグの土台部分３１は図２のプリント回路基板１０と平
坦に並ぶように、プリント回路基板１０の矩形の穴２１
に挿入される。次に、エポキシなどの接合剤を添加して
ヒートスラグ３０を所定の場所に保持する。
【００１６】プリント回路基板に穴を切削し、ヒートス
ラグを取付けた後に、ＴＡＢ集積回路をプリント回路基
板１０に装着する。最後に、プリント回路基板１０の他
方の面にあるヒートスラグ３０のねじ付きスタッド３３
にヒートシンクを取付ける。第１の実施例の完成した組
立体を図４の横断面図に示す。
【００１７】図４の横断面図を参照すると、プリント回
路基板１０には２つのＴＡＢ集積回路５が取付けられて
いることがわかる。プリント回路基板１０に切削された
穴にはヒートスラグ３０が挿入されている。ヒートスラ
グ３０のねじ付きスタッドには一対のディスクフィン形
ヒートシンク１が取付けられている。ＴＡＢ集積回路５
によって発生した熱はヒートスラグ３０を介して上方の
ディスクフィン形ヒートシンク１へ取出され、そこで、
熱が周囲の空気へ消散される。
【００１８】本発明の第２の実施例では、プリント回路
基板の、ＴＡＢ集積回路を装着すべき場所に複数の小さ
な熱通路が設けられる。それらの通路は、製造工程を簡
略にするためにＰＣ製造設備の中に通常見られる自動化
穴あけ機器を使用して穴をあけることにより形成される
のが好ましい。次に、その通路を銅などの熱伝導材料に
よってめっきする。通路内の熱伝導材料はＴＡＢ集積回
路により発生した熱をプリント回路基板の反対側の面へ
取出す。そこで、熱を伝導し且つその熱を周囲の空気へ
消散させるために、反対側の面に通路を覆うようにヒー
トシンクを配置する。
【００１９】図５を参照すると、第２の実施例に合わせ
て準備されたプリント回路基板１０が示されている。プ
リント回路基板１０の、ＴＡＢ集積回路を装着すべき場
所に、複数の通路５１があけられている。プリント回路
基板１０にあけられる通路５１は、熱伝導材料でめっき
したときに効率良く熱を伝導するのに充分な大きさであ
る。通路をめっきするために多様な熱伝導材料を使用で
きる。しかしながら、多くのＰＣ製造設備で見られる貫
通孔めっき用機器を使用して、この工程をわずかな変形
をもって容易に実施できるという意味で、銅を使用する
のが好ましい。この熱消散メカニズムの準備又は組立に
関して、プリント回路基板１０の縁部には複数対の整合
する切欠き５３が設けられている。切欠き５３の目的に
ついては以下に説明する。
【００２０】図６ａ及び図６ｂを参照すると、成形プラ
スチックカバー６０の一例が示されている。図５のプリ
ント回路基板１０の通路５１の上にＴＡＢ集積回路を装
着した後、成形プラスチックカバー６０をＴＡＢ集積回
路を覆うように配置する。図示したこの実施例において
は、図６ａの成形プラスチックカバー６０は２つのＴＡ
Ｂ集積回路を覆う形状を有している。しかしながら、成
形プラスチックカバー６０の形状は任意の数のＴＡＢ集
積回路を覆うように容易に変形可能であろう。成形プラ
スチックカバー６０は、組立工程の間に検査担当者がＴ
ＡＢ集積回路上の識別番号を読取れるようにするための
窓６３を特徴としている。成形プラスチックカバー６０
の両側には棚状突出部６５があり、その突出部で金属ば
ね（図示せず）が成形プラスチックカバー６０にクリッ
プ留めされて、カバーを所定の場所に保持する。
【００２１】組立工程を簡略化するために、成形プラス
チックカバー６０は成形プラスチックカバー６０の底面
の各々の端部から下方へ延出する一対の位置決めピン６
１を有する。位置決めピン６１は、成形プラスチックカ
バー６０をプリント回路基板１０と整列することを目的
としている。図６ｃを参照すると、切取り図はプリント
回路基板１０の縁部に切削された切欠き５３に位置決め
ピン６１がどのように嵌合するかを示している。
【００２２】最終組立体の横断面図を図７に示す。図７
を参照すると、プリント回路基板１０には２つのＴＡＢ
集積回路５が装着されている。ＴＡＢ集積回路５を装着
する場所には、複数の通路５１がプリント回路基板１０
に先にあけられており、熱を伝導する銅でめっきされて
いる。成形プラスチックカバー６０はＴＡＢ集積回路５
を覆っている。成形プラスチックカバー６０の窓６３を
通して、ＴＡＢ集積回路５の上面を見ることができる。
プリント回路基板１０の他方の側面にはヒートシンク１
がある。ヒートシンク１は、プリント回路基板１０の熱
通路領域５１を覆う延出部分を有するような形状であ
る。ヒートシンク１への熱の伝導を助けるために、ヒー
トシンク１と熱通路５１との間に熱グリースの層を配置
することができる。ヒートシンク１と成形プラスチック
カバー６０は、ヒートシンク１及びプリント回路基板１
０の周囲で成形プラスチックカバー６０の棚状突出部６
５にフックで留まるばねクリップ７により所定の場所に
保持される。このように、ＴＡＢ ＩＣの有効な熱消散
メカニズムが容易に組立られる。その際成形プラスチッ
クカバーはＴＡＢ ＩＣを物理的摩耗から保護するだけ
でなく、その角とヒートシンクとを一緒にクリップ留め
できるばねクリップを使用してヒートシンクを所定の場
所に保持させるようにも機能する。
【００２３】図８及び図９は、図５に示したプリント回
路基板から形成されるヒートシンク装置の別の実施例を
示す。図８は、組立体の平面「透視」図である。図示す
る通り、成形プラスチックカバー６０はプリント回路基
板１０を覆っており、プリント回路基板１０の切欠き５
３に嵌合する位置決めピン６１により整列されている。
図９は、その組立体の側面図を示す。
【００２４】図１０〜図１２は、本発明の第３の実施例
を示す。本発明の第３の実施例は、成形プラスチックカ
バー、プリント回路基板及びヒートシンクを一体に保持
する第２の実施例のばねクリップの代わりに一対のボル
トを使用している点を除いて、第２の実施例に類似して
いる。
【００２５】図１０を参照すると、単一のＴＡＢ集積回
路に対するヒートシンク装置の横断面図が示されてい
る。先の実施例の場合と同様に、ＴＡＢ集積回路５はプ
リント回路基板１０に装着されている。成形プラスチッ
クカバー６０はＴＡＢ集積回路５を保護するために、集
積回路５を覆うように配置されている。２本のボルト１
０１は、ピンフィン形ヒートシンク１のねじ穴に侵入す
ることにより、成形プラスチックカバー６０をプリント
回路基板１０に固着する。
【００２６】図１１及び図１２は、本発明の第３の実施
例の平面図と、底面図を示す。図１１を参照すると、プ
リント回路基板１０の上面にピンフィン形ヒートシンク
１があることがわかる。図１２を参照すると、成形プラ
スチックカバー６０はボルト１０１を使用してプリント
回路基板１０にボルト留めされている。プラスチックカ
バーは、検査担当者がＴＡＢ集積回路上に配置された識
別番号を読取れるように、窓６３を有する。
【００２７】以上、プリント回路基板に装着されるＴＡ
Ｂ集積回路のヒートシンク及び保護カバーを説明した。
本発明の素子の材料及び配列に対して、本発明の趣旨か
ら逸脱せずに、当業者により変更及び変形を実施しうる
と考えられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ピングリッドアレイソケットの中に配置された
ピングリッドアレイ集積回路の上にヒートシンクがクリ
ップ留めされている従来の構成を示す図（ａ，ｂ）とプ
リント回路基板に装着されたテープボンディング（ＴＡ
Ｂ）集積回路を示す図（ｃ）。
【図２】ＴＡＢ集積回路のヒートシンク装置の第１の実
施例に合わせて準備されたプリント回路基板を示す図。
【図３】ＴＡＢ集積回路のヒートシンク装置の第１の実
施例に関わるヒートスラグを示す図。
【図４】ＴＡＢ集積回路のヒートシンク装置の第１の実
施例の最終組立体を示す横断面図。
【図５】ＴＡＢ集積回路のヒートシンク装置の第２の実
施例に合わせて準備されたプリント回路基板を示す図。
【図６】ＴＡＢ集積回路のヒートシンク装置の第２の実
施例に関わる成形カバーの底面図（ａ）と側面図（ｂ）
及びカバーにある位置決めピンが成形カバーをプリント
回路基板に対してどのように整列させるかを示す図
（ｃ）。
【図７】ＴＡＢ集積回路のヒートシンク装置の第２の実
施例の完成した組立体の横断面図。
【図８】ＴＡＢ集積回路のヒートシンク装置の第２の実
施例を示す平面「透視」図。
【図９】ＴＡＢ集積回路のヒートシンク装置の第２の実
施例の側面図。
【図１０】単一のＴＡＢ集積回路のヒートシンク装置の
第３の実施例の完成した組立体の横断面図。
【図１１】単一のＴＡＢ集積回路のヒートシンク装置の
第３の実施例の完成した組立体の平面図。
【図１２】単一のＴＡＢ集積回路のヒートシンク装置の
第３の実施例の完成した組立体の底面図。
【符号の説明】
１ ヒートシンク ５ ＴＡＢ集積回路 １０ プリント回路基板 ２１ 穴 ３０ ヒートスラグ ５１ 熱通路 ６０ 成形プラスチックカバー ６３ 窓 ６５ 棚状突出部 １０１ ボルト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イーサン・エッテハディー アメリカ合衆国 94706 カリフォルニア 州・アルバニイ・ピアス ストリート・ナ ンバー1205エイ・555 (72)発明者 ジェイムズ・ラガッサ アメリカ合衆国 95014 カリフォルニア 州・カッパチーノ・ジュディ アヴェニ ュ・10162

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 プリント回路基板に装着された集積回路
    により発生される熱を効率良く消散させる装置におい
    て、 第１の面と、第２の面と、複数の縁部とを有し、貫通す
    る開口を少なくとも１つ有し、前記開口の内側に熱伝導
    材料が配置されているプリント回路基板と；前記プリン
    ト回路基板の前記第１の面に前記開口を覆い且つ前記熱
    伝導材料に接して装着されている集積回路と；前記プリ
    ント回路基板の前記第２の面に前記開口を覆い且つ前記
    熱伝導材料と接触して装着され、前記集積回路により発
    生した熱が前記第１の面から前記プリント回路基板の開
    口を通り、前記熱伝導材料を介して前記第２の面へ伝導
    され、そこで、熱が消散される熱消散装置と；棚状突出
    部を備えた前記集積回路を封入するカバーと；前記カバ
    ーを前記プリント回路基板に結合するばねクリップとを
    具備する装置。
  2. 【請求項２】 集積回路パッケージを構成し、その集積
    回路を効率良く冷却し且つ集積回路を保護する方法にお
    いて、 プリント回路基板に通路を形成する工程と；前記プリン
    ト回路基板の第１の面に前記通路に接して集積回路を装
    着する工程と；前記プリント回路基板の前記第１の面に
    前記集積回路を覆うようにカバーを配置する工程と；前
    記プリント回路基板の第２の面に前記通路に接して熱消
    散装置を配置する工程と；前記カバーにフックで留まる
    ばねクリップによって、前記熱消散装置を前記プリント
    回路基板に結合する工程とから成る方法。
JP26047693A 1992-10-09 1993-09-27 集積回路の熱を消散させる装置及び方法 Expired - Fee Related JP3336090B2 (ja)

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