JPS59155158A - 半導体装置の冷却構造 - Google Patents
半導体装置の冷却構造Info
- Publication number
- JPS59155158A JPS59155158A JP58030006A JP3000683A JPS59155158A JP S59155158 A JPS59155158 A JP S59155158A JP 58030006 A JP58030006 A JP 58030006A JP 3000683 A JP3000683 A JP 3000683A JP S59155158 A JPS59155158 A JP S59155158A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cooling
- printed board
- semiconductor device
- heat
- devices
- 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.)
- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
- H05K7/2039—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating characterised by the heat transfer by conduction from the heat generating element to a dissipating body
- H05K7/205—Heat-dissipating body thermally connected to heat generating element via thermal paths through printed circuit board [PCB]
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
- H05K7/2039—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating characterised by the heat transfer by conduction from the heat generating element to a dissipating body
- H05K7/20509—Multiple-component heat spreaders; Multi-component heat-conducting support plates; Multi-component non-closed heat-conducting structures
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W90/00—Package configurations
- H10W90/701—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts
- H10W90/751—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires
- H10W90/756—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires between a chip and a stacked lead frame, conducting package substrate or heat sink
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- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
＋ａ） 発明の技術分野
本発明はプリント板に搭載した半導体装置の冷却構造に
係り、特に該プリント板に平行に配設した放熱板を共通
に使用して複数の半導体集積回路装置を冷却する冷却手
段の構造に関する。
係り、特に該プリント板に平行に配設した放熱板を共通
に使用して複数の半導体集積回路装置を冷却する冷却手
段の構造に関する。
（ｂｌ 技術の背景
連年、電子機器の処理能力が増大するのに伴い当該プリ
ント板回路の発熱密度は上昇の一途を辿っている。特に
多数の半導体装置を使用する情報機器において顕著であ
る。プリント板上の発熱密度は１９７０年初頭は０．Ｉ
Ｍｃ＋ｌＩ以下であったが、 １９８０年初頭の現在で
はＩ Ｍｃｆｌｌを越えるものと推定される。前記の
半導体装置の素子１例えばトランジスタに例を採れば、
其の接合温度が上がると故障率が高（なり、また動作中
に接合温度がある幅以上に変動すると該トランジスタの
動作点が変化して出力レベルの変動が生じるので、当該
電子回路の誤動作を招く恐れがある等、電子機器の安定
動作を確保する観点からも、半導体装置の冷却の問題は
緊急の問題となっている。
ント板回路の発熱密度は上昇の一途を辿っている。特に
多数の半導体装置を使用する情報機器において顕著であ
る。プリント板上の発熱密度は１９７０年初頭は０．Ｉ
Ｍｃ＋ｌＩ以下であったが、 １９８０年初頭の現在で
はＩ Ｍｃｆｌｌを越えるものと推定される。前記の
半導体装置の素子１例えばトランジスタに例を採れば、
其の接合温度が上がると故障率が高（なり、また動作中
に接合温度がある幅以上に変動すると該トランジスタの
動作点が変化して出力レベルの変動が生じるので、当該
電子回路の誤動作を招く恐れがある等、電子機器の安定
動作を確保する観点からも、半導体装置の冷却の問題は
緊急の問題となっている。
（Ｃ） 従来技術と間１点
前述した半導体装置の冷却問題に関し、中程度の放熱だ
ついては、自然あるいは強制空冷方式が主流であゑが′
、当該半導体装置が発生する熱を効率よく取り出して大
面積の冷却面で空気流に伝達する手段として所謂ヒート
シンクが広く使用されていることは周知の通りである。
ついては、自然あるいは強制空冷方式が主流であゑが′
、当該半導体装置が発生する熱を効率よく取り出して大
面積の冷却面で空気流に伝達する手段として所謂ヒート
シンクが広く使用されていることは周知の通りである。
第１図はその゛典型的な例を示す断面図である。半導
体装置１の素子１ａで発生した熱はパッケージ２に密着
して設けられた銅を材料とする導熱板３を経てヒートシ
ンク４の基部４ａに伝わり、冷却翼４ｂに伝導されてそ
の表面から周辺の空気流に放熱されるのが一般である。
体装置１の素子１ａで発生した熱はパッケージ２に密着
して設けられた銅を材料とする導熱板３を経てヒートシ
ンク４の基部４ａに伝わり、冷却翼４ｂに伝導されてそ
の表面から周辺の空気流に放熱されるのが一般である。
前記の半導体装置１は電気的には端子５を通じて外部に
接続されており、該端子５はプリント板６のスルーホー
ル７を通ってプリント板６の裏面に達し、そこで搭載さ
れたた他の電子部品とともにプリント板に半田付けされ
る。勿論前記端子５はヒートシンク基部４ａを貫通孔４
ｃを介して通過している。
接続されており、該端子５はプリント板６のスルーホー
ル７を通ってプリント板６の裏面に達し、そこで搭載さ
れたた他の電子部品とともにプリント板に半田付けされ
る。勿論前記端子５はヒートシンク基部４ａを貫通孔４
ｃを介して通過している。
このようなヒートシンクを多数１枚のプリント板上に搭
載するのは、プリント板上のスペースを多く占有し高密
度実装の観点からも得策でなく。
載するのは、プリント板上のスペースを多く占有し高密
度実装の観点からも得策でなく。
特に強制空気冷却をする場合には２通風路をわざわざ設
けることが必要になったり、自然空気冷却の場合でも効
率的な空気の自然対流を得るためには種々の設計上の制
約を受ける。
けることが必要になったり、自然空気冷却の場合でも効
率的な空気の自然対流を得るためには種々の設計上の制
約を受ける。
さらに製作上の観点からも・９部品点数や組立工数が増
加するので原価の昂騰を招いて好もしいことではない。
加するので原価の昂騰を招いて好もしいことではない。
以上に述べたよ・うな問題点を少しでも軽減出来るよう
なプリント板搭載の半導体装置の冷却手段の出現が待望
されていた。
なプリント板搭載の半導体装置の冷却手段の出現が待望
されていた。
（ｄｌ 発明の目的
本発明は前述の点に鑑みなされたもので、従来個別的に
ヒートシンク等の手段により冷却されていたプリント板
搭載の半導体集積回路装置の空気冷却を複数個をまとめ
て効率的に行うと共に、より冷却システムが簡単で且つ
プリント板の表面占有面積の小さい冷却構造を提供しよ
うとするものである。
ヒートシンク等の手段により冷却されていたプリント板
搭載の半導体集積回路装置の空気冷却を複数個をまとめ
て効率的に行うと共に、より冷却システムが簡単で且つ
プリント板の表面占有面積の小さい冷却構造を提供しよ
うとするものである。
ｔｅ＋ 発明の構成
上記の発明の目的は、プリント板に平行に配設された放
熱板と、特に冷却を４・要とする所定の複数の半導体装
置と前記放熱板とを連結して前記半導体装置が発生する
熱を前記放熱板に伝導する複数の導熱部より構成された
ことを特徴とする半導体装置の冷却構造を装備すること
により容易に達成される。
熱板と、特に冷却を４・要とする所定の複数の半導体装
置と前記放熱板とを連結して前記半導体装置が発生する
熱を前記放熱板に伝導する複数の導熱部より構成された
ことを特徴とする半導体装置の冷却構造を装備すること
により容易に達成される。
（ｆ） 発明の実施例
以下本発明の実施例につき図面を参照して説明する。第
２図は本発明に基づく半導体装置の冷却構造の一実施例
を示す半断面図を有する斜視図である。以下半導体装置
とは個別半導体装置と半導体集積回路装置とを合わせて
指すものとする。
２図は本発明に基づく半導体装置の冷却構造の一実施例
を示す半断面図を有する斜視図である。以下半導体装置
とは個別半導体装置と半導体集積回路装置とを合わせて
指すものとする。
半導体装置ｌやコネクタ等々の各種の電子部品を搭載し
たプリント板６に平行した形で、プリント板６上の冷却
を要するパワートランジスタ等の高電力の半導体装置ｌ
を冷却する冷却板８が設けられている。該冷却板８は熱
伝導率が高くて軽いアルミニウムを材料としており、必
要に応じその表面に複数の冷却翼８ａを有している。冷
却板８と前記の半導体装置１の導熱板３とは導熱部９で
熱抵抗が出来るだけ小さくなるようにして連結されてい
る。導熱部９もアルミニウムを材料とするのが熱抵抗を
下げる点から有利である。
たプリント板６に平行した形で、プリント板６上の冷却
を要するパワートランジスタ等の高電力の半導体装置ｌ
を冷却する冷却板８が設けられている。該冷却板８は熱
伝導率が高くて軽いアルミニウムを材料としており、必
要に応じその表面に複数の冷却翼８ａを有している。冷
却板８と前記の半導体装置１の導熱板３とは導熱部９で
熱抵抗が出来るだけ小さくなるようにして連結されてい
る。導熱部９もアルミニウムを材料とするのが熱抵抗を
下げる点から有利である。
第３図は第２図のＡ部の半導体装置１と冷却板８との連
結の模様を示す拡大断面図である。半導体装置１の導熱
板３の導熱面３ａと導熱部９との接続はこねじｌＯで締
め付けて行われているが、その接触面の空気の間隙の介
在を防止するため、導熱面３ａにシリコングリースある
いは導電性（即ち導熱性）コンパウンドを少量塗布する
と、該接触面の熱抵抗を減少させるのに効果がある。同
様に導熱部９と冷却板８とをこねじ１１で接続する。
結の模様を示す拡大断面図である。半導体装置１の導熱
板３の導熱面３ａと導熱部９との接続はこねじｌＯで締
め付けて行われているが、その接触面の空気の間隙の介
在を防止するため、導熱面３ａにシリコングリースある
いは導電性（即ち導熱性）コンパウンドを少量塗布する
と、該接触面の熱抵抗を減少させるのに効果がある。同
様に導熱部９と冷却板８とをこねじ１１で接続する。
実際のプリント板実装作業においては、前記半導体装置
１等を他の電子部品と共に、プリント板のスルーホール
７に挿入して半田付りディップ作業をする際に９本実施
例のように導熱部９に接続する半導体装置ｌに対しては
１図示してないスペーサ治具を用いて、導熱板３の導熱
面３ａとプリント板表面との所定の間隔Ｈを正確に出し
ておくことが肝要である。
１等を他の電子部品と共に、プリント板のスルーホール
７に挿入して半田付りディップ作業をする際に９本実施
例のように導熱部９に接続する半導体装置ｌに対しては
１図示してないスペーサ治具を用いて、導熱板３の導熱
面３ａとプリント板表面との所定の間隔Ｈを正確に出し
ておくことが肝要である。
本実施例の場合は冷却板８はプリント板６０部品実装面
の裏面に配置したが、搭載部品の高さが比較的に低くて
揃っている場合には、第４図の側面図に示すように、冷
却板８を部品搭載面に配置することが出来る。この場合
には実装作業において、予め冷却板８に装着すべき半導
体装置１を総てこねじ１１で導熱部９を介しないで直接
に取りつけておいてから、他の電子部品とともにプリン
ト板６に挿入した後、半田付けでプリント板６に実装固
定することが可能であるので、前実施例に述べた寸法Ｈ
を予め正確に出しておくという必要がなくなり、実装作
業が幾分容易になる。
の裏面に配置したが、搭載部品の高さが比較的に低くて
揃っている場合には、第４図の側面図に示すように、冷
却板８を部品搭載面に配置することが出来る。この場合
には実装作業において、予め冷却板８に装着すべき半導
体装置１を総てこねじ１１で導熱部９を介しないで直接
に取りつけておいてから、他の電子部品とともにプリン
ト板６に挿入した後、半田付けでプリント板６に実装固
定することが可能であるので、前実施例に述べた寸法Ｈ
を予め正確に出しておくという必要がなくなり、実装作
業が幾分容易になる。
図示のように本実施例の場合には冷却板８とプリント板
６との間に数個のスペーサ１２を介在させて全体の構造
を強化することが出来る。
６との間に数個のスペーサ１２を介在させて全体の構造
を強化することが出来る。
第５図は冷却板８の構造の別の実施例を示す斜視図であ
る。導熱部９と共に組み立てたところを示したものであ
るが１図から明らかなように、第２図の冷却板８のよう
に冷却翼８ａを有しない代わりに、より簡単軽量で廉価
なアルミニウム板を３枚使用して冷却面積を補った構造
である。さらに図には示していないが、３枚の冷却板８
の一方向の側面を金属板で覆えば冷却用の通風路を簡単
に形成出来るという利点もある。
る。導熱部９と共に組み立てたところを示したものであ
るが１図から明らかなように、第２図の冷却板８のよう
に冷却翼８ａを有しない代わりに、より簡単軽量で廉価
なアルミニウム板を３枚使用して冷却面積を補った構造
である。さらに図には示していないが、３枚の冷却板８
の一方向の側面を金属板で覆えば冷却用の通風路を簡単
に形成出来るという利点もある。
以上の説明から明らかなように１本発明によるプリント
板搭載の半導体装置の冷却用に空気を送風する場合には
、冷却板８を専ら冷却すれば足りるので、送風システム
は簡単になり、無用の送風抵抗も排除出来るので、送風
設備費も節約することが出来る。
板搭載の半導体装置の冷却用に空気を送風する場合には
、冷却板８を専ら冷却すれば足りるので、送風システム
は簡単になり、無用の送風抵抗も排除出来るので、送風
設備費も節約することが出来る。
（ｇ） 発明の効果
以上の説明から明らかなように１本発明によるプリント
板搭載の半導体装置の冷却構造を採用すれば、プリント
板の表面の部品実装面を冷却用のヒートシンクで無闇に
占有することがなく高密度実装に寄与するとともに、其
の空気冷却システムを簡素化して当該設備費やその運転
費用を削減する上、さらに複数の半導体装置を個々に冷
却するのでなく、まとめて１枚の冷却板で冷却出来るの
で部品点数や組立工数を低減出来るという効果がある。
板搭載の半導体装置の冷却構造を採用すれば、プリント
板の表面の部品実装面を冷却用のヒートシンクで無闇に
占有することがなく高密度実装に寄与するとともに、其
の空気冷却システムを簡素化して当該設備費やその運転
費用を削減する上、さらに複数の半導体装置を個々に冷
却するのでなく、まとめて１枚の冷却板で冷却出来るの
で部品点数や組立工数を低減出来るという効果がある。
第１図はプリント板に搭載した半導体装置を冷却する従
来の構造を示す断面図、第２図は本発明に基づく改良さ
れた上記冷却構造の一実施例を示す部分断面図を含む斜
視図、第３図は第２図のＡ部の拡大断面図、第４図は本
発明に基づ（改良された上記冷却構造の別の変形例を示
す側面図、第５図は冷却板の構造のより廉価な変形例を
示す斜視図である。 図において、１は半導体装置、 ｌａは半導体素子。 ２はパッケージ、３は導熱板、４はヒートシンク、４ｂ
はヒートシンクの冷却翼、５は端子、６はプリント板。 ７はスルーホール、８は冷却板、９は導熱部、 １０．
１１はこねじをそれぞれ示す。 第４図 ｓ ５ 図
来の構造を示す断面図、第２図は本発明に基づく改良さ
れた上記冷却構造の一実施例を示す部分断面図を含む斜
視図、第３図は第２図のＡ部の拡大断面図、第４図は本
発明に基づ（改良された上記冷却構造の別の変形例を示
す側面図、第５図は冷却板の構造のより廉価な変形例を
示す斜視図である。 図において、１は半導体装置、 ｌａは半導体素子。 ２はパッケージ、３は導熱板、４はヒートシンク、４ｂ
はヒートシンクの冷却翼、５は端子、６はプリント板。 ７はスルーホール、８は冷却板、９は導熱部、 １０．
１１はこねじをそれぞれ示す。 第４図 ｓ ５ 図
Claims (1)
- プリント板に搭載した半導体装置の冷却構造であって、
前記プリント板に平行に配設された放熱板と、特に冷却
を必要とする所定の複数の前記半導体装置と前記放熱板
とを連結して前記半導体装置が発生する熱を前記放熱板
に伝導する複数の導熱部より構成されたことを特徴とす
る半導体装置の冷却構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58030006A JPS59155158A (ja) | 1983-02-23 | 1983-02-23 | 半導体装置の冷却構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58030006A JPS59155158A (ja) | 1983-02-23 | 1983-02-23 | 半導体装置の冷却構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59155158A true JPS59155158A (ja) | 1984-09-04 |
Family
ID=12291796
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58030006A Pending JPS59155158A (ja) | 1983-02-23 | 1983-02-23 | 半導体装置の冷却構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59155158A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0681422A3 (en) * | 1994-05-05 | 1997-02-26 | Ford Motor Co | Assembly on printed circuit. |
| CN113194666A (zh) * | 2020-01-29 | 2021-07-30 | 三菱电机株式会社 | 半导体装置 |
| JP2021112002A (ja) * | 2020-01-08 | 2021-08-02 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
| WO2024237000A1 (ja) * | 2023-05-18 | 2024-11-21 | 日立Astemo株式会社 | 電子制御装置 |
-
1983
- 1983-02-23 JP JP58030006A patent/JPS59155158A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0681422A3 (en) * | 1994-05-05 | 1997-02-26 | Ford Motor Co | Assembly on printed circuit. |
| JP2021112002A (ja) * | 2020-01-08 | 2021-08-02 | 三菱電機株式会社 | 電力変換装置 |
| CN113194666A (zh) * | 2020-01-29 | 2021-07-30 | 三菱电机株式会社 | 半导体装置 |
| JP2021118657A (ja) * | 2020-01-29 | 2021-08-10 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置 |
| US11557528B2 (en) | 2020-01-29 | 2023-01-17 | Mitsubishi Electric Corporation | Semiconductor device |
| WO2024237000A1 (ja) * | 2023-05-18 | 2024-11-21 | 日立Astemo株式会社 | 電子制御装置 |
| JP2024165971A (ja) * | 2023-05-18 | 2024-11-28 | 日立Astemo株式会社 | 電子制御装置 |
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