JPS60202957A - 放熱フイン - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は放熱フィンに関し、特に空気冷却下の熱抵抗を
小さくした半導体装置用放熱フィンに関　′する。

〔背景技術〕

電子的機器、装置における熱設計の問題は重要であり、
熱対策を充分に行うことが、製品の品質を確保する等の
ために必要不可欠となっており、特に電子計算機の主要
部分である論理装置、主記憶装置等においては、その高
速化、高性能に対する要求から、熱設計の良否がシステ
ムの性能を左右する項目の一つとまでいわれている。ま
た、高密度に集積化された半導体集積回路装置等の電子
装置の熱設計に際しては、高性能とコストとの厳しいバ
ランスを要求される。

なお、半導体装置の放熱に関する技術は［集積回路応用
ハンドブック」（創意書店１９８１年発行、菅野卓雄編
集）Ｐ７１８以下に述べられている。

ところで、従来の半導体装置用の放熱フィンについてみ
てみると、放熱フィンの熱抵抗（空冷下）は、その形状
や構造などの面からみて１０℃／Ｗ以下にとどまり、６
℃／Ｗ以下の熱抵抗のものを実現できなかった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、コンピュータなどに実装する半導体装
置の放熱フィンにおいて、空冷下の熱抵抗が６℃／Ｗ以
下の高性能の放熱フィンの設計要求を実現することにあ
る。本発明の他の目的は限られた空間の中での熱抵抗値
６℃／Ｗ以下を満足し、押出加工法等の低コスト加工が
可能で、上記熱抵抗を実現できる形状にした放熱フィン
を提供することにある。

本発明の前記ならびにそのほかのＨ的と新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。

〔発明の概−要〕

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
をｌｎ１単に説明すれば、下記のとおりであ机 即ち、本発明では放熱面積を規定することにより、熱抵
抗が６°Ｃ／Ｗ以下とするとともに、構造面や形状面に
検討を加えることにより、高性能、低コストの放熱フィ
ンを得るものである。

〔実施例〕

次に、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明に係る熱抵抗６℃／Ｗ以下を実現でき
る放熱フィンの全体図の一例を示し、また、第２図は第
１図Ｉ−Ｉ線断面図を示す。

本発明放熱フィンの一例は、第１図及び第２図に示すよ
５６Ｃ１平板１の上面略中夫に平板状の垂直フィン部２
．２が適宜間隔をおいて立設されており、当該平板１の
一端部に連設して垂設された壁部３Ａに対して横方向に
平板状のサイドフィン部４Ａ、４Ｂ、４Ｃ，４Ｄが四段
適宜間隔をおいて連設されており、当該平板】の他端部
にも平板１に連設して垂設された壁部３ＢＫ対して横方
向に平板状のサイドフィン４Ｅ、４Ｆ、４Ｇ、４Ｈが四
段適宜間隔をおいて連設されている。

かかる構造（形状）によってその放熱面積を３０００−
以上（但し、２２Ｘ１４．間取下の空間中の放熱面積）
とすることにより、熱抵抗を６’Ｃ，／Ｗ以下とするこ
とができる。第３図は、表面積（放熱面積）と熱抵抗と
の関係を示すグラフであるが、同図から表面積３０００
＊ａ以上とすること忙より熱抵抗を６℃／Ｗ以下とする
ことができることが理解される。

また、単に放熱面積を大きくするのみならず、広い放熱
面積を有効に使えるよう工夫している。

第１に、垂直フィン部２を設けることにより放熱を助け
ている。本発明者の研究によれば、熱は半導体ペレノト
ニ近いフィン中央部から、フィンの上方に向かって流れ
易く、フィンの底面を平面的に流れる熱は比較的少ない
ことがわかった。このため熱の流れ易い方向に同って垂
直フィン２を設けている。垂直フィン２は、後述の条件
に従えは２本以上設けてもよい。

第２に、放熱フィンのトング比を５以下としている。

このトング比について、第２図により説明すると、この
トング比はフィン高さくＨ）／フィンビ必要がある。例
えばＰを１肺としたときＨは５■で構成される。

更に、本発明においてはフィン間隔（第２図、Ｘ）を２
．５　ｍｍ以上とすることが好ましい。この値以下では
空気による冷却効果が低下する。但し、この値はフィン
長さを２２ｍｍとして計算しである。空冷方式における
放熱フィンのフィン間隔は、粘性流体中におかれた平板
上に形成される速度境界層厚により決定される。フィン
の長さが２２ｍｍの時風速６ｍＺｓｅｃ　下では当該境
界層厚は１．２５ｍｍと計算されるのでフィン間隔は２
．５　ｍｍ以上必要となる。

フィンピッチＰも同様の理由により、決定される。フィ
ンピッチＰはフィン間隔Ｘにフィンの厚さを加味して決
定される。

また、サイドフィン４八へ４Ｈは放熱面積の増加に役立
つ。サイドフィンの間隔もフィン間隔Ｘと同様に決定さ
れる。サイドフィン４Ｄ、４Ｈは半導体パッケージとフ
ィンとの接触面積を増加し、熱伝導量を増す。

このように放熱フィンを第１図及び第２図に例示するよ
うなものとし、又、放熱面積を上記のように規定するこ
とにより熱抵抗６℃／Ｗ以下を実現できる。

次に、第４図は、本発明放熱フィンを取付けた半導体装
置の一例を示し、第４図にて、５は放熱フィン、６は接
着剤、７はベース、８は半導体チップ、９はボンディン
グワイヤ、１０はリードフレーム、１１は封着材、１２
はキャップであり、放熱ブイン５の底面を例えば手ルミ
ナ製のペース７の隅面に接着剤６により取付け、ペース
７０表面に半導体チップ８をベレット付し、半導体チッ
プ８と金属製リードフレーム１０とを例えばＡＩ線より
なるボンディングワイヤ９によりワイヤポンディングし
て電気的に接続し、ペース７と例えばアルミナ製のキャ
ップ１２に例えば封着ガラスよりなる封着材１１を塗布
して封着する構成となっている。

半導体チップは、例えばシリコン（Ｓｉ　）単結晶基板
から成り、周知の技術によってこのチップ内には多数の
回路素子が形成され、１つの回路機能が与えられている
。

回路素子の具体例は、例えばＭＯＳ　（ＭｅｔａｌＯｘ
ｉｄｌ　Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　）　）ランジス
タから成り、これらの回路素子によって、例えばメモリ
や論理回路の回路機能が形成されている。

〔効果〕

（１）放熱面積３０００ｚｉｔ以上とし、トング比を５
以下としたので空気冷却下での熱抵抗（値）を６℃／Ｗ
以下を実現した放熱フィンとすることができ、高性能の
放熱フィンを提供することに成功した。

（２）トング比が５以下であることなどから押出加工法
などの量産加工法が適用でき低コスト化が可能となった
。

（３）サイドフィンが設けられていること等新規の構造
形状をなしているので、フィン上のマーキングが可能と
なり、マーキングが容易なため今後の空冷方式における
放熱フィン設計の指針とすることができる。

（４）空気冷却下での熱の抵抗が６℃／Ｗ以下とするこ
とができ、空気による冷却効果が高いものとなったので
、特に、半導体装置のうち高パワーにより発熱が著しい
ものにおいてトランジスタの接合温度を最適温度に管理
するに好適な放熱フィンとすることができた。

以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。

〔利用分野〕

以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった分野である半導体装置の放熱フィン
に適用した場合について説明したが、これに限定される
ものでなく、例えば電子部品、装置の放熱フィンの熱設
計技術等に適用することができろ、

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例を示す全体構成図、第２図は第１
図Ｉ−Ｉ線断面図、 第３図は熱抵抗と表面積との関係を示すグラフ、第４図
は本発明放熱フィンを取付けた半導体装着の一例を示す
断面図である。 １・・・平板、２・・・垂直フィン部、３Ａ、３Ｂ・・
・壁部、４Ａ〜４Ｈ・・・サイドフィン部、５・・・放
熱フィン、６・・・接着剤、７・・・ベース、８・・・
半導体チップ、９・・・ボンディングワイヤ、】ｏ・・
・リードフレーム、１１・・・封着材、１２・・・キャ
ップ。 第　１　図 第　２　図 第　３　図 表　面　社（７６す

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　フ１ン高さとフィンピッチとの比であるトング比
   が５以下で０２２Ｘ１４ｍｍ以下の空間中の放熱面積が
   ３０００−以上の、空気冷却下の熱抵抗が６℃／Ｗ以下
   の半導体装置用放熱フィン。 ２、特許請求の範囲第１項の放熱フィンにおいて。 フィン間隔を２．５Ｍ以上としたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の放熱フィン。