JP2002184915A - Lsiの放熱方式 - Google Patents
Lsiの放熱方式Info
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- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
- H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/161—Disposition
- H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
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- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73253—Bump and layer connectors
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- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 放熱効率の高いLSIの放熱方式を提供す
る。 【解決手段】 LSIチップが実装された基板19であ
って、使用時発熱するLSIチップの直下に設けた金属
パッド14又は金属ベタエリアからなる接続エリア4
と、前記基板19を構成する層の少なくとも1つに設け
た金属のベタ層5と、前記接続エリア4と前記ベタ層5
とを直接又は間接的に接続する伝熱用接続手段と、前記
LSIチップの下部と前記接続エリア4とを接続するボ
ンディング手段3とよりなり、前記LSIチップが発熱
する熱量の一部を前記伝熱用接続手段を介して前記ベタ
層5に伝達することにより除去するようにしたもので、
放熱効率の高いLSIの放熱方式が得られるようにな
る。
る。 【解決手段】 LSIチップが実装された基板19であ
って、使用時発熱するLSIチップの直下に設けた金属
パッド14又は金属ベタエリアからなる接続エリア4
と、前記基板19を構成する層の少なくとも1つに設け
た金属のベタ層5と、前記接続エリア4と前記ベタ層5
とを直接又は間接的に接続する伝熱用接続手段と、前記
LSIチップの下部と前記接続エリア4とを接続するボ
ンディング手段3とよりなり、前記LSIチップが発熱
する熱量の一部を前記伝熱用接続手段を介して前記ベタ
層5に伝達することにより除去するようにしたもので、
放熱効率の高いLSIの放熱方式が得られるようにな
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はLSIで発生した熱
を基板を介して高効率で放熱するLSIの放熱方式に関
する。
を基板を介して高効率で放熱するLSIの放熱方式に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来、基板に実装されたLSIが発生し
た熱を、基板を介して伝熱冷却する方式としては、LS
Iのピンを介して基板の内層のベタ部、特に電源層、G
ND層等に伝える方法がコンパクトで低コスト、かつ高
効率な放熱方式として実用化されており、また例えば特
開平10−93237号公報や、特開平8−19556
6号公報などでも提案されている。
た熱を、基板を介して伝熱冷却する方式としては、LS
Iのピンを介して基板の内層のベタ部、特に電源層、G
ND層等に伝える方法がコンパクトで低コスト、かつ高
効率な放熱方式として実用化されており、また例えば特
開平10−93237号公報や、特開平8−19556
6号公報などでも提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方近年では、LSI
のパッケージが多様化し、またパッケージの多ピン化や
低コスト化が進んだため、従来のCPGA(セラミック
ピングリットアレイ)に代表される放熱効率の良い挿入
形式ピンタイプのパッケージが少なくなってきており、
材質もプラスチック等の低コストかつ小型のものが多く
なっているため、放熱効率はさらに悪化している。また
近年よく使用されるパッケージとしては、フラットパッ
ケージやBGA(ボールグリッドアレイ)パッケージ等
の表面実装部品があるが、この表面実装部品は基板表面
のリード信号線を介して基板に接続されるため、伝熱効
率が悪化している上、1LSI当りの発熱量自体増加し
ていることからも、さらに放熱効率の高いLSIの放熱
方式が要望されている。
のパッケージが多様化し、またパッケージの多ピン化や
低コスト化が進んだため、従来のCPGA(セラミック
ピングリットアレイ)に代表される放熱効率の良い挿入
形式ピンタイプのパッケージが少なくなってきており、
材質もプラスチック等の低コストかつ小型のものが多く
なっているため、放熱効率はさらに悪化している。また
近年よく使用されるパッケージとしては、フラットパッ
ケージやBGA(ボールグリッドアレイ)パッケージ等
の表面実装部品があるが、この表面実装部品は基板表面
のリード信号線を介して基板に接続されるため、伝熱効
率が悪化している上、1LSI当りの発熱量自体増加し
ていることからも、さらに放熱効率の高いLSIの放熱
方式が要望されている。
【0004】本発明は係る事情に鑑みなされたもので、
コンパクトかつ低コストで、基板に実装された時の放熱
効率を大幅に改善できると共に、特に高密度な基板スタ
ックを可能とすることにより、高さ方向にもコンパクト
にでき、かつ密な基板実装に対しても十分な放熱効果が
得られるLSIの放熱方式を提供することを目的とする
ものである。
コンパクトかつ低コストで、基板に実装された時の放熱
効率を大幅に改善できると共に、特に高密度な基板スタ
ックを可能とすることにより、高さ方向にもコンパクト
にでき、かつ密な基板実装に対しても十分な放熱効果が
得られるLSIの放熱方式を提供することを目的とする
ものである。
【0005】
【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LSIの放熱方式は、LSIチップが実装され
た基板であって、使用時発熱するLSIチップの直下に
設けた金属パッド又は金属ベタエリアからなる接続エリ
アと、前記基板を構成する層の少なくとも1つに設けた
金属のベタ層と、前記接続エリアと前記ベタ層とを直接
又は間接的に接続する伝熱用接続手段と、前記LSIチ
ップの下部と前記接続エリアとを接続するボンディング
手段とよりなり、前記LSIチップが発熱する熱量の一
部を前記伝熱用接続手段を介して前記ベタ層に伝達する
ことにより除去するようにしたものである。
本発明のLSIの放熱方式は、LSIチップが実装され
た基板であって、使用時発熱するLSIチップの直下に
設けた金属パッド又は金属ベタエリアからなる接続エリ
アと、前記基板を構成する層の少なくとも1つに設けた
金属のベタ層と、前記接続エリアと前記ベタ層とを直接
又は間接的に接続する伝熱用接続手段と、前記LSIチ
ップの下部と前記接続エリアとを接続するボンディング
手段とよりなり、前記LSIチップが発熱する熱量の一
部を前記伝熱用接続手段を介して前記ベタ層に伝達する
ことにより除去するようにしたものである。
【0006】前記目的を達成するため本発明のLSIの
放熱方式は、前記LSIチップは、ダイを格納するパッ
ケージを備え、かつ前記基板に実装する際に前記基板対
向するパッケージ面に、放熱用の端子、又はパッドを設
けたものである。前記目的を達成するため本発明のLS
Iの放熱方式は、LSIチップが実装された基板であっ
て、前記LSIチップを内蔵するLSIパッケージと、
前記LSIパッケージを上部から覆う外部パッケージ
と、前記外部パッケージを前記LSIパッケージと接続
して、前記LSIパッケージからの発熱を前記外部パッ
ケージに伝達するボンディング手段と、前記外部パッケ
ージの一部が前記基板に接する様に形成した放熱接続点
部と、前記放熱接続点を前記基板の内層又は外層もしく
は前記基板と一体化して別に設けた放熱手段を介して接
続するよう前記基板上に設けられた放熱パッドとを備
え、前記LSIチップが発生した熱を前記LSIパッケ
ージを介して前記外部パッケージに伝達し、さらに前記
放熱パッドを介して前記基板に伝達することにより、前
記LSIチップの発熱を拡散するようにしたものであ
る。
放熱方式は、前記LSIチップは、ダイを格納するパッ
ケージを備え、かつ前記基板に実装する際に前記基板対
向するパッケージ面に、放熱用の端子、又はパッドを設
けたものである。前記目的を達成するため本発明のLS
Iの放熱方式は、LSIチップが実装された基板であっ
て、前記LSIチップを内蔵するLSIパッケージと、
前記LSIパッケージを上部から覆う外部パッケージ
と、前記外部パッケージを前記LSIパッケージと接続
して、前記LSIパッケージからの発熱を前記外部パッ
ケージに伝達するボンディング手段と、前記外部パッケ
ージの一部が前記基板に接する様に形成した放熱接続点
部と、前記放熱接続点を前記基板の内層又は外層もしく
は前記基板と一体化して別に設けた放熱手段を介して接
続するよう前記基板上に設けられた放熱パッドとを備
え、前記LSIチップが発生した熱を前記LSIパッケ
ージを介して前記外部パッケージに伝達し、さらに前記
放熱パッドを介して前記基板に伝達することにより、前
記LSIチップの発熱を拡散するようにしたものであ
る。
【0007】前記目的を達成するため本発明のLSIの
放熱方式は、LSIパッケージを上部から覆うと共に、
前記LSIパッケージの上部に放熱用の第1の接続部を
有し、かつ前記基板との放熱接続用の第2の接続部を有
するLSI外部パッケージを備えたLSIを前記基板に
実装したものである。前記目的を達成するため本発明の
LSIの放熱方式は、前記外部パッケージの表面に凹凸
を形成したものである。
放熱方式は、LSIパッケージを上部から覆うと共に、
前記LSIパッケージの上部に放熱用の第1の接続部を
有し、かつ前記基板との放熱接続用の第2の接続部を有
するLSI外部パッケージを備えたLSIを前記基板に
実装したものである。前記目的を達成するため本発明の
LSIの放熱方式は、前記外部パッケージの表面に凹凸
を形成したものである。
【0008】前記目的を達成するため本発明のLSIの
放熱方式は、前記基板との対向面側に放熱用の接点部を
有し、かつ前記LSIチップのダイから前記放熱用接点
部に熱伝達用のボンディングパッケージ手段を設けたも
のである。前記目的を達成するため本発明のLSIの放
熱方式は、前記基板の空きエリア又は周辺に放熱用接続
部を設け、また別に設けた放熱手段と接続して、前記基
板からの発熱を前記放熱手段に伝達することにより放熱
するようにしたものである。
放熱方式は、前記基板との対向面側に放熱用の接点部を
有し、かつ前記LSIチップのダイから前記放熱用接点
部に熱伝達用のボンディングパッケージ手段を設けたも
のである。前記目的を達成するため本発明のLSIの放
熱方式は、前記基板の空きエリア又は周辺に放熱用接続
部を設け、また別に設けた放熱手段と接続して、前記基
板からの発熱を前記放熱手段に伝達することにより放熱
するようにしたものである。
【0009】前記目的を達成するため本発明のLSIの
放熱方式は、前記放熱手段にヒートシンク、又はペルチ
ェ素子、又はヒートパイプ、又は前記基板を格納するシ
ャーシを用いたものである。
放熱方式は、前記放熱手段にヒートシンク、又はペルチ
ェ素子、又はヒートパイプ、又は前記基板を格納するシ
ャーシを用いたものである。
【0010】前記目的を達成するため本発明のLSIの
放熱方式は、前記放熱手段を別の冷却手段により冷却し
たものである。
放熱方式は、前記放熱手段を別の冷却手段により冷却し
たものである。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
して詳述する。近年LSIのパッケージは、ピングリッ
ドアレイ(PGA)等の挿入タイプからフラットパッケ
ージ(QFP)、ボールドグリッドアレイ(BGA)等
の表面実装タイプに移行し、パッケージ→ピン→基板の
経路の熱抵抗がPGAに比べて大きくなるため、ピンを
介した放熱(熱伝導方式の放熱)性能は挿入タイプに比
べて大きく低下してきている。これに伴い、LSIチッ
プ→ピン→基板(特に熱伝導率の高い内層のGND層、
VCC層の金属ベタ層)→他の低温部分への熱拡散とい
う経路を採用した例えば特開平8−195566号公報
や、特開平10−93237号公報に記載された拡散熱
伝導方式では、放熱システム効率も低下する一方、LS
Iチップからの発熱量は増大しているため、特に高密度
実装電子基板では放熱の問題が再び大きな性能ネックと
なりつつある。
して詳述する。近年LSIのパッケージは、ピングリッ
ドアレイ(PGA)等の挿入タイプからフラットパッケ
ージ(QFP)、ボールドグリッドアレイ(BGA)等
の表面実装タイプに移行し、パッケージ→ピン→基板の
経路の熱抵抗がPGAに比べて大きくなるため、ピンを
介した放熱(熱伝導方式の放熱)性能は挿入タイプに比
べて大きく低下してきている。これに伴い、LSIチッ
プ→ピン→基板(特に熱伝導率の高い内層のGND層、
VCC層の金属ベタ層)→他の低温部分への熱拡散とい
う経路を採用した例えば特開平8−195566号公報
や、特開平10−93237号公報に記載された拡散熱
伝導方式では、放熱システム効率も低下する一方、LS
Iチップからの発熱量は増大しているため、特に高密度
実装電子基板では放熱の問題が再び大きな性能ネックと
なりつつある。
【0012】一般に高発熱LSIパッケージは上部に放
熱用フィン等の取り付け用パッドが用意されており、こ
れを介したフィン(ヒートシンク)+冷却ファン方式の
放熱システムが用いられる事が多いが、大きなスペース
と高さ方向の開放が要求され、全体として大きな空間を
専有してしまうため、高密度基板実装の障害となってい
る。LSIの高集積化が進み基板枚数や部品の量が減っ
て来ていたが、近年システムの高性能化とさらなるコン
パクト化及び低コスト化への要求が非常に大きくなって
きており、コスト低減しつつスペースのロスは最小限に
抑えることが大変重要な課題となっている。
熱用フィン等の取り付け用パッドが用意されており、こ
れを介したフィン(ヒートシンク)+冷却ファン方式の
放熱システムが用いられる事が多いが、大きなスペース
と高さ方向の開放が要求され、全体として大きな空間を
専有してしまうため、高密度基板実装の障害となってい
る。LSIの高集積化が進み基板枚数や部品の量が減っ
て来ていたが、近年システムの高性能化とさらなるコン
パクト化及び低コスト化への要求が非常に大きくなって
きており、コスト低減しつつスペースのロスは最小限に
抑えることが大変重要な課題となっている。
【0013】そこで本発明では、従来の基板伝導タイプ
の放熱システムを現状のLSIパッケージをベースに考
え直し、さらに放熱効率を図った例を図1に示す。図1
で、1はLSIチップパッケージ、2はLSIチップの
ダイ、3はボンディング手段、4は接続エリア、5は放
熱用ベタ層、6はスルーホール、8は配線層、8−1は
表面層、9は半田部、10はLSIのピン、5−1〜5
−3はベタ層(5−2が熱ベタ層)、11は内層間接続
用スルーホール、12はボンディング用ワイヤ、13は
ヒートシンク用パッド、14は金属パッド、15は下部
金属パッド14を接続するためのモールド材を指す。図
1はフラットパッケージを想定した構成となっている
が、パッケージ1の下部の面に少しでも信号ピンが配置
されない空間があれば同様の考え方が可能である。図1
の(a)は、フラットパッケージ1の下部中央(LSI
のダイ2から近く、パッケージを介したLSIチップと
の熱抵抗が小さくなる位置)に、基板側の放熱用接点エ
リアが来る様に基板側のパターン設計を行っている。す
なわち、接続エリア4として銅のベタパッドを基板表面
に作成し、それを1つ又はいくつかのスルーホール6
(図1では中央に1ヶ設けている)にて直接内層のベタ
層5(GND層、VCC層、又は特別に設けた放熱用ベ
タ層)に直結しており、パッド4と内層ベタ層5との間
の熱抵抗を十分小さくするため、ベタ層5やベタパッド
4にサーマルランドを設けず(又はサーマルランドの切
り欠き部分を小さくして)に、スルーホール6とベタ層
5、接続エリア用ベタパッド4との間を直結する方が好
ましい。
の放熱システムを現状のLSIパッケージをベースに考
え直し、さらに放熱効率を図った例を図1に示す。図1
で、1はLSIチップパッケージ、2はLSIチップの
ダイ、3はボンディング手段、4は接続エリア、5は放
熱用ベタ層、6はスルーホール、8は配線層、8−1は
表面層、9は半田部、10はLSIのピン、5−1〜5
−3はベタ層(5−2が熱ベタ層)、11は内層間接続
用スルーホール、12はボンディング用ワイヤ、13は
ヒートシンク用パッド、14は金属パッド、15は下部
金属パッド14を接続するためのモールド材を指す。図
1はフラットパッケージを想定した構成となっている
が、パッケージ1の下部の面に少しでも信号ピンが配置
されない空間があれば同様の考え方が可能である。図1
の(a)は、フラットパッケージ1の下部中央(LSI
のダイ2から近く、パッケージを介したLSIチップと
の熱抵抗が小さくなる位置)に、基板側の放熱用接点エ
リアが来る様に基板側のパターン設計を行っている。す
なわち、接続エリア4として銅のベタパッドを基板表面
に作成し、それを1つ又はいくつかのスルーホール6
(図1では中央に1ヶ設けている)にて直接内層のベタ
層5(GND層、VCC層、又は特別に設けた放熱用ベ
タ層)に直結しており、パッド4と内層ベタ層5との間
の熱抵抗を十分小さくするため、ベタ層5やベタパッド
4にサーマルランドを設けず(又はサーマルランドの切
り欠き部分を小さくして)に、スルーホール6とベタ層
5、接続エリア用ベタパッド4との間を直結する方が好
ましい。
【0014】また熱抵抗を小さくするためには、スルー
ホール6がベタ層5やベタパッド4と接する面積を十分
大きくする必要があるが、パターン配線の邪魔にならな
いことを考慮すると、複数の小さなスルーホール6を設
ける方法(図5参照)は有効であり、さらに多くのベタ
層5と接続するために、GND層やVCC層(電源層)
をフルに活用することも有効であると共に、図1の
(c)に示す様に、VCC層接続用の接続エリアベタパ
ッド4−2とGND層接続用の接続エリアベタパッド4
−1とをショートしない様に分けて設けて、両方のベタ
層5を同時に活用できる様に構成することも有効であ
る。
ホール6がベタ層5やベタパッド4と接する面積を十分
大きくする必要があるが、パターン配線の邪魔にならな
いことを考慮すると、複数の小さなスルーホール6を設
ける方法(図5参照)は有効であり、さらに多くのベタ
層5と接続するために、GND層やVCC層(電源層)
をフルに活用することも有効であると共に、図1の
(c)に示す様に、VCC層接続用の接続エリアベタパ
ッド4−2とGND層接続用の接続エリアベタパッド4
−1とをショートしない様に分けて設けて、両方のベタ
層5を同時に活用できる様に構成することも有効であ
る。
【0015】図1の(b)に示す様に、放熱用に利用可
能な複数のベタ層5−1、5−2、5−3をスルーホー
ル11で適宜接続しておき、熱伝導パスで各ベタ層5−
1、5−2を介して放熱する方法も熱抵抗を下げて、放
熱効率をあげる上で有効である。なお図1の(b)の場
合、内層のベタ層5間は、内層接続のスルーホール11
を用いる様にすると、他の層のパターン配線への影響
(配線の邪魔にならない様できる)を最小限に抑えるこ
とができる。なお図1の(a)〜(c)に示した様に、
接続エリア4と放熱用ベタ層5を接続するスルーホール
6には、半田処理時に半田9を充たしておくと、伝熱パ
スが太くなり熱抵抗が小さくなるため、伝熱効率が向上
し、効果的である。図1の(d)は、LSIパッケージ
側を工夫した例を示している。すなわち従来のピン10
(信号、電源、GND等のピン)を介して基板に伝える
方式では、図1の(d)に示したフラットパッケージの
場合、LSIチップのダイ2(パッケージ内のLSIチ
ップ本体)から発熱した熱をボンディングワイヤ12や
パッケージ本体1を介してピン10に伝え、さらに配線
リードを介してビアホール(小さなスルーホール)にて
基板に伝える。特にGND、電源ピンは重要であり、こ
れらのピンが主として基板内層のベタ層であるGNDプ
レーン、電源プレーンに小さな熱抵抗にて熱を伝えるこ
とで、伝熱量の主たる部分をカバーしている。しかし、
すでに述べた様に、この様な表面実装タイプLSIで
は、ピン10とダイ2との間の熱抵抗及び基板上で必要
となる配線リード等による熱抵抗が大きく、従来方式で
は十分な伝熱効率が得られない。
能な複数のベタ層5−1、5−2、5−3をスルーホー
ル11で適宜接続しておき、熱伝導パスで各ベタ層5−
1、5−2を介して放熱する方法も熱抵抗を下げて、放
熱効率をあげる上で有効である。なお図1の(b)の場
合、内層のベタ層5間は、内層接続のスルーホール11
を用いる様にすると、他の層のパターン配線への影響
(配線の邪魔にならない様できる)を最小限に抑えるこ
とができる。なお図1の(a)〜(c)に示した様に、
接続エリア4と放熱用ベタ層5を接続するスルーホール
6には、半田処理時に半田9を充たしておくと、伝熱パ
スが太くなり熱抵抗が小さくなるため、伝熱効率が向上
し、効果的である。図1の(d)は、LSIパッケージ
側を工夫した例を示している。すなわち従来のピン10
(信号、電源、GND等のピン)を介して基板に伝える
方式では、図1の(d)に示したフラットパッケージの
場合、LSIチップのダイ2(パッケージ内のLSIチ
ップ本体)から発熱した熱をボンディングワイヤ12や
パッケージ本体1を介してピン10に伝え、さらに配線
リードを介してビアホール(小さなスルーホール)にて
基板に伝える。特にGND、電源ピンは重要であり、こ
れらのピンが主として基板内層のベタ層であるGNDプ
レーン、電源プレーンに小さな熱抵抗にて熱を伝えるこ
とで、伝熱量の主たる部分をカバーしている。しかし、
すでに述べた様に、この様な表面実装タイプLSIで
は、ピン10とダイ2との間の熱抵抗及び基板上で必要
となる配線リード等による熱抵抗が大きく、従来方式で
は十分な伝熱効率が得られない。
【0016】そこで図1の(d)の(ア)に示す様に、
LSIのダイ2をパッケージ1の下部に接続してLSI
下部側とLSIダイ2の間の熱抵抗を小さく抑えるパッ
ケージ内構成とし、かつ、図1の(a)(b)(c)等
の方式によって基板上の接続エリア4を介した熱伝導効
率を高める放熱システムを構成すると効果的である。L
SIの下部は熱抵抗を小さくするため、ダイ2とパッケ
ージ間に薄い絶縁層を配し、その直下に金属板等の伝熱
パッド14を設けると、さらに効果的に接続エリア4へ
熱を伝えることが可能となる。また図1の(d)の
(イ)に示した様なパッケージ上部にLSIのダイ2が
配置され(さらに上部にヒートシンク用パッド13等が
配置される場合もある)、上部からの放熱も可能となっ
ているパッケージにおいても、伝熱性に優れたモールド
材やボンディング材等にてダイ2と下部の金属伝熱パッ
ド14との間を充たす構成とすれば、図1の(d)の
(ア)と同様の効果が得られる。図2は、LSIパッケ
ージ下部側の放熱効果が小さく(下部方向の熱抵抗が大
きいパッケージ)、上部からヒートシンクやフィン等で
放熱するタイプのLSIパッケージを使用して、基板1
9に介した拡散熱伝導放熱を実施する場合の実施の形態
を示すものである。
LSIのダイ2をパッケージ1の下部に接続してLSI
下部側とLSIダイ2の間の熱抵抗を小さく抑えるパッ
ケージ内構成とし、かつ、図1の(a)(b)(c)等
の方式によって基板上の接続エリア4を介した熱伝導効
率を高める放熱システムを構成すると効果的である。L
SIの下部は熱抵抗を小さくするため、ダイ2とパッケ
ージ間に薄い絶縁層を配し、その直下に金属板等の伝熱
パッド14を設けると、さらに効果的に接続エリア4へ
熱を伝えることが可能となる。また図1の(d)の
(イ)に示した様なパッケージ上部にLSIのダイ2が
配置され(さらに上部にヒートシンク用パッド13等が
配置される場合もある)、上部からの放熱も可能となっ
ているパッケージにおいても、伝熱性に優れたモールド
材やボンディング材等にてダイ2と下部の金属伝熱パッ
ド14との間を充たす構成とすれば、図1の(d)の
(ア)と同様の効果が得られる。図2は、LSIパッケ
ージ下部側の放熱効果が小さく(下部方向の熱抵抗が大
きいパッケージ)、上部からヒートシンクやフィン等で
放熱するタイプのLSIパッケージを使用して、基板1
9に介した拡散熱伝導放熱を実施する場合の実施の形態
を示すものである。
【0017】図2の(a)は上方向から、(b)は横方
向から見た図であり、図1とは放熱用シャーシ20を設
けて放熱パスを確保する点が大きく異なる。図2の
(a)に示す様に、放熱用接続エリア4はLSIパッケ
ージ1やパターンは配線、信号パッド22等の障害にな
らない空きエリア(本例ではパッケージの4つの角部
分)にできるだけ多く配置し、フィンを兼ねた放熱用シ
ャーシ20(アルミ等の金属製が好ましい)に接続エリ
ア4への接続用足24を設けて、ボルト25等でスルー
ホール6を介して熱抵抗が小さくなる様に十分圧接して
いる。ボルト25は、予め半田でスルーホール6に接続
しておき、後からシャーシ20を締め付けて接続する方
法でも良く(この方が熱抵抗を小さくできる)、放熱用
シャーシ20はボンディング手段3によってLSIパッ
ケージ1の上部の放熱用パッド当り(中央のボンディン
グポイント21当り)で接続すると最も効果的であると
共に、放熱用シャーシ20には、上部に凹凸加工を施す
と大気への熱抵抗も下げることができ、フィン効果(ヒ
ートシンク効果)を高めることができる。放熱パスはL
SIダイ2→LSIパッケージ1上部→放熱用シャーシ
20→シャーシ足24→接続エリア4→スルーホール6
及びボルト25→放熱用ベタ層5→基板19全体への拡
散→外部への放熱となり、この放熱パスを設けることに
より、このパスを介して十分な放熱効が得られるため、
放熱用シャーシ20のフィンとしての性能は比較的小さ
くても良く、その厚み等もかなりうすく設計することが
できると共に、上部方向の空間の無駄が少なくなるた
め、従来のフィン又はフィン+ファン方式やヒートシン
ク方式よりも基板を重ねてスタックする場合に、コンパ
クト性及び高密度実装性等に優れたものとなる。
向から見た図であり、図1とは放熱用シャーシ20を設
けて放熱パスを確保する点が大きく異なる。図2の
(a)に示す様に、放熱用接続エリア4はLSIパッケ
ージ1やパターンは配線、信号パッド22等の障害にな
らない空きエリア(本例ではパッケージの4つの角部
分)にできるだけ多く配置し、フィンを兼ねた放熱用シ
ャーシ20(アルミ等の金属製が好ましい)に接続エリ
ア4への接続用足24を設けて、ボルト25等でスルー
ホール6を介して熱抵抗が小さくなる様に十分圧接して
いる。ボルト25は、予め半田でスルーホール6に接続
しておき、後からシャーシ20を締め付けて接続する方
法でも良く(この方が熱抵抗を小さくできる)、放熱用
シャーシ20はボンディング手段3によってLSIパッ
ケージ1の上部の放熱用パッド当り(中央のボンディン
グポイント21当り)で接続すると最も効果的であると
共に、放熱用シャーシ20には、上部に凹凸加工を施す
と大気への熱抵抗も下げることができ、フィン効果(ヒ
ートシンク効果)を高めることができる。放熱パスはL
SIダイ2→LSIパッケージ1上部→放熱用シャーシ
20→シャーシ足24→接続エリア4→スルーホール6
及びボルト25→放熱用ベタ層5→基板19全体への拡
散→外部への放熱となり、この放熱パスを設けることに
より、このパスを介して十分な放熱効が得られるため、
放熱用シャーシ20のフィンとしての性能は比較的小さ
くても良く、その厚み等もかなりうすく設計することが
できると共に、上部方向の空間の無駄が少なくなるた
め、従来のフィン又はフィン+ファン方式やヒートシン
ク方式よりも基板を重ねてスタックする場合に、コンパ
クト性及び高密度実装性等に優れたものとなる。
【0018】次にその特徴と放熱経路及び効果を述べ
る。 (1)基板を介したLSIからの発熱の拡散熱伝導によ
る放熱を狙った点では従来方式と同様であるが、基板側
にLSIパッケージ1の特徴に則した放熱用接続エリア
4(金属パッドが一般的)を基板パターンの一部として
具備するところが従来と異なる大きな特徴である。 (2)接続エリアはスルーホール6を介して基板内層や
外層電源、GND層などへのベタ層又は、特別に放熱の
ために設けたベタ層に直結し、また特別に金層板等によ
る放熱板を設けた後、基板裏側等部品の無い面を用い
て、放熱用接点エリア4と共締め(ボルト等を用いる)
する構成を備えても良い。 (3)LSIは、パッケージの裏面の空きスペースと接
続エリアとの間を熱伝導性に優れたセラミックボンド等
の接続(ボンディング)手段3を用いて実装時に基板と
接続し、LSIからの発熱を、LSI→接続エリア→基
板内層ベタ(電源、GND等)又は放熱用伝熱板→熱拡
散による他の部品やシャーシ等低発熱エリアへの熱伝導
→外部への放熱、といった放熱経路にて熱伝導冷却を行
う。 (4)本方式により、熱伝導パスを確保するための処置
が、基板パターン設計工程上の一部として実現可能であ
り、基板製造時のコストの上昇は無いと共に,LSI上
部のフィンや冷却機構も少なくて済みコストダウンを図
ることができる。さらに伝導のための空間は従来の基板
伝導タイプと同等であり、基板のスタッキング等に関す
る高密度実装性能も高く、複雑なシステムをコンパクト
に実現可能である。
る。 (1)基板を介したLSIからの発熱の拡散熱伝導によ
る放熱を狙った点では従来方式と同様であるが、基板側
にLSIパッケージ1の特徴に則した放熱用接続エリア
4(金属パッドが一般的)を基板パターンの一部として
具備するところが従来と異なる大きな特徴である。 (2)接続エリアはスルーホール6を介して基板内層や
外層電源、GND層などへのベタ層又は、特別に放熱の
ために設けたベタ層に直結し、また特別に金層板等によ
る放熱板を設けた後、基板裏側等部品の無い面を用い
て、放熱用接点エリア4と共締め(ボルト等を用いる)
する構成を備えても良い。 (3)LSIは、パッケージの裏面の空きスペースと接
続エリアとの間を熱伝導性に優れたセラミックボンド等
の接続(ボンディング)手段3を用いて実装時に基板と
接続し、LSIからの発熱を、LSI→接続エリア→基
板内層ベタ(電源、GND等)又は放熱用伝熱板→熱拡
散による他の部品やシャーシ等低発熱エリアへの熱伝導
→外部への放熱、といった放熱経路にて熱伝導冷却を行
う。 (4)本方式により、熱伝導パスを確保するための処置
が、基板パターン設計工程上の一部として実現可能であ
り、基板製造時のコストの上昇は無いと共に,LSI上
部のフィンや冷却機構も少なくて済みコストダウンを図
ることができる。さらに伝導のための空間は従来の基板
伝導タイプと同等であり、基板のスタッキング等に関す
る高密度実装性能も高く、複雑なシステムをコンパクト
に実現可能である。
【0019】図3には図1のLSI放熱方式を用いた拡
散熱伝導方式放熱システムの実施の形態を示すもので、
放熱パスと、システム全体の効果を次に説明する。 (1)発熱するLSI部品1から発生する熱は、伝熱用
接続エリア4及びスルーホール6を介して放熱用伝熱ベ
タ層5へ伝熱される。 (2)伝熱ベタ層5へ伝達された熱は、基板19全体へ
拡散されて、その他の部品32(低発熱部品)や放熱フ
ィン30等へ伝熱されてそこから大気へ放熱される。放
熱フィン30は、発熱LSIと同様に、接続エリア4及
びスルーホール6を基板の空きエリア(一般的に基板の
端の方)に設けておき、そこにボンディング手段3で接
続する様に構成するとより効果的である。 (3)図3に示したとおり、放熱用ファン31を設け、
放熱用フィン30を冷却する様に構成すると大気への熱
抵抗が下がり放熱効率が向上するため、さらに効果的で
ある。 (4)放熱用ファン31を設ける代りに放熱用フィン3
0をペルチェ素子やヒートパイプ等の冷却手段を用いて
冷却する方法も有効である。 (5)各LSIパッケージ又は放熱用シャーシ20等の
内部や表面に温度センサを組み込んで、LSIの温度を
その情報でフィードバック制御する様構成することも可
能である。非常に周囲温度の低い環境で使用する場合
は、放熱用フィン30やLSIパッケージ又は放熱用シ
ャーシ20等にヒーターを組み込んで逆に加熱すること
によって適正な温度にLSIを保つようにしてもよい。
なお、図2の放熱方式と組み合わせても同様の放熱シス
テムが構成できることは言うまでも無く、また図1と図
2の放熱方式と組み合わせて放熱システムを構成すれば
さらに効果的が向上する。
散熱伝導方式放熱システムの実施の形態を示すもので、
放熱パスと、システム全体の効果を次に説明する。 (1)発熱するLSI部品1から発生する熱は、伝熱用
接続エリア4及びスルーホール6を介して放熱用伝熱ベ
タ層5へ伝熱される。 (2)伝熱ベタ層5へ伝達された熱は、基板19全体へ
拡散されて、その他の部品32(低発熱部品)や放熱フ
ィン30等へ伝熱されてそこから大気へ放熱される。放
熱フィン30は、発熱LSIと同様に、接続エリア4及
びスルーホール6を基板の空きエリア(一般的に基板の
端の方)に設けておき、そこにボンディング手段3で接
続する様に構成するとより効果的である。 (3)図3に示したとおり、放熱用ファン31を設け、
放熱用フィン30を冷却する様に構成すると大気への熱
抵抗が下がり放熱効率が向上するため、さらに効果的で
ある。 (4)放熱用ファン31を設ける代りに放熱用フィン3
0をペルチェ素子やヒートパイプ等の冷却手段を用いて
冷却する方法も有効である。 (5)各LSIパッケージ又は放熱用シャーシ20等の
内部や表面に温度センサを組み込んで、LSIの温度を
その情報でフィードバック制御する様構成することも可
能である。非常に周囲温度の低い環境で使用する場合
は、放熱用フィン30やLSIパッケージ又は放熱用シ
ャーシ20等にヒーターを組み込んで逆に加熱すること
によって適正な温度にLSIを保つようにしてもよい。
なお、図2の放熱方式と組み合わせても同様の放熱シス
テムが構成できることは言うまでも無く、また図1と図
2の放熱方式と組み合わせて放熱システムを構成すれば
さらに効果的が向上する。
【0020】図4は、図3の拡散熱伝導方式放熱システ
ムに対し、基板19の下部(裏面)側に伝熱板40を配
置した場合を示すもので、伝熱板40には金属を用いる
ことが望ましいが、その場合裏面側の配線やスルーホー
ル6等とショートしない様に適切な絶縁手段を介して基
板19と接触させる必要がある。また図4では、ボルト
42、ナット43をスルーホール6内に貫通させてLS
Iからの発熱の伝熱用ピンとして流用する方法も併せて
示しており、このボルト42、ナット43で伝熱板40
を接続することによってスルーホール6、ボルト42、
ナット43を介して熱伝導させることで伝熱板40へ熱
を伝えており、伝熱板40は、別の放熱用スルーホール
6、ボルト42、ナット43から成る放熱ピン手段を設
けて、シャーシ41等と共締めするように構成すると、
放熱用ベタ層5−1や放熱板40を介してシャーシ41
等への伝熱も促進されるため、さらに高い放熱効果が得
られるようになる。
ムに対し、基板19の下部(裏面)側に伝熱板40を配
置した場合を示すもので、伝熱板40には金属を用いる
ことが望ましいが、その場合裏面側の配線やスルーホー
ル6等とショートしない様に適切な絶縁手段を介して基
板19と接触させる必要がある。また図4では、ボルト
42、ナット43をスルーホール6内に貫通させてLS
Iからの発熱の伝熱用ピンとして流用する方法も併せて
示しており、このボルト42、ナット43で伝熱板40
を接続することによってスルーホール6、ボルト42、
ナット43を介して熱伝導させることで伝熱板40へ熱
を伝えており、伝熱板40は、別の放熱用スルーホール
6、ボルト42、ナット43から成る放熱ピン手段を設
けて、シャーシ41等と共締めするように構成すると、
放熱用ベタ層5−1や放熱板40を介してシャーシ41
等への伝熱も促進されるため、さらに高い放熱効果が得
られるようになる。
【0021】図5は、接続エリア4とスルーホール6の
配置を示すもので、(a)は10mm角の接続エリア4に
8mmφ(直径)のスルーホール6を1ヶ設けた場合で
あり、(b)は中央に1.6mmφのメインのスルーホー
ル6を1ヶ設け周辺に0.8mmφのサブスルーホール6
eを8ヶ設けた場合であり、(a)は接続エリア4付近
がスルーホールによって占有されパターン配線の邪魔に
なるのに加え、接続エリア4自体の面積も小さくなるの
に対し、(b)はスルーホール穴の面積量が大幅に減り
接続エリア4の面積も大きく採れるだけでなく、スルー
ホール6も分散されるため配線の障害になり難い構成と
なる。またスルーホール6への伝熱は、主として放熱用
内層接続又は伝熱板等への接続のための接続面積(接続
部の面積総量)がボトルネックとなって効率が決まると
考えられるが、図6の(a)と(b)とは、接続面積に
比例するパラメータであるスルーホール6の外周長の総
長が同じであり、従って伝熱効率はほぼ同等と考えられ
るため、様々な条件を考え合わせると(b)の方式の方
が優れていると共に、毛細管効果によって(b)の方が
スルーホール6、6eへの半田上がりも良いことから、
伝熱効率向上に寄与する。
配置を示すもので、(a)は10mm角の接続エリア4に
8mmφ(直径)のスルーホール6を1ヶ設けた場合で
あり、(b)は中央に1.6mmφのメインのスルーホー
ル6を1ヶ設け周辺に0.8mmφのサブスルーホール6
eを8ヶ設けた場合であり、(a)は接続エリア4付近
がスルーホールによって占有されパターン配線の邪魔に
なるのに加え、接続エリア4自体の面積も小さくなるの
に対し、(b)はスルーホール穴の面積量が大幅に減り
接続エリア4の面積も大きく採れるだけでなく、スルー
ホール6も分散されるため配線の障害になり難い構成と
なる。またスルーホール6への伝熱は、主として放熱用
内層接続又は伝熱板等への接続のための接続面積(接続
部の面積総量)がボトルネックとなって効率が決まると
考えられるが、図6の(a)と(b)とは、接続面積に
比例するパラメータであるスルーホール6の外周長の総
長が同じであり、従って伝熱効率はほぼ同等と考えられ
るため、様々な条件を考え合わせると(b)の方式の方
が優れていると共に、毛細管効果によって(b)の方が
スルーホール6、6eへの半田上がりも良いことから、
伝熱効率向上に寄与する。
【0022】図6、図7は、BGA(ボールグリッドア
レイ)パッケージの構造例を示すもので、フラットパッ
ケージと同様一般にボールグリッド61からの放熱量は
PGAパッケージ等の挿入タイプに比較して小さいた
め、パッケージ構造に工夫を加える必要がある。
レイ)パッケージの構造例を示すもので、フラットパッ
ケージと同様一般にボールグリッド61からの放熱量は
PGAパッケージ等の挿入タイプに比較して小さいた
め、パッケージ構造に工夫を加える必要がある。
【0023】図6は、伝熱性が比較的高いセラミック基
板62の上にLSIチップ2をボンディングする方式を
示しており、これによって図1の放熱方式の伝熱効率を
高めることができると共に、チップ2の直下になるべく
チップに近接するところまで伝熱用金属パッド60を埋
め込む様に構成すれば、さらに大きな効果を得られる。
図7は、安価なグラス基板71の上にLSIチップ2を
ボンディングした例を示しており、この場合はチップ2
の直下だけでも伝熱性の良い絶縁層(絶縁手段)70と
金属パッド60で構成することにより、安価で放熱効率
の良い図1の放熱方式に適したBGAパッケージが提供
できるようになる。
板62の上にLSIチップ2をボンディングする方式を
示しており、これによって図1の放熱方式の伝熱効率を
高めることができると共に、チップ2の直下になるべく
チップに近接するところまで伝熱用金属パッド60を埋
め込む様に構成すれば、さらに大きな効果を得られる。
図7は、安価なグラス基板71の上にLSIチップ2を
ボンディングした例を示しており、この場合はチップ2
の直下だけでも伝熱性の良い絶縁層(絶縁手段)70と
金属パッド60で構成することにより、安価で放熱効率
の良い図1の放熱方式に適したBGAパッケージが提供
できるようになる。
【0024】次に図8及び図9を用いて、MCM(マル
チチップモジュール)を部品として使用する場合の基板
における放熱システムについて例示する。MCMはセラ
ミックやグラスを用いた小型基板(MCM基板と呼ぶ)
80の上に複数のLSIチップのダイ2そのものを直接
実装し、MCM基板80上に設けられた信号パッド(電
源、GNDも含む)上へLSIチップ上の信号パッド
(電源、GNDも含む)から直接ボンディングワイヤ1
2によってボンディングすることによって、MCMその
ものが1つのLSIであるかのごとく構成したものであ
る。
チチップモジュール)を部品として使用する場合の基板
における放熱システムについて例示する。MCMはセラ
ミックやグラスを用いた小型基板(MCM基板と呼ぶ)
80の上に複数のLSIチップのダイ2そのものを直接
実装し、MCM基板80上に設けられた信号パッド(電
源、GNDも含む)上へLSIチップ上の信号パッド
(電源、GNDも含む)から直接ボンディングワイヤ1
2によってボンディングすることによって、MCMその
ものが1つのLSIであるかのごとく構成したものであ
る。
【0025】図8は、複数のLSIチップとして2−
1、2−2が存在し、それらが何らかの放熱層81又は
放熱板82を備えたMCM用基板80上に、ボンディン
グワイヤ12及びボンディング手段83によって直接ボ
ンディングされている状態を示す実施の形態である。放
熱層81と、LSIチップ2−1、2−2との間の絶縁
部分が伝熱性の良い材料(例えばセラミック等)で薄く
構成されていれば、MCM基板80とLSIチップ2−
1、2−2間の熱抵抗は小さくなるため有効であり、ま
た図8の拡大部分図に示したごとく、図1の放熱方式を
流用して、MCM基板80のLSIチップ直下に接続エ
リア4−1を設け、ボンディング手段83と絶縁手段
(チップと接続エリア間)とを介してLSIチップを実
装すればより効果的である。なお、接続エリア4−1
は、伝熱ピン(又はスルーホール)84を介して放熱層
81又は放熱板82へ接続することにより、LSIチッ
プからの熱を効率良く伝達できる様に構成してある。
1、2−2が存在し、それらが何らかの放熱層81又は
放熱板82を備えたMCM用基板80上に、ボンディン
グワイヤ12及びボンディング手段83によって直接ボ
ンディングされている状態を示す実施の形態である。放
熱層81と、LSIチップ2−1、2−2との間の絶縁
部分が伝熱性の良い材料(例えばセラミック等)で薄く
構成されていれば、MCM基板80とLSIチップ2−
1、2−2間の熱抵抗は小さくなるため有効であり、ま
た図8の拡大部分図に示したごとく、図1の放熱方式を
流用して、MCM基板80のLSIチップ直下に接続エ
リア4−1を設け、ボンディング手段83と絶縁手段
(チップと接続エリア間)とを介してLSIチップを実
装すればより効果的である。なお、接続エリア4−1
は、伝熱ピン(又はスルーホール)84を介して放熱層
81又は放熱板82へ接続することにより、LSIチッ
プからの熱を効率良く伝達できる様に構成してある。
【0026】図9は、図8の様に構成したMCMを1つ
のLSIパッケージのごとくみなして、図1と同様な放
熱方式で基板19上に実装した例を示しており、基板1
9上の接続エリア4は、なるべくMCM上のLSIチッ
プ2−1、2−2の直下又は近くに来る様に配置上考慮
することにより、LSIチップと基板19間の熱抵抗を
下げることができるため、伝熱効率を高める上で有効で
ある。また、MCM上に放熱層81を接続する別の伝熱
手段84−eを設け、その下に基板19と伝熱用接続エ
リア4を追加的に設けても良く、MCMのLSIチップ
上部にヒートスプレッダ等を組み込みモールドしてパッ
ケージングし、上部から放熱する様に構成したMCM
(従来はこの方式が多い)を用いる場合は、図2に示し
た放熱用シャーシ20を用いる方法が有効である。いず
れにしても、MCMを1つのLSIパッケージとみなす
ことによって本発明の放熱方式が適用でき、同様の効果
を得ることができる。
のLSIパッケージのごとくみなして、図1と同様な放
熱方式で基板19上に実装した例を示しており、基板1
9上の接続エリア4は、なるべくMCM上のLSIチッ
プ2−1、2−2の直下又は近くに来る様に配置上考慮
することにより、LSIチップと基板19間の熱抵抗を
下げることができるため、伝熱効率を高める上で有効で
ある。また、MCM上に放熱層81を接続する別の伝熱
手段84−eを設け、その下に基板19と伝熱用接続エ
リア4を追加的に設けても良く、MCMのLSIチップ
上部にヒートスプレッダ等を組み込みモールドしてパッ
ケージングし、上部から放熱する様に構成したMCM
(従来はこの方式が多い)を用いる場合は、図2に示し
た放熱用シャーシ20を用いる方法が有効である。いず
れにしても、MCMを1つのLSIパッケージとみなす
ことによって本発明の放熱方式が適用でき、同様の効果
を得ることができる。
【0027】図10は、図6、7に示したBGAパッケ
ージの別の実施の形態であって、上部例にヒートスプレ
ッダ102を有し、かつ上部側から放熱する構成を採っ
たパッケージを示しており、LSIのダイチップ2は多
層基板101の中央上部側に実装され、LSIチップ上
の多くのパッドから信号を取り出すため、ボンディング
ワイヤ12は段々構造の基板側パッドに対して階段状に
ボンディングされている。LSIのダイチップ2は薄い
絶縁手段70(基板そのものでも良い)を介してヒート
スプレッダ102に対し十分小さな熱抵抗となる様に配
置されてボンディングされており、上部ヒートスプレッ
ダ102には金属の放熱用伝熱パッド100を設けるこ
とにより、外部フィン等と接続性を高めることができる
ため、放熱効果を向上させることができる上、下部の空
間は樹脂等でモールドしても良く、モールド材に伝熱性
の良いものを使用して、図6、7と同様図1の放熱方式
が利用できる様に下部側に伝熱用パッドを設けても良
い。
ージの別の実施の形態であって、上部例にヒートスプレ
ッダ102を有し、かつ上部側から放熱する構成を採っ
たパッケージを示しており、LSIのダイチップ2は多
層基板101の中央上部側に実装され、LSIチップ上
の多くのパッドから信号を取り出すため、ボンディング
ワイヤ12は段々構造の基板側パッドに対して階段状に
ボンディングされている。LSIのダイチップ2は薄い
絶縁手段70(基板そのものでも良い)を介してヒート
スプレッダ102に対し十分小さな熱抵抗となる様に配
置されてボンディングされており、上部ヒートスプレッ
ダ102には金属の放熱用伝熱パッド100を設けるこ
とにより、外部フィン等と接続性を高めることができる
ため、放熱効果を向上させることができる上、下部の空
間は樹脂等でモールドしても良く、モールド材に伝熱性
の良いものを使用して、図6、7と同様図1の放熱方式
が利用できる様に下部側に伝熱用パッドを設けても良
い。
【0028】なお、図10に示すBGAパッケージは主
として、図2に示した放熱方式において効果を発揮する
が、図1の放熱方式と組み合わせればさらに効果的であ
る。図11は、接続エリア4と基板の放熱層5や放熱板
等との伝熱用接続手段のより効果的な実施の形態を示す
もので、(a)はスルーホール6に基板19の上部から
金属ピン110を挿入しておき、下部から半田等でスル
ーホール6及び接続エリア4へ接続する構成、(b)は
下部側から同様のピンを挿入しておき、上部から半田等
で(a)と同様に接続する構成となっている。この様に
金属のピン110を挿入することで、確実に接続エリア
4から放熱層等への伝熱効果を高める(熱抵抗を下げ
る)ことができると共に、図11の(a)のようにピン
110にネジを切っておけば、基板19の下部側からナ
ットによって放熱板等を接続することができ、また図1
1の(b)のように下部側から放熱板等と共締めする構
成としてもよく、いずれの場合も伝熱効果、放熱効果を
高める上で有効である。
として、図2に示した放熱方式において効果を発揮する
が、図1の放熱方式と組み合わせればさらに効果的であ
る。図11は、接続エリア4と基板の放熱層5や放熱板
等との伝熱用接続手段のより効果的な実施の形態を示す
もので、(a)はスルーホール6に基板19の上部から
金属ピン110を挿入しておき、下部から半田等でスル
ーホール6及び接続エリア4へ接続する構成、(b)は
下部側から同様のピンを挿入しておき、上部から半田等
で(a)と同様に接続する構成となっている。この様に
金属のピン110を挿入することで、確実に接続エリア
4から放熱層等への伝熱効果を高める(熱抵抗を下げ
る)ことができると共に、図11の(a)のようにピン
110にネジを切っておけば、基板19の下部側からナ
ットによって放熱板等を接続することができ、また図1
1の(b)のように下部側から放熱板等と共締めする構
成としてもよく、いずれの場合も伝熱効果、放熱効果を
高める上で有効である。
【0029】なお図11の(a)、(b)において、放
熱層又は放熱板へピン110を接続できさえすれば(接
続できる手段があれば)、特にスルーホール6を用いる
必要はなく、また(a)においてピン頭部110−1の
上部にLSIパッケージ1の下部図をセラミックボンド
等のボンディング手段によってボンディングする様にす
れば、LSIとのボンディング面が表面のパターン面か
らピン頭部110−1の分だけかさ上げされて実装状態
となるため、LSIパッケージを基板の上にボンディン
グした後にリフローによる半田上げ処理が実施でき、機
械実装する際にも有効である。
熱層又は放熱板へピン110を接続できさえすれば(接
続できる手段があれば)、特にスルーホール6を用いる
必要はなく、また(a)においてピン頭部110−1の
上部にLSIパッケージ1の下部図をセラミックボンド
等のボンディング手段によってボンディングする様にす
れば、LSIとのボンディング面が表面のパターン面か
らピン頭部110−1の分だけかさ上げされて実装状態
となるため、LSIパッケージを基板の上にボンディン
グした後にリフローによる半田上げ処理が実施でき、機
械実装する際にも有効である。
【0030】図12〜13は、図2に示した放熱方式の
別の実施の形態を示すもので、図12はアルミ板等の金
属板を片側だけ曲げて接続エリア4を確保し、ボルト2
5、25−1で基板にシャーシ20を締め付けて接続し
ており、図12の(b)に点線で示した様に、単純な四
角(長方形)の放熱シャーシ用板の一辺を切り欠き、そ
の一辺の両角付近に接続エリア4への接続スペースを確
保して、その部分を接続エリア4へ接続できる様に折り
曲げることにより、簡単に製作することができる。もち
ろん図13に示した様に、片側だけでなく両側同じ加工
を施しても良く、図2の(b)と同様に、シャーシ上部
に凹凸加工を施して、大気への放熱効率を高めることも
可能である。
別の実施の形態を示すもので、図12はアルミ板等の金
属板を片側だけ曲げて接続エリア4を確保し、ボルト2
5、25−1で基板にシャーシ20を締め付けて接続し
ており、図12の(b)に点線で示した様に、単純な四
角(長方形)の放熱シャーシ用板の一辺を切り欠き、そ
の一辺の両角付近に接続エリア4への接続スペースを確
保して、その部分を接続エリア4へ接続できる様に折り
曲げることにより、簡単に製作することができる。もち
ろん図13に示した様に、片側だけでなく両側同じ加工
を施しても良く、図2の(b)と同様に、シャーシ上部
に凹凸加工を施して、大気への放熱効率を高めることも
可能である。
【0031】図14は、フラットパッケージやBGAパ
ッケージ等を高密度実装する場合に、スペース効率の最
も良い放熱用シャーシ20の構成を示すもので、3.5m
mφ程度のスペーサ120(金属製が良い)でパッケー
ジボディの4隅ぎりぎりに伝熱手段を構成し、上部の板
状の放熱用シャーシ20(金属製がベスト)の4隅を、
3.5mm程度パッケージ1のボディから余分に接続部2
5を確保してそこをスペーサ120とボルト等で接続
し、スペーサを介して接続エリア4へ伝熱するようにし
たものである。なお、スペーサ120の基板側はピン構
造にしておき、スルーホール手段6へ直接挿入して半田
上げするようにすれば、放熱効率が向上し、有効である
と共に、スペーサ径が3.5mmφ程度であれば、ボルト
25のネジの径は2mmφ程度、スルーホール手段6も2
mmφ程度が適当であり、板状シャーシ20に放熱用凹
凸加工を施したフィン構造を採用しても良く、シャーシ
20とLSIとの接続エリア3−1は、LSIパッケー
ジで中央部分になるべく大きく設ける方が良い。
ッケージ等を高密度実装する場合に、スペース効率の最
も良い放熱用シャーシ20の構成を示すもので、3.5m
mφ程度のスペーサ120(金属製が良い)でパッケー
ジボディの4隅ぎりぎりに伝熱手段を構成し、上部の板
状の放熱用シャーシ20(金属製がベスト)の4隅を、
3.5mm程度パッケージ1のボディから余分に接続部2
5を確保してそこをスペーサ120とボルト等で接続
し、スペーサを介して接続エリア4へ伝熱するようにし
たものである。なお、スペーサ120の基板側はピン構
造にしておき、スルーホール手段6へ直接挿入して半田
上げするようにすれば、放熱効率が向上し、有効である
と共に、スペーサ径が3.5mmφ程度であれば、ボルト
25のネジの径は2mmφ程度、スルーホール手段6も2
mmφ程度が適当であり、板状シャーシ20に放熱用凹
凸加工を施したフィン構造を採用しても良く、シャーシ
20とLSIとの接続エリア3−1は、LSIパッケー
ジで中央部分になるべく大きく設ける方が良い。
【0032】図14の(b)は(a)を上から見た図で
あり、LSIパッケージ1より僅かに大きな放熱用シャ
ーシ20の板の4隅にボルト25との接続部を確保した
形状となっており、(b)の点線に示すようにボルト用
接続エリアを含んだ単純な四角の板状放熱シャーシ20
としても良いと共に、ボルト等を含む接続部及びスペー
サ120部分はシャーシ20と一体構造(金属が良い)
とした放熱用シャーシ20を製作しても良く、この場合
ボルト25は必要なくなる。図14の(b−1)は
(b)に示すLSIパッケージ1の外形の4隅を45°
にカットした場合を示しており、(b−1)に示す様な
パラメータでカットすればシャーシ20がLSIパッケ
ージからはみ出す無駄スペース幅を(b)に対し30〜
50%少なくでき、LSI実装時の省スペース化を図る
ことができる。なお、カット部分は、45°ではなくス
ペーサ120部分に沿った形(スペーサが円柱であれば
半円形)にLSIパッケージ1を加工しても良い。さら
に実装時の省スペース化を図る方法として、図14の
(b−2)に示す様に複数のLSIパッケージが横に並
ぶ場合は、それらを一体化した放熱用シャーシ20とし
てもよく、LSIパッケージ間にはさまれる部分のスペ
ーサとの接続部25−1を両側のLSIで共用とすれ
ば、LSI間の無駄スペースを1mm程度まで少なくで
き、複数のLSIパッケージが複数並ぶシステムでは大
きな省スペース効果が得られる。
あり、LSIパッケージ1より僅かに大きな放熱用シャ
ーシ20の板の4隅にボルト25との接続部を確保した
形状となっており、(b)の点線に示すようにボルト用
接続エリアを含んだ単純な四角の板状放熱シャーシ20
としても良いと共に、ボルト等を含む接続部及びスペー
サ120部分はシャーシ20と一体構造(金属が良い)
とした放熱用シャーシ20を製作しても良く、この場合
ボルト25は必要なくなる。図14の(b−1)は
(b)に示すLSIパッケージ1の外形の4隅を45°
にカットした場合を示しており、(b−1)に示す様な
パラメータでカットすればシャーシ20がLSIパッケ
ージからはみ出す無駄スペース幅を(b)に対し30〜
50%少なくでき、LSI実装時の省スペース化を図る
ことができる。なお、カット部分は、45°ではなくス
ペーサ120部分に沿った形(スペーサが円柱であれば
半円形)にLSIパッケージ1を加工しても良い。さら
に実装時の省スペース化を図る方法として、図14の
(b−2)に示す様に複数のLSIパッケージが横に並
ぶ場合は、それらを一体化した放熱用シャーシ20とし
てもよく、LSIパッケージ間にはさまれる部分のスペ
ーサとの接続部25−1を両側のLSIで共用とすれ
ば、LSI間の無駄スペースを1mm程度まで少なくで
き、複数のLSIパッケージが複数並ぶシステムでは大
きな省スペース効果が得られる。
【0033】なお、LSIパッケージがマトリックス状
に並んでいても、全体を一体化した放熱用シャーシ20
を形成するか、適当にLSI間を区切ってシステムの実
情に合った複数のLSIの組み合わせに対し、それぞれ
のシャーシ20を形成すれば同様の効果が得られるもの
であり、図14の(b−2)の中央に示したシャーシ絶
縁カットライン140は、例えばシャーシ上半分の接続
部25は基板のGNDベタへ、下半分は電源ベタへ接続
するという様に、互いに絶縁を必要とする場合に上下で
シャーシを分離すれば良い。
に並んでいても、全体を一体化した放熱用シャーシ20
を形成するか、適当にLSI間を区切ってシステムの実
情に合った複数のLSIの組み合わせに対し、それぞれ
のシャーシ20を形成すれば同様の効果が得られるもの
であり、図14の(b−2)の中央に示したシャーシ絶
縁カットライン140は、例えばシャーシ上半分の接続
部25は基板のGNDベタへ、下半分は電源ベタへ接続
するという様に、互いに絶縁を必要とする場合に上下で
シャーシを分離すれば良い。
【0034】次に、LSIパッケージ内の下部放熱パッ
ド部及び放熱パッド部と基板上の接続エリアとを接続す
る接続手段の別の実施の形態を図15で説明する。図1
5の(a)は、LSIパッケージ下部に設けた放熱用パ
ッド150(金属製が良い)の上にLSIのダイチップ
2を絶縁層70を介して配置し、パッド150への伝熱
性能を確保した状態で、放熱用パッド150に直接放熱
用ピン151を設けて(複数設けても良い、またパッド
150と一体構造としても良い)、そのピン151を基
板上の接続エリア4に設けたスルーホール穴153に挿
入した構造のLSIパッケージ1を示したものである。
この場合スルーホール153にLSIパッケージの放熱
用ピン151を差し込んでリフロー半田処理を実施すれ
ば、フラットパッケージやBGA等のLSIパッケージ
を通常の製造プロセスで自動実装(表面実装)すること
も可能であると共に、ピン151とスルーホール153
の接続は、リフロー半田で接続しても良いが、後付けで
基板裏面からスルーホール153とピン151を半田付
けする(スルーホールを半田で埋める)と熱伝達効率を
向上させることができるため、さらに有効であると共
に、可能ならセラミックボンド等で接続エリア4と放熱
用パッド150との間を接続する方法を併用することも
有効である。接続エリア4側の構造は図15の(a−
1)に示す様に、すでに図5等で説明した構造を採用す
れば(a)のタイプのLSIパッケージに適用可能であ
り、信号エリア157は、BGAのボールグリッドやフ
ラットパッケージのピン(Jリードタイプ等も含む)等
が配置されるエリアである。
ド部及び放熱パッド部と基板上の接続エリアとを接続す
る接続手段の別の実施の形態を図15で説明する。図1
5の(a)は、LSIパッケージ下部に設けた放熱用パ
ッド150(金属製が良い)の上にLSIのダイチップ
2を絶縁層70を介して配置し、パッド150への伝熱
性能を確保した状態で、放熱用パッド150に直接放熱
用ピン151を設けて(複数設けても良い、またパッド
150と一体構造としても良い)、そのピン151を基
板上の接続エリア4に設けたスルーホール穴153に挿
入した構造のLSIパッケージ1を示したものである。
この場合スルーホール153にLSIパッケージの放熱
用ピン151を差し込んでリフロー半田処理を実施すれ
ば、フラットパッケージやBGA等のLSIパッケージ
を通常の製造プロセスで自動実装(表面実装)すること
も可能であると共に、ピン151とスルーホール153
の接続は、リフロー半田で接続しても良いが、後付けで
基板裏面からスルーホール153とピン151を半田付
けする(スルーホールを半田で埋める)と熱伝達効率を
向上させることができるため、さらに有効であると共
に、可能ならセラミックボンド等で接続エリア4と放熱
用パッド150との間を接続する方法を併用することも
有効である。接続エリア4側の構造は図15の(a−
1)に示す様に、すでに図5等で説明した構造を採用す
れば(a)のタイプのLSIパッケージに適用可能であ
り、信号エリア157は、BGAのボールグリッドやフ
ラットパッケージのピン(Jリードタイプ等も含む)等
が配置されるエリアである。
【0035】図15の(b)は、(a)における放熱用
ピン151を表面実装対応のパッド152(ここでは3
×3のマトリックス状に配置する例を示している)に置
き換えた形で複数設け、(b−1)に示した様に伝熱用
スルーホールビア154をそれぞれ有する各パッド15
2に対応した複数のランド155のマトリックス(ここ
では3×3)を接続エリア4として基板側に設けて、L
SIパッケージ1の基板への実装時に半田リフローによ
って信号ピンと同時に各パッド152と対応するランド
155とを半田によって接続する構造としたLSIパッ
ケージ1を示すもので、この方式によれば、表面実装主
体の自動実装への対応がさらに容易になる。なお、各放
熱用ビア154は基板の放熱層5へ直接接続されるスル
ーホールであり、本例では基板裏面は一体化したベタラ
ンドで受け、各ランド155及び各ビア154によって
伝達される熱を平準化する役割を果たしている。
ピン151を表面実装対応のパッド152(ここでは3
×3のマトリックス状に配置する例を示している)に置
き換えた形で複数設け、(b−1)に示した様に伝熱用
スルーホールビア154をそれぞれ有する各パッド15
2に対応した複数のランド155のマトリックス(ここ
では3×3)を接続エリア4として基板側に設けて、L
SIパッケージ1の基板への実装時に半田リフローによ
って信号ピンと同時に各パッド152と対応するランド
155とを半田によって接続する構造としたLSIパッ
ケージ1を示すもので、この方式によれば、表面実装主
体の自動実装への対応がさらに容易になる。なお、各放
熱用ビア154は基板の放熱層5へ直接接続されるスル
ーホールであり、本例では基板裏面は一体化したベタラ
ンドで受け、各ランド155及び各ビア154によって
伝達される熱を平準化する役割を果たしている。
【0036】図15の(c)は、(b)の放熱用パッド
152をボールグリッド半田158に置き換えたもので
あり、この構造によればBGAパッケージを用いる場
合、この伝熱用ボールグリッド158も含め全体を1つ
のBGAパッケージの実装として扱うことが可能とな
り、接続エリア4は(c−1)に示した様に、分離され
た複数の小ランド156をボールグリッド158に対応
する形で複数設け(ここでは5×5のマトリックス状に
設ける例を示している)、各ランド156に各々放熱用
ビア154を備えるように構成すると伝熱効率的に有利
である。
152をボールグリッド半田158に置き換えたもので
あり、この構造によればBGAパッケージを用いる場
合、この伝熱用ボールグリッド158も含め全体を1つ
のBGAパッケージの実装として扱うことが可能とな
り、接続エリア4は(c−1)に示した様に、分離され
た複数の小ランド156をボールグリッド158に対応
する形で複数設け(ここでは5×5のマトリックス状に
設ける例を示している)、各ランド156に各々放熱用
ビア154を備えるように構成すると伝熱効率的に有利
である。
【0037】なお、図3で説明した放熱システムは、前
述したいずれの放熱方式にも適用可能であり、基板を介
した放熱パスと逆のパスで加熱すれば、逆に、非常に温
度の低い環境でもLSIの温度を適切に保つことが可能
となる。また温度センサはLSIパッケージ1の内部や
放熱用シャーシ20の内部又は表面に組み込めば良いこ
とはすでに述べたが、放熱パス上の適切な個所を選んで
配置しても良く、温度測定ポイントをある決められた温
度範囲に保つフィードバック制御を行うことで適切な温
度管理が可能となり、いかなる環境でもLSIを動作さ
せることが可能となる。
述したいずれの放熱方式にも適用可能であり、基板を介
した放熱パスと逆のパスで加熱すれば、逆に、非常に温
度の低い環境でもLSIの温度を適切に保つことが可能
となる。また温度センサはLSIパッケージ1の内部や
放熱用シャーシ20の内部又は表面に組み込めば良いこ
とはすでに述べたが、放熱パス上の適切な個所を選んで
配置しても良く、温度測定ポイントをある決められた温
度範囲に保つフィードバック制御を行うことで適切な温
度管理が可能となり、いかなる環境でもLSIを動作さ
せることが可能となる。
【0038】さらに、冷却制御にはヒートパイプやペル
チェ素子を、加熱制御にはヒーター素子を用いれば良
く、これらの加熱冷却素子は放熱フィン30や基板の放
熱層5又は伝熱板40、放熱用シャーシ20又はLSI
パッケージ1内等に、直接又は間接的に組み込んだり、
接続したりして使用すれば良い。
チェ素子を、加熱制御にはヒーター素子を用いれば良
く、これらの加熱冷却素子は放熱フィン30や基板の放
熱層5又は伝熱板40、放熱用シャーシ20又はLSI
パッケージ1内等に、直接又は間接的に組み込んだり、
接続したりして使用すれば良い。
【0039】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、下
記の効果を得ることができる。 (1)表面実装タイプのLSIパッケージにおいても基
板本体を介した十分放熱効率の良い拡散熱伝導方式の放
熱システムを構成できる。 (2)LSIの上部方向のスペースに余裕を持たせるこ
とができ、高密度なスタック方式の実装にも対応でき
る。 (3)放熱のための各要素手段を基板のパターン設計の
一部として実現できるため、製造コストを低く抑えるこ
とができる。
記の効果を得ることができる。 (1)表面実装タイプのLSIパッケージにおいても基
板本体を介した十分放熱効率の良い拡散熱伝導方式の放
熱システムを構成できる。 (2)LSIの上部方向のスペースに余裕を持たせるこ
とができ、高密度なスタック方式の実装にも対応でき
る。 (3)放熱のための各要素手段を基板のパターン設計の
一部として実現できるため、製造コストを低く抑えるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)ないし(d)は本発明の実施の形態にな
るLSIの放熱方式を示す断面図である。
るLSIの放熱方式を示す断面図である。
【図2】(a)は本発明の実施の形態になるLSIの放
熱方式を採用したLSIの平面図である。(b)は本発
明の実施の形態になるLSIの放熱方式を採用したLS
Iの断面図である。
熱方式を採用したLSIの平面図である。(b)は本発
明の実施の形態になるLSIの放熱方式を採用したLS
Iの断面図である。
【図3】本発明の実施の形態になるLSI放熱方式を採
用した放熱システムを示す構成図である。
用した放熱システムを示す構成図である。
【図4】本発明の実施の形態になるLSIの放熱方式を
採用したLSIの断面図である。
採用したLSIの断面図である。
【図5】(a)ないし(c)は本発明の実施の形態にな
るLSIの放熱方式の接続エリアとスルーホールを示す
説明図である。
るLSIの放熱方式の接続エリアとスルーホールを示す
説明図である。
【図6】本発明の実施の形態になるLSIの放熱方式を
採用したBGAパッケージの断面図である。
採用したBGAパッケージの断面図である。
【図7】本発明の実施の形態になるLSIの放熱方式を
採用したBGAパッケージの断面図である。
採用したBGAパッケージの断面図である。
【図8】本発明の実施の形態になるLSIの放熱方式を
採用したMCMパッケージの一部拡大断面図である。
採用したMCMパッケージの一部拡大断面図である。
【図9】本発明の実施の形態になるLSIの放熱方式を
採用したMCMパッケージをLSIパッケージとみなし
た場合の断面図である。
採用したMCMパッケージをLSIパッケージとみなし
た場合の断面図である。
【図10】本発明の実施の形態になるLSIの放熱方式
を採用したBGAパッケージの変形例を示す断面図であ
る
を採用したBGAパッケージの変形例を示す断面図であ
る
【図11】(a)及び(b)は本発明の実施の形態にな
るLSIの放熱方式の接続エリアと放熱層等を接続する
接続手段を示す断面図である。
るLSIの放熱方式の接続エリアと放熱層等を接続する
接続手段を示す断面図である。
【図12】(a)は本発明の実施の形態になるLSIの
放熱方式を採用した放熱シャーシを示す断面図である。
(b)は本発明の実施の形態になるLSIの放熱方式を
採用した放熱シャーシを示す平面図である。
放熱方式を採用した放熱シャーシを示す断面図である。
(b)は本発明の実施の形態になるLSIの放熱方式を
採用した放熱シャーシを示す平面図である。
【図13】本発明の実施の形態になるLSIの放熱方式
を採用した放熱シャーシを示す平面図である。
を採用した放熱シャーシを示す平面図である。
【図14】(a)は本発明の実施の形態になるLSIの
放熱方式を採用した放熱シャーシを示す断面図である。
(b)、(b−1)、(b−2)は本発明の実施の形態
になるLSIの放熱方式を採用した放熱シャーシを示す
平面図である。
放熱方式を採用した放熱シャーシを示す断面図である。
(b)、(b−1)、(b−2)は本発明の実施の形態
になるLSIの放熱方式を採用した放熱シャーシを示す
平面図である。
【図15】(a)ないし(c)は本発明の実施の形態に
なるLSIの放熱方式を採用したLSIに放熱パッドを
もうけた状態を示す断面図である。(a−1)ないし
(c−1)は本発明の実施の形態になるLSIの放熱方
式を採用したLSI及び放熱パッドを示す断面図であ
る。
なるLSIの放熱方式を採用したLSIに放熱パッドを
もうけた状態を示す断面図である。(a−1)ないし
(c−1)は本発明の実施の形態になるLSIの放熱方
式を採用したLSI及び放熱パッドを示す断面図であ
る。
1 LSIチップパッケージ 2 LSIチップのダイ 3 ボンディング手段 3−1 接続エリア 4 接続エリア 5 放熱用ベタ層 5−1 ベタ層 5−2 熱ベタ層 5−3 ベタ層 6 スルーホール 8 配線層 9 半田 10 LSIのピン 11 内層間接続用スルーホール 12 ボンディングワイヤ 13 ヒートシンク用パッド 14 金属パッド 19 基板 20 放熱用シャーシ 21 ボンディングポイント 22 信号パッド 25 ボルト 30 放熱フィン 31 放熱用ファン 40 伝熱板 41 シャーシ 42 ボルト 43 ナット 60 伝熱用メタルパッド 61 ボールグリッド 62 セラミック基板 71 グラス基板 80 MCM基板 81 放熱層 82 放熱板 83 ボンディング手段 84 伝熱ピン(又はスルーホール) 84−e 伝熱手段 100 伝熱パッド 101 多層基板 102 ヒートスプレッダ 103 モールド材 110 伝熱用ピン 120 スペーサ 121 金属ピン 150 放熱用パッド部 151 放熱用ピン 152 放熱用表面実装パッド 153 ピン用スルーホール 154 伝熱用スルーホールビア 155 接続エリアランド 156 ボールグリッド用ランド 157 信号ピンエリア 158 放熱用ボールグリッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H05K 7/20 H01L 23/12 J 23/36 C 23/46 B Fターム(参考) 5E322 AA03 AA11 AB01 DB08 DC01 FA04 5F036 AA01 BA23 BA33 BB21 BB60 BC33
Claims (9)
- 【請求項1】 LSIチップが実装された基板であっ
て、使用時発熱するLSIチップの直下に設けた金属パ
ッド又は金属ベタエリアからなる接続エリアと、前記基
板を構成する層の少なくとも1つに設けた金属のベタ層
と、前記接続エリアと前記ベタ層とを直接又は間接的に
接続する伝熱用接続手段と、前記LSIチップの下部と
前記接続エリアとを接続するボンディング手段とよりな
り、前記LSIチップが発熱する熱量の一部を前記伝熱
用接続手段を介して前記ベタ層に伝達することにより除
去することを特徴とするLSIの放熱方式。 - 【請求項2】 前記LSIチップは、ダイを格納するパ
ッケージを備え、かつ前記基板に実装する際に前記基板
対向するパッケージ面に、放熱用の端子、又はパッドを
設けてなる請求項1に記載のLSIの放熱方式。 - 【請求項3】 LSIチップが実装された基板であっ
て、前記LSIチップを内蔵するLSIパッケージと、
前記LSIパッケージを上部から覆う外部パッケージ
と、前記外部パッケージを前記LSIパッケージと接続
して、前記LSIパッケージからの発熱を前記外部パッ
ケージに伝達するボンディング手段と、前記外部パッケ
ージの一部が前記基板に接する様に形成した放熱接続点
部と、前記放熱接続点を前記基板の内層又は外層もしく
は前記基板と一体化して別に設けた放熱手段を介して接
続するよう前記基板上に設けられた放熱パッドとを備
え、前記LSIチップが発生した熱を前記LSIパッケ
ージを介して前記外部パッケージに伝達し、さらに前記
放熱パッドを介して前記基板に伝達することにより、前
記LSIチップの発熱を拡散することを特徴とするLS
Iの放熱方式。 - 【請求項4】 LSIパッケージを上部から覆うと共
に、前記LSIパッケージの上部に放熱用の第1の接続
部を有し、かつ前記基板との放熱接続用の第2の接続部
を有するLSI外部パッケージを備えたLSIを前記基
板に実装してなる請求項1または3に記載のLSIの放
熱方式。 - 【請求項5】 前記外部パッケージの表面に凹凸を形成
してなる請求項4に記載のLSIの放熱方式。 - 【請求項6】 前記基板との対向面側に放熱用の接点部
を有し、かつ前記LSIチップのダイから前記放熱用接
点部に熱伝達用のボンディングパッケージ手段を設けて
なる請求項3または4に記載のLSIの放熱方式。 - 【請求項7】 前記基板の空きエリア又は周辺に放熱用
接続部を設け、また別に設けた放熱手段と接続して、前
記基板からの発熱を前記放熱手段に伝達することにより
放熱してなる請求項1または3に記載のLSIの放熱方
式。 - 【請求項8】 前記放熱手段にヒートシンク、又はペル
チェ素子、又はヒートパイプ、又は前記基板を格納する
シャーシを用いてなる請求項7に記載のLSIの放熱方
式。 - 【請求項9】 前記放熱手段を別の冷却手段により冷却
してなる請求項8に記載のLSIの放熱方式。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000383916A JP2002184915A (ja) | 2000-12-18 | 2000-12-18 | Lsiの放熱方式 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000383916A JP2002184915A (ja) | 2000-12-18 | 2000-12-18 | Lsiの放熱方式 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
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ID=18851481
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---|---|---|---|
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---|---|
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Cited By (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005166981A (ja) * | 2003-12-03 | 2005-06-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電子制御装置 |
JP2006049412A (ja) * | 2004-08-02 | 2006-02-16 | Mitsumi Electric Co Ltd | 電子部品の放熱構造 |
JP2007019078A (ja) * | 2005-07-05 | 2007-01-25 | Shindo Denshi Kogyo Kk | フレキシブルプリント配線板、プリント回路板、およびフレキシブルプリント配線板の製造方法 |
JP2008062825A (ja) * | 2006-09-08 | 2008-03-21 | Bosch Corp | ブレーキ液圧制御装置 |
JP2008537325A (ja) * | 2005-03-22 | 2008-09-11 | エスエーヴェー−オイロドライブ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コムパニー コマンディトゲゼルシャフト | 吸熱器の温度測定用装置及び方法 |
WO2012011562A1 (ja) * | 2010-07-23 | 2012-01-26 | 京セラ株式会社 | 光照射デバイス、光照射モジュール、および印刷装置 |
JP2014007323A (ja) * | 2012-06-26 | 2014-01-16 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体パッケージ |
JP2014025471A (ja) * | 2012-06-22 | 2014-02-06 | Asmo Co Ltd | 電動ポンプ |
JP2014041860A (ja) * | 2012-08-21 | 2014-03-06 | Tdk Corp | 部品実装用基板及び部品実装構造体 |
JP2014099544A (ja) * | 2012-11-15 | 2014-05-29 | Shirai Electronics Industrial Co Ltd | 回路基板 |
JP2014127489A (ja) * | 2012-12-25 | 2014-07-07 | Sansha Electric Mfg Co Ltd | 半導体装置 |
JP2015018857A (ja) * | 2013-07-09 | 2015-01-29 | 三菱電機株式会社 | 高放熱基板、部品の放熱構造 |
JP2018182149A (ja) * | 2017-04-18 | 2018-11-15 | 日本電気株式会社 | 放熱装置 |
CN116631955A (zh) * | 2023-04-10 | 2023-08-22 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 毫米波固态功率放大器低损耗高散热的封装结构及方法 |
-
2000
- 2000-12-18 JP JP2000383916A patent/JP2002184915A/ja active Pending
Cited By (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005166981A (ja) * | 2003-12-03 | 2005-06-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電子制御装置 |
JP2006049412A (ja) * | 2004-08-02 | 2006-02-16 | Mitsumi Electric Co Ltd | 電子部品の放熱構造 |
JP2008537325A (ja) * | 2005-03-22 | 2008-09-11 | エスエーヴェー−オイロドライブ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コムパニー コマンディトゲゼルシャフト | 吸熱器の温度測定用装置及び方法 |
US9967966B2 (en) | 2005-03-22 | 2018-05-08 | Sew-Eurodrive Gmbh & Co. Kg | Device and method for determining the temperature of a heat sink |
JP2007019078A (ja) * | 2005-07-05 | 2007-01-25 | Shindo Denshi Kogyo Kk | フレキシブルプリント配線板、プリント回路板、およびフレキシブルプリント配線板の製造方法 |
JP2008062825A (ja) * | 2006-09-08 | 2008-03-21 | Bosch Corp | ブレーキ液圧制御装置 |
US9004667B2 (en) | 2010-07-23 | 2015-04-14 | Kyocera Corporation | Light irradiation device, light irradiation module, and printing apparatus |
WO2012011562A1 (ja) * | 2010-07-23 | 2012-01-26 | 京セラ株式会社 | 光照射デバイス、光照射モジュール、および印刷装置 |
CN103026518A (zh) * | 2010-07-23 | 2013-04-03 | 京瓷株式会社 | 光照射设备、光照射模块以及印刷装置 |
JPWO2012011562A1 (ja) * | 2010-07-23 | 2013-09-09 | 京セラ株式会社 | 光照射デバイス、光照射モジュール、および印刷装置 |
JP2014025471A (ja) * | 2012-06-22 | 2014-02-06 | Asmo Co Ltd | 電動ポンプ |
JP2014007323A (ja) * | 2012-06-26 | 2014-01-16 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体パッケージ |
JP2014041860A (ja) * | 2012-08-21 | 2014-03-06 | Tdk Corp | 部品実装用基板及び部品実装構造体 |
JP2014099544A (ja) * | 2012-11-15 | 2014-05-29 | Shirai Electronics Industrial Co Ltd | 回路基板 |
JP2014127489A (ja) * | 2012-12-25 | 2014-07-07 | Sansha Electric Mfg Co Ltd | 半導体装置 |
JP2015018857A (ja) * | 2013-07-09 | 2015-01-29 | 三菱電機株式会社 | 高放熱基板、部品の放熱構造 |
JP2018182149A (ja) * | 2017-04-18 | 2018-11-15 | 日本電気株式会社 | 放熱装置 |
CN116631955A (zh) * | 2023-04-10 | 2023-08-22 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 毫米波固态功率放大器低损耗高散热的封装结构及方法 |
CN116631955B (zh) * | 2023-04-10 | 2024-03-15 | 中国电子科技集团公司第二十九研究所 | 毫米波固态功率放大器低损耗高散热的封装结构及方法 |
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