JPH04269855A - Semiconductor package provided with heat sink - Google Patents
Semiconductor package provided with heat sinkInfo
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Abstract
Description
【０００１】0001
【産業上の利用分野】本発明はＩＣチップやＬＳＩチッ
プなどのチップを搭載するヒートシンク付半導体パッケ
ージに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor package with a heat sink on which chips such as IC chips and LSI chips are mounted.
【０００２】0002
【従来の技術】高度な半導体素子技術は理論素子から理
解されるように、ゲート当りのスピード、電力積が逐次
減少していると共に、微細加工技術の発達により、ゲー
ト当りの占有面積も次第に減少している。このため、半
導体チップは高速化並びに高集積化される傾向にある。
一方、この半導体チップを保護し、信頼性を向上させる
パッケージは、半導体チップのボンディング技術などを
考慮して実装の領域へと発展してきている。これに伴い
、近年のコンピュータ装置などにおいては、装置の処理
性能や信頼性の向上などのためにＬＳＩ化された半導体
素子や高密度で、且つ小型化されたＬＳＩチップ搭載用
の各種半導体パッケージが次第に取り入れられるように
なってきた。[Prior Art] As can be understood from theoretical elements in advanced semiconductor device technology, the speed and power product per gate are gradually decreasing, and with the development of microfabrication technology, the area occupied by each gate is also gradually decreasing. are doing. For this reason, semiconductor chips tend to be faster and more highly integrated. On the other hand, packages that protect semiconductor chips and improve their reliability are being developed into the field of packaging, taking into consideration semiconductor chip bonding technology. Along with this, in recent years computer equipment and other devices have been using LSI semiconductor elements and various semiconductor packages for mounting high-density and miniaturized LSI chips in order to improve the processing performance and reliability of the equipment. It is gradually being adopted.
【０００３】ところで、このように素子の高集積化の度
合が大きくなると、半導体チップの消費電力も増大する
ことになる。そのため、消費電力の大きなＬＳＩチップ
は、プラスチックに比べ熱伝導率の大きいセラミックな
どのパッケージに搭載し、さらにボードのみによる放熱
では当然ＬＳＩチップの冷却に対して限界がある。By the way, as the degree of integration of elements increases, the power consumption of semiconductor chips also increases. Therefore, LSI chips that consume a large amount of power are mounted in packages made of ceramic or the like, which has a higher thermal conductivity than plastic, and furthermore, there is a limit to the cooling of the LSI chips if the heat is dissipated only by the board.
【０００４】そこで、前述の高速で、かつ高集積化され
たＬＳＩチップを搭載する従来の半導体パッケージにお
いては、ＬＳＩチップからの放熱に対し、冷却の観点か
ら、放熱効率の高いアルミニウムや銅の材料からなるヒ
ートシンクを、半導体パッケージの上面に、熱伝導性の
優れた半田や接着剤により一体的に固着させ放熱させる
ようにしている。[0004] Therefore, in conventional semiconductor packages that mount the aforementioned high-speed and highly integrated LSI chips, materials such as aluminum and copper, which have high heat dissipation efficiency, are used to dissipate heat from the LSI chips. The heat sink is integrally fixed to the top surface of the semiconductor package using solder or adhesive with excellent thermal conductivity to dissipate heat.
【０００５】図３は従来のヒートシンク付半導体パッケ
ージの一例の斜視図である。図において、１はケース、
５はピン、７はヒートシンクである。図４は従来のヒー
トシンク付半導体パッケージの一例の断面図である。図
において、１はケースで、その上には熱伝導性の良い材
料でチップ搭載板２が接着されている。さらに、チップ
搭載板２の下面には、チップ固着剤を用いてチップ３が
搭載されている。チップ３は、ケース１上の配線と、配
線部材４によって結線されている。ケース１の下側には
複数個のピン５が付けられている。ケース１の下面には
チップ３を覆うようにキャップ６が接着されており、中
の気密を保っている。チップ搭載板２の上面には、ヒー
トシンク７がヒートシンク固着剤によって接着されてい
る。ヒートシンク７は、長方形のプレートが縦に複数個
並んだ構造をとる。現在、このような構造のヒートシン
ク付半導体パッケージが製作されている。FIG. 3 is a perspective view of an example of a conventional semiconductor package with a heat sink. In the figure, 1 is a case,
5 is a pin, and 7 is a heat sink. FIG. 4 is a cross-sectional view of an example of a conventional semiconductor package with a heat sink. In the figure, 1 is a case, on which a chip mounting plate 2 is bonded using a material with good thermal conductivity. Further, a chip 3 is mounted on the lower surface of the chip mounting plate 2 using a chip fixing agent. The chip 3 is connected to the wiring on the case 1 by a wiring member 4. A plurality of pins 5 are attached to the lower side of the case 1. A cap 6 is bonded to the bottom surface of the case 1 so as to cover the chip 3, thereby keeping the inside airtight. A heat sink 7 is adhered to the upper surface of the chip mounting board 2 with a heat sink adhesive. The heat sink 7 has a structure in which a plurality of rectangular plates are arranged vertically. Currently, semiconductor packages with heat sinks having such a structure are being manufactured.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような構造のヒートシンク付半導体パッケージでは、ヒ
ートシンクの放熱効率があまりよくなく、十分な冷却効
果が得られないという欠点を有していた。これにより、
チップそのものの温度上昇によりデバイスの動作速度が
低下するなどの問題が生ずる。[Problems to be Solved by the Invention] However, the semiconductor package with a heat sink having the above-described structure has the disadvantage that the heat sink does not have a very good heat dissipation efficiency and a sufficient cooling effect cannot be obtained. This results in
Problems such as a decrease in the operating speed of the device arise due to an increase in the temperature of the chip itself.
【０００７】本発明の目的は、発熱量の大きな高集積化
ＬＳＩチップを搭載しても放熱効果が十分であるような
信頼性の高いヒートシンク付半導体パッケージを提供す
ることにある。An object of the present invention is to provide a highly reliable semiconductor package with a heat sink that has a sufficient heat dissipation effect even when a highly integrated LSI chip that generates a large amount of heat is mounted thereon.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
、本発明に係るヒートシンク付半導体パッケージにおい
ては、ケースと、ヒートシンクとを有するヒートシンク
付半導体パッケージであって、ケースは、チップを収納
するものであり、チップ収納空間となる穴は、チップ搭
載板とキャップとで施蓋され、チップは、チップ搭載板
の下面に接着固定されたものであり、ヒートシンクは、
複数のプレートを有し、チップ搭載板上に固定されたも
のであり、複数のプレートは、並列に配列されたもので
、波状に形成されたものである。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, a semiconductor package with a heat sink according to the present invention includes a case and a heat sink, the case housing a chip. The hole serving as the chip storage space is covered with a chip mounting plate and a cap, the chip is adhesively fixed to the bottom surface of the chip mounting plate, and the heat sink is
It has a plurality of plates and is fixed on a chip mounting plate, and the plurality of plates are arranged in parallel and formed in a wave shape.
【０００９】[0009]
【作用】超ＬＳＩのように素子の高集積化の度合が大き
くなると、半導体チップの消費電力が増大し、そのため
、消費電力の大きなＬＳＩチップは、ＬＳＩチップから
の放熱に対する冷却の観点から、放熱効率の高いアルミ
ニウムや銅の材料からなるヒートシンクを、ＬＳＩチッ
プの固着面と対向する反対側の表面に、熱伝導性の優れ
た半田や接着剤により一体的に固着させ放熱させるよう
にしている。ヒートシンクの形状は様々であるが、ヒー
トシンク単独での放熱効率の高さから長方形プレートを
縦に複数個並べた構造のものが用いられる。[Function] As the degree of integration of elements increases as in VLSIs, the power consumption of semiconductor chips increases.As a result, LSI chips with large power consumption are A heat sink made of highly efficient aluminum or copper is integrally fixed to the surface opposite to the surface to which the LSI chip is fixed using solder or adhesive with excellent thermal conductivity to dissipate heat. Although there are various shapes of heat sinks, those having a structure in which a plurality of rectangular plates are vertically arranged are used because of the high heat dissipation efficiency of the heat sink alone.
【００１０】本発明のヒートシンク付半導体パッケージ
では、ヒートシンクの構造が、波状のプレートを縦に複
数個並べた構造となっているため、フィン間から上側に
逃げる空気の量が減るため、フィンの後方まで流量が大
きい状態を保つため、放熱効率は大きくなる。この構造
により、上述のように高放熱性で高信頼性のヒートシン
ク付半導体パッケージが実現可能となる。In the semiconductor package with a heat sink of the present invention, since the heat sink has a structure in which a plurality of corrugated plates are arranged vertically, the amount of air escaping upward from between the fins is reduced. The heat dissipation efficiency increases because the flow rate remains high until With this structure, it is possible to realize a semiconductor package with a heat sink that has high heat dissipation and high reliability as described above.
【００１１】[0011]
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は、本発明に係るヒートシンク付半導
体パッケージの一例を示す斜視図である。図において、
１はケース、５はピン、７はヒートシンクである。Embodiments Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing an example of a semiconductor package with a heat sink according to the present invention. In the figure,
1 is a case, 5 is a pin, and 7 is a heat sink.
【００１２】図２は本発明に係るヒートシンク付半導体
パッケージの一例を示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing an example of a semiconductor package with a heat sink according to the present invention.
【００１３】図において、１は平板状で中央に穴１ａが
空いているアルミナのケースで、その上には、ケース１
の中央の穴１ａにフィットするチップ搭載板２が接着さ
れている。更に、その下にはチップ固着剤を用いてチッ
プ３が搭載されている。５は前記チップ３をボードに接
続するための複数個のピンで、このピン５は前記ケース
１の下面周縁部に立設されている。ケース１の中央の穴
１ａの周辺部には、ピン５とチップ３とを接続する接続
パッドが設けられており、この接続パッドと前記ピン５
とは、ケース１の表面あるいは内層を通じて電気的に接
続されている。チップ３の端子部は、ワイヤなどの配線
部材４を介して、ピン５に接続された接続パッドに接続
されている。ケース１の下面は、チップ３を覆うように
低融点ガラス等の接着剤によりキャップ６が接着されて
おり、中の気密を保っている。ヒートシンク７は、複数
のプレート７ａを有しており、チップ搭載板２の上面に
接着固定されている。複数のプレート７ａは並列に配列
されており、各プレート７ａは波状に形成されている。In the figure, 1 is a flat alumina case with a hole 1a in the center, and above it is a case 1.
A chip mounting plate 2 that fits into the central hole 1a is glued. Furthermore, a chip 3 is mounted below it using a chip fixing agent. Reference numeral 5 denotes a plurality of pins for connecting the chip 3 to the board, and these pins 5 are provided upright on the peripheral edge of the lower surface of the case 1. A connection pad for connecting the pin 5 and the chip 3 is provided around the hole 1a at the center of the case 1.
and are electrically connected through the surface or inner layer of the case 1. The terminal portion of the chip 3 is connected to a connection pad connected to a pin 5 via a wiring member 4 such as a wire. A cap 6 is bonded to the bottom surface of the case 1 with an adhesive such as low-melting point glass so as to cover the chip 3, thereby keeping the inside airtight. The heat sink 7 has a plurality of plates 7a, and is adhesively fixed to the upper surface of the chip mounting board 2. A plurality of plates 7a are arranged in parallel, and each plate 7a is formed in a wave shape.
【００１４】本発明による波状のプレート７ａが並列に
複数個並んだ構造のヒートシンクを有するパッケージと
、従来の長方形のプレートが縦に複数個並んだ構造のヒ
ートシンクのパッケージの熱抵抗を実験で比較した。
本発明のパッケージでは、風速５ｍ／ｓのとき、熱抵抗
は、２．０Ｋ／Ｗであった。これに対して従来のパッケ
ージでは、風速５ｍ／ｓのとき熱抵抗は、２．２Ｋ／Ｗ
であった。以上より、長方形のプレートが複数個並んで
いる構造のヒートシンクが搭載されているパッケージよ
りも、波状のプレートが並列に複数個並んでいる構造の
ヒートシンクが搭載されているパッケージの方が、熱抵
抗が小さくなることがわかった。[0014] Thermal resistances of a package having a heat sink structure in which a plurality of corrugated plates 7a according to the present invention are arranged in parallel and a conventional heat sink package having a structure in which a plurality of rectangular plates are arranged vertically were compared in an experiment. . In the package of the present invention, the thermal resistance was 2.0 K/W when the wind speed was 5 m/s. On the other hand, in the conventional package, the thermal resistance is 2.2K/W when the wind speed is 5m/s.
Met. From the above, the thermal resistance of a package equipped with a heat sink structured with multiple wavy plates arranged in parallel is higher than that of a package equipped with a heat sink structured with multiple rectangular plates arranged in parallel. was found to be smaller.
【００１５】なお、上記実施例においては、ヒートシン
ク材料としては、アルミニウムの場合の例を説明してき
たが、これに限らず熱伝導率の良い材料であれば、本発
明の効果を十分に満足できることは明らかである。[0015] In the above embodiments, an example has been explained in which aluminum is used as the heat sink material. However, the effects of the present invention can be fully achieved with any material having good thermal conductivity. is clear.
【００１６】[0016]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、通
電したときの発熱によるチップ及びセラミックパッケー
ジの温度上昇を抑えることが可能となるため、高速動作
で高信頼性の半導体パッケージを提供することが可能と
いう効果が得られる。[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, it is possible to suppress the temperature rise of the chip and ceramic package due to heat generation when energized, thereby providing a high-speed operation and highly reliable semiconductor package. This has the effect of making it possible.
【図１】本発明の一実施例を示すヒートシンク付半導体
パッケージの斜視図である。FIG. 1 is a perspective view of a semiconductor package with a heat sink showing an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の一実施例を示すヒートシンク付半導体
パッケージの断面図である。FIG. 2 is a sectional view of a semiconductor package with a heat sink showing an embodiment of the present invention.
【図３】従来のヒートシンク付半導体パッケージの一例
の斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of an example of a conventional semiconductor package with a heat sink.
【図４】従来のヒートシンク付半導体パッケージの一例
の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of an example of a conventional semiconductor package with a heat sink.
１ セラミック基板 ２ チップ搭載板 ３ チップ ４ 配線部材 ５ ピン ６ キャップ ７ ヒートシンク 1 Ceramic substrate 2 Chip mounting board 3 Chip 4 Wiring components 5 Pin 6 Cap 7 Heat sink
Claims (1)
ートシンク付半導体パッケージであって、ケースは、チ
ップを収納するものであり、チップ収納空間となる穴は
、チップ搭載板とキャップとで施蓋され、チップは、チ
ップ搭載板の下面に接着固定されたものであり、ヒート
シンクは、複数のプレートを有し、チップ搭載板上に固
定されたものであり、複数のプレートは、並列に配列さ
れたもので、波状に形成されたものであることを特徴と
するヒートシンク付半導体パッケージ。1. A semiconductor package with a heat sink, comprising a case and a heat sink, wherein the case stores a chip, a hole serving as a chip storage space is covered with a chip mounting plate and a cap, The chip is adhesively fixed to the bottom surface of the chip mounting board, and the heat sink has multiple plates fixed to the chip mounting board, and the multiple plates are arranged in parallel. A semiconductor package with a heat sink, characterized in that it is formed in a wavy shape.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3053932A JPH04269855A (en) | 1991-02-26 | 1991-02-26 | Semiconductor package provided with heat sink |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3053932A JPH04269855A (en) | 1991-02-26 | 1991-02-26 | Semiconductor package provided with heat sink |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04269855A true JPH04269855A (en) | 1992-09-25 |
Family
ID=12956513
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3053932A Pending JPH04269855A (en) | 1991-02-26 | 1991-02-26 | Semiconductor package provided with heat sink |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04269855A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| EP3832245A1 (en) * | 2019-12-05 | 2021-06-09 | ABB Schweiz AG | Heat exchanger and cooled electrical assembly |
-
1991
- 1991-02-26 JP JP3053932A patent/JPH04269855A/en active Pending
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