JPH0536873A - 半導体パツケージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】放熱効果の優れた半導体パッケージを得る。 【構成】フィンの表面に凹みや溝を設け表面積を増加さ
せたた放熱器、あるいは多数の中空円筒を有し表面積を
増加させた放熱器、を備えた半導体パッケージ。 【効果】表面積が増加しているため、空気と接する面積
が増えている。そのため、半導体チップからの熱を効率
的に空気中に放出することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】半導体パッケージの構造。特に効
率的な放熱を実現するために放熱部を備えた半導体パッ
ケージに関する。

【０００２】

【従来の技術】今日の半導体デバイスは、高機能化、高
集積化が進められている。特に高集積化の発展は著し
く、１ｃｍ² 当たり、数十万個から数百万個のトランジ
スタが配置されている半導体チップが製造されている。
高集積化することにより、動作速度も高速になり、論理
ＬＳＩのクロックも高周波数化している。

【０００３】このような背景のため、半導体デバイスの
単位面積、単位体積当たりの発熱量は加速度的に増加し
てきている。そのため、現在、半導体デバイスの放熱は
極めて重要な問題である。

【０００４】近年、この問題を解決するために、放熱器
を備えたパッケージを持つ半導体デバイスが各種製作さ
れている。図４、図５、図６は従来のこのような放熱器
付きの半導体デバイスの外観図の例である。図４は、通
常の半導体パッケージ１０（例えばＰＧＡなど）の上面
に金属等の板（いわゆる「フィン」）１２を放熱器とし
て固着した物である。図５は、多数の円形のフィン１４
を隙間を開けて積み重ねた形状をしている放熱器の例で
ある。各円形のフィン１４はその中央部分でお互いに連
結しあっており、その連結部分は、半導体パッケージ１
６の上面に垂直に取り付けられている。その結果各円形
のフィン１４は、図５に示すとおり半導体パッケージ１
６と平行に位置している。図６は、半導体パッケージ１
８の上面に多数の円柱２０を並べて固着したものであ
る。各円柱２０は半導体パッケージ１８に垂直に取り付
けられている。

【０００５】これらのような形状を持つ放熱器は、その
フィンの間あるいは円柱の隙間を空気が還流することに
より、空気中に熱を放出している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の放熱器を備えた
半導体デバイスは以上のようにして、空気をその放熱器
のフィンの間、あるいは円柱の隙間などに還流させるこ
とにより、半導体チップを冷却していた。

【０００７】しかしながら、例えば、スーパーコンピュ
ータ等に使用される半導体デバイスなどはこれらの空冷
の放熱器を備えた半導体パッケージでは冷却能力がしば
しば不足であった。このように発熱量の極めて多い半導
体デバイスに対しては空冷ではなく液冷（例えば液体窒
素など）が用いられることが多かった。ところが、この
液冷による冷却は液体の取扱いが面倒で、装置のメンテ
ナンスも非常に複雑である。また液体漏れ等の事故が発
生した場合、装置の復旧が非常に面倒になる等の欠点を
有した。

【０００８】以上のような背景に基づき、冷却能力の大
きな空冷の装置を得ることは、工業的に強く切望されて
いた。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第一の発明は、上述の課
題を解決するために、放熱器を備えた半導体デバイスに
おいて、その放熱フィンの表面に凹みを多数設けたこと
を特徴とする。

【００１０】また、第二の発明は、上記の凹みの代わり
に溝を多数設けたことを特徴としている。

【００１１】さらにまた、第三の発明は、多数の中空の
円筒を半導体デバイスの上面に並べることにより放熱器
を形成したことを特徴とする。

【００１２】

【作用】上記第一の発明によれば、放熱フィンの表面に
多数設けた凹みは、放熱器の表面積を増大させる作用が
ある。そのため、還流する空気と放熱器との接する面積
が増加する。

【００１３】上記第二の発明によれば、放熱フィンの表
面に多数設けた溝は、放熱器の表面積を増大させる作用
がある。そのため、還流する空気と放熱器との接する面
積が増加する。

【００１４】上記第三の発明によれば、従来ある円筒状
の放熱器の内部をくりぬき中空構造としたことは、放熱
器の表面積を増大させる作用がある。そのため、還流す
る空気と放熱器との接する面積が増加する。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面に基づい
て説明する。

【００１６】図１、図２、図３は本発明の一実施例を示
す外観図である。図１は、第一の発明の一実施例であ
り、図２は、第二の発明の一実施例であり、図３は、第
三の発明の一実施例である。

【００１７】図１に示されている半導体パッケージにお
いては、従来の実施技術を示す図４と同様に通常の半導
体パッケージ３０の上面にフィン３２が固着されてい
る。このフィン３２の表面には凹み、いわゆるディンプ
ル３４が多数設けられている。そのため図１のフィン３
２の表面積は、図４に示されている従来のフィン１２に
比べて増加している。このため、空気とより多くの面積
で接しており、半導体を冷却する能力が増加している。
図１では円形の、いわゆるディンプルを設けた例を示し
てあるが、多角形の凹み（例えば四角形の凹み）でも同
様の効果を奏することはいうまでもない。

【００１８】図２に示されている半導体パッケージにお
いては、図１と同様に、通常の半導体パッケージ３６の
上面にフィン３８が固着されている。フィン３８の表面
には細い溝４０が多数設けられている。そのため図２の
フィン３８の表面積は、図４に示されている従来のフィ
ン１２に比べて増加している。このため、図１に示す実
施例と同様に空気とより多くの面積で接しており、半導
体を冷却する能力が増加している。

【００１９】図３に示されている半導体パッケージは、
半導体パッケージ４２の上面に中空円筒４４を垂直に多
数並べて固着したものである。それぞれの中空円筒４４
の内部は文字どうり、その内部が中空構造をなしてい
る。そのため図３の中空円筒４４の表面積は、図６に示
されている従来の放熱器の円柱２０の表面積に比べて増
加している。このため、上記２つの実施例と同様に、空
気とより多くの面積で接しており、半導体を冷却する能
力が増加している。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
放熱器の表面積を増加することができるので、半導体デ
バイスを効率良く冷却することができる。そのため、従
来の半導体デバイスの動作クロックをより高速にするこ
とができたり、水冷を用いなければならなかった半導体
デバイスも、本発明を適用することにより空冷を用いる
ことができるものもあろう。

【００２１】また、第一の発明の、フィンの表面に設け
られたディンプルは方向性を持たないため、例えば送風
器を用いた空冷に適用した場合、風向による冷却能力の
変化が少ないという効果がある。

【００２２】さらにまた、第二の発明の、フィンの表面
に設けられた溝は上記のディンプルとは逆に方向性を持
っているが、ディンプルよりもその加工が容易なため、
製造・加工工程が簡単になるという効果がある。

【００２３】そして、第三の発明の、中空円筒は上記２
つの発明に比較して最も容易に加工ができる。すなわ
ち、単に穴をくりぬくだけであり、その穴は全て上方向
から加工が可能になる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明により、多数の凹み（ディンプル）を表
面に持つフィンを用いた半導体デバイスの一実施例の斜
視図である。

【図２】本発明により、多数の溝を表面に持つフィンを
用いた半導体デバイスの一実施例の斜視図である。

【図３】本発明により、多数の中空円筒を有する放熱器
を用いた半導体デバイスの一実施例の斜視図である。

【図４】多数のフィンを放熱器として用いた従来の半導
体デバイスの斜視図である。

【図５】多数の円盤を放熱器として用いた従来の半導体
デバイスの斜視図である。

【図６】多数の円筒を放熱器として用いた従来の半導体
デバイスの斜視図である。

【符号の説明】

１０，１６，１８ （従来の放熱器を持たない）半導体
パッケージ １２ フィン １４ 円形のフィン ２０ （放熱用の）円筒 ３０，３６，４２ （従来の放熱器を持たない）半導体
パッケージ ３２，３８ フィン ３４ 凹み（ディンプル） ４０ 溝 ４４ 中空円筒

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】放熱用のフィンを備えた半導体デバイスに
   おいて、 前記フィンは、その表面に多数の凹みを有し、前記フィ
   ンの表面積を増加させたことを特徴とする半導体デバイ
   ス。
2. 【請求項２】放熱用のフィンを備えた半導体デバイスに
   おいて、 前記フィンは、その表面に多数の溝を有し、前記フィン
   の表面積を増加させたことを特徴とする半導体デバイ
   ス。
3. 【請求項３】放熱用の突起部を備えた半導体デバイスに
   おいて、 前記突起部は、中空構造を成す円筒状に形成され、前記
   突起部の表面積を増加させたことを特徴とする半導体デ
   バイス。