JPH06244303A - 温度管理可能な超小型電子パッケージ - Google Patents
温度管理可能な超小型電子パッケージInfo
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- JPH06244303A JPH06244303A JP5333167A JP33316793A JPH06244303A JP H06244303 A JPH06244303 A JP H06244303A JP 5333167 A JP5333167 A JP 5333167A JP 33316793 A JP33316793 A JP 33316793A JP H06244303 A JPH06244303 A JP H06244303A
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- Japan
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- power supply
- microelectronic package
- heat
- heat dissipation
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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 選択的伝熱ルートを提供し、それにより論理
機能および／あるいはメモリ機能のような活動集積回路
手段や電源にたいする選択的温度分布を提供する。 【構成】 単一の回路キャリヤと、その回路キャリヤに
よって担持した集積回路に電力を供給するための電力供
給チップと、その回路キャリヤによって担持した活動集
積回路手段と、この超小型電子パッケージから熱を運び
去るための伝熱手段から構成し、この伝熱手段は、上記
電力供給チップに組み合わせた第１放熱背面手段１０
と、上記活動集積回路手段に組み合わせた第２放熱背面
手段１１から構成し、この第１、第２放熱背面手段は互
いに絶縁されており、この第１放熱背面手段の放熱容量
は第２放熱背面手段の放熱容量とは異なり、上記活動集
積回路手段に関係した操作の温度は電力供給チップに関
係した温度より低くなる。
機能および／あるいはメモリ機能のような活動集積回路
手段や電源にたいする選択的温度分布を提供する。 【構成】 単一の回路キャリヤと、その回路キャリヤに
よって担持した集積回路に電力を供給するための電力供
給チップと、その回路キャリヤによって担持した活動集
積回路手段と、この超小型電子パッケージから熱を運び
去るための伝熱手段から構成し、この伝熱手段は、上記
電力供給チップに組み合わせた第１放熱背面手段１０
と、上記活動集積回路手段に組み合わせた第２放熱背面
手段１１から構成し、この第１、第２放熱背面手段は互
いに絶縁されており、この第１放熱背面手段の放熱容量
は第２放熱背面手段の放熱容量とは異なり、上記活動集
積回路手段に関係した操作の温度は電力供給チップに関
係した温度より低くなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、温度管理構造を有す
る、例えばカードやボードのような超小型電子パッケー
ジに関する。特に、本発明は、単一の回路キャリヤ上に
１個以上のパワーチップ、１個以上の集積回路、および
熱をこれら装置から運び出すための熱伝導手段等を有す
る超小型電子パッケージに関する。本発明の熱伝導手段
は選択的な熱伝導路を提供し、それゆえパワーチップや
集積回路等の温度分布を選択可能とする。
る、例えばカードやボードのような超小型電子パッケー
ジに関する。特に、本発明は、単一の回路キャリヤ上に
１個以上のパワーチップ、１個以上の集積回路、および
熱をこれら装置から運び出すための熱伝導手段等を有す
る超小型電子パッケージに関する。本発明の熱伝導手段
は選択的な熱伝導路を提供し、それゆえパワーチップや
集積回路等の温度分布を選択可能とする。
【０００２】
【従来の技術】電子パッケージの構造や製造プロセスに
関する従来技術は、たとえば、Ｄｏｎａｌｄ Ｔ．Ｓｅ
ｒａｐｈｉｎ、Ｒｏｎａｌｄ Ｌａｓｋｙ、およびＣｈ
ｅ−Ｙｏ Ｌｉ等による「Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｐａｃｋａｇｉｎｇ」ニュー
ヨークのマックグロウ・ヒル書店出版（１９８８）、そ
してＲａｏ Ｒ．ＴｕｍｍａｌａおよびＥｕｇｅｎｅ
Ｊ．Ｒｙｍａｓｚｅｗｓｋｉ等による「Ｍｉｃｒｏｅｌ
ｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｐａｃｋａｇｉｎｇ Ｈａｎｄｂｏ
ｏｋ」ニューヨークのヴァン・ノストランド・ラインホ
ールド社出版（１９８８）などに記載がある。この文献
は本願の引例として参照する。
関する従来技術は、たとえば、Ｄｏｎａｌｄ Ｔ．Ｓｅ
ｒａｐｈｉｎ、Ｒｏｎａｌｄ Ｌａｓｋｙ、およびＣｈ
ｅ−Ｙｏ Ｌｉ等による「Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｐａｃｋａｇｉｎｇ」ニュー
ヨークのマックグロウ・ヒル書店出版（１９８８）、そ
してＲａｏ Ｒ．ＴｕｍｍａｌａおよびＥｕｇｅｎｅ
Ｊ．Ｒｙｍａｓｚｅｗｓｋｉ等による「Ｍｉｃｒｏｅｌ
ｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｐａｃｋａｇｉｎｇ Ｈａｎｄｂｏ
ｏｋ」ニューヨークのヴァン・ノストランド・ラインホ
ールド社出版（１９８８）などに記載がある。この文献
は本願の引例として参照する。
【０００３】電子回路は多くの電子回路部品、例えば数
千あるいは数百万におよぶ抵抗器、コンデンサ、インダ
クタ、ダイオード、トランジスタなどを有する。こうし
た回路部品は回路を形成するために個々を連結しなくて
はならず、また個々の回路は機能ユニットを形成するた
めに相互接続をする必要がある。電力や信号の配布は、
そうした接続を介して行われる。また、機能ユニットは
機械的な支持や構造的な保護を必要とする。電気回路は
機能するために電気エネルギを必要とし、また、機能を
維持するために熱エネルギを除去する必要がある。種々
のチップ、モジュール、回路カード、回路ボード等の超
小型電子パッケージが回路部品や回路そのものを保護し
たり、収納したり、冷却したり、相互接続するために使
用されている。
千あるいは数百万におよぶ抵抗器、コンデンサ、インダ
クタ、ダイオード、トランジスタなどを有する。こうし
た回路部品は回路を形成するために個々を連結しなくて
はならず、また個々の回路は機能ユニットを形成するた
めに相互接続をする必要がある。電力や信号の配布は、
そうした接続を介して行われる。また、機能ユニットは
機械的な支持や構造的な保護を必要とする。電気回路は
機能するために電気エネルギを必要とし、また、機能を
維持するために熱エネルギを除去する必要がある。種々
のチップ、モジュール、回路カード、回路ボード等の超
小型電子パッケージが回路部品や回路そのものを保護し
たり、収納したり、冷却したり、相互接続するために使
用されている。
【０００４】集積回路内では、回路部品対回路部品およ
び回路対回路の接続、熱放散、機械的防護等は集積回路
チップによって行われている。そのモジュール内に封じ
込められたこのチップは、パッケージの第１レベルと言
える。
び回路対回路の接続、熱放散、機械的防護等は集積回路
チップによって行われている。そのモジュール内に封じ
込められたこのチップは、パッケージの第１レベルと言
える。
【０００５】さらに１以上のパッケージレベルがある。
つまり、パッケージの第２レベルは回路カードである。
回路カードは少なくとも４つの機能を必要とする。その
第１の機能は、所望の機能を得るために必要な全回路ま
たはビットカウントが第１レベルパッケージ、つまり、
チップのビットカウントを越えてしまうので、回路カー
ドが使用される。第２の機能は、第２レベルパッケー
ジ、つまり、回路カードが、第１レベルパッケージ、つ
まりチップやモジュールに容易に統合できない部品用に
設置位置を提供することである。これらの部品とは、コ
ンデンサ、精密抵抗器、インダクタ、電子機械スイッ
チ、光学カプラ等である。第３の機能は、回路カードが
他の回路エレメントとの信号相互接続を行うことであ
る。第４の機能は、第２レベルパッケージが熱管理、つ
まり、熱放散を行うことである。
つまり、パッケージの第２レベルは回路カードである。
回路カードは少なくとも４つの機能を必要とする。その
第１の機能は、所望の機能を得るために必要な全回路ま
たはビットカウントが第１レベルパッケージ、つまり、
チップのビットカウントを越えてしまうので、回路カー
ドが使用される。第２の機能は、第２レベルパッケー
ジ、つまり、回路カードが、第１レベルパッケージ、つ
まりチップやモジュールに容易に統合できない部品用に
設置位置を提供することである。これらの部品とは、コ
ンデンサ、精密抵抗器、インダクタ、電子機械スイッ
チ、光学カプラ等である。第３の機能は、回路カードが
他の回路エレメントとの信号相互接続を行うことであ
る。第４の機能は、第２レベルパッケージが熱管理、つ
まり、熱放散を行うことである。
【０００６】ほとんどの応用例は、パッケージの第３レ
ベルである。これはボードレベルのパッケージであり、
このボードは複数のカードを受け入れ、そのカード間の
連絡を行うコネクタを有する。
ベルである。これはボードレベルのパッケージであり、
このボードは複数のカードを受け入れ、そのカード間の
連絡を行うコネクタを有する。
【０００７】回路密度の増大によって得られる論理密度
の増大は電子パッケージに高い熱負荷を負わせる。加え
て、電力の設計、すなわちカードやボードの設計は、狭
いスペースでの相互接続の付随的な増大とともに、常に
増大する論理密度やメモリ密度に適応させる必要に追わ
れている。これらの高密度カードやボードは高出力を有
し、それゆえ洗練された温度管理を必要とする。実際、
そうした出力要求は種々の電力変換カード、つまり、そ
の操作温度が約９０℃から１１０℃となるように設計さ
れた電力供給システムを必要とする。
の増大は電子パッケージに高い熱負荷を負わせる。加え
て、電力の設計、すなわちカードやボードの設計は、狭
いスペースでの相互接続の付随的な増大とともに、常に
増大する論理密度やメモリ密度に適応させる必要に追わ
れている。これらの高密度カードやボードは高出力を有
し、それゆえ洗練された温度管理を必要とする。実際、
そうした出力要求は種々の電力変換カード、つまり、そ
の操作温度が約９０℃から１１０℃となるように設計さ
れた電力供給システムを必要とする。
【０００８】この関係で通常用いられる電力供給カード
は、熱的に強化された薄い誘電体によって分けられた上
部に信号／部品積載層と下部にアース／ヒートシンク層
から構成されている。このキャリヤの全体的な寸法は、
その長さあるいは幅が約２．５４ｃｍで、一般には約
５．０８対１０．１６ｃｍである。上部信号層は導電
材、一般的に銅で厚みは約０．０２５４ｍｍから約０．
１２７ｍｍ、望ましくは０．０７６２ｍｍから約０．１
０１６ｍｍである。この信号層は、抵抗器、コンデン
サ、インダクタ、変圧器、集積回路等からなる個別の装
置の据え付け用のパッドを有する。また、この信号層は
種々の装置の電気的相互接続用の回路トラックを有す
る。さらにまた、この信号層は高出力放散装置、すなわ
ち背面ハンダ結合や、ワイヤ結合した集積回路などの熱
放散部材から早急に熱を発散する機能を有する。誘電体
は効果的に信号層からヒートシンク層に熱が伝わるよう
に設計されている。もちろん、同時にその２つの層の間
の電気絶縁は確保される。アース／ヒートシンク層は一
般に厚い金属板であり、望ましくは約０．５０８ｍｍか
ら２．０３２ｍｍ厚の銅板である。
は、熱的に強化された薄い誘電体によって分けられた上
部に信号／部品積載層と下部にアース／ヒートシンク層
から構成されている。このキャリヤの全体的な寸法は、
その長さあるいは幅が約２．５４ｃｍで、一般には約
５．０８対１０．１６ｃｍである。上部信号層は導電
材、一般的に銅で厚みは約０．０２５４ｍｍから約０．
１２７ｍｍ、望ましくは０．０７６２ｍｍから約０．１
０１６ｍｍである。この信号層は、抵抗器、コンデン
サ、インダクタ、変圧器、集積回路等からなる個別の装
置の据え付け用のパッドを有する。また、この信号層は
種々の装置の電気的相互接続用の回路トラックを有す
る。さらにまた、この信号層は高出力放散装置、すなわ
ち背面ハンダ結合や、ワイヤ結合した集積回路などの熱
放散部材から早急に熱を発散する機能を有する。誘電体
は効果的に信号層からヒートシンク層に熱が伝わるよう
に設計されている。もちろん、同時にその２つの層の間
の電気絶縁は確保される。アース／ヒートシンク層は一
般に厚い金属板であり、望ましくは約０．５０８ｍｍか
ら２．０３２ｍｍ厚の銅板である。
【０００９】このタイプのキャリヤの背面結合したチッ
プからの放熱ルートは、約０．０５０８ｍｍから約０．
１２７ｍｍ厚のハンダ層から成り、それによって熱がチ
ップの背面からキャリヤ信号層に伝えられる。そして、
熱は信号層の放熱部を介して水平方向に拡散され、誘電
層を介して背面ヒートシンク層へ伝わり、そこでさらに
水平に拡散し、外気へ伝えられる。放熱ルートは、信号
層の熱拡散部材から背面ヒートシンクへと設けた銅メッ
キあるいはハンダで満たされた貫通孔、あるいは背面を
キャリヤの上部面を介して作り出した誘電材の窓を介し
てヒートシンクへの電力供給チップの直接固定、またギ
ザギザをつけた誘電層や上部信号層などを有する方法に
よってさらに強化することができる。ヒートシンクから
外気への熱伝達の増大はヒートシンクへ溝をエッチング
によって設け、それによって放熱表面積や対流冷却の溝
空気流を増大させることにより達成可能である。
プからの放熱ルートは、約０．０５０８ｍｍから約０．
１２７ｍｍ厚のハンダ層から成り、それによって熱がチ
ップの背面からキャリヤ信号層に伝えられる。そして、
熱は信号層の放熱部を介して水平方向に拡散され、誘電
層を介して背面ヒートシンク層へ伝わり、そこでさらに
水平に拡散し、外気へ伝えられる。放熱ルートは、信号
層の熱拡散部材から背面ヒートシンクへと設けた銅メッ
キあるいはハンダで満たされた貫通孔、あるいは背面を
キャリヤの上部面を介して作り出した誘電材の窓を介し
てヒートシンクへの電力供給チップの直接固定、またギ
ザギザをつけた誘電層や上部信号層などを有する方法に
よってさらに強化することができる。ヒートシンクから
外気への熱伝達の増大はヒートシンクへ溝をエッチング
によって設け、それによって放熱表面積や対流冷却の溝
空気流を増大させることにより達成可能である。
【００１０】しかし、こうした比較的高いカード温度
は、コンデンサや特定の抵抗器に対するのと同じように
メモリや論理チップにたいする許容操作温度である約７
５℃以下を越えている。従って、電力供給機能や、論理
やメモリ機能のような活動機能は、信頼性のあるシステ
ムを作るために別のカードに設けている。
は、コンデンサや特定の抵抗器に対するのと同じように
メモリや論理チップにたいする許容操作温度である約７
５℃以下を越えている。従って、電力供給機能や、論理
やメモリ機能のような活動機能は、信頼性のあるシステ
ムを作るために別のカードに設けている。
【００１１】特に、電力供給キャリヤは通常の回路ボー
ドとは異なった、いくつかの特徴をもっている。たとえ
ば、電源は、許容チップ接合温度を維持するためにかな
りの量のエネルギを放散させる必要がある幾つかの部品
（ダイオードや電力供給チップ）を有している。エネル
ギ放散は、ハンダ付けした部品から誘電体（伝熱性を増
大させたもの）を介して放熱裏面に熱を伝えることによ
って管理する。こうした構造は、全体のキャリヤを均一
な高温に維持する熱放散では効果的である。しかし、上
記したように、論理機能および／あるいはメモリ機能の
ような活動機能を有した電力供給機能の集積化は、その
活動機能が約７５℃を上回る温度では信頼性のある操作
が不可能であるという理由により、実用的ではなく、不
可能ですらある。
ドとは異なった、いくつかの特徴をもっている。たとえ
ば、電源は、許容チップ接合温度を維持するためにかな
りの量のエネルギを放散させる必要がある幾つかの部品
（ダイオードや電力供給チップ）を有している。エネル
ギ放散は、ハンダ付けした部品から誘電体（伝熱性を増
大させたもの）を介して放熱裏面に熱を伝えることによ
って管理する。こうした構造は、全体のキャリヤを均一
な高温に維持する熱放散では効果的である。しかし、上
記したように、論理機能および／あるいはメモリ機能の
ような活動機能を有した電力供給機能の集積化は、その
活動機能が約７５℃を上回る温度では信頼性のある操作
が不可能であるという理由により、実用的ではなく、不
可能ですらある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、論理
機能および／あるいはメモリ機能のような活動集積回路
手段を有した電力供給機能の集積化を単一のプリント回
路カードに実施可能とすることである。特に、本発明は
選択的伝熱ルートを提供し、それにより論理機能および
／あるいはメモリ機能のような活動集積回路手段や電源
にたいする選択的温度分布を提供することを目的とす
る。また、特に、本発明の目的は、たとえば論理機能お
よび／あるいはメモリ機能の温度を７５℃以下の温度に
制御し、電力供給機能が約９０℃から約１１０℃の所望
の温度で操作可能である一方、信頼性のある操作が確実
に得られることを可能とする超小型電子パッケージを提
供することである。
機能および／あるいはメモリ機能のような活動集積回路
手段を有した電力供給機能の集積化を単一のプリント回
路カードに実施可能とすることである。特に、本発明は
選択的伝熱ルートを提供し、それにより論理機能および
／あるいはメモリ機能のような活動集積回路手段や電源
にたいする選択的温度分布を提供することを目的とす
る。また、特に、本発明の目的は、たとえば論理機能お
よび／あるいはメモリ機能の温度を７５℃以下の温度に
制御し、電力供給機能が約９０℃から約１１０℃の所望
の温度で操作可能である一方、信頼性のある操作が確実
に得られることを可能とする超小型電子パッケージを提
供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明による超小型電子パッケージ手段は、単一の回
路キャリヤと、その回路キャリヤによって担持した集積
回路に電力を供給するための電力供給チップと、その回
路キャリヤによって担持した活動集積回路手段と、この
超小型電子パッケージから熱を運び去るための伝熱手段
から構成する。この伝熱手段は、上記電力供給チップに
組み合わせた第１放熱背面手段と、上記活動集積回路手
段に組み合わせた第２放熱背面手段から構成したもので
ある。この第１、第２放熱背面手段は互いに絶縁されて
いる。また、この第１放熱背面手段の放熱容量は第２放
熱背面手段の放熱容量とは異なり、上記活動集積回路手
段に関係した操作の温度は電力供給チップに関係した温
度より低くなるように設定する。
の本発明による超小型電子パッケージ手段は、単一の回
路キャリヤと、その回路キャリヤによって担持した集積
回路に電力を供給するための電力供給チップと、その回
路キャリヤによって担持した活動集積回路手段と、この
超小型電子パッケージから熱を運び去るための伝熱手段
から構成する。この伝熱手段は、上記電力供給チップに
組み合わせた第１放熱背面手段と、上記活動集積回路手
段に組み合わせた第２放熱背面手段から構成したもので
ある。この第１、第２放熱背面手段は互いに絶縁されて
いる。また、この第１放熱背面手段の放熱容量は第２放
熱背面手段の放熱容量とは異なり、上記活動集積回路手
段に関係した操作の温度は電力供給チップに関係した温
度より低くなるように設定する。
【００１４】
【実施例】本発明の望ましい実施例を添付の図面を参照
して詳細に説明する。図１は本発明による回路カード１
の断面を示しており、回路カード１は電力供給チップ２
を有し、電力供給チップ２は導電部材３に電気的に接続
して外部電源からの電気エネルギを供給する。この導電
部材３は通常、銅を使用する。チップ２は通常、ハンダ
４を使用して導電部材３に接続させる。また、その回路
カード１に、活動集積回路手段６、たとえば論理チップ
および／またはメモリチップを設け、それにハンダ８を
介して別の導電部材７を電気的に接続させる。この導電
部材７も望ましくは銅を使用する。
して詳細に説明する。図１は本発明による回路カード１
の断面を示しており、回路カード１は電力供給チップ２
を有し、電力供給チップ２は導電部材３に電気的に接続
して外部電源からの電気エネルギを供給する。この導電
部材３は通常、銅を使用する。チップ２は通常、ハンダ
４を使用して導電部材３に接続させる。また、その回路
カード１に、活動集積回路手段６、たとえば論理チップ
および／またはメモリチップを設け、それにハンダ８を
介して別の導電部材７を電気的に接続させる。この導電
部材７も望ましくは銅を使用する。
【００１５】その電力供給チップ２と活動集積回路手段
６から熱を伝えるために、誘電体９を設け、放熱伝熱手
段に接続する。この誘電体９は通常、ＦＲ−４タイプの
誘電体であり、伝熱性能を増加できるものである。通
常、使用可能なＦＲ−４エポキシ化合物はビスフェノー
ル−Ａの臭素化ポリグリシジル・エーテルを約９０部
と、０．２〜０．４部の第３アミンと３〜４部のジシア
ンジアミドで硬化させたテトラキス（ヒドロキシフェニ
ル）エタン・テトラグリシジルエーテルを１０〜３０部
含んでいる。この比率は樹脂固形物１００部に対する重
量部である。
６から熱を伝えるために、誘電体９を設け、放熱伝熱手
段に接続する。この誘電体９は通常、ＦＲ−４タイプの
誘電体であり、伝熱性能を増加できるものである。通
常、使用可能なＦＲ−４エポキシ化合物はビスフェノー
ル−Ａの臭素化ポリグリシジル・エーテルを約９０部
と、０．２〜０．４部の第３アミンと３〜４部のジシア
ンジアミドで硬化させたテトラキス（ヒドロキシフェニ
ル）エタン・テトラグリシジルエーテルを１０〜３０部
含んでいる。この比率は樹脂固形物１００部に対する重
量部である。
【００１６】別のＦＲ−４エポキシ化合物は、約３５０
〜４５０のエポキシ当量を有するビスフェノール−Ａの
テトラ臭素化ジグリシジルエーテルを約２５から約３０
重量部と、約６００〜７５０のエポキシ当量を有するビ
スフェノール−Ａのテトラ臭素化グリシジルエーテルを
約１０から約１５重量部と、適当な硬化剤を用いて、少
なくとも６つの末端エポキシ基を有する１以上のエポキ
シ化した非線形ノボラックを約５５から約６５重量部を
有する。
〜４５０のエポキシ当量を有するビスフェノール−Ａの
テトラ臭素化ジグリシジルエーテルを約２５から約３０
重量部と、約６００〜７５０のエポキシ当量を有するビ
スフェノール−Ａのテトラ臭素化グリシジルエーテルを
約１０から約１５重量部と、適当な硬化剤を用いて、少
なくとも６つの末端エポキシ基を有する１以上のエポキ
シ化した非線形ノボラックを約５５から約６５重量部を
有する。
【００１７】また別のＦＲ−４エポキシ化合物は、ビス
フェノール−Ａの臭素化ポリグリシジルエーテルを７０
から９０重量部と、０．８〜１．０ｐｈｒの２−メチル
イミダゾールで硬化させたテトラキス（ヒドロキシフェ
ニル）エタン・テトラグリシジルエーテルを１０〜３０
部含んでいる。さらに他のＦＲ−４エポキシ化合物は、
触媒として２−メチルイミダゾールを用いたテトラ臭素
化ビスフェノール−Ａを硬化剤として使用する。
フェノール−Ａの臭素化ポリグリシジルエーテルを７０
から９０重量部と、０．８〜１．０ｐｈｒの２−メチル
イミダゾールで硬化させたテトラキス（ヒドロキシフェ
ニル）エタン・テトラグリシジルエーテルを１０〜３０
部含んでいる。さらに他のＦＲ−４エポキシ化合物は、
触媒として２−メチルイミダゾールを用いたテトラ臭素
化ビスフェノール−Ａを硬化剤として使用する。
【００１８】望ましくは、誘電体９は、高い熱伝導性を
有する添加物を混入されたガラス繊維あるいはポリマー
繊維補強材などによって、その熱伝導率や強度を増大さ
せる。この高い熱伝導性を有する添加物の具体例は、酸
化亜鉛、酸化アルミニュウム、窒化アルミニュウム等で
あるが、これに限定されない。
有する添加物を混入されたガラス繊維あるいはポリマー
繊維補強材などによって、その熱伝導率や強度を増大さ
せる。この高い熱伝導性を有する添加物の具体例は、酸
化亜鉛、酸化アルミニュウム、窒化アルミニュウム等で
あるが、これに限定されない。
【００１９】放熱背面手段１０は電力供給チップに組み
合わされ、放熱背面手段１１は別に論理手段および／あ
るいはメモリ手段に組み合わされる。この放熱背面手段
１０、１１は誘電体１２によって互いに電気絶縁されて
いるが、互いに熱的に隔離する必要はない。誘電体１２
は通常、熱伝導性を増大させる手段を用い、あるいは用
いることなく、また、通常は補強手段を用いることな
く、上記したＦＲ−４樹脂系から選択する。特に、その
誘電体の熱伝導性を増大させた時は、その放熱背面手段
は熱的に接続状態となる。一方、電気的な絶縁により、
カードの異なった区域への絶縁されたセグメントを介し
て異なった電圧をバスするのと同様に、カードの異なっ
た区域に異なった電圧を付与することを可能とする。背
面手段は電圧面の時と同様にヒートシンクを備える。そ
の放熱背面手段の熱容量は互いに異なり、電力供給チッ
プの操作時の温度が活動集積回路手段の操作時の温度よ
り高くなっている。この温度差は、熱伝導性の増大の有
無のように背面手段間に設けた誘電体の種類の違い、放
熱背面手段のサイズおよび、その背面手段間の距離によ
って制御することができる。
合わされ、放熱背面手段１１は別に論理手段および／あ
るいはメモリ手段に組み合わされる。この放熱背面手段
１０、１１は誘電体１２によって互いに電気絶縁されて
いるが、互いに熱的に隔離する必要はない。誘電体１２
は通常、熱伝導性を増大させる手段を用い、あるいは用
いることなく、また、通常は補強手段を用いることな
く、上記したＦＲ−４樹脂系から選択する。特に、その
誘電体の熱伝導性を増大させた時は、その放熱背面手段
は熱的に接続状態となる。一方、電気的な絶縁により、
カードの異なった区域への絶縁されたセグメントを介し
て異なった電圧をバスするのと同様に、カードの異なっ
た区域に異なった電圧を付与することを可能とする。背
面手段は電圧面の時と同様にヒートシンクを備える。そ
の放熱背面手段の熱容量は互いに異なり、電力供給チッ
プの操作時の温度が活動集積回路手段の操作時の温度よ
り高くなっている。この温度差は、熱伝導性の増大の有
無のように背面手段間に設けた誘電体の種類の違い、放
熱背面手段のサイズおよび、その背面手段間の距離によ
って制御することができる。
【００２０】その背面絶縁の設計はチップの電力損失、
カード全体の寸法、絶縁溝の幅、誘電体の材質、外気温
度や外気流状態などの外部条件等を含む入力パラメータ
を使用してモデル化することにより、所望の電力供給チ
ップとメモリチップ／論理チップの接合温度を最適にす
るように行われる。例えば、電力供給／論理カードのサ
イズが６４．５平方ｃｍで４５℃で絶縁溝の幅は０．３
１７５ｃｍ、電力損失がそれぞれ７ワットと１ワット
で、それぞれの背面手段のサイズが５４．８平方ｃｍと
９．６８平方ｃｍの時、自然対流環境は電力供給チップ
と論理チップのチップ接合温度１１０℃と７５℃を与え
る。絶縁なしで同一寸法、同一条件のカードは、電力供
給チップと論理チップの両方にたいしチップ接合温度１
０５℃を与える。このことから、入力パラメータや設計
パラメータの数は多いことが分かるが、関係のある熱抵
抗ルートの理解や、従来の回路分析技術（つまり、直列
および並列の抵抗器）を使用するモデルに各ルートを組
み合わせることにより設計の仕事は単純化される。
カード全体の寸法、絶縁溝の幅、誘電体の材質、外気温
度や外気流状態などの外部条件等を含む入力パラメータ
を使用してモデル化することにより、所望の電力供給チ
ップとメモリチップ／論理チップの接合温度を最適にす
るように行われる。例えば、電力供給／論理カードのサ
イズが６４．５平方ｃｍで４５℃で絶縁溝の幅は０．３
１７５ｃｍ、電力損失がそれぞれ７ワットと１ワット
で、それぞれの背面手段のサイズが５４．８平方ｃｍと
９．６８平方ｃｍの時、自然対流環境は電力供給チップ
と論理チップのチップ接合温度１１０℃と７５℃を与え
る。絶縁なしで同一寸法、同一条件のカードは、電力供
給チップと論理チップの両方にたいしチップ接合温度１
０５℃を与える。このことから、入力パラメータや設計
パラメータの数は多いことが分かるが、関係のある熱抵
抗ルートの理解や、従来の回路分析技術（つまり、直列
および並列の抵抗器）を使用するモデルに各ルートを組
み合わせることにより設計の仕事は単純化される。
【００２１】その放熱背面手段間の電気絶縁は種々の方
法で設けることができる。たとえば、０．１５７ｍｍの
銅の放熱背面手段に削孔または打ち抜きによって溝を設
け、続いてＦＲ−４エポキシのプレプレッグでラミネー
トしてその溝を埋めて第１絶縁溝を作ることができる。
これに続いて、溝の部分を除いて他の全てからマスクと
プレプレッグを剥がす。つぎに、第２絶縁溝についても
同じ処理を繰り返す。個別に絶縁溝を設ける代わりに、
絶縁溝の全体的な形成を同時に行い、その溝に誘電材を
ラミネートし、かつ満たして完成させることも可能であ
る。
法で設けることができる。たとえば、０．１５７ｍｍの
銅の放熱背面手段に削孔または打ち抜きによって溝を設
け、続いてＦＲ−４エポキシのプレプレッグでラミネー
トしてその溝を埋めて第１絶縁溝を作ることができる。
これに続いて、溝の部分を除いて他の全てからマスクと
プレプレッグを剥がす。つぎに、第２絶縁溝についても
同じ処理を繰り返す。個別に絶縁溝を設ける代わりに、
絶縁溝の全体的な形成を同時に行い、その溝に誘電材を
ラミネートし、かつ満たして完成させることも可能であ
る。
【００２２】本発明を実施するための望ましい手段は、
添付の図２、３、４を参照して以下に説明する。図２は
金属背板の平面図であり、図３はその分解断面図であ
り、図４は絶縁をおこなった最終的なキャリヤの平面図
である。まず、図２によれば、１組の第１絶縁溝２２を
削孔または打ち抜きによって金属背板２３に形成する。
その溝は四角を形作るが、４つの各コーナは図示するよ
うに溝を作らない。図３では、厚い銅板２３をカードの
信号層の薄い銅板２４と中間層となる熱伝導性を増大さ
せた誘電層２５の表面に置く。エポキシ樹脂２６等の誘
電体をその絶縁溝２２に入れ、誘電層２５に接した底部
にも満たす。その絶縁溝のエポキシ樹脂２６および熱伝
導性を増大させた誘電層２５の両方を完全に硬化させ、
同時に積層した３層を互いに結合させることができる温
度と圧力を加える。図４に示すように、４コーナを削孔
あるいは打ち抜いて孔２７を作り絶縁を完成させる。こ
の４つの孔２７は別の樹脂で満たすか、開放状態のまま
にしておく。図４に示した完了キャリヤ２１では、絶縁
セクション２９に論理チップ２８を設け、電力供給セク
ション３１に電力供給チップ３０を設けてある。
添付の図２、３、４を参照して以下に説明する。図２は
金属背板の平面図であり、図３はその分解断面図であ
り、図４は絶縁をおこなった最終的なキャリヤの平面図
である。まず、図２によれば、１組の第１絶縁溝２２を
削孔または打ち抜きによって金属背板２３に形成する。
その溝は四角を形作るが、４つの各コーナは図示するよ
うに溝を作らない。図３では、厚い銅板２３をカードの
信号層の薄い銅板２４と中間層となる熱伝導性を増大さ
せた誘電層２５の表面に置く。エポキシ樹脂２６等の誘
電体をその絶縁溝２２に入れ、誘電層２５に接した底部
にも満たす。その絶縁溝のエポキシ樹脂２６および熱伝
導性を増大させた誘電層２５の両方を完全に硬化させ、
同時に積層した３層を互いに結合させることができる温
度と圧力を加える。図４に示すように、４コーナを削孔
あるいは打ち抜いて孔２７を作り絶縁を完成させる。こ
の４つの孔２７は別の樹脂で満たすか、開放状態のまま
にしておく。図４に示した完了キャリヤ２１では、絶縁
セクション２９に論理チップ２８を設け、電力供給セク
ション３１に電力供給チップ３０を設けてある。
【００２３】図には単一のカード構造を示したが、本発
明はこれに限定されるものではなく、多くのカード構造
にも適用可能であり、特に、１枚のパネルに複数のカー
ドを設けた構造にも適用できることは言うまでもない。
明はこれに限定されるものではなく、多くのカード構造
にも適用可能であり、特に、１枚のパネルに複数のカー
ドを設けた構造にも適用できることは言うまでもない。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、活動集積回路手段や電
力供給手段にたいする選択的温度分布を可能とし、信頼
性のある操作が確実に得られることが可能な超小型電子
パッケージを提供できる。
力供給手段にたいする選択的温度分布を可能とし、信頼
性のある操作が確実に得られることが可能な超小型電子
パッケージを提供できる。
【図１】本発明による回路カード１の概略を示す断面図
である。
である。
【図２】本発明を実施する望ましい実施例による金属背
板の平面図である。
板の平面図である。
【図３】図２に関わる分解断面図である。
【図４】絶縁をおこなった最終的なキャリヤの平面図で
ある。
ある。
１ 回路カード ２ 電力供給チップ ３ 導電体 ４ ハンダ ６ 論理および／またはメモリチップ ７ 導電体 ８ ハンダ ９ 誘電体 １０ 放熱背面手段 １１ 放熱背面手段 １２ 誘電体 ２１ キャリヤ ２２ 第１絶縁溝 ２３ 金属背板 ２４ カード信号層 ２５ 中間誘電層 ２６ 誘電体 ２７ コーナ孔 ２８ 論理チップ ２９ 絶縁セクション ３０ 電力供給チップ
フロントページの続き (72)発明者 アーブ・メミス アメリカ合衆国13850 ニューヨーク州、 ベスタル、ブリアークリフ・アベニュー 3136 (72)発明者 リチャード・エー・シュマシャー アメリカ合衆国13760 ニューヨーク州、 エンディコット、コベントリー・ロード 53 (72)発明者 ジョン・エム・ローファー アメリカ合衆国14892 ニューヨーク州、 ウェーヴァリー、リンカーン・ストリー ト・エクスト 218
Claims (10)
- 【請求項１】単一の回路キャリヤと、その回路キャリヤ
によって担持した集積回路に電力を供給するための電力
供給チップと、その回路キャリヤによって担持した活動
集積回路手段と、この超小型電子パッケージから熱を運
び去るための伝熱手段から構成する超小型電子パッケー
ジにおいて、 該伝熱手段は、該電力供給チップに組み合わせた第１放
熱背面手段と、該活動集積回路手段に組み合わせた第２
放熱背面手段から構成したものであり、該第１、第２放
熱背面手段は互いに絶縁されており、また、該第１放熱
背面手段の放熱容量は該第２放熱背面手段の放熱容量と
は異なり、該電力供給チップの操作時の温度は該活動集
積回路手段の操作時の温度より高くなることを特徴とす
る超小型電子パッケージ。 - 【請求項２】該活動集積回路手段は論理手段あるいはメ
モリ手段、あるいはその両方であることを特徴とする請
求項１に記載の超小型電子パッケージ。 - 【請求項３】該電力供給チップおよび該活動集積回路手
段は個別の銅回路パッドに接続することを特徴とする請
求項１に記載の超小型電子パッケージ。 - 【請求項４】概略四角形状を形成する絶縁溝は該活動集
積回路手段を囲むことを特徴とする請求項１に記載の超
小型電子パッケージ。 - 【請求項５】該絶縁溝内に誘電体を入れたことを特徴と
する請求項４に記載の超小型電子パッケージ。 - 【請求項６】信号層、および該信号層と該第１、第２伝
熱背面手段の間に、伝熱性を増大させた絶縁層をさらに
有することを特徴とする請求項５に記載の超小型電子パ
ッケージ。 - 【請求項７】該活動集積回路手段は論理手段あるいはメ
モリ手段、あるいはその両方であることを特徴とする請
求項６に記載の超小型電子パッケージ。 - 【請求項８】該活動集積回路手段は論理手段であること
を特徴とする請求項６に記載の超小型電子パッケージ。 - 【請求項９】該電力供給チップの操作時の温度は約９０
℃から約１１０℃、また該活動集積回路手段の操作時の
温度は７５℃以下であることを特徴とする請求項６に記
載の超小型電子パッケージ。 - 【請求項１０】該伝熱手段は銅であることを特徴とする
請求項６に記載の超小型電子パッケージ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US009958 | 1993-01-27 | ||
| US08/009,958 US5305186A (en) | 1993-01-27 | 1993-01-27 | Power carrier with selective thermal performance |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06244303A true JPH06244303A (ja) | 1994-09-02 |
| JP2531497B2 JP2531497B2 (ja) | 1996-09-04 |
Family
ID=21740714
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5333167A Expired - Lifetime JP2531497B2 (ja) | 1993-01-27 | 1993-12-27 | 温度管理可能な超小型電子パッケ―ジ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5305186A (ja) |
| JP (1) | JP2531497B2 (ja) |
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| DE102018206431A1 (de) | 2017-04-25 | 2018-10-25 | Omron Automotive Electronics Co., Ltd. | Leiterplattenmodul und elektronische vorrichtung |
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