JPH0637218A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH0637218A JPH0637218A JP19245292A JP19245292A JPH0637218A JP H0637218 A JPH0637218 A JP H0637218A JP 19245292 A JP19245292 A JP 19245292A JP 19245292 A JP19245292 A JP 19245292A JP H0637218 A JPH0637218 A JP H0637218A
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- pin
- heat
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ピン形状の拡大伝熱面を持つヒートシンク及
びそのヒートシンクを搭載固定した半導体装置に関し、
冷却効率を高めることを目的とする。 【構成】 放熱基板2上に拡大伝熱面となる複数のピン
部3を有し、該ピン部3が基部3Bから先端部3Tに向かっ
て順次細くなる形状に形成されているヒートシンク1が
搭載固定されてなる半導体装置。
びそのヒートシンクを搭載固定した半導体装置に関し、
冷却効率を高めることを目的とする。 【構成】 放熱基板2上に拡大伝熱面となる複数のピン
部3を有し、該ピン部3が基部3Bから先端部3Tに向かっ
て順次細くなる形状に形成されているヒートシンク1が
搭載固定されてなる半導体装置。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置、特にピン形
状の拡大伝熱面を持つヒートシンクが搭載固定された半
導体装置に関する。
状の拡大伝熱面を持つヒートシンクが搭載固定された半
導体装置に関する。
【0002】近年、半導体装置の大規模・高性能化に伴
い、その発熱量の増大が問題になっており、冷却手段が
種々検討されている。機器に搭載した半導体装置の冷却
手段としては、空冷手段が最も広く用いられており、そ
の際、冷却効率を上げるために半導体装置にはヒートシ
ンクが搭載固定される。一方、空冷手段には、機器内へ
半導体装置を実装する際の配置構成によって、半導体装
置に対して横方向からの送風によるものと垂直方向から
の送風によるものとがあるが、少数個の半導体装置に対
して選択的に空冷を行う際には垂直方向からの送風手段
が多く用いられる。
い、その発熱量の増大が問題になっており、冷却手段が
種々検討されている。機器に搭載した半導体装置の冷却
手段としては、空冷手段が最も広く用いられており、そ
の際、冷却効率を上げるために半導体装置にはヒートシ
ンクが搭載固定される。一方、空冷手段には、機器内へ
半導体装置を実装する際の配置構成によって、半導体装
置に対して横方向からの送風によるものと垂直方向から
の送風によるものとがあるが、少数個の半導体装置に対
して選択的に空冷を行う際には垂直方向からの送風手段
が多く用いられる。
【0003】このように垂直方向からの送風による空冷
手段に対しては、ピン形状の拡大伝熱面を有するヒート
シンクが用いられるが、かかるヒートシンクにおいて
も、前記のように半導体装置の発熱量の一層の増大に伴
って一層の冷却効率の向上が望まれている。
手段に対しては、ピン形状の拡大伝熱面を有するヒート
シンクが用いられるが、かかるヒートシンクにおいて
も、前記のように半導体装置の発熱量の一層の増大に伴
って一層の冷却効率の向上が望まれている。
【0004】
【従来の技術】通常、ピン形状の拡大伝熱面を有するヒ
ートシンクは、ピンの基部において最も高く、ピンの先
端部に行くに従って順次低くなる温度分布を有してい
る。そのため、空気等の動作流体による冷却効率は、伝
熱面即ちピンが配設されている基板面に対して平行に流
動させるよりも、基板面に垂直に吹きつける方が高いこ
とが知られている。
ートシンクは、ピンの基部において最も高く、ピンの先
端部に行くに従って順次低くなる温度分布を有してい
る。そのため、空気等の動作流体による冷却効率は、伝
熱面即ちピンが配設されている基板面に対して平行に流
動させるよりも、基板面に垂直に吹きつける方が高いこ
とが知られている。
【0005】一方、従来のピン形状拡大伝熱面を有する
ヒートシンク51は、図5の模式図にその平面図(a) 及び
側面図(b) を示すように、例えば軟質のアルミニウム(A
l)等からなる平板上のヒートシンク基板52上に押出加工
により複数本の、基部の径Q1と先端部の径Q2とが等しい
ストレート形状の放熱ピン53が形成された構造であっ
た。
ヒートシンク51は、図5の模式図にその平面図(a) 及び
側面図(b) を示すように、例えば軟質のアルミニウム(A
l)等からなる平板上のヒートシンク基板52上に押出加工
により複数本の、基部の径Q1と先端部の径Q2とが等しい
ストレート形状の放熱ピン53が形成された構造であっ
た。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】そのため、上記従来構
造のヒートシンクに、前記のように空気等の動作流体を
ヒートシンクの上方からヒートシンク51の基板52面に対
して垂直に吹きつけて空冷を行った際には、図2の動作
流体の流線図における(b) に示すように、動作流体は、
基部と同様の広い面積を有し、流線方向に対して直角な
放熱ピン53の先端面53T に当たってその流線54に乱れを
生じ、放熱ピン53の間隙部を介してヒートシンク51で最
も温度の高いヒートシンク基板52面に吹きつけられる動
作流体の量が大幅に減少する。そのために、十分な冷却
効果が得られず、このヒートシンク51を搭載固定した半
導体装置の動作温度が上昇して、その性能や信頼性を劣
化させるという問題を生じていた。
造のヒートシンクに、前記のように空気等の動作流体を
ヒートシンクの上方からヒートシンク51の基板52面に対
して垂直に吹きつけて空冷を行った際には、図2の動作
流体の流線図における(b) に示すように、動作流体は、
基部と同様の広い面積を有し、流線方向に対して直角な
放熱ピン53の先端面53T に当たってその流線54に乱れを
生じ、放熱ピン53の間隙部を介してヒートシンク51で最
も温度の高いヒートシンク基板52面に吹きつけられる動
作流体の量が大幅に減少する。そのために、十分な冷却
効果が得られず、このヒートシンク51を搭載固定した半
導体装置の動作温度が上昇して、その性能や信頼性を劣
化させるという問題を生じていた。
【0007】そこで本発明は、放熱ピンによる伝熱面の
拡大による冷却効果を損なうことなく、且つヒートシン
ク基板面に対する動作流体の吹きつけ効果を高めて、総
合的な冷却効率を高めることが可能なピン形状の伝熱拡
大面を有するヒートシンクを提供し、上記ヒートシンク
が搭載固定される半導体装置の動作温度の上昇に起因す
る性能や信頼性の劣化を防止することを目的とする。
拡大による冷却効果を損なうことなく、且つヒートシン
ク基板面に対する動作流体の吹きつけ効果を高めて、総
合的な冷却効率を高めることが可能なピン形状の伝熱拡
大面を有するヒートシンクを提供し、上記ヒートシンク
が搭載固定される半導体装置の動作温度の上昇に起因す
る性能や信頼性の劣化を防止することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題の解決は、放熱
基板上に拡大伝熱面となる複数のピン部を有し、該ピン
部が例えばテーパにより基部から先端に向かって順次細
くなる形状に形成されているヒートシンクが搭載固定さ
れてなる本発明による半導体装置によって達成される。
基板上に拡大伝熱面となる複数のピン部を有し、該ピン
部が例えばテーパにより基部から先端に向かって順次細
くなる形状に形成されているヒートシンクが搭載固定さ
れてなる本発明による半導体装置によって達成される。
【0009】
【作用】ピン形状の拡大伝熱面を有するヒートシンク、
即ち放熱基板即ちヒートシンク基板上に拡大伝熱面とな
る複数の放熱ピンを有するヒートシンクにおいては、そ
の上部から動作流体を吹きつけた際に、放熱ピンの表面
を介し放熱ピン表面に接して移動する動作流体との間に
行われる熱交換と、ヒートシンク基板面に吹きつけられ
る動作流体とヒートシンク基板面の間で行われる熱交換
との総合効果により冷却が行われる。
即ち放熱基板即ちヒートシンク基板上に拡大伝熱面とな
る複数の放熱ピンを有するヒートシンクにおいては、そ
の上部から動作流体を吹きつけた際に、放熱ピンの表面
を介し放熱ピン表面に接して移動する動作流体との間に
行われる熱交換と、ヒートシンク基板面に吹きつけられ
る動作流体とヒートシンク基板面の間で行われる熱交換
との総合効果により冷却が行われる。
【0010】一方、ヒートシンクの温度は、半導体装置
に直に接しているヒートシンク基板が最も高く、放熱ピ
ンの先端に行くに従って低くなる。従って、熱交換によ
る冷却効果は、ヒートシンク基板面が最も大きくなる。
に直に接しているヒートシンク基板が最も高く、放熱ピ
ンの先端に行くに従って低くなる。従って、熱交換によ
る冷却効果は、ヒートシンク基板面が最も大きくなる。
【0011】そこで本発明においては、先ず、放熱ピン
を先端に行くに従って順次細めて行くことにより、動作
流体の流線に対して直角に対向する放熱ピン先端部の面
積を極力縮小させて、放熱ピンの先端部における動作流
体の流線の乱れを減少させると同時に、前記のように放
熱ピンを先端に向かって順次細く形成したことによって
放熱ピン側面部に当たる動作流体をヒートシンク基板面
上に誘導し、これらによってヒートシンク基板面に吹き
つけられる動作流体の量を増して、最も温度の高くなる
ヒートシンク基板面での熱交換量を増やし冷却効果を増
大させる。
を先端に行くに従って順次細めて行くことにより、動作
流体の流線に対して直角に対向する放熱ピン先端部の面
積を極力縮小させて、放熱ピンの先端部における動作流
体の流線の乱れを減少させると同時に、前記のように放
熱ピンを先端に向かって順次細く形成したことによって
放熱ピン側面部に当たる動作流体をヒートシンク基板面
上に誘導し、これらによってヒートシンク基板面に吹き
つけられる動作流体の量を増して、最も温度の高くなる
ヒートシンク基板面での熱交換量を増やし冷却効果を増
大させる。
【0012】そして、上記のように放熱ピンを先端部に
向かって順次細く形成することによって生ずる表面積の
減少を、放熱ピンを長くすることによって補うことによ
り、放熱ピンによって形成される拡大伝熱面の面積の減
少を回避し、拡大伝熱面を介しての熱交換による冷却効
果を従来通り維持する。
向かって順次細く形成することによって生ずる表面積の
減少を、放熱ピンを長くすることによって補うことによ
り、放熱ピンによって形成される拡大伝熱面の面積の減
少を回避し、拡大伝熱面を介しての熱交換による冷却効
果を従来通り維持する。
【0013】以上により、本発明に係るピン形状の拡大
伝熱面を有するヒートシンクにおいては、ヒートシンク
基板に吹きつけられる動作流体を介しての熱交換による
冷却効果が増大した分、従来のヒートシンクよりも冷却
効率が増大する。
伝熱面を有するヒートシンクにおいては、ヒートシンク
基板に吹きつけられる動作流体を介しての熱交換による
冷却効果が増大した分、従来のヒートシンクよりも冷却
効率が増大する。
【0014】従って、本発明に係るヒートシンクを搭載
固定してなる本発明の半導体装置においては、従来に比
べて動作温度の上昇が抑えられるので、昇温による性能
や信頼性の劣化が防止される。
固定してなる本発明の半導体装置においては、従来に比
べて動作温度の上昇が抑えられるので、昇温による性能
や信頼性の劣化が防止される。
【0015】
【実施例】以下本発明を、図示実施例により具体的に説
明する。図1は本発明に係るヒートシンクの一実施例の
模式図で、(a) は平面図、(b)は断面図、図2はピン形
状拡大伝熱面を有するヒートシンクにおける動作流体の
流線図で、(a) は本発明に係るヒートシンク、(b) は従
来のヒートシンク、図3は本発明に係るヒートシンクに
おける放熱ピン形状の模式側面図で、(a) は第1の実施
例、(b) は第2の実施例、(c) は第3の実施例、図4は
上記ヒートシンクを搭載固定した本発明に係る半導体装
置の模式側面図で、(a) は第1の実施例、(b) は第2の
実施例を示す。全図を通じ同一対象物は同一符合で示
す。
明する。図1は本発明に係るヒートシンクの一実施例の
模式図で、(a) は平面図、(b)は断面図、図2はピン形
状拡大伝熱面を有するヒートシンクにおける動作流体の
流線図で、(a) は本発明に係るヒートシンク、(b) は従
来のヒートシンク、図3は本発明に係るヒートシンクに
おける放熱ピン形状の模式側面図で、(a) は第1の実施
例、(b) は第2の実施例、(c) は第3の実施例、図4は
上記ヒートシンクを搭載固定した本発明に係る半導体装
置の模式側面図で、(a) は第1の実施例、(b) は第2の
実施例を示す。全図を通じ同一対象物は同一符合で示
す。
【0016】本発明に係るピン形状の拡大伝熱面を有す
るヒートシンク1は例えば図1の(a) 及び(b) に示すよ
うに、例えば熱伝導性がよく、且つプレスによる加工性
に優れた軟質Alからなるヒートシンク基板2上に押出加
工によって、基板2と一体構造を有する複数本の、基部
3Bに対して先端部3Tが例えば10〜15度程度の角度Θでテ
ーパ状に順次細くなったテーパ状放熱ピン3が形成され
た構造を有する。そして従来のストレートピン構造に比
べてテーパ状にしたことによる拡大伝熱面の表面積の減
少をなくすために、放熱ピン3の長さ(高さ)h を、従
来のストレートピンの長さ(高さ)の少なくとも2倍以
上に形成する。
るヒートシンク1は例えば図1の(a) 及び(b) に示すよ
うに、例えば熱伝導性がよく、且つプレスによる加工性
に優れた軟質Alからなるヒートシンク基板2上に押出加
工によって、基板2と一体構造を有する複数本の、基部
3Bに対して先端部3Tが例えば10〜15度程度の角度Θでテ
ーパ状に順次細くなったテーパ状放熱ピン3が形成され
た構造を有する。そして従来のストレートピン構造に比
べてテーパ状にしたことによる拡大伝熱面の表面積の減
少をなくすために、放熱ピン3の長さ(高さ)h を、従
来のストレートピンの長さ(高さ)の少なくとも2倍以
上に形成する。
【0017】かかる構造のヒートシンクにおいては、上
記のようにテーパ状の伝熱ピン3の長さを従来のストレ
ートピンに比べて長くすることによって拡大伝熱面が従
来構造に比べて減少するのを防止し、且つ、図2の動作
流体の流線図の(a) に流線4で示されるように、放熱ピ
ン3をテーパ状に形成することにより、必然的に放熱ピ
ン3の先端面3Tの面積を縮小してその部分に吹きつけら
れて放射流体の流れに乱れを生ぜしめる動作流体4Aの割
合を減少させ、更にテーパ状の放熱ピン3の側面に吹き
つけられた動作流体4Bをテーパ面に沿って放熱ピン3の
基部3Bのヒートシンク基板2面上に誘導し、これによっ
て最も高温になっているヒートシンク基板2に吹きつけ
られる動作流体4(4B+4C)の割合を増やし、それによ
って冷却効果の増大を図っており、この構造にすること
により、ピン形状拡大伝熱面を有するヒートシンクの冷
却効率を、従来の1.5 倍以上に向上させることが容易に
可能になる。
記のようにテーパ状の伝熱ピン3の長さを従来のストレ
ートピンに比べて長くすることによって拡大伝熱面が従
来構造に比べて減少するのを防止し、且つ、図2の動作
流体の流線図の(a) に流線4で示されるように、放熱ピ
ン3をテーパ状に形成することにより、必然的に放熱ピ
ン3の先端面3Tの面積を縮小してその部分に吹きつけら
れて放射流体の流れに乱れを生ぜしめる動作流体4Aの割
合を減少させ、更にテーパ状の放熱ピン3の側面に吹き
つけられた動作流体4Bをテーパ面に沿って放熱ピン3の
基部3Bのヒートシンク基板2面上に誘導し、これによっ
て最も高温になっているヒートシンク基板2に吹きつけ
られる動作流体4(4B+4C)の割合を増やし、それによ
って冷却効果の増大を図っており、この構造にすること
により、ピン形状拡大伝熱面を有するヒートシンクの冷
却効率を、従来の1.5 倍以上に向上させることが容易に
可能になる。
【0018】図3は本発明に係るヒートシンクの放熱ピ
ン形状の種々の実施例を示したものである。放熱ピン形
状には、同図(a) に示す前記実施例と同様なテーパ状放
熱ピン3、(b) に示す円錐形放熱ピン103 、(c) に示す
擬似円錐形放熱ピン203 等、基部から先端部に向かって
径が順次細くなる種々の形状が用いられるが、何れの場
合も、その高さを、従来の放熱ピンに比べて伝熱面の拡
大効果が損なわれないように選ぶ必要がある。
ン形状の種々の実施例を示したものである。放熱ピン形
状には、同図(a) に示す前記実施例と同様なテーパ状放
熱ピン3、(b) に示す円錐形放熱ピン103 、(c) に示す
擬似円錐形放熱ピン203 等、基部から先端部に向かって
径が順次細くなる種々の形状が用いられるが、何れの場
合も、その高さを、従来の放熱ピンに比べて伝熱面の拡
大効果が損なわれないように選ぶ必要がある。
【0019】なお、本発明のように基部から先端に向か
って順次細くなる形状の放熱ピンを有するヒートシンク
は、放熱ピンの押出加工に際して、従来のストレートピ
ンを有するものよりも型離れが良く、製造が容易になる
という別の利点も生ずる。
って順次細くなる形状の放熱ピンを有するヒートシンク
は、放熱ピンの押出加工に際して、従来のストレートピ
ンを有するものよりも型離れが良く、製造が容易になる
という別の利点も生ずる。
【0020】図4は本発明に係るヒートシンクを搭載固
定してなる本発明に係る半導体装置の実施例を示したも
ので、ヒートシンクには前記実施例に示したテーパ状放
熱ピンを有するヒートシンクを用いている。
定してなる本発明に係る半導体装置の実施例を示したも
ので、ヒートシンクには前記実施例に示したテーパ状放
熱ピンを有するヒートシンクを用いている。
【0021】同図(a) は、セラミックパッケージ或いは
樹脂パッケージで封止された半導体装置11上に熱伝導性
の良い接着材12で、テーパ状放熱ピン3を有する前記ヒ
ートシンク1が、直に接着固定された構造である。なお
図中の13は半導体装置の外部リードを示している。
樹脂パッケージで封止された半導体装置11上に熱伝導性
の良い接着材12で、テーパ状放熱ピン3を有する前記ヒ
ートシンク1が、直に接着固定された構造である。なお
図中の13は半導体装置の外部リードを示している。
【0022】また同図(b) は、配線基板14上に半導体装
置11を搭載し、その半導体装置1上に熱的な密着性を高
めるために軟質のAl箔15を載せ、その上にテーパ状放熱
ピン3を有する前記ヒートシンク1を搭載し、配線基板
14との間に例えばねじ16等からなる締めつけ手段を有す
る締めつけ枠17により前記ヒートシンク1を半導体装置
11上に圧接固定した構造である。
置11を搭載し、その半導体装置1上に熱的な密着性を高
めるために軟質のAl箔15を載せ、その上にテーパ状放熱
ピン3を有する前記ヒートシンク1を搭載し、配線基板
14との間に例えばねじ16等からなる締めつけ手段を有す
る締めつけ枠17により前記ヒートシンク1を半導体装置
11上に圧接固定した構造である。
【0023】何れの構造においても、半導体装置の上部
から吹きつけられる空気等の動作流体は、放熱ピンに形
成されているテーパ部に沿ってヒートシンク基板2の上
面に誘導されるもの、及び直にヒートシンク基板2上に
達するものを含めて、その大部分がヒートシンク基板上
に吹きつけられるので、ヒートシンク基板面での熱交換
による冷却効果は従来に比べ大幅に増大する。そして放
熱ピンによる伝熱面拡大率は前述のようにピンを高くす
ることにより従来通り確保されているので、総合的な冷
却効率も従来に比べ大幅に増大し、半導体装置の動作時
の昇温は従来に比べ低く抑えられる。従って、動作時の
昇温による半導体装置の性能や信頼性の劣化は防止され
る。
から吹きつけられる空気等の動作流体は、放熱ピンに形
成されているテーパ部に沿ってヒートシンク基板2の上
面に誘導されるもの、及び直にヒートシンク基板2上に
達するものを含めて、その大部分がヒートシンク基板上
に吹きつけられるので、ヒートシンク基板面での熱交換
による冷却効果は従来に比べ大幅に増大する。そして放
熱ピンによる伝熱面拡大率は前述のようにピンを高くす
ることにより従来通り確保されているので、総合的な冷
却効率も従来に比べ大幅に増大し、半導体装置の動作時
の昇温は従来に比べ低く抑えられる。従って、動作時の
昇温による半導体装置の性能や信頼性の劣化は防止され
る。
【0024】
【発明の効果】以上説明のように、本発明に係るピン形
状の拡大伝熱面を有するヒートシンクにおいては、ヒー
トシンク基板に吹きつけられる動作流体を介しての熱交
換による冷却効果が増大した分、従来のヒートシンクよ
りも冷却効率が増大する。
状の拡大伝熱面を有するヒートシンクにおいては、ヒー
トシンク基板に吹きつけられる動作流体を介しての熱交
換による冷却効果が増大した分、従来のヒートシンクよ
りも冷却効率が増大する。
【0025】従って、本発明に係るヒートシンクを搭載
固定した本発明の半導体装置においては、従来に比べて
動作温度の上昇が抑えられるので、昇温による性能劣化
が防止され、その信頼性が向上される。
固定した本発明の半導体装置においては、従来に比べて
動作温度の上昇が抑えられるので、昇温による性能劣化
が防止され、その信頼性が向上される。
【図1】 本発明に係るヒートシンクの一実施例の模式
図
図
【図2】 ピン形状拡大伝熱面を有するヒートシンクに
おける動作流体の流線図
おける動作流体の流線図
【図3】 本発明に係る放熱ピン形状の模式側面図
【図4】 ヒートシンクを搭載固定した本発明に係る半
導体装置の模式側面図
導体装置の模式側面図
【図5】 従来のピン形状拡大伝熱面を有するヒートシ
ンクの模式図
ンクの模式図
1 ヒートシンク 2 ヒートシンク基板 3 テーパ状放熱ピン 4 動作流体の流線 11 半導体装置 12 接着材 13 外部リード 14 配線基板 15 Al箔 16 ねじ 17 締めつけ枠 103 円錐形放熱ピン 203 擬似円錐形放熱ピン
Claims (1)
- 【請求項1】 放熱基板上に拡大伝熱面となる複数のピ
ン部を有し、該ピン部が基部から先端部に向かって順次
細くなる形状に形成されているヒートシンクが、搭載固
定されてなることを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19245292A JPH0637218A (ja) | 1992-07-20 | 1992-07-20 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19245292A JPH0637218A (ja) | 1992-07-20 | 1992-07-20 | 半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0637218A true JPH0637218A (ja) | 1994-02-10 |
Family
ID=16291540
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19245292A Withdrawn JPH0637218A (ja) | 1992-07-20 | 1992-07-20 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0637218A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10134187A1 (de) * | 2001-07-13 | 2003-01-30 | Semikron Elektronik Gmbh | Kühleinrichtung für Halbleitermodule |
WO2008075574A1 (ja) * | 2006-12-19 | 2008-06-26 | Hitachi Chemical Co., Ltd. | 放熱材 |
JP2011134816A (ja) * | 2009-12-23 | 2011-07-07 | Fa-Lian Technology Co Ltd | ハイパワーled街灯のヒートシンク装置 |
DE102010029869A1 (de) * | 2010-06-09 | 2011-12-15 | Zf Friedrichshafen Ag | Kühlvorrichtung |
WO2023190141A1 (ja) * | 2022-03-31 | 2023-10-05 | Agc株式会社 | 放熱部材及び半導体ユニット |
-
1992
- 1992-07-20 JP JP19245292A patent/JPH0637218A/ja not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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