JPH0888300A - 熱インターフェース - Google Patents
熱インターフェースInfo
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- JPH0888300A JPH0888300A JP22295994A JP22295994A JPH0888300A JP H0888300 A JPH0888300 A JP H0888300A JP 22295994 A JP22295994 A JP 22295994A JP 22295994 A JP22295994 A JP 22295994A JP H0888300 A JPH0888300 A JP H0888300A
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- thin wire
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- interface
- wires
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】熱伝導性に優れた第一の細線１と柔軟性に優れ
た第二の細線２を交互に織あわせて１枚の熱インターフ
ェースを形成する。 【効果】発熱面と放熱体間の界面に挟むことにより、反
りや熱変形を吸収し、集積回路チップ等の発熱体からの
熱を効率よく放熱体に伝えることができる。
た第二の細線２を交互に織あわせて１枚の熱インターフ
ェースを形成する。 【効果】発熱面と放熱体間の界面に挟むことにより、反
りや熱変形を吸収し、集積回路チップ等の発熱体からの
熱を効率よく放熱体に伝えることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般の機器の冷却に係
り、特に、集積回路チップにヒートシンクを取り付ける
際の熱インターフェースに関する。
り、特に、集積回路チップにヒートシンクを取り付ける
際の熱インターフェースに関する。
【０００２】
【従来の技術】発熱体とヒートシンク間の取付け面の接
触熱抵抗を低減させるための熱インターフェースは、熱
伝導グリースやシリコンゴム系の放熱シートが一般的で
ある。例えば、特開昭64−12561 号公報には、半導体素
子とヒートシンク間に熱伝導性グリースを塗布する方法
が開示されている。また、特開平2−25060号公報には、
半導体素子とヒートシンク間にサーマルシート（熱伝導
性の良好なゴム状板材）を設ける構造が開示されてい
る。さらに、特開平6−13508号公報には、集積回路とヒ
ートシンク間に、半流体物質を充填した金属メッシュを
設ける方法が開示されている。
触熱抵抗を低減させるための熱インターフェースは、熱
伝導グリースやシリコンゴム系の放熱シートが一般的で
ある。例えば、特開昭64−12561 号公報には、半導体素
子とヒートシンク間に熱伝導性グリースを塗布する方法
が開示されている。また、特開平2−25060号公報には、
半導体素子とヒートシンク間にサーマルシート（熱伝導
性の良好なゴム状板材）を設ける構造が開示されてい
る。さらに、特開平6−13508号公報には、集積回路とヒ
ートシンク間に、半流体物質を充填した金属メッシュを
設ける方法が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】集積回路チップあるい
はパッケージとヒートシンク間の取付け面に熱伝導性の
グリースやシート等の熱インターフェースが用いられる
のは次の理由による。
はパッケージとヒートシンク間の取付け面に熱伝導性の
グリースやシート等の熱インターフェースが用いられる
のは次の理由による。
【０００４】ヒートシンクの材質は、アルミニウム等の
金属材料が熱伝導率および加工の容易さの点で優れてい
る。しかし、このような金属材料は一般に線膨張率が大
きいため、これを、例えばシリコン製の集積回路チップ
に半田付け、あるいはエポキシ系の接着剤で剛体的に取
り付けると、線膨張率の不一致によってチップに大きな
熱応力が加わる可能性がでてくる。
金属材料が熱伝導率および加工の容易さの点で優れてい
る。しかし、このような金属材料は一般に線膨張率が大
きいため、これを、例えばシリコン製の集積回路チップ
に半田付け、あるいはエポキシ系の接着剤で剛体的に取
り付けると、線膨張率の不一致によってチップに大きな
熱応力が加わる可能性がでてくる。
【０００５】一方、ヒートシンクが集積回路チップに単
に接触するだけにすると、上述のような熱応力の問題は
無くなるが、接触する面を極めて平坦に仕上げる必要が
でてくる。接触面に反りがあると、ヒートシンクが集積
回路チップに完全には密着しないために許容できない程
度の大きな熱抵抗が生じる。
に接触するだけにすると、上述のような熱応力の問題は
無くなるが、接触する面を極めて平坦に仕上げる必要が
でてくる。接触面に反りがあると、ヒートシンクが集積
回路チップに完全には密着しないために許容できない程
度の大きな熱抵抗が生じる。
【０００６】これに対し、熱伝導グリースやシートはあ
る程度の柔軟性を有しているため、ヒートシンクや集積
回路面の反りを吸収して両者に密着し、かつ、熱変形を
吸収しつつ熱をヒートシンクに伝えることが可能にな
る。これが、熱インターフェースの一つの機能である。
る程度の柔軟性を有しているため、ヒートシンクや集積
回路面の反りを吸収して両者に密着し、かつ、熱変形を
吸収しつつ熱をヒートシンクに伝えることが可能にな
る。これが、熱インターフェースの一つの機能である。
【０００７】熱インターフェースのもう一つの機能は、
集積回路チップ等の半導体素子へのヒートシンクの取り
付け，取り外しを容易にし、電子機器の分解，組立てを
容易にすることにある。
集積回路チップ等の半導体素子へのヒートシンクの取り
付け，取り外しを容易にし、電子機器の分解，組立てを
容易にすることにある。
【０００８】しかし、最近の集積回路チップは大発熱密
度化、かつ大面積化する傾向にある、これに伴って、従
来の熱インターフェースには次のような問題が生じる。
すなわち、一つは熱抵抗の問題である。従来の熱インタ
ーフェースのうち、特開昭64−12561 号公報に開示され
ている熱伝導グリースや特開平2−25060号公報に開示さ
れている熱伝導シートは、基本的には、シリコンオイル
またはシリコンゴムに、熱伝導性の材質、例えば、アル
ミナ(Ａｌ2Ｏ3)のパウダを混入させて熱伝導率を高めて
いる。パウダの混入率を増加させると熱伝導率を上げる
ことができるが、ベースとなるオイルやゴムの熱伝導率
が低いので、ある限度以上に熱伝導率を上げることは困
難である。一方で、集積回路チップの大面積化に伴っ
て、熱インターフェースが吸収すべき反り量および熱変
形量が増加するため、熱インターフェースの厚さを厚く
する必要がでてくる。しかるに、従来の熱インターフェ
ースでは前述のように熱伝導率に限界があるため、熱イ
ンターフェースの厚さを厚くすると熱抵抗（熱インター
フェースの厚さに比例，熱伝導率に逆比例する）が許容
できない値になる。特開昭64−12561 号公報に開示され
ている熱伝導グリースを用いる方法では、ヒートシンク
を集積回路チップから取り外して再組立てする際に、洗
浄および再塗布の工程が必要になるために、分解，組立
て工程が複雑になる。これに対し、特開平6−13508号公
報の半流体物質を充填した金属メッシュを用いた熱イン
ターフェースでは、金属メッシュを用いているために熱
伝導率は高いが、柔軟性の点に問題があり、チップの大
面積化に伴う大変形の問題には対処できない。
度化、かつ大面積化する傾向にある、これに伴って、従
来の熱インターフェースには次のような問題が生じる。
すなわち、一つは熱抵抗の問題である。従来の熱インタ
ーフェースのうち、特開昭64−12561 号公報に開示され
ている熱伝導グリースや特開平2−25060号公報に開示さ
れている熱伝導シートは、基本的には、シリコンオイル
またはシリコンゴムに、熱伝導性の材質、例えば、アル
ミナ(Ａｌ2Ｏ3)のパウダを混入させて熱伝導率を高めて
いる。パウダの混入率を増加させると熱伝導率を上げる
ことができるが、ベースとなるオイルやゴムの熱伝導率
が低いので、ある限度以上に熱伝導率を上げることは困
難である。一方で、集積回路チップの大面積化に伴っ
て、熱インターフェースが吸収すべき反り量および熱変
形量が増加するため、熱インターフェースの厚さを厚く
する必要がでてくる。しかるに、従来の熱インターフェ
ースでは前述のように熱伝導率に限界があるため、熱イ
ンターフェースの厚さを厚くすると熱抵抗（熱インター
フェースの厚さに比例，熱伝導率に逆比例する）が許容
できない値になる。特開昭64−12561 号公報に開示され
ている熱伝導グリースを用いる方法では、ヒートシンク
を集積回路チップから取り外して再組立てする際に、洗
浄および再塗布の工程が必要になるために、分解，組立
て工程が複雑になる。これに対し、特開平6−13508号公
報の半流体物質を充填した金属メッシュを用いた熱イン
ターフェースでは、金属メッシュを用いているために熱
伝導率は高いが、柔軟性の点に問題があり、チップの大
面積化に伴う大変形の問題には対処できない。
【０００９】本発明の目的は、ヒートシンクの取り付
け，取外し等の作業性に優れた熱インターフェース構造
を提供することにある。
け，取外し等の作業性に優れた熱インターフェース構造
を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は熱伝導性を有する第一の細線と、柔軟性を
有する第二の細線の二種類の機能の異なる細線を織あわ
せて熱インターフェースを構成した。
に、本発明は熱伝導性を有する第一の細線と、柔軟性を
有する第二の細線の二種類の機能の異なる細線を織あわ
せて熱インターフェースを構成した。
【００１１】また、柔軟性を有する第二の細線の直径
を、熱伝導性の第一の細線の直径よりも大きくした。
を、熱伝導性の第一の細線の直径よりも大きくした。
【００１２】また、柔軟性を有する第二の細線を中空断
面とした。
面とした。
【００１３】また、熱伝導性を有する第一の細線を矩形
断面とした。
断面とした。
【００１４】また、前記熱インターフェースに熱伝導性
の流体を含浸させた。
の流体を含浸させた。
【００１５】
【作用】熱伝導性を有する第一の細線と柔軟性を有する
第二の細線を織あわせて熱インターフェースを構成した
から、熱は、熱伝導性細線を通して熱インターフェース
の一方の面から他方の面へ最短距離で伝えられるので、
熱インターフェースの熱抵抗を小さく保つことができ
る。一方、この熱伝導性の細線を保持するのに、柔軟性
を有する細線を織あわせて用いたから、柔軟性に優れる
と同時に取り扱い性もよくすることができる。
第二の細線を織あわせて熱インターフェースを構成した
から、熱は、熱伝導性細線を通して熱インターフェース
の一方の面から他方の面へ最短距離で伝えられるので、
熱インターフェースの熱抵抗を小さく保つことができ
る。一方、この熱伝導性の細線を保持するのに、柔軟性
を有する細線を織あわせて用いたから、柔軟性に優れる
と同時に取り扱い性もよくすることができる。
【００１６】また、柔軟細線の直径を熱伝導性細線の直
径よりも大きくしたから、高い柔軟性を得ることができ
る。
径よりも大きくしたから、高い柔軟性を得ることができ
る。
【００１７】また、柔軟細線を中空断面構造としたか
ら、より高い柔軟性を得ることができる。
ら、より高い柔軟性を得ることができる。
【００１８】また、熱伝導細線を矩形断面構造としたか
ら、集積回路チップ等の発熱面、およびヒートシンク面
と熱伝導細線との接触状態が線接触と成り、接触熱抵抗
を低くおさえ、熱インターフェース全体の熱抵抗を下げ
ることができる。
ら、集積回路チップ等の発熱面、およびヒートシンク面
と熱伝導細線との接触状態が線接触と成り、接触熱抵抗
を低くおさえ、熱インターフェース全体の熱抵抗を下げ
ることができる。
【００１９】また熱インターフェースに、熱伝導性の流
体を含浸させたから、接触熱抵抗をさらに下げることが
できる。
体を含浸させたから、接触熱抵抗をさらに下げることが
できる。
【００２０】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１および図２に
より説明する。図１は本発明の熱インターフェースの平
面図である。本発明の熱インターフェースは基本的には
熱伝導性に優れた第一の細線１と柔軟性に優れた第二の
細線２を交互に織あわせる。細線の材料は、銅，アルミ
ニウム，金，銀等の熱伝導率の高い金属が望ましい。ま
た、細線２の材料は、シリコンゴム（ただし、これに限
定されるものではない）等、柔軟性の高い材料が望まし
い。
より説明する。図１は本発明の熱インターフェースの平
面図である。本発明の熱インターフェースは基本的には
熱伝導性に優れた第一の細線１と柔軟性に優れた第二の
細線２を交互に織あわせる。細線の材料は、銅，アルミ
ニウム，金，銀等の熱伝導率の高い金属が望ましい。ま
た、細線２の材料は、シリコンゴム（ただし、これに限
定されるものではない）等、柔軟性の高い材料が望まし
い。
【００２１】次に本実施例の動作を図２により説明す
る。集積回路等の発熱面３とヒートシンク等の冷却面４
の間に本発明の熱インターフェースを挟み、荷重Ｗを加
えると、柔軟性細線２が変形し、熱伝導細線１と発熱面
３および冷却面４の間に多数の接触点５が形成される。
熱は、発熱面３からこの接触点５を介して熱伝導性細線
１に伝えられ、細線１を伝わって熱インターフェースの
厚さ方向に矢印６の方向に移動し、さらに、細線１と冷
却面４との間の接触点５を介して冷却面４に伝えられ
る。本発明の熱インターフェースは、柔軟性を有する細
線２が、反りや熱変形等の変位を吸収するように作用
し、熱伝導細線１と発熱面３または冷却面４との間に多
数の接触点を形成するように作用する。また熱伝導細線
１は、熱を熱インターフェースの厚さ方向に伝えるよう
に作用する。本発明の熱インターフェースは上述のよう
な二種類の作用の異なる細線を用いたから、高柔軟性と
低熱抵抗という二つの相反する性質を両立させることが
できる。
る。集積回路等の発熱面３とヒートシンク等の冷却面４
の間に本発明の熱インターフェースを挟み、荷重Ｗを加
えると、柔軟性細線２が変形し、熱伝導細線１と発熱面
３および冷却面４の間に多数の接触点５が形成される。
熱は、発熱面３からこの接触点５を介して熱伝導性細線
１に伝えられ、細線１を伝わって熱インターフェースの
厚さ方向に矢印６の方向に移動し、さらに、細線１と冷
却面４との間の接触点５を介して冷却面４に伝えられ
る。本発明の熱インターフェースは、柔軟性を有する細
線２が、反りや熱変形等の変位を吸収するように作用
し、熱伝導細線１と発熱面３または冷却面４との間に多
数の接触点を形成するように作用する。また熱伝導細線
１は、熱を熱インターフェースの厚さ方向に伝えるよう
に作用する。本発明の熱インターフェースは上述のよう
な二種類の作用の異なる細線を用いたから、高柔軟性と
低熱抵抗という二つの相反する性質を両立させることが
できる。
【００２２】図３に本発明の第二の実施例を示す。柔軟
性を有する細線２の直径を、熱伝導性を有する細線１の
直径よりも大きくした。こうすることにより、熱インタ
ーフェースの厚さ方向の変位吸収能力をより高めること
ができ、反りの大きい面への適用が容易になる。
性を有する細線２の直径を、熱伝導性を有する細線１の
直径よりも大きくした。こうすることにより、熱インタ
ーフェースの厚さ方向の変位吸収能力をより高めること
ができ、反りの大きい面への適用が容易になる。
【００２３】図４に本発明の第三の実施例を示す。柔軟
性細線２を中空断面７とした。柔軟性細線２の厚さ方向
の変形がより容易になり、熱インターフェースの柔軟性
をさらに高めることができる。
性細線２を中空断面７とした。柔軟性細線２の厚さ方向
の変形がより容易になり、熱インターフェースの柔軟性
をさらに高めることができる。
【００２４】図５に本発明の第四の実施例を示す。熱伝
導細線１の断面形状を偏平な矩形断面８とした。こうす
ることにより、熱伝導細線１と発熱面または冷却面との
接触状態を線接触状態とすることができ、接触面積が増
加するため、熱伝導細線１と発熱面または冷却面との間
の接触熱抵抗を低く保つことができ、熱インターフェー
スの熱抵抗を下げることができる。
導細線１の断面形状を偏平な矩形断面８とした。こうす
ることにより、熱伝導細線１と発熱面または冷却面との
接触状態を線接触状態とすることができ、接触面積が増
加するため、熱伝導細線１と発熱面または冷却面との間
の接触熱抵抗を低く保つことができ、熱インターフェー
スの熱抵抗を下げることができる。
【００２５】図６に本発明の第五の実施例を示す。熱イ
ンターフェースに、例えば、鉱物油等の熱伝導性の流体
を含浸させた。これにより、熱伝導細線１と発熱面３お
よび冷却面４との間の接触熱抵抗を大幅に下げることが
できる。ただし、装置の分解，組立て等の作業性はやや
低下する。
ンターフェースに、例えば、鉱物油等の熱伝導性の流体
を含浸させた。これにより、熱伝導細線１と発熱面３お
よび冷却面４との間の接触熱抵抗を大幅に下げることが
できる。ただし、装置の分解，組立て等の作業性はやや
低下する。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば、熱伝導性に優れた第一
の細線と柔軟性に優れた第二の細線を交互に織あわせ、
熱の伝導は第一の細線、変位の吸収は第二の細線と、そ
れぞれの機能を分けたから、柔軟性に優れ、熱伝導性が
高く、かつ取り扱い性に優れた熱インターフェースが得
られる。
の細線と柔軟性に優れた第二の細線を交互に織あわせ、
熱の伝導は第一の細線、変位の吸収は第二の細線と、そ
れぞれの機能を分けたから、柔軟性に優れ、熱伝導性が
高く、かつ取り扱い性に優れた熱インターフェースが得
られる。
【００２７】また本発明によれば、柔軟細線の直径を熱
伝導細線の直径よりも大きくしたから、柔軟性のより高
い熱インターフェースが得られる。
伝導細線の直径よりも大きくしたから、柔軟性のより高
い熱インターフェースが得られる。
【００２８】また本発明によれば、柔軟細線を中空断面
にしたから、柔軟性のさらに高い熱インターフェースが
得られる。
にしたから、柔軟性のさらに高い熱インターフェースが
得られる。
【００２９】また本発明によれば、熱伝導細線の断面形
状を偏平な矩形断面としたから、熱インターフェースと
発熱面または冷却面との間の接触熱抵抗を下げることが
できる。
状を偏平な矩形断面としたから、熱インターフェースと
発熱面または冷却面との間の接触熱抵抗を下げることが
できる。
【００３０】また本発明によれば、熱インターフェース
に熱伝導性の流体を含浸させたから、熱インターフェー
スと発熱面または冷却面との間の接触熱抵抗をさらに低
減することができる。
に熱伝導性の流体を含浸させたから、熱インターフェー
スと発熱面または冷却面との間の接触熱抵抗をさらに低
減することができる。
【図１】本発明の一実施例の平面図。
【図２】本発明の作用の断面図。
【図３】本発明の第二の実施例の断面図。
【図４】本発明の第三の実施例の断面図。
【図５】本発明の第四の実施例の断面図。
【図６】本発明の第五の実施例の断面図。
１…熱伝導性を有する第一の細線、２…柔軟性を有する
第二の細線、３…発熱面、４…冷却面、５…接触点、６
…熱の流れの方向、７…第二の細線の中空断面、８…第
一の細線の偏平矩形断面、９…熱伝導性の流体。
第二の細線、３…発熱面、４…冷却面、５…接触点、６
…熱の流れの方向、７…第二の細線の中空断面、８…第
一の細線の偏平矩形断面、９…熱伝導性の流体。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大橋 繁男 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 畑田 敏夫 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内
Claims (1)
- 【請求項１】熱伝導性を有する第一の細線と、柔軟性を
有する第二の細線とを織あわせて成ることを特徴とする
熱インターフェース。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22295994A JPH0888300A (ja) | 1994-09-19 | 1994-09-19 | 熱インターフェース |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22295994A JPH0888300A (ja) | 1994-09-19 | 1994-09-19 | 熱インターフェース |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0888300A true JPH0888300A (ja) | 1996-04-02 |
Family
ID=16790569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22295994A Pending JPH0888300A (ja) | 1994-09-19 | 1994-09-19 | 熱インターフェース |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0888300A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19640650A1 (de) * | 1996-10-02 | 1998-04-09 | Ego Elektro Geraetebau Gmbh | Wärmeerzeugende Baugruppe mit wärmeleitender Verbindungsschicht zwischen Wärmequelle und Wärmesenke |
| JP2011525052A (ja) * | 2008-06-20 | 2011-09-08 | アルカテル−ルーセント ユーエスエー インコーポレーテッド | 伝熱構造体 |
| JP2014170868A (ja) * | 2013-03-05 | 2014-09-18 | Hitachi Automotive Systems Ltd | 電子制御装置及びその放熱構造、並びにその電子制御装置を搭載した電子機器 |
| US11032942B2 (en) | 2013-09-27 | 2021-06-08 | Alcatel Lucent | Structure for a heat transfer interface and method of manufacturing the same |
-
1994
- 1994-09-19 JP JP22295994A patent/JPH0888300A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19640650A1 (de) * | 1996-10-02 | 1998-04-09 | Ego Elektro Geraetebau Gmbh | Wärmeerzeugende Baugruppe mit wärmeleitender Verbindungsschicht zwischen Wärmequelle und Wärmesenke |
| JP2011525052A (ja) * | 2008-06-20 | 2011-09-08 | アルカテル−ルーセント ユーエスエー インコーポレーテッド | 伝熱構造体 |
| US8963323B2 (en) | 2008-06-20 | 2015-02-24 | Alcatel Lucent | Heat-transfer structure |
| US9308571B2 (en) | 2008-06-20 | 2016-04-12 | Alcatel Lucent | Heat-transfer structure |
| JP2014170868A (ja) * | 2013-03-05 | 2014-09-18 | Hitachi Automotive Systems Ltd | 電子制御装置及びその放熱構造、並びにその電子制御装置を搭載した電子機器 |
| US11032942B2 (en) | 2013-09-27 | 2021-06-08 | Alcatel Lucent | Structure for a heat transfer interface and method of manufacturing the same |
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