JPH1126660A - 高発熱素子の放熱構造 - Google Patents

高発熱素子の放熱構造

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JPH1126660A
JPH1126660A JP17359697A JP17359697A JPH1126660A JP H1126660 A JPH1126660 A JP H1126660A JP 17359697 A JP17359697 A JP 17359697A JP 17359697 A JP17359697 A JP 17359697A JP H1126660 A JPH1126660 A JP H1126660A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】高発熱素子の放熱を効率的に行うことのできる
高発熱素子の放熱構造の提供を目的とする。 【解決手段】実装基板1上の素子接合パッド2、2・・
にリード30、30・・を接合して該実装基板1上に実
装される高発熱素子3と、伝熱性に優れた絶縁材料によ
り形成される伝熱体4とを有し、素子接合パッド2は前
記リード30の接合部20の外側まで延長される伝熱延
長部21を有し、伝熱体4は、前記高発熱素子3に接触
することなく前記伝熱延長部21に圧接して高発熱素子
3の発熱を吸熱する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は高発熱素子の放熱構
造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近時、ノート型パソコンをはじめとする
小型情報処理装置に使用されるCPU等の高集積化に伴
って、発熱量も増加する傾向にある。一方、これら高発
熱素子のリードのファインピッチ化も進行しており、T
CP(Tape Carrier Package)
等、ファインピッチ化に対応可能な種々の実装方法が実
施されている。
【0003】そして、これら放熱要求とファインピッチ
化への対応が可能な放熱構造としては、従来、図3に示
すものが一般に採用されている。すなわち、図3(a)
に示す従来例において、TCPパッケージ化された高発
熱素子3が実装される実装基板1には素子実装面10か
ら裏面に貫通するサーマルビア11、11・・が形成さ
れる。また、実装基板1の裏面には熱伝導性の良好な材
料により形成される伝熱ブロック80とアルミニウムプ
レート81が配置され、伝熱シート82を介して実装基
板1に接触している。
【0004】また、図3(b)に示す従来例において、
アルミニウムプレート81には伝熱ブロック80が一体
形成される。しかして、これら従来例において、高発熱
素子3での発熱はサーマルビア11、11・・を経由し
て伝熱ブロック80に伝達され、アルミニウムプレート
81から放熱される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
例において、高発熱素子3の放熱ルートはチップを封止
しているパッケージ部31を経由するものであるから、
熱抵抗が比較的大きく、放熱性能に限界がある。このた
め、高発熱素子3の発熱量がより大きくなった場合には
高発熱素子3の冷却を十分に行えないという欠点を有す
る。
【0006】本発明は、以上の欠点を解消すべくなされ
たもので、高発熱素子の放熱を効率的に行うことのでき
る高発熱素子の放熱構造の提供を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によれば上記目的
は、実装基板1上の素子接合パッド2、2・・にリード
30、30・・を接合して該実装基板1上に実装される
高発熱素子3と、伝熱性に優れた絶縁材料により形成さ
れる伝熱体4とを有し、素子接合パッド2は前記リード
30の接合部20の外側まで延長される伝熱延長部21
を有し、伝熱体4は、前記高発熱素子3に接触すること
なく前記伝熱延長部21に圧接して高発熱素子3の発熱
を吸熱する高発熱素子の放熱構造を提供することにより
達成される。
【0008】高発熱素子3の実装基板1への実装は、高
発熱素子3のリード30、30・・を実装基板1上の素
子接合パッド2、2・・に接合することにより行われ、
素子接合パッド2は外方に延長されて、上記リード30
が実際に接合される接合部20に加えて伝熱延長部21
が形成される。
【0009】一方、伝熱体4は伝熱性に優れた絶縁材料
により形成され、高発熱素子3に接触することなく伝熱
延長部21に圧接し、高発熱素子3からの発熱は、リー
ド30、および素子接合パッド2を経由して伝熱体4に
伝熱される。
【0010】したがって本発明において、高発熱素子3
での発熱は伝熱性の優れた金属製のリード30、および
素子接合パッド2を経由して高発熱素子3外に引き出さ
れるために、パッケージ部31を経由して熱を引き出す
従来例に比して放熱効率を高めることができる。
【0011】また、伝熱体4は高発熱素子3、すなわ
ち、パッケージ部31、およびリード30に直接触れな
いために、高発熱素子3への応力負荷がなく、接合強度
が低い、例えばTCPパッケージ化された高発熱素子3
の実装にも適用可能である。
【0012】請求項2記載の発明において、実装作業性
の良好な放熱構造が提供される。すなわち、請求項2記
載の発明において、伝熱延長部21はリード30の接合
部20を包含する矩形領域5を包囲する矩形枠領域6内
に全てが配置されるようにパターン設計される。
【0013】伝熱体4は上記矩形枠領域6を押圧可能な
押圧部40を側壁とするトレイ形状に形成され、中央部
に形成される収容凹部41内に高発熱素子3のパッケー
ジ部31を収容した状態で押圧部40が全ての伝熱延長
部21に当接する。
【0014】この結果、高発熱素子3を実装した後、伝
熱体4で高発熱素子3のパッケージ部31を覆った後、
適宜手段で伝熱体4を固定することにより、請求項1記
載の放熱構造が得ることができる。また、収容凹部41
は伝熱体4に押圧力が加わった場合に、パッケージ部3
1への力の伝達を防ぎ、不用意なリード30脱離を防止
する。
【0015】上述したように、伝熱体4に引き出された
熱は適宜の放熱体に伝熱されて該放熱体から放熱される
が、請求項3に記載されるように、放熱体として実装基
板1に固定された放熱プレート7を使用する場合には、
放熱プレート7と実装基板1間に伝熱体4を介装させて
押圧部40を伝熱延長部21に圧接させることにより、
伝熱体4の伝熱延長部21への押圧力を安定させること
が可能となるために、信頼性を向上させることが可能に
なり、さらに、伝熱体4と放熱プレート7間の圧接状態
も安定させることができる。なお、この場合、伝熱体4
として弾性に優れた材料を使用した場合には、圧接状態
をより安定させることができる。
【0016】また、本発明において、従来例のように、
サーマルビア11を経由した放熱経路を併用することも
可能であり、この場合、請求項4に記載されるように、
実装基板1には高発熱素子3の実装面10から裏面に貫
通するサーマルビア11、11・・が複数設けられると
ともに、実装基板1の裏面にはサーマルビア11に接触
する熱伝導性の良好な材料により形成される放熱体8を
配置すればよい。
【0017】
【発明の実施の形態】図1に本発明の実施の形態を示
す。この実施の形態において高発熱素子3はTCPパッ
ケージングされたCPUであり、パッケージ部31の側
縁から多数のリード30、30・・を引き出して形成さ
れる。
【0018】上記高発熱素子3が実装される実装基板1
には高発熱素子3のリード30を接合するための素子接
合パッド2が形成される。素子接合パッド2は高発熱素
子3のパッケージ部31が配置される領域を中心として
四方向に設けられており、各素子接合パッド2、2・・
は、上記高発熱素子3の各リード30が接合される矩形
領域5内に位置する接合部20と、その外方に配置され
る矩形枠領域6内に位置する伝熱延長部21とを有す
る。また、実装基板1には多数のサーマルビア11が形
成される。サーマルビア11は実装基板1を貫通する小
孔に伝熱金属を充填したり、あるいは実装基板1に微小
スルーホールを形成したもので、高発熱素子3のパッケ
ージ部31の配置領域内に形成される。
【0019】4は実装基板1の高発熱素子3の実装面1
0に配置される伝熱体であり、熱伝導性に優れるととも
に柔軟性を有する絶縁材料により形成される。この伝熱
体4は、図2に示すように、上記実装基板1上に形成さ
れる矩形枠領域6にほぼ対応し、該矩形枠領域6内の全
ての素子接合パッド2の伝熱延長部21に当接可能な押
圧部40と底壁部42とを有し、押圧部40を側壁とす
るトレイ形状に形成される。
【0020】上記押圧部40は、実装基板1に搭載した
際実装基板1上の矩形領域5の外周縁との間に適宜間隔
Lの隙間が全周に生じるような外周縁寸法を有してお
り、押圧部40外周縁による接合部20上のリード30
への接触が避けられる。また、底壁部42の内壁と押圧
部40の内周壁により囲まれて伝熱体4の中心部に形成
される収容凹部41の深さDは、後述するように、押圧
部40が押されて弾性変形した際にも高発熱素子3のパ
ッケージ部31に干渉しないように、高発熱素子3の実
装高さよりやや深くなっている。
【0021】上記伝熱体4に伝熱された熱を放熱するた
めに、実装基板1にはアルミニウム製の放熱プレート7
が固定される。放熱プレート7はスペーサ70を介して
実装基板1にねじ止めされており、スペーサ70の寸法
を伝熱体4の高さ寸法よりやや短くすることにより、放
熱プレート7を固定した状態で放熱プレート7が伝熱体
4を押圧し、押圧部40が素子接合パッド2、2・・の
伝熱延長部21、21・・に圧接するようにされる。
【0022】一方、実装基板1の高発熱素子3の実装面
10の裏面には、アルミニウム製の伝熱ブロック80と
アルミニウムプレート81からなる放熱体8が配置され
る。したがってこの実施の形態において、高発熱素子3
での発熱は、パッケージ部31内に封止されるチップに
直接接続されているリード30を介して素子接合パッド
2に導かれた後、伝熱体4を経由して放熱プレート7に
伝熱され、該放熱プレート7から放熱される。さらに、
パッケージ部31に伝熱された発熱は、サーマルビア1
1に伝達され、伝熱ブロック80を経由してアルミニウ
ムプレート81に伝達されて放熱される。なお、図にお
いて82は伝熱ブロック80とアルミニウムプレート8
1との間に介装されて、伝熱ブロック80とアルミニウ
ムプレート81とを熱的に結合するための伝熱シート、
83は実装基板1と伝熱ブロック80とを密着状態にす
るために塗布されるシリコングリスを示す。
【0023】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、リードを経由するために効率のよい放熱ルー
トを確保することができ、しかも、接合強度の低い高発
熱素子にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を示す図で、(a)は断面図、(b)は
実装基板への高発熱素子の実装状態を示す平面図であ
る。
【図2】伝熱体の裏面斜視図である。
【図3】従来例を示す図である。
【符号の説明】
1 実装基板 10 実装面 11 サーマルビア 2 素子接合パッド 20 接合部 21 伝熱延長部 3 高発熱素子 30 リード 31 パッケージ部 4 伝熱体 40 押圧部 41 収容凹部 5 矩形領域 6 矩形枠領域 7 放熱プレート 8 放熱体

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】実装基板上の素子接合パッドにリードを接
    合して該実装基板上に実装される高発熱素子と、 伝熱性に優れた絶縁材料により形成される伝熱体とを有
    し、 素子接合パッドは前記リードの接合部の外側まで延長さ
    れる伝熱延長部を有し、 伝熱体は、前記高発熱素子に接触することなく前記伝熱
    延長部に圧接して高発熱素子の発熱を吸熱する高発熱素
    子の放熱構造。
  2. 【請求項2】全ての伝熱延長部は、全てのリードの接合
    部を包含する矩形領域を包囲する矩形枠領域内に配置さ
    れ、 前記伝熱体は、前記矩形枠領域を押圧可能な押圧部を側
    壁とし、中央部に前記高発熱素子のパッケージ部を収容
    する収容凹部を有してトレイ状に形成される請求項1記
    載の高発熱素子の放熱構造。
  3. 【請求項3】前記実装基板の前記高発熱素子の実装面と
    の間に適宜間隔を隔てて配置される放熱プレートを有す
    るとともに前記伝熱体は、放熱プレートと実装基板との
    間に介装され、 前記放熱プレートを実装基板に固定することにより伝熱
    体の押圧部を伝熱延長部に圧接させる請求項1または2
    記載の高発熱素子の放熱構造。
  4. 【請求項4】前記実装基板には高発熱素子の実装面から
    裏面に貫通するサーマルビアが複数設けられるととも
    に、実装基板の裏面にはサーマルビアに接触する熱伝導
    性の良好な材料により形成される放熱体が配置される請
    求項1、2または3記載の高発熱素子の放熱構造。
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