(57)【要約】      （修正有）【課題】ヒートシンクを機械的に固定しつつ、プリント配線板上の占有面積を極小にし、半導体装置に特別な加工を必要とすることなく、確実にヒートシンクを固定するための方法を提供する。【解決手段】プリント配線板４上に実装されるインターポーザー１０３を有する半導体装置１００と、半導体装置１００の上面に装着されるヒートシンク１０４とを有し、ヒートシンク１０４は、半導体装置１００のインターポーザー１０３の下面を挟み込む部材１０６と、回転止め用部材１０７とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント配線板上に実装されるインターポーザーを有する半導体装置と、該半導体装置の上面に装着されるヒートシンクと、該ヒートシンクは、該半導体装置のインターポーザーの下面を挟み込む部材を有し、回転止め用部材とを有することを特徴とするヒートシンク。
【請求項２】
請求項１に記載のヒートシンクの固定方法であって、前記ヒートシンクを、前記半導体装置の鉛直方向の軸に対して捻った状態で挿入し、挿入後捻れを戻す方向に捻ることで、前記半導体装置を該ヒートシンクと前記半導体装置のインターポーザーの下面を挟み込む部材とで挟み込み、回転止め用部材によって固定することを特徴とするヒートシンクの固定方法。
【請求項３】
前記回転止め用部材は複数あることを特徴とする請求項１記載のヒートシンク。
【請求項４】
前記半導体装置のインターポーザーの下面を挟み込む部材は、２つ以上であることを特徴とする請求項１または３記載のヒートシンク。
【請求項５】
プリント配線板上に実装されるインターポーザーを有する半導体装置と、該半導体装置の上面に装着されるヒートシンクと、該ヒートシンクは、該半導体装置のインターポーザーの下面を挟み込む部材を有し、固定用部材とを有することを特徴とするヒートシンク。
【請求項６】
前記固定用部材は、インターポーザーの下面を挟み込む突起部を有することを特徴とする請求項５記載のヒートシンク。
【請求項７】
請求項５または６に記載のヒートシンクの固定方法であって、前記ヒートシンクを、前記半導体装置に対してずらした状態で挿入し、スライドさせることで、前記半導体装置を該ヒートシンクと前記半導体装置のインターポーザーの下面を挟み込む部材とで挟み込み、且つ前記固定用部材のインターポーザーの下面を挟み込む突起部とで固定することを特徴とするヒートシンクの固定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント配線板上に実装される半導体装置に装着されるヒートシンク及びその固定方法に関するものであり、特に、ＢＧＡパッケージやＣＳＰパッケージ等のインターポーザーを有し、アレイ状に接続端子部がある半導体装置に装着されるヒートシンク及びその固定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の高速化のために、半導体装置の動作速度は高速化してきており、それに伴って、半導体装置の発熱が大きな問題となってきている。半導体装置側でも電源電圧の低電圧化による低消費電力化といった対応はとられているが、実際には、発熱問題は解決されていない。また、システムＬＳＩといった、半導体装置の高集積化が発熱問題を更に大きくしている。
【０００３】
そこで、セットメーカにおいては、半導体装置の発熱に対して、ヒートパイプやヒートシンクといった放熱部材を半導体装置上に設けて問題に対処してきている。特に、ヒートシンクは、簡便に放熱構造が得られるため多用されてきている。
【０００４】
そのヒートシンクの固定方法としては、例えば、半導体装置のパッケージ上面にヒートシンクを熱伝導性接着剤により接着し、固定する方法が知られている。
【０００５】
また、他のヒートシンクの固定方法としては、例えば下記特許文献１に示すようなヒートシンクを固定する方法も提案されてきている。
【０００６】
図７は、従来の他のヒートシンクの固定方法を示す図である。図７において、２は非導体部、４はプリント配線板、６は固定用部材、７は半導体装置、８は部品搭載基準マーク、９はヒートシンク、１０は脱落防止用部材である。
【０００７】
プリント配線板４の表面上の半導体部品搭載用エリアの近傍に設けられた配線密度が低いエリアに、非導体部２を有する部品搭載基準マーク８を形成し、半導体部品搭載用エリアに半導体装置７を搭載し、半導体装置７の表面に放熱を行うためのヒートシンク９を装着し、部品搭載基準マーク８の非導体部２に貫通穴（図示せず）を設けヒートシンク９の固定用部材６を挿着して、ヒートシンク９を脱落防止用部材１０で挟み込み、脱落防止用部材１０を固定用部材６に係止することでヒートシンク９を固定している。
【０００８】
また、別のヒートシンクの固定方法としては、例えば下記特許文献２に示すようなヒートシンクを固定する方法も提案されてきている。
【０００９】
図８は、従来の別のヒートシンクの固定方法を示す図である。図８において、２０はヒートシンク取付構造、２２は半導体装置、２４はヒートシンク、２４ａは放熱用のフィン、２６はパッケージ側取付孔、２８はヒートシンク側取付孔、３０は取付具、３２は先端側係止部、３４は基端側取付部である。
【００１０】
このヒートシンク取付構造２０は、半導体装置２２に放熱用のフィン２４ａを備えたヒートシンク２４を取り付けるためのものである。このヒートシンク取付構造２０は半導体装置２２に形成された貫通孔で構成されるパッケージ側取付孔２６と、パッケージ側取付孔２６に対応するようにヒートシンク２４に形成された貫通孔で構成されるヒートシンク側取付孔２８と、各取付孔に着脱自在な取付具３０を備えている。パッケージ側取付孔２６は、半導体装置２２の四隅の表裏を貫通するように形成されている。ヒートシンク側取付孔２８は、ヒートシンク２４の四隅の表裏を貫通するように形成されている。ここで、ヒートシンク２４の下面は、半導体装置２２の上面と重畳するように、等しい大きさと形状にしてある。このため、パッケージ側取付孔２６とヒートシンク側取付孔２８とは一致する。取付具３０は、ヒートシンク２４側から半導体装置２２側に各取付孔２６、２８を貫通するようにしてある。この取付具３０はパッケージ側取付孔２６およびヒートシンク側取付孔２８を貫通して取付孔２６の周縁部と係合する先端側係止部３２と、いずれの取付孔２６、２８にも挿入されずに取付孔２８の周縁部と係合する基端側係止部３４とを有している。このため、取付具３０の先端側係止部３２を各取付孔２６、２８に挿入すると貫通して取付孔２６の周縁部と係合する。このとき、基端側係止部３４は取付孔２６、２８に入ることなく取付孔２８の周縁部と係合する。このため、半導体装置２２とヒートシンク２４とが取付具３０により密着させられた状態で固定される先端側係止部３２は湾曲した板バネにより構成してある。このため、先端側係止部３２を取付孔２６、２８に挿入すると適宜に変形し、取付孔２６、２８を通過すると復元して、取付孔２６の周縁部と係合することができる。
【特許文献１】特開２００３−１００９７３号公報
【特許文献２】特開２００１−１６８２５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、近年の半導体装置の高集積化によって、ピン数は増加する傾向にあり、更には、製品全体の小型・軽量化の要求から、プリント配線板上の部品密度あるいは配線密度の高密度化が急速に進行してきている。
【００１２】
従来技術に記載したような、半導体装置のパッケージ上面にヒートシンクを熱伝導性接着剤による固定方法では、製品への衝撃や熱伝導性接着剤の経年による性能の劣化から剥離を引き起こし、ヒートシンクが脱落するといった事態から、ヒートシンクの機能そのものが果たせなくなるおそれがあるといった問題点がある。
【００１３】
更には、従来の他の技術に記載したようなプリント配線板上でのヒートシンクの固定方法では、プリント配線板上に、ヒートシンクの脱落防止用部材を係止するための固定用部材の設置場所を設けなければならず、部品密度あるいは配線密度を高くすることが出来ないといった問題がある。
【００１４】
更には、従来の別の技術に記載したようなヒートシンクの固定方法では、半導体装置に特別な加工を施す必要がある。そのため、セットメーカのような一般的な形態の半導体装置を使用する場合、半導体装置に特別な加工を施すのは、非常に困難且つコストの増加を招くことになるといった問題点がある。
【００１５】
本発明は、従来技術の有するこのような問題点に留意してなされたものであり、その目的とするところは、ヒートシンクを機械的に固定しつつ、プリント配線板上の占有面積を極小にし、半導体装置に特別な加工を必要とすることなく、確実にヒートシンクを固定するための方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するために、請求項１に係るヒートシンクは、プリント配線板上に実装されるインターポーザーを有する半導体装置と、半導体装置の上面に装着されるヒートシンクと、ヒートシンクは、半導体装置のインターポーザーの下面を挟み込む部材を有し、回転止め用部材とを有することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項２に係るヒートシンクの固定方法は、ヒートシンクを、半導体装置の鉛直方向の軸に対して捻った状態で挿入し、挿入後捻れを戻す方向に捻ることで、半導体装置をヒートシンクと半導体装置のインターポーザーの下面を挟み込む部材とで挟み込み、回転止め用部材によって固定することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項３に係るヒートシンクは、回転止め用部材は複数あることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項４に係るヒートシンクは、半導体装置のインターポーザーの下面を挟み込む部材は、２つ以上であることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項５に係るヒートシンクは、プリント配線板上に実装されるインターポーザーを有する半導体装置と、半導体装置の上面に装着されるヒートシンクと、ヒートシンクは、半導体装置のインターポーザーの下面を挟み込む部材を有し、固定用部材とを有することを特徴とする。
【００２１】
また、請求項６に係るヒートシンクは、固定用部材は、インターポーザーの下面を挟み込む突起部を有することを特徴とする。
【００２２】
また、請求項７に係るヒートシンクの固定方法は、ヒートシンクを、半導体装置に対してずらした状態で挿入し、スライドさせることで、半導体装置を該ヒートシンクと半導体装置のインターポーザーの下面を挟み込む部材とで挟み込み、且つ固定用部材のインターポーザーの下面を挟み込む突起部とで固定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明は、以上説明したように構成されているため、次に記載する効果がある。
【００２４】
半導体装置にヒートシンクを機械的な固定方法で固定することが出来ることから、製品への衝撃や熱伝導性接着剤の経年による性能の劣化から剥離を引き起こすことなく、放熱を行うことが出来る。
【００２５】
更には、プリント配線板上に、ヒートシンクの脱落防止用部材を係止するための固定用部材の設置場所を設けることなくヒートシンクを固定することが出来ることから、プリント配線板上の部品密度あるいは配線密度を高くしつつ、放熱を行うことが出来る。
【００２６】
更には、半導体装置に特別な加工を施す必要なしに、簡単に且つ低コストで、放熱を行うことが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明のヒートシンクの最良の形態は、プリント配線板上に実装されるインターポーザーを有する半導体装置と、半導体装置の上面に装着されるヒートシンクと、ヒートシンクは、半導体装置のインターポーザーの下面を挟み込む部材を有し、回転止め用部材とを有することを特徴とする。
【実施例１】
【００２８】
以下に本発明の実施例１を図面を参照して説明する。
【００２９】
図１は、本発明の実施例１に係るヒートシンクを半導体装置の端子面から見た図である。図１において、１００は半導体装置、１０１は半導体パッケージ、１０２は接続用端子、１０３はインターポーザー、１０４はヒートシンク、１０４ａはヒートシンク周辺下面、１０５はヒートシンク凹部、１０６はインターポーザーを下面から挟み込む部材、１０７は回転止め用部材である。
【００３０】
図２は、ヒートシンクのみを下面から見た図である。図２において、１０４ｂはヒートシンク中央下面である。半導体装置１００は、アレイ状に接続用端子１０２が形成されているＢＧＡパッケージを示し、接続用端子１０２の裏側に半導体パッケージ１０１が搭載され、インターポーザー１０３内の配線によって接続用端子１０２に信号や電源、グラウンドが引き出され、プリント配線板（図示せず）に実装されることで他の部品に接続され、回路動作する形態をとる。ヒートシンク１０４には、インターポーザー１０３と面で接触しないようにヒートシンク凹部１０５が設けられ、ヒートシンク中央下面１０４ｂは、半導体パッケージ１０１とほぼ同等の大きさで面接触するような構造となっているため、半導体装置１００で発生した熱は、ヒートシンク中央下面１０４ｂからヒートシンク１０４に伝熱し、放熱することが出来る。更に、ヒートシンク１０４には、回転止め用部材１０７と、インターポーザーを下面から挟み込む部材１０６が設けられている。
【００３１】
ここで、半導体装置１００とヒートシンク１０４の装着方法について述べる。まず、破線で示すように、半導体装置１００の鉛直軸に対して回転した状態で半導体パッケージ１０１とヒートシンク中央下面１０４ｂとが面接触する状態まで、ヒートシンク１０４を挿入する。回転止め用部材１０７は、バネ性を有する部材とすることで、挿入時には障害とはならない。次に、図１では時計回りに回転させることで、インターポーザーを下面から挟み込む部材１０６とインターポーザー１０３の下面が係合することで、ヒートシンク中央下面１０４ｂとインターポーザーを下面から挟み込む部材１０６とで半導体装置１００に固定される。更に、回転止め用部材１０７がインターポーザー端部を係止することで、ヒートシンク１０４の反時計回りの回転を防止することが出来る。また、ヒートシンク周辺下面１０４ａと、インターポーザー１０３の下面との面の高さをほぼ一致させることで、時計回りへの更なる回転を防止している。
【００３２】
図３は、図１におけるＡ−Ａ’の断面図である。回転止め用部材１０７は、ヒートシンク１０４に接着・溶接・挟み止め・ネジ止めなどの方法で装着され、バネ性を有することでヒートシンク１０４の挿入時から回転時には障害とならず、半導体装置１００とヒートシンク１０４の傾きが０度となったところで回転止め用部材１０７の形状によりインターポーザー１０３の端部を係止し、回転が防止される。
【００３３】
回転止め用部材１０７は、本実施例１では２つ図示しているが、それは、回転止め用部材１０７が１つの場合、外部からの何らかの力が働いた場合、簡単に回転止めの機能を除外出来、ヒートシンクの脱落を引き起こす。２つの外部からの何らかの力は、意図的に行わなければ発生しない場合が多く、ヒートシンクの脱落防止機能を高めることが出来るように構成されている。
【００３４】
したがって、半導体装置１００にヒートシンク１０４を機械的な固定方法で固定することが出来ることから、製品への衝撃や熱伝導性接着剤の経年による性能の劣化から剥離を引き起こすことなく、放熱を行うことが出来る。
【００３５】
更には、プリント配線板上に、ヒートシンクの脱落防止用部材を係止するための固定用部材の設置場所を設けることなくヒートシンクを固定することが出来ることから、プリント配線板上の部品密度あるいは配線密度を高くしつつ、放熱を行うことが出来る。
【００３６】
更には、半導体装置に特別な加工を施す必要なしに、簡単に且つ低コストで、放熱を行うことが出来る。
【００３７】
なお、本実施例１においては、インターポーザーを下面から挟み込む部材をヒートシンクの四隅に設けたが、対角線上の二隅に設けるだけでもヒートシンクを固定することが出来、ヒートシンクの製造を容易に出来、低コスト化を図ることが出来る。更に、ヒートシンクを半導体装置に比べ、大きく図示したが、ヒートシンクが小さい場合においては、ヒートシンクからインターポーザーを下面から挟み込む部材を突出させることでも、同様の効果を得ることが出来る。更に、回転止め用部材を２つ図示しているが、１つでも同様の効果を得ることが出来、２つより多い場合も同様である。
【００３８】
この様に、種々の実施形態を持てる本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更することが出来るのは明らかである。
【実施例２】
【００３９】
以下に本発明の実施例２を図面を参照して説明する。
【００４０】
図４は、複数の半導体パッケージを持つ半導体装置の斜視図である。図４において、１０１ａは半導体パッケージ１、１０１ｂは半導体パッケージ２である。
【００４１】
図４の半導体装置１０１には、複数（本実施例２においては２つ）の半導体パッケージ１０１ａ、１０１ｂが搭載されている。この様な形態をとる半導体装置は、同じ半導体パッケージ１０１ａ、１０１ｂが搭載されることは少なく、全く別の機能を有することが多いことから、半導体パッケージ１０１ａ、１０１ｂの大きさが異なっている。中でも、半導体パッケージ１０１ａ、１０１ｂの高さが異なると、ヒートシンク１０４のヒートシンク中央下面１０４ｂと半導体パッケージ１０１ａ、１０１ｂの面を接触させるため、ヒートシンク中央下面１０４ｂに段差を作る必要がある。
【００４２】
図５は、本発明の実施例２に係るヒートシンクを半導体装置の端子面から見た図である。図５において、１０８は、固定用部材であり、１０８ａはインターポーザーを挟み込む突起部である。固定用部材１０８は、バネ性を有する部材で構成されている。
【００４３】
図６は、図５におけるＢ−Ｂ’の断面図である。半導体装置１００には、高さの異なる半導体パッケージ１０１ａ、１０１ｂが搭載されている。この場合、ヒートシンク中央下面１０４ｂに半導体パッケージ１０１ａ、１０１ｂのそれぞれに高さを合わせた段差を形成する。その時、実施例１に記載したような、回転による方法でのヒートシンク１０４の固定方法の場合、回転時に半導体パッケージ１０１ａ、１０１ｂとヒートシンク中央下面１０４ｂが当たらないようにヒートシンク中央下面１０４ｂに複雑な加工を施す必要がある。
【００４４】
そこで、図５に示すように、半導体装置１００に対して、図５の破線で示すように下側にずらした状態でヒートシンク１０４を挿入し、次に上方にずらすことでインターポーザーの下面を挟み込む部材１０６がインターポーザー１０３を挟み込み、更に、固定用部材１０８が半導体装置１００とヒートシンク１０４の位置が合ったところで、インターポーザーを挟み込む突起部１０８ａがインターポーザー１０３を挟み込むことで、半導体装置１００にヒートシンク１０４が固定される。また、固定用部材１０８はバネ性を有する部材としているため、挿入時には障害とならない。
【００４５】
したがって、複数の半導体パッケージの形状が異なる形態においても、ヒートシンク中央下面と半導体パッケージの面を接触させつつ、ヒートシンクを固定することが出来る。
【００４６】
また、本実施例２では、インターポーザーの下面を挟み込む部材を２つ図示したが、インターポーザーの下面を挟み込む部材１つでも同様の効果を得ることが出来る。更に、固定用部材についても、２つが必須ではないことは明らかで、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更することが出来ることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施例１に係るヒートシンクを半導体装置の端子面から見た図
【図２】ヒートシンクのみを下面から見た図
【図３】図１におけるＡ−Ａ’断面図
【図４】複数の半導体パッケージを持つ半導体装置の斜視図
【図５】本発明の実施例２に係るヒートシンクを半導体装置の端子面から見た図
【図６】図５におけるＢ−Ｂ’断面図
【図７】従来の他のヒートシンクの固定方法を示す図
【図８】従来の別のヒートシンクの固定方法を示す図
【符号の説明】
【００４８】
２  非導体部
４  プリント配線板
６  固定用部材
７、２２、１００  半導体装置
８  部品搭載基準マーク
９、２４、１０４  ヒートシンク
１０  脱落防止用部材
２０  ヒートシンク取付構造
２４ａ  放熱用のフィン
２６  パッケージ側取付孔
２８  ヒートシンク側取付孔
３０  取付具
３２  先端側係止部
３４  基端側取付部
１０１、１０１ａ、１０１ｂ  半導体パッケージ
１０２  接続用端子
１０３  インターポーザー
１０４ａ  ヒートシンク周辺下面
１０４ｂ  ヒートシンク中央下面
１０５  ヒートシンク凹部
１０６  インターポーザーを下面から挟み込む部材
１０７  回転止め用部材
１０８  固定用部材
１０８ａ  インターポーザーを挟み込む突起部
【図３】
2006253377.tif 000003
【図４】
2006253377.tif 000004
【図６】
2006253377.tif 000005
【図７】
2006253377.tif 000006
【図８】
2006253377.tif 000007
【図１】
2006253377.tif 000008
【図２】
2006253377.tif 000009
【図５】
2006253377.tif 000010