(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント配線板に設けられる板状のヒートシンクを複数個連ねて形成されるヒートシンク集合体であって、
隣り合うヒートシンクの間のキャリアフレームに複数の孔を設け、
前記孔は、ほぼ真円形状の円孔、または、長径をヒートシンク集合体の幅方向にもつ楕円形状の楕円孔であり、
前記複数の孔は、ヒートシンク集合体の幅方向に対して斜めに１列の状態に配設されていることを特徴とするヒートシンク集合体。
【請求項２】
プリント配線板に設けられる板状のヒートシンクを複数個連ねて形成されるヒートシンク集合体であって、
隣り合うヒートシンクの間のキャリアフレームに複数の孔を設け、
前記孔は、ほぼ真円形状の円孔、または、長径をヒートシンク集合体の幅方向にもつ楕円形状の楕円孔であり、
前記複数の孔は、ヒートシンク集合体の幅方向に２列以上に設けられており、その配設パターンが格子状または千鳥状であることを特徴とするヒートシンク集合体。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のヒートシンク集合体において、
前記複数の孔同士は、ほぼ等間隔に位置することを特徴とするヒートシンク集合体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント配線板に設けられる板状のヒートシンクを複数個連ねて形成されるヒートシンク集合体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、マイクロプロセッサ等の処理速度の高速化に伴い、半導体チップ等の発熱量が急速に増加した。そのため、半導体チップ等をプリント配線板に搭載したいわゆる半導体パッケージには、このような熱を積極的に外部に逃がし冷却装置等に効果的に熱伝達する目的から、発熱または蓄熱を放散させる装置である板状のヒートシンクを設けたものがある。
【０００３】
このようなヒートシンクには、搬送等の取り扱いや管理上の便宜から、図５に示すようなキャリアフレームと呼ばれる枠材に複数個連結されたもの、つまりヒートシンク集合体９０として製造されるものがある。
即ち、ヒートシンク集合体９０は、ヒートシンク９１を長手方向に複数個連なるように位置させるとともに、その周囲に切欠溝９２ａを介してキャリアフレーム９２を位置させ、ヒートシンク９１の四隅をつりピンと呼ばれる接続部９３によりキャリアフレーム９２に支持されるように構成されている。
【０００４】
また、かかるヒートシンク集合体９０として連らなって形成されるヒートシンク９１の個々にプリント配線板７０を貼付けることにより、半導体パッケージ８０（図３参照）として出来上がるまでの各工程間の搬送や管理の利便性も向上する。そのため、生産性を高める目的から半導体パッケージ８０の製造工程においては、このようなヒートシンク集合体９０のヒートシンク９１にプリント配線板７０を貼付けて取り扱う場合がある。
【０００５】
このプリント配線板７０の貼付け工程では、熱硬化性の接着剤を用いることが多い。この接着剤は高温状態で硬化してヒートシンク９１とプリント配線板７０とを接着するため、この接着剤を用いて貼付け工程を行う場合、接着剤が塗布されたヒートシンク９１にプリント配線板７０を貼付けた後に、オーブン等に投入してヒートシンク集合体９０を加熱し、貼付け工程を終了する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、プリント配線板７０の貼付け工程等の際に高温環境下に置かれると、隣り合うヒートシンク９１同士の間を起点として熱膨張係数に起因する湾曲などの変形が生じるため、キャリアフレーム９２に反りやねじれを発生し、接着したプリント配線板７０の剥離やひび割れを招くという問題がある。
【０００７】
このような問題は、キャリアフレーム９２の長手方向の熱伝導に偏りが生じることに原因がある。そのため、隣り合うヒートシンク９１同士の間に幅方向に延びる一つの長孔を設けることにより解決するようにも考えられる。ところが、この長孔がキャリアフレーム９２の中央付近長手方向の熱伝導を遮断する一方で、このような長孔の設けられていないキャリアフレーム９２の両外縁では長手方向に熱が伝わり易い。このため、キャリアフレーム９２の長手方向の熱伝導の偏りを解消できず、キャリアフレーム９２の外縁の両側で反りやねじれが発生するため、プリント配線板７０の剥離やひび割れを招くという問題がある。
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、高温で加熱処理されても、キャリアフレームの反りやねじれを抑制して、半導体パッケージの生産性を向上させ得るヒートシンク集合体を提供することにある。
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１のヒートシンク集合体では、プリント配線板に設けられる板状のヒートシンクを複数個連ねて形成されるヒートシンク集合体であって、隣り合うヒートシンクの間のキャリアフレームに複数の孔を設け、前記孔は、ほぼ真円形状の円孔、または、長径をヒートシンク集合体の幅方向にもつ楕円形状の楕円孔であり、前記複数の孔は、ヒートシンク集合体の幅方向に対して斜めに１列の状態に配設されていることを技術的特徴とする。
【００１０】
請求項１の発明では、隣り合うヒートシンクの間に複数の孔を設ける。これにより、キャリアフレームの熱伝導経路の幅を任意に調節することができる。つまり、熱伝導経路の広さを任意に制御できるため、キャリアフレームの長手方向の熱伝導のばらつきを少なくし、ほぼ均一に熱を伝達させることができる。そのため、キャリアフレームと、プリント配線板を実装したヒートシンクとの熱膨張係数差に起因する応力及び変形の影響を小さくできるので、パッケージ基板の組立て工程の際の高温環境下において、キャリアフレームの反りやねじれの発生を低下させることができる。その結果、接着したプリント配線板の剥離やひび割れを防止して、歩留まりを高めることができる。したがって、高温で加熱処理されても、キャリアフレームの反りやねじれを抑制して、半導体パッケージの生産性を向上させ得る効果がある。
また、請求項１の発明では、複数の孔がヒートシンク集合体の幅方向に対して斜めに１列の状態に配設されているため、複数の孔を形成する位置等をより細かく設定できるので、熱伝導経路の幅、広さを更に詳細に調節することが可能になり、前記作用・効果をより確実に得られる。
【００１１】
また、上記目的を達成するため、請求項２のヒートシンク集合体では、プリント配線板に設けられる板状のヒートシンクを複数個連ねて形成されるヒートシンク集合体であって、隣り合うヒートシンクの間のキャリアフレームに複数の孔を設け、前記孔は、ほぼ真円形状の円孔、または、長径をヒートシンク集合体の幅方向にもつ楕円形状の楕円孔であり、前記複数の孔は、ヒートシンク集合体の幅方向に２列以上に設けられており、その配設パターンが格子状または千鳥状であることを技術的特徴とする。
請求項２の発明では、隣り合うヒートシンクの間に複数の孔を設ける。これにより、キャリアフレームの熱伝導経路の幅を任意に調節することができる。つまり、熱伝導経路の広さを任意に制御できるため、キャリアフレームの長手方向の熱伝導のばらつきを少なくし、ほぼ均一に熱を伝達させることができる。そのため、キャリアフレームと、プリント配線板を実装したヒートシンクとの熱膨張係数差に起因する応力及び変形の影響を小さくできるので、パッケージ基板の組立て工程の際の高温環境下において、キャリアフレームの反りやねじれの発生を低下させることができる。その結果、接着したプリント配線板の剥離やひび割れを防止して、歩留まりを高めることができる。したがって、高温で加熱処理されても、キャリアフレームの反りやねじれを抑制して、半導体パッケージの生産性を向上させ得る効果がある。
また、請求項２の発明では、複数の孔がヒートシンク集合体の幅方向に２列以上に設けられており、その配設パターンが格子状または千鳥状であるため、複数の孔を形成する位置等をより細かく設定できるので、熱伝導経路の幅、広さを更に詳細に調節することが可能になり、前記作用・効果をより確実に得られる。
【００１２】
請求項３の発明では、請求項１または請求項２の発明において、前記複数の孔同士は、ほぼ等間隔に位置することを技術的特徴とする。
これにより、キャリアフレームの熱伝導経路の幅を一定にできるため、長手方向の熱伝導をほぼ均一にすることができる。そのため、キャリアフレームと、プリント配線板を実装したヒートシンクとの熱膨張係数差に起因する応力及び変形の影響を特に小さくできるので、パッケージ基板の組立て工程の際の高温環境下において、キャリアフレームの反りやねじれの発生を更に低下させることができる。その結果、接着したプリント配線板の剥離やひび割れを防止して、歩留まりを更に高めることができる。したがって、高温で加熱処理されても、キャリアフレームの反りやねじれを抑制して、半導体パッケージの生産性を更に向上させ得る効果がある。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のヒートシンク集合体の実施形態について図を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係るヒートシンク集合体２０を示す平面図であり、また、図２は、ヒートシンク集合体２０にプリント配線板７０を実装した状態を示す平面図（同図（Ａ））及び背面図（同図（Ｂ））である。
【００１４】
図１に示すように、ヒートシンク集合体２０は、例えば、板厚０．５ｍｍ程度のリボン状の銅板をプレス加工により打ち抜いて形成したものである。なお、ヒートシンク集合体２０には、熱伝導性に優れた金属材を用いることが望ましい。また、プリント配線板７０との密着性を高めるため、両面にニッケルめっきを施した上に、プリント配線板７０と接着する面には黒化処理が施されている。
【００１５】
そして、ヒートシンク集合体２０は、正方形状のヒートシンク２１を長手方向に複数個連なるように位置させるとともに、その周囲には切欠溝２２ａを介してキャリアフレーム２２を位置させている。また、ヒートシンク２１の四隅につりピン２３を設けることにより、ヒートシンク２１をキャリアフレーム２２に支持させている。
【００１６】
ヒートシンク２１を搬送するための枠部材であるキャリアフレーム２２には、両外縁の内側に長手方向に所定間隔で位置する孔２２ｂを複数形成させている。この孔２２ｂは、ヒートシンク集合体２０の長手方向に１列の状態で所定間隔で形成させている。そのため、ヒートシンク集合体２０の搬送や管理の利便性を向上させることができる。
【００１７】
図２（Ａ）に示すように、ヒートシンク２１は、正方形状のプリント配線板７０よりも僅かに小さな正方形状に形成され、プリント配線板７０が実装されている。プリント配線板７０が実装されたヒートシンク２１は、長手方向に複数個連なっている。複数個連なったヒートシンク２１同士の間部分２４には、ほぼ真円形状の円孔２４ａを、幅方向に例えば、ほぼ等間隔で９個形成させている。これらの円孔２４ａは、隣り合うヒートシンク２１同士の間部分２４に、幅方向に１列の状態で形成されている。図２（Ａ）では、円孔２４ａを幅方向にほぼ等間隔で９個形成させているが、等間隔にする必要はなく、キャリアフレーム２２の長手方向の熱伝導のばらつきを少なくできる配置であれば個数および間隔を任意に設定してよい。
【００１８】
なお、円孔２４ａは、その直径を変更することにより、隣り合う円孔２４ａ間の距離、つまり熱伝導経路の幅を任意に調節することができる。また、図２（Ａ）では、円孔２４ａは、幅方向に９個を１列の状態で形成されているが、複数であれば９個以下または９個より多くこの円孔２４ａを形成させてもよい。
【００１９】
更に、例えば、幅方向に対して斜めに１列の状態や、幅方向に２列以上設けてもよい。円孔２４ａを２列以上設ける場合、その配設パターンは格子状や千鳥状等にしてもよい。これにより、円孔２４ａを形成する位置等をより細かく設定できるので、熱伝導経路の幅、広さを更に詳細に調節することができる。
【００２０】
図２（Ｂ）に示すように、プリント配線板７０は、ガラスエポキシ等からなる積層構造を有する多層樹脂基板で、その中央には半導体チップを実装可能な穴部、つまり、キャビティ７２が形成されている。このキャビティ７２の周囲には、ワイヤボンディング可能なボンディングパッド７３や入出力端子に対応するボールパッド７４がそれぞれ複数個所に形成されている。
【００２１】
このように構成されるプリント配線板７０は、ヒートシンク集合体２０に熱伝導特性の良好な接着剤によって接着固定される。この接着固定の工程の際、接着剤を乾燥させるため、ヒートシンク集合体２０は高温環境下に置かれる。そのため、プリント配線板７０と比較して相対的に熱膨張係数の高いキャリアフレーム２２は、熱の影響による応力及び変形力を受ける。
【００２２】
ところが、前述したように、隣り合うヒートシンク２１同士の間部分２４に、円孔２４ａを幅方向にほぼ等間隔で設けたことから、キャリアフレーム２２の熱伝導の経路幅を任意に調節でき、ヒートシンク集合体２０の長手方向の熱伝導を任意に制御することができる。これにより、キャリアフレーム２２に均一に熱を伝達できるため、熱の影響による変形を小さくすることができる。したがって、このような高温環境下においても、キャリアフレーム２２の反りやねじれの発生を抑制できるため、接着したプリント配線板７０の剥離やひび割れを防止して、歩留まりを高めることができる。
【００２３】
なお、このようなプリント配線板７０に設けられるヒートシンク２１を複数個連ねて形成されるヒートシンク集合体２０は、後工程によって、それぞれのプリント配線板７０のキャビティ７２に半導体チップが実装され、ワイヤボンディング等が完了した後、半導体チップの表面を樹脂剤等により封止する。
【００２４】
ここで、キャビティ７２に半導体チップが実装される際や樹脂封止が行われる際にも、ヒートシンク集合体２０は高温環境下に置かれる。ところが、上述したように、円孔２４ａを設けることによって、キャリアフレーム２２にほぼ均一に熱を伝達できるため、キャリアフレーム２２の反りやねじれを抑制して、歩留まりを高めることができる。
【００２５】
そして、このように完成した半導体パッケージ８０は、キャリアフレーム２２のつりピン２３を切断されることによって、キャリアフレーム２２から分離され、図３に示すような個々に独立した半導体パッケージ８０になる。
【００２６】
次に、本実施形態に係るヒートシンク集合体の変形例を図４に基づいて説明する。図４（Ａ）、（Ｂ）には変形例によるヒートシンク集合体の平面図がそれぞれ示されている。なお、変形例に示されるキャリアフレーム５２、６２は、前述したキャリアフレーム２２と同様のものである。
【００２７】
図４（Ａ）、（Ｂ）に示す変形例に係るヒートシンク集合体５０、６０は、前述したヒートシンク集合体２０に形成された円孔２４ａと比較してヒートシンク同士の間部分に形成された孔の形状が異なる。
【００２８】
即ち、ヒートシンク集合体２０では、隣り合うヒートシンク２１同士の間部分２４にほぼ真円形状の円孔２４ａを、幅方向に例えば、ほぼ等間隔で９個を１列の状態で形成させていたが、図４（Ａ）に示す変形例に係るヒートシンク集合体５０では、長径を幅方向にもつ楕円形状の楕円孔５４ａを、隣り合うヒートシンク５１同士の間部分５４に幅方向に例えば、ほぼ等間隔で７個を１列の状態で形成させている。
【００２９】
また、図４（Ｂ）に示す変形例に係るヒートシンク集合体６０では、長辺を幅方向にもつ矩形状の矩形孔６４ａを、隣り合うヒートシンク６１同士の間部分６４に幅方向に例えば、ほぼ等間隔で７個を１列の状態で形成させている。
【００３０】
この楕円孔５４ａ及び矩形孔６４ａは、前述した円孔２４ａと比較して長手方向の径が同じてあっても、幅方向には大径であるため、開口面積を大きくとることができ、円孔２４ａよりも少ない数でヒートシンク集合体５０、６０の長手方向の熱伝導を任意に制御することができる。このため、熱伝導を制御するための孔を設けるプレス型等の構成を簡素にすることができる。
【００３１】
なお、図４（Ａ）、（Ｂ）に示す変形例では、楕円孔５４ａ、矩形孔６４ａは、７個を１列の状態で形成されているが、形成させる個数は複数であれば７個以下でもよい。更に、例えば、幅方向に対して斜めに１列の状態や、幅方向に２列以上形成させてもよい。楕円孔５４ａ、矩形孔６４ａを２列以上形成させる場合、この配設パターンは格子状や千鳥状等で形成してよい。これにより、円孔２４ａを形成する位置等をより細かく設定できるので、熱伝導経路の幅、広さを更に詳細に調節することができる。
【００３２】
また、このような楕円孔５４ａ及び矩形孔６４ａによって、ヒートシンク集合体５０、６０の長手方向の熱伝導を任意に制御できるので、キャリアフレーム５２、６２の長手方向にほぼ均一に熱伝達させることができ、キャリアフレーム５２、６２の反りやねじれを抑制できる。これにより、歩留まりを高めることができる。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態に係るヒートシンク集合体２０、５０、６０では、隣り合うヒートシンク２１、５１、６１同士の間部分２４、５４、６４に複数の円孔２４ａ、楕円孔５４ａ、矩形孔６４ａを設け、この複数の円孔２４ａ、楕円孔５４ａ、矩形孔６４ａ同士をほぼ等間隔に位置する。これにより、キャリアフレーム２２、５２、６２の熱伝導経路の幅を一定にでき、任意に調節することができる。つまり、熱伝導経路の広さを任意に制御できるため、キャリアフレーム２２、５２、６２の長手方向の熱伝導のばらつきを少なくし、ほぼ均一に熱を伝達させることができる。そのため、キャリアフレーム２２、５２、６２と、プリント配線板７０を実装したヒートシンク２１、５１、６１との熱膨張係数差に起因する応力及び変形の影響を小さくできるので、パッケージ基板の組立て工程の際の高温環境下において、キャリアフレーム２２、５２、６２の反りやねじれの発生を低下させることができる。これにより、接着したプリント配線板７０の剥離やひび割れを防止して、歩留まりを高めることができる。したがって、高温で加熱処理されても、キャリアフレーム２２、５２、６２の反りやねじれを抑制して、半導体パッケージ８０の生産性を向上させ得る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るヒートシンク集合体を示す平面図である。
【図２】本実施形態に係るヒートシンク集合体に基板を実装した状態を示す図で、図２（Ａ）は、平面図（ヒートシンク側）、図２（Ｂ）は、背面図（基板側）である。
【図３】本実施形態に係るヒートシンク集合体から切り離した後の半導体パッケージを示す斜視図である。
【図４】図４（Ａ）、図４（Ｂ）は、本実施形態に係るヒートシンク集合体の変形例を示す平面図である。
【図５】従来のヒートシンク集合体に基板を実装した状態を示す図で、図５（Ａ）は、平面図（ヒートシンク側）、図５（Ｂ）は、背面図（基板側）である。
【符号の説明】
２０、５０、６０  ヒートシンク集合体
２１、５１、６１  ヒートシンク
２２、５２、６２  キャリアフレーム
２４  間部分（ヒートシンクの間のキャリアフレーム）
２４ａ  円孔（複数の孔）
５４ａ  楕円孔（複数の孔）
６４ａ  矩形孔（複数の孔）
７０  プリント配線板
【図１】
0004641635.tif 000002
【図２】
0004641635.tif 000003
【図３】
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【図４】
0004641635.tif 000005
【図５】
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