(57)【要約】【課題】  本発明は半導体パッケージ用ヒートシンクホルダを利用したヒートシンクの半導体パッケージへの固定構造に関し、半導体パッケージからヒートシンクへの熱伝導の均一性の改善を図ることを目的とする。【解決手段】  ヒートシンクホルダ２０は、ヒートシンクホルダ部２１と、四つの脚部３１〜３４とを有する。ヒートシンクホルダ２０が半導体パッケージ１１を覆うようにしてプリント基板１２に固定してある。ヒートシンク１３は、ヒートシンクホルダ部２１に保持された状態で、半導体パッケージ１１と接着されて固定してある。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に固定されて、該基板に実装してある半導体パッケージの上面にヒートシンクを接着固定するのに利用される半導体パッケージ用ヒートシンクホルダであって、
該ヒートシンクを保持するヒートシンクホルダ部と、
該ヒートシンクホルダ部より延在しており、該基板に固定される脚部とを有し、
該ヒートシンクホルダ部は、上記脚部を該基板に固定されたときに、上記半導体パッケージの上面に位置するようになっており、その底部に、上記ヒートシンクと上記半導体パッケージとの接着に利用される開口を有する構成としたことを特徴とする半導体パッケージ用ヒートシンクホルダ。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体パッケージ用ヒートシンクホルダにおいて、
該ヒートシンクホルダ部の底部は、周囲に枠部を有し且つ該枠部の内側が上記開口であり、該開口が上記半導体パッケージの上面より小さく且つ上記ヒートシンクの下面より小さい大きさであるように構成したことを特徴とする半導体パッケージ用ヒートシンクホルダ。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体パッケージ用ヒートシンクホルダにおいて、
上記枠部は、上記半導体パッケージの上面及び上記ヒートシンクの下面の縁に沿う大きさの四角形状であり、
上記開口は、上記半導体パッケージの上面及び上記ヒートシンクの下面に対応した四角形状であることを特徴とする半導体パッケージ用ヒートシンクホルダ。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の半導体パッケージ用ヒートシンクホルダにおいて、
上記ヒートシンクホルダ部は、該ヒートシンクを係止する部分を有する構成としたことを特徴とする半導体パッケージ用ヒートシンクホルダ。
【請求項５】
請求項４に記載の半導体パッケージ用ヒートシンクホルダにおいて、
該ヒートシンクを係止する部分は、ヒートシンクの隣合うフィンの間の部分を係止する構成であることを特徴とする半導体パッケージ用ヒートシンクホルダ。
【請求項６】
請求項１又は請求項２に記載の半導体パッケージ用ヒートシンクホルダにおいて、
上記ヒートシンクホルダ部は、該ヒートシンクを囲む側板部を有し、該側板部の内側の部分と保持された該ヒートシンクの周面との間に、空間を有する構成としたことを特徴とする半導体パッケージ用ヒートシンクホルダ。
【請求項７】
半導体パッケージが実装してある基板に、請求項１乃至請求項６のうち何れか一項記載の半導体パッケージ用ヒートシンクホルダが固定してあり、
該ヒートシンクが、上記半導体パッケージ用ヒートシンクホルダのヒートシンクホルダ部内に保持されて、上記枠部の内側の上記開口の部分で、熱伝導性接着剤によって上記半導体パッケージと接着してある構成としたことを特徴とするヒートシンクの半導体パッケージへの固定構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体パッケージ用ヒートシンクホルダ及びこれを利用した半導体パッケージへのヒートシンク固定構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１０は従来のヒートシンクを半導体パッケージへ固定するヒートシンク固定構造を示す。樹脂封止された構造の半導体パッケージ１がプリント基板２上に表面実装してある。ヒートシンク３は、熱伝導シート４を介在して半導体パッケージ１の上に載っており、止め金具５によって、半導体パッケージ１上に押し付けられて固定してあり、振動及び衝撃を受けても外れないようになっている。熱伝導シート４は全体的に圧縮されている。
【０００３】
半導体パッケージ１で発生した熱は、熱伝導シート４を介してヒートシンク３へ伝導され、ヒートシンク３より空気中に放熱される。
【特許文献１】特開平５−２４３４３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体パッケージ１がプリント基板２上への実装の精度及び止め金具５の精度が、ヒートシンク３の下面の熱伝導シート４への押し付け力に影響を与え、Ｘ１側でのヒートシンク３の下面の熱伝導シート４への押し付け力及び熱伝導シート４の半導体パッケージ１の上面への押し付け力と、Ｘ２側での対応する押し付け力との間に、差が生じてしまい易い。この押し付け力の程度が、半導体パッケージ１で発生した熱が熱伝導シート４を介してヒートシンク３へ伝導する程度に影響を及ぼし、押し付け力が弱い部分は、押し付け力が強い部分に比べて熱伝導の程度が低くなる。即ち、半導体パッケージ１で発生した熱の熱伝導シート４を介してのヒートシンク３への伝導性が均一でなくなってしまう。
【０００５】
半導体パッケージ１からヒートシンク３への熱の伝導性の均一性が損なわれると、半導体パッケージ１のうち冷却され難い部分が出来て、場合によっては、これが問題となる。
【０００６】
また、熱伝導シート４を使用するため、ヒートシンク固定構造はコスト高であった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記課題を解決した半導体パッケージ用ヒートシンクホルダ及びこれを利用した半導体パッケージへのヒートシンク固定構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで、上記課題を解決するため、本発明は、基板に固定されて、該基板に実装してある半導体パッケージの上面にヒートシンクを接着固定するのに利用される半導体パッケージ用ヒートシンクホルダであって、
該ヒートシンクを保持するヒートシンクホルダ部(２１)と、
該ヒートシンクホルダ部より延在しており、該基板に固定される脚部（３１〜３４）とを有し、
該ヒートシンクホルダ部は、上記脚部を該基板に固定されたときに、上記半導体パッケージの上面に位置するようになっており、その底部に、上記ヒートシンクと上記半導体パッケージとの接着に利用される開口(２７)を有する構成としたものである。
【０００９】
上記参照符号はあくまでも参考であり、これによって請求の範囲が限定されるものではない。
【発明の効果】
【００１０】
上述の如く、本発明によれば、半導体パッケージ用ヒートシンクホルダを使用することによって、枠部の内側の開口を接着剤が塗布された領域とすることが出来、基板上に実装してある半導体パッケージの上面にヒートシンクが接着剤で接着固定する場合に、開口に対応した大きさの接着層が形成される。ヒートシンクは半導体パッケージの上面に接着層を介して接着してあり、接着層には熱の伝導性に影響を及ぼす圧縮力は作用していず、半導体パッケージからヒートシンクへの熱の伝導性が半導体パッケージの上面の全面に亘って均一となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に本発明の実施の形態について説明する。
【００１２】
図１乃至図４は発明の実施例１になる半導体パッケージへのヒートシンク固定構造を示す。図１は分解して示す斜視図、図２は平面図、図３及び図４は拡大断面図である。Ｘ１−Ｘ２及びＹ１−Ｙ２は、プリント基板１２に沿う直交する横方向であり、Ｚ１−Ｚ２はプリント基板１２に対して垂直である高さ方向である。
【００１３】
樹脂封止された構造の半導体パッケージ１１がプリント基板１２上に表面実装してある。ヒートシンクホルダ２０が半導体パッケージ１１を覆うようにしてプリント基板１２に固定してある。ヒートシンク１３は、ヒートシンクホルダ２０に保持された状態で、半導体パッケージ１１と接着されて固定してある。
【００１４】
次に、ヒートシンク固定構造を構成する各部品について説明する。
【００１５】
半導体パッケージ１１は、樹脂封止された構造であり、各辺に沿って端子１１ａが突き出して並んでおり、表面実装型である。１１ｂは半導体パッケージ１１の上面である。
【００１６】
プリント基板１２は、半導体パッケージ１１が実装される予定部分１２ａの各コーナ部の近くに、ヒートシンクホルダ２０を固定するための孔１２ｂが４つ形成してある。
【００１７】
ヒートシンク１３は、板状部１３ａに複数のフィン部１３ｂがＺ１方向に突き出して形成してある構成である。１３ｃは隣り合うフィン部１３ｂの間の凹部である。１３ｄは板状部１３ａの下面である。
【００１８】
図５及び図６（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）はヒートシンクホルダ２０を示す。このヒートシンクホルダ２０は、アルミニウム或いは銅製の金属板から打ち抜いた図７に示す部材４０を折り曲げて製造したものであり、ヒートシンク１３を保持するヒートシンクホルダ部２１と、ヒートシンクホルダ部２１から延在している四つの脚部３１〜３４とを有する。
【００１９】
ヒートシンクホルダ部２１は、Ｙ１側の側板部２２と、Ｙ２側の側板部２３と、Ｘ１側の側板部２４と、Ｘ２側の側板部２５と、底側の四角の枠部２６とを有し、上面は全体が開口、底は周囲の枠部２６の内側が開口２７である構成であり、ヒートシンク１３に対応した大きさの箱形状である。側板部２２、２３，２４，２５が形成する箱部は、ヒートシンク１３よりも少し大きいサイズである。開口２７は、ヒートシンク１３よりも少し小さく、且つ、半導体パッケージ１１よりも少し小さいサイズである。
【００２０】
側板部２２及び側板部２３には、隣り合う切欠部２２ｃ，２３ｃの間に、Ｚ１側が開放され、ばね性を有するラグ部２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂが形成してある。各ラグ部２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂには、半球形状の突起部２２ａ１，２２ｂ１，２３ａ１，２３ｂ１が内側に突き出して形成してある。
【００２１】
側板部２４及び側板部２５には、隣り合う切欠部２４ｃ，２５ｃの間に、Ｚ１側が開放され、ばね性を有し、Ｚ１側が内側に折り曲げてあるラグ部２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂが形成してある。
【００２２】
底は、周囲に枠部２６を有する。枠部２６は、側板部２２、２３，２４，２５のＺ２側の部分が張り出している張り出し部２６ａ〜２６ｄが繋がって形成してあり、四角形状である。枠部２６の内側は開口２７である。この開口２７は、図７中の開口４１に対応する。枠部２６は、図７中の開口４１の周囲の部分４２に対応し、枠部２６（張り出し部２６ａ〜２６ｄ）の厚さｔは、素材である金属板の厚さであり、高い精度を有する。
【００２３】
脚部３１〜３４は、側板部２２、２３がＸ１，Ｘ２方向に延在している部分に形成してあり、Ｚ２方向に延びている。各脚部３１〜３４には、係止部３１ａ〜３４ａが半抜きに切り起こして形成してある。
【００２４】
次に、ヒートシンク１３を半導体パッケージ１１上に固定する手順について説明する。
【００２５】
前提として、図１に示すように半導体パッケージ１１がプリント基板１２の実装予定部分１２ａに実装してある。
【００２６】
先ず、図８（Ａ）に示すように、ヒートシンクホルダ２０の各脚部３１〜３４を孔１２ｂに合わせて、Ｚ２方向に押し付けて、ヒートシンクホルダ２０を取り付ける。
【００２７】
図３及び図４に示すように、各脚部３１〜３４が孔１２ｂを貫通し、係止部３１ａ〜３４ａがプリント基板１２の下面１２ｃのうち孔１２ｂの縁を係止して抜け出しを制限された状態となり、ヒートシンクホルダ２０は、ヒートシンクホルダ部２１が半導体パッケージ１１の上面１１ｂを覆う状態となってプリント基板１２に固定される。枠部２６は、半導体パッケージ１１の上面１１ｂのうち周囲の部分に押し付けられる。半導体パッケージ１１の上面１１ｂは、その大部分が露出し、周りをダムとしての働きを有する枠部２６でもって囲まれた、偏平で四角形の凹状であり、接着剤を貯留する接着剤貯留部６０が形成される。
【００２８】
次いで、図８（Ｂ）に示すように、ディスペンサ５０を使用して、熱伝導性接着剤であり、粘度の低いシリコーンＲＴＶ（Room Temperature Valcanizable）ゴム接着剤５１を、適量、接着剤貯留部６０に滴下する。粘度の低いものを使用するのは、滴下量を精度良く制御可能であるからである。適量は、後述する偏平な空間７０の容積より若干多い量である。ヒートシンク１３の半導体パッケージ１１への接着を確実とするためであり、且つ、多い分は後述する空間８０内に導かれるため若干多い量でも問題が起きないからである。
【００２９】
シリコーンＲＴＶゴム接着剤５１は、図８（Ｃ）に示すように、拡がって接着剤貯留部６０に貯留される。
【００３０】
最後に、図８（Ｃ）に示すように、ヒートシンク１３をＺ２方向に降ろしてヒートシンクホルダ部２１内に嵌合させる。
【００３１】
ヒートシンク１３は、図３及び図４に示すように、Ｘ１−Ｘ２方向についてはラグ部２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂによって挟まれ、Ｙ１−Ｙ２方向についてはラグ部２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂによって挟まれて、且つ、凹部１３ｃを突起部２２ａ１，２２ｂ１，２３ａ１，２３ｂ１によって係止されてヒートシンクホルダ部２１から抜け出ないようにされて、ヒートシンクホルダ部２１内に仮り止めされる。
【００３２】
この仮り止め状態で、ヒートシンク１３は、下面１３ｄの周囲の部分が枠部２６に当接し、下面１３ｄが偏平凹部６０を覆い、半導体パッケージ１１の上面１１ｂと、板状部１３ａの下面１３ｄと、枠部２６の内周面とによって、偏平な空間７０が形成される。シリコーンＲＴＶゴム接着剤５１は、ヒートシンク１３の下面１３ｄによって押し広げられて上記の偏平な空間７０を埋め尽くした状態となり、シリコーンＲＴＶゴム接着層５２が形成される。
【００３３】
このシリコーンＲＴＶゴム接着層５２が硬化することによって、ヒートシンク１３が半導体パッケージ１１の上面１１ｂと接着されて固定される。
【００３４】
なお、ヒートシンク１３はヒートシンクホルダ部２１内に仮り止めされているため、シリコーンＲＴＶゴム接着層５２が硬化する前に、即ち、ヒートシンク１３はヒートシンクホルダ部２１内に嵌合させた後、シリコーンＲＴＶゴム接着層５２が硬化することを待つことなく直ぐにプリント基板１２を移動させて別の組立て作業を行うことが出来、作業効率が良い。
【００３５】
また、ヒートシンクホルダ部２１内に嵌合されたヒートシンク１３は、周囲からラグ部２２ａ〜２５ｂによって挟まれてヒートシンクホルダ部２１の中央に寄せられ、ヒートシンク１３の側面と側板部２２、２３，２４，２５との間には、ヒートシンク１３の側面と側板部２２、２３，２４，２５と枠部２６とによって、空間８０形成される。偏平な空間７０から溢れ出た余剰なシリコーンＲＴＶゴム接着剤は、枠部２６と半導体パッケージ１１との間は隙間が殆ど無くてここを通り抜けるには抵抗が大きいため、図９に矢印Ａで示すように枠部２６の上側を通って、上記の空間８０内に流れ込んでここに貯留され、外部には漏れ出さない。よって、余剰なシリコーンＲＴＶゴム接着剤が外部に漏れ出して実装してある半導体パッケージ１１の並んでいる端子１１ａの部分にかかってしまうことが防止される。なお、上記の空間８０は図２に示すようにヒートシンク１３の全周に亘って形成してあるため、余剰なシリコーンＲＴＶゴム接着剤がどの方向に逃げ出しても確実に空間８０内に捕捉される。
【００３６】
次に上記の手順で製造されたヒートシンク固定構造の冷却特性等について説明する。
【００３７】
図３及び図４を参照するに、半導体パッケージ１１が動作して発生した熱は、硬化したシリコーンＲＴＶゴム接着層５２Ｈを伝導して、ヒートシンク１３に伝わり、フィン部１３ｂより空気中に放熱される。
【００３８】
このシリコーンＲＴＶゴム接着層５２Ｈは、大きさ及び形状が開口２７の大きさ及び形状に対応した大きさ及び形状で、且つ、厚さが枠部２６の厚さに対応している厚さであり、大きさ、形状及び厚さが一義的に定まる。厚さは全体的に等しい。
【００３９】
また、ヒートシンク１３はシリコーンＲＴＶゴム接着層５２Ｈを押圧していず、しかも、シリコーンＲＴＶゴム接着層５２Ｈの厚さは枠部２６の厚さによって決まり全体的に等しい。このため、半導体パッケージ１１で発生した熱のシリコーンＲＴＶゴム接着層５２Ｈを通ってのヒートシンク１３への伝導は、シリコーンＲＴＶゴム接着層５２Ｈの全体に亘って均一になされる。よって、半導体パッケージ１１からヒートシンク１３への熱の伝導性の均一性が改善され、半導体パッケージ１１は全体に亘って均一に冷却され、冷却され難い部分は発生しない。
【００４０】
また、熱伝導シートを使用していないため、ヒートシンク固定構造は熱伝導シートを使用している従来に比べてコスト安となる。
【００４１】
また、ヒートシンク１３は半導体パッケージ１１に接着してあるため、振動及び衝撃をうけてもヒートシンク１３が脱落することがなく、従来に比べて、振動及び衝撃に強い。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施例１になるヒートシンク固定構造を示す斜視図である。
【図２】図１のヒートシンク固定構造の平面図である。
【図３】図２中、III−III線に沿う拡大断面図である。
【図４】図２中、IV−IV線に沿う拡大断面図である。
【図５】ヒートシンクホルダの斜視図である。
【図６】ヒートシンクホルダを示す図である。
【図７】ヒートシンクホルダを形成するための打ち抜いた部材を示す図である。
【図８】ヒートシンクを半導体パッケージ上へ接着して固定する手順を示す図である。
【図９】ヒートシンクをヒートシンクホルダ部に嵌合させたときの状態を拡大して示す図である。
【図１０】従来のヒートシンク固定構造を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
１１  半導体パッケージ
１１ｂ  上面
１２  プリント基板
１２ａ  孔
１３  ヒートシンク
２０  ヒートシンクホルダ
２１  ヒートシンクホルダ部
２２〜２４  側板部
２２ａ〜２４ｂ  ラグ部
２２ａ１，２２ｂ１，２３ａ１，２３ｂ１  半球形状の突起部
２６  枠部
２６ａ〜２６ｄ  張り出し部
２７  開口
３１〜３４  脚部
５２、５２Ｈ  シリコーンＲＴＶゴム接着層
６０  偏平凹状の接着剤貯留部
７０  偏平な空間
８０  周囲の空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005166815.tif 000009
【図８】
2005166815.tif 000010
【図９】
2005166815.tif 000011
【図１０】
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