(57)【要約】【課題】  パッケージに一体に冷却部を備えることにより、小型化しても高い放熱効果が得られ、しかも、薄型扁平に形成することができる電子部品用パッケージおよびその形成方法を提供する。【解決手段】  金属板１２の一方面１ａ側に電子部品８を収納するための凹部２が陥没形成されたパッケージ１は、他方面１ｂ側には冷却部２０が一体に設けられる。冷却部２０は、パッケージ１の他方面１ｂ側に被冠される略皿状に形成された被冠部材５と、パッケージ１のいずれか一方の内面から一体に突出形成された多数条の板状のフィン３と、このフィン３の間に形成される溝部４によって構成される。溝部４の両側に対応する被冠部材５には中空部内に冷却流体を流入し溝部４を流通して流出するための流入口７と流出口８が設けられる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱伝導率が良好な平板状の金属板の一方面側に電子部品を収納するための凹部が形成されたパッケージであって、
上記パッケージの他方面側には冷却部が一体に設けられ、
上記冷却部は、上記パッケージの他方面側に被冠される金属板を略皿状に形成した被冠部材と、上記パッケージのいずれか一方の内面から一体に突出形成された多数条の板状のフィンと、このフィンの間に形成される溝部によって構成され、
上記溝部の両側に対応する上記被冠部材には上記中空部内に冷却流体を流入し上記溝部を流通して流出するための流入口と流出口が設けられた冷却部を備えた電子部品用パッケージ。
【請求項２】
上記パッケージの他方面または被冠部材の内面には、上記中空部内に向けて上記金属板自体を掘り起こすことによって起立させた板状のフィンが所定の間隔で多数条形成されると共に、各々の上記フィンの間に所定幅の上記溝部が形成され、
複数条の上記フィンの先端を対向する上記パッケージの他方面側または上記被冠部材の内面に当接させて上記溝部を上記パッケージの他方面側から上記被冠部材の内面に至る間に形成した請求項１に記載の冷却部を備えた電子部品用パッケージ。
【請求項３】
多数条に形成された上記溝部の幅寸法は上記被冠部材の内面の幅寸法よりも小さく形成して上記溝部の両側に各々中空の流体溜まり部を形成し、上記被冠部材には上記流体溜まり部に連通させて上記流入口と流出口を設けた請求項１および２に記載の冷却部を備えた電子部品用パッケージ。
【請求項４】
多数条の上記溝部は、上記凹部を陥没形成するときに上記パッケージの他方面側に突出形成される凸部を掘り起こすことにより起立させた複数条のフィンの間に形成される請求項１および２に記載の冷却部を備えた電子部品用パッケージ。
【請求項５】
複数条の上記フィンの少なくとも先端がカーリングによって略シリンドリカル状に形成され、この先端を上記パッケージの他方面側または上記被冠部材の内面に押圧状態で当接させた請求項１および２に記載の冷却部を備えた電子部品用パッケージ。
【請求項６】
複数条の上記フィンの先端に各々平坦面が形成され、この平坦面を上記パッケージの他方面側または上記被冠部材の内面に当接させた請求項１および２に記載の冷却部を備えた電子部品用パッケージ。
【請求項７】
金属板の一方面側に電子部品を収納するための凹部が形成されたパッケージであって、
上記パッケージは熱伝導率が良好なアルミニウムや銅等の金属板から形成され、
上記パッケージは、所定の板厚を有する上記金属板の一方面側からプレス等により上記板厚より浅い寸法とした上記凹部を押圧形成する凹部形成工程と、
所定の角度を有した状態で掘り起こし工具の刃部を順次繰り返して移動させ上記金属板の他方面を順次掘り起こすことにより、多数条の板状のフィンを一体に連続して起立形成し、各々の上記フィンの間に所定の幅の溝部を形成する溝部形成工程と、
上記溝部の両側に対応する位置に流入口と流出口が設けられた略皿状の封止部材を上記パッケージの他方面に形成された多数条の上記フィンおよび溝部を覆うように被冠すると共に、上記封止部材の開口端と上記パッケージの周縁とを封止する冷却部形成工程とを具備することを特徴とする冷却部を備えた電子部品用パッケージの形成方法。
【請求項８】
上記凹部形成工程により上記金属板の他方面側に突出形成させた凸部を上記掘り起こし工具によって掘り下げることにより多数条の上記フィンを一体に起立形成すると共に、上記フィンの間に各々上記溝部を形成した請求項６に記載の冷却部を備えた電子部品用パッケージの形成方法。
【請求項９】
上記凹部形成工程により上記金属板の他方面側に凸部を突出形成させた後、上記凸部を切削工具により除去して上記他方面側を平坦に形成し、この平坦な上記他方面の周縁を残して上記掘り起こし工具により掘り下げることにより多数条の上記フィンを一体に起立形成すると共に、上記フィンの間に各々上記溝部を形成した請求項８に記載の冷却部を備えた電子部品用パッケージの形成方法。
【請求項１０】
上記封止部材は、熱伝導率が良好なアルミニウムや銅等の金属板から形成され、
上記金属板の一方面側を上記掘り起こし工具によって掘り下げることにより多数条の上記フィンを一体に起立形成してフィンの間に各々溝部を形成すると共に上記溝部の両側に流入口と流出口を設けた後、上記溝部が内面に形成され、しかも上記溝部の両側に流体溜まり部が形成されるように上記金属板を略皿状に形成し、
上記パッケージは、上記凹部形成工程により所定の板厚を有する上記金属板の一方面側に上記凹部を形成し、
多数条の上記フィンの先端を上記パッケージの他方面側に当接すると共に上記封止部材の開口端と上記パッケージの周縁とを封止することを特徴とする冷却部を備えた電子部品用パッケージの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属板に電子部品を収納するための凹部を形成した、いわゆるスティフナやヒートスプレッダーに用いるキャビティ型のパッケージに冷却部を一体に備えた電子部品用パッケージ、および、冷却部を備えた電子部品用パッケージの形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピュータ機部は小型化と高性能化がますます加速されている。ところが、高性能化に伴い、半導体素子や集積回路から発生する熱量も増大しており、その熱量の効率的な冷却方法がコンピュータ機器の更なる小型化と高性能化を押し進める上での課題となっている。高出力、高集積のチップ等を冷却するために、一般的には、パッケージには放熱のための放熱器を接合すると共に、必要に応じて冷却ファンにより強制空冷を行っている。
【０００３】
本出願人は、特開２００１−１２７２０１号（特許文献１）において、パッケージに一体に肉薄の放熱フィンを有する放熱器を形成することにより、高い放熱効果を得ることができる放熱器付パッケージを提案した。図１５および図１６に上記放熱器付パッケージを示す。
【０００４】
パッケージ１００は金属素材からなり、一方面１００ａ側に略四角形の凹部１０２が形成され、凹部１０２の底面には、所定の板厚とした底板１００ｃを形成し、全体としてキャビティ型に形成している。さらに、パッケージ１００の他方面１００ｂ側には、複数の放熱フィン１０１ａを有する放熱器１０１が一体に形成されている。この放熱器１０１は、パッケージ１００の素材となる金属板の表面を肉薄に削ぐことによって放熱フィン１０１ａを起立成形したものであり、略四角形の薄板状に形成された放熱フィン１０１ａをパッケージ１００の他方面１００ｂから所定の角度をもたせて左右対称に起立形成させている。
【０００５】
パッケージ１００の一方面１００ａには、ＴＡＢやフレキシブルプリント基板、或いは通常のプリント基板等からなる配線基板１０３が接着剤等により接着固定されている。この配線基板１０３には、多数の端子部１０４と外縁に設けた外付け端子との間に図示しないプリント配線が施されている。さらに、パッケージ１００の一方面１００ａに形成した凹部１０２には、半導体集積回路１０５のチップが収納されている。また、半導体集積回路１０５に設けられた多数の端子１０６は、配線基板１０３の端子部１０４とボンディングワイヤ１０７によって電気的に接続される。さらに、パッケージ１００の凹部１０２に封止剤１０８を注入することにより、半導体集積回路１０５と上記ボンディングワイヤ１０７を封止している。そして、上記配線基板１０３の外縁に設けた外付け端子にはハンダボール１０９が配設され、図示しない電子装置の回路基板の所定位置にハンダボール１０９を加熱溶解することにより、配線基板１０３と電子装置の回路基板とを電気的に接続している。
【０００６】
このように、パッケージ１００の他方面１００ｂ側に放熱器１０１を一体に形成することにより、パッケージ１００の熱を直接放熱器１０１に伝えることから、熱伝達ロスを減少させて放熱効率を向上させることができる。パッケージ１００の凹部１０２に収納した半導体集積回路１０５から発生する熱を放熱させるためには、放熱フィン１０１ａの放熱面積を大きくする必要があることから、放熱フィン１０１ａを高く形成しなければならない。この結果、パッケージ１００が厚くなり、小型のコンピュータ等の電子機器に搭載することができない問題がある。一方、小さなパッケージ１００の場合には放熱フィン１０１ａを高く形成することができず、十分な放熱面積が得られないので、半導体集積回路５から発生する熱を放熱できない問題がある。
【０００７】
パッケージ１００に放熱器１０１を突出形成していることから、凹部１０２に半導体集積回路１０５を収納するとき、或いは、配線基板１０３を接着固定するときに、放熱器１０１によってパッケージ１００が不安定となる。このため、従来一般に使用されている自動化製造ラインが使用できず、特殊な製造ラインを設置しなければならず、多額の設備投資が必要になる重大な問題がある。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１２７２０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、パッケージに一体に冷却部を備えることにより、小型化しても高い放熱効果が得られ、しかも、薄型扁平に形成することができる電子部品用パッケージおよびその形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、請求項１に載の発明は、熱伝導率が良好な平板状の金属板の一方面側に電子部品を収納するための凹部が形成されたパッケージであって、
上記パッケージの他方面側には冷却部が一体に設けられ、
上記冷却部は、上記パッケージの他方面側に被冠される略皿状に形成された被冠部材と、上記パッケージのいずれか一方の内面から一体に突出形成された多数条の板状のフィンと、このフィンの間に形成される溝部によって構成され、
上記溝部の両側に対応する上記被冠部材には上記中空部内に冷却流体を流入し上記溝部を流通して流出するための流入口と流出口が設けられたことを要旨とする。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、上記パッケージの他方面または被冠部材の内面には、上記中空部内に向けて上記金属板自体を掘り起こすことによって起立させた板状のフィンが所定の間隔で多数条形成されると共に、各々の上記フィンの間に所定幅の上記溝部が形成され、
複数条の上記フィンの先端を対向する上記パッケージの他方面側または上記被冠部材の内面に当接させて上記溝部を上記パッケージの他方面側から上記被冠部材の内面に至る間に形成したことを要旨とする。
【００１２】
さらに、請求項３に記載の発明は、多数条に形成された上記溝部の幅寸法は上記被冠部材の内面の幅寸法よりも小さく形成して上記溝部の両側に各々中空の流体溜まり部を形成し、上記被冠部材には上記流体溜まり部に連通させて上記流入口と流出口を設けたことを要旨とする。
【００１３】
さらにまた、請求項４に記載の発明は、多数条の上記溝部は、上記凹部を陥没形成するときに上記パッケージの他方面側に突出形成される凸部を掘り起こすことにより起立させた複数条のフィンの間に形成されることを要旨とする。
【００１４】
また、請求項５に記載の発明は、複数条の上記フィンの先端に各々平坦面が形成され、この平坦面を上記パッケージの他方面側または上記被冠部材の内面に当接させたことを要旨とする。
【００１５】
また、請求項６に記載の発明は、複数条の上記フィンの先端に各々平坦面が形成され、この平坦面を上記パッケージの他方面側または上記被冠部材の内面に当接させたことを要旨とする。
【００１６】
また、請求項７に記載の発明は、金属板の一方面側に電子部品を収納するための凹部が形成されたパッケージであって、
上記パッケージは熱伝導率が良好なアルミニウムや銅等の金属板から形成され、
上記パッケージは、所定の板厚を有する上記金属板の一方面側からプレス等により上記板厚より浅い寸法とした上記凹部を押圧形成する凹部形成工程と、
所定の角度を有した状態で掘り起こし工具の刃部を順次繰り返して移動させ上記金属板の他方面を順次掘り起こすことにより、多数条の板状のフィンを一体に連続して起立形成し、各々の上記フィンの間に所定の幅の溝部を形成する溝部形成工程と、
上記溝部の両側に対応する位置に流入口と流出口が設けられた略皿状の封止部材を上記パッケージの他方面に形成された多数条の上記フィンおよび溝部を覆うように被冠すると共に、上記封止部材の開口端と上記パッケージの周縁とを封止する冷却部形成工程とを具備することを要旨とする。
【００１７】
また、請求項８に記載の発明は、上記凹部形成工程により上記金属板の他方面側に突出形成させた凸部を上記掘り起こし工具によって掘り下げることにより多数条の上記フィンを一体に起立形成すると共に、上記フィンの間に各々上記溝部を形成したことを要旨とする。
【００１８】
また、請求項９に記載の発明は、上記凹部形成工程により上記金属板の他方面側に凸部を突出形成させた後、上記凸部を切削工具により除去して上記他方面側を平坦に形成し、この平坦な上記他方面の周縁を残して上記掘り起こし工具により掘り下げることにより多数条の上記フィンを一体に起立形成すると共に、上記フィンの間に各々上記溝部を形成したことを要旨とする。
【００１９】
また、請求項１０に記載の発明は、上記封止部材は、熱伝導率が良好なアルミニウムや銅等の金属板から形成され、
上記金属板の一方面側を上記掘り起こし工具によって掘り下げることにより多数条の上記フィンを一体に起立形成してフィンの間に各々溝部を形成すると共に上記溝部の両側に流入口と流出口を設けた後、上記溝部が内面に形成され、しかも上記溝部の両側に流体溜まり部が形成されるように上記金属板を略皿状に形成し、
上記パッケージは、上記凹部形成工程により所定の板厚を有する上記金属板の一方面側に上記凹部を形成し、
多数条の上記フィンの先端を上記パッケージの他方面側に当接すると共に上記封止部材の開口端と上記パッケージの周縁とを封止することを要旨とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、電子部品用パッケージに一体に冷却部を設け、冷却部内に冷却用の流体を流通させることにより、電子部品用パッケージの凹部内に収納された電子部品を高い放熱効率によって冷却することが可能となる。この冷却部は、パッケージの他方面側に被冠される被冠部材またはパッケージのいずれか一方の内面に一体に突出形成された多数条の溝部により構成されるので、半導体集積回路等の電子部品から発生する熱を直接冷却部に伝達することから熱の伝達ロスが大幅に減少し、電子部品の冷却効率を高めることが可能となる。
【００２１】
また、所定の幅の溝部を、パッケージまたは被冠部材の少なくとも一方の金属板自体を掘り起こすことによって起立形成させた板状のフィン間に形成したので、最小の部品点数によって冷却部を構成することが可能となる。しかも、パッケージと冷却部との間に熱的絶縁抵抗が極小となるので、電子部品の熱が高効率で冷却することが可能となる。
【００２２】
さらに、多数条に形成された上記溝部の両側に各々中空の流体溜まり部を形成することにより、被冠部材に設けた流入口から流入した冷却流体を流入口側の流体溜まり部によって減圧させ、冷却流体を多数条の各溝部内にほぼ均等に流通させることができ、さらに、この冷却流体が流出口側の流体溜まり部より集めて流出口に導くので、冷却部全体の冷却力をほぼ均等にすることが可能となる。
【００２３】
金属板の一方面側に凹部を押圧形成するときに突出形成される他方面側の凸部に溝部を形成することにより、他方面側に必然的に形成される凸部をそのまま利用することができるので、少ない工程によって冷却部を安価に形成することができる。
【００２４】
パッケージの他方面または被冠部材の内面に起立形成される複数条のフィンの先端をカーリングして略シリンドリカル状に形成すると、パッケージの他方面側または被冠部材の内面にシリンドリカル部が押圧するので、複数条のフィンの間に形成される溝部が各々分離され、冷却流体を各々の溝部内にほぼ均等に流通させることが可能となる。また、フィンの高さにばらつきがあっても、押圧したときにカーリング部分がばらつきを吸収するので、各溝部を確実に分離させることが可能となる。
【００２５】
パッケージまたは被冠部材の素材である金属板の一方面を、掘り起こし工具を用いて金属板の内方に向けて掘り下げることにより、板状のフィンを連続して一体に起立形成するので、これら板状のフィンの間に容易に溝部を形成することができる。そして、上記溝部の両側に対応する位置に流入口と流出口が設けられた封止部材を被冠することによって、各溝部に冷却流体を流通するための流路が形成された冷却部を容易に形成することができるので、コストを低減することが可能となる。
【００２６】
凹部形成工程により金属板の一方面側に凹部を押圧形成するときに突出形成される他方面側の凸部に溝部を形成することにより、冷却部の溝部とパッケージの凹部との対向位置を確実に一致させることができる。しかも、他方面側に必然的に形成される凸部をそのまま利用することができるので、少ない工程によって冷却部を備えた電子部品用パッケージを安価に形成することができる。
【００２７】
また、凹部形成工程により金属板の一方面側に凹部を押圧形成するときに突出形成される他方面側の凸部を切削工具により除去した後に平坦な他方面側に溝部を形成すると、冷却部の有効面積を大きくすることができ、冷却器の冷却能力を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
電子部品用パッケージは、熱伝導率が良好な平板状の金属板の一方面側に電子部品を収納するための凹部が形成され、この電子部品用パッケージの他方面側には冷却部が一体に設けられる。上記冷却部は、上記パッケージの他方面側に被冠される略皿状に形成された被冠部材と、上記パッケージのいずれか一方の内面から一体に突出形成された多数条の板状のフィンと、このフィンの間に形成される溝部によって構成される。さらに、上記溝部の両側に対応する上記被冠部材には上記中空部内に冷却流体を流入し上記溝部を流通して流出するための流入口と流出口が設けられる。そして、上記パッケージの凹部内に収納された電子部品から発生した熱がパッケージを介してパッケージの他方面側に伝達される。この他方面側の熱は、上記冷却部内の溝部内を流通する冷却流体によって冷却され、電子部品の温度上昇が抑制される。
【００２９】
上記パッケージの他方面または被冠部材の内面には、上記中空部内に向けて上記金属板自体を掘り起こすことによって起立させた板状のフィンが所定の間隔で多数条形成されると共に、各々の上記フィンの間に所定幅の上記溝部が形成される。さらに、複数条の上記フィンの先端は、対向する上記パッケージの他方面側または上記被冠部材の内面に当接させ、上記溝部は上記パッケージの他方面側と上記被冠部材の内面との間に形成される。
【００３０】
多数条に形成された上記溝部の幅寸法は、上記被冠部材の内面の幅寸法よりも小さく形成され、上記溝部の両側に各々中空の流体溜まり部が形成される。そして、上記被冠部材には上記流体溜まり部に連通させるように上記流入口と流出口が設けられている。
【００３１】
電子部品用パッケージは熱伝導率が良好なアルミニウムや銅等の金属板から形成され、まず、凹部形成工程において、所定の板厚を有する上記金属板の一方面側からプレス等により上記板厚より浅い寸法とした凹部を押圧形成してパッケージを形成する。このパッケージは、溝部形成工程により、他方面側に所定の角度を有した状態で掘り起こし工具の刃部を順次繰り返して移動させ他方面を順次掘り起こすことにより、多数条の板状のフィンを一体に連続して起立形成し、各々の上記フィンの間に所定の幅の溝部を形成する。その後、冷却部形成工程により、上記他方面側に、上記溝部の両側に対応する位置に流入口と流出口が設けられた略皿状の封止部材を多数条の上記溝部を覆うように被冠し、さらに、上記封止部材の開口端と上記パッケージの周縁とを封止して冷却部を形成する。
【００３２】
上記凹部形成工程により上記金属板の一方面側に凹部を押圧形成するときに、他方面側に凸部が突出形成される。この凸部を上記掘り起こし工具によって掘り下げることにより多数条の上記フィンを一体に起立形成すると共に、上記フィンの間に各々上記溝部を形成することができる。
【００３３】
上記金属板の他方面側に突出形成された凸部は切削工具により除去して上記他方面側を平坦に形成したときは、この平坦な上記他方面の周縁を残して上記掘り起こし工具により掘り下げることにより多数条の上記フィンを一体に起立形成すると共に、上記フィンの間に各々上記溝部を形成する。
【００３４】
一方、上記溝部は上記封止部材の内面に形成することができる。上記封止部材は熱伝導率が良好なアルミニウムや銅等の金属板から形成され、上記金属板の一方面側を上記掘り起こし工具によって掘り下げることにより多数条の上記フィンを一体に起立形成してフィンの間に各々溝部を形成すると共に上記溝部の両側に流入口と流出口を設けた後、上記溝部が内面に形成され、しかも上記溝部の両側に流体溜まり部が形成されるように上記金属板を略皿状に形成する。この封止部材は、多数条の上記フィンの先端を上記パッケージの他方面側に当接するように被冠し、さらに上記封止部材の開口端と上記パッケージの周縁とを封止することにより冷却部が形成される。
【実施例１】
【００３５】
図１は、本発明における第１の実施例にかかる冷却部を備えた電子部品用パッケージを示す断面図、図２は、上記電子部品用パッケージの冷却部を示す平面図、図３は、図１の側断面図、図４は、一部断面斜視図である。
【００３６】
電子部品用パッケージ１（以下、パッケージ１と略記する）は金属板からなり、この金属板は、剛性を有すると共に、後述する電子部品や配線基板等との熱膨張係数がマッチングし、しかも、熱伝導率が良好であり、かつ、塑性加工が可能な銅合金或いはステンレス鋼、またはアルミニウムが採用される。
【００３７】
パッケージ１は一方面１ａ側に略四角形の凹部２が形成され、凹部２の底面には、所定の板厚とした底板１ｃを形成し、全体としてキャビティ型に形成している。さらに、パッケージ１の他方面１ｂ側には、冷却部２０が形成されている。パッケージ１の他方面１ｂ側には、板状に形成されたフィン３が所定の間隔で多数条形成され、各々のフィン３の間に所定幅の複数条の溝部４が形成されている。そして、パッケージ１の他方面１ｂ側には、多数条の溝部４を覆うように略皿状に形成された被冠部材５を被冠すると共に、被冠部材５の開口端とパッケージ１の他方面１ｂ側の外周縁とを溶接やロー付或いは接着等の封止手段によって封止することにより中空に形成されている。
【００３８】
パッケージ１の他方面１ｂ側に多数条形成されたフィン３および溝部４の長手方向の幅は、図２および図３に示すように、被冠部材５の内面の幅よりも小さく形成され、溝部４の両側には各々中空の流体溜まり部６が形成されている。また、複数条のフィン３は、先端が対向する被冠部材５の内面に当接する高さに設定されている。その結果、溝部４の高さはパッケージ１の他方面１ｂ側と被冠部材５の内面との間に形成される。
【００３９】
さらに、被冠部材５には流体溜まり部６に対応する位置に流入口７と流出口８が設けられている。この流入口７と流出口８は被冠部材５の外面側に一体に突出形成され、流体溜まり部６に連通するように中空円筒状に形成されている。そして、流入口７には図示しない冷却流体注入手段に接続された注入パイプ１１が嵌挿され、流出口８には流出パイプ１２が嵌挿される。
【００４０】
注入パイプ１１を介して流入口７から流入させた冷却流体は、一旦は流体溜まり部６に溜められた後に多数条の溝部４を流通する。そのとき、パッケージ１の凹部２内に収納された電子部品から発生した熱が溝部４内を流通する冷却流体によって冷却され、電子部品の温度上昇が抑制される。溝部４内を流通することによって加熱された冷却流体は、流出口８側の流体溜まり部６に溜められた後に流出口８から流出パイプ１２を介して流出される。溝部４内を流通させる冷却流体としては、水、代替フロン、アセトン、メタノール、ヘリウム、窒素等の液体または気体を使用することができる。
【００４１】
パッケージ１の一方面１ａには、図１に示すように、ＴＡＢやプリント基板等からなる配線基板２３が固着されている。この配線基板２３には窓孔が形成され、その周囲には線幅及びピッチが３７μｍ程度の多数の端子部が形成されている。さらに、パッケージ１の一方面１ａに形成した凹部２には、半導体集積回路２２のチップが収納され、凹部２の底板１ｃに面接合状態で接着剤により固定されている。また、半導体集積回路２２の上面には、上記配線基板２３に形成した端子部と同じ線幅及びピッチの多数の端子が設けられている。そして、半導体集積回路２２と配線基板２３の端子部とは、ボンディングワイヤ２４によって電気的に接続される。さらに、パッケージ１の凹部２に封止剤２５を注入することにより、半導体集積回路２２と上記ボンディングワイヤ２４を封止している。
【００４２】
一方、配線基板７の外縁に設けた外付け端子にはハンダボール２６が配設されている。そして、かかる集積回路部品が収納されたパッケージ１を図示しない電子装置の回路基板に装着するには、電子装置の回路基板の所定位置に仮固定した状態で加熱してハンダボール２６を溶解し、配線基板２３と電子装置の回路基板とを電気的に接続する。
【００４３】
次に、電子部品用パッケージ１に一体に備えた冷却部２０について説明する。パッケージ１の他方面１ｂ側に形成された多数条の溝部４は、図５（Ａ）に示すように、多数条のフィン３の間に形成されている。フィン３は、少なくとも先端がカーリングによって略シリンドリカル状に形成されている。そして、フィン３の板厚ｔは０．１〜１ｍｍに形成され、底部における溝部４の幅ｗは、０．０１〜５．０ｍｍ程度に形成されている。また、溝部４の深さｄは、フィン３の高さにほぼ等しく、しかも、被冠部材５の内面に押圧させる高さであるおよそ０．１〜７．０ｍｍに形成されている。
【００４４】
すなわち、パッケージ１の他方面１ｂ側に被冠部材５を被冠するとき、フィン３の先端のシリンドリカル部が被冠部材５の内面に押圧させるので、フィン３の高さは被冠部材５の内面によって規制されるため、溝部４の深さｄは被冠部材５の内面までの高さに等しくなる。このように形成することにより、複数条のフィン３の間に形成される溝部４が各々分離され、冷却流体を各々の溝部４内にほぼ均等に流通させることが可能となる。また、フィン３の高さにばらつきがあっても、押圧したときにカーリング部分がばらつきを吸収するので、各溝部４を確実に分離させることが可能となる。なお、底板１ｃの肉厚は、０．１〜２．０ｍｍに形成されている。
【００４５】
図５（Ｂ）は、フィン３の変形例として、一部を拡大したフィン３を示し、図５（Ａ）に示したフィン３よりも平板状に形成されている。フィン３の形状は、後述する掘り起こし工具の刃部の形状、或いは掘り起こし角度によって変化する。また、掘り起こし工具の刃部により形成されるフィン３は、底板１ｃ側の基端から先端に至るに従って肉薄に形成されることから、溝部４の断面形状も底部から開口部に至るに従って幅ｗ１がやや広くなるように形成される。
【００４６】
次に、上述した構成からなる冷却部２０を備えたパッケージ１の形成方法について、図６乃至図８を参照しながら説明する。
【００４７】
まず、パッケージ１の形成方法を図６に基づいて説明する。パッケージ１に使用する上述した金属板は、パッケージ１を形成するために必要な板厚及び幅を有する平板状に形成されている。
【００４８】
図６（Ａ）は、パッケージ１の素材となる平板状金属板からなる金属板１２を示し、図６（Ｂ）は凹部形成工程を示している。金属板１２は、プレス機（図示しない）のダイ１３に対して位置決めした状態で載置した後、この金属板１２の一方面１２ａ側から上記プレス機に装着されたパンチ１４を押圧することによって所定の深さの凹部２を形成する。
【００４９】
このように、凹部２を形成することにより、凹部２に存在していた肉が金属板１２の他方面１２ｂ側に移行し、凹部２の深さとほぼ等しい高さｈの凸部１５が突出形成される。この凸部１５の外形寸法Ｌｕは、凹部２の開口側寸法Ｌｄよりもやや小さい相似形としている。このように相似形の寸法関係としたのは、凸部１５が金属板１２から切断することなく、常に連結状態を保持するためである。
【００５０】
上述のように形成されたパッケージ１の凸部１５には、冷却部２０の多数条の溝部４が形成される。以下、図７および図８に基づいて溝部４の形成方法を説明する。
【００５１】
掘り起こし工具３０は、底面側の先端に刃部３１が形成されている。この掘り起こし工具３０は、パッケージ１の凸部１５に対して後端側が高くなるように所定の角度θで傾斜させて図示しない駆動装置に取り付けられている。掘り起こし工具３０の傾斜角度θは、フィン３の高さ、板厚、或いは、パッケージ１の材質等によって適宜に設定されるが、概ね５度から２０度に設定される。
【００５２】
まず、金属板１２を図示しないダイに位置決めした状態で載置する。図８（Ａ）に示すように、掘り起こし工具３０を凸部１５の一方端側に当接させた後、駆動装置（図示しない）によって駆動される掘り起こし工具３０を所定の角度で凹部２の方向に移動する。すると、図８（Ｂ）に示すように、掘り起こし工具３０の先端の刃部３１によって凸部１５が掘り起こされ、肉薄なフィン３の先端が起立する。掘り起こし工具３０をさらに所定の位置まで移動すると、図７（Ｃ）に示すように、凸部１５が徐々に深く掘り起こされると共に、第１のフィン３ａが所定の高さｄに形成される。掘り起こし工具３０によって掘り起こす深さは、凸部１５の高さを超えないことが望ましい。さらに、第１のフィン３ａが掘り起こされた跡には被加工面１６が形成される。そして、第１のフィン３ａを形成した後に、掘り起こし工具３０を後退させて待機位置まで復帰させる。
【００５３】
以上のように、第１のフィン３ａが起立形成された後に、次の第２のフィン３ｂを形成する。このとき、金属板１２を図示右方の下流側に所定のピッチだけ送られて、上記ダイに位置が決められて固定する。そして、図８（Ｄ）に示すように、掘り起こし工具３０の刃部３１を被加工面１６よりも上流側に当接させる。この当接位置は、被加工面１６に所定の掘り起こし代ｔが得られる位置に設定される。因みに、掘り起こし代ｔは、０．０１ｍｍ乃至０．５ｍｍ程度に設定している。
【００５４】
その後、掘り起こし工具３０を所定の角度で凹部２の方向に移動させ、図８（Ｅ）に示すように、掘り起こし工具３０の刃部３１を所定のピッチｐとなる位置まで移動して金属板１２を掘り起こすことにより、肉薄な第２のフィン３ｂを起立形成させる。これによって、被加工面１６が形成される。そして、掘り起こし工具３０を再び後退させて待機位置まで復帰させる。このように、以前に形成された第１のフィン３ａと、次に形成された第２のフィン３ｂとの間には溝部４が形成される。
【００５５】
さらに、金属板１２に突出形成した凸部１５に多数条のフィン３を起立形成すると共に、多数条の溝部４を形成するために、掘り起こし工具３０を移動させて所定ピッチの上記フィン３を形成する。つまり、金属板１２を下流側に送り、ダイに位置決め固定した後、掘り起こし工具３０を移動させて凸部１５にフィン３を起立形成する工程を繰り返すことによって、金属板１２の凸部１５には、複数条のフィン３が所定のピッチで連続して形成されると共に、所定の幅を有する多数条の溝部４が連続して形成され、図１および図２に示すパッケージ１が形成される。上述したように、金属板１２の凸部１５に多数条の溝部４を形成したことにより、パッケージ１の他方面１ｂ側の周囲は平坦に形成される。
【００５６】
一方、被冠部材５は、塑性加工が可能な銅或いはステンレス鋼、またはアルミニウム等の金属板を周知のプレス加工によって図示のように略皿状に形成する。被冠部材５の内面の幅寸法は、図３に示すように、溝部４の長手方向の幅寸法よりも小さく形成され、溝部４の両側に各々中空の流体溜まり部６が形成されるようにしている。さらに、流体溜まり部６に対応する位置には、流体溜まり部６に連通するように中空円筒状の流入口７と流出口８が一体に突出形成される。この流入口７と流出口８は、例えばバーリング加工等の適宜の手段によって形成される。
【００５７】
そして、被冠部材５の開口端をパッケージ１の他方面１ｂ側の周囲に当接して、多数条の溝部４を覆うように被冠する。このとき、被冠部材５の内面とフィン３の先端が押圧状態で接合されている。そして、被冠部材５の開口端とパッケージ１の他方面１ｂ側の外周縁とは、冷却流体が漏出しないように溶接やロー付或いは接着等の固定手段により固定される。
【実施例２】
【００５８】
上述した金属板は、アルミニウムやアルミニウム合金、銅や銅合金あるいはステンレス鋼等のフープ状金属板を使用することができる。すなわち、図９に示すように、フープ状金属板４０を図示しないダイに位置決めした状態で載置した後、前述した凹部形成工程により、金属板４０の一方面側からプレス機に装着されたパンチ（図示しない）を押圧することによって所定の深さの凹部を形成し、この凹部に存在していた肉を金属板４０の他方面側に移行し、凹部の深さとほぼ等しい高さの凸部４１が突出形成される。そして、凸部４１を前述した掘り起こし工具３０の刃部３１によって掘り起こし、所定の高さの肉薄なフィン４２を起立形成する。
【００５９】
その後、フープ状金属板４０を所定のピッチだけ送り、上記ダイに位置決め固定する。そして、掘り起こし工具３０の刃部３１を被加工面４３よりも上流側であって、所定の掘り起こし代が得られる位置に当接させた後、掘り起こし工具３０を所定の角度で移動させ、凸部４１を掘り起こすことにより、先に起立形成した上記フィン４２と所定ピッチ隔てた位置に肉薄な次のフィン４２を起立形成させる。このように、以前に形成されたフィン４２と、次に形成されたフィン４２との間には溝部４４が形成される。
【００６０】
以上の溝部４４の形成工程は、凸部４１の全面に溝部４４が形成されるまで繰り返される。そして、多数条の溝部４４を形成した後、上記フープ状金属板４０を次の凸部４１の位置まで移送させた後、上述したように、掘り起こし工具３０によって多数条のフィン４２を起立形成すると共に、これらフィン４２の間に多数条の溝部４４を形成する。このように、フープ状金属板４０に順次凸部４１を突出形成した後、凸部４１に多数条の溝部４４を形成する溝部形成工程が順次繰り返される。
【００６１】
このように、所定間隔毎に形成した凸部４１に溝部４４が形成された後に、所定のカットラインの位置で切断することにより、また、必要に応じて所定形状に切断することによりパッケージ１が形成される。この切断工程は、１個の凸部４１に溝部４４が形成された直後に切断しても良く、また、複数個の凸部４１に溝部４４を形成された後に切断しても良い。
【実施例３】
【００６２】
図１０は、冷却部２０を備えた電子部品用パッケージを薄型に形成した第２の実施例を示している。すなわち、図１０（Ａ）は、凹部形成工程を示し、パッケージ１の素材となる平板状金属板からなる金属板１２は、一方面１２ａ側からプレス機（図示しない）に装着されたパンチを押圧することによって所定の深さの凹部２が形成される。そして、この凹部２を形成することにより、凹部２に存在していた肉が金属板１２の他方面１２ｂ側に移行し、凹部２の深さとほぼ等しい高さの凸部１５を突出形成する。その後、上記凸部１５を例えばカッター５５により凸部１５を１回乃至複数回に分割して金属板１２の他方面１２ｂと同一平面になるまで削除する。その後、図１０（Ｂ）に示すように、金属板１２の他方面１２ｂ側に形成された平面に多数条の溝部４を形成する。
【００６３】
溝部４の形成方法については、前述した図８に示した方法と同様であり、詳細な説明は省略し、本実施例における相違点のみを説明する。すなわち、図１０（Ｂ）において、前述した形成方法と同様に、掘り起こし工具３０を金属板１２の他方面１２ｂの所定位置に当接させた後、掘り起こし工具３０を所定の角度で凹部２の方向に移動して金属板１２を掘り下げることにより、肉薄なフィン３を起立させる。その後、掘り起こし工具３０を上流側に後退させて、先にフィン３を起立形成することによって形成された被加工面を所定の掘り起こし代で掘り下げることにより、所定ピッチ隔てて次の肉薄なフィン３を起立させ、以後もこの動作を繰り返すことにより、金属板１２の他方面１２ｂ側には多数条の溝部４が形成され、これによりパッケージ１が形成される。
【００６４】
このとき、多数条の溝部４は、パッケージ１の外周に平坦面が形成され、しかも、長手方向の幅寸法を小さくして溝部４の両側に各々中空の流体溜まり部が形成されるようにしている。従って、掘り起こし工具３０の幅はパッケージ１の幅よりも小さく設定され、掘り起こし工具３０の両側に流体溜まり部となる平坦面が形成される。また、最初に形成する溝部４の位置は、図１０（Ｂ）に示すように、パッケージ１の前端縁から所定寸法寸法中心寄りに設定され、最後に形成する溝部４の位置もパッケージ１の後端縁から所定寸法寸法中心寄りに設定される。
【００６５】
その後、パッケージ１の他方面１２ｂ側には、図１０（Ｃ）に示すように、略皿状に形成された被冠部材５の開口端を当接すると共に、多数条の溝部４を覆うように被冠する。このとき、被冠部材５の内面にフィン３の先端を当接させている。そして、被冠部材５の開口端とパッケージ１の他方面１ｂ側の外周縁とを溶接やロー付或いは接着等の固定手段によって固定する。このように、多数条の溝部４を被冠部材５により被冠することによって冷却部２０が構成される。被冠部材５には、前述した例と同様に、流体溜まり部６に連通するように中空円筒状の流入口７と流出口８が一体に突出形成されている。
【００６６】
このように、パッケージ１の他方面１２ｂ側に突出形成される凸部１５を削除して平坦面とし、この平坦面に多数条の溝部４を形成することにより、冷却部２０を備えた電子部品用パッケージ１をさらに薄型に形成できる。
【実施例４】
【００６７】
図１１および図１２は、冷却部２０を備えた電子部品用パッケージをさらに薄型に形成するための第３の実施例を示している。図１１において、前述したパッケージと相違する点は、パッケージ６０に形成したフィン６１の頂部を切削することによって平坦面６１ａを形成し、断面形状を略四角形に形成した浅い溝部６２を形成している。
【００６８】
この溝部６２の形成方法については、前述した形成方法と同様に、まず、図１２（Ａ）に示すように、図１０（Ａ）の凹部形成工程によって凹部２が形成された金属板１２をダイ６５に位置決めした状態で載置した後、掘り起こし工具３０によって金属板１２の一方面を掘り起こす工程を繰り返すことによって、所定の高さとした多数条のフィン６１を形成すると共に各フィン６１の間に溝部６２を形成する。その後、図１２（Ｂ）に示すように、金属板１２の一方面に形成されたフィン６１の頂部を例えばグラインダー６６等の切削工具により切削してフィン６１の先端に平坦面６１ａを形成する。
【００６９】
これらフィン６１は、被冠部材６３を被冠したときに、先端の平坦面６１ａが内面にやや押圧しながら接合する高さに設定される。そして、被冠部材６３の開口端とパッケージ６０の他方面側の外周縁とを溶接やロー付或いは接着等の固定手段によって固定する。このように、多数条の溝部６２を被冠部材６３により被冠することによって冷却部２０が構成される。
【００７０】
このように、フィン６１の頂部を切削工具３３により切削して先端に平坦面６１ａを形成したことによってパッケージ６０を薄型にすることができ、冷却部２０を備えても電子部品用パッケージをさらに薄型に形成できる。また、フィン６１の先端に平坦面６１ａを形成することによって、被冠部材６３に内面に平坦面６１ａが面接合することから、各々の溝部６２が分離して冷却流体を分散させることができる。
【実施例５】
【００７１】
図１３は、図１乃至図３に示した冷却部２０を備えた電子部品用パッケージの変形例を示し、被冠部材５に設けられる中空円筒状の流入口７と流出口８を被冠部材５の側面に設けている。なお、図１３において、図１乃至図３と同符号は同部品または同構成を示し、その詳細な説明は省略する
【００７２】
図１３において、被冠部材７０の側面には、流体溜まり部６に対応する位置に流入口７１と流出口７２が設けられている。すなわち、略皿状に形成された被冠部材７０の側面には各流体溜まり部６に連通する透孔７０ａが各々形成され、この透孔７０ａには中空円筒状のパイプ部材からなる流入口７１と流出口７２が嵌挿固定されている。このとき、流入口７１および流出口７２と透孔７０ａとの間から冷却流体が流出しないように、溶接やロー付或いは接着等の封止手段によって封止することが望ましい。このように、多数条の溝部４を被冠部材７０により被冠することによって冷却部２０が構成される。
【００７３】
そして、冷却部２０の流入口７１に図示しない冷却流体注入手段に接続された注入パイプを嵌挿すると共に、流出口７２に流出パイプを嵌挿し、注入パイプを介して流入口７１から流入させた冷却流体を流体溜まり部６に溜めた後に多数条の溝部４を流通させ、流出口７２側の流体溜まり部６に溜められた後に流出口７２から流出パイプを介して流出される。そのとき、パッケージ１の凹部２内に収納された電子部品から発生した熱が溝部４内を流通する冷却流体によって冷却され、電子部品の温度上昇が抑制される。
【００７４】
図１４は、溝部を被冠部材の内面に形成することにより冷却部２０を構成した実施例を示している。図１４において、パッケージ８０は、一方面に凹部８０ａが形成され、他方面８０ｂが平坦に形成されている。一方、被冠部材８２は、パッケージ８０と同様の素材の金属板から形成される。また、被冠部材８２は、前述した被冠部材と同様に、略皿状に形成され、内面側には板状に形成されたフィン８３が所定の間隔で多数条形成され、各々のフィン８３の間に毛細管力を有する所定幅の複数条の溝部８１が形成されている。このフィン８３および溝部８１は、前述したパッケージの他方面に形成したフィンおよび溝部の形成方法と同様であり、その説明は省略する。
【００７５】
被冠部材８２は、平板状の金属板にフィン８３および溝部８１を形成した後に、略皿状に形成される。さらに、前述したように、流体溜まり部に対応する位置には、流体溜まり部に連通するように中空円筒状の流入口８４と流出口が一体に突出形成される。この流入口８４と流出口は、例えばバーリング加工等の適宜の手段によって形成される。
【００７６】
そして、パッケージ８０の他方面側８０ｂに被冠部材８２を被冠すると共に、被冠部材８２の開口端とパッケージ８０の他方面側８０ｂの外周縁とを溶接やロー付或いは接着等の固定手段によって固定される。このように、多数条の溝部４を被冠部材８２により被冠することにより冷却部２０が構成される。
【００７７】
この図１４に示した冷却部２０を備えた電子部品用パッケージは、前述した各例と同様に、パッケージ８０の凹部８０ａ内に収納された半導体集積回路２２等の電子部品から発生した熱がパッケージ８０を介して他方面側に伝達される。この他方面側の熱は、冷却部２０内の溝部８１内を流通する冷却流体によって冷却され、半導体集積回路２２の温度上昇が抑制される。
【００７８】
以上説明した各実施例において、金属板を位置決め固定した状態で、掘り起こし工具を移動させることによって、フィンを起立形成すると共に溝部を形成するようにしたが、反対に、掘り起こし工具を固定し、金属板を移動させることによってフィンを形成するようにしても良く、金属板と掘り起こし工具が相対的に移動することによってフィンを起立形成することができる。また、溝部をパッケージまたは被冠部材のいずれか一方に形成したが、両方にフィンを起立形成し、フィンの頂部どうしを接合させてパッケージ側から被冠部材側に連通する溝部を形成するようにしても良い。このように、本発明はこれら実施例に限定されることなく本発明を逸脱しない範囲において種々変更できる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、特に、発熱する半導体集積回路等の電子部品を収納するパッケージに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明にかかる冷却部を備えた電子部品用パッケージを示す断面図である。
【図２】本発明にかかる冷却部を備えた電子部品用パッケージを示す平面図である。
【図３】本発明にかかる冷却部を備えた電子部品用パッケージを示す側断面図である。
【図４】本発明にかかる冷却部を備えた電子部品用パッケージを示す一部断面斜視図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）は、電子部品用パッケージにおける溝部を示す拡大断面図である。
【図６】（Ａ）、（Ｂ）は、電子部品用パッケージに凹部および凸部を形成する工程を示す説明図である。
【図７】本発明にかかる電子部品用パッケージに溝部を形成する工程を示す斜視図である。
【図８】（Ａ）乃至（Ｅ）は、本発明にかかる電子部品用パッケージの溝部の形成工程を示す説明図である。
【図９】フープ状金属板に溝部を形成する溝部形成工程を示す斜視図である。
【図１０】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は、本発明にかかる冷却部を備えた電子部品用パッケージの第２の実施例の形成工程を示す説明図である。
【図１１】本発明にかかる電子部品用パッケージに浅い溝部を形成した例を示す断面図である。
【図１２】（Ａ）、（Ｂ）は、図１２における浅い溝部を形成する工程を示す工程説明図である。
【図１３】本発明にかかる冷却部を備えた電子部品用パッケージの第３の実施例を示す側断面図である。
【図１４】本発明にかかる冷却部を備えた電子部品用パッケージにおいて、被冠部材の内面に溝部を形成した例を示す断面図である。
【図１５】従来の電子部品用パッケージを示す斜視図である。
【図１６】図１６に示す電子部品用パッケージを示す断面図である。
【符号の説明】
【００８１】
１          電子部品用パッケージ
１ａ        一方面
１ｂ        他方面
２          凹部
３          フィン
４          溝部
５          被冠部材
６          流体溜まり部
７          流入口
８          流出口
１２        金属板
１５        凸部
２０        冷却部
２２        半導体集積回路（電子部品）
３０        掘り起こし工具
３１        刃部
４０        フープ状金属板
【図１】
2007184435.tif 000003
【図２】
2007184435.tif 000004
【図３】
2007184435.tif 000005
【図４】
2007184435.tif 000006
【図５】
2007184435.tif 000007
【図６】
2007184435.tif 000008
【図７】
2007184435.tif 000009
【図８】
2007184435.tif 000010
【図９】
2007184435.tif 000011
【図１０】
2007184435.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2007184435.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
2007184435.tif 000016
【図１５】
2007184435.tif 000017
【図１６】
2007184435.tif 000018