JP4985122B2

JP4985122B2 - Semiconductor cooling system

Info

Publication number: JP4985122B2
Application number: JP2007151822A
Authority: JP
Inventors: 雅之久保田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-06-07
Filing date: 2007-06-07
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2027-06-07
Also published as: JP2008305979A

Description

本発明は、半導体素子のテストなどにおいて半導体素子を冷却する半導体用冷却装置に関し、特に半導体素子からの放熱効率を向上させることができる半導体用冷却装置に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor cooling apparatus that cools a semiconductor element in a test of the semiconductor element, and more particularly to a semiconductor cooling apparatus that can improve the heat dissipation efficiency from the semiconductor element.

半導体用冷却装置は、金属製の放熱体の平面に半導体素子の放熱面を接触させて、半導体素子を冷却する（例えば、特許文献１参照）。しかし、半導体素子の放熱面にバリ等による突起がある場合、放熱体の平面と半導体素子の放熱面が密着せず、半導体素子からの放熱効率が低下する。そこで、放熱体の平面と半導体素子の放熱面との間に、弾性を有する放熱シートを挿入して、両者の密着性を高めていた。 The semiconductor cooling device cools the semiconductor element by bringing the heat dissipation surface of the semiconductor element into contact with the flat surface of the metal radiator (see, for example, Patent Document 1). However, when there are protrusions due to burrs or the like on the heat radiating surface of the semiconductor element, the flat surface of the heat radiating body and the heat radiating surface of the semiconductor element do not adhere to each other, and the heat radiating efficiency from the semiconductor element decreases. Therefore, an elastic heat dissipating sheet is inserted between the flat surface of the heat dissipating body and the heat dissipating surface of the semiconductor element to improve the adhesion between them.

図４は、従来の半導体用冷却装置を示す斜視図である。金属製のヒートシンク１１上に、弾性を有する放熱シート３１が設けられている。この放熱シート３１上に半導体素子１２が搭載される。そして、押え板３２の下面に設けられた放熱シート３３を半導体素子１２の上面に押し当て、バネの弾性などを利用して半導体素子１２をヒートシンク１１に押し付ける。これにより、突起部１５は放熱シート３１に沈み込み、半導体素子１２の下面と放熱シート３１とが面接触する。そして、半導体素子１２の熱は、放熱シート３１を介してヒートシンク１１に放熱される。 FIG. 4 is a perspective view showing a conventional semiconductor cooling device. An elastic heat dissipating sheet 31 is provided on the metal heat sink 11. The semiconductor element 12 is mounted on the heat dissipation sheet 31. Then, the heat dissipation sheet 33 provided on the lower surface of the pressing plate 32 is pressed against the upper surface of the semiconductor element 12, and the semiconductor element 12 is pressed against the heat sink 11 using the elasticity of a spring or the like. Thereby, the protrusion 15 sinks into the heat dissipation sheet 31, and the lower surface of the semiconductor element 12 and the heat dissipation sheet 31 are in surface contact. The heat of the semiconductor element 12 is radiated to the heat sink 11 via the heat radiating sheet 31.

特開平２−６５２６１号公報JP-A-2-65261

しかし、放熱体と半導体素子との間に放熱シートを挿入すると、その放熱シートの熱抵抗により、金属面同士を接触させた場合に比べて放熱効率が低下するという問題があった。 However, when a heat radiating sheet is inserted between the heat radiating body and the semiconductor element, there is a problem in that the heat radiating efficiency is lower than the case where the metal surfaces are brought into contact with each other due to the thermal resistance of the heat radiating sheet.

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、半導体素子からの放熱効率を向上させることができる半導体用冷却装置を得るものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain a semiconductor cooling device capable of improving the heat dissipation efficiency from a semiconductor element.

本発明に係る半導体用冷却装置は、半導体素子の平坦な放熱面と接触する平面を有し、平面において半導体素子の放熱面に存在する突起部に対応する位置に幅及び高さが突起部より大きい溝が設けられた放熱体と、半導体素子を放熱体に押し付けて、半導体素子の放熱面と放熱体の平面を面同士で接触させる押し付け部材とを備える。本発明のその他の特徴は以下に明らかにする。 The cooling device for a semiconductor according to the present invention has a flat surface in contact with the flat heat dissipation surface of the semiconductor element, and the width and height are higher than the protrusion at a position corresponding to the protrusion on the heat dissipation surface of the semiconductor element on the plane. A heat dissipator provided with a large groove, and a pressing member that presses the semiconductor element against the heat dissipator to bring the heat dissipating surface of the semiconductor element into contact with the flat surface of the heat dissipator . Other features of the present invention will become apparent below.

本発明により、半導体素子からの放熱効率を向上させることができる。 According to the present invention, the efficiency of heat dissipation from the semiconductor element can be improved.

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る半導体用冷却装置を示す斜視図であり、図２は、図１の要部を拡大した斜視図である。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a perspective view showing a semiconductor cooling device according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is an enlarged perspective view of a main part of FIG.

金属製のヒートシンク１１（放熱体）は、半導体素子１２の放熱面１３と接触する平面１４を有する。半導体素子１２の放熱面１３は価格を低減するためにプレス加工を用いて形成されているため、半導体素子１２の放熱面１３の周辺部、具体的には放熱面１３の外周端部には幅及び高さが数１０ミクロンの突起部１５が存在する。そこで、ヒートシンク１１の平面１４には、半導体素子１２の突起部１５に対応する位置に少なくとも幅及び高さが突起部１５より大きい溝１６が設けられている。そして、ヒートシンク１１の溝１６内に、弾性を有する放熱シート１７（放熱部材）が設けられている。 The metal heat sink 11 (heat radiator) has a flat surface 14 that contacts the heat radiating surface 13 of the semiconductor element 12. Since the heat radiating surface 13 of the semiconductor element 12 is formed by pressing in order to reduce the price, there is a width at the periphery of the heat radiating surface 13 of the semiconductor element 12, specifically, at the outer peripheral end of the heat radiating surface 13. In addition, there are protrusions 15 having a height of several tens of microns. Accordingly, the flat surface 14 of the heat sink 11 is provided with a groove 16 having a width and height that are at least larger than the protrusion 15 at a position corresponding to the protrusion 15 of the semiconductor element 12. A heat radiating sheet 17 (heat radiating member) having elasticity is provided in the groove 16 of the heat sink 11.

これにより、プローブピン１８（押し付け部材）により半導体素子１２をヒートシンク１１に押し付けると、半導体素子１２の突起部１５が放熱シート１７に沈み込むため、半導体素子１２の放熱面１３とヒートシンク１１の平面１４は、突起部１５により妨げられることなく面同士で接触する。また、半導体素子１２の放熱面１３とヒートシンク１１の平面１４は、放熱シート１７を介さず均一に接触される。従って、半導体素子１２からの放熱効率を向上させることができる。よって、本実施の形態に係る半導体用冷却装置を半導体テスト装置に用いれば、発熱する半導体素子を精度良くテストすることができる。なお、放熱面１３と平面１４との面接触により十分な放熱効率を得られれば放熱シート１７を設けなくてもよい。ただし、放熱効率をより向上させるためには放熱シート１７を設けた方がよいことは言うまでもない。 As a result, when the semiconductor element 12 is pressed against the heat sink 11 by the probe pin 18 (pressing member), the protrusion 15 of the semiconductor element 12 sinks into the heat dissipation sheet 17, so that the heat dissipation surface 13 of the semiconductor element 12 and the flat surface 14 of the heat sink 11. Are in contact with each other without being obstructed by the protrusion 15. Further, the heat radiation surface 13 of the semiconductor element 12 and the flat surface 14 of the heat sink 11 are uniformly contacted without the heat radiation sheet 17 interposed therebetween. Therefore, the heat dissipation efficiency from the semiconductor element 12 can be improved. Therefore, if the semiconductor cooling device according to the present embodiment is used in a semiconductor test device, it is possible to accurately test a semiconductor element that generates heat. Note that the heat dissipation sheet 17 may not be provided if sufficient heat dissipation efficiency can be obtained by surface contact between the heat dissipation surface 13 and the flat surface 14. However, it goes without saying that it is better to provide the heat dissipation sheet 17 in order to further improve the heat dissipation efficiency.

なお、複数のプローブピン１８（押し付け部材）によって、それぞれ半導体素子１２の放熱面１３に対向する加圧面１９の複数のポイントを独立に加圧することが好ましい。これにより、半導体素子１２の放熱面１３の平行度が悪い場合でも、半導体素子１２の放熱面１３をヒートシンク１１の平面１４に均一の力で接触させることができる。 In addition, it is preferable to pressurize several points of the pressurization surface 19 which each opposes the thermal radiation surface 13 of the semiconductor element 12 with the some probe pin 18 (pressing member) independently. Thereby, even when the parallelism of the heat radiation surface 13 of the semiconductor element 12 is poor, the heat radiation surface 13 of the semiconductor element 12 can be brought into contact with the flat surface 14 of the heat sink 11 with a uniform force.

また、ヒートシンク１１の溝１６の平面１４における角部２０を面取り加工又はＲ加工することが好ましい。これにより、安価な加工法を用いてヒートシンク１１の平面１４を形成する場合でも、ヒートシンク１１の平面１４の平坦性を確保することができる。 Further, it is preferable to chamfer or R process the corner portion 20 of the flat surface 14 of the groove 16 of the heat sink 11. Accordingly, even when the flat surface 14 of the heat sink 11 is formed using an inexpensive processing method, the flatness of the flat surface 14 of the heat sink 11 can be ensured.

また、放熱部材として放熱シート１７の替わりにゲルを用いることができる。この場合、突起部１５がゲルに沈み込むときの抵抗が減少する。これにより、半導体素子１２の放熱面１３とヒートシンク１１の平面１４を接触させるためのプローブピン１８による加圧力が少なくなり、より安定な接触を実現することができる。 Moreover, instead of the heat radiating sheet 17, a gel can be used as the heat radiating member. In this case, the resistance when the protrusion 15 sinks into the gel decreases. As a result, the pressure applied by the probe pin 18 for bringing the heat radiation surface 13 of the semiconductor element 12 into contact with the flat surface 14 of the heat sink 11 is reduced, and a more stable contact can be realized.

実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２に係る半導体用冷却装置を示す斜視図である。伸縮性を有するヒートパイプ２１（熱伝導手段）の一端がプローブピン１８に接続されている。そして、ヒートパイプ２１の他端に、金属製の放熱フィン２２（放熱手段）が接続されている。その他の構成は実施の形態１と同様である。これにより、半導体素子１２の加圧面１９からも放熱することができるため、さらに半導体素子からの放熱効率を向上させることができる。 Embodiment 2. FIG.
FIG. 3 is a perspective view showing a semiconductor cooling device according to Embodiment 2 of the present invention. One end of a heat pipe 21 (heat conduction means) having elasticity is connected to the probe pin 18. And the metal heat radiation fin 22 (heat radiation means) is connected to the other end of the heat pipe 21. Other configurations are the same as those of the first embodiment. Thereby, since heat can also be radiated from the pressing surface 19 of the semiconductor element 12, the heat radiation efficiency from the semiconductor element can be further improved.

本発明の実施の形態１に係る半導体用冷却装置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the cooling device for semiconductors concerning Embodiment 1 of this invention. 図１の要部を拡大した斜視図である。It is the perspective view which expanded the principal part of FIG. 本発明の実施の形態２に係る半導体用冷却装置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the cooling device for semiconductors concerning Embodiment 2 of this invention. 従来の半導体用冷却装置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the conventional cooling device for semiconductors.

Explanation of symbols

１１ヒートシンク（放熱体）
１２半導体素子
１３放熱面
１４平面
１５突起部
１６溝
１７放熱シート（放熱部材）
１８プローブピン（押し付け部材）
２０角部
２１ヒートパイプ（熱伝導手段）
２２放熱フィン（放熱手段） 11 Heat sink
12 Semiconductor Element 13 Heat Dissipation Surface 14 Plane 15 Protrusion 16 Groove 17 Heat Dissipation Sheet (Heat Dissipation Member)
18 Probe pin (pressing member)
20 corner 21 heat pipe (heat conduction means)
22 Heat radiation fin (heat radiation means)

Claims

It has a planar contact with the flat radiating surface of the semiconductor device, the width and the protrusion is greater than the groove height position corresponding to the protruding portions existing outer edge of the radiating surface of the semiconductor device in the plan A radiator with
A semiconductor cooling device, comprising: a pressing member that presses the semiconductor element against the heat radiating body to bring the heat radiating surface of the semiconductor element into contact with the flat surface of the heat radiating body .

The semiconductor cooling device according to claim 1, wherein a corner portion of the groove of the heat radiator is chamfered or rounded.

A heat dissipating member having elasticity provided in the groove of the heat dissipating body;
The semiconductor cooling device according to claim 1, wherein the heat radiating member is a heat radiating sheet or a gel.

One end is connected to the pressing member, and heat conduction means having elasticity,
The semiconductor cooling device according to claim 1, further comprising a heat radiating unit connected to the other end of the heat conducting unit.