DE10211926B4 - Wärmeableitungsanordnung eines integrierten Schaltkreises (ICs) - Google Patents

Wärmeableitungsanordnung eines integrierten Schaltkreises (ICs) Download PDF

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Abstract

Wärmeableitungsanordnung eines IC-Gehäuses, aufweisend:
eine mit Durchgangslöchern (14) perforierte Leiterplatte (1), wobei Lötstellen (16) auf der oberen Oberfläche der Leiterplatte (1) entsprechend der Größe des IC-Gehäuses (2) ausgebildet sind und auf der unteren Oberfläche der Leiterplatte (1) jeweils nur angrenzend zu den Durchgangslöchern (14) ausgebildet sind;
ein mit einem Abstand über der oberen Oberfläche der Leiterplatte (1) befestigtes IC-Gehäuse (2), so dass ein Raum zwischen der Leiterplatte (1) und dem IC-Gehäuse (2) gebildet ist;
Lot (17), das den Raum zwischen der Leiterplatte (1) und dem IC-Gehäuse (2) sowie die Durchgangslöcher (14) ausfüllt und ausgehärtet ist und mit dem IC-Gehäuse (2) in Kontakt ist, wobei mit dem Lot (17) Lotvorsprünge an der unteren Oberfläche der Leiterplatte (1) ausgebildet sind, die jeweils den Lötstellen (16) entsprechen.

Description

  • Die Erfindung schafft einen integrierten Schaltkreis (IC) für elektronische Geräte, wie Fernsehgeräte, und insbesondere eine Wärmeableitungsanordnung eines ICs, bei der Lot als Ersatz für eine herkömmliche Wärmesenke verwendet wird, um so die von dem auf einer Leiterplatte befestigten IC erzeugte Wärme abzuleiten, wodurch die Installation einer Wärmesenke beseitigt und der Montageprozess vereinfacht wird.
  • Wie Fachleuten bekannt, ist eine Mehrzahl von gehäusten kleinen ICs mit unterschiedlichen Funktionen und Aufgaben auf einer Leiterplatte montiert, die in elektrischen Geräten, wie Fernsehgeräten, verwendet wird. Die wärme wird durch den Stromfluss in der Leiterplatte und den ICs während des Betriebs der ICs erzeugt.
  • Die erzeugte Wärme muss geeignet zeitgerecht abgeleitet werden, um einen korrekten Betrieb des Gerätes sicherzustellen. Die unzureichende Wärmeableitung der von den ICs erzeugten Wärme kann zu einem Wärmeanstieg führen und ferner eine Fehlfunktion verursachen oder zu schweren Fehlern zusammengebauter Produkte führen. Daher wird eine Wärmesenke zum Ableiten der erzeugten Wärme auf den ICs montiert.
  • 1 stellt eine Explosionsansicht einer Wärmeableitungsanordnung eines herkömmlichen ICs dar.
  • Unter Bezugnahme auf 1 weist die herkömmliche Wärmeableitungsanordnung eines ICs eine Leiterplatte 1, einen IC 2, der auf der oberen Oberfläche der Leiterplatte 1 befestigt ist, eine Wärmesenke 3, die auf der oberen aktiven Oberfläche des ICs 2 angebracht ist, und ein doppelseitiges Klebeband 4 zum Befestigen der Wärmesenke auf der oberen aktiven Oberfläche des ICs 2 auf.
  • Bei der Wärmesenke 3 wird ein natürliches Luftkühlverfahren angewendet. Daher weist die Wärmesenke 3, wie in 1 gezeigt, eine gefaltete Struktur oder eine Mehrzahl von Nuten auf, um die Oberfläche für die Wärmeableitung zu maximieren und den IC 2 effektiver zu kühlen.
  • Ferner ist die Wärmesenke 3 wünschenswerterweise in den IC 2 integriert, um die Wärme unmittelbar und effektiv abzuleiten. Da jedoch in dem IC 2 eine Mehrzahl von Schaltkreisen auf der oberen aktiven Oberfläche ausgebildet ist, wird das doppelseitige Klebeband 4 verwendet, um die Schaltkreise der oberen aktiven Oberfläche des ICs 2 zu schützen und die von dem IC 2 erzeugte Wärme abzuleiten.
  • 2 ist eine Querschnittsansicht der herkömmlichen Wärmeableitungsanordnung des ICs.
  • Unter Bezugnahme auf 2 wird die von dem IC 2 erzeugte Wärme mittels des doppelseitigen Klebebandes 4 auf die Wärmesenke 3 übertragen.
  • Die zu der Wärmesenke 3 übertragene Wärme wird über eine Grenzfläche zwischen der Wärmesenke und der Luft in die Luft abgeleitet.
  • Bei der vorgenannten herkömmlichen Wärmeableitungsanordnung des ICs 2 wird die Wärme durch die Wärmesenke 3 hindurch abgeleitet.
  • Jedoch ist solch eine herkömmliche Wärmeableitungsanordnung in seiner Anwendung auf ICs mit Mikrogehäusen beschränkt. Ferner ist die Wärmesenke 3 der herkömmlichen Wärmeableitungsanordnung auf der oberen aktiven Oberfläche des ICs 2 befestigt, wodurch die Effektivität der Platzausnutzung verschlechtert wird.
  • Ferner sind bei der herkömmlichen Wärmeableitungsanordnung zusätzliche Kosten zum Herstellen solch einer Wärmesenke erforderlich.
  • Ferner ist bei der herkömmlichen Wärmeableitungsanordnung der Schritt zum Befestigen der Wärmesenke mit dem IC erforderlich, womit sich die Produktionskosten erhöhen und die ökonomische Effizienz sinkt.
  • Aus dem Dokument DE 197 52 797 A1 ist eine Kühlvorrichtung bekannt, bei der eine Leiterplatte eine Metallisierung auf der Vorder- und Rückseite und in Durchgangslöchern aufweist, und mindestens eine Wärmeleitplatte auf der Rückseite angeordnet ist, wobei ein Bauelement mittels Lot-Materials in den Durchgangslöchern mit der mindestens einen Wärmeleitplatte verbunden ist.
  • US 5 340 947 A offenbart Durchgangslöcher zur Wärmeableitung, wobei die Durchgangslöcher mit Metall beschichtet sind und in den Durchgangslöcher Kupfer elektrolytisch abgeschieden ist.
  • Daher ist es hinsichtlich der oben genannten Probleme Aufgabe der Erfindung, eine Wärmeableitungsanordnung bereitzustellen, um die von dem auf einer Leiterplatte befestigten IC erzeugte Wärme abzuleiten, wodurch die Montage einer Wärmesenke beseitigt und der Montageprozess vereinfacht wird.
  • Gemäß der Erfindung können die oben angegebenen Probleme mittels Bereitstellens einer Wärmeableitungsanordnung eines IC-Gehäuses gelöst werden, wobei diese Anordnung eine mit Durchgangslöchern versehene Leiterplatte, wobei Lötstellen auf der oberen Oberfläche der Leiterplatte entsprechend der Größe des IC-Gehäuses ausgebildet sind und auf der unteren Oberfläche der Leiterplatte jeweils nur angrenzend zu den Durchgangslöchern ausgebildet sind, ein mit Abstand über der oberen Oberfläche der Leiterplatte befestigtes IC-Gehäuse, so dass ein Raum zwischen der Leiterplatte und dem IC-Gehäuse gebildet ist, und Lot, das den Raum zwischen der Leiterplatte und dem IC-Gehäuse sowie die Durchgangslöcher ausfüllt und ausgehärtet ist und mit dem IC-Gehäuse in Kontakt ist, aufweist. Mit dem Lot sind Lotvorsprünge an der unteren Oberfläche der Leiterplatte ausgebildet, die jeweils den Lötstellen entsprechen.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie nicht die Erfindung zeigende Beispiele werden nachstehend mit Bezug auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
  • 1 ist eine perspektivische Explosionsansicht einer Wärmeableitungsanordnung eines herkömmlichen ICs.
  • 2 ist eine Querschnittsansicht der herkömmlichen Wärmeableitungsanordnung des ICs.
  • 3 ist eine Querschnittsansicht einer Wärmeableitungsanordnung eines ICs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • 4 ist eine Querschnittsansicht der Wärmeableitungsanordnung des ICs von 3 in einem Zustand, in dem sie mit Lot ausgefüllt ist.
  • 5 ist eine Querschnittsansicht einer weiteren Wärmeableitungsanordnung eines ICs.
  • 6 ist eine Querschnittsansicht der Wärmeableitungsanordnung des ICs von 5 in einem Zustand, in dem sie mit Lot ausgefüllt ist.
  • 7 ist eine Querschnitts-Explosionsansicht einer weiteren Wärmeableitungsanordnung eines ICs.
  • 8 ist eine Querschnittsansicht der Wärmeableitungsanordnung des ICs von 7 in einem Zustand, in dem sie mit Lot ausgefüllt ist.
  • 3 ist eine Querschnittsansicht einer Wärmeableitungsanordnung eines ICs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Unter Bezugnahme auf 3 und 4 weist die Wärmeableitungs-Anordnung gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung eine mit einer Mehrzahl von Durchgangslöchern 14 versehene Leiterplatte 1, auf der Leiterplatte 1 mittels Beschichtens und Strukturierens einer dünnen Kupferschicht ausgebildete Lötstellen 16, einen auf der oberen Oberfläche der Leiterplatte 1 befestigten und den Lötstellen 16 gegenüberliegenden gehäusten kleinen IC 2 sowie ein einen Raum zwischen der Leiterplatte 1 und dem IC 2 durch die Durchgangslöcher 14 hindurch ausfüllendes und ausgehärtetes Lot 17 auf.
  • Die Anzahl der Durchgangslöcher 14 wird durch die Fläche der Lötstellen 16 und die Größe des ICs 2 bestimmt.
  • Wie oben beschrieben, sind die Lötstellen 16 dünne Kupfer-Strukturen auf der Leiterplatte 1. Das Lot 17 ist mit den Lötstellen 16 gekuppelt.
  • Die Lötstellen 16 sind sowohl an den oberen Oberflächen der Durchgangslöcher 14 als auch an der oberen Oberfläche der Leiterplatte 1 nur angrenzend zu den Durchgangslöchern 14 ausgebildet.
  • Ferner können die Lötstellen 16 an den Innenseiten der Durchgangslöcher 14 ausgebildet sein, wodurch diese effektiv mit dem Lot 17 ausgefüllt werden.
  • Bevorzugt weist das Durchgangsloch 14 gemäß vielen experimentellen Testergebnissen einen Durchmesser von etwa 0,5 mm bis 1,0 mm auf, um effektiver mit dem Lot 17 ausgefüllt zu werden.
  • Das Lot 17 kann ein bestimmtes Verbindungsmaterial sein, hergestellt aus Blei (Pb), Zinn (Sn), Zink (Zn), etc.
  • Der Betrieb dieses Ausführungsbeispiels der Erfindung wird nachstehend beschrieben.
  • Nach dem Befestigen des ICs 2 auf der oberen Oberfläche der mit den Lötstellen 16 versehenen Leiterplatte 1 wird das Lot 17 über die Durchgangslöcher 14 auf die Leiterplatte 1 aufgebracht.
  • Das Verfahren zum Ausfüllen mit dem Lot 17 wird nachstehend beschrieben.
  • Die untere Oberfläche der Leiterplatte 1, auf deren oberen Oberfläche der IC 2 befestigt ist, wird mit der oberen Oberfläche eines Lot-Behälters in Kontakt gebracht, der mit dem Lot 17 gefüllt ist.
  • Dann wird das Lot 17 durch die Durchgangslöcher 14 der Leiterplatte 1 mittels dessen Oberflächenspannung eingebracht.
  • Das eingebrachte Lot 17 füllt den Raum zwischen der Leiterplatte 1 und dem IC 2 aus. Das ausfüllende Lot wird ausgehärtet und wird mit den Lötstellen 16 und der unteren Oberfläche des ICs 2 integriert.
  • Ferner ist das Lot 17 mittels dessen Oberflächenspannung an die Lötstellen 16 angebracht, die an der unteren Oberfläche der Durchgangslöcher 14 aufgebracht sind.
  • 4 ist eine Querschnittsansicht der Wärmeableitungsanordnung des ICs von 3 in einem Zustand, in dem sie mit Lot ausgefüllt ist.
  • Unter Bezugnahme auf 4 wird nachstehend ein Prozess zum Ableiten der Wärme mittels der Wärmeableitungsanordnung gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
  • Die von dem IC 2 erzeugte Wärme wird zu einem ersten Abschnitt des aus Metall hergestellten Lots 17 übertragen, der unterhalb des ICs 2 positioniert ist.
  • Die übertragene Wärme wird dann zu einem zweiten Abschnitt des Lots 17, der innerhalb der Durchgangslöcher 14 positioniert ist, und zu einem dritten Abschnitt des Lots 17 übertragen, der mit den Lötstellen 16 an den Durchgangslöchern 14 der unteren Oberfläche der Leiterplatte 1 gekuppelt ist.
  • Der dritte Abschnitt des Lots 17, der mit den Lötstellen 16 an den Durchgangslöchern 14 der unteren Oberfläche der Leiterplatte 1 gekuppelt ist, dient als Wärmesenke. Das heißt, dass die von dem IC 2 erzeugte Wärme über eine Grenzfläche zwischen dem dritten Abschnitt des Lots 17 und der Luft in die Luft abgeleitet wird.
  • 5 ist eine Querschnittsansicht einer weiteren nicht beanspruchten Wärmeableitungsanordnung eines ICs.
  • Abweichend von dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel in 3 sind die Lötstellen 16 bei dieser Wärmeableitungsanordnung in 5 nicht nur an der oberen Oberfläche der Leiterplatte 1 und dem angrenzenden Bereich zu den Durchgangslöchern 14 ausgebildet, sondern ebenfalls an der unteren Oberfläche der Leiterplatte 1.
  • Da die Lötstellen 16 an der unteren Oberfläche der Leiterplatte 1 ausgebildet sind, wird der belötete Bereich, d. h. die Wärme ableitende Fläche, vergrößert, wodurch die Effizienz der Wärmeableitung erhöht wird.
  • 6 ist eine Querschnittsansicht der Wärmeableitungsanordnung des ICs von 5 in einem Zustand, in dem sie mit Lot ausgefüllt ist.
  • Wie oben beschrieben ist das Lot 17, da die Lötstellen 16 nicht nur an der oberen Oberfläche der Leiterplatte und den angrenzenden Durchgangslöchern 14 ausgebildet sind, sondern ebenfalls an der unteren Oberfläche der Leiterplatte 1, über einen größeren Bereich der unteren Oberfläche der Leiterplatte 1 ausgebildet, verglichen mit dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel von 4.
  • Daher erhöht sich der Effekt der Wärmeableitung, da der belötete Bereich vergrößert ist.
  • 7 ist eine Querschnitts-Explosionsansicht einer weiteren nicht beanspruchten Wärmeableitungsanordnung eines ICs.
  • Die Wärmeableitungsanordnung eines entsprechenden Beispiels weist die mit den Durchgangslöchern 14 versehene Leiterplatte 1, Lötstellen 16, die auf der Leiterplatte 1 mittels Beschichtens und Strukturierens einer dünnen Kupferschicht ausgebildet sind, einen gehäusten kleinen IC 2, der auf der oberen Oberfläche der Leiterplatte 1 und gegenüberliegend zu den Lötstellen 16 befestigt ist, einen Wärmeleiter 19, der an der unteren Oberfläche des ICs 2 durch die Durchgangslöcher hindurch installiert ist, und ein Lot 17 auf, das mit den Lötstellen 16 verbunden ist.
  • Bevorzugt ist der Wärmeleiter 19 aus Aluminium (Al) hergestellt, das eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist.
  • Der Wärmeleiter 19 weist eine Mehrzahl von Lötfahnen 20 auf, die von dessen unterer Oberfläche hervorstehen. Die Lötfahnen 20 werden in die Durchgangslöcher 14 der Leiterplatte 1 eingeführt.
  • Die obere Oberfläche des Wärmeleiters 19 kann mit der unteren Oberfläche des ICs 2 mittels des doppelseitigen, Klebebandes 4 gekuppelt werden.
  • Der Wärmeleiter 19 kann in verschiedenen Formen ausgebildet sein, insbesondere einer Quadratform, wenn die Lötfahnen 20 entfernt sind.
  • Die Lötstellen 16 können als Schnittstelle zwischen dem Wärmeleiter 19 und der Leiterplatte 1, d. h. der oberen Oberfläche der Leiterplatte 1, ausgebildet sein, wodurch der Wärmeleiter 19 mit der Leiterplatte 1 fester gekuppelt ist.
  • 8 zeigt eine Querschnittsansicht der Wärmesableitungsanordnung des ICs von 7 in einem Zustand, in dem sie mit Lot ausgefüllt ist.
  • Der Wärmeleiter 19 ist zwischen dem IC 2 und der Leiterplatte 1 montiert.
  • Die untere Oberfläche der Leiterplatte 1 wird mit der oberen Oberfläche des Lot-Behälters in Kontakt gebracht, der mit dem Lot 17 gefüllt ist. Dann füllt das Lot 17 die Durchgangslöcher 14 aus und wird mit den Lötstellen 16 der Durchgangslöcher 14 mittels der Oberflächenspannung des Lots 17 an der unteren Oberfläche der Leiterplatte 1 gekuppelt und ausgehärtet.
  • Unter Bezugnahme auf 8 wird nachstehend ein Prozess zum Ableiten von Wärme mittels der Wärmeableitungsanordnung aus 7 beschrieben.
  • Die von dem IC 2 erzeugte Wärme wird zu dem Wärmeleiter 19 übertragen, der mit der unteren Oberfläche des ICs 2 gekuppelt ist.
  • Die übertragene Wärme wird dann zu einem Abschnitt des Lots 17, der innerhalb der Durchgangslöcher 14 unter dem Wärmeleiter 19 positioniert ist, und einen anderen Abschnitt des Lots 17 übertragen, der mit den Lötstellen 16 an den Durchgangslöchern 14 der unteren Oberfläche der Leiterplatte 1 positioniert ist.
  • Der Abschnitt des Lots 17, der mit den Lötstellen 16 an den Durchgangslöchern 14 der unteren Oberfläche der Leiterplatte 1 gekuppelt ist, dient als Wärmesenke. Das heißt, die von dem IC 2 erzeugte Wärme wird an der Grenzfläche zwischen einem Abschnitt des Lots 17 und der Luft in die Luft abgeleitet.
  • Wie in der obigen Beschreibung offensichtlich ist, wird durch die Erfindung eine Wärmeableitungsanordnung bereitgestellt, die bei einem gehäusten kleinen IC 2 als Ersatz für eine herkömmliche Wärmesenke verwendet werden kann, um die von dem IC 2 erzeugte Wärme abzuleiten.

Claims (2)

  1. Wärmeableitungsanordnung eines IC-Gehäuses, aufweisend: eine mit Durchgangslöchern (14) perforierte Leiterplatte (1), wobei Lötstellen (16) auf der oberen Oberfläche der Leiterplatte (1) entsprechend der Größe des IC-Gehäuses (2) ausgebildet sind und auf der unteren Oberfläche der Leiterplatte (1) jeweils nur angrenzend zu den Durchgangslöchern (14) ausgebildet sind; ein mit einem Abstand über der oberen Oberfläche der Leiterplatte (1) befestigtes IC-Gehäuse (2), so dass ein Raum zwischen der Leiterplatte (1) und dem IC-Gehäuse (2) gebildet ist; Lot (17), das den Raum zwischen der Leiterplatte (1) und dem IC-Gehäuse (2) sowie die Durchgangslöcher (14) ausfüllt und ausgehärtet ist und mit dem IC-Gehäuse (2) in Kontakt ist, wobei mit dem Lot (17) Lotvorsprünge an der unteren Oberfläche der Leiterplatte (1) ausgebildet sind, die jeweils den Lötstellen (16) entsprechen.
  2. Wärmeableitungsanordnung des ICs gemäß Anspruch 1, wobei die Durchgangslöcher (14) jeweils einen Durchmesser von etwa 0,5 mm bis 1,0 mm aufweisen.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100415821B1 (ko) * 2001-06-29 2004-01-24 삼성전자주식회사 히트 싱크를 구비한 전력반도체 모듈
US7361844B2 (en) * 2002-11-25 2008-04-22 Vlt, Inc. Power converter package and thermal management
US7109573B2 (en) * 2003-06-10 2006-09-19 Nokia Corporation Thermally enhanced component substrate
DE102004015929A1 (de) * 2004-03-31 2005-07-07 Infineon Technologies Ag Elektronisches Bauteil
DE102004042563A1 (de) * 2004-09-02 2006-03-23 Infineon Technologies Ag Halbleiter-Bauelement mit verbesserter Wärmeableitung
DE102005047026A1 (de) * 2005-09-30 2007-04-05 Siemens Ag Leiterplatte und Verfahren zu deren Herstellung
JP4770514B2 (ja) * 2006-02-27 2011-09-14 株式会社デンソー 電子装置
WO2007142273A1 (ja) * 2006-06-08 2007-12-13 International Business Machines Corporation 高熱伝導で柔軟なシート
JP5142119B2 (ja) * 2006-09-20 2013-02-13 住友電装株式会社 放熱構造を備えたプリント基板の製造方法および該方法で製造されたプリント基板の放熱構造
CN201038143Y (zh) * 2006-11-23 2008-03-19 番禺得意精密电子工业有限公司 散热器
US8405115B2 (en) * 2009-01-28 2013-03-26 Maxim Integrated Products, Inc. Light sensor using wafer-level packaging
TWI401017B (zh) * 2010-05-25 2013-07-01 Sunonwealth Electr Mach Ind Co 散熱模組之結合方法
CN102264213B (zh) * 2010-05-28 2014-04-02 建准电机工业股份有限公司 散热模块的结合方法
TWI479983B (zh) * 2011-06-23 2015-04-01 Mstar Semiconductor Inc 一體成型的鰭片式散熱裝置
CN102497767A (zh) * 2011-12-16 2012-06-13 上海阿卡得电子有限公司 表面贴装元器件的吸热泵
AU2013201130B2 (en) 2012-02-29 2014-12-11 Robert Bosch (Australia) Pty Ltd Printed circuit board
FR2999459B1 (fr) * 2012-12-19 2015-05-29 Valeo Systemes Thermiques Procede de brasage d'un circuit imprime
JP6252000B2 (ja) * 2013-07-09 2017-12-27 三菱電機株式会社 基板
US9431317B2 (en) * 2013-11-07 2016-08-30 Cisco Technology, Inc. Power doubler amplifier module with improved solder coverage between a heat sink and a thermal pad of a circuit package
US9609739B2 (en) * 2015-03-10 2017-03-28 Kabushiki Kaisha Toshiba Electronic device
DE102016219423A1 (de) * 2016-10-06 2018-04-12 Robert Bosch Gmbh Anordnung
JP2019125643A (ja) * 2018-01-15 2019-07-25 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 半導体素子、実装基板、半導体装置および半導体装置の製造方法
DE102019215644A1 (de) * 2019-10-11 2021-04-15 Robert Bosch Gmbh Elektronische Baugruppe, insbesondere für Elektrofahrzeuge oder Hybridfahrzeuge

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3843787A1 (de) * 1988-12-24 1990-07-05 Standard Elektrik Lorenz Ag Verfahren und leiterplatte zum montieren eines halbleiter-bauelements
DE4107312A1 (de) * 1991-03-07 1992-09-10 Telefunken Electronic Gmbh Montageanordnung von halbleiterbauelementen auf einer leiterplatte
JPH05326761A (ja) * 1992-05-15 1993-12-10 Fujitsu Ltd 熱伝導スペーサーの実装構造
US5340947A (en) * 1992-06-22 1994-08-23 Cirqon Technologies Corporation Ceramic substrates with highly conductive metal vias
US5533256A (en) * 1994-07-22 1996-07-09 International Business Machines Corporation Method for directly joining a chip to a heat sink
US5708566A (en) * 1996-10-31 1998-01-13 Motorola, Inc. Solder bonded electronic module
DE19752797A1 (de) * 1997-11-28 1999-06-10 Bosch Gmbh Robert Kühlvorrichtung für ein auf einer Leiterplatte angeordnetes, wärmeerzeugendes Bauelement
DE19910500A1 (de) * 1999-03-10 2000-10-05 Bosch Gmbh Robert Elektrisches Gerät

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3777220A (en) * 1972-06-30 1973-12-04 Ibm Circuit panel and method of construction
US4396936A (en) * 1980-12-29 1983-08-02 Honeywell Information Systems, Inc. Integrated circuit chip package with improved cooling means
JPH0451597A (ja) * 1990-06-20 1992-02-20 Hitachi Ltd 放熱型高密度プリント配線板
JPH04336451A (ja) * 1991-05-14 1992-11-24 Fujitsu Ltd 半導体チップの実装構造
JPH05198696A (ja) * 1992-01-20 1993-08-06 Fujitsu Ltd 半導体チップの実装構造
JPH05235496A (ja) * 1992-02-26 1993-09-10 Hitachi Chem Co Ltd 金属板付きプリント配線板
US5699610A (en) * 1994-04-22 1997-12-23 Nec Corporation Process for connecting electronic devices
JPH10135383A (ja) * 1996-10-30 1998-05-22 Canon Inc 電子部品搭載基板およびこれを備えた電子機器
US6117705A (en) * 1997-04-18 2000-09-12 Amkor Technology, Inc. Method of making integrated circuit package having adhesive bead supporting planar lid above planar substrate
TW399309B (en) * 1998-09-30 2000-07-21 World Wiser Electronics Inc Cavity-down package structure with thermal via

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3843787A1 (de) * 1988-12-24 1990-07-05 Standard Elektrik Lorenz Ag Verfahren und leiterplatte zum montieren eines halbleiter-bauelements
DE4107312A1 (de) * 1991-03-07 1992-09-10 Telefunken Electronic Gmbh Montageanordnung von halbleiterbauelementen auf einer leiterplatte
JPH05326761A (ja) * 1992-05-15 1993-12-10 Fujitsu Ltd 熱伝導スペーサーの実装構造
US5340947A (en) * 1992-06-22 1994-08-23 Cirqon Technologies Corporation Ceramic substrates with highly conductive metal vias
US5533256A (en) * 1994-07-22 1996-07-09 International Business Machines Corporation Method for directly joining a chip to a heat sink
US5708566A (en) * 1996-10-31 1998-01-13 Motorola, Inc. Solder bonded electronic module
DE19752797A1 (de) * 1997-11-28 1999-06-10 Bosch Gmbh Robert Kühlvorrichtung für ein auf einer Leiterplatte angeordnetes, wärmeerzeugendes Bauelement
DE19910500A1 (de) * 1999-03-10 2000-10-05 Bosch Gmbh Robert Elektrisches Gerät

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Publication number Publication date
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