JP2000156583A - Cooling system and cooling method for semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の冷却シ
ステムおよび冷却方法に係り、特に、電子計算機に用い
られる半導体素子の冷却技術に好適に適用される冷却シ
ステムおよび冷却方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cooling system and a cooling method for a semiconductor device, and more particularly to a cooling system and a cooling method suitably applied to a technique for cooling a semiconductor element used in an electronic computer.
【０００２】[0002]
【従来の技術】電子計算機に用いられる半導体素子の冷
却技術では、冷却すべき半導体素子がＣＭＯＳ素子であ
る場合には、その性能が温度によって変化することが知
られている。ＣＭＯＳ素子では低温化することによって
動作速度が速くなるため、チップ面上に形成された素子
を低温に保ち、素子の動作速度を加速することが行われ
ている。2. Description of the Related Art In a semiconductor element cooling technique used in an electronic computer, it is known that when a semiconductor element to be cooled is a CMOS element, its performance changes with temperature. Since the operating speed of a CMOS device is increased by lowering the temperature, the device formed on a chip surface is kept at a low temperature to accelerate the operating speed of the device.
【０００３】半導体装置内に冷凍装置を内蔵した例とし
て、特開平６−１１９０８３号公報では、蒸発器を通過
した冷却風を内部に設置したファンによってＣＰＵボー
ドに流し、低温空気によりＣＰＵボードを間接的に冷却
している。この例では、各部の温度を検出し、その検出
温度から冷凍機ユニットの制御を行っている。As an example in which a refrigeration apparatus is built in a semiconductor device, Japanese Patent Laid-Open Publication No. 6-119083 discloses that a cooling air passing through an evaporator is caused to flow to a CPU board by a fan installed therein, and the CPU board is indirectly cooled by low-temperature air. Cooling. In this example, the temperature of each section is detected, and the refrigerator unit is controlled based on the detected temperatures.
【０００４】また、特開平７−１１５１５４号公報に
は、半導体素子に冷媒を直接接触させる冷却システム、
および、冷却プレートを冷媒配管で冷凍機ユニットと接
続し、その冷却プレートを半導体素子に熱的に接続させ
る冷却システムが開示されている。Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 7-115154 discloses a cooling system in which a refrigerant is brought into direct contact with a semiconductor element.
Further, a cooling system is disclosed in which a cooling plate is connected to a refrigerator unit by a refrigerant pipe, and the cooling plate is thermally connected to the semiconductor element.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術におい
て、半導体モジュールに搭載される半導体チップを低温
に保ち高速化するために、半導体モジュールに冷凍機ユ
ニットの蒸発器を取り付けて冷却する場合、次のような
問題が生じる。In the above-mentioned prior art, in order to keep a semiconductor chip mounted on a semiconductor module at a low temperature and to increase the speed thereof, the semiconductor module is cooled by attaching an evaporator of a refrigerator unit to the semiconductor module. The following problems occur.
【０００６】ＣＭＯＳコンピュータでは、演算処理量に
よって半導体モジュールの消費電力が時間的に変動する
というＣＭＯＳ固有の特徴がある。従来例においても、
各部の温度を検出して、その検出温度から冷凍機ユニッ
トを制御するという方法は開示されているが、ＣＭＯＳ
コンピュータの場合、半導体モジュールの消費電力変動
は極めて速い現象であり、熱容量による遅れを伴う温度
情報では、正確な消費電力変動を検出できない。A CMOS computer has a unique feature that the power consumption of a semiconductor module varies with time depending on the amount of arithmetic processing. In the conventional example,
A method of detecting the temperature of each part and controlling the refrigerator unit from the detected temperature has been disclosed.
In the case of a computer, fluctuations in power consumption of a semiconductor module are extremely fast, and accurate fluctuations in power consumption cannot be detected with temperature information that is delayed by heat capacity.
【０００７】さらに、冷凍機ユニットの制御は大きな時
定数を持っており、温度変化で冷凍機ユニットを制御す
る方法だけでは、半導体モジュールの消費電力変動には
とても追いつかない。その結果、半導体モジュールの発
熱量と蒸発器の冷力（冷却能力）との間にズレが生じ、
蒸発器に一時的に未蒸発の液が発生する。この未蒸発液
が圧縮機に吸入され、圧縮機の故障を招くなど、冷凍機
ユニットの信頼性に悪影響を及ぼす恐れがある。Further, the control of the refrigerator unit has a large time constant, and the method of controlling the refrigerator unit by changing the temperature alone cannot keep up with fluctuations in the power consumption of the semiconductor module. As a result, a gap is generated between the calorific value of the semiconductor module and the cooling power (cooling capacity) of the evaporator,
Unevaporated liquid is temporarily generated in the evaporator. This unevaporated liquid is sucked into the compressor, which may cause a failure of the compressor, which may adversely affect the reliability of the refrigerator unit.
【０００８】本発明が解決しようとする課題は、ＣＭＯ
Ｓコンピュータに固有な半導体モジュールの消費電力変
動に十分追従できる制御系を備えることにより、冷凍機
ユニットの信頼性を確保しながら、半導体チップを低温
に保つことができ、かつ、コンパクトな半導体装置の冷
却システムおよび冷却方法を提供することである。[0008] The problem to be solved by the present invention is the CMO
By providing a control system that can sufficiently follow the power consumption fluctuation of the semiconductor module unique to the S computer, the semiconductor chip can be kept at a low temperature while the reliability of the refrigerator unit is ensured, and a compact semiconductor device is provided. It is to provide a cooling system and a cooling method.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の冷却システムは、冷凍機ユニットの蒸発器
を半導体モジュールに取り付けて冷却する構造の半導体
装置の冷却システムにおいて、前記半導体モジュールの
発熱量と前記蒸発器の冷力との差を補完する補完手段を
有することを特徴とするものである。In order to solve the above-mentioned problems, a cooling system according to the present invention is a cooling system for a semiconductor device having a structure in which an evaporator of a refrigerator unit is mounted on a semiconductor module for cooling. And a compensating means for compensating for the difference between the calorific value of the evaporator and the cooling power of the evaporator.
【００１０】具体的には種々考えられるが、例えば、半
導体モジュールの消費電力変動を検出する電力検出装
置、電力検出装置からの信号を入力とする制御装置を設
けるとともに、この制御装置によって制御される加熱装
置、または冷却装置、またはその両方を蒸発器またはモ
ジュール内部に設け、加熱装置の加熱量、または冷却装
置の冷却量を蒸発器への熱負荷が一定になるように制御
した。Although there are various concrete examples, for example, a power detection device for detecting fluctuations in power consumption of the semiconductor module and a control device for inputting a signal from the power detection device are provided and controlled by the control device. A heating device and / or a cooling device were provided inside the evaporator or the module, and the heating amount of the heating device or the cooling amount of the cooling device was controlled so that the heat load on the evaporator was constant.
【００１１】また、半導体モジュールの消費電力変動に
よって、蒸発器またはモジュール内部に設けられた加熱
装置または冷却装置を制御すると同時に、冷凍機ユニッ
トの圧縮機および減圧装置も制御し、加熱装置または冷
却装置の加熱量または冷却量を、蒸発器の熱負荷が冷凍
機ユニットの冷却能力に一致するように制御した。In addition, the heating device or the cooling device provided inside the evaporator or the module is controlled by the fluctuation of the power consumption of the semiconductor module, and at the same time, the compressor and the decompression device of the refrigerator unit are controlled. Was controlled such that the heat load of the evaporator matched the cooling capacity of the refrigerator unit.
【００１２】[0012]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照して説明する。図１に、本発明の一実施形態を
示す。基板１上に単数または複数の半導体チップ２が搭
載され、モジュールキャップ３で封止される。半導体チ
ップ面上には多数のＣＭＯＳ素子が形成されている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. One or more semiconductor chips 2 are mounted on a substrate 1 and sealed with a module cap 3. Many CMOS elements are formed on the semiconductor chip surface.
【００１３】半導体チップ２とモジュールキャップ３の
間には、熱を伝えるために、グリースや組み合わせフィ
ン状体などの伝熱体４が設けられている。基板１、半導
体チップ２、モジュールキャップ３、および伝熱体４な
どで、一つの半導体モジュールが構成される。A heat transfer member 4 such as grease or a combination of fins is provided between the semiconductor chip 2 and the module cap 3 for transferring heat. One semiconductor module is composed of the substrate 1, the semiconductor chip 2, the module cap 3, the heat conductor 4, and the like.
【００１４】半導体モジュールへの給電は電源５により
行う。電源５には半導体モジュールに給電した電力を検
出するための電力検出装置として、半導体モジュールへ
給電する電流値や電圧値を検出する電力検出器６が設け
られている。モジュールキャップ３には冷凍機ユニット
の蒸発器７が取り付けられている。The power supply to the semiconductor module is performed by the power supply 5. The power supply 5 is provided with a power detector 6 for detecting a current value or a voltage value for supplying power to the semiconductor module, as a power detection device for detecting power supplied to the semiconductor module. The evaporator 7 of the refrigerator unit is attached to the module cap 3.
【００１５】冷凍機ユニットは蒸発器７、圧縮機８、凝
縮器９、および減圧装置としての膨張弁１０から成る。
蒸発器７には加熱装置として電気ヒータ１１が取り付け
られる。電気ヒータ１１は電力検出器６からの信号を入
力するコントローラ１２によって制御される。The refrigerator unit comprises an evaporator 7, a compressor 8, a condenser 9, and an expansion valve 10 as a pressure reducing device.
An electric heater 11 is attached to the evaporator 7 as a heating device. The electric heater 11 is controlled by a controller 12 that inputs a signal from the power detector 6.
【００１６】以上、本実施形態の構成について述べた
が、次に、本実施形態の作用について説明する。半導体
チップ２で発生した熱は伝熱体４を介してモジュールキ
ャプ３に伝えられ、さらに蒸発器７に伝えられる。蒸発
器７の蒸発温度を十分低く設定することにより、半導体
チップ２の温度を低く保つ。半導体チップ２上に形成さ
れるＣＭＯＳ素子は低温化することによって高速化され
る。The configuration of the present embodiment has been described above. Next, the operation of the present embodiment will be described. The heat generated in the semiconductor chip 2 is transmitted to the module cap 3 via the heat conductor 4 and further transmitted to the evaporator 7. By setting the evaporation temperature of the evaporator 7 sufficiently low, the temperature of the semiconductor chip 2 is kept low. The speed of the CMOS device formed on the semiconductor chip 2 is increased by lowering the temperature.
【００１７】先に述べたように、ＣＭＯＳ素子を搭載し
た半導体チップの場合、その発熱量は時間とともに変動
し、したがって、半導体モジュールの発熱量も時間とと
もに変動する。今、冷凍機ユニットの冷却能力を半導体
モジュールの最大発熱量に合わせたとすると、半導体モ
ジュールの発熱量が減少した場合、蒸発器７で冷媒が蒸
発し切らず、未蒸発の液が圧縮機８に吸入され、圧縮機
の故障を招くという好ましくない事態が発生する。As described above, in the case of a semiconductor chip on which a CMOS element is mounted, the heat value of the semiconductor chip varies with time, and therefore, the heat value of the semiconductor module also varies with time. Now, assuming that the cooling capacity of the refrigerator unit is adjusted to the maximum heat value of the semiconductor module, when the heat value of the semiconductor module decreases, the refrigerant does not completely evaporate in the evaporator 7 and the unevaporated liquid flows to the compressor 8. An undesired situation occurs in which the suction is caused and the compressor fails.
【００１８】これを避けるために本実施形態では、半導
体モジュールの発熱量と蒸発器の冷力との差を補完する
補完手段を設けた。すなわち、電力検出器６によって半
導体モジュールの発熱量の変化を検出し、それによって
コントローラ１２を介して電気ヒータ１１の加熱量を制
御し、蒸発器７への熱負荷が常に一定になるようにして
いる（図２参照）。In order to avoid this, in the present embodiment, a complementing means for complementing the difference between the heat value of the semiconductor module and the cooling power of the evaporator is provided. That is, the power detector 6 detects a change in the amount of heat generated by the semiconductor module, thereby controlling the amount of heating of the electric heater 11 via the controller 12 so that the heat load on the evaporator 7 is always constant. (See FIG. 2).
【００１９】これにより、冷凍機ユニットの信頼性を確
保しながら、半導体チップを低温に保つことが可能にな
る。また、本実施形態では、冷凍機ユニットの蒸発器を
半導体モジュールに直接取り付けているので、コンパク
トな冷却システムを得ることができる。Thus, it is possible to keep the temperature of the semiconductor chip low while securing the reliability of the refrigerator unit. In this embodiment, since the evaporator of the refrigerator unit is directly attached to the semiconductor module, a compact cooling system can be obtained.
【００２０】図３に、本発明の他の実施形態を示す。本
実施形態は、半導体モジュールの発熱量と蒸発器の冷力
との差を補完する加熱装置として、電気ヒータ１７をモ
ジュールキャップ３内に組み込んだものである。その他
の構成は図１の場合と同じである。本実施形態によれ
ば、蒸発器７に比べて熱容量の小さいモジュールキャッ
プ３を加熱するので、より高速な制御が可能になる。FIG. 3 shows another embodiment of the present invention. In the present embodiment, an electric heater 17 is incorporated in the module cap 3 as a heating device for complementing the difference between the heat value of the semiconductor module and the cooling power of the evaporator. Other configurations are the same as those in FIG. According to the present embodiment, since the module cap 3 having a smaller heat capacity than the evaporator 7 is heated, higher-speed control becomes possible.
【００２１】図４に、本発明のさらに他の実施形態を示
す。本実施形態では、蒸発器７に、半導体モジュールの
発熱量と蒸発器の冷力との差を補完する補完手段とし
て、電気ヒータ１１に加えて、冷却装置であるペルチェ
素子１３が設けられている。ペルチェ素子１３はコント
ローラ１４によって制御される。ペルチェ素子１３およ
びコントローラ１４以外の構成は図１の場合と同じであ
る。FIG. 4 shows still another embodiment of the present invention. In the present embodiment, in addition to the electric heater 11, a Peltier device 13 as a cooling device is provided in the evaporator 7 as supplementary means for complementing the difference between the heat value of the semiconductor module and the cooling power of the evaporator. . The Peltier device 13 is controlled by a controller 14. Configurations other than the Peltier element 13 and the controller 14 are the same as those in FIG.
【００２２】次に本実施形態の作用を説明する。本実施
形態では、冷凍機ユニットの冷却能力は半導体モジュー
ルの最大発熱量よりも低く設定される。半導体モジュー
ルの発熱量が変動し、冷凍機ユニットの冷却能力を下回
った場合は、蒸発器への熱負荷が冷凍機ユニットの冷却
能力に一致するように加熱装置が作動し（図５参照）、
蒸発器における未蒸発液の発生を防ぐ。Next, the operation of the present embodiment will be described. In the present embodiment, the cooling capacity of the refrigerator unit is set lower than the maximum heat value of the semiconductor module. When the calorific value of the semiconductor module fluctuates and falls below the cooling capacity of the refrigerator unit, the heating device operates so that the heat load on the evaporator matches the cooling capacity of the refrigerator unit (see FIG. 5),
Prevent the generation of unevaporated liquid in the evaporator.
【００２３】また、半導体モジュールの発熱量が変動
し、冷凍機ユニットの冷却能力を上回った場合は、蒸発
器への熱負荷が冷凍機ユニットの冷却能力に一致するよ
うに冷却装置が作動し、蒸発器の過熱を防ぐ。When the heat value of the semiconductor module fluctuates and exceeds the cooling capacity of the refrigerator unit, the cooling device is operated so that the heat load on the evaporator matches the cooling capacity of the refrigerator unit. Prevent overheating of the evaporator.
【００２４】本実施形態によれば、冷凍機ユニットを常
時半導体モジュールの最大発熱量に合わせて運転する必
要がなくなるため、冷凍機ユニットを駆動するための電
力を小さくすることができ、省電力化を図ることができ
る。According to this embodiment, it is not necessary to always operate the refrigerator unit in accordance with the maximum heat value of the semiconductor module, so that the electric power for driving the refrigerator unit can be reduced, and the power consumption can be reduced. Can be achieved.
【００２５】なお、本実施形態では、加熱装置および冷
却装置を蒸発器に取り付けたが、これらを半導体モジュ
ール内に組み込んでもかまわない。半導体モジュール内
に組み込んだ場合は、蒸発器に取り付けた場合に比べて
より速い制御が可能になる。In the present embodiment, the heating device and the cooling device are mounted on the evaporator, but they may be incorporated in the semiconductor module. When incorporated into a semiconductor module, faster control is possible than when attached to an evaporator.
【００２６】図６に、本発明のさらに他の実施形態を示
す。本実施形態では、加熱装置として電気ヒータ１５を
蒸発器７の入口配管部に配置した。これ以外の構成は図
１の場合と同じである。また、本実施形態の作用も、基
本的には図２に示したものと同一であるが、本実施形態
によれば、蒸発器７に比べて熱容量の小さい配管部を加
熱するので、より高速な制御が可能になる。FIG. 6 shows still another embodiment of the present invention. In the present embodiment, an electric heater 15 is disposed as a heating device at the inlet pipe of the evaporator 7. Other configurations are the same as those in FIG. The operation of the present embodiment is basically the same as that shown in FIG. 2, but according to the present embodiment, a pipe portion having a smaller heat capacity than the evaporator 7 is heated, so that a higher speed is achieved. Control becomes possible.
【００２７】図７に、本発明のさらに他の実施形態を示
す。本実施形態では、加熱装置として電気ヒータ１６を
蒸発器７の出口配管部に配置した。これ以外の構成は図
１の場合と同じである。また、本実施形態の作用も、基
本的には図２に示したものと同一であるが、図６の実施
形態の場合と同様に、高速制御が可能になる。FIG. 7 shows still another embodiment of the present invention. In the present embodiment, an electric heater 16 as a heating device is disposed at an outlet pipe of the evaporator 7. Other configurations are the same as those in FIG. The operation of this embodiment is basically the same as that shown in FIG. 2, but enables high-speed control as in the case of the embodiment of FIG.
【００２８】図８に、本発明のさらに他の実施形態を示
す。図４の実施形態に加えて、冷凍機ユニットの減圧装
置である膨張弁１０を制御するコントローラ１５、およ
び圧縮機８を制御するコントローラ１６を設けたもので
ある。FIG. 8 shows still another embodiment of the present invention. In addition to the embodiment of FIG. 4, a controller 15 for controlling the expansion valve 10 which is a pressure reducing device of the refrigerator unit and a controller 16 for controlling the compressor 8 are provided.
【００２９】コントローラ１５および１６は、電力検出
器６からの信号を入力として、膨張弁１０および圧縮機
８を制御する。これらの具体的な制御方法としては、膨
張弁の開度を制御する方法や、インバータによって圧縮
機の回転数を制御する方法などがある。The controllers 15 and 16 control the expansion valve 10 and the compressor 8 using the signal from the power detector 6 as an input. Specific examples of these control methods include a method of controlling the degree of opening of the expansion valve and a method of controlling the number of revolutions of the compressor using an inverter.
【００３０】これらの制御によって、半導体モジュール
の発熱量に応じて冷凍機ユニットの冷却能力を制御する
ことができる。ただ、冷凍機ユニットの制御は時定数が
大きく、半導体モジュールの消費電力の速い変化には追
従できないので、これを補うように、蒸発器に取り付け
た加熱装置の加熱量および冷却装置の冷却量を制御す
る。With these controls, the cooling capacity of the refrigerator unit can be controlled in accordance with the heat value of the semiconductor module. However, since the control of the refrigerator unit has a large time constant and cannot follow fast changes in the power consumption of the semiconductor module, the heating amount of the heating device attached to the evaporator and the cooling amount of the cooling device must be compensated to compensate for this. Control.
【００３１】すなわち、蒸発器への熱負荷を冷凍機ユニ
ットの冷却能力に一致させるように、加熱装置の加熱量
および冷却装置の冷却量を制御する（図９参照）。本実
施形態によれば、図４の実施形態に比べて、加熱装置の
加熱量および冷却装置の冷却量の時間積分値を小さく押
さえることができるので、省電力効果がある。That is, the heating amount of the heating device and the cooling amount of the cooling device are controlled so that the heat load on the evaporator matches the cooling capacity of the refrigerator unit (see FIG. 9). According to the present embodiment, it is possible to reduce the time integral value of the heating amount of the heating device and the cooling amount of the cooling device as compared with the embodiment of FIG.
【００３２】以上説明したように、半導体モジュールの
消費電力変動を検出する電力検出装置、電力検出装置か
らの信号を入力とする制御装置を設けるとともに、この
制御装置によって制御される加熱装置、または冷却装
置、またはその両方を、蒸発器または半導体モジュール
内部に設け、加熱装置の加熱量または冷却装置の冷却量
を、蒸発器の負荷熱量が一定になるように制御したか
ら、冷凍機ユニットの信頼性を確保しながら、半導体チ
ップを低温に保つことができ、かつコンパクトな半導体
装置の冷却システムを得ることができる。As described above, the power detection device for detecting the fluctuation of the power consumption of the semiconductor module, the control device for inputting the signal from the power detection device are provided, and the heating device or the cooling device controlled by the control device is provided. The device or both are installed inside the evaporator or the semiconductor module, and the heating amount of the heating device or the cooling amount of the cooling device is controlled so that the load heat amount of the evaporator becomes constant, so that the reliability of the refrigerator unit is improved. , The semiconductor chip can be kept at a low temperature, and a compact semiconductor device cooling system can be obtained.
【００３３】また、半導体モジュールの消費電力変動に
よって、蒸発器または半導体モジュール内部に設けられ
た加熱装置または冷却装置を制御すると同時に、冷凍機
ユニットの圧縮機および減圧装置も制御し、加熱装置ま
たは冷却装置の加熱量または冷却量を、蒸発器の熱負荷
が冷凍機ユニットの冷却能力に一致するように制御した
から、同様に、冷凍機ユニットの信頼性確保と、半導体
チップを低温保持とが可能になり、かつ、コンパクトな
半導体装置の冷却システムが得られる。Further, the heating device or the cooling device provided inside the evaporator or the semiconductor module is controlled by the fluctuation of the power consumption of the semiconductor module, and at the same time, the compressor and the decompression device of the refrigerator unit are also controlled. The amount of heating or cooling of the device is controlled so that the heat load of the evaporator matches the cooling capacity of the refrigerator unit. Similarly, it is possible to ensure the reliability of the refrigerator unit and keep the semiconductor chip at a low temperature. And a compact semiconductor device cooling system can be obtained.
【００３４】[0034]
【発明の効果】上述のとおり本発明によれば、半導体装
置の冷却システムにおいて、ＣＭＯＳコンピュータに固
有な半導体モジュールの消費電力変動に、十分追従でき
る制御系を備えることにより、冷凍機ユニットの信頼性
確保と、半導体チップを低温に保つことができ、かつ、
コンパクトな装置構成が可能になる。As described above, according to the present invention, the cooling system for a semiconductor device is provided with a control system capable of sufficiently following the power consumption fluctuation of the semiconductor module unique to the CMOS computer, thereby improving the reliability of the refrigerator unit. Ensuring that the semiconductor chip can be kept at a low temperature, and
A compact device configuration becomes possible.
【図１】本発明の一実施形態を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of the present invention.
【図２】本発明の作用を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the operation of the present invention.
【図３】本発明の他の実施形態を示す構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram showing another embodiment of the present invention.
【図４】本発明のさらに他の実施形態を示す構成図であ
る。FIG. 4 is a configuration diagram showing still another embodiment of the present invention.
【図５】本発明の作用を説明するための図である。FIG. 5 is a diagram for explaining the operation of the present invention.
【図６】本発明のさらに他の実施形態を示す構成図であ
る。FIG. 6 is a configuration diagram showing still another embodiment of the present invention.
【図７】本発明のさらに他の実施形態を示す構成図であ
る。FIG. 7 is a configuration diagram showing still another embodiment of the present invention.
【図８】本発明のさらに他の実施形態を示す構成図であ
る。FIG. 8 is a configuration diagram showing still another embodiment of the present invention.
【図９】本発明の作用を説明するための図である。FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of the present invention.
１ 基板 ２ 半導体チップ ３ モジュールキャップ ４ 伝熱体 ５ 電源 ６ 電力検出器 ７ 蒸発器 ８ 圧縮機 ９ 凝縮器 １０ 膨張弁 １１ 電気ヒータ １２ コントローラ １３ ペルチェ素子 １４、１５、１６ コントローラ １７ 電気ヒータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Semiconductor chip 3 Module cap 4 Heat transfer body 5 Power supply 6 Power detector 7 Evaporator 8 Compressor 9 Condenser 10 Expansion valve 11 Electric heater 12 Controller 13 Peltier element 14, 15, 16 Controller 17 Electric heater
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西原 淳夫 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 大田黒 俊夫 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 出居 昭男 神奈川県秦野市堀山下１番地 株式会社日 立製作所汎用コンピュータ事業部内 Ｆターム(参考） 5E322 DC01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Atsushi Nishihara 502 Kandachi-cho, Tsuchiura-shi, Ibaraki Pref.Mechanical Research Laboratories, Inc. Inside the Machinery Research Laboratory (72) Inventor Akio Dei 1 Horiyamashita, Hadano-shi, Kanagawa F-term, General-purpose Computer Division, Hitachi, Ltd. 5E322 DC01
Claims (13)
ールに取り付けて冷却する構造の半導体装置の冷却シス
テムにおいて、前記半導体モジュールの発熱量と前記蒸
発器の冷力との差を補完する補完手段を有することを特
徴とする半導体装置の冷却システム。1. A cooling system for a semiconductor device having a structure in which an evaporator of a refrigerator unit is mounted on a semiconductor module to cool the semiconductor module, wherein a complementing means for complementing a difference between a calorific value of the semiconductor module and a cooling power of the evaporator is provided. A cooling system for a semiconductor device, comprising:
て、前記半導体モジュールの消費電力変動を検出する電
力検出手段と、前記電力検出手段からの信号を入力する
制御装置とを備え、前記補完手段は、前記制御装置によ
って制御されることを特徴とする半導体装置の冷却シス
テム。2. The cooling system according to claim 1, further comprising: a power detection unit configured to detect a variation in power consumption of the semiconductor module; and a control unit configured to input a signal from the power detection unit, wherein the complementing unit includes: And a control system for controlling the cooling of the semiconductor device.
において、前記補完手段は、加熱装置または冷却装置の
いずれか一方もしくは双方であることを特徴とする半導
体装置の冷却システム。3. The cooling system of a semiconductor device according to claim 1, wherein said complementary means is one or both of a heating device and a cooling device.
テムにおいて、前記補完手段は、加熱装置がヒータ、冷
却装置がペルチェ素子であることを特徴とする半導体装
置の冷却システム。4. The cooling system for a semiconductor device according to claim 1, wherein said supplementary means comprises a heater as a heater and a Peltier element as a cooler.
の冷却システムにおいて、前記補完手段は、前記蒸発器
に設けられていることを特徴とする半導体装置の冷却シ
ステム。5. The cooling system for a semiconductor device according to claim 1, wherein said complementary means is provided in said evaporator.
の冷却システムにおいて、前記補完手段は、前記半導体
モジュールの内部に設けられていることを特徴とする半
導体装置の冷却システム。6. The cooling system for a semiconductor device according to claim 1, wherein said complementary means is provided inside said semiconductor module.
の冷却システムにおいて、前記半導体モジュールの消費
電力変動によって、前記冷凍機ユニットの圧縮機および
減圧装置を制御する第２の制御装置を備えたことを特徴
とする半導体装置の冷却システム。7. The cooling system according to claim 1, further comprising a second control device that controls a compressor and a pressure reducing device of the refrigerator unit according to a power consumption variation of the semiconductor module. A cooling system for a semiconductor device.
て、前記圧縮機はインバータにより回転数制御されるも
のであり、前記減圧装置は膨張弁により開度制御される
ものであることを特徴とする半導体装置の冷却システ
ム。8. The cooling system according to claim 7, wherein the compressor is controlled in rotational speed by an inverter, and the pressure reducing device is controlled in opening by an expansion valve. Cooling system for semiconductor devices.
の冷却システムにおいて、前記補完手段は、前記蒸発器
の入口または出口に接続される配管部に設けられている
ことを特徴とする半導体装置の冷却システム。9. The cooling system according to claim 1, wherein said complementary means is provided in a pipe connected to an inlet or an outlet of said evaporator. Equipment cooling system.
て、前記補完手段は、前記蒸発器の入口または出口の近
傍に設けられていることを特徴とする半導体装置の冷却
システム。10. The cooling system according to claim 9, wherein said complementary means is provided near an inlet or an outlet of said evaporator.
ュールに取り付けて冷却する半導体装置の冷却方法にお
いて、前記半導体モジュールの発熱量と前記蒸発器の冷
力との差を補完する補完手段を設け、前記補完手段によ
る加熱量または冷却量を、前記半導体モジュールの消費
電力変動によって、前記蒸発器への熱負荷が一定になる
ように制御することを特徴とする半導体装置の冷却方
法。11. A method for cooling a semiconductor device in which an evaporator of a refrigerator unit is mounted on a semiconductor module for cooling, wherein a complementing means for complementing a difference between a calorific value of the semiconductor module and a cooling power of the evaporator is provided. A method for cooling a semiconductor device, comprising: controlling a heating amount or a cooling amount by the complementing means so that a heat load on the evaporator is constant by a fluctuation in power consumption of the semiconductor module.
て、前記半導体モジュールの消費電力変動によって、前
記補完手段を制御すると同時に、前記冷凍機ユニットの
圧縮機および減圧装置も制御することを特徴とする半導
体装置の冷却方法。12. The cooling method according to claim 11, wherein the compressor and the pressure reducing device of the refrigerating unit are controlled at the same time as controlling the complementing means according to fluctuations in power consumption of the semiconductor module. A method for cooling a semiconductor device.
法において、前記補完手段の加熱量または冷却量を、前
記蒸発器への熱負荷が前記冷凍機ユニットの冷却能力に
一致するように制御することを特徴とする半導体装置の
冷却方法。13. The cooling method according to claim 11, wherein a heating amount or a cooling amount of the supplementary means is controlled such that a heat load on the evaporator matches a cooling capacity of the refrigerator unit. A method for cooling a semiconductor device, comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10328999A JP2000156583A (en) | 1998-11-19 | 1998-11-19 | Cooling system and cooling method for semiconductor device |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10328999A JP2000156583A (en) | 1998-11-19 | 1998-11-19 | Cooling system and cooling method for semiconductor device |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000156583A true JP2000156583A (en) | 2000-06-06 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP10328999A Pending JP2000156583A (en) | 1998-11-19 | 1998-11-19 | Cooling system and cooling method for semiconductor device |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000156583A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7007506B2 (en) * | 2000-03-09 | 2006-03-07 | Fujitsu Limited | Refrigeration system utilizing incomplete evaporation of refrigerant in evaporator |
| JP2011258968A (en) * | 2003-11-04 | 2011-12-22 | Intel Corp | Cooling system for electronic component |
-
1998
- 1998-11-19 JP JP10328999A patent/JP2000156583A/en active Pending
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