JP2001094283A - Electronic equipment - Google Patents

Electronic equipment

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JP2001094283A
JP2001094283A JP26501399A JP26501399A JP2001094283A JP 2001094283 A JP2001094283 A JP 2001094283A JP 26501399 A JP26501399 A JP 26501399A JP 26501399 A JP26501399 A JP 26501399A JP 2001094283 A JP2001094283 A JP 2001094283A
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JP
Japan
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cooling air
jet
downstream
heat
cooling
Prior art date
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Pending
Application number
JP26501399A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshihiro Kondo
義広 近藤
Shigeo Ohashi
繁男 大橋
Takahiro Oguro
崇弘 大黒
Takayuki Shin
隆之 新
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve such a problem of a jet duct structure in which cooling air is reparately supplied to a plurality of heat generating devices mounted on a substrate in series or in parallel, that the amount of cooling air to the heat generating devices can not be equally distributed and larger amount of cooling air is supplied to the downstream heat generating devices, and the position of the heat generators and heat generation distribution matching the speed of distribution of the cooling air jet from holes is not considered at all. SOLUTION: Partitions having a some degree of height and width downstream of jet holes for cooling heal generators of a jet duct part are provided partition boards are placed in the central upper part of semiconductor devices mounted in parallel with the direction of flow, the area of opening of the jet holes for cooling the heat generators is made smaller in the downstream of the cooling air, and steps are provided in a stair form as advancing to the downstream side of the cooling air, or the parts where high-temperature heat is generated inside the semiconductors of jet duct are placed downstream of the cooling air.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、冷却装置を備えた
電子装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electronic device having a cooling device.

【0002】[0002]

【従来の技術】コンピュ−タ等の電子機器装置の内部に
は、複数個の半導体素子を搭載した基板が複数設けられ
ている。この基板には、半導体素子が冷却風の流れ方向
に対しシリーズに実装される場合があり、各半導体素子
に対し、個別に冷却風を供給している。
2. Description of the Related Art A plurality of substrates on which a plurality of semiconductor elements are mounted are provided in an electronic apparatus such as a computer. In some cases, semiconductor elements are mounted on the substrate in series in the flow direction of the cooling air, and the cooling air is individually supplied to each semiconductor element.

【0003】この個別冷却の方式として、各発熱体の上
部から冷却風を供給可能とする噴流ダクト構造が取られ
る。例えば、特願平5−229847号公報に記載のよ
うに、密閉した発熱素子に対し、噴流のノズル部を伸ば
し、この部分に排気風が流れるようにしている。また、
特願平8−319271号公報に記載のように、冷却フ
ァンに障害が発生した場合の冗長性を確保するために、
第一のファンと冷却フィンを備えた発熱体に冷却風を供
給するように、第二の冷却ファンからダクトを構成し、
冷却風路を形成したものである。
As a method of this individual cooling, a jet duct structure capable of supplying cooling air from above each heating element is used. For example, as described in Japanese Patent Application No. 5-229847, the nozzle portion of the jet is extended to the sealed heating element so that the exhaust air flows through this portion. Also,
As described in Japanese Patent Application No. 8-319271, in order to secure redundancy when a failure occurs in a cooling fan,
A duct is configured from the second cooling fan so as to supply cooling air to the heating element having the first fan and the cooling fins,
A cooling air path is formed.

【0004】さらに、特願昭62−503796号公報
に記載のように、くし歯状の噴流ダクトをパッケージの
位置に一致したところに設け、噴流孔から冷却風を噴出
するようにしている。
Further, as described in Japanese Patent Application No. 62-503796, a comb-shaped jet duct is provided at a position corresponding to the position of the package so that cooling air is jetted from the jet holes.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、基板
にシリーズ、またはパラレルに実装された複数個の発熱
素子に、個別に冷却風を供給する噴流ダクト構造で、各
半導体素子への冷却風量を均等に分配することができ
ず、下流側の発熱素子に多くの冷却風を供給したり、噴
出する孔からの冷却風の速度分布に合致した発熱体の位
置および発熱分布について、何ら考慮されていない。
The prior art described above has a jet duct structure for individually supplying cooling air to a plurality of heating elements mounted in series or in parallel on a substrate. Can not be evenly distributed, supply a large amount of cooling air to the downstream heating element, and consider the position and heat distribution of the heating element that matches the velocity distribution of the cooling air from the ejecting holes. Not.

【0006】本発明は、噴流ダクト構造での各発熱体へ
の冷却風の均等分配と、各発熱体の発熱分布に対応した
冷却性能の向上を目的としたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to uniformly distribute cooling air to each heating element in a jet duct structure and to improve cooling performance corresponding to the heat distribution of each heating element.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的は、基板上に複
数個搭載された半導体素子と、この半導体素子に取付け
られた放熱用フィンと、この放熱用フィン夫々の上部に
穴を有する冷却ダクトとを備えた電子機器装置におい
て、前記冷却ダクト内の小穴の空気下流側に所定の高さ
を有する仕切板を設けたことによって達成される。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a semiconductor device mounted on a substrate, a plurality of fins mounted on the semiconductor device, and a cooling duct having a hole in an upper portion of each of the fins. This is achieved by providing a partition plate having a predetermined height on the downstream side of the small hole in the cooling duct in the air.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例の構成およ
びその作用効果を説明する。まず、図1は本発明の一実
施例の4個の半導体素子(以下、発熱素子という)が基
板4に実装された場合の斜視図である。発熱素子2には
高効率な冷却性能を確保できる放熱フィン10が搭載さ
れる。放熱フィン10の向きと冷却風12の流れ方向の
向きは直交しているが、平行でもかまわない。放熱フィ
ン10の上部には、冷却風12通風用の噴流ダクト1が
設置されている。放熱フィン10への冷却風12供給
は、噴流ダクト1に開けられた噴流孔5より行われる。
また、噴流ダクト1には、流れ方向に冷却風路を二分割
する中央部仕切板7と、上流側の噴流孔5直後に上流部
仕切板8、および下流側の噴流孔5直後に下流部仕切板
9が取付けられている。中央部仕切板7は、図1では噴
流ダクト1の風路を等分する位置に設けられているが、
基板4に搭載された発熱素子の発熱量に比例した位置に
この中央部仕切板7を設置する。また、上流部仕切板8
の形状は上流側の発熱素子2、下流側の発熱素子2の温
度がほぼ同じになる形状となっている。例えば、上流
側、下流側の発熱素子の発熱量がほぼ同じ場合、中央部
仕切板7によって分割された風路面積の2分の1がこの
上流部仕切板8の面積となる。また、発熱量が上流側、
下流側で異なる場合、この上流部仕切板8の面積は発熱
割合に比例した形状となる。上流側、下流側発熱素子2
の発熱量が同じで、噴流ダクト1のダクト高さが15m
m、ダクト幅が280mmの場合、上流部仕切板8の形
状は高さ13mm、幅80mmである。噴流孔直後に仕
切板を設けることにより、仕切板に衝突する冷却風12
の動圧を静圧に変換し、噴流孔近傍の静圧を高め、噴流
孔から流出する冷却風12を多くすることができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The configuration of the embodiment of the present invention and its operation and effect will be described below. First, FIG. 1 is a perspective view of one embodiment of the present invention in which four semiconductor elements (hereinafter referred to as heating elements) are mounted on a substrate 4. The heat radiating fins 10 that can ensure highly efficient cooling performance are mounted on the heating element 2. Although the direction of the radiation fins 10 and the direction of the flow direction of the cooling air 12 are orthogonal to each other, they may be parallel. A jet duct 1 for ventilating the cooling air 12 is provided above the radiation fins 10. The supply of the cooling air 12 to the radiation fins 10 is performed through the jet holes 5 opened in the jet duct 1.
The jet duct 1 also includes a central partition plate 7 for dividing the cooling air passage into two in the flow direction, an upstream partition plate 8 immediately after the upstream jet holes 5, and a downstream partition plate immediately after the downstream jet holes 5. A partition plate 9 is attached. The central partition plate 7 is provided at a position equally dividing the air path of the jet duct 1 in FIG.
The central partition plate 7 is installed at a position proportional to the amount of heat generated by the heating elements mounted on the substrate 4. Also, the upstream partition plate 8
Is such that the temperatures of the upstream heating element 2 and the downstream heating element 2 are substantially the same. For example, when the heating values of the upstream and downstream heating elements are substantially the same, one half of the area of the air passage divided by the central partition plate 7 is the area of the upstream partition plate 8. Also, the calorific value is on the upstream side,
If different on the downstream side, the area of the upstream partition plate 8 has a shape proportional to the heat generation ratio. Upstream and downstream heating elements 2
And the height of the jet duct 1 is 15m
m, and the duct width is 280 mm, the shape of the upstream partition plate 8 is 13 mm in height and 80 mm in width. By providing the partition plate immediately after the jet hole, the cooling air 12 colliding with the partition plate
Is converted into a static pressure, the static pressure in the vicinity of the jet hole is increased, and the cooling air 12 flowing out from the jet hole can be increased.

【0009】下流部仕切板9は最下流の発熱素子2に冷
却風12を供給するため噴流孔5直後に位置し、上流部
仕切板8の場合と同様、冷却風12の動圧を静圧に変換
し、噴流孔から流出する冷却風12を多くすることがで
きる。さらに、最下流の発熱素子であるため、それより
下流側には噴流孔はない。したがって、この下流部仕切
板9は噴流ダクト1の下流壁となる。
The downstream partition plate 9 is located immediately after the jet hole 5 to supply the cooling air 12 to the most downstream heating element 2, and, like the upstream partition plate 8, reduces the dynamic pressure of the cooling air 12 to a static pressure. And the cooling air 12 flowing out of the jet holes can be increased. Furthermore, since it is the most downstream heating element, there is no jet hole downstream therefrom. Therefore, the downstream partition plate 9 becomes a downstream wall of the jet duct 1.

【0010】次に、図1の斜視図を発熱素子2搭載面側
から見た平面図を図2に示す。
Next, FIG. 2 shows a plan view of the perspective view of FIG. 1 as viewed from the surface on which the heating element 2 is mounted.

【0011】図2において、基板4には発熱素子2が4
個あり、それぞれに放熱フィン10が搭載される。噴流
孔5は流れ方向に長い矩形孔であり、放熱フィン10の
向きと直交する。本実施例では、4個の発熱素子2間の
発熱量は、同じ値であるため、噴流孔の形状は同じであ
る。また、中央部仕切板7はパラレルに実装した発熱素
子2の中央上部である噴流ダクト1の中央部に位置し、
上流部仕切板8の高さ、幅は同じ形状である。下流部の
仕切板9は噴流ダクト1の下流壁の役目を兼ね備えてい
る。
In FIG. 2, a heating element 2 is provided on a substrate 4.
And a radiation fin 10 is mounted on each of them. The jet hole 5 is a rectangular hole that is long in the flow direction, and is orthogonal to the direction of the radiation fin 10. In this embodiment, since the amounts of heat generated between the four heating elements 2 are the same, the shapes of the jet holes are the same. The central partition plate 7 is located at the center of the jet duct 1, which is the upper center of the heating elements 2 mounted in parallel,
The height and width of the upstream partition plate 8 are the same. The downstream partition plate 9 also serves as a downstream wall of the jet duct 1.

【0012】次に、図2のA−A断面で見た実施例を図
3に示す。
Next, FIG. 3 shows an embodiment viewed from the AA section of FIG.

【0013】図3において、冷却風12の流れの概略を
説明する。噴流ダクト1に流入した冷却風12はまず、
上流側の発熱素子2に搭載した放熱フィン10に流出
し、冷却風12の主流に直交する方向に流出する。次
に、下流側の発熱素子2へ供給される冷却風12は上流
部仕切板8の外側の領域の冷却風12で、下流部仕切板
9に衝突して、残り全ての冷却風12が下流側の冷却フ
ィン10に噴出する。冷却風12の主流に直交する方向
に流出する。上流側の放熱フィン10と下流側の放熱フ
ィン10の排風は合流して、基板4の下流側へ流出す
る。
Referring to FIG. 3, an outline of the flow of the cooling air 12 will be described. The cooling air 12 flowing into the jet duct 1 first
The cooling air 12 flows out to the radiating fins 10 mounted on the upstream heating element 2 and flows out in a direction orthogonal to the main flow of the cooling air 12. Next, the cooling air 12 supplied to the heating element 2 on the downstream side is the cooling air 12 in a region outside the upstream partition plate 8, collides with the downstream partition plate 9, and all the remaining cooling air 12 flows downstream. To the cooling fin 10 on the side. The cooling air 12 flows out in a direction orthogonal to the main flow. The exhaust air from the upstream radiation fins 10 and the downstream radiation fins 10 merge and flow out to the downstream side of the substrate 4.

【0014】次に、図2、図3の冷却性能を向上させる
ことを目的として、噴流ダクト1の冷却風12入口部の
圧損を低減させた場合の実施例を図4、図5に示す。図
5は図4のB―B断面図である。図2、3の場合と異な
ったところのみを説明する。
Next, FIGS. 4 and 5 show an embodiment in which the pressure loss at the inlet of the cooling air 12 of the jet duct 1 is reduced for the purpose of improving the cooling performance of FIGS. FIG. 5 is a sectional view taken along line BB of FIG. Only the points different from the cases of FIGS.

【0015】図4、図5において、噴流ダクト1の入口
部に入口テーパ18を設け、噴流ダクト1の入口部での
冷却風のはく離をなくしてものである。これにより、噴
流ダクト1の入口圧損を低減でき、冷却ファンとのマッ
チングを考えた場合、冷却風量を増加できる。
In FIGS. 4 and 5, an inlet taper 18 is provided at the inlet of the jet duct 1 to prevent the cooling air from being released at the inlet of the jet duct 1. As a result, the pressure loss at the inlet of the jet duct 1 can be reduced, and when matching with the cooling fan is considered, the amount of cooling air can be increased.

【0016】また、図2、3の場合で用いた仕切板を用
いずに、噴流ダクト1に冷却風の下流側に行くに従い、
段差をつけるようにして場合の実施例を図6、図7に示
す。図7は図6のC−C断面図である。
In addition, without using the partition plate used in the case of FIGS.
6 and 7 show an embodiment in which a step is provided. FIG. 7 is a sectional view taken along line CC of FIG.

【0017】図6、図7において、図7で、上流側発熱
素子2の冷却用噴流孔5直後に段差を設け、階段19を
構成することにより、この階段19の段差の部分に冷却
風が衝突し、冷却風12が上流側の冷却フィン10に噴
出する。冷却風12の主流に直交する方向に流出する。
下流側に関しては、図2、3の場合と同様である。
6 and 7, in FIG. 7, a step is provided immediately after the cooling jet hole 5 of the upstream side heating element 2 to form the step 19, so that the cooling air flows through the step of the step 19. Collision causes the cooling air 12 to blow out to the cooling fins 10 on the upstream side. The cooling air 12 flows out in a direction orthogonal to the main flow.
The downstream side is the same as in FIGS.

【0018】次に、図8、9を用いて説明する。図9は
図8のD−D断面図である。
Next, a description will be given with reference to FIGS. FIG. 9 is a sectional view taken along line DD of FIG.

【0019】図8、図9において、基板4に発熱量の異
なる(低い)第2の発熱素子が搭載され、放熱フィンは
フィン高さの低い第2の発熱素子用放熱フィン11を搭
載した場合の実施例である。これにより、上流側の噴流
ダクト1では、第2の発熱素子用放熱フィン11の高さ
にあった噴流ダクトの高さとなっており、第2の発熱素
子用の噴流孔5の直後で噴流ダクトに段差がある。した
がって、図6、7の場合と同様、上流側の第2の発熱素
子3、下流側の発熱素子2へは発熱量に見合った冷却風
量を供給できる。
8 and 9, when the second heat generating element having a different (low) heat generation amount is mounted on the substrate 4 and the heat radiating fin 11 for the second heat generating element having a low fin height is mounted. This is an embodiment of the present invention. Thus, in the upstream jet duct 1, the height of the jet duct is the same as the height of the second heat-generating element radiating fins 11, and the jet duct is located immediately after the jet hole 5 for the second heat-generating element. There is a step. Therefore, as in the case of FIGS. 6 and 7, the amount of cooling air corresponding to the amount of generated heat can be supplied to the second heating element 3 on the upstream side and the heating element 2 on the downstream side.

【0020】さらに、図10、11を用いて説明する。
図11は図10のE−E断面図である。
Further description will be made with reference to FIGS.
FIG. 11 is a sectional view taken along line EE of FIG.

【0021】図10、図11において、図2、3の場合
と異なり、基板4に冷却風12の流れ方向に3個の発熱
素子2が実装された場合の実施例である。図2、3の場
合と異なるところのみを説明する。冷却風12の流れ方
向の2列目に中流部仕切板20を設ける。中流部仕切板
20の形状は、上流部仕切板8の高さより高く、その幅
より広い。上流部仕切板8で衝突し、上流側の噴流孔5
から流出した冷却風12により、中流部の噴流ダクト内
では風量低下を生じる。したがって、中流部噴流ダクト
1内の断面風速は、上流側より減少する。この減少した
冷却風12の風速低下による動圧の減少を、仕切板の流
露面積を広げることによって、補充し、各発熱素子2に
供給する冷却風量を均等化できる。
FIGS. 10 and 11 show an embodiment in which three heating elements 2 are mounted on the substrate 4 in the flow direction of the cooling air 12 unlike the cases of FIGS. Only the points different from those in FIGS. A midstream partition plate 20 is provided in the second row in the flow direction of the cooling air 12. The shape of the middle part partition plate 20 is higher than the height of the upstream part partition plate 8 and wider than its width. Collision occurs at the upstream partition plate 8, and the upstream jet holes 5
The cooling air 12 flowing out of the nozzle causes a decrease in air volume in the jet duct in the middle stream. Therefore, the cross-sectional wind speed in the midstream jet duct 1 decreases from the upstream side. The reduced dynamic pressure due to the reduced wind speed of the cooling air 12 can be supplemented by increasing the dew area of the partition plate, and the amount of cooling air supplied to each heating element 2 can be equalized.

【0022】次に、図10、11で用いた仕切板に変
え、噴流ダクト1に段差を設け、階段19を構成した場
合の実施例を図12、13に示す。図13は図12のF
−F断面である。
Next, FIGS. 12 and 13 show an embodiment in which a step is provided in the jet duct 1 and a step 19 is formed instead of the partition plate used in FIGS. FIG. 13 shows F in FIG.
It is -F cross section.

【0023】図12、図13においては、図6、7の実
施例と同じ効果が得られた。
In FIGS. 12 and 13, the same effects as in the embodiment of FIGS. 6 and 7 are obtained.

【0024】また、発熱量の異なる発熱素子2を6個、
搭載した場合の実施例を図14、15に示す。図15は
図14のG−G断面である。
Further, six heating elements 2 having different heating values are provided,
14 and 15 show an embodiment in the case of mounting. FIG. 15 is a GG cross section of FIG.

【0025】図14、図15においおては、図8、9の
実施例と同じ効果が得られた。
In FIGS. 14 and 15, the same effects as in the embodiment of FIGS. 8 and 9 were obtained.

【0026】次に、発熱素子2内に発熱分布をとる場合
の実施例を図16、17を用いて説明する。図16は基
板4に発熱素子2が実装され、その発熱素子2には放熱
フィン10が搭載された場合の断面図である。
Next, an embodiment in which a heat generation distribution is obtained in the heat generating element 2 will be described with reference to FIGS. FIG. 16 is a cross-sectional view when the heat generating element 2 is mounted on the substrate 4 and the heat radiating fins 10 are mounted on the heat generating element 2.

【0027】図16、図17において、放熱フィン10
の上部には噴流ダクト1があり、その噴流ダクト1には
噴流孔5が設けられている。この噴流孔から放熱フィン
10へ冷却風12が噴出する。噴流孔5の開口面積は冷
却風12の流れ方向に対して同じである。図17は図1
6の発熱素子2内発熱量プロフィル13、噴流孔出口風
速プロフィル14、発熱素子2内温度プロフィル15を
示す。発熱素子のチップ内の発熱量は冷却風12の下流
側ほど高くなっている。また、噴流ダクト1を構成する
場合、噴流孔出口風速は、動圧を静圧に変換するため、
下流側ほど速くなる。したがって、下流側ほど冷却風と
の熱伝達が良好となり、発熱素子2のチップ内温度を均
一にできる。
In FIG. 16 and FIG.
A jet duct 1 is provided at the upper part of the nozzle, and the jet duct 1 is provided with a jet hole 5. Cooling air 12 is jetted from the jet holes to the radiation fins 10. The opening area of the jet hole 5 is the same in the flow direction of the cooling air 12. FIG. 17 shows FIG.
6 shows a calorific value profile 13 inside the heating element 2, a wind velocity profile 14 at the outlet of the jet hole, and a temperature profile 15 inside the heating element 2. The amount of heat generated in the chip of the heating element is higher on the downstream side of the cooling air 12. Further, when the jet duct 1 is configured, the wind velocity at the outlet of the jet hole converts dynamic pressure into static pressure.
It becomes faster on the downstream side. Therefore, the heat transfer with the cooling air becomes better on the downstream side, and the temperature inside the chip of the heating element 2 can be made uniform.

【0028】次に、図18に噴流孔5の開口面積が流れ
方向に対して小さくした場合の実施例を示す。
Next, FIG. 18 shows an embodiment in which the opening area of the jet hole 5 is reduced in the flow direction.

【0029】図18において、図16、17の場合と異
なり、噴流孔出口の風速はほぼ同じ値となり、放熱フィ
ン10間の熱伝達がほぼ同じとなる。したがって、発熱
素子内の発熱分布がほとんどない場合、発熱素子内の発
熱分布があっても放熱フィン10ベース部で均一な温度
となっている場合では、ほぼ発熱素子内温度分布を均一
にできる。
In FIG. 18, unlike the cases of FIGS. 16 and 17, the wind speed at the outlet of the jet hole is almost the same value, and the heat transfer between the radiation fins 10 is almost the same. Therefore, when there is almost no heat distribution in the heat generating element, and even when there is a heat distribution in the heat generating element, the temperature distribution in the heat generating element can be made substantially uniform when the temperature is uniform at the base of the radiation fin 10.

【0030】次に、図19に高発熱の発熱素子のほか
に、メモリ21、バスコントローラ、小型コンデンサ2
3、大型コンデンサ22を搭載したプロセッサボード3
0の平面図を示す。
Next, FIG. 19 shows a memory 21, a bus controller, and a small capacitor 2 in addition to the high-heat-generating elements.
3. Processor board 3 with large capacitor 22
0 shows a plan view.

【0031】図19において、メモリ21はデータを記
録する役目を、バスコントローラは中央演算装置間のデ
ータのやりとりを行い、コンデンサは半導体素子に供給
する電力を安定化させる役目をする。バスコントローラ
にはバスコントローラ用放熱フィン27が搭載され、そ
のフィンの向きは高発熱の発熱素子の放熱フィン10の
向きと直交して、冷却風12が互いに干渉しないように
なっている。プロセッサボード30には給電コネクタ2
6、データ通信コネクタ25があり、そこから、電力の
供給、およびデータの出し入れが行われる。冷却風12
の流れは、上述までの説明と異なるところのみとする。
バスコントローラ用放熱フィン27上部にはバスコント
ローラ用噴流孔28が、冷却風12の主流方向と直角な
方向に長い矩形孔が開けられている。この孔から冷却風
がバスコントローラ用放熱フィン27に供給される。さ
らに、下流側のバスコントローラ用噴流孔28が、上流
部仕切板8からの冷却風の流れの剥離の影響を受けない
ように、上流部仕切板8の形状(高さ、幅)を決定して
いる。高発熱な発熱素子、バスコントローラの冷却に用
いた冷却風で、残りの発熱体であるメモリ21、大型コ
ンデンサ22、小型コンデンサ21を冷却できるが、噴
流ダクト1に小穴を設けても冷却できる。
In FIG. 19, a memory 21 plays a role of recording data, a bus controller exchanges data between central processing units, and a capacitor plays a role of stabilizing power supplied to a semiconductor element. A radiator fin 27 for the bus controller is mounted on the bus controller, and the direction of the fin is orthogonal to the direction of the radiator fin 10 of the heat-generating element that generates high heat, so that the cooling air 12 does not interfere with each other. The power supply connector 2 is provided on the processor board 30.
6. There is a data communication connector 25 from which power is supplied and data is taken in and out. Cooling air 12
Is only different from the above description.
Above the radiating fins 27 for the bus controller, a jet hole 28 for the bus controller and a rectangular hole long in a direction perpendicular to the main flow direction of the cooling air 12 are formed. Cooling air is supplied from the holes to the radiating fins 27 for the bus controller. Furthermore, the shape (height, width) of the upstream partition plate 8 is determined so that the downstream bus controller jet holes 28 are not affected by the separation of the flow of cooling air from the upstream partition plate 8. ing. The remaining heating elements, ie, the memory 21, the large condenser 22, and the small condenser 21, can be cooled by the high heat generating element and the cooling air used for cooling the bus controller, but can be cooled even if the jet duct 1 is provided with a small hole.

【0032】図20に図19のH−H図から見た断面図
を示す。
FIG. 20 is a sectional view taken along the line HH of FIG.

【0033】図20において、大型コンデンサ22の高
さが、バスコントローラ24とバスコントローラ用放熱
フィン24の高さより高い。このため、冷却風12の流
れ方向で大型コンデンサと同じ位置にあるバスコントロ
ーラ用放熱フィン27とバスコントローラ用噴流孔28
との距離は長く、冷却風12が充分に放熱フィンに供給
できない可能性があり、冷却性能の低下を生じかねな
い。
In FIG. 20, the height of the large capacitor 22 is higher than the height of the bus controller 24 and the radiating fins 24 for the bus controller. Therefore, the radiation fins 27 for the bus controller and the jet holes 28 for the bus controller are located at the same position as the large condenser in the flow direction of the cooling air 12.
Is long, and there is a possibility that the cooling air 12 cannot be sufficiently supplied to the radiation fins, which may cause a decrease in cooling performance.

【0034】次に、この問題点を解決した、本発明の一
実施例を図21に示す。
Next, an embodiment of the present invention which solves this problem is shown in FIG.

【0035】図21において、図19と異なる点は上流
側のバスコントローラ用放熱フィン27のところまで噴
流ダクト1がバスコントローラ用放熱フィン27に近接
している。バスコントローラ用噴流孔28直後で階段状
となり、噴流ダクト1が立ち上がっている。
In FIG. 21, the point different from FIG. 19 is that the jet duct 1 is close to the bus controller radiation fins 27 up to the upstream bus controller radiation fins 27. Immediately after the bus controller jet hole 28, the jet flow duct 1 has a stepped shape, and the jet duct 1 stands up.

【0036】図22に図21のI−I面から見た断面図
を示す。
FIG. 22 is a sectional view taken along the line II of FIG.

【0037】図22において、図21で説明したよう
に、上流側のバスコントローラ用放熱フィン27のとこ
ろまで噴流ダクト1がバスコントローラ用放熱フィン2
7に近接し、バスコントローラ用噴流孔28直後で階段
状となり、噴流ダクト1が立ち上がっている。これによ
り、噴流ダクト1入口部での風速が図21の場合と比
べ、減少し、ここでの絞り損失を低減できる。冷却ファ
ンとのマッチングを考慮すると、動作冷却風量が高風量
となり、冷却性能を向上できる。
In FIG. 22, as described with reference to FIG. 21, the jet duct 1 is connected to the bus controller radiation fins 2 up to the upstream bus controller radiation fins 27.
7 and immediately after the bus controller jet hole 28, the jet flow duct 1 rises. As a result, the wind speed at the inlet of the jet duct 1 is reduced as compared with the case of FIG. 21, and the throttle loss here can be reduced. Considering the matching with the cooling fan, the operation cooling air volume becomes high and the cooling performance can be improved.

【0038】図23は図21のJ−J面から見た断面図
である。
FIG. 23 is a sectional view as seen from the plane JJ of FIG.

【0039】図23において、大型コンデンサ22の上
部の噴流ダクト1のダクト幅は狭くなっている。一方、
それ以外のダクト幅は広くなり、ここでの断面平均風速
を低下させ、絞り損失を低減できる。
In FIG. 23, the duct width of the jet duct 1 above the large condenser 22 is reduced. on the other hand,
The width of the other ducts is widened, and the average cross-sectional wind speed here is reduced, and the throttle loss can be reduced.

【0040】図24は図19、または図21のプロセッ
サボード30を高性能コンピュータ29に8枚搭載した
場合の実施例である。
FIG. 24 shows an embodiment in which eight high performance computers 29 are equipped with the processor boards 30 shown in FIG. 19 or FIG.

【0041】図24において、正面、側面、天井面のカ
バーを取ったものである。冷却風12は、冷却ファン3
2により、天井面から吸い込まれ、床面に放出される。
コンピュータ29内に塵埃を吸引しないために、エアフ
ィルター34が筐体上部に設置される。これにより、プ
ロセッサボード30複数枚を効率よく冷却でき、高性
能、高信頼性のコンピュータ29を達成できる。
In FIG. 24, front, side and ceiling covers are removed. The cooling air 12 is supplied to the cooling fan 3
Due to 2, it is sucked from the ceiling surface and released to the floor surface.
In order to prevent dust from being sucked into the computer 29, an air filter 34 is provided at the upper part of the housing. Thereby, a plurality of processor boards 30 can be efficiently cooled, and a high-performance and highly reliable computer 29 can be achieved.

【0042】本実施例によれば、噴流ダクト内部で各発
熱体の冷却用噴流孔の下流側に、ある程度の高さ、幅を
持った仕切板を設けることにより、仕切板に冷却風が衝
突し、冷却風の風速による動圧を静圧に変化させ、噴流
孔から冷却風を噴出でき、噴流ダクトの下流側ほど冷却
風量が多くなるという問題点を解決し、流れ方向に関し
て各発熱体への供給風量を発熱量に見合ったように均等
化できる。
According to the present embodiment, a partition plate having a certain height and width is provided downstream of the cooling jet hole of each heating element inside the jet duct, so that the cooling air collides with the partition plate. By changing the dynamic pressure due to the wind speed of the cooling air to static pressure, the cooling air can be ejected from the jet holes, and the problem that the cooling air volume increases toward the downstream of the jet duct is solved, and the flow direction is Supply air volume can be equalized to match the calorific value.

【0043】また、流れ方向にパラレルに実装した半導
体素子の中央上部に仕切板を設けることにより、冷却風
の流れ方向にパラレル実装した各発熱素子間への供給風
量を均等化できる。
By providing a partition plate at the upper center of the semiconductor element mounted in parallel in the flow direction, the amount of air supplied to each heating element mounted in parallel in the flow direction of the cooling air can be equalized.

【0044】さらに、各発熱体の冷却用噴流孔の開口面
積を冷却風の下流側ほど狭くなるようにすることによ
り、各噴流孔で下流側ほど冷却風量が多くなるという問
題点を解決し、各噴流孔の流れ方向に対して、冷却風を
均等に噴出できる。
Further, by making the opening area of the cooling jet holes of each heating element narrower toward the downstream side of the cooling air, the problem that the cooling air volume increases at each jet hole toward the downstream side is solved. Cooling air can be jetted uniformly in the flow direction of each jet hole.

【0045】また、冷却風の下流側へいくに従い階段状
の段差を設けることにより、段差部に冷却風が衝突し、
冷却風の風速による動圧を静圧に変化させ、噴流孔から
冷却風を噴出でき、噴流ダクトの下流側ほど冷却風量が
多くなるという問題点を解決し、流れ方向に関して各発
熱体への供給風量を発熱量に見合ったように均等化でき
る。
Further, by providing a step-like step toward the downstream side of the cooling air, the cooling air collides with the step portion,
By changing the dynamic pressure of the cooling air to the static pressure, the cooling air can be ejected from the jet holes, and the problem that the cooling air volume increases toward the downstream of the jet duct is solved, and the flow direction is supplied to each heating element. The air volume can be equalized to match the calorific value.

【0046】さらに、半導体内部で高発熱となる位置を
下流側に設けることにより、噴流孔から流出する冷却風
速が下流側ほど速いという風速分布に対応し、発熱素子
内部の温度分布を均一にできる。
Further, by providing a position where high heat is generated inside the semiconductor on the downstream side, it is possible to cope with the wind speed distribution in which the cooling air velocity flowing out from the jet hole is higher toward the downstream side, and to make the temperature distribution inside the heating element uniform. .

【0047】[0047]

【発明の効果】本発明によれば、噴流孔から流出する冷
却風速が下流側ほど速いという風速分布に対応し、発熱
素子内部の温度分布を均一にできる電子機器を提供でき
る。
According to the present invention, it is possible to provide an electronic device which can cope with the wind speed distribution in which the cooling wind speed flowing out from the jet holes is higher toward the downstream side, and which can make the temperature distribution inside the heating element uniform.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例を示す、4個の発熱素子がシ
リーズかつパラレルに電子基板に実装された斜視図であ
る。
FIG. 1 is a perspective view showing one embodiment of the present invention, in which four heating elements are mounted in series and in parallel on an electronic substrate.

【図2】図1を発熱素子上面から見た平面図である。FIG. 2 is a plan view of FIG. 1 as viewed from above a heating element.

【図3】図2のA−A面から見た平面図である。FIG. 3 is a plan view as viewed from a plane AA in FIG. 2;

【図4】本発明の一実施例を示す、4個の発熱素子がシ
リーズかつパラレルに電子基板に実装され、噴流ダクト
入口部にテーパを設けた場合の平面図である。
FIG. 4 is a plan view showing one embodiment of the present invention, in which four heating elements are mounted on an electronic board in series and in parallel, and a taper is provided at an inlet of a jet duct.

【図5】図4のB−B面から見た平面図である。FIG. 5 is a plan view as viewed from plane BB in FIG. 4;

【図6】本発明の一実施例を示す、4個の発熱素子がシ
リーズかつパラレルに電子基板に実装され、噴流ダクト
が階段状となった場合の平面図である。
FIG. 6 is a plan view showing one embodiment of the present invention, in which four heating elements are mounted in series and in parallel on an electronic substrate, and a jet duct has a stepped shape.

【図7】図6のC−C面から見た平面図である。FIG. 7 is a plan view as viewed from plane CC in FIG. 6;

【図8】本発明の一実施例を示す、2個の高発熱素子、
2個の低発熱素子がシリーズかつパラレルに電子基板に
実装され、噴流ダクトが階段状となった場合の平面図で
ある。
FIG. 8 shows two high heating elements, showing one embodiment of the present invention;
It is a top view in case two low heat generating elements are mounted in series and in parallel on an electronic board, and a jet duct becomes step-like.

【図9】図8のD−D面から見た平面図である。FIG. 9 is a plan view as seen from the plane DD in FIG. 8;

【図10】本発明の一実施例を示す、6個の発熱素子が
シリーズかつパラレルに電子基板に実装された場合の平
面図である。
FIG. 10 is a plan view showing one embodiment of the present invention, in which six heating elements are mounted on an electronic substrate in series and in parallel.

【図11】図10のE−E面から見た平面図である。FIG. 11 is a plan view as seen from plane EE in FIG. 10;

【図12】本発明の一実施例を示す、6個の発熱素子が
シリーズかつパラレルに電子基板に実装され、噴流ダク
トが階段状となった場合の平面図である。
FIG. 12 is a plan view showing one embodiment of the present invention, in which six heating elements are mounted on an electronic board in series and in parallel, and a jet duct has a step shape.

【図13】図12のF−F面から見た平面図である。FIG. 13 is a plan view as seen from plane FF of FIG.

【図14】本発明の一実施例を示す、6個の異なる発熱
量を持つ発熱素子がシリーズかつパラレルに電子基板に
実装され、噴流ダクトが階段状となった場合の平面図で
ある。
FIG. 14 is a plan view showing one embodiment of the present invention, in which six heating elements having different heating values are mounted in series and in parallel on an electronic board, and a jet duct has a stepped shape.

【図15】図14のG−G面から見た平面図である。FIG. 15 is a plan view as viewed from the plane GG of FIG. 14;

【図16】本発明の一実施例を示す、1個の発熱素子が
電子基板に実装され、発熱素子の上部に噴流ダクトが構
成された場合の平面図である。
FIG. 16 is a plan view showing one embodiment of the present invention, in which one heating element is mounted on an electronic substrate and a jet duct is formed above the heating element.

【図17】図16の半導体素子の冷却風流れ方向に対す
る、チップ内発熱量、噴流孔出口風速、およびチップ内
温度分布である。
FIG. 17 is a graph showing the heat generation in the chip, the wind velocity at the outlet of the jet hole, and the temperature distribution in the chip with respect to the cooling air flow direction of the semiconductor element in FIG.

【図18】本発明の一実施例を示す、4個の発熱素子が
シリーズかつパラレルに電子基板に実装され、噴流孔の
開口面積が流れ方向に対して小さくなった場合の平面図
である。
FIG. 18 is a plan view showing one embodiment of the present invention, in which four heating elements are mounted on an electronic substrate in series and in parallel, and an opening area of a jet hole is reduced in a flow direction.

【図19】本発明の一実施例を示す、多数の発熱素子が
実装されたプロセッサボードに、噴流ダクトが設置さ
れ、その噴流ダクトに仕切板を設けた場合の平面図であ
る。
FIG. 19 is a plan view showing an embodiment of the present invention, in which a jet duct is provided on a processor board on which a number of heating elements are mounted, and a partition plate is provided on the jet duct.

【図20】図19のH−H面から見た平面図である。FIG. 20 is a plan view seen from the HH plane in FIG. 19;

【図21】本発明の一実施例を示す、多数の発熱素子が
実装されたプロセッサボードに、噴流ダクトが設置さ
れ、その噴流ダクトが階段形状、および仕切板を設けた
場合の平面図である。
FIG. 21 is a plan view showing an embodiment of the present invention, in which a jet duct is provided on a processor board on which a large number of heating elements are mounted, and the jet duct has a stepped shape and a partition plate. .

【図22】図21のI−I面から見た平面図である。FIG. 22 is a plan view seen from the II plane in FIG. 21;

【図23】図21のJ−J面から見た平面図である。FIG. 23 is a plan view seen from the plane JJ in FIG. 21;

【図24】本発明の一実施例を示す、プロセッサボード
を8枚搭載した場合の高性能コンピュータの実装斜視図
である。
FIG. 24 is a perspective view of a high-performance computer mounted with eight processor boards according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…噴流ダクト、2…発熱素子、3…第2の発熱素子、
4…基板、5…噴流孔、7…中央部仕切板、8…上流部
仕切板、9…下流部仕切板、10…放熱フィン、11…
第2の発熱素子用放熱フィン、12…冷却風、13…発
熱素子内発熱量プロフィル、14…噴流孔出口風速プロ
フィル、15…発熱素子内温度プロフィル、16…ダク
ト高さ、17…ダクト幅、18…入口テーパ、19…階
段、20…中流部仕切板、21…メモリ、22…大型コ
ンデンサ、23…小型コンデンサ、24…バスコントロ
ーラ、25…データ通信用コネクタ、27…バスコント
ローラ用放熱フィン、28…バスコントローラ用噴流
孔、29…高性能コンピュータ、30…プロセッサボー
ド、31…プロセッサ給電用電源、32…冷却ファン、
33…フロントパネル、34…エアフィルター。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Jet duct, 2 ... Heating element, 3 ... Second heating element,
4 ... substrate, 5 ... jet hole, 7 ... central partition plate, 8 ... upstream partition plate, 9 ... downstream partition plate, 10 ... radiation fin, 11 ...
Second heat-dissipating fins for heat-generating elements, 12: cooling air, 13: calorific value profile inside the heat-generating element, 14: wind velocity profile at the outlet of the jet hole, 15: temperature profile inside the heat-generating element, 16: duct height, 17: duct width, Reference numeral 18: taper at the entrance, 19: stairs, 20: partition plate at the middle part, 21: memory, 22: large capacitor, 23: small capacitor, 24: bus controller, 25: connector for data communication, 27: radiation fin for bus controller, 28: Jet hole for bus controller, 29: High performance computer, 30: Processor board, 31: Power supply for processor power supply, 32: Cooling fan,
33: Front panel, 34: Air filter.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大黒 崇弘 神奈川県秦野市堀山下1番地 株式会社日 立製作所エンタープライズサーバ事業部内 (72)発明者 新 隆之 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 Fターム(参考) 5E322 AA01 BA01 BA03 BA04  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Takahiro Oguro 1st Horiyamashita, Hadano-shi, Kanagawa Prefecture, in the Enterprise Server Division of Hitachi Ltd. F term in the Machinery Research Laboratory (reference) 5E322 AA01 BA01 BA03 BA04

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基板上に複数個搭載された半導体素子と、
この半導体素子に取付けられた放熱用フィンと、この放
熱用フィン夫々の上部に穴を有する冷却ダクトとを備え
た電子機器装置において、前記冷却ダクト内の小穴の空
気下流側に所定の高さを有する仕切板を設けた電子機器
装置。
A plurality of semiconductor elements mounted on a substrate;
In an electronic apparatus including a heat dissipating fin attached to the semiconductor element and a cooling duct having a hole in an upper portion of each of the heat dissipating fins, a predetermined height is set downstream of the small holes in the cooling duct on the air side. Electronic device provided with a partition plate.
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