JP2015018993A - Electronic device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electronic device which includes a cooling structure and is easily handled.SOLUTION: An electronic device 1 includes: an electronic component 10; a heat absorption part 20; a heat transfer part 30; and a heat radiation part 40. The heat absorption part 20 is mounted on the electronic component 10. A refrigerant is sealed in the heat absorption part 20 and the heat absorption part 20 uses the refrigerant to absorb heat of the electronic component 10. The heat transfer part 30 is connected with the heat absorption part 20 and transfers the heat of the heat absorption part 20. The heat radiation part 40 is connected with the heat transfer part 30. A refrigerant flows in the heat radiation part 40 and the heat radiation part 40 uses the refrigerant to absorb and radiate the heat of the heat transfer part 30. The heat radiation part 40 has a structure that can be attached to or detached from the heat transfer part 30.

Description

本発明は、電子装置に関する。   The present invention relates to an electronic device.

電子装置やそれに含まれる電子部品の冷却を、空冷で行う技術、液冷で行う技術が知られている。また、冷媒の蒸発と凝縮による二相熱輸送を利用したヒートパイプを用いて冷却を行う技術も知られている。   There are known techniques for cooling an electronic device and electronic components included therein by air cooling and liquid cooling. There is also known a technique of cooling using a heat pipe that utilizes two-phase heat transport by evaporation and condensation of refrigerant.

特開平08−056088号公報Japanese Patent Laid-Open No. 08-056088 特開平09−293984号公報JP 09-293984 A 特開2010−205949号公報JP 2010-205949 A

電子装置やそれに含まれる電子部品に冷却構造を設ける場合、冷却を効率的に行うために冷却構造が複雑化したり、冷却構造の取り付けやその後のメンテナンスが煩雑になったりすることがある。   When a cooling structure is provided in an electronic device or an electronic component included in the electronic device, the cooling structure may be complicated in order to efficiently perform cooling, and the installation of the cooling structure and subsequent maintenance may be complicated.

本発明の一観点によれば、電子部品と、前記電子部品に実装され、第1冷媒が封入され、前記第1冷媒を用いて前記電子部品の熱を吸熱する吸熱部と、前記吸熱部に接続され、前記吸熱部の熱を伝熱する伝熱部と、前記伝熱部に着脱可能に配置され、第2冷媒が流通され、装着時に前記第2冷媒を用いて前記伝熱部の熱を吸熱し放熱する放熱部とを含む電子装置が提供される。   According to an aspect of the present invention, an electronic component, a heat absorption part that is mounted on the electronic component, encloses a first refrigerant, and absorbs heat of the electronic component using the first refrigerant, and the heat absorption part A heat transfer unit that is connected and transfers heat from the heat absorption unit, and is detachably disposed on the heat transfer unit, the second refrigerant is circulated, and the heat of the heat transfer unit using the second refrigerant when mounted There is provided an electronic device including a heat dissipating part that absorbs heat and dissipates heat.

開示の技術によれば、冷却構造の複雑化を抑え、その取り付け、及び取り付け後のメンテナンスが容易で、冷却を効率的に行うことのできる電子装置が実現可能になる。   According to the disclosed technique, it is possible to realize an electronic device that can suppress the complication of the cooling structure, can be easily attached and maintained, and can be efficiently cooled.

液冷式の冷却構造を設けた電子装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the electronic device which provided the liquid cooling type cooling structure. 第1の実施の形態に係る電子装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the electronic device which concerns on 1st Embodiment. 第2の実施の形態に係る電子装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the electronic device which concerns on 2nd Embodiment. 第3の実施の形態に係る電子装置の一例を示す図(その1)である。It is FIG. (1) which shows an example of the electronic device which concerns on 3rd Embodiment. 第3の実施の形態に係る電子装置の一例を示す図(その2)である。It is FIG. (2) which shows an example of the electronic device which concerns on 3rd Embodiment. 第4の実施の形態に係る電子装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the electronic device which concerns on 4th Embodiment. 第5の実施の形態に係る電子装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the electronic device which concerns on 5th Embodiment. 第6の実施の形態に係る電子装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the electronic device which concerns on 6th Embodiment.

まず、電子装置の冷却について述べる。
電子装置に含まれる電子部品の一形態として、複数のチップ部品を配線基板上に実装して封止したマルチチップモジュール(Multi Chip Module,MCM)がある。MCMでは、1つ又は複数のIC(Integrated Circuit)、LSI(Large Scale Integration)等の半導体チップ、メモリ、センサ等を、1つのパッケージ内に収め、所望の機能を有するシステムを実現することができる。MCMは、システムオンチップ(System On Chip)のような形態に比べ、比較的短期間に低コストで開発、製造が可能であり、比較的容易に小型化、多機能化が実現できる。
First, cooling of the electronic device will be described.
One form of an electronic component included in an electronic device is a multi-chip module (MCM) in which a plurality of chip components are mounted on a wiring board and sealed. In MCM, one or a plurality of ICs (Integrated Circuits), semiconductor chips such as LSI (Large Scale Integration), memories, sensors, etc. can be housed in one package to realize a system having a desired function. . The MCM can be developed and manufactured at a low cost in a relatively short period of time as compared with a system on chip (System On Chip), and can be relatively easily reduced in size and multifunction.

ところで、このようなMCMにも用いられるLSI等の半導体チップは、高集積化に伴い、発熱量が増大し得る。発熱による半導体チップの過熱を抑えるために、半導体チップの冷却が行われる。冷却方式の1つに、空冷式がある。空冷式では、例えば、冷却対象の半導体チップにヒートスプレッダ、ヒートシンク等の熱伝導性の部材を熱的に接続し、そのような部材を用いて半導体チップの冷却を行う。しかし、発熱量の大きい半導体チップになると、空冷では十分な冷却が行えない場合がある。   By the way, a semiconductor chip such as an LSI used for such an MCM can increase the amount of heat generated as the degree of integration increases. In order to suppress overheating of the semiconductor chip due to heat generation, the semiconductor chip is cooled. One cooling system is an air cooling system. In the air cooling method, for example, a heat conductive member such as a heat spreader or a heat sink is thermally connected to a semiconductor chip to be cooled, and the semiconductor chip is cooled using such a member. However, in the case of a semiconductor chip that generates a large amount of heat, air cooling may not be able to perform sufficient cooling.

冷却の別の方式に、液冷式がある。液冷式では、例えば、冷却対象の半導体チップの近傍に流路を設けてそこに水等の冷媒を流通させ、その冷媒を用いて半導体チップの冷却を行う。例えば、冷媒として用いられる水は、空気に比べて、効率的に熱を保持することができ、熱伝導効率も高い。   There is a liquid cooling method as another cooling method. In the liquid cooling method, for example, a flow path is provided in the vicinity of a semiconductor chip to be cooled, a coolant such as water is circulated there, and the semiconductor chip is cooled using the coolant. For example, water used as a refrigerant can hold heat more efficiently than air and has high heat conduction efficiency.

図1は液冷式の冷却構造を設けた電子装置の一例を示す図である。
図1に示す電子装置100は、電子部品110及び冷却構造120を備える。
電子部品110は、配線基板、及び配線基板上に実装された1つ又は複数の半導体チップを含んでいる。電子部品110には、例えば、CPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processing Unit)等のプロセッサを含むMCMが用いられる。
FIG. 1 is a view showing an example of an electronic apparatus provided with a liquid cooling type cooling structure.
An electronic device 100 illustrated in FIG. 1 includes an electronic component 110 and a cooling structure 120.
The electronic component 110 includes a wiring board and one or more semiconductor chips mounted on the wiring board. For the electronic component 110, for example, an MCM including a processor such as a CPU (Central Processing Unit) and an MPU (Micro Processing Unit) is used.

冷却構造120は、液冷部121、ホルダ122、液冷管(チューブ)123及びコネクタ124を有している。液冷部121は、電子部品110上に設けられる。液冷部121は、冷媒が流通される1本又は複数本の溝(マイクロチャネル)121aを備える。液冷部121には、例えば、シリコン(Si)等の基板にMEMS(Micro Electro Mechanical Systems)技術等を用いてマイクロチャネル121aを形成したものを用いることができる。液冷部121にはホルダ122が取り付けられ、このホルダ122に、チューブ123の先端部に設けられたコネクタ124が螺着等の方式で取り付けられる。   The cooling structure 120 includes a liquid cooling part 121, a holder 122, a liquid cooling pipe (tube) 123, and a connector 124. The liquid cooling unit 121 is provided on the electronic component 110. The liquid cooling unit 121 includes one or a plurality of grooves (microchannels) 121a through which the refrigerant flows. As the liquid cooling unit 121, for example, a substrate in which a microchannel 121 a is formed on a substrate such as silicon (Si) using a MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) technique or the like can be used. A holder 122 is attached to the liquid cooling unit 121, and a connector 124 provided at the tip of the tube 123 is attached to the holder 122 by a method such as screwing.

コネクタ124がホルダ122に取り付けられ、チューブ123と液冷部121のマイクロチャネル121aとが連結されることで、チューブ123からマイクロチャネル121aに水等の冷媒が供給される。マイクロチャネル121aに供給された冷媒は、マイクロチャネル121aを流通される際に、電子部品110の熱を吸熱し、それにより電子部品110が冷却される。吸熱した冷媒は、マイクロチャネル121aを流通され、液冷部121の外部に排出される。   The connector 124 is attached to the holder 122, and the tube 123 and the microchannel 121a of the liquid cooling unit 121 are connected to each other so that a coolant such as water is supplied from the tube 123 to the microchannel 121a. The refrigerant supplied to the microchannel 121a absorbs heat of the electronic component 110 when it flows through the microchannel 121a, thereby cooling the electronic component 110. The refrigerant that has absorbed heat flows through the microchannel 121 a and is discharged to the outside of the liquid cooling unit 121.

電子装置100では、このような液冷式を採用することで、電子部品110の効率的な冷却が行われる。
しかし、このような液冷式の冷却構造120を設けた電子装置100において、液冷部121のマイクロチャネル121aは、例えば、その径或いは幅や深さがμmオーダーのサイズとされる。一方、マイクロチャネル121aに冷媒を供給するためのチューブ123には、例えば、その径がmmオーダーのサイズのものが用いられる。このようなmmオーダーのチューブ123を、μmオーダーのマイクロチャネル121aと連結するためのコネクタ124の形成は必ずしも容易でない。
The electronic device 100 employs such a liquid cooling method, whereby the electronic component 110 is efficiently cooled.
However, in the electronic device 100 provided with such a liquid cooling type cooling structure 120, the diameter, width, or depth of the microchannel 121a of the liquid cooling unit 121 is, for example, in the order of μm. On the other hand, as the tube 123 for supplying the refrigerant to the microchannel 121a, for example, a tube having a diameter of the order of mm is used. It is not always easy to form a connector 124 for connecting such a tube 123 in the order of mm to a microchannel 121a in the order of μm.

また、コネクタ124は、取り付け後、例えば液冷部121を設けた電子部品110を交換する場合等に、取り外されることがあるが、このようなコネクタ124の着脱も必ずしも容易でない。例えば、着脱の際、コネクタ124とホルダ122の接続部分等から液漏れが生じたり、液冷部121或いは液冷部121を設けた電子部品110の機械的な破損が生じたりする恐れがある。   In addition, the connector 124 may be removed after the attachment, for example, when the electronic component 110 provided with the liquid cooling unit 121 is replaced. However, the attachment / detachment of the connector 124 is not always easy. For example, when attaching or detaching, liquid leakage may occur from the connection portion between the connector 124 and the holder 122, or the liquid cooling unit 121 or the electronic component 110 provided with the liquid cooling unit 121 may be mechanically damaged.

また、上記のような冷却構造120を設けた電子装置100を、サーバやスーパーコンピュータ等の機器に採用する場合、電子装置100が数千個規模で実装されることもあり得る。このように多数の電子装置100が実装される機器では、個々の電子装置100についてコネクタ124の着脱に伴う上記のような液漏れや破損が生じる恐れがあるほか、電子装置100が多数になることで、コネクタ124の着脱作業が煩雑になる恐れもある。   Further, when the electronic device 100 provided with the cooling structure 120 as described above is employed in a device such as a server or a supercomputer, the electronic device 100 may be mounted on a scale of several thousand. In a device in which a large number of electronic devices 100 are mounted in this way, there is a risk that the liquid leakage or damage as described above accompanying the attachment / detachment of the connector 124 may occur in each electronic device 100, and the number of electronic devices 100 increases. Therefore, the attaching / detaching operation of the connector 124 may be complicated.

液冷式の冷却構造を設けた電子装置の別例として、複数の半導体チップを三次元積層し、半導体チップ間に冷媒通路を設け、そこに水等の冷媒を流通させることで、冷却を行うものもある。複数の半導体チップを三次元積層する技術(三次元集積化技術)は、配線基板上の半導体チップの占有面積(実装面積)を低減することができるほか、高速化やバンド幅の拡大、配線距離の短縮によるバス消費電力の低減を実現し得る。但し、複数の半導体チップを単に三次元積層すれば、発熱体が集積されて電子装置内の局所的な発熱量が増加する恐れがあり、熱の放熱効率も低下する恐れがある。そこで、上記のように、三次元積層した半導体チップ間に冷媒通路を設けてそこに冷媒を流通させることで、冷却効率を高める技術も提案されている。   As another example of an electronic device provided with a liquid cooling type cooling structure, cooling is performed by three-dimensionally laminating a plurality of semiconductor chips, providing a coolant passage between the semiconductor chips, and circulating a coolant such as water there. There are also things. The technology for three-dimensional stacking of multiple semiconductor chips (three-dimensional integration technology) can reduce the area occupied by the semiconductor chip on the wiring board (mounting area), as well as speeding up, increasing the bandwidth, and wiring distance. The bus power consumption can be reduced by shortening the time. However, if a plurality of semiconductor chips are simply three-dimensionally stacked, the heat generating elements are integrated, which may increase the amount of local heat generated in the electronic device, and may reduce the heat dissipation efficiency. Therefore, as described above, a technique for improving the cooling efficiency by providing a coolant passage between three-dimensionally stacked semiconductor chips and circulating the coolant therethrough has been proposed.

半導体チップ間に設ける冷媒通路としては、上記のようなマイクロチャネルを用いることができる。半導体チップ間にマイクロチャネルを有する電子装置は、例えば、各半導体チップに直接マイクロチャネルを形成したり、シリコン基板等にマイクロチャネルを形成したものを半導体チップ間に設けたりすることで、得ることができる。しかし、このような液冷式の冷却構造を設けた電子装置の場合も、上記同様、マイクロチャネルと液冷管を連結するコネクタの着脱に伴う液漏れや破損、煩雑な着脱作業が問題となり得る。   As the coolant passage provided between the semiconductor chips, the microchannel as described above can be used. An electronic device having microchannels between semiconductor chips can be obtained, for example, by forming microchannels directly on each semiconductor chip, or by providing a microchannel formed on a silicon substrate or the like between semiconductor chips. it can. However, even in the case of an electronic device provided with such a liquid cooling type cooling structure, liquid leakage and breakage due to the attachment / detachment of the connector connecting the microchannel and the liquid cooling tube, and complicated attachment / detachment work can be problematic. .

以上のような点に鑑み、ここでは電子装置を、以下に示すような冷却構造を採用した構成とする。
まず、第1の実施の形態について説明する。
In view of the above points, here, the electronic device is configured to employ a cooling structure as described below.
First, the first embodiment will be described.

図2は第1の実施の形態に係る電子装置の一例を示す図である。
図2(A)に示す電子装置1は、電子部品10、吸熱部20、伝熱部30及び放熱部40を含む。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an electronic device according to the first embodiment.
An electronic device 1 shown in FIG. 2A includes an electronic component 10, a heat absorbing unit 20, a heat transfer unit 30, and a heat radiating unit 40.

電子部品10は、LSI等の半導体チップ、半導体チップが配線基板(パッケージ基板)に実装された半導体パッケージ、MCM等である。電子部品10には、発熱する箇所(ホットスポット)10hが存在する。電子部品10が半導体チップの場合には、その半導体チップ内の一部、或いは半導体チップ全体がホットスポット10hになり得る。電子部品10が半導体パッケージの場合には、それに含まれる半導体チップ、或いは半導体チップとその周辺領域がホットスポット10hになり得る。電子部品10がMCMの場合も同様に、それに含まれる半導体チップ、或いは半導体チップとその周辺領域がホットスポット10hになり得る。例えば、CPU等のプロセッサを含むMCMでは、そのようなプロセッサ、或いはプロセッサとその周辺領域がホットスポット10hとなる。   The electronic component 10 is a semiconductor chip such as an LSI, a semiconductor package in which the semiconductor chip is mounted on a wiring substrate (package substrate), an MCM, or the like. The electronic component 10 has a portion (hot spot) 10h that generates heat. When the electronic component 10 is a semiconductor chip, a part of the semiconductor chip or the entire semiconductor chip can become the hot spot 10h. When the electronic component 10 is a semiconductor package, the semiconductor chip included in the electronic component 10 or the semiconductor chip and its peripheral region can be a hot spot 10h. Similarly, when the electronic component 10 is an MCM, a semiconductor chip included in the electronic component 10 or a semiconductor chip and its peripheral region can be a hot spot 10h. For example, in an MCM including a processor such as a CPU, such a processor, or a processor and a peripheral area thereof become a hot spot 10h.

吸熱部20は、電子部品10の上に、電子部品10に熱的に接続されて実装される。吸熱部20は、電子部品10の熱を、冷媒を用いて吸熱する。吸熱部20には、冷媒の蒸発と凝縮による二相熱輸送を利用したもの(二相熱輸送デバイス)が用いられる。二相熱輸送デバイスとしては、例えば、ヒートパイプ、マイクロヒートパイプ、ベーパーチャンバー、マイクロベーパーチャンバーがある。ヒートパイプ、マイクロヒートパイプは、冷媒(作動流体)が封入された、閉じた管状の密閉空間(容器)を有する。ベーパーチャンバー、マイクロベーパーチャンバーは、冷媒(作動流体)が封入された、密閉容器或いは閉じた管状の密閉空間(容器)を有する。これらの二相熱輸送デバイスの密閉容器内(内壁)には、ウィックと呼ばれる毛細管構造が設けられてもよい。吸熱部20には、一定以上の熱伝導率を有する熱伝導材料が用いられる。吸熱部20には、金属材料、半導体材料、炭素材料等を用いることができる。金属材料としては、銅(Cu)、銀(Ag)、アルミニウム(Al)等が挙げられる。半導体材料としては、シリコン等を挙げられる。炭素材料としては、グラファイト、炭素繊維、炭素繊維を用いた炭素複合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastic,CFRP)等が挙げられる。   The heat absorbing unit 20 is mounted on the electronic component 10 while being thermally connected to the electronic component 10. The heat absorption part 20 absorbs the heat of the electronic component 10 using a refrigerant. As the heat absorption unit 20, a device (two-phase heat transport device) using two-phase heat transport by evaporation and condensation of the refrigerant is used. Examples of the two-phase heat transport device include a heat pipe, a micro heat pipe, a vapor chamber, and a micro vapor chamber. The heat pipe and the micro heat pipe have a closed tubular sealed space (container) in which a refrigerant (working fluid) is enclosed. The vapor chamber and the micro vapor chamber have a sealed container or a closed tubular sealed space (container) in which a refrigerant (working fluid) is sealed. A capillary structure called a wick may be provided in the sealed container (inner wall) of these two-phase heat transport devices. For the heat absorbing part 20, a heat conductive material having a heat conductivity of a certain level or more is used. For the heat absorption part 20, a metal material, a semiconductor material, a carbon material, or the like can be used. Examples of the metal material include copper (Cu), silver (Ag), and aluminum (Al). An example of the semiconductor material is silicon. Examples of the carbon material include graphite, carbon fiber, carbon composite material using carbon fiber (Carbon Fiber Reinforced Plastic, CFRP), and the like.

伝熱部30は、吸熱部20に熱的に接続され、吸熱部20の熱を伝熱する。伝熱部30は、吸熱部20のほか、電子部品10にも熱的に接続されてよい。伝熱部30には、一定以上の熱伝導率を有する熱伝導材料が用いられる。伝熱部30には、金属材料、半導体材料、炭素材料等を用いることができる。金属材料としては、銅、銀、アルミニウム等が挙げられる。半導体材料としては、シリコン等を挙げられる。炭素材料としては、グラファイト、炭素繊維、炭素複合材料等が挙げられる。   The heat transfer unit 30 is thermally connected to the heat absorption unit 20 and transfers heat from the heat absorption unit 20. The heat transfer unit 30 may be thermally connected to the electronic component 10 in addition to the heat absorption unit 20. For the heat transfer section 30, a heat conductive material having a heat conductivity of a certain level or higher is used. A metal material, a semiconductor material, a carbon material, or the like can be used for the heat transfer unit 30. Examples of the metal material include copper, silver, and aluminum. An example of the semiconductor material is silicon. Examples of the carbon material include graphite, carbon fiber, and carbon composite material.

放熱部40は、伝熱部30に着脱可能になっている。放熱部40は、図2(A)に示すように伝熱部30に取り付けられることで伝熱部30に熱的に接続される。伝熱部30に熱的に接続された放熱部40は、伝熱部30の熱を、水等の液冷媒を用いて吸熱し、電子装置1の外部に放熱する。放熱部40には、例えば、冷媒が流通される液冷管が熱伝導部材に内蔵又は外付けされた構造体を用いることができる。液冷管、熱伝導部材には、一定以上の熱伝導率を有する熱伝導材料、例えば、金属材料、半導体材料、炭素材料等が用いられる。金属材料としては、銅、銀、アルミニウム、鉄(Fe)等が挙げられる。半導体材料としては、シリコン等を挙げられる。炭素材料としては、グラファイト、炭素繊維、炭素複合材料等が挙げられる。液冷管、熱伝導部材には、フレキシブルなものを用いることもできる。例えば、金属箔、ポリイミド等の高分子シート、グラファイトシート等の一対のフレキシブルシート間に、冷媒の流路となる空間を設けたものや、冷媒の流路となるフレキシブルなチューブを挟んだもの等を用いることができる。   The heat radiating part 40 is detachable from the heat transfer part 30. The heat radiating part 40 is thermally connected to the heat transfer part 30 by being attached to the heat transfer part 30 as shown in FIG. The heat radiating unit 40 thermally connected to the heat transfer unit 30 absorbs the heat of the heat transfer unit 30 using a liquid refrigerant such as water and radiates the heat to the outside of the electronic device 1. For the heat radiating unit 40, for example, a structure in which a liquid cooling tube through which a refrigerant is circulated is built in or externally attached to a heat conducting member can be used. For the liquid cooling tube and the heat conducting member, a heat conducting material having a heat conductivity of a certain level or more, for example, a metal material, a semiconductor material, a carbon material, or the like is used. Examples of the metal material include copper, silver, aluminum, iron (Fe), and the like. An example of the semiconductor material is silicon. Examples of the carbon material include graphite, carbon fiber, and carbon composite material. A flexible thing can also be used for a liquid cooling tube and a heat conduction member. For example, a metal sheet, a polymer sheet such as polyimide, a sheet having a space between the pair of flexible sheets, such as a graphite sheet, or a flexible tube that serves as a refrigerant flow path. Can be used.

電子装置1において、電子部品10のホットスポット10hの熱は、吸熱部20に伝熱(吸熱)され(図2(A)に太矢印で図示)、その熱により、吸熱部20の、ホットスポット10hに対応する部位の作動流体である冷媒が蒸発する。この蒸発(気化熱)によってホットスポット10hの熱が奪われ、ホットスポット10h及びそのホットスポット10hが存在する電子部品10の冷却が行われる。   In the electronic device 1, the heat of the hot spot 10 h of the electronic component 10 is transferred (absorbed) to the heat absorbing unit 20 (shown by a thick arrow in FIG. 2A), and the heat spot of the heat absorbing unit 20 is generated by the heat. The refrigerant that is the working fluid in the portion corresponding to 10 h evaporates. This evaporation (heat of vaporization) removes the heat of the hot spot 10h, and the hot spot 10h and the electronic component 10 where the hot spot 10h exists are cooled.

吸熱部20で蒸発した冷媒は、吸熱部20の、ホットスポット10hよりも低温の部位、例えば、ホットスポット10hから離れた部位や、伝熱部30との接続部位で、凝縮する。凝縮した冷媒は、吸熱部20の、ホットスポット10hに対応する部位に移動し、再びホットスポット10hの熱を奪って蒸発する。吸熱部20での冷媒の凝縮により生じた熱(凝縮熱)は、伝熱部30に伝熱される(図2(A)に太矢印で図示)。   The refrigerant evaporated in the heat absorbing unit 20 condenses at a part of the heat absorbing part 20 at a temperature lower than the hot spot 10 h, for example, a part away from the hot spot 10 h or a part connected to the heat transfer part 30. The condensed refrigerant moves to a portion of the heat absorbing unit 20 corresponding to the hot spot 10h, and again takes heat from the hot spot 10h and evaporates. Heat (condensation heat) generated by the condensation of the refrigerant in the heat absorbing unit 20 is transferred to the heat transfer unit 30 (illustrated by a thick arrow in FIG. 2A).

尚、図2(A)には、吸熱部20内の蒸発と凝縮を伴う冷媒の流れを点線矢印で模式的に図示している。
電子部品10(ホットスポット10h)の冷却時には、伝熱部30に放熱部40が熱的に接続される。その放熱部40には、液冷媒が流通される(図2(A)に点線矢印で図示)。吸熱部20から伝熱部30に伝熱された熱は、放熱部40に吸熱され(図2(A)に太矢印で図示)、放熱部40に流通される冷媒に伝熱され、電子装置1の外部に輸送(放熱)される。尚、放熱部40に吸熱された熱は、放熱部40から空冷によっても電子装置1の外部に放熱され得る。
In FIG. 2 (A), the flow of the refrigerant accompanying evaporation and condensation in the heat absorbing section 20 is schematically shown by dotted arrows.
When the electronic component 10 (hot spot 10h) is cooled, the heat radiating unit 40 is thermally connected to the heat transfer unit 30. A liquid refrigerant is circulated through the heat radiating section 40 (illustrated by a dotted arrow in FIG. 2A). The heat transferred from the heat absorbing unit 20 to the heat transfer unit 30 is absorbed by the heat radiating unit 40 (shown by a thick arrow in FIG. 2A), and is transferred to the refrigerant flowing through the heat radiating unit 40, so that the electronic device 1 is transported (heat radiation) to the outside. The heat absorbed by the heat radiating unit 40 can be radiated from the heat radiating unit 40 to the outside of the electronic device 1 by air cooling.

電子装置1では、このようなサイクルで電子部品10の冷却が行われる。
上記のように、この電子装置1では、放熱部40が伝熱部30に着脱可能とされる。このような放熱部40及び伝熱部30には、例えば、放熱部40に嵌合部を設け、その嵌合部と嵌合する被嵌合部を伝熱部30に設ける。例えば、嵌合部として、ピン状、ライン状といった凸部を設け、被嵌合部として、その凸部が嵌合されるようなピン状、穴状、ライン状といった凹部を設ける。放熱部40及び伝熱部30にそれぞれ嵌合部及び被嵌合部を設けることで、放熱部40の、図2(A)に示すような伝熱部30への取り付け、図2(B)に示すような伝熱部30からの取り外しが、容易に、繰り返し、行えるようになっている。
In the electronic device 1, the electronic component 10 is cooled in such a cycle.
As described above, in the electronic device 1, the heat radiating unit 40 can be attached to and detached from the heat transfer unit 30. In the heat radiating unit 40 and the heat transfer unit 30, for example, a fitting part is provided in the heat radiating unit 40, and a fitted part to be fitted to the fitting unit is provided in the heat transfer unit 30. For example, a convex portion such as a pin shape or a line shape is provided as the fitting portion, and a concave portion such as a pin shape, a hole shape, or a line shape is provided as the fitted portion so that the convex portion is fitted. Mounting the heat radiating part 40 to the heat transfer part 30 as shown in FIG. 2A by providing a fitting part and a fitted part in the heat radiating part 40 and the heat transfer part 30, respectively, FIG. Removal from the heat transfer section 30 as shown in Fig. 5 can be easily and repeatedly performed.

電子装置1では、このように放熱部40を伝熱部30に着脱可能にし、液冷媒を流通する放熱部40を、電子部品10上に配置された吸熱部20と、伝熱部30を介して熱的には接続するが、直接的には接続せずに分離している。即ち、吸熱部20と放熱部40の互いの冷媒を分離しつつ、互いの冷媒を用いて電子部品10(ホットスポット10h)の効率的な冷却を可能にしている。   In the electronic device 1, the heat dissipating unit 40 can be attached to and detached from the heat transfer unit 30, and the heat dissipating unit 40 that circulates the liquid refrigerant is connected to the heat absorbing unit 20 disposed on the electronic component 10 and the heat transfer unit 30. Although they are connected thermally, they are separated without being connected directly. That is, the electronic component 10 (hot spot 10h) can be efficiently cooled using the refrigerants while separating the refrigerants of the heat absorbing unit 20 and the heat radiating unit 40.

吸熱部20は、マイクロヒートパイプやマイクロベーパーチャンバー等であって、冷媒が閉じた空間内に封入されており、外部から冷媒を供給するチューブ、コネクタを連結するような作業が不要であるため、冷媒の漏れが抑えられる。放熱部40は、このような吸熱部20に熱的に接続された伝熱部30に着脱可能とされている。伝熱部30に放熱部40を取り付け(図2(A))、その放熱部40に冷媒を流通させることで、吸熱部20の熱を電子装置1の外部に放熱することができる。   The heat absorbing unit 20 is a micro heat pipe, a micro vapor chamber, or the like, and is enclosed in a space in which the refrigerant is closed, and does not require a work for connecting a tube and a connector for supplying the refrigerant from the outside. Leakage of refrigerant is suppressed. The heat radiating part 40 is detachably attached to the heat transfer part 30 that is thermally connected to the heat absorbing part 20. By attaching the heat radiating part 40 to the heat transfer part 30 (FIG. 2A) and circulating the refrigerant through the heat radiating part 40, the heat of the heat absorbing part 20 can be radiated to the outside of the electronic device 1.

放熱部40は、必要な時に、例えば電子部品10を交換する等のメンテナンス時に、伝熱部30から取り外すことができ(図2(B))、その後、再び伝熱部30に取り付けることができる(図2(A))。このような放熱部40の取り付け、取り外しは、例えば上記のように放熱部40及び伝熱部30にそれぞれ嵌合部及び被嵌合部を設けることで、容易に行うことができる。この放熱部40の取り付け、取り外しの際には、電子部品10に過大な外力が加わるのを抑えることができ、それにより、電子部品10が破損するのを抑えることができる。   The heat radiating section 40 can be removed from the heat transfer section 30 when necessary, for example, during maintenance such as replacing the electronic component 10 (FIG. 2B), and then can be attached to the heat transfer section 30 again. (FIG. 2 (A)). Such attachment and removal of the heat radiating part 40 can be easily performed by providing the fitting part and the fitted part respectively in the heat radiating part 40 and the heat transfer part 30 as described above, for example. When attaching and detaching the heat radiating portion 40, it is possible to suppress an excessive external force from being applied to the electronic component 10, and thereby it is possible to suppress the electronic component 10 from being damaged.

上記のような電子装置1によれば、電子部品10を効率的に冷却するための冷却構造の複雑化を抑えると共に、電子装置1の組み立て、冷却構造の取り付け、及び取り付け後のメンテナンスの容易化を図ることが可能になる。   According to the electronic device 1 as described above, the complexity of the cooling structure for efficiently cooling the electronic component 10 is suppressed, and the assembly of the electronic device 1, the attachment of the cooling structure, and the maintenance after the attachment are facilitated. Can be achieved.

次に、第2の実施の形態について説明する。
図3は第2の実施の形態に係る電子装置の一例を示す図である。
図3に示す電子装置1aは、電子部品10、マイクロヒートパイプユニット50及び液冷管ユニット60を含む。
Next, a second embodiment will be described.
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an electronic apparatus according to the second embodiment.
The electronic device 1a shown in FIG. 3 includes an electronic component 10, a micro heat pipe unit 50, and a liquid cold tube unit 60.

電子部品10は、LSI等の半導体チップ、半導体チップを含む半導体パッケージ、MCM等であり、ホットスポットが存在している。
マイクロヒートパイプユニット50は、本体部51と、本体部51に設けられたマイクロヒートパイプ52とを有している。
The electronic component 10 is a semiconductor chip such as an LSI, a semiconductor package including the semiconductor chip, MCM, or the like, and has a hot spot.
The micro heat pipe unit 50 includes a main body 51 and a micro heat pipe 52 provided in the main body 51.

マイクロヒートパイプユニット50の本体部51には、一定以上の熱伝導率を有する熱伝導材料、例えば、銅、銀等の金属材料、シリコン等の半導体材料、グラファイト等の炭素材料が用いられる。マイクロヒートパイプ52は、本体部51に形成された、1本の連続した或いは複数本のマイクロチャネル52aを有している。マイクロヒートパイプユニット50は、このようなマイクロヒートパイプ52のマイクロチャネル52aの配設面側を電子部品10側に向けて、電子部品10上に接合されている。   For the main body 51 of the micro heat pipe unit 50, a heat conductive material having a heat conductivity of a certain level or more, for example, a metal material such as copper or silver, a semiconductor material such as silicon, or a carbon material such as graphite is used. The micro heat pipe 52 has one continuous or a plurality of micro channels 52 a formed in the main body 51. The micro heat pipe unit 50 is bonded onto the electronic component 10 with the arrangement surface side of the micro channel 52a of the micro heat pipe 52 facing the electronic component 10 side.

尚、マイクロヒートパイプユニット50と電子部品10とは、直接接合することができる。このほか、マイクロヒートパイプユニット50と電子部品10とは、本体部51と同様の一定以上の熱伝導率を有する熱伝導部材、熱伝導性ポリマーを用いた熱界面材料(Thermal Interface Material,TIM)等を介して接合することもできる。   The micro heat pipe unit 50 and the electronic component 10 can be directly joined. In addition, the micro heat pipe unit 50 and the electronic component 10 are a thermal interface member (Thermal Interface Material, TIM) having a thermal conductivity equal to or higher than a certain level, similar to that of the main body 51, and a thermal conductive polymer. It is also possible to join via the like.

マイクロヒートパイプユニット50のマイクロチャネル52aの内壁には、シラノール基(Si−OH)を含有する層を形成する表面処理を施してもよい。図3には、このような表面処理により、マイクロチャネル52aの内壁にシラノール基含有層52bを形成した場合を例示している。   The inner wall of the micro channel 52a of the micro heat pipe unit 50 may be subjected to a surface treatment for forming a layer containing a silanol group (Si—OH). FIG. 3 illustrates a case where the silanol group-containing layer 52b is formed on the inner wall of the microchannel 52a by such surface treatment.

マイクロヒートパイプ52において、マイクロチャネル52aの内壁が、封入される冷媒に対して親水性であるか、疎水性であるかは、冷媒がマイクロチャネル52a内を移動する際の抵抗に影響する。   In the micro heat pipe 52, whether the inner wall of the micro channel 52a is hydrophilic or hydrophobic with respect to the refrigerant to be sealed affects the resistance when the refrigerant moves in the micro channel 52a.

例えば、マイクロチャネル52aに上記のようなシラノール基含有層52bを設けないマイクロヒートパイプユニット50を炭素製とした場合、即ち、マイクロチャネル52aの内壁が炭素の場合、冷媒に水を用いると、炭素と水の接触角は約60°になる。シラノール基含有層52bを設けないマイクロヒートパイプユニット50がシリコン製であり、マイクロチャネル52aの内壁がシリコンの場合には、シリコンと水(冷媒)の接触角は約90°になる。   For example, when the micro heat pipe unit 50 in which the silanol group-containing layer 52b as described above is not provided in the micro channel 52a is made of carbon, that is, when the inner wall of the micro channel 52a is carbon, if water is used as the refrigerant, And the contact angle of water is about 60 °. When the micro heat pipe unit 50 not provided with the silanol group-containing layer 52b is made of silicon and the inner wall of the micro channel 52a is silicon, the contact angle between silicon and water (refrigerant) is about 90 °.

一方、マイクロチャネル52aの内壁に、例えば、酸化シリコン(SiO2)を形成する表面処理を行うと、表面シラノール基を有する酸化シリコン層が形成される。この酸化シリコン層は、表面シラノール基を有するために、水分子が吸着し易く、親水性となる。表面シラノール基を有する酸化シリコン層と水(冷媒)の接触角は5°未満である。同様に、マイクロチャネル52aの内壁に、例えば、炭化シリコン(SiC)を形成する表面処理を行うと、表面シラノール基を有する親水性の炭化シリコン層が形成され、この炭化シリコン層と水(冷媒)の接触角は4°未満である。 On the other hand, when a surface treatment for forming silicon oxide (SiO 2 ) is performed on the inner wall of the microchannel 52a, a silicon oxide layer having a surface silanol group is formed. Since this silicon oxide layer has a surface silanol group, it easily adsorbs water molecules and becomes hydrophilic. The contact angle between the silicon oxide layer having a surface silanol group and water (refrigerant) is less than 5 °. Similarly, when a surface treatment for forming, for example, silicon carbide (SiC) is performed on the inner wall of the microchannel 52a, a hydrophilic silicon carbide layer having a surface silanol group is formed, and the silicon carbide layer and water (refrigerant) are formed. The contact angle is less than 4 °.

マイクロチャネル52aの内壁に、このような表面シラノール基を有する酸化シリコン層や炭化シリコン層を、上記シラノール基含有層52bとして形成することで、マイクロチャネル52a内を移動する冷媒の接触角が低減する。それにより、マイクロチャネル52a内を移動する冷媒の抵抗を低減することができる。更に、電子部品10から熱を吸熱して冷媒が蒸発する際の気泡の発生、発生した気泡によるマイクロチャネル52aの詰まり(閉塞)を抑えることができる。   By forming such a silicon oxide layer or silicon carbide layer having a surface silanol group on the inner wall of the microchannel 52a as the silanol group-containing layer 52b, the contact angle of the refrigerant moving in the microchannel 52a is reduced. . Thereby, the resistance of the refrigerant moving in the microchannel 52a can be reduced. Furthermore, it is possible to suppress the generation of bubbles when the heat is absorbed from the electronic component 10 and the refrigerant evaporates, and the clogging (blocking) of the microchannel 52a due to the generated bubbles.

尚、マイクロチャネル52a内に封入される冷媒の種類によっては、上記のようなシラノール基含有層52bを設けない構成とすることができる。
上記のようなマイクロヒートパイプ52を設けたマイクロヒートパイプユニット50の、電子部品10との接合面(マイクロヒートパイプ52の配設面)と反対側の面には、凹凸部53が設けられる。凹凸部53は、例えば、アイランド状、ライン状の凹部を本体部51に形成することで、設けることができる。凹凸部53は、マイクロヒートパイプユニット50と液冷管ユニット60との接合に用いられる。
Note that, depending on the type of refrigerant sealed in the microchannel 52a, the above-described silanol group-containing layer 52b can be omitted.
An uneven portion 53 is provided on the surface of the micro heat pipe unit 50 provided with the micro heat pipe 52 as described above on the side opposite to the joint surface with the electronic component 10 (the surface on which the micro heat pipe 52 is disposed). The concavo-convex portion 53 can be provided by, for example, forming island-shaped and line-shaped concave portions in the main body portion 51. The uneven portion 53 is used for joining the micro heat pipe unit 50 and the liquid cooling tube unit 60.

液冷管ユニット60は、本体部61と、本体部61に内蔵された液冷管62とを有している。液冷管ユニット60の本体部61及び液冷管62には、一定以上の熱伝導率を有する熱伝導材料、例えば、銅、銀、鉄等の金属材料、シリコン等の半導体材料、グラファイト等の炭素材料が用いられる。液冷管ユニット60には、その本体部61に内蔵された液冷管62内に、水等の冷媒が流通される。   The liquid cooling tube unit 60 includes a main body portion 61 and a liquid cooling tube 62 built in the main body portion 61. The main body 61 and the liquid cooling tube 62 of the liquid cooling pipe unit 60 are made of a heat conductive material having a thermal conductivity of a certain level or more, for example, a metal material such as copper, silver or iron, a semiconductor material such as silicon, graphite or the like. A carbon material is used. In the liquid cooling tube unit 60, a coolant such as water is circulated in a liquid cooling tube 62 built in the main body 61.

液冷管ユニット60は、マイクロヒートパイプユニット50との接合面に、凹凸部63を有している。凹凸部63は、例えば、マイクロヒートパイプユニット50の凹凸部53の凸部に対応する、アイランド状、ライン状の凹部を本体部61に形成することで、設けることができる。液冷管ユニット60の凹凸部63が嵌合部となり、マイクロヒートパイプユニット50の凹凸部53が被嵌合部となって、凹凸部63が凹凸部53に嵌合される。このような嵌合する凹凸部63及び凹凸部53により、液冷管ユニット60のマイクロヒートパイプユニット50への取り付け、取り外しが可能になっている。   The liquid cooling tube unit 60 has a concavo-convex portion 63 on the joint surface with the micro heat pipe unit 50. The concavo-convex portion 63 can be provided by, for example, forming an island-shaped or line-shaped concave portion in the main body portion 61 corresponding to the convex portion of the concavo-convex portion 53 of the micro heat pipe unit 50. The uneven portion 63 of the liquid cooling tube unit 60 becomes a fitting portion, the uneven portion 53 of the micro heat pipe unit 50 becomes a fitted portion, and the uneven portion 63 is fitted to the uneven portion 53. The fitting and removal of the concave and convex portions 63 and the concave and convex portions 53 enables the liquid cooling tube unit 60 to be attached to and detached from the micro heat pipe unit 50.

液冷管ユニット60及びマイクロヒートパイプユニット50にそれぞれ凹凸部63及び凹凸部53を設け、これらを嵌合するようにすることで、液冷管ユニット60とマイクロヒートパイプユニット50の接合面積を大きくし、伝熱効率を高めることができる。   By providing the liquid cooling tube unit 60 and the micro heat pipe unit 50 with the concave and convex portion 63 and the concave and convex portion 53, respectively, and fitting them together, the bonding area of the liquid cooling tube unit 60 and the micro heat pipe unit 50 is increased. And heat transfer efficiency can be improved.

尚、凹凸部63及び凹凸部53がアイランド状であれば、液冷管ユニット60をマイクロヒートパイプユニット50の上方から押し込むことで、液冷管ユニット60をマイクロヒートパイプユニット50に取り付けることができる。取り付けた液冷管ユニット60は、マイクロヒートパイプユニット50の上方に引き抜くことで、マイクロヒートパイプユニット50から取り外すことができる。また、凹凸部63及び凹凸部53がライン状であれば、液冷管ユニット60をマイクロヒートパイプユニット50の横から凹凸のライン方向にスライドさせて押し込むことで、液冷管ユニット60をマイクロヒートパイプユニット50に取り付けることができる。取り付けた液冷管ユニット60は、凹凸のライン方向にスライドさせて引き抜くことで、マイクロヒートパイプユニット50から取り外すことができる。   In addition, if the uneven | corrugated | grooved part 63 and the uneven | corrugated | grooved part 53 are island-shaped, the liquid cooling pipe unit 60 can be attached to the micro heat pipe unit 50 by pushing the liquid cooling pipe unit 60 from the upper direction of the micro heat pipe unit 50. . The attached liquid cooling tube unit 60 can be removed from the micro heat pipe unit 50 by pulling it out above the micro heat pipe unit 50. Moreover, if the uneven | corrugated | grooved part 63 and the uneven | corrugated | grooved part 53 are a line shape, the liquid cooling tube unit 60 is microheated by sliding the liquid cooling tube unit 60 from the side of the micro heat pipe unit 50 in the uneven | corrugated line direction. It can be attached to the pipe unit 50. The attached liquid-cooled tube unit 60 can be detached from the micro heat pipe unit 50 by sliding it in the uneven line direction and pulling it out.

液冷管ユニット60のマイクロヒートパイプユニット50への取り付け、取り外しの容易さは、それらに用いる材料で変化し得る。例えば、液冷管ユニット60とマイクロヒートパイプユニット50に共に銅を用いた場合、銅−銅間の摩擦係数(μ)は1.4である。液冷管ユニット60とマイクロヒートパイプユニット50に共にシリコンを用いた場合、シリコン−シリコン間の摩擦係数は0.9である。液冷管ユニット60に鉄、マイクロヒートパイプユニット50に銅を用いた場合、鉄−銅間の摩擦係数は0.54である。液冷管ユニット60に鉄、マイクロヒートパイプユニット50に炭素を用いた場合、鉄−炭素間の摩擦係数は0.15である。マイクロヒートパイプユニット50に炭素を用いると、液冷管ユニット60に鉄や銅等の比較的安価な金属材料を用いても、その取り付け、取り外しが、比較的小さな力で行える。そのため、液冷管ユニット60の取り付け、取り外しを容易にし、また、取り付け、取り外しの際の電子部品10、マイクロヒートパイプユニット50へのダメージを抑えることができる。   The ease of attachment and detachment of the liquid cooling tube unit 60 to and from the micro heat pipe unit 50 can vary depending on the materials used for them. For example, when copper is used for both the liquid cooling tube unit 60 and the micro heat pipe unit 50, the friction coefficient (μ) between copper and copper is 1.4. When silicon is used for both the liquid cooling tube unit 60 and the micro heat pipe unit 50, the friction coefficient between silicon and silicon is 0.9. When iron is used for the liquid cooling tube unit 60 and copper is used for the micro heat pipe unit 50, the friction coefficient between iron and copper is 0.54. When iron is used for the liquid-cooled tube unit 60 and carbon is used for the micro heat pipe unit 50, the coefficient of friction between iron and carbon is 0.15. When carbon is used for the micro heat pipe unit 50, even if a relatively inexpensive metal material such as iron or copper is used for the liquid cooling pipe unit 60, the attachment and detachment can be performed with a relatively small force. Therefore, attachment and removal of the liquid cooling pipe unit 60 can be facilitated, and damage to the electronic component 10 and the micro heat pipe unit 50 during attachment and removal can be suppressed.

上記のような構成を有する電子装置1aでは、電子部品10(ホットスポット)の熱が、マイクロヒートパイプユニット50に吸熱され、その熱により、マイクロヒートパイプ52の、ホットスポットに対応する部位のマイクロチャネル52a内の冷媒が蒸発する。この蒸発(気化熱)により、電子部品10の冷却が行われる。蒸発した冷媒は、ホットスポットから離れた部位のマイクロチャネル52a内等、より低温の部位で凝縮する。凝縮した冷媒は、マイクロチャネル52a内を、ホットスポットに対応する部位へと移動し、再びホットスポットの熱を奪って蒸発する。マイクロチャネル52a内での冷媒の凝縮により生じた熱(凝縮熱)は、本体部51を伝熱される。本体部51の熱は、マイクロヒートパイプユニット50に取り付けられた液冷管ユニット60に吸熱され、放熱部40に流通される冷媒に伝熱され、電子装置1aの外部に輸送(放熱)される。電子装置1aでは、このようなサイクルで電子部品10の冷却が行われる。   In the electronic device 1a having the above-described configuration, the heat of the electronic component 10 (hot spot) is absorbed by the micro heat pipe unit 50, and the micro heat pipe 52 corresponding to the hot spot is heated by the heat. The refrigerant in the channel 52a evaporates. The electronic component 10 is cooled by this evaporation (heat of vaporization). The evaporated refrigerant condenses at a lower temperature part such as in the microchannel 52a at a part away from the hot spot. The condensed refrigerant moves in the microchannel 52a to a site corresponding to the hot spot, and again takes away the heat of the hot spot and evaporates. Heat (condensation heat) generated by the condensation of the refrigerant in the microchannel 52 a is transferred through the main body 51. The heat of the main body 51 is absorbed by the liquid-cooled tube unit 60 attached to the micro heat pipe unit 50, transferred to the refrigerant circulated through the heat radiating unit 40, and transported (heat radiated) to the outside of the electronic device 1a. . In the electronic device 1a, the electronic component 10 is cooled in such a cycle.

電子装置1aでは、マイクロヒートパイプユニット50が吸熱部兼伝熱部として機能し、液冷管ユニット60が放熱部として機能する。電子装置1aでは、液冷管ユニット60とマイクロヒートパイプユニット50の互いの冷媒を分離しつつ、互いの冷媒を用いて電子部品10の効率的な冷却を可能にしている。マイクロヒートパイプユニット50では、冷媒の漏れが抑えられる。液冷管ユニット60は、電子部品10の交換等のメンテナンス時に、マイクロヒートパイプユニット50から容易に取り外すことができ、その後、再びマイクロヒートパイプユニット50に容易に取り付けることができる。取り付け、取り外しの際、電子部品10等に過大な外力が加わるのを抑え、電子部品10等が破損するのを抑えることができる。   In the electronic device 1a, the micro heat pipe unit 50 functions as a heat absorption part and a heat transfer part, and the liquid cooling tube unit 60 functions as a heat dissipation part. In the electronic device 1a, the liquid cooling tube unit 60 and the micro heat pipe unit 50 are separated from each other, and the electronic components 10 can be efficiently cooled using the respective refrigerants. In the micro heat pipe unit 50, leakage of the refrigerant is suppressed. The liquid-cooled tube unit 60 can be easily detached from the micro heat pipe unit 50 during maintenance such as replacement of the electronic component 10, and then can be easily attached to the micro heat pipe unit 50 again. When attaching and detaching, it is possible to suppress an excessive external force from being applied to the electronic component 10 and the like, and to prevent the electronic component 10 and the like from being damaged.

上記のような電子装置1aによれば、電子部品10を効率的に冷却するための冷却構造の複雑化を抑えると共に、電子装置1aの組み立て、冷却構造の取り付け、及び取り付け後のメンテナンスの容易化を図ることが可能になる。   According to the electronic device 1a as described above, the complexity of the cooling structure for efficiently cooling the electronic component 10 is suppressed, and the assembly of the electronic device 1a, the attachment of the cooling structure, and the maintenance after the attachment are facilitated. Can be achieved.

一例として、上記電子装置1aの電子部品10として、消費電力80WのCMOSロジックデバイスをパッケージ基板に実装した半導体パッケージを用い、その上に、炭素製のマイクロヒートパイプユニット50を設ける。マイクロヒートパイプユニット50には、断面サイズが縦500μm×横500μmのマイクロチャネル52aが、電子部品10上を全体的に引き回されるように設けられており、マイクロチャネル52aの内部には、冷媒として水を封入する。マイクロヒートパイプユニット50の上部には、高さ(深さ)1.5mm×幅1.5mmの凹凸部53を設け、液冷管ユニット60の下部には、凹凸部53と嵌合される高さ(深さ)1.5mm×幅1.5mmの凹凸部63を設ける。凹凸部63と凹凸部53を用いて、液冷管ユニット60をマイクロヒートパイプユニット50に嵌合する。このような構成とした電子装置1aについて、電子部品10の動作、冷却を行うと、CMOSロジックデバイスの動作温度は35℃になる。比較のため、電子部品10の上にTIMを介して空冷ユニットを接合した電子装置を準備し、その電子部品10の動作、冷却を行うと、CMOSロジックデバイスの動作温度は60℃になる。上記電子装置1aによれば、効率的な電子部品10の冷却が可能となる。   As an example, a semiconductor package in which a CMOS logic device with power consumption of 80 W is mounted on a package substrate is used as the electronic component 10 of the electronic apparatus 1a, and a carbon micro heat pipe unit 50 is provided thereon. The micro heat pipe unit 50 is provided with a micro channel 52a having a cross-sectional size of 500 μm in length and 500 μm in width so as to be drawn around the electronic component 10 as a whole. Enclose water as. An uneven portion 53 having a height (depth) of 1.5 mm × width of 1.5 mm is provided on the upper portion of the micro heat pipe unit 50, and a height at which the uneven portion 53 is fitted on the lower portion of the liquid cooling tube unit 60. An uneven portion 63 having a depth (depth) of 1.5 mm and a width of 1.5 mm is provided. The liquid cooling tube unit 60 is fitted to the micro heat pipe unit 50 using the uneven portion 63 and the uneven portion 53. When the electronic device 1a configured as described above is operated and cooled, the operating temperature of the CMOS logic device becomes 35 ° C. For comparison, when an electronic device in which an air-cooling unit is joined to the electronic component 10 via a TIM is prepared and the electronic component 10 is operated and cooled, the operating temperature of the CMOS logic device becomes 60 ° C. According to the electronic device 1a, the electronic component 10 can be efficiently cooled.

次に、第3の実施の形態について説明する。
図4及び図5は第3の実施の形態に係る電子装置の一例を示す図である。図4は第3の実施の形態に係る電子装置の一例の斜視模式図、図5は第3の実施の形態に係る電子装置の一例の断面模式図である。
Next, a third embodiment will be described.
4 and 5 are diagrams illustrating an example of an electronic apparatus according to the third embodiment. FIG. 4 is a schematic perspective view of an example of an electronic apparatus according to the third embodiment, and FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of an example of the electronic apparatus according to the third embodiment.

図4及び図5に示す電子装置1bは、電子部品10、マイクロベーパーチャンバー70、伝熱ユニット80及び液冷管ユニット90を含む。
ここでは電子部品10の一例として、パッケージ基板11に半田ボール等のバンプ12を用いてLSI等の半導体チップ13を実装した半導体パッケージを例示している。ここでは図示を省略するが、パッケージ基板11には、半導体チップ13実装面と反対側の面に半田ボールのようなバンプや、金属ピン等が、外部接続端子として設けられてもよい。このような電子部品10(半導体パッケージ)では、例えば、半導体チップにホットスポットが存在している。尚、電子部品10には、半導体チップ、MCM等を用いることもできる。
The electronic device 1b shown in FIGS. 4 and 5 includes an electronic component 10, a micro vapor chamber 70, a heat transfer unit 80, and a liquid cold tube unit 90.
Here, as an example of the electronic component 10, a semiconductor package in which a semiconductor chip 13 such as an LSI is mounted on a package substrate 11 using bumps 12 such as solder balls is illustrated. Although not shown here, the package substrate 11 may be provided with bumps such as solder balls, metal pins, and the like as external connection terminals on the surface opposite to the mounting surface of the semiconductor chip 13. In such an electronic component 10 (semiconductor package), for example, a hot spot exists in a semiconductor chip. The electronic component 10 may be a semiconductor chip, MCM, or the like.

マイクロベーパーチャンバー70には、その容器内部にマイクロチャネルが設けられ、水等の冷媒が封入されている。このようなマイクロベーパーチャンバー70が、電子部品10の上に、直接、或いは一定以上の熱伝導率を有する熱伝導部材、TIM等を介して、接合されている。マイクロベーパーチャンバー70には、例えば、電子部品10の平面サイズよりも大きな平面サイズのものが用いられる。   The micro vapor chamber 70 is provided with a micro channel inside the container, and a coolant such as water is sealed therein. Such a micro vapor chamber 70 is joined to the electronic component 10 directly or via a heat conduction member having a thermal conductivity of a certain level or more, TIM, or the like. For the micro vapor chamber 70, for example, one having a plane size larger than the plane size of the electronic component 10 is used.

伝熱ユニット80は、マイクロベーパーチャンバー70に熱的に接続されるように設けられる。この例では、伝熱ユニット80を、電子部品10の周囲に設け、マイクロベーパーチャンバー70の、電子部品10よりも外側にはみ出た部位の下面に接合している。伝熱ユニット80は、マイクロベーパーチャンバー70と直接、或いは一定以上の熱伝導率を有する熱伝導部材、TIM等を介して、接合される。伝熱ユニット80には、一定以上の熱伝導率を有する熱伝導材料、例えば、銅、銀等の金属材料、シリコン等の半導体材料、グラファイト等の炭素材料が用いられる。   The heat transfer unit 80 is provided so as to be thermally connected to the microvapor chamber 70. In this example, the heat transfer unit 80 is provided around the electronic component 10 and joined to the lower surface of the portion of the microvapor chamber 70 that protrudes outside the electronic component 10. The heat transfer unit 80 is joined to the micro vapor chamber 70 directly or via a heat conductive member, TIM, or the like having a certain thermal conductivity. The heat transfer unit 80 is made of a heat conductive material having a heat conductivity of a certain level, for example, a metal material such as copper or silver, a semiconductor material such as silicon, or a carbon material such as graphite.

伝熱ユニット80には、複数のピン状の凸部83が格子状に設けられている。凸部83は、例えば、円柱状とされる。凸部83は、伝熱ユニット80と液冷管ユニット90との接合に用いられる。   The heat transfer unit 80 is provided with a plurality of pin-shaped protrusions 83 in a lattice shape. The convex portion 83 has, for example, a cylindrical shape. The convex portion 83 is used for joining the heat transfer unit 80 and the liquid cooling tube unit 90.

液冷管ユニット90は、熱伝導部材91と、熱伝導部材91上に設けられた液冷管92とを有している。熱伝導部材91及び液冷管92には、一定以上の熱伝導率を有する熱伝導材料、例えば、銅、銀、鉄等の金属材料が用いられる。液冷管92は、例えば、熱伝導部材91上に、溶接等の方法で接合される。液冷管ユニット90は、伝熱ユニット80に熱的に接続され、その液冷管62には、水等の冷媒が流通される。尚、液冷管92に金属材料を用いる場合には、溶接のほか、適当な固定用治具で熱伝導部材91に固定することもできる。また、液冷管92には、一定以上の熱伝導率を有するフレキシブルチューブを用いることもできる。このようなフレキシブルチューブは、例えば、熱伝導部材91に接着したり、適当な固定用治具で固定したりすることができる。   The liquid cooling tube unit 90 includes a heat conducting member 91 and a liquid cooling tube 92 provided on the heat conducting member 91. For the heat conducting member 91 and the liquid cooling tube 92, a heat conducting material having a heat conductivity of a certain level or more, for example, a metal material such as copper, silver, or iron is used. The liquid cooling tube 92 is joined to the heat conducting member 91 by a method such as welding. The liquid cooling tube unit 90 is thermally connected to the heat transfer unit 80, and a coolant such as water is circulated through the liquid cooling tube 62. When a metal material is used for the liquid cooling tube 92, it can be fixed to the heat conducting member 91 with an appropriate fixing jig in addition to welding. The liquid cooling tube 92 may be a flexible tube having a thermal conductivity of a certain level or more. Such a flexible tube can be bonded to the heat conducting member 91 or can be fixed with an appropriate fixing jig, for example.

液冷管ユニット90の熱伝導部材91には、伝熱ユニット80との接続面に、伝熱ユニット80に設けられた複数の凸部83とは位置をずらして、複数のピン状の凸部93が格子状に設けられている。凸部93は、例えば、円柱状とされる。液冷管ユニット90の隣接凸部93間の間隔は、伝熱ユニット80の隣接凸部83間の間隔と同程度とされる。液冷管ユニット90を伝熱ユニット80に取り付ける際には、液冷管ユニット90の各凸部93が、それに対応する位置を囲む伝熱ユニット80の凸部83群の中央部に嵌合される。このように液冷管ユニット90の凸部93が嵌合部となり、その凸部93を囲む位置の伝熱ユニット80の凸部83が被嵌合部となって、液冷管ユニット90の伝熱ユニット80への取り付けが可能になっており、また、取り外しも可能になっている。凸部93及び凸部83を用いることで、液冷管ユニット90の取り付け、取り外しを容易に行うことができる。   The heat conduction member 91 of the liquid-cooled tube unit 90 has a plurality of pin-like protrusions on the connection surface with the heat transfer unit 80, shifted from the plurality of protrusions 83 provided on the heat transfer unit 80. 93 are provided in a grid pattern. The convex portion 93 is, for example, a columnar shape. The interval between the adjacent convex portions 93 of the liquid cooling tube unit 90 is approximately the same as the interval between the adjacent convex portions 83 of the heat transfer unit 80. When the liquid cooling tube unit 90 is attached to the heat transfer unit 80, each convex portion 93 of the liquid cooling tube unit 90 is fitted to the central portion of the convex portion 83 group of the heat transfer unit 80 surrounding the corresponding position. The As described above, the convex portion 93 of the liquid-cooled tube unit 90 becomes a fitting portion, and the convex portion 83 of the heat transfer unit 80 at a position surrounding the convex portion 93 becomes a fitted portion. Attachment to the heat unit 80 is possible, and removal is also possible. By using the convex portion 93 and the convex portion 83, the liquid cooling tube unit 90 can be easily attached and detached.

尚、液冷管ユニット90の熱伝導部材91に銅、鉄等の金属材料を用い、伝熱ユニット80に炭素材料を用いると、双方の摩擦係数が小さくなるため、液冷管ユニット90の取り付け、取り外しを容易にすることができる。また、液冷管ユニット90の取り付け、取り外しの際の電子部品10、マイクロベーパーチャンバー70、伝熱ユニット80へのダメージを抑えることができる。   If a metal material such as copper or iron is used for the heat conduction member 91 of the liquid-cooled tube unit 90 and a carbon material is used for the heat transfer unit 80, the friction coefficient of both becomes small. Can be easy to remove. Further, it is possible to suppress damage to the electronic component 10, the microvapor chamber 70, and the heat transfer unit 80 when the liquid cooling tube unit 90 is attached or detached.

また、ここでは、熱伝導部材91上に液冷管92を取り付けた液冷管ユニット90を例示したが、液冷管ユニット90は、熱伝導部材91の内部を通るように液冷管92を内蔵させた構造とすることもできる。   In addition, here, the liquid cooling tube unit 90 in which the liquid cooling tube 92 is mounted on the heat conducting member 91 is illustrated, but the liquid cooling tube unit 90 has the liquid cooling tube 92 passed through the inside of the heat conducting member 91. A built-in structure can also be used.

上記のような構成を有する電子装置1bでは、電子部品10(ホットスポット)の熱が、マイクロベーパーチャンバー70に吸熱され、その熱により、ホットスポットに対応する部位のマイクロベーパーチャンバー70内の冷媒が蒸発する。この蒸発(気化熱)により、電子部品10の冷却が行われる。蒸発した冷媒は、マイクロベーパーチャンバー70の、ホットスポットから離れた伝熱ユニット80との接続部位等、より低温の部位で凝縮する。凝縮した冷媒は、マイクロベーパーチャンバー70内を、ホットスポットに対応する部位へと移動し、再びホットスポットの熱を奪って蒸発する。マイクロベーパーチャンバー70内での冷媒の凝縮により生じた熱(凝縮熱)は、伝熱ユニット80へと伝熱される。伝熱ユニット80の熱は、液冷管ユニット90の熱伝導部材91に吸熱され、それに取り付けられた液冷管92に流通される冷媒に伝熱されて、電子装置1bの外部に輸送(放熱)される。電子装置1bでは、このようなサイクルで電子部品10の冷却が行われる。   In the electronic device 1b having the above-described configuration, the heat of the electronic component 10 (hot spot) is absorbed by the micro vapor chamber 70, and the heat causes the refrigerant in the micro vapor chamber 70 corresponding to the hot spot to be absorbed. Evaporate. The electronic component 10 is cooled by this evaporation (heat of vaporization). The evaporated refrigerant is condensed at a lower temperature part such as a connection part of the micro vapor chamber 70 with the heat transfer unit 80 away from the hot spot. The condensed refrigerant moves in the micro vapor chamber 70 to a portion corresponding to the hot spot, and again takes the heat of the hot spot and evaporates. Heat (condensation heat) generated by the condensation of the refrigerant in the micro vapor chamber 70 is transferred to the heat transfer unit 80. The heat of the heat transfer unit 80 is absorbed by the heat conducting member 91 of the liquid cooling tube unit 90, transferred to the refrigerant flowing through the liquid cooling tube 92 attached thereto, and transported to the outside of the electronic device 1b (heat dissipation). ) In the electronic device 1b, the electronic component 10 is cooled in such a cycle.

電子装置1bでは、マイクロベーパーチャンバー70が吸熱部として機能し、伝熱ユニット80が伝熱部として機能し、液冷管ユニット90が放熱部として機能する。電子装置1bでは、液冷管ユニット90とマイクロベーパーチャンバー70の互いの冷媒を分離しつつ、互いの冷媒を用いて電子部品10の効率的な冷却を可能にしている。マイクロベーパーチャンバー70では、冷媒の漏れが抑えられる。液冷管ユニット90は、電子部品10の交換等のメンテナンス時に、伝熱ユニット80から容易に取り外すことができ、その後、再び伝熱ユニット80に容易に取り付けることができる。取り付け、取り外しの際、電子部品10等に過大な外力が加わるのを抑え、電子部品10等が破損するのを抑えることができる。   In the electronic device 1b, the micro vapor chamber 70 functions as a heat absorption unit, the heat transfer unit 80 functions as a heat transfer unit, and the liquid cooling tube unit 90 functions as a heat dissipation unit. In the electronic device 1b, the refrigerant of the liquid cooling tube unit 90 and the micro vapor chamber 70 are separated from each other, and the electronic component 10 can be efficiently cooled using the respective refrigerants. In the micro vapor chamber 70, leakage of the refrigerant is suppressed. The liquid-cooled tube unit 90 can be easily removed from the heat transfer unit 80 during maintenance such as replacement of the electronic component 10, and then can be easily attached to the heat transfer unit 80 again. When attaching and detaching, it is possible to suppress an excessive external force from being applied to the electronic component 10 and the like, and to prevent the electronic component 10 and the like from being damaged.

上記のような電子装置1bによれば、電子部品10を効率的に冷却するための冷却構造の複雑化を抑えると共に、電子装置1bの組み立て、冷却構造の取り付け、及び取り付け後のメンテナンスの容易化を図ることが可能になる。   According to the electronic device 1b as described above, the complexity of the cooling structure for efficiently cooling the electronic component 10 is suppressed, and the assembly of the electronic device 1b, the attachment of the cooling structure, and the maintenance after the attachment are facilitated. Can be achieved.

次に、第4の実施の形態について説明する。
図6は第4の実施の形態に係る電子装置の一例を示す図である。図6は第4の実施の形態に係る電子装置の一例の斜視模式図である。
Next, a fourth embodiment will be described.
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of an electronic apparatus according to the fourth embodiment. FIG. 6 is a schematic perspective view of an example of an electronic device according to the fourth embodiment.

図6に示す電子装置1cは、液冷管ユニット90に嵌合部となる複数のライン状の凸部93cを設け、伝熱ユニット80に被嵌合部となる複数のライン状の凸部83cを設けた構造を有している点で、上記第3の実施の形態に係る電子装置1bと相違する。   The electronic device 1c shown in FIG. 6 is provided with a plurality of line-shaped convex portions 93c serving as fitting portions in the liquid cooling tube unit 90, and a plurality of line-shaped convex portions 83c serving as fitted portions in the heat transfer unit 80. It differs from the electronic device 1b according to the third embodiment in that it has a structure provided with the above.

電子装置1cでは、液冷管ユニット90を伝熱ユニット80の横から凹凸のライン方向にスライドさせて押し込むことで、液冷管ユニット90が伝熱ユニット80に取り付けられる。取り付けられた液冷管ユニット60は、凹凸のライン方向にスライドさせて引き抜くことで、伝熱ユニット80から取り外される。   In the electronic device 1 c, the liquid cooling tube unit 90 is attached to the heat transfer unit 80 by sliding the liquid cooling tube unit 90 from the side of the heat transfer unit 80 in the uneven line direction and pushing it in. The attached liquid-cooled tube unit 60 is detached from the heat transfer unit 80 by sliding it in the uneven line direction and pulling it out.

このような電子装置1cによっても、上記電子装置1bと同様に、電子部品10を効率的に冷却するための冷却構造の複雑化を抑えると共に、電子装置1cの組み立て、冷却構造の取り付け、及びその後のメンテナンスの容易化を図ることが可能になる。   Even in such an electronic device 1c, as in the case of the electronic device 1b, the complexity of the cooling structure for efficiently cooling the electronic component 10 is suppressed, the electronic device 1c is assembled, the cooling structure is attached, and thereafter This makes it possible to facilitate the maintenance.

次に、第5の実施の形態について説明する。
図7は第5の実施の形態に係る電子装置の一例を示す図である。図7は第5の実施の形態に係る電子装置の一例の斜視模式図である。
Next, a fifth embodiment will be described.
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of an electronic apparatus according to the fifth embodiment. FIG. 7 is a schematic perspective view of an example of an electronic device according to the fifth embodiment.

図7に示す電子装置1dは、液冷管ユニット90の熱伝導部材91に、液冷管92aaを内蔵するフレキシブルシート部材92aが取り付けられている点で、上記第3の実施の形態に係る電子装置1bと相違する。   The electronic device 1d shown in FIG. 7 is an electronic device according to the third embodiment in that a flexible sheet member 92a containing a liquid cooling tube 92aa is attached to the heat conducting member 91 of the liquid cooling tube unit 90. It differs from the device 1b.

フレキシブルシート部材92aは、例えば、一定以上の熱伝導率を有する一対のフレキシブルシート92ab内に、液冷管92aaとして、冷媒の流路となる空間を設けたものや、冷媒の流路となるフレキシブルなチューブを挟んだものを用いることができる。フレキシブルシート92ab及び液冷管92aaには、銅等の金属、シリコーン等の高分子、グラファイト等の熱伝導材料を用いることができる。   The flexible sheet member 92a is, for example, a liquid cooling tube 92aa provided with a space serving as a refrigerant flow path in a pair of flexible sheets 92ab having a predetermined or higher thermal conductivity, or a flexible sheet serving as a refrigerant flow path. A sandwiched tube can be used. For the flexible sheet 92ab and the liquid cooling tube 92aa, a metal such as copper, a polymer such as silicone, or a heat conductive material such as graphite can be used.

このような電子装置1dによっても、上記電子装置1bと同様に、電子部品10を効率的に冷却するための冷却構造の複雑化を抑えると共に、電子装置1dの組み立て、冷却構造の取り付け、及び取り付け後のメンテナンスの容易化を図ることが可能になる。   Even in such an electronic device 1d, as in the case of the electronic device 1b, the complexity of the cooling structure for efficiently cooling the electronic component 10 is suppressed, and the assembly of the electronic device 1d, the attachment of the cooling structure, and the attachment are performed. It becomes possible to facilitate later maintenance.

尚、電子装置1dにおいて、液冷管ユニット90(熱伝導部材91)及び伝熱ユニット80には、上記第4の実施の形態に係る電子装置1cと同様に、スライドさせることで取り付け、取り外しが可能なライン状の凸部93c及び凸部83cを設けることもできる。   In the electronic device 1d, the liquid cooling tube unit 90 (heat conducting member 91) and the heat transfer unit 80 are attached and detached by sliding, similarly to the electronic device 1c according to the fourth embodiment. Possible line-shaped protrusions 93c and protrusions 83c can also be provided.

次に、第6の実施の形態について説明する。
図8は第6の実施の形態に係る電子装置の一例を示す図である。図8は第6の実施の形態に係る電子装置の一例の断面模式図である。
Next, a sixth embodiment will be described.
FIG. 8 is a diagram illustrating an example of an electronic device according to the sixth embodiment. FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of an example of an electronic device according to the sixth embodiment.

図8に示す電子装置1eは、電子部品10、マイクロベーパーチャンバー70、伝熱ユニット80及び液冷管ユニット90を含む。
電子部品10は、バンプ10aaを備えるパッケージ基板10aに、熱伝導部材であるビア10bを形成したインターポーザ10c及びバンプ10dを介して実装された半導体装置10eを有している。半導体装置10eは、マイクロプロセッサ等の半導体チップ10eaと、その半導体チップ10eaにバンプ10ebを介して積層されたメモリ等の半導体チップ10ec群とを含んでいる。
The electronic device 1e shown in FIG. 8 includes an electronic component 10, a micro vapor chamber 70, a heat transfer unit 80, and a liquid cold tube unit 90.
The electronic component 10 includes a semiconductor device 10e mounted on a package substrate 10a including a bump 10aa via an interposer 10c formed with a via 10b as a heat conducting member and the bump 10d. The semiconductor device 10e includes a semiconductor chip 10ea such as a microprocessor, and a group of semiconductor chips 10ec such as memory stacked on the semiconductor chip 10ea via bumps 10eb.

マイクロベーパーチャンバー70は、例えば内部にマイクロチャネルを有し、パッケージ基板10aとインターポーザ10cの間に設けられている。ビア10bは、マイクロベーパーチャンバー70を、そのマイクロチャネルの形成領域を避けて貫通するように設けられ、ビア10bを介してパッケージ基板10aと電子部品10とが電気的及び熱的に接続されている。   The micro vapor chamber 70 has, for example, a micro channel inside, and is provided between the package substrate 10a and the interposer 10c. The via 10b is provided so as to penetrate the micro vapor chamber 70 so as to avoid the formation region of the micro channel, and the package substrate 10a and the electronic component 10 are electrically and thermally connected via the via 10b. .

伝熱ユニット80は、グラファイトシート80a及び熱伝導部材80bを有している。マイクロベーパーチャンバー70は、その上面の一部に接合されたグラファイトシート80aを介して、熱伝導部材80bに熱的に接続されている。マイクロベーパーチャンバー70は、グラファイトシート80aと共に、熱伝導部材80bに接合されていてもよい。   The heat transfer unit 80 includes a graphite sheet 80a and a heat conduction member 80b. The micro vapor chamber 70 is thermally connected to the heat conducting member 80b through a graphite sheet 80a bonded to a part of the upper surface thereof. The micro vapor chamber 70 may be joined to the heat conducting member 80b together with the graphite sheet 80a.

液冷管ユニット90は、熱伝導部材91と、熱伝導部材91上に設けられた液冷管92とを有している。ここでは熱伝導部材91として、例えば、低粘着性の接着剤が用いられる。このような低粘着性の接着剤を熱伝導部材91に用いることで、液冷管ユニット90を伝熱ユニット80に着脱可能としている。   The liquid cooling tube unit 90 includes a heat conducting member 91 and a liquid cooling tube 92 provided on the heat conducting member 91. Here, as the heat conductive member 91, for example, a low-tack adhesive is used. By using such a low-tack adhesive for the heat conduction member 91, the liquid cooling tube unit 90 can be attached to and detached from the heat transfer unit 80.

このような電子装置1eは、パッケージ基板10aのバンプ10aaを用いて、マザーボード等の他の配線基板に実装することができる。
電子装置1eでは、電子部品10の熱がビア10bに伝熱され、ビア10bに伝熱された熱がマイクロベーパーチャンバー70に吸熱され、その熱により、マイクロベーパーチャンバー70内の冷媒の一部が蒸発する。この蒸発(気化熱)により、電子部品10の冷却が行われる。蒸発した冷媒は、マイクロベーパーチャンバー70の、ビア10bから離れた部位等、より低温の部位で凝縮する。凝縮した冷媒は、マイクロベーパーチャンバー70内を、ビア10bの周辺の部位へと移動し、電子部品10からビア10bに伝熱される熱を奪って蒸発する。マイクロベーパーチャンバー70内での冷媒の凝縮により生じた熱(凝縮熱)は、伝熱ユニット80のグラファイトシート80a及び熱伝導部材80bへと伝熱される。伝熱ユニット80の熱は、液冷管ユニット90の熱伝導部材91を介して、液冷管ユニット90の液冷管92に流通される冷媒に伝熱され、電子装置1eの外部に輸送(放熱)される。電子装置1eでは、このようなサイクルで電子部品10の冷却が行われる。
Such an electronic device 1e can be mounted on another wiring substrate such as a mother board using the bumps 10aa of the package substrate 10a.
In the electronic device 1e, the heat of the electronic component 10 is transferred to the via 10b, and the heat transferred to the via 10b is absorbed into the micro vapor chamber 70, and a part of the refrigerant in the micro vapor chamber 70 is absorbed by the heat. Evaporate. The electronic component 10 is cooled by this evaporation (heat of vaporization). The evaporated refrigerant condenses at a lower temperature part such as a part away from the via 10b of the micro vapor chamber 70. The condensed refrigerant moves in the micro vapor chamber 70 to a portion around the via 10b, and evaporates by taking heat transferred from the electronic component 10 to the via 10b. Heat (condensation heat) generated by the condensation of the refrigerant in the micro vapor chamber 70 is transferred to the graphite sheet 80a and the heat conduction member 80b of the heat transfer unit 80. The heat of the heat transfer unit 80 is transferred to the refrigerant flowing through the liquid cooling tube 92 of the liquid cooling tube unit 90 via the heat conducting member 91 of the liquid cooling tube unit 90, and is transported outside the electronic device 1e ( Heat dissipation). In the electronic apparatus 1e, the electronic component 10 is cooled in such a cycle.

このように積層された半導体チップ群を含む電子部品10を備えた電子装置1eでも、上記同様、マイクロベーパーチャンバー70が吸熱部として機能し、伝熱ユニット80が伝熱部として機能し、液冷管ユニット90が放熱部として機能する。電子装置1eでは、液冷管ユニット90とマイクロベーパーチャンバー70の互いの冷媒を分離しつつ、互いの冷媒を用いて電子部品10の効率的な冷却を可能にしている。マイクロベーパーチャンバー70では、冷媒の漏れが抑えられ、液冷管ユニット90は、電子部品10の交換等のメンテナンス時に、伝熱ユニット80から容易に取り外すことができ、その後、再び伝熱ユニット80に容易に取り付けることができる。取り付け、取り外しの際、電子部品10等に過大な外力が加わるのを抑え、電子部品10等が破損するのを抑えることができる。   In the electronic device 1e including the electronic component 10 including the semiconductor chip group stacked in this way, the micro vapor chamber 70 functions as a heat absorption unit, the heat transfer unit 80 functions as a heat transfer unit, The tube unit 90 functions as a heat radiating unit. In the electronic device 1e, the cooling of the electronic component 10 is enabled using the refrigerants of the liquid cooling tube unit 90 and the micro vapor chamber 70 while separating the refrigerants. In the micro vapor chamber 70, leakage of the refrigerant is suppressed, and the liquid-cooled tube unit 90 can be easily removed from the heat transfer unit 80 during maintenance such as replacement of the electronic component 10, and then again to the heat transfer unit 80. Easy to install. When attaching and detaching, it is possible to suppress an excessive external force from being applied to the electronic component 10 and the like, and to prevent the electronic component 10 and the like from being damaged.

上記のような電子装置1eによれば、電子部品10を効率的に冷却するための冷却構造の複雑化を抑えると共に、電子装置1eの組み立て、冷却構造の取り付け、及び取り付け後のメンテナンスの容易化を図ることが可能になる。   According to the electronic device 1e as described above, the complexity of the cooling structure for efficiently cooling the electronic component 10 is suppressed, and the assembly of the electronic device 1e, the attachment of the cooling structure, and the maintenance after the attachment are facilitated. Can be achieved.

以上説明した実施の形態に関し、更に以下の付記を開示する。
(付記1) 電子部品と、
前記電子部品に実装され、第1冷媒が封入され、前記第1冷媒を用いて前記電子部品の熱を吸熱する吸熱部と、
前記吸熱部に接続され、前記吸熱部の熱を伝熱する伝熱部と、
前記伝熱部に着脱可能に配置され、第2冷媒が流通され、装着時に前記第2冷媒を用いて前記伝熱部の熱を吸熱し放熱する放熱部と
を含むことを特徴とする電子装置。
Regarding the embodiment described above, the following additional notes are further disclosed.
(Appendix 1) Electronic components,
Mounted on the electronic component, in which a first refrigerant is sealed, and a heat absorbing portion that absorbs heat of the electronic component using the first refrigerant;
A heat transfer section connected to the heat absorption section and transferring heat of the heat absorption section;
An electronic device comprising: a heat dissipating part that is detachably disposed in the heat transfer part, and in which a second refrigerant is circulated, and that absorbs heat from the heat transfer part and dissipates heat using the second refrigerant when attached. .

(付記2) 前記放熱部は、嵌合部を備え、
前記伝熱部は、前記嵌合部が嵌合される被嵌合部を備えることを特徴とする付記1に記載の電子装置。
(Additional remark 2) The said thermal radiation part is equipped with a fitting part,
The electronic device according to appendix 1, wherein the heat transfer unit includes a fitted portion into which the fitting portion is fitted.

(付記3) 前記嵌合部は、複数の第1ピンを有し、
前記被嵌合部は、前記複数の第1ピンが嵌合されるように設けられた複数の第2ピンを有することを特徴とする付記2に記載の電子装置。
(Additional remark 3) The said fitting part has a some 1st pin,
The electronic device according to appendix 2, wherein the fitted portion has a plurality of second pins provided so that the plurality of first pins are fitted.

(付記4) 前記嵌合部は、第1方向に延在する凸部を有し、
前記被嵌合部は、前記第1方向に延在し、前記凸部が嵌合される凹部を有することを特徴とする付記2に記載の電子装置。
(Additional remark 4) The said fitting part has a convex part extended in a 1st direction,
The electronic device according to appendix 2, wherein the fitted portion has a concave portion that extends in the first direction and into which the convex portion is fitted.

(付記5) 前記伝熱部及び前記放熱部の少なくとも一方に炭素材料が用いられることを特徴とする付記1乃至4のいずれかに記載の電子装置。
(付記6) 前記吸熱部は、
基板と、
前記基板に形成され、前記第1冷媒が封入される溝と
を有することを特徴とする付記1乃至5のいずれかに記載の電子装置。
(Supplementary note 5) The electronic device according to any one of supplementary notes 1 to 4, wherein a carbon material is used for at least one of the heat transfer part and the heat dissipation part.
(Supplementary Note 6) The endothermic part is
A substrate,
The electronic device according to any one of appendices 1 to 5, further comprising: a groove formed in the substrate and enclosing the first refrigerant.

(付記7) 前記吸熱部は、
基板と、
前記基板に形成され、前記第1冷媒が封入される溝と
を有し、
前記溝の内面に、シラノール基を含有する層が設けられることを特徴とする付記1乃至5のいずれかに記載の電子装置。
(Appendix 7) The endothermic part is
A substrate,
A groove formed in the substrate and enclosing the first refrigerant,
6. The electronic device according to any one of appendices 1 to 5, wherein a layer containing a silanol group is provided on an inner surface of the groove.

(付記8) 前記放熱部は、フレキシブルであることを特徴とする付記1乃至7のいずれかに記載の電子装置。
(付記9) 前記伝熱部は、前記電子部品の側面に設けられ、
前記吸熱部は、前記電子部品の上面から前記伝熱部の上面の第1部分に設けられ、
前記放熱部は、前記伝熱部の上面の、前記第1部分とは異なる第2部分に設けられることを特徴とする付記1乃至8のいずれかに記載の電子装置。
(Supplementary note 8) The electronic device according to any one of supplementary notes 1 to 7, wherein the heat dissipation portion is flexible.
(Additional remark 9) The said heat-transfer part is provided in the side surface of the said electronic component,
The heat absorption part is provided in the first part of the upper surface of the heat transfer part from the upper surface of the electronic component,
The electronic device according to any one of appendices 1 to 8, wherein the heat dissipating part is provided on a second part different from the first part on an upper surface of the heat transfer part.

(付記10) 前記電子部品は、前記吸熱部を貫通する熱伝導部材を有することを特徴とする付記1乃至8のいずれかに記載の電子装置。   (Supplementary Note 10) The electronic device according to any one of Supplementary Notes 1 to 8, wherein the electronic component includes a heat conductive member that penetrates the heat absorbing portion.

1,1a,1b,1c,1d,1e,100 電子装置
10,110 電子部品
10a,11 パッケージ基板
10aa,10d,10eb,12 バンプ
10b ビア
10c インターポーザ
10e 半導体装置
10ea,10ec,13 半導体チップ
10h ホットスポット
20 吸熱部
30 伝熱部
40 放熱部
50 マイクロヒートパイプユニット
51,61 本体部
52 マイクロヒートパイプ
52a,121a マイクロチャネル
52b シラノール基含有層
53,63 凹凸部
60,90 液冷管ユニット
62,92,92aa 液冷管
70 マイクロベーパーチャンバー
80 伝熱ユニット
80a グラファイトシート
80b,91 熱伝導部材
83,83c,93,93c 凸部
92a フレキシブルシート部材
92ab フレキシブルシート
120 冷却構造
121 液冷部
122 ホルダ
123 チューブ
124 コネクタ
1, 1a, 1b, 1c, 1d, 1e, 100 Electronic device 10, 110 Electronic component 10a, 11 Package substrate 10aa, 10d, 10eb, 12 Bump 10b Via 10c Interposer 10e Semiconductor device 10ea, 10ec, 13 Semiconductor chip 10h Hot spot 20 heat-absorbing part 30 heat-transfer part 40 heat-radiating part 50 micro heat pipe unit 51, 61 main body part 52 micro heat pipe 52a, 121a micro channel 52b silanol group-containing layer 53, 63 uneven part 60, 90 liquid cold pipe unit 62, 92, 92aa Liquid cooling tube 70 Micro vapor chamber 80 Heat transfer unit 80a Graphite sheet 80b, 91 Heat conduction member 83, 83c, 93, 93c Projection 92a Flexible sheet member 92ab Flexible system DOO 120 cooling structure 121 liquid cooling unit 122 holder 123 a tube 124 connector

Claims (5)

電子部品と、
前記電子部品に実装され、第1冷媒が封入され、前記第1冷媒を用いて前記電子部品の熱を吸熱する吸熱部と、
前記吸熱部に接続され、前記吸熱部の熱を伝熱する伝熱部と、
前記伝熱部に着脱可能に配置され、第2冷媒が流通され、装着時に前記第2冷媒を用いて前記伝熱部の熱を吸熱し放熱する放熱部と
を含むことを特徴とする電子装置。
Electronic components,
Mounted on the electronic component, in which a first refrigerant is sealed, and a heat absorbing portion that absorbs heat of the electronic component using the first refrigerant;
A heat transfer section connected to the heat absorption section and transferring heat of the heat absorption section;
An electronic device comprising: a heat dissipating part that is detachably disposed in the heat transfer part, and in which a second refrigerant is circulated, and that absorbs heat from the heat transfer part and dissipates heat using the second refrigerant when attached. .
前記放熱部は、嵌合部を備え、
前記伝熱部は、前記嵌合部が嵌合される被嵌合部を備えることを特徴とする請求項1に記載の電子装置。
The heat dissipation portion includes a fitting portion,
The electronic device according to claim 1, wherein the heat transfer portion includes a fitted portion into which the fitting portion is fitted.
前記伝熱部及び前記放熱部の少なくとも一方に炭素材料が用いられることを特徴とする請求項1又は2に記載の電子装置。   The electronic device according to claim 1, wherein a carbon material is used for at least one of the heat transfer unit and the heat dissipation unit. 前記吸熱部は、
基板と、
前記基板に形成され、前記第1冷媒が封入される溝と
を有し、
前記溝の内面に、シラノール基を含有する層が設けられることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の電子装置。
The endothermic part is
A substrate,
A groove formed in the substrate and enclosing the first refrigerant,
The electronic device according to claim 1, wherein a layer containing a silanol group is provided on an inner surface of the groove.
前記放熱部は、フレキシブルであることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の電子装置。   The electronic device according to claim 1, wherein the heat dissipation portion is flexible.
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