JP2018163957A - Electronic device and neutron beam absorption method of electronic device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子装置および電子装置の中性子線吸収方法に関する。 The present invention relates to an electronic device and a neutron beam absorption method for an electronic device.
α粒子等の荷電粒子がDRAM(Dynamic Random Access Memory)やSRAM(Static Random Access Memory)等の半導体デバイスを通過すると、電気的なノイズが発生することがある。このノイズによりメモリセルやフリップフロップに保存されたデータが反転することで、データ破壊や誤作動を引き起こす現象は、一般にソフトエラーと呼ばれている。
このα粒子などの荷電粒子は、演算装置を構成する材料(はんだ素材、基板の樹脂材料)から放出されるほか、地表に降り注ぐ宇宙線の一種である中性子線が、LSIを構成するシリコンなどの原子核と核反応を起こすことで発生する。
When charged particles such as α particles pass through semiconductor devices such as DRAM (Dynamic Random Access Memory) and SRAM (Static Random Access Memory), electrical noise may occur. A phenomenon that causes data destruction or malfunction due to inversion of data stored in a memory cell or flip-flop due to this noise is generally called a soft error.
These charged particles such as alpha particles are emitted from the materials that make up the computing device (solder material, substrate resin material), and neutrons that are a type of cosmic rays that fall on the surface of the earth, such as silicon that makes up LSIs. It is generated by causing a nuclear reaction with the nucleus.
中性子線は他の放射線に比べ透過能力が強く、アルミ・鉛などの金属による遮蔽効果は低い。この中性子線の減衰・遮蔽には水素原子が効果的であり、これを多く含む水やコンクリート、ポリエチレンが遮蔽材として適する。しかしながら、一般的な演算装置においては、これらの材料は使用されておらず、装置に降り注いだ中性子は容易に内蔵した半導体装置に到達し、ソフトエラーを引き起こす可能性がある。 Neutron beams have a higher transmission capacity than other types of radiation, and the shielding effect of metals such as aluminum and lead is low. Hydrogen atoms are effective for the attenuation and shielding of the neutron beam, and water, concrete and polyethylene containing a large amount thereof are suitable as a shielding material. However, these materials are not used in a general arithmetic device, and neutrons that have poured into the device can easily reach a built-in semiconductor device and cause a soft error.
特許文献1には、デジタル画像センサのハウジングをプラスチック等の放射線遮蔽材料により構成する技術が開示されている。
特許文献2には、水素を含む有機化合物によって撮像装置の外壁を覆う技術が開示されている。
特許文献3には、集積回路の上に中性子吸収層を設ける技術が開示されている。
特許文献4には、重水素を含むパッケージを用いた半導体装置に関する技術が開示されている。
Patent Document 1 discloses a technique in which a housing of a digital image sensor is made of a radiation shielding material such as plastic.
しかしながら、特許文献1、2の装置は、いずれも、中性子線を吸収する物質によって筐体を形成することが必要であり、一般的な金属等の材料により筐体を形成して、必要な強度や良好な操作性を得ることができるものではない。
また特許文献3、4の装置は、いずれも、半導体の周囲あるいは上部に中性子線を吸収する物質による遮蔽層を用いた特殊な構造を必要とし、一般的な熱伝導性、強度、電磁気的性能を備えた材料により構成される半導体にそのまま適用することができるものではない。
However, both of the devices of
In addition, the devices of
本発明は上記課題に解決すべくなされたもので、汎用の材料により構成された電子装置への中性子線の影響を軽減することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to reduce the influence of neutron beams on an electronic device made of a general-purpose material.
上記課題を解決するために、本発明の第一の態様に係る電子装置は、電子機器と、この電子機器の上方に設けられた収容部と、この収容部に収容されて前記電子機器と重畳する位置に配置され、中性子線吸収材料により構成された遮蔽体とを有する。 In order to solve the above-described problem, an electronic device according to a first aspect of the present invention includes an electronic device, a housing portion provided above the electronic device, and a housing portion that is housed in the housing portion and overlaps the electronic device. And a shield made of a neutron absorbing material.
本発明の第二の態様に係る中性子線吸収方法は、中性子線吸収物質を含む熱媒体が電子機器から熱を吸熱する工程と、熱媒体が前記熱を放熱する工程と、少なくとも一部の流路が前記電子機器と重なる経路で前記熱媒体を流通させる工程とを有する。 The neutron beam absorption method according to the second aspect of the present invention includes a step in which a heat medium containing a neutron beam absorbing material absorbs heat from an electronic device, a step in which the heat medium dissipates the heat, and at least a part of the flow. And a step of circulating the heat medium in a path that overlaps the electronic device.
本発明によれば、自身には格別な中性子線遮蔽への配慮がなされていない、汎用の電子機器に付加的に設けられて前記電子機器への中性子線の影響を軽減することができる。 According to the present invention, the influence of the neutron beam on the electronic device can be reduced by being additionally provided in a general-purpose electronic device that does not give special consideration to shielding of the neutron beam.
本発明の最少構成にかかる第1実施形態について図1を参照して説明する。
符号1で示すものは、電子機器である。この電子機器1は、例えば、半導体チップ等の電子部品、電子部品と回路パターンとを有するボード、複数のボードとコネクタとを備えたサーバユニット等である。この電子機器1の上方には、収容部2が設けられている。この収容部2は、中性子線吸収材料により構成された遮蔽体3を収容し、前記電子機器1と重畳する位置に配置されている。
A first embodiment according to the minimum configuration of the present invention will be described with reference to FIG.
What is denoted by reference numeral 1 is an electronic device. The electronic device 1 is, for example, an electronic component such as a semiconductor chip, a board having an electronic component and a circuit pattern, a server unit including a plurality of boards and connectors, and the like. An
上記構成の電子機器にあっては、外部から到来する中性子線Nを遮蔽体3が吸収することにより、電子機器1へ到達する中性子線Nの線量を低くしてその影響を軽減することができる。
In the electronic device having the above configuration, the
本発明の第2実施形態について図2、3を参照して説明する。
符号21はラックであって、このラック21には、上下に重なった状態で、複数(図示の場合三段)の電子機器(図示されているのは、電子機器が収容された引き出し状の筐体の外観である)22が収容されている。
前記ラック21の最上段には、前記電子機器22と同一の平面形状を有する引き出し状の収容部23が配置されている。また、同様の収容部23が、二段目、三段目にも配置されている。
この収容部23は、いずれも、図3に示すように、上面が開口した箱状の本体24と、この上面を開閉可能に覆う蓋25とを有している。また収容部23には、該収容部23とほぼ同じ平面形に形成された中性子吸収材料からなる遮蔽体30が収容されている。なお前記本体24の底板と前記蓋25とを中性子線遮蔽材料による構成することも有効である。
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
A drawer-
As shown in FIG. 3, each of the
前記遮蔽体30は、例えば水素原子を含有する有機プラスチック材料や、所定形状の密閉容器等に収容された水であって、前記水素原子に所定の比率で含まれる重水素が、中性子線の遮蔽に特に有効に寄与することができる。
The
上記構成の電子装置にあっては、ラック21により、電子機器22の上方に収容部23が三段にわたってそれぞれ支持され、これらの収容部23に遮蔽体30が収容されているので、上方から照射される中性子線Nのうち、電子機器22に到達するものの線量を減衰させることができる。
また前記遮蔽体30は、収容部23とは別体に形成されていて、必要な量だけ収容部23に収容することができるので、遮蔽体30を必要最小限の量に制限することにより、遮蔽体30の重量によってラック21に過剰な負荷を与えることがない。
In the electronic device having the above-described configuration, the
Further, the
また前記収容部23は、図示の場合、三段に配置することにより、遮蔽体30を三重にして大きな遮蔽能力を得ているが、必要に応じて収容部23の段数を増減しても良いのはもちろんである。また、ラック21に搭載される電子機器22、収容部23の数は、求められる性能に応じて適宜選択することができる。例えば、電子機器22が二段しか必要とされない場合には、電子機器22に代えて収容部23を設け、高い遮蔽性を持つようにしても良いのはもちろんである。さらに、収容部23を電子機器22の筐体と同じ外形規格で構成して、ラック21に対して、任意に収容部23または電子機器22を挿入することができるようにしても良い。
Further, in the case shown in the figure, the
図4は本発明の第3実施形態を示すものである。なお図中第1、第2実施形態と共通の構成には同一符号を付し、説明を簡略化する。
この第3実施形態は、第2実施形態のラックの両外側に、側面遮蔽体30Aを設けたものである。
FIG. 4 shows a third embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure as 1st, 2nd embodiment in the figure, and description is simplified.
In the third embodiment,
この側面遮蔽体30Aは、前記第1実施形態と同様にポリエチレン等の中性子線遮蔽材料により形成され、あるいは、これらの中性子線遮蔽材料を収容した中空状の板体であって、ラック21に収容された電子機器22へ側方から照射される中性子線Nを遮蔽する。
The
なお前記側面遮蔽体30Aは、ラック21とは別に外側に配置しても、あるいは、ラック21の側面板として一体に設けても、いずれも方式であっても良い。
The
図5、6は、本発明の第4実施形態を示すものである。なお、図中第1〜第3実施形態と共通の構成には同一符号を付し、説明を簡略化する。
この第4実施形態は、ラック26の最上部に搭載されて下方へ冷却風を送るファン31を示すものである。すなわち、このファン31はモーター等の駆動装置(図示略)連結されて、駆動力を受けるボス部32と、その周囲に配置された複数のブレード33とを有し、円形のフレーム34に収容されている。
5 and 6 show a fourth embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure as 1st-3rd embodiment in the figure, and description is simplified.
This 4th Embodiment shows the
前記ファン31は、少なくともブレード33がポリエチレンあるいはこれを主体とするプラスチック等の中性子線遮蔽材料により構成されている。図示の場合、12枚のブレード33を平面視で一部重なるように配置することにより、前記ラック21に収容された電子機器(図示略)へブレード33間の隙間から中性子線が通過する現象を防止している。前記ボス部32は、回転力を伝達する機能上必要な強度を得るべく、金属で形成されるが、金属を中性子線遮蔽材料により覆った構成であっても、あるいは高強度のプラスチック材料により構成されていても良い。
In the
上記構成のファン31は、ラック26の上部に配置されることにより、図6に示すように、上方から照射される中性子線Nを吸収し、下方の電子機器へ到達する中性子線Nの線量を減少させることができる。
As shown in FIG. 6, the
図7は、本発明の第5実施形態を示すものである。なお、図中第1〜第4実施形態と共通の構成には同一符号を付し、説明を簡略化する。
符号11は、電子機器(電子部品)としての半導体チップを示す。この半導体チップ11は、回路基板12に搭載されている。
FIG. 7 shows a fifth embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure as 1st-4th embodiment in the figure, and description is simplified.
前記半導体チップ11の上面は、冷却水循環路40の一部と接触している。この冷却水循環路40は、半導体チップ11に接して熱を吸収する吸熱部41と、吸熱部41で吸熱した熱媒体を大気と熱交換する放熱部42と、この放熱部42から前記吸熱部41へ低温の冷却水Lを供給する管路43と、前記吸熱部42から放熱部42へ吸熱した冷却水Hを戻す管路44とを有する。実施形態では、吸熱部41は、半導体チップ11との接触面積を確保し、かつ熱を吸収する媒体としての水をある程度の量貯留して接触時間を確保すべく、所定の容積を有し、放熱部42は、大気への放熱の効率を考慮して、前記吸熱部41より大きな容積を有する。
The upper surface of the
前記吸熱部41、放熱部42は、ファン31とともに、平面視にて半導体チップ11と重なる位置に配置されている。
前記ファン31は、前記放熱部42へ図中矢印Aで示すように冷却風を供給することにより、管路44から戻る高温の冷却水Hと大気との熱交換を促進する。なお冷却風の方向は、図示と逆の下向き、あるいは他の方向であっても良い。
すなわち、冷却水循環路40を流れる水は中性子線吸収体として作用して、放熱部42、吸熱部41で二回にわたって中性子線を吸収している。さらに図示の場合、ファン31が存在することにより、合計三回にわたって中性子線を吸収している。
The
The
That is, the water flowing through the cooling
図8は、本発明の第6実施形態を示すものである。なお、図中第1〜第5実施形態と共通の構成には同一符号を付し、説明を簡略化する。
この第6実施形態は、半導体チップ11の上面に、熱伝導体(例えばアルミニウム等の金属)により構成された複数のフィンを備えた放熱フィン45を密着状態で設けた構成となっている。
前記放熱フィン45の上方には、ファン31のボス部32とブレード33とが配置されていて、前述の第4、5実施形態等と同様に中性子線Nを半導体チップ11の上方で吸収して、半導体チップ11に到達する線量を減少させることができる。
FIG. 8 shows a sixth embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same structure as 1st-5th embodiment in the figure, and description is simplified.
In the sixth embodiment,
The
上記各実施形態では、中性子線吸収材料として水素原子を含む高分子材料、あるいは水を用いたが、他の中性子線吸収材料を用いても良い。 In each of the above embodiments, a polymer material containing hydrogen atoms or water is used as the neutron beam absorbing material, but other neutron beam absorbing materials may be used.
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、本発明は上記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものであることはいうまでもない。 As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail with reference to drawings, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible within the range of the invention described in the claim. Needless to say, they are also included in the scope of the present invention.
本発明は、電子機器への中性子線の影響を減少させることのできる装置および方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and a method capable of reducing the influence of neutron beams on electronic equipment.
1 電子機器
2 収容部
3 遮蔽体
11 半導体チップ
21 ラック
22 電子機器(筐体)
23 収容部
24 本体
25 蓋
26 遮蔽体
27 側面遮蔽体
31 ファン
32 ボス部
33 ブレード
34 フレーム
40 冷却水循環路
41 吸熱部
42 放熱部
43、44 管路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
23
Claims (10)
この電子機器の上方に設けられた収容部と、
この収容部に収容されて前記電子機器と重畳する位置に配置され、中性子線吸収材料により構成された遮蔽体と、
を有する電子装置。 Electronic equipment,
A housing provided above the electronic device;
A shielding body that is housed in this housing portion and disposed at a position overlapping with the electronic device, and is made of a neutron absorbing material;
An electronic device.
請求項1に記載の電子装置。 The housing portion is a first housing that is supported so as to be pulled out by a rack that supports at least one electronic device, and the shielding body is housed in the first housing.
The electronic device according to claim 1.
前記遮蔽体は、前記第2の筐体と共通の平面形状を有する第1の筐体に収容された、
請求項1に記載の電子装置。 The electronic device is housed in a second housing that is supported so as to be drawable in the rack,
The shield is housed in a first housing having a common planar shape with the second housing,
The electronic device according to claim 1.
請求項3に記載の電子装置。 The second casing is formed in a drawer shape and accommodated in a plurality of stages in the rack.
The electronic device according to claim 3.
請求項1に記載の電子装置。 The housing portion is a frame of a blower that is provided above the electronic component and supplies cooling air downward, and the plurality of shields are blades that are provided and rotated in the blower.
The electronic device according to claim 1.
請求項1に記載の電子装置。 The accommodating portion is a part of a flow path of a heat medium that absorbs heat generated in the electronic component.
The electronic device according to claim 1.
請求項6に記載の電子装置。 The heat absorption part provided in a part of the flow path of the heat medium is provided in contact with the upper surface of the electronic component, and the heat dissipated in the other part of the flow path of the heat medium received from the electronic component. Cooling air is supplied to the part,
The electronic device according to claim 6.
熱媒体が前記熱を放熱する工程と、
少なくとも一部が前記電子機器と重なる流通経路で前記熱媒体を流通させる工程と、
を有する中性子線吸収方法。 A process in which a heat medium containing a neutron absorbing material absorbs heat from an electronic device;
A heat medium radiating the heat;
Distributing the heat medium in a distribution route at least partially overlapping the electronic device;
A neutron beam absorption method comprising:
請求項9に記載の中性子線吸収方法。
The neutron beam absorption method according to claim 9, wherein both a part where the step of absorbing heat in the distribution path is performed and a part where the step of releasing heat is performed overlap with the electronic device.
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JPH01151296A (en) * | 1987-12-08 | 1989-06-14 | Nippon Mining Co Ltd | Cooling apparatus for electronic parts |
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