JP2550770B2 - 電子部品冷却機構 - Google Patents
電子部品冷却機構Info
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- JP2550770B2 JP2550770B2 JP2272842A JP27284290A JP2550770B2 JP 2550770 B2 JP2550770 B2 JP 2550770B2 JP 2272842 A JP2272842 A JP 2272842A JP 27284290 A JP27284290 A JP 27284290A JP 2550770 B2 JP2550770 B2 JP 2550770B2
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- liquid refrigerant
- electronic component
- cooling
- pump
- heat sinks
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B23/00—Machines, plants or systems, with a single mode of operation not covered by groups F25B1/00 - F25B21/00, e.g. using selective radiation effect
- F25B23/006—Machines, plants or systems, with a single mode of operation not covered by groups F25B1/00 - F25B21/00, e.g. using selective radiation effect boiling cooling systems
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2339/00—Details of evaporators; Details of condensers
- F25B2339/02—Details of evaporators
- F25B2339/021—Evaporators in which refrigerant is sprayed on a surface to be cooled
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73253—Bump and layer connectors
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は電子部品冷却機構に関し、特に情報処理装置
などに使用される集積回路の冷却構造に関する。
などに使用される集積回路の冷却構造に関する。
従来技術 近年、情報処理装置などに使用される電子回路におい
ては、益々高集積化する傾向にあり、それにともなって
電子回路が消費する電力も大きくなってきており、電子
回路に使用されるLSI（大規模集積回路）などの素子の
発熱量も増加してきている。
ては、益々高集積化する傾向にあり、それにともなって
電子回路が消費する電力も大きくなってきており、電子
回路に使用されるLSI（大規模集積回路）などの素子の
発熱量も増加してきている。
素子の温度が上昇すると、素子の性能が十分に発揮さ
れないばかりか、信頼性の面からも大きな問題となる。
れないばかりか、信頼性の面からも大きな問題となる。
よって、素子から発生した熱をいかに効率よく装置外
に排出するかが、その装置の性能を左右することにな
る。
に排出するかが、その装置の性能を左右することにな
る。
この素子を冷却する方法としては、素子にフィンなど
のヒートシンクを取付けて自然放熱を促す自然空冷や、
ファンなどを使用して空気を強制的に衝突させて冷却す
る強制空冷などの方法がある。
のヒートシンクを取付けて自然放熱を促す自然空冷や、
ファンなどを使用して空気を強制的に衝突させて冷却す
る強制空冷などの方法がある。
また、近年では液体による冷却も行われており、その
液体冷却の方法としては、冷却水を素子から離れたとこ
ろに流して素子を液体で間接的に冷却する方法や、化学
的に不活性で、電気絶縁性の大きい液体（例えばフッ素
系の不活性液体など）に素子を直接浸漬して冷却する方
法などがある。
液体冷却の方法としては、冷却水を素子から離れたとこ
ろに流して素子を液体で間接的に冷却する方法や、化学
的に不活性で、電気絶縁性の大きい液体（例えばフッ素
系の不活性液体など）に素子を直接浸漬して冷却する方
法などがある。
このような従来の電子回路の冷却方法では、最近の素
子の発熱密度が非常に大きくなっているので、上記の冷
却方法では冷却能力が不十分となるという問題がある。
子の発熱密度が非常に大きくなっているので、上記の冷
却方法では冷却能力が不十分となるという問題がある。
特に、冷却効率の比較的良好な沸騰冷却を用いても、
冷却する素子周辺で気化した冷媒蒸気が素子周辺と冷媒
との間に膜を作ってしまうという膜沸騰を起こしてしま
い、冷却装置の冷却能力が極めて悪くなるという問題が
ある。
冷却する素子周辺で気化した冷媒蒸気が素子周辺と冷媒
との間に膜を作ってしまうという膜沸騰を起こしてしま
い、冷却装置の冷却能力が極めて悪くなるという問題が
ある。
発明の目的 本発明は上記のような従来のものの問題点を除去すべ
くなされたもので、沸騰冷却の効率を上げることがで
き、冷却能力を大きくすることができる電子部品冷却機
構の提供を目的とする。
くなされたもので、沸騰冷却の効率を上げることがで
き、冷却能力を大きくすることができる電子部品冷却機
構の提供を目的とする。
発明の構成 本発明による電子部品冷却機構は、電子部品を搭載す
るパッケージと、前記電子部品を冷却するためのヒート
シンクと、前記パッケージを搭載する印刷基板と、前記
パッケージと前記ヒートシンクと前記印刷基板とを密封
する密封ケースとを有する電子部品冷却機構であって、
前記密封ケース内を減圧する減圧手段と、前記ヒートシ
ンクに液体冷媒を噴射する噴射ノズルと、前記噴射ノズ
ルにより前記ヒートシンクに噴射された前記液体冷媒を
循環させて前記噴射ノズルから噴射させる循環手段とを
設けたことを特徴とする。
るパッケージと、前記電子部品を冷却するためのヒート
シンクと、前記パッケージを搭載する印刷基板と、前記
パッケージと前記ヒートシンクと前記印刷基板とを密封
する密封ケースとを有する電子部品冷却機構であって、
前記密封ケース内を減圧する減圧手段と、前記ヒートシ
ンクに液体冷媒を噴射する噴射ノズルと、前記噴射ノズ
ルにより前記ヒートシンクに噴射された前記液体冷媒を
循環させて前記噴射ノズルから噴射させる循環手段とを
設けたことを特徴とする。
実施例 次に、本発明について図面を参照して説明する。第１
図は本発明の一実施例を示す構成図である。図におい
て、回路基板１は基板枠４に保持され、この回路基板１
に搭載された集積回路2a〜2cにはヒートシンク3a〜3cが
夫々取付けられている。
図は本発明の一実施例を示す構成図である。図におい
て、回路基板１は基板枠４に保持され、この回路基板１
に搭載された集積回路2a〜2cにはヒートシンク3a〜3cが
夫々取付けられている。
また、回路基板１および基板枠４にはねじ5a,5bによ
りチャンバ７が固定されており、回路基板１とチャンバ
７との接触面にはＯリング６が取付けられているので、
回路基板１とチャンバ７とにより囲まれた内部空間は気
密状態となっている。
りチャンバ７が固定されており、回路基板１とチャンバ
７との接触面にはＯリング６が取付けられているので、
回路基板１とチャンバ７とにより囲まれた内部空間は気
密状態となっている。
この内部空間には集積回路2a〜2cに取付けられたヒー
トシンク3a〜3cに夫々対向するようにノズル8a〜8cが設
けられており、ノズル8a〜8cは配管16によりポンプ15に
接続されている。
トシンク3a〜3cに夫々対向するようにノズル8a〜8cが設
けられており、ノズル8a〜8cは配管16によりポンプ15に
接続されている。
また、チャンバ７には吸引口10と冷媒出口11とが設け
られ、吸引口10にはポンプ12が接続され、冷媒出口11に
はポンプ18が接続されている。
られ、吸引口10にはポンプ12が接続され、冷媒出口11に
はポンプ18が接続されている。
ポンプ12は凝縮器13を介して熱交換器14に接続され、
ポンプ18は熱交換器14に接続され、熱交換器14はポンプ
15に接続されている。
ポンプ18は熱交換器14に接続され、熱交換器14はポンプ
15に接続されている。
集積回路2a〜2cを冷却するための液体冷媒は一定圧力
でポンプ15から吐出され、配管16を介して各ノズル8a〜
8cから各集積回路2a〜2cのヒートシンク3a〜3cに噴射さ
れ、ヒートシンク3a〜3cに衝突することにより集積回路
2a〜2cを冷却する。
でポンプ15から吐出され、配管16を介して各ノズル8a〜
8cから各集積回路2a〜2cのヒートシンク3a〜3cに噴射さ
れ、ヒートシンク3a〜3cに衝突することにより集積回路
2a〜2cを冷却する。
このとき、チャンバ７の内部空間はポンプ12により液
体冷媒が沸騰しやすい気圧に減圧されているため、ヒー
トシンク3a〜3cに衝突した液体冷媒は核沸騰を発生させ
て集積回路2a〜2cをさらに冷却する。
体冷媒が沸騰しやすい気圧に減圧されているため、ヒー
トシンク3a〜3cに衝突した液体冷媒は核沸騰を発生させ
て集積回路2a〜2cをさらに冷却する。
この核沸騰により気化した冷媒蒸気17は吸引口10から
ポンプ12により吸引され、凝縮器13に送られて液化され
る。
ポンプ12により吸引され、凝縮器13に送られて液化され
る。
液化された液体冷媒は熱交換器14に送られてさらに冷
却され、ポンプ15によって各ノズル8a〜8cからヒートシ
ンク3a〜3cに再度噴射される。
却され、ポンプ15によって各ノズル8a〜8cからヒートシ
ンク3a〜3cに再度噴射される。
一方、ヒートシンク3a〜3cで気化しなかった液体冷媒
はチャンバ７内の冷媒だまり９に蓄積され、ポンプ18に
より冷媒出口11から取出されて熱交換器14に送られる。
はチャンバ７内の冷媒だまり９に蓄積され、ポンプ18に
より冷媒出口11から取出されて熱交換器14に送られる。
熱交換器14ではポンプ18により冷媒だまり９から送ら
れてきた液体冷媒が凝縮器13から送られてきた液体冷媒
とともにさらに冷却され、ポンプ15によって各ノズル8a
〜8cからヒートシンク3a〜3cに再度噴射される。
れてきた液体冷媒が凝縮器13から送られてきた液体冷媒
とともにさらに冷却され、ポンプ15によって各ノズル8a
〜8cからヒートシンク3a〜3cに再度噴射される。
液体冷媒を上記のように循環させ、液体冷媒をヒート
シンク3a〜3cに衝突させることにより膜沸騰の発生を防
ぐことができるとともに、チャンバ７内を液体冷媒が沸
騰しやすい気圧に減圧することによりヒートシンク3a〜
3cでの核沸騰を促進することができるので、液体冷媒の
ヒートシンク3a〜3cへの衝突とヒートシンク3a〜3cでの
核沸騰とにより集積回路2a〜2cをより冷却することがで
きる。
シンク3a〜3cに衝突させることにより膜沸騰の発生を防
ぐことができるとともに、チャンバ７内を液体冷媒が沸
騰しやすい気圧に減圧することによりヒートシンク3a〜
3cでの核沸騰を促進することができるので、液体冷媒の
ヒートシンク3a〜3cへの衝突とヒートシンク3a〜3cでの
核沸騰とにより集積回路2a〜2cをより冷却することがで
きる。
第２図は本発明の他の実施例を示す構成図である。図
において、本発明の他の実施例は回路基板１を水平に
し、チャンバ７内に蓄積された液体冷媒19中に集積回路
2a〜2dおよびヒートシンク3a〜3dを浸漬させた以外は、
本発明の一実施例と同様の構成となっており、同一部品
には同一符号を付してある。また、それら同一部品の動
作も本発明の一実施例と同様である。
において、本発明の他の実施例は回路基板１を水平に
し、チャンバ７内に蓄積された液体冷媒19中に集積回路
2a〜2dおよびヒートシンク3a〜3dを浸漬させた以外は、
本発明の一実施例と同様の構成となっており、同一部品
には同一符号を付してある。また、それら同一部品の動
作も本発明の一実施例と同様である。
集積回路2a〜2dを冷却するための液体冷媒は一定圧力
でポンプ15から吐出され、配管16を介して各ノズル8a〜
8dから液体冷媒19中に浸漬された各集積回路2a〜2dのヒ
ートシンク3a〜3dに噴射され、ヒートシンク3a〜3dに衝
突することにより集積回路2a〜2dを冷却する。
でポンプ15から吐出され、配管16を介して各ノズル8a〜
8dから液体冷媒19中に浸漬された各集積回路2a〜2dのヒ
ートシンク3a〜3dに噴射され、ヒートシンク3a〜3dに衝
突することにより集積回路2a〜2dを冷却する。
このとき、チャンバ７の内部空間はポンプ12により液
体冷媒が沸騰しやすい気圧に減圧されているため、ヒー
トシンク3a〜3dに衝突した液体冷媒は核沸騰を発生させ
て集積回路2a〜2dをさらに冷却する。
体冷媒が沸騰しやすい気圧に減圧されているため、ヒー
トシンク3a〜3dに衝突した液体冷媒は核沸騰を発生させ
て集積回路2a〜2dをさらに冷却する。
この核沸騰により気化した冷媒蒸気17は吸引口10から
ポンプ12により吸引され、凝縮器13に送られて液化され
る。
ポンプ12により吸引され、凝縮器13に送られて液化され
る。
液化された液体冷媒は熱交換器14に送られてさらに冷
却され、ポンプ15によって各ノズル8a〜8dからヒートシ
ンク3a〜3dに再度噴射される。
却され、ポンプ15によって各ノズル8a〜8dからヒートシ
ンク3a〜3dに再度噴射される。
一方、集積回路2a〜2dおよびヒートシンク3a〜3dが浸
漬された液体冷媒19はポンプ18により冷媒出口11から取
出されて熱交換器14に送られる。
漬された液体冷媒19はポンプ18により冷媒出口11から取
出されて熱交換器14に送られる。
熱交換器14ではポンプ18により冷媒出口11から取出さ
れて送られてきた液体冷媒が凝縮器13から送られてきた
液体冷媒とともにさらに冷却され、ポンプ15によって各
ノズル8a〜8dからヒートシンク3a〜3dに再度噴射され
る。
れて送られてきた液体冷媒が凝縮器13から送られてきた
液体冷媒とともにさらに冷却され、ポンプ15によって各
ノズル8a〜8dからヒートシンク3a〜3dに再度噴射され
る。
液体冷媒を上記のように循環させ、液体冷媒をヒート
シンク3a〜3dに衝突させることにより膜沸騰の発生を防
ぐことができるとともに、チャンバ７内を液体冷媒が沸
騰しやすい気圧に減圧することによりヒートシンク3a〜
3dでの核沸騰を促進することができるので、液体冷媒の
ヒートシンク3a〜3dへの衝突とヒートシンク3a〜3dでの
核沸騰と集積回路2a〜2dおよびヒートシンク3a〜3dの液
体冷媒中への浸漬とにより集積回路2a〜2dをより冷却す
ることができる。
シンク3a〜3dに衝突させることにより膜沸騰の発生を防
ぐことができるとともに、チャンバ７内を液体冷媒が沸
騰しやすい気圧に減圧することによりヒートシンク3a〜
3dでの核沸騰を促進することができるので、液体冷媒の
ヒートシンク3a〜3dへの衝突とヒートシンク3a〜3dでの
核沸騰と集積回路2a〜2dおよびヒートシンク3a〜3dの液
体冷媒中への浸漬とにより集積回路2a〜2dをより冷却す
ることができる。
このように、液体冷媒をノズル8a〜8dから噴射させて
集積回路2a〜2d上のヒートシンク3a〜3dに衝突させて集
積回路2a〜2dを冷却するとともに、チャンバ７の内部空
間をポンプ12により減圧して液体冷媒の核沸騰を促進す
るようにすることによって、液体冷媒のヒートシンク3a
〜3dへの衝突により膜沸騰の発生を防ぐことができるの
で、沸騰冷却の効率を上げることができ、冷却能力を従
来よりも大幅に大きくすることができる。
集積回路2a〜2d上のヒートシンク3a〜3dに衝突させて集
積回路2a〜2dを冷却するとともに、チャンバ７の内部空
間をポンプ12により減圧して液体冷媒の核沸騰を促進す
るようにすることによって、液体冷媒のヒートシンク3a
〜3dへの衝突により膜沸騰の発生を防ぐことができるの
で、沸騰冷却の効率を上げることができ、冷却能力を従
来よりも大幅に大きくすることができる。
発明の効果 以上説明したように本発明によれば、密封ケース内を
液体冷媒が沸騰しやすい気圧に減圧し、噴射ノズルによ
り液体冷媒を電子部品に取付けられたヒートシンクに噴
射するようにすることによって、沸騰冷却の効率を上げ
ることができ、冷却能力を大きくすることができるとい
う効果がある。
液体冷媒が沸騰しやすい気圧に減圧し、噴射ノズルによ
り液体冷媒を電子部品に取付けられたヒートシンクに噴
射するようにすることによって、沸騰冷却の効率を上げ
ることができ、冷却能力を大きくすることができるとい
う効果がある。
第１図は本発明の一実施例を示す構成図、第２図は本発
明の他の実施例を示す構成図である。 主要部分の符号の説明 １……回路基板 2a〜2d……集積回路 3a〜3d……ヒートシンク ７……チャンバ 8a〜8d……ノズル 12,15,18……ポンプ 13……凝縮器 14……熱交換器
明の他の実施例を示す構成図である。 主要部分の符号の説明 １……回路基板 2a〜2d……集積回路 3a〜3d……ヒートシンク ７……チャンバ 8a〜8d……ノズル 12,15,18……ポンプ 13……凝縮器 14……熱交換器
Claims (1)
- 【請求項１】電子部品を搭載するパッケージと、前記電
子部品を冷却するためのヒートシンクと、前記パッケー
ジを搭載する印刷基板と、前記パッケージと前記ヒート
シンクと前記印刷基板とを密封する密封ケースとを有す
る電子部品冷却機構であって、前記密封ケース内を減圧
する減圧手段と、前記ヒートシンクに液体冷媒を噴射す
る噴射ノズルと、前記噴射ノズルにより前記ヒートシン
クに噴射された前記液体冷媒を循環させて前記噴射ノズ
ルから噴射させる循環手段とを設けたことを特徴とする
電子部品冷却機構。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2272842A JP2550770B2 (ja) | 1990-10-11 | 1990-10-11 | 電子部品冷却機構 |
| CA002053055A CA2053055C (en) | 1990-10-11 | 1991-10-09 | Liquid cooling system for lsi packages |
| EP19910309381 EP0480750A3 (en) | 1990-10-11 | 1991-10-11 | Liquid cooling system for lsi packages |
| EP97114551A EP0817263A3 (en) | 1990-10-11 | 1991-10-11 | Liquid cooling system for LSI packages |
| US08/155,546 US5522452A (en) | 1990-10-11 | 1993-11-22 | Liquid cooling system for LSI packages |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2272842A JP2550770B2 (ja) | 1990-10-11 | 1990-10-11 | 電子部品冷却機構 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04147657A JPH04147657A (ja) | 1992-05-21 |
| JP2550770B2 true JP2550770B2 (ja) | 1996-11-06 |
Family
ID=17519537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2272842A Expired - Lifetime JP2550770B2 (ja) | 1990-10-11 | 1990-10-11 | 電子部品冷却機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2550770B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6748755B2 (en) | 2000-03-09 | 2004-06-15 | Fujitsu Limited | Refrigeration system utilizing incomplete evaporation of refrigerant in evaporator |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5448108A (en) * | 1993-11-02 | 1995-09-05 | Hughes Aircraft Company | Cooling of semiconductor power modules by flushing with dielectric liquid |
| US5719444A (en) * | 1996-04-26 | 1998-02-17 | Tilton; Charles L. | Packaging and cooling system for power semi-conductor |
| JP4033699B2 (ja) * | 2002-04-08 | 2008-01-16 | シャープ株式会社 | ループ型サーモサイホンおよびスターリング冷蔵庫 |
| WO2006075493A1 (ja) * | 2004-12-22 | 2006-07-20 | Tokyo University Of Science Educational Foundation Administrative Organization | 沸騰冷却方法、沸騰冷却装置および流路構造体並びにその応用 |
| JP5331475B2 (ja) * | 2005-06-07 | 2013-10-30 | ウォルベリン チューブ， インコーポレイテッド | 電子部品冷却用の伝熱面 |
| US20070119572A1 (en) | 2005-11-30 | 2007-05-31 | Raytheon Company | System and Method for Boiling Heat Transfer Using Self-Induced Coolant Transport and Impingements |
| JP4682859B2 (ja) * | 2006-02-06 | 2011-05-11 | 株式会社日立製作所 | 電子機器用の冷却システム |
| EP1860695A3 (en) * | 2006-05-24 | 2010-06-16 | Raytheon Company | System and method of jet impingement cooling with extended surfaces |
| US8014150B2 (en) * | 2009-06-25 | 2011-09-06 | International Business Machines Corporation | Cooled electronic module with pump-enhanced, dielectric fluid immersion-cooling |
-
1990
- 1990-10-11 JP JP2272842A patent/JP2550770B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6748755B2 (en) | 2000-03-09 | 2004-06-15 | Fujitsu Limited | Refrigeration system utilizing incomplete evaporation of refrigerant in evaporator |
| US7007506B2 (en) | 2000-03-09 | 2006-03-07 | Fujitsu Limited | Refrigeration system utilizing incomplete evaporation of refrigerant in evaporator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04147657A (ja) | 1992-05-21 |
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