JP2745948B2 - 集積回路の冷却構造 - Google Patents
集積回路の冷却構造Info
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- JP2745948B2 JP2745948B2 JP4083782A JP8378292A JP2745948B2 JP 2745948 B2 JP2745948 B2 JP 2745948B2 JP 4083782 A JP4083782 A JP 4083782A JP 8378292 A JP8378292 A JP 8378292A JP 2745948 B2 JP2745948 B2 JP 2745948B2
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- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
- H01L23/433—Auxiliary members in containers characterised by their shape, e.g. pistons
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は集積回路の冷却構造、特
に、水などの液体冷媒を集積回路素子の近傍に循環させ
集積回路で発生した熱を液体冷媒へ伝播させ冷却する集
積回路の構造に関する。
に、水などの液体冷媒を集積回路素子の近傍に循環させ
集積回路で発生した熱を液体冷媒へ伝播させ冷却する集
積回路の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来この手の集積回路の冷却構造として
は、例えばＳ．Ｏｋｔａｙ Ｈ．ＣＫａｍｍｅｒｅｒに
よるア コンダクション コールド モジュール フォ
ア ハイパーフォーマンス ＬＳＩデバイセス（“A Co
nduction-Cooled Module for High-Performance LSI De
vices ）ＩＢＭ Ｊ．ＲＥＳ ＤＥＶＥＲＯＰＶｏｌ．
２６ Ｎｏ１．Ｊａｎ １９８２がある。
は、例えばＳ．Ｏｋｔａｙ Ｈ．ＣＫａｍｍｅｒｅｒに
よるア コンダクション コールド モジュール フォ
ア ハイパーフォーマンス ＬＳＩデバイセス（“A Co
nduction-Cooled Module for High-Performance LSI De
vices ）ＩＢＭ Ｊ．ＲＥＳ ＤＥＶＥＲＯＰＶｏｌ．
２６ Ｎｏ１．Ｊａｎ １９８２がある。
【０００３】図６は従来の第１の例を示す断面図であ
る。図６に示す集積回路の冷却構造は、集積回路２０１
にばね２０５によりピストン２０４を押し付けて熱を奪
い、その熱をヘリウムガス２１０を充填した空間を通し
てハット２０６、介在層２０７を経て冷却板２０８へ伝
えて冷却２０９へ放熱する。
る。図６に示す集積回路の冷却構造は、集積回路２０１
にばね２０５によりピストン２０４を押し付けて熱を奪
い、その熱をヘリウムガス２１０を充填した空間を通し
てハット２０６、介在層２０７を経て冷却板２０８へ伝
えて冷却２０９へ放熱する。
【０００４】また、特開昭６０−１６０１５０には、液
体冷媒の衝突噴流を利用した冷却装置の例が示されてい
る。
体冷媒の衝突噴流を利用した冷却装置の例が示されてい
る。
【０００５】図７は従来の第２の例を示す断面図であ
る。７に示す集積回路の冷却構造は、チップ３０１で発
生した熱を電熱器板３０３，可変形伝熱体３０４，伝熱
板３０５へと伝え、伝熱板３０５をノズル３０６より液
体冷媒を噴出させて冷却する。
る。７に示す集積回路の冷却構造は、チップ３０１で発
生した熱を電熱器板３０３，可変形伝熱体３０４，伝熱
板３０５へと伝え、伝熱板３０５をノズル３０６より液
体冷媒を噴出させて冷却する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】前述した従来の集積回
路の冷却構造のうち図６に例では、ピストンをばねを用
いて、集積回路に高さや傾きのバラツキ、又熱膨張を吸
収することが出来るが、これは、有効伝熱面積が減少す
ることと、熱伝達の損失が多いことにより得られる熱伝
達係数は０．１〜０．５Ｗ／ｃｍ2 ℃程度であって、集
積回路の高集積化が進み消費電力が増大すると冷却能力
が不足するという欠点があった。
路の冷却構造のうち図６に例では、ピストンをばねを用
いて、集積回路に高さや傾きのバラツキ、又熱膨張を吸
収することが出来るが、これは、有効伝熱面積が減少す
ることと、熱伝達の損失が多いことにより得られる熱伝
達係数は０．１〜０．５Ｗ／ｃｍ2 ℃程度であって、集
積回路の高集積化が進み消費電力が増大すると冷却能力
が不足するという欠点があった。
【０００７】また図７に示す例では薄肉のベローズを用
いているため、腐蝕が発生して、ベローズに穴があき、
液体冷媒が漏出する危険性があるという欠点があった。
いているため、腐蝕が発生して、ベローズに穴があき、
液体冷媒が漏出する危険性があるという欠点があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】第１の発明の集積回路の
冷却構造は、配線基板に複数個搭載された集積回路と前
記配線基板を保持する基板枠と、前記集積回路との間に
充填される伝熱体を介して熱的に接触する平坦面を有し
前記平坦面を底面とする中空円筒形の冷却容器と、前記
冷却容器の平坦面に直行し両端の直径が中央部に体して
十分小さく前記中央部に回転中心の一同心円上に複数個
の貫通穴を具備しかつ円周上に０リングの溝を有するノ
ズルと、前記ノズルを固定しかつ前記基板枠に密着し前
記集積回路との対向面に第１のざぐり溝と第２のざぐり
溝を有し液体冷媒の第１のさぐり溝と直結する入口，第
２のざぐり溝と直結する出口を具備し前記第１のざぐり
溝を介して入口側から複数個の前記ノズルに直結し出口
からは各ノズルの中央部の一同心円上の前記複数個の貫
通穴が第２のざぐり溝に直結している外枠と、前記ノズ
ルの０リング溝に具備される０リングと、前記外枠と各
々の前記冷却容器の間に前記ノズルをとりまき方射状に
伸びた羽が同一方向に曲げられた板ばねとを含んで構成
される。
冷却構造は、配線基板に複数個搭載された集積回路と前
記配線基板を保持する基板枠と、前記集積回路との間に
充填される伝熱体を介して熱的に接触する平坦面を有し
前記平坦面を底面とする中空円筒形の冷却容器と、前記
冷却容器の平坦面に直行し両端の直径が中央部に体して
十分小さく前記中央部に回転中心の一同心円上に複数個
の貫通穴を具備しかつ円周上に０リングの溝を有するノ
ズルと、前記ノズルを固定しかつ前記基板枠に密着し前
記集積回路との対向面に第１のざぐり溝と第２のざぐり
溝を有し液体冷媒の第１のさぐり溝と直結する入口，第
２のざぐり溝と直結する出口を具備し前記第１のざぐり
溝を介して入口側から複数個の前記ノズルに直結し出口
からは各ノズルの中央部の一同心円上の前記複数個の貫
通穴が第２のざぐり溝に直結している外枠と、前記ノズ
ルの０リング溝に具備される０リングと、前記外枠と各
々の前記冷却容器の間に前記ノズルをとりまき方射状に
伸びた羽が同一方向に曲げられた板ばねとを含んで構成
される。
【０００９】第２の発明の集積回路の冷却構造は、前記
ノズルの液体冷媒の出口と隣のノズルの入口とが直結す
るよう複数個のノズルが直列につながる第３のざぐり溝
を具備する外枠とを含んで構成される。
ノズルの液体冷媒の出口と隣のノズルの入口とが直結す
るよう複数個のノズルが直列につながる第３のざぐり溝
を具備する外枠とを含んで構成される。
【００１０】第３の発明の集積回路の冷却構造は、前記
冷却容器外側に巻かれた前記冷却容器の底面周囲に設け
た凸枠と外枠との間で圧縮されるコイルバネとを含んで
構成される。
冷却容器外側に巻かれた前記冷却容器の底面周囲に設け
た凸枠と外枠との間で圧縮されるコイルバネとを含んで
構成される。
【００１１】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【００１２】図１は本発明の第１の実施例を示す断面図
である。１は集積回路、２は複数個の集積回路１をマト
リクス状に配列し搭載した配線基板で外周の周囲を囲む
ように基板枠５で保持されている。９は冷却容器で集積
回路１の上面と微小間隔を保って対向しかつ集積回路１
との対向面と反対の面に第１と第２のざぐり穴を具備し
ている。８はノズルで両端が細く、中央部が太い円柱で
細い両端と太い中央部の間テーパー状になっており、円
柱の中心線に１つの貫通穴とテーパーの部分に中心線と
平行で一同心円上に複数の貫通穴を具備し、中央部には
円周上に０リング４を取り付ける為の溝を有している。
ノズル８は肩側先端が冷却容器９の平坦面に直行るうよ
うにまたノズル８の周囲の０リング４が冷却容器９のざ
ぐり穴の内面でシーリングされるように外枠１２に固定
される。
である。１は集積回路、２は複数個の集積回路１をマト
リクス状に配列し搭載した配線基板で外周の周囲を囲む
ように基板枠５で保持されている。９は冷却容器で集積
回路１の上面と微小間隔を保って対向しかつ集積回路１
との対向面と反対の面に第１と第２のざぐり穴を具備し
ている。８はノズルで両端が細く、中央部が太い円柱で
細い両端と太い中央部の間テーパー状になっており、円
柱の中心線に１つの貫通穴とテーパーの部分に中心線と
平行で一同心円上に複数の貫通穴を具備し、中央部には
円周上に０リング４を取り付ける為の溝を有している。
ノズル８は肩側先端が冷却容器９の平坦面に直行るうよ
うにまたノズル８の周囲の０リング４が冷却容器９のざ
ぐり穴の内面でシーリングされるように外枠１２に固定
される。
【００１３】外枠１２には、液体冷媒入口６と液体冷媒
出口とが具備され、液体冷媒入口６から流入すると液体
冷媒は第１のざぐり溝１３を通ってノズル８の中心線上
の貫通穴に分配される。ノズル８に流入した液体冷媒は
ノズル８の反対側から噴出し冷却容器９の平坦面に衝突
する。この部分で集積回路１で発生した熱が伝熱体３を
通り、冷却容器９の平坦面に伝わり、液体冷媒が衝突す
ることで熱伝達が行われる。噴出した液体冷媒は、ノズ
ル８の同心円上の貫通穴を通って第２のざぐり溝１４へ
と流れ込み、各々のノズル８から出てきた液体冷媒が合
流し、第２のざぐり溝１４を通って液体冷媒出口７より
外部に排出される。
出口とが具備され、液体冷媒入口６から流入すると液体
冷媒は第１のざぐり溝１３を通ってノズル８の中心線上
の貫通穴に分配される。ノズル８に流入した液体冷媒は
ノズル８の反対側から噴出し冷却容器９の平坦面に衝突
する。この部分で集積回路１で発生した熱が伝熱体３を
通り、冷却容器９の平坦面に伝わり、液体冷媒が衝突す
ることで熱伝達が行われる。噴出した液体冷媒は、ノズ
ル８の同心円上の貫通穴を通って第２のざぐり溝１４へ
と流れ込み、各々のノズル８から出てきた液体冷媒が合
流し、第２のざぐり溝１４を通って液体冷媒出口７より
外部に排出される。
【００１４】集積回路１を配線基板２に取り付ける際の
高さのバラつきや熱膨張のばね１０によって吸収される
為に集積回路１と配線基板２の接続部に過大なストレス
がかからない。また冷却容器に関しては肉厚を大きくす
ることが可能で腐蝕により穴があき液体冷媒が外部へ漏
出することが防止でき、材料を熱伝導率の高い材料とし
て用いれば冷却性能は向上する。
高さのバラつきや熱膨張のばね１０によって吸収される
為に集積回路１と配線基板２の接続部に過大なストレス
がかからない。また冷却容器に関しては肉厚を大きくす
ることが可能で腐蝕により穴があき液体冷媒が外部へ漏
出することが防止でき、材料を熱伝導率の高い材料とし
て用いれば冷却性能は向上する。
【００１５】図２は本発明の第２の実施例を示す断面図
である。第１の実施例に対して、外枠１２のざぐり溝を
変えることで液体冷媒の流路が変わる。液体冷媒入口６
から流入した液体冷媒が１ケのノズル８に流入し冷却容
器９のざぐり溝を通りノズル８より流出される。流出さ
れた液体冷媒は、外枠１２の第３のざぐり溝１１を通り
次のノズル８へと流入する。
である。第１の実施例に対して、外枠１２のざぐり溝を
変えることで液体冷媒の流路が変わる。液体冷媒入口６
から流入した液体冷媒が１ケのノズル８に流入し冷却容
器９のざぐり溝を通りノズル８より流出される。流出さ
れた液体冷媒は、外枠１２の第３のざぐり溝１１を通り
次のノズル８へと流入する。
【００１６】図３は本発明の第３の実施例を示す断面図
である。第２の実施例に対して、ばね１０がコイルばね
１６に置き変わったものである。
である。第２の実施例に対して、ばね１０がコイルばね
１６に置き変わったものである。
【００１７】図４（ａ），（ｂ）は図１に示すノズルの
詳細を示す上面図よおび側面図である。
詳細を示す上面図よおび側面図である。
【００１８】図５（ａ），（ｂ）は図１に示すばねの詳
細を示す側面図および上面図である。
細を示す側面図および上面図である。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は集積回路
を複数個搭載した配線基板に基板枠を固着し集積回路上
面に伝熱体を介して集積回の反対方向にざぐり穴を有し
た冷却容器を取り付け、ざぐり穴方向から冷却容器の平
坦面に直行し冷却容器の平坦面に噴出する様に流路を形
成し、ノズルを固着し外枠と、ノズルの周囲と冷却容器
の内側とを０リングでシールし冷却容器上面からばねに
より押し付けられることによって冷却容器が、集積回路
の高さのバラつき、熱膨をばねが吸収し熱伝達率が高い
構造となりかた腐蝕に対しても信頼性が高いという効果
を有する。
を複数個搭載した配線基板に基板枠を固着し集積回路上
面に伝熱体を介して集積回の反対方向にざぐり穴を有し
た冷却容器を取り付け、ざぐり穴方向から冷却容器の平
坦面に直行し冷却容器の平坦面に噴出する様に流路を形
成し、ノズルを固着し外枠と、ノズルの周囲と冷却容器
の内側とを０リングでシールし冷却容器上面からばねに
より押し付けられることによって冷却容器が、集積回路
の高さのバラつき、熱膨をばねが吸収し熱伝達率が高い
構造となりかた腐蝕に対しても信頼性が高いという効果
を有する。
【図１】本発明の第１の実施例を示す断面図である。
【図２】本発明の第２の実施例を示す断面図である。
【図３】本発明の第３の実施例を示す断面図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は図１に示すノズルの詳細を示
す上面図および側面図である。
す上面図および側面図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は図１に示すばねの詳細を示す
側面図および上面図である。
側面図および上面図である。
【図６】従来の第１の例を示す断面図である。
【図７】従来の第２の例を示す断面図である。
１ 集積回路 ２ 配線基板 ３ 伝熱体 ４ ０リング ５ 基板枠 ６ 液体冷媒入口 ７ 液体冷媒出口 ８ ノズル ９ 冷却容器 １０ ばね １１ 第３のざぐり溝 １２ 外枠 １３ 第１のざぐり溝 １４ 第２のざぐり溝 １５ ０リング溝 １６ ばね ２０１ 集積回路 ２０２ 配線基板 ２０３ Ｉ／Ｏピン ２０４ ピストン ２０５ ばね ２０６ ハット ２０７ 介在層 ２０８ 冷却板 ２０９ 冷媒 ２１０ ヘリウムガス ３０１ チップ ３０２ プリント基板 ３０３ 伝熱基板 ３０４ 可変形性伝熱体 ３０５ 伝熱板 ３０６ ノズル ３０７ ベローズ ３０８ クーリングヘッダ
Claims (3)
- 【請求項１】 配線基板に複数個搭載された集積回路と
前記配線基板を保持する基板枠と、前記集積回路との間
に充填される伝熱体を介して熱的に接触する平坦面を有
し前記平坦面を底面とする中空円筒形の冷却容器と、前
記冷却容器の平坦面に直行し両端の直径が中央部に体し
て十分小さく前記中央部に回転中心の一同心円上に複数
個の貫通穴を具備しかつ円周上に０リングの溝を有する
ノズルと、前記ノズルを固定しかつ前記基板枠に密着し
前記集積回路との対向面に第１のざぐり溝と第２のざぐ
り溝を有し液体冷媒の第１のさぐり溝と直結する入口，
第２のざぐり溝と直結する出口を具備し前記第１のざぐ
り溝を介して入口側から複数個の前記ノズルに直結し出
口からは各ノズルの中央部の一同心円上の前記複数個の
貫通穴が第２のざぐり溝に直結している外枠と、前記ノ
ズルの０リング溝に具備される０リングと、前記外枠と
各々の前記冷却容器の間に前記ノズルをとりまき方射状
に伸びた羽が同一方向に曲げられた板ばねとを含むこと
を特徴とする集積回路の冷却構造。 - 【請求項２】 前記ノズルの液体冷媒の出口と隣のノズ
ルの入口とが直結するよう複数個のノズルが直列につな
がる第３のざぐり溝を具備する外枠を有する請求範囲１
記載の集積回路の冷却構造。 - 【請求項３】 前記冷却容器外側に巻かれた前記冷却容
器の底面周囲に設けた凸枠と外枠との間で圧縮されるコ
イルバネを含む請求範囲２記載の集積回路の冷却構造。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4083782A JP2745948B2 (ja) | 1992-04-06 | 1992-04-06 | 集積回路の冷却構造 |
| CA002091859A CA2091859C (en) | 1992-04-06 | 1993-03-17 | Cooling system for a package with electronic circuit components |
| EP93302521A EP0565297B1 (en) | 1992-04-06 | 1993-03-31 | Cooling system |
| US08/041,315 US5264984A (en) | 1992-04-06 | 1993-03-31 | Cooling system for a package with electronic circuit components |
| DE69316066T DE69316066T2 (de) | 1992-04-06 | 1993-03-31 | Kühlungssystem |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4083782A JP2745948B2 (ja) | 1992-04-06 | 1992-04-06 | 集積回路の冷却構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05304234A JPH05304234A (ja) | 1993-11-16 |
| JP2745948B2 true JP2745948B2 (ja) | 1998-04-28 |
Family
ID=13812203
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4083782A Expired - Lifetime JP2745948B2 (ja) | 1992-04-06 | 1992-04-06 | 集積回路の冷却構造 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5264984A (ja) |
| EP (1) | EP0565297B1 (ja) |
| JP (1) | JP2745948B2 (ja) |
| CA (1) | CA2091859C (ja) |
| DE (1) | DE69316066T2 (ja) |
Families Citing this family (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2853481B2 (ja) * | 1992-09-30 | 1999-02-03 | 日本電気株式会社 | 半導体素子の冷却構造 |
| JP2500757B2 (ja) * | 1993-06-21 | 1996-05-29 | 日本電気株式会社 | 集積回路の冷却構造 |
| US5563768A (en) * | 1995-08-31 | 1996-10-08 | At&T Global Information Solutions Company | Heat source cooling apparatus and method utilizing mechanism for dividing a flow of cooling fluid |
| US5576932A (en) * | 1995-08-31 | 1996-11-19 | At&T Global Information Solutions Company | Method and apparatus for cooling a heat source |
| US5831824A (en) * | 1996-01-31 | 1998-11-03 | Motorola, Inc. | Apparatus for spray-cooling multiple electronic modules |
| US5675473A (en) * | 1996-02-23 | 1997-10-07 | Motorola, Inc. | Apparatus and method for shielding an electronic module from electromagnetic radiation |
| US5687577A (en) * | 1996-04-10 | 1997-11-18 | Motorola, Inc. | Apparatus and method for spray-cooling an electronic module |
| US5718117A (en) * | 1996-04-10 | 1998-02-17 | Motorola, Inc. | Apparatus and method for spray-cooling an electronic module |
| US5731542A (en) * | 1996-05-23 | 1998-03-24 | Motorola, Inc. | Apparatus and method for mounting an electronic component to a substrate and method for spray-cooling an electronic component mounted to a substrate |
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| JP2003051689A (ja) * | 2001-08-06 | 2003-02-21 | Toshiba Corp | 発熱素子用冷却装置 |
| US7084495B2 (en) * | 2003-10-16 | 2006-08-01 | Intel Corporation | Electroosmotic pumps using porous frits for cooling integrated circuit stacks |
| EP1637741A1 (de) * | 2004-09-17 | 2006-03-22 | Pumpenfabrik Ernst Vogel Gesellschaft m.b.H. | Flüssigkeitsgekühltes Pumpensteuergerät und Flüssigkeitspumpenanordnung |
| US7277291B2 (en) * | 2005-08-08 | 2007-10-02 | Verifone Holdings, Inc. | Thermal transfer device |
| CN101848624B (zh) * | 2009-03-25 | 2013-07-03 | 富准精密工业(深圳)有限公司 | 液冷散热装置 |
| US8369090B2 (en) | 2009-05-12 | 2013-02-05 | Iceotope Limited | Cooled electronic system |
| FR2955971B1 (fr) * | 2010-02-01 | 2012-03-09 | Areva T & D Sas | Echangeur de chaleur notamment pour un semi-conducteur de puissance |
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