JP2819807B2 - 冷却モジュール - Google Patents

冷却モジュール

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JP2819807B2
JP2819807B2 JP2233912A JP23391290A JP2819807B2 JP 2819807 B2 JP2819807 B2 JP 2819807B2 JP 2233912 A JP2233912 A JP 2233912A JP 23391290 A JP23391290 A JP 23391290A JP 2819807 B2 JP2819807 B2 JP 2819807B2
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    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/16221Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/16225Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation

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  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 冷媒が流通された冷却プレートに電子部品が実装され
た基板を固着させ、該冷媒の流通によって該電子部品の
冷却を行う冷却モジュールに関し、 冷媒の沸騰した気泡が電子部品の外周に接触ないしは
付着することを極力防止することで冷媒による冷却性能
の向上を図ることを目的とし、 冷媒を噴出させるノズルを有する冷却プレートと、電
子部品を実装した基板とを備え、該電子部品の実装位置
に対応して該ノズルを配設し、該冷媒が該電子部品に向
けて噴出され、該冷却プレートと該基板との間の帰還路
を流れることで該電子部品の冷却を行う冷却モジュール
であって、前記電子部品の隣接間を仕切る側壁を形成し
た部材が前記帰還路に具備されるように構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、冷媒が流通され冷却プレートに電子部品が
実装された基板を固着させ、該冷媒の流通によって該電
子部品の冷却を行う冷却モジュールに関する。
半導体素子などの電子部品に於ける高密度実装化,高
速化に伴い、これらの電子部品を実装することで形成さ
れる電子機器では、近年、冷却モジュールを構成するこ
とで電子部品を冷却することが行われている。
このような冷却モジュールは、循環する冷媒を直接電
子部品に接触させ、冷却性能を高めるように形成されて
いる。
〔従来の技術〕
従来は第5図の従来の説明図に示すように構成されて
いた。第5図の(a)は側面断面図,(b)は気泡の接
触状態図である。
第5図の(a)に示すように、フロリナートなどの低
沸点の冷媒5を噴射する複数のノズル2を有する冷却プ
レート1には半導体素子などの電子部品4が実装された
基板3が金具11によって固着され、冷却プレート1と金
具11との接合部にはシール材12が挿入され、冷媒5が漏
れることのないように構成されいる。
また、冷却プレート1には冷媒5を供給する供給口1A
と、供給口1Aからそれぞれのノズル2に冷媒5を流通さ
せる供給路1Dと、冷媒5を排出する帰還口1Bとが設けら
れ、冷却プレート1と基板3との間には帰還路6が形成
されている。
更に、電子部品4はピン4Aが半田付けなどのボンデイ
ングによって基板3の所定のパッドに接続され所定の回
路網が形成されている。
この場合、ノズル2から噴射された冷媒5が電子部品
4の外周4Bに吹きつけられるようノズル2は実装された
それぞれの電子部品4の上部に位置している。
そこで、冷媒5が供給口1Aに矢印A1のように供給され
ることで、冷媒5は供給路1Dを矢印A2のように流れ、冷
媒5をノズル2から矢印A3のように噴出させ、ノズル2
から噴出された冷媒5は帰還路6によって帰還口1Bに送
出され、矢印A4に示すように帰還口1Bから排出される。
したがって、冷媒5が電子部品4の外周4Bに吹き付け
られることで冷媒5が沸騰し、気泡10が形成され、電子
部品4の冷却が行われていた。
また、このような冷却プレート1では保守点検時,お
よび輸送時には冷媒5を完全に抜き取る必要があり、こ
の場合は封止セン1Cを取り外すことで、冷却プレート1
の内部に冷媒5の残留が生じることのないように冷媒5
の抜き取りが行われるように配慮されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、このようなノズル2から噴出された冷媒5を
帰還路6によって帰還口1Bに送出させ、電子部品4を冷
却することでは、第5図の(b)に示すように、沸騰し
た気泡10が帰還路6を流れる時、気泡10が隣接した電子
部品4の外周4Bに接触ないしは付着することが生じる。
このような気泡10の挙動によると、冷媒5と電子部品
4の外周4Bとの接触が気泡10によって遮られることにな
る。
したがって、電子部品4の外周4Bから冷媒5に移送さ
れる熱量が減少し、冷媒による冷却能力が低下する問題
を有していた。
そこで、本発明では、冷媒の沸騰した気泡が電子部品
の外周に接触ないしは付着することを極力防止すること
で冷媒による冷却性能の向上を図ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
第1図は本第1の発明の原理説明図で、第2図は本第
2の発明の原理説明図である。
第1図に示すように、電子部品4の隣接間を仕切る側
壁7Aを形成した部材7が帰還路6に具備されるように構
成するか、または、第2図に示すように、電子部品4の
それぞれを個別に覆う部屋9を形成するブロック8を帰
還路6に設けると共に、該部屋9の天井部9Aに貫通穴8A
を設け、該貫通穴8Aによってノズル2の先端2Aが該部屋
9に突出されるように構成する。
このように構成することによって前述の課題は解決さ
れる。
〔作用〕
即ち、第1の発明では、電子部品4の隣接間を仕切る
側壁7Aを形成した部材7を帰還路6に備えるように、ま
た、第2の発明では、電子部品4の個々を覆う部屋9を
形成したブロック8を帰還路6に設け、部屋9の天井部
9Aに貫通穴8Aを形成し、貫通穴8Aからノズル2の先端2A
を突出させるようにしたものであり、このように構成す
ると、冷媒5の沸騰した気泡10は側壁7A、または、部屋
9によって隣接した電子部品4側の横方向に流れること
のないようにすることが行え、気泡10は、それぞれの電
子部品4自身の上方向に上昇することになる。
したがって、気泡10が帰還路6を流れる時、他の電子
部品4の外周に気泡10が近接することがないようにする
ことができ、気泡10が電子部品4の外周4Bに付着するこ
とを避けることにより、冷媒5による冷却能力の低下を
防ぐことができる。
〔実施例〕
以下本発明を第3図および第4図を参考に詳細に説明
する。第3図は本第1の発明による一実施例の説明図
で、(a)は側面断面図,(b)は部材の斜視図,第4
図は本第2の発明による一実施例の説明図で、(a)は
側面断面図,(b)はブロックの斜視図である。全図を
通じて、同一符号は同一対象物を示す。
第3図の(a)に示すように、金具11によって固着さ
れた冷却プレート1と、基板3との間に形成された帰還
路6に側壁7Aを有する部材7を設けるように構成したも
のである。
また、部材7は(b)に示すように、基板3に実装さ
れた電子部品4の4方を側壁7Aによって囲むように形成
され、帰還路6を流れる冷媒5の気泡10が隣接した電子
部品4に近接することのないようにしたものである。
そこで、供給口1Aに矢印A1のように供給された冷媒5
が供給路1Dから矢印A2に示すように各ノズル2に供給さ
れ、矢印A3に示すように電子部品4の外周4Bに噴射され
ると、その噴射によって沸騰した冷媒5の気泡10は、そ
れぞれ側壁7Aに沿って上昇し、帰還路6を流れ、帰還口
1Bに送出され、矢印A4のように排出される。
したがって、従来のような気泡10が隣接した他の電子
部品に付着することが避けられ、気泡10の付着による冷
却能力の低下をなくすことができる。
また、第4図の(a)の場合は、帰還路6に電子部品
4を個々に覆う部屋9を有するブロック8を設けるよう
に構成したものである。
このブロック8は(b)に示すように部屋9の天井部
9Aにノズル2の先端2Aの外径より大きな直径の貫通穴8A
を設け、貫通穴8Aにノズル2の先端2Aを挿入させ、部屋
9の内部に先端2Aが突出されるように形成される。
そこで、供給口1Aに矢印A1のように供給された冷媒5
が、供給路1Dから矢印A2に示すように各ノズル2に供給
され、矢印A3に示すように電子部品4の外周4Bに噴射さ
れると、その噴射によって沸騰した冷媒5の気泡10は、
先端2Aの外径と貫通穴8Aとの隙間によって部屋9の内部
から外に流れ出す冷媒5と一緒に流れ出し、帰還路6を
通って帰還口1Bに送出され、矢印A4のように排出され
る。
このように構成すると、第3図の構成では、帰還路6
を流れている気泡10が、ノズル2の噴出によって再度電
子部品4の外周4Bに逆流する場合があるのに対して、個
々の電子部品4が部屋9によって覆われており、ノズル
2の先端2Aが部屋9の内部に突出されているので、帰還
路6を流れている気泡10が、ノズル2の噴出によって再
度電子部品4の外周4Bに逆流することがなく、確実に気
泡10の付着を避けることができる。
また、このような部屋9を形成する場合は、部屋9に
溜まった気泡10は冷媒5の流れによって部屋9の外に容
易に送出さるように、天井部の内壁を点線で示すテーパ
状に形成すると良い。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、冷媒の帰還路
に側壁または部屋を形成することで沸騰によって生ずる
気泡が冷却すべき電子部品の外周に付着することを防ぐ
ことが行える。
したがって、従来のような気泡による冷却性能の低下
が防げ、冷媒による冷却性能の向上が図れ、実用的効果
は大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本第1の発明の原理説明図, 第2図は本第2の発明の原理説明図, 第3図は本第1の発明による一実施例の説明図で、
(a)は側面断面図,(b)は部材の斜視図, 第4図は本第2の発明による一実施例の説明図で、
(a)は側面断面図,(b)はブロックの斜視図, 第5図は従来の説明図で、(a)は側面断面図,(b)
は気泡の接触状態図を示す。 図において、 1は冷却プレート,2はノズル, 3は基板,4は電子部品, 5は冷媒,6は帰還路, 7は部材,7Aは側壁, 8はブロック,8Aは貫通穴, 9は部屋,9Aは天井部を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 23/34 - 23/473 H05K 7/20

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】冷媒(5)を噴出させるノズル(2)を有
    する冷却プレート(1)と、電子部品(4)を実装した
    基板(3)とを備え、該電子部品(4)の実装位置に対
    応して該ノズル(2)を配設し、該冷媒(5)が該電子
    部品(4)に向けて噴出され、該冷却プレート(1)と
    該基板(3)との間の帰還路(6)を流れることで該電
    子部品(4)の冷却を行う冷却モジュールであって、 前記電子部品(4)の隣接間を仕切る側壁(7A)を形成
    した部材(7)が前記帰還路(6)に具備されることを
    特徴とする冷却モジュール。
  2. 【請求項2】冷媒(5)を噴出させるノズル(2)を有
    する冷却プレート(1)と、電子部品(4)を実装した
    基板(3)とを備え、該電子部品(4)の実装位置に対
    応して該ノズル(2)を配設し、該冷媒(5)が該電子
    部品(4)に向けて噴出され、該冷却プレート(1)と
    該基板(3)との間の帰還路(6)を流れることで該電
    子部品(4)の冷却を行う冷却モジュールであって、 前記電子部品(4)のそれぞれを個別に覆う部屋(9)
    を形成するブロック(8)を前記帰還路(6)に設ける
    と共に、該部屋(9)の天井部(9A)に貫通穴(8A)を
    設け、該貫通穴(8A)によって前記ノズル(2)の先端
    (2A)が該部屋(9)に突出されることを特徴とする冷
    却モジュール。
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KR101355773B1 (ko) * 2011-03-29 2014-01-28 현대제철 주식회사 경화능 시험 시편 냉각 장치

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