JP2956449B2 - 集積回路の冷却構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、集積回路の冷却構造に
関し、特に循環する液体冷媒に集積回路から発生した熱
を伝導させて冷却を行う集積回路の冷却構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】はじめに、この種の冷却構造に共通する
構造を説明する。この種の冷却構造では、集積回路と液
体冷媒の間に熱伝導体が設けられる。熱伝導体は、直接
もしくは良熱伝導性の部材を介して集積回路と接触す
る。集積回路から発生した熱は、熱伝導体を介して、液
体冷媒に伝導する。液体冷媒に伝導した熱は外部へ除去
される。

【０００３】上述の構造では、集積回路と液体冷媒の間
の熱抵抗を小さくすることにより、冷却効率を高めるこ
とができる。そして、集積回路と液体冷媒の間の熱抵抗
は、熱伝導体と集積回路とを密着させ、両者の接触面積
を大きくすることによって、小さくすることができる。

【０００４】一方、熱伝導体と集積回路との密着性は、
集積回路の高さのばらつきや、集積回路の傾きによって
阻害される。集積回路の高さが低い場合、熱伝導体と集
積回路の間に隙間ができてしまう。また、集積回路の上
面に傾きがある場合、熱伝導体は集積回路の上面の一部
分にしか接触しない。以下では、集積回路の高さのばら
つきと集積回路の傾きとを接触阻害要因という。接触阻
害要因は、複数の集積回路に複数の熱伝導体を接触させ
る場合に、特に問題になる。対応する集積回路の高さお
よび傾きに応じて、各々の熱伝導体の高さおよび傾きを
調節しなくてはならないからである。

【０００５】上述の接触阻害要因を解消して、熱伝導体
と集積回路とを密着させる集積回路の冷却構造の従来技
術の例が、米国特許公報５０２３６９５号に記載されて
いる。

【０００６】同公報第１図を参照すると、第１の従来技
術は、配線基板１０２上に実装された集積回路１０１
と、集積回路１０１との接触部分が球面状に形成されて
いるピストン１０４と、ピストン１０４を収容する冷却
板１０６と、ピストン１０４を集積回路に押しつけるバ
ネ１０５と、冷媒１０９とを含む。この従来技術の熱伝
導体は、ピストン１０４と冷却板１０６の２つの部材で
構成される。集積回路から発生した熱は、ピストン１０
４および冷却板１０６を介して、冷媒１０９に伝導す
る。ピストン１０４は、バネ１０５によって集積回路１
０１に押しつけられる。このため、集積回路の高さに関
わりなく、ピストン１０４は集積回路１０１に接触す
る。また、ピストン１０４の先端が球面状であるため、
集積回路１０１の傾きに関わらず、ピストン１０４と集
積回路１０１の接触面積は、ほぼ一定に保たれる。

【０００７】同公報第２図を参照すると、第２の従来技
術では、プリント基板２０２上にチップ２０１が実装さ
れる。チップ２０１上には、伝熱板２０３が設けられ
る。伝熱板２０３上には、可変形性の伝熱体２０４が設
けられる。可変形性の伝熱体２０４上には、伝熱板２０
５が設けられる。伝熱板２０５は、ベローズ２０７によ
って保持される。ベローズ７は、薄い金属で形成された
可撓性を有する部材である。チップ２０１から発生した
熱は、伝熱板２０３、可変形性の伝熱体２０４および伝
熱板２０５を通って冷媒に達する。この従来技術の熱伝
導体は、伝熱板２０５である。ベローズ２０７は上下方
向に伸縮する、このため、チップ２０１に高さに関わら
ず、伝熱板２０５は可撓性の伝熱体２０４に接触する。
さらに、チップ２０１の傾斜に応じて伝熱板２０５も傾
く。このため、チップ２０１が傾いているときでも、伝
熱板２０５の全面と可変形性の伝熱体２０４とが接触す
る。

【０００８】しかしながら、上述の第１および第２の従
来技術では、以下のような問題が有る。

【０００９】第１の従来技術では、熱伝導体が、ピスト
ン１０４と冷却板１０６とに分割されている。ピストン
１０４と冷却板１０６の間には、熱を伝導させるため
に、ヘリウムガス１００が充満されている。しかしなが
ら、ヘリウムガス１００の熱伝達係数は、ピストン１０
４および冷却板１０６の熱伝達係数に比べて小さい。し
たがって、熱伝導体の熱抵抗は高くなってしまう。

【００１０】さらに、第１の従来技術では、集積回路１
０１とピストン１０４の接触面が球面状に形成されてい
る。したがって、集積回路１０１とピストン１０４の接
触面積が小さい。このため、第１の従来技術では、集積
回路１０１とピストン１０４の間の熱抵抗が高くなって
しまう。

【００１１】第２の従来技術では、ベローズ２０７が用
いられている。ベローズ２０７は薄い金属である。した
がって、水などを液体冷媒として使用した場合、ベロー
ズ２０７が腐食して穴があくことがある。あいた穴から
は流失した液体冷媒は、プリント基板２０２上の電子部
品の障害を引き起こす。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
第１および第２の従来技術では、以下のような問題が有
る。

【００１３】第１の従来技術では、熱伝導体が、ピスト
ン１０４と冷却板１０６とに分割されている。ピストン
１０４と冷却板１０６の間には、熱を伝導させるため
に、ヘリウムガス１００が充満されている。しかしなが
ら、ヘリウムガス１００の熱伝達係数は、ピストン１０
４および冷却板１０６の熱伝達係数に比べて小さい。し
たがって、熱伝導体の熱抵抗は高くなってしまう。

【００１４】さらに、第１の従来技術では、集積回路１
０１とピストン１０４の接触面が球面状に形成されてい
る。したがって、集積回路１０１とピストン１０４の接
触面積が小さい。このため、第１の従来技術では、集積
回路１０１とピストン１０４の間の熱抵抗が高くなって
しまう。

【００１５】第２の従来技術では、ベローズ２０７が用
いられている。ベローズ２０７は薄い金属である。した
がって、水などを液体冷媒として使用した場合、ベロー
ズ２０７が腐食して穴があくことがある。あいた穴から
は流失した液体冷媒は、プリント基板２０２上の電子部
品の障害を引き起こす。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上述の課題に鑑み、本発
明の目的は、冷却効率と信頼性とがともに高い集積回路
の冷却構造を提供することを目的とする。このために、
本発明による集積回路の冷却装置では、熱伝導体が弾性
体により保持される。

【００１７】さらに詳細には、１つの好適な実施態様に
おいて、本発明による集積回路の冷却装置は、配線基板
と、この配線基板上に搭載された集積回路と、前記配線
基板上に設置されたコールドプレートと、このコールド
プレートに取り付けられた円筒状部材と、円筒状の部分
とこの円筒状の部分の先端を封鎖する平板状の部分とを
含み前記円筒状の部分が前記円筒状部材に挿入され前記
平板状の部分が前記集積回路に接する熱伝導体と、前記
円筒状部材と前記熱伝導体の間に注入され前記熱伝導体
を保持する弾性体と、前記コールドプレート内に設けら
れ前記熱伝導体内に冷媒を供給する冷媒流路とを含む。

【００１８】また、もう一つの好適な実施態様におい
て、本発明による集積回路の冷却構造は、配線基板と、
この配線基板上に搭載された集積回路と、前記配線基板
上に設置されたコールドプレートと、このコールドプレ
ート内部に設けられた冷媒流路と、前記コールドプレー
トに設けられた前記冷媒流路まで達する穴と、この穴に
挿入され前記集積回路に接する熱伝導体と、前記熱伝導
体を前記コールドプレートに保持する弾性体とを含む。

【００１９】

【実施例】図１を参照すると、本発明の集積回路の冷却
構造では、複数の集積回路を搭載した配線基板１上に支
持部材７が固定される。支持部材７上には、コールドプ
レート５が固定される。配線基板１にはコネクタ１０が
取り付けられている。マザーボード８にはコネクタ９が
取り付けられている。コネクタ１０をコネクタ９に挿入
することにより、配線基板１とマザーボード８との電気
的な接続が行われる。以上の全体的構成は、以下説明す
る全ての実施例に共通したものである。ただし、図１の
構成は本発明の集積回路の冷却構造の全体構造の主要な
特徴を示したものにすぎない。したがって、実際の適用
される際には、適用される装置に応じて、図１の全体構
造は様々に変形される。 〔第１の実施例〕図２を参照すると、本発明の第１の実
施例は、配線基板１、集積回路２、熱伝導体３、シリコ
ンゲル４、コールドプレート５、コンパウンド６、支持
部材７、冷媒流路１１、ノズル１４、Ｏリング２１、円
筒状部材２２、冷媒入口２３および冷媒出口２４とを含
む。 コールドプレート５には、複数の円筒状部材２２
が取り付けられている。円筒状部材２２とコールドプレ
ート５との取り付け部分には、溝が形成される。この溝
にはＯリング２１がはめ込まれる。Ｏリング２１は、円
筒状部材２２内部から冷媒が漏れるのを防止する。円筒
状部材２２は、各々の集積回路２に１つづつ設けられて
いる。円筒状部材２２は、対応する集積回路２の真上に
取り付けられている。

【００２０】円筒状部材２２には、熱伝導体３が挿入さ
れている。熱伝導体３は、一方の先端が封鎖された円筒
状の部材である。熱伝導体３の直径は、円筒状部材２２
の直径よりも小さい。熱伝導体３の先端を封鎖する部分
は、平板状である。熱伝導体３は、以下の３つの条件を
満たす材料から構成される。３つの条件とは、良好な熱
伝導性、優れた耐水性、および後述するシリコンゲル４
との良好な接着性である。これらの条件を全て満たす材
料の一例は、銅である。熱伝導体３は、冷媒の圧力およ
び腐食に十分耐えられる強度に形成される。熱伝導体３
の強度は、その肉厚を厚くすることによって高めること
ができる。熱伝導体３は、閉鎖された先端が集積回路２
と向かい合うように、円筒状部材２２に挿入される。

【００２１】円筒状部材２２と熱伝導体３の間にはシリ
コンゲル４が注入されている。シリコンゲル４は、円筒
状部材２２と熱伝導体３とを接着している。シリコンゲ
ル４によって接着された円筒状部材２２および熱伝導体
３は、コップ状の容器を構成する。シリコンゲル４は弾
性を有する。シリコンゲル４の弾性によって、熱伝導体
３は、上下方向に弾性的に動くことができる。また、シ
リコンゲル４の弾性によって、熱伝導体３は、弾性的に
傾くこともできる。これらの熱伝導体３の移動は、外力
によって引き起こされる。この外力が取り除かれると、
シリコンゲル４の弾性によって、熱伝導体３は元の位置
に戻る。熱伝導体３が移動できる範囲は、シリコンゲル
４の材質およびシリコンゲル４の厚さを選択することに
よって調節できる。

【００２２】円筒状部材２２と熱伝導体３の接着部材と
してシリコンゲル４が選択される理由は、シリコンゲル
４の化学的安定性、優れた弾性による。そして、これら
シリコンゲル４の特性は、空気中ばかりでなく水中でも
有効である。

【００２３】本願発明で使用されるシリコンゲル４の材
質は、以下の３つの条件を満たすものが好ましい。この
３つの条件とは、ずれ応力に対する優れた耐性、広範囲
の使用可能温度および優れた耐水性、である。シリコン
ゲル４の使用可能温度は、−５０℃〜２００℃であるこ
とが好ましい。

【００２４】コールドプレート５は、冷媒入口２３、冷
媒出口２４および冷媒流路１１を有する。冷媒流路１１
には、冷媒流路１１に接続されたノズル１４が取り付け
られる。ノズル１４は、各々の熱伝導体３の内部に設け
られる。ノズル１４は、冷媒を熱伝導体３の平板部分に
向けて噴出する。

【００２５】冷媒流路１１は、以下のような工程で形成
される。まず、平板状部材５ａに溝が形成される。この
溝は冷媒流路１１の水平部分となる。次に平板状部材５
ｂに穴が形成される。この穴は、冷媒流路１１の垂直部
分になる。最後に平板状部材５ａと平板状部材５ｂとが
一体化される。

【００２６】配線基板１上には複数の集積回路２が搭載
される。集積回路２は、放熱面が上方を向くように取り
付けられている。各々の集積回路２の上には、コンパウ
ンド６が付着されている。コンパウンド６は、シリコン
オイル等の基材に、フィラーを混入した可撓性の物質で
ある。フィラーは、金属酸化物や窒化ホウ素等の絶縁性
の熱伝導性材料である。混入されたフィラーにより、コ
ンパウンド６は高い熱伝導性を有する。具体的には、基
材としてエポキシ系樹脂を用い、これに銀をフィラーと
して混入したコンパウンド６が、伝熱性および経済性の
両面から好適である。

【００２７】配線基板１上には支持部材７が固定されて
いる。

【００２８】支持部材７上には、円筒状部材２２および
熱伝導体３が取り付けられたコールドプレート５が固定
される。このとき、熱伝導体３の平坦部分が、対応する
集積回路２に押しつけられる。集積回路２の高さおよび
傾きに対応して、熱伝導体３が動く。この結果、集積回
路２の上面と熱伝導体３の平板部分とが密着する。同時
に、集積回路２と熱伝導体３の間のコンパウンド６が薄
く押しつぶされる。コンパウンド６が集積回路２の上面
と熱伝導体３の平板部との間の隙間を完全に充填する。
これによって、集積回路２と熱伝導体３との密着性がさ
らに高められる。すなわち、シリコンゲル４およびコン
パウンド６の変形によって、集積回路２の接触阻害要因
が解消される。

【００２９】第１の実施例の冷却構造が稼働されると
き、冷却された冷媒が冷媒入口２３から冷媒流路１１に
送り込まれる。冷媒は、ノズル１４を通って熱伝導体３
の平板部分に向けて噴出される。噴出された冷媒は、熱
伝導体３の平板部分に衝突する。一方、集積回路２から
発生した熱は、コンパウンド６および熱伝導体３の平板
部分を介して、熱伝導体３内の冷媒に吸収される。熱を
吸収した冷媒は、再び冷媒流路１１の中に流入する。冷
媒流路１１の中に流入した冷媒は、隣接する熱伝導体３
内に再び噴出される。全ての熱伝導体３を通過した冷媒
は、冷媒出口２４から外部に排出される。

【００３０】また、補修時には、熱伝導体３を円筒状部
材２２から引き抜くこともできる。熱伝導体３を引き抜
くことにより、熱伝導体３の異物を取り除くことができ
る。補修終了後は、熱伝導体３を円筒状部材２２に再び
挿入する。挿入後は、熱伝導体３と円筒状部材２２の間
にシリコンゲル４を注入する。

【００３１】第１の実施例では、熱伝導体３が単一の部
材で構成される。このため、熱伝導体３の熱伝導性が高
い。また、第１の実施例では、熱伝導体３の平板部分が
集積回路２と接触するので、熱伝導体３と集積回路２と
の接触面積は大きい。さらに、第１の実施例では、熱伝
導体３が十分な強度を有するで、熱伝導体３が破損する
危険性が極めて少ない。 〔第２の実施例〕図３を参照すると、本発明の第２の実
施例は、熱伝導体３、シリコンゲル４、コールドプレー
ト５および冷媒流路１１を有する。各部材の材質は第１
の場合と同じである。

【００３２】コールドプレート５の下部には、円形の穴
が形成される。この穴の周囲にフランジ１２が形成され
る。この穴には、円柱状の熱伝導体３が挿入される。フ
ランジ１２とシリコンゲル４の間には、シリコンゲル４
が注入される。シリコンゲル４は、熱伝導体３とフラン
ジ１２を接着する。熱伝導体３は、シリコンゲル４の弾
性によって、弾性的に動くことができる。

【００３３】図４を参照すると、配線基板１上にコール
ドプレート５が固定される。このとき、配線基板１上に
搭載された集積回路２に熱伝導体３が押しつけられる。
集積回路２の高さおよび傾きに対応して、熱伝導体３が
動く。この結果、集積回路２の上面と熱伝導体３の平板
部分とが密着する。同時に、集積回路２と熱伝導体３の
間のコンパウンド６が薄く押しつぶされる。コンパウン
ド６が集積回路２の上面と熱伝導体３の平板部との間の
隙間を完全に充填する。これによって、集積回路２と熱
伝導体３との密着性がさらに高められる。すなわち、シ
リコンゲル４およびコンパウンド６の変形によって、集
積回路２の接触阻害要因が解消される。

【００３４】第２の実施例では、第１の実施例よりも簡
素な構成で、第１の実施例と同等の冷却効率および信頼
性を得ることができる。 〔第３の実施例〕図５を参照すると、本発明の第３の実
施例は、配線基板１、集積回路２、熱伝導体３、シリコ
ンゲル４、コールドプレート５、コンパウンド６を含
む。

【００３５】第２の実施例と同様、コールドプレート５
には穴が設けられる。この穴には熱伝導体３が挿入され
る。熱伝導体３は、円柱状の部材である。熱伝導体３の
側面にはフランジ１２が設けられている。

【００３６】フランジ１２とコールドプレート５の間に
はシリコンゲル４が注入されている。熱伝導体３とコー
ルドプレート５はシリコンゲル４により接着される。シ
リコンゲル４が弾性を有するので、熱伝導体３は動くこ
とができる。

【００３７】第１および第２の実施例におけるシリコン
ゲル４の変形は、主に、ずれ応力により生じる。これに
対して、第３の実施例におけるシリコンゲル４の変形
は、主に法線応力によって生じる。このため、第３の実
施例では、シリコンゲル４の接着面の信頼性が高い。 〔第４の実施例〕図６を参照すると、本発明の第４の実
施例の構成は、熱伝導体３の形状の相違以外は、図４に
示された第２の実施例の構成と同様である。

【００３８】本実施例の熱伝導体３の上には、フィン１
３が設けられる。フィン１３と冷媒の流れる方向とが平
行になるように、熱伝導体３を設置すると、冷媒の流通
が妨害されない。

【００３９】フィン１３は、大きな表面積を有する。こ
のため、熱伝導体３の熱は、効率よく冷媒に伝導する。
したがって、第４の実施例では、第２の実施例の冷却能
力をさらに高めることができる。 〔第５の実施例〕図７を参照すると、本発明の第５の実
施例の構成は、熱伝導体３の形状の相違以外は、図５に
示された第３の実施例の構成と同じである。

【００４０】本実施例の熱伝導体３の上には、フィン１
３が設けられる。フィン１３と冷媒の流れる方向とが平
行になるように、熱伝導体３を設置すると、冷媒の流通
が妨害されない。

【００４１】フィン１３は、大きな表面積を有する。こ
のため、熱伝導体３の熱は、効率よく冷媒に伝導する。
したがって、第５の実施例では、第３の実施例の冷却能
力をさらに高めることができる。 〔第６の実施例〕図８を参照すると、本発明の第６の実
施例の構成は、冷媒流路１１の形状の相違以外は、図４
に示された第２の実施例の構成と同じである。

【００４２】第６の実施例の冷媒流路１１は、冷媒流路
１１ａおよび冷媒流路１１ｂという２つの冷媒流路から
形成されている。冷媒流路１１ａと冷媒流路１１ｂとを
隔てる壁には、穴が設けられる。この穴にはノズル１４
が取り付けられる。

【００４３】冷媒流路１１を流れる冷媒は、ノズル１４
を通って、熱伝導体３に向けて噴出される。噴出された
冷媒は、熱伝導体３に衝突する。熱伝導体３に衝突した
冷媒は、熱伝導体３の熱を効率よく吸収する。

【００４４】本実施例では、冷媒を熱伝導体３に衝突さ
せて熱伝導体３の冷却を行うので、第２の実施例の冷却
効率をさらに高めることができる。 〔第７の実施例〕図９を参照すると、本発明の第７の実
施例の構成は、冷媒流路１１の形状の相違以外は、図５
に示された第３の実施例の構成と同じである。

【００４５】第６の実施例の冷媒流路１１は、冷媒流路
１１ａおよび冷媒流路１１ｂという２つの冷媒流路から
形成されている。冷媒流路１１ａと冷媒流路１１ｂとを
隔てる壁には、穴が設けられる。この穴にはノズル１４
が取り付けられる。

【００４６】冷媒流路１１を流れる冷媒は、ノズル１４
を通って、熱伝導体３に向けて噴出される。噴出された
冷媒は、熱伝導体３に衝突する。熱伝導体３に衝突した
冷媒は、熱伝導体３の熱を効率よく吸収する。

【００４７】本実施例では、冷媒を熱伝導体３に衝突さ
せて熱伝導体３の冷却を行うので、第３の実施例の冷却
効率をさらに高めることができる。 〔第８の実施例〕図１０を参照すると、本発明の第８の
実施例では、コールドプレート５の上面と下面の両方に
熱伝導体３が取り付けられる。コールドプレート５の、
上部と下部には、１つづつ、穴が設けられている。

【００４８】コールドプレート５の下面には、配線基板
１ａ、集積回路２ａ、熱伝導体３ａ、シリコンゲル４
ａ、コンパウンド６ａおよびフランジ１２ａが設けられ
る。これらの部材は第２の実施例の、配線基板１、集積
回路２、熱伝導体３、シリコンゲル４、コンパウンド６
およびフランジ１２に、それぞれ対応する。配線基板１
ａ、集積回路２ａ、熱伝導体３ａ、シリコンゲル４ａ、
コンパウンド６ａおよびフランジ１２ａは、第２の実施
例と同様に組み立てられる。

【００４９】コールドプレート５の上面には、配線基板
１ｂ、集積回路２ｂ、熱伝導体３ｂ、シリコンゲル４
ｂ、コンパウンド６ｂおよびフランジ１２ｂが設けられ
る。これらの部材は第２の実施例の、配線基板１、集積
回路２、熱伝導体３、シリコンゲル４、コンパウンド６
およびフランジ１２に、それぞれ対応する。配線基板１
ｂ、集積回路２ｂ、熱伝導体３ｂ、シリコンゲル４ｂ、
コンパウンド６ｂおよびフランジ１２ｂも、第２の実施
例と同様に組み立てられる。

【００５０】本実施例では、１つのコールドプレート５
の両面で、集積回路を冷却することができる。このた
め、配線基板１の実装密度を高めることができる。本実
施例の主要な特徴は、コールドプレート５の両面に冷却
構造を設ける点にある。したがって、第２の実施例の構
造の代わりに第３〜第７の実施例の構造を、コールドプ
レート５の両面に設けても良い。さらに、コールドプレ
ート５の上部に設けられる構造と、下部に設けられる構
造が異なっても構わない。 〔第９の実施例〕図１１を参照すると、本発明の第９の
実施例の構造は、熱伝導体３の形状の相違以外は、図８
に示された第６の実施例の構造と同じである。

【００５１】本実施例の熱伝導体３には、ざぐり穴２０
が設けられている。熱伝導体３は、ざぐり穴２０がノズ
ル１４と向かい合うように、フランジ１２に挿入されて
いる。ざぐり穴２０が設けられているために、集積回路
２と冷媒との距離は、第６の実施例の場合よりも短い。
ノズル１４から噴出された冷媒は、ざぐり穴２０の底面
に衝突する。衝突した冷媒は、熱伝導体３の熱を吸収す
る。

【００５２】本実施例では、ざぐり穴２０によって、集
積回路２と冷媒との距離が第６の実施例の場合よりも短
くなった。このため、第６の実施例の冷却効率をさらに
高めることができる。〔第１０の実施例〕図１２を参照
すると、本発明の第１０の実施例の構造は、冷媒流路１
１の構造の相違以外は、第１の実施例の構造と同じであ
る。

【００５３】第６の実施例の冷媒流路１１は、冷媒流路
１１ａおよび冷媒流路１１ｂという２つの冷媒流路から
形成されている。コールドプレート５の下部には穴が設
けられる。この穴には円筒状部材２２が取り付けられ
る。また、冷媒流路１１ａと冷媒流路１１ｂとを隔てる
壁にも、穴が設けられる。この穴にはノズル１４が取り
付けられる。ノズル１４は、コールドプレート５の穴を
突き抜けて、円筒状部材２２内部に達する。

【００５４】冷媒流路１１を流れる冷媒は、ノズル１４
を通って、熱伝導体３に向けて噴出される。噴出された
冷媒は、熱伝導体３に衝突する。熱伝導体３に衝突した
冷媒は、熱伝導体３の熱を効率よく吸収する。熱を吸収
した冷媒は、冷媒流路１１ｂを通って除去される。

【００５５】本実施例の構造では、熱伝導体３の熱を吸
収した冷媒が、再び他の熱伝導体３に供給されることが
ない。このため、第１の実施例の冷却効率をさらに高め
ることができる。また、全ての熱伝導体３に同じ温度の
冷媒が供給されるので、各集積回路２を均一に冷却する
ことができる。 〔第１１の実施例〕図１３を参照すると、本発明の第１
１の実施例の構造は、熱伝導体３の直径が、円筒状部材
２２の直径よりも大きいこと以外は、第１０の実施例の
構造と同じである。

【００５６】本実施例では、熱伝導体３の直径は、円筒
状部材２２の直径よりも大きい。このため、円筒状部材
２２は熱伝導体３内に挿入される。熱伝導体３と円筒状
部材２２の間にはシリコンゲル４が注入される。 〔第１２の実施例〕図１４を参照すると、本発明の第１
２の実施例の構造は、熱伝導体３の先端の形状の相違以
外は、第１０の実施例の構造と同じである。

【００５７】本実施例の熱伝導体３の先端部分は、他の
部分よりも大きくなっている。熱伝導体３の先端部分
は、集積回路２を十分に覆うことができる大きさに形成
される。このため、小さな直径の円筒状部材２２を用い
ても、集積回路２の全面を冷却できる。小さな直径の円
筒状部材２２が使用できるため、一定面積の中に、第１
０の実施例の場合よりも多くの円筒状部材２２を設ける
ことができる。このため、本実施例の構成は、集積回路
２が高密度に集積された場合に有効である。 〔第１３の実施例〕図１５を参照すると、本発明の第１
３の実施例の構造は、円筒状部材２２および熱伝導体３
の形状の相違以外は、第１０の実施例の構造と同じであ
る。

【００５８】本実施例の円筒状部材２２は、円錐状に形
成されている。つまり、円筒状部材２２の直径は、コー
ルドプレート５から離れるほど大きくなる。熱伝導体３
も、円錐状に形成されている。円筒状部材２２および熱
伝導体３が円錐状であるため、円筒状部材２２のコール
ドプレート５付近の直径が小さくとも、熱伝導体３の平
板部は集積回路２を覆うのに十分な面積を有する。

【００５９】本実施例も、第１２の実施例と同様に、集
積回路２が高密度に実装された場合に有効である。本実
施例の本質的特徴は、円筒状部材２２と、熱伝導体３を
円錐状に形成した点にある。したがって、本実施例の円
筒状部材２２および熱伝導体３の形状を、図１３に示さ
れた第１１の実施例の構造に適用することもできる。

【００６０】〔第１４の実施例〕 図１６を参照すると、本発明の第１４の実施例の構造
は、円筒状部材２２および熱伝導体３の形状の相違以外
は、第１０の実施例の構造と同じである。

【００６１】本実施例の円筒状部材２２の下部には、フ
ランジ１２ｂが設けられている。同様に、熱伝導体３の
上部には、フランジ１２ａが設けられている。フランジ
１２ａとフランジ１２ｂの間には、シリコンゲル４が注
入されている。円筒状部材２２と熱伝導体３とは、シリ
コンゲル４によって接着されている。

【００６２】本実施例では、シリコンゲル４の変形は、
主に法線応力によって引き起こされる。このため、第３
の実施例と同様、シリコンゲル４の接着面の信頼性が高
い。

【００６３】上述のように本発明では、熱伝導体３が単
一の部材で構成される。このため、熱伝導体３の熱伝導
性が高い。また、熱伝導体３の平板部分が集積回路２と
接触するので、熱伝導体３と集積回路２との接触面積は
大きい。そして、熱伝導体３が十分な強度を有するで、
熱伝導体３が破損する危険性が極めて少ない。

【００６４】本発明は、様々に変形して実施することが
できる。例えば、上述の実施例では、熱伝導体３がシリ
コンゲル４で保持される。しかしながら、熱伝導体３を
保持する部材は、シリコンゲル４と同等の特性を満たす
弾性体で有れば、どのようなものでも構わない。また、
上述の各実施例では、熱伝導体３の形状を円筒または円
柱としたが、本発明の適用範囲はこれに限定されるもの
ではない。例えば、熱伝導体３の形状が四角形の筒およ
び四角柱であっても構わない。さらに、各実施例の主要
な特徴を相互に組み合わせても良い。

【００６５】

【発明の効果】以上のように本発明では、熱伝導体を弾
性体で保持するようにした。このため、本発明は、以下
の効果を達成することができる。

【００６６】第１に、本発明では、熱伝導体が単体の部
材で構成されため、熱伝導体の熱伝導性が高い。このた
め、高い冷却効率を達成することができる。

【００６７】第２に、本発明では、熱伝導体の集積回路
との当接部分が平面状であるため、熱伝導体と集積回路
との接触面積が大きい。このため、高い冷却効率を達成
することができる。

【００６８】第３に、本発明では、熱伝導体が十分な強
度を有するため、熱伝導体が破損する危険性が極めて少
ない。このため、高い信頼性を達成することができる。

【００６９】すなわち、本発明によれば、高い冷却効率
と高い信頼性とを、同時に達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１〜第１４の実施例の斜視図。

【図２】本発明の第１の実施例の構造を示す図。

【図３】本発明の第２の実施例の構造を示す図。

【図４】本発明の第２の実施例を集積回路２上に実装し
た場合の構造を示す図。

【図５】本発明の第３の実施例の構造を示す図。

【図６】本発明の第４の実施例の構造を示す図。

【図７】本発明の第５の実施例の構造を示す図。

【図８】本発明の第６の実施例の構造を示す図。

【図９】本発明の第７の実施例の構造を示す図。

【図１０】本発明の第８の実施例の構造を示す図。

【図１１】本発明の第９の実施例の構造を示す図。

【図１２】本発明の第１０の実施例の構造を示す図。

【図１３】本発明の第１１の実施例の構造を示す図。

【図１４】本発明の第１２の実施例の構造を示す図。

【図１５】本発明の第１３の実施例の構造を示す図。

【図１６】本発明の第１４の実施例の構造を示す図。

【符号の説明】

１、１ａおよび１ｂ 配線基板 ２、２ａおよび２ｂ 集積回路 ３、３ａおよび３ｂ 熱伝導体 ４、４ａおよび４ｂ シリコンゲル ５および２５ コ−ルドプレ−ト ６、６ａおよび６ｂ コンパウンド ７ 支持部材 ８ マザ−ボ−ド ９および１０ コネクタ １１、１１ａおよび１１ｂ 流路 １２ フランジ １３ フィン １４ ノズル ２０ ざぐり穴 ２１ Ｏリング ２２ 円筒状部材 ２３ 入口 ２４ 出口 ２５ 穴 ２６ 冷媒

Claims (16)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 配線基板と、 この配線基板上に搭載された集積回路と、 前記配線基板上に設置されたコールドプレートと、 このコールドプレートに取り付けられた円筒状部材と、 円筒状の部分とこの円筒状の部分の先端を封鎖する平板
   状の部分とを含み前記円筒状の部分が前記円筒状部材に
   挿入され前記平板状の部分が前記集積回路に接する熱伝
   導体と、 前記円筒状部材と前記熱伝導体の間に注入され前記熱伝
   導体を保持するシリコンゲルと、 前記コールドプレート内に設けられ前記熱伝導体内に冷
   媒を供給する冷媒流路とを含むことを特徴とする集積回
   路の冷却構造。
2. 【請求項２】 配線基板と、 この配線基板上に搭載された集積回路と、 前記配線基板上に設置されたコールドプレートと、 このコールドプレート内部に設けられた冷媒流路と、 前記コールドプレートに設けられた前記冷媒流路まで達
   する穴と、 この穴に挿入され前記集積回路に接する熱伝導体と、 前記熱伝導体を前記コールドプレートに保持するシリコ
   ンゲルとを含むことを特徴とする集積回路の冷却構造。
3. 【請求項３】 前記穴の周囲に設けられたフランジを含
   み、前記シリコンゲルが前記フランジと前記熱伝導体の
   間に注入されることを特徴とする請求項２記載の集積回
   路の冷却構造。
4. 【請求項４】 前記熱伝導体の周囲に設けられたフラン
   ジを含み、前記シリコンゲルが前記コールドプレートと
   前記フランジとの間に注入されることを特徴とする請求
   項２記載の集積回路の冷却構造。
5. 【請求項５】 前記熱伝導体の上にフィンが設けられた
   ことを特徴とする請求項３記載の集積回路の冷却構造。
6. 【請求項６】 前記熱伝導体の上にフィンが設けられた
   ことを特徴とする請求項４記載の集積回路の冷却構造。
7. 【請求項７】 前記冷媒流路が、前記穴が設けられる第
   １の冷媒流路と、第２の冷媒流路とを含み、前記第２の
   冷媒流路には冷媒を前記熱伝導体に向けて噴出するノズ
   ルが取り付けられることを特徴とする請求項３記載の集
   積回路の冷却構造。
8. 【請求項８】 前記冷媒流路が、前記穴が設けられる第
   １の冷媒流路と、第２の冷媒流路とを含み、前記第２の
   冷媒流路には冷媒を前記熱伝導体に向けて噴出するノズ
   ルが取り付けられることを特徴とする請求項４記載の集
   積回路の冷却構造。
9. 【請求項９】 前記熱伝導体が前記冷媒流路に向かい合
   う面にざぐり穴を有することを特徴とする請求項２記載
   の集積回路の冷却構造。
10. 【請求項１０】 配線基板と、 この配線基板上に搭載された集積回路と、 前記配線基板上に設置されたコールドプレートと、 このコールドプレート内に設けられた第１の冷媒流路
    と、 前記コールドプレート内に設けられた第２の冷媒流路
    と、 前記コールドプレートに設けられ前記第２の冷媒流路に
    達する穴と、 この穴に取り付けられた円筒状部材と、 円筒状の部分とこの円筒状の部分の先端を封鎖する平板
    状の部分とを含み前記円筒状の部分が前記円筒状部材に
    挿入され前記平板状の部分が前記集積回路に接する熱伝
    導体と、 前記円筒状部材と前記熱伝導体の間に注入され前記熱伝
    導体を保持するシリコンゲルと、 前記第１の冷媒流路内の冷媒を前記熱伝導体内に噴出す
    るノズルとを含むことを特徴とする集積回路の冷却構
    造。
11. 【請求項１１】 配線基板と、 この配線基板上に搭載された集積回路と、 前記配線基板上に設置されたコールドプレートと、 このコールドプレート内に設けられた第１の冷媒流路
    と、 前記コールドプレート内に設けられた第２の冷媒流路
    と、 前記コールドプレートに設けられ前記第２の冷媒流路に
    達する穴と、 この穴に取り付けられた円筒状部材と、 円筒状の部分とこの円筒状の部分の先端を封鎖する平板
    状の部分とを含み前記円筒状の部分に前記円筒状部材が
    挿入され前記平板状の部分が前記集積回路に接する熱伝
    導体と、 前記円筒状部材と前記熱伝導体の間に注入され前記熱伝
    導体を保持するシリコンゲルと、 前記第１の冷媒流路内の冷媒を前記熱伝導体内に噴出す
    るノズルとを含むことを特徴とする集積回路の冷却構
    造。
12. 【請求項１２】 前記熱伝導体の先端部分が他の部分に
    比べて大きいことを特徴とする請求項１、請求項１０お
    よび請求項１１記載の集積回路の冷却構造。
13. 【請求項１３】 前記熱伝導体の直径が前記コールドプ
    レートから離れるにつれて大きくなるとともに、前記円
    筒状部材の直径が前記コールドプレートから離れるにつ
    れて大きくなることを特徴とする請求項１、請求項１０
    および請求項１１記載の集積回路の冷却構造。
14. 【請求項１４】 配線基板と、 この配線基板上に搭載された集積回路と、 前記配線基板上に設置されたコールドプレートと、 このコールドプレート内に設けられた冷媒流路と、 前記コールドプレートに設けられた前記冷媒流路に達す
    る穴と、 この穴に取り付けられ先端の周囲に第１のフランジを有
    する円筒状部材と、 円筒状の部分とこの円筒状の部分の一方の先端を封鎖す
    る平板状の部分と前記円筒状の部分の先端の周囲に設け
    られた第２のフランジとを含み前記平板状の部分が前記
    集積回路と接する熱伝導体と、 前記第１のフランジと前記第２のフランジの間に注入さ
    れ前記熱伝導体を保持するシリコンゲルと、 前記前記第１の冷媒流路内の冷媒を前記熱伝導体内に噴
    出するノズルとを含むことを特徴とする集積回路の冷却
    構造。
15. 【請求項１５】 前記熱伝導体と前記集積回路の間にコ
    ンパウンドが介在する請求項１ないし請求項１１および
    請求項１４記載の集積回路の冷却構造。
16. 【請求項１６】 前記コールドプレートの前記熱伝導体
    が設けられる面とは反対の面に請求項１ないし請求項１
    ５記載の集積回路の冷却構造が設けられることを特徴等
    する請求項１ないし請求項１５記載の集積回路の冷却構
    造。