JP3182941B2

JP3182941B2 - 冷却デバイス

Info

Publication number: JP3182941B2
Application number: JP32642292A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　　一雄; 光宏式田; 繁男大橋; 敏夫畑田; 範之芦分; 伸司田中; 武原田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-12-07
Filing date: 1992-12-07
Publication date: 2001-07-03
Anticipated expiration: 2016-07-03
Also published as: JPH06177299A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷却デバイス、冷却デ
バイスを搭載した半導体パッケ−ジ及びこの半導体パッ
ケ−ジを備える計算機に係り、特に半導体パッケ−ジ及
びこの半導体パッケ−ジを搭載した基板の熱を排除する
のに好適な冷却デバイスに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子回路の集積化が進むに従っ
て、電子回路を形成してなる半導体チップをパッケ−ジ
ングした半導体パッケ−ジを搭載した基板では単位面積
あたりの発熱量が増大する傾向にある。又、種々の半導
体パッケ−ジ及び電子部品を実装したプリント配線基板
などの実装用基板の中には他の半導体パッケ−ジに比べ
発熱量の多い半導体パッケ−ジが混在しているものが多
い。このような基板を電子機器に高密度に実装する場
合、半導体パッケ−ジの安定した動作を行わせるため半
導体パッケ−ジ又は基板の温度を所定の値に維持する必
要があり、基板表面若しくは電子機器から効率よく熱を
排除しなければならない。

【０００３】このような、半導体パッケ−ジ、基板又は
これらを実装した電子装置から熱を排除する方法とし
て、例えば計算機に空気流をおこす大型の回転式ファン
を設けて、気流を複数の基板に吹き付ける方法が特開平
２−１３０８９４号公報に開示されている。

【０００４】又、ミニチュア回転式ファンを回路基板に
直接設置して冷却する方法が特開平２−８３９５８号及
び特開平２−１９６４５４号公報に開示されている。

【０００５】更に、ミニチュア回転式ファンの代わり
に、圧電振動子を応用した往復動型のファンを回路基板
に直接設置する方法が特開昭６２−１４９１５８号公報
に開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術におい
て、大型の回転式ファンを設けて、気流を複数の基板に
吹き付ける方法では、全ての基板に気流を均等に送るこ
とが難しく、又、基板の中に発熱密度の高い半導体パッ
ケ−ジが混在している場合には各素子を均一に冷却する
のが難しい。更に、ファンの体積が計算機に占める割合
が大きい等の問題点がある。

【０００７】又、ミニチュア回転式ファンや圧電振動子
を応用した往復動型のファンを基板に直接設置する方法
は、前記従来技術において困難な発熱密度の高い半導体
パッケ−ジが混在している基板に有効である。

【０００８】しかし、ミニチュア回転式ファンはファン
の効率は低下する傾向があり、且つ半導体パッケ−ジへ
空気流を吹き付けるための空間が必要となり基板面に垂
直な方向の実装空間を大きくとらなければならない。更
に、圧電振動子を応用した往復動型のファンにおいて
も、ファンから発生した気流を基板表面に吹き付けるに
はファンの基板表面からの位置を高くとる必要があり、
一方、ファンの端面が基板表面を掃くような実施形態を
とってファンの背丈を低くするとファンは基板表面の一
部分を走査するのみであり、冷却効率が不十分になると
いう問題点があった。

【０００９】本発明の目的は、非常に薄型の構造でかつ
放熱効果の高い冷却デバイスを提供し、高い発熱密度を
持つ半導体パッケ−ジを高密度実装した基板及び電子機
器を可能とすることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、半導体パッ
ケ−ジに装着する冷却デバイスを、両端が固定された可
撓性フィルムと、この可撓性フィルムが変形態様を変え
るための可撓性フィルム駆動手段とを備えたものとする
ことにより達成される。

【００１１】又、冷却デバイスを、平面が対抗するよう
に間隔を持って配置した一対の平板と、平板の両端に平
板とにより空間を形成するように配置した一対の側板
と、空間内に配置する可撓性フィルムとを備え、可撓性
フィルムは空間内で変形態様を変えることができるよう
に、その両端を夫々異なる平板の異なる側板付近に固定
したものとしてもよい。

【００１２】一対の平板は、電極であってもよい。平板
が電極の場合、電極へ交互に通電する通電手段を備え
る。

【００１３】又、電極の表面が絶縁被覆されているか、
可撓性フィルムの表面が絶縁被覆されていればよい。

【００１４】又、可撓性フィルムが形状記憶合金で形成
されていてもよい。

【００１５】更に、可撓性フィルムは一対の平板及び一
対の側板とにより形成される空間内でＳ字状に配置され
る。

【００１６】更に、上記目的は、冷却デバイスを、表面
を絶縁した一対の平板電極と、間隔を持って配置した平
板電極の両端に平板電極とにより空間を形成するように
備えた一対の側板と、空間内に配置する導電性可撓性フ
ィルムと、一対の平板電極へ交互に通電する通電手段と
を備え、可撓性フィルムは空間内で変形態様を変えるこ
とができるように、その両端を夫々異なる平板の異なる
側板付近に固定したものとしても達成される。

【００１７】更に、上記目的は、電子回路を形成してな
る半導体チップと、半導体チップを搭載し半導体チップ
に電気信号を入出力する入出力部を備えた基板と、半導
体チップから発する熱を排除する排熱部品を基板に配置
してなる半導体パッケ−ジにおいて、排熱部品は上記の
いずれかに記載の冷却デバイスを用いることにより達成
される。

【００１８】更に、上記目的は、複数の半導体パッケ−
ジを搭載した基板と、基板を内蔵する筐体と、筐体の表
面に配置し情報を入力するためのキ−ボ−ドと、情報を
表示する表示画面とを備えてなる計算機において、半導
体パッケ−ジの少なくとも１つは基板装着面の反対側の
面に熱を排除する排熱部品を備えてなるものであり、排
熱部品は、上記のいずれかに記載の冷却デバイスを用い
ることにより達成される。

【００１９】上記計算機に冷却デバイスを駆動するため
の駆動電源を備えてもよい。

【００２０】駆動電源は、計算機への入力電圧を昇圧す
る昇圧回路を含むものであり、更に冷却デバイスを構成
する一対の電極に昇圧回路の出力電圧を交互に印加する
切り替えスイッチを備えればよい。

【００２１】

【作用】平面が対抗するように間隔を持って配置した平
板電極と、その両端に空間を有するように備えた側板と
により形成した空間にＳ字状に配置した可撓性フィルム
は、平板電極に交互に通電することによって、通電され
た電極と可撓性フィルムとの間に生ずる静電気力によっ
て通電された電極の表面に密着する。可撓性フィルムは
平板電極に挟まれた空間内で変形態様を変化できるよう
に、その両端を夫々異なる平板の異なる側板付近に固定
し且つ平板間隔を横切る部分が生じるように弛ませた状
態にしたものである。

【００２２】このため、一方の平板電極に通電すると平
板面に固定した部分から順次可撓性フィルムが密着する
ことによって可撓性フィルムの平板間隔を横切る部分が
平板の平面に沿って移動する。他方の平板電極に通電す
ると一方の平板電極面に密着していた可撓性フィルムが
離脱し他方の平板電極面に密着する。このとき可撓性フ
ィルムの平板間隔を横切る部分が逆方向に移動する。こ
の動作を繰り返すことによって、この冷却デバイスを装
着した半導体パッケ−ジに暖められた空間内の空気は排
除される。

【００２３】可撓性フィルムは半導体パッケ−ジにより
加熱された平板電極の表面に密着、離脱を繰り返すこと
により、平板電極の表面に形成される熱的な境界層を破
壊して表面の熱伝達を促進するとともに、加熱された冷
却媒体を排出して周囲から新しい冷却媒体を導入する作
用を持つ。

【００２４】ファンによる空気冷却においては、発熱体
表面に形成される熱的な境界層によって表面からの熱伝
達が阻害されることが知られており、境界層の厚さを薄
くするために風速の増加、流れを乱す等の対策が図られ
ている。これに対し本発明では電極板に密着したフィル
ムの上面に形成された熱的境界層をフィルムごと引きは
がしてしまうので、極めて効果的に熱を排除することが
可能になる。この作用は、圧電振動子を応用した往復動
型のファンの端面が基板の表面を掃くような動きをする
従来の冷却装置との大きな相違点である。

【００２５】又、フィルムは可撓性を有するものを用い
ることにより平板電極面のほぼ全域を往復運動すること
ができる。

【００２６】可撓性フィルムを所定の温度で変形態様を
変える形状記憶合金で形成すると、半導体パッケ−ジ側
の平板が半導体パッケ−ジの発熱によって加熱されるこ
とによりフィルムが半導体パッケ−ジ側の平板から離れ
対抗する平板側へ移動し、対抗する平板へ密着したフィ
ルムが平板によって冷却されて再び半導体パッケ−ジ側
の平板に移動するように作用し、冷却デバイス内の暖め
られた空気は排除される。

【００２７】半導体パッケ−ジを実装した基板を備えた
計算機の中の発熱量の多い半導体パッケ−ジに本発明の
冷却デバイスを配置し駆動電源により駆動させることに
より、半導体パッケ−ジの昇温を抑え電子回路を適正に
駆動させることができるとともに基板の温度上昇を防止
し、計算機を正常に動作させることができる。

【００２８】

【実施例】本発明の第１実施例を図１乃至図６により説
明する。図１は計算機の表面及び内部構成を説明する一
部断面を含む部分斜視図である。計算機は、表示画面８
０３を備え表面にキ−ボ−ド８０５を配置した筐体８０
０と、筐体８００の内部に配置された種々の半導体パッ
ケ−ジ及び電子部品を搭載した基板８と、外部コネクタ
８０６と、ディスクドライブ８０４とを備え、筐体８０
０にはキ−ボ−ド側と外部コネクタ側に計算機内の空気
を循環させるための空気孔８０１及び８０２を形成して
いる。筐体８００の内部の扁平な空間に設置された基板
８には、発熱密度の高い半導体パッケ−ジ２及び発熱密
度の低い半導体パッケ−ジ２０が混在して多数装着され
ている。

【００２９】基板８は、信号線及び電源線等を絶縁層を
介して多層に配置した多層配線基板であり、その表面に
実装される半導体パッケ−ジ２、２０及び他の電子部品
は基板に設けたスル−ホ−ル及び表面層の配線により電
気結合を行う。

【００３０】発熱密度の高い半導体パッケ−ジ２には、
基板８と反対の面に冷却デバイス１を高熱伝導接着剤に
より貼り付けた。冷却デバイス１を搭載した半導体パッ
ケ−ジ２の拡大図を図２に示す。冷却デバイス１は、２
枚の平板電極３１及び３２を間隔をもって平行に対抗さ
せ、その電極の端にスペ−サ５及び６を内部に空間３７
を形成するように配置するとともに、その空間３７に両
端を平板電極と側板とによって固定された可撓性フィル
ム４とを配置した構造からなる。可撓性フィルム４は、
一方の端を平板電極３１とスペ−サ５とにより、他方の
端を平板電極３２とスペ−サ６とで固定する。即ち、可
撓性フィルム４は空間３７を横切るように配置され、中
間部はＳ字形に弾性変形している。

【００３１】本実施例の構成と駆動原理を図３及び図４
で更に詳しく説明する。可撓性フィルム４には導電体を
用いた。２枚の平板電極３１及び３２と可撓性フィルム
４から引き出された３本の配線１６はコネクタ１５を介
して基板８の配線により昇圧回路の出力部、ア−ス１０
０及びスイッチ回路１０２と接続されている。平板電極
３１及び３２の材料には単結晶シリコンウエハを用い
た。シリコンウェハの表面には加熱して酸化することに
より、１〜２μｍの厚さの絶縁膜３３を形成してある。
本実施例に用いたシリコンウエハの厚さは約０．３５mm
である。平板電極の大きさは、冷却すべき半導体パッケ
−ジの大きさと同じ２０mm角とした。２枚の平板電極の
間隔は１．３０mmであるが、この値はセラミックスのス
ペ−サ５の厚さを変えることによって任意に変えること
ができる。可撓性フィルム４として厚さ５μｍに圧延し
たステンレス鋼箔を用いた。本実施例では冷却デバイス
の全体の厚さは２mmとなり、非常に薄型の冷却構造であ
る。

【００３２】本実施例におけるＳ字部分の駆動の原理は
次のとおりである。可撓性フィルム４は常に電気的に接
地されている。昇圧回路の出力電圧は電圧印加時間を制
御するスイッチ回路１０２を介して、冷却デバイスの上
下の平板電極３１、３２に交互に加えられる。

【００３３】図３に示すように上側平板電極３１に電圧
を加えると可撓性フィルム４との間に静電力が働き、可
撓性フィルムは上側平板電極３１側に密着しようとする
が、可撓性フィルムの一端が上側平板電極３１側に固定
されているため固定端側から徐々に密着を始める。この
結果可撓性フィルムはＳ字部分が上側平板電極３１との
接触面積を増す方向、即ち図の右方向に移動する。逆に
下側平板電極３２に電圧を加えると、同様の作用により
可撓性フィルムは下側平板電極３２との接触面積を増す
方向、即ち図４に示すように図の左方向に移動する。

【００３４】このように、１対の平板電極に電圧を交互
に印加することによって、平板の間にある可撓性フィル
ム４が移動しこの平板電極に挟まれた空間内にある空気
はこの空間から押し出され、外部から新たに空気が導入
される。この結果冷却デバイスを搭載した半導体パッケ
−ジ２が発した熱によって加熱された冷却デバイス内の
空間の空気を排出でき結果的に半導体パッケ−ジ２を冷
却する。

【００３５】計算機への入力電圧は交流電圧１００Ｖを
交流／直流変換アダプタ−を用いて直流電圧に変換して
用いる。本実施例の計算機においては直流電圧５Ｖを入
力している。計算機内部に入力した電力の一部は計算機
に備えた昇圧回路により表示画面用の直流電圧７０Ｖに
変換される。冷却デバイスの駆動電圧としては、この直
流電圧７０Ｖを用いた。

【００３６】図５は駆動電源と冷却デバイスとの電気結
合状況を示す概略断面図である。昇圧回路２００は基板
８への電源入力部６５に近接して配置し、この昇圧回路
２００の出力電圧の一部を、基板８内の電源線を経由し
冷却デバイス１に印加する時間を制御するスイッチ回路
１０２に導く。更にスイッチ回路１０２内で変換した冷
却デバイスの上側電極用及び下側電極用の電圧を夫々基
板８に設けた異なる電源線６６及び６７に再び入力し、
基板８に設けたスル−ホ−ルに結合したコネクタ１５ａ
と冷却デバイスの両電極及び可撓性フィルムに結合した
配線を取り付けたコネクタ１５ｂとを結合することによ
って冷却デバイス１に供給した。

【００３７】基板８には冷却デバイス用の電源線６６及
び６７を別々に設け、この電源線が配線された両側の層
には絶縁層を介してグランド層１００を配置し、駆動電
圧の電圧変化に起因したスイッチングノイズの信号線へ
の影響を排除した。

【００３８】冷却デバイスへの電圧印加の時間変化の一
例を図６に示す。

【００３９】図において各電極への電圧印加時間Ｔ及び
印加電圧Ｖを変えることにより冷却デバイス内の可撓性
フィルムＳ字部分の往復周波数が変化する。本実施例の
構成における可撓性フィルム４の移動速度は印加電圧７
０Ｖで５ｍ／ｓであった。

【００４０】又、本実施例においては冷却能力が最適な
冷却デバイス内の可撓性フィルムＳ字部分の往復周波数
は２０Hzであった。又、この昇圧回路は半導体パッケ−
ジ及び電子部品を搭載した基板とは別に設けてもよい。
尚、本実施例では計算機への入力電圧として直流電圧５
Ｖ、冷却デバイスの駆動電圧として直流電圧７０Ｖのも
のについて示したが、各電圧ともこれに限るものではな
い。特に冷却デバイスの駆動電圧は可撓性フィルムの必
要応答周波数に合わせ可撓性フィルムの材質、厚さ及び
形状等により変化させる必要がある。更に、本実施例で
は冷却デバイスの上下各電極への電圧印加時間を同一と
し且つ交互に印加したが、半導体パッケ−ジの発熱状態
に応じて上下各電極への印加時間を変えるか、両電極へ
の電圧印加を休止する休止時間を連続的又は間欠的に設
けるようにしてもよい。

【００４１】又、本実施例では電源入力部６５は計算機
の筐体に取り付けて用いたが、基板８に固定してもよ
い。

【００４２】更に、本実施例においては、冷却デバイス
への電源供給を基板内の電源線により行ったが、スイッ
チ回路１０２からの出力とア−スをコネクタに結合し、
冷却デバイスに取り付けたコネクタとの間をリ−ド線に
より基板上で結線してもよい。尚、この場合、電源線を
ノイズ防止用フェライト部材に通して結線する。これに
より、駆動電圧の電圧変化に起因したスイッチングノイ
ズの信号線への影響を排除できる。

【００４３】本実施例によれば半導体パッケ−ジに搭載
した冷却デバイスを駆動することにより半導体パッケ−
ジが発する熱を効率よく冷却できる。

【００４４】又、冷却デバイスを薄く形成できるため、
半導体パッケ−ジに冷却デバイスを搭載しても全体の厚
さを薄くできる。

【００４５】更に、冷却デバイスの駆動電圧として計算
機で使用している電圧を用いることにより冷却デバイス
用の電源を別途設ける必要がない。

【００４６】本発明の第２の実施例を図７を用いて説明
する。本実施例では前記第１の実施例に対し、図５に示
す基板に直流電圧７０Ｖ用の昇圧回路とは別に１ＫHzの
交流電圧を得る変換回路を備え、その変換回路の出力を
スイッチ回路１０２に入力している点が異なる。交流電
圧を冷却デバイスに印加する場合、印加する電圧の周波
数が低いと印加時間内に印加した交流周波数で駆動する
ため、交流周波数は可撓性フィルムの往復運動の周波数
よりも十分大きく取る必要があり１ＫHzとした。

【００４７】図７は、スイッチ回路１０２を介して冷却
デバイスの上下電極に夫々印加した電圧の時間変化を示
す。前記第１の実施例と同様上側電極への電圧印加時間
と下側電極への電圧印加時間を夫々Ｔとし、夫々の電極
には１ＫHzの交流電圧を交互にＴ時間づつ印加した。

【００４８】本実施例においても前記第１実施例と同様
印加時間Ｔを変化させた結果Ｓ字部分の往復周波数は２
０Hzにおいて冷却能力が最適となった。

【００４９】本実施例によれば、絶縁体内部での電荷の
移動が少ないため絶縁膜が帯電しやすいという直流電圧
駆動の欠点を解消し、絶縁膜の帯電を防げるという効果
を奏する。

【００５０】本発明の第３の実施例を図８及び図９によ
り説明する。本実施例では可撓性フィルム９として形状
記憶合金の箔を用いた。箔はその温度がＴ₁より低い状
態で図８のような形状をしており、温度がＴ₂より高い
状態で図９のような形状になる。ここに、Ｔ₂＞Ｔ₁であ
る。箔９が半導体パッケ−ジ２によって温度Ｔ₂より高
められると、箔は図８の状態になる。その後、上部の平
板に接触して箔の温度がＴ₁より低くなれば、逆に図９
の状態に戻って加熱される。以上のように、本実施例に
おいては、駆動のエネルギは半導体パッケ−ジ２の発熱
によって供給され、外部からフィルムを駆動する電気配
線が不要であるという利点がある。

【００５１】本発明の第４の実施例を図１０に示す。本
実施例の冷却デバイス１は、上下の平板電極３４、３８
に前記第１の実施例と同様電圧を交互に印加し冷却作用
を発生させるものである。ここでは、上部の平板電極３
４に複数の開口３４１が設けられており、フィルム４１
が加熱された空気を上下の平板間の空間から押し出すと
同時に、上部の冷たい空気５３を空間内に導入する働き
をする。更にスペ−サ５の一部分に設けた開口５１は、
加熱された空気流５２をこの開口から排出する働きをす
る。

【００５２】これによって、加熱され排出された空気が
周り込んで再び平板の内部に復流することを防ぐことが
できる。尚、本実施例においては冷却デバイスの構造と
して平板電極を用いたものにより説明したが、前記第３
の実施例に示した形状記憶合金の箔を用いた構造によっ
ても同様の効果が得られる。

【００５３】更に、本実施例では開口３４１を複数設け
た例につき説明したが、平板電極３４に形成する開口は
１個でもよい。

【００５４】本発明の第５の実施例を図１１に示す。図
１１は、計算機の筐体８０の半導体パッケ−ジを実装し
た基板の概略断面を示す。多数の半導体パッケ−ジ２１
を搭載した基板８１と対向して、多数の開口をもつ平板
電極３５が設置され、更にその背後にもう一枚の平板電
極３６が設置されている。可撓性フィルム４２が開口を
もつ平板電極３５との接触面積を増していくことによっ
て押し出された空気は、平板電極の開口から吹き出して
半導体パッケ−ジ表面を冷却する気流５４を形成し、筐
体８０に設けた開口８５から排出される。

【００５５】本実施例によれば、薄型の筐体内部に強制
対流を作り出すことが、低い消費電力のもとで可能にな
る。尚、本実施例においては、図１１に示すように筐体
に設ける開口が開口８５のみの場合、同じ開口から気流
が出入りするため、前回排出された暖められた空気を再
び吸い込むことになり、冷却効果が低減する。

【００５６】この点を改良したのが図１２に示すもので
あり、異なる位置に開口８６及び８７を設け、夫々の開
口部に逆止弁８８及び８９を設ける。ここで排出用の開
口８６には筐体８０の外側に逆止弁８８を、吸入側開口
部８７には筐体８０の内側に逆止弁８９を設ける。これ
らの逆止弁は板ばね状のものであればよく、可撓性フィ
ルムが未稼働状態では筐体８０に接触するように位置
し、可撓性フィルムが稼働状態では圧力差で弾性変形す
るものであればよい。

【００５７】このように開口部に逆止弁を備えることに
より、可撓性フィルム４２の作用により暖められた気流
５４は開口８６から排出され、可撓性フィルム４２が平
板電極３６に接触するように移動すると開口８６は逆止
弁８８により閉じられ、逆止弁８９が内側に変形して開
口８７が開き新しい空気が筐体８０内に流入する。

【００５８】本発明の第６の実施例を図１３に示す。ヒ
−トパイプ６０を使って半導体パッケ−ジ２２から発生
した熱をフィン７を経由して計算機装置の外部に排出し
ている。冷却デバイス１１がヒ−トパイプの高温側６１
及び低温側６２の管内に組み込まれている。夫々の管内
では冷却媒体が気体及び液体状態で管の内壁と接してい
る。前記実施例１、４及び５と同様に静電力によって冷
却デバイスを作動させることにより、冷却媒体を撹拌で
き壁面と冷媒との熱伝達を向上できる。本実施例は冷却
デバイスが極めて小さく製作できることにより可能とな
る。

【００５９】本実施例によれば熱伝達効率が向上するた
めヒ−トパイプを小型にできる。

【００６０】尚、上記各実施例における可撓性フィルム
の材料としては、既に述べた金属箔のほか、表面に金属
を蒸着した樹脂フィルムが使用できる。即ち樹脂のフィ
ルムも静電力で金属と同様に駆動できる。又冷却デバイ
スを製作する方法としては、金属の圧延材、樹脂材料を
Ｓ字状に機械的に組み立てる方法のほか、平板電極面に
スパッタ蒸着した金属をあとの工程で電極面から浮きあ
がらせて分離する等の方法（犠牲層エッチング技術）が
適用可能である。

【００６１】又平板電極の材料は、前述したシリコン単
結晶ウエハに限らず、平板構造材料の一面に導電性材料
で電極を形成し、その表面を絶縁性材料で被覆すること
で目的が達せられる。例えば構造材としてセラミック
ス、電極材として金属、絶縁材として樹脂等の組合せが
考えられる。又、導電性材料の抵抗値が十分に高けれ
ば、表面に絶縁性材料を施さなくても、フィルムと電極
材料との間に静電力を発生させることができる。例え
ば、電極材料としてＳｉＣのようなセラミックスを用い
ればよい。

【００６２】更に、上記各実施例では平板電極は平面が
平行となるように配置したものにつき示したが、平板電
極は平行である必要はなくテ−パ状となっていても同様
の効果が得られる。

【００６３】

【発明の効果】本発明によれば、間隔を持って対抗させ
た一対の平板とその間に配置したフィルム要素からなる
簡単な構成により冷却デバイスを形成できるため、回転
型のフィンに比べて薄型の構造で冷却が行われる。この
結果、電子回路基板の高密度な実装が可能になる。

【００６４】又、熱的境界層を破壊する効果が顕著で、
冷却性能が高い。更に、軸受などの摺動部分がないた
め、摩耗による寿命低下がない。消費電力が著しく小さ
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る冷却デバイスを実装
した計算機の部分断面斜視図である。

【図２】冷却デバイスの半導体パッケ−ジへの実装状態
を示す斜視図である。

【図３】冷却デバイスの構成と駆動原理を示す説明図で
ある。

【図４】冷却デバイスの構成と駆動原理を示す説明図で
ある。

【図５】駆動電源と冷却デバイスとの電気結合状況を示
す概略断面図である。

【図６】冷却デバイスの上下の電極に加える電圧波形を
示す図である。

【図７】本発明の第２実施例の冷却デバイスの上下の電
極に加える電圧波形を示す図である。

【図８】本発明の第３実施例の冷却デバイスの駆動原理
を示す説明図である。

【図９】本発明の第３実施例の冷却デバイスの駆動原理
を示す説明図である。

【図１０】本発明の第４実施例の冷却デバイスを半導体
パッケ−ジに実装した状態を示す斜視図である。

【図１１】本発明の第５実施例の冷却デバイスを内蔵し
た計算機の筐体の断面図である。

【図１２】本発明の第５実施例の冷却デバイスを内蔵し
た計算機の筐体の断面図である。

【図１３】本発明の第６実施例の冷却デバイスを内蔵し
たヒ−トパイプの断面図である。

【符号の説明】

１，１１…冷却デバイス、２，２０，２１，２２…半導
体パッケ−ジ、４，４１，４２…可撓性フィルム、５，
６…スペ−サ、７…フィン、８，８１…計算機基板、９
…形状記憶合金箔、１５…コネクタ、１６…リ−ド線、
３１，３２，３５，３６…平板電極、６０…ヒ−トパイ
プ、６５…電源入力部、６６、６７…電源線、８０，８
００…計算機筐体、１００…ア−ス、１０１…電源、１
０２…スイッチ回路、２００…昇圧回路、８０１、８０
２…空気孔、８０３…表示画面、８０４…ディスクドラ
イブ、８０５…キ−ボ−ド、８０６…外部コネクタ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者畑田敏夫茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者芦分範之茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者田中伸司茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者原田武茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (56)参考文献特開平２−213200（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 23/467

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】平面が対向するように間隔を有する一対の
平板と、前記平板の両端側に配置し前記一対の平板とに
より空間を形成するように結合した一対の側板と、前記
空間内に配置する可撓性フィルムとを備え、前記可撓性
フィルムは、前記空間内でＳ字状に配置され、前記可撓
性フィルムの両端をそれぞれ異なる平板の異なる側板付
近に固定し、前記一対の平板は、表面が絶被覆された電
極とし、前記電極へ交互に通電する通電手段を備えたこ
とを特徴とする冷却デバイス。
【請求項２】前記可撓性フィルムが導電体でありその表
面が絶縁被覆されていることを特徴とする請求項１記載
の冷却デバイス。
【請求項３】前記可撓性フィルムが形状記憶合金からな
ることを特徴とする請求項１記載の冷却デバイス。