JP3381898B2 - 発熱体実装冷却装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、発熱体実装冷却
装置に関し、特に、冷却液体７を流通せしめると共に基
板１の表面にマトリックス状に配列される発熱体３を包
囲収容する流通収容部２５を基板１に冷却液体密封ケー
ス２を覆い被せることにより構成し、流通収容部２５に
冷却液体７を流通せしめる発熱体実装冷却装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩモジュールの動作速度の高速化が
進行すると共にＬＳＩモジュールの集積度の高密度化も
進行することに起因して、個々の高密度ＬＳＩモジュー
ルの発生する熱量は増大する一方である。この様な事情
から、高密度ＬＳＩモジュール実装半導体装置のより効
率的な冷却装置を開発することが要請されている。この
ＬＳＩモジュール実装半導体装置は、基板の一方の面或
は双方の面に必要とされる多数のＬＳＩモジュールを実
装するものである。ＬＳＩモジュールを冷却するには、
強制空冷によりＬＳＩモジュール実装半導体装置全体を
冷却するか、或いは半導体装置全体を冷却液体中に浸漬
する液冷により冷却する必要がある。

【０００３】従来例を図７を参照して説明する。図７
（ａ）は図７（ｂ）の線ａ−ａ’の断面を示す図、図７
（ｂ）は図７（ａ）の線ｂ−ｂ’の断面を示す図であ
る。図７において、プリント基板１にはその両面に発熱
体である電子素子３が左右上下方向にマトリックス状に
３２個配列取り付けられている。プリント基板１の両面
には冷却液体密封ケース２が設けられ、プリント基板１
との間に電子素子３を包囲収容すると共に冷却液体を流
通せしめる流通収容部２５を形成している。冷却液体密
封ケース２は底壁２１および互に対向する１組の側壁２
２および側壁２３、および端壁２２’および端壁２３’
より成る。プリント基板１表面と冷却液体密封ケース２
の周端部との間はＯリング４を介して液密に封止されて
いる。この冷却液体密封ケース２とプリント基板１との
間には、電子素子３を包囲収容すると共に矢印７１に示
される冷却液体７が流通する蛇行流通経路も形成される
流通収容部２５が形成される。６１は流通収容部２５に
冷却液体７を流入せしめる流入口であり、６１’は端壁
２２’に形成された流入孔である。そして、６２は冷却
液体７を流出せしめる流出口であり、６２’は流出孔で
ある。

【０００４】冷却液体７は半導体装置外から流入口６１
および流入孔６１’を介して流通収容部２５内に流入
し、電子素子３は冷却液体７に浸漬する。冷却液体７は
電子素子３を冷却しながら矢印７１方向に流通し、流出
孔６２’および流出口６２を介して冷却装置外に流出す
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上の冷却装置は、発
熱体である電子素子３に均等に冷却液体７を接触させて
均等に冷却する必要がある。この要請を満足するには、
冷却液体７の流入口および流出口の数を多く設置すれば
それだけ均等冷却には好適であることは言うまでもない
が、流入口および流出口の数を多く設置すればそれだけ
浸漬液冷の構成を複雑化する上に、冷却液体の流入口６
１および流入孔６１’において冷却液体７の流速を一様
に設定することを困難にする恐れが生ずる。

【０００６】そして、冷却液体７の流量を電子素子３の
発熱量に見合った充分な流量に設定し、低い流速で冷却
しようとすると、冷却液体７はその低温度の下層流と比
較的高温度の上層流により成る層流状態になり、流量を
多く設定した割りに冷却効率は上がらない。また、電子
素子３に接触する冷却液体７の液量が少ないと、冷却液
体７の温度上昇は大きくなり、冷却液体７の温度は下流
に移行するにつれて上流における温度と比較して漸増す
ることとなり、下流に位置する発熱体である電子素子３
に対する冷却能力は低下してこの電子素子３の温度は著
しく高くなる。

【０００７】ここで、冷却液体７に高圧を加えてその流
速を増加することにより全対流量を増加することはでき
る。しかし、冷却液体７に高圧を加える構成を採用する
と、液冷装置のトータルの圧力損失が大きくなると共に
冷却液体７のリークに対する信頼性も低下する。更に、
冷却液体７の高圧化により液冷装置全体は大型化し、そ
の製造コストは上昇する。

【０００８】以上の半導体装置は、発熱体である電子素
子３を配置取り付けたプリント基板１表面に冷却装置を
設け、冷却液体７を流通せしめて冷却している。ところ
が、半導体試験装置の液体冷却においては、プリント基
板１を複数枚板厚方向に並列に実装して各プリント基板
１表面に取り付けられる電子素子３を同時に測定する構
成を採用しているので、冷却装置の厚さが大きくなる
と、半導体試験装置の大きさに大きな影響を与える。冷
却装置の厚さはでき得る限り薄く構成する必要がある。

【０００９】この発明は、上述した問題を解消した発熱
体実装冷却装置を提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１：基板１に冷却
液体密封ケース２を覆い被せることにより、冷却液体７
を流通せしめると共に基板１の表面にマトリックス状に
配列される発熱体３を包囲収容する流通収容部２５を構
成し、流通収容部２５に冷却液体７を流通せしめる発熱
体実装冷却装置において、冷却液体密封ケース２の底壁
２１および端壁２２’に一体に延伸形成され、マトリッ
クス状に配列される発熱体３を上下方向に配列される２
個づつの組に分離する隔壁８を１枚或いは複数枚具備
し、蛇行板９を、上下方向に配列される発熱体３の２個
づつの組相互の間に、１組おきに、冷却液体密封ケース
２の側壁２２、２３と隔壁８とに対して、或いは互いに
対向する隔壁８に対して、交互に配列形成し、流通収容
部２５に蛇行流通経路７１を形成した発熱体実装半導体
装置を構成した。

【００１１】そして、請求項２：請求項１に記載される
発熱体実装冷却装置において、冷却液体密封ケース２
は、底壁２１、互いに対向する１組の側壁２２、２３、
１組の端壁２２’、端壁２３’より成り、隔壁８は、底
壁２１および一方の端壁２２’から一体に延伸形成さ
れ、その高さは側壁および端壁に等しく設定されると共
にその幅は他方の端壁２３’には達しておらずに隔壁８
の側端部と端壁２３’との間は開口しており、蛇行板９
は、底壁２１と側壁２２、２３或は底壁２１と隔壁８か
ら一体に延伸形成され、その高さは側壁および端壁に等
しく、その幅は対向する側壁２２、２３或いは隔壁８に
は達しておらずに隔壁８の側端部との間は開口している
発熱体実装冷却装置を構成した。

【００１２】また、請求項３：請求項１および請求項２
の内の何れかに記載される発熱体実装冷却装置におい
て、冷却液体密封ケース２は基板１の両面に設けられて
いるものである発熱体実装冷却装置を構成した。更に、
請求項４：請求項３に記載される発熱体実装冷却装置に
おいて冷却液体７を流入する流入孔６１’を端壁２２’
に形成し、基板１のこの流入孔６１’近傍に冷却液体７
を流通せしめる流入連通孔１１を形成し、冷却液体７を
流出せしめる流出孔６２’を端壁２２’に形成し、基板
１のこの流出孔６２’近傍には冷却液体７を流出せしめ
る流出連通孔１２を形成した発熱体実装冷却装置を構成
した。

【００１３】ここで、請求項５：基板１に冷却液体密封
ケース２を覆い被せることにより、 冷却液体７を流通せ
しめると共に基板１の表面にマトリックス状に配列され
る発熱体３を包囲収容する流通収容部２５を構成し、流
通収容部２５に冷却液体７を流通せしめる発熱体実装冷
却装置において、冷却液体密封ケース２の底壁２１およ
び端壁２２’に一体に延伸形成され、基板１の表面にマ
トリックス状に配列される発熱体３を上下方向に配列さ
れる２個づつの組に分離する隔壁８を具備し、冷却液体
密封ケース２の底壁２１内面に直角に延伸形成される独
立蛇行板９’を具備し、蛇行板９を、側壁２２および隔
壁８に対して互いに対向する位置に位置決め形成し、こ
こで、独立蛇行板９’および蛇行板９は、上下方向に配
列される発熱体３の２個づつの組相互の間に、１組おき
に、交互に配列位置決めした発熱体実装冷却装置を構成
した。

【００１４】そして、請求項６：請求項５に記載される
発熱体実装冷却装置において冷却液体密封ケース２は底
壁２１、互いに対向する１組の側壁２２および側壁２
３、端壁２２’および端壁２３’より成り、独立蛇行板
９’の高さは側壁および端壁の高さに等しく設定され、
その両隔壁８の側端部と、側壁或いは隔壁と、底壁と、
基板とにより側部開口２５１が構成され、側壁或いは隔
壁から互に対向して逆向きに形成される蛇行板９の両隔
壁８の側端部と、底壁と、基板とにより中央開口２５２
が構成される発熱体実装冷却装置を構成した。

【００１５】また、請求項７：請求項５および請求項６
の内の何れかに記載される発熱体実装冷却装置におい
て、冷却液体密封ケース２は基板１の両面に設けられて
いるものである発熱体実装冷却装置を構成した。更に、
請求項８：請求項７に記載される発熱体実装冷却装置に
おいて冷却液体７を流入する流入孔６１’を端壁２２’
に形成し、基板１のこの流入孔６１’近傍に冷却液体７
を流通せしめる流入連通孔１１を形成し、冷却液体７を
流出せしめる流出孔６２’を端壁２２’に形成し、基板
１のこの流出孔６２’近傍には冷却液体７を流出せしめ
る流出連通孔１２を形成した発熱体実装冷却装置を構成
した。

【００１６】ここで、請求項９：請求項１ないし請求項
８の内の何れかに記載される発熱体実装冷却装置におい
て、蛇行板９および独立蛇行板９’に貫通孔９１を形成
した発熱体実装冷却装置を構成した。そして、請求項１
０：請求項１ないし請求項９の内の何れかに記載される
発熱体実装冷却装置において、冷却液体密封ケース２の
周端部２６に凹溝２８を形成し、これにＯリング４を嵌
合して封止部２７を構成した発熱体実装冷却装置を構成
した。

【００１７】また、請求項１１：請求項１０に記載され
る発熱体実装冷却装置において、冷却液体密封ケース２
の周端部２６が係合する基板１表面領域に予め金属パタ
ーン１４を形成しておく発熱体実装冷却装置を構成し
た。更に、請求項１２：請求項１１に記載される発熱体
実装冷却装置において、金属パターン１４は、銅パター
ンである発熱体実装冷却装置を構成した。

【００１８】また、請求項１３：請求項１１および請求
項１２の内の何れかに記載される発熱体実装冷却装置に
おいて、金属パターン１４に金メッキを施した発熱体実
装冷却装置を構成した。ここで、請求項１４：請求項１
ないし請求項１３の内の何れかに記載される発熱体実装
冷却装置において、基板１の対向する２端縁部１３を半
導体試験装置の如き装置の一部を構成する案内保持部１
００の案内溝１０２に摺動案内して挿入保持する部材と
した発熱体実装冷却装置を構成した。

【００１９】そして、請求項１５：請求項１ないし請求
項１３の内の何れかに記載される発熱体実装冷却装置に
おいて、冷却液体密封ケース２の互に対向する側壁２
２、２３に、半導体試験装置の如き装置の一部を構成す
る案内保持部１００の案内溝１０２に嵌合して摺動保持
される突部２９を形成した発熱体実装冷却装置を構成し
た。また、請求項１６：請求項１ないし請求項１３の内
の何れかに記載される発熱体実装冷却装置において、冷
却液体密封ケース２の互いに対向する側壁２２、２３に
半導体試験装置の如き装置の一部を構成する案内突条１
０１が嵌合する嵌合溝２９’を形成した発熱体実装冷却
装置を構成した。

【００２０】更に、請求項１７：請求項１ないし請求項
４の内の何れかに記載される発熱体実装冷却装置におい
て、隔壁８および蛇行板９を基板１から延伸形成した発
熱体実装冷却装置を構成した。また、請求項１８：請求
項５ないし請求項１６の内の何れかに記載される発熱体
実装冷却装置において、隔壁８、蛇行板９および独立蛇
行板９’を基板１から延伸形成した発熱体実装冷却装置
を構成した。

【００２１】

【発明の実施の形態】この発明の発熱体実装冷却装置の
実施の形態を図１の実施例を参照して説明する。図１
（ａ）は図１（ｂ）の線ａ−ａ’の断面を示す図であ
り、図１（ｂ）は図１（ａ）の線ｂ−ｂ’の断面を示す
図である。

【００２２】図１において、プリント基板１には、その
両面に発熱体である電子素子３が上下左右方向にマトリ
ックス状に３２個配列取り付けられている。即ち、左右
方向に８個づつ４行に亘って配列取り付けられている。
プリント基板１の一方或いは両面に冷却液体密封ケース
２を取り付け固定する。これにより、プリント基板１の
一方或いは両面と冷却液体密封ケース２との間に電子素
子３を包囲収容すると共に冷却液体を流通せしめる空間
が形成されることになる。即ち、冷却液体密封ケース２
は底壁２１、上下方向に互に対向する１組の側壁２２お
よび側壁２３、および左右方向に互いに対向する一方の
端壁２２’および他方の端壁２３’より成る１組の端壁
により構成される。プリント基板１の表面と冷却液体密
封ケース２の周端部との間はＯリング４を介して液密に
封止されている。この冷却液体密封ケース２とプリント
基板１との間には、電子素子３を包囲収容すると共に、
矢印７１に示される冷却液体７が流通する蛇行流通経路
も形成される流通収容部２５が構成される。６１は流通
収容部２５に冷却液体７を流入せしめる流入口であり、
６１’は端壁２２’に形成された流入孔である。そし
て、６２は冷却液体７を流出せしめる流出口であり、６
２’は端壁２２’に形成された流出孔である。８は隔壁
であり、マトリックス状に配列される発熱体３を上下方
向に配列される２個づつの組に分離する。この隔壁８は
底壁２１および一方の端壁２２’から一体に延伸形成さ
れ、その高さは側壁および端壁に等しく設定され、下端
部は冷却液体密封ケース２がプリント基板１に取り付け
られたときにプリント基板１に係合して冷却液体７の流
通を遮断する。この隔壁８の幅は他方の端壁２３’には
達しておらず、その隔壁８の側端部と他方の端壁２３’
との間は開口している。９は蛇行板である。この蛇行板
９は底壁２１と側壁２２、２３からこれらと一体に延伸
形成され、そして、底壁２１と隔壁８からこれらと一体
に延伸形成されている。その高さは側壁２２、２３およ
び端壁２２’、２３’に等しく、その下端部は密封ケー
ス２がプリント基板１に取り付けられたときにプリント
基板１に係合する。蛇行板９の幅は側壁２２、２３と隔
壁８との間の間隔のほぼ１／２程度である。そして、蛇
行板９は、上下方向に配列される発熱体３の２個づつの
組相互の間に、１組おきに、冷却液体密封ケース２の側
壁２２、２３と隔壁８とに対して、交互に配列形成され
る。

【００２３】冷却液体７が外から流入口６１および流入
孔６１’を介して流通収容部２５内に流入しすると、電
子素子３は冷却液体７に浸漬されるに到る。流通収容部
２５は電子素子３相互の間に隔壁８および蛇行板９が上
述の通りに形成されることにより、冷却液体７の流通す
る流路の断面積は小さく構成されて、冷却液体７の流速
は大きくされる。即ち、流入口６１および流入孔６１’
を介して流通収容部２５内に流入した冷却液体７は流速
を大きくされて蛇行板９に衝突しながら乱流状態を呈
し、蛇行流通経路７１方向に流通して電子素子３を冷却
する。最後に、流出孔６２’および流出口６２を介して
半導体装置外に流出する。

【００２４】冷却液体７が乱流状態とされるにより、冷
却液体７はその高温部と低温部とが撹拌されて温度が均
一化され、これに接触する電子素子３に対する冷却効果
は向上する。冷却液体７を加圧して強制流通せしめるこ
とにより冷却効果は更に向上する。この実施例はプリン
ト基板１の両面に電子素子３が配列取り付けられている
が、電子素子３はこれをプリント基板１の片面のみに配
列取り付けることができる。そして、この実施例におい
て、隔壁８は１枚のみ形成されているが、これを複数枚
形成し、蛇行板９を上下方向に配列される電子素子３の
２個づつの組相互の間に、１組おきに、冷却液体密封ケ
ース２の互いに対向する隔壁８に対して交互に配列形成
して多数の電子素子３を冷却することができる。

【００２５】この発明の他の実施例を図２を参照して説
明する。図２（ａ）は図２（ｂ）の線ａ−ａ’の断面を
示す図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）の線ｂ−ｂ’の
断面を示す図である。図２の実施例は図１の実施例にお
けるプリント基板１の両面に電子素子３が配列、取り付
けられている例を対象としている。流通収容部２５内に
外から冷却液体７を流入する流入孔６１’が１個だけ端
壁２２’に形成されているが、プリント基板１のこの流
入孔６１’近傍に冷却液体７を流通せしめる流入連通孔
１１を形成する。そして、流通収容部２５内から外に冷
却液体７を流出せしめる流出孔６２’が１個だけ端壁２
２’に形成されているが、プリント基板１のこの流出孔
６２’近傍には冷却液体７を流出せしめる流出連通孔１
２を形成する。

【００２６】この実施例において、冷却液体７が流入口
６１および流入孔６１’を介して流入すると、この冷却
液体７はプリント基板１の上面に形成される流通収容部
２５内に流入すると共に流入連通孔１１を介してプリン
ト基板１の下面に形成される流通収容部２５内にも流入
する。そして、プリント基板１の上面に形成される流通
収容部２５内に流入した冷却液体７は図示される矢印７
１の向きに流通して流出孔６２’および流出口６２を介
して外に流出する。プリント基板１の下面に形成される
流通収容部２５内に流入した冷却液体７は図示される矢
印７１の向きに流通して流出孔６２’および流出口６２
を介して外に流出する。流入連通孔１１を介してプリン
ト基板１の下面に形成される流通収容部２５内に流入し
た冷却液体７は同様に流通収容部２５内を流通した後、
流出連通孔１２を介して上側の流通収容部２５内に流入
し、最後に流出孔６２’および流出口６２を介して外に
流出する。

【００２７】この実施例は、プリント基板１の流入孔６
１’近傍に冷却液体７を流通せしめる流入連通孔１１を
形成し、プリント基板１の流出孔６２’近傍に流出連通
孔１２を形成することにより、冷却液体密封ケース２に
対して冷却液体７の流入口６１および流出口６２をそれ
ぞれ１個のみ具備してプリント基板１の両面の流通収容
部２５に均等に冷却液体７を流通することができる。そ
の上に、浸漬液冷の構成が格別を複雑化することもな
い。即ち、流入口６１および流出口６２には必ず冷却液
体７を流通せしめるチューブを接続する必要があるが、
このモジュール１個当たり合計２本のチューブしか必要
とされないので、プリント基板１を複数枚板厚方向に並
列に実装して各プリント基板１表面に取り付けられる電
子素子３を同時に測定する構成を採用するに際して、全
体のチューブ本数を大きく減少することができる。これ
は冷却装置の大きさを小さくする上において好都合であ
る。

【００２８】この発明の更に他の実施例を図３を参照し
て説明する。この実施例は、側壁２２、側壁２３、隔壁
８の何れにも接続しないで冷却液体密封ケース２の底壁
２１内面に直角に延伸形成される独立蛇行板９’が具備
される。この独立蛇行板９’の高さも側壁および端壁の
高さに等しく設定される。この図３の実施例において
も、構成自体は以上の実施例と同一の蛇行板９を具備し
ているが、これらの蛇行板９は、この実施例においては
側壁２２および隔壁８に対して互いに対向する位置に位
置決め形成されている。そして、独立蛇行板９’と蛇行
板９とは、上下方向に配列される電子素子３の２個づつ
の組の相互の間に１組おきに、交互に位置決め配置され
る。蛇行板９と独立蛇行板９’とを上述の通りに位置決
め配置することにより、独立蛇行板９’の両隔壁８の側
端部と、側壁２２、２３或いは隔壁８と、底壁２１と、
プリント基板１とにより側部開口２５１が構成される。
そして、側壁２２、２３或いは隔壁８から互に対向して
形成される蛇行板９の両隔壁８の側端部と、底壁２１
と、プリント基板１とにより中央開口２５２が構成され
る。

【００２９】流入口６１および流入孔６１’を介して流
通収容部２５内に流入した冷却液体７は、先ず、流入孔
６１’に最も近い独立蛇行板９’に遮られ、その両側の
側部開口２５１を介して矢印７１の向きに蛇行流通し、
この独立蛇行板９’の反対側において互いに逆向きに合
流して撹拌されるに到る。冷却液体７は合流して撹拌さ
れながら中央開口２５２を介して次の独立蛇行板９’に
衝突遮られ、矢印７１の向きに分流蛇行して、当該次の
独立蛇行板９’の反対側において互いに逆向きに合流し
て撹拌されるに到る。以降、冷却液体７はこの流通動作
を繰り返しながら電子素子３を冷却し、最後に、流出孔
６２’および流出口６２を介して半導体装置外に流出す
る。

【００３０】この実施例は、流通する冷却液体７が独立
蛇行板９’に遮られ、その両側の側部開口２５１を介し
て矢印７１の向きに蛇行流通し、この独立蛇行板９’の
反対側において互いに逆向きに合流して充分に撹拌がな
されることにより、冷却液体７の温度は均一化されて高
温冷却液体と低温冷却液体の層流を形成することはなく
なり、それだけ冷却効率は向上する。

【００３１】この発明の他の実施例を図４を参照して説
明する。図４は図１および図２の実施例において、蛇行
板９に貫通孔９１を形成したものに相当する。先に図示
説明した通り、流入口６１および流入孔６１’を介して
流通収容部２５内に流入した冷却液体７は流速を大きく
されて蛇行板９に衝突しながら乱流状態を呈して、矢印
７１方向に流通しながら電子素子３を冷却する。しか
し、冷却液体７のすべてが矢印７１方向に流通するとは
限らず、その内の一部はどうしても蛇行板９に衝突した
ところにおいて滞留することになる。

【００３２】ここで、蛇行板９に貫通孔９１を１個或い
は複数個形成することにより、蛇行板９近傍に滞留した
冷却液体７はこの貫通孔９１を介して隣接する流通経路
に流入し、滞留は解消されることとなる。この貫通孔９
１は図３の実施例において独立蛇行板９’に形成するこ
とにより、蛇行板９の場合と同様に、独立蛇行板９’近
傍に滞留した冷却液体７をこの貫通孔９１を介して隣接
する流通経路に流入せしめて滞留を解消する。

【００３３】以上の実施例におけるプリント基板１表面
と冷却液体密封ケース２周端部２６との間を液密に封止
する封止部２７について、図５を参照して説明する。封
止部２７を構成するには、プリント基板１表面の冷却液
体密封ケース２の周端部２６に凹溝２８を形成し、これ
にＯリング４を嵌合する。この場合、周端部２６が係合
するプリント基板１表面領域に予め金属パターン１４を
形成しておくと、液密効果は増大する。金属パターン１
４はプリント基板１表面に銅パターンを施すことにより
形成するか、或は先に銅パターンを施してからその上に
金メッキを施すことにより形成する。プリント基板１表
面と冷却液体密封ケース２とは、周端部２６の端面に構
成される凹溝２８と金属パターン１４との間にＯリング
より成る弾性体パッキング４を介在させて係合せしめら
れ、プリント基板１に対してその両側から冷却液体密封
ケース２を圧接することにより封止部２７による密封は
確保される。冷却液体密封ケース２とプリント基板１と
の間に介在される弾性体パッキング４は冷却液体７によ
り劣化することのない材料により構成される。冷却液体
７としては、不活性液体であるフロリナート（登録商標
名：スリーエム社）を使用することができる。そして、
金属パターン１４に金メッキを施すことにより、封止部
２７の密封性を長期間に亘って保持することができる。

【００３４】最後に、以上の発熱体実装冷却装置を装
置、特に半導体試験装置に実装する構成を図６を参照し
て説明する。図６（ａ）において、１００は半導体試験
装置の一部を構成する案内保持部である。この案内保持
部１００には案内溝１０２が形成されており、この案内
溝１０２に発熱体実装冷却装置のプリント基板１の対向
する２端縁部１３を挿入して摺動案内して保持する部材
である。発熱体実装冷却装置は案内溝１０２にプリント
基板１の端縁部１３が嵌合した状態において、案内保持
部１００に沿って案内挿入され、固定される。

【００３５】図６（ｂ）においては、発熱体実装冷却装
置の冷却液体密封ケース２の対向する側壁２２および側
壁２３に、案内保持部１００の案内溝１０２に嵌合して
摺動保持される突部２９を形成する。発熱体実装冷却装
置は案内溝１０２に突部２９が嵌合した状態において、
案内保持部１００に沿い案内挿入されて固定される。図
６（ｃ）において、１０１は半導体試験装置の一部を構
成する案内突条である。そして、冷却液体密封ケース２
の対向する側壁２２および側壁２３には案内突条１０１
が嵌合する嵌合溝２９’が形成されている。発熱体実装
冷却装置は嵌合溝２９’に案内突条１０１が嵌合した状
態において、案内突条１０１に沿って案内挿入され、固
定される。

【００３６】以上の通りにして、発熱体実装冷却装置は
これを１枚単位で半導体試験装置に対して実装、交換、
取り扱いすることができる。以上の実施例として、隔壁
８、蛇行板９、独立蛇行板９’は冷却液体密封ケース２
から延伸形成した例を示したが、これらはプリント基板
１から延伸形成することができる。

【００３７】そして、以上の説明において、発熱電子素
子３はこれを一般に発熱体として実施することができ
る。

【００３８】

【発明の効果】以上の通りであって、この発明によれ
ば、冷却液体７が各個の発熱電子素子３近傍において乱
流状態とされるにより、冷却液体７はその高温部と低温
部とが撹拌されて温度が均一化され、これに接触する電
子素子３に対する冷却効果は向上する。冷却液体７を加
圧して強制流通せしめることにより冷却効果は更に向上
する。

【００３９】そして、プリント基板１の流入孔６１’近
傍に冷却液体７を流通せしめる流入連通孔１１を形成
し、プリント基板１の流出孔６２’近傍に流出連通孔１
２を形成することにより、冷却液体密封ケース２に対し
て冷却液体７の流入口６１および流出口６２をそれぞれ
１個のみ具備してプリント基板１の両面の流通収容部２
５に均等に冷却液体７を流通することができる。その上
に、浸漬液冷の構成が格別を複雑化することもない。即
ち、流入口６１および流出口６２には必ず冷却液体７を
流通せしめるチューブを接続する必要があるが、この半
導体装置モジュール１個当たり合計２本のチューブしか
必要とされないので、プリント基板１を複数枚板厚方向
に並列に実装して各プリント基板１表面に取り付けられ
る電子素子３を同時に測定する構成を採用するに際し
て、全体のチューブ本数を大きく減少することができ
る。これは半導体試験装置の大きさを小さくする上にお
いて好都合である。

【００４０】また、流通する冷却液体７が独立蛇行板
９’に遮られ、その両側の側部開口２５１を介して矢印
７１の向きに蛇行流通し、この独立蛇行板９’の反対側
において互いに逆向きに合流して充分に撹拌がなされる
ことにより、冷却液体７の温度は均一化されて高温冷却
液体と低温冷却液体の層流を形成することは一層少なく
なり、それだけ冷却効率は向上する。

【００４１】更に、蛇行板９に貫通孔９１を１個或いは
複数個形成することにより、蛇行板９近傍に滞留した冷
却液体７はこの貫通孔９１を介して隣接する流通経路に
流入し、滞留は解消されることとなる。この貫通孔９１
を独立蛇行板９’にも形成することにより、蛇行板９の
場合と同様に、独立蛇行板９’近傍に滞留した冷却液体
７をこの貫通孔９１を介して隣接する流通経路に流入せ
しめて滞留を解消することができる。

【００４２】また、プリント基板１表面の冷却液体密封
ケース２の周端部２６に凹溝２８を形成し、これにＯリ
ング４を嵌合することにより、良好な封止部２７を構成
することができる。この場合、周端部２６が係合するプ
リント基板１表面領域に予め金属パターン１４を形成し
ておくと、液密効果は増大する。金属パターン１４はプ
リント基板１表面に銅パターンを施すことにより形成す
るか、或は先に銅パターンを施してからその上に金メッ
キを施すことにより形成する。金属パターン１４に金メ
ッキを施すことにより、封止部２７の密封性を長期間に
亘って保持することができる。

【００４３】そして、半導体試験装置の一部を構成する
案内保持部１００或いは案内突条１０１により発熱体実
装冷却装置を案内、挿入、固定する構成を採用すること
により、発熱体実装冷却装置を１枚単位で半導体試験装
置に対して実装交換することができて、その取り扱い上
好都合である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例を説明する図。

【図２】他の実施例を説明する図。

【図３】更なる他の実施例を説明する図。

【図４】他の実施例を説明する図。

【図５】封止を説明する図。

【図６】実装の仕方を説明する図。

【図７】従来例を説明する図。

【符号の説明】

１ プリント基板 １００ 案内保持部 １０１ 案内突条 １０２ 案内溝 １１ 流入連通孔 １２ 流出連通孔 １３ 端縁部 １４ 金属パター
ン ２ 冷却液体密封ケース ２１ 底壁 ２２ 側壁 ２２’端壁 ２３ 側壁 ２３’端壁 ２５ 流通収容部 ２５１ 側部開口 ２５２ 中央開口 ２６ 周端部 ２７ 封止部 ２８ 凹溝 ２９ 突部 ２９’嵌合溝 ３ 電子素子 ４ Ｏリング ６１ 流入口 ６１’流入孔 ６２ 流出口 ６２’流出孔 ７ 冷却液体 ８ 隔壁 ９ 蛇行板 ９’独立蛇行板 ９１ 貫通孔

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−188198（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−139899（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−116189（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−9865（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−73143（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−263398（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−188995（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−5400（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−233300（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−260782（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−17659（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−133654（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−122195（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−83388（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−235576（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−67446（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−16195（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭64−16692（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−98695（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−91253（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−163392（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−157994（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05K 7/20

Claims (18)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板に冷却液体密封ケースを覆い被せる
   ことにより、冷却液体を流通せしめると共に基板の表面
   にマトリックス状に配列される発熱体を包囲収容する流
   通収容部を構成し、流通収容部に冷却液体を流通せしめ
   る発熱体実装冷却装置において、冷却液体密封ケースの底壁および端壁に一体に延伸形成
   され、基板の表面にマトリックス状に配列される発熱体
   を上下方向に配列される２個づつの組に分離する隔壁を
   １枚或いは複数枚具備し、 蛇行板を、上下方向に配列される発熱体の２個づつの組
   相互の間に、１組おきに、冷却液体密封ケースの側壁と
   隔壁とに対して、或いは互いに対向する隔壁に対して、
   交互に配列形成し、 流通収容部に蛇行流通経路を形成し
   たことを特徴とする発熱体実装半導体装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載される発熱体実装冷却装
   置において、 冷却液体密封ケースは、底壁、互いに対向する１組の側
   壁、１組の端壁より成り、 隔壁は、底壁および一方の端壁から一体に延伸形成さ
   れ、その高さは側壁および端壁に等しく設定されると共
   にその幅は他方の端壁には達しておらずに隔壁の側端部
   と他方の端壁との間は開口しており、 蛇行板は、底壁と側壁或いは底壁と隔壁から一体に延伸
   形成され、その高さは側壁および端壁に等しく、その幅
   は対向する側壁或いは隔壁には達しておらずに隔壁の側
   端部との間は開口していることを特徴とする発熱体実装
   冷却装置。
3. 【請求項３】 請求項１および請求項２の内の何れかに
   記載される発熱体実装冷却装置において、 冷却液体密封ケースは基板の両面に設けられているもの
   であることを特徴とする発熱体実装冷却装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載される発熱体実装冷却装
   置において、 冷却液体を流入する流入孔を端壁に形成し、基板のこの
   流入孔近傍に冷却液体を流通せしめる流入連通孔を形成
   し、冷却液体を流出せしめる流出孔を端壁に形成し、基
   板のこの流出孔近傍には冷却液体を流出せしめる流出連
   通孔を形成したことを特徴とする発熱体実装冷却装置。
5. 【請求項５】 基板に冷却液体密封ケースを覆い被せる
   ことにより、冷却液体を流通せしめると共に基板の表面
   にマトリックス状に配列される発熱体を包囲収容する流
   通収容部を構成し、流通収容部に冷却液体を流通せしめ
   る発熱体実装冷却装置において、冷却液体密封ケースの底壁および端壁に一体に延伸形成
   され、基板の表面にマトリックス状に配列される発熱体
   を上下方向に配列される２個づつの組に分離する隔壁を
   具備し、 冷却液体密封ケースの底壁内面に直角に延伸形成される
   独立蛇行板を具備し 、蛇行板を、側壁および隔壁に対して互いに対向する位置
   に位置決め形成し、 ここで、独立蛇行板および蛇行板は、上下方向に配列さ
   れる発熱体の２個づつの組相互の間に、１組おきに、交
   互に配列位置決めした ことを特徴とする発熱体実装冷却
   装置。
6. 【請求項６】 請求項５に記載される発熱体実装冷却装
   置において、 冷却液体密封ケースは、底壁、互に対向する１組の側
   壁、端壁より成り、 独立蛇行板の高さは側壁および端壁の高さに等しく設定
   し、独立蛇行板の両側端部と、側壁或いは隔壁と、底壁
   と、基板とにより側部開口が構成され、側壁或は隔壁か
   ら互に対向して逆向きに形成される蛇行板の両側端部
   と、底壁と、基板とにより中央開口が構成されることを
   特徴とする発熱体実装冷却装置。
7. 【請求項７】 請求項５および請求項６の内の何れかに
   記載される発熱体実装冷却装置において、 冷却液体密封ケースは基板の両面に設けられているもの
   であることを特徴とする発熱体実装冷却装置。
8. 【請求項８】 請求項７に記載される発熱体実装冷却装
   置において、 冷却液体を流入する流入孔を端壁に形成し、基板のこの
   流入孔近傍に冷却液体を流通せしめる流入連通孔を形成
   し、冷却液体を流出せしめる流出孔を端壁に形成し、基
   板のこの流出孔近傍には冷却液体を流出せしめる流出連
   通孔を形成したことを特徴とする発熱体実装冷却装置。
9. 【請求項９】 請求項１ないし請求項８の内の何れかに
   記載される発熱体実装冷却装置において、 蛇行板および独立蛇行板に貫通孔を形成したことを特徴
   とする発熱体実装冷却装置。
10. 【請求項１０】 請求項１ないし請求項９の内の何れか
    に記載される発熱体実装冷却装置において、 冷却液体密封ケースの周端部に凹溝を形成し、これにＯ
    リングを嵌合して封止部を構成したことを特徴とする発
    熱体実装冷却装置。
11. 【請求項１１】 請求項１０に記載される発熱体実装冷
    却装置において、 冷却液体密封ケースの周端部が係合する基板表面領域に
    予め金属パターンを形成しておくことを特徴とする発熱
    体実装冷却装置。
12. 【請求項１２】 請求項１１に記載される発熱体実装冷
    却装置において、 金属パターンは、銅パターンであることを特徴とする発
    熱体実装冷却装置。
13. 【請求項１３】 請求項１１および請求項１２の内の何
    れかに記載される発熱体実装冷却装置において、 金属パターンに、金メッキを施したことを特徴とする発
    熱体実装冷却装置。
14. 【請求項１４】 請求項１ないし請求項１３の内の何れ
    かに記載される発熱体実装冷却装置において、 基板の対向する２端縁部を半導体試験装置の如き装置の
    一部を構成する案内保持部の案内溝に摺動案内して挿入
    保持する部材としたことを特徴とする発熱体実装冷却装
    置。
15. 【請求項１５】 請求項１ないし請求項１３の内の何れ
    かに記載される発熱体実装冷却装置において、 冷却液体密封ケースの対向する側壁に、半導体試験装置
    の如き装置の一部を構成する案内保持部の案内溝に嵌合
    して摺動保持される突部を形成したことを特徴とする発
    熱体実装冷却装置。
16. 【請求項１６】 請求項１ないし請求項１３の内の何れ
    かに記載される発熱体実装冷却装置において、 冷却液体密封ケースの対向する側壁に半導体試験装置の
    如き装置の一部を構成する案内突条が嵌合する嵌合溝を
    形成したことを特徴とする発熱体実装冷却装置。
17. 【請求項１７】 請求項１ないし請求項４の内の何れか
    に記載される発熱体実装冷却装置において、 隔壁および蛇行板を基板から延伸形成したことを特徴と
    する発熱体実装冷却装置。
18. 【請求項１８】 請求項５ないし請求項１６の内の何れ
    かに記載される発熱体実装冷却装置において、 隔壁、蛇行板および独立蛇行板を基板から延伸形成した
    ことを特徴とする発熱体実装冷却装置。