JP3634480B2

JP3634480B2 - Method for sealing liquid refrigerant in module

Info

Publication number: JP3634480B2
Application number: JP1980196A
Authority: JP
Inventors: 光範田村; 裕幸土居; 貢白井; 均小田島
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-02-06
Filing date: 1996-02-06
Publication date: 2005-03-30
Anticipated expiration: 2016-02-06
Also published as: JPH09213854A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モジュール内への液体冷媒の封止方法に係り、特に、電子計算機等に使用されている電子回路部品を収納するモジュール内への液体冷媒の封止方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子計算機に使用されるモジュールは、ＩＣ（集積回路）を多数実装したセラミック基板をキャップで封止した構造となっており、このモジュール内に、Ｈｅガスを封入して、ＩＣの周囲を伝熱効果のあるＨｅガス雰囲気としていた。ＩＣからの発熱は、Ｈｅガス及び放冷部品を介して、外部に放熱されていた。
【０００３】
しかしながら、電子計算機のコンパクト化及び処理速度の向上のニーズと共に、モジュール内に実装されるＩＣは、高密度化、高集積化され、それとともに、ＩＣの発熱量が増大してきている。その結果、Ｈｅガスを用いる方式では、十分な冷却を行うことができないため、冷媒として、Ｈｅガスに代えて液体冷媒を使用する方式が考えられている。
【０００４】
液体冷媒を使用する方式としては、例えば、特開平４ー３１４３５８号公報や特開平４ー１４７６５６号公報に記載されているように、モジュール内にクロロフルオロカーボンのような液体冷媒を流通させるものが知られている。
【０００５】
しかしながら、液体冷媒を流通させる方式では、モジュール内のＩＣの故障等により、モジュール全体の交換が必要な際、モジュールからの液体冷媒の流出の防止を講じる必要があることや、複数のモジュールの内の一つのモジュールを交換する際交換が容易でない等のモジュールの保守性の点で問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、モジュール内に液体冷媒を流通させる方式に対しては、モジュール内に、気体冷媒であるＨｅガスを封入した方式と同様にして、液体冷媒を封入する方式が好ましいが、この方式にあっては、以下に述べるような気泡の問題が発生する。
【０００７】
即ち、ＩＣ等は、基板上に取り付けられるが、このＩＣと基板の間には隙間が形成され、また、ＩＣからの放熱を促進するフィン状の放冷部品と、この放冷部品からの熱をモジュールの外部に伝熱するための別の放冷部品の間にも隙間が形成される。液体冷媒を封入する際には、これらの隙間に液体冷媒を完全に重点することは難しく、隙間に気泡が巻き込まれた状態となる。
【０００８】
気泡は、液体冷媒に比べて、熱伝導率が低いため、気泡と接触する部分の放熱が十分に行えなくなる。モジュール内の温度、即ち、液体冷媒の温度を、例えば、７０℃となるように温度制御したとしても、気泡のある部分は、この温度以上になるため、モジュール内の温度分布にアンバランスが生じることになる。電子計算機用のＩＣは、所定温度以上になると、処理速度が低下するため、気泡と接触するＩＣの中の一部における処理速度の低下を引き起こすことになる。
【０００９】
本発明の目的は、モジュール内の隙間に気泡が巻き込まれることなく、液体冷媒を確実に充填することのできるモジュール内への液体冷媒の封止方法を提供するにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、電子回路部品を収納した上部の開口したモジュール内に液体冷媒を注入し、このモジュールを密閉したチャンバー内に収納し、このチャンバー内の圧力を第１の圧力まで低下させ、その後、上記チャンバー内に不活性ガスを導入して、上記チャンバーの内部圧を大気圧と上記第１の圧力の中間の圧力とした状態で、上記モジュールの上部に蓋を載置し、その後、さらに、上記チャンバーの内部の圧力が大気圧になるまで戻して、上記モジュール内に液体冷媒を封止するようにしたものであり、かかる方法とすることにより、モジュール内の気泡の除去して、液体冷媒をモジュール内に封止し得るものとなる。
【００１１】
上記モジュール内への液体冷媒の封止方法において、好ましくは、上記中間の圧力は、上記モジュール内に収納された電子回路部品が動作して上記モジュール内の上記液体冷媒の温度が上昇した時点で、上記モジュール内の圧力が大気圧以下となるように、設定するようにしたものであり、かかる方法とすることにより、電子回路動作時のモジュール内部からのリークを防止し得るものとなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態によるモジュール内への液体冷媒の封止方法について、図１乃至図７を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施の形態によるモジュール内への液体冷媒の封止方法によって液体冷媒の封止されたモジュールの断面図である。
【００１３】
セラミック配線基板１０の上には、電子回路部品である複数のＩＣ２０が、半田等の接続部２２によって接続固定されている。配線基板１０の裏面には、図示しない入出力ピンが設けられており、これらの入出力ピンは、配線基板１０内の配線を通じてＩＣ２０に電気的に接続されている。セラミック配線基板１０のＩＣが搭載されている面の外周部には、枠状のフレーム３０が載置されている。フレーム３０の下部と配線基板１０は、半田３２によって接合されている。フレーム３０の上方は、外側に広がっており、フランジ部３４を形成している。
【００１４】
冷却構造体４０は、その内部に冷却水の流れる冷却通路４２を有している。冷却通路４２は、冷却構造体４０の中央部内に設けられており、それぞれが連通している。冷却構造体４０の上部には、冷却水流入口４４及び冷却水流出口４６が設けられており、冷却水流入口４４から流入した冷却水は、冷却通路４２を経て、冷却水流出口４６から流出する。冷却構造体４０の外周部は、フランジ部４８となっている。フレーム３０のフランジ部３４と冷却構造体４０のフランジ部４８とは、ゴム製のＯリング等のシール部材５０を介して、ボルト５２により締結されている。
【００１５】
ＩＣ２０の上部には、フィン状の放冷部品６０が固定されている。放冷部品６０の上には、放冷部品６０のくし歯と係合するように、フィン状の放冷部品６２が載置されている。
【００１６】
フレーム３０の内部の空間には、液体冷媒７０が充填されている。液体冷媒７０としては、熱伝導性があるとともに絶縁性を有するオイルが使用され、例えば、鉱物油が使用される。液体冷媒７０は、放冷部品６０及び放冷部品６２と接する位置まで充填されている。また、放冷部品６２と冷却構造体４０の間は、液体冷媒７２を介して密着している。
【００１７】
従って、ＩＣ２０からの発熱は、放冷部品６０，液体冷媒７０，放冷部品６２，液体冷媒７２，冷却構造体４０を介して、冷却通路４２を流れる冷却水によって外部に放熱される。冷却水流入口４４から、常温の冷却水を流すことにより、ＩＣ２０の温度は、最高で７０℃程度に押さえられるように、冷却通路４２を流れる冷却水の流量や放冷部品６０，６２の形状は設計されている。
【００１８】
フレーム３０の内部の空間に充填される液体冷媒７０は、所定量となるように定量されて充填されており、フレーム３０の内部の空間には、一部気体８０が封入されている。ここで気体８０としては、不活性ガス、例えば、窒素を使用している。不活性ガスを用いることにより、鉱物油等の液体冷媒７０の酸化を防止するとともに、ＩＣ２０の温度が上昇し、液体冷媒７０の体積が膨張した時に、この液体冷媒の体積膨張分を気体によって吸収し、フレーム３０の膨張を防止している。フレーム３０の内部空間における液体冷媒７０の充填時および気体８０の封入時の液体冷媒７０と気体８０の体積比率は、例えば、８：２となっている。
【００１９】
また、以上のような構造を有するモジュールは、図１に図示するように、水平状態で用いられるだけでなく、一般には、垂直状態で、電子計算機本体の内部に実装されるが、そのときには、液体冷媒７０の量は、一番上部側に位置するＩＣ２０の放冷部品６０とその放冷部品６０と係合する放冷部品６２の間隙の一部が液体冷媒７０と接触するような量となるようしてある。そのような液体冷媒の量とすることにより、放冷部品６０と放冷部品６２との間隙から毛細管現象によって液体冷媒７０が上昇し、放冷部品６０と放冷部品６２とを液体冷媒７０によって密着させ、放冷部品６０から放冷部品６２への熱伝達を確保している。
【００２０】
また、フレーム３０の内部の空間に封入される気体８０の封入時の圧力は、大気圧よりも低い圧力となっている。気体８０の封入は常温で行われ、一方、ＩＣ２０への通電時には、ＩＣ２０の温度は約７０℃に上昇する。従って、気体８０の温度も約７０℃に上昇し、気体８０の圧力が上昇し、また、液体冷媒７０の温度上昇による体積膨張の影響でも気体８０の圧力が上昇する。しかしながら、この時のフレーム３０の内部空間の圧力が、大気圧よりも低くなるように、封入時の気体の圧力を規定している。封入時の気体の圧力は、大気圧（７６０Ｔｏｒｒ）に対して、例えば、５３２Ｔｏｒｒ（＝７６０×０．７）としてある。
【００２１】
封入時の気体の圧力が大気圧相当であると、ＩＣ２０への通電時、フレーム３０の内部圧力が大気圧よりも高くなり、内部に封止された気体８０や液体冷媒７０のリークの問題が発生するが、ＩＣ２０への通電時のフレーム３０の内部空間の圧力が、大気圧よりも低くなるように、封入時の気体の圧力を規定することにより、かかるリークの問題が発生することはない。
【００２２】
図２は、本発明の一実施の形態によるモジュール内への液体冷媒の封止方法において、フレーム内に液体冷媒が注入される前の状態を示すモジュールの断面図である。
【００２３】
セラミック配線基板１０の上には、複数のＩＣ２０が、半田等の接続部２２によって接続固定されている。セラミック配線基板１０のＩＣが搭載されている面の外周部には、枠状のフレーム３０が半田３２によって接合されている。
【００２４】
ＩＣ２０の上部には、放冷部品６０が固定されており、放冷部品６０の上には、放冷部品６２が組み込まれている。また、フレーム３０のフランジ部３４の溝には、シール部材５０が係合している。
【００２５】
図３は、本発明の一実施の形態によるモジュール内への液体冷媒の封止方法において、フレーム内に液体冷媒が注入される状態を示すモジュールの断面図である。図２と同一符号は、同一部品を示している。
【００２６】
フレーム３０の内部の空間には、デイスペンサー９０を用いて、液体冷媒７０が一定量注入される。
【００２７】
ここで、液体冷媒７０の注入は、フレーム３０の上方の、配線基板１０とほぼ同じ大きさを有する開口から行えるので、液体冷媒の供給も簡単な操作で行える。モジュール内に液体冷媒を注入する方法としては、注入口を設ける方法も考えられるが、モジュールの側壁等に注入口を設ける必要があるため、モジュールの構造が複雑化する。
【００２８】
それに対して、フレームの上方を大きく開口した状態で液体冷媒を注入する本方式では、特別な注入口は不要となり、構造も簡単となる。
【００２９】
なお、図３に示したように、フレームの内部空間に液体冷媒を注入しただけのモジュールの状態では、例えば、矢印Ａで示す配線基板１０とＩＣ２０の間の隙間や、矢印Ｂで示す放冷部品６０と放冷部品６２の間の隙間内に、気泡を残したままの状態となっているが、これらの気泡は、後述する方法で除去される。
【００３０】
図４は、本発明の一実施の形態によるモジュール内への液体冷媒の封止方法において、フレーム内に液体冷媒が注入されたモジュールをチャンバー内に設置した状態を示す断面図である。図２と同一符号は、同一部品を示している。
【００３１】
チャンバー１００は、密閉された空間を形成している。チャンバー１００には、真空ポンプ１１０が接続されており、チャンバー１００の内部空間を真空排気できる。真空ポンプ１１０としては、例えば、油回転真空ポンプを用い、チャンバー１００の内部空間を約１分で、０．２Ｔｏｒｒの圧力まで真空引きできる。
【００３２】
また、チャンバー１００には、バルブ１２２を介して、不活性ガスである窒素ボンベ１２０が接続されており、チャンバー１００の内部圧力を監視しながら、窒素ガスを導入することができる。
【００３３】
チャンバー１００の内部に固定された取付台１３０の上には、図３で示したフレームの内部に液体冷媒の注入されたモジュールが位置決めされて載置される。チャンバー１００の上部には、上下機構１４０が取り付けられている。上下機構１４０の保持部１４２は、ベローズ１４４を介して、チャンバー１００内に上下動可能に支持されている。保持部１４２は、冷却構造体取付部１４６によって、モジュールの上方の所定位置に、冷却構造体４０を保持している。
【００３４】
この状態で、真空ポンプ１１０を動作させ、チャンバー１００の内部を、例えば、０．２Ｔｏｒｒの真空状態に真空排気することにより、配線基板１０とＩＣ２０の間の隙間や、放冷部品６０と放冷部品６２の間の隙間内に残存する気泡を除去する。
【００３５】
その後、バルブ１２２を開いて、窒素ガスボンベ１２０から窒素ガスをチャンバー１００内に導入する。この時、チャンバー１００の内部の圧力を監視して、その圧力が大気圧よりも低い、例えば、５３２Ｔｏｒｒになるまで、窒素ガスを導入する。この時点で、一旦、バルブ１２２を閉じ、窒素ガスの導入を停止する。チャンバー１００内は、真空排気された後、窒素ガスが導入されるため、窒素ガス雰囲気となっている。この状態で、上下機構１４０を動作させ、冷却構造体４０を下降して、フレーム３０の上に載置される。ここで、上述したように、冷却構造体４０とフレーム３０は、それぞれ、チャンバー１００内で、位置決めされており、冷却構造体４０のフランジ部４８とフレーム３０のフランジ部３４がシール部材５０を介して対面する。冷却構造体４０とフレーム３０によって囲まれるモジュールの空間内には、液体冷媒７０および窒素ガスが存在し、窒素ガスの圧力は５３２Ｔｏｒｒである。
【００３６】
上下機構１４０により、冷却構造体４０をフレーム３０の上に載置した状態で、再度、バルブ１２２を開き、窒素ガスを導入して、チャンバー１００内を大気圧に戻す。冷却構造体４０とフレーム３０によって囲まれるモジュールの空間内の窒素ガスの圧力は５３２Ｔｏｒｒであり、外部の空間は大気圧となるため、この圧力差によって、冷却構造体４０は、フレーム３０に密着する。
【００３７】
この圧力差が大きすぎると、モジュール内の電子回路部品にかなりの応力が加わることになるが、２２８Ｔｏｒｒ（＝７６０Ｔｏｒｒ−５３２Ｔｏｒｒ）程度であれば、モジュールへの応力の影響はないものである。また、モジュール内への液体冷媒および窒素ガスの封止作業は、常温下で行われるのに対して、電子回路部品に通電し、電子計算機等を動作させた状態では、モジュール内の液体冷媒の温度は、７０℃程度まで上昇する。従って、窒素ガスの温度も上昇し、窒素ガスの体積膨張と、液体冷媒の体積膨張の影響で、内部圧力も上昇する。しかしながら、封入時の圧力を５３２Ｔｏｒｒとしておくことにより、電子回路部品への通電時にも、モジュールの内部圧力を大気圧よりも低く維持し、モジュール内部からのリークを防止できる。なお、封入時のガス圧力は、モジュール内部空間の体積や、電子回路動作時のモジュール内部の温度に応じて、適宜変え得るものである。
【００３８】
その後、モジュールをチャンバー１００より取出し、冷却構造体４０とＯリング等のシール部材５０の気密性が確保されているかを、冷却構造体４０を人手にて持ち上げることで確認する。
【００３９】
さらに、一定時間が経過した後に上述作業を行っても気密性が維持されていれば、図１に示されるように、冷却構造体４０のフランジ部４８とフレーム３０のフランジ部３４を、最終のネジ５２の締結を行い、作業を終了する。もし、Ｏリング部等の傷発生により、圧力がリークした場合は、冷却構造体４０を持ち上げた際に、冷却構造体４０が簡単に外れることから、モジュールを組立ながらにして、容易に気密性の確認も可能となる。
【００４０】
次に、本発明の一実施の形態によるモジュール内への液体冷媒の封止方法の一連のシーケンスについて、図５乃至図７を用いて説明する。
図５は、本発明の一実施の形態によるモジュール内への液体冷媒の封止方法のシーケンスの前半部分を示すフロー図であり、図６は、本発明の一実施の形態によるモジュール内への液体冷媒の封止方法のシーケンスの後半部分を示すフロー図であり、図７は、図５及び図６に示したフロー図を圧力と時間（ステップ）の関係で示す図である。なお、図５及び図６において、図１及び図４と同一符号は、同一部品を表している。
【００４１】
図５及び図７において、最初に、モジュール及び冷却用部品が用意される。モジュールは、図５（イ）に示すように、セラミック配線基板１０の上には、ＩＣ２０が接続部２２によって接続固定され、ＩＣ２０の上には、放冷部品６０が固定され、その外周部には、フレーム３０が半田３２によって接合されて構成されている。また、モジュールの一部として、冷却構造体が別途用意されている。冷却用部品としては、フィン状の放冷部品が用意されている。
【００４２】
ステップ２００において、冷却用部品のモジュールへの組込みが行われる。この組込みは、図５（ロ）に示すように、ＩＣ２０側の放冷部品６０の上に、放冷部品６２を載置することにより行われる。セラミック配線基板１０の上には、数十個のＩＣ２０が固定されており、それぞれの放冷部品６０の上に、放冷部品６２が載置される。また、Ｏリング等のシール部材５０が、フレーム３０のフランジ部３４に形成された環状の溝の中に挿入される。
【００４３】
次に、液体冷媒が用意され、液体冷媒は、デイスペンサー９０によって定量される。ステップ２０２において、図５（ハ）に示すように、デイスペンサー９０による所定量の液体冷媒であるオイルのモジュール内への注入が行われる。また、同時に、放冷部品６２の上面に液体冷媒が、所定間隔毎に滴下され、オイルのポッテイングが行われる。ポッテイングされたオイルは、後述するように、放冷部品６２の上に冷却構造体４０が密着載置された時、放冷部品６２と冷却構造体４０の間隙に広がり、放冷部品６２から冷却構造体４０への熱伝達を向上させる。
【００４４】
なお、以上のステップ２００および２０２の作業は、チャンバー装置外で行われる。
【００４５】
次に、治具取付け及び装置内セットが行われ、チャンバー１００の内部に固定された取付台１３０の上には、ステップ２０２でフレームの内部に液体冷媒の注入されたモジュールが位置決めされて載置される。チャンバー１００の上部の上下機構１４０の保持部１４２には、モジュールの上方の所定位置に、冷却構造体４０を保持される。
【００４６】
ステップ２０４において、真空引きによる部材間の気泡除去が行われる。チャンバー１００は、外気から遮断された状態で、真空ポンプ１１０を動作させ、チャンバー１００の内部の大気を排気する。
【００４７】
図７に示すように、時間Ｔ０において、チャンバー１００の内部の圧力は、体気圧Ｐ０であるが、真空ポンプにより排気することにより、時間Ｔ１には、チャンバー１００の内部の圧力は、Ｐ１となる。圧力Ｐ１を０．２Ｔｏｒｒとすると、チャンバー１００の内部容積にもよるが、時間Ｔ１は、約１分程度の短時間である。チャンバー１００内の圧力低下とともに、配線基板１０とＩＣ２０の間の隙間や、放冷部品６０と放冷部品６２の間の隙間内に残存する気泡が次第に除去される。内部圧力がＰ１となった後、その圧力のまま、時間Ｔ２まで圧力を維持し、部材間の気泡除去の完璧化を図る。ここで、圧力Ｐ１に維持する時間（Ｔ２−Ｔ１）は、約１分である。
【００４８】
次に、図５に続くフローである図６及び図７において、ステップ２０６のおいて、不活性ガスの導入及び封止圧コントロールが行われる。図５（ホ）に示すように、不活性ガスボンベ１２０から不活性ガスである窒素ガスがチャンバー１００内に導入される。
【００４９】
不活性ガスの導入は、図７に示すように、時間Ｔ２から始まり、チャンバー内部の圧力がＰ１から封止圧Ｐ２になるまで行われ、時間Ｔ３で完了する。封止圧Ｐ２は、ここでは、５３２Ｔｏｒｒとしてあり、封止圧戻しに要する時間（Ｔ３−Ｔ２）は、数秒である。
【００５０】
次に、ステップ２０８において、上下機構による冷却構造体であるジャケットの下降が行われ、モジュールの封止を行う。図６（ヘ）に示すように、上下機構１４０を動作させ、冷却構造体４０を下降して、フレーム３０の上に載置される。
【００５１】
ジャケット下降に要する時間（Ｔ４−Ｔ３）は、１分間程度である。冷却構造体４０とフレーム３０は、それぞれ、チャンバー１００内で、位置決めされているため、冷却構造体４０のフランジ部４８とフレーム３０のフランジ部３４がシール部材５０を介して対面させるには、単に、上下機構１４０により、冷却構造体４０を所定距離下降するだけでよいため、短時間に作業を行える。
【００５２】
ステップ２１０において、チャンバー内へ不活性ガスを導入し、大気圧への戻しが行われる。これは、図６（ヘ）に示すように、冷却構造体４０をフレーム３０の上に載置した状態で、窒素ガスボンベ１２０から窒素ガスを導入して、チャンバー１００内を大気圧に戻すことにより行われる。大気圧戻しは、時間Ｔ５に終了する。
【００５３】
冷却構造体４０は、モジュールの空間内の圧力（５３２Ｔｏｒｒ）と外部の空間の圧力（大気圧）との圧力差によって、フレーム３０に密着する。
【００５４】
以上説明したステップ２４０，２０６，２０８及び２１０の作業は、チャンバー装置内で行われる。
【００５５】
次に、ステップ２１２において、モジュールをチャンバー１００から取出し、治具を外す。
【００５６】
さらに、ステップ２１４において、モジュールの封止のリークチェックを行う。リークチェックは、冷却構造体４０とＯリング等のシール部材５０の気密性が確保されているかを確認するもので、冷却構造体４０を人手にて持ち上げることで行う。
【００５７】
さらに、ステップ２１６において、一定時間が経過した後に、冷却構造体を人手で持ち上げる作業を行っても気密性が維持されていれば、図５（ト）に示されるように、冷却構造体４０のフランジ部４８とフレーム３０のフランジ部３４を、最終のネジ５２の締結を行い、作業を終了する。
【００５８】
ステップ２１２，２１４及び２１６の作業は、チャンバー装置外の作業となる。
【００５９】
放冷部品の組み込み、液体冷媒の注入及びネジ締結といった複雑な作業が全て装置外での作業となり、設備面でも低コストな封止ができる。封入口から液体冷媒を注入させ、その後、この封入口を封止する方法を採用すると、液体冷媒の注入やネジの締結といった作業を所定圧に維持したチャンバー装置内で行う必要があり、非常に手間がかかり、作業時間がかかるとともに、液体冷媒の注入や封入口の封止を自動的に行うための設備も必要であり、設備が大型化、複雑化するが、上述した本実施の形態では、かかる問題も解消される。
【００６０】
本実施の形態によれば、液体冷媒を注入した際に発生する部材間の気泡を真空排気によって除去し、気泡を残さない液体冷媒の封入ができるので、気泡によるモジュールの冷却性能の低下を防止できる。
【００６１】
また、モジュール内外での圧力差を持たせるようにキャップを封止することでモジュールの気密性を組み立てながらにして容易に確認することができる。
【００６２】
さらに、モジュール内は、液体冷媒で充満させることなく、一部に気体層を設けることにより、電子回路部品の動作時の液体冷媒の温度上昇によるモジュール内部の液体冷媒の体積膨張に対して、気体層がダンパーとして作用するので、モジュールの内部圧の上昇による電子回路部品への応力を緩和できる。
【００６３】
また、モジュール内への気体の封入圧は、電子回路部品の動作時の温度上昇により、気体の圧力が上昇したときでも、大気圧以下となるように設定しているので、モジュール内圧力の上昇による内部からのリークを防止できる。
【００６４】
また、冷却構造体からなるジャケットをシール部材を介してフレームに封止する構造としたため、液体冷媒を注入する注入口を不要にできる。その結果、放冷部品の組み込み、液体冷媒の注入及びネジ締結といった複雑な作業が全て装置外での作業となり、設備面でも低コストな封止ができる。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、モジュール内への液体冷媒の封止方法において、モジュール内の隙間に気泡が巻き込まれることなく、液体冷媒を確実に充填することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態によるモジュール内への液体冷媒の封止方法によって液体冷媒の封止されたモジュールの断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態によるモジュール内への液体冷媒の封止方法において、フレーム内に液体冷媒が注入される前の状態を示すモジュールの断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態によるモジュール内への液体冷媒の封止方法において、フレーム内に液体冷媒が注入される状態を示すモジュールの断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態によるモジュール内への液体冷媒の封止方法において、フレーム内に液体冷媒が注入されたモジュールをチャンバー内に設置した状態を示す断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態によるモジュール内への液体冷媒の封止方法のシーケンスの前半部分を示すフロー図である。
【図６】本発明の一実施の形態によるモジュール内への液体冷媒の封止方法のシーケンスの後半部分を示すフロー図である。
【図７】図５及び図６に示したフロー図を圧力と時間（ステップ）の関係で示す図である。
【符号の説明】
１０…セラミック配線基板
２０…ＩＣ
２２…接合部
３０…フレーム
３２…半田
３４，４８…フランジ部
４０…冷却構造体
４２…冷却通路
４４…冷却水流入口
４６…冷却水流出口
５０…シール部材
５２…ボルト
６０，６２…放冷部品
７０…液体冷媒
８０…気体
９０…ディスペンサ
１００…チャンバー
１１０…真空ポンプ
１２０…窒素ガスボンベ
１２２…バルブ
１３０…取付台
１４０…上下機構
１４２…保持部
１４４…ベローズ
１４６…冷却構造体取付部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for sealing a liquid refrigerant in a module, and more particularly to a method for sealing a liquid refrigerant in a module that houses an electronic circuit component used in an electronic computer or the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a module used in an electronic computer has a structure in which a ceramic substrate on which a large number of ICs (integrated circuits) are mounted is sealed with a cap. He gas is sealed in this module to surround the IC. The He gas atmosphere had a heat transfer effect. The heat generated from the IC was radiated to the outside through the He gas and the cooling component.
[0003]
However, along with the need for downsizing of electronic computers and improvement of processing speed, ICs mounted in modules have been increased in density and integration, and the amount of heat generated by the ICs has increased. As a result, since the method using He gas cannot perform sufficient cooling, a method using a liquid refrigerant instead of He gas as a refrigerant is considered.
[0004]
As a method of using a liquid refrigerant, for example, as disclosed in JP-A-4-314358 and JP-A-4-147656, a liquid refrigerant such as chlorofluorocarbon is circulated in a module. It has been.
[0005]
However, in the system in which the liquid refrigerant is circulated, it is necessary to prevent the liquid refrigerant from flowing out from the module when the entire module needs to be replaced due to an IC failure in the module or the like. There is a problem in terms of maintainability of the module, such as when it is not easy to replace one of the modules.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Therefore, for the method of circulating the liquid refrigerant in the module, a method of enclosing the liquid refrigerant in the same manner as the method of enclosing the He gas that is a gas refrigerant in the module is preferable. This causes the problem of bubbles as described below.
[0007]
That is, an IC or the like is mounted on a substrate, but a gap is formed between the IC and the substrate, and a fin-like cooling component that promotes heat dissipation from the IC and a heat from the cooling component. A gap is also formed between other cooling parts for transferring heat to the outside of the module. When enclosing the liquid refrigerant, it is difficult to completely focus the liquid refrigerant in these gaps, and bubbles are involved in the gaps.
[0008]
Since the bubbles have a lower thermal conductivity than the liquid refrigerant, it is not possible to sufficiently dissipate heat at the portions in contact with the bubbles. Even if the temperature inside the module, that is, the temperature of the liquid refrigerant is controlled so as to be, for example, 70 ° C., the portion with bubbles becomes higher than this temperature, and thus the temperature distribution in the module is unbalanced. It will be. Since the processing speed of an IC for an electronic computer becomes lower than a predetermined temperature, the processing speed of a part of the IC that comes into contact with the bubbles is reduced.
[0009]
The objective of this invention is providing the sealing method of the liquid refrigerant in the module which can be reliably filled with a liquid refrigerant, without a bubble being caught in the clearance gap in a module.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the present invention, a liquid refrigerant is injected into an upper open module containing electronic circuit components, and the module is accommodated in a sealed chamber. After that, an inert gas is introduced into the chamber, and the internal pressure of the chamber is set to an intermediate pressure between the atmospheric pressure and the first pressure. After that, the pressure inside the chamber is returned to the atmospheric pressure and the liquid refrigerant is sealed in the module. By adopting such a method, By removing the bubbles, the liquid refrigerant can be sealed in the module.
[0011]
In the method of sealing a liquid refrigerant in the module, preferably, the intermediate pressure is applied when the temperature of the liquid refrigerant in the module rises due to the operation of an electronic circuit component housed in the module. The pressure in the module is set so as to be equal to or lower than the atmospheric pressure. By adopting such a method, leakage from the inside of the module during operation of the electronic circuit can be prevented.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a method for sealing a liquid refrigerant in a module according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a module sealed with liquid refrigerant by a method of sealing liquid refrigerant into a module according to an embodiment of the present invention.
[0013]
On the ceramic wiring substrate 10, a plurality of ICs 20 as electronic circuit components are connected and fixed by connecting portions 22 such as solder. Input / output pins (not shown) are provided on the back surface of the wiring board 10, and these input / output pins are electrically connected to the IC 20 through wiring in the wiring board 10. A frame-like frame 30 is placed on the outer periphery of the surface of the ceramic wiring board 10 on which the IC is mounted. The lower part of the frame 30 and the wiring board 10 are joined by solder 32. The upper portion of the frame 30 extends outward and forms a flange portion 34.
[0014]
The cooling structure 40 has a cooling passage 42 through which cooling water flows. The cooling passage 42 is provided in the central portion of the cooling structure 40 and communicates with each other. A cooling water inlet 44 and a cooling water outlet 46 are provided in the upper part of the cooling structure 40, and the cooling water flowing in from the cooling water inlet 44 flows out of the cooling water outlet 46 through the cooling passage 42. The outer peripheral portion of the cooling structure 40 is a flange portion 48. The flange portion 34 of the frame 30 and the flange portion 48 of the cooling structure 40 are fastened by bolts 52 via a seal member 50 such as a rubber O-ring.
[0015]
A fin-like cooling component 60 is fixed to the upper part of the IC 20. A fin-like cooling component 62 is placed on the cooling component 60 so as to engage with the comb teeth of the cooling component 60.
[0016]
The space inside the frame 30 is filled with a liquid refrigerant 70. As the liquid refrigerant 70, heat-conductive and insulating oil is used, and for example, mineral oil is used. The liquid refrigerant 70 is filled up to a position where it comes into contact with the cooling component 60 and the cooling component 62. Further, the cool cooling component 62 and the cooling structure 40 are in close contact with each other via the liquid refrigerant 72.
[0017]
Therefore, the heat generated from the IC 20 is radiated to the outside by the cooling water flowing through the cooling passage 42 through the cooling component 60, the liquid refrigerant 70, the cooling component 62, the liquid refrigerant 72, and the cooling structure 40. The flow rate of the cooling water flowing through the cooling passage 42 and the shapes of the cooling components 60 and 62 are such that the temperature of the IC 20 can be suppressed to about 70 ° C. at the maximum by flowing cooling water at room temperature from the cooling water inlet 44. Designed.
[0018]
The liquid refrigerant 70 filled in the space inside the frame 30 is quantified and filled so as to be a predetermined amount, and the gas 80 is partially sealed in the space inside the frame 30. Here, an inert gas such as nitrogen is used as the gas 80. By using an inert gas, the liquid refrigerant 70 such as mineral oil is prevented from being oxidized, and when the temperature of the IC 20 rises and the volume of the liquid refrigerant 70 expands, the volume expansion of the liquid refrigerant is absorbed by the gas. The frame 30 is prevented from expanding. The volume ratio of the liquid refrigerant 70 to the gas 80 when the liquid refrigerant 70 is filled and the gas 80 is sealed in the internal space of the frame 30 is, for example, 8: 2.
[0019]
Further, as shown in FIG. 1, the module having the above structure is not only used in a horizontal state, but generally mounted in an electronic computer main body in a vertical state. The amount of the liquid refrigerant 70 is such that a part of the gap between the cooling component 60 of the IC 20 located on the uppermost side and the cooling component 62 engaged with the cooling component 60 is in contact with the liquid refrigerant 70. It is supposed to be. By setting the amount of such liquid refrigerant, the liquid refrigerant 70 rises by a capillary phenomenon from the gap between the cool cooling component 60 and the cool cooling component 62, and the cool cooling component 60 and the cool cooling component 62 are moved by the liquid coolant 70. The heat transfer from the cool cooling component 60 to the cool cooling component 62 is secured.
[0020]
Moreover, the pressure at the time of enclosure of the gas 80 enclosed in the space inside the frame 30 is a pressure lower than the atmospheric pressure. The gas 80 is sealed at room temperature, and when the IC 20 is energized, the temperature of the IC 20 rises to about 70 ° C. Therefore, the temperature of the gas 80 also rises to about 70 ° C., the pressure of the gas 80 rises, and the pressure of the gas 80 also rises due to the effect of volume expansion due to the temperature rise of the liquid refrigerant 70. However, the pressure of the gas at the time of sealing is regulated so that the pressure in the internal space of the frame 30 at this time is lower than the atmospheric pressure. The gas pressure at the time of sealing is, for example, 532 Torr (= 760 × 0.7) with respect to the atmospheric pressure (760 Torr).
[0021]
If the gas pressure at the time of sealing is equivalent to atmospheric pressure, when the IC 20 is energized, the internal pressure of the frame 30 becomes higher than the atmospheric pressure, and there is a problem of leakage of the gas 80 or the liquid refrigerant 70 sealed inside. Although it occurs, by defining the pressure of the gas at the time of sealing so that the pressure in the internal space of the frame 30 when the IC 20 is energized is lower than the atmospheric pressure, such a leakage problem does not occur. .
[0022]
FIG. 2 is a cross-sectional view of the module showing a state before the liquid refrigerant is injected into the frame in the method for sealing the liquid refrigerant into the module according to the embodiment of the present invention.
[0023]
A plurality of ICs 20 are connected and fixed on the ceramic wiring substrate 10 by connecting parts 22 such as solder. A frame-shaped frame 30 is joined to the outer peripheral portion of the surface of the ceramic wiring substrate 10 on which the IC is mounted by solder 32.
[0024]
The cool-down component 60 is fixed to the upper part of the IC 20, and the cool-down component 62 is incorporated on the cool-down component 60. Further, the seal member 50 is engaged with the groove of the flange portion 34 of the frame 30.
[0025]
FIG. 3 is a cross-sectional view of the module showing a state in which the liquid refrigerant is injected into the frame in the method for sealing the liquid refrigerant into the module according to the embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 2 denote the same components.
[0026]
A predetermined amount of liquid refrigerant 70 is injected into the space inside the frame 30 using a dispenser 90.
[0027]
Here, since the liquid refrigerant 70 can be injected from the opening above the frame 30 and having substantially the same size as the wiring board 10, the liquid refrigerant can be supplied by a simple operation. As a method for injecting the liquid refrigerant into the module, a method of providing an injection port is conceivable. However, since it is necessary to provide an injection port on the side wall or the like of the module, the structure of the module becomes complicated.
[0028]
On the other hand, in the present method in which the liquid refrigerant is injected with the upper portion of the frame being opened largely, a special inlet is not required and the structure is simplified.
[0029]
As shown in FIG. 3, in the state of the module in which the liquid refrigerant is simply injected into the internal space of the frame, for example, the gap between the wiring board 10 and the IC 20 indicated by the arrow A, or the cooling as indicated by the arrow B Although air bubbles remain in the gap between the component 60 and the cooling component 62, these air bubbles are removed by a method described later.
[0030]
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state where a module in which a liquid refrigerant is injected into a frame is installed in a chamber in a method for sealing a liquid refrigerant into a module according to an embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 2 denote the same components.
[0031]
The chamber 100 forms a sealed space. A vacuum pump 110 is connected to the chamber 100 so that the internal space of the chamber 100 can be evacuated. As the vacuum pump 110, for example, an oil rotary vacuum pump can be used, and the internal space of the chamber 100 can be evacuated to a pressure of 0.2 Torr in about 1 minute.
[0032]
In addition, a nitrogen cylinder 120 that is an inert gas is connected to the chamber 100 via a valve 122, and nitrogen gas can be introduced while monitoring the internal pressure of the chamber 100.
[0033]
On the mounting base 130 fixed inside the chamber 100, the module into which the liquid refrigerant is injected is positioned and placed inside the frame shown in FIG. A vertical mechanism 140 is attached to the upper portion of the chamber 100. The holding part 142 of the vertical mechanism 140 is supported in the chamber 100 through the bellows 144 so as to be movable up and down. The holding part 142 holds the cooling structure 40 at a predetermined position above the module by the cooling structure attaching part 146.
[0034]
In this state, the vacuum pump 110 is operated, and the inside of the chamber 100 is evacuated to a vacuum state of, for example, 0.2 Torr, so that the clearance between the wiring board 10 and the IC 20 and the cooling component 60 and cooling are allowed to cool. Air bubbles remaining in the gap between the parts 62 are removed.
[0035]
Thereafter, the valve 122 is opened, and nitrogen gas is introduced into the chamber 100 from the nitrogen gas cylinder 120. At this time, the pressure inside the chamber 100 is monitored, and nitrogen gas is introduced until the pressure is lower than atmospheric pressure, for example, 532 Torr. At this point, the valve 122 is once closed and the introduction of nitrogen gas is stopped. The inside of the chamber 100 is in a nitrogen gas atmosphere because nitrogen gas is introduced after being evacuated. In this state, the vertical mechanism 140 is operated, the cooling structure 40 is lowered, and is placed on the frame 30. Here, as described above, the cooling structure 40 and the frame 30 are respectively positioned in the chamber 100, and the flange portion 48 of the cooling structure 40 and the flange portion 34 of the frame 30 are interposed via the seal member 50. Face each other. In the module space surrounded by the cooling structure 40 and the frame 30, the liquid refrigerant 70 and nitrogen gas exist, and the pressure of the nitrogen gas is 532 Torr.
[0036]
With the up-and-down mechanism 140, with the cooling structure 40 placed on the frame 30, the valve 122 is opened again, nitrogen gas is introduced, and the chamber 100 is returned to atmospheric pressure. Since the pressure of the nitrogen gas in the space of the module surrounded by the cooling structure 40 and the frame 30 is 532 Torr and the external space becomes atmospheric pressure, the cooling structure 40 comes into close contact with the frame 30 due to this pressure difference. .
[0037]
If this pressure difference is too large, a considerable stress is applied to the electronic circuit components in the module. However, if the pressure difference is about 228 Torr (= 760 Torr−532 Torr), there is no influence of the stress on the module. In addition, the liquid refrigerant and nitrogen gas sealing work in the module is performed at room temperature, whereas when the electronic circuit components are energized and the electronic calculator is operated, the liquid refrigerant in the module is not sealed. The temperature rises to about 70 ° C. Accordingly, the temperature of the nitrogen gas also rises, and the internal pressure also rises due to the influence of the volume expansion of the nitrogen gas and the volume expansion of the liquid refrigerant. However, by setting the pressure at the time of encapsulation to 532 Torr, the internal pressure of the module can be kept lower than the atmospheric pressure even when the electronic circuit component is energized, and leakage from the inside of the module can be prevented. In addition, the gas pressure at the time of enclosure can be suitably changed according to the volume of module internal space, and the temperature inside the module at the time of electronic circuit operation | movement.
[0038]
Thereafter, the module is taken out of the chamber 100, and it is confirmed by lifting the cooling structure 40 manually whether the cooling structure 40 and the sealing member 50 such as an O-ring are secured.
[0039]
Further, if the airtightness is maintained even after the above-described operation is performed after a predetermined time has elapsed, the flange portion 48 of the cooling structure 40 and the flange portion 34 of the frame 30 are connected to each other as shown in FIG. The screw 52 is fastened and the operation is finished. If pressure leaks due to scratches on the O-ring or the like, the cooling structure 40 can be easily removed when the cooling structure 40 is lifted. Can also be confirmed.
[0040]
Next, a series of sequences of the liquid refrigerant sealing method in the module according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 5 is a flowchart showing the first half of the sequence of the method of sealing liquid refrigerant in the module according to the embodiment of the present invention, and FIG. 6 shows the flow into the module according to the embodiment of the present invention. FIG. 7 is a flowchart showing the latter half of the sequence of the liquid refrigerant sealing method, and FIG. 7 is a diagram showing the flowcharts shown in FIGS. 5 and 6 in relation to pressure and time (step). 5 and 6, the same reference numerals as those in FIGS. 1 and 4 represent the same components.
[0041]
5 and 7, first, a module and a cooling component are prepared. As shown in FIG. 5 (a), the module has an IC 20 connected and fixed on the ceramic wiring substrate 10 by a connecting portion 22, and a cooling component 60 is fixed on the IC 20, and is mounted on the outer periphery thereof. The frame 30 is constituted by joining with solder 32. A cooling structure is separately prepared as a part of the module. As the cooling parts, fin-like cooling parts are prepared.
[0042]
In step 200, the cooling component is incorporated into the module. As shown in FIG. 5B, this incorporation is performed by placing a cooling component 62 on the cooling component 60 on the IC 20 side. Dozens of ICs 20 are fixed on the ceramic wiring substrate 10, and the cooling component 62 is placed on each cooling component 60. A seal member 50 such as an O-ring is inserted into an annular groove formed in the flange portion 34 of the frame 30.
[0043]
Next, a liquid refrigerant is prepared, and the liquid refrigerant is quantified by the dispenser 90. In step 202, as shown in FIG. 5C, the dispenser 90 injects a predetermined amount of oil, which is a liquid refrigerant, into the module. At the same time, the liquid refrigerant is dripped onto the upper surface of the cooling component 62 at predetermined intervals, and oil potting is performed. As will be described later, the potted oil spreads in the gap between the cooling structure 62 and the cooling structure 40 when the cooling structure 40 is placed in close contact with the cooling structure 62 and is cooled from the cooling structure 62. Heat transfer to the structure 40 is improved.
[0044]
The operations in steps 200 and 202 described above are performed outside the chamber apparatus.
[0045]
Next, jig mounting and setting in the apparatus are performed, and on the mounting base 130 fixed inside the chamber 100, the module into which the liquid refrigerant is injected is positioned and placed on the mounting base 130 in step 202. Is done. The cooling structure 40 is held at a predetermined position above the module by the holding portion 142 of the vertical mechanism 140 at the top of the chamber 100.
[0046]
In step 204, bubbles are removed between members by evacuation. The chamber 100 operates the vacuum pump 110 while being cut off from the outside air, and exhausts the atmosphere inside the chamber 100.
[0047]
As shown in FIG. 7, the pressure inside the chamber 100 is the body pressure P0 at time T0, but by evacuating with a vacuum pump, the pressure inside the chamber 100 becomes P1 at time T1. . When the pressure P1 is 0.2 Torr, although depending on the internal volume of the chamber 100, the time T1 is a short time of about 1 minute. As the pressure in the chamber 100 decreases, bubbles remaining in the gap between the wiring substrate 10 and the IC 20 and in the gap between the cool cooling component 60 and the cool cooling component 62 are gradually removed. After the internal pressure reaches P1, the pressure is maintained until time T2 while maintaining the pressure, and the removal of bubbles between the members is made perfect. Here, the time (T2-T1) for maintaining the pressure P1 is about 1 minute.
[0048]
Next, in FIG. 6 and FIG. 7, which are the flows following FIG. 5, in step 206, introduction of inert gas and sealing pressure control are performed. As shown in FIG. 5E, nitrogen gas, which is an inert gas, is introduced into the chamber 100 from the inert gas cylinder 120.
[0049]
As shown in FIG. 7, the introduction of the inert gas starts at time T2, is performed until the pressure inside the chamber changes from P1 to the sealing pressure P2, and is completed at time T3. Here, the sealing pressure P2 is 532 Torr, and the time required for returning the sealing pressure (T3-T2) is several seconds.
[0050]
Next, in step 208, the jacket as the cooling structure is lowered by the vertical mechanism, and the module is sealed. As shown in FIG. 6 (f), the vertical mechanism 140 is operated to lower the cooling structure 40 and to be placed on the frame 30.
[0051]
The time required for lowering the jacket (T4-T3) is about 1 minute. Since the cooling structure 40 and the frame 30 are respectively positioned in the chamber 100, in order for the flange portion 48 of the cooling structure 40 and the flange portion 34 of the frame 30 to face each other via the seal member 50, simply Since the cooling mechanism 40 only needs to be lowered by a predetermined distance by the vertical mechanism 140, the work can be performed in a short time.
[0052]
In step 210, an inert gas is introduced into the chamber and returned to atmospheric pressure. This is because, as shown in FIG. 6 (f), with the cooling structure 40 placed on the frame 30, nitrogen gas is introduced from the nitrogen gas cylinder 120 and the chamber 100 is returned to atmospheric pressure. Done. The return to atmospheric pressure ends at time T5.
[0053]
The cooling structure 40 is in close contact with the frame 30 due to a pressure difference between the pressure in the module space (532 Torr) and the pressure in the external space (atmospheric pressure).
[0054]
The operations in steps 240, 206, 208 and 210 described above are performed in the chamber apparatus.
[0055]
Next, in step 212, the module is removed from the chamber 100 and the jig is removed.
[0056]
Further, in step 214, a leak check for sealing the module is performed. The leak check is for confirming whether the airtightness of the cooling structure 40 and the sealing member 50 such as an O-ring is secured, and is performed by lifting the cooling structure 40 manually.
[0057]
Furthermore, in step 216, if airtightness is maintained even if the cooling structure is lifted manually after a certain time has elapsed, as shown in FIG. The final screw 52 is fastened between the flange portion 48 and the flange portion 34 of the frame 30 to complete the operation.
[0058]
The operations in steps 212, 214 and 216 are operations outside the chamber apparatus.
[0059]
Complex operations such as installation of cooling parts, liquid refrigerant injection, and screw fastening are all performed outside the apparatus, and can be sealed at low cost in terms of equipment. If a method of injecting liquid refrigerant from the sealing port and then sealing this sealing port is adopted, it is necessary to perform operations such as liquid coolant injection and screw fastening in a chamber apparatus maintained at a predetermined pressure. It takes time and work time, and equipment for automatically injecting the liquid refrigerant and sealing the sealing port is also necessary, which increases the size and complexity of the equipment. This problem is solved.
[0060]
According to the present embodiment, bubbles between members generated when liquid refrigerant is injected are removed by vacuum exhaust, and liquid refrigerant without leaving bubbles can be sealed, thereby preventing deterioration of the cooling performance of the module due to bubbles. it can.
[0061]
Further, by sealing the cap so as to give a pressure difference between the inside and outside of the module, the airtightness of the module can be easily confirmed while assembling.
[0062]
Furthermore, by providing a gas layer in a part of the module without being filled with the liquid refrigerant, a gas is generated against the volume expansion of the liquid refrigerant inside the module due to the temperature rise of the liquid refrigerant during the operation of the electronic circuit component. Since the layer acts as a damper, it is possible to relieve stress on the electronic circuit component due to an increase in the internal pressure of the module.
[0063]
In addition, the pressure of the gas inside the module is set to be below atmospheric pressure even when the pressure of the gas rises due to the temperature rise during operation of the electronic circuit components. Can prevent leakage from the inside.
[0064]
In addition, since the jacket made of the cooling structure is sealed to the frame via the seal member, the inlet for injecting the liquid refrigerant can be eliminated. As a result, complicated operations such as installation of a cooling part, injection of liquid refrigerant, and screw fastening are all performed outside the apparatus, and sealing can be performed at low cost in terms of equipment.
[0065]
【The invention's effect】
According to the present invention, in the method for sealing a liquid refrigerant into the module, it is possible to reliably fill the liquid refrigerant without causing bubbles to be caught in the gaps in the module.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a module sealed with a liquid refrigerant by a method for sealing a liquid refrigerant into a module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the module showing a state before the liquid refrigerant is injected into the frame in the method for sealing the liquid refrigerant into the module according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the module showing a state in which the liquid refrigerant is injected into the frame in the method for sealing the liquid refrigerant into the module according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state where a module in which a liquid refrigerant is injected into a frame is installed in a chamber in the method for sealing a liquid refrigerant into a module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart showing a first half of a sequence of a method for sealing a liquid refrigerant into a module according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart showing the latter half of the sequence of the method for sealing the liquid refrigerant into the module according to the embodiment of the present invention.
7 is a diagram showing the flow charts shown in FIGS. 5 and 6 in relation to pressure and time (steps). FIG.
[Explanation of symbols]
10 ... Ceramic wiring board
20 ... IC
22 ... Junction
30 ... Frame
32 ... Solder
34, 48 ... Flange
40 ... Cooling structure
42 ... Cooling passage
44 ... Cooling water inlet
46 ... Cooling water outlet
50. Sealing member
52 ... Bolt
60, 62 ... Cooling parts
70: Liquid refrigerant
80 ... Gas
90 ... dispenser
100 ... Chamber
110 ... Vacuum pump
120 ... Nitrogen gas cylinder
122 ... Valve
130 ... Mounting base
140: Vertical mechanism
142 ... holding part
144 ... Bellows
146 ... Cooling structure mounting portion

Claims

Liquid refrigerant is injected into the open module at the top containing electronic circuit components,
The module is housed in a sealed chamber, the pressure in the chamber is reduced to the first pressure,
Thereafter, an inert gas is introduced into the chamber, and the lid is placed on the upper part of the module in a state where the internal pressure of the chamber is an intermediate pressure between the atmospheric pressure and the first pressure,
Thereafter, the pressure inside the chamber is further returned to atmospheric pressure, and the liquid refrigerant is sealed in the module, and the liquid refrigerant is sealed in the module.

In the sealing method of the liquid refrigerant in the module according to claim 1,
The intermediate pressure is set so that the pressure in the module becomes equal to or lower than the atmospheric pressure when the electronic circuit component housed in the module operates and the temperature of the liquid refrigerant in the module rises. A method for sealing a liquid refrigerant in a module.