JPH01204458A - 集積回路の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 プリント板に実装された集積回路を流動性冷媒によって
冷却するようにした集積回路の冷却装置に関し、 流路内の温度勾配を小さくすることを目的とし、プリン
ト板に実装した複数の集積回路のそれぞれに伝熱板を設
け、第１流動性冷媒を用いた第１冷却部材によって伝熱
板を冷却すると共に、第２流動性冷媒を用いた第２冷却
部材によって第１冷却部材を冷却するように構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、集積回路の冷却装置に関し、特に、プリント
板に実装された集積回路を流動性冷媒によって冷却する
ようにした集積回路の冷却装置に関するものである。

［従来の技術］ 集積回路を冷却する従来例としては、特開昭６０−１６
０１４９．６０−１６０１５０．６０−１６０１５０号
公報等によって各種提案されている。

例えば、上述の特開昭６０−１６０１５０号公報に開示
された従来方式では、プリント板に実装された集積回路
に伝熱板を設け、冷媒を通した冷却板によってその伝熱
板を冷却する。このとき、直列噴流方式によって冷媒を
供給することにより、小さな冷媒供給装置で大きな流量
を確保できる効果がある。

〔発明が解決しようとする課題］ ところで、上述した従来方式にあっては、直列噴流方式
によって冷媒の供給を行なうために、流路の上流側と下
流側とで温度勾配を生じるという問題点があった。

そのため、流路の上流側に配置された集積回路の冷却効
率に比べて、流路の下流側に配置された集積回路の冷却
効率が悪くなる。また、下流側に着目して温度制御を行
なうと上流側の凝結等のおそれがあり、装置全体の信頼
性、耐久性にも影響を及ぼすことになる。

本発明は、このような点にかんがみて創作されたもので
あり、流路内の温度勾配を小さくすることができる集積
回路の冷却装置を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の集積回路の冷却装置は、プリント板に実装した
複数の集積回路のそれぞれに伝熱板を設け、第１流動性
冷媒を用いた第１冷却部材によって伝熱板を冷却すると
共に、第２流動性冷媒を用いた第２冷却部材によって第
１冷却部材を冷却する。

〔作　用］ 第１流動性媒体を用いた第１冷却部材によって、集積回
路のそれぞれに設けた伝熱板の冷却を行なう。また、第
２流動性冷媒を用いた第２冷却部材によってその第１冷
却部材の冷却を行なう。

本発明にあっては、第１冷却部材を別の第２冷却部材に
よって冷却することにより、流路内の温度勾配を小さく
することができる。

〔実施例〕

以下、図面に基づいて本発明の実施例について詳細に説
明する。

第１図は本発明の一実施例の側断面図、第２図（イ）は
第１図のＥ−Ｅからみた断面図、第３図は実施例の集積
回路の冷却装置の全体構成図である。

第１図および第２図（イ）において、プリント板３１上
に配置された集積回路３３は、リード３２によってプリ
ント板３１の導体と配線されている。集積回路３３内で
はポンディングワイヤ３５によって半導体素子３４と他
の素子との配線が行なわれる。

また、半導体素子３４と伝熱板３６とはソルダリング等
により接合接触しており、この伝熱板３６と伝熱板３７
とは可変形性の伝熱体３８によって固着されている。

冷却ヘッダａｌｌには集積回路３３（あるいは半導体素
子３４）の個数に対応した冷媒導入用の孔が設けられて
おり、その孔にはベローズ３９の一端が固着され、ベロ
ーズ３９の他端は上述の伝熱板３７で塞がれている。

冷却ヘッダａｌｌの内部には冷却ヘッダｂ１２が設けら
れている。冷却へラダｂ１２の内部には冷媒Ｂ２２が、
冷却ヘッダｂ１２を除く冷却ヘッダａｌｌの内部には冷
媒Ａ２１が封入されている。

尚、冷媒Ａ２１の流れの方向を点線の矢印ｆで、冷媒Ｂ
２２の流れの方向を実線の矢印ｒで表した。

半導体素子３４で発生した熱は、伝熱板３６゜伝熱体３
８を介して伝熱板３７に伝えられる。この伝熱板３７は
、冷却ヘッダａｌｌ内の冷媒Ａ２１に接触しているため
冷却される。また、伝熱板３７の冷却に使用された冷媒
Ａ２１は、冷却ヘッダａｌｌの下流側の別の伝熱板３７
の冷却にも使用°きれるため、冷媒Ａ２１の温度は下流
になる程上昇することになる。

また、上述の各伝熱板の冷却と並行して、冷媒Ａ２１の
流れと対向する方向（上述の冷却ヘッダａｌｌの下流か
ら上流の方向）に冷却ヘッダｂ１２内の冷媒Ｂ２２を供
給するようにする。これによって、温度が上昇した下流
側の冷媒Ａ２１を冷却ヘッダｂ１２によって冷却するこ
とができる。

また、このとき下流側の熱が上流側に伝えられるため、
冷却ヘッダａｌｌ内の冷媒Ａ２１の温度を均一に保つこ
とが可能となる。

従って、各集積回路３３の冷却効率を一定にすることが
でき、また、流路内の温度勾配が小さいことによって、
プリント板３１を含む装置全体の信頼性、耐久性を上げ
ることができる。

第３図は、本発明の一実施例の具体的な構成を示す。

図において、プリント板３１上には８個の集積回路３３
が実装されており、この集積回路３３を冷却ヘッダａｌ
ｌによって冷却する。冷却ヘッダａｌｌには、内部に冷
媒Ａ２１を供給するための供給装置４１が接続されてお
り、各集積回路３３の冷却に供された冷媒Ａ２１はこの
供給装置４１に取り込まれる。

また、冷却ヘッダａｌｌ内部には、２系統の冷却へラダ
ｂ１２が設けられており、一方系統の冷却へラダｂ１２
によって冷却ヘッダａｌｌの上流側が冷却され、他方系
統の冷却ヘッダｂ１２によって冷却ヘッダａｌｌの下流
側が冷却される。冷却ヘッダｂ１２には、冷却へラダｂ
１２内部に冷媒Ｂ２２を供給するための供給装置４２が
接続されており、供給装置４２から供給された冷媒Ｂ２
２は再度供給装置４２に取り込まれる。供給装置４１．
４２では、取り込まれた冷媒Ａ２１あるいは冷媒Ｂ２２
を冷却して、再度冷却ヘッダａｌｌあるいは冷却へラダ
ｂ１２に供給する。

伝熱板３７は、熱伝導性の良好な材料、例えば銅又は銅
合金で作られる。伝熱体３８は、バインダとフィラーと
から成り、例えばバインダとしてはシリコン系ゴムを用
いることができ、フィラーとしてはアルミナ等の酸化金
属を用いることができる。伝熱板３６は、半導体素子３
４と熱膨張率が近似する材料で作られる。例えば、半導
体素子３４がシリコンやＧ　ａ　Ａ　ｓで作られる場合
、伝熱板３６はＭｏまたはＭｏ／Ｃｕ複合材等で作るこ
とができる。ベローズ３９としては、成形ベローズや溶
接ベローズ、電着メツキ・ベローズ、テフロン製ベロー
ズなどを用いることができる。ベローズの代わりにダイ
ヤフラムを用いることもできる。

また、冷媒Ａ２１．冷媒Ｂ２２としては、水やフルオロ
カーボン液、あるいは高熱伝導性ガス（窒素ガス、ヘリ
ウムガス等）を用いることができる。

なお、上述した本発明の実施例にあっては、冷却ヘッダ
ａｌｌ内に冷却ヘッダｂ１２を設けたが、第２図（ロ）
に示すように、冷却ヘッダａｌｌと冷却へラダｂ１２と
を１つの構造体で構成し、内部を区分するようにしても
よい。

また、実施例では、冷媒Ａ２１の供給系と冷媒Ｂ２２の
供給系とを別々に構成したが、２つの冷媒を同一のもの
とし、１つの供給装置から流路を分けて供給するように
してもよい。

〔発明の効果］ 上述したように、本発明によれば、第１冷却部材を別の
第２冷却部材によって冷却することにより、流路内の温
度勾配を小さくすることができるので、実用的には極め
て有用である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の側断面図、第２図は本発明
の一実施例の冷却部材の断面図、第３図は本発明の一実
施例の全体構成図である。 図において、 １１．１２は冷却ヘッダ、 ２１．２２は冷媒、 ３１はプリント板、 ３２はリード、 ３３は集積回路、 ３４は半導体素子、 ３５はボンディングワイヤ、 ３６．３７は伝熱板、 ３８は伝熱体、 ３９はベローズ、 ４１．４２は供給装置である。 賢遭例−側ＩＩｆｒ面図 第１図 （イ）　　　　　　　　　　　　　　　（ロ）（厄例の
濠卯部打ｎ所ωｍ 第２図 ９ζ方缶２イ列の／トイ本イ１♀ＥＸｙ匹］第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）プリント板に実装した複数の集積回路のそれぞれ
   に伝熱板を設け、第１流動性冷媒を用いた第１冷却部材
   によって前記伝熱板を冷却すると共に、第２流動性冷媒
   を用いた第２冷却部材によって前記第１冷却部材を冷却
   するように構成したことを特徴とする集積回路の冷却装
   置。