JPH01230260A - 半導体パッケージの冷却構造 - 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〕 各種電子機器に広く使用されるプリント板に実装した半
導体パッケージの冷却構造に関し、半導体パッケージの
入出力ピンに外圧が掛からない構造と高い冷却性能を有
し、且つ確実にプリント基板と接続することを目的とし
、 半導体パッケージを冷却する液路を形成して冷却板を設
け、上記半導体パッケージを該冷却板に密着させる締着
孔を配した冷却モジュールの本体と、該半導体パッケー
ジを保持する保持部を形成して、任意の位置に雌ネジを
穿設した保持部材と、該半導体パッケージの入出力ピン
と接触するコンタクト部を設けたソケットとからなり、
上記保持部材の該保持部に上記半導体パッケージを挿入
して保持し、該半導体パッケージの各該入出力ビンにソ
ケットを嵌入して、その状態で基板のパッドと該ソケッ
トを半田により結合し、ボルトを介して該本体に該保持
部材を締着することにより、該冷却板に該半導体パッケ
ージの上面を密着して、咳液路に冷却液を循環させるこ
とにより該半導体パッケージを冷却するように構成する
。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、各種電子機器に広く使用されるプリント板に
実装した半導体パッケージの冷却構造に関する。

最近特に、大型電算機等に装着されるプリント板は大型
化と電子部品の高密度実装されているが、一方ではプリ
ント板に実装される半導体パッケージ（以下ＬＳｉと略
称する）は更に高密度集積化されて発熱量が増大し、そ
のＬＳｔの冷却性能に対する要求も大変厳しいものとな
っている。

そのため、冷却効率の高い液体により冷却する方法が使
用されているが、冷却構体の構造によりその弾性圧、お
よび冷却水の水圧等がＬＳｉの入出力ビンに掛かるので
、その外圧が発生しない構造で且つ、高い冷却性能を有
し、確実にプリント基板と接続することができる半導体
パッケージの冷却構造が要求されている。

〔従来の技術〕

従来使用されている半導体パッケージの冷却構造は、例
えば第４図に示すようにプリント板１に実装された各Ｌ
Ｓｉ２と対向する位置に、その基板１−２と対向した開
口部３−１ａを有する冷却室３−１を配設して、隣接す
る冷却室３−１　との間に隔壁３−１ｂを設けた冷却モ
ジュールの本体３を成形している。また、本体３の両端
に配設した冷却室３−１に冷却液を循環させるパイプ３
−３を設けて、それぞれの冷却室３−１にＬ字形のパイ
プ３−２の先端を開口部３−１８から外部に突出させて
状態で隔壁３−１ｂに固定する。その各開口部３−１ａ
に、熱伝導性の優れた金属１例えば銅合金よりなる冷却
板４−３を弾性を有する伸縮自在な３例えばベローズ４
−１の一方に配設した冷却構体４のフランジ４−２を固
着してそれぞれの開口部３−１ａを密封するように構成
している。

そして、基板１−２の図示していない接続パッドに入出
力ピン２−１を半田付けして実装した各ＬＳｉ２の上面
に、冷却構体４の冷却板４−３外面が圧接するように上
記冷却モジールを押し付けて、ベローズ４−１の弾性に
より実装高さの異なる各ＬＳｉ２と各冷却板４−３を密
着させ、図示しないポンプにより冷却液をパイプ３−３
から冷却室３−１内に圧送する。それにより、冷却液は
２点鎖線で示すようにＬＳｉ２により加熱された冷却構
体４の冷却板４−３の内面に当たり、その冷却板４−３
の熱を吸収することによりＬＳｉ２を冷却して隣接する
冷却構体４に圧送され、順次冷却構体４で上記作動をお
こなってプリント板１の各ＬＳｔ２を冷却するように構
成されている。

〔発明が解決しようとする問題点３ 以上説明した従来の冷却構造で問題となるのは、冷却構
体の冷却板の外面をＬＳｉ上面に密着させて、各冷却室
に設けたパイプより冷却液を冷却板の外面に噴出させて
そのＬＳｉを冷却し、その冷却液は冷却構体の内部を流
れて隣接する冷却室に順次圧送されているため、ベロー
ズの弾性圧や、冷却水の水圧をＬＳｉの入出力ピンの半
田付は部にて支えるようになっており、その半田付は部
にクリープ破壊、あるいは疲労破壊が発生するという問
題が生じている。

本発明は上記ような問題点に鑑み、半導体パッケージの
入出力ピンに外圧が掛からない構造と高い冷却性能を有
し、且つ確実にプリント基板と接続することができる半
導体パッケージの冷却構造の提供を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図の側断面図で示すように冷却液が循環する液路１
２−２を形成して冷却板１２−１を設け、その冷動板１
２−１へＬＳｉ２を密着させる複数個の締着孔１２−３
を配設した冷却モジュールの本体１２と、第２図に示す
ようにＬＳｉ２を保持する保持部１３−１を中央に設け
て、その周囲の任意の位置に雌ネジ１３−２を穿設した
保持部材１３と、第３図に示すようにＬＳｉ２の入出力
ピン２−１と接触するコンタクト部１４−１を配したソ
ケット１４とからなり、上記保持部材１３の保持部１３
−１にＬＳｉ２を挿入して保持し、そのＬＳｉ２の各入
出力ピン２−１にソケット１４を嵌入してその状態で基
板１−１のパッドとソケット１４を半田１６により結合
し、本体１２の締着孔１２−３から保持部材１３の雌ネ
ジ１３−２にボルト１５を螺入することにより、本体１
２の冷却板１２−１にＬＳｉ２上面の伝熱部を密着して
、液路１２−２に冷却液を循環させることによりＬＳｉ
２を冷却するように構成される。

〔作　用〕

本発明では、プリント板１に実装したＬＳｉ２の上部に
冷却板１２−１が近接しか状態で本体１２を配設して、
ボルト１５により保持部材１３を締着することにより、
ＬＳｉ２の入出力ピン２−１を基板１−１に結合したソ
ケット１４のコンタクト部１４−１を摺動させて、ＬＳ
ｔ２の伝熱部が本体１２の冷却板１２−１に密着してい
るため、ＬＳｉ２の冷却効率が高くなるともに実装した
ＬＳｉ２の高さの差が吸収され、且つ冷却液等による外
力は入出力ピン２−１とソケット１４との摺動により吸
収されて確実にプリント基板と接続することが可能とな
る。

〔実　施　例〕

以下第１図乃至第３図について本発明の詳細な説明する
。

第１図は本実施例による半導体パッケージの冷却構造を
示す断面図、第２図は本実施例による半導体パッケージ
の保持部材を示す斜視図、第３図は本実施例のソケット
を示す断面図、第４図は本実施例の組立方法の側断面図
を示し、図中において、第４図と同一部材には同一記号
が付しであるが、その他の１２は半導体パッケージを冷
却する冷却モジュールの本体、１３は半導体パッケージ
を保持して本体に密着させる保持部材、１４は半導体パ
ッケージの入出力ピンと基板のパッドとを接続するソケ
ット、１５は保持部材を本体に締着するボルトである。

本体１２は、第１図の側断面図で示すように熱伝導率の
高い金属２例えば銅合金よりなる厚板に、冷却液が循環
する液路１２−２を形成して一方側に冷却板１２−１を
配し、その冷却板１２−１へＬＳｉ２を密着させるため
の貫通した複数個の締着孔１２−３を、液路１２−２か
ら冷却液が漏洩市内ように配設したものである。

保持部材１３は、第２図の斜視図に示すように中央にＬ
Ｓｉ２の外形が遊合する方形で、ＬＳｉ２を挿入した時
にＬＳｉ２の図示していない伝熱板が突出する深さの保
持部１３−１を中央に設けて、その周囲の任意の位置１
例えば各町に雌ネジ１３−２を穿設した絶縁材料より形
成したものである。

ソケット１４は、第３図に示すようにＬＳｉ２の底面に
配列された入出力ピン２−１の外周と接触する弾性を備
えたコンタクト部１４−１を配し、接触抵抗を少なくす
るために必要により金メツキを全表面に施したものであ
る。

ボルト１５は、冷却モジュールの本体１２を貫通させて
保持部材１３の雌ネジ１３−２に螺入できる汎用の小ネ
ジである。

上記部材を使用した半導体パッケージの冷却構造は、第
２図に示す上記保持部材１３の保持部１３−１にＬＳｉ
２を挿入して保持し、第３図に示すように挿入したＬＳ
ｉ２の各入出力ピン２−１にソケット１４を嵌入して、
その状態で第１図に示すように基板１−１の図示してい
ないパッドとソケット１４を半田１６により結合してプ
リント板１を形成する。

そして、基板１−１に実装したＬＳｉ２の上部に上記本
体１２の冷却板１２−１が近接した状態で配設し、本体
１２の締着孔１２−３から保持部材１３の雌ネジ１３−
２にボルト１５を螺入して締着することにより、保持部
材１３が冷却板１２−１に近づくと同時にＬＳｉ２の入
出力ピン２−１が基板１−１に結合したソケット１４の
コンタクト部１４−１を摺動し、ＬＳｉ２の前記伝熱部
が本体１２の冷却板１２−１に密着するように構成して
いる。

その結果、ＬＳｉ２の伝熱部が本体１２の冷却板１２−
１に密着するのでＬＳｉ２の冷却効率が高くなるともに
、冷却液等による外力は入出力ビン２−１とソケット１
４との摺動により吸収されて確実にプリント基板と接続
することができる。

以上、図示実施例に基づき説明したが、本発明は上記実
施例の態様のみに限定されるものでなく、例えばＬＳｉ
を保持部材で締着した冷却板の液路側に冷却効果を向上
させる複数枚のフィンを冷却液の流れと平行に配設して
もよく、また、保持部材の雌ネジ部を一方の対角である
２箇所に設け、２本のボルトで冷却モジュールの冷却板
に締着しても良い。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように本発明によれば極めて簡
単な構成で、半導体パッケージの入出力ビンに外圧が掛
からずに高い冷却性能を有し、且つ確実にプリント基板
と接続することができる等の利点があり、著しい経済的
及び、信頼性向上の効果が期待できる半導体パッケージ
の冷却構造を提供することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例による半導体パフケージの冷
却構造を示す断面図、 第２図は本実施例による半導体パンケージの保持部材を
示す断面図、 第３図は本実施例のソケットを示す断面図、第４図は従
来の半導体パッケージの冷却構造を示す側断面図である
。 図において、 １はプリント板、 １−１は基板、 ２はｔ、ｓｉ。 ２−１は入出力ビン、　　２−２は伝熱板、１２は本体
、 １２−１は冷却板、　　　　１２−２は液路、１２−３
は締着孔、 １３は保持部材、 １３−１は保持部、　　　　　１３−２は雌ネジ、１４
はソケット、 １５はボルト、 １６は半田、 を示す。 う ／ＩＦ＃ＥＪ河−情Ｃ刈鰺夕づｌ；ハ苧Ａ１８トハー、
大、ジ＋、＞４即イ鼻遺告木す迷牟φｂ図第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　半導体パッケージ（２）を冷却する液路（１２−２）
   を形成して冷却板（１２−１）を設け、上記半導体パッ
   ケージ（２）を該冷却板（１２−１）に密着させる締着
   孔（１２−３）を配した冷却モジュールの本体（１２）
   と、該半導体パッケージ（２）を保持する保持部（１３
   −１）を形成して、任意の位置に雌ネジ（１３−２）を
   穿設した保持部材（１３）と、 該半導体パッケージ（２）の入出力ピン（２−１）と接
   触するコンタクト部（１４−１）を設けたソケット（１
   ４）とからなり、 上記保持部材（１３）の該保持部（１３−１）に上記半
   導体パッケージ（２）を挿入して保持し、該半導体パッ
   ケージ（２）の各該入出力ピン（２−１）にソケット（
   １４）を嵌入して、その状態で基板（１−１）のパッド
   と該ソケット（１４）を半田（１６）により結合し、ボ
   ルト（１５）を介して該本体（１２）に該保持部材（１
   ３）を締着することにより、該冷却板（１２−１）に該
   半導体パッケージ（２）の上面を密着して、該液路（１
   ２−２）に冷却液を循環させることにより該半導体パッ
   ケージ（２）を冷却するように構成してなることを特徴
   とする半導体パッケージの冷却構造。