JPH012397A - 電子回路パッケ−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】 （産業上の利用分野） 本発明は、大型の情報処理装置算の電子機器に使用され
る電子回路パッケージの冷却構造に関する。

（従来技術） 従来、この種の冷却構造としては、集積回路素子を搭載
した配線基板を複数枚架内に収容し、冷却ファンによる
空気の強制対流を用いて冷却する方式が広く用いられて
いる。また近年、特に集積回路が大規模高集積化される
に従い、素子性能を最大限に発揮させ高性能の装置を実
現するため、架内の素子実装方法も大幅に高密度化され
るようになったことから、空気より熱容量の大きな水な
どの液体冷媒を集積回路素子の近傍に循環させかつ集積
回路素子のケースに金属製部品を接触させてその熱伝導
により冷媒に熱を伝え排熱する方法も用いられるように
なっている。

その−例を第３図に示して説明すれば、この構造はプリ
ント基板１３上に、上面にヒートスプレッダ−１５を設
けたＬＳ１１４を１Ｍ数搭載し、前記ヒートスプレッダ
−１５を上から押し付けて冷却する方式のものであって
、コールドプレートｌ６には複数の水路１７が設けられ
ており、この水路１７に冷媒を流し、ＬＳ１１４の温度
を低く保つようにしている。ここで、Ｌ　Ｓ　Ｉ　１２
の高さは、部品の寸法精度、取り付けのばらつきやプリ
ンｌ−１５＋Ｊｊのそり、うねり等により必ずしも一平
面上に揃うとは限らない。そこでコールドプレート′１
６の１，５１１４に押しつける面にサーマルペースト１
８をフィルム１９にて封じこめて、その柔かさを利用し
て高さのばらつきを吸収する構造にしている。コールド
プレート１６は回路パッケージの両面に設けられ、機械
的に固定されて押し付けることにより、フィルム１９お
よびサーマルペースト１８が変形し、ヒートスプレッダ
−１５に接触して放熱される。ＬＳ１１４にて発生した
熱はフィルム１９に伝わり、さらにサーマルペースト１
８を介してコールドプレート１６から水路１７を流れる
水に放熱される。

（発明が解決しようとする問題点） 上述した従来の冷却構造のうち第１番目に述べた強制空
冷方式のものは、近年の電子機器の発熱密度の増加に対
応するため大凧￥化が進んでいるが、それに伴ない冷却
ファンによる騒音が問題化しており、冷却能力は限界に
達していると考えられる。また第２番目に述べた伝導冷
却方式では、■、Ｓｔの高さのばらつきがある限度を超
えて第３図の例で述べたサーマルペーストのような材料
では吸収しきれなくなると、ＬＳＩとコールドプレート
との間の熱の伝わる糸路に伝熱特性の悪い空気が介在す
るため冷却能力が低下し、ＬＳＩの信頼性に悪影響を及
ぼす。このためコンピュータの記憶装置のように標準品
としてケースに収められて供給されかつ大きさも一種類
のみでない集積回路素子を多数使用して構成されるもの
に適用することは難かしいという欠点があった。

（問題点を解決するための手段） 本発明の冷却構造は、複数個の集積回路素子を搭載した
配線基板を複数枚収容する架と、両端に管を有する冷却
板およびこの冷却板複数枚と両端の管に二次冷媒を分配
する流路を形成するよう接合される少なくとも入口側、
出口側１本づつ計２本のヘッダから成る熱交換器とを有
し、前記架および熱交換器を、配線基板と冷却板とが一
定の間隔で交互に配列されるようケーシング内に固定し
、ケーシング内に絶縁性、不活性の一次冷媒を満たし、
集積回路素子で発生した熱が一次冷媒を介して冷却板に
伝わり、さらに冷却板内を伝導により伝わって二次冷媒
に排熱されるようにしたものである。

（実施例） 次に、本発明を、図面を参照して実施例につき説明する
。

第１図は本発明の１実施例に係る冷却構造の一部裁断し
て示した側面図である。この図において、ｌは集積回路
素子、２は集積回路素子１を複数個搭載した配線基板、
３は配線基板２を複数枚収容する架、４は配線基板２を
架３に位置決めして固定するためのカードガイドである
。５は冷却板で両端が管になっており、そこを二次冷媒
６が流れるようになっている。７は冷却板５の両端の管
に二次冷媒６を分配するためのヘッダであって、第２図
に示すようにここでは入口側と出口側の冷却板５の上下
で計４つあり、冷却板５の両端の管とはろう付けにより
接合されて二次冷媒流路を形成している。二次冷媒は入
口側ヘッダから冷却管に分配され、出口側ヘッダで集ま
って流出する。８は、配線基板２を収容した架３と、ヘ
ッダ７に冷却板５を取り付けた熱交換器９とを収容した
ケーシングであり、封止構造になっている。ｌＯは熱交
換器９をケーシング８に固定し、二次冷媒流路を外部と
接続させるための管の形状をしたジヨイントで、ケーシ
ング８の封止構造を保つようにケーケング８に取り付け
られている。また架３はケーシング８の内側に取り付け
たフレーム１１によリケーシングに固定されている。。

ケーシング８の中には、絶縁性、不活性の一次冷媒１２
を満たしである。この一次冷媒１２としては例えば３Ｍ
社の「フロリナート」等が適する。

次に、本発明の冷却構造における熱の伝達経路について
説明する。集積回路素子ｌで発生した熱は、一部は配線
基板２に伝わり、残りは直接、一次冷媒１２に伝達され
、伝導および対流により冷却板５へと伝わる。さらに冷
却板５内を伝導により熱伝導板両端の管へ伝わり、そこ
から二次冷媒６に排熱される。

このように冷却板を集積回路素子に直接接触させず、一
次冷媒を介して熱を伝える構造としたことにより、温度
上昇による熱応力が集積回路素子と配線基板との接続部
に悪影響を与えないほか、集積回路素子の取り付は高さ
や傾きのばらつきに冷却性能が影響されないので、従来
強制空冷がほとんどであったコンピュータの記憶装置な
ど標ｔｐ。

品としてゲースに収められて供給されかつ大きさも数種
類あるような多数の集積回路素子により構成される装置
を、騒音を生じさせずに冷却することができる。

（発明の効果） 以上発明したように本発明は、冷却板を集積回路素子に
直接接触させず一次冷媒を介して熱を伝える構造とする
ことにより、温度上昇による熱応力が集積回路素子と配
線基板との接続部に悪影響を与えないほか、集積回路素
子の取り付は高さや傾きのばらつきがある場合にも対応
できる。また冷媒を、集積回路素子を直接浸漬する一次
冷媒と、集積回路素子とは接触しない二次冷媒とに分け
たことにより、伝導により冷媒へ熱を伝え冷却する方法
と１つの装置内で併用する場合でも、冷媒を循環供給す
る冷却装置は一種類の冷媒に対するものだけでよく、構
造の簡素化、コストの低減を図ることができる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は゛本発明の１実施例に係る冷却構造の一部裁断
した側面図、第２圓は本発明の１実施例における熱交換
器アセンブリの外観図、第３図は従来の冷却構造例を示
す断面図である。 ■・・・集積回路素子、　　　２・・・配線基板、３・
・・架、４・・・カードガイド、５・・・冷却板、６・
・・二次冷媒、７・・・ヘッダ、８・・・ケーシング、
９・・・熱交換器、　　　　１０・・・ジヨイント、１
１・・・フレーム、　　　　１２・・・一次冷媒。 代理人　　弁理士　　染　川　利　吉

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　複数個の集積回路素子を搭載した配線基板を複数枚収
   容する架と、両端に管を有する冷却板および前記冷却板
   複数枚と両端の管に二次冷媒を分配する流路を形成する
   よう接合される入口側、出口側少なくとも２本のヘッダ
   から成る熱交換器とを有し、前記架と前記熱交換器とを
   前記配線基板および前記冷却板が一定の間隔で交互に配
   列されるようケーシング内に固定し、前記ケーシング内
   に絶縁性かつ不活性の一次冷媒を満たし、集積回路素子
   で発生した熱が前記一次冷媒を介して前記冷却板に伝わ
   り、さらに前記冷却板内を伝導により伝わって二次冷媒
   に排熱されるようにしたことを特徴とする電子回路パッ
   ケージの冷却構造。