JPH02256263A

JPH02256263A - 集積回路の冷却構造

Info

Publication number: JPH02256263A
Application number: JP11322288A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Umezawa; 梅澤　和彦
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1988-05-09
Filing date: 1988-05-09
Publication date: 1990-10-17
Anticipated expiration: 2014-01-13
Also published as: JP2845447B2

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〕本発明は情報処理装置等の電子機器を構成する集積回路
素子の冷却構造に関し、特に水などの液体冷媒を集積回
路素子の近傍に循環させ集積回路素子で発生した熱を液
体冷媒へ伝播させて集積回路素子を冷却する構造に関す
る。

〔従来の技術〕

従来、この種の冷却′ｌＲ造としては第３図に示す例〔
ニス、オフティ（Ｓ、０ｋｔａｙ）、エイチ、シー、カ
マラ（Ｈ，Ｃ，Ｋａｍｍｅｒｅｒ）著パア　コンダクシ
ョンクールド　モジュールフォア　ハイパーフォーマン
ス　エルニスアイデバイシス（Ａ　　Ｃｏｎｄｕｃｔｉ
ｏｎ−Ｃｏ。

ｌｅｄ　　Ｍｏｄｕｌｅ　　ｆｏｒ　　Ｈｉｇｈ−Ｐｅ
ｒｆｏｒｍａｎｃｅ　　ＬＳＩ　　Ｄｅｖｉｃｅｓ）”
アイビーエム　ジャーナル　オブ　リサーチエンド　デ
ベロップメント２６巻１号１９８２年１月（ＩＢＭ　　
Ｊ、　　ＲＥＳ、ＤＥＶＥＬＯＰ。

Ｖｏｌ、２６　　Ｎｏ、Ｉ　　Ｊａｎ、１９８２＞によ
る、これと関連する日本語の文献として日経エレクトロ
ニクス１９８２年７月１９日号のｒＬＳ■の高密度実装
を可能にするＩＢＭ３０８１の熱伝導モジュール」があ
る、）のように集積回路３０１（Ｉ１０ピン３０３を有
する配線基板３０２に搭載）にばね３０５によりピスト
ン３０４を押し付けて熱を奪い、その熱をヘリウムガス
３１０を充填した空間を通してハツト３０６介在７１１
３０７を経て冷却板３０８へ伝え、冷媒３０９へ放熱す
る構造をはじめとしていくつかのものが考案され実用化
されている。

また、特開昭６０−１６０１５０には液体冷媒の衝突噴
流を利用した冷却装置の例が示されている。すなわち第
４図に示すように、プリント基板４０２に搭載されたチ
ップ４０１で発生した熱を伝熱基板４０３可変形性伝熱
体４０４．伝熱板４０５へと伝え、伝熱板４０５をノズ
ル４０６より冷体冷媒を噴出させて冷却する。なお、ノ
ズル４０６の先端は伝熱基板４０３、クーリングヘッダ
４０８およびベローズ４０７で密閉されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の集積回路の冷却構造のうち第３図の例で
はピストン３０４をばね３０５を用いて集積回路３０１
に接触させているため集積回路３０１には常時力が加わ
った状態にあるため集積回路３０１と配線基板３０２と
の接続部分の信頼性に悪影響を及ぼす恐れがある。また
集積回路３０１を配線基板３０２に取付けたときに生じ
る高さや傾きのばらつきに追従させるためピストン３０
４の集積回路３０１との接触面を球面とし、ハツト３０
６とピストン３０４との間にすきまを設けているがこれ
は有効伝熱面積を減少させ冷却能力の低下をもたらす。

また冷却板内の冷媒流路は強制対流による熱伝達を目的
として形成されており、得られる熱伝達係数は０．１〜
０．５Ｗ／　ｃｍ　　’Ｃ程度であって集積回路の高集
積化が進み消費電力が増大すると冷却能力が不足する。

特開昭６０−１６０１５０の例（第４図）では薄肉のベ
ローズ４０７を用いているため、腐蝕が発生してベロー
ズ４０７に穴があき液体冷媒が漏出することが考えられ
る。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、配線基板に搭載された集積回路素子を冷却す
る集積回路の冷却構造において、内部に設けたヘッダ部
から冷却部へノズルを通って噴出する液体冷媒が冷却板
の内面に衝突し前記冷却板の外面が熱伝導性コンパウン
ドを介在させて前記集積回路素子と対向する冷却器を含
んで構成される。

〔実施例〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図である。１は
集積回路、２は集積回路１を複数個搭載した配線基板で
、その外縁部を囲むよう金属性の枠体３が取り付けられ
ている。４は内部に液体冷媒流路を持つ金属製の冷却器
で、仕切１２により複数のヘッダ部９および複数の冷却
部１３に分けられヘッダ部９と冷却部１３はノズル１０
と穴１４により直列に接続され、このような直列に接続
されたヘッダ部９と冷却部１３の複数列が並列に設けら
れて構成されている。冷却器４は集積回路１との対向面
にある冷却板５と集積回路ｌとの間に微小な間隙を形成
するよう枠体３にねじ６により固着される。集積回路１
と冷却板４との間隙には熱伝導性コンパウンド７を充填
する。この熱伝導性コンパウンド７はシリコンオイル等
を基材とし金属酸化物、窒化ホウ素などの熱伝導性材料
をフィラーとして混入して作られる。

第２図には第１図の実施例における液体冷媒の流路を示
している。冷媒人口８より冷却器４内に入った液体冷媒
は入口に最も近いヘッダ部９へと流れ込む。ここからノ
ズル１０を通って冷却部１３へ噴出し集積回路１との対
向面と冷却板５に衝突し、穴１４を通って次のヘッダ部
へと流出する。

このようにして直列に配列されたヘッダ部つとノズル１
０をいくつか通過し、最後に冷媒出口１１より冷却器４
の外へ出る。

集積回路１で発生した熱は熱伝導性コンパウンド７を通
過して冷却板５へと伝わる。冷却板５にはノズル１０よ
り噴出した液体冷媒が衝突しておりここで熱伝達が行わ
れる。実験によればノズルからの噴出速度を０．５〜３
．０ｍ／ｓで変化させたところ１〜３ｗ／ｃｍ　　℃の
熱伝達率が得られた。したがって本実施例の冷却構造に
おいて冷却板５と集積回路１との間隙をじゅうぶん小さ
く保つことにより集積回路１から液体冷媒までの熱抵抗
値を１’Ｃ／　ｗあるいはそれ以下に抑えることが可能
である。

さらに、集積回路１を配線基板２に取り付けた際に生じ
る高さや傾きのばらつきに対しても熱伝導性コンパウン
ド７が追従し、集積回路１に力を加えることがない、ま
た冷却板５をベリリウム銅など熱伝導率の高い金属で作
れば冷却板５の肉厚を厚くしても熱抵抗値の増加は無視
でき、しかも腐蝕により穴があくことを防止することが
できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、冷却器内の冷媒流路を冷
却器の集積回路との対向面にある冷却板にノズルから噴
出した液体冷媒が衝突するよう構成し、集積回路と冷却
板との間の間隙に熱伝導性コンパウンドを充填すること
により、高い熱伝達率が得られ、冷却性能が高くまた腐
蝕に対する信頼性の高い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を示す縦断面図、第２図は第
１図に示す実施例の液体冷媒の流れる糸路を示す模式図
、第３図および第４図は従来の集積回路の冷却構造を示
す断面図である。１・・・集積回路、２・・・配線基板、３・・・枠体、
４・・・冷却器、５・・・ねじ、６・・・熱伝導性コン
パウンド、７・・・冷媒入口、８・・・ヘッダ部、９・
・・ノズル、１０・・・冷却板、１１・・・冷媒出口、
１２・・・仕切、１３・・・冷却部、３０１・・・集積
回路、３０２・・・配線基板、３０３・・・Ｉ１０ピン
、３０４・・・ピストン、３０５・・・ねじ、３０６・
・・ハツト、３０７・・・介在層、３０８・・・冷却板
、３０９・・・冷媒、４０１・・・チップ、４０２・・
・プリント基板、４０３・・・伝熱基板、４０４・・・
可変形性伝熱体、４０５・・・伝熱板、４０６・・・ノ
ズル、４０７・・・ベローズ、４０８・・・クーリング
ヘッダ。

Claims

【特許請求の範囲】

　配線基板に搭載された集積回路素子を冷却する集積回
路の冷却構造において、内部に設けたヘッダ部から冷却
部へノズルを通って噴出する液体冷媒が冷却板の内面に
衝突し前記冷却板の外面が熱伝導性コンパウンドを介在
させて前記集積回路素子と対向する冷却器を含むことを
特徴とする集積回路の冷却構造。