JPH0228355A - 冷却構造を備えた半導体システム装置 - Google Patents
冷却構造を備えた半導体システム装置Info
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- JPH0228355A JPH0228355A JP17940488A JP17940488A JPH0228355A JP H0228355 A JPH0228355 A JP H0228355A JP 17940488 A JP17940488 A JP 17940488A JP 17940488 A JP17940488 A JP 17940488A JP H0228355 A JPH0228355 A JP H0228355A
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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。
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〕
本発明は多数の半導体装置を用いて形成されたシステム
装置に組み込まれた半導体装置から発生する熱を効率よ
く外部に排出する冷却方法の改良に関する。
装置に組み込まれた半導体装置から発生する熱を効率よ
く外部に排出する冷却方法の改良に関する。
半導体装置、特に高集積化されたバイポーラＩＣ，ＭＯ
Ｓ ＩＣ更にはＧａＡｓを用いたＩＣ等は、超高速で
動作させる為と高集積化の為に消費電力が大きく、その
発生する熱を半導体装置の外部に放熱する目的で、その
発熱部にヒートシンク（放熱器）が接続されて用いられ
るのが普通である。
Ｓ ＩＣ更にはＧａＡｓを用いたＩＣ等は、超高速で
動作させる為と高集積化の為に消費電力が大きく、その
発生する熱を半導体装置の外部に放熱する目的で、その
発熱部にヒートシンク（放熱器）が接続されて用いられ
るのが普通である。
第４図は、半導体装置に接続された従来のヒートシンク
の一例の断面図である。又、第３図は、第４図の半導体
装置を用いたＬＳＩをシステム装置に実装した冷却構造
の透視図である。すなわち、半導体装置１は、Ｃｕ−Ｗ
合金、Ｍｏ等からなる金属基板２２に固定された半導体
素子３とアルミナ基板４．外部リード５．金属キャップ
６、ヒートシンク７から構成されている。ヒートシンク
７は、ＡＡ製の放熱板がＮｉメツキとＳｎメツキされ半
導体装置１の放熱部に半田接続されている。
の一例の断面図である。又、第３図は、第４図の半導体
装置を用いたＬＳＩをシステム装置に実装した冷却構造
の透視図である。すなわち、半導体装置１は、Ｃｕ−Ｗ
合金、Ｍｏ等からなる金属基板２２に固定された半導体
素子３とアルミナ基板４．外部リード５．金属キャップ
６、ヒートシンク７から構成されている。ヒートシンク
７は、ＡＡ製の放熱板がＮｉメツキとＳｎメツキされ半
導体装置１の放熱部に半田接続されている。
半導体素子３の駆動により発生した熱は、半導体素子３
から主に熱伝導により金属基板２．ヒートシンク７に伝
えられる。そして表面積の大きな放熱フィン８より対流
又は輻射によって空気中に放熱される。第３図は多数の
半導体装置１をプリント板２０に半田付けし、システム
装置として架内に実装した状態で放熱及び冷却を行う場
合について説明する図である。上述した従来構造のヒー
トシンクを備えた半導体装置１はプリント板２０に多数
半田付けされ、又その他の部品も周囲に半田付けされて
いる。これらのプリント板２０が多列、多段に架台のバ
ックボード２５に接続されている。
から主に熱伝導により金属基板２．ヒートシンク７に伝
えられる。そして表面積の大きな放熱フィン８より対流
又は輻射によって空気中に放熱される。第３図は多数の
半導体装置１をプリント板２０に半田付けし、システム
装置として架内に実装した状態で放熱及び冷却を行う場
合について説明する図である。上述した従来構造のヒー
トシンクを備えた半導体装置１はプリント板２０に多数
半田付けされ、又その他の部品も周囲に半田付けされて
いる。これらのプリント板２０が多列、多段に架台のバ
ックボード２５に接続されている。
これらの部品が同時に動作すると、架内温度は架外が２
５〜３０℃に空調されていたとしても５０〜６０℃位に
温度上昇する。そこで、その冷却方法として、送風ファ
ン２１による強制空冷が一般的に用いられている。しか
しながら、発熱量が大きく高信頼性を要求されるシステ
ム装置としては、第３図に示すような冷却水２２を用い
て熱交換器２３と送風ファン２１により冷風を発生させ
て架内温度を常温近くまで下げる役目をしている。この
様な強制空冷方式は、送風ファン２１でつくり出す風速
により半導体装置１の表面の熱を対流により奪い熱抵抗
を下げる役目を持っている。
５〜３０℃に空調されていたとしても５０〜６０℃位に
温度上昇する。そこで、その冷却方法として、送風ファ
ン２１による強制空冷が一般的に用いられている。しか
しながら、発熱量が大きく高信頼性を要求されるシステ
ム装置としては、第３図に示すような冷却水２２を用い
て熱交換器２３と送風ファン２１により冷風を発生させ
て架内温度を常温近くまで下げる役目をしている。この
様な強制空冷方式は、送風ファン２１でつくり出す風速
により半導体装置１の表面の熱を対流により奪い熱抵抗
を下げる役目を持っている。
又、第５図は、従来から用いられている冷却方法で、前
述した空冷冷却方法よりも更に発熱量並びに発熱密度が
大きい場合に用いられる方法である。
述した空冷冷却方法よりも更に発熱量並びに発熱密度が
大きい場合に用いられる方法である。
プリント板２０に実装された半導体装置１は、液冷プレ
ートに接触させ半導体装置ｌからの発熱を液冷プレート
２４により熱交換させる。この液冷プレート２４内には
冷却水がポンプにより冷却パイプ２２内を循環させられ
ている。この冷却水は、液冷プレート表面に露結しない
ように露点以下に水温を下げることはできない。この冷
却方法の欠点として液冷プレートの水もれ、冷却水の冷
却設備等保守が非常に面倒でありコスト的にも相当割高
であった。
ートに接触させ半導体装置ｌからの発熱を液冷プレート
２４により熱交換させる。この液冷プレート２４内には
冷却水がポンプにより冷却パイプ２２内を循環させられ
ている。この冷却水は、液冷プレート表面に露結しない
ように露点以下に水温を下げることはできない。この冷
却方法の欠点として液冷プレートの水もれ、冷却水の冷
却設備等保守が非常に面倒でありコスト的にも相当割高
であった。
上述した従来の空冷法は、冷却水の循環する熱交換器に
送風ファンにより風を送り冷風を作り出すと共に半導体
装置ならびヒートシンク上の熱を対流により奪い取る役
目をしている。しかしながら、この方法では、半導体装
置なちびヒートシンクに当る風速は、それほど大きな風
速とはならず熱抵抗も下がらない。又、従来の液冷法は
液冷プレート、配管、冷却水の冷却設備コスト保守、ラ
ンニングコスト等、空冷法に比較して高価であることが
欠点であった。
送風ファンにより風を送り冷風を作り出すと共に半導体
装置ならびヒートシンク上の熱を対流により奪い取る役
目をしている。しかしながら、この方法では、半導体装
置なちびヒートシンクに当る風速は、それほど大きな風
速とはならず熱抵抗も下がらない。又、従来の液冷法は
液冷プレート、配管、冷却水の冷却設備コスト保守、ラ
ンニングコスト等、空冷法に比較して高価であることが
欠点であった。
本発明によれば、空冷冷却方法において半導体装置冷却
する空気流通路を有している。空気流通路をプリント基
板全体を冷却する冷却ファンによって架内金体に空気を
送り込むようにすると低電力消費の半導体装置の冷却に
適し、一方この空気流通路を半導体装置の上をおおうよ
うにバイブを布設し、その一端から圧送又は吸引により
空気を流入して半導体装置を通過する流速を高めるよう
にすると高電力消費の半導体装置の冷却に適している。
する空気流通路を有している。空気流通路をプリント基
板全体を冷却する冷却ファンによって架内金体に空気を
送り込むようにすると低電力消費の半導体装置の冷却に
適し、一方この空気流通路を半導体装置の上をおおうよ
うにバイブを布設し、その一端から圧送又は吸引により
空気を流入して半導体装置を通過する流速を高めるよう
にすると高電力消費の半導体装置の冷却に適している。
次に、本発明について図面を用いて説明する。
第１図は本発明の一実施例の斜視図である。
バックボード２５に接続されたプリント板２０は半導体
装置１やＭＳＩ並び５ＳＩ９が混在して取付けられてい
る。当然ＶＬＳＩの半導体装置１は動作時の発熱量が太
きく０ＭＯ８でも５Ｗ程、ＢｉＰｏｒでは１０〜３０Ｗ
の発熱するものがある。これらの各種半導体装置の上面
をおおうようにトンネル通路２６を設ける。このトンネ
ル通路の一端に送風ファン２１を設置し風を送る事によ
ってＶＬＳＩ半導体装置あるいは比較的発熱の大きなＭ
ＳＩに選択的に風速を高めて冷却することが可能である
。例えば、トンネル通路を用いない従来の冷却方法で１
ｍ／ｓｅｅの風速に対してトンネル通路を用いて選択的
にＶＬＳＩ半導体装置冷却するならば風速は２〜３ｍ／
ｓｅｅにすることも可能であり、熱抵抗は無風に対して
１ ｍ ／ ｓｅｅの風速で１／２になることが確認さ
れている。
装置１やＭＳＩ並び５ＳＩ９が混在して取付けられてい
る。当然ＶＬＳＩの半導体装置１は動作時の発熱量が太
きく０ＭＯ８でも５Ｗ程、ＢｉＰｏｒでは１０〜３０Ｗ
の発熱するものがある。これらの各種半導体装置の上面
をおおうようにトンネル通路２６を設ける。このトンネ
ル通路の一端に送風ファン２１を設置し風を送る事によ
ってＶＬＳＩ半導体装置あるいは比較的発熱の大きなＭ
ＳＩに選択的に風速を高めて冷却することが可能である
。例えば、トンネル通路を用いない従来の冷却方法で１
ｍ／ｓｅｅの風速に対してトンネル通路を用いて選択的
にＶＬＳＩ半導体装置冷却するならば風速は２〜３ｍ／
ｓｅｅにすることも可能であり、熱抵抗は無風に対して
１ ｍ ／ ｓｅｅの風速で１／２になることが確認さ
れている。
第２図は本発明の他の実施例の斜視図である。
システム装置内のバックボード２５に接続されたプリン
ト板２０をおおうように複数のトンネル通路２６を設け
その上部が吸引ファン２７により連結されている構造で
ある。この方法は、トンネル通路２６内の空気抵抗が高
い場合に有効である。
ト板２０をおおうように複数のトンネル通路２６を設け
その上部が吸引ファン２７により連結されている構造で
ある。この方法は、トンネル通路２６内の空気抵抗が高
い場合に有効である。
プリント板２０に接続された半導体装置１のヒートシン
ク７を通過する空気の流速は、第３図の従来冷却方法の
２〜３倍にすることが可能である。
ク７を通過する空気の流速は、第３図の従来冷却方法の
２〜３倍にすることが可能である。
これは、第３図の架内金体を１ｍ／Ｓの風速で冷却する
とすれば、第２図の方法では架内のトンネル通路２６の
流通断面を１／３の断面積にすることによって風速は約
３倍になるからである。従って本冷却方法は、冷却水、
熱交換器の設置の必要がないのでメンテナンスがフリー
となるが空気の流速を高める事が必要となるので空気の
ゴミが半導体装置等の部品に付着しやすいのでフィルタ
ーによるゴミの排除が必要である。
とすれば、第２図の方法では架内のトンネル通路２６の
流通断面を１／３の断面積にすることによって風速は約
３倍になるからである。従って本冷却方法は、冷却水、
熱交換器の設置の必要がないのでメンテナンスがフリー
となるが空気の流速を高める事が必要となるので空気の
ゴミが半導体装置等の部品に付着しやすいのでフィルタ
ーによるゴミの排除が必要である。
以上説明したように、本発明によれば、システム装置内
の空気流通路をトンネル通路又はダクト等により縮小し
同じ送風又は吸引量により空気の流速を２〜３倍に高め
、システム装置内の空気流速を高消費電力の半導体装置
に当る様にしたものである。この方法によって半導体装
置における冷却効率を高め、架内温度上昇を抑えると共
に液冷冷却の様な冷凍機の様な付帯設備が不要で設備保
守が容易になり半導体装置及びシステム全体の長寿命化
と信頼性向上に大きな効果がある。
の空気流通路をトンネル通路又はダクト等により縮小し
同じ送風又は吸引量により空気の流速を２〜３倍に高め
、システム装置内の空気流速を高消費電力の半導体装置
に当る様にしたものである。この方法によって半導体装
置における冷却効率を高め、架内温度上昇を抑えると共
に液冷冷却の様な冷凍機の様な付帯設備が不要で設備保
守が容易になり半導体装置及びシステム全体の長寿命化
と信頼性向上に大きな効果がある。
第１図は本発明の一実施例による冷却構造を示す斜視図
、第２図は本発明の他の実施例による冷却構造を示す斜
視図、第３図乃至第５図はそれぞれ従来の冷却構造を示
す斜視図である。 １・・・・・・半導体装置、２・・・・・・金属基板、
３・・・・・・半導体素子、４・・・・・・アルミナ基
板、５・・・・・・外部リード、６・・・・・・金属キ
ャップ、７・・・・・・ヒートシンク、８・・・・・・
放熱フィン、９・・・・・・ＭＳＩ、ＳＳＩ、２０・・
・・・プリント板、２１・・・・・・送風ファン、２２
・・・・・・冷却パイプ、２３・・・・・・熱交換器、
２４・・・・・・液冷プレート、２５・・・・・・バッ
クボード、２６・・・・・・トンネル通路、 ２７・・・・・・吸引ファン。
、第２図は本発明の他の実施例による冷却構造を示す斜
視図、第３図乃至第５図はそれぞれ従来の冷却構造を示
す斜視図である。 １・・・・・・半導体装置、２・・・・・・金属基板、
３・・・・・・半導体素子、４・・・・・・アルミナ基
板、５・・・・・・外部リード、６・・・・・・金属キ
ャップ、７・・・・・・ヒートシンク、８・・・・・・
放熱フィン、９・・・・・・ＭＳＩ、ＳＳＩ、２０・・
・・・プリント板、２１・・・・・・送風ファン、２２
・・・・・・冷却パイプ、２３・・・・・・熱交換器、
２４・・・・・・液冷プレート、２５・・・・・・バッ
クボード、２６・・・・・・トンネル通路、 ２７・・・・・・吸引ファン。
Claims (1)
- 多数の半導体装置が取り付けられたプリント板を複数備
えた冷却構造を有する半導体システム装置内において、
前記プリント板に実装された前記半導体装置をパイプ状
又はトンネル状通路で覆い、該パイプ状又はトンネル状
通路の一端に送風ファンあるいは吸引ポンプにより送風
又は吸引を行う事によって強制冷却する事を特徴とする
冷却構造を備えた半導体システム装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17940488A JPH0228355A (ja) | 1988-07-18 | 1988-07-18 | 冷却構造を備えた半導体システム装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17940488A JPH0228355A (ja) | 1988-07-18 | 1988-07-18 | 冷却構造を備えた半導体システム装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0228355A true JPH0228355A (ja) | 1990-01-30 |
Family
ID=16065277
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17940488A Pending JPH0228355A (ja) | 1988-07-18 | 1988-07-18 | 冷却構造を備えた半導体システム装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0228355A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19506373A1 (de) * | 1994-02-24 | 1995-08-31 | Mitsubishi Materials Corp | Kühleinrichtung für elektronische Teile |
| US5597035A (en) * | 1995-08-18 | 1997-01-28 | Dell Usa, L.P. | For use with a heatsink a shroud having a varying cross-sectional area |
| US5815371A (en) * | 1996-09-26 | 1998-09-29 | Dell U.S.A., L.P. | Multi-function heat dissipator |
| US5828549A (en) * | 1996-10-08 | 1998-10-27 | Dell U.S.A., L.P. | Combination heat sink and air duct for cooling processors with a series air flow |
-
1988
- 1988-07-18 JP JP17940488A patent/JPH0228355A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19506373A1 (de) * | 1994-02-24 | 1995-08-31 | Mitsubishi Materials Corp | Kühleinrichtung für elektronische Teile |
| US5597035A (en) * | 1995-08-18 | 1997-01-28 | Dell Usa, L.P. | For use with a heatsink a shroud having a varying cross-sectional area |
| US5815371A (en) * | 1996-09-26 | 1998-09-29 | Dell U.S.A., L.P. | Multi-function heat dissipator |
| US5828549A (en) * | 1996-10-08 | 1998-10-27 | Dell U.S.A., L.P. | Combination heat sink and air duct for cooling processors with a series air flow |
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