JPH0278259A - Semiconductor cooling device - Google Patents

Semiconductor cooling device

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Publication number
JPH0278259A
JPH0278259A JP63228733A JP22873388A JPH0278259A JP H0278259 A JPH0278259 A JP H0278259A JP 63228733 A JP63228733 A JP 63228733A JP 22873388 A JP22873388 A JP 22873388A JP H0278259 A JPH0278259 A JP H0278259A
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JP
Japan
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cooling
substrate
cooling structure
heating element
bellows
Prior art date
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Pending
Application number
JP63228733A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Heikichi Kuwabara
桑原 平吉
Tadakatsu Nakajima
忠克 中島
Shigeo Ohashi
繁男 大橋
Motohiro Sato
佐藤 元宏
Masayuki Shigeta
政之 重田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH0278259A publication Critical patent/JPH0278259A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73253Bump and layer connectors

Landscapes

  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE:To contrive relaxation of a stress, which is generated by a vibration, by a method wherein cooling structures coupled with one another by flexible bellows are respectively restrained by a press plate having a rubber layer. CONSTITUTION:A thermal stress, which is generated in each constituent material due to a temperature difference between heating elements 2 and a refrigerant liquid, is absorbed by the deformation of flexible bellows 7, 8 and 12. If a vibration 19 parallel to a substrate 1 acts, moments shown by arrows 20 and 21 work. As each cooling structure 6 is fixed on the substrate 1 by solder balls 3, the fulcrums of the moments are the balls 3. In the case of the moment 20, a tensile force 22 works on the ball 3 on the side of the left end part and a compressive force 23 works on the ball 3 at the right end part. In the case of the moment 21, the above forces each work reversely. A press plate 13 restrains softly the structure 6 to prevent it from moving. In particular, when the number of natural oscillations of each bellows is close to that of the bellows at the time of an earthquake and the time of transportation, the moments 20 and 21 are further increased and the effect of the plate 13 is more increased. By a such a way, a stress due to a vibration can be relaxed.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体素子などに代表される電子部品の発熱
体に柔軟性冷却流路を接しさせて、その冷却流路内に冷
却水を流すことにより、発熱体を冷却する半導体冷却装
置に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention is directed to a flexible cooling channel that is brought into contact with a heating element of an electronic component such as a semiconductor element, and cooling water is introduced into the cooling channel. The present invention relates to a semiconductor cooling device that cools a heating element by flowing water.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の装置は、例えば特開昭61−226946号に記
載のように、発熱体(例えば半導体チップ)の裏面に冷
却フィンを取り付けて、冷却水を流すことにより発熱体
を冷却する0発熱体チップは一般に基板上に複数個配置
されており、チップ内の配線と、基板内の配線は、フリ
ップチップ方式によって接続され信号のやりとりをして
いる。冷却フィンは発熱体に半田接合などによって金属
的に接合する場合と、熱伝導性の良好な例えばシリコン
油や、グリースなどを挿入している場合がある。発熱体
の発熱量が大きい場合は、半田接合などによって接合す
る。一方、冷却フィン部に冷却水を導びく構造体は、ベ
ローズなどの柔軟性構造によって構成されている。この
柔軟性構造体の役割は。
A conventional device, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-226946, is a zero heating element chip in which a cooling fin is attached to the back side of a heating element (for example, a semiconductor chip) and the heating element is cooled by flowing cooling water. Generally, a plurality of chips are arranged on a board, and the wiring inside the chip and the wiring inside the board are connected by a flip-chip method to exchange signals. The cooling fins may be metallically joined to the heating element by soldering or the like, or may be filled with silicone oil, grease, or the like having good thermal conductivity. If the heating element generates a large amount of heat, it should be joined by soldering or the like. On the other hand, the structure that guides cooling water to the cooling fin portion is made of a flexible structure such as a bellows. What is the role of this flexible structure?

組立時における加圧力、あるいは作動時における熱応力
などが直接発熱体側に影響するのを最小限にふせぐこと
にある。
The purpose is to minimize the direct influence of pressurizing force during assembly or thermal stress during operation on the heating element side.

冷却フィン部が発熱体と金属的に接合されている場合に
は、冷却フィン部と柔軟性構造体はOリングなどにより
接合されている。冷却フィン部と発熱体との間にシリコ
ン油やグリースなどが挿入されている場合には、冷却フ
ィン部と柔軟性構造体は金属的に接合されている。
When the cooling fin portion is metallically joined to the heating element, the cooling fin portion and the flexible structure are joined by an O-ring or the like. When silicone oil, grease, or the like is inserted between the cooling fin portion and the heating element, the cooling fin portion and the flexible structure are joined metallically.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

発熱体の発熱量が大きい場合、冷却フィン部と発熱体は
金属的に接合され、冷却フィン部と柔軟性構造体はOリ
ングにより接続される。
When the amount of heat generated by the heating element is large, the cooling fin part and the heating element are joined metallically, and the cooling fin part and the flexible structure are connected by an O-ring.

基板上に多数の発熱体が配置されている場合、冷却水は
ひとつの発熱体を通過した後、隣接する発熱体へと導び
かれる。したがって、柔、軟構造体は、冷却すべき発熱
体と対になった○リング接続部を有する連結体となる。
When a large number of heating elements are arranged on a substrate, the cooling water passes through one heating element and then is guided to an adjacent heating element. Therefore, the soft, flexible structure becomes a connection body with a ring connection paired with the heating element to be cooled.

この連結体は基板上に並列に多数ならぶ。各連結体に冷
却水を並列状に流するのは共通ヘッダによって成される
A large number of these connected bodies are arranged in parallel on the substrate. The parallel flow of cooling water to each connection is accomplished by a common header.

柔軟性ベローズの役割は、構造体の組立時における加圧
力、あるいは作動時の熱応力などによって5発熱体に応
力が加わり、例えば、発熱体(半導体チップ)と基板と
の間の信号線をつないでいる半田球などの破損をふせぐ
ことにある。
The role of the flexible bellows is to connect the signal line between the heating element (semiconductor chip) and the substrate, for example, by applying stress to the heating element 5 due to pressure during assembly of the structure or thermal stress during operation. The purpose is to prevent damage to solder balls etc.

しかしながら、従来技術は、地震あるいは構造物の移動
時などのように、構造物が振動したときの対策がなされ
ていなかすた。
However, the prior art does not take measures against vibrations of the structure, such as during an earthquake or movement of the structure.

本発明の目的は、柔軟性ベローズの連結体によって冷却
構造を構成して、構造物の組立時における加圧力、ある
いは作動時の熱応力の緩和を図るとともに、構造物が振
動したときでも1発熱体に加わる応力を小さく押えるこ
とにある。
An object of the present invention is to construct a cooling structure using a connected body of flexible bellows, to alleviate the pressure force during assembly of the structure or the thermal stress during operation, and to reduce the amount of heat generated even when the structure vibrates. The purpose is to reduce the stress applied to the body.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

上記目的を達成するために、冷却構造体を次のような構
造とする。
In order to achieve the above object, the cooling structure has the following structure.

複数の冷却構造体が柔軟性ベローズで連結されている場
合、冷却構造体は自己の重さをもっているため、それが
振動すると、例えば発熱体と基板との間の信号線を接続
している半田球部に力が加わる。
If several cooling structures are connected by flexible bellows, the cooling structures have their own weight, so when they vibrate, the solder connecting the signal line between the heating element and the board, for example, Force is applied to the ball.

そこで、基板とは反対側から、例えばメツシュ群帯など
で構成された海綿状のおさえ板で、柔軟性ベローズで連
結された複数の冷却構造体をおさえる。これによって、
冷却構造体が振動した場合に発生する応力を緩和する。
Therefore, from the side opposite to the substrate, a plurality of cooling structures connected by flexible bellows are held down by a spongy holding plate made of, for example, a mesh band. by this,
Alleviates the stress that occurs when the cooling structure vibrates.

〔作用〕[Effect]

基板上の複数の発熱体に金属的に接合された冷却構造体
は、各々柔軟性ベローズで連結されている。この柔軟ベ
ローズは、各々の発熱体を冷却するために、この柔軟性
ベローズ内を冷媒液が流れる役目と1組立時に発生する
加圧力や、作動時に発生する熱応力を緩和する働きをす
る。
Cooling structures metallically bonded to a plurality of heating elements on a substrate are each connected by flexible bellows. This flexible bellows has the function of allowing a refrigerant liquid to flow within the flexible bellows in order to cool each heating element, and also functions to relieve the pressurizing force generated during assembly and the thermal stress generated during operation.

ところで、地震時、あるいは構造体の輸送時に、この構
造体が振動した場合には1次のようなことが生じる。基
板と冷却構造体は発熱体を介して、複数の半田球によっ
て接続されているわけであるから、基板と平行な方向に
振動した場合には、冷却構造体の重心を支点として、冷
却構造体の重さが作用する。したがって、このとき冷却
構造体と基板との接合面を支点として、構造体にモーメ
ントが働く。モーメントが働いた場合、複数の半田球に
は、それぞれ引張力あるいは圧縮力がかかることになる
。その場合、発熱体の端面側に近い半田球は例えば引張
力を受け、他方端の半田球は圧縮力を受ける傾向をもつ
。圧縮力及び引張力が半田球に働くと、半FtJ球がつ
ぶれたり、基板面あるいは完熟体から半[1球がはがれ
ることになり、不良となる。
By the way, when this structure vibrates during an earthquake or during transportation of the structure, the following phenomenon occurs. The board and the cooling structure are connected via the heating element by multiple solder balls, so if the board vibrates in a direction parallel to the board, the center of gravity of the cooling structure is used as a fulcrum, and the cooling structure The weight of Therefore, at this time, a moment acts on the structure using the joint surface between the cooling structure and the substrate as a fulcrum. When a moment is applied, tensile force or compressive force is applied to each of the plurality of solder balls. In that case, the solder balls near the end face of the heating element tend to receive, for example, a tensile force, while the solder balls at the other end tend to receive a compressive force. When compressive force and tensile force are applied to the solder ball, the half FtJ ball may be crushed, or the half FtJ ball may be peeled off from the board surface or the mature solder ball, resulting in a defect.

一方、柔軟性ベローズによって、ひとつひとつの冷却構
造体が連結されている構造では、構造体の振動の振動数
が、柔軟性ベローズの固有振動数に近い場合に、共振を
起す恐れがある。その場合には、半田球に加わる力が大
きくなり、半田球の不良、破損をまねき易くなる。した
がって、特に柔軟性ベローズを使用する場合には、振動
によって発生ずるところの半I(1球へ加わる力を小さ
くする構造にしなければならない。
On the other hand, in a structure in which each cooling structure is connected by a flexible bellows, resonance may occur if the vibration frequency of the structure is close to the natural frequency of the flexible bellows. In that case, the force applied to the solder ball increases, making it more likely that the solder ball will be defective or damaged. Therefore, especially when using flexible bellows, the structure must be designed to reduce the force exerted on the half-I sphere that is generated by vibration.

冷却構造体を、ゴム状あるいは海綿状のおさえ板でお、
さえておくと、振動した冷却構造体の変位をふせぐこと
ができ、半田球に作用する圧縮力、引張力を小さくおさ
えることが可能となる。本装置は1作動時において、熱
応力にもとづく変位を柔軟性ベローズで吸収しようとす
るものである。
The cooling structure is covered with a rubber or spongy holding plate.
By holding it in place, it is possible to prevent displacement of the vibrating cooling structure, and it is possible to suppress the compressive force and tensile force acting on the solder balls to a small level. This device attempts to absorb displacement due to thermal stress with a flexible bellows during one operation.

この熱応力にもとづく変位はゆっくりしたものであり、
ゴム状あるいは海綿状のおさえ板が、冷却構造体をおさ
えても、その変位吸収能力を阻害するものではない。一
方、地震時あるいは輸送時の振動が生じた場合は、急激
な力が加わるわけで、これは、ゴム状あるいは海綿状お
さえ板で吸収可能である。このようにして、地震時ある
いは輸送時における半田球の不良、破損をふせぐことが
できる。
The displacement due to this thermal stress is slow;
Even if the rubber-like or spongy-like holding plate holds down the cooling structure, it does not impede its displacement absorption ability. On the other hand, when vibration occurs during an earthquake or during transportation, a sudden force is applied, and this can be absorbed by a rubber-like or spongy holding plate. In this way, it is possible to prevent solder balls from being defective or damaged during an earthquake or during transportation.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を、第1図〜第4図により説明
する。配線基板1上に多数の発熱体2(半導体チップな
ど)が搭載され、両者内の信号線が半田球3によって接
続されている。第2図は、発熱体2が9個ずつ、9列並
列に並んだ構造を例に示しである。発熱体2の背面側(
半田球3で接続されている面とは反対側)に、内部に冷
却フィンを有する冷却部4が、続いて冷却部4には冷却
フィン部に冷却水を導びく導入部5が配置され、各発熱
体2に対応する冷却構造体6を形成している。各発熱体
2に対応する複数の導入部5は、それぞれ柔軟性ベロー
ズ7によって接続されている。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 4. A large number of heating elements 2 (semiconductor chips, etc.) are mounted on a wiring board 1, and signal lines therein are connected by solder balls 3. FIG. 2 shows an example of a structure in which nine heating elements 2 are arranged in nine rows in parallel. The back side of heating element 2 (
A cooling part 4 having cooling fins inside is disposed on the side opposite to the surface connected by the solder balls 3, and an introduction part 5 for guiding cooling water to the cooling fin part is disposed in the cooling part 4, A cooling structure 6 corresponding to each heating element 2 is formed. A plurality of introduction parts 5 corresponding to each heating element 2 are connected by flexible bellows 7, respectively.

5第2図の例では9個並んだ発熱体の各列の両端部には
、それぞれ各発熱体間と同様に、柔軟性ベローズ8を介
して、共通へラダ9に接続されている。
5. In the example shown in FIG. 2, both ends of each row of nine heating elements are connected to a common ladder 9 via flexible bellows 8, similarly to between each heating element.

共通ヘッダ9は、インナ側構造体10とアウタ側構造体
】−1に分れており、この柔軟性ベローズ8はアウタ側
構造体11に銀ロウ付等で接合されている。インナ側構
造体10は基板1に固定され。
The common header 9 is divided into an inner structure 10 and an outer structure -1, and the flexible bellows 8 is joined to the outer structure 11 by silver soldering or the like. The inner structure 10 is fixed to the substrate 1.

各インナ側構造体10は柔軟性ベローズ12によって接
続されている。さらに、4すみの共通ヘッダには、冷媒
後の流出口18が設けられている。
Each inner structure 10 is connected by a flexible bellows 12. Further, the four corner common header is provided with an outlet 18 after the refrigerant.

そして、各冷却構造体6と共通へラダ8の高さは。And the height of each cooling structure 6 and common ladder 8 is.

はぼ均一になるように構成されている。第2図に示すと
ころの9連の発熱体の両端に共通ヘッダ9を設けた11
連構造体が9列並列に基板1上に並んだ構造体の上面(
基板1と反対側)に、第1図及び第2図に示すようにお
さえ板13が取り付けられている。おさえ扱1−3は、
平板14の一方の面に、ゴム層15が取り付けられ、ゴ
ム層15が冷却構造体6側に向いている。おさえ板13
は、基板1とほぼ同程度の大きな平板状をしており。
It is constructed to be uniform. 11 with common headers 9 provided at both ends of nine heating elements as shown in Figure 2.
The upper surface (
A holding plate 13 is attached to the opposite side of the substrate 1, as shown in FIGS. 1 and 2. For hold-downs 1-3,
A rubber layer 15 is attached to one surface of the flat plate 14, and the rubber layer 15 faces the cooling structure 6 side. Holding board 13
is in the shape of a large flat plate, approximately the same size as the board 1.

第1図に示すように、冷却構造体6をおさえ板13と基
板1によってサンドイッチ状にはさみこむ構造になって
いる。そして、固定わく16を4方向からはさみ、ネジ
17によって、おさえ板13をしめつけることにより、
冷却構造体6をおさえる。
As shown in FIG. 1, the cooling structure 6 is sandwiched between a holding plate 13 and a substrate 1. Then, by sandwiching the fixed frame 16 from four directions and tightening the holding plate 13 with the screws 17,
Hold down the cooling structure 6.

次に動作を説明する。半導体装置が作動している場合に
1発熱体で発生する熱を除熱するための冷媒液は、4す
みの共通ヘシダに取り付けられた冷媒液流出口18の少
なくともひとつから、共通ヘッダ内へ流入し、各共通ヘ
ッダ8と柔軟性ベローズ1.2内を流れるときに、各共
通ヘッダにおいて分岐して、柔軟性ベローズ7によって
連結された9列の9連の冷却構造に分岐される。分岐さ
れた冷媒液は冷却構造体6の導入部5から冷却部4へ導
びかれ、その内部を流れるとき発熱体2の発生熱をうば
い、自身は加熱されて、再び隣の冷却構造体へと流れ、
最終的には他方端の共通ヘッダへ導びかれる。他方端の
各共通ヘッダ部においては、あたためられた冷媒液が合
流し、冷媒液流出口18の他のひとつから流出される。
Next, the operation will be explained. A refrigerant liquid for removing heat generated by one heating element when the semiconductor device is in operation flows into the common header from at least one of the refrigerant liquid outlets 18 attached to the common header in the four corners. As it flows through each common header 8 and flexible bellows 1.2, it branches at each common header into nine rows of nine cooling structures connected by flexible bellows 7. The branched refrigerant liquid is guided from the introduction part 5 of the cooling structure 6 to the cooling part 4, and as it flows inside, it absorbs the heat generated by the heating element 2, is heated, and then flows back to the adjacent cooling structure. and flow,
It is ultimately led to the common header at the other end. At each common header section at the other end, the warmed refrigerant liquid joins together and flows out from the other one of the refrigerant liquid outlet ports 18 .

以上が冷却機構の説明である。The above is the explanation of the cooling mechanism.

ところでこのような冷却装置においては、作動時には1
発熱体はおおよそ60〜150℃程度の温度であり、冷
媒液はおおよそ10〜50℃程度の温度である。したが
って、この温度差によって各部の構成材料の熱膨張差が
異なる。柔軟性ベローズ7.8.12は、そのような膨
張差にもとづく熱応力が生じても、そのベローズの変形
によって熱応力を吸収する働きをする。平常時において
は以上の作用をするわけであるが、この半導体装置が、
地震時あるいは輸送時などに振動をうけると、冷却構造
体6、あるいは共通ヘッダ8に力のモーメントが働く、
第4図は、ひとつの冷却構造体を例に、基板に平行な振
動19が作用した場合を示している。この場合には、矢
印20.21の様なモーメントが働く、冷却構造体6は
、基板1に半田球3を介して固定されているから、モー
メント20.21の支点は半田球3のところとなる。
By the way, in such a cooling device, 1
The heating element has a temperature of approximately 60 to 150°C, and the refrigerant liquid has a temperature of approximately 10 to 50°C. Therefore, this temperature difference causes a difference in thermal expansion of the constituent materials of each part. The flexible bellows 7.8.12 functions to absorb thermal stress by deformation of the bellows, even if thermal stress occurs due to such an expansion difference. In normal times, this semiconductor device functions as described above.
When vibration occurs during an earthquake or during transportation, a moment of force acts on the cooling structure 6 or the common header 8.
FIG. 4 shows a case where parallel vibration 19 acts on the substrate, taking one cooling structure as an example. In this case, the cooling structure 6, on which a moment as indicated by the arrow 20.21 acts, is fixed to the substrate 1 via the solder ball 3, so the fulcrum of the moment 20.21 is at the solder ball 3. Become.

したがって例えばモーメント2oの場合を例にとると、
第4図で左側の端部側にある半田球3には引張力22が
、右側の端部側にある半田球3には圧縮力23が働く。
Therefore, for example, taking the case of moment 2o,
In FIG. 4, a tensile force 22 acts on the solder ball 3 on the left end side, and a compressive force 23 acts on the solder ball 3 on the right end side.

モーメント21の場合は逆となる。冷却構造体の先端側
(発熱体と反対側)のゴム層を備えたおさえ板13は、
冷却構造体6をある程度やわらかくおさえつけることに
より、冷却構造体6の移動をふせぐことができる。つま
りモーメント20.21の力を供給する作用をする。
The opposite is true for moment 21. The holding plate 13 provided with a rubber layer on the tip side of the cooling structure (on the side opposite to the heating element) is
By pressing the cooling structure 6 to a certain degree of softness, movement of the cooling structure 6 can be prevented. In other words, it acts to supply a force of moment 20.21.

特に柔軟性ベローズの固有振動数が、地震時や輸送時の
振動数と近い場合は、このモーメント20゜21がさら
に大きくなり、おさえ板13の効果が一層大きく作用す
る。
In particular, when the natural frequency of the flexible bellows is close to the frequency during earthquakes or transportation, this moment 20° 21 becomes even larger, and the effect of the holding plate 13 becomes even greater.

以上説明した如く、柔軟性ベローズと、おさえ板を備え
た冷却装置によって、組立時の加圧力。
As explained above, a cooling device equipped with a flexible bellows and a presser plate reduces the pressing force during assembly.

作動時の熱応力、あるいは地震時や輸送時に作用するモ
ーメントにもとづく半田球に加わる引張力や圧縮力を小
さくおさえることになり、半田球の破損、不良化を最小
にすることが可能となる。
This reduces the tensile and compressive forces that are applied to the solder ball due to thermal stress during operation, or moments that act during earthquakes or during transportation, thereby minimizing damage and defective solder balls.

第5図に他の一実施例を示す、冷却構造体6の先端部2
4のみをゴム層でおさえるだけでなく、先端側の側面2
5側にもゴム層を設ける構造にしたものである。柔軟性
ベローズ7がささえとなって、9連の冷却構造体が走る
方向のモーメントは小さく、この場合は逆に、9連の冷
却構造体に直交する方向のモーメントが大きくなる。し
たがって、第5図は紙面に垂直方向に、9連の冷却構造
体が走っている場合で、各9連構造体の間隙26内にゴ
ム層が挿入された構成となっている。このような構成に
することにより、9連の冷却構造体に直交する方向のモ
ーメントにもとづき、半田球に作用する引張力、圧縮力
を小さくおさえるものである。
Another embodiment is shown in FIG. 5, the tip 2 of the cooling structure 6.
In addition to suppressing only 4 with a rubber layer, the side surface 2 on the tip side
It has a structure in which a rubber layer is also provided on the 5th side. With the flexible bellows 7 as a support, the moment in the direction in which the nine cooling structures run is small, and in this case, on the contrary, the moment in the direction perpendicular to the nine cooling structures becomes large. Therefore, FIG. 5 shows a case in which nine cooling structures run in a direction perpendicular to the plane of the paper, and a rubber layer is inserted into the gap 26 of each nine cooling structure. With this configuration, the tensile force and compressive force acting on the solder balls due to the moment in the direction perpendicular to the nine cooling structures can be kept small.

第6図に他の一実施例を示す。おさえ板14側から9連
の冷却構造体の列の間にささえ板27を突き出す構造と
する。ささえ板27と冷却構造体6との間にゴム層15
が設けられている。ささえ板27を設けることによって
、9連冷却構造体と直交する方向のモーメントを、第5
図の場合よりも、より一層小さくおさえることができる
。更におさえ板13の強度面についてみると、第5図の
ように単なる板状の場合よりも、ささえ板27が走る方
向の錆性が強くなる。これは、おさえ板13ばかりでな
く、固定わく16を介して基板1とも固定されているわ
けで、ささえ板27が走る方向の基板1の錆性も強くな
る。
FIG. 6 shows another embodiment. A support plate 27 is configured to protrude from the side of the support plate 14 between nine rows of cooling structures. A rubber layer 15 is provided between the support plate 27 and the cooling structure 6.
is provided. By providing the support plate 27, the moment in the direction perpendicular to the nine cooling structures can be reduced to the fifth
It can be kept much smaller than the case shown in the figure. Furthermore, regarding the strength of the support plate 13, the rust resistance in the direction in which the support plate 27 runs is stronger than in the case of a simple plate-like structure as shown in FIG. This is because it is fixed not only to the support plate 13 but also to the substrate 1 via the fixing frame 16, and the rust resistance of the substrate 1 in the direction in which the support plate 27 runs becomes stronger.

第7図に他の一実施例を示す。9連の冷却構造体列の間
にゴム層15のみを挿入したものである。
FIG. 7 shows another embodiment. Only the rubber layer 15 is inserted between nine rows of cooling structures.

このゴム層も、9連冷却構造体に直交する方向のモーメ
ントを小さくする働きをする。この場合には、おさえ板
13を設けたりする必要もなく、構造も簡単にできる。
This rubber layer also functions to reduce the moment in the direction perpendicular to the nine-unit cooling structure. In this case, there is no need to provide the holding plate 13, and the structure can be simplified.

第8図に他の一実施例を示す。おさえ板13の表側(さ
さえ板27とは反対側)に、フレーム28を備えるもの
である。このフレーム28の方向は、ささえ板27に直
交する方向である。前述の如く、ささえ板27によって
、ささえ板27が走る方向のおさえ板13の錆性が強く
なったわけであるが、本実施例によって、それと直交す
る側の錆性をも強くすることができる。第9図は、この
ようなおさえ板を用いて、冷却構造体を組み込んだ外観
図を示している。おさえ板13の直交する2方向の錆性
を強くするばかりでなく、このように固定わく16を用
いた冷却構造体を組むことにより、基板1の直交する2
方向の錆性も強くなる− 第10図に他の一実施例を示す。多数の発熱体2を搭載
した基板1をブロック30としたとき、複数のブロック
を大型基板29の上に搭載して冷却装置を構成したもの
である。第10図の例では、柔軟性ベローズで連結され
た冷却構造体を6列搭載したブロック30を4つ、大型
基板29に搭載している。この場合には比較的大きなお
さえ板13を用いることになる。おさえ板13の固定は
FIG. 8 shows another embodiment. A frame 28 is provided on the front side of the holding plate 13 (the side opposite to the supporting plate 27). The direction of this frame 28 is perpendicular to the support plate 27. As mentioned above, the support plate 27 has made the support plate 13 more resistant to rust in the direction in which the support plate 27 runs, but according to this embodiment, the rust resistance on the side perpendicular thereto can also be increased. FIG. 9 shows an external view of a cooling structure assembled using such a holding plate. In addition to strengthening the rust resistance of the holding plate 13 in the two orthogonal directions, by assembling the cooling structure using the fixed frame 16 in this way, the two orthogonal directions of the board 1
The rust resistance in the direction is also increased - Fig. 10 shows another embodiment. When a block 30 is a board 1 on which a large number of heat generating elements 2 are mounted, a plurality of blocks are mounted on a large board 29 to constitute a cooling device. In the example shown in FIG. 10, four blocks 30 each having six rows of cooling structures connected by flexible bellows are mounted on the large substrate 29. In this case, a relatively large holding plate 13 will be used. How to fix the holding plate 13.

大型基板29に固定する。おさえ板13及び大型基板2
9に穴を設けて、第11図に示す穴のあいた固定板31
を、おさえ板13と大型基板29の間に、第10図の例
では2つのブロック30の間と、その両端に計3個挿入
し、両者の穴をあわせて、長いボルト33を挿入して固
定する。
It is fixed to a large board 29. Holding board 13 and large board 2
A fixing plate 31 with holes as shown in FIG.
A total of three bolts are inserted between the holding plate 13 and the large board 29, in the example shown in FIG. Fix it.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明は、以上説明したように構成されているので、以
下に記載されるような効果を有する。
Since the present invention is configured as described above, it has the effects described below.

柔軟性ベローズで連結された冷却構造体の先端側からゴ
ム層を有するおさえ板を基板側におさえつけることによ
り、地震時あるいは輸送時に冷却構造体に加わる力のモ
ーメントを小さくおさえ、基板と発熱体間にある半田球
に加わる引張力あるいは圧縮力を小さくして、その破損
、不良化をふせぐことかできる。そして、ゴム層を設け
るのに。
By attaching a pressure plate with a rubber layer to the substrate side from the tip side of the cooling structure connected by flexible bellows, the moment of force applied to the cooling structure during earthquakes or transportation is suppressed, and the substrate and heating element are By reducing the tensile or compressive force applied to the solder balls in between, it is possible to prevent them from breaking or becoming defective. And to provide a rubber layer.

冷却構造体の先端側におさえ板とゴム層からなる構造体
をおさえつけるおさえ板と基板とを固定わくで固定する
ことにより、基板の錆性を高める。
The rust resistance of the board is improved by fixing the board and a holding plate that holds down the structure made of the holding board and the rubber layer on the tip side of the cooling structure with a fixing frame.

さらに、単に冷却構造体の間にゴム層のみを設けること
により、振動にもとづく力のモーメントを小さくできる
。この場合には、構造体を比較時簡単な構造にすること
ができる。
Furthermore, simply by providing only the rubber layer between the cooling structures, the moment of force due to vibration can be reduced. In this case, the structure can be made simpler during comparison.

おさえ板にささえ板を備えて、冷却構造体の間に挿入す
る構成にすることにより、地震時あるいは輸送時に生じ
る冷却構造体に加わる力のモーメントをさらに小さくお
さえるとともに、ささえ板によっておさえ板の錆性を強
くする。そして、固定わくで基板と一体化することによ
り、さらに基板の錆性をも強くする。さらに、おさえ板
において、ささえ板の反対側にささえ板と直交する方向
にフレームを備えて、おさえ板及び基板の直交する2方
向の錆性を強くする。
By providing a support plate to the support plate and inserting it between the cooling structures, the moment of force applied to the cooling structure that occurs during earthquakes or transportation can be further suppressed, and the support plate can prevent corrosion of the support plate. Strengthen your sexuality. By integrating it with the board using a fixed frame, the rust resistance of the board is further strengthened. Further, in the holding plate, a frame is provided on the opposite side of the holding plate in a direction perpendicular to the holding plate, thereby increasing the rust resistance of the holding plate and the substrate in two orthogonal directions.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例の全体構成を示す斜視図、第
2図は本発明の一要素を示す斜視図、第3図は第1図の
断面図、第4図は作用を示す正面図、第5図は他の一実
施例を示す断面図、第6図は他の一実施例を示す断面図
、第7図は他の一実施例を示す断面図、第8図は他の一
実施例を示す要素の斜視図、第9図は他の一実施例の全
体構成を示す斜視図、第10図は他の一実施例を示す断
面図、第11図は他の一実施例を示す要素の斜視図。 1・・・基板、2・・・発熱体、3・・・半田球、4・
・・冷却部、5・・・導入部、6・・・冷却構造体、7
・・・柔軟性ベローズ、9・・・共通ヘッダ、12・・
・柔軟性ベローズ、13・・・おさえ板、14・・・平
板、15・・・ゴム層、16・・・固定わく、17・・
・ネジ、27・・・ささえ板、28・・・フレーム。 茅 1 図 ¥2図 第 3 図 茅4 z lう I4 S 図 bl¥l 第 ′7 凹 第 δ 図 第 q 又 箒10図 Y 第 )1凹
Fig. 1 is a perspective view showing the overall configuration of an embodiment of the present invention, Fig. 2 is a perspective view showing one element of the invention, Fig. 3 is a sectional view of Fig. 1, and Fig. 4 shows the operation. 5 is a sectional view showing another embodiment, FIG. 6 is a sectional view showing another embodiment, FIG. 7 is a sectional view showing another embodiment, and FIG. 8 is a sectional view showing another embodiment. FIG. 9 is a perspective view of the overall structure of another embodiment; FIG. 10 is a sectional view of another embodiment; FIG. 11 is a perspective view of another embodiment. FIG. 3 is a perspective view of an example element. 1... Board, 2... Heating element, 3... Solder ball, 4...
...Cooling part, 5...Introduction part, 6...Cooling structure, 7
...Flexible bellows, 9...Common header, 12...
・Flexible bellows, 13... Pressing plate, 14... Flat plate, 15... Rubber layer, 16... Fixed frame, 17...
-Screw, 27...Support plate, 28...Frame. Broom 1 Fig. 2 Fig. 3 Fig. 4 z l u I4 S Fig. bl ¥l No. 7 concave No. δ Fig. q Also, broom 10 Fig. Y 1) 1 concave

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、基板上に複数の発熱体である半導体チップを格子状
に配置して、基板とは反対側の発熱体裏面側へ、冷却構
造体を接合し、各冷却構造体を柔軟性ベローズで連結し
て、各冷却構造体内へ冷媒液を流すことにより、発熱体
を冷却する装置において、ゴム層と平板からなるおさえ
板によつてゴム層が冷却構造体側へ向くようにして、冷
却構造体を基板側へおさえこむ構造としたことを特徴と
する半導体冷却装置。
1. Arrange multiple semiconductor chips, which are heat generating elements, on a substrate in a lattice pattern, bond a cooling structure to the back side of the heat generating element on the side opposite to the substrate, and connect each cooling structure with a flexible bellows. In a device that cools a heating element by flowing a refrigerant liquid into each cooling structure, the cooling structure is cooled by a holding plate consisting of a rubber layer and a flat plate so that the rubber layer faces the cooling structure side. A semiconductor cooling device characterized by having a structure in which it is pressed against a substrate side.
JP63228733A 1988-09-14 1988-09-14 Semiconductor cooling device Pending JPH0278259A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5113527A (en) * 1989-05-23 1992-05-19 Noel Robertson-Mckenzie Fire and smoke protective hood

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5113527A (en) * 1989-05-23 1992-05-19 Noel Robertson-Mckenzie Fire and smoke protective hood

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