JPH0311546B2 - - Google Patents

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JPH0311546B2
JPH0311546B2 JP1300584A JP1300584A JPH0311546B2 JP H0311546 B2 JPH0311546 B2 JP H0311546B2 JP 1300584 A JP1300584 A JP 1300584A JP 1300584 A JP1300584 A JP 1300584A JP H0311546 B2 JPH0311546 B2 JP H0311546B2
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JP
Japan
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liquid refrigerant
integrated circuit
nozzle
heat transfer
plate
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JP1300584A
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English (en)
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JPS60160150A (ja
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Haruhiko Yamamoto
Yukihisa Katsuyama
Mitsuhiko Nakada
Shunichi Kikuchi
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Priority to CA000472335A priority patent/CA1227886A/en
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Priority to EP85400098A priority patent/EP0151546B1/en
Priority to DE8585400098T priority patent/DE3586661T2/de
Priority to ES539843A priority patent/ES8602339A1/es
Priority to KR1019850000461A priority patent/KR900002214B1/ko
Priority to BR8500360A priority patent/BR8500360A/pt
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Priority to US07/251,978 priority patent/US5050037A/en
Publication of JPH0311546B2 publication Critical patent/JPH0311546B2/ja
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    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
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    • H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、半導体等の集積回路に伝熱板を接触
させ、伝熱板を液体冷媒で冷却する直列噴流方式
の半導体冷却装置に関するものである。
〔従来技術と問題点〕
第３図は従来の半導体冷却装置の側断面図であ
つて、１は冷却板、２は供給ヘツダ、３は排出ヘ
ツダ、４はベローズ、５は伝熱板、６は集積回路
であり、半導体素子１１、伝熱板１０及びリード
端子等から成つているもの、７はプリント板、８
はノズルを示している。冷却板１は、供給ヘツダ
２および排出ヘツダ３を有しており、供給ヘツダ
２は複数のノズル８が設けられている。排出ヘツ
ダ３は、ノズル８に対応する位置に開口を有して
おり、各開口の周りにベローズ４の一端が取付け
られている。ベローズ４の他端は伝熱板５で塞が
れ、伝熱板５は集積回路６の伝熱板１０と接触す
る。集積回路６は複数個がプリント板７に実装さ
れている。
供給ヘツダ２には、液体冷媒、例えば水やフル
オロカーボン液等が供給される。供給ヘツダ２の
中の液体冷媒は各ノズル８から噴出し、ノズル８
からの噴流は伝熱板５と衝突し、これを冷却す
る。伝熱板５と衝突した液体冷媒は、排出ヘツダ
３を通つて外部に排出される。
第３図の如き従来の冷却装置は、供給ヘツダ２
の入口に供給される液体冷媒の総流量をＱ、ノズ
ルの本数をｎとするとき、各ノズルから噴出され
る液体冷媒の流量Q′はＱ／ｎとなり、充分な冷
却効果が得にくく、また各ノズルからの流量バラ
ンスを均一に保ちにくいという欠点がある。勿
論、総流量Ｑを大きくすれば、各ノズルから噴出
される流量Q′を大きくすることが可能であるが、
このようにするとポンプの大型化や配管の大型、
複雑化が必要であり、液体冷媒供給装置が大きく
なつて経済性を損なつてしまう。また各ノズルの
流量を均一にするためには複雑な流路構造を必要
とする。ノズル間で流速、流量のバラツキがある
と、装置全体の性能は冷却能力が最も低い位置の
集積回路の性能で制限されてしまい、集積回路の
能力を有効に利用できない。
〔発明の目的〕
本発明は、上記の考察に基づくものであつて、
集積回路に伝熱板を接触させ、伝熱板をノズルか
ら噴出される液体冷媒で冷却する冷却装置におい
て、液体冷媒供給装置を大きくすることなくノズ
ルから噴出す液体冷媒の流量を大きく且つ均一に
出来るようにした直列噴流方式の冷却装置を提供
することを目的としている。
〔発明の構成〕
そしてそのため、本発明の直列噴流方式の冷却
装置は、集積回路を実装したプリント板と、上記
集積回路を冷却するための冷却板とを具備する直
列噴流方式の集積回路の冷却装置であつて、上記
冷却板に、一部が開口した液体冷媒室を各集積回
路対応に複数個設けると共に液体冷媒室間に液体
冷媒通路を設け、液体冷媒通路の一端にノズルを
取付け、上記液体冷媒室の開口の周りにベローズ
やダイヤフラムの如き可撓性弾性構造体を固着す
ると共に上記可撓性弾性構造体の他端を伝熱板で
塞ぎ、さらに上記ノズルから噴出した液体冷媒が
上記伝熱板と衝突すると共に上記集積回路の熱が
上記伝熱板に伝達されるように構成されているこ
とを特徴とするものである。
〔発明の実施例〕
以下、本発明を図面を参照しつつ説明する。
第１図は本発明の１実施例の側断面図、第２図
は第１図のＡ−A′線の断面図である。
第１図および第２図において、９は可変形性の
伝熱体、１０は伝熱板、１１は集積回路６に含ま
れる半導体素子、１２はリード、１３は液体冷媒
室、１４は液体冷媒通路をそれぞれ示している。
なお、第３図と同一符号は同一物を示している。
冷却板１には、複数の液体冷媒室１３が設けら
れている。液体冷媒室１３は下側に開口部を有し
ている。図示の例においては、左記の液体冷媒室
１３から右側の液体冷媒室１３に至る斜めの液体
冷媒通路１４（この通路１４は冷却板の下面側か
らのドリリングで形成することができる。）が設
けられ、液体冷媒通路１４の右側にノズル８が取
付けられている。液体冷媒室１３の開口部の周り
には、ベローズ４の一端が固着され、ベローズ４
の他端は伝熱板５で塞がれている。伝熱板５の表
面には、可変形性の伝熱体９が接合的に固着され
ている。プリント板７には、複数の集積回路６が
実装されている。半導体素子１１には、これより
も面積の大きい伝熱板１０がソルダリング等によ
り接合接触している。集積回路６はリード１２に
よりプリント板７の導体と接続されている。集積
回路６を実装したプリント板７の上に、ベローズ
等が取付けられた冷却板１を載せて圧接すると、
可変形性の伝熱体９は伝熱板１０と密に面接触す
る。
第１図において、点線の矢印は液体冷媒の流れ
を示す。液体冷媒通路１４を通る液体冷媒はノズ
ル８から噴出し、ノズル８からの噴流は伝熱板５
と衝突し、これを冷却する。伝熱板５と衝突した
液体令媒は、液体冷媒室１３を介して次の液体冷
媒通路１４を通り、次のノズル８から噴出す。こ
のように液体冷媒は、液体冷媒通路１４→ノズル
８→液体冷媒室１３→液体冷媒通路１４→ノズル
８→液体冷媒室１４……と流れる。
液体冷媒としては水やフルオロカーボン液等を
用いることが出来る。ノズル８から噴出す噴流の
流速は、例えば0.5ないし３ｍ／Ｓである。例え
ば水の場合、ノズルの直径をＤとしたとき、ノズ
ル８の開口から伝熱板５までの距離を2Dないし
4D、伝熱板５の直径を4Dないし8Dとした場合に
最も良い結果が得られた。このように設計した場
合、熱伝達率は水の場合15000Kcalないし
30000Kcal／m2hr℃であつた。
伝熱板５は、熱伝達率の良好な材料、例えば
Cu又はCu合金で作られる。可変形性の伝熱体９
は、バインダとフイラーとから成り、例えばバイ
ンダとしてはシリコン系ゴムを用いることが出
来、フイラーとしてはアルミナやベリリア等の酸
化金属を用いることが出来る。伝熱板１０は、集
積回路と熱膨張率が近似する材料で作られる。例
えば集積回路がシリコンやGaAsで作られる場
合、伝熱板１０はMo又はMo／Cu複合材等で作
ることが出来る。ベローズ４としては、成形ベロ
ーズや溶接ベローズ、電着メツキ・ベローズ、テ
フロン製ベローズなどを用いることが出来る。ベ
ローズの代りにダイヤフラムを用いることも出来
る。
〔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、 (イ) 液体冷媒供給装置を大きくすることなく、ノ
ズルから噴出する液体冷媒の流量を大きくし、
従つて、流速およびレイノルズ数を大きくする
ことが出来る。
(ロ) 直列流路方式とすることにより各ノズルの流
量を均一に出来、各集積回路における冷却性能
を均一に出来る。
等の顕著な効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の１実施例の側断面図、第２図
は第１図のＡ−A′線断面図、第３図は従来の冷
却装置の側断面図である。 １……冷却板、２……供給ヘツダ、３……排出
ヘツダ、４……ベローズ、５……伝熱板、６……
集積回路、７……プリント板、８……ノズル、９
……可変形性の伝熱体、１０……伝熱板、１１…
…半導体素子、１２……リード、１３……液体冷
媒室、１４……液体冷媒通路、１５……ボンデイ
ングワイヤ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １ 複数の集積回路を実装したプリント板と、上
    記集積回路を冷却するための冷却板とを具備する
    直列噴流方式の集積回路の冷却装置であつて、上
    記冷却板に、一部が開口した液体冷媒室を各集積
    回路対応に複数個設けると共に液体冷媒室間に液
    体冷媒通路を設け、液体冷媒通路の一端にノズル
    を取付け、上記液体冷媒室の開口の周りにベロー
    ズやダイヤフラムの如き可撓性弾性構造体を固着
    すると共に上記可撓性弾性構造体の他端を伝熱板
    で塞ぎ、さらに上記ノズルから噴出した液体冷媒
    が上記伝熱板と衝突すると共に上記集積回路の熱
    が上記伝熱板に伝達されるように構成されている
    ことを特徴とする集積回路の冷却装置。
JP59013005A 1984-01-26 1984-01-26 集積回路の冷却装置 Granted JPS60160150A (ja)

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JP59013005A JPS60160150A (ja) 1984-01-26 1984-01-26 集積回路の冷却装置
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AU37943/85A AU552537B2 (en) 1984-01-26 1985-01-21 Liquid-cooling module system for electronic components
EP85400098A EP0151546B1 (en) 1984-01-26 1985-01-22 Printed circuit board assembly having a liquid-cooling module system
DE8585400098T DE3586661T2 (de) 1984-01-26 1985-01-22 Bauelemente-anordnung auf einer leiterplatte mit einem modularen, fluessigen kuehlsystem.
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BR8500360A BR8500360A (pt) 1984-01-26 1985-01-25 Conjunto de quadro de circuito impresso
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JPS60160150A JPS60160150A (ja) 1985-08-21
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