JPH0315341B2 - - Google Patents

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JPH0315341B2
JPH0315341B2 JP59013004A JP1300484A JPH0315341B2 JP H0315341 B2 JPH0315341 B2 JP H0315341B2 JP 59013004 A JP59013004 A JP 59013004A JP 1300484 A JP1300484 A JP 1300484A JP H0315341 B2 JPH0315341 B2 JP H0315341B2
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plate
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、ベローズ又はダイヤフラムなどの可
撓性弾性構造体に第１の伝熱板を設け、集積回路
に第２の伝熱板を接合させ、第１の伝熱板と第２
の伝熱板とを可変形性伝熱体を介して圧接すると
共に、上記第１の伝熱板を液体冷媒で冷却するよ
うにした集積回路装置の冷却方式に関するもので
ある。
〔従来技術と問題点〕
第７図および第８図は集積回路の冷却方式の従
来例を示す図である。第７図および第８図におい
て、１は冷媒ヘツダ、２はベローズ、３は伝熱
板、４は集積回路、５はプリント板、６は伝熱ピ
ストン、７はばね、８はコールド・プレートをそ
れぞれ示している。第７図の従来例において、冷
媒ヘツダ１に冷媒、例えば水などが流れると、伝
熱板３は押下げられ、集積回路４との接触面を加
圧し、これにより集積回路４は冷却される。第８
図の従来例においては、伝熱ピストン６がばね７
によつて押下げられ、集積回路４と接触し、これ
により集積回路４は冷却される。第７図の従来例
は、接触面伝熱面積が小さいという欠点があり、
また表面の微細な凹凸のため伝熱板３と集積回路
４が完全に面接触しないので、接触熱抵抗が大き
く且つ不安定でバラツキが大であるという欠点が
あり、また圧力の変化による変動も大きい。第８
図の従来例は、伝熱構造内での熱伝導ロスが大き
いこと及び接触熱伝導個所が多いため熱伝導ロス
が大であること等の欠点を有している。このた
め、高熱伝導ガス（例えばN2，H2，Heなど）の
封入機構などを要している。
〔発明の目的〕
本発明は、上記の考案に基づくものであつて、
高集積且つ高速の集積回路を常に安定に動作する
よう冷却できるようにした集積回路の冷却方式を
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、本発明の集積回路の冷却方式
は、ベローズやダイヤフラムなどの可撓性弾性構
造体に第１の伝熱板を設け、集積回路に該集積回
路より大面積の第２の伝熱板を接合接触させ、上
記第１の伝熱板と第２の伝熱板とを可変形性伝熱
体を介して圧接させると共に上記第１の伝熱板を
液体冷媒で冷却するようにしたことを特徴とする
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実施例の断面図である。第１図
において、９は可変形性の伝熱体、１０は伝熱
板、１１はリード、Ｂは隔壁をそれぞれ示してい
る。なお、第７図と同一符号は同一物を示してい
る。可変形性の伝熱体９は、例えばシリコン系の
ゴムをバインダとし、金属あるいはアルミナやベ
リリアなどの酸化金属をフイラーとする熱伝導性
弾性体とすることも出来、またインジウムやガリ
ウム合金などの熱伝導性可塑性体とすることも出
来、さらには低分子液性シリコン材にフイラーを
加えた半流動性体とすることも出来る。可変形性
の伝熱体９は、伝熱体３と１体化されている。伝
熱板３は、例えば銅や銅合金などの熱伝導率の高
い物質から作られている。伝熱板１０は集積回路
４の表面積より大きい面積を有しており、ダイ付
け又はソルダリングにより集積回路４に接合接触
されている。伝熱板１０は、集積回路４と熱膨張
率の近い伝熱材料で作られている。例えば、集積
回路４がシリコン又はGaAsで作られている場
合、伝熱板１０はMo又はMo／Cuの複合材等で
作られる。ベローズ２としては、例えば成形ベロ
ーズや溶接ベローズ、電着メツキ・ベローズ、テ
フロン製のベローズなどを用いることが出来る。
電着メツキ・ベローズとは、アルミの型の周りに
ニツケルをメツキし、アルミの型を薬剤で溶かし
去るものである。ベローズの代りにダイヤフラム
を用いることも出来る。集積回路４はリード１１
によつてプリント板５の導体と接続される。尚、
一般に１枚のプリント板上には多数の集積回路が
配列され、夫々に対応して上記ベローズ等が設け
られる。冷媒としては、例えば水やフルオロカー
ボン液、液体金属が用いられる。
第２図は集積回路の構造の他の例を示す断面図
である。第２図において１０′は伝熱板、１２は
蓋（ハーメチツク・シール）をそれぞれ示してい
る。第２図の伝熱板１０′は段部を有しており、
突状部の面が集積回路４と面接触している。
第３図イ、ロは集積回路側の構造のさらに他の
例を示すものである。第３図において、１３はソ
ルダ・ボールを示している。第１図および第２図
の例では、集積回路４はリード１１によつてプリ
ント板５の導体と接続されているが、第３図の例
では集積回路４はソルダ・ボール１３によつてプ
リント５の導体と接続される。また、第３図ロの
ように、パツケージを介さずに半導体チツプを直
接プリント板に接続してもよい。
第４図は冷却ヘツダ側の構造の他の例を示すも
のである。第４図において、１４はノズルを示
す。ノズル１４から噴出す液体の噴流は伝熱板３
と衝突し、伝熱板３を冷却する。液体としては水
やフルオロカーボン液等を使用することが出来、
また噴流の流速は0.5m／Ｓないし3m／Ｓであ
る。ノズル１４の直径をＤとするとき、ノズル１
４の開口から伝熱板３までの距離Ｈを2Dないし
4Dとし、伝熱板３の直径を4Dないし8Dにする
と、最も良い結果が得られた。例えば水の場合こ
のようにした場合における噴流の熱伝達率は、
15000ないし30000Kca／m2hr℃であつた。
第５図は冷却ヘツダ側の構造のさらに他の例を
示すものである。第５図において、１５は放熱フ
イン、１６は伝熱杆をそれぞれ示している。伝熱
杆１６は一端が伝熱板３に固定され、伝熱杆１６
には複数の放熱フイン１５が取付けられている。
第６図は本発明の効果の一部を説明する図であ
る。第６図イに示すように、伝熱板１０によつて
集積回路４の発熱が伝熱拡散し、許容熱密度が向
上する。また第６図ロに示すように伝熱板３およ
び伝熱板１０のごとき一般金属面には必ず微細な
凹凸が存在し、またそりも存在するが、伝熱板３
と１０との間に熱抵抗の大きい空気層１７が厚く
存在することはなくなる。さらに、ベローズ２等
により、伝熱板３又は１０が傾いても、また距離
が不均一であつても熱伝導が損われることなく接
触熱伝導が一定に保たれる。
〔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) 集積回路にこれより面積の大きい伝熱板が接
合接触されているので、集積回路の発熱が伝熱
拡散し、且つ広い接触伝熱面積が冷却体との間
に得られ、このため許容熱密度が向上するこ
と、 (ロ) ベローズのような可撓性弾性構造体に設けら
れている伝熱板と集積回路に接合接触されてい
る伝熱板との間に可変形性伝熱体が存在するの
で、低い接触圧でも気体層が低減し、両者間の
接触熱抵抗が低減すると共にバラツキが小さく
なり、安定化すること、 (ハ) ベローズのような可撓性弾性構造体により、
部品組立寸法精度、高さ、傾き等のバラツキに
対し安定かつ確実な接触が得られ、複数配置さ
れてもそれぞれ独立に接触を保つことが出来る
こと、 (ニ) これらの複合作用により安定かつ高い冷却性
能が得られるので、集積回路単位面積当りの許
容発熱を大きく出来ること、 等の顕著な作用効果を奏することが出来、これに
より高集積且つ高速の集積回路を常に安定に動作
させることが出来る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の１実施例の断面図、第２図は
集積回路側の構造の他例を示す断面図、第３図は
集積回路側の構造のさらに他の例を示す断面図、
第４図は冷却ヘツダ側の構造の他例を示す図、第
５図は冷却ヘツダ側の構造のさらに他の例を示す
断面図、第６図は本発明の効果の一部を説明する
図、第７図および第８図は従来例を示す図であ
る。 １……冷却ヘツダ、２……ベローズ、３……伝
熱板、４……集積回路、５……プリント板、６…
…伝熱ピストン、７……ばね、８……コールド・
プレート、９……可変形性の伝熱体、１０……伝
熱板、１１……リード、１２……蓋、１３……ソ
ルダ・ボール。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １ ベローズやダイヤフラムなどの可撓性弾性構
    造体に第１の伝熱板を設け、集積回路に該集積回
    路より大面積の第２の伝熱板を接合接触させ、上
    記第１の伝熱板と第２の伝熱板とを可変形性伝熱
    体を介して圧接させると共に上記第１の伝熱板を
    液体冷媒で冷却するようにしたことを特徴とする
    集積回路装置の冷却方式。 ２ 上記集積回路はプリント板上に複数配列され
    ており、各集積回路対応に上記可撓性弾性構造体
    及び第１の伝熱板が設けられてなることを特徴と
    する特許請求の範囲第１項記載の集積回路装置の
    冷却方式。
JP59013004A 1984-01-26 1984-01-26 集積回路装置の冷却方式 Granted JPS60160149A (ja)

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