JPH0320070B2 - - Google Patents
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- JPH0320070B2 JPH0320070B2 JP25296284A JP25296284A JPH0320070B2 JP H0320070 B2 JPH0320070 B2 JP H0320070B2 JP 25296284 A JP25296284 A JP 25296284A JP 25296284 A JP25296284 A JP 25296284A JP H0320070 B2 JPH0320070 B2 JP H0320070B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
- H01L23/427—Cooling by change of state, e.g. use of heat pipes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は超小型電子回路などの冷却構造の改良
に係る浸漬液冷装置に関す。
に係る浸漬液冷装置に関す。
近時、例えば電子計算機に搭載される集積回路
素子LSI、VLSI等は、小型化、高速化の要請に
よつて単位面積当りの動作電力が増加しており、
これにともない信頼性が低下することが懸念され
る。
素子LSI、VLSI等は、小型化、高速化の要請に
よつて単位面積当りの動作電力が増加しており、
これにともない信頼性が低下することが懸念され
る。
本発明は、特に、高速化を意図する半導体素子
を集積化した回路素子等の冷却手段に係り、消費
電力の増大に伴う素子冷却構造につき提示したも
のである。
を集積化した回路素子等の冷却手段に係り、消費
電力の増大に伴う素子冷却構造につき提示したも
のである。
従来、電算機等電子機器から発生する熱放散方
法としては、フアンによる強制空冷とか、あるい
は空冷効果を高める放熱用フインを特定の回路素
子に装着して機器の動作温度の安定化が図られて
いる。例えば機器の動作温度が85℃（動作の最高
限界温度）とすれば、前記強制空冷方式では、素
子放熱面の単位面積当りの許容消費電力はたかだ
か1Watt／cm2が限度である。
法としては、フアンによる強制空冷とか、あるい
は空冷効果を高める放熱用フインを特定の回路素
子に装着して機器の動作温度の安定化が図られて
いる。例えば機器の動作温度が85℃（動作の最高
限界温度）とすれば、前記強制空冷方式では、素
子放熱面の単位面積当りの許容消費電力はたかだ
か1Watt／cm2が限度である。
然し、更に高い動作条件が必要とされる高速コ
ンピユータ用素子では、20Watt／cm2の消費電力
を許容するような冷却方式が必要とされ、所謂、
直接浸漬液冷方式が注目されている。
ンピユータ用素子では、20Watt／cm2の消費電力
を許容するような冷却方式が必要とされ、所謂、
直接浸漬液冷方式が注目されている。
前記の浸漬液冷装置は、80℃以下の非腐蝕性、
非解離性の低沸点冷媒、例えばフレオン
（C2Cl3F3、沸点49℃）や各種のフルオロカーボン
例えばC5F12（沸点30℃）、C6F14（沸点56℃）等例
媒の単組成、または適宜沸点温度に調整した混合
組成の冷媒を用いる。而して、前記の冷媒を満た
した容器に回路素子LSIを浸漬せしめて、発生の
損失熱を冷媒の蒸発潜熱により吸収すると共に、
蒸発気化した冷媒を再液化する熱交換パイプを設
ける等して冷却装置を構成していた。
非解離性の低沸点冷媒、例えばフレオン
（C2Cl3F3、沸点49℃）や各種のフルオロカーボン
例えばC5F12（沸点30℃）、C6F14（沸点56℃）等例
媒の単組成、または適宜沸点温度に調整した混合
組成の冷媒を用いる。而して、前記の冷媒を満た
した容器に回路素子LSIを浸漬せしめて、発生の
損失熱を冷媒の蒸発潜熱により吸収すると共に、
蒸発気化した冷媒を再液化する熱交換パイプを設
ける等して冷却装置を構成していた。
ところで、従来の液冷装置は容器の上方空間に
気化冷媒のための凝縮熱交換部を形成してここに
熱交換パイプを装着していたため、例えば容器内
浸漬になる装置より出る空気などの非凝縮性ガス
が集積されやすいことから凝縮熱交換用パイプの
冷却能力が低下し易いことである。
気化冷媒のための凝縮熱交換部を形成してここに
熱交換パイプを装着していたため、例えば容器内
浸漬になる装置より出る空気などの非凝縮性ガス
が集積されやすいことから凝縮熱交換用パイプの
冷却能力が低下し易いことである。
又、冷媒浸漬になる回路素子の動作温度の上昇
に伴い液層内から沸騰し発生する大量の気泡（気
化冷媒）により、集積回路素子の鉛直上方側に位
置する同素子の冷媒との接触が妨げられ素子冷却
機能を低下させると云う甚だ不都合な事態とな
る。
に伴い液層内から沸騰し発生する大量の気泡（気
化冷媒）により、集積回路素子の鉛直上方側に位
置する同素子の冷媒との接触が妨げられ素子冷却
機能を低下させると云う甚だ不都合な事態とな
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
前記浸漬液冷装置における従来の熱交換パイプ
は、時間経過とともに容器内に残る空気等の非凝
縮性ガスで出来る断熱膜によりその冷却能力が低
下すること、液層内で沸騰し発生する気化冷媒に
より装着回路基板の鉛直上方側に位置する同素子
の冷媒接触を妨げられ基板全面にわたって均一な
冷却が困難となることである。
は、時間経過とともに容器内に残る空気等の非凝
縮性ガスで出来る断熱膜によりその冷却能力が低
下すること、液層内で沸騰し発生する気化冷媒に
より装着回路基板の鉛直上方側に位置する同素子
の冷媒接触を妨げられ基板全面にわたって均一な
冷却が困難となることである。
前記の問題点は、
沸騰冷却媒体による半導体集積素子の冷却にあ
たり、冷却媒体中の熱交換パイプ周辺に気泡を集
積する誘導板と多孔性トラツプ体を設けた本発明
による浸漬液冷装置として解決することが出来
る。
たり、冷却媒体中の熱交換パイプ周辺に気泡を集
積する誘導板と多孔性トラツプ体を設けた本発明
による浸漬液冷装置として解決することが出来
る。
本発明の熱交換パイプは、冷却媒体に完全に浸
漬されているため、空気等の非凝縮性ガスによる
前記の断熱膜生成がなく冷却能力が低下すること
がない。
漬されているため、空気等の非凝縮性ガスによる
前記の断熱膜生成がなく冷却能力が低下すること
がない。
また冷却媒体中の誘導板と多孔性トラツプ体よ
りなる構造体により、媒体の気化媒体比率が実効
的に低められるため容器内冷却能力の均一化が図
られる。
りなる構造体により、媒体の気化媒体比率が実効
的に低められるため容器内冷却能力の均一化が図
られる。
更に、冷却媒体中の熱交換パイプは、周辺にあ
る多孔性トラツプ体に集められた気化媒体に対し
て接触時間が長いことから顕著な冷却効果が醸生
されるため、従来にくらべ20倍の素子冷却機能を
取得することが容易となる。
る多孔性トラツプ体に集められた気化媒体に対し
て接触時間が長いことから顕著な冷却効果が醸生
されるため、従来にくらべ20倍の素子冷却機能を
取得することが容易となる。
以下、本発明の沸騰冷却媒体による集積回路素
子等の浸漬液冷実施例を、第１図と第２図の装置
の模式的実施例により詳細に説明する。
子等の浸漬液冷実施例を、第１図と第２図の装置
の模式的実施例により詳細に説明する。
模式的実施例図は、装置を縦方向に切断した一
断面図であり、同図を参照して装置の構成とその
動作方法を説明する。
断面図であり、同図を参照して装置の構成とその
動作方法を説明する。
第１図中、１は例えばステンレス、アルミ等で
成形された沸騰冷却媒体が収納される容器、容器
１の上方１０部分は冷却媒体並びに回路素子を収
納した後封止をなす気密接合部１０である。
成形された沸騰冷却媒体が収納される容器、容器
１の上方１０部分は冷却媒体並びに回路素子を収
納した後封止をなす気密接合部１０である。
容器１内には冷却対象素子LSI、又はVLSIな
どの回路素子２が装着の基板１２と共に媒体３に
浸漬される。沸騰冷却媒体３としは例えば沸点が
50〜60℃のC6F14（沸点56℃）を使用するものとす
れば、該沸点より略５〜10℃高いところに浸漬素
子２の限界とする最高温度を設定することが出来
る。
どの回路素子２が装着の基板１２と共に媒体３に
浸漬される。沸騰冷却媒体３としは例えば沸点が
50〜60℃のC6F14（沸点56℃）を使用するものとす
れば、該沸点より略５〜10℃高いところに浸漬素
子２の限界とする最高温度を設定することが出来
る。
沸騰冷却媒体３中には銅管を成形した熱交換パ
イプ６と、該パイプの下方周辺には漏斗構造の気
泡４集積用の誘導板５と、並びに誘導板５により
ガイドされて上昇した気泡４を捕捉する例えば細
メツシユの金属製の金網等で形成された多孔性ト
ラツプ体７、がそれぞれ配置される。
イプ６と、該パイプの下方周辺には漏斗構造の気
泡４集積用の誘導板５と、並びに誘導板５により
ガイドされて上昇した気泡４を捕捉する例えば細
メツシユの金属製の金網等で形成された多孔性ト
ラツプ体７、がそれぞれ配置される。
前記回路素子２が装着された基板１２からは導
出の素子駆動用の接続リード（接続リードは図示
されない）が、容器１の底面１３側から該底面を
貫いて端子ピンを介して接続される。
出の素子駆動用の接続リード（接続リードは図示
されない）が、容器１の底面１３側から該底面を
貫いて端子ピンを介して接続される。
尚、図中の８は圧力逃げ空間であり、容器内回
路素子２の冷却動作時は1.5〜２気圧となる。
路素子２の冷却動作時は1.5〜２気圧となる。
かような沸騰冷却容器構成とすれば、LSIの動
作時生ずる熱は、接触する冷却媒体の気化に費消
され気泡４となり、更に前記気泡４は誘導板６に
より集められ熱交換パイプ６と接触して凝縮熱を
伝達して凝縮液化する過程をくりかえす。
作時生ずる熱は、接触する冷却媒体の気化に費消
され気泡４となり、更に前記気泡４は誘導板６に
より集められ熱交換パイプ６と接触して凝縮熱を
伝達して凝縮液化する過程をくりかえす。
また誘導板６により集められた気泡は多孔性の
トラツプ体に留められて熱交換パイプ６との長い
接触時間により液化する。
トラツプ体に留められて熱交換パイプ６との長い
接触時間により液化する。
第２図は第１図と異なる他の模式的実施例図と
する装置の縦断面図である。図中の装置構成にお
いて第１図と同等機能部分は同じ番号が引用され
ており比較対象を容易ならしめる。
する装置の縦断面図である。図中の装置構成にお
いて第１図と同等機能部分は同じ番号が引用され
ており比較対象を容易ならしめる。
第１図と比較参照すれば明らかな様に、その主
たる相異は、沸騰冷却容器の構成、及び冷却対象
基板の装着方法がことなる。
たる相異は、沸騰冷却容器の構成、及び冷却対象
基板の装着方法がことなる。
図中、９は回路素子２が装着された回路基板１
２と容器１との気密接合部、１１は素子２の駆動
端子形成部である。気泡を集積する誘導板６、多
孔性トラツプ体７等の容器内の配置は前図と同じ
である。
２と容器１との気密接合部、１１は素子２の駆動
端子形成部である。気泡を集積する誘導板６、多
孔性トラツプ体７等の容器内の配置は前図と同じ
である。
前記せる気密接合部９（又は１０）は、基板と
容器それぞれの接合面をメタライズ処理した後、
Ｏリング構成の鑞付け方法により封止することが
出来る。
容器それぞれの接合面をメタライズ処理した後、
Ｏリング構成の鑞付け方法により封止することが
出来る。
前記説明した浸漬液冷装置によれば、従来の強
制空冷の冷却方式に比べて、素子の単位面積当り
放出される換算熱量にして略20倍の冷却が可能と
なることからこれを例えば高速性が要求される電
子計算機用の集積回路素子の冷却に適用すればそ
の効果は顕著なものがある。
制空冷の冷却方式に比べて、素子の単位面積当り
放出される換算熱量にして略20倍の冷却が可能と
なることからこれを例えば高速性が要求される電
子計算機用の集積回路素子の冷却に適用すればそ
の効果は顕著なものがある。
第１図と第２図は共に本発明の装置の模式的実
施例図である（共に縦断面図）である。 図中、１は容器、２は集積回路素子、３は冷却
媒体、４は気泡（気化媒体）、５は４の集積誘導
板、６は熱交換パイプ、及び７は多孔性トラツプ
体である。
施例図である（共に縦断面図）である。 図中、１は容器、２は集積回路素子、３は冷却
媒体、４は気泡（気化媒体）、５は４の集積誘導
板、６は熱交換パイプ、及び７は多孔性トラツプ
体である。
Claims (1)
- １ 沸騰冷却媒体による集積回路素子の冷却にあ
たり、冷却媒体中の熱交換パイプ周辺に気泡を集
積する誘導板と多孔性トラツプ体を設けたことを
特徴とする浸漬液冷装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25296284A JPS61131553A (ja) | 1984-11-30 | 1984-11-30 | 浸漬液冷装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25296284A JPS61131553A (ja) | 1984-11-30 | 1984-11-30 | 浸漬液冷装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61131553A JPS61131553A (ja) | 1986-06-19 |
| JPH0320070B2 true JPH0320070B2 (ja) | 1991-03-18 |
Family
ID=17244577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25296284A Granted JPS61131553A (ja) | 1984-11-30 | 1984-11-30 | 浸漬液冷装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61131553A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6285448A (ja) * | 1985-10-09 | 1987-04-18 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の冷却構造 |
| JPH0332437U (ja) * | 1989-08-04 | 1991-03-29 | ||
| JP2741255B2 (ja) * | 1989-08-18 | 1998-04-15 | 株式会社日立製作所 | 沸騰冷却用伝熱体 |
| FR2738446B1 (fr) * | 1995-08-30 | 1997-09-26 | Gec Alsthom Transport Sa | Procede et dispositif de filtrage d'un milieu liquide isolant electrique et caloriporteur et groupe d'electronique de puissance comportant un tel dispositif |
| JP2006017786A (ja) * | 2004-06-30 | 2006-01-19 | Hitachi Ltd | 液晶プロジェクタとその液晶パネルの液冷装置 |
| JP7351158B2 (ja) * | 2019-09-18 | 2023-09-27 | 日本電気株式会社 | 液浸冷却槽 |
-
1984
- 1984-11-30 JP JP25296284A patent/JPS61131553A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61131553A (ja) | 1986-06-19 |
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