JPH0330459A - 冷却装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概　要〕 各種電子機器のプリント板に実装される半導体素子の冷
却装置に関し、 冷却モジュールに圧送される冷却媒体の動圧と発熱素子
を密封した内部の圧力を連動させて、冷却構体による発
熱素子への押圧力を調整することを目的とし、 冷却媒体の循環流路を形成した本体に、冷却用の伝熱面
を先端に設けて弾性を有する冷却構体を垂設した冷却モ
ジュールと、発熱素子を実装したプリント板により一方
側を密閉して、前記冷却構体の伝熱面が該発熱素子の放
熱面を押圧できる高さの筒状に成形し、側壁に内部圧力
調整用の結合孔を横設したスペーサと、上記スペーサの
内部を該冷却媒体の動圧に対応した圧力に昇降させる圧
力調整手段とからなり、 上記冷却モジュールを該スペーサに固着して、上記プリ
ント板に実装した該発熱素子の該放熱面に、該冷却構体
の該伝熱面を押圧させるとともに当該発熱素子を密封し
、該冷却モジュールの該冷却媒体入口側と該スペーサの
該結合孔を上記圧力調整手段により連結して構成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、各種電子機器のプリント仮に実装される半導
体素子の冷却装置に関する。

最近　大型電算機等のプリント板に実装される半導体素
子は更に高密度集積化されてその発熱量が増大しており
、その半導体素子の冷却性能に対する要求も大変厳しい
ものとなっている。

そのため、冷却効率の高い水を一定方向に循環させて伝
熱により冷却する方法が採用されているが、その冷却モ
ジュールを循環する冷却媒体の動圧と冷却構体の弾性に
より冷却する半導体素子への押圧力が大きくなり、プリ
ント板に実装した半導体素子を破壊する恐れが生じてい
るので、その押圧力を調整することができて高い冷却性
能が発揮される新しい冷却装置が要求されている。

〔従来の技術］ 従来広く使用されている冷却装置は、第４図に示すよう
にプリント仮１に実装した発熱素子１−２を冷却する冷
却モジュール４と、当該プリンＩ−板１の発熱素子１−
２を密封するスペーサ２とから構成されている。

その冷却モジュール４は、プリント板１に実装された発
熱素子１−２４例えば半導体素子と対向する位置にそれ
ぞれ一定寸法の開口部４−１ａを配設して、その各開口
部４−１ａの間に冷却媒体５の循環流路４−１ｂを形成
し、その天井に各開口部４−１ａの方へ冷却媒体５の流
れを矢印方向に変向させる変向手段４−１０を垂設して
本体４−１が形成されている。

この本体４−１のそれぞれ開口部４−１ａに、軸線。

即ち矢印方向に弾性を有する２例えば銅合金からなるベ
ローズの一端側を開口させ、他端側に熱伝導性の良い伝
熱面４−２８により閉塞された冷却構体４−２を固着す
ることにより配列されている。

また、スペーサ２は、発熱素子１−２を実装したプリン
ト板１により一方の開口側が密閉できる大きさで、前記
冷却構体４−２の伝熱面４−２８が発熱素子１−２の放
熱面１−２８を押圧できる高さの角筒状に成形されてい
る。

そして、上記冷却モジュール４とスペーサ２を使用した
冷却装置は、プリント板１に実装された各発熱素子１−
２上面の放熱面１−２ａと冷却構体４−２先端の伝熱面
４−２８を、前記冷却構体４−２の弾性力により熱伝導
性充填剤を介して密着させるとともに、プリント仮１を
一方の開口側に固着したスペーサ２の他方の開口側に、
ガスケット３を介して冷却モジュール４の本体４−１を
固着して、プリント板１に実装した発熱素子１−２をス
ペーサ２の内部に密封する。この本体４−１の循環流路
４−１ｂに圧送された冷却媒体５は変向手段４−ＩＣに
より２点鎖線で示すように流れて、冷却構体４−２の伝
熱面４２ａ内面に衝突することにより密着した発熱素子
１−２を冷却するように構成されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上説明した従来の冷却装置で問題となるのは、冷却構
体４−２の弾性力によりその伝熱面４−２８を発熱素子
１−２の放熱面１−２８に押圧して密着させるとともに
、プリント板１を固定したスペーサ２に冷却モジュール
４の本体４−１を固着して内部を密封し、本体４−１の
循環流路４−１ｂに冷却媒体５を圧送して冷却構体４−
２の伝熱面４−２ａ内側を通過させることにより発熱素
子１−２を冷却しているので、第５図に示すように循環
する冷却媒体５の動圧と冷却構体４−２の弾性により発
熱素子１−２への押圧力“Ｆ“°が大きくなり、プリン
ト板１に実装した発熱素子１−２のリード１−２ｂ部が
破損するという問題が生じる。

また、冷却構体４−２の押圧力を低くするように上記ス
ペーサ２の内圧を予め高めると、冷却媒体５が循環して
いない時には前記押圧力と反対方向の力“Ｆｌ”が冷却
構体４−２の伝熱面４−２８に加わって冷却構体４−２
が収縮して、当該伝熱面４−２８が発熱素子１−２の放
熱面１−２８から離れか、あるいは発熱素子１−２の実
装面側に“Ｆｌ”の力がかかつてプリント板１より発熱
素子１−２が離脱するという問題が生じている。

本発明は上記のような問題点に漏み、冷却モジュールに
圧送される冷却媒体の動圧と、発熱素子を密封した内部
の圧力を連動させて、冷却構体による発熱素子への押圧
力を調整することができる新しい冷却装置の提供を目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、第１図に示すように冷却媒体５の循環流路４
−１ｂを形成した本体４−１に、冷却用の伝熱面４−２
８を配して弾性を有する冷却構体４−２を垂設した冷却
モジュール４と、発熱素子１−２を実装したプリント板
１により一方側を密閉して、前記冷却構体４−２の伝熱
面４−２８が該発熱素子１−２の放熱面１−２ａを押圧
できる高さの筒状に成形し、側壁に内部圧力調整用の結
合孔１２ａを横設したスペーサ１２と、当該スペーサ１
２の内部を該冷却媒体５の動圧に対応した圧力に昇降さ
せる圧力調整手段１５とからなり、 上記冷却モジュール４を該スペーサ１２に固着して、上
記プリント板１に実装した該発熱素子１−２の該放熱面
１．２ａに、該冷却構体４−２の該伝熱面４−２８を押
圧させるとともに当該発熱素子１−２を密封し、該冷却
モジュール４の該冷却媒体５人口側と該スペーサ１２の
該結合孔１２ａを上記圧力調整手段１５により連結して
構成する。

〔作　用〕

本発明では、発熱素子１−２を実装したプリント板１を
スペーサ１２の一端側に固定して冷却モジュール４を他
端側に固着することにより、冷却構体４−２の該伝熱面
４−２８を上記発熱素子１−２の該放熱面１−２８に押
圧させるとともに当該発熱素子１−２が密封され、前記
冷却モジュール４の冷却媒体５人口側と該スペーサ１２
の該結合孔１２ａとを、冷却モジュール４に圧送される
冷却媒体５の動圧に対応した圧力に昇降させる上記圧力
調整手段１５により連結している。そのため、冷却構体
４−２内における冷却媒体５の動圧とスペーサ１２内部
の気圧との差が少な（なり、発熱素子１−２に対する伝
熱面４゜２ａの押圧力が低い状態で均一化されて、プリ
ント板１に実装された発熱素子１−２のリード部破損。

あるいは放熱面１−２ａと冷却構体４−２の伝熱面４−
２ａの離間を防止することが可能となる。

（実　施　例） 以下第１図乃至第３図について本考案の実施例を説明す
る。

第１図は本実施例による冷却装置を示す模式断面図８第
２図は第一実施例の圧力調整機を示す模式断面図、第３
図は第二実施例の圧力調整機の模式図を示し、図中にお
いて、第３図と同一部材には同一記号が付しであるが、
その他の１２はプリント板に実装され発熱素子を密封す
るとともに、プリント板に対して一定の間隔で冷却モジ
ュールを固着するスペーサ、Ｌ５＋２５は冷却媒体の動
圧に対応してスペーサ内部の圧力を昇降させる圧力調整
機である。

スペーサ１２は、第１図に示すように発熱素子１２を実
装したプリント板１により一方の開口側が密閉できる大
きさで、前記冷却構体４−２の伝熱面４−２８が発熱素
子１−２の放熱面１−２８を押圧できる高さの角筒状に
成形して、側壁に内部圧力調整用の結合孔１２ａを横設
している。

第一実施例の圧力調整機１５は、第２図に示すように一
定内径の円筒両端を密閉して外部容器１５−１を成形し
、その容器１５−１内部に大きな直径のベローズ１５−
２を固着することにより密封された２重の空間を形成し
て、外部よりベローズ１５−２の内部に通ずる入力孔１
５−１ａを穿設するとともに、容器１５−１とベローズ
１５−２で囲まれた空間と当該容器１５−１外部とを導
通する出力孔１５−１　ｂを設けている。そして、入力
孔１５−１ａから導入される冷却媒体５の動圧でベロー
ズ１５−２が伸縮して、そのベローズ１５−２と容器１
５−１とで密封された外部圧力とベローズ１５−２の内
圧が等しくなることにより、容器１５−１の出力孔１５
−１ｂと導通したスペーサ１２の内部圧力を機械的に昇
降させるよう構成したものである。

また、第二実施例の圧力調整機２５は、第３図に示すよ
うに冷却モジュール４の冷却媒体５人口とスペーサ１２
の内部に配設することにより・９、冷却媒体５の圧力と
スペーサ１２の内部の圧力を検出して圧力信号を発する
圧力センサ２５−１と、その圧力信号差によりコンプレ
ッサー２５−３を制御してスペーサ１２の内部圧力を昇
降させる制御回路２５−２から構成している。

上記部材を使用した冷却装置は、第１図に示すように冷
却媒体５の循環流路４−１ｂを設けた本体４−１に、冷
却用の伝熱面４−２３を一端側に設けた冷却構体４−２
を固着した従来と同一の冷却モジュール４を、上記スペ
ーサ１２に固定されたプリント板ｌの各発熱素子１−２
上面の放熱面１−２ａと冷却構体４−２伝熱面４−２８
を、熱伝導性充填剤を介して前記冷却構体４−２の弾性
力により密着させて押圧するとともに、ガスケット３を
介して冷却モジュール４をスペーサ１２の他方の開口側
に固着して発熱素子１−２を従来と同様に密封する。

そして、第２図に示す密閉した容器１５−１とその内部
に固着したベローズ１５−２により密封された２重の空
間を形成した圧力調整機１５を配設して、冷却モジュー
ル４の冷却媒体５人口側とベローズ１５−２の内部に通
ずる入力孔１５−１ａを連結するとともに、容器１５−
１の出力孔１５−１　ｂと上記スペーサ１２の結合孔１
２ａと結合してそのスペーサ１２の内部圧力を昇降させ
ている。

他の実施例としては、第３図に示す圧力調整機２５の圧
力センサ２５−１を冷却媒体５の人口とスペーサ１２内
部に配設して、その圧力センサ２５−１で冷却媒体５の
圧力とスペーサ１２の内部の圧力を検出し１、その信号
を受信した制御回路２５−２によりコンプレッサー２５
−３を制御してスペーサ１２の内部を冷却媒体５の圧力
対応した圧力に昇降させるように構成している。

その結果、冷却構体４−２内における冷却媒体５の動圧
とスペーサ１２内部の気圧との差が少な（なって均一化
された押圧力となるため、プリント板ｌに実装された発
熱素子１−２のリード１−２ｂ破損。

あるいは発熱素子１−２の放熱面１−２ａと冷却構体４
−２の伝熱面４−２８の離間を防止することができる。

〔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極めて簡
単な構成で、動作時および非動作時の冷却構体押圧力が
均一化されてプリント仮に実装された発熱素子の破損、
あるいは発熱素子の放熱面と冷却構の伝熱面の離間を防
止することができる等の利点があり、著しい経済的及び
、信頼性向上の効果が期待できる冷却装置を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による冷却装置を示す模式断
面図、 第２図は第一実施例の圧力調整機を示す模式断面図、 第３図は第二実施例の圧力調整機を示す模式図、第４図
は従来の冷却装置を示す模式断面図、第５図は課題を示
す模式断面図である。 図において、 ｌはプリント板、 １−２は発熱素子、 １−２ａは放熱面、　　　　　１−２ｂはリード、３は
ガスケット、 ４は冷却モジュール、 ４−１は本体、　　　　　４−１ｂは循環流路、４−２
は冷却構体、　　　４〜２ａは伝熱面、５は冷却媒体、 １２はスペーサ、　　　　　１２ａは結合孔、１５．２
５は圧力調整機、 １５−１は容器、 １５−１ａは人力孔、　　　１５−１　ｂは出力孔、１
５−２はベローズ、 ２５−１は圧力センサ、 ２５−２は制御回路、 オ禮賎弗斤禮尊ハ′唸Ｔジ式圓 第３図 第 図 第 図 オー宍５楚イ１＾圧／７ｔｆｌちζハｊ屯末Ｔ不炸入度
牛面閏第２図 ５′ｆ？即煤俸 ／ 鐸匙」零を穎弐′打句口 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　冷却媒体（５）の循環流路（４−１ｂ）を形成した本
   体（４−１）に、冷却用の伝熱面（４−２ａ）を先端に
   設けて弾性を有する冷却構体（４−２）を配設した冷却
   モジュール（４）と、 発熱素子（１−２）を実装したプリント板（１）により
   一方側を密閉して、前記冷却構体（４−２）の伝熱面（
   ４−２ａ）が該発熱素子（１−２）の放熱面（１−２ａ
   ）を押圧できる高さの筒状に成形し、側壁に内部圧力調
   整用の結合孔（１２ａ）を横設したスペーサ（１２）と
   、上記スペーサ（１２）の内部を該冷却媒体（５）の動
   圧に対応した圧力に昇降させる圧力調整手段（１５）と
   からなり、 上記冷却モジュール（４）を該スペーサ（１２）に固着
   して、上記プリント板（１）に実装した該発熱素子（１
   −２）の該放熱面（１−２ａ）に、該冷却構体（４−２
   ）の該伝熱面（４−２ａ）を押圧させるとともに当該発
   熱素子（１−２）を密封し、該冷却モジュール（４）の
   該冷却媒体（５）入口側と該スペーサ（１２）の該結合
   孔（１２ａ）を上記圧力調整手段（１５）により連結し
   て構成したことを特徴とする冷却装置。