JPH037960Y2 - - Google Patents
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- JPH037960Y2 JPH037960Y2 JP1984099390U JP9939084U JPH037960Y2 JP H037960 Y2 JPH037960 Y2 JP H037960Y2 JP 1984099390 U JP1984099390 U JP 1984099390U JP 9939084 U JP9939084 U JP 9939084U JP H037960 Y2 JPH037960 Y2 JP H037960Y2
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- refrigerant
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- cooling
- liquid cooling
- lsi
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- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 30
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
- H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/161—Disposition
- H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本考案は冷却効率を向上した液冷容器の構造に
関する。
関する。
電算機の大容量化と情報処理の高速化を実現す
る方法として半導体部品を初めとして回路部品は
益々小形化すると共にこれを装着する配線基板の
層数は増し、また配線パターンのパターン幅も微
細化している。
る方法として半導体部品を初めとして回路部品は
益々小形化すると共にこれを装着する配線基板の
層数は増し、また配線パターンのパターン幅も微
細化している。
ここで電算機の電子回路を構成する主な電子部
品はIC，LSIなどの半導体装置であつて、従来は
ハーメチツクシール外装を施したパツケージをプ
リント配線基板に多数配列する実装方法がとられ
ており、強制通風を行つて半導体装置の温度上昇
を抑制していた。
品はIC，LSIなどの半導体装置であつて、従来は
ハーメチツクシール外装を施したパツケージをプ
リント配線基板に多数配列する実装方法がとられ
ており、強制通風を行つて半導体装置の温度上昇
を抑制していた。
然しながら、大容量化が進んでLSIよりVLSI
と高密度化するに従つて使用時のチツプ発熱量は
厖大になり、現在の3W／チツプ程度から10W／
チツプ程度にまで上昇する傾向にある。
と高密度化するに従つて使用時のチツプ発熱量は
厖大になり、現在の3W／チツプ程度から10W／
チツプ程度にまで上昇する傾向にある。
そのため従来の強制通風に代わつて更に効果的
な冷却を行う必要から液冷が考えられている。
な冷却を行う必要から液冷が考えられている。
本考案は冷却効率を向上した液冷容器の構造に
関するものである。
関するものである。
LSIなどの半導体装置はチツプ毎にセラミツク
多層基板に装着してハーメチツクシールを施すパ
ツケージ構造がとられているが、今後の実装形態
としては複数個のLSIをセラミツク多層配線基板
にフエイスダウンボンデイング法で接着し、コネ
クタを介して外部回路に接続する方法が考えられ
ている。
多層基板に装着してハーメチツクシールを施すパ
ツケージ構造がとられているが、今後の実装形態
としては複数個のLSIをセラミツク多層配線基板
にフエイスダウンボンデイング法で接着し、コネ
クタを介して外部回路に接続する方法が考えられ
ている。
第２図はかかる実装形態を示すものである。す
なわち金属或いはプラスチツク製の液冷容器１の
底面には複数個のコネクタ２が設けられており、
LSIなどの発熱部品４を装着した配線基板３をコ
ネクタ接続するよう構成されている。
なわち金属或いはプラスチツク製の液冷容器１の
底面には複数個のコネクタ２が設けられており、
LSIなどの発熱部品４を装着した配線基板３をコ
ネクタ接続するよう構成されている。
ここで液冷容器には冷媒５が入れられてあり、
また上部には凝縮器６が備えられ、中に冷却水を
通して冷却し、気化してきた冷媒蒸気を凝縮させ
て再び戻す作用をしている。
また上部には凝縮器６が備えられ、中に冷却水を
通して冷却し、気化してきた冷媒蒸気を凝縮させ
て再び戻す作用をしている。
ここで冷媒５の必要条件は沸点が低く、非腐食
性、非解離性の液体であることである。
性、非解離性の液体であることである。
かかる液冷容器の作用としては発熱部品４が発
熱して冷媒５の沸点以上にまで温度が上がると、
発熱部品４と接している冷媒５が気化し、この際
気化熱を奪うため発熱部品４が冷却された温度上
昇が抑制されるようになつている。
熱して冷媒５の沸点以上にまで温度が上がると、
発熱部品４と接している冷媒５が気化し、この際
気化熱を奪うため発熱部品４が冷却された温度上
昇が抑制されるようになつている。
それ故に順調にこの装置が動作すると発熱部品
４の温度は使用する冷媒の沸点近傍の温度に保持
される筈であるが、現実にはこれよりも遥かに高
い温度にまで上昇してしまう。
４の温度は使用する冷媒の沸点近傍の温度に保持
される筈であるが、現実にはこれよりも遥かに高
い温度にまで上昇してしまう。
この理由は発熱部品４が動作して冷媒の沸点以
上に加熱されると、これに接する冷媒の沸騰が起
こるが、この発泡が激しいために気泡の液面での
破裂も激しく、この際に発生する冷媒の飛沫を凝
縮器がかぶる結果、液化効率が低下する傾向があ
る。
上に加熱されると、これに接する冷媒の沸騰が起
こるが、この発泡が激しいために気泡の液面での
破裂も激しく、この際に発生する冷媒の飛沫を凝
縮器がかぶる結果、液化効率が低下する傾向があ
る。
また発熱部品４の発熱中はこれに接する冷媒は
気泡となつて直ちに発熱部品４から離脱する筈で
あるが、現実には気泡の離脱は急速には行われ
ず、発熱部品の周囲は気泡によつて覆われる結
果、液冷効率の低下を招いている。
気泡となつて直ちに発熱部品４から離脱する筈で
あるが、現実には気泡の離脱は急速には行われ
ず、発熱部品の周囲は気泡によつて覆われる結
果、液冷効率の低下を招いている。
このように従来の液冷構造は充分な冷却効果を
発揮していない。
発揮していない。
以上説明したようにLSIなどの半導体チツプを
高密度に装着した配線基板を冷却するには液冷方
式を使用する必要があるが、従来の液冷構造では
充分な冷却効率を発揮していないことが問題であ
る。
高密度に装着した配線基板を冷却するには液冷方
式を使用する必要があるが、従来の液冷構造では
充分な冷却効率を発揮していないことが問題であ
る。
上記の問題点は冷媒を入れた密封容器が複数個
の半導体チツプをフエイスダウンボンデイングし
た配線基板を浸漬する区画と該基板上に装着した
各チツプに加圧した冷媒をノズルを通して吹き付
ける加圧区画とから構成されており、該両区画を
冷凍機で結んで冷媒を循環させることを特徴とす
る半導体装置の冷却構造により解決することがで
きる。
の半導体チツプをフエイスダウンボンデイングし
た配線基板を浸漬する区画と該基板上に装着した
各チツプに加圧した冷媒をノズルを通して吹き付
ける加圧区画とから構成されており、該両区画を
冷凍機で結んで冷媒を循環させることを特徴とす
る半導体装置の冷却構造により解決することがで
きる。
本考案は第２図に示したような従来構造が充分
な冷却効果を挙げていない理由が発熱部品が気泡
により覆われること、及び凝縮器が気泡の破裂に
よる飛沫により濡れるなど点にあることに着目
し、発熱部品上の気泡を速やかに取り除くと共に
冷却機を分離して設けることにより、冷却効率を
向上させるものである。
な冷却効果を挙げていない理由が発熱部品が気泡
により覆われること、及び凝縮器が気泡の破裂に
よる飛沫により濡れるなど点にあることに着目
し、発熱部品上の気泡を速やかに取り除くと共に
冷却機を分離して設けることにより、冷却効率を
向上させるものである。
第１図は本考案を実施した液冷容器の断面構造
を示すもので、本考案に係る冷却構造は第１図に
示す冷却容器７とこれに連絡する加圧ポンプを備
えた冷凍機とから構成されている。
を示すもので、本考案に係る冷却構造は第１図に
示す冷却容器７とこれに連絡する加圧ポンプを備
えた冷凍機とから構成されている。
ここで加圧ポンプを備えた冷凍機の構造は従来
と同じなため図示を省略してある。
と同じなため図示を省略してある。
第１図に示す液冷容器７は複数個のLSIチツプ
８をフエイスダウンボンデイングしてあるセラミ
ツク配線基板９が底部に設けてあるコネクタ２と
コネクタ接続されている。
８をフエイスダウンボンデイングしてあるセラミ
ツク配線基板９が底部に設けてあるコネクタ２と
コネクタ接続されている。
また液冷容器７の中は配線基板９が設置してあ
る区画と加圧冷媒が供給される区画とが隔壁１０
により二分されており、加圧冷媒の供給区画から
複数本のノズル１１が突出しており、その前方に
LSIチツプ８が位置するように構成されている。
る区画と加圧冷媒が供給される区画とが隔壁１０
により二分されており、加圧冷媒の供給区画から
複数本のノズル１１が突出しており、その前方に
LSIチツプ８が位置するように構成されている。
つまりLSIチツプ８の搭載数に相当するノズル
１１が隔壁に配置してある。
１１が隔壁に配置してある。
そして配線基板９が設置してある区画には冷媒
５が入れてあり、従来と同様にLSIチツプ８が動
作して発熱すると冷媒５が気化し、この際気化熱
を奪つてチツプを冷却することは従来と変わらな
い。
５が入れてあり、従来と同様にLSIチツプ８が動
作して発熱すると冷媒５が気化し、この際気化熱
を奪つてチツプを冷却することは従来と変わらな
い。
ここで本考案に係る冷却構造においては冷媒は
冷凍機から加圧した状態で液冷容器７の中の加圧
区画に供給され、ノズル１１からSLIチツプ８の
背面に向けて噴出し、液状および気化した冷媒５
は導出口１２から冷凍機に吸引され、冷却液化さ
れた後は加圧された状態で冷却容器７の導入口１
３より加圧区画に注入され、第３図に拡大して示
すようにノズル１１よりLSIチツプ８の背面へ吹
きつけられる。
冷凍機から加圧した状態で液冷容器７の中の加圧
区画に供給され、ノズル１１からSLIチツプ８の
背面に向けて噴出し、液状および気化した冷媒５
は導出口１２から冷凍機に吸引され、冷却液化さ
れた後は加圧された状態で冷却容器７の導入口１
３より加圧区画に注入され、第３図に拡大して示
すようにノズル１１よりLSIチツプ８の背面へ吹
きつけられる。
ここで動作中のLSIへ発熱しており、冷媒５と
して例えば沸点が56℃の弗化炭素（C6F14）を使
用しているとLSIの温度が56℃以上に達すると、
これと接触している弗化炭素は沸騰を始めるが、
先に記したようにLSIの表面は気泡により覆われ
て冷却効率が低下している。
して例えば沸点が56℃の弗化炭素（C6F14）を使
用しているとLSIの温度が56℃以上に達すると、
これと接触している弗化炭素は沸騰を始めるが、
先に記したようにLSIの表面は気泡により覆われ
て冷却効率が低下している。
そこで本考案に係る装置はノズル１１から噴出
する冷却して冷媒５により、気泡を飛散させると
共に冷却溶媒によつて直接的に強制冷却を行うも
のである。
する冷却して冷媒５により、気泡を飛散させると
共に冷却溶媒によつて直接的に強制冷却を行うも
のである。
このようにすると冷媒５の気泡は速やかに浸漬
区画の上に浮上し、循環する冷媒に混入して冷凍
機へ吸引され液化し、冷却される。
区画の上に浮上し、循環する冷媒に混入して冷凍
機へ吸引され液化し、冷却される。
このように本考案に係る冷却構造を用いれば従
来の問題点は解消され、冷却効率を向上すること
ができる。
来の問題点は解消され、冷却効率を向上すること
ができる。
以上記したように本考案の実施により、LSIの
表面が冷媒の気泡により覆われることはなく、ま
た冷却した冷媒を直接に吹きつけるためとノズル
から噴出した冷媒により、液冷容器内に充分な対
流が生じることなどによつて充分な冷却効果を得
ることができる。
表面が冷媒の気泡により覆われることはなく、ま
た冷却した冷媒を直接に吹きつけるためとノズル
から噴出した冷媒により、液冷容器内に充分な対
流が生じることなどによつて充分な冷却効果を得
ることができる。
なお被冷却物としてLSIを配線基板に装着した
LSIモジユールについて説明したが、本考案は総
ての発熱物の液冷に適用することができる。
LSIモジユールについて説明したが、本考案は総
ての発熱物の液冷に適用することができる。
第１図は本考案に係る液冷容器の側断面図。第
２図は従来の液冷容器の側断面図。第３図は本考
案に係るノズルとLSIチツプの位置関係を示す斜
視図である。 図において１，７は液冷容器、３，９は配線基
板、５は冷媒、６は凝縮器、８はLSIチツプ、１
０は隔壁、１１はノズル、１２は導出口、１３は
導入口、である。
２図は従来の液冷容器の側断面図。第３図は本考
案に係るノズルとLSIチツプの位置関係を示す斜
視図である。 図において１，７は液冷容器、３，９は配線基
板、５は冷媒、６は凝縮器、８はLSIチツプ、１
０は隔壁、１１はノズル、１２は導出口、１３は
導入口、である。
Claims (1)
- 冷媒を入れた密封容器が複数個の半導体チツプ
をフエイスダウンボンデイングした配線基板を浸
漬する区画と該基板上に装着した各チツプに加圧
した冷媒をノズルを通して吹き付ける加圧区画と
から構成されており、該両区画を冷凍機で結んで
冷媒を循環させることを特徴とする半導体装置の
冷却構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1984099390U JPS6113949U (ja) | 1984-06-29 | 1984-06-29 | 半導体装置の冷却構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1984099390U JPS6113949U (ja) | 1984-06-29 | 1984-06-29 | 半導体装置の冷却構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6113949U JPS6113949U (ja) | 1986-01-27 |
| JPH037960Y2 true JPH037960Y2 (ja) | 1991-02-27 |
Family
ID=30658897
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1984099390U Granted JPS6113949U (ja) | 1984-06-29 | 1984-06-29 | 半導体装置の冷却構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6113949U (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3961455B2 (ja) * | 2003-06-27 | 2007-08-22 | 三菱電機株式会社 | 冷却装置 |
-
1984
- 1984-06-29 JP JP1984099390U patent/JPS6113949U/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6113949U (ja) | 1986-01-27 |
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