JPH04152660A - 集積回路冷却機構 - Google Patents
集積回路冷却機構Info
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- JPH04152660A JPH04152660A JP2278106A JP27810690A JPH04152660A JP H04152660 A JPH04152660 A JP H04152660A JP 2278106 A JP2278106 A JP 2278106A JP 27810690 A JP27810690 A JP 27810690A JP H04152660 A JPH04152660 A JP H04152660A
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- Japan
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- heat transfer
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- cooler
- refrigerant
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Links
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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
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73253—Bump and layer connectors
-
- 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
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/151—Die mounting substrate
- H01L2924/153—Connection portion
- H01L2924/1531—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
- H01L2924/15312—Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a pin array, e.g. PGA
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は集積回路冷却機構に関し、特に情報処理装置な
どの電子機器を構成する集積回路素子の近傍に水などの
液体冷媒を循環させ、集積回路素子で発生した熱を液体
冷媒に伝播させて冷却する冷却構造に関する。
どの電子機器を構成する集積回路素子の近傍に水などの
液体冷媒を循環させ、集積回路素子で発生した熱を液体
冷媒に伝播させて冷却する冷却構造に関する。
従来技術
従来、この種の冷却構造においては、第３図に示すよう
に、配線基板１２上の集積回路１１にバネ１５によりピ
ストン１４が押付けられている。
に、配線基板１２上の集積回路１１にバネ１５によりピ
ストン１４が押付けられている。
集積回路１１に発生した熱をピストン１４が奪うと、そ
の熱がヘリウムガス２０を充満した空間を通してハツト
１６および介在層１７に伝達され、介在層１７から冷却
板１８に伝達されて冷媒１９内に放熱されるようになっ
ている。
の熱がヘリウムガス２０を充満した空間を通してハツト
１６および介在層１７に伝達され、介在層１７から冷却
板１８に伝達されて冷媒１９内に放熱されるようになっ
ている。
上記の冷却方法は「＾Ｃｏｎｄｕｃｔｌｏｎ−Ｃｏｏｌ
ｅｄ ＭｏｄｕＩｅ ｆ’ｏｒ ｌｌｌｇｈ−Ｐｅ
ｒｆｏｒｍａｎｃｅ ＬＳＩ ＤｅｖＩｃｅｓ
Ｊ （Ｓ、０ｋｔａｙ、Ｉｌ、Ｃ，Ｋａｗｓｅｒｅ
ｒ、ＩＢＭ Ｊ、ＲＥＳ、ＤｅＶＥＬＯＰ、Ｖｏｌ、２
１１１ Ｎ。
ｅｄ ＭｏｄｕＩｅ ｆ’ｏｒ ｌｌｌｇｈ−Ｐｅ
ｒｆｏｒｍａｎｃｅ ＬＳＩ ＤｅｖＩｃｅｓ
Ｊ （Ｓ、０ｋｔａｙ、Ｉｌ、Ｃ，Ｋａｗｓｅｒｅ
ｒ、ＩＢＭ Ｊ、ＲＥＳ、ＤｅＶＥＬＯＰ、Ｖｏｌ、２
１１１ Ｎ。
、Ｉ Ｊａｎ、１９ｇ２ ）に詳述されている。
また、第４図に示すように、プリント基板２２上のチッ
プ２１で発生した熱が、伝熱基板２３と可変形性伝熱体
２４と伝熱板２５とに夫々伝達され、ベローズ２７内で
この伝熱板２５にノズル２６から液体冷媒を噴出させて
冷却を行っている。
プ２１で発生した熱が、伝熱基板２３と可変形性伝熱体
２４と伝熱板２５とに夫々伝達され、ベローズ２７内で
この伝熱板２５にノズル２６から液体冷媒を噴出させて
冷却を行っている。
このノズル２６から噴射された液体冷媒はベローズ２７
からクーリングヘッド２８内の流路に排出される。
からクーリングヘッド２８内の流路に排出される。
上記の冷却方法については特開昭８０−１６０１５０号
公報に掲載されている。
公報に掲載されている。
このような従来の冷却構造では、バネ１５により付勢さ
れたピストン１４を集積回路１に当接させて冷却してい
る場合、集積回路１に常時力が加わった状態となり、集
積回路１１と配線基板１２との接続部分の信頼性に悪影
響を及ぼす恐れがあるという問題がある。
れたピストン１４を集積回路１に当接させて冷却してい
る場合、集積回路１に常時力が加わった状態となり、集
積回路１１と配線基板１２との接続部分の信頼性に悪影
響を及ぼす恐れがあるという問題がある。
また、集積回路１１を配線基板１２に取付けたときに生
じる高さや傾きのばらつきに追従させるために、ピスト
ン１４の集積回路１１との接触面を球面とし、ハツト１
６とピストン１４との間に隙間を設けているが、これに
より有効伝熱面積が減少し、冷却能力の低下をもたらす
という問題がある。
じる高さや傾きのばらつきに追従させるために、ピスト
ン１４の集積回路１１との接触面を球面とし、ハツト１
６とピストン１４との間に隙間を設けているが、これに
より有効伝熱面積が減少し、冷却能力の低下をもたらす
という問題がある。
さらに、冷却板１８内の冷媒１９の流路は強制対流によ
る熱伝達を目的として形成されており、得られる熱伝達
係数は０．１〜０．５ ｗ／ｃｄ”ｃ程度であって、集
積回路１１の高集積化が進むにつれて消費電力が増大す
ると、冷却能力が不足するという問題がある。
る熱伝達を目的として形成されており、得られる熱伝達
係数は０．１〜０．５ ｗ／ｃｄ”ｃ程度であって、集
積回路１１の高集積化が進むにつれて消費電力が増大す
ると、冷却能力が不足するという問題がある。
一方、ノズル２６から噴出された液体冷媒によりチップ
２１の冷却を行っている場合、薄肉のベローズ２７を用
いているため、腐蝕が発生してベローズ２７に穴があき
、ノズル２６から噴出された液体冷媒が漏出する可能性
があるという問題がある。
２１の冷却を行っている場合、薄肉のベローズ２７を用
いているため、腐蝕が発生してベローズ２７に穴があき
、ノズル２６から噴出された液体冷媒が漏出する可能性
があるという問題がある。
発明の目的
本発明は上記のような従来のものの問題点を除去すべく
なされたもので、集積回路から冷媒までの熱抵抗を小さ
くすることができ、液体冷媒による腐蝕に対して耐性の
強い集積回路冷却機構の提供を目的とする。
なされたもので、集積回路から冷媒までの熱抵抗を小さ
くすることができ、液体冷媒による腐蝕に対して耐性の
強い集積回路冷却機構の提供を目的とする。
発明の構成
本発明による集積回路冷却機構は、複数の集積回路各々
に搭載され、前記集積回路を冷却するための液体冷媒を
蓄積する複数の密封容器と、前記複数の密封容器各々に
設けられ、前記密封容器の底面に前記液体冷媒を噴射す
るノズルと、前記複数の密封容器各々に設けられ、前記
ノズルから前記底面に噴射された前記液体冷媒を排出す
る排出口と、各々対応する前記集積回路と前記密封容器
とに夫々接着され、前記集積回路で発生した熱を前記密
封容器の底面に伝達する複数の伝熱体とを有することを
特徴とする。
に搭載され、前記集積回路を冷却するための液体冷媒を
蓄積する複数の密封容器と、前記複数の密封容器各々に
設けられ、前記密封容器の底面に前記液体冷媒を噴射す
るノズルと、前記複数の密封容器各々に設けられ、前記
ノズルから前記底面に噴射された前記液体冷媒を排出す
る排出口と、各々対応する前記集積回路と前記密封容器
とに夫々接着され、前記集積回路で発生した熱を前記密
封容器の底面に伝達する複数の伝熱体とを有することを
特徴とする。
実施例
次に、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。
る。
第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図であり、第２
図は本発明の一実施例による冷却器を示す斜視図である
。これらの図において、配線基板２上に搭載された集積
回路１ａには伝熱体９ａを介して冷却器３ａが対向する
ように固着されている。
図は本発明の一実施例による冷却器を示す斜視図である
。これらの図において、配線基板２上に搭載された集積
回路１ａには伝熱体９ａを介して冷却器３ａが対向する
ように固着されている。
冷却器３ａは円筒形の本体４ａに伝熱板５ａがろう付け
などの方法で固着されて構成されており、伝熱体９ｂ、
９ｃを介して集積回路１ｂ、ｌｃに夫々固着された他の
冷却器３ｂ、３ｃも円筒形の本体４ｂ、４ｃに伝熱板５
ｂ、５ｃがろう付けなどの方法で固着されて構成されて
いる。
などの方法で固着されて構成されており、伝熱体９ｂ、
９ｃを介して集積回路１ｂ、ｌｃに夫々固着された他の
冷却器３ｂ、３ｃも円筒形の本体４ｂ、４ｃに伝熱板５
ｂ、５ｃがろう付けなどの方法で固着されて構成されて
いる。
また、冷却器３ａの本体４ａ上部には冷媒人口６ａと冷
媒用ロアａとが設けられ、冷媒人口６ａには伝熱板５ａ
に対して直交する方向に、かつ伝熱板５ａから一定の間
隔を保って本体４ａ内部に設けられたノズル８ａに接続
されている。
媒用ロアａとが設けられ、冷媒人口６ａには伝熱板５ａ
に対して直交する方向に、かつ伝熱板５ａから一定の間
隔を保って本体４ａ内部に設けられたノズル８ａに接続
されている。
他の冷却器３ｂ、３ｃの本体４ｂ、４ｃ上部にも冷媒人
口６ｂ、６ｃと冷媒用ロアｂ、７ｃとが設けられ、冷媒
人口６ｂ、６ｃには、伝熱板５ｂ５Ｃに対して直交する
方向に、かつ伝熱板５ｂ。
口６ｂ、６ｃと冷媒用ロアｂ、７ｃとが設けられ、冷媒
人口６ｂ、６ｃには、伝熱板５ｂ５Ｃに対して直交する
方向に、かつ伝熱板５ｂ。
５ｃから一定の間隔を保って本体４ｂ、４ｃ内部に設け
られたノズル８ｂ、８ｃに接続されている。
られたノズル８ｂ、８ｃに接続されている。
集積回路１ａ〜ＩＣと冷却器３ａ〜３Ｃとの間の伝熱体
９ａ〜９Ｃにははんだなどの低融点金属を用いたものと
、エポキシ樹脂あるいはシリコン樹脂などに金属あるい
はセラミックなど熱伝導性の粉末を混合してなる接着剤
を用いたものとがある。
９ａ〜９Ｃにははんだなどの低融点金属を用いたものと
、エポキシ樹脂あるいはシリコン樹脂などに金属あるい
はセラミックなど熱伝導性の粉末を混合してなる接着剤
を用いたものとがある。
冷却器３ａの冷媒人口６ａと冷媒用ロアａとにはホース
１０を介して夫々隣合う集積回路１ｂの冷媒用ロアｂと
集積回路１ｃの冷媒人口６ａとが接続されており、冷却
器３ｂ、３ｃとの間に冷媒流路が形成されている。
１０を介して夫々隣合う集積回路１ｂの冷媒用ロアｂと
集積回路１ｃの冷媒人口６ａとが接続されており、冷却
器３ｂ、３ｃとの間に冷媒流路が形成されている。
また、冷却器３ｂの冷媒人口６ｂと冷却器３ｃの冷媒用
ロアｃとにもホース１０を介して夫々隣合う集積回路の
冷媒出口（図示せず）と冷媒入口（図示せず）とが接続
されており、隣合う集積回路に夫々対向する冷却器（図
示せず）との間に冷媒流路が形成されている。
ロアｃとにもホース１０を介して夫々隣合う集積回路の
冷媒出口（図示せず）と冷媒入口（図示せず）とが接続
されており、隣合う集積回路に夫々対向する冷却器（図
示せず）との間に冷媒流路が形成されている。
冷媒人口６ａから冷却器３ａに入った冷媒はノズル８ａ
を通って伝熱板５ａに対して垂直に噴射され、伝熱板５
に衝突してから本体４ａ内に蓄積され、その後に冷媒用
ロアａから冷却器３ａを出て隣接する冷却器３ｂに送り
出される。
を通って伝熱板５ａに対して垂直に噴射され、伝熱板５
に衝突してから本体４ａ内に蓄積され、その後に冷媒用
ロアａから冷却器３ａを出て隣接する冷却器３ｂに送り
出される。
これにより、集積回路１ａで発生し、集積回路１ａから
伝熱体９ａを介して伝熱板５ａに伝達された熱は、本体
４ａ内の冷媒中に放熱される。
伝熱体９ａを介して伝熱板５ａに伝達された熱は、本体
４ａ内の冷媒中に放熱される。
一方、集積回路１ａを故障などにより交換する必要が生
じた場合、伝熱体９ａに低融点金属を使用しているので
あれば、全体を加熱して低融点金属を溶融させることに
より、集積回路１ａから冷却器３ａを取り外す。
じた場合、伝熱体９ａに低融点金属を使用しているので
あれば、全体を加熱して低融点金属を溶融させることに
より、集積回路１ａから冷却器３ａを取り外す。
このとき、伝熱体９ａに使用する低融点金属として、集
積回路１ａを配線基板２にはんだ付けする際に使用する
はんだよりも融点の低いものを使用すれば、冷却器３ａ
を取り外すときに集積回路１ａが配線基板２から外れる
ことはない。
積回路１ａを配線基板２にはんだ付けする際に使用する
はんだよりも融点の低いものを使用すれば、冷却器３ａ
を取り外すときに集積回路１ａが配線基板２から外れる
ことはない。
また、伝熱体９ａに接着剤を使用しているのであれば、
溶剤により冷却器３ａと集積回路１ａとの間の接着面を
剥離して取り外す。
溶剤により冷却器３ａと集積回路１ａとの間の接着面を
剥離して取り外す。
実験によれば、冷媒として水を使用し、ノズル８ａから
の冷媒の噴出速度を１．ｓ／ｓ〜３ ｍ／ｓの範囲で変
化させたところ、１〜３ ｖ／ｃシ℃の熱伝達率が得ら
れた。
の冷媒の噴出速度を１．ｓ／ｓ〜３ ｍ／ｓの範囲で変
化させたところ、１〜３ ｖ／ｃシ℃の熱伝達率が得ら
れた。
また、冷却器３ａを集積回路１ａに伝熱体９ａを介して
固着することにより、熱の伝導経路に熱伝導率の小さい
空気が介在しないため、集積回路のＰＮジャンクション
から冷媒までの熱抵抗値を０．５〜ｂ 能である。
固着することにより、熱の伝導経路に熱伝導率の小さい
空気が介在しないため、集積回路のＰＮジャンクション
から冷媒までの熱抵抗値を０．５〜ｂ 能である。
さらに、冷却器３８〜３ｃは各々の集積回路１８〜１ｃ
に対して独立であるため、集積回路１ａ〜］Ｃを配線基
板２にはんだ付けする際に生ずる高さや傾きのばらつき
に対して熱抵抗値のばらつきが生じない。
に対して独立であるため、集積回路１ａ〜］Ｃを配線基
板２にはんだ付けする際に生ずる高さや傾きのばらつき
に対して熱抵抗値のばらつきが生じない。
冷却器３８〜３ｃに銅合金などの熱伝導率の高い材料を
用いれば、肉厚を大きくとっても熱抵抗値の増加は無視
し得ることがら、腐食により冷却器３ａ〜３ｃに穴がお
いて冷媒が外部に漏出することを防止することができる
。
用いれば、肉厚を大きくとっても熱抵抗値の増加は無視
し得ることがら、腐食により冷却器３ａ〜３ｃに穴がお
いて冷媒が外部に漏出することを防止することができる
。
このように、複数の集積回路１８〜１ｃ各々に伝熱体９
８〜９ｃを介して冷却器３ａ〜３ｃを夫々独立に固着し
、冷却器３ａ〜３ｃを構成する伝熱板５ａ〜５ｃにノズ
ル８ａ〜８ｃがら冷媒を噴射させるようにすることによ
って、集積回路１ａ〜１ｃから冷媒までの間の熱抵抗を
小さくすることができる。
８〜９ｃを介して冷却器３ａ〜３ｃを夫々独立に固着し
、冷却器３ａ〜３ｃを構成する伝熱板５ａ〜５ｃにノズ
ル８ａ〜８ｃがら冷媒を噴射させるようにすることによ
って、集積回路１ａ〜１ｃから冷媒までの間の熱抵抗を
小さくすることができる。
また、冷却器３ａ〜３ｃの肉厚を大きくすることにより
、液体冷媒による腐蝕に対する耐性を強くすることがで
きる。
、液体冷媒による腐蝕に対する耐性を強くすることがで
きる。
尚、本発明の一実施例では冷却器３ａ〜３ｃをホース１
０により互いに接続して流路を形成しているが、冷却器
３ａ〜３ｃ各々に冷媒を循環させるための流路を独立に
形成してもよい。
０により互いに接続して流路を形成しているが、冷却器
３ａ〜３ｃ各々に冷媒を循環させるための流路を独立に
形成してもよい。
また、冷却器３ａ〜３ｃの本体４ａ〜４ｃを中空円筒形
としたが、中空の直方体としてもよく、これらに限定さ
れない。
としたが、中空の直方体としてもよく、これらに限定さ
れない。
発明の詳細
な説明したように本発明によれば、複数の集積回路名々
に複数の伝熱体を介して液体冷媒を蓄積する複数の密封
容器を夫々独立に固着し、複数の密封容器各々の底面に
ノズルから液体冷媒を噴射するようにすることによって
、集積回路から冷媒までの熱抵抗を小さくすることがで
き、液体冷媒による腐蝕に対する耐性を強くすることが
できるという効果がある。
に複数の伝熱体を介して液体冷媒を蓄積する複数の密封
容器を夫々独立に固着し、複数の密封容器各々の底面に
ノズルから液体冷媒を噴射するようにすることによって
、集積回路から冷媒までの熱抵抗を小さくすることがで
き、液体冷媒による腐蝕に対する耐性を強くすることが
できるという効果がある。
第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図は本
発明の一実施例による冷却器を示す斜視図、第３図およ
び第４図は従来例を示す縦断面図である。 主要部分の符号の説明 １ａ〜ＩＣ・・・・・・集積回路 ３ａ〜３ｃ・・・・・・冷却器 ５ａ〜５ｃ・・・・・・伝熱板 ６ａ〜６Ｃ・・・・・・冷媒人口 アａ〜７Ｃ・・・・・・冷媒出口 ８ａ〜８Ｃ・・・・・・ノズル ９ａ〜９Ｃ・・・・・・伝熱体 １０・・・・・・ホース
発明の一実施例による冷却器を示す斜視図、第３図およ
び第４図は従来例を示す縦断面図である。 主要部分の符号の説明 １ａ〜ＩＣ・・・・・・集積回路 ３ａ〜３ｃ・・・・・・冷却器 ５ａ〜５ｃ・・・・・・伝熱板 ６ａ〜６Ｃ・・・・・・冷媒人口 アａ〜７Ｃ・・・・・・冷媒出口 ８ａ〜８Ｃ・・・・・・ノズル ９ａ〜９Ｃ・・・・・・伝熱体 １０・・・・・・ホース
Claims (1)
- （１）複数の集積回路各々に搭載され、前記集積回路を
冷却するための液体冷媒を蓄積する複数の密封容器と、
前記複数の密封容器各々に設けられ、前記密封容器の底
面に前記液体冷媒を噴射するノズルと、前記複数の密封
容器各々に設けられ、前記ノズルから前記底面に噴射さ
れた前記液体冷媒を排出する排出口と、各々対応する前
記集積回路と前記密封容器とに夫々接着され、前記集積
回路で発生した熱を前記密封容器の底面に伝達する複数
の伝熱体とを有することを特徴とする集積回路冷却機構
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2278106A JPH04152660A (ja) | 1990-10-17 | 1990-10-17 | 集積回路冷却機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2278106A JPH04152660A (ja) | 1990-10-17 | 1990-10-17 | 集積回路冷却機構 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04152660A true JPH04152660A (ja) | 1992-05-26 |
Family
ID=17592715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2278106A Pending JPH04152660A (ja) | 1990-10-17 | 1990-10-17 | 集積回路冷却機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04152660A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02197155A (ja) * | 1989-01-26 | 1990-08-03 | Nec Corp | 集積回路の冷却構造 |
-
1990
- 1990-10-17 JP JP2278106A patent/JPH04152660A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02197155A (ja) * | 1989-01-26 | 1990-08-03 | Nec Corp | 集積回路の冷却構造 |
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