JPH04230065A - 冷却構造 - Google Patents

冷却構造

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JPH04230065A
JPH04230065A JP2415323A JP41532390A JPH04230065A JP H04230065 A JPH04230065 A JP H04230065A JP 2415323 A JP2415323 A JP 2415323A JP 41532390 A JP41532390 A JP 41532390A JP H04230065 A JPH04230065 A JP H04230065A
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JP
Japan
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stud
integrated circuit
block
heat dissipation
refrigerant
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Withdrawn
Application number
JP2415323A
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English (en)
Inventor
Masahiro Mochizuki
優宏 望月
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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Publication of JPH04230065A publication Critical patent/JPH04230065A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means 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
    • H01L2224/10Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/15Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
    • H01L2224/16Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
    • H01L2224/161Disposition
    • H01L2224/16151Disposition 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
    • H01L2224/16221Disposition 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
    • H01L2224/16225Disposition 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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means 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
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73253Bump and layer connectors

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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、冷却構造に係り、特に
基板上に実装された集積回路素子(以下、LSIと称す
る)にスタッドを当接させ、当該スタッドを介して冷媒
との熱伝導を行って当該LSIの冷却を行う冷却構造に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来は図10に示すように、基板20上
にバンプ22を介して実装されたLSI21に対し、そ
の基板20を図10図中上方から覆うようにフランジ2
5およびシール材26を介して放熱ブロック24を配置
する。そして、基板側と反対の面には、冷媒が流動する
冷媒通路30をその内部に有するコールドプレート23
を配置する。尚、コールドプレート23に形成された冷
媒通路30の両端には配管接続用のカプラ31a,31
bが形成されていると共に、各別部材の間には密着性を
高めるために図示しないがサーマルコンパウンドが塗布
されている。
【0003】上記放熱ブロック24にはスタッド27が
LSI21の実装位置に対応して設けられる。このスタ
ッド27は図11に示されるように、円柱状で一方向に
所定長のスリット28が形成されており、スリット28
が形成された面の中心にはテーパネジ穴32が穿孔され
ており、テーパネジ29によってスリット28が形成さ
れ一部分割されたスタッド27を放熱ブロック24の壁
面に押圧するようにして、放熱ブロック24とスタッド
27の接触面積を確保している。
【0004】従って、LSI21の冷却を行う時、LS
I21から発された熱はまずスタッド27に伝わった後
放熱ブロック24に伝わり、放熱ブロック24と接触す
るコールドプレート23の冷媒との間で熱交換が行われ
、LSIの冷却が行われるようになっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
構造では、放熱ブロックとスタッドとが当接する部分は
スリットが形成された付近のみであったため、熱伝導率
が必ずしも良いとはいえなかった。このため、スリッド
の長さを長くすれば放熱ブロックと接触面積の増大を図
ることはできるが、これではモジュールが大型化となっ
てしまうという問題があった。
【0006】従って、本発明は、モジュールを大型化を
図ることなく、放熱ブロックとスタッド間の接触面積の
増大を図るようにすることを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的は、基板1上に
実装された集積回路素子2の実装位置に対応してスタッ
ド4を配置し、該集積回路素子2と面接触する該スタッ
ド4を介して冷媒と熱交換を行うことで当該集積回路素
子2を冷却する冷却構造において、前記スタッド4を多
面体とし、該スタッド4を面接触にて収納すると共に、
前記冷媒が流動する冷媒通路7aを有する放熱ブロック
3を設け、該放熱ブロック3を前記集積回路素子2の実
装位置に対応して配置することで、当該集積回路素子2
の冷却を行うことを特徴とする冷却構造、によって達成
することができる。
【0008】
【作用】即ち、本発明においては、LSIと接触するス
タッドを多面体とし、当該スタッドと該スタッドを収納
する放熱ブロックと接触する部分が全て面接触とするこ
とで、熱伝導面積が増大する。よって、冷却能率が向上
することに伴い、モジュールを最小限の大きさに止める
ことができる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の望ましい実施例について図1
乃至図9を用いて詳細に説明する。
【0010】図1は本発明の第1の実施例を示す図であ
り、図2は放熱ブロック斜視図であり、図3は放熱ブッ
ロク組立平面図であり、図4は本発明の第2の実施例を
示す図であり、図5は放熱ブロック斜視図であり、図6
は放熱ブッロク組立平面図であり、図7は本発明の第3
の実施例を示す図であり、図8は放熱ブロック斜視図で
あり、図9は放熱ブッロク組立平面図である。
【0011】図1乃至図9において、同一符号を付した
ものは同一対象物をそれぞれ示すものである。
【0012】まず、第1の実施例について図1乃至図3
を用いて詳細に説明する。図1に示すように、LSI2
を実装した基板1に対して、フランジ9およびボルト1
0を介して熱伝導性に優れた材質からなる放熱ブロック
3が取り付けられている。この放熱ブロック3にはその
内部に冷媒の通り道となる冷媒通路7が設けられており
、冷媒通路7の末端には配管接続用のカプラ11a,1
1bが形成されている。一方、放熱ブロック3には、基
板1上に実装されたLSI2の実装位置に対応してスタ
ッド4が設けられ、ネジ12にて放熱ブロック3と締結
されている。
【0013】図2は上記放熱ブロックの斜視図であって
、冷媒の通り道となる縦水路7bおよび横水路7aから
なるH状の冷媒通路7が形成されている。上記横水路7
aに関しては、後述説明するスタッド4が収納されない
場所に穿孔されるものであって、その水路7aの両端に
はセン15によって封止されている。またこの冷媒通路
7は基板1上に実装されるLSI2の列方向に対応して
それぞれ一列ずつ設けられるものであるから、横水路7
aの両端にはシール材14が取り付けられる。上記放熱
ブロック3はLSI2の実装位置に対応して凹部を有す
る櫛歯状となっており、この凹部に四角体である熱伝導
性に優れたスタッド4が収納される。このスタッド4と
放熱ブロック3との接点(放熱面3a)は面接触が行わ
れるよう互いに平面となっている。またこのスタッド4
はLSI2と当接する部分(LSI当接面4a)につて
も面接触が行われるように平面となっている。このスタ
ッド4を放熱ブロック3に取り付けるには、上記放熱面
3aに垂直となる方向からネジ12を、スタッド4に穿
孔された長穴8に挿入して締結される。この長穴8に挿
入され、放熱ブロック3に当該スタッド4をネジ12に
て締結する位置を適宜選択することで、LSI2の実装
上のバラツキの許容が行われる。
【0014】図3は上記放熱ブロック3を基板1上のL
SI2の実装位置に対応して組み立てた状態を示すもの
で、複数の放熱ブロック3・・・を組み合わせることで
(本例では4本)コールドプレート17が形成される。 カプラ11aから供給された冷媒は、図中矢印に沿って
各放熱ブロック3・・・内の冷媒通路7(即ち、横水路
7aおよび縦水路7b)を通ってカプラ11bに排出さ
れる。尚、16は各放熱ブロック3・・・を締結するボ
ルトであって、図1のボルト穴13に挿入される。
【0015】上記の構成において、LSI2の冷却はま
ずこのLSI2と面接触にて当接するスタッド4にサー
マルコンパウンド5を介して伝導され、このスタッド4
と同じく面接触にて当接する放熱ブロック3へと伝導さ
れる。そして、冷媒との熱交換が行われ、かかるLSI
2の冷却が行われる。
【0016】次に、第2の実施例について図4乃至図6
を用いて説明する。尚、第1の実施例と同一構成を有す
る部分についてはその説明を省略する。
【0017】図4および図5に示すように、本実施例が
先の第1の実施例と異なる点は、放熱ブロック3’内に
形成される冷媒通路7が第1の実施例ではスタッド4を
介さず形成されていた点に代えて、その冷媒通路7がス
タッド4’内を通るようにしたことに違いがある。構成
的には、放熱ブロック3’上については、櫛歯状となっ
てスタッド4’を収納する部分を貫通するよう横水路7
a’を形成すると共に、スタッド4’についても放熱ブ
ロック3’上の放熱面3aと平行となる位置に貫通穴を
穿孔する。そして,それら放熱ブロック3’とスタッド
4’との水路となる部分についてはシール対策としてシ
ールミゾ15が形成され、そのミゾ15にシール材14
が取り付けられる。
【0018】図6は上記放熱ブロック3’・・・を基板
1上のLSI2の実装位置に対応して組み立てた状態を
示すもので、複数の放熱ブロック3’・・・を組み合わ
せることで(本例では4本)コールドプレート17が形
成される。カプラ11aから供給された冷媒は、図中矢
印に沿って各放熱ブロック3’・・・内の冷媒通路7(
即ち、横水路7a’および縦水路7b)を通ってカプラ
11bに排出される。この図をみれば一目瞭然の如く冷
媒の横水路7a’となる部分がスタッド4’を貫通して
形成されていることが分かる。尚、16は各放熱ブロッ
ク3’・・・を締結するボルトであって、図4のボルト
穴13に挿入される。
【0019】本実施例では、先に説明した第1の実施例
と比較すると、放熱ブロック3’に伝わった熱が冷媒と
熱交換される距離が短くなるので、冷却能力が第1の実
施例と比較すると数段上昇する。
【0020】最後に第3の実施例を図7乃至図9を用い
て説明する。尚、第1の実施例および第2の実施例と同
一構成を有する部分についてはその説明を省略する。
【0021】図7および図8に示すように、本実施例が
先の第1および第2の実施例と異なる点は、放熱ブロッ
ク50に形成される冷媒通路7のうち、横水路となる部
分を第1の実施例の部分と第2の実施例の部分とを組み
合わせたものとなっている。従って、構成的にみても第
1の実施例の構成に第2の実施例の構成を付加にしたも
のとなっている。
【0022】図9は上記放熱ブロック50を基板1上の
LSI2の実装位置に対応して組み立てた状態を示すも
ので、複数の放熱ブロック50・・・を組み合わせるこ
とで(本例では4本)コールドプレート17が形成され
る。カプラ11aから供給された冷媒は、図中矢印に沿
って各放熱ブロック50内の冷媒通路7(即ち、横水路
7aおよび7a’と縦水路7b)を通ってカプラ11b
に排出される。この図をみれば一目瞭然の如く冷媒の横
水路となる部分がスタッド4’を貫通して形成されてい
る部分と貫通されていない部分に形成されることが分か
る。尚、16は各放熱ブロック50・・・を締結するボ
ルトであって、図7のボルト穴13に挿入される。
【0023】本実施4では、先に説明した第1の実施例
と第2の実施例と比較すると、冷媒が通る道が横水路だ
けをみれば2倍となったことから、横水路における冷媒
の流量を単純に2倍にすることができるため、冷却能力
が向上する。これは1枚の基板1に実装されるLSI数
は代わらなくとも、1個々のLSI2の発熱量が上昇し
た場合には、非常に有効な手段となる。
【0024】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、モジュール自体を小型化とし、重量を軽くしつつ、
冷却能力を向上することができるため、発明に寄与する
分野に対する影響が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す図である。
【図2】放熱ブロック斜視図である。
【図3】放熱ブロック組立平面図である。
【図4】本発明の第2の実施例を示す図である。
【図5】放熱ブロック斜視図である。
【図6】放熱ブロック組立平面図である。
【図7】本発明の第3の実施例を示す図である。
【図8】放熱ブロック斜視図である。
【図9】放熱ブロック組立平面図である。
【図10】従来例を示す図である。
【図11】スタッド分解図である。
【符号の説明】
1:基板                     
   2:集積回路素子(LSI) 3,3’,50:放熱ブロック    4,4’:スタ
ッド7:冷媒通路                 
   7a,7a’:縦水路 7b:横水路                   
 8:長穴12:ネジ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  基板(1)上に実装された集積回路素
    子(2)の実装位置に対応してスタッド(4)を配置し
    、該集積回路素子(2)と面接触する該スタッド(4)
    を介して冷媒と熱交換を行うことで当該集積回路素子(
    2)を冷却する冷却構造において、前記スタッド(4)
    を多面体とし、該スタッド(4)を面接触にて収納する
    と共に、前記冷媒が流動する冷媒通路(7a)を有する
    放熱ブロック(3)を設け、該放熱ブロック(3)を前
    記集積回路素子(2)の実装位置に対応して前記基板(
    1)上に配置することで、当該集積回路素子(2)の冷
    却を行うことを特徴とする冷却構造。
  2. 【請求項2】  基板(1)上に実装された集積回路素
    子(2)の実装位置に対応してスタッド(4’)を配置
    し、該スタッド(4’)を介して冷媒と熱交換を行うこ
    とで当該集積回路素子(2)を冷却する冷却構造におい
    て、前記スタッド(4’)を多面体とし、該スタッド(
    4’)を収納すると共に、前記冷媒が流動する冷媒通路
    (7a’)が当該スタッド(4’)を介して形成される
    放熱ブロック(3’)を設け、該放熱ブロック(3’)
    を前記集積回路素子(2)の実装位置に対応して前記基
    板(1)上に配置することで、当該集積回路素子(2)
    の冷却を行うことを特徴とする冷却構造。
  3. 【請求項3】  基板(1)上に実装された集積回路素
    子(2)の実装位置に対応してスタッド(4’)を配置
    し、該スタッド(4’)を介して冷媒と熱交換を行うこ
    とで当該集積回路素子(2)を冷却する冷却構造におい
    て、前記スタッド(4’)を多面体とし、該スタッド(
    4’)を収納すると共に、前記冷媒が流動する冷媒通路
    が当該スタッド(4’)を介して形成される第1の冷媒
    通路(7a’)と、当該スタッド(4’)を介さず形成
    される第2の冷媒通路(7a)とから構成された放熱ブ
    ロック(50)を設け、該放熱ブロック(50)を前記
    集積回路素子(2)の実装位置に対応して配置すること
    で当該集積回路素子(2)の冷却を行うことを特徴とす
    る冷却構造。
  4. 【請求項4】  前記スタッド(4),(4’)には長
    穴(8)を穿孔し、当該長穴(8)を貫通する締結手段
    (12)をもって前記放熱ブロック(3),(3’),
    (50)に当該スタッド(4),(4’)を固着してな
    ることを特徴とする請求項1および請求項2および請求
    項3記載の冷却構造。
JP2415323A 1990-12-27 1990-12-27 冷却構造 Withdrawn JPH04230065A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2392010A (en) * 2002-06-18 2004-02-18 Bosch Gmbh Robert Semiconductor module cooling device

Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2392010A (en) * 2002-06-18 2004-02-18 Bosch Gmbh Robert Semiconductor module cooling device
US6822865B2 (en) 2002-06-18 2004-11-23 Robert Bosch Gmbh Cooling device for semiconductor modules
GB2392010B (en) * 2002-06-18 2005-04-13 Bosch Gmbh Robert Cooling device for semiconductor modules

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Effective date: 19980312