JPH04259291A - 電子装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は冷却効果の優れた電子装
置の構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の電子装置は、第二十回日本伝熱シ
ンポジウム講演論文集（１９８３−６），Ｃ３０８「プ
リント基盤上に配列されたＬＳＩパッケージの強制対流
熱伝達」のＦｉｇ．１に示すように、電子装置内に半導
体装置を実装した基板を平行に積層し、基板間に空気を
流すことにより冷却していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、基
板間を流れる空気が半導体装置により加熱されるため、
空気の温度は風下へ行くにつれて上昇する。このため、
風下の半導体装置の温度は風上の半導体装置の温度より
も高くなる。従って、半導体装置を一定の動作温度以下
に保つには、冷却されにくい風下の半導体装置の温度を
基準にして冷却を行う必要がある。このような冷却をす
ると、風上の半導体装置は過剰に冷却されて温度が必要
以上に下がり冷却に無駄があった。

【０００４】本発明の目的は電子装置に搭載される半導
体装置を均一に冷却し、冷却効果の良い構造を提供する
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、電子装置を以下のように構成した。すなわ
ち、第一の手段は両面実装された基板を交互に傾けて積
層することにより、冷却用の空気の流路断面積が流路に
沿って変化するように構成し、断面積の大きいほうから
空気を送り込む。第二の手段は片面実装した基板を平行
に積層し、その裏面にフィンを風上から風下へ向かって
フィン高さが高くなるように搭載する。

【０００６】

【作用】第一の手段では、風下の流路が狭くなるように
構成されているため、風下へ行くにつれて風速が大きく
なる。このため、半導体装置と空気の熱伝導率が増加す
るので、風下の半導体装置の冷却が促進される。第二の
手段では、半導体装置で発生した熱がリードを伝わって
基板へ流れ、基板の裏面に設けられたフィンによって放
熱される。このとき、風下のフィンの高さが風上のフィ
ンの高さよりも高いため、風下のフィンの放熱が良くな
る。この結果、風下の半導体装置の放熱が促進される。 このように本発明による電子装置は風下の半導体装置の
冷却を促進するような構造であるため、風上と風下の半
導体装置の冷却効果における極端な優位差が解消され、
電子装置を均等に冷却することが出来る。

【０００７】

【実施例】本発明の第一実施例による電子装置の断面図
を図１に示す。本実施例では基板１の両面に半導体装置
２が高密度に実装されている。基板１をある決まった角
度に交互に傾けて積層し、基板間隔の大きいほうに冷却
用のフィン３をそれぞれ設ける。図１に矢印で示したよ
うに、フィン３はそれぞれ基板間に空気を流し込む。

【０００８】基板に四十個の半導体装置を実装し、温度
分布を測定した。この基板の平面図を図２に示す。この
基板を強制対流冷却した場合の半導体装置の温度分布の
測定例を図３に示す。風上の半導体装置に比べて風下の
半導体装置の温度が高いことがわかる。これは、冷却用
の空気が半導体装置に熱せられて、風下へ流れるにつれ
て温度が上昇するためである。また、風速が５ｍ／ｓの
ときは、１ｍ／ｓのときに比べて、半導体装置の温度が
低くなっていることがわかる。これは風速の増加に伴っ
て半導体装置表面の熱伝達率が増加し、半導体装置の放
熱が促進されたためである。

【０００９】ここで最も風上の半導体装置Ａと最も風下
の半導体装置Ｊの温度に着目する。風速が１ｍ／ｓの場
合に半導体装置Ａの温度は４４度であり、半導体装置Ｊ
の温度は７４度である。しかし、風速が５ｍ／ｓになる
と半導体装置Ｊの温度は４５度まで下がる。従って、風
上の風速が１ｍ／ｓであっても、風下の風速が５ｍ／ｓ
であれば、両半導体装置ともほぼ同じ温度に冷却される
と考えられる。そこで、風上で１ｍ／ｓ、風下で５ｍ／
ｓとなるように風速を調整すれば良い。風速と流路断面
積は反比例するから、風下で流路断面積が五分の一にな
るような角度に二枚の基板を対向させると良い。図４に
示すように、最も流路の狭いところの半導体装置２ａの
間隔ａを４ｍｍ、基板の長さを２００ｍｍとすると、入
り口付近の半導体装置２ｂの間隔ｂを五倍の２０ｍｍに
すれば良い。このように二枚の基板１を対向させた場合
の角度を計算で求めたところ、この例では５度となった
。従って、複数枚の基板１を５度の角度で交互に積層し
、流路の大きいほうに冷却ファン３を設ければほぼ均等
に冷却される電子装置が得られる。

【００１０】基板１に搭載する半導体装置２は、図５に
示すように、上面にフィン４が設けられていても良い。 基板間に送風する手段としてダクトを用いても良い。

【００１１】本発明の第二の実施例による電子装置の断
面図を図６に示す。本実施例では、基板１の片面に半導
体装置２が実装されている。この基板１を平行に積層し
て、電子装置を構成する。電子装置には冷却用のフィン
３が片側に設けられ、矢印の向きに送風する。基板１の
裏面には、風上から風下に向かって、順次、高さが高く
なるようにフィン５が設けられている。この電子装置に
空気を流すと、基板１に伝わった半導体装置２の熱はフ
ィン５を通じて冷却される。風上の基板１には高さの低
いフィン５ａが設けられているため、フィンの放熱効率
は高くないが、空気の温度が低いため、半導体装置は充
分に冷却される。風下の基板には高さの高いフィン５ｂ
が設けられている。ここを流れる空気の温度は高くなっ
ているが、フィン５ｂの放熱効率が良いため、半導体装
置は充分に冷却される。従って、風上の半導体装置２ｃ
も風下の半導体装置２ｄも同程度に冷却され、この間の
半導体装置も均等に冷却することができる。なお、半導
体装置２には、図７に示すように、フィン４が設けられ
ていてもよい。また、基板間に送風するためダクトを用
いても良い。

【００１２】

【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、以下に示す効果を奏する。すなわち、第一の
実施例では冷却用空気の流路となる基板間は流路に沿っ
て断面積が減少するため、風下へ進むにつれて風速が大
きくなる。従って、風下に配置された半導体装置には平
行な流路に設けられた場合よりも風速の大きい空気が到
達し、冷却が促進されるため、風上に配置された半導体
装置と同程度まで冷却することが出来る。

【００１３】また、第二の実施例では風下の基板に大き
なフィンが取り付けられているので、風下の半導体装置
の下部の基板からの冷却が促進され、風上に配置された
半導体装置と同程度まで冷却することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例による電子装置の断面図
。

【図２】第一実施例の基板の平面図。

【図３】図２の基板に設けられた半導体装置の温度分布
図。

【図４】第一の実施例による電子装置の設計例である。

【図５】図１を部分的に変更した電子装置の断面図。

【図６】第二の実施例による電子装置の断面図。

【図７】第二実施例を部分的に変更した電子装置の断面
図。

【符号の説明】 １…基板、２…半導体装置、２ａ…最も風下の半導体装
置、２ｂ…最も風上の半導体装置、３…ファン。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体装置を実装した基板を複数枚塔載し
   た電子装置において、前記基板を交互に傾けて積層した
   ことを特徴とする電子装置。
2. 【請求項２】請求項１において、各々の前記基板間の開
   口断面積の大きい方から開口面積の小さい方に空気を流
   す手段を設けた電子装置。
3. 【請求項３】半導体装置を片面実装した基板を複数枚搭
   載した電子装置において、前記基板を積層し、前記基板
   の裏面に大きさの異なるフィンを流路に沿って、順次、
   配列したことを特徴とする電子装置。
4. 【請求項４】請求項３において、配列する前記フィンは
   風上より風下に向かって、放熱効率を良くした電子装置
   。
5. 【請求項５】請求項１において、搭載する前記半導体装
   置にフィンが設けられている電子装置。
6. 【請求項６】請求項３において、搭載する前記半導体装
   置にフィンが設けられている電子装置。