JPH04368156A - 半導体冷却構造 - 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、高密度実装された半導
体から発生する熱を冷却するための装置に係り、特に、
大形計算機等の半導体を多数用いた機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】大形計算機で、半導体が実装されたモジ
ュールを、非導電性である冷媒にて冷却した場合、気化
してガス化した冷媒、あるいは高温状態になった冷媒を
、再冷却するための熱交換器（冷却器）が必要である。 この冷却器で、冷媒は冷媒より低温の水などの液体、あ
るいは空気で冷却される。公知例（例えば実開平２−４
４３４６　号公報）では、冷却器は半導体が実装された
モジュールと一体化しているか、あるいはモジュールと
離れた場所に設置されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】半導体を実装したモジ
ュール内で、冷媒を再冷却する方法では、モジュールの
容積が大きくなり、電気的なメリットを追求する実装設
計の自由度が減り、設計が困難になる。また計算機等の
機器へ封入する冷媒を、設備が不完全な場所で封入を行
うと、どうしても腐食、あるいは電気的トラブルの原因
となる不純物が冷媒中に入りやすい。このため封入する
冷媒は、機器が稼働する実際の設置場所で封入するより
も、生産工場のクリーンルームで不純物が入らない状態
で封入することが望ましい。このことから、半導体モジ
ュールと冷却器が離れていては、この二つを結ぶ配管が
長くなり、取付けたまま生産工場から設置場所へ運ぶの
が難しく、初期の冷媒封入の点で問題が発生する。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、機器の稼働初
期の冷媒を封入する際の問題点、あるいは半導体をモジ
ュールへ実装する際の設計を容易にするために、冷媒を
再冷却するための冷却器を、モジュールを収納する筐体
内に設置することにより解決を図った。モジュールと冷
却器が近いため、冷却器へ冷媒を循環させる手段は、循
環ポンプを用いる方法の他に、同じパイプ内で冷媒ガス
と液冷媒が互いに逆方向に流れ、効率良く冷却を行える
ヒートパイプを用いる。

【０００５】

【作用】モジュールを収納する筐体内に、冷媒の冷却器
を設置することにより、冷媒と熱交換を行う作動流体も
、水のような液体の他に空気を用いてもコンパクト性を
損なうことなく実装を行える。熱交換器において、空気
側伝熱面積は、通常はその熱物性の故に冷媒側より大き
くとる必要があるが、空気側熱交換器を含む冷却器をモ
ジュールの入った筐体の天井部全面に設置することによ
り、筐体スペースの有効利用が行える。

【０００６】

【実施例】図１に示すように同一の筐体８内で、半導体
１の入ったモジュール２を冷媒で半導体に接して対流、
あるいは、沸騰で冷却する系において、冷媒流路３を流
れる冷媒は、循環ポンプ４によって循環し、冷却フィン
５の付いた冷却器６により、ブロワ７からの強制的に流
れる空気流により冷却される。これらのモジュール２と
冷却器６は、前述のように同じ筐体８内に設置されてい
るので、冷媒を多数の筐体から構成される計算機等の生
産工場内で封入しても、輸送時に問題は生じない。仮に
、複数の筐体にモジュールと冷却器が分かれていると、
筐体と筐体の間は冷媒配管でつなぐことになり、生産工
場で冷媒をあらかじめ封入しておくと、これらの配管を
つないだまま輸送しなければならず不都合である。 また、ブロワ７により発生する空気流は、モジュール２
の入った筐体８を流路としてその内部を流動するので、
冷却器専用の筐体を別置として必要としないので、冷却
器を効果的に設置することができる。図２は、第二の実
施例を示したもので、半導体１が入っているモジュール
２内で沸騰，蒸発してガス化した冷媒がヒートパイプ９
を通って、冷却フィン５の付いている冷却部にて、ブロ
ワ７からの空気流へ放熱することにより、再び、液化す
るもので、モジュール２へ冷媒が戻り、これを繰り返す
ことによって冷却するシステムである。ヒートパイプと
は、パイプ内面の壁面を毛細管状に表面加工し、パイプ
の端部が沸騰部と凝縮部としているもので、凝縮部で液
化した液体がその毛細管状の表面内を浸透して移動する
。ヒートパイプ中心部は、液流とは逆方向に冷媒ガスが
流れ、高い熱輸送能力をもち、また、配管も簡易で冷媒
ポンプも不用の冷却手段である。

【０００７】図３は他の実施例を示したもので、筐体８
内においてモジュール２で熱交換して昇温した冷媒が、
冷水配管１０中を通って同じ筐体８内の冷却器６に入る
冷水により冷却されるシステムである。

【０００８】

【発明の効果】本発明によれば、モジュールと冷却器を
同じ筐体内に設置することにより、冷媒配管長が短縮さ
れ、冷媒を閉じた状態で輸送して計算機等の運転を開始
できるので、冷媒内へ不純物が混入することが少なくな
るので、信頼性が高くなる。また、冷却システムにヒー
トパイプを用いることにより、冷媒配管がより一層短縮
され、モジュールを筐体内に実装しやすくなる。冷媒配
管長が短くなることにより、封入冷媒の量を減らすこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の冷却システムを示す筐体内の説明図。

【図２】本発明の第二の実施例を示す説明図。

【図３】本発明の第三の実施例を示す説明図。

【符号の説明】

１…半導体、２…モジュール、３…冷媒配管、４…循環
ポンプ、５…空冷フィン、６…冷却器、７…ブロワ、８
…筐体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数個の半導体を収納したモジュールを、
   非導電性の冷媒で直接冷却を行う冷却システムにおいて
   、前記モジュールを収納する筐体内に前記冷媒を再冷却
   するための冷却器を設けたことを特徴とする半導体冷却
   構造。