JPH05114679A - 集積回路の冷却構造 - Google Patents

集積回路の冷却構造

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JPH05114679A JP3272917A JP27291791A JPH05114679A JP H05114679 A JPH05114679 A JP H05114679A JP 3272917 A JP3272917 A JP 3272917A JP 27291791 A JP27291791 A JP 27291791A JP H05114679 A JPH05114679 A JP H05114679A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 給電を兼ねた集積回路の冷却構造を実現す
る。 【構成】 熱伝導棒１３の内部空間に冷媒流路を形成す
る。熱伝導棒１３を保持する保持材８は軽量絶縁材で形
成する。コールドプレート１０の内部空間を内壁３２に
よって２部屋に分割し各部屋に設けた貫通孔２９を熱伝
導棒１３とフレキシブルホース２８を介して連通させ
る。集積回路２の放熱面に給電用バンプ４を設け、熱伝
導棒１３の底面を４ケの集積回路の各々の４隅のいずれ
かの給電バンプに接触させる。熱伝導棒の雄ねじ部１５
に螺入される雄ねじ１７を給電用プレート２１，２３の
取付ねじとして利用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は集積回路の冷却構造に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来、プリント配線板あるいはセラミッ
ク基板等に実装された集積回路を冷却する手段として、
図８及び図９に示す如き冷却構造が提案されている。
（例えば、特願昭５９−１７１０５９号）。
【０００３】即ち、図８に示すように、基板１２０に実
装された集積回路１２１に、熱伝導棒１２２の底面を微
小な間隙１２３を隔てて対向させ、基板１２０に垂直な
方向に穿たれた熱伝導板１２４の貫通穴の内面と、熱伝
導棒１２２の円筒面とで、前記微小な間隙１２３を調整
設定した後、熱伝導棒１２２の雌ねじ部に挿入された雄
ねじ１２５を締付けることによって熱伝導棒１２２に穿
たれた切込みを拡げる事により熱伝導板１２４に固定
し、集積回路１２１で発生した熱を、図９矢印の如く、
集積回路１２１→微小間隙１２３→熱伝導棒１２２→熱
伝導板１２４→コールドプレート１２６へと伝え、該熱
を、冷媒注入口１２７から注入され排出口１２８から排
出される冷媒１２９を有するコールドプレート１２６に
よって、冷却するようになっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の集積回路の冷却回路の冷却構造では、熱の伝導
が冷媒１２９に到達するまでに、集積回路１２１→微小
間隙１２３→熱伝導棒１２２→熱伝導板１２４→コール
ドプレート１２６→冷媒１２９との間に、４要素の熱抵
抗体が介在している。
【０００５】冷却構造を決定する上で、集積回路１２１
からの熱をいかに効率良く非熱側に伝達するか、すなわ
ち、いかに熱抵抗の低い構造にするかが最大の課題であ
る。
【０００６】このように低い熱抵抗を実現するには、発
熱体に直接冷媒を接触させ放熱する構造が望ましい。し
かし、集積回路１２１に直接冷媒を接触させるというこ
とは、現実的には非常に困難で、実現したにしても、保
守性、又は製品原価等に問題が生じる。
【０００７】近年の高密度、高集積度化は基板の大型化
ひいては比重と熱抵抗の小さい銅材から成る熱伝導板、
コールドプレート等の大型化を生み出し重量物故に取り
扱いに支障をきたしている。
【０００８】また集積回路と基板との接続信号数も増加
しており、給電用の接続ピン数あるいは接続バンプ数を
確保するのが非常に困難になってきている。
【０００９】そこで、本発明の技術的課題は上記欠点に
鑑み、熱抵抗要素の少なく、低熱抵抗の効率の良い集積
回路の冷却構造を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、基板上
に実装された集積回路に対し間隙をへだてて対向する第
１の面を有する熱伝導棒と、該熱伝導棒を保持する熱伝
導板とを有する集積回路の冷却構造において、前記熱伝
導棒は内部空間を有し、該内部空間は第１の冷媒流路を
形成する出入口を有することを特徴とする集積回路の冷
却構造が得られる。
【００１１】また、本発明によれば、前記熱伝導板は、
軽量絶縁材を有することを特徴とする集積回路の冷却構
造が得られる。
【００１２】また、本発明によれば、前記伝導棒の冷媒
出入口とそれぞれ接続されて、第２の冷媒流路を形成す
る第１及び第２の部屋を有するコールドプレートを備え
ることを特徴とする集積回路の冷却構造が得られる。
【００１３】また、本発明によれば、前記集積回路は給
電用バンプを有し、前記熱伝導棒の第一の面は前記給電
用パンプに接触されて保持され、前記熱伝導棒は、めね
じ部を有し、該めねじ部に挿入されるおねじによって、
給電プレートを固定することを特徴とする集積回路の冷
却構造が得られる。
【００１４】即ち、本発明は、 （１）熱伝導棒の内部空間に冷媒流路を形成する。 （２）熱伝導板をプラスチック等の軽量絶縁材（以下保
持材と称す）にて形成する。 （３）コールドプレートの内部空間を内壁によって２部
屋に分割し、各部屋の底面に設けた貫通孔を、熱伝導棒
の冷媒出入口とフレキシブルホースを介して接続させて
冷媒流路を形成する。 （４）集積回路の放熱面の４隅に給電用バンプを設け、
２行２列に配設された前記集積回路の中心部に熱伝導棒
を配置して前記熱伝導棒の底面を前記４ケの集積回路の
各々の４隅のいずれかの給電用バンプに接触させる。
【００１５】さらに、前記熱伝導棒のめねじに螺入され
るおねじを給電用プレートの取付ねじとして兼用するこ
とを特徴とする集積回路の冷却構造を提供するものであ
る。
【００１６】
【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。
【００１７】図１は、本発明の一実施例に係る集積回路
の冷却構造を示す側断面図、図３，図４，図５は平断面
図であり、各々図１に於ける断面ＡＡ，断面ＢＢ，断面
ＣＣに対応する。
【００１８】図２は集積回路、熱伝導棒、給電プレー
ト、雄ねじの取付状態を示す斜視図である。
【００１９】給電用バンプ４を放熱面の４隅に有する
（図２参照）集積回路２を、複数個搭載した基板１は、
ホルダ６及び接着剤７によってフランジ５に機械的に固
着されている。
【００２０】プラスチック等の軽量絶縁材から成る保持
材８が、コールドプレート１０及びインシュレータ９、
フランジ５及びホルダー９の間に挾まれて設けられてお
り、これらは互いにネジ１１，１２によって固定されて
いる。
【００２１】２行２列に配設された４ケの集積回路２の
中心部には熱伝導棒１３が配置されている。
【００２２】熱伝導棒１３は図６（ａ）乃至図６（ｃ）
に示す如く、保持材８の孔１４と略同形の円柱体をな
し、その中心軸上の雌ねじ部１５と切込み部１６とを有
している。
【００２３】該切込み部１６は雌ねじ部１５の中心軸を
含む断面に沿って熱伝導棒１３の周側面から切込んで形
成してある。
【００２４】熱伝導棒１３の雌ねじ部１５に雄ねじ１７
を螺入する。
【００２５】雄ねじ１７の挿入締付けにより、軸力の半
径方向成分１９が熱伝導棒１３の切込み部１６を拡げ、
熱伝導棒１３が保持材８の孔１４内面に摩擦によって密
着固定され、かつ、熱伝導棒１３の底面部が前記４ケの
集積回路２の各々の４隅のいずれかの給電用バンプ４に
接触する。
【００２６】図３に示すように、熱伝導棒１３を４種類
に分けて、各々電源電圧Ｇ，Ｖ1 ，Ｖ2 ，Ｖ3 を分担さ
せると、全ての集積回路２に４種類の電源を給電でき
る。
【００２７】熱伝導棒１３への給電は図４に示すように
給電プレート２１〜２４を雄ねじ１７により熱伝導棒１
３の上面に接続することにより行なわれ、給電プレート
２１〜２４の外部電源との接続はネジ止めもしくはコネ
クタ接続により行なわれる。
【００２８】ところで、熱伝導棒１３の内部空間は冷媒
流路を形成しており、冷媒の出入口２６，３７は、フレ
キシブルホース２８を介して、コールドプレート１０の
底面に設けた貫通孔２９と連通している。
【００２９】コールドプレート１０の内部は図５に示す
ように、入口側チャンバー３０、出口側チャンバー３１
の２部屋に内壁３２によって分割されている。
【００３０】この為、熱伝導棒１３を複数個配置した時
の全体の冷媒流路を簡単な構造で実現できる。
【００３１】また、集積回路２から発生した熱を、給電
用バンプ４→熱伝導棒１３→冷媒３３の順に伝導冷却す
る為、従来技術よりも熱抵抗要素数が２要素少ない冷却
構造を実現している。
【００３２】尚、熱伝導棒が前述のように冷却のみなら
ず給電を兼ねる場合は、冷媒としてフロリーナート等の
不活性媒体を使用するときは、熱伝導棒は銅材のまま使
用が可能であるが、水冷のときは熱伝導棒の内面には絶
縁コーティングが必要となる。
【００３３】また、本実施例では、保持材８を熱伝導体
として使用しない為、プラスチック化が可能であり、冷
却構造体の軽量化を達成できる。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、請
求項１により熱抵抗要素が少なく、低熱抵抗の効率良い
冷却構造を実現できる。請求項２により、軽量化できる
為保守上有効である。
【００３５】請求項３により独立懸架方式の冷却構造体
の冷媒流路を簡単な構成で実現できるので原価的に有利
である。
【００３６】請求項４により基板および集積回路の接続
バンプを使用せずに給電が可能となる為、結果的に有効
信号ピン数を増加させることができるという効果があ
る。また給電プレートも同時に伝導冷却できる利点があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す側断面図である。
【図２】給電プレート、熱伝導棒、集積回路の位置関係
を示す斜視図である。
【図３】図１のＡ−Ａ平面図である。
【図４】図１のＢ−Ｂ平面図である。
【図５】図１のＣ−Ｃ平面図である。
【図６】熱伝導棒の平面図及び側面図である。
【図７】熱伝導棒と雄ねじとの締付け状態を示す図であ
る。
【図８】従来の集積回路の冷却構造を示す側断面図であ
る。
【図９】図８の要部を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 基板 ２ 集積回路 ３ 信号接続用バンプ ４ 給電用バンプ ５ フランジ ６ ホルダー ７ 接着剤 ８ 保持材 ９ インシュレータ １０ コールドプレート １１ ねじ １２ ねじ １３ 熱伝導棒 １４ 保持材の孔 １５ 雌ねじ部 １６ 切欠み部 １７ 雄ねじ １８ 軸力 １９ 軸力の平行成分 ２０ 軸力の垂直成分 ２１ 給電プレート（Ｇ） ２２ 給電プレート（Ｖ1 ） ２３ 給電プレート（Ｖ2 ） ２４ 給電プレート（Ｖ3 ） ２５ 冷媒の流れ ２６ 冷媒入口 ２７ 冷媒出口 ２８ フレキシブルホース ２９ コールドプレート底面の貫通孔 ３０ 入口側チャンバー ３１ 出口側チャンバー ３２ 内壁 ３３ 冷媒 ３４ 冷媒注入口 ３５ 冷媒排出口 １２０ 基板 １２１ 集積回路 １２２ 熱伝導棒 １２３ 微小な間隙 １２４ 熱伝導板 １２５ 雄ねじ １２６ コールドプレート １２７ 冷媒注入口 １２８ 冷媒排出口

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板上に実装された集積回路に対し間隙
    をへだてて対向する第１の面を有する熱伝導棒と、該熱
    伝導棒を保持する熱伝導板とを有する集積回路の冷却構
    造において、 前記熱伝導棒は内部空間を有し、該内部空間は第１の冷
    媒流路を形成する出入口を有することを特徴とする集積
    回路の冷却構造。
  2. 【請求項２】 前記熱伝導板は、軽量絶縁材を有するこ
    とを特徴とする請求項１記載の集積回路の冷却構造。
  3. 【請求項３】 前記熱伝導棒の冷媒出入口とそれぞれ接
    続されて、第２の冷媒流路を形成する第１及び第２の部
    屋を有するコールドプレートを備えることを特徴とする
    請求項２記載の集積回路の冷却構造。
  4. 【請求項４】 前記集積回路は給電用バンプを有し、前
    記熱伝導棒の第一の面は前記給電用バンプに接触されて
    保持され、前記熱伝導棒は、めねじ部を有し、該めねじ
    部に挿入されるおねじによって、給電プレートを固定す
    ることを特徴とする請求項３記載の集積回路の冷却構
    造。
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