JPH05160313A - 冷却構造 - Google Patents
冷却構造Info
- Publication number
- JPH05160313A JPH05160313A JP31819291A JP31819291A JPH05160313A JP H05160313 A JPH05160313 A JP H05160313A JP 31819291 A JP31819291 A JP 31819291A JP 31819291 A JP31819291 A JP 31819291A JP H05160313 A JPH05160313 A JP H05160313A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- refrigerant
- semiconductor element
- semiconductor devices
- nozzle
- substrate
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- Pending
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】冷却構造に係り、特に半導体素子が実装された
実装密度の高い基板にコールドプレートを取付け、コー
ルドプレートから噴射されるフロリナート等の不活性冷
媒との熱交換によって、当該半導体素子の冷却を浸漬冷
却にて行う冷却構造に関し、基板上に実装された半導体
素子に冷媒を衝突させて、その半導体素子の冷却を行う
際の冷却性能を向上させることを目的とする。 【構成】基板１上に実装された半導体素子２に冷媒流路
４ａを有するコールドプレート４の第１のノズル５から
冷媒を衝突させ、当該半導体素子２の冷却を行う冷却構
造において、前記半導体素子２の前記冷媒が衝突される
面に、該半導体素子２対応に独立に設けられ、該冷媒を
整流するチャンバ３と、該冷媒が衝突する面とは異なる
面に、前記冷媒流路４ａから分流された冷媒を該基板１
の実装面と平行に噴射する第２のノズル６とから構成さ
れる。
実装密度の高い基板にコールドプレートを取付け、コー
ルドプレートから噴射されるフロリナート等の不活性冷
媒との熱交換によって、当該半導体素子の冷却を浸漬冷
却にて行う冷却構造に関し、基板上に実装された半導体
素子に冷媒を衝突させて、その半導体素子の冷却を行う
際の冷却性能を向上させることを目的とする。 【構成】基板１上に実装された半導体素子２に冷媒流路
４ａを有するコールドプレート４の第１のノズル５から
冷媒を衝突させ、当該半導体素子２の冷却を行う冷却構
造において、前記半導体素子２の前記冷媒が衝突される
面に、該半導体素子２対応に独立に設けられ、該冷媒を
整流するチャンバ３と、該冷媒が衝突する面とは異なる
面に、前記冷媒流路４ａから分流された冷媒を該基板１
の実装面と平行に噴射する第２のノズル６とから構成さ
れる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、冷却構造に係り、特に
半導体素子が実装された実装密度の高い基板にコールド
プレートを取付け、コールドプレートから噴射されるフ
ロリナート等の不活性冷媒との熱交換によって、当該半
導体素子の冷却を浸漬冷却にて行う冷却構造に関するも
のである。
半導体素子が実装された実装密度の高い基板にコールド
プレートを取付け、コールドプレートから噴射されるフ
ロリナート等の不活性冷媒との熱交換によって、当該半
導体素子の冷却を浸漬冷却にて行う冷却構造に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】図６に本発明に適用される基板を示し、
この基板２０には、マトリクス状に被冷却対象となる半
導体素子２１が実装されており、その基板２０に対して
図７に示すようなコールドプレート２２を上方から取り
付ける。
この基板２０には、マトリクス状に被冷却対象となる半
導体素子２１が実装されており、その基板２０に対して
図７に示すようなコールドプレート２２を上方から取り
付ける。
【０００３】このコールドプレート２２には、上記半導
体素子２１の実装位置に対応して、長手方向に冷媒の流
路となる冷媒通路２５が形成されており、個々の冷媒通
路２５に対しては共通の供給口２３及び排出口２４が形
成されている。尚、２６は後述説明するが、半導体素子
２１に冷媒を噴射するノズルを示すものである。
体素子２１の実装位置に対応して、長手方向に冷媒の流
路となる冷媒通路２５が形成されており、個々の冷媒通
路２５に対しては共通の供給口２３及び排出口２４が形
成されている。尚、２６は後述説明するが、半導体素子
２１に冷媒を噴射するノズルを示すものである。
【０００４】図８に示すように、基板２０上に実装され
た半導体素子２１の実装位置に対応して、コールドプレ
ート２２の冷媒通路２５から各々のノズル２６を分岐さ
せる形で突出させ、供給口２３から冷媒を供給し、その
ノズル２６から冷媒を噴射させる。
た半導体素子２１の実装位置に対応して、コールドプレ
ート２２の冷媒通路２５から各々のノズル２６を分岐さ
せる形で突出させ、供給口２３から冷媒を供給し、その
ノズル２６から冷媒を噴射させる。
【０００５】噴射された冷媒は半導体素子２１の放熱面
に衝突し、半導体素子２１が発する熱を奪った冷媒は、
冷却室２７内を循環して排出口２４へと排出する。尚、
２８はシール材であって、コールドプレート２２と基板
２０との密封性を向上するためのもの、２９はキャップ
であって、コールドプレート２２に形成される冷媒通路
２５の作成時の孔を封止するためのものである。
に衝突し、半導体素子２１が発する熱を奪った冷媒は、
冷却室２７内を循環して排出口２４へと排出する。尚、
２８はシール材であって、コールドプレート２２と基板
２０との密封性を向上するためのもの、２９はキャップ
であって、コールドプレート２２に形成される冷媒通路
２５の作成時の孔を封止するためのものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来で
はノズルから噴射され半導体素子に衝突した後の冷媒
は、冷却室内において四方八方に飛散し、隣接する半導
体素子の表面を通過するので、各々の半導体素子と冷媒
との熱抵抗にバラツキを生じさせてしまう。
はノズルから噴射され半導体素子に衝突した後の冷媒
は、冷却室内において四方八方に飛散し、隣接する半導
体素子の表面を通過するので、各々の半導体素子と冷媒
との熱抵抗にバラツキを生じさせてしまう。
【０００７】また、半導体素子の側面、裏面では表面と
は異なり、冷媒の流れが澱み易く、半導体素子全体とし
て安定した冷却を行うことができないことがあった。従
って、本発明は、基板上に実装された半導体素子に冷媒
を衝突させて、その半導体素子の冷却を行う際の冷却性
能を向上させることを目的とするものである。
は異なり、冷媒の流れが澱み易く、半導体素子全体とし
て安定した冷却を行うことができないことがあった。従
って、本発明は、基板上に実装された半導体素子に冷媒
を衝突させて、その半導体素子の冷却を行う際の冷却性
能を向上させることを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的は、基板１上に
実装された半導体素子２に冷媒流路４ａを有するコール
ドプレート４の第１のノズル５から冷媒を衝突させ、当
該半導体素子２の冷却を行う冷却構造において、前記半
導体素子２の前記冷媒が衝突される面に、該半導体素子
２対応に独立に設けられ、該冷媒を整流するチャンバ３
と、該冷媒が衝突する面とは異なる面に、前記冷媒流路
４ａから分流された冷媒を該基板１の実装面と平行に噴
射する第２のノズル６と、を有することを特徴とする冷
却構造、によって達成される。
実装された半導体素子２に冷媒流路４ａを有するコール
ドプレート４の第１のノズル５から冷媒を衝突させ、当
該半導体素子２の冷却を行う冷却構造において、前記半
導体素子２の前記冷媒が衝突される面に、該半導体素子
２対応に独立に設けられ、該冷媒を整流するチャンバ３
と、該冷媒が衝突する面とは異なる面に、前記冷媒流路
４ａから分流された冷媒を該基板１の実装面と平行に噴
射する第２のノズル６と、を有することを特徴とする冷
却構造、によって達成される。
【０００９】
【作用】即ち、本発明によれば、半導体素子の冷媒が衝
突される面にチャンバを取付け、このチャンバによって
衝突した後の冷媒の帰還流を整流させるることにより、
半導体素子に衝突した後の冷媒が冷却室内において四方
八方に飛散することがない。
突される面にチャンバを取付け、このチャンバによって
衝突した後の冷媒の帰還流を整流させるることにより、
半導体素子に衝突した後の冷媒が冷却室内において四方
八方に飛散することがない。
【００１０】更に、基板の実装面と平行方向に噴射冷媒
を形成しているため、特に冷媒が澱み易い半導体素子の
側面および裏面にある冷媒を強制的に循環させることに
より、安定した冷却を行うことが可能である。
を形成しているため、特に冷媒が澱み易い半導体素子の
側面および裏面にある冷媒を強制的に循環させることに
より、安定した冷却を行うことが可能である。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の望ましい実施例を図面を用い
て詳細に説明する。図１は本発明の実施例を示す図であ
る。
て詳細に説明する。図１は本発明の実施例を示す図であ
る。
【００１２】図２は図１における要部拡大図である。図
３は本発明の冷却素子を示す図である。図４は本発明の
他の実施例を示す図である。
３は本発明の冷却素子を示す図である。図４は本発明の
他の実施例を示す図である。
【００１３】図５は図４における要部拡大図である。
尚、図１乃至図５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。
尚、図１乃至図５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。
【００１４】図１に示すように、基板１上にはＬＳＩ等
の半導体素子２１が実装されており、基板１の上方から
はその内部に冷媒供給主流路４ａを有するコールドプレ
ート４がシール材８によって密閉され、図示しないボル
ト等によって締結されている。
の半導体素子２１が実装されており、基板１の上方から
はその内部に冷媒供給主流路４ａを有するコールドプレ
ート４がシール材８によって密閉され、図示しないボル
ト等によって締結されている。
【００１５】このコールドプレート４には半導体素子２
の実装位置に対応して孔４ｂが穿孔され、その孔４ｂに
先端５ａが接着された第１のノズル５が形成される。一
方、半導体素子２の冷却素子１２を説明すると、半導体
素子２には、図３（ａ）に示すようなチャンバ３が取付
けられ、このチャンバ３は一方側３ｂおよび他方側３ｃ
がそれぞれ開口された円筒状であり、半導体素子２の放
熱面２ａ、即ち、冷媒が衝突する面に図３（ｂ）に示す
ようにその縁部３ｄが溶接または半田付けによって固着
され、半導体素子２の放熱面２ａに取り付けられたチャ
ンバ３の一方側３ｂには、第１のノズル５の他端側５ｂ
が一部重複するようにして挿入されている。
の実装位置に対応して孔４ｂが穿孔され、その孔４ｂに
先端５ａが接着された第１のノズル５が形成される。一
方、半導体素子２の冷却素子１２を説明すると、半導体
素子２には、図３（ａ）に示すようなチャンバ３が取付
けられ、このチャンバ３は一方側３ｂおよび他方側３ｃ
がそれぞれ開口された円筒状であり、半導体素子２の放
熱面２ａ、即ち、冷媒が衝突する面に図３（ｂ）に示す
ようにその縁部３ｄが溶接または半田付けによって固着
され、半導体素子２の放熱面２ａに取り付けられたチャ
ンバ３の一方側３ｂには、第１のノズル５の他端側５ｂ
が一部重複するようにして挿入されている。
【００１６】他方、冷媒供給主流路４ａには、上記孔４
ｂと異なる位置に孔４ｃが穿孔されており、この孔４ｃ
に第２のノズル６が取付けられる。この第２のノズル６
は、基板１上に実装された半導体素子２の側面および裏
面に冷媒が供給されるように、第１のノズル５よりも基
板１側にその距離が長く形成されており、先端はＬ字型
となっている。
ｂと異なる位置に孔４ｃが穿孔されており、この孔４ｃ
に第２のノズル６が取付けられる。この第２のノズル６
は、基板１上に実装された半導体素子２の側面および裏
面に冷媒が供給されるように、第１のノズル５よりも基
板１側にその距離が長く形成されており、先端はＬ字型
となっている。
【００１７】尚、９はキャップであって、コールドプレ
ート４に形成される冷媒供給主流路４ａの作成時の孔を
封止するためのものであり、１０は冷媒供給主流路４ａ
に冷媒を供給する共通の供給口であり、１１は半導体素
子２の発する熱を奪った冷媒を排出する排出口である。
ート４に形成される冷媒供給主流路４ａの作成時の孔を
封止するためのものであり、１０は冷媒供給主流路４ａ
に冷媒を供給する共通の供給口であり、１１は半導体素
子２の発する熱を奪った冷媒を排出する排出口である。
【００１８】次に作用を説明する。冷媒供給主流路４ａ
から供給された冷媒は、第１のノズル５を介して半導体
素子２の放熱面２ａと噴射され、冷媒が半導体素子２と
衝突することで半導体素子２の冷却が行われる。半導体
素子２に衝突した冷媒はチャンバ３によって冷媒の帰還
流が整流されることとなり、隣接する半導体素子２に互
いに影響をなくして排出口１１へと排出される。
から供給された冷媒は、第１のノズル５を介して半導体
素子２の放熱面２ａと噴射され、冷媒が半導体素子２と
衝突することで半導体素子２の冷却が行われる。半導体
素子２に衝突した冷媒はチャンバ３によって冷媒の帰還
流が整流されることとなり、隣接する半導体素子２に互
いに影響をなくして排出口１１へと排出される。
【００１９】一方、冷媒供給主流路４ａに分流されて形
成された第２のノズル６からは、半導体素子２の側面お
よび裏面に対して、基板１の実装面と平行な平行流が噴
射される（図２参照）。この平行流により、冷媒が澱み
易い半導体素子２の側面および裏面にある冷媒を強制的
に循環させることができる。強制的に循環された冷媒は
先と同様に排出口１１へと排出される。
成された第２のノズル６からは、半導体素子２の側面お
よび裏面に対して、基板１の実装面と平行な平行流が噴
射される（図２参照）。この平行流により、冷媒が澱み
易い半導体素子２の側面および裏面にある冷媒を強制的
に循環させることができる。強制的に循環された冷媒は
先と同様に排出口１１へと排出される。
【００２０】上記実施例の変形例として図４及び図５に
示す他の実施例が考えられる。これは、基板１上に異な
る発熱量を有する半導体素子２ｃ，２ｄが混在して実装
されているような場合、発熱量の大きい半導体素子２ｃ
に対しては第１のノズル５をその実装位置に対応して設
け、終端抵抗等の発熱量の比較的小さい半導体素子２ｄ
については第１のノズル５をその実装位置に対応して設
けず、第２のノズル６からの平行流のみにて冷却するよ
うにしてもよい（図５参照）。
示す他の実施例が考えられる。これは、基板１上に異な
る発熱量を有する半導体素子２ｃ，２ｄが混在して実装
されているような場合、発熱量の大きい半導体素子２ｃ
に対しては第１のノズル５をその実装位置に対応して設
け、終端抵抗等の発熱量の比較的小さい半導体素子２ｄ
については第１のノズル５をその実装位置に対応して設
けず、第２のノズル６からの平行流のみにて冷却するよ
うにしてもよい（図５参照）。
【００２１】他の実施例のように半導体素子の発熱量に
応じて選択的に構成することは、冷却効率を向上させる
ことができる効果を有する。
応じて選択的に構成することは、冷却効率を向上させる
ことができる効果を有する。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、半
導体素子に衝突した後の冷媒の帰還流を整流することに
より熱抵抗を一定にすることができ、且つ安定した冷却
を行うことができるため、冷却性能および信頼性が格段
に向上する。
導体素子に衝突した後の冷媒の帰還流を整流することに
より熱抵抗を一定にすることができ、且つ安定した冷却
を行うことができるため、冷却性能および信頼性が格段
に向上する。
【図１】本発明の実施例を示す図である。
【図２】図１における要部拡大図である。
【図３】本発明の冷却素子を示す図であり、同図（ａ）
はその分解図であり、同図（ｂ）は組立状態図である。
はその分解図であり、同図（ｂ）は組立状態図である。
【図４】本発明の他の実施例を示す図である。
【図５】図４における要部拡大図である。
【図６】基板を示す図である。
【図７】コールドプレートを示す図である。
【図８】従来例を示す図である。
１ 基板， ２ 半導体素子， ３ チャンバ， ４ コールドプレート， ５ 第１のノズル， ６ 第２のノズル，
Claims (2)
- 【請求項１】 基板（１）上に実装された半導体素子
（２）に冷媒流路（４ａ）を有するコールドプレート
（４）の第１のノズル（５）から冷媒を衝突させ、当該
半導体素子（２）の冷却を行う冷却構造において、 前記半導体素子（２）の前記冷媒が衝突される面に、該
半導体素子（２）対応に独立に設けられ、該冷媒を整流
するチャンバ（３）と、 該冷媒が衝突する面とは異なる面に、前記冷媒流路（４
ａ）から分流された冷媒を該基板（１）の実装面と平行
に噴射する第２のノズル（６）と、 を有することを特徴とする冷却構造。 - 【請求項２】 前記第１のノズル（５）および前記第２
のノズル（６）は、前記基板（１）上に実装される前記
半導体素子（２）の発熱量に応じて、それぞれ選択的に
設けられることを特徴とする請求項１記載の冷却構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31819291A JPH05160313A (ja) | 1991-12-02 | 1991-12-02 | 冷却構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31819291A JPH05160313A (ja) | 1991-12-02 | 1991-12-02 | 冷却構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05160313A true JPH05160313A (ja) | 1993-06-25 |
Family
ID=18096473
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31819291A Pending JPH05160313A (ja) | 1991-12-02 | 1991-12-02 | 冷却構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05160313A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010010504A (ja) * | 2008-06-30 | 2010-01-14 | Hitachi Ltd | パワー半導体モジュール |
-
1991
- 1991-12-02 JP JP31819291A patent/JPH05160313A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010010504A (ja) * | 2008-06-30 | 2010-01-14 | Hitachi Ltd | パワー半導体モジュール |
| JP4586087B2 (ja) * | 2008-06-30 | 2010-11-24 | 株式会社日立製作所 | パワー半導体モジュール |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20000125 |