JPH05275586A - 集積回路の冷却構造 - Google Patents
集積回路の冷却構造Info
- Publication number
- JPH05275586A JPH05275586A JP7107592A JP7107592A JPH05275586A JP H05275586 A JPH05275586 A JP H05275586A JP 7107592 A JP7107592 A JP 7107592A JP 7107592 A JP7107592 A JP 7107592A JP H05275586 A JPH05275586 A JP H05275586A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- integrated circuit
- cooling
- sections
- circuits
- flat surface
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】情報処理装置等の電子機器を構成する集積回路
素子の液体冷媒を用いた冷却構造の改良。 【構成】配線基板に複数個搭載された集積回路と配線基
板を保持する基板枠と集積回路と対向する平坦面とその
対向面の反対側に垂直な円筒部を有する冷却部と集積回
路と冷却部の平坦面を接着する半田の基板枠に密着し集
積回路との対向面にざぐり穴を有し液体冷媒を複数の系
統へ分配するヘッダ部を入口，出口側に設けヘッダ部の
底部に垂直に複数個のノズル設ける冷却容器を有する。
素子の液体冷媒を用いた冷却構造の改良。 【構成】配線基板に複数個搭載された集積回路と配線基
板を保持する基板枠と集積回路と対向する平坦面とその
対向面の反対側に垂直な円筒部を有する冷却部と集積回
路と冷却部の平坦面を接着する半田の基板枠に密着し集
積回路との対向面にざぐり穴を有し液体冷媒を複数の系
統へ分配するヘッダ部を入口，出口側に設けヘッダ部の
底部に垂直に複数個のノズル設ける冷却容器を有する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、情報処理装置の電子機
器を構成する集積回路素子の冷却構造に関し、特に水な
どの液体冷媒を集積回路の近傍に循環させ集積回路素子
で発生した熱を液体冷媒へ伝播させ冷却する構造に関す
る。
器を構成する集積回路素子の冷却構造に関し、特に水な
どの液体冷媒を集積回路の近傍に循環させ集積回路素子
で発生した熱を液体冷媒へ伝播させ冷却する構造に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の冷却構造としては図４に
示す例（S,Oktay,H.G.Kammerer“A Conduction-Cooled
Module for High-Performance LSI Devises"IBM J.RES.
DEVELOP.Vol.26 No1 Jan 1982による) のようにＩ／Ｏ
ピン２０３を有する配線基板２０２に搭載された集積回
路２０１にばね２０５によるピストン２０４を押し付け
て熱を奪い、その熱をヘリウムガス２１０を充填した空
間を通してハット２０６介在層２０７を経て冷却板２０
８へ伝え冷媒２０９へ放熱する方法をはじめとして、い
くつかのものが考案され実用化されている。
示す例（S,Oktay,H.G.Kammerer“A Conduction-Cooled
Module for High-Performance LSI Devises"IBM J.RES.
DEVELOP.Vol.26 No1 Jan 1982による) のようにＩ／Ｏ
ピン２０３を有する配線基板２０２に搭載された集積回
路２０１にばね２０５によるピストン２０４を押し付け
て熱を奪い、その熱をヘリウムガス２１０を充填した空
間を通してハット２０６介在層２０７を経て冷却板２０
８へ伝え冷媒２０９へ放熱する方法をはじめとして、い
くつかのものが考案され実用化されている。
【０００３】また特開昭６０−１６０１５０には液体冷
媒の衝突噴流を利用した冷却装置の例が示されている。
すなわち図５で示すようにプリント基板３０２に搭載さ
れたチップ３０１に接する伝熱基板３０３を設け、クー
リングヘッダ３０８には先端に伝熱板３０５を取り付け
たベローズ３０７を設け、ベローズ３０７の内にノズル
３０６を設け、伝熱基板３０３および伝熱板３０５の間
に可変形性伝熱体３０４を介在させている。この従来の
集積回路の冷却構造では、チップ３０１で発生した熱を
伝熱基板３０３、可変形性伝熱体３０４、伝熱板３０５
へと伝え、伝熱板３０５をノズル３０６より液体冷媒を
噴出させて冷却する。
媒の衝突噴流を利用した冷却装置の例が示されている。
すなわち図５で示すようにプリント基板３０２に搭載さ
れたチップ３０１に接する伝熱基板３０３を設け、クー
リングヘッダ３０８には先端に伝熱板３０５を取り付け
たベローズ３０７を設け、ベローズ３０７の内にノズル
３０６を設け、伝熱基板３０３および伝熱板３０５の間
に可変形性伝熱体３０４を介在させている。この従来の
集積回路の冷却構造では、チップ３０１で発生した熱を
伝熱基板３０３、可変形性伝熱体３０４、伝熱板３０５
へと伝え、伝熱板３０５をノズル３０６より液体冷媒を
噴出させて冷却する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の集積回
路の冷却構造のうち図４に示すものではピストンをばね
を用いて集積回路に接触させているため集積回路には常
時力が加わった状態にあるため集積回路と配線基板との
接続部分の信頼性に悪影響を及ばす恐れがある。また、
集積回路を配線基板に生じる高さや傾きのばらつきに追
従させるためピストンの集積回路との接触面を球面と
し、ハットとピストンの間にすきまを設けているが、こ
れは有効伝熱面積を減少させ冷却能力の低下をもたら
す。また、冷却板内の冷媒流路は強制対応による熱伝達
を目的として形成されており得られる熱伝達係数は、
０．１〜０．５Ｗ／ｃｍ2 ・Ｃ°であって集積回路の高
集積化が進み消費電力が増大すると冷却能力が不足す
る。
路の冷却構造のうち図４に示すものではピストンをばね
を用いて集積回路に接触させているため集積回路には常
時力が加わった状態にあるため集積回路と配線基板との
接続部分の信頼性に悪影響を及ばす恐れがある。また、
集積回路を配線基板に生じる高さや傾きのばらつきに追
従させるためピストンの集積回路との接触面を球面と
し、ハットとピストンの間にすきまを設けているが、こ
れは有効伝熱面積を減少させ冷却能力の低下をもたら
す。また、冷却板内の冷媒流路は強制対応による熱伝達
を目的として形成されており得られる熱伝達係数は、
０．１〜０．５Ｗ／ｃｍ2 ・Ｃ°であって集積回路の高
集積化が進み消費電力が増大すると冷却能力が不足す
る。
【０００５】また図５に示すものでは、薄肉のベローズ
を用いているため、腐食が発生してベローズに穴があき
液体冷媒が漏出することが考えられる。
を用いているため、腐食が発生してベローズに穴があき
液体冷媒が漏出することが考えられる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の集積回路の冷却
構造は、配線基板に複数個搭載された集積回路と、前記
配線基板を密着して保持する基板枠と、前記集積回路の
上面と対抗する平坦面の反対側の平坦面に垂直な円筒部
を有する冷却部と、前記冷却部平坦面と前記集積回路上
面とを密着接合する半田と、前記基板枠に密着し前記集
積回路との対向面に前記冷却部を収納するざぐり穴を有
し液体冷媒の入口、出口を具備しかつ液体冷媒を複数の
系統へ分配するヘッダ部の底部に保持され前記冷却部の
円筒部の側の平坦面に直向させた複数個のノズルを設け
た冷却容器とを有する。
構造は、配線基板に複数個搭載された集積回路と、前記
配線基板を密着して保持する基板枠と、前記集積回路の
上面と対抗する平坦面の反対側の平坦面に垂直な円筒部
を有する冷却部と、前記冷却部平坦面と前記集積回路上
面とを密着接合する半田と、前記基板枠に密着し前記集
積回路との対向面に前記冷却部を収納するざぐり穴を有
し液体冷媒の入口、出口を具備しかつ液体冷媒を複数の
系統へ分配するヘッダ部の底部に保持され前記冷却部の
円筒部の側の平坦面に直向させた複数個のノズルを設け
た冷却容器とを有する。
【０００７】更に冷却部は円筒部の側面に螺線状の伝熱
板を有している。
板を有している。
【０００８】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【０００９】図１および図２は本発明の一実施例を示す
縦断面図で、図３は図１中の冷却部の拡大斜視図であ
る。
縦断面図で、図３は図１中の冷却部の拡大斜視図であ
る。
【００１０】１は集積回路、２は集積回路１を複数個マ
トリクス状に配列し搭載した配線基板で、その外縁部を
囲むように基板枠３が固着されている。４は冷却部で集
積回路１の上面と対向する平坦面と集積回路１との対向
面と反対の平坦面に垂直な円筒部を有し、この円筒部の
側面に螺線状の伝熱板１７を有している。集積回路１の
上面と対向する冷却部４の平坦面は、半田５によって接
着されている。
トリクス状に配列し搭載した配線基板で、その外縁部を
囲むように基板枠３が固着されている。４は冷却部で集
積回路１の上面と対向する平坦面と集積回路１との対向
面と反対の平坦面に垂直な円筒部を有し、この円筒部の
側面に螺線状の伝熱板１７を有している。集積回路１の
上面と対向する冷却部４の平坦面は、半田５によって接
着されている。
【００１１】基板枠３の上には冷却容器１６が密着さ
れ、冷却容器１６のヘッダ部１０に液体冷媒１５の入口
６と出口７および液体冷媒１５を複数の系統へ分配する
ための入口側ヘッダ８、出口側ヘッダ９とを設けさらに
ヘッダ部１０の底部に保持され冷却部４の平坦面に向け
られた複数の第１のノズル１１を直結するざぐり溝１２
をヘッダ部１０に設けている。また、冷却容器１６の配
線基板２に複数個搭載された集積回路１の各々に対応す
る冷却部４から排出される液体冷媒１５を排出する第２
のノズル１３を設け、各々の系統の第２のノズル１３を
直結するざぐり溝１４をヘッダ部１０に設けている。
れ、冷却容器１６のヘッダ部１０に液体冷媒１５の入口
６と出口７および液体冷媒１５を複数の系統へ分配する
ための入口側ヘッダ８、出口側ヘッダ９とを設けさらに
ヘッダ部１０の底部に保持され冷却部４の平坦面に向け
られた複数の第１のノズル１１を直結するざぐり溝１２
をヘッダ部１０に設けている。また、冷却容器１６の配
線基板２に複数個搭載された集積回路１の各々に対応す
る冷却部４から排出される液体冷媒１５を排出する第２
のノズル１３を設け、各々の系統の第２のノズル１３を
直結するざぐり溝１４をヘッダ部１０に設けている。
【００１２】液体冷媒１５が冷却容器１６の冷媒入口６
より流入すると入口側ヘッダ８を満たし、各々の系統の
ざぐり溝１２を経て第１のノズル１１より冷却部４の平
坦面、円筒部内側面及び伝熱板１７へ衝突する。衝突し
た液体冷媒１５は第２のノズル１３、ざぐり溝１４を通
り出口側ヘッダ９へ集まり、冷媒出口より外部へ排出さ
れる。
より流入すると入口側ヘッダ８を満たし、各々の系統の
ざぐり溝１２を経て第１のノズル１１より冷却部４の平
坦面、円筒部内側面及び伝熱板１７へ衝突する。衝突し
た液体冷媒１５は第２のノズル１３、ざぐり溝１４を通
り出口側ヘッダ９へ集まり、冷媒出口より外部へ排出さ
れる。
【００１３】集積回路１で発生した熱は半田５を通過し
て冷却部４へと伝わる。冷却部４の集積回路１との対向
面と反対側の平坦面の円筒部内側面及び伝熱板１７へは
液体冷媒１５が衝突しておりここで熱伝達が行なわれ
る。更に、冷却部４へ衝突した液体冷媒は、冷却部４の
円筒部外側面、伝熱板１７及び集積回路１の側面を通過
しておりここで熱伝達が行なわれる。
て冷却部４へと伝わる。冷却部４の集積回路１との対向
面と反対側の平坦面の円筒部内側面及び伝熱板１７へは
液体冷媒１５が衝突しておりここで熱伝達が行なわれ
る。更に、冷却部４へ衝突した液体冷媒は、冷却部４の
円筒部外側面、伝熱板１７及び集積回路１の側面を通過
しておりここで熱伝達が行なわれる。
【００１４】更に、集積回路１を配線基板２に取付けた
際に生じる高さや傾きのばらつきに対しても、集積回路
１と冷却容器１６が直接接触しないため集積回路１に力
を加えることがなく、集積回路１と配線基板２との接続
部に悪い影響を与えない。又、冷却部４に肉厚の大きい
材料を用いることが出来ず、腐食により穴があいても、
配線基板１基板枠３及び冷却容器１６は密着しており、
液体冷媒１５が外部へ漏出することを防止できる。
際に生じる高さや傾きのばらつきに対しても、集積回路
１と冷却容器１６が直接接触しないため集積回路１に力
を加えることがなく、集積回路１と配線基板２との接続
部に悪い影響を与えない。又、冷却部４に肉厚の大きい
材料を用いることが出来ず、腐食により穴があいても、
配線基板１基板枠３及び冷却容器１６は密着しており、
液体冷媒１５が外部へ漏出することを防止できる。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように本発明は集積回路を
複数個搭載した配線基板に基板枠を固着し、集積回路の
上面と対向し集積回路と反対方向に側面に伝熱板を有す
る冷却部を有し、集積回路の上面と対向する冷却部の平
坦面を半田付けする構造としたこと、冷却部の集積回路
との対向面と反対側の平坦面、円筒部内側面及び伝熱板
にノズルにより液体冷媒を衝突させるように流路を形成
し、衝突した液体冷媒が、冷却部の円筒部外側面、伝熱
板及び集積回路側面を通過して排出するように流路を形
成した冷却容器を基板枠に密着させ冷却部及び集積回路
と液体冷媒との熱伝達率を高くする構造としたことによ
り熱抵抗が小さく腐食に対する信頼性の高い集積回路の
冷却構造を提供することができる。
複数個搭載した配線基板に基板枠を固着し、集積回路の
上面と対向し集積回路と反対方向に側面に伝熱板を有す
る冷却部を有し、集積回路の上面と対向する冷却部の平
坦面を半田付けする構造としたこと、冷却部の集積回路
との対向面と反対側の平坦面、円筒部内側面及び伝熱板
にノズルにより液体冷媒を衝突させるように流路を形成
し、衝突した液体冷媒が、冷却部の円筒部外側面、伝熱
板及び集積回路側面を通過して排出するように流路を形
成した冷却容器を基板枠に密着させ冷却部及び集積回路
と液体冷媒との熱伝達率を高くする構造としたことによ
り熱抵抗が小さく腐食に対する信頼性の高い集積回路の
冷却構造を提供することができる。
【図１】本発明の一実施例の断面図である。
【図２】図１に示す実施例の断面図である。
【図３】図１中の冷却部４の拡大斜視図である。
【図４】従来の集積回路の冷却構造の断面図である。
【図５】従来の集積回路の冷却構造の断面図である。
１ 集積回路 ２ 配線基板 ３ 基板枠 ４ 冷却部 ５ 半田 ６ 液体冷媒入口 ７ 液体冷媒出口 ８ 入口側ヘッダ ９ 出口側ヘッダ １０ ヘッダ部 １１ 第１のノズル １２ ざぐり溝 １３ 第２のノズル １４ ざぐり溝 １５ 液体冷媒 １６ 冷却容器 １７ 伝熱板 ２０１ 集積回路 ２０２ 配線基板 ２０３ Ｉ／Ｏピン ２０４ ピストン ２０５ ばね ２０６ ハット ２０７ 介在層 ２０８ 冷却板 ２０９ 冷媒 ３０１ チップ ３０２ プリント基板 ３０３ 伝熱基板 ３０４ 可変形性伝熱体 ３０５ 伝熱板 ３０６ ノズル ３０７ ベローズ ３０８ クーリングヘッダ
Claims (2)
- 【請求項１】 配線基板に複数個搭載された集積回路
と、前記配線基板を密着して保持する基板枠と、前記集
積回路の上面と対抗する平坦面の反対側の平坦面に垂直
な円筒部を有する冷却部と、前記冷却部平坦面と前記集
積回路上面とを密着接合する半田と、前記基板枠に密着
し前記集積回路との対向面に前記冷却部を収納するざぐ
り穴を有し液体冷媒の入口、出口を具備しかつ液体冷媒
を複数の系統へ分配するヘッダ部の底部に保持され前記
冷却部の円筒部の側の平坦面に直向させた複数個のノズ
ルを設けた冷却容器とを有することを特徴とする集積回
路の冷却構造。 - 【請求項２】 冷却部は、円筒部の側面に螺線状の伝熱
板を有する請求項１記載の集積回路の冷却構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7107592A JPH05275586A (ja) | 1992-03-27 | 1992-03-27 | 集積回路の冷却構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7107592A JPH05275586A (ja) | 1992-03-27 | 1992-03-27 | 集積回路の冷却構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05275586A true JPH05275586A (ja) | 1993-10-22 |
Family
ID=13450044
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7107592A Withdrawn JPH05275586A (ja) | 1992-03-27 | 1992-03-27 | 集積回路の冷却構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05275586A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020532875A (ja) * | 2017-09-06 | 2020-11-12 | アイスオトープ・グループ・リミテッドＩｃｅｏｔｏｐｅ Ｇｒｏｕｐ Ｌｉｍｉｔｅｄ | 液浸冷却用ヒートシンク、ヒートシンク装置およびモジュール |
-
1992
- 1992-03-27 JP JP7107592A patent/JPH05275586A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020532875A (ja) * | 2017-09-06 | 2020-11-12 | アイスオトープ・グループ・リミテッドＩｃｅｏｔｏｐｅ Ｇｒｏｕｐ Ｌｉｍｉｔｅｄ | 液浸冷却用ヒートシンク、ヒートシンク装置およびモジュール |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990608 |