JPH0563118B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0563118B2 JPH0563118B2 JP23381787A JP23381787A JPH0563118B2 JP H0563118 B2 JPH0563118 B2 JP H0563118B2 JP 23381787 A JP23381787 A JP 23381787A JP 23381787 A JP23381787 A JP 23381787A JP H0563118 B2 JPH0563118 B2 JP H0563118B2
- Authority
- JP
- Japan
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- cold plate
- cam member
- semiconductor elements
- wiring board
- printed wiring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 40
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 13
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 16
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、印刷配線基板（プリント基板）に半
導体素子を搭載して電子機器に使用する半導体電
子装置に関し、特に少量の高電力用半導体素子
と、多数の低電力用半導体素子とを同一のプリン
ト基板上に混在して搭載する半導体電子装置に関
する。
導体素子を搭載して電子機器に使用する半導体電
子装置に関し、特に少量の高電力用半導体素子
と、多数の低電力用半導体素子とを同一のプリン
ト基板上に混在して搭載する半導体電子装置に関
する。
従来の電子機器の一部を構成する記憶装置等に
使用されるプリント基板（以下PWBという）上
には、CMOSやRAM等のメモリ系やその制御系
の数種類の半導体素子が多数搭載されており、そ
れらの発熱による温度上昇を冷却するため、一般
的にフアン等による強制空冷方式の冷却手段を用
いるのが主流となつている。
使用されるプリント基板（以下PWBという）上
には、CMOSやRAM等のメモリ系やその制御系
の数種類の半導体素子が多数搭載されており、そ
れらの発熱による温度上昇を冷却するため、一般
的にフアン等による強制空冷方式の冷却手段を用
いるのが主流となつている。
しかしながら、近年におけるこれらの半導体素
子の集積度の向上とPWBの大型化および１個の
PWB当りの搭載素子数の増大化による実装密度
の向上に伴つて、半導体素子の総発熱量が増大
し、このため、より高性能で効率のよい冷却技術
が必要となつてきている。特に大形の電子機器の
分野では、制御系の半導体素子の発熱量は、もは
や強制空冷によつて冷却できる限界を越えてい
る。このため、半導体素子の発熱面を冷媒流路を
有するコールドプレートに熱的に結合させる伝導
冷却方式に代表されるような水冷方式の冷却手段
を採用することが必要になつてきている。一方、
個々の発熱量が少く、１個のPWB当りの搭載数
が多いメモリ系の半導体素子の冷却方式として
は、効率面で強制空冷方式が適しているが、制御
系の半導体素子用の水冷方式とメモリ系の半導体
素子用の強制空冷方式とを混在させるのは、装置
の実装形態上有効な手段ではない。
子の集積度の向上とPWBの大型化および１個の
PWB当りの搭載素子数の増大化による実装密度
の向上に伴つて、半導体素子の総発熱量が増大
し、このため、より高性能で効率のよい冷却技術
が必要となつてきている。特に大形の電子機器の
分野では、制御系の半導体素子の発熱量は、もは
や強制空冷によつて冷却できる限界を越えてい
る。このため、半導体素子の発熱面を冷媒流路を
有するコールドプレートに熱的に結合させる伝導
冷却方式に代表されるような水冷方式の冷却手段
を採用することが必要になつてきている。一方、
個々の発熱量が少く、１個のPWB当りの搭載数
が多いメモリ系の半導体素子の冷却方式として
は、効率面で強制空冷方式が適しているが、制御
系の半導体素子用の水冷方式とメモリ系の半導体
素子用の強制空冷方式とを混在させるのは、装置
の実装形態上有効な手段ではない。
本発明の目的は、上述のような従来の半導体電
子装置の問題点を解消して、冷却効率のすぐれた
冷却構造を有する半導体電子装置を提供すること
にある。
子装置の問題点を解消して、冷却効率のすぐれた
冷却構造を有する半導体電子装置を提供すること
にある。
本発明の半導体電子装置は、複数個の高電力の
制御用半導体素子を平面的に搭載したプリント基
板と、前記プリント基板の面に対して垂直に取付
けられてその表面に複数個の低電力半導体素子を
搭載した複数個の基板と、半面部が前記制御用半
導体素子に接触し端部に鋸歯状のテーパ部を有し
ボルトおよびナツトによつて前記テーパ部に取付
けられているカム部材を有し、前記ナツトを締付
けることによつて前記基板の端部を挟み込む構造
を有する熱コネクタと、内部に冷媒流路を形成し
たコールドプレートとを備えて構成されている。
すなわち、本発明の半導体電子装置は、複数個の
高電力半導体素子を平面的に並べて搭載した印刷
配線板と、前記高電力半導体素子の上面に搭載さ
れた弾性を有しかつ熱伝導性のよい材料で形成し
たクールシートと、前記クールシートにその下面
を接触して前記印刷配線板に固定されて内部に冷
媒通路を有し側辺の下面に鋸歯状に形成されたテ
ーパ部を有するコールドプレートと、前記コール
ドプレートの前記各テーパ部に対応して設けられ
前記テーパ部の斜面に対応する斜面を有し上下に
貫通する貫通穴を有するカム部材と、前記カム部
材の前記貫通穴と前記コールドプレートの前記テ
ーパ部に上下方向に貫通して設けた貫通穴とを貫
通するボルトと、前記ボルトによつて前記コール
ドプレートと前記カム部材とを締付けて固定する
ナツトと、それぞれ複数個の低電力半導体素子を
搭載して前記印刷配線板に対して垂直に取付けた
熱伝導性のよい材料で形成された複数板の基板と
を備え、前記複数枚の基板のそれぞれの端部を前
記コールドプレートの前記テーパ部の間に挿入し
て前記ボルトおよび前記ナツトによつて前記カム
部材を前記コールドプレートに締付けて固定する
ことにより前記複数枚の基板のそれぞれの端部を
前記コールドプレートに接触させて固定して構成
される。
制御用半導体素子を平面的に搭載したプリント基
板と、前記プリント基板の面に対して垂直に取付
けられてその表面に複数個の低電力半導体素子を
搭載した複数個の基板と、半面部が前記制御用半
導体素子に接触し端部に鋸歯状のテーパ部を有し
ボルトおよびナツトによつて前記テーパ部に取付
けられているカム部材を有し、前記ナツトを締付
けることによつて前記基板の端部を挟み込む構造
を有する熱コネクタと、内部に冷媒流路を形成し
たコールドプレートとを備えて構成されている。
すなわち、本発明の半導体電子装置は、複数個の
高電力半導体素子を平面的に並べて搭載した印刷
配線板と、前記高電力半導体素子の上面に搭載さ
れた弾性を有しかつ熱伝導性のよい材料で形成し
たクールシートと、前記クールシートにその下面
を接触して前記印刷配線板に固定されて内部に冷
媒通路を有し側辺の下面に鋸歯状に形成されたテ
ーパ部を有するコールドプレートと、前記コール
ドプレートの前記各テーパ部に対応して設けられ
前記テーパ部の斜面に対応する斜面を有し上下に
貫通する貫通穴を有するカム部材と、前記カム部
材の前記貫通穴と前記コールドプレートの前記テ
ーパ部に上下方向に貫通して設けた貫通穴とを貫
通するボルトと、前記ボルトによつて前記コール
ドプレートと前記カム部材とを締付けて固定する
ナツトと、それぞれ複数個の低電力半導体素子を
搭載して前記印刷配線板に対して垂直に取付けた
熱伝導性のよい材料で形成された複数板の基板と
を備え、前記複数枚の基板のそれぞれの端部を前
記コールドプレートの前記テーパ部の間に挿入し
て前記ボルトおよび前記ナツトによつて前記カム
部材を前記コールドプレートに締付けて固定する
ことにより前記複数枚の基板のそれぞれの端部を
前記コールドプレートに接触させて固定して構成
される。
次に本発明の実施例について図面を参照して説
明する。
明する。
第１図は本発明の一実施例を示す平面図、第２
図は第１図の実施例を矢印Ｃ方向から見た正面図
である。
図は第１図の実施例を矢印Ｃ方向から見た正面図
である。
第１図および第２図において、プリント基板
（PWB）１の中央部には、複数個の高電力半導体
素子である制御用LSI２がPWB１の面に平行に
搭載されており、また制御用LSI２の左右には、
複数個の低電力用半導体素子であるメモリ素子３
を搭載した複数枚の基板４がPWB１の面に対し
て垂直に互に平行に取付けられている。また
PWB１の上方の端部にはコネクタ９が取付けら
れている。
（PWB）１の中央部には、複数個の高電力半導体
素子である制御用LSI２がPWB１の面に平行に
搭載されており、また制御用LSI２の左右には、
複数個の低電力用半導体素子であるメモリ素子３
を搭載した複数枚の基板４がPWB１の面に対し
て垂直に互に平行に取付けられている。また
PWB１の上方の端部にはコネクタ９が取付けら
れている。
制御用LSI２の上方に設けられているコールド
プレート５は、内部に冷媒流路８を有しており、
冷媒流路８はその両端部に吸水口６と排水口７と
を有している。
プレート５は、内部に冷媒流路８を有しており、
冷媒流路８はその両端部に吸水口６と排水口７と
を有している。
第４図は第１図のコールドプレートの端部を裏
面（PWB１と対面する側）から見た斜視図であ
る。
面（PWB１と対面する側）から見た斜視図であ
る。
第４図に示すように、コールドプレート５の基
板４に隣接する端部の下面は、鋸歯状に形成され
ており、その各テーパ部１３には上下方向に貫通
する貫通穴１４を有している。このテーパ部１３
に対応する斜面を有するカム部材１１も上下方向
に貫通する貫通穴１５を有している。先端にネジ
部１２ａを有するボルト１２をカム部材１１の貫
通穴１５とテーパ部１３の貫通穴１４とを貫通さ
せてナツト１０で固定することによつてカム部材
１１をコールドプレート５に取付けて熱コネクタ
を形成する。コールドプレート５は第１図および
第２図に示すように、制御用LSI２と基板４とが
搭載されているPWB１上にネジ１６とナツト１
７とによつて取付けらている。このとき、制御用
LSI２は、その上面に有するクールシート１９を
介してコールドプレート５の下面に接触する。ク
ールシート１９は、弾性を有しかつ熱伝導性のよ
い材料で構成される。
板４に隣接する端部の下面は、鋸歯状に形成され
ており、その各テーパ部１３には上下方向に貫通
する貫通穴１４を有している。このテーパ部１３
に対応する斜面を有するカム部材１１も上下方向
に貫通する貫通穴１５を有している。先端にネジ
部１２ａを有するボルト１２をカム部材１１の貫
通穴１５とテーパ部１３の貫通穴１４とを貫通さ
せてナツト１０で固定することによつてカム部材
１１をコールドプレート５に取付けて熱コネクタ
を形成する。コールドプレート５は第１図および
第２図に示すように、制御用LSI２と基板４とが
搭載されているPWB１上にネジ１６とナツト１
７とによつて取付けらている。このとき、制御用
LSI２は、その上面に有するクールシート１９を
介してコールドプレート５の下面に接触する。ク
ールシート１９は、弾性を有しかつ熱伝導性のよ
い材料で構成される。
第３図は第１図のＤ−Ｄ線断面図である。第３
図に示すように、メモリ素子３を搭載した基板４
の端部は、コールドプレート５のテーパ部１３の
側面５ａとカム部材１１の側面１１ａとの間に入
る。従つてナツト１０を繰付けることによつてカ
ム部材１１はテーパ部１３に沿つて上方に移動
し、基板４は側面５ａと側面１１ａとの間に挟み
込まれてコールドレート５の側面５ａと接触す
る。
図に示すように、メモリ素子３を搭載した基板４
の端部は、コールドプレート５のテーパ部１３の
側面５ａとカム部材１１の側面１１ａとの間に入
る。従つてナツト１０を繰付けることによつてカ
ム部材１１はテーパ部１３に沿つて上方に移動
し、基板４は側面５ａと側面１１ａとの間に挟み
込まれてコールドレート５の側面５ａと接触す
る。
上述のように構成された半導体電子装置におい
て、高電力の制御用LSI２から発生した熱は、ク
ールシート１９を介してコールドプレート５に伝
達され、その溶媒流路８に導びかれている溶媒を
介して放熱されるという最短経路によつて冷却さ
れる。一方、低電力のメモリ素子３から発生した
熱は、基板４を伝わつてその端部からカム部材１
１を介してコルドプレート５の端部に伝達され、
ここから冷媒流路８の冷媒に伝達されて冷却され
る。なお、基板４は、それ自体が熱の伝達経路と
なるため、熱伝導性に優れたセラミツク材料等を
使用する。
て、高電力の制御用LSI２から発生した熱は、ク
ールシート１９を介してコールドプレート５に伝
達され、その溶媒流路８に導びかれている溶媒を
介して放熱されるという最短経路によつて冷却さ
れる。一方、低電力のメモリ素子３から発生した
熱は、基板４を伝わつてその端部からカム部材１
１を介してコルドプレート５の端部に伝達され、
ここから冷媒流路８の冷媒に伝達されて冷却され
る。なお、基板４は、それ自体が熱の伝達経路と
なるため、熱伝導性に優れたセラミツク材料等を
使用する。
以上説明したように、本発明の半導体電子装置
は、高電力の半導体素子の発熱を最短の経路でコ
ールドプレートに伝達することによつて冷却を行
い、一方低電力の半導体素子の発熱は、コールド
プレートの端部に鋸歯状のテーパ部を設け、これ
にボルトとナツトとによつてカム部材を取付け、
半導体素子を搭載した基板４をコールドプレート
とカム部材との間に挟んで接触させる構造の熱コ
ネクタによつて基板を介してコールドプレートに
熱を伝達して冷却を行うように構成することによ
つて、従来のような複雑な冷却方式による冷却を
行なわず、簡単な構造で冷却を行うことが可能と
なるという効果がある。
は、高電力の半導体素子の発熱を最短の経路でコ
ールドプレートに伝達することによつて冷却を行
い、一方低電力の半導体素子の発熱は、コールド
プレートの端部に鋸歯状のテーパ部を設け、これ
にボルトとナツトとによつてカム部材を取付け、
半導体素子を搭載した基板４をコールドプレート
とカム部材との間に挟んで接触させる構造の熱コ
ネクタによつて基板を介してコールドプレートに
熱を伝達して冷却を行うように構成することによ
つて、従来のような複雑な冷却方式による冷却を
行なわず、簡単な構造で冷却を行うことが可能と
なるという効果がある。
第１図は本発明の一実施例を示す平面図、第２
図は第１図の実施例の矢印Ｃ方向から見た正面
図、第３図は第１図のＤ−Ｄ線断面図、第４図は
第１図のコールドプレートの端部を裏面から見た
斜視図である。 １……PWB、２……制御用LSI、３……メモ
リ素子、４……基板、５……コールドプレート、
６……吸水口、７……排水口、８……冷媒流路、
９……コネクタ、１０，１７……ナツト、１１…
…カム、１２……ボルト、１３……テーパ部、１
４，１５……貫通穴、１６……ねじ、１９……ク
ールシート。
図は第１図の実施例の矢印Ｃ方向から見た正面
図、第３図は第１図のＤ−Ｄ線断面図、第４図は
第１図のコールドプレートの端部を裏面から見た
斜視図である。 １……PWB、２……制御用LSI、３……メモ
リ素子、４……基板、５……コールドプレート、
６……吸水口、７……排水口、８……冷媒流路、
９……コネクタ、１０，１７……ナツト、１１…
…カム、１２……ボルト、１３……テーパ部、１
４，１５……貫通穴、１６……ねじ、１９……ク
ールシート。
Claims (1)
- １ 複数個の高電力半導体素子を平面的に並べて
搭載した印刷配線板と、前記高電力半導体素子の
上面に搭載され弾性を有しかつ熱伝導性のよい材
料で形成したクールシートと、前記クールシート
にその下面を接触して前記印刷配線板に固定され
て内部に冷媒通路を有し側辺の下面に鋸歯状に形
成されたテーパ部を有するコールドプレートと、
前記コールドプレートの前記各テーパ部に対応し
て設けられ前記テーパ部の斜面に対応する斜面を
有し上下に貫通する貫通穴を有するカム部材と、
前記カム部材の前記貫通穴と前記コールドプレー
トの前記テーパ部に上下方向に貫通して設けた貫
通穴とを貫通するボルトと、前記ボルトによつて
前記コールドプレートと前記カム部材とを締付け
て固定するナツトと、それぞれ複数個の低電力半
導体素子を搭載して前記印刷配線板に対して垂直
に取付けた熱伝導性のよい材料で形成された複数
枚の基板とを備え、前記複数枚の基板のそれぞれ
の端部を前記コールドプレートの前記テープ部の
間に挿入して前記ボルトおよび前記ナツトによつ
て前記カム部材を前記コールドプレートに締付け
て固定することにより前記複数枚の基板のそれぞ
れの端部を前記コールドプレートに接触させて固
定したことを特徴とする半導体電子装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23381787A JPS6477199A (en) | 1987-09-18 | 1987-09-18 | Semiconductor electronic device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23381787A JPS6477199A (en) | 1987-09-18 | 1987-09-18 | Semiconductor electronic device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6477199A JPS6477199A (en) | 1989-03-23 |
| JPH0563118B2 true JPH0563118B2 (ja) | 1993-09-09 |
Family
ID=16961037
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23381787A Granted JPS6477199A (en) | 1987-09-18 | 1987-09-18 | Semiconductor electronic device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6477199A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8027162B2 (en) * | 2009-09-24 | 2011-09-27 | International Business Machines Corporation | Liquid-cooled electronics apparatus and methods of fabrication |
| US8493738B2 (en) | 2011-05-06 | 2013-07-23 | International Business Machines Corporation | Cooled electronic system with thermal spreaders coupling electronics cards to cold rails |
| US9307674B2 (en) | 2011-05-06 | 2016-04-05 | International Business Machines Corporation | Cooled electronic system with liquid-cooled cold plate and thermal spreader coupled to electronic component |
| US8687364B2 (en) | 2011-10-28 | 2014-04-01 | International Business Machines Corporation | Directly connected heat exchanger tube section and coolant-cooled structure |
| US9879926B2 (en) | 2012-06-20 | 2018-01-30 | International Business Machines Corporation | Controlled cooling of an electronic system for reduced energy consumption |
-
1987
- 1987-09-18 JP JP23381787A patent/JPS6477199A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6477199A (en) | 1989-03-23 |
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