JPH06326226A - Cooling unit - Google Patents

Cooling unit

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JPH06326226A
JPH06326226A JP32732493A JP32732493A JPH06326226A JP H06326226 A JPH06326226 A JP H06326226A JP 32732493 A JP32732493 A JP 32732493A JP 32732493 A JP32732493 A JP 32732493A JP H06326226 A JPH06326226 A JP H06326226A
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JP
Japan
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substrate
cover plate
refrigerant
provided
embodiment
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Application number
JP32732493A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaru Ishizuka
Hideo Iwasaki
Koichiro Kawano
Katsumi Kuno
Hiroshi Mizukami
勝美 久野
秀夫 岩崎
浩一郎 川野
浩 水上
勝 石塚
Original Assignee
Toshiba Corp
株式会社東芝
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Publication date
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Publication of JPH06326226A publication Critical patent/JPH06326226A/en
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Abstract

PURPOSE: To protect a semiconductor element and the like against fracture by suppressing the pressure drop at the time of feeding refrigerant.
CONSTITUTION: A plurality of grooves 2 are made in the main surface of a substrate 1 thus constituting a plurality of fins 7. The top face of the fin 7 is set lower than the peripheral part of the substrate 1, for example, and a gap is provided between the main face of the substrate 1 and the opposing face of a cover plate 3 having through holes 4, 5 applied entirely thereto thus enlarging the channel area when the region, formed between the substrate 1 and the cover plate 3, is utilized as a channel for refrigerant. This constitution realizes a cooling unit in which the pressure drop can be suppressed at the time of feeding refrigerant.
COPYRIGHT: (C)1994,JPO

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【産業上の利用分野】本発明は、例えば基板に搭載された半導体素子等を冷却するための冷却装置に関する。 The present invention relates, for example a cooling device for cooling the semiconductor element or the like mounted on the substrate.

【0002】 [0002]

【従来の技術】近年、半導体装置の技術進歩は目ざましく、特に最近は種々の分野から、半導体装置の小型化及び高集積化の要請が強い。 In recent years, technological advances in the semiconductor device is remarkable, from a variety of fields, especially recently, demand for miniaturization and high integration of the semiconductor device is strong. かかる要請に応えるためには、半導体装置内で発生する熱の排除に関する問題を解決する必要があり、その中で次のような冷却装置が提案されている。 To meet such a requirement, it is necessary to solve the problems related to the elimination of heat generated in the semiconductor device, following cooling devices have been proposed therein.

【0003】以下に従来の冷却装置の例を図9を参照しつつ説明する。 [0003] will be described with reference to FIG. 9 is an example of a conventional cooling device below. 図9は、従来の冷却装置の概略を示すものであり、図9(a)は分解斜視図、図9(b)は外観斜視図、図9(c)は部分断面図(A−A断面図)である。 Figure 9 shows a schematic of a conventional cooling apparatus, Fig. 9 (a) an exploded perspective view, and FIG. 9 (b) is an external perspective view, FIG. 9 (c) partial cross-sectional view (A-A cross section it is a diagram).

【0004】図に示すように、半導体基板1の一の主面1aには複数の溝2が設けられており、半導体基板1の他の主面1bには、半導体素子6が設けられている。 [0004] As shown in the figure, on one main surface 1a of the semiconductor substrate 1 has a plurality of grooves 2 are provided, in addition to the principal surface 1b of the semiconductor substrate 1, the semiconductor element 6 is provided . 溝2は一の主面1aの周縁部を残すようにして、所定の間隔でほぼ平行に設けられている。 Groove 2 so as to leave a peripheral portion of one main surface 1a, is provided substantially in parallel at predetermined intervals.

【0005】また、半導体基板1の一の主面1a上には、そのほぼ全面を覆うように、カバープレート3が張り合わされており、このカバープレート3には、上記した各溝2の両端部に対応し、各溝2の長手方向と直交する方向に延びた貫通孔4,5が形成されている。 [0005] Further, on one main surface 1a of the semiconductor substrate 1, so that its substantially cover the entire surface, the cover plate 3 have been glued to the cover plate 3, both end portions of the grooves 2 described above through holes 4 and 5 are formed correspondingly, extending in a direction perpendicular to the longitudinal direction of each groove 2 a. これらの貫通孔4,5には、接続カバー(図示省略)が取り付けられ、それぞれ冷媒供給口、冷媒排出口として、異なる冷媒流路(図示省略)に接続される。 These through-holes 4 and 5, connecting the cover (not shown) is attached, respectively coolant supply port, as a coolant outlet, are connected to different refrigerant flow paths (not shown). そして冷媒供給源(図示省略)から一の冷媒流路に供給された冷媒は、 The refrigerant supply source refrigerant supplied from the (not shown) to one refrigerant passage of the
一の冷媒流路から一方の貫通孔4に流れ、ここで半導体基板1に設けられた複数の溝2の一端に分配されるように送り込まれる。 Flow from one coolant channel to one of the through-hole 4, is fed here to be distributed to a plurality of end grooves 2 provided in the semiconductor substrate 1. 送り込まれた冷媒は、各溝2内を他端側に流れ、他方の貫通孔5で集約されて、他の冷媒流路に送り出される。 Fed refrigerant is within each groove 2 flows to the other end, are collected by the other through hole 5 is fed to the other of the coolant channel. このように、半導体基板1の一の主面に設けられた複数の溝2を冷媒流路として、そこに冷媒を流すことにより、他の主面1bに設けられた半導体素子6が冷却される。 Thus, a plurality of grooves 2 provided on one main surface of the semiconductor substrate 1 as a refrigerant passage, by passing a refrigerant therein, a semiconductor element 6 provided on the other principal surface 1b is cooled .

【0006】しかし、上記した従来技術において、複数の溝2により構成される各冷媒流路は、その流路断面が非常に小さく、流路長さが比較的長いことから、冷媒を流す際の圧力損失が大きくなる。 However, in the prior art described above, each of the refrigerant flow passages are comprised of a plurality of grooves 2, the flow path cross-section is very small, since the channel length is relatively long, when refrigerant flows pressure loss increases. したがって、冷媒は冷媒流路内を流動しにくくなり、所定の冷却性能が得られず、そのために半導体素子が破壊されおそれがあった。 Therefore, the refrigerant hardly flows through the refrigerant flow path, a predetermined cooling performance can not be obtained, the semiconductor element there is a risk destroyed purpose.

【0007】以上、半導体素子の冷却装置について説明したが、かかる問題は半導体素子のみならず、他の電子部品あるいは冷却を必要とする発熱体に用いられる冷却装置に共通するものである。 [0007] While there has been described a cooling apparatus for a semiconductor device, such a problem is not only a semiconductor device is common to the cooling apparatus used in the heating element that requires other electronic components or cooling.

【0008】次に、半導体素子を冷却するための冷却装置の実装構造に関する従来技術について説明する。 [0008] Next, the prior art will be explained about the mounting structure of a cooling device for cooling the semiconductor element. 図1 Figure 1
0は、従来の冷却装置の実装構造を示した断面図である。 0 is a sectional view showing a mounting structure of a conventional cooling device. 従来は、半導体素子を搭載した半導体チップ31の裏面にバネ32によって金属スタッド33を押し付けることにより、半導体チップ31で発生した熱を金属スタッド33から熱伝導板34へと伝え、最終的には冷媒3 Conventionally, by pressing the metal studs 33 by the spring 32 on the back surface of the semiconductor chip 31 mounted with the semiconductor element, the heat generated in the semiconductor chip 31 transferred from the metal stud 33 to the heat conductive plate 34, finally refrigerant 3
5により冷却を行っていた。 5 by had done cooling.

【0009】ところが、この場合、半導体チップの大きさに比べて、金属スタッド33等からなる冷却装置が大きな構造となり、電子機器全体のコンパクト化に支障を来たしていた。 [0009] However, in this case, compared to the size of the semiconductor chip, a cooling device consisting of a metal stud 33 or the like becomes large structures had hindered the compactness of the entire electronic device.

【0010】 [0010]

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、 As explained in the invention Problems to be Solved] or more,
従来の冷却装置では、冷媒を流す際の圧力損失が大きいため、所定の冷却性能が得られず、半導体素子等が破壊されるおそれがあった。 In conventional cooling apparatus, since the pressure loss when flowing refrigerant is large, predetermined cooling performance can not be obtained, such as semiconductor devices there is a risk to be destroyed. そこで、本発明では、かかる欠点を除去し、冷媒を流す際の圧力損失を低減し、半導体素子等の破壊防止が可能な冷却装置を提供するとともに、電子機器全体のコンパクト化を可能にする冷却装置の実装構造をも併せて提供することを目的とする。 Therefore, in the present invention, to remove such drawbacks, reduces the pressure loss when the refrigerant flows, as well as providing a cooling device capable of preventing destruction of a semiconductor element or the like, to allow compaction of the entire electronics cooling and to provide together also a mounting structure of the device.

【0011】 [0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明では、基板と、この基板の少なくとも一方の主面側に取着されるカバープレートと、このカバープレートに冷媒供給口として設けられる前記基板に対して垂直方向に貫通した第1の貫通孔と、前記カバープレートに冷媒排出口として設けられる前記基板に対して垂直方向に貫通した第2の貫通孔とを具備し、前記基板あるいは前記カバープレートの対向面のうち少なくとも一方に凹凸形状が形成され、この凹凸形状を構成する凸部の一部もしくは全部と前記基板あるいは前記カバープレートのいずれかの対向面との間に間隙が形成され、前記基板と前記カバープレートとの間に形成される領域が冷媒流路として利用されることを特徴とする冷却装置を提供する。 To achieve the above object, according to the solution to ## in the present invention, a substrate, a cover plate is attached to at least one main surface side of the substrate, as a coolant supply port in the cover plate and a second through-hole penetrating in a direction perpendicular to the substrate which is provided as a coolant outlet port to the first through-hole and the cover plate penetrating in a direction perpendicular to the substrate provided, wherein at least one concavo-convex shape in the form of the opposing surfaces of the substrate or the cover plate, a gap between the one of the opposing surfaces of the part or the whole the substrate or the cover plate of the convex portion constituting the concavo-convex shape There is formed, a region formed between the substrate and the cover plate to provide a cooling device characterized in that it is utilized as a refrigerant passage.

【0012】 [0012]

【作用】上記した本発明の構成によれば、例えば、基板の一の主面側に凹凸形状を形成し、カバープレートが基板に取着された際、この凹凸形状を構成する凸部と、カバープレートの対向面との間に間隙を形成することにより、前記基板と前記カバープレートとの間に形成される領域を冷媒流路として利用する際の流路面積を拡大することができるため、冷媒が流れる際の圧力損失を低減することができる。 SUMMARY OF] According to the present invention described above, for example, an uneven shape is formed on one main surface side of the substrate, when the cover plate is attached to the substrate, and the convex portion constituting the concavo- by forming a gap between the opposing surfaces of the cover plate, since the region formed between the substrate and the cover plate can be expanded flow area when using as a refrigerant passage, it can reduce the pressure loss when the refrigerant flows. また、本発明にかかる冷却装置を用いることにより、冷却装置のコンパクトな実装が実現できる。 Further, by using the cooling device according to the present invention, a compact implementation of the cooling device can be realized.

【0013】 [0013]

【実施例】本発明の実施例について、図面を参照しつつ詳細に説明する。 For the embodiment of EXAMPLES The invention will be described in detail with reference to the drawings. ここでは、主に、半導体素子の冷却装置について説明するが、本発明は、この場合に限定されず、他の電子部品あるいは冷却を必要とする種々の発熱体にも適用が可能である。 Here, primarily, although described cooling apparatus for a semiconductor device, the present invention is not limited to this case, it can be applied to various heating elements that require other electronic components or cooling.

【0014】図1及び図2は、本発明に係る冷却装置の第1実施例を示したものである。 [0014] FIGS. 1 and 2 shows a first embodiment of a cooling device according to the present invention. 図1(a)は分解斜視図、図1(b)は外観斜視図、図2(a)乃至(d) 1 (a) is an exploded perspective view, and FIG. 1 (b) is an external perspective view, FIGS. 2 (a) to (d)
は、図1(b)のA−A断面を示した部分断面図である。 Is a partial sectional view showing the A-A section of FIG. 1 (b). ここで、図9に示した部分と同一部分または同一機能を有する部分については同一番号を付すこととする。 Here, it is denoted by the same numerals for parts having the same parts as the parts or the same functions shown in FIG.

【0015】本実施例に係る冷却装置は、例えば一辺が約15mmの方形の基板1の一の主面1aに、複数の溝2を化学エッチング等の公知の手法により形成することにより、複数のフィン7を構成する。 The cooling device according to the present embodiment, for example, on one main surface 1a of the substrate of one side is about 15mm square 1, by forming a plurality of grooves 2 by a known method such as chemical etching, a plurality of constitute a fin 7. 溝2は、例えば、 Grooves 2, for example,
幅が50μm程度で、深さが300μm程度に設定されており、各溝2は、ほぼ等間隔で平行に形成されている。 A width of about 50 [mu] m, the depth is set to about 300 [mu] m, the groove 2 is formed in parallel with at substantially equal intervals. ここで、基板1の周縁部は残し、フィン7の頂面は、例えば図1(a)に示すように、この周縁部よりも高さが低くなるようにする。 Here, the periphery of the substrate 1 is left, the top surface of the fin 7, for example, as shown in FIG. 1 (a), so that the height becomes lower than the peripheral portion.

【0016】また、基板1の一の主面1a上には、その全面を覆うようにカバープレート3が張り合わされており、このカバープレート3には、貫通孔4,5が形成されている。 [0016] Further, on one main surface 1a of the substrate 1, its has a cover plate 3 is bonded together to the entire surface to cover, in the cover plate 3, through-holes 4 and 5 are formed. これらの貫通孔4,5には、接続カバー(図示省略)が取り付けられ、それぞれ冷媒供給口、冷媒排出口として、異なる冷媒流路(図示省略)に接続される。 These through-holes 4 and 5, connecting the cover (not shown) is attached, respectively coolant supply port, as a coolant outlet, are connected to different refrigerant flow paths (not shown). そして冷媒供給源(図示省略)から一の冷媒流路に供給された冷媒は、一の冷媒流路から一方の貫通孔4に送り込まれ、基板1とカバープレート3との間の領域を経て、他方の貫通孔5から他の冷媒流路に送り出される。 The refrigerant supply source (not shown) from the received one refrigerant passage of the refrigerant is fed from a coolant flow path to one through-hole 4, through the region between the substrate 1 and the cover plate 3, It sent out from the other through-hole 5 in the other of the coolant channel. これにより、基板1の他の主面1b上に設けられた半導体素子6が冷却される。 Thus, the semiconductor element 6 provided on the other principal surface 1b of the substrate 1 is cooled.

【0017】図2は、基板1とカバープレート3との間の領域、即ち冷却装置に設けられた冷媒流路の断面を示す部分断面図である。 [0017] FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing region, i.e. the cross-section of the coolant channel provided in the cooling system between the substrate 1 and the cover plate 3. 本実施例に係る冷却装置においては、例えば、図2(a)に示すように、フィン7の頂面とカバープレート3との間に一定の間隙を設け、複数の溝2により構成される微小な冷媒流路を連結して流路面積を拡大することにより、冷媒が流れる際の圧力損失の低減を図っている。 In the cooling device according to the present embodiment, for example, as shown in FIG. 2 (a), a constant gap between the top surface and the cover plate 3 of the fin 7 is provided, the micro composed of a plurality of grooves 2 a by then connecting the refrigerant flow path to enlarge the flow area, thereby reducing the pressure loss when the refrigerant flows. これにより、冷媒が冷却装置に設けられた冷媒流路内をスムーズに流動するようになり、十分な冷却効果が発揮されるようになるため、冷却対象である半導体素子が破壊される心配もなくなる。 Accordingly, the refrigerant comes to flow smoothly coolant channel provided in the cooling device, since a sufficient cooling effect is to be exerted, it eliminates worry about the semiconductor device is a cooling target is destroyed .

【0018】図2(b)乃至(d)は、上記した図2 [0018] FIG. 2 (b) to (d) are 2 described above
(a)において示した冷媒流路の変形例を示したものである。 It shows a modification of the refrigerant flow paths shown in (a). フィン7の頂面とカバープレート3との間の間隙は、すべてフィン7について設ける必要はなく、図2 Gap between the top surface and the cover plate 3 of the fin 7 is not necessary to provide for fins 7 all, FIG. 2
(b)に示すように、フィン7bのようにその頂面がカバープレート3に接触して冷媒流路をいくつかに区分するようにしても良い。 (B), the top surface thereof may also be divided into several refrigerant flow path in contact with the cover plate 3 as fins 7b. この場合、圧力損失は多少増大するが、従来に比べればその値を低減でき、所望の効果を得ることができる。 In this case, although the pressure loss slightly increases, compared with the conventional it can reduce its value, it is possible to obtain the desired effect. また、図2(c)に示すように、フィン7の高さ、即ち、フィン7の頂面とカバープレート3との間の間隙は一定でなくても良く、フィン7a,7 Further, as shown in FIG. 2 (c), the height of the fins 7, i.e., the gap between the top surface and the cover plate 3 of the fin 7 may not be constant, the fins 7a, 7
cのように高さを適宜変えた構成としても良い。 The height may be suitably changed configuration to as c. 図2 Figure 2
(d)は、(b)と(c)を組み合わせたものであり、 (D) is a combination of (b) and (c),
このような構成でも同様の作用・効果が得られる。 Same effects can be obtained with this structure.

【0019】なお、本実施例では、基板1側に溝2を設けることによりフィン7を形成しているが、これをカバープレート3側に設けてもやはり同様の効果が得られる。 [0019] Incidentally, in this embodiment, forms a fin 7 by providing grooves 2 on the substrate 1 side, also the same effect can be obtained provided it to the cover plate 3 side. また、冷却を必要とする半導体素子6を、カバープレート3側に設けても良い。 Further, the semiconductor element 6 that requires cooling may be provided in the cover plate 3 side.

【0020】図3は、本発明に係る冷却装置の第2実施例を示したものである。 [0020] Figure 3 shows a second embodiment of a cooling device according to the present invention. 図3(a)は分解斜視図、図3 3 (a) is an exploded perspective view, FIG. 3
(b)は外観斜視図である。 (B) is an external perspective view. ここで、図1に示した部分と同一部分または同一機能を有する部分については同一番号を付すことにより、重複説明を省略する。 Here, by giving the same numerals for parts having the same parts as the parts or the same functions shown in FIG. 1, the duplicated description thereof is omitted. 本実施例は、第1実施例におけるカバープレート3に改良を加えたものである。 This embodiment, is an improvement to the cover plate 3 in the first embodiment. つまり、カバープレート3には、冷媒の供給口及び排出口を形成するため、3箇所に貫通孔4 That is, the cover plate 3, to form the inlet and outlet of refrigerant, the through holes at three positions 4
a,4b,5が設けられている。 a, 4b, 5 are provided. この貫通孔のうち、カバープレート3の両端側に位置する貫通孔4a,4bを冷媒供給口として適用すれば、供給された冷媒は、基板1の周縁部から中心部に向かって流れる。 Of the through-holes, the through-hole 4a located at both ends of the cover plate 3, by applying the 4b as a coolant supply port, the supplied refrigerant flows toward the center portion from the periphery of the substrate 1. そして、残りの貫通孔5を冷媒排出口として適用することにより、基板1の中心部近傍から冷媒を排出することができる。 Then, by applying the remaining through-holes 5 as a refrigerant outlet, it is possible to discharge the refrigerant from the center vicinity of the substrate 1. なお、基板1上に設けられたフィン7の構成に関しては第1実施例(図2参照)と同様であるため、ここでは重複説明を省略する。 Since with respect to configuration of the fin 7 provided on the substrate 1 is the same as the first embodiment (see FIG. 2), the duplicated description thereof is omitted here.

【0021】以上のような構成によれば、冷媒流路の長さが従来の半分で済むことから、第1実施例に加えてさらに圧力損失を低減することが可能となる。 According to the above configuration, the length of the refrigerant passage from the be half of the conventional, it is possible to further reduce the pressure loss in addition to the first embodiment. したがって、より冷却効率の高い冷却装置の構築が可能となる。 Therefore, it is possible to build a more cooling efficient cooling system.

【0022】一方、上記とは逆に、カバープレート3の中心部近傍に位置する貫通孔5を冷媒供給口とし、残りの貫通孔4a,4bを冷媒排出口とすることにより、冷媒を基板1の中心部近傍から供給し、基板1の周縁部から排出するようにしても上記と同様の作用・効果が得られる。 On the other hand, contrary to the above, the through hole 5 is located near the center of the cover plate 3 and the coolant supply port, the remainder of the through-hole 4a, by the 4b the refrigerant outlet substrate coolant 1 center supplies from the vicinity of, the same operation and effect as described above can be obtained be discharged from the periphery of the substrate 1.

【0023】図4は、本発明に係る冷却装置の第3実施例を示したものである。 [0023] Figure 4 shows a third embodiment of a cooling device according to the present invention. 図4(a)は分解斜視図、図4 4 (a) is an exploded perspective view, FIG. 4
(b)は外観斜視図である。 (B) is an external perspective view. ここで、図1に示した部分と同一部分または同一機能を有する部分については同一番号を付すことにより、重複説明を省略する。 Here, by giving the same numerals for parts having the same parts as the parts or the same functions shown in FIG. 1, the duplicated description thereof is omitted. 本実施例は、第1実施例における基板1及びカバープレート3の双方に改良を加えたものである。 This embodiment, is an improvement on both the substrate 1 and the cover plate 3 in the first embodiment. 本実施例においては、 In the present embodiment,
基板1のほぼ中央で仕切壁8により、独立した溝2a, The partition wall 8 substantially at the center of the substrate 1, a separate groove 2a,
2bを設け、冷媒流路を第1実施例のほぼ半分の長さとしている。 2b and is provided, and a refrigerant flow path by approximately half the length of the first embodiment. これに対応して、カバープレート3には、冷媒の供給口及び排出口を形成するため、4箇所に貫通孔4a,4b,5a,5bが設けられている。 Correspondingly, the cover plate 3, to form the inlet and outlet of refrigerant, the through-holes 4a, 4b, 5a, 5b are provided at four positions. 即ち、これらの貫通孔のうち、仕切壁8で仕切られた2つの領域ごとに各々2つの貫通孔を位置させ、その一方を冷媒供給口、他方を冷媒排出口として適用する。 That is, among these through holes, is positioned each two through holes for each two regions partitioned by the partition wall 8, is applied while the coolant supply port, and the other as a coolant outlet. 例えば、カバープレート3の両端側に設けられた貫通孔4a,4bを冷媒供給口として適用すれば、冷媒は基板1の周縁部から中心部へ向かって流れる。 For example, the through-hole 4a provided at both sides of the cover plate 3, by applying the 4b as a coolant supply port, the refrigerant flows toward the center from the periphery of the substrate 1. そして、他方の貫通孔5a, The other through hole 5a,
5bを冷媒排出口として適用することにより、基板1の中心部近傍から冷媒を排出することができる。 The 5b by applying a coolant outlet port, it is possible to discharge the refrigerant from the center vicinity of the substrate 1. なお、基板1上に設けられたフィン7a,7bの構成に関しては第1実施例(図2参照)と同様であるため、ここでは重複説明を省略する。 Since the fins 7a provided on the substrate 1, with respect to construction of 7b is the same as that of the first embodiment (see FIG. 2), the duplicated description thereof is omitted here.

【0024】以上のような構成によれば、第2実施例と同様に、冷媒流路の長さが従来の半分で済むことから、 According to the above configuration, similarly to the second embodiment, since the length of the coolant channel requires only half of the conventional,
第1実施例に加えてさらに圧力損失を低減することが可能となる。 It is possible to further reduce the pressure loss in addition to the first embodiment.

【0025】一方、上記とは逆に、カバープレート3の中心部近傍に位置する貫通孔5a,5bを冷媒供給口とし、残りの貫通孔4a,4bを冷媒排出口とすることにより、冷媒を基板1の中心部近傍から供給し、基板1の周縁部から排出するようにしても良い。 On the other hand, contrary to the above, the through-hole 5a in the center vicinity of the cover plate 3, and 5b and the refrigerant supply port, the remainder of the through-hole 4a, by the 4b the refrigerant outlet, the refrigerant supplied from the center vicinity of the substrate 1, it may be discharged from the periphery of the substrate 1. また、一方の領域では、冷媒を基板1の周縁部の貫通孔4a(4b)から供給し、基板1の中心部近傍の貫通孔5a(5b)から排出するようにし、他方の領域では、反対に基板1の中心部近傍の貫通孔5b(5a)から供給し、基板1の周縁部の貫通孔4b(4a)から排出するようにしても良い。 Further, in one region, the coolant is supplied from the through hole 4a of the peripheral portion of the substrate 1 (4b), so as to discharge from the through-hole 5a in the center vicinity of the substrate 1 (5b), and in the other area, opposite to supply from the through hole 5b in the center vicinity of the substrate 1 (5a), it may be discharged from the through hole 4b of the peripheral portion of the substrate 1 (4a).

【0026】図5及び図6は、本発明に係る冷却装置の第4実施例を示したものである。 [0026] Figures 5 and 6 shows a fourth embodiment of a cooling device according to the present invention. 図5(a)は分解斜視図、図5(b)は外観斜視図、図6(a)及び(b) 5 (a) is an exploded perspective view, and FIG. 5 (b) is an external perspective view, FIG. 6 (a) and (b)
は、図5(b)のA−A断面を示した部分断面図である。 Is a partial sectional view showing the A-A section of FIG. 5 (b). ここで、図1に示した部分と同一部分または同一機能を有する部分については同一番号を付すことにより重複説明を省略することとする。 Here, the portions having the same parts as the parts or the same functions shown in FIG. 1 will be omitted the duplicate description denoted by the same numbers.

【0027】第1実施例においては、冷却装置内における冷媒の主流方向と、溝2及びフィン7の長手方向が一致していたのに対し、本実施例では、カバープレート3 [0027] In the first embodiment, the main flow direction of the refrigerant in the cooling device, while the longitudinal grooves 2 and the fin 7 is coincident, in this embodiment, the cover plate 3
に設けられた貫通孔4,5が基板1上に形成される溝2 Groove through holes 4, 5 provided in is formed on the substrate 1 2
及びフィン7の長手方向と同一方向に延びた構成として、冷却装置内における冷媒の主流方向が、溝2及びフィン7の長手方向と直交するように構成されている。 And a structure extending longitudinally in the same direction of the fin 7, the main flow direction of the refrigerant in the cooling device is configured to be orthogonal to the longitudinal direction of the grooves 2 and the fin 7. このため、冷媒が冷媒流路内を流動する際、フィン7によって流れが撹乱され、熱伝達特性が向上する。 Therefore, when the refrigerant flowing through the refrigerant flow path, the flow is disturbed by the fins 7, the heat transfer characteristics are improved. また、図6(a)及び(b)に示すように、本実施例においては、すべてのフィン7の頂面とカバープレート3との間に間隙を設ける必要がある。 Further, as shown in FIG. 6 (a) and (b), in the present embodiment, it is necessary to provide a gap between the top surface and the cover plate 3 of all of the fins 7. しかし、その間隙は一定でなくても良く、フィン7a,7bのように高さを適宜変えた構成としても良い。 However, the gap may not be constant, the fins 7a, may be appropriately changed configuration height as 7b. なお、その他の作用・効果に関しては第1実施例と同様である。 Incidentally, with respect to other operations and effects are the same as in the first embodiment.

【0028】図7は、本発明に係る冷却装置の第5実施例を示したものである。 [0028] Figure 7 shows a fifth embodiment of a cooling device according to the present invention. 図7(a)は分解斜視図、図7 7 (a) is an exploded perspective view, FIG. 7
(b)は部分断面図である。 (B) it is a partial sectional view. 本実施例においては、第1 In the present embodiment, the first
実施例における基板1に相当する中板11の両主面に、 On both main surfaces of the intermediate plate 11 corresponding to the substrate 1 in Example,
複数の溝12a,12bを化学エッチング等の公知の手法により形成することにより、複数のフィン17a,1 A plurality of grooves 12a, by forming by a known method such as chemical etching 12b, a plurality of fins 17a, 1
7bを構成する。 7b constitute a. 各溝12a,12bは、ほぼ等間隔で平行に形成されている。 Each groove 12a, 12b are formed parallel to at substantially equal intervals. ここで、中板11の周縁部は残し、フィン17a,17bの頂面は、例えば図7 Here, the periphery of the intermediate plate 11 leaves the top surface of the fins 17a, 17b, for example 7
(a),(b)に示すように、この周縁部よりも高さが低くなるようにする。 (A), (b), the height to be lower than the peripheral portion.

【0029】中板11の両主面上には、その全面を覆うようにカバープレート13a,13bが張り合わされており、これらのカバープレート13a,13bには、冷媒の供給口及び排出口を構成するするため、貫通孔14 [0029] On both major surfaces of the middle plate 11, cover plate 13a so as to cover the entire surface, 13b have been glued, these cover plates 13a, the 13b, constituting the inlet and outlet of the coolant would like the order, the through-holes 14
a,15a並びに14b,15bがそれぞれ設けられている。 a, 15a and 14b, 15b, respectively. また、カバープレート13aの中板11に接続される主面と反対側の主面上には半導体素子16が設けられている。 Further, the semiconductor element 16 is provided on the main surface to be connected to the intermediate plate 11 of the cover plate 13a opposite on the main surface.

【0030】本実施例においては、例えば、カバープレート13aの貫通孔14a及びカバープレート13bの貫通孔15bを冷媒供給口として適用し、残りの貫通孔15a,14bを冷媒排出口として適用することにより、中板11の両主面とカバープレート13a,13b [0030] In this embodiment, for example, a through hole 15b of the through hole 14a and the cover plate 13b of the cover plate 13a is applied as a coolant supply port, by applying the remaining through-holes 15a, and 14b as the coolant outlet , both main surfaces and the cover plate 13a of the intermediate plate 11, 13b
との間に設けられた冷媒流路に、冷媒を対向流となるように流動させることができる。 A refrigerant flow path provided between, can flow to the coolant becomes a counter flow. これにより、冷媒の流れ方向の温度勾配が緩和され、冷却装置の内の温度分布を平均化することが可能となる。 Thus, the temperature gradient in the flow direction of the refrigerant is reduced, and the temperature distribution of the cooling device can be averaged.

【0031】また、上記した各実施例と同様に、図7 Further, in the same manner as the embodiments described above, FIG. 7
(b)に示すようにフィン17a,17bの頂面とカバープレート13a,13bとの間に一定の間隙を設け、 Fins 17a (b), the top surface and the cover plate 13a of 17b, a fixed gap between 13b provided,
複数の溝12a,12bにより構成される微小な冷媒流路を連結して流路面積を拡大することにより、冷媒が流れる際の圧力損失の低減を図っている。 A plurality of grooves 12a, by enlarging the flow passage area connecting the small refrigerant flow path formed by 12b, and thereby reducing the pressure loss when the refrigerant flows. これにより、冷媒が冷却装置に設けられた冷媒流路内をスムーズに流動するようになり、十分な冷却効果が発揮されるようになるため、冷却対象である半導体素子が破壊される心配もなくなる。 Accordingly, the refrigerant comes to flow smoothly coolant channel provided in the cooling device, since a sufficient cooling effect is to be exerted, it eliminates worry about the semiconductor device is a cooling target is destroyed .

【0032】なお、図7においては、半導体素子16を一方のカバープレート13aのみに設けているが、他方のカバープレート13bの中板11に接続される主面と反対側の主面上にも半導体素子を設けて、同時に冷却するようにしても良い。 [0032] In FIG. 7, is provided with the semiconductor device 16 only on one of the cover plate 13a, also on the principal surface opposite on the main surface to be connected to the intermediate plate 11 of the other cover plate 13b provided a semiconductor device, it may be simultaneously cooled. また、フィン17a,17bの構成に関しては第1実施例(図2参照)と同様に考えることが可能であり、ここでは重複説明を省略する。 Further, with respect to configuration of the fins 17a, 17b it is possible to think in the same manner as the first embodiment (see FIG. 2), the duplicated description thereof is omitted here. さらに、本実施例と第2乃至第4実施例とを組み合わせた構成としても良い。 Further, a configuration may be adopted that combine the present embodiment and the second through fourth embodiments.

【0033】図8は、本発明に係る冷却装置の第6実施例を示したものである。 [0033] Figure 8 shows a sixth embodiment of the cooling device according to the present invention. 図8(a)は分解斜視図、図8 8 (a) is an exploded perspective view, FIG. 8
(b)は部分断面図である。 (B) it is a partial sectional view. 第5実施例においては、冷却装置の冷媒流路を構成するために溝12a,12b及びフィン17a,17bが中板11上に形成されていたが(図7参照)、本実施例においては、それらが中板2 In the fifth embodiment, a groove 12a in order to constitute the refrigerant passage of the cooling apparatus, 12b and the fins 17a, it 17b were formed on the intermediate plate 11 (see FIG. 7), in this embodiment, mid they plate 2
1の両主面に張り合わせられるカバープレート23a, Cover plate 23a which is laminated on both main surfaces of 1,
23bの対向面上に設けられている。 23b are provided on the opposing face of the. 即ち、カバープレート23a,23bの周縁部の対面する2箇所に冷媒の供給口及び排出口を構成する貫通孔24a,25a並びに24b,25bが設けられており、カバープレート2 That is, the cover plate 23a, a through hole 24a which constitutes the inlet and outlet of refrigerant in facing two places of the peripheral edge portion of 23b, 25a and 24b, and 25b are provided, the cover plate 2
3a,23bの一主面上の上記貫通孔に挟まれた部分に溝22a,22bを形成することにより、複数のフィン27a,27bが構成されている。 3a, by forming the grooves 22a, 22b in the portion sandwiched by the above through-hole on one main surface of the 23b, a plurality of fins 27a, 27b are configured. また、カバープレート23aの中板21に接続される主面と反対側の主面上には半導体素子16が設けられている。 Further, the semiconductor element 16 is provided on the main surface to be connected to the intermediate plate 21 of the cover plate 23a opposite on the main surface. このような構成によっても、第4実施例と同様の作用・効果が得られる。 With such a structure, the same actions and effects as the fourth embodiment can be obtained.

【0034】次に、本発明にかかる冷却装置の実装構造について図11を参照しつつ説明する。 Next, a description will be given of the mounting structure of the cooling device according to the present invention while referring to Figure 11. 図11の(a) Figure 11 (a)
は本発明にかかる冷却装置の実装構造の一実施例を示す断面図、(b)はその部分拡大図である。 It is a cross-sectional view showing an embodiment of a mounting structure of a cooling device according to the present invention, (b) is a partially enlarged view.

【0035】配線基板41に半田バンプ42を介して接続されている半導体チップ43には、上述したような数10μmオーダーの溝が複数形成されたチャンネルプレート44aと、冷媒供給口および冷媒排出口を有するカバープレート44bを張り合わせることにより形成されるマイクロチャンネル熱交換器44が熱的に接続されている。 [0035] semiconductor chip 43 which is connected to the wiring board 41 via the solder bumps 42, a channel plate 44a of the groove having 10μm order as described above is formed with a plurality of the refrigerant supply port and a refrigerant outlet microchannel heat exchanger 44 which is formed by laminating a cover plate 44b having are thermally connected. かかる熱的接続は、マイクロチャンネル熱交換器44がシリコン等の熱伝導性の良好な材料で形成されていれば、半導体チップに直接接着することにより達成でき、接触部分の熱抵抗を充分小さくすることが可能である。 Such thermal connection may microchannel heat exchanger 44 be formed of a material having good thermal conductivity such as silicon, it can be achieved by bonding directly to the semiconductor chip, to sufficiently reduce the thermal resistance of the contact portion It is possible. ただし、熱応力の発生等が予想される場合は、熱伝導性グリス等の介在物を介して接続しても良い。 However, if the generation of thermal stress is expected, it may be connected via the inclusion such as thermally conductive grease.

【0036】このような実装構造を有する複数のマイクロチャンネル熱交換器44を連結するとともに、それぞれに冷媒を供給するための冷媒流路45を有する冷媒供給ホルダ46が設けられている。 [0036] as well as connecting a plurality of microchannel heat exchanger 44 having such a mounting structure, the coolant supply holder 46 having a coolant flow path 45 for supplying a coolant are provided, respectively. この冷媒供給ホルダ4 The refrigerant supply holder 4
6は、カバープレート44bに接着等により接続されるが、カバープレート44bを設けず、直接チャンネルプレート44aに接続しても良い。 6 is connected by bonding or the like to the cover plate 44b, without providing the cover plate 44b, it may be connected directly to the channel plate 44a. 冷媒供給ホルダ46に設けられた冷媒流路46には、マイクロチャンネル熱交換器44のカバープレート44bに設けられた冷媒供給口及び冷媒排出口に連結される流路が設けられている。 The refrigerant passage 46 provided in the coolant supply holder 46, flow path that is connected to the coolant supply port provided in the cover plate 44b of the microchannel heat exchanger 44 and the refrigerant outlet is provided.

【0037】このようにして、発熱体である半導体チップ43に対して冷却装置であるマイクロチャンネル熱交換器44が実装され、冷媒供給ホルダ46内の冷媒流路45を流動する冷媒によって、半導体チップ43が冷却される。 [0037] Thus, the microchannel heat exchanger 44 is a cooling device with respect to the semiconductor chip 43 is a heating element is mounted, by the refrigerant flowing through the refrigerant passage 45 in the refrigerant supply holder 46, the semiconductor chip 43 is cooled.

【0038】本実施例のように、マイクロチャンネル熱交換器44を用いれば冷却装置自体を小型化できるとともに、冷媒の全流量も微小にすることができるため、冷媒供給ホルダ46をも小型化することができ、冷却装置のコンパクトな実装が可能となり、電子機器全体のコンパクト化を実現することが可能となる。 [0038] As in this embodiment, it is possible to miniaturize the cooling device itself by using the microchannel heat exchanger 44, it is possible to total flow even minute of refrigerant and miniaturization refrigerant supply holder 46 it can enables a compact implementation of the cooling device, it is possible to realize a compact entire electronic device.

【0039】 [0039]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、 As described in the foregoing, according to the present invention,
冷却装置に設けられた冷媒流路内を冷媒が流れる際の圧力損失を低減させることができるため、冷媒が冷媒流路内をスムーズに流動するようになり、十分な冷却効果が発揮されるようになり、冷却対象である半導体素子等の破壊を防止することが可能となる。 Since the coolant channel provided in the cooling apparatus can reduce the pressure loss when the refrigerant flows, so that the refrigerant comes to flow smoothly coolant channel, sufficient cooling effect can be exerted to be, it is possible to prevent the breakdown of the semiconductor element or the like which is to be cooled.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明に係る冷却装置の第1実施例を示す斜視図。 Perspective view of a first embodiment of a cooling device according to the present invention; FIG.

【図2】本発明に係る冷却装置の第1実施例を示す部分断面図。 Partial cross-sectional view showing a first embodiment of a cooling device according to the invention; FIG.

【図3】本発明に係る冷却装置の第2実施例を示す斜視図。 Perspective view of a second embodiment of a cooling device according to the present invention; FIG.

【図4】本発明に係る冷却装置の第3実施例を示す斜視図。 Perspective view of a third embodiment of a cooling device according to the present invention; FIG.

【図5】本発明に係る冷却装置の第4実施例を示す斜視図。 Figure 5 is a perspective view showing a fourth embodiment of a cooling device according to the present invention.

【図6】本発明に係る冷却装置の第4実施例を示す部分断面図。 Partial cross-sectional view showing a fourth embodiment of a cooling device according to the present invention; FIG.

【図7】本発明に係る冷却装置の第5実施例を示す図。 7 is a diagram showing a fifth embodiment of a cooling device according to the present invention.

【図8】本発明に係る冷却装置の第6実施例を示す図。 It shows a sixth embodiment of a cooling device according to the present invention; FIG.

【図9】従来の冷却装置の概略を示す図。 9 is a diagram showing an outline of a conventional cooling device.

【図10】従来の冷却装置の実装構造を示した断面図。 Figure 10 is a sectional view showing a mounting structure of a conventional cooling device.

【図11】本発明にかかる冷却装置の実装構造を示す図。 11 is a diagram showing a mounting structure of a cooling device in the present invention.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 基板 2 溝 3 カバープレート 4,5 貫通孔 6 半導体素子 7 フィン 41 配線基板 42 半田バンプ 43 半導体チップ 44 マイクロチャンネル熱交換器 45 冷媒流路 46 冷媒供給ホルダ 1 substrate 2 grooves 3 cover plates 4, 5 through hole 6 semiconductor device 7 fin 41 wiring board 42 solder bumps 43 semiconductor chip 44 microchannel heat exchanger 45 refrigerant flow channel 46 coolant supply holder

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久野 勝美 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 石塚 勝 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内 ────────────────────────────────────────────────── ─── of the front page continued (72) inventor Katsumi Kuno Kawasaki-shi, Kanagawa-ku, Saiwai Komukaitoshiba-cho, address 1 Co., Ltd. Toshiba research and development in the Center (72) inventor Masaru Ishizuka Kawasaki-shi, Kanagawa-ku, seafood Komukaitoshiba town address 1 Co., Ltd., Toshiba research and development Center in

Claims (1)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 基板と、この基板の少なくとも一方の主面側に取着されるカバープレートと、このカバープレートに冷媒供給口として設けられる前記基板に対して垂直方向に貫通した第1の貫通孔と、前記カバープレートに冷媒排出口として設けられる前記基板に対して垂直方向に貫通した第2の貫通孔とを具備し、前記基板あるいは前記カバープレートの対向面のうち少なくとも一方に凹凸形状が形成され、この凹凸形状を構成する凸部の一部もしくは全部と前記基板あるいは前記カバープレートのいずれかの対向面との間に間隙が形成され、前記基板と前記カバープレートとの間に形成される領域が冷媒流路として利用されることを特徴とする冷却装置。 And 1. A substrate, a cover plate is attached to at least one main surface side of the substrate, a first through-penetrating in a direction perpendicular to the substrate which is provided as a coolant supply port in the cover plate the hole, and a second through-hole penetrating in a direction perpendicular to the substrate which is provided as a coolant outlet in said cover plate, at least one the concavo-convex shape of the opposing surface of the substrate or the cover plate is formed, the gap between the portion of the convex portion constituting the concavo-convex shape or a whole and the substrate or any facing surface of the cover plate is formed, it is formed between the substrate and the cover plate that region cooling device, wherein a is used as the coolant channel.
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