JPH06334080A - 集積回路素子の冷却方法 - Google Patents
集積回路素子の冷却方法Info
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- JPH06334080A JPH06334080A JP5122337A JP12233793A JPH06334080A JP H06334080 A JPH06334080 A JP H06334080A JP 5122337 A JP5122337 A JP 5122337A JP 12233793 A JP12233793 A JP 12233793A JP H06334080 A JPH06334080 A JP H06334080A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- jet nozzle
- integrated circuit
- cooling
- spacer
- circuit element
- Prior art date
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- Pending
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
- H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/161—Disposition
- H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
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- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73253—Bump and layer connectors
-
- H—ELECTRICITY
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/10—Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/1015—Shape
- H01L2924/10155—Shape being other than a cuboid
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】モジュールに搭載された素子１２を冷却するた
めに、ベローズ２８のばね作用により非電導性で不活性
の冷媒、あるいは空気が噴出する噴流ノズル板１０をス
ペーサ２４を介して押え、その上部に冷媒、あるいは空
気の流路構造を設置することにより、噴流ノズル１４の
面と素子１２の表面との平行度を保つことが容易にな
り、また噴流ノズル１４と素子１２間の距離も一定にす
ることができる。 【効果】噴流ノズルからの流れが安定し、素子ごとの熱
伝達率のばらつきが減り、また位置決めが容易になり組
立性が向上する。
めに、ベローズ２８のばね作用により非電導性で不活性
の冷媒、あるいは空気が噴出する噴流ノズル板１０をス
ペーサ２４を介して押え、その上部に冷媒、あるいは空
気の流路構造を設置することにより、噴流ノズル１４の
面と素子１２の表面との平行度を保つことが容易にな
り、また噴流ノズル１４と素子１２間の距離も一定にす
ることができる。 【効果】噴流ノズルからの流れが安定し、素子ごとの熱
伝達率のばらつきが減り、また位置決めが容易になり組
立性が向上する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＬＳＩ，ダイオード，
ＩＧＢＴ，サイリスタ等の電子機器の素子から発生する
熱を放散する方法に関する。
ＩＧＢＴ，サイリスタ等の電子機器の素子から発生する
熱を放散する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】集積回路素子の冷却に、ベローズと冷水
流路を用いた方法は、従来にも行われている。この場合
には、冷水流路と素子の間の熱伝導素子の接触面に接触
熱抵抗を低減するためのＨｅガスや熱伝導グリスを用い
ているが、接触熱抵抗は１cm2の素子に対して０.２℃／
Ｗ 以上である（ＵＳＰ 4686606)。
流路を用いた方法は、従来にも行われている。この場合
には、冷水流路と素子の間の熱伝導素子の接触面に接触
熱抵抗を低減するためのＨｅガスや熱伝導グリスを用い
ているが、接触熱抵抗は１cm2の素子に対して０.２℃／
Ｗ 以上である（ＵＳＰ 4686606)。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】集積回路素子に、不活
性で非電導性の液体を用いて直冷する場合、接触熱抵抗
はなくなるが、その液体が噴出する噴流ノズルと集積回
路素子の距離がかなり近接するので、その噴流ノズルと
素子のクリアランスを一定にし、かつ不活性液体の噴流
が安定するように、集積回路素子に垂直に噴流を当てる
必要がある。
性で非電導性の液体を用いて直冷する場合、接触熱抵抗
はなくなるが、その液体が噴出する噴流ノズルと集積回
路素子の距離がかなり近接するので、その噴流ノズルと
素子のクリアランスを一定にし、かつ不活性液体の噴流
が安定するように、集積回路素子に垂直に噴流を当てる
必要がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】噴流ノズルと集積回路素
子のクリアランスを一定にするために、スペーサを集積
回路素子と噴流ノズル間の距離が一定になる。この場
合、ベローズにより噴流ノズルを押える構造によれば組
立ても容易で、素子と噴流ノズルからの噴流が垂直に当
たる。
子のクリアランスを一定にするために、スペーサを集積
回路素子と噴流ノズル間の距離が一定になる。この場
合、ベローズにより噴流ノズルを押える構造によれば組
立ても容易で、素子と噴流ノズルからの噴流が垂直に当
たる。
【０００５】
【作用】モジュールに搭載された素子を冷却するため
に、ベローズのばね作用により非電導性で不活性の冷媒
あるいは空気が噴出する噴流ノズル板をスペーサを介し
て押え、その上部に冷媒の流路構造を設置することによ
り、噴流ノズルの面と素子の表面との平行度を保つこと
が容易になり、噴流ノズルからの流れが安定し、熱伝達
率のばらつきが減る。
に、ベローズのばね作用により非電導性で不活性の冷媒
あるいは空気が噴出する噴流ノズル板をスペーサを介し
て押え、その上部に冷媒の流路構造を設置することによ
り、噴流ノズルの面と素子の表面との平行度を保つこと
が容易になり、噴流ノズルからの流れが安定し、熱伝達
率のばらつきが減る。
【０００６】
【実施例】図１及び図２に本発明の実施例を示す。ベロ
ーズ２８のスプリング作用により押し付けられた多数の
開孔を有する噴流ノズル板１０と連結されている噴流ノ
ズル１４から、不活性冷媒が噴流となって、コーナ部ス
ペーサ２４を介して、設置された発熱する素子１２を冷
却する。不活性冷媒は、ろう付か、あるいはエポキシ樹
脂で固定されたコーナ部スペーサ２４間のクリアランス
の流路１８から流出する。
ーズ２８のスプリング作用により押し付けられた多数の
開孔を有する噴流ノズル板１０と連結されている噴流ノ
ズル１４から、不活性冷媒が噴流となって、コーナ部ス
ペーサ２４を介して、設置された発熱する素子１２を冷
却する。不活性冷媒は、ろう付か、あるいはエポキシ樹
脂で固定されたコーナ部スペーサ２４間のクリアランス
の流路１８から流出する。
【０００７】図２に示されるように、基板２０は、ハン
ダ球２２により、素子１２と接続されている。このコー
ナ部スペーサ２４は、噴流ノズル板１０と素子１２の間
の距離を一定にする効果がある。噴流ノズル板１０と、
ベローズ２８は、水冷方式の場合に不可欠であるシール
を要するような固定方法でなく、多少の冷媒液の通過が
あっても良いシール方法で固定すればよい。この場合、
噴流ノズルの開孔数は、複数でも１個でもよい。
ダ球２２により、素子１２と接続されている。このコー
ナ部スペーサ２４は、噴流ノズル板１０と素子１２の間
の距離を一定にする効果がある。噴流ノズル板１０と、
ベローズ２８は、水冷方式の場合に不可欠であるシール
を要するような固定方法でなく、多少の冷媒液の通過が
あっても良いシール方法で固定すればよい。この場合、
噴流ノズルの開孔数は、複数でも１個でもよい。
【０００８】図３に他の実施例を示す。噴流ノズル１４
と素子１２の間に、規則的に柱状スペーサ３０の列を置
いて冷却する。この柱状スペーサ３０は、断熱が円形で
も非円形でもよく、また表面が平滑でも伝熱促進面でも
効果はあり、集積回路素子上にハンダ３２により接続さ
れている。
と素子１２の間に、規則的に柱状スペーサ３０の列を置
いて冷却する。この柱状スペーサ３０は、断熱が円形で
も非円形でもよく、また表面が平滑でも伝熱促進面でも
効果はあり、集積回路素子上にハンダ３２により接続さ
れている。
【０００９】図４で示した他の実施例は、集積回路素子
１２の上に、伝熱促進構造３４を設置することにより、
さらに、冷却性能向上を図ったものである。図４では、
噴流ノズル１４の開孔の下にスパイク状のフィン３６を
形成した例を示している。
１２の上に、伝熱促進構造３４を設置することにより、
さらに、冷却性能向上を図ったものである。図４では、
噴流ノズル１４の開孔の下にスパイク状のフィン３６を
形成した例を示している。
【００１０】図５に、他の実施例を示す。噴流ノズル１
４と素子１２の間に多孔物質３８を入れたもので、特に
噴流ノズル側の入口部の多孔物質４０は、流体の入口部
圧力損失を低減するために流体抵抗の少なく、熱伝導率
の高いものを選択する必要がある。この多孔物質は、一
様あるいは非一様の空孔率でも、あるいは一様でも非一
様の開孔寸法でもよい。これらの冷却システムの作動流
体として、低沸点で不活性な冷媒でも、あるいは空気で
も適用可能である。
４と素子１２の間に多孔物質３８を入れたもので、特に
噴流ノズル側の入口部の多孔物質４０は、流体の入口部
圧力損失を低減するために流体抵抗の少なく、熱伝導率
の高いものを選択する必要がある。この多孔物質は、一
様あるいは非一様の空孔率でも、あるいは一様でも非一
様の開孔寸法でもよい。これらの冷却システムの作動流
体として、低沸点で不活性な冷媒でも、あるいは空気で
も適用可能である。
【００１１】図６に、本発明の実施例の断面図を示す。
素子１２に接続された基板２０は、基板接続用ハンダ球
６２を介して、モジュール基板６０と接続している。複
数のモジュール基板６０は、大きな電子回路基板と、ピ
ン６４を介して接続されている。冷媒（流体）は、冷媒
流路５０からベローズ２８を通過して素子１２に衝突す
る。入口流路は、外壁５２，内壁５４そして内部保持体
５６により構成される。
素子１２に接続された基板２０は、基板接続用ハンダ球
６２を介して、モジュール基板６０と接続している。複
数のモジュール基板６０は、大きな電子回路基板と、ピ
ン６４を介して接続されている。冷媒（流体）は、冷媒
流路５０からベローズ２８を通過して素子１２に衝突す
る。入口流路は、外壁５２，内壁５４そして内部保持体
５６により構成される。
【００１２】
【発明の効果】本発明によれば、不活性で非電導性の液
体により冷却する場合、コーナ部のスペーサの効果によ
り、噴流ノズル板と素子の間の距離を一定に保つ効果
と、噴流ノズルからの流れが垂直に素子に当り、素子ご
との冷却性能のばらつきが少なくなる。
体により冷却する場合、コーナ部のスペーサの効果によ
り、噴流ノズル板と素子の間の距離を一定に保つ効果
と、噴流ノズルからの流れが垂直に素子に当り、素子ご
との冷却性能のばらつきが少なくなる。
【図１】本発明の代表的な実施例の、集積回路を冷却す
る系を示す部分断面図。
る系を示す部分断面図。
【図２】本発明の代表的な実施例の、集積回路を冷却す
る系を示す断面図。
る系を示す断面図。
【図３】本発明の他の実施例の噴流ノズル素子の間にス
ペーサを設けた冷却システムを示す断面図。
ペーサを設けた冷却システムを示す断面図。
【図４】本発明の他の実施例を示す集積回路素子の上に
フィンを付けて冷却を行う系を示す断面図。
フィンを付けて冷却を行う系を示す断面図。
【図５】本発明の他の実施例を示す集積回路素子と噴流
ノズルの間に多孔物質を設けて冷却を行う系を示す断面
図。
ノズルの間に多孔物質を設けて冷却を行う系を示す断面
図。
【図６】本発明の一実施例の集積回路を冷却する系の全
体を示す部分断面図。
体を示す部分断面図。
１０…多孔開孔噴流ノズル板、１２…集積回路素子、１
４…多孔開孔噴流ノズル、１６…噴流ノズル開孔部、２
０…基板、２４…コーナ部スペーサ、２６…ハンダある
いはエポキシ接続部、２８…ベローズ。
４…多孔開孔噴流ノズル、１６…噴流ノズル開孔部、２
０…基板、２４…コーナ部スペーサ、２６…ハンダある
いはエポキシ接続部、２８…ベローズ。
Claims (4)
- 【請求項１】単一あるいは多数開孔噴流ノズルから噴出
した流体により集積回路素子を冷却する系において、ベ
ローズ状のスプリングにより前記噴流ノズルの板を、ス
ペーサを介して半固定したことを特徴とする集積回路素
子の冷却方法。 - 【請求項２】単一あるいは多数開孔噴流ノズルから噴出
した流体により集積回路素子を冷却する系において、ベ
ローズ状のスプリングにより前記噴流ノズルの板を、ス
ペーサを介して半固定し、さらに噴流ノズルと素子の間
にもスペーサを設置したことを特徴とする集積回路素子
の冷却方法。 - 【請求項３】単一あるいは多数開孔噴流ノズルから噴出
した流体により集積回路素子を冷却する系において、ベ
ローズ状のスプリングにより前記噴流ノズルの板を、ス
ペーサを介して半固定し、前記集積回路素子の上にフィ
ンを設置したことを特徴とする集積回路素子の冷却方
法。 - 【請求項４】単一あるいは多数開孔噴流ノズルから噴出
した流体により集積回路素子を冷却する系において、ベ
ローズ状のスプリングにより前記噴流ノズルの板を、ス
ペーサを介して半固定し、前記噴流ノズルと前記集積回
路素子の間に多孔物質を設置したことを特徴とする集積
回路素子の冷却方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5122337A JPH06334080A (ja) | 1993-05-25 | 1993-05-25 | 集積回路素子の冷却方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5122337A JPH06334080A (ja) | 1993-05-25 | 1993-05-25 | 集積回路素子の冷却方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06334080A true JPH06334080A (ja) | 1994-12-02 |
Family
ID=14833478
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5122337A Pending JPH06334080A (ja) | 1993-05-25 | 1993-05-25 | 集積回路素子の冷却方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06334080A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008244398A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-09 | Nissan Motor Co Ltd | 冷却装置 |
| JP5816943B2 (ja) * | 2011-01-10 | 2015-11-18 | Ｓｃｉｖａｘ株式会社 | 温調装置およびこれを適用したインプリント装置 |
| JP2016189414A (ja) * | 2015-03-30 | 2016-11-04 | 株式会社フジクラ | インピンジメント式冷却装置 |
| EP3455878A4 (en) * | 2016-05-11 | 2020-01-29 | Hypertechnologie Ciara Inc | CENTRAL UNIT COOLING SYSTEM WITH DIRECT SPRAY COOLING |
-
1993
- 1993-05-25 JP JP5122337A patent/JPH06334080A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008244398A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-09 | Nissan Motor Co Ltd | 冷却装置 |
| JP5816943B2 (ja) * | 2011-01-10 | 2015-11-18 | Ｓｃｉｖａｘ株式会社 | 温調装置およびこれを適用したインプリント装置 |
| JP2016189414A (ja) * | 2015-03-30 | 2016-11-04 | 株式会社フジクラ | インピンジメント式冷却装置 |
| EP3455878A4 (en) * | 2016-05-11 | 2020-01-29 | Hypertechnologie Ciara Inc | CENTRAL UNIT COOLING SYSTEM WITH DIRECT SPRAY COOLING |
| US11581243B2 (en) | 2016-05-11 | 2023-02-14 | Hypertechnologie Ciara Inc. | CPU cooling system with direct spray cooling |
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