JPH0636421B2 - 半導体モジュール及びそれを用いた電子計算機 - Google Patents

半導体モジュール及びそれを用いた電子計算機

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JPH0636421B2
JPH0636421B2 JP63234986A JP23498688A JPH0636421B2 JP H0636421 B2 JPH0636421 B2 JP H0636421B2 JP 63234986 A JP63234986 A JP 63234986A JP 23498688 A JP23498688 A JP 23498688A JP H0636421 B2 JPH0636421 B2 JP H0636421B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ＬＳＩなどの半導体素子の水冷却系を備えた
半導体モジユールに係り、特に冷却構造体の漏水を防止
できる高信頼性半導体モジユールと該モジユールを用い
た電子計算機に関する。
〔従来の技術〕
ＬＳＩなどの半導体素子を搭載した半導体モジユール
は、素子の発熱による温度上昇を防止するため、従来は
素子を収納したパツケージにフインを取り付け、フアン
により送風して冷却する強制空冷されていた。しかし、
半導体素子の高集積化に伴い発熱密度が増加しており、
空冷では素子を充分に冷却することが難しくなつてきて
いる。そこで、空冷に代り、より冷却効率の高い水冷方
式が提案されてきている。水冷方式では、半導体素子上
に冷却構造体を設け、この中に通水して水冷する方式が
最も実用的で冷却効率の高い方式である。
従来提案されている水冷却構造体は、半導体素子の発熱
に伴う熱変形を吸収するためのベローズあるいはダイヤ
フラムが用いられ、その内部に冷却水が通水されるよう
になつている。ダイヤフラムやベローズは薄肉の金属板
から構成されているので、この金属板の冷却水による腐
食の検知、あるいは腐食の進行による水漏れの発生の検
知と防止を考慮した水冷却構造体や半導体モジユールが
提案されている。特開昭61-276242号公報には、水冷却
構造体を収納するハウジング内に水漏れを検知する湿度
センサを設けたもの、特開昭62-67844号公報にはベロー
ズが直接水と接しないよう２重構造にしたもの、特開昭
62-194699号公報にはダイヤフラムあるいはベローズの
腐食による減肉を検知する機能を備えた半導体素子の冷
却装置が提案されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術は水冷却構造体の腐食や水漏れを検知する
ことには配慮されているが、冷却構造体の腐食の進行に
よる、水漏れを防止する点で配慮されていなかつた。す
なわち冷却構造体に腐食の進行による微細な貫通孔が生
じた場合、これを迅速に検知し腐食部を補修することに
より冷却水の漏洩を防止する手段を考慮する必要があ
る。
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、腐食
によつて冷却構造体に生ずる貫通孔から液体冷媒の連続
的な漏洩を防止する高信頼性の半導体モジユール及びこ
の機能を備えた電子計算機を提供することにある。
更に本発明の目的は、前述の腐食によつて冷却構造体に
生ずる貫通孔から漏洩する液体冷媒による半導体モジユ
ールの破壊を防止し、運転を中止することなく半導体モ
ジユールの補修を可能にした半導体モジユールの保全シ
ステムとそれを用いたコンピユータを提供することにあ
る。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、半導体素子と冷却構造体を配線基板上に密閉
収納するハウジング内又は液体冷媒内に、冷却構造体の
構成金属のイオンと反応し水に難溶性化合物を生成する
反応性ガスを好ましくは冷却用の液体冷媒圧力よりも高
めの圧力に充填あるいは供給することにより達成され
る。
本発明は水冷却構造体の腐食による貫通部を難溶性化合
物により補修し、冷却水の連続的な漏洩を一時的に防止
することに特徴がある。この手段により、高い信頼性を
備えた半導体モジユール及び電子計算機を得ることがで
きる。
また、本発明は半導体素子と、該半導体素子を液体冷媒
によつて冷却する冷却構造体を備えた半導体モジユール
実装構造において、該半導体モジユールは前記冷却構造
体に形成される腐食によるピツト又は貫通孔を化学反応
又は目詰りによつて塞ぐ手段が設けられていることを特
徴とする半導体モジユール実装構造にある。この目詰り
を生じさせるには液体冷媒中に浮游する固体物質を添加
することが好ましい。
更に、本発明はハウジング内の圧力変化、ハウジング内
から冷媒中に漏洩した反応性ガス又は冷媒から冷却構造
体外に漏洩した反応性ガスを検出する手段を設けたこと
を特徴とする半導体モジユール冷却システムにあり、そ
してこれらの検出結果について記録する手段を設けるこ
とにより、前述の如く連続的な冷媒の漏洩が防止される
ので、その記録結果に基づいて冷媒の漏洩した部分の半
導体モジユールのみの運転を中止させるとともに、それ
を他に設けた予備のものに交換して修理することができ
るので、コンピユータの運転を止めずに修理ができる。
また、本発明は、半導体素子と、該半導体素子を液体冷
媒によつて冷却する冷却構造体と、前記半導体素子及び
冷却構造体を覆うハウジングとを有する半導体モジユー
ル、前記液体冷媒を冷やす他の冷媒との熱交換を行う熱
交換器、前記液体冷媒を強制循環する循環ポンプ及び前
記液体冷媒を浄化する浄化装置を備えたコンピユータに
おいて、該コンピユータは前記冷却媒体内又は前記ハウ
ジング内に前記液体冷媒に対して難溶性化合物を生成す
る反応性ガスを供給する気体供給手段、前記液体冷媒内
又はハウジング内に漏洩した前記気体を検出する反応性
ガス検出手段又は前記ハウジング内の前記ガス圧力を検
出する圧力センサを有するコンピユータにある。
〔作用〕
密閉ハウジング内に充填された反応性ガスは、冷却構造
体内部を流れる冷却水圧力よりも高い圧力で保持される
ため、冷却構造体に腐食によつて貫通孔が生じた場合
に、その圧力により反応性ガスが密閉ハウジング内か
ら、貫通孔を通つて冷却構造体内に流入する過程で、貫
通孔内の腐食によつてイオン化している金属面と反応性
ガスとの反応により水に難溶性の化合物が生成し、これ
によつて貫通孔が穴埋めされ補修される作用をする。
金属イオンと反応性ガスとの反応によつて生成する難溶
性化合物は、金属よりも小さな密度を有するすなわち比
体積の大きなものが好ましい。
金属イオンと反応して水に難溶性化合物を生成するガス
としては、例えば冷却構造体を構成する金属のイオンで
あるＦｅ2＋，Ｎｉ2＋，Ｃｏ2＋，Ｔｉ＋4等と難溶性化
合物をつくるＯ２，Ｏ３，ＣＯ２，Ｈ２Ｓ，Ｃｕ＋，Ｐ
ｂ2＋等と難溶性塩をつくるハロゲン化水素ガス，Ａｇ
＋等と反応するＳＯ２等がある。しかしＨ２ＳやＨＣｌ
等は、金属自体を著しく腐食させてしまうので、反応性
ガスとしては金属自体とは非反応性でかつ腐食によつて
水中に存在する金属イオンとの反応速度が高い水溶性の
ガスが好ましい。
このような特性を有するガスとしては、難溶性の酸化物
あるいは水酸化物を生成するＯ２ガスや、難溶性炭酸塩
を生成するＣＯ２ガスが最適である。
密閉ハウジング内の反応性ガスの圧力は、それが貫通腐
食孔の補修あるいは冷却構造体への流入により消費され
ても、冷却水の漏洩を防ぐためには冷却水よりも高い圧
力に保持する必要がある。
このためには密閉ハウジングに反応性ガスの供給口を設
けておくことが必要である。
このような反応性ガスを充填した半導体モジユールを実
装することにより、連続的な冷媒の漏れを防止し、信頼
性の高い電子計算機を提供することができるとともに、
その運転を止めることなく補修又はその部分の交換が可
能である。
密閉ハウジング内の反応性ガスの圧力を冷却水より高く
保持するためには、貫通孔の発生によるハウジング内の
水分，冷却水中へ流入した反応性ガスあるいはハウジン
グ内の反応性ガスの圧力のいずれかを検知する必要があ
る。
ハウジング内の水分あるいは反応性ガスの圧力変化は、
配線基板上あるいは半導体素子自体に設けた湿度センサ
のような水分検知センサあるいは圧力センサにより検知
し、その応答を電子計算機が判断し、ハウジング内の反
応性ガスの圧力を自己調整する水冷却システムが望まし
い。
また冷却水中に流入した反応性ガスを、溶存ガス検知電
極により検知する方式は、検知感度が前記の２つの方式
よりも高いので好ましい。
難溶性化合物の生成は、反応性ガスと冷却構造体の構成
金属のイオンとの反応させる方式の他に、冷却水中に難
溶性化合物を生成し易い金属イオンを注入し、貫通孔内
で反応性ガスと反応させる方式が考えられる。このよう
な金属イオンとしては、冷却水中では安定である必要が
ある。これらの性質を有する金属イオンとしては、Ｃａ
2＋，Ｍｇ2＋，Ｃｏ2＋，Ｆｅ2＋，Ｎｉ2＋，Ｐｂ2＋，
Ｚｎ2＋等が上げられる。
水冷却構造体に生じた腐食貫通孔に液体冷媒の流出を一
緒に流れることにより閉そくさせる手段としては、他に
冷却水中に微細な難溶性化合物粒子を注入する方法が考
えられる。
難溶性化合物粒子は、冷却水の通水の障害とならず、そ
して貫通孔が生じた場合には迅速に穴埋めするような性
質と粒径を有している必要がある。
一方、冷却水中に反応性ガスを注入する方法は、腐食部
でイオン化した金属イオンと反応性ガスとを反応させ難
溶性化合物を析出させ腐食孔を閉そくするものである。
反応性ガスの冷媒への注入量は、水中の溶存ガス濃度の
増加により、構造体の金属自体を腐食しないような濃度
に制御する必要がある。またガスの組成としては、Ｏ２
あるいはＣＯ２ガスが適している。
冷却構造体の腐食孔の閉そくを促進する手段として、構
造体の接水面を反応性ガスと反応し易くかつ腐食の進行
を抑制させる機能を示す金属膜で予め被覆する方法が考
えられる。被覆した金属膜は、下地の構造体の構成金属
が腐食を被覆金属がイオン化することにより抑制し、さ
らに反応性ガスと反応して難溶性化合物が生成し腐食孔
を閉そくする機能を果す。このような性質を有する金属
膜としてはＡｌあるいはＺｎ膜が最適である。
このように金属膜で被覆した冷却構造体を用いて組立て
るか、あるいは組立てた後接水面を金属膜で被覆するこ
とにより信頼性の高い半導体モジユールを製造すること
ができる。
本発明に係る冷却構造体は、半導体素子への押圧力又は
張力等の負荷を軽減するため弾性的な変形可能な構造が
好ましく、特に薄肉金属からなる蛇腹構造が好ましい。
蛇腹構造は半導体素子１個に対して１個有し、その内部
を２重にして冷媒の流入及び流出を別々にし、１個の蛇
腹を平板に接合し、その平板を半導体素子に接合するや
り方である。又、蛇腹を２個にして流入と流出とを別々
に１個の箱体に接続し、その箱体を半導体素子に接合す
るやり方とができる。箱体は金属からなり、これに蛇腹
をろう付する。いずれも蛇腹は板厚0.1mm以下、特に３
０〜６０μmの厚さの薄肉の金属によつて形成されるの
が好ましく、それは塑性加工，電鋳法，拡散接合等によ
つて製造できる。冷却構造体の材料はクロム鋼，ニツケ
ル−クロム鋼のステンレス鋼、純Ｎｉ，純Ｔｉ等の高耐
食性合金が好ましい。
前述の平板は高熱伝導性セラミツクス焼結体が好まし
い。焼結体として窒化アルミニウム，炭化ケイ素等の室
温で0.1cal/cm・s・℃以上の熱伝導率を有するもの、特
に0.2cal/cm・sec・℃以上のものが好ましい。
ハウジングは前述の高耐食性金属又はセラミツクスから
なり、特にセラミツクスが好ましい。セラミツクスとし
て窒化アルミニウム，ムライト，炭化ケイ素，窒化ケイ
素焼結体が好ましい。
〔実施例〕
実施例１ 第１図は、本発明の一実施例になる半導体モジユールの
断面図である。
半導体素子１を多層配線基板２に実装する。半導体素子
１の上面にはんだ３により冷却板４を固着する。冷却板
４には熱伝導性の良い窒化アルミニウム，炭化ケイ素焼
結体等のセラミツクスを用いる。冷却板４には冷却水を
通す箱体のキヤツプ５を固着する。キヤツプ５の開口部
には弾性を有する金属ベローズ６を２個接合する。ベロ
ーズ６の上端は冷却水の開口部を設けたハウジング７に
固定する。ハウジング７はさらに多層配線基板２とも接
合し、半導体素子１と冷却構造体を密封する。ハウジン
グ７には反応性ガスの供給口８が接続されている。反応
性ガスにはＯ２あるいはＣＯ２ガスを用いる。ハウジン
グ７内に密封した多層配線基板２上には、ガス圧力セン
サ９を設けておき、反応性ガスの圧力を冷却水の圧力よ
りも常に約０．１気圧以上の高い値に保持するように調
整する。このことにより、冷却構造体に腐食による貫通
孔が発生しても、反応性ガスが構造体内に流入し、冷却
水の漏洩が防止されると同時に、貫通腐食部が自ら形成
される水に難溶性の化合物からなる被膜によつて補修さ
れることにより冷却水の漏洩がただちに止められる。ベ
ローズがステンレス鋼の場合と反応性ガスが酸素の場合
には酸化皮膜が形成され、炭酸ガスの場合には炭酸塩が
形成される。Ｎｉ，Ｔｉの場合も同様である。これらの
被膜は発明者らの実験によれば数時間で漏洩を止める程
度の厚さのものが形成される。
本実施例では、半導体素子１はセラミツク等からなる多
層基板２にボールハンダ３により接合される。多層基板
２の端部にはマザーボードに設けられたコネクタに接続
する端子が設けられる。半導体素子１の上面には熱伝導
ペースト７を介して冷却板４が固着される。熱伝導ペー
スト７は半導体素子１の発熱に伴う熱変形に追従できる
よう十分な柔軟性を有する。又、熱伝導ペーストの代り
にはんだで接合することもできる。セラミツク多層板２
としてガラス，ムライト系焼結体を用いることができ
る。冷却板４には冷却水を通すキヤツプ５がハンダ１０
により固着されている。キヤツプ５には可撓性金属ベロ
ーズ６の下端がハンダ１０により接合され、さらにベロ
ーズ６の上端がハンダ１０により固着される。多層基板
２はハンダ１０によりハウジング７に固着される。この
ハウジング８は２分割構造になつており、多層基板２と
半導体素子１，冷却構造体が一体化された後に、最終的
にハウジング７の上部がハンダ１０により接合される。
下部のハウジング７には反応性ガス供給ノズル９が接続
されている。このガス供給口８からは、ＣＯ２又はＯ２
ガスが導入され特に、密閉ハウジング７内で冷却水圧力
よりも高い圧力で保持されることができる。
このように半導体素子１と冷却構造体である金属ベロー
ズ６を封入した密閉ハウジング内のヘリウムガスを冷却
構造体内の冷却水よりも高い圧力に常時保持することに
より、冷却構造体に腐食あるいは接合部のはがれ等によ
る微細貫通孔が発生した場合に、反応性ガスや冷却水中
に流入することにより冷却構造体外に漏洩するのを防止
することができるとともに、金属ベローズの腐食によつ
て形成された金属イオンと反応して水に対して難溶性の
酸化皮膜が形成され、貫通孔がふさがれる。その結果、
冷媒が漏れないようになる。
冷却板４は熱伝導性の高いセラミツクスが用いられる。
セラミツクスとして炭化ケイ素，窒化アルミニウム，窒
化ケイ素，アルミナ等が用いられ、前者の非酸化物系セ
ラミツクスで、室温の熱伝導率が0.1cal/cm・sec・℃以上
のものが良い。特に、炭化ケイ素及び窒化アルミニウム
は0.2cal/cm・sec・℃以上のものが得られるほか、Ｂｅ量
で３重量％以下のＢｅＯ，Ｂｅ２Ｃ，Ｂｅ２Ｎ等を含む
炭化ケイ素は電気絶縁性で高い熱伝導率が得られる。本
実施例では１％ＢｅＯ入りＳｉＣ焼結体を用いた。その
室温の熱伝導率は約0.5cal/cm・sec・℃であつた。
金属ベローズ６は半導体素子１に２ケ用いられ、これら
は電着による製造，薄板の塑性加工による製造，薄板の
エツチングによるリング状の特定の形状とした後重ね合
せて互いに端面を拡散接合，ろう付等の接合による製造
によつて得ることができる。その材質はＮｉ，Ｔｉ板，
オーステナイト系ステンレス鋼板等の耐食性の高いもの
が用いられ、特にＴｉ＞Ｎｉ＞ステンレス鋼の順で耐食
性が高いので、その高いものを選定する。金属ベローズ
６は半導体素子１に熱応力を与えないように可撓性の構
造とするもので、できるだけ薄い板材を用いるのがよ
い。特に５０μm以下の板厚とするのがよい。半導体素
子１は多層基板２と同種又は同等の熱膨脹係数を有する
焼結体からなる中間キヤリア基板にＣＣＢ接合し、その
基板を多層基板にＣＣＢ接合することができる。チツプ
１とキヤリア基板との接合部にゴム粒子及び無機粒子を
含む樹脂を封入し接合すると耐熱疲労性を高めることが
できる。
前述の例でガス供給口８が設けられているが、ハウジン
グ７内には加圧密封されたガスで保持することができ
る。その加圧する方法はガス加圧化で密封する方法等で
ある。この加圧ガスは金属ベローズ６，接合部１０の腐
食によつて生じるピンホールを通つて冷媒中に侵入する
ことになり、その中の気体をガスセンサ、又はハウジン
グ７内の圧力計による圧力変化を検出することによつて
ピンホールを検出することができる。
実施例２ 第２図は１個の半導体素子１に対して１個の金属ベロー
ズ６を用いた構造の半導体モジユールの断面図である。
本実施例では実施例１と同様の材質からなる金属ベロー
ズ６が用いられ、冷却水２０が図のように複数の半導体
素子１を順次冷却するように配置されている。冷却板
７，セラミツクス多層基板２，ＣＣＢ接続３，冷却板７
と素子１との接続等については実施例１と同様である。
本実施例においてハウジング７内はＯ２ガス又はＣＯ２
ガスによつて冷却水より高い圧力で充填され、これらの
反応性ガスによつて金属ベローズ６の腐食による冷却水
２０の漏洩を防ぐことができる。腐食によつて生じるピ
ンホールの大きさはμmオーダーのきわめて小さい段階
で生じるが、このピンホール内には先ず反応性ガスが冷
却水に向つて流入するので、冷却水の漏洩を生ぜず、そ
して、このピンホールに生成されている金属イオンと反
応して固体の被膜となりピンホールをふさぐことにな
る。従つて、冷却水の漏洩がなく、数時間後はふさがれ
るので、冷却水の漏洩を防止できる。
実施例３ 第３図は、第４図の半導体モジユールにおいて、複数個
の半導体素子を搭載したものを１つのハウジングで封止
したものを多層プリント板に設けたものの電子計算機の
水冷却システムの系統図である。
第４図に示した複数個の半導体素子を搭載した半導体モ
ジユールが多層プリント板にピンによつて搭載され、電
子計算機の頭脳に当る電子装置１８となる。循環冷却水
系は電子装置１８を通過し昇温した冷却水を冷却する熱
交換器１４，冷却水中の不純物を取り除く浄化装置１５
と循環ポンプ１６から構成されている。半導体モジユー
ル内に設けた酸素又は炭酸ガスからなる反応性ガスの圧
力センサ９が検知したハウジング内の反応性ガスの圧力
と、冷却水圧力センサ１７が検知した冷却水圧を制御装
置１１で信号処理し、電磁弁１２を制御することにより
反応性ガスボンベ１３から半導体モジユール内への反応
性ガスの供給を調整する。このような水冷却システムを
電子計算機に組込んでおけば、実施例１に記載のように
腐食による水漏れを防止し、水漏れ部を自己補修するこ
とが可能となる。
半導体モジユールを複数個搭載した電子装置１８は密閉
循環冷却水系に接続される。密閉循環冷却水系には冷却
水タンクが接続され、冷却水タンク１２内の冷却水は冷
凍機により熱交換器１４を介して冷却される。冷却水は
冷却水浄化装置１５を通り、この中で冷却構造体材料の
腐食に有害な水中不純物除去され、高純度化される。冷
却水浄化装置１５を出た冷却水は、ポンプ１６によりコ
ンピユータを較正する電子装置１８の半導体モジユール
に供給されて、半導体素子が冷却される。電子装置１８
を出た冷却水は抽気槽１５を通つて、冷却水タンクに戻
り冷却系統を循環する。
ここで第４図に示した冷却構造体より水が漏洩しないピ
ンホール程度の極小さい貫通孔が発生した場合には前述
した如く、先ず密閉ハウジング内の反応性ガスが貫通孔
から冷却水中に流入し、これによつてハウジング内への
冷却水の漏洩が防止される。反応性ガスはガスボンベ２
０によつて供給される。
冷却水中に流入した反応性ガスは冷却水とともに電子装
置１８から出てガス検出器１７により検出される。反応
性ガスセンサ１７からの信号は制御装置１１に入り、電
子装置１８内の半導体モジユール冷却構造体に貫通孔が
発生した警報を発する。警報と同時に制御装置１１から
の信号により電磁弁１９が作動してヘリウムガスボンベ
２０から電子装置１８の第４図に示した半導体モジユー
ルの密閉ハウジング内に反応性ガスが供給口８から供給
されて、ハウジング内を所定のヘリウムガス圧力で保持
される。
このように冷却水循環系に反応性ガスセンサ１６を設け
ることともに半導体モジユールの密閉ハウジングにガス
供給口を含むガス供給系を備えることにより、密閉ハウ
ジング内を常時、冷却水圧力よりも高い圧力に保持でき
るので、冷却水の漏洩を防止できるとともに、反応性ガ
スによる酸化皮膜の形成によるピンホールの補修ができ
る。
また、上述のようにして反応性ガスセンサ１６によつて
反応性ガスを検出し、警報が発した時点で電子装置１８
の該当するものの動作を停止し、故障を起す前にそのも
のを交換するか、予備の電子装置の切かえて完全に補修
することができる。
実施例４ 第５図は、反応性ガスを冷却水系に直接注入した水冷却
システムの系統図を示す。
半導体モジユール１０は第３図と同様に循環水冷却系に
接続されている。反応性ガスは、冷却水中の反応性ガス
の溶存濃度を配管内に設けられた検知電極２２により検
知し、制御装置１１により適正濃度になるように注入量
が調整されている。注入された反応性ガスは、水冷却構
造体の腐食部に濃縮された形で停滞した金属イオンと反
応し、その腐食孔に難溶性の被膜を形成して補修する作
用を有し、腐食による貫通孔の発生を未然に防止し、水
の漏洩を防止することができる。
更に、腐食によつてベローズにピンホールが生じた場合
にはハウジング内に設けられた反応性ガス検知電極２１
によつて検出し、冷却水の漏れを最小限に押え装置全体
のトラブルとならないうちに交換又は補修を行うように
警報，記録を行うものである。
本実施例においても、冷却水の漏れを防止できるので、
高信頼性を有する装置が得られる。
実施例５ 実施例４と同じく、冷却水中に反応性ガスとしてＯ２又
はＣＯ２ガスを注入した電子計算機を用い、冷却水中に
Ｃａ2＋，Ｆｅ2+及びＺｎ2＋を数ppmのオーダーで硝酸
塩又は硫酸塩で添加した。これらの金属イオンは反応性
ガスとしての酸素又は炭酸ガスと反応し、特に腐食が生
じた部分に停滞して濃縮される形で酸化物又は炭酸塩と
なつて水に難溶性の化合物を形成する結果、腐食の進行
が止まる。このような繰返しが順次起る結果、結果的に
防食が図られ、水の漏洩が防止されることになる。
実施例６ 実施例３と同じ電子計算機を用いるとともに、半導体モ
ジユールの金属ベローズにＺｎ被覆したオーステナイト
鋼(JISSUS304)を使用し、ハウジング内にＯ２又はＣＯ
２ガスを充填した。Ｚｎ被覆は約５μmとし、全体を５
０μmの厚さとしたものである。このＺｎ被覆は冷却水
中に溶解され易く、溶解したＺｎ2＋は腐食が進行して
貫通孔となるとその部分に停滞したＺｎ2+と反応し、酸
化皮膜又は炭酸塩被膜となつてその貫通孔をふさぐこと
になり、水の漏洩が防止される。
また、実施例４と同じく冷却水に反応性ガスを注入した
場合には実施例５と同様の被膜形成による効果が得られ
る。
〔発明の効果〕
本発明によれば、水冷却構造体を備えた半導体モジユー
ルに発生する冷却水による腐食部を迅速に自ら補修し冷
却水漏れを短時間で止めることができるので、半導体モ
ジユール及び電子計算機のトラブルを未然に防止でき信
頼性を高める上で効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の実施例１に記載の半導体モジユールの
断面図、第２図は実施例２に記載の半導体モジユールの
断面図、第３図は第１図の半導体モジユールを用いた電
子計算機の水冷却システムの系統図、第４図は第１図の
半導体モジユールを複数個搭載した半導体モジユールの
断面図、第５図は本発明の実施例４に記載の電子計算機
の水冷却システムの系統図である。 １…半導体素子、２…配線基板、３…はんだ、４…冷却
板、５…キヤツプ、６…ベローズ、７…ハウジング、８
…反応性ガス供給口、９…圧力センサ、１０…半導体モ
ジユール、１１…制御装置、１２…電磁弁、１３…反応
性ガスボンベ、１４…熱交換器、１５…冷却水浄化装
置、１６…冷却水循環ポンプ、１７…冷却水圧力セン
サ、１８…反応性ガス検知電極。

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】半導体素子と、該半導体素子を液体冷媒に
    よつて冷却する冷却構造体と、前記半導体素子及び冷却
    構造体を覆うハウジングを備えた半導体モジユールにお
    いて、前記ハウジング内に前記冷却構造体を構成する金
    属のイオンと反応して前記冷媒に対して難溶性化合物を
    生成し、かつ前記冷却構造体に対して非反応性である反
    応性ガスが充填又は密封されていることを特徴とする半
    導体モジユール。
  2. 【請求項２】前記反応性ガスが主に酸素又は炭酸ガスを
    含むガスからなる請求項１に記載の半導体モジユール。
  3. 【請求項３】前記反応性ガスが水溶性である請求項１に
    記載の半導体モジユール。
  4. 【請求項４】前記反応性ガスは前記冷媒の圧力より高い
    圧力で充填又は密封されている請求項１〜３のいずれか
    に記載の半導体モジユール。
  5. 【請求項５】半導体素子と、該半導体素子を液体冷媒に
    よつて冷却する冷却構造体を備えた半導体モジユールに
    おいて、前記液体冷媒に反応性ガスに接して該冷媒に対
    して難溶性の化合物を形成する金属イオンが注入されて
    いることを特徴とする半導体モジユール。
  6. 【請求項６】前記金属イオンはＣａ，Ｃｏ，Ｆｅ，Ｍ
    ｇ，Ｎｉ，Ｐｂ及びＺｎの少なくとも１種からなるイオ
    ンである請求項５に記載の半導体モジユール。
  7. 【請求項７】半導体素子と、該半導体素子を液体冷媒に
    よつて冷却する冷却構造体を備えた半導体装置におい
    て、前記冷媒に前記冷却構造体を構成する金属のイオン
    と反応して前記冷媒に対して難溶性の化合物を形成し、
    かつ前記冷却構造体に対して非反応性である反応性ガス
    が注入されていることを特徴とする半導体モジユール。
  8. 【請求項８】半導体素子と、該半導体素子を液体冷媒に
    よつて冷却する冷却構造体を備えた半導体モジユールに
    おいて、該半導体モジユールは前記冷却構造体に形成さ
    れる腐食によるピツト又は貫通孔を化学反応又は目詰り
    によつて塞ぐ手段が設けられていることを特徴とする半
    導体モジユール。
  9. 【請求項９】半導体素子と、該半導体素子を液体冷媒に
    よつて冷却する冷却構造体を備えた半導体モジユールに
    おいて、前記液体冷媒中に該冷媒に対して難溶性で、か
    つ該冷媒の移動とともに動き得る微細な固体物質が含ま
    れており、該固体物質によつて前記冷却構造体に形成さ
    れる腐食による貫通孔を塞ぐようにしたことを特徴とす
    る半導体モジユール。
  10. 【請求項１０】半導体素子と、該半導体素子を液体冷媒
    によつて冷却する冷却構造体を備えた半導体モジユール
    において、前記冷却構造体の前記冷媒に接する面に反応
    性ガスに接触して前記冷媒に対して難溶性化合物を形成
    する金属が被覆されていることを特徴とする半導体モジ
    ユール。
  11. 【請求項１１】前記金属がＡ又はＺｎである請求項１
    ０に記載の半導体モジユール。
  12. 【請求項１２】請求項１〜１１項のいずれかに記載の半
    導体モジユールを備えたものであつて、前記冷却構造体
    の外部に漏洩した前記冷媒を検出する手段を備えた半導
    体モジユール実装構造。
  13. 【請求項１３】請求項１〜１２項のいずれかに記載の半
    導体モジユールを備えたものであつて、前記ハウジング
    内から冷媒中に漏洩した前記反応性ガス又は前記冷媒か
    ら前記冷却構造体外に漏洩した前記反応性ガスを検出す
    る手段を設けたことを特徴とする半導体モジユール冷却
    システム。
  14. 【請求項１４】半導体素子と、該半導体素子を液体冷媒
    によつて冷却する冷却構造体と、前記半導体素子及び冷
    却構造体を覆うハウジングを備えた半導体モジユールに
    おいて、前記ハウジング内に充填又は封入された反応性
    ガスの圧力変化又は前記ハウジング内への前記冷媒の漏
    洩の有無を検出して記録する手段を有し、該記録結果に
    基づいて前記半導体モジユールの運転を停止させること
    を特徴とする半導体モジユール保全システム。
  15. 【請求項１５】半導体素子と、該半導体素子を液体冷媒
    によつて冷却する冷却構造体と、前記半導体素子及び冷
    却構造体を覆うハウジングとを有する半導体モジユー
    ル、前記液体冷媒を冷やす他の冷媒との熱交換を行う熱
    交換器、前記液体冷媒を強制循環する循環ポンプ及び前
    記液体冷媒を浄化する浄化装置を備えた電子計算機にお
    いて、前記冷却媒体内又は前記ハウジング内に前記液体
    冷媒に対して難溶性化合物を生成する反応性ガスを供給
    する気体供給手段、前記液体冷媒内又はハウジング内に
    漏洩した前記気体を検出する反応性ガス検出手段又は前
    記ハウジング内の前記ガス圧力を検出する圧力センサを
    有することを特徴とする電子計算機。
  16. 【請求項１６】半導体素子と、該半導体素子を液体冷媒
    によつて冷却する冷却構造体を備えた半導体モジユール
    において、前記液体冷媒に反応性ガスに接して該液体冷
    媒に対して難溶性の化合物を金属イオンが注入され、又
    は前記冷却構造体の前記冷媒に接する面に前記反応性ガ
    スに接して冷媒に対して難溶性化合物を形成する金属が
    被覆されており、かつ前記金属イオン又は前記被覆され
    た金属のイオンと反応して前記冷媒に対して難溶性化合
    物を形成する反応性ガスが前記冷媒中に注入されている
    ことを特徴とする半導体モジユール。
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