JPH07254794A - 冷却構造 - Google Patents

冷却構造

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JPH07254794A
JPH07254794A JP4456494A JP4456494A JPH07254794A JP H07254794 A JPH07254794 A JP H07254794A JP 4456494 A JP4456494 A JP 4456494A JP 4456494 A JP4456494 A JP 4456494A JP H07254794 A JPH07254794 A JP H07254794A
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cooling
semiconductor element
fin
cooling air
fins
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Hiroaki Nobe
浩明 野辺
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 プリント基板にフィンを有する半導体素子を
実装し、冷却風の通風により該半導体素子の冷却を行う
冷却構造に関し、プリント基板に実装されたそれぞれの
半導体素子に対する冷却効率が均一化されるように形成
することを目的とする。 【構成】 プリント基板の実装面に実装された半導体素
子と、該半導体素子に設けられた第1のフィンとを備
え、該実装面に冷却風を通風し、該半導体素子の冷却を
行う冷却構造であって、前記半導体素子の実装された実
装位置が前記冷却風の送風側から遠方になる程、除々に
前記第1のフィンの高さが高くなる如く、該実装位置に
応じて該第1のフィンの高さが異なるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プリント基板にフィン
を有する半導体素子を実装し、冷却風の通風により該半
導体素子の冷却を行う冷却構造に関する。
【0002】近年、LSI 素子などの半導体素子の多数を
プリント基板に実装することによって形成される電子装
置に於いては、半導体素子の高密度実装化、高速化に伴
い、半導体素子の発熱量が増加する傾向にある。
【0003】そこで、電子装置の安定した稼動を得るた
め、強制的に半導体素子を冷却することが行われてい
る。このような半導体素子の冷却は、一般的に、冷却風
の通風による空冷によって行われるように形成さてい
る。
【0004】
【従来の技術】従来は、図6の従来の説明図に示すよう
に形成されていた。図6の(a) は斜視図,(b)はフィンの
斜視図である。
【0005】図6の(a) に示すように、フレーム7 に係
止されたプリント基板1 の実装面1AにはLSI 素子などの
半導体素子2 が実装され、実装された半導体素子の表面
にはフィン10が固着され、フレーム7 の下部にはファン
11を有する下部ファンユニット12が、上部にはファン11
を有する上部ファンユニット13が配設されるように形成
されている。
【0006】また、フレーム7 の所定箇所にエアカバー
8 の取付部8Aが係止され、プリント基板1 の実装面1Aが
エアカバー8 によって矢印A のように覆われるように形
成されている。
【0007】一方、フィン10は、図6の(b) に示すよう
に、櫛状の放熱面10A と、フラットな取付面10B とを銅
などの良熱伝導材に形成することによって構成され、取
付面10B が半導体素子2 の表面に接着剤などによって固
着され、半導体素子2 のピン2Aがプリント基板1 の所定
のパッドに固着されることにより、プリント基板1 の実
装面1Aにフィン10が突出するように半導体素子2 の実装
が行われる。
【0008】そこで、下部ファンユニット12のファン11
の駆動により、外部からの冷却風4が矢印F1のようにプ
リント基板1 の実装面1Aに取り込まれ、上部ファンユニ
ット13のファン11の駆動により、矢印F2に示すように排
気4Aが行われる。
【0009】したがって、冷却風4 がフィン10の放熱面
10B を通過することにより、放熱面10B からの熱移送が
行われ、半導体素子2 の発熱がフィン10を介して冷却さ
れることになる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような下
部ファンユニット12のファン11の駆動により、外部から
の冷却風4 を取込み、上部ファンユニット13のファン11
の駆動により、排気を行うことでは、図6の(a) に示す
ように、冷却風4 はP1の箇所に実装された半導体素子2
のフィン10を通過した後、次は、P2の箇所に実装された
半導体素子2 のフィン10を通過するように、P1〜P5に実
装された半導体素子2 のフィン10を順次通過することに
なり、冷却風4 の温度は、フィン10からの熱を吸収する
ことによって除々に温度が上昇されることになる。
【0011】したがって、P1の箇所を通過する時の冷却
風11の温度よりもP2の箇所を通過する時の冷却風11の温
度は高くなり、P2の箇所を通過する時の冷却風11の温度
よりも更に、P3の箇所を通過する時の冷却風11の温度は
高くなるように除々に高温化され、P1〜P5に実装された
半導体素子2 の冷却効率は、最下段のP1の箇所から最上
段のP5になる程低下し、冷却効率に差が生じ、均一な冷
却が行えない問題を有していた。
【0012】そこで、本発明では、プリント基板に実装
されたそれぞれの半導体素子に対する冷却効率が均一化
されるように形成することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】図1は、本第1の発明の
原理説明図で、図2は、本第2の発明の原理説明図であ
る。
【0014】図1に示すように、プリント基板1 の実装
面1Aに実装された半導体素子2 と、該半導体素子2 に設
けられた第1のフィン3 とを備え、該実装面1Aに冷却風
4 を通風し、該半導体素子2 の冷却を行う冷却構造であ
って、前記半導体素子2 の実装された実装位置が前記冷
却風4 の送風側から遠方になる程、前記第1のフィン3
の高さH1〜Hnが除々に高くなる如く、該実装位置に応じ
て該第1のフィン3 の高さH1〜Hnが異なるように、また
は、図2に示すように、プリント基板1 の実装面1Aに実
装された半導体素子2 と、該半導体素子2 に設けられた
第2のフィン6とを備え、該実装面1Aに冷却風4 を通風
し、該半導体素子2 の冷却を行う冷却構造であって、所
定の高さH を有する前記第2のフィン6 の先端に密着さ
れる補助フィン5 を設けると共に、前記半導体素子2 の
実装された実装位置が前記冷却風4 の送風側から遠方に
なる程、該補助フィン5 の高さh1〜hnが除々に高くなる
如く、該実装位置に応じて該補助フィン5 の高さh1〜hn
が異なるように構成する。
【0015】このように構成することによって前述の課
題は解決される。
【0016】
【作用】即ち、第1の発明は、半導体素子2 に設けられ
る第1のフィン3 は、半導体素子2 の実装される実装位
置に応じて高さがH1〜Hnのように異なるようにし、しか
も、冷却風4 の送風側から遠くなる程、除々に高さが高
くなるように配列し、冷却風4 の送風側から遠くなる
程、冷却効率が高なるようにしたものである。
【0017】したがって、冷却風4 の温度が送風側から
遠くなる程、上昇しても、第1のフィン3 自身の冷却効
率を高くすることによって送風側に実装された半導体素
子2と、遠方に実装された半導体素子2 の実質的冷却効
率が同じになり、実装位置による冷却の「バラツキ」が
防げ、均一な冷却を行うことができる。
【0018】また、第2の発明は、半導体素子2 に設け
られる所定の高さH の第2のフィン6 の先端に補助フィ
ン5 を密着させると共に、補助フィン5 の高さは、半導
体素子2 の実装される実装位置に応じてh1〜hnのように
異なるようにし、しかも、冷却風4 の送風側から遠くな
る程、除々に高さがh1〜hnのように高くなるように配列
し、冷却風4 の送風側から遠くなる程、冷却効率が高な
るようにしたものである。
【0019】したがって、冷却風4 の温度が送風側から
遠くなる程、上昇しても、補助フィン3 の冷却効率を高
くすることによって送風側に実装された半導体素子2
と、遠方に実装された半導体素子2 の実質的冷却効率が
同じになり、前述と同様に、実装位置による冷却の「バ
ラツキ」が防げ、均一な冷却を行うことができる。
【0020】
【実施例】以下本発明を図3〜図5を参考に詳細に説明
する。図3は本第1の発明による一実施例の説明図で、
(a) は斜視図,(b1)(b2) は第1のフィンの斜視図, 図4
は本第2の発明による一実施例の説明図で、(a) は斜視
図,(b)は第2のフィンの斜視図, 図5は本発明の補助フ
ィンの取付け説明図で、(a) は斜視図,(b)は支持棒の斜
視図である。全図を通じて、同一符号は同一対象物を示
す。
【0021】本発明は、図3の(a) に示すように、プリ
ント基板1 の実装面1Aに実装されるLSI 素子などの半導
体素子2 には高さの異なる第1のフィン3 が設けられる
ようにしたものである。
【0022】そこで、フレーム7 にはプリント基板1 の
実装面1Aを覆うようにエアカバー8を係止し、フレーム7
の下側に配設される下部ファンユニット12のファン11
の駆動により矢印F1に示す冷却風4 の取込み行い、フレ
ーム7 の上側に配設される上部ファンユニット13のファ
ン11の駆動により矢印F2に示す冷却風4 の排気を行うこ
とによって半導体素子2 の冷却を行う。
【0023】また、第1のフィン3 は、図3の(b1)(b2)
に示すように、良熱伝導材の銅などの部材に凹凸の放熱
面3Aと、半導体素子2 の表面に接着剤などによって固着
されるフラットな取付面3Bとを有するように形成され、
半導体素子2 のピン2Aがプリント基板1 の所定箇所にボ
ンディングすることによってプリント基板1 の実装面1A
に第1のフィン3 が突出するように実装される。
【0024】この場合、第1のフィン3 の高さは半導体
素子2 が実装されるP1箇所ではH1に示す高さに形成さ
れ、半導体素子2 が実装されるP2箇所ではH1に示す高さ
より高いH2に形成し、最下段のP1箇所から最上段のP5ま
での間に於いて高さがH1〜H5のように除々に高くなるよ
うに配列する。
【0025】このように構成すると、冷却風4 が最下段
のP1の箇所に実装さた半導体素子2の第1のフィン3 を
通過することで冷却風4 の温度が上昇し、次のP2の箇所
に実装された半導体素子2 の第1のフィン3 を通過する
時、P2の箇所の第1のフィン3 の高さH2は、P1の箇所の
第1のフィン3 の高さH1より高く形成されているため、
放熱面3Aの増加によりP1の箇所よりも冷却効率が高くな
り、冷却風4 の温度が上昇しもP1の箇所と、P2の箇所と
は同一の冷却が行えることになる。
【0026】したがって、冷却風4 は最下段より最上段
になる程、冷却風4 の自身の温度は上昇するが、一方、
半導体素子2 に設けられる第1のフィン3 は最下段より
最上段になる程、第1のフィン3 の高さH1〜Hnのように
高くすることによって、その冷却効率は高くなるように
形成すること行え、最下段から最上段に於ける実質的冷
却は均一にすることができる。
【0027】また、図4の(a) に示す場合は、プリント
基板1 の実装面1Aに実装されるLSI素子などの半導体素
子2 には高さH の第2のフィン6 が設けられ、第2のフ
ィン6 の先端部には、支持棒9 によってエアカバー8 に
保持されることで密接される補助フィン5 が設けられる
ように形成したものである。
【0028】そこで、フレーム7 にはプリント基板1 の
実装面1Aを覆うようにエアカバー8を係止し、フレーム7
の下側に配設される下部ファンユニット12のファン11
の駆動により矢印F1に示す冷却風4 の取込み行い、フレ
ーム7 の上側に配設される上部ファンユニット13のファ
ン11の駆動により矢印F2に示す冷却風4 の排気を行うこ
とによって半導体素子2 の冷却を行う。
【0029】第2のフィン6 は、図4の(b) に示すよう
に、良熱伝導材の銅などの高さH の部材に貫通穴を形成
することによって設けられる放熱面6Aと、一面には半導
体素子2 の表面に接着剤などによって固着されるフラッ
トな取付面6Cと、他面には補助フィン5 に密接されるフ
ラットな接触面6Bとを有するように形成され、半導体素
子2 のピン2Aがプリント基板1 の所定箇所にボンディン
グすることによってプリント基板1 の実装面1Aに第2の
フィン6 が突出するように実装される。
【0030】また、補助フィン5 は、図5の(a) に示す
ように、良熱伝導材の銅などの高さh1〜hnの部材に貫通
穴を形成することによって設けられる放熱面5Aと、一面
には第2のフィン6 の接触面6Bに接触するフラットな接
触面5Bと、他面には支持棒9に係止されるフラットな取
付面5Cとを有するように形成され、エアカバー8 の内壁
8Bにネジ14によって係止される支持棒9 によって保持さ
れ、プリント基板1 に実装された半導体素子2 のそれぞ
れのフィン6 の接触面6Bに対応するように形成されてい
る。
【0031】この場合の支持棒9 は、図5の(b) に示す
ように、管部材9Aと、管部材9Aの中空部9Fに先端が挿入
されるシャフト9Bと、中空部9Fに内設される圧縮バネ9C
とによって形成され、シャフト9Bに固着されたストッパ
9Dが管部材9Aに形成されたガイド穴9Hに案内され、か
つ、圧縮バネ9Cを圧縮することでシャフト9Bが矢印B の
ように中空部9Fに挿脱されるように形成され、管部材9A
に設けられたネジ部9Eが補助フィン5 の取付面5Cに螺着
され、シャフト9Bに設けられたネジ穴9Gがネジ14によっ
て螺着され、エアカバー8 の内壁8Bに突出するように係
止される。
【0032】そこで、一つの補助フィン5 を4 本の支持
棒9 によって支持し、エアカバー8の取付部8Aをフレー
ム7 に係止するよう矢印A のようにエアカバー8 をプリ
ント基板1 の実装面1Aを覆うように係止すると、補助フ
ィン5 の接触面5Bが圧縮バネ9Cのバネ圧によって第2の
フィン6 の接触面6Bに密接される。
【0033】そこで、フレーム7 にはプリント基板1 の
実装面1Aを覆うようにエアカバー8を係止し、フレーム7
の下側に配設される下部ファンユニット12のファン11
の駆動により矢印F1に示す冷却風4 の取込み行い、フレ
ーム7 の上側に配設される上部ファンユニット13のファ
ン11の駆動により矢印F2に示す冷却風4 の排気を行うこ
とによって半導体素子2 の冷却が行われる。
【0034】この場合、第2のフィン6 の接触面6Bに密
接される補助フィン5 の高さは半導体素子2 が実装され
るP1箇所ではh1に示す高さに形成され、半導体素子2 が
実装されるP2箇所ではh1に示す高さより高いh2に形成
し、最下段のP1箇所から最上段のP5までの間に於いて高
さがh1〜h5のように除々に高くなるように配列する。
【0035】このように構成すると、冷却風4 が最下段
のP1の箇所に実装さた半導体素子2の第2のフィン6
と、補助フィン5 とを通過することで冷却風4 の温度が
上昇し、次のP2の箇所に実装された半導体素子2 の第2
のフィン6 と、補助フィン5 とを通過する時、P2の箇所
の補助フィン5 の高さh2は、P1の箇所の補助フィン5 の
高さh1より高く形成されているため、放熱面5Aの増加に
よりP1の箇所よりも冷却効率が高くなり、冷却風4 の温
度が上昇してもP1の箇所と、P2の箇所とは同一の冷却が
行えることになる。
【0036】したがって、冷却風4 は最下段より最上段
になる程、冷却風4 の自身の温度は上昇するが、一方、
第2のフィン6 に密接される補助フィン5 は最下段より
最上段になる程、高さがh1〜hnのように高くすることに
よって、その冷却効率は高くなるように形成すること行
え、前述と同様に、最下段から最上段に於ける実質的冷
却は均一にすることができる。
【0037】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では冷却風
の送風側から遠くなる程、第1のフィンの高さを高くす
るか、または、第2のフィンに密接される補助フィンの
高さを除々に高くなるように形成し、冷却風の送風され
る近傍と、遠方とで冷却能力に差が生じることがないよ
うにすることができる。
【0038】したがって、従来のような実装位置によっ
て半導体素子に対する冷却の「バラツキ」が生じること
を防ぎ、均一な冷却が行え、実用的効果は大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本第1の発明の原理説明図
【図2】 本第2の発明の原理説明図
【図3】 本第1の発明による一実施例の説明図
【図4】 本第2の発明による一実施例の説明図
【図5】 本発明の補助フィンの取付け説明図
【図6】 従来の説明図
【符号の説明】
1 プリント基板 2 半導体素子 3 第1のフィン 4 冷却風 5 補助フィン 6 第2のフィン

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プリント基板(1) の実装面(1A)に実装さ
    れた半導体素子(2)と、該半導体素子(2) に設けられた
    第1のフィン(3) とを備え、該実装面(1A)に冷却風(4)
    を通風し、該半導体素子(2) の冷却を行う冷却構造であ
    って、 前記半導体素子(2) の実装された実装位置が前記冷却風
    (4) の送風側から遠方になる程、前記第1のフィン(3)
    の高さ(H1 〜Hn) が除々に高くなる如く、該実装位置に
    応じて該第1のフィン(3) の高さ(H1 〜Hn) が異なるよ
    うに形成することを特徴とする冷却構造。
  2. 【請求項2】 プリント基板(1) の実装面(1A)に実装さ
    れた半導体素子(2)と、該半導体素子(2) に設けられた
    第2のフィン(6) とを備え、該実装面(1A)に冷却風(4)
    を通風し、該半導体素子(2) の冷却を行う冷却構造であ
    って、 所定の高さ(H) を有する前記第2のフィン(6) の先端に
    密着される補助フィン(5) を設けると共に、前記半導体
    素子(2) の実装された実装位置が前記冷却風(4) の送風
    側から遠方になる程、該補助フィン(5) の高さ(h1 〜h
    n) が除々に高くなる如く、該実装位置に応じて該補助
    フィン(5) の高さ(h1 〜hn) が異なるように形成するこ
    とを特徴とする冷却構造。
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