JPH07321267A - Cooling structure for semiconductor device - Google Patents
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- JPH07321267A JPH07321267A JP6116147A JP11614794A JPH07321267A JP H07321267 A JPH07321267 A JP H07321267A JP 6116147 A JP6116147 A JP 6116147A JP 11614794 A JP11614794 A JP 11614794A JP H07321267 A JPH07321267 A JP H07321267A
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、電子回路の冷却構造に
関し、特に情報処理装置などの電子機器を構成する集積
回路素子などの電子回路素子の近傍に水などの液体冷媒
を循環させ、電子回路素子で発生した熱を液体冷媒に伝
えて冷却する電子回路の冷却構造に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cooling structure for an electronic circuit, and more particularly, a liquid coolant such as water is circulated in the vicinity of an electronic circuit element such as an integrated circuit element which constitutes an electronic device such as an information processing apparatus to produce an electronic circuit. The present invention relates to a cooling structure for an electronic circuit that transfers heat generated in a circuit element to a liquid refrigerant to cool it.
【０００２】[0002]
【従来の技術】電子回路の従来の冷却構造の一例が、１
９８２年１月に発行された刊行物アイ・ビー・エム・ジ
ャーナル・オブ・リサーチ・アンド・ディベロプメント
第２６巻第１号（ＩＢＭ Ｊournal of Ｒesearch
andＤevelopment，Ｖｏｌ２６，Ｎｏ．１）の第５５頁
−第６６頁に示されている。この刊行物の該頁には、
Ｓ．ＯktayおよびＨ．Ｃ．Ｋammerer により「ア・コン
ダクション−クールド・モジュール・フォー・ハイ−パ
フォーマンス・エルエスアイ・デバイシーズ（ＡＣondu
ction −Ｃooled Ｍodule for Ｈigh −Ｐeformanc Ｌ
ＳＩ Ｄevices）と題する論文が掲載されている。この
論文第５５頁には「これらユニークな冷却およびカプセ
ルに入れる概念は各チップに接触し、個別にバネで荷重
をかけた「ピストンの使用による。これらはインタフェ
ースの隙間につめられたヘリウムガスで熱的に改良さ
れ、取り外し可能な金属のＣ−リングでこのモジュール
に密閉されている。その結果として生れたパッケージ
は、回路の高集積化および高性能化を達成する」と記載
される。また、第５７頁には「熱伝導モジュール（ＴＣ
Ｍ）の温度特性，のタイトルで「ＴＣＭはチップとモジ
ュールレベルで使われた冷却伝導の効果と、システムレ
ベルでの強制流冷の効果とを組合せたものである。それ
は、電子部品が液体と直接接触しないように液体を内包
したモジュールとは異なる。ＴＣＭ内の部品は、接触面
間に形成された隙間にある熱伝導媒体として機能するヘ
リウムガスにつけられている。ヘリウムは空気の熱伝導
率の約６倍の熱伝導率を有するため、ヘリウムが使われ
ている。ＴＣＭ，アルミニウムのピストンおよびバネ，
およびピストンを収納するキャビティが図１（ｂ）に示
されている。ＴＣＭの熱特性を分析することにおける便
宜のため、チップから冷却板までの熱のパスの熱抵抗
は、種々のセグメントに分割される。」と記載され、さ
らに、「とはいえ、チップとピストンとの間の傾斜の熱
抵抗に対する貢献は意味のあるものと認められる。この
傾斜は基板にチップがはんだづけされるときチップの斜
面からもたらされると同様に、ピストンの後ろのバネに
よりおされているようにそのキャビティ内のピストン自
身の斜面からもたらされる。モジュール上の全ての与え
られたチップに関する最大の傾斜は基板表面に関し、
０．０７６ｍｍに制限されている。チップの面積より大
きな平面を有するピストンは、チップの端に当たること
が期待される証拠である。ピストンとチップとの間の隙
間を少なくし、その結果の熱抵抗を少なくするため、Ｔ
ＣＭにおけるピストンの端は球状の「クラウン」形に押
しつけられている。そのクラウンは、チップとピストン
との間を効果的により小さい隙間とするように、チップ
の中心方向にそして端からはなれるように回転するよう
にピストンを押しつける。その上、ピストンがチップを
より中心に接触させることによりチップ内の温度の傾き
は最低となる。」と記載されている。2. Description of the Related Art One example of a conventional cooling structure for an electronic circuit is
Publication BM Journal of Research and Development Vol. 26, No. 1, Issued in January 982 (IBM Journal of Research)
and Develoment, Vol 26, No. 1) page 55-page 66. On that page of this publication,
S. Oktay and H.A. C. By Kammerer, “A Conduction-Cooled Module for High-Performance LSI Devices (ACondu
ction-Cooled Module for High-Peformanc L
A paper entitled SI Devices) has been published. In this paper, page 55, "These unique cooling and encapsulation concepts are in contact with each tip and individually spring-loaded" by the use of pistons. These are the helium gas plugged in the interstices of the interface. It is thermally improved and sealed to this module with a removable metal C-ring. The resulting package achieves high integration and high performance of the circuit. " Also, on page 57, "Thermal Conduction Module (TC
"TCM is a combination of the effect of cooling conduction used at the chip and module level and the effect of forced flow cooling at the system level. Unlike a module that contains a liquid to prevent direct contact, the components in the TCM are immersed in helium gas, which acts as a heat transfer medium in the gap created between the contact surfaces, which is the thermal conductivity of air. Helium is used because it has a thermal conductivity about 6 times that of TCM, aluminum pistons and springs,
A cavity for accommodating the piston is shown in FIG. 1 (b). For convenience in analyzing the thermal properties of the TCM, the thermal resistance of the heat path from the chip to the cooling plate is divided into various segments. It is recognized that the contribution of the tilt between the tip and the piston to the thermal resistance is significant, though this tilt comes from the bevel of the tip when it is soldered to the board. Similarly, the maximum tilt for any given chip on the module is with respect to the substrate surface, as it is caused by the bevel of the piston itself in its cavity, as is struck by the spring behind the piston.
Limited to 0.076 mm. A piston with a plane larger than the area of the tip is expected evidence to hit the edge of the tip. In order to reduce the clearance between the piston and the tip and the resulting thermal resistance, T
The end of the piston in CM is pressed into a spherical "crown" shape. The crown urges the piston to rotate in a direction toward and away from the tip, effectively creating a smaller clearance between the tip and piston. In addition, the more centered contact of the piston with the tip minimizes the temperature gradient within the tip. It is described as ".
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】このような従来の冷却
構造では、バネにより付勢されたピストンを集積回路に
当接させて冷却している場合、集積回路に常時力が加わ
った状態となり、集積回路と配線基板との接続部分の信
頼性に悪影響を及ぼす恐れがあるという問題がある。ま
た、集積回路を配線基板に取り付けたときに生じる高さ
や傾きのばらつきに追従させるために、ピストンの集積
回路との接触面を球面とし、ハットとピストンとの間に
隙間を設けているが、これにより有効伝熱面積が減少
し、冷却能力の低下をもたらすという問題がある。さら
に、冷却板内の冷媒の流路は強制対流による熱伝達を目
的として形成されており、得られる熱伝達係数は０．１
〜０．５Ｗ／ｃｍ2 ℃程度であって、集積回路の高集積
化が進むにつれて消費電力が増大すると、冷却能力が不
足するという問題がある。一方、ノズルから噴出された
液体冷媒によりチップの冷却を行っている場合、薄肉の
ベローズを用いているため、腐食が発生してベローズに
穴があき、ノズルから噴出された液体冷媒が漏出する可
能性があるという問題がある。In such a conventional cooling structure, when the piston urged by the spring is brought into contact with the integrated circuit for cooling, a force is constantly applied to the integrated circuit, There is a problem that the reliability of the connection portion between the integrated circuit and the wiring board may be adversely affected. Further, in order to follow variations in height and inclination that occur when the integrated circuit is attached to the wiring board, the contact surface of the piston with the integrated circuit is a spherical surface, and a gap is provided between the hat and the piston. As a result, there is a problem that the effective heat transfer area is reduced and the cooling capacity is lowered. Furthermore, the flow path of the refrigerant in the cooling plate is formed for the purpose of heat transfer by forced convection, and the obtained heat transfer coefficient is 0.1.
There is a problem that the cooling capacity becomes insufficient when the power consumption is about 0.5 W / cm 2 ° C and the power consumption increases as the degree of integration of the integrated circuit increases. On the other hand, when the chips are cooled by the liquid refrigerant ejected from the nozzle, a thin bellows is used, so corrosion occurs and holes are formed in the bellows, and the liquid refrigerant ejected from the nozzle may leak. There is a problem that there is a property.
【０００４】本発明の目的は、集積回路と配線基板との
接続部分の信頼性を向上させるようにした電子回路の冷
却構造を提供することにある。It is an object of the present invention to provide a cooling structure for an electronic circuit which improves the reliability of the connection between the integrated circuit and the wiring board.
【０００５】本発明の他の目的は、電子回路の集積度を
高めてもその冷却能力を低下させないようにした電子回
路の冷却構造を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a cooling structure for an electronic circuit in which the cooling capacity of the electronic circuit is not lowered even if the integration degree of the electronic circuit is increased.
【０００６】本発明の他の目的は、液体冷媒の漏出を防
止するようにした電子回路の冷却構造を提供することに
ある。Another object of the present invention is to provide a cooling structure for an electronic circuit which prevents leakage of liquid refrigerant.
【０００７】本発明の他の目的は、熱伝達係数の大きい
部分を広くし、熱抵抗を小さくすることにより冷却効率
を向上させるようにした電子回路の冷却構造を提供する
ことにある。Another object of the present invention is to provide a cooling structure for an electronic circuit in which the portion having a large heat transfer coefficient is widened and the thermal resistance is reduced to improve the cooling efficiency.
【０００８】本発明の他の目的は、部品の取り外しを容
易にした電子回路の冷却構造を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a cooling structure for an electronic circuit in which parts can be easily removed.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明の第１の集積回路
の冷却構造は、配線基板と、この配線基板上に形成され
た複数の集積回路と、これら集積回路に伝熱体を介して
固着され、これら集積回路を冷却するための冷媒を循環
させる空間を有する複数の冷却器とを備え、これら冷却
器の少なくとも１つが冷媒循環空間の底面に向って冷媒
を噴射するノズルと、このノズルから噴射された冷媒を
排出する冷媒出口とを含む。According to a first integrated circuit cooling structure of the present invention, a wiring board, a plurality of integrated circuits formed on the wiring board, and a heat transfer member to these integrated circuits are provided. A plurality of coolers that are fixed and have a space for circulating a coolant for cooling these integrated circuits; at least one of these coolers injects the coolant toward the bottom surface of the coolant circulation space; and this nozzle And a refrigerant outlet for discharging the refrigerant injected from.
【００１０】本発明の第２の集積回路の冷却構造は、第
１の集積回路の冷却構造における前記冷却器が冷媒循環
空間のうち底面に近い部分を前記ノズル対応の区画に分
割するため、該底面に仕切を設けたことを特徴とする。In the second integrated circuit cooling structure of the present invention, the cooler in the first integrated circuit cooling structure divides a portion of the refrigerant circulation space near the bottom surface into the sections corresponding to the nozzles. It is characterized by having a partition on the bottom.
【００１１】本発明の第３の集積回路の冷却構造は、第
１の集積回路の冷却構造における冷媒循環空間の底面の
前記ノズルに対向する位置に山形の突起を設けたことを
特徴とする。A third integrated circuit cooling structure of the present invention is characterized in that a mountain-shaped projection is provided at a position facing the nozzle on the bottom surface of the refrigerant circulating space in the first integrated circuit cooling structure.
【００１２】本発明の第４の集積回路の冷却構造は、第
１の集積回路の冷却構造における冷却器が冷媒循環空間
の底面の前記ノズル対向位置に曲面の凹部を設けたこと
を特徴とする。A fourth integrated circuit cooling structure of the present invention is characterized in that the cooler in the first integrated circuit cooling structure is provided with a curved concave portion at a position facing the nozzle on the bottom surface of the refrigerant circulation space. .
【００１３】本発明の第５の集積回路の冷却構造は、第
４の集積回路の冷却構造における前記冷却器の凹部が半
球状になっていることを特徴とする。A fifth integrated circuit cooling structure of the present invention is characterized in that the recess of the cooler in the fourth integrated circuit cooling structure is hemispherical.
【００１４】[0014]
【実施例】次に本発明の一実施例について図面を参照し
て詳細に説明する。An embodiment of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.
【００１５】図１を参照すると、本発明の第１の実施例
は、配線基板２、この配線基板２上に形成された複数の
集積回路１ａ，１ｂおよび１ｃ、これら集積回路１ａ，
１ｂおよび１ｃを冷却するための液体冷媒が循環する空
間を有する複数の冷却器３ａ，３ｂおよび３ｃおよびそ
れぞれ対応する集積回路１ａ，１ｂおよび１ｃと冷却器
３ａ，３ｂおよび３ｃとを固着し、集積回路１ａ，１ｂ
および１ｃで発生した熱を冷却器３ａ，３ｂおよび３ｃ
の底面に伝達する複数の伝熱体９ａ，９ｂおよび９ｃを
有する。集積回路１ａ，１ｂおよび１ｃには伝熱体９
ａ，９ｂおよび９ｃを介して冷却器３ａ，３ｂおよび３
ｃが対向するように固着されている。各冷却器は、冷却
器の底面に冷媒を噴射する複数のノズル８ａ，８ｂおよ
び８ｃおよびこれらノズルから底面に噴射された液体冷
媒を排出する複数の冷媒出口７ａ，７ｂおよび７ｃを備
えている。Referring to FIG. 1, a first embodiment of the present invention is a wiring board 2, a plurality of integrated circuits 1a, 1b and 1c formed on the wiring board 2, and these integrated circuits 1a, 1a, 1b.
A plurality of coolers 3a, 3b and 3c having a space in which a liquid coolant for cooling 1b and 1c circulates, and corresponding integrated circuits 1a, 1b and 1c and coolers 3a, 3b and 3c are fixed and integrated. Circuits 1a, 1b
And the heat generated in 1c is transferred to the coolers 3a, 3b and 3c.
Has a plurality of heat transfer bodies 9a, 9b and 9c which are transmitted to the bottom surface of the. A heat transfer member 9 is provided in the integrated circuits 1a, 1b and 1c.
a, 9b and 9c through coolers 3a, 3b and 3
They are fixed so that c are opposed to each other. Each cooler includes a plurality of nozzles 8a, 8b and 8c for injecting a refrigerant to the bottom surface of the cooler and a plurality of refrigerant outlets 7a, 7b and 7c for discharging the liquid refrigerant injected from these nozzles to the bottom surface.
【００１６】図１および図２を参照すると、冷却器３
ａ，３ｂおよび３ｃは銅などの良熱伝導体を材料として
構成され、円筒形の本体４ａ，４ｂおよび４ｃに伝熱板
５ａ，５ｂおよび５ｃが鑞付け等の方法で固着されて構
成されている。また、冷却器３ａ，３ｂおよび３ｃの本
体４ａ，４ｂおよび４ｃ上部には冷媒入口６ａ，６ｂお
よび６ｃと冷媒出口７ａ，７ｂおよび７ｃとがそれぞれ
設けられ、冷媒入口６ａ，６ｂおよび６ｃには伝熱板５
ａ，５ｂおよび５ｃに対して直交する方向に、かつ伝熱
板５ａ，５ｂおよび５ｃから一定の間隔を保って本体４
ａ，４ｂおよび４ｃ内部に設けられたノズル８ａ，８ｂ
および８ｃがそれぞれ接続されている。集積回路１ａ，
１ｂおよび１ｃと冷却器３ａ，３ｂおよび３ｃとの間の
伝熱体９ａ，９ｂおよび９ｃには半田などの低融点金属
を用いたものと、エポキシ樹脂あるいはシリコーン樹脂
などに金属あるいはセラミックなどの熱伝導性の充填材
を混合してなる接着剤を用いたものとがある。Referring to FIGS. 1 and 2, the cooler 3
a, 3b and 3c are made of a good heat conductor such as copper, and heat transfer plates 5a, 5b and 5c are fixed to the cylindrical bodies 4a, 4b and 4c by a method such as brazing. There is. Refrigerant inlets 6a, 6b and 6c and refrigerant outlets 7a, 7b and 7c are provided above the main bodies 4a, 4b and 4c of the coolers 3a, 3b and 3c, respectively, and the refrigerant inlets 6a, 6b and 6c are respectively connected to the refrigerant inlets 6a, 6b and 6c. Hot plate 5
a, 5b and 5c in a direction orthogonal to the heat transfer plates 5a, 5b and 5c at a constant distance from the body 4
Nozzles 8a, 8b provided inside a, 4b and 4c
And 8c are respectively connected. Integrated circuit 1a,
The heat conductors 9a, 9b and 9c between the coolers 1a and 1c and the coolers 3a, 3b and 3c are made of a low melting point metal such as solder, and the epoxy resin or the silicone resin are made of metal or ceramic heat. Some use an adhesive formed by mixing a conductive filler.
【００１７】冷却器３ａの冷媒入口６ａにはホース１０
ａを介して隣接する冷却器（図示せず）の冷媒出口が接
続されており、冷却器３ａの冷媒出口７ａにはホース１
０ｂを介して隣接する冷却器３ｂの冷媒入口６ｂが接続
されている。また、冷却器３ｂの冷媒出口７ｂにはホー
ス１０ｃを介して隣接する冷却器３ｃの冷媒入口６ｃが
接続され、冷却器３ｃの冷媒出口７ｃにはホース１０ｄ
を介して隣接する冷却器（図示せず）の冷媒入口が接続
されている。すなわち、それぞれ隣接する冷却器３ａ，
３ｂおよび３ｃの間にはホース１０ａ，１０ｂおよび１
０ｃを介して冷媒流路が形成されている。冷媒入口６
ａ，６ｂおよび６ｃからそれぞれ冷却器３ａ，３ｂおよ
び３ｃに入った液体冷媒は、ノズル８ａ，８ｂおよび８
ｃを通って伝熱板５ａ，５ｂおよび５ｃに対して垂直に
噴射され、伝熱板５ａ，５ｂおよび５ｃに衝突してから
本体４ａ，４ｂおよび４ｃ内に蓄積される。その後に、
液体冷媒は冷媒出口７ａ，７ｂおよび７ｃ冷却器３ａ，
３ｂおよび３ｃを出て隣接する冷却器３ｂ，３ｃおよび
図示せぬ冷却器に送り出される。集積回路１ａ，１ｂお
よび１ｃにおいてそれぞれ発生した熱は、伝熱体９ａ，
９ｂおよび９ｃを介して伝熱板５ａ，５ｂおよび５ｃに
それぞれ伝達される。このとき、伝熱板５ａ，５ｂおよ
び５ｃはノズル８ａ，８ｂおよび８ｃから噴射された液
体冷媒により冷却されているので、集積回路１ａ，１ｂ
および１ｃで発生した熱は本体４ａ，４ｂおよび４ｃ内
の液体冷媒中に放熱される。液体冷媒には熱伝達特性の
優れた水が適している。冷却器３ａ，３ｂおよび３ｃは
それ自身可とう性を要求されないため肉厚を（例えば
０．５ｍｍ以上）と十分に大きくとることができる。こ
のため水によって腐食され穴があくことはない。A hose 10 is provided at the refrigerant inlet 6a of the cooler 3a.
The refrigerant outlet of an adjacent cooler (not shown) is connected via a, and the hose 1 is connected to the refrigerant outlet 7a of the cooler 3a.
The refrigerant inlet 6b of the adjacent cooler 3b is connected via 0b. The refrigerant outlet 7b of the cooler 3b is connected to the refrigerant inlet 6c of the adjacent cooler 3c via the hose 10c, and the hose 10d is connected to the refrigerant outlet 7c of the cooler 3c.
The refrigerant inlets of the adjacent coolers (not shown) are connected via. That is, the adjacent coolers 3a,
Hoses 10a, 10b and 1 are provided between 3b and 3c.
A coolant channel is formed via 0c. Refrigerant inlet 6
The liquid refrigerant that has entered the coolers 3a, 3b and 3c from a, 6b and 6c, respectively, is the nozzles 8a, 8b and 8c.
It is sprayed perpendicularly to the heat transfer plates 5a, 5b and 5c through c and collides with the heat transfer plates 5a, 5b and 5c before being accumulated in the main bodies 4a, 4b and 4c. After that,
The liquid refrigerant is the refrigerant outlets 7a, 7b and 7c cooler 3a,
3b and 3c are discharged and sent to the adjacent coolers 3b and 3c and a cooler (not shown). The heat generated in each of the integrated circuits 1a, 1b and 1c is transferred to the heat transfer body 9a,
It is transferred to the heat transfer plates 5a, 5b and 5c via 9b and 9c, respectively. At this time, since the heat transfer plates 5a, 5b and 5c are cooled by the liquid refrigerant jetted from the nozzles 8a, 8b and 8c, the integrated circuits 1a and 1b.
And the heat generated in 1c is radiated into the liquid refrigerant in the main bodies 4a, 4b and 4c. Water, which has excellent heat transfer characteristics, is suitable for the liquid refrigerant. Since the coolers 3a, 3b and 3c are not required to have flexibility themselves, they can have a sufficiently large wall thickness (for example, 0.5 mm or more). Therefore, it is not corroded by water and does not have a hole.
【００１８】冷媒の衝突噴流による熱伝達においては、
噴射される冷媒が衝突する中心部分において最も熱伝達
係数が大きくなり、周辺部へ冷媒が広がるにつれ熱伝達
係数は小さくなっていく。本発明においては冷媒を噴射
するノズル８ａ，８ｂおよび８ｃを冷却器３ａ，３ｂお
よび３ｃに対して複数設けることにより熱伝達係数の大
きい部分の範囲を広くし、熱抵抗を小さくしている。こ
の結果、冷却効率を向上させることができるという効果
がある。In the heat transfer by the impinging jet of the refrigerant,
The heat transfer coefficient becomes the largest in the central portion where the injected refrigerant collides, and becomes smaller as the refrigerant spreads to the peripheral portion. In the present invention, a plurality of nozzles 8a, 8b and 8c for injecting the refrigerant are provided for the coolers 3a, 3b and 3c to widen the range of the portion having a large heat transfer coefficient and reduce the thermal resistance. As a result, there is an effect that the cooling efficiency can be improved.
【００１９】一方、故障などによって集積回路１ａ，１
ｂおよび１ｃを交換する必要が生じた場合、伝熱体９
ａ，９ｂおよび９ｃに低融点金属を使用しているのであ
れば全体を加熱することにより伝熱体９ａ，９ｂおよび
９ｃを溶融させ、集積回路１ａ，１ｂおよび１ｃから冷
却器３ａ，３ｂおよび３ｃを取り外す。このとき、伝熱
体９ａ，９ｂおよび９ｃに使用する低融点金属として集
積回路１ａ，１ｂおよび１ｃを配線基板に半田付けする
際に使用する半田よりも融点の低いものを使用すれば、
冷却器３ａ，３ｂおよび３ｃを取り外すときに集積回路
１ａ，１ｂおよび１ｃが配線基板２から外れることはな
い。また、伝熱体９ａ，９ｂおよび９ｃに接着剤を使用
しているのであれば、溶剤により冷却器３ａ，３ｂおよ
び３ｃと集積回路１ａ，１ｂおよび１ｃとの間の接着面
を剥離して取り外す。このように本発明では、集積回路
のみ、または冷却器のみの取り外しを容易にすることが
できるという効果がある。On the other hand, the integrated circuits 1a, 1
When it is necessary to replace b and 1c, the heat transfer member 9
If a low melting point metal is used for a, 9b and 9c, the heat transfer bodies 9a, 9b and 9c are melted by heating the whole, and the integrated circuits 1a, 1b and 1c to the coolers 3a, 3b and 3c. Remove. At this time, if the low melting point metal used for the heat transfer bodies 9a, 9b and 9c has a melting point lower than that of the solder used when the integrated circuits 1a, 1b and 1c are soldered to the wiring board,
When removing the coolers 3a, 3b and 3c, the integrated circuits 1a, 1b and 1c do not come off from the wiring board 2. Further, if an adhesive is used for the heat transfer members 9a, 9b and 9c, the adhesive surfaces between the coolers 3a, 3b and 3c and the integrated circuits 1a, 1b and 1c are peeled and removed with a solvent. . As described above, the present invention has an effect that it is possible to easily remove only the integrated circuit or only the cooler.
【００２０】次に本発明の第２の実施例について図面を
参照して詳細に説明する。Next, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【００２１】図３を参照すると、本発明の第２の実施例
で第１の実施例とは異なる特徴は以下の通りである。す
なわち、冷却器１１ａ〜１１ｃ内の液体冷媒が循環する
空間の底面に近い側を、ノズル１２ａ〜１２ｃのそれぞ
れに対応する複数の区画に分割するため、底面に垂直な
仕切１３ａ〜１３ｃが低面上に設けられている。第２の
実施例の他の構成要素は第１の実施例の対応する構成要
素と同じである。Referring to FIG. 3, the features of the second embodiment of the present invention different from those of the first embodiment are as follows. That is, since the side close to the bottom surface of the space in which the liquid refrigerant in the coolers 11a to 11c circulates is divided into a plurality of sections corresponding to the nozzles 12a to 12c, the partitions 13a to 13c perpendicular to the bottom surface are low surfaces. It is provided above. The other components of the second embodiment are the same as the corresponding components of the first embodiment.
【００２２】第２の実施例における液体冷媒は、図３に
示される矢印の方向に、すなわち、分割された各区内で
ノズル１２ａ〜１２ｃから噴射されたあと、直ちに仕切
１３ａ〜１３ｃに衝突し、仕切または本体１４ａ〜１４
ｃの内壁に沿って冷媒出口１５ａ〜１５ｃに向って流れ
る。The liquid refrigerant in the second embodiment is jetted from the nozzles 12a to 12c in the direction of the arrow shown in FIG. 3, that is, in each of the divided sections, and then immediately collides with the partitions 13a to 13c, Partition or body 14a-14
It flows toward the refrigerant outlets 15a to 15c along the inner wall of c.
【００２３】本発明の第２の実施例では、仕切１３ａ〜
１３ｃを設けたことにより、液体冷媒はノズル１２ａ〜
１２ｃから噴射された後、流速の大幅な低下のない状態
で仕切１２ａ〜１２ｃまたは本体１４ａ〜１４ｃに衝突
するため、液体冷媒と冷却器との間の熱伝達係数が大き
くなり熱抵抗が小さくなるという効果がある。In the second embodiment of the present invention, the partitions 13a ...
Due to the provision of 13c, the liquid refrigerant is used for the nozzles 12a ...
After being ejected from 12c, it collides with the partitions 12a to 12c or the main bodies 14a to 14c in a state where the flow velocity is not significantly reduced, so that the heat transfer coefficient between the liquid refrigerant and the cooler becomes large and the heat resistance becomes small. There is an effect.
【００２４】次に本発明の第３の実施例について図面を
参照して詳細に説明する。Next, a third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【００２５】図４を参照すると、本発明の第３の実施例
で第１および第２の実施例とは異なる特徴は以下の通り
である。すなわち、冷却器１６ａ〜１６ｃ内の液体冷媒
が循環する空間の底面にノズル１７ａ〜１７ｃのそれぞ
れに対向する山形の複数の突起１８ａ〜１８ｃが設けら
れている。第３の実施例の他の構成要素は第１および第
２の実施例の対応する構成要素と同じである。Referring to FIG. 4, the features of the third embodiment of the present invention different from those of the first and second embodiments are as follows. That is, a plurality of chevron-shaped projections 18a to 18c facing the nozzles 17a to 17c are provided on the bottom surface of the space in which the liquid refrigerant in the coolers 16a to 16c circulates. The other components of the third embodiment are the same as the corresponding components of the first and second embodiments.
【００２６】第３の実施例における液体冷媒は、図４に
示される矢印の方向に、すなわち、複数のノズル１７ａ
〜１７ｃから噴射された後、各ノズルに対応した山形の
複数の突起１８ａ〜１８ｃの先端に衝突し、山形の傾斜
に沿って流れたあと冷媒出口１９ａ〜１９ｃに向う。The liquid refrigerant in the third embodiment is used in the direction of the arrow shown in FIG. 4, that is, the plurality of nozzles 17a.
After being injected from the nozzles 17a to 17c, they collide with the tips of the plurality of chevron-shaped protrusions 18a to 18c corresponding to the nozzles, flow along the slope of the chevron, and then head toward the refrigerant outlets 19a to 19c.
【００２７】本発明の第３の実施例は、山形の突起１８
ａ〜１８ｃの傾斜に沿って液体冷媒が流れることによ
り、冷媒と冷却器底面との間の熱伝達における伝達係数
の大きな領域が拡大し、熱抵抗が小さくなるという効果
がある。The third embodiment of the present invention is a chevron-shaped protrusion 18
The liquid refrigerant flowing along the inclinations of a to 18c has an effect of expanding a region having a large transfer coefficient in heat transfer between the refrigerant and the bottom surface of the cooler and reducing thermal resistance.
【００２８】次に本発明の第４の実施例について図面を
参照して詳細に説明する。Next, a fourth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
【００２９】図５を参照すると、本発明の第４の実施例
で第１，第２および第３の実施例とは異なる特徴は以下
の通りである。すなわち、冷却器２０ａ〜２０ｃ内の液
体冷媒が循環する空間の底面の各ノズル２１ａ〜２１ｃ
に対向の位置に半球状の、または曲面の凹部２２ａ〜２
２ｃが第３の実施例には設けられている。第４の実施例
の他の構成要素は、第１，第２および第３の実施例の対
応する構成要素と同一である。Referring to FIG. 5, the features of the fourth embodiment of the present invention different from those of the first, second and third embodiments are as follows. That is, the nozzles 21a to 21c on the bottom surface of the space in which the liquid refrigerant in the coolers 20a to 20c circulates.
Hemispherical or curved concave portions 22a to 2 at positions facing each other.
2c is provided in the third embodiment. The other components of the fourth embodiment are the same as the corresponding components of the first, second and third embodiments.
【００３０】第４の実施例における液体冷媒は、図５に
示されるように複数のノズル２１ａ〜２１ｃから噴射さ
れた後、各ノズルに対応した半球状の複数の凹部２２ａ
〜２２ｃのほぼ中央またはその周辺部に衝突し、凹部２
２ａ〜２２ｃの壁面に沿って流れたあと冷媒出口２３ａ
〜２３ｃに向かう。The liquid refrigerant in the fourth embodiment is jetted from a plurality of nozzles 21a to 21c as shown in FIG. 5, and then a plurality of hemispherical concave portions 22a corresponding to the respective nozzles.
~ 22c almost colliding with the central part or its peripheral part,
After flowing along the wall surfaces of 2a to 22c, the refrigerant outlet 23a
Head to ~ 23c.
【００３１】本発明の第４の実施例は、半球状の凹部２
２ａ〜２２ｃを設けることにより熱伝達係数の小さい死
水域がなくなるため熱抵抗が小さくなるという効果があ
る。The fourth embodiment of the present invention is a hemispherical recess 2
By providing 2a to 22c, there is no dead water region having a small heat transfer coefficient, so that the thermal resistance is reduced.
【００３２】[0032]
【発明の効果】本発明では、冷却器に対し複数の冷媒噴
射ノズルを設けることにより熱伝達係数の大きい部分の
範囲を拡張し、熱抵抗を小さくできる。また、本発明で
は冷却器内部空間の底面に各ノズルに対応した区画の仕
切を設けることにより、液体冷媒がノルズから噴射され
た後流速が大きく落ちていない状態で、仕切または本体
に衝突するため液体冷媒と冷却器との間の熱伝達係数が
大きくし、熱抵抗を小さくできる。さらに本発明では冷
却器内部空間の底面に各ノズル対向の山形突起を設ける
ことにより、山形突起の傾斜に沿って液体冷媒が流れる
ことで冷媒と底面との間の熱伝達における伝達係数の大
きな領域を拡大し熱抵抗を小さくできる。本発明では、
冷却器内部空間の底面に各ノズル対向の半球状の凹部を
設けることにより、熱伝達係数の小さい死水域をなくし
熱抵抗を小さくすることができる。この結果、本発明で
は、冷却効率を向上させることができるという効果があ
る。According to the present invention, by providing a plurality of refrigerant injection nozzles for the cooler, the range of the portion having a large heat transfer coefficient can be expanded and the thermal resistance can be reduced. Further, in the present invention, by providing the partition of the section corresponding to each nozzle on the bottom surface of the cooler internal space, because the liquid refrigerant collides with the partition or the main body in a state where the flow velocity is not greatly reduced after being injected from the nords. The heat transfer coefficient between the liquid refrigerant and the cooler can be increased, and the thermal resistance can be reduced. Further, in the present invention, by providing the mountain-shaped projections facing the nozzles on the bottom surface of the cooler internal space, the liquid refrigerant flows along the inclination of the mountain-shaped projections, so that a region having a large transfer coefficient in heat transfer between the refrigerant and the bottom surface Can be expanded to reduce the thermal resistance. In the present invention,
By providing a hemispherical concave portion facing each nozzle on the bottom surface of the internal space of the cooler, it is possible to eliminate the dead water region having a small heat transfer coefficient and reduce the thermal resistance. As a result, the present invention has an effect that the cooling efficiency can be improved.
【００３３】本発明では部品の取り外しを容易にできる
という効果がある。The present invention has an effect that the parts can be easily removed.
【００３４】本発明では、冷却器の肉厚を冷媒による腐
食に耐え得るよう十分に厚くとることができるので腐食
による冷却器の破壊の恐れがないという効果がある。According to the present invention, since the thickness of the cooler can be made thick enough to withstand the corrosion caused by the refrigerant, there is an effect that there is no risk of damage to the cooler due to the corrosion.
【図１】本発明の第１の実施例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment of the present invention.
【図２】図１に示される実施例の矢印の方向からみた状
態を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a state of the embodiment shown in FIG. 1 viewed from a direction of an arrow.
【図３】本発明の第２の実施例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a second embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第３の実施例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a third embodiment of the present invention.
【図５】本発明の第４の実施例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a fourth embodiment of the present invention.
１ａ，１ｂ，１ｃ 集積回路 ２ 配線基板 ３ａ，３ｂ，３ｃ，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１６ａ，
１６ｂ，１６ｃ，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ 冷却器 ４ａ，４ｂ，４ｃ，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ 本体 ５ａ，５ｂ，５ｃ 伝熱板 ６ａ，６ｂ，６ｃ 冷媒入口 ７ａ，７ｂ，７ｃ，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１９ａ，
１９ｂ，１９ｃ，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ 冷媒出口 ８ａ，８ｂ，８ｃ，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１７ａ，
１７ｂ，１７ｃ，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ ノズル ９ａ，９ｂ，９ｃ 伝熱体 １０ａ，１０ｂ，１０ｃ ホース １３ａ，１３ｂ，１３ｃ 仕切 １８ａ，１８ｂ，１８ｃ 山形の突起 ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ 凹部1a, 1b, 1c Integrated circuit 2 Wiring board 3a, 3b, 3c, 11a, 11b, 11c, 16a,
16b, 16c, 20a, 20b, 20c Cooler 4a, 4b, 4c, 14a, 14b, 14c Main body 5a, 5b, 5c Heat transfer plate 6a, 6b, 6c Refrigerant inlet 7a, 7b, 7c, 15a, 15b, 15c, 19a,
19b, 19c, 23a, 23b, 23c Refrigerant outlet 8a, 8b, 8c, 12a, 12b, 12c, 17a,
17b, 17c, 21a, 21b, 21c Nozzle 9a, 9b, 9c Heat transfer body 10a, 10b, 10c Hose 13a, 13b, 13c Partition 18a, 18b, 18c Chevron-shaped projection 22a, 22b, 22c Recess
Claims (4)
回路を冷却するための冷媒を循環させる空間を有する複
数の冷却器とを備え、 これら冷却器の少なくとも１つが冷媒循環空間の底面に
向って冷媒を噴射するノズルと、 このノズルから噴射された冷媒を排出する冷媒出口とを
含むことを特徴とする集積回路の冷却構造。1. A wiring board, a plurality of integrated circuits formed on the wiring board, and a space fixed to these integrated circuits via a heat transfer body for circulating a coolant for cooling these integrated circuits. A plurality of coolers having, wherein at least one of the coolers includes a nozzle for injecting a refrigerant toward a bottom surface of the refrigerant circulation space, and a refrigerant outlet for discharging the refrigerant injected from the nozzle. Cooling structure for integrated circuits.
近い部分を前記ノズル対応の区画に分割するため、該底
面に仕切を設けたことを特徴とする請求項１記載の集積
回路の冷却構造。2. The integrated circuit cooling according to claim 1, wherein the cooler divides a portion of the refrigerant circulation space near the bottom surface into sections corresponding to the nozzles, so that a partition is provided on the bottom surface. Construction.
ノズルに対向する位置の山形の突起を設けたことを特徴
とする請求項１記載の集積回路の冷却構造。3. The cooling structure for an integrated circuit according to claim 1, wherein the cooler is provided with a mountain-shaped projection at a position facing the nozzle on the bottom surface of the refrigerant circulation space.
ノズルに対向する位置に曲面の凹部を設けたことを特徴
とする請求項１記載の集積回路の冷却構造。4. The cooling structure for an integrated circuit according to claim 1, wherein the cooler is provided with a curved concave portion at a position facing the nozzle on the bottom surface of the refrigerant circulation space.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6116147A JPH07321267A (en) | 1994-05-30 | 1994-05-30 | Cooling structure for semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6116147A JPH07321267A (en) | 1994-05-30 | 1994-05-30 | Cooling structure for semiconductor device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07321267A true JPH07321267A (en) | 1995-12-08 |
Family
ID=14679918
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6116147A Pending JPH07321267A (en) | 1994-05-30 | 1994-05-30 | Cooling structure for semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07321267A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2413439A (en) * | 2004-04-19 | 2005-10-26 | Hewlett Packard Development Co | Liquid loop cooling system space utilization |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62217647A (en) * | 1986-03-18 | 1987-09-25 | Fujitsu Ltd | Integrated circuit element cooling apparatus |
| JPH04311061A (en) * | 1991-04-09 | 1992-11-02 | Nec Corp | Integrated circuit cooling structure |
-
1994
- 1994-05-30 JP JP6116147A patent/JPH07321267A/en active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62217647A (en) * | 1986-03-18 | 1987-09-25 | Fujitsu Ltd | Integrated circuit element cooling apparatus |
| JPH04311061A (en) * | 1991-04-09 | 1992-11-02 | Nec Corp | Integrated circuit cooling structure |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2413439A (en) * | 2004-04-19 | 2005-10-26 | Hewlett Packard Development Co | Liquid loop cooling system space utilization |
| US7280358B2 (en) | 2004-04-19 | 2007-10-09 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Liquid loop with multiple heat exchangers for efficient space utilization |
| GB2413439B (en) * | 2004-04-19 | 2007-10-31 | Hewlett Packard Development Co | Liquid loop cooling system |
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|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
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