JPH0766339A - 半導体冷却装置 - Google Patents

半導体冷却装置

Info

Publication number
JPH0766339A
JPH0766339A JP5215682A JP21568293A JPH0766339A JP H0766339 A JPH0766339 A JP H0766339A JP 5215682 A JP5215682 A JP 5215682A JP 21568293 A JP21568293 A JP 21568293A JP H0766339 A JPH0766339 A JP H0766339A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cooling medium
semiconductor element
semiconductor
top plate
cooling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP5215682A
Other languages
English (en)
Inventor
Shigeyuki Sasaki
重幸 佐々木
Tadakatsu Nakajima
忠克 中島
Yasuo Osone
靖夫 大曽根
Noriyuki Ashiwake
範之 芦分
Hideyuki Kimura
秀行 木村
Keizo Kawamura
圭三 川村
Takahiro Oguro
崇弘 大黒
Kenichi Kasai
憲一 笠井
Akio Idei
昭男 出居
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP5215682A priority Critical patent/JPH0766339A/ja
Publication of JPH0766339A publication Critical patent/JPH0766339A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • H01L2224/73—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

Landscapes

  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体素子の背面全体に均一に冷却媒体を流
すことにより、半導体素子を効率よく冷却する。 【構成】 多層配線基板１上に配列された多数の半導体
素子３の各々に、冷却媒体供給ヘッダ４に連通する管状
の冷却媒体供給部材５が半導体素子３の方向に突き出し
て配置されている。その冷却媒体供給部材５には、流体
の流れ方向に柔軟な管状の可撓性部材６を介して、冷却
媒体噴出口７を中央に設けた天板部材８が設けられ、こ
の天板部材８は半導体素子３の背面に押し付けられてい
る。そして、冷却媒体１２が供給されると、冷却媒体１
２の噴出圧と可撓性部材６の押付力とが平衡する位置ま
で天板部材８が半導体素子３から浮上し、微小な間隙１
３が形成される。冷却媒体１２はこの間隙１３内を流
れ、半導体素子３を冷却する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体冷却装置に係り、
特に高速コンピュータなどに用いられる半導体素子から
発生する熱を効果的に除去するのに好適な半導体冷却装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】年々、コンピュータへの高速化が要求さ
れ、大規模な半導体集積回路を高密度に実装する方法が
開発されている。そのため、半導体素子からの発熱は膨
大となり、この半導体素子を効率良く冷却することはま
すます重要になってきている。
【０００３】高い冷却性能を得る従来の冷却装置とし
て、実開平３−６１３５０号公報には高発熱する半導体
素子を強制対流伝熱と沸騰伝熱とを組み合わせた強制対
流沸騰伝熱によって冷却する方法が提案されている。こ
の冷却構造は、基板上に多数配列された半導体素子のそ
れぞれに、冷却媒体供給ヘッダに連通する冷却媒体供給
ノズルの先端から冷却媒体を噴出し、半導体素子の冷却
面である背面上を放射状に流して冷却するようにしてい
る。
【０００４】しかし、上記の冷却方法では、ノズルの先
端から冷却媒体は半導体素子背面に当たった後、噴射方
向とは逆の方向に流れてしまうので、半導体素子周辺部
を効率よく冷却することができない。
【０００５】そこで、特開平３−３０４５８号公報に示
された冷却装置が提案されている。これは、図１５に示
すように、冷却媒体噴出口７及びスペーサ１８なる、段
差が設けられたピストン１７が半導体素子３背面にバネ
１９によって押付けられており、このスペーサ１８によ
って半導体素子３とピストン１７との間に形成される微
小な流路間隙２０に、冷却媒体噴出口７からの冷却媒体
１２を圧入することによって、冷却媒体の流速を半導体
素子３の半径方向に減速させることなく、半導体素子３
の周辺部も効率よく冷却するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、微小な間隙を構成するためにスペーサなる
段差を備えたピストンを半導体素子の背面に直接接触さ
せている。このため、この複数のスペーサの高さに加工
誤差等の原因で少しでも不均一が生じた場合、冷却媒体
の流れが軸対象とはならず不均一になる欠点がある。そ
して、この不均一によって冷却媒体の流速の遅い箇所が
発生し、その点での熱伝達が極端に低く抑えられる。
【０００７】また、高熱流束条件の半導体素子を核沸騰
を共存させた強制対流で冷却する場合、冷却媒体の速度
が限界熱流束を支配するために冷却媒体の流速の遅い箇
所が発生すると限界熱流束が低くなってしまう。つま
り、局所的に半導体素子背面上で冷媒流速の遅い場所が
できると、全体としての冷却効果がかえって低下する欠
点がある。
【０００８】また、半導体素子背面にスペーサが直接接
触しているため、流路断面積が減少し、さらに、スペー
サと半導体素子との接触面部分は伝熱に寄与せず、高い
熱流束条件ではドライパッチ発生を引き起こす。
【０００９】さらに、スペーサを備えたピストンの高精
度加工は複雑であり、困難であるという欠点もある。
【００１０】以上述べたように、上記従来技術は、半導
体素子背面での微小な間隙を構成する部材の加工誤差等
を含めた冷却媒体の放射状に均一な流し方について考慮
されておらず、冷却性能向上の面で不十分であった。
【００１１】本発明の目的は、半導体素子の背面全体に
均一に冷却媒体を流すようにして、半導体素子を効率よ
く冷却することができる半導体冷却装置を提供すること
である。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、基板上に配列された少なくとも１つの半
導体素子の背面に対向して設けられ、前記半導体素子を
冷却するための冷却媒体を供給する冷却媒体供給部と、
前記冷却媒体供給部から供給される冷却媒体を半導体素
子近傍まで搬送し半導体素子背面に噴出する冷却媒体噴
出部と、を備えた半導体冷却装置において、噴出口を有
する天板部材を前記冷却媒体噴出部の半導体素子側先端
に設け、かつ前記冷却媒体噴出部の一部を可撓性部材で
形成して、前記天板部材を前記可撓性部材の押付力で半
導体素子背面に押し付けるとともに、冷却媒体供給時に
は、天板部材先端から噴出された冷却媒体の噴出圧と前
記可撓性部材の押付力とが釣り合った位置に天板部材を
浮上させることにより、前記半導体素子背面と天板部材
との間に冷却媒体の流路を形成する構成としたことを特
徴としている。
【００１３】また、本発明は、基板上に配列された少な
くとも１つの半導体素子の背面に対向して設けられ、前
記半導体素子を冷却するための冷却媒体を供給する冷却
媒体供給部と、前記冷却媒体供給部から供給される冷却
媒体を半導体素子近傍まで搬送し半導体素子背面に噴出
する冷却媒体噴出部と、を備えた半導体冷却装置におい
て、噴出口を有する天板部材を前記冷却媒体噴出部の半
導体素子側先端に設け、かつ前記天板部材を半導体素子
背面に押し付ける付勢部材を設けるとともに、冷却媒体
供給時には、天板部材先端から噴出された冷却媒体の噴
出圧と前記付勢部材の押付力とが釣り合った位置に天板
部材を浮上させることにより、前記半導体素子背面と天
板部材との間に冷却媒体の流路を形成する構成としたこ
とを特徴としている。
【００１４】さらに、本発明は、基板上に配列された少
なくとも１つの半導体素子の背面に対向して設けられ、
前記半導体素子を冷却するための冷却媒体を供給する冷
却媒体供給部と、前記冷却媒体供給部から供給される冷
却媒体を半導体素子近傍まで搬送し半導体素子背面に噴
出する冷却媒体噴出部と、を備えた半導体冷却装置にお
いて、噴出口を有する天板部材を前記冷却媒体噴出部の
半導体素子側先端に設け、かつ前記冷却媒体噴出部の一
部を可撓性部材で形成して、前記天板部材を前記可撓性
部材の押付力で半導体素子背面に押し付けるとともに、
冷却媒体供給時には、天板部材先端から噴出された冷却
媒体の噴出圧と前記可撓性部材の押付力とが釣り合った
位置に天板部材を浮上させることにより、前記半導体素
子背面と天板部材との間に冷却媒体の流路を形成する構
成とし、さらに所定量以上の冷却媒体が供給されたとき
冷却媒体の供給を制限する冷却媒体供給量制限手段を設
けたことを特徴としている。
【００１５】
【作用】上記構成によれば、半導体素子背面に向かって
冷却媒体が噴出されていないときは、冷却媒体噴出部の
一部に形成された可撓性部材の押付力により、天板部材
は半導体素子背面に押し付けられている。冷却媒体供給
部から冷却媒体を供給すると、冷却媒体は各冷却媒体噴
出部に分配され半導体素子背面に向かって噴出される。
このとき、天板部材は冷却媒体の噴出圧によって半導体
素子背面から離脱する。そして、冷却媒体の流体圧と可
撓性部材の押付力とが釣り合った位置で天板部材は停止
する。すなわち、冷却媒体の供給量が小さいときは、天
板部材が少しだけ浮き上がるだけなので、冷却媒体を半
導体素子周辺部まで圧送することができ、半導体素子周
辺部まで均一に冷却することが可能となる。また、冷却
媒体の供給量が大きいときは、天板部材は大きく浮き上
がり多量の冷却媒体を流すことができ、高発熱の半導体
素子を効率よく冷却することが可能となる。
【００１６】なお、冷却媒体は、半導体素子背面と天板
部材との間の微小な間隙を冷却媒体噴出口内での平均速
度よりも加速され放射状に均一に流れる。この冷却媒体
噴出口で生じる極めて高い流体圧が速度に変換され更に
加速する流れによって、強制対流域の熱伝達率を向上さ
せると同時に、核沸騰域の上限である限界熱流束を高め
た冷却が可能となっている。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。 （第１実施例）図１は、本発明に係る半導体冷却装置の
一実施例を示すマルチチップモジュールの断面構造図で
ある。セラミック製多層配線基板１上に電気接続部材２
を介して配列された多数の半導体素子３のそれぞれに、
冷却媒体供給ヘッダ４に連通する管状の冷却媒体供給部
材５が半導体素子３の方向に突き出して配置されてい
る。その冷却媒体供給部材５には、流体の流れ方向に柔
軟な管状の可撓性部材６を介して、冷却媒体噴出口７を
中央に設けた天板部材８が設けられ、この天板部材８は
半導体素子３の背面に押し付けられている。各半導体素
子３周辺に形成される素子冷却空間９と冷却媒体供給ヘ
ッダ４との間には冷却媒体戻りヘッダ１０が設けられ、
各素子冷却空間９は素子面と反対側で全て冷却媒体戻り
ヘッダ１０に連通している。
【００１８】なお、冷却媒体供給ヘッダ４は冷却媒体供
給部を、冷却媒体供給部材５と可撓性部材６と天板部材
８は冷却媒体噴出部をそれぞれ構成している。
【００１９】冷却媒体供給管１１より冷却媒体供給ヘッ
ダ４に導かれた例えばフロロカーボンに代表される素子
温度よりも低い沸点の過冷却された冷却媒体１２は、各
冷却媒体供給部材５に分配され、柔軟な管状の可撓性部
材６を介して冷却媒体噴出口７を中央に設けた天板部材
８と半導体素子３との両面間に圧送される。この際、供
給された冷却媒体１２の噴出圧と、可撓性部材６のバネ
定数によって決定される押し付け圧力とが平衡する圧力
点まで、天板部材８が半導体素子３から微少な変位量だ
け浮上する。冷却媒体はこの微小な間隙１３の半導体素
子３背面上を冷却媒体噴出口７内での平均速度よりも加
速され放射状に均一に流れる。この半導体素子３の面上
で冷却媒体が軸対象に均一に流れようとする圧力バラン
スの自然な作用によって、基板１に対して若干傾いて実
装された半導体素子３に対しても均一な浮上量にするこ
とができる。
【００２０】そして、冷却媒体噴出口７で生じる極めて
高い流体圧が速度に変換される加速する流れによって、
半導体素子３背面と冷却媒体間は高い熱伝達率を得るこ
とができる。高発熱の半導体素子３から受熱して加熱さ
れ、気泡１４を含む冷却媒体は、微小間隙１３を通過し
圧力が素子冷却空間９と等しくなると各素子冷却空間９
から連通する冷却媒体戻りヘッダ１０に流出し、冷却媒
体戻り管１５から冷却モジュールの外へと送り出され
る。
【００２１】ここで、各素子冷却空間９を仕切る枠１６
は、各半導体素子３背面に沿った冷却媒体の流れの隣り
合う相互の干渉を防止するためのものである。そして、
発熱密度の大きな半導体素子を冷却する場合、沸騰によ
る発泡が多くなり、この発泡により圧力損失が増加す
る。この圧力損失の増加によって天板部材８の浮上量が
大きくなり、冷却媒体流量を多くすることができる。本
実施例に於いては、半導体素子背面が平滑面である場合
を示したが、半導体素子背面に突起物状フィンを設けれ
ば、更に高い冷却性能が得られることは言うまでもな
い。
【００２２】（第２実施例）図２は本発明の第２実施例
を示しており、半導体冷却装置の要部断面図である。図
１においては天板部材８が半導体素子３冷却面に沿って
平滑面で構成されていたが、このような構成では冷却媒
体噴出口７から噴出した冷却媒体は微小間隙に送り込ま
れ、急激に高い流体圧が速度に変換されるため、その急
激な変換に伴って局所的に大気圧よりも低い圧力場が発
生する場合がある。このような場合、ここでキャビテー
ションを生じ気泡を発生する。この気泡は、ある程度の
量までは乱流を促進し熱伝達を向上させ得るが、限界熱
流束に近い高熱流束域では低温の冷却媒体の流れを妨げ
限界熱流束が低くなってしまう。
【００２３】そこで本実施例では、図２に示すように、
天板部材８を冷却媒体噴出口７を頂点として角錐もしく
は円錐に凹ませた形状にしたもので、冷却媒体噴出口７
から噴出した冷却媒体の流路断面積は半径方向に行くに
従い徐々に小さくなり、これによって徐々に圧力が回復
するため局所的に負圧が発生することなくキャビテーシ
ョンを生じない。
【００２４】図３は、第２実施例の変形例を示した断面
図である。図２の実施例においては天板部材８が角錘又
は円錘の凹んだ形状に形成されており、その加工方法は
ＮＣ加工もしくは放電加工等の複雑な加工を必要とす
る。そこで本実施例では、図３に示すように角または円
形の座繰穴とする。このようにするとフライス加工で済
むために加工が容易になる。この場合、冷却媒体噴出口
７から噴出した冷却媒体は座繰穴部の容積内で圧力の急
激な変動が吸収されるので、図２の実施例とほぼ同様な
効果が期待できる。
【００２５】（第３実施例）図４は本発明の第３実施例
を示しており、半導体冷却装置の要部断面図である。本
実施例は、１つの半導体素子３に対して天板部材８に４
つの冷却媒体噴出口７を設けたものである。一般に素子
角部で膜沸騰への遷移によって発生するバーンアウトを
抑制するために、液流速の早い噴出口７を近づけて配置
しもので、限界熱流束が高くなると同時に素子内の温度
分布を均一にすることができる。ここで、本実施例にお
いては冷媒噴出口７が４つであるが、半導体素子３の大
きさに応じて４本以上あるいは以下であっても良いこと
はいうまでもない。図５は、本実施例において天板部材
８の冷却媒体噴出口７を平面的に示したものである。
【００２６】図６は、第３実施例に変形例を示し、図４
の場合と同様に半導体素子３の角部近くに冷却媒体噴出
口７を設けるために、１つの半導体素子３に対して天板
部材８と可撓性部材６の組合わせを複数設置したもので
ある。これによって、天板部材８の１つ当たりの占有面
積が小さくなるので、半導体素子３の背面に対して高い
圧力の生じる面積を小さくでき、構造強度的に有利であ
る。
【００２７】（第４実施例）図７と図８は本発明の第４
実施例を示しており、半導体冷却装置の要部断面図であ
る。半導体素子背面は、本来、素子が大型化しても平坦
度が要求されるが、製造・実装過程の熱収縮等によっ
て、ある程度の反りが生じている場合においても均一に
冷却媒体を流すように、事前に天板部材８側に半導体素
子３背面の変形に応じた凸凹加工を施した例である。
【００２８】また図９に示すように、天板部材８を半導
体素子３よりも若干大きくすることによって、半導体素
子３に対する冷却媒体供給部材５の背面方向の取付け位
置誤差を吸収できる。
【００２９】（第５実施例）図１０は本発明の第５実施
例を示しており、半導体冷却装置の要部断面図である。
基板３を重力方向に立てて設置する場合など、天板部材
８がその自重によって下側に垂れてしまうことが懸念さ
れる。そこで、本実施例では天板部材８が半導体素子３
の法線方向のみに移動できるように冷却媒体供給ヘッダ
４の壁にガイド４ａを設けたものである。他の構成は第
１実施例の場合と同様である。
【００３０】（第６実施例）図１１は本発明の第６実施
例を示しており、半導体冷却装置の要部断面図である。
図１から図１０の実施例においては、冷却媒体供給部材
５及び可撓性部材６は冷却媒体供給ヘッダ４に溶接等で
固定した図で示してきた。しかし、基板１に対して半導
体素子３の高さにばらつきがある場合、もしくは天板部
材８と発生する流体圧の関係から可撓性部材６のバネ定
数で決まる作用力を変更したい場合などは、冷却媒体供
給部材５の位置を流れ方向にある範囲で動かせれば調整
に便利である。そこで、本実施例では、冷却媒体供給部
材５に固定環５ａとシール５ｂの部品を追加し、冷却媒
体供給部材５を流れ方向に調整できるようにしたもので
ある。これに、ネジ部を設けることにより微調整も可能
となる。
【００３１】（第７実施例）図１２は本発明の第７実施
例を示しており、半導体冷却装置の要部断面図である。
これまで可撓性部材６として図ではベローズのみで示し
てきたが、図１２に示すように流れ方向に柔軟なゴムな
どのチューブ、図１３に示すようにバネを用いた構造で
あっても同様の効果が達成される。
【００３２】（第８実施例）図１４は本発明の第８実施
例を示しており、半導体冷却装置の要部断面図である。
本実施例では、第１実施例と同様にマルチチップモジュ
ールの形態を取る場合において、複数の半導体素子３へ
の冷却媒体供給量を一定にするものである。半導体素子
３は、その高さばらつき等によって、半導体素子３と天
板部材８の複数の組合わせにも圧力損失のばらつきが生
じ、圧力損失の小さい組合わせに対して冷却媒体が多く
流れ天板部材８の浮上量が大きくなり、さらに冷却媒体
が多く流れ、他の半導体素子に流れにくくなることが懸
念される。
【００３３】このような、不具合な循環を防止するため
に、天板部材８の入口部に設けたテーパー８ａと、冷却
媒体供給ヘッダ４の壁部に取付けられた支持棒２１の先
端に設けたニードル２２によって一種のニードル弁を構
成し、天板部材８の浮上量が増加し、ある一定値に達す
ると上記テーパー８ａとニードル２２によって構成され
る隙間が小さくなり冷媒流量が制限される。ここで、支
持棒２１の長さそれぞれ変えることによって複数の発熱
密度の異なる半導体素子３の冷却も可能となる。以上の
ような構成によって冷媒流量を常に均一にし、一定の浮
上量を自動的に維持することができる。
【００３４】なお、以上の実施例では冷却媒体として液
体の場合について説明してきたが、冷却媒体が気体であ
っても良いのは勿論である。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体素子の中央部は勿論、周辺部まで冷却媒体を均一
に圧送することができ、高発熱の半導体素子を効率よく
冷却することができる。
【００３６】また、冷却媒体の噴出圧と可撓性部材の押
付力とがバランスした位置まで天板部材が半導体素子背
面から浮上する構成であるから、半導体素子の発熱量に
応じて冷却媒体の供給量を加減でき、半導体素子冷却の
制御が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例による半導体冷却装置の断
面図である。
【図２】本発明の第２実施例による半導体冷却装置の要
部断面図である。
【図３】第２実施例の変形例による半導体冷却装置の要
部断面図である。
【図４】本発明の第３実施例による半導体冷却装置の要
部断面図である。
【図５】図４に示した天板部材の平面図である。
【図６】第３実施例の変形例による半導体冷却装置の要
部断面図である。
【図７】本発明の第４実施例による半導体冷却装置の要
部断面図である。
【図８】図７と同様に第４実施例による半導体冷却装置
の要部断面図である。
【図９】第４実施例の変形例による半導体冷却装置の要
部断面図である。
【図１０】本発明の第５実施例による半導体冷却装置の
要部断面図である。
【図１１】本発明の第６実施例による半導体冷却装置の
要部断面図である。
【図１２】本発明の第７実施例による半導体冷却装置の
要部断面図である。
【図１３】第７実施例の変形例による半導体冷却装置の
要部断面図である。
【図１４】本発明の第８実施例による半導体冷却装置の
要部断面図である。
【図１５】従来技術による半導体冷却装置の断面図であ
る。
【図１６】図１５に示したピストン部の平面図である。
【符号の説明】
１ セラミック製多層配線基板 ２ 電気接続部材 ３ 半導体素子 ４ 冷却媒体供給ヘッダ ５ 冷却媒体供給部材 ６ 可撓性部材 ７ 冷却媒体噴出口 ８ 天板部材 ９ 素子冷却空間 １０ 冷却媒体戻りヘッダ １１ 冷却媒体供給管 １２ 冷却媒体 １３ 間隙 １４ 気泡 １５ 冷却媒体戻り管 １６ 仕切り枠 １７ ピストン １８ スペーサ １９ バネ ２０ 流路間隙 ２１ 支持棒 ２２ ニードル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 芦分 範之 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 木村 秀行 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 川村 圭三 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 大黒 崇弘 神奈川県秦野市堀山下１番地 株式会社日 立製作所汎用コンピュータ事業部内 (72)発明者 笠井 憲一 神奈川県秦野市堀山下１番地 株式会社日 立製作所汎用コンピュータ事業部内 (72)発明者 出居 昭男 神奈川県秦野市堀山下１番地 株式会社日 立製作所汎用コンピュータ事業部内

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板上に配列された少なくとも１つの半
    導体素子の背面に対向して設けられ、前記半導体素子を
    冷却するための冷却媒体を供給する冷却媒体供給部と、
    前記冷却媒体供給部から供給される冷却媒体を半導体素
    子近傍まで搬送し半導体素子背面に噴出する冷却媒体噴
    出部と、を備えた半導体冷却装置において、 噴出口を有する天板部材を前記冷却媒体噴出部の半導体
    素子側先端に設け、かつ前記冷却媒体噴出部の一部を可
    撓性部材で形成して、前記天板部材を前記可撓性部材の
    押付力で半導体素子背面に押し付けるとともに、冷却媒
    体供給時には、天板部材先端から噴出された冷却媒体の
    噴出圧と前記可撓性部材の押付力とが釣り合った位置に
    天板部材を浮上させることにより、前記半導体素子背面
    と天板部材との間に冷却媒体の流路を形成する構成とし
    たことを特徴とする半導体冷却装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の半導体冷却装置におい
    て、 前記可撓性部材は、ベローズまたはゴム製の管状部材で
    あることを特徴とする半導体冷却装置。
  3. 【請求項３】 基板上に配列された少なくとも１つの半
    導体素子の背面に対向して設けられ、前記半導体素子を
    冷却するための冷却媒体を供給する冷却媒体供給部と、
    前記冷却媒体供給部から供給される冷却媒体を半導体素
    子近傍まで搬送し半導体素子背面に噴出する冷却媒体噴
    出部と、を備えた半導体冷却装置において、 噴出口を有する天板部材を前記冷却媒体噴出部の半導体
    素子側先端に設け、かつ前記天板部材を半導体素子背面
    に押し付ける付勢部材を設けるとともに、冷却媒体供給
    時には、天板部材先端から噴出された冷却媒体の噴出圧
    と前記付勢部材の押付力とが釣り合った位置に天板部材
    を浮上させることにより、前記半導体素子背面と天板部
    材との間に冷却媒体の流路を形成する構成としたことを
    特徴とする半導体冷却装置。
  4. 【請求項４】 基板上に配列された少なくとも１つの半
    導体素子の背面に対向して設けられ、前記半導体素子を
    冷却するための冷却媒体を供給する冷却媒体供給部と、
    前記冷却媒体供給部から供給される冷却媒体を半導体素
    子近傍まで搬送し半導体素子背面に噴出する冷却媒体噴
    出部と、を備えた半導体冷却装置において、 噴出口を有する天板部材を前記冷却媒体噴出部の半導体
    素子側先端に設け、かつ前記冷却媒体噴出部の一部を可
    撓性部材で形成して、前記天板部材を前記可撓性部材の
    押付力で半導体素子背面に押し付けるとともに、冷却媒
    体供給時には、天板部材先端から噴出された冷却媒体の
    噴出圧と前記可撓性部材の押付力とが釣り合った位置に
    天板部材を浮上させることにより、前記半導体素子背面
    と天板部材との間に冷却媒体の流路を形成する構成と
    し、さらに所定量以上の冷却媒体が供給されたとき冷却
    媒体の供給を制限する冷却媒体供給量制限手段を設けた
    ことを特徴とする半導体冷却装置。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載の半導体冷却装置におい
    て、 前記冷却媒体供給量制限手段は、前記天板に形成された
    冷却媒体噴出口に嵌合する弁体であることを特徴とする
    半導体冷却装置。
  6. 【請求項６】 請求項１，３又は４に記載の半導体冷却
    装置において、 前記天板部材からの冷却媒体は半導体素子背面に対して
    直角に噴射されることを特徴とする半導体冷却装置。
  7. 【請求項７】 請求項１，３又は４に記載の半導体冷却
    装置において、 前記天板部材には、噴出口が１個または複数個形成され
    ていることを特徴とする半導体冷却装置。
  8. 【請求項８】 請求項１，３又は４に記載の半導体冷却
    装置において、 前記冷却媒体は、半導体素子温度よりも飽和温度の低い
    低沸点系冷媒またはフロロカーボンであることを特徴と
    する半導体冷却装置。
  9. 【請求項９】 請求項１，３又は４に記載の半導体冷却
    装置において、 前記冷却媒体は、電気絶縁性を有し常温において液体で
    あることを特徴とする半導体冷却装置。
  10. 【請求項１０】 請求項１，３又は４に記載の半導体冷
    却装置において、 前記半導体素子は、ＬＳＩチップであることを特徴とす
    る半導体冷却装置。
  11. 【請求項１１】 請求項１，３又は４に記載の半導体冷
    却装置において、 前記半導体素子背面にフィンを設けたことを特徴とする
    半導体冷却装置。
JP5215682A 1993-08-31 1993-08-31 半導体冷却装置 Pending JPH0766339A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5215682A JPH0766339A (ja) 1993-08-31 1993-08-31 半導体冷却装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5215682A JPH0766339A (ja) 1993-08-31 1993-08-31 半導体冷却装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0766339A true JPH0766339A (ja) 1995-03-10

Family

ID=16676419

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5215682A Pending JPH0766339A (ja) 1993-08-31 1993-08-31 半導体冷却装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0766339A (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011518395A (ja) * 2008-04-21 2011-06-23 ハードコア コンピューター、インク． 配列接続された電子装置の液体浸漬冷却用ケース及びラックシステム
JP2011129620A (ja) * 2009-12-16 2011-06-30 Toyota Motor Corp 半導体装置
US8929073B2 (en) 2011-06-13 2015-01-06 Hitachi, Ltd. Boiling refrigerant type cooling system
JP2015115445A (ja) * 2013-12-11 2015-06-22 トヨタ自動車株式会社 冷却器
WO2022222870A1 (zh) * 2021-04-21 2022-10-27 华为技术有限公司 射流冷却装置、芯片组件及电子设备
WO2023181944A1 (ja) * 2022-03-22 2023-09-28 ローム株式会社 冷却器および半導体モジュール

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9128681B2 (en) 2008-04-21 2015-09-08 Liquidcool Solutions, Inc. Liquid submersion cooled power supply system
US9223360B2 (en) 2008-04-21 2015-12-29 Liquidcool Solutions, Inc. Rack mounted liquid submersion cooled electronic system
US8089764B2 (en) 2008-04-21 2012-01-03 Hardcore Computer, Inc. Case and rack system for liquid submersion cooling of electronic devices connected in an array
US8467189B2 (en) 2008-04-21 2013-06-18 Liquidcool Solutions, Inc. Case and rack system for liquid submersion cooling of electronic devices connected in an array
JP2011518395A (ja) * 2008-04-21 2011-06-23 ハードコア コンピューター、インク． 配列接続された電子装置の液体浸漬冷却用ケース及びラックシステム
US9086859B2 (en) 2008-04-21 2015-07-21 Liquidcool Solutions, Inc. Liquid submersion cooled electronic system
US9176547B2 (en) 2008-04-21 2015-11-03 Liquidcool Solutions, Inc. Liquid submersion cooled data storage or memory system
US8654529B2 (en) 2008-04-21 2014-02-18 Liquidcool Solutions, Inc. Liquid submersion cooled network electronics
JP2011129620A (ja) * 2009-12-16 2011-06-30 Toyota Motor Corp 半導体装置
US8929073B2 (en) 2011-06-13 2015-01-06 Hitachi, Ltd. Boiling refrigerant type cooling system
US9544988B2 (en) 2011-06-13 2017-01-10 Hitachi, Ltd. Boiling refrigerant type cooling system
JP2015115445A (ja) * 2013-12-11 2015-06-22 トヨタ自動車株式会社 冷却器
US20160365301A1 (en) * 2013-12-11 2016-12-15 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Cooler
US10147669B2 (en) 2013-12-11 2018-12-04 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Cooler
WO2022222870A1 (zh) * 2021-04-21 2022-10-27 华为技术有限公司 射流冷却装置、芯片组件及电子设备
WO2023181944A1 (ja) * 2022-03-22 2023-09-28 ローム株式会社 冷却器および半導体モジュール

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH053274A (ja) 半導体冷却装置
EP3188230B1 (en) Liquid cooling of electronic devices
CN100399556C (zh) 包括微喷射器的冷却组件
US5239443A (en) Blind hole cold plate cooling system
EP0447835A2 (en) Heat removal apparatus for liquid cooled semiconductor modules
US7885074B2 (en) Direct jet impingement-assisted thermosyphon cooling apparatus and method
JPH0334229B2 (ja)
US4909315A (en) Fluid heat exchanger for an electronic component
US5311931A (en) Mist supercooling of a heated surface
JPH0766339A (ja) 半導体冷却装置
GB2437382A (en) Highly porous foam material for cooling an electronic component
JPH05304234A (ja) 集積回路の冷却構造
CN111479442B (zh) 一种阵列微射流及微通道复合冷板
KR960012355A (ko) 받침대와 베이스 사이의 개선된 열 전달 방법
JPS6118159A (ja) 半導体装置
US20040013327A1 (en) Hydrostatic gas bearing
JP4583882B2 (ja) 非接触支持装置
US4895436A (en) Mirror assembly
JP2924384B2 (ja) 液体により冷却される電子装置
JPS62211236A (ja) 板状体の保持装置
JPH0837260A (ja) 半導体冷却装置
CN101563775A (zh) 用于冷却半导体芯片的热交换器和制造该热交换器的方法
JPH04232752A (ja) インクジエツト・プリントヘツド及びインクジエツトのプリント方法
JPH0344065A (ja) 半導体冷却法
CN112736047B (zh) 一种基于液滴连续补液的散热装置