JPH079957B2 - 半導体素子冷却装置 - Google Patents
半導体素子冷却装置Info
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- JPH079957B2 JPH079957B2 JP4993486A JP4993486A JPH079957B2 JP H079957 B2 JPH079957 B2 JP H079957B2 JP 4993486 A JP4993486 A JP 4993486A JP 4993486 A JP4993486 A JP 4993486A JP H079957 B2 JPH079957 B2 JP H079957B2
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- cooling
- cooling device
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
- H01L23/467—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing gases, e.g. air
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Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 本発明の半導体素子冷却装置は、半導体素子上に配設さ
れた冷却フィンが、内外両面から冷却される構成になっ
ている。
れた冷却フィンが、内外両面から冷却される構成になっ
ている。
このため、冷却装置の冷却効率が向上して、半導体素子
の高密度実装が可能となる。
の高密度実装が可能となる。
本発明は大型電算機等に装備される半導体素子冷却装置
の改良に係り、特に半導体素子上に配設された冷却フィ
ンを、内外両面から冷却する構成の半導体素子冷却装置
に関する。
の改良に係り、特に半導体素子上に配設された冷却フィ
ンを、内外両面から冷却する構成の半導体素子冷却装置
に関する。
第４図（ａ），（ｂ）は従来の冷却装置の構成例を示す
要部側断面図であって、（ａ）はフィン方式による冷却
装置を、（ｂ）はチャンバー方式による冷却装置をそれ
ぞれ示す。
要部側断面図であって、（ａ）はフィン方式による冷却
装置を、（ｂ）はチャンバー方式による冷却装置をそれ
ぞれ示す。
第４図（ａ）は、基板20に実装された半導体素子１上の
冷却フィン２に、気体（以下一次エアと呼ぶ）７を矢印
方向から吹きつけることによって半導体素子１を冷却す
る方式の冷却装置である。
冷却フィン２に、気体（以下一次エアと呼ぶ）７を矢印
方向から吹きつけることによって半導体素子１を冷却す
る方式の冷却装置である。
第４図（ｂ）は、チャンバー５のノズル5aから半導体素
子１に向かって気体（以下二次エアと呼ぶ）８を吹きつ
けることによってそれを冷却する方式の冷却装置であ
る。
子１に向かって気体（以下二次エアと呼ぶ）８を吹きつ
けることによってそれを冷却する方式の冷却装置であ
る。
しかしながら、上記従来の冷却装置によって半導体素子
１の冷却を行う場合、次に述べるような問題点がある。
１の冷却を行う場合、次に述べるような問題点がある。
．半導体素子１の前（W1点）と後（W2点）とでは一次
エア7,二次エア８の温度が異なる。即ち半導体素子１を
冷却するに要したエネルギー分だけ一次エア7,二次エア
８の温度上昇がある。
エア7,二次エア８の温度が異なる。即ち半導体素子１を
冷却するに要したエネルギー分だけ一次エア7,二次エア
８の温度上昇がある。
．この温度上昇は、半導体素子１の実装数に比例して
増加することになる。即ち、半導体素子１の発熱量をP,
その配設数をＮとすると、Ｐ×Ｎの発熱量に相当する一
次エア7,二次エア８の温度上昇が生じる。
増加することになる。即ち、半導体素子１の発熱量をP,
その配設数をＮとすると、Ｐ×Ｎの発熱量に相当する一
次エア7,二次エア８の温度上昇が生じる。
．従って一次エア7,二次エア８は、矢印方向へ進むに
つれてその温度が上昇し〔第４図（ａ）におけるW1〜W2
間の温度上昇をΔT1，第４図（ｂ）におけるW1〜W2間の
温度上昇をΔT2とする〕、その分だけ冷却能力は逆に低
下することになる。第５図は上記エア温度の変化を模式
的に示した図である。
つれてその温度が上昇し〔第４図（ａ）におけるW1〜W2
間の温度上昇をΔT1，第４図（ｂ）におけるW1〜W2間の
温度上昇をΔT2とする〕、その分だけ冷却能力は逆に低
下することになる。第５図は上記エア温度の変化を模式
的に示した図である。
このように、従来の冷却装置においては、フィン方式の
場合も、チャンバー方式の場合も、かなり大きな温度上
昇ΔT1，ΔT2があった。
場合も、チャンバー方式の場合も、かなり大きな温度上
昇ΔT1，ΔT2があった。
本発明は第１図の原理図に示すように、半導体素子１の
発熱Ｐを、それぞれに独立したルートを持つ一次エア７
および二次エア８によって冷却フィン２の側方，つまり
P1方向と、上方，つまりP2方向の二方向に放熱する構成
になっている。
発熱Ｐを、それぞれに独立したルートを持つ一次エア７
および二次エア８によって冷却フィン２の側方，つまり
P1方向と、上方，つまりP2方向の二方向に放熱する構成
になっている。
そしてP2方向に放出された熱は、チャンバー５内を流動
する二次エア８に吸収され、P1方向へ放出された熱は、
冷却フィン２の外部を流れる一次エア７に吸収される。
する二次エア８に吸収され、P1方向へ放出された熱は、
冷却フィン２の外部を流れる一次エア７に吸収される。
このように構成されたものにおいては、一次エア７と二
次エア８とが互いに干渉せず、特に二次エア８の温度上
昇によって一次エア７の温度が上昇するようなことがな
いため、PN−（P2×Ｎ）の発熱量だけが一次エア７の温
度上昇分となる。実験によればP2＞P1であるため、この
場合の温度上昇は、前記第５図のΔT1およびΔT2よりも
はるかに小さくなる。
次エア８とが互いに干渉せず、特に二次エア８の温度上
昇によって一次エア７の温度が上昇するようなことがな
いため、PN−（P2×Ｎ）の発熱量だけが一次エア７の温
度上昇分となる。実験によればP2＞P1であるため、この
場合の温度上昇は、前記第５図のΔT1およびΔT2よりも
はるかに小さくなる。
以下実施例図に基づいて本発明を詳細に説明する。
第２図は本発明の一実施例を示す要部側断面図である
が、前記第１図，第４図，第５図と同一部分には同一符
号を付している。
が、前記第１図，第４図，第５図と同一部分には同一符
号を付している。
第２図に示すように、本発明の半導体素子冷却装置は、
冷却フィン２のほぼ中心部に、上方に向けて開口した凹
部６が形成され、該凹部６にチャンバー５のノズル5aが
位置決めされている。
冷却フィン２のほぼ中心部に、上方に向けて開口した凹
部６が形成され、該凹部６にチャンバー５のノズル5aが
位置決めされている。
そして半導体素子１は、チャンバー５のノズル5aから冷
却フィン２の凹部６に向かって噴射される二次エア８
と、冷却フィン２の側方から吹きつける一次エア７とに
よって内外両面から冷却される構成になっている。９
は、チャンバー５と冷却フィン２間の気密を保持するた
めのシール材である。
却フィン２の凹部６に向かって噴射される二次エア８
と、冷却フィン２の側方から吹きつける一次エア７とに
よって内外両面から冷却される構成になっている。９
は、チャンバー５と冷却フィン２間の気密を保持するた
めのシール材である。
本発明の冷却装置は、上記のように半導体素子１を冷却
するための一次エア７と二次エア８とが完全に分離され
ており、特に吸熱量が大きい故に温度上昇率が高い二次
エア８の影響を一次エア７が受けない構成になってい
る。
するための一次エア７と二次エア８とが完全に分離され
ており、特に吸熱量が大きい故に温度上昇率が高い二次
エア８の影響を一次エア７が受けない構成になってい
る。
第３図は従来方式と本発明方式との温度変化の比較図で
ある。
ある。
第３図に示すように、本発明を適用した場合のW1〜W2間
の温度上昇δＴは、一次エア７が二次エア８の影響を受
けないため、前記第５図に示した従来のフィン方式によ
る温度上昇ΔT1およびチャンバー方式による温度上昇Δ
T2の何れよりも小さい（δＴ＜ΔT1，δＴ＜ΔT2）。
の温度上昇δＴは、一次エア７が二次エア８の影響を受
けないため、前記第５図に示した従来のフィン方式によ
る温度上昇ΔT1およびチャンバー方式による温度上昇Δ
T2の何れよりも小さい（δＴ＜ΔT1，δＴ＜ΔT2）。
なお上記実施例では冷媒としてエアを用いたが、液体ヘ
リウムや液体窒素を気化した冷媒を本発明に適用できる
ことはいうまでもない。
リウムや液体窒素を気化した冷媒を本発明に適用できる
ことはいうまでもない。
本発明は以上説明したように、半導体素子がフィン方式
とチャンバー方式とを重畳，且つ互いに分離した冷却方
式によって冷却される構成であるため、従来方式に比し
て冷却効率が著しく向上し、半導体素子の高密度実装が
可能となる。
とチャンバー方式とを重畳，且つ互いに分離した冷却方
式によって冷却される構成であるため、従来方式に比し
て冷却効率が著しく向上し、半導体素子の高密度実装が
可能となる。
第１図は本発明の原理図、 第２図は本発明の一実施例を示す要部側断面図、 第３図は従来方式と本発明方式とのエア温度の変化比較
図、 第４図（ａ），（ｂ）は従来のフィン方式とチャンバー
方式の構成例を示す要部側断面図、 第５図は従来方式におけるエア温度の変化を示す模式図
である。 図中、１は半導体素子、２は冷却フィン、５はチャンバ
ー、5aはノズル、６は凹部、７は一次エア、８は二次エ
ア、９はシール材、20は基板、ΔT1は従来のフィン方式
による温度上昇、ΔT2は従来のチャンバー方式による温
度上昇、δＴは本発明の方式による温度上昇をそれぞれ
示す。
図、 第４図（ａ），（ｂ）は従来のフィン方式とチャンバー
方式の構成例を示す要部側断面図、 第５図は従来方式におけるエア温度の変化を示す模式図
である。 図中、１は半導体素子、２は冷却フィン、５はチャンバ
ー、5aはノズル、６は凹部、７は一次エア、８は二次エ
ア、９はシール材、20は基板、ΔT1は従来のフィン方式
による温度上昇、ΔT2は従来のチャンバー方式による温
度上昇、δＴは本発明の方式による温度上昇をそれぞれ
示す。
Claims (1)
- 【請求項１】半導体素子（１）上に配設された冷却フィ
ン（２）に気体を吹きつけることによって該半導体素子
（１）の冷却を行う冷却装置の構成において、 上方に向けて開口した凹部（６）を有して成る前記冷却
フィン（２）上にチャンバー（５）を配設し、 該チャンバー（５）内を流れる二次気体（８）が、前記
凹部（６）を経由して流れるようにすると共に、 一次気体（７）が、前記冷却フィン（２）の外面に接触
しながら流れるようにしたことを特徴とする半導体素子
冷却装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4993486A JPH079957B2 (ja) | 1986-03-06 | 1986-03-06 | 半導体素子冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4993486A JPH079957B2 (ja) | 1986-03-06 | 1986-03-06 | 半導体素子冷却装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62206866A JPS62206866A (ja) | 1987-09-11 |
| JPH079957B2 true JPH079957B2 (ja) | 1995-02-01 |
Family
ID=12844846
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4993486A Expired - Fee Related JPH079957B2 (ja) | 1986-03-06 | 1986-03-06 | 半導体素子冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH079957B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2792304B2 (ja) * | 1992-01-22 | 1998-09-03 | 日本電気株式会社 | 集積回路用冷却装置 |
| JP5496018B2 (ja) * | 2010-08-20 | 2014-05-21 | 株式会社日立国際電気 | 多段積電子装置用冷却装置 |
-
1986
- 1986-03-06 JP JP4993486A patent/JPH079957B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62206866A (ja) | 1987-09-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |