JPS5835391B2 - 電子機器用熱放散ダクト - Google Patents
電子機器用熱放散ダクトInfo
- Publication number
- JPS5835391B2 JPS5835391B2 JP2316177A JP2316177A JPS5835391B2 JP S5835391 B2 JPS5835391 B2 JP S5835391B2 JP 2316177 A JP2316177 A JP 2316177A JP 2316177 A JP2316177 A JP 2316177A JP S5835391 B2 JPS5835391 B2 JP S5835391B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- duct
- cooling
- air
- heat dissipation
- wiring board
- Prior art date
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- Expired
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- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は高集積度電子回路パッケージの集合体において
より高い効率で熱放散ダクトに関するものである。
より高い効率で熱放散ダクトに関するものである。
一般に高密度ＬＳＩの実装においてＬＳＩチップをセラ
ミック上に多数個配列し、これを更にＢＷＢパッケージ
等に実装する形式が主体となっている。
ミック上に多数個配列し、これを更にＢＷＢパッケージ
等に実装する形式が主体となっている。
このセラミック１枚当りの発熱量はＬＳ１１チップを０
．５〜ＩＷ８＃とすると１６〜２５個のチップが実装さ
れた時に８〜２５Ｗと大変大きな値となる。
．５〜ＩＷ８＃とすると１６〜２５個のチップが実装さ
れた時に８〜２５Ｗと大変大きな値となる。
このためセラミックをＢＷＢあるいはパッケージ上に平
面的に実装し従来の様なセラミックに放熱フィンを取り
つげただけの空冷による放熱法ではより上段にあるセラ
ミックは、より下段のセラミックの熱放散により温度側
上昇した空気の影響を多大に受け、上段のセラミック上
のＬＳＩチップは温度制限外となりひいてはチップの破
壊を招く事となる。
面的に実装し従来の様なセラミックに放熱フィンを取り
つげただけの空冷による放熱法ではより上段にあるセラ
ミックは、より下段のセラミックの熱放散により温度側
上昇した空気の影響を多大に受け、上段のセラミック上
のＬＳＩチップは温度制限外となりひいてはチップの破
壊を招く事となる。
このため放熱フィンを増大させ、かつ冷却用空気の風速
を増加させる方法がとられるがコスト及び実装領域の拡
大を伴い、ＬＳＩ化装置としての利点が失われる事とな
る。
を増加させる方法がとられるがコスト及び実装領域の拡
大を伴い、ＬＳＩ化装置としての利点が失われる事とな
る。
しかしながらセラミック基板による平面実装方式は、装
置における６線の相当数がセラミックパッケージ内に収
容されることとなり、従来のＩＣ。
置における６線の相当数がセラミックパッケージ内に収
容されることとなり、従来のＩＣ。
ＭＳＩ実装におけるＩＣ−パッケージ−シェルフ−架か
ら成る実装階層構成から、セラミックパッケージ−パネ
ル−架の構成を取る事が可能となる。
ら成る実装階層構成から、セラミックパッケージ−パネ
ル−架の構成を取る事が可能となる。
これは従来のＩＣ，ＭＳＩ実装時よりルベル実装要素が
減少し、装置自体の容積、金物量の減少によるコストの
減少、処理速度の向上が図られ装置のコストパフォーマ
ンスの改善が可能であり大きな利点としてあげられる。
減少し、装置自体の容積、金物量の減少によるコストの
減少、処理速度の向上が図られ装置のコストパフォーマ
ンスの改善が可能であり大きな利点としてあげられる。
これらのことからＬＳＩ平面実装法における効果的な熱
放散法が強く望昔れていた。
放散法が強く望昔れていた。
本発明はＬＳＩ平面実装時にむける前述熱放散特性の大
幅な改善を目ざすもので、ＬＳＩ自体の発熱が比較的少
ない場合はファンを使用しない自然空冷が可能とし、Ｌ
ＳＩの発熱が大きい場合でも従来のファンによる通常の
強制空冷で十分に特性が得られる熱放散法を目的とした
ものである。
幅な改善を目ざすもので、ＬＳＩ自体の発熱が比較的少
ない場合はファンを使用しない自然空冷が可能とし、Ｌ
ＳＩの発熱が大きい場合でも従来のファンによる通常の
強制空冷で十分に特性が得られる熱放散法を目的とした
ものである。
本発明の主な構成はバックボードもしくはパッケージの
配線板を一方の壁としたダクトで、配線板の平面上で適
当な分離ガイド板を配夕１けることにより冷涼な空気を
送る送風ダクトと内部にＬＳＩ等の発熱電子部品を配す
る冷却タークト及び温緩化した空気を排出する排気ダク
トの３つの夕。
配線板を一方の壁としたダクトで、配線板の平面上で適
当な分離ガイド板を配夕１けることにより冷涼な空気を
送る送風ダクトと内部にＬＳＩ等の発熱電子部品を配す
る冷却タークト及び温緩化した空気を排出する排気ダク
トの３つの夕。
りｌに分割することと、この時冷却タ゛クト部で温緩化
した空気がその浮力で排出力が備わる様に冷却タークト
部が排気ダクト部へ傾斜しているもので、この傾斜によ
り排気ダクト中の温緩化した空気が曲の冷却タ゛クトヘ
進入することを防ぐものである。
した空気がその浮力で排出力が備わる様に冷却タークト
部が排気ダクト部へ傾斜しているもので、この傾斜によ
り排気ダクト中の温緩化した空気が曲の冷却タ゛クトヘ
進入することを防ぐものである。
次に図面を参照して詳細に説明する。
第１図ａ、ｂは従来用いられてきているＬＳＩの熱放散
形態である。
形態である。
ａはいわゆるマルチチップＬＳＩで多くのＬＳＩモノリ
ンツクチップ１１が１枚のセラミックボード１２に取り
付けられ、更にセラ□ツクがコネクタ６により配線板５
に取り付けられている構造である。
ンツクチップ１１が１枚のセラミックボード１２に取り
付けられ、更にセラ□ツクがコネクタ６により配線板５
に取り付けられている構造である。
この様なマルチチップＬＳＩの熱放散の多くは放熱フィ
ンの存在する空間に多量の風量を送ることにより冷却を
行っている。
ンの存在する空間に多量の風量を送ることにより冷却を
行っている。
ｂはモノリシックＬＳＩチップ１１個を実装したもので
、特に放熱フィンのヒートシンク量を増加したタイプの
ものである。
、特に放熱フィンのヒートシンク量を増加したタイプの
ものである。
以上の様な従来のＬＳＩ熱放散方式においてはＬＳＩの
表面から空間は、大形の放熱フィンと、これを冷却する
ための空気とこの空気を大量に流すために相当大きなタ
ークト容量が必要である。
表面から空間は、大形の放熱フィンと、これを冷却する
ための空気とこの空気を大量に流すために相当大きなタ
ークト容量が必要である。
なぜならば第１図Ｃに示すとと〈従来の方法では同一平
面上に並べられたＬＳｌｌｌｌとＬＳ１１１２では、よ
り上段のＬＳｌｌｌｌは下段のＬＳＩの発熱による加熱
された空気を受ける事になり冷却効果が低下する。
面上に並べられたＬＳｌｌｌｌとＬＳ１１１２では、よ
り上段のＬＳｌｌｌｌは下段のＬＳＩの発熱による加熱
された空気を受ける事になり冷却効果が低下する。
特に大形の配線板にＬＳＩを多数平面実装する場合、上
段と下段では大きな差が生ずる。
段と下段では大きな差が生ずる。
このためＬＳＩ平面実装の利点が熱放散により相殺され
る結果となっていた。
る結果となっていた。
次に本発明の基本的な熱放散法を第２図に示す。
第２図ａは従来の熱放散法（第１図Ｃ）に比べて冷涼な
空気と加熱により温度上昇した空気が分離される様子を
図示したものである。
空気と加熱により温度上昇した空気が分離される様子を
図示したものである。
その詳細を第２図すに示す。
第２図すにおいて、ＬＳｌｌｌを通過する空気の供給は
常に送風ダクトから送られ、ＬＳｌｌｌを冷し温緩化し
た空気８１は排気ダクト中路される。
常に送風ダクトから送られ、ＬＳｌｌｌを冷し温緩化し
た空気８１は排気ダクト中路される。
ここで分離ガイド２は発熱部品としてのＬＳＩＩを各々
分離しているのみでなく、送風ダクト４へ向って傾むけ
た位置に設置しておく事により、温緩化した空気をその
浮力により排カタ゛クト４への排出力を加える作用を起
す。
分離しているのみでなく、送風ダクト４へ向って傾むけ
た位置に設置しておく事により、温緩化した空気をその
浮力により排カタ゛クト４への排出力を加える作用を起
す。
第３図ａに前述分離タークトの傾斜による送風メカニス
ムを示す。
ムを示す。
発熱素子１は傾斜した分離ガイド２１ふ・よび２２に四
重れた冷却ダクト２３の中に実装されている。
重れた冷却ダクト２３の中に実装されている。
発熱素子１により冷却ダクト２３中の空気は加熱され温
緩化した空気は重力方向Ｇに対して正反対の上方向に上
昇力を有す。
緩化した空気は重力方向Ｇに対して正反対の上方向に上
昇力を有す。
例えば温度２０℃の空気と６０’Ｃの空気では比重量（
立方来旨りの重量）が６０℃の方で約８８φ位しかない
からである。
立方来旨りの重量）が６０℃の方で約８８φ位しかない
からである。
この結果冷却ダクト内の空気８１は分離ガイド２１に沿
って上昇し、排気ダクト内に流入する。
って上昇し、排気ダクト内に流入する。
また冷却ダクト２３内の気圧が低下することにより送風
ダクト側から冷涼な空気８２が流入する。
ダクト側から冷涼な空気８２が流入する。
この場合の分離ガイド２１及び２２の水平方向Ｈとなす
角度は大きい程合発熱素子間の分離度が向上し、また冷
却ダクト内の吸排気特性は良くなるが、逆に装置として
の実装効率が低下する。
角度は大きい程合発熱素子間の分離度が向上し、また冷
却ダクト内の吸排気特性は良くなるが、逆に装置として
の実装効率が低下する。
そこで実装効率の低下を防ぐために分離ガイドの長さを
短かくして、θを大きくすると、各素子間の分離性が悪
くなる。
短かくして、θを大きくすると、各素子間の分離性が悪
くなる。
−例として５Ｗの発熱素子を４０ｍｒ／Ｌピッチで実装
した時θ＝０°〜１５°１では冷却タ°クト内のこもり
による温度上昇が５〜１０℃あり、更に上段への１わり
込みによる温度上昇が５〜１０’Ｃ程ある。
した時θ＝０°〜１５°１では冷却タ°クト内のこもり
による温度上昇が５〜１０℃あり、更に上段への１わり
込みによる温度上昇が５〜１０’Ｃ程ある。
θ＝２０゜〜４５°ではこもりによる温度上昇と１わり
込み量は微塵程度であり、更に分離ガイド無しの場合は
、一段のもちこし量のみで２０８Ｃ〜３０°Ｃの温度上
昇になる（以上の実例は周囲温度２５°Ｃにての値）。
込み量は微塵程度であり、更に分離ガイド無しの場合は
、一段のもちこし量のみで２０８Ｃ〜３０°Ｃの温度上
昇になる（以上の実例は周囲温度２５°Ｃにての値）。
この例から半切すればθとしては実装効率も考慮した上
で最適な角度が決定可能である。
で最適な角度が決定可能である。
また分離ガイドの形としては両サイドに耳部２１ａ及び
２１ｂ、２２ａｂよび２２ｂを有するものや、垂直断面
の形に訃いて逆り形のかさを有し、冷却ダクト内の温緩
化した空気が分離ガイド２２をのりこえて次段の冷却ダ
クト２３へはいるのを防ぐようにしたもの等が考えられ
る。
２１ｂ、２２ａｂよび２２ｂを有するものや、垂直断面
の形に訃いて逆り形のかさを有し、冷却ダクト内の温緩
化した空気が分離ガイド２２をのりこえて次段の冷却ダ
クト２３へはいるのを防ぐようにしたもの等が考えられ
る。
第３図すは送風タ゛クト下部（Ｇ方向）では空気量が多
く、上部では少なくなること、排気ダクトでは逆の事が
生ずることにより、分離ガイドを１と１った単位にして
角度θ傾むげて実装したものでより効率のよい熱放散が
得られる。
く、上部では少なくなること、排気ダクトでは逆の事が
生ずることにより、分離ガイドを１と１った単位にして
角度θ傾むげて実装したものでより効率のよい熱放散が
得られる。
次に本発明の具体的な実施例を第４図を用いて説明する
放熱用フィン１３を取りつげたＬＳｌｌはコネクタ６に
より多層プリント板の配線板５に実装されている。
放熱用フィン１３を取りつげたＬＳｌｌはコネクタ６に
より多層プリント板の配線板５に実装されている。
この配線板５と夕゛クトカバ９１とでタークト領域が作
られ、分離ガイド２により送風タークト３、排気ダクト
４および冷却ダクト２３の各ダクト部に分けられる。
られ、分離ガイド２により送風タークト３、排気ダクト
４および冷却ダクト２３の各ダクト部に分けられる。
ダクトカバ９１は必ずしも必要でなく、この場合削除し
たごとく分離ガイド２の上側縁（配線板と逆の辺）を冷
却タークト２３側へ折りしろを形成してもよい。
たごとく分離ガイド２の上側縁（配線板と逆の辺）を冷
却タークト２３側へ折りしろを形成してもよい。
更にダクトカバ９１は分離ガイド２と一体のものでも良
い。
い。
排気ダクト４の温緩化した空気８１は各冷却ブロック２
３より集合したもので、排出口４１により排出される。
３より集合したもので、排出口４１により排出される。
一方冷涼な空気８２は図中において下方の取り入れ口（
図示せず）からはいり、気圧の低下している各冷却ダク
ト２３へ分離ガイドに案内され導入される。
図示せず）からはいり、気圧の低下している各冷却ダク
ト２３へ分離ガイドに案内され導入される。
そこで放熱フィン１３を通じて各ＬＳＩを冷却する。
放熱フィンは冷却用空気に対する流体学的抵抗を低くす
るために、分離ガイド２にほぼ平行になる様向きを設定
しである。
るために、分離ガイド２にほぼ平行になる様向きを設定
しである。
本実施例ではファンを使用しない自然空冷を示したが、
排出口４１あるいは取り入れ口（図示せず）にファンを
付は強制空冷とする事も可能である。
排出口４１あるいは取り入れ口（図示せず）にファンを
付は強制空冷とする事も可能である。
第５図は本発明をシェルフ構造に実装されるパッケージ
に応用したもの、第６図はバラボード配線板５に直接Ｌ
ＳＩが平面実装されたものに応用し、強制空冷のタイプ
を示したものである。
に応用したもの、第６図はバラボード配線板５に直接Ｌ
ＳＩが平面実装されたものに応用し、強制空冷のタイプ
を示したものである。
以上説明したととく、本発明による熱放散法を行えば、
従来の方法に比べて、自然空冷であれば数倍から十数倍
という非常に効率の良い熱放散特性が得られ、強制空冷
においても同一の風速においては数倍の改善が得られる
。
従来の方法に比べて、自然空冷であれば数倍から十数倍
という非常に効率の良い熱放散特性が得られ、強制空冷
においても同一の風速においては数倍の改善が得られる
。
このことより、より高密度で総合的性能の良好な装置が
得られ、特にＬＳＩを大形配線板に平面実装する時に大
きな利点を生ずることになる。
得られ、特にＬＳＩを大形配線板に平面実装する時に大
きな利点を生ずることになる。
ここであげた実施例は本発明にあ・げる一実施例にすぎ
ず、冷却夕”クト内に複数の発熱体が存在する場合、発
熱体が通常のＩＣ（集積回路）や抵抗体でも良いことは
言う寸でもない。
ず、冷却夕”クト内に複数の発熱体が存在する場合、発
熱体が通常のＩＣ（集積回路）や抵抗体でも良いことは
言う寸でもない。
第１図ａ”−ｃはＬＳＩ等の発熱電子部品の従来方法に
よる熱放散法を示す図、第２図ａｙｂは本発明の原理的
な模式図、第３図ａは分離ガイドによる排気作用と分離
状態を示す説明図、第３図すはより改良された例を示す
図、第４図は本発明の実施例を示す斜視図、第５図はシ
ェルフ構造に釦げるパッケージに応用した場合の模式図
、第６図はバックボードに平面実装した場合の模式図で
ある。 図に訃いて、１・・・・・・発熱素子、１１・・・・・
・ＬＳＩチップ、１２・・・・・・セラミック基板、１
３・・・・・・放熱ファン、２・・・・・・分離ガイド
、２３・・・・・・冷却ダクト、３・・・・・・送風ダ
クト、４・・・・・・排気ダクト、４１・・・・・・排
気口、５・・・・・・配線板、６・・・・・・コネクタ
、７・・・・・・ファン、８・・・・・・空冷用空気、
８１・・・・・・温緩化空気、８２・・・・・・冷涼な
空気、９１・・・・・・夕゛クトカバ ９２・・・・・
・カバ取付穴。
よる熱放散法を示す図、第２図ａｙｂは本発明の原理的
な模式図、第３図ａは分離ガイドによる排気作用と分離
状態を示す説明図、第３図すはより改良された例を示す
図、第４図は本発明の実施例を示す斜視図、第５図はシ
ェルフ構造に釦げるパッケージに応用した場合の模式図
、第６図はバックボードに平面実装した場合の模式図で
ある。 図に訃いて、１・・・・・・発熱素子、１１・・・・・
・ＬＳＩチップ、１２・・・・・・セラミック基板、１
３・・・・・・放熱ファン、２・・・・・・分離ガイド
、２３・・・・・・冷却ダクト、３・・・・・・送風ダ
クト、４・・・・・・排気ダクト、４１・・・・・・排
気口、５・・・・・・配線板、６・・・・・・コネクタ
、７・・・・・・ファン、８・・・・・・空冷用空気、
８１・・・・・・温緩化空気、８２・・・・・・冷涼な
空気、９１・・・・・・夕゛クトカバ ９２・・・・・
・カバ取付穴。
Claims (1)
- １ 電子装置用配線板の表面をダクト面とし、該配線板
に実装された発熱を伴う電子部品の非実装領域を分ける
ことにより形成された送風ダクトおよび排気夕”クトと
、該二つのダクト間を結び、かつ前記実装された電子部
品を内包する冷却ダクトを有し、冷却ダクトを前記配線
板表面にむいて送風および排気ダクトとのなす角が直角
以外の角度を有するように配列し、これら三つのダクト
により送風、冷却、排気が分離された電子機器用熱放散
ダクト。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2316177A JPS5835391B2 (ja) | 1977-03-02 | 1977-03-02 | 電子機器用熱放散ダクト |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2316177A JPS5835391B2 (ja) | 1977-03-02 | 1977-03-02 | 電子機器用熱放散ダクト |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS53107662A JPS53107662A (en) | 1978-09-19 |
| JPS5835391B2 true JPS5835391B2 (ja) | 1983-08-02 |
Family
ID=12102874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2316177A Expired JPS5835391B2 (ja) | 1977-03-02 | 1977-03-02 | 電子機器用熱放散ダクト |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5835391B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0443174U (ja) * | 1990-08-12 | 1992-04-13 | ||
| WO2019163770A1 (ja) | 2018-02-20 | 2019-08-29 | ユニプレス株式会社 | ねじり振動低減装置 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4776032B2 (ja) * | 2006-07-26 | 2011-09-21 | 古河スカイ株式会社 | 熱交換器 |
-
1977
- 1977-03-02 JP JP2316177A patent/JPS5835391B2/ja not_active Expired
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0443174U (ja) * | 1990-08-12 | 1992-04-13 | ||
| WO2019163770A1 (ja) | 2018-02-20 | 2019-08-29 | ユニプレス株式会社 | ねじり振動低減装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS53107662A (en) | 1978-09-19 |
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