JPS5841778B2 - Cold plate for large-scale semiconductor equipment - Google Patents

Cold plate for large-scale semiconductor equipment

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JPS5841778B2
JPS5841778B2 JP53107535A JP10753578A JPS5841778B2 JP S5841778 B2 JPS5841778 B2 JP S5841778B2 JP 53107535 A JP53107535 A JP 53107535A JP 10753578 A JP10753578 A JP 10753578A JP S5841778 B2 JPS5841778 B2 JP S5841778B2
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JP
Japan
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cold plate
stud
heat dissipation
circuit unit
recess
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清 村竹
紀男 本多
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Publication date
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  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は大規模半導体装置に係わり、更に特定して述べ
ると、半導体装置の放熱を容易に行なえるようにした大
規模半導体装置用コールドプレートに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a large-scale semiconductor device, and more particularly, to a cold plate for a large-scale semiconductor device that facilitates heat dissipation of the semiconductor device.

大規模集積回路(LSI)を使用した大規模半導体装置
にかいては、比較的小さな体積内にかいて多量に発生す
る熱をいかにして放散させて冷却するかが問題となって
いる。
Regarding large-scale semiconductor devices using large-scale integrated circuits (LSI), the problem is how to dissipate and cool a large amount of heat generated within a relatively small volume.

従来、このような大規模半導体装置を冷却する方式とし
て強制空冷方式と液冷方式とがある。
Conventionally, there are forced air cooling methods and liquid cooling methods as methods for cooling such large-scale semiconductor devices.

強制空冷方式にかいては、空気の温度、流量、及び被冷
却体の放熱面積の広さによって冷却効果が決定され、従
って、高度に集積されたLSI等が搭載された装置では
大きな放熱面積を有する巨大な外形の放熱器と風量の大
きな送風機とが必要とされるため、電子回路の大きさに
比較して不相応に大きな放熱用装置を用いなげればなら
ず、更にこの大きな送風機の運転により生ずる騒音が環
境を害すると共に、その振動によって電子回路装置の信
頼性が低下するという欠点を有している。
In forced air cooling, the cooling effect is determined by the air temperature, flow rate, and the size of the heat radiation area of the object to be cooled. Therefore, devices equipped with highly integrated LSIs, etc. require a large heat radiation area. Since a large external heatsink and a blower with a large air volume are required, it is necessary to use a heat dissipation device that is disproportionately large compared to the size of the electronic circuit, and furthermore, the operation of this large blower requires This has disadvantages in that the generated noise harms the environment and the vibration reduces the reliability of electronic circuit devices.

その他意に、強制空冷方式にかいては、回路部品の配置
と、送風方向とによって装置内に温度勾配が生じるので
、この温度勾配の悪影響を除去するために部品のレイア
ウトに細心の注意を払う必要があり、設計が容易でない
という欠点も有している。
In addition, with forced air cooling, temperature gradients occur within the device depending on the arrangement of circuit components and the direction of air flow, so careful attention must be paid to the layout of components in order to eliminate the negative effects of this temperature gradient. It also has the drawback that it is difficult to design.

一方、液冷方式には、大きく分類すると、コールドプレ
ート方式と、冷媒浸漬冷却方式とがあり、これらはいず
れも強制空冷方式に比して冷却効果が優れている。
On the other hand, liquid cooling systems can be broadly classified into cold plate systems and refrigerant immersion cooling systems, both of which have superior cooling effects compared to forced air cooling systems.

しかし乍ら、コールドプレート方式では、LSI等の回
路部品にコールドプレートを接合することが非常にむず
かしく、また、回路部品にコールドプレートを一旦取付
けてし1うと、コールドプレートを容易に取外すことが
難しいので、故障時の部品の交換が困難になるという欠
点を有している。
However, with the cold plate method, it is extremely difficult to bond the cold plate to circuit components such as LSI, and once the cold plate is attached to the circuit component, it is difficult to easily remove the cold plate. Therefore, it has the disadvantage that it is difficult to replace parts in the event of failure.

また、近時、樹脂製プリント配線板に代って、セラミッ
ク製の配線板が使用される場合が多くなってきて釦り〜
このような場合には、セラミック配線板の熱伝導性が良
好であることを利用し、セラ・ミンク配線板を介してコ
ールドプレートを接合することが可能となってきている
Also, recently, ceramic wiring boards are increasingly being used instead of resin printed wiring boards.
In such cases, it has become possible to join a cold plate through a ceramic/mink wiring board by taking advantage of the good thermal conductivity of the ceramic wiring board.

従って、セラミック配線板を用い、このセラミック配線
板にコールドプレートを取付けることにより冷却を行な
う場合には、部品の交換修理を行なうことが比較的容易
となるが、コールドプレートの接合面はセラミック配線
板に)げるデッドスペースとなるので、高密度実装を行
なう場合には不利であり、且つコールドプレートとセラ
ミック配線板との着脱自在の接合は必ずしも容易でない
Therefore, when cooling is performed by using a ceramic wiring board and attaching a cold plate to the ceramic wiring board, it is relatively easy to replace and repair parts, but the joint surface of the cold plate is not connected to the ceramic wiring board. This is disadvantageous in high-density packaging, and it is not always easy to removably connect the cold plate and the ceramic wiring board.

浸漬型冷却方式は回路装置が冷却液容器の中に封入密閉
されるため、各回路部品を直接点検することができず、
従って、装置の調整、保守を簡単に行ない得ない上に、
冷却容器そのものが非常に高度の信頼性を要求されるた
めにコストが高くなり、且つ、装置全体が極めて大型と
なる欠点を有している。
In the immersion cooling method, the circuit equipment is sealed inside the coolant container, so it is not possible to directly inspect each circuit component.
Therefore, it is not easy to adjust and maintain the equipment, and
Since the cooling container itself is required to have a very high degree of reliability, the cost is high and the entire device is extremely large.

このため、従来にかいて、各々一方の側にかいて回路板
上の配線に接続固定され且つ他方の側にスタッドを有す
る複数個の電子素子と、電子素子のスタッドを収容する
複数個の凹み並びに流体を流しうる流路を設けた熱はげ
とを設け、該凹みに該スタッドを挿入し、且つ、該凹み
に熱伝導率良好な低融点材料を充填して固化させ、電子
素子の熱をスタッド、低融点材料、を介して熱はげに逃
がすようにした装置が開示されている(特公昭47−1
0184号公報)。
For this reason, conventionally, a plurality of electronic elements each having one side connected and fixed to wiring on a circuit board and a stud on the other side, and a plurality of recesses for accommodating the studs of the electronic elements are provided. In addition, a heat sink is provided with a flow path through which fluid can flow, the stud is inserted into the recess, and a low melting point material with good thermal conductivity is filled in the recess and solidified to dissipate the heat of the electronic element. A device has been disclosed in which heat is dissipated through a stud or a low-melting point material (Japanese Patent Publication No. 47-1
0184).

しかしながら、この開示されている装置は、スタッドが
凹み内に訃いて低融点材料によって固定されるので、回
路板と熱はけとの着脱が必ずしも容易ではなく、スタッ
ドが凹み内に装着されている状態にあっては、もし回路
板側に釦いて何らかの熱的歪を受けると、スタッド及び
スタッドの取付けられている電子素子に機械的歪力が加
わることになるという欠点を有している。
However, in this disclosed device, since the studs are placed in the recesses and fixed by a low-melting point material, it is not always easy to attach and remove the circuit board and the heat shield, and the studs are installed in the recesses. However, if the button is exposed to some thermal strain on the circuit board side, it has the disadvantage that mechanical strain forces will be applied to the stud and the electronic components to which the stud is attached.

本発明の目的は、従って、従来技術の上記欠点を除去し
た、冷却装置部分との着脱が自在で、且つ冷却装置部分
に装置された状態であっても回路素子側にかける機械的
な移動のための余裕度が大きい大規模半導体装置用コー
ルドプレートを提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks of the prior art, to be able to be attached to and detached from the cooling device part, and to reduce the mechanical movement applied to the circuit element side even when the device is installed in the cooling device part. It is an object of the present invention to provide a cold plate for a large-scale semiconductor device that has a large margin for processing.

上記目的を達成するために本発明にかいては、回路ユニ
ットに装着された半導体部品に取り付けられた放熱スタ
ッドに対応する個所に形成され、かつ高沸点の冷媒を充
填する放熱スタッド収容用の上部開放凹部を具備するこ
とを特徴とする大規模半導体装置用コールドプレートが
提供される。
In order to achieve the above object, the present invention provides an upper part for accommodating a heat dissipation stud, which is formed at a location corresponding to a heat dissipation stud attached to a semiconductor component mounted on a circuit unit, and is filled with a high boiling point refrigerant. A cold plate for a large-scale semiconductor device is provided, which is characterized by having an open recess.

以下図示の実施例により本発明の詳細な説明する。The present invention will be explained in detail below with reference to the illustrated embodiments.

第1図には、本発明による大規模半導体装置用コールド
プレートの一実施例が示されている。
FIG. 1 shows an embodiment of a cold plate for a large-scale semiconductor device according to the present invention.

大規模半導体装置1は、多数の大規模集積回路素子2a
m2b−・・・が搭載されている回路ユニット3と、こ
の回路ユニット3を冷却するためのコールドプレート4
とから成り、回路ユニット3とコールドプレート4とは
スペーサ5,6を介してねじ止めされて組立てられてい
る。
The large-scale semiconductor device 1 includes a large number of large-scale integrated circuit elements 2a.
A circuit unit 3 on which m2b-... is mounted, and a cold plate 4 for cooling this circuit unit 3.
The circuit unit 3 and the cold plate 4 are assembled by being screwed together via spacers 5 and 6.

回路ユニット3は、第2図に示すように、多層プリント
板7の一側面に多数の大規模集積回路素子2a、2b、
2c・・・が点線で囲1れた搭載単位区域内に整列して
配置されてかり、第3図、第4図には、第2図中の大規
模集積回路素子2a近傍の様子が詳細に示されている。
As shown in FIG. 2, the circuit unit 3 includes a large number of large-scale integrated circuit elements 2a, 2b,
2c... are arranged in a line within the mounting unit area surrounded by dotted lines, and FIGS. 3 and 4 show details of the vicinity of the large-scale integrated circuit element 2a in FIG. is shown.

大規模集積回路素子2aは、LSIチップ8を収納する
セラミック容器9と、セラミック容器9内に収納された
LSIチップ8を外部雰囲気に対して気密状態に保つた
めの蓋9とを備えてかり、LSIチップ8からの引出線
11は容器9に設けられた外部端子12に接続されてい
る。
The large-scale integrated circuit element 2a includes a ceramic container 9 for storing an LSI chip 8, and a lid 9 for keeping the LSI chip 8 stored in the ceramic container 9 in an airtight state from the external atmosphere. A lead wire 11 from the LSI chip 8 is connected to an external terminal 12 provided on the container 9.

この外部端子12は、多層プリント板7の回路素子搭載
用パターン13に位置合せされてハンダ付され、これに
より大規模集積回路素子12aは多層プリント板7に固
定されると共に所定の配線接続が行なわれる。
This external terminal 12 is aligned with the circuit element mounting pattern 13 of the multilayer printed board 7 and soldered to it, thereby fixing the large-scale integrated circuit element 12a to the multilayer printed board 7 and making predetermined wiring connections. It will be done.

セラミツク容器9上部表面9aには、LSIチップ8に
より発生し、セラミック容器9に伝達された熱を放散さ
せるための円柱状の放熱スタッド14aが固着されてい
る。
A cylindrical heat radiation stud 14a is fixed to the upper surface 9a of the ceramic container 9 for dissipating heat generated by the LSI chip 8 and transferred to the ceramic container 9.

この放熱スタッド14aは、例えばモリブデン又は銅等
の熱伝導率の良好な材料から作られるのが望1しく、他
の大規模集積回路素子2b、2c、・・・にも同様の放
熱スタッド14b、14c、・・・が夫々同様に固着さ
れている。
This heat dissipation stud 14a is preferably made of a material with good thermal conductivity, such as molybdenum or copper, and similar heat dissipation studs 14b, . 14c, . . . are similarly fixed.

第5図、第6図には、コールドプレート4が詳細に示さ
れている。
5 and 6 show the cold plate 4 in detail.

コールドプレート4は銅、アルミニウム等の熱伝導性の
良好な金属材料から戒ってかり、その内部には冷却液を
通すための通路15が蛇行状に設けられている。
The cold plate 4 is made of a metal material with good thermal conductivity, such as copper or aluminum, and has a meandering passage 15 inside thereof for passing a cooling liquid.

通路15の一端開口部15a及び他端開口部15bは、
夫々コールドプレート4の一端面に形成され、各開口部
15a、15bは接続パイプ16.17により図示しな
い冷却液循環装置に接続されている。
One end opening 15a and the other end opening 15b of the passage 15 are
Each opening 15a, 15b is formed on one end surface of the cold plate 4, and is connected to a cooling liquid circulation device (not shown) through a connecting pipe 16, 17.

従って、この図示しない冷却液循環装置により、冷却液
がこの通路15内を循環し、この冷却液によりコールド
プレート4が冷却される。
Therefore, the coolant circulates within the passage 15 by this coolant circulation device (not shown), and the cold plate 4 is cooled by this coolant.

コールドプレ−ト4には、更に、各回路素子2a、2b
、2c・・・に設げられた放熱スタッド14a、14b
The cold plate 4 further includes each circuit element 2a, 2b.
, 2c...
.

14c、・・・を収容するための凹部18a、18b。Recesses 18a, 18b for accommodating 14c, .

18c、・・・が回路ユニット3の放熱スタッド取付位
置に対して設けられている。
18c, . . . are provided at the heat dissipation stud mounting position of the circuit unit 3.

これらの凹部18a、18b、18c、−の内径は、各
放熱スタッドの外径よりやや大きめに定められて釦り、
これらの凹部18a、18b、18cの局部端面ば夫々
コールドプレート4内の底部付近に設けられた空隙19
に連通している。
The inner diameters of these recesses 18a, 18b, 18c, - are set to be slightly larger than the outer diameter of each heat dissipation stud.
The local end faces of these recesses 18a, 18b, and 18c each form a void 19 provided near the bottom of the cold plate 4.
is connected to.

そして、この空隙19の一端は、コールドプレート4の
一辺から突出した突出部20に設けられた開口部21に
連通している。
One end of this gap 19 communicates with an opening 21 provided in a protrusion 20 protruding from one side of the cold plate 4.

コールドプレート4の四隅にば、第1図及び第2図に示
されている回路ユニット3の四隅に夫々設けられた合計
4つの貫通孔22(図面ではそのうちの一部のみを示す
)に対応してねじ付ピン23が植設されてかり、このピ
ン23をスペーサ5.6と共に貫通孔に貫通させること
により、各放熱スタッドが対応する各凹部に貫入させる
ようにして回路ユニット3とコールドプレート4とを第
1図に示す如く組立てることができる。
The four corners of the cold plate 4 correspond to a total of four through holes 22 (only some of which are shown in the drawings) provided at the four corners of the circuit unit 3 shown in FIGS. 1 and 2. A threaded pin 23 is implanted into the circuit unit 3 and the cold plate 4 by passing the pin 23 through the through hole together with the spacer 5.6 so that each heat dissipation stud penetrates into the corresponding recess. and can be assembled as shown in FIG.

この場合、既に述べたように、放熱スタッドの外径は、
対応する凹部の内径よりやや大きく形成されているので
、コールドプレート4と回路ユニット3との間に多少の
組立寸法誤差があっても全く問題とはならず、従って組
立は極めて容易である。
In this case, as already mentioned, the outer diameter of the heat dissipation stud is
Since it is formed to be slightly larger than the inner diameter of the corresponding recess, even if there is some assembly dimensional error between the cold plate 4 and the circuit unit 3, it does not pose a problem at all, and therefore assembly is extremely easy.

各放熱スタッドを、コールドプレート4によって効率よ
く冷却するために、各凹部18a、18b。
In order to efficiently cool each heat dissipation stud by the cold plate 4, each recess 18a, 18b.

18c、・・・内には冷媒液24が注入されている。A refrigerant liquid 24 is injected into the refrigerant 18c, .

各凹部18a、1 ab、18c、 ・・・は、空隙1
9及び開口部21に連通しているので、冷媒液24を開
口部21から適量注入することにより、各凹部1 Ba
s 18b、18c、mを冷媒24にて満すことができ
る。
Each recess 18a, 1ab, 18c, . . . is a void 1
9 and the opening 21, by injecting an appropriate amount of refrigerant liquid 24 from the opening 21, each recess 1 Ba
s 18b, 18c, m can be filled with refrigerant 24.

放熱スタッドが貫入される各凹部の上部開口部は、特に
液密シールが施されていないので、コールドプレート4
は適宜の支持部材により略水平に保たれるようにする必
要がある。
The upper opening of each recess into which the heat dissipation stud penetrates is not particularly liquid-tightly sealed so that the cold plate 4
must be kept substantially horizontal by an appropriate support member.

このように、各放熱スタッドは、対応する凹部に満され
た冷媒液中に浸漬されるので、セラミック容器9を介し
て放熱スタッドに伝達されたLSIチップ8からの熱は
、冷媒液24を介して、通路15内を循環している冷却
液によって冷却されているコールドプレート4に放散さ
れ、これにより、回路ユニット3の冷却が行なわれる。
In this way, each heat dissipation stud is immersed in the coolant liquid filling the corresponding recess, so that the heat from the LSI chip 8 transferred to the heat dissipation stud via the ceramic container 9 is transferred via the coolant liquid 24. The coolant is radiated to the cold plate 4 which is cooled by the coolant circulating in the passage 15, thereby cooling the circuit unit 3.

従って、上記説明からすぐ理解されるように、各放熱ス
タッドがなるべく対応する凹部内に深く挿入されるよう
に回路ユニット3とコールドプレート4とヲffi立て
るのが好ましいが、この場合、放熱スタッドがコールド
プレート4に直接接触すると、回路ユニット側に好捷し
くない機械的歪力が加わる虞れがあるので、組立時に、
放熱スタッドが直接コールドプレート4に接触すること
がないよう注意する必要がある。
Therefore, as can be easily understood from the above description, it is preferable to erect the circuit unit 3 and the cold plate 4 so that each heat dissipation stud is inserted as deep as possible into the corresponding recess, but in this case, the heat dissipation stud Direct contact with the cold plate 4 may cause undesirable mechanical strain to be applied to the circuit unit, so when assembling,
Care must be taken to ensure that the heat dissipation stud does not come into direct contact with the cold plate 4.

冷媒液24は、上記説明から判るように、冷媒液24の
蒸発潜熱により放熱スタッドからの熱放散を行うための
ものではなく、放熱スタッドとコールドプレートとの間
の熱伝導を良好に行なわせるための、単なる熱伝導用媒
介物にすぎないものである。
As can be seen from the above description, the refrigerant liquid 24 is not used to dissipate heat from the heat dissipation studs using the latent heat of vaporization of the refrigerant liquid 24, but to improve heat conduction between the heat dissipation studs and the cold plate. It is nothing more than a heat conduction medium.

従って、冷媒液24が各凹部の上部開口部から蒸発によ
り飛散しないように、冷媒液24は高沸点を有し、且つ
熱伝導度が良好な液体であると共に、装置を腐食したり
することがないように、化学的に不活性な液体であるこ
とが望ましい。
Therefore, in order to prevent the refrigerant liquid 24 from scattering due to evaporation from the upper opening of each recess, the refrigerant liquid 24 has a high boiling point and good thermal conductivity, and is also a liquid that does not corrode the device. It is desirable that the liquid be chemically inert so that it does not.

しかしながら、冷媒液24に対するこれらの条件のうち
、熱伝導度の条件については、冷媒液24は大向にかい
て自然対流を生じ、自然対流によって放熱スタッドから
の熱をコールドプレートに運ぶことになるので、冷媒液
24自体の熱伝導度が多少小さくても全く問題はない。
However, among these conditions for the refrigerant liquid 24, regarding the thermal conductivity condition, the refrigerant liquid 24 will generate natural convection in the direction of Omukai, and the natural convection will carry the heat from the heat dissipation stud to the cold plate. Therefore, even if the thermal conductivity of the refrigerant liquid 24 itself is somewhat low, there is no problem at all.

従って、冷媒液24としては、例えば、米国スリーエム
社製のフロリナートFC−43の如きフロロカーボン系
液を用いることができる。
Therefore, as the refrigerant liquid 24, for example, a fluorocarbon liquid such as Fluorinert FC-43 manufactured by 3M Corporation of the United States can be used.

このような権威によると、各回路素子に設けられた放熱
スタッドをコールドプレートの凹部内に注入された冷媒
液を介してコールドプレートに接触させて冷却を行なう
ので、回路ユニット上の各電子素子をコールドプレート
に機械的に接続することなくコールドプレートによる極
めて良好な冷却を行うことができ、従って、コールドプ
レートと回路ユニットとの組立寸法誤差は極めて緩やか
であるので製造コストの低減を期待することができる。
According to these authorities, each electronic element on the circuit unit is cooled by bringing the heat dissipation stud provided on each circuit element into contact with the cold plate via the refrigerant liquid injected into the recess of the cold plate. Extremely good cooling can be performed by the cold plate without mechanical connection to the cold plate, and therefore, the assembly dimensional error between the cold plate and the circuit unit is extremely small, so a reduction in manufacturing costs can be expected. can.

また、コールドプレートと回路ユニットトはねじ止めに
より組立てられているため、回路ユニットとコールドと
の着脱が極めて簡単であり、部品の交換、修理、点検が
容易である。
Further, since the cold plate and the circuit unit are assembled by screwing, it is extremely easy to attach and detach the circuit unit and the cold, and parts can be easily replaced, repaired, and inspected.

他の利点としては、回路ユニットの他側面は全く解放さ
れた状態にあるので、この他側面にスルーホールを介し
て点検用の端子を設けることにより回路ユニットの点検
を極めて簡便に行うことができると共に、例えば第7図
に示すように他側面3aに発熱量の小さな電子素子25
a、25b、25c、・・・を搭載し、これらの電子素
子25a、25b。
Another advantage is that since the other side of the circuit unit is completely open, the circuit unit can be inspected extremely easily by providing inspection terminals on the other side via through holes. At the same time, for example, as shown in FIG.
a, 25b, 25c, . . . are mounted, and these electronic elements 25a, 25b.

25cについては自然対流又は極くわずかな送風による
強制空冷による冷却を行なうことも可能である。
As for 25c, it is also possible to perform cooling by natural convection or forced air cooling using a very small amount of air.

第8図には、更に冷却効果を高めた本発明の装置の他の
実施例が示されている。
FIG. 8 shows another embodiment of the device of the present invention, which further enhances the cooling effect.

この大規模半導体装置1′は、凹部18a内に、放熱ス
タッド14aとばね性をもって接触する、りん青銅の如
き材料からなるリボン状の熱伝導性ばね部材26a、2
6bが設けられてかり、凹部18aに挿入される放熱ス
タッド14aの表面に軽く圧接されるようになっている
This large-scale semiconductor device 1' includes ribbon-shaped thermally conductive spring members 26a, 2 made of a material such as phosphor bronze, which are in spring contact with the heat dissipating stud 14a within the recess 18a.
6b is provided so as to be lightly pressed against the surface of the heat radiation stud 14a inserted into the recess 18a.

このように熱伝導性ばね部材26a、26bを設けると
、放熱スタッド14aからの熱は、冷媒液24を介して
コールドプレート4′に伝達されると共に、このばね部
材26a、26bを介してコールドプレート4′に伝達
されるので、両者の相乗効果により著しい冷却効果を達
成することができる。
By providing the thermally conductive spring members 26a, 26b in this manner, heat from the heat dissipation stud 14a is transmitted to the cold plate 4' via the refrigerant liquid 24, and the heat is transferred to the cold plate 4' via the spring members 26a, 26b. 4', a significant cooling effect can be achieved through the synergistic effect of both.

第9図には、本発明の装置による冷却効果を確めた実験
結果が示されている。
FIG. 9 shows experimental results confirming the cooling effect of the apparatus of the present invention.

この実験では、放熱スタッドの直径を5〔間〕に固定し
、放熱スタッドが挿入される穴の直径りを変化させた場
合の放熱抵抗AI:’C/W:]を測定したものである
In this experiment, the heat dissipation resistance AI:'C/W:] was measured when the diameter of the heat dissipation stud was fixed at 5[deg.] and the diameter of the hole into which the heat dissipation stud was inserted was varied.

図中、直線イは冷媒液としてフロリナー)FC−48を
用い、且つ熱伝導性ばね部材を用いなかった場合、直線
口はフロリナー)FC−48を用い、且つ熱伝導性はね
部材を用いた場合、直線ハは冷媒液として水を用い、且
つ熱伝導性ばね部材を用いなかった場合、直線二は水用
い、且つ熱伝導性ばね部材を用いた場合の特性である。
In the figure, the straight line A indicates the case where Fluoriner FC-48 was used as the refrigerant liquid and no thermally conductive spring member was used, and the straight line A indicates the case where Fluoriner) FC-48 was used as the refrigerant and a thermally conductive spring member was used. In this case, straight line C is the characteristic when water is used as the refrigerant liquid and no thermally conductive spring member is used, and straight line 2 is the characteristic when water is used and a thermally conductive spring member is used.

尚、第8図の実施例では、熱伝導性ばね部材がコールド
プレート側に設けられているが、放熱スタッドに設けて
もよいことは勿論である。
In the embodiment shown in FIG. 8, the thermally conductive spring member is provided on the cold plate side, but it goes without saying that it may be provided on the heat radiation stud.

本発明によれば、′上述した通り、冷却装置部分を極め
て容易に回路ユニットに着脱することができ、回路ユニ
ット部の点検、修理、調整が極めて容易に行なえ、しか
も回路ユニット部と冷却装置部分との寸法精度が低くて
もよく、製作、組立が極めて容易であり、回路ユニット
部の熱変形があっても回路の電子素子等に機械的歪を全
く与えることがない冷却効果の極めて優れた大規模半導
体装置用コールドプレートを提供することができる。
According to the present invention, as described above, the cooling device portion can be attached and removed from the circuit unit extremely easily, and the circuit unit portion can be inspected, repaired, and adjusted extremely easily. It does not require low dimensional accuracy, is extremely easy to manufacture and assemble, and has an extremely excellent cooling effect that does not cause any mechanical distortion to the electronic elements of the circuit even if the circuit unit is thermally deformed. A cold plate for large-scale semiconductor devices can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例としての大規模半導体装置用
コールドプレートの組立状態を一部断偏して示す側面図
、第2図は第1図の回路ユニットの概略部分平面図、第
3図は第2図の回路ユニットに釦ける電子素子の取付状
態を示す部分拡大平面図、第4図は第3図のx−x’図
図面面図第5図は第1図のコールドプレートの拡大平面
図、第6図は第5図のコールドプレートの部分断面側面
図、第7図は第1図のコールドプレートの変形例を示す
側面図、第8図は本発明の他の実施例としての大規模半
導体装置用コールドプレートの要部を示す部分断面図、
第9図は放熱抵抗の実測値を示すグラフである。 1.1′・・・大規模半導体装置、2a、2b。 2c・・・大規模集積回路素子、3・・・回路ユニット
、4−−−r−ルドプレート、14a、14b、14c
・・・放熱スタッド、18a、18b、18c・・・凹
部、24・・・冷媒液、26a、26b・・・熱伝導性
ばね部材。
1 is a partially cutaway side view showing the assembled state of a cold plate for a large-scale semiconductor device as an embodiment of the present invention; FIG. 2 is a schematic partial plan view of the circuit unit shown in FIG. 1; Figure 3 is a partially enlarged plan view showing the mounting state of electronic elements that are buttoned to the circuit unit in Figure 2, Figure 4 is the x-x' drawing in Figure 3, and Figure 5 is the cold plate in Figure 1. 6 is a partially sectional side view of the cold plate shown in FIG. 5, FIG. 7 is a side view showing a modification of the cold plate shown in FIG. 1, and FIG. 8 is another embodiment of the present invention. A partial cross-sectional view showing the main parts of a cold plate for a large-scale semiconductor device,
FIG. 9 is a graph showing actual measured values of heat dissipation resistance. 1.1'...Large-scale semiconductor device, 2a, 2b. 2c...Large scale integrated circuit element, 3...Circuit unit, 4---r-rudo plate, 14a, 14b, 14c
... Heat dissipation stud, 18a, 18b, 18c... Recess, 24... Refrigerant liquid, 26a, 26b... Heat conductive spring member.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 回路ユニットに装着された半導体部品に取り付けら
れた放熱スタッドに対応する個所に形成され、かつ高沸
点の冷媒を充填する放熱スタッド収容用の上部開放凹部
を具備することを特徴とする大規模半導体装置用コール
ドプレート。 2 前記凹部内に収容されるスタッドにばね性をもって
接触する熱伝導性ばね部材が前記凹部内に設けられてい
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の大規模
半導体装置用コールドプレート。 3 前記凹部の内壁面にばね性をもって接触する熱伝導
性はね部材が前記スタッドに設けられていることを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の大規模半導体装置用
コールドプレート。
[Scope of Claims] 1. The circuit unit is provided with an upper open recess for accommodating the heat dissipation stud, which is formed at a location corresponding to the heat dissipation stud attached to the semiconductor component mounted on the circuit unit, and filled with a high boiling point refrigerant. Cold plate for large-scale semiconductor equipment. 2. The cold plate for a large-scale semiconductor device according to claim 1, wherein a thermally conductive spring member is provided in the recess, the thermally conductive spring member being in contact with the stud accommodated in the recess with spring properties. . 3. The cold plate for a large-scale semiconductor device according to claim 1, wherein the stud is provided with a thermally conductive spring member that contacts the inner wall surface of the recess with spring properties.
JP53107535A 1978-09-04 1978-09-04 Cold plate for large-scale semiconductor equipment Expired JPS5841778B2 (en)

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