JPS6015995A - 内向熱流冷却型電子回路装置の製造方法 - Google Patents
内向熱流冷却型電子回路装置の製造方法Info
- Publication number
- JPS6015995A JPS6015995A JP12283383A JP12283383A JPS6015995A JP S6015995 A JPS6015995 A JP S6015995A JP 12283383 A JP12283383 A JP 12283383A JP 12283383 A JP12283383 A JP 12283383A JP S6015995 A JPS6015995 A JP S6015995A
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- cooling
- electronic circuit
- circuit device
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、高密度に電子回路を実装し、そのため温度上
昇が著しい大型電子回路装置の小型化に効果があり、一
般的な電子回路装置にも適用できる。
昇が著しい大型電子回路装置の小型化に効果があり、一
般的な電子回路装置にも適用できる。
従来例の構成とその問題点
従来、出力が大きくなり、ＩＣやプリント基板の発熱が
大きい場合、第１図に示すように、発熱の大きいＩＣ素
子１などは放熱用アルミブロック２上に貼りつけ、素子
の温度上昇による特性劣化を防ぎ、他のプリント基板３
は互いに離して設置し、相互配線用のコネクタ一群を有
した基板４で回路を構成し、ファン５で冷却を行ってい
る。このため熱は図中矢印の様に放散され、相互の空間
距離を十分に取らなければならない。このために装置が
大型化するのみならず、配線が長くなるだめに、誘導雑
音、抵抗の増加、浮遊容量の増加などの問題が生じ、一
旦装置を完成した後に、プリント基板や配線方法を大巾
に変更したり、層性劣化を防止し得なかったりしている
。
大きい場合、第１図に示すように、発熱の大きいＩＣ素
子１などは放熱用アルミブロック２上に貼りつけ、素子
の温度上昇による特性劣化を防ぎ、他のプリント基板３
は互いに離して設置し、相互配線用のコネクタ一群を有
した基板４で回路を構成し、ファン５で冷却を行ってい
る。このため熱は図中矢印の様に放散され、相互の空間
距離を十分に取らなければならない。このために装置が
大型化するのみならず、配線が長くなるだめに、誘導雑
音、抵抗の増加、浮遊容量の増加などの問題が生じ、一
旦装置を完成した後に、プリント基板や配線方法を大巾
に変更したり、層性劣化を防止し得なかったりしている
。
一方、発熱の大きな素子を例えば冷板上に設置する方法
も提案されているが、素子の交換の度に冷却形を開放す
るだめに、冷却媒体の漏れやそれによる特性劣化、故障
が生じト又、プリント基板の発熱に対しては別途ファン
等による空冷がやはシ必要であり、上述のような欠点力
叫Ｙθ１にされるにせよ、その捷ま残っており、又、冷
却系が空冷。
も提案されているが、素子の交換の度に冷却形を開放す
るだめに、冷却媒体の漏れやそれによる特性劣化、故障
が生じト又、プリント基板の発熱に対しては別途ファン
等による空冷がやはシ必要であり、上述のような欠点力
叫Ｙθ１にされるにせよ、その捷ま残っており、又、冷
却系が空冷。
水冷の冊系統となり、より複雑となっている。
発明の目的
本発明に１、水冷系等による冷却と自然対流による冷却
を利用し、装置の小型化、高密度の実装を実現するとと
も妃、上述のごとき長い配線による問題を解決すること
を目的とする。
を利用し、装置の小型化、高密度の実装を実現するとと
も妃、上述のごとき長い配線による問題を解決すること
を目的とする。
発明の構成
本発明は、薄す矩形の内部減圧基板の一端面に放熱部を
他の端面に外部接続用の端子群を形成し、前記基板の残
余の広域面上に直接小型電子部品を実装し、さらに前記
基板の減圧された内部面に発熱素子を実装し〜前記放熱
部と前記発熱素子とを連続して多孔質体で被覆してなり
、減圧内部に封入された作動流体により、発生した熱を
減圧された内部を通して前記放熱部に集める構成を有す
るものである。
他の端面に外部接続用の端子群を形成し、前記基板の残
余の広域面上に直接小型電子部品を実装し、さらに前記
基板の減圧された内部面に発熱素子を実装し〜前記放熱
部と前記発熱素子とを連続して多孔質体で被覆してなり
、減圧内部に封入された作動流体により、発生した熱を
減圧された内部を通して前記放熱部に集める構成を有す
るものである。
実施例の説明
本発明の一実施例の内向熱流冷却型電子回路装置は外観
を第２図ａに示すように、内部が減圧され作動流体を封
入したほぼ矩形の薄い実装基板１１の一端部分に冷却部
１２がある○この冷却部分１２はその端部の数面に渡っ
て形成されるが、冷却効果の大きいのは矢印のある主要
冷却面１３である。
を第２図ａに示すように、内部が減圧され作動流体を封
入したほぼ矩形の薄い実装基板１１の一端部分に冷却部
１２がある○この冷却部分１２はその端部の数面に渡っ
て形成されるが、冷却効果の大きいのは矢印のある主要
冷却面１３である。
その他必要とする多数の素子１４を、先ず冷却効果の大
きい実装面１５にハンダうけなどする。
きい実装面１５にハンダうけなどする。
これは今、行われているチップ部品の装着と同じである
。さらに他の実装面１６に残余の素子１７を実装する。
。さらに他の実装面１６に残余の素子１７を実装する。
両面の結合及び他の基板１８との結合はコネクタ一群を
有した基板１９によって行う。
有した基板１９によって行う。
このような実装基板１１においては、熱流は矢印のよう
に内部から、放熱部１２を通して冷却系２０に運ばれる
。従って同様の基板１１．１８を繰り返し近接させて配
置することができる。又、特に冷却を必要としない基板
の場合には従来と同様に単に基板１８を挿入するだけで
よい。従−て同じスロフトで二種以上の基板を差し変え
使用できる。この時、矢印２１に示すように、基板１９
を先ず取シはすして、次に基板１１．１．８を取り変え
ることができるので、冷却系を全く開閉するととがない
。
に内部から、放熱部１２を通して冷却系２０に運ばれる
。従って同様の基板１１．１８を繰り返し近接させて配
置することができる。又、特に冷却を必要としない基板
の場合には従来と同様に単に基板１８を挿入するだけで
よい。従−て同じスロフトで二種以上の基板を差し変え
使用できる。この時、矢印２１に示すように、基板１９
を先ず取シはすして、次に基板１１．１．８を取り変え
ることができるので、冷却系を全く開閉するととがない
。
基板１１．１８を非常に近接して配置するので基板間の
誘導が問題となることが生ずるが、その時は冷却系２ｏ
のフィン２１上にアルミメソシュ２２などを、基板１１
を囲むように挿入して簡単に防止できる。
誘導が問題となることが生ずるが、その時は冷却系２ｏ
のフィン２１上にアルミメソシュ２２などを、基板１１
を囲むように挿入して簡単に防止できる。
なお、基板１１のコネクター類を第２図すに示すように
放熱部１２に隣接する端面部に設け、コネクター基板１
９に接続を取るようにすることにより、矢印２３に示す
ように基板１１を抜き差しすることで簡単に取り変え、
固定することができる。
放熱部１２に隣接する端面部に設け、コネクター基板１
９に接続を取るようにすることにより、矢印２３に示す
ように基板１１を抜き差しすることで簡単に取り変え、
固定することができる。
発熱の大きい素子類１４ｉは第３図に示すように減圧し
た実装基板１１の内部に装着する。外部の装着素子類２
４とは、基板１１ｂに埋設された積層配線２６によって
形成する。この積層配線２５は、例えばアルミナ上にＭ
ＯやＭｏ−Ｍｎ系のペーストを印刷して配線形成した物
を順次積層した後、１３００−１６００℃で焼成するこ
とによって形成できる。素子の装着は、表面に露出した
ＭｏやＭ ｏ −Ｍ ｎ端子ないしはさらにｆ１メッキ
、Ｓｎメッキを施した端子上にチップ装着材々とを用い
てハンダづけなどで行う。ハダカの−１：まＩＣなどを
直接装着する場合には、汚染を防ぐために、窒化硅素膜
であらかじめ保護膜を形成しておくことが望ましい。
た実装基板１１の内部に装着する。外部の装着素子類２
４とは、基板１１ｂに埋設された積層配線２６によって
形成する。この積層配線２５は、例えばアルミナ上にＭ
ＯやＭｏ−Ｍｎ系のペーストを印刷して配線形成した物
を順次積層した後、１３００−１６００℃で焼成するこ
とによって形成できる。素子の装着は、表面に露出した
ＭｏやＭ ｏ −Ｍ ｎ端子ないしはさらにｆ１メッキ
、Ｓｎメッキを施した端子上にチップ装着材々とを用い
てハンダづけなどで行う。ハダカの−１：まＩＣなどを
直接装着する場合には、汚染を防ぐために、窒化硅素膜
であらかじめ保護膜を形成しておくことが望ましい。
さらに、内部に装着された素子１４ｉと冷却部１２を連
続して多孔質膜２６で被覆する。この多孔質膜２６は例
えばプラズマ溶射によって、アルミナ粉などを溶着せし
める。たとえば３〜２ｏμｍのアルミナ粉を溶射し３０
０〜８００μｍ堆積させることによって、気孔径０．５
〜７μｍ、気孔率５０〜６０％の良好な多孔質膜を形成
できる。作動流体として、例えば、超純水（圧力５０
ｍｍ Ｈｇ）イソプロピルアルコール（圧力ｓ５ｍｍＨ
ｇ）を封入し、キャップ１１Ｃをガラスなどで密着固定
する。
続して多孔質膜２６で被覆する。この多孔質膜２６は例
えばプラズマ溶射によって、アルミナ粉などを溶着せし
める。たとえば３〜２ｏμｍのアルミナ粉を溶射し３０
０〜８００μｍ堆積させることによって、気孔径０．５
〜７μｍ、気孔率５０〜６０％の良好な多孔質膜を形成
できる。作動流体として、例えば、超純水（圧力５０
ｍｍ Ｈｇ）イソプロピルアルコール（圧力ｓ５ｍｍＨ
ｇ）を封入し、キャップ１１Ｃをガラスなどで密着固定
する。
上述の構造から分るように、減圧基板１１はそれ自身ヒ
ートパイプを形成しており、冷却部１２と高発熱部が連
続した多孔質体２６で一体に埋設されて込るために、熱
伝導度のよい、銅やアルミの何十倍もの高率で冷却を行
うことができる。しかも、発熱の大きい素子を直接に冷
却できる。
ートパイプを形成しており、冷却部１２と高発熱部が連
続した多孔質体２６で一体に埋設されて込るために、熱
伝導度のよい、銅やアルミの何十倍もの高率で冷却を行
うことができる。しかも、発熱の大きい素子を直接に冷
却できる。
以上の説明で明らかなように、第２図の実装基板１１．
冷却部１２．素子１４．実装而１５は、第３図の実装基
板１１（１１ｂ 、 １１ｃ、）、冷却部１２．素子２
４．基板１１ｂの外面に各々対応している。又、第２図
の基板面１１ｃの外面に素子を載せることによって、第
３図に対応する他の実装面１６や素子１７を設置できる
。即ち、第３図のような実装基板が、第２図の冷却系に
挿入されて、高密度、高冷却の電子回路装置となってい
るＯ 第４図に本発明の別の基板断面例を示す。配線は従来よ
り簡単なＩ’Ｃセラミックパッケージ類似品を用いて横
方向に配線を出し、第３図と異なり周辺から外部に配ｍ
３１を取り出し、チップ素子２４などを実装している。
冷却部１２．素子１４．実装而１５は、第３図の実装基
板１１（１１ｂ 、 １１ｃ、）、冷却部１２．素子２
４．基板１１ｂの外面に各々対応している。又、第２図
の基板面１１ｃの外面に素子を載せることによって、第
３図に対応する他の実装面１６や素子１７を設置できる
。即ち、第３図のような実装基板が、第２図の冷却系に
挿入されて、高密度、高冷却の電子回路装置となってい
るＯ 第４図に本発明の別の基板断面例を示す。配線は従来よ
り簡単なＩ’Ｃセラミックパッケージ類似品を用いて横
方向に配線を出し、第３図と異なり周辺から外部に配ｍ
３１を取り出し、チップ素子２４などを実装している。
なお、冷却部は紙面に対して垂直方向にある。
冷却系の構造を第５図に示す。冷媒は矢印のように冷却
系２ｏに導入される。基板１１はスリット３２に挿入さ
れへ基板冷却部１２との接触により冷却される。単なる
接触であるだめ熱電導が幾分悪いが、面積を十分に広く
とってあり、温度の低い冷媒による冷却で従来よりも効
率よく冷却できる。密着をよくするためにバネ３３で基
板をおサエル。又、しゃへい板３６を設置することで冷
却効率を上げることができる。冷却による結露を放しだ
めに外壁を図のように発泡樹脂３４などで波層しておく
ことが望ましｌ／″１０ 以上の構成によって、熱流が基板内部を通過し効率よく
、冷却を行うことができる。なお、多孔質膜の形成は、
プラズマ溶射によらなくとも、ＣＶＤなどの方法によっ
ても同じ効果を得ることができる。
系２ｏに導入される。基板１１はスリット３２に挿入さ
れへ基板冷却部１２との接触により冷却される。単なる
接触であるだめ熱電導が幾分悪いが、面積を十分に広く
とってあり、温度の低い冷媒による冷却で従来よりも効
率よく冷却できる。密着をよくするためにバネ３３で基
板をおサエル。又、しゃへい板３６を設置することで冷
却効率を上げることができる。冷却による結露を放しだ
めに外壁を図のように発泡樹脂３４などで波層しておく
ことが望ましｌ／″１０ 以上の構成によって、熱流が基板内部を通過し効率よく
、冷却を行うことができる。なお、多孔質膜の形成は、
プラズマ溶射によらなくとも、ＣＶＤなどの方法によっ
ても同じ効果を得ることができる。
次に具体例を述べる。
出力６０Ｗ、熱損失的４ｗのパワーＩ Ｃ１４ｉを１０
ケを第３図に示すように基板１１の内部に装着し、ワイ
ヤボンティングによって結線した後、プラズマ法により
、厚さ０．５μｍの窒化硅素膜を全面に形成し、ワイヤ
ボンティング部、接着部を除いて、全面をプラズマ溶射
膜で厚さ７００μｍ１ＡＮした。その後、イソプロビル
アルコールヲ含む５５ｍｍＨｇの減圧器中で、キャップ
１１ｃをかぶせ、低融カラスを用い封着した。一部は、
エポキシ樹脂を用いて」・４沼し／こ。一枚の基板１１
で４０Ｗの発熱量を有する。これを第５図に示す冷却系
のスロット３２に約５ｍｍ間融で１ｏ枚挿入した所、全
長１４ｃｍｔ／Ｃなっ／こ。冷媒としてフレオンを」−
５℃で循環させた。最大出力で１時間動作させた所、最
も高温になったコネクタ一部で約１５℃の温度上昇が認
められた。冷却部に近い所では、温度上昇はほぼ認めら
れなかった。
ケを第３図に示すように基板１１の内部に装着し、ワイ
ヤボンティングによって結線した後、プラズマ法により
、厚さ０．５μｍの窒化硅素膜を全面に形成し、ワイヤ
ボンティング部、接着部を除いて、全面をプラズマ溶射
膜で厚さ７００μｍ１ＡＮした。その後、イソプロビル
アルコールヲ含む５５ｍｍＨｇの減圧器中で、キャップ
１１ｃをかぶせ、低融カラスを用い封着した。一部は、
エポキシ樹脂を用いて」・４沼し／こ。一枚の基板１１
で４０Ｗの発熱量を有する。これを第５図に示す冷却系
のスロット３２に約５ｍｍ間融で１ｏ枚挿入した所、全
長１４ｃｍｔ／Ｃなっ／こ。冷媒としてフレオンを」−
５℃で循環させた。最大出力で１時間動作させた所、最
も高温になったコネクタ一部で約１５℃の温度上昇が認
められた。冷却部に近い所では、温度上昇はほぼ認めら
れなかった。
これに対して、第１図１，２に示すように、約３ Ｃｎ
ｌのフィンを持つアルミブロック上に、上述のＩＣを１
０ケ銀ペーストで接着し、これを１０枚並置した所、長
さ３５Ｃｍと約２．５倍なった。この側面に径約１０Ｃ
ｍの冷却ファンを４台置き空冷した。最大出力で１時間
動作させた時のアルミブロックの温度は、約１６℃上昇
しており、ＩＣ表面は、３０〜６０℃上昇していた。
ｌのフィンを持つアルミブロック上に、上述のＩＣを１
０ケ銀ペーストで接着し、これを１０枚並置した所、長
さ３５Ｃｍと約２．５倍なった。この側面に径約１０Ｃ
ｍの冷却ファンを４台置き空冷した。最大出力で１時間
動作させた時のアルミブロックの温度は、約１６℃上昇
しており、ＩＣ表面は、３０〜６０℃上昇していた。
発明の効果
以上の説明で明らかなように、本発明によれば発熱量の
大きい回路素子を密接して装着しても殆んど温朋上昇が
なく、安定した動作を実現できる。
大きい回路素子を密接して装着しても殆んど温朋上昇が
なく、安定した動作を実現できる。
従って、特に大型の大出力の電子回路装置の高密度の実
装による小型化に大きな効果を示す。又、高密度に実装
しても基板の交換は簡単であり、冷却系に一切触れるこ
とがないため、冷媒の洩れなどの問題も生じない。
装による小型化に大きな効果を示す。又、高密度に実装
しても基板の交換は簡単であり、冷却系に一切触れるこ
とがないため、冷媒の洩れなどの問題も生じない。
第１図は従来の発熱半導体装置の概略構成図、第２図ａ
は本発明の一実施例の基板の全体構成概略図、第２図す
は冷却部の他の構成例を示す図、第・畏へ図は本発明に
よる基板の断面例を示す図、第５図は冷却系の一例を示
す図である。 １１・・・・・・内部減圧実装基板、１２・・・・・冷
却部、１４．１４ｉ、１７．２４・・・・素子、２ｏ・
・・・・・冷却系、２６・・・・・・多孔質膜。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名＠１
図 第２図 第３図
は本発明の一実施例の基板の全体構成概略図、第２図す
は冷却部の他の構成例を示す図、第・畏へ図は本発明に
よる基板の断面例を示す図、第５図は冷却系の一例を示
す図である。 １１・・・・・・内部減圧実装基板、１２・・・・・冷
却部、１４．１４ｉ、１７．２４・・・・素子、２ｏ・
・・・・・冷却系、２６・・・・・・多孔質膜。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名＠１
図 第２図 第３図
Claims (1)
- 薄い矩形の内部減圧基板の一端面に放熱部を他の端面に
外部接続用の端子群を形成し、前記基板の残余の広域向
上に直接小型電子部品を実施し、さらに前記基板の減圧
された内部面に発熱素子を実装し、前記放熱部と前記発
熱素子とを連続して多孔質体で被ｔ″ｕしてなり、減圧
内部Ｖこ封入された作動流体により、発生した熱を減圧
された内部を通して前記放熱部に集めることを特徴とし
だ内向熱流冷却型電子回路装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12283383A JPS6015995A (ja) | 1983-07-06 | 1983-07-06 | 内向熱流冷却型電子回路装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12283383A JPS6015995A (ja) | 1983-07-06 | 1983-07-06 | 内向熱流冷却型電子回路装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6015995A true JPS6015995A (ja) | 1985-01-26 |
| JPH0241196B2 JPH0241196B2 (ja) | 1990-09-14 |
Family
ID=14845763
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12283383A Granted JPS6015995A (ja) | 1983-07-06 | 1983-07-06 | 内向熱流冷却型電子回路装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6015995A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7933125B2 (en) | 2008-03-24 | 2011-04-26 | Fujitsu Limited | Board unit and electronic apparatus |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5094471A (ja) * | 1973-12-24 | 1975-07-28 | ||
| JPS5729318U (ja) * | 1980-07-25 | 1982-02-16 |
-
1983
- 1983-07-06 JP JP12283383A patent/JPS6015995A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5094471A (ja) * | 1973-12-24 | 1975-07-28 | ||
| JPS5729318U (ja) * | 1980-07-25 | 1982-02-16 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7933125B2 (en) | 2008-03-24 | 2011-04-26 | Fujitsu Limited | Board unit and electronic apparatus |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0241196B2 (ja) | 1990-09-14 |
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