JPS60160150A - 集積回路の冷却装置 - Google Patents
集積回路の冷却装置Info
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- JPS60160150A JPS60160150A JP59013005A JP1300584A JPS60160150A JP S60160150 A JPS60160150 A JP S60160150A JP 59013005 A JP59013005 A JP 59013005A JP 1300584 A JP1300584 A JP 1300584A JP S60160150 A JPS60160150 A JP S60160150A
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- Power Engineering (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
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】
〔発明の技術分野〕
本発明は、半導体等の集積回路に伝熱板を接触させ、伝
熱板を液体冷媒で冷却する直列噴流方式の半導体冷却装
置に関するものである。
熱板を液体冷媒で冷却する直列噴流方式の半導体冷却装
置に関するものである。
第３図は従来の半導体冷却装置の側断面図であって、ｌ
は冷却板、２は供給ヘッダ、３は排出ヘッダ、４はベロ
ーズ、５は伝熱板、６は集積回路であり、半導体累子１
１、伝熱板１０及びリード端子等から成っているもの、
７はプリント板、８はノズルを示している。冷却板ｌは
、供給ヘッダ２および排出へラダ３を有しており、供給
へラダ２は複数のノズル８が設けられている。排出へラ
ダ３は、ノズル８に対応する位置に開口を有しており、
各開口の周りにベローズ４の一端が取付けられている。
は冷却板、２は供給ヘッダ、３は排出ヘッダ、４はベロ
ーズ、５は伝熱板、６は集積回路であり、半導体累子１
１、伝熱板１０及びリード端子等から成っているもの、
７はプリント板、８はノズルを示している。冷却板ｌは
、供給ヘッダ２および排出へラダ３を有しており、供給
へラダ２は複数のノズル８が設けられている。排出へラ
ダ３は、ノズル８に対応する位置に開口を有しており、
各開口の周りにベローズ４の一端が取付けられている。
ベローズ４の他端は伝熱板５で塞がれ、伝熱板５は集積
回路６の伝熱板ｌＯと接触する。集積回路６は複数個が
プリント板７に実装されている。
回路６の伝熱板ｌＯと接触する。集積回路６は複数個が
プリント板７に実装されている。
供給ヘッダ２には、液体冷媒、例えば水やフルオロカー
ボン液等が供給される。供給ヘッダ２の中の液体冷媒は
各ノズル８から噴出し、ノズル８からの噴流は伝熱板５
と衝突し、これを冷却する。
ボン液等が供給される。供給ヘッダ２の中の液体冷媒は
各ノズル８から噴出し、ノズル８からの噴流は伝熱板５
と衝突し、これを冷却する。
伝熱板５と衝突した液体冷媒は、排出ヘッダ３を通って
外部に排出される。
外部に排出される。
第３図の如き従来の冷却装置は、供給ヘッダ２の入口に
供給される液体冷媒の総流量なＱ、ノズルの本数をルと
するとき、各ノズルから噴出される液体冷媒の流量Ｑ’
はＱ／ｎとなり、光分な６却効果が得に＜＜、また各ノ
ズルからのａ、！１バランスを均一に保ちにくいという
欠点がある。勿論、総流量Ｑを大きくすれば、各ノズル
から噴出される流量Ｑφ大きくすることが可能であるが
、このようにするとポンプの大型化や配管の大型、複雑
化が必要であり、液体冷媒供給装置が大きくなって経済
性を損なってしまう。また各ノズルの流量を均一にする
ためには複雑な流路構造を必要とする。
供給される液体冷媒の総流量なＱ、ノズルの本数をルと
するとき、各ノズルから噴出される液体冷媒の流量Ｑ’
はＱ／ｎとなり、光分な６却効果が得に＜＜、また各ノ
ズルからのａ、！１バランスを均一に保ちにくいという
欠点がある。勿論、総流量Ｑを大きくすれば、各ノズル
から噴出される流量Ｑφ大きくすることが可能であるが
、このようにするとポンプの大型化や配管の大型、複雑
化が必要であり、液体冷媒供給装置が大きくなって経済
性を損なってしまう。また各ノズルの流量を均一にする
ためには複雑な流路構造を必要とする。
ノズル間で流速、流量のバラツキがあると、装置全体の
性能は冷却能力が最も低い位置の集積回路の性能、で制
限されてしまい、集積回路の能力を有効に利用できない
。
性能は冷却能力が最も低い位置の集積回路の性能、で制
限されてしまい、集積回路の能力を有効に利用できない
。
本発明は、上記の考察に基づくものであって、集積回路
に伝熱板を接触させ、伝熱板をノズルか゛ら噴出される
液体冷媒で冷却する冷却装置において、液体冷媒供給装
置を大きくすることなく、ノズルから噴出す液体冷媒の
流量を大きく且つ均一に出来るよう圧した直列噴流方式
の冷却装置を提供することを目的としている。
に伝熱板を接触させ、伝熱板をノズルか゛ら噴出される
液体冷媒で冷却する冷却装置において、液体冷媒供給装
置を大きくすることなく、ノズルから噴出す液体冷媒の
流量を大きく且つ均一に出来るよう圧した直列噴流方式
の冷却装置を提供することを目的としている。
そしてそのため、本発明の直列噴流方式の冷却装量は、
集積回路を実装したプリント板と、上記集積回路を冷却
するための冷却板とを具備する直列噴流方式の集積回路
の冷却装置であって、上記冷却板に、一部が開口した液
体冷媒室を各集積回路対応に複数個設けると共に液体冷
媒室間に液体冷媒通路を設け、液体冷媒通路の一端にノ
ズルを取付け、上記液体冷媒室の開口の周シにベローズ
やダイヤフラムの如き可撓性弾性構造体を固着するζ共
に上記可撓性弾性構造体の他端を伝熱板で寒ぎ、さらに
上記ノズルから噴出した液体冷媒が上記伝熱板と衝突す
ると共に上記集積回路の熱が上記伝熱板に伝達されるよ
うに構成されていることを特徴とするものである。
集積回路を実装したプリント板と、上記集積回路を冷却
するための冷却板とを具備する直列噴流方式の集積回路
の冷却装置であって、上記冷却板に、一部が開口した液
体冷媒室を各集積回路対応に複数個設けると共に液体冷
媒室間に液体冷媒通路を設け、液体冷媒通路の一端にノ
ズルを取付け、上記液体冷媒室の開口の周シにベローズ
やダイヤフラムの如き可撓性弾性構造体を固着するζ共
に上記可撓性弾性構造体の他端を伝熱板で寒ぎ、さらに
上記ノズルから噴出した液体冷媒が上記伝熱板と衝突す
ると共に上記集積回路の熱が上記伝熱板に伝達されるよ
うに構成されていることを特徴とするものである。
［発明の実施例］
以下、本発明を図面を参照しつつ説明する。
第１図は本発明の１実施例の側断面図、第２図は第１図
のＡ−Ａ’ｌｌ！の断面図である。
のＡ−Ａ’ｌｌ！の断面図である。
ｍ１図および第２図において、９は可変形性の伝熱体、
１０は伝熱板、１１は集積回路６に含まれる半導体素子
、１２はリード、１３は液体冷媒室、１４は液体冷媒通
路をそれぞれ示している。
１０は伝熱板、１１は集積回路６に含まれる半導体素子
、１２はリード、１３は液体冷媒室、１４は液体冷媒通
路をそれぞれ示している。
なお、第３図と同一符号は同一物を示している。
冷却板ｌには、ａ数の液体冷媒室１３が設けられている
。液体冷媒室１３は下側に開口部を有している。図示の
例においては、左側の液体冷媒室１３から右側の液体冷
媒室１３に至る斜めの液体冷媒通路１４（この通路１４
は冷却板の下面側からのドリリングで形成することがで
きる。）が設けられ、液体冷媒通路１４の右側にノズル
８が取付けられている。液体冷媒室１３の開口部の周り
には、ベローズ４の一端が固着され、ベローズ４の他端
は伝熱板５で塞がれている。伝熱板５の表面には、可変
形性の伝熱体９が接合的に固着されている。プリント板
７には、複数の集積回路６が実装されている。半導体素
子１１には、これよりも面積の大きい伝熱板ｌＯがソル
ダリング等により接合接触している。集積回路６はリー
ド１２によりプリント板７の導体と接続されている。集
積回路６を実装したプリント板７の上に、ベローズ等が
取付けられた冷却板ｌを載せて圧接すると。
。液体冷媒室１３は下側に開口部を有している。図示の
例においては、左側の液体冷媒室１３から右側の液体冷
媒室１３に至る斜めの液体冷媒通路１４（この通路１４
は冷却板の下面側からのドリリングで形成することがで
きる。）が設けられ、液体冷媒通路１４の右側にノズル
８が取付けられている。液体冷媒室１３の開口部の周り
には、ベローズ４の一端が固着され、ベローズ４の他端
は伝熱板５で塞がれている。伝熱板５の表面には、可変
形性の伝熱体９が接合的に固着されている。プリント板
７には、複数の集積回路６が実装されている。半導体素
子１１には、これよりも面積の大きい伝熱板ｌＯがソル
ダリング等により接合接触している。集積回路６はリー
ド１２によりプリント板７の導体と接続されている。集
積回路６を実装したプリント板７の上に、ベローズ等が
取付けられた冷却板ｌを載せて圧接すると。
可変形性の伝熱体９は伝熱板１０と密Ｋｆｆｉ接触する
。
。
第１図において、点線の矢印は液体冷媒の流れを示す。
液体冷媒通路１４を通る液体冷媒はノズル８から噴出し
、ノズル８からの噴流は伝熱板５と衝突し、これを冷却
する。伝熱板５と衝突した液体冷媒は、液体冷媒室１３
を介して次の液体冷媒通路１４を通り、次のノズル８か
ら噴出す。このように液体冷媒は、液体冷媒通路１４→
ノズル８→液体冷媒室１３→液俸冷媒通路１４→ノズル
８→液体冷媒室１４・・・・・・と流れる。
、ノズル８からの噴流は伝熱板５と衝突し、これを冷却
する。伝熱板５と衝突した液体冷媒は、液体冷媒室１３
を介して次の液体冷媒通路１４を通り、次のノズル８か
ら噴出す。このように液体冷媒は、液体冷媒通路１４→
ノズル８→液体冷媒室１３→液俸冷媒通路１４→ノズル
８→液体冷媒室１４・・・・・・と流れる。
液体冷媒としては水やフルオロカーボン液等を用いるこ
とが出来る。ノズル８から噴出す噴流の流速は１例えば
０．５ないし３ｍ／Ｓである。例えば水の場合、ノズル
の直径をＤとしたとき、ノズル８の開口から伝熱板５ま
での距離を２Ｄないし４Ｄ、伝熱板５の直径を４Ｄない
し８Ｄとした場合に最も良い結果が得られた。このよう
に設計した場合、熱伝達率は水の場合１５０００に−な
いし３００００ ＫｍｌＩｎ？ｈ ｒ’ｃ、であった。
とが出来る。ノズル８から噴出す噴流の流速は１例えば
０．５ないし３ｍ／Ｓである。例えば水の場合、ノズル
の直径をＤとしたとき、ノズル８の開口から伝熱板５ま
での距離を２Ｄないし４Ｄ、伝熱板５の直径を４Ｄない
し８Ｄとした場合に最も良い結果が得られた。このよう
に設計した場合、熱伝達率は水の場合１５０００に−な
いし３００００ ＫｍｌＩｎ？ｈ ｒ’ｃ、であった。
伝熱板５は、熱伝達率の良好な材料１例えばＣｕ又はＣ
ｕ合金で作られる。可変形性の伝熱体９は、バインダと
フィラーとから成り１例えばバインダとしてはシリコン
系ゴムを用いることが出来、フィラーとしてはアルミナ
やベリリア等の酸化金属を用いることが出来る。伝熱板
１０は、集積回路と熱膨張率が近似する材料で作られる
。例えば集積回路がシリコンやＧａＡｓで作られる場合
、伝熱板ｌＯはＭｏ又はＭＯ／ Ｃｕ複合材等で作るこ
とが出来る。ベローズ４としては、成形ベローズや溶接
ベローズ、電着メツキーベローズ、テフロン製ベローズ
などを用いることが出来る。ベローズの代りにダイヤプ
ラムを用いることも出来る。
ｕ合金で作られる。可変形性の伝熱体９は、バインダと
フィラーとから成り１例えばバインダとしてはシリコン
系ゴムを用いることが出来、フィラーとしてはアルミナ
やベリリア等の酸化金属を用いることが出来る。伝熱板
１０は、集積回路と熱膨張率が近似する材料で作られる
。例えば集積回路がシリコンやＧａＡｓで作られる場合
、伝熱板ｌＯはＭｏ又はＭＯ／ Ｃｕ複合材等で作るこ
とが出来る。ベローズ４としては、成形ベローズや溶接
ベローズ、電着メツキーベローズ、テフロン製ベローズ
などを用いることが出来る。ベローズの代りにダイヤプ
ラムを用いることも出来る。
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、
（イ）液体冷媒供給装置を大きくすることなく、ノズル
から噴出する液体冷媒の流量を太きくシ。
から噴出する液体冷媒の流量を太きくシ。
従って、流速およびレイノルズ数を大きくすることが出
来る。
来る。
（→ 直列流路方式とすることにより各ノズルの流量を
均一に出来、各集積回路における冷却性能を均一に出来
る。
均一に出来、各集積回路における冷却性能を均一に出来
る。
等の顕著な効果を奏し得る。
第１図は本発明のｌ実施例の側断面図、第２図は第１図
のＡ−Ａ’線断面図、第３図は従来の冷却装置の側断面
図である。 ｌ・・・冷却板、２・・・供給ヘッダ、３・・・排出ヘ
ッダ、４・・・ベローズ、５・・・伝熱板、６・・・集
積回路、７・・・プリント板、８・・・ノズル、９・・
・可変形性の伝熱体、ｌＯ・・・伝熱板、１１・・・半
導体素子、１２・・・リード、１３・・・液体冷媒室、
１４・・・液体冷媒通路、１５・・・ボンディングワイ
ヤ。 特許出願人 富士通株式会社 代理人弁理士 京 谷 四 部 肯１図 少Ｚ図
のＡ−Ａ’線断面図、第３図は従来の冷却装置の側断面
図である。 ｌ・・・冷却板、２・・・供給ヘッダ、３・・・排出ヘ
ッダ、４・・・ベローズ、５・・・伝熱板、６・・・集
積回路、７・・・プリント板、８・・・ノズル、９・・
・可変形性の伝熱体、ｌＯ・・・伝熱板、１１・・・半
導体素子、１２・・・リード、１３・・・液体冷媒室、
１４・・・液体冷媒通路、１５・・・ボンディングワイ
ヤ。 特許出願人 富士通株式会社 代理人弁理士 京 谷 四 部 肯１図 少Ｚ図
Claims (1)
- 複数の集積回路を実装したプリント板と、上記集積回路
を冷却するための冷却板とを具備する直列噴流方式の集
積回路の冷却装置であって、上記冷却板に、一部が開口
した液体冷媒室を各集積回路対応に複数個設けると共に
液体冷媒室間に液体冷媒通路を設け、液体冷媒通路の一
端にノズルを取付け、上記液体冷媒室の開口の周りにベ
ローズやダイヤフラムの如き可撓性弾性構造体を固着す
ると共に上記可撓性弾性構造体の他端を伝熱板で塞ぎ、
さらに上記ノズルから噴出した液体冷媒が上記伝熱板と
衝突すると共に上記集積回路の熱が上記伝熱板に伝達さ
れるように構成されていることを特徴とす″る集積回路
の冷却装置。
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59013005A JPS60160150A (ja) | 1984-01-26 | 1984-01-26 | 集積回路の冷却装置 |
| CA000472335A CA1227886A (en) | 1984-01-26 | 1985-01-17 | Liquid-cooling module system for electronic circuit components |
| AU37943/85A AU552537B2 (en) | 1984-01-26 | 1985-01-21 | Liquid-cooling module system for electronic components |
| DE8585400098T DE3586661T2 (de) | 1984-01-26 | 1985-01-22 | Bauelemente-anordnung auf einer leiterplatte mit einem modularen, fluessigen kuehlsystem. |
| EP85400098A EP0151546B1 (en) | 1984-01-26 | 1985-01-22 | Printed circuit board assembly having a liquid-cooling module system |
| BR8500360A BR8500360A (pt) | 1984-01-26 | 1985-01-25 | Conjunto de quadro de circuito impresso |
| KR1019850000461A KR900002214B1 (ko) | 1984-01-26 | 1985-01-25 | 인쇄회로기판 조립체 |
| ES539843A ES539843A0 (es) | 1984-01-26 | 1985-01-25 | Una disposicion de placa de circuito impreso para componen- tes electronicos |
| US07/251,978 US5050037A (en) | 1984-01-26 | 1988-09-29 | Liquid-cooling module system for electronic circuit components |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59013005A JPS60160150A (ja) | 1984-01-26 | 1984-01-26 | 集積回路の冷却装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60160150A true JPS60160150A (ja) | 1985-08-21 |
| JPH0311546B2 JPH0311546B2 (ja) | 1991-02-18 |
Family
ID=11821058
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59013005A Granted JPS60160150A (ja) | 1984-01-26 | 1984-01-26 | 集積回路の冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60160150A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01125962A (ja) * | 1987-11-11 | 1989-05-18 | Hitachi Ltd | 半導体モジュール |
| US4945980A (en) * | 1988-09-09 | 1990-08-07 | Nec Corporation | Cooling unit |
| JPH02256263A (ja) * | 1988-05-09 | 1990-10-17 | Nec Corp | 集積回路の冷却構造 |
| US4975766A (en) * | 1988-08-26 | 1990-12-04 | Nec Corporation | Structure for temperature detection in a package |
| US4977444A (en) * | 1987-10-26 | 1990-12-11 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor cooling apparatus |
| US5014777A (en) * | 1988-09-20 | 1991-05-14 | Nec Corporation | Cooling structure |
| US5023695A (en) * | 1988-05-09 | 1991-06-11 | Nec Corporation | Flat cooling structure of integrated circuit |
| US5036384A (en) * | 1987-12-07 | 1991-07-30 | Nec Corporation | Cooling system for IC package |
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| US5329419A (en) * | 1991-10-21 | 1994-07-12 | Nec Corporation | Integrated circuit package having a cooling mechanism |
| US5384687A (en) * | 1992-09-30 | 1995-01-24 | Nec Corporation | Cooling structure for electronic circuit package |
| US5390076A (en) * | 1992-01-22 | 1995-02-14 | Nec Corporation | Cooling structure for integrated circuits |
| CN102423653A (zh) * | 2007-09-14 | 2012-04-25 | 株式会社爱德万测试 | 高级热控接口 |
-
1984
- 1984-01-26 JP JP59013005A patent/JPS60160150A/ja active Granted
Cited By (15)
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| CN102423653A (zh) * | 2007-09-14 | 2012-04-25 | 株式会社爱德万测试 | 高级热控接口 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0311546B2 (ja) | 1991-02-18 |
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