JPS60240146A - 電子素子冷却用パツケ−ジ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〈発明の技術分野〉 本発明はＩＣ，ＬＳＩ等の電子素子の冷却用パッケージ
に関するものである。

〈従来技術〉 第１図は従来の電子素子冷却用パッケージを示すもので
あり、図中１は発熱体である電子素子、２は基板、３は
冷却液体、４は容器、５はフィン、６は気相空間である
。

電子素子１が発熱すると、この素子１に接触する冷却液
体３が沸騰し、その時発生離脱する気はう７による液体
３の撹乱および液体３が気はう７に相変化する際に奪わ
れる蒸発潜熱による熱輸送によって、素子１は良好に冷
却される。発生した気はう７は上昇し、気相空間６に面
した容器４の内壁面で凝縮液化する。凝縮液８は、重力
の作用で容器４の内壁面に沿って落下し、冷却液体３中
に還流する。上記が凝縮する際に放出する潜熱はフィン
５を介して容器４の外周に放熱される。

ところで、従来の冷却用パッケージの場合、素子１が発
熱し、素子１の表面から気はう７が発生する沸腋状態に
なるまでにかなりの発熱密度を要し、そのため素子ｌの
温度が上昇するという欠点があった。これは、気はう７
が発生するためには、素子１等発熱体近傍の冷却液体３
が過熱され、過熱境界層が発達し、その過熱境界層があ
る厚み以上になって初めて気はうが発生するためである
。

素子１がかなり広い自由空間内にある場合には、素子１
から発生する熱は伝導と対流によって拡散されるため、
過熱境界層が発達しにくく、そのため、発熱密度を大き
くして、過熱境界層を発達させる必要がある。過熱境界
層が厚いと、それだけ熱伝達率も低下する。

〈発明の概要〉 本発明は以上のような従来の実情に鑑み、低い発熱密度
で気はうの発生を可能にするとともに、沸騰熱伝達特性
を改善することを目的とするものである。

〈発明の実施例〉 以下、本発明の実施例を第２図〜第６図に基づいて説明
する。

尚、これらの図において、第１図と同一要素のものには
同一符号を付して説明を簡単にする。

第２図において、９は容器４内において電子素子１に対
向して設置された隔板である。

かかる構成によれば、過熱境界層の発達する冷却液体３
の部分１０が、基板２と隔板９の間に制限されるため、
その部分の冷却液体１０が早く過熱されやすくなる。そ
のため気はう７がより低い発熱密度で発生するようにな
る。一度、気はう７が素子１表面より発生すると、その
発ぼう点からは、発ぼう開始の発熱密度以下の発熱密度
でも気はうが発生するようになる。即ち、発ぼう点が活
性化される。発ぼう点が活性化され、気はうが発生しや
すくなると、過熱境界層の厚みは薄い程、熱伝達特性は
良くなる。然るに発生した気はう７が基板２と隔板９の
間の制限流路内を上昇して通過する際、この過熱境界層
を剥脱するため、熱伝達特性は改善される。但し、制限
流路内を上昇する気はう７と素子１の表面の間に薄い液
膜が存在し、そこで微細な気はうが発生するため、気は
うの発生が抑制されることはない。この熱伝達特性の改
善例を第３図のグラフに示す。図中、横軸は、素子など
発熱体表面と、隔板９の間隙長Ｇである。

このグラフから、間隙長Ｇが小さくなる程、熱伝達率の
上昇することがわかる。そして、Ｇ≦３ｆｆｌ１１１で
は、急激に熱伝達率が上昇する。第３図は冷却液体３と
して、電子材器の冷却液体に良（用いられるＲ−１１３
を用いた場合であるが、蒸留水の場合でも、Ｃｙ＝３ｍ
ｍを境にして、同じ傾向が得られる。

第４図は本発明の他の実施例を示したものであり、隔板
９が、素子１と同程度の大きさに分断されている。第２
図の実施例の場合、制限流路内に供給される液体３は必
ず、隔板９の下端から流入するため、各素子１の発熱量
が多くなって制限流路内の蒸気量が増大すると、特に上
部の素子１に対して、液体３が欠落し、乾く危険性があ
る。第４図の実施例では隔板９が分断されているため、
各素子１ごとに、気液二相の流れが可能となる。

また、隔板９の効果は、素子など発熱体表面に対しての
み有効であることから、素子程度の大きさで良い。

第５図は本発明の更に他の実施例を示すものであり、隔
板９と、基板２の素子１以外の部分と、を多孔を有する
部分にしたものである。この実施例のものも第４図の場
合と略同等の効果が得られる。この場合、基板２全体が
冷却液体３中に浸されている。

又、第６図の実施例では、隔板９と基板２が容器４の一
部を構成している場合で、小型化が図れるという利点を
有する。

〈発明の効果〉 本発明は以上説明したように、発熱体である素子に対向
して隔板を設置することにより、発ぼうを低発熱密度で
生じせしめると共に、沸騰熱伝達特性を改善できるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

用パッケージを示す側面断面図、第３図は素子と隔板の
間隙長に対する熱伝達特性の変化を説明するグラフ、第
４図〜第６図はそれぞれ本発明の他の実施例を示す図で
、第４図、第５図及び第６図（Ａ）は夫々側面断面図、
第６図（Ｂ）は正面断面図である。 １・・・電子素子　２・・・基板　３・・・冷却液体４
・・・容器　９・・・隔板 代理人　大　岩　増　雄　（ほか２名）第１図　第２ｍ 第４図 第５図 り 第６図（Ｂ）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）　Ｑ熱する電子素子が実装された基板と、該電子
   素子に対向する隔板と、電子素子と隔板とが浸される冷
   却液体が収納される容器と、からなることを特徴とする
   電子素子冷却用パッケージ。
2. （２）隔板が、電子素子と同程度の大きさであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電子素子冷却用
   パッケージ。
3. （３）隔板が多孔板からなることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の電子素子冷却用パッケージ。
4. （４）電子素子以外の基板部分が多孔を有する部分から
   なることを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第３項の
   うちいずれか１つに記載の電子素子冷却用パッケージ。
5. （５）隔板及び基板が容器の一部を構成していることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電子素子冷却用
   バゾケージ。 【６）電子素子と対向する該隔板の距離が３ｍｍ以下で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項〜第５項の
   うちいずれか１つに記載の電子素子冷却用パンケージ。