JPS6046053A - 冷却構造 - Google Patents
冷却構造Info
- Publication number
- JPS6046053A JPS6046053A JP15388683A JP15388683A JPS6046053A JP S6046053 A JPS6046053 A JP S6046053A JP 15388683 A JP15388683 A JP 15388683A JP 15388683 A JP15388683 A JP 15388683A JP S6046053 A JPS6046053 A JP S6046053A
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- JP
- Japan
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- interval
- substrate
- cooling
- generator
- heat
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- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
- H01L23/433—Auxiliary members in containers characterised by their shape, e.g. pistons
- H01L23/4338—Pistons, e.g. spring-loaded members
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
- H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/161—Disposition
- H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- 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】
不発明は基板に搭載した大規模集積回路パッケージ等の
発熱体の冷却構造に関する。
発熱体の冷却構造に関する。
従来、プリント配線板あるいはセラミック基板等に搭載
した集積回路パッケージ等の発熱体の冷却は、発熱体ま
たは発熱体に取シ付けた放熱板（以下ヒートシンクと称
す）に通常の空気または冷却装置によシ温度を下げた空
気を吹きつけることによシ行っている◎しかしながら、
空気は、発熱体から発散される熱を機器の外部に運び出
す冷媒としては必ずしも最良のものではない・すなわち
、第１の理由として、固体である発熱体またはヒートシ
ンクと空気との間の熱抵抗が大きいため、この間の温度
差が大きくなシ、発熱体の温度を下げるためには冷媒と
しての空気の温度を下げなければならないからである０
情報処理装置（以下装置と称す）を例にとると、設置す
る部屋の空気の温度を下げるために大規模な空気調和設
備を必要とする。次に第２の理由は、空気は熱容量が小
さく、少しの熱量で温度が上ってしまうので装置内部か
ら大量の熱を運び出すためには大量の空気を装置に送シ
込まなければならない。しかしながら、近年高性能情報
処理装置においては、その処理速度を高めるために高集
積度化および高電力による集積回路（発熱体）の動作速
度の向」：、あるいは実装の高密度化による信号の伝播
遅延時間の縮小が図られておシ、結果として、発生熱量
および発熱密度の増大を招いている。したがって、装置
を設置する部屋には高い冷却能力を持つ空気調和設備を
必要とし装置内部には実装密度の向上に起因する装置内
の空気通路の減少をおぎなうためと大量の熱を装置外部
へ排出するために高風量かつ高吐出圧力を持つ送風機を
必要とする。このことは装置から発生する送風騒音を異
状に大きくするだけでなく、大風量かつ高風速の空気流
全装置内部で均等に分布させることは非常に困難なため
、集積回路の冷却不足による温度上昇が生じ、装置の信
頼性をも低下させるという欠点がちる〇一方、これらの
欠点を解決するために、第３図に示すように、冷媒とし
て液体を使用した冷却構造が提案されている。すなわち
、基板２０に実装した発熱体２１にはばね２５によりピ
ストン２３が抑圧されてお）、発熱体２１で発生した熱
は、ピストン２３→微少間隙２４→熱伝導板２６という
経路で伝えられ、熱伝導板２６は冷媒取入口列から注入
され、排出口２９から排出きれる冷媒２７によシ冷却さ
れている。しかしながら、第３図に示す冷却構造にも大
きな欠点がある。まず第１に。
した集積回路パッケージ等の発熱体の冷却は、発熱体ま
たは発熱体に取シ付けた放熱板（以下ヒートシンクと称
す）に通常の空気または冷却装置によシ温度を下げた空
気を吹きつけることによシ行っている◎しかしながら、
空気は、発熱体から発散される熱を機器の外部に運び出
す冷媒としては必ずしも最良のものではない・すなわち
、第１の理由として、固体である発熱体またはヒートシ
ンクと空気との間の熱抵抗が大きいため、この間の温度
差が大きくなシ、発熱体の温度を下げるためには冷媒と
しての空気の温度を下げなければならないからである０
情報処理装置（以下装置と称す）を例にとると、設置す
る部屋の空気の温度を下げるために大規模な空気調和設
備を必要とする。次に第２の理由は、空気は熱容量が小
さく、少しの熱量で温度が上ってしまうので装置内部か
ら大量の熱を運び出すためには大量の空気を装置に送シ
込まなければならない。しかしながら、近年高性能情報
処理装置においては、その処理速度を高めるために高集
積度化および高電力による集積回路（発熱体）の動作速
度の向」：、あるいは実装の高密度化による信号の伝播
遅延時間の縮小が図られておシ、結果として、発生熱量
および発熱密度の増大を招いている。したがって、装置
を設置する部屋には高い冷却能力を持つ空気調和設備を
必要とし装置内部には実装密度の向上に起因する装置内
の空気通路の減少をおぎなうためと大量の熱を装置外部
へ排出するために高風量かつ高吐出圧力を持つ送風機を
必要とする。このことは装置から発生する送風騒音を異
状に大きくするだけでなく、大風量かつ高風速の空気流
全装置内部で均等に分布させることは非常に困難なため
、集積回路の冷却不足による温度上昇が生じ、装置の信
頼性をも低下させるという欠点がちる〇一方、これらの
欠点を解決するために、第３図に示すように、冷媒とし
て液体を使用した冷却構造が提案されている。すなわち
、基板２０に実装した発熱体２１にはばね２５によりピ
ストン２３が抑圧されてお）、発熱体２１で発生した熱
は、ピストン２３→微少間隙２４→熱伝導板２６という
経路で伝えられ、熱伝導板２６は冷媒取入口列から注入
され、排出口２９から排出きれる冷媒２７によシ冷却さ
れている。しかしながら、第３図に示す冷却構造にも大
きな欠点がある。まず第１に。
発熱体２１と金属ピストン２３とが機械的に接触してい
るため冷媒と発熱体との間が電気的に絶縁できないこと
である。冷媒は熱交換器等を介して圧縮機や冷媒送出ボ
ンダのアースと電気的に接続されるが、このアースは非
常に雑音が多く、発熱体が集積回路である場合には誤動
作等の原因になる。第２にピスト／２３がばね２５の弾
性力で押されているため、ピストン２３とばね２５とで
ωｏ＝Ｃ百ン；−なる撮動系を構成する・ここで、ω０
は共振角周波数、Ｒは、ばね２５のばね定数、ｍはピス
トン２３の質量である。し九がって、共振周波数成分を
含む衝撃等の外力が加わった場合、 □１９）ンが振動
して集積回路を破壊する・第３に、基板２０と発熱体２
１とを接続するはんだ２２に常に圧力がかかる丸めクリ
ープ変形を生じ、特にこれは低温はんだを使用した場合
に著しい０重発明の目的は上述の欠点を除去した冷却構
造を提供することにある・ 本発明の構造は、基板に搭載した集積回路等の複数の発
熱体を冷却する丸めの冷却構造におい−て、一方の面近
傍に前記基板を保持し前記複数の発熱体と対向する前記
一方の面の対応位置に他方の面に貫通する複数の穴を形
成し該大の周囲の予め定めた部分に第１のねじ部を形成
した熱伝導板と、一端に前記第１のねじ部に係合したピ
ッチＰ、の第２のねじ部を形成し他端にピッチＰ！の第
３のねじ部を形成したねじ部材と、前記第３のねじ部と
係合した第４のねじ部を有・し前記発熱体と対向だけ移
動する熱伝導棒とを備えている。
るため冷媒と発熱体との間が電気的に絶縁できないこと
である。冷媒は熱交換器等を介して圧縮機や冷媒送出ボ
ンダのアースと電気的に接続されるが、このアースは非
常に雑音が多く、発熱体が集積回路である場合には誤動
作等の原因になる。第２にピスト／２３がばね２５の弾
性力で押されているため、ピストン２３とばね２５とで
ωｏ＝Ｃ百ン；−なる撮動系を構成する・ここで、ω０
は共振角周波数、Ｒは、ばね２５のばね定数、ｍはピス
トン２３の質量である。し九がって、共振周波数成分を
含む衝撃等の外力が加わった場合、 □１９）ンが振動
して集積回路を破壊する・第３に、基板２０と発熱体２
１とを接続するはんだ２２に常に圧力がかかる丸めクリ
ープ変形を生じ、特にこれは低温はんだを使用した場合
に著しい０重発明の目的は上述の欠点を除去した冷却構
造を提供することにある・ 本発明の構造は、基板に搭載した集積回路等の複数の発
熱体を冷却する丸めの冷却構造におい−て、一方の面近
傍に前記基板を保持し前記複数の発熱体と対向する前記
一方の面の対応位置に他方の面に貫通する複数の穴を形
成し該大の周囲の予め定めた部分に第１のねじ部を形成
した熱伝導板と、一端に前記第１のねじ部に係合したピ
ッチＰ、の第２のねじ部を形成し他端にピッチＰ！の第
３のねじ部を形成したねじ部材と、前記第３のねじ部と
係合した第４のねじ部を有・し前記発熱体と対向だけ移
動する熱伝導棒とを備えている。
次に本発明について図面を参照して詳細に説明する。
第１図は本発明の一実施例を示す断面図であシ、第２図
は部分拡大断面図である・ 第１図および第２図を参照すると、基板２に実装された
半導体チップ等の発熱体ＩＫ微少間１！１４を隔てて熱
伝導棒５の一端面が対向してお〕、また、熱伝導棒５の
側面と熱伝導板７に穿たれた穴の内面とは共に超仕上げ
され、微少間隙６ｆ：隔てて基板面と直角な方向に摺動
するすべ）対偶を形成している。さらに、熱伝導棒５の
他端面にはめねじ１６が形成されている。
は部分拡大断面図である・ 第１図および第２図を参照すると、基板２に実装された
半導体チップ等の発熱体ＩＫ微少間１！１４を隔てて熱
伝導棒５の一端面が対向してお〕、また、熱伝導棒５の
側面と熱伝導板７に穿たれた穴の内面とは共に超仕上げ
され、微少間隙６ｆ：隔てて基板面と直角な方向に摺動
するすべ）対偶を形成している。さらに、熱伝導棒５の
他端面にはめねじ１６が形成されている。
熱伝導板７に穿たれた穴の上端部にはめねじ１５が形成
され、ねじ部材８にはおねじ９およびおねじ１０がそれ
ぞれ熱伝導棒５のめねじ】６及び熱伝導板７のめねじ１
５と係合する位置に形成されている・ ここで、ねじ部材８を回転させると熱伝導棒５が基板と
直角な方向に移動し、微少間隙４が変化する◎おねじ９
及びおねじ１０は二重（差動）ねじ機構を構成している
ため、おねじ１０のピッチ’ｆｃＰ１ 、おねじ９のピ
ッチを２重とすると、ねじ部材８０１回転当勺の熱伝導
棒の移動量はｌｐ、−ｐ、１となる・例えばＰＨ＝０−
７ｗｓ ＰＩ ＝Ｑ、７５ｍｌと軽トルクのトルクドラ
イバあるいは電気的接触等の確認手段によシ、初めに発
熱体ｌと熱伝導棒５の一端面とを接触状態にしたあと、
ねじ部材を凶回転戻したとすると、０．０５ｓｍ／ ４
＝０．０１２５１１１すなわち１２．５μｍの微少間隙
４を形成できる。このような二重ねじ機構については、
産業図書株式会社から発行された「機構学（最新機械工
学講鱒」併沢実・加藤博・共著）の第６７頁−第７４頁
を参照できる。
され、ねじ部材８にはおねじ９およびおねじ１０がそれ
ぞれ熱伝導棒５のめねじ】６及び熱伝導板７のめねじ１
５と係合する位置に形成されている・ ここで、ねじ部材８を回転させると熱伝導棒５が基板と
直角な方向に移動し、微少間隙４が変化する◎おねじ９
及びおねじ１０は二重（差動）ねじ機構を構成している
ため、おねじ１０のピッチ’ｆｃＰ１ 、おねじ９のピ
ッチを２重とすると、ねじ部材８０１回転当勺の熱伝導
棒の移動量はｌｐ、−ｐ、１となる・例えばＰＨ＝０−
７ｗｓ ＰＩ ＝Ｑ、７５ｍｌと軽トルクのトルクドラ
イバあるいは電気的接触等の確認手段によシ、初めに発
熱体ｌと熱伝導棒５の一端面とを接触状態にしたあと、
ねじ部材を凶回転戻したとすると、０．０５ｓｍ／ ４
＝０．０１２５１１１すなわち１２．５μｍの微少間隙
４を形成できる。このような二重ねじ機構については、
産業図書株式会社から発行された「機構学（最新機械工
学講鱒」併沢実・加藤博・共著）の第６７頁−第７４頁
を参照できる。
さらに本実施例では５発熱体ｌに対して微少間隙４を設
定したあと、熱伝導板７の上面に水冷ジャケット１１を
固定し、水冷ジャケット内に水１４を流し冷却するとき
、発熱体１と水とは電気的に微少間隙４を隔てて絶縁さ
れる。さらに・振動系を含んでいないため、機械的な破
壊もない。また、微少間隙４および６ＴＩｃ電気絶縁性
の熱伝導性充填剤を充填すれば、さらに熱抵抗を低くで
きる。
定したあと、熱伝導板７の上面に水冷ジャケット１１を
固定し、水冷ジャケット内に水１４を流し冷却するとき
、発熱体１と水とは電気的に微少間隙４を隔てて絶縁さ
れる。さらに・振動系を含んでいないため、機械的な破
壊もない。また、微少間隙４および６ＴＩｃ電気絶縁性
の熱伝導性充填剤を充填すれば、さらに熱抵抗を低くで
きる。
以上、本発明には、衝撃が加えられたときの発熱体の破
壊を防止でき放熱効率の向上を達成できるという効果が
ある・
壊を防止でき放熱効率の向上を達成できるという効果が
ある・
第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は本実
施例の部分拡大断面図および第３図は従来例を示す断面
図である。 図において、１・・・・・・発熱体、２・・・・・・基
板、３・・・・・・はんだ、４・・・・・・微少間隙、
５・・・・・・熱伝導棒、６・・・・・・微少間隙、７
・・・・・・熱伝導板、８・・・・・・ねじ部材、９．
１０・・・・・・おねじ％ｌ】・・・・・・水冷ジャケ
ット、１２・・・・・・水注入口、１３・旧・・水排出
口、１５．１６・・・・・・めねじ・ 第 １ ■ 茅２ 面
施例の部分拡大断面図および第３図は従来例を示す断面
図である。 図において、１・・・・・・発熱体、２・・・・・・基
板、３・・・・・・はんだ、４・・・・・・微少間隙、
５・・・・・・熱伝導棒、６・・・・・・微少間隙、７
・・・・・・熱伝導板、８・・・・・・ねじ部材、９．
１０・・・・・・おねじ％ｌ】・・・・・・水冷ジャケ
ット、１２・・・・・・水注入口、１３・旧・・水排出
口、１５．１６・・・・・・めねじ・ 第 １ ■ 茅２ 面
Claims (1)
- 基板に載置した集積回路等の複数の発熱体を冷却する次
めの冷却構造において、一方の面近傍に前記基板を保持
し前記複数の発熱体と対向する前記一方の面の対応位置
に他方の面に貫通する複数の穴を形成し該大の周囲の予
め定めた部分に第１のねじ部を形成した熱伝導板と、一
端に前記第１のねじ部処保合したピッチＰ、の第２のね
じ部を形成し他端にピッチＰ、の第３のねじ部を形成し
たねじ部材と、前記第３のねじ部と係合した第４のねじ
部を有し前記発熱体と対向り前記ねじ部
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15388683A JPS6046053A (ja) | 1983-08-23 | 1983-08-23 | 冷却構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15388683A JPS6046053A (ja) | 1983-08-23 | 1983-08-23 | 冷却構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6046053A true JPS6046053A (ja) | 1985-03-12 |
Family
ID=15572259
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15388683A Pending JPS6046053A (ja) | 1983-08-23 | 1983-08-23 | 冷却構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6046053A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02162223A (ja) * | 1988-12-15 | 1990-06-21 | Nkk Corp | パイプラインの漏洩検知方法 |
| US6163106A (en) * | 1997-09-09 | 2000-12-19 | Asahi Glass Company Ltd. | Color cathode ray tube and water resistant glass frit |
-
1983
- 1983-08-23 JP JP15388683A patent/JPS6046053A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02162223A (ja) * | 1988-12-15 | 1990-06-21 | Nkk Corp | パイプラインの漏洩検知方法 |
| US6163106A (en) * | 1997-09-09 | 2000-12-19 | Asahi Glass Company Ltd. | Color cathode ray tube and water resistant glass frit |
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