JPS6094749A - 集積回路チツプ冷却装置 - Google Patents

集積回路チツプ冷却装置

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JPS6094749A
JPS6094749A JP58200945A JP20094583A JPS6094749A JP S6094749 A JPS6094749 A JP S6094749A JP 58200945 A JP58200945 A JP 58200945A JP 20094583 A JP20094583 A JP 20094583A JP S6094749 A JPS6094749 A JP S6094749A
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今井　邦典
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    • 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

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は集積回路チップ冷却装置に関する。更に詳述す
れば、基板上に複数搭載された大消費電力の集積回路チ
ップの発熱を効果的に取シ去シ、かつ集積回路チップの
変換が容易な集積回路チップ冷却装置に関するものであ
る。
〔発明の背景〕
本出願人は、基板上に複数搭載された集積回路チップの
谷々に冷却部材を設ける集積回路チップ冷却装置の一例
を特願昭５８−７２８９６号「マルチチップ・モジュー
ル」にて提案した。この構造では、故障等によシチップ
を交換する場合、ベローズ（各冷却部材の相互接続に使
用）を取シはすす、あるいは、冷却部材をチップから局
所加熱によシ取シはずしたのち冷却部材の位置をずらし
、チップ背面を露出させるという過程が必要となる。
〔発明の目的〕
不発明の目的は、上記先願の石する、消費電力の大きい
複数の集積回路チップが幼犀艮く冷却でき、かつ、各チ
ップ間の高さのバラツキ等にょ９冷却効率が左右されな
いという利点を損うことなく、集積回路チップが故障し
た場合等に、極めて容易にチップを交換できる果槓回路
チップ冷却装置を提供することにある。
〔発明の概要〕
かかる目的を達成するために、本発明は、各冷却部材の
集積回路チップと対向する面に凹状のへこみを設け、低
融点金属によシ、乗積回路チップと接着すると共に各冷
却部材をバネ性を有する柔軟なパイプによシ冷媒径路と
接続したことを特徴とする。
〔発明の実施例〕
以下図面によυ本発明を説明する。
第１図は、本発明の一笑力例を示す一部析面図である。
乗積回路チップ冷却装置１００は、多数の集積回路チッ
プ２を釘入し、かつ冷却するための手段を与えるもので
ある。方正は、フランジ７を配線基板３およびハウジン
グ６に固層し、さらに、ノ飄つジング６にキャップ５を
Ｏリング８をはさんでネジ９によシネジ止めすることに
より行なわれる。
基板３上には、多数の集積回路チップ２がノ・ンダ端子
４を介して搭載されてお９、基板下面には、冷却装置を
回路カード又は回路ボードに接続するための多数のモジ
ュールビンｌｉｅ有している。
集積回路チップ２によって発生した熱は、各チップ上に
固着された冷却部月１に伝導され、冷却部材内を循環す
る冷媒によって冷却される。冷媒は、ノズル１０ａを通
して冷却装置外部から流入し、柔軟なパイプ（ベローズ
）１２を介して各冷却部材内を順次循環し、ノズル１０
ｂを通して冷却装置外部へ流出される。
第２図は、冷却部材を示す拡大図である。冷却部材１は
、内部にフィン１６を有する冷却ブロック１４から構成
され、フィン間を冷媒が流れることにより、熱がフィン
から冷媒に伝達される。冷却ブロックは、熱伝導率が良
好な材料、例えば銅を用いて、底面とフィンを一体成形
し、別に作成した蓋内部にロウ材等によシ固着すること
により作成される。冷却ブロック１４の上面には、例え
ば銅あるいはニッケル製の薄くて柔軟かつバネ性を有す
るベローズ１２が接続され、冷却ブロック上部のキャッ
プ５内に存在する冷媒径路に接続されている。ベローズ
の固着方法としては、例えばロウ材あるいはハンダ付が
めげられる。また、冷却ブロックの下面は凹状のへこみ
を有し、ハンダ等の低融点金属による接着層１５を介し
て、電気絶縁性で熱伝導率が良く集積回路チップとほぼ
同等の熱膨張係数を有する材料（例えば、シリコン製の
集積回路チップに対しては、高熱伝導・電気絶縁性炭化
ケイ索ヒタセ２ム５Ｃ−１０１（登録商標）が有効に使
用できる。）で作られ尼境界板１３が固着されている。
境界板の底面は、集積回路チップの背面に固着されてい
る。
具体的な例では、銅製の冷却ブロック１４とヒタセラム
（登録商標）８Ｃ−１０１製の境界板１３（厚さ１．５
　ｗｘ　）を用いて、集積回路チップ２の大きさを１０
ｍ口、フィン１６の厚さを２００μｍ１フインの高さを
２．１閣、フィンの間隔を２００μｍ、接着層の材質を
ノ・ンダ（厚さ１００μｍ）とし、冷媒として水（流量
１０ｃｆＩｔ／秒）を用いた場合、チップ−冷媒間の熱
抵抗を０．５Ｃ／Ｗ以下にでき、チップの消費′電力を
約ｉｏｏｗｔで許容できる。
また、設計上避けられない基板のそシや、／１ンダ端子
４の高さのばらつきによシ生じる、集積回路チップ２の
１頃きあるいは高さのばらつきは、ベローズの伸縮によ
シ吸収され、熱抵抗には影譬しない。
第３図および第４図は、チップ故障等におけるチップ交
換の手順を示したものである。まず、第３図は通常の使
用状態の冷却部材１を上下逆に示したものである。チッ
プ交換を行なうには、第３図の状態で装置のネジ９をは
ずし、装置全体の加熱を行なう。ここで、接着層１５の
金属の融点を、冷却装置各部を接着しているロウ材、ノ
・ンダ材の中で最も低い温度に選んでおくことにより、
他の箇所の接着を損なうことなく、境界板１３および冷
却ブロック１４の間で、基板３およびハウジング６とキ
ャップ５を分離することができる。こののち、基板側の
集積回路チップおよび境界板を局所加熱により取シはず
し新しいチップと交換してやればよい。
第４図は、チップ交換後１，１１）固層前の接層ノー１
５の様子を示したものである。この状！Ｉ！１４で装置
のネジ９を締めると、ベローズには圧縮方向の力が加わ
る。しかし、装置全体を再び加熱することによシ、接着
層１５の金属が再融）管し、ベローズにかかつていた力
は解放され、第３図の状態に炭シ境界板と冷却ブロック
は再固着される。
この場合、基板３のそシや、ハンダ端子４の高さのばら
つきによる、設計王道けられない集積回路チップの傾き
や高さのばらつきが生ずる。しかし、これらは全て接着
層１５およびベローズ１２によって吸収され、熱抵抗に
影響することはない。
また、冷却ブロック１４の底面の凹状くほみの周囲の壁
の部分は、チップの位置決め用ガイドおよび第４図の状
態から第３図の状態に移る場合に、境界板１３の周囲に
も９あがる低融点金縞を、外部にあふれさせない働きを
している。
以上に示したように、本実施例ではチップ固着による熱
抵抗の低減という利点を損なうことなく、チップ交換を
容易に実行することができる。また、低融点合金による
接着層およびベローズを介することによｐ１チップに傾
きや高さのばらつきが存在しても、これを自己贅合的に
補正することができる。
第５図は、本発明における別の実施例の要部を示す斜視
図である。本実施例では、冷却ブロック１４の底面の凹
状へこみを第２図に比較してさらに深くシ、その下端部
が基板３に接つするようにしたものである。これにより
、第３図に示す集積回路チップ固着時において、ベロー
ズ１２のバネ性が強すぎる場合、集積回路チップ１３に
生ずる不必要に大きい力を除去することができる。また
、この構成では、第６図に示すように冷却ブロック１４
下面の凹状へこみの一部を除去し、チップ側面を露出さ
せてもよい。これによシ、チップの周囲に、基板上ある
いは基板内部の配線を補修するためのバット責図示せず
）が存在する場合、補修装置の＊ｂ扱いが容易となる。
　。
以上の実施例では、冷却ブロック１４と集積回路チップ
２との間に境界板１３を設けた場合について説明したが
、チップ背面が接地電位の場合や冷却ブロックを高熱伝
導性、高電気絶縁性の材料（例えば、上記の炭化ケイ累
ヒタセラム５Ｃ−１０１等）で構成した場合は、境界板
を除いても良い。
また、集積回路チップ２と基板３との接続には、ハンダ
端子４を介するコンドロールド・コラプス・ボンディン
グ（Ｃ，Ｃ，、Ｂ、）’ｅ用いているが、フェース・ダ
ウン・テープ・オートメイテイド・ボンディング（ｆａ
ｃｅ　ｄｏｗｎ　Ｔ、　Ａ、　Ｂ、　）等、チップを基
板に搭載した場合、チップ背面が基板上に露出する接続
方法であれば、どのような手法を用いても良い。
〔発明の効果〕
以上の如く本発明によれば、チップと冷媒間の熱伝導径
路が短く、かつ高熱伝導材料を用いているので、０．５
Ｃ／Ｗ以下の低熱抵抗を実現できる。
また、冷却ブロックの底面に形成した凹状へこみに満し
た低融点金属およびバネ性を有する柔軟なパイプを使用
することによシ、基板のそりやハンダ端子の高さのばら
つき等による谷チップの高さのばらつきや傾きによシ熱
抵抗が影響されることがなく、さらに、チップ交換もき
わめて容易かつ自己整合的に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は冷却
部材を示す破断図、第３図は通常の使用時の接着層の状
態を示す断面図、第４図はチップ固着およびと夛はすし
時の接着層の状態を示す断面図、第５図は他の実施例を
示す斜視図、第６図は他の実施例における冷却ブロック
の底面形状を示す斜視図である。 １・・・冷却部材、２・・・集積回路チップ、３・・・
基板、１２・・・ベローズ、１３・・・境界板、１４・
・・冷却ブロ第　３　口 第　４−　国 第１頁の続き ０発　明　者　千　葉　勝　昭　国分寺市東恋ケ窪央研
究所内

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、乗積回路チップの各々に、内部に冷媒が循環する空
    間を有する冷却部材を設けてなる集積回路チップ冷却装
    置において、上記冷却部材の上記業績回路チップと対向
    する面に凹状のへこみを形成し、低融点金属を用いて上
    記業績回路チップと上記冷却部材とを接着すると共に、
    上記冷却部材をバネ性を有する柔軟なパイプによシ冷媒
    流入流出径路と接続したことを特徴とする集積回路チッ
    プ冷却装置。 ２、上記冷却部材に形成された凹状のへこみの端部が上
    記果回路チップを搭載している基板上に接触することを
    特徴とする特許話求の範囲第１項記載の乗積回路チップ
    冷却装置。
JP58200945A 1983-10-28 1983-10-28 集積回路チップ冷却装置 Expired - Lifetime JPH0673364B2 (ja)

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