JPS6149445A - 集積回路の冷却構造 - Google Patents
集積回路の冷却構造Info
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- JPS6149445A JPS6149445A JP59171059A JP17105984A JPS6149445A JP S6149445 A JPS6149445 A JP S6149445A JP 59171059 A JP59171059 A JP 59171059A JP 17105984 A JP17105984 A JP 17105984A JP S6149445 A JPS6149445 A JP S6149445A
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- JP
- Japan
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- integrated circuit
- bars
- thermal conductive
- heat conduction
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- 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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- H01L2224/73—Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
- H01L2224/732—Location after the connecting process
- H01L2224/73251—Location after the connecting process on different surfaces
- H01L2224/73253—Bump and layer connectors
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、集積回路の冷却構造に関する。
従来、プリント配線板あるいけセラミック基板等に実装
されたＩＣ（集積回路）を冷却する手段として使用され
てきた方法は、ＩＣのケースあるいはケースに取付けら
れた放熱板（以下ヒートシンクと称す）にファンを用い
て空気、もしくは冷却装置によって温度を下げた空気を
吹きつける事によって実現して来た。しかしながらＩＣ
から発熱される熱を機器の外部に運び出す冷媒としての
空気は必ずしも最良のものではない。なぜならば第１の
理由として固体でおるＩＣのケースもしくはヒートシン
クと空気の間の熱抵抗が大きくこの間の温度差が大きく
なってしまい、ＩＣ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。情報処理装置（
以下装置と称す）を例にとれば設置する部屋の空気の温
度を下げるために大がかシな空気調和設備を必要として
いた。
されたＩＣ（集積回路）を冷却する手段として使用され
てきた方法は、ＩＣのケースあるいはケースに取付けら
れた放熱板（以下ヒートシンクと称す）にファンを用い
て空気、もしくは冷却装置によって温度を下げた空気を
吹きつける事によって実現して来た。しかしながらＩＣ
から発熱される熱を機器の外部に運び出す冷媒としての
空気は必ずしも最良のものではない。なぜならば第１の
理由として固体でおるＩＣのケースもしくはヒートシン
クと空気の間の熱抵抗が大きくこの間の温度差が大きく
なってしまい、ＩＣ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。情報処理装置（
以下装置と称す）を例にとれば設置する部屋の空気の温
度を下げるために大がかシな空気調和設備を必要として
いた。
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り込まなければならな
い。しかし表か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、高電力化によ
るＩＣの動作速度の向上、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２発熱密度の増大を招いていた。従って従来
技術で冷却するために装置を設置する部屋に於ては高い
冷却能力の空気調和設備を必要とし、装置内部に於てけ
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ａ
ｍ、高吐出圧力の送風機を必要とする。この事は装置か
ら発生する送風騒音を異常に大きくするのみでなく大風
量。
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り込まなければならな
い。しかし表か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、高電力化によ
るＩＣの動作速度の向上、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２発熱密度の増大を招いていた。従って従来
技術で冷却するために装置を設置する部屋に於ては高い
冷却能力の空気調和設備を必要とし、装置内部に於てけ
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ａ
ｍ、高吐出圧力の送風機を必要とする。この事は装置か
ら発生する送風騒音を異常に大きくするのみでなく大風
量。
高風速の空気流を装置内部で均等に分布させる事は非常
に困難なためＩＣ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った欠点があった。
に困難なためＩＣ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った欠点があった。
さらにこれらの欠点を解決すぺ〈第１図に示す様な液体
゛を冷媒とした冷却構造が提案されている。
゛を冷媒とした冷却構造が提案されている。
すなわち基板１に実装された半導体チップ２にはばね５
によってピストン４が押圧されておシ、半導体チップ２
で発゛生した熱は、ピストン４→微少間隙６→熱伝導板
７へと伝えられ、熱伝導板７は冷媒取入口９から注入さ
れ排出口１０から排出される冷媒８によって冷却されて
いる。
によってピストン４が押圧されておシ、半導体チップ２
で発゛生した熱は、ピストン４→微少間隙６→熱伝導板
７へと伝えられ、熱伝導板７は冷媒取入口９から注入さ
れ排出口１０から排出される冷媒８によって冷却されて
いる。
しかしながら第１図に示す冷却構造に本重大な欠点が存
在する。それはまず第１に半導体チップ２と金属ピスト
ン４とが機械的に接触しているため、冷媒８とチップ２
間が電気的に絶縁できないことでおる。冷媒８は熱交換
器等を経て圧縮機や冷媒送出ポンプのアースに接なかっ
ているがこのアースは非常にノイズが多く冷媒に木取外
の絶縁体を使用しない限り半導体チップ２にとっては非
常に危険な状態となる。第２にピストン４がばね５０弾
性力で押されているため、ピストン４．ばね５で Ｗｏ
へ１１ジ冨−なる振動系を形成する。
在する。それはまず第１に半導体チップ２と金属ピスト
ン４とが機械的に接触しているため、冷媒８とチップ２
間が電気的に絶縁できないことでおる。冷媒８は熱交換
器等を経て圧縮機や冷媒送出ポンプのアースに接なかっ
ているがこのアースは非常にノイズが多く冷媒に木取外
の絶縁体を使用しない限り半導体チップ２にとっては非
常に危険な状態となる。第２にピストン４がばね５０弾
性力で押されているため、ピストン４．ばね５で Ｗｏ
へ１１ジ冨−なる振動系を形成する。
ここでＷＱ は共振角周波数、にはばね５のばね定数１
ｍはピストン４の質量である。従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、ピストン４が振動し
てチップ２を破壊しかねない。
ｍはピストン４の質量である。従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、ピストン４が振動し
てチップ２を破壊しかねない。
第３に基板ｌとの接続用のはんだ３に常に圧力がかかる
ためクリープ変形を生ずる。これは特に低温はんだを使
用した場合に著しい。
ためクリープ変形を生ずる。これは特に低温はんだを使
用した場合に著しい。
本発明は、集積回路を有する基板に対接した熱伝導板に
熱伝導棒を上記集積回路と所定微少間隙を有する状態で
嵌合して仮位置決めし、更に熱伝導棒のめねじ部におね
じを螺合して熱伝導棒の切溝の作用によシ上記熱伝導板
に本固定して、最終的に上記所定微少間隙を正確に得る
ことにより、集積回路を熱伝導板に接触させるととなく
、かつ集積回路及び熱伝導板間に冷媒として効率の悪い
空気を殆んど介在させることなく、集積回路から発生す
る熱を効率良く熱伝導板を介して装置外部に排出させる
ことができ、熱抵抗を小とし、上記欠点を除去した集積
回路の冷却構造を提供することを目的とする。
熱伝導棒を上記集積回路と所定微少間隙を有する状態で
嵌合して仮位置決めし、更に熱伝導棒のめねじ部におね
じを螺合して熱伝導棒の切溝の作用によシ上記熱伝導板
に本固定して、最終的に上記所定微少間隙を正確に得る
ことにより、集積回路を熱伝導板に接触させるととなく
、かつ集積回路及び熱伝導板間に冷媒として効率の悪い
空気を殆んど介在させることなく、集積回路から発生す
る熱を効率良く熱伝導板を介して装置外部に排出させる
ことができ、熱抵抗を小とし、上記欠点を除去した集積
回路の冷却構造を提供することを目的とする。
（発明の構成〕
そのための本発明の構成は、基板と、該基板上に実装さ
れた集積回路と、該集積回路に対し微小な間隙をへだで
て対向する第１の面と前記基板と垂直な方向に摺動可能
なすべ夛対偶の一機素となる第２の面と前記基板と垂直
な方向に設けられためねじ部と該めねじ部の軸心を通り
前記めねじ部方向と平行に設けられた切り込み部とを有
する熱伝導棒と、該基板に取付けられ、該熱伝導棒の前
記第２の面に対しすべり対偶を形成する穴を有する熱伝
導板と、前記熱伝導棒のめねじ部に挿入されたおねじと
により構成したものである。
れた集積回路と、該集積回路に対し微小な間隙をへだで
て対向する第１の面と前記基板と垂直な方向に摺動可能
なすべ夛対偶の一機素となる第２の面と前記基板と垂直
な方向に設けられためねじ部と該めねじ部の軸心を通り
前記めねじ部方向と平行に設けられた切り込み部とを有
する熱伝導棒と、該基板に取付けられ、該熱伝導棒の前
記第２の面に対しすべり対偶を形成する穴を有する熱伝
導板と、前記熱伝導棒のめねじ部に挿入されたおねじと
により構成したものである。
次にその一実施例を図面と共に説明する。
第２図は本発明に係る集積回路の冷却構造の一実施例の
縦断図、第３図（２）〜（０は夫々上記構造の熱伝導棒
の平面図、正面図及び側面図、第４図及び第５図は夫々
上記熱伝導棒におねじを挿入した状態及び該おねじを締
付けた状態を示すねじ螺合部の拡大縦断図である。
縦断図、第３図（２）〜（０は夫々上記構造の熱伝導棒
の平面図、正面図及び側面図、第４図及び第５図は夫々
上記熱伝導棒におねじを挿入した状態及び該おねじを締
付けた状態を示すねじ螺合部の拡大縦断図である。
第２図中、基板１２に実装された集積回路１１に微小間
隙１４を隔てて熱伝導棒１５の端面が対向している。
隙１４を隔てて熱伝導棒１５の端面が対向している。
本発明において冷却能力を決定する最大の要因は微小間
隙１４の巾でありこれを薄くする事が最も重要な課題と
なる。
隙１４の巾でありこれを薄くする事が最も重要な課題と
なる。
ところが一般に集積回路１１Ｆｉ接続用のはんだ１３に
よって基板１２に取シ付けられるためばんグ だの厚みが大きくばらつきその範囲は１００ ｐｍを超
えるのが通常であり微小間隙１４もこの値以下にするこ
とは不可能である。
よって基板１２に取シ付けられるためばんグ だの厚みが大きくばらつきその範囲は１００ ｐｍを超
えるのが通常であり微小間隙１４もこの値以下にするこ
とは不可能である。
そこで本発明においては、基板１２に集積回路１１をは
んだ付けした後、集積回路１１の上に極薄膜等のスペー
サをのせ、しかる後基板枠１８と熱伝導板１７をねじ１
９にて固定する。更に熱伝導板１７に熱伝導棒１５を挿
入して集積回路ｌｌ上のスペーサに押し付けたままで熱
伝導棒１５のめねじ２５に挿入されているおねじ１６を
締めっける事によって熱伝導棒１５を熱伝導板１７に固
定する。更にねじ１９をはずして熱伝導板１７と基板枠
１８を分離し前述のスペーサを取り去勺再度組み立てる
事によってスペーサの厚みと同じ微小間隙１４を実現す
る事が可能となる。
んだ付けした後、集積回路１１の上に極薄膜等のスペー
サをのせ、しかる後基板枠１８と熱伝導板１７をねじ１
９にて固定する。更に熱伝導板１７に熱伝導棒１５を挿
入して集積回路ｌｌ上のスペーサに押し付けたままで熱
伝導棒１５のめねじ２５に挿入されているおねじ１６を
締めっける事によって熱伝導棒１５を熱伝導板１７に固
定する。更にねじ１９をはずして熱伝導板１７と基板枠
１８を分離し前述のスペーサを取り去勺再度組み立てる
事によってスペーサの厚みと同じ微小間隙１４を実現す
る事が可能となる。
ここで熱伝導棒１５が熱伝導板１７に固定されるメカニ
ズムについて詳述する。熱伝導棒１５は円筒状で中心に
めねじ２５を有しめねじ２５の軸心を通って該軸心と平
行に切り溝２４が切られ、わずかに切シ残し部が残され
ている。
ズムについて詳述する。熱伝導棒１５は円筒状で中心に
めねじ２５を有しめねじ２５の軸心を通って該軸心と平
行に切り溝２４が切られ、わずかに切シ残し部が残され
ている。
さらに第４図の如く、めねじ２５におねじ１６を挿入す
ると、おねじの山２７とめねじの山２６の間には挿入を
スムーズに行うためＫすｔ！ま２８が存在するが、おね
じ１６の締め付けを完了すると第５図に示すように面が
接触し圧力２９が発生する。この接触圧２９け半径方向
成分３０及び軸方向成分３１に分解され、半径方向成分
３０が熱伝導棒１５の切シ溝２４の溝巾を拡げる方向に
作用するために熱伝導棒１５の円筒面と熱伝導板１７の
穴の内面とで圧力を生じ摩擦によって固定されることに
なる。
ると、おねじの山２７とめねじの山２６の間には挿入を
スムーズに行うためＫすｔ！ま２８が存在するが、おね
じ１６の締め付けを完了すると第５図に示すように面が
接触し圧力２９が発生する。この接触圧２９け半径方向
成分３０及び軸方向成分３１に分解され、半径方向成分
３０が熱伝導棒１５の切シ溝２４の溝巾を拡げる方向に
作用するために熱伝導棒１５の円筒面と熱伝導板１７の
穴の内面とで圧力を生じ摩擦によって固定されることに
なる。
第２図に戻ってさらに本実施例では前述の手段で全ての
集積回路１１に対して微小間隙１４を設定した後、熱伝
導板１７の上面に水冷ジャケット２０を固定し水冷ジャ
ケット２０内に水２３を流して冷却することによって集
積回路１１に対して電気的に微小間隙１４を隔てて水と
は絶縁されたかつ振動系を含まない機械的に安全な低熱
抵抗の冷却構造を実現することができる また微小間隙１４に電気絶縁性の熱伝導性光てん剤を充
てんすればさらに熱抵抗の低い冷却構造を実現する事も
可能である。
集積回路１１に対して微小間隙１４を設定した後、熱伝
導板１７の上面に水冷ジャケット２０を固定し水冷ジャ
ケット２０内に水２３を流して冷却することによって集
積回路１１に対して電気的に微小間隙１４を隔てて水と
は絶縁されたかつ振動系を含まない機械的に安全な低熱
抵抗の冷却構造を実現することができる また微小間隙１４に電気絶縁性の熱伝導性光てん剤を充
てんすればさらに熱抵抗の低い冷却構造を実現する事も
可能である。
〔発明の効果〕
以上説明した如く、本発明は、集積回路を有する基板に
対接した熱伝導板に熱伝導棒を上記集積回路と所定微小
間隙を有する状態で嵌合して仮位置決めし、更に熱伝導
棒のめねじ部におねじを螺合して熱伝導棒の切溝の作用
によシ上記熱伝導板に本固定して、最終的に上記所定微
小間隙を正確に得るようにしているため、集積回路を熱
伝導板に接触させることなく、かつ集積回路及び熱伝導
板間に冷媒として効率の悪い空気を殆んど介在させるこ
となく、集積回路から発生する熱を効率良く熱伝導板を
介して装置外部に排出させることができ、熱抵抗を小さ
くできるという効果がある。
対接した熱伝導板に熱伝導棒を上記集積回路と所定微小
間隙を有する状態で嵌合して仮位置決めし、更に熱伝導
棒のめねじ部におねじを螺合して熱伝導棒の切溝の作用
によシ上記熱伝導板に本固定して、最終的に上記所定微
小間隙を正確に得るようにしているため、集積回路を熱
伝導板に接触させることなく、かつ集積回路及び熱伝導
板間に冷媒として効率の悪い空気を殆んど介在させるこ
となく、集積回路から発生する熱を効率良く熱伝導板を
介して装置外部に排出させることができ、熱抵抗を小さ
くできるという効果がある。
第１図は集積回路の冷却構造の従来例の縦断図、第３図
（Ａ）〜０は夫々上記構造の熱伝導棒の平面図、正面図
及び側面図、第４図及び第５図は夫々上記熱伝導棒にお
ねじを挿入した状態及び該おねじを締付けた状態を示す
ねじ螺合部の拡大縦断図である。 １．１２・・・基板 ２，１１・・・集積回路
３．１３・・・はんだ ４・・・ピストン５・
・・ばね ６，１４・・・微小間隙７．１
７・・・熱伝導板 ８，２３・・・冷媒９．２１・
・・冷媒注入口 １０．２２・・・排出口１５・・・
熱伝導棒 １６・・・おねじ１８・・・基板枠
１９・・・基板枠固定ねじ２０・・・水冷
ジャケット２４・・・切り込み溝２５・・・めねじ
２６・・・熱伝導棒めねじ部の山２７・・・おねじの山
２８・・・すきま２９・・・ねじ山にかかる圧
力 ３０・・・ねじ山にかかる圧力の半径方向成分３１・・
・ねじ山にかかる圧力の軸方向成分手続補正書（方式） 昭和５９年１２月３ 日 １、事件の表示 特願昭５９ − １７１０５９ 号 ２・ 発明ｏｇｍ 集積回路。冷却構造３、補正をす
る者 事件との関係 特許 出願人任 所 東
京都港区芝五丁目３３番１号名 称 （４２３）
日本電気株式会社４、代 理 人 〒１０７
電話５８６−９２８７番文草Ｖｉｌ″扉人する０
（Ａ）〜０は夫々上記構造の熱伝導棒の平面図、正面図
及び側面図、第４図及び第５図は夫々上記熱伝導棒にお
ねじを挿入した状態及び該おねじを締付けた状態を示す
ねじ螺合部の拡大縦断図である。 １．１２・・・基板 ２，１１・・・集積回路
３．１３・・・はんだ ４・・・ピストン５・
・・ばね ６，１４・・・微小間隙７．１
７・・・熱伝導板 ８，２３・・・冷媒９．２１・
・・冷媒注入口 １０．２２・・・排出口１５・・・
熱伝導棒 １６・・・おねじ１８・・・基板枠
１９・・・基板枠固定ねじ２０・・・水冷
ジャケット２４・・・切り込み溝２５・・・めねじ
２６・・・熱伝導棒めねじ部の山２７・・・おねじの山
２８・・・すきま２９・・・ねじ山にかかる圧
力 ３０・・・ねじ山にかかる圧力の半径方向成分３１・・
・ねじ山にかかる圧力の軸方向成分手続補正書（方式） 昭和５９年１２月３ 日 １、事件の表示 特願昭５９ − １７１０５９ 号 ２・ 発明ｏｇｍ 集積回路。冷却構造３、補正をす
る者 事件との関係 特許 出願人任 所 東
京都港区芝五丁目３３番１号名 称 （４２３）
日本電気株式会社４、代 理 人 〒１０７
電話５８６−９２８７番文草Ｖｉｌ″扉人する０
Claims (1)
- 基板と、該基板上に実装された集積回路と、該集積回
路に対し微小な間隙をへだてて対向する第１の面と前記
基板と垂直な方向に摺動可能なすべり対偶の一機素とな
る第２の面と前記基板と垂直な方向に設けられためねじ
部と該めねじ部の軸心を通り前記めねじ部方向と平行に
設けられた切り込み部とを有する熱伝導棒と、該基板に
取付けられ、該熱伝導棒の前記第２の面に対しすべり対
偶を形成する穴を有する熱伝導板と、前記熱伝導棒のめ
ねじ部に挿入されたおねじとにより構成される事を特徴
とする集積回路の冷却構造。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59171059A JPS6149445A (ja) | 1984-08-17 | 1984-08-17 | 集積回路の冷却構造 |
| US06/764,278 US4628990A (en) | 1984-08-17 | 1985-08-09 | Cooling equipment for an integrated circuit chip |
| FR858512318A FR2569306B1 (fr) | 1984-08-17 | 1985-08-13 | Dispositif de refroidissement pour circuits integres |
| US06/882,115 US4685211A (en) | 1984-08-17 | 1986-07-03 | Method of producing a cooled electronic assembly |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59171059A JPS6149445A (ja) | 1984-08-17 | 1984-08-17 | 集積回路の冷却構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6149445A true JPS6149445A (ja) | 1986-03-11 |
| JPH0352222B2 JPH0352222B2 (ja) | 1991-08-09 |
Family
ID=15916300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59171059A Granted JPS6149445A (ja) | 1984-08-17 | 1984-08-17 | 集積回路の冷却構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6149445A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62214651A (ja) * | 1986-03-14 | 1987-09-21 | Nec Corp | 集積回路の冷却構造 |
| JPS6428944A (en) * | 1987-07-24 | 1989-01-31 | Nec Corp | Cooling structure of integrated circuit |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6214411B2 (ja) * | 2014-01-31 | 2017-10-18 | シャープ株式会社 | 飲料製造装置 |
-
1984
- 1984-08-17 JP JP59171059A patent/JPS6149445A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62214651A (ja) * | 1986-03-14 | 1987-09-21 | Nec Corp | 集積回路の冷却構造 |
| JPS6428944A (en) * | 1987-07-24 | 1989-01-31 | Nec Corp | Cooling structure of integrated circuit |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0352222B2 (ja) | 1991-08-09 |
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