JPS62139346A - 集積回路冷却構造 - Google Patents
集積回路冷却構造Info
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- JPS62139346A JPS62139346A JP27897185A JP27897185A JPS62139346A JP S62139346 A JPS62139346 A JP S62139346A JP 27897185 A JP27897185 A JP 27897185A JP 27897185 A JP27897185 A JP 27897185A JP S62139346 A JPS62139346 A JP S62139346A
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- Japan
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- integrated circuit
- liquid
- liquid cooling
- jacket
- circuit board
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- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (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】
〔発明の利用分野〕
本発明は、集積回路の冷却構造に係わり、特に大型コン
ピュータのような高密度の電子機器の集積回路の発熱を
効率よく冷却し、かつ、単位体積当りの高実装密度を得
るのに好適な集積回路の冷却構造に関する。
ピュータのような高密度の電子機器の集積回路の発熱を
効率よく冷却し、かつ、単位体積当りの高実装密度を得
るのに好適な集積回路の冷却構造に関する。
従来、プリント配線基板やセラミック基板等の回路基板
上に搭載された集積回路または集積回路パッケージ等を
冷却する手段としては、強制対流による空冷方式が多く
採用されていた。しかし、近年、素子自身の集積度の向
上と素子の実装密度の向、ヒとにより１発熱密度が大巾
に高くなり、空冷方式では対応しきれなくなってきてい
る。
上に搭載された集積回路または集積回路パッケージ等を
冷却する手段としては、強制対流による空冷方式が多く
採用されていた。しかし、近年、素子自身の集積度の向
上と素子の実装密度の向、ヒとにより１発熱密度が大巾
に高くなり、空冷方式では対応しきれなくなってきてい
る。
そこで、液冷方式の採用が行われるようなってきた。現
在１行われるでいろ液冷方式は１例えばば、特開昭５９
−３６９４９号公報に見られるような構造を有している
。冷却構造においては、集積回路パッケージは回路基板
上への実装密度を極限まで高めるため、はとんど隙間な
く並べられた状態で実装されている。実装精度、回路基
板のそり、集積回路パッケージの寸法精度等により、集
積回路パッケージの表面は同一平面上にそごなえること
ができず凸凹状になってしまう、冷却性能の観点から、
液冷ジャケットは各パンケージ表面に密着していること
が要求されるので、液冷ジャケットは各集積回路ごとに
独立させ、それぞれの間をフレキシブルな管で接続する
方法が採られている。
在１行われるでいろ液冷方式は１例えばば、特開昭５９
−３６９４９号公報に見られるような構造を有している
。冷却構造においては、集積回路パッケージは回路基板
上への実装密度を極限まで高めるため、はとんど隙間な
く並べられた状態で実装されている。実装精度、回路基
板のそり、集積回路パッケージの寸法精度等により、集
積回路パッケージの表面は同一平面上にそごなえること
ができず凸凹状になってしまう、冷却性能の観点から、
液冷ジャケットは各パンケージ表面に密着していること
が要求されるので、液冷ジャケットは各集積回路ごとに
独立させ、それぞれの間をフレキシブルな管で接続する
方法が採られている。
しかし、隣接するパッケージ間のすき間がきわめて小さ
いため、その配管は液冷ジャケットの上側の空間を利用
している。そのため、回路基板上への集積回路パッケー
ジの実装密度が高いものの、基板から配管までの高さが
高く、こうした回路基板を何枚も使用する場合、基板配
列ピッチが大きくなるためコンピュータの如きシステム
全体の体積当りの実装密度は必ずしも高くならない。し
たがって、回路基板上への実装密度が高い割にはコンピ
ュータシステム全体としての配線距離が長いため、シス
テム全体の処理速度を速くするには限界が生じてしまう
。
いため、その配管は液冷ジャケットの上側の空間を利用
している。そのため、回路基板上への集積回路パッケー
ジの実装密度が高いものの、基板から配管までの高さが
高く、こうした回路基板を何枚も使用する場合、基板配
列ピッチが大きくなるためコンピュータの如きシステム
全体の体積当りの実装密度は必ずしも高くならない。し
たがって、回路基板上への実装密度が高い割にはコンピ
ュータシステム全体としての配線距離が長いため、シス
テム全体の処理速度を速くするには限界が生じてしまう
。
また、回路基板を大型化しシステム全体の回路基板の配
列数をできるだけ少なく１体積当りの実装密度が高くな
いという上記欠点を補おうという考え方もあるが、回路
基板が大きくなった分だけ配線距離が長くなり、根本的
な解決策とはならなし１ 。
列数をできるだけ少なく１体積当りの実装密度が高くな
いという上記欠点を補おうという考え方もあるが、回路
基板が大きくなった分だけ配線距離が長くなり、根本的
な解決策とはならなし１ 。
他方、複数個の集積回路パッケージを一括して冷却する
大面積の液冷ジャケットを用いろ方法が開示されている
（特開昭５９−１９３０５３） 、この場合は液冷ジャ
ケット間を接続する配管のための空間が必要でなく、基
板からジャケット表面までの高さを低くすることができ
、コンピュータシステム全体の実装密度を高くすること
ができる。しかし前述のように基板上に実装された集積
回路パッケージ表面の高さが一様でないために、集積回
路パッケージ表面と液冷ジャケット間σ密着状態が良好
ではなく、熱抵抗が大きくなる。
大面積の液冷ジャケットを用いろ方法が開示されている
（特開昭５９−１９３０５３） 、この場合は液冷ジャ
ケット間を接続する配管のための空間が必要でなく、基
板からジャケット表面までの高さを低くすることができ
、コンピュータシステム全体の実装密度を高くすること
ができる。しかし前述のように基板上に実装された集積
回路パッケージ表面の高さが一様でないために、集積回
路パッケージ表面と液冷ジャケット間σ密着状態が良好
ではなく、熱抵抗が大きくなる。
従って、各々の集積回路パッケージの消費電力に制限が
生じ、その結果、集積回路の処理速度に制限が生じる。
生じ、その結果、集積回路の処理速度に制限が生じる。
そのため、実装密度を上げることができても、システム
としての信号処理速度はさほど速くならないという欠点
が生じる。
としての信号処理速度はさほど速くならないという欠点
が生じる。
本発明の目的は、体積当りの実装密度が高く、かつコン
ピュータ等に用いた場合のシステム全体としての信号処
理速度も高い集積回路冷却構造を提供することにある６ 〔発明の概要〕 本発明は、回路基板に実装した集積回路パッケージ毎に
独立した冷却ジャケットを設けると共に。
ピュータ等に用いた場合のシステム全体としての信号処
理速度も高い集積回路冷却構造を提供することにある６ 〔発明の概要〕 本発明は、回路基板に実装した集積回路パッケージ毎に
独立した冷却ジャケットを設けると共に。
液冷ジャケット同志を接続するための変形自在な配管を
通し得る最小限のすき間をあけ、配管を回路基板上端か
ら水冷ジャケット上端の間の高さの範υ１内におさめ、
体積当りの実装密度を向上させ、複数枚の回路基板から
成るシステム全体の信号処理速度を向上させたものであ
る。
通し得る最小限のすき間をあけ、配管を回路基板上端か
ら水冷ジャケット上端の間の高さの範υ１内におさめ、
体積当りの実装密度を向上させ、複数枚の回路基板から
成るシステム全体の信号処理速度を向上させたものであ
る。
以下、本発明の集積回路冷却構造の一実施例を第１図〜
第５図により説明する。本実施例は、第１図に示すよう
に回路基板１上に実装さけた複数の集積回路パッケージ
２に、液冷ジャケット３を上から密着されるものである
。４Ｊｓ積回路パッケージ２内には複数の集積回路チッ
プ２】と放熱体２２とがあり、チップの発熱を、放熱体
２２を介して、液冷ジャケット３に伝達する。各液冷ジ
ャケット３はフレキシブルな配管４で接続される。
第５図により説明する。本実施例は、第１図に示すよう
に回路基板１上に実装さけた複数の集積回路パッケージ
２に、液冷ジャケット３を上から密着されるものである
。４Ｊｓ積回路パッケージ２内には複数の集積回路チッ
プ２】と放熱体２２とがあり、チップの発熱を、放熱体
２２を介して、液冷ジャケット３に伝達する。各液冷ジ
ャケット３はフレキシブルな配管４で接続される。
これらは、パッケージフレーム５内に収納されている。
液冷ジャケット３内には、第４図に示すように、多数の
平行フィン６で仕切られた通路が７あり、冷却液は入口
８から流入し、矢印の如く流る。パッケージフレーム５
は多芯コネクタ１１を介してプラッタ１０に接続されて
いる。冷却水はポンプによって配管４の下端から上方へ
圧送される。第６図に本実施例における冷却液の流れを
示す。実線はジャケット内の流れ破線はジャケット間を
接続する配管内の流れを示している。冷却液を第４図に
示うようにジグザグ状に流すような配管構造としたため
、液冷ジャケット３間を接続する配管４の長さを長くと
ることができるので、集積回路パッケージ２間の表面の
凹凸を吸収しやすい。本実施例によれば、第２図、第４
図の如く配管４がその全長にわたって、ジャケット３の
高さトＩの範囲内にあり、液冷ジャケット３の表面より
Ｌ側又は下側突き出した部品がない。従って、集積回路
パッケージ２及び冷却ジャケット３が実装された基板１
を第７１ｉ２Ｙのように重ねるように隙間なく並べるこ
とができるので体積当りの実装密度を従来例に比べて飛
躍的に向上させることができる。
平行フィン６で仕切られた通路が７あり、冷却液は入口
８から流入し、矢印の如く流る。パッケージフレーム５
は多芯コネクタ１１を介してプラッタ１０に接続されて
いる。冷却水はポンプによって配管４の下端から上方へ
圧送される。第６図に本実施例における冷却液の流れを
示す。実線はジャケット内の流れ破線はジャケット間を
接続する配管内の流れを示している。冷却液を第４図に
示うようにジグザグ状に流すような配管構造としたため
、液冷ジャケット３間を接続する配管４の長さを長くと
ることができるので、集積回路パッケージ２間の表面の
凹凸を吸収しやすい。本実施例によれば、第２図、第４
図の如く配管４がその全長にわたって、ジャケット３の
高さトＩの範囲内にあり、液冷ジャケット３の表面より
Ｌ側又は下側突き出した部品がない。従って、集積回路
パッケージ２及び冷却ジャケット３が実装された基板１
を第７１ｉ２Ｙのように重ねるように隙間なく並べるこ
とができるので体積当りの実装密度を従来例に比べて飛
躍的に向上させることができる。
、 なお、集積回路パッケージはＳｉＣ又は銅液冷ジャ
ケット２も銅のような熱伝導性のよい材料によって形成
される。
ケット２も銅のような熱伝導性のよい材料によって形成
される。
体積当りの実装密度を高めることは、システム配線距離
を短くさせることになり、システム全体の信号処理速度
を高めることができる。以下、第７図〜第９図により、
本発明の実施例によれば。
を短くさせることになり、システム全体の信号処理速度
を高めることができる。以下、第７図〜第９図により、
本発明の実施例によれば。
従来例に比べてどの程度配線を短くすることができるか
を説明する。ここでは横幅、奥行共ａＩ１１１゜高さｈ
ｍの集積回路パッケージを実装する場合について考える
。
を説明する。ここでは横幅、奥行共ａＩ１１１゜高さｈ
ｍの集積回路パッケージを実装する場合について考える
。
第７図は、本発明の例を示す。集積回路パッケージは配
管を通すのに必要な最小限の隙間とじてｂ＋ｍの間隙が
あけられているものとする。
管を通すのに必要な最小限の隙間とじてｂ＋ｍの間隙が
あけられているものとする。
配線基板１はピッチｐ■でＮ枚配列されている。
このとき、最も離れたＡ、Ｂで示した集積回路パッケー
ジ間の距ｆｉｆｉ ａ ｔは Ｑｓ＝（ａ＋ｂ）（ｎ−１）＋ｂ＋ −＋Ｐ（Ｎ−１） ＋（ａ ＋ ｂ）（ｎ −１）＋ ｂ ＋ −＝２ｎ（
ａ＋ｂ）＋Ｐ（Ｎ−１）−ａ となる。
ジ間の距ｆｉｆｉ ａ ｔは Ｑｓ＝（ａ＋ｂ）（ｎ−１）＋ｂ＋ −＋Ｐ（Ｎ−１） ＋（ａ ＋ ｂ）（ｎ −１）＋ ｂ ＋ −＝２ｎ（
ａ＋ｂ）＋Ｐ（Ｎ−１）−ａ となる。
これに対し、第８ｙＡのように従来の実装方式で、一枚
の大きな基板上に実装した場合を示す。
の大きな基板上に実装した場合を示す。
この場合、最も離れた図中Ｃ，Ｉ）で示した集積回路パ
ッケージ間の距離ａ２は Ｑｚ＝（ａ＋ｃ）（Ｎ＃ｎ−１） となる。
ッケージ間の距離ａ２は Ｑｚ＝（ａ＋ｃ）（Ｎ＃ｎ−１） となる。
したがって、本発明の実施例が、従来の実装方式に比べ
てどの程度配線距離が短くなるかは、Ｑ五／Ｑ怠 で表わすことができる。第９図に、−例としてＮ ＝
５ 、 ｎ ＝ ３ 、 ｂ ＝ ４０ ｍｍ 、 Ｐ
＝ ２５ ｍ （ｈ ＝２０＋ｍ穴）（＝５＋ｍの場
合について、集積回路パッケージの大きさと、本発明に
よる配線距離の短縮効果Ｑ １／ Ｑ ｚの関係を示す
。第９図より本発明の効果が大きいこと、並びに集積回
路パッケージの大きさが大きいほど効果が大きいことが
わかる。
てどの程度配線距離が短くなるかは、Ｑ五／Ｑ怠 で表わすことができる。第９図に、−例としてＮ ＝
５ 、 ｎ ＝ ３ 、 ｂ ＝ ４０ ｍｍ 、 Ｐ
＝ ２５ ｍ （ｈ ＝２０＋ｍ穴）（＝５＋ｍの場
合について、集積回路パッケージの大きさと、本発明に
よる配線距離の短縮効果Ｑ １／ Ｑ ｚの関係を示す
。第９図より本発明の効果が大きいこと、並びに集積回
路パッケージの大きさが大きいほど効果が大きいことが
わかる。
第１０図には、本発明の他の実施例を示す、入口８及び
出口（図示せず）は液冷ジャケット３の片側のみに設け
るものとする。これにより配管のスパンが先の第１図〜
第６図に示した実施例に比べると短くにる。なお、本実
施例の場合、先の実施例より集積回路パッケージを結ぶ
配管が短かくなるので、集積回路パッケージ間の表面の
不ぞろいの吸収能力が若干犠牲になる。しかし、パッケ
ージ間のすき間を小さくすることができる配線維持の短
縮効果は先の実施例に比べて大きい。なお、このときの
冷却液の流れは第１１図の通りである。
出口（図示せず）は液冷ジャケット３の片側のみに設け
るものとする。これにより配管のスパンが先の第１図〜
第６図に示した実施例に比べると短くにる。なお、本実
施例の場合、先の実施例より集積回路パッケージを結ぶ
配管が短かくなるので、集積回路パッケージ間の表面の
不ぞろいの吸収能力が若干犠牲になる。しかし、パッケ
ージ間のすき間を小さくすることができる配線維持の短
縮効果は先の実施例に比べて大きい。なお、このときの
冷却液の流れは第１１図の通りである。
この図で実線はジャケット内の流れ、破線はジャケット
間を接続する配管内の流れを示している。
間を接続する配管内の流れを示している。
以上説明したように、本発明によれば、体積当りの集積
回路実装密度が飛躍的に向上し、コンピュータ等に用い
た場合の信号処理速度すなわち演算速度を飛躍的に向上
させることができる。
回路実装密度が飛躍的に向上し、コンピュータ等に用い
た場合の信号処理速度すなわち演算速度を飛躍的に向上
させることができる。
第１図〜第５図は１本発明の一実施例の構造を、第６図
〜第９図は前記実施例の効果を説明するための図であり
、第１図は１本発明の一実施例における集積回路パッケ
ージの基板への実装状態を示す斜視図、第２図は本発明
の実施例の液冷ジャケットの上面の蓋をはすし液冷ジャ
ケット内部が見えるようにしたところの斜視図、第３図
は集積回路パッケージ内の構成を示す要部断面斜視図、
第４図は、液冷ジャケットの内部構造を示す斜視図、第
５図は本発明の実施例におけるパッケージフレームの取
付状態を示す図、第６図は液冷ジャケット及びその配管
内の冷却液の流れを説明する図、第７図は本発明の実施
例における全体的な実装状態を示す正面図、第８図は従
来の液冷構造による全体的な実装状態を示す正面図、第
９図は、第８図に示した従来例に対する第７図に示した
実施例の配線距Ｎ１短縮率を図示したもので、本発明の
効果を実施例により説明したものである。第１０図は、
本発明の他の実施例を示した斜視図、第】１図は、第１
０図の実施例におけろ冷却液の流れを示したものである
。 早 ｔ 回 早 ３ 図 第 ４ 国 乎 ７ 図 第 ８ 図
〜第９図は前記実施例の効果を説明するための図であり
、第１図は１本発明の一実施例における集積回路パッケ
ージの基板への実装状態を示す斜視図、第２図は本発明
の実施例の液冷ジャケットの上面の蓋をはすし液冷ジャ
ケット内部が見えるようにしたところの斜視図、第３図
は集積回路パッケージ内の構成を示す要部断面斜視図、
第４図は、液冷ジャケットの内部構造を示す斜視図、第
５図は本発明の実施例におけるパッケージフレームの取
付状態を示す図、第６図は液冷ジャケット及びその配管
内の冷却液の流れを説明する図、第７図は本発明の実施
例における全体的な実装状態を示す正面図、第８図は従
来の液冷構造による全体的な実装状態を示す正面図、第
９図は、第８図に示した従来例に対する第７図に示した
実施例の配線距Ｎ１短縮率を図示したもので、本発明の
効果を実施例により説明したものである。第１０図は、
本発明の他の実施例を示した斜視図、第】１図は、第１
０図の実施例におけろ冷却液の流れを示したものである
。 早 ｔ 回 早 ３ 図 第 ４ 国 乎 ７ 図 第 ８ 図
Claims (1)
- １、プリント配線基板またはセラミック基板等の回路基
板上に搭載・実装された複数の集積回路が封入された複
数の集積回路パッケージから発生する熱を、配管により
接続され、冷却液が流れるようになつた複数の液冷ジャ
ケットにより冷却するような集積回路の冷却構造におい
て、前記液冷ジャケットが、前記集積回路パッケージご
とに独立して設けられ、かつ変形自在な配管により接続
され、前記変形自在な配管を、その全長にわたつて、前
記回路基板の集積回路実装側の表面と、前記液冷ジャケ
ットの集積回路パッケージとの接触面と反対側の表面ま
での間の空間内に設置したことを特徴とする集積回路の
冷却構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27897185A JPS62139346A (ja) | 1985-12-13 | 1985-12-13 | 集積回路冷却構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27897185A JPS62139346A (ja) | 1985-12-13 | 1985-12-13 | 集積回路冷却構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62139346A true JPS62139346A (ja) | 1987-06-23 |
Family
ID=17604615
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27897185A Pending JPS62139346A (ja) | 1985-12-13 | 1985-12-13 | 集積回路冷却構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62139346A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002170915A (ja) * | 2000-11-30 | 2002-06-14 | Toyo Radiator Co Ltd | 水冷ヒートシンク |
| EP1564809A1 (en) * | 2004-02-16 | 2005-08-17 | Hitachi, Ltd. | Liquid cooling system and electronic apparatus comprising that system |
| JP2007189145A (ja) * | 2006-01-16 | 2007-07-26 | Mitsubishi Electric Corp | 放熱構造体 |
| US7652884B2 (en) | 2006-07-25 | 2010-01-26 | Fujitsu Limited | Electronic apparatus including liquid cooling unit |
| US7672125B2 (en) | 2006-07-25 | 2010-03-02 | Fujitsu Limited | Electronic apparatus |
| US7701715B2 (en) | 2006-07-25 | 2010-04-20 | Fujitsu Limited | Electronic apparatus |
| US7710722B2 (en) | 2006-07-25 | 2010-05-04 | Fujitsu Limited | Liquid cooling unit and heat exchanger therefor |
| US8050036B2 (en) * | 2006-07-25 | 2011-11-01 | Fujitsu Limited | Liquid cooling unit and heat receiver therefor |
| US8289701B2 (en) | 2006-07-25 | 2012-10-16 | Fujistu Limited | Liquid cooling unit and heat receiver therefor |
-
1985
- 1985-12-13 JP JP27897185A patent/JPS62139346A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP4710621B2 (ja) * | 2006-01-16 | 2011-06-29 | 三菱電機株式会社 | 放熱構造体 |
| US7652884B2 (en) | 2006-07-25 | 2010-01-26 | Fujitsu Limited | Electronic apparatus including liquid cooling unit |
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