JPS62257796A

JPS62257796A - 電子部品の冷却装置

Info

Publication number: JPS62257796A
Application number: JP10093586A
Authority: JP
Inventors: 正昭伊藤; 崇弘大黒
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-05-02
Filing date: 1986-05-02
Publication date: 1987-11-10

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、電子部品の冷却装置に係り、特に、例えばコ
ンピュータ用マルチチップなどの空気冷却に好適な電子
部品の冷却装置に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、例えばコンピュータなどの電子装置では、発熱
する電子部品を強制的に冷却するための空冷装置が設け
られている。

従来の半導体大現模集積回路（以下■、Ｓ■という）チ
ップの冷却用放熱板の空冷について、第３図および第４
図を参照して説明する。

第３　Ｉ８：ｌＩは、従来のマルチチップの冷却装置の
略示閘成図、第４図は、第；３図の装置における冷却空
気の温度、ヒ昇と圧力損失とを示す線図である。

第：３図において、１は空気流路を形成するための隔壁
、２は、コンピュータなどに用いるｒ、ｓｒチップすな
才）ちマルチチップ、：３は、マルチチップ２の放熱部
材に係る放熱板を示している。

マルチチップ２は１図示しない電子部品を実装した基板
よりなり、その電子部品を実装した裁板の背面に複数の
放熱板３を間隔を保って配列して形成されている。太い
矢印４は入口空気、太い矢印５は出口空気の方向を示し
ている。

このように、従来のマルチチップ２の放熱板３は、空気
流路に対して直列方向の配列となるよう構成されていた
。

その結果、第４図に示すように、空気流路下流の冷却空
気温度が上り、下流に位置するマルチチップの冷却が不
十分になるという問題があった。

第４図（、）は、第：３図のマルチチップの空冷作用を
示す図で、第３図を横位置に示したものである。第４図
（ｂ）は、横軸に（ａ）図に対応する空気流路の距離を
とり、ＲｌＨに冷却空気温度’１．’　ａをとって、各
マルチチップ２の各位置に才ぜける空気温度を示してい
る。図から、出口側すなわち空気流路の下流側のマルチ
チップの冷却が不十分であることが明らかである。

また、第４１！２Ｉ（ｅ）は、横軸に（？ｌ）図に対応
する空気流路の距離をとり、縦軸に圧力損失ΔＰａをと
って（ｂ）図同様、各マルチチップ２の圧力損失を示し
ている６図から、出口側すなわち空気流路の下流側のマ
ルチチップの圧力損失が高いことが明らかである。

したがって、第３図に示す冷却手段を、そのまま発熱１
１にの大きいマルチチップに適用することはできない。

電子部品の冷却装置の先行技術として、例えば、特公昭
６０−１１８３０号公報、実公昭６０−８４７５号公報
記載のものが知られている。

前者は、幾つかの〔，３丁チップをまとめて１つの空気
流路をつくり、その空気流路を並列において、′冷却空
気温度を均一化する手段を開示している。しかしこの場
合、各空気流路に送風機を備えているので、独立した空
気流路を形成しており、空気量の分配に関しては問題が
なかった。

また、後者は、各マルチチップの側面部に蛇腹携造の空
気ダク１−を配設し、空気ダクトの通風孔から各マルチ
チップに送風するものである。この例では、基板そのも
のを水平に置くことが示されているが、各チップそのも
のにとってみれば、冷却空気に対し多数のチップが直列
に並べられて冷却されることになり、温度上昇の均一化
について配慮されていなかった。

なお１両者はいずれも、空気流路を形成する隔壁とマル
チチップとの間隔を空気流れ方向に順次変化させていく
という本発明の考えはなかった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来技術は、冷却空気がチップを冷却すると同時に
温度Ｊ―昇していく点についての配慮がなされておらず
、空気下流側のチップの冷却が十分に行われないという
ｒ！ｔ１題があった。また、空気下流側のチップが冷却
されるに十分な空気量を流すためには、大きな圧力損失
を生じ、大きな送風動力を必要とするという問題があっ
た。

本発明は、従来技術の問題点を解決するためになされた
もので、小さな送Ｊ虱動力で、各マルチチップを均一に
冷却しうる電子部品の冷却装置の提供を、その目的とし
ている。

〔問題点を解決するための手段〕

」ユ記問題点を解決するために１本発明に係る電子部品
の冷却装置の５溝成は、複数の放熱部材を間隔を保って
配列してなるマルチチップを、隔壁により形成された空
気流路内に仕切板を介して複数段保持し、冷却空気を流
通せしめる電子部品の冷却装置によりいて、前記空気流
路を形成する隔壁と前記マルチチップとの間隔を空気流
れ方向に順次変化させるとともに、前記マルチチップの
放熱部材部を通過する冷却空気の分岐流が、前記隔壁と
前記マルチチップとの間に形成されろ空気流路の方向と
９０°以下の角度をなして流れるように、前記放熱部材
の配列方向を定めろようにしたものである。

〔作用〕

このように隔壁とマルチチップを配列することにより、
多量の冷却空気が流わる空気流路の断面積は大きくなり
、少量の冷却空気が流れる空気流路の断面積は小さくな
り、両者の風速の差は小さくなる。各マルチチップの放
熱板の空気流れ方向を第１１Ａに示すように、全体の空
気流路に対しほぼ直角に設置すると、すべてのマルチチ
ップが＼）３列となり、各チップとも均一温度の冷却空
気で、はぼ同一風、ｈトで冷却することができろ。その
結果、マルチチップの温度」−昇は均一で小さくなり、
圧力損失も直列に空気を流した場合に比べて、格段に小
さくなるのである。

〔実施例〕

以下、本発明の各実施例を第１図および第２図、ならび
に第５図ないし第９図を参照して説明する。

まず、第１図は、本発明の一実施例に係るマルチチップ
の冷却袋Ｖｔの略示構成図、第２図は、第１図の装置に
おけろ冷却空気の温度上昇と圧力損失とを示す線図であ
る。第１図において、先の第３図と同一符号のものは、
従来技術と同等部分であるから、その説明を省略する。

第】図によ？いて、１０は空気流路を形成するための隔
壁、２−１．２−２．２−３は、複数段（ここでは３段
）に隔壁１．０内に保持されたマルチチップである。７
は、これらマルチチップを隔壁１０内に保持し、冷却空
気の通風方向を案内するための仕切板である。マルチチ
ップ２−１．２−２．２−３は、それぞれ複数の放熱板
３が水平方向、すなわち、入口空気４、出口空気５の矢
印が示す空’ｓＬ流路の方向に対して直角方向に配列す
るように構成されている。

隔壁１０は、マルチチップ２−１に対応する壁部１０／
ｌ、マルチチップ２−２に対応する壁部１０ｂ、マルチ
チップ２−３に対応する壁部］Ｏｃが、第１図に示すよ
うに折れ曲り部を介して偏心してゆくような構成になっ
ている。すなわち入口空気４側は、隔壁１０とマルチチ
ップ２−１．２−２．２−３との間隔が、壁部１０ａ、
　１ｏｂ。

１、　Ｏｒ、に沿って次第に狭められるように空気流路
８が形成され、出口空気５側は、隔壁１０とマルチチッ
プ２−１．２−２．２−３との間隔が、壁部１０　＋＋
　、　　１０　ｂ　、　　１０　ｃに沿って次第に大き
くなるように空気流路９が形成されている。

このように構成されたマルチチップの冷却装置では、図
示しない送風機によって空気流路８に吹き込まれた冷却
空気に係る入口空気４は、隔壁１０とマルチチップ２−
１．２−２．２−３との間隔が次第に狭められるため、
マルチチップに取り付けられた放熱板：３の間を実線矢
印に示すように分岐流６となって流れつつ、マルチチッ
プを冷却する・マルチチップ２−１．２−２．２−３を
冷却した分岐流６は再び合流し、次第に大きくなる空気
流路９の中を通って出口空気５の方向に排出されろ。

第２図（ａ）は、第１図のマルチチップの空冷作用を示
す図で、第１図を横位置に示したものであり、同一部は
同一符号で示している。第２　ＩＩ（ｂ）は、各マルチ
チップ２−１．２−２．２−３の各位置における冷却空
気温度′ｒａの線図、第２図（、＋）は、同じく各位置
におけろ圧力損失ΔＰａの線図である。（ｂ）、（ｃ）
図において、破線は入口側の空気流路８から出口側の空
気流路９へ移る分岐流の空気温度、圧力損失の変化を示
している。

第２図を、先に説明した従来技術の第４図と比較すると
、同−空気敗の場合、各マルチチップが本実施例により
均一に冷却されろことがわかる。

また、空気の圧力損失が減少して一定水準に保たれるの
で風量が増し、冷却効果が大きくなるものである。

次に、第５図は、第１図の冷却装置を適用したコンピュ
ータ用マルチチップの全体略示猜成図である。図中、第
１図と同一符号のものは同等部分であり、第５図の冷却
装置は、第１図の装置を複数組（ＶＡでは７３組）１）
η列結合した構成のものである。

隔べ９′、１０により空気流路８，９を形成したものが
多数並列に結合され、弔独の人容晴送風機で冷却されろ
場合に、空気流はほぼ均等に分けられ、第１図の実施例
で説明したように分岐流は均等に放熱板部を通過し、効
率よく冷却されろ。

第５図における両端の隔壁で形成されろ、斜線で示す死
水領域１１は、充填物によって充填したり、固体で成形
してもよい６次に本発明の他の実施例を第６１Ｑ１を参照して説明す
る。

第６図は、本発明の他の実施例に係るマルチチップの冷
却装置の略示構成図であり１図中、第１図と同一符号の
ものは同等部分であるから、その説明を省略する。

第６図の実施例は、隔壁１Ａを、従来技術のもののよう
に真っ直ぐにして、マルチチップ２−】。

２−２．．２．−３を図のようにずらせて保持し、入口
空気４側は、隔壁１Ａとマルチチップ２−１゜２−２．
．２−３との間隔が次第に狭められろように空気流路８
′が形成され、出口空気５側は、隔壁１Ａとマルチチッ
プ２−１．２−２．．９．−：３との間隔が次第に大き
くなるように空気流路９′が形成されている。

マルチチップの放熱板３の配列方向は第１図の実施例と
同じである。

第６図の実施例によれば、第１図の実施例と全く同様の
効果が期待される。

次に、第７図は、本発明のさらに他の実施例に係るマル
チチップの冷却装置の略示端成図であり、図中、第１図
と同一符号のものは同等部分であるから、その説明を省
略する。

第７図の実施例は、隔壁１Ｂを斜めの面にし、マルチチ
ップは第１図の実施例と同様に配置したものである。

このようにすれば、先の各実施例と同様、隔壁１［３と
マルチチップ２−１．２．−２．２−３との間隔を空気
流れ方向に順次変化させることができる。

第７１’／ｌの実施例によれば、先の第１図の実施例と
全く同様に効果を期待できるとともに、特に空気の流れ
はなめらかになり、圧力損失低減に効果がある。

次に、第８図は１本発明のさらに他の実施例に係るマル
チチップの冷却装置の略示構成図であり。

図中、第１図と同一符号のものは同等部分であるから、
その説明を省略する。

第８図において、］　２−１．１２−２．　］　２−：
３は、複数段（ここでは：３段）に隔壁１０内に保持さ
れたマルチチップである。マルチチップ１２−１．１２
．−２，１セー３は、それぞれ複数の斜めフィン１３が
間隔を保って斜めに取付けられており、空気流路８に流
入する入口空気４が分岐流６′のように、隔壁］０とマ
ルチチップとの間に形成される空気流路の方向と鋭角を
なして流れろようになっている。

隔壁１ｏの形状は第１図の実施例と同様のものであり、
７Ａは、マルチチップを隔壁１０内に保持し、冷却空気
の通風方向を案内するための仕切板である。

第８図の実施例によれば、第１２図の実施例と同様の効
果が期待されろほか、マルチチップ上に放熱用の斜めフ
ィン１３を設けているので、冷却空２が直角に曲げられ
ることを防いでおり、空気の流れがなめらかになるので
圧力損失低減に効果がある。

次に、本発明のさらに他の実施例を第９図を参照して説
明する。

第９図は、本発明のさらに他の実施例に係るマルチチッ
プの冷却装置の略示構成図であり、図中。

第１図と同−符号−のものは同等部分であるから、その
説明を省略する。

第ぎ〕図の実施例は、先の各実施例の板状の放熱板に代
えて、ピンフィン１５を突出したものである。

第９図において、ｉ　４−、Ｌ、　ｉ、４．−２．．１
４−；３は、複数段（ここでは３段）に隔Ｑ１０内に保
持されたマルチチップである。マルチチップ１４−１．
１／Ｉ−２，１４−３には、それぞれ複数のピンフィン
１５が間隔を保って形成されており、空気流路８に流入
する冷却空気は実線矢印に示す分岐ｄε６′のように、
隔壁１０とマルチチップとの間に形成される空気流路の
方向と９０°以下の角度をなして流れるようになってい
る。

第９図の実施例によれば、先の各実施例と同様の効果が
期待されろ。

なお、前述の各実施例では、マルチチップの放熱部材と
して放熱板やピンフィンを用いた例を説明したが、これ
に限らずオフセットフィン、ルーバフィンなど高性能の
放熱部材を用いてもよいことはいうまでもない。

〔発明の効果〕

以上述べたように１本発明によれば、小さな送風動力で
、各マルチチップを均一に冷却しろる電子部品の冷却装
置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に係るマルチチップの冷却
装置の略示ホｑ成図、第２図は、第１図の装置における
冷却空気の温度上昇と圧力損失とを示す８図、第３図は
、従来のマルチチップの冷却′！Ａ置の略示構成図、第
４図は、第；３図の装置における冷却空気の温度上昇と
圧力損失とを示す線図。第５図は、第１図の冷却装置を適用したコンピュータ用
マルチチップの全体略示構成図、第６図は、本発明の他
の実施例に係るマルチチップの冷却装置の略示構成図、
第７図ないし第９回は、いずれも本発明のさらに他の実
施例に係るマルチチップの冷却装置の略示構成図である
。ＩＡ、ＩＢ・・・隔壁、２．２−１．２−２．２−３゜
］　］２−１．，１２−２．１．２−：３１４−１．１
４−２．１４−３・・・マルチチップ、３・・・放熱板
、６゜６／　、６＃・・・分岐流、７．７Ａ・・・仕切
板、８．８’９．９′・・・空気流路、１０・・・隔壁
、１３・・・斜めフィン、１５・・・ピンフィン。１０−−一隔壁第　Ｚ　図第　３　図第　４　困距　　面生 ′ｆＪ　６　図／Ａ　−−一隔ｙ θ’、　ｑ’、−ｑｔＵＫ第　７　口 ′ｆ：Ｊ　ｇ　回６′−−一今壓戊７Ａ−−−イ士ａイスε Ｉ２−１．１２−２．１２−．３−−−マル手チ・ｌフ
１１３−４＋カ乃ン

Claims

【特許請求の範囲】

１、複数の放熱部材を間隔を保つて配列してなるマルチ
チップを、隔壁により形成された空気流路内に仕切板を
介して複数段保持し、冷却空気を流通せしめる電子部品
の冷却装置において、前記空気流路を形成する隔壁と前
記マルチチップとの間隔を空気流れ方向に順次変化させ
るとともに、前記マルチチップの放熱部材部を通過する
冷却空気の分岐流が、前記隔壁と前記マルチチップとの
間に形成される空気流路の方向と９０°以下の角度をな
して流れるように、前記放熱部材の配列方向を定めるよ
うに構成したことを特徴とする電子部品の冷却装置。