JPS6243346B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6243346B2 JPS6243346B2 JP56164594A JP16459481A JPS6243346B2 JP S6243346 B2 JPS6243346 B2 JP S6243346B2 JP 56164594 A JP56164594 A JP 56164594A JP 16459481 A JP16459481 A JP 16459481A JP S6243346 B2 JPS6243346 B2 JP S6243346B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid
- refrigerant
- semiconductor device
- wall
- heat dissipation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
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- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 30
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 23
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 21
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 claims description 12
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 8
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 6
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 5
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Classifications
-
- 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
- H01L23/427—Cooling by change of state, e.g. use of heat pipes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体装置用の液冷モジユールの改良
に関するものである。大電力用のパワートランジ
スタが、LSI等の半導体装置をセラミツク基板の
ような絶縁性基板上に搭載して電子回路を形成し
た場合、前記半導体装置を動作させたとき、前記
半導体装置が発熱して熱暴走と呼ばれる状態とな
り所望の動作をしなくなるので、前記半導体装置
を冷却し、一定温度に保つことが必要とされてい
る。
に関するものである。大電力用のパワートランジ
スタが、LSI等の半導体装置をセラミツク基板の
ような絶縁性基板上に搭載して電子回路を形成し
た場合、前記半導体装置を動作させたとき、前記
半導体装置が発熱して熱暴走と呼ばれる状態とな
り所望の動作をしなくなるので、前記半導体装置
を冷却し、一定温度に保つことが必要とされてい
る。
このような半導体装置の発熱部材の冷却装置と
して、従来前記半導体装置を放熱フインを多数有
する容器内に設置し、該放熱フインの間に空気を
送つて空冷していた。
して、従来前記半導体装置を放熱フインを多数有
する容器内に設置し、該放熱フインの間に空気を
送つて空冷していた。
しかし最近前記半導体装置用として更に冷却能
力の高い冷却装置として、液体の冷媒を用いて気
密封止した冷却装置が用いられ、このような装置
を液冷モジユールと称している。
力の高い冷却装置として、液体の冷媒を用いて気
密封止した冷却装置が用いられ、このような装置
を液冷モジユールと称している。
第１図はこのような液体の冷媒を用いた従来の
液冷モジユールの断面図である。
液冷モジユールの断面図である。
図示するようにLSI等の半導体装置１を搭載し
下面に半導体装置１に対する接続端子６を有する
セラミツク基板２と、上部外壁に放電フインを有
する放熱用金属キヤツプ９とは例えば０リング３
等を介して気密に取りつけられ容器を形成してい
る。
下面に半導体装置１に対する接続端子６を有する
セラミツク基板２と、上部外壁に放電フインを有
する放熱用金属キヤツプ９とは例えば０リング３
等を介して気密に取りつけられ容器を形成してい
る。
この容器には、真空に排気されてからフルオロ
カーボン（−Cn−Fn−）のような液状の冷媒４
が充填されている。そしてこの半導体装置１に電
力を印加して該装置を動作させたときの装置の発
熱によつて冷媒が沸騰することで発熱部材より気
化熱を奪い、このとき発生した蒸気５の凝縮熱が
放熱用金属キヤツプ９を通じて外部へ伝達されて
半導体装置を冷却するようになつている。
カーボン（−Cn−Fn−）のような液状の冷媒４
が充填されている。そしてこの半導体装置１に電
力を印加して該装置を動作させたときの装置の発
熱によつて冷媒が沸騰することで発熱部材より気
化熱を奪い、このとき発生した蒸気５の凝縮熱が
放熱用金属キヤツプ９を通じて外部へ伝達されて
半導体装置を冷却するようになつている。
ところでこのような構造の液冷モジユールにお
いては冷媒蒸気が上部内壁に達すると冷やされて
液化し滴下するようになつている。しかし上部内
壁は冷媒液面に対し平行となつているので図示の
ように凝縮してできた冷媒液体が膜あるいは液層
７の形で内壁１０に付着し、液滴８となつて落下
しにくいという欠点がある。
いては冷媒蒸気が上部内壁に達すると冷やされて
液化し滴下するようになつている。しかし上部内
壁は冷媒液面に対し平行となつているので図示の
ように凝縮してできた冷媒液体が膜あるいは液層
７の形で内壁１０に付着し、液滴８となつて落下
しにくいという欠点がある。
このような層状に付着した冷媒液体は、冷媒蒸
気の凝縮熱伝達を阻害し、モジユールの熱伝達効
率を低下させる原因となる。すなわち前記した冷
媒蒸気が冷却凝縮して液状となつた冷媒は速やか
に下方へ液滴となつて落下して、液冷モジユール
容器の内壁に留まらず、外部への熱伝達を阻害し
ないようにすることが、半導体装置の熱放散をよ
り効果的に行うことになる。
気の凝縮熱伝達を阻害し、モジユールの熱伝達効
率を低下させる原因となる。すなわち前記した冷
媒蒸気が冷却凝縮して液状となつた冷媒は速やか
に下方へ液滴となつて落下して、液冷モジユール
容器の内壁に留まらず、外部への熱伝達を阻害し
ないようにすることが、半導体装置の熱放散をよ
り効果的に行うことになる。
本発明は上述した従来の液冷モジユールの欠点
を除去し放熱効果を高めた液冷モジユールの提供
を目的とするものである。
を除去し放熱効果を高めた液冷モジユールの提供
を目的とするものである。
かかる目的は本発明によれば半導体装置を搭載
し、かつ該装置への接続端子を有するセラミツク
基板と、上部に放熱フインを有する放熱用金属キ
ヤツプとよりなる気密容器中には液状冷媒が充填
され、金属キヤツプの上部内壁全面が冷媒液面に
対し傾斜せる面の組合せられた凹凸面よりなるこ
とを特徴とする液冷モジユールによつて達成され
る。
し、かつ該装置への接続端子を有するセラミツク
基板と、上部に放熱フインを有する放熱用金属キ
ヤツプとよりなる気密容器中には液状冷媒が充填
され、金属キヤツプの上部内壁全面が冷媒液面に
対し傾斜せる面の組合せられた凹凸面よりなるこ
とを特徴とする液冷モジユールによつて達成され
る。
即ち本発明によれば放熱用金属キヤツプの内壁
上部面を冷媒液面に対し傾斜した面の組み合わせ
よりなる凹凸面として構成する。
上部面を冷媒液面に対し傾斜した面の組み合わせ
よりなる凹凸面として構成する。
この様にすることによつて内壁上部の表面積は
大となるので冷却効果は高まり冷媒液体の気化し
た蒸気はすみやかに凝縮して冷媒液体となり、し
かもその液体は内壁上部が総て冷媒液体表面に対
し傾斜しているので速やかに滴下し液層として留
まらず、従つて冷媒蒸気の凝縮熱伝達を阻止する
ことなく、モジユールの熱伝達効率が高まる結果
となる。
大となるので冷却効果は高まり冷媒液体の気化し
た蒸気はすみやかに凝縮して冷媒液体となり、し
かもその液体は内壁上部が総て冷媒液体表面に対
し傾斜しているので速やかに滴下し液層として留
まらず、従つて冷媒蒸気の凝縮熱伝達を阻止する
ことなく、モジユールの熱伝達効率が高まる結果
となる。
本発明を図面によつて更に説明する。第２図お
よび第３図は本発明の実施例をそれぞれ示す。
よび第３図は本発明の実施例をそれぞれ示す。
第２図において半導体装置１はこの装置への接
続端子６を有するセラミツク基板２上に載置さ
れ、この基板上には放熱フインを有する放熱用金
属キヤツプ１１が気密に取付けられており、この
容器内には液状冷媒４が半導体装置１を全部浸し
且つ内部に空間を有するように充填されている。
続端子６を有するセラミツク基板２上に載置さ
れ、この基板上には放熱フインを有する放熱用金
属キヤツプ１１が気密に取付けられており、この
容器内には液状冷媒４が半導体装置１を全部浸し
且つ内部に空間を有するように充填されている。
放熱用金属キヤツプの上部内壁は本発明によれ
ば図示の如く冷媒液面に対し傾斜せる円弧の連な
つた曲面の組み合わせよりなる凹凸面となつてい
る。
ば図示の如く冷媒液面に対し傾斜せる円弧の連な
つた曲面の組み合わせよりなる凹凸面となつてい
る。
これによつてキヤツプ上部内壁１２の表面積
は、冷媒液面に平行な内壁面を有する場合より大
となり冷媒蒸気の冷媒液体への凝縮が促進され又
上部内壁は総て冷媒液面に対し傾斜しているので
液滴８は速やかに落下し、液層７は薄く付着する
のみとなりモジユールの熱抵抗が低下する。これ
によつて液冷を利用した半導体装置において従来
の構造より冷却効果が著しく高まる結果となる。
は、冷媒液面に平行な内壁面を有する場合より大
となり冷媒蒸気の冷媒液体への凝縮が促進され又
上部内壁は総て冷媒液面に対し傾斜しているので
液滴８は速やかに落下し、液層７は薄く付着する
のみとなりモジユールの熱抵抗が低下する。これ
によつて液冷を利用した半導体装置において従来
の構造より冷却効果が著しく高まる結果となる。
第３図は本発明の他の実施例を示す。
ここでは放熱用金属キヤツプ１１の上部内壁１
２は鋸歯状に形成されている。即ち冷媒液面に対
し傾斜せる面の組み合わせよりなる凹凸を有して
おり、第２図の構造よりその内壁面の表面積は更
に増大し冷媒蒸気の液化効率はより高まり、又液
滴８は傾斜内壁により速やかに落下し、液層７の
残留も減少する。
２は鋸歯状に形成されている。即ち冷媒液面に対
し傾斜せる面の組み合わせよりなる凹凸を有して
おり、第２図の構造よりその内壁面の表面積は更
に増大し冷媒蒸気の液化効率はより高まり、又液
滴８は傾斜内壁により速やかに落下し、液層７の
残留も減少する。
以上の如く本発明による半導体装置用液冷モジ
ユールによれば冷却効果が向上し、半導体装置の
熱放散が容易となり装置の動作特性が向上する利
点を生じる。
ユールによれば冷却効果が向上し、半導体装置の
熱放散が容易となり装置の動作特性が向上する利
点を生じる。
第１図は従来の液冷モジユールの構造を示す
図、第２図、第３図は本発明の半導体装置用液冷
モジユールの実施例をそれぞれ示す。 図において、１は半導体装置、２はセラミツク
基板、３は０リング、４は液状冷媒、５は冷媒蒸
気、６は接続端子、７は液層、８は液滴、９，１
１は放熱用金属キヤツプ、１０，１２は金属キヤ
ツプの上部内壁面を示す。
図、第２図、第３図は本発明の半導体装置用液冷
モジユールの実施例をそれぞれ示す。 図において、１は半導体装置、２はセラミツク
基板、３は０リング、４は液状冷媒、５は冷媒蒸
気、６は接続端子、７は液層、８は液滴、９，１
１は放熱用金属キヤツプ、１０，１２は金属キヤ
ツプの上部内壁面を示す。
Claims (1)
- １ 半導体装置を搭載し、かつ該装置への接続端
子を有するセラミツク基板と、上部に放熱フイン
を有する放熱用金属キヤツプとよりなる気密容器
中には液状冷媒が充填され、金属キヤツプの上部
内壁全面が冷媒液面に対し傾斜せる面の組合せら
れた凹凸面よりなることを特徴とする液冷モジユ
ール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16459481A JPS5864055A (ja) | 1981-10-14 | 1981-10-14 | 液冷モジユ−ル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16459481A JPS5864055A (ja) | 1981-10-14 | 1981-10-14 | 液冷モジユ−ル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5864055A JPS5864055A (ja) | 1983-04-16 |
| JPS6243346B2 true JPS6243346B2 (ja) | 1987-09-12 |
Family
ID=15796142
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16459481A Granted JPS5864055A (ja) | 1981-10-14 | 1981-10-14 | 液冷モジユ−ル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5864055A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220014591A (ko) | 2020-07-29 | 2022-02-07 | 한화정밀기계 주식회사 | 부품 실장 장치의 영상 관리 방법 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4833567A (en) * | 1986-05-30 | 1989-05-23 | Digital Equipment Corporation | Integral heat pipe module |
| US4951740A (en) * | 1988-06-27 | 1990-08-28 | Texas A & M University System | Bellows heat pipe for thermal control of electronic components |
| JP2012005191A (ja) * | 2010-06-15 | 2012-01-05 | Denso Corp | 電力変換装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS568860A (en) * | 1979-07-02 | 1981-01-29 | Nec Corp | Semiconductor device |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS55149954U (ja) * | 1979-04-13 | 1980-10-29 |
-
1981
- 1981-10-14 JP JP16459481A patent/JPS5864055A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS568860A (en) * | 1979-07-02 | 1981-01-29 | Nec Corp | Semiconductor device |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220014591A (ko) | 2020-07-29 | 2022-02-07 | 한화정밀기계 주식회사 | 부품 실장 장치의 영상 관리 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5864055A (ja) | 1983-04-16 |
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