JPS6285449A - 半導体装置の冷却構造 - Google Patents
半導体装置の冷却構造Info
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- JPS6285449A JPS6285449A JP22521685A JP22521685A JPS6285449A JP S6285449 A JPS6285449 A JP S6285449A JP 22521685 A JP22521685 A JP 22521685A JP 22521685 A JP22521685 A JP 22521685A JP S6285449 A JPS6285449 A JP S6285449A
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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】
〔概要〕
冷媒に浸漬して液冷構造をとる半導体チップの冷却法と
して密封容器自体が内部に冷却水路を備えて自冷する構
造。
して密封容器自体が内部に冷却水路を備えて自冷する構
造。
本発明は長時間に互ってＬＳＩからなる半導体装置を効
率よく液冷する半導体装置の冷却構造に関する。
率よく液冷する半導体装置の冷却構造に関する。
電ｗ機の処理能力を向上する方法として多数の半導体チ
ップから構成される半導体装置は１１１位素子の小形化
が進められていると共に素子数の増大が行われている。
ップから構成される半導体装置は１１１位素子の小形化
が進められていると共に素子数の増大が行われている。
すなわち単位素子を形成する電極寸法や導体パターン幅
は極度に縮小されており、−・方素了数は増大してＬＳ
Ｉ やＶｌ、ＳＩが実用化されている。
は極度に縮小されており、−・方素了数は増大してＬＳ
Ｉ やＶｌ、ＳＩが実用化されている。
また配線基板への実装方法も改良され、従来は半導体チ
ップ毎にハーメチックシールパッケージに格納してあり
、これを配線基板に装着していたが、今後の形態として
ｃ；ｔ ？ｉ ８１個のＬＳＩ千ノブをセラミックなど
の多層配線基板に装着して１．５１モジールを作り、こ
れを取り替え単位として配線基板に装着する方法がとら
れるに至っている。
ップ毎にハーメチックシールパッケージに格納してあり
、これを配線基板に装着していたが、今後の形態として
ｃ；ｔ ？ｉ ８１個のＬＳＩ千ノブをセラミックなど
の多層配線基板に装着して１．５１モジールを作り、こ
れを取り替え単位として配線基板に装着する方法がとら
れるに至っている。
このように単位素子の小形化と高密度化が進行するに従
って半導体装置の発熱量も厖大となり、従来の空冷方法
では素子の温度を最高使用温度範囲内に保持することが
不可能になった。
って半導体装置の発熱量も厖大となり、従来の空冷方法
では素子の温度を最高使用温度範囲内に保持することが
不可能になった。
すなわち従来はＩＣチップの発熱量は最高でも３ワット
程度であったものが、ＶＬＳＩにおいては１０ワット程
度に達しようとしている。
程度であったものが、ＶＬＳＩにおいては１０ワット程
度に達しようとしている。
以上のことから半導体装置の冷却方法は従来の空冷或い
は強制空冷に代わって液冷が必要となった。
は強制空冷に代わって液冷が必要となった。
本発明は長時間に互って有効な液冷構造に関するもので
ある。
ある。
電子機器に対する液冷構造は超伝導素子などについては
公知であり、冷媒として液体窒素（Ｎ２）や液体ヘリウ
ム（）Ｉｅ）などが使用され、ジュア壜タイプの容器に
格納して使用されている。
公知であり、冷媒として液体窒素（Ｎ２）や液体ヘリウ
ム（）Ｉｅ）などが使用され、ジュア壜タイプの容器に
格納して使用されている。
然し、半導体装置の冷却用としてはガリウム砒素（Ｇａ
Ａｓ）を用いた高電子移動度トランジスタのような特殊
の用途を別とすれば、このような低温に保つ必要はなく
、チップの温度を最高使用温度である８５℃以下゛に保
てばよい。
Ａｓ）を用いた高電子移動度トランジスタのような特殊
の用途を別とすれば、このような低温に保つ必要はなく
、チップの温度を最高使用温度である８５℃以下゛に保
てばよい。
そこで沸点がこの温度以下の非腐食性で且つ非解離性の
溶液を冷媒とし、この中にチップを浸漬する方法がとら
れている。
溶液を冷媒とし、この中にチップを浸漬する方法がとら
れている。
かかる条件を満たず冷媒としてはフｌノオン（０２Ｃ１
３Ｆ ３．沸点４９℃）や各種のフルオＩ：１カーボン
例えばＣ３Ｆ１２（沸点３０℃）ｌｃ６Ｐ１４（沸点５
６°Ｃ）などが用いられている。
３Ｆ ３．沸点４９℃）や各種のフルオＩ：１カーボン
例えばＣ３Ｆ１２（沸点３０℃）ｌｃ６Ｐ１４（沸点５
６°Ｃ）などが用いられている。
なおフル′、４１コカーボンは各種の構造式のものを混
合して沸点の調節が可能である。
合して沸点の調節が可能である。
さて、従来の液冷構造の例を挙げると第２図に示すよう
に金属或いはプラスチック製の液冷容器１の底面に複数
個のコネクタ２が設置されており、これに多数の１．Ｓ
Ｉチップ３を搭載した多層セラミック基板４を挿着し、
コネクタ接続によって外部回路に接続するようになって
いる。
に金属或いはプラスチック製の液冷容器１の底面に複数
個のコネクタ２が設置されており、これに多数の１．Ｓ
Ｉチップ３を搭載した多層セラミック基板４を挿着し、
コネクタ接続によって外部回路に接続するようになって
いる。
そして複数個の多層セラミック基板４は冷媒５に浸漬さ
れており、液冷容器１の内部で冷媒５と容器上部の空間
には熱交換器（凝縮器）ＦｉｆＪ＜備えられていて水ま
たは他の冷媒によって冷却される構造がとられている。
れており、液冷容器１の内部で冷媒５と容器上部の空間
には熱交換器（凝縮器）ＦｉｆＪ＜備えられていて水ま
たは他の冷媒によって冷却される構造がとられている。
然し、かかる冷却構造は当初は冷却能力は優れているが
、時間の経過と共に冷１４１能力が次第に低下してくる
ことが判った。
、時間の経過と共に冷１４１能力が次第に低下してくる
ことが判った。
この理由は使用中に液冷容器１を通じて空気や酸素など
非凝縮性ガスの浸透があり、また液温の上昇と共に多層
セラミック基板やコネクタなどからも空気や有ｍ溶剤な
どの発生があり、そのため冷媒５の中に含まれる不純物
の含有量は次第に増加することは避けられないが、これ
らの非凝縮性ガスが熱交換器６の周囲に濃縮されて液化
を妨害するからである。
非凝縮性ガスの浸透があり、また液温の上昇と共に多層
セラミック基板やコネクタなどからも空気や有ｍ溶剤な
どの発生があり、そのため冷媒５の中に含まれる不純物
の含有量は次第に増加することは避けられないが、これ
らの非凝縮性ガスが熱交換器６の周囲に濃縮されて液化
を妨害するからである。
一方、熱交換器６を冷媒５の中に設置すると冷却効率は
冷媒上の空間位置に設置した場合に較べると劣るものの
、不純物含有量に殆ど依存せず、冷却能力は時間が経過
しても殆ど変わらない。
冷媒上の空間位置に設置した場合に較べると劣るものの
、不純物含有量に殆ど依存せず、冷却能力は時間が経過
しても殆ど変わらない。
以上の事実から液冷構造を信頼性のあるものとするには
熱交換器を冷媒５に直接に接するように設ければよい。
熱交換器を冷媒５に直接に接するように設ければよい。
然し、先に記したように不純物含有量の少ない当初の状
態では冷却能力は充分ではないので、この向上が必要で
ある。
態では冷却能力は充分ではないので、この向上が必要で
ある。
〔発明が解決しようとする問題点］
以」二説明したように液冷容器に必要な熱交換器は冷媒
中に設置すると、この中に含まれる非凝縮性ガスの影響
を受ｉｔにく＼なる。
中に設置すると、この中に含まれる非凝縮性ガスの影響
を受ｉｔにく＼なる。
そのため信頼性の優れた液冷容器を実用化するには熱交
換器を液中に設置すればよいが、冷却能力を如何にして
向上するかが問題となる。
換器を液中に設置すればよいが、冷却能力を如何にして
向上するかが問題となる。
ｃ問題点を解決するための手段〕
上記の問題は集積度の高い複数の半導体チップを搭載し
た回路基板を液冷する密封容器が、該容器の内壁に前記
半導体チップより生ずる気泡をトラップする複数個の突
出部を６ｆｆｆえると共に、該容器の内壁と外壁との間
に冷却パイプを備え、該容器自体が冷却容器を構成する
半導体装置の冷却構造により解決することができる。
た回路基板を液冷する密封容器が、該容器の内壁に前記
半導体チップより生ずる気泡をトラップする複数個の突
出部を６ｆｆｆえると共に、該容器の内壁と外壁との間
に冷却パイプを備え、該容器自体が冷却容器を構成する
半導体装置の冷却構造により解決することができる。
熱交換器を冷媒中に置く方法として冷却水を通したパイ
プを冷媒中に這わセることも一方法であるが、本発明は
液冷容器自体を冷却するものである。
プを冷媒中に這わセることも一方法であるが、本発明は
液冷容器自体を冷却するものである。
ここで発熱したＬＳＩチップを冷却する場合の問題はＬ
ＳＩチップ自体を冷却するにとどまらず、低沸点の冷媒
を用いているためにＬＳＩチップの表面から沸騰する気
泡を効果的に液化することが必要となる。
ＳＩチップ自体を冷却するにとどまらず、低沸点の冷媒
を用いているためにＬＳＩチップの表面から沸騰する気
泡を効果的に液化することが必要となる。
本発明は今まで液冷容器は金属あるいはプラスチックス
からなり、そのもの自体は冷却能力は殆ど持たなかった
のに対し、この容器自体に冷却能力を持たせると共に気
泡をトラップし易い構造とすることによって冷却能力を
格段に改良するものである。
からなり、そのもの自体は冷却能力は殆ど持たなかった
のに対し、この容器自体に冷却能力を持たせると共に気
泡をトラップし易い構造とすることによって冷却能力を
格段に改良するものである。
第１図は本発明に係る冷却構造の断面図であって、金属
製の液冷容器７には冷却水が流れる冷却パイプ８が埋め
込み形成されていると共に、冷却容器の内部には庇状の
突出部９が設けられていてＬＳＩチップ３から沸騰し、
浮上してくる気泡を突出部９の下面に１−ランプするよ
うに構成されている。
製の液冷容器７には冷却水が流れる冷却パイプ８が埋め
込み形成されていると共に、冷却容器の内部には庇状の
突出部９が設けられていてＬＳＩチップ３から沸騰し、
浮上してくる気泡を突出部９の下面に１−ランプするよ
うに構成されている。
かかる液冷容器７の形成は−・見して容易でｔｅｌない
ように思われ勝もであるが、事実は容易であって、冷却
パイプ８の存在位置で縦に二分割し、両者を接合し溶着
する構造とすればよい。
ように思われ勝もであるが、事実は容易であって、冷却
パイプ８の存在位置で縦に二分割し、両者を接合し溶着
する構造とすればよい。
このような液冷容器７の底部にコネクタ２を設けて多層
セラミック基板４を挿着し、冷媒５を入れて密封し、一
方冷却パイブ８に冷却水をｊｌｌｌじて使用ずれば、液
冷容器７自体が熱交換器と１ノζ動作するため、冷却能
力の優れた冷却構造を実用化することができる。
セラミック基板４を挿着し、冷媒５を入れて密封し、一
方冷却パイブ８に冷却水をｊｌｌｌじて使用ずれば、液
冷容器７自体が熱交換器と１ノζ動作するため、冷却能
力の優れた冷却構造を実用化することができる。
以上記したように本発明は液冷容器自体が１．８１チツ
プから沸騰してくる気泡をトランプする熱交換器として
働くもので、本発明の実施により信頼性の良い冷却容器
が実用化できる。
プから沸騰してくる気泡をトランプする熱交換器として
働くもので、本発明の実施により信頼性の良い冷却容器
が実用化できる。
第１図は本発明に係る冷却構造の断面図、第２図は従来
の冷却構造の断面図、 である。 図において、 １．７は液冷容器、 ３はＬＳＩチップ、４は多
層セラミック基板、５は冷媒、 ６は熱交換器、 ８は冷却パイプ、９は突出
部、 である。
の冷却構造の断面図、 である。 図において、 １．７は液冷容器、 ３はＬＳＩチップ、４は多
層セラミック基板、５は冷媒、 ６は熱交換器、 ８は冷却パイプ、９は突出
部、 である。
Claims (1)
- 複数の半導体チップを搭載した回路基板を液冷する密封
容器が、該容器の内壁に前記半導体チップより生ずる気
泡をトラップする複数個の突出部を備えると共に、該容
器の内壁と外壁との間に冷却パイプを備え、該容器自体
が冷却容器を構成することを特徴とする半導体装置の冷
却構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22521685A JPS6285449A (ja) | 1985-10-09 | 1985-10-09 | 半導体装置の冷却構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22521685A JPS6285449A (ja) | 1985-10-09 | 1985-10-09 | 半導体装置の冷却構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6285449A true JPS6285449A (ja) | 1987-04-18 |
Family
ID=16825803
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22521685A Pending JPS6285449A (ja) | 1985-10-09 | 1985-10-09 | 半導体装置の冷却構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6285449A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000055887A3 (de) * | 1999-03-15 | 2001-01-11 | Gruendl & Hoffmann | Gehäuse für elektronische schaltungen |
| US6271916B1 (en) | 1994-03-24 | 2001-08-07 | Kla-Tencor Corporation | Process and assembly for non-destructive surface inspections |
| US6538730B2 (en) | 2001-04-06 | 2003-03-25 | Kla-Tencor Technologies Corporation | Defect detection system |
| US7116413B2 (en) | 2002-09-13 | 2006-10-03 | Kla-Tencor Corporation | Inspection system for integrated applications |
| JP2012527109A (ja) * | 2009-05-12 | 2012-11-01 | アイセオトープ リミテッド | 冷却される電子システム |
| WO2014126006A1 (ja) | 2013-02-13 | 2014-08-21 | 古河電気工業株式会社 | 超電導限流器及び超電導限流器内の超電導素子の冷却方法 |
| US9392727B2 (en) | 2009-05-12 | 2016-07-12 | Iceotope Limited | Cooled electronic system |
| WO2022004400A1 (ja) * | 2020-07-03 | 2022-01-06 | 株式会社オートネットワーク技術研究所 | 電気機器 |
-
1985
- 1985-10-09 JP JP22521685A patent/JPS6285449A/ja active Pending
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| US9516791B2 (en) | 2009-05-12 | 2016-12-06 | Iceotope Limited | Cooled electronic system |
| JP2012527109A (ja) * | 2009-05-12 | 2012-11-01 | アイセオトープ リミテッド | 冷却される電子システム |
| US12022638B2 (en) | 2009-05-12 | 2024-06-25 | Iceotope Group Limited | Cooled electronic system |
| WO2014126006A1 (ja) | 2013-02-13 | 2014-08-21 | 古河電気工業株式会社 | 超電導限流器及び超電導限流器内の超電導素子の冷却方法 |
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| WO2022004400A1 (ja) * | 2020-07-03 | 2022-01-06 | 株式会社オートネットワーク技術研究所 | 電気機器 |
| JP2022013081A (ja) * | 2020-07-03 | 2022-01-18 | 株式会社オートネットワーク技術研究所 | 電気機器 |
| US12484201B2 (en) | 2020-07-03 | 2025-11-25 | Autonetworks Technologies, Ltd. | Electric device with immersed electronic components and elongated busbar forming an upward flow |
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