JPS63299258A - 半導体素子の冷却構造 - Google Patents
半導体素子の冷却構造Info
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- JPS63299258A JPS63299258A JP13399987A JP13399987A JPS63299258A JP S63299258 A JPS63299258 A JP S63299258A JP 13399987 A JP13399987 A JP 13399987A JP 13399987 A JP13399987 A JP 13399987A JP S63299258 A JPS63299258 A JP S63299258A
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 33
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Classifications
-
- 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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- 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。
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、電子機器装置に使用される半導体素子を搭載
したパッケージの冷却方式に関し、特に単体当りの発熱
量は低いが搭載数の多いＣＭＯ３・ＲＡＭ等の半導体素
子の冷却構造に関する。
したパッケージの冷却方式に関し、特に単体当りの発熱
量は低いが搭載数の多いＣＭＯ３・ＲＡＭ等の半導体素
子の冷却構造に関する。
（従来技術）
一１’９に電子機器装置の一部を構成する記憶装置に使
用されるパッケージ上には、ＣＭＯ３−ＲＡＭ等のメモ
リ系とその制御系から成る多種類の半導体素子が多数搭
載されている。近年に於けるこれらの半導体素子そのも
のの集積度の向上と、パッケージの大型化及びパッケー
ジ当りの搭載素子数の増大は、半導体素子の実装密度を
飛躍的に向上させた反面、半導体素子の増大した総発熱
量に対する、より高性能かつ高効率的な冷却技術の開発
競争に拍車をかけている。
用されるパッケージ上には、ＣＭＯ３−ＲＡＭ等のメモ
リ系とその制御系から成る多種類の半導体素子が多数搭
載されている。近年に於けるこれらの半導体素子そのも
のの集積度の向上と、パッケージの大型化及びパッケー
ジ当りの搭載素子数の増大は、半導体素子の実装密度を
飛躍的に向上させた反面、半導体素子の増大した総発熱
量に対する、より高性能かつ高効率的な冷却技術の開発
競争に拍車をかけている。
冷却技術開発の流れは、自然空冷、強制空冷、空気流路
に冷媒を介在させる間接水冷、伝導水冷方式、浸漬方式
と進んできた。なお後者の方式になる程、コスト面では
不利であるが高い冷却能力が得られる。前述した記憶装
置に於いては、特に大型機の分野では制御系の半導体素
子の発熱量はもはや強制空冷の限界を越えたため、半導
体素子の発熱面を冷媒流路を有するコールドプレートに
熱的に結合させる伝導冷却方式に代表される水冷方式の
採用が活発である。
に冷媒を介在させる間接水冷、伝導水冷方式、浸漬方式
と進んできた。なお後者の方式になる程、コスト面では
不利であるが高い冷却能力が得られる。前述した記憶装
置に於いては、特に大型機の分野では制御系の半導体素
子の発熱量はもはや強制空冷の限界を越えたため、半導
体素子の発熱面を冷媒流路を有するコールドプレートに
熱的に結合させる伝導冷却方式に代表される水冷方式の
採用が活発である。
水冷方式は、外部に冷水供給装置を必要とするものの、
強制空冷に於けるようなファンや空気取入口及び吐出口
等の空気流路を確保する必要がないため、実装形態の自
由度が大きい。また騒音規制を気にする必要もない。一
方、個々の発熱量が低く、パッケージ当りの搭載数が多
いメモリ系の半導体素子の冷却方式は、強制空冷方式が
効率面で最も適している。
強制空冷に於けるようなファンや空気取入口及び吐出口
等の空気流路を確保する必要がないため、実装形態の自
由度が大きい。また騒音規制を気にする必要もない。一
方、個々の発熱量が低く、パッケージ当りの搭載数が多
いメモリ系の半導体素子の冷却方式は、強制空冷方式が
効率面で最も適している。
（発明が解決しようとする問題点）
上述の如く水冷方式、空冷方式いずれも利点、欠点があ
るが、制御系、メモリ系半導体素子を含む電子機器にお
いて制御系の半導体素子用の水冷方式とメモリ系の半導
体素子用の強制空冷方式を混在させるのは、上述した水
冷方式の利点を失わせる結果となる。そこで、パッケー
ジ内に持ち込まれた水路の有効利用を図るためにも、メ
モリ系の半導体素子に適した水冷方式による冷却構造が
要望されている。ここで水冷方式を実現するに際しては
、従来構造では、部品実装高さのバラツキをなくさなけ
ればならず、この点で部品実装の自由度を阻害していた
。
るが、制御系、メモリ系半導体素子を含む電子機器にお
いて制御系の半導体素子用の水冷方式とメモリ系の半導
体素子用の強制空冷方式を混在させるのは、上述した水
冷方式の利点を失わせる結果となる。そこで、パッケー
ジ内に持ち込まれた水路の有効利用を図るためにも、メ
モリ系の半導体素子に適した水冷方式による冷却構造が
要望されている。ここで水冷方式を実現するに際しては
、従来構造では、部品実装高さのバラツキをなくさなけ
ればならず、この点で部品実装の自由度を阻害していた
。
本発明は、部品実装高さに関係なくメモリ系半導体素子
の冷却を水冷方式で実現でき、またパッケージの実装ピ
ッチを短縮して全体として小形化を図ることのできる半
導体素子用冷却構造を提供することにある。
の冷却を水冷方式で実現でき、またパッケージの実装ピ
ッチを短縮して全体として小形化を図ることのできる半
導体素子用冷却構造を提供することにある。
（問題点を解決するための手段）
本発明に係る半導体素子の冷却構造は、熱伝導性に優れ
たセラミック等の材料から成り、複数の半導体素子を搭
載し、かつ一辺に信号ピンを配列したＳＩＰ型もしくは
ＤＩＰ型のプリント配線板上に列設された長板状ＭＣＰ
（マルチレイヤーセラミックパッケージ）と、前記長
板状ＭＣＰの長手方向と直交して巡回する冷媒流路を形
成する鋼管等の熱伝導性冷却パイプと、前記冷却パイプ
と熱的に結合しさらに長板状ＭＣＰ相互間に微小間隔を
保って保持される複数の長板状熱伝導板と、前記冷却パ
イプもしくは長板状熱伝導板と熱的に結合して前記長板
状ＭＣＰの上部空間を覆う平板状熱伝導板とを有して構
成されている。ここで前記長板状ＭＣＰおよび前記長板
状熱伝導板は、前記プリント配線板と適当な角度を有す
るように保持されるのが好ましく、これによってパッケ
ージの実装ピッチを短縮し、小形化を図ることができる
。
たセラミック等の材料から成り、複数の半導体素子を搭
載し、かつ一辺に信号ピンを配列したＳＩＰ型もしくは
ＤＩＰ型のプリント配線板上に列設された長板状ＭＣＰ
（マルチレイヤーセラミックパッケージ）と、前記長
板状ＭＣＰの長手方向と直交して巡回する冷媒流路を形
成する鋼管等の熱伝導性冷却パイプと、前記冷却パイプ
と熱的に結合しさらに長板状ＭＣＰ相互間に微小間隔を
保って保持される複数の長板状熱伝導板と、前記冷却パ
イプもしくは長板状熱伝導板と熱的に結合して前記長板
状ＭＣＰの上部空間を覆う平板状熱伝導板とを有して構
成されている。ここで前記長板状ＭＣＰおよび前記長板
状熱伝導板は、前記プリント配線板と適当な角度を有す
るように保持されるのが好ましく、これによってパッケ
ージの実装ピッチを短縮し、小形化を図ることができる
。
（実施例）
次に、本発明を、図面を参照して実施例につき説明する
。
。
第１図は本発明の第１の実施例を示すパッケージの正面
図である。また第２図は第１図におけるＡ−Ａ線断面図
、第３図は第２図と対比させた第２の実施例の同様部分
における断面図である。第１の実施例の第１図、第２図
に於いて、プリント配線板１上には半導体素子８を片面
に搭載したＳＩＰ型の長板状ＭＣＰ７が列設されている
。なおこの長板状ＭＣＰ７の材質はセラミック等の熱伝
導性に優れた材料から成る。長板状ＭＣＰ７の相互間に
は微小ギャップを保って長板状熱伝導板３が配置されて
おり、さらに上部空間は平板状熱伝導板４によって覆わ
れている。また長板状ＭＣＰ７の長手方向と直交して巡
回する水等の冷媒流路を形成する銅管等の冷却パイプ２
が設けられており、さらに、長板状熱伝導板３及び平板
状熱伝導板４とロウ付は等によって熱的に結合されてい
る。
図である。また第２図は第１図におけるＡ−Ａ線断面図
、第３図は第２図と対比させた第２の実施例の同様部分
における断面図である。第１の実施例の第１図、第２図
に於いて、プリント配線板１上には半導体素子８を片面
に搭載したＳＩＰ型の長板状ＭＣＰ７が列設されている
。なおこの長板状ＭＣＰ７の材質はセラミック等の熱伝
導性に優れた材料から成る。長板状ＭＣＰ７の相互間に
は微小ギャップを保って長板状熱伝導板３が配置されて
おり、さらに上部空間は平板状熱伝導板４によって覆わ
れている。また長板状ＭＣＰ７の長手方向と直交して巡
回する水等の冷媒流路を形成する銅管等の冷却パイプ２
が設けられており、さらに、長板状熱伝導板３及び平板
状熱伝導板４とロウ付は等によって熱的に結合されてい
る。
コールドプレート５は発熱量の高い制御系の半導体素子
の冷却用に便宜的に示したものである。
の冷却用に便宜的に示したものである。
半導体素子８が発生する熱は熱容量の高い長板状ＭＣＰ
７の表面から放出されて、周囲の雰囲気、長板状熱伝導
板及び平板状熱伝導板４、冷却パイプの順に水等の冷媒
まで達してパッケージ外へ持ち去られる。なお長板状Ｍ
ＣＰは両面に半導体素子を搭載したＤＴＰ型でも構わな
い。
７の表面から放出されて、周囲の雰囲気、長板状熱伝導
板及び平板状熱伝導板４、冷却パイプの順に水等の冷媒
まで達してパッケージ外へ持ち去られる。なお長板状Ｍ
ＣＰは両面に半導体素子を搭載したＤＴＰ型でも構わな
い。
第３図に第２図の変形例である第２の実施例を示す。第
３図に於いて、長板状ＭＣＰ７及び長板状熱伝導板３は
プリント配線板１と角度θを保って保持されている。本
実施例では、第２図と比較すれば明らかな如く、パッケ
ージの高さをより低く抑えることができるので、パッケ
ージの実装ピッチをより小さくできる利点がある。また
通常、水冷方式を実現する上でネックとなるのは部品実
装高さのバラツキであるが、本発明では部品実装高さを
考慮する必要がなく、しかも廉価に構成できる。
３図に於いて、長板状ＭＣＰ７及び長板状熱伝導板３は
プリント配線板１と角度θを保って保持されている。本
実施例では、第２図と比較すれば明らかな如く、パッケ
ージの高さをより低く抑えることができるので、パッケ
ージの実装ピッチをより小さくできる利点がある。また
通常、水冷方式を実現する上でネックとなるのは部品実
装高さのバラツキであるが、本発明では部品実装高さを
考慮する必要がなく、しかも廉価に構成できる。
（発明の効果）
以上説明したように本発明は、発熱体である半導体素子
の周囲に熱伝導板を設けて塞ぎ、パッケージ上に冷媒流
路を形成する冷却バイブに雰囲気を通じて熱を伝えるこ
とにより、（イ）個々の発熱量は低いが搭載数の多いメ
モリ系の半導体素子の冷却を水冷方式で実現できる。こ
れによって実装形態の自由度を拡げることができ、（ロ
）部品実装高さを考慮する必要がなくなる。さらに（ハ
）半導体素子を搭載した長板状ＭＣＰの実装角度を傾け
ることにより、パッケージの実装ピッチを短縮できる、
など多くの利点がある。
の周囲に熱伝導板を設けて塞ぎ、パッケージ上に冷媒流
路を形成する冷却バイブに雰囲気を通じて熱を伝えるこ
とにより、（イ）個々の発熱量は低いが搭載数の多いメ
モリ系の半導体素子の冷却を水冷方式で実現できる。こ
れによって実装形態の自由度を拡げることができ、（ロ
）部品実装高さを考慮する必要がなくなる。さらに（ハ
）半導体素子を搭載した長板状ＭＣＰの実装角度を傾け
ることにより、パッケージの実装ピッチを短縮できる、
など多くの利点がある。
第１図は本発明の第１の実施例を示すパッケージの正面
図、第２図は第１図のＡ−Ａ線断面図、第３図は第２図
と対比させた第２の実施例の断面図である。 １・・・プリント配線板、２・・・冷却パイプ、３・・
・長板状熱伝導板、 ４・・・平板状熱伝導板、 ５・・・コールドプレート、６・・・コネクタ、７・・
・長板状ＭＣＰ、 ８・・・半導体素子、９・・・信号
ピン、 １０・・・水流。 代理人 弁理士 染 川 利 吉 第１図 第２図 第３図
図、第２図は第１図のＡ−Ａ線断面図、第３図は第２図
と対比させた第２の実施例の断面図である。 １・・・プリント配線板、２・・・冷却パイプ、３・・
・長板状熱伝導板、 ４・・・平板状熱伝導板、 ５・・・コールドプレート、６・・・コネクタ、７・・
・長板状ＭＣＰ、 ８・・・半導体素子、９・・・信号
ピン、 １０・・・水流。 代理人 弁理士 染 川 利 吉 第１図 第２図 第３図
Claims (2)
- （１）、プリント配線板上に搭載された半導体素子の冷
却構造において、熱伝導性に優れたセラミック等の材料
にて形成され、複数の前記半導体素子が搭載され、かつ
一辺に信号ピンが配列されたＳＩＰ型もしくはＤＩＰ型
の、前記プリント配線板上に列設された長板状ＭＣＰと
、前記長板状ＭＣＰの長手方向に直交して巡回する冷媒
流路を形成する熱伝導性冷却パイプと、前記冷却パイプ
と熱的に結合しかつ前記長板状ＭＣＰ相互間に微小間隔
を保って保持される複数の長板状熱伝導板と、前記長板
状ＭＣＰの上部空間を覆うように設けられ、前記冷却パ
イプもしくは前記長板状熱伝導板と熱的に結合した平板
状熱伝導板とを有することを特徴とする半導体素子の冷
却構造。 - （２）、前記長板状ＭＣＰおよび前記長板状熱伝導板は
、前記プリント配線板に対して適当な角度を保って実装
されることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載し
た半導体素子の冷却構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13399987A JPS63299258A (ja) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | 半導体素子の冷却構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13399987A JPS63299258A (ja) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | 半導体素子の冷却構造 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63299258A true JPS63299258A (ja) | 1988-12-06 |
Family
ID=15118015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13399987A Pending JPS63299258A (ja) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | 半導体素子の冷却構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63299258A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6986118B2 (en) | 2002-09-27 | 2006-01-10 | Infineon Technologies Ag | Method for controlling semiconductor chips and control apparatus |
| JP2006202975A (ja) * | 2005-01-20 | 2006-08-03 | Fujitsu Ltd | 高密度実装冷却構造を有する電子装置 |
| ITUD20110040A1 (it) * | 2011-03-15 | 2012-09-16 | Eurotech S P A | Dispositivo di raffreddamento a liquido di schede elettroniche |
| WO2018078687A1 (ja) * | 2016-10-24 | 2018-05-03 | 新電元工業株式会社 | 電子デバイスの配置構造、及び、電子回路装置 |
-
1987
- 1987-05-29 JP JP13399987A patent/JPS63299258A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6986118B2 (en) | 2002-09-27 | 2006-01-10 | Infineon Technologies Ag | Method for controlling semiconductor chips and control apparatus |
| JP2006202975A (ja) * | 2005-01-20 | 2006-08-03 | Fujitsu Ltd | 高密度実装冷却構造を有する電子装置 |
| ITUD20110040A1 (it) * | 2011-03-15 | 2012-09-16 | Eurotech S P A | Dispositivo di raffreddamento a liquido di schede elettroniche |
| WO2013050813A1 (en) | 2011-03-15 | 2013-04-11 | Eurotech Spa | Liquid cooling device for electronic cards |
| WO2018078687A1 (ja) * | 2016-10-24 | 2018-05-03 | 新電元工業株式会社 | 電子デバイスの配置構造、及び、電子回路装置 |
| JPWO2018078687A1 (ja) * | 2016-10-24 | 2018-10-25 | 新電元工業株式会社 | 電子デバイスの配置構造、及び、電子回路装置 |
| CN109644578A (zh) * | 2016-10-24 | 2019-04-16 | 新电元工业株式会社 | 电子器件的配置结构以及电子电路装置 |
| CN109644578B (zh) * | 2016-10-24 | 2020-09-29 | 新电元工业株式会社 | 电子器件的配置结构以及电子电路装置 |
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