KR0136070B1

KR0136070B1 - 전자장치

Info

Publication number: KR0136070B1
Application number: KR1019940006474A
Authority: KR
Inventors: 다까유끼 아따라시; 도시오 하따다; 데쯔야 다나까; 도시끼 이이노; 겐이찌 가사이; 다까히로 다이꼬꾸; 다모쯔 쯔까구찌
Original assignee: 가나이 쯔또무; 가부시끼가이샤 히다찌세이사꾸쇼
Priority date: 1993-03-31
Filing date: 1994-03-30
Publication date: 1998-06-15
Also published as: US5504651A; EP0619606A3; KR940023330A; EP0619606B1; EP0619606A2; DE69429939T2; JP3144135B2; DE69429939D1; JPH06291228A

Abstract

히트싱크와 같은 냉각구조의 특징을 갖는 전자장치로서, 반도체부품에서 방출된 열량이 계속해서 현저하게 증가하여 시스템의 기온이 급격히 상승해서 공기하류에 있어서의 장치의 위치에서의 냉각실행을 더욱 악화시킨다는 문제점을 해소하기 위해, 히트싱크에 가스냉매를 공급하는 냉매공급 분기덕트, 냉매공급 분기덕트에서 흐르는 가스냉매가 히트싱크에 공급되는 공급구멍, 가스냉매가 히트싱크에서 흐르는 배기구멍과 배기구멍에서 흐르는 가스냉매를 회복하는 냉매배기 분기덕트를 포함하는 구성으로 한다.

이러한 전자장치를 이용하는 것에 의해, 히트싱크로부터의 배기공기를 누설없이 회복할 수 있으며 장치의 외부로 이것을 배기하므로 냉기를 낭비없이 열교환에 사용할 수 있고, 또 다른 반도체부품의 온도가 상승하는 것을 회피하고 또한 균일하고 고효율인 공기냉각을 실현할 수 있다는 효과가 얻어진다.

Description

전자장치

제1도는 장치의 하부에서 상부를 향해서 본 본 발명의 제1실시예에 따른 전자장치의 단면도.

제2도는 장치의 측면에서 본 제1실시예의 전자장치의 단면도.

제3도는 장치의 하부에서 상부를 향해서 본 제1실시예의 전자장치의 상세단면도.

제4도는 제1실시예의 히트싱크의 상세 사시도.

제5도는 제1실시예의 히트싱크의 다른 상세 사시도.

제6도는 조립된 제1실시예의 사시도.

제7도는 장치의 하부에서 상부를 향해서 본 본 발명의 제2실시예에 따른 전자장치의 상세단면도.

제8도는 장치의 하부에서 상부를 향해서 본 본 발명의 제3실시예에 따른 전자장치의 상세단면도.

제9도는 장치의 측면에서 본 제4실시예에 따른 전자장치의 단면도와 장치의 하부에서 상부를 향해서 본것과 동일한 장치의 다른 단면도를 조합한 도면.

제10도는 장치의 하부에서 상부를 향해서 본 본 발명의 제5실시예에 따른 전자장치의 단면도.

제11도는 장치의 하부에서 상부를 향해서 본 본 발명의 제5실시예에 따른 전자장치의 단면도.

제12도는 제5실시예에 따른 히트싱크의 상세사시도.

제13도는 종래의 전자장치의 단면도.

본 발명은 히트싱크에 의해 반도체부품을 냉각하기 위해 공기 등과 같은 냉매가 흐르는 여러개의 열방출 반도체부품을 갖는 전자장치에 관한 것으로, 특히 히트싱크와 같은 냉각구조의 특징을 갖는 전자장치에 관한 것이다.

종래에는 프린트된 기판, 세라믹기판 등의 회로기판상에 탑재된 여러개의 열방출 반도체부품을 냉각하는 수단으로서 다음과 같은 시스템이 전자장치에 자주 사용되었다. 즉, 각각의 열방출 반도체부품상에 휜이 부착되고 이것에 의해 반도체부품의 측면에 냉기를 공급한 후, 순차적으로 냉각하였다. 그러나, 반도체부품에서 방출된 열량이 계속해서 현저하게 증가하므로, 상기 시스템은 기온이 급격히 상승하여 공기하류에 있어서의 장치의 위치에서의 냉각실행을 더욱 악화시킨다는 새로운 문제점이 있었다. 그러므로, 상기 문제점을 해결하기 위해 다음의 방법이 제안되어 있다. 휜이 각 열방출 반도체부품상에 부착되어 있고, 송풍기에서 공급된 냉기는 휜의 각각에 배치된 플리넘(plenum)과 노즐 등을 거쳐 휜의 각각으로 분출된다. 그후, 휜내의 각각에서 따뜻하게 된 공기는 배기덕트에서 회복된 후 배기된다. 이와 같은 방법은, 예를들면 일본국 실용신안 공개공보 평성1-73993호에 기재되어 있다. 이하, 이러한 종래의 전자장치의 냉각장치에 대해서 제13도를 참조해서 설명한다.

여러개의 열방출 LSIs가 기판(101)상에 탑재되어 있다. 또 히트싱크(103)은 LSIs(102)의 각각에 배치되어 있다.

이후, 냉기는 송풍덕트(104)와 배출구멍(105)를 거쳐 LSIs(102)의 각각으로 공급되고, 이것에 의해 LSIs(102)를 냉각한다. LSIs(102)를 냉각한 후, 냉기류는 히트싱크(103)의 각각으로 역류되고, 배기덕트(107)을 위해 마련된 피드백구멍(108)로부터 휀으로 인출되어 장치의 외부로 배기된다.

배출구멍(105)와 피드백구멍(108)은 히트싱크(103)으로부터 분리되어 있다. 또, 배기덕트(107)와 송풍덕트(104)는 2단으로 히트싱크(103)상에 부착되어 있다.

상기 종래의 전자장치에 있어서는 반도체부품에서 방출된 열량과 그의 탑재밀도가 비교적 작은 경우에, 모든 냉기를 어떠한 누설없이 거의 히트싱크로 전송할 수 있어 히트싱크에서 배출된 모든 공기를 피드백구멍에서 거의 회복하여 장치의 외부로 배기할 수 있다.

그러나, 최근에는 전자장치의 처리속도가 높아지고 밀도가 커져서 반도체부품에서 방출된 열량과 탑재밀도가 증가하고, 공기유속이 더욱 증가하여 히트싱크로부터의 배기압과 배출압력이 상승한다. 그러므로, 히트싱크에서 배출된 공기는 히트싱크의 각각과 피드백구멍 사이의 갭에서 누설되므로, 어떠한 누설없이 피드백으로부터 배기를 회복하는 것은 곤란하게 된다. 또한, 회복되지 않은 공기가 따뜻하게 되어 다른 반도체부품의 온도를 상승시키거나 기류를 복잡하게 만드므로, 흐름손실이 증가하여 전자장치에 의해 실행되는 효율적인 공기냉각을 곤란하게 하는 문제가 있다.

또한, 종래의 전자장치에 있어서는 배기덕트가 기판상에 탑재된 반도체부품에 마련되어 있는 히트싱크의 상부에 배치되어 있고, 또 송풍덕트가 배기덕트의 상부에 배치되어 있다. 전자장치가 상술한 바와 같이 구성되어 있는 경우에는 상당히 큰 공간이 히트싱크의 상부에 필요하게 된다. 여기서, 반도체칩이 충분히 큰 공간을 히트싱크 상부에 갖는 평면에 배열되어 있을 때는 문제는 없다.

그러나, 여러개의 기판이 서로 인접해서 평행하게 3차원적으로 배치되 있으면, 충분한 공간을 히트싱크의 상부에 마련할 수가 없으므로, 상기한 바와 같이 구성된 덕트를 배열하는 것이 곤란하게 된다는 문제가 있었다.

본 발명의 제1의 목적은 상기 종래기술의 문제점에 감안해서 이루어진 것으로, 반도체부품에서 방출된 열과 그의 탑재밀도가 증가하여 유속, 배출압력 및 배기압이 증가하더라도 어떠한 누설없이 히트싱크에서 배출된 공기를 회복할 수 있는 냉각구조를 제공하는 것이다.

본 발명의 제2의 목적은 여러개의 기판이 서로 3차원적으로 인접해서 평행하게 배치된 경우에 있어서 덕트를 위한 큰 공간이 확보되지 않은 경우, 좁은 공간에 컴팩트한 송풍덕트와 배기덕트를 마련할 수 있는 냉각 구조를 제공하는 것이다.

본 발명의 제1의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 전자장치는 반도체부품의 각각에 열적으로 접속되어 그 위에 탑재된 히트싱크를 구성하는 것에 의해 마련되고, 이 히트싱크는 급기구멍과 배기구멍을 가지며, 또한 가스냉매를 가스냉매와 관계없이 히트싱크 구멍에 공급하는 공급분기덕트를 포함한다. 공급분기덕트는 열방출 반도체기기의 구성에 따라 연장하여 배치되어 있다. 각 공급분기덕트는 각 히트싱크에 대응하는 위치에 가스냉매용 배출구멍을 구비한다. 이러한 배출구멍은 히트싱크의 공급구멍에 인접해서 접속되어 있다. 그후, 히트싱크에서 배출된 냉매를 회복하여 장치의 외부로 배기하는 배기분기덕트가 반도체부품의 구성을 따라 연장해서 배치되어 있다. 또, 각 배기분기덕트는 각 히트싱크에 대응하는 위치에 회복구멍을 갖는다. 이러한 회복구멍은 히트싱크의 배기구멍에 인접해서 접속되어 있다.

상기 제2의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에서는 냉매공급 분기덕트와 냉매배기 분기덕트가 열방출 반도체부품 사이의 갭을 따라 기판과 대략 평행한 동일 평면에 교대로 배치되어 있는 전자장치를 제공한다.

또, 냉매공급 분기덕트는 덕트축을 따른 수직단면부의 2개 이상의 히트싱크에 냉매를 공급할 수도 있다.

또, 냉매배기 분기덕트로 덕트축을 따른 수직단면부의 2개 이상의 히트싱크로부터 냉매를 회복할 수가 있다.

또한, 히트싱크의 높이가 그의 끝부를 향해서 작게되므로, 냉매공급 분기덕트와 배기분기덕트는 인접하는 히트싱크 사이의 갭을 메우도록 교대로 배치된다.

또한, 본 발명은 여러개의 열방출 반도체부품이 기판의 양면상에 탑재되고, 여러개의 기판이 서로 대략 평행하게 적층되는 전자장치에 있어서, 4변부가 기판의 1면에 탑재된 인접한 2개의 반도체부품과 상기 반도체부품에 대향하는 위치에서 상기 기판의 표면과 대향하는 또 다른 기판에 탑재된 다른 2개의 인접하는 반도체부품에 의해 형성되고, 4개의 반도체부품에 가스냉매를 동시에 공급하는 냉매공급 분기덕트가 4변부에 배치되어 있다.

또한, 본 발명은 여러개의 열방출 반도체부품이 기판의 양면상에 탑재되고, 여러개의 기판이 서로 대략 평행하게 적층되어 있는 전자장치에 있어서, 4변부가 기판의 1면에 탑재된 인접한 2개의 반도체부품과 상기 반도체부품과 대향하는 위치에서 상기 기판의 표면과 대향하는 또 다른 기판에 탑재된 2개의 다른 인접하는 반도체부품에 의해 형성되고, 4개의 반도체부품으로부터 가스냉매를 동시에 회복하는 냉매배기 분기덕트가 4변부에 배치되어 있다.

또한, 냉매공급덕트의 축에 따른 수직단면은 냉매가 흐르는 하류방향을 향해 더욱 작게하여도 좋다. 또, 냉매배기덕트의 축에 따른 수직단면은 냉매가 흐르는 하류방향을 향해서 더욱 크게하여도 좋다. 발명의 상기 구성에 의하면, 다음과 같은 이점을 얻을 수가 있다.

반도체부품에서 방출되는 열량과 그의 탑재밀도가 커서 반도체부품을 냉각하는 공기유속과 배출압력이 증가하더라도, 냉매공급 분기덕트의 공기배출구멍은 히트싱크의 공급구멍에 인접해서 접속되어 있으므로 어떠한 누설없이 공기를 히트싱크에 공급할 수 있다. 한편, 냉매배기 분기덕트의 공기회복구멍이 히트싱크의 배기구멍에 인접해 있으므로, 어떠한 누설없이 히트싱크로부터 배기공기의 회복하여 장치의 외부로 배기한다. 따라서, 어떠한 낭비없이 냉기를 열교환에 사용할 수 있고, 또한 누설로 인해 냉기가 따뜻해지는 것이 방지되므로, 다른 반도체부품의 온도가 상승하는 것을 회피할 수 있어 균일하고 고효율로 공기를 냉각할 수 있다. 또한, 공기누설로 인한 복잡한 기류가 생기지 않으므로, 기류를 운활하게 향상시켜서 유속을 저감할 수 있다.

또한, 냉매공급 분기덕트와 배기분기덕트는 기판과 평행한 동일 표면상에 교대로 배치되어 있으므로, 기판과 수직인 컴팩트한 시스템을 형성한다. 이것에 의해 여러개의 기판이 3차원으로 탑재된 서로 인접해서 평행하게 배치되어 있더라도, 컴팩트하고 효율적인 냉각구조를 실현할 수 있다.

또한, 분기덕트가 형성된 경우, 냉매공급 분기덕트는 공기흐름 방향의 덕트축에 따른 수직단면부의 여러개의 히트싱크에 공기를 동시에 공급할 수 있다. 한편, 냉매배기 분기덕트는 여러개의 히트싱크로부터 공기를 동시에 회복할 수 있다. 그 결과, 본 발명의 전자장치를 더욱 간단하게 구성할 수 있고, 또한 흐름 손실도 1조의 냉매공급 및 배기덕트의 각각이 1개의 히트싱크에만 할당되는 장치를 1개 이상 저감할 수 있다.

기판상에 탑재된 반도체부품이 마련된 히트싱크 상에 냉매공급 및 배기분기덕트를 배치할 공간이 거의 없는 경우라도 인접한 히트싱크 사이의 갭내에 교대로 상기 덕트를 배치할 수 있다. 따라서, 여러개의 기판이 3차원적으로 서로 매우 인접해서 평행한 경우라도 고효율로 공기의 냉각을 실현할 수 있다.

또한, 반도체부품의 양면상에 탑재된 여러개의 기판이 서로 매우 인접해서 실행하게 배치되어 있는 경우라도, 서로 인접한 4개의 히트싱크에 의해 둘러싸인 마름모형태의 공간에 상기 2개의 덕트를 교대로 배열할 수 있으므로, 고효율로 공기냉각을 실현할 수 있다.

또한, 덕트축에 따른 단면이 변하여 냉매공급 분기덕트 또는 냉매배기 분기덕트의 균일한 공기의 유속을 달성할 수 있으므로, 압력손실을 저감하여 각각의 히트싱크로의 유속의 균일한 분포를 실현할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 제1도∼제11도를 참조해서 설명한다.

제1도∼제6도에 본 발명에 따른 전자장치의 제1실시예를 나타낸다. 제1도는 장치의 하부에서 상부를 향해서 본 이 실시예에 있어서의 전자장치의 단면도이다. 제2도는 장치의 측면에서 본 이 실시예에 있어서의 장치의 단면도이다. 제1도에 있어서, 전자회로모듈, LSIs 등으로 대표되는 여러개의 열방출 반도체부품(2)는 프린트배선 기판 또는 세라믹기판 등의 기판(1)의 각각의 양표면에 서로 인접해서 배치되어 있다. 여러개의 기판(1)은 소정의 간격을 두고 서로 평행하게 배치되어 3차원적으로 탑재되어 있다. 히트싱크(3)은 반도체부품(2)의 각각에서 방출되는 열을 냉기로 효과적으로 유도하기 위해, 각각의 열방출 반도체부품(2)에 탑재되어 있다. 각각의 히트싱크(3)은, 예를들면, 휜형태 평행 평판휜, 핀 휜, 섬유휜, 물결형상 휜의 형상, 또는 히트파이프 형상, 또는 상천이를 사용해서 열을 전달하기 위한 내장운전액체를 포함하는 서모사이펀(thermo-syphon)형상으로 구성되어 있다. 또, 히트싱크(3)은 위쪽으로 감에 따라 그의 폭이 좁게 되는 형상(제1도의 삼각형상)으로 되어 있다. 또, 급기구멍과 배기구멍이 히트싱크(3)에 독립적으로 형성되어 있다. 히트싱크(3)은 구리, 알루미늄 등의 양호한 열전도율을 갖는 재료 또는 고열전도성 세라믹으로 형성하는 것이 바람직하다. 열방출 반도체부품(2)와 히트싱크(3)은 각각 열전도 그리이스, 열전도 시트 또는 열전도 접착제를 거쳐 서로 열적으로 접촉하거나, 또는 나사로 서로 미는 것에 의해 간단하게 접촉하도록 구성되어 있다. 동일 기판(1)상의 2개의 인접하는 히트싱크(3) 사이의 갭과 대향하는 기판상의 2개의 인접하는 히트싱크(3) 사이의 다른 갭에 의해 마름모형상의 공간을 형성한다. 동일한 마름모형상의 단면부를 갖는 급기분기덕트(4)와 배기분기덕트(5)는 이러한 마름모형상의 공간에 수용되도록 교대로 배치되어 있다.

제2도에 있어서, 급기분기덕트(4)와 배기분기덕트(5)는 빗의 이빨(comb teeth)이 서로 맞물리는 빗형상으로 각각 공급실(7)과 배기실(11)로부터 연장하고 있다. 냉기를 공급하는 공급송풍기(8)은 공급실(7)에 접속되어 있고, 배기용의 배기송풍기(12)는 배기실(11)에 접속되어 있다. 기류(9)형상의 냉기는 전자장치의 케이싱의 외부로부터 공급송풍기(8)의 각각으로 인출되어 그 안에서 압축되어 공급실(7)로 송출된다. 다음에 기류(10)형상의 냉기는 각각의 급기분기덕트(4)는 갈라지고, 기류(6)형상의 공기의 일부는 좌우 측면의 각각에서 4개의 히트싱크(3)으로 흐르며, 공기의 나머지 부분은 위쪽으로 흐른다.

이 동작은 각각의 공기흐름 방향에서 반복된다. 한편, 배기분기덕트(5)내의 냉기는 상기 4개의 히트싱크(3)으로부터의 배기공기를 회복하면서 위쪽으로 흐른다. 또한, 이것은 기류(13)형상으로 배기실(11)로 송출되고, 기류(14)형상으로 각각의 배기송풍기(12)로 인출되어 최종적으로 배기(15)형상으로 전자장치의 케이싱의 외부로 배기된다.

제3도는 전자장치의 하부에서 상부를 향해서 본 제1도에 도시된 실시예의 전자장치의 상세 단면도이다. 제4도는 히트싱크(3)의 상세 사시도이다. 제3도에 도시한 바와 같이, 4개의 배출구멍(18)과 4개의 회복구멍(19)는 급기분기덕트(4)와 배기분기덕트(5)에 각각 마련되어 있다. 배출구멍(18)의 각각의 폭은 고속의 공기제트(16)를 히트싱크(3)으로 공급하기 위해 좁게 되어 있어 공기제트로 인해 열전도율을 증가시키므로, 냉각수행을 향상시킬 수 있다. 제5도에 도시한 바와 같이, 예를들면 히트싱크(3)의 각각에는 삼각형상의 평판휜(20)과 베이스플레이트(21)이 마련되어 있다. 제4도에 도시한 바와 같이, 급기구멍(23)은 2개의 커버플레이트(22)에 의해 히트싱크(3)의 각각이 급기분기덕트에 인접한 끝면상에 형성되어 있다. 급기분기덕트(4)의 각각의 급기구멍(23)과 배출구멍(18)은 냉기의 누설을 회피하기 위해 서로 인접해서 접속되어 있다.

마찬가지로, 배기구멍(26)은 2개의 커버플레이트(25)에 의해 히트싱크(3)의 각각의 배기분기덕트에 인접한 끝면에 형성되어 있다. 배기분기덕트(5)의 각각의 배기구멍(26)과 회복구멍(19)는 서로 인접해서 접속되어 있으므로, 히트싱크(3)으로부터의 배기가스(17)을 어떠한 누설없이 회복할 수 있다.

제6도 및 제7도는 제1도에 도시된 실시예의 전자장치의 사시도로서, 장치의 조립방식을 도시하고 있다. 제6도에 도시한 바와 같이, 그 위에 탑재된 히트싱크(3)을 각각 갖는 반도체부품(2)는 그리드 형상으로 양면 탑재기판(28)의 양면에 부착되어 있다. 급기분기덕트(4)와 배기분기덕트(5)는 탑재기판(28)의 양면 사이에 교대로 배치되어 있다. 제7도에 도시한 바와 같이, 2개의 양면 탑재기판(28은 배기분기덕트(5) 및 히트싱크(3)과 급기분기덕트(4)를 인접해서 접속하기 위해서 결합되어 있다. 3개 이상의 양면 탑재기판(28)이 서로 평행하게 마련되어 있으면, 전자장치를 마찬가지로 조립할 수도 있다.

이 실시예에 있어서는, 냉매 배출덕트의 공기회복구멍과 히트싱크(3)의 배기구멍이 서로 밀접하게 접속되어 있으므로, 히트싱크(3)으로부터의 배출 공기를 누설없이 회복할 수 있고, 장치의 외부로 배기된다. 따라서, 냉기를 낭비없이 열교환을 위해 사용할 수 있고, 또한 어떠한 누설에 의해 냉기가 따뜻하게 되는 것을 방지할 수 있으므로, 다른 반도체부품의 온도가 상승하는 것을 회피하고, 또 균일하고 고효율로 공기를 냉각할 수 있다. 또한, 공기누설에 의한 복잡한 기류는 생기지 않으므로, 원활하게 공기흐름을 향상시켜 흐름 손실을 저감할 수 있다.

또, 기판(1)상에 탑재된 반도체부품에 마련된 히트싱크(3)상에 급기분기덕트(4)와 배기분기덕트(5)를 수용하기 위한 공간이 거의 없더라도, 2개의 덕트를 히트싱크(3) 사이의 갭에 교대로 배치할 수 있다. 그러므로, 여러개의 기판(1)을 3차적으로 탑재해서 서로 인접해서 평행하게 마련하는 경우라도 고효율로 공기냉각을 실현할 수 있다.

또, 급기분기덕트(4)는 덕트축에 따르는 수직단면부의 여러개의 히트싱크(3)에 동시에 급기할 수 있고, 배기분기덕트(5)는 여러개의 히트싱크(3)으로부터의 공기를 동시에 회복할 수 있다.

그 결과, 본 발명의 전자장치를 더욱 간단하게 구성할 수 있고, 또한 각조의 공급 및 배기덕트가 하나의 히트싱크에만 할당되어 있는 장치보다 흐름 손실을 더욱 감소시킬 수가 있다.

이하, 제8도를 참조해서 전자장치의 제2실시예를 설명한다

제8도는 장치의 하부에서 상부를 향해서 본 이 실시예에 있어서의 전자장치의 상세 단면도이다. 이 실시예에 있어서는 여러개의 히트싱크(3)의 베이스플레이트가 공통으로 사용된다. 공통의 베이스플레이트(31)의 각각은 여러개의 반도체부품(2)상에 탑재되어 여러개의 반도체부품(2)와 열적으로 접촉하고 있다. 히트싱크(3)은 반도체부품(2)의 각각에 대응하는 위치에서 공통 플레이트(31)의 상면에 각각 배치되어 있다. 그러므로, 여러개의 히트싱크(3)은 단일 부품으로 치환할 수 있고, 이것에 의해 부품수를 저감하고, 또한 코스트 및 조립공정수를 저감할 수 있다. 이 실시예에서는 히트싱크(3)의 각각이 반도체부품(2)의 각각에 대응하는 위치에 배치되어 있는 것에 대해서 설명하였지만, 이 실시예에서 히트싱크(3)은 이 위치에 한정되는 것은 아니다. 또한, 장치의 열량 및 공간에 의하면, 여러개의 히트싱크가 하나의 반도체부품에 마련될 수 있고, 반대로 여러개의 반도체부품에 하나의 히트싱크가 마련될 수도 있다.

제9도에 전자장치의 제3실시예를 도시한다. 제9도는 장치의 하부에서 상부를 향해서 본 전자장치의 상세 단면도이다. 이 실시예에 있어서는, 반도체부품(2)가 기판(1)의 하나의 표면에만 탑재되어 있고, 이와 같은 경우에 있어서 급기분기덕트(4)와 배기분기덕트(5)의 각각은 역삼각부를 갖는다. 그러나, 이 실시예에서는 상기 제1실시예와 마찬가지인 이점을 얻을 수 있다.

제10도에 전자장치의 제4실시예를 도시한다. 제10도는 장치의 측면에서 본 이 실시예의 전자장치의 단면도와 장치의 하부에서 상부를 향해서 본 동일 장치의 단면도를 조합한 것이다.

이 실시예에 있어서, 급기분기덕트(4)는 덕트축에 따른 수직단면도의 덕트의 각 단면영역이 공기흐름방향으로 그의 하류를 향해서 작게되도록 테이퍼형상으로 구성되어 있다. 한편, 배기분기덕트(5)는 덕트축에 따르는 수직단면도의 덕트의 각 단면영역이 공기흐름으로 그의 하류를 향해서 확대되도록 분기형상으로 구성되어 있다. 삼각형상의 히트싱크(3)의 각각의 꼭지점은 테이퍼형상의 공급덕트의 형상 및 분기형상의 배기덕트의 형상으로 덕트축을 따라서 변위되어 있다. 상술한 바와 같이 전자장치를 구성하고 있으므로, 공급 및 배기덕트내의 공기유속을 균일하게 할 수 있고, 덕트내의 압력손실도 저감할 수 있다. 또한, 공기흐름을 수직으로 배치된 히트싱크로 균일하게 분배할 수 있다.

제11도와 제12도에 전자장치의 제4실시예를 도시한다. 제11도는 장치의 하부에서 상부를 향해서 본 이 실시예의 전자장치의 단면도이다. 제12도는 이 실시예의 히트싱크의 상세 사시도이다. 여러개의 기판(1)사이의 갭이 비교적 큰 경우, 이 실시예는 효과적이며, 이 경우에 있어서 급기분기덕트(4)와 배기분기덕트(5)는 히트싱크(3) 위에만 배치된다. 예를들면, 제11도에 도시한 장방형의 히트싱크는 여러개의 기판(1)사이의 비교적 큰 갭내에 수용할 수 있다. 또한, 대향하는 히트싱크(3) 사이에 공간이 확보되어 급기 및 배기덕트(4),(5)가 이 공간에 교대로 배치되어 있다. 제12도에 도시한 바와 같이, 장방형의 히트싱크(3)의 각각은, 예를들면 평면플레이트 휜(34)를 포함한다. 급기구멍(23)과 배기구멍(26)은 평면플레이트휜(34) 위에만 배치되어 있다. 히트싱크(3)의 간막이(32)는 공기의 누설을 방지하기 위해서 평면플레이트 휜(34)의 주위에 배치되어 있다. 급기구멍(23)과 배기구멍(26)은 급기 및 배기덕트 사이의 다른 간막이(33)에 의해 분리되어 있다.

상술한 바와 같이 전자장치를 구성하고 있으므로, 이전의 실시예에서 얻은 이점에 부가해서 큰 히트싱크에 의해 냉각실행을 향상할 수 있고, 급기 및 배기덕트를 크게 할 수 있으므로, 압력손실을 저감할 수 있다. 또, 급기 및 배기덕트를 서로 일체로 내장할 수 있으므로, 부품수를 저감할 수 있어 처리공정수가 저감된다.

이상의 설명에서 명확하게 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 의하면 다음과 같은 이점을 얻을 수 있다.

냉매 배기덕트의 공기회복구멍과 히트싱크의 배기구멍이 서로 밀접하게 접속되어 있으므로, 히트싱크로부터의 배기공기를 누설없이 회복할 수 있고 장치의 외부로 배기한다. 따라서, 냉기를 낭비없이 열교환을 위해 사용할 수 있고, 또한 누설로 인해 냉기가 따뜻하게 되는 것을 방지할 수 있으므로, 다른 반도체부품의 온도가 상승하는 것을 회피하고, 또 균일하고 고효율인 공기냉각을 실현할 수 있다. 또한, 공기누설로 인한 복잡한 기류가 생기지 않으므로, 효율적인 공기흐름을 원활하게 향상시켜서 흐름손실을 저감한다.

또한 기판에 탑재된 반도체부품에 마련된 히트싱크 위에 급기 및 배기분기덕트를 수용할 수 있는 공간이 거의 존재하지 않더라도 상위 2개의 덕트를 히트싱크 사이의 갭에 교대로 배치할 수 있다.

그러므로, 여러개의 기판이 3차원적으로 탑재되어 서로 인접해서 평행하게 마련되는 경우라도 공기냉각을 고효율로 실현할 수 있다.

Claims

기판, 상기 기판상에 배치된 여러개의 열방출 반도체부품, 상기 반도체부품의 각각을 열적으로 접촉시키도록 배치되고 가스냉매가 흐르는 유로를 갖는 히트싱크를 포함하는 전자장치에 있어서, 상기 히트싱크에 가스냉매를 공급하는 냉매공급 분기덕트, 상기 냉매공급 분기덕트에서 흐르는 가스냉매가 상기 히트싱크에 공급되는 공급구멍, 가스냉매가 상기 히트싱크에서 흐르는 배기구멍과 상기 배기구멍에서 흐르는 가스냉매를 회복하는 냉매배기 분기덕트를 포함하고, 상기 히트싱크의 상기 공급구멍과 상기 배기구멍은 독립적으로 형성되고, 상기 냉매공급 분기덕트와 상기 냉매배기 분기덕트의 축은 상기 열방출 반도체부품의 배열방향과 실질적으로 동일하며, 상기 공급 및 배기덕트는 상기 덕트의 상기 축과 수직으로 교대로 배열되어 있는 전자장치.
제1항에 있어서, 상기 냉매공급 분기덕트에는 상기 히트싱크의 각각에 대응하는 위치에 형성된 냉매용 배출구멍이 마련되어 있고, 상기 배출구멍은 상기 히트싱크에 마련된 냉매용 상기 공급구멍에 밀접하게 접속되어 있고, 상기 냉매배기 분기덕트에는 상기 히트싱크의 각각에 대응하는 위치에 배치된 냉매용회복구멍이 마련되어 있고, 상기 회복구멍은 상기 히트싱크에 마련된 가스냉매용의 상기 배기구멍에 밀접하게 접속되어 있는 전자장치.
제1항에 있어서, 상기 냉매공급 분기덕트와 상기 냉매배기 분기덕트는 실질적으로 상기 기판과 평행한 동일 평면내에 배치되어 있는 전자장치.
제1항에 있어서, 상기 냉매공급 분기덕트는 가스냉매가 여러개의 히트싱크에 공급되는 상기 공급구멍을 가지며, 상기 공급구멍은 상기 냉매공급 분기덕트의 축과 수직인 단면부에 배치되어 있는 전자장치.
제1항에 있어서, 상기 냉매배기 분기덕트는 가스냉매가 상기 여러개의 히트싱크로부터 회복되는 상기 배기구멍을 가지며, 상기 배기구멍은 상기 냉매배기 분기덕트의 축과 수직인 단면부에 배치되어 있는 전자장치.
제1항에 있어서, 상기 히트싱크의 높이는 상기 히트싱크 사이의 갭을 형성하도록 상기 히트싱크의 폭방향에서 끝부를 향해서 작아지고, 상기 냉매공급 분기덕트와 상기 냉매배기 분기덕트는 상기 갭을 메꾸도록 교대로 배치되는 전자장치.
여러개의 열방출 반도체부품이 탑재된 양면상의 여러개의 기판을 구비하고, 상기 기판은 평행하게 실질적으로 서로 적층되어 있는 전자장치에 있어서, 상기 기판의 하나의 표면상에 탑재된 2개의 상기 인접하는 반도체부품과 하나의 반도체부품에 대향하는 위치에서 상기 기판의 하나의 표면에 대향하는 다른 표면상에 탑재된 다른 2개의 상기 인접하는 반도체부품에 의해 형성된 4변부와 상기 4변부에 마련된 상기 4개의 반도체부품에 가스냉매를 동시에 공급하는 냉매공급 분기덕트를 포함하는 전자장치.
기판의 양면상에 여러개의 열방출 반도체부품을 가지며, 여러개의 기판은 실질적으로 서로 평행하게 적층되어 있는 전자장치에 있어서, 상기 기판의 하나의 표면상에 탑재된 2개의 상기 인접하는 반도체부품과 2개의 상기 반도체부품에 대향하는 위치에서 상기 기판의 하나의 표면에 대향하는 다른 기판상에 탑재된 다른 2개의 상기 인접하는 반도체부품에 의해 형성되는 4변부와 상기 4변부에 마련된 상기 4개의 반도체부품으로부터 가스냉매를 동시에 회복하는 냉매배기 분기덕트를 포함하는 전자장치.
제8항에 있어서, 또 냉매공급 분기덕트를 포함하고, 상기 냉매공급 분기덕트와 상기 냉매 배기분기덕트는 상기 2개의 기판 사이에 교대로 배치되어 있는 전자장치.
제7항에 있어서, 또 냉매배기 분기덕트를 포함하고, 상기 냉매공급 분기덕트와 상기 냉매배기 분기덕트는 상기 2개의 기판 사이에 교대로 배치되어 있는 전자장치.
제1항에 있어서, 상기 냉매공급 분기덕트의 축에 따른 수직단면은 그의 축방향으로 변화하는 전자장치.
제1항에 있어서, 상기 배기덕트의 축에 따른 수직단면은 그의 축방향으로 변화하는 전자장치.
제1항에 있어서, 상기 냉매배기 분기덕트의 단면은 가스냉매가 흐르는 하류방향을 향해서 크게 되어 있는 전자장치.
그 위에 여러개의 열방출 반도체부품 각각을 탑재하는 기판을 적층하는 것에 의해 마련되는 열방출부를 포함하는 전자장치에 있어서, 상기 반도체부품의 각각에 마련된 삼각형상의 단면부를 갖는 히트싱크와 상기 히트싱크와 상기 기판에 의해 형성되는 공간부에 교대로 배치된 냉매공급 분기덕트와 냉매배기 분기덕트를 포함하는 전자장치.
여러개의 열방출 반도체부품이 탑재된 양면상에 기판을 적층하는 것에 의해 마련되는 열방출부를 포함하는 전자장치에 있어서, 상기 반도체부품의 각각에 마련된 삼각형상의 단면부를 갖는히트싱크 와 상기 히트싱크에 의해 형성되는 공간부에 교대로 배치된 냉매공급 분기덕트와 냉매배기 분기덕트를 포함하는 전자장치.