JP3634480B2 - モジュール内への液体冷媒の封止方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モジュール内への液体冷媒の封止方法に係り、特に、電子計算機等に使用されている電子回路部品を収納するモジュール内への液体冷媒の封止方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子計算機に使用されるモジュールは、ＩＣ（集積回路）を多数実装したセラミック基板をキャップで封止した構造となっており、このモジュール内に、Ｈｅガスを封入して、ＩＣの周囲を伝熱効果のあるＨｅガス雰囲気としていた。ＩＣからの発熱は、Ｈｅガス及び放冷部品を介して、外部に放熱されていた。
【０００３】
しかしながら、電子計算機のコンパクト化及び処理速度の向上のニーズと共に、モジュール内に実装されるＩＣは、高密度化、高集積化され、それとともに、ＩＣの発熱量が増大してきている。その結果、Ｈｅガスを用いる方式では、十分な冷却を行うことができないため、冷媒として、Ｈｅガスに代えて液体冷媒を使用する方式が考えられている。
【０００４】
液体冷媒を使用する方式としては、例えば、特開平４ー３１４３５８号公報や特開平４ー１４７６５６号公報に記載されているように、モジュール内にクロロフルオロカーボンのような液体冷媒を流通させるものが知られている。
【０００５】
しかしながら、液体冷媒を流通させる方式では、モジュール内のＩＣの故障等により、モジュール全体の交換が必要な際、モジュールからの液体冷媒の流出の防止を講じる必要があることや、複数のモジュールの内の一つのモジュールを交換する際交換が容易でない等のモジュールの保守性の点で問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、モジュール内に液体冷媒を流通させる方式に対しては、モジュール内に、気体冷媒であるＨｅガスを封入した方式と同様にして、液体冷媒を封入する方式が好ましいが、この方式にあっては、以下に述べるような気泡の問題が発生する。
【０００７】
即ち、ＩＣ等は、基板上に取り付けられるが、このＩＣと基板の間には隙間が形成され、また、ＩＣからの放熱を促進するフィン状の放冷部品と、この放冷部品からの熱をモジュールの外部に伝熱するための別の放冷部品の間にも隙間が形成される。液体冷媒を封入する際には、これらの隙間に液体冷媒を完全に重点することは難しく、隙間に気泡が巻き込まれた状態となる。
【０００８】
気泡は、液体冷媒に比べて、熱伝導率が低いため、気泡と接触する部分の放熱が十分に行えなくなる。モジュール内の温度、即ち、液体冷媒の温度を、例えば、７０℃となるように温度制御したとしても、気泡のある部分は、この温度以上になるため、モジュール内の温度分布にアンバランスが生じることになる。電子計算機用のＩＣは、所定温度以上になると、処理速度が低下するため、気泡と接触するＩＣの中の一部における処理速度の低下を引き起こすことになる。
【０００９】
本発明の目的は、モジュール内の隙間に気泡が巻き込まれることなく、液体冷媒を確実に充填することのできるモジュール内への液体冷媒の封止方法を提供するにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、電子回路部品を収納した上部の開口したモジュール内に液体冷媒を注入し、このモジュールを密閉したチャンバー内に収納し、このチャンバー内の圧力を第１の圧力まで低下させ、その後、上記チャンバー内に不活性ガスを導入して、上記チャンバーの内部圧を大気圧と上記第１の圧力の中間の圧力とした状態で、上記モジュールの上部に蓋を載置し、その後、さらに、上記チャンバーの内部の圧力が大気圧になるまで戻して、上記モジュール内に液体冷媒を封止するようにしたものであり、かかる方法とすることにより、モジュール内の気泡の除去して、液体冷媒をモジュール内に封止し得るものとなる。
【００１１】
上記モジュール内への液体冷媒の封止方法において、好ましくは、上記中間の圧力は、上記モジュール内に収納された電子回路部品が動作して上記モジュール内の上記液体冷媒の温度が上昇した時点で、上記モジュール内の圧力が大気圧以下となるように、設定するようにしたものであり、かかる方法とすることにより、電子回路動作時のモジュール内部からのリークを防止し得るものとなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態によるモジュール内への液体冷媒の封止方法について、図１乃至図７を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施の形態によるモジュール内への液体冷媒の封止方法によって液体冷媒の封止されたモジュールの断面図である。
【００１３】
セラミック配線基板１０の上には、電子回路部品である複数のＩＣ２０が、半田等の接続部２２によって接続固定されている。配線基板１０の裏面には、図示しない入出力ピンが設けられており、これらの入出力ピンは、配線基板１０内の配線を通じてＩＣ２０に電気的に接続されている。セラミック配線基板１０のＩＣが搭載されている面の外周部には、枠状のフレーム３０が載置されている。フレーム３０の下部と配線基板１０は、半田３２によって接合されている。フレーム３０の上方は、外側に広がっており、フランジ部３４を形成している。
【００１４】
冷却構造体４０は、その内部に冷却水の流れる冷却通路４２を有している。冷却通路４２は、冷却構造体４０の中央部内に設けられており、それぞれが連通している。冷却構造体４０の上部には、冷却水流入口４４及び冷却水流出口４６が設けられており、冷却水流入口４４から流入した冷却水は、冷却通路４２を経て、冷却水流出口４６から流出する。冷却構造体４０の外周部は、フランジ部４８となっている。フレーム３０のフランジ部３４と冷却構造体４０のフランジ部４８とは、ゴム製のＯリング等のシール部材５０を介して、ボルト５２により締結されている。
【００１５】
ＩＣ２０の上部には、フィン状の放冷部品６０が固定されている。放冷部品６０の上には、放冷部品６０のくし歯と係合するように、フィン状の放冷部品６２が載置されている。
【００１６】
フレーム３０の内部の空間には、液体冷媒７０が充填されている。液体冷媒７０としては、熱伝導性があるとともに絶縁性を有するオイルが使用され、例えば、鉱物油が使用される。液体冷媒７０は、放冷部品６０及び放冷部品６２と接する位置まで充填されている。また、放冷部品６２と冷却構造体４０の間は、液体冷媒７２を介して密着している。
【００１７】
従って、ＩＣ２０からの発熱は、放冷部品６０，液体冷媒７０，放冷部品６２，液体冷媒７２，冷却構造体４０を介して、冷却通路４２を流れる冷却水によって外部に放熱される。冷却水流入口４４から、常温の冷却水を流すことにより、ＩＣ２０の温度は、最高で７０℃程度に押さえられるように、冷却通路４２を流れる冷却水の流量や放冷部品６０，６２の形状は設計されている。
【００１８】
フレーム３０の内部の空間に充填される液体冷媒７０は、所定量となるように定量されて充填されており、フレーム３０の内部の空間には、一部気体８０が封入されている。ここで気体８０としては、不活性ガス、例えば、窒素を使用している。不活性ガスを用いることにより、鉱物油等の液体冷媒７０の酸化を防止するとともに、ＩＣ２０の温度が上昇し、液体冷媒７０の体積が膨張した時に、この液体冷媒の体積膨張分を気体によって吸収し、フレーム３０の膨張を防止している。フレーム３０の内部空間における液体冷媒７０の充填時および気体８０の封入時の液体冷媒７０と気体８０の体積比率は、例えば、８：２となっている。
【００１９】
また、以上のような構造を有するモジュールは、図１に図示するように、水平状態で用いられるだけでなく、一般には、垂直状態で、電子計算機本体の内部に実装されるが、そのときには、液体冷媒７０の量は、一番上部側に位置するＩＣ２０の放冷部品６０とその放冷部品６０と係合する放冷部品６２の間隙の一部が液体冷媒７０と接触するような量となるようしてある。そのような液体冷媒の量とすることにより、放冷部品６０と放冷部品６２との間隙から毛細管現象によって液体冷媒７０が上昇し、放冷部品６０と放冷部品６２とを液体冷媒７０によって密着させ、放冷部品６０から放冷部品６２への熱伝達を確保している。
【００２０】
また、フレーム３０の内部の空間に封入される気体８０の封入時の圧力は、大気圧よりも低い圧力となっている。気体８０の封入は常温で行われ、一方、ＩＣ２０への通電時には、ＩＣ２０の温度は約７０℃に上昇する。従って、気体８０の温度も約７０℃に上昇し、気体８０の圧力が上昇し、また、液体冷媒７０の温度上昇による体積膨張の影響でも気体８０の圧力が上昇する。しかしながら、この時のフレーム３０の内部空間の圧力が、大気圧よりも低くなるように、封入時の気体の圧力を規定している。封入時の気体の圧力は、大気圧（７６０Ｔｏｒｒ）に対して、例えば、５３２Ｔｏｒｒ（＝７６０×０．７）としてある。
【００２１】
封入時の気体の圧力が大気圧相当であると、ＩＣ２０への通電時、フレーム３０の内部圧力が大気圧よりも高くなり、内部に封止された気体８０や液体冷媒７０のリークの問題が発生するが、ＩＣ２０への通電時のフレーム３０の内部空間の圧力が、大気圧よりも低くなるように、封入時の気体の圧力を規定することにより、かかるリークの問題が発生することはない。
【００２２】
図２は、本発明の一実施の形態によるモジュール内への液体冷媒の封止方法において、フレーム内に液体冷媒が注入される前の状態を示すモジュールの断面図である。
【００２３】
セラミック配線基板１０の上には、複数のＩＣ２０が、半田等の接続部２２によって接続固定されている。セラミック配線基板１０のＩＣが搭載されている面の外周部には、枠状のフレーム３０が半田３２によって接合されている。
【００２４】
ＩＣ２０の上部には、放冷部品６０が固定されており、放冷部品６０の上には、放冷部品６２が組み込まれている。また、フレーム３０のフランジ部３４の溝には、シール部材５０が係合している。
【００２５】
図３は、本発明の一実施の形態によるモジュール内への液体冷媒の封止方法において、フレーム内に液体冷媒が注入される状態を示すモジュールの断面図である。図２と同一符号は、同一部品を示している。
【００２６】
フレーム３０の内部の空間には、デイスペンサー９０を用いて、液体冷媒７０が一定量注入される。
【００２７】
ここで、液体冷媒７０の注入は、フレーム３０の上方の、配線基板１０とほぼ同じ大きさを有する開口から行えるので、液体冷媒の供給も簡単な操作で行える。モジュール内に液体冷媒を注入する方法としては、注入口を設ける方法も考えられるが、モジュールの側壁等に注入口を設ける必要があるため、モジュールの構造が複雑化する。
【００２８】
それに対して、フレームの上方を大きく開口した状態で液体冷媒を注入する本方式では、特別な注入口は不要となり、構造も簡単となる。
【００２９】
なお、図３に示したように、フレームの内部空間に液体冷媒を注入しただけのモジュールの状態では、例えば、矢印Ａで示す配線基板１０とＩＣ２０の間の隙間や、矢印Ｂで示す放冷部品６０と放冷部品６２の間の隙間内に、気泡を残したままの状態となっているが、これらの気泡は、後述する方法で除去される。
【００３０】
図４は、本発明の一実施の形態によるモジュール内への液体冷媒の封止方法において、フレーム内に液体冷媒が注入されたモジュールをチャンバー内に設置した状態を示す断面図である。図２と同一符号は、同一部品を示している。
【００３１】
チャンバー１００は、密閉された空間を形成している。チャンバー１００には、真空ポンプ１１０が接続されており、チャンバー１００の内部空間を真空排気できる。真空ポンプ１１０としては、例えば、油回転真空ポンプを用い、チャンバー１００の内部空間を約１分で、０．２Ｔｏｒｒの圧力まで真空引きできる。
【００３２】
また、チャンバー１００には、バルブ１２２を介して、不活性ガスである窒素ボンベ１２０が接続されており、チャンバー１００の内部圧力を監視しながら、窒素ガスを導入することができる。
【００３３】
チャンバー１００の内部に固定された取付台１３０の上には、図３で示したフレームの内部に液体冷媒の注入されたモジュールが位置決めされて載置される。チャンバー１００の上部には、上下機構１４０が取り付けられている。上下機構１４０の保持部１４２は、ベローズ１４４を介して、チャンバー１００内に上下動可能に支持されている。保持部１４２は、冷却構造体取付部１４６によって、モジュールの上方の所定位置に、冷却構造体４０を保持している。
【００３４】
この状態で、真空ポンプ１１０を動作させ、チャンバー１００の内部を、例えば、０．２Ｔｏｒｒの真空状態に真空排気することにより、配線基板１０とＩＣ２０の間の隙間や、放冷部品６０と放冷部品６２の間の隙間内に残存する気泡を除去する。
【００３５】
その後、バルブ１２２を開いて、窒素ガスボンベ１２０から窒素ガスをチャンバー１００内に導入する。この時、チャンバー１００の内部の圧力を監視して、その圧力が大気圧よりも低い、例えば、５３２Ｔｏｒｒになるまで、窒素ガスを導入する。この時点で、一旦、バルブ１２２を閉じ、窒素ガスの導入を停止する。チャンバー１００内は、真空排気された後、窒素ガスが導入されるため、窒素ガス雰囲気となっている。この状態で、上下機構１４０を動作させ、冷却構造体４０を下降して、フレーム３０の上に載置される。ここで、上述したように、冷却構造体４０とフレーム３０は、それぞれ、チャンバー１００内で、位置決めされており、冷却構造体４０のフランジ部４８とフレーム３０のフランジ部３４がシール部材５０を介して対面する。冷却構造体４０とフレーム３０によって囲まれるモジュールの空間内には、液体冷媒７０および窒素ガスが存在し、窒素ガスの圧力は５３２Ｔｏｒｒである。
【００３６】
上下機構１４０により、冷却構造体４０をフレーム３０の上に載置した状態で、再度、バルブ１２２を開き、窒素ガスを導入して、チャンバー１００内を大気圧に戻す。冷却構造体４０とフレーム３０によって囲まれるモジュールの空間内の窒素ガスの圧力は５３２Ｔｏｒｒであり、外部の空間は大気圧となるため、この圧力差によって、冷却構造体４０は、フレーム３０に密着する。
【００３７】
この圧力差が大きすぎると、モジュール内の電子回路部品にかなりの応力が加わることになるが、２２８Ｔｏｒｒ（＝７６０Ｔｏｒｒ−５３２Ｔｏｒｒ）程度であれば、モジュールへの応力の影響はないものである。また、モジュール内への液体冷媒および窒素ガスの封止作業は、常温下で行われるのに対して、電子回路部品に通電し、電子計算機等を動作させた状態では、モジュール内の液体冷媒の温度は、７０℃程度まで上昇する。従って、窒素ガスの温度も上昇し、窒素ガスの体積膨張と、液体冷媒の体積膨張の影響で、内部圧力も上昇する。しかしながら、封入時の圧力を５３２Ｔｏｒｒとしておくことにより、電子回路部品への通電時にも、モジュールの内部圧力を大気圧よりも低く維持し、モジュール内部からのリークを防止できる。なお、封入時のガス圧力は、モジュール内部空間の体積や、電子回路動作時のモジュール内部の温度に応じて、適宜変え得るものである。
【００３８】
その後、モジュールをチャンバー１００より取出し、冷却構造体４０とＯリング等のシール部材５０の気密性が確保されているかを、冷却構造体４０を人手にて持ち上げることで確認する。
【００３９】
さらに、一定時間が経過した後に上述作業を行っても気密性が維持されていれば、図１に示されるように、冷却構造体４０のフランジ部４８とフレーム３０のフランジ部３４を、最終のネジ５２の締結を行い、作業を終了する。もし、Ｏリング部等の傷発生により、圧力がリークした場合は、冷却構造体４０を持ち上げた際に、冷却構造体４０が簡単に外れることから、モジュールを組立ながらにして、容易に気密性の確認も可能となる。
【００４０】
次に、本発明の一実施の形態によるモジュール内への液体冷媒の封止方法の一連のシーケンスについて、図５乃至図７を用いて説明する。
図５は、本発明の一実施の形態によるモジュール内への液体冷媒の封止方法のシーケンスの前半部分を示すフロー図であり、図６は、本発明の一実施の形態によるモジュール内への液体冷媒の封止方法のシーケンスの後半部分を示すフロー図であり、図７は、図５及び図６に示したフロー図を圧力と時間（ステップ）の関係で示す図である。なお、図５及び図６において、図１及び図４と同一符号は、同一部品を表している。
【００４１】
図５及び図７において、最初に、モジュール及び冷却用部品が用意される。モジュールは、図５（イ）に示すように、セラミック配線基板１０の上には、ＩＣ２０が接続部２２によって接続固定され、ＩＣ２０の上には、放冷部品６０が固定され、その外周部には、フレーム３０が半田３２によって接合されて構成されている。また、モジュールの一部として、冷却構造体が別途用意されている。冷却用部品としては、フィン状の放冷部品が用意されている。
【００４２】
ステップ２００において、冷却用部品のモジュールへの組込みが行われる。この組込みは、図５（ロ）に示すように、ＩＣ２０側の放冷部品６０の上に、放冷部品６２を載置することにより行われる。セラミック配線基板１０の上には、数十個のＩＣ２０が固定されており、それぞれの放冷部品６０の上に、放冷部品６２が載置される。また、Ｏリング等のシール部材５０が、フレーム３０のフランジ部３４に形成された環状の溝の中に挿入される。
【００４３】
次に、液体冷媒が用意され、液体冷媒は、デイスペンサー９０によって定量される。ステップ２０２において、図５（ハ）に示すように、デイスペンサー９０による所定量の液体冷媒であるオイルのモジュール内への注入が行われる。また、同時に、放冷部品６２の上面に液体冷媒が、所定間隔毎に滴下され、オイルのポッテイングが行われる。ポッテイングされたオイルは、後述するように、放冷部品６２の上に冷却構造体４０が密着載置された時、放冷部品６２と冷却構造体４０の間隙に広がり、放冷部品６２から冷却構造体４０への熱伝達を向上させる。
【００４４】
なお、以上のステップ２００および２０２の作業は、チャンバー装置外で行われる。
【００４５】
次に、治具取付け及び装置内セットが行われ、チャンバー１００の内部に固定された取付台１３０の上には、ステップ２０２でフレームの内部に液体冷媒の注入されたモジュールが位置決めされて載置される。チャンバー１００の上部の上下機構１４０の保持部１４２には、モジュールの上方の所定位置に、冷却構造体４０を保持される。
【００４６】
ステップ２０４において、真空引きによる部材間の気泡除去が行われる。チャンバー１００は、外気から遮断された状態で、真空ポンプ１１０を動作させ、チャンバー１００の内部の大気を排気する。
【００４７】
図７に示すように、時間Ｔ０において、チャンバー１００の内部の圧力は、体気圧Ｐ０であるが、真空ポンプにより排気することにより、時間Ｔ１には、チャンバー１００の内部の圧力は、Ｐ１となる。圧力Ｐ１を０．２Ｔｏｒｒとすると、チャンバー１００の内部容積にもよるが、時間Ｔ１は、約１分程度の短時間である。チャンバー１００内の圧力低下とともに、配線基板１０とＩＣ２０の間の隙間や、放冷部品６０と放冷部品６２の間の隙間内に残存する気泡が次第に除去される。内部圧力がＰ１となった後、その圧力のまま、時間Ｔ２まで圧力を維持し、部材間の気泡除去の完璧化を図る。ここで、圧力Ｐ１に維持する時間（Ｔ２−Ｔ１）は、約１分である。
【００４８】
次に、図５に続くフローである図６及び図７において、ステップ２０６のおいて、不活性ガスの導入及び封止圧コントロールが行われる。図５（ホ）に示すように、不活性ガスボンベ１２０から不活性ガスである窒素ガスがチャンバー１００内に導入される。
【００４９】
不活性ガスの導入は、図７に示すように、時間Ｔ２から始まり、チャンバー内部の圧力がＰ１から封止圧Ｐ２になるまで行われ、時間Ｔ３で完了する。封止圧Ｐ２は、ここでは、５３２Ｔｏｒｒとしてあり、封止圧戻しに要する時間（Ｔ３−Ｔ２）は、数秒である。
【００５０】
次に、ステップ２０８において、上下機構による冷却構造体であるジャケットの下降が行われ、モジュールの封止を行う。図６（ヘ）に示すように、上下機構１４０を動作させ、冷却構造体４０を下降して、フレーム３０の上に載置される。
【００５１】
ジャケット下降に要する時間（Ｔ４−Ｔ３）は、１分間程度である。冷却構造体４０とフレーム３０は、それぞれ、チャンバー１００内で、位置決めされているため、冷却構造体４０のフランジ部４８とフレーム３０のフランジ部３４がシール部材５０を介して対面させるには、単に、上下機構１４０により、冷却構造体４０を所定距離下降するだけでよいため、短時間に作業を行える。
【００５２】
ステップ２１０において、チャンバー内へ不活性ガスを導入し、大気圧への戻しが行われる。これは、図６（ヘ）に示すように、冷却構造体４０をフレーム３０の上に載置した状態で、窒素ガスボンベ１２０から窒素ガスを導入して、チャンバー１００内を大気圧に戻すことにより行われる。大気圧戻しは、時間Ｔ５に終了する。
【００５３】
冷却構造体４０は、モジュールの空間内の圧力（５３２Ｔｏｒｒ）と外部の空間の圧力（大気圧）との圧力差によって、フレーム３０に密着する。
【００５４】
以上説明したステップ２４０，２０６，２０８及び２１０の作業は、チャンバー装置内で行われる。
【００５５】
次に、ステップ２１２において、モジュールをチャンバー１００から取出し、治具を外す。
【００５６】
さらに、ステップ２１４において、モジュールの封止のリークチェックを行う。リークチェックは、冷却構造体４０とＯリング等のシール部材５０の気密性が確保されているかを確認するもので、冷却構造体４０を人手にて持ち上げることで行う。
【００５７】
さらに、ステップ２１６において、一定時間が経過した後に、冷却構造体を人手で持ち上げる作業を行っても気密性が維持されていれば、図５（ト）に示されるように、冷却構造体４０のフランジ部４８とフレーム３０のフランジ部３４を、最終のネジ５２の締結を行い、作業を終了する。
【００５８】
ステップ２１２，２１４及び２１６の作業は、チャンバー装置外の作業となる。
【００５９】
放冷部品の組み込み、液体冷媒の注入及びネジ締結といった複雑な作業が全て装置外での作業となり、設備面でも低コストな封止ができる。封入口から液体冷媒を注入させ、その後、この封入口を封止する方法を採用すると、液体冷媒の注入やネジの締結といった作業を所定圧に維持したチャンバー装置内で行う必要があり、非常に手間がかかり、作業時間がかかるとともに、液体冷媒の注入や封入口の封止を自動的に行うための設備も必要であり、設備が大型化、複雑化するが、上述した本実施の形態では、かかる問題も解消される。
【００６０】
本実施の形態によれば、液体冷媒を注入した際に発生する部材間の気泡を真空排気によって除去し、気泡を残さない液体冷媒の封入ができるので、気泡によるモジュールの冷却性能の低下を防止できる。
【００６１】
また、モジュール内外での圧力差を持たせるようにキャップを封止することでモジュールの気密性を組み立てながらにして容易に確認することができる。
【００６２】
さらに、モジュール内は、液体冷媒で充満させることなく、一部に気体層を設けることにより、電子回路部品の動作時の液体冷媒の温度上昇によるモジュール内部の液体冷媒の体積膨張に対して、気体層がダンパーとして作用するので、モジュールの内部圧の上昇による電子回路部品への応力を緩和できる。
【００６３】
また、モジュール内への気体の封入圧は、電子回路部品の動作時の温度上昇により、気体の圧力が上昇したときでも、大気圧以下となるように設定しているので、モジュール内圧力の上昇による内部からのリークを防止できる。
【００６４】
また、冷却構造体からなるジャケットをシール部材を介してフレームに封止する構造としたため、液体冷媒を注入する注入口を不要にできる。その結果、放冷部品の組み込み、液体冷媒の注入及びネジ締結といった複雑な作業が全て装置外での作業となり、設備面でも低コストな封止ができる。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、モジュール内への液体冷媒の封止方法において、モジュール内の隙間に気泡が巻き込まれることなく、液体冷媒を確実に充填することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態によるモジュール内への液体冷媒の封止方法によって液体冷媒の封止されたモジュールの断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態によるモジュール内への液体冷媒の封止方法において、フレーム内に液体冷媒が注入される前の状態を示すモジュールの断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態によるモジュール内への液体冷媒の封止方法において、フレーム内に液体冷媒が注入される状態を示すモジュールの断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態によるモジュール内への液体冷媒の封止方法において、フレーム内に液体冷媒が注入されたモジュールをチャンバー内に設置した状態を示す断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態によるモジュール内への液体冷媒の封止方法のシーケンスの前半部分を示すフロー図である。
【図６】本発明の一実施の形態によるモジュール内への液体冷媒の封止方法のシーケンスの後半部分を示すフロー図である。
【図７】図５及び図６に示したフロー図を圧力と時間（ステップ）の関係で示す図である。
【符号の説明】
１０…セラミック配線基板
２０…ＩＣ
２２…接合部
３０…フレーム
３２…半田
３４，４８…フランジ部
４０…冷却構造体
４２…冷却通路
４４…冷却水流入口
４６…冷却水流出口
５０…シール部材
５２…ボルト
６０，６２…放冷部品
７０…液体冷媒
８０…気体
９０…ディスペンサ
１００…チャンバー
１１０…真空ポンプ
１２０…窒素ガスボンベ
１２２…バルブ
１３０…取付台
１４０…上下機構
１４２…保持部
１４４…ベローズ
１４６…冷却構造体取付部
【発明の属する技術分野】
本発明は、モジュール内への液体冷媒の封止方法に係り、特に、電子計算機等に使用されている電子回路部品を収納するモジュール内への液体冷媒の封止方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子計算機に使用されるモジュールは、ＩＣ（集積回路）を多数実装したセラミック基板をキャップで封止した構造となっており、このモジュール内に、Ｈｅガスを封入して、ＩＣの周囲を伝熱効果のあるＨｅガス雰囲気としていた。ＩＣからの発熱は、Ｈｅガス及び放冷部品を介して、外部に放熱されていた。
【０００３】
しかしながら、電子計算機のコンパクト化及び処理速度の向上のニーズと共に、モジュール内に実装されるＩＣは、高密度化、高集積化され、それとともに、ＩＣの発熱量が増大してきている。その結果、Ｈｅガスを用いる方式では、十分な冷却を行うことができないため、冷媒として、Ｈｅガスに代えて液体冷媒を使用する方式が考えられている。
【０００４】
液体冷媒を使用する方式としては、例えば、特開平４ー３１４３５８号公報や特開平４ー１４７６５６号公報に記載されているように、モジュール内にクロロフルオロカーボンのような液体冷媒を流通させるものが知られている。
【０００５】
しかしながら、液体冷媒を流通させる方式では、モジュール内のＩＣの故障等により、モジュール全体の交換が必要な際、モジュールからの液体冷媒の流出の防止を講じる必要があることや、複数のモジュールの内の一つのモジュールを交換する際交換が容易でない等のモジュールの保守性の点で問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、モジュール内に液体冷媒を流通させる方式に対しては、モジュール内に、気体冷媒であるＨｅガスを封入した方式と同様にして、液体冷媒を封入する方式が好ましいが、この方式にあっては、以下に述べるような気泡の問題が発生する。
【０００７】
即ち、ＩＣ等は、基板上に取り付けられるが、このＩＣと基板の間には隙間が形成され、また、ＩＣからの放熱を促進するフィン状の放冷部品と、この放冷部品からの熱をモジュールの外部に伝熱するための別の放冷部品の間にも隙間が形成される。液体冷媒を封入する際には、これらの隙間に液体冷媒を完全に重点することは難しく、隙間に気泡が巻き込まれた状態となる。
【０００８】
気泡は、液体冷媒に比べて、熱伝導率が低いため、気泡と接触する部分の放熱が十分に行えなくなる。モジュール内の温度、即ち、液体冷媒の温度を、例えば、７０℃となるように温度制御したとしても、気泡のある部分は、この温度以上になるため、モジュール内の温度分布にアンバランスが生じることになる。電子計算機用のＩＣは、所定温度以上になると、処理速度が低下するため、気泡と接触するＩＣの中の一部における処理速度の低下を引き起こすことになる。
【０００９】
本発明の目的は、モジュール内の隙間に気泡が巻き込まれることなく、液体冷媒を確実に充填することのできるモジュール内への液体冷媒の封止方法を提供するにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、電子回路部品を収納した上部の開口したモジュール内に液体冷媒を注入し、このモジュールを密閉したチャンバー内に収納し、このチャンバー内の圧力を第１の圧力まで低下させ、その後、上記チャンバー内に不活性ガスを導入して、上記チャンバーの内部圧を大気圧と上記第１の圧力の中間の圧力とした状態で、上記モジュールの上部に蓋を載置し、その後、さらに、上記チャンバーの内部の圧力が大気圧になるまで戻して、上記モジュール内に液体冷媒を封止するようにしたものであり、かかる方法とすることにより、モジュール内の気泡の除去して、液体冷媒をモジュール内に封止し得るものとなる。
【００１１】
上記モジュール内への液体冷媒の封止方法において、好ましくは、上記中間の圧力は、上記モジュール内に収納された電子回路部品が動作して上記モジュール内の上記液体冷媒の温度が上昇した時点で、上記モジュール内の圧力が大気圧以下となるように、設定するようにしたものであり、かかる方法とすることにより、電子回路動作時のモジュール内部からのリークを防止し得るものとなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態によるモジュール内への液体冷媒の封止方法について、図１乃至図７を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施の形態によるモジュール内への液体冷媒の封止方法によって液体冷媒の封止されたモジュールの断面図である。
【００１３】
セラミック配線基板１０の上には、電子回路部品である複数のＩＣ２０が、半田等の接続部２２によって接続固定されている。配線基板１０の裏面には、図示しない入出力ピンが設けられており、これらの入出力ピンは、配線基板１０内の配線を通じてＩＣ２０に電気的に接続されている。セラミック配線基板１０のＩＣが搭載されている面の外周部には、枠状のフレーム３０が載置されている。フレーム３０の下部と配線基板１０は、半田３２によって接合されている。フレーム３０の上方は、外側に広がっており、フランジ部３４を形成している。
【００１４】
冷却構造体４０は、その内部に冷却水の流れる冷却通路４２を有している。冷却通路４２は、冷却構造体４０の中央部内に設けられており、それぞれが連通している。冷却構造体４０の上部には、冷却水流入口４４及び冷却水流出口４６が設けられており、冷却水流入口４４から流入した冷却水は、冷却通路４２を経て、冷却水流出口４６から流出する。冷却構造体４０の外周部は、フランジ部４８となっている。フレーム３０のフランジ部３４と冷却構造体４０のフランジ部４８とは、ゴム製のＯリング等のシール部材５０を介して、ボルト５２により締結されている。
【００１５】
ＩＣ２０の上部には、フィン状の放冷部品６０が固定されている。放冷部品６０の上には、放冷部品６０のくし歯と係合するように、フィン状の放冷部品６２が載置されている。
【００１６】
フレーム３０の内部の空間には、液体冷媒７０が充填されている。液体冷媒７０としては、熱伝導性があるとともに絶縁性を有するオイルが使用され、例えば、鉱物油が使用される。液体冷媒７０は、放冷部品６０及び放冷部品６２と接する位置まで充填されている。また、放冷部品６２と冷却構造体４０の間は、液体冷媒７２を介して密着している。
【００１７】
従って、ＩＣ２０からの発熱は、放冷部品６０，液体冷媒７０，放冷部品６２，液体冷媒７２，冷却構造体４０を介して、冷却通路４２を流れる冷却水によって外部に放熱される。冷却水流入口４４から、常温の冷却水を流すことにより、ＩＣ２０の温度は、最高で７０℃程度に押さえられるように、冷却通路４２を流れる冷却水の流量や放冷部品６０，６２の形状は設計されている。
【００１８】
フレーム３０の内部の空間に充填される液体冷媒７０は、所定量となるように定量されて充填されており、フレーム３０の内部の空間には、一部気体８０が封入されている。ここで気体８０としては、不活性ガス、例えば、窒素を使用している。不活性ガスを用いることにより、鉱物油等の液体冷媒７０の酸化を防止するとともに、ＩＣ２０の温度が上昇し、液体冷媒７０の体積が膨張した時に、この液体冷媒の体積膨張分を気体によって吸収し、フレーム３０の膨張を防止している。フレーム３０の内部空間における液体冷媒７０の充填時および気体８０の封入時の液体冷媒７０と気体８０の体積比率は、例えば、８：２となっている。
【００１９】
また、以上のような構造を有するモジュールは、図１に図示するように、水平状態で用いられるだけでなく、一般には、垂直状態で、電子計算機本体の内部に実装されるが、そのときには、液体冷媒７０の量は、一番上部側に位置するＩＣ２０の放冷部品６０とその放冷部品６０と係合する放冷部品６２の間隙の一部が液体冷媒７０と接触するような量となるようしてある。そのような液体冷媒の量とすることにより、放冷部品６０と放冷部品６２との間隙から毛細管現象によって液体冷媒７０が上昇し、放冷部品６０と放冷部品６２とを液体冷媒７０によって密着させ、放冷部品６０から放冷部品６２への熱伝達を確保している。
【００２０】
また、フレーム３０の内部の空間に封入される気体８０の封入時の圧力は、大気圧よりも低い圧力となっている。気体８０の封入は常温で行われ、一方、ＩＣ２０への通電時には、ＩＣ２０の温度は約７０℃に上昇する。従って、気体８０の温度も約７０℃に上昇し、気体８０の圧力が上昇し、また、液体冷媒７０の温度上昇による体積膨張の影響でも気体８０の圧力が上昇する。しかしながら、この時のフレーム３０の内部空間の圧力が、大気圧よりも低くなるように、封入時の気体の圧力を規定している。封入時の気体の圧力は、大気圧（７６０Ｔｏｒｒ）に対して、例えば、５３２Ｔｏｒｒ（＝７６０×０．７）としてある。
【００２１】
封入時の気体の圧力が大気圧相当であると、ＩＣ２０への通電時、フレーム３０の内部圧力が大気圧よりも高くなり、内部に封止された気体８０や液体冷媒７０のリークの問題が発生するが、ＩＣ２０への通電時のフレーム３０の内部空間の圧力が、大気圧よりも低くなるように、封入時の気体の圧力を規定することにより、かかるリークの問題が発生することはない。
【００２２】
図２は、本発明の一実施の形態によるモジュール内への液体冷媒の封止方法において、フレーム内に液体冷媒が注入される前の状態を示すモジュールの断面図である。
【００２３】
セラミック配線基板１０の上には、複数のＩＣ２０が、半田等の接続部２２によって接続固定されている。セラミック配線基板１０のＩＣが搭載されている面の外周部には、枠状のフレーム３０が半田３２によって接合されている。
【００２４】
ＩＣ２０の上部には、放冷部品６０が固定されており、放冷部品６０の上には、放冷部品６２が組み込まれている。また、フレーム３０のフランジ部３４の溝には、シール部材５０が係合している。
【００２５】
図３は、本発明の一実施の形態によるモジュール内への液体冷媒の封止方法において、フレーム内に液体冷媒が注入される状態を示すモジュールの断面図である。図２と同一符号は、同一部品を示している。
【００２６】
フレーム３０の内部の空間には、デイスペンサー９０を用いて、液体冷媒７０が一定量注入される。
【００２７】
ここで、液体冷媒７０の注入は、フレーム３０の上方の、配線基板１０とほぼ同じ大きさを有する開口から行えるので、液体冷媒の供給も簡単な操作で行える。モジュール内に液体冷媒を注入する方法としては、注入口を設ける方法も考えられるが、モジュールの側壁等に注入口を設ける必要があるため、モジュールの構造が複雑化する。
【００２８】
それに対して、フレームの上方を大きく開口した状態で液体冷媒を注入する本方式では、特別な注入口は不要となり、構造も簡単となる。
【００２９】
なお、図３に示したように、フレームの内部空間に液体冷媒を注入しただけのモジュールの状態では、例えば、矢印Ａで示す配線基板１０とＩＣ２０の間の隙間や、矢印Ｂで示す放冷部品６０と放冷部品６２の間の隙間内に、気泡を残したままの状態となっているが、これらの気泡は、後述する方法で除去される。
【００３０】
図４は、本発明の一実施の形態によるモジュール内への液体冷媒の封止方法において、フレーム内に液体冷媒が注入されたモジュールをチャンバー内に設置した状態を示す断面図である。図２と同一符号は、同一部品を示している。
【００３１】
チャンバー１００は、密閉された空間を形成している。チャンバー１００には、真空ポンプ１１０が接続されており、チャンバー１００の内部空間を真空排気できる。真空ポンプ１１０としては、例えば、油回転真空ポンプを用い、チャンバー１００の内部空間を約１分で、０．２Ｔｏｒｒの圧力まで真空引きできる。
【００３２】
また、チャンバー１００には、バルブ１２２を介して、不活性ガスである窒素ボンベ１２０が接続されており、チャンバー１００の内部圧力を監視しながら、窒素ガスを導入することができる。
【００３３】
チャンバー１００の内部に固定された取付台１３０の上には、図３で示したフレームの内部に液体冷媒の注入されたモジュールが位置決めされて載置される。チャンバー１００の上部には、上下機構１４０が取り付けられている。上下機構１４０の保持部１４２は、ベローズ１４４を介して、チャンバー１００内に上下動可能に支持されている。保持部１４２は、冷却構造体取付部１４６によって、モジュールの上方の所定位置に、冷却構造体４０を保持している。
【００３４】
この状態で、真空ポンプ１１０を動作させ、チャンバー１００の内部を、例えば、０．２Ｔｏｒｒの真空状態に真空排気することにより、配線基板１０とＩＣ２０の間の隙間や、放冷部品６０と放冷部品６２の間の隙間内に残存する気泡を除去する。
【００３５】
その後、バルブ１２２を開いて、窒素ガスボンベ１２０から窒素ガスをチャンバー１００内に導入する。この時、チャンバー１００の内部の圧力を監視して、その圧力が大気圧よりも低い、例えば、５３２Ｔｏｒｒになるまで、窒素ガスを導入する。この時点で、一旦、バルブ１２２を閉じ、窒素ガスの導入を停止する。チャンバー１００内は、真空排気された後、窒素ガスが導入されるため、窒素ガス雰囲気となっている。この状態で、上下機構１４０を動作させ、冷却構造体４０を下降して、フレーム３０の上に載置される。ここで、上述したように、冷却構造体４０とフレーム３０は、それぞれ、チャンバー１００内で、位置決めされており、冷却構造体４０のフランジ部４８とフレーム３０のフランジ部３４がシール部材５０を介して対面する。冷却構造体４０とフレーム３０によって囲まれるモジュールの空間内には、液体冷媒７０および窒素ガスが存在し、窒素ガスの圧力は５３２Ｔｏｒｒである。
【００３６】
上下機構１４０により、冷却構造体４０をフレーム３０の上に載置した状態で、再度、バルブ１２２を開き、窒素ガスを導入して、チャンバー１００内を大気圧に戻す。冷却構造体４０とフレーム３０によって囲まれるモジュールの空間内の窒素ガスの圧力は５３２Ｔｏｒｒであり、外部の空間は大気圧となるため、この圧力差によって、冷却構造体４０は、フレーム３０に密着する。
【００３７】
この圧力差が大きすぎると、モジュール内の電子回路部品にかなりの応力が加わることになるが、２２８Ｔｏｒｒ（＝７６０Ｔｏｒｒ−５３２Ｔｏｒｒ）程度であれば、モジュールへの応力の影響はないものである。また、モジュール内への液体冷媒および窒素ガスの封止作業は、常温下で行われるのに対して、電子回路部品に通電し、電子計算機等を動作させた状態では、モジュール内の液体冷媒の温度は、７０℃程度まで上昇する。従って、窒素ガスの温度も上昇し、窒素ガスの体積膨張と、液体冷媒の体積膨張の影響で、内部圧力も上昇する。しかしながら、封入時の圧力を５３２Ｔｏｒｒとしておくことにより、電子回路部品への通電時にも、モジュールの内部圧力を大気圧よりも低く維持し、モジュール内部からのリークを防止できる。なお、封入時のガス圧力は、モジュール内部空間の体積や、電子回路動作時のモジュール内部の温度に応じて、適宜変え得るものである。
【００３８】
その後、モジュールをチャンバー１００より取出し、冷却構造体４０とＯリング等のシール部材５０の気密性が確保されているかを、冷却構造体４０を人手にて持ち上げることで確認する。
【００３９】
さらに、一定時間が経過した後に上述作業を行っても気密性が維持されていれば、図１に示されるように、冷却構造体４０のフランジ部４８とフレーム３０のフランジ部３４を、最終のネジ５２の締結を行い、作業を終了する。もし、Ｏリング部等の傷発生により、圧力がリークした場合は、冷却構造体４０を持ち上げた際に、冷却構造体４０が簡単に外れることから、モジュールを組立ながらにして、容易に気密性の確認も可能となる。
【００４０】
次に、本発明の一実施の形態によるモジュール内への液体冷媒の封止方法の一連のシーケンスについて、図５乃至図７を用いて説明する。
図５は、本発明の一実施の形態によるモジュール内への液体冷媒の封止方法のシーケンスの前半部分を示すフロー図であり、図６は、本発明の一実施の形態によるモジュール内への液体冷媒の封止方法のシーケンスの後半部分を示すフロー図であり、図７は、図５及び図６に示したフロー図を圧力と時間（ステップ）の関係で示す図である。なお、図５及び図６において、図１及び図４と同一符号は、同一部品を表している。
【００４１】
図５及び図７において、最初に、モジュール及び冷却用部品が用意される。モジュールは、図５（イ）に示すように、セラミック配線基板１０の上には、ＩＣ２０が接続部２２によって接続固定され、ＩＣ２０の上には、放冷部品６０が固定され、その外周部には、フレーム３０が半田３２によって接合されて構成されている。また、モジュールの一部として、冷却構造体が別途用意されている。冷却用部品としては、フィン状の放冷部品が用意されている。
【００４２】
ステップ２００において、冷却用部品のモジュールへの組込みが行われる。この組込みは、図５（ロ）に示すように、ＩＣ２０側の放冷部品６０の上に、放冷部品６２を載置することにより行われる。セラミック配線基板１０の上には、数十個のＩＣ２０が固定されており、それぞれの放冷部品６０の上に、放冷部品６２が載置される。また、Ｏリング等のシール部材５０が、フレーム３０のフランジ部３４に形成された環状の溝の中に挿入される。
【００４３】
次に、液体冷媒が用意され、液体冷媒は、デイスペンサー９０によって定量される。ステップ２０２において、図５（ハ）に示すように、デイスペンサー９０による所定量の液体冷媒であるオイルのモジュール内への注入が行われる。また、同時に、放冷部品６２の上面に液体冷媒が、所定間隔毎に滴下され、オイルのポッテイングが行われる。ポッテイングされたオイルは、後述するように、放冷部品６２の上に冷却構造体４０が密着載置された時、放冷部品６２と冷却構造体４０の間隙に広がり、放冷部品６２から冷却構造体４０への熱伝達を向上させる。
【００４４】
なお、以上のステップ２００および２０２の作業は、チャンバー装置外で行われる。
【００４５】
次に、治具取付け及び装置内セットが行われ、チャンバー１００の内部に固定された取付台１３０の上には、ステップ２０２でフレームの内部に液体冷媒の注入されたモジュールが位置決めされて載置される。チャンバー１００の上部の上下機構１４０の保持部１４２には、モジュールの上方の所定位置に、冷却構造体４０を保持される。
【００４６】
ステップ２０４において、真空引きによる部材間の気泡除去が行われる。チャンバー１００は、外気から遮断された状態で、真空ポンプ１１０を動作させ、チャンバー１００の内部の大気を排気する。
【００４７】
図７に示すように、時間Ｔ０において、チャンバー１００の内部の圧力は、体気圧Ｐ０であるが、真空ポンプにより排気することにより、時間Ｔ１には、チャンバー１００の内部の圧力は、Ｐ１となる。圧力Ｐ１を０．２Ｔｏｒｒとすると、チャンバー１００の内部容積にもよるが、時間Ｔ１は、約１分程度の短時間である。チャンバー１００内の圧力低下とともに、配線基板１０とＩＣ２０の間の隙間や、放冷部品６０と放冷部品６２の間の隙間内に残存する気泡が次第に除去される。内部圧力がＰ１となった後、その圧力のまま、時間Ｔ２まで圧力を維持し、部材間の気泡除去の完璧化を図る。ここで、圧力Ｐ１に維持する時間（Ｔ２−Ｔ１）は、約１分である。
【００４８】
次に、図５に続くフローである図６及び図７において、ステップ２０６のおいて、不活性ガスの導入及び封止圧コントロールが行われる。図５（ホ）に示すように、不活性ガスボンベ１２０から不活性ガスである窒素ガスがチャンバー１００内に導入される。
【００４９】
不活性ガスの導入は、図７に示すように、時間Ｔ２から始まり、チャンバー内部の圧力がＰ１から封止圧Ｐ２になるまで行われ、時間Ｔ３で完了する。封止圧Ｐ２は、ここでは、５３２Ｔｏｒｒとしてあり、封止圧戻しに要する時間（Ｔ３−Ｔ２）は、数秒である。
【００５０】
次に、ステップ２０８において、上下機構による冷却構造体であるジャケットの下降が行われ、モジュールの封止を行う。図６（ヘ）に示すように、上下機構１４０を動作させ、冷却構造体４０を下降して、フレーム３０の上に載置される。
【００５１】
ジャケット下降に要する時間（Ｔ４−Ｔ３）は、１分間程度である。冷却構造体４０とフレーム３０は、それぞれ、チャンバー１００内で、位置決めされているため、冷却構造体４０のフランジ部４８とフレーム３０のフランジ部３４がシール部材５０を介して対面させるには、単に、上下機構１４０により、冷却構造体４０を所定距離下降するだけでよいため、短時間に作業を行える。
【００５２】
ステップ２１０において、チャンバー内へ不活性ガスを導入し、大気圧への戻しが行われる。これは、図６（ヘ）に示すように、冷却構造体４０をフレーム３０の上に載置した状態で、窒素ガスボンベ１２０から窒素ガスを導入して、チャンバー１００内を大気圧に戻すことにより行われる。大気圧戻しは、時間Ｔ５に終了する。
【００５３】
冷却構造体４０は、モジュールの空間内の圧力（５３２Ｔｏｒｒ）と外部の空間の圧力（大気圧）との圧力差によって、フレーム３０に密着する。
【００５４】
以上説明したステップ２４０，２０６，２０８及び２１０の作業は、チャンバー装置内で行われる。
【００５５】
次に、ステップ２１２において、モジュールをチャンバー１００から取出し、治具を外す。
【００５６】
さらに、ステップ２１４において、モジュールの封止のリークチェックを行う。リークチェックは、冷却構造体４０とＯリング等のシール部材５０の気密性が確保されているかを確認するもので、冷却構造体４０を人手にて持ち上げることで行う。
【００５７】
さらに、ステップ２１６において、一定時間が経過した後に、冷却構造体を人手で持ち上げる作業を行っても気密性が維持されていれば、図５（ト）に示されるように、冷却構造体４０のフランジ部４８とフレーム３０のフランジ部３４を、最終のネジ５２の締結を行い、作業を終了する。
【００５８】
ステップ２１２，２１４及び２１６の作業は、チャンバー装置外の作業となる。
【００５９】
放冷部品の組み込み、液体冷媒の注入及びネジ締結といった複雑な作業が全て装置外での作業となり、設備面でも低コストな封止ができる。封入口から液体冷媒を注入させ、その後、この封入口を封止する方法を採用すると、液体冷媒の注入やネジの締結といった作業を所定圧に維持したチャンバー装置内で行う必要があり、非常に手間がかかり、作業時間がかかるとともに、液体冷媒の注入や封入口の封止を自動的に行うための設備も必要であり、設備が大型化、複雑化するが、上述した本実施の形態では、かかる問題も解消される。
【００６０】
本実施の形態によれば、液体冷媒を注入した際に発生する部材間の気泡を真空排気によって除去し、気泡を残さない液体冷媒の封入ができるので、気泡によるモジュールの冷却性能の低下を防止できる。
【００６１】
また、モジュール内外での圧力差を持たせるようにキャップを封止することでモジュールの気密性を組み立てながらにして容易に確認することができる。
【００６２】
さらに、モジュール内は、液体冷媒で充満させることなく、一部に気体層を設けることにより、電子回路部品の動作時の液体冷媒の温度上昇によるモジュール内部の液体冷媒の体積膨張に対して、気体層がダンパーとして作用するので、モジュールの内部圧の上昇による電子回路部品への応力を緩和できる。
【００６３】
また、モジュール内への気体の封入圧は、電子回路部品の動作時の温度上昇により、気体の圧力が上昇したときでも、大気圧以下となるように設定しているので、モジュール内圧力の上昇による内部からのリークを防止できる。
【００６４】
また、冷却構造体からなるジャケットをシール部材を介してフレームに封止する構造としたため、液体冷媒を注入する注入口を不要にできる。その結果、放冷部品の組み込み、液体冷媒の注入及びネジ締結といった複雑な作業が全て装置外での作業となり、設備面でも低コストな封止ができる。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、モジュール内への液体冷媒の封止方法において、モジュール内の隙間に気泡が巻き込まれることなく、液体冷媒を確実に充填することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態によるモジュール内への液体冷媒の封止方法によって液体冷媒の封止されたモジュールの断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態によるモジュール内への液体冷媒の封止方法において、フレーム内に液体冷媒が注入される前の状態を示すモジュールの断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態によるモジュール内への液体冷媒の封止方法において、フレーム内に液体冷媒が注入される状態を示すモジュールの断面図である。
【図４】本発明の一実施の形態によるモジュール内への液体冷媒の封止方法において、フレーム内に液体冷媒が注入されたモジュールをチャンバー内に設置した状態を示す断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態によるモジュール内への液体冷媒の封止方法のシーケンスの前半部分を示すフロー図である。
【図６】本発明の一実施の形態によるモジュール内への液体冷媒の封止方法のシーケンスの後半部分を示すフロー図である。
【図７】図５及び図６に示したフロー図を圧力と時間（ステップ）の関係で示す図である。
【符号の説明】
１０…セラミック配線基板
２０…ＩＣ
２２…接合部
３０…フレーム
３２…半田
３４，４８…フランジ部
４０…冷却構造体
４２…冷却通路
４４…冷却水流入口
４６…冷却水流出口
５０…シール部材
５２…ボルト
６０，６２…放冷部品
７０…液体冷媒
８０…気体
９０…ディスペンサ
１００…チャンバー
１１０…真空ポンプ
１２０…窒素ガスボンベ
１２２…バルブ
１３０…取付台
１４０…上下機構
１４２…保持部
１４４…ベローズ
１４６…冷却構造体取付部
Claims (2)
- 電子回路部品を収納した上部の開口したモジュール内に液体冷媒を注入し、
このモジュールを密閉したチャンバー内に収納し、このチャンバー内の圧力を第１の圧力まで低下させ、
その後、上記チャンバー内に不活性ガスを導入して、上記チャンバーの内部圧を大気圧と上記第１の圧力の中間の圧力とした状態で、上記モジュールの上部に蓋を載置し、
その後、さらに、上記チャンバーの内部の圧力が大気圧になるまで戻して、上記モジュール内に液体冷媒を封止することを特徴とするモジュール内への液体冷媒の封止方法。 - 請求項１記載のモジュール内への液体冷媒の封止方法において、
上記中間の圧力は、上記モジュール内に収納された電子回路部品が動作して上記モジュール内の上記液体冷媒の温度が上昇した時点で、上記モジュール内の圧力が大気圧以下となるように、設定されていることを特徴とするモジュール内への液体冷媒の封止方法。
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