JPH02100351A - 集積回路の冷却構造 - Google Patents
集積回路の冷却構造Info
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- JPH02100351A JPH02100351A JP63253540A JP25354088A JPH02100351A JP H02100351 A JPH02100351 A JP H02100351A JP 63253540 A JP63253540 A JP 63253540A JP 25354088 A JP25354088 A JP 25354088A JP H02100351 A JPH02100351 A JP H02100351A
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- Japan
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- cooling plate
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W90/00—Package configurations
- H10W90/701—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts
- H10W90/721—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bump connectors
- H10W90/724—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bump connectors between a chip and a stacked insulating package substrate, interposer or RDL
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- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は情報処理装置等の電子機器を構成する集積回路
素子の冷却構造に関し、特に水などの液体冷媒をＳ積回
路素子の近傍に循環させ、集積回路素子で発生した熱を
液体冷媒へ伝播させ冷却する構造に関する。
素子の冷却構造に関し、特に水などの液体冷媒をＳ積回
路素子の近傍に循環させ、集積回路素子で発生した熱を
液体冷媒へ伝播させ冷却する構造に関する。
従来、この種の冷却構造としては第２図に示す例（Ｓ、
０ｋｔａｙ、 ｔｌ、ｃ、Ｋａｍｍｅｒｅｒ ”＾Ｃｏ
ｎｄｕｃ目＠ｎＣｏｏｌｅｄ Ｍｏｄｕｌｅ ｆｏｒ
１１１ｇトＰｅｒｌ’ｏｒｍａｎｃｅ ＬＳＩ Ｄｅｖ
ｉｃｅｓ”’ ＩＢＭ Ｊ、 ＲＥＳ、 ＤＥＶＥＬＯ
Ｐ、 Ｖｏｌ、２６ Ｎｏ、Ｉ Ｊａｎ。
０ｋｔａｙ、 ｔｌ、ｃ、Ｋａｍｍｅｒｅｒ ”＾Ｃｏ
ｎｄｕｃ目＠ｎＣｏｏｌｅｄ Ｍｏｄｕｌｅ ｆｏｒ
１１１ｇトＰｅｒｌ’ｏｒｍａｎｃｅ ＬＳＩ Ｄｅｖ
ｉｃｅｓ”’ ＩＢＭ Ｊ、 ＲＥＳ、 ＤＥＶＥＬＯ
Ｐ、 Ｖｏｌ、２６ Ｎｏ、Ｉ Ｊａｎ。
１９８２による）のように、集積回路２０１にばね２０
５によりピストン２０４を押し付けて熱を奪い、その熱
をヘリウムガス２１０を充填した空間を通してハツト２
０６．介在層２０７を経て冷却板２０８へ伝え、冷媒２
０９へ放熱する方法をはじめとして、いくつかのものが
考案され実用化されている。また特開昭６０−１６０１
５０には液体冷媒の衝突慣流を利用した冷却装置の例が
示されている。すなわち第３図に示すようにチップ３０
１で発生した熱を伝熱基板３０３．可変形性伝熱体３０
４．伝熱板３０５へと伝え、伝熱板３０５をノズル３０
６から液体冷媒を噴出させて冷却するようになっている
。
５によりピストン２０４を押し付けて熱を奪い、その熱
をヘリウムガス２１０を充填した空間を通してハツト２
０６．介在層２０７を経て冷却板２０８へ伝え、冷媒２
０９へ放熱する方法をはじめとして、いくつかのものが
考案され実用化されている。また特開昭６０−１６０１
５０には液体冷媒の衝突慣流を利用した冷却装置の例が
示されている。すなわち第３図に示すようにチップ３０
１で発生した熱を伝熱基板３０３．可変形性伝熱体３０
４．伝熱板３０５へと伝え、伝熱板３０５をノズル３０
６から液体冷媒を噴出させて冷却するようになっている
。
上述した従来の冷却構造のうち、第２図の例ではピスト
ンをばねを用いて集積回路に接触させているため、集積
回路には常時力が加わった状態にあり、集積回路と配線
基板との接続部分の信頼性に悪影響を及ぼす恐れがある
。また集積回路を配線基板に取付けたときに生じる高さ
や傾きのばらつきに追従させるため、ピストンと集積回
路との接触面を球面とし、ハツトとピストンとの間にす
きまを設けているが、これは有効伝熱面積を減少させ冷
却能力の低下をもたらす。また冷却板内の冷媒流路は強
制対流による熱伝達を目的として形成されており、得ら
れる熱伝達係数は０．１〜０．５Ｗ／ｃｍ”℃程度であ
って集積回路の高集積化が進み消費電力が増大すると冷
却能力が不足する。
ンをばねを用いて集積回路に接触させているため、集積
回路には常時力が加わった状態にあり、集積回路と配線
基板との接続部分の信頼性に悪影響を及ぼす恐れがある
。また集積回路を配線基板に取付けたときに生じる高さ
や傾きのばらつきに追従させるため、ピストンと集積回
路との接触面を球面とし、ハツトとピストンとの間にす
きまを設けているが、これは有効伝熱面積を減少させ冷
却能力の低下をもたらす。また冷却板内の冷媒流路は強
制対流による熱伝達を目的として形成されており、得ら
れる熱伝達係数は０．１〜０．５Ｗ／ｃｍ”℃程度であ
って集積回路の高集積化が進み消費電力が増大すると冷
却能力が不足する。
特開昭６０−１６０１５０の例（第３図）では薄肉のベ
ローズを用いているため、腐蝕が発生してベローズに穴
があき液体冷媒が漏出することが考えられる。
ローズを用いているため、腐蝕が発生してベローズに穴
があき液体冷媒が漏出することが考えられる。
本発明の集積回路の冷却構造は、配線基板に複数個搭載
された集積回路と、前記配線基板を保持する基板枠と、
前記集積回路の上面と微小間隙を保ち対向し、かつ前記
集積回路に対向する反対側の面にざぐり穴を有する冷却
板と、この冷却板と前記集積回路の上面との微小間隙に
充填される熱伝導性コンパウンドと、前記冷却板に密着
し、液体冷媒の入口および出口を有し、かつ液体冷媒を
複数の系統へ分配するためのヘッダ部を前記入口および
出口に接して設け、このヘッダ部の底部に保持され前記
冷却板のざぐり穴へ直行させた複数個のノズルを設けた
冷却容器とを有することにより構成される。また請求項
（１）の前記冷却容器は前記配線基板上で液体冷媒の複
数個ある系統の各々において最も入口に近い位置に搭載
された集積回路に対応するざぐり穴へ液体冷媒を噴出さ
せる第１のノズルと、このざぐり穴からの冷媒排出口と
、次のざぐり穴へ直行する第２のノズルと、前記冷媒排
出口と第２のノズルとを直結するざぐり溝とを有するこ
とにより構成される。
された集積回路と、前記配線基板を保持する基板枠と、
前記集積回路の上面と微小間隙を保ち対向し、かつ前記
集積回路に対向する反対側の面にざぐり穴を有する冷却
板と、この冷却板と前記集積回路の上面との微小間隙に
充填される熱伝導性コンパウンドと、前記冷却板に密着
し、液体冷媒の入口および出口を有し、かつ液体冷媒を
複数の系統へ分配するためのヘッダ部を前記入口および
出口に接して設け、このヘッダ部の底部に保持され前記
冷却板のざぐり穴へ直行させた複数個のノズルを設けた
冷却容器とを有することにより構成される。また請求項
（１）の前記冷却容器は前記配線基板上で液体冷媒の複
数個ある系統の各々において最も入口に近い位置に搭載
された集積回路に対応するざぐり穴へ液体冷媒を噴出さ
せる第１のノズルと、このざぐり穴からの冷媒排出口と
、次のざぐり穴へ直行する第２のノズルと、前記冷媒排
出口と第２のノズルとを直結するざぐり溝とを有するこ
とにより構成される。
次に、本発明について図面を参照して説明する。
第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図である。１は
集積回路、２は集積回路１を複数個マトリクス状に配列
し搭載した配線基板で、その外縁部を囲むよう基板枠３
が固着されている。４は冷却板で集積回路１の上面と微
小間隙を保って対向し、かつ集積回路１に対向する反対
の面にざぐり穴５を具備している。集積口Ｆｌ＠ １と
冷却板４との微小間隙には、熱伝導性コンパウンド６が
充填されている。この熱伝導性コンパウンド６はシリコ
ーンオイル等の基材に、金属酸化物、窒化ホウ素などの
絶縁性熱伝導性材料をフィラーとして混入したものであ
る。冷却板４の上には液体冷媒入ロア、液体冷媒出口８
および液体冷媒を複数の系統へ分配するための入口側ヘ
ッダ９、出口側ヘッダ１０を設けたヘッダ部１１を有す
る。さらに、このヘッダ部１１には、その底部に保持さ
れ、冷却板４の各系統別に設けられたざぐり穴５へ直向
させた第１のノズル１２と冷媒排出口１３と、次のざく
り穴５に直向し冷媒排出口１３とざぐり溝１４で直結さ
れている第２のノズル１５とを有する冷却容器１６が密
着されている。
集積回路、２は集積回路１を複数個マトリクス状に配列
し搭載した配線基板で、その外縁部を囲むよう基板枠３
が固着されている。４は冷却板で集積回路１の上面と微
小間隙を保って対向し、かつ集積回路１に対向する反対
の面にざぐり穴５を具備している。集積口Ｆｌ＠ １と
冷却板４との微小間隙には、熱伝導性コンパウンド６が
充填されている。この熱伝導性コンパウンド６はシリコ
ーンオイル等の基材に、金属酸化物、窒化ホウ素などの
絶縁性熱伝導性材料をフィラーとして混入したものであ
る。冷却板４の上には液体冷媒入ロア、液体冷媒出口８
および液体冷媒を複数の系統へ分配するための入口側ヘ
ッダ９、出口側ヘッダ１０を設けたヘッダ部１１を有す
る。さらに、このヘッダ部１１には、その底部に保持さ
れ、冷却板４の各系統別に設けられたざぐり穴５へ直向
させた第１のノズル１２と冷媒排出口１３と、次のざく
り穴５に直向し冷媒排出口１３とざぐり溝１４で直結さ
れている第２のノズル１５とを有する冷却容器１６が密
着されている。
いま液体冷媒１７が冷却容器１６の液体冷媒人ロアから
流入すると、入口側へラダ９を満たし、第１のノズル１
２から冷却板４のざぐり穴５へ衝突する。衝突した冷媒
は冷媒排出口１３．ざぐり溝１４を通り、第２のノズル
１５へと順次流れ、最後に出口側へラダ１０へ集まり、
液体冷媒出口８から外部へ排出される。
流入すると、入口側へラダ９を満たし、第１のノズル１
２から冷却板４のざぐり穴５へ衝突する。衝突した冷媒
は冷媒排出口１３．ざぐり溝１４を通り、第２のノズル
１５へと順次流れ、最後に出口側へラダ１０へ集まり、
液体冷媒出口８から外部へ排出される。
集積回路１で発生した熱は、熱伝導性コンパウンド６を
通過して冷却板４へと伝わる。冷却板４の集積回路１に
対向する反対の面のざぐり穴５には液体冷媒が衝突して
おり、ここで熱伝達が行われる。実験によればノズルか
らの噴出速度を０．５〜３．０ｍ／ｓで変化させたとこ
ろ、１〜３ Ｗ ／ ｃｍ ２℃の熱伝達率が得られた
。したがって本発明の冷却構造において、冷却板と集積
回路の上面との間隙を十分小さく保つことにより、集積
回路のＰＮジャンクションから液体冷媒までの熱抵抗値
を１°Ｃ／Ｗあるいはそれ以下に抑えることが可能であ
る。さらに集積回路を配線基板に取り付けた際に生じる
高さや傾きのばらつきに対しても熱伝導性コンパウンド
が追従するなめ、集積回路に力を加えることがなく、集
積回路と配線基板との接続部に悪影響を与えない。また
冷却板に銅合金など熱伝導率の高い金属を材料として用
いれば、肉厚を大きくとっても熱抵抗値の増加は無視で
きることから、腐蝕により穴があき液体冷媒が外部へ漏
出することを防止できる。
通過して冷却板４へと伝わる。冷却板４の集積回路１に
対向する反対の面のざぐり穴５には液体冷媒が衝突して
おり、ここで熱伝達が行われる。実験によればノズルか
らの噴出速度を０．５〜３．０ｍ／ｓで変化させたとこ
ろ、１〜３ Ｗ ／ ｃｍ ２℃の熱伝達率が得られた
。したがって本発明の冷却構造において、冷却板と集積
回路の上面との間隙を十分小さく保つことにより、集積
回路のＰＮジャンクションから液体冷媒までの熱抵抗値
を１°Ｃ／Ｗあるいはそれ以下に抑えることが可能であ
る。さらに集積回路を配線基板に取り付けた際に生じる
高さや傾きのばらつきに対しても熱伝導性コンパウンド
が追従するなめ、集積回路に力を加えることがなく、集
積回路と配線基板との接続部に悪影響を与えない。また
冷却板に銅合金など熱伝導率の高い金属を材料として用
いれば、肉厚を大きくとっても熱抵抗値の増加は無視で
きることから、腐蝕により穴があき液体冷媒が外部へ漏
出することを防止できる。
以上説明したように本発明は、集積回路を複数個搭載し
た配線基板に基板枠な固着し、集積回路の上面と微小間
隙を保って対向し、集積回路と反対方向にざぐり穴を有
する冷却板を基板枠に収り付け、微小間隙に熱伝導性コ
ンパウンドを充填し、冷却板の集積回路に対向する反対
側の面のざぐり穴に、ノズルにより液体冷媒を衝突させ
るよう流路を形成した冷却容器を冷却板に密着させ、冷
却板と液体冷媒との熱伝導率を高くする構造としたこと
により、熱抵抗が小さく腐蝕に対する信頼性の高い冷却
構造を提供することができる効果がある。
た配線基板に基板枠な固着し、集積回路の上面と微小間
隙を保って対向し、集積回路と反対方向にざぐり穴を有
する冷却板を基板枠に収り付け、微小間隙に熱伝導性コ
ンパウンドを充填し、冷却板の集積回路に対向する反対
側の面のざぐり穴に、ノズルにより液体冷媒を衝突させ
るよう流路を形成した冷却容器を冷却板に密着させ、冷
却板と液体冷媒との熱伝導率を高くする構造としたこと
により、熱抵抗が小さく腐蝕に対する信頼性の高い冷却
構造を提供することができる効果がある。
第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図およ
び第３図はそれぞれ従来の集積回路の冷却構造の例を示
す縦断面図である。 １．１０１・・・集積回路、２，２０２・・・配線基板
、３・・・基板枠、４，２０８・・・冷却板、５・・・
ざぐり穴、６・・・熱伝導性コンパウンド、７・・・液
体冷媒入口、８・・・液体冷媒出口、９・・・入口側ヘ
ッダ、１０・・・出口側ヘッダ、１１・・・ヘッダ部、
１２・・・第１のノズル、１３・・・冷媒排出口、１４
・・・ざぐり講、１５・・・第２のノズル、１６・・・
冷却容器、１７・・・液体冷媒、２０３・・・Ｉ１０ビ
ン、２０４・・・ピストン、２０５・・・ばね、２０６
・・・ハツト、２０７・・・介在層、２０９・・・冷媒
、３０１・・・チップ、３０２・・・プリント基板、３
０３・・・伝熱基板、３０４・・・可変形性伝熱体、３
０５・・・伝熱板、３０６・・・ノズル、３０７・・・
ベローズ、３０８・・・クーリングヘッダ。
び第３図はそれぞれ従来の集積回路の冷却構造の例を示
す縦断面図である。 １．１０１・・・集積回路、２，２０２・・・配線基板
、３・・・基板枠、４，２０８・・・冷却板、５・・・
ざぐり穴、６・・・熱伝導性コンパウンド、７・・・液
体冷媒入口、８・・・液体冷媒出口、９・・・入口側ヘ
ッダ、１０・・・出口側ヘッダ、１１・・・ヘッダ部、
１２・・・第１のノズル、１３・・・冷媒排出口、１４
・・・ざぐり講、１５・・・第２のノズル、１６・・・
冷却容器、１７・・・液体冷媒、２０３・・・Ｉ１０ビ
ン、２０４・・・ピストン、２０５・・・ばね、２０６
・・・ハツト、２０７・・・介在層、２０９・・・冷媒
、３０１・・・チップ、３０２・・・プリント基板、３
０３・・・伝熱基板、３０４・・・可変形性伝熱体、３
０５・・・伝熱板、３０６・・・ノズル、３０７・・・
ベローズ、３０８・・・クーリングヘッダ。
Claims (2)
- （１） 配線基板に複数個搭載された集積回路と、前記
配線基板を保持する基板枠と、前記集積回路の上面と微
小間隙を保ち対向し、かつ前記集積回路に対向する反対
側の面にざぐり穴を有する冷却板と、この冷却板と前記
集積回路の上面との微小間隙に充填される熱伝導性コン
パウンドと、前記冷却板に密着し、液体冷媒の入口およ
び出口を有し、かつ液体冷媒を複数の系統へ分配するた
めのヘッダ部を前記入口および出口に接して設け、この
ヘッダ部の底部に保持され前記冷却板のざぐり穴へ直行
させた複数個のノズルを設けた冷却容器とを有すること
を特徴とする集積回路の冷却構造。 - （２） 前記冷却容器は前記配線基板上で液体冷媒の複
数個ある系統の各々において最も入口に近い位置に搭載
された集積回路に対応するざぐり穴へ液体冷媒を噴出さ
せる第１のノズルと、このざぐり穴からの冷媒排出口と
、次のざぐり穴へ直行する第２のノズルと、前記冷媒排
出口と第２のノズルとを直結するざぐり溝とを有するこ
とを特徴とする請求項（１）記載の集積回路の冷却構造
。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63253540A JP2793204B2 (ja) | 1988-10-06 | 1988-10-06 | 集積回路の冷却構造 |
| US07/349,411 US5023695A (en) | 1988-05-09 | 1989-05-08 | Flat cooling structure of integrated circuit |
| CA000599031A CA1303238C (en) | 1988-05-09 | 1989-05-08 | Flat cooling structure of integrated circuit |
| DE68918156T DE68918156T2 (de) | 1988-05-09 | 1989-05-08 | Flache Kühlungsstruktur für integrierte Schaltung. |
| EP89304623A EP0341950B1 (en) | 1988-05-09 | 1989-05-08 | Flat cooling structure of integrated circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63253540A JP2793204B2 (ja) | 1988-10-06 | 1988-10-06 | 集積回路の冷却構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02100351A true JPH02100351A (ja) | 1990-04-12 |
| JP2793204B2 JP2793204B2 (ja) | 1998-09-03 |
Family
ID=17252790
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63253540A Expired - Fee Related JP2793204B2 (ja) | 1988-05-09 | 1988-10-06 | 集積回路の冷却構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2793204B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5705850A (en) * | 1993-09-20 | 1998-01-06 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor module |
| CN119993938A (zh) * | 2025-04-15 | 2025-05-13 | 西安电子科技大学 | 一种带有倾斜导流结构的双层微通道散热器及散热方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6287452U (ja) * | 1985-11-19 | 1987-06-04 |
-
1988
- 1988-10-06 JP JP63253540A patent/JP2793204B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6287452U (ja) * | 1985-11-19 | 1987-06-04 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5705850A (en) * | 1993-09-20 | 1998-01-06 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor module |
| CN119993938A (zh) * | 2025-04-15 | 2025-05-13 | 西安电子科技大学 | 一种带有倾斜导流结构的双层微通道散热器及散热方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2793204B2 (ja) | 1998-09-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |