JPH0267792A - 浸漬冷却モジュール - Google Patents
浸漬冷却モジュールInfo
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- JPH0267792A JPH0267792A JP21997888A JP21997888A JPH0267792A JP H0267792 A JPH0267792 A JP H0267792A JP 21997888 A JP21997888 A JP 21997888A JP 21997888 A JP21997888 A JP 21997888A JP H0267792 A JPH0267792 A JP H0267792A
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- Japan
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- cooling
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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】
〔概 要〕
各種電子機器に広く使用されるプリント板パッケージを
冷却する浸漬冷却モジュールに関し、半導体チップの発
熱で温度上昇した容器内部の冷却液を熱交換することに
より、気化した冷却液の蒸気噴出を最小限に抑えて常に
高い冷却能力を備えることを目的とし、 半導体チップを実装したプリント板パッケージを収納し
て冷却液に浸漬する密封容器を形成し、前記容器内部に
該冷却液を冷却する冷却パイプを配管して、少なくとも
１側壁に前記容器の圧力に耐える弾性を備えた熱交換部
材を植設し、上部に該冷却液の蒸気噴出用の安全弁及び
、該安全弁の作動圧力より低い圧力で作動する圧力スイ
ッチを設けたモジュールと、上記モジュールの該熱交換
部材を外囲するダクトと、該ダクトの下部入口に配設し
て圧力スイツチの作動により駆動する外部冷却手段とか
らなり、上記冷却液の蒸気圧力上昇により伸長した該熱
交換部材を、上記圧力スイッチの作動により自然対流に
よる冷却と、上記外部冷却手段による強制冷却とに制御
すように構成する。
冷却する浸漬冷却モジュールに関し、半導体チップの発
熱で温度上昇した容器内部の冷却液を熱交換することに
より、気化した冷却液の蒸気噴出を最小限に抑えて常に
高い冷却能力を備えることを目的とし、 半導体チップを実装したプリント板パッケージを収納し
て冷却液に浸漬する密封容器を形成し、前記容器内部に
該冷却液を冷却する冷却パイプを配管して、少なくとも
１側壁に前記容器の圧力に耐える弾性を備えた熱交換部
材を植設し、上部に該冷却液の蒸気噴出用の安全弁及び
、該安全弁の作動圧力より低い圧力で作動する圧力スイ
ッチを設けたモジュールと、上記モジュールの該熱交換
部材を外囲するダクトと、該ダクトの下部入口に配設し
て圧力スイツチの作動により駆動する外部冷却手段とか
らなり、上記冷却液の蒸気圧力上昇により伸長した該熱
交換部材を、上記圧力スイッチの作動により自然対流に
よる冷却と、上記外部冷却手段による強制冷却とに制御
すように構成する。
本発明は、各種電子機器に広く使用されるプリント板パ
ッケージを冷却する浸漬冷却モジュールに関する。
ッケージを冷却する浸漬冷却モジュールに関する。
最近、特に、大型電算機等に装着されるプリント板パッ
ケージ（以下プリント板と略称する）は大型化、高密度
化されてきたが、一方ではそのプリント板に実装される
半導体チップは更に高密度集積化されてその発熱量が増
大しており、その半導体チップの冷却性能に対する要求
も大変厳しいものとなっている。
ケージ（以下プリント板と略称する）は大型化、高密度
化されてきたが、一方ではそのプリント板に実装される
半導体チップは更に高密度集積化されてその発熱量が増
大しており、その半導体チップの冷却性能に対する要求
も大変厳しいものとなっている。
そのため、不活性の冷却液にプリント板を直接浸漬して
冷却する冷却効率の高い浸漬液冷方法が採用されている
が、半導体チップ（以下ＬＳｉと省略する）の発熱によ
り冷却液が気化して容器内の圧力が高くなり、容器に配
設した安全弁から気化した冷却液が噴出して内部の冷却
液が少なくなって冷却能力の低下を招くので、その気化
した冷却液の噴出を最小限に抑えて常に高い冷却能力を
備えた新しい浸漬冷却モジュールが要求されている。
冷却する冷却効率の高い浸漬液冷方法が採用されている
が、半導体チップ（以下ＬＳｉと省略する）の発熱によ
り冷却液が気化して容器内の圧力が高くなり、容器に配
設した安全弁から気化した冷却液が噴出して内部の冷却
液が少なくなって冷却能力の低下を招くので、その気化
した冷却液の噴出を最小限に抑えて常に高い冷却能力を
備えた新しい浸漬冷却モジュールが要求されている。
従来の浸漬冷却モジュールは、第３図に示すようにＬＳ
ｉｌ−１を高密度に実装したプリント板１を収納、密封
して、そのＬＳｉｌ−１を冷却する例えば沸点の低いフ
ッ化炭素よりなる冷却液２を注入してプリント板１を浸
漬する容器３に、ＬＳｉｌ−１の発熱により発生する冷
却液２の蒸気圧が一定以上となるとその蒸気を外部へ噴
出させる安全弁５を上板に設けている。そして、図示し
ていないポンプにより冷却水を圧送してＬＳｉｌ−１の
発熱により温度上昇した冷却液２と熱交換する冷却パイ
プ４を、プリント板ｌに実装したＬＳｉｌ−１の背面に
近接して横切るよう配管し、冷却液２に浸漬されたプリ
ント板１のＬＳｉｌ−１を浸漬冷却するように構成され
ている。
ｉｌ−１を高密度に実装したプリント板１を収納、密封
して、そのＬＳｉｌ−１を冷却する例えば沸点の低いフ
ッ化炭素よりなる冷却液２を注入してプリント板１を浸
漬する容器３に、ＬＳｉｌ−１の発熱により発生する冷
却液２の蒸気圧が一定以上となるとその蒸気を外部へ噴
出させる安全弁５を上板に設けている。そして、図示し
ていないポンプにより冷却水を圧送してＬＳｉｌ−１の
発熱により温度上昇した冷却液２と熱交換する冷却パイ
プ４を、プリント板ｌに実装したＬＳｉｌ−１の背面に
近接して横切るよう配管し、冷却液２に浸漬されたプリ
ント板１のＬＳｉｌ−１を浸漬冷却するように構成され
ている。
以上説明した従来の浸漬冷却モジュールで問題となるの
は、プリント板に電圧を印加すると実装されたＬＳｉが
発熱してその表面より冷却液の気泡が発生するとともに
冷却液の温度が上昇し、冷却液が一定温度以上になると
冷却液の蒸気が液化しないので、その蒸気により容器の
内部圧力が次第に上昇するが、その内部圧力が一定以上
となると容器に配設した安全弁から冷却液の蒸気が噴出
するため、容器内部の冷却液が次第に少なくなってＬＳ
ｉの冷却能力が低下するという問題が生じている。
は、プリント板に電圧を印加すると実装されたＬＳｉが
発熱してその表面より冷却液の気泡が発生するとともに
冷却液の温度が上昇し、冷却液が一定温度以上になると
冷却液の蒸気が液化しないので、その蒸気により容器の
内部圧力が次第に上昇するが、その内部圧力が一定以上
となると容器に配設した安全弁から冷却液の蒸気が噴出
するため、容器内部の冷却液が次第に少なくなってＬＳ
ｉの冷却能力が低下するという問題が生じている。
また、ＬＳｔの冷却能力低下を抑止するため、容器内部
で不足する冷却液を新たに注入することが考えられるが
、これでは新たに冷却液を注入するという余分な工数を
必要となるいう問題がある。
で不足する冷却液を新たに注入することが考えられるが
、これでは新たに冷却液を注入するという余分な工数を
必要となるいう問題がある。
本発明は上記のような問題点に鑑み、ＬＳｉの発熱で温
度上昇した容器内部の冷却液を熱交換することにより、
気化した冷却液の蒸気噴出を最小限に抑えて常に高い冷
却能力を備える新しい浸漬冷却モジュールの提供を目的
とする。
度上昇した容器内部の冷却液を熱交換することにより、
気化した冷却液の蒸気噴出を最小限に抑えて常に高い冷
却能力を備える新しい浸漬冷却モジュールの提供を目的
とする。
本発明は、第１図に示すようにＬＳｉｌ−１を高密度実
装したプリント板１を収納して冷却液２に浸漬できるよ
うに密封容器を形成し、その１側壁にＬＳｉｌ−１の発
熱により温度上昇した冷却液２を冷却する熱伝導と弾性
が優れた熱交換部材１３−１を複数個配設して、冷却液
２を沸点以下に冷却する冷却パイプ４と蒸気噴出用の安
全弁５を従来と同様に設け、その安全弁５の作動圧力よ
り少し低い圧力で作動する圧力スイッチ１６を上板に配
設したモジュール１３に、前記密封容器の１側壁から突
出した上記熱交換部材１３−１を外囲するダクト１７と
、このダクト１７の下部入口に圧力スイッチ１６のＯＮ
により駆動する外部冷却手段１例えばファン１８を配設
する。そして、ＬＳｉｌ−１の発熱による前記モジュー
ル１３の内部圧力上昇で伸長した熱交換部材１３−１を
、上記圧力スイッチ１６の作動により自然対流による冷
却と、上記ファン１８による強制空冷とに制御するよう
に構成される。
装したプリント板１を収納して冷却液２に浸漬できるよ
うに密封容器を形成し、その１側壁にＬＳｉｌ−１の発
熱により温度上昇した冷却液２を冷却する熱伝導と弾性
が優れた熱交換部材１３−１を複数個配設して、冷却液
２を沸点以下に冷却する冷却パイプ４と蒸気噴出用の安
全弁５を従来と同様に設け、その安全弁５の作動圧力よ
り少し低い圧力で作動する圧力スイッチ１６を上板に配
設したモジュール１３に、前記密封容器の１側壁から突
出した上記熱交換部材１３−１を外囲するダクト１７と
、このダクト１７の下部入口に圧力スイッチ１６のＯＮ
により駆動する外部冷却手段１例えばファン１８を配設
する。そして、ＬＳｉｌ−１の発熱による前記モジュー
ル１３の内部圧力上昇で伸長した熱交換部材１３−１を
、上記圧力スイッチ１６の作動により自然対流による冷
却と、上記ファン１８による強制空冷とに制御するよう
に構成される。
０作 用〕
本発明では、モジュール１３の冷却液２に浸漬したプリ
ント板１に電圧を印加しない休止時には、モジュール１
３の側壁に配設した弾性を有する熱交換部材１３−１は
第２図（ａ）に示すように収縮しているが、プリント板
１に電圧を印加した稼働時は実装されたＬＳｉｌ−１が
発熱して、その表面より冷却液２の気泡が発生するとと
もに冷却液２の温度も高くなる。この気泡によりモジュ
ール１３の内部圧力が次第に上昇して、（ｂＪ図に示す
ように熱交換部材１３−１が伸長し、その伸長した熱交
換部材１３−１の熱によりダク）１７内に？方向の自然
対流が発生して熱交換部材１３−１が自然空冷される。
ント板１に電圧を印加しない休止時には、モジュール１
３の側壁に配設した弾性を有する熱交換部材１３−１は
第２図（ａ）に示すように収縮しているが、プリント板
１に電圧を印加した稼働時は実装されたＬＳｉｌ−１が
発熱して、その表面より冷却液２の気泡が発生するとと
もに冷却液２の温度も高くなる。この気泡によりモジュ
ール１３の内部圧力が次第に上昇して、（ｂＪ図に示す
ように熱交換部材１３−１が伸長し、その伸長した熱交
換部材１３−１の熱によりダク）１７内に？方向の自然
対流が発生して熱交換部材１３−１が自然空冷される。
更にモジュール１３の内部圧力が上昇すると、ｆＣ１図
に示すように圧力スイッチ１６を作動して回路がＯＮと
なり、ファン１８が矢印方向に回転してダクト１７内に
？方向の冷却風が圧送されるので熱交換部材１３−１が
強制空冷される。以上の外部からの自然空冷、または強
制空冷と、冷却パイプ４による水冷によりモジュール１
３内の冷却液２が冷却されるので、モジュール１３内で
発生した蒸気はその冷却液２で液化して安全弁５からの
蒸気噴出を最小限にすることが可能となる。
に示すように圧力スイッチ１６を作動して回路がＯＮと
なり、ファン１８が矢印方向に回転してダクト１７内に
？方向の冷却風が圧送されるので熱交換部材１３−１が
強制空冷される。以上の外部からの自然空冷、または強
制空冷と、冷却パイプ４による水冷によりモジュール１
３内の冷却液２が冷却されるので、モジュール１３内で
発生した蒸気はその冷却液２で液化して安全弁５からの
蒸気噴出を最小限にすることが可能となる。
以下第１図および第２図について本発明の詳細な説明す
る。
る。
第１図は本実施例による浸漬冷却モジュールを示す模式
図、第２図は本実施例の浸漬冷却モジュールの作用を説
明する側断面図を示し、図中において、第３図と同一部
材には同一記号が付しであるが、その他の１３は冷却液
２にプリント板１を浸漬して実装したＬＳｉｌ−１を冷
却するモジュール。
図、第２図は本実施例の浸漬冷却モジュールの作用を説
明する側断面図を示し、図中において、第３図と同一部
材には同一記号が付しであるが、その他の１３は冷却液
２にプリント板１を浸漬して実装したＬＳｉｌ−１を冷
却するモジュール。
１７はモジュールの側壁に配設された熱交換部材を冷却
するダクト、１８は空冷用のファンである。
するダクト、１８は空冷用のファンである。
モジュール１３は、第１図に示すようにＬＳｉｌｌを高
密度実装したプリント板１を収納し得る大きさで、内部
に注入した沸点の低いフッ化炭素よりなる冷却液２に前
記ＬＳｉｌ−１を浸漬できるように密封容器を形成して
、そのＬＳｉｌ−１と対向する側壁に外部から内部の冷
却液２を冷却する熱伝導と弾性が優れた熱交換部材９例
えば銅合金よりなるベローズ１３−１を、一定のピッチ
で千鳥状に植設した密封容器を形成する。そして、従来
と同様に内部の冷却液２を沸点以下に冷却する冷却パイ
プ４と蒸気噴出用の安全弁５を設けて、その安全弁５の
作動圧力より少し低い一定の圧力で回路をＯＮ、ＯＦＦ
する圧力スイッチ１６を上板に配設している。
密度実装したプリント板１を収納し得る大きさで、内部
に注入した沸点の低いフッ化炭素よりなる冷却液２に前
記ＬＳｉｌ−１を浸漬できるように密封容器を形成して
、そのＬＳｉｌ−１と対向する側壁に外部から内部の冷
却液２を冷却する熱伝導と弾性が優れた熱交換部材９例
えば銅合金よりなるベローズ１３−１を、一定のピッチ
で千鳥状に植設した密封容器を形成する。そして、従来
と同様に内部の冷却液２を沸点以下に冷却する冷却パイ
プ４と蒸気噴出用の安全弁５を設けて、その安全弁５の
作動圧力より少し低い一定の圧力で回路をＯＮ、ＯＦＦ
する圧力スイッチ１６を上板に配設している。
ダクト１７は、前記密封容器の側壁から突出した上記ベ
ローズ１３−１を外囲できるように、その側壁と略等し
い幅と高さで金属よりなる薄板をコ字形に曲折したもの
である。
ローズ１３−１を外囲できるように、その側壁と略等し
い幅と高さで金属よりなる薄板をコ字形に曲折したもの
である。
ファン１８は、上記圧力スイッチ１６のＯＮにより駆動
する汎用の軸流冷却ファン１８である。
する汎用の軸流冷却ファン１８である。
上記部材を使用した浸漬冷却モジュールは、モジュール
１３の側壁から突出したベローズ１３−１を外囲するよ
うにダクト１７を配設してその下部入口にファン１８を
設けて、そのファンＩ８とモジュール１３の上板に配設
した圧力スイッチ１６とを接続し、モジュール１３の内
部圧力上昇により圧力スイッチ１６が作動して、伸長し
たベローズ１３−１を強制空冷することにより内部の冷
却液２を冷却すように構成している。
１３の側壁から突出したベローズ１３−１を外囲するよ
うにダクト１７を配設してその下部入口にファン１８を
設けて、そのファンＩ８とモジュール１３の上板に配設
した圧力スイッチ１６とを接続し、モジュール１３の内
部圧力上昇により圧力スイッチ１６が作動して、伸長し
たベローズ１３−１を強制空冷することにより内部の冷
却液２を冷却すように構成している。
その結果、プリントｖｉｉに電圧を印加するとＬＳｉｌ
−１が発熱してその表面より冷却液２の気泡が発生する
とともに冷却液２の温度も高くなってモジュール１３の
内部圧力が次第に上昇し、第２図の（ｂ）に示すように
ベローズ１３−１が伸長してそノ熱によりダクト１７内
に？方向の対流が発生して自然空冷が行われる。更にモ
ジュール１３の内部圧力が上昇するとＣＣ１図に示すよ
うに圧力スイッチ１６を作動して回路がＯＮとなってフ
ァン１８が回転し、その冷却風がダクト１７内に？方向
の圧送されるのでベローズ１３−１が強制空冷される。
−１が発熱してその表面より冷却液２の気泡が発生する
とともに冷却液２の温度も高くなってモジュール１３の
内部圧力が次第に上昇し、第２図の（ｂ）に示すように
ベローズ１３−１が伸長してそノ熱によりダクト１７内
に？方向の対流が発生して自然空冷が行われる。更にモ
ジュール１３の内部圧力が上昇するとＣＣ１図に示すよ
うに圧力スイッチ１６を作動して回路がＯＮとなってフ
ァン１８が回転し、その冷却風がダクト１７内に？方向
の圧送されるのでベローズ１３−１が強制空冷される。
この外部からの自然空冷、または強制空冷と、冷却パイ
プ４による水冷によりモジュール１３内の冷却液２が冷
却されて、モジュール１３内の蒸気はその冷却液２の温
度で液化されるので安全弁５からの蒸気噴出を最小限に
することができる。
プ４による水冷によりモジュール１３内の冷却液２が冷
却されて、モジュール１３内の蒸気はその冷却液２の温
度で液化されるので安全弁５からの蒸気噴出を最小限に
することができる。
以上、図示実施例に基づき説明したが、本発明は上記実
施例の態様のみに限定されるものでなく、例えば圧力ス
イッチ１６の作動により図示していないポンプでダクト
１７内に冷却水を送ってベローズ１３−１を水冷しても
良く、ファン１８による強制空冷に限定しなくても良い
。
施例の態様のみに限定されるものでなく、例えば圧力ス
イッチ１６の作動により図示していないポンプでダクト
１７内に冷却水を送ってベローズ１３−１を水冷しても
良く、ファン１８による強制空冷に限定しなくても良い
。
以上の説明から明らかなように本発明によれば極めて簡
単な構成で、外部より冷却媒体を冷却することができて
気化した冷却媒体の噴出を抑えるとともに高い冷却能力
を備えることができ、しかも、気化した冷却媒体の噴出
を極力抑えるため、新たに容器内部に冷却媒体を注入す
る工数を殆ど必要としない等の利点があり、著しい経済
的及び、信頼性向上の効果が期待できる浸漬冷却モジュ
ールを提供することができる。
単な構成で、外部より冷却媒体を冷却することができて
気化した冷却媒体の噴出を抑えるとともに高い冷却能力
を備えることができ、しかも、気化した冷却媒体の噴出
を極力抑えるため、新たに容器内部に冷却媒体を注入す
る工数を殆ど必要としない等の利点があり、著しい経済
的及び、信頼性向上の効果が期待できる浸漬冷却モジュ
ールを提供することができる。
第１図は本発明の一実施例による浸漬冷却モジュールを
示す模式図、 第２図は本実施例の浸漬冷却モジュールの作用を説明す
る側断面図、 第３図は従来の浸漬冷却モジュールを示す模式％式％ １はプリント板、 １−１はＬＳｉ、２は冷却液、
４は冷却パイプ、５は安全弁、 １３はモジュール、 １３−１はベローズ、１６は
圧力スイッチ、 １７はダクト、１８はファン、 を示す。 ｆ（１） ＜ｂ） 、ｉＪθノＪ−ｆｎｆ）ゴ／−ｊｊ ｙｔ４ｎＥＦモジ
’５−ＩＬ＠＊ず：、７！、＆二ｔ２ゴ第１図
示す模式図、 第２図は本実施例の浸漬冷却モジュールの作用を説明す
る側断面図、 第３図は従来の浸漬冷却モジュールを示す模式％式％ １はプリント板、 １−１はＬＳｉ、２は冷却液、
４は冷却パイプ、５は安全弁、 １３はモジュール、 １３−１はベローズ、１６は
圧力スイッチ、 １７はダクト、１８はファン、 を示す。 ｆ（１） ＜ｂ） 、ｉＪθノＪ−ｆｎｆ）ゴ／−ｊｊ ｙｔ４ｎＥＦモジ
’５−ＩＬ＠＊ず：、７！、＆二ｔ２ゴ第１図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 半導体チップ（１−１）を実装したプリント板パッケー
ジ（１）を収納して冷却液（２）に浸漬する密封容器を
形成し、前記容器内部に該冷却液（２）を冷却する冷却
パイプ（４）を配管して、少なくとも１側壁に前記容器
の圧力に耐える弾性を備えた熱交換部材（１３−１）を
植設し、上部に該冷却液（２）の蒸気噴出用の安全弁（
５）及び、該安全弁（５）の作動圧力より低い圧力で作
動する圧力スイッチ（１６）を設けたモジュール（１３
）と、 上記モジュール（１３）の該熱交換部材（１３−１）を
外囲するダクト（１７）と、 該ダクト（１７）の下部入口に配設して圧力スイッチ（
１６）の作動により駆動する外部冷却手段（１８）とか
らなり、 上記冷却液（２）の蒸気圧力上昇により伸長した該熱交
換部材（１３−１）を、上記圧力スイッチ（１６）の作
動により自然対流による冷却と、上記外部冷却手段（１
８）による強制冷却とに制御するように構成してなるこ
とを特徴とする浸漬冷却モジュール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21997888A JPH0267792A (ja) | 1988-09-01 | 1988-09-01 | 浸漬冷却モジュール |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21997888A JPH0267792A (ja) | 1988-09-01 | 1988-09-01 | 浸漬冷却モジュール |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0267792A true JPH0267792A (ja) | 1990-03-07 |
Family
ID=16744008
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21997888A Pending JPH0267792A (ja) | 1988-09-01 | 1988-09-01 | 浸漬冷却モジュール |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0267792A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04147656A (ja) * | 1990-10-11 | 1992-05-21 | Nec Corp | 電子部品冷却機構 |
| US5458189A (en) * | 1993-09-10 | 1995-10-17 | Aavid Laboratories | Two-phase component cooler |
| US5587880A (en) * | 1995-06-28 | 1996-12-24 | Aavid Laboratories, Inc. | Computer cooling system operable under the force of gravity in first orientation and against the force of gravity in second orientation |
| US5595430A (en) * | 1995-03-27 | 1997-01-21 | Ford Motor Company | Resilient retainer for vibration sensitive components |
| US5704416A (en) * | 1993-09-10 | 1998-01-06 | Aavid Laboratories, Inc. | Two phase component cooler |
| US7040383B2 (en) | 2001-08-16 | 2006-05-09 | Nec Corporation | Telecommunication device including a housing having improved heat conductivity |
| JP2008518477A (ja) * | 2004-10-29 | 2008-05-29 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 可変位置冷却装置 |
| 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 |
| JP2018010980A (ja) * | 2016-07-14 | 2018-01-18 | 富士通株式会社 | 電子機器の液浸槽 |
-
1988
- 1988-09-01 JP JP21997888A patent/JPH0267792A/ja active Pending
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