JPH0354472B2 - - Google Patents

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JPH0354472B2
JPH0354472B2 JP58141631A JP14163183A JPH0354472B2 JP H0354472 B2 JPH0354472 B2 JP H0354472B2 JP 58141631 A JP58141631 A JP 58141631A JP 14163183 A JP14163183 A JP 14163183A JP H0354472 B2 JPH0354472 B2 JP H0354472B2
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conduit
integrated circuit
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heat sink
sectional
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10WGENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W40/00Arrangements for thermal protection or thermal control
    • H10W40/70Fillings or auxiliary members in containers or in encapsulations for thermal protection or control
    • H10W40/77Auxiliary members characterised by their shape
    • H10W40/774Pistons, e.g. spring-loaded members

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  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [技術分野] 本発明は、基板に搭載された集積回路パツケー
ジを冷却するための冷却構造に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to a cooling structure for cooling an integrated circuit package mounted on a substrate.

[背景技術] プリント配線基板またはセラミツク基板等の基
板に搭載された大規模集積回路(LSI)パツケー
ジ等の集積回路パツケージを冷却する手段とし
て、従来採用されていた方式は、送風機を装置に
設け、それによる空気を送り込む強制空冷方式で
ある。
[Background Art] A conventional method for cooling an integrated circuit package such as a large-scale integrated circuit (LSI) package mounted on a substrate such as a printed wiring board or a ceramic board is to provide a blower in the device. This is a forced air cooling method that pumps air through the system.

[背景技術の問題点] しかし、素子自体の集積度の向上または高密度
実装技術の進歩によつて、電力密度が大幅に高く
なり、従来の空冷方式では対応するのが困難にな
つている。つまり、密集した内部から大量の熱を
排出する必要があるために、大風量、高風圧の大
型送風機が必要となるが、この大型送風機は非常
に大きな騒音を発生するという欠点があり、また
装置設備室の空調器に対して、大風量が要求され
る等の問題がある。
[Problems with the Background Art] However, due to the improvement in the degree of integration of the elements themselves or the progress in high-density packaging technology, the power density has significantly increased, and it has become difficult to cope with this using conventional air cooling systems. In other words, it is necessary to exhaust a large amount of heat from the densely packed interior, which requires a large blower with a large air volume and high pressure.However, this large blower has the disadvantage of generating extremely loud noise, and also There are problems such as a large air volume being required for the air conditioner in the equipment room.

一方、空冷方式に対して液冷方式の方が冷房能
力が非常に高いことが知られているが、その発熱
部から冷媒まで熱を効率良く伝達できず、また
LSIパツケージ実装部と冷脚部とを容易に着脱で
きないために、保守上の問題点がある。
On the other hand, it is known that liquid cooling systems have much higher cooling capacity than air cooling systems, but they cannot efficiently transfer heat from the heat generating part to the refrigerant.
There are maintenance problems because the LSI package mounting section and the cold leg section cannot be easily attached and detached.

[発明の目的] 本発明は、上記従来例の問題点に着目してなさ
れたもので、温度降下が小さく、しかも保守が容
易な液冷方式の冷却構造を提供することを目的と
するものである。
[Object of the Invention] The present invention has been made by paying attention to the problems of the above-mentioned conventional example, and aims to provide a liquid cooling type cooling structure that has a small temperature drop and is easy to maintain. be.

[発明の概要] 上記目的を達成するために、本発明は、柱状ヒ
ートシンクを具備する複数の集積回路パツケージ
と、この集積回路パツケージを基板に搭載した集
積回路モジユールと、前記基板のパツケージ搭載
面と対向し、しかもその対向面に前記柱状ヒート
シンクを貫通する穴を具備するロアーフレーム
と、冷媒の圧力によつて膨脹または収縮が可能な
形状を有する弾性高熱伝導材料で形成され、しか
も前記冷媒の圧力によつて膨脹して前記柱状ヒー
トシンクに接触する管路と、前記ロアーフレーム
と協動して前記管路を覆うアツパーフレームとに
よつて構成したものである。
[Summary of the Invention] In order to achieve the above object, the present invention provides a plurality of integrated circuit packages having columnar heat sinks, an integrated circuit module having the integrated circuit packages mounted on a substrate, and a package mounting surface of the substrate. A lower frame is formed of an elastic highly heat conductive material having a shape that can be expanded or contracted depending on the pressure of a refrigerant; The heat sink is made up of a conduit that is expanded by the heat sink and comes into contact with the columnar heat sink, and an upper frame that cooperates with the lower frame to cover the conduit.

[発明の実施例] 以下、添附図面に示す実施例に基づいて本発明
を詳述する。
[Embodiments of the Invention] The present invention will be described in detail below based on embodiments shown in the accompanying drawings.

第1図は本発明の一実施例を示す分解斜視図で
ある。この実施例を大きく分類すると、LSIモジ
ユール1と冷却板2とによつて構成され、これら
両者はねじ3によつて締付けられている。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing one embodiment of the present invention. Broadly speaking, this embodiment consists of an LSI module 1 and a cooling plate 2, both of which are tightened with screws 3.

第2図は、第1図のA−A断面図であり、LSI
モジユール1の断面図である。LSIモジユール1
は、セラミツク基板4の一面に、信号ピン10が
設けられ、その反対面側にLSIパツケージ5が装
着されている。このLSIパツケージ5には、柱状
のヒートシンク6が半田付けされている。このヒ
ートシンク6の先端はテーパ形状Bをなしてい
る。このテーパ形状Bは、冷却板2へLSIパツケ
ージ5を容易に装着することができるようにした
ものである。セラミツク基板4の周囲には、ベー
スフレーム8とプレート9とが、ねじ11によつ
て固定されている。ベースフレーム8には、冷却
板2を取付ける場合のガイド用として、第3図に
示すガイドピン13が設けられている。
Figure 2 is a sectional view taken along line A-A in Figure 1.
FIG. 2 is a cross-sectional view of module 1. FIG. LSI module 1
A signal pin 10 is provided on one side of a ceramic substrate 4, and an LSI package 5 is mounted on the opposite side. A columnar heat sink 6 is soldered to this LSI package 5. The tip of this heat sink 6 has a tapered shape B. This tapered shape B allows the LSI package 5 to be easily attached to the cooling plate 2. A base frame 8 and a plate 9 are fixed around the ceramic substrate 4 with screws 11. The base frame 8 is provided with guide pins 13 shown in FIG. 3 for guiding when the cooling plate 2 is attached.

また、ベースフレーム8には、保護カバー7が
ねじ12によつて固定されている。この保護カバ
ー7は、LSIパツケージ5およびセラミツク基板
4の信号配線面Cを保護するものである。
Further, a protective cover 7 is fixed to the base frame 8 with screws 12. This protective cover 7 protects the LSI package 5 and the signal wiring surface C of the ceramic substrate 4.

第4図は、冷却板2の断面図であり、第1図の
G−G断面図である。また、第5,6図は、第4
図のそれぞれ、H−H断面図、M−M断面図であ
る。
FIG. 4 is a cross-sectional view of the cooling plate 2, and is a cross-sectional view taken along line GG in FIG. Also, Figures 5 and 6 show the 4th
Each of the figures is a HH sectional view and an MM sectional view.

冷却板2は、液体を流す管路16と、この管路
16を支持および保護するロアーフレーム14
と、アツパーフレーム15とによつて構成されて
いる。管路16は、図中、K方向の膨脹を可能に
する絞りDと、図中、L方向の膨脹を可能にする
絞りEとを有している。また、管路16は、ヒー
トシンク6を貫通させる円弧Jを有する管19
と、管路16の両端を塞ぐ止め板18と、液体を
供給する流入管17と、その液体を排出する排出
管25と設けられている。止め板18と流入管1
7と排出管25は、管19に半田で固定されてい
る。
The cooling plate 2 includes a conduit 16 through which liquid flows and a lower frame 14 that supports and protects this conduit 16.
and an upper frame 15. The conduit 16 has a throttle D that allows expansion in the K direction in the figure and a throttle E that allows expansion in the L direction in the figure. Further, the pipe line 16 includes a pipe 19 having an arc J passing through the heat sink 6.
A stop plate 18 for closing both ends of the pipe line 16, an inflow pipe 17 for supplying liquid, and a discharge pipe 25 for discharging the liquid are provided. Stop plate 18 and inflow pipe 1
7 and the discharge pipe 25 are fixed to the pipe 19 with solder.

また、管路16は、その膨脹を容易にするため
に、またヒートシンク6との接触をより完全にす
るために、BeCu等の弾性を有する材料を非常に
薄くして使用したものである。
Further, the conduit 16 is made of a very thin elastic material such as BeCu in order to facilitate its expansion and to make more complete contact with the heat sink 6.

第7図は、管路の他の実施例を示す分解斜視図
である。一枚の板を成形した垂直プレート21
と、下側プレート24と、上側プレート20と、
流入管22と、排出管26とを半田付け等で接続
したものである。
FIG. 7 is an exploded perspective view showing another embodiment of the conduit. Vertical plate 21 formed from a single plate
, a lower plate 24, an upper plate 20,
The inflow pipe 22 and the discharge pipe 26 are connected by soldering or the like.

管路16は、第5図に示すように管路16の位
置合せ用の突起Rと、ヒートシンク6を貫通され
るための穴Tと、ガイドピン13を貫通させるた
めの穴Fと、ねじ12の逃げ用の座ぐりNと、冷
却板2をLSIモジユールに取付けるねじ3を通す
ための穴Uとから成るロアーフレーム14と、管
路16の位置合せ用突起Sと、注入管17を貫通
させる穴Vと、ガイドピン13を貫通させる穴
と、LSIモジユールに取付けるためのねじ3を通
す穴とを有するアツパーフレーム15との間に装
着されている。そして管路16は、ねじ27によ
つて固定される。
As shown in FIG. 5, the conduit 16 includes a projection R for positioning the conduit 16, a hole T for passing the heat sink 6, a hole F for passing the guide pin 13, and a screw 12. The lower frame 14 consists of a counterbore N for escape, a hole U for passing the screw 3 for attaching the cooling plate 2 to the LSI module, a projection S for positioning the conduit 16, and an injection pipe 17 to pass through. It is mounted between an upper frame 15 having a hole V, a hole through which a guide pin 13 is passed, and a hole through which a screw 3 for attachment to an LSI module is passed. The conduit 16 is then fixed by a screw 27.

また、流入管17と排出管25とはアツパーフ
レーム15のQ部に接着剤等で固定され、管路1
6に外力が加わらないようにしてある。
Further, the inflow pipe 17 and the discharge pipe 25 are fixed to the Q portion of the upper frame 15 with adhesive or the like, and the pipe line 1
No external force is applied to 6.

第8図は、LSIモジユール1と冷却板2とを組
立てた場合の断面図を示したものである。LSIモ
ジユール1側のガイドピン13をガイドにして、
冷却板2をLSIモジユール上に搭載し、ねじ3に
よつてLSIモジユール1と冷却板2とを固定して
ある。
FIG. 8 shows a cross-sectional view of the LSI module 1 and cooling plate 2 assembled together. Using the guide pin 13 on the LSI module 1 side as a guide,
A cooling plate 2 is mounted on the LSI module, and the LSI module 1 and the cooling plate 2 are fixed with screws 3.

第9図は、第8図の部分拡大図であり、第10
図は、第9図のW−W断面図である。管路10
は、絞りD、Eおよび薄い板厚のもので構成され
ているので、流入管17から供給された冷却液体
の圧力によつて、管路16はYのように膨脹し、
ヒートシンク6の外形になじんで、完全に接触す
る。従来例においては、液体冷却を行なう場合、
これ等接触部の接触状態に問題があり、熱抵抗の
高い空気が介在する場合は熱伝導率の高い充填剤
を充填する必要がある。ところが、上記実施例に
おいては、管路16の膨脹によつて、管路16と
ヒートシンク6との間に空気が介在することが無
いために、それら両者は完全に接触することがで
きる。したがつて、LSIパツケージ5で発生した
熱は、ヒートシンク6を経由して、最も短い熱伝
達パスによつて、管路16を介して冷却液体に熱
伝達されることになる。このために、LSIパツケ
ージの冷却構造は、熱抵抗の小さなものとなると
いう利点を有する。
Figure 9 is a partially enlarged view of Figure 8;
The figure is a sectional view taken along the line W-W in FIG. 9. Conduit 10
is made up of apertures D and E and a thin plate, so the pressure of the cooling liquid supplied from the inflow pipe 17 causes the pipe line 16 to expand as indicated by Y.
It adapts to the outer shape of the heat sink 6 and makes complete contact with it. In the conventional example, when using liquid cooling,
If there is a problem with the contact state of these contact parts and air with high thermal resistance is present, it is necessary to fill with a filler with high thermal conductivity. However, in the above embodiment, due to the expansion of the conduit 16, no air is present between the conduit 16 and the heat sink 6, so that the two can completely come into contact with each other. Therefore, the heat generated in the LSI package 5 is transferred to the cooling liquid via the heat sink 6 and the conduit 16 using the shortest heat transfer path. For this reason, the cooling structure of the LSI package has the advantage of having low thermal resistance.

次に、冷却板2からLSIモジユール1を取外す
場合について考える。この場合、冷却液体を管路
16に流すのを停止し、管路16を膨脹させる圧
力を除去することによつて、管路16はその弾性
によつて、元の形状にもどり、ヒートシンク6と
の間に、隙間が発生する。そして、上記実施例の
場合、ヒートシンクと管路との間の接触部に充填
剤を充填させていないので、この状態において、
冷却板2からLSIモジユール1を、容易に取外す
ことができる。したがつて、その保守が容易であ
るという利点を有する。
Next, consider the case where the LSI module 1 is removed from the cooling plate 2. In this case, by stopping the flow of cooling liquid into the conduit 16 and removing the pressure that caused the conduit 16 to expand, the conduit 16 returns to its original shape due to its elasticity and connects to the heat sink 6. A gap occurs between them. In the case of the above embodiment, since the contact portion between the heat sink and the pipe line is not filled with filler, in this state,
The LSI module 1 can be easily removed from the cooling plate 2. Therefore, it has the advantage of being easy to maintain.

[発明の効果] 上記のように本発明は、温度降下が小さく、し
かも保守が容易な冷却構造であるという効果を有
する。
[Effects of the Invention] As described above, the present invention has the advantage that the cooling structure has a small temperature drop and is easy to maintain.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す分解斜視図、
第2図は第1図のA−A断面図、第3図は第1図
のI−I断面図、第4図は第1図のG−G断面
図、第5図は第4図のH−H断面図、第6図は第
4図のM−M断面図、第7図は管路の他の実施例
を示す分解斜視図、第8図はLSIモジユールと冷
却板とを組立てた場合の断面図、第9図は第8図
の部分拡大図、第10図は第9図のW−W断面図
である。 1……LSIモジユール、2……冷却板、4……
セラミツク基板、5……LSIパツケージ、6……
ヒートシンク、7……保護カバー、8……ベース
フレーム、14……ロアフレーム、15……アツ
パーフレーム、16……管路、17,22……流
入管、24……下側プレート、25,26……排
出管。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing an embodiment of the present invention;
Figure 2 is a cross-sectional view taken along line A-A in Figure 1, Figure 3 is a cross-sectional view taken along line I-I in Figure 1, Figure 4 is a cross-sectional view taken along line G-G in Figure 1, and Figure 5 is a cross-sectional view taken along line I-I in Figure 1. HH sectional view, FIG. 6 is an MM sectional view in FIG. 4, FIG. 7 is an exploded perspective view showing another example of the conduit, and FIG. 8 is an assembled LSI module and cooling plate. 9 is a partially enlarged view of FIG. 8, and FIG. 10 is a sectional view taken along the line W-W in FIG. 9. 1...LSI module, 2...Cooling plate, 4...
Ceramic substrate, 5... LSI package, 6...
Heat sink, 7...Protective cover, 8...Base frame, 14...Lower frame, 15...Upper frame, 16...Pipe line, 17, 22...Inflow pipe, 24...Lower plate, 25, 26...Exhaust pipe.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 柱状ヒートシンクを具備する複数の集積回路
パツケージと、この集積回路パツケージを基板に
搭載した集積回路モジユールと、前記基板のパツ
ケージ搭載面と対向し、しかもその対向面に前記
柱状ヒートシンクを貫通する穴を具備するロアー
フレームと、冷媒の圧力によつて膨脹または収縮
が可能な形状を有する弾性高熱伝導性材料で形成
され、しかも前記冷媒の圧力によつて膨脹して前
記柱状ヒートシンクに接触する管路と、前記ロア
ーフレームと協働して前記管路を覆うアツパーフ
レームとによつて構成されることを特徴とする集
積回路パツケージの冷却構造。
1. A plurality of integrated circuit packages equipped with columnar heat sinks, an integrated circuit module in which the integrated circuit packages are mounted on a substrate, and a hole that faces the package mounting surface of the substrate and that passes through the columnar heat sinks on the opposite surface. a lower frame comprising a lower frame; and a conduit made of an elastic highly thermally conductive material having a shape that can be expanded or contracted by the pressure of the refrigerant, and which expands by the pressure of the refrigerant and contacts the columnar heat sink. A cooling structure for an integrated circuit package, comprising: an upper frame that cooperates with the lower frame to cover the conduit.
JP58141631A 1983-08-02 1983-08-02 Cooling structure of integrated circuit package Granted JPS6032349A (en)

Priority Applications (1)

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JPS6032349A JPS6032349A (en) 1985-02-19
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2716129B2 (en) * 1987-07-24 1998-02-18 日本電気株式会社 Integrated circuit cooling structure
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