JPH037959Y2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH037959Y2 JPH037959Y2 JP9938984U JP9938984U JPH037959Y2 JP H037959 Y2 JPH037959 Y2 JP H037959Y2 JP 9938984 U JP9938984 U JP 9938984U JP 9938984 U JP9938984 U JP 9938984U JP H037959 Y2 JPH037959 Y2 JP H037959Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- refrigerant
- semiconductor device
- chamber
- container
- liquid cooling
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 36
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 29
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 25
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 20
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims description 16
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 8
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 3
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000009834 vaporization Methods 0.000 description 2
- 230000008016 vaporization Effects 0.000 description 2
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本考案は冷媒の浄化機構を備えた半導体装置の
冷却構造に関する。
冷却構造に関する。
電算機の処理能力を向上する方法としてLSIな
どの半導体装置はこれに構成する単位素子の小形
化が進められていると共に素子数の増大が行われ
ている。
どの半導体装置はこれに構成する単位素子の小形
化が進められていると共に素子数の増大が行われ
ている。
すなわち単位素子を形成する電極寸法や導体パ
ターン幅は極度に縮小されており、一方素子数は
増大してVLSIが実用化されている。
ターン幅は極度に縮小されており、一方素子数は
増大してVLSIが実用化されている。
また配線基板への実装方法も改良され、従来は
半導体チツプ毎にハーメチツクパツケージに格納
してあり、これを配線基板に装着しているが、今
後の形態としては複数個のLSIチツプをセラミツ
クなどの多層配線基板に装着してLSIモジユール
を作り、これを取替単位として配線基板に装着す
る実装がとられるに至つている。
半導体チツプ毎にハーメチツクパツケージに格納
してあり、これを配線基板に装着しているが、今
後の形態としては複数個のLSIチツプをセラミツ
クなどの多層配線基板に装着してLSIモジユール
を作り、これを取替単位として配線基板に装着す
る実装がとられるに至つている。
このように単位素子の小形化と高密度化が進行
するに従つて半導体装置の発熱量も厖大となり、
従来の空冷方法では素子の温度を最高使用温度範
囲内に保持することは不可能になる。
するに従つて半導体装置の発熱量も厖大となり、
従来の空冷方法では素子の温度を最高使用温度範
囲内に保持することは不可能になる。
すなわち単位チツプの発熱量は最高で３ワツト
程度であつたものが10ワツト程度に達しようとし
ている。
程度であつたものが10ワツト程度に達しようとし
ている。
これらのことから従来の空冷或いは強制空冷方
式に代つて液冷方式の採用が必要となる。
式に代つて液冷方式の採用が必要となる。
本考案は半導体装置の液冷構造に関するもので
ある。
ある。
電子機器に対する液冷方式は超電導素子などに
ついて公知であり、冷媒として液体窒素（N2）、
液体ヘリカム（He）などが使用され、ジユア壜
タイプの容器に格納して使用されている。
ついて公知であり、冷媒として液体窒素（N2）、
液体ヘリカム（He）などが使用され、ジユア壜
タイプの容器に格納して使用されている。
然し半導体装置の空冷用としては、高電子移動
度を利用するガリウム砒素トランジスタのような
特殊な用途を別とすればこのような低温を用いる
必要はなく、沸点が80℃以下の非腐食性、非解離
性の溶液であれば何れでもよく、フレオン
（C2Cl3F3、沸点49℃）や各種のフルオロカーボン
例えばC5F12（沸点30℃）、C6F14（沸点56℃）など
が用いられている。
度を利用するガリウム砒素トランジスタのような
特殊な用途を別とすればこのような低温を用いる
必要はなく、沸点が80℃以下の非腐食性、非解離
性の溶液であれば何れでもよく、フレオン
（C2Cl3F3、沸点49℃）や各種のフルオロカーボン
例えばC5F12（沸点30℃）、C6F14（沸点56℃）など
が用いられている。
なおフルオロカーボンは各種の構造式のものを
混合して沸点の調節が可能である。
混合して沸点の調節が可能である。
第２図は半導体装置について従来の液冷構造を
示すものである。
示すものである。
すなわち金属或いはプラスチツク製の液冷容器
１の底面には複数個のケネクタ２が設置されてお
り、半導体装置３を装着した配線基板４をコネク
タ接続するよう構成されている。
１の底面には複数個のケネクタ２が設置されてお
り、半導体装置３を装着した配線基板４をコネク
タ接続するよう構成されている。
また冷媒５を封入した液冷容器１の上部には凝
縮器６があつて水或いは冷媒により冷却される構
造となつている。
縮器６があつて水或いは冷媒により冷却される構
造となつている。
かかる液冷構造において半導体装置３が回路動
作して温度が上昇し、冷媒５の沸点を越すと、半
導体装置３に接している冷媒５は沸騰するが、こ
の際に気化熱を半導体装置３から奪うために温度
上昇が抑制される。
作して温度が上昇し、冷媒５の沸点を越すと、半
導体装置３に接している冷媒５は沸騰するが、こ
の際に気化熱を半導体装置３から奪うために温度
上昇が抑制される。
ここで沸騰により気化した冷媒の蒸気は凝縮器
６で冷却され液化して滴下し、このサイクルが繰
り返えされる。
６で冷却され液化して滴下し、このサイクルが繰
り返えされる。
このような液冷装置は現在使用されているが、
この構造の欠点の一つに冷媒の汚れがある。
この構造の欠点の一つに冷媒の汚れがある。
すなわち半導体装置３の配線基板４への装着は
半田付けなどの方法により行われているが、この
装着工程で使用するフラツクスや液冷容器１への
コネクタ設置の際に使用したフラツクスなど浄洗
浄下充分で残留しており、半導体装置３の回路動
作中は冷媒５が高温で容器内を対流しているため
に溶解し、汚染された冷媒５が容器内を循環して
しまうと云う問題がある。
半田付けなどの方法により行われているが、この
装着工程で使用するフラツクスや液冷容器１への
コネクタ設置の際に使用したフラツクスなど浄洗
浄下充分で残留しており、半導体装置３の回路動
作中は冷媒５が高温で容器内を対流しているため
に溶解し、汚染された冷媒５が容器内を循環して
しまうと云う問題がある。
ここで液冷容器１の中に装着してある配線基板
数が少ない場合はさほどでもないが、装着数が増
すに従つて冷媒の汚染は半導体装置３の品質保全
の観点から問題となる。
数が少ない場合はさほどでもないが、装着数が増
すに従つて冷媒の汚染は半導体装置３の品質保全
の観点から問題となる。
半導体装置を液冷容器内に設置し冷媒を用いて
冷却する場合の問題点は冷媒が汚染され、これが
著しい場合は品質への影響を考慮しなければなら
なくなることである。
冷却する場合の問題点は冷媒が汚染され、これが
著しい場合は品質への影響を考慮しなければなら
なくなることである。
上記問題点は液冷装置が上部に開口部をもち、
半導体装置を内部に装着する浸漬室を中心とし、
この外周に冷媒を貯える予備室を備えると共に、
該予備室の上部に天蓋をもつ密封容器よりなり、
半導体装置の温度上昇により、沸騰して浸漬室よ
り溢流した冷媒が予備室において気化し、天蓋部
で凝縮して浸漬室に帰還する構造をとることを特
徴とする半導体装置の冷却構造をとることにより
解決することができる。
半導体装置を内部に装着する浸漬室を中心とし、
この外周に冷媒を貯える予備室を備えると共に、
該予備室の上部に天蓋をもつ密封容器よりなり、
半導体装置の温度上昇により、沸騰して浸漬室よ
り溢流した冷媒が予備室において気化し、天蓋部
で凝縮して浸漬室に帰還する構造をとることを特
徴とする半導体装置の冷却構造をとることにより
解決することができる。
本考案は液冷容器を二重構造とし、汚染した冷
媒を外周部に設けた予備室に貯えると共に、気化
した冷媒を凝縮して生じた液状冷媒を半導体装置
を装着してある中央の浸漬室に戻す装置構成をと
ることにより冷媒の汚染を防ぐものである。
媒を外周部に設けた予備室に貯えると共に、気化
した冷媒を凝縮して生じた液状冷媒を半導体装置
を装着してある中央の浸漬室に戻す装置構成をと
ることにより冷媒の汚染を防ぐものである。
第１図Ａは本考案に係る液冷容器の断面図で同
図Ｂはこの容器の二重構造を説明する平面図であ
る。
図Ｂはこの容器の二重構造を説明する平面図であ
る。
すなわち本考案に係る液冷容器７は半導体装置
３を装着した配線基板４を設置してある浸漬室８
とこれを取り囲む予備室９との二重構造となつて
おり、この二室を隔てる隔壁１０は襞状の金属板
を用いて熱伝導よく構成され、上部中央には開口
部１１が設けられている。
３を装着した配線基板４を設置してある浸漬室８
とこれを取り囲む予備室９との二重構造となつて
おり、この二室を隔てる隔壁１０は襞状の金属板
を用いて熱伝導よく構成され、上部中央には開口
部１１が設けられている。
次ぎに開口部１１の上には天蓋部１２があり、
気化した冷媒は天蓋部１２で凝縮し、これに沿つ
て降下して樋部１３に溜り、縦樋１４を通つて浸
漬室８に戻る構造となつている。
気化した冷媒は天蓋部１２で凝縮し、これに沿つ
て降下して樋部１３に溜り、縦樋１４を通つて浸
漬室８に戻る構造となつている。
また天蓋部１２と液冷容器７との間には冷却水
を流して天蓋部１２で凝縮効率を高めている。
を流して天蓋部１２で凝縮効率を高めている。
本考案に係る冷却構造の機構を説明すると次の
ようになる。
ようになる。
浸漬室８には冷媒５が満たされており、コネク
タ２によつて回路接続している半導体装置３が発
熱し温度上昇して冷媒５の沸点を越えると、これ
と接する冷媒５は沸騰が始まり、この際に気化熱
を半導体装置から奪うために温度上昇が抑制され
る。
タ２によつて回路接続している半導体装置３が発
熱し温度上昇して冷媒５の沸点を越えると、これ
と接する冷媒５は沸騰が始まり、この際に気化熱
を半導体装置から奪うために温度上昇が抑制され
る。
ここで半導体装置のチツプ当たりの発熱量は数
ワツトと厖大なために一般に沸騰は猛烈に起こ
り、開口部１１から気泡を噴出するが、この際に
冷媒５もかなり汲み出されて予備室９に流れる。
ワツトと厖大なために一般に沸騰は猛烈に起こ
り、開口部１１から気泡を噴出するが、この際に
冷媒５もかなり汲み出されて予備室９に流れる。
ここで浸漬室８と予備室９を隔てている隔壁１
０は熱伝導が良く又襞状に接触面積を大きく形成
してあるので予備室９に流れた冷媒５の温度は浸
漬室８の温度とあまり変わらない。
０は熱伝導が良く又襞状に接触面積を大きく形成
してあるので予備室９に流れた冷媒５の温度は浸
漬室８の温度とあまり変わらない。
ここで冷容器の天蓋部１２と浸漬室８は開口部
１１のみで接するのに対し、予備室９に流れた冷
媒５は広い面積で対するために蒸発量が多く、気
化したガスは天蓋部１２で冷却され、凝縮して液
化し、縦樋１４を通つて浸漬室８に戻る。
１１のみで接するのに対し、予備室９に流れた冷
媒５は広い面積で対するために蒸発量が多く、気
化したガスは天蓋部１２で冷却され、凝縮して液
化し、縦樋１４を通つて浸漬室８に戻る。
このように開口部１１では噴出を、一方予備室
９では蒸発を繰り返していると予備室９の汚染物
は次第に濃縮されてゆくのに対し、浸漬室８の汚
染物含有量は次第に減少してゆく。
９では蒸発を繰り返していると予備室９の汚染物
は次第に濃縮されてゆくのに対し、浸漬室８の汚
染物含有量は次第に減少してゆく。
このように本考案に係る装置を利用すれば不純
物を含む冷媒が装置内を循環すると云う問題をな
くすることができる。
物を含む冷媒が装置内を循環すると云う問題をな
くすることができる。
なお予備室９における冷媒５の汚染度が激しく
なつた場合はコツク１５を開いて排出し、等量の
新しい冷媒を注入して交換すればよい。
なつた場合はコツク１５を開いて排出し、等量の
新しい冷媒を注入して交換すればよい。
以上記したように本考案の実施により、冷媒の
汚染の問題がなくなり、半導体装置を清浄な環境
状態に保持することができる。
汚染の問題がなくなり、半導体装置を清浄な環境
状態に保持することができる。
なお本考案においては半導体装置を冷却する場
合について説明したが、他の蒸発物を液冷する場
合でも同様に実施することができる。
合について説明したが、他の蒸発物を液冷する場
合でも同様に実施することができる。
第１図Ａは本考案に係る液冷容器の側断面図、
同図Ｂは二重構造を説明する平面図。第２図は従
来の液冷容器の側断面図。である。 図において１，７は液冷容器、２はコネクタ、
３は半導体装置、４は配線基板、５は冷媒、８は
浸漬室、９は予備室、１０は隔壁、１１は開口
部、１２は天蓋部、１３は樋部、１４は縦樋、で
ある。
同図Ｂは二重構造を説明する平面図。第２図は従
来の液冷容器の側断面図。である。 図において１，７は液冷容器、２はコネクタ、
３は半導体装置、４は配線基板、５は冷媒、８は
浸漬室、９は予備室、１０は隔壁、１１は開口
部、１２は天蓋部、１３は樋部、１４は縦樋、で
ある。
Claims (1)
- 液冷装置が上部に開口部をもち、半導体装置を
内部に装着する浸漬室を中心とし、この外周に冷
媒を貯える予備室を備えると共に、該予備室の上
部に天蓋をもつ密封容器よりなり、半導体装置の
温度上昇により、沸騰して浸漬室より溢出した冷
媒が予備室において気化し、天蓋部で凝縮して浸
漬室に帰還する構造をとることを特徴とする半導
体装置の冷却構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9938984U JPS6113948U (ja) | 1984-06-29 | 1984-06-29 | 半導体装置の冷却構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9938984U JPS6113948U (ja) | 1984-06-29 | 1984-06-29 | 半導体装置の冷却構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6113948U JPS6113948U (ja) | 1986-01-27 |
| JPH037959Y2 true JPH037959Y2 (ja) | 1991-02-27 |
Family
ID=30658896
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9938984U Granted JPS6113948U (ja) | 1984-06-29 | 1984-06-29 | 半導体装置の冷却構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6113948U (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022179901A (ja) * | 2021-05-24 | 2022-12-06 | 株式会社オートネットワーク技術研究所 | 電気機器 |
-
1984
- 1984-06-29 JP JP9938984U patent/JPS6113948U/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6113948U (ja) | 1986-01-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0200221B1 (en) | Evaporation cooling module for semiconductor devices | |
| US12050061B2 (en) | Shrouded powder patch | |
| US5529115A (en) | Integrated circuit cooling device having internal cooling conduit | |
| US6820684B1 (en) | Cooling system and cooled electronics assembly employing partially liquid filled thermal spreader | |
| US4944344A (en) | Hermetically sealed modular electronic cold plate utilizing reflux cooling | |
| JPH0744246B2 (ja) | 熱除去装置 | |
| EP0001123A1 (de) | Kapselanordnung zum Kühlen von Halbleiterchips | |
| US20030200762A1 (en) | Cooling device for semiconductor elements | |
| RU2042294C1 (ru) | Радиоэлектронное устройство | |
| RU93013426A (ru) | Радиоэлектронное устройство | |
| JPS6285449A (ja) | 半導体装置の冷却構造 | |
| JPH02114597A (ja) | 電子素子の冷却方法 | |
| JPS62148086A (ja) | ベ−パ−リフロ−式はんだ付け装置 | |
| JPH02129999A (ja) | 電子素子の冷却装置 | |
| JP2828996B2 (ja) | 半導体の冷却装置 | |
| JPH02214147A (ja) | 冷却装置 | |
| JPH0317222B2 (ja) | ||
| JPS63120449A (ja) | 集積回路素子の蒸発冷却装置 | |
| JPS61131553A (ja) | 浸漬液冷装置 | |
| JPH0442931Y2 (ja) | ||
| JP2746938B2 (ja) | 電源回路基板用冷却装置 | |
| JPS6285448A (ja) | 半導体装置の冷却構造 | |
| JPS61128598A (ja) | 冷却装置 | |
| RU2066518C1 (ru) | Радиоэлектронное устройство | |
| JPH0126543B2 (ja) |