JPH04147656A - 電子部品冷却機構 - Google Patents

電子部品冷却機構

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JPH04147656A
JPH04147656A JP2272841A JP27284190A JPH04147656A JP H04147656 A JPH04147656 A JP H04147656A JP 2272841 A JP2272841 A JP 2272841A JP 27284190 A JP27284190 A JP 27284190A JP H04147656 A JPH04147656 A JP H04147656A
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heat sink
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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
    • H10W72/00Interconnections or connectors in packages
    • H10W72/851Dispositions of multiple connectors or interconnections
    • H10W72/874On different surfaces
    • H10W72/877Bump connectors and die-attach connectors

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は電子部品冷却機構に関し、特に電子部品を液体
冷媒の中に浸漬して冷却する浸漬構造の中の沸騰冷却構
造に関する。
従来技術 従来、沸騰冷却構造においては、第5図に示すように、
信号配線パターンや電源、およびグランドパターンを収
容した印刷基板1上に搭載された複数のLSI(大規模
集積回路)パッケージ2−j(i−1,・・・・・、n
)各々にヒートシンク3−iが接続されて放熱面積か広
げられている。
また、印刷基板1はフランジ10に保持されており、0
リング11を介してケース23によって覆われている。
ケース23にはヒートシンク24が取付けられ、ネジ1
2a、12bによりフランジ10に固定されており、印
刷基板1およびケース23により形成される内部空間に
はLSIパッケージ2−i各々を冷却するための液体冷
媒(例えばクロロフルオロカーボンなど)が、その冷媒
液面20がヒートシンク3−1よりも高くなるように蓄
積されている。
このLSIパッケージ2−1中の集積回路(図示せず)
に電源が供給され、その集積回路がある程度以上発熱す
ると、ヒートシンク3−Iの表面で液体冷媒の沸騰か発
生し、液体冷媒の蒸気が泡21となってバッファ25に
放出される。
ケース21のヒートシンク24は冷却ファン(図示せず
)などにより冷却されているので、バッファ25内に放
出された液体冷媒の蒸気はケース21内面で再液化冷媒
22となって冷媒液面20に落下し、再度LSIパッケ
ージ2−iの冷却に使用される。
上記のプロセスが繰返されることによって、LSIパッ
ケージ2−i中の集積回路の温度か一定に保たれる。
また、ケース23のヒートシンク24の代りに冷媒が循
環する平板(図示せず)をケース23に密着させて冷却
を行う場合には、液体冷媒の蒸気を凝縮器に導いて再液
化させる方法が取られる。
このような従来の沸騰冷却構造では、パッケージ2−4
各々にヒートシンク3−1を接続してケース23内の液
体冷媒に浸漬し、沸騰冷却によりLSIパッケージ2−
i中の集積回路を冷却しているので、ヒートシンク3−
i表面の沸騰を核沸騰の状態に保つための温度や圧力の
制御が難しく、ヒートシンク3−Iと液体冷媒との間に
冷媒蒸気の膜ができるという膜沸騰の状態に移行し易く
、冷却能力が大幅に低下するという欠点がある。
発明の目的 本発明は上記のような従来のものの欠点を除去すべくな
されたもので、膜沸騰状態となることなく、安定した冷
却効果を得ることができる電子部品冷却機構の提供を目
的とする。
発明の構成 本発明による電子部品冷却機構は、電子部品を搭載する
パッケージと、前記電子部品を冷却するためのヒートシ
ンクと、前記パッケージを搭載する印刷基板と、前記パ
ッケージと前記ヒートシンクと前記印刷基板とを密封す
る密封ケースとを有する電子部品冷却機構であって、前
記密封ケース内に設けられ、前記ヒートシンクに液体冷
媒を噴射する噴射ノズルと、前記密封ケースに設けられ
、前記噴射ノズルにより前記ヒートシンクに噴射された
前記液体冷媒を前記密封ケース外に排出する排出穴とを
含むことを特徴とする。
本発明による他の電子部品冷却機構は、本発明による電
子部品冷却機構に、前記排出穴に当接されて設けられ、
前記密封ケース内に蓄積された前記液体冷媒が所定量と
なったときに前記液体冷媒を前記密封ケース外に排出す
る弁部材と、前記密封ケース内の圧力および温度のうち
少なくとも一方が規程値を越えたときに前記密封ケース
の密封状態を解除する防爆弁とを含むことを特徴とする
実施例 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構成図である。
図において、信号配線パターンや電源、およびグランド
パターンを収容した印刷基板1上に搭載された複数のL
SI(大規模集積回路)パッケージ2−i(i−1,・
・・・・・、n)各々にはヒートシンク3−fが接続さ
れて放熱面積が広げられている。
また、印刷基板1はフランジ10に保持されており、0
リング11を介してネジ12a、12bによりフランジ
10に固定されたケース4によって覆われている。
ケース4内には各ヒートシンク3−iに対向するように
噴射ノズル5−iか設けられており、各噴射ノズル5−
iは配管6により外部の冷媒供給源(図示せず)に接続
されている。
配管6の冷媒供給ロアから供給された冷媒(例えばクロ
ロフルオロカーボンなど)が配管6を通って噴射ノズル
5−jに達すると、この冷媒が噴射ノズル5−1からヒ
ートシンク3−iに霧状でかつ高速に吹き付けられる。
吹き付けられた冷媒はヒートシンク3−1表面での熱交
換により高温化し、あるいは沸騰するか、冷媒が噴射ノ
ズル5−jから常時吹き付けられているため、高温化あ
るいは沸騰した古い冷媒は直くに新しい冷媒に押しのけ
られてヒートシンク3−1の外に出ていく。
印刷基板1が垂直方向に設置され、冷媒が常にある圧力
で噴射ノズル5−iから供給されているため、ヒートシ
ンク3−jを冷却した古い冷媒が次第にケース4内に充
満し、最後にはその古い冷媒自身の圧力により順次冷媒
出口8を通って冷媒排出口9から排出される。
よって、ヒートシンク3−iの表面には常に新しい冷媒
が噴射ノズル5−1から吹き付けられているので、ヒー
トシンク3−i表面が膜沸騰状態となることなく、安定
した冷却効果が得られる。
第2図は本発明の他の実施例を示す構成図である。図に
おt)で、本発明の他の実施例はケース4の冷媒出口8
と冷媒排出口9との間に冷媒排出部13を設け、ケース
4に防爆弁18と冷媒排出口19とを設けた以外は第1
図に示す本発明の一実施例と同様の構成となっており、
同一部品には同一符号を付しである。また、それら同一
部品の動作も本発明の一実施例と同様である。
冷媒排出部13の内部に設けられた弁14はサポート1
5により支持され、印刷基板1に対して平行に移動可能
となっており、ハネ16により冷媒出口8に押付けられ
ている。
また、冷媒排出部1Bは冷媒出口17を介して冷媒排出
口9につながっている。
噴射ノズル5−iからヒートシンク3−j表面に新しい
冷媒を吹き付けることにより、ケース4内に充満した古
い冷媒の圧力がある値以上になると、その圧力により弁
14が下方に押されて冷媒出口8が開くので、古い冷媒
は冷媒出口8,17を通って冷媒排出口9から排出され
る。
これにより、ケース4内には常に一定量以上の冷媒が蓄
積されていることになり、弁14が下方に押されて冷媒
出口8が開くときの圧力はバネ16の押圧力により規定
される。
一方、弁14が動作しなかった場合にはケース4内の温
度や圧力が新しい冷媒の供給により上昇するが、ケース
4内の温度や圧力か上昇して危険領域に達すると、防爆
弁18か溶けてケース4に冷媒出口が開くので、ケース
4内の冷媒はその冷媒出口を通って冷媒排出口19から
排出される。
これにより、ヒートシンク3−iの表面には常に新しい
冷媒が噴射ノズル5−4から吹き付けられるとともに、
ケース4内には常に一定量以上の冷媒が冷媒排出部13
により蓄積されるので、ヒートシンク3−1表面が膜沸
騰状態となることなく、安定した冷却効果が得られる。
また、弁14が動作しなくとも、防爆弁18によりケー
ス4内の温度や圧力がある値以上に上昇するという危険
な状態を回避することができる。
第3図は本発明の別の実施例を示す構成図である。図に
おいて、本発明の別の実施例は水平方向に設置された印
刷基板1上のLSIパッケージ2−1中の集積回路を冷
却するようにした以外は第1図に示す本発明の一実施例
と同様の構成となっており、同一部品には同一符号を付
しである。また、それら同一部品の動作も本発明の一実
施例と同様である。
本発明の別の実施例においては、冷媒出口8を噴射ノズ
ル5−iの噴射口よりも高い位置に設置し、ケース4内
に冷媒が蓄積されるようになっている。
このケース4内の冷媒がヒートシンク3−1の表面で沸
騰し、ヒートシンク3−i表面に泡21を付着させても
、そのヒートシンク3−i表面の泡21は噴射ノズル5
−iから吹き付けられる新しい冷媒によりヒートシンク
3−1表面から吹き飛ばされるようになっている。
よって、ヒートシンク3−i表面に膜沸騰状態が発生す
ることはない。
また、噴射ノズル5−iから新しい冷媒がヒートシンク
3−4表面に吹き付けられることにより、ケス4内に新
しい冷媒が次々に蓄積され、冷媒液面20が上昇してい
くが、ヒートシンク3−i表面で沸騰して蒸気となった
冷媒やケース4内から溢れ出ようとする冷媒は冷媒出口
8を通って冷媒排出口9から排出される。
これにより、従来例と同様に、印刷基板1が水平方向に
設置され、ケース4内に蓄積された冷媒によりLSIパ
ッケージ2i中の集積回路を冷却するような場合でも、
ヒートシンク3−4表面に付着した泡21が噴射ノズル
5−jからの新しい冷媒により吹き飛ばされるので、ヒ
ートシンク3−i表面が膜沸騰状態となることなく、安
定した冷却効果が得られる。
第4図は本発明のさらに別の実施例を示す構成図である
。図において、本発明のさらに別の実施例は水平方向に
設置された印刷基板1上のLSIパッケージ2−1中の
集積回路を冷却するようにした以外は第2図に示す本発
明の他の実施例と同様の構成となっており、同一部品に
は同一符号を付しである。また、それら同一部品の動作
も本発明の他の実施例と同様である。
本発明のさらに別の実施例においては、冷媒出口8を噴
射ノズル5−iの噴射口よりも高い位置に設置し、ケー
ス4内に冷媒が蓄積されるようになっているとともに、
ケース4内に常に一定量以上の冷媒を蓄積するために冷
媒排出部13が設けられている。
このケース4内の冷媒がヒートシンク3−iの表面で沸
騰し、ヒートシンク3−i表面に泡21を付着させても
、そのヒートシンク3−1表面の泡21は噴射ノズル5
−iから吹き付けられる新しい冷媒によりヒートシンク
3−1表面から吹き飛ばされるようになっている。
よって、ヒートシンク3−1表面に膜沸騰状態が発生す
ることはない。
また、噴射ノズル5−4からヒートシンク3−1表面に
新しい冷媒を吹き付けることにより、冷媒液面20が上
昇してケース4内に充満した古い冷媒の圧力がある値以
上になると、その圧力により冷媒排出部13の弁14が
バネ16の押圧力に抗して押されることにより冷媒出口
8が開くので、古い冷媒は冷媒出口8.17を通って冷
媒排出口9から排出される。
一方、弁14が動作しなかった場合にはケース4内の温
度や圧力が新しい冷媒の供給により上昇するが、ケース
4内の温度や圧力が上昇して危険領域に達すると、ケー
ス4に取付けられた防爆弁18が溶けてケース4に冷媒
出口が開くので、ケース4内の冷媒はその冷媒出口を通
って冷媒排出口19から排出される。
これにより、従来例と同様に、印刷基板1が水平方向に
設置され、ケース4内に蓄積された冷媒によりLSIパ
ッケージ2−1中の集積回路を冷却するような場合でも
、ヒートシンク3−i表面に付着した泡21が噴射ノズ
ル5−iからの新しい冷媒により吹き飛ばされるので、
ヒートシンク3−i表面が膜沸騰状態となることなく、
安定した冷却効果が得られる。
また、弁14か動作しなくとも、防爆弁18によりケー
ス4内の温度や圧力がある値以上に上昇するという危険
な状態を回避することができる。
このように、LSIパッケージ2−j中の集積回路を冷
却するためのヒートシンク3−1に噴射ノスル5−1に
より液体冷媒を噴射するようにすることによって、ヒー
トシンク3−1が膜沸騰状態となることなく、安定した
冷却効果を得ることができる。
また、ケース4内の液体冷媒が所定量となったときに、
冷媒排出部13の弁14によりケース4内に蓄積された
液体冷媒を冷媒出口8から排出するようにするとともに
、ケース4内の圧力や温度がある値以上となったときに
防爆弁18によりケース4の密封状態を解除するように
することによって、ケース4内の温度や圧力が上昇して
危険な状態となるのを回避することができ、ヒートシン
ク3−1が膜沸騰状態となることな、<、安定した冷却
効果を得ることができる。
発明の詳細 な説明したように本発明の電子部品冷却機構によれば、
パッケージの電子部品を冷却するためのヒートシンクに
噴射ノズルにより液体冷媒を噴射するようにすることに
よって、ヒートシンクが膜沸騰状態となることなく、安
定した冷却効果を得ることができるという効果がある。
また、本発明の他の電子部品冷却機構によれば、密封ケ
ース内に蓄積された液体冷媒が所定量となったときに、
その液体冷媒を弁部材により密封ケース外に排出すると
ともに、密封ケース内の圧力および温度のうち少なくと
も一方が規程値を越えたときに防爆弁により密封ケース
の密封状態を解除するようにすることによって、密封ケ
ース内の温度や圧力が上昇して危険な状態となるのを回
避することができ、ヒートシンクか膜沸騰状態となるこ
となく、安定した冷却効果を得ることができるという効
果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2図は本発
明の他の実施例を示す構成図、第3図は本発明の別の実
施例を示す構成図、第4図は本発明のさらに別の実施例
を示す構成図、第5図は従来例を示す構成図である。 主要部分の符号の説明 2−1〜2−n・・・・・LSIパッケージ3−1〜3
−n・・・・・・ヒートシンク4・・・・・・ケース 5−1〜5−n・・・・噴射ノズル 7・・・・・冷媒出口 9・・・・冷媒排出口 3・・・冷媒排出部 4・・・・・・弁 6・・・・バネ 8・・・・・防爆弁

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)電子部品を搭載するパッケージと、前記電子部品
    を冷却するためのヒートシンクと、前記パッケージを搭
    載する印刷基板と、前記パッケージと前記ヒートシンク
    と前記印刷基板とを密封する密封ケースとを有する電子
    部品冷却機構であって、前記密封ケース内に設けられ、
    前記ヒートシンクに液体冷媒を噴射する噴射ノズルと、
    前記密封ケースに設けられ、前記噴射ノズルにより前記
    ヒートシンクに噴射された前記液体冷媒を前記密封ケー
    ス外に排出する排出穴とを含むことを特徴とする電子部
    品冷却機構。
  2. (2)前記排出穴に当接されて設けられ、前記密封ケー
    ス内に蓄積された前記液体冷媒が所定量となったときに
    前記液体冷媒を前記密封ケース外に排出する弁部材と、
    前記密封ケース内の圧力および温度のうち少なくとも一
    方が規程値を越えたときに前記密封ケースの密封状態を
    解除する防爆弁とを含むことを特徴とする請求項(1)
    記載の電子部品冷却機構。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5448108A (en) * 1993-11-02 1995-09-05 Hughes Aircraft Company Cooling of semiconductor power modules by flushing with dielectric liquid
US5719444A (en) * 1996-04-26 1998-02-17 Tilton; Charles L. Packaging and cooling system for power semi-conductor
US5777384A (en) * 1996-10-11 1998-07-07 Motorola, Inc. Tunable semiconductor device
WO2007145354A1 (ja) * 2006-06-13 2007-12-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha 冷却器
GB2558204A (en) * 2016-11-25 2018-07-11 Iceotope Ltd I/O Circuit board for immersion-cooled electronics
JP2024113442A (ja) * 2023-02-09 2024-08-22 三菱重工業株式会社 冷却装置
JP2024113447A (ja) * 2023-02-09 2024-08-22 三菱重工業株式会社 冷却装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4141613B2 (ja) 2000-03-09 2008-08-27 富士通株式会社 密閉サイクル冷凍装置および密閉サイクル冷凍装置用乾式蒸発器

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0267792A (ja) * 1988-09-01 1990-03-07 Fujitsu Ltd 浸漬冷却モジュール
JPH0282561A (ja) * 1988-09-19 1990-03-23 Hitachi Ltd 半導体冷却装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0267792A (ja) * 1988-09-01 1990-03-07 Fujitsu Ltd 浸漬冷却モジュール
JPH0282561A (ja) * 1988-09-19 1990-03-23 Hitachi Ltd 半導体冷却装置

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5448108A (en) * 1993-11-02 1995-09-05 Hughes Aircraft Company Cooling of semiconductor power modules by flushing with dielectric liquid
US5719444A (en) * 1996-04-26 1998-02-17 Tilton; Charles L. Packaging and cooling system for power semi-conductor
US5777384A (en) * 1996-10-11 1998-07-07 Motorola, Inc. Tunable semiconductor device
WO2007145354A1 (ja) * 2006-06-13 2007-12-21 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha 冷却器
GB2558204A (en) * 2016-11-25 2018-07-11 Iceotope Ltd I/O Circuit board for immersion-cooled electronics
JP2024113442A (ja) * 2023-02-09 2024-08-22 三菱重工業株式会社 冷却装置
JP2024113447A (ja) * 2023-02-09 2024-08-22 三菱重工業株式会社 冷却装置

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