JPH04147657A - 電子部品冷却機構 - Google Patents

電子部品冷却機構

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JPH04147657A
JPH04147657A JP2272842A JP27284290A JPH04147657A JP H04147657 A JPH04147657 A JP H04147657A JP 2272842 A JP2272842 A JP 2272842A JP 27284290 A JP27284290 A JP 27284290A JP H04147657 A JPH04147657 A JP H04147657A
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cooling
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pump
heat sink
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Yuichi Miyazaki
宮崎 裕一
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B23/00Machines, plants or systems, with a single mode of operation not covered by groups F25B1/00 - F25B21/00, e.g. using selective radiation effect
    • F25B23/006Machines, plants or systems, with a single mode of operation not covered by groups F25B1/00 - F25B21/00, e.g. using selective radiation effect boiling cooling systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2339/00Details of evaporators; Details of condensers
    • F25B2339/02Details of evaporators
    • F25B2339/021Evaporators in which refrigerant is sprayed on a surface to be cooled
    • 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、特に情報処理装置な
どに使用される集積回路の冷却構造に関する。
従来技術 近年、情報処理装置などに使用される電子回路において
は、益々高集積化する傾向にあり、それにともなって電
子回路が消費する電力も大きくなってきており、電子回
路に使用されるLSI(大規模集積回路)などの素子の
発熱量も増加してきている。
素子の温度が上昇すると、素子の性能が十分に発揮され
ないばかりか、信頼性の面からも大きな問題となる。
よって、素子から発生した熱をいかに効率よく装置外に
排出するかが、その装置の性能を左右することになる。
この素子を冷却する方法としては、素子にフィンなどの
ヒートシンクを取付けて自然放熱を促す自然空冷や、フ
ァンなどを使用して空気を強制的に衝突させて冷却する
強制空冷などの方法がある。
また、近年では液体による冷却も行われており、その液
体冷却の方法としては、冷却水を素子から離れたところ
に流して素子を液体で間接的に冷却する方法や、化学的
に不活性で、電気絶縁性の大きい液体(例えばフッ素系
の不活性液体など)に素子を直接浸漬して冷却する方法
などがある。
このような従来の電子回路の冷却方法では、最近の素子
の発熱密度が非常に大きくなっているので、上記の冷却
方法では冷却能力が不十分となるという問題がある。
特に、冷却効率の比較的良好な沸騰冷却を用いても、冷
却する素子周辺で気化した冷媒蒸気が素子周辺と冷媒と
の間に膜を作ってしまうという膜沸騰を起こしてしまい
、冷却装置の冷却能力が極めて悪くなるという問題があ
る。
発明の目的 本発明は上記のような従来のものの問題点を除去すべく
なされたもので、沸騰冷却の効率を上げることかでき、
冷却能力を大きくす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
記密封ケース内を減圧する減圧手段と、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循
環させて前記噴射ノズルから噴射させる循環手段とを設
けたことを特徴とする。
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、回路基板1は基板枠4に保持され、この回
路基板1に搭載された集積回路2a〜2cにはヒートシ
ンク3a〜3cが夫々取付けられている。
また、回路基板1および基板枠4にはねし5a。
5bによりチャンハフが固定されており、回路基板1と
チャンバ7との接触面にはOリング6が取付けられてい
るので、回路基板1とチャンバ7とにより囲まれた内部
空間は気密状態となっている。
この内部空間には集積回路28〜2Cに取付けられたヒ
ートシンク38〜3Cに夫々対向するようにノズル88
〜8cが設けられており、ノズル8a〜8Cは配管16
によりポンプ15に接続されている。
また、チャンバ7には吸引口10と冷媒出口11とが設
けられ、吸引口10にはポンプ12が接続され、冷媒出
口11にはポンプ18が接続されている。
ポンプ12は凝縮器13を介して熱交換器14に接続さ
れ、ポンプ18は熱交換器14に接続され、熱交換器1
4はポンプ15に接続されている。
集積回路2a〜2cを冷却するための液体冷媒は一定圧
力でポンプ15から吐出され、配管16を介して各ノズ
ル88〜8cから各集積回路2a〜2cのヒートシンク
3a〜3cに噴射され、ヒトシンク3a〜3cに衝突す
ることにより集積回路28〜2cを冷却する。
このとき、チャンバ7の内部空間はポンプ12により液
体冷媒が沸騰しやすい気圧に減圧されているため、ヒー
トシンク3a〜3cに衝突した液体冷媒は核沸騰を発生
させて集積回路2a〜2cをさらに冷却する。
この核沸騰により気化した冷媒蒸気17は吸弓口10か
らポンプ12により吸引され、凝縮器13に送られて液
化される。
液化された液体冷媒は熱交換器14に送られてさらに冷
却され、ポンプ15によって各ノズル88〜8cからヒ
ートシンク3a〜3cに再度噴射される。
一方、ヒートシンク38〜3cて気化しなかった液体冷
媒はチャンバ7内の冷媒だまり9に蓄積され、ポンプ1
8により冷媒出口11がら取出されて熱交換器14に送
られる。
熱交換器14てはポンプ18により冷媒だまり9から送
られてきた液体冷媒が凝縮器13から送られてきた液体
冷媒とともにさらに冷却され、ポンプ15によって各ノ
ズル8a〜8cからヒートシンク3a〜3Cに再度噴射
される。
液体冷媒を上記のように循環させ、液体冷媒をヒートシ
ンク38〜3cに衝突させることにより膜沸騰の発生を
防くことができるとともに、チャンバ7内を液体冷媒か
沸騰しやすい気圧に減圧することによりヒートシンク3
a〜3cての核沸騰を促進することができるので、液体
冷媒のヒートシンク3a〜3cへの衝突とヒートシンク
3a〜3cでの核沸騰とにより集積回路28〜2cをよ
り冷却することができる。
第2図は本発明の他の実施例を示す構成図である。図に
おいて、本発明の他の実施例は回路基板1を水平にし、
チャンバ7内に蓄積された液体冷媒19中に集積回路2
8〜2dおよびヒートシンク3a〜3dを浸漬させた以
外は、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。
集積回路2a〜2dを冷却するための液体冷媒は一定圧
力でポンプ15から吐出され、配管16を介して各ノズ
ル8a〜8dから液体冷媒19中に浸漬された各集積回
路28〜2dのヒートシンク38〜3dに噴射され、ヒ
ートシンク38〜3dに衝突することにより集積回路2
8〜2dを冷却する。
このとき、チャンバ7の内部空間はポンプ12により液
体冷媒が沸騰しやすい気圧に減圧されているため、ヒー
トシンク38〜3dに衝突した液体冷媒は核沸騰を発生
させて集積回路2a〜2dをさらに冷却する。
この核沸騰により気化した冷媒蒸気17は吸引口10か
らポンプ12により吸引され、凝縮器13に送られて液
化される。
液化された液体冷媒は熱交換器14に送られてさらに冷
却され、ポンプ15によって各ノズル88〜8dからヒ
ートシンク3a〜3dに再度噴射される。
一方、集積回路2a〜2dおよびヒートシンク3a〜3
dが浸漬された液体冷媒19はポンプ18により冷媒出
口11から取出されて熱交換器14に送られる。
熱交換器14ではポンプ18により冷媒出口11から取
出されて送られてきた液体冷媒が凝縮器13から送られ
てきた液体冷媒とともにさらに冷却され、ポンプ15に
よって各ノズル88〜8dからヒートシンク38〜3d
に再度噴射される。
液体冷媒を上記のように循環させ、液体冷媒をヒートシ
ンク38〜3dに衝突させることにより膜沸騰の発生を
防ぐことができるとともに、チャンバ7内を液体冷媒か
沸騰しゃすい気圧に減圧することによりヒートシンク3
8〜3dでの核沸騰を促進することができるので、液体
冷媒のヒートシンク38〜3dへの衝突とヒートシンク
3a〜3dての核沸騰と集積回路22〜2dおよびヒー
トシンク38〜3dの液体冷媒中への浸漬とにより集積
回路28〜2dをより冷却することができる。
このように、液体冷媒をノズル8a〜8dがら噴射させ
て集積回路2a〜2d上のヒートシンク38〜3dに衝
突させて集積回路28〜2dを冷却するとともに、チャ
ンバ7の内部空間をポンプ12により減圧して液体冷媒
の核沸騰を促進するようにすることによって、液体冷媒
のヒートシンク38〜3dへの衝突により膜沸騰の発生
を防ぐことができるので、沸騰冷却の効率を上げること
ができ、冷却能力を従来よりも大幅に大きくすることが
できる。
発明の詳細 な説明したように本発明によれば、密封ケース内を液体
冷媒か沸騰しゃすい気圧に減圧し、噴射ノズルにより液
体冷媒を電子部品に取付けられたヒートシンクに噴射す
るようにすることによって、沸騰冷却の効率を上げるこ
とができ、冷却能力を大きくす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である。 主要部分の符号の説明 1・・・・回路基板 2a〜2d・・・・・・集積回路 12゜ 38〜3d・・・・・ヒートシンク 7・・・・ チャンバ 8a〜8d・・・・・ノズル 15.18・・・・・ポンプ 13・・・・・凝縮器 14・・・・・熱交換器

Claims (1)

    【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、前記密封ケース内を減圧する減
    圧手段と、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循環させて前記噴射ノズルから
    噴射させる循環手段とを設けたことを特徴とする電子部
    品冷却機構。
JP2272842A 1990-10-11 1990-10-11 電子部品冷却機構 Expired - Lifetime JP2550770B2 (ja)

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EP97114551A EP0817263A3 (en) 1990-10-11 1991-10-11 Liquid cooling system for LSI packages
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