JPH04162497A - 電子機器の冷却装置 - Google Patents

電子機器の冷却装置

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JPH04162497A
JPH04162497A JP2284263A JP28426390A JPH04162497A JP H04162497 A JPH04162497 A JP H04162497A JP 2284263 A JP2284263 A JP 2284263A JP 28426390 A JP28426390 A JP 28426390A JP H04162497 A JPH04162497 A JP H04162497A
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Toshio Hatada
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Ko Inoue
井上　滉
Toshihiro Komatsu
利広 小松
Takao Oba
大場　隆夫
Akira Yamagiwa
明 山際
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、コンピュータなどの電子装置における冷却装
置に関する。
〔従来の技術〕
コンピュータ等の電子装置におけるＩＣチップの冷却装
置は、特開昭６４−２８８９６号公報に記載のように、
低発熱と高発熱の素子が混在する場合において、共通空
冷手段によりすべての素子を平行流冷却を行い、さらに
高発熱の素子には、集中空冷手段で噴流冷却を行ってい
た。すなわち、基板のほかに、ダクトを要し、集中空冷
手段と共用空冷手段の二種類のファンを必要としていた
。また、小型ファンを使用して個別冷却を行うものには
、特開平１．−１５１２９６号公報に記載のように、電
子部品の各々に対して、マイクロファンを上部に取り付
けて、マイクロファンのみでの冷却を行っていた。すな
わち、電子部品の数だけ、マイクロファンを必要として
いた。なお、この種のものに関連する他の公知例として
、例えば特開昭６２−７２１４９号が挙げられる。
〔発明が解決しようとする課題〕
上記従来技術は、均一チップ冷却を主眼とした冷却流体
の有効利用について配慮がされておらず、基板上の高発
熱ＩＣチップの温度上昇を低下させ、信頼性を確保する
という点から、冷却流体の有効利用法を考える余地があ
った。また、実装筐体まで含めた、噴流冷却装置のシス
テム化について配慮がされておらず、冷却流体の有効利
用法と、低騒音化、および、噴流冷却装置の取り付けに
ついて改善する余地があった。
本発明の第１の目的は、各々のＩＣチップの発熱量に応
じた冷却流体を供給できる冷却装置を提供することにあ
る。
第２の目的は、ＩＣチップ両面実装９片面実装において
も温度分布を小さくできる冷却装置を提供することにあ
る。
第３の目的は、冷却性能を向上し、温度分布を均一にで
きる冷却装置を提供することにある。
第４の目的は、コンピュータ内に容易に着脱可能な冷却
装置を提供することにある。
第５の目的は、実装筐体での低騒音化を実現できる冷却
装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
＝８− 上記第１の目的を達成するために本発明の冷却装置は噴
流冷却装置に着脱可能なくし歯状の給気ダクトを設は各
々のＬＳＩパッケージ、ＩＣチップに冷却流体を発熱量
に応じて供給するように供給面積を設定したことにより
、基板上に搭載されているＩＣチップ、ＬＳＩパッケー
ジの冷却を行うようにしたものである。
上記第２の目的を達成するために本発明の冷却装置は、
くし歯状給気ダクトの形状、噴流孔の径を変化させるこ
とにより、両面実装２片面実装に適用可能にしたもので
ある。
上記第３の目的を達成するために本発明の冷却装置は、
くし歯状給気ダクトに温度センサ付の小型ファン、貫流
ファン、大型プロペラ等を取り付けたものである。
又、基板に小型ファン、貫流ファン、平板モータ等を取
り付け、温度センサ等によって温度検出を行い、それに
基づいて回転数を制御したものである。
又、ＬＳＩパッケージに小型ファンを搭載することによ
り、平行平板ファン、ピンフィンに噴流を衝突させたも
のである。
又、基板の内部および表面に熱伝導部材を配置して、放
熱を一括して行なうようにしたものである。
又、基板と基板の間に翼型のスリット板を入れたもので
ある。
又、ＩＣチップ等に平行平板フィンを搭載したものであ
る。
上記第４の目的を達成するために本発明の冷却装置は給
気ダク１−を着脱可能ダクト状とし、実装筐体に組み込
むようにしたものである。
上記第５の目的を達成するために本発明の冷却装置は冷
却装置の外側に防音壁を設けたものであ熱量に応じて供
給するように供給面積と設定しているので、基板上に搭
載されている各々のＩＣチップ、ＬＳＩパッケージの発
熱量に応じた冷却流体を供給でき、冷却性能を確保でき
る。くし歯状給気ダクトの形状、噴流孔の径を変化させ
ることにより、両面実装１片面実装においても、チップ
間の温度分布を小さくすることができる。
くし歯状給気ダクトに温度センサ付の小型ファン、貫流
ファン、大型プロペラ等を取り付けているので、強制的
な冷却が行え、より一層の冷却性能を得ることができ、
温度分を均一にできる。
基板に小型ファン、貫流ファン、平板モータ等を取り付
け、温度センサ等によって温度検出を行い、それに基づ
いて、回転数を制御しているので、ＩＣチップの温度分
布を均一にできる。
ＬＳＩパッケージに小型ファンを搭載し、平行平板フィ
ン、ピンフィンに噴流を衝突させているので強制冷却が
行え、流体との熱伝達率を向上させ、フィン自体の冷却
性能を向上させることができる。
基板の内部および表面に熱伝導部材を配置して、熱を伝
熱させることができ、放熱を一括して行なうことができ
、ＩＣチップ、ＬＳＩパッケージの温度分布は均一化さ
れる。
基板と基板の間に翼型のスリン１〜板を入れることによ
り、むだな冷却流体をなくすとともに、流れのはく離に
よる圧力損失増大を防止することができる。
ＩＣチップ等に平行平板フィンを搭載することにより、
低コストで冷却性能を向上させることができる。
給気ダクトを着脱可能なダクト状とし、実装筐体に組み
込むことに、リペア−の際に、容易に給気ダクトのみを
取りはずすことができる。
噴流冷却装置の外側に防音壁を設けることにより、ファ
ンの回転による騒音を外部へ放出することを防止できる
。
〔実施例〕
本発明の一実施例を第１図から第６図により説明する。
第１図は小形高性能計算機１５の全体構成を示す斜視図
である。
小形高性能計算機は、複数個のＩＣチップ２と複数のＬ
ＳＩパッケージ７とが配列された複数枚の基板１が搭載
され、そのほぼ平行に配列された基板１間に冷却流体を
供給するためのファ′ン１３を備え給気ダクｌ−３０を
有する噴流冷却装置１６が上部に設けられ、下部には排
気口１７が設けられている。
又、基板１には、適宜冷却を必要とする箇所には、小型
ファン３が取付けられており、ファンなどの冷却装置を
囲むように、防音壁２３が設けられている。又、第１図
において、破線で示す噴流冷却袋Ｎ１６は着脱可能であ
り、基板１上のＩＣチップ２群の発熱量が低発熱な場合
は、この噴流冷却袋ｗ１６を、取りはずし、従来のファ
ン１３による平行流冷却装置としても適用できる構成と
なっている。
上記給気ダクト３０の構成および基板１の配列の詳細を
第２図に示す。
基板１の両面に、複数のＩＣチップ２及び複数のＬＳＩ
パッケージ７が搭載されている場合を示す。ＬＳＩパッ
ケージ７には放熱フィン２７が取り付けられている。給
気ダクト３０は、上記各基板上のＬＳＩパッケージ７お
よび放熱フィン２７゜ＩＣチップ３２が間に位置するよ
うに、給気するためのファン１３によって導入された冷
却流体（通常空気）が用いられるが、上記ＬＳＩパッケ
ージ７およびＩＣチップ２にそれぞれ供給されるように
、一連のコの字状あるいはくし歯状に折り曲げられた形
状に形成されている。
そして、給気ダク１−３０には、入口部分にファン１３
が設けられており、冷却流体を供給する。
上記くし歯状の部分には、小穴６が複数個設けられてお
り、冷却流体はその小穴６から、基板１上に搭載された
、各々のＬＳＩパッケージ７゜ＩＣチップ２群へ噴流４
となって衝突するようになっている。すなわち、噴流４
の大きな冷却効果により、各々のＬＳＩパッケージ７、
Ｉ’Ｃチップ２群の温度上昇を著しく低減できるように
なっている。
ここで、上記小穴〇は、ＬＳＩパッケージ７のように発
熱密度が高い部分は冷却流体の流れる面積が大きくなる
ように、１つのＬＳＩパッケージに対して複数個設けら
れている。
又、給給ダクト３０の下流側には、排気ダクト３１が設
けられ、各々のＬＳＩパッケージ７およびＩＣチップ２
を冷却した後の冷却流体は、ファン１３によって外部へ
排気される。
次に、小型ファンを取りつけた部分について説明する。
第３図に高発熱のＬＳＩパッケージ７上に、小型ファン
３を搭載した一例を示す。ＬＳＩパッケージ７はリード
ピン８を介して、内部に電気を供給されている。小型フ
ァン３は図示しないモータで駆動されるようになってお
り、ＬＳＩパッケージ７の上部には流体孔９を周方向に
設けたブロック５０に取り付けられている。このような
構成とすることによって小型ファン３により、冷却流体
を噴流４として、ＬＳＩパッケージ７に衝突させ、ＬＳ
Ｉパッケージ７から熱をうばった流体を流体穴９から外
部へ放出することができ、ＬＳＩパッケージ７の冷却性
能は向上する。
又、小型ファン３に、感温ダイオード等の温度センサを
設けることにより、小型ファン３の回転数を制御しても
良く、この場合は、ＬＳＩパッケージ７の温度変化をほ
ぼ一定に保持できる。
ＬＳＩパッケージ７の冷却性能を向上させたい場合は、
第４図に示すようにＬ’ＳＩパッケージ７上にピンフィ
ン１０を搭載し、その上に小型ファン３を付けると良い
。この実施例においても小型ファン３の回転数は、ＬＳ
Ｉパッケージ７またはピンフィン１０底部の温度を検出
することによりその値に基づいてファンの回転数を変化
させる制御を行うようになっている。このようにピンフ
ィン１０を搭載すると、放熱面積を大きくとれ、又、流
体との熱伝達率が増大するため冷却性能は一層向上する
。また、ピンフィン１０を採用した場合は冷却流体を周
方向の任意の方向へ流出させることができるため、ＬＳ
Ｉパッケージ７からの放熱により上昇した流体を直ぐに
外部へ放出することができる利点がある。
以上のように、本実施例ではＬＳＩパッケージ７の冷却
性能はさらに向上し、ＬＳＩパッケージ７の信頼性は確
保される。
また、第５図に平行平板フィン１１を搭載した場合の実
施例を示す。本実施例では、ＬＳＩパッケージ７の上部
に平行平板フィン１１を設置し、フィン間を冷却流体が
流れるように、横方向に小型ファンを設置している。平
板平板フィン１１の場合は、通常においてはフィン間を
流れる冷却流体はわずかなであるが、フィン間に小型フ
ァン３からの冷却流体を通過させることにより、平行平
板フィン１１の冷却性能を向上させることができる。ま
た、小型ファン３には、ＬＳＩパッケージ７、または、
平行平板フィン１１底部に埋め込まれた温度センサによ
り、ファンを駆動するモータの回転数が制御できるよう
に構成してもよい。
以上のように、小型ファン３をＬＳＩパッケージ７に搭
載することにより、冷却流体を一層活用でき、ＬＳＩパ
ッケージ７の冷却性能は向上し、信頼性も確保される。
次に、以上のように構成された冷却装置の動作について
説明する。小形高性能演算機１５が動作を開始し始める
あるいは、起動される前に、ファン１３が回転し、冷却
流体を給気ダクト３０へ送る。前述したように、給気ダ
クトは、各々の基板１を取り囲むように流路が形成され
ているので、冷却流体はその上流側で各流路に流量分配
され、流路内を流れる。給気ダクト３０には、ＬＳＩパ
ッケージ７、ＩＣチップ２の発熱量に応じて、冷却流体
の流量を設定するように小穴６がそれぞれ設けられてい
るので、発熱量の大きいＬＳＩパッケージ７には、冷却
流体が多く供給される。上流側でＬＳＩパッケージ７、
ＩＣチップ２を冷却して温度上昇した冷却流体は、下流
側へ流れるが、順次過熱されていない冷却流体が小穴６
から供給され噴流により冷却されるので、上流側の温度
上昇した冷却流体の影響をあまり受けることなく、ＬＳ
Ｉパッケージ７、ＩＣチップ２を冷却することができる
。
□　　　　又、発熱量の大きい特定のＬＳＩパッケージ
７あるいはＩＣチップ２には、適宜小型ファン３を設け
ているので、強制的に冷却流体を供給でき、冷却性能を
向上させることができる。
又、小型ファン３を温度センサにより検出した温度に基
づいてファンの回転板を制御することにより、ＬＳＩパ
ッケージ７系の温度をほぼ一定に制御することができる
。
以」二のようにＬＳＩパッケージ７、ＩＣチップ２を冷
却した後の冷却流体は、排気ダクト３１からファン１３
によって外部へ排出される。
第６図は、本実施例の場合のＩＣチップ２群の流れ方向
への温度分布平行流冷却の場合と比較して示した図であ
る。横軸は、流れ方向への距離縦軸は、温度差ΔＴ（＝
ＴｈＴｉ）を示している。ここでＴ、はＩＣチップの内
部温度、Ｔａは吸気温度である。これにより、平行流冷
却の場合は最大温度差ΔＴ　ｍａＸ　＝　４８　（ｄｅ
ｇ）となるが、これはＩＣチップ２の放熱により温度上
昇した流体と冷却に寄与しない流体が混合していないた
めである。これに対して本実施例を適用した場合のΔＴ
　ｗ＋　ａ　ｘは、平行流冷却の場合の３分の２程度の
ΔＴ　ｍ　ａウニ３３　（ｄｅｇ）となり、温度分布も
均一にできる。
以上、述へたように、ＩＣチップ２群の各々に、冷却流
体をその発熱量にみあったように噴流４にて、衝突させ
ることにより、ＩＣチップ２群の冷却性能は向上し、各
基板１上のＩＣチップ２の温度分布均一化がはかれられ
る。又、混合も効率良く行なわれるのでファン１３の容
量も極端に少なくてよく、消費電力も低減できる効果が
ある。
又、噴流冷却装置１６の外側に防音壁２３を設け、ファ
ン３の回転による音を外部に放出しない□ようにしてい
るので、低騒音化の点でも、向上している。
なお第１図に示した実施例において排気ダクト３１を取
りはずし、給気ダクト３ｏのみで、噴流冷却を行っても
良い。この場合は、排気ダクト３１がないので、筐体１
２をコンパクトにでき、ファン１３が１個であるため、
騒音低減、電力低減となる。
本発明の他の実施例を第７図に示す。本実施例では、個
々のＩＣチップ等に供給する冷却流体の流量調整を給気
ダクトの流路面積を流れ方向に対して変化させた場合を
示す。
第７図に示す実施例では、給気ダクト３ｏの形状を冷却
流体の下流方向へ進むにしたがい、冷却流体を各々のＬ
ＳＩパッケージ７、ＩＣチップ２に噴流を供給するため
の流路を狭くなるように構成したものである。第７図に
おいて、基板１に搭載された、ＬＳＩパッケージ７は第
２図に示すものより高発熱量であり、上流側に位置させ
ている。すなわち、高発熱量のＬＳＩパッケージ７が上
流側にある場合、上流側の上記流路を広くして、そこに
冷却流体を多く衝突させることができる。
なお、高発熱量のＬＳＩパッケージ７が後流側に配置さ
れている。あるいは後流側に配置されているＩＣチップ
２等の温度上昇が大きい場合は、第７図に示す場合とは
反対に、給気ダクト３ｏの形状を下流方向へ進むにした
がい、広くとっても良い。
このようにすることにより、新鮮な冷却流体を下流方向
に対して、多く衝突するようにすることができるので後
流側の冷却性能を向上させることができる。
又、ＩＣチップ２等が同等の発熱量を有するものである
時は、給気ダク１−３０の小孔６の径を同等にしても良
い。
次に、本発明の他の実施例を第８図から第９図により説
明する。本実施例は、給気ダクト３０に設けた小穴６の
流路面積を変えて冷却流体の流量を調整するものである
。
第８図は、給気ダク）・３０の小穴６の径を下流側に行
くにしたがい、大きくとった場合の例を示す図である。
第８図において、基板１上に搭載された、ＩＣチップ２
群の下流部のＩＣチップが高発熱、ましくは、温度が高
い場合に、小穴〇の径を大きくして、多くの冷却流体を
噴流にて冷却している。こうすることにより、ＩＣチッ
プ２群の温度分布は単一化できる。
なお、基板１上に搭載されたＩＣチップ２群が、上流側
で高発熱のＩＣチップ２が存在するか、もしくは、上流
側のＩＣチップ２の温度が高い場合は、上流側の給気ダ
ク１−３０に設けられた小穴６の径を大きくとることに
より、多くの冷却流体を噴流４にて衝突させてＩＣチッ
プ２群の温度分布は均一化させても良い。
次に、第９図は、基板１の片面にＩＣチップ２群、ＬＳ
Ｉパッケージ７を搭載した場合の例を示す図である。本
実施例では、給気ダクト３０の片面に小穴６を設け、高
発熱量のＬＳＩパッケージ７ては小穴６の数を多くして
冷却流体の流れる量を多くしている。このように、くし
歯状の給気ダクト３０を設置し、小穴６の設ける位置、
数等を変えることにより、片面実装２両面実装および片
面両面混在実装、いかなる場合にも適用できる。
以上のように、噴流冷却装置にくし歯状の給気ダクト３
０を設け、その形状、小穴６の径の大きさを変えること
により、ＩＣチップ２群、ＬＳＩパッケージ７の信頼性
は確保でき、冷却性能も一層向」ニする。
次に、本発明の他の実施例で、給気ダク１−３０に小型
ファンを設ける場合について第１０図から第１２図によ
り説明する。第１０図は、給気ダクト３０に小型ファン
３２を埋め込んだ場合の一実施例を示す。第１０図にお
いて、基板１」二には、放熱フイン２７付きのＬＳＩパ
ッケージ７と、ＩＣチップ２群が搭載されている。局部
的に発熱量の高いＩＣチップ２．ＬＳＩパッケージ７が
存在する場合や、それらの温度が高い場合には、給気ダ
ク］・３０に小型ファン３２を埋め込み、この小型ファ
ン３２により、噴流冷却効果を一層向上させたものであ
る。なお、小型ファンの回転数は温度センサにより、検
出した温度に基づいて、その温度を適切な範囲に設定す
るように制御されるようになっている。こうすることに
より、特定の高発熱量の部分には、強制的に冷却流量を
適切な量供給できるのでＩＣチップ２群、ＬＳＩパッケ
ージ７の温度分布は均一化でき、冷却性能は一層向上し
て、信頼性は確保される。
また、第１１図は、第１０図に示した小型ファン３２に
代えて貫流ファン２１を適用した場合の例を示す図であ
る。第１１図において、貫流ファン２１は、小型ファン
３２の場合と同様に、温度センサで検出した値に基づい
て貫流ファン２１の回転数が制御できるようになってい
る。貫流ファン２１を用いることにより、給気ダクト３
０のくし歯の幅を狭くすることができる。したがって、
実装筐体をコンパクトにすることができる。
次に、第１２図は、基板１とほぼ同じ大きさの大型プロ
ペラ２４を給気ダクト３０に取り付け、回転させること
により、冷却に寄与しない、むだな流体を旋回流でＩＣ
チップ２群に当てるものである。この場合、大型プロペ
ラ２４の回転数は高回転数とする必要はない。これによ
り、ＩＣチップ群２の温度分布は均一となり、工Ｃチッ
プ２の信頼性も確保できる。
以上のように、くし歯状の給気ダクト３０に、小型ファ
ン３２等を取り付けることにより、冷却性能を一層向上
させ、信頼性を確保することができる。
次に、本発明の他の実施例として基板１上に小型ファン
を設けた場合について第１３図から第２０図により説明
する。第１３図においては、基板１のＩＣチップ２等が
搭載されていない小型ファン３を取り付けた場合を示し
ている。
この小型ファン３は高発熱ＩＣチップ２に対応する位置
に設けられ、上層の冷たい空気を噴流としてＩＣチップ
２に供給する。こうすることによりこの小型ファン３に
よる噴流４効果によって、高発熱ＩＣチップ及び、温度
分布の最高部分の冷却性能を向上させることができる。
すなわち、風温上昇していない、基板１上層の冷却流体
による噴流４効果により、より一層の冷却性能を上げＩ
Ｃチップ２群の温度分布を均一化させることができる。
第１４図から第１６図は、小型ファン３をＩＣチップ２
間に配置した場合の実施例を説明する図である。こうす
ることにより、小型ファン３によって上部の基板１上へ
冷却流体を当て、そのはねかえりを利用して、高発熱Ｉ
Ｃチップに噴流４を当て、冷却性能を向上させたもので
ある。
又、第１６図は、第１４図、第１５図の場合よりも冷却
性能を向上させるため、スリット板５を設けＩＣチップ
２へ噴流として導びくためのガイドとして利用したもの
である。これにより、冷却流体の有効利用がはかられる
。
第１７図から第１９図に示すの実施例は、小型ファン３
をＩＣチップ２群が搭載きれている基板１上に立てた場
合のものである。小型ファン３を立てることにより、Ｉ
Ｃチップ２の放熱による温度上昇した流体と、基板１上
部の新鮮な冷却流体とを混合させて、ＩＣチップ２に冷
却流体を衝突させることができる。それにより、最高温
度を低減でき、ＩＣチップ２の信頼性を確保できる。
又、第１９図は、第１７図、第１８図に示した場合より
も冷却性能を向上させるため、上部基板１に冷却流体を
ガイドするためのスリット板５を設けても良い。なお、
第２０図に示すように、基板ＩＩＣチップ間に小室ファ
ン３設けたものは、両面実装のものに適用できる。
次に、基板１に小型ファン３を埋め込み、小型ファン３
の搭載されている基板１の下方の基板上上に搭載されて
いるＩＣチップ２に噴流４を衝突させるように構成した
実施例について第２１図から第２８図により説明する。
第２１図は、上部の基板１のＩＣチップ２間であって下
部の基板１の高発熱のＩＣチップ２に対応する、あるい
は温度が高い部分に対応する位置に小型ファン３を埋め
込んで構成し基板１を多層化した例を示す図である。こ
うすることにより、ＩＣチップ２群の放熱による温度境
界層を破壊し、冷却流体の有効利用が可能となる。従っ
て、ＩＣチップ２群の最高温度は低減でき、温度分布も
均一とすることができる。
第２２図に示す実施例は、小型ファン３の衝突４噴流と
吸い込みにより、温度境界層を・破壊させることを混在
させたものである。基板１の上方の冷却流体を小型ファ
ン３により吸い込み、上部基板１に搭載されたＩＣチッ
プ２の冷却性能を向上させ、ＩＣチップ２群の温度分布
を均一にすることができる。
さらに他の実施例を第２３図に示す。本実施例は、ダミ
ー基板１４に小型ファン３を埋め込み、小型ファン３の
上部のＩＣチップ２が高発熱の場合の例である。ここで
、小型ファン３の下部のＩＣチップ２が、上部のＩＣチ
ップ２より、温度が上昇した場合、小型ファン３は逆回
転して、下部のＩＣチップ２を冷却するようになってい
る。
すなわち、小型ファン３は上、下の工Ｃチップに取り付
けられた温度センサから検出した値に基づいて、回転方
向が正方向又は逆方向になるように制御されている。こ
のようにすることにより、上部と下部のＩＣチップの温
度分布は均一となり、衝突噴流４による冷却性能も向上
し、実装筐体内のＩＣチップ２の温度分布の均一化が可
能となる。
次に平板形のモータ１９を使用し、平板形のモータ１９
上にプロペラ２０を用いたファンを基板１上に搭載した
場合の例第２４図、第２５図に示す。平板形のモータ１
９を使用することにより、噴流冷却のためのファンを薄
くすることができる。
また、小型ファン３の場合と同様に、平板形のモータ１
９は、ＩＣチップ２の温度を感知できるように、回路内
に組み込まれてセンサが取り付けられており平板形のモ
ータ１９の回転数が制御され、ＩＣチップ２群の最高温
度を低減し、温度分布を均−化し、ＩＣチップ２の信頼
性の確保を行うことができる。
なお、本実施例のものは、第２５図に示すように両面実
装にも適用した可能なことはもちろんである。
第２７図に示す実施例ては、円錐上のスリンｌへ板５の
内部に、平板形のモータ１９を設け、その平板形のモー
タ１９に山型のプロペら２ｏを搭載したものである。こ
の場合も平板形モータ１９は第２４図に示す実施例と同
様に温度センサにより回転数が制御できるようになって
いる。こうすることにより、水平方向の流れを上方およ
び下方に向けることができる。すなわち、ＩＣチップ２
に噴流４を当てて、冷却性能を向上させることができる
。
また、第２７図に示す実施例では、ダミー基板１４に温
度センサから検出した値に基づいて、回転数制御が可能
な貫流ファン２１を取り付けた場合を示す。貫流ファン
２１を使用することにより、ダミー基板１４程度のスペ
ースさえあれば、取り付けることは可能である。また、
冷却に寄与しないむだな流体とＩＣチップ２からの放熱
による温度上昇した流体とを十分にかく乱させることが
できるので、冷却性能を向上させ、ＩＣチップ２群の温
度分布を均一にし、信頼性を確保できる。
次に、第２８図に、ダミー基板１４に貫流ファン２１を
取り付けさらに、その上下にガイド従５１を設けた場合
の実施例を示している。又、吸気入口ファン１３を取り
付け、排気出口は吸気入口と同じ側にあるように構成し
ている。このように構成することによっても貫流ファン
２１により、冷たい冷却流体をＩＣチップ２群に当てる
ことができる。
次に、本発明の他の実施例を第２９図に示す。
第３０図は、基板１の多層化した場合に、その基板を活
用したものである。基板１内に、熱伝導性部材２８例え
ば銅板、およびヒートパイプを配置し、基板１上には、
ＩＣチップ２群、ＬＳＩパッケージ７が搭載されている
。ＬＳＩパッケージ７の発熱量は放熱フィン２７を介し
て冷却流体に放＝３１− 熱されるが、ＩＣチップ２は、基板１を伝わって放熱す
るようにしである。したがって、ＩＣチップ２群の放熱
は、基板１内に配置した熱伝導性部材２８によって伝熱
させ一括して、ＬＳＩパッケージ７の裏に取り付けた放
熱フィン２７で冷却流体に放熱される。こうすることに
よっても、ＩＣチップ２群の温度分布は均一に保たれ、
ＩＣチップ２の信頼性も確保できる。
また、第３０図に示す実施例では、ＬＳＩパッケージ７
のリートピン８にのうち電源供給に寄与しないものを基
板１の反対方向まで伸ばして、リートピン８を放熱フィ
ン２７として利用した例を示す図である。これにより、
ＬＳＩパッケージ７の冷却性能を一層向上させることが
できる。
また、第３１図に示す実施例では、ＩＣチップ２の放熱
を基板１の内部に形成した熱伝導性部材２８に伝えるよ
うに構成したものである。すなわち、ＩＣチップ２の底
部には、熱伝導性のよい、伸縮可能なバネ２９が取り付
けてあり、そのバネ２９を通して、ＩＣチップ２は基板
１内の熱伝導性部材２８へ熱を伝えている。熱伝導性部
材２８に伝わった熱は、第３０図で示したように、−括
して、放熱フィン２７で冷却流体へ放熱される。
以上、述べたように、多層基板化に伴い、基板１の内部
、表面に熱伝導部材２８を配置し、ＩＣチップ２群の放
熱を一括して放熱フィン２７にて、冷却流体へ放熱する
ことができる。
次に、平行流冷却を改良した実施例８第３５図。
第３６図に示す。前述のように、平行流冷却方式の一実
施例場合では、ＩＣチップ２群からの放熱により、下流
方向へ行くにしたがい、温度上昇した流体が発達する。
一方、基板１上方部では、冷却に寄与しないむだな流体
がある。したがって、第３２図に示す実施例ではコンピ
ュータのチップ２群が搭載されている基板１の上部に翼
型スリット板１８を設け、矢印で流体の進行方向を示す
ようにこのむだな流体を冷却に寄与させている。これに
より、基板１上方部のむだな流体を、温度上昇した流体
と混合させて、より一層の冷却性能を得ることができる
。また、スリットをジャにする　　−ことにより、流れ
のはく離を防ぎ、圧力損失を低減でき、騒音低減にも役
立つものである。
又、第３６図は、第３５図の実施例のジャスリツＩ−板
１８を上方の基板１に取り付けた場合の例である。
次に、本発明の他の実施例を第３４図に示す。
第３８図に示す実施例では、ＬＳＩパッケージ７に、平
行平板フィン１１を搭載し、噴流４をあてたものである
。コス１〜の面から、平行平板フィン１１は有利てあり
、その平行平板フィン１１に、チャンバ２２により噴流
４をあて、冷却性能を向上させることができる。すなわ
ち、ＬＳＩパッケージ７の信頼性は確保できる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、第１に噴流冷却装置に着脱可能なくし
歯状の給気ダクトを発熱量に応じて供給するようにした
ことにより、基板上に搭載されているＩＣチップ、ＬＳ
Ｉパッケージの冷却性能を向上させ、信頼性を確保でき
る。
第２にくし歯状の給気ダクトの形状、噴流孔の径を変化
させることにより、両面実装９片面実装においても、チ
ップ間の温度分布を小さくすることができる。
第３にくし歯状の給気ダクトに温度センサ付の小型ファ
ン、貫流ファン、大型プロペラ等を取り付けることによ
り、より一層の冷却性能を得ることができ、温度分を均
一にできる。
第４に基板に小型ファン、貫流ファン、平板モータ等を
取り付け、温度センサ等によって温度検出を行い、それ
に基づいて回転数を制御することにより、ＩＣチップの
温度分布を均一にでき、冷却性能を一層向上できる。
第５にＬＳＩパッケージに小型ファンを搭載することに
より、平行平板フィン、ピンフィンに噴流を衝突させ、
流体との熱伝達率を向」ニさせ、フィン自体の冷却性能
を向」ニさせることができる。
これにより、ＬＳＩパッケージの信頼性は確保できる。
第６に基板の内部および表面に熱伝導部材を配置して、
放熱を一括して行なうことにより、ＩＣチップ、ＬＳＩ
パッケージの温度分布は均一化され、信頼性を確保でき
る。
第７に基板と基板の間にジャのスリット板を入れること
により、むだな冷却流体をなくすとともに、流れのはく
離による圧力損失増大を防止することができる。すなわ
ち、ＩＣチップの冷却性能を向上することができる。
第８に、噴流冷却装置において、平行平板フィンを搭載
することにより、低コストで冷却性能を向上させること
ができる。
第９に噴流冷却装置の外側に防音壁を設けることにより
、ファンの回転による騒音を外部へ放出することがなく
、低騒音化、快適化を重視することができる。
第１０に、給気ダクトを着脱可能とし、実装筐体に組み
込むことにより、リペア−の際に、容易に給気ダクトの
みを取りはずすことができ、作業の面で短時間となる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例を示す図で小形高性能演算機
への適用例を示す斜視図、第２図は本発明の一実施例を
示す噴流冷却装置の縦断面図、第３図から第５図はそれ
ぞれ本発明の他の実施例を示すＬＳＩパッケージに搭載
される小型ファンの適用例を示す斜視図、第６図は、本
発明の温度分布を示す図、第７図から第１０図はそれぞ
れ給気ダクトの変形例を示す縦断面図、第１１図から第
れぞれ基板１にファンを埋め込んだ本発明の他の実施例
を示す噴流冷却装置の縦断面図、第２４図から第２６図
はそれぞれ平板形のモータを用いたファン適用例を示す
縦断面図、第２７図、第２８図は貫流ファンを適用した
実施例を示す縦断面図、第２９図は、本発明の他の実施
例を示す図で基板を冷却に活用した例を示す縦断面図、
第３０図。 第３１図は、第３０図に示す実施例の変形例である縦断
面図、第３２図、第３３図は、本発明の他の実施例のジ
ャスリット板を適用した場合縦断面図、第３４図は、本
発明の他の実施例を示す縦断面図である。 １・基板、２・・・ＩＣチップ、３　小型ファン、４・
・・噴流、５　スリン１へ板、６・小穴、７・ＬＳＩパ
ッケージ、８・・・リードピン、９・流体穴、１０・ピ
ンフィン、１１・平行平板フィン、１２　筐体、１３・
ファン、１４・・ダミー基板、１５・・小形高性能演算
機、１６　噴流冷却装置、１７・・排気口、１８・・ジ
ャスリット板、１９　・平板モータ、２０・プロペラ、
２１・貫流ファン、２２・・チャンバ、２３・防音壁、
２４・大型プロペラ、２５平行流冷却方式、２６・・噴
流冷却方式、２７放熱フイン、２８・・熱伝導性部材、
２９・バネ、３０・給気ダク１−１３１　・排気ダクト
、３２　内５θ−ｍ−アＵンタ ｌθ−−−Ｌ０ンフ４ン 第　７　図 葛　ｇ　図 冨　／θ　図 第　　７３　　（２） １−暴状 ”、ｉ　／４１１ｉ　　３ モ■首訓′ １１５　図 ５−一一スソヅト不及 第　２１　　図 ’−ｉ　　ｚｚ　　回 とプー−−ノＩ＼“ゴｙく７７Δ・ 、３−−−　ノ１、哩ｙファン ４−　雌浅 囁　３ｚ　　図 ＄　３３図 ｚ−ｒｃ手ヅ７′ ／Ｂ−’７に！スソッＬ級 第　３乙　図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １．基板上に配列されたＩＣチップ，ＬＳＩパッケージ
    群と、冷却流体を供給するためのファンと、該ファンに
    よつて供給された冷却流体を前記ＩＣチップ，ＬＳＩパ
    ッケージ群に導びくためのダクトを備えた電子機器の冷
    却装置において、前記ダクトが基板に沿つて流路を形成
    される形状ものであつて、前記ＩＣチップ，ＬＳＩチッ
    プの各々に対応する位置に各ＩＣチップの発熱量に応じ
    た開口面積を有する小穴が設けられ、前記ファンによつ
    て送風された冷却流体を前記小穴から噴流としてＩＣチ
    ップ，ＬＳＩパッケージに衝突させるようにしたことを
    特徴とする電子機器の冷却装置。 ２．ＩＣチップ，ＬＳＩパッケージ群が配列された複数
    の基板と、冷却流体が供給するためのファンと、該ファ
    ンによつて供給された冷却流体を前記ＩＣチップ，ＬＳ
    Ｉパッケージ群に導びくためにダクトを備えた電子機器
    の冷却装置において、前記ダクトが各基板間に基板に沿
    うように流路が形成される形状のものであつて、前記Ｉ
    Ｃチップ，ＬＳＩパッケージの発熱量に対応した開口面
    積を有する小穴が前記ダクトに設けられていることを特
    徴とする電子機器の冷却装置。 ３．ＩＣチップ，ＬＳＩパッケージ群が配列された複数
    の基板と、冷却流体を供給するためのファンと、該ファ
    ンによつて供給された冷却流体を前記ＩＣチップ，ＬＳ
    Ｉパッケージ群に導びくためにダクトを備えた電子機器
    の冷却装置において、前記ダクトにより各ＩＣチップ，
    ＬＳＩパッケージ冷却流体を個々に導びくように構成す
    るとともに、高発熱量のＬＳＩパッケージに小型ファン
    を取り付けた第２の冷却装置を設置していることを特徴
    とする電子機器の冷却装置。 ４．ＩＣチップ，ＬＳＩパッケージ群が配列された複数
    の基板と、冷却流体を供給するためのファンと、該ファ
    ンによつて供給された冷却流体を前記ＩＣチップ，ＬＳ
    Ｉパッケージ群に導びくためのダクトを備えた電子機器
    の冷却装置において、前記ダクトが各基板間に基板に沿
    うように流路が形成される形状のものであつて、前記Ｉ
    Ｃチップ，ＬＳＩパッケージの各々に冷却流体を供給す
    る小穴が前記ダクトに設けられ、かつ、発熱量の大きい
    部位に冷却ファンが設置されていることを特徴とする電
    子機器の冷却装置。 ５．ＩＣチップ，ＬＳＩパッケージ群が配列された複数
    の基板と、冷却流体を供給するためのファンと、該ファ
    ンによつて供給された冷却流体を前記ＩＣチップ，ＬＳ
    Ｉパッケージに導びくためにダクトを備えた電子機器の
    冷却装置において、前記基板に特定のＩＣチップ，ＬＳ
    Ｉパッケージに対応する位置に冷却ファンを設け、該冷
    却ファンにより、前記特定のＩＣチップ，ＬＳＩパッケ
    ージを噴流を衝突させるように構成したことを特徴とす
    る電子機器の冷却装置。 ６．ＩＣチップ，ＬＳＩパッケージ群が配列された複数
    の基板と、冷却流体が供給するためのファンと、該ファ
    ンによつて供給された冷却流体を前記ＩＣチップ，ＬＳ
    Ｉパッケージ群に導びいて冷却を行う電子機器の冷却装
    置において、前記基板の特定のＩＣチップ，ＬＳＩパッ
    ケージの対応する位置に第２のファンを設置し、該第２
    の及ファンによつて前記基板の一方流路を流れる冷却流
    体を前記第２のファンを通過させて前記特定のＴＣチッ
    プ，ＬＳＩパッケージを噴流を衝突させ冷却することを
    特徴とする電子機器の冷却装置。７．基板上に配列され
    たＩＣチップ，ＬＳＩパッケージ群と、冷却流体を供給
    するためのファンと、該ファンによつて供給された冷却
    流体を前記ＩＣチップ，ＬＳＩパッケージ群に導びくた
    めのダクトを備えた電子機器の冷却装置において、前記
    ＩＣチップ，ＬＳＩパッケージ群の上部にＩＣチップ，
    ＬＳＩパッケージ群の設置範囲に送風できる大きさのプ
    ロペラファンを取り付けたことを特徴とする電子機器の
    冷却装置。 ８．ＩＣチップ，ＬＳＩパッケージ群が配列された複数
    の基板と、冷却流体供給するためのファンと、該ファン
    によつて冷却流体を前記ＩＣチップ，ＬＳＩパッケージ
    に導びくようにした電子機器の冷却装置において、前記
    基板上に平板形のモータとプロペラからなる第２のファ
    ンを設置し、特定のＩＣチップ，ＬＳＩパッケージに冷
    却流体を供給するようにしたことを特徴とする電子機器
    の冷却装置。 ９．ＩＣチップ，ＬＳＩパッケージ群が配列された複数
    の基板と、冷却流体が供給するためのファンと、該ファ
    ンによつて供給された冷却流体を前記ＩＣチップ，ＬＳ
    Ｉパッケージに導びいて冷却するようした電子機器の冷
    却装置において、前記基板内に熱伝導性部材が配設され
    、ＩＣチップの発熱は該熱伝導性部材を伝熱させ、ＬＳ
    Ｉパッケージに設けた放熱フインから放熱させるように
    構成したことを特徴とする電子機器の冷却装置。 １０．前記ダクトがくし歯形のものであつて、前記基板
    間を挿入・脱着できるように構成した請求項１，２，３
    又は４に記載の電子機器の冷却装置。 １１．前記ダクトによつて形成された流路の冷却流体の
    流れる方向の断面積を発熱量の大きいＩＣチップ，ＬＳ
    Ｉパッケージの設置されている位置で大きくした請求項
    １，２，３又は４に記載の電子機器の冷却装置。 １２．前記基板が両面実装されている請求項１，２，３
    ，４，５，６、又は１０に記載の電子機器の冷却装置。 １３．前記第２の冷却装置が、周囲に冷却流体を出すた
    めの流体孔を備えたブロックとその上部に設けたファン
    とからなる請求項３に記載の電子機器の冷却装置。 １４．前記第２の冷却装置が、ＬＳＩパッケージ上に設
    けたピンフインと、さらにその上部に設けたファンを備
    えたブロックからなる請求項３に記載の電子機器の冷却
    装置。 １５．前記第２の冷却装置が、平行手段フインと、該平
    行手段フインのフイン方向に冷却流体を流すように取り
    付けられたファンからなる請求項３に記載の電子機器の
    冷却装置。１６．前記ファンがＩＣチップ，ＬＳＩパッ
    ケージ近傍に取り付けられた温度センサの検出値に基づ
    いて前記ファンの回転数を制御されている請求項３，４
    ，５，６，７又は８に記載の電子機器の冷却装置。 １７．ＩＣチップ，ＬＳＩパッケージ群が配列された複
    数の基板と、冷却流体を供給するためのファンと、該フ
    ァンによつて冷却流体を前記ＩＣチップ，ＬＳＩパッケ
    ージへ供給するようにした電子機器の冷却装置において
    、基板と基板の間に翼型のスリット板を設置したことを
    特徴とする電子機器の冷却装置。
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