JPH05121608A - 伝導冷却構造 - Google Patents

伝導冷却構造

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Publication number
JPH05121608A
JPH05121608A JP3278183A JP27818391A JPH05121608A JP H05121608 A JPH05121608 A JP H05121608A JP 3278183 A JP3278183 A JP 3278183A JP 27818391 A JP27818391 A JP 27818391A JP H05121608 A JPH05121608 A JP H05121608A
Authority
JP
Japan
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component
heat
cooling
shaft
chamber
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP3278183A
Other languages
English (en)
Inventor
Masahiro Mochizuki
優宏 望月
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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Publication of JPH05121608A publication Critical patent/JPH05121608A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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

Landscapes

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

Abstract

(57)【要約】 【目的】伝導冷却構造に係り、特に基板上に実装された
LSI等の発熱部品を液体冷媒によって伝導冷却する伝
導冷却構造に関し、本発明は部品が発する熱を伝導する
部品に対する熱抵抗を低減させると共に、部品点数を減
少させることを目的とする。 【構成】基板1上に実装された部品2を、液体媒体によ
って伝導冷却する伝導冷却構造において、前記部品2の
放熱面2aから立植するシャフト5と、該シャフト5が
貫通されると共に、その内部に当該シャフト5と接して
前記液体媒体と該部品2が発する熱との熱交換を行う冷
却室10を有するチャンバ4と、該冷却室10と接続さ
れ、当該冷却室10に該液体冷媒を供給する、および当
該冷却室10から該液体冷媒を排出するチューブ7とか
ら構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、伝導冷却構造に係り、
特に基板上に実装されたLSI等の発熱部品を液体冷媒
によって伝導冷却する伝導冷却構造に関するものであ
る。
【0002】
【従来の記述】従来は図12に示すように、基板30上
に実装された部品31の放熱面に放熱ピストン33を当
接させ、その放熱ピストン33をバネ34によって部品
31側に押圧すると共に、そのバネ34によって部品3
1からの熱を伝導している。
【0003】そして、上記放熱ピストン33をガイドす
るピストンガイドブロック32を介して、内部に冷却
水,フロロカーボン等の液体冷媒が流動する冷媒通路3
6を有するコールドプレート35にその熱が伝導されて
いた。
【0004】よって、部品31が発する熱はコールドプ
レート35において、液体冷媒との熱交換が行われ、部
品31の冷却が行われるものであった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
構造では、部品から発された熱が熱交換を行う位置まで
伝導される途中にある部品点数が多いため、熱抵抗が高
い、また重量アップ、コストがかかるという問題があっ
た。
【0006】従って、本発明は部品が発する熱を伝導す
る部品に対する熱抵抗を低減させると共に、部品点数を
減少させることを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的は、基板1上に
実装された部品2を、液体媒体によって伝導冷却する伝
導冷却構造において、前記部品2の放熱面2aから立植
するシャフト5と、該シャフト5が貫通されると共に、
その内部に当該シャフト5と接して前記液体媒体と該部
品2が発する熱との熱交換を行う冷却室10を有するチ
ャンバ4と、該冷却室10と接続され、当該冷却室10
に該液体冷媒を供給する、および当該冷却室10から該
液体冷媒を排出するチューブ7と、を具備することを特
徴とする伝導冷却構造、
【0008】
【作用】即ち、本発明によれば、部品が発した熱をシャ
フトに伝導し、このシャフトと接することで液体冷媒と
の熱交換を行う冷却室を有するチャイバを、当該シャフ
トが貫通するよう形成しているため、唯一部品からの熱
を伝導したシャフトを直接液体冷媒が接することとなる
ので、熱交換を行う部分までの部品点数を減らすことが
でき、よって、熱抵抗も低減することができる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の望ましい実施例を図面を用い
て詳細に説明する。図1は本発明の第1の実施例を示す
図である。
【0010】図2は第1の実施例をチャンバを示す図で
ある。図3は第1の実施例の冷却素子を示す図である。
図4は本発明の第2の実施例を示す図である。
【0011】図5は第2の実施例の第1の冷却素子を示
す分解図である。図6は第2の実施例の第2の冷却素子
を示す図である。図7は第2の実施例の第3の冷却素子
を示す図である。
【0012】図8は第2の実施例の第3の冷却素子を示
す分解図である。図9は本発明の第3の実施例を示す図
である。図10は第3の実施例のコイルパイプを示す図
である。
【0013】図11はコイルパイプの作用を示す図であ
る。尚、図1乃至図11において、同一符号を付したも
のは、同一対象物をそれぞれ示すものである。
【0014】まず、第1の実施例について図1乃至図3
を用いて詳細に説明する。図1に示すように、基板1上
にバンプ2bによって実装されたLSI等の部品2の放
熱面に、棒状のシャフト5が立植され、そのシャフト5
に貫通され、内部に液体冷媒が衝突し循環する冷却室1
0を有するチャンバ4が形成され、このシャフト5とチ
ャンバ4によって部品2を冷却する冷却素子11が形成
されている。
【0015】チャンバ4からシャフト5は一部突出され
るようにして構成されており、突出するシャフト5を更
に突出させる形で部品2対応に設けられる冷却素子11
を密閉するカバー3が形成される。尚、シャフト5がカ
バー3から突出できるようカバー3には貫通孔3aが形
成されている。
【0016】上記カバー3を基板1に取り付けるため
に、基板1にろう付け等の方法によってフランジ8を取
付け、このフランジ8をカバー3とボルト9によって共
締めすることで強固にそれぞれを連結することができ
る。
【0017】図2を用いて上記チャンバ4を詳細に説明
すると、チャンバ4にはシャフト5が貫通する貫通孔4
b,4cが形成されており、シャフト5と接するチャン
バ4の肉厚部にはシールリング6が上下2ヵ所それぞれ
設けられている。更に、冷却室への液体冷媒の供給口,
および排出口となるニップル4aを介してチューブ7が
ぞれぞれ形成されている。
【0018】上記冷却素子11の詳細は図3に示すよう
に、部品2の放熱面2aに、先端5aがテーパ形状を有
し、他方、サーマルコンパウンド等を介在して密着接合
された台座5bを有する円柱状のシャフト5が、チャン
バ4の貫通孔4b(4c)に挿入されて形成されてい
る。
【0019】第1の実施例の作用について説明すると、
部品2が発された熱はシャフト5を通じてチャンバ4内
の冷却室10付近へ伝導される。この冷却室10には液
体冷媒が供給されていることから、シャフト5に直接液
体冷媒が衝突することで、液体冷媒と部品2の熱との間
で熱交換が行われ、部品2の冷却が行われる。部品2の
熱を奪って供給時よりも液温が上昇した液体冷媒はチャ
ンバ4の排出口のニップル4aを介してチューブ7から
次のチャンバ4の冷却室10へと排出され、それ以降下
段の冷却素子へと順に循環され、最終的にカバー3外部
へと排出される。
【0020】尚、カバー3から一部シャフト5が突出し
て露出していることから、このカバー3から露出したシ
ャフト5の先端5aから空冷によっても冷却作用を期待
することもできる。
【0021】次に第2の実施例について図4乃至図8を
用いて詳細に説明する。図4に示すように、基板1上に
バンプ2bによって実装されたLSI等の部品2の放熱
面に、放熱ピストン12を当接させ、この放熱ピストン
12をガイドするピストンガイドブロック16が形成さ
れている。この放熱ピストン12とピストンガイドブロ
ック16は従来と比べて約半分程度の肉厚しか有してい
ない。
【0022】ピストンガイドブロック16を基板1に取
り付けるために、基板1にろう付け等の方法によってフ
ランジ8を取付け、このフランジ8をピストンガイドブ
ロック16とボルト9によって共締めすることで強固に
それぞれを連結することができる。
【0023】放熱ピストン12の上部(部品2と当接す
る部分と反対側)には冷却室20を有するコールドキャ
ップ13が当接され、そのコールドキャップ13の先端
に放熱ピストン12を部品2へと押圧するバネ17が形
成されており、このバネ17はバネ受け板15によって
支持されている。更に、バネ受け板15はピストンガイ
ドブロック16と支持材18によって支持されている。
尚、コールドキャップ13と放熱ピストン12との接合
部にはシールリング6が取付けられている。
【0024】この放熱ピストン12とコールドキャップ
13とによって第2の実施例の第1の冷却素子19が構
成される訳であるが、図5を用いてこの第1の冷却素子
を説明する。
【0025】図5に示すように、コールドキャップ13
は2つのブロックによって構成され、第1のブロック1
3aには液体冷媒の供給側となるジャバラ状の配管14
と、締結用のネジ孔13cとが形成されている。尚、図
示はしていないが第1のブロック13aの裏側には冷却
室20の一部となる凹部が形成されている。第2のブッ
ロク13bには液体冷媒の排出側となるジャバラ状の配
管14と、冷却室20の一部となる凹部が形成されてい
る。そして、第1のブロック13aと第2のブロック1
3bとの接合部にはシールリング6が形成され、それら
が接合されてコールドキャップ13が形成され、このコ
ールドキャップ13と放熱ピストン12との接合部にも
同様にシールリング6が形成されている。それら第1の
ブロック13aと第2のブロック13bからなるコール
ドキャップ13と放熱ピストン12とはネジ21によっ
て締結される。
【0026】上記した第1の冷却素子の変形例としてい
くつか考えられるが、図6に示すように、コールドキャ
ップ13を分割型とせず、液体冷媒がスルーに循環する
ような経路を有するコールドキャップ23によって構成
される第2の冷却素子22としてもよい。
【0027】その他、図7および図8に示すように、第
1の冷却素子19の分割型のコールドキャップ13に加
え、コールドキャップ25からの液体冷媒をすぐに下段
の冷却素子に循環させるのではなく、放熱ピストン24
の内部に液体冷媒の経路24aを形成する第3の冷却素
子26としてもよい。
【0028】図8にその分解図を示すが、第1のブロッ
ク25aは上記した第1の冷却素子19のコールドキャ
ップ13の第1のブロック13aと同一構成であるため
その説明を省略するが、第2のブロック25bには貫通
孔25cを穿孔し、この貫通孔25cから放熱ピストン
24に形成された経路24aに液体冷媒が導かれる。そ
して、放熱ピストン24を循環してきた液体冷媒は第2
のブロック25bに形成された排出口の配管から下段の
冷却素子へ或いは装置外部へと排出される。特に第3の
冷却素子26の構成では液体冷媒が部品2のすぐ近傍を
通るので熱抵抗が小さく冷却能率が向上する効果を有す
る。
【0029】第2の実施例の作用について説明すると、
部品2が発された熱は放熱ピストン12を通じてコール
ドキャップ13内の冷却室20付近へ伝導される。この
冷却室20には液体冷媒が供給されていることから、放
熱ピストン12に直接液体冷媒が衝突することで、液体
冷媒と部品2の熱との間で熱交換が行われ、部品2の冷
却が行われる。部品2の熱を奪って供給時よりも液温が
上昇した液体冷媒はコールドキャップ13の排出口のジ
ャバラ状の配管14から下段の冷却素子19の冷却室2
0へと排出され、それ以降下段の冷却素子へと順に循環
され、最終的に装置外部へと排出される。
【0030】次に第3の実施例について図9乃至図11
を用いて詳細に説明する。尚、図9のシャフト5は第1
の実施例にて説明したものと同様であるため、シャフト
5および部品2との位置関係の説明についてその説明を
省略する。
【0031】図9に示すように、基板1上にバンプ2b
によって実装されたLSI等の部品2の放熱面に、第1
の実施例にて説明したシャフト5が立植されており、こ
のシャフト5に巻き付くように図10に示すその内部に
液体冷媒が流動する螺旋状のコイルパイプ27が矢印A
方向から挿入される。
【0032】このコイルパイプ27は常時コイルの径が
小さくなる方向に付勢しているため、図11(b)に示
すように螺旋形にあるコイパイプ27を付勢する方向と
逆の方向に力が加えることでコイル径が大きくなり、こ
の状態でシャフト5に挿入し、挿入した後コイルパイプ
27に加えていた付勢方向と逆の方向の力を解除する
と、自動的にコイルの径が小さくなり、シャフト5にコ
イルパイプ27を接触することができる。
【0033】第3の実施例の作用について説明すると、
部品2が発された熱はシャフト5を通じてコイルパイプ
27内の液体冷媒との間で熱交換が行われ、部品2の冷
却が行われる。部品2の熱を奪って供給時よりも液温が
上昇した液体冷媒はコイルパイプ27の排出口のチュー
ブ28から下段の冷却素子29へと排出され、それ以降
下段の冷却素子へと順に循環され、最終的に装置外部へ
と排出される。
【0034】
【発明の効果】以上の説明したように、本発明によれば
部品から発された熱は必要最小限の部品のみその熱が伝
導されることとなり、熱抵抗が低減され、冷却能力がア
ップする。
【0035】更に、冷却素子を構成するモジュールの薄
型化することができるため、軽量化が望め、コストダウ
ンの効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す図である。
【図2】第1の実施例をチャンバを示す図である。
【図3】第1の実施例の冷却素子を示す図である。
【図4】本発明の第2の実施例を示す図である。
【図5】第2の実施例の第1の冷却素子を示す分解図で
ある。
【図6】第2の実施例の第2の冷却素子を示す図であ
る。
【図7】第2の実施例の第3の冷却素子を示す図であ
る。
【図8】第2の実施例の第3の冷却素子を示す分解図で
ある。
【図9】本発明の第3の実施例を示す図である。
【図10】第3の実施例のコイルパイプを示す図であ
る。
【図11】コイルパイプの作用を示す図である。
【図12】従来例を示す図であ。
【符号の説明】
1 基板, 2 部品, 4 チャンバ, 5 シャフト, 7 チューブ, 10,20 冷却室, 11,29 冷却素子, 12,24 放熱ピストン, 13,23,25 コールドキャップ, 14 配管, 15 バネ受け板, 17 バネ, 19 第1の冷却素子, 22 第2の冷却素子, 26 第3の冷却素子, 27 コイルパイプ,

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板(1)上に実装された部品(2)
    を、液体媒体によって伝導冷却する伝導冷却構造におい
    て、 前記部品(2)の放熱面(2a)から立植するシャフト
    (5)と、 該シャフト(5)が貫通されると共に、その内部に当該
    シャフト(5)と接して前記液体媒体と該部品(2)が
    発する熱との熱交換を行う冷却室(10)を有するチャ
    ンバ(4)と、 該冷却室(10)と接続され、当該冷却室(10)への
    該液体冷媒の冷媒通路となるチューブ(7)と、 を具備することを特徴とする伝導冷却構造。
  2. 【請求項2】 基板(1)上に実装された部品(2)
    を、液体媒体によって伝導冷却する伝導冷却構造におい
    て、 前記部品(2)の放熱面(2a)に接する放熱ピストン
    (12)と、 該放熱ピストン(12)を弾性的に、該部品(2)側に
    押圧するバネ(17)と、 該バネ(17)を支持するバネ受け板(15)と、 該放熱ピストン(12)に前記液体媒体を供給する、お
    よび排出する配管(14)とを有し、 前記放熱ピストン(12)には、該液体冷媒と該部品
    (2)が発する熱との熱交換を行う冷却室(20)が形
    成されたコールドキャップ(13)が形成されているこ
    とを特徴とする伝導冷却構造。
  3. 【請求項3】 基板(1)上に実装された部品(2)
    を、液体媒体によって伝導冷却する伝導冷却構造におい
    て、 前記部品(2)の放熱面(2a)から立植するシャフト
    (5)と、 該シャフト(5)に巻きつくと共に,その内部に前記液
    体冷媒が流通するコイルパイプ(27)と、 を具備することを特徴とする伝導冷却構造。
JP3278183A 1991-10-25 1991-10-25 伝導冷却構造 Withdrawn JPH05121608A (ja)

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JP (1) JPH05121608A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07153882A (ja) * 1993-11-30 1995-06-16 Kofu Nippon Denki Kk 集積回路の冷却構造
US5777384A (en) * 1996-10-11 1998-07-07 Motorola, Inc. Tunable semiconductor device
EP1564808A1 (en) * 2004-02-16 2005-08-17 Hitachi, Ltd. Electronic apparatus having liquid cooling system therein
JP2015207599A (ja) * 2014-04-17 2015-11-19 三協立山株式会社 スパイラル流路ヒートシンク

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Effective date: 19990107