JPH06275752A

JPH06275752A - 半導体装置の冷却装置

Info

Publication number: JPH06275752A
Application number: JP5058714A
Authority: JP
Inventors: Atsuo Nishihara; 淳夫西原; Kenji Takahashi; 研二高橋; Noriyuki Ashiwake; 範之芦分; Kenichi Kasai; 憲一笠井; Akio Idei; 昭男出居; Toshihiko Sato; 俊彦佐藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-03-18
Filing date: 1993-03-18
Publication date: 1994-09-30

Abstract

(57)【要約】【目的】高発熱の集積回路チップを冷媒で直接冷却す
る場合、集積回路チップ内部の温度を均一に保ちつつ効
率良く冷却する。【構成】集積回路チップ１Ａはセラミック・パッケー
ジ１Ｂに埋設され、セラミック・パッケージ１Ｂにはピ
ン形の放熱フィン６が搭載されている。この放熱フィン
６はセラミック・パッケージ１Ｂの中央部に集中して、
すなわち、集積回路チップ１Ａが埋設された箇所に対応
して設けられている。このような構成にすることによ
り、集積回路チップ１Ａの中心部と周辺部において、伝
熱面積の実効拡大率が概ね等しくなるように放熱フィン
６の高さと密度を定めれば、集積回路チップ１内におけ
る放熱効率がほぼ一様となり、集積回路チップ１を均一
な温度に保ちながら冷却することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の冷却装置に
係り、特に温度分布を均一に保持しつつ集積回路チップ
を冷却するのに好適な半導体装置の冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】集積回路チップの発熱量の増加に伴っ
て、ヒートシンクを有する集積回路部品を絶縁性の液体
冷媒に浸漬し、強制対流あるいは沸騰を用いて冷却する
方法が提案されている。この方法によれば、発熱体であ
る集積回路部品が直接液体冷媒に触れるので、間接的な
冷却方法に比べると熱抵抗を小さくでき、また構造も比
較的単純である。このような冷却方法に関する公知例と
しては、特開平４−１４７６５６号公報がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】多くの場合、集積回路
チップはシリコンで構成されており、シリコンは熱の良
導体であるため、集積回路の発熱密度がある程度小さけ
れば、チップ内で熱は拡散し、温度はほとんど均一とな
る。しかし、超大型計算機に用いられる集積回路の発熱
密度は近年ますます増加しており、チップ内部の熱拡散
だけでは温度を十分に均一化できなくなる傾向にある。

【０００４】チップ内部に温度分布が発生する原因とし
ては、以下のようなものが考えられる。・チップ搭載部分からパッケージ周辺部への熱拡散・チップ内の発熱密度の不均一・パッケージ表面における熱伝達率の不均一このような原因でチップ内部に温度の不均一が発生する
と、集積回路チップ中の各素子の動作タイミングのずれ
が大きくなるなどの理由により、信頼性を損なう恐れが
ある。

【０００５】また、基板上の個々の集積回路チップにつ
いても、発熱量の違いによって温度差が生じる場合があ
り、その温度差も同様に計算機の動作の信頼性を損なう
恐れがある。

【０００６】本発明の目的は、高発熱の集積回路チップ
を均一の温度分布に保ちながら効率よく冷却することが
できる半導体装置の冷却装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、集積回路チップを含む集積回路部品と、
該集積回路部品を搭載した基板と、前記集積回路部品と
前記基板を収納し内部に冷媒が循環するケースと、を備
えた半導体装置において、前記集積回路チップの発熱面
積に対する伝熱面積の実効拡大率と伝熱面の熱伝達率と
の積を放熱効率とするとき、前記集積回路チップの局所
的な発熱密度と放熱効率との比を、前記集積回路チップ
内の全ての位置で概ね一定とする手段を設けたものであ
る。

【０００８】具体的には、前記集積回路部品の表面のう
ち前記集積回路チップの埋設部分にのみ放熱フィンを設
けることによって、上記手段を実現できる。

【０００９】また、本発明は、集積回路チップを含み表
面に放熱フィンが設けられた集積回路部品と、該集積回
路部品を搭載した基板と、前記集積回路部品と前記基板
を収納し内部に冷媒が循環するケースと、を備えた半導
体装置において、前記集積回路部品の表面のうち、前記
集積回路チップが埋設された部分における放熱フィンか
ら前記冷媒への熱伝達率を、他の部分における熱伝達率
よりも大きくする手段を設けたものである。

【００１０】具体的には、前記放熱フィンのうち、前記
集積回路チップの埋設部分以外の部分から放熱フィンを
削除したり、前記集積回路チップの埋設部分以外の部分
に設けられた放熱フィンに断熱性のコーティングを施し
たり、前記集積回路チップの埋設部分の放熱フィンの高
さを他の部分の放熱フィンよりも高くしたり、前記集積
回路チップの埋設部分の放熱フィンの密度を他の部分よ
りも大きくしたりすることによって、上記手段を実現で
きる。

【００１１】また、本発明は、発熱密度に偏りがある集
積回路チップを含む集積回路部品と、該集積回路部品を
搭載した基板と、前記集積回路部品と前記基板を収納し
内部に冷媒が循環するケースと、を備えた半導体装置に
おいて、前記集積回路チップの発熱面積に対する伝熱面
積の実効拡大率と伝熱面の熱伝達率との積を放熱効率と
するとき、前記集積回路チップの発熱密度が高い部分で
放熱効率を大きくさせる手段を設けたものである。

【００１２】さらに、本発明は、発熱密度に偏りがある
集積回路チップを含み、表面に放熱フィンが設けられた
集積回路部品と、該集積回路部品を搭載した基板と、前
記集積回路部品と前記基板を収納し内部に冷媒が循環す
るケースと、を備えた半導体装置において、前記集積回
路チップの発熱密度が高い部分では、前記放熱フィンか
ら前記冷媒への熱伝達率を他の部分より大きくする手段
を設けたものである。

【００１３】具体的には、前記放熱フィンのうち、前記
集積回路チップの発熱密度が高い部分の放熱フィンの高
さを他の部分の放熱フィンよりも高くしたり、前記集積
回路チップの発熱密度が高い部分の放熱フィンの密度を
他の部分よりも大きくしたりすることによって、上記手
段を実現できる。

【００１４】また、本発明は、集積回路チップを含む集
積回路部品と、該集積回路部品を搭載した基板と、前記
集積回路部品と前記基板を収納するとともに、前記集積
回路チップに冷媒を噴射する複数のノズルが内部に設け
られたケースと、を備えた半導体装置において、前記集
積回路チップの発熱密度の分布に対応させて、前記ノズ
ルから噴射される冷媒流量を制御する手段を設けたもの
である。

【００１５】具体的には、前記集積回路チップの発熱密
度の分布に対応させて、前記ノズルを偏在させて配置し
たり、前記ノズルの内径を変化させたり、前記ノズル先
端から前記集積回路部品表面までの距離を変化させたり
することによって、上記手段を実現できる。

【００１６】また、本発明は、集積回路チップを含み表
面に放熱フィンが設けられた集積回路部品と、該集積回
路部品を搭載した基板と、前記集積回路部品と前記基板
を収納し内部に冷媒が循環するケースと、を備えた半導
体装置において、前記集積回路部品の表面内で熱伝達率
に偏りがある場合に、熱伝達率が低い部分では、前記放
熱フィンの実効面積拡大率を大きくする手段を設けたも
のである。

【００１７】具体的には、前記放熱フィンのうち、前記
ノズルから噴射される冷媒が衝突する部分の放熱フィン
を削除したり、前記ノズルから噴射される冷媒が衝突す
る部分の放熱フィンの高さを他の部分の放熱フィンより
も低くしたり、前記ノズルから噴射される冷媒が衝突す
る部分の放熱フィンの密度を他の部分よりも小さくした
りすることによって、上記手段を実現できる。

【００１８】また、本発明は、集積回路チップを含む複
数の集積回路部品と、該集積回路部品を搭載した基板
と、前記集積回路部品と前記基板を収納するとともに、
前記各集積回路チップに冷媒を噴射する複数のノズルが
内部に設けられたケースと、を備えた半導体装置におい
て、前記各集積回路チップの発熱面積に対する伝熱面積
の実効拡大率と伝熱面の熱伝達率との積を放熱効率とす
るとき、前記基板上のすべての集積回路部品に対して発
熱密度と放熱効率の比を概ね一定とする手段を設けたも
のである。

【００１９】具体的には、前記各集積回路部品の発熱量
に比例して、前記ノズルを偏在させて配置したり、前記
ノズルの内径を変化させたり、前記各集積回路部品表面
の放熱フィンの高さ又は密度を変化させたりすることに
よって、上記手段を実現できる。

【００２０】

【作用】上記の各構成によれば、集積回路チップ内のす
べての位置で発熱密度と放熱効率の比が概ね一定となる
ので、冷媒と集積回路チップの温度差が概ね一定とな
り、集積回路チップ内の温度分布を概ね均一に保つこと
ができる。

【００２１】また、基板上に設けられた複数の集積回路
部品の各々対して、発熱密度と放熱効率の比を概ね一定
とすることができ、これによって、各集積回路部品毎の
温度を概ね均一に保つことができる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に従って説明
する。（第１実施例）図１は本発明の半導体装置の冷却装置を
示している。集積回路部品１は基板２に実装され、これ
らの集積回路部品１と基板２はモジュール・キャップ３
に収納されている。モジュール・キャップ３内は冷媒４
が循環するようになっている。そして、集積回路部品１
の動作時には噴流ノズル５から冷媒４を噴出させ、強制
対流と沸騰で冷却を行う。冷媒４としては、不活性で絶
縁性の液体、例えばフルオロカーボンを用いる。

【００２３】図２は集積回路部品１の内部構造を断面図
で示している。図において、集積回路チップ１Ａはセラ
ミック・パッケージ１Ｂに納められ、これらの集積回路
チップ１Ａとセラミック・パッケージ１Ｂとで集積回路
部品１を構成している。

【００２４】セラミック・パッケージ１Ｂにはピン形の
放熱フィン６が搭載されているが、この放熱フィン６は
セラミック・パッケージ１Ｂの中央部に集中して配置さ
れている。このとき、集積回路チップ１Ａの中心部で
は、放熱フィン６によって伝熱面積が拡大されている。
一方、集積回路チップ１Ａの周辺部ではセラミック・パ
ッケージ１Ｂ表面のうち、集積回路１Ａの外側に張り出
している部分によって伝熱面積の拡大がなされる。した
がって、上述の集積回路チップ１Ａの中心部と周辺部に
おいて、伝熱面積の実効拡大率が概ね等しくなるように
放熱フィン６の高さと密度を定めれば、集積回路チップ
１内における放熱効率が一様に近づき、集積回路チップ
１をほぼ均一な温度に保ちながら冷却を行うことができ
る。

【００２５】図３は第１実施例の変形例である。この変
形例の特徴は、平板形の放熱フィン７をセラミック・パ
ッケージ１Ｂに搭載したことである。

【００２６】図４は第１実施例の他の変形例であり、集
積回路チップ１Ａの発熱密度に偏りがある場合の例であ
る。図５は集積回路素子１の発熱密度分布の一例である
が、熱流束が１００W/cm²の高い発熱量の部分８と、５
０W/cm²の低い発熱量の部分９とが混在した分布を示し
ている。このように右側の発熱密度が左側に比べて大き
い場合には、図４に示したように、右側の放熱フィン１
０の高さおよび密度を左側の放熱フィン１１に比べて大
きくする。このとき、局所的な発熱密度と伝熱面積の実
効拡大率が概ね比例するように放熱フィンの形状を定め
る。すると、発熱密度と放熱効率の比が概ね一定値とな
るので、集積回路チップ１の温度分布を均一に保つこと
ができる。

【００２７】図６は第１実施例の更に他の変形例であ
る。この変形例では、集積回路チップ１Ａの発熱密度に
偏りがある場合に、集積回路チップ１Ａを直に基板２に
搭載する構成をとり、右側の発熱密度が左側に比べて大
きいので、図に示したように、右側の放熱フィン１０の
高さおよび密度を左側の放熱フィン１１に比べて大きく
する。

【００２８】（第２実施例）図７は、図５に示したよう
な発熱密度に偏りがある集積部品を噴流によって冷却す
る場合の例を示す。発熱密度の高い部分には、多量の流
体が流れるようにノズル数を多くした噴流ノズル１２に
て冷却し、発熱密度が比較的小さい部分は、ノズル数を
少なくした噴流ノズル１３にて冷却する。また集積回路
部品１表面の放熱フィンも、発熱密度の高いには背の高
い放熱フィン１０を高密度に、発熱密度が比較的小さい
部分には背の低い放熱フィン１１を低密度にそれぞれ設
けて冷却する。

【００２９】図７で用いる噴流ノズルの一例を図８に示
す。この例では、噴流ノズル１２，１３がスリット状に
形成され、この噴流ノズル１２，１３より集積回路チッ
プ１の発熱量に比例した流量の冷媒を偏在させて噴射す
ることができる。

【００３０】図９は噴流ノズルの変形例である。この変
形例では、ノズル数を多くした噴流ノズル１２と、ノズ
ル数を少なくした噴流ノズル１３とが設けられ、噴流ノ
ズルが偏在して配置されている。しかも、この変形例で
は噴流ノズルの形状を円形とし、その内径を変化させて
いる。

【００３１】図１０は噴流ノズルの他の変形例である。
この変形例では、集積回路素子中央部より周辺部の方が
発熱量が多い場合で、噴流ノズルが中央部より周辺に偏
在している例である。

【００３２】図１１は噴流ノズルの更に他の変形例であ
る。集積回路素子を冷却する噴流ノズル５と、集積回路
部品１との距離を噴流ノズルによって変えたことを示す
正面図である。そして、集積回路部品１のうち発熱密度
の高い部分は、集積回路部品１に接近して配置された噴
流ノズル５Ａからの噴出冷媒によって冷却し、発熱密度
が比較的小さい部分は、集積回路部品１から離れて配置
された噴流ノズル５Ｂからの噴出冷媒によって冷却す
る。

【００３３】（第３実施例）図１２は噴流の衝突点近傍
の熱伝達率の高い領域とその周辺の熱伝達率の低い領域
を均一の温度で冷却するための実施例である。噴流ノズ
ル５から冷媒を噴出し、集積回路部品１の中央部分に衝
突させている。そこで、集積回路部品１中央の噴流衝突
点の近傍を避け、周囲にのみ放熱フィン６を設ける。す
ると、噴流の衝突点の近傍では熱伝達率は高く面積拡大
率は小さい。一方、周囲部分では熱伝達率は低く面積拡
大率は大きい。このとき、噴流の熱伝達率分布に合わせ
て放熱フィン６の高さおよび密度を適当に選べば噴流の
衝突点の近傍とその周囲部分の放熱効率が概ね等しくな
り、集積回路部品の温度分布を均一に保つことができ
る。

【００３４】なお、集積回路部品１の中央部に放熱フィ
ン６を設けることもできるが、この場合は、中央部の放
熱フィン６の高さを他の部分よりも低くしたり、中央部
の放熱フィン６の配置密度を小さくする必要がある。

【００３５】（第４実施例）図１３は、集積回路部品１
の周辺部に設けられた放熱フィン６の表面に、断熱性の
材料によるコーティング１４を施した実施例である。コ
ーティング１４で断熱することによって、周辺部の放熱
フィン６の実効拡大率を小さくし、図２に示したような
放熱フィン６の高さや配置密度を小さくした場合と同様
の効果を得ることができる。

【００３６】（第５実施例）図１４は集積回路の冷却シ
ステムを表したもので、数個の集積回路部品１をそれぞ
れ噴流ノズル５で冷却している。この場合、発熱量多い
集積回路部品に対しては、噴流ノズル５の数を多くした
り噴流ノズル５の内径を大きくしたりして、冷媒流量を
増加させている。なお、発熱量多い集積回路部品に対し
ては、図１１のように噴流ノズル５の先端を集積回路部
品１に接近させても同様な効果を得ることができる。

【００３７】（第６実施例）図１５は、噴流ノズル先端
部と、ノズル流路を分割して、加工工程を短縮すること
を目指した実施例である。この例は点対称に分布する噴
流ノズルなので、ネジ２０により固定するようにしてい
る。他にも、容易に着脱可能なカプラによっても構成す
ることができる。

【００３８】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、大
形電子計算機等で用いられる集積回路部品を冷却する場
合、集積回路チップ内の温度分布を均一に保ちながら、
集積回路チップから発生する熱を効率よく除去できるの
で、集積回路チップを高速にかつ安定して動作させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による半導体装置の断面図
である。

【図２】図１に示した集積回路部品の斜視図である。

【図３】変形例としての集積回路部品の斜視図である。

【図４】他の変形例としての集積回路部品の斜視図であ
る。

【図５】集積回路チップの発熱密度分布の一例を示した
図である。

【図６】更に他の変形例としての集積回路部品の斜視図
である。

【図７】本発明の第２実施例による半導体装置の要部断
面図である。

【図８】図７に示した噴流ノズルの斜視図である。

【図９】変形例としての噴流ノズルの斜視図である。

【図１０】他の変形例としての噴流ノズルの斜視図であ
る。

【図１１】更に他の変形例としての噴流ノズルが配置さ
れた半導体装置の要部断面図である。

【図１２】本発明の第３実施例による半導体装置の斜視
図である。

【図１３】本発明の第４実施例による半導体装置の断面
図である。

【図１４】本発明の第５実施例による半導体装置の断面
図である。

【図１５】本発明の第６実施例による噴流ノズル構造を
示す断面図である。

【符号の説明】

１集積回路部品１Ａ集積回路チップ１Ｂセラミック・パッケージ２基板３モジュール・キャップ４冷媒５，５Ａ，５Ｂ噴流ノズル６ピン形放熱フィン７平板形放熱フィン８集積回路内高発熱領域９集積回路内低発熱領域１０高密度放熱フィン１１低密度放熱フィン１２高密度噴流ノズル１３低密度噴流ノズル１４断熱性コーティング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者笠井憲一神奈川県秦野市堀山下１番地株式会社日立製作所汎用コンピュータ事業部内 (72)発明者出居昭男神奈川県秦野市堀山下１番地株式会社日立製作所汎用コンピュータ事業部内 (72)発明者佐藤俊彦東京都青梅市今井町2326番地株式会社日立製作所デバイス開発センタ内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】集積回路チップを含む集積回路部品と、
該集積回路部品を搭載した基板と、前記集積回路部品と
前記基板を収納し内部に冷媒が循環するケースと、を備
えた半導体装置において、前記集積回路チップの発熱面積に対する伝熱面積の実効
拡大率と伝熱面の熱伝達率との積を放熱効率とすると
き、前記集積回路チップの局所的な発熱密度と放熱効率
との比を、前記集積回路チップ内の全ての位置で概ね一
定とする手段を設けたことを特徴とする半導体装置の冷
却装置。
【請求項２】集積回路チップを含み表面に放熱フィン
が設けられた集積回路部品と、該集積回路部品を搭載し
た基板と、前記集積回路部品と前記基板を収納し内部に
冷媒が循環するケースと、を備えた半導体装置におい
て、前記集積回路部品の表面のうち、前記集積回路チップの
埋設部分にのみ放熱フィンを設けたことを特徴とする半
導体装置の冷却装置。
【請求項３】集積回路チップを含み表面に放熱フィン
が設けられた集積回路部品と、該集積回路部品を搭載し
た基板と、前記集積回路部品と前記基板を収納し内部に
冷媒が循環するケースと、を備えた半導体装置におい
て、前記集積回路部品の表面のうち、前記集積回路チップが
埋設された部分における放熱フィンから前記冷媒への熱
伝達率を、他の部分における熱伝達率よりも大きくする
手段を設けたことを特徴とする半導体装置の冷却装置。
【請求項４】集積回路チップを含み表面に放熱フィン
が設けられた集積回路部品と、該集積回路部品を搭載し
た基板と、前記集積回路部品と前記基板を収納し内部に
冷媒が循環するケースと、を備えた半導体装置におい
て、前記放熱フィンのうち、前記集積回路チップの埋設部分
以外の部分から放熱フィンを削除したことを特徴とする
半導体装置の冷却装置。
【請求項５】集積回路チップを含み表面に放熱フィン
が設けられた集積回路部品と、該集積回路部品を搭載し
た基板と、前記集積回路部品と前記基板を収納し内部に
冷媒が循環するケースと、を備えた半導体装置におい
て、前記放熱フィンのうち、前記集積回路チップの埋設部分
以外の部分に設けられた放熱フィンに断熱性のコーティ
ングを施したことを特徴とする半導体装置の冷却装置。
【請求項６】集積回路チップを含み表面に放熱フィン
が設けられた集積回路部品と、該集積回路部品を搭載し
た基板と、前記集積回路部品と前記基板を収納し内部に
冷媒が循環するケースと、を備えた半導体装置におい
て、前記放熱フィンのうち、前記集積回路チップの埋設部分
の放熱フィンの高さを、他の部分の放熱フィンよりも高
くしたことを特徴とする半導体装置の冷却装置。
【請求項７】集積回路チップを含み表面に放熱フィン
が設けられた集積回路部品と、該集積回路部品を搭載し
た基板と、前記集積回路部品と前記基板を収納し内部に
冷媒が循環するケースと、を備えた半導体装置におい
て、前記放熱フィンのうち、前記集積回路チップの埋設部分
の放熱フィンの密度を、他の部分よりも大きくしたこと
を特徴とする半導体装置の冷却装置。
【請求項８】発熱密度に偏りがある集積回路チップを
含む集積回路部品と、該集積回路部品を搭載した基板
と、前記集積回路部品と前記基板を収納し内部に冷媒が
循環するケースと、を備えた半導体装置において、前記集積回路チップの発熱面積に対する伝熱面積の実効
拡大率と伝熱面の熱伝達率との積を放熱効率とすると
き、前記集積回路チップの発熱密度が高い部分で放熱効
率を大きくさせる手段を設けたことを特徴とする半導体
装置の冷却装置。
【請求項９】発熱密度に偏りがある集積回路チップを
含み、表面に放熱フィンが設けられた集積回路部品と、
該集積回路部品を搭載した基板と、前記集積回路部品と
前記基板を収納し内部に冷媒が循環するケースと、を備
えた半導体装置において、前記集積回路チップの発熱密度が高い部分では、前記放
熱フィンから前記冷媒への熱伝達率を他の部分より大き
くする手段を設けたことを特徴とする半導体装置の冷却
装置。
【請求項１０】発熱密度に偏りがある集積回路チップ
を含み、表面に放熱フィンが設けられた集積回路部品
と、該集積回路部品を搭載した基板と、前記集積回路部
品と前記基板を収納し内部に冷媒が循環するケースと、
を備えた半導体装置において、前記放熱フィンのうち、前記集積回路チップの発熱密度
が高い部分の放熱フィンの高さを、他の部分の放熱フィ
ンよりも高くしたことを特徴とする半導体装置の冷却装
置。
【請求項１１】発熱密度に偏りがある集積回路チップ
を含み、表面に放熱フィンが設けられた集積回路部品
と、該集積回路部品を搭載した基板と、前記集積回路部
品と前記基板を収納し内部に冷媒が循環するケースと、
を備えた半導体装置において、前記放熱フィンのうち、前記集積回路チップの発熱密度
が高い部分の放熱フィンの密度を、他の部分よりも大き
くたことを特徴とする半導体装置の冷却装置。
【請求項１２】集積回路チップを含む集積回路部品
と、該集積回路部品を搭載した基板と、前記集積回路部
品と前記基板を収納するとともに、前記集積回路チップ
に冷媒を噴射する複数のノズルが内部に設けられたケー
スと、を備えた半導体装置において、前記集積回路チップの発熱密度の分布に対応させて、前
記ノズルから噴射される冷媒流量を制御する手段を設け
たことを特徴とする半導体装置の冷却装置。
【請求項１３】集積回路チップを含む集積回路部品
と、該集積回路部品を搭載した基板と、前記集積回路部
品と前記基板を収納するとともに、前記集積回路チップ
に冷媒を噴射する複数のノズルが内部に設けられたケー
スと、を備えた半導体装置において、前記集積回路チップの発熱密度の分布に対応させて、前
記ノズルを偏在させて配置したことを特徴とする半導体
装置の冷却装置。
【請求項１４】集積回路チップを含む集積回路部品
と、該集積回路部品を搭載した基板と、前記集積回路部
品と前記基板を収納するとともに、前記集積回路チップ
に冷媒を噴射する複数のノズルが内部に設けられたケー
スと、を備えた半導体装置において、前記集積回路チップの発熱密度の分布に対応させて、前
記ノズルの内径を変化させたことを特徴とする半導体装
置の冷却装置。
【請求項１５】集積回路チップを含む集積回路部品
と、該集積回路部品を搭載した基板と、前記集積回路部
品と前記基板を収納するとともに、前記集積回路チップ
に冷媒を噴射する複数のノズルが内部に設けられたケー
スと、を備えた半導体装置において、前記集積回路チップの発熱密度の分布に対応させて、前
記ノズル先端から前記集積回路部品表面までの距離を変
化させたことを特徴とする半導体装置の冷却装置。
【請求項１６】集積回路チップを含み表面に放熱フィ
ンが設けられた集積回路部品と、該集積回路部品を搭載
した基板と、前記集積回路部品と前記基板を収納し内部
に冷媒が循環するケースと、を備えた半導体装置におい
て、前記集積回路部品の表面内で熱伝達率に偏りがある場合
に、熱伝達率が低い部分では、前記放熱フィンの実効面
積拡大率を大きくする手段を設けたことを特徴とする半
導体装置の冷却装置。
【請求項１７】集積回路チップを含み表面に放熱フィ
ンが設けられた集積回路部品と、該集積回路部品を搭載
した基板と、前記集積回路部品と前記基板を収納すると
ともに、前記集積回路チップに冷媒を噴射するノズルが
内部に設けられたケースと、を備えた半導体装置におい
て、前記放熱フィンのうち、前記ノズルから噴射される冷媒
が衝突する部分の放熱フィンを削除したことを特徴とす
る半導体装置の冷却装置。
【請求項１８】集積回路チップを含み表面に放熱フィ
ンが設けられた集積回路部品と、該集積回路部品を搭載
した基板と、前記集積回路部品と前記基板を収納すると
ともに、前記集積回路チップに冷媒を噴射するノズルが
内部に設けられたケースと、を備えた半導体装置におい
て、前記放熱フィンのうち、前記ノズルから噴射される冷媒
が衝突する部分の放熱フィンの高さを、他の部分の放熱
フィンよりも低くしたことを特徴とする半導体装置の冷
却装置。
【請求項１９】集積回路チップを含み表面に放熱フィ
ンが設けられた集積回路部品と、該集積回路部品を搭載
した基板と、前記集積回路部品と前記基板を収納すると
ともに、前記集積回路チップに冷媒を噴射するノズルが
内部に設けられたケースと、を備えた半導体装置におい
て、前記放熱フィンのうち、前記ノズルから噴射される冷媒
が衝突する部分の放熱フィンの密度を、他の部分よりも
小さくしたことを特徴とする半導体装置の冷却装置。
【請求項２０】集積回路チップを含む複数の集積回路
部品と、該集積回路部品を搭載した基板と、前記集積回
路部品と前記基板を収納するとともに、前記各集積回路
チップに冷媒を噴射する複数のノズルが内部に設けられ
たケースと、を備えた半導体装置において、前記各集積回路チップの発熱面積に対する伝熱面積の実
効拡大率と伝熱面の熱伝達率との積を放熱効率とすると
き、前記基板上のすべての集積回路部品に対して発熱密
度と放熱効率の比を概ね一定とする手段を設けたことを
特徴とする半導体装置の冷却装置。
【請求項２１】集積回路チップを含む複数の集積回路
部品と、該集積回路部品を搭載した基板と、前記集積回
路部品と前記基板を収納するとともに、前記各集積回路
チップに冷媒を噴射する複数のノズルが内部に設けられ
たケースと、を備えた半導体装置において、前記各集積回路部品の発熱量に比例して前記ノズルを偏
在させて配置したことを特徴とする半導体装置の冷却装
置。
【請求項２２】集積回路チップを含む複数の集積回路
部品と、該集積回路部品を搭載した基板と、前記集積回
路部品と前記基板を収納するとともに、前記各集積回路
チップに冷媒を噴射する複数のノズルが内部に設けられ
たケースと、を備えた半導体装置において、前記各集積回路部品の発熱量に比例して前記ノズルの内
径を変化させたことを特徴とする半導体装置の冷却装
置。
【請求項２３】集積回路チップを含む複数の集積回路
部品と、該集積回路部品を搭載した基板と、前記集積回
路部品と前記基板を収納するとともに、前記各集積回路
チップに冷媒を噴射する複数のノズルが内部に設けられ
たケースと、を備えた半導体装置において、前記各集積回路部品の発熱量に比例して、前記各集積回
路部品表面の放熱フィンの高さ又は密度を変化させたこ
とを特徴とする半導体装置の冷却装置。