JPH0760954B2 - 電子回路冷却モジュール - Google Patents
電子回路冷却モジュールInfo
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- JPH0760954B2 JPH0760954B2 JP3052434A JP5243491A JPH0760954B2 JP H0760954 B2 JPH0760954 B2 JP H0760954B2 JP 3052434 A JP3052434 A JP 3052434A JP 5243491 A JP5243491 A JP 5243491A JP H0760954 B2 JPH0760954 B2 JP H0760954B2
- Authority
- JP
- Japan
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- electronic circuit
- piston member
- cooling module
- cooling medium
- piston
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- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
- H10W40/70—Fillings or auxiliary members in containers or in encapsulations for thermal protection or control
- H10W40/77—Auxiliary members characterised by their shape
- H10W40/776—Arrangements for jet impingement, e.g. for spraying
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
- H10W40/30—Arrangements for thermal protection or thermal control wherein the packaged device is completely immersed in a fluid other than air, e.g. immersed in a cryogenic fluid
- H10W40/305—Arrangements for thermal protection or thermal control wherein the packaged device is completely immersed in a fluid other than air, e.g. immersed in a cryogenic fluid the fluid being a liquefied gas, e.g. liquid nitrogen
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
- H10W40/70—Fillings or auxiliary members in containers or in encapsulations for thermal protection or control
- H10W40/77—Auxiliary members characterised by their shape
- H10W40/774—Pistons, e.g. spring-loaded members
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/071—Connecting or disconnecting
- H10W72/072—Connecting or disconnecting of bump connectors
- H10W72/07251—Connecting or disconnecting of bump connectors characterised by changes in properties of the bump connectors during connecting
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/20—Bump connectors, e.g. solder bumps or copper pillars; Dummy bumps; Thermal bumps
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は熱伝達機構に関し、より
詳しくは電子回路モジュール・アセンブリで発生した熱
を除去するための熱伝達機構に関する。
詳しくは電子回路モジュール・アセンブリで発生した熱
を除去するための熱伝達機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】超大規模集積回路（ＶＬＳＩ）を搭載し
た電子回路モジュールでは、そこから効率良く熱の抜取
りを行なわねばならないということが、その種の電子回
路モジュールの設計並びに使用上の大きな制約となって
いる。即ち、集積回路の内部で電力が消費されるために
熱が発生するが、その熱を、そのＶＬＳＩのパッケージ
から除去する必要があるのである。効率の良い熱伝達機
構を備えていないと、その電子回路モジュールの動作速
度、信頼性、及び電力容量が非常に制約されることにな
る。ＶＬＳＩチップの内部の回路密度が上昇してきてい
るため、優れた熱の抜取り手段に対する要請がいよいよ
もって切実なものになってきており、その理由は、より
高密度に実装されたチップは、単位面積あたりの熱放散
量の要求量がより大きいからである。
た電子回路モジュールでは、そこから効率良く熱の抜取
りを行なわねばならないということが、その種の電子回
路モジュールの設計並びに使用上の大きな制約となって
いる。即ち、集積回路の内部で電力が消費されるために
熱が発生するが、その熱を、そのＶＬＳＩのパッケージ
から除去する必要があるのである。効率の良い熱伝達機
構を備えていないと、その電子回路モジュールの動作速
度、信頼性、及び電力容量が非常に制約されることにな
る。ＶＬＳＩチップの内部の回路密度が上昇してきてい
るため、優れた熱の抜取り手段に対する要請がいよいよ
もって切実なものになってきており、その理由は、より
高密度に実装されたチップは、単位面積あたりの熱放散
量の要求量がより大きいからである。
【０００３】従来の熱抜取りのための手段の１つに、米
国特許第４２２６２８１号に記載されている種類のガス
封入式伝熱モジュールを使用するというものがある。図
１には、従来例に係るガス封入式伝熱モジュール１０の
断面図を示した。この伝熱モジュール１０は、その中に
収容する複数個の集積回路チップ１２を冷却するための
ものである。それらチップ１２は基板１４の片側に搭載
されており、この基板１４は通常はセラミック製であ
る。基板１４は複数のピン１６を備えており、それらの
ピン１６はこの基板１４の裏側から延出している。それ
らのピン１６によって、このモジュールを挿込み式（プ
ラグイン方式）でボード（不図示）に取り付けられるよ
うにしてあり、そのボードには、例えば補助回路等が搭
載される。また更に、ハウジング部材であるキャップ１
８が、フランジ部材２０を介して基板１４に取り付けら
れており、このフランジ部材２０は、基板１４の周縁部
とキャップ１８との間を延展している。キャップ１８
は、例えば銅やアルミニウム等の、良好な熱伝導性を有
する材料で製作される。キャップ１８には、小さな円筒
形の複数の穴２２を形成してあり、しかもそれらの穴２
２は、各チップ１２の露出した表面に丁度合った位置
に、３×３のアレイ（行列）を成すようにして並設され
ている。更にそれらの穴２２には、このモジュールの各
チップ１２に臨むピストン部材２４が収容されている。
ピストン部材２４は、例えばアルミニウム、銅、ないし
はそれらの合金等の、良好な熱伝導性を有する材料で製
作する。キャップ１８は、冷却プレート３０に接触させ
てあり、この冷却プレート３０は、例えば冷却水等の、
流体冷却媒体を流すのに適した流路３２を備えている。
国特許第４２２６２８１号に記載されている種類のガス
封入式伝熱モジュールを使用するというものがある。図
１には、従来例に係るガス封入式伝熱モジュール１０の
断面図を示した。この伝熱モジュール１０は、その中に
収容する複数個の集積回路チップ１２を冷却するための
ものである。それらチップ１２は基板１４の片側に搭載
されており、この基板１４は通常はセラミック製であ
る。基板１４は複数のピン１６を備えており、それらの
ピン１６はこの基板１４の裏側から延出している。それ
らのピン１６によって、このモジュールを挿込み式（プ
ラグイン方式）でボード（不図示）に取り付けられるよ
うにしてあり、そのボードには、例えば補助回路等が搭
載される。また更に、ハウジング部材であるキャップ１
８が、フランジ部材２０を介して基板１４に取り付けら
れており、このフランジ部材２０は、基板１４の周縁部
とキャップ１８との間を延展している。キャップ１８
は、例えば銅やアルミニウム等の、良好な熱伝導性を有
する材料で製作される。キャップ１８には、小さな円筒
形の複数の穴２２を形成してあり、しかもそれらの穴２
２は、各チップ１２の露出した表面に丁度合った位置
に、３×３のアレイ（行列）を成すようにして並設され
ている。更にそれらの穴２２には、このモジュールの各
チップ１２に臨むピストン部材２４が収容されている。
ピストン部材２４は、例えばアルミニウム、銅、ないし
はそれらの合金等の、良好な熱伝導性を有する材料で製
作する。キャップ１８は、冷却プレート３０に接触させ
てあり、この冷却プレート３０は、例えば冷却水等の、
流体冷却媒体を流すのに適した流路３２を備えている。
【０００４】ピン形のピストン部材２４の各々は、ハウ
ジング部材であるキャップ１８の内側に形成されている
穴２２に挿入されているときに、その挿入されている穴
２２が臨んでいるチップ１２の表面に、そのピストン部
材２４の頭部、即ちヘッダ部２６が接触するようにした
ものである。ハウジング１８とピストン部材２４との間
には、スプリング２７を介挿してあり、このスプリング
２７は、ヘッダ部２６を小さな力でチップ１２の表面へ
押し付けている。スプリングの付勢力によるこの押し付
け力の大きさは、チップ１２をその上に取り付けている
ハンダのボール２８を変形させない程度の大きさにして
ある。
ジング部材であるキャップ１８の内側に形成されている
穴２２に挿入されているときに、その挿入されている穴
２２が臨んでいるチップ１２の表面に、そのピストン部
材２４の頭部、即ちヘッダ部２６が接触するようにした
ものである。ハウジング１８とピストン部材２４との間
には、スプリング２７を介挿してあり、このスプリング
２７は、ヘッダ部２６を小さな力でチップ１２の表面へ
押し付けている。スプリングの付勢力によるこの押し付
け力の大きさは、チップ１２をその上に取り付けている
ハンダのボール２８を変形させない程度の大きさにして
ある。
【０００５】作用について説明すると、チップ１２で発
生した熱は、ヘッダ部２６を介して抜き取られ、そし
て、ピストン２４からキャップ１８へ伝熱され、更に冷
却プレート３０へ伝熱される。そして冷却媒体が流路３
２を流れる際に、その熱を冷却プレート３０から運び去
る。以上によって、この伝熱モジュール１０の中の集積
回路チップ１２からの、熱の抜取りが行なわれる。伝熱
モジュールの具体例は、米国特許第４２２６２８１号に
開示されているとおりである。
生した熱は、ヘッダ部２６を介して抜き取られ、そし
て、ピストン２４からキャップ１８へ伝熱され、更に冷
却プレート３０へ伝熱される。そして冷却媒体が流路３
２を流れる際に、その熱を冷却プレート３０から運び去
る。以上によって、この伝熱モジュール１０の中の集積
回路チップ１２からの、熱の抜取りが行なわれる。伝熱
モジュールの具体例は、米国特許第４２２６２８１号に
開示されているとおりである。
【０００６】以上に説明した伝熱冷却システムによっ
て、現在までのところは有効な解決法が得られている
が、しかしながら、次世代のＶＬＳＩ回路では、チップ
から熱を効率良く抜き取るということに関して、このシ
ステムの能力を超えた、それ以上の伝熱冷却法が要求さ
れるようになると思われる。そこで、次世代のチップに
対応した冷却問題の解決法を提供すべく、以上の伝熱モ
ジュールを改造して、冷却媒体の噴流を用いるようにし
たものが提案されている。その提案によれば、噴流に対
して密封した半導体チップに接触させたヒート・シンク
部材に、その噴流を吹き付けるようにするというもので
ある。この種の提案の具体例は、ＩＢＭ技術開示広報、
１９８６年１２月刊、第２９巻、第７号の、「噴流に対
して密封した半導体チップに接触させたヒート・シンク
部材に噴流を吹き付けるようにした液冷式回路パッケー
ジ」という題名の文献（IBM Technical Disclosure Bul
letin,Volume 29, No. 7, December 1986, Pg. 2887, e
ntitled "LIQUID-COOLED CIRCUIT PACKAGE WITH JET IM
PINGING ON HEAT SINK HELD AGAINST SEMICONDUCTOR CH
IP THAT IS SEALED FROM THE JET"）に記載されてい
る。
て、現在までのところは有効な解決法が得られている
が、しかしながら、次世代のＶＬＳＩ回路では、チップ
から熱を効率良く抜き取るということに関して、このシ
ステムの能力を超えた、それ以上の伝熱冷却法が要求さ
れるようになると思われる。そこで、次世代のチップに
対応した冷却問題の解決法を提供すべく、以上の伝熱モ
ジュールを改造して、冷却媒体の噴流を用いるようにし
たものが提案されている。その提案によれば、噴流に対
して密封した半導体チップに接触させたヒート・シンク
部材に、その噴流を吹き付けるようにするというもので
ある。この種の提案の具体例は、ＩＢＭ技術開示広報、
１９８６年１２月刊、第２９巻、第７号の、「噴流に対
して密封した半導体チップに接触させたヒート・シンク
部材に噴流を吹き付けるようにした液冷式回路パッケー
ジ」という題名の文献（IBM Technical Disclosure Bul
letin,Volume 29, No. 7, December 1986, Pg. 2887, e
ntitled "LIQUID-COOLED CIRCUIT PACKAGE WITH JET IM
PINGING ON HEAT SINK HELD AGAINST SEMICONDUCTOR CH
IP THAT IS SEALED FROM THE JET"）に記載されてい
る。
【０００７】この種の解決法に付随する問題の１つは、
冷却媒体と半導体チップとの間のシール材が破損するお
それがあるということである。上で説明したシステム
は、非絶縁性の冷却媒体を用いるように設計されている
ため、シール材が破損した場合には、冷却媒体によって
半導体チップが損傷してしまう。また、このシステムに
付随するもう１つの問題は、冷却媒体とチップとの間に
介在する防護のための部材（例えばシール材それ自体）
が、熱の伝達を阻害しているということであり、そのた
めに、チップに噴流を直接吹き付けるようにしたならば
得られるはずの効果のうちの何割かが損なわれている。
冷却媒体と半導体チップとの間のシール材が破損するお
それがあるということである。上で説明したシステム
は、非絶縁性の冷却媒体を用いるように設計されている
ため、シール材が破損した場合には、冷却媒体によって
半導体チップが損傷してしまう。また、このシステムに
付随するもう１つの問題は、冷却媒体とチップとの間に
介在する防護のための部材（例えばシール材それ自体）
が、熱の伝達を阻害しているということであり、そのた
めに、チップに噴流を直接吹き付けるようにしたならば
得られるはずの効果のうちの何割かが損なわれている。
【０００８】
【発明の概要】本発明の目的は、優れた熱抜取り機構を
提供することにある。そしてこの目的を、噴流の吹付け
と熱伝導冷却との両方を利用したシステム及び方法によ
って達成している。熱伝導冷却は、各々のチップに一群
のピストン部材を接触させることによって行なわれる。
各ピストン部材はその底部に矩形形状としたヘッダ部を
備えており、このヘッダ部がチップに接触する。各ピス
トン部材群へは絶縁性冷却媒体を供給しており、この供
給は、各ピストン部材群の中央部に設けた流路を介し
て、及び／または、各ピストン部材の上方に設けた流路
を介して行なうようにしている。この冷却媒体はピスト
ン部材の足部（即ち下部）の上面に添って流れ、そして
足部どうしの間の流路を流れる。これによって、ピスト
ン部材の下部に対して、噴流によって強化された対流冷
却が行なわれる。ピストン部材はこの強制対流冷却がな
される表面積を増加させる拡張表面の役割を、効果的に
果たしている。
提供することにある。そしてこの目的を、噴流の吹付け
と熱伝導冷却との両方を利用したシステム及び方法によ
って達成している。熱伝導冷却は、各々のチップに一群
のピストン部材を接触させることによって行なわれる。
各ピストン部材はその底部に矩形形状としたヘッダ部を
備えており、このヘッダ部がチップに接触する。各ピス
トン部材群へは絶縁性冷却媒体を供給しており、この供
給は、各ピストン部材群の中央部に設けた流路を介し
て、及び／または、各ピストン部材の上方に設けた流路
を介して行なうようにしている。この冷却媒体はピスト
ン部材の足部（即ち下部）の上面に添って流れ、そして
足部どうしの間の流路を流れる。これによって、ピスト
ン部材の下部に対して、噴流によって強化された対流冷
却が行なわれる。ピストン部材はこの強制対流冷却がな
される表面積を増加させる拡張表面の役割を、効果的に
果たしている。
【０００９】好適実施例においては、各ピストン部材の
ヘッダ部と上部とに微小フィンを突出形成して、更に熱
伝達面積を増大させている。更に加えて、非沸騰状態で
使用する用途においては、ピストン部材のヘッダ部のチ
ップと接触する面に溝を形成して、チップとピストン部
材との境界面に冷却媒体が接触するようにしている。ピ
ストン部材の上部とヘッダ部とは絶縁性冷却媒体に浸漬
されており、それによって冷却されている。
ヘッダ部と上部とに微小フィンを突出形成して、更に熱
伝達面積を増大させている。更に加えて、非沸騰状態で
使用する用途においては、ピストン部材のヘッダ部のチ
ップと接触する面に溝を形成して、チップとピストン部
材との境界面に冷却媒体が接触するようにしている。ピ
ストン部材の上部とヘッダ部とは絶縁性冷却媒体に浸漬
されており、それによって冷却されている。
【００１０】
【実施例】図２ないし図７には、冷却媒体の流れを矢印
で示した。また、２つ以上の図に同一ないし対応する要
素が図示される場合には、それらの要素に同一ないし対
応する引用符号を付すようにした。図２について説明す
ると、同図に図示したのは、複合冷却法を採用したピス
トン部材群の断面図である。集積回路チップ２０４が基
板２０６の上に、ハンダ・ボール２０８を用いて搭載さ
れている。図３の上面図に明らかに示すように、アレイ
状（行列状）に配置された４個の金属製ピストン部材２
１０〜２１６が、個々にスプリングで付勢されてチップ
２０４の表面に接触している。
で示した。また、２つ以上の図に同一ないし対応する要
素が図示される場合には、それらの要素に同一ないし対
応する引用符号を付すようにした。図２について説明す
ると、同図に図示したのは、複合冷却法を採用したピス
トン部材群の断面図である。集積回路チップ２０４が基
板２０６の上に、ハンダ・ボール２０８を用いて搭載さ
れている。図３の上面図に明らかに示すように、アレイ
状（行列状）に配置された４個の金属製ピストン部材２
１０〜２１６が、個々にスプリングで付勢されてチップ
２０４の表面に接触している。
【００１１】図２に明らかに示すように、ピストン部材
２１０〜２１６は、テーパを付けた上部２２０と円筒形
の中間部２２２とを備えており、また、チップ２０４に
接触するその底部には、正方形の足部２２４を備えてい
る。各ピストン部材の、この足部であるヘッダ部から突
出した微小フィン２０５は、熱伝達面積を更に増大させ
るために設けたものである。各ピストン部材の、チップ
と接触する面には、複数の溝２２６を形成してあり、そ
れによってチップとピストン部材との間の境界面に、冷
却媒体が接触するようにしている。容易に理解できるこ
とであるが、それらの溝２２６は、単一相の（沸騰状態
にない）冷却媒体を用いる場合に設けるのが好ましく、
二相の（沸騰状態の）冷却媒体を用いる場合には設けな
い方が良い。
２１０〜２１６は、テーパを付けた上部２２０と円筒形
の中間部２２２とを備えており、また、チップ２０４に
接触するその底部には、正方形の足部２２４を備えてい
る。各ピストン部材の、この足部であるヘッダ部から突
出した微小フィン２０５は、熱伝達面積を更に増大させ
るために設けたものである。各ピストン部材の、チップ
と接触する面には、複数の溝２２６を形成してあり、そ
れによってチップとピストン部材との間の境界面に、冷
却媒体が接触するようにしている。容易に理解できるこ
とであるが、それらの溝２２６は、単一相の（沸騰状態
にない）冷却媒体を用いる場合に設けるのが好ましく、
二相の（沸騰状態の）冷却媒体を用いる場合には設けな
い方が良い。
【００１２】再び図２に関し、基板２０６の上には蓋体
２２８が重ねられており、この蓋体２２８は、チップ２
０４及びピストン部材２１０〜２１６を収容する封入構
造の一部を成している。蓋体２２８の構成は、例えば液
体窒素や液体フルオロカーボン等の液体絶縁性冷却媒体
を基板２０６上のチップへ向けて流入させると共に、流
入してきた冷却媒体を、そこから運び去ることができる
構成としてある。このモジュールに沸騰状態の液体を用
いる場合には、このモジュールの構成を、蒸気を凝縮さ
せ、及び／または運び去ることができるものにする。蓋
体２２８は、ピストン部材を収容するための非貫通穴を
形成することのできる充分な厚さを有する下部板材と、
この下部板材との間に空間を保つことによって、冷却媒
体分配用の高圧室を形成する、上部薄板材とから構成す
ることができる。
２２８が重ねられており、この蓋体２２８は、チップ２
０４及びピストン部材２１０〜２１６を収容する封入構
造の一部を成している。蓋体２２８の構成は、例えば液
体窒素や液体フルオロカーボン等の液体絶縁性冷却媒体
を基板２０６上のチップへ向けて流入させると共に、流
入してきた冷却媒体を、そこから運び去ることができる
構成としてある。このモジュールに沸騰状態の液体を用
いる場合には、このモジュールの構成を、蒸気を凝縮さ
せ、及び／または運び去ることができるものにする。蓋
体２２８は、ピストン部材を収容するための非貫通穴を
形成することのできる充分な厚さを有する下部板材と、
この下部板材との間に空間を保つことによって、冷却媒
体分配用の高圧室を形成する、上部薄板材とから構成す
ることができる。
【００１３】ここで説明する冷却のプロセスに対する蓋
体２２８の影響力は、それほど大きなものではないた
め、この蓋体２２８の材料は熱の良導体である必要はな
い。従って蓋体２２８は、冷却媒体に適合し、モジュー
ルの機械的必要条件に適合した材料でありさえすれば、
どのような材料を用いて製作しても良い。グラウンド・
アップ型のチップ構造の場合には（この場合には各チッ
プの背面を同一電位に維持する必要がある）、蓋体２２
８は、例えば銅やアルミニウム等の電気の良導体で製作
することが好ましい。一方、この蓋体が電気の良導体で
あることを必要としない用途では、この蓋体を、プラス
チックを材料として射出成形によって製作すれば、その
製造コストを大幅に引き下げることができる。
体２２８の影響力は、それほど大きなものではないた
め、この蓋体２２８の材料は熱の良導体である必要はな
い。従って蓋体２２８は、冷却媒体に適合し、モジュー
ルの機械的必要条件に適合した材料でありさえすれば、
どのような材料を用いて製作しても良い。グラウンド・
アップ型のチップ構造の場合には（この場合には各チッ
プの背面を同一電位に維持する必要がある）、蓋体２２
８は、例えば銅やアルミニウム等の電気の良導体で製作
することが好ましい。一方、この蓋体が電気の良導体で
あることを必要としない用途では、この蓋体を、プラス
チックを材料として射出成形によって製作すれば、その
製造コストを大幅に引き下げることができる。
【００１４】ある好適実施例では、蓋体の内部の、各一
群のピストンを収容する複数の穴の間の部分に、円筒形
のダクト２３０を形成してある。図３に示すように、複
数個のピストン部材のヘッダ部が集まって１つの矩形の
パタンを形成するようにしてあり、しかもこの矩形のパ
タンが、チップ２０４の外周から外へはみ出すようにし
てある。それらの足部（即ちヘッダ部）どうしの間の空
間は、互いに直交する流路３０２、３０４を形成してお
り、これらの流路においては、流動する冷却媒体がチッ
プに接触することができる。冷却媒体は、円筒形のダク
ト２３０の中を流下し、そして、４個のピストン部材か
ら成る各ピストン部材群の中央へ供給される。その冷却
媒体はチップへ衝突し（即ち吹き付けられ）、続いて、
ヘッダ部２２４の上面に沿って、あるいは、ヘッダ部ど
うしの間の流路３０２、３０４の中を流れて行く。これ
によって、ピストン部材の下部に対して、噴流によって
強化された対流冷却が行なわれる。また、ピストン部材
は拡張表面としての機能を果たしており、強制対流冷却
が行なわれる面積が増大しているため、流体がチップを
直接冷却するようにした場合と比べて冷却はより強力な
ものとなっている。更には、各ピストン部材の上部も、
冷却媒体に浸漬されているために冷却されている。
群のピストンを収容する複数の穴の間の部分に、円筒形
のダクト２３０を形成してある。図３に示すように、複
数個のピストン部材のヘッダ部が集まって１つの矩形の
パタンを形成するようにしてあり、しかもこの矩形のパ
タンが、チップ２０４の外周から外へはみ出すようにし
てある。それらの足部（即ちヘッダ部）どうしの間の空
間は、互いに直交する流路３０２、３０４を形成してお
り、これらの流路においては、流動する冷却媒体がチッ
プに接触することができる。冷却媒体は、円筒形のダク
ト２３０の中を流下し、そして、４個のピストン部材か
ら成る各ピストン部材群の中央へ供給される。その冷却
媒体はチップへ衝突し（即ち吹き付けられ）、続いて、
ヘッダ部２２４の上面に沿って、あるいは、ヘッダ部ど
うしの間の流路３０２、３０４の中を流れて行く。これ
によって、ピストン部材の下部に対して、噴流によって
強化された対流冷却が行なわれる。また、ピストン部材
は拡張表面としての機能を果たしており、強制対流冷却
が行なわれる面積が増大しているため、流体がチップを
直接冷却するようにした場合と比べて冷却はより強力な
ものとなっている。更には、各ピストン部材の上部も、
冷却媒体に浸漬されているために冷却されている。
【００１５】図８は、以上に説明した冷却システムの実
施例として構成した伝熱モジュールの断面側面図であ
る。加圧された液体絶縁性冷却媒体が流入管８０２を介
してこの伝熱モジュールの中へ導入され、そして分配用
高圧室８０４へ流入する。この冷却媒体は、分配用高圧
室８０４から円筒形ダクト２３０（１）〜２３０（５）
の中を流下して、チップ２０４（１）〜２０４（５）に
直接衝突し、そしてピストン部材２１０（１）〜２１２
（５）の足部の表面に沿って流れて行く。この冷却媒体
は、半導体チップとピストン部材とから熱を奪った後
に、流出管８０６を介してこの伝熱モジュールから流出
する。
施例として構成した伝熱モジュールの断面側面図であ
る。加圧された液体絶縁性冷却媒体が流入管８０２を介
してこの伝熱モジュールの中へ導入され、そして分配用
高圧室８０４へ流入する。この冷却媒体は、分配用高圧
室８０４から円筒形ダクト２３０（１）〜２３０（５）
の中を流下して、チップ２０４（１）〜２０４（５）に
直接衝突し、そしてピストン部材２１０（１）〜２１２
（５）の足部の表面に沿って流れて行く。この冷却媒体
は、半導体チップとピストン部材とから熱を奪った後
に、流出管８０６を介してこの伝熱モジュールから流出
する。
【００１６】図４及び図５は、図２及び図３のピストン
部材の構成とはまた別の実施例を図示したものである。
図４のこの実施例では、冷却媒体の供給は蓋体４０８
の、各ピストン部材４１０、４１２の中心部の上方に形
成した円筒形のダクト４０２、４０４を介して行なわれ
る。そしてその冷却媒体は、ピストン部材４１０、４１
２の上面に衝突する。これによって、ピストン部材の上
部が対流冷却により冷却される。冷却媒体は、ピストン
部材の上面に衝突した後には、ピストン部材とピストン
収容穴との間の間隙４１４、４１６を通って流下する。
続いて、この冷却媒体は、ピストン部材のヘッダ部に衝
突すると共に、ピストン部材のヘッダ部どうしの間に形
成されている流路５０２、５０４（図５）を通ってチッ
プ２０４の露出した表面に衝突する。これによって、ピ
ストン部材の下部とチップとが対流冷却により冷却され
る。
部材の構成とはまた別の実施例を図示したものである。
図４のこの実施例では、冷却媒体の供給は蓋体４０８
の、各ピストン部材４１０、４１２の中心部の上方に形
成した円筒形のダクト４０２、４０４を介して行なわれ
る。そしてその冷却媒体は、ピストン部材４１０、４１
２の上面に衝突する。これによって、ピストン部材の上
部が対流冷却により冷却される。冷却媒体は、ピストン
部材の上面に衝突した後には、ピストン部材とピストン
収容穴との間の間隙４１４、４１６を通って流下する。
続いて、この冷却媒体は、ピストン部材のヘッダ部に衝
突すると共に、ピストン部材のヘッダ部どうしの間に形
成されている流路５０２、５０４（図５）を通ってチッ
プ２０４の露出した表面に衝突する。これによって、ピ
ストン部材の下部とチップとが対流冷却により冷却され
る。
【００１７】図６及び図７に示した、ピストン部材の構
成の更に別の実施例は、各ピストン部材の上面への冷却
媒体の流れと、各ピストン部材群の中心への冷却媒体の
流れとの両方を用いるようにしたものである。図６及び
図７のこの実施例では、冷却媒体は、各ピストン部材６
１２、６１４の中心部の上方に形成した円筒形のダクト
６０２、６０４から成るダクト群と、ピストン部材どう
しの間の、蓋体６０８の材質中に形成した円筒形のダク
ト６０６との、両方を流れることになる。図７に示すよ
うに、冷却媒体はピストン部材６１２〜６１８に直接衝
突すると共に、それらピストン部材のヘッダ部どうしの
間に形成されている流路７０２、７０４の中央におい
て、チップ２０４にも直接衝突する。
成の更に別の実施例は、各ピストン部材の上面への冷却
媒体の流れと、各ピストン部材群の中心への冷却媒体の
流れとの両方を用いるようにしたものである。図６及び
図７のこの実施例では、冷却媒体は、各ピストン部材６
１２、６１４の中心部の上方に形成した円筒形のダクト
６０２、６０４から成るダクト群と、ピストン部材どう
しの間の、蓋体６０８の材質中に形成した円筒形のダク
ト６０６との、両方を流れることになる。図７に示すよ
うに、冷却媒体はピストン部材６１２〜６１８に直接衝
突すると共に、それらピストン部材のヘッダ部どうしの
間に形成されている流路７０２、７０４の中央におい
て、チップ２０４にも直接衝突する。
【００１８】ピストン部材の、それ自体の形状並びにそ
のフィンの形態も、様々なものとすることができる。図
９は、本発明に係るピストン部材群の断面側面図であ
り、この図のピストン部材９０２、９０４は、その上部
の円筒形とした部分９０６に縦縞状の微小フィン９０８
を形成してあると共に、チップに接触する矩形のヘッダ
部９１０にも、その周囲に微小フィン９１２を形成して
ある。同様に、図１０Ａと図１０Ｂとは夫々、本発明に
係る一実施例のピストン部材１０００の上面図と側面図
とであり、このピストン部材１０００は、このピストン
部材の上部を覆う縦縞状の上部ピストン微小フィン１０
０２を備えており、一方、ヘッダ部には微小フィンを備
えていない。
のフィンの形態も、様々なものとすることができる。図
９は、本発明に係るピストン部材群の断面側面図であ
り、この図のピストン部材９０２、９０４は、その上部
の円筒形とした部分９０６に縦縞状の微小フィン９０８
を形成してあると共に、チップに接触する矩形のヘッダ
部９１０にも、その周囲に微小フィン９１２を形成して
ある。同様に、図１０Ａと図１０Ｂとは夫々、本発明に
係る一実施例のピストン部材１０００の上面図と側面図
とであり、このピストン部材１０００は、このピストン
部材の上部を覆う縦縞状の上部ピストン微小フィン１０
０２を備えており、一方、ヘッダ部には微小フィンを備
えていない。
【００１９】図９の実施例を更に強力なものとするため
に、蓋体に形成する、ピストン部材を収容するための穴
の内壁に、縦縞状の微小フィンを設けるようにしても良
い。そのようにした実施例では、その穴の内壁に形成し
た縦縞状の微小フィンが、ピストン部材の上部に形成し
た縦縞状の微小フィンと、互い違いに噛み合っているよ
うにするのが好ましく、そのようにすれば、その噛み合
い領域を冷却媒体が通過する際に熱伝達が行なわれる表
面積を、増大させることができる。
に、蓋体に形成する、ピストン部材を収容するための穴
の内壁に、縦縞状の微小フィンを設けるようにしても良
い。そのようにした実施例では、その穴の内壁に形成し
た縦縞状の微小フィンが、ピストン部材の上部に形成し
た縦縞状の微小フィンと、互い違いに噛み合っているよ
うにするのが好ましく、そのようにすれば、その噛み合
い領域を冷却媒体が通過する際に熱伝達が行なわれる表
面積を、増大させることができる。
【００２０】更にはフィンの形状も、様々なものとする
ことができる。例えば、図１１Ａと図１１Ｂとは夫々、
本発明に係る一実施例のピストン部材１１００の上面図
と側面図とであり、このピストン部材１１００は、この
ピストン部材の上部を覆う、斜め格子状に配列した多面
体の微小フィン１１０２を備えるようにしたものであ
る。また、図１２Ａと図１２Ｂとは夫々、本発明に係る
更に別の実施例のピストン部材１２００の上面図と側面
図とであり、このピストン部材１２００は、このピスト
ン部材の上部を覆う、千鳥格子状に配列したれんが形状
の微小フィン１２０２を備えるようにしたものである。
ことができる。例えば、図１１Ａと図１１Ｂとは夫々、
本発明に係る一実施例のピストン部材１１００の上面図
と側面図とであり、このピストン部材１１００は、この
ピストン部材の上部を覆う、斜め格子状に配列した多面
体の微小フィン１１０２を備えるようにしたものであ
る。また、図１２Ａと図１２Ｂとは夫々、本発明に係る
更に別の実施例のピストン部材１２００の上面図と側面
図とであり、このピストン部材１２００は、このピスト
ン部材の上部を覆う、千鳥格子状に配列したれんが形状
の微小フィン１２０２を備えるようにしたものである。
【００２１】以上に説明した基本原理を応用して、各チ
ップごとに冷却能力を個別に設定することや、あるいは
１個のチップ上の各位置ごとに冷却能力を個別に設定す
ることを、効果的に行なうことができる。隣り合ったチ
ップどうしが放散する熱の量が互いに大幅に異なってい
ることは、あり得ることである。しかしながら、各チッ
プごとの温度のばらつきは小さく抑えることが好まし
い。従って、低消費電力のチップを冷却するための冷却
能力は小さくし、高消費電力のチップを冷却する冷却能
力は大きくして、冷却能力を個別に設定することが有利
である。
ップごとに冷却能力を個別に設定することや、あるいは
１個のチップ上の各位置ごとに冷却能力を個別に設定す
ることを、効果的に行なうことができる。隣り合ったチ
ップどうしが放散する熱の量が互いに大幅に異なってい
ることは、あり得ることである。しかしながら、各チッ
プごとの温度のばらつきは小さく抑えることが好まし
い。従って、低消費電力のチップを冷却するための冷却
能力は小さくし、高消費電力のチップを冷却する冷却能
力は大きくして、冷却能力を個別に設定することが有利
である。
【００２２】この目標を達成するには、図２〜図８の実
施例に対して、種々の変更を加えれば良い。例えば、ピ
ストン部材群へ冷却媒体を流入させる位置を異ならせる
ようにしても良い。消費電力の非常に小さなチップに対
しては、冷却媒体を流入させる必要がないこともあり得
る。これに対して、消費電力が最大のチップでは、冷却
媒体を、各ピストン部材群の中央に供給すると共に、各
ピストン部材の上面にも供給することが必要とされる場
合がある。また、大部分のチップでは、ピストン部材群
の中央への噴流か、あるいは、ピストン部材の中央への
噴流かの、いずれか一方で充分なことが多い。
施例に対して、種々の変更を加えれば良い。例えば、ピ
ストン部材群へ冷却媒体を流入させる位置を異ならせる
ようにしても良い。消費電力の非常に小さなチップに対
しては、冷却媒体を流入させる必要がないこともあり得
る。これに対して、消費電力が最大のチップでは、冷却
媒体を、各ピストン部材群の中央に供給すると共に、各
ピストン部材の上面にも供給することが必要とされる場
合がある。また、大部分のチップでは、ピストン部材群
の中央への噴流か、あるいは、ピストン部材の中央への
噴流かの、いずれか一方で充分なことが多い。
【００２３】更に別の変更態様として、各々の噴流へ供
給される冷却媒体の流量を異ならせるようにしても良
く、それには、例えば円筒形のダクトの直径を異ならせ
る等の方法を用いれば良い。更に、ピストン部材の材料
の選択も冷却能力に影響する。例えば銅製のピストン部
材は、高消費電力のチップの上に並べて用いるようにす
ることができ、その場合に、それよりも熱伝導率の小さ
な材料、例えばアルミニウム等で製作したピストン部材
を、より電力損失の小さなチップの上に並べて用いるよ
うにするのである。
給される冷却媒体の流量を異ならせるようにしても良
く、それには、例えば円筒形のダクトの直径を異ならせ
る等の方法を用いれば良い。更に、ピストン部材の材料
の選択も冷却能力に影響する。例えば銅製のピストン部
材は、高消費電力のチップの上に並べて用いるようにす
ることができ、その場合に、それよりも熱伝導率の小さ
な材料、例えばアルミニウム等で製作したピストン部材
を、より電力損失の小さなチップの上に並べて用いるよ
うにするのである。
【００２４】ピストン部材の、どれ程の領域に亙って微
小フィンを設けるようにするかについても、様々に異な
らせることができる。即ち微小フィンは、ピストン部材
のヘッダ部と上部とのいずれか一方のみに設けるように
することも、また、ピストン部材のヘッダ部と上部との
両方に設けるようにすることも、あるいは、全く設けな
いようにすることもできる。
小フィンを設けるようにするかについても、様々に異な
らせることができる。即ち微小フィンは、ピストン部材
のヘッダ部と上部とのいずれか一方のみに設けるように
することも、また、ピストン部材のヘッダ部と上部との
両方に設けるようにすることも、あるいは、全く設けな
いようにすることもできる。
【００２５】 チップの寸法が大きくなるにつれて、１
個のチップの全表面領域中の各位置ごとの局部的熱放散
量に、大きなばらつきが生じる可能性もまた大きくな
る。本発明は、１個のチップの全表面領域において温度
を均一に維持し得るようにするための個別設定を行なう
のにも適している。この場合の個別設定も、上で列挙し
て説明した冷却能力の個別設定と同一の動作機序を利用
することによって、達成することができる。上の場合は
各チップごとに制御パラメータを異ならせたが、この場
合はそれに代えて、各ピストン部材ごとに制御パラメー
タを異ならせるようにすれば良く、それによって、１個
のチップの全表面領域において、同一の温度でより多く
のエネルギが放散されるところと、より少ないエネルギ
が放散されるところができるようにする。例えば、所与
の１つのアレイ（即ち１つのピストン部材群）へ冷却媒
体の噴流を供給する、複数本の円筒形のダクトの直径を
各々異ならせるようにしても良く、あるいは、各々のア
レイに含まれている複数個のピストン部材を、互いに異
なった大きさの熱伝導率を有する材料で製作するように
しても良い。
個のチップの全表面領域中の各位置ごとの局部的熱放散
量に、大きなばらつきが生じる可能性もまた大きくな
る。本発明は、１個のチップの全表面領域において温度
を均一に維持し得るようにするための個別設定を行なう
のにも適している。この場合の個別設定も、上で列挙し
て説明した冷却能力の個別設定と同一の動作機序を利用
することによって、達成することができる。上の場合は
各チップごとに制御パラメータを異ならせたが、この場
合はそれに代えて、各ピストン部材ごとに制御パラメー
タを異ならせるようにすれば良く、それによって、１個
のチップの全表面領域において、同一の温度でより多く
のエネルギが放散されるところと、より少ないエネルギ
が放散されるところができるようにする。例えば、所与
の１つのアレイ（即ち１つのピストン部材群）へ冷却媒
体の噴流を供給する、複数本の円筒形のダクトの直径を
各々異ならせるようにしても良く、あるいは、各々のア
レイに含まれている複数個のピストン部材を、互いに異
なった大きさの熱伝導率を有する材料で製作するように
しても良い。
【００２６】上記以外にも、本発明の範囲並びに概念か
ら逸脱することなく、多種多様な変更実施例ないし別実
施例を構成し得ることが当業者には理解されよう。従っ
て、以上に説明した本発明の実姉例は、あくまで具体例
として説明したものであり、本発明がそれらに限定され
るものではない。
ら逸脱することなく、多種多様な変更実施例ないし別実
施例を構成し得ることが当業者には理解されよう。従っ
て、以上に説明した本発明の実姉例は、あくまで具体例
として説明したものであり、本発明がそれらに限定され
るものではない。
【図１】従来例の伝熱モジュールの断面図である。
【図２】本発明に係る第１実施例のピストン部材群の断
面側面図である。
面側面図である。
【図３】図２のピストン部材群の上面図であり、そのピ
ストン部材とチップとを示す図である。
ストン部材とチップとを示す図である。
【図４】本発明に係る第２実施例のピストン部材群の断
面側面図であり、この実施例は蓋体の、各ピストン部材
の中心部の上方の位置に形成した穴を介してそれらピス
トン部材へ冷却媒体を吹き付けるようにしたものであ
る。
面側面図であり、この実施例は蓋体の、各ピストン部材
の中心部の上方の位置に形成した穴を介してそれらピス
トン部材へ冷却媒体を吹き付けるようにしたものであ
る。
【図５】図４のピストン部材群の上面図であり、そのピ
ストン部材とチップとを示す図である。
ストン部材とチップとを示す図である。
【図６】本発明に係る第３実施例のピストン部材群の断
面側面図であり、この実施例は蓋体の、ピストン部材群
の中央の位置に形成した穴を介してチップへ冷却媒体を
吹き付けると共に、その蓋体の、各ピストン部材の中心
部の上方の位置に形成した穴を介してそれらピストン部
材へも冷却媒体を吹き付けるようにしたものである。
面側面図であり、この実施例は蓋体の、ピストン部材群
の中央の位置に形成した穴を介してチップへ冷却媒体を
吹き付けると共に、その蓋体の、各ピストン部材の中心
部の上方の位置に形成した穴を介してそれらピストン部
材へも冷却媒体を吹き付けるようにしたものである。
【図７】図６のピストン部材群の上面図であり、そのピ
ストン部材とチップとを示す図である。
ストン部材とチップとを示す図である。
【図８】複合冷却方式を採用した、改良した電子回路冷
却モジュールの一実施例の断面図である。
却モジュールの一実施例の断面図である。
【図９】本発明に係る第４実施例のピストン部材群の断
面側面図であり、この実施例はピストンが、上部微小フ
ィンと下部微小フィンとの両方を備えるようにしたもの
である。
面側面図であり、この実施例はピストンが、上部微小フ
ィンと下部微小フィンとの両方を備えるようにしたもの
である。
【図１０】図１０Ａと図１０Ｂとは夫々、本発明に係る
一実施例のピストン部材の上面図と側面図とであり、こ
の実施例のピストン部材は、このピストン部材の上部を
覆う、縦縞状の上部ピストン微小フィンを備えるように
したものである。
一実施例のピストン部材の上面図と側面図とであり、こ
の実施例のピストン部材は、このピストン部材の上部を
覆う、縦縞状の上部ピストン微小フィンを備えるように
したものである。
【図１１】図１１Ａと図１１Ｂとは夫々、本発明に係る
一実施例のピストン部材の上面図と側面図とであり、こ
の実施例のピストン部材は、このピストン部材の上部を
覆う、斜め格子状に配列した多面体の微小フィンを備え
るようにしたものである。
一実施例のピストン部材の上面図と側面図とであり、こ
の実施例のピストン部材は、このピストン部材の上部を
覆う、斜め格子状に配列した多面体の微小フィンを備え
るようにしたものである。
【図１２】図１２Ａと図１２Ｂとは夫々、本発明に係る
一実施例のピストン部材の上面図と側面図とであり、こ
の実施例のピストン部材は、このピストン部材の上部を
覆う、千鳥格子状に配列したれんが形状の微小フィンを
備えるようにしたものである。
一実施例のピストン部材の上面図と側面図とであり、こ
の実施例のピストン部材は、このピストン部材の上部を
覆う、千鳥格子状に配列したれんが形状の微小フィンを
備えるようにしたものである。
２０４ 集積回路チップ ２０５ 微小フィン ２０６ 基板 ２１０、２１２、２１４、２１６ ピストン部材 ２２０ ピストン部材の上部 ２２２ ピストン部材の中間部 ２２４ ピストン部材の足部（ヘッダ部） ２２６ 溝 ２２８ 蓋体 ２３０ ダクト ３０２、３０４ 流路 ４０２、４０４ ダクト ４０８ 蓋体 ４１０、４１２ ピストン部材 ５０２、５０４ 流路 ６０２、６０４、６０６ ダクト ６０８ 蓋体 ６１２、６１４、６１６、６１８ ピストン部材 ７０２、７０４ 流路 ８０４ 冷却媒体分配用高圧室 ９０２、９０４ ピストン部材 ９０６ ピストン部材の上部 ９０８ 微小フィン ９１０ ピストン部材のヘッダ部 ９１２ 微小フィン １０００ ピストン部材 １００２ 微小フィン １１００ ピストン部材 １１０２ 微小フィン １２００ ピストン部材 １２０２ 微小フィン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロバート・エドワード・シモンズ アメリカ合衆国12603、ニューヨーク州 ポウキイプシイ、シャムロック・サークル 16番地 (72)発明者 デービッド・セオドア・ヴァダー アメリカ合衆国12561、ニューヨーク州 ニュー・パルッツ、ドゥジィン・ロード ７番地 (56)参考文献 特開 平１−124299（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−274393（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−86593（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−270297（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−184057（ＪＰ，Ａ)
Claims (20)
- 【請求項１】 電子回路冷却モジュールであって、複数
個の集積回路チップを搭載した基板を備え、前記複数個
のチップを収容する封入空間を前記基板と協働して形成
する蓋体を備え、該蓋体には冷却媒体分配用高圧室が形
成されており、該冷却媒体分配用高圧室は、該高圧室を
前記封入空間から区画する区画部を備えており、該区画
部には複数個の非貫通穴が形成されており、それら非貫
通穴は前記基板と前記冷却媒体分配用高圧室との間に位
置しており、更に前記区画部には、少なくとも１本の円
筒形のダクトが形成されており、該ダクトは前記冷却媒
体分配用高圧室と前記封入空間との間に位置しており、
アレイ状に配置した複数個の熱伝達用のピストン部材を
備え、それらピストン部材の各々は、前記複数個の非貫
通穴のうちの１つの非貫通穴の中に少なくとも部分的に
位置するようにした上部と、矩形の形状とした下部とを
有しており、更に、複数個のピストン部材の夫々の矩形
下部が互いに協働して、前記複数個のチップのうちの１
個のチップに接触する、１つの組合せ面を形成するよう
にしてあり、該組合せ面は該１個のチップの周囲より大
きく、且つ、該組合せ面には該１個のチップの表面に沿
って複数本の流路が形成されているようにした、ことを
特徴とする電子回路冷却モジュール。 - 【請求項２】 前記少なくとも１本の円筒形のダクトを
前記複数個の非貫通穴の間に配置し、それによって該ダ
クトが、前記アレイの中に含まれている前記複数個のピ
ストン部材の夫々の矩形下部と、前記チップの前記流路
によって露出された部分とへ、冷却媒体の噴流を供給す
るようにしたことを特徴とする請求項１の電子回路冷却
モジュール。 - 【請求項３】 前記ピストン部材の前記矩形下部に、複
数本の溝を形成してあることを特徴とする請求項１の電
子回路冷却モジュール。 - 【請求項４】 前記ピストン部材の前記矩形下部に、微
小フィンを設けてあることを特徴とする請求項１の電子
回路冷却モジュール。 - 【請求項５】 前記冷却媒体が液体窒素ないしフルオロ
カーボンであることを特徴とする請求項１記載の電子回
路冷却モジュール。 - 【請求項６】 前記複数本の流路が前記１個のチップの
中央部において互いに交差しているようにし、前記円筒
形のダクトを、該ダクトが冷却媒体の噴流を該中央部へ
供給するように配置してあることを特徴とする請求項１
記載の電子回路冷却モジュール。 - 【請求項７】 前記少なくとも１本の円筒形のダクト
を、該ダクトが前記冷却媒体分配用高圧室を前記複数の
非貫通穴のうちの１つに連通させるように配置してある
ことを特徴とする請求項１記載の電子回路冷却モジュー
ル。 - 【請求項８】 前記アレイ中に含まれている第１のピス
トン部材が第１の熱伝導率を有する第１の材料でできて
おり、前記アレイ中に含まれている第２のピストン部材
が前記第１の熱伝導率と異なる第２の熱伝導率を有する
第２の材料でできていることを特徴とする請求項１の電
子回路冷却モジュール。 - 【請求項９】 前記アレイの中に含まれている第１のピ
ストン部材がアルミニウム製であり、前記アレイの中に
含まれている第２のピストン部材が銅製であることを特
徴とする請求項１記載の電子回路冷却モジュール。 - 【請求項１０】 複数のピストン部材から成るピストン
部材アレイを複数備え、１つのピストン部材アレイの中
に含まれている複数のピストン部材が、他のピストン部
材アレイの中に含まれている複数のピストン部材とは異
なった熱伝導率を有する材料でできていることを特徴と
する請求項１記載の電子回路冷却モジュール。 - 【請求項１１】 前記蓋体をプラスチック製としたこと
を特徴とする請求項１記載の電子回路冷却モジュール。 - 【請求項１２】 前記蓋体を金属製としたことを特徴と
する請求項１記載の電子回路冷却モジュール。 - 【請求項１３】 前記複数個のピストン部材のうちの少
なくとも１個のピストン部材の上部に縦縞状のフィンを
設けたことを特徴とする請求項１記載の電子回路冷却モ
ジュール。 - 【請求項１４】 前記複数個のピストン部材のうちの少
なくとも１個のピストン部材の上部に複数の多面体のフ
ィンを設けたことを特徴とする請求項１記載の電子回路
冷却モジュール。 - 【請求項１５】 前記複数個のピストン部材のうちの少
なくとも１個のピストン部材の上部に複数のれんが形状
のフィンを設けたことを特徴とする請求項１記載の電子
回路冷却モジュール。 - 【請求項１６】 前記少なくとも１本の円筒形のダクト
が、前記冷却媒体分配用高圧室と前記複数の非貫通穴の
うちの各非貫通穴の中央部との間に配置された複数本の
円筒形のダクト、並びに、前記冷却媒体分配用高圧室と
前記アレイの中央部との間に配設された更なる円筒形の
ダクトから成ることを特徴とする請求項１記載の電子回
路冷却モジュール。 - 【請求項１７】 電子回路冷却モジュールであって、複
数個の集積回路チップを搭載した基板を備え、前記複数
個のチップを収容する封入空間を前記基板と協働して形
成する蓋体を備え、該蓋体には冷却媒体分配用高圧室が
形成されており、該冷却媒体分配用高圧室は、該高圧室
を前記封入空間から区画する区画部を備えており、該区
画部には複数個の非貫通穴が形成されており、それら非
貫通穴は前記基板と前記冷却媒体分配用高圧室との間に
位置しており、更に前記区画部には、少なくとも１本の
円筒形のダクトが形成されており、該ダクトは前記冷却
媒体分配用高圧室と前記封入空間との間に位置してお
り、アレイ状に配置した複数個の熱伝達用のピストン部
材を備え、それらピストン部材の各々は、前記複数個の
非貫通穴のうちの１つの非貫通穴の中に少なくとも部分
的に位置するようにし且つ複数のフィンを設けた上部
と、矩形の形状とした下部とを有しており、更に、複数
個のピストン部材の夫々の矩形下部が互いに協働して、
前記複数個のチップのうちの１個のチップに接触する、
１つの組合せ面を形成するようにした、ことを特徴とす
る電子回路冷却モジュール。 - 【請求項１８】 前記少なくとも１本の円筒形のダクト
を、該ダクトが前記冷却媒体分配用高圧室を前記複数の
非貫通穴のうちの１つに連通させるように配置してある
ことを特徴とする請求項１記載の電子回路冷却モジュー
ル。 - 【請求項１９】 電子回路冷却モジュールであって、複
数個の集積回路チップをアレイ状に配置して搭載した基
板を備え、前記複数個のチップを収容する封入空間を前
記基板と協働して形成する蓋体を備え、前記複数個のチ
ップのうちの１個のチップと接触するようにした、アレ
イ状に配置した複数個のピストン部材を備え、それらピ
ストン部材の各々は、前記蓋体の中に配置される円筒形
の形状とした上部と、前記１個のチップと接触する矩形
の形状とした下部のヘッダ部とを有しており、前記蓋体
が更に、前記各ピストン部材の上方に設けた、前記各ピ
ストン部材の前記円筒形上部へ冷却媒体の第１噴流を供
給するための第１噴流手段と、前記アレイに含まれてい
る前記複数のピストン部材の間の中央に設けた、前記各
ピストン部材の前記ヘッダ部と前記チップの露出領域と
へ前記冷却媒体の第２噴流を供給するための第２噴流手
段とを備えている、ことを特徴とする電子回路冷却モジ
ュール。 - 【請求項２０】 前記第１噴流手段が、第１の直径を有
する第１の円筒形のダクトを備え、前記第２噴流手段
が、第２の直径を有する第２の円筒形のダクトを備え、
前記第１の直径が前記第２の直径とは異なっていること
を特徴とする請求項１９の電子回路冷却モジュール。
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