JPH08213523A - 冷却モジュールおよびその製造方法 - Google Patents
冷却モジュールおよびその製造方法Info
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- JPH08213523A JPH08213523A JP7016866A JP1686695A JPH08213523A JP H08213523 A JPH08213523 A JP H08213523A JP 7016866 A JP7016866 A JP 7016866A JP 1686695 A JP1686695 A JP 1686695A JP H08213523 A JPH08213523 A JP H08213523A
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- Japan
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- path forming
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は半導体、マルチチップモジュール、
プリント基板等の冷却をコンパクトな形状で効率的に行
える放熱装置を安価に提供する。 【構成】 二枚の基板１、２に挟まれた空間に印刷によ
って流路形成部材３を間隙を設けながら形成し、流路形
成部材３と二枚の基板１、２で囲まれた空間を外部（大
気）に対して密閉するシール部４を設けて、流路形成部
材３と二枚の基板１、２とシール部４で囲まれた空間に
作動媒体（冷媒）を封入し、ヒートパイプとして用い
る。
プリント基板等の冷却をコンパクトな形状で効率的に行
える放熱装置を安価に提供する。 【構成】 二枚の基板１、２に挟まれた空間に印刷によ
って流路形成部材３を間隙を設けながら形成し、流路形
成部材３と二枚の基板１、２で囲まれた空間を外部（大
気）に対して密閉するシール部４を設けて、流路形成部
材３と二枚の基板１、２とシール部４で囲まれた空間に
作動媒体（冷媒）を封入し、ヒートパイプとして用い
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体、マルチチップモ
ジュール、プリント基板等の発熱素子の冷却手段として
用いられる、コンパクトで高性能な冷却モジュールとそ
の製造方法に関する。
ジュール、プリント基板等の発熱素子の冷却手段として
用いられる、コンパクトで高性能な冷却モジュールとそ
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電子機器に用いられるトランジス
タやＩＣ等の半導体素子の発生熱の冷却には、一般に図
６（ａ）に示すようなヒートシンクを用いている。２０
はアルミニウムの押し出し材または板材等を加工したフ
ィンを有するヒートシンクであり、これを発熱素子７に
接着させて素子から熱を奪って、フィンから大気に放熱
する。
タやＩＣ等の半導体素子の発生熱の冷却には、一般に図
６（ａ）に示すようなヒートシンクを用いている。２０
はアルミニウムの押し出し材または板材等を加工したフ
ィンを有するヒートシンクであり、これを発熱素子７に
接着させて素子から熱を奪って、フィンから大気に放熱
する。
【０００３】あるいは放熱板の熱伝導のみに依存せず、
積極的に熱移動を図る目的でヒートパイプを用いる方法
がある。
積極的に熱移動を図る目的でヒートパイプを用いる方法
がある。
【０００４】図６（ｂ）は、円形のヒートパイプを平板
状のヒートシンクに組み込んで発熱素子に接合して、ヒ
ートパイプの他端にフィンを取付けて空冷するものであ
る。
状のヒートシンクに組み込んで発熱素子に接合して、ヒ
ートパイプの他端にフィンを取付けて空冷するものであ
る。
【０００５】また近年の半導体等の高集積化に伴って、
微細なヒートパイプを内部に有した平板状の放熱体も提
案されてきている。これは図６（ｃ）に示すように、金
属性の平板の内部に三角形の断面をもつ微細な流路を設
け、その中に作動媒体を封入したものである。作動媒体
は表面張力によって流路の角部に集まり、毛細管力によ
って長さ方向に分布する。また流路の中央部が蒸発した
気体の通路となる。
微細なヒートパイプを内部に有した平板状の放熱体も提
案されてきている。これは図６（ｃ）に示すように、金
属性の平板の内部に三角形の断面をもつ微細な流路を設
け、その中に作動媒体を封入したものである。作動媒体
は表面張力によって流路の角部に集まり、毛細管力によ
って長さ方向に分布する。また流路の中央部が蒸発した
気体の通路となる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしこれらの方法で
は素子の実装密度の増大や、処理速度の高速化に伴って
発熱密度が増大し、前記のヒートシンクを用いるもので
は冷却能力に問題が出てきた。また機器の小型化に伴っ
て、コンパクト性も要求されるようになってきて図６
（ｂ）のヒートパイプを用いるものでも対応が難しくな
ってきている。
は素子の実装密度の増大や、処理速度の高速化に伴って
発熱密度が増大し、前記のヒートシンクを用いるもので
は冷却能力に問題が出てきた。また機器の小型化に伴っ
て、コンパクト性も要求されるようになってきて図６
（ｂ）のヒートパイプを用いるものでも対応が難しくな
ってきている。
【０００７】図６（ｃ）のタイプのものは原理的には有
用であるが、金属基板を切削あるいはエッチングして断
面が三角形の流路を形成することが難しく、かつコスト
がかかるため、実用化されるには至っていない。
用であるが、金属基板を切削あるいはエッチングして断
面が三角形の流路を形成することが難しく、かつコスト
がかかるため、実用化されるには至っていない。
【０００８】本発明はかかる点に鑑み、コンパクトで冷
却能力の高い冷却装置を安価に提供しようとするもので
ある。
却能力の高い冷却装置を安価に提供しようとするもので
ある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の問題点を
解決するため、２枚の基板で挟まれた空間に流路形成部
材を設けて、流路形成部材と平板とに囲まれた微細な空
間に作動媒体を封入して冷却モジュールを形成し、これ
を発熱素子に接触させることにより、熱を除去するもの
である。
解決するため、２枚の基板で挟まれた空間に流路形成部
材を設けて、流路形成部材と平板とに囲まれた微細な空
間に作動媒体を封入して冷却モジュールを形成し、これ
を発熱素子に接触させることにより、熱を除去するもの
である。
【００１０】
【作用】本発明は前記した構成により、２枚の平板で挟
まれた空間に流路形成部材で微細な作動媒体流路を形成
してヒートパイプとして動作させることによって、高い
熱交換性能が発揮でき、コンパクトで高性能な冷却モジ
ュールを安価に提供できる。
まれた空間に流路形成部材で微細な作動媒体流路を形成
してヒートパイプとして動作させることによって、高い
熱交換性能が発揮でき、コンパクトで高性能な冷却モジ
ュールを安価に提供できる。
【００１１】
【実施例】図１は本発明の第１の実施例における冷却モ
ジュールの一部破断斜視図（ａ）と断面図（ｂ）であ
る。図１において１、２は金属製の平板状の基板Ａ、
Ｂ、３はアクリル系樹脂流路形成部材、４は封入した作
動媒体が外部へ洩れないようにして気密性を保つための
シール部で材質はエポキシ系樹脂である。５は作動媒体
である。
ジュールの一部破断斜視図（ａ）と断面図（ｂ）であ
る。図１において１、２は金属製の平板状の基板Ａ、
Ｂ、３はアクリル系樹脂流路形成部材、４は封入した作
動媒体が外部へ洩れないようにして気密性を保つための
シール部で材質はエポキシ系樹脂である。５は作動媒体
である。
【００１２】基板Ａ、Ｂの隙間、すなわち流路形成部材
の高さは０．５ｍｍ、流路形成部材の幅は０．１ｍｍ、
流路形成部材と流路形成部材の間隔および流路形成部材
とシール部との間隔は０．５ｍｍであり、流路形成部材
と基板Ａ、Ｂ、シール部に囲まれた空間が微細な流路と
なり、これが作動媒体の流動する部分になる。ここで、
５の作動媒体としては水を用いている。
の高さは０．５ｍｍ、流路形成部材の幅は０．１ｍｍ、
流路形成部材と流路形成部材の間隔および流路形成部材
とシール部との間隔は０．５ｍｍであり、流路形成部材
と基板Ａ、Ｂ、シール部に囲まれた空間が微細な流路と
なり、これが作動媒体の流動する部分になる。ここで、
５の作動媒体としては水を用いている。
【００１３】図２は冷却モジュールの使用状態を示した
側面図である。６は冷却モジュール本体、７は発熱素子
である。
側面図である。６は冷却モジュール本体、７は発熱素子
である。
【００１４】冷却モジュールの冷却原理はいわゆるヒー
トパイプと同等の作用で、次のように説明できる。すな
わち、発熱素子によって発生した熱は冷却モジュール６
の蒸発部２６に伝わり作動媒体である水を蒸発させる。
この結果、発熱素子からは蒸発潜熱が奪われ、冷却され
る。
トパイプと同等の作用で、次のように説明できる。すな
わち、発熱素子によって発生した熱は冷却モジュール６
の蒸発部２６に伝わり作動媒体である水を蒸発させる。
この結果、発熱素子からは蒸発潜熱が奪われ、冷却され
る。
【００１５】一方、蒸発部で蒸発した水蒸気は凝縮部２
７に移動する。凝縮部では送風器等によって送られる空
気によって冷却モジュールが冷やされており、水蒸気は
凝縮し水になる。水は再び流路形成部材および平板に囲
まれた流路の隅に集まって、蒸発部に戻り、以後このサ
イクルを繰り返す。
７に移動する。凝縮部では送風器等によって送られる空
気によって冷却モジュールが冷やされており、水蒸気は
凝縮し水になる。水は再び流路形成部材および平板に囲
まれた流路の隅に集まって、蒸発部に戻り、以後このサ
イクルを繰り返す。
【００１６】作動媒体は本実施例では水を用いたが、素
子の冷却温度に応じてパーフロロカーボン等の材料を使
用してもよい。
子の冷却温度に応じてパーフロロカーボン等の材料を使
用してもよい。
【００１７】シール部は上記した樹脂の代わりに、流路
形成部材の入る部分をくり抜いた中空の平板を半田付け
等で２枚の基板の間に接着してもよい。その場合も切り
欠き部を設けておき、切り欠き部から作動媒体を注入す
る。
形成部材の入る部分をくり抜いた中空の平板を半田付け
等で２枚の基板の間に接着してもよい。その場合も切り
欠き部を設けておき、切り欠き部から作動媒体を注入す
る。
【００１８】図２において発熱素子と冷却モジュールと
は平面で直接接してはいるが、完全に全面で接触してい
るわけではなく、限られた数の点で接触しているにすぎ
ず接触熱抵抗が大きいため、これを改善するため、発熱
素子と冷却モジュールとの間に熱伝導性の優れた弾性体
を設けてもよい。
は平面で直接接してはいるが、完全に全面で接触してい
るわけではなく、限られた数の点で接触しているにすぎ
ず接触熱抵抗が大きいため、これを改善するため、発熱
素子と冷却モジュールとの間に熱伝導性の優れた弾性体
を設けてもよい。
【００１９】また、図１（ｂ）では流路形成部材は基板
Ａ、基板Ｂの両方に接触しているが、基板Ｂには接触せ
ず流路形成部材と基板Ｂの間に空隙が存在してもよい。
この場合でも作用、効果については図１の構造のものと
ほぼ同じである。
Ａ、基板Ｂの両方に接触しているが、基板Ｂには接触せ
ず流路形成部材と基板Ｂの間に空隙が存在してもよい。
この場合でも作用、効果については図１の構造のものと
ほぼ同じである。
【００２０】また、実際に発熱素子の冷却を行う場合
に、発熱素子から奪った熱を放熱する凝縮部分で冷却モ
ジュールの外側（大気側）にフィンを取り付けて、放熱
面積を増加し、冷却性能を高めることも可能である。
に、発熱素子から奪った熱を放熱する凝縮部分で冷却モ
ジュールの外側（大気側）にフィンを取り付けて、放熱
面積を増加し、冷却性能を高めることも可能である。
【００２１】次に本発明の冷却モジュールの製造方法に
ついて述べる。図３は本発明の冷却モジュールの製造方
法の一つの実施例を示す工程図である。図３（ａ）にお
いて１の基板Ａは金属の薄板である。次に図３（ｂ）に
示すように基板Ａの片面に流路形成部材３を形成する。
流路形成部材を加熱硬化した後（図示せず）、図３
（ｃ）のようにシール部４を形成する。シール部は基板
に形成された流路形成部材を囲むように形成されるが、
一部切り欠き部８がある。シール部は基板Ａおよび基板
Ｂに対して接着性をもった接着剤である。
ついて述べる。図３は本発明の冷却モジュールの製造方
法の一つの実施例を示す工程図である。図３（ａ）にお
いて１の基板Ａは金属の薄板である。次に図３（ｂ）に
示すように基板Ａの片面に流路形成部材３を形成する。
流路形成部材を加熱硬化した後（図示せず）、図３
（ｃ）のようにシール部４を形成する。シール部は基板
に形成された流路形成部材を囲むように形成されるが、
一部切り欠き部８がある。シール部は基板Ａおよび基板
Ｂに対して接着性をもった接着剤である。
【００２２】次に図３（ｄ）のように基板Ｂを貼り合わ
せて接着剤を硬化する。さらに流路形成部材とシール
部、基板Ａ、Ｂで囲まれた空間９を真空にした後、作動
媒体５を空間９に所定量封入する（図３（ｅ））。最後
に図３（ｆ）のように、シール部の切り欠き部８を接着
剤１０で密閉して完成する。
せて接着剤を硬化する。さらに流路形成部材とシール
部、基板Ａ、Ｂで囲まれた空間９を真空にした後、作動
媒体５を空間９に所定量封入する（図３（ｅ））。最後
に図３（ｆ）のように、シール部の切り欠き部８を接着
剤１０で密閉して完成する。
【００２３】ここで、本実施例ではシール部は流路形成
部材の後に形成したが、流路形成部材と同時に形成する
か、流路形成部材と同じものを形成した後に表面に接着
剤を塗布して接着性を持たせてもよい。
部材の後に形成したが、流路形成部材と同時に形成する
か、流路形成部材と同じものを形成した後に表面に接着
剤を塗布して接着性を持たせてもよい。
【００２４】また、シール部は流路形成部材を形成した
基板Ａではなく、基板Ｂ側の対応する位置に形成しても
よい。
基板Ａではなく、基板Ｂ側の対応する位置に形成しても
よい。
【００２５】ここで流路形成部材の形成を凹版オフセッ
ト印刷で行う方法の一実施例を図４の工程図で説明す
る。
ト印刷で行う方法の一実施例を図４の工程図で説明す
る。
【００２６】図４（ａ）において１１はガラス凹版であ
り、表面に流路形成部材の形状に対応した溝１２が形成
されている。次に図４（ｂ）に示すようにガラス凹版上
にインク１３を展延し、図４（ｃ）のようにスキージ１
４で溝以外のインクをかき取る。インクはアクリル系樹
脂と溶剤等を混練したものである。
り、表面に流路形成部材の形状に対応した溝１２が形成
されている。次に図４（ｂ）に示すようにガラス凹版上
にインク１３を展延し、図４（ｃ）のようにスキージ１
４で溝以外のインクをかき取る。インクはアクリル系樹
脂と溶剤等を混練したものである。
【００２７】さらにブランケットゴム１５を外周に巻き
付けたブランケット胴１６をガラス凹版上に接触しなが
ら転がし、溝内のインクをブランケットゴムに転写する
（図４（ｄ））。
付けたブランケット胴１６をガラス凹版上に接触しなが
ら転がし、溝内のインクをブランケットゴムに転写する
（図４（ｄ））。
【００２８】最後に図４（ｅ）に示すように、ブランケ
ット胴を基板Ａ：１上転がしてインクを基板Ａに印刷す
る。その後図示はしていないがインクを乾燥硬化する。
ット胴を基板Ａ：１上転がしてインクを基板Ａに印刷す
る。その後図示はしていないがインクを乾燥硬化する。
【００２９】なお、インクには熱伝導性を向上させるた
めの良熱伝導性のフィラーを混入してもよい。
めの良熱伝導性のフィラーを混入してもよい。
【００３０】流路形成部材形成に適用できる他の印刷方
法として、スクリーン印刷、パッド印刷等もあり、目
的、性能に応じて選択すればよい。
法として、スクリーン印刷、パッド印刷等もあり、目
的、性能に応じて選択すればよい。
【００３１】次にフォトリソグラフィ技術を用いて流路
形成部材を形成する場合の一実施例を図５の工程図で説
明する。図５はドライフィルムレジストを用いた場合
で、図５（ａ）は基板Ａ：１を示す。
形成部材を形成する場合の一実施例を図５の工程図で説
明する。図５はドライフィルムレジストを用いた場合
で、図５（ａ）は基板Ａ：１を示す。
【００３２】次に図５（ｂ）に示したように基板Ａ上に
ドライフィルムレジスト１７を形成し、図５（ｃ）に示
すように、所定形状の遮光部が設けられた露光マスクを
介して、紫外光を照射してレジストを感光した後、図５
（ｄ）のように、現像して不要部分を除去する。
ドライフィルムレジスト１７を形成し、図５（ｃ）に示
すように、所定形状の遮光部が設けられた露光マスクを
介して、紫外光を照射してレジストを感光した後、図５
（ｄ）のように、現像して不要部分を除去する。
【００３３】フォトリソグラフィ技術を用いた形成法
は、ドライフィルムレジストをそのまま流路形成部材と
して用いる他に、流路形成部材の原材料を基板の全面に
形成した後、さらにその上にレジストをパターニング
し、レジストを耐エッチング部として用いながら流路形
成部材をエッチングして、所定形状に流路形成部材に間
隙を設ける方法もある。
は、ドライフィルムレジストをそのまま流路形成部材と
して用いる他に、流路形成部材の原材料を基板の全面に
形成した後、さらにその上にレジストをパターニング
し、レジストを耐エッチング部として用いながら流路形
成部材をエッチングして、所定形状に流路形成部材に間
隙を設ける方法もある。
【００３４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば極
めて簡単な構成で安価に冷却モジュールを提供すること
ができる。
めて簡単な構成で安価に冷却モジュールを提供すること
ができる。
【図１】本発明による冷却モジュールの一実施例の構成
図
図
【図２】同実施例モジュールの使用状態の説明図
【図３】同実施例モジュールの製造方法の一実施例を示
す工程図
す工程図
【図４】同実施例モジュールの流路形成部材を印刷で形
成する場合の工程図
成する場合の工程図
【図５】同実施例モジュールの流路形成部材をフォトリ
ソグラフィ技術で形成する場合の工程図
ソグラフィ技術で形成する場合の工程図
【図６】従来の放熱器の構成図
１ 基板 ２ 基板 ３ 流路形成部材 ４ シール部 ５ 作動媒体
Claims (4)
- 【請求項１】二枚の平板に挟まれた空間に少なくとも樹
脂を一つの成分とする流路形成部材を間隙を設けながら
形成し、流路形成部材と二枚の平板で囲まれた空間を外
部に対して密閉するシール部を設け、前記流路形成部材
と二枚の平板とシール部で囲まれた空間に作動媒体を封
入したことを特徴とする冷却モジュール。 - 【請求項２】平板状の基板Ａの片側面に、少なくとも樹
脂を一つの成分とする流路形成部材を形成する工程、前
記流路形成部材を囲むようにシール部を形成する工程、
前記基板Ａの流路形成部材が形成された面に対向して、
基板Ｂを貼り合わせる工程、前記シール部の一部に設け
た切り欠き部より作動液体を注入する工程、前記切り欠
き部を接着剤で封じる工程よりなる冷却モジュールの製
造方法。 - 【請求項３】流路形成部材は印刷によって形成すること
を特徴とする請求項２に記載の冷却モジュールの製造方
法。 - 【請求項４】流路形成部材は、平板上に一様な膜を形成
した後マスク露光、現像工程を行うフォトリソグラフィ
技術によって形成することを特徴とする請求項２に記載
の冷却モジュールの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01686695A JP3178288B2 (ja) | 1995-02-03 | 1995-02-03 | 冷却モジュールおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01686695A JP3178288B2 (ja) | 1995-02-03 | 1995-02-03 | 冷却モジュールおよびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08213523A true JPH08213523A (ja) | 1996-08-20 |
| JP3178288B2 JP3178288B2 (ja) | 2001-06-18 |
Family
ID=11928145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01686695A Expired - Fee Related JP3178288B2 (ja) | 1995-02-03 | 1995-02-03 | 冷却モジュールおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3178288B2 (ja) |
Cited By (12)
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-
1995
- 1995-02-03 JP JP01686695A patent/JP3178288B2/ja not_active Expired - Fee Related
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