JPH09305267A - 半導体装置及びコンピュータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】基板間隔を広げることなく、かつ冷却風量を増
やすことなく十分な冷却を可能とし、高発熱体の過熱を
確実に防止する。 【解決手段】各ＣＰＵ基板１７に設けられた高発熱体で
ある演算処理ＬＳＩ２６や低発熱体である記録ＬＳＩ２
７が発熱すると、記録ＬＳＩからの発熱の全部と演算処
理ＬＳＩ２６からの発熱の一部は、記録ＬＳＩ２７及び
演算処理ＬＳＩ２６に固定された放熱フィン２８ａ，２
８ｂ，２５を各基板１７の面方向と略平行方向に通過す
る冷却風９ａによって、主として基板１７間に形成され
た空間において冷却され放熱される。このとき、演算処
理ＬＳＩ２６からの発熱の残りの部分は、各演算処理Ｌ
ＳＩ２６から熱伝導部材３３へ導かれた後、高熱伝導材
１２を介し、放熱面積が大きいフィン１３へと導かれ
る。そして、このフィン１３によって、スタック状構造
体５１の外部において放熱される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュ−タ等に
備えられた半導体装置の冷却構造に係わり、特に、いわ
ゆるスタック状構造の半導体装置、及びこれを備えたコ
ンピュータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、発熱体が実装された基板をスタッ
ク状構造とした半導体装置の登場により、コンパクトな
コンピュータが実現されている。ここで、コンピュ−タ
に備えられる半導体装置には、ＬＳＩ等の発熱体が配置
されていることから、この基板スタック状構造の半導体
装置においても何らかの冷却が必要となる。このスタッ
ク状構造の半導体装置の冷却に関する公知技術として
は、例えば以下のものがある。

【０００３】特開平４−１３３４９６号公報 この公知技術は、スタック状構造に実装された基板と基
板との間において、風上側に仕切板を、風下側に偏流板
を設けることにより、基板上に実装された発熱体に対し
有効に冷却風を供給し、効率的に冷却を行うものであ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年、コンピュータの
高性能化による演算性能の向上に伴って、ＬＳＩ等発熱
体からの発熱量が従来よりも飛躍的に増大している。

【０００５】しかしながら、上記公知技術の構造で
は、このような発熱量の増大に対して特に配慮されてお
らず、そのままでは、冷却風による全体的な冷却能力が
不十分である。すなわち、基板上には高発熱体（例えば
演算処理用ＬＳＩ）と低発熱体（例えば記録用ＬＳＩ）
とが混在して隣接配置されるのが通常であり、発熱量に
応じた冷却風量が導かれるように構成されるが、これら
高発熱体及び低発熱体ともに、過熱防止が困難となる可
能性がある。

【０００６】このような発熱量に対する冷却能力不足に
対処するために、スタック状構造に実装される基板と基
板との間隔を広げることも考えられるが、コンピュータ
の一層の小型化の要請も大きいことから、基板間隔を広
げることは好ましくない。そこでさらに、基板間隔を従
来通り維持しつつ、発熱量増大に対応するために、冷却
風量を増やすことが考えられるが、この場合、騒音が増
大する原因となる。

【０００７】一方、従来、コンピュータの半導体装置に
実装される発熱体に対し、放熱用ヒートシンクを設ける
ことにより放熱量増大を図り冷却を促進する構成が提唱
されており、例えば、公知技術例として、以下の２つが
ある。

【０００８】特開平７−２９７３２７号公報 この公知技術は、複数本の細い純銅線の一端を半田で固
着させ、他端を放射状に広げることにより放熱用ヒート
シンクを形成し、十分な放熱効果を得るとともに実装ス
ペースの変化にある程度柔軟に対応可能とするものであ
る。 特開平７−２９７３２８号公報 この公知技術は、受熱用プレートに蜂の巣状のフィンを
重ねて構築することにより、小形軽量かつ均熱化に優れ
たヒートシンクを提供するものである。

【０００９】しかしながら、これら公知技術では、
基板がスタック状に実装される構造への適用について考
慮されておらず、スタック状構造の半導体装置へ適用す
ることができない。

【００１０】本発明の第１の目的は、基板間隔を広げる
ことなく、かつ冷却風量を増やすことなく十分な冷却を
可能とし、高発熱体の過熱を確実に防止できるスタック
状構造の半導体装置及びこれを備えたコンピュータを提
供することにある。

【００１１】本発明の第２の目的は、基板間隔を広げる
ことなく、かつ冷却風量を増やすことなく十分な冷却を
可能とし、低発熱体の過熱を確実に防止できるスタック
状構造の半導体装置及びこれを備えたコンピュータを提
供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記第１及び第２の目的
を達成するために、本発明によれば、演算・データ読み
込み・データ書き込みを行うＣＰＵ部及びデータのイン
プット・アウトプットを制御するＩＯ部を備えた論理手
段と、この論理手段に電力を供給する電源手段と、前記
論理手段及び前記電源手段を冷却する冷却風を誘起する
冷却ファンとを有するコンピュータの前記ＣＰＵ部に設
けられ、複数の基板を、面方向と略直角方向に積層する
ように実装し、各基板に複数の半導体を設け、これら複
数の半導体のうち少なくとも１つに、該半導体からの発
熱を前記複数の基板間に形成された空間において放熱す
る第１のヒートシンクを接続して構成したスタック状構
造体を有する半導体装置において、前記スタック状構造
体内において各基板の面方向と略平行方向となるように
設けられ、前記第１のヒートシンクのうち少なくとも１
つに一方側が接続されて、該第１のヒートシンクからの
熱の一部が導かれる第１の熱伝導手段と、前記第１の熱
伝導手段に接続されて該第１の熱伝導手段からの熱が導
かれ、前記スタック状構造体の外部において放熱を行う
第２のヒートシンクとを有することを特徴とする半導体
装置が提供される。すなわち、スタック状構造体におい
て積層するように実装されている各基板に設けられた複
数の半導体、例えば高発熱体である演算処理用ＬＳＩや
低発熱体である記録用ＬＳＩが発熱すると、その一部
は、少なくとも１つの半導体、例えば演算処理用ＬＳＩ
及び記録用ＬＳＩに接続された第１のヒートシンクによ
って、基板間に形成された空間において放熱される。こ
のとき、発熱の残りの部分は、少なくとも１つの第１の
ヒートシンクに一端が接続された第１の熱伝導手段へ導
かれた後、例えば第１の熱伝導手段の他方側に接続され
た第２の熱伝導手段を介し、例えば第１のヒートシンク
よりも放熱面積が大きい第２のヒートシンクへと導かれ
る。そして、この第２のヒートシンクによって、スタッ
ク状構造体の外部において放熱される。このように、従
来構造のようにスタック構造体内で全発熱量を放熱せ
ず、発熱量の一部分をスタック状構造体の外部で放熱さ
せることにより、高性能化により発熱が増大しても、十
分な冷却を行うことができる。よって、例えば高発熱体
である演算処理用ＬＳＩや低発熱体である記録用ＬＳＩ
の過熱をともに確実に防止することができる。そしてこ
のとき、冷却風量を増やすことなく十分な冷却が可能で
あるので、冷却ファンの大型化や騒音の増大を招くこと
がない。また、第１の熱伝導手段は、スタック状構造体
内において各基板の面方向と略平行方向となるように設
けられていることから、スタック状構造体における基板
間隔を広げる必要もない。

【００１３】好ましくは、前記半導体装置において、前
記第１の熱伝導手段の他方側に接続され、該第１の熱伝
導手段からの熱が導かれる第２の熱伝導手段をさらに有
し、かつ、前記第２のヒートシンクは、該第２の熱伝導
手段に接続されていることを特徴とする半導体装置が提
供される。

【００１４】さらに好ましくは、前記半導体装置におい
て、前記第２の熱伝導手段は、銅で構成された高熱伝導
部材であることを特徴とする半導体装置が提供される。

【００１５】また好ましくは、前記半導体装置におい
て、前記複数個の半導体は、少なくとも１つの演算処理
用ＬＳＩと、この演算処理用ＬＳＩからのデータを読み
書きする複数の記録用ＬＳＩとを含んでおり、かつ、前
記第１の熱伝導手段は、前記演算処理用ＬＳＩに接続さ
れた第１のヒートシンクに接続されていることを特徴と
する半導体装置が提供される。

【００１６】また好ましくは、前記半導体装置におい
て、前記第２のヒートシンクは、前記第１のヒートシン
クより放熱面積が大きいことを特徴とする半導体装置が
提供される。

【００１７】また好ましくは、前記半導体装置におい
て、前記スタック状構造体は、６面のうち少なくとも対
向する２つの面に開口部を備えた１つの箱体内に実装さ
れており、前記第２のヒートシンクは、該箱体の前記少
なくとも２つの面を除いた面のうちのいずれか１つの面
に立設されていることを特徴とする半導体装置が提供さ
れる。

【００１８】また好ましくは、前記半導体装置におい
て、前記第１の熱伝導手段と、前記第１のヒートシンク
とは、一体成形されていることを特徴とする半導体装置
が提供される。

【００１９】また好ましくは、前記半導体装置におい
て、前記第１のヒートシンクは、放熱フィンであること
を特徴とする半導体装置が提供される。

【００２０】さらに好ましくは、前記半導体装置におい
て、前記第１のヒートシンクを構成する放熱フィンの先
端を覆う蓋をさらに設けたことを特徴とする半導体装置
が提供される。これにより、冷却ファンで誘起された冷
却風が放熱フィンを通過して冷却する際、フィン間から
の漏れを防止できるので、第１のヒートシンクの放熱性
能を向上することができる。

【００２１】また好ましくは、前記半導体装置におい
て、前記第１の熱伝導手段に、該第１の熱伝導手段を通
過する熱の一部を放熱する第３のヒートシンクを形成し
たことを特徴とする半導体装置が提供される。すなわ
ち、第１及び第２のヒートシンクに加え、第３のヒート
シンクからも放熱を行うことができ放熱能力がさらに増
大するので、冷却性能をさらに向上することができる。

【００２２】さらに好ましくは、前記半導体装置におい
て、前記第３のヒートシンクは放熱フィンであり、か
つ、この放熱フィンの先端を覆う蓋をさらに設けたこと
を特徴とする半導体装置が提供される。これにより、冷
却ファンで誘起された冷却風が放熱フィンを通過して冷
却する際、フィン間からの漏れを防止できるので、第３
のヒートシンクの放熱性能を向上することができる。

【００２３】また好ましくは、上記半導体装置におい
て、前記第２の熱伝導手段は、中空部材中に冷媒が充填
されたヒートポンプであることを特徴とする半導体装置
が提供される。これにより、第２の熱伝導手段の熱伝導
性能を向上するとともに、装置全体の軽量化を図ること
ができる。

【００２４】また上記第２の目的を達成するために、本
発明によれば、演算・データ読み込み・データ書き込み
を行うＣＰＵ部及びデータのインプット・アウトプット
を制御するＩＯ部を備えた論理手段と、この論理手段に
電力を供給する電源手段と、前記論理手段及び前記電源
手段を冷却する冷却風を誘起する冷却ファンとを有する
コンピュータの前記ＣＰＵ部に設けられ、複数の基板
を、面方向と略直角方向に積層するように実装し、各基
板に、相対的に発熱量が大きい少なくとも１つの第１の
半導体と相対的に発熱量が小さい複数の第２の半導体と
を設け、これら第１及び第２の半導体のそれぞれに該半
導体からの発熱を放熱する第１及び第２の放熱フィンを
接続し、かつ、前記少なくとも１つの第１の半導体は対
応する基板の一の側の面に配置され、前記複数の第２の
半導体のうち少なくとも１つは対応する基板の一の側の
面に配置され、前記複数の第２の半導体のうち残りは対
応する基板の他の側の面に配置されている半導体装置に
おいて、前記第１の放熱フィンの先端を覆う蓋を設ける
とともに、該蓋に少なくとも１つの貫通孔を設けたこと
を特徴とする半導体装置が提供される。すなわち、面方
向と略直角方向に積層するように実装されている各基板
に設けられた第１の半導体、例えば演算処理用ＬＳＩ
や、第２の半導体、例えば記録用ＬＳＩが発熱すると、
その熱は、第１及び第２の半導体が接続された第１及び
第２の放熱フィンに導かれ、そこを通過する冷却風で冷
却されて放熱される。このとき、第１の放熱フィンの先
端に蓋が設けられていることにより、第１の放熱フィン
を通過する冷却風は、フィン間からの漏れが抑制されつ
つ、第１の放熱フィンを効率的に冷却する。ここで、こ
の蓋の、例えば一の側に隣接する基板の他の側の面に配
置された第２の半導体に対向する位置近傍の領域に、少
なくとも１つの貫通孔を設けることにより、第１の放熱
フィンを通過する冷却風の一部を、この貫通孔を介し、
隣接する基板の他の側の面に配置された第２の半導体へ
と流出させ、これを冷却することができる。よって、基
板内の発熱体の温度分布の均一化を図り、温度制御を行
うことができる。したがってすなわち、基板が積層され
たスタック状構造において、基板間隔を広げることな
く、かつ冷却風量を増やすことなく、低発熱体である第
２の半導体の過熱を確実に防止できる。

【００２５】さらに好ましくは、前記半導体装置におい
て、前記貫通孔は、前記蓋のうち、該蓋に対応する基板
から前記一の側に隣接配置されている基板の前記他の側
の面に配置された前記第２の半導体に対向する位置近傍
の領域に、設けられていることを特徴とする半導体装置
が提供される。

【００２６】また好ましくは、前記半導体装置におい
て、前記第１の半導体は演算処理用のＬＳＩであり、前
記第２の半導体は該演算処理用ＬＳＩからのデータを読
み書きする記録用ＬＳＩであることを特徴とする半導体
装置が提供される。

【００２７】また、上記第１及び第２の目的を達成する
ために、本発明によれば、演算・データ読み込み・デー
タ書き込みを行うＣＰＵ部及びデータのインプット・ア
ウトプットを制御するＩＯ部を備えた論理手段と、この
論理手段に電力を供給する電源手段と、前記論理手段及
び前記電源手段を冷却する冷却風を誘起する冷却ファン
とを有し、かつ、前記ＣＰＵ部は、複数の基板を面方向
と略直角方向に積層するように実装し、各基板に複数の
半導体を設け、これら複数の半導体のうち少なくとも１
つに、該半導体からの発熱を前記複数の基板間に形成さ
れた空間において放熱する第１のヒートシンクを接続し
て構成したスタック状構造体を備えた、半導体装置を有
するコンピュータにおいて、前記半導体装置は、前記ス
タック状構造体内において各基板の面方向と略平行方向
となるように設けられ、前記第１のヒートシンクのうち
少なくとも１つに一方側が接続されて、該第１のヒート
シンクからの熱の一部が導かれる第１の熱伝導手段と、
前記第１の熱伝導手段に接続されて該第１の熱伝導手段
からの熱が導かれ、前記スタック状構造体の外部におい
て放熱を行う第２のヒートシンクとを備えていることを
特徴とするコンピュータが提供される。

【００２８】また、上記第２の目的を達成するために、
本発明によれば、演算・データ読み込み・データ書き込
みを行うＣＰＵ部及びデータのインプット・アウトプッ
トを制御するＩＯ部を備えた論理手段と、この論理手段
に電力を供給する電源手段と、前記論理手段及び前記電
源手段を冷却する冷却風を誘起する冷却ファンとを有
し、かつ、前記ＣＰＵ部は、複数の基板を面方向と略直
角方向に積層するように実装し、各基板に相対的に発熱
量が大きい少なくとも１つの第１の半導体と相対的に発
熱量が小さい複数の第２の半導体とを設け、これら第１
及び第２の半導体のそれぞれに該半導体からの発熱を放
熱する第１及び第２の放熱フィンを接続し、かつ、前記
少なくとも１つの第１の半導体は対応する基板の一の側
の面に配置され、前記複数の第２の半導体のうち少なく
とも１つは対応する基板の一の側の面に配置され、前記
複数の第２の半導体のうち残りは対応する基板の他の側
の面に配置されている、半導体装置を有するコンピュー
タにおいて、前記半導体装置は、前記第１の放熱フィン
の先端を覆う蓋を有するとともに、該蓋に少なくとも１
つの貫通孔を設けていることを特徴とするコンピュータ
が提供される。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しつつ説明する。本発明の第１の実施形態を図１〜
図５により説明する。本実施形態は、コンピュータのＣ
ＰＵ部に実装される半導体装置の実施形態である。本実
施形態が適用されるコンピュータの実装斜視図を図２
に、匡体１から天井板４を取り外した状態における上面
図を図３に示す。図２及び図３において、天井板４と筐
体底部５とから構成される筐体１内に、論理計算すなわ
ち演算・データ読み込み・データ書き込みを行うＣＰＵ
部２と、データの出し入れを行うＩＯ部１４と、これら
ＣＰＵ部２及びＩＯ部１４に電力を供給する電源部３と
が設けられている。なお、ＣＰＵ部２及びＩＯ部１４
は、コンピュータの論理手段を構成する。

【００３０】電源部３は、交流電圧を直流電圧に変換す
るＡＣ／ＤＣ部６と、高直流電圧を低直流電圧に変換す
るＤＣ／ＤＣ部７とから構成されている。天井板４に
は、匡体底部５の上面に設けられた冷却ファン８に対応
する位置に、冷却風９の排気口１０が設けられている。
筐体底部５の側面・背面・上面と天井板４の側面には、
発熱体であるＣＰＵ部２・ＩＯ部１４・電源部３を冷却
する冷却風を誘起する冷却ファン８が設けられている。
これらの冷却ファン８により、匡体底部５側面の吸気口
１１から入り込み、ＣＰＵ部２及びＤＣ／ＤＣ部７を通
り、ＩＯ部１４を通過し、天井板４の上面及び匡体底部
５の背面に流出する冷却風９ａと、吸気口１１からＡＣ
／ＤＣ部６を通り、背面に流出する冷却風９ｂとが形成
される。

【００３１】ＣＰＵ部２の詳細構造を表す実装斜視図を
図４に、このＣＰＵ部２に設けられた本実施形態による
半導体装置５０の詳細構造を表す側面図を図１に示す。
図４において、ＣＰＵ部２は、主として、ＣＰＵカバー
１５とＣＰＵ本体１６とから構成されている。ＣＰＵ本
体１６においては、計算などの処理を行うコンピュータ
の心臓部である４枚のＣＰＵ基板１７と、これらＣＰＵ
基板１７で行った計算結果などのデータを蓄積するメモ
リー基板１８と、ＣＰＵ基板１７の動作する計算速度を
管理するオシュレータ基板１９と、データが出入りする
ＩＯ部１４からの情報をＣＰＵ基板１７に伝える際の中
継箇所であるバスアダプター基板２０とが、これら論理
基板１７〜２０に電力用の電圧・電流・各種信号を供給
するマザー基板２１上に、基板の向きが全て同一方向と
なるようにコネクタを介して結合されている。

【００３２】図４及び図１において、半導体装置５０
は、上記した４枚のＣＰＵ基板１７を、面方向と掠直角
方向に積層するように（いわゆるスタック状に）実装
し、各ＣＰＵ基板１７に演算処理ＬＳＩ２６及びこの演
算処理ＬＳＩ２６からのデータを随時読み書きする記録
ＬＳＩ２７を設け、さらにこれらＬＳＩ２６，２７のそ
れぞれに放熱用の第１のヒートシンク、例えばフィン２
５及び２８ａ，ｂを固定して構成するスタック状構造体
５１を有している。

【００３３】スタック状構造体５１に備えられた１枚の
ＣＰＵ基板１７上における詳細実装状態を表す側面図及
び上面図を図５（ａ）（ｂ）に示す。図１及び図５
（ａ）（ｂ）に示されるように、まず、各ＣＰＵ基板１
７の上面には、１つの１個の演算処理ＬＳＩ２６を取り
囲むように１２個の記録ＬＳＩ２７が設けられており、
さらに、演算処理ＬＳＩ２６の上面には、比較的フィン
高さが高く放熱面積が大きな１つの演算処理ＬＳＩ用放
熱フィン２５が搭載され、記録ＬＳＩ２７の上面には比
較的フィン高さが低く放熱面積の少ない１２個の記録Ｌ
ＳＩ用放熱フィン２８ａ，ｂが搭載されている。なお、
これら１２個のうち、後述する熱伝導部材３３の下方に
位置することになる６個の放熱フィン２８ａは、構造
上、残りの６個の放熱フィン２８ｂに比べて特にフィン
高さが低くなっている。また、演算処理ＬＳＩ用放熱フ
ィン２５の図１及び図５（ａ）中左側には、基板１７の
面方向（図１及び図５（ａ）中左右方向）と略平行方向
となるように配設される第１の熱伝導手段、例えば熱伝
導部材３３が固定されており、演算処理ＬＳＩ用放熱フ
ィン２５からの熱の一部が導かれるようになっている。
一方、各ＣＰＵ基板１７の下面には、上面の１２個の記
録ＬＳＩ２７のちょうど裏側に同じ１２個の記録ＬＳＩ
２７が設けられており、さらにこれら記録ＬＳＩ２７の
下面に、上記した特にフィン高さの低い１２個の記録Ｌ
ＳＩ用放熱フィン２８ａが設けられている。以上のフィ
ン２５，２８ａ，２８ｂは主として基板１７間に形成さ
れた空間において放熱する平行平板フィンであり、その
フィンの向きは全て同一方向に実装され、冷却風９ａが
円滑に通過可能とするとともに、流体抵抗の増大による
冷却風の減少を防止できるようになっている。またこれ
らのフィン２５，２８ａ，２８ｂとＬＳＩ２６，２７と
の間には、接合のために熱伝導率の良好なグリースおよ
び接着剤が塗布され、グリースの場合は例えばボルト等
で着脱可能となっている。また、ＣＰＵ基板１７の図１
及び図５（ａ）中右側端部には、各ＬＳＩ２６，２７へ
の電力の供給及び信号の伝達を行うためにマザー基板２
１（図４参照）と接合を行うコネクタ２９が設けられて
いる。

【００３４】さらに、図１において、各ＣＰＵ基板１７
上の熱伝導部材３３の図示左側端部にはネジが切ってあ
り、各熱伝導部材３３の端部と、第２の熱伝導手段例え
ば略Ｌ字状の１つの高熱伝導材１２とが、熱伝導性の良
好なグリースなどを介しボルト２４で接合され、４つの
熱伝導部材３３からの熱が導かれるようになっている。
このようにボルト孔３４にボルト２４を締め付けて固定
する構造とすることにより、この結合をより良好にし、
ＣＰＵ基板１７の交換時の作業を短時間で済ますことが
できる効果がある。そしてさらに高熱伝導材１２の上部
には、高熱伝導剤１２から導かれた熱をスタック状構造
体５１外部において放熱する大形の第２のヒートシン
ク、例えば放熱フィン１３が、グリースを介してボルト
で接合されたり接着剤で結合されることによって設けら
れている。この放熱フィン１３は、フィン２５，２８
ａ，２８ｂのいずれよりも放熱面積が大きい平行平板フ
ィンであり、そのフィンの向きはフィン２５，２８ａ，
２８ｂと同一方向に揃えられ、冷却風が円滑に通過可能
となっている。

【００３５】なお、高熱伝導材１２、演算処理ＬＳＩ用
放熱フィン２５、熱伝導部材３３は、熱伝導性の高い材
料、例えば銅で構成されており、演算処理ＬＳＩ用放熱
フィン２５及び熱伝導部材３３は、あらかじめ一体成形
して構成しても良いし、別部材として構成されたものを
後から接合しても良い。

【００３６】また、ＣＰＵカバー１５の一部には、高熱
伝導材１２の凸部を吸収するための切欠き２３が設けら
れており、高熱伝導材１２及び大形のフィン１３は、Ｃ
ＰＵカバー１５とＣＰＵ本体１６で主として構成される
箱体の一部を構成している。すなわち、箱体の図４中左
側の面はＣＰＵカバー１５と高熱伝導材１２の下部とで
構成され、箱体の図４中奥側の面はＣＰＵ本体１６の壁
面１６ａで構成され、箱体の図４中手前側の面はＣＰＵ
本体１６の壁面１６ｂで構成される。また箱体の図４中
上側の面はＣＰＵ本体１６の壁面１６ｃと高熱伝導材１
２の上部とで構成され、フィン１３は、この箱体上面に
立設されていることになる。そしてさらに、冷却風９ａ
の通過のために、これらのうちＣＰＵ本体１６の対向す
る２面すなわち壁面１６ａと壁面１６ｂにはそれぞれ開
口部である通風口２２が形成されている。

【００３７】次に、以上のように構成した本実施形態の
作用効果を説明する。本実施形態の半導体装置５０にお
いては、スタック状構造体５１内で積層するようにスタ
ック状に実装されている各ＣＰＵ基板１７に設けられた
高発熱体である演算処理ＬＳＩ２６や低発熱体である記
録ＬＳＩ２７が発熱すると、記録ＬＳＩからの発熱の全
部と演算処理ＬＳＩ２６からの発熱の一部は、記録ＬＳ
Ｉ２７及び演算処理ＬＳＩ２６に固定された放熱フィン
２８ａ，２８ｂ，２５を各基板１７の面方向と略平行方
向に通過する冷却風９ａによって、主として基板１７間
に形成された空間において冷却され放熱される。このと
き、演算処理ＬＳＩ２６からの発熱の残りの部分は、各
演算処理ＬＳＩ２６から熱伝導部材３３へ導かれた後、
高熱伝導材１２を介し、放熱面積が大きいフィン１３へ
と導かれる。そして、このフィン１３によって、スタッ
ク状構造体５１の外部において放熱される。このよう
に、従来構造のようにスタック構造体５１内で全発熱量
を放熱せず、演算処理ＬＳＩ２６からの発熱量の一部を
スタック状構造体５１の外部で放熱させることにより、
近年のコンピュータ高性能化の要請により各ＣＰＵ基板
１７における消費電力が上昇し発熱が増大しても十分な
冷却を行うことができる。よって、高発熱体である演算
処理用ＬＳＩ２６や低発熱体である記録用ＬＳＩ２７の
過熱をともに確実に防止することができる。そしてこの
とき、冷却ファン８からの冷却風量を増やすことなく十
分な冷却が可能であるので、冷却ファン８の大型化や匡
体１における騒音の増大を招くことがない。また、各熱
伝導部材３３は、スタック状構造体５１内において各Ｃ
ＰＵ基板１７の面方向と略平行方向となるように設けら
れていることから、スタック状構造体５１における基板
間隔を広げる必要もない。また、高発熱体である演算処
理ＬＳＩ２６の風下側に低発熱体である３個の記録ＬＳ
Ｉ２７が近接配置されている場合（図５（ｂ）参照）で
あっても、演算処理ＬＳＩ２６の温度が下がる結果、演
算処理ＬＳＩ２６冷却後の冷却風が高温とならないこと
によっても、風下側記録ＬＳＩ２７の過熱がさらに確実
に防止できる。

【００３８】一方、コンピュータの計算性能を従来通り
とするのであれば、放熱フィン２５，２８ａ，２８ｂの
放熱面積の縮小による小型化や、冷却ファン８の風量の
減少、ＣＰＵ基板１７の間隔の縮小を行うことができ
る。一例として、１００Ｗ（ワット）程度の演算処理Ｌ
ＳＩを冷却する場合、ＣＰＵ基板１７間で演算処理ＬＳ
Ｉ用放熱フィン２５からの放熱量を７０Ｗ、ＣＰＵ基板
１７以外で高熱伝導材１２を伝って大形のヒートシンク
１３からの放熱量を３０Ｗとすると、演算処理ＬＳＩ用
放熱フィン２５から全て放熱する場合に比べて、ＣＰＵ
基板１７間で３０％程度の放熱フィンの放熱面積の低
下、または５５％程度の冷却風９ａの速度の減少が可能
となり、冷却ファン８の小型化や騒音レベルの低減を実
現できる。

【００３９】なお上記実施形態においては、放熱フィン
１３，２５，２８ａ，２８ｂをすべて平行平板フィンと
したが、これに限られず、ピンフィン、及びオフセット
フィンなど、どのような放熱フィンでも可能である。こ
れらの場合も同様の効果を得る。また、上記実施形態に
おいては、各ＣＰＵ基板１７に１つの演算処理ＬＳＩを
設けたが、これに限られず、複数個設けても良い。さら
に、ＬＳＩ２６，２７のすべてに放熱用フィン２５，２
６，２８ａ，２８ｂを設けたが、これに限られない。例
えば、記録ＬＳＩ２７が比較的低発熱量である場合には
記録ＬＳＩ用放熱フィン２８ａ，ｂは省略しても良い。
そしてまた、演算処理ＬＳＩ用放熱フィン２５に熱伝導
部材３３を設けたが、これに限られるものではない。す
なわち、発熱の分布や冷却風流れ状況等に応じ、少なく
とも１つのＬＳＩに放熱フィンが設けられており、それ
ら放熱フィンのうちの少なくとも１つに熱伝導部材３３
を接続し、大型のフィン１３に導けば足りる。この場合
も同様の効果を得る。さらに上記実施形態においては、
箱体を主として構成するＣＰＵカバー１５及びＣＰＵ本
体１６のうち図４中手前側と奥側の２つの壁面１６ａ，
１６ｂのみに通風口２２が設けられていたが、これに限
られない。すなわち、高熱伝導材１２を介して大型のフ
ィン１３が立設される壁面を除き、２面〜最大６面に通
風口を設けても良い。この場合も同様の効果を得る。

【００４０】本発明の第２の実施形態を図６により説明
する。第１の実施形態と同等の部材には同一の符号を付
す。本実施形態は、演算処理ＬＳＩ冷却用放熱フィン２
５の冷却性能向上を図った半導体装置の実施形態であ
る。本実施形態による半導体装置の要部構造である、１
枚のＣＰＵ基板１７上における詳細実装状態を表す側面
図及び上面図を図６（ａ）（ｂ）に示す。これら図６
（ａ）（ｂ）はそれぞれ、第１の実施形態における図５
（ａ）（ｂ）に対応する図である。

【００４１】図６において、第１の実施形態と異なる点
は、演算処理ＬＳＩ冷却用放熱フィン２５の先端を覆う
冷却風制御用のフタ３０が設けられていることである。
このフタ２３０は、演算処理ＬＳＩ冷却用放熱フィン２
５と同一の材質であるか、もしくは高熱伝導材料で構成
されるのが好ましい。その他の構成は、第１の実施形態
とほぼ同様である。

【００４２】本実施形態によれば、第１の実施形態と同
様の効果に加え、フタ２３０を設けることにより、冷却
ファン８で誘起された冷却風９ａが演算処理ＬＳＩ冷却
用放熱フィン２５を通過して冷却する際、フィン間から
の漏れを防止できるので、演算処理ＬＳＩ冷却用放熱フ
ィン２５の冷却性能を向上させ、さらに高発熱量の演算
処理ＬＳＩ２６を冷却できる効果がある。また半導体装
置全体における冷却能力も向上する。

【００４３】本発明の第３の実施形態を図７により説明
する。第１及び第２の実施形態と同等の部材には同一の
符号を付す。本実施形態は、演算処理ＬＳＩ冷却用放熱
フィン２５からの熱を導く熱伝導部材３３にも、放熱機
能をもたせた半導体装置の実施形態である。本実施形態
による半導体装置の要部構造である、１枚のＣＰＵ基板
１７上における詳細実装状態を表す側面図及び上面図を
図７（ａ）（ｂ）に示す。これら図７（ａ）（ｂ）はそ
れぞれ、第１の実施形態における図５（ａ）（ｂ）に対
応する図である。

【００４４】図７において、第１の実施形態と異なる点
は、演算処理ＬＳＩ冷却用放熱フィン２５からの熱が導
かれる熱伝導部材３３３の上部に、第３のヒートシン
ク、例えば放熱フィン３３３Ａを形成していることであ
る。その他の構成は、第１の実施形態とほぼ同様であ
る。

【００４５】本実施形態によれば、第１の実施形態と同
様の効果に加え、放熱フィン３３３Ａによってトータル
の放熱面積を大幅に拡大させている。これにより、演算
処理ＬＳＩ冷却用放熱フィン２５に対する冷却性能を向
上することができるので、さらに高発熱量の演算処理Ｌ
ＳＩ２６を冷却できる効果がある。また半導体装置全体
における冷却能力も向上する。

【００４６】本発明の第４の実施形態を図８により説明
する。第１〜第３の実施形態と同等の部材には同一の符
号を付す。本実施形態は、第３の実施形態の構造から、
さらに放熱面積拡大を図った場合の実施形態である。

【００４７】本実施形態による半導体装置の要部構造で
ある、１つのＣＰＵ基板１７まわりの詳細実装状態を表
す側面図を図８（ａ）に、上面図を図８（ｂ）に示す。
この図８（ａ）（ｂ）はそれぞれ、第３の実施形態にお
ける図７（ａ）（ｂ）に対応する図である。図８（ａ）
（ｂ）において、第３の実施形態と異なる点は、演算処
理ＬＳＩ冷却用フィン４２５の上部フィン部分４２５Ａ
を、記録ＬＳＩ冷却用フィン上方を覆うように延ばして
いる点である。その他の構成は、第３の実施形態とほぼ
同様である。

【００４８】本実施形態によれば、第３の実施形態と同
様の効果に加え、さらに演算処理ＬＳＩ冷却用フィン４
２５の放熱面積が拡大されることにより、さらに高発熱
量の演算処理ＬＳＩ２６を冷却できる効果がある。ま
た、半導体装置５０全体の冷却能力も向上できる。

【００４９】本発明の第５の実施形態を図９〜図１１に
より説明する。本実施形態は、第３の実施形態の構成に
第２の実施形態と同様の蓋を設けてフィンによる放熱向
上を図るとともに、この蓋に貫通孔を設けて冷却風を導
くことで記録ＬＳＩの冷却を促進する実施形態である。
第１〜第４の実施形態と同等の部材には同一の符号を付
す。本実施形態による半導体装置５５０の全体構造を表
す側面図を図９に、要部構造である１つのＣＰＵ基板１
７まわりの詳細構造を表す側面図及び上面図を図１０
（ａ）及び図１０（ｂ）に、また図９の半導体装置５５
０から高熱伝導材１２及びフィン１３を取り去ってＡ方
向からスタック状構造体５５１を見た図を図１１に示
す。図９は第１の実施形態における図１に対応する図で
あり、図１０（ａ）（ｂ）はそれぞれ、第３の実施形態
における図７（ａ）（ｂ）に対応する図である。

【００５０】図９、図１０（ａ）（ｂ）、及び図１１に
おいて、第３の実施形態と異なる主要な点は、演算処理
ＬＳＩ冷却用フィン２５の先端と熱伝導部材３３３のフ
ィン３３３Ａの先端とを覆う共通のフタ５３０が設けら
れていることと、このフタ５３０に矩形の貫通孔５３１
ａ，ｂが２個ずつ設けられていることである。このと
き、これら貫通孔５３１ａ，ｂは、それらが設けられた
フタ５３０に対応するＣＰＵ基板１７より一段上方に隣
接配置されているＣＰＵ基板１７の下面に配置された記
録ＬＳＩ用放熱フィン２８ａに対応するような位置近傍
に設けられており、貫通孔５３１ａが記録ＬＳＩ放熱用
フィン２８ａの２つ分、貫通孔５３１ｂが記録ＬＳＩ放
熱用フィン２８ｂの１つ分に対応する大きさとなってい
る（図１０（ｂ）参照）。また、フタ５３０は、演算処
理ＬＳＩ冷却用放熱フィン２５と同じ材質か又は高熱伝
導材料で構成する。その他の構成は、第３の実施形態と
ほぼ同様である。

【００５１】なお上記において、演算処理ＬＳＩ２６が
第１の半導体を構成し、演算処理ＬＳＩ冷却用フィン２
５と熱伝導部材３３３のフィン３３３Ａとが、演算処理
ＬＳＩからの発熱を放熱する第１の放熱フィンを構成
し、フタ５３０が第１の放熱フィンを覆う蓋を構成す
る。

【００５２】本実施形態によれば、第３の実施形態と同
様の効果に加えて、以下の作用効果を奏する。まず、演
算処理ＬＳＩ冷却用フィン２５の先端と熱伝導部材３３
３のフィン３３３Ａの先端とを覆う共通のフタ５３０が
設けられていることにより、第２の実施形態と同様、冷
却ファン２で誘起された冷却風９ａが、演算処理ＬＳＩ
冷却用フィン２５及び熱伝導部材３３３のフィン３３３
Ａを通過して冷却する際、フィン間からの漏れを低減で
きるので、これらフィン２５，３３３Ａの放熱性能を向
上することができる。次に、このフタ５３０に貫通孔５
３１ａ，ｂを設けることにより、演算処理ＬＳＩ冷却用
フィン２５及び熱伝導部材３３３のフィン３３３Ａを通
過する冷却風９ａの一部９ａＡを、これら貫通孔５３１
ａ，ｂを介し、ＣＰＵ基板１７の下面に配置された対応
する記録ＬＳＩ用放熱フィン２８ａに向かって流出さ
せ、これら合計６個の記録ＬＳＩ２７を重点的に冷却す
ることができる。よってすなわち、ＣＰＵ基板１７が積
層されたスタック構造体５５１において、基板間隔を広
げることなく、かつ冷却ファン８の冷却風９ａの風量を
増やすことなく、低発熱体である記録ＬＳＩ２７の過熱
を確実に防止できる。

【００５３】なお、上記実施形態においては、４つの貫
通孔５３１ａ，ｂを設けたが、これに限られない。すな
わち、要求される冷却能力、記録ＬＳＩ２７からの発熱
量、冷却風９ａの流れ分布等に応じ、フタ５３０に少な
くとも１つの貫通孔５３１を設ければ足り、この場合
も、同様の効果を得る。

【００５４】本発明の第６の実施形態を図１２〜図１４
により説明する。本実施形態は、第４の実施形態の構成
に第２の実施形態と同様の蓋を設けてフィンによる放熱
向上を図るとともに、この蓋に貫通孔を設けて冷却風を
導くことで記録ＬＳＩの冷却を促進する実施形態であ
る。第１〜第５の実施形態と同等の部材には同一の符号
を付す。本実施形態による半導体装置６５０の全体構造
を表す側面図を図１２に、要部構造である１つのＣＰＵ
基板１７まわりの詳細構造を表す側面図及び上面図を図
１３（ａ）及び図１３（ｂ）に、また図１２の半導体装
置６５０から高熱伝導材１２及びフィン１３を取り去っ
てＢ方向からスタック状構造体６５１を見た図を図１４
に示す。図１２は第１の実施形態における図１に対応す
る図であり、図１３（ａ）（ｂ）はそれぞれ、第４の実
施形態における図７（ａ）（ｂ）に対応する図である。

【００５５】図１２、図１３（ａ）（ｂ）、及び図１４
において、第４の実施形態と異なる主要な点は、演算処
理ＬＳＩ冷却用フィン４２５及び上部フィン部分４２５
Ａの先端と熱伝導部材３３３のフィン３３３Ａの先端と
を覆う共通のフタ６３０が設けられていることと、この
フタ６３０に矩形の貫通孔６３１ａ，ｂが２個ずつ合計
４個設けられていることである。このとき、これら貫通
孔６３１ａ，ｂは、それらが設けられたフタ６３０に対
応するＣＰＵ基板１７より一段上方に隣接配置されてい
るＣＰＵ基板１７の下面に配置された１２個の記録ＬＳ
Ｉ用放熱フィン２８ａに対応するような位置近傍に設け
られている。この実施形態では、記録ＬＳＩ用放熱フィ
ン２８ａからの放熱が比較的小さい場合を主対象として
おり、貫通孔６３１ａは裏側（ＣＰＵ基板上面側）に若
干長い記録ＬＳＩ用放熱フィン２８ｂがある３つの記録
ＬＳＩ用放熱フィン２８ａの冷却を担当し、貫通孔６３
１ｂはその他の記録ＬＳＩ用放熱フィン２８ａの冷却を
担当するようになっている。またこれら貫通孔６３１
ａ，ｂは、冷却風９ａＢの噴出形態を考慮し、対象とす
る冷却領域に対しやや上流側となるように設けられてい
る（図１３（ｂ）参照；なお対応位置関係の明確化のた
めに冷却対象となる記録ＬＳＩ２８ａの位置を図１３中
に一点鎖線で示す）。また、フタ６３０は、演算処理Ｌ
ＳＩ冷却用放熱フィン２５と同じ材質か又は高熱伝導材
料で構成する。その他の構成は、第４の実施形態とほぼ
同様である。

【００５６】本実施形態によれば、第４の実施形態と同
様の効果に加えて、以下の作用効果を奏する。まず、演
算処理ＬＳＩ冷却用フィン４２５先端及び上部フィン部
分４２５ａ先端と熱伝導部材３３３のフィン３３３Ａの
先端とを覆う共通のフタ６３０が設けられていることに
より、第５の実施形態と同様、冷却ファン２で誘起され
た冷却風９ａが、演算処理ＬＳＩ冷却用フィン４２５及
び熱伝導部材３３３のフィン３３３Ａを通過して冷却す
る際、フィン間からの漏れを低減できるので、これらフ
ィン４２５，３３３Ａの放熱性能を向上することができ
る。次に、このフタ６３０に貫通孔６３１ａ，ｂを設け
ることにより、演算処理ＬＳＩ冷却用フィン４２５及び
熱伝導部材３３３のフィン３３３Ａを通過する冷却風９
ａの一部９ａＢを、これら貫通孔６３１ａ，ｂを介し、
ＣＰＵ基板１７の下面に配置された対応する記録ＬＳＩ
２８ａに向かって流出させ、これら１２個の記録ＬＳＩ
２８ａを重点的に冷却することができる。またこのと
き、貫通孔６３１ａ，ｂを対象となる冷却領域に対して
やや上流側に設けることにより、さらに効率的に冷却を
行うことができる。よってすなわち、ＣＰＵ基板１７が
積層されたスタック構造体６５１において、基板間隔を
広げることなく、かつ冷却ファン８の冷却風９ａの風量
を増やすことなく、低発熱体である記録ＬＳＩ２７の過
熱を確実に防止できる。

【００５７】なお、上記実施形態においては、合計４つ
の貫通孔６３１ａ，ｂを設けたが、これに限られない。
すなわち、要求される冷却能力、記録ＬＳＩ２７からの
発熱量、冷却風９ａの流れ分布等に応じ、フタ６３０に
少なくとも１つの貫通孔６３１を設ければ足り、この場
合も、同様の効果を得る。

【００５８】本発明の第７の実施形態を図１５により説
明する。本実施形態は、高熱伝導材の代わりにヒートパ
イプを用いる場合の実施形態である。第１〜第６の実施
形態と同等の部材には同一の符号を付す。本実施形態に
よる半導体装置７５０の全体構造を表す側面図を図１５
に示す。この図１５は、第１の実施形態における図１に
対応する図である。図１５において、第１の実施形態と
異なる点は、高熱伝導材１２に代わり、各段の熱伝導部
材３３からの熱をフィン１３に導く第２の熱伝導手段と
して、中空部材中に冷媒が充填されたヒートポンプ７３
２が用いられていることである。その他の構成は、第１
の実施形態とほぼ同様である。

【００５９】本実施形態によれば、第１の実施形態と同
様の効果に加え、各熱伝導部材３３からフィン１３への
熱伝導効率を向上できるとともに、半導体装置７５０全
体の軽量化を図ることができる効果がある。

【００６０】

【発明の効果】本発明によれば、スタック状構造体にお
いて積層するように実装されている各基板に設けられた
複数の半導体からの発熱の一部は、少なくとも１つの第
１のヒートシンクに一端が接続された第１の熱伝導手段
へ導かれた後、第２のヒートシンクへと導かれ、スタッ
ク状構造体の外部において放熱される。すなわち、発熱
量の一部分をスタック状構造体の外部で放熱させるの
で、高性能化により発熱が増大しても、十分な冷却を行
うことができる。したがって、高発熱体や低発熱体の過
熱をともに確実に防止することができる。そしてこのと
き、冷却風量を増やすことなく十分な冷却が可能である
ので、冷却ファンの大型化や騒音の増大を招くことがな
い。また、第１の熱伝導手段は、スタック状構造体内に
おいて各基板の面方向と略平行方向となるように設けら
れていることから、スタック状構造体における基板間隔
を広げる必要もない。また、高発熱体の風下側に低発熱
体の一部が近接配置されていた場合、高発熱体の温度が
下がる結果、高発熱体冷却後の冷却風が高温とならない
ことによっても、風下側低発熱体の過熱がさらに確実に
防止できる。よって、基板内の発熱体の温度分布の均一
化を図り、温度制御を行うことができる。

【００６１】また本発明によれば、面方向と略直角方向
に積層するように実装されている各基板に設けられた第
１の半導体が発熱すると、その熱は、第１及び第２の半
導体が接続された第１及び第２の放熱フィンに導かれ、
そこを通過する冷却風で冷却されて放熱される。このと
き、第１の放熱フィンの先端に蓋が設けられているの
で、第１の放熱フィンを通過する冷却風は、フィン間か
らの漏れが抑制されつつ、第１の放熱フィンを効率的に
冷却することができる。そして、この蓋の、例えば一の
側に隣接する基板の他の側の面に配置された第２の半導
体に対向する位置近傍の領域に少なくとも１つの貫通孔
を設けるので、隣接する基板の他の側の面に配置された
第２の半導体へを重点的に冷却することができる。よっ
て、基板内の発熱体の温度分布の均一化を図り、温度制
御を行うことができる。したがって、基板が積層された
スタック状構造において、基板間隔を広げることなく、
かつ冷却風量を増やすことなく、低発熱体である第２の
半導体の過熱を確実に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による半導体装置の詳
細構造を表す側面図である。

【図２】図１に示された半導体装置が実装されるコンピ
ュータの実装斜視図である。

【図３】匡体から天井板を取り外した状態における上面
図である。

【図４】ＣＰＵ部の詳細構造を表す実装斜視図である。

【図５】スタック状構造体に備えられた１枚のＣＰＵ基
板上における詳細実装状態を表す側面図及び上面図であ
る。

【図６】本発明の第２の実施形態による半導体装置の要
部構造である、１枚のＣＰＵ基板上における詳細実装状
態を表す側面図及び上面図である。

【図７】本発明の第３の実施形態による半導体装置の要
部構造である、１枚のＣＰＵ基板上における詳細実装状
態を表す側面図及び上面図である。

【図８】本発明の第４の実施形態による半導体装置の要
部構造である、１枚のＣＰＵ基板上における詳細実装状
態を表す側面図及び上面図である。

【図９】本発明の第５の実施形態による半導体装置の全
体構造を表す側面図である。

【図１０】図９に示された半導体装置の要部構造である
１つのＣＰＵ基板まわりの詳細構造を表す側面図及び上
面図である。

【図１１】図９の半導体装置から高熱伝導材及びフィン
を取り去ってＡ方向からスタック状構造体を見た図であ
る。

【図１２】本発明の第６の実施形態による半導体装置の
全体構造を表す側面図である。

【図１３】図１２に示された半導体装置の要部構造であ
る１つのＣＰＵ基板まわりの詳細構造を表す側面図及び
上面図である。

【図１４】図１２の半導体装置から高熱伝導材及びフィ
ンを取り去ってＢ方向からスタック状構造体を見た図で
ある。

【図１５】本発明の第７の実施形態による半導体装置の
全体構造を表す側面図である。

【符号の説明】

１ 筐体 ２ ＣＰＵ部（論理手段） ３ 電源部 ４ 天井板 ５ 筐体底部 ６ ＡＣ／ＤＣ部 ７ ＤＣ／ＤＣ部 ８ 冷却ファン ９ａ，ｂ 冷却風 １０ 排気口 １１ 吸気口 １２ 高熱伝導材（第２の熱伝導手段） １３ 放熱フィン（第２のヒートシンク） １４ ＩＯ部（論理手段） １５ ＣＰＵカバー １６ ＣＰＵ本体 １７ ＣＰＵ基板（基板） １８ メモリー基板 １９ オシュレータ基板 ２０ バスアダプター基板 ２１ マザー基板 ２２ 通風口 ２３ 切欠き ２４ ボルト ２５ 演算処理ＬＳＩ用放熱フィン（第１のヒー
トシンク、第１の放熱フィン） ２６ 演算処理ＬＳＩ（第１の半導体） ２７ 記録ＬＳＩ（第２の半導体） ２８ 記録ＬＳＩ用冷却フィン（第１のヒートシ
ンク、第２の放熱フィン） ２９ コネクタ ３３ 熱伝導部材（第１の熱伝導手段） ３４ ボルト穴 ５０ 半導体装置 ５１ スタック状構造体 ２３０ フタ ３３３ 熱伝導部材（第１の熱伝導手段） ３３３Ａ 放熱フィン（第１の放熱フィン） ４２５ 演算処理ＬＳＩ用放熱フィン（第１のヒ
ートシンク、第１の放熱フィン） ４２５Ａ 上部フィン部分（第１のヒートシンク、
第１の放熱フィン） ５３０ フタ ５３１ａ，ｂ 貫通孔 ５５０ 半導体装置 ５５１ スタック状構造体 ６３０ フタ ６３１ａ，ｂ 貫通孔 ６５０ 半導体装置 ６５１ スタック状構造体 ７３２ ヒートパイプ（第２の熱伝導手段） ７５０ 半導体装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岩井 進 東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地 株式会社日立製作所オフィスシステム事業 部内 (72)発明者 布施 昭平 東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地 株式会社日立製作所オフィスシステム事業 部内 (72)発明者 森田 和夫 東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地 株式会社日立製作所オフィスシステム事業 部内 (72)発明者 福中 秀忠 東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地 株式会社日立製作所オフィスシステム事業 部内

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 演算・データ読み込み・データ書き込み
   を行うＣＰＵ部及びデータのインプット・アウトプット
   を制御するＩＯ部を備えた論理手段と、この論理手段に
   電力を供給する電源手段と、前記論理手段及び前記電源
   手段を冷却する冷却風を誘起する冷却ファンとを有する
   コンピュータの前記ＣＰＵ部に設けられ、複数の基板
   を、面方向と略直角方向に積層するように実装し、各基
   板に複数の半導体を設け、これら複数の半導体のうち少
   なくとも１つに、該半導体からの発熱を前記複数の基板
   間に形成された空間において放熱する第１のヒートシン
   クを接続して構成したスタック状構造体を有する半導体
   装置において、 前記スタック状構造体内において各基板の面方向と略平
   行方向となるように設けられ、前記第１のヒートシンク
   のうち少なくとも１つに一方側が接続されて、該第１の
   ヒートシンクからの熱の一部が導かれる第１の熱伝導手
   段と、 前記第１の熱伝導手段に接続されて該第１の熱伝導手段
   からの熱が導かれ、前記スタック状構造体の外部におい
   て放熱を行う第２のヒートシンクとを有することを特徴
   とする半導体装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の半導体装置において、前
   記第１の熱伝導手段の他方側に接続され、該第１の熱伝
   導手段からの熱が導かれる第２の熱伝導手段をさらに有
   し、かつ、前記第２のヒートシンクは、該第２の熱伝導
   手段に接続されていることを特徴とする半導体装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の半導体装置において、前
   記第２の熱伝導手段は、銅で構成された高熱伝導部材で
   あることを特徴とする半導体装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の半導体装置において、前
   記複数個の半導体は、少なくとも１つの演算処理用ＬＳ
   Ｉと、この演算処理用ＬＳＩからのデータを読み書きす
   る複数の記録用ＬＳＩとを含んでおり、かつ、前記第１
   の熱伝導手段は、前記演算処理用ＬＳＩに接続された第
   １のヒートシンクに接続されていることを特徴とする半
   導体装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載の半導体装置において、前
   記第２のヒートシンクは、前記第１のヒートシンクより
   放熱面積が大きいことを特徴とする半導体装置。
6. 【請求項６】 請求項１記載の半導体装置において、前
   記スタック状構造体は、６面のうち少なくとも対向する
   ２つの面に開口部を備えた１つの箱体内に実装されてお
   り、前記第２のヒートシンクは、該箱体の前記少なくと
   も２つの面を除いた面のうちのいずれか１つの面に立設
   されていることを特徴とする半導体装置。
7. 【請求項７】 請求項１記載の半導体装置において、前
   記第１の熱伝導手段と、前記第１のヒートシンクとは、
   一体成形されていることを特徴とする半導体装置。
8. 【請求項８】 請求項１記載の半導体装置において、前
   記第１のヒートシンクは、放熱フィンであることを特徴
   とする半導体装置。
9. 【請求項９】 請求項８記載の半導体装置において、前
   記第１のヒートシンクを構成する放熱フィンの先端を覆
   う蓋をさらに設けたことを特徴とする半導体装置。
10. 【請求項１０】 請求項１記載の半導体装置において、
    前記第１の熱伝導手段に、該第１の熱伝導手段を通過す
    る熱の一部を放熱する第３のヒートシンクを形成したこ
    とを特徴とする半導体装置。
11. 【請求項１１】 請求項１０記載の半導体装置におい
    て、前記第３のヒートシンクは放熱フィンであり、か
    つ、この放熱フィンの先端を覆う蓋をさらに設けたこと
    を特徴とする半導体装置。
12. 【請求項１２】 請求項２記載の半導体装置において、
    前記第２の熱伝導手段は、中空部材中に冷媒が充填され
    たヒートポンプであることを特徴とする半導体装置。
13. 【請求項１３】 演算・データ読み込み・データ書き込
    みを行うＣＰＵ部及びデータのインプット・アウトプッ
    トを制御するＩＯ部を備えた論理手段と、この論理手段
    に電力を供給する電源手段と、前記論理手段及び前記電
    源手段を冷却する冷却風を誘起する冷却ファンとを有す
    るコンピュータの前記ＣＰＵ部に設けられ、複数の基板
    を、面方向と略直角方向に積層するように実装し、各基
    板に、相対的に発熱量が大きい少なくとも１つの第１の
    半導体と相対的に発熱量が小さい複数の第２の半導体と
    を設け、これら第１及び第２の半導体のそれぞれに該半
    導体からの発熱を放熱する第１及び第２の放熱フィンを
    接続し、かつ、前記少なくとも１つの第１の半導体は対
    応する基板の一の側の面に配置され、前記複数の第２の
    半導体のうち少なくとも１つは対応する基板の一の側の
    面に配置され、前記複数の第２の半導体のうち残りは対
    応する基板の他の側の面に配置されている半導体装置に
    おいて、 前記第１の放熱フィンの先端を覆う蓋を設けるととも
    に、該蓋に少なくとも１つの貫通孔を設けたことを特徴
    とする半導体装置。
14. 【請求項１４】 請求項１３記載の半導体装置におい
    て、前記貫通孔は、前記蓋のうち、該蓋に対応する基板
    から前記一の側に隣接配置されている基板の前記他の側
    の面に配置された前記第２の半導体に対向する位置近傍
    の領域に、設けられていることを特徴とする半導体装
    置。
15. 【請求項１５】 請求項１３記載の半導体装置におい
    て、前記第１の半導体は演算処理用のＬＳＩであり、前
    記第２の半導体は該演算処理用ＬＳＩからのデータを読
    み書きする記録用ＬＳＩであることを特徴とする半導体
    装置。
16. 【請求項１６】 演算・データ読み込み・データ書き込
    みを行うＣＰＵ部及びデータのインプット・アウトプッ
    トを制御するＩＯ部を備えた論理手段と、この論理手段
    に電力を供給する電源手段と、前記論理手段及び前記電
    源手段を冷却する冷却風を誘起する冷却ファンとを有
    し、かつ、前記ＣＰＵ部は、複数の基板を面方向と略直
    角方向に積層するように実装し、各基板に複数の半導体
    を設け、これら複数の半導体のうち少なくとも１つに、
    該半導体からの発熱を前記複数の基板間に形成された空
    間において放熱する第１のヒートシンクを接続して構成
    したスタック状構造体を備えた、半導体装置を有するコ
    ンピュータにおいて、 前記半導体装置は、前記スタック状構造体内において各
    基板の面方向と略平行方向となるように設けられ、前記
    第１のヒートシンクのうち少なくとも１つに一方側が接
    続されて、該第１のヒートシンクからの熱の一部が導か
    れる第１の熱伝導手段と、前記第１の熱伝導手段に接続
    されて該第１の熱伝導手段からの熱が導かれ、前記スタ
    ック状構造体の外部において放熱を行う第２のヒートシ
    ンクとを備えていることを特徴とするコンピュータ。
17. 【請求項１７】 演算・データ読み込み・データ書き込
    みを行うＣＰＵ部及びデータのインプット・アウトプッ
    トを制御するＩＯ部を備えた論理手段と、この論理手段
    に電力を供給する電源手段と、前記論理手段及び前記電
    源手段を冷却する冷却風を誘起する冷却ファンとを有
    し、かつ、前記ＣＰＵ部は、複数の基板を面方向と略直
    角方向に積層するように実装し、各基板に相対的に発熱
    量が大きい少なくとも１つの第１の半導体と相対的に発
    熱量が小さい複数の第２の半導体とを設け、これら第１
    及び第２の半導体のそれぞれに該半導体からの発熱を放
    熱する第１及び第２の放熱フィンを接続し、かつ、前記
    少なくとも１つの第１の半導体は対応する基板の一の側
    の面に配置され、前記複数の第２の半導体のうち少なく
    とも１つは対応する基板の一の側の面に配置され、前記
    複数の第２の半導体のうち残りは対応する基板の他の側
    の面に配置されている、半導体装置を有するコンピュー
    タにおいて、 前記半導体装置は、前記第１の放熱フィンの先端を覆う
    蓋を有するとともに、該蓋に少なくとも１つの貫通孔を
    設けていることを特徴とするコンピュータ。