JPS6184044A - 集積回路冷却構造 - Google Patents
集積回路冷却構造Info
- Publication number
- JPS6184044A JPS6184044A JP59205821A JP20582184A JPS6184044A JP S6184044 A JPS6184044 A JP S6184044A JP 59205821 A JP59205821 A JP 59205821A JP 20582184 A JP20582184 A JP 20582184A JP S6184044 A JPS6184044 A JP S6184044A
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- JP
- Japan
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- bar
- heat conductive
- conical
- heat
- substrate
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- 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
- H10W90/00—Package configurations
- H10W90/701—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts
- H10W90/721—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bump connectors
- H10W90/724—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bump connectors between a chip and a stacked insulating package substrate, interposer or RDL
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
不元明はLSIパック−)等の集積回路冷却構造に関す
るものである。
るものである。
従来プリント配線板あるいはセラミック基板等に実装さ
れたICを冷却する手段として使用されてきた方法はI
Cのケースあるいはケースに取り付けられた放熱板(以
下ヒート7ンクと称す)にファンを用いて常温の空気、
吃しくに冷却装置によって温度を下げた空気を吹きつけ
る事によって実現して来た。しかしながらICから発散
される熱を機器の外部に運び出す冷媒としての空気は必
ずしも最良のものではない。なぜならば第1の理由とし
て、固体であるICのケース、もしくはヒートシンクと
空気の間の熱抵抗が犬キく、この間の温度差が大きくな
ってしまい、ICの温度を下げるためには冷媒としての
空気の1M度を下げなければならない。情報処理装置(
以下装置と称す)を例にとれば設置する部屋の空気の温
度を下げるために犬がかりな空気制卸設備を必要として
いた。
れたICを冷却する手段として使用されてきた方法はI
Cのケースあるいはケースに取り付けられた放熱板(以
下ヒート7ンクと称す)にファンを用いて常温の空気、
吃しくに冷却装置によって温度を下げた空気を吹きつけ
る事によって実現して来た。しかしながらICから発散
される熱を機器の外部に運び出す冷媒としての空気は必
ずしも最良のものではない。なぜならば第1の理由とし
て、固体であるICのケース、もしくはヒートシンクと
空気の間の熱抵抗が犬キく、この間の温度差が大きくな
ってしまい、ICの温度を下げるためには冷媒としての
空気の1M度を下げなければならない。情報処理装置(
以下装置と称す)を例にとれば設置する部屋の空気の温
度を下げるために犬がかりな空気制卸設備を必要として
いた。
次に第2の理由は、空気は熱容社が小さく、少しの熱り
で温度が上ってしまうので、装置内部から大量の熱を運
び出すためには、大量の空気を装置に送り込まなければ
ならない。しかしながら近年、高性能情報処理装置にお
いては、その処理速度をルhめるために高集積度化、高
電力化によるICの動作連関の向上、あるいは実装の高
密度化による信号の伝播遅延時間の縮小が図られておシ
、結果として発生熱に1発熱密度の増大を招いている。
で温度が上ってしまうので、装置内部から大量の熱を運
び出すためには、大量の空気を装置に送り込まなければ
ならない。しかしながら近年、高性能情報処理装置にお
いては、その処理速度をルhめるために高集積度化、高
電力化によるICの動作連関の向上、あるいは実装の高
密度化による信号の伝播遅延時間の縮小が図られておシ
、結果として発生熱に1発熱密度の増大を招いている。
従って従来技術で冷却するために装置を投置する部屋に
於てF′i高い冷却能力の空気調和設備を必要とし、装
置内部に於ては実装密度の向上に起因する装置内の空気
通路の減少をおき゛なうためと大量の熱を装置外部へ排
出するために高風量、高吐出圧力の送風機を必要とする
。この事は装置から発生する送風騒音を異常に大きくす
るのみでなく、大、に−一ノ虱速の空気流を装置内部で
均等に分布させる′JLは非常に困難なためICの冷却
不足による温度上昇が生じ、装置の信頼性をも低下させ
るといった欠点があった。
於てF′i高い冷却能力の空気調和設備を必要とし、装
置内部に於ては実装密度の向上に起因する装置内の空気
通路の減少をおき゛なうためと大量の熱を装置外部へ排
出するために高風量、高吐出圧力の送風機を必要とする
。この事は装置から発生する送風騒音を異常に大きくす
るのみでなく、大、に−一ノ虱速の空気流を装置内部で
均等に分布させる′JLは非常に困難なためICの冷却
不足による温度上昇が生じ、装置の信頼性をも低下させ
るといった欠点があった。
さらにこれらの欠点を解決すぺぐ第5図に示す様な液体
を冷媒とした冷却構造が提案されている。
を冷媒とした冷却構造が提案されている。
すなわち基板20に実装された半導体チップ21にはば
ね25によってピストン23が抑圧されており、半導体
チップ21で発生した熱はビストノ23→微少間隙24
→熱伝導板26へと伝えられ、熱伝導板26は冷媒取入
028から注入され排出口29から排出される冷媒27
によって冷却されている。
ね25によってピストン23が抑圧されており、半導体
チップ21で発生した熱はビストノ23→微少間隙24
→熱伝導板26へと伝えられ、熱伝導板26は冷媒取入
028から注入され排出口29から排出される冷媒27
によって冷却されている。
しかしながら第5図に示す冷却構造にも重大な欠点が存
在する。それはまず第1に半導体チップ21と金属製の
ピストン23とが機械的に接触しているため、冷媒27
と半導体チップ21間が電気的に絶縁できないことであ
る。冷媒27は熱交換器等fc経て圧縮機や冷媒送出ポ
ンプのアースに繋がっているが、このアースは非常だノ
イズが多く冷媒27に水以外の絶縁体を使用しない限プ
半導体チップ21にとっては非常に危険な状態となる。
在する。それはまず第1に半導体チップ21と金属製の
ピストン23とが機械的に接触しているため、冷媒27
と半導体チップ21間が電気的に絶縁できないことであ
る。冷媒27は熱交換器等fc経て圧縮機や冷媒送出ポ
ンプのアースに繋がっているが、このアースは非常だノ
イズが多く冷媒27に水以外の絶縁体を使用しない限プ
半導体チップ21にとっては非常に危険な状態となる。
第2にピストン23がばね25の弾性力で押されくいる
ためピストン23とばね25でWo=i−なる伝動系を
形成する。
ためピストン23とばね25でWo=i−なる伝動系を
形成する。
ここでW(1は共振角周波数、kijばね25のばね定
数+rrItピストン23の質量を示す。従って共振周
波数成分を含む衝撃等の外力が加わった場合ピストン2
3が振動して半導体チップ21を破壊しかねない。第3
に基板20との接続用のはんだ22に常に圧力がかかる
ためクリープ変形を生ずる。特に低温はんだを使用した
場合に著しい。
数+rrItピストン23の質量を示す。従って共振周
波数成分を含む衝撃等の外力が加わった場合ピストン2
3が振動して半導体チップ21を破壊しかねない。第3
に基板20との接続用のはんだ22に常に圧力がかかる
ためクリープ変形を生ずる。特に低温はんだを使用した
場合に著しい。
本発明は、冷媒として用いられた空気がそれほど効率の
良いものでなく、そのため昼い能力の空気調和装置を必
要としたり、あるいは半導体チップとピストンとを機械
的に接触させる例ではそれらを(を公的に絶縁てきない
等の諸種の従来の問題点を解決し、半導体チップから発
生する熱を半導体チップもしくはそのケースに固体を接
触させることなく、かつ冷媒として効率の悪い空気を介
在させることなく、効率良く、装置外部に排出する熱抵
抗の小さい冷却構造とするものである。
良いものでなく、そのため昼い能力の空気調和装置を必
要としたり、あるいは半導体チップとピストンとを機械
的に接触させる例ではそれらを(を公的に絶縁てきない
等の諸種の従来の問題点を解決し、半導体チップから発
生する熱を半導体チップもしくはそのケースに固体を接
触させることなく、かつ冷媒として効率の悪い空気を介
在させることなく、効率良く、装置外部に排出する熱抵
抗の小さい冷却構造とするものである。
本発明の集積回路冷却構造は、基板と、該基板上に実装
された集積回路と、該集積回路と微小な間隙をへだてて
対向する底面及び前記基板に対し垂直方向に穿たれため
ねじ部をもつ円すい型熱伝導棒と、前記基板に対し垂直
方向に摺動可能なすベシ対偶の一機素となる中心に前記
熱伝導棒と摺動可能な円すい穴を有し且つ前記熱伝導棒
の軸心を通り前記めねじ方向と平行に穿たれた切込み部
を有する円筒型熱伝導棒と、該熱伝導棒の円筒面とです
べり対偶を形成する穴を有する熱伝導板と、前記熱伝導
棒のめねじ部に挿入されたおねじとからなるものとする
ことにより、上記従来の問題点を解決している。
された集積回路と、該集積回路と微小な間隙をへだてて
対向する底面及び前記基板に対し垂直方向に穿たれため
ねじ部をもつ円すい型熱伝導棒と、前記基板に対し垂直
方向に摺動可能なすベシ対偶の一機素となる中心に前記
熱伝導棒と摺動可能な円すい穴を有し且つ前記熱伝導棒
の軸心を通り前記めねじ方向と平行に穿たれた切込み部
を有する円筒型熱伝導棒と、該熱伝導棒の円筒面とです
べり対偶を形成する穴を有する熱伝導板と、前記熱伝導
棒のめねじ部に挿入されたおねじとからなるものとする
ことにより、上記従来の問題点を解決している。
次に本発明の一実施例について第1図〜第4図を参照し
て詳細に説明する。第1図に本発明の一実施例を断面図
で示す。
て詳細に説明する。第1図に本発明の一実施例を断面図
で示す。
第1図を参照すると基板12く実装された集積回路11
に微小間隙14を隔てて熱伝導棒lの底百が対向してい
る。
に微小間隙14を隔てて熱伝導棒lの底百が対向してい
る。
本発明において冷却能力を決定する最大の要因ニ徽小間
隙14の厚みでありこれを薄くする事が最も重要な課題
となる。ところが一般に集積回路11t−j接続用のは
んだ13によって基板12に取り付けられるためはんだ
の厚みが犬きくばらつきその範囲は100 pmを超え
るのが通常であり微小間@】4もこの値以下にすること
は不可能である。
隙14の厚みでありこれを薄くする事が最も重要な課題
となる。ところが一般に集積回路11t−j接続用のは
んだ13によって基板12に取り付けられるためはんだ
の厚みが犬きくばらつきその範囲は100 pmを超え
るのが通常であり微小間@】4もこの値以下にすること
は不可能である。
そこで本発明においては基板11に集積回路12をはん
だ付けしだ後11の上に極薄膜等のスペーサをのせ基板
枠18と熱伝導板17をねじ19にて固定し熱伝導棒1
.2を挿入して11上のスペーサに押し付けたままで熱
伝導棒lのめねじ部7に挿入されているおねじ16を締
めつける事によって円筒型熱伝導棒2を熱伝導板17に
固定した後基板固定ねじ19をはずして熱伝導板17と
基板枠18t−分離し前述のスペーサを取9去り再度組
み立てる事によってスペーサの厚みと同じ微小間隙を実
現する事が可能となる。
だ付けしだ後11の上に極薄膜等のスペーサをのせ基板
枠18と熱伝導板17をねじ19にて固定し熱伝導棒1
.2を挿入して11上のスペーサに押し付けたままで熱
伝導棒lのめねじ部7に挿入されているおねじ16を締
めつける事によって円筒型熱伝導棒2を熱伝導板17に
固定した後基板固定ねじ19をはずして熱伝導板17と
基板枠18t−分離し前述のスペーサを取9去り再度組
み立てる事によってスペーサの厚みと同じ微小間隙を実
現する事が可能となる。
ここで熱伝導棒2が熱伝導板17に固定されるメカニズ
ムについて詳述する。第2図はおねじ16を取り去った
状態での熱伝導棒1本を構成する要素を拡大した図であ
り、前記集積回路11と対向する底面3及び中心にめね
じ部7t−有する円すい型熱伝導棒1と円筒状で内部に
前記熱伝導棒1が摺動する円すい穴8を有し中心を通る
切溝9が切られ、わずかに切り残し部がある円筒型熱伝
導棒2とから構bzされる。
ムについて詳述する。第2図はおねじ16を取り去った
状態での熱伝導棒1本を構成する要素を拡大した図であ
り、前記集積回路11と対向する底面3及び中心にめね
じ部7t−有する円すい型熱伝導棒1と円筒状で内部に
前記熱伝導棒1が摺動する円すい穴8を有し中心を通る
切溝9が切られ、わずかに切り残し部がある円筒型熱伝
導棒2とから構bzされる。
さらに熱伝導棒1.2を組み合せめねじ7におねじ16
を挿入した状態での熱伝導棒2の挙動を示した図が第3
凶であり、第3図で示す様におねしとめねじの嵌合で熱
伝導棒2が熱伝導棒lの円すい軸を摺動しながら押し下
げられてゆき、円すい軸壁面に密着固定ばれ、締付けを
完了すると第4図に示す様に面が接触し、接触圧力5が
発生する。この接触圧力5の半径方向成分4が熱伝導棒
2の切シ溝9の厚みを拡げる方向に作用するため熱伝導
棒2の円筒面と熱伝導板17の穴の内面とで圧力を生じ
摩擦によって固定されることになる。
を挿入した状態での熱伝導棒2の挙動を示した図が第3
凶であり、第3図で示す様におねしとめねじの嵌合で熱
伝導棒2が熱伝導棒lの円すい軸を摺動しながら押し下
げられてゆき、円すい軸壁面に密着固定ばれ、締付けを
完了すると第4図に示す様に面が接触し、接触圧力5が
発生する。この接触圧力5の半径方向成分4が熱伝導棒
2の切シ溝9の厚みを拡げる方向に作用するため熱伝導
棒2の円筒面と熱伝導板17の穴の内面とで圧力を生じ
摩擦によって固定されることになる。
g1図に戻ってざらに本実施例では前述の手段で全ての
集積回路に対して微小間隙14を設定しfc援、熱伝導
板z7の上面に水冷ジャケノ)20を固定し水冷ジャケ
ット内に水30を流して冷却することによって!1!積
回路11に対して電気的に微小間隙14を隔てて水とは
絶縁された、かつ振動系を含まない機械的に安全な低熱
抵抗の冷却構造を実現することができる。
集積回路に対して微小間隙14を設定しfc援、熱伝導
板z7の上面に水冷ジャケノ)20を固定し水冷ジャケ
ット内に水30を流して冷却することによって!1!積
回路11に対して電気的に微小間隙14を隔てて水とは
絶縁された、かつ振動系を含まない機械的に安全な低熱
抵抗の冷却構造を実現することができる。
また微小間隙14に電気絶縁性の熱伝導性充てん剤を充
てんすればさらに熱折抗の低い冷却構造を実現する事も
可能である。
てんすればさらに熱折抗の低い冷却構造を実現する事も
可能である。
〔発明の効果〕
本発明の集積回路冷却構造は、基板と、該基板上(実装
された集積回路と、鮫集積回路と微小な間隙をへだてて
対向する底面及び前記基板(C対し垂直方向に穿たれた
めねじ部をもつ円すい型熱伝導棒と、前記基板に対し垂
直方向に摺動可能なすべり対偶の一機素となる中心に前
記熱伝導棒と摺動可能な円すい穴を有し且つ前記熱伝導
極の軸心を通り前記めねじ方向と平行に穿たれた切込み
部を有する円筒型熱伝導棒と、該熱伝導棒の円筒面とで
すべり対偶を形成する穴を有する熱伝導板と、前記熱伝
導棒のめねじ部に挿入されたおねじとからなるものとし
たため、冷媒として効率の悪い空気を介在させることな
く、シかも半導体チップ等に固体を接@させることなく
、半導体チップから生じる熱を効率良く装置外部に排出
でき、熱抵抗の小さい冷却構造を提供することができる
という効果がある。
された集積回路と、鮫集積回路と微小な間隙をへだてて
対向する底面及び前記基板(C対し垂直方向に穿たれた
めねじ部をもつ円すい型熱伝導棒と、前記基板に対し垂
直方向に摺動可能なすべり対偶の一機素となる中心に前
記熱伝導棒と摺動可能な円すい穴を有し且つ前記熱伝導
極の軸心を通り前記めねじ方向と平行に穿たれた切込み
部を有する円筒型熱伝導棒と、該熱伝導棒の円筒面とで
すべり対偶を形成する穴を有する熱伝導板と、前記熱伝
導棒のめねじ部に挿入されたおねじとからなるものとし
たため、冷媒として効率の悪い空気を介在させることな
く、シかも半導体チップ等に固体を接@させることなく
、半導体チップから生じる熱を効率良く装置外部に排出
でき、熱抵抗の小さい冷却構造を提供することができる
という効果がある。
第1図は、本発明の一実施例を示す断面図、編2図(イ
)(ロ)は、各々円すい型及び円tli型熱伝導棒の平
面及び側面の構成図、 第3図は、円筒型熱伝導棒lの挙動を示す説明図、 第4図は、熱伝導棒におねじを挿入した時の円すい斜面
に働く力を示す説明図、 そして、第5図は、従来技術の冷却構造を示す断面図で
ある。 1・・・円すい型熱伝導棒 2・・・円筒型熱伝導棒7
・・・めねじ部 8・・・円すい大9・・・切
り溝 11・・・集積回路12・・・基板
16・・・おねじ17・・・熱伝導板
)(ロ)は、各々円すい型及び円tli型熱伝導棒の平
面及び側面の構成図、 第3図は、円筒型熱伝導棒lの挙動を示す説明図、 第4図は、熱伝導棒におねじを挿入した時の円すい斜面
に働く力を示す説明図、 そして、第5図は、従来技術の冷却構造を示す断面図で
ある。 1・・・円すい型熱伝導棒 2・・・円筒型熱伝導棒7
・・・めねじ部 8・・・円すい大9・・・切
り溝 11・・・集積回路12・・・基板
16・・・おねじ17・・・熱伝導板
Claims (1)
- 基板と、該基板上に実装された集積回路と、該集積回
路と微小な間隙をへだてて対向する底面及び前記基板に
対し垂直方向に穿たれためねじ部をもつ円すい型熱伝導
棒と、前記基板に対し垂直方向に摺動可能なすべり対偶
の一機素となる中心に前記熱伝導棒と摺動可能な円すい
穴を有し且つ前記熱伝導棒の軸心を通り前記めねじ方向
と平行に穿たれた切込み部を有する円筒型熱伝導棒と、
該熱伝導棒の円筒面とですべり対偶を形成する穴を有す
る熱伝導板と、前記熱伝導棒のめねじ部に挿入されたお
ねじとからなる集積回路冷却構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59205821A JPS6184044A (ja) | 1984-10-01 | 1984-10-01 | 集積回路冷却構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59205821A JPS6184044A (ja) | 1984-10-01 | 1984-10-01 | 集積回路冷却構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6184044A true JPS6184044A (ja) | 1986-04-28 |
| JPH0363823B2 JPH0363823B2 (ja) | 1991-10-02 |
Family
ID=16513257
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59205821A Granted JPS6184044A (ja) | 1984-10-01 | 1984-10-01 | 集積回路冷却構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6184044A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0799274A (ja) * | 1990-06-04 | 1995-04-11 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 電子回路冷却モジュール及び伝熱ピストン部材 |
| EP2811515A1 (en) * | 2013-06-07 | 2014-12-10 | Alcatel Lucent | Thermal connector and heat distribution device for a thermal connector |
-
1984
- 1984-10-01 JP JP59205821A patent/JPS6184044A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0799274A (ja) * | 1990-06-04 | 1995-04-11 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 電子回路冷却モジュール及び伝熱ピストン部材 |
| EP2811515A1 (en) * | 2013-06-07 | 2014-12-10 | Alcatel Lucent | Thermal connector and heat distribution device for a thermal connector |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0363823B2 (ja) | 1991-10-02 |
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