JPS6344748A - Cooling structure of semiconductor device - Google Patents
Cooling structure of semiconductor deviceInfo
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- JPS6344748A JPS6344748A JP18811286A JP18811286A JPS6344748A JP S6344748 A JPS6344748 A JP S6344748A JP 18811286 A JP18811286 A JP 18811286A JP 18811286 A JP18811286 A JP 18811286A JP S6344748 A JPS6344748 A JP S6344748A
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔概 要〕
冷媒が循環される循環路を形成するフィンを半導体素子
に固着することにより、冷媒による冷却効率の向上を図
るようにすると共に、該フィンの外周に磁気シールを設
けることにより、冷却プレートとの挿脱が容易に行われ
るように形成したものである。[Detailed Description of the Invention] [Summary] By fixing fins that form a circulation path through which a refrigerant is circulated to a semiconductor element, the cooling efficiency of the refrigerant is improved, and magnetically attached to the outer periphery of the fins By providing a seal, the cooling plate can be easily inserted into and removed from the cooling plate.
本発明はプリント基板に実装されたLSI素子などの半
導体素子を冷媒の循環によって冷却する冷却構造に係り
、特に、該半導体素子に固着されたフィンに該冷媒の循
環路を形成し、該冷媒による冷却効率の向上が図れるよ
うに形成した半導体素子の冷却構造に関する。The present invention relates to a cooling structure that cools a semiconductor element such as an LSI element mounted on a printed circuit board by circulating a coolant, and in particular, a cooling structure in which a circulation path for the coolant is formed in a fin fixed to the semiconductor element, and The present invention relates to a cooling structure for semiconductor elements formed to improve cooling efficiency.
電子機器に広く用いられているLSI素子などの半導体
素子は、近年、高密度実装化、高速化が推進されるよう
になり、これ等の半導体素子が多数実装されて構成され
た電子装置では安定した稼働を得るために、それぞれの
半導体素子を強制的に冷却する冷却装置が使用されてい
る。Semiconductor devices such as LSI devices, which are widely used in electronic devices, have recently become more densely packaged and faster, and electronic devices configured with a large number of these semiconductor devices are unstable. In order to achieve high performance, a cooling device is used to forcibly cool each semiconductor element.
このような冷却装置としては冷却効率が良く、しかも、
経済的で信顧性の高いことが重要であり、一般的に冷媒
が循環される冷却プレートによる第3図に示す冷却装置
が知られている。This type of cooling device has good cooling efficiency, and
It is important to be economical and highly reliable, and a cooling device shown in FIG. 3 using a cooling plate in which a refrigerant is generally circulated is known.
第3図は冷却装置の概要を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing an outline of the cooling device.
第3図に示すように、複数の半導体素子2が実装された
プリント基板1に対して、冷却プレート3が矢印Cのよ
うに重ねられて、冷却プレート3の一方の冷却面が半導
体素子2の表面に密着されるように設けられている。As shown in FIG. 3, the cooling plate 3 is stacked as shown by arrow C on the printed circuit board 1 on which a plurality of semiconductor elements 2 are mounted, so that one cooling surface of the cooling plate 3 is attached to the printed circuit board 1 on which the semiconductor elements 2 are mounted. It is placed in close contact with the surface.
そこで、冷媒が冷却プレート3の一方の口10より矢印
Aのように供給され、他方の口10から矢印Bのように
排出されるごとで循環される。Therefore, the refrigerant is supplied from one port 10 of the cooling plate 3 as shown by arrow A, and is circulated as it is discharged from the other port 10 as shown by arrow B.
この循環によって、それぞれの半導体素子2の発熱が冷
却されるように形成されている。Through this circulation, the heat generated by each semiconductor element 2 is cooled down.
したがって、このような冷却構造では、より冷却効率の
向上を図るために、半導体素子2と冷却プレートとの間
における熱伝導性が良好であることが望まれている。Therefore, in such a cooling structure, in order to further improve cooling efficiency, it is desired that the thermal conductivity between the semiconductor element 2 and the cooling plate be good.
C従来の技術〕
従来は第4図の従来の側面断面図に示すようSこ構成さ
れていた。C. Prior Art] Conventionally, the conventional device has an S-shaped configuration as shown in the conventional side cross-sectional view in FIG.
第4図に示すように、冷却プレート3zこは弾性材より
なるベローズ13の一端にフランジ12を固着し、他端
に伝熱板14を固着することで形成された伝熱素子15
が0リング17を介して係止され、伝熱板14が良熱伝
導率の材質・によって形成されたサーマルシート16を
介して半導体素子2の表面2Aに矢印P方向の圧力によ
って密着されるように構成されていた。As shown in FIG. 4, the cooling plate 3z has a heat transfer element 15 formed by fixing a flange 12 to one end of a bellows 13 made of an elastic material and fixing a heat transfer plate 14 to the other end.
is locked through the O-ring 17, and the heat transfer plate 14 is brought into close contact with the surface 2A of the semiconductor element 2 by pressure in the direction of arrow P through the thermal sheet 16 made of a material with good thermal conductivity. It was composed of
また、冷却プレート3の流通路3Aにはノズルト
13Aに送出され、内部13Aより矢印A3のように排
出されることで循環されるように形成されている。Further, the cooling plate 3 is formed in a flow path 3A so that it is sent to a nozzle 13A and is circulated by being discharged from the interior 13A as shown by an arrow A3.
このような構成では、半導体素子2の障害などによって
プリント基板lを冷却プレート3より取り外す場合はサ
ーマルシート16が伝熱板14と半導体素子2の表面2
Aとによって挟持されているため、そのサーマルシート
16の挟持部を切離することで取り外しが行われるよう
に配慮されている。In such a configuration, when the printed circuit board l is removed from the cooling plate 3 due to a failure of the semiconductor element 2, the thermal sheet 16 covers the heat transfer plate 14 and the surface 2 of the semiconductor element 2.
Since the thermal sheet 16 is sandwiched between the thermal sheet 16 and the thermal sheet 16, it is designed to be removed by cutting off the sandwiching portion of the thermal sheet 16.
そこで、プリント基板1に実装された半導体素子2の発
熱は表面2Aに密着されたサーマルシート16と伝熱板
14とを介して循環される冷媒4に熱移送されることで
冷却が行われる。Therefore, the heat generated by the semiconductor element 2 mounted on the printed circuit board 1 is cooled by being transferred to the coolant 4 that is circulated through the thermal sheet 16 and the heat transfer plate 14 that are in close contact with the surface 2A.
したがって、このような構成では、サーマルシート16
は軟質の良熱伝4材によって形成され、ベローズ13の
バネ力によって表面2Aと伝熱板14との密着性を良く
し、効率の良い熱移送が行われるように形成されている
。Therefore, in such a configuration, the thermal sheet 16
is formed of a soft material with good heat transfer properties, and is formed so that the spring force of the bellows 13 improves the adhesion between the surface 2A and the heat transfer plate 14, and efficient heat transfer is performed.
しかし、実際には、サーマルシート16とのそれぞれの
接触面によって熱移送効率が低下し、冷却効率が悪くな
る問題を有していた。However, in reality, each contact surface with the thermal sheet 16 causes a problem in that the heat transfer efficiency decreases and the cooling efficiency deteriorates.
また、サーマルシート16の代わりにペースト状の伝熱
材を塗布することも考えられているが、このようなペー
ストを塗布することでは塗布した膜厚に「バラツキ」が
生じ、均一な冷却効率を得ることができない問題を有し
ていた。It has also been considered to apply a paste-like heat transfer material instead of the thermal sheet 16, but applying such a paste causes "variations" in the applied film thickness, making it difficult to achieve uniform cooling efficiency. I had a problem not being able to get it.
第1図は本発明の原理断面図である。 FIG. 1 is a sectional view showing the principle of the present invention.
第1図に示すように、半導体素子(2)のそれぞれには
冷媒(4)を循環する循環路(5A)を形成するフィン
(5)が配設され、更に、該フィン(5)が冷却プレー
ト(3)より挿脱可能な如く該フィン(5)の外周部(
5B)力qイ1性流体(6A)を存する磁気シール(6
)によって遮蔽されるようにしたものである。As shown in FIG. 1, each of the semiconductor elements (2) is provided with a fin (5) forming a circulation path (5A) for circulating a coolant (4), and the fin (5) is further provided with a cooling The outer periphery of the fin (5) (
5B) Magnetic seal (6
).
このように構成することによって前述の問題点は解決さ
れる。With this configuration, the above-mentioned problems are solved.
即ち、半導体素子に固着されたフィンに冷媒の循環され
る循環路を形成し、冷却プレートより循環路に冷媒を流
通させることにより、直接半導体素子の冷却を行うよう
にしたものテアル。That is, the semiconductor element is directly cooled by forming a circulation path through which a coolant circulates in the fins fixed to the semiconductor element, and allowing the coolant to flow through the circulation path from a cooling plate.
また、冷却プレートとフィンとの接合部を磁気シールに
よって遮蔽し、互いが挿脱できるように形成したもので
ある。Further, the joint portion between the cooling plate and the fins is shielded by a magnetic seal so that they can be inserted into and removed from each other.
したがって、従来のように接触面を介して熱移送が行わ
れることがなく、冷却は冷媒がフィンのwi環路に直接
流れ込むことで行われるため、熱伝導率が向上され、冷
却効率の向上が図れる。Therefore, unlike conventional methods, heat transfer is not performed through the contact surface, and cooling is performed by the refrigerant flowing directly into the wi ring path of the fins, improving thermal conductivity and improving cooling efficiency. I can figure it out.
以下本発明を第2図を参考に詳細に説明する。 The present invention will be explained in detail below with reference to FIG.
第2図は本発明による一実施例の側面断面図である。全
図を通じて、同一符号は同一対象物を示す。FIG. 2 is a side sectional view of an embodiment according to the present invention. The same reference numerals indicate the same objects throughout the figures.
第2図に示すように、冷却プレート3には○リング18
を介してマグネット7と、N電i8Aと、S電極8Bと
より成る磁気シール6が係止されている。As shown in FIG. 2, the cooling plate 3 has a circle 18.
A magnetic seal 6 consisting of a magnet 7, an N electrode i8A, and an S electrode 8B is held in place via.
また、プリント基板1に実装された半導体素子2の表面
には冷媒の循環路5Aが内部に設けられたフィン5を溶
接や接着または半田付けによって固着し、フィン5の外
周部5BがN電極8Aと、S電極8Bとのそれぞれに保
持された磁性流体6AによってMMされるように構成し
たものである。Further, a fin 5 having a refrigerant circulation path 5A provided therein is fixed to the surface of the semiconductor element 2 mounted on the printed circuit board 1 by welding, adhesion, or soldering, and the outer peripheral part 5B of the fin 5 is attached to the N electrode 8A. and S electrode 8B, respectively, and are configured to be subjected to MM by the magnetic fluid 6A held by them.
この場合磁性流体6Aが密着するフィン5の外周部5B
にはステンレスなどの軟Efi性材より成るリング9を
設は通常はN電極8AよりS電極8Bに点線で示すよう
に形成された磁界によって磁性流体6Aの保持が行われ
、プリント基板1と冷却プレート3との切離によるフィ
ン5の挿脱時には磁性流体6Aがリング9側に付着され
ないように配慮されている。In this case, the outer peripheral portion 5B of the fin 5 is in close contact with the magnetic fluid 6A.
A ring 9 made of a soft Efi material such as stainless steel is installed in the ring 9. Normally, the magnetic fluid 6A is held by a magnetic field formed from the N electrode 8A to the S electrode 8B as shown by the dotted line, and the printed circuit board 1 and cooling When inserting and removing the fins 5 by separating them from the plate 3, care is taken to prevent the magnetic fluid 6A from adhering to the ring 9 side.
そこて゛、冷却プレート3の流通路3Aを矢印F1に流
通された冷媒はノズル11より矢印F2のように循環路
5Aに流出され、循環路5Aより矢印F3のように冷媒
が磁気シール6の磁気流体6Aの遮断によって漏れるこ
とがないよう流通される。Therefore, the refrigerant flowing through the flow path 3A of the cooling plate 3 in the direction of the arrow F1 flows out from the nozzle 11 into the circulation path 5A as shown by the arrow F2, and from the circulation path 5A the refrigerant flows into the magnetic fluid of the magnetic seal 6 as shown in the arrow F3. 6A is shut off to ensure that there is no leakage.
このように冷媒の流通は、順次、次の循環路5Aに流通
されることで循環されるように形成されている。In this way, the refrigerant is configured to be circulated by being sequentially distributed to the next circulation path 5A.
したがって、このように構成すると、フィン5に冷媒を
直接流通させることができ、しかも、半導体素子2の表
面とフィン5との当接部のE部が固着されているため、
熱伝導率が高くなり、冷却効率を向上させることができ
る。Therefore, with this configuration, the refrigerant can be directly passed through the fins 5, and since the E portion of the contact portion between the surface of the semiconductor element 2 and the fins 5 is fixed,
Thermal conductivity becomes high and cooling efficiency can be improved.
また、半導体素子2の障害などによってプリントa板1
を冷却プレート3より取り外す場合は、流通路3Aおよ
び循環路5Aより冷媒を抜き取りフィン5を磁気シール
6より挿脱することでプリントi板1の挿脱を容易に行
うことができる。In addition, the printed A board 1 may fail due to a failure of the semiconductor element 2, etc.
When the printed i-board 1 is removed from the cooling plate 3, the refrigerant is extracted from the flow path 3A and the circulation path 5A, and the fins 5 are inserted and removed from the magnetic seal 6, thereby making it possible to easily insert and remove the printed i-board 1.
以上説明したように、本発明によれば、プリント基板の
挿脱を行うことができように構成し、しかも、冷媒の流
通をフィンに直に行うことができる。As described above, according to the present invention, it is configured such that a printed circuit board can be inserted and removed, and furthermore, the refrigerant can be directly circulated through the fins.
したがって、冷媒による熱交換効率の向上により、従来
に比べ冷却効率の向上を図ることができ、実用的効果は
大である。Therefore, by improving the heat exchange efficiency using the refrigerant, it is possible to improve the cooling efficiency compared to the conventional method, and the practical effect is great.
第1図は本発明の原理断面図。
第2図は本発明による一実施例の側面断面図。
第3図は冷却装置の斜視図。
第4図は従来の側面断面図を示す。
図において、
1はプリント基板、 2は半導体素子。
3は冷却プレート 4は冷媒。
5はフィン、 6は磁気シール。
5Aは循環路、 5Bは外周部。
6Aは磁性流体を示す。
不全朔り原丁里跡面λ
あ 1 図
木全明によ5−実」ヒ伜11・j面!1旧刀ンや卯某し
’r−糾ネ見図
熱3 図
イ(末り乍1面断面図
第4zFIG. 1 is a sectional view of the principle of the present invention. FIG. 2 is a side sectional view of an embodiment according to the present invention. FIG. 3 is a perspective view of the cooling device. FIG. 4 shows a conventional side sectional view. In the figure, 1 is a printed circuit board, and 2 is a semiconductor element. 3 is a cooling plate and 4 is a refrigerant. 5 is a fin, 6 is a magnetic seal. 5A is the circulation path, 5B is the outer periphery. 6A indicates a magnetic fluid. Fusakuri Hara Chori Atomen λ A 1 Uzuki Zenakiyo 5-Mi”Hi 11/j side! 1 old sword and rabbit's 'r-Katsune Mizunetsu 3 Figure I (end of page 1 sectional view No. 4z
Claims (1)
リント基板(1)に実装された半導体素子(2)とを備
え、該半導体素子(2)の発熱が該冷媒(4)の循環に
よって冷却される半導体素子の冷却構造であって、 前記半導体素子(2)のそれぞれには前記冷媒(4)を
循環する循環路(5A)を形成するフィン(5)が配設
されて成ることを特徴とする半導体素子の冷却構造。 〔2〕前記フィン(5)が前記冷却プレート(3)より
挿脱可能な如く該フィン(5)の外周部(5B)が磁性
流体(6A)を有する磁気シール(6)によって遮蔽さ
れて成ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
半導体素子の冷却構造。[Scope of Claims] [1] Comprising a cooling plate (3) that circulates a refrigerant (4) and a semiconductor element (2) mounted on a printed circuit board (1), the heat generation of the semiconductor element (2) is A cooling structure for a semiconductor element cooled by circulation of the coolant (4), wherein each of the semiconductor elements (2) has fins (5) forming a circulation path (5A) for circulating the coolant (4). 1. A cooling structure for a semiconductor device, comprising: a cooling structure for cooling a semiconductor device; [2] The outer periphery (5B) of the fin (5) is shielded by a magnetic seal (6) having a magnetic fluid (6A) so that the fin (5) can be inserted into and removed from the cooling plate (3). A cooling structure for a semiconductor device according to claim 1, characterized in that:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18811286A JPS6344748A (en) | 1986-08-11 | 1986-08-11 | Cooling structure of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18811286A JPS6344748A (en) | 1986-08-11 | 1986-08-11 | Cooling structure of semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6344748A true JPS6344748A (en) | 1988-02-25 |
| JPH0515307B2 JPH0515307B2 (en) | 1993-03-01 |
Family
ID=16217910
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18811286A Granted JPS6344748A (en) | 1986-08-11 | 1986-08-11 | Cooling structure of semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6344748A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5390076A (en) * | 1992-01-22 | 1995-02-14 | Nec Corporation | Cooling structure for integrated circuits |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6188596A (en) * | 1984-10-05 | 1986-05-06 | 富士通株式会社 | Electronic component cooling construction |
| JPS6176965U (en) * | 1984-10-25 | 1986-05-23 |
-
1986
- 1986-08-11 JP JP18811286A patent/JPS6344748A/en active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6188596A (en) * | 1984-10-05 | 1986-05-06 | 富士通株式会社 | Electronic component cooling construction |
| JPS6176965U (en) * | 1984-10-25 | 1986-05-23 |
Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| US5390076A (en) * | 1992-01-22 | 1995-02-14 | Nec Corporation | Cooling structure for integrated circuits |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0515307B2 (en) | 1993-03-01 |
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