JPS6344748A - 半導体素子の冷却構造 - Google Patents

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。

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。

〔産業上の利用分野〕

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。

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。

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。

第３図は冷却装置の概要を示す斜視図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

〔発明が解決しようとする問題点〕

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
。

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。

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。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は本発明の原理断面図である。

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。

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。

〔作　用〕

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。

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。

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。

〔実施例〕

以下本発明を第２図を参考に詳細に説明する。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

〔発明の効果〕

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。

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。

【図面の簡単な説明】

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４ｚ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 〔１〕冷媒（４）を循環する冷却プレート（３）と、プ
   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。