JPS636144B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS636144B2 JPS636144B2 JP56026525A JP2652581A JPS636144B2 JP S636144 B2 JPS636144 B2 JP S636144B2 JP 56026525 A JP56026525 A JP 56026525A JP 2652581 A JP2652581 A JP 2652581A JP S636144 B2 JPS636144 B2 JP S636144B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- refrigerant
- module
- shielding plate
- cooling module
- heating element
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- 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
-
- 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
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/071—Connecting or disconnecting
- H10W72/075—Connecting or disconnecting of bond wires
- H10W72/07551—Connecting or disconnecting of bond wires characterised by changes in properties of the bond wires during the connecting
-
- 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
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/50—Bond wires
-
- 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
- H10W90/751—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires
- H10W90/753—Package configurations characterised by the relative positions of pads or connectors relative to package parts of bond wires between laterally-adjacent chips
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は冷却モジユール構造の改良に関する。
モジユール内に装着される半導体素子、抵抗等
の発熱体の実装密度が高まつてくると、従来の気
体が封入された構造のモジユールに於ては発熱体
の冷却効率が悪いために発熱体が昇温し、モジユ
ール特性が変動するという問題が生じてくる。そ
のため発熱体の冷却効率を高めその昇温を防止す
るために、モジユール内にフレオン等の冷媒を封
入した冷却モジユールが用いられるようになつて
きた。
の発熱体の実装密度が高まつてくると、従来の気
体が封入された構造のモジユールに於ては発熱体
の冷却効率が悪いために発熱体が昇温し、モジユ
ール特性が変動するという問題が生じてくる。そ
のため発熱体の冷却効率を高めその昇温を防止す
るために、モジユール内にフレオン等の冷媒を封
入した冷却モジユールが用いられるようになつて
きた。
そして従来の冷却モジユールは、一般に第１図
のような構造であつた。即ち複数個の半導体素子
等の発熱体１が並べて装着された例えば多層セラ
ミツク基板２上に、放熱フイン３を有する金属キ
ヤツプ４が気密にかぶせられており、内部に冷媒
５が所望の空間部６を残して封入された構造であ
つた。
のような構造であつた。即ち複数個の半導体素子
等の発熱体１が並べて装着された例えば多層セラ
ミツク基板２上に、放熱フイン３を有する金属キ
ヤツプ４が気密にかぶせられており、内部に冷媒
５が所望の空間部６を残して封入された構造であ
つた。
然し上記のような従来構造に於ては、実装密度
が更に高まり発熱体１同士が接近してくると、発
熱体１の表面で発生した気泡７が発熱体１間の間
隙部にたまつて気泡膜８を形成し、膜沸騰により
放熱が行われるようになるので発熱体の冷却効率
が低下する。第２図に発熱体と冷媒との温度差△
Ｔと、放熱量q′の関係を対数を用いて示してある
が、該図から明らかなように発熱体表面で発生し
た冷媒の気泡がそのまま冷媒上部に放出される核
沸騰領域Ａに比べ膜沸騰領域Ｂに於ては、発熱体
の放熱効率が著しく低下している。
が更に高まり発熱体１同士が接近してくると、発
熱体１の表面で発生した気泡７が発熱体１間の間
隙部にたまつて気泡膜８を形成し、膜沸騰により
放熱が行われるようになるので発熱体の冷却効率
が低下する。第２図に発熱体と冷媒との温度差△
Ｔと、放熱量q′の関係を対数を用いて示してある
が、該図から明らかなように発熱体表面で発生し
た冷媒の気泡がそのまま冷媒上部に放出される核
沸騰領域Ａに比べ膜沸騰領域Ｂに於ては、発熱体
の放熱効率が著しく低下している。
本発明は上記従来構造の問題点に鑑み、膜沸騰
を防止して冷却効率を高めた冷却モジユール構造
を提供する。
を防止して冷却効率を高めた冷却モジユール構造
を提供する。
即ち本発明は、複数個の発熱体が並べて装着さ
れた基板と、該基板を気密に覆うキヤツプとを有
し、内部に冷媒が封入されてなる冷却モジユール
に於て、前記基板上に前記発熱体相互間をさえぎ
る冷媒遮蔽板を設けてなることを特徴とする。
れた基板と、該基板を気密に覆うキヤツプとを有
し、内部に冷媒が封入されてなる冷却モジユール
に於て、前記基板上に前記発熱体相互間をさえぎ
る冷媒遮蔽板を設けてなることを特徴とする。
以下本発明を、第３図に示す一実施例の水平断
面図ａ及び垂直断面図ｂ、第４図に示す同一実施
例に於ける遮蔽板固定方法説明模式図、及び第５
図に示す放熱特性図を用いて詳細に説明する。
面図ａ及び垂直断面図ｂ、第４図に示す同一実施
例に於ける遮蔽板固定方法説明模式図、及び第５
図に示す放熱特性図を用いて詳細に説明する。
本発明の冷却モジユールは、例えば第３図ａ及
びｂに示すように、半導体素子や抵抗素子等から
なる複数個の発熱体１１が整列装着された多層セ
ラミツク基板１２、該多層セラミツク基板１２に
かぶせられかしめ機構１３によつてパツキン１４
を介して気密封止された、外面に放熱フイン１５
を有する金属キヤツプ１６、該キヤツプ１６内に
設けられ、前記多層セラミツク基板１２上に装着
された発熱体１１の相互間をさえぎる遮蔽板１
７、及び該キヤツプ１６内の前記遮蔽板１７によ
つて仕切られた複数の室内に、所望の上部空間領
域１８を残して充たされた冷媒１９とを有してな
つている。
びｂに示すように、半導体素子や抵抗素子等から
なる複数個の発熱体１１が整列装着された多層セ
ラミツク基板１２、該多層セラミツク基板１２に
かぶせられかしめ機構１３によつてパツキン１４
を介して気密封止された、外面に放熱フイン１５
を有する金属キヤツプ１６、該キヤツプ１６内に
設けられ、前記多層セラミツク基板１２上に装着
された発熱体１１の相互間をさえぎる遮蔽板１
７、及び該キヤツプ１６内の前記遮蔽板１７によ
つて仕切られた複数の室内に、所望の上部空間領
域１８を残して充たされた冷媒１９とを有してな
つている。
そして上記金属キヤツプ１６は銅、アルミニウ
ム等熱伝導性の優れた金属が望ましく、本実施例
に於ては加工性が優れたアルミニウムを用い、厚
さ0.5〔mm〕程度に形成する。又遮蔽板１７も熱伝
導性の優れた金属材料が望ましく、本実施例に於
ては0.3〔mm〕程度の厚さを有するアルミニウム板
を使用する。そして該遮蔽板１７は、アルミニウ
ム板同士の交差部にスリツトを設け、該スリツト
部に於てアルミニウム板を組み合わせることによ
り格子状に形成する。更に本実施例に於ては遮蔽
板１７は多層セラミツク板１２の上面から金属キ
ヤツプ１６の上部内面まで達しているが、封止す
る際の該遮蔽板１７に対する高さ方向の逃げは、
キヤツプ１６上部内面に形成された0.2〔mm〕程度
の深さの溝２０ａと、多層セラミツク基板１２の
上面に設けられた深さ0.2〔mm〕程度の溝２０ｂに
より形成される。
ム等熱伝導性の優れた金属が望ましく、本実施例
に於ては加工性が優れたアルミニウムを用い、厚
さ0.5〔mm〕程度に形成する。又遮蔽板１７も熱伝
導性の優れた金属材料が望ましく、本実施例に於
ては0.3〔mm〕程度の厚さを有するアルミニウム板
を使用する。そして該遮蔽板１７は、アルミニウ
ム板同士の交差部にスリツトを設け、該スリツト
部に於てアルミニウム板を組み合わせることによ
り格子状に形成する。更に本実施例に於ては遮蔽
板１７は多層セラミツク板１２の上面から金属キ
ヤツプ１６の上部内面まで達しているが、封止す
る際の該遮蔽板１７に対する高さ方向の逃げは、
キヤツプ１６上部内面に形成された0.2〔mm〕程度
の深さの溝２０ａと、多層セラミツク基板１２の
上面に設けられた深さ0.2〔mm〕程度の溝２０ｂに
より形成される。
又該遮蔽板１７の金属キヤツプ１６内への固定
は、第４図に示すようにキヤツプ１６の対向する
内壁面に形成された0.4〜0.5〔mm〕程度の幅を有
し、深さ0.2〔mm〕程度の溝２０ｃと２０ｄの間に
僅かにたわめた状態で遮蔽板１７を嵌入すること
によつてなされる。
は、第４図に示すようにキヤツプ１６の対向する
内壁面に形成された0.4〜0.5〔mm〕程度の幅を有
し、深さ0.2〔mm〕程度の溝２０ｃと２０ｄの間に
僅かにたわめた状態で遮蔽板１７を嵌入すること
によつてなされる。
なお上記実施例に於ては、第３図に示すように
遮蔽板１７は多層セラミツク基板１２の上面か
ら、金属キヤツプ１６の上部内面に達する高さに
形成されたが、該遮蔽板は発熱体１１の上面から
大きく突出していれば、金属キヤツプ１６の上部
内面に達していないでも充分効果がある。しかし
該モジユールが大きく傾いた際には各発熱体を覆
う冷媒の深さが変化するので、発熱体が冷媒上に
露出しないように注意しなければならない。
遮蔽板１７は多層セラミツク基板１２の上面か
ら、金属キヤツプ１６の上部内面に達する高さに
形成されたが、該遮蔽板は発熱体１１の上面から
大きく突出していれば、金属キヤツプ１６の上部
内面に達していないでも充分効果がある。しかし
該モジユールが大きく傾いた際には各発熱体を覆
う冷媒の深さが変化するので、発熱体が冷媒上に
露出しないように注意しなければならない。
上記のような構造を有する冷却モジユールに於
ては、第３図に示すように、発熱体１１表面で発
生した冷媒１９の気泡２１は、発熱体１１と遮蔽
板１７の間に蓄積されることなく、遮蔽板１７に
沿つて浮上するので第２図に示した核沸騰領域が
増し、放熱効率が向上する。
ては、第３図に示すように、発熱体１１表面で発
生した冷媒１９の気泡２１は、発熱体１１と遮蔽
板１７の間に蓄積されることなく、遮蔽板１７に
沿つて浮上するので第２図に示した核沸騰領域が
増し、放熱効率が向上する。
第５図は上記実施例の構造を有する冷却モジユ
ールと従来構造の冷却モジユールに於ける、発熱
体に加えられる電力即ち熱流束値ｑ〔Ｗ／cm2〕と
半導体素子（発熱体）温度Ｔ〔℃〕との関係を比
較した放熱特性図で、一点鎖線で表わした従来モ
ジユールの曲線の膜沸騰開始点BP〓に対して、
本実施例のモジユールに於ける実線で表わした曲
線の膜沸騰開始点BP〓は図のように高熱流束値
側に大きく移動し、半導体素子の使用限界温度を
85〔℃〕に規定すると、本発明の冷却モジユール
に於ては、従来に比し冷却能力を20〜30〔％〕上
昇せしめることができる。
ールと従来構造の冷却モジユールに於ける、発熱
体に加えられる電力即ち熱流束値ｑ〔Ｗ／cm2〕と
半導体素子（発熱体）温度Ｔ〔℃〕との関係を比
較した放熱特性図で、一点鎖線で表わした従来モ
ジユールの曲線の膜沸騰開始点BP〓に対して、
本実施例のモジユールに於ける実線で表わした曲
線の膜沸騰開始点BP〓は図のように高熱流束値
側に大きく移動し、半導体素子の使用限界温度を
85〔℃〕に規定すると、本発明の冷却モジユール
に於ては、従来に比し冷却能力を20〜30〔％〕上
昇せしめることができる。
以上説明したように本発明によれば冷却モジユ
ールの冷却効率が向上するので、冷却モジユール
の小型化及び高集積化を図ることができる。
ールの冷却効率が向上するので、冷却モジユール
の小型化及び高集積化を図ることができる。
第１図は従来の冷却モジユールの断面図、第２
図は発熱体と冷媒の温度差と放熱量の関係図、第
３図は本発明の一実施例に於ける水平断面図ａ及
び垂直断面図ｂ、第４図は同一実施例に於ける遮
蔽板固定方法説明模式図で、第５図は放熱特性図
である。 図に於て、１１は発熱体、１２は多層セラミツ
ク基板、１３はかしめ機構、１４はパツキン、１
５は放熱フイン、１６は金属キヤツプ、１７は遮
蔽板、１８は上部空間領域、１９は冷媒、２０
ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄは溝、２１は気泡、
ｑは熱流束値、Ｔは発熱体の温度、は従来モジ
ユールの温度曲線、は本発明のモジユールに於
ける温度曲線、BP〓及びBP〓は膜沸騰開始点を示
す。
図は発熱体と冷媒の温度差と放熱量の関係図、第
３図は本発明の一実施例に於ける水平断面図ａ及
び垂直断面図ｂ、第４図は同一実施例に於ける遮
蔽板固定方法説明模式図で、第５図は放熱特性図
である。 図に於て、１１は発熱体、１２は多層セラミツ
ク基板、１３はかしめ機構、１４はパツキン、１
５は放熱フイン、１６は金属キヤツプ、１７は遮
蔽板、１８は上部空間領域、１９は冷媒、２０
ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄは溝、２１は気泡、
ｑは熱流束値、Ｔは発熱体の温度、は従来モジ
ユールの温度曲線、は本発明のモジユールに於
ける温度曲線、BP〓及びBP〓は膜沸騰開始点を示
す。
Claims (1)
- １ 複数個の発熱体が並べて装着された基板と、
該基板を気密に覆うキヤツプとを有し、内部に冷
媒が封入されてなる冷却モジユールに於て、前記
基板上に前記発熱体相互間をさえぎる冷媒遮蔽板
を設けてなることを特徴とする冷却モジユール。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56026525A JPS57141945A (en) | 1981-02-25 | 1981-02-25 | Cooling module |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56026525A JPS57141945A (en) | 1981-02-25 | 1981-02-25 | Cooling module |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57141945A JPS57141945A (en) | 1982-09-02 |
| JPS636144B2 true JPS636144B2 (ja) | 1988-02-08 |
Family
ID=12195890
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56026525A Granted JPS57141945A (en) | 1981-02-25 | 1981-02-25 | Cooling module |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57141945A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20240093473A1 (en) * | 2020-09-04 | 2024-03-21 | Kohler Co. | Eductor assisted flush toilet |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59215797A (ja) * | 1983-03-24 | 1984-12-05 | ユ−オ−ピ−・インコ−ポレ−テツド | 増強核沸騰面テ−プ及び電子部品の冷却 |
| JPH0414248A (ja) * | 1990-04-27 | 1992-01-20 | Digital Equip Corp <Dec> | マルチチップユニットの半導体チップのための独立熱抽出装置とマルチチップユニットの半導体チップを冷却する方法 |
-
1981
- 1981-02-25 JP JP56026525A patent/JPS57141945A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20240093473A1 (en) * | 2020-09-04 | 2024-03-21 | Kohler Co. | Eductor assisted flush toilet |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57141945A (en) | 1982-09-02 |
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