JP2845447B2 - 集積回路の冷却構造 - Google Patents
集積回路の冷却構造Info
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- JP2845447B2 JP2845447B2 JP63113222A JP11322288A JP2845447B2 JP 2845447 B2 JP2845447 B2 JP 2845447B2 JP 63113222 A JP63113222 A JP 63113222A JP 11322288 A JP11322288 A JP 11322288A JP 2845447 B2 JP2845447 B2 JP 2845447B2
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- Japan
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- integrated circuit
- cooling
- cooling plate
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は情報処理装置等の電子機器を構成する集積回
路素子の冷却構造に関し、特に水などの液体冷媒を集積
回路素子の近傍に循環させ集積回路素子で発生した熱を
液体冷媒へ伝播させて集積回路素子を冷却する構造に関
する。
路素子の冷却構造に関し、特に水などの液体冷媒を集積
回路素子の近傍に循環させ集積回路素子で発生した熱を
液体冷媒へ伝播させて集積回路素子を冷却する構造に関
する。
従来、この種の冷却構造としては第３図に示す例〔エ
ス，オクティ（S.Oktay），エイチ，シー，カマラ（H.
C.Kammerer）著“ア コンダクションクールド モジュ
ール フォア ハイパーフォーマンス エルエスアイ
デバイシス（Ａ Conduction−Cooled Module for H
igh−Performance LSI Devices）”アイビーエム ジ
ャーナル オブ リサーチ エンド デベロップメント
26巻１号1982年１月（IBM J.RES.DEVELOP.Vol.26 No.
1 Jan.1982）による。これと関連する日本語の文献と
して日経エレクトロニクス1982年７月19日号の「LSIの
高密度実装を可能にするIBM3081の熱伝導モジュール」
がある。〕のように集積回路301（I/Oピン303を有する
配線基板302に搭載）にばね305によりピストン304を押
し付けて熱を奪い、その熱をヘリウムガス310を充填し
た空間を通してハット306介在層307を経て冷却板308へ
伝え、冷媒309へ放熱する構造をはじめとしていくつか
のものが考案され実用化されている。
ス，オクティ（S.Oktay），エイチ，シー，カマラ（H.
C.Kammerer）著“ア コンダクションクールド モジュ
ール フォア ハイパーフォーマンス エルエスアイ
デバイシス（Ａ Conduction−Cooled Module for H
igh−Performance LSI Devices）”アイビーエム ジ
ャーナル オブ リサーチ エンド デベロップメント
26巻１号1982年１月（IBM J.RES.DEVELOP.Vol.26 No.
1 Jan.1982）による。これと関連する日本語の文献と
して日経エレクトロニクス1982年７月19日号の「LSIの
高密度実装を可能にするIBM3081の熱伝導モジュール」
がある。〕のように集積回路301（I/Oピン303を有する
配線基板302に搭載）にばね305によりピストン304を押
し付けて熱を奪い、その熱をヘリウムガス310を充填し
た空間を通してハット306介在層307を経て冷却板308へ
伝え、冷媒309へ放熱する構造をはじめとしていくつか
のものが考案され実用化されている。
また、特開昭60−160150には液体冷媒の衝突噴流を利
用した冷却装置の例が示されている。すなわち第４図に
示すように、プリント基板402に搭載されたチップ401で
発生した熱を伝熱基板403可変形性伝熱体404,伝熱板405
へと伝え、伝熱板405をノズル406より冷体冷媒を噴出さ
せて冷却する。なお、ノズル406の先端は伝熱基板403、
クーリングヘッダ408およびベローズ407で密閉されてい
る。
用した冷却装置の例が示されている。すなわち第４図に
示すように、プリント基板402に搭載されたチップ401で
発生した熱を伝熱基板403可変形性伝熱体404,伝熱板405
へと伝え、伝熱板405をノズル406より冷体冷媒を噴出さ
せて冷却する。なお、ノズル406の先端は伝熱基板403、
クーリングヘッダ408およびベローズ407で密閉されてい
る。
上述した従来の集積回路の冷却構造のうち第３図の例
ではピストン304をばね305を用いて集積回路301に接触
させているため集積回路301には常時力が加わった状態
にあるため集積回路301と配線基板302との接続部分の信
頼性に悪影響を及ぼす恐れがある。また集積回路301を
配線基板302に取付けたときに生じる高さや傾きのばら
つきに追従させるためピストン304の集積回路301との接
触面を球面とし、ハット306とピストン304との間にすき
まを設けているがこれらは有効伝熱面積を減少させ冷却
能力の低下をもたらす。また冷却板内の冷媒流露は強制
対流による熱伝達を目的として形成されており、得られ
る熱伝達係数は0.1〜0.5W/cm ℃程度であって集積回路
の高集積化が進み消費電力が増大すると冷却能力が不足
する。
ではピストン304をばね305を用いて集積回路301に接触
させているため集積回路301には常時力が加わった状態
にあるため集積回路301と配線基板302との接続部分の信
頼性に悪影響を及ぼす恐れがある。また集積回路301を
配線基板302に取付けたときに生じる高さや傾きのばら
つきに追従させるためピストン304の集積回路301との接
触面を球面とし、ハット306とピストン304との間にすき
まを設けているがこれらは有効伝熱面積を減少させ冷却
能力の低下をもたらす。また冷却板内の冷媒流露は強制
対流による熱伝達を目的として形成されており、得られ
る熱伝達係数は0.1〜0.5W/cm ℃程度であって集積回路
の高集積化が進み消費電力が増大すると冷却能力が不足
する。
特開昭61−160150の例（第４図）では薄肉のベローズ
407を用いているため、腐蝕が発生してベローズ407に穴
があき液体冷媒が漏出することが考えられる。
407を用いているため、腐蝕が発生してベローズ407に穴
があき液体冷媒が漏出することが考えられる。
本発明は、配線基板に搭載された複数の集積回路素子
を一つの冷却板により冷却する集積回路の冷却構造にお
いて、内部に設けたヘッダ部から可撓性のない冷却部へ
ノズルを通って噴出する液体冷媒が前記冷却板の内面に
垂直に衝突し前記冷却板の外面が熱伝導性コンパウンド
を介在させて前記集積回路素子と対向する冷却器を含ん
で構成される。
を一つの冷却板により冷却する集積回路の冷却構造にお
いて、内部に設けたヘッダ部から可撓性のない冷却部へ
ノズルを通って噴出する液体冷媒が前記冷却板の内面に
垂直に衝突し前記冷却板の外面が熱伝導性コンパウンド
を介在させて前記集積回路素子と対向する冷却器を含ん
で構成される。
次に、本発明について図面を参照して説明する。
第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図である。１
は集積回路、２は集積回路１を複数個搭載した配線基板
で、その外縁部を囲むよう金属性の枠体３が取り付けら
れている。４は内部に液体冷媒流路を持つ金属製の冷却
器で、仕切12により複数のヘッダ部９および複数の冷却
部13に分けられヘッダ部９と冷却部13はノズル10と穴14
により直列に接続され、このような直列に接続されたヘ
ッダ部９と冷却部13の複数列が並列に設けられて構成さ
れている。冷却器４は集積回路１との対向面にある冷却
板５と集積回路１との間に微小な間隙を形成するよう枠
体３にねじ６により固着される。集積回路１と冷却板４
との間隙には熱伝導性コンパウンド７を充填する。この
熱伝導性コンパウンド７はシリコンオイル等を基材とし
金属酸化物，窒化ホウ素などの熱伝導性材料をフィラー
として混入して作られる。
は集積回路、２は集積回路１を複数個搭載した配線基板
で、その外縁部を囲むよう金属性の枠体３が取り付けら
れている。４は内部に液体冷媒流路を持つ金属製の冷却
器で、仕切12により複数のヘッダ部９および複数の冷却
部13に分けられヘッダ部９と冷却部13はノズル10と穴14
により直列に接続され、このような直列に接続されたヘ
ッダ部９と冷却部13の複数列が並列に設けられて構成さ
れている。冷却器４は集積回路１との対向面にある冷却
板５と集積回路１との間に微小な間隙を形成するよう枠
体３にねじ６により固着される。集積回路１と冷却板４
との間隙には熱伝導性コンパウンド７を充填する。この
熱伝導性コンパウンド７はシリコンオイル等を基材とし
金属酸化物，窒化ホウ素などの熱伝導性材料をフィラー
として混入して作られる。
第２図には第１図の実施例における液体冷媒の流路を
示している。冷媒入口８より冷却器４内に入った液体冷
媒は入口に最も近いヘッダ部９へと流れ込む。ここから
ノズル10を通って冷却部13へ噴出し、集積回路１との対
向面と冷却板５に衝突し、穴14を通って次のヘッダ部へ
と流出する。このようにして直列に配列されたヘッダ部
９とノズル10をいくつか通過し、最後に冷媒出口11より
冷却器４の外へ出る。
示している。冷媒入口８より冷却器４内に入った液体冷
媒は入口に最も近いヘッダ部９へと流れ込む。ここから
ノズル10を通って冷却部13へ噴出し、集積回路１との対
向面と冷却板５に衝突し、穴14を通って次のヘッダ部へ
と流出する。このようにして直列に配列されたヘッダ部
９とノズル10をいくつか通過し、最後に冷媒出口11より
冷却器４の外へ出る。
集積回路１で発生した熱は熱伝導性コンパウンド７を
通過して冷却板５へと伝わる。冷却板５にはノズル10よ
り噴出した液体冷媒が衝突しておりここで熱伝達が行わ
れる。実験によればノズルからの噴出速度を0.5〜3.0m/
sで変化させたところ１〜3w/cm ℃の熱伝達率が得られ
た。したがって本実施例の冷却構造において冷却板５と
集積回路１との間隙をじゅうぶん小さく保つことにより
集積回路１から液体冷媒までの熱抵抗値を１℃/wあるい
はそれ以下に抑えることが可能である。
通過して冷却板５へと伝わる。冷却板５にはノズル10よ
り噴出した液体冷媒が衝突しておりここで熱伝達が行わ
れる。実験によればノズルからの噴出速度を0.5〜3.0m/
sで変化させたところ１〜3w/cm ℃の熱伝達率が得られ
た。したがって本実施例の冷却構造において冷却板５と
集積回路１との間隙をじゅうぶん小さく保つことにより
集積回路１から液体冷媒までの熱抵抗値を１℃/wあるい
はそれ以下に抑えることが可能である。
さらに、集積回路１を配線基板２に取り付けた際に生
じる高さや傾きのばらつきに対しても熱伝導性コンパウ
ンド７が追従し、集積回路１に力を加えることがない。
また冷却板５をベリリウム銅など熱伝導率の高い金属で
作れば冷却板５の肉厚を厚くしても熱抵抗値の増加は無
視でき、しかも腐蝕により穴があくことを防止すること
ができる。
じる高さや傾きのばらつきに対しても熱伝導性コンパウ
ンド７が追従し、集積回路１に力を加えることがない。
また冷却板５をベリリウム銅など熱伝導率の高い金属で
作れば冷却板５の肉厚を厚くしても熱抵抗値の増加は無
視でき、しかも腐蝕により穴があくことを防止すること
ができる。
以上説明したように本発明は、冷却器内の冷媒流路を
冷却器の集積回路との対向面にある冷却板にノズルから
噴出した液体冷媒が衝突するよう構成し、集積回路と冷
却板との間の間隙に熱伝導性コンパウンドを充填するこ
とにより、高い熱伝達率が得られ、冷却性能が高くまた
腐蝕に対する信頼性の高い冷却構造を提供することがで
きる。
冷却器の集積回路との対向面にある冷却板にノズルから
噴出した液体冷媒が衝突するよう構成し、集積回路と冷
却板との間の間隙に熱伝導性コンパウンドを充填するこ
とにより、高い熱伝達率が得られ、冷却性能が高くまた
腐蝕に対する信頼性の高い冷却構造を提供することがで
きる。
第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図は第
１図に示す実施例の液体冷媒の流れる系路を示す模式
図、第３図および第４図は従来の集積回路の冷却構造を
示す断面図である。 １……集積回路、２……配線基板、３……枠体、４……
冷却器、５……ねじ、６……熱伝導性コンパウンド、７
……冷媒入口、８……ヘッダ部、９……ノズル、10……
冷却板、11……冷媒出口、12……仕切、13……冷却部、
301……集積回路、302……配線基板、303……I/Oピン、
304……ピストン、305……ねじ、306……ハット、307…
…介在層、308……冷却板、309……冷媒、401……チッ
プ、402……プリント基板、403……伝熱基板、404……
可変形性伝熱体、405……伝熱板、406……ノズル、407
……ベローズ、408……クーリングヘッダ。
１図に示す実施例の液体冷媒の流れる系路を示す模式
図、第３図および第４図は従来の集積回路の冷却構造を
示す断面図である。 １……集積回路、２……配線基板、３……枠体、４……
冷却器、５……ねじ、６……熱伝導性コンパウンド、７
……冷媒入口、８……ヘッダ部、９……ノズル、10……
冷却板、11……冷媒出口、12……仕切、13……冷却部、
301……集積回路、302……配線基板、303……I/Oピン、
304……ピストン、305……ねじ、306……ハット、307…
…介在層、308……冷却板、309……冷媒、401……チッ
プ、402……プリント基板、403……伝熱基板、404……
可変形性伝熱体、405……伝熱板、406……ノズル、407
……ベローズ、408……クーリングヘッダ。
Claims (1)
- 【請求項１】配線基板に搭載された複数の集積回路素子
を一つの冷却板により冷却する集積回路の冷却構造にお
いて、 内部に設けたヘッダ部から可撓性のない冷却部へノズル
を通って噴出する液体冷媒が前記冷却板の内面に垂直に
衝突し、前記集積回路素子の高さや傾きのばらつきに追
従する熱伝導性コンパウンドを前記冷却板の外面に介在
させて前記集積回路素子と対向する冷却器を含むことを
特徴とする集積回路の冷却構造。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63113222A JP2845447B2 (ja) | 1988-05-09 | 1988-05-09 | 集積回路の冷却構造 |
| US07/349,411 US5023695A (en) | 1988-05-09 | 1989-05-08 | Flat cooling structure of integrated circuit |
| EP89304623A EP0341950B1 (en) | 1988-05-09 | 1989-05-08 | Flat cooling structure of integrated circuit |
| CA000599031A CA1303238C (en) | 1988-05-09 | 1989-05-08 | Flat cooling structure of integrated circuit |
| DE68918156T DE68918156T2 (de) | 1988-05-09 | 1989-05-08 | Flache Kühlungsstruktur für integrierte Schaltung. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63113222A JP2845447B2 (ja) | 1988-05-09 | 1988-05-09 | 集積回路の冷却構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02256263A JPH02256263A (ja) | 1990-10-17 |
| JP2845447B2 true JP2845447B2 (ja) | 1999-01-13 |
Family
ID=14606666
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63113222A Expired - Fee Related JP2845447B2 (ja) | 1988-05-09 | 1988-05-09 | 集積回路の冷却構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2845447B2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60160150A (ja) * | 1984-01-26 | 1985-08-21 | Fujitsu Ltd | 集積回路の冷却装置 |
-
1988
- 1988-05-09 JP JP63113222A patent/JP2845447B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60160150A (ja) * | 1984-01-26 | 1985-08-21 | Fujitsu Ltd | 集積回路の冷却装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02256263A (ja) | 1990-10-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |