JPH0766338A - 集積回路素子の冷却装置 - Google Patents
集積回路素子の冷却装置Info
- Publication number
- JPH0766338A JPH0766338A JP21251193A JP21251193A JPH0766338A JP H0766338 A JPH0766338 A JP H0766338A JP 21251193 A JP21251193 A JP 21251193A JP 21251193 A JP21251193 A JP 21251193A JP H0766338 A JPH0766338 A JP H0766338A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- integrated circuit
- flow path
- cooling
- cooling device
- circuit element
- Prior art date
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- Pending
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】本発明の目的は、集積回路素子及びレーザダイ
オードの素子の冷却に関するものである。 【構成】高い熱流束の素子を冷却するために微細なフィ
ン間に冷媒を流すマイクロ流路を用いる場合に伴う圧力
損失を低減するための多数の流路を用いた構造の冷却系
を示した。また、マイクロ流路のフィン上面に軽く接触
する構造とすることにより、熱膨張等の相違による強度
信頼性の低下を防いだ。本発明の流路系は、マルチチッ
プモジュールを冷却する際に、並列構造とすることがで
き、ポンプ動力を少なくすることができる。 【効果】本発明によれば、高発熱する集積回路素子及び
レーザダイオードの素子の冷却を高効率に行うことがで
きる。
オードの素子の冷却に関するものである。 【構成】高い熱流束の素子を冷却するために微細なフィ
ン間に冷媒を流すマイクロ流路を用いる場合に伴う圧力
損失を低減するための多数の流路を用いた構造の冷却系
を示した。また、マイクロ流路のフィン上面に軽く接触
する構造とすることにより、熱膨張等の相違による強度
信頼性の低下を防いだ。本発明の流路系は、マルチチッ
プモジュールを冷却する際に、並列構造とすることがで
き、ポンプ動力を少なくすることができる。 【効果】本発明によれば、高発熱する集積回路素子及び
レーザダイオードの素子の冷却を高効率に行うことがで
きる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ＬＳＩ、ダイオード、
ＩＧＢＴ、サイリスタ等の電子機器の素子から発生する
熱を冷却する場合の集積回路の実装構造にかかるもので
ある。
ＩＧＢＴ、サイリスタ等の電子機器の素子から発生する
熱を冷却する場合の集積回路の実装構造にかかるもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】集積回路素子の冷却に、ベローズと冷水
流路を用いた装置は、従来にも行なわれている。例え
ば、ジャ−ナル オブ マイクロメカニックス アンド
マイクロエンジニアリング ９／９１の第１５２頁か
ら第１５６頁の「ダイレクト ボンディング オブ マ
イクロマシ−ンド シリコン ウエハズ フォ− レ−
ザダイオ−ド ヒ−トイクスチェンジャ アプリケ−シ
ョンズ」（Ｈｕｎｔ ｅｔ ａｌ．、“Ｄｉｒｅｃｔ
Ｂｏｎｄｉｎｇ ｏｆ Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ
Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｗａｆｅｒｓ ｆｏｒ Ｌａｓｅｒ
Ｄｉｏｄｅ Ｈｅａｔ Ｅｘｃｈａｎｇｅｒ Ａｐｐｌ
ｉｃａｔｉｏｎｓ”、 Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ Ｍｉｃｒ
ｏｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ Ｍｉｃｒｏｅｎｇｉｎ
ｅｅｒｉｎｇ、 ９／９１、 ｐｐ． １５２−１５
６）には、冷水流路と素子の間の熱伝導素子の接触面に
接触熱抵抗を低減するためのＨｅガスや熱伝導グリスを
用いており、接触熱抵抗は１cm2の素子に対して０．２
℃／Ｗ以上であることが記載されている。
流路を用いた装置は、従来にも行なわれている。例え
ば、ジャ−ナル オブ マイクロメカニックス アンド
マイクロエンジニアリング ９／９１の第１５２頁か
ら第１５６頁の「ダイレクト ボンディング オブ マ
イクロマシ−ンド シリコン ウエハズ フォ− レ−
ザダイオ−ド ヒ−トイクスチェンジャ アプリケ−シ
ョンズ」（Ｈｕｎｔ ｅｔ ａｌ．、“Ｄｉｒｅｃｔ
Ｂｏｎｄｉｎｇ ｏｆ Ｍｉｃｒｏｍａｃｈｉｎｅｄ
Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｗａｆｅｒｓ ｆｏｒ Ｌａｓｅｒ
Ｄｉｏｄｅ Ｈｅａｔ Ｅｘｃｈａｎｇｅｒ Ａｐｐｌ
ｉｃａｔｉｏｎｓ”、 Ｊｏｕｒｎａｌｏｆ Ｍｉｃｒ
ｏｍｅｃｈａｎｉｃｓ ａｎｄ Ｍｉｃｒｏｅｎｇｉｎ
ｅｅｒｉｎｇ、 ９／９１、 ｐｐ． １５２−１５
６）には、冷水流路と素子の間の熱伝導素子の接触面に
接触熱抵抗を低減するためのＨｅガスや熱伝導グリスを
用いており、接触熱抵抗は１cm2の素子に対して０．２
℃／Ｗ以上であることが記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】コンピュータの素子、
あるいはレーザダイオードの素子では、計算速度を向上
させるために信号伝送時間を短縮すること、及び個々の
素子の温度のばらつきを最小にすることが必要である。
あるいはレーザダイオードの素子では、計算速度を向上
させるために信号伝送時間を短縮すること、及び個々の
素子の温度のばらつきを最小にすることが必要である。
【０００４】また、素子にヒートシンクである冷媒流路
等が、固定して接触している冷却構造体では、素子から
固定する装置及び、熱膨潤率の相違による強度信頼性の
課題が生ずる。また、素子とヒートシンクの間の接触熱
抵抗を低減するため、ある程度の接触力で接する必要が
ある。さらに、高い熱負荷を有する素子を冷却する必要
がある。
等が、固定して接触している冷却構造体では、素子から
固定する装置及び、熱膨潤率の相違による強度信頼性の
課題が生ずる。また、素子とヒートシンクの間の接触熱
抵抗を低減するため、ある程度の接触力で接する必要が
ある。さらに、高い熱負荷を有する素子を冷却する必要
がある。
【０００５】本発明の目的は、高発熱する集積回路素子
及びレーザダイオードの素子の冷却を高効率に行うこと
ができる集積回路素子の冷却装置を提供することにあ
る。
及びレーザダイオードの素子の冷却を高効率に行うこと
ができる集積回路素子の冷却装置を提供することにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の集積回路素子の冷却装置は、 微細なフィ
ン間に冷媒を流して冷却を行う集積回路素子の冷却装置
において、平行な複数の微細なフィン間に冷媒を流して
冷却を行う伝熱面を有し、圧縮力にて前記伝熱面の表面
に接するとともに、対向する水平方向に入口と出口を有
する流路構造体を備えたことを特徴とするものである。
に、本発明の集積回路素子の冷却装置は、 微細なフィ
ン間に冷媒を流して冷却を行う集積回路素子の冷却装置
において、平行な複数の微細なフィン間に冷媒を流して
冷却を行う伝熱面を有し、圧縮力にて前記伝熱面の表面
に接するとともに、対向する水平方向に入口と出口を有
する流路構造体を備えたことを特徴とするものである。
【０００７】又、前記圧縮力をスプリングあるいは弾性
圧縮構造体の圧縮力にて得ているものである。又、前記
流路構造体が複数備えられている物である。又、前記流
路構造体を複数個の素子を実装した基板上に配置したも
のである。前記流路構造体に接するように二次流体の流
路を設置したものである。
圧縮構造体の圧縮力にて得ているものである。又、前記
流路構造体が複数備えられている物である。又、前記流
路構造体を複数個の素子を実装した基板上に配置したも
のである。前記流路構造体に接するように二次流体の流
路を設置したものである。
【０００８】
【作用】多数の素子あるいはレーザダイオードを搭載し
たマルチチップモジュールの場合、多数の流路構造体が
必要なため、圧力損失の低減は重要な課題である。上記
のように構成しているので、各流路構造体の入口から入
った冷媒は、マイクロ流路上で、素子から発生した熱を
吸熱し、再び流路構造体を経て、出口から流れ出る。こ
の場合、冷媒はポンプによって循環するが、流路長を短
くしてあるのでポンプ動力が低減できる。さらに、微細
なマイクロ流路を通過するので、伝熱が促進され、高熱
負荷で発熱する素子を冷却できる。
たマルチチップモジュールの場合、多数の流路構造体が
必要なため、圧力損失の低減は重要な課題である。上記
のように構成しているので、各流路構造体の入口から入
った冷媒は、マイクロ流路上で、素子から発生した熱を
吸熱し、再び流路構造体を経て、出口から流れ出る。こ
の場合、冷媒はポンプによって循環するが、流路長を短
くしてあるのでポンプ動力が低減できる。さらに、微細
なマイクロ流路を通過するので、伝熱が促進され、高熱
負荷で発熱する素子を冷却できる。
【０００９】又、流路長の非常に短い多数の流路を並列
に個々の素子の上に設けることにより、圧力損失を低減
することができる。流路構造体は、マイクロ流路の上
に、スプリングあるいは弾性体により軽い接触力で接し
ている。
に個々の素子の上に設けることにより、圧力損失を低減
することができる。流路構造体は、マイクロ流路の上
に、スプリングあるいは弾性体により軽い接触力で接し
ている。
【００１０】
【実施例】本発明の一実施例を図１から図６により説明
する。図１は、本発明の一実施例を示すマイクロフィン
及び流路構造を示す部分断面斜視図、図２は図１で示し
たマイクロフィン及び流路構造体の横断面図、図３は図
１で示したマイクロフィン及び流路構造体の別方向から
見た横断面図、図４は本実施例のマルチチップモジュー
ルの冷却系の上面図、図５は図４で示したマルチチップ
モジュールの冷却系の側面図、図６は図４で示したマル
チチップモジュールの横断面図である。
する。図１は、本発明の一実施例を示すマイクロフィン
及び流路構造を示す部分断面斜視図、図２は図１で示し
たマイクロフィン及び流路構造体の横断面図、図３は図
１で示したマイクロフィン及び流路構造体の別方向から
見た横断面図、図４は本実施例のマルチチップモジュー
ルの冷却系の上面図、図５は図４で示したマルチチップ
モジュールの冷却系の側面図、図６は図４で示したマル
チチップモジュールの横断面図である。
【００１１】図１に示すように、冷媒が、流路構造体２
０の入口側５０から入り、入口流路４４を経て、レーザ
ダイオード、あるいはコンピュータの素子１０上のフィ
ン３４の間の流路３２を経て流れ、さらに入口流路４４
と壁面４２で隔てられる出口流路４６から出口側５２へ
流れる。この場合、流路構造体２０は側面５４と上面４
８を有していて、流路構造体２０の下面４０は、マイク
ロ流路の上面３６と圧縮力で押しつけられる状態で接し
ている。ここではマイクロ流路の表面３０は、フィン３
４と流路３２で構成されている。
０の入口側５０から入り、入口流路４４を経て、レーザ
ダイオード、あるいはコンピュータの素子１０上のフィ
ン３４の間の流路３２を経て流れ、さらに入口流路４４
と壁面４２で隔てられる出口流路４６から出口側５２へ
流れる。この場合、流路構造体２０は側面５４と上面４
８を有していて、流路構造体２０の下面４０は、マイク
ロ流路の上面３６と圧縮力で押しつけられる状態で接し
ている。ここではマイクロ流路の表面３０は、フィン３
４と流路３２で構成されている。
【００１２】流路構造体２０及び素子１０を側面から見
た図２、図３、および流路構造体２０及び素子１０を上
面から見た図４から分かるように、多数の集積回路素子
及びレーザダイオードの素子１０が搭載された基板６０
とハンダ球３８によって接続されている。
た図２、図３、および流路構造体２０及び素子１０を上
面から見た図４から分かるように、多数の集積回路素子
及びレーザダイオードの素子１０が搭載された基板６０
とハンダ球３８によって接続されている。
【００１３】又、入口流路６４と出口流路６６の間の流
路構造体２０の間にはスペースがあり、その間に弾性体
をいれて入口流路６４と出口流路の間の漏れを防いでい
る。
路構造体２０の間にはスペースがあり、その間に弾性体
をいれて入口流路６４と出口流路の間の漏れを防いでい
る。
【００１４】冷媒は、マルチチップモジュールの入口部
６８を通って、モジュールの入口部ダクト６４から入
り、マイクロ流路を通り、モジュールの出口部ダクト６
６を経て、マルチチップモジュールの出口部７０から出
る。基板６０上のマルチチップモジュールの入口部６８
は、入口部壁面７２に設けられ、マルチチップモジュー
ルの出口部７０は、出口部壁面７４に設けられている。
図５で示されるように、弾性体７６により、流路構造体
２０の下面４０を素子の列１０の上のフィンの上面３６
に押し付ける力が発生する。
６８を通って、モジュールの入口部ダクト６４から入
り、マイクロ流路を通り、モジュールの出口部ダクト６
６を経て、マルチチップモジュールの出口部７０から出
る。基板６０上のマルチチップモジュールの入口部６８
は、入口部壁面７２に設けられ、マルチチップモジュー
ルの出口部７０は、出口部壁面７４に設けられている。
図５で示されるように、弾性体７６により、流路構造体
２０の下面４０を素子の列１０の上のフィンの上面３６
に押し付ける力が発生する。
【００１５】又、図６に示されるように、基板６０の接
続のために、Ｉ／Ｏピン７８付いていて、マルチチップ
モジュールを封止するためにモジュールの上板８０があ
り、その上面８２は二次系の流体によって冷却される。
続のために、Ｉ／Ｏピン７８付いていて、マルチチップ
モジュールを封止するためにモジュールの上板８０があ
り、その上面８２は二次系の流体によって冷却される。
【００１６】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の集積回路素
子の冷却装置よれば、集積回路あるいはレーザダイオー
ド素子の冷却のために、マイクロ流路を用いた系の流路
構造体であるので、高発熱する集積回路素子及びレーザ
ダイオードの素子の冷却を高効率に行うことができる。
子の冷却装置よれば、集積回路あるいはレーザダイオー
ド素子の冷却のために、マイクロ流路を用いた系の流路
構造体であるので、高発熱する集積回路素子及びレーザ
ダイオードの素子の冷却を高効率に行うことができる。
【００１７】また、スプリングあるいは弾性体によるマ
イクロフィン上の柔軟接続構造であり、又、冷却系はマ
ルチチップモジュールを冷却する際入口と出口構造を容
易に形成できる。
イクロフィン上の柔軟接続構造であり、又、冷却系はマ
ルチチップモジュールを冷却する際入口と出口構造を容
易に形成できる。
【００１８】
【図１】本発明の一実施例を示すマイクロフィン、及び
流路構造を示す部分断面斜視図である。
流路構造を示す部分断面斜視図である。
【図２】図１で示したマイクロフィン、及び流路構造体
の横断面図である。
の横断面図である。
【図３】図１で示したマイクロフィン、及び流路構造体
の別方向から見た横断面図である。
の別方向から見た横断面図である。
【図４】本実施例のマルチチップモジュールの冷却系の
上面図である。
上面図である。
【図５】図４で示したマルチチップモジュールの冷却系
の側面図である。
の側面図である。
【図６】図４で示したマルチチップモジュールの横断面
図である。
図である。
１０…集積回路素子あるいはレーザダイオードの素子、
２０…流路構造体、３０…マイクロ流路の表面、３２…
マイクロ流路、３４…フィン、３６…フィンの上面、３
８…ハンダ球、４０…流路構造体の下面、４２…壁面、
４４…流路構造体の入口流路、４６…流路構造体の出口
流路、４８…流路構造体の上面、５０…流路構造体の入
口側、５２…流路構造体の出口側、５４…流路構造体の
側面、６０…基板、６２…弾性構造体、６４…マルチチ
ップモジュールの流路入口、７０…マルチチップモジュ
ールの流路出口、７２…入口部壁面、７４…出口部壁
面、７６…弾性荷重体、７８…Ｉ／Ｏピン、８０…マル
チチップモジュールの上板、８２…マルチチップモジュ
ールの上板の表面。
２０…流路構造体、３０…マイクロ流路の表面、３２…
マイクロ流路、３４…フィン、３６…フィンの上面、３
８…ハンダ球、４０…流路構造体の下面、４２…壁面、
４４…流路構造体の入口流路、４６…流路構造体の出口
流路、４８…流路構造体の上面、５０…流路構造体の入
口側、５２…流路構造体の出口側、５４…流路構造体の
側面、６０…基板、６２…弾性構造体、６４…マルチチ
ップモジュールの流路入口、７０…マルチチップモジュ
ールの流路出口、７２…入口部壁面、７４…出口部壁
面、７６…弾性荷重体、７８…Ｉ／Ｏピン、８０…マル
チチップモジュールの上板、８２…マルチチップモジュ
ールの上板の表面。
Claims (5)
- 【請求項１】微細なフィン間に冷媒を流して冷却を行う
集積回路素子の冷却装置において、平行な複数の微細な
フィン間に冷媒を流して冷却を行う伝熱面を有し、圧縮
力にて前記伝熱面の表面に接するとともに、対向する水
平方向に入口と出口を有する流路構造体を備えたことを
特徴とする集積回路素子の冷却装置。 - 【請求項２】前記圧縮力をスプリングあるいは弾性圧縮
構造体の圧縮力にて得ている請求項１に記載の集積回路
素子の冷却装置。 - 【請求項３】前記流路構造体が複数備えられている請求
項１に記載の集積回路素子の冷却装置。 - 【請求項４】前記流路構造体を複数個の素子を実装した
基板上に配置した請求項１に記載の集積回路素子の冷却
装置。 - 【請求項５】前記流路構造体に接するように二次流体の
流路を設置した請求項３に記載の集積回路素子の冷却装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21251193A JPH0766338A (ja) | 1993-08-27 | 1993-08-27 | 集積回路素子の冷却装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21251193A JPH0766338A (ja) | 1993-08-27 | 1993-08-27 | 集積回路素子の冷却装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0766338A true JPH0766338A (ja) | 1995-03-10 |
Family
ID=16623889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21251193A Pending JPH0766338A (ja) | 1993-08-27 | 1993-08-27 | 集積回路素子の冷却装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0766338A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002151640A (ja) * | 2000-11-09 | 2002-05-24 | Nec Corp | 半導体装置 |
| DE112009005359T5 (de) | 2009-11-11 | 2012-11-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Kühlkörper, Kühlkörperanordnung, Halbleitermodul und Halbleitereinrichtung mit einer Kühleinrichtung |
-
1993
- 1993-08-27 JP JP21251193A patent/JPH0766338A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002151640A (ja) * | 2000-11-09 | 2002-05-24 | Nec Corp | 半導体装置 |
| DE112009005359T5 (de) | 2009-11-11 | 2012-11-29 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Kühlkörper, Kühlkörperanordnung, Halbleitermodul und Halbleitereinrichtung mit einer Kühleinrichtung |
| US8558373B2 (en) | 2009-11-11 | 2013-10-15 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Heatsink, heatsink assembly, semiconductor module, and semiconductor device with cooling device |
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