JPH0644598B2 - 電子回路実装方法 - Google Patents
電子回路実装方法Info
- Publication number
- JPH0644598B2 JPH0644598B2 JP12693487A JP12693487A JPH0644598B2 JP H0644598 B2 JPH0644598 B2 JP H0644598B2 JP 12693487 A JP12693487 A JP 12693487A JP 12693487 A JP12693487 A JP 12693487A JP H0644598 B2 JPH0644598 B2 JP H0644598B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- board
- sub
- heat
- electronic circuit
- mounting method
- 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 - Lifetime
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、大規模、かつ高実装密度、高発熱密度を有す
る電子回路実装方法に関するものである。
る電子回路実装方法に関するものである。
大規模で、高実装密度、高発熱密度を有する電子回路実
装方法が要求される分野としては、超大型コンピュータ
があった。上記超大型コンピュータは大規模な機能をも
ち、高速動作が要求されるため、最高性能のＬＳＩが使
用され、熱輸送能力が高い水冷または沸騰冷却が用いら
れている。
装方法が要求される分野としては、超大型コンピュータ
があった。上記超大型コンピュータは大規模な機能をも
ち、高速動作が要求されるため、最高性能のＬＳＩが使
用され、熱輸送能力が高い水冷または沸騰冷却が用いら
れている。
第１の従来例を第３図に示す。図において、１は大型配
線基板、11はＬＳＩチップ、12はチップ搭載基板、13は
接続用はんだ、14は端子、15は伝熱ピストン、16はば
ね、17は伝熱シリンダ、18はサブボード外囲器、19は通
水パイプ、20は冷却水、21はホースである。上記構造の
第１従来例では、ＬＳＩチップ11の熱が、ばね16により
自由に伸縮して熱応力を吸収できる伝熱ピストン15に吸
収され、さらに、伝熱シリンダ17、サブボード外囲器1
8、通水パイプ19を介して冷却水20に伝えられる。一
方、電気的接続はチップ搭載の小型配線基板12から端子
14を介して、大型配線基板１に接続される。
線基板、11はＬＳＩチップ、12はチップ搭載基板、13は
接続用はんだ、14は端子、15は伝熱ピストン、16はば
ね、17は伝熱シリンダ、18はサブボード外囲器、19は通
水パイプ、20は冷却水、21はホースである。上記構造の
第１従来例では、ＬＳＩチップ11の熱が、ばね16により
自由に伸縮して熱応力を吸収できる伝熱ピストン15に吸
収され、さらに、伝熱シリンダ17、サブボード外囲器1
8、通水パイプ19を介して冷却水20に伝えられる。一
方、電気的接続はチップ搭載の小型配線基板12から端子
14を介して、大型配線基板１に接続される。
つぎに、第２の従来例を第４図により説明する。図にお
いて、６は小型配線基板、８はＬＳＩパッケージ、22は
密閉された装置架、23は冷媒、24はコンプレッサであ
る。上記冷媒としては、フロハナートなどのＬＳＩの動
作温度近くに沸点を有し、電気的に絶縁性を有する液体
を用いる。上記構造の第２従来例では、ＬＳＩパッケー
ジ８が発熱するとＬＳＩパッケージ８近傍の冷媒23が気
化し、その時の気化熱によってＬＳＩが冷却される。気
化した冷媒23はコンプレッサ24で熱を除去され、液化し
たのちに上記ＬＳＩパッケージ８の近傍に戻る。
いて、６は小型配線基板、８はＬＳＩパッケージ、22は
密閉された装置架、23は冷媒、24はコンプレッサであ
る。上記冷媒としては、フロハナートなどのＬＳＩの動
作温度近くに沸点を有し、電気的に絶縁性を有する液体
を用いる。上記構造の第２従来例では、ＬＳＩパッケー
ジ８が発熱するとＬＳＩパッケージ８近傍の冷媒23が気
化し、その時の気化熱によってＬＳＩが冷却される。気
化した冷媒23はコンプレッサ24で熱を除去され、液化し
たのちに上記ＬＳＩパッケージ８の近傍に戻る。
上記第１の従来例では、伝熱ピストンと伝熱シリンダと
の熱抵抗を下げる必要から、上記伝熱ピストンの長さを
長くしなけばならず、全体の体積を小さくすることがで
きず、このため、冷却部を含む発熱密度は３００Ｗ／
程度にとどまっていた。また、サブボード外囲器ごとに
冷却水のホースによる配管が必要になり、上記配管の接
続部の体積が増すとともに、接続不良により水もれを生
じた場合に、電気回路に支障をきたす危険があり、また
保守などでサブボート外囲器を切り離す際に、ホースの
着脱を行う必要がありそのため水もれの危険を伴うなど
の問題点があった。
の熱抵抗を下げる必要から、上記伝熱ピストンの長さを
長くしなけばならず、全体の体積を小さくすることがで
きず、このため、冷却部を含む発熱密度は３００Ｗ／
程度にとどまっていた。また、サブボード外囲器ごとに
冷却水のホースによる配管が必要になり、上記配管の接
続部の体積が増すとともに、接続不良により水もれを生
じた場合に、電気回路に支障をきたす危険があり、また
保守などでサブボート外囲器を切り離す際に、ホースの
着脱を行う必要がありそのため水もれの危険を伴うなど
の問題点があった。
また、第２の従来例では、総発熱量が大きくなると気泡
の体積が増し、特に気泡が集中する小型配線基板の上端
部では十分な空間をとり、ＬＳＩパッケージに液相の冷
媒が接するようにしなければならない。また、気相の冷
媒の体積は液相に較べて５桁程度増えるため、気化後の
冷媒をコンプレッサに導くまでの部分に太い管路が必要
になる。さらに、コンプレッサ自体が大型になり、装置
全体が極めて大型になるという欠点がある。さらにま
た、すべての部品が冷媒と接触するために、その材質を
十分吟味しないと、化学反応等による劣化を生じる可能
性があり、部品選択の自由度が小さい。
の体積が増し、特に気泡が集中する小型配線基板の上端
部では十分な空間をとり、ＬＳＩパッケージに液相の冷
媒が接するようにしなければならない。また、気相の冷
媒の体積は液相に較べて５桁程度増えるため、気化後の
冷媒をコンプレッサに導くまでの部分に太い管路が必要
になる。さらに、コンプレッサ自体が大型になり、装置
全体が極めて大型になるという欠点がある。さらにま
た、すべての部品が冷媒と接触するために、その材質を
十分吟味しないと、化学反応等による劣化を生じる可能
性があり、部品選択の自由度が小さい。
本発明の目的は、発熱量と配線量が多いＬＳＩを実装す
る電子回路を、高い実装密度で実装し、かつ保守が容易
な電子回路実装方法を得ることである。
る電子回路を、高い実装密度で実装し、かつ保守が容易
な電子回路実装方法を得ることである。
上記目的は、冷却能力を有するフレームに、大型配線基
板を一体に取付けてマザーボードとし、熱伝導板と小型
配線基板との間に、半導体素子を実装して一体にしたも
のをサブボードとし、上記サブボードの熱伝導板を上記
マザーボードのフレームに固定するとともに、上記サブ
ボードとマザーボードとの間をコネクタにより電気接続
することにより達成される。
板を一体に取付けてマザーボードとし、熱伝導板と小型
配線基板との間に、半導体素子を実装して一体にしたも
のをサブボードとし、上記サブボードの熱伝導板を上記
マザーボードのフレームに固定するとともに、上記サブ
ボードとマザーボードとの間をコネクタにより電気接続
することにより達成される。
本発明は、水冷により高い冷却能力を有するフレーム
に、大型配線基板を取付けてマザーボードとし、構体を
兼ねた熱伝導板と、これに取付けた小型配線基板との間
にＬＳＩを実装してサブボードとすることによって２つ
の部分に分割できる構成とし、上記マザーボードとサブ
ボードとの間を、熱的にはフレームと熱伝導板との圧接
により、また、電気的にはコネクタにより接続するよう
にしたもであって、従来技術のようにピストンなどが占
める大きな空間を必要とせず、複数のマザーボードを重
ねて使用する場合に、ボードピッチが高められるという
特徴を有している。また、水もれ等の障害の原因になる
冷却水配管の接続部は、マザーボードの出入口部分だけ
であってサブボードにはなく、そのため保守が容易にな
る。さらに冷媒が水であることから一般の事業所でも容
易に利用でき、コンプレッサなどの大きな外部装置が必
要なく、上記冷媒は直接部品に接することがないので、
冷媒による劣化の必配はない。
に、大型配線基板を取付けてマザーボードとし、構体を
兼ねた熱伝導板と、これに取付けた小型配線基板との間
にＬＳＩを実装してサブボードとすることによって２つ
の部分に分割できる構成とし、上記マザーボードとサブ
ボードとの間を、熱的にはフレームと熱伝導板との圧接
により、また、電気的にはコネクタにより接続するよう
にしたもであって、従来技術のようにピストンなどが占
める大きな空間を必要とせず、複数のマザーボードを重
ねて使用する場合に、ボードピッチが高められるという
特徴を有している。また、水もれ等の障害の原因になる
冷却水配管の接続部は、マザーボードの出入口部分だけ
であってサブボードにはなく、そのため保守が容易にな
る。さらに冷媒が水であることから一般の事業所でも容
易に利用でき、コンプレッサなどの大きな外部装置が必
要なく、上記冷媒は直接部品に接することがないので、
冷媒による劣化の必配はない。
つぎに本発明の実施例を図面とともに説明する。第１図
は本発明による電子回路実装方法の一実施例を示す分解
斜視図、第２図は上記実施例におけるサブボードの構造
を示す分解斜視図である。第１図において、１は大型配
線基板、２は水冷フレーム、３はサブボード、４はコネ
クタ、５は冷却水用パイプである。また、上記サブボー
ド３の構造を説明する第２図では、４がコネクタ、６は
小型配線基板、７は構体を兼ねた熱伝導板、８はＬＳ
Ｉ、９は応力に対し伸縮性を有する熱伝導体、10は上記
水冷フレーム２への取付け部分である。上記構成におい
て、ＬＳＩ８の配線は小型配線基板６からコネクタ４を
介して、熱伝導板７と水冷フレーム２とで結合された大
型配線基板１に接続される。一方、ＬＳＩ８から発生す
る熱は熱伝導体９および熱伝導板７、水冷フレーム２を
介して、水冷フレーム２に接続された冷却水用パイプ５
中の冷却水に伝えられる。上記サブボード３はＬＳＩ８
を両表面にそれぞ実装した小型配線基板６を熱伝導板７
で包んだ形になっており、熱伝導体として放熱グリスや
熱伝導用板ばね等を用いることによって、厚さ12mm程度
に形成することが可能である。また、上記サブボード３
の大きさを10cm×10cm、熱伝導板７を厚さ1.5mmの銅
板、熱伝導体として厚さ50μm、接触寸法１cm×１cmの
放熱グリスを用い、片面それぞれ16個、合計32個のＬＳ
Ｉ８を搭載した場合に、上記ＬＳＩ８から水冷フレーム
２の取付け部までの熱抵抗はおよそ５℃／Ｗ程度であ
り、冷却水の水温を35℃、ＬＳＩ温度を70℃とすると、
チップ当り７Ｗまでの電力を消費できる。
は本発明による電子回路実装方法の一実施例を示す分解
斜視図、第２図は上記実施例におけるサブボードの構造
を示す分解斜視図である。第１図において、１は大型配
線基板、２は水冷フレーム、３はサブボード、４はコネ
クタ、５は冷却水用パイプである。また、上記サブボー
ド３の構造を説明する第２図では、４がコネクタ、６は
小型配線基板、７は構体を兼ねた熱伝導板、８はＬＳ
Ｉ、９は応力に対し伸縮性を有する熱伝導体、10は上記
水冷フレーム２への取付け部分である。上記構成におい
て、ＬＳＩ８の配線は小型配線基板６からコネクタ４を
介して、熱伝導板７と水冷フレーム２とで結合された大
型配線基板１に接続される。一方、ＬＳＩ８から発生す
る熱は熱伝導体９および熱伝導板７、水冷フレーム２を
介して、水冷フレーム２に接続された冷却水用パイプ５
中の冷却水に伝えられる。上記サブボード３はＬＳＩ８
を両表面にそれぞ実装した小型配線基板６を熱伝導板７
で包んだ形になっており、熱伝導体として放熱グリスや
熱伝導用板ばね等を用いることによって、厚さ12mm程度
に形成することが可能である。また、上記サブボード３
の大きさを10cm×10cm、熱伝導板７を厚さ1.5mmの銅
板、熱伝導体として厚さ50μm、接触寸法１cm×１cmの
放熱グリスを用い、片面それぞれ16個、合計32個のＬＳ
Ｉ８を搭載した場合に、上記ＬＳＩ８から水冷フレーム
２の取付け部までの熱抵抗はおよそ５℃／Ｗ程度であ
り、冷却水の水温を35℃、ＬＳＩ温度を70℃とすると、
チップ当り７Ｗまでの電力を消費できる。
上記サブボード３と、水冷フレーム２および大型配線基
板１を一体にしたマザーボードとは、ねじ等を用いて容
易に着脱させることができ、上記サブボード３を水冷フ
レーム間の空間の寸法に合わせることにより、サブボー
ドを実装した状態でのボード全体の厚さは15mm程度にで
きるので、上記のようなボードを複数個重ね合わせて使
用することが可能で、その発熱密度は1000Ｗ／を実現
することができる。
板１を一体にしたマザーボードとは、ねじ等を用いて容
易に着脱させることができ、上記サブボード３を水冷フ
レーム間の空間の寸法に合わせることにより、サブボー
ドを実装した状態でのボード全体の厚さは15mm程度にで
きるので、上記のようなボードを複数個重ね合わせて使
用することが可能で、その発熱密度は1000Ｗ／を実現
することができる。
上記のように本発明による電子回路実装方法は、冷却能
力を有するフレームに、大型配線基板を一体に取付けて
マザーボードとし、熱伝導板と小型配線基板との間に、
半導体素子を実装して一体にしたものをサブボードと
し、上記サブボードの熱伝導板を上記マザーボードのフ
レームに固定するとともに、上記サブボードとマザーボ
ードとの間をコネクタにより電気接続することにより、
水冷方式のすぐれた熱輸送能力を効果的に利用し、か
つ、水冷フレームおよびサブボードを構体として、機械
的な支持機能も兼ねることによって、高密度で高い放熱
能力をもつ実装を行うことができる利点がある。さら
に、本実装方法では水路をマザーボードだけに設け、サ
ブボードを着脱可能な構造にしたことにより、部分試験
や交換等の保守が容易になり、水もれ等に起因する信頼
性を高められる利点があり、また、本実装方法のＬＳＩ
は一般的なＬＳＩの表面実装技術で搭載されているた
め、部品選択の自由度が高いという利点がある。
力を有するフレームに、大型配線基板を一体に取付けて
マザーボードとし、熱伝導板と小型配線基板との間に、
半導体素子を実装して一体にしたものをサブボードと
し、上記サブボードの熱伝導板を上記マザーボードのフ
レームに固定するとともに、上記サブボードとマザーボ
ードとの間をコネクタにより電気接続することにより、
水冷方式のすぐれた熱輸送能力を効果的に利用し、か
つ、水冷フレームおよびサブボードを構体として、機械
的な支持機能も兼ねることによって、高密度で高い放熱
能力をもつ実装を行うことができる利点がある。さら
に、本実装方法では水路をマザーボードだけに設け、サ
ブボードを着脱可能な構造にしたことにより、部分試験
や交換等の保守が容易になり、水もれ等に起因する信頼
性を高められる利点があり、また、本実装方法のＬＳＩ
は一般的なＬＳＩの表面実装技術で搭載されているた
め、部品選択の自由度が高いという利点がある。
第１図は本発明による電子回路実装方法の一実施例を示
す分解斜視図、第２図は上記実施例におけるサブボード
の構造を示す分解斜視図、第３図は従来の電子回路実装
方法を示す構成図、第４図は電子回路実装方法の他の従
来例を示す構成図である。 １……大型配線基板、２……フレーム ３……サブボード、４……コネクタ ６……小型配線基板、７……熱伝導板 ８……半導体素子
す分解斜視図、第２図は上記実施例におけるサブボード
の構造を示す分解斜視図、第３図は従来の電子回路実装
方法を示す構成図、第４図は電子回路実装方法の他の従
来例を示す構成図である。 １……大型配線基板、２……フレーム ３……サブボード、４……コネクタ ６……小型配線基板、７……熱伝導板 ８……半導体素子
Claims (1)
- 【請求項１】冷却能力を有するフレームに、大型配線基
板を一体に取付けてマザーボードとし、熱伝導板と小型
配線基板との間に、半導体素子を実装して一体にしたも
のをサブボードとし、上記サブボードの熱伝導板を上記
マザーボードのフレームに固定するとともに、上記サブ
ボードとマザーボードとの間をコネクタにより電気接接
続する電子回路実装方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12693487A JPH0644598B2 (ja) | 1987-05-26 | 1987-05-26 | 電子回路実装方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12693487A JPH0644598B2 (ja) | 1987-05-26 | 1987-05-26 | 電子回路実装方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63292661A JPS63292661A (ja) | 1988-11-29 |
| JPH0644598B2 true JPH0644598B2 (ja) | 1994-06-08 |
Family
ID=14947516
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12693487A Expired - Lifetime JPH0644598B2 (ja) | 1987-05-26 | 1987-05-26 | 電子回路実装方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0644598B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0608418B1 (en) | 1992-05-20 | 1998-11-04 | Seiko Epson Corporation | Cartridge for electronic apparatus |
-
1987
- 1987-05-26 JP JP12693487A patent/JPH0644598B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63292661A (ja) | 1988-11-29 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |