JPS61131553A - 浸漬液冷装置 - Google Patents
浸漬液冷装置Info
- Publication number
- JPS61131553A JPS61131553A JP25296284A JP25296284A JPS61131553A JP S61131553 A JPS61131553 A JP S61131553A JP 25296284 A JP25296284 A JP 25296284A JP 25296284 A JP25296284 A JP 25296284A JP S61131553 A JPS61131553 A JP S61131553A
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- JP
- Japan
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- foam
- cooling
- refrigerant
- heat
- pipes
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- Granted
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
- H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
- H01L23/427—Cooling by change of state, e.g. use of heat pipes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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- Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は超小型電子回路などの冷却構造の改良に係る浸
漬液冷装置に関す。
漬液冷装置に関す。
近時９例えば電子計算機に搭載される集積０回路素子Ｌ
ＳＩ、ＶＬＳＩ等は、小型化、高速化の要請によって単
位面積当りの動作電力が増加しており、これにともない
信頼性が低下することが懸念される。
ＳＩ、ＶＬＳＩ等は、小型化、高速化の要請によって単
位面積当りの動作電力が増加しており、これにともない
信頼性が低下することが懸念される。
本発明は、特に、高速化を意図する半穫体素子を集積化
した回路素子等の冷却手段に係り、消費電力の増大に伴
う素子冷却構造につき提示したものである。
した回路素子等の冷却手段に係り、消費電力の増大に伴
う素子冷却構造につき提示したものである。
従来、電算機等電子機器から発生する熱放散方法として
は、ファンによる強制空冷とか、あるいは空冷効果を高
める放熱用フィンを特定の回路素子に装着して機器の動
作温度の安定化が図られている。例えば機器の動作温度
が８５℃（動作の最高限界温度）とすれば、前記強制空
冷方式では、素子放熱面の単位面積当りの許容消費電力
はたかだかＩＷａｔｔ／ｃｍ２が限度である。
は、ファンによる強制空冷とか、あるいは空冷効果を高
める放熱用フィンを特定の回路素子に装着して機器の動
作温度の安定化が図られている。例えば機器の動作温度
が８５℃（動作の最高限界温度）とすれば、前記強制空
冷方式では、素子放熱面の単位面積当りの許容消費電力
はたかだかＩＷａｔｔ／ｃｍ２が限度である。
然し、更に高い動作条件が必要とされる高速コンピュー
タ用素子では＋ ２０Ｗａｔｔ／ｃｍ２の消費電力を許
容するような冷却方式が必要とされ、所謂。
タ用素子では＋ ２０Ｗａｔｔ／ｃｍ２の消費電力を許
容するような冷却方式が必要とされ、所謂。
直接浸漬液冷方式が注目されている。
前記の浸漬液冷装置は、８０℃以下の非腐蝕性。
非解離性の低沸点冷媒１例えばフレオン（０２Ｃ１３Ｆ
３＋沸点４９℃）や各種のフルオロカーボン例えばＣｓ
Ｆ ＋ｚ （沸点３０℃） ＋ Ｃｓ Ｆ＋ａ （
沸点５６℃）等冷媒の単組成、または適宜沸点温度に調
整した混合組成の冷媒を用いる。而して、前記の冷媒を
満たした容器に回路素子ＬＳＩを浸漬せしめて５発生の
損失熱を冷媒の蒸発潜熱により吸収すると共に、蒸発気
化した冷媒を再液化する熱交換パイプを設ける等して冷
却装置を構成していた。
３＋沸点４９℃）や各種のフルオロカーボン例えばＣｓ
Ｆ ＋ｚ （沸点３０℃） ＋ Ｃｓ Ｆ＋ａ （
沸点５６℃）等冷媒の単組成、または適宜沸点温度に調
整した混合組成の冷媒を用いる。而して、前記の冷媒を
満たした容器に回路素子ＬＳＩを浸漬せしめて５発生の
損失熱を冷媒の蒸発潜熱により吸収すると共に、蒸発気
化した冷媒を再液化する熱交換パイプを設ける等して冷
却装置を構成していた。
ところで、従来の液冷装置は容器の上方空間に気化冷媒
のための凝４縮熱交換部を形成してここに熱交換パイプ
を装着していたため１例えば容器内浸漬になる装置より
出る空気などの非凝縮性ガスが集積されやすいことから
凝縮熱交換用パイプの冷却能力が低下し易いことである
。
のための凝４縮熱交換部を形成してここに熱交換パイプ
を装着していたため１例えば容器内浸漬になる装置より
出る空気などの非凝縮性ガスが集積されやすいことから
凝縮熱交換用パイプの冷却能力が低下し易いことである
。
又、冷媒浸漬になる回路素子の動作温度の上昇に伴い液
層内から沸騰し発生する大量の気泡（気化冷媒〕により
、集積回路素子の鉛直上方側に位置する同素子の冷媒と
の接触が妨げられ素子冷却機能を低下させると云う甚だ
不都合な事態となる。
層内から沸騰し発生する大量の気泡（気化冷媒〕により
、集積回路素子の鉛直上方側に位置する同素子の冷媒と
の接触が妨げられ素子冷却機能を低下させると云う甚だ
不都合な事態となる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
前記浸漬液冷装置における従来の熱交換パイプ、
は１時間経過とともに容器内に残る空気等の非凝
“ 縮性ガスで出来る断熱膜によりその冷却
能力が低下すること、液層内で沸騰し発生する気化冷媒
により装着回路基板の鉛直上方側に位置する同素子の冷
媒接触を妨げられ基板全面にわたって均一な冷却が困難
となることである。
は１時間経過とともに容器内に残る空気等の非凝
“ 縮性ガスで出来る断熱膜によりその冷却
能力が低下すること、液層内で沸騰し発生する気化冷媒
により装着回路基板の鉛直上方側に位置する同素子の冷
媒接触を妨げられ基板全面にわたって均一な冷却が困難
となることである。
前記の問題点は。
沸騰冷却媒体による半導体集積素子の冷却にあたり、冷
却媒体中の熱交換パイプ周辺に気泡を集積する誘導板と
多孔性トラップ体を設けた本発明による浸漬液冷装置と
して解決することが出来る。
却媒体中の熱交換パイプ周辺に気泡を集積する誘導板と
多孔性トラップ体を設けた本発明による浸漬液冷装置と
して解決することが出来る。
本発明の熱交換パイプは、冷却媒体に完全に浸漬されて
いるため、空気等の非凝縮性ガスによる前記の断熱膜生
成がなく冷却能力が低下することがない。
いるため、空気等の非凝縮性ガスによる前記の断熱膜生
成がなく冷却能力が低下することがない。
また冷却媒体中の誘導板と多孔性トラップ体よりなる構
造体により、媒体の気化媒体比率が実効的に低められる
ため容器内冷却能力の均一化が図られる。
造体により、媒体の気化媒体比率が実効的に低められる
ため容器内冷却能力の均一化が図られる。
更に、冷却媒体中の熱交換パイプは１周辺にある多孔性
トラップ体に集められた気化媒体に対して接触時間が長
いことから顕著な冷却効果が雌牛されるため、従来にく
らべ２０倍の素子冷却機能を取得することが容易となる
。
トラップ体に集められた気化媒体に対して接触時間が長
いことから顕著な冷却効果が雌牛されるため、従来にく
らべ２０倍の素子冷却機能を取得することが容易となる
。
以下９本発明の沸騰冷却媒体による集積回路素子等の浸
漬液冷実施例を、第１図と第２図の装置の模式的実施例
により詳細に説明する。
漬液冷実施例を、第１図と第２図の装置の模式的実施例
により詳細に説明する。
模式的実施例図は、装置を縦方向に切断した一断面図で
あり、同図を参照して装置の構成とその動作方法を説明
する。
あり、同図を参照して装置の構成とその動作方法を説明
する。
第１図中、１は例えばステンレス、アルミ等で成形され
た沸騰冷却媒体が収納される容器、容器１の上方１０部
分は冷却媒体並びに回路素子を収納した後封止をなす気
密接合部１０である。
た沸騰冷却媒体が収納される容器、容器１の上方１０部
分は冷却媒体並びに回路素子を収納した後封止をなす気
密接合部１０である。
容器１内には冷却対象素子ＬＳＩ、又はＶＬＳＩなどの
回路素子２が装着の基板１″２と共に媒体３に浸漬され
る。沸騰冷却媒体３としは例えば沸点が５０〜６０℃の
Ｃ５Ｆｌａ（沸点５６℃）を使用するものとすれば、該
沸点より略５〜１０℃高いところに浸漬素子２の限界と
する最高温度を設定することが出来ｇ。
回路素子２が装着の基板１″２と共に媒体３に浸漬され
る。沸騰冷却媒体３としは例えば沸点が５０〜６０℃の
Ｃ５Ｆｌａ（沸点５６℃）を使用するものとすれば、該
沸点より略５〜１０℃高いところに浸漬素子２の限界と
する最高温度を設定することが出来ｇ。
沸騰冷却媒体３中には鋼管を成形した熱交換バイブロと
、該パイプの下方周辺には漏斗構造の気泡４集積用の誘
導板５と、並びに誘導板５によりガイドされて上昇した
気泡４を捕捉する例えば細メツシユの金属製の金−等で
形成された多孔性トラップ体７．がそれぞれ配置される
。
、該パイプの下方周辺には漏斗構造の気泡４集積用の誘
導板５と、並びに誘導板５によりガイドされて上昇した
気泡４を捕捉する例えば細メツシユの金属製の金−等で
形成された多孔性トラップ体７．がそれぞれ配置される
。
前記回路素子２が装着された基板１２からは導出の素子
駆動用の接続リード（接続リードは図示されない）が、
容器１の底面１３側から該底面を貫いて端子ビンを介し
て接続される。
駆動用の接続リード（接続リードは図示されない）が、
容器１の底面１３側から該底面を貫いて端子ビンを介し
て接続される。
尚１図中の８は圧力１げ空間であり、容器内回路素子２
の冷却動作時は１．５〜２気圧となる。
の冷却動作時は１．５〜２気圧となる。
かような沸騰冷却容器構成とすれば、ＬＳＩの動作持主
ずる熱は、接触する冷却媒体の気化に費消され気泡４と
なり、更に前記気泡４は誘導板６により集められ熱交換
バイブロと接触して凝縮熱を伝達して凝縮液化す４過程
をくりかえす。
ずる熱は、接触する冷却媒体の気化に費消され気泡４と
なり、更に前記気泡４は誘導板６により集められ熱交換
バイブロと接触して凝縮熱を伝達して凝縮液化す４過程
をくりかえす。
また誘導板６により集められた気泡は多孔性のトラップ
体に留められて熱交換バイブロとの長い接触時間により
液化する。
体に留められて熱交換バイブロとの長い接触時間により
液化する。
第２図は第１図と異なる他の模式的実施例図とする装置
の縦断面図である。図中の装置構成において第１図と同
等機能部分は同じ番号が引用されており比較対象を容易
ならしめる。
の縦断面図である。図中の装置構成において第１図と同
等機能部分は同じ番号が引用されており比較対象を容易
ならしめる。
第１図と比較参照すれば明らかな様に、その主たる相異
は、沸騰冷却容器の構成、及び冷却対象基板の装着方法
がことなる。
は、沸騰冷却容器の構成、及び冷却対象基板の装着方法
がことなる。
図中、９は回路素子２が装着された回路基板１２と容器
１との気密接合部、１１は素子２の駆動端子形成部であ
る。気泡を集積する誘導Ｆｉ６ 、多孔性トラップ体７
等の容器内の配置は前回と同じである。
１との気密接合部、１１は素子２の駆動端子形成部であ
る。気泡を集積する誘導Ｆｉ６ 、多孔性トラップ体７
等の容器内の配置は前回と同じである。
前記せる気密接合部９ （又は１０）は、基板と容器そ
れぞれの接合面をメタライズ処理した後、０リング構成
の鑞付は方法により封止することが出来る。
れぞれの接合面をメタライズ処理した後、０リング構成
の鑞付は方法により封止することが出来る。
前記説明した浸漬液冷装置によれば、従来の強＋１
制空冷の冷却方式に比べて、素子の単位面積当り放出さ
れる換算熱量にして略２０倍の冷却が可能となることか
らこれを例えば高速性が要求される電子計算機用の集積
回路素子の冷却に適用すればその効果は顕著なものがあ
る。
れる換算熱量にして略２０倍の冷却が可能となることか
らこれを例えば高速性が要求される電子計算機用の集積
回路素子の冷却に適用すればその効果は顕著なものがあ
る。
第１図と第２図は共に本発明の装置の模式的実施例図で
ある（共に縦断面図）である。 図中、１は容器、 ２は集積回路素子。 ３は冷却媒体、４は気泡（気化媒体） ５は４の集積誘導板。 ６は熱交換パイプ。 及び７は多孔性トラップ体である。 草ｌ ＠
ある（共に縦断面図）である。 図中、１は容器、 ２は集積回路素子。 ３は冷却媒体、４は気泡（気化媒体） ５は４の集積誘導板。 ６は熱交換パイプ。 及び７は多孔性トラップ体である。 草ｌ ＠
Claims (1)
- 沸騰冷却媒体による集積回路素子の冷却にあたり、冷
却媒体中の熱交換パイプ周辺に気泡を集積する誘導板と
多孔性トラップ体を設けたことを特徴とする浸漬液冷装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25296284A JPS61131553A (ja) | 1984-11-30 | 1984-11-30 | 浸漬液冷装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25296284A JPS61131553A (ja) | 1984-11-30 | 1984-11-30 | 浸漬液冷装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61131553A true JPS61131553A (ja) | 1986-06-19 |
| JPH0320070B2 JPH0320070B2 (ja) | 1991-03-18 |
Family
ID=17244577
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25296284A Granted JPS61131553A (ja) | 1984-11-30 | 1984-11-30 | 浸漬液冷装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61131553A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6285448A (ja) * | 1985-10-09 | 1987-04-18 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の冷却構造 |
| EP0413498A2 (en) * | 1989-08-18 | 1991-02-20 | Hitachi, Ltd. | Heat transfer member for semiconductor element |
| JPH0332437U (ja) * | 1989-08-04 | 1991-03-29 | ||
| US5688398A (en) * | 1995-08-30 | 1997-11-18 | Gec Alsthom Transport Sa | Device for filtering an electrically insulative and thermally conductive liquid medium and a power electronics unit incorporating a device of this kind |
| WO2006003903A1 (ja) * | 2004-06-30 | 2006-01-12 | Hitachi, Ltd. | 液晶プロジェクタとその液晶パネルの液冷装置 |
| JP2021047590A (ja) * | 2019-09-18 | 2021-03-25 | 日本電気株式会社 | 液浸冷却槽 |
-
1984
- 1984-11-30 JP JP25296284A patent/JPS61131553A/ja active Granted
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6285448A (ja) * | 1985-10-09 | 1987-04-18 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の冷却構造 |
| JPH0365901B2 (ja) * | 1985-10-09 | 1991-10-15 | ||
| JPH0332437U (ja) * | 1989-08-04 | 1991-03-29 | ||
| EP0413498A2 (en) * | 1989-08-18 | 1991-02-20 | Hitachi, Ltd. | Heat transfer member for semiconductor element |
| US5688398A (en) * | 1995-08-30 | 1997-11-18 | Gec Alsthom Transport Sa | Device for filtering an electrically insulative and thermally conductive liquid medium and a power electronics unit incorporating a device of this kind |
| CN1083140C (zh) * | 1995-08-30 | 2002-04-17 | Gec阿尔斯托姆运输公司 | 液体介质的过滤装置及装有这类装置的电力电子设备 |
| WO2006003903A1 (ja) * | 2004-06-30 | 2006-01-12 | Hitachi, Ltd. | 液晶プロジェクタとその液晶パネルの液冷装置 |
| JP2021047590A (ja) * | 2019-09-18 | 2021-03-25 | 日本電気株式会社 | 液浸冷却槽 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0320070B2 (ja) | 1991-03-18 |
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