JPH0418469B2 - - Google Patents

Description

請求の範囲 １ 印刷回路基板上のICパツケージの液体冷却
されるアセンブリであつて、前記パツケージがお
互いに関して違つた高さと違つた角度であるそれ
ぞれの熱消散表面を有し、かつ前記アセンブリの
冷却部分が、 前記ICパツケージがその間に置かれるように、
前記基板上に間隔をおいた、液体を運ぶための入
力マニホルドおよび出力マニホルドと、 各々が前記マニホルドに取付けられ、数個の
ICパツケージの上に被さる多重ビームとを含み、 各ビームはそれが上に被さるそれらのパツケー
ジの最も近くに整列されるホールを有し、さらに 各々が熱吸収面を有する、前記ICパツケージ
のためのそれぞれの液体冷却ジヤケツトと、 液体を前記入力マニホルドから前記ジヤケツト
を通過し前記出力マニホルドに運ぶホースとを含
み、 各ジヤケツトは前記ビームの前記ホールのそれ
ぞれのものを通過する案内ポストおよびポストを
ホールに保つリテーナを含み、 各ポストはそのホールに緩く取付けられて、対
応する冷却ジヤケツトの熱吸収面が上方および下
方に移動し、ICパツケージの前記熱消散表面に
傾いて一致し、さらに 前記冷却ジヤケツトの各々とそれらのジヤケツ
トの取付けられるビームとの間に圧縮され、各熱
吸収面をそれぞれの熱消散表面により懸からせる
それぞれのばねとを含むアセンブリ。

２ 前記ばねが前記案内ポストを囲むコイルばね
である請求項１に記載のアセンブリ。

３ 前記ビームの前記ホールが、それらのホール
を通過する前記冷却ジヤケツトの案内ポストと同
じく、各ビームに沿つて２列に配置される請求項
１に記載のアセンブリ。

４ 各ビームが前記ばねによるたわみに抵抗する
ように形成された非長方形の断面を有する請求項
１に記載のアセンブリ。

５ 各ビームがＴ字状の断面を有する請求項１に
記載のアセンブリ。

６ 各熱吸収面が、前記液体が通過する、対応す
る熱消散表面とで、空洞を形成する請求項１に記
載のアセンブリ。

７ 少なくとも前記角度の相違の或るものが5°を
越え、少なくとも前記高さの相違の或るものが20
ミルを越える請求項１に記載のアセンブリ。

８ 印刷回路基板に装着され、かつお互いに関し
て違つた高さと違つた角度であるそれぞれの熱消
散表面を有する、ICパツケージを冷却するため
のアセンブリであつて、 間隔を保ち、かつ前記印刷回路基板に取付可能
な第１と第２の支持体と、 各々が前記支持体に取付けられ、かつ前記IC
パツケージのいくつかに被さるよう位置される多
重ビームとを含み、 各ビームは、それが被さるべきそれらのICパ
ツケージの最も近くに整列されるホールを有し、
さらに 各々が熱吸収面を有する、前記ICパツケージ
の各々のためのそれぞれの液体冷却ジヤケツトと
を含み、 各ジヤケツトは前記ビームの１つの中のそれぞ
れのホールを通過する案内ポストおよびポストを
ホールの中に保つリテーナを含み、 各ポストはそのホールに緩く取付けられて、対
応する冷却ジヤケツトの熱吸収面が上方および下
方に移動でき、ICパツケージの前記熱消散面に
傾いて一致するアセンブリ。

９ 前記第１の支持体が単一の入力ポートと多数
の出力ポートを有する入力マニホルドであり、前
記第２の支持体が多数の入力ポートと単一の出力
ポートを有する出力マニホルドであり、ホースが
流体を前記多数の出力ポートから前記冷却ジヤケ
ツトを通つて前記多数の入力ポートに運ぶために
結合された請求項８に記載のアセンブリ。

１０ それぞれのばねが前記ジヤケツトの各々と
その対応するビームとの間に圧縮される請求項８
に記載のアセンブリ。

１１ それぞれの非平面の熱消散表面を有する
ICパツケージのアレイを冷却するためのアセン
ブリであつて、 前記アレイに取付可能であり、かつビームの
各々が前記ICパツケージのいくつかに被さるよ
うに位置される多重ビームを含むフレームと、 各ジヤケツトが熱吸収面を有する前記ICパツ
ケージのためのそれぞれの液体冷却ジヤケツトと
を含み、 各ジヤケツトは前記ビームのひとつのそれぞれ
のホールを通過する案内ポストと、ポストをホー
ルの中に保つリテーナとを含み、 各ポストはそれのホールでゆるく嵌合され対応
する冷却ジヤケツトを熱吸収面は上方におよび下
方に移動できかつICパツケージの前記熱消散表
面に傾いて一致するアセンブリ。

背 景 この発明は、液体で集積回路パツケージ（IC
パツケージ）を冷却する工学分野に関するもので
ある。

多くのICパツケージ（たとえば10から100）
が、一般に１つの印刷回路基板上に装着され、相
互接続されている。ICパツケージはそこで種々
の予め定められた論理関数を達成するために、お
互いに関連し合つて動作する。たとえば、それら
はデイジタルコンピユータ、デイスクの制御装
置、ダイナミツクメモリその他として動作する。
いずれの場合にも、すべてのICパツケージは熱
を消散し、それでそれらが熱くなりすぎるのを妨
げる何らかの方法が必要である。

たつた少量の熱を消散するICパツケージは空
気冷却されるだけでよいが、大量の熱を消散する
ICパツケージは、何らかのタイプの液体冷却ア
センブリで冷却されなければならない。しかし、
種々の製造公差のため、印刷回路基板上の各IC
パツケージの配向は一様でないことがあるので、
冷却される必要のあるICパツケージの表面は、
お互いに関して違つた高さと違つた角度を持つ。
そして液体冷却アセンブリにとつて、このことは
重大な問題を提起する、なぜならば配向の相違に
より、ICパツケージはその冷却アセンブリと誤
整列し、それにより高い熱抵抗を発生するように
なるからである。

また、液体冷却ICパツケージのアセンブリに
おいては、種々の欠陥のため漏れがしばしば起こ
り得る。そのような漏れはもう１つの重大な問題
を提起する、なぜならそれは電気的シヨートを起
こし、汚染を起こすからである。さらに液体冷却
ICパツケージのアセンブリは複雑で、取付ける
のに時間がかかりがちである。そしてそのことは
問題を提起する、なぜなら競争的でいるために人
件費を最小に抑えないといけないからである。同
じ理由で、取除くのに時間のかかる液体冷却アセ
ンブリは、問題を提起する、なぜならICパツケ
ージの１つに欠陥ができ交換する必要のあるとき
はいつでも除去が発生するからである。

【図面の簡単な説明】

この発明の種々の特徴と利点は、添付の図面を
関連してここで説明される。

第１図は、この発明の好ましい実施例の絵画図
である。

第２図は、第１図の実施例の一部分の拡大図で
ある。

詳細な説明 ここで第１図および第２図を参照し、この発明
の好ましい実施例の物理的構造が説明される。そ
れらの図において、参照番号１０は印刷回路基板
１０上の多数のICパツケージのうちの３つを示
し、そして残りの参照番号１２ないし２１は、
ICパツケージを冷却するためのアセンブリを示
す。そのアセンブリにおいて、主な部品は、入力
マニホルド１２、出力マニホルド１３、多重ビー
ム１４、ICパツケージの各々についてそれぞれ
の液体冷却ジヤケツト１５、および液体を入力マ
ニホルドから冷却ジヤケツトを通り出力マニホル
ドに運ぶホース１６を含む。

ビーム１４の各々は端部がマニホルド１２と１
３に取付けられる。またビーム１４の各々は、数
個のホール１７を有し、それは印刷回路基板上の
対応の数のICパツケージの最も近くに整列され
る。それぞれの案内ポスト１８は、冷却ジヤケツ
ト１５の各々に圧力取付され、各案内ポストはホ
ール１７の１つを通過する。

ICパツケージ１１の各々は熱消散面１１ａを
有し、すべてのICパツケージの面１１ａは、お
互いに関して違つた高さと違つた角度にある。こ
れらの相違はたとえば次のようなことにより起こ
る、すなわち(a)ICパツケージピンが、回路基板
のめつき貫通孔に十分に挿入されていないこと、
(b)ICパツケージピンが、基板に、ICパツケージ
の一方の側の方に他方の側より深く挿入されるこ
と、(c)基板製作工程または後でICパツケージが
基板に半田づけされたときに起こり得る回路基板
の歪み、(d)個々の完成したICパツケージの高さ
の変化である。

表面１１ａの高さの典型的な変化は＋／−
0.016″である。上記要因(a)は＋／−0.02″の付加的
な高さの変化を典型的に起こす。また上記要因(b)
のため表面１１ａの角度配向は典型的にたつた
＋／−5°以内で保たれる。このすべてと組合わさ
るのが基板自体の湾曲およびねじれ公差であつ
て、それはIPC級Ａ多層回路基板では＋／−5°で
ある。

各表面１１ａの配向のすべてのこの変化を補償
するために、案内ポスト１８はそのホールに緩く
取付けられている。このことにより各冷却ジヤケ
ツト面１５ａは傾いて、そして同時に上方および
下方に動くことができる。各ポストはまたポスト
をそのホールに保つ保持環１９を有する。それぞ
れのばね２０は、各冷却ジヤケウトの熱吸収面１
５ａをICパツケージの１１ａの熱消散表面によ
り掛からせるために、冷却ジヤケツト１５の各々
とビーム１４との間に圧縮される。好ましくは、
各ビーム１４は、圧縮されたばねによるたわみに
抵抗するために、Ｔ字状または“＋”状断面を有
する。

発明の１つの実施例は、ビーム１４の0.109″直
径ホール１７の中心に置かれた0.093″直径案内ポ
スト１８を組入れるものである。この結合は冷却
ジヤケツト１５をICパツケージのすぐ上に置き、
それは表面１５ａの＋／−12°の角度の自由を可
能にし、そのことは表面１１ａに予期される最大
の結合された角度の誤整列を越えるものである。

各ICパツケージ１１とその冷却ジヤケツト１
５の間の熱伝達は、冷却ジヤケツトの面１５ａと
ICパツケージの面１１ａとの間の緊密な機械的
な接触に臨界的に依存する。熱油脂の薄いフイル
ム（たとえば0.002″の厚さ）が、表面平坦さの偏
差を補償するために、表面１１ａと１５ａの間に
使われ得るが、しかしそのようなフイルは上記の
要因(a)ないし(d)により起こる誤整列を補償するほ
ど厚くはできない。

熱分析計算は、２つの表面１１ａおよび１５ａ
の間の熱油脂フイルムの厚さを0.002″からたつた
0.004″にまで増加させると、ICパツケージ電力の
ワツトにつき0.50℃である典型的な熱抵抗を、ワ
ツトにつき0.63℃にまで増加させることを示して
いる。1″平方ICパツケージ上の最悪の場合の10°
の角度の不整合（要因「ｂ」と「ｃ」）により起
こる油脂フイルムの厚さの増加は、ワツトにつき
5.7°まで熱抵抗をさらに他の増加させ、それは破
滅的である。

上記の冷却アセンブリのもう１つの重要な特徴
は、ICパツケージ１１の印刷回路基板１０に無
関係に、それは製造され、漏れの圧力検査ができ
るということである。すなわち、印刷回路基板に
取付けられるのに先立つて、部品１２ないし２０
が組立てることができ、かつ流体を圧力のもとで
通過させることができる。これにより基板上の漏
れとそれに伴なう電気的シヨートと汚染の危険を
避けられる。さらに、第１図が示すように、基板
にアセンブリを取付けること（同様にそれから除
去すること）は、マニホルドと基板の間に２、３
のスクリユー２１の挿入（除去）を必要とするだ
けの迅速で簡単な装置である。

この発明の好ましい実施例はここで詳細に説明
された。しかし、加えて、この発明の性質と精神
から逸脱することなく、多くの変更と修正が細部
についてなされ得る。したがつて、この発明は上
記の細目に限られるのではなく、添付のクレーム
により規定されるということが理解されるであろ
う。