JPH09128100A - 熱源を冷却するための装置 - Google Patents

熱源を冷却するための装置

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JPH09128100A
JPH09128100A JP8223520A JP22352096A JPH09128100A JP H09128100 A JPH09128100 A JP H09128100A JP 8223520 A JP8223520 A JP 8223520A JP 22352096 A JP22352096 A JP 22352096A JP H09128100 A JPH09128100 A JP H09128100A
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fluid
flow
base
channels
heat source
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JP8223520A
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English (en)
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David W Perdue
ダブリュー パーデュー デイビド
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NCR International Inc
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NCR International Inc
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10W40/00—Arrangements for thermal protection or thermal control
    • H10W40/40—Arrangements for thermal protection or thermal control involving heat exchange by flowing fluids
    • H10W40/43—Arrangements for thermal protection or thermal control involving heat exchange by flowing fluids by flowing gases, e.g. forced air cooling

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  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的安価に実施でき、比較的大きな空間を
占めずに、集積回路デバイスなどの熱源を冷却する。 【解決手段】 本発明は熱源（１２）冷却装置に関し、
その装置は熱源（１２）と接触している熱伝導性のベー
ス（１６）を含み、ベース（１６）は複数のチャネル
（２６）の境界を定めている複数のフィン（２４）を備
えて、流体の初期フローを生成する。隔壁（２０、６
０）が流体の初期フロー径路中に置かれ、流体の一次フ
ローおよび流体の二次フローを生成するようにし、流体
の一次フローは複数のフィン（２４）に対して導かれて
チャネル（２６）の中へ進む消費されたある量の流体を
形成し、流体の二次フローは複数のチャネル（２６）の
中に導かれて、複数のチャネルから消費された量の流体
が強制的に排出されるようにする。隔壁（２６、６０）
は第１の位置から第２の位置へ再配置され、流体の一次
フローの大きさを変える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般に熱源を冷却す
るための装置に関し、特に集積回路を冷却するための装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】集積回路デバイスの温度は正しい動作、
信頼性および長寿命を保証するためにある温度範囲内に
維持されなければならない。結果として、集積回路デバ
イスを冷却するために各種のデバイスが設計されてい
る。
【０００３】例えば、集積回路デバイスを冷却するため
の１つの技法が米国特許第５，２９４，８３０号に開示
されている。この特許はチップを搭載している面と、そ
のサブストレート上にある少なくとも１つの集積回路チ
ップを含んでいる熱伝導性モジュールについて記述して
いる。変形可能な、液体を通さない、熱伝導性のフィル
ムまたはフォイルがチップの上面を覆って広がってい
る。１つのピストンがチップの上面に対してフィルムを
押し付けて順応させる低い方の面を備え、冷却剤とチッ
プとの間の直接の接触なしに冷却剤を通過させてフィル
ムと接触することができる開かれたチャネルを少なくと
も１つ含んでいる。
【０００４】他の例はサブストレート上にマウントされ
ている電子回路コンポーネントを冷却するための１つの
システムを記述している米国特許第５，２６４，９８４
号である。そのシステムは、それぞれのコンポーネント
上に置かれたコンテナ、およびそれぞれが中央のスルー
ホールおよび周辺のスルーホールを備えている複数のノ
ズルを含んでいる。各コンテナの外側の底面は、対応す
る電子回路コンポーネントと熱的に接触している。液体
の冷却剤が中央のスルーホールを経由して各コンテナに
供給され、周辺のスルーホールを通ってコンテナの外側
の場所へ放出される。
【０００５】他の例は少なくとも１つのジェット・ノズ
ルを備えた流体取り入れ用マニフォールドと、第１およ
び第２の面を備えている熱伝導板を持っているめくら穴
冷板冷却システムについて記述している米国特許第５，
２３９，４４３号である。その第１の表面はジェット・
ノズルを受け取るための相補型のキャビティを備えてい
る。第２の表面は少なくとも１つの熱発生デバイスと接
触するための平坦な面である。冷却システムはジェット
・ノズルの中央の周辺部とその相補型のキャビティの表
面によって境界が定められる環状のギャップを備えてい
る。
【０００６】米国特許第５，２３９，２００号は端の閉
じられた複数の完全なチャネルを備えている熱伝導性の
冷却板を含んでいる装置を開示している。冷却部材の周
辺を封止するように作られたカバーが用意され、そのカ
バーはチャネルを含んでいる面から隔てられている。カ
バーは冷却部材に向かってそのチャネルの長さに沿って
チャネルの中へ延びている複数の完全な隔壁を備えてい
る。その隔壁とチャネルは互いに隔てられており、冷却
剤がそのチャネルに対して直角の方向に流れて通過する
ようにしている。冷却剤の取入れ口および取出し口は装
置の反対側に設けられている。米国特許第５，００５，
６４０号は複数の第１の通路と複数の第２の通路との間
で液体を流通させる冷却装置を記述している。冷却剤は
第２の通路を通った後、熱源に密接している第１の通路
を通る。第１および第２の通路は第１の通路の中の冷却
剤の流れの方向が第２の通路の中の流れの方向と反対で
あるように方向付けられて連結されている。
【０００７】米国特許第４，８９７，７６２号は、電子
回路デバイスの冷却面に対して流体が吹き付けられてそ
のデバイスを冷却し、空気がその流体の流れの方向と逆
の方向に供給されてエアー・カーテンを形成し、それに
よってその流体がデバイスの電気回路上に溜まるのを防
止している冷却システムを開示している。
【０００８】米国特許第４，７５０，０８６号は柔軟な
マイクロベローによってチップの平坦な面に対して押し
付けられている平坦な面を持っている熱拡散器を含んで
いる装置を示している。熱拡散器の表面積はそれに密着
しているチップの表面の面積より大きい。熱拡散器はマ
イクロベローの底面に付加されている。チップの表面に
密着している熱拡散器の表面は高度に研磨され、高伝導
度のソフト・メタルでコートされている。冷却剤のジェ
ットがマイクロベローの内面に強制的に当てられる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】集積回路用の冷却デバ
イスの上記の設計のいくつかは機械的に複雑であり、実
施するのが比較的高価に付く。他の設計は多くの電子部
品環境における重要なパラメータである空間を比較的広
く占める。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、比較的
安価に実施でき、電子部品環境における比較的広い空間
を占めずに、集積回路デバイスなどの熱源を冷却するた
めの装置を提供することである。
【００１１】本発明によると、流体の初期フローを発生
させるためのファンと；複数のチャネルの境界が定めら
れていて、前記熱源と接触するように置かれている熱伝
導性のベースと；流体の初期フローの中に置かれて、流
体の一次フローおよび流体の二次フローを生成するよう
にした隔壁によって特徴付けられた、熱源を冷却するた
めの装置が提供され、流体の一次フローは前記ベースに
向けられ、流体の二次フローは複数のチャネルに向けら
れている。
【００１２】
【発明の実施の形態】ここで図１−図２を参照すると、
冷却装置１０の第１の実施例がそこに示されている。冷
却装置１０はプリント回路ボード１１上に取り付けられ
ている集積回路デバイスなどの熱源１２を冷却するよう
に適応されている。
【００１３】冷却装置１０はハウジング１３およびファ
ン１４を含んでいる。ファン１４はハウジング１３の一
端に置かれている。説明を明確にするために、図２の中
にはファン１４は示されていない。冷却装置１０はベー
ス１６、プレート１８および固定の隔壁２０をさらに含
んでいる。ベース１４は図３および図４にさらに詳細に
示されており、プレート１８は図５および図６にさらに
詳細に示されている。ベース１６は熱源１２と接触する
ように配置されている。プレート１８はベース１６の上
部に置かれている。冷却装置１０は図１に示されている
ように、プレート１８にしっかりと接触している複数の
プレート隔壁２２をさらに含んでいる。ベース１６はア
ルミニウムなどの金属から作られている。ベース１６は
図３および図４に示されているように、互いに平行にな
っている複数の角型のフィン２４を含んでいる。代わり
に、フィンは図８に示されているように上昇方向にテー
パが付けられた形、あるいは図９に示されているように
下降方向にテーパが付けられた形であってもよい。隣接
しているフィン２４の各ペアの間に示されているのがチ
ャネル２６である。ベースのフィン２４の反対側に噛み
合い面２８がある。噛み合い面２８は図１に示されてい
るように、熱源１２と接触するように配置されている。
【００１４】プレート１８は固体のプラスチック材料か
ら作られており、図５に示されているような複数の開口
部３０を備えている。開口部３０は円形であり、空気な
どの流体がそこを通るように適応されている。
【００１５】この冷却装置１０の動作時に、ファン１４
は矢印３１で示されているように、空気などの流体の初
期フローを発生する。その後、流体の初期フロー３１は
固定の隔壁２０に接触し、それによって流体は一次フロ
ーと二次フローに分割される。流体の一次フローは矢印
３２で示されており、流体の二次フローは矢印３４で示
されている。
【００１６】その後、流体の一次フロー３２はハウジン
グ１３の中を進み、それ自身が複数のプレート隔壁２２
によって分割される。プレート隔壁は流体の一次フロー
３２がプレート１８の開口部３０を通って進むように一
次フローを導く。開口部３０を通って進んだ後、空気の
一次フロー３２はフィン２４の上面３８に当たる。流体
の一次フロー３２がフィン２４の上面３８と接触する
時、消費されて加熱された流体が形成され、それがベー
ス１４のチャネル２６の中に続いて進むことに注意する
必要がある。
【００１７】流体の一次フロー３２の進行と平行して、
流体の二次フロー３４はハウジング１３の内部を進み、
ベース１４のチャネル２６の中を進むように導かれる。
流体の二次フロー３４がチャネル２６の中を進むとき、
消費された流体は流体の二次フロー３４の中に乗せられ
るようになる。流体の二次フローに沿って消費された流
体は、図１に示されているように流体の排出フローとし
てチャネル２６から排出される。消費された流体がチャ
ネル２６から取り除かれることによって、ベース１４の
近くにある物理的空間の中にそれが再循環することが防
止される。
【００１８】ここで図７を参照すると、冷却装置の第２
の実施例５０が示されている。この冷却装置５０はプリ
ント回路ボード５１の上に取り付けられている集積回路
デバイスなどの熱源５２を冷却するように適応されてい
る。
【００１９】冷却装置５０はハウジング５３とファン５
４とを含んでいる。ファン５４はハウジング５３の一端
に配置されている。冷却装置５０はベース５６、プレー
ト５８および可動隔壁６０をさらに含んでいる。ベース
５６は熱源５２と接触するように配置されている。プレ
ート５８はベース５６の上に置かれている。冷却装置６
０は、図７に示されているようにプレート５８に接触す
ように固定されている複数のプレート隔壁６２をさらに
含んでいる。
【００２０】冷却装置５０のコンポーネントは冷却装置
１０のコンポーネントに実質的に類似しており、したが
って、これ以上は説明されない。さらに、図７の中の実
線で示されているように配置されている可動隔壁６０を
備えた冷却装置５０の動作は冷却装置１０の動作に実質
的に類似しており、したがって、これ以上は説明されな
い。
【００２１】しかし、可動隔壁６０は図７の実線で示さ
れている位置から図７の点線で示されているような位置
へ移し替えることができる。また、可動隔壁６０は必要
な場合は、上記の２つの極限位置の間の任意の位置に一
時的に固定することもできる。可動隔壁６０の位置を選
択することによって、究極的にベース５６のフィンの上
面に当たるようにハウジング５３の中で上方に向けられ
る流体のフローの大きさが変えられることに留意された
い。さらに、図７に点線で示されている最上部の位置に
可動隔壁を固定することによって、フィンに当たるよう
に上方に向けられる流体のフローを実質的にカットオフ
できることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
本発明の実施例が、次の付属図面を参照しながら、記述
される。
【図１】 本発明の特徴を組み込んでいる冷却装置の第
１の実施例の部分断面図である。
【図２】 図１の直線２−２に沿って取られた冷却装置
の前面の拡大正面図である。
【図３】 図１の冷却装置のベースの平面図である。
【図４】 図３の直線４−４に沿って取られたベースの
側面図である。
【図５】 図１の冷却装置のプレートの平面図である。
【図６】 図５の直線６−６に沿って取られたプレート
の側面図である。
【図７】 本発明の特徴が組み込まれている冷却装置の
第２の実施例の部分断面図である。
【図８】 図４に示されているベースに対する第１の代
替物である上昇方向にテーパーが付けられた形のフィン
を備えているベースを示している。
【図９】 図４に示されているベースに対する第２の代
替物である下降方向にテーパーが付けられた形のフィン
を備えているベースを示している。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 熱源（１２）を冷却するための装置（１
    ０）であって、流体の初期フローを発生するためのファ
    ン（１４）と；熱伝導性のベース（１６）があって、そ
    のベースの中に境界が定められた複数のチャネル（２
    ６）があり、前記ベース（１６）は前記熱源（１２）と
    接触するように配置されており；隔壁（２０、６０）が
    流体の初期フローの中に置かれていて、流体の一次フロ
    ーと流体の二次フローを生成し、流体の一次フローは前
    記ベース（１６）の上に導かれ、流体の二次フローは複
    数のチャネル（２６）の中に導かれることを特徴とする
    装置。
JP8223520A 1995-08-31 1996-08-26 熱源を冷却するための装置 Pending JPH09128100A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

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US08/524,020 1995-08-31
US08/524,020 US5563768A (en) 1995-08-31 1995-08-31 Heat source cooling apparatus and method utilizing mechanism for dividing a flow of cooling fluid

Publications (1)

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JPH09128100A true JPH09128100A (ja) 1997-05-16

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EP (1) EP0760527B1 (ja)
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DE (1) DE69634586T2 (ja)

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