DE2647758C3 - Kühlungsmodul für elektrische Bauteile - Google Patents
Kühlungsmodul für elektrische BauteileInfo
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Description
Diese Erfindung betrifft ein Kühlungsmodul zur Wärmeableitung aus wenigstens einem auf einer
Oberflächenseite einer Trägerplatte angeordneten Bauteil hoher Verlustleistungsdichte, das in den mit
einem Kühlmittel gefüllten Hohlraum eines kappenför-
migen Modulgehause aus gut wärmeleitendem Material einragt und dessen Trägerplatte mit dem Rand des
Modulgehäuses gasdicht verbindbar ist, das an seiner Außenseite mit Kühlrippen oder einer anderen die
Wärme abführenden Einrichtung versehen ist
Der Zweck der Erfindung ist eine Weiterentwicklung und Verbesserung derartiger Kühleiiirichtungen, um
eine intensivere Kühlung, d. h. eine größere Wärmeableitung
aus den zu kühlenden elektronischen bzw. elektrischen Bauteilen zu bekommen, um damit letztlich
die Betriebssicherheit und die Arbeitsgeschwindigkeit von Schaltungsanordnungen zu erhöhen.
Das erfindungsgemäße Kühlungsmodul für elektrische Bauteile wurde vorwiegend zur Kühlung von in
integrierter Mikrotechnik gefertigten und auf einer Keramikscheibe angeordneten Schaltungsplättchen aus
Halbleitermaterial, den sog. Chips, geschaffen. Jedoch ist das neue Kühlungsmodul vorteilhaft auch zur
Kühlung anderer elektrischer oder elektronischer Bauteile mit hoher Eigenwärmung verwendbar, beispielsweise
zur Wärmeableitung von Transistoren in einer Schaltungsanordnung, die sich auf einer Schaltungskarte
als Trägerplatte befindet. Unter der Bezeichnung »zu kühlendes elektrisches Bauteil« sind
somit Halbleiter-Schaltungsplättchen, Transistoren oder ähnliche Bauelemente hoher Verlustleistung zu
verstehen.
Bei den neuzeitlichen Schaltungsanordnungen, welche in sehr großer Stückzahl in Datenverarbeitungsanlagen,
Steuerungsgeräten und Geräten der Nachrichtentechnik Verwendung finden, sind die Schaltkreise
und elektronischen Bauteile in integrierter und miniaturisierter Technik in kleinen Halbleiter-Schaltungsblättchen
den sog. Chips enthalten. Diese kompakten Schaltungsanordnungen haben den Vorzug, das sie
außer der rationellen automatischen Fertigung, der sehr schnellen Arbeitsgeschwindigkeit, den kleinen Schaltpegeln
und dem relativ geringen Leistungsbedarf in bezug zu den bekannten älteren Schaltungsanordnungen nur
ein sehr kleines Raumvolumen beanspruchen. Durch die sehr große Packungsdichte der integrierten Bauteile
und Schaltkreise in den winzigen Schaltungsplättchen aus Halbleitermaterial und weiter bedingt durch die
große Schalthäufigkeit entsteht trotz des relativ geringen Bedarfs an elektrischer Energie eines solchen
Schaltungsplättchens in diesem eine große Eigenerwärmung, weil die Verlustleistung in einem sehr kleinen
Raumvolumen erzeugt wird. Da für die Schaltungsplättchen aus Halbleitermaterial nur eine bestimmte
Betriebstemperatur zulässig ist, um eine sichere Funktion auf Dauer zu gewährleisten, sind Kühlungsmaßnahmen zur Ableitung der Wärme erforderlich.
Zum Schutz dieser auf einem Keramikplättchen angeordneten meistens sehr dünnen und empfindlichen
Schaltungspiättchen aus Halbleitermaterial trägt die Keramikplatte ein kappenförmiges metallisches Modulgehäuse,
in dessen Hohlraum die Schaltungsplättchen ragen. Ein derartig kompletierter Schaltungsbaustein ist
unter der Bezeichnung Modul bekannt Zur Kühlung der Schaltungsplättchen bzw. des Moduls und auch von
Transistoren oder anderen ähnlichen Bauteilen sind eine große Anzahl von verschiedenen Kühleinrichtungen
und Kühlungssystemen bekannt, bei denen die Wärmeableitung durch Konvektion, Strahlung, Leitung oder
durch eine Zwangsableitung mittels eines strömenden Kühlmittels erfolgt.
In Schaltschränken oder Gestellen, die eine große Anzahl von Schaltungskarten, enthalten, welche mit
Moduls bestückt sind, ist eine Kühlung durch strömende
Luft unter Verwendung von Gebläsen oder Lüftern üblich, wie dies beispielsweise in den Offenlegungsschriften
25 37 295 und 22 47 296 beschrieben ist Bei einer derartigen Kühleinrichtung bestehen die Nachteile,
daß die Kühlung an der Eintrittsstelle der kalten Kühlluft besser ist als an der Austrittsstelle der
erwärmten Kühlluft; außerdem enstehen durch die strömende Kühlluft unerwünschte Geräusche, und es
ίο sind auch Maßnahmen zur Verhinderung einer Verschmutzung
der Schaltungskarten erforderlich. Eine Anordnung zur Luftkühlung von Elektronikbaugruppen
ist beispielsweise auch in den Offenlegungsschriften 24 31 138 und 23 40 502 beschrieben. Eine andere
Einrichtung zum Kühlen elektronischer Geräte, die Mikrobausteine enthalten, welche von einem Kühlmittel
durchströmt werden, ist Gegenstand der Offenlegungsschrift
23 45 626. Durch die Offenlegungsschrift 17 66 893 wurde eine Vorrichtung zur Wärmeableitung
mittels gut leitender Kühlkörper von elektrischen Bauelementen mit hoher Eigenerwärmung bekannt
Gemäß der Offenlegungsschrift 22 00 683 erfolgt die Wärmeableitung bei einer Baugruppe mit miniaturisierten
Schaltkreisen dadurch, daß das aus gut wärmeleitendem Material bestehende Modulgehäuse die Baugruppe
vollständig umgibt und an dessen Kontur angepaßt ist Eine Einrichtung zur indirekten Flüssigkeitskühlung von
Baugruppen mit hoher Verlustleistungsdichte wurde duch die Offenlegungsschrift 20 47 928 bekannt Bei
jo dieser Kühleinrichtung ist eine als Modulgehäuse
bezeichenbare mit Kühlrippen und von einer Kühlflüssigkeit durchströmte Kühlplatte vorgesehen, die auf aus
der Schaltungskarte vorstehende, schienenförmige Leisten aufsteckbar ist Zwischen diesen Leisten sind
S5 vertieft die Schaltungsplättchen angeordnet
Da die vorgenannten bekannten Kühleinrichtungen bei vertretbarem Aufwand und Volumen nicht die
gewünschte intensive Kühlwirkung bringen, wurden andere Kühleinrichtungen für die Schaltungsplättchen
bzw. Moduls oder Schaltungsanordnungen mit Transistoren geschaffen, bei denen die zu kühlenden Bauteile,
z. B. Schaltungsplättchen, Moduls oder Transistoren, in den Hohlraum eines Tanks oder größeren Modulgehäuses
einragen, der wenigstens zum Teil mit einer niedrig
a- siedenden inerten Flüssigkeit, beispielsweise Fluorkohlenstoff,
gefüllt ist. Die Siedetemperatur dieser Flüssigkeit liegt im Bereich der zulässigen Oberflächentemperatur
der zu kühlenden Bauteile. An der Grenzfläche der zu kühlenden Bauteile bilden sich in Abhängigkeit von
,ο deren Erwärmung Dampfbläschen, die in der Siedeflüssigkeit
aufsteigen und an in die Siedeflüssigkeit einragenden Kühlrippen kondensieren, oder die in eine
zweite überlagerte Flüssigkeitsschicht eindringen und in dieser kondensieren, wobei sie ihre Wärme an die
ν-, Umgebung abgeben. Derartige Kühlsysteme mit einer
Siedeflüssigkeit zur Wärmeableitung aus elektrischen Bauteilen sind beispielsweise in den deutschen Offenlegungsschriften
19 35 125, 20 56 699 und 22 31597 beschrieben. Bei diesen Kühlsystemen, die wenigstens
ι,ιι eine Siedeflüssigkeit enthalten, bestehen verschiedene
Nachteile, beispielsweise, daß die Siedeflüssigkeit extrem rein sein muß und nicht verschmutzen darf, um
über eine lange Betriebsdauer die gleiche Kühlungswirkung zu erhalten. Eine Anpassung an die jeweiligen
,·, Betriebszustände ist schwierig. Außerdem ist ein
Austausch von Schaltungsbauteilen durch das Entleeren und Nachfüllen der Siedeflüssigkeit umständlich, insbesondere
wenn mehrere verschiedene Fiüssigkeitsschich-
ten übereinander liegen. Bei kleineren zu kühlenden
Objekten, beispielsweise in der Größe einer Schaltungskarte oder eines Moduls, das eine Anzahl von
Schaltungspiättcheri enthält, ist die Verwendung von
Siedeflüssigkeit infolge von großen Streuungseffekten nichi voll befriedigend.
Es ist die Aufgabe der Erfindung ein sehr effektives Kühlungsniodul zur Wärmeableitung von einem oder
mehreren elektronischen Bauteilen hoher Verlustleistungsdichte zu schaffen, das ein kappenförmiges
Modulgehäuse aufweist, in das die zu kühlenden Bauteile einragen und gegen Berührung und Beschädigung geschützt sind. Dieses Kühlungsmodul soll in
seinem Gehäuse für jedes zu kühlende Bauteil eine mechanische Wärmeleiteinrichtung aufweisen, die die
Wärme aufnimmt, einen geringen Wärmewiderstand hat und die die Wärme an die Außenfläche des
Modulgehäuses leitet. Das neue Kühlungsmodul soll so ausgelegt sein, daß ein Austausch der elektrischen
Bauteile relativ einfach ist, daß nur ein minimales Raumvolumen für das Modulgehäuse erforderlich ist
und daß die Nachteile der bekannten Kühleinrichtungen überwunden sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß für jedes zu kühlende Bauteil im Hohlraum des
Modulgehäuses ein stiftförmiges elastisches Leitelement aus gut wärmeleitfähigem Material vorgesehen ist,
dessen vorderes Ende unter der Einwirkung einer geringen Druckkraft die Oberfläche des zu kühlenden
Bauteiles großflächig berührt, und daß der restliche Hohlraum mit einem gut wärmeleitenden inerten Gas
gefüllt ist
Bei dem erfindungsgemäßen Kühlungsmodul, welches ein etwa schalen- oder kappenförmiges Modulgehäuse aus gut wärmeleitendem Material hat, ist die
offene Gehäuseseite und der Hohlraum durch eine auf bequeme Weise austauschbare Trägerplatte gasdicht
verschlossen. Diese meistens aus Isoliermaterial, vorzugsweise aus Keramik, bestehende Trägerplatte ist auf
der zum Hohlraum gerichteten Seite mit wenigstens einem zu kühlenden elektrischen oder elektronischen
Bauteil bestückt, welches beispielsweise ein Schaltungsplättchen aus Halbleitermaterial sein kann. Eine solche
Trägerplatte kann ein Schaltungsplättchen oder eine größere Anzahl davon enthalten, von denen jedes die
gleiche oder eine andere Verlustleistung haben kann. Jedem der zu kühlenden Schaltungsplättchen, die
meistens eine rechteckförmige, ebene Oberfläche aufweisen, ist gegenüberliegend im Modulgehäuse ein in
einem Sackloch in axialer Richtung verschiebbares Leitelement, bestehend aus gut wärmeleitendem Mate
rial, zugeordnet, dessen Querschnittsfläche mindestens der Oberfläche des zu kühlenden Schaltungsplättchens
entspricht Um einen guten Wärmeübergang zwischen dem Schaltungsplättchen und dem Leitelement zu
erhalten, ist im Grund des Sackloches ein Federglied angeordnet, das das vordere Ende des Leitelementes
gegen die Oberfläche des Schaltplättchens drückt Die vom Leitelement aufgenommene Wärme fließt über den
Spalt im Sackloch als radialer Wärmestrom in die dicke Rückwand des Modulgehäuses, welches als Kühlplatte
gestaltet ist Diese Kühlplatte kann an ihrer Außenseite mit Kühlrippen oder einer anderen die Wärme,
beispielsweise durch eine Flüssigkeit abführenden Kühleinrichtung versehen sein.
Damit der Wärmewiderstand an der Berührungsfläche zwischen dem Leitelement und dem Schaltungsplättchen sowie im Spalt zwischen dem Leitelement und
der Kühlplatte des Modulgehäuses möglichst klein bleibt und auch außerdem eine gute Wärmeleitung
direkt vom Schaltungsplättchen zum Modulgehäuse erfolgt, ist der Hohlraum im Kühlungsmodul mit einem
gut wärmeleitenden inerten Gas, vorzugsweise Helium, gefüllt, das einen geringen Überdruck zur umgebenden
Raumatmosphäre aufweist.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kühlungsmoduls besteht darin, daß das sich im
Modulgehäuse abstützende Federglied so ausgelegt ist, daß es bei steigender Temperatur im Hohlraum des
Modulgehäuses das Leitelement kräftiger gegen das zu kühlende Schaltungsplättchen drückt, wodurch sich der
Wärmewiderstand an dieser Übergangsfläche verringert. Durch diese zusätzliche Einrichtung ergibt sich
innerhalb eines festgelegten Bereiches ein vorteilhafter Regelungseffekt zur Konstanthaltung der Temperatur
in dem zu kühlenden Schaltungsplättchen. Andere sehr zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen
des erfindungsgemäßen Kühlungsmoduls sind aus den Patentunteransprüchen zu ersehen.
Nachstehend wird das erfindungsgemäße Kühlungsmodul an einigen Ausführungsbeispielen anhand von
Zeichnungen ausführlicher beschrieben. Von den Zeichnungen stellen dar
F i g. 1 die Seitenansicht vom Längsschnitt durch ein Modul, bei dem eine mit äußeren Kontaktstiften
versehene Trägerplatte, die eine Anzahl von zu kühlenden Schaltungsplättchen trägt, gasdicht mit dem
kappenförmigen Modulgehäuse verbunden ist, dessen Bodenplatte auf der Außenseite mit einer Kühleinrichtung bestückt ist, welche ein Kühlmittel durchströmt;
F i g. 2 zeigt ebenfalls wie die F i g. 1 eine Seitenansicht vom Längsschnitt durch ein Modul, jedoch ist die
Bodenplatte des Modulgehäuses auf ihrer Außenseite mit Kühlrippen versehen, welche in einen Luftstrom
ragen, der die Wärme abführt;
F i g. 3 zeigt einen Ausschnitt aus dem Modulgehäuse der F i g. 1 in Blickrichtung der Pfeile und Grenzlinien 3;
Fig.4 zeigt stark vergrößert in perspektiver Darstellung einen Ausschnitt des Modulgehäuses mit
Einzelheiten. In die relativ dicke Bodenplatte des Modulgehäuses, welches zwei Sacklöcher enthält, die
eine Nut miteinander verbindet, sind zwei kolbenförmige Leitelemente eingesetzt die mit ihrem einen Ende
auf einem als Federglied dienenden Schlauch aufliegen, der im Grund der Nut und der Sacklöcher eingebettet
ist;
F i g. 5 zeigt die Ansicht eines Ausschnittes der als Kühlplatte dienenden dicken Bodenplatte vom Modulgehäuse nach F i g. 1 in einer durch die beiden Pfeile 5
angegebenen Blickrichtung. Aus dem Ausschnitt ist zu ersehen, daß der als Druck-Federglied dienende
Schlauch am Grund der Bodenplatte und in der Nut schlangenförmig angeordnet ist und dabei die spaltenförmig übereinanderliegenden Sacklöcher miteinander
verbindet;
Fig.6 zeigt als zweites Ausführungsbeispiel die
Ansicht eines Längsschnittes von einem Kühlungsmodu! für nur ein zu kühlendes Schaltungsplättchen, das in den
gasgefüllten Hohlraum des Modulgehäuses einragt und dessen Wärme von einem Leitelement zur Bodenplatte
des Gehäuses übertragen wird;
Fig.7 zeigt die Ansicht eines Ausschnittes vom Modulgehäuse der F i g. 6 in Richtung der Pfeile 7 von
der Bodenplatte zu dem einzelnen etwa linsenförmigen Druck-Federglied;
Vergrößerung die seitliche Ansicht eines Längsschnittes durch ein Modul mit einem Modulgehäuse, in dessen
dicke Bodenplatte, welche als Kühlplatte dient, drei Wäniie-Leitelemeiue in Sacklöcher eingesetzt sind. Als
Federglieder sind im Grund der Sacklöcher schraubenförmige Druckfedern vorgesehen;
F i g. 9 zeigt ein Diagramm bei dem in mehreren Kurven in Abhängigkeit von der Länge des
Wärme-Leiielementes, des Wärmewiderstandes, des Wärmepfades von Schaltungsplättchen bis zum Kühlmittel
angegeben ist, das die Kühleinrichtung an der Außenseite des Modulgehäuses durchströmt. Das
Material aus dein die Wärme-Leiteiemente bestehen, dient als Parameter für die Kurven in diesem Schaubild.
Die Kühlung eines Schaltungsplättchens 10 aus Halbleitermaterial, das Bestandteil eines gekapselten
mit inertem Gas gefüllten Moduls ist, wird folgend in einem ersten Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme
auf die F i g. 1 ausführlicher beschrieben, welche die Seitenansicht von einem vertikalen Längsschnitt eines
Kühlungsmoduls darstellt. Es ist dem Fachmann bekannt, daß in solch einem als Chip bezeichneten
Schaltungsplättchen aus Halbleitermaterial in integrierter Technik und Miniaturbauweise eine große Anzahl
von Schaltkreisen und Schaltelementen enthalten sind. Durch diese große Packungsdichte bildet sich in den
Schaltungsplättchen eine große Wärmekonzentration bzw. Verlustleistungsdichte, und es sind Maßnahmen
erforderlich, die Wärme abzuleiten, damit die zulässige Temperatur für ein solches Schaltungsplättchen nicht
überschritten wird. Um mit diesen Schaltungsplättchen auf die Dauer eine sichere Betriebsfunktion zu erhalten,
ist es erforderlich, daß diese während ihrer Betriebszeit nur einem vorbestimmten Temperaturbereich ausgesetzt
sind.
Die zu kühlenden Schaltungsplättchen 10 eines Moduls sind auf der einen Seite einer Trägerplatte 12
befestigt, welche meistens aus Keramik besteht. Diese Trägerplatte 12 ist auf der anderen Seite mit
eingesetzten Kontaktstiften 14 versehen, die als Anschlüsse für ein Schaltungsplättchen 10 dienen.
Mittels dieser rasterförmig angeordneten Kontaktstifte
14 ist ein Modul auf eine nicht dargestellte Schaltungskarte steckbar, die außer mit den Moduls auch noch mit
anderen Schaltungsanordnungen oder Bauteilen bestückt sein kann.
Ein Kühlungsmodul enthält außer dem zu kühlenden Schaltungsplättchen 10 und der Trägerplatte 12, welche
zusammen eine Einheit bilden, noch ein kappenförmiges Modulgehäuse 16, das aus einer Bodenplatte und
angeformten Seitenteilen 18 gebildet ist Die Bodenplatte und die Seitenteile 18 des Modulgehäuses 16 sind so
geformt, daß sich in ihm ein Hohlraum bildet in den die zu kühlenden Schaltungsplättchen einragen, wenn die
Trägerplatte 12 mit den Rändern der Seitenteile 18 vom Modulgehäuse verbunden ist Das Modulgehäuse 16
besteht aus einem gut wärmeleitenden Material, beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium. Die ebene
Bodenplatte hat im Vergleich zu den Seitenwänden 18 eine relativ große Wanddicke, und sie ist an den Stellen
die den Schaltungsplättchen 10 gegenüberliegen mit Sacklöchern 20 versehen, welche durch kanalförmige
Nuten 22 in der Bodenplatte zeilen- oder spaltenweise miteinander verbunden sind. Das Modulgehäuse 16
kann anstelle einer dicken Bodenplatte eine dünneren Bodenplatte aufweisen, die jedoch auf ihrer Innenseite
als Vorsprünge Naben 66 enthält, die zu den zu kühlenden Schaltungsplättchen 10 ausgerichtet sind und
die jeweils ein Sackloch aufweisen, dessen Längsachse mit der Mittelachse des Schaltungsplättchens 64
übereinstimmt. Ein derartig gestaltetes Modulgehäuse 62 ist aus der F i g. 6 zu ersehen.
Wie aus den F i g. 1 bis 5 ersichtlich ist, sind die Sacklöcher 20 in der Bodenplatte des Modulgehäuses 16
durch eine offene kanalförmige Nut 22 zeilen- oder spaltenweise miteinander verbunden. Dabei ist der
Verlauf der Nut 22 schlangenförmig wie dies die F i g. 5
ι» zeigt, und die Tiefe der Nut 22 erstreckt sich bis zum Grund der Sacklöcher 20. In diese Nut 22 ist ein
elastischer Schlauch 24 eingebettet, der auch am Grund der Sacklöcher 20 aufliegt, und als Federglied zur
Erzeugung einer Druckkraft dient. Nach dem Einsetzen des Schlauchs 24 in die Nut 22 und in die Sacklöcher 20
werden in letztere die Wärme-Leitelemente 26 eingesetzt, die dann mit ihrem einen Ende auf dem Schlauch
24 aufliegen, wie dies aus der F i g. 4 ersichtlich ist.
Der elastische Schlauch 24 ist mit einem expansiven, binären Flüssigkeitsgemisch, beispielsweise Fluorkohlenstoff gefüllt, das sich bei einer Erwärmung kräftig ausdehnt und beispielsweise vom flüssigen in den gasförmigen Zustand übergehen kann. Die Ausdehnung des Flüssigkeitsgemisches ist steuerbar und von seiner Stoffzusammensetzung, dem Mischungsverhältnis und der einwirkenden Temperatur abhängig. Bei einem Temperaturanstieg erweitert sich durch die Ausdehnung des Flüssigkeitsgemisches im Schlauch 24 dessen Durchmesser, besonders in den Sacklöchern 20 als Funktion der Temperaturerhöhung. Jedes Sackloch 20 im Modulgehäuse 16 hat eine etwas größere Querschnittsfläche als die plane Oberfläche des zu kühlenden Schaltungsplättchen 10. In jedes Sackloch 20 ist in axialer Richtung verschiebbares Wärme-Leitelement 26
Der elastische Schlauch 24 ist mit einem expansiven, binären Flüssigkeitsgemisch, beispielsweise Fluorkohlenstoff gefüllt, das sich bei einer Erwärmung kräftig ausdehnt und beispielsweise vom flüssigen in den gasförmigen Zustand übergehen kann. Die Ausdehnung des Flüssigkeitsgemisches ist steuerbar und von seiner Stoffzusammensetzung, dem Mischungsverhältnis und der einwirkenden Temperatur abhängig. Bei einem Temperaturanstieg erweitert sich durch die Ausdehnung des Flüssigkeitsgemisches im Schlauch 24 dessen Durchmesser, besonders in den Sacklöchern 20 als Funktion der Temperaturerhöhung. Jedes Sackloch 20 im Modulgehäuse 16 hat eine etwas größere Querschnittsfläche als die plane Oberfläche des zu kühlenden Schaltungsplättchen 10. In jedes Sackloch 20 ist in axialer Richtung verschiebbares Wärme-Leitelement 26
sr> eingesetzt, das aus einem gut wärmeleitenden Material,
beispielsweise Kupfer oder Aluminium, besteht. Bei einem kompletierten Kühlungsmodul liegt das eine
Ende von jedem Leitelement 26 auf dem Federglied 24 auf, und das andere Ende berührt großflächig die
t» Oberseite des zu kühlenden Schaltungsplättchens 10,
wobei sich an dieser Übergangsstelle eine Grenzfläche 28 bildet. Aus den F i g. 3 und 4 ist ersichtlich, daß die
Wärme-Leitelemente 26 so gestaltet sind, daß sich am Umfang jedes Wärme-Leitelementes 26 und der Wand
im Sackloch 20 des Modulgehäuses 16 ein ringförmiger Spalt 30 ergibt, der ein seitliches Spiel des Leitelementes
26 ermöglicht und damit eine gute Anpassung seiner Endfläche an die Oberseite des zu kühlenden Schaltungsplättchens
10 erlaubt Die Querschnittsfläche des Wärme-Leitelementes 26 ist im Endbereich so gewählt,
daß sie wenigstens die Oberseite des zu kühlenden Schaltungsplättchens 10 überdeckt, um einen möglichst
großflächigen Wärmeübergang an dieser Grenzfläche 28 zu bekommen. Die axiale Länge der Wärme-Leitele-
v> mente 26 ist an die axiale Höhe der Schaltungsplättchen
10 angepaßt, damit sich bei der richtigen Betriebstemperatur an der Grenzfläche 28 der gewünschte zulässige
Berührungsdruck zwischen dem Leitelement 26 und dem Schaltungsplättchen 10 einstellt und außerdem ein
ω gewisser Federungsbereich besteht
Der Hohlraum des kompletierten Kühlungsmoduls, welcher zwischen der Trägerplatte 12 und dem
Modulgehäuse 16 besteht, ist durch ein inertes Gas 32, vorzugsweise Helium, ausgefüllt, das, wie aus den F i g. 1
b5 und 2 ersichtlich ist, durch eine öffnung 34 oben im
Modulgehäuse 16 einfüllbar ist Diese Einfüllöffnung 34 ist durch eine Schraube gasdicht verschließbar. Das Gas
32 — Helium — wird als Kühlmittel bei diesem
Kühlungsmodul aus folgenden Gründen verwendet: Helium hat ein niederes Molekulargewicht, dadurch füllt
es die Lücken und Poren in der Grenzschicht 28 der Berührungsflächen zwischen den Wärme-Leitelementen
26 und den Oberseiten der Schaltungsplättchen 10 aus. Desgleichen werden durch das Heliumgas 32 die
Spalte 30 zwischen den Wärme-Leitelementen 26 und der Bodenplatte ausgefüllt, die ebenfalls jeweils eine
Übergangsflächc für den abzuleitenden Wärmestrom bilden. Das Gas 32 — Helium — hat außerdem die
günstige Eigenschaft, daß es ein guter Wärmeleiter ist. Die gasförmigen Zwischenschichten in den Grenzflächen
28 an den Schaltungsplättchen 10 und die ringförmige Spalte 30 an den Wärme-Leitelementen 26
sind somit gute Wärmeleitschichten, d. h., sie weisen nur einen geringen Wärmewiderstand auf. Heliumgas 32 hat
außerdem noch die sehr wichtige Eigenschaft, daß es inert ist, dies besagt, Helium ist elektrisch nichtleitend,
es ist nicht giftig, verursacht keine Korrosion, es ist nicht brennbar und es explodiert nicht. Helium hat eine
weitere günstige Eigenschaft, indem es an Umgebungsflächen gut haftet bzw. diese benetzt, wodurch eine gute
Kontaktverbindung zwischen Gas und Material gegeben ist.
Als Gas 32, das ein niedriges Molekulargewicht aufweist, sind anstelle von Helium auch Wasserstoff
oder Kohlendioxid verwendbar. Jedoch sind diese beiden vorgenannten Gase nicht so vorteilhaft wie
Helium, da sie einige unerwünschte Eigenschaften aufweisen, beispielsweise ist es bekannt, das Wasserstoff
sehr explosiv ist.
Aus der Fig.3 ist es ersichtlich, daß die in die
Sacklöcher 20 eingesetzten axial verschiebbaren Wärme-Leitelemente 26 auf einander gegenüberliegenden
Seiten mit angeformten Leisten 36 versehen sind, die sich in axialer Richtung am Mantel der Leitelemente 26
erstrecken. Diese Leisten 36 dienen zur Vergrößerung der Oberfläche eines Wärme-Leitelementes 26, um für
den abzuleitenden Wärmestrom einen größeren Leitungsquerschnitt und damit einen kleineren Wärmewiderstand
zu erhalten. Diese seitlich angeordneten Leisten 36 ragen in die Kanäle der Nut 22, und sie dienen
deshalb auch als Führungsglieder für die Wärme-Leitelemente 26 in den Sacklöchern 20.
Die Wärmeübergangsstelle an der Grenzfläche 28 zwischen dem Schaltungsplättchen 10 und dem Wärme-Leitelement
26 ist in ihrem Wärmeleitwert auch von dem Berührungsdruck abhängig, den das vordere Ende
des Wärme-Leitelementes 26 ausübt Diese in axialer Richtung wirkende Druckkraft wird von dem als
Federglied dienenden Schlauch 24 erzeugt der sich am entgegengesetzten Ende des Wärme-Leitelementes 26
befindet und sich auf der Bodenplatte vom Modulgehäuse abstützt In den Fig. 1, 2, 6 und 8 ist die
Wärmeübergangsstelle an der Grenzfläche 28 lediglich zur Illustration als ein kleiner Spalt dargestellt der
durch das Gas 32 ausgefüllt ist das wie bereits erwähnt wurde, in die Poren und Lücken eindringt und infolge
seiner guten Wärmeleitfähigkeit Unebenheiten an der Grenzfläche 28 ausgleicht, so daß an einer solchen
Wärmeübergangsstelle eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit besteht Oder in anderen Worten ausgedrückt, die
Grenzfläche 28 weist einen sehr niedrigen Wärmeübergangswiderstand auf.
Aus den vorstehenden Erläuterungen geht hervor, daß im Wärmeableitpfad eine zweite Wärmeübergangsstelle
besteht die durch den Spalt 30 zwischen dem Wärme-Leitelement 26. den damit verbundenen Leisten
36 und den Wänden im Sackloch 20 und der Nut 22 des Modulgehäuseses 16 gebildet wird. Weil dieser ein
Wärme-Leitelement 26 umgebende Spalt 30 wesentlich größer ist als der durch die Unebenheiten in der
Grenzfläche 28 verursachte Spalt, ist der Wärmeleitwiderstand im Spalt 30 größer, auch wenn dieser Spalt
30 mit Heliumgas 32 ausgefüllt ist. Zur Verminderung des relativ großen Wärmewiderstandes im Spalt 30 wird
deshalb die Übergangsfläche im Spalt 30 entsprechend
iü vergrößert, d. h., das Wärme-Leitelement 26 und die
angeformten Leisten 36 erhalten eine größere Länge und außerdem eine größere Umfangsfläche, die so
gewählt sind, daß sich der gewünschte niedrige Wärmeübergangswiderstand am Spalt 30 ergibt. Der
Pfad und dessen gesamter Wärmewiderstand für den Wärmestrom, welcher aus dem zu kühlenden Schaltungsplättchen
10 abzuleiten ist, muß so ausgelegt sein, daß bei den verschiedenen Betriebsfällen mit unterschiedlicher
Beanspruchung und bei schwankenden Umgebungstemperaturen das Schaltungsplättchen 10
keine unzulässige Übertemperatur bekommt und daß es nur mit einer zulässigen Temperatur innerhalb eines
vorbestimmten Bereiches beansprucht wird.
Der von einem Schaltungsplättchen 10 abgeleitete Wärmestrom gelangt über den gut wärmeleitenden
Spalt 30 in die Bodenplatte des Modulgehäuses 16, welche als Kühlplatte gestaltet ist. Aus der F i g. 1 ist
ersichtlich, daß auf der Außenseite dieser als Kühlplatte dienenden Bodenplatte eine andere plattenförmige
Kühleinrichtung 38 in engem Berührungskontakt befestigt ist, so daß ein guter Wärmeübergang von der
Bodenplatte zum Kühlmittel 40 gegeben ist, welches die Kühleinrichtung 38 durchströmt. Die Bodenplatte und
die Kühleinrichtung 38 können so gestaltet sein, daß die Bodenplatte ein Bestandteil der Kühleinrichtung 38 ist.
Die von den Schaltungsplättchen 10 abgeleitete Wärme, welche auf vorbestimmten Pfaden zur Außenseite des
Modulgehäuses 16 transpertiert wird und von diesem in die Kühleinrichtung 38 gelangt, wird durch eine
zirkulierende Kühlflüssigkeit 40 entfernt, welche Kanäle in der Kühleinrichtung 38 durchströmt.
Die von den zu kühlenden Schaltungsplättchen 10 auf die Bodenplatte 21 des Modulgehäuses 16 übertragene
Wärme, weiche als Kühlplatte gestaltet ist und die an ihrer Außenseite Kühlrippen 42 aufweist, wie aus der
F i g. 2 zu ersehen ist kann auch durch Konvektion oder duch einen schwachen, geräuschlosen Luftstrom entfernt
werden. Der Luftstrom kann in diesem Fall schwach sein, weil die zu kühlende Oberfläche der
Bodenplatte durch die Kühlrippen 42 sehr groß ist im Vergleich zu den sehr kleinen Oberflächen der
Schaltungsplättchen 10, die eine hohe Eigenerwärmung erzeugen.
Ein zweites Ausführungsbeispiel eines Kühlungsmoduls
für Schaltungsplättchen 46, das mit Gas gefüllt ist und das zylindrische Wärme-Leitelement 44 enthält ist
aus der F i g. 8 zu ersehen. In dieser Darstellung ist der Pfad des Wärmestromes von einem Schaltungsplättchen
46 bis zur Kühlflüssigkeit 54 durch Pfeilsymbole
«> angegeben. An den einzelnen Teilstrecken dieses
Wärme-Leitungspfades der aus der Reihenschaltung der Grenzfläche 50, der Wegstrecke im Wärme-Leitelement
44, dem Spalt 52, dem Weg in der Bodenplatte 48 und dem Übergang zur Kühleinrichtung 58 besteht sind
fi die dort auftretenden Wärmewiderstände R durch die
zugeordneten Symbole Ri bis R 6 bezeichnet Die in
Schaltungsplättchen 46 erzeugte und abzuführende Wärme muß zunächst den Wärmewiderstand Ri
überwinden, welcher an der Grenzfläche bzw. Berührungsfläche 50 zwischen dem Schaltungsplättchen 46
und dem Wärme-Leitelement 44 besteht. Das Wärme-Leiielement 44 dem der kleine Wärmewiderstand R 2
zugeordnet ist, besteht aus einem gut wärmeleitenden Material, z. B. Kupfer. Der das Wärme-Leitelement 44
umgebende Spalt 52, welcher, wie bereits erwähnt wurde, wieder nut dem Gas Helium gefüllt ist, weist für
den abzuleitenden Wärmestrom den zugeordneten Wärmewiderstand R 3 auf. Im Modulgchänse 48,
speziell in der als Kühlplatte gestalteten Bodenplatte,
steht dem abzuleitenden Wärmestrom der relativ kleine Wärme widerstand R 4 entgegen. An der Grenz- bzw.
Übergangsfläche von der Bodenplatte des Kühlmoduls
48 zur Kühleinrichtung 58 besteht für den Wärmestrom
der Wärmewidersland R 5. Für den abzuleitenden Wärmestrom, der sich jetzt bereits auf eine große
Querschnittsfläche am Ende seines Wärmeleitpfades verteilt, ist noch der Wärmewiderstand Λ 6 zu
überwinden, welcher zwischen der Kühleinrichtung 58 und der Kühlflüssigkeit 54 besteht. Der Wärmewiderstand
R 1, welcher an der Grenzfläche 50 bzw. der Berührungsfläche zwischen der Oberseite des Schaltungsplä'uchens
46 und dem Wärme-Leitelement 44 besteht, ist 5 mal kleiner, wenn der Hohlraum des
Modulgehäuses 48 mit dem Gas Helium gefüllt ist statt mit Luft.
Die Fig.4 zeigt stark vergrößert einen Ausschnitt
aus dem Modulgehäuse 16, des ersten Ausführungsbeispiels nach F i g. 1 und 2, wobei in der Bodenplatte des Jo
Modulgehäuses 16 in zwei Sacklöcher 20 jeweils ein Wärme-Leitelement 26 eingesetzt ist. Aus der F i g. 4 ist
zu ersehen, daß an die beiden Wärme-Leitelemente 26 seitlich zwei Leisten 36 angeformt sind, die sich in der
kanalförmigen Nut 22 in der Bodenplatte befinden. Ebenfalls ist aus dieser F i g. 4 ersichtlich, daß im Grund
der Sacklöcher 20 und der Nut 22 der als Federglied 24 dienende Schlauch eingebettet ist und daß auf ihm die
Wärme-Leitelemente 26 aufliegen.
Die F i g. 5 ist die Ansicht in Richtung der Pfeile 5 in w
F i g. 1 eines Schnittes durch die Bodenplatte des Modulgehäuses 16 und zeigt die schlangenförmige
Anordnung des als Druck-Federgliedes 24 dienenden Schlauchs, der in der entsprechend geformten Nut 22
eingebettet ist, und die Sacklöcher zeilen- oder « spaltenweise verbindet und auf dem die Wärme-Leitelemente
26 aufliegen. Der in seinem Durchmesser erweiterungsfähige Schlauch 24 hat die Aufgabe, die
Wärme-Leitelemente 26 auf die zu kühlenden Schaltungsplättchen 10 zu drücken. Dieser Schlauch 24 ist, so
wie bereits erwähnt wurde, mit einer binären Expansionsflüssigkeit,
beispielsweise Fluorkohlenstoff, gefüllt, die bei einem Anstieg der Umgebungstemperatur sich
ausdehnt, dadurch den Durchmesser des Schlauches 24 vergrößert, wodurch die Wärme-Leitelemente 26 mit
einem stärkeren Berührungsdruck auf den Schaltungsplättchen 10 anliegen. Sobald die Wärme in den
Schaltungsplättchen 10 ansteigt, wird diese Temperaturänderung durch das Gas Helium, die Wärme-Leitelemente
26 und durch die Bodenplatte auf den Schlauch 24 *><
> übertragen. Das Kühlungsmodul arbeitet somit durch diese Einrichtung mit einem Regelungseffekt bei dem
der auf die Schaltungsplättchen 10 einwirkende Berührungsdruck von der Temperatur dieser Schaltungsplättchen
10 selbsttätig durch eine entsprechende *><>
Ausdehnung des Federgliedes 24 innerhalb gewisser Grenzen gesteuert wird. Diese Regelung ist jedoch nur
bis zu einer maximalen Temperatur wirksam.
Es wird darauf hingewiesen, daß der Betrieb und die zuverlässige Funktion des erfindungsgemäßen Kühlungsmoduls
unabhängig von seiner Lage ist. Ein derartiges Kühlungsmodul funktioniert bei niedriger
Schwerkraft als auch im schwerelosen Zustand, beispielsweise in Raumfahrtobjekten, als auch bei einer
kommerzialen Verwendung, beispielsweise in Datenverarbeitungsanlagen.
Ein drittes Ausführungsbeispiel eines Kühlungsmoduls, das nur ein zu kühlendes Schaitiingsplättchen 64
enthält, ist in den Fig. 6 und 7 dargestellt Das Schallungsplättchen 64, welches eine große Verlustleistungsdichte
aufweist, ist auf der einen Seite einer Trägerplatte 58 befestigt, auf deren anderen Seite die
Kontaktstifte 60 als Anschlußelemente angeordnet sind, welche zur Herstellung einer Schaltungsverbindung in
eine nicht dargestellte Schaltungskarte gesteckt werden. Das Modulgehäuse 62 ist wieder als gasdichte mit
der Trägerplatte 58 verbundene Schutzkappe oder Behälter gestaltet, in dessen Hohlraum das zu kühlende
Schaltungsplättchen 64 einragt. Die Bodenplatte des Modulgehäuses 62 ist in der Mitte mit einer in den
Hohlraum ragenden Nabe 66 versehen, welche das Sackloch 68 enthält, das auf der zum Schaltungsplättchen
64 gerichteten Seite offen ist und dessen Längsachse zur Mitte des Schaltungsplättchens 64
ausgerichtet ist. Auf dem Grund des Sackloches 68 liegt als Druck-Federglied 70 ein etwa linsen- oder
pillenförmiger elastischer Hohlkörper, auf dem das Wärme-Leitelement 72 aufliegt, welches, wie bereits
erwähnt wurde, aus gut leitendem Material besteht und in seiner Form dem Wärme-Leitelementen 26 vom
ersten Ausführungsbeispiel entspricht Dieses Wärme-Leitelement 72 wird durch das elastische Druck-Federglied
70 ebenfalls auf die Oberfläche des zu kühlenden Schaltungsplättchen 64 gedrückt, wodurch sich wieder
eine Berührungsfläche 74 ergibt, deren Unebenheiten durch das Gas Helium ausgefüllt sind. Der restliche
Hohlraum im Modulgehäuse 62 und der Spalt zwischen dem Sackloch 68 und dem Wärme-Leitelement 72 ist
mit dem Gas Helium ausgefüllt. Dieses Gas 76 wird nach einer Luft-Evakuierung des Hohlraumes eingefüllt. Für
die Gasfüllung wird ein schwacher Gas-Überdruck gewählt, um zu verhindern, daß bei einer eventuell
vorhandenen kleinen Leckstelle Raumluft in den Hohlraum des Kühlungsmoduls gelangt Dieser schwache
Überdruck des Gases 77 — Helium — in dem Hohlraum kann aufrechterhalten werden, in dem man
gleich bei der Montage des Kühlungsmoduls in dessen Hohlraum eine Kapsel einlegt, die eingepreßtes Helium
enthält und die dieses Gas 77 in ganz kleinen Mengen an den Hohlraum abgibt Es wird wiederholt daß das Gas
77 — Helium — ein niedriges Molekulargewicht hat und außerdem eine gute Haft- bzw. Benetzungsfähigkeit
aufweist wodurch sich eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit ergibt, da dieses Gas 77 in die Poren des Materials
eindringt und Unebenheiten ausfüllt
Das Druck-Federglied 70, welches, wie die Fig.6
zeigt, aus einem etwa linsenförmigen, elastischen Hohlkörper besteht, der beispielsweise auch die Form
einer bekannten Druckdose aufweisen kann, deren Volumen sich ebenfalls mit der Umgebungstemperatur
ändert, ist wie der Schlauch 24 gleichfalls mit einer binären Expansionsflüssigkeit, beispielsweise Fluorkohlenstoff,
gefüllt Dieses Gemisch einer binären Expansionsflüssigkeit ändert bei einer vorbestimmten Temperatur
seinen Zustand und es bewirkt in Abhängigkeit von seiner Temperatur eine Ausdehnung des Druck-
Federgliedes 70. Wenn sich im zu kühlenden Schaltungsplättchen 64 die Temperatur erhöht, beispielsweise
durch eine größere Wäi meerzeugung, wirkt diese Temperaturänderung auch auf das Druck-Federglied 70
ein, dessen Expansionsflüssigkeit sich entsprechend ausdehnt, wodurch das Wärme-Leitelement 72 einen
größeren Berührungsdruck auf die Oberfläche des Schaltungsplättchens 64 ausübt Durch diesen verstärkten Berührungsdruck ergibt sich zwischen dem Leitelement 72 und dem Schaltungsplättchen 64 ein innigerer
Wärmeübergang und eine Verringerung des Wärmewiderstandes, was zur Folge hat, daß sich der
Wärmeleitstrom infolge des geringeren Wärmewiderstandes im Wärmeableitpfad entsprechend erhöht
Somit ist auch bei diesem Kühlungsmodul ein Regelungseffekt zur Konstanthaltung der Temperatur
im Schaltungsplättchen 64 gegeben, der gewährleistet daß das Schaltungsplättchen 64 nur einer zulässigen
Betriebstemperatur in einem vorgegebenen Bereich ausgesetzt ist Die Größe, die Form und die Ausdehnungsrichtung des wärmeempfindlichen Druck-Federgliedes 70, welches auf das Wärme-Leitelement 72
einwirkt und dessen Verschiebungshub steuert, ist aus der durch die Pfeile 7-7 bezeichneten Schnittansicht der
F i g. 6 zu ersehen.
Wenn die äußere glatte Oberfläche des kappenförmigen Modulgehäuses 62 in der Größe nicht ausreicht, um
die vom Schaltungsplättchen 64 erzeugte, von innen zugeführte Wärme, durch Konvektion und Strahlung zu
zerstreuen, kann diese Außenseite auch mit Kühlrippen oder anderen Kühleinrichtungen versehen werden, die
verhindern, daß sich im Kühlungsmodul ein Wärmestau bildet Es ist noch zu erwähnen, daß das elastische
Druck-Federglied 70 auch die Anpassung des Wärme-Leitelernentes 72 an die Höhe des Schaltungsplättchens
64 ermöglicht wodurch ein gewisser Toleranzausgleich von Fabrikationschwankungen gegeben ist. Außerdem
erlaubt das elastische Druck-Federglied 70 in Verbindung mit dem gasgefüllten Spalt der das Wärme-Leitelement 72 am Umfang ergibt daß sich die Berührungsfläche 74 am vorderen Ende des Wärme-Leitelementes
72 gut an die Oberfläche des Schaltungsplättchens 64 anpaßt
Die Fig.8, welche das zweite, bereits vorstehend
kurz beschriebene Ausführungsbeispiel eines Kühlungsmoduls zeigt, enthält zur Druckkrafterzeugung und der
dadurch verursachten axialen Verschiebung der Wärme-Leitelemente 44 entweder ein mechanisches oder
ein pneumatisch wirkendes Druck-Federglied 76 in jedem Sackloch 52 des Modulgehäuses 48. Als
Druck-Federglieder 76 sind im Kühlungsmodul der F i g. 8 jeweils schraubenförmige Druckfedern vorgesehen, die sich am Grund der Sacklöcher 52 abstützen und
gegen die Wärme-Leitelemente 44 drücken. Diese schraubenförmigen mechanischen Federglieder 76 pressen die Wärme-Leitelemente 44 gegen die Oberflächen
der zu kühlenden Schaltungsplättchen 46 mit einer konstanten Druckkraft, wobei sich ein relativ geringer
Wärmewiderstand R1 durch das in die Übergangsfläche 50 eingelagerte Gas — Helium — ergibt, jedoch
weist das Kühlungsmodul nach der Fig.8 nicht den vorstehend beschriebenen Regelungseffekt auf, der sich
ergibt wenn temperaturempfindliche Druck-Federglieder Verwendung finden. Anstelle einer Schraubenfeder
76 als Druck-Federglied kann der Raum zwischen der Grundfläche des Sackloches 52 und dem verschiebbaren
Wärme-Leitelement 74 auch mit einem elastischen Werkstoff, beispielsweise Schaumgummi, ausgefüllt
werden, der die Funktionen des Druck-Federgliedes 7( erfüllt Auch ein derartiger elastischer Werkstof:
erzeugt den gewünschten Berührungsdruck zwischer dem Wärme-Leitelement 44 und dem zu kühlender
Schaltungsplättchen 46, jedoch ist in diesem Betriebsfal kein Regelungseffekt für die Temperatur gegeben. Wire
als Druck-Federglied 76 ein pneumatisches Bauelemen verwendet so kann dieses so ausgelegt sein, daß e;
wärmeempfindlich ist und bei steigender Temperatui
im eine größere Ausdehnung und damit eine größer«
wodurch sich wiederum der vorteilhafte Regelungsef
fekt zur Ableitung der überschüssigen Wärme ergibt
Abhängigkeit des Wärmewiderstandes in °C/Watt von:
gesamten Wärmepfad in Abhängigkeit von der Längt der Wärme-Leitelemente 44. Dabei ist unter dei
Bezeichnung Wärmepfad die Strecke des Wärmestro mes zu verstehen, der vom zu kühlenden Schaltungs
plättchen 46 ausgeht und im Kühlwasser 54 dei Kühleinrichtung 58 endet wobei sich dieser Wärmeleit
pfad aus den verschiedenen Wärmewiderstandsstrek ken Ri bis /76 zusammensetzt In diesem Diagramrr
sind als Parame ar der drei Kurven die Werkstoffe
gewählt aus denen die Wärme-Leitelemente 44 und da;
Modulgehäuse 48 bestehen können. Der gesamte Wärmewiderstand für einen Wärmepfad, welcher eir
Wärme-Leitelement 44 aus Aluminium enthält, ist ah obere Kurve 79 dargestellt Dieses Diagramm dei
jo F i g. 9 basiert auf Messungen und Berechnungen, die ar den Mustern eines Kühlungsmoduls vorgenommer
wurden, mit zu kühlenden quadratischen Schaltungs plättchen 46, deren Kantenlänge jeweil 10,8 mm betrug
Der Durchmesser für die Wärme-Leitelemente 44
betrug 12,90 mm und für die Sacklöcher wurde eir Durchmesser von 13,2 mm gewählt Die Dicke dei
Grenzschicht 50 am Übergang zwischen der Oberfläche eines Schaltungsplättchens 46 und dem vorderen Ende
eines Wärme-Leitelementes 44 wurde auf etws
0,013 mm gehalten. Die obere Kurve 78 im Schaubild is
einem Wärmeleitpfad zugeordnet der ein Wärme-Leit element 44 aus Aluminium enthält und bei dem da:
Modulgehäuse 48 ebenfalls aus Aluminium besteht. Dei Verlauf dieser Kurve 78 zeigt daß der gesamt«
4) Wärmewiderstand im Wärmeleitpfad vom Schaltungs
plättchen 46 bis zum Kühlwasser 54 eine fallende Tendenz aufweist, d. h. je länger das Wärme-Leitele
ment 44 ist, um so kleiner wird der Wärmewiderstand Hat das Wärme-Leitelement 44 aus Aluminium ein«
5n Länge von 5 mm, dann besteht im Wärme-Leitpfad eir
Wärmewiderstand von etwa 18°C/Watt Dieser Ge samtwärmewiderstand verringert sich auf etwa 15,6° C
Watt wenn die Länge des Wärme-Leitelementes 15 mrr
beträgt. Der Wert des Wärmewiderstandes steig1
allmählich wieder an, wenn der günstigste Längenwer
von 15 mm überschritten wird und beispielsweise 25 mn
beträgt. Aus dem Verlauf der Kurve 78 ergibt siel demzufolge für ein zu kühlendes Schaltungsplättchen Ai
mit gegebenen Abmessungen ein Wärme-Leitelemen
mi 44, das, wenn dieses aus Aluminium besteht, arr zweckmäßigsten eine optimale Länge von 15 mn
aufweist. An diese optimale Länge des Wärme-Leitele mentes 44 ist die Dicke der Bodenplatte vorr
Modulgehäuse 48 und das Sackloch 52 in dei
*' Bodenplatte anzupassen.
Die mittlere Kurve 80 im Diagramm der F i g. 9 wurd«
erhalten bei Verwendung eines Wärme-Leitelemente! 44 aus Aluminium und eines Modulgehäuses 48, das au;
Kupfer bestand. Der beachtlich geringere Wärmewiderstand bei dieser Ausführungsart des Wärmeleitpfades ist
darauf zurückzuführen, daß Kupfer ein wesentlich besserer Wärmeleiter ist als Aluminium. Die untere
Kurve 82 im Schaubild zeigt, daß sich ein wesentlich geringerer gesamter Wärmewiderstand im Pfad des
Wärmestromes ergibt, wenn sowohl das Modulgehäuse 48 als auch das Wärme-Leitelement 44 aus Kupfer
bestehen. Bei dieser zuletzt beschriebenen Konstruktionsart ergibt sich der Kleinstwert des gesamten
Wärmewiderstandes für den Pfad des Wärmestromes bei einer Länge des Wärme-Leitelementes 44 von etwa
22,8 mm, wie dies aus der unteren Kurve 82 der F i g. 9 zu ersehen ist
Die hohe Wärmeleitfähigkeit des Gases Helium und '5
dessen günstige Eigenschaften, daß es die Poren und Unebenheiten von Werkstoffen ausfüllt und an den
Oberflächen dieser Werkstoffe diese benetzend gut
haftet, schafft die Möglichkeit zur Erzeugung von
Wärmeübergängen, die nur einen sehr kleinen Wärmewiderstand aufweisen. Diese günstigen Eigenschaften
des Gases Helium in Verbindung und Kombination mit mechanischen Wärme-Leitelementen, die auf die
Oberfläche der zu kühlenden Bauteile durch Druck-Federglieder gedrückt werden, bilden einen gut
leitenden Pfad zur Ableitung der Wärme insbesondere aus solchen elektrischen Bauteilen mit großer Verlustleistungsdichte bzw. großer interner Wärmeerzeugung
auf kleinstem Raum, bei denen aus Gründen der Betriebssicherheit und der langen Lebensdauer die
Forderung besteht, daß sie keiner Temperatur ausgesetzt werden, welche einen vorgegebenen Grenzwert
überschreitet Das Gas Helium ist — weil es inert ist — außerdem sehr vorteilhaft zur Kühlung der vorstehend
beschriebenen Moduls und auch für andere elektrische Schaltungsanordnungen geeignet.
Claims (15)
1. Kühlungsmodul zur Wärmeableitung aus wenigstens einem auf einer Oberflächenseite einer
Trägerplatte angeordneten elektrischen Bauteil hoher Verlustleistungsdichte, das in den mit einem
Kühlmittel gefüllten Hohlraum eines kappenförmigen Modulgehäuses aus wärmeleitendem Material
einragt und dessen Trägerplatte mit dem Rand des Modulgehäuses gasdicht verbindbar ist, das an seiner
Außenseite mit Kühlrippen oder einer anderen die Wärme abführenden Einrichtung versehen ist,
dadurch gekennzeichnet, daß für jedes zu kühlende Bauteil (10, 46, 64) im Hohlraum des
Modulgehäuses (16, 48, 62) ein stiftförmiges elastisches Leitelement (26, 44, 72) aus gut
wärrneleitfähigem Material vorgesehen ist, dessen
vorderes Ende unter der Einwirkung einer geringen Druckkraft die Oberfläche des zu kühlenden
Bauteiles (10, 46, 64) berührt und daß der restliche Hohlraum mit einem gut wärmeleitenden inerten
Gas (32,77) gefüllt ist.
2. Kühlungsmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das kappenförmige aus Metall
bestehende Modulgehäuse (16, 48, 62) in bezug zu 2s dessen Seitenwänden (18) eine relativ dicke Bodenplatte aufweist, die an den Stellen, die einem zu
kühlenden Bauteil (10, 46, 64) gegenüberliegen, jeweils ein Sackloch (20, 52, 68) enthält, in dessen
Grund ein den Berührungsdruck erzeugendes Federglied (24, 70, 76) und mit diesem in Reihe
gekoppelt das in axialer Richtung verschiebbare stiftförmige Wärme-Leitelement (26, 44, 72) eingesetzt ist und daß das Wärme-Leitelement (26,44,72)
an seinem freien Ende und auch in seinem restlichen Querschnitt eine Fläche aufweist, die wenigstens der
zugänglichen Oberfläche des zu kühlenden Bauteils (10,46,64) entspricht.
3. Kühlungsmodul nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Modulgehäuse (62) an den Stellen, die einem zu kühlenden
Bauteil (64) gegenüberliegen, jeweils eine Nabe (66) mit einem Sackloch (68) aufweist, in daß das
Druck-Federglied (70) und das stiftförmige Leitelement (72) eingesetzt sind (F i g. 6).
4. Kühlungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bodenplatte des Modulgehäuses (16) auf der Seite, die zu den zu
kühlenden Bauteilen (10) gerichtet ist, eine schlangenförmig verlaufende Nut (22) aufweist, deren w
Breite kleiner ist als der Durchmesser der Sacklöcher (20) und deren Tiefe sich bis zum Grund der
Sacklöcher (20) erstreckt und die die Sacklöcher (20) zeilen- oder spaltenweise miteinander verbindet und
daß in diese Nut (22) als Federglied (24) ein elastischer mit einem Ausdehnungsmittel gefüllter
Schlauch eingebettet ist, dessen Durchmesser sich durch das expandierende Ausdchnungsmittel bei
steigender Temperatur erweitert (F i g. 1,2,4,5).
5. Kühlungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis w>
4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme-Leitelemente (26,72) jeweils einen zylindrischen Grundkörper aufweisen, der an zwei einander gegenüberliegenden Seiten mit zwei sich in axialer Richtung
erstreckenden angeformten Leisten (36) versehen n~>
ist, deren Breite kleiner als die der Nuten (22) ist, und daß diese Leisten (36) in die Nuten (22) verschiebbar
eingesetzt sind.
6. Kühlungsmodul nach einem der Ansprüche 1,2, 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme-Leitelemente (26,44,72) aus Kupfer oder Aluminium
bestehen.
7. Kühlungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Druck-Federglied (24, 70, 76) entweder eine schraubenförmige
Druckfeder, ein linsen- oder pillenförniiger Gummi-Hohlkörper oder eine wärmebeständige Schaumstoffschicht ist
8. Kühlungsmodul nach einem der Ansprüche 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein als
Druck-Federglied (24, 70) dienender Schlauch oder der Gummi-Hohlkörper mit einem binären Flüssigkeitsgemisch gefüllt ist, das Fluorkohlenstoff enthält
9. Kühlungsmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Hohlraumfüllung ein Gas
(32, 77) mit einem niedrigen Molekulargewicht, vorzugsweise Helium oder Wasserstoff oder Kohlendioxid vorgesehen ist
10. Kühlungsmodul nach Anspruch 1 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas (32, 77) im
Hohlraum des Modulgehäuses (16, 48, 62) in bezug zur Raumatmosphäre einen geringen Überdruck
aufweist
11. Kühlungsmodul nach einem der Ansprüche 1,9
oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhaltung der Gasfüllung (32, 77) und des Überdruckes im
Hohlraum in diesem eine mit Druckgas gefüllte Kapsel als Gasreserve enthalten ist, welche eine
definierte Leckstelle aufweist
12. Kühlungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die als
Bodenplatte dienende Kühlplatte des Modulgehäuses (16) auf der Außenseite mit Kühlrippen versehen
ist (F ig. 2).
13. Kühlungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die plane
Bodenplatte als Kühlplatte des Modulgehäuses (16) ein Bestandteil oder der Träger einer Kanäle
aufweisenden von einem flüssigen oder gasförmigen Kühlmittel (54) durchströmten Kühleinrichtung (58)
ist(Fig Iund8).
14. Kühlungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zu kühlende
elektrische Bauteil (10, 46, 64) ein in integrierter Mikrotechnik gefertigtes und auf einer Keramikscheibe (12) angeordnetes Schaltungsplättchen aus
Halbleitermaterial ist, auf dessen ebener Oberseite das Wärme-Leitelement (26, 44, 72) mit geringen
Berührungsdruck aufliegt.
15. Kühlungsmodul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 7, 8 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß das
sich im Modulgehäuse (16, 48, 62) abstützende Druck-Federglied (24,70) so ausgelegt ist, daß es bei
steigender Temperatur im Hohlraum des Modulgehäuses (16, 62) das Wärme-Leitelement (26. 72)
kräftiger gegen das elektrische Bauteil (10, 46, 64) drückt.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US05/626,399 US3993123A (en) | 1975-10-28 | 1975-10-28 | Gas encapsulated cooling module |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2647758A1 DE2647758A1 (de) | 1977-05-05 |
DE2647758B2 DE2647758B2 (de) | 1978-11-30 |
DE2647758C3 true DE2647758C3 (de) | 1979-08-09 |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2647758A Expired DE2647758C3 (de) | 1975-10-28 | 1976-10-22 | Kühlungsmodul für elektrische Bauteile |
Country Status (5)
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FR (1) | FR2330148A1 (de) |
GB (1) | GB1521159A (de) |
Families Citing this family (152)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CS179822B1 (en) * | 1975-09-08 | 1977-11-30 | Petr Novak | Cooling and pressuring equipment esp. for power semiconductive elements |
US4034469A (en) * | 1976-09-03 | 1977-07-12 | Ibm Corporation | Method of making conduction-cooled circuit package |
US4034468A (en) * | 1976-09-03 | 1977-07-12 | Ibm Corporation | Method for making conduction-cooled circuit package |
GB1598174A (en) * | 1977-05-31 | 1981-09-16 | Ibm | Cooling electrical apparatus |
US4167771A (en) * | 1977-06-16 | 1979-09-11 | International Business Machines Corporation | Thermal interface adapter for a conduction cooling module |
US4153107A (en) * | 1977-06-30 | 1979-05-08 | International Business Machines Corporation | Temperature equalizing element for a conduction cooling module |
US4138692A (en) * | 1977-09-12 | 1979-02-06 | International Business Machines Corporation | Gas encapsulated cooling module |
US4193445A (en) * | 1978-06-29 | 1980-03-18 | International Business Machines Corporation | Conduction cooled module |
US4226281A (en) * | 1979-06-11 | 1980-10-07 | International Business Machines Corporation | Thermal conduction module |
US4245273A (en) * | 1979-06-29 | 1981-01-13 | International Business Machines Corporation | Package for mounting and interconnecting a plurality of large scale integrated semiconductor devices |
US4360142A (en) * | 1979-06-29 | 1982-11-23 | International Business Machines Corporation | Method of forming a solder interconnection capable of sustained high power levels between a semiconductor device and a supporting substrate |
US4514636A (en) * | 1979-09-14 | 1985-04-30 | Eaton Corporation | Ion treatment apparatus |
US4261762A (en) * | 1979-09-14 | 1981-04-14 | Eaton Corporation | Method for conducting heat to or from an article being treated under vacuum |
US4235283A (en) * | 1979-12-17 | 1980-11-25 | International Business Machines Corporation | Multi-stud thermal conduction module |
US4743570A (en) * | 1979-12-21 | 1988-05-10 | Varian Associates, Inc. | Method of thermal treatment of a wafer in an evacuated environment |
US4680061A (en) * | 1979-12-21 | 1987-07-14 | Varian Associates, Inc. | Method of thermal treatment of a wafer in an evacuated environment |
US4909314A (en) * | 1979-12-21 | 1990-03-20 | Varian Associates, Inc. | Apparatus for thermal treatment of a wafer in an evacuated environment |
US4263965A (en) * | 1980-01-21 | 1981-04-28 | International Business Machines Corporation | Leaved thermal cooling module |
DE3044314C2 (de) * | 1980-11-25 | 1986-08-14 | kabelmetal electro GmbH, 3000 Hannover | Gehäuse zur Aufnahme von mit Wärme erzeugenden elektronischen Bauteilen bestückten gedruckten Schaltungen |
US4339260A (en) * | 1981-01-12 | 1982-07-13 | Owens-Illinois, Inc. | Environmentally protected electronic control for a glassware forming machine |
US4449580A (en) * | 1981-06-30 | 1984-05-22 | International Business Machines Corporation | Vertical wall elevated pressure heat dissipation system |
US4441075A (en) * | 1981-07-02 | 1984-04-03 | International Business Machines Corporation | Circuit arrangement which permits the testing of each individual chip and interchip connection in a high density packaging structure having a plurality of interconnected chips, without any physical disconnection |
US4462462A (en) * | 1981-11-17 | 1984-07-31 | International Business Machines Corporation | Thermal conduction piston for semiconductor packages |
WO1983002363A1 (en) * | 1981-12-29 | 1983-07-07 | Hassan, Javathu, K. | Cooling means for integrated circuit chip device |
US4512391A (en) * | 1982-01-29 | 1985-04-23 | Varian Associates, Inc. | Apparatus for thermal treatment of semiconductor wafers by gas conduction incorporating peripheral gas inlet |
JPS58191441A (ja) * | 1982-04-19 | 1983-11-08 | インタ−ナショナル ビジネス マシ−ンズ コ−ポレ−ション | ハンダ付けされた部品の応力軽減方法 |
US4503386A (en) * | 1982-04-20 | 1985-03-05 | International Business Machines Corporation | Chip partitioning aid (CPA)-A structure for test pattern generation for large logic networks |
US4447842A (en) * | 1982-06-01 | 1984-05-08 | Control Data Corporation | Finned heat exchangers for electronic chips and cooling assembly |
JPS58218148A (ja) * | 1982-06-11 | 1983-12-19 | Nec Corp | 電子部品冷却装置 |
DE3228368C2 (de) * | 1982-07-29 | 1985-03-14 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Gehäuse für elektrotechnische Geräte |
US4520425A (en) * | 1982-08-12 | 1985-05-28 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Control apparatus with improved structure for cooling circuit elements |
EP0103067B1 (de) * | 1982-09-09 | 1989-01-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Einrichtung zum Kühlen einer Mehrzahl von zu Flachbaugruppen zusammengefassten integrierten Bausteinen |
ATE39788T1 (de) * | 1982-09-09 | 1989-01-15 | Siemens Ag | Einrichtung zum kuehlen einer mehrzahl von zu flachbaugruppen zusammengefassten integrierten bausteinen. |
DE3236325A1 (de) * | 1982-09-30 | 1984-04-05 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Flachbaugruppe |
US4448240A (en) * | 1982-12-20 | 1984-05-15 | International Business Machines Corporation | Telescoping thermal conduction element for cooling semiconductor devices |
DE3370928D1 (en) * | 1982-12-21 | 1987-05-14 | Siemens Ag | Support for component parts |
JPS59144153A (ja) * | 1983-02-07 | 1984-08-18 | Nec Corp | 集積回路パツケ−ジ冷却構造 |
FR2541018A1 (fr) * | 1983-02-16 | 1984-08-17 | Radiotechnique Compelec | Procede de dissipation thermique, appareil de lecture-ecriture, et carte electronique a dissipation thermique elevee |
EP0120500B1 (de) * | 1983-03-29 | 1989-08-16 | Nec Corporation | LSI Verpackung hoher Dichte für logische Schaltungen |
JPS6115353A (ja) * | 1984-06-29 | 1986-01-23 | インタ−ナショナル ビジネス マシ−ンズ コ−ポレ−ション | チツプ冷却装置 |
US4639829A (en) * | 1984-06-29 | 1987-01-27 | International Business Machines Corporation | Thermal conduction disc-chip cooling enhancement means |
ATE40022T1 (de) * | 1984-08-08 | 1989-01-15 | Siemens Ag | Gemeinsames gehaeuse fuer zwei halbleiterkoerper. |
US4628990A (en) * | 1984-08-17 | 1986-12-16 | Nec Corporation | Cooling equipment for an integrated circuit chip |
EP0174537A1 (de) * | 1984-09-10 | 1986-03-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Im Betrieb von einem Kühlmedium umströmter federnder Kühlkörper |
US4632294A (en) * | 1984-12-20 | 1986-12-30 | International Business Machines Corporation | Process and apparatus for individual pin repair in a dense array of connector pins of an electronic packaging structure |
JPS61222242A (ja) * | 1985-03-28 | 1986-10-02 | Fujitsu Ltd | 冷却装置 |
FR2580060B1 (de) * | 1985-04-05 | 1989-06-09 | Nec Corp | |
DE3522124A1 (de) * | 1985-06-20 | 1987-01-02 | Siemens Ag | Aufnahme- und fuehrungseinrichtung fuer elektrische baugruppen |
DE3522127A1 (de) * | 1985-06-20 | 1987-01-02 | Siemens Ag | Kuehlbare einrichtung zur aufnahme von elektrischen baugruppen |
JP2569003B2 (ja) * | 1986-03-20 | 1997-01-08 | 株式会社日立製作所 | 熱伝導装置 |
IT1189500B (it) * | 1986-05-12 | 1988-02-04 | Sonda Srl | Attuatore per generare uno spostamento al raggiungimento di una prefissata temperatura |
US4700272A (en) * | 1986-06-26 | 1987-10-13 | Digital Equipment Corporation | Apparatus and method for compensation of thermal expansion of cooling fluid in enclosed electronic packages |
JPS6376444A (ja) * | 1986-09-19 | 1988-04-06 | Nec Corp | チツプキヤリア |
US4961106A (en) * | 1987-03-27 | 1990-10-02 | Olin Corporation | Metal packages having improved thermal dissipation |
US4768581A (en) * | 1987-04-06 | 1988-09-06 | International Business Machines Corporation | Cooling system for semiconductor modules |
US4771366A (en) * | 1987-07-06 | 1988-09-13 | International Business Machines Corporation | Ceramic card assembly having enhanced power distribution and cooling |
US4807441A (en) * | 1987-07-17 | 1989-02-28 | Allied-Signal Inc. | Cooling system for a sealed enclosure |
US4942497A (en) * | 1987-07-24 | 1990-07-17 | Nec Corporation | Cooling structure for heat generating electronic components mounted on a substrate |
CA1283225C (en) * | 1987-11-09 | 1991-04-16 | Shinji Mine | Cooling system for three-dimensional ic package |
CA1327710C (en) * | 1987-12-07 | 1994-03-15 | Kazuhiko Umezawa | Cooling system for ic package |
US4888449A (en) * | 1988-01-04 | 1989-12-19 | Olin Corporation | Semiconductor package |
EP0332560B1 (de) * | 1988-03-11 | 1994-03-02 | International Business Machines Corporation | Elastomerische Verbinder für elektronische Bausteine und für Prüfungen |
EP0411119A4 (en) * | 1988-04-08 | 1991-05-22 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor module, its cooling system and computer using the cooling system |
DE68918156T2 (de) * | 1988-05-09 | 1995-01-12 | Nec Corp | Flache Kühlungsstruktur für integrierte Schaltung. |
US4949783A (en) * | 1988-05-18 | 1990-08-21 | Veeco Instruments, Inc. | Substrate transport and cooling apparatus and method for same |
US5052481A (en) * | 1988-05-26 | 1991-10-01 | International Business Machines Corporation | High conduction cooling module having internal fins and compliant interfaces for vlsi chip technology |
US4975766A (en) * | 1988-08-26 | 1990-12-04 | Nec Corporation | Structure for temperature detection in a package |
JPH06100408B2 (ja) * | 1988-09-09 | 1994-12-12 | 日本電気株式会社 | 冷却装置 |
DE68925403T2 (de) * | 1988-09-20 | 1996-05-30 | Nec Corp | Kühlungsstruktur für elektronische Bauelemente |
JP2507561B2 (ja) * | 1988-10-19 | 1996-06-12 | 株式会社日立製作所 | 半導体の冷却装置 |
US5003376A (en) * | 1989-03-28 | 1991-03-26 | Coriolis Corporation | Cooling of large high power semi-conductors |
JPH036848A (ja) * | 1989-06-03 | 1991-01-14 | Hitachi Ltd | 半導体冷却モジュール |
US4928207A (en) * | 1989-06-15 | 1990-05-22 | International Business Machines Corporation | Circuit module with direct liquid cooling by a coolant flowing between a heat producing component and the face of a piston |
US5049201A (en) * | 1989-06-22 | 1991-09-17 | International Business Machines Corporation | Method of inhibiting corrosion in an electronic package |
US5182424A (en) * | 1989-10-31 | 1993-01-26 | Vlastimil Frank | Module encapsulation by induction heating |
US4984066A (en) * | 1989-12-12 | 1991-01-08 | Coriolis Corporation | Cooling of large semi-conductor devices |
US4994937A (en) * | 1989-12-22 | 1991-02-19 | Lockheed Corporation | Hydraulic thermal clamp for electronic modules |
US5014117A (en) * | 1990-03-30 | 1991-05-07 | International Business Machines Corporation | High conduction flexible fin cooling module |
JPH06342990A (ja) * | 1991-02-04 | 1994-12-13 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 統合冷却システム |
EP0532244B1 (de) * | 1991-09-13 | 1996-12-18 | Fuji Electric Co. Ltd. | Halbleiteranordnung |
JP2728105B2 (ja) * | 1991-10-21 | 1998-03-18 | 日本電気株式会社 | 集積回路用冷却装置 |
US5177666A (en) * | 1991-10-24 | 1993-01-05 | Bland Timothy J | Cooling rack for electronic devices |
US8213431B2 (en) * | 2008-01-18 | 2012-07-03 | The Boeing Company | System and method for enabling wireless real time applications over a wide area network in high signal intermittence environments |
EP0608418B1 (de) * | 1992-05-20 | 1998-11-04 | Seiko Epson Corporation | Kassette für eine elektronische vorrichtung |
GB9218233D0 (en) * | 1992-08-27 | 1992-10-14 | Dsk Technology International L | Cooling of electronics equipment |
US5515910A (en) * | 1993-05-03 | 1996-05-14 | Micro Control System | Apparatus for burn-in of high power semiconductor devices |
US5535507A (en) * | 1993-12-20 | 1996-07-16 | International Business Machines Corporation | Method of making electrostatic chuck with oxide insulator |
US5553114A (en) * | 1994-04-04 | 1996-09-03 | General Electric Company | Emissive coating for X-ray tube rotors |
US5461659A (en) * | 1994-03-18 | 1995-10-24 | General Electric Company | Emissive coating for x-ray tube rotors |
US6388203B1 (en) | 1995-04-04 | 2002-05-14 | Unitive International Limited | Controlled-shaped solder reservoirs for increasing the volume of solder bumps, and structures formed thereby |
ATE240586T1 (de) | 1995-04-05 | 2003-05-15 | Unitive Int Ltd | Eine löthöckerstruktur für ein mikroelektronisches substrat |
KR100211058B1 (ko) * | 1995-12-23 | 1999-07-15 | 이계철 | 멀티칩 모듈의 냉각장치 및 방법 |
US6016006A (en) * | 1996-06-24 | 2000-01-18 | Intel Corporation | Thermal grease insertion and retention |
US6025767A (en) * | 1996-08-05 | 2000-02-15 | Mcnc | Encapsulated micro-relay modules and methods of fabricating same |
US6019166A (en) * | 1997-12-30 | 2000-02-01 | Intel Corporation | Pickup chuck with an integral heatsink |
EP0948248A1 (de) * | 1998-03-24 | 1999-10-06 | Lucent Technologies Inc. | Elektronische Vorrichtung mit einem von der Umwelt abgedichteten Gehäuse |
US6214647B1 (en) | 1998-09-23 | 2001-04-10 | International Business Machines Corporation | Method for bonding heatsink to multiple-height chip |
US6275381B1 (en) | 1998-12-10 | 2001-08-14 | International Business Machines Corporation | Thermal paste preforms as a heat transfer media between a chip and a heat sink and method thereof |
DE19911475A1 (de) * | 1999-03-15 | 2000-10-12 | Gruendl & Hoffmann | Gehäuse für elektronische Schaltungen |
US6241005B1 (en) * | 1999-03-30 | 2001-06-05 | Veeco Instruments, Inc. | Thermal interface member |
JP2000357766A (ja) * | 1999-06-14 | 2000-12-26 | Hitachi Ltd | モジュール内への液体冷媒の封止方法 |
AU2002228926A1 (en) | 2000-11-10 | 2002-05-21 | Unitive Electronics, Inc. | Methods of positioning components using liquid prime movers and related structures |
US6863209B2 (en) | 2000-12-15 | 2005-03-08 | Unitivie International Limited | Low temperature methods of bonding components |
SG120884A1 (en) * | 2001-08-28 | 2006-04-26 | Advanced Materials Tech | Advanced microelectronic heat dissipation package and method for its manufacture |
US7385821B1 (en) | 2001-12-06 | 2008-06-10 | Apple Inc. | Cooling method for ICS |
US20030150605A1 (en) * | 2002-02-12 | 2003-08-14 | Belady Christian L. | Thermal transfer interface system and methods |
US7547623B2 (en) | 2002-06-25 | 2009-06-16 | Unitive International Limited | Methods of forming lead free solder bumps |
US7531898B2 (en) | 2002-06-25 | 2009-05-12 | Unitive International Limited | Non-Circular via holes for bumping pads and related structures |
US6960828B2 (en) | 2002-06-25 | 2005-11-01 | Unitive International Limited | Electronic structures including conductive shunt layers |
US6881039B2 (en) * | 2002-09-23 | 2005-04-19 | Cooligy, Inc. | Micro-fabricated electrokinetic pump |
US20040112571A1 (en) * | 2002-11-01 | 2004-06-17 | Cooligy, Inc. | Method and apparatus for efficient vertical fluid delivery for cooling a heat producing device |
US8464781B2 (en) | 2002-11-01 | 2013-06-18 | Cooligy Inc. | Cooling systems incorporating heat exchangers and thermoelectric layers |
US20050211418A1 (en) * | 2002-11-01 | 2005-09-29 | Cooligy, Inc. | Method and apparatus for efficient vertical fluid delivery for cooling a heat producing device |
US7836597B2 (en) | 2002-11-01 | 2010-11-23 | Cooligy Inc. | Method of fabricating high surface to volume ratio structures and their integration in microheat exchangers for liquid cooling system |
US7083612B2 (en) * | 2003-01-15 | 2006-08-01 | Cryodynamics, Llc | Cryotherapy system |
US7273479B2 (en) * | 2003-01-15 | 2007-09-25 | Cryodynamics, Llc | Methods and systems for cryogenic cooling |
US7410484B2 (en) * | 2003-01-15 | 2008-08-12 | Cryodynamics, Llc | Cryotherapy probe |
US7044196B2 (en) * | 2003-01-31 | 2006-05-16 | Cooligy,Inc | Decoupled spring-loaded mounting apparatus and method of manufacturing thereof |
TWI225899B (en) | 2003-02-18 | 2005-01-01 | Unitive Semiconductor Taiwan C | Etching solution and method for manufacturing conductive bump using the etching solution to selectively remove barrier layer |
US20040190253A1 (en) * | 2003-03-31 | 2004-09-30 | Ravi Prasher | Channeled heat sink and chassis with integrated heat rejector for two-phase cooling |
US7591302B1 (en) | 2003-07-23 | 2009-09-22 | Cooligy Inc. | Pump and fan control concepts in a cooling system |
US7049216B2 (en) | 2003-10-14 | 2006-05-23 | Unitive International Limited | Methods of providing solder structures for out plane connections |
WO2005101499A2 (en) | 2004-04-13 | 2005-10-27 | Unitive International Limited | Methods of forming solder bumps on exposed metal pads and related structures |
US7000418B2 (en) * | 2004-05-14 | 2006-02-21 | Intevac, Inc. | Capacitance sensing for substrate cooling |
US20050269691A1 (en) * | 2004-06-04 | 2005-12-08 | Cooligy, Inc. | Counter flow micro heat exchanger for optimal performance |
US7642644B2 (en) * | 2004-12-03 | 2010-01-05 | Mayo Foundation For Medical Education And Research | Packaging for high power integrated circuits |
US7656028B2 (en) * | 2005-02-23 | 2010-02-02 | Mayo Foundation For Medical Education And Research | System for controlling the temperature of an associated electronic device using an enclosure having a working fluid arranged therein and a chemical compound in the working fluid that undergoes a reversible chemical reaction to move heat from the associated electronic device |
JP2006245356A (ja) * | 2005-03-04 | 2006-09-14 | Hitachi Ltd | 電子デバイスの冷却装置 |
US7277291B2 (en) * | 2005-08-08 | 2007-10-02 | Verifone Holdings, Inc. | Thermal transfer device |
US7913719B2 (en) * | 2006-01-30 | 2011-03-29 | Cooligy Inc. | Tape-wrapped multilayer tubing and methods for making the same |
US7674701B2 (en) | 2006-02-08 | 2010-03-09 | Amkor Technology, Inc. | Methods of forming metal layers using multi-layer lift-off patterns |
US7932615B2 (en) | 2006-02-08 | 2011-04-26 | Amkor Technology, Inc. | Electronic devices including solder bumps on compliant dielectric layers |
US8289710B2 (en) * | 2006-02-16 | 2012-10-16 | Liebert Corporation | Liquid cooling systems for server applications |
TWI371684B (en) | 2006-02-16 | 2012-09-01 | Cooligy Inc | Liquid cooling loops for server applications |
WO2007120530A2 (en) | 2006-03-30 | 2007-10-25 | Cooligy, Inc. | Integrated liquid to air conduction module |
US20070227709A1 (en) * | 2006-03-30 | 2007-10-04 | Girish Upadhya | Multi device cooling |
US7715194B2 (en) | 2006-04-11 | 2010-05-11 | Cooligy Inc. | Methodology of cooling multiple heat sources in a personal computer through the use of multiple fluid-based heat exchanging loops coupled via modular bus-type heat exchangers |
TW200847914A (en) * | 2007-05-02 | 2008-12-01 | Cooligy Inc | Micro-tube/multi-port counter flow radiator design for electronic cooling applications |
TW200912621A (en) | 2007-08-07 | 2009-03-16 | Cooligy Inc | Method and apparatus for providing a supplemental cooling to server racks |
US8250877B2 (en) | 2008-03-10 | 2012-08-28 | Cooligy Inc. | Device and methodology for the removal of heat from an equipment rack by means of heat exchangers mounted to a door |
WO2010017327A1 (en) | 2008-08-05 | 2010-02-11 | Cooligy Inc. | A microheat exchanger for laser diode cooling |
DE102009004066A1 (de) * | 2009-01-06 | 2010-09-09 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Barriereschichtanordnung für Tanksysteme |
US8554390B2 (en) * | 2010-11-16 | 2013-10-08 | International Business Machines Corporation | Free cooling solution for a containerized data center |
JP6409057B2 (ja) | 2013-09-24 | 2018-10-17 | アダージョ メディカル インコーポレイテッドAdagio Medical,Inc. | 冷凍アブレーション装置 |
WO2015160574A1 (en) | 2014-04-17 | 2015-10-22 | Adagio Medical, Inc. | Endovascular near critical fluid based cryoablation catheter having plurality of preformed treatment shapes |
AU2015347201B2 (en) | 2014-11-13 | 2018-05-10 | Adagio Medical, Inc. | Pressure modulated cryoablation system and related methods |
WO2017048965A1 (en) | 2015-09-18 | 2017-03-23 | Adagio Medical Inc. | Tissue contact verification system |
US10864031B2 (en) | 2015-11-30 | 2020-12-15 | Adagio Medical, Inc. | Ablation method for creating elongate continuous lesions enclosing multiple vessel entries |
WO2019050894A1 (en) | 2017-09-05 | 2019-03-14 | Adagio Medical, Inc. | ABLATION CATHETER HAVING A SHAPE MEMORY PEN |
WO2019139917A1 (en) | 2018-01-10 | 2019-07-18 | Adagio Medical, Inc. | Cryoablation element with conductive liner |
JP7244747B2 (ja) * | 2019-02-28 | 2023-03-23 | 富士通株式会社 | 液浸槽及び液浸冷却装置 |
US11582866B1 (en) * | 2021-07-22 | 2023-02-14 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Systems including a power device-embedded PCB directly joined with a cooling assembly and method of forming the same |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3741292A (en) * | 1971-06-30 | 1973-06-26 | Ibm | Liquid encapsulated air cooled module |
-
1975
- 1975-10-28 US US05/626,399 patent/US3993123A/en not_active Expired - Lifetime
-
1976
- 1976-08-31 GB GB36045/76A patent/GB1521159A/en not_active Expired
- 1976-09-14 FR FR7628378A patent/FR2330148A1/fr active Granted
- 1976-10-06 JP JP51119508A patent/JPS6019663B2/ja not_active Expired
- 1976-10-22 DE DE2647758A patent/DE2647758C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2647758B2 (de) | 1978-11-30 |
JPS6019663B2 (ja) | 1985-05-17 |
JPS5253547A (en) | 1977-04-30 |
GB1521159A (en) | 1978-08-16 |
FR2330148A1 (fr) | 1977-05-27 |
FR2330148B1 (de) | 1980-11-28 |
DE2647758A1 (de) | 1977-05-05 |
US3993123A (en) | 1976-11-23 |
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Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
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