JP2002527713A - 取りはずし可能な噴霧冷却サブ・モジュールを有する噴霧冷却モジュール - Google Patents

取りはずし可能な噴霧冷却サブ・モジュールを有する噴霧冷却モジュール

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JP2002527713A
JP2002527713A JP2000576691A JP2000576691A JP2002527713A JP 2002527713 A JP2002527713 A JP 2002527713A JP 2000576691 A JP2000576691 A JP 2000576691A JP 2000576691 A JP2000576691 A JP 2000576691A JP 2002527713 A JP2002527713 A JP 2002527713A
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Abstract

(57)【要約】 電子カード・モジュールと電気的に接続され、流体的に連通された電子カード・サブ・モジュールを備えた電子システム。電子カード・モジュールは、マザーボードに嵌合され、冷却流体をモジュールに供給する冷却システムのマニホールドと結合される。冷却流体は、モジュール内に位置する集積回路または集積回路パッケージ上を直接流れることができる。各モジュールは、サブ・モジュールがモジュールに差し込まれ、工具またはハードウェアを使用することなくモジュールがマザーボードおよびマニホールドに差し込むことができる電気コネクタおよび流体コネクタを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （発明の背景） １．発明の分野 本発明は、モジュールに冷却流体を提供する冷却システムに結合された電子カ
ード・モジュールおよび電子カード・サブ・モジュールを有する電子アセンブリ
に関する。
【０００２】 ２．背景情報 集積回路は、通常プリント回路基板にはんだ付けされるパッケージへと組み立
てられる。プリント回路基板はマザーボードの嵌合コネクタへ差し込まれる電子
カードの基板であることもある。
【０００３】 作動中に集積回路は熱を発生する。回路の結合温度が望ましくない値を超過し
ないことを保証するために熱を除去する必要がある。いくつかの電子カードは、
回路からの熱の除去を促進する熱スラグおよび熱シンクが組み込まれている。熱
は強制または自然対流により熱シンク／スラグからの周囲の大気へ流入する可能
性がある。
【０００４】 マイクロプロセッサ等の集積回路は、従来型の熱シンク／対流冷却システムで
有効に除去できない熱を生成する可能性がある。集積回路から熱を伝達させて追
い出す熱パイプを組み込んだ電子システムが開発されている。熱パイプもまた熱
的な制限を有し、従来型の熱シンクよりも高価である。
【０００５】 集積回路または集積回路のパッケージ上に冷却液を直接噴霧するノズルを組み
込む電子システムも開発された。これらのシステムは、コンプレッサ／ポンプお
よび熱交換器を含む冷却システムにノズルを結合するための配管ハードウェアを
通常必要とする。
【０００６】 電子システム・カードは交換できることが望ましい。直接冷却型の電子システ
ムは通常、カードがシステムから取り外される前に配管ハードウェアを分解しな
ければならないように構築されている。分解には、フィッティング、シール等を
分離する工具が必要かもしれない。工具または組立てハードウェアの使用の必要
なしに、電子カードを結合したりシステムから取りはずしたりできる直接冷却シ
ステムを提供することが望まれるであろう。それに加えて、工具またはハードウ
ェアを使用せずに、個々のパッケージまたは集積回路を直接冷却システム内の電
子カードから取り外すこともまた望まれる。
【０００７】 （発明の概要） 本発明の一実施態様は、電子カード・モジュールと電気的に接続され、かつ流
体的に連通する電子カード・サブ・モジュールを備える電子システムである。電
子カード・モジュールは、マザーボードと嵌合され、またモジュールへ冷却流体
を提供する冷却システムのマニホールドに結合される。
【０００８】 （詳細な説明） 本発明の一実施形態は、電子カード・モジュールと電気的に接続され、流体的
に連通する電子カード・サブ・モジュールを含む電子システムである。電子カー
ド・モジュールは、マザーボードと嵌合され、またモジュールへ冷却流体を供給
する冷却システムのマニホールドに結合されることが可能である。冷却流体は、
モジュール内に位置する集積回路または集積回路パッケージ上を直接流れること
が可能である。各モジュールは、工具またはハードウェアを使用せずに、サブ・
モジュールをモジュールへ差し込むこと、ならびにモジュールをマザーボードお
よびマニホールドに差し込むことを可能にする電気コネクタおよび流体コネクタ
を有することもある。
【０００９】 特に参照番号により図面を参照して、図ｌは、本発明の電子システム１０の一
実施形態を示す。システム１０は、電子カード・モジュール１６および／または
電子カード・サブ・モジュール１８に冷却流体１４を供給する冷却システム１２
を含んでいる。
【００１０】 冷却システム１２は、流体１４を貯蔵所２２からモジュール／サブ・モジュー
ル１６、１８へ送るポンプ２０を含む。モジュール／サブ・モジュール１６、１
８は、流体１４を霧状にするノズル２４をも含む。霧状化された流体１４は、集
積回路２６上に向けられている。集積回路２６は、流体１４へ伝達される熱を生
成する。熱の伝達により流体は気相へ変化する。
【００１１】 気化した流体１４は、モジュール／サブ・モジュール１６、１８から熱交換器
２８へと流れる。冷却システム１２は、熱交換器２８を横切る空気の流れを発生
させて流体１４から熱を除去するファン３０を備えている。流体１４は、貯蔵部
２２へ流れ戻り、サイクルを完成させる。
【００１２】 図２は、電子カード・モジュール１６および電子カード・サブ・モジュール１
８の一実施形態を示す。モジュール１６は、基板３６に取り付けられた１つまた
は複数の集積回路パッケージ３４を囲むハウジング３２を含んでいる。集積回路
パッケージ３４は各々１つまたは複数の集積回路を備えているであろう（図示さ
れない）。パッケージが図示され、説明されているが、モジュール１６が基板３
６に直接取り付けられる集積回路を含むこともあることを理解されたい。
【００１３】 基板３６は、マザーボード電気コネクタ３８およびサブ・モジュール電気コネ
クタ４０が取り付けられたプリント回路基板を備えることもある。マザーボード
電気コネクタ３８はマザーボード４４に取り付けられたコネクタ４２に嵌合され
る。
【００１４】 サブ・モジュール１８は、同様に、基板５０に取り付けられた１つまたは複数
の集積回路パッケージ４８を囲むハウジング４６を備えることもある。集積回路
パッケージ４８は、各々１つまたは複数の集積回路（示されていない）を備えて
いる。パッケージは図示され、説明されているが、モジュール１８が基板５０に
直接取り付けられた集積回路を含むこともあることを理解されたい。
【００１５】 サブ・モジュール１８内の集積回路は、モジュール１６の集積回路に結合され
たマイクロプロセッサであってもよい。分離可能なサブ・モジュール１８を用い
ることにより、オペレータがシステムのマイクロプロセッサを容易に設置、取り
替えることが可能になる。
【００１６】 サブ・モジュールの基板５０は電気コネクタ５２が取り付けられたプリント回
路基板である。電気コネクタ５２は、モジュール１６の電気コネクタ４０へ差し
込むことができる。電気コネクタ３８、４０、４２および５２、ならびに基板３
６および５０は、集積回路パッケージ３４および４８を互いへおよびマザーボー
ド４４へ電気的に接続する。
【００１７】 モジュール１６は、マニホールド６２の対応する流体コネクタ５８および６０
に差しこむことが可能な流入口流体コネクタ５４および流出口流体コネクタ５６
を備えている。マニホールド６２は、図１に示される冷却システム１２のポンプ
２０と熱交換機２８に結合される。
【００１８】 図３で示されるように、マニホールド６２の流体コネクタ５８および６０は、
各々、常時バルブ６４を閉じるように付勢されたばねを備えている。モジュール
１６の対応する流体コネクタ５４または５６がマニホールド６２の流体コネクタ
５８または６０に挿入されると、バルブ６４が開かれる。バルブ６４が開くと、
冷却流体はマニホールド６２からモジュール１６へ流れることができる。モジュ
ール１６がマニホールド６２から分離されると、流体がコネクタ５８または６０
を通り流れないように、バルブ６４は閉位置へ戻る。この一方向バルブ６４がモ
ジュール１６をマニホールド６２およびマザーボード４４と閉鎖的に嵌合させる
手段となっている。
【００１９】 図２を参照すると、サブ・モジュール１８は、モジュール１６の嵌合流体コネ
クタ７０および７２に差しこむことができる一対の流体コネクタ６６および６８
を備えている。流体コネクタ７０および７２は、各々サブ・モジュール１８がモ
ジュール１６へ差し込まれた場合に開かれるようにばねで付勢された常時閉バル
ブ（示されていない）を備えることがある。バルブは開位置にあっては流体がサ
ブ・モジュール１８に流入するのを可能にし、閉位置にあっては流体がモジュー
ル１６から流出するのを妨げる。モジュール１６は、コネクタ７０および７２と
流入口５４および流出口５６コネクタをそれぞれ接続し、マニホールド６２とサ
ブ・モジュール１８との間の直接の流体の通り路となる一対の流体ライン（示さ
れていない）を備えることがある。電気コネクタ３４、および流体コネクタ７０
および７２は、サブ・モジュール１８を受けることができる開口部７４内に位置
している。
【００２０】 図４に示すように、開口部７４の深さは、サブ・モジュール１８がモジュール
１６に差し込まれたとき、サブ・モジュールの上面７６がモジュールの上面７８
と同じ高さとなることが望ましい。開口部７４は、このようにモジュール／サブ
・モジュール・アセンブリの形状を最小化する。
【００２１】 モジュール・ハウジング３２は、オペレータが指を挿入し、またサブ・モジュ
ール１８をモジュール１６からより容易に分離させることができる一対のくぼみ
８０を有してもよい。同様に、サブ・モジュール・ハウジング４６はサブ・モジ
ュール１８をモジュール１６からの取り除くのを助ける一対のくぼみ８２を有す
ることがある。
【００２２】 システムは、サブ・モジュール１８をモジュール１６に差し込み、その後モジ
ュール１６をマザーボード４４およびマニホールド６２に差し込むことにより組
み立てられる。代わりに、モジュール１６をマザーボード４４およびマニホール
ド６２に差しこんだ後に、サブ・モジュール１８はモジュール１６に差し込むこ
ともできる。本発明は、工具またはハードウェアを使用せずに、モジュール１６
およびサブ・モジュール１８の両方を直接冷却式冷却システムに差し込むことが
できる電子システムを提供する。
【００２３】 典型的な実施形態が付随する図面で説明され示されてきたが、このような実施
形態は、単に説明的であり、広い発明を制限するものではなく、他の様々な改良
が通常の当業者に生じるので、本発明は図示され説明された特定の構造および配
置に制限されないことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による電子システムの一実施形態の概略図である。
【図２】 電子システムの右上面透視図である。
【図３】 電子システムの一対の流体コネクタの横断面図である。
【図４】 電子カード・モジュールに差し込まれた電子カード・サブ・モジュールの上面
透視図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ， ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，Ｓ Ｌ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (71)出願人 901 ＳＡＮ ＡＮＴＯＮＩＯ ＲＯＡＤ ＰＡＬＯ ＡＬＴＯ，ＣＡ 94303，Ｕ． Ｓ．Ａ． Ｆターム(参考） 3L044 AA04 BA06 CA14 DB02 DD03 EA02 FA02 FA03 FA04 FA09 KA04 KA05 5E322 AA01 AA05 BB03 DA01 DB02 DB03 FA01 5F036 AA01 BA05 BA07 BB35 BB41

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 マニホールドと、 マザーボードと、 前記マザーボードと電気的に接続されることができ、前記マニホールドと流体
    的に連通するように前記マニホールドと結合される電子カード・モジュールと、 前記電子カード・モジュールと電気的に接続されることができ、前記マニホー
    ルドと流体的に連通するように前記マニホールドと結合される電子カード・サブ
    ・モジュールとを備える電子アセンブリ。
  2. 【請求項２】 前記電子カード・サブ・モジュールが、前記電子カード・モ
    ジュールの電気コネクタと嵌合する電子コネクタを備える請求項１に記載のアセ
    ンブリ。
  3. 【請求項３】 前記電子カード・サブ・モジュールが、前記電子カード・モ
    ジュールの流体コネクタと嵌合する流体コネクタを有する請求項１に記載のアセ
    ンブリ。
  4. 【請求項４】 前記電子カード・サブ・モジュールが、基板に取り付けられ
    た集積回路パッケージを囲むハウジングを備え、前記基板が前記電気コネクタを
    取り付けている請求項２に記載のアセンブリ。
  5. 【請求項５】 前記電子カード・モジュールが、基板に取り付けられた集積
    回路パッケージを囲むハウジングを備え、前記基板が前記電気コネクタを取り付
    けている請求項４に記載のアセンブリ。
  6. 【請求項６】 前記電子カード・モジュール・ハウジングが、前記電子カー
    ド・サブ・モジュールを受ける開口部を備える請求項５に記載のアセンブリ。
  7. 【請求項７】 前記電子カード・モジュール・ハウジングが、くぼみを備え
    る請求項５に記載のアセンブリ。
  8. 【請求項８】 前記電子カード・サブ・モジュール・ハウジングが、くぼみ
    を備える請求項４に記載のアセンブリ。
  9. 【請求項９】 前記電子カード・モジュールおよび前記電子カード・サブ・
    モジュールに冷却流体を提供する冷却システムをさらに備える請求項１に記載の
    アセンブリ。
  10. 【請求項１０】 集積回路パッケージを囲むハウジングを備える電子カード
    ・モジュールと、 集積回路パッケージを囲むハウジングを備え、前記電子カード・モジュールと
    流体的に連通している電子カード・サブ・モジュールと、 前記電子カード・モジュールと流体的に連通している熱交換器と、 前記電子カード・モジュールと、前記電子カード・サブ・モジュールと、前記
    熱交換器を通して冷却流体を送るポンプと を備える電子アセンブリ。
  11. 【請求項１１】 前記電子カード・サブ・モジュールが、前記電子カード・
    モジュールの電気コネクタと嵌合する電気コネクタを備える請求項１０に記載の
    アセンブリ。
  12. 【請求項１２】 前記電子カード・サブ・モジュールが、前記電子カード・
    モジュールの流体コネクタと嵌合する流体コネクタを有する請求項１０に記載の
    アセンブリ。
  13. 【請求項１３】 前記電子カード・モジュール・ハウジングが、前記電子カ
    ード・サブ・モジュールを受ける開口部を備える請求項１０に記載のアセンブリ
    。
  14. 【請求項１４】 前記電子カード・モジュール・ハウジングが、くぼみを備
    える請求項１０に記載のアセンブリ。
  15. 【請求項１５】 前記電子カード・サブ・モジュール・ハウジングが、くぼ
    みを備える請求項１０に記載のアセンブリ。
  16. 【請求項１６】 電子カード・サブ・モジュールを電子カード・モジュール
    に差しこむステップと、 電子カード・モジュールをマザーボードおよびマニホールドに差しこむステッ
    プと を備える電子アセンブリを組立てる方法。
  17. 【請求項１７】 電子カード・モジュールおよび電子カード・サブ・モジュ
    ールを通して冷却流体を送るステップをさらに備える請求項１６に記載の方法。
JP2000576691A 1998-10-14 1999-09-21 取りはずし可能な噴霧冷却サブ・モジュールを有する噴霧冷却モジュール Pending JP2002527713A (ja)

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US09/172,443 1998-10-14
PCT/US1999/021860 WO2000022901A1 (en) 1998-10-14 1999-09-21 Spray cooled module with removable spray cooled sub-module

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