JP2010532918A - 熱伝達装置 - Google Patents
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Abstract
熱生成機能を有する試験対象デバイスの温度を所定温度に維持するための熱伝達装置であって、流入口と、流出口と、前記流入口から流体を受容してその流体を前記流出口へ配送するための複数の貫通孔を有する伝達ブロックと、熱伝達率を向上するように、前記貫通孔の各々の断面積を低減するために、前記貫通孔の各々の中に設けられた挿入部材と、を備える熱伝達装置。
Description
概して、本発明は、熱生成能力を有する試験対象デバイスの温度を所定温度に維持するための熱伝達装置に関する。
一般に、発送前に全ての高性能電子デバイスに対して100%機能試験が製造者によって行われる。デバイスの有効動作速度を判定するために、例えば、高電力マイクロプロセッサに対して一般に分類試験が行われる。分類試験中、デバイスの電力が所定の試験手順で電力比約0%から約100%まで変更される間、マイクロプロセッサ・デバイスのダイの温度を単一の所定温度で維持することが重要である。
試験中にダイを所定温度に維持するために、温度制御ユニット(TCU)として知られる装置が設計されている。概して、加熱工程は、温度制御ユニット内にヒーターを設置することによって実現される。冷却工程を実現するために、温度制御ユニットは閉ループ系に接続される。閉ループ系では、試験デバイス、例えば、マイクロプロセッサによって生成される熱を除去するために、冷却媒体が温度制御ユニットを通じて配送される。冷却媒体は、単相流又は二相流の何れであってもよい。単相流媒体は、その状態を変化させることなく強制的な対流によって熱を除去する。
単相流を用いた冷水温度制御ユニット技術がマイクロプロセッサ試験で一般に使用されている。パッケージ化されたマイクロプロセッサ・デバイス内の電力密度は約50W/cm2から約100W/cm2のレベルに達したことが分かった。マイクロプロセッサ・デバイスの電力密度のレベルが高まるにつれて、マイクロプロセッサをより低温で試験する点において、単相流技術はその限界に達することになる可能性がある。
従って、上述した少なくとも1つの問題に対処する新規な温度制御ユニットを提供する必要がある。
発明の一態様に従い、熱生成能力を有する試験対象デバイスの温度を所定温度に維持するための熱伝達装置であって、流入口と、流出口と、前記流入口から流体を受容してその流体を前記流出口へ配送するための複数の貫通孔を有する伝達ブロックと、熱伝達率を向上するように、前記各貫通孔の断面積を低減するために、前記各貫通孔の中に設けられた複数の挿入部材と、を備える熱伝達装置が提供される。
前記各貫通孔の中に設けられた前記複数の挿入部材は、前記各挿入部材が前記各貫通孔の断面の中心に対して固定した位置に規制されないように配置されている。
前記複数の挿入部材は実質的に長尺状であり、前記各挿入部材の長手軸が前記貫通孔に対して実質的に平行となるように前記各貫通孔の中に設けられている。
前記複数の挿入部材は実質的に長尺状であり、前記各挿入部材の長手軸が前記貫通孔に対して実質的に平行となるように前記各貫通孔の中に設けられている。
前記流入口及び前記流出口は、熱伝達モジュールを形成するように前記伝達ブロックの互いに反対側の端部に固定され、熱伝達が主として前記熱伝達モジュール内で生じる。
前記熱伝達モジュールはハウジングの内側に設けられ、前記熱伝達装置は、前記ハウジングの内側の空気を除去するとともに前記熱伝達モジュールの周りに部分的な真空の環境を生成するために前記ハウジング上に設けられたバルブを更に備え、前記部分的な真空の環境は、前記ハウジング内の前記伝達ブロックが懸架されることを補助するとともに、前記ハウジング上の凝縮を防止するために前記熱伝達モジュールと前記ハウジングとの間における断熱を提供する。
前記熱伝達モジュールはハウジングの内側に設けられ、前記熱伝達装置は、前記ハウジングの内側の空気を除去するとともに前記熱伝達モジュールの周りに部分的な真空の環境を生成するために前記ハウジング上に設けられたバルブを更に備え、前記部分的な真空の環境は、前記ハウジング内の前記伝達ブロックが懸架されることを補助するとともに、前記ハウジング上の凝縮を防止するために前記熱伝達モジュールと前記ハウジングとの間における断熱を提供する。
前記伝達ブロックは実質的にT字形状であるとともに茎部及び分岐部を備え、前記分岐部は前記複数の貫通孔を備え、前記茎部は前記試験対象デバイスと接触する表面を備える。
前記流入口及び前記流出口は、前記複数の貫通孔を通じて流体が流れ易くするために前記伝達ブロックの前記分岐部の互いに反対側の端部に固定される。
前記伝達ブロックの前記分岐部の表面上に設けられたヒーター層は、前記試験対象デバイスと接触する伝達ブロックの前記茎部の表面と反対側に位置する。
前記伝達ブロックの前記分岐部の表面上に設けられたヒーター層は、前記試験対象デバイスと接触する伝達ブロックの前記茎部の表面と反対側に位置する。
前記ヒーター層は、ヒーター固定具によって前記伝達ブロックに固定され、真空シールが前記伝達ブロックと前記ヒーター固定具との間に設けられる。
前記熱伝達装置は、前記伝達ブロック内に設けられ、前記試験対象デバイスの温度を計測するための温度センサを更に備える。
前記熱伝達装置は、前記伝達ブロック内に設けられ、前記試験対象デバイスの温度を計測するための温度センサを更に備える。
前記熱伝達装置は、前記温度センサに接続され、前記所定温度で前記試験対象デバイスの温度を維持するための制御装置を更に備える。
前記制御装置は、前記ヒーター層に対して供給される電源及び前記流体の流れの少なくとも一方を制御することにより、前記所定温度で前記試験対象デバイスの温度を維持する。
前記制御装置は、前記ヒーター層に対して供給される電源及び前記流体の流れの少なくとも一方を制御することにより、前記所定温度で前記試験対象デバイスの温度を維持する。
動作時に、流体が実質的に飽和した液体状態で前記複数の貫通孔に進入し、前記試験対象デバイスからの熱を受けて実質的に気体状態へ遷移し、実質的に気体状態で前記複数の貫通孔から出る。
構造的な剛性を提供し、かつ前記ハウジングの内側における高圧スパイクに耐えるように、前記ハウジングは高強度の材料からなる。
前記ハウジング上における局所的な凝縮を防止するために、前記ハウジングは高い熱伝達性を有する材料からなる。
前記ハウジング上における局所的な凝縮を防止するために、前記ハウジングは高い熱伝達性を有する材料からなる。
前記複数の貫通孔は、前記伝達ブロック内で複数の行及び列に配列されている。
一以上の挿入素子を備え、各挿入素子は前記複数の貫通孔のうち一以上の貫通孔を通じて挿通されている。
一以上の挿入素子を備え、各挿入素子は前記複数の貫通孔のうち一以上の貫通孔を通じて挿通されている。
有効な熱伝達を向上するために、前記複数の挿入部材は高い熱伝達性を有する材料からなる。
前記伝達ブロックは、有効な熱伝達を向上するために高い熱伝達性を有する材料からなる単一の一体部品からなる。
前記伝達ブロックは、有効な熱伝達を向上するために高い熱伝達性を有する材料からなる単一の一体部品からなる。
前記流入口、前記流出口、及び前記ヒーター固定具は、前記流入口、前記流出口、及び前記ヒーター固定具の各上面通路部上における凝縮を防止するために、低い熱伝達性を有する材料からなる。
本発明の第二の態様に従い、熱生成能力を用いて試験対象デバイスの温度を所定温度に維持するための熱伝達装置であって、流入口と、流出口と、前記流入口から流体を受容してその流体を前記流出口へ配送するための複数の貫通孔を有する伝達ブロックとを備え、前記伝達ブロック、前記流入口、及び前記流出口は、ハウジングの内側に配置される熱伝達モジュールを形成し、前記熱伝達装置は、前記ハウジングの内側の空気を除去するとともに前記熱伝達モジュールの周りに部分的な真空の環境を生成するために前記ハウジング上に配置されるバルブを更に備え、前記部分的な真空の環境は、前記ハウジング内の前記伝達ブロックが懸架されることを補助するとともに、前記ハウジング上の凝縮を防止するために前記熱伝達モジュールと前記ハウジングとの間における断熱を提供する、熱伝達装置が提供される。
本発明の実施形態は、例として図面とともに以下の詳細な説明を参酌してより良く理解され、かつ当業者にとって容易に明らかとなるであろう。
ここで説明する例示的な実施形態は、二相流工程を採用する新規な温度制御ユニットを提供する。二相流媒体は、蒸発の潜熱によって熱を除去するために、液体から蒸気へと状態を変化する。
ここで説明する例示的な実施形態は、二相流工程を採用する新規な温度制御ユニットを提供する。二相流媒体は、蒸発の潜熱によって熱を除去するために、液体から蒸気へと状態を変化する。
図1は、温度制御ユニット(TCU)100の形態にある熱伝達装置の断面の概略図を示す。温度制御ユニット100はハウジング102を備え、同ハウジング102はハウジング基部104及び主ハウジング本体106をそれぞれ備える。チェック弁108は、主ハウジング本体106に取り付けられている。
熱伝達(HT)モジュール110は、ハウジング102内に設けられている。主ハウジング本体106は熱伝達モジュール110の上に配置されており、ハウジング基部104は熱伝達モジュール110の下方に配置されている。熱伝達モジュール110の一部は、ハウジング基部104に突出する。熱伝達モジュール110の表面112は、温度制御ユニット100の周辺環境に晒されている。熱伝達モジュール110は、温度の迅速な上昇及び低下を含む高速な熱応答用に設計され、かつデバイス試験中に単一の設定温度に維持するために設定されている。従って、熱伝達モジュール110は適切に断熱されていることが重要である。熱伝達モジュール110の設計は、周辺環境の熱流束の侵入について考慮している。周辺環境と熱伝達モジュール110との間の熱伝達は効果的に打ち消され、熱伝達モジュール110を取り囲む制御された近接環境が効果的に達成される。
電子冷却では、任意の形態にある水のいかなる存在も非常に望ましくない。温度制御ユニット100が水蒸気の存在する開放された環境で動作する場合、温度制御ユニット100の表面における凝縮が問題である。温度制御ユニット100のハウジング102上における凝縮を防止するために、熱伝達モジュール110は断熱される。温度制御ユニット100の内側に収容される空気は、チェック弁108を用いて吐き出される。温度制御ユニット100の内側の空気を吐き出すことにより、部分的な真空の環境が温度制御ユニット100の内部に生成される。良好な断熱である温度制御ユニット100内の部分的な真空を伴い、周辺環境に面するハウジング102の表面温度は露点温度よりも高く維持される。この露天温度は、相対的な湿度及び温度の要因である。熱伝達モジュール110の表面における凝縮も有効に防止可能である。加えて、加熱工程中、部分的な真空領域は熱伝達モジュール110からのあらゆる熱損失を防止する断熱部としても機能する。
上述した凝縮防止方法にも関わらず、温度制御ユニット100のハウジング102は全体に凝縮がなくなるわけではない。熱伝達モジュール110とハウジング102との間における局所的な熱伝達に起因するハウジング102上の局所的な冷却領域において、凝縮がまだ生じことがある。従って、凝縮が生じ得る、全ての局所的な冷却領域を防止する良好な熱拡散を確保すべく、温度制御ユニット100のハウジングを製造するために高い伝達性を有する材料が使用される。一例の実施形態において、アルミニウム合金が使用されるが、別の実施形態において他の高い熱伝達性を有する材料が使用されてもよいことは自明である。
ハウジング102上の局所的な冷却領域を最少化するために、熱伝達モジュール110とハウジング102との間の直接的な接触を回避又は最少化することが好ましい。これは、ハウジング102の内側で熱伝達モジュール110を懸架することにより、例示的な実施形態において達成される。低い熱伝達性を有する断熱材料からなる真空シール116が、熱伝達モジュール110とハウジング102との間の残りの熱伝達を低減するために、ハウジング102と熱伝達モジュール110との間の間隙を充填するために使用される。これにより、局所的な冷却領域効果の最少化が達成される。真空シール116は周辺環境から温度制御ユニット100へ流れる可能性のある全ての空気の流れを効果的に防止する。また、温度制御ユニット100内の部分的な真空領域は、真空シール116を定位置に保持するような吸引効果を効果的に提供する。熱伝達モジュール110の上方における部分的な真空領域に起因して、熱伝達モジュール110を垂直に横切る圧力差により、熱伝達モジュール110の外部の表面112上に作用する大気圧下で、熱伝達モジュール110はハウジング102内で持ち上げられる。これにより、ハウジング102の内側にある熱伝達モジュール110が懸架される。熱伝達を低減して局所的な冷却領域を最少化するとともに、熱伝達モジュール110をハウジング102に対して整列させるために、断熱材料からなるハード・ストッパ114が熱伝達モジュール110と主ハウジング本体106との間で挟持される。例示的な実施形態において、低い熱伝達性を有する金属、例えばステンレス鋼、又は高強度プラスチック、例えばポリカーボネートがハード・ストッパ114として使用されるが、別の実施形態において、他の低い熱伝達性を有する材料が使用されてもよいことは自明である。
温度制御ユニット100内の気密環境を確保するために、ハウジング102は例示的な実施形態において適切にシールされる。温度制御ユニット100内へ侵入する空気漏れを防止するために、真空シール120は、ハウジング基部104と主ハウジング本体106との間、及び伝達ブロック202とヒーター固定具210との間に挿入される。工程ラインに沿って配置された不良装置によって熱伝達モジュール110内へ高圧の流体が侵入する場合、ハウジング102は熱伝達モジュール110の補強として作用するように設計されている。動作中の圧力スパイクに耐えるように、ハウジング102は構造的な剛性を提供する高強度材料で製造されている。一例の実施形態において、アルミニウム合金が使用されるが、別の実施形態において他の高強度材料が使用されてもよいことは自明である。
図2は、図1の温度制御ユニットの熱伝達モジュールの断面の概略図を示す。熱伝達モジュール110は、伝達ブロック202、流入口205、流出口206、ヒーター層208の形態にあるヒーター、及びヒーター固定具210を備える。伝達ブロック202は、上部203の形態にある分岐部及び下部204の形態にある茎部を有する実質的にT字形状である。上部203は、茎部よりも広い幅を有する。有効な熱伝達を向上するために、伝達ブロック202は、良好な熱伝達性を有する材料から製造され、かつ単一の一体部品として製造される。一例の実施形態において、銅合金が使用されるが、別の実施形態において他の高い熱伝達性を有する材料が使用されてもよいことは自明である。
周辺環境の熱流束の侵入を通じた熱伝達を最少化し、かつ開放された空間環境に晒されている、流入口205、流出口206、及びヒーター固定具210の各上面通路部228,230,232における凝縮を防止するために、流入口205、流出口206、及びヒーター固定具210は低い熱伝達性を有する材料から製造されている。例えば、ステンレス鋼のような低い熱伝達性を有する材料、又はポリカーボネートのような高強度プラスチックが使用される。
流入口205及び流出口206は、伝達ブロック202の上部203の互いに反対側の端部に配置されている。流入口205及び流出口206は、流入口205及び流出口206上の各締結具212を用いて伝達ブロック202の上部203に固定されている。伝達ブロック202の上部203は、流入口205及び流出口206によって取り囲まれている。当業者には自明であるが、伝達ブロック202、流入口205及び流出口206が温度制御ユニット100内の部分的な真空環境内で取り囲まれているため、上述したような凝縮の問題は伝達ブロック202上、流入口205上及び流出口206上では生じない。
ヒーター層208は、伝達ブロック202の下部204の表面112と対向する、伝達ブロック202の上部203の表面209上に配置されている。ヒーター層208は、締結具214及び真空シール120を用いたヒーター固定具210によって伝達ブロック202の上部203に固定されている。例示的な実施形態において、ヒーター層208は、商業的に入手可能な平型の抵抗ヒーターであるが、別の実施形態において他のヒーター層の設計が使用されてもよいことは自明である。真空シール120は、熱伝達を最少化すべく、良好な断熱性を有する材料から製造される。例示的な実施形態において、低い熱伝達性を有する金属、例えばステンレス鋼、又は高強度プラスチック、例えばポリカーボネートが使用されるが、別の実施形態において、他の低い熱伝達性を有する材料が使用されてもよいことは自明である。シール216は、流体の漏出を防止するために、伝達ブロック202の上部203と流入口205及び流出口206との間に設けられている。シール216は、高温及び低温下で耐久性を有する材料からなる。例示的な実施形態において、バイトン(登録商標)又はシリコンが使用されるが、別の実施形態において、他の低い熱伝達性を有する材料が使用されてもよいことは自明である。
スプリング取付型の熱電対218の形態である温度センサは、伝達ブロック202の実質的に中心に位置する空洞280内に配置されている。スプリング取付型の熱電対218は、外部の制御装置222に接続されている。スプリング取付型の熱電対218は、試験対象デバイス502の温度を計測し、計測した温度を制御装置222へフィードバックする。また、制御装置222は、熱伝達モジュール110を通じた流体の流れ、特に圧力、温度、流速を監視及び制御するとともに、試験対象デバイス502の温度を所定温度に維持するために、ヒーター層208に供給される電源を制御する。制御装置222は、電源/制御装置224、及び貯蔵部/制御装置226に接続されている。ヒーター層208に供給される電源を制御するための電源/制御装置224は、ヒーター層208に接続されている。流体の流れを向上させるための貯蔵部/制御装置226は、流入口205及び流出口206に接続されている。
図3は、温度制御ユニット100の形態にある熱伝達装置の別の断面の概略図を示す。図3に示すように、熱伝達モジュール110の伝達ブロック202は、伝達ブロック202の上部203に流路302の形態にある複数の貫通孔を備える。流路302は、伝達ブロック202の空洞220内に配置された熱電対218の両側において複数の行及び列に配列されている。
温度制御ユニット100の伝達ブロック202における熱伝達性能に影響する2つの要因は、伝達ブロック202を通じて流体に伝わる有効な熱伝達、及び伝達ブロック202の流路302を通じて配送される流体の量である。流路内で沸騰する流れは、非常に高い熱伝達機能を提供する。流体の熱伝達係数を高めるために、流路302はより小さな水力直径Dhを有することが好ましい。しかしながら、より小さな水力直径Dhによって、従来の加工を通じて流路302を有する伝達ブロック202を製造する場合に問題が生じる。
長尺状の挿入部材、例えば、ワイヤ304が、流路302の断面積を低減すべく、各流路302内の流路面積の一部を塞ぐように、伝達ブロック202の流路302の中に挿入されている。従って、より小さな水力直径Dhが得られる。そのため、流路302を通じて流れる流体の熱伝達係数の総和は増大する。これにより、流体による更に有効な熱の除去が効果的に行われる。例えば、ワイヤ304を用いて流路302の水力直径Dhを柔軟に制御すれば、流路302の直径を効果的に拡大可能である。その結果、伝達ブロック202の製造が容易となる。従って、効果的な熱の除去を可能としながら試験中に所定温度を維持するという基本的な機能をやめることなく、温度制御ユニット100の伝達ブロック202を製造するために従来の加工を使用することができる。各流路302の中に設けられた挿入部材、例えばワイヤ304は、各挿入部材が各流路302の断面の中心に対して固定した位置に規制されないように配置されている。熱伝達の効果を更に向上するために、挿入部材、例えばワイヤ304は、高い熱伝達性を有する材料からなる。一例の実施形態において、挿入部材、例えばワイヤ304は銅又はアルミニウム合金ワイヤとして提供されるが、別の実施形態において他の高い熱伝達性を有する材料が使用されてもよいことは自明である。
貫通孔及びワイヤの直径は、0.2mm〜3mmの範囲内であることが好ましい。当業者には自明であるが、0.2mm〜3mmの範囲内では、流路は、一般にミニチャネルと呼ばれ、断面積を実質的に低減すべく挿入部材を使用する例示的な実施形態の技術には現在のところ最も適している。温度制御ユニット100において、貫通孔に対するワイヤの直径比率は、0.7よりも大きい範囲内であることが好ましい。これにより、断面積が50%よりも大きく低減され、かつ水力直径が70%よりも大きく低減される。同じ圧力勾配が適用される場合、結果として流速が85%よりも大きく低減される。
図4は、図1の温度制御ユニット100の熱伝達モジュール110平断面の概略図を示す。挿入部材、例えばワイヤ304の一端は流路302の一端の中に挿入され、同じ流路302の反対の端部から引き出され、同じ列に隣接する流路302の隣接端部に挿入される。図4に示すように、伝達ブロック202の空洞220(図3)内に配置された熱電対218(図3)の各側における各列の流路302について、挿入部材、例えばワイヤ304の挿通が、熱電対218(図3)から最も離れた位置にある始点402で開始し、熱電対218(図3)に近接する終点404で終了する。当業者には自明であるが、挿通方法及び挿通パターンの少なくとも1つはこの実施形態で記載されたものに限定されるものではない。挿入部材、例えばワイヤ304の両端は、始点402及び終点404において、例えば溶接によって固定される。流路302及び挿入部材、例えばワイヤ304は、流入口205及び流出口206によって取り囲まれている。
図5は、試験対象デバイス502と接触して配置された図1の温度制御ユニットの熱伝達モジュールの概略図を示す。試験対象デバイス502は、支持台上に搭載されている。試験対象デバイス502を上方に移動させるか、或いは熱伝達モジュール110を下方に移動させることにより、試験対象デバイス502は、試験のために伝達ブロック202の表面112と接触させられる。試験対象デバイス502と伝達ブロック202の表面112との間の積極的な接触は、アクチュエータ(図示しない)によって行われる。試験中の試験対象デバイス502と露出した表面112との間の接触は図示されていない。
試験対象デバイス502は、熱生成能力を有する。冷却工程中、試験対象デバイス502の温度を所定温度に維持するために、試験対象デバイス502から伝達ブロック202へ伝達によって伝わる熱は、伝達ブロック202の流路302を通じて流れる冷却媒体流体によって対流により除去される。実質的に飽和した液体の状態にある流体は、矢印506で示されるように流入口205の中へ配送される。流体は、矢印508で示される方向で伝達ブロック202の流路(図3の302)を通じて流れる。熱伝達工程中、流路(図3の302)内の流体は、実質的に飽和した液体の状態から実質的に気体の状態へと変化する。実質的に気体の状態にある流体は、矢印510で示されるように伝達ブロック202から出て流出口206を通じて配送される。熱は、伝達ブロック202の流路302を通じて流れる流体によって対流により伝達ブロック202から除去される。例示的な実施形態において、冷媒ガス、例えばR22、R404A、及び二酸化炭素が使用されるが、別の実施形態において複数の流体が使用されてもよいことは当業者には自明である。
加熱工程中、試験対象デバイス502の温度を上昇させるには、試験対象デバイス502に熱を供給するために、ヒーター層208に電力が供給される。供給される熱は、伝達ブロック202から試験対象デバイス502へ伝達によって伝わる。
上述したように、温度制御ユニット100は、二相流工程を用いて所望の試験温度を効果的に実現し、急速な加熱及び冷却を効果的に提供する。上述したように、温度制御ユニット100は、製造及び組み立てが容易である簡素な設計を有する。温度制御ユニット100の全部品は、特別な技術及び工具を要することなく製造可能な簡素な幾何学的構成品である。これにより、加工費用が効果的に低減される。また、温度制御ユニット100の小型の設計により、温度制御ユニット100は試験取り扱いシステムに一体化することも容易である。
更に、温度制御ユニット100の設計は、耐久性及び信頼性に関して広範な考慮を包含している。例えば、全体的な性能に影響を及ぼす材料における疲労を生じ得る急速な加熱及び冷却は、適切な材料選択によって最小化される。温度制御ユニット100の構造的な配置は、いかなる高圧スパイクにも耐える剛性を確保する安全性を有するように設計される。従って、温度制御ユニット100の設計は、非常に信頼できるものである。
加えて、温度制御ユニット100は、所望の結果を得るために冷却システムに接続され、かつ試験デバイスの加熱及び冷却の適用を必要とする試験取り扱いシステムで使用されるように設計される。
広範囲に説明された本発明の精神又は範囲から逸脱することなく、特定の実施形態で示されるような本発明に対して、多数の変更及び改変の少なくとも1つが行われてもよいことは当業者には自明である。従って、本発明は、あらゆる面において例示的であり限定的なものとして理解されるべきある。
Claims (20)
- 熱生成能力を有する試験対象デバイスの温度を所定温度に維持するための熱伝達装置であって、
流入口と、
流出口と、
前記流入口から流体を受容してその流体を前記流出口へ配送するための複数の貫通孔を有する伝達ブロックと、
熱伝達率を向上するように、前記各貫通孔の断面積を低減するために、前記各貫通孔の中に設けられた複数の挿入部材と、を備える熱伝達装置。 - 請求項1に記載の熱伝達装置において、前記各貫通孔の中に設けられた前記複数の挿入部材は、前記各挿入部材が前記各貫通孔の断面の中心に対して固定した位置に規制されないように配置されている、熱伝達装置。
- 請求項1又は2に記載の熱伝達装置において、前記複数の挿入部材は実質的に長尺状であり、前記各挿入部材の長手軸が前記貫通孔に対して実質的に平行となるように前記各貫通孔の中に設けられている、熱伝達装置。
- 請求項1〜3の何れか一項に記載の熱伝達装置において、前記流入口及び前記流出口は、熱伝達モジュールを形成するように前記伝達ブロックの互いに反対側の端部に固定され、熱伝達が主として前記熱伝達モジュール内で生じる、熱伝達装置。
- 請求項1〜4の何れか一項に記載の熱伝達装置において、前記熱伝達モジュールはハウジングの内側に設けられ、
前記熱伝達装置は、前記ハウジングの内側の空気を除去するとともに前記熱伝達モジュールの周りに部分的な真空の環境を生成するために前記ハウジング上に設けられたバルブを更に備え、
前記部分的な真空の環境は、前記ハウジング内の前記伝達ブロックが懸架されることを補助するとともに、前記ハウジング上の凝縮を防止するために前記熱伝達モジュールと前記ハウジングとの間における断熱を提供する、熱伝達装置。 - 請求項1〜5の何れか一項に記載の熱伝達装置において、前記伝達ブロックは実質的にT字形状であるとともに茎部及び分岐部を備え、前記分岐部は前記複数の貫通孔を備え、前記茎部は前記試験対象デバイスと接触する表面を備える、熱伝達装置。
- 請求項6に記載の熱伝達装置において、前記流入口及び前記流出口は、前記複数の貫通孔を通じて流体が流れ易くするために前記伝達ブロックの前記分岐部の互いに反対側の端部に固定される、熱伝達装置。
- 請求項6又は7に記載の熱伝達装置において、前記伝達ブロックの前記分岐部の表面上に設けられたヒーター層は、前記試験対象デバイスと接触する伝達ブロックの前記茎部の表面と反対側に位置する、熱伝達装置。
- 請求項8に記載の熱伝達装置において、前記ヒーター層は、ヒーター固定具によって前記伝達ブロックに固定され、真空シールが前記伝達ブロックと前記ヒーター固定具との間に設けられる、熱伝達装置。
- 請求項1〜9の何れか一項に記載の熱伝達装置において、前記伝達ブロック内に設けられ、前記試験対象デバイスの温度を計測するための温度センサを更に備える熱伝達装置。
- 請求項1〜10の何れか一項に記載の熱伝達装置において、前記温度センサに接続され、前記試験対象デバイスの温度を前記所定温度に維持するための制御装置を更に備える熱伝達装置。
- 請求項1〜11の何れか一項に記載の熱伝達装置において、前記制御装置は、前記ヒーター層に対して供給される電源及び前記流体の流れの少なくとも一方を制御することにより、前記試験対象デバイスの温度を前記所定温度に維持する、熱伝達装置。
- 請求項1〜12の何れか一項に記載の熱伝達装置において、動作時に、流体が実質的に飽和した液体状態で前記複数の貫通孔に進入し、前記試験対象デバイスからの熱を受けて実質的に気体状態へ遷移し、実質的に気体状態で前記複数の貫通孔から出る、熱伝達装置。
- 請求項5に記載の熱伝達装置において、構造的な剛性を提供し、かつ前記ハウジングの内側における高圧のスパイクに耐えるように、前記ハウジングは高強度の材料からなる、熱伝達装置。
- 請求項5〜14の何れか一項に記載の熱伝達装置において、前記ハウジング上における局所的な凝縮を防止するために、前記ハウジングは高い熱伝達性を有する材料からなる、熱伝達装置。
- 請求項1〜15の何れか一項に記載の熱伝達装置において、前記複数の貫通孔は、前記伝達ブロック内で複数の行及び列に配列されている、熱伝達装置。
- 請求項1〜16の何れか一項に記載の熱伝達装置において、一以上の挿入素子を備え、各挿入素子は前記複数の貫通孔のうち一以上の貫通孔を通じて挿通されている、熱伝達装置。
- 請求項1〜15の何れか一項に記載の熱伝達装置において、有効な熱伝達を向上するために、前記複数の挿入部材は高い熱伝達性を有する材料からなる、熱伝達装置。
- 請求項1〜16の何れか一項に記載の熱伝達装置において、前記伝達ブロックは、有効な熱伝達を向上するために高い熱伝達性を有する材料からなる単一の一体部品からなる、熱伝達装置。
- 熱生成能力を有する試験対象デバイスの温度を所定温度に維持するための熱伝達装置であって、
流入口と、
流出口と、
前記流入口から流体を受容してその流体を前記流出口へ配送するための複数の貫通孔を有する伝達ブロックとを備え、
前記伝達ブロック、前記流入口、及び前記流出口は、ハウジングの内側に配置される熱伝達モジュールを形成し、
前記熱伝達装置は、前記ハウジングの内側の空気を除去するとともに前記熱伝達モジュールの周りに部分的な真空の環境を生成するために前記ハウジング上に配置されるバルブを更に備え、
前記部分的な真空の環境は、前記ハウジング内の前記伝達ブロックが懸架されることを補助するとともに、前記ハウジング上の凝縮を防止するために前記熱伝達モジュールと前記ハウジングとの間における断熱を提供する、熱伝達装置。
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US5847366A (en) * | 1996-06-18 | 1998-12-08 | Intel Corporation | Apparatus and method for controlling the temperature of an integrated circuit under test |
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US6116040A (en) * | 1999-03-15 | 2000-09-12 | Carrier Corporation | Apparatus for cooling the power electronics of a refrigeration compressor drive |
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US6615911B1 (en) * | 2002-03-07 | 2003-09-09 | Delphi Technologies, Inc. | High performance liquid-cooled heat sink with twisted tape inserts for electronics cooling |
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Cited By (1)
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