JP2020057794A

JP2020057794A - 温度管理用の付加的製造を用いるためのシステムおよび方法

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Publication number: JP2020057794A
Application number: JP2019217783A
Authority: JP
Inventors: ブライアン・マガン・ラッシュ; Magann Rush Brian; ウィリアム・ドワイト・ガースラー; Dwight Gerstler William; ステファノ・アンジェロ・マリオ・ラシーニ; Stefano Angelo Mario Lassini; トッド・ギャレット・ウェッツェル; Gallet Wetzel Todd
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 2014-04-08
Filing date: 2019-12-02
Publication date: 2020-04-09
Anticipated expiration: 2035-04-03
Also published as: EP2930587A1; EP4368395A2; KR20150116775A; EP4368395A3; US20200281095A1; US10660236B2; BR102015007112A2; JP2016076684A; EP3702884B1; JP6824596B2; JP6880159B2; US20150289413A1; EP3702884A1; EP2930587B1

Abstract

【課題】温度管理用の付加的製造を用いるためのシステムおよび方法を提供する。【解決手段】電子デバイス用熱管理システムにおいて、一体化された熱管理カードアセンブリ４００は、ヒートフレーム４４０、共形スロット部分、シャーシフレームおよび放熱フィン４７０を含む。ヒートフレーム、共形スロット、シャーシフレームおよび放熱フィンは、付加的製造によって単一構造として一体に形成される。部品面および上面と、これらの面の間に形成された蒸気流路と、少なくとも１つの液体容器と、を備える蒸気チャンバならびに部品面の内部の少なくとも一部にウィック構造体を有する。動作時には、蒸気チャンバの部品面に結合された電子部品の少なくともいくつかを有する回路カード４１０があり、ウィック構造体は、収容部から電子部品に向かって液体の少なくとも一部を移送し、液体は容器に向かって移動する蒸気に変化する。【選択図】図４

Description

本発明は、温度管理用の付加的製造を用いるためのシステムおよび方法に関する。

電子デバイスの動作は、適切な機能を保証するために良好な熱管理を必要とする。電子デバイスは、加熱されると、デバイス劣化、機能障害、および寿命の低下を招く。

例えば、航空電子工学電子機器の能力は、システムの演算処理能力によって決定される。通常、航空電子工学システムにはサイズと重量の制約がある。これらのシステムは、所与の体積について、過熱等の熱問題が発生する前に、特定数のコアまたはプロセッサのみが動作するように、熱的に制限される。通常、プロセッサは、高い周囲温度環境で過熱を回避するために、性能を低下させ（最高８０％）、大幅に能力が低減する。熱が効果的にシステムから除去することができれば、より多くの処理パワーが、最終的にはより多くの処理能力が、同じ体積および重量から可能となる。

電子回路から熱を除去し、電子回路の動作温度範囲を維持するために現在使用されるファンおよびヒートシンクなどの従来の冷却方法がいくつか存在する。技術的改良は、計算
能力および機能性を増大させつつ、デバイス密度を増加させ、パッケージングを低減し続けており、熱管理システムが鍵となる動作要素となっている。さらに、特定の用途では、冷却能力を制限し、したがって電子機器の処理能力および機能性を制限するサイズおよび重量の制約がある。

いくつかの改良された進歩としては、ヒートパイプおよびシンセティックジェット冷却が挙げられる。ヒートパイプは、熱特性にある程度の効率の改善を提供するが、シンセティックジェットは、ファンに対して改善された信頼性を本質的に提供する。

システム設計者は、温度管理が電子回路の成功した展開にとって重要な要因であることをますます認識しており、温度性能を最適化するためのアセンブリおよびシステムを現在設計している。

電子部品から蓄冷器までの熱経路は、現在の技術によって制限される。特定の従来の設計は、粉砕されたアルミ製のヒートフレーム、およびシャーシ用の複合材料を用いること、ならびに蓄冷器の近くに電子回路を搭載することを含む。さらなる態様は、平面蒸気チャンバと線状ヒートパイプをヒートスプレッダ構造体に一体化することを含む。

処理能力および機能性をさらに向上させるために必要なことは、熱的性能を改善させることである。

米国特許第８４６６４８６号明細書

一実施例による電子回路用の熱管理システムは、３Ｄ印刷により蒸気チャンバとして一体に形成されたヒートフレーム、放熱フィンおよび／または熱交換器、シャーシ部分、ならびに共形スロット部分を含む。さらなる実施形態では、本明細書に詳述される付加的製造工程によって形成されるいかなる３Ｄ蒸気チャンバも、本システムの範囲内である。さらなる実施例は、蒸気チャンバまたはシャーシと熱のやり取りをする熱交換器または冷却プレートを含む。特定の実施形態では、３Ｄ蒸気チャンバは、内部表面に形成された３Ｄウィック構造体を有する。３Ｄ蒸気チャンバに一体化された３Ｄ支持構造体があってもよく、一実施例では、支持構造体は液体および気体の移送を容易にする。

一実施例では、複数のチャンバが互いに結合されてシャーシを形成するように、蒸気チャンバはモジュール式である。シャーシは、回路カード上の電子回路を外部環境に電気的に接続する入力／出力（Ｉ／Ｏ）インターフェースを含むことができる。

さらなる実施形態は、部品面および対向する面を有し、それらの間に蒸気流路が形成されるヒートフレームを備える密閉３Ｄ蒸気チャンバである。蒸気流路の第１の側の端部には少なくとも１つの液体容器があり、通常、対向する側の端部には液体容器がある。複数のウィック構造体は、少なくとも部品面および対向する面の一部の内部に配置され、放熱フィンおよび／または熱交換器は、３Ｄ蒸気チャンバの外部に配置される。

本開示のこれらのおよび他の態様、特徴、ならびに利点は、添付の図面と併せて、本開示の様々な態様についての以下の詳細な説明から明らかになるであろう。

本明細書に記載された実施形態は、添付の図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読めば、より良く理解されよう。添付の図面では、図面の全体にわたって、類似する符号は類似
する部分を表す。

ヒートフレームに結合された回路カード上に電子部品を備えた従来の回路カードアセンブリを示す図である。電子回路カード、ヒートスプレッダ、ウェッジロック、シャーシ、およびフィンを含む従来の回路カードアセンブリを示す図である。回路カードアセンブリ用の従来のシャーシを示す図である。電子回路カードの熱管理を提供する一体化されたアセンブリを含む本システムの一実施形態を示す図である。付属回路カードアセンブリを有する従来のシャーシの熱流路を示す図である。一実施形態によるモジュール式蒸気チャンバを示す図である。２つの回路カードを有するモジュール式蒸気チャンバの別の実施形態を示す図である。モジュール式蒸気チャンバおよび種々の非均一なウィック構造体の別の例である。別の実施形態による、内部支持体を有するモジュール式蒸気チャンバの別の例を示す図である。強化された支持体と流体の流れのためのウィック構造体を有するモジュール式蒸気チャンバの実施形態を示す図である。液体用供給動脈としても役立つことができる内部支持構造体を有するモジュール式蒸気チャンバの実施形態を示す図である。３Ｄ蒸気チャンバの内部支持体の構造的な特徴の実施形態を示す図である。不均一なウィック構造体の例を示す図である。一体化された中空フィンを有するモジュール式蒸気チャンバの実施形態を示す図である。シャーシ部分を形成するように垂直に組み立てられたいくつかの蒸気チャンバアセンブリを含む垂直アセンブリとしての熱管理システムを示す図である。積層されたモジュール式蒸気チャンバおよびＩ／Ｏモジュールを有する航空電子工学システムへのアセンブリを示す図である。底部トレイに、およびＩ／Ｏモジュールの上部に配置されたシンセティックジェットを用いた強化された対流を有する実施形態を示す図である。機体に一体化された別の実施形態におけるモジュール式蒸気チャンバを示す図である。交互に積層される構成のモジュール式蒸気チャンバを示す図である。シャーシ部分を形成するように平面的に組み立てられた２つ以上の蒸気チャンバを含む平面アセンブリとして熱管理システムを示す図である。共形、逆共形、およびカスタム共形の構成を含む回路電子部品を内包する３Ｄ蒸気チャンバの表面形状を示す図である。同じ蒸気チャンバ内で仕切られ、互いに隣接するいくつかの区画を含む区画化された蒸気チャンバを有する熱管理システムを示す図である。適合する壁およびウィック構造体を有するモジュール式蒸気チャンバの別の例である。適合する壁およびウィック構造体を有するモジュール式蒸気チャンバの別の例である。

例示的実施形態は、添付図面を参照して詳細に記載されており、各図面を通して同一符号は同一部分を示す。これらの実施形態のいくつかは上記のおよび他のニーズに対処することができる。

一実施例の熱管理システムは、作動流体を収容する密閉容器を備える熱管理装置を記載する。密閉容器内の特別に設計された内部構造は、作動流体と相互作用して熱エネルギーの伝達を向上させる。容器は、特定の用途に必要とされるような共形、逆共形、またはカスタム共形の形状となっている。内部構造の一部分は、強い毛管力をそれが必要とされる位置で作動流体に提供するように設計された微細構造を含む。内部構造の他の部分は、作動流体の蒸気状態との干渉を防止しながら、最小の圧力降下で作動流体を輸送するように設計された微細構造を含む。追加の支持構造体は、内部構造の一部として密閉容器を内部的に支持し強化するように働き、それによって流体輸送のための追加の経路を提供する。通常は電子回路である、寄生熱損失を生成する作動部品は、熱管理システムに熱的に接続されている。実質的に、温度管理システムは、電子部品と蓄冷器との間の特別に設計された熱経路を確立し、それによって部品から蓄冷器へ熱を伝達する。

図１Ａおよび図１Ｂは、ヒートフレームに結合された回路カード上の電子部品を備えた従来の回路カードアセンブリを示している。図１Ａおよび図１Ｂに示すように、かなりの熱を発生するプロセッサなどの部品を含むことができる電子部品２０を有する従来の回路カード１０を図１Ａに示す。図１Ｂに示すように、多くの用途では、回路カード１０を反転させてヒートスプレッダ５０に固定することによって、回路カード１０をヒートスプレッダカード５０に結合させ、そうして部品２０がヒートスプレッダ５０に近接する。この形式の放熱は、ある程度機能するが、部品２０によって生成された一定の熱量を放散できるだけであり、大きくてかさばるヒートスプレッダ５０を必要とする。処理能力が増加するにつれて、個々の部品のサイズが減少し、より小さなスペースでより大きな熱放散能力が必要となっている。

図２は、アセンブリ（図示せず）の一例による従来の熱管理システム２００を示す。このような従来のシステムでは、ウェッジロック２５０を有するヒートフレームまたはヒートスプレッダ２４０およびそれに結合された回路カード２１０などの部品は、フィン２７０を有するシャーシフレーム２６０に結合される。技術の現状においては、電子部品２２０は、プリント回路カード／基板（ＰＣＢ）などの部品基板２１０に搭載される。部品２２０は、典型的には、部品２２０からヒートフレーム２４０へ熱を伝達させる熱伝導材料（ＴＩＭ）２３０を有し、特に、部品２２０は、異なった形状／サイズを有してもよく、ヒートフレーム２４０は最も高い部品の高さを許容するように構成される。ヒートフレーム２４０は、典型的には、効率的な熱伝達を提供するためにアルミニウムなどの材料から構成され、熱伝達を容易にするのに十分なサイズを有する。

図２で説明したように、部品２２０は、ＴＩＭ２３０を通ってヒートフレーム２４０に伝導する熱を発生させる。ヒートフレーム２４０は、さらにウェッジロック２５０に、そしてシャーシフレーム２６０に、それからフィン２７０に熱を拡散する。このように、熱は最終的に環境へ放散され、フィン２７０は電子部品からの予想される熱を放散させるために十分な大きさに設計されている。

場合によっては、ヒートフレーム２４０は、回路カード２１０に比べて非常に大きくすることができる。ウェッジロック２５０は、ヒートフレーム２４０（カード２１０と予め組み立てられる）をシャーシフレーム２６０に設置するために用いられ、シャーシフレーム２６０は、ウェッジロック２５０のための嵌合部、例えばシャーシ溝を有し、ウェッジロック２５０を受け入れる。ウェッジロック２５０は、特定の実施例では、ヒートフレーム２４０をシャーシフレーム２６０にロックするように働くカム動作する装置である。シャーシフレーム２６０は、通常は、熱を除去する冷却空気または液体を含むことができる外部環境に、より大きな表面積を可能にするためにフィン２７０を有している。

図３は、回路カードアセンブリを収納するための従来のシャーシを示す。図３には、ヒートスプレッダおよび電子機器を有するいくつかの回路カード３４０を設置するためのいくつかのシャーシ溝３３０を備えるシャーシフレーム３１０を示す。シャーシフレーム３１０は、熱伝達を提供するために、シャーシフレームの周囲にシャーシフィン３２０のネットワークを有し、それは典型的には右、左、および上などの３辺にある。シャーシフレームに複数のカードがある場合には、個々のカードでかなりの熱が発生する可能性があり、ヒートパイプおよび蒸気チャンバなどの他の熱伝達機構を利用することができる。本例では、電子回路カードは、ヒートスプレッダカードに結合され、カードアセンブリをシャーシフレームに固定するために、カードアセンブリは、ウェッジロックを用いて溝を介してシャーシフレームに挿入される。

図４は、電子回路カード用の一体化された熱管理システムを含む本システムの一実施形態を示し、一体化されたシステムは付加的製造によって製造される。本明細書において、付加的製造は、３Ｄ印刷、ラピッドプロトタイピング（ＲＰ）、ダイレクトデジタル製造（ＤＤＭ）、選択的レーザー溶融（ＳＬＭ）、電子ビーム溶融（ＥＢＭ）、直接金属レーザー溶融（ＤＭＬＭ）などの加工技術を指す。

再び図４を参照すると、本実施例の一体化された熱管理カードアセンブリ４００は、単一の熱管理構造体４８０として形成される、ヒートフレーム４４０、フィン４７０、カード装着部分４６０、およびシャーシ取付部分４５０を含む。本実施例では、ヒートフレーム４４０と一体形成されたカード装着部分４６０は、図２の従来のアセンブリのウェッジロック嵌合の必要性を除去する。カード装着部分４６０は、例えば摩擦嵌合および／または舌状突起と溝などによって、プリント回路カード４１０を保持する。シャーシ取付部分４５０は、スロットまたはチャネルに挿入された回路カードを収容するために使用されるシャーシ・アーキテクチャの一部として採用される。このアーキテクチャを堅牢化することの一部として、取付部分４５０は、シャーシの摩擦嵌合を確実にし、そうすることで回路カードはバックプレーンから揺動しない。それはまた、カードまたはヒートフレームの底部とシャーシの壁との間に圧力を提供し、したがって、良好な熱結合が形成される。図示したシャーシ・アーキテクチャでは、要素が一体形成され、スロットにカードを挿入せずに、締結具を介してＩ／Ｏモジュールに保持されるスライスとして回路カードをスタックするので、従来のウェッジロックは不要となり、それによって、従来のウェッジロックを除去する。

一実施例では、ヒートフレーム４４０は、蒸気チャンバであり、付随する部品４２０を有するプリント回路カード４１０は、蒸気チャンバに結合されている。プリント回路カード４１０は、プリント回路カード４１０を受け取るように構成されるヒートフレーム４４０と係合する。一実施例では、ヒートフレーム４４０は、回路カード４１０の側面に追従する舌状突起と溝の特徴を含む。一実施例では、ヒートフレーム４４０が少なくとも１つの側面で部品４２０に近接するように設計されるように、ヒートフレーム４４０は、プリント回路カード４１０および付随する発熱部品４２０のために設計されている。このような実施例では、熱伝導材料を必要としない、または最小限にすることができる。

一実施形態によれば、蒸気チャンバの実施の別の特徴は、電子回路によって生成される、または外部環境に存在するＥＭＩの強い減衰を提供しつつ、複数のアセンブリを嵌合することを可能にするアセンブリ４８０の電磁干渉（ＥＭＩ）を低減することである。

さらに、一実施例のヒートフレーム４４０は、伝導性結合のために、部品４２０の上面または上部だけでなく、いくつかの実施例では部品４２０の１つまたは複数の側面に、近接するように設計される。部品４２０の、より広い表面積にわたって熱伝達を実現する能力は、構造体４８０の熱管理能力を著しく向上させる。一実施例では、ヒートフレーム４
４０は、部品４２０の上面および少なくとも１つの側面に伝導的に結合される。本明細書では、伝導的に結合するとは、熱伝達が生じ得るように、部品に直接、間接、または緊密に近接していることをいう。間接的な接触では、熱伝導材料などの材料を用いることができる。

３Ｄ製造された蒸気チャンバを有する、図４および図６〜図１８に示す例示的な熱管理システムの熱抵抗を用いた熱性能評価は、今日の最高水準のシステムよりも優れていることを示している。

図５は、取り付けられた回路カードアセンブリを有する従来のシャーシ部の熱流路を示す。具体的には、図５は、切断側面透視図であり、様々なサイズおよび形状の部品５３０を有する回路カード５２０のための従来のシャーシ部５１０を示しており、ウェッジロック５６０によりシャーシフレーム５６５に固定される。熱伝導材料（ＴＩＭ）５３５、ヒートフレーム５５０、ウェッジロック５６０、および取り付けられた回路カードアセンブリを有するシャーシ５６５を備える従来のシャーシ部５１０の熱流路。ＴＩＭ５３５は、通常は、部品５３０からヒートフレーム５５０に熱を伝導するために使用される。熱の少なくとも一部は、ヒートフレーム５５０を通して伝導５８０によってシャーシフレーム５６５に運ばれ、最終的に放熱フィン５７０に運ばれ、そして環境に放熱される。ウェッジロック５６０は、典型的には、ヒートフレーム５５０をシャーシ壁の溝の少なくとも１つの側面に密に接触させる機械的圧力を提供する機械的カム機構を提供し、シャーシ部５１０のヒートフレーム５５０の機械的保持および嵌合面間の許容できる熱接触を確実にする。ウェッジロック５６０機構は、シャーシ壁の空間を占有し、他の場合よりもそれをさらに厚くさせ、シャーシ部５１０全体のサイズおよび重量を増加させる。

図６Ａおよび図６Ｂに、モジュール式蒸気システム６００としての本システムの実施形態を示す。図６Ａの描写は、回路カード６１０向けにカスタム設計され、電子部品６２０から熱を放散させるための放熱フィン６７０を有するモジュール式蒸気チャンバ６００を示す。電子部品６２０は、ヒートフレーム６２５と係合する回路カード６１０の少なくとも１つの表面上に存在する。本実施例のヒートフレーム６２５は、部品６２０からの熱を効率的に除去するために部品６２０に近接する電子部品６２０に適合するように設計されている。ヒートフレーム６２５は、ヒートフレーム６２５の内部部品面が最適な熱伝達のために部品６２０のサイズおよび形状に設定されるように構成される。一実施例では、回路カード６１０は、両面に部品６２０、および両面にヒートフレーム６２５を有する。

図６Ｂを参照すると、回路カード６１０用の３次元（３Ｄ）蒸気流路チャンバ６００を切断側面透視図で示す。モジュール式蒸気チャンバ６００は、本実施例では、発熱部品６２０に適合し、部品に近接することにより熱伝達を最適化するようにカスタム設計された部品面６８０を有する。一実施例では、部品面６８０は、部品６２０、特に最も発熱するものの少なくとも１つの表面からの熱を伝導するように構成される。別の実施例では、部品面６８０は、部品上面および１つまたは複数の側面などの、部品６２０の２つ以上の表面から熱を伝導するように構成される。一実施形態では、部品面６８０に結合されるのは、面の近傍に配置された収容部６９０などから加熱された部品６２０に向かって液体を導くのに役立つウィック構造体６５０である。液体は、加熱された部品６２０によって蒸気に変換され、蒸気が熱を吸収し、収容部６９０に向かって外に移動して、そこで蒸気は液体に戻るよう変換される。収容部６９０は、蒸気から熱が除去され、液体となるように、さらなる熱伝達を提供する。

一実施例では、モジュール式蒸気アセンブリ６００は、ウィック構造体６５０、ならびに蒸気チャンバが２つの面の間に形成され、両面に収容部６９０を有する部品面６８０および上面６７５と一体に形成される。ヒートフレーム６２５の部品面６８０と対向する上
面６７５との間の距離は、典型的には少なくとも０．５ｍｍであり、液体が収容部６９０からウィック面に沿って移動し、蒸気が収容部６９０に戻るのを可能にするために必要な熱伝達をさらに最適化され得る。本実施例では、内部支持体がない。一体構造は、回路カード６１０と嵌合する装着機構を含む。

図７を参照すると、切断側面透視図は、２つの回路カード７１０の間に配置された一体型３次元（３Ｄ）蒸気チャンバアセンブリ７２５を含む本システム７００の一実施形態を示す。２つの回路カード７１０は、いくつかの部品７２０を各々含み、カードは、同一の部品もしくは異なる部品およびレイアウトを有する同一カードであってもよい。蒸気チャンバアセンブリ７２５は、２つの面の間に蒸気流路を形成するウィック構造体７５０を有する２つの部品面７８０を含む。一実施例では、モジュール式蒸気アセンブリ７２５は、ウィック構造体７５０と一体に形成され、２つの回路カード７１０の間に形成される蒸気チャンバアセンブリ７２５は、両面に収容部７９０を有する。本実施例では、内部支持体がない。さらに、一体構造は、回路カード７１０と嵌合する装着機構を含む。

図８は、様々な不均一なウィック構造体を有する薄型モジュール式蒸気チャンバ８１０の一実施例である。図８では、本実施形態の蒸気チャンバアセンブリは、蒸気チャンバの部品面上に形成されたウィック構造体８３０および／または８４０を有する薄型蒸気チャンバ８１０を示す。一実施例では、ウィックが厚さ方向に不均一なウィック８３０である。さらなる実施例では、ウィックは、厚さ方向および平面方向に不均一なウィック８４０である。本明細書では、「厚さ」は、局所的な蒸気チャンバケーシングに垂直な寸法をいい、「平面」は、局所的な蒸気チャンバケーシングに平行な寸法をいう。

図９Ａは、内部支持体を有するモジュール式蒸気チャンバの別の実施例を示す図である。図９Ｂは、強化された支持体と流体の流れのために平面から離れたウィック構造体を有するモジュール式蒸気チャンバの実施形態を示す。図９Ａおよび図９Ｂを参照すると、モジュール式蒸気アセンブリ９００は、剛性を向上させ、液体の戻りを増加させるために用いることができる内部支持体またはポスト９９０を示すように描かれている。本実施例では、モジュール式蒸気アセンブリ９００は、アセンブリにより大きな剛性を追加する１つまたは複数のポスト９９０を有するモジュール式蒸気チャンバ９３０を含む。支持体９９０のさらなる態様は、毛管作用によって液体の移送を高めることである。回路カード９１０は、熱を発生する電子部品９２０を含み、発生した熱は、蒸気チャンバ９３０の少なくとも１つの側面に近接することにより蒸気チャンバ９３０に運ばれる。部品９２０からの熱は蒸気チャンバ９３０で液体を蒸気に変換し、それから蒸気は収容部９８０に運ばれ、液体に変換される。液体は、蒸気チャンバ９３０の部品面に形成されるウィック構造体９８５によって運ばれる。本実施例のポスト９９０は、液体を輸送するさらなる能力を提供するウィック構造体と一体に形成される。

図９Ｃは、作動液体の供給動脈としても役立つことができる内部支持構造体９９５を有するモジュール式蒸気チャンバ９３５の別の実施形態を示す。部品９２０は蒸気チャンバ９３５に伝達される熱を発生し、その熱はウィック構造体９８５で液体を蒸発させ、液体をウィック構造体９８５の上方に進み収容部に至る蒸気に変換する。一実施例の内部支持構造体９９５は、高強度かつ軽量の蒸気チャンバケースのための、橋トラスまたは他の生体吸気構造に類似している。典型的には、蒸気チャンバケースの厚みは、１００〜１５０ミクロンである。しかし、符号９９５などの支持構造体を用いて、蒸気チャンバケースとウィック構造は、熱抵抗を小さくするために、特に高温部品および強化されたフィンの近傍で薄くすることができる。一実施例のウィック構造体および支持構造体は、３Ｄ印刷または他の付加的製造工程により一体に形成される。

図１０Ａ〜図１０Ｇは、本明細書に記載した３Ｄ蒸気チャンバの内部支持体の様々な実
施形態および構造特性を示す。内部支持体は、例えば、蒸気チャンバの形状および蒸気および液体を搬送するための寸法を維持するために使用される。本明細書に示す特定の実施形態は、蒸気チャンバの片側のみにウィック構造体を有する蒸気チャンバを示しているが、図１０Ａは、蒸気チャンバ１００５が、対向する面にある２つの部品面１０１０および２つの多孔質ウィック部分１０２０、ならびにそれらの間の蒸気スペース１０３０を有することを示す。このような実施形態は、いずれかの面に結合され、蒸気チャンバの部品面１０１０に伝導的に結合された部品（図示せず）、および２つの面の間に配置された蒸気スペース１０３０を有する回路カードがある場合に用いられる。

さらなる実施態様の蒸気チャンバは、図１０Ｂ〜図１０Ｇに示すように多数の設計、数、形状、およびサイズで３Ｄ印刷プロセスにより製造される内部支持体を含む。一実施例では、支持体は、蒸気チャンバケース内に垂直または傾斜していてもよいブレース１０４５を有する１つまたは複数の固体内部支持構造体を含む。別の実施例は、湾曲した、または湾曲した部分を有する固体内部支持構造体１０５５を含む。他の実施形態では、内部支持体１０６５、１０７５は、液体輸送を容易にするために、液体供給動脈を含む。例えば、内部支持体は、直線１０６５または曲線１０７５とすることができる多孔質構造であってもよい。動作上は、支持体は、蒸気チャンバがいかなる時でも大気圧に耐えられるように設計する必要がある。具体的には、蒸気チャンバは、高い大気圧の下で破壊されてはならず、また低い大気圧の下でも内破してはならない。さらに、支持体は、蒸気チャンバが、シャーシアセンブリの全体の所望の堅牢性または剛性に影響を与えないように設計されなければならない。

固体内部支持体の様々な形状を、図１０Ｂ〜図１０Ｄに示す。図１０Ｂに示すように、内部支持体およびブレース１０４５は、蒸気チャンバ１０４０の対向する面の間に内部的に結合された直線状構造体である。図１０Ｃでは、固体内部支持構造体１０５５は、折り曲げられるか、または湾曲している。図１０Ｄは、ブレースのない内部支持構造体１０５０を示す。一実施例の内部支持体は、加熱部品（単数または複数）に近接して配置され、時にはポケットと呼ばれる。図１０Ｅに示す別の実施例では、固体内部支持構造は、力／荷重および／または液体の効率的な拡散のための血管または根システムを含む。

図１０Ｆおよび図１０Ｇは、内部支持体および液体供給動脈を示す。これらの実施例の支持構造体は、多孔性であり、液体および／または空気が蒸気チャンバ内の構造体を通過することを可能にする。図１０Ｆは、直線状の多孔質内部支持構造体を示し、図１０Ｇは、傾斜または湾曲した内部支持構造体を示す。

内部支持体の数は、蒸気チャンバケースに必要とされる支持体および各種支持体の熱特性を含む設計基準および要因に依存することがあり得る。内部支持体のサイズおよび形状は、設計基準および熱的／機械的要件にも依存する。支持体が蒸気チャンバに構造強度を与えるためにのみ所望される場合にはいつでも、固体支持体が用いられる。一方、支持体が電子部品の冷却を強化するためにさらに所望される場合には、ウィック構造体が用いられる。

一実施形態によれば、蒸気チャンバアセンブリと共に使用される様々なウィック構造体がある。一実施例では、ウィック構造体は、３Ｄ印刷などの付加的製造工程で形成される。ウィック構造体は、複数の方向に均一または不均一のウィック構造体とすることができる。一実施形態によれば、ウィック構造体は、蒸気チャンバの内部空間内に配置され、内部支持構造体としても役立つ。

図１１Ａ〜図１１Ｄは、不均一なウィック構造体のいくつかの例を示す図である。具体的には、図１１Ａは、厚さ方向（ｚ方向）に不均一なウィック構造体１１４０の斜視図を
示す。図１１Ｂでは、厚さ方向に不均一なウィック構造体１１５０は、本実施例では、液体を輸送するために蒸気チャンバの部品面の近くにより大きなサイズの細孔１１６０を有する細孔１１６０、１１６５を示す。蒸気側の細孔１１６５は、小さい孔径のものであり、蒸気チャンバの収容部に蒸気を輸送する。これらの実施例の細孔は、丸形または湾曲した空間であり、湾曲したウィック構造体は、任意の方向における３Ｄ印刷を可能にし、非平面状蒸気チャンバを可能にする。

図１１Ｃを参照すると、不均一なウィック構造体１１７０を、厚さおよび面内方向（ｘ−ｙ方向）において示す。図１１Ｄでは、不均一なウィック構造体１１８０は、液体輸送側のより大きな細孔１１９０および蒸気輸送側のより小さな細孔１１９５の別の実施例を示す。

図１１Ａ〜図１１Ｄに示す構造は、ほぼ任意の方向に大きな細孔から小さな細孔まで、およびその逆に直接的に遷移する３Ｄ印刷による幾何学的形状の分類の一実施例である。図示する一実施例は、３軸に沿った円筒状の「穿孔」である。切断平面とは別に、この細孔スケール形状には直線面がないことに留意されたい。この属性は、独立した不均一なウィック構造体の構築配向のために使用される。図は、平坦な表面上に形成された不均一なウィック構造体を示すが、さらなる実施形態は、これらのウィック構造体を変形させることで、一実施例では、ウィック構造体層の厚さに対して大きな曲率半径を有する湾曲した３Ｄ表面に追従することを可能にする。３Ｄ印刷されたこれらの代表的なウィック構造体１１４０、１１５０、１１７０、１１８０は、曲線部分または円弧部分を伴って構築されるので、ポストまたはブレースと違って多数の方向に構築され得る。例えば、大きなオーバーハングは、支持構造体なしには印刷を効果的に行うことができず、これらのウィック構造体は、内部表面、すなわち蒸気チャンバの蒸気側およびケース側と一体化することができる内部構築支持体を可能にする。

図１２Ａ〜図１２Ｂは、一体化された中空フィンを有するモジュール式蒸気チャンバの実施形態を示す。図１２Ａおよび図１２Ｂに、さらに別の実施例によるモジュール式蒸気チャンバ１２１０を示す。本実施例では、蒸気チャンバフィン１２２０は、中空蒸気チャンバフィンであり、それによって熱輸送のためのより広い表面積が可能となる。フィン１２２０に関係する大きな冷却器面積は、熱抵抗鎖における凝結熱抵抗（温度低下）の寄与を著しく低下させる。別の実施形態では、中空フィンは、一体型流体熱交換器またはシステムに結合された冷却プレートなどの他の熱交換機構で置き換えてもよい。

図１３は、積層されたアセンブリとして電子回路用熱管理システム１３００を示し、それは、回路カードの有無にかかわらず、いくつかの蒸気チャンバアセンブリ１３３０、１３４０および１３５０を含み、シャーシ１３００を形成するように、上側および下側のシャーシマウントなどのシャーシケース部分と共に組み立てられる。再び図１３を参照すると、モジュール式積層アセンブリ１３００は、複数のモジュール式蒸気チャンバアセンブリ１３１０、１３３０、１３４０、および１３５０を含み、各々は互いに積層されてより大きなユニットを形成するように構成される。一実施例では、回路カードアセンブリ１３２０は、各モジュール式蒸気チャンバアセンブリに結合され、それから蒸気チャンバアセンブリはシャーシ１３００に結合される。前述したように、回路カードは、摩擦嵌合または他の固定機構などによって、蒸気チャンバアセンブリに結合することができる。任意の対応する回路カード１３２０を含むモジュール式蒸気チャンバアセンブリ１３３０、１３４０、および１３５０は、ボルトなどの締結機構により互いに固定される。互いに積層され、単一のアセンブリとして固定される、任意の数のモジュール式蒸気チャンバアセンブリおよび回路カードがあり得る。モジュール式積層アセンブリの最外部分は、回路カードに結合されてもされなくてもよく、アセンブリおよび回路カードを実装し固定するために用いることができる。

図１４Ａ〜Ｄは、対応する入出力モジュール１４１０と共に航空電子工学システム１４００に組み立てられる積層モジュール式蒸気チャンバおよび対応する回路カードを形成する一実施例を示す。図１４Ａに示すように、積層モジュール式蒸気チャンバのさらなる描写を、蒸気チャンバサンドイッチ１４５０を形成する蒸気チャンバ１４３０の両側に結合された回路カード１４４０と共に示す。サンドイッチ１４５０は、電子回路カード１４４０の間に配置された蒸気チャンバ１４３０を示す。図１４Ｂに示すように、モジュール式蒸気チャンバサンドイッチ１４５０は他のモジュール式蒸気チャンバ・サンドイッチ・ユニットと共に積層され、相互に固定されて、モジュール式電子回路アセンブリ１４２０を形成することができる。図１４Ｃでは、モジュール式電子回路アセンブリ１４２０は、バックプレーンまたは入出力モジュール１４１０に電気的に結合され、図１４Ｄに示すように、最終アセンブリ１４００を形成する。

本明細書で詳述するように、本システムの独自の属性の１つは、不均一なウィック構造体を有する３Ｄ蒸気チャンバである。さらなる態様は、モジュール式シャーシを形成するための個々の蒸気チャンバの集合体であって、回路カードは整列され、蒸気チャンバは個々の蒸気チャンバを分離することによりＥＭＩを低減するように積層される。

モジュール式シャーシの積層の他の特徴は、機械的なアーキテクチャに関する。例えば、用途に応じて可変数の「スロット」を有するシャーシを構成する能力、一体の基板／エアムーバの使用（例えば、シンセティックジェットまたはファンなど）。さらなる態様は、用途および環境要件にカスタマイズされた分離可能なＩ／Ｏモジュールを用いる。

例えば、図１５は、電子アセンブリ１５００の下部トレイ１５４０および上部トレイ１５３０の少なくとも一方に配置されたシンセティックジェット１５５０を用いて増強された対流を有する電子アセンブリ１５００用熱管理システムの一実施形態を示す。本実施例では、上部トレイは、増大した空気流のためのフィンおよび外部環境への相当なアクセスを有する。シンセティックジェット１５５０は、空気流を増強し、自然対流を強化させるために追加される。本実施例のＩ／Ｏコネクタ１５１０、１５２０は、タービンまたはファンなどからの外部空気流のための開口を含む。

図１６Ａ〜Ｃは、機体１６４０に一体化された別の実施形態のモジュール式蒸気チャンバ１６００を示す。図１６Ａに示すように、意図した用途のための形状および構造支持体を有する個々の蒸気チャンバ１６１０、１６２０、および１６３０を、外部放熱フィンと共に示す。図１６Ｂは、円形状の単一熱管理アセンブリ１６００に組み立てられたモジュール式蒸気チャンバを示す。図１６Ｃは、無人航空機１６４０の展開などの様々な応用を可能にするように構成される熱管理アセンブリ１６００を示す。

図１７Ａ〜Ｃは、モジュール式蒸気チャンバの異なる積層構成を有する熱管理アセンブリを示す。図１７Ａに示すように、図１７Ｂの熱管理アセンブリ１７５０を形成するように形状およびサイズが決められるチャンバに結合された回路カードを有するいくつかのモジュール式蒸気チャンバ１７１０、１７２０、１７３０、および１７４０がある。モジュール式蒸気チャンバ１７２０、１７３０のための回路カードは、熱を放散させるためのアセンブリ１７５０を取り巻く外部フィンを有する熱管理アセンブリ１７５０の長さに沿って積層される。図１７Ｃは、外部表面全体で放熱を可能にする半径方向に環状に配置された回路カードを有するモジュール式蒸気チャンバを備える熱管理アセンブリ１７００を示す。

図１８は、円形、正方形、または矩形などの平面アセンブリとして熱管理システム１８００を示し、それはシステム１８００のシャーシを形成するように平面的に組み立てられ
た２つ以上の仕切られた蒸気チャンバ１８１０、１８２０、１８３０、１８４０を含む。再び図１８を参照すると、組み立てられた熱管理システム１８００は、平面視で、いくつかの仕切られたモジュール／蒸気チャンバ１８１０、１８２０、１８３０、および１８４０を含むヒートフレームを有する。一実施例では、典型的なヒートフレーム部は、蒸気チャンバをそれぞれの回路カードに結合する、平面的に配置されたいくつかの蒸気チャンバ１８１０、１８２０、１８３０、および１８４０と置き換えられて、熱管理システム１８００に熱および構造的支持を提供するために組み立てられる。この構成では、蒸気チャンバ１８１０、１８２０、１８３０、および１８４０のうちの１つがパンクした場合であっても、他の蒸気チャンバは、電子回路を保持し冷却し続ける。このようなシステム構造は、冗長性および重大なミッションイニシアティブをサポートする。

図１９Ａ〜Ｃは、共形、逆共形、およびカスタム共形構成を含む回路電子部品を内包する３Ｄ蒸気チャンバの種々の表面形状を示す。一実施例では、電子部品と蒸気チャンバの部品面との間の距離すなわち隙間は、５〜１２ミクロンである。図１９Ａでは、熱管理構造体１９１０は、効率的な熱伝達のために部品１９２５に接近するように蒸気チャンバを維持する際に、３Ｄ蒸気チャンバ１９１５の部品表面の幾何学的形状が回路カード１９２０および部品１９２５とほぼ共形になるようにカスタマイズされる。一実施例では、蒸気チャンバの部品面は、部品の上面および部品の１つもしくは複数の側面に伝導性結合を提供する。

図１９Ｂでは、熱管理構造体１９４０は、３Ｄ蒸気チャンバ１９４５の表面側が、他のカードとシャーシに一体化するための設計基準に従う際に、回路カード１９５０および部品１９５５と逆共形となるようにカスタマイズされる。このような構成では、蒸気チャンバケースは上がって下がり、電子部品１９５５に接触する。特定の用途におけるこの構造は、ウィック構造体を通して液体の毛管輸送を助ける。

図１９Ｃに示すさらなる一実施例では、熱管理構造１９６０は、熱伝達を増大させ、蒸気チャンバ１９６５による部品１９７５、特に最も熱を発生する部品の断面カバレッジを最適化するために、３Ｄ蒸気チャンバ１９６５の表面側が回路カード１９７０および部品１９７５にカスタム嵌合するようにカスタマイズされる。

熱管理構造体１９１０、１９４０、および１９６０のこれらの実施例の各々において、３Ｄ蒸気チャンバ１９１５、１９４５、および１９６５の表面幾何学的形状を回路カード部品に対してカスタマイズする能力は、熱管理を最適化し、部品の高密度化および高い温度を有する部品を可能にする。一実施例では、回路カード１９２０、１９５０、および１９７０、ならびに部品１９２５、１９５５、および１９７５は、単一ヒートフレーム設計によって複数の基板に対処できるように、標準的なレイアウトを有する。さらに、対応する装着機構（図示せず）をそれぞれのヒートフレーム（図示せず）に一体化する設計は、回路カード１９２０、１９５０、１９７０との嵌合を改良することができるので、それによって従来のウェッジロックをなくすことができる。その上、フィン（図示せず）およびシャーシ（図示せず）をヒートフレーム（図示せず）に一体に設計する能力は、特定の回路カードおよび部品のために意図された放熱ためのカスタマイズを可能にする。熱管理構造体１９１０、１９４０および１９６０の結果は、より多く発熱する部品のためのより大きいヒートフレームおよびフィンのためには熱的特性が高くない場合に、より小さいヒートフレームを可能にする。一実施例によれば、一体型熱管理構造体１９１０、１９４０および１９６０の３Ｄ蒸気チャンバ１９１５、１９４５および１９６５は、３Ｄ印刷などの付加的製造技術を用いて作製される。

図２０は、水平面内における蒸気チャンバの区画化の代替的構成を示す。図２０に示すように、このような熱管理システム２０００は、より大きな区画化された蒸気チャンバ２
０１０を含む。より大きな蒸気チャンバ２０１０は、パーティション２０６０、２０７０などを用いて、いくつかの区画２０２０、２０３０、２０４０、２０５０などに分割される。区画２０２０、２０３０、２０４０、２０５０は、設計目的に応じてサイズが等しくてもよく、あるいは等しくなくてもよい。さらに、区画２０２０、２０３０、２０４０、２０５０の各々は、それぞれの蒸気チャンバに結合された特定の電子回路に役立つ／を冷却するように設計することができる。蒸気チャンバの区画化は、１つまたは複数の区画が損なわれた場合に、蒸気チャンバの少なくともいくつかが機能することを可能にする。同時に、区画２０２０、２０３０、２０４０、２０５０は、共通の境界壁を共有し、より大きな蒸気チャンバ２０１０の構造的完全性および剛性により一体化される。

図２１Ａ〜Ｆは、適合する壁およびウィック構造体を有するモジュール式蒸気チャンバの他の実施例である。図２１Ａに示すように、モジュール式蒸気チャンバ２１００は、壁（蒸気チャンバケース）２１１０ならびにウィック構造体２１３０および２１４０を含む。壁２１１０は、角度を付けられた長方形２１２０で示す電子部品の上部に適合する。電子部品は、製造公差によりＰＣＢに対して「傾けられ」、水平でない上部プロファイルを有する可能性があるので、長方形２１２０は、通常は、ある角度をもち／傾いている。動作上は、蒸気チャンバケース２１１０は、傾斜した上部プロファイルに適応する必要があり、少なくとも蒸気チャンバケース壁のその領域が適合する。蒸気チャンバケース２１１０の隆起２１１５を誇張した表現は、塑性変形せずに所望の適合性を可能にする。他の実施例では、壁２１１０に加えて、壁２１１０の対応部分に関係するウィック構造体２１４０も、また適合する。もう一度図２１Ａを参照すると、符号２１３０は堅固な／非適合な複数のウィック構造体を示し、符号２１４０は適合する複数のウィック構造体を示す。構成により、領域２１３０のウィック構造体は、典型的には、互いに内部接続されているが、領域２１４０のウィック構造体は接続されていない。以下に説明するように、蒸気チャンバケース２１１０およびウィック構造体２１４０のこれらの適合部分を、置換し組み合わせることができる様々な方法がある。

図２１Ｂは、全て均一な孔径を有するウィック構造体２１４０を有するモジュール式蒸気チャンバ、および互いに比較的均一な距離をおいて配置された構造ポスト２１４５の一実施例を示す。図２１Ｃは、上部の近くに小さな細孔を有し、蒸気チャンバケースの近くに大きな細孔を有するウィック構造体２１４０を有するモジュール式蒸気チャンバの一実施例を示す。このような構成では、構造ポスト２１５５は、上部には構造を通る比較的より小さな隙間があり、底部にはより大きな隙間があるように配置される。図２１Ｄは、上部の近くに大きな細孔を有し、蒸気チャンバケースの近くに小さな細孔を有するウィック構造体２１４０を有するモジュール式蒸気チャンバの一実施例を示す。このような構成では、構造ポスト２１６５は、上部には構造を通る比較的より大きな隙間があり、底部にはより小さな隙間があるように配置される。さらに、図２１Ｅに示すように、蒸気チャンバケース２１７０において、適合性があり、接続されていないウィック構造体２１７５は、部品領域だけに局在している。その上、図２１Ｆに示すように、接続されていないウィック構造体は、全蒸気チャンバケース２１８０を適合させる、接続されていないウィック構造体２１８５を含む全蒸気チャンバケース２１８０を覆う。

動作時には、一実施形態によれば、熱管理システムは、部品面および対向する蒸気面を有する蒸気チャンバ、少なくとも部品面に配置された内部ウィック構造体、内部作動流体、ならびに付加的な内部支持構造体を含む。一実施例のシステムは、単一の一体構造として作製され、ケース、ウィック構造体、および内部支持構造体は、３Ｄ印刷やその他の付加的製造工程による形成中に一体に形成される。作動流体は、通常、ウィックが飽和されるまで内部構造に追加され、それから外装ケースが封止される。この充填処理によって、ケース内に作動流体が導入される。特定の実施例では、流体の一部は液体状態になるが、その一部は蒸気状態であってもよい。熱管理システムの一部分が蓄冷器に熱的に接続され
、別の部分が電子部品などの熱源に熱的に接続されると、熱は、熱源から、隣接する容器の外被壁を通り、液体で飽和された隣接するウィック構造体に伝導する。この熱を加えることによって、作動流体の液相が容器内で蒸気相に沸騰する。本処理は、動作するヒートパイプと同様である。

一実施形態では、ウィック構造体は、非常に微細な特徴が熱源の近くに存在し、毛管力の強度を増加させるように設計される。しかし、微細構造は高い流体抵抗を有する。したがって、蓄冷器と熱源との間のウィック構造体は、流体抵抗を最小にする滑らかな特徴を有する粗構造として設計される。微細構造および粗構造は、流体輸送の速度を最大にするように設計され、したがって最適な量の熱を伝達することができる。

別の実施形態では、蓄冷器と熱源との間のウィック構造体は、蒸気ギャップの近くのより微細な構造、および容器壁の近くのより粗い構造を含む。より微細な構造は、ウィッグを通過する作動流体の液相が逆方向に蒸気スペースを通過する作動流体の蒸気相と相互作用することを防止する。容器壁の近くのより粗い構造は、液体が最小限の圧力降下でウィッグを通過することを可能にする。一実施例では、電子部品から蓄冷器への熱経路は、ウィック構造体と内部支持構造体の任意の組み合わせを通した毛管作用によって、蒸気チャンバ内に収容されている作動流体（液体および蒸気の任意の混合）を輸送することによって強化されて、ヒートフレームから放熱する。

一実施例のアセンブリは熱性能を向上させ、全体構造は、部品と同形状の複雑な幾何学形状を可能にするために、付加的製造技術を用いて製造される。図面は高温部品のための「ポケット」を示しているが、例示的な一実施形態では、蒸気チャンバケースは、必要に応じて、「ポケット」、「平面」、または「ポスト」を介して高温部品に「適合する」。一実施例によれば、ウィック構造体は、厚み方向に配向された不均一なウィックである。別の実施例では、ウィック構造体は、厚みおよび平面方向を有する不均一なウィックである。

シャーシ内の回路カード用熱管理システムでは、部品は、装置に熱的に結合される寄生熱損失を有する。これらの損失は、電子回路の適切な動作環境を維持するために除去される。一実施例では、本システムは、部品からの熱を冷却シンクリザーバなどに移動させて、部品を低温に保持する。

本システムは、システムの重量を維持または低下させながら、この熱経路の熱抵抗を低減する。本システムの特定の技術的利点としては、より軽い重量、より低い熱抵抗、無制限の形状およびフォームファクタ、一体の単一構造が挙げられる。商業上の利点としては、カスタム設計、より低い価格、ならびに同一体積におけるより多くの性能およびより大きな熱素子を挙げることができる。

上記の説明は例示するものであって、限定することを意図したものではないことを理解すべきである。例えば、上記の実施形態（および／またはその態様）は、互いに組み合わせて用いることができる。さらに、本発明の範囲を逸脱せずに特定の状況または材料を様々な実施形態の教示に適応させるために、多くの修正を行うことができる。本書で述べた材料の寸法および種類が様々な実施形態のパラメータを規定することを意図されているが、それらは決して限定するものではなく、単なる例示にすぎない。多くの他の実施形態は、上記の説明を検討することにより当業者には明らかであろう。したがって、様々な実施形態の範囲は、添付した特許請求の範囲に与えられる均等物の完全な範囲と共に、添付した特許請求の範囲によって決定されなければならない。添付した特許請求の範囲において、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「そこにおいて（ｉｎｗｈｉｃｈ）」という用語は、それぞれ「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」および「そこにおいて（ｗｈｅｒｅ
ｉｎ）」という用語の平易な英語に相当するものとして用いられる。さらに、以下の特許請求の範囲において、「第１の」、「第２の」、および「第３の」等の用語は、単にラベルとして用いており、それらの対象物に対して数の要件を課すことを意図するものではない。

さらに、以下の特許請求の範囲の限定は、そのような特許請求の範囲の限定が「のための手段（ｍｅａｎｓｆｏｒ）」の後にさらなる構造のない機能についての記載が続くフレーズを明白に用いない限り、そしてそうするまでは、ミーンズプラスファンクション形式で書かれたものではなく、米国特許法第１１２条第６項に基づいて解釈してはならない。任意の特定の実施形態に基づいて、上述した全てのこのような対象物または利点が必ずしも達成できるわけではないことを理解すべきである。したがって、例えば、当業者には明らかなように、本明細書に記載されたシステムおよび技術は、本明細書で教示または示唆される他の対象物または利点を必ずしも達成せずに、本明細書で教示される１つの利点もしくは１群の利点を達成または最適化するように具現化または実施することができる。

本発明について限られた数の実施形態にのみ関連して詳述しているが、本発明がこのような開示された実施形態に限定されないことが直ちに理解されるべきである。むしろ、これまでに記載されていない任意の数の変形、変更、置換または等価な構成を組み込むために、本発明を修正することができ、それらは本発明の趣旨と範囲に相応している。さらに、本発明の様々な実施形態について記載しているが、本開示の態様は記載した実施形態のうちのいくつかのみを含んでもよいことを理解すべきである。したがって、本発明は、上記の説明によって限定されるとみなされるのではなく、添付した特許請求の範囲によって限定されるだけである。

この明細書は、本発明を開示するために実施例を用いており、最良の形態を含んでいる。また、いかなる当業者も本発明を実施することができるように実施例を用いており、任意のデバイスまたはシステムを製作し使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含んでいる。本発明の特許され得る範囲は、請求項によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。このような他の実施例が請求項の字義通りの文言と異ならない構造要素を有する場合、または、それらが請求項の字義通りの文言と実質的な差異がない等価な構造要素を含む場合には、このような他の実施例は特許請求の範囲内であることを意図している。
以上の開示から以下の付記が提案される。
（付記１）
電子回路用の熱管理システム（１３００、１８００、１９１０、１９４０、２０００）であって、
少なくとも１つのヒートフレーム（４４０、６２５）と、複数の放熱フィン（４７０、５７０、６７０）および少なくとも１つの熱交換器のうちの少なくとも一方と、取付部分（４５０）と、を含む少なくとも１つの一体に形成された蒸気チャンバ（６００、７２５、８１０、９３０、９３５、１００５、１０４０、１２１０、１４３０、１６００、１８１０、１８２０、１８３０、１９６５、２１００）と、
前記それぞれの取付部分（４５０）によって前記少なくとも１つの一体に形成された蒸気チャンバ（６００、７２５、８１０、９３０、９３５、１００５、１０４０、１２１０、１４３０、１６００、１８１０、１８２０、１８３０、１９６５、２１００）を互いに結合させるように構成されるシャーシフレーム（５６５）と、
前記蒸気チャンバ（６００、７２５、８１０、９３０、９３５、１００５、１０４０、１２１０、１４３０、１６００、１８１０、１８２０、１８３０、１９６５、２１００）内に収容され、前記ヒートフレーム（４４０、６２５）から熱を放散させるために用いられる作動流体と、を含むシステム。
（付記２）
前記モジュール式蒸気チャンバ（６００、７２５、８１０、９３０、９３５、１００５、１０４０、１２１０、１４３０、１６００、１８１０、１８２０、１８３０、１９６５、２１００）に電気的に結合される入力または出力モジュール（１４１０）をさらに含む、付記１に記載のシステム。
（付記３）
前記システムに結合される一体型流体熱交換器または低温プレートインターフェースをさらに含む、付記１に記載のシステム。
（付記４）
前記電子回路は、サイズおよび形状が異なる発熱部品（４２０、６２０、９２０、１９２５、１９５５、１９７５）を含み、前記蒸気チャンバ（６００、７２５、８１０、９３０、９３５、１００５、１０４０、１２１０、１４３０、１６００、１８１０、１８２０、１８３０、１９６５、２１００）は、前記発熱部品（４２０、６２０、９２０、１９２５、１９５５、１９７５）に近接している、付記１に記載のシステム。
（付記５）
前記取付部分（４５０）は、舌状突起と溝の構造として構成される、付記１に記載のシステム。
（付記６）
前記ヒートフレーム（４４０、６２５）は、前記電子回路用にカスタマイズされている、付記１に記載のシステム。
（付記７）
前記フィンは、中空蒸気チャンバフィンである、付記１に記載のシステム。
（付記８）
前記蒸気チャンバ（６００、７２５、８１０、９３０、９３５、１００５、１０４０、１２１０、１４３０、１６００、１８１０、１８２０、１８３０、１９６５、２１００）は、前記蒸気チャンバ（６００、７２５、８１０、９３０、９３５、１００５、１０４０、１２１０、１４３０、１６００、１８１０、１８２０、１８３０、１９６５、２１００）の内部の少なくとも一部に３Ｄウィック構造体（６５０、７５０、８３０、８４０、９８５、１１４０、１１５０、１１７０、１１８０、２１３０、２１４０）を含み、前記３Ｄウィック構造体（６５０、７５０、８３０、８４０、９８５、１１４０、１１５０、１１７０、１１８０、２１３０、２１４０）は、加熱された部分から少なくとも１つの容器まで毛管作用によって前記作動流体を輸送するように構成される、付記１に記載のシステム。
（付記９）
前記蒸気チャンバ（６００、７２５、８１０、９３０、９３５、１００５、１０４０、１２１０、１４３０、１６００、１８１０、１８２０、１８３０、１９６５、２１００）内に１つまたは複数の支持構造体（９９０、９９５、１０５０、１０５５、１０６５、１０７５）をさらに含む、付記１に記載のシステム。
（付記１０）
前記チャンバは、共形、逆共形、およびカスタム共形の表面形状のうちの１つに前記電子回路を内包する、付記１に記載のシステム。
（付記１１）
前記チャンバは、３Ｄ印刷および付加的製造工程のうちの少なくとも一方によって形成される、付記１に記載のシステム。
（付記１２）
前記熱管理システム（１３００、１８００、１９１０、１９４０、２０００）は、前記シャーシ部分を形成するように垂直に組み立てられた２つ以上の前記蒸気チャンバ（６００、７２５、８１０、９３０、９３５、１００５、１０４０、１２１０、１４３０、１６００、１８１０、１８２０、１８３０、１９６５、２１００）を含む垂直アセンブリである、付記１に記載のシステム。
（付記１３）
前記熱管理システム（１３００、１８００、１９１０、１９４０、２０００）は、前記シャーシ部分を形成するように平面的に組み立てられた２つ以上の前記蒸気チャンバ（６００、７２５、８１０、９３０、９３５、１００５、１０４０、１２１０、１４３０、１６００、１８１０、１８２０、１８３０、１９６５、２１００）を含む平面アセンブリである、付記１に記載のシステム。
（付記１４）
付加的製造によって一体に形成される密閉蒸気チャンバ（６００、７２５、８１０、９３０、９３５、１００５、１０４０、１２１０、１４３０、１６００、１８１０、１８２０、１８３０、１９６５、２１００）であって、
部品面（７８０）および対向する面を有し、それらの間に蒸気流路が形成されるヒートフレーム（４４０、６２５）と、
前記蒸気流路の端部にある少なくとも１つの液体容器と、
前記部品面（７８０）の少なくとも一部の内部に配置された複数のウィック構造体（６５０、７５０、８３０、８４０、９８５、１１４０、１１５０、１１７０、１１８０、２１３０、２１４０）と、
前記３Ｄ蒸気チャンバ（６００、７２５、８１０、９３０、９３５、１００５、１０４０、１２１０、１４３０、１６００、１８１０、１８２０、１８３０、１９６５、２１００）の外部に配置された複数の放熱フィン（４７０、５７０、６７０）または熱交換器と、を含む密閉蒸気チャンバ。
（付記１５）
前記蒸気流路の対向する端部にある第２の液体容器をさらに含む、付記１４に記載の密閉３Ｄ蒸気チャンバ。
（付記１６）
前記蒸気流路の内部に配置される支持構造体（９９０、９９５、１０５０、１０５５、１０６５、１０７５）をさらに含む、付記１４に記載の密閉３Ｄ蒸気チャンバ。
（付記１７）
前記部品面（７８０）に結合される第１の電子回路カード（４１０、６１０、７１０、９１０、１４４０、１９２０、１９５０、１９７０）、および／または前記対向する面に結合される第２の電子回路カードをさらに含む、付記１４に記載の密閉３Ｄ蒸気チャンバ。
（付記１８）
前記ウィック構造体（６５０、７５０、８３０、８４０、９８５、１１４０、１１５０、１１７０、１１８０、２１３０、２１４０）は不均一である、付記１４に記載の密閉３Ｄ蒸気チャンバ。
（付記１９）
前記蒸気チャンバ（６００、７２５、８１０、９３０、９３５、１００５、１０４０、１２１０、１４３０、１６００、１８１０、１８２０、１８３０、１９６５、２１００）および前記ウィック構造体（６５０、７５０、８３０、８４０、９８５、１１４０、１１５０、１１７０、１１８０、２１３０、２１４０）のケースの少なくとも一方の少なくとも一部は、適合性がある、付記１４に記載の密閉３Ｄ蒸気チャンバ。
（付記２０）
少なくとも１つの蒸気チャンバ（６００、７２５、８１０、９３０、９３５、１００５、１０４０、１２１０、１４３０、１６００、１８１０、１８２０、１８３０、１９６５、２１００）であって、
面の間に蒸気流路が形成される部品面（７８０）および対向する面と、
前記蒸気流路の少なくとも一方の端部にある容器と、
前記部品面（７８０）の少なくとも一部の内部に配置された複数のウィック構造体（６５０、７５０、８３０、８４０、９８５、１１４０、１１５０、１１７０、１１８０、２１３０、２１４０）と、
前記液体容器の外部に配置された放熱フィン（４７０、５７０、６７０）または熱交換器と、を含む、前記少なくとも１つの蒸気チャンバ（６００、７２５、８１０、９３０、９３５、１００５、１０４０、１２１０、１４３０、１６００、１８１０、１８２０、１８３０、１９６５、２１００）と、
前記少なくとも１つの蒸気チャンバ（６００、７２５、８１０、９３０、９３５、１００５、１０４０、１２１０、１４３０、１６００、１８１０、１８２０、１８３０、１９６５、２１００）に結合された電子回路カード（４１０、６１０、７１０、９１０、１４４０、１９２０、１９５０、１９７０）と、
前記蒸気チャンバ（６００、７２５、８１０、９３０、９３５、１００５、１０４０、１２１０、１４３０、１６００、１８１０、１８２０、１８３０、１９６５、２１００）を前記第２の蒸気チャンバに固定する複数の締結具と、
前記蒸気チャンバ（６００、７２５、８１０、９３０、９３５、１００５、１０４０、１２１０、１４３０、１６００、１８１０、１８２０、１８３０、１９６５、２１００）に結合された入力出力バックプレーンと、を含むモジュール式シャーシ。

１０回路カード
２０電子部品
５０ヒートスプレッダ
２００従来の熱管理システム
２１０部品基板／回路カード
２２０電子部品
２３０熱伝導材料（ＴＩＭ）
２４０ヒートフレームまたはヒートスプレッダ
２５０ウェッジロック
２６０シャーシフレーム
２７０フィン
３１０シャーシフレーム
３２０シャーシフィン
３３０シャーシ溝
３４０回路カード
４００一体化された熱管理カードアセンブリ
４１０プリント回路カード
４２０部品
４４０ヒートフレーム
４５０シャーシ取付部分
４６０カード装着部分
４７０フィン
４８０熱管理構造体
５１０従来のシャーシ部
５２０回路カード
５３０部品
５３５熱伝導材料（ＴＩＭ）
５５０ヒートフレーム
５６０ウェッジロック
５６５シャーシフレーム
５７０放熱フィン
５８０伝導
６００モジュール式蒸気システム／モジュール式蒸気チャンバ／３次元（３Ｄ）蒸気流路チャンバ／モジュール式蒸気アセンブリ
６１０回路カード
６２０電子部品
６２５ヒートフレーム
６５０ウィック構造体
６７０放熱フィン
６７５上面
６８０部品面
６９０収容部
７００システム
７１０回路カード
７２０部品
７２５蒸気チャンバアセンブリ／モジュール式蒸気アセンブリ
７５０ウィック構造体
７８０部品面
７９０収容部
８１０薄型モジュール式蒸気チャンバ
８３０、８４０ウィック構造体
９００モジュール式蒸気アセンブリ
９１０回路カード
９２０電子部品
９３０、９３５モジュール式蒸気チャンバ
９８０収容部
９８５ウィック構造体
９９０内部支持体またはポスト
９９５内部支持構造体
１００５蒸気チャンバ
１０１０部品面
１０２０多孔質ウィック部分
１０３０蒸気スペース
１０４０蒸気チャンバ
１０４５ブレース
１０５０内部支持構造体
１０５５固体内部支持構造体
１０６５、１０７５内部支持体
１１４０、１１５０ウィック構造体
１１６０、１１６５細孔
１１７０、１１８０ウィック構造体
１１９０、１１９５細孔
１２１０モジュール式蒸気チャンバ
１２２０蒸気チャンバフィン
１３００電子回路用熱管理システム／モジュール式積層アセンブリ／シャーシ
１３１０モジュール式蒸気チャンバアセンブリ
１３２０回路カードアセンブリ
１３３０、１３４０、１３５０モジュール式蒸気チャンバアセンブリ
１４００航空電子工学システム／最終アセンブリ
１４１０入出力モジュール
１４２０モジュール式電子回路アセンブリ
１４３０蒸気チャンバ
１４４０電子回路カード
１４５０蒸気チャンバサンドイッチ
１５００電子アセンブリ
１５１０、１５２０Ｉ／Ｏコネクタ
１５３０上部トレイ
１５４０下部トレイ
１５５０シンセティックジェット
１６００熱管理アセンブリ／モジュール式蒸気チャンバ
１６１０、１６２０、１６３０蒸気チャンバ
１６４０機体／無人航空機
１７００熱管理アセンブリ
１７１０、１７２０、１７３０、１７４０モジュール式蒸気チャンバ
１７５０熱管理アセンブリ
１８００熱管理システム
１８１０、１８２０、１８３０、１８４０蒸気チャンバ
１９１０熱管理構造体
１９１５３Ｄ蒸気チャンバ
１９２０回路カード
１９２５部品
１９４０熱管理構造体
１９４５３Ｄ蒸気チャンバ
１９５０回路カード
１９５５電子部品
１９６０熱管理構造体
１９６５３Ｄ蒸気チャンバ
１９７０回路カード
１９７５部品
２０００熱管理システム
２０１０蒸気チャンバ
２０２０、２０３０、２０４０、２０５０区画
２０６０、２０７０パーティション
２１００モジュール式蒸気チャンバ
２１１０壁（蒸気チャンバケース）
２１１５隆起
２１２０角度を付けられた長方形
２１３０、２１４０ウィック構造体
２１４５、２１５５、２１６５構造ポスト
２１７０蒸気チャンバケース
２１７５ウィック構造体
２１８０全蒸気チャンバケース
２１８５ウィック構造体

Claims

電子回路用の熱管理システム（１３００、１８００、１９１０、１９４０、２０００）であって、
少なくとも１つのヒートフレーム（４４０、６２５）と、複数の放熱フィン（４７０、５７０、６７０）および少なくとも１つの熱交換器のうちの少なくとも一方と、取付部分（４５０）と、を含む少なくとも１つの一体に形成された蒸気チャンバ（６００、７２５、８１０、９３０、９３５、１００５、１０４０、１２１０、１４３０、１６００、１８１０、１８２０、１８３０、１９６５、２１００）と、
前記それぞれの取付部分（４５０）によって前記少なくとも１つの一体に形成された蒸気チャンバ（６００、７２５、８１０、９３０、９３５、１００５、１０４０、１２１０、１４３０、１６００、１８１０、１８２０、１８３０、１９６５、２１００）を互いに結合させるように構成されるシャーシフレーム（５６５）と、
前記蒸気チャンバ（６００、７２５、８１０、９３０、９３５、１００５、１０４０、１２１０、１４３０、１６００、１８１０、１８２０、１８３０、１９６５、２１００）内に収容され、前記ヒートフレーム（４４０、６２５）から熱を放散させるために用いられる作動流体と、を含むシステム。
前記モジュール式蒸気チャンバ（６００、７２５、８１０、９３０、９３５、１００５、１０４０、１２１０、１４３０、１６００、１８１０、１８２０、１８３０、１９６５、２１００）に電気的に結合される入力または出力モジュール（１４１０）をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
前記システムに結合される一体型流体熱交換器または低温プレートインターフェースをさらに含む、請求項１に記載のシステム。
前記電子回路は、サイズおよび形状が異なる発熱部品（４２０、６２０、９２０、１９２５、１９５５、１９７５）を含み、前記蒸気チャンバ（６００、７２５、８１０、９３０、９３５、１００５、１０４０、１２１０、１４３０、１６００、１８１０、１８２０、１８３０、１９６５、２１００）は、前記発熱部品（４２０、６２０、９２０、１９２５、１９５５、１９７５）に近接している、請求項１に記載のシステム。
前記取付部分（４５０）は、舌状突起と溝の構造として構成される、請求項１に記載のシステム。
前記ヒートフレーム（４４０、６２５）は、前記電子回路用にカスタマイズされている、請求項１に記載のシステム。
前記フィンは、中空蒸気チャンバフィンである、請求項１に記載のシステム。
前記蒸気チャンバ（６００、７２５、８１０、９３０、９３５、１００５、１０４０、１２１０、１４３０、１６００、１８１０、１８２０、１８３０、１９６５、２１００）は、前記蒸気チャンバ（６００、７２５、８１０、９３０、９３５、１００５、１０４０、１２１０、１４３０、１６００、１８１０、１８２０、１８３０、１９６５、２１００）の内部の少なくとも一部に３Ｄウィック構造体（６５０、７５０、８３０、８４０、９８５、１１４０、１１５０、１１７０、１１８０、２１３０、２１４０）を含み、前記３Ｄウィック構造体（６５０、７５０、８３０、８４０、９８５、１１４０、１１５０、１１７０、１１８０、２１３０、２１４０）は、加熱された部分から少なくとも１つの容器まで毛管作用によって前記作動流体を輸送するように構成される、請求項１に記載のシステム。
前記蒸気チャンバ（６００、７２５、８１０、９３０、９３５、１００５、１０４０、１２１０、１４３０、１６００、１８１０、１８２０、１８３０、１９６５、２１００）内に１つまたは複数の支持構造体（９９０、９９５、１０５０、１０５５、１０６５、１０７５）をさらに含む、請求項１に記載のシステム。
前記チャンバは、共形、逆共形、およびカスタム共形の表面形状のうちの１つに前記電子回路を内包する、請求項１に記載のシステム。
前記チャンバは、３Ｄ印刷および付加的製造工程のうちの少なくとも一方によって形成される、請求項１に記載のシステム。
前記熱管理システム（１３００、１８００、１９１０、１９４０、２０００）は、前記シャーシ部分を形成するように垂直に組み立てられた２つ以上の前記蒸気チャンバ（６００、７２５、８１０、９３０、９３５、１００５、１０４０、１２１０、１４３０、１６００、１８１０、１８２０、１８３０、１９６５、２１００）を含む垂直アセンブリである、請求項１に記載のシステム。
前記熱管理システム（１３００、１８００、１９１０、１９４０、２０００）は、前記シャーシ部分を形成するように平面的に組み立てられた２つ以上の前記蒸気チャンバ（６００、７２５、８１０、９３０、９３５、１００５、１０４０、１２１０、１４３０、１６００、１８１０、１８２０、１８３０、１９６５、２１００）を含む平面アセンブリである、請求項１に記載のシステム。
付加的製造によって一体に形成される密閉蒸気チャンバ（６００、７２５、８１０、９３０、９３５、１００５、１０４０、１２１０、１４３０、１６００、１８１０、１８２０、１８３０、１９６５、２１００）であって、
部品面（７８０）および対向する面を有し、それらの間に蒸気流路が形成されるヒートフレーム（４４０、６２５）と、
前記蒸気流路の端部にある少なくとも１つの液体容器と、
前記部品面（７８０）の少なくとも一部の内部に配置された複数のウィック構造体（６５０、７５０、８３０、８４０、９８５、１１４０、１１５０、１１７０、１１８０、２１３０、２１４０）と、
前記３Ｄ蒸気チャンバ（６００、７２５、８１０、９３０、９３５、１００５、１０４０、１２１０、１４３０、１６００、１８１０、１８２０、１８３０、１９６５、２１００）の外部に配置された複数の放熱フィン（４７０、５７０、６７０）または熱交換器と、を含む密閉蒸気チャンバ。
前記蒸気流路の対向する端部にある第２の液体容器をさらに含む、請求項１４に記載の密閉３Ｄ蒸気チャンバ。
前記蒸気流路の内部に配置される支持構造体（９９０、９９５、１０５０、１０５５、１０６５、１０７５）をさらに含む、請求項１４に記載の密閉３Ｄ蒸気チャンバ。
前記部品面（７８０）に結合される第１の電子回路カード（４１０、６１０、７１０、９１０、１４４０、１９２０、１９５０、１９７０）、および／または前記対向する面に結合される第２の電子回路カードをさらに含む、請求項１４に記載の密閉３Ｄ蒸気チャンバ。
前記ウィック構造体（６５０、７５０、８３０、８４０、９８５、１１４０、１１５０
、１１７０、１１８０、２１３０、２１４０）は不均一である、請求項１４に記載の密閉３Ｄ蒸気チャンバ。
前記蒸気チャンバ（６００、７２５、８１０、９３０、９３５、１００５、１０４０、１２１０、１４３０、１６００、１８１０、１８２０、１８３０、１９６５、２１００）および前記ウィック構造体（６５０、７５０、８３０、８４０、９８５、１１４０、１１５０、１１７０、１１８０、２１３０、２１４０）のケースの少なくとも一方の少なくとも一部は、適合性がある、請求項１４に記載の密閉３Ｄ蒸気チャンバ。
少なくとも１つの蒸気チャンバ（６００、７２５、８１０、９３０、９３５、１００５、１０４０、１２１０、１４３０、１６００、１８１０、１８２０、１８３０、１９６５、２１００）であって、
面の間に蒸気流路が形成される部品面（７８０）および対向する面と、
前記蒸気流路の少なくとも一方の端部にある容器と、
前記部品面（７８０）の少なくとも一部の内部に配置された複数のウィック構造体（６５０、７５０、８３０、８４０、９８５、１１４０、１１５０、１１７０、１１８０、２１３０、２１４０）と、
前記液体容器の外部に配置された放熱フィン（４７０、５７０、６７０）または熱交換器と、を含む、前記少なくとも１つの蒸気チャンバ（６００、７２５、８１０、９３０、９３５、１００５、１０４０、１２１０、１４３０、１６００、１８１０、１８２０、１８３０、１９６５、２１００）と、
前記少なくとも１つの蒸気チャンバ（６００、７２５、８１０、９３０、９３５、１００５、１０４０、１２１０、１４３０、１６００、１８１０、１８２０、１８３０、１９６５、２１００）に結合された電子回路カード（４１０、６１０、７１０、９１０、１４４０、１９２０、１９５０、１９７０）と、
前記蒸気チャンバ（６００、７２５、８１０、９３０、９３５、１００５、１０４０、１２１０、１４３０、１６００、１８１０、１８２０、１８３０、１９６５、２１００）を前記第２の蒸気チャンバに固定する複数の締結具と、
前記蒸気チャンバ（６００、７２５、８１０、９３０、９３５、１００５、１０４０、１２１０、１４３０、１６００、１８１０、１８２０、１８３０、１９６５、２１００）に結合された入力出力バックプレーンと、を含むモジュール式シャーシ。