JP6041801B2 - Flexible heat exchanger - Google Patents
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Description
本発明は、全般的に、プリント回路基板(PCB:printed circuit board)デバイスまたはその他の半導体デバイスもしくはコンポーネントを冷却する液体流通式(LFT:liquid flow through)熱交換器に関する。より具体的には、本発明は、フレキシブルであり、高さその他の寸法が多様な半導体デバイスでの使用に容易に適応できる、上記タイプの熱交換器に関する。 The present invention generally relates to a liquid flow through (LFT) heat exchanger that cools a printed circuit board (PCB) device or other semiconductor device or component. More specifically, the present invention relates to a heat exchanger of the above type that is flexible and easily adaptable for use in semiconductor devices of various heights and other dimensions.
高性能なコンピューティング・システムは、かつてないほど大量の電力を高い電力密度で使用している。このため、システムの冷却の要件がより厳しくなっており、液体冷却を用いる解決策を検討することが不可欠である。現在利用可能な液体冷却の手法としては、ヒート・パイプ法、蒸気チャンバ法、および液体流通式(LFT)法が挙げられる。一方、これらの解決策は、相当に費用がかかる傾向にある。 High performance computing systems use unprecedented amounts of power at high power densities. For this reason, the requirements for cooling the system have become more stringent and it is essential to consider solutions using liquid cooling. Currently available liquid cooling techniques include the heat pipe method, the vapor chamber method, and the liquid flow (LFT) method. On the other hand, these solutions tend to be quite expensive.
液体冷却を使用するシステムでは、熱を除去するコンポーネントを、PCBアセンブリなどの上にある半導体デバイスと物理的に接触させて設置することも必要であろう。ところが、隣接する半導体デバイスのサイズが異なっている場合がある。しかも、同じタイプの2つの半導体デバイスが、それぞれ許容された公差内の寸法であっても、実際には、一つ一つ異なる寸法を有している場合もある。このため、このような異なるデバイスによって生じるサイズ要求に合わせて、ほぼ適応することができる熱交換器コンポーネントを用意することは難しいと言える。一般には、ギャップを充填する機能を果たせるように熱界面材料(TIM:thermal interface material)が当業者らによって使用されている(例えば、ジェル、グリース、および放熱パテなど)。しかし、これは熱伝達効率を抑えてしまう。従って、当技術分野の現在の状況には改善が必要である。 In systems that use liquid cooling, it may also be necessary to place components that remove heat in physical contact with an overlying semiconductor device, such as a PCB assembly. However, the sizes of adjacent semiconductor devices may be different. Moreover, two semiconductor devices of the same type may actually have different dimensions one by one, even though the dimensions are within acceptable tolerances. For this reason, it can be difficult to provide a heat exchanger component that can be substantially adapted to the size requirements created by such different devices. In general, thermal interface materials (TIM) are used by those skilled in the art to perform the function of filling the gap (eg, gels, greases, heat dissipation putty, etc.). However, this reduces heat transfer efficiency. Thus, improvements are needed in the current state of the art.
本発明の一態様によれば、1つ以上の半導体コンポーネントを冷却する熱交換器を構築する方法が提供される。本方法は、所定の熱伝導性金属箔の第1平面シートおよび第2平面シートを準備するステップを含み、シートは各々、外面と内面とを有している。本方法はさらに、1つ以上の熱接触ノード(TCN:thermal contact node)を第1シートに形成するステップを含み、各TCNは、第1シートの外面から外側へ迫り出していて、平面接触部材と1つ以上の側面部とを含んでいる。側面部は、TCNの接触部材が第1シートの外面に近づいたり離れたりすることを共同で可能にする弾性コンポーネント群をそれぞれ含むとよく、TCNの側面部と接触部材とは、共同で冷却材チャンバを形成する。各TCNを様々な幾何学的形状で形成することが可能であり、各TCNは実質的に独立して機械的に機能するので、かくして形成された複数のTCNであれば、様々なデバイス高さに対応することができる。第1シートもしくは第2シートまたはその両方の内面に沿って導管セグメントが構成され、各導管セグメントは、選択的に、2つのTCNの冷却材チャンバの間、あるいはTCNの冷却材チャンバと入力ポートまたは出力ポートとの間に延びる。本方法はさらに、各導管セグメントを包含し各TCNの冷却材チャンバに冷却液が出入りできるようにする密閉型流路を形成するために、第2シートの内面を第1シートの内面に接合するステップを含む。本方法はさらに、冷却材流を本発明につなげたり本発明から切り離したりするコネクタ手段を含む。 According to one aspect of the invention, a method is provided for constructing a heat exchanger that cools one or more semiconductor components. The method includes providing a first planar sheet and a second planar sheet of a predetermined thermally conductive metal foil, each sheet having an outer surface and an inner surface. The method further includes forming one or more thermal contact nodes (TCNs) on the first sheet, each TCN protruding outward from the outer surface of the first sheet, the planar contact member And one or more side portions. The side portions may each include a group of elastic components that jointly allow the contact member of the TCN to move toward and away from the outer surface of the first sheet, and the side portion of the TCN and the contact member jointly include a coolant. Forming a chamber; Each TCN can be formed with a variety of geometric shapes, and each TCN functions substantially independently and mechanically, so multiple TCNs thus formed can have different device heights. It can correspond to. Conduit segments are configured along the inner surface of the first sheet and / or the second sheet, each conduit segment being selectively between two TCN coolant chambers or between the TCN coolant chamber and input port or It extends between the output ports. The method further joins the inner surface of the second sheet to the inner surface of the first sheet to form a closed flow path that includes each conduit segment and allows coolant to enter and exit the coolant chamber of each TCN. Includes steps. The method further includes connector means for connecting or disconnecting the coolant stream to or from the present invention.
本発明の別の態様によれば、1つ以上の半導体コンポーネントを冷却する熱交換装置が提供され、この装置は以下を含む:外面および内面を有する、所定の熱伝導性金属箔の第1平面シートであって、この第1シートには1つ以上の熱接触ノード(TCN)が形成され、各TCNは、第1シートの外面から外側へ迫り出していて、平面接触部材と1つ以上の側面部とを含み、側面部は、TCNの接触部材が第1シートの外面に近づいたり離れたりすることを共同で可能にする弾性コンポーネント群をそれぞれ含み、TCNの側面部と接触部材とは、共同で冷却材チャンバを形成し、さらに第1シートの内面に沿って導管セグメントが構成され、各導管セグメントは、選択的に、2つ以上のTCNの冷却材チャンバの間、あるいはTCNの冷却材チャンバと入力ポートまたは出力ポートとの間に延びる、第1平面シート;外面および内面を有する、上述した所定の熱伝導性金属箔の第2平面シート;および、各導管セグメントを包含し各TCNの冷却材チャンバに冷却液が出入りできるようにする密閉型流路を形成するために、第2シートの内面を第1シートの内面に接合する手段。 In accordance with another aspect of the present invention, a heat exchange apparatus is provided for cooling one or more semiconductor components, the apparatus comprising: a first plane of a predetermined thermally conductive metal foil having an outer surface and an inner surface. One or more thermal contact nodes (TCN) are formed in the first sheet, each TCN protruding outward from the outer surface of the first sheet, and the planar contact member and one or more Each of which includes a resilient component group that jointly enables the contact member of the TCN to move toward and away from the outer surface of the first sheet, the side portion of the TCN and the contact member, Together, a coolant chamber is formed, and a conduit segment is configured along the inner surface of the first sheet, each conduit segment being selectively between two or more TCN coolant chambers or cooling the TCN. A first planar sheet extending between the chamber and the input or output port; a second planar sheet of a predetermined thermally conductive metal foil as described above having an outer surface and an inner surface; and each conduit segment including each conduit segment Means for joining the inner surface of the second sheet to the inner surface of the first sheet to form a closed flow path that allows the coolant to enter and exit the coolant chamber;
以下、単なる例示として、本発明の実施形態を添付の図面に関連して説明する。 Embodiments of the present invention will now be described, by way of example only, with reference to the accompanying drawings.
当業者には当然のことながら、本発明は、システムまたは方法として具現化され得る。従って本発明は、完全にハードウェアの実施形態の形をとることも、完全にプロセスの実施形態(設計、製造、組み立ておよび使用の各ステップなどを含む)の形をとることも、あるいは方法の態様とハードウェアの態様とを組み合わせた実施形態の形をとることもあり、その全てが本明細書において「プロセス」または「アセンブリ」または「システム」と一般的に称される場合がある。 As will be appreciated by one skilled in the art, the present invention may be embodied as a system or method. Accordingly, the present invention may take the form of an entirely hardware embodiment, an entirely process embodiment (including design, manufacture, assembly and use steps, etc.) or a method It may take the form of an embodiment combining aspects with hardware aspects, all of which may be generally referred to herein as “processes” or “assemblies” or “systems”.
本発明の諸実施形態は、例えば単一モジュールあるいは完全なPCBアセンブリ上にあるような半導体デバイスまたはコンポーネントから熱を除去する方法および装置を提供する。諸実施形態は、簡略化を推進しコストを削減するものであり、相互に隣接しているがサイズまたは寸法が相互に異なる複数の半導体コンポーネントでの使用に容易に適応できるものである。本発明の諸実施形態はさらに、同一タイプの半導体デバイスの間で生じ得る、高さまたは他の重要な寸法のばらつきに適応することもできる。 Embodiments of the present invention provide methods and apparatus for removing heat from a semiconductor device or component, such as on a single module or complete PCB assembly. Embodiments promote simplification and reduce costs and are easily adaptable for use with multiple semiconductor components that are adjacent to each other but of different sizes or dimensions. Embodiments of the present invention can also accommodate height or other important dimensional variations that can occur between semiconductor devices of the same type.
図1を参照すると、複数の半導体デバイスまたはコンポーネントから熱を除去する液体流通式(LFT)熱交換器を含む、本発明の一実施形態の分解斜視図が示されている。この熱交換器は、相互に隣接しているがサイズが相違するデバイスでの使用に容易に適応することができる。図1は、実質的に平面の金属箔シート10および12の2つの長方形を示し、これらは有用なように同じ寸法となっている。故に、シート10の長さおよび断面は、シート12の長さおよび断面にそれぞれ等しい。金属箔シート10および12は、銅、黄銅合金、ベリリウム銅(BeCu)、アルミニウム、アルミニウム合金、またはステンレス鋼などといった熱伝導性の高い材料から形成される。一方、本発明はそれらに限定される訳ではない。
Referring to FIG. 1, there is shown an exploded perspective view of an embodiment of the present invention that includes a liquid flow (LFT) heat exchanger that removes heat from a plurality of semiconductor devices or components. This heat exchanger can be easily adapted for use in devices that are adjacent to each other but of different sizes. FIG. 1 shows two rectangles of substantially planar
シート10および12は各々、例えばシート12の内面12aのように、内面を有している。シート10の内面10aは、図2に示されている。各シートは、例えばシート10の外面10bのように、外面も有している。図1の熱交換器を製造するにあたり、シート10および12は、内面10aと12aとが互いに密に接した関係に保たれるように接合される。図1に示すように、2枚のシートを、対応するそれぞれの角が互いに揃うように接合することも有用である。一方、シートの接合ができるようになる前に、少なくとも一方のシートの材料に、或る特定の構造的特徴または3次元的特徴を形成することが必要である。こうした構造的特徴は、熱を除去するために図1の熱交換器が使われる半導体デバイス群の特定形状によって決まる。
Each of the
さらに図1を参照すると、限定ではなく例示として、金属箔シート10内にそれぞれ形成され故に熱伝導性である熱接触ノード(TCN)14および16が示されている。TCN14は平面接触部材14aを有し、TCN16は平面接触部材16aを有する。部材16aは、外面10bから外側へある程度の間隔をもって迫り出しており、接触部材16aの四辺に沿ってそれぞれ配置された側面部16b乃至16eによって外面10bに対して支持されている。本明細書にて以下にさらに詳しく述べるように、各側面部は、剛性コンポーネントと弾性コンポーネントとを含む。剛性コンポーネントは、シート10の外面10bにしっかりと接合されている。弾性コンポーネントは、剛性コンポーネントと部材16aとの間に配置されており、部材16aが外面10bに近づいたり離れたりして動くことまたは曲がること、言い換えれば、Z軸に沿って動くことを可能にしている。
Still referring to FIG. 1, by way of example and not limitation, thermal contact nodes (TCNs) 14 and 16 are shown which are each formed in a
平面接触部材14aも同様に、接触部材14aの四辺に沿ってそれぞれ配置されている側面部14b乃至14eによって、Z軸に沿って動くように支持されている。各側面部14b乃至14eは、側面部16b乃至16eと構造および機能が同様である。
Similarly, the
図1はさらに、平面接触部材14aと16aとが、特定の距離、互いに離間していることを示している。このことは、部材14aと16aとを隔てているその特定の距離分、同様に離間している2つの半導体デバイスを冷却するのに、組み立て後の図1の熱交換器が使用されるということを意味している。加えて、図1は、接触部材16aは部材14aよりも相当に大きいことを示している。このことは、TCN16が用いられることになるデバイスは、TCN14が用いられることになるデバイスよりも大きいか、あるいはより大きな熱接触表面積を必要とするということを意味している。
FIG. 1 further shows that the
上述した通り、図1に示すように2つのTCNを備えることは例示に過ぎず、本発明は決してこれに限定されるものではない。より一般的には、シート10上に形成されるTCNの数ならびにそれぞれのサイズおよび位置は、電子コンポーネントの熱を除去する多数の様々な用途でのニーズに合わせて容易に適応可能であることを強調しておく。この性能が、本発明の実施形態によってもたらされる柔軟性を際立たせる。特定の用途に向けて設計された特定形状のTCNは、シート10を型押しまたは成型することによって、あるいは当業者に既知である他の技術を用いることによって製造することができる。
As described above, providing two TCNs as shown in FIG. 1 is merely an example, and the present invention is not limited to this. More generally, the number of TCNs formed on the
熱除去の機能を実行するためには、各々のTCNとそれぞれの平面接触部材14aおよび16aとに近づき離れる冷却材流体流を提供することが必要である。従って、シート10にTCN14および16を形成することに加え、冷却材流チャネルもそこに形成される。より具体的には、図1に、シート10内に形成された導管セグメント18、20および22が示されている。これらセグメントの各々は、半円形の断面を有しシート10の外面10bに対して凸状であり、言い換えれば、各セグメントはこの外面から外側へ迫り出している。導管セグメント18は、導管端部18aからTCN16まで延びている。セグメント20は、TCN16からTCN14まで延びており、導管セグメント22は、TCN14から導管端部22aまで延びている。
In order to perform the heat removal function, it is necessary to provide a coolant fluid flow that approaches and separates each TCN and each
図2を参照すると、シート10の内面10a、言い換えれば、シートの外面10bとは反対側の側面が示されている。図2はさらに、TCN16の接触部材16aおよびその側面部16b乃至16eが、冷却液流体を受け取り収容することのできるチャンバまたはコンパートメント24を共同で形成することを示している。冷却材導管セグメント18の端部18bが、チャンバ24にアクセスすなわち開口するように形成されている。同様に、導管セグメント20の端部20aが、チャンバ24にアクセスまたは開口している。
Referring to FIG. 2, the
図2をさらに参照すると、TCN16と同様に、TCN14の接触部材14aおよび側面部14b乃至14eが、冷却材流体を受け取り収容することのできるチャンバ26を共同で形成しているのがわかる。導管セグメント20の端部20bと導管セグメント22の端部22bとが、各々チャンバ26にアクセスまたは開口している。
With further reference to FIG. 2, it can be seen that, similar to
再び図1を参照すると、上述のようにシート10と12とが接合されるとき、チャンバ24および26は、導管セグメントにアクセスする箇所以外では完全に密閉されることになることがわかる。さらに、チャンバ24とチャンバ26と導管セグメントとは、導管端部18aおよび22a以外では密閉されているシステムを共同で構成する。導管端部のうちの1つを入力ポートとして、もう一方を出力ポートとして使用すれば、冷却液流体が、選択的に、導管セグメントを通りさらにTCN16のチャンバ24およびTCN14のチャンバ26を通って循環することができる。
Referring again to FIG. 1, when
金属箔シート10と12とを接合する際には、レーザ溶接を用いて、シート10および12の、TCN14および16の周囲領域あるいは近接領域を接合し、さらには導管セグメント18乃至22に近接する領域をも接合するとよい。こうすれば、流体を収容しているチャンバ24および26、ならびに導管セグメントの密閉が確実にしっかりと形成されることになる。シート10および12のエッジは、レーザ溶接によって接合されてもよいし、あるいは、接着剤によって、もしくははんだ付けのような冶金プロセスによって接合されてもよい。
When joining the
図1はさらに、シート12に形成された小型の導管セグメント28および30を示している。これらの導管セグメントは各々、半円形の断面を有し、内面12aに対して凸状であって、言い換えれば、図1に示されているように、各導管はシート10から出っ張っている。導管セグメント28および30は、シート10および12が接合される際に、導管端部18aおよび22aにそれぞれ合わさるように配置されている。こうすると、導管セグメント18および22各々の口に円形の開口部が備わる。カップリング32および34が、各々上記開口部の対応する開口部の大きさに合せて作られ、対応する開口部に取り付けられる。このカップリングは次いで、カップリングのうちの1つ、例えば34を入力ポートとして選択し、もう一方を出力ポートとして選択し、従来型の冷却材流体ポンプ(図示せず)につなげられるとよい。ポンプを動作させると、上述したように、冷却液流体が熱除去用途のためにTCNの各々に循環する。冷却材流体には、蒸留水、あるいは半導体デバイスから熱を除去するのに当業者によって使用されるその他の流体を含めることができよう。
FIG. 1 further shows
ここで図3を参照すると、図2の3−3線に沿った金属箔シート10の断面図が示されている。図3は故に、TCN16の側面部16eおよび16cの特徴を示す。より詳細には、これら側面部の各々が、比較的剛性であるコンポーネント36を含むように示されている。言い換えれば、TCN16がシート10内に形成されるときに、該TCNがシート10の隣接部分に対して動かなくなるように、側面部コンポーネント36が各々構築されている。
Referring now to FIG. 3, a cross-sectional view of the
さらに図3を参照すると、各剛性コンポーネント36に付き、TCN16の接触部材16aの辺またはエッジにも付いているコンポーネント38が示されている。シート10の形成において、各コンポーネント38は、たわむことができるように、あるいは弾力性が備わるように、蛇腹式に、あるいは蛇腹として機能するように製造される。故に接触部材16aは、シート10に近づいたり離れたりして動くこと、言い換えれば、図3に示されているように、上方向または下方向へすなわちZ軸に沿って動くことができる。シート10の形成において、TCNの弾性コンポーネント38は、有用には所定のバネ定数を備え、TCNの諸要素がシート10の材料の弾性限界の範囲内で圧縮または伸張することを可能にしている。
Still referring to FIG. 3, there is shown a
図3には示さないが、側面部16bおよび16dは各々、剛性コンポーネント36および弾性コンポーネント38とそれぞれ類似のあるいは同一の剛性コンポーネントおよび弾性コンポーネントを含む。
Although not shown in FIG. 3, the
さらに図3を参照すると、剛性コンポーネント40および弾性コンポーネント42を各々含んだ側面部14eおよび14cが示されている。上述したように、各コンポーネント40はコンポーネント36に類似し、各コンポーネント42はコンポーネント38に類似する。従って、TCN14の接触部材14aは、接触部材16aと同じように、Z軸に沿って動くことができる。
Still referring to FIG. 3,
図3には示さないが、側面部14bおよび14dは各々、側面部14cおよび14eに関連して図3に示されているものと類似あるいは同一の剛性コンポーネントおよび弾性コンポーネントを含む。
Although not shown in FIG. 3,
図4を参照すると、半導体電子デバイスから熱を除去する、上述の実施形態の使用あるいは動作を説明する概略図が示されている。より詳細には、図4は、PCB44などに取り付けられた半導体デバイス46および48を示しており、TCN16の接触部材16aは、デバイス46と接触関係になっている。従って、デバイス46からの熱は、熱伝導性の部材16aに移されて、部材16aを通り抜け、チャンバ24に収容されている冷却液50に移される。上述したように、チャンバ24には冷却液が循環させられているとよく、その結果チャンバから熱が除去される。
Referring to FIG. 4, a schematic diagram illustrating the use or operation of the above-described embodiment for removing heat from a semiconductor electronic device is shown. More specifically, FIG. 4 shows
図4は同様に、半導体デバイス48に接触して、該半導体デバイスから熱を除去しその熱をチャンバ26にある冷却材50に移す、TCN14の接触部材14aを示している。図4に示された半導体デバイス46および48は、明らかに相互のサイズが異なっていることが分かる。この点に鑑み、TCN14および16も同様に、相互に異なるように構築されて、各々が、対応する半導体デバイスに合わさるようになっている。従って図4は、様々な冷却要求に適応するべく本発明の実施形態によって提供することができる柔軟性についてもさらに示している。半導体デバイスの個々の配列に適合する構成を用いれば、妥当な任意の数のTCNおよび導管セグメントをシート10に形成することができると考えられる。
FIG. 4 similarly shows the
本発明の実施形態によってもたらされるさらなる利点を説明するために、図4は、高さの印46aの付いた半導体デバイス46を示している。この印は、デバイス46が有し得る最も低い高さでありながら、事前に指定された許容誤差内にある高さを表す。図4はさらに、デバイス46が、最低高さ条件46aを量Δ超過していることを示している。しかしTCN16を上述したように構築すれば、弾性コンポーネント38によって、効果的な熱伝達をもたらすべくデバイス46との緊密な接触を保ちつつ、接触部材16aを前述の量Δ調整することあるいは補うことが可能になる。図4に表されているように、部材16aが量Δ上方向に動かされて、デバイス46が最低許容高さを超過する分の高さに対応する。同時に、コンポーネント38の弾力性は、デバイス46またはTCN16が過度のストレスにさらされるのを防ぎ、それらが弾性限界を超過することがないようにしている。
To illustrate further advantages provided by embodiments of the present invention, FIG. 4 shows a
図1に示した実施形態の一変更例では、シート10に関連して上述したものと同様の特徴を備えた1つ以上のTCNおよび導管セグメントが、シート12にも形成されるとよい。そうすれば、得られた変更型の熱交換器を2つの半導体デバイス構成の間に設置して、構成の1つをシート10のTCNによって冷却し、もう一方の構成をシート12のTCNによって冷却することが可能になり得る。
In one variation of the embodiment shown in FIG. 1, one or more TCN and conduit segments may be formed in the
さらなる変更例では、任意のTCNまたは導管セグメントを形成する前あるいは形成後に、シート10および12双方の内面を、障壁金属と称される金属で覆うことが考えられる。この金属は、冷却材流体として使用される液体とは反応しない。故に、障壁金属を使用すれば、熱交換器内部の腐食が減少する。
In a further variation, it may be envisaged that the inner surfaces of both
さらに別の変更例では、1つ以上の導管セグメントの断面をほかの部分の断面よりも大きくして、冷却材が特定のTCNから流れ出る速度を速めることができると考えられる。例えば、冷却材が、導管端部22aから、それぞれの導管セグメントならびにTCN14および16を流れて導管端部18aに達する場合に、導管セグメント18の直径をセグメント22の直径よりも大きくすることができよう。こうすれば、冷却材がTCN16から流れ出る速度が速まり、故に、TCN16の熱を放散する能力が高まることになると考えられる。別の方法として、2つ以上の導管セグメントをシート10に形成してTCN16から熱を運び去ることもできよう。
In yet another variation, it is contemplated that the cross section of one or more conduit segments can be made larger than the cross section of other portions to increase the rate at which coolant flows out of a particular TCN. For example, the diameter of the
図5を参照すると、TCN14および16に類似するTCN52が示されている。TCN52は従って、冷却材チャンバを共同で形成する平面接触部材52aと側面部52b乃至52eとを含む。本発明の一変更例では、一連の波形または起伏を含んだ構造54が、TCN52の一部として、言い換えれば、TCN52の他のコンポーネントと一体になってあるいはその場で形成される。従って構造54は、TCN52の冷却材チャンバに収容されており、部材52aと一体に形成され、該部材上で支持されている。
Referring to FIG. 5, a TCN 52 similar to
TCN52の冷却材チャンバ内に構造54を設置することにより、チャンバを流れる冷却材が相当な乱流になる。この乱流も、部材52aに接触している半導体デバイスからチャンバ内の流体に移された熱を流体によってさらに効果的に放散させることになる。
By installing the
図6を参照すると、TCN14および16に類似するTCN56が示されている。TCN56は従って、冷却材チャンバを共同で形成する平面接触部材56aと側面部56b乃至56eとを含む。本発明のさらなる変更例では、図5の構造54に類似する構造58が、一連の波状または起伏を含む。ただし構造58は、TCN56とは独立して形成され、TCN56が形成されてからTCN56の冷却材チャンバ内に設置される。構造58は、構造54と同じようなやり方で、TCN56のチャンバ内に冷却材の乱流を生じさせる。
Referring to FIG. 6, a TCN 56 similar to
本明細書にて使用されている用語は、個々の実施形態を説明するためのものに過ぎず、本発明を限定しようとするものではない。本明細書で用いられる単数形「ひとつの(a、an)」および「その(the)」は、文脈によって明らかに別の指定がなされない限り、複数形をも含むことが意図されている。さらに、当然のことながら、用語「含む(comprise)」もしくは「含んでいる(comprising)」またはその両方は、本明細書にて使用されている場合、述べられている特徴、整数値、ステップ、動作、要素もしくはコンポーネントまたはそのいずれかの組み合わせの存在を指定するものであるが、1つ以上の他の特徴、整数値、ステップ、動作、要素、コンポーネントもしくはそれらのグループまたはそのいずれかの組み合わせの存在または追加を排除するものではない。 The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. As used herein, the singular forms “a, an” and “the” are intended to include the plural forms as well, unless the context clearly indicates otherwise. Further, it is to be understood that the terms “comprise” and / or “comprising”, as used herein, when used herein, describe a feature, integer value, step, Specifies the presence of an action, element or component or any combination thereof, but one or more other features, integer values, steps, actions, elements, components or groups thereof or any combination thereof It does not exclude existence or addition.
以下の請求項における全てのミーンズまたはステップ・プラス・ファンクション要素の対応する構造、材料、作用および同等物は、請求されているその他の要素と組み合わされて特に請求されているように当該機能を果たすあらゆる構造、材料または行為を包含しようとするものである。本発明に関する記載を例示および説明のために呈示してきたが、網羅的であること、または開示された形態に本発明を限定することは意図されていない。本発明の範囲および精神から逸脱することなく、多数の変更および変形が当業者には明らかとなるであろう。実施形態は、本発明の原理および実際的応用を最もよく説明するために、加えて他の当業者が、検討される個々の用途に適するよう多様な変更を伴った多様な実施形態に向けて本発明を理解できるようにするために、選ばれ記載されたものである。 The corresponding structures, materials, acts and equivalents of all means or step plus function elements in the following claims perform that function as specifically claimed in combination with the other claimed elements It is intended to encompass any structure, material or action. The description of the present invention has been presented for purposes of illustration and description, but is not intended to be exhaustive or limited to the invention in the form disclosed. Numerous variations and modifications will become apparent to those skilled in the art without departing from the scope and spirit of the invention. The embodiments are intended to best illustrate the principles and practical applications of the present invention, as well as to various embodiments with various modifications to suit the particular application contemplated by others skilled in the art. It has been chosen and described so that the invention may be understood.
本発明は、完全にハードウェアの実施形態の形をとること、完全に方法の実施形態の形をとること、またはハードウェアと方法との両方の要素を含んだ実施形態の形をとることができる。好適な実施形態では、本発明は、本発明を設計、製造および利用するための実際のコンポーネントおよび部分ならびに特定のプロセス・ステップを含むがこれらに限定されないプロセスにより実現される。 The present invention may take the form of an entirely hardware embodiment, an entirely method embodiment or an embodiment containing both hardware and method elements. it can. In preferred embodiments, the present invention is implemented by processes that include, but are not limited to, actual components and portions and specific process steps for designing, manufacturing and utilizing the present invention.
本発明の記載は、例示および説明のために呈示されてきたものであり、網羅的であること、または開示された形態に本発明を限定することは意図されていない。多数の変更および変形が、当業者には明らかとなるであろう。実施形態は、本発明の原理および実際的応用を最もよく説明するために、加えて他の当業者が、検討される個々の用途に適するように多様な変更を伴った多様な実施形態に向けて本発明を理解できるようにするために、選ばれ記載されたものである。 The description of the present invention has been presented for purposes of illustration and description, and is not intended to be exhaustive or limited to the invention in the form disclosed. Many modifications and variations will be apparent to practitioners skilled in this art. The embodiments are intended to best illustrate the principles and practical applications of the present invention, as well as to various embodiments with various modifications, as will be appreciated by those skilled in the art to suit the particular application under consideration. It has been chosen and described so that the invention may be understood.
Claims (19)
所定の熱伝導性金属箔の第1および第2平面シートを準備するステップであって、前記平面シートの各々は内面および外面を有する、前記準備するステップと、
前記第1平面シートに1つ以上の熱接触ノード(TCN)を形成するステップであって、各TCNは、前記第1平面シートの前記外面から外側へ迫り出していて、且つ平面接触部材と1つ以上の側面部とを含み、少なくとも1つの前記TCNの前記側面部は、当該TCNの前記接触部材が前記第1平面シートの前記外面上に近づいたり離れたりして動くことを共同で可能にする弾性コンポーネント群をそれぞれ含み、前記TCNの前記側面部と接触部材とは、共同で冷却材チャンバを形成する、前記形成するステップと、
前記第1平面シートの前記内面に沿って導管セグメントを構成するステップであって、各導管セグメントは、選択的に、2つ以上の前記TCNの前記冷却材チャンバの間に、または前記TCNの前記冷却材チャンバと入力ポートもしくは出力ポートとの間に延びる、前記構成するステップと、
各導管セグメントを包含し各TCNの前記冷却材チャンバに冷却液が出入りできるようにする密閉型流路を形成するために、前記第2平面シートの内面を前記第1平面シートの内面に接合するステップと
を含む、前記方法。 A method of constructing a heat exchanger for cooling one or more semiconductor components comprising:
Providing first and second planar sheets of predetermined thermally conductive metal foil, each of the planar sheets having an inner surface and an outer surface;
Forming one or more thermal contact nodes (TCNs) on the first planar sheet, each TCN protruding outward from the outer surface of the first planar sheet, and 1 with the planar contact member; Two or more side portions, and the side portions of the at least one TCN jointly enable the contact member of the TCN to move toward and away from the outer surface of the first flat sheet. Each side of the TCN and the contact member jointly form a coolant chamber;
Configuring conduit segments along the inner surface of the first planar sheet, each conduit segment optionally between two or more of the coolant chambers of the TCN, or of the TCN. Said configuring step extending between the coolant chamber and the input or output port;
The inner surface of the second planar sheet is joined to the inner surface of the first planar sheet to form a closed flow path that includes each conduit segment and allows coolant to enter and exit the coolant chamber of each TCN. The method comprising the steps of:
所定の熱伝導性金属箔の第1平面シートおよび前記所定の熱伝導性金属箔の第2平面シートであって、前記平面シートの各々は内面および外面を有し、1つ以上の熱接触ノード(TCN)が前記第1平面シートに形成され、各TCNは、前記第1平面シートの前記外面から外側へ迫り出していて、且つ平面接触部材と1つ以上の側面部とを含み、少なくとも1つの前記TCNの前記側面部は、当該TCNの前記接触部材が前記第1平面シートの前記外面上に近づいたり離れたりして動くことを共同で可能にする弾性コンポーネント群をそれぞれ含み、TCNの前記側面部と接触部材とは、共同で冷却材チャンバを形成し、前記第1平面シートの前記内面に沿って導管セグメントが構成され、各導管セグメントは、選択的に、2つ以上の前記TCNの前記冷却材チャンバの間に、または前記TCNの前記冷却材チャンバと入力ポートまたは出力ポートとの間に延びる、前記第1平面シートおよび前記第2平面シートと、
各導管セグメントを包含し各TCNの前記冷却材チャンバに冷却液が出入りできるようにする密閉型流路を形成するために、前記第2平面シートの内面を前記第1平面シートの内面に接合する手段と
を含む、前記装置。 A heat exchange device for cooling one or more semiconductor components comprising:
A first planar sheet of a predetermined thermally conductive metal foil and a second planar sheet of the predetermined thermally conductive metal foil, each of the planar sheets having an inner surface and an outer surface, and one or more thermal contact nodes (TCN) is formed on the first flat sheet, and each TCN protrudes outward from the outer surface of the first flat sheet and includes a flat contact member and one or more side portions, and at least 1 The side portions of the two TCNs each include a group of elastic components that jointly allow the contact members of the TCNs to move toward and away from the outer surface of the first flat sheet, The side portion and the contact member jointly form a coolant chamber and a conduit segment is configured along the inner surface of the first planar sheet, each conduit segment optionally including two or more of the T Between the coolant chamber of the N, or extending between the coolant chamber and the input port or output port of the TCN, said first plane sheet and the second flat sheet,
The inner surface of the second planar sheet is joined to the inner surface of the first planar sheet to form a closed flow path that includes each conduit segment and allows coolant to enter and exit the coolant chamber of each TCN. And said device.
前記冷却材循環機構に冷却材を戻すように前記出力ポートに接合された出力冷却材コネクタと
をさらに含む、請求項12〜17のいずれか一項に記載の装置。 An input coolant connector joined to the input port to receive coolant from the coolant circulation mechanism;
The apparatus according to claim 12, further comprising: an output coolant connector joined to the output port so as to return the coolant to the coolant circulation mechanism.
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