JP6466028B2 - 電子回路カードモジュールにおけるマルチレベル自励振動式ヒートパイプ実装 - Google Patents

Description

本開示は、概して自励振動式ヒートパイプ（oscillating heat pipe）に関し、より具体的には３次元ボリュームに結合される冷却構造内の自励振動式ヒートパイプに関する。

プリント配線板アセンブリに結合される自励振動式ヒートパイプ構造は、典型的に、薄い矩形の箱内に全体が形成された“平面（プレーナ）”構造であり、冷却すべき（１つ以上の）デバイスを受け入れるとともに本体からオフセットされたフランジによってコールドウォールに固定されるカバー、に関する冷却システムとしての有用性を、制限してしまっている。

回路カードモジュール内の回路カードアセンブリを収容するモジュールカバー及び反対側のヒートシンクの少なくとも一方が、マルチレベル冷却構造を含む。マルチレベル冷却構造は、本体と、本体のエッジから本体に対して９０°の角度で延在するとともに、本体とともにボリュームを部分的に包囲する側壁と、本体とは反対側の側壁端部から側壁に対して９０°の角度でボリュームから遠ざかるように突出しているフランジと、本体、側壁、及びフランジの中の自励振動式ヒートパイプとを含む。自励振動式ヒートパイプのための流体路が、本体と、側壁の各々の長さと、フランジの各々の一部とを繰り返し横断する。自励振動式ヒートパイプは、自励振動式ヒートパイプ内での流体スラグ及び蒸気泡の相変化と、フランジのうちの第１のフランジに隣接する蒸発器とフランジのうちの第２のフランジに隣接する凝縮器との間の流体路に沿っての流体スラグ及び蒸気泡の移動と、の双方による冷却を提供する。自励振動式ヒートパイプ流体路は、本体と側壁のうちの第１の側壁とを横断して、第１のフランジ内まで延在し、第１のフランジ内でＵ字状に第１の側壁まで逆戻りし、第１の側壁と本体と側壁のうちの第２の側壁とを横断して、第２のフランジ内まで延在し、第２のフランジ内でＵ字状に第２の側壁まで逆戻りし、且つ第２の側壁と本体と第１の側壁とを横断する。自励振動式ヒートパイプ流体路は、本体から側壁の各々内へと、及び側壁の１つからフランジの１つ内へと、９０°曲がっている。フランジのうちの少なくとも１つ内の自励振動式ヒートパイプ流体路の部分が、本体内の自励振動式ヒートパイプ流体路の部分からオフセットされている。本体内の自励振動式ヒートパイプのセグメントは水平であり、側壁内の自励振動式ヒートパイプのセグメントは垂直であり、フランジ内の自励振動式ヒートパイプのセグメントは水平である。自励振動式ヒートパイプ流体路は、本体の長さに沿って、平行なトラックにて本体を横断している。回路カードアセンブリは、当該回路カードアセンブリ上の１つ以上のコンポーネントをマルチレベル冷却構造の本体と接触させて、ボリューム内に少なくとも部分的に受け入れられる。

本体と、本体のエッジから延在して本体とともにボリュームを部分的に包囲する側壁と、本体とは反対側の側壁端部からボリュームから遠ざかるように突出したフランジと、によって形成されたマルチレベル構造内で、冷却方法は、本体、側壁、及びフランジの中の自励振動式ヒートパイプを設けることを含み、自励振動式ヒートパイプのための流体路が、本体と、側壁の各々の長さと、フランジの各々の一部とを繰り返し横断する。この方法はまた、フランジのうちの第１のフランジに隣接する蒸発器とフランジのうちの第２のフランジに隣接する凝縮器とを設けることを含み、自励振動式ヒートパイプは、自励振動式ヒートパイプ内での流体スラグ及び蒸気泡の相変化と、蒸発器と凝縮器との間の流体路に沿っての流体スラグ及び蒸気泡の移動と、の双方による冷却を提供する。

回路カードモジュールは、第１のボリュームを部分的に包囲する本体及び側壁、並びにフランジを有するモジュールカバーと、第１のボリュームに隣接する第２のボリュームを部分的に包囲する本体及び側壁、並びにフランジを含んだヒートシンクとを含む。回路カードモジュールは、第１及び第２のボリューム内に回路カードアセンブリを収容し、回路カードアセンブリ上の少なくとも１つのコンポーネントがモジュールカバー本体及びヒートシンク本体のうちの一方と接触する。モジュールカバーフランジのうちの第１のモジュールカバーフランジ及びヒートシンクフランジのうちの第１のヒートシンクフランジに隣接して、蒸発器が配置され、モジュールカバーフランジのうちの第２のモジュールカバーフランジ及びヒートシンクフランジのうちの第２のヒートシンクフランジに隣接して、凝縮器が配置される。モジュールカバー本体、モジュールカバー側壁、及びモジュールカバーフランジの中の第１の自励振動式ヒートパイプが、モジュールカバー本体と、モジュールカバー側壁の各々の長さと、モジュールカバーフランジの各々の一部とを繰り返し横断する第１の流体路を有する。ヒートシンク本体、ヒートシンク側壁、及びヒートシンクフランジの中の第２の自励振動式ヒートパイプが、ヒートシンク本体と、ヒートシンク側壁の各々の長さと、ヒートシンクフランジの各々の一部とを繰り返し横断する第２の流体路を有する。第１及び第２の自励振動式ヒートパイプは各々、それぞれの自励振動式ヒートパイプ内での流体スラグ及び蒸気泡の相変化と、蒸発器と凝縮器との間の第１及び第２の流体路に沿っての流体スラグ及び蒸気泡の移動と、の双方による冷却を提供する。

上で具体的な利点を列挙したが、様々な実施形態は、列挙した利点のうち、全て又は一部を含むこともあるし、それらの何れをも含まないこともある。また、その他の技術的利点が、以下の図及び説明の検討後に当業者に容易に明らかになる。

本開示及びその利点のいっそう完全なる理解のため、ここでは、以下の図を含む添付図面とともに以下の説明を参照する。図面において、似通った参照符号は似通った部分を表す。
図１Ａ及び１Ｂは、本開示の実施形態に従ったマルチレベル自励振動式ヒートパイプを実装する電子カードモジュールの異なる斜視図である。 図１Ａ及び１Ｂは、本開示の実施形態に従ったマルチレベル自励振動式ヒートパイプを実装する電子カードモジュールの異なる斜視図である。 モジュールのエッジに側壁及びレール接触フランジを有する電子回路カードモジュールカバー内の単一のプレーナ自励振動式ヒートパイプ実装の簡略断面図である。 本開示の一実施形態に従った、モジュールのエッジに側壁及びレール接触フランジを有する電子回路カードモジュールカバー内のマルチレベル自励振動式ヒートパイプ実装の簡略断面図である。 図３Ａのマルチレベル自励振動式ヒートパイプ実装の平面図であり、流路以外の構造は破線で示されている。 図３Ａ及び３Ｂのマルチレベル自励振動式ヒートパイプ実装の一部の斜視図であり、ここでも流路以外の構造は破線で示されている。 図４Ａ−４Ｃは、本開示の一実施形態に従った、モジュールのエッジに側壁及び接触フランジを有する電子回路カードモジュールカバー内のマルチレベル自励振動式ヒートパイプ実装を形成する一プロセスを示す一連の図である。 図４Ａ−４Ｃは、本開示の一実施形態に従った、モジュールのエッジに側壁及び接触フランジを有する電子回路カードモジュールカバー内のマルチレベル自励振動式ヒートパイプ実装を形成する一プロセスを示す一連の図である。 図４Ａ−４Ｃは、本開示の一実施形態に従った、モジュールのエッジに側壁及び接触フランジを有する電子回路カードモジュールカバー内のマルチレベル自励振動式ヒートパイプ実装を形成する一プロセスを示す一連の図である。 図５Ａ−５Ｃは、本開示の一実施形態に従った、モジュールのエッジに側壁及び接触フランジを有する電子回路カードモジュールカバー内のマルチレベル自励振動式ヒートパイプ実装を形成する他の一プロセスを示す一連の図である。 図５Ａ−５Ｃは、本開示の一実施形態に従った、モジュールのエッジに側壁及び接触フランジを有する電子回路カードモジュールカバー内のマルチレベル自励振動式ヒートパイプ実装を形成する他の一プロセスを示す一連の図である。 図５Ａ−５Ｃは、本開示の一実施形態に従った、モジュールのエッジに側壁及び接触フランジを有する電子回路カードモジュールカバー内のマルチレベル自励振動式ヒートパイプ実装を形成する他の一プロセスを示す一連の図である。

最初に理解されるべきことには、例示的な実施形態が図面に示されて以下に説明されるが、本開示の原理は、現在知られているか否かにかかわらず、数多の技術を用いて実装され得る。本開示は、決して、図面に示されて以下に説明されるこれらの例示的な実装及び技術に限定されるべきでない。また、特に断らない限り、図面に描かれた物品は必ずしも縮尺通りに描かれていない。

ハイパワーの回路カードアセンブリは、当該アセンブリに取り付けられたコンポーネントの動作に由来する温度上昇を低減するために、より良好な放熱をますます必要とする。現行の電子カードモジュールは典型的に、例えばアルミニウム、銅、酸化ベリリウム、若しくはこれらの組み合わせなどの、高熱伝導性メタル；メタルに埋め込まれたアニールド熱分解グラファイト（ＡＰＧ）；メタル内の埋込み毛細管力式ヒートパイプ；又はメタル内の自励振動式ヒートパイプ、のうちの１つ以上から形成された熱拡散カバー及びヒートシンクを用いて、熱を広げて最終的に消散させるための平行な熱伝導路を作り出している。アルミニウムのものよりも大きい熱伝導定数ｋを持つメタルは、典型的に、重量、コスト、及び／又は製造上の問題を引き起こす。アニールド熱分解グラファイトは、高価であるとともに、指向性のある熱伝導率を有し、一方向（ｚ）における熱伝導定数ｋ_ｚが、残りの二方向（ｘ及びｙ）の面内における熱伝導定数ｋ_ｘｙよりも遥かに低い。毛細管力式ヒートパイプは、平坦にしたとしても、望ましい最大プレート厚を超えてしまい得る最小直径を必要とすることが多い。

自励振動式ヒートパイプは、相変化及び流体運動の双方を利用して、例えばヒートシンクコア又はマルチボード回路カード電子モジュールのカバーなどの構造内での熱伝達を促進させる。液体から蒸気及びその逆の相変化が、凝縮器と蒸発器との間の無ウィック流路中での蒸気泡／液体スラグ振動と結合されて、熱伝達及び冷却を支援する。しかしながら、大抵の自励振動式ヒートパイプ設計は、メタルヒートシンクコア又はモジュールカバーに埋め込まれた、基本的にプレーナ構造の流路で構成されている。その自励振動式ヒートパイプ流路セクションは、薄い矩形の箱型領域の中に収容されている。流路は或る直径（又は断面積）を有するが、流路の中心経路は実質的に、二次元平面領域内にある。

自励振動式ヒートパイプ流路の概して平面的な性質の結果として、電子回路カードモジュールにおけるこれらの構造の使用は、固定（クランプ）されたエッジへのベースメタル熱伝導路を当てにすることが多い。固定されたモジュールエッジへの自励振動式ヒートパイプ流体路からの伝導熱伝達路は、メタルを通るものであり、故に、そのメタルの熱伝導率に制限される。側壁及びレール接触フランジを有する電子回路カードモジュールカバーにおいて、固定エッジから２次元平面的な自励振動式ヒートパイプ構造への熱抵抗は、カバーに使用される具体的なメタルと、側壁及びレール接触フランジにおけるその金属の厚さとに依存する。自励振動式ヒートパイプは、メタル単独に対して、横方向の熱拡散の有意な増大を提供するので、（平面状の自励振動式ヒートパイプスプレッダと直列の）ベースメタルのエッジ熱抵抗は、平面状の自励振動式ヒートパイプスプレッダの熱抵抗程度となり得る。自励振動式ヒートパイプのこの低めの熱抵抗が、最後まで、電子回路カードモジュールカバーの側壁を通って固定エッジ（レール接触フランジ）の中まで広がることが好ましい。

コールドウォールと接触している表面の中まで直接的に流体路（“流体路”は、液体、蒸気、又はこれら双方の組み合わせのための経路を包含する）を作り出すように、ヒートシンク又はカバーエッジの屈曲部に流路を包み込ませることは、ヒートシンクコア又はカバーの平面部分からモジュールエッジまでの熱抵抗を有意に低減することになる。熱伝達路が、二次元（又は平面）というより三次元になる。さらに、コールドウォールと接触している表面内まで流体チャネルを延ばすことは、自励振動式ヒートパイプの凝縮器部分をコールドウォールと直に接触させる。本開示は、故に、振動する流体／蒸気泡のための経路を、コールドウォールにクランプされたモジュールエッジ内まで直接的に延長する。電子部品からの熱の除去を促進するものであるコア又はカバー内の自励振動式ヒートパイプは、モジュールの平面セクションから側壁を通ってレール接触フランジの固定エッジ表面まで角を曲がっている。流体／蒸気チャネルは、凝縮器部分がコールドウォールと直に接触するように、コア又はカバーの固定部内まで延長される。コールドウォールから自励振動式ヒートパイプの凝縮器までの熱抵抗が有意に低減される。

図１Ａ及び１Ｂは、本開示の実施形態に従ったマルチレベル自励振動式ヒートパイプを実装する電子カードモジュールの異なる斜視図である。電子回路カードモジュール１００は、様々な電子部品が実装された少なくとも１つ（オプションで２つ以上）のプリント配線板１０１を含んでいる。これらの電子部品は典型的に熱源であり、これらの熱は、電子カード回路モジュールの物理的又は機能的の何れかの完全性を維持するために、拡散され又は拡げられ、最終的に消散されなければならない。使用のために取り付けられるとき、各プリント配線板１０１は、ベース（又は“境界”）カバー１０２と、好ましくは、１つ以上のヒートシンク１０３との間に保持される（マルチカード型の電子回路カードモジュールは、複数の境界カバーと多くて１つ又は２つのヒートシンクとを有することがあるが）。本開示においては、ヒートシンク１０３のコアと電子回路カードモジュール１００のベースカバー１０２との双方に、マルチレベル自励振動式ヒートパイプセクションが含められる。

一部の実施形態において、ヒートシンク１０３は、ヒートシンク１０３の両面に接触したプリント配線板１０１（例えば、ヒートシンクを挟んで反対側のメザニン電子カードと主電子カード）と、共有されるヒートシンク１０３とは反対側のそれらプリント配線板１０１の面上のベースカバー１０２と、を有するスタック内の中央に置かれ得る。

本開示で関心ある実施形態において、ベースカバー１０２及びヒートシンク１０３の一方又は双方が、開いた箱形状を有する。それぞれの構造の本体１０２ａ、１０３ａの内側部分が、放熱を必要とするデバイス表面及び／又は空間ボリュームと接触する。側壁１０２ｂ、１０３ｂが、本体１０２ａ、１０３ａの周辺エッジから突出して、その中にプリント配線板１０１の一部又は全てが受け入れられるボリュームを少なくとも部分的に包囲する。接触フランジ１０２ｃ、１０３ｃが、本体１０２ａ、１０３ａから遠い側の側壁１０２ｂ、１０３ｂの端部から延在して、ベースカバー１０２又はヒートシンク１０３を別の構造に固定するための構造を提供する。図１Ａ及び１Ｂの例では、側壁１０２ｂ、１０３ｂは本体１０２ａ、１０３ａ及び接触フランジ１０２ｃ、１０３ｃに対して概して垂直であるように示され、接触フランジ１０２ｃ、１０３ｃは本体１０２ａ、１０３ａに対して概して平行であるように示されているが、例示のベースカバー１０２及びヒートシンク１０３の部分同士の間のこのような関係は、本開示の構造的要件ではない。角度付けられた（例えば、傾斜された、又は転びのある）側壁及び角度付けられた（斜めに広げられた、又は狭められた）接触フランジも使用され得る。本開示において、関心ある構造は、（ａ）接触フランジと本体との間のオフセット（従って“マルチレベル（複数高さ面）”）、及び（ｂ）本体の周囲と接触フランジとの間を延在して、部分的に包囲されたボリュームを本体とともに形成する側壁を含む。更に詳細に後述するように、本開示のマルチレベル自励振動式ヒートパイプは、本体、側壁、及び接触フランジの中に延びる。

比較の目的で、図２と図３Ａ−３Ｃとを互いに併せて検討し得る。図２は、モジュールのエッジに側壁及びレール接触フランジを有する電子回路カードモジュールカバー内の単一のプレーナ自励振動式ヒートパイプ実装の簡略断面図である。図３Ａは、本開示の一実施形態に従った、モジュールのエッジに側壁及びレール接触フランジを有する電子回路カードモジュールカバー内のマルチレベル自励振動式ヒートパイプ実装の簡略断面図である。図３Ｂは、図３Ａのマルチレベル自励振動式ヒートパイプ実装の平面図であり、流路以外の構造は破線で示されている。図３Ｃは、図３Ａ及び３Ｂのマルチレベル自励振動式ヒートパイプ実装の一部の斜視図であり、ここでも流路以外の構造は破線で示されている。図１Ａ及び図１Ｂに示した一般的なベースカバー及びヒートシンク構造のこれら簡略図において、関心ある構造は、本体、側壁、及び接触フランジを含む。図２の電子カードモジュールカバー２００は、放熱を必要とするデバイス及び／又はボリュームと接触する本体２０１を含んでいる。本体２０１のエッジにて、本体２０１から（図示の例では）垂直に延在した側壁２０２が突出している。側壁２０２の端部にて、接触フランジ２０３が、（図示した例の中では）側壁２０２に対して垂直で本体２０１とは平行な方向に、本体２０１の領域から遠ざかるように外向きに延在している。接触フランジ２０３は、電子カードモジュールカバー２００が別構造に固定されることを可能にする。別構造とは、本開示においては、過剰な熱をその中へと放散し得る領域へのコールドウォールインタフェースであると仮定されるものである。

図２の例では、自励振動式ヒートパイプ２０４は、本体２０１によって画成された薄い矩形ボリューム内のみに配置されて、（断面を無視すると）基本的に２次元又は“プレーナ”である。結果として、電子カードモジュールカバー２００の熱伝導率は、エッジにおいて、それから側壁２０２及び接触フランジ２０３が形成される材料の熱伝導率に制限される。故に、自励振動式ヒートパイプ２０４を設けることによって改善される熱伝達の利益は、本体２０１の領域に限定される。本体２０１のエッジと、接触フランジ２０３が当接するコールドウォールとの間の熱抵抗は、故に、本体２０１内の熱抵抗よりも高く、そして、本体２０１の中心からコールドウォールまでの熱伝導の直列経路の内で最も高い値となり得る。

図３Ａ−３Ｃにおける電子カードモジュールカバー３００は、図２における電子カードモジュールカバー２００と同じ一般構造を有しており、エッジにて側壁３０２が垂直に突出した本体３０１と、側壁３０２の端部から外向きに垂直に延在した接触フランジ３０３とを含んでいる。しかしながら、電子カードモジュールカバー３００においては、自励振動式ヒートパイプ３０４が三次元であり、本体３０１、側壁３０２、及び接触フランジ３０３の各々のボリュームの中に延びている。二次元の自励振動式ヒートパイプ流体チャネル経路が３次元の系へと拡張されており、流体が、平面カバー又はヒートシンクコアから角を通って垂直構造内へ、そして、固定モジュールエッジに至るまで流れる。単純さ及び明瞭さのため、図３Ｂ及び３Ｃには、自励振動式ヒートパイプ３０４に関する完全な流体路のうちの一部のみを示す。図３Ａ−３Ｃに示すように、自励振動式ヒートパイプ３０４は、電子カードモジュールカバー３００の本体３０１内の水平セグメント３０５と、電子カードモジュールカバー３００の側壁３０２内の垂直セグメント３０６と、電子カードモジュールカバー３００の接触フランジ３０３内の水平セグメント３０７とを含んでいる。

全体として、自励振動式ヒートパイプ３０４の流体路は“蛇行”しており、本体３０１の全幅を横切り、側壁３０２のうちの第１の側壁の全長を通り、そして接触フランジ３０３のうちの第１の接触フランジ３０３の中まで連続的に延在し、次いで、第１の接触フランジ３０３内でＵ字状に１８０°回転して方向転換し、逆に、１つの側壁３０２へと第１の接触フランジ３０３を通り抜け、第１の側壁の全長を通り、そして、側壁３０２のうちの反対側の側壁へと本体３０１の全幅を横切って延在する。そして、自励振動式ヒートパイプ３０４の蛇行流体路は、側壁３０２のうちの第２の側壁及び接触フランジ３０３のうちの第２の接触フランジを通って同様に続き、電子カードモジュールカバー３００を横切って、交互に反対方向に、往復して横断する。図３Ａ−３Ｃの例では、自励振動式ヒートパイプ３０４の流体路は、接触フランジ３０３内のセグメント３０７のＵ字状端部から側壁３０２内のセグメント３０６へと、そして側壁３０２内のセグメント３０６から本体３０１内のセグメント３０５へと、多数の９０°曲げを横断している。自励振動式ヒートパイプ３０４の蛇行流体路のこれら交互のトラックは、電子カードモジュールカバー３００の全長の実質的全体に沿って累積的に延在する。接触フランジ３０３内のセグメント３０７のＵ字状端部の下方に（又は覆って、又は包囲して）、蒸発器３０８及び凝縮器３０９（図３Ａには示さず）が形成され得る。

接触フランジ３０３が本体３０１のボリュームに対してオフセットされているので、自励振動式ヒートパイプ３０４の流体路は、必然的に、本体３０１を含む延在平面を越えて延在する。図示の例では、セグメント３０６の断面領域は、セグメント３０５の断面領域に対して（略）垂直に向けられて、セグメント３０５を境界付けるボリュームの外に延在している。（側壁３０２及びその中のセグメント３０６は、実際には、より多くの材料を端部に作り出し、端部での漏れの可能性を最小化するために、本体３０１を含む延在平面との垂直に対して僅かな角度で、転び的に本体３０１から外向きに突出し得る。）同様に、図示の例では、セグメント３０７の断面領域は、セグメント３０６の断面領域に対して垂直に向けられて、セグメント３０６を境界付けるボリュームの外に延在しており、また、一部の領域において、セグメント３０５の断面領域と平行である。自励振動式ヒートパイプのこのマルチレベル構成は、接触フランジ３０７の固定エッジまでの全熱抵抗を有意に減少させる。凝縮器セクション３０９まで３次元流路を延ばすことは、凝縮器セクションを支持構造のシャーシリブ及びコールドウォールと直に接触させて配置することを可能にする。

図４Ａ−４Ｃは、本開示の一実施形態に従った、モジュールのエッジに側壁及び接触フランジを有する電子回路カードモジュールカバー内のマルチレベル自励振動式ヒートパイプ実装を形成する一プロセスを示す一連の図である。本体３０１、側壁３０２及び接触フランジ３０３のうちの何れのセクション４００も、図４Ａ−４Ｃによって示すようにして形成することができ、それらの構造の各々内の自励振動式ヒートパイプ３０４が同様に形成される。（例えば）約６ミル（約０．１５ｍｍ）の厚さの金属テープ又は金属箔４０１の全長が、図４Ａに示すように、互い違いに重なり合った層にて、一緒に超音波溶接される。これらの層は、自励振動式ヒートパイプの断面積を収容する厚さに達するまで追加される。次いで、一体にされた層の中に、図４Ｂに示すように、金属テープ４０１の長さの一部の除去により、自励振動式ヒートパイプセグメント３０５、３０６又は３０７のチャネルの形態をした開口４０２がミリング又はその他の方法で形成される。開口４０２は、例えば、幅及び高さにおいて２０から４０ミル（０．５１から１．０ｍｍ）とし得る。追加の金属テープ４０３の長さが、図４Ｃに示すように、一体にされた層の上及び開口４０２の上に配置され、自励振動式ヒートパイプセグメント３０５、３０６又は３０７を形成するチャネルを包囲するように適所で超音波溶接される。

図４Ａ−４Ｃに関連して説明した超音波アディティブ製造技術は、例えば金属型枠をろう付けすることによる形成中の垂直ヒートパイプセグメントの閉塞又は目詰まりなど、他の製造技術で生じる問題を回避できることが見出されている。例えば、中心の、パターン化された（例えば、エッチングされた）蛇行チャネル板の周りに外側金属型枠をろう付けする際、垂直セクション内の流体路は、塞がれることになる傾向を有する。しかしながら、他の実施形態では、上述の構造を形成するために拡散接合又は真空ろう付けが使用されてもよい。

図５Ａ−５Ｃは、本開示の一実施形態に従った、モジュールのエッジに側壁及び接触フランジを有する電子回路カードモジュールカバー内のマルチレベル自励振動式ヒートパイプ実装を形成する他の一プロセスを示す一連の図である。明示する違いを除いて、図４Ａ−４Ｃに関して上述したのと同じプロセス及び特性が適用可能である。図５Ａ−５Ｃに示すようにして形成される本体３０１、側壁３０２及び接触フランジ３０３のうちの何れかのセクション５００は、図５Ａに示すように、互い違いに重なり合った層にて金属テープ５０１及び５１０の全長を一緒に超音波溶接することで始まる。自励振動式ヒートパイプセグメント３０５、３０６又は３０７のチャネルが形成されることになる領域に、金属テープ５０１とは異なる材料の金属テープ５１０が使用される。一体にされた金属テープ５１０の層の一部に、図５Ｂに示すように、自励振動式ヒートパイプセグメント３０５、３０６又は３０７のチャネルの形態をした開口５０２がミリングされる。追加の金属テープの長さが、図５Ｃに示すように、一体にされた層の上及び開口５０２の上に配置され、自励振動式ヒートパイプセグメント３０５、３０６又は３０７を形成するチャネルを包囲するように適所で超音波溶接される。自励振動式ヒートパイプセグメント３０５、３０６又は３０７を形成するチャネルは、その中の流体スラグ／蒸気泡の移動にいっそう適した異なる特性を有し得るものである金属テープ５１０の材料で、効果的に裏打ちされる。セクション５００の残りの部分は、より安価とし得る又はより良好な熱伝導率を有し得るものである金属テープ５０１の材料で形成される。

本開示は、ヒートシンクコア及び回路カードモジュールの一方又は双方のモジュールカバーの複数のレベルの中に自励振動式ヒートパイプを実装することを可能にする。自励振動式ヒートパイプ蛇行流路の平面（水平）流体チャネルが、モジュールの固定されるエッジまで（オフセット構造にて）縦方向及び横方向に延長され、固定エッジに直に接触するように凝縮器を動かすことが可能になる。

ここに記載されたシステム、装置及び方法には、開示の範囲を逸脱することなく、変更、付加又は省略が為され得る。例えば、システム及び装置の構成要素は、集積されてもよいし、別々であってもよい。また、ここに開示されたシステム及び装置の動作は、より多数の、より少数の、あるいはその他の構成要素によって実行されてもよく、記載された方法は、より多数の、より少数の、あるいはその他のステップを含んでもよい。さらに、ステップ群は如何なる好適順序で実行されてもよい。この文書で使用されるとき、“各”は、セットの各メンバー、又はセットのサブセットの各メンバーを意味する。

本出願における記載は、特定の要素、ステップ、又は機能がクレーム範囲に含まれていなければならない必須又は重要な要素であることを意味するものとして読まれるべきでなく、特許される事項の範囲は、許可されたクレームによってのみ定められる。また、これらのクレームは何れも、その特定のクレーム中で“する手段”又は“するステップ”なるそのままの語が、機能を特定する特定の言い回しに続かれて、明示的に使用されない限り、添付のクレーム又はクレーム要素に関して３５ＵＳＣ第１１２節（ｆ）を行使することを意図していない。クレーム内での、例えば（以下に限られないが）“機構”、“モジュール”、“デバイス”、“ユニット”、“コンポーネント”、“要素”、“部材”、“装置”、“機械”、“システム”、“プロセッサ”又は“コントローラ”などの用語の使用は、クレームの特徴自体によって更に改良又は強化されるような、当業者に知られた構造を指すものと理解及び意図されるものであり、３５ＵＳＣ第１１２節（ｆ）を行使することを意図するものではない。

Claims (20)

1. 本体と、
   前記本体のエッジから延在する側壁であり、前記本体とともに、ボリュームを部分的に包囲する側壁と、
   前記本体とは反対側の前記側壁の端部から突出したフランジであり、前記ボリュームから遠ざかるように突出しているフランジと、
   前記本体、前記側壁、及び前記フランジの中の自励振動式ヒートパイプであり、当該自励振動式ヒートパイプのための流体路が、前記本体と、前記側壁の各々の長さと、前記フランジの各々の一部とを繰り返し横断しており、当該自励振動式ヒートパイプは、当該自励振動式ヒートパイプ内での流体スラグ及び蒸気泡の相変化と、前記フランジのうちの第１のフランジに隣接する蒸発器と前記フランジのうちの第２のフランジに隣接する凝縮器との間の前記流体路に沿っての前記流体スラグ及び前記蒸気泡の移動と、の双方による冷却を提供する、自励振動式ヒートパイプと、
   を有するマルチレベル冷却構造。
2. 前記自励振動式ヒートパイプ流体路は、
   前記本体と前記側壁のうちの第１の側壁とを横断して、前記第１のフランジ内まで延在し、
   前記第１のフランジ内でＵ字状に前記第１の側壁まで逆戻りし、
   前記第１の側壁と前記本体と前記側壁のうちの第２の側壁とを横断して、前記第２のフランジ内まで延在し、
   前記第２のフランジ内でＵ字状に前記第２の側壁まで逆戻りし、且つ
   前記第２の側壁と前記本体と前記第１の側壁とを横断する、
   請求項１に記載のマルチレベル冷却構造。
3. 前記自励振動式ヒートパイプ流体路は、前記本体から前記側壁の各々内へと、及び前記側壁の１つから前記フランジの１つ内へと、９０°曲がっている、請求項１に記載のマルチレベル冷却構造。
4. 前記フランジのうちの少なくとも１つ内の前記自励振動式ヒートパイプ流体路の部分が、前記本体内の前記自励振動式ヒートパイプ流体路の部分からオフセットされている、請求項１に記載のマルチレベル冷却構造。
5. 前記本体内の前記自励振動式ヒートパイプのセグメントは水平であり、前記側壁内の前記自励振動式ヒートパイプのセグメントは垂直であり、前記フランジ内の前記自励振動式ヒートパイプのセグメントは水平である、請求項１に記載のマルチレベル冷却構造。
6. 前記自励振動式ヒートパイプ流体路は、前記本体の長さに沿って、平行なトラックにて前記本体を横断している、請求項１に記載のマルチレベル冷却構造。
7. 請求項１に記載のマルチレベル冷却構造を含んだ回路カードモジュールであって、前記マルチレベル冷却構造はモジュールカバーを有し、当該回路カードモジュールは更に、
   前記ボリューム内に少なくとも部分的に受け入れられた回路カードアセンブリであり、当該回路カードアセンブリ上の１つ以上のコンポーネントが前記マルチレベル冷却構造の前記本体と接触している、回路カードアセンブリと、
   前記モジュールカバーとは反対側で前記回路カードアセンブリに隣接したヒートシンクと、
   を有する、回路カードモジュール。
8. 本体と、前記本体のエッジから延在し、前記本体とともに、ボリュームを部分的に包囲する側壁と、前記本体とは反対側の前記側壁の端部から、前記ボリュームから遠ざかるように突出したフランジと、によって形成されたマルチレベル構造内で、前記本体、前記側壁、及び前記フランジの中の自励振動式ヒートパイプを設け、該自励振動式ヒートパイプのための流体路が、前記本体と、前記側壁の各々の長さと、前記フランジの各々の一部とを繰り返し横断し、
   前記フランジのうちの第１のフランジに隣接する蒸発器と前記フランジのうちの第２のフランジに隣接する凝縮器とを設け、前記自励振動式ヒートパイプは、前記自励振動式ヒートパイプ内での流体スラグ及び蒸気泡の相変化と、前記蒸発器と前記凝縮器との間の前記流体路に沿っての前記流体スラグ及び前記蒸気泡の移動と、の双方による冷却を提供する、
   ことを有する方法。
9. 前記自励振動式ヒートパイプ流体路は、
   前記本体と前記側壁のうちの第１の側壁とを横断して、前記第１のフランジ内まで延在し、
   前記第１のフランジ内でＵ字状に前記第１の側壁まで逆戻りし、
   前記第１の側壁と前記本体と前記側壁のうちの第２の側壁とを横断して、前記第２のフランジ内まで延在し、
   前記第２のフランジ内でＵ字状に前記第２の側壁まで逆戻りし、且つ
   前記第２の側壁と前記本体と前記第１の側壁とを横断する、
   請求項８に記載の方法。
10. 前記自励振動式ヒートパイプ流体路は、前記本体から前記側壁の各々内へと、及び前記側壁の１つから前記フランジの１つ内へと、９０°曲がっている、請求項８に記載の方法。
11. 前記フランジのうちの少なくとも１つ内の前記自励振動式ヒートパイプ流体路の部分が、前記本体内の前記自励振動式ヒートパイプ流体路の部分からオフセットされている、請求項８に記載の方法。
12. 前記本体内の前記自励振動式ヒートパイプのセグメントは水平であり、前記側壁内の前記自励振動式ヒートパイプのセグメントは垂直であり、前記フランジ内の前記自励振動式ヒートパイプのセグメントは水平である、請求項８に記載の方法。
13. 前記自励振動式ヒートパイプ流体路は、前記本体の長さに沿って、平行なセグメントにて前記本体を横断している、請求項８に記載の方法。
14. 前記本体、前記側壁、及び前記フランジがモジュールカバーを形成し、当該方法は更に、
    少なくとも部分的に前記ボリューム内に回路カードアセンブリを配置して、該回路カードアセンブリ上の１つ以上のコンポーネントを前記本体と接触させ、且つ
    前記モジュールカバーとは反対側で前記回路カードアセンブリに隣接させてヒートシンクを配置する
    ことを有する、請求項８に記載の方法。
15. 前記本体、前記側壁、及び前記フランジを、アディティブ超音波溶接を用いて形成する、ことを更に有する請求項８に記載の方法。
16. 回路カードモジュールであって、
    第１のボリュームを部分的に包囲する本体及び側壁、並びにフランジを含んだモジュールカバーと、
    前記第１のボリュームに隣接する第２のボリュームを部分的に包囲する本体及び側壁、並びにフランジを含んだヒートシンクと、
    前記第１及び第２のボリューム内の回路カードアセンブリであり、当該回路カードアセンブリ上の少なくとも１つのコンポーネントが前記モジュールカバー本体及び前記ヒートシンク本体のうちの一方と接触している、回路カードアセンブリと、
    前記モジュールカバーフランジのうちの第１のモジュールカバーフランジ及び前記ヒートシンクフランジのうちの第１のヒートシンクフランジに隣接する蒸発器と、
    前記モジュールカバーフランジのうちの第２のモジュールカバーフランジ及び前記ヒートシンクフランジのうちの第２のヒートシンクフランジに隣接する凝縮器と、
    前記モジュールカバー本体、前記モジュールカバー側壁、及び前記モジュールカバーフランジの中の第１の自励振動式ヒートパイプであり、当該第１の自励振動式ヒートパイプのための第１の流体路が、前記モジュールカバー本体と、前記モジュールカバー側壁の各々の長さと、前記モジュールカバーフランジの各々の一部とを繰り返し横断している、第１の自励振動式ヒートパイプと、
    前記ヒートシンク本体、前記ヒートシンク側壁、及び前記ヒートシンクフランジの中の第２の自励振動式ヒートパイプであり、当該第２の自励振動式ヒートパイプのための第２の流体路が、前記ヒートシンク本体と、前記ヒートシンク側壁の各々の長さと、前記ヒートシンクフランジの各々の一部とを繰り返し横断している、第２の自励振動式ヒートパイプと
    を有し、
    前記第１及び第２の自励振動式ヒートパイプは、それぞれの自励振動式ヒートパイプ内での流体スラグ及び蒸気泡の相変化と、前記蒸発器と前記凝縮器との間の前記第１及び第２の流体路に沿っての前記流体スラグ及び前記蒸気泡の移動と、の双方による冷却を提供する、
    回路カードモジュール。
17. 前記第２の流体路は、
    前記ヒートシンク本体と前記ヒートシンク側壁のうちの第１のヒートシンク側壁とを横断して、前記第１のヒートシンクフランジ内まで延在し、
    前記第１のヒートシンクフランジ内でＵ字状に前記第１のヒートシンク側壁まで逆戻りし、
    前記第１のヒートシンク側壁と前記ヒートシンク本体と前記ヒートシンク側壁のうちの第２のヒートシンク側壁とを横断して、前記第２のヒートシンクフランジ内まで延在し、
    前記第２のヒートシンクフランジ内でＵ字状に前記第２のヒートシンク側壁まで逆戻りし、且つ
    前記第２のヒートシンク側壁と前記ヒートシンク本体と前記第１のヒートシンク側壁とを横断する、
    請求項１６に記載の回路カードモジュール。
18. 前記第２の流体路は、前記ヒートシンク本体から前記ヒートシンク側壁の各々内へと、及び前記ヒートシンク側壁の１つから前記ヒートシンクフランジの１つ内へと、９０°曲がっている、請求項１６に記載の回路カードモジュール。
19. 前記ヒートシンクフランジのうちの少なくとも１つ内の前記第２の流体路の部分が、前記ヒートシンク本体内の前記第２の流体路の部分からオフセットされている、請求項１６に記載の回路カードモジュール。
20. 前記ヒートシンク本体内の前記第２の自励振動式ヒートパイプのセグメントは水平であり、前記ヒートシンク側壁内の前記第２の自励振動式ヒートパイプのセグメントは垂直であり、前記ヒートシンクフランジ内の前記第２の自励振動式ヒートパイプのセグメントは水平である、請求項１６に記載の回路カードモジュール。

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