JPH01502226A - 電子構成要素パッケージ及びその冷媒体積変化補償装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 囲われた電子パッケージ内の冷却 流体の熱膨張補償装置及び方法 発明の背景 １．発明の分野 本発明は、一般的に冷却を必要とする電子構成要素のパフケージに関し、そして 更に詳細には、シールされており、且つその中に封入された冷却流体を有する電 子構成要素に関する。

２、聚迷狡血ｑ区所 電子構成要素内の電子素子の密度が増加するにつれて、構成要素からの熱除去が 、温度上昇の結果として要素の動作特性を危険にさらすのを防止することが益々 重要となっている。

構成要素から熱を除去するために、構成要素上に空気を流すことが知られている 。しかし、冷却媒体としてガス流の使用は、電子構成要素内の素子の３度が増加 するにつれて、不十分であることが判明した。ガスの比較的低い熱容量のために 生じたこの問題を克服するために、流れる流体が利用されてきた。流れる流体は 実際に、構成要素を通過する流体を循環する精巧な装置を犠牲にして高密度の構 成要素の満足すべき十分な冷却を提供する。循環装置の追加の複雑化により、こ の技法の適用は、高価なデータ処置システムに制限されてきた。

高電子素子密度を有する電子構成要素冷却の他の方法は、構成要素、即ち回路板 構成要素と接触する構成要素から熱を伝導除去する高熱伝導性の構造体、即ち冷 却プレートを設置することによるものである。構成要素の輪郭を冷却プレートの 輪郭に適合する困難さ、及び温度範囲に亘り良好な熱接触の維持に必要な問題に より、この冷却技法の有用性は制限されてきた。しかし、構成要素及び冷却プレ ートが接触しておらず、良熱伝導性の液体が構成要素と冷却プレートとの間に入 れられていれば、構成要素の冷却は、他の技法に関連した問題もなく達成される ことができる。更に、実際的な考察は冷却流体を封入させることであった。この 封入物が追加の問題源を提供してきた。冷却流体の温度が変化するにつれて、冷 却流体の体積が変化し、囲い物内に生ずる受け入れられない応力となる。

従って、簡単、且つ容器内の空気圧力を増加することなく冷却流体の体積変化を 補償する装置及び方法の必要性が感じられてきた。

光コ１」と１２装 本発明の課題は、パッケージ内に封入された電子構成要素を冷却する改良された 技法を提供することである。

本発明の特徴は、囲われたパッケージ内の冷却材料の体積の熱的に誘発された変 化を補償する改良された装置及び方法を提供することである。

本発明のなお他の特徴は、囲われたパッケージ内に含まれた流体の熱的に誘発さ れた体積変化の補償を提供する、パンケージの外部に通気される袋状体（ｂｌａ ｄｄｅｒ　）を、囲われたバフケージ内に提供することである。

又」Ｌ色］１ 前記及び他の特徴は、本発明によれば、熱発生構成要素を含むパッケージの囲わ れた部分に、外部大気に開口を含む袋状体を設けることによって得られる。この 袋状体は、部分的につぶれるために小さいが、規定の力を必要とする。冷却液の 重量及び袋状体の位置によって袋状体に加えられる力（構成要素の加熱前）は、 袋状体の体積を実質的に変えるのに必要な力よりも小さい力となっている。パン ケージの内部が加熱され、そして冷却流体の体積が増加すると、袋状体によって 占められていた体積は大気へガスを通気することによって減少する。好ましい実 施態様では、この袋状体は、コイルのチューブを含み、このチューブは中央領域 において曲げられており、そして曲がりによって規定された２つのチューブ部分 は同心にコイルに巻かれている。チューブの各々の部分は、外部大気に通気され ている。外科用チューブ（ｓｕｒｇｉｃａｌｔｕｂｉｎｇ）がこの用途に適して いる特性を有することが判明した。

本発明のこれ等及び他の特徴は、図面に従って以下の説明を読むとき理解される であろう。

園皿見凰！左艦呪 第１図は、熱的に誘発された変化を補償する装置の形態を例示している囲われた パッケージの頂部断面図である。

第２図は電子構成要素パンケージに使用された、本発明の体積補償装置の斜視図 である。

第３Ａ図及び第３Ｂ図は、袋状体が冷却流体の熱膨張を補償する方法を図示して いる囲われたパンケージの側部断面図を示している。

ましい　、旨様の一′ド １、凹皿■圧狙呈Ｒ所 第１図を参照すると、パフケージ２０の頂部断面図が示されている。パフケージ の側壁１１及び２１が、冷却流体３１、袋状体１０及び回路板（図示せず）を囲 んでいる。好ましい実施Ｂ様において、袋状体１０は、実際には中央領域１８に おいて曲げられている長いチューブである０曲がり１８がチューブ１０を２つの 部分１０ＡとＩＯＢに分けている。チューブ部分１０Ａ及びチューブ部分１０Ｂ の端は出口ポー）１１Ａ及びＩＩＢに結合されている。これ等の出口ポート１１ Ａ及びＩＩＢが、２つのチューブ部分１０Ａ及びＩＯＢの内部領域をパンケージ の大気外側に露出している。

第２図を参照すると、組立前のパンケージ２０の斜視ばが図示されている。第２ 図によって例示されたバフケージ２０は、パフケージの内部の１部分を目に見え るようにするために、切欠き部分を存している。このパンケージ２０は、ベース プレート部分１４、側壁１１、取外し可能な側壁２１及び頂部（又は冷却）プレ ート２４を有している。構成要素２１１を備えた回路板２２は、これに結合され たインターフェースコネクタ２３を有している。

回路板のインターフェースコネクタ２３は、取外し可能な壁２１を通り、取外し 可能な壁２１がパッケージ　２０の残りの部力に結合されるとき、冷却流体３１ がパッケージによって囲まれるように延びている０回路板２２は、パフケージが 組立てられろとき、側部部材２５上に静置することができる。Ｏ−リング２７が 、パッケージの組立及び分解を可能にし、一方絹立てたとき冷ｉｉ′！’ＯＲ体 を封入するシールを提供する。ファスナーが開口２６を通過し、且つねし穴２６ ′に取付けられることができる０袋状体１０は、回路板の底部と、ベースプレー ト１４の内面との間に位置づけされている。好ましい実施態様における袋状体を 具体化しているチューブ１０内の曲り１８は、チューブを部分１０Ａ及び部分１ ０Ｂに分割しており、２つのチューブ部分は、出口ポートＩＩＡ及び１１Ｂに結 合されている。充填プラグ２９は、冷却流体３１がバフケージ２０内に導入でき る機構を備えている。頂部プレート２４は、熱を消散するためにそれに結合され たヒートシンク２８を有することができる。

第３Ａ図及び第３Ｂ図を参照すると、パフケージ２００側部断面図が示されてい る０回路板２２は棚２５上に静置しており（且つそれに取付けられることができ る。取外し可能な側部部材（又はバルクヘッド）２１は、結合プレート２４及び ベースプレート１４を含むパッケージ２０の他の残り部５　結合される０袋状体 １０は回路板２２と、ベースプレート１４この間に位置づけされている。冷却流 体３１は、回路板１０と、冷却プレート２４との間の熱伝導を損なう気泡を最小 にするようにバフケージ内に入れられている。冷却流体は、パッケージの内部全 体に亘って存在する。冷却流体３１の加熱前に、袋状体１０は、第３Ａ図に示さ れたような与えられた体積を占めている０回路板２３上の構成要素２２１が活性 化されて熱を発生するに従って、熱は冷却流体３１に伝えられる。冷却流体の体 積が膨張するに従って、力が袋状体に加えられ、そして袋状体の体積は、空気が 第３ｂ図に示された如く出口ボー）１１Ａ及びＩＩＢを経て外部大気に袋状体内 部から押出されるに従って、減少する。

社亙ρｙス蓬１巷ｉ立動 パッケージ内の冷却流体の増加した体積に適応するように選択された袋状体は、 好ましい実施Ｂ様のパッケージ形態内の冷却流体の重量によって袋状体のつぶれ を防止するのに十分な弾性を有していなければならない。好ましい実施態様では 、袋状体は、２つの部分を形成する中間部分で曲げられたチューブで構成されて いる。２つの部分は、同心の螺旋に形成されており、そして各々の部分の内部は 、パフケージの大気外部に通気されている。

好ましい実施態様では、膨張する冷却流体によって加えられる力に応答するのに 十分な弾性を与えるために外科用チューブが使用される。外科用チューブは、そ れに加えられる圧力に対して比較的少ない変化で膨張及び収縮を許容する弾性特 性を有することが判明した。更に、外科用チューブの弾性は、繰返し使用のとき 比較的少い疲労を有している。外科用チューブは、比較的容易なパッケージ設計 を提供し、パンケージの大量生産を可能にし、且つ比較的低コストを存している 。外科用チューブは、出口ボート開口を比較的容易にシールすることができる。

図に例示された以外のバフケージ形態が、冷却流体膨張を補償する通気された袋 状体に利用できることは当業者において明らかであろう、同様に、パフケージの 他の適応が本発明に利用できる。

上記の説明は、好ましい実施態様の動作を例示するために含まれており、本発明 の範囲を限定する意味はない０本発明の範囲は以下の請求の範囲によってのみ限 定される。

ＦＩＧ、３；Ａ ＦＩＧ、　３１３゜ 特許庁長官　吉　１）文　毅　殿 １、事件の、ｉ示　ＰＣＴ／ＵＳ８７１０１５３３３、補正をする者 事件との関係　８願人 １、事件の表示　ＰＣＴ／ＵＳ　８７１０１５３３３、補正をする者 事件との関係　出願人 ４、代理人 ５、補正命令の日付　自　発 ６、補正の対象　明細書及び請求の範囲の欄（１）　請求の範囲を別紙の通り訂 正する。

（２）　明細書第２頁第６行の後に下記の記載を挿入する。

「　ドイツ国特許（ＤＥ）第０５　２０４２８６６号は、液体冷媒内に浸漬され た電気的素子のための容器を開示している。その中に空気を含む膨張チャンバが 容器の冷媒を満たした他の部分と連絡している。熱による冷媒液の体積膨張は、 空気の圧縮によって補償される。

しかし、この装置は、膨張チャンバ内の圧力がそれと共に増加するという欠点を 有している。」 請求の範囲 １．囲われた電子構成要素パッケージの熱に誘発された冷媒液体積変化を補償す る方法において、該曲われた電子構成要素パッケージ内に少くとも１つの弾性チ ューブ部材を配置するステップと； 該受くとも１つの弾性チューブ部材を、該電子構成要素パッケージの開口に結合 するステップとを含み； 力が該チューブ部材に加えられたとき、該結合が、該チューブ内から空気の通気 を許容することを特徴とする方法。

チューブ部材の中間領域で該チューブ部材を曲げるステップと； 該２つのチューブ部分をそれぞれのコイルに絡み合せるステップとを含む 請求の範囲第１項に記載の囲われた電子パッケージの冷媒体積補償方法。

３、　更に、該第２のチューブ部分を該パッケージの第２の開口に結合するステ ップを含み、圧力が該第２の部分に加えられたとき、該結合が第２のチューブ部 分内のガスを通気可能にする請求の範囲第２項に記載の囲われた電子パッケージ の冷媒一体積補償方法。

４、　更に、圧力の僅かな変化で膨張、収縮できるチューブが低いコストであり 、且つ該電子構成要素パッケージの出口ポートを容易にシールできるように該チ ューブを具体化するステップを含んでいる請求の範囲第３項に記載の囲われた電 子パッケージの冷媒体積補償方法。

５、　更に、外科用チューブによって該チューブを具体化するステップを含む請 求の範囲第４項に記載の囲われた電子パッケージの冷媒体積補償方法。

６、　囲われた電子構成要素パッケージの冷媒体積変化補償装置において； 該曲われたパッケージの側部に形成された開口手段と； ガスで満たされており、且つ該開口手段に結合された弾性チューブ手段とを具備 しており、該チューブ手段内に含まれたガスが、該冷媒体積が増加したとき、該 開口手段を経て外部領域に通気されることを特徴とする装置。

７、　該曲われたパッケージが、その中に封入された複数の電気構成要素を有し 、該電気構成要素却　該弾性チューブ手段が、中間領域に曲りを有しており、謹 白り領域が該チューブ手段を２つの部分に分けていて、該２つの部分の各々が、 ９、　該弾性手段が外科用チューブを具備している１０、冷媒流体と； 上に取付けられた複数の電気構成要素を有しており、且つ該冷却流体内に浸漬さ れている回路板と； 該回路板及び冷却流体を囲んでいるノ）ウジングと； 但し、該冷却流体が、熱を該構成要素から該ハウジングに伝える、 該ハウジング内に位置づけされており、該冷却流体に接触しており、且つ外部環 境に結合された内部領域を有している弾性袋状体とを具備し、 該袋状体によって占められた体積が、該冷却流体の体積が膨張するとき、減少す ることを特徴とする電子パッケージ。

１１、該袋状体が、弾性のチューブを具備する請求の範囲第１０項に記載の電子 パフケージ。

１２、該弾性チューブが、２つのチューブ部分を形成するために、内部領域で曲 げられており、該２つのチューブ部分が、同心の螺旋にコイルに巻かれており、 各々のチューブ部分が該外部環境に結合されている請求の範囲第１１項に記載の 電子パッケージ。

１３、該袋状体の外側にある該ハウジングの体積が、該外部環境からシールされ ている請求の範囲第１０項に記載の電子パッケージ。

１４、該回路板が、該パッケージを外部の電子回路に結合するために核間われた パッケージの外側に延びている部分を有している請求の範囲第１３項に記載の電 子パッケージ。

国際調査報告

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. １．囲われた電子構成要素パッケージの熱に誘発された冷媒液体積変化を補償す る方法において、 該囲われた電子構成要素パッケージ内に少くとも１つの弾性チューブ部材をコイ ル状にするステップと；該少くとも１つの弾性チューブ部材を、該電子構成要素 パッケージの開口に結合するステップとを含み；力が該チューブ部材に加えられ たとき、該結合が、該チューブ内から空気の通気を許容することを特徴とする方 法。
2. ２．更に、 該チューブを２つの部分に形成するために該チューブ部材の中間領域で該チュー ブ部材を曲げるステップと；該２つのチューブ部分をそれぞれのコイルに組み合 せるステップとを含む 請求の範囲第１項に記載の囲われた電子パッケージの冷媒体積補償方法。
3. ３．更に、該第２のチューブ部分を該パッケージの第２の開口に結合するステッ プを含み、圧力が該第２の部分に加えられたとき、該結合が該第２のチューブ部 分内のガスを通気可能にする請求の範囲第２項に記載の囲われた電子パッケージ の冷媒体積補償方法。
4. ４．更に、圧力の僅かな変化で膨張、収縮できろチューブが低コストであり、且 つ該電子構成要素パッケージの出口ポートに容易にシールできるように該チュー ブを具体化するステップを含んでいる請求の範囲第３項に記載の囲われた電子パ ッケージの冷媒体積補償方法。
5. ５．更に、外科用チューブによって該チューブを具体化するステップを含む請求 の範囲第４項に記載の囲われた電子パッケージの冷媒体積補償方法。
6. ６．囲われた電子構成要素パッケージの冷媒体積変化補償装置において； 該囲われたパッケージの側部に形成された開口手段と；ガスで満たされており、 且つ該開口手段に結合されたチューブ手段とを具備しており、 該チューブ手段内に含まれたガスが、該冷媒体積が増加したとき、外部領域に通 気されることを特徴とする装置。
7. ７．前記冷媒体積変化は前記要素により熱の発生により生ずる請求の範囲第６項 に記載の冷媒体積変化補償装置。
8. ８．該チューブ手段が、中間領域に曲りを有しており、該曲り領域が該チューブ 手段を２つの部分に分けていて、該２つの部分の各々が、該外部領域に結合され ている請求の範囲第７項に記載の冷媒体積補償装置。
9. ９．該手段が外科用チューブである請求の範囲第８項に記載の冷媒体積補償装置 。
10. １０．複数の電気構成要素が取付けられた回路板と；冷却流体と； 該回路板及び冷却流体を囲んでいるハウジングと；但し、該冷却流体が、熱を該 構成要素から該ハウジングに伝える、 該ハウジング内に位置づけされており、且つ外部環境に結合された内部領域を有 している袋状体とを具備し、該袋状体によって占められた体積が、該冷却流体の 体積が膨張するとき、減少することを特徴とする電子パッケージ。
11. １１．該袋状体が、弾性のチューブを具備する請求の範囲第１０項に記載の電子 パッケージ。
12. １２．該弾性チューブが、２つのチューブ部分を形成するために、内部領域で曲 げられており、該２つのチューブ部分が、同心の螺旋にコイルに巻かれており、 各々のチューブ部分が該外部環境に結合されている請求の範囲第１１項に記載の 電子パッケージ。
13. １３．該袋状体の外側にある該ハウジングの体積が、該外部環境からシールされ ている請求の範囲第１０項に記載の電子パッケージ。
14. １４．該回路板が、該パッケージを外部の電子回路に結合するために該囲われた パッケージの外側に延びている部分を有している請求の範囲第１３項に記載の電 子パッケージ。