JPH03124053A - 電子サブアセンブリーの積み重ねアレイから成る物品 - Google Patents
電子サブアセンブリーの積み重ねアレイから成る物品Info
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
発明の技術分野
本発明は積み重ねられたアレイの電子サブアセンブリー
から成る物品に関する。
から成る物品に関する。
技術の背景
非常に多数の集積回路（ＩＣ）をバッキングするための
従来の技術は個別の回路基板を使用する。但し、単一基
板上に搭載されるＩＣの数が非常に大きくなると、全て
の必要とされる相互接続をこの基板上に取り付けること
が困難になる。さらに、回路基板がますます多くのＩＣ
を収容するために大きくされると、信号伝播遅延が追加
される。多くのケース、例えば、コンピューターの設計
においては、このような追加の遅延は、処理速度を低下
させるが、これは非常に多数のコンピューターを相互接
続する目的そのものが情報を高速にて処理する能力を生
むことにあるため望ましくない。
従来の技術は個別の回路基板を使用する。但し、単一基
板上に搭載されるＩＣの数が非常に大きくなると、全て
の必要とされる相互接続をこの基板上に取り付けること
が困難になる。さらに、回路基板がますます多くのＩＣ
を収容するために大きくされると、信号伝播遅延が追加
される。多くのケース、例えば、コンピューターの設計
においては、このような追加の遅延は、処理速度を低下
させるが、これは非常に多数のコンピューターを相互接
続する目的そのものが情報を高速にて処理する能力を生
むことにあるため望ましくない。
これら考察の結果、電子デバイス、例えば、コンピュー
ターの設計者は、三次元（３Ｄ）パッケージングの技術
の導入をはかっている。３Ｄパツケージングにおいては
、個々の回路基板上に多数のＩＣを搭載するのではなく
、設計者は、これらを比較的密集した積み重ねに配列さ
れた複数の回路基板（あるいは他のベース部材）上に搭
載する。従来の回路基板においては、全ての電気相互接
続は、単一平面に沿って伸びる。３Ｄパツケージは、こ
れとは対象的に、従来の平坦な相互接続を単一回路基板
内に組み込むばかりでなく、ここではパ垂直相互接続″
と呼ばれる相互接続を異なる基板間に組み込む。これに
加えて、３Ｄパツケージングに対する多くのスキームは
、ここでは、Ｉ１０基板と呼ばれる特別の回路基板を含
む。この３Ｄパツケージに入るあるいはここから出る全
ての信号は、このＩ１０基板を通過する。こうして、こ
のＩ１０基板は、３Ｄパツケージに対する入力および出
力接続を全体として組み込む。このＩ１０基板は他の個
々の回路基板の任意の幾つかあるいは全てに接続するこ
とができる。
ターの設計者は、三次元（３Ｄ）パッケージングの技術
の導入をはかっている。３Ｄパツケージングにおいては
、個々の回路基板上に多数のＩＣを搭載するのではなく
、設計者は、これらを比較的密集した積み重ねに配列さ
れた複数の回路基板（あるいは他のベース部材）上に搭
載する。従来の回路基板においては、全ての電気相互接
続は、単一平面に沿って伸びる。３Ｄパツケージは、こ
れとは対象的に、従来の平坦な相互接続を単一回路基板
内に組み込むばかりでなく、ここではパ垂直相互接続″
と呼ばれる相互接続を異なる基板間に組み込む。これに
加えて、３Ｄパツケージングに対する多くのスキームは
、ここでは、Ｉ１０基板と呼ばれる特別の回路基板を含
む。この３Ｄパツケージに入るあるいはここから出る全
ての信号は、このＩ１０基板を通過する。こうして、こ
のＩ１０基板は、３Ｄパツケージに対する入力および出
力接続を全体として組み込む。このＩ１０基板は他の個
々の回路基板の任意の幾つかあるいは全てに接続するこ
とができる。
３Ｄパツケージングの結果として、幾つかの伝播遅延が
短い電気接続を提供し、この伝播経路に沿っての寄生キ
ャパシタンスを低下することによって低減される。これ
に加えて、電気相互接続が相互接続のための追加の方向
、つまり、垂直方向を加えることによって簡素化される
。さらに、ＩＣが搭載される全面積を複数の別個の回路
基板間に分割することによって、３Ｄパツケージングは
ＩＣ当りの平均＠路基板エツジ長を増加させ、こうして
。
短い電気接続を提供し、この伝播経路に沿っての寄生キ
ャパシタンスを低下することによって低減される。これ
に加えて、電気相互接続が相互接続のための追加の方向
、つまり、垂直方向を加えることによって簡素化される
。さらに、ＩＣが搭載される全面積を複数の別個の回路
基板間に分割することによって、３Ｄパツケージングは
ＩＣ当りの平均＠路基板エツジ長を増加させ、こうして
。
回路基板のエツジの所に相互接続のための電気端子を搭
載するためのより多くの場所を提供する。
載するためのより多くの場所を提供する。
３Ｄパツケージングのこれら長所は、非常に高い容積密
度のＩＣを持つパッケージ、例えば、約１４０立方セン
チという小さな容積内にパックされた６００個以上のＶ
ＬＳＩＩＣを持つコンピューターデバイスを設計するこ
とを可能にする。このようなコンパクトなパッケージン
グは、例えば、メインフレームコンピューターのパワー
を持つ卓上コンピューターを作るために、あるいは航空
機あるいはｕＢ星に搭載される計算デバイスを製造する
ために必要となる。但し、このような高密度においては
、熱の除去が重大な問題となる。例えば、約ｉｏａｍ以
下の最大構法がりを持つ比較的ジンバクトなパッケージ
から数百ワットの熱パワーを除去することが必要となる
。
度のＩＣを持つパッケージ、例えば、約１４０立方セン
チという小さな容積内にパックされた６００個以上のＶ
ＬＳＩＩＣを持つコンピューターデバイスを設計するこ
とを可能にする。このようなコンパクトなパッケージン
グは、例えば、メインフレームコンピューターのパワー
を持つ卓上コンピューターを作るために、あるいは航空
機あるいはｕＢ星に搭載される計算デバイスを製造する
ために必要となる。但し、このような高密度においては
、熱の除去が重大な問題となる。例えば、約ｉｏａｍ以
下の最大構法がりを持つ比較的ジンバクトなパッケージ
から数百ワットの熱パワーを除去することが必要となる
。
熱除去の様々な技術が３Ｄパツケージに対して応用され
ている１例えば、様々な閉サイクル冷却システムが提案
されている。これらは冷却された冷媒内に浸すことによ
って３Ｄパツケージを冷却する操作、あるいは、回路基
板と循環する冷却された冷媒によって内側から冷やされ
た冷たいプレートとを接触することによってこれを冷却
する操作を含む。このような冷却システムは、空間の極
端な節約が要求されるような用途においては、この冷却
装置によって占拠される容積がパッケージの総容積に大
きく寄与するために難点を持つ。
ている１例えば、様々な閉サイクル冷却システムが提案
されている。これらは冷却された冷媒内に浸すことによ
って３Ｄパツケージを冷却する操作、あるいは、回路基
板と循環する冷却された冷媒によって内側から冷やされ
た冷たいプレートとを接触することによってこれを冷却
する操作を含む。このような冷却システムは、空間の極
端な節約が要求されるような用途においては、この冷却
装置によって占拠される容積がパッケージの総容積に大
きく寄与するために難点を持つ。
他のアプローチにおいては、ＩＣを多く含む回路基板の
領域と熱交換機との間で冷媒流体を循環させるためにチ
ャネル、例えば、チューブあるいは熱パイプを使用する
。この熱交換機は、例えば、大気に対して開放されたフ
ィンから成り、あるいはこれを閉サイクル冷却システム
にて冷却してもよい。このような循環チャネルの使用は
、これが比較的高くつくアプローチであり、また、熱交
換機が電子パッケージの総容積に大きく寄与するという
問題を持つ。
領域と熱交換機との間で冷媒流体を循環させるためにチ
ャネル、例えば、チューブあるいは熱パイプを使用する
。この熱交換機は、例えば、大気に対して開放されたフ
ィンから成り、あるいはこれを閉サイクル冷却システム
にて冷却してもよい。このような循環チャネルの使用は
、これが比較的高くつくアプローチであり、また、熱交
換機が電子パッケージの総容積に大きく寄与するという
問題を持つ。
さらにもう一つのアプローチは、プレートあるいは熱シ
ンクを通じての大気と接触する放射あるいは熱交換構造
への熱伝導に依存する。例えば、 ”１９７７年５月３
１日付けでローレンス、Ｙ、リー（Ｌａｗｒｅｎｃｅ
Ｙ、 Ｌｅｅ）に交付された合衆国特許第４，０２７，
２０６号は。
ンクを通じての大気と接触する放射あるいは熱交換構造
への熱伝導に依存する。例えば、 ”１９７７年５月３
１日付けでローレンス、Ｙ、リー（Ｌａｗｒｅｎｃｅ
Ｙ、 Ｌｅｅ）に交付された合衆国特許第４，０２７，
２０６号は。
高度に熱導電性の熱シンクを開示するが、この上にソリ
ッドステート電子要素が固定され、またこの上に放射フ
ィンが搭載される０回路を含む回路基板はこの熱シンク
の上に直接搭載される。放射フィンは１回路基板あるい
は熱シンクの平面に対して実質的に平行に強制的に流さ
れる空気によって冷却される。複数のアセンブリーの回
路基板および熱シンクが一つの包囲内に搭載され、これ
らと関連する放射フィンがこの包囲内で空気の流れによ
って冷却される。
ッドステート電子要素が固定され、またこの上に放射フ
ィンが搭載される０回路を含む回路基板はこの熱シンク
の上に直接搭載される。放射フィンは１回路基板あるい
は熱シンクの平面に対して実質的に平行に強制的に流さ
れる空気によって冷却される。複数のアセンブリーの回
路基板および熱シンクが一つの包囲内に搭載され、これ
らと関連する放射フィンがこの包囲内で空気の流れによ
って冷却される。
同様に、１９８５年２月２５日付けでデービットＦ、ブ
ラウン（Ｄａｖｉｄ Ｆ、 Ｂｒｏｗｎ）およびマイケ
ルＪ、アンスティ（Ｍｉｃｈａａｌ Ｊ、 Ａｎｓｔａ
ｙ）に交付された合衆国特許第４，５０２，０９８号は
、集積回路を載せた複数のプレートが壁を持つ搭載構造
内に積み重ねられるように支持される回路アセンブリー
について説明する。この構造は、この壁の中の穴を通じ
て空気が回路が搭載されたこのプレートの上およびこの
間をこれらプレートに対して実質的に平行に流れるよう
に空気を向けることによって冷却される。別の方法とし
て、壁の外側表面上にフィンを搭載することもできる。
ラウン（Ｄａｖｉｄ Ｆ、 Ｂｒｏｗｎ）およびマイケ
ルＪ、アンスティ（Ｍｉｃｈａａｌ Ｊ、 Ａｎｓｔａ
ｙ）に交付された合衆国特許第４，５０２，０９８号は
、集積回路を載せた複数のプレートが壁を持つ搭載構造
内に積み重ねられるように支持される回路アセンブリー
について説明する。この構造は、この壁の中の穴を通じ
て空気が回路が搭載されたこのプレートの上およびこの
間をこれらプレートに対して実質的に平行に流れるよう
に空気を向けることによって冷却される。別の方法とし
て、壁の外側表面上にフィンを搭載することもできる。
このケースにおいては、熱はこのプレートおよび壁を通
じてこれらフィンに伝わり、これが対流的に冷却される
。
じてこれらフィンに伝わり、これが対流的に冷却される
。
また同様に、１９８５年８月２０日付けにてハワードＷ
、パレット（Ｈｏｗａｒｄ ｗ、 Ｂａｒｒｅｔｔ）お
よびポールＦ、フレダージャン（Ｐａｕｌ Ｆ。
、パレット（Ｈｏｗａｒｄ ｗ、 Ｂａｒｒｅｔｔ）お
よびポールＦ、フレダージャン（Ｐａｕｌ Ｆ。
Ｆｌｅｄｄｅｒｊｏｈａｎｎ）に対して交付された合衆
国特許第４，５３６，８２４号は、ＩＣと印刷回路基板
との間に搭載された冷却チャネルを組み込む３Ｄパツケ
ージについて記述する。これらチャネルは、ＩＣの下側
に横たわる金属チューブであっても、あるいは、ＩＣの
下側あるいはこれに隣接して横たわる金属プレート内の
穴であってもよい、このパッケージは。
国特許第４，５３６，８２４号は、ＩＣと印刷回路基板
との間に搭載された冷却チャネルを組み込む３Ｄパツケ
ージについて記述する。これらチャネルは、ＩＣの下側
に横たわる金属チューブであっても、あるいは、ＩＣの
下側あるいはこれに隣接して横たわる金属プレート内の
穴であってもよい、このパッケージは。
これらチャネル内をこの印刷回路基板に対して実質的に
平行に強制的に流される空気によって冷却される。
平行に強制的に流される空気によって冷却される。
上に説明の空冷パッケージング技術は、非常にコンパク
トにパッケージされたＩＣの冷却を、空間の極度に効率
的な使用とともに実現したい場合、幾つかの問題を持つ
、フィンは空間を浪費し、場合によっては望ましくない
追加の重量を加える。冷却チャネルは比較的高価であり
、重量もあり、また回路基板の垂直方向の積み重ね密度
に制約を与える。より一般的には、冷却空気が回路基板
に対して平行に向けられるたびに、空気の流れに対する
抵抗が冷却表面、比較的熱的に非伝導性の表面並びに暖
かい熱伝導性の表面によって与えられ、これによって冷
却プロセスの効率が低下される。この問題は１回路基板
の垂直方向のバッキング密度が低くなると、一連の回路
基板間の空間の結果としての収縮が冷媒空気の流れに対
する抵抗を増加させるために一層重大となる。
トにパッケージされたＩＣの冷却を、空間の極度に効率
的な使用とともに実現したい場合、幾つかの問題を持つ
、フィンは空間を浪費し、場合によっては望ましくない
追加の重量を加える。冷却チャネルは比較的高価であり
、重量もあり、また回路基板の垂直方向の積み重ね密度
に制約を与える。より一般的には、冷却空気が回路基板
に対して平行に向けられるたびに、空気の流れに対する
抵抗が冷却表面、比較的熱的に非伝導性の表面並びに暖
かい熱伝導性の表面によって与えられ、これによって冷
却プロセスの効率が低下される。この問題は１回路基板
の垂直方向のバッキング密度が低くなると、一連の回路
基板間の空間の結果としての収縮が冷媒空気の流れに対
する抵抗を増加させるために一層重大となる。
叉里辺１軒
本発明は、複数の高密度に垂直方向にパックされた密集
した回路基板（あるいは他の支持部材）が積み重ね軸に
対して実質的に平行の方向に、従って１回路基板に対し
て実質的に垂直に強制的に流される冷媒によって効率的
に冷却される３Ｄパツケージを提供する。
した回路基板（あるいは他の支持部材）が積み重ね軸に
対して実質的に平行の方向に、従って１回路基板に対し
て実質的に垂直に強制的に流される冷媒によって効率的
に冷却される３Ｄパツケージを提供する。
より一般的な意味においては、複数の本質的に平坦な電
子サブアセンブリー、例えば、印刷配線基板からなり、
これらサブアセンブリーが互いに重なり積み重ね軸に対
して実質的に垂直になるように垂直の積み重ねに支持さ
れた電子物品に関する。さらに、個々のサブアセンブリ
ーは、熱導電性のベース部材を含むが、これらは回路基
板自体であることも、あるいは１例えば、この回路基板
の下に横たわる金属膜あるいは金属プレートであること
もある。個々のベース部材は、これを実質的に垂直方向
に、つまり、積み重ね軸に対して実質的に平行に通る貫
通孔を持つ、これら穴は、勢いを与えるための手段、例
えば、ポンプあるいはファンによって勢いを与えられた
流体冷媒が個々の部材内の少なくとも幾つかの穴を通っ
て流れることによってこのベース部材の全てを簡単に通
過できるように設計される。これら穴はこの流体の流れ
に乱流を起こす、この乱流が冷媒とこのサブアセンブリ
ーの少なくとも幾つかの主表面との間の熱コンタクトを
促進させる。この結果として、冷却の多くの部分が主表
面（つまり、積み重ね軸および主要な流れの方向に対し
て実質的に垂直な表面）の所で発生する。これとは対比
的に、冷却のためのフィンの使用は冷却表面付近の薄層
流あるいは乱流に依存し、フィンの冷却表面は、主要な
流れの方向に沿って伸びる。
子サブアセンブリー、例えば、印刷配線基板からなり、
これらサブアセンブリーが互いに重なり積み重ね軸に対
して実質的に垂直になるように垂直の積み重ねに支持さ
れた電子物品に関する。さらに、個々のサブアセンブリ
ーは、熱導電性のベース部材を含むが、これらは回路基
板自体であることも、あるいは１例えば、この回路基板
の下に横たわる金属膜あるいは金属プレートであること
もある。個々のベース部材は、これを実質的に垂直方向
に、つまり、積み重ね軸に対して実質的に平行に通る貫
通孔を持つ、これら穴は、勢いを与えるための手段、例
えば、ポンプあるいはファンによって勢いを与えられた
流体冷媒が個々の部材内の少なくとも幾つかの穴を通っ
て流れることによってこのベース部材の全てを簡単に通
過できるように設計される。これら穴はこの流体の流れ
に乱流を起こす、この乱流が冷媒とこのサブアセンブリ
ーの少なくとも幾つかの主表面との間の熱コンタクトを
促進させる。この結果として、冷却の多くの部分が主表
面（つまり、積み重ね軸および主要な流れの方向に対し
て実質的に垂直な表面）の所で発生する。これとは対比
的に、冷却のためのフィンの使用は冷却表面付近の薄層
流あるいは乱流に依存し、フィンの冷却表面は、主要な
流れの方向に沿って伸びる。
本発明の少なくとも一つの実施態様においては、このサ
ブアセンブリーは、熱伝導性印刷配線基板から成るベー
ス部材上に搭載されたシリコン上シリコンあるいはセラ
ミック上シリコン多重チップモジュールから成る。この
印刷配線基板間には、電気信号を垂直方向に伝える能力
を持つスペーサー材料が挾まれる。この積み重ねは、例
えば、片側からこの積み重ねを垂直方向に通って他方の
側止の締め付は可能なナツトにかみ合う複数の溝つきボ
ルトによって互いに締め付けられる。
ブアセンブリーは、熱伝導性印刷配線基板から成るベー
ス部材上に搭載されたシリコン上シリコンあるいはセラ
ミック上シリコン多重チップモジュールから成る。この
印刷配線基板間には、電気信号を垂直方向に伝える能力
を持つスペーサー材料が挾まれる。この積み重ねは、例
えば、片側からこの積み重ねを垂直方向に通って他方の
側止の締め付は可能なナツトにかみ合う複数の溝つきボ
ルトによって互いに締め付けられる。
個々の印刷配線基板は穴を開けられた周辺領域を持つ、
空気はファンによって吸い込まれ、これら穴を通ってサ
ブアセンブリーを冷却する。
空気はファンによって吸い込まれ、これら穴を通ってサ
ブアセンブリーを冷却する。
冷媒空気はこのパッケージを積み重ね軸に対して実質的
に平行の方向に通過するために、パッケージの一端の所
に搭載される単一のファンをサブアセンブリーの積み重
ねを通じて冷媒空気を引くために使用することができる
。この構成の結果として、このパッケージ内のサブアセ
ンブリーの数、および積み重ねの長さが、ファンを大き
くしたり、あるいはより多くのファンを加えることを必
要とすることなく増加できる１本構成のもう一つの結果
として、サブアセンブリーの垂直バッキング密度を増加
しても、結果としての冷媒空気の流れに対するパッケー
ジの抵抗の増加は比較的少なく押えられる。
に平行の方向に通過するために、パッケージの一端の所
に搭載される単一のファンをサブアセンブリーの積み重
ねを通じて冷媒空気を引くために使用することができる
。この構成の結果として、このパッケージ内のサブアセ
ンブリーの数、および積み重ねの長さが、ファンを大き
くしたり、あるいはより多くのファンを加えることを必
要とすることなく増加できる１本構成のもう一つの結果
として、サブアセンブリーの垂直バッキング密度を増加
しても、結果としての冷媒空気の流れに対するパッケー
ジの抵抗の増加は比較的少なく押えられる。
ｉ＋と（施舅−
本発明の理解を一層深めるために、本発明の特定の実施
態様が以下に説明される。
態様が以下に説明される。
第１図において、回路パック１０はボトル２０上に搭載
され、接続要素３０によって互いに垂直方向に相互接続
される。この接続要素３０は、例えば、ＡＴ＆Ｔから導
電ポリマーインターコネクト（Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ
Ｐｏ１ｙ＋ｍａｒＩｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ、 ＣＰ
Ｉ ）という商標にて販売されている材料から成る。Ｃ
Ｐ■は、電気的に垂直方向、つまり、この金属シートの
主面に対して垂直の方向にのみ導電する弾性および圧縮
性のシート状の材料である。こうして。
され、接続要素３０によって互いに垂直方向に相互接続
される。この接続要素３０は、例えば、ＡＴ＆Ｔから導
電ポリマーインターコネクト（Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ
Ｐｏ１ｙ＋ｍａｒＩｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔ、 ＣＰ
Ｉ ）という商標にて販売されている材料から成る。Ｃ
Ｐ■は、電気的に垂直方向、つまり、この金属シートの
主面に対して垂直の方向にのみ導電する弾性および圧縮
性のシート状の材料である。こうして。
隣接する回路パックの主面上の整合されたコンタクト間
の電気接続はＣＰＩのシートをサンドイッチ状に挾むこ
とによって簡単に達成できる。重要なことに、この方法
によって相互接続された回路パックは、これらの間の少
なくとも一部がＣＰＩによって満たされているために、
空気の間隙にて離されることはない。従って、これらパ
ッケージを従来の方法にて、回路パッケージ間の空気の
間隙内に回路パックの主面に実質的に平行の方向に空気
を流すことによって空冷することは不可能である。
の電気接続はＣＰＩのシートをサンドイッチ状に挾むこ
とによって簡単に達成できる。重要なことに、この方法
によって相互接続された回路パックは、これらの間の少
なくとも一部がＣＰＩによって満たされているために、
空気の間隙にて離されることはない。従って、これらパ
ッケージを従来の方法にて、回路パッケージ間の空気の
間隙内に回路パックの主面に実質的に平行の方向に空気
を流すことによって空冷することは不可能である。
一連の回路パック間の追加の垂直空間がこれら回路パッ
ク間に複数のＣＰＩシートを挾むことによって簡単に達
成できる。スペーサー３５が個々のペアのこれらＣＰＩ
シートの間に置かれる。適当なスペーサーは１例えば。
ク間に複数のＣＰＩシートを挾むことによって簡単に達
成できる。スペーサー３５が個々のペアのこれらＣＰＩ
シートの間に置かれる。適当なスペーサーは１例えば。
穴、つまり、互いに電気的に絶縁された金属ラインを持
つｐｃボードの片側から他方に電気信号を伝える能力を
持つ穴を持つｐＱボードから成る。
つｐｃボードの片側から他方に電気信号を伝える能力を
持つ穴を持つｐＱボードから成る。
別の方法として、導電要素３０は、例えば。
ＡＭＰによってインターポーザ−（Ｉｎｔｅｒｐｏｓｅ
ｒ）という商標にて販売されている要素であることも、
あるいは、ラビナルコンポーネントアンドシステム社（
Ｌａｂｉｎａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓａｎｄ Ｓｙｓ
ｔｅｍｓ、 Ｉｎｃ、）の一部であるシンチ（Ｃｉｎｃ
ｈ）によってＣＩＮ−ＡＰＳＥの商標にて販売されてい
るボタンコンタクトでもあり得る。
ｒ）という商標にて販売されている要素であることも、
あるいは、ラビナルコンポーネントアンドシステム社（
Ｌａｂｉｎａｌ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓａｎｄ Ｓｙｓ
ｔｅｍｓ、 Ｉｎｃ、）の一部であるシンチ（Ｃｉｎｃ
ｈ）によってＣＩＮ−ＡＰＳＥの商標にて販売されてい
るボタンコンタクトでもあり得る。
個々の回路パック１０は、ここでは、主基板と呼ばれる
その上に形成された導電体のパターン、およびその上に
この導電体パターンと電気的に接触して搭載された一つ
あるいは複数の多重チップモジュール４０を持つ基板１
５を含む。この主基板は熱伝導性である。
その上に形成された導電体のパターン、およびその上に
この導電体パターンと電気的に接触して搭載された一つ
あるいは複数の多重チップモジュール４０を持つ基板１
５を含む。この主基板は熱伝導性である。
主基板１５は、例えば、熱伝導性のセラミック材料、例
えば、窒化アルミニウム、あるいはシリコンカーバイド
から製造される。別の方法として、この主基板を複合印
刷配線基板構造とし、複合多層ラミネート本体の片面あ
るいは面外側面上にこの導電体パターンを形成すること
もできる。このラミネートされた本体の外側、つまり、
上部および下部層は、相対的に薄い、例えば、約２０ミ
ル厚（０，５１ｍｍ厚）の従来のポリマー材料の層であ
る。主基板の全体の厚さは、望ましくは、３０−７５ミ
ル（０，７６−１，９１ｍｍ）のレンジとされる。この
厚さは、好ましくは、４０ミル（１，０２ｍｍ）とされ
るが、これは、基板が厚くされると抵抗が下がる傾向が
見られるが、この低下が、約４０ミリ（１，０２ｍｍ）
より厚い基板に対しては、比較的小さくなるためである
。主基板間の間隔は、望ましくは、７５−２００ミル（
１，９１−５，０８）のレンジとされる。空冷のために
は、この間隔は、好ましくは約１００ミル（２，５４ｍ
ｍ）とされるが、これは、実験的な観察からこの程度の
間隔の所で、空気の流れのパターンが特に効果的な冷却
を与えることを示唆するためである。望ましくは、コア
層は、熱伝導性であるばかりか、高度に導電性であり、
電気的なアースプレーンとして使用できることが要求さ
れる。従って、このコア層に対する望ましい材料として
は１例えば、アルミニウム、あるいは、別の方法として
、この多重チップモジュールのシリコンあるいはセラミ
ック基板の熱膨張率と接近した熱膨張率を持つ銅モリブ
デン混合物が考えられる。
えば、窒化アルミニウム、あるいはシリコンカーバイド
から製造される。別の方法として、この主基板を複合印
刷配線基板構造とし、複合多層ラミネート本体の片面あ
るいは面外側面上にこの導電体パターンを形成すること
もできる。このラミネートされた本体の外側、つまり、
上部および下部層は、相対的に薄い、例えば、約２０ミ
ル厚（０，５１ｍｍ厚）の従来のポリマー材料の層であ
る。主基板の全体の厚さは、望ましくは、３０−７５ミ
ル（０，７６−１，９１ｍｍ）のレンジとされる。この
厚さは、好ましくは、４０ミル（１，０２ｍｍ）とされ
るが、これは、基板が厚くされると抵抗が下がる傾向が
見られるが、この低下が、約４０ミリ（１，０２ｍｍ）
より厚い基板に対しては、比較的小さくなるためである
。主基板間の間隔は、望ましくは、７５−２００ミル（
１，９１−５，０８）のレンジとされる。空冷のために
は、この間隔は、好ましくは約１００ミル（２，５４ｍ
ｍ）とされるが、これは、実験的な観察からこの程度の
間隔の所で、空気の流れのパターンが特に効果的な冷却
を与えることを示唆するためである。望ましくは、コア
層は、熱伝導性であるばかりか、高度に導電性であり、
電気的なアースプレーンとして使用できることが要求さ
れる。従って、このコア層に対する望ましい材料として
は１例えば、アルミニウム、あるいは、別の方法として
、この多重チップモジュールのシリコンあるいはセラミ
ック基板の熱膨張率と接近した熱膨張率を持つ銅モリブ
デン混合物が考えられる。
主基板は、二つの主面、つまり、上側表面および下側表
面を持ち、この上に導電体パターンが形成される。これ
に加えて、主基板が複合多層ラミネート本体から成ると
きは、このコア層に加えて、この上側および下側層の中
間に追加の導電体層を簡単に形成することができる。こ
の中間導電体層は１例えば、ポリマーあるいはセラミッ
ク材料の層によって互いに離され電気的に絶縁される。
面を持ち、この上に導電体パターンが形成される。これ
に加えて、主基板が複合多層ラミネート本体から成ると
きは、このコア層に加えて、この上側および下側層の中
間に追加の導電体層を簡単に形成することができる。こ
の中間導電体層は１例えば、ポリマーあるいはセラミッ
ク材料の層によって互いに離され電気的に絶縁される。
主基板上に搭載された多重チップからこの基板内の中間
導電体層への電気コンタクトは、上側の層を通じて伸び
る開口を介して簡単に達成できる。
導電体層への電気コンタクトは、上側の層を通じて伸び
る開口を介して簡単に達成できる。
この主基板は、３Ｄパツケージ内の比較的大きな空間ス
ケールを持つ組織のレベルを表わす、つまり、例えば、
主基板上に形成される導電体パターンは、典型的には、
約１００−２００μｍのライン幅を持つ。
ケールを持つ組織のレベルを表わす、つまり、例えば、
主基板上に形成される導電体パターンは、典型的には、
約１００−２００μｍのライン幅を持つ。
個々の主基板１５上には、少なくとも、つの多重チップ
モジュール４０が搭載される６個々の多重チップモジュ
ールは、ここでは副基板と呼ばれるその上側表面上に形
成された電気的に集積回路５ｏに接触するための導電体
パターンを持つシリコンあるいはセラミック基板４５か
ら成る。例えば、ワイヤーボンドの形式の副基板の表面
上の導電体パターンをその上に多重チップモジュールが
搭載される主基板１５上の導電体パターンに電気的に接
続するための導電体が形成される。この副基板の上側表
面上には、この表面上の導電体パターンと電気的に接触
するように、少なくとも一つの集積回路５０が搭載され
る。
モジュール４０が搭載される６個々の多重チップモジュ
ールは、ここでは副基板と呼ばれるその上側表面上に形
成された電気的に集積回路５ｏに接触するための導電体
パターンを持つシリコンあるいはセラミック基板４５か
ら成る。例えば、ワイヤーボンドの形式の副基板の表面
上の導電体パターンをその上に多重チップモジュールが
搭載される主基板１５上の導電体パターンに電気的に接
続するための導電体が形成される。この副基板の上側表
面上には、この表面上の導電体パターンと電気的に接触
するように、少なくとも一つの集積回路５０が搭載され
る。
この副基板４５は、３Ｄパツケージ内の中間の空間スケ
ールを持つ組織のレベルを表わす。つまり、例えば、こ
の副基板上に形成された導電体パターンは、典型的には
、約１１０−２０ｐのＩＩＡ幅を持つ。そしテ、ＩＣに
ｔ、直接に副基板の上側表面上に搭載され、比較的小さ
な空間スケールを持つ組織のレベルを表わす。つまり、
例えば、ＩＣは、典型的には、約１μｍの線幅を持つ。
ールを持つ組織のレベルを表わす。つまり、例えば、こ
の副基板上に形成された導電体パターンは、典型的には
、約１１０−２０ｐのＩＩＡ幅を持つ。そしテ、ＩＣに
ｔ、直接に副基板の上側表面上に搭載され、比較的小さ
な空間スケールを持つ組織のレベルを表わす。つまり、
例えば、ＩＣは、典型的には、約１μｍの線幅を持つ。
個々の主基板１５は、その上側表面上に形成されたその
上に搭載された多重チップモジュール４０に電気的に接
触するための導電体パターンを持ち、また、同様に、そ
の下側表面上に搭載されたその表面上に多重チップモジ
ュールを搭載するための類似する導電体パターンを持つ
ことができる。
上に搭載された多重チップモジュール４０に電気的に接
触するための導電体パターンを持ち、また、同様に、そ
の下側表面上に搭載されたその表面上に多重チップモジ
ュールを搭載するための類似する導電体パターンを持つ
ことができる。
個々の主基板にはまた。その基板上の導電体パターンと
接触して、その導電体パターンを接続要素３０に電気的
に接続するためのコンタクトが形成される。
接触して、その導電体パターンを接続要素３０に電気的
に接続するためのコンタクトが形成される。
個々の回路バック１０は、冷却領域５５を含む１例えば
、主基板１５の外側部分６０からなる冷却領域を容易に
形成することができる。外側領域６０は、実質的に、多
重チップモジュールあるいは取り付けられた電子要素を
持たない、この外側部分は、例えば、複数の穴７０を持
つようにドリルにて穴を開けられる。外側部分６０は、
熱シンク、また、以下に説明されるように、主基板から
の熱をこれら穴を通って抜ける空気に伝導するための熱
交換機として機能するように意図される。
、主基板１５の外側部分６０からなる冷却領域を容易に
形成することができる。外側領域６０は、実質的に、多
重チップモジュールあるいは取り付けられた電子要素を
持たない、この外側部分は、例えば、複数の穴７０を持
つようにドリルにて穴を開けられる。外側部分６０は、
熱シンク、また、以下に説明されるように、主基板から
の熱をこれら穴を通って抜ける空気に伝導するための熱
交換機として機能するように意図される。
集積回路によって生成される熱は、副基板４５に伝わり
、副基板４５から主基板１５に伝わる。この主基板内に
おいて、熱は、多重チップモジュールに隣接する領域か
ら外側部分６０に向かって伝わる。
、副基板４５から主基板１５に伝わる。この主基板内に
おいて、熱は、多重チップモジュールに隣接する領域か
ら外側部分６０に向かって伝わる。
周囲の空気が外側部分６０内の穴を通じて、回路バック
の積み重ねの一端、例えば、上側端の所に搭載されたフ
ァン８０によって引かれる。ファンの働きは、第１図の
ように見て空気を上方向に抜き、空気が、例えば、これ
ら積み重ねの低部から上の方向に、外側部分内の穴を通
じてファンに抜け、ファンから外部環境に抜けるように
することである１例えば、２５０ワツトのデバイスを冷
却するために適当なファンとして、マフインＸＬ（Ｍｕ
ｆｆｉｎ−ＸＬ）の商標にて販売されるファンがある。
の積み重ねの一端、例えば、上側端の所に搭載されたフ
ァン８０によって引かれる。ファンの働きは、第１図の
ように見て空気を上方向に抜き、空気が、例えば、これ
ら積み重ねの低部から上の方向に、外側部分内の穴を通
じてファンに抜け、ファンから外部環境に抜けるように
することである１例えば、２５０ワツトのデバイスを冷
却するために適当なファンとして、マフインＸＬ（Ｍｕ
ｆｆｉｎ−ＸＬ）の商標にて販売されるファンがある。
主基板１５を通じて外側部分６０に伝わる熱は、穴７０
の所あるいはこの付近の所で、ファン８０の動作の結果
としてこれら穴を通過する空気に伝導される。幾らかの
熱は、これら穴の壁を通ってこれら穴の中を通る空気（
あるいは他の冷却液、例えば、ファンの代わりにポンプ
によって勢いを付けられる冷却液）に伝導される。重要
なことに、主基板の片面あるいは両面からより多くの量
の熱がこの冷却空気（あるいは他の冷却液）に伝導され
るものと信じられている。つまり、これらの穴は冷媒の
流れに乱れを起こす。冷却流体の暖かい部分と冷たい部
分の混合によって、および／あるいは境界層の再生長に
よって、この乱流が冷媒と主表面のこれら穴に隣接する
部分との間の熱接触を増加するものと信じられる。結果
として、十分な量の熱が穴をあけられた各基体部材の少
なくとも一つの主表面から冷却剤へと移動する。
の所あるいはこの付近の所で、ファン８０の動作の結果
としてこれら穴を通過する空気に伝導される。幾らかの
熱は、これら穴の壁を通ってこれら穴の中を通る空気（
あるいは他の冷却液、例えば、ファンの代わりにポンプ
によって勢いを付けられる冷却液）に伝導される。重要
なことに、主基板の片面あるいは両面からより多くの量
の熱がこの冷却空気（あるいは他の冷却液）に伝導され
るものと信じられている。つまり、これらの穴は冷媒の
流れに乱れを起こす。冷却流体の暖かい部分と冷たい部
分の混合によって、および／あるいは境界層の再生長に
よって、この乱流が冷媒と主表面のこれら穴に隣接する
部分との間の熱接触を増加するものと信じられる。結果
として、十分な量の熱が穴をあけられた各基体部材の少
なくとも一つの主表面から冷却剤へと移動する。
回路バック上の冷却孔のサイズおよび分布は、局所冷却
要件に従って簡単に調節できる。例えば、特定の回路バ
ックが近隣の回路パックよりもかなり高いパワー散逸レ
ベルを持つ場合は、回路パックから冷却空気への熱伝導
率は、対応する主基板の外側部分により小さくより高密
度に分布する穴を与えることによって促進することがで
きる。
要件に従って簡単に調節できる。例えば、特定の回路バ
ックが近隣の回路パックよりもかなり高いパワー散逸レ
ベルを持つ場合は、回路パックから冷却空気への熱伝導
率は、対応する主基板の外側部分により小さくより高密
度に分布する穴を与えることによって促進することがで
きる。
つまり、空気の流れの局所速度は、小さな穴の中の方が
大きくなる。より速い空気の流れは、より大きな乱れを
与え、これが、こんどは、熱が冷却流体に伝わる速度を
増加させる。これに加えて、穴の接面積は表面積の二乗
に比例するために、より小さな穴は、たくさんの熱が穴
の壁を通じて冷却流体に伝わるようなケースにおいては
、基板面積の効率的な使用を促す。
大きくなる。より速い空気の流れは、より大きな乱れを
与え、これが、こんどは、熱が冷却流体に伝わる速度を
増加させる。これに加えて、穴の接面積は表面積の二乗
に比例するために、より小さな穴は、たくさんの熱が穴
の壁を通じて冷却流体に伝わるようなケースにおいては
、基板面積の効率的な使用を促す。
これに加えて、穴を回路パックの外側部分以外の部分内
に、高い熱パワー付近の冷却速度を促進するために形成
することもできる。
に、高い熱パワー付近の冷却速度を促進するために形成
することもできる。
例えば、回路パックの最も熱い領域は通常中央の所に存
在する。従って、第２図に示されるように、回路パック
１０の中央部分の中に複数の穴７０をその部分の冷却を
促進するために簡単に形成することができる。
在する。従って、第２図に示されるように、回路パック
１０の中央部分の中に複数の穴７０をその部分の冷却を
促進するために簡単に形成することができる。
これに加えて、第３図に示されるように、主基板のサイ
ズを流れの方向に沿ってより均一な温度分布を達成でき
るように次第に小さくすることもできる。つまり、冷却
空気の温度は、これが一連の回路パックを通っていくに
従って高くなる傾向を持つ。この温度の増加の結果とし
て、冷却空気に熱が伝わる速度が低下する傾向を持つ、
この冷却速度の低下は、少なくとも部分的に、外側部分
６０の横方向の広がりをその熱シンクとしての効果を増
加させるために増加させ、また熱交換面積を増加させる
ことによって補償することができる。外側部分６０の横
方向の広がりが増加すると、熱交換面積も、穴７０の数
を増加することによって簡単に増加することができる。
ズを流れの方向に沿ってより均一な温度分布を達成でき
るように次第に小さくすることもできる。つまり、冷却
空気の温度は、これが一連の回路パックを通っていくに
従って高くなる傾向を持つ。この温度の増加の結果とし
て、冷却空気に熱が伝わる速度が低下する傾向を持つ、
この冷却速度の低下は、少なくとも部分的に、外側部分
６０の横方向の広がりをその熱シンクとしての効果を増
加させるために増加させ、また熱交換面積を増加させる
ことによって補償することができる。外側部分６０の横
方向の広がりが増加すると、熱交換面積も、穴７０の数
を増加することによって簡単に増加することができる。
従って、回路パックのパワー散逸レベルが数百パーセン
トも異なるような３Ｄパツケージの場合でも、全ての回
路パックの空間的に平均された温度を、外側部分６０の
横方向の広がりを次第に増加させ、従って、冷却孔の数
を増加させ、そして適当な空気の流速を使用することに
よって、個々を数度Ｃ以内の温度差に保つことができる
。成長方向は、上方向（第１図参照）にすることも、あ
るいは下方向にすることも、つまり、ファンに近い外側
部分をファンから最も遠い外側部分よりも大きくするこ
ともできる。
トも異なるような３Ｄパツケージの場合でも、全ての回
路パックの空間的に平均された温度を、外側部分６０の
横方向の広がりを次第に増加させ、従って、冷却孔の数
を増加させ、そして適当な空気の流速を使用することに
よって、個々を数度Ｃ以内の温度差に保つことができる
。成長方向は、上方向（第１図参照）にすることも、あ
るいは下方向にすることも、つまり、ファンに近い外側
部分をファンから最も遠い外側部分よりも大きくするこ
ともできる。
冷却領域５５のもう一つの異なる例は。
例えば、第４図に示されるような配熱要素１３０を含む
、要素１３０は、物理的に主基板１５とは異なる熱伝導
性の穴のあいたあるいは多孔質の熱シンクから成る。要
素１３０は、主基板１５のエツジに、例えば、基板エツ
ジを要素１３０のエツジ内のスロット内にかみ合わせ、
基板を半田あるいは熱伝導性のエポキシ粘着材にて粘着
することによって。
、要素１３０は、物理的に主基板１５とは異なる熱伝導
性の穴のあいたあるいは多孔質の熱シンクから成る。要
素１３０は、主基板１５のエツジに、例えば、基板エツ
ジを要素１３０のエツジ内のスロット内にかみ合わせ、
基板を半田あるいは熱伝導性のエポキシ粘着材にて粘着
することによって。
熱が伝わることができるように取り付けられる。冷却空
気は、要素１３０内の穴の中を外側部分６０内の穴の中
を冷却空気が通るのと類似する方法にて流れる。要素１
３０は、穴のあいた外側部分６０に加えて、あるいはこ
の代わりとして簡単に使用することができる。多孔要素
１３０の一例は、金属フレーム内に搭載されたアルミニ
ウムあるいは銅のスポンジである。冷却空気、あるいは
他の冷却流体は、これらの穴あるいは間隙を簡単に通過
する。
気は、要素１３０内の穴の中を外側部分６０内の穴の中
を冷却空気が通るのと類似する方法にて流れる。要素１
３０は、穴のあいた外側部分６０に加えて、あるいはこ
の代わりとして簡単に使用することができる。多孔要素
１３０の一例は、金属フレーム内に搭載されたアルミニ
ウムあるいは銅のスポンジである。冷却空気、あるいは
他の冷却流体は、これらの穴あるいは間隙を簡単に通過
する。
これに加えて、冷却孔が使用される場合、これが外側部
分６０内であるか要素１３０内であるかに関係なく、熱
の冷却空気への伝導は、幾つかのあるいは全ての穴の中
に多孔性の高熱伝導物質をこれら穴の側壁を定義する材
料と熱的に接触するように位置することによってさらに
促進される。この目的に対して適当な材料の一例として
金属スポンジを使用することも、あるいは別の方法とし
て、ボタンコンタクトに類似するが、冷却空気に対して
比較的低い流れの抵抗を与えるために比較的粗くパック
された折り畳まれたワイヤーを使用することもできる。
分６０内であるか要素１３０内であるかに関係なく、熱
の冷却空気への伝導は、幾つかのあるいは全ての穴の中
に多孔性の高熱伝導物質をこれら穴の側壁を定義する材
料と熱的に接触するように位置することによってさらに
促進される。この目的に対して適当な材料の一例として
金属スポンジを使用することも、あるいは別の方法とし
て、ボタンコンタクトに類似するが、冷却空気に対して
比較的低い流れの抵抗を与えるために比較的粗くパック
された折り畳まれたワイヤーを使用することもできる。
第１図に戻り、この３Ｄパツケージに入りこれから去る
信号は、ここではＩ１０回路パックと呼ばれる専用の回
路パック９０を介してここに入りここから出る。この工
／○回路パックは、この３Ｄパツケージ内の任意の回路
パック位置を占拠することができ、また、複数のＩ１０
回路パックが存在することができる。但し、アクセスを
簡単にするために、Ｉ１０回路バックは（第１図のよう
に見たとき）低部回路パック、つまり、ファン８０から
最も離れた終端位置を占拠する回路パックであることが
望ましい。コンタクトが回路パック９０の上の入りおよ
び出信号を運ぶ導電体を回路パック９０上の導電体パタ
ーンに電気的に接続するために提供される。光学信号が
電気信号に加えて、あるいは電気信号に代わってＩ１０
回路パックに入りこれから出ることもできる。光学コネ
クターが回路パック９０上に入りおよび出光波チャネル
、例えば、光ファイバーを回路パック９０上に搭載され
た光学あるいはオプトエレクトロ二ツクデバイスに接続
するために簡単に搭載できる。
信号は、ここではＩ１０回路パックと呼ばれる専用の回
路パック９０を介してここに入りここから出る。この工
／○回路パックは、この３Ｄパツケージ内の任意の回路
パック位置を占拠することができ、また、複数のＩ１０
回路パックが存在することができる。但し、アクセスを
簡単にするために、Ｉ１０回路バックは（第１図のよう
に見たとき）低部回路パック、つまり、ファン８０から
最も離れた終端位置を占拠する回路パックであることが
望ましい。コンタクトが回路パック９０の上の入りおよ
び出信号を運ぶ導電体を回路パック９０上の導電体パタ
ーンに電気的に接続するために提供される。光学信号が
電気信号に加えて、あるいは電気信号に代わってＩ１０
回路パックに入りこれから出ることもできる。光学コネ
クターが回路パック９０上に入りおよび出光波チャネル
、例えば、光ファイバーを回路パック９０上に搭載され
た光学あるいはオプトエレクトロ二ツクデバイスに接続
するために簡単に搭載できる。
他の回路パックと同様に、Ｉ１０回路パック９０には、
簡単にその外側部分内に冷却孔を提供することができる
。
簡単にその外側部分内に冷却孔を提供することができる
。
これに加えて、Ｉ１０回路パック９０は、母基板として
簡単に使用することができる。
簡単に使用することができる。
つまり、これは簡単に他の回路パックよりもかなり大き
く製造でき、大きな電子要素、例えば、パワーコンディ
ショニング要素を搭載するために使用することができる
。回路パック９０上に搭載された要素間の相互接続は、
例えば、光ファイバーによって、あるいは大きなスケー
ルの電気手段、例えば、ケーブルによって、あるいは小
規模の手段、例えば、印刷導電体パターンおよびワイン
−ボンドによって達成することができる。回路パック９
０がここに説明されるように複数の３Ｄパツケージを含
む電子デバイスに属する場合は、回路パック９０を各々
が回路パック９０の一部を終端部分を占拠する回路パッ
クとして組み込む複数の３Ｄパツケージに対する工／○
回路パックとして使用することができる。
く製造でき、大きな電子要素、例えば、パワーコンディ
ショニング要素を搭載するために使用することができる
。回路パック９０上に搭載された要素間の相互接続は、
例えば、光ファイバーによって、あるいは大きなスケー
ルの電気手段、例えば、ケーブルによって、あるいは小
規模の手段、例えば、印刷導電体パターンおよびワイン
−ボンドによって達成することができる。回路パック９
０がここに説明されるように複数の３Ｄパツケージを含
む電子デバイスに属する場合は、回路パック９０を各々
が回路パック９０の一部を終端部分を占拠する回路パッ
クとして組み込む複数の３Ｄパツケージに対する工／○
回路パックとして使用することができる。
本発明の他の実施態様も有効である。例えば、３Ｄパツ
ケージを液体冷媒の中に浸し、推進器１例えば、ポンプ
をこの液体冷媒が３Ｄパツケージを通じて、回路パック
内のこれら穴を通って実質的に垂直方向に流れるように
勢いを付けるために使用することもできる。このような
ケースにおいては、熱は回路パックから液体冷媒に上に
説明の空冷プロセスと類似する方法にて伝わる。熱は液
体冷媒から熱交換機によって簡単に除去できる。
ケージを液体冷媒の中に浸し、推進器１例えば、ポンプ
をこの液体冷媒が３Ｄパツケージを通じて、回路パック
内のこれら穴を通って実質的に垂直方向に流れるように
勢いを付けるために使用することもできる。このような
ケースにおいては、熱は回路パックから液体冷媒に上に
説明の空冷プロセスと類似する方法にて伝わる。熱は液
体冷媒から熱交換機によって簡単に除去できる。
現在の好ましい実施態様においては、個々の主基板は、
１２．７平方ｃｍおよび厚さ４０ミル（１，０２ｍ、ｍ
）の銅のコア層を含み、四つの多重チップモジュールを
搭載するために使用される一つの主表面を含む、このコ
ア層の周囲面積は、約１．５ｃｍの幅を持ち、全ての四
つのサイドにおいて外側層を越えて伸び、三つの段違い
の列に配列された冷却孔の穴を開けられる。この穴の直
径は約２．５ｍｍであり、同一の列内の穴の間、および
内側列と外側列の間の間隙は約０．８ｃｍとされ、主基
板間の垂直間隔は約２．５ｍｍ とされる。
１２．７平方ｃｍおよび厚さ４０ミル（１，０２ｍ、ｍ
）の銅のコア層を含み、四つの多重チップモジュールを
搭載するために使用される一つの主表面を含む、このコ
ア層の周囲面積は、約１．５ｃｍの幅を持ち、全ての四
つのサイドにおいて外側層を越えて伸び、三つの段違い
の列に配列された冷却孔の穴を開けられる。この穴の直
径は約２．５ｍｍであり、同一の列内の穴の間、および
内側列と外側列の間の間隙は約０．８ｃｍとされ、主基
板間の垂直間隔は約２．５ｍｍ とされる。
交互する基板上の穴のパターンは、個々の穴が前のある
いは続く基板の二つの穴の間の中間線に落ちるようにオ
フセットされる。
いは続く基板の二つの穴の間の中間線に落ちるようにオ
フセットされる。
例
穴を持つ８個の熱シンクの積み重ねが電気排気ファンに
よって冷却された。これら熱シンクとして、厚さ１．５
２ｍｍの穴を持つアルミニウムプレートが使用された。
よって冷却された。これら熱シンクとして、厚さ１．５
２ｍｍの穴を持つアルミニウムプレートが使用された。
個々のプレートの冷却領域は１幅２５．４ｍｍ の周辺
領域から構成された。これらプレート内の穴は、直径３
．１８ｍｍとされ、８．８９ｍｍのピッチの段を持つ列
に構成された。結果として、２５０ワツトの冷却速度が
測定され、一方、これらプレートの中央付近の温度は、
８５度以下に保たれた。
領域から構成された。これらプレート内の穴は、直径３
．１８ｍｍとされ、８．８９ｍｍのピッチの段を持つ列
に構成された。結果として、２５０ワツトの冷却速度が
測定され、一方、これらプレートの中央付近の温度は、
８５度以下に保たれた。
第１図は本発明に従って製造される電子デバイスのため
の３Ｄパツケージの一例を示す略端面図であり： 第２図は本発明によって製造される回路パックの略正面
図であり、ここでは、冷却孔の別の構成か示され； 第３図は次第に小さくなるサイズの主基板を持つ３Ｄパ
ツケージの一例を示す略端面図であり；そして 第４図は本発明に従って製造される回路パックの略端面
図であり、ここでは、穴の開けられたあるいは多孔性熱
シンクの形式でのもう一つの冷却領域が示される。 し主要部分の符号の説明］ １０・・ ・・・・ ・・・・ ・ ・ 回路パック
１５・・・ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・基
板２０・・・・・・・・・・・・・・ ・・ ・・・・
・・・ボルト３０・・・・・・・・ ・・・・・・・・
・・・ ・・導電要素３５・・ ・・ ・・・・・
・・・・・ スペーサ４０・・・・・・・・・・・・・
・・・多重チップモジュール４５・・・・・・・・ ・
・・・・・・・・・・・ ・・副基板５０・・・・
・ ・・・・・・・・・・・・ 集積回路５５・・・・
・ ・・・・・・・・・・・ 冷却領域７０・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ ・・穴
０ ファン ０ ３０ Ｉ１０回路パック 多孔要素 ＦＩＧ、 １
の３Ｄパツケージの一例を示す略端面図であり： 第２図は本発明によって製造される回路パックの略正面
図であり、ここでは、冷却孔の別の構成か示され； 第３図は次第に小さくなるサイズの主基板を持つ３Ｄパ
ツケージの一例を示す略端面図であり；そして 第４図は本発明に従って製造される回路パックの略端面
図であり、ここでは、穴の開けられたあるいは多孔性熱
シンクの形式でのもう一つの冷却領域が示される。 し主要部分の符号の説明］ １０・・ ・・・・ ・・・・ ・ ・ 回路パック
１５・・・ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・基
板２０・・・・・・・・・・・・・・ ・・ ・・・・
・・・ボルト３０・・・・・・・・ ・・・・・・・・
・・・ ・・導電要素３５・・ ・・ ・・・・・
・・・・・ スペーサ４０・・・・・・・・・・・・・
・・・多重チップモジュール４５・・・・・・・・ ・
・・・・・・・・・・・ ・・副基板５０・・・・
・ ・・・・・・・・・・・・ 集積回路５５・・・・
・ ・・・・・・・・・・・ 冷却領域７０・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ ・・穴
０ ファン ０ ３０ Ｉ１０回路パック 多孔要素 ＦＩＧ、 １
Claims (14)
- １．ａ）少なくとも二つの電子サブアセン ブリー； ｂ）該サブアセンブリーが互いに重なり 積み重ね軸に対して実質的に垂直になるように、該サブ
アセンブリーを積み重ねられた状態に支持するための手
段； ｃ）該積み重ね軸に対して実質的に平行 の方向に冷媒流体が通過するための開口を持つ熱伝導部
材から成る冷却手段；および ｄ）冷媒流体が該開口を通って流れるよ うにするための手段を含む物品において、 ｅ）各々の電子サブアセンブリーが、実 質的に該積み重ね軸に対して垂直の実質的に平坦な第一
および第二の主表面を持つベース部材、該主表面の少な
くとも一つの上に形成される導電体のパターン、及び主
表面上に該導電体パターンと電気的に接触するように搭
載される少なくとも一つの集積回路を含み；ｆ）該熱伝
導部材が、個々のベース部材 が少なくとも一つの熱伝導部材を組み込むようにベース
部材内に組み込まれた層であり；および ｇ）該開口が該冷媒流体の効率的な混合 および該冷媒流体と各該ベース部材の少なくとも一つの
主表面との間の促進された熱接触を与えるよう適合され
た穴であることを特徴とする物品。 - ２．各ベース部材が熱伝導性の複合印刷 配線基板構造であることを特徴とする請求項１記載の物
品。 - ３．各ベース部材が熱伝導性のセラミッ クであることを特徴とする請求項１記載の物品。
- ４．各ベース部材が周辺領域を持ち、ま た該穴の少なくとも幾つかが該周辺領域内に存在するこ
とを特徴とする請求項１記載の物品。 - ５．各電子アセンブリーが一つの平均熱 パワーレベルを持ち、個々のアセンブリーの該周辺領域
のサイズかそのアセンブリーの該熱パワーレベルと．よ
り大きな熱パワーレベルを持つアセンブリーがより大き
な周辺領域を持つような関係を持つことを特徴とする請
求項４記載の物品。 - ６．各電子アセンブリーが一つの平均熱 パワーレベルを持ち、個々の周辺領域がある穴の直径お
よび平均密度を持ち、個々のアセンブリーの該穴の直径
および平均密度がそのアセンブリーの熱パワーレベルと
、より大きな熱パワーレベルを持つアセンブリーがより
小さな穴の直径およびより大きな平均穴密度を持つよう
な関係を持つことを特徴とする請求項４記載の物品。 - ７．各ベース部材が少なくとも一つの外 側エッジを持つ主基板を含み、さらに、該主基板の少な
くとも一つの外側エッジに熱伝導的に取り付けられた少
なくとも一つの配熱要素を持ち、各配熱要素がそれを通
って流体が該配熱要素内を積み重ね軸に対して実質的に
平行に流れることができる開口を持つことを特徴とする
請求項１記載の物品。 - ８．該配熱要素内の該開口が複数の穴で あることを特徴とする請求項７記載の物品。
- ９．該配熱要素が多孔性金属材料からな り、該配熱要素内の開口が間隙あるいは孔であることを
特徴とする請求項７記載の物品。 - １０．各電子アセンブリーがさらに該ベー ス部材の主表面上に搭載され、導電体のパターンに電気
的に接続された少なくとも一つの多重チップモジュール
を含むことを特徴とする請求項１記載の物品。 - １１．少なくとも一つのベース部材が複合 多層ラミネート本体からなり、該ラミネート本体が少な
くとも一つの中間導電層を含み、少なくとも一つの多重
チップモジュールが該中間導電層に電気的に接続される
ことを特徴とする請求項１０記載の物品。 - １２．該冷媒流体が空気であり、該移動の 勢いを与える手段が電気ファンであることを特徴とする
請求項１０記載の物品。 - １３．該冷媒流体が液体であり、該移動の 勢いを与える手段が液体ポンプであることを特徴とする
請求項１０記載の物品。 - １４．ａ）少なくとも二つの電子サブアセンブリー； ｂ）該サブアセンブリーが互いに重なり、 かつ積み重ね軸に対して実質的に垂直になるように該サ
ブアセンブリーを積み重ねられた状態に支持するための
手段； ｃ）該積み重ね軸に対して実質的に平行 に冷媒流体が通過するための開口を持つ熱伝導部材から
なる冷却手段；および ｄ）冷媒流体を該開口を通じて移動させ るための手段を含む物品において； ｅ）個々の電子サブアセンブリーが、該 積み重ね軸に対して実質的に垂直な実質的に平坦な第一
および第二の主表面を持つベース部材、該主表面の少な
くとも一つの上に形成された導電体パターン、および一
つの主表面上に該導電体パターンと電気的に接触するよ
うに搭載された少なくとも一つの多重チップモジュール
を含み；、 ｆ）該熱伝導部材が約４０ミル（１．０２ ｍｍ）の厚さを持つ銅のコア層であり、一つの当該コア
層が個々のベース部材内に組み込まれ、該コア層の各々
が四つのサイドおよびこれら四つの全てのサイドの回り
に伸びる周辺領域を持ち； ｇ）該開口が該周辺領域を貫通して伸び る穴であり、該穴が該冷媒流体と該ベース部材の各々の
少なくとも一つの主面との間の効率的な熱コンタクトを
与えるよう適合され；および ｈ）該サブアセンブリー間の垂直方向の 間隔が少なくとも約７５ミル（１．９１ｍｍ）より大き
く、約２００ミル（５．０８ｍｍ）より小さいことを特
徴とする物品。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US38748089A | 1989-07-28 | 1989-07-28 | |
| US07/519,728 US5049982A (en) | 1989-07-28 | 1990-05-10 | Article comprising a stacked array of electronic subassemblies |
| US519,728 | 1990-05-10 | ||
| US387,480 | 1990-05-10 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03124053A true JPH03124053A (ja) | 1991-05-27 |
| JPH0671057B2 JPH0671057B2 (ja) | 1994-09-07 |
Family
ID=27011889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2196409A Expired - Lifetime JPH0671057B2 (ja) | 1989-07-28 | 1990-07-26 | 電子サブアセンブリーの積み重ねアレイから成る物品 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5049982A (ja) |
| EP (1) | EP0410631B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0671057B2 (ja) |
| DE (1) | DE69030288T2 (ja) |
Families Citing this family (47)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5966528A (en) * | 1990-11-13 | 1999-10-12 | International Business Machines Corporation | SIMD/MIMD array processor with vector processing |
| EP0485690B1 (en) * | 1990-11-13 | 1999-05-26 | International Business Machines Corporation | Parallel associative processor system |
| US5713037A (en) * | 1990-11-13 | 1998-01-27 | International Business Machines Corporation | Slide bus communication functions for SIMD/MIMD array processor |
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| US5590345A (en) * | 1990-11-13 | 1996-12-31 | International Business Machines Corporation | Advanced parallel array processor(APAP) |
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| US5765012A (en) * | 1990-11-13 | 1998-06-09 | International Business Machines Corporation | Controller for a SIMD/MIMD array having an instruction sequencer utilizing a canned routine library |
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| US5765011A (en) * | 1990-11-13 | 1998-06-09 | International Business Machines Corporation | Parallel processing system having a synchronous SIMD processing with processing elements emulating SIMD operation using individual instruction streams |
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| US5630162A (en) * | 1990-11-13 | 1997-05-13 | International Business Machines Corporation | Array processor dotted communication network based on H-DOTs |
| US5828894A (en) * | 1990-11-13 | 1998-10-27 | International Business Machines Corporation | Array processor having grouping of SIMD pickets |
| US5765015A (en) * | 1990-11-13 | 1998-06-09 | International Business Machines Corporation | Slide network for an array processor |
| US5734921A (en) * | 1990-11-13 | 1998-03-31 | International Business Machines Corporation | Advanced parallel array processor computer package |
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