JPH0680912B2 - 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

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

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JPH0680912B2 JP62504121A JP50412187A JPH0680912B2 JP H0680912 B2 JPH0680912 B2 JP H0680912B2 JP 62504121 A JP62504121 A JP 62504121A JP 50412187 A JP50412187 A JP 50412187A JP H0680912 B2 JPH0680912 B2 JP H0680912B2
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Description

【発明の詳細な説明】 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
ッケージに関し、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.関連技術の説明 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ために益々重要と
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密度が増加するに
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
れる液体が利用されてきた。流れる液体は実際に、高密
度の構成要素を通過するようその液体を循環させる精巧
な装置があって初めて高密度の構成要素の満足すべき十
分な冷却を与えることができる。循環装置が複雑化すれ
ばするほど、この技法の高価なデータ処理システムへの
適用は制限される。
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。ドイツ国特許出願公開明細書第2042866
号は、冷却流体に浸漬された電子構成要素ための容器を
開示している。空気を含む膨張チャンバが、冷却液体で
満たされた容器の他の部分と連通している。熱による冷
却流体の体積膨張は、空気の圧縮によって補償される。
しかしながら、この装置では、空気の圧縮により膨張チ
ャンバ内の圧力も増加するという欠点がある。
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。
発明の特徴 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、パッケージの外部に通気される袋状体（bladder）
を、囲われたパッケージ内に提供することである。
発明の概要 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
には、部分的につぶれるために小さいながらもある程度
の力を加えることを必要とする。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。パッ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。
図面の簡単な説明 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ッ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ッケージの側部断面
図を示している。
好ましい実施態様の説明 1.図面の詳細な説明 第１図を参照すると、パッケージ20の頂部断面図が示さ
れている。パッケージの側壁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
い実施態様において、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。曲がり18
がチューブ10を２つの部分10Aと10bに分けている。チュ
ーブ部分10A及びチューブ部分10Bの端は出口ポート11A
及び11Bに結合されている。これ等の出口ポート11A及び
11Bが、２つのチューブ部分10A及び10Bの内部領域をパ
ッケージの大気外側に露出している。
第２図を参照すると、組立前のパッケージ20の斜視図が
図示されている。第２図によって例示されたパッケージ
20は、パッケージの内部の１部分を目に見えるようにす
るために、切欠き部分を有している。このパッケージ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21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
可能な側壁21がパッケージ20の残りの部分に結合される
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。回路板22は、パッケージが組立てられると
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、一方組立
てたとき冷却流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、且つねじ穴26′に取付けられる
ことができる。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、チューブ部分10A及び部分10Bに分割してお
り、２つのチューブ部分は、出口ポート11A及び11Bに結
合されている。充填プラグ29は、冷却流体31がパッケー
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、パッケージ20の側部断
面図が示されている。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の他の残り部分
に結合される。袋状体10は回路板22と、ベースプレート
14との間に位置づけされている。冷却流体31は、回路板
22と、冷却プレート24との間の熱伝導を損なう気泡を最
小にするようにパッ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。回路板23上の構成要素22
1が活性化されて熱を発生するに従って、熱は冷却流体3
1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ポート11A及び11B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。
好ましい実施態様の作動 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、好ましい実施態様のパッケージ
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、パッ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、パッケージの大量生産を可能に
し、且つ比較的低コストを有している。外科用チューブ
は、出口ポ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パッケージ形態が、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、パッケージの他の適
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。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。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】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、
    ガスで満たされた弾性チューブ手段とを具備し、 該弾性チューブ手段が開口手段に結合され、該チューブ
    手段内に含まれるガスが、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冷
    媒体積変化補償装置。
  2. 【請求項２】囲われた電子構成要素パッケージが、その
    中に封入された複数の電子構成要素を有し、該電子構成
    要素が該冷媒内に浸漬されている請求の範囲第１項に記
    載の冷媒体積変化補償装置。
  3. 【請求項３】該弾性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開口手段を経て該
    外部領域に結合されている請求の範囲第２項に記載の冷
    媒体積変化補償装置。
  4. 【請求項４】該弾性手段が外科用チューブを具備してい
    る請求の範囲第３項に記載の冷媒体積変化補償装置。
  5. 【請求項５】冷却流体と、上に複数の電気構成要素が取
    り付けられてその電気構成要素が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て
    該冷却流体によって前記構成要素から熱が伝わるハウジ
    ングと、該ハウジング内に配置され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構成要素
    パッケージ。
  6. 【請求項６】該袋状体が、弾性のチューブを具備する請
    求の範囲第５項に記載の電子構成要素パッケージ。
  7. 【請求項７】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状にコイルを形成しており、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６項に記載の電子構成要素パッケージ。
  8. 【請求項８】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５項
    に記載の電子構成要素パッケージ。
  9. 【請求項９】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８項に記載の電子
    構成要素パッケージ。
JP62504121A 1986-06-26 1987-06-26 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 Expired - Lifetime JPH0680912B2 (ja)

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US06/879,199 US4700272A (en) 1986-06-26 1986-06-26 Apparatus and method for compensation of thermal expansion of cooling fluid in enclosed electronic packages
US879,199 1986-06-26
PCT/US1987/001533 WO1988000430A1 (en) 1986-06-26 1987-06-26 Apparatus and method for compensation of thermal expansion of cooling fluid in enclosed electronic packages

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JPH01502226A JPH01502226A (ja) 1989-08-03
JPH0680912B2 true JPH0680912B2 (ja) 1994-10-12

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EP (1) EP0311641B1 (ja)
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