JPH0779142B2 - 熱交換装置 - Google Patents
熱交換装置Info
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- JPH0779142B2 JPH0779142B2 JP62009218A JP921887A JPH0779142B2 JP H0779142 B2 JPH0779142 B2 JP H0779142B2 JP 62009218 A JP62009218 A JP 62009218A JP 921887 A JP921887 A JP 921887A JP H0779142 B2 JPH0779142 B2 JP H0779142B2
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- F28F19/02—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using coatings, e.g. vitreous or enamel coatings
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- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F21/00—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials
- F28F21/08—Constructions of heat-exchange apparatus characterised by the selection of particular materials of metal
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Description
【発明の詳細な説明】 A.産業上の利用分野 本発明は電子回路チツプのアレーからの熱を伝導させる
ための熱交換装置、より具体的に言えば、冷却フイン
（ひれ）を有する可撓性薄板であつて、チツプのアレー
上に直接載置されるべき熱交換装置に関する。
ための熱交換装置、より具体的に言えば、冷却フイン
（ひれ）を有する可撓性薄板であつて、チツプのアレー
上に直接載置されるべき熱交換装置に関する。
電子回路チツプのアレーは尨大な数の電子回路を与える
ため相互接続される。そのような回路は、非常に大量の
電子回路素子を使用しているコンピユータとか他の電子
機器に使われる。特に、回路チツプ内に存在する多数の
トランジスタや他の回路素子が電源からの電流による付
勢に応答して熱を発散することは注意を呼び起す必要が
ある。これらの回路を適正に機能させるために、熱を除
去して、回路を適正な動作温度に維持しなければならな
い。
ため相互接続される。そのような回路は、非常に大量の
電子回路素子を使用しているコンピユータとか他の電子
機器に使われる。特に、回路チツプ内に存在する多数の
トランジスタや他の回路素子が電源からの電流による付
勢に応答して熱を発散することは注意を呼び起す必要が
ある。これらの回路を適正に機能させるために、熱を除
去して、回路を適正な動作温度に維持しなければならな
い。
B.従来の技術 従来の冷却方式の一例は、米国特許第4381032号に示さ
れているように、ばねにより回路チツプを押え付けられ
る金属板を使う型式である。電子回路を冷却するための
他の型式の熱交換装置は、米国特許第4072188号に開示
されているように、液状の冷媒を循環させる通路の一部
として、冷却されるべき回路に対して押し付けられる可
撓性の壁部が設けられている。他の型式の熱交換装置
は、米国特許第4254431号に開示されているように、回
路チツプにばねで保持される被覆された金属製のデンド
ライト（dendrite）を使用している。更に他の型式の熱
交換装置は、米国特許第4092697号に開示されているよ
うに、電気回路からの熱を交換するための液体で満たさ
れた薄膜製のまくら状の構造体を用いている。更に他の
型式の熱交換装置は、米国特許第4151547号に開示され
ているように、電子回路のような熱源とヒートシンクと
の間で、圧力により変形される展性のあるくぼみ付きの
ウエハを使つている。冷却の考察についての理論的な論
文は、1981年５月のIEEEの電子装置レター（IEEE Elect
ron Devices Letters）Vol.EDL−2,No.5no「VLSIの高性
能ヒートシンク法」（High Performance Heat Sinking
For VLSI）と題するタツカマン（Tuckerman）等の文献
がある。
れているように、ばねにより回路チツプを押え付けられ
る金属板を使う型式である。電子回路を冷却するための
他の型式の熱交換装置は、米国特許第4072188号に開示
されているように、液状の冷媒を循環させる通路の一部
として、冷却されるべき回路に対して押し付けられる可
撓性の壁部が設けられている。他の型式の熱交換装置
は、米国特許第4254431号に開示されているように、回
路チツプにばねで保持される被覆された金属製のデンド
ライト（dendrite）を使用している。更に他の型式の熱
交換装置は、米国特許第4092697号に開示されているよ
うに、電気回路からの熱を交換するための液体で満たさ
れた薄膜製のまくら状の構造体を用いている。更に他の
型式の熱交換装置は、米国特許第4151547号に開示され
ているように、電子回路のような熱源とヒートシンクと
の間で、圧力により変形される展性のあるくぼみ付きの
ウエハを使つている。冷却の考察についての理論的な論
文は、1981年５月のIEEEの電子装置レター（IEEE Elect
ron Devices Letters）Vol.EDL−2,No.5no「VLSIの高性
能ヒートシンク法」（High Performance Heat Sinking
For VLSI）と題するタツカマン（Tuckerman）等の文献
がある。
C.発明が解決しようとする問題点 上述の従来の熱交換装置の構造は、複雑すぎるか、又
は、冷却されるべき電気回路を熱交換装置に組み込む際
に、複雑な製造手続を必要とすることに問題がある。非
常に多数の回路チツプを電子機器に使用するという事
実、そして、チツプが数ミリメートル角程度の小さな大
きさであるという事実を考慮すると、熱交換装置の複雑
性や組み立て方法の複雑性を少しでも緩和すれば、それ
は製造コストを顕著に低下することが出来るばかりか、
電子回路の高い熱消散に役立てることも出来る。この利
益は従来の熱交換装置で得ることは出来ない。
は、冷却されるべき電気回路を熱交換装置に組み込む際
に、複雑な製造手続を必要とすることに問題がある。非
常に多数の回路チツプを電子機器に使用するという事
実、そして、チツプが数ミリメートル角程度の小さな大
きさであるという事実を考慮すると、熱交換装置の複雑
性や組み立て方法の複雑性を少しでも緩和すれば、それ
は製造コストを顕著に低下することが出来るばかりか、
電子回路の高い熱消散に役立てることも出来る。この利
益は従来の熱交換装置で得ることは出来ない。
D.問題点を解決するための手段 本発明は熱伝導性の材料の可撓性シートで構成される熱
交換装置であつて、その可撓性シートはシート上に直立
している熱伝導性の材料で作られたフインの組が与えら
れている。可撓性シートは、共通の基板上に配列された
複数個の回路チツプのアレーを取り囲むのに充分な大き
さを有している。このシートは、冷媒流体によるチツプ
の汚染を防ぐ密閉シールを形成するように、適当な接着
剤を用いて基板に付着させることが出来る。加えて、シ
ートの夫々の部分が、対応するチツプの表面と完全に整
合するよう大きな柔軟性を持つように、シートは、チツ
プが置かれた場所と場所の間に、波形の部分を設けるこ
とが出来る。
交換装置であつて、その可撓性シートはシート上に直立
している熱伝導性の材料で作られたフインの組が与えら
れている。可撓性シートは、共通の基板上に配列された
複数個の回路チツプのアレーを取り囲むのに充分な大き
さを有している。このシートは、冷媒流体によるチツプ
の汚染を防ぐ密閉シールを形成するように、適当な接着
剤を用いて基板に付着させることが出来る。加えて、シ
ートの夫々の部分が、対応するチツプの表面と完全に整
合するよう大きな柔軟性を持つように、シートは、チツ
プが置かれた場所と場所の間に、波形の部分を設けるこ
とが出来る。
フインは冷媒の流れの方向に配列されており、これによ
つて、チツプの熱が冷媒へ、より効率的に伝導される。
本発明の一実施例において、フインは食い違いのアレー
に配列されており、冷媒の流れと、冷媒及びフインの間
の接触を促進している。本発明の他の実施例において、
フインの厚さはフインの間の間隔とほぼ等しくされてお
り、これは転じて、シートの厚さは代表的には約50ミク
ロン（２ミル）にほぼ等しい大きさにされている。
つて、チツプの熱が冷媒へ、より効率的に伝導される。
本発明の一実施例において、フインは食い違いのアレー
に配列されており、冷媒の流れと、冷媒及びフインの間
の接触を促進している。本発明の他の実施例において、
フインの厚さはフインの間の間隔とほぼ等しくされてお
り、これは転じて、シートの厚さは代表的には約50ミク
ロン（２ミル）にほぼ等しい大きさにされている。
熱交換装置の製造に用いられる材料は冷媒の性質に従
う。従えば、冷媒流体として空気を使用する場合、シー
ト及び熱交換装置のフインは、良好な熱伝導度を与え、
且つ加えて、約0.01mm（0.5ミル）乃至約0.13mm（５ミ
ル）の範囲の厚さの薄板で柔軟性を与える銅で作ること
が出来る。空気よりも腐蝕性の強い例えば水のような冷
媒の場合、銅製のフインは、水による腐蝕を防ぐため
に、ニツケルのような金属で被覆される。クローム及び
その合金も熱交換装置の被覆として用いることが出来
る。
う。従えば、冷媒流体として空気を使用する場合、シー
ト及び熱交換装置のフインは、良好な熱伝導度を与え、
且つ加えて、約0.01mm（0.5ミル）乃至約0.13mm（５ミ
ル）の範囲の厚さの薄板で柔軟性を与える銅で作ること
が出来る。空気よりも腐蝕性の強い例えば水のような冷
媒の場合、銅製のフインは、水による腐蝕を防ぐため
に、ニツケルのような金属で被覆される。クローム及び
その合金も熱交換装置の被覆として用いることが出来
る。
シートとその下にある回路チツプとの間の良好な熱伝導
が熱伝導グリルを使うことによつて得ることが出来る。
加えて、若し必要ならば、熱交換構造をチツプのアレー
に押し付けるために、フインの頂部にばねで圧力を加え
た板を設け、これにより、熱交換装置とチツプの間の良
好な熱伝導を促進させることが出来る。
が熱伝導グリルを使うことによつて得ることが出来る。
加えて、若し必要ならば、熱交換構造をチツプのアレー
に押し付けるために、フインの頂部にばねで圧力を加え
た板を設け、これにより、熱交換装置とチツプの間の良
好な熱伝導を促進させることが出来る。
本発明の重要な特徴は、微細な溝へ強制的に環流させる
冷却法と、可撓性で密封シールが施されたシートと、プ
リント回路板の製造で使われているホトリソグラフの技
術によつて、熱交換装置を達成したことにある。フイン
と溝の製造において、フインの厚さと溝の幅は両者とも
約50ミクロンにされ、この寸法は、フインから水のよう
な冷媒へ熱を移転するのに極めて適している。複数個の
チツプと、それらに組み合わされるフイン・アセンブリ
とを組み立てる際に、フイン・アセンブリに関連して、
チツプに圧力、即ちストレスが加えられることには注意
を払う必要がある。またチツプは、はんだボールの形の
毀れ易い接続体によつて基板に装着されており、そのは
んだボールはチツプにかかる過剰なストレスによつて毀
れる。可撓性シートは密封シートにより回路チツプの汚
染を防ぐのに加えて、上述のチツプ間のストレスを軽減
してチツプと基板の間の接続体を保護するように働ら
く。上述した小さなフイン及び溝の寸法は、フイン及び
溝の冷却構造を形成するために、マスク工程及び付加的
なめつき工程に対して適当な大きさなので、ホトリソグ
ラフ技術によつて熱交換装置を製造することは有利性が
ある。
冷却法と、可撓性で密封シールが施されたシートと、プ
リント回路板の製造で使われているホトリソグラフの技
術によつて、熱交換装置を達成したことにある。フイン
と溝の製造において、フインの厚さと溝の幅は両者とも
約50ミクロンにされ、この寸法は、フインから水のよう
な冷媒へ熱を移転するのに極めて適している。複数個の
チツプと、それらに組み合わされるフイン・アセンブリ
とを組み立てる際に、フイン・アセンブリに関連して、
チツプに圧力、即ちストレスが加えられることには注意
を払う必要がある。またチツプは、はんだボールの形の
毀れ易い接続体によつて基板に装着されており、そのは
んだボールはチツプにかかる過剰なストレスによつて毀
れる。可撓性シートは密封シートにより回路チツプの汚
染を防ぐのに加えて、上述のチツプ間のストレスを軽減
してチツプと基板の間の接続体を保護するように働ら
く。上述した小さなフイン及び溝の寸法は、フイン及び
溝の冷却構造を形成するために、マスク工程及び付加的
なめつき工程に対して適当な大きさなので、ホトリソグ
ラフ技術によつて熱交換装置を製造することは有利性が
ある。
E.実施例 第１図乃至第３図を参照すると、共通の基板24上に配列
された回路チツプ22のアレーとして形成された、電子装
置20が示されている。回路チツプ22間相互の電気的接続
は、チツプ22の端子間にある一組のはんだボール接続体
26と、基板24の導体（図示せず）とによつて基板24内で
行われる。チツプ22の回路中を流れる電流によつてチツ
プ22内で発生する熱は、冷却装置28から送り出されて供
給導管30及び戻り導管32によつてチツプ22へ導かれる冷
媒流体によつて除去される。第１図は部分的に示された
ダクト34は導管30及び32の間のチツプ22を通過する冷媒
を案内する。第１図のチツプ22は図示された電子装置20
の一部のみを示しており、図示されていない他のチツプ
が他の付加的な導管と共に設けられていることは注意を
要する。この付加的な導管は、導管30及び32と組み合わ
されて、冷却器28と電子装置20の間で冷媒を導くための
マニホルドを構成する。
された回路チツプ22のアレーとして形成された、電子装
置20が示されている。回路チツプ22間相互の電気的接続
は、チツプ22の端子間にある一組のはんだボール接続体
26と、基板24の導体（図示せず）とによつて基板24内で
行われる。チツプ22の回路中を流れる電流によつてチツ
プ22内で発生する熱は、冷却装置28から送り出されて供
給導管30及び戻り導管32によつてチツプ22へ導かれる冷
媒流体によつて除去される。第１図は部分的に示された
ダクト34は導管30及び32の間のチツプ22を通過する冷媒
を案内する。第１図のチツプ22は図示された電子装置20
の一部のみを示しており、図示されていない他のチツプ
が他の付加的な導管と共に設けられていることは注意を
要する。この付加的な導管は、導管30及び32と組み合わ
されて、冷却器28と電子装置20の間で冷媒を導くための
マニホルドを構成する。
本発明に従つて、チツプ22の冷却は、可撓性シート38を
含む熱交換装置36を用いることによつてより効率的に達
成することが出来る。その可撓性シート38は熱伝導性の
材料製であつて、可撓性シート38から突出している熱伝
導性のフイン40を有している。第１図において、シート
38はチツプ22を覆つており、シート38の一部は２個のチ
ツプ22を部分的に示すために破断して示してある。シー
ト38の可撓性により、熱交換装置36は、チツプ22及び基
板24を全面的に覆つている。シート38の可撓性は、冷却
システムがチツプ22に及ぼすストレスを軽減する。上述
のはんだボール接続体26はたつた約0.13mm（５ミル）の
直径であり、且つ毀れ易いことは注意を喚起する必要が
ある。上述のストレスは、シート38のたわみ作用のため
に、他のチツプへシート38を介して伝えられることがな
い。このことが接続体26を保護することになる。
含む熱交換装置36を用いることによつてより効率的に達
成することが出来る。その可撓性シート38は熱伝導性の
材料製であつて、可撓性シート38から突出している熱伝
導性のフイン40を有している。第１図において、シート
38はチツプ22を覆つており、シート38の一部は２個のチ
ツプ22を部分的に示すために破断して示してある。シー
ト38の可撓性により、熱交換装置36は、チツプ22及び基
板24を全面的に覆つている。シート38の可撓性は、冷却
システムがチツプ22に及ぼすストレスを軽減する。上述
のはんだボール接続体26はたつた約0.13mm（５ミル）の
直径であり、且つ毀れ易いことは注意を喚起する必要が
ある。上述のストレスは、シート38のたわみ作用のため
に、他のチツプへシート38を介して伝えられることがな
い。このことが接続体26を保護することになる。
熱交換装置36を構成するのに適当な熱伝導材料は銅のよ
うな可撓性のある材料である。金属シートから直立して
いるフイン40の構造は「金属ビロード」と呼ばれるよう
に、シートの一方の面が微細なフインの構造を有してい
るのに対し、シートの他方の面は平滑である。空冷式の
熱交換装置36は比較的大きなフインを有するが、小さな
フイン寸法、即ち、50ミクロンのフインの厚さ及び溝幅
はフインから水への熱伝達を促進するので、水冷式の微
細なフインの「ビロード構造」による効果を利用する方
が有利である。
うな可撓性のある材料である。金属シートから直立して
いるフイン40の構造は「金属ビロード」と呼ばれるよう
に、シートの一方の面が微細なフインの構造を有してい
るのに対し、シートの他方の面は平滑である。空冷式の
熱交換装置36は比較的大きなフインを有するが、小さな
フイン寸法、即ち、50ミクロンのフインの厚さ及び溝幅
はフインから水への熱伝達を促進するので、水冷式の微
細なフインの「ビロード構造」による効果を利用する方
が有利である。
第２図に示されているように、フイン40は、フイン40の
間に冷媒を案内するように、冷媒の流れの方向に沿つて
並べられたフイン40の間の溝42を形成するように、規則
正しく方向付けられている。フイン40は、チツプ22の位
置に対応する場処にだけシート38上に設けられている。
第３図に示されたように、チツプ22の間の空間に対応す
るシート38上の位置において、シート38に波形部44を設
けて、シート38の下側をチツプ22の上表面に、より良く
順応して取付けるのを保証するため、シート38の柔軟性
を増加することは利益がある。特に、チツプ22から冷媒
への熱伝導を促進させるために、シート38の可撓性が熱
交換装置36を、チツプ22の個々の方向に対して順応させ
ることができることは注意を払う必要がある。
間に冷媒を案内するように、冷媒の流れの方向に沿つて
並べられたフイン40の間の溝42を形成するように、規則
正しく方向付けられている。フイン40は、チツプ22の位
置に対応する場処にだけシート38上に設けられている。
第３図に示されたように、チツプ22の間の空間に対応す
るシート38上の位置において、シート38に波形部44を設
けて、シート38の下側をチツプ22の上表面に、より良く
順応して取付けるのを保証するため、シート38の柔軟性
を増加することは利益がある。特に、チツプ22から冷媒
への熱伝導を促進させるために、シート38の可撓性が熱
交換装置36を、チツプ22の個々の方向に対して順応させ
ることができることは注意を払う必要がある。
必要ならば、第３図に示したように、圧力板46をフイン
40の上端部に当接させ、冷却マニホルドのダクト34に固
着したばね48によつて熱交換装置に対して加圧すること
が出来る。ばね48で加えられる圧力は、フイン40を僅か
でも折り曲げることのないように充分に小さく、しか
も、第３図に示された中央のチツプ22の上表面とシート
38との間で、圧力板46により熱的接触が強化されるよう
に充分大きくなければならない。
40の上端部に当接させ、冷却マニホルドのダクト34に固
着したばね48によつて熱交換装置に対して加圧すること
が出来る。ばね48で加えられる圧力は、フイン40を僅か
でも折り曲げることのないように充分に小さく、しか
も、第３図に示された中央のチツプ22の上表面とシート
38との間で、圧力板46により熱的接触が強化されるよう
に充分大きくなければならない。
フイン40の配列に関して述べると、フイン40は第２図に
示したように列及び行に配列することが出来、或は代案
として、第４図に図式的に示されたように、食い違い式
のアレーに配置することが出来る。何れの場合にも、フ
イン40の向きは、フイン40から冷媒へ熱の伝導が良好に
行われるように、冷媒流の流線の方向に沿つている。
示したように列及び行に配列することが出来、或は代案
として、第４図に図式的に示されたように、食い違い式
のアレーに配置することが出来る。何れの場合にも、フ
イン40の向きは、フイン40から冷媒へ熱の伝導が良好に
行われるように、冷媒流の流線の方向に沿つている。
第２図の実施例において、フイン40の間の空間は個々の
フインの厚さとほぼ等しい大きさであり、これによつ
て、冷媒がフイン40を経て流れたとき、冷媒内で温度差
の境界層が出来るのを最少限にとどめる。
フインの厚さとほぼ等しい大きさであり、これによつ
て、冷媒がフイン40を経て流れたとき、冷媒内で温度差
の境界層が出来るのを最少限にとどめる。
第２図に示されているように、熱交換装置の材料は、冷
媒による材料の腐蝕を防止するため、被覆50を被着する
ことが出来る。被覆50は腐蝕性の無い冷媒には必要がな
い。例えば、冷媒が空気の場合は、熱交換装置36の適当
な材料は銅である。空気は非腐蝕性だから、陽極酸化被
覆か、又は被覆なしでも充分である。然しながら、冷媒
が水である場合、銅は、銅が水によつて腐蝕されるのを
防ぐために、ニツケルの被覆50で被覆されなければなら
ない。第２図において、フイン40の一部が銅の基部材料
52上の被覆50を示すため部分的に破断されている。ま
た、基部材料52及びニツケル被覆50がシート38の断面に
示されている。熱交換装置36を作るのに他の適当な材料
はステンレス鋼である。ステンレス鋼は銅ほど良い熱伝
導率を持つていないが、ステンレス鋼は冷媒に対して耐
性を持つているので被覆なしで使うことが出来る。
媒による材料の腐蝕を防止するため、被覆50を被着する
ことが出来る。被覆50は腐蝕性の無い冷媒には必要がな
い。例えば、冷媒が空気の場合は、熱交換装置36の適当
な材料は銅である。空気は非腐蝕性だから、陽極酸化被
覆か、又は被覆なしでも充分である。然しながら、冷媒
が水である場合、銅は、銅が水によつて腐蝕されるのを
防ぐために、ニツケルの被覆50で被覆されなければなら
ない。第２図において、フイン40の一部が銅の基部材料
52上の被覆50を示すため部分的に破断されている。ま
た、基部材料52及びニツケル被覆50がシート38の断面に
示されている。熱交換装置36を作るのに他の適当な材料
はステンレス鋼である。ステンレス鋼は銅ほど良い熱伝
導率を持つていないが、ステンレス鋼は冷媒に対して耐
性を持つているので被覆なしで使うことが出来る。
チツプ22の上表面上にシート38を据え付けるときに、熱
伝導性を最高にするために、チツプ22とシート38との間
に、低温度の軟い金属合金はんだを用いることが好まし
い。より低い熱伝導度が必要な場合は、他の熱伝導性材
料の薄い層をチツプ22とシート38との間に介在させるこ
とが出来、そのような適当な熱伝導性材料は酸化亜鉛を
含むグリス、又は油である。その他の適当な熱伝導性材
料は、炭化シリコンのような熱伝導性粒子を含む軟性の
シリコン・エラストマを含む。フイン40の間隔及び大き
さは使われる特定の冷媒に従つて選択される。例えば、
フツ化炭素の冷媒の場合、フイン40は約25ミリ（１イン
チ）の距離だけシート38から離隔して延ばすことが出
来、且つ約３ミリ（1/8インチ）の間隔にすることが出
来る。他方、水を冷媒にした場合、フインは50ミクロン
の厚さで、50ミクロンの間隔を有し、そして、個々のフ
インは0.3mm（12ミル）の距離で、冷媒の流れの方向に
沿つて配置される。
伝導性を最高にするために、チツプ22とシート38との間
に、低温度の軟い金属合金はんだを用いることが好まし
い。より低い熱伝導度が必要な場合は、他の熱伝導性材
料の薄い層をチツプ22とシート38との間に介在させるこ
とが出来、そのような適当な熱伝導性材料は酸化亜鉛を
含むグリス、又は油である。その他の適当な熱伝導性材
料は、炭化シリコンのような熱伝導性粒子を含む軟性の
シリコン・エラストマを含む。フイン40の間隔及び大き
さは使われる特定の冷媒に従つて選択される。例えば、
フツ化炭素の冷媒の場合、フイン40は約25ミリ（１イン
チ）の距離だけシート38から離隔して延ばすことが出
来、且つ約３ミリ（1/8インチ）の間隔にすることが出
来る。他方、水を冷媒にした場合、フインは50ミクロン
の厚さで、50ミクロンの間隔を有し、そして、個々のフ
インは0.3mm（12ミル）の距離で、冷媒の流れの方向に
沿つて配置される。
本発明の熱交換装置36は、その可撓性によつて、チツプ
22の大きなアレー、例えば100個のチツプのアレーを、
アレーの整列の寸法を正確にする必要なしに装着しうる
という事実に、本発明の熱交換装置を使用する特別の利
益がある。また付加的な特徴として、シート38の周囲を
基板24に接着的に固定することによつて、すべてのチツ
プ22を冷媒から密閉的に隔離することが挙げられる。金
属シート38の厚さは熱交換装置36の製造に使われる特定
の金属に従つて決められるが、銅の場合の厚さは約0.02
5mm乃至0.254mm（１乃至10ミル）が適当である。一辺が
4.5mmの正方形のチツプを8mmの間隔で配列した場合、約
0.05mm乃至0.07mm（２乃至３ミル）の厚さの銅がフイン
40へ良好な熱伝導を与える。フインの列の間には、銅が
存在してはならず、ニツケル被覆だけが可撓性シートを
形成しなければならない。フイン40の設置について説明
すると、本発明の実施例では１個のチツプ22がある場処
に、50個のフインが設けられている。
22の大きなアレー、例えば100個のチツプのアレーを、
アレーの整列の寸法を正確にする必要なしに装着しうる
という事実に、本発明の熱交換装置を使用する特別の利
益がある。また付加的な特徴として、シート38の周囲を
基板24に接着的に固定することによつて、すべてのチツ
プ22を冷媒から密閉的に隔離することが挙げられる。金
属シート38の厚さは熱交換装置36の製造に使われる特定
の金属に従つて決められるが、銅の場合の厚さは約0.02
5mm乃至0.254mm（１乃至10ミル）が適当である。一辺が
4.5mmの正方形のチツプを8mmの間隔で配列した場合、約
0.05mm乃至0.07mm（２乃至３ミル）の厚さの銅がフイン
40へ良好な熱伝導を与える。フインの列の間には、銅が
存在してはならず、ニツケル被覆だけが可撓性シートを
形成しなければならない。フイン40の設置について説明
すると、本発明の実施例では１個のチツプ22がある場処
に、50個のフインが設けられている。
電子装置20を製造する際に、チツプ22は、代表例では一
辺が約10cm（４インチ）の正方形のセラミツク・タイル
の形の基板上に置かれていることは注意する必要があ
る。このような構造に対して、シート38はタイル全体を
覆うに充分な大きさに作られるので、電子装置20を組み
立てるための製造プロセスが極めて容易になる。更にま
た、基板24及びチツプ22（通常はシリコンで作られてい
る）の両方とも硬いから、はんだボール接続体26の亀裂
を防ぐために、チツプと基板間のストレスや歪みを避け
るように構成された熱交換装置を使用することは有利で
あることに注意を向ける必要がある。本発明の熱交換装
置36は、その可撓性の効果によつて、ストレスを与える
ことがない。
辺が約10cm（４インチ）の正方形のセラミツク・タイル
の形の基板上に置かれていることは注意する必要があ
る。このような構造に対して、シート38はタイル全体を
覆うに充分な大きさに作られるので、電子装置20を組み
立てるための製造プロセスが極めて容易になる。更にま
た、基板24及びチツプ22（通常はシリコンで作られてい
る）の両方とも硬いから、はんだボール接続体26の亀裂
を防ぐために、チツプと基板間のストレスや歪みを避け
るように構成された熱交換装置を使用することは有利で
あることに注意を向ける必要がある。本発明の熱交換装
置36は、その可撓性の効果によつて、ストレスを与える
ことがない。
本発明の熱交換装置はプリント回路板の製造に使われる
プロセスと同じプロセスで容易に製造することが出来
る。一例を述べると、波形を持つ平滑なアルミニウムの
マンドレル（心金）を出発材料とする。表面にマスクを
形成して、チツプと当接する各位置に選択的に銅のフイ
ンをめつきする。これらのフイン及びマンドレルを無電
解めつきによつて、アモルフアス・ニツケルの薄層で被
覆する。アルカリ溶液によつてこのマンドレルを腐蝕す
る。その結果、各チツプの位置には、ニツケルの薄層で
覆われた銅のフインが残る。チツプの間はニツケルの薄
層である。
プロセスと同じプロセスで容易に製造することが出来
る。一例を述べると、波形を持つ平滑なアルミニウムの
マンドレル（心金）を出発材料とする。表面にマスクを
形成して、チツプと当接する各位置に選択的に銅のフイ
ンをめつきする。これらのフイン及びマンドレルを無電
解めつきによつて、アモルフアス・ニツケルの薄層で被
覆する。アルカリ溶液によつてこのマンドレルを腐蝕す
る。その結果、各チツプの位置には、ニツケルの薄層で
覆われた銅のフインが残る。チツプの間はニツケルの薄
層である。
第５図及び第６図に示された他の製造方法によつて、熱
交換装置36は容易に製造することが出来る。第５図にお
いて、先づフイン40の形を持つ空隙56を有する鋳型54が
準備される。熱交換装置36はとりべ60から鋳型54の中へ
熔融金属58を注ぎ込むことにより鋳込まれる。その後、
鋳型は熔融金属を固化するため冷却される。鋳込まれた
金属を鋳型から取り出すと、シート38上に一体的に形成
されたフイン40を有する熱交換装置36が得られる。説明
を簡素化するために、鋳型の一部のみが示されている。
然しながら、図示されたものより大きな鋳型は、熱交換
装置の大きなシートに波形部分44を形成するための空隙
を含むことが出来るのは容易で理解出来る。従つて、熱
交換装置36の全体を単一の製造工程で形成することが出
来る。
交換装置36は容易に製造することが出来る。第５図にお
いて、先づフイン40の形を持つ空隙56を有する鋳型54が
準備される。熱交換装置36はとりべ60から鋳型54の中へ
熔融金属58を注ぎ込むことにより鋳込まれる。その後、
鋳型は熔融金属を固化するため冷却される。鋳込まれた
金属を鋳型から取り出すと、シート38上に一体的に形成
されたフイン40を有する熱交換装置36が得られる。説明
を簡素化するために、鋳型の一部のみが示されている。
然しながら、図示されたものより大きな鋳型は、熱交換
装置の大きなシートに波形部分44を形成するための空隙
を含むことが出来るのは容易で理解出来る。従つて、熱
交換装置36の全体を単一の製造工程で形成することが出
来る。
第６図に示された他の製造方法では、銅のような熱の伝
導度の良い材料の金属板62を準備することで製造工程を
開始する。フイン40の形をした空隙が設けられているマ
スク64を金属板62の上に載せる。次に、マスク64の空隙
66の中にフイン40を設けるために、化学蒸着法によつ
て、銅のような材料が供給源68から与えられる。次に、
マスク64は通常の方法で取り除き、そして、熱交換装置
36の被覆されたシート38及びフインを与えるため、アセ
ンブリ全体を例えば、ニツケル被覆の如き薄膜を被着す
るための被着金属源70が用いられる。波形部は波型をし
たアンビルを使つたすえ込みの如き機械工作で形成する
ことが出来る。この方法によつて、熱交換装置36は、相
対的に大きなチツプ22のアレーを被うための充分に大き
な寸法で製造することが出来る。
導度の良い材料の金属板62を準備することで製造工程を
開始する。フイン40の形をした空隙が設けられているマ
スク64を金属板62の上に載せる。次に、マスク64の空隙
66の中にフイン40を設けるために、化学蒸着法によつ
て、銅のような材料が供給源68から与えられる。次に、
マスク64は通常の方法で取り除き、そして、熱交換装置
36の被覆されたシート38及びフインを与えるため、アセ
ンブリ全体を例えば、ニツケル被覆の如き薄膜を被着す
るための被着金属源70が用いられる。波形部は波型をし
たアンビルを使つたすえ込みの如き機械工作で形成する
ことが出来る。この方法によつて、熱交換装置36は、相
対的に大きなチツプ22のアレーを被うための充分に大き
な寸法で製造することが出来る。
電子装置20（第１図）と同じような電子装置72が第７図
及び第８図に示されており、それは共通基板76上に回路
チツプ74のアレーとして形成されている。チツプ74の冷
却は本発明の他の実施例に従つて構成された熱交換装置
78によつて達成されており、この実施例においては、冷
却フイン80の独立した組が銅のような熱の良導体で作ら
れた準可撓性（semi-rigid）パッド84の助けにより可撓
性シート82に取り付けられている。フイン80は銅で作ら
れており、矢印で示されているように、チツプ74から冷
却用空気の流れへ熱を良好に伝達する。シート82は、例
えば、商標名「カプトン」で市販されているポリカーボ
ネイトのような電気絶縁体プラスチツク材料で作られて
いる。冷却用空気は導管86（第８図）を経て導かれ、空
隙88を通つて夫々のフインの組80へ案内される。パツド
84を対応するチツプ74に対して押し付けるためのばね90
（唯１個だけが第８図に示されている）がフイン80の夫
々の組と導管86の壁92との間に設けられており、これに
よりパツド84とチツプ74の間の熱伝導を良好にしてい
る。各パツド84とそれに対応するチツプ74との間に、熱
伝導性のグリスの層94を挿置して、チツプ74とパツド84
との間の熱伝導を更に向上している。
及び第８図に示されており、それは共通基板76上に回路
チツプ74のアレーとして形成されている。チツプ74の冷
却は本発明の他の実施例に従つて構成された熱交換装置
78によつて達成されており、この実施例においては、冷
却フイン80の独立した組が銅のような熱の良導体で作ら
れた準可撓性（semi-rigid）パッド84の助けにより可撓
性シート82に取り付けられている。フイン80は銅で作ら
れており、矢印で示されているように、チツプ74から冷
却用空気の流れへ熱を良好に伝達する。シート82は、例
えば、商標名「カプトン」で市販されているポリカーボ
ネイトのような電気絶縁体プラスチツク材料で作られて
いる。冷却用空気は導管86（第８図）を経て導かれ、空
隙88を通つて夫々のフインの組80へ案内される。パツド
84を対応するチツプ74に対して押し付けるためのばね90
（唯１個だけが第８図に示されている）がフイン80の夫
々の組と導管86の壁92との間に設けられており、これに
よりパツド84とチツプ74の間の熱伝導を良好にしてい
る。各パツド84とそれに対応するチツプ74との間に、熱
伝導性のグリスの層94を挿置して、チツプ74とパツド84
との間の熱伝導を更に向上している。
本発明のこの実施例はフイン80とパツド84との間にしつ
かりした接続を与えており、このしつかりした接続は第
３図のフイン40よりもはるかに背の高いフイン80の採用
を可能にしている。フインと冷媒との接触面積を、液体
の冷媒の場合よりも、大きくしなければならない空冷式
の場合には、この特別に背の高いフインは特に有利であ
る。熱交換装置78の製法の１例を説明すると、それは、
銅の薄板とプラスチツクの薄板82とを積層し、プラスチ
ツク薄板82の開口96（第８図）を通して銅薄板と接触さ
せたフイン80を置き、そして約150℃の低温のはんだ付
けによつてフイン80を銅薄板にはんだ付けを行う。はん
だ付けは薄板82のプラスチツク材料を損なわないよう充
分に低い温度で行われる。その後、銅薄板は、個々のパ
ツド84を限定し且つパツド84を相互に電気的に絶縁する
ためのとい98を形成するため蝕刻される。
かりした接続を与えており、このしつかりした接続は第
３図のフイン40よりもはるかに背の高いフイン80の採用
を可能にしている。フインと冷媒との接触面積を、液体
の冷媒の場合よりも、大きくしなければならない空冷式
の場合には、この特別に背の高いフインは特に有利であ
る。熱交換装置78の製法の１例を説明すると、それは、
銅の薄板とプラスチツクの薄板82とを積層し、プラスチ
ツク薄板82の開口96（第８図）を通して銅薄板と接触さ
せたフイン80を置き、そして約150℃の低温のはんだ付
けによつてフイン80を銅薄板にはんだ付けを行う。はん
だ付けは薄板82のプラスチツク材料を損なわないよう充
分に低い温度で行われる。その後、銅薄板は、個々のパ
ツド84を限定し且つパツド84を相互に電気的に絶縁する
ためのとい98を形成するため蝕刻される。
他の製造方法を説明すると、先づ、各パツドに関連する
フインの組80を持つたパツド84のアレーを普通の方法で
形成し、次にフインの組80がプラスチツク・シート82の
開口96に差し込まれる。その後、パツド84がシート82に
接着されて、熱交換装置78が形成される。基板76に対す
るチツプの高さや、チツプの向きの多少の不揃いには無
関係に、シート82が持つ可撓性によつて、夫々のパツド
を対応するチツプ74の表面に載置させる。また、第１図
の実施例で説明したのと同じように、シート82はチツプ
74を気密に密封する。
フインの組80を持つたパツド84のアレーを普通の方法で
形成し、次にフインの組80がプラスチツク・シート82の
開口96に差し込まれる。その後、パツド84がシート82に
接着されて、熱交換装置78が形成される。基板76に対す
るチツプの高さや、チツプの向きの多少の不揃いには無
関係に、シート82が持つ可撓性によつて、夫々のパツド
を対応するチツプ74の表面に載置させる。また、第１図
の実施例で説明したのと同じように、シート82はチツプ
74を気密に密封する。
第９図は、チツプ102の回路の間を電気的に接続する電
気導体（図示せず）を含む共通の基板104上に配列され
た一組の電子回路チツプ102で構成される電子装置100の
模式図である。C4と呼ばれる一組のはんだボールがチツ
プ回路の端子と基板104の導体との間の接続体106として
使われている。電子装置100は、一組のフイン・アセン
ブリ110を含む本発明の他の実施例で構成されており、
各フイン・アセンブリ110は一組のフイン112と、フイン
112を支持するベース114とで形成されている。各フイン
・アセンブリ110は対応するチツプ102の上に載置され、
そして、熱伝導性グリス、又は軟性はんだ、又は他の高
い熱伝導性の物質の層116によつて、熱的にチツプに結
合されている。アモルフアス・ニツケルのような熱伝導
性材料の可撓性シート118がフイン・アセンブリ110上に
載置され、チツプと最終的な熱的接触を形成する。各フ
イン・アセンブリ110は銅、又はシリコンのような熱の
良導体で作られる。
気導体（図示せず）を含む共通の基板104上に配列され
た一組の電子回路チツプ102で構成される電子装置100の
模式図である。C4と呼ばれる一組のはんだボールがチツ
プ回路の端子と基板104の導体との間の接続体106として
使われている。電子装置100は、一組のフイン・アセン
ブリ110を含む本発明の他の実施例で構成されており、
各フイン・アセンブリ110は一組のフイン112と、フイン
112を支持するベース114とで形成されている。各フイン
・アセンブリ110は対応するチツプ102の上に載置され、
そして、熱伝導性グリス、又は軟性はんだ、又は他の高
い熱伝導性の物質の層116によつて、熱的にチツプに結
合されている。アモルフアス・ニツケルのような熱伝導
性材料の可撓性シート118がフイン・アセンブリ110上に
載置され、チツプと最終的な熱的接触を形成する。各フ
イン・アセンブリ110は銅、又はシリコンのような熱の
良導体で作られる。
第10図には、第９図の電子装置100と同じような電子装
置120が示されており、それは一組の回路チツプ102を接
続体106により接続している基板104を含んでいる。装置
120は参考例となる熱交換装置122を含んでいる。熱交換
装置122は一組のフイン・アセンブリを含んでおり、各
フイン・アセンブリは一組のフイン126と、フイン126を
支持するベース128とで構成されている。各フイン・ア
センブリ124は対応する夫々のチツプ102の上に位置付け
られており、そして、フイン・アセンブリ124とチツプ1
02との間に置かれた可撓性シート130上に置かれてい
る。各フイン・アセンブリ124のベース128は熱伝導性グ
リスの層116によつて、シート130を介して対応するチツ
プ102に熱的に結合される。シート130はアモルフアス・
ニツケルのような熱の良貨導体で作られる。各フイン・
アセンブリ124は銅又はシリコンのような熱の良導体で
作られる。
置120が示されており、それは一組の回路チツプ102を接
続体106により接続している基板104を含んでいる。装置
120は参考例となる熱交換装置122を含んでいる。熱交換
装置122は一組のフイン・アセンブリを含んでおり、各
フイン・アセンブリは一組のフイン126と、フイン126を
支持するベース128とで構成されている。各フイン・ア
センブリ124は対応する夫々のチツプ102の上に位置付け
られており、そして、フイン・アセンブリ124とチツプ1
02との間に置かれた可撓性シート130上に置かれてい
る。各フイン・アセンブリ124のベース128は熱伝導性グ
リスの層116によつて、シート130を介して対応するチツ
プ102に熱的に結合される。シート130はアモルフアス・
ニツケルのような熱の良貨導体で作られる。各フイン・
アセンブリ124は銅又はシリコンのような熱の良導体で
作られる。
第９図及び第10図の熱交換装置108及び122の製造方法に
ついて説明すると、フイン110及び124が選択的銅めつき
によつて先づ作られ、次に、アモルフアス・ニツケルが
熱交換装置108を形成するためにフイン上に被着される
か、又は熱交換装置122を形成するためにフイン・アセ
ンブリ124のアレー上に被着される。アモルフアス・ニ
ツケルの被着は、夫々の対応するアレー中のフイン110
又は124を保持するマンドレルの助けにより達成され
る。ニツケルは無電解めつきによつて、フイン・アセン
ブリ上に、そしてマンドレル上に被着され、その後、熱
交換装置108又は122を形成するために、フイン・アセン
ブリはマンドレルから除去される。第９図の実施例及び
第10図の参考例では、熱交換装置がチツプ102を気相的
に密閉している。第９図及び第10図の各例において、ベ
ース114及び128は、空気或は水のような特定の冷媒に必
要とされる低いフイン或は高いフインに適合するよう
に、夫々のフイン112及び126を鞏固に支持している。ま
た、第９図の実施例及び第10図の参考例とも、基板104
に対するチツプの高さ又はチツプの向きのばらつきには
無関係に、夫々のシート118又は130の可撓性によつて、
フイン・アセンブリ110又は124を個々に位置付けること
が出来る。第９図及び第10図の各例はともに、冷媒は第
１図又は第８図に示されたように導管（図示せず）によ
つて排出される。
ついて説明すると、フイン110及び124が選択的銅めつき
によつて先づ作られ、次に、アモルフアス・ニツケルが
熱交換装置108を形成するためにフイン上に被着される
か、又は熱交換装置122を形成するためにフイン・アセ
ンブリ124のアレー上に被着される。アモルフアス・ニ
ツケルの被着は、夫々の対応するアレー中のフイン110
又は124を保持するマンドレルの助けにより達成され
る。ニツケルは無電解めつきによつて、フイン・アセン
ブリ上に、そしてマンドレル上に被着され、その後、熱
交換装置108又は122を形成するために、フイン・アセン
ブリはマンドレルから除去される。第９図の実施例及び
第10図の参考例では、熱交換装置がチツプ102を気相的
に密閉している。第９図及び第10図の各例において、ベ
ース114及び128は、空気或は水のような特定の冷媒に必
要とされる低いフイン或は高いフインに適合するよう
に、夫々のフイン112及び126を鞏固に支持している。ま
た、第９図の実施例及び第10図の参考例とも、基板104
に対するチツプの高さ又はチツプの向きのばらつきには
無関係に、夫々のシート118又は130の可撓性によつて、
フイン・アセンブリ110又は124を個々に位置付けること
が出来る。第９図及び第10図の各例はともに、冷媒は第
１図又は第８図に示されたように導管（図示せず）によ
つて排出される。
上述した本発明の実施例は、熱交換装置と回路チツプと
の間の可撓性の物理的な接続を与える本発明の技術的思
想を利用することによつて、基板と他のチツプの両方に
対するチツプの高さやチツプの向きの多少の不揃いには
無関係に、熱交換装置とチツプの面とを終局的に熱的に
接触させるための一組のフインを支持する構造を可能と
している。本発明の技術的思想を更に説明するため第11
図乃至第15図を用いて他の実施例を説明する。
の間の可撓性の物理的な接続を与える本発明の技術的思
想を利用することによつて、基板と他のチツプの両方に
対するチツプの高さやチツプの向きの多少の不揃いには
無関係に、熱交換装置とチツプの面とを終局的に熱的に
接触させるための一組のフインを支持する構造を可能と
している。本発明の技術的思想を更に説明するため第11
図乃至第15図を用いて他の実施例を説明する。
第11図乃至第14図を参照すると、回路モジユール132を
製造する一連の工程が示されている。アセンブリ132は
基板136により保持されている回路チツプ134を含み、そ
して、ベース142上に保持されている一組のフイン140を
有する熱交換装置138によつて冷却される。フレーム144
は、基板136を取り囲んで位置付ける枠体146と、枠体14
6に支持され且つ枠体146の上部から内方に向いているフ
ランジ150に接着されている可撓性シート148とで構成さ
れている。ベース142は可撓性シート148に接着されてお
り、そして、シート148はフレーム144を基板136に連結
する際に、ベース142をチツプ134と整列するためチツプ
の上面へ下方へ延びるよう充分に可撓性を持つている。
製造する一連の工程が示されている。アセンブリ132は
基板136により保持されている回路チツプ134を含み、そ
して、ベース142上に保持されている一組のフイン140を
有する熱交換装置138によつて冷却される。フレーム144
は、基板136を取り囲んで位置付ける枠体146と、枠体14
6に支持され且つ枠体146の上部から内方に向いているフ
ランジ150に接着されている可撓性シート148とで構成さ
れている。ベース142は可撓性シート148に接着されてお
り、そして、シート148はフレーム144を基板136に連結
する際に、ベース142をチツプ134と整列するためチツプ
の上面へ下方へ延びるよう充分に可撓性を持つている。
シート148は銅のような熱伝導性材料で作られており、
そして、チツプ134から熱交換装置138へ熱の伝達を与え
るように、チツプ134及びベース142との両方に接触して
いる。この実施例の熱交換装置138のフイン140はピンを
四角形に列べたアレーであつて、各ピンは約2.4mm（93
ミル）の直径と31.75mm（1.25インチ）の高さを持つて
いる。ベース142は約2.3mm（約90ミル）の厚さとを有し
ており、更に約2.3mmだけ下方に延びた厚さの中央隆起
部を有している。ベース142及びベースから直立してい
るフイン140は銅のような熱伝導性材料の一体的アセン
ブリとして形成されている。
そして、チツプ134から熱交換装置138へ熱の伝達を与え
るように、チツプ134及びベース142との両方に接触して
いる。この実施例の熱交換装置138のフイン140はピンを
四角形に列べたアレーであつて、各ピンは約2.4mm（93
ミル）の直径と31.75mm（1.25インチ）の高さを持つて
いる。ベース142は約2.3mm（約90ミル）の厚さとを有し
ており、更に約2.3mmだけ下方に延びた厚さの中央隆起
部を有している。ベース142及びベースから直立してい
るフイン140は銅のような熱伝導性材料の一体的アセン
ブリとして形成されている。
第11図に示されているように、フレーム144に対して熱
交換装置138を位置付けると共に、フレーム144に接着さ
れているシート148を、チツプ134を載置している基板13
6上に位置付ける。熱伝導促進グリルの層152がチツプ13
4の上表面に与えられ、そして次に、第12図に示された
ように、フレーム144が基板136の周囲にゆるく接触する
ように降下される。基板136は枠体146に設けられている
肩部154によつてセツトされる。第13図に示されたよう
に、熱交換装置138はシート148の撓みによつて更に降下
され、グリスを押し潰してチツプ134に接触する。シー
ト148及びチツプ134の間のグリスの層152は、シート148
及びチツプ134に対してベース142を押し付けることによ
つて、シート148とチツプ134との間の熱伝導を与える。
最後に、第14図に示されたように、ベース142は枠体146
の上部の156の部分で接着されて、チツプ134に対して熱
交換装置138を定位置に鞏固に固着する。枠体136の下部
の垂直内壁部もまた、158の処で基板136に接着され、チ
ツプ134を気密に密封する。
交換装置138を位置付けると共に、フレーム144に接着さ
れているシート148を、チツプ134を載置している基板13
6上に位置付ける。熱伝導促進グリルの層152がチツプ13
4の上表面に与えられ、そして次に、第12図に示された
ように、フレーム144が基板136の周囲にゆるく接触する
ように降下される。基板136は枠体146に設けられている
肩部154によつてセツトされる。第13図に示されたよう
に、熱交換装置138はシート148の撓みによつて更に降下
され、グリスを押し潰してチツプ134に接触する。シー
ト148及びチツプ134の間のグリスの層152は、シート148
及びチツプ134に対してベース142を押し付けることによ
つて、シート148とチツプ134との間の熱伝導を与える。
最後に、第14図に示されたように、ベース142は枠体146
の上部の156の部分で接着されて、チツプ134に対して熱
交換装置138を定位置に鞏固に固着する。枠体136の下部
の垂直内壁部もまた、158の処で基板136に接着され、チ
ツプ134を気密に密封する。
回路モジュール・センブリ132中には唯一個のチツプ134
しか示していないけれども、回路モジュール132は、複
数個のチツプを設けることが出来、各チツプはC4はんだ
ボール接続体160によつて、基板136上に接続され、これ
により、第１図の電子装置20と同じような機能を持たせ
ることが出来ることは注意を払う必要がある。基板136
から下方に延びたピン162は回路アセンブリの他のモジ
ュール（図示せず）との接続を可能とする。熱交換装置
は、複数個のチツプの各々と密着するように、複数個の
セグメントに分割されるのが良い。従つて、対応するチ
ツプと整列して置かれたベースの隆起部を有する別々の
熱交換装置（図示せず）をシート148上に接着し、そし
て、第11図に示されたアセンブリ132に示されているよ
うな低温はんだ付けを用いてシート148にはんだ付けを
する。
しか示していないけれども、回路モジュール132は、複
数個のチツプを設けることが出来、各チツプはC4はんだ
ボール接続体160によつて、基板136上に接続され、これ
により、第１図の電子装置20と同じような機能を持たせ
ることが出来ることは注意を払う必要がある。基板136
から下方に延びたピン162は回路アセンブリの他のモジ
ュール（図示せず）との接続を可能とする。熱交換装置
は、複数個のチツプの各々と密着するように、複数個の
セグメントに分割されるのが良い。従つて、対応するチ
ツプと整列して置かれたベースの隆起部を有する別々の
熱交換装置（図示せず）をシート148上に接着し、そし
て、第11図に示されたアセンブリ132に示されているよ
うな低温はんだ付けを用いてシート148にはんだ付けを
する。
また、第15図乃至第17図は第11図乃至第14図と同様に、
基板136上ではんだボール接続体160により接続されてい
るチツプ134が示されている。チツプ134の冷却は、ベー
ス170から直立して設けられた一組のフイン168を含む熱
交換装置166によつて与えられており、ベース170は、基
板136の周囲を囲うために設けられた側壁部174を有する
コツプ状のフレーム172で固定されている。回路チツプ1
34から熱を奪うための熱交換装置166を回路チツプに結
合する作業は、第15図に示されているように、チツプ13
4の上方にフレーム172を、基板136に対して大まかに置
くことによつて始まる。熱伝導性の厚いグリスの層176
がチツプ134の上表面に置かれる。次に、第16図に示さ
れているように、基板136の周囲の側面に沿つて熱交換
装置166の側壁部174を降下させる。熱交換装置166を降
下する工程の間で、グリスの層176はフレーム172の底部
とチツプ134の上表面の間で押し潰される。
基板136上ではんだボール接続体160により接続されてい
るチツプ134が示されている。チツプ134の冷却は、ベー
ス170から直立して設けられた一組のフイン168を含む熱
交換装置166によつて与えられており、ベース170は、基
板136の周囲を囲うために設けられた側壁部174を有する
コツプ状のフレーム172で固定されている。回路チツプ1
34から熱を奪うための熱交換装置166を回路チツプに結
合する作業は、第15図に示されているように、チツプ13
4の上方にフレーム172を、基板136に対して大まかに置
くことによつて始まる。熱伝導性の厚いグリスの層176
がチツプ134の上表面に置かれる。次に、第16図に示さ
れているように、基板136の周囲の側面に沿つて熱交換
装置166の側壁部174を降下させる。熱交換装置166を降
下する工程の間で、グリスの層176はフレーム172の底部
とチツプ134の上表面の間で押し潰される。
フレーム172とチツプ134との間で良好な熱的接触を行わ
せるために、フレーム172の側壁部174と基板136とはゆ
るく嵌め合わされる。従つて、熱交換装置166とチツプ1
34との結合の初期において、両者は、グリス層176によ
り与えられる柔軟な機械的接続と、側壁部174と基板136
との間のゆるい嵌め合わせとによつて連結されているこ
とは注意を喚起する必要がある。熱交換装置166の整列
が完了した後、第17図に示されているように、側壁部17
4を基板136に気密に接着し且つ鞏固に固定して、両者の
整列と熱伝導とを維持するように、側壁部174と基板136
との間の空隙に接着剤を詰めることによつて、チツプ13
4及び基板136に熱交換装置166を結合するのを完成す
る。
せるために、フレーム172の側壁部174と基板136とはゆ
るく嵌め合わされる。従つて、熱交換装置166とチツプ1
34との結合の初期において、両者は、グリス層176によ
り与えられる柔軟な機械的接続と、側壁部174と基板136
との間のゆるい嵌め合わせとによつて連結されているこ
とは注意を喚起する必要がある。熱交換装置166の整列
が完了した後、第17図に示されているように、側壁部17
4を基板136に気密に接着し且つ鞏固に固定して、両者の
整列と熱伝導とを維持するように、側壁部174と基板136
との間の空隙に接着剤を詰めることによつて、チツプ13
4及び基板136に熱交換装置166を結合するのを完成す
る。
上述の製造方法は熱交換装置を回路チツプにカスタム仕
様で嵌め合わせることに関連して良好な熱的接着を与え
ることは注意を要する。そのようなカスタム仕様の嵌め
合わせは以下のようにして行われる。第１に、ビーム・
リード・フレーム、チツプのキヤリヤ、又は同様な支持
手段にチツプを接続する。第２に、熱伝導性シリコン、
又はグリスのような柔軟な接合体でチツプをフインに付
着させる。第３に、チツプとフインの基部の囲りにプラ
スチツクを注ぎ込む。プラスチツクのかたさ及びフイン
から受け取る揺れとに応じて、チツプをスペーサにより
機械的に保護することが望ましい。或る場合には、フイ
ンを後で組み立てることが好ましい。そのような、方法
は、第１にチツプのキヤリヤにチツプを付着する。第２
に、可撓性接手により、放熱スタツドをチツプに付着す
る。第３に、チツプの周囲及びスタツドの基部にプラス
チツクを注ぎ込む。第４に、スタツドの外側にフインを
取り付ける。低温度で熔融する合金のような良好な熱的
接着体を使う。このような方法は、フイン又は熱交換装
置をチツプと熱的接触で固着する。
様で嵌め合わせることに関連して良好な熱的接着を与え
ることは注意を要する。そのようなカスタム仕様の嵌め
合わせは以下のようにして行われる。第１に、ビーム・
リード・フレーム、チツプのキヤリヤ、又は同様な支持
手段にチツプを接続する。第２に、熱伝導性シリコン、
又はグリスのような柔軟な接合体でチツプをフインに付
着させる。第３に、チツプとフインの基部の囲りにプラ
スチツクを注ぎ込む。プラスチツクのかたさ及びフイン
から受け取る揺れとに応じて、チツプをスペーサにより
機械的に保護することが望ましい。或る場合には、フイ
ンを後で組み立てることが好ましい。そのような、方法
は、第１にチツプのキヤリヤにチツプを付着する。第２
に、可撓性接手により、放熱スタツドをチツプに付着す
る。第３に、チツプの周囲及びスタツドの基部にプラス
チツクを注ぎ込む。第４に、スタツドの外側にフインを
取り付ける。低温度で熔融する合金のような良好な熱的
接着体を使う。このような方法は、フイン又は熱交換装
置をチツプと熱的接触で固着する。
F.発明の効果 本発明の熱交換装置は、基板に装着された回路チツプに
対して熱交換装置の組み立てを極めて単純化することに
より製造コストの軽減を計ることは勿論、基板上に装着
されたチツプの高さや方向性の多少のばらつきにも拘わ
らず、良好な熱交換を達成することが出来る。
対して熱交換装置の組み立てを極めて単純化することに
より製造コストの軽減を計ることは勿論、基板上に装着
されたチツプの高さや方向性の多少のばらつきにも拘わ
らず、良好な熱交換を達成することが出来る。
第１図は回路チツプのアレーを冷却するために使われる
本発明の熱交換装置の１実施例を説明するための模式図
であつて、熱交換装置のフインに冷媒を導入するための
マニホルドと共に示す図、第２図は本発明の熱交換装置
の実施例の一部を拡大して示す図、第３図は熱交換装置
の可撓性を向上するため熱交換装置のシートの波形部を
示す本発明の熱交換装置の一部の側面図、第４図は第１
図乃至第３図に示した実施例に関連する食い違い式のフ
インの配列を説明する模式図、第５図は鋳型によつて熱
交換装置を製造する方法を説明するための図、第６図は
熱交換装置をマスク法によつて金属を被着して製造する
方法を説明するための図、第７図は冷却フインの基部に
パツドを持つ実施例を説明するための斜視図、第８図は
第７図の実施例の断面図、第９図はフインとベース・ア
センブリが可撓性シートの下に固着されている実施例を
説明する図、第10図は可撓性シートの上面にフイン及び
ベース・アセンブリが固着されている参考例の図、第11
図乃至第14図はベース及びフイン・アセンブリが回路チ
ツプの上のフレームによつて保持されている可撓性シー
トと接触している実施例の装置の製造方法を説明するた
めの図、第15図乃至第17図はベース及びフイン・アセン
ブリが回路チツプの上のフレームによつて保持された熱
伝導性グリスを介して接触する実施例の装置を製造する
工程を説明するための図である。 20、72、100、120……電子装置、22、74、102、134……
回路チツプ、24、76、104、136……基板、36、78、10
8、122、166……熱交換装置、38、82、118、130……可
撓性シート、40、80、112、126、140、168……フイン。
本発明の熱交換装置の１実施例を説明するための模式図
であつて、熱交換装置のフインに冷媒を導入するための
マニホルドと共に示す図、第２図は本発明の熱交換装置
の実施例の一部を拡大して示す図、第３図は熱交換装置
の可撓性を向上するため熱交換装置のシートの波形部を
示す本発明の熱交換装置の一部の側面図、第４図は第１
図乃至第３図に示した実施例に関連する食い違い式のフ
インの配列を説明する模式図、第５図は鋳型によつて熱
交換装置を製造する方法を説明するための図、第６図は
熱交換装置をマスク法によつて金属を被着して製造する
方法を説明するための図、第７図は冷却フインの基部に
パツドを持つ実施例を説明するための斜視図、第８図は
第７図の実施例の断面図、第９図はフインとベース・ア
センブリが可撓性シートの下に固着されている実施例を
説明する図、第10図は可撓性シートの上面にフイン及び
ベース・アセンブリが固着されている参考例の図、第11
図乃至第14図はベース及びフイン・アセンブリが回路チ
ツプの上のフレームによつて保持されている可撓性シー
トと接触している実施例の装置の製造方法を説明するた
めの図、第15図乃至第17図はベース及びフイン・アセン
ブリが回路チツプの上のフレームによつて保持された熱
伝導性グリスを介して接触する実施例の装置を製造する
工程を説明するための図である。 20、72、100、120……電子装置、22、74、102、134……
回路チツプ、24、76、104、136……基板、36、78、10
8、122、166……熱交換装置、38、82、118、130……可
撓性シート、40、80、112、126、140、168……フイン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カート・ルドルフ・グリーブ アメリカ合衆国ニユーヨーク州ビーコン、 ヴアン・ニデイツク・アベニユー24番地 (72)発明者 ピーター・アルフレツド・グルーバー アメリカ合衆国ニユーヨーク州モヒガン・ レーク、オールド・ヨークタウン・ビレツ ジ、キングス・コート５デイ番地 (72)発明者 アーサー・リチヤード・ジンガー アメリカ合衆国ニユーヨーク州ホワイト・ プレーンズ、アプト10−ビー・ノース、レ ーク・ストリート125番地 (56)参考文献 特開 昭59−213151（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−84848（ＪＰ，Ａ)
Claims (5)
- 【請求項１】基板上に配置された複数個の電子回路チッ
プのアレーから外部流動冷却液へ熱を伝導させるための
熱交換装置であって、 上記アレーの複数個のチップを覆うのに十分な大きさで
あり、複数個のチップの個々の配置に順応するように十
分な可撓性を有する、各チップと熱伝導的に連結する熱
伝導性材料の薄板を含み、 上記熱伝導性薄板は、上記チップと連結するのとは反対
側の面に、上記冷却液と直接接触し、かつ長手方向が上
記冷却液の流れに沿うように配向されて、一体的に設け
られたフイン手段を有することを特徴とする、 熱交換装置。 - 【請求項２】上記熱伝導薄板が、熱伝導性物質を介して
上記チップと熱伝導的に連結することを特徴とする請求
項１記載の熱交換装置。 - 【請求項３】さらに、上記熱伝導性薄板を圧力印加によ
り上記チップ側に押しつける手段を含むことを特徴とす
る請求項１記載の熱交換装置。 - 【請求項４】基板上に配置された複数個の電子回路チッ
プのアレーから外部流動気体冷媒へ熱を伝導させるため
の熱交換装置であって、 上記アレーの複数個のチップを覆うのに十分な大きさで
あり、複数個のチップの個々の配置に順応するように十
分な可撓性を有する熱伝導性材料の薄板と、 上記薄板を各上記チップに対して熱伝導的に連結した状
態に保持するための、ばね、熱伝導性グリス又は油、及
び熱伝導性粒子を含む軟性シリコン・エラストマからな
る群から選択された少なくとも１つの手段とを含み、 上記熱伝導性薄板は、上記チップと連結するのとは反対
側の面に、上記気体冷媒と直接接触し、かつ長手方向が
上記気体冷媒の流れに沿うように配向されて、一体的に
設けられたフイン手段を有することを特徴とする、 熱交換装置。 - 【請求項５】基板上に配置された複数個の電子回路チッ
プのアレーから外部流動冷媒へ熱を伝導させるための熱
交換装置であって、 上記アレーの複数個のチップを覆うのに十分な大きさで
あり、複数個のチップの個々の配置に順応するように十
分な可撓性を有する、各該チップと熱伝導的に連結する
熱伝導性材料の薄板を含み、 上記熱伝導性薄板は、底面で上記チップと熱的に連結し
てかつ上記チップと連結するのとは反対側の上面に凹凸
を有する熱伝導体を介して、上記チップと熱伝導的に連
結し、上記凹凸の表面に沿って延びて、上記流動冷媒と
直接接触するように配向されたフイン手段を成している
ことを特徴とする熱交換装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/161,880 US4964458A (en) | 1986-04-30 | 1988-02-29 | Flexible finned heat exchanger |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/858,318 US4730666A (en) | 1986-04-30 | 1986-04-30 | Flexible finned heat exchanger |
| US858318 | 1986-04-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62260346A JPS62260346A (ja) | 1987-11-12 |
| JPH0779142B2 true JPH0779142B2 (ja) | 1995-08-23 |
Family
ID=25328017
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62009218A Expired - Lifetime JPH0779142B2 (ja) | 1986-04-30 | 1987-01-20 | 熱交換装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4730666A (ja) |
| EP (1) | EP0243710A3 (ja) |
| JP (1) | JPH0779142B2 (ja) |
Families Citing this family (38)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4964458A (en) * | 1986-04-30 | 1990-10-23 | International Business Machines Corporation | Flexible finned heat exchanger |
| JPS63134268U (ja) * | 1987-02-13 | 1988-09-02 | ||
| US4879629A (en) * | 1988-10-31 | 1989-11-07 | Unisys Corporation | Liquid cooled multi-chip integrated circuit module incorporating a seamless compliant member for leakproof operation |
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| JPH07114250B2 (ja) * | 1990-04-27 | 1995-12-06 | インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション | 熱伝達システム |
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| WO2005096377A1 (en) * | 2004-03-31 | 2005-10-13 | Hydrocool Pty Limited | A heat exchanger |
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