JPH088425B2 - 流体冷却式回路パッケージ組立構造 - Google Patents

流体冷却式回路パッケージ組立構造

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JPH088425B2 JP3178983A JP17898391A JPH088425B2 JP H088425 B2 JPH088425 B2 JP H088425B2 JP 3178983 A JP3178983 A JP 3178983A JP 17898391 A JP17898391 A JP 17898391A JP H088425 B2 JPH088425 B2 JP H088425B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、積層構造に配置された
回路パッケージを、強制的に空気冷却する方法に関す
る。
【０００２】
【従来技術】電子回路パッケージにおける発熱部品の実
装密度は、上昇の一途を辿っており、それに伴い、回路
パッケージを適切に冷却する必要性が高まっている。近
い将来において、強制的な流体冷却が必要となることが
予想されており、そのような流体冷却を行うための幾つ
かの方法が提案されている。
【０００３】例えば、分離プレナムを介して（例えば、
米国特許第４，８５１，９６５号参照）、あるいは、回
路板組立構造自体によって、発熱部品上に空気のジェッ
ト流を供給する方法が提案されている。また、回路部品
を包囲する包囲部材あるいはシールド部材に設けた孔を
介して、その部品に空気を吹き付ける方法（例えば、米
国特許第４，３９３，４３７号及び米国特許第４，４０
８，２５５号参照）が提案されている。さらに、積層配
置された回路パッケージにおいて、回路板自体に設けた
孔を介して、部品に空気噴流を供給する方法（米国特許
第４，３９９，４８４号参照）が提案されている。
【０００４】図１は、積層配置の回路板１０、１１を含
む一時的な回路パッケージ組立構造を示す側面図であ
る。各回路板の前表面上には、少なくとも１つの発熱部
品（例えば１２及び１３）が実装されている。矢印に示
されるように、流体を流すための２つのチャネルが形成
されている。１つのチャネルは、回路板１１の後表面と
回路板１０の前表面との間に形成されている。もう１つ
のチャネルは、回路板１１の前表面と表面１４との間に
形成されている。この表面１４は、例えば、カバーまた
は積層された別の回路板によって構成することができ
る。一般的な回路パッケージのシェルフにおいては、幾
つかの同様のチャネルが形成される。
【０００５】チャネル内には、ファン１５などの手段に
より、空気や液体などの流体が、回路板の表面と本質的
に平行な方向で、強制的に送り込まれる。部品に空気を
吹き付けた場合、矢印に示すような流れを生じる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】図１に示すような従来
の積層構造の回路パッケージにおいては、パッケージ間
が開放されており、空気などの流体が、回路パッケージ
に対して本質的に平行な方向で流れる。しかしながら、
その反面、図１の矢印に示すように、部品間には、エア
ポケットなどの流体の淀み領域が形成され易く、それに
よって冷却効率が低下してしまうという問題があった。
この問題は、回路パッケージの部品に対向する壁面に、
乱流を導入することによって解決されるが、現段階にお
いて、低コストの実用的な方法は提案されていない。
【０００７】本発明は、上記のような従来技術の課題を
解決するために提案されたものであり、その目的は、積
層配置された回路パッケージ組立構造において、部品間
に流体の淀み領域を生じることなく、効率よく流体冷却
を行うことが可能であり、且つ、低コスト化に貢献し得
るような、優れた流体冷却式回路パッケージ組立構造を
提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記の目的は本発明によ
って達成される。すなわち、本発明による流体冷却式回
路パッケージ組立構造は、その上に少なくとも１つの発
熱部品を実装してなる前表面を有する第１の回路板を含
む。別の表面が、第１の回路板の前表面と対向して配置
される。これら２つの表面の間には、間隔が置かれ、前
記発熱部品上に、これらの表面と本質的に平行な方向で
冷却流体を流すためのチャネルが形成される。少なくと
も前記別の表面には、貫通孔が配置される。この貫通孔
は、チャネル内の冷却流体の流れによって、別の表面の
上方の流体をチャネル内に導入する。
【０００９】
【実施例】図２及び図３は、本発明に従って冷却方法を
改善してなる回路パッケージ組立構造の一実施例を示す
側面図と平面図である。この組立構造は、積層配置の２
つの回路板２０、２１を含む。各回路板の前表面には、
発熱部品（例えば２２及び２３）が実装されている。ま
た、この組立構造においては、２つのチャネルが形成さ
れている。１つのチャネルは、回路板２０と回路板２１
との間に形成されており、もう１つのチャネルは、回路
板２１と表面２４との間に形成されている。この表面２
４は、例えば、カバーまたは積層された別の回路板によ
って構成することができる。また、図１に示した従来技
術と同様に、チャネル内には、ファン２５により、空気
が、回路板と本質的に平行な方向で、強制的に送り込ま
れる。
【００１０】そして、本実施例においては、従来技術と
異なる特徴的な構成として、回路板２１における各部品
の近接位置に、かなり大きな貫通孔２６〜２９が配列さ
れている。これらの貫通孔は、各部品の全長に及ぶこと
が望ましい。この場合、部品の全長は、一般的には１ｃ
ｍ乃至２．５ｃｍである。また、貫通孔の幅は、高い冷
却能力を得るために、例えば、少なくとも０．６０ｃｍ
以上の十分に大きな寸法とされる。
【００１１】以上のような構成を有する本実施例は、回
路板２０、２１及び表面２４に対して本質的に平行な方
向で空気を送り込むという点では、従来技術と同様であ
る。しかしながら、本実施例においては、回路板２１の
下方のチャネル内の空気は、回路板２１の上方のチャネ
ル内の部品の近接位置に形成される淀み領域よりも高速
で流れる。この結果、ベルヌーイの原理により、貫通孔
２６〜２９の下方には、低圧領域が生じる。それによ
り、回路板２１の上方のチャネルから下方のチャネル内
に空気が吸い込まれる。そして、この流れは、回路板２
１と表面２４の間に形成されたチャネル内の淀み領域を
消失させる。
【００１２】また、回路板２０と回路板２１の間に形成
されたチャネル内の淀み領域は、上方からこのチャネル
内に吸い込まれる空気の流れに伴って発生する乱流によ
り、消失する。さらに、本実施例においては、回路板２
０上の部品（例えば２２）に対し、貫通孔を介して冷却
流体を直接吹き付けることができる。従って、本実施例
によれば、両方のチャネルにおける部品の冷却効率の向
上を実現できる。
【００１３】最良の結果を得るためには、図３に示すよ
うに、貫通孔２６〜２９は、空気流のチャネル内の各発
熱部品に近接する位置に配置されることが必要である。
また、貫通孔を介して十分な量の流体を流すために、流
体の流速は、少なくとも０．７５ｍ／ｓ以上であること
が望ましい。さらに、同じ理由により、各貫通孔の面積
は、少なくとも０．６ｃｍ2以上とされる必要がある。
【００１４】前記実施例においては、表面実装部品２
２、２３を有する回路板について説明したが、本発明
は、スルーホール実装部品を有する回路板にも同様に適
用可能であり、この場合には、スルーホールの近接位置
に貫通孔を配置することによって、同様の作用効果を得
られる。また、冷却流体としては、空気以外の各種の冷
却流体を適宜使用することができる。さらに、この技術
分野の当業者であれば、本発明の種々の変形例を考え得
るものであるが、それらはいずれも本発明の技術的範囲
に包括される。なお、特許請求の範囲に記載された参照
番号は、発明の容易な理解のための単なる例示であり、
発明の範囲を制限するように解釈されるべきではない。
【００１５】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、部
品間に流体の淀み領域を生じることなく効率よく流体冷
却を行うことが可能であり、且つ、低コスト化に貢献し
得るような、優れた流体冷却式回路パッケージ組立構造
を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術による流体フローパターンを有する回
路パッケージ組立構造の一例を示す側面図。
【図２】本発明による流体フローパターンを有する回路
パッケージ組立構造の一実施例を示す側面図。
【図３】図２の回路パッケージ組立構造の一部を示す平
面図。
【符号の説明】
１０、１１ 回路板 １２、１３ 発熱部品 １４ 表面 １５ ファン ２０、２１ 回路板 ２２、２３ 発熱部品 ２４ 表面 ２５ ファン ２６〜２９ 貫通孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭55−54997（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−16195（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−190048（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭57−19864（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 その上に第１の列に並んだ複数の発熱部
    品（２２）を実装してなる前表面を有する第１の回路板
    （２０）と、前表面と後表面を有し、前表面上に第２の列に並んだ複
    数の発熱部品（２３）を実装してなる第２の回路板 （２
    １）を有する流体冷却式回路パッケージ組立構造におい
    て、 前記第２の回路板の後表面は、前記第１の回路板の前表
    面と一定の間隔を置いて対向するよう配置され、それに
    よりこれらの回路板の表面と平行な方向で、前記第１の
    列に並んだ複数の発熱部品上に冷却流体を流すためのチ
    ャネルが形成され、且つ、 前記第２の回路板には、その前表面と後表面を貫通する
    複数の貫通孔（２６〜２９）が形成され、それにより、
    前記チャネル内の気圧と前記第２の列に並んだ複数の発
    熱部品間に形成された淀み領域の気圧に差があるため、
    前記チャネル内の冷却流体の流れによって前記第２の回
    路板の前表面の上の流体が前記貫通孔を通って前記チャ
    ネル内に導入される ことを特徴とする流体冷却式回路パッケージ組立構造。
  2. 【請求項２】 前記貫通孔（２６〜２９）は、少なくと
    も０．６０ｃｍの幅を持ち、且つ、隣接する前記発熱部
    品（２３）の長さに及ぶものであることを特徴とする請
    求項１に記載の流体冷却式回路パッケージ組立構造。
  3. 【請求項３】 前記貫通孔（２６〜２９）は、少なくと
    も０．６ｃｍ2の面積を有することを特徴とする請求項
    １に記載の流体冷却式回路パッケージ組立構造。
  4. 【請求項４】 さらに、前記回路板（２０、２１）に平
    行な方向で、前記チャネル内に強制的に流体を送り込む
    手段（２５）を含むことを特徴とする請求項１に記載の
    流体冷却式回路パッケージ組立構造。
  5. 【請求項５】 前記チャネル内に強制的に流体を送り込
    む前記手段（２５）は、少なくとも０．７５ｍ／ｓの速
    度を有する流体の流れを生成する手段であることを特徴
    とする請求項４に記載の流体冷却式回路パッケージ組立
    構造。
  6. 【請求項６】 前記貫通孔（２６〜２９）は、前記第２
    の回路板（２１）において、前記発熱部品（２３）の冷
    却流体の流れに垂直な側面の各々の近接位置に配置され
    ることを特徴とする請求項１に記載の流体冷却式回路パ
    ッケージ組立構造。
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