JPS6035598A - 高冷却効率を有する回路モジユール - Google Patents
高冷却効率を有する回路モジユール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】
技術分野
本発明は一般的には、より良好な冷却能力および効率を
実現するに適した回路板に関し、より特定的には、回路
板が伝導される熱の流れの通路に組み合わせられた回路
モノニールであって、該伝導される熱の流れの通路が、
該回路板の一つの側における電子装置を該回路板の他の
側における位置と相互接続され、より効率的な熱移送お
よび熱分布を実現するもの、に関する。
実現するに適した回路板に関し、より特定的には、回路
板が伝導される熱の流れの通路に組み合わせられた回路
モノニールであって、該伝導される熱の流れの通路が、
該回路板の一つの側における電子装置を該回路板の他の
側における位置と相互接続され、より効率的な熱移送お
よび熱分布を実現するもの、に関する。
背景技術
作動中の電子設備は熱を発生するが、核熱は、該電子設
備中の素子および回路を、適正な作動を行うよう、所定
の設計された温度限界内に維持するために放散されねば
ならぬ。電子設備に適切な冷却を施すことは、しばしば
生ずる設計上の問題点であり、集積回路の使用および回
路の微小形化により回路密度がより大となり小なる容槓
内における熱負荷がより犬となる事態がもたらされるこ
とにより、該設計上の問題点は重大化されてきた。
備中の素子および回路を、適正な作動を行うよう、所定
の設計された温度限界内に維持するために放散されねば
ならぬ。電子設備に適切な冷却を施すことは、しばしば
生ずる設計上の問題点であり、集積回路の使用および回
路の微小形化により回路密度がより大となり小なる容槓
内における熱負荷がより犬となる事態がもたらされるこ
とにより、該設計上の問題点は重大化されてきた。
強制空気流による玲却捷たは液体冷却材の循環による冷
却でさえ、しばしば、全く不適切であることがちる。
却でさえ、しばしば、全く不適切であることがちる。
電子設備の適切な冷却に関連する困難性は、高速度デジ
タル電子計算機の場合において特に重大である。このよ
うな電子計算機は複雑な科学的又は数学的用途に典型的
に用いられ、極めて短い時間内に数百万回の動作を遂行
する可能性をもつものでおる。この形式の事、子計算機
は広汎な回路が組み込まれておシ、該電子計算機におけ
る素子は熱放散が小であることよυも動作速度が犬であ
ることを第一義的に考慮して設計され選択されている。
タル電子計算機の場合において特に重大である。このよ
うな電子計算機は複雑な科学的又は数学的用途に典型的
に用いられ、極めて短い時間内に数百万回の動作を遂行
する可能性をもつものでおる。この形式の事、子計算機
は広汎な回路が組み込まれておシ、該電子計算機におけ
る素子は熱放散が小であることよυも動作速度が犬であ
ることを第一義的に考慮して設計され選択されている。
前述の程度の動作速度を達成するためには、回路間隔が
小であることが1つの重要な要素である。その結果とし
て、高速度のデジタル電子計算機社、特に高度の回路密
度を、したがって高度の子計算機のすう勢としてさらに
高度の能力がめられる傾向にある。
小であることが1つの重要な要素である。その結果とし
て、高速度のデジタル電子計算機社、特に高度の回路密
度を、したがって高度の子計算機のすう勢としてさらに
高度の能力がめられる傾向にある。
本出願人が保有する米国特許第4120021号におい
ては、電子計算機における電子的アセンブリ用の冷却シ
ステムが示される。この冷却システムにおいては、回路
板アセンブリの一対が伝熱性の板の両面に配置されてお
り、該伝熱性の板は強制冷却される冷却バーの溝をもつ
面の間に固定される。熱移送は、大部分は、回路板アセ
ンブリおよび冷却板の間の最小の空隙f:櫂断しての放
射および対流によシ行われ、小部分は機械的接続具を通
っての付随的な熱伝導により行われる。このシステムは
良好に機能するものであり、多くの電子計算機の多数に
とっては充分な、良好な冷却性能を提供するが、このシ
ステムは最も最近の電子計算機における冷却要求に対処
し得る適切な冷却能力を有しておらず、熱分布の問題に
対しては充分には対処するものではない。回路板上の装
置の幾つかは他のものよシも多くの熱を放散し、それに
より、適切′f!、冷却は熱分布のみならず充分な熱移
送を要求することであることVC,Zる。
ては、電子計算機における電子的アセンブリ用の冷却シ
ステムが示される。この冷却システムにおいては、回路
板アセンブリの一対が伝熱性の板の両面に配置されてお
り、該伝熱性の板は強制冷却される冷却バーの溝をもつ
面の間に固定される。熱移送は、大部分は、回路板アセ
ンブリおよび冷却板の間の最小の空隙f:櫂断しての放
射および対流によシ行われ、小部分は機械的接続具を通
っての付随的な熱伝導により行われる。このシステムは
良好に機能するものであり、多くの電子計算機の多数に
とっては充分な、良好な冷却性能を提供するが、このシ
ステムは最も最近の電子計算機における冷却要求に対処
し得る適切な冷却能力を有しておらず、熱分布の問題に
対しては充分には対処するものではない。回路板上の装
置の幾つかは他のものよシも多くの熱を放散し、それに
より、適切′f!、冷却は熱分布のみならず充分な熱移
送を要求することであることVC,Zる。
このようにして、熱移送および熱分布性能がよυ良好な
、改良された回路モノニールをめる必要性が生じている
。
、改良された回路モノニールをめる必要性が生じている
。
発明の概要
本発明は、従来形における前述のおよびその他の困難性
を克服する回路モジュールを包含する。
を克服する回路モジュールを包含する。
本発明によれば、熱移送および熱分布性能が改良された
回路モノー−ルが提供される。回路板アセンブリは、伝
熱性の仮と、最小の空隙を形成するよう、所定の間隔だ
け離隔した位置し配置される。
回路モノー−ルが提供される。回路板アセンブリは、伝
熱性の仮と、最小の空隙を形成するよう、所定の間隔だ
け離隔した位置し配置される。
伝熱性の板は強制冷却された冷却バーへの接続に適合さ
せられ、該冷却バーは電子計算機又はその他の電子設備
のシャーシーの一部を包含する。回路板アセンブリは、
電子装置が装着された回路板を包含し、該回路板のり−
ドビンは回路板の上面を通って延びておシ回路板内の成
る金属化された導電層又は回路トレースに電気的に接続
される。
せられ、該冷却バーは電子計算機又はその他の電子設備
のシャーシーの一部を包含する。回路板アセンブリは、
電子装置が装着された回路板を包含し、該回路板のり−
ドビンは回路板の上面を通って延びておシ回路板内の成
る金属化された導電層又は回路トレースに電気的に接続
される。
電子装置の各個から回路板を通って冷却板に極めて近接
または接触する位置にまでの直接熱伝達の通路を規定す
る手段が設けられている。一つの実施例においては、電
子装置と回路板の間に第1の熱伝達性の・やラドが配置
され、冷却板に隣接する回路板の反対側の面には少なく
とも1つの、好適には2つの第2の74 ラドが装着さ
れる。第1および第2の・そラドは開口部を包含し、該
開口部は回路板全貫通して延びる貫通孔によシ接続され
、該貫通孔は適切な伝熱性材料により被覆形成および/
捷たは充填されるが、その態様は、電子装置から回路板
を通っての伝熱通路を形成するための熱・ぐイブの態様
でるる。冷却板への熱移送を改善するため、第2の・ぞ
ラドに隆起部が形成されることができる。冷却板への熱
移送のため、第2のパッドおよび/lたは第2の・fラ
ドの隆起部との接触のためにゴスが形成されることがで
きる。他の実施例においては、冷却板と第2の・ゼラド
との間又は冷却板を貫通して冷却板と電子装置との間に
直接に、別個のプラグを用いることが包含される。
または接触する位置にまでの直接熱伝達の通路を規定す
る手段が設けられている。一つの実施例においては、電
子装置と回路板の間に第1の熱伝達性の・やラドが配置
され、冷却板に隣接する回路板の反対側の面には少なく
とも1つの、好適には2つの第2の74 ラドが装着さ
れる。第1および第2の・そラドは開口部を包含し、該
開口部は回路板全貫通して延びる貫通孔によシ接続され
、該貫通孔は適切な伝熱性材料により被覆形成および/
捷たは充填されるが、その態様は、電子装置から回路板
を通っての伝熱通路を形成するための熱・ぐイブの態様
でるる。冷却板への熱移送を改善するため、第2の・ぞ
ラドに隆起部が形成されることができる。冷却板への熱
移送のため、第2のパッドおよび/lたは第2の・fラ
ドの隆起部との接触のためにゴスが形成されることがで
きる。他の実施例においては、冷却板と第2の・ゼラド
との間又は冷却板を貫通して冷却板と電子装置との間に
直接に、別個のプラグを用いることが包含される。
詳細な説明
本発明についてのよシ十分な理解は、添付図面と関連さ
せて、以下の詳細な記述を参照することによって得られ
ることができる。
せて、以下の詳細な記述を参照することによって得られ
ることができる。
図面を参照して、類似の図面符号は全図面を通して対応
する要素に付されており、特に第1図と第2図を参照す
ると、本発明の回路モノニール10が示されている。以
下においてより十分に説明されるように、回路モジュー
ル10は特に製造にあたり最小の付加的費用と複雑さを
奏するのみで熱の移送と分布を最大にするようにされる
。ここでは改良された回路モノニール10が高速の電子
的デノクル計算機における使用と関連して示されかつ記
述されているが、本発明は他のタイプの電子装置にも適
用されうることが理解されよう。
する要素に付されており、特に第1図と第2図を参照す
ると、本発明の回路モノニール10が示されている。以
下においてより十分に説明されるように、回路モジュー
ル10は特に製造にあたり最小の付加的費用と複雑さを
奏するのみで熱の移送と分布を最大にするようにされる
。ここでは改良された回路モノニール10が高速の電子
的デノクル計算機における使用と関連して示されかつ記
述されているが、本発明は他のタイプの電子装置にも適
用されうることが理解されよう。
回路モソーール10は米国特許第4120021号に示
されるものと実質的に同様に、図示されないフンピーー
タの架台に配設されており、それについての開示がここ
で言及される。簡単に言えば、コンピュータ10の架台
は、該コンピータ架台の上方部が半円筒形となるように
円周上に離隔した関係で配設された通常くさび形をした
複数の直立した冷却されている冷却バー(図示されない
)を含む。冷却バーは中心を有する車輪のスポークのよ
うに径方向に外方に延びており、一つの扇形部が架台の
内側へ接近するために開放されたままになっている。−
重ねの回路モノニールlOが冷却バーの6対の間に接続
される。
されるものと実質的に同様に、図示されないフンピーー
タの架台に配設されており、それについての開示がここ
で言及される。簡単に言えば、コンピュータ10の架台
は、該コンピータ架台の上方部が半円筒形となるように
円周上に離隔した関係で配設された通常くさび形をした
複数の直立した冷却されている冷却バー(図示されない
)を含む。冷却バーは中心を有する車輪のスポークのよ
うに径方向に外方に延びており、一つの扇形部が架台の
内側へ接近するために開放されたままになっている。−
重ねの回路モノニールlOが冷却バーの6対の間に接続
される。
特に、各回路モノニール10は冷却板14の反対側に配
設された一対の回路板組立体12を含んでいる。電気的
コネクタ16が図示されていない取り付は条片上の隣接
コネクターへの接続用として冷却板14の後端に設けら
れている。フランツ18が各回路モノニール10の冷却
板14の相対向する側部に設けられておシ、該フランツ
は関連する回路板組立体12を越えて突出し、隣接する
冷却バーの対向表面に形成されるτNの中に受け入れら
れる。一対のリード線20が回路板組立体12に電力を
供給する各回路モノニール10の前端に設けられる。保
守用のコンピータなどからの回路モノー−ル10の移動
を容易にするために冷却板14の前端に一対の指穴22
が設けられる。
設された一対の回路板組立体12を含んでいる。電気的
コネクタ16が図示されていない取り付は条片上の隣接
コネクターへの接続用として冷却板14の後端に設けら
れている。フランツ18が各回路モノニール10の冷却
板14の相対向する側部に設けられておシ、該フランツ
は関連する回路板組立体12を越えて突出し、隣接する
冷却バーの対向表面に形成されるτNの中に受け入れら
れる。一対のリード線20が回路板組立体12に電力を
供給する各回路モノニール10の前端に設けられる。保
守用のコンピータなどからの回路モノー−ル10の移動
を容易にするために冷却板14の前端に一対の指穴22
が設けられる。
回路板組立体12は、上記米国QQ「許に示されるよう
な複数の機械的なスペーサ・コネクタ24によって冷却
板】4の反対側に接近した間隔で取り付けられている。
な複数の機械的なスペーサ・コネクタ24によって冷却
板】4の反対側に接近した間隔で取り付けられている。
ス啄−サ・コネクタ24の目的は最大の熱伝達を行わせ
るために回路板組立体12と冷却板14との間に制御さ
れた最小の間隔を与えることである。各回路板組立体1
2は、回路板28上に取り付けられた集積回路又は他の
回路素子のような複数の電子装置(電子デ・ぐイス)2
6を含む。図示されない一対の電気的コネクタが、各モ
ノニール12の回路板28の重力供給面を、リード線2
0が接続される・ぐス組立体(図示されない)と接続す
るために設けられる。電子デバイス26は関連する冷却
板14から離れた側の回路板28丘に配置され、各デ/
−、lイスは動作中、消散されそして制御されなけれは
ならない熱を発生する。以下において更に十分に説明さ
れるように1本発明は、各回路板組立体12のt子デ・
々イス26から、より良好な熱の分布とよシ高い冷却能
力が達成されるような関連する冷却板14へのよυ効率
的な熱移送を容易にする。
るために回路板組立体12と冷却板14との間に制御さ
れた最小の間隔を与えることである。各回路板組立体1
2は、回路板28上に取り付けられた集積回路又は他の
回路素子のような複数の電子装置(電子デ・ぐイス)2
6を含む。図示されない一対の電気的コネクタが、各モ
ノニール12の回路板28の重力供給面を、リード線2
0が接続される・ぐス組立体(図示されない)と接続す
るために設けられる。電子デバイス26は関連する冷却
板14から離れた側の回路板28丘に配置され、各デ/
−、lイスは動作中、消散されそして制御されなけれは
ならない熱を発生する。以下において更に十分に説明さ
れるように1本発明は、各回路板組立体12のt子デ・
々イス26から、より良好な熱の分布とよシ高い冷却能
力が達成されるような関連する冷却板14へのよυ効率
的な熱移送を容易にする。
第2図と共に第3図と第4図を参照すると、本発明の第
1実施例の構造上の詳細が示される。明確にする目的で
、中間の冷却板14と共にただ1つの回路板組立体12
が示されているけれども、双方の回路板組立体が同様に
構成されていることが理解されよう。電子デバイス26
は、図示されないリードビンの列を有するパッケーゾの
中に収容される集積回路チップを含み、該リードビンは
すきま穴を通って延び回路板28の所望の平面層に通常
の手段で接続する。図示されるように、回路板28は5
個の導電性平面層32,34,36゜38および40を
含む。層36は接地面であるが他の層は特定の回路図を
規定する信号面である。
1実施例の構造上の詳細が示される。明確にする目的で
、中間の冷却板14と共にただ1つの回路板組立体12
が示されているけれども、双方の回路板組立体が同様に
構成されていることが理解されよう。電子デバイス26
は、図示されないリードビンの列を有するパッケーゾの
中に収容される集積回路チップを含み、該リードビンは
すきま穴を通って延び回路板28の所望の平面層に通常
の手段で接続する。図示されるように、回路板28は5
個の導電性平面層32,34,36゜38および40を
含む。層36は接地面であるが他の層は特定の回路図を
規定する信号面である。
回路板28は多面構造であるものとして示されているけ
れども、本発明による熱移送技術はこのような回路板に
最も適してはいるが、しかしより少ない又はより多い層
の回路板にも利用されうろことが理解されよう。
れども、本発明による熱移送技術はこのような回路板に
最も適してはいるが、しかしより少ない又はより多い層
の回路板にも利用されうろことが理解されよう。
回路板28は上面層32から底面層40に至る直接的な
熱伝導がなされる流通通路を含んでいる。
熱伝導がなされる流通通路を含んでいる。
第3図と第4図に最もよく示されるように、第1の熱吸
収・やラド42が電子デバイス26と回路板28との間
において上面層32上に設けられる。
収・やラド42が電子デバイス26と回路板28との間
において上面層32上に設けられる。
第1の熱吸収パッド42ii通常長四角形の形状をなし
、電子デバイス2Gと同一の広がy’tもち、適当な熱
伝導性の材料で構成される。例えば・平うド42は、通
常のプリント回路板組立体の技術によって上面J@32
上に直接ホトエツチングされた0、99crnX O,
274cr++(0,390インチxo、108インチ
)の金属層を含むことができる。第1の熱吸収・ぞラド
42は、層32上の回路の残部から当然隔離され電気的
に絶縁されている。
、電子デバイス2Gと同一の広がy’tもち、適当な熱
伝導性の材料で構成される。例えば・平うド42は、通
常のプリント回路板組立体の技術によって上面J@32
上に直接ホトエツチングされた0、99crnX O,
274cr++(0,390インチxo、108インチ
)の金属層を含むことができる。第1の熱吸収・ぞラド
42は、層32上の回路の残部から当然隔離され電気的
に絶縁されている。
第2の熱吸収ノクツド44の一対が第1の/4’7ド4
2と反対側の底面層40上(設けられる。図示されるよ
うに、層40上の回路の妨害を最小にするために2個の
ノクッド44が設けられているが、パッド42と類似の
形状と大きさを有するより大きな単一の/やラドもまた
利用され得るであろう。
2と反対側の底面層40上(設けられる。図示されるよ
うに、層40上の回路の妨害を最小にするために2個の
ノクッド44が設けられているが、パッド42と類似の
形状と大きさを有するより大きな単一の/やラドもまた
利用され得るであろう。
該第2の熱吸収・平、ド44の対もまた層40上に直接
ホトエッチされ該層上の回路とは電気的に絶縁された熱
伝導性の材料で形成される。例えば各々の長四角形の)
’? ラド44は0.091インチ×0、108インチ
の金属Nを含むことができる。
ホトエッチされ該層上の回路とは電気的に絶縁された熱
伝導性の材料で形成される。例えば各々の長四角形の)
’? ラド44は0.091インチ×0、108インチ
の金属Nを含むことができる。
第2のノJ?ラド44の各々は、少なくとも1つの、し
かし好ましくは複数個の穴をその中に含んでおシ、該穴
はパッド間に熱伝導性の通路を形成するために第1のバ
ンド42中における対応する穴にまで回路板28を通っ
て延びる「金属被覆を有する貫通孔46」と位置をそろ
えている。金属被覆を有する貫通孔46は、・やラド4
2と44および回路板の各層32乃至40全通して、穴
あけを行うか又は別の方法で穴を提供し、次いで・やラ
ド42と44を接続する熱伝導性のスリーブを形成する
ためにその穴を銅でメッキすることによって回路板28
の成層期間中に通常の方法で形成される。図示されるよ
うに51[1i1の穴とそれに関連したメッキされた貫
通孔46が・ぐラド42と第2の各熱吸収パッド44と
の間に設けられているが、任意の適当な個数が用いられ
得る。
かし好ましくは複数個の穴をその中に含んでおシ、該穴
はパッド間に熱伝導性の通路を形成するために第1のバ
ンド42中における対応する穴にまで回路板28を通っ
て延びる「金属被覆を有する貫通孔46」と位置をそろ
えている。金属被覆を有する貫通孔46は、・やラド4
2と44および回路板の各層32乃至40全通して、穴
あけを行うか又は別の方法で穴を提供し、次いで・やラ
ド42と44を接続する熱伝導性のスリーブを形成する
ためにその穴を銅でメッキすることによって回路板28
の成層期間中に通常の方法で形成される。図示されるよ
うに51[1i1の穴とそれに関連したメッキされた貫
通孔46が・ぐラド42と第2の各熱吸収パッド44と
の間に設けられているが、任意の適当な個数が用いられ
得る。
このようにして熱吸収ノクツド42と44はメッキされ
た貫通孔46と共に、より効率的な方法で冷却板14へ
の熱伝達を行うために、各市、子デバイス26から回路
板28を通して回路板の反対側の位置に至る熱伝導性通
路を形成することが認められる。熱伝達は冷却板14と
回路板組立体12との間の空隙を横切っての輻射と対流
によって生ずる。先行技術においては、熱移送が回路板
を通って生じたが、このような熱移送が効率的には行わ
れなかった。その理由は、直接的な伝導流通路が回路板
の反対側面の間に提供されなかったからである。電子デ
バイス26から回路板28を通して冷却板14ときわめ
て接近している回路板の反対側の位置に至る直接的な伝
導流通路を設けることは本発明の重要な特gILを構成
するもので、これによυ本発明は先行技術における効率
の悪さを克服し、すぐれた冷却能力をもたらす。
た貫通孔46と共に、より効率的な方法で冷却板14へ
の熱伝達を行うために、各市、子デバイス26から回路
板28を通して回路板の反対側の位置に至る熱伝導性通
路を形成することが認められる。熱伝達は冷却板14と
回路板組立体12との間の空隙を横切っての輻射と対流
によって生ずる。先行技術においては、熱移送が回路板
を通って生じたが、このような熱移送が効率的には行わ
れなかった。その理由は、直接的な伝導流通路が回路板
の反対側面の間に提供されなかったからである。電子デ
バイス26から回路板28を通して冷却板14ときわめ
て接近している回路板の反対側の位置に至る直接的な伝
導流通路を設けることは本発明の重要な特gILを構成
するもので、これによυ本発明は先行技術における効率
の悪さを克服し、すぐれた冷却能力をもたらす。
好適な構成として、メッキされた各貫通孔46はパッド
42および44への接続と共に、回路板28の接地板状
層(平面層)36−、接続される。
42および44への接続と共に、回路板28の接地板状
層(平面層)36−、接続される。
よシ良い熱移送に加えてよりよい熱分布がこの相互接続
によってもたらされる。その理由は、回路板28上のす
べての電子デバイス26が共通の接地平面層36を通し
て熱的にも電気的にも共に結合されているからである。
によってもたらされる。その理由は、回路板28上のす
べての電子デバイス26が共通の接地平面層36を通し
て熱的にも電気的にも共に結合されているからである。
層32と40上にそれソレハッド42と44を設けるに
あたり、メッキされた貫通孔46は単一の平面層34と
38からは隔離されそして電気的に絶縁されるけれども
接地平面層36には接続されている。熱吸収・ぐラド4
2および44と接地平面層36との相互接続は、本発明
の好適な実施例において本発明の別の重要な特徴を構成
する。
あたり、メッキされた貫通孔46は単一の平面層34と
38からは隔離されそして電気的に絶縁されるけれども
接地平面層36には接続されている。熱吸収・ぐラド4
2および44と接地平面層36との相互接続は、本発明
の好適な実施例において本発明の別の重要な特徴を構成
する。
第5.第6および第7図は、第1実施例の回路モジュー
ル10の変形を示すもので、電子デバイス26から冷却
板14へのよシ効率的な熱移送を行わせるように改造さ
れている。共通の参照数字がこれらの変形における共通
の要素を指示するために用いられておシ、該変形の各々
は回路板28の接地平面層36に接続されているメッキ
された貫通孔46を有する好適な実施例中に示されてい
る。しかしながら、これら変形の各々は、相互接続され
た熱吸収ノソッド42および44に、接地平面Iv43
6を接続しても、又は接続しなくても倒れの場合におい
ても利用され得ることが認められるであろう。
ル10の変形を示すもので、電子デバイス26から冷却
板14へのよシ効率的な熱移送を行わせるように改造さ
れている。共通の参照数字がこれらの変形における共通
の要素を指示するために用いられておシ、該変形の各々
は回路板28の接地平面層36に接続されているメッキ
された貫通孔46を有する好適な実施例中に示されてい
る。しかしながら、これら変形の各々は、相互接続され
た熱吸収ノソッド42および44に、接地平面Iv43
6を接続しても、又は接続しなくても倒れの場合におい
ても利用され得ることが認められるであろう。
第5図乃至第7図は、第2の熱吸収・ぐラド44と冷却
板14上に直接的な伝導性流通路を確立するための種々
の手段を示している。第5図においては、第2の熱吸収
・9ツド44上に冷却板14と係合させるためのビード
又は隆起48が設けられる。隆起48は、回路板28上
のすべての電子デバイス26に対する熱吸収・9ツド上
にビード状をなし隆起48を形成するはんだで該金属被
覆を有する貫通孔46が満たされるというような通常の
方法で回路板組立体12をフロ一式はんだ付は又はウェ
ーブ式はんだ付け(flow or wavesold
ering )することによって形成され得る。
板14上に直接的な伝導性流通路を確立するための種々
の手段を示している。第5図においては、第2の熱吸収
・9ツド44上に冷却板14と係合させるためのビード
又は隆起48が設けられる。隆起48は、回路板28上
のすべての電子デバイス26に対する熱吸収・9ツド上
にビード状をなし隆起48を形成するはんだで該金属被
覆を有する貫通孔46が満たされるというような通常の
方法で回路板組立体12をフロ一式はんだ付は又はウェ
ーブ式はんだ付け(flow or wavesold
ering )することによって形成され得る。
隆起48はこのようにして、付加的な製造段階なしに、
回路板28上のすべての踵々の他の接続のはんだ付けと
同時に形成され得る。もし何れかの電子デバイス26が
回路板28に対して堅固にかつぴったりと定着していな
いならば、はんだは金属被覆を有する貫通孔46を通っ
て流れ出し、良好な熱接触状態を確立するために電子デ
バイスと第1の熱吸収・ぞ、ド42との間の如何なる空
隙をも充填する。
回路板28上のすべての踵々の他の接続のはんだ付けと
同時に形成され得る。もし何れかの電子デバイス26が
回路板28に対して堅固にかつぴったりと定着していな
いならば、はんだは金属被覆を有する貫通孔46を通っ
て流れ出し、良好な熱接触状態を確立するために電子デ
バイスと第1の熱吸収・ぞ、ド42との間の如何なる空
隙をも充填する。
第6図は、冷却板と電子デバイス26との間の直接的な
伝導性流通通路を確立するために、冷却板14上に上方
に突出した突起部50i設けて第2の熱吸収・ぐラド4
4に接触させるようにしたものを示している。はんだ又
は伝熱性コン・マウンド(サーマルコンパウンド)の層
52が、製・青上の誤差などにもとづく如何なるわずか
な空隙をも充たすために各突起50と関連する熱吸収・
ぐ、ド44との間に設けられることができる。
伝導性流通通路を確立するために、冷却板14上に上方
に突出した突起部50i設けて第2の熱吸収・ぐラド4
4に接触させるようにしたものを示している。はんだ又
は伝熱性コン・マウンド(サーマルコンパウンド)の層
52が、製・青上の誤差などにもとづく如何なるわずか
な空隙をも充たすために各突起50と関連する熱吸収・
ぐ、ド44との間に設けられることができる。
第7図は、第2の熱吸収・やシト44に直接接続された
導電性スペーサ又は塊状体54f:そなえたものを示す
。この特定の変形例において鉱唯1個の第2の熱吸収ノ
J?ツド44と関連する第1の熱吸収パッド42が示さ
れているが、2個の第2の熱吸収・ぐラド44と塊状体
が利用され得ることが理解されよう。スペーサ又は塊状
体54は銅、真ちゅう又は池の適当な導電材料で形成さ
れ得る。この場合も、はんだ又はサーマルコンパウンド
の層56が、製造誤差などにもとづく如何なるわずかな
空隙をも封するために、塊状体54と冷却板14との間
に設けられ得る。
導電性スペーサ又は塊状体54f:そなえたものを示す
。この特定の変形例において鉱唯1個の第2の熱吸収ノ
J?ツド44と関連する第1の熱吸収パッド42が示さ
れているが、2個の第2の熱吸収・ぐラド44と塊状体
が利用され得ることが理解されよう。スペーサ又は塊状
体54は銅、真ちゅう又は池の適当な導電材料で形成さ
れ得る。この場合も、はんだ又はサーマルコンパウンド
の層56が、製造誤差などにもとづく如何なるわずかな
空隙をも封するために、塊状体54と冷却板14との間
に設けられ得る。
第8図を参照すると、本発明の第2実施例を表わす回路
モノニール60の一部が示される。第2実施例の回路モ
ジュール60は、第1実施例の回路モノニール10の要
素と構成と機能において実質的に同一な多くの要素を組
み込んでいる。回路モジュール60におけるこのような
同一要素は回路モジュールlOにおける要素と同じ参照
数字によって特定されているが、ダラシ−(′)符号に
よってそれらと区別されている。
モノニール60の一部が示される。第2実施例の回路モ
ジュール60は、第1実施例の回路モノニール10の要
素と構成と機能において実質的に同一な多くの要素を組
み込んでいる。回路モジュール60におけるこのような
同一要素は回路モジュールlOにおける要素と同じ参照
数字によって特定されているが、ダラシ−(′)符号に
よってそれらと区別されている。
2つの実施例の間の主要な差異は、回路モノーール60
が、いくつかの比較的小さな金属被覆を有する貫通孔4
60代シに、少なくとも1個の比較的大きなメッキされ
た貫通孔62を含み、該貫a孔は回路板28′を通って
延び、少なくとも1個の第2の熱吸収ノや、ラド44′
と第1の熱吸収ノセ、142′とを相互接続している
という事実を有することである。金属被覆を有する貫通
孔62はモノー−ル】0の貫通孔46と同様に形成され
、好ましくは回路板28′の接地平面層36′に接続さ
れる。独立のプラグ(栓)64が電子デバイス26′か
ら冷却板14′に至る直接的な伝導の流通路を確立する
目的で金属被覆を有する貫通孔62内に充填される。栓
64は銅、真ちゅう、又は他の適当な熱伝導性の材料で
形成され得る。もし望まれるならば、はんだ又はサーマ
ルコン・ぐランドの屑66および68が製造誤差などに
もとづいて、栓64と電子デバイス26′および冷却板
14′との間に生ずる如何なるわずかな空隙をも閉ざす
ために設けられ得る。
が、いくつかの比較的小さな金属被覆を有する貫通孔4
60代シに、少なくとも1個の比較的大きなメッキされ
た貫通孔62を含み、該貫a孔は回路板28′を通って
延び、少なくとも1個の第2の熱吸収ノや、ラド44′
と第1の熱吸収ノセ、142′とを相互接続している
という事実を有することである。金属被覆を有する貫通
孔62はモノー−ル】0の貫通孔46と同様に形成され
、好ましくは回路板28′の接地平面層36′に接続さ
れる。独立のプラグ(栓)64が電子デバイス26′か
ら冷却板14′に至る直接的な伝導の流通路を確立する
目的で金属被覆を有する貫通孔62内に充填される。栓
64は銅、真ちゅう、又は他の適当な熱伝導性の材料で
形成され得る。もし望まれるならば、はんだ又はサーマ
ルコン・ぐランドの屑66および68が製造誤差などに
もとづいて、栓64と電子デバイス26′および冷却板
14′との間に生ずる如何なるわずかな空隙をも閉ざす
ために設けられ得る。
第9図は、回路モジュール60の変形を示すもので、延
長部70が電子デバイス26′の下側に直接設けられる
。電子デバイス26′が回路板28′上に取シ付けられ
ると、延長部70が金属被覆を有する孔62に嵌合し冷
却板14′に係合する。
長部70が電子デバイス26′の下側に直接設けられる
。電子デバイス26′が回路板28′上に取シ付けられ
ると、延長部70が金属被覆を有する孔62に嵌合し冷
却板14′に係合する。
再び、はんだ又はサーマルコンパウンドの層72が、製
造誤差などにもとづく如何なるわずかな空隙をも閉ざす
ために、延長部70の下端と冷却板14′の間に設けら
れ得る。
造誤差などにもとづく如何なるわずかな空隙をも閉ざす
ために、延長部70の下端と冷却板14′の間に設けら
れ得る。
第10図を参照すると、本発明の第3実施例を表わす回
路モジュール80の一部が示きれる。第3実施例の回路
モノー−ル80は、第2実施例の回路七ゾーール60の
要素と、構成および機能において実質的に同一であるい
くつかの要素を組み込んでいる。回路モノニール80に
おけるこのような同一の要素は、回路モジュール60に
おける要素と同じ参照数字で特定されているが、グソゾ
=(勺又は二重ダ、7シユ(〃)符号によってそれらと
区別されている。
路モジュール80の一部が示きれる。第3実施例の回路
モノー−ル80は、第2実施例の回路七ゾーール60の
要素と、構成および機能において実質的に同一であるい
くつかの要素を組み込んでいる。回路モノニール80に
おけるこのような同一の要素は、回路モジュール60に
おける要素と同じ参照数字で特定されているが、グソゾ
=(勺又は二重ダ、7シユ(〃)符号によってそれらと
区別されている。
2つの実施例の間の主要な差異は、回路モジュール80
が、各電子デバイス26“に対し独立の栓を設ける代シ
に、冷却板14と一体をなす部分として形成された上向
き突部又は延長部82を含むという事実を有することで
ある。このような延長部82の列が、機械仕上げ又は他
の適当な技術によって冷却板14“に形成されることが
企図されている。延長部82はこのようにし、て、銅又
はその類似物のような、冷却板14〃ど同じ材料で形成
される。延長部82は゛?Ji子デバイス26〃の下側
と係合する寸でメ、キされた賢][ハ孔62′を通して
延びている。もし望まれるならば、はんだコン・セウン
ドの層66′が、製造誤差にもとづく如何なるわずかな
空隙をも閉ざす目的で延長部82と電子デバイス26“
との間に設けられることができ、それにより良好な熱伝
導性の流通路を確立する。
が、各電子デバイス26“に対し独立の栓を設ける代シ
に、冷却板14と一体をなす部分として形成された上向
き突部又は延長部82を含むという事実を有することで
ある。このような延長部82の列が、機械仕上げ又は他
の適当な技術によって冷却板14“に形成されることが
企図されている。延長部82はこのようにし、て、銅又
はその類似物のような、冷却板14〃ど同じ材料で形成
される。延長部82は゛?Ji子デバイス26〃の下側
と係合する寸でメ、キされた賢][ハ孔62′を通して
延びている。もし望まれるならば、はんだコン・セウン
ドの層66′が、製造誤差にもとづく如何なるわずかな
空隙をも閉ざす目的で延長部82と電子デバイス26“
との間に設けられることができ、それにより良好な熱伝
導性の流通路を確立する。
しかしながら第2実施例に用いられるようなはんだ又は
サーマルコンパウンドの底面層は、本発明の第3実施例
においては勿論必要なく望捷しいことでもない。回路モ
ジュール80は、均一の延長部82を有する共通の冷却
板14“が使用され得るように、同−又は類似の電子デ
バイス26″が利用されるような応用例において最も有
利でちる。回路モジュール60は異なる栓や延長部70
を必要とする種々の電子デバイス26′を組み込むよう
な応用例により適している。
サーマルコンパウンドの底面層は、本発明の第3実施例
においては勿論必要なく望捷しいことでもない。回路モ
ジュール80は、均一の延長部82を有する共通の冷却
板14“が使用され得るように、同−又は類似の電子デ
バイス26″が利用されるような応用例において最も有
利でちる。回路モジュール60は異なる栓や延長部70
を必要とする種々の電子デバイス26′を組み込むよう
な応用例により適している。
第11図は回路モゾーール8oの変形を示しており、延
長部82が回路板28′中の孔84を通して延びており
、該孔は第10図に示されるもののように金属被覆を有
しない。延長部82は好ましくは回路板28′の非導電
層の隣接端かられずかに内方に離されておシ、回路板の
導電層は電気的に絶縁された状態でそれから外方に離さ
れている。第11図における電子デバイス26“は、熱
吸収・9ノド上に取付けられる代りに、金属被覆を有し
ない貫通孔84がら内方に離れた点まで延びている頂部
導電平面層32“上に直接取付けられていることが認め
られる。再び、はんだ又はサーマルコン・ぞランドの層
66′が、製造誤差などにもとづく如何なる僅かなギヤ
9デをも閉ざし、電子デバイスと冷却板14”との間に
良好な熱伝導性流通路を形成するために、延長部82の
頂部端と電子デバイス26“との間に設けられることが
できる。
長部82が回路板28′中の孔84を通して延びており
、該孔は第10図に示されるもののように金属被覆を有
しない。延長部82は好ましくは回路板28′の非導電
層の隣接端かられずかに内方に離されておシ、回路板の
導電層は電気的に絶縁された状態でそれから外方に離さ
れている。第11図における電子デバイス26“は、熱
吸収・9ノド上に取付けられる代りに、金属被覆を有し
ない貫通孔84がら内方に離れた点まで延びている頂部
導電平面層32“上に直接取付けられていることが認め
られる。再び、はんだ又はサーマルコン・ぞランドの層
66′が、製造誤差などにもとづく如何なる僅かなギヤ
9デをも閉ざし、電子デバイスと冷却板14”との間に
良好な熱伝導性流通路を形成するために、延長部82の
頂部端と電子デバイス26“との間に設けられることが
できる。
上述し念ところから、本発明は先行技術と比較していく
つかの利点を有する改良された回路モノニールを構成す
ることが明らかであろう。1つの重要な利点は、効率的
な熱伝導性流通路が、より良好な熱移送を行うために、
電子デバイスから回路板を通して冷却板に隣接する側に
至る壕で提供されるという事実を有することである。別
の重要な利点は、各回路板上のすべての電子デバイスに
対する熱伝導性流通路が、より良好な熱分布をつるため
に、接地平面層に接続されるという事実ヲ有することで
ある。本発明で得られる高められた熱移送と熱分布の特
性は複雑さなく捷だ経済的に達成され、また多くの製造
ステ2.デを付加することなく組立期間中の回路板に容
易に適用され得る。
つかの利点を有する改良された回路モノニールを構成す
ることが明らかであろう。1つの重要な利点は、効率的
な熱伝導性流通路が、より良好な熱移送を行うために、
電子デバイスから回路板を通して冷却板に隣接する側に
至る壕で提供されるという事実を有することである。別
の重要な利点は、各回路板上のすべての電子デバイスに
対する熱伝導性流通路が、より良好な熱分布をつるため
に、接地平面層に接続されるという事実ヲ有することで
ある。本発明で得られる高められた熱移送と熱分布の特
性は複雑さなく捷だ経済的に達成され、また多くの製造
ステ2.デを付加することなく組立期間中の回路板に容
易に適用され得る。
他の利点は当業者にとって明らかであろう。
本発明についての特定の実施例が添付図面に示されまた
上記詳細な説明において記述されたけれども、本発明は
前述の実施例顛限られることなく、特許請求の範囲に規
定された発明の範囲内において、如何なる選択、均等物
、改変、および/または要素の再配列をも包含すること
を意図されていることが理解されるでおろう。
上記詳細な説明において記述されたけれども、本発明は
前述の実施例顛限られることなく、特許請求の範囲に規
定された発明の範囲内において、如何なる選択、均等物
、改変、および/または要素の再配列をも包含すること
を意図されていることが理解されるでおろう。
第1図は、本発明rよる改良された熱移送と熱分布特性
を有する回路モジュールの平面図、第2図は、該回路モ
ジュールの側面図、第3図は、本発明の第1実施例を示
すもので、第2図の線3−3に沿って矢印方向に切り取
られた拡大水平断面図、 第4図は、第1図における電子デバイスの位置における
拡大垂直断面図、 第5,6および7図は、第4図と類似しているが第1実
施例の変形を示す図、 第8図は、本発明の第2実施例を示す拡大垂直断面図、 第9図は第8図と類似しているが第2冥施例の変形を示
す図、 第10図は、本発明の第3実施例を示す拡大垂直断面図
、 第11図は、第10図と類似しているが、第3路板組立
体、14.14’、14“・・・ン令却板、16・・・
電気的コネクタ、26.26’ 、26N・・・電子デ
バイス、28.28’、28“・・・回路板、32゜3
2’、32”・・・上面導電層、36.36’、36″
・・・接地面導電層、40.40’、40“・・・底面
導電Jv142.42′、42/l・・・第1の熱吸収
ハ・ノド、44.44’、44“・・・第2の熱吸収・
卆リド、46゜62.62’、84・・・貫通孔、 4
8・・・隆起。 特許出願人 クレイ リサーチ、インコーポレイティド特許出願代理
人 弁理士 青 木 朗 弁理士西舘和之 弁理士 松 下 操 弁理士 山 口 昭 之 弁理士 西 山 雅 也 FIG、1O FIG、II 手続補正書(方式) 昭和59年8 月ンムロ 特許庁長官 志 賀 学殿 1、事件の表示 昭和59年 特許願 第78725号 2、発明の名称 高冷却効率を有する回路モジュール 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 名 称 クレイ リサーチ、インコーホレイティド4、
代理人 6、補正の対象 (1)願書の「出願人の代表者」の欄 (21委 任 状 (3)図 面 (4) 明 細 書 7、補正の内容 (1++21 別紙の通り (3)図面の浄書(内容に変更なし) (4) 明細書の浄’i(〃 ’) 8、添附書類の目録 +1+訂正m鉗 1通 (2) 委任状及び訳文 各1通 (3)浄書図i′1I11通 (4)浄書明細書 1通
を有する回路モジュールの平面図、第2図は、該回路モ
ジュールの側面図、第3図は、本発明の第1実施例を示
すもので、第2図の線3−3に沿って矢印方向に切り取
られた拡大水平断面図、 第4図は、第1図における電子デバイスの位置における
拡大垂直断面図、 第5,6および7図は、第4図と類似しているが第1実
施例の変形を示す図、 第8図は、本発明の第2実施例を示す拡大垂直断面図、 第9図は第8図と類似しているが第2冥施例の変形を示
す図、 第10図は、本発明の第3実施例を示す拡大垂直断面図
、 第11図は、第10図と類似しているが、第3路板組立
体、14.14’、14“・・・ン令却板、16・・・
電気的コネクタ、26.26’ 、26N・・・電子デ
バイス、28.28’、28“・・・回路板、32゜3
2’、32”・・・上面導電層、36.36’、36″
・・・接地面導電層、40.40’、40“・・・底面
導電Jv142.42′、42/l・・・第1の熱吸収
ハ・ノド、44.44’、44“・・・第2の熱吸収・
卆リド、46゜62.62’、84・・・貫通孔、 4
8・・・隆起。 特許出願人 クレイ リサーチ、インコーポレイティド特許出願代理
人 弁理士 青 木 朗 弁理士西舘和之 弁理士 松 下 操 弁理士 山 口 昭 之 弁理士 西 山 雅 也 FIG、1O FIG、II 手続補正書(方式) 昭和59年8 月ンムロ 特許庁長官 志 賀 学殿 1、事件の表示 昭和59年 特許願 第78725号 2、発明の名称 高冷却効率を有する回路モジュール 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 名 称 クレイ リサーチ、インコーホレイティド4、
代理人 6、補正の対象 (1)願書の「出願人の代表者」の欄 (21委 任 状 (3)図 面 (4) 明 細 書 7、補正の内容 (1++21 別紙の通り (3)図面の浄書(内容に変更なし) (4) 明細書の浄’i(〃 ’) 8、添附書類の目録 +1+訂正m鉗 1通 (2) 委任状及び訳文 各1通 (3)浄書図i′1I11通 (4)浄書明細書 1通
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、上面および下面を有する回路板;該回路板の一つの
側に装着された複数個の電子装置:および、該電子装置
の各個から該回路板を貫通して該回路板の他の側におけ
る位置への伝導される熱の流れの通路を規定する手段;
を具備する、熱移送特性が向上させられた回路モジュー
ル。 2、該電子装+1jが集積回路装置を特徴する特許請求
の範囲第1項記載の回路モジュール。 3、該伝導性流れの通路手段が、該回路板の一つの側に
おいて関連する′電子装置の下方に配置された第1の伝
熱性パッド;該回路板の他の側において該第1の伝熱性
パッドに対抗するように配置された第2の伝熱性ノ4ツ
ド;および、該回路板を貫通して延びておシ該第1およ
び第2のノぐラドを相互連結する伝終体;を特徴する特
許請求の範囲第1項記載の回路モジュール。 4、該伝熱体が、該回路板を貫通して延び、共融性はん
だが充填された、金属被覆をもつ貫通孔の複数個を特徴
する特許請求の範囲第3項記載の回路モジュール。 定の最小の間隔を紐持する手段:tl−さらに包含する
特許請求の範囲第1項記載の回路モジュール。 6、該回路板が、該伝熱性流れの通路手段に接続された
接地板状層を包含する、41−許請求の範囲第1項記載
の回路モジュール。 7、上面および下面を有する回路板;該回路板の上面に
装着された複数個の電子装置;該回路板の下面に隣接し
、該回路板と所定の間隔を保って延びている冷却板;該
回路板の該上面において、該電子装置の各個の下方に配
置された第1の伝熱性・ぐラド;該回路板の該下面にお
いて該第1の伝熱性パッドに対抗して配置された第2の
伝熱性・ぐラド;および、協働する第1および第2のt
J?ッドの対の各個を熱的に相互接続するために該回路
板を貫通して延びている手段であって、熱を冷却板へ移
送するため該電子装置から該回路板の該下面へと伝導さ
せるもの;を具備する熱移送特性が向上させられた回路
モジュール。 8 該回路板が、該熱的相互接続手段に接続された接地
板状層を特徴する特許請求の範囲第7項記載の装置。 9゜該電子装置が集積回路装置を特徴する特許請求の範
囲第7項記載の回路モノニール。 IO第2の伝熱性・や、ドの各個と冷却板を熱的に相互
接続する手段であって、該電子装置からの熱を該冷却板
を通して放散させる直接伝熱的な流れ通路を形成させる
もの、をさらに包含する、特許請求の範囲第7項記載の
回路モジュール。 11 該協働する第1および第2の伝熱性・9.ドの各
個の間に設けられた少なくとも一つの金属被覆をもつ貫
通孔を特徴する特許請求の範囲第7項記載の回路モ・ジ
ュール。 12、該熱的相互接続手段が、該冷却板と一体的な延長
部でらって、該回路板における対応孔を貫遇し、該回路
板上の電子装置の各個に連λ各させられるように延びて
いるもの、を特徴する特許請求の範囲第7項記載の回路
モノニール。 13、上面および下面をもつ回路板;該回路板の上面に
装着された複数個の電子装置:該回路板の下面に隣接し
該回路板と所定の最小間隔を保って延びている冷却板;
該回路板の上面において該電子装置の下方に配置された
第1の伝熱性・やラド;および、該回路板の下面におい
て該第1の伝熱性・ぞソげに対抗17て配置された第2
の伝熱性・にラド;を具備し、該回路板は接地板状層を
さらに有し、協働する該第1および第2の伝熱性・臂ッ
ドの対の各個は、該回路板を貫通して延ひている少なく
とも一つの金属被覆をもつ貫通孔により接続され冷却板
への熱伝達のために該電子装置からの熱を該回路板の下
面へと熱を伝達し、該回路板の接地板状層は該金属被覆
をもつ貫通孔に接続されている、熱移送特性が向−1ニ
させられた回路モジュール。 】4ニ面および下面をもつ回路板1該回路板の上面に装
着された複数個のでL子装置;該回路板の下面に隣接し
該回路板と所定の最小間隔を保って延びている冷却板;
該回路板に設けられた複数個の貫通孔でおって該電子装
置の各個の下方に1個ずつ配置されたもの;および、該
回路板における該貫通孔の各個の内部に配置され協働す
る電子装置および該冷却板の間に係合する伝熱性プラグ
で6って該電子装置から熱を伝達させるもの;を具備す
る、熱移送特性が向上させられた回路モジーール。 15、該′電子装置の各個と該回路板の上面との間に配
置された第1の伝熱性・ぐラド;および、該回路4反の
下面において該第1の伝熱性・フッドに対抗して配置さ
1L−fc第2の伝熱性・フッドをさらに包含し、協働
する該第1および第2の伝熱性・にラドは協働するぽ通
孔の内部において伝熱性金属被覆により接続され、該回
路板の接地板状層は該金属被膜をもつ貫通孔に接続され
ている、特許請求の範囲第14項記載の回路モジュール
。 16、該伝熱性プラグは該冷却板からの一体的延長部を
特徴する特許請求の範囲第14項記載の回路モジュール
。 17、該冷却板からの一体的延長部と該電子装置との間
の伝熱性コンノやランドをさらに包含する、特許請求の
範囲第16項記載の回路モジュール。
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