KR100228367B1 - 유체 냉각식 회로 팩 조립체 - Google Patents

Abstract

적층 형태로 회로 기판(20 및 21)상에 장착된 부품(22 및 23)에 대한 강제식 공기 냉각을 제공하기 위한 수단이 개시되어 있다. 다수의 구멍(26 내지 29)이 회로 기판에 제공되어 기판 사이의 채널에서의 공기 흐름은 구멍을 통해 공기가 빨려 들어가게 하여서, 부품 사이의 정체된(공기가 흐르지 않는)영역을 제거하며, 국지적 제트 충돌 냉각을 제공한다.

Description

유체 냉각식 회로 팩 조립체

제1도는 종래 기술 구성에 따른 유체 흐름 패턴을 포함하는 회로 팩 조립체의 측면도.

제2도는 본 발명의 실시예에 따른 유체 흐름 패턴을 포함하는 회로 팩 조립체의 측면도.

제3도는 제2도와 동일한 실시예에 따른 조립체의 부분 평면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10,11,20,21 : 회로 기판 12,13,22,23 : 발열 부품

15,26 : 팬

본 발명은 적층 형태로 배열된 회로 팩에 대한 강제식 공기 냉각에 관한 것이다.

전자 회로 팩에서 발열 부품의 밀도는 점점 증가하고 있으며, 그에 따라 회로를 적절히 냉각시키는 것에 관한 관심이 증대되고 있다. 가까운 장래에 강제식 유체 냉각이 필수적인 것으로 여겨지는데 이러한 냉각을 촉진시키기 위한 몇가지 제안이 이미 되어 있다. 예를들면, 발열 부품을 향해 공기를 제트 충돌시키는 것이 별도의 공간을 통하여(예로써, 미국 특허 제 4,851,965호 참조), 또는 회로 기판 조립체 자체를 통하여 제공될 수 있다. 또한, 회로 부품을 둘러싸고 있는 인클로우져 또는 실드에 있는 구멍을 통하여 공기가 부품으로 내뿜어지는 것도 제안되어 있다(예로써, 미국 특허 제4,393,437호 및 제 4,408,255호 참조). 또한, 회로 기판 자체내의 구멍을 통하여 적층된 회로 팩내의 부품으로 공기가 충돌될 수 있게 한 것도 제안되어 있다(미국 특허 제 4,339,484호 참조).

공기가 회로 팩에 평행하게 흐르는, 열려져 있는 적층 구조에 있어, 부품들 사이의 영역에 흐르지 않는 공기 주머니가 생기는 문제가 있다. 이러한 문제는 회로 팩 부품과 마주하는 벽면에 터블레이터(turbulator)를 도입하면 해결될 수 있다.

그런데 적은 비용으로 상기 문제점을 해결할 수 있는 대안적인 해별 방안을 제공하는 것이 바람직하다.

이러한 목적 등은 적어도 하나의 발열 부품이 장착되어있는 정면 표면을 가진 제1 회로 기판을 구비하는 유체-냉각식 회로 팩으로 된 본 발명에 따라 달성될 수 있다. 정면 표면의 반대쪽에 배치된 다른 표면은 상기 표면들과 사실상 평행한 방향으로 상기 부품들 위로 냉각 유체가 흐르게 하기 위한 채널을 형성하게 하는 관계로 배치되어 있다. 적어도 상기 다른 표면에는 어레이 형태의 구멍들이 제공되어 채널에서 냉각 유체의 흐름은 상기 다른 표면 위의 유체가 채널내로 끌어들여지게 된다.

본 발명의 이러한 특징들은 아래에 상세히 설명되겠다.

제1도는 적층 구성으로 두개의 회로 기판(10 및 11)을 포함하는 전형적인 회로 패킷 조립체를 도시한다. 각각의 회로 기판은 회로기판의 정면 표면 상에 장착된 적어도 하나의 발열 부품, 예를들어(12 및 13)를 포함한다. 화살표로 표시된 유체의 흐름을 위한 두개의 채널이 도시되어 있다. 한 채널은 회로 기판(11)의 후면과 회로 기판(10)의 정면 사이에 제공되며, 다른 채널은 회로 기판(11)의 정면과, 적층 형태에서의 다른 회로 기판이거나 커버인 다른 표면(14)사이에 제공된다. 이러한 몇개의 채널이 통상적인 선반 형태의 회로 팩에서 형성될 수 있겠다.

기체 또는 액체로 될 수 있는 유체가 팬(15)과 같은 어떤 수단에 의해 회로 기판의 표면과 사실상 평행한 방향으로 채널로 보내진다. 공기가 부품들에 충돌할 대의 흐름이 도시되어 있다. 양 채널에서 부품들 사이에는 정체된 공기의 영역이 형성되어, 효과적인 냉각을 방해한다.

제2도 및 제3도는 본 발명에 따른 개선된 냉각이 제공된 회로 팩 조립체를 도시한 측면도 및 평면도이다.

조립체는 정면 표면에 장착왼 부품, 즉(22 및 23)을 가진 회로기판(20 및 21)을 포함한다. 역시 두개의 채널이 도시되어 있는데 하나는 기판(20)과 (21)사이에 형성되고, 하나는 기판(21)과 표면(24)사이에 형성되어 있다. 전술한 바와같이 기판과 평행한 방향으로 공기가 팬(25)에 의해 채널로 보내진다. 그런데, 여기에서는, 상당히 큰 구멍의 어레이, 즉(26 내지 29)가 각 부품에 인접하게 기판(21)에 형성되어 있다. 제3도에 도시된 바와 같이, 이들 구멍은 통상 1 내지 2.5㎝인 각 부품 전체 길이에 뻗쳐지는 것이 바람직하다. 또한 구멍은 개선된 냉각 능력을 제공하도록 적어도 0.60㎝ 정도로 상당히 넓다.

전술한 바와같이, 공기는 기판(20 및 21) 및 표면(24)에 평행하게 채널로 보내진다. 그런데, 기판(21) 바로 아래 채널의 공기는 기판(21) 위 채널의 부품과 인접한 정체된 영역에서 보다는 빠른 속도로 움직인다. 베르누이의 정리에 따르면 그결과 구멍(26 내지 29) 아래의 영역의 압력이 낮아져서, 기판(21)위 채널로부터 공기가 아래 채널로 빨려들어가게 된다.

그러므로, 기판(21)과 커버(24)가 경계지어진 채널내의 정체된 공기의 영역은 사라지게 된다. 덧붙여, (20)과 (21)로 경계지어진 채널내의 정체된 공기의 영역은 위로부터 채널내로 빨려들어온 공기에 의해 야기된 공기 교란 운동의 증가로 인해 분쇄된다. 또한, 기판(20)상이 부품(22)은 구멍을 통한 냉각 유체의 직접적인 충돌을 받을 수 있다. 따라서, 양 채널에서 부품에 대한 냉각 능력이 향상되어진다.

최적의 결과를 위해서, 구멍(26 내지 29)은 제3도에 도시된 바와같이 공기 흐름의 통로에서 각 발열 부품에 인접하게 배치되어야 한다. 적절한 양의 유체가 구멍을 통해 끌려들어갈 수 있게 하기 위해, 유체 흐름은 적어도 0.75m/s가 되는 것이 바람직하다. 같은 이유로, 구멍 각각의 면적은 0.6㎠이 되어야 한다.

본 발명은 표면 장착 부품(22 및 23)을 이용하여 설명되었지만, 관통 구멍 장착식 부품을 포함하는 기판도 관통 구멍 근처에 구멍을 형성시킴으로서 같은 효과를 볼 수 있다.

공기 이외의 다른 공지된 냉각 유체가 사용될 수도 있다.

본 기술에 숙련된 사람이면 각종의 수정을 명백히 알 수 있을 것이다. 본 발명에서 사용하여 기술을 진보시킨 원리에 기본적으로 의존하고 있는 모든 수정 등은 본 발명의 범주내에 있는 것으로 생각한다.

Claims (8)

1. 적어도 하나의 발열 부품이 장착되어 있는 정면 표면을 가진 제1 회로 기판(20)과; 정면 표면과 일정한 관계로 떨어져서 반대쪽에 배치된 다른 표면(21)을 구비하는 유체 냉각식 회로 팩 조립체 있어서, 상기 다른 표면은 상기 표면들과 사실상 평행한 방향으로 상기 부품위로 냉각 유체의 흐름을 위한 채널을 형성하며, 어레이 형태의 구멍(26 내지 29)이 상기 다른 표면에 규정되어 채널에서 냉각 유체의 흐름이 상기 다른 표면 위의 유체가 채널내로 끌려들어오게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 냉각식 회로 팩 조립체.
2. 제1항에 있어서, 상기 다른 표면은 적어도 하나의 발열 부품(23)이 장착되어 있는 제2 회로 기판을 구비하는 유체 냉각식 회로 팩 조립체.
3. 제2항에 있어서, 구멍은 폭이 적어도 0.60㎝이며, 발열 부품의 길이 만큼 뻗쳐져 있는 유체 냉각식 회로 팩 조립체.
4. 제1항에 있어서, 구멍은 폭이 적어도 0.6㎠의 면적을 갖는 유체 냉각식 회로 팩 조립체.
5. 제1항에 있어서, 회로 기판과 사실상 평행한 방향으로 유체를 상기 채널로 보내기 위한 수단(25)을 더 구비하는 유체 냉각식 회로 팩 조립체.
6. 제5항에 있어서, 상기 수단은 적어도 0.75m/s의 속도로 유체 흐름을 만드는 유체 냉각식 회로 팩 조립체.
7. 제2항에 있어서, 구멍은 냉각 유체의 흐름과 직각을 이루는 부품의 각 측면과 인접학 제2회로 기판에 배치되는 유체 냉각식 회로 팩 조립체.
8. 제7항에 있어서, 제2회로 기판은 다수의 부품을 포함하며, 구멍은 유체 흐름의 방향과 직각을 이루는 각 부품의 각 측면과 인접하여 형성되는 유체 냉각식 회로 팩 조립체.