KR20000005336A - 전자 모듈을 분무 냉각시키기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

전자 모듈을 분무 냉각시키기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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비센트 비.인그라시아
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Abstract

장치는 제1 층(12)과 제1 층(12)에 대향된 제2 층(14)을 갖는 평판(10)을 포함한다. 제1 유체 분배 도관(28)은 제1 층(12)에 배치되며, 제2 유체 분배 도관(28)은 제2 층(14)에 배치된다. 제1 구멍(36)을 갖는 제1 노즐 하우징(30)은 제1 유체 분배 도관(28)에 배치되며, 제2 구멍(36)을 갖는 제2 노즐 하우징(30)은 제2 유체 분배 도관(28)에 배치된다.

Description

전자 모듈을 분무 냉각시키기 위한 장치 및 방법
멀티-칩(multi-chip) 모듈과 같은 전자 모듈, 전력 증폭기와 같은 전자 하이브리드 조립체 및 필터와 같은 수동 부품 등은 정상 작동 중에 냉각을 필요로 하는 열원을 포함할 수 있다. 종종, 전자 모듈은 인쇄 회로 기판과 같은 기판에 배치되며, 버사 모듈 유럽(Versa Module Europe, VME) 케이지(cage) 또는 전자 산업 협회(Electronic Industries Association, EIA) 서브-랙(sub-rack)과 같은 랙형(rack-type) 하우징 내에서 작동한다.
대체로, 전자 모듈과 관련 부품들은 자연적인 또는 강제의 공기 대류에 의해 냉각되는데, 공기 대류 냉각은 비교적 불충분한 공기의 열용량 및 열전달 계수 때문에 전자 모듈 또는 모듈에 부착된 큰 열싱크(heat sink)를 지나는 대량의 공기 이동 체적을 필요로 한다. 랙형 하우징에서, 공냉은 하우징을 과도하게 커지게 하는 전자 모듈들 사이의 넓은 공간을 야기할 수 있다. 게다가, 공냉 과정은 요구되지 않은 음향 소음 또는 먼지와 같은 오염 물질을 전자 모듈 내로 유입시킬 수 있다.
증발 분무 냉각은 전자 모듈과 같은 열원의 표면 상에 미세화된 액적을 직접 분무하는 것을 특징으로 한다. 액적이 모듈의 표면과 충돌할 때, 유체의 박막이 모듈을 덮고, 열은 모듈의 표면으로부터의 유체의 증발에 의해 우선적으로 제거된다.
증발 분무 냉각은 많은 전자 적용에 있어서 양호한 열 제거 방법이지만, 전자 모듈용 하우징은 전자 모듈을 분무 냉각시키는 목적을 위해 종종 재설계되어야 한다.
따라서, 종래의 랙형 하우징으로 통합될 수 있는 전자 모듈을 분무 냉각시키기 위한 장치 및 방법에 대한 필요성이 있다.
본 출원은 본 발명과 함께 양도된, 1996년 4월 10일 자로 출원되어 함께 계류 중인 일련 번호 TBA, 정리 번호 CE03015R 출원에 관한 것이다.
본 발명은 대체로 전자 모듈의 냉각에 관한 것이며, 특히 전자 모듈을 분무 냉각시키기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
도1은 본 발명의 양호한 실시예에 따른 전자 모듈을 분무 냉각시키기 위한 장치의 부분 사시도이다.
도2는 도1에 도시된 장치의 전개 사시도이다.
도3은 본 발명의 양호한 실시예에 따른 노즐 하우징을 도시하는, 도2의 선 3-3을 따라 도시된 장치의 단면도이다.
도4는 2개의 인쇄 회로 기판 상의 전자 모듈을 동시에 냉각시키기 위한 작동 방식을 도시하는, 도1 및 도2에 도시된 장치의 사시도이다.
도5는 도1 내지 도4에 도시된 장치를 위한 랙형 하우징 및 폐쇄 루프 유체 유동을 도시한다.
본 발명의 태양에 따라, 전술한 필요성은 제1 층과 제1 층에 대향된 제2 층을 갖는 평판을 포함하는, 전자 모듈을 분무 냉각시키기 위한 장치에 의해 다루어진다. 제1 유체 분배 도관은 제1 층에 배치되며, 제2 유체 분배 도관은 제2 층에 배치된다. 제1 구멍을 갖는 제1 노즐 하우징은 제1 유체 분배 도관에 배치되며, 제2 구멍을 갖는 제2 노즐 하우징은 제2 유체 분배 도관에 배치된다.
본 발명의 다른 태양에 따라, 전자 모듈을 분무 냉각시키기 위한 장치는 제1 층과 제2 층을 갖는 평판을 포함하며, 제1 층은 제1 내면과 제1 외면을 가지며, 제2 층은 제2 내면과 제2 외면을 갖는다. 제1 유체 분배 도관은 제1 내면에 형성되며, 제2 유체 분배 도관은 제2 내면에 형성되고 매니폴드를 형성하기 위해서 제1 유체 분배 도관과 실질적으로 정렬되어 있다. 제1 노즐은 제1 유체 분배 도관에 배치된다. 제1 노즐은 제1 리셉터클 단부와 제1 분무 단부를 갖는다. 제1 분무 단부는 제1 구멍을 갖는다. 제1 리셉터클 단부는 제1 유체 분배 도관과 연통 상태에 있으며, 제1 분무 단부는 제1 외면과 연통 상태에 있다. 제2 노즐은 제2 유체 분배 도관에 배치된다. 제2 노즐은 제2 리셉터클 단부와 제2 분무 단부를 갖는다. 제2 분무 단부는 제2 구멍을 갖는다. 제2 리셉터클 단부는 제2 유체 분배 도관과 연통 상태에 있으며, 제2 분무 단부는 제2 외면과 연통 상태에 있다. 제1 리셉터클 단부는 제1 유체 분배 도관으로부터의 유체를 수용하며, 제1 분무 단부는 유체를 미세화시켜서 미세화된 유체를 제1 구멍을 통해 토출한다. 제2 리셉터클 단부는 제2 유체 분배 도관으로부터의 유체를 수용하며, 제2 분무 단부는 유체를 미세화시켜서 미세화된 유체를 제2 구멍을 통해 토출한다.
본 발명의 추가적인 태양에 따라, 전자 모듈을 분무 냉각시키기 위한 방법은 제1 유체 분배 도관을 갖는 제1 층과 제2 유체 분배 도관을 갖는 제2 층을 구비하는 평판을 제공하는 단계와; 제1 유체 분배 도관에 배치되고 제1 구멍을 갖는 제1 노즐에 의해 유체를 수용하는 단계와; 제2 유체 분배 도관에 배치되고 제2 구멍을 갖는 제2 노즐에 의해 유체를 수용하는 단계와; 제1 구멍을 통해 유체를 토출하는 단계와; 제2 구멍을 통해 유체를 토출하는 단계를 포함한다.
본 발명의 이점은 예시를 통해 도시되고 설명된 본 발명의 양호한 실시예의 이하의 설명으로부터 해당 분야의 숙련자에게 용이하게 명백해질 것이다. 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 있어서 다른 실시예 및 상이한 실시예가 가능하며, 본 발명의 상세 사항에 있어서 다양한 측면의 변경이 가능하다. 따라서, 도면 및 설명은 당연히 예시적인 것으로 간주되어야 하며 제한적인 것으로 간주되어서는 안된다.
이제, 동일한 도면 부호가 동일한 구성 요소를 나타내는 도면을 참조하면, 도1은 본 발명의 양호한 실시예에 따른, 전자 모듈을 분무 냉각시키기 위한 장치의 부분 사시도이다. 도시된 바와 같이, 장치는 실질적으로 직사각형인 평판(10)을 포함한다. 그러나, 평판(10)은 임의의 요구되는 형상일 수 있으며, 임의의 적절한 재료, 예컨대 알루미늄과 같은 금속 또는 플라스틱으로 구성될 수도 있다.
평판(10)은 제1 층(12)과 제2 층(14)을 갖는다. 도2에 도시된 바와 같이, 제1 층(12)과 제2 층(12)은 다양한 방법 및 재료를 사용하여 함께 체결될 수 있는 별개의 부재일 수 있다. 예컨대, 나사 등의 체결구, 탄성 개스킷(compliant gasket), 접착, 초음파 용접, 연납땜 및 경납땜이 사용될 수 있다. 다르게는, 평판(10)은 가스 조력식(gas-assist) 사출 성형을 사용하여, 예컨대 성형 공정 중에 내부 보이드(void)를 형성하여 (이하에서 추가로 논의됨) 단일 부품으로서 형성될 수 있다.
도2에 도시된 바와 같이, 제1 층(12)이 제2 층(14)으로부터 분리된 때, 제1 층(12)은 내면(16)과 외면(18)을 갖는 것을 알 수 있다. 마찬가지로, 제2 층(14)도 내면(20)과 외면(22)을 갖는다.
적어도 하나의 유체 분배 도관(28)은 제1 층(12)의 내면(16)과 제2 층(14)의 내면(20)에 배치된다. 제1 및 제2 층(12, 14)의 각각의 외면(18, 22) 상에서 돌출부(29)를 야기하는 많은 유체 분배 도관(28)이 도2에 도시되어 있다. 제1 층(12)의 내면(16)의 유체 분배 도관(28)은 도시된 바와 같이 제2 층(14)의 내면(20)의 유체 분배 도관(28)과 실질적으로 정렬되는 홈일 수 있으며, 제2 층(14)의 내면(20)의 유체 분배 도관(28)도 홈일 수 있어, 매니폴드가 평판(10) 내에 형성되도록 한다. 그러나, 내면(16)의 특정한 유체 분배 도관(28)은 내면(20)의 대응하는 유체 분배 도관(28)과 정렬될 필요는 없다. 유체 분배 도관(28)은 임의의 단면 형상을 가질 수 있다. 원뿔형, 직사각형 또는 원형 단면 형상이 양호하다.
유체 입구 포트(23)는 도2에 도시된 바와 같이 층(12, 14)들과 일체로 형성될 수 있다. 다르게는, 유체 입구 포트(23)는, 예컨대 미늘 끼워 맞춤(barbed fitting)을 이용하여 평판(10)에 별도로 결합될 수 있다.
적어도 하나의 노즐 하우징(30)은 적어도 하나의 유체 분배 도관(28)에 배치된다. 도3은 제1 층(12)의 하나의 노즐 하우징(30)을 도시하는, 선 3-3을 따라 취한 도2의 단면도이다. 노즐 하우징(30)은 유체 분배 도관(28)과 연통 상태에 있는 리셉터클 단부(32)를 갖는다. 노즐 하우징(30)의 분무 단부(34)는 제1 층(12)의 외면(18)과 적어도 부분적으로 연통 상태에 있고, 구멍(36)을 포함한다. 구멍(36)은 양호하게는 직경이 0.15 ㎜ 정도이다.
각각의 노즐 하우징(30)은 도3에 도시된 바와 같이 와류 평판(swirl plate) 또는 삽입체일 수 있는 노즐(26)을 수용하기 위한 크기로 된다. 노즐(26)은, 예컨대 가압 끼워 맞춤, 납땜 또는 접착 등에 의해 노즐 하우징(30)에 고정될 수 있다. 다르게는, 노즐(26)은 유체 분배 도관(28) 내에 일체로 형성될 수도 있다.
노즐(26)은 양호하게는 단순 압력 와류 분무기(simplex pressure-swirl atomizer) 등과 같은 소형 분무기이며, 높이가 대략 0.3 ㎜이고, 임의의 적절한 재료로 제조될 수 있다. 적절한 재료의 예는 황동 또는 스테인레스강과 같은 금속 재료이다. 단순 압력 와류 분무기는 본 명세서에 참조되어 합체된, 틸톤(Tilton) 등에게 허여된 미국 특허 제5,220,804호에 상세히 설명되어 있으며, 워싱톤, 콜톤(Colton)에 소재한 아이소써멀 시스템즈 리서치 인크(Isothermal Systems Research, Inc.)로부터 상업적으로 입수 가능하다.
도4는 2개의 인쇄 회로 기판(45) 상의 전자 모듈을 동시에 냉각시키기 위한 평판(10)의 작동 방식을 도시한다. 도1 내지 도4를 종합적으로 참조하면, 평판(10)의 제1 층(12) 및 제2 층(14)의 유체 분배 도관(28)은 유체 입구 포트(23)를 통해 냉각제 유체를 수용하여, 유체 분배 도관(28) 내에 배치된 많은 노즐(26)의 리셉터클 단부(32)로 유체를 공급한다. 제1 층(12)의 내면(16)에 형성된 유체 분배 도관(28)(도시 안됨)에 의해 야기된 제1 층(12)의 외면 상의 돌출부(29)를 도4에서 볼 수 있다.
노즐(26)의 분무 단부(34)는 유체를 미세화시키고, 미세화된 유체(43)를 구멍(36)을 통해, 양호하게는 외면(18, 22)에 대해 직각으로 토출한다. 다르게는, 미세화된 유체(43)는 외면(18, 22)에 대해 약간의 각도를 가지고 토출될 수도 있다. 미세화된 유체(43)는 다른 부품들 중에서도 멀티 칩 모듈, 전자 하이브리드 조립체 또는 수동 부품과 같은 전자 모듈을 포함하는 2개의 인쇄 회로 기판(45) 상에 실질적으로 동시에 분무된다.
냉각제 유체는 양호하게는 3M의 등록 상표 플루오리너트(FluorinertTM) 유전성(dielectric) 유체, 제품 번호 FC-72와 같은 유전성 유체이지만, 주지되어 광범위하게 입수 가능한 다른 적절한 유전성 유체일 수도 있다. 예컨대, 3M의 등록 상표 플루오리너트(FluorinertTM) 유전성 유체와 유사한 퍼플루오로카본(perfluorocarbon) 유체가 오시몬트 갈덴[Ausimont Galden(등록 상표)]으로부터 입수 가능하다.
300 Watt/㎠까지의 전력 밀도를 갖는 전자 모듈은 평판(10)의 한쪽 측면(12, 14)에 의해 효과적으로 냉각된다. 전자 모듈로부터의 직접적인 열의 제거는 모듈 및 모듈과 관련된 부품들의 작동 온도를 감소시키며, 열변화 및 이와 관련된 열응력의 현저한 감소를 통해 신뢰성을 증가시킨다.
도5는 도1 내지 도4에 도시된 장치를 위한 랙형 하우징 및 폐쇄 루프 유체 유동을 도시한다. 임의의 요구되는 크기의 거의 정사각형 챔버를 형성하는 섀시(60)는, 예컨대 버사 모듈 유럽(VME) 랙형 하우징일 수 있다. 섀시(60)는 임의의 적절한 재료, 예컨대 알루미늄과 같은 금속 또는 플라스틱으로 구성될 수 있고, 다중 챔버를 생성하기 위해 분할될 수 있다.
섀시(60)의 가능한 하나의 구조에서, 2개의 측면, 즉 내측면(61) 및 외측면(63)을 갖는 상부 벽(62)은 내측면(65)과 외측면(67)을 또한 갖는 바닥 벽(66)과 대향한다. 많은 안내부(68)가 상부 벽(62)의 내측면(61)과 바닥 벽(66)의 내측면(65)에 형성된다. 상부 벽(62) 상의 안내부(68)는 바닥 벽(66) 상의 안내부(68)와 실질적으로 정렬되어 있다. 안내부(68)는 전자 모듈용 전기 상호 접속부를 선택적으로 제공한다.
본 발명의 양호한 실시예에서, 전자 모듈을 지지하는 인쇄 회로 기판(45)과 같은 장치는 안내부(68)의 쌍들 사이에 고정된다. 평판(10)은 안내부(68)에 의해 위치되고, 양호하게는 인쇄 회로 기판(45)들 사이에 개재될 수 있어, 2개의 인쇄 회로 기판(45) 상의 전자 모듈이 평판(10)의 양쪽 층(12, 14)으로부터 토출되는 미세화된 유체(43)에 의해 동시에 냉각되도록 한다.
도5에 도시된 바와 같이, 미세화된 유체(43)가 거의 유사한 방식으로 2개의 인쇄 회로 기판에 충돌한다. 그러나, 내면(16)에 위치한 유체 분배 도관(28) 내의 노즐(26)의 위치는, 분무 냉각되는 특정한 인쇄 회로 기판(45)의 특정한 냉각 요구 조건을 충족시키기 위해, 내면(20)에 형성된 유체 분배 도관(28) 내의 노즐(26)의 위치와는 상이할 수 있는 것이 고려된다. 따라서, 예컨대, 평판(10)의 제1 층(12)은 제1 회로 기판의 상부 영역에 분무 살포하는 반면에, 평판(10)의 제2 층(14)은 제2 회로 기판의 바닥 영역에 분무 살포할 수 있다.
공냉 랙형 하우징 내에 있을 수 있는, 전자 모듈들 사이에 큰 간격을 두어야 한다는 제한 요건은 본 명세서에 설명된 분무 냉각 평판(10)을 사용할 때에는 기본적으로 존재하지 않게 된다. 평판(10)은 모듈에 부착된 부품(도시 안됨)의 높이가 허용하는 한 전자 모듈의 표면에 실제로 가까이 위치될 수 있으며, 이는 섀시(60) 내의 간격이 공기 체적 요구량에 의해서라기보다 부품의 높이에 의해 우선적으로 결정될 수 있기 때문에 결국 모듈 패키지의 소형화를 이룰 수 있게 한다. 열이 넓은 구역, 예컨대 큰 열싱크에 걸쳐 분포되어 있을 때 가장 효과적인 공냉과는 달리, 분무 냉각은 열집중을 촉진시키며, 분무 냉각의 다른 인자는 패키지 체적 및 중량을 감소시킨다.
다시 도5를 참조하면, 섀시(60)용 폐쇄 루프 유체 유동의 일례가 도시되어 있다. 유체 공급 튜브(52)는 평판(10) 내의 유체 분배 도관(28)에 의해 형성된 도관으로 냉각제 유체의 유동을 공급하기 위해 유체 입구 포트(23)에 부착될 수 있다. 다르게는, 유체 공급 저장조(도시 안됨)가 냉각제 유체를 평판(10)에 공급하기 위해 상부 벽(62)의 외측면(63)의 주변에 부착되어 밀봉될 수 있다. 또 다르게는, 유체 후방판(도시 안됨)이 평판(10)에 냉각제 유체를 공급하기 위해 섀시(60)에 결합될 수도 있다.
유체 토출 저장조(48)는 바닥 벽(66)의 외측면(67)에 부착되어 밀봉된다. 유체 토출 저장조(48)는 섀시(60)로부터 제거된 유체를 수집하여 배출한다. 유체는 양호하게는 중력에 의해 바닥 벽(66) 내의 개구(도시 안됨)를 통해 섀시(60)에서 배출된다. 물론, 냉각제 유체의 누출을 감소시키기 위해 밀봉 섀시(60)를 추가하는 것도 바람직할 수 있다.
유체 공급 튜브(52)에 결합된 유체 펌프(50)는 유체 유동을 제공한다. 튜브(54)에 의해 펌프(50)에 연결되고 튜브(56)에 의해 유체 토출 저장조(48)에 연결된 응축기(53)는 유체 토출 저장조(48)로부터 유체를 수용한다. 응축기(53)는 유체로부터 열을 방출시켜서, 유체를 처음의 액상으로 복귀시킨다. 응축기(53)의 냉각 용량을 확대시키기 위해 팬(58)이 사용될 수 있다. 냉각된 유체는 응축기(53)로부터 유체 펌프(50)로 공급된다. 따라서, 냉각제 유체의 폐쇄 루프 유동이 형성된다. 시스템 내의 임의의 주어진 지점에서 냉각제 유체는 증기, 액체, 또는 증기와 액체의 혼합물일 수 있다는 것을 알 것이다.
냉각제의 유동을 제공하기 위한 임의의 종래 수단이 설명된 본 발명의 실시예와 관련되어 사용될 수 있는 것이 고려된다. 여분용으로, 예컨대 하나 이상의 섀시(60)가 단일 냉각제 저장조에 연결될 수 있고, 하나 이상의 냉각제 저장조가 단일 섀시(60)에 연결될 수 있는 것이 추가로 고려된다.
유체 펌프(50), 응축기(53) 및 팬(58)의 크기는 열제거 요구량 및 유량 요구량을 기초로 선택되어야 한다. 예컨대, 종래의 폐쇄 루프 유체 유동은 500 Watt 내지 1000 Watt의 방열에 대해 500 ㎖/min 내지 1000 ㎖/min이다. 다양한 크기의 펌프 및 응축기 조립체는 아이소써멀 시스템즈 리서치 인크로부터 입수 가능하며, 허용 가능한 배관 및 부속품은 일리노이주, 버논 힐즈(Vernon Hills)에 소재한 콜-파머(Cole-Parmer)로부터 입수 가능하다.
본 명세서에 설명된 폐쇄 루프 유체 유동 시스템은 많은 이점을 갖는다. 예컨대, 폐쇄 루프 유체 유동 시스템은 기존의 랙형 하우징에 대해 용이하게 개장된다. 그리고, 시스템은 많은 유체 유동 라인을 관리하거나 개별 분무 노즐을 위치시킬 필요가 없다. 따라서, 회로들이 추가로 집적되고 인쇄 회로 기판 상의 전자 모듈들 상의 그리고 그 사이의 물리적인 공간이 감소됨에 따라 열밀도가 증가함에도 불구하고, 본 명세서에 설명된 장치와 관련된 유체 전달 및 토출 시스템은 복잡성이 증가되지 않을 것이다.
또한, 시스템은 서비스가 편리하도록 설계되었다. 예컨대, 분무 냉각 시스템을 수리하는 것은 섀시(60)로부터 평판(10)을 제거하는 것만큼 간단하며, 대표적으로는 많은 유체 유동 라인을 연결 해제하거나 재위치시키는 것을 포함하지 않는다. 마찬가지로, 시스템의 설계는 분무 냉각되는 개별 전자 모듈로의 방해받지 않는 접근을 제공하며, 추가로 모듈의 점검 및 수리를 용이하게 한다.
설명된 실시예는 정상 작동 동안에 냉각되는 전자 모듈을 나타내지만, 본 발명은 정상 작동 동안의 전자 모듈의 냉각으로 제한되는 것이 아니라, 예컨대 전자 모듈 또는 모듈 내에 포함된 전자 회로 장치의 시험 및 평가를 위한 것일 수 있다는 것을 알 수 있다.
밀봉 및/또는 체결이 요구될 수 있는 곳에서는, 많은 방법 및 재료가 사용될 수 있다는 것도 추가로 알 수 있다. 예컨대, 나사 등의 체결구, 탄성 개스킷, 초음파 용접, 경납땜, 연납땜 또는 스웨이징(swaging)이 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 형태 또는 추가적인 형태가 첨부된 청구의 범위의 사상 및 범주와 그 균등물로부터 벗어나지 않고 발명될 수 있다는 것이 명백해질 것이며, 본 발명이 상기 서술된 특정한 실시예로 어떠한 방식으로도 제한되어서는 안되며, 단지 이하의 청구의 범위 및 그 균등물에 의해서 제한된다는 것을 알 수 있다.

Claims (10)

  1. 전자 모듈을 분무 냉각시키기 위한 장치에 있어서,
    제1 층과 제1 층에 대향된 제2 층을 갖는 평판과,
    제1 층에 배치된 제1 유체 분배 도관과,
    제2 층에 배치된 제2 유체 분배 도관과,
    제1 구멍을 가지며 제1 유체 분배 도관에 배치된 제1 노즐 하우징과,
    제2 구멍을 가지며 제2 유체 분배 도관에 배치된 제2 노즐 하우징을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 평판에 배치된 유체 입구 포트를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제2항에 있어서, 유체 입구 포트는 유체를 제1 유체 분배 도관 및 제2 유체 분배 도관으로 공급하는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제3항에 있어서, 평판은 제1 회로 기판과 제2 회로 기판 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제4항에 있어서, 평판은 버사 모듈 유럽(VME) 케이지 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제4항에 있어서, 제1 노즐은 제1 노즐 하우징 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제6항에 있어서, 제1 노즐은 스테인레스강으로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제6항에 있어서, 제1 노즐은 유체를 미세화시키고, 미세화된 유체를 제1 구멍을 통해 토출시키는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제8항에 있어서, 미세화된 유체는 제1 층에 거의 직각으로 제1 회로 기판 상으로 토출되는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 전자 모듈을 분무 냉각시키기 위한 장치에 있어서,
    제1 내면과 제1 외면을 갖는 제1 층 및 제2 내면과 제2 외면을 갖는 제2 층을 구비한 평판과,
    제1 내면에 형성된 제1 유체 분배 도관과,
    제2 내면에 형성되고, 매니폴드를 형성하기 위해 제1 유체 분배 도관과 실질적으로 정렬된 제2 유체 분배 도관과,
    제1 유체 분배 도관(28)에 배치된 제1 노즐과,
    제2 유체 분배 도관(28)에 배치된 제2 노즐을 포함하며,
    상기 제1 노즐은 제1 유체 분배 도관과 연통 상태에 있는 제1 리셉터클 단부와, 제1 구멍을 갖고 제1 외면과 연통 상태에 있는 제1 분무 단부를 구비하며,
    상기 제2 노즐은 제2 유체 분배 도관과 연통 상태에 있는 제2 리셉터클 단부와, 제2 구멍을 갖고 제2 외면과 연통 상태에 있는 제2 분무 단부를 구비하며,
    상기 제1 리셉터클 단부는 제1 유체 분배 도관으로부터 유체를 수용하며, 상기 제1 분무 단부는 유체를 미세화시켜서 미세화된 유체를 제1 구멍을 통해 토출시키며, 상기 제2 리셉터클 단부는 제2 유체 분배 도관으로부터 유체를 수용하며, 상기 제2 분무 단부는 유체를 미세화시켜서 미세화된 유체를 제2 구멍을 통해 토출시키는 것을 특징으로 하는 장치.
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Families Citing this family (64)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7204832B2 (en) * 1996-12-02 2007-04-17 Pálomar Medical Technologies, Inc. Cooling system for a photo cosmetic device
US8182473B2 (en) * 1999-01-08 2012-05-22 Palomar Medical Technologies Cooling system for a photocosmetic device
US5923533A (en) * 1998-02-17 1999-07-13 Lockheed Martin Corporation Multiple tile scaleable cooling system for semiconductor components
US5880931A (en) * 1998-03-20 1999-03-09 Tilton; Donald E. Spray cooled circuit card cage
US6205799B1 (en) 1999-09-13 2001-03-27 Hewlett-Packard Company Spray cooling system
US6292364B1 (en) * 2000-04-28 2001-09-18 Raytheon Company Liquid spray cooled module
US6538885B1 (en) * 2000-09-15 2003-03-25 Lucent Technologies Inc. Electronic circuit cooling with impingement plate
US6644058B2 (en) 2001-02-22 2003-11-11 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Modular sprayjet cooling system
US6708515B2 (en) 2001-02-22 2004-03-23 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Passive spray coolant pump
US7082778B2 (en) * 2001-02-22 2006-08-01 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Self-contained spray cooling module
US6484521B2 (en) 2001-02-22 2002-11-26 Hewlett-Packard Company Spray cooling with local control of nozzles
US6550263B2 (en) 2001-02-22 2003-04-22 Hp Development Company L.L.P. Spray cooling system for a device
US6595014B2 (en) 2001-02-22 2003-07-22 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Spray cooling system with cooling regime detection
US20030155434A1 (en) * 2002-02-01 2003-08-21 Rini Daniel P. Spray nozzle apparatus and method of use
US7654100B2 (en) * 2001-04-26 2010-02-02 Rini Technologies, Inc. Method and apparatus for high heat flux heat transfer
US6993926B2 (en) 2001-04-26 2006-02-07 Rini Technologies, Inc. Method and apparatus for high heat flux heat transfer
US6571569B1 (en) 2001-04-26 2003-06-03 Rini Technologies, Inc. Method and apparatus for high heat flux heat transfer
US6904968B2 (en) * 2001-09-14 2005-06-14 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Method and apparatus for individually cooling components of electronic systems
FR2833803B1 (fr) * 2001-12-17 2004-03-12 Renault Circuit electronique de puissance et systeme de motorisation hybride pour vehicule automobile pourvu d'un tel circuit electronique de puissance
US6882156B2 (en) * 2002-02-14 2005-04-19 Teradyne, Inc. Printed circuit board assembly for automatic test equipment
US6625023B1 (en) 2002-04-11 2003-09-23 General Dynamics Land Systems, Inc. Modular spray cooling system for electronic components
US6604571B1 (en) 2002-04-11 2003-08-12 General Dynamics Land Systems, Inc. Evaporative cooling of electrical components
US6857283B2 (en) * 2002-09-13 2005-02-22 Isothermal Systems Research, Inc. Semiconductor burn-in thermal management system
US7836706B2 (en) * 2002-09-27 2010-11-23 Parker Intangibles Llc Thermal management system for evaporative spray cooling
US7159414B2 (en) * 2002-09-27 2007-01-09 Isothermal Systems Research Inc. Hotspot coldplate spray cooling system
US6976528B1 (en) 2003-02-18 2005-12-20 Isothermal Systems Research, Inc. Spray cooling system for extreme environments
US20070199340A1 (en) * 2003-08-25 2007-08-30 Isothermal Systems Research, Inc. Multi-chamber spray cooling system
US7150109B2 (en) * 2003-08-25 2006-12-19 Isothermal Systems Research, Inc. Dry-wet thermal management system
US7043933B1 (en) 2003-08-26 2006-05-16 Isothermal Systems Research, Inc. Spray coolant reservoir system
US7180741B1 (en) 2003-08-26 2007-02-20 Isothermal Systems Research, Inc. Spray cool system with a dry access chamber
US7240500B2 (en) 2003-09-17 2007-07-10 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Dynamic fluid sprayjet delivery system
US7009842B2 (en) * 2004-01-30 2006-03-07 Isothermal Systems Research, Inc. Three dimensional packaging and cooling of mixed signal, mixed power density electronic modules
US20050183844A1 (en) * 2004-02-24 2005-08-25 Isothermal Systems Research Hotspot spray cooling
US6952346B2 (en) * 2004-02-24 2005-10-04 Isothermal Systems Research, Inc Etched open microchannel spray cooling
US7392660B2 (en) * 2004-08-05 2008-07-01 Isothermal Systems Research, Inc. Spray cooling system for narrow gap transverse evaporative spray cooling
US7901191B1 (en) 2005-04-07 2011-03-08 Parker Hannifan Corporation Enclosure with fluid inducement chamber
US7362574B2 (en) * 2006-08-07 2008-04-22 International Business Machines Corporation Jet orifice plate with projecting jet orifice structures for direct impingement cooling apparatus
US7477513B1 (en) * 2006-12-29 2009-01-13 Isothermal Systems Research, Inc. Dual sided board thermal management system
CA2628504C (en) 2007-04-06 2015-05-26 Ashley Stone Device for casting
CN101324533B (zh) * 2007-06-13 2011-07-20 中国科学院工程热物理研究所 多相体系微射流相变能质传递过程观测系统
US7796384B2 (en) * 2008-08-27 2010-09-14 Honeywell International Inc. Hybrid chassis cooling system
US7916483B2 (en) * 2008-10-23 2011-03-29 International Business Machines Corporation Open flow cold plate for liquid cooled electronic packages
US7944694B2 (en) * 2008-10-23 2011-05-17 International Business Machines Corporation Liquid cooling apparatus and method for cooling blades of an electronic system chassis
US7961475B2 (en) * 2008-10-23 2011-06-14 International Business Machines Corporation Apparatus and method for facilitating immersion-cooling of an electronic subsystem
US7983040B2 (en) * 2008-10-23 2011-07-19 International Business Machines Corporation Apparatus and method for facilitating pumped immersion-cooling of an electronic subsystem
US7885070B2 (en) * 2008-10-23 2011-02-08 International Business Machines Corporation Apparatus and method for immersion-cooling of an electronic system utilizing coolant jet impingement and coolant wash flow
US7885074B2 (en) * 2009-06-25 2011-02-08 International Business Machines Corporation Direct jet impingement-assisted thermosyphon cooling apparatus and method
US8014150B2 (en) * 2009-06-25 2011-09-06 International Business Machines Corporation Cooled electronic module with pump-enhanced, dielectric fluid immersion-cooling
US8018720B2 (en) * 2009-06-25 2011-09-13 International Business Machines Corporation Condenser structures with fin cavities facilitating vapor condensation cooling of coolant
US8490679B2 (en) * 2009-06-25 2013-07-23 International Business Machines Corporation Condenser fin structures facilitating vapor condensation cooling of coolant
US8059405B2 (en) * 2009-06-25 2011-11-15 International Business Machines Corporation Condenser block structures with cavities facilitating vapor condensation cooling of coolant
US8345423B2 (en) 2010-06-29 2013-01-01 International Business Machines Corporation Interleaved, immersion-cooling apparatuses and methods for cooling electronic subsystems
US8351206B2 (en) 2010-06-29 2013-01-08 International Business Machines Corporation Liquid-cooled electronics rack with immersion-cooled electronic subsystems and vertically-mounted, vapor-condensing unit
US8369091B2 (en) 2010-06-29 2013-02-05 International Business Machines Corporation Interleaved, immersion-cooling apparatus and method for an electronic subsystem of an electronics rack
US8184436B2 (en) 2010-06-29 2012-05-22 International Business Machines Corporation Liquid-cooled electronics rack with immersion-cooled electronic subsystems
US8179677B2 (en) 2010-06-29 2012-05-15 International Business Machines Corporation Immersion-cooling apparatus and method for an electronic subsystem of an electronics rack
TWI422318B (zh) 2010-10-29 2014-01-01 Ind Tech Res Inst 數據機房
CN105202844B (zh) * 2015-10-20 2017-06-16 中国电子科技集团公司第四十四研究所 高效率水冷箱
CN105934139B (zh) * 2016-06-16 2018-05-22 广东合一新材料研究院有限公司 大功率器件的工质接触式冷却系统及其工作方法
US10109901B2 (en) * 2016-07-22 2018-10-23 Ford Global Technologies, Llc Battery thermal interface material installation assembly and method
US10390455B2 (en) * 2017-03-27 2019-08-20 Raytheon Company Thermal isolation of cryo-cooled components from circuit boards or other structures
CN107763939A (zh) * 2017-11-30 2018-03-06 上海海洋大学 一种速冻机用斜切条缝喷嘴
CN111540716B (zh) * 2020-07-13 2020-10-02 常州江苏大学工程技术研究院 用于大功率芯片散热的静电闪蒸微喷雾循环冷却系统
US11950394B2 (en) 2021-10-12 2024-04-02 Ge Aviation Systems Llc Liquid-cooled assembly and method

Family Cites Families (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3035419A (en) * 1961-01-23 1962-05-22 Westinghouse Electric Corp Cooling device
US3725566A (en) * 1972-05-01 1973-04-03 Us Navy Evaporative cooling and heat extraction system
JPS605321B2 (ja) * 1977-09-03 1985-02-09 株式会社日阪製作所 プレート式蒸発器
US4399484A (en) * 1981-03-10 1983-08-16 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force Integral electric module and assembly jet cooling system
US4434112A (en) * 1981-10-06 1984-02-28 Frick Company Heat transfer surface with increased liquid to air evaporative heat exchange
GB2124036B (en) * 1982-03-09 1985-01-09 Vero Electronics Ltd An improved cooling system for a circuit board installation
DE3248147A1 (de) * 1982-12-27 1984-06-28 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Metallisierte formteile aus kunststoff fuer technische gehaeuse zur abschirmung gegenueber elektromagnetischen stoerfeldern
CA1227886A (en) * 1984-01-26 1987-10-06 Haruhiko Yamamoto Liquid-cooling module system for electronic circuit components
FR2578553B1 (fr) * 1985-03-06 1989-01-06 Bertin & Cie Installation de refroidissement par pulverisation
FR2579060B1 (fr) * 1985-03-18 1987-04-17 Socapex Carte de circuit imprime a echangeur thermique et procede de fabrication d'une telle carte
US4854377A (en) * 1985-11-19 1989-08-08 Nec Corporation Liquid cooling system for integrated circuit chips
CA1283225C (en) * 1987-11-09 1991-04-16 Shinji Mine Cooling system for three-dimensional ic package
US4847731A (en) * 1988-07-05 1989-07-11 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Liquid cooled high density packaging for high speed circuits
US4912600A (en) * 1988-09-07 1990-03-27 Auburn Univ. Of The State Of Alabama Integrated circuit packaging and cooling
JPH06100408B2 (ja) * 1988-09-09 1994-12-12 日本電気株式会社 冷却装置
DE68925403T2 (de) * 1988-09-20 1996-05-30 Nippon Electric Co Kühlungsstruktur für elektronische Bauelemente
US5174364A (en) * 1988-09-21 1992-12-29 Nec Corporation Cooling abnormality detection system for electronic equipment
US4935864A (en) * 1989-06-20 1990-06-19 Digital Equipment Corporation Localized cooling apparatus for cooling integrated circuit devices
US5057968A (en) * 1989-10-16 1991-10-15 Lockheed Corporation Cooling system for electronic modules
US4964019A (en) * 1989-12-27 1990-10-16 Ag Communication Systems Corporation Multilayer bonding and cooling of integrated circuit devices
US5232164A (en) * 1990-05-09 1993-08-03 Resch D R Precisely adjustable atomizer
US5067047A (en) * 1990-05-11 1991-11-19 At&T Bell Laboratories Circuit pack with inboard jet cooling
DE4102019C1 (ko) * 1991-01-24 1992-07-09 Schroff Gmbh, 7541 Straubenhardt, De
US5131233A (en) * 1991-03-08 1992-07-21 Cray Computer Corporation Gas-liquid forced turbulence cooling
US5190099A (en) * 1991-05-01 1993-03-02 The United States Of The America As Represented By The Secretary Of The Army Pulsatile impinging cooling system for electronic IC modules and systems using fluidic oscillators
EP0516478A2 (en) * 1991-05-30 1992-12-02 Nec Corporation Cooling structure for integrated circuits
US5210440A (en) * 1991-06-03 1993-05-11 Vlsi Technology, Inc. Semiconductor chip cooling apparatus
JP2995590B2 (ja) * 1991-06-26 1999-12-27 株式会社日立製作所 半導体冷却装置
US5207613A (en) * 1991-07-08 1993-05-04 Tandem Computers Incorporated Method and apparatus for mounting, cooling, interconnecting, and providing power and data to a plurality of electronic modules
US5166863A (en) * 1991-07-15 1992-11-24 Amdahl Corporation Liquid-cooled assembly of heat-generating devices and method for assembling and disassembling
DE59206544D1 (de) * 1991-10-11 1996-07-18 Asea Brown Boveri Ein- und/oder Ausgabegerät für Prozessdaten
JP2852148B2 (ja) * 1991-10-21 1999-01-27 日本電気株式会社 集積回路パッケージの冷却構造
JP2728105B2 (ja) * 1991-10-21 1998-03-18 日本電気株式会社 集積回路用冷却装置
US5177666A (en) * 1991-10-24 1993-01-05 Bland Timothy J Cooling rack for electronic devices
US5175395A (en) * 1991-11-27 1992-12-29 Rockwell International Corporation Electromagnetic shield
US5220804A (en) * 1991-12-09 1993-06-22 Isothermal Systems Research, Inc High heat flux evaporative spray cooling
JP2792304B2 (ja) * 1992-01-22 1998-09-03 日本電気株式会社 集積回路用冷却装置
CA2088821C (en) * 1992-02-05 1999-09-07 Hironobu Ikeda Cooling structure for integrated circuit
JP2852152B2 (ja) * 1992-02-06 1999-01-27 甲府日本電気株式会社 電子装置の冷却装置
DE69321501T2 (de) * 1992-02-10 1999-03-04 Nec Corp Kühlvorrichtung für Bauteile mit elektronischen Schaltungen
JP2745948B2 (ja) * 1992-04-06 1998-04-28 日本電気株式会社 集積回路の冷却構造
JP2853481B2 (ja) * 1992-09-30 1999-02-03 日本電気株式会社 半導体素子の冷却構造
US5436793A (en) * 1993-03-31 1995-07-25 Ncr Corporation Apparatus for containing and cooling an integrated circuit device having a thermally insulative positioning member
EP0655882B1 (en) * 1993-11-16 1996-08-21 Digital Equipment Corporation EMI shielding for electronic components
US5431974A (en) * 1993-12-16 1995-07-11 Pierce; Patricia Electromagnetic radiation shielding filter assembly
US5675473A (en) * 1996-02-23 1997-10-07 Motorola, Inc. Apparatus and method for shielding an electronic module from electromagnetic radiation

Also Published As

Publication number Publication date
JP2000508473A (ja) 2000-07-04
AU2112597A (en) 1997-10-29
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AU701552B2 (en) 1999-01-28
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KR100304522B1 (ko) 2001-09-29
US5718117A (en) 1998-02-17

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