KR910008985B1 - 전자회로부품을 냉각시키기 위해 열도전성 화합물층을 갖는 냉각시스템 및 그 화합물 형성방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

전자회로부품을 냉각시키기 위해 열도전성 화합물층을 갖는 냉각시스템 및 그 화합물 형성방법

제1도는 열도전성 화합물층을 내포하는 부재들간의 열접촉 중계면의 열전달을 설명하기 위한 개략 확대 횡단면도.

제2도는 제1도의 열접촉 중계면을 가로지르는 열접촉저항과 그에 가해지는 압력간의 상호관계를 연구하기 위한 실험장치의 개략횡단면도.

제3도는 제2도의 장치를 사용하여 행한 실험결과를 나타내는 도면.

제4도는 본 발명에 의한 냉각모듈의 전형적인 구조를 나타내는 개략횡단면도.

제5도는 본 발명에 의한 냉각시스템의 일부분의 개략횡단면도로서, 그의 구조와 실시예 1의 열도전성 화합물층의 압축방법을 나타내는 도면.

제6도는 본 발명에 의한 냉각시스템의 일부분의 개략횡단면도로서, 그의 구조와 실시예 2의 열도전성 화합물층의 압축방법을 나타내는 도면.

제7도는 본 발명에 의한 냉각시스템의 일부분의 개략횡단면도로서, 그의 구조와 실시예 3의 열도전성 화합물층의 압축방법을 나타내는 도면.

제8도는 인쇄회로기판상에 장치된 회로부품의 사시도로서, 본 발명의 실시예 5의 장벽수단의 구조를 나타내는 도면.

본 발명은 집적회로 반도체장치와 같은 다수의 고체전자회로 부품들을 갖고 있는 인쇄회로기판과 함께 사용되는 냉각시스템에 관한 것으로 특히, 냉각시스템내에 내포되어 전자회로 부품들을 냉각시키도록 열도전성 화합물층을 통해 전자회로부품들 각각과 접촉하는 냉각모듈에 관한 것이다.

지금까지 예를들어 미국특허로서, Chue등에게 허여된 3,993,123. Oktay 등에게 허여된 4,203,129, Babuka 등에게 허여된 4,254,431 및 Berndmaier에게 허여된 4,323,914 그리고 일본 특허공개 공보로서, K.D.Ostergrane등에 의해 발명된 61-15353, Yamamoto 등에 의해 발명된 60-160149 및 Tajima에 의해 발명된 62-109347에 기술된 바와같이 인쇄회로 기판상에 장치된 IC 반도체장치 또는 대규모 IC(LSI)반도체장치들을 냉각시키기 위한 여러가지형의 냉각구조물이 개발되어 있다. 이들 냉각구조물들중 어떤 것들에서는 열전달판 또는 열전달 피스톤과 같은 열전달 소자를 스프링, 벨로우스(bellows), 냉매의 수압등으로부터 제공되는 압력에 의해 회로부품의 표면에 밀어붙여서 회로부품과 직접 접촉되도록하여 회로부품으로부터 방출되는 열을 제거한다. 열전달 소자는 직접 또는 간접적으로 냉매에 노출되어 있다. 열은 회로부품과 접촉상태에 있는 대응열전달 소자들을 통해 냉매로 전달된다.

그러나 일반적으로, 상술한 냉각구조물들내의 열전달 소자들과 회로부품들간의 계면의 열접촉 저항성분은 오히려 높고 불안정하다. 왜냐하면, 그들간의 실제의 접촉면적은 서로 열접촉하는 표면들이 거칠므로 인해 작고 불안정하기 때문이다. 그밖에도 스프링, 풀무 특히 냉매압의 압력변동은 열접촉저항에 예민하고도 심각하게 영향을 주므로 냉각모듈들의 열전달 효율에 큰 손실을 초래하게 된다. 특히, 냉각시킬 대응회로부품에 열전달 부재를 밀어붙여주기 위한 스프링을 사용하므로서 외부기계충격에 의해 기계적 공진진동이 발생되는 경향이 있으므로 이로인해 압력변동을 야기시키게 된다.

종래의 냉각구조물들에 의해 원인이 되는 상술한 단점들을 극복하기 위해 열도전성 불활성가스 또는 액체 금속 또는 열실리콘 구리스, 또는 열순응도전재와 같은 각종 액체 열도전재를 냉각모듈의 열전달소자와 회로부품의 표면들간의 중계면내에 밀봉 삽입하였다. 예를들어, Chue 등에 의하면 그 중계면에 열도전성 불활성 가스를 넣었으며, 또한 Oktay 등에 의하면, 열전달 피스톤과 회로부품을 담그기위해 비등점이 낮은 액체를 사용하였다. 그러나, 그들 냉각모듈들에 대해 가스 또는 액체를 밀봉시키기 위한 복잡하고도 값비싼 밀봉구조가 필요하기 때문에 단점이 된다. 그밖에도 연관된 불활성 가스와 액체의 열도전율은 상부한계이내로 관련열접촉저항을 축소시킨다.

Berndmaier등과 Babuka 등은 액체금속 또는 합금을 접촉 중계면내에 충전시켰지만, Ostergrane는 피스톤과 모자의 원추형 표면의 중계면내에 열구리스를 충전시키고 또한 피스톤과 회로소자사이에 액체금속층을 사용하였다. 이러한 구조에서는 피스톤의 원추형 표면상에 층을 유지시키기 위해 보다 뚜거운 열구리스층을 필요로 하기 때문에 층의 열저항이 증가하게 되어 좋지 못하다. 그밖에도, 어떤 종류의 액체금속은 접촉물질과 화학반응을 일으킬 위험성이 있어 반응을 방지하기 위한 여러가지 조치를 필요로 한다.

Yamamoto 등은 회로부품과 열전달판간의 중계면을 가로지르는 열접촉저항을 줄이기 위해 회로부품과 열전달판간에 순응성 박판을 삽입하여 풀무에 의해 그 열전달판을 회로부품에 밀어 붙였다.

그러나, 접촉표면들상에 남아있는 작은 공극들을 몰아냄으로서 관련된 회로소자와 열전달판의 접촉표면들과 박판 접촉표면들간에 바람직한 완전한 열접촉을 실현시키기 위해서 비교적 두꺼운 순응박판이 필요하다. 따라서 그 중계면을 가로지르는 전체 열접촉저항이 축소되어 나쁜 영향을 미친다.

Tajima는 구형상부표면을 갖는 캡과, 그 캡의 구형표면과 맞물릴 수 있는 오목한 구형바닥표면을 갖는 돌기부와, 냉각 햇(hat)로 구성되는 냉각구조물을 제공하였다. 캡은 회로소자와 그들간에 작은 간격을 두고 열구리스로 충전시켜 접촉되어 있는 한편 돌기부는 냉각헤더에 고정되어 있다. 캡과 햇은 회로소자가 받는 압력으로부터 보호하기에 충분한 두께를 갖는 열구리층을 통해 서로 접촉상태에 있다. Tajima는 열구리스층에 가해지는 압력은 거의 없는 것으로 기술하고 있다. 이러한 종래의 냉각모듈들에서 여러가지 열도전성 화합물재를 사용하여 열접촉 중간면을 가로지르는 열전달 저항을 줄이기 위해 많은 노력을 기울여왔다. 그러나, 결과는 바람직할 정도로 낮고, 안정되고 또한 재현성이 있는 열접촉저항을 유지시키기에는 충분치 않았다.

본 발명의 주요목적은 종래의 냉각구조의 상술한 결점을 제거하고 또한 회로내에 내포된 회로부품들을 효과적으로, 확실하게 그리고 균일하게 냉각시킬 수 있는 고성능 냉각구조를 갖는 전자회로 냉각시스템을 제공하는데 있다. 그 다음 목적은 열전달판과 회로부품간의 열접촉 중계면내에 안정화되고 또한 양호한 열도전층의 액체물질을 갖는 안정되고도 신뢰성 있는 냉각구조를 제공하는데 있다.

상술한 목적들을 성취하기 위해 본 발명에 의하면, 우선 열전달판과 회로부품간의 열접촉 중계면내에 위치된 열도전성 화합물층에 초기에 가해질 임계압력 Pc 즉, 최소값의 압력을 한정하는 실험을 행한다. 중계면을 가로지르는 열접촉 저항과 그에 가해지는 압력간의 상관관계는 히스테리시스 특성을 나타낸다. 열접촉 저항은 초기에 가해진 압력 Pi가 임계압력 Pc로서 정의된 압력을 초과하기 전에 증가하면 감소한다. 그후, 열전달저항은 압력이 최대압력 Pm까지 더 증가하면 불변한다. 그다음 압력 Pi는 점차 감소된다. 그 다음, 열접촉 중계면의 열접촉저항은 초기압력 Pi가 거의 0압력의 작은 값 Pa로 감소될때까지 동일한 값에 유지된다. 열도전성 화합물층상에 가해지는 압력과 열접촉저항간의 상술한 히스테리시스 특성들의 이용은 본 발명의 요지이다.

실제에 있어, 실험으로 정한 임계압력 Pc보다 높은 초기압력이 연관된 냉매의 지그 또는 수압을 사용하여 열접촉 중계면내에 이미 배치된 열도전성 화합물층에 가해진다. 결국 사전에 압축되는 열도전성 화합물은 유리한 낮은 열접촉저항을 갖고 있으며 또한 저압하에서 그 값을 안정된 방식으로 유지시킬 수 있다. 이 현상은 본 발명자들이 수많은 실험과 실행을 반복함으로서 밝혀졌다.

그 결과로서, 관련된 전자회로가 동작하는 동안 초기에 가해진 압력 Pm보다 낮지만, 0보다 큰 압력 Pa를 열중계면에 삽입함으로서 관련부품들로부터 안정되고, 또 효과적인 열제거를 할 수 있도록 중계면을 가로지르는 작은 열접촉저항을 충분히 유지시킬 수 있다. 물론 전자회로가 동작되지 않는 기간동안에도 압력 Pa는 회로소자에 가해진다. 그러므로 이후부터 압력 Pa는 동작압으로서 칭한다. 다수의 부품들을 장치한 다중칩 인쇄회로기판에 관해 열전도성 화합물층에 초기압력 Pi를 가해주기 위한 두가지형의 가압지그들은 제1및 실시예 2에 기술되어 있다. 열도전성 화합물층을 처리하기 위해 관련된 냉매의 수압을 사용하는 것은 실시예 3에 기술되어 있다. 열도전성 화합물이 지정된 중계면으로부터 흘러나오는 것을 방지하기 위한 수단은 실시예 4에 기술되어 있다. 모든 실시예들에서, 벨로우스들은 유체냉매의 수압과 조합하여 대응회로부품을 향해 열전달판을 탄성적으로 압축시키기 위한 탄성부재로서 사용된다.

열도전성 화합물은 열구리스로부터 선택되며 열실리콘 구리스가 좋다. 본 발명의 특징 및 장점들을 첨부도면을 참조하여 양호한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

일반적으로, 두 몸체들의 표면들간의 중계면을 가로지르는 열접촉저항은 접촉면적, 표면상태와 평탄성의 함수로서 표면들간에 적재된다. 사실상 접촉면적은 충전재이외에 상술한 인자들에 따라 다르다. 대부분의 응용들중에서 표면상태와 평탄성을 개선하는 것은 본 분야에서 값비싼 것으로 경제적인 것이 못된다. 그러므로, 열전도성층은 두 표면들간에 삽입되어 중계영역내의 작은 간극들에 충전되어 표면상에 남아있는 미소한 공극들을 몰아내므로 그들간의 열접촉저항을 감소시킨다.

제1도는 열전달판 103과 회로부품 133의 표면들간의 중계면의 확대횡단면도로서 그들간의 열도전성 화합물층, 통상적으로 열구리스 131의 층을 통해 서로 열접촉하는 것을 설명하기 위한 도면이다. 양 표면들의 1㎛이하의 거칠음과 불규칙성은 불가피한 것으로 공기가 들어가게 되는 수많은 미소공극들 100이 생기는 원인이 된다. 중계면을 가로지르는 열접촉저항은 중계면에 열구리스 131을 넣어서 들어있는 공기를 제거해 줌으로서 줄일 수 있다. 왜냐하면 실리콘 오일은 공기보다 수배 더 높은 열전도율을 갖고 있기 때문이다. 통상적으로 열구리스의 점도는 페이스트형 점도를 유지시키기 위해 열구리스가 반유동성이 되도록 조정된다. 열구리스 131은 실리콘 오일과 같은 담체액내에서 현탁되는 금속산화물 또는 세라믹의 미립자들로 구성되는 충전재들을 포함한다. 미립자들간의 상호접촉 또는 미립자와 중계면의 표면들간의 상호접촉의 증가는 열도전성 화합물층으로 충전된 중계면의 열접촉저항을 줄여주는 것으로 생각된다. 본 발명자의 축적된 경험에 의하면, 열도전성 화합물을 내포하는 열접촉 중계면을 가로지르는 열접촉저항은 전술한 바와같이 그위에 가해지는 압력과 히스테리시스 상호관계를 갖는다. 이러한 현상이 발생하는 이유는 확실하지 않지만 상술한 고찰에 의해 원인이 되는 것으로 본다.

제2도는 상호관계를 연구하기 위한 실험장치의 개략 횡단면도이다. 그 장치에서, 제1구리디스크판 214, 열구리스층 215, 제2구리디스크판 211, 히터디스크 223 및 부하센서 224가 동축상에 언급한 순서로 겹쳐져서 원통형 블록을 형성하며, 이 블록은 그의 바닥과 원통측면을 열차단시키도록 두꺼운 열절연체층 225에 의해 둘러쌓여 있다. 냉매통로 212 즉, 수통로는 냉각헤더 220내에 배치되어 있다. 제1구리디스크판 214는 벨로우스 213의 일단에 연결되어 있으며, 벨로우스 213의 타단은 냉각헤더 220에 수밀하게 고정되어 냉매통로 212에 동작가능하게 연결되어 있다. 냉매 즉, 물은 화살표 217로 나타낸 바와같이 냉매통로 212를 통해 흐르며, 그 다음 그 방향은 화살표 218로 나타낸 바와같이 수통로 212의 내부에 배치된 편향기 216에 의해 제1구리디스크 214로 전환되어 히터디스크 223에서 발생된 열을 제거해준다. 냉각헤더 220은 고정되어 있고, 또한 원통형 블록은 열절연체 225와 원통형 블록이 놓여지는 테이블 210의 수직이동에 의해 수직으로 이동할 수 있다.

상술한 형상의 구조에 의해 히터디스크 223에서 발생된 열은 전부 화살표 219에 의해 나타낸 바와같이 상향으로 흐르게 할 수 있다. 제1구리디스크판 214의 온도 t₁과 제2구리디스크판 211의 온도 t₂는 디스크판들 214 및 211에 부착된 서모커플 221과 222에 의해 각각 측정된다. 결국, 열구리스층 215의 열중계면의 열접촉저항 R_cont는 온도 t₁및 t₂와 히터디스크 223에 입력되는 히팅파워 Q를 측정함으로써 다음식에 의해 쉽게 알 수 있다.

열구리스층 215에 가해진 부하압력 P는 부하센서 224 즉, 시장에서 구입할 수 있는 실리콘 압력변환기와 같은 압저항 소자에 의해 검출될 수 있다. 여기서, 열구리스 215에 가해진 압력은 벨로우스 213의 탄성압력과 냉매의 수압의 합이다. 수압은 수압펌프와 파이프라인(둘다 도시안됨)에 따라 변경될 수 있으며, 또한 벨로우스 213의 탄성압력은 쌍헤드 화살표 221에 의해 나타낸 바와같이 상향 또는 하향으로 베이스 테이블 210의 수직위치를 조정함으로서 일정범위내에서 변동될 수 있다.

제3도는 실험결과를 나타내는 도면이다. 열접촉저항 R_cont는 종좌표상에 그리고 부하압력 P는 횡축에 나타낸다. 이 실험의 시초에, 부하압력 P는 0부터 최대압력 Pm까지 점차 증가되고 또한 3분동안 유지된다. 그후, 부하 압력 P는 0값을 향해 점차 감소된다. 각 실험 데이타는 작은 원으로 구성하되, 화살표 R로 나타낸 좌측방향에서 시작하여 M점에 도달한 후 화살표 L로 나타낸 좌측방향을 향해 구성된다. 제3도의 곡선은 뚜렷하게 히스테리시스 특성을 나타낸다. 곡선은 임계압력 Pc로서 호칭되는 부하압력에서 전환점을 갖는다. Pc보다 높은 압력에서, 열접촉저항은 변동되지 않고 부하압력 P가 Pm으로 증가될 때까지 그대로 유지되다가 Pm으로부터 0에 가까운 값 Pa까지 감소된다. A점으로 나타낸 바와같이 10g의 부하압력에서의 열접촉저항은 더 높은 부하압력에서의 열접촉저항과 거의 동일한 값임을 확인할 수 있다. 본 발명에서는 이 히스테리시스 특성을 충분히 이용한다.

근본적으로, 본 발명은 IC 칩들과 같은 다수 회로부품들을 장치하는 인쇄회로기판 즉, 다수칩 인쇄회로기판에 관한 것이다. 그러나, 본 발명의 원리를 쉽게 설명하기 위해, 단일 칩과 이와 연관된 열도전성 화합물층에 적용된 단일냉각모듈을 설명한다.

제4도는 단일 냉각모듈의 구조를 설명하기 위한 개략횡단면도로서, 냉각시킬 회로부품이 도면이다. 냉각모듈에 대응하여 반도체 IC장치와 같은 회로부품 11은 인쇄회로기판 10상에 장치된다. 열구리스층과 같은 열도전성 화합물층 15는 구리와 같은 고열도전성금속으로 제조된 열전달판 14와 회로부품 11의 상부표면간에 배치된다. 열전달판 14는 벨로우스 13의 일단에 수밀가능하게 연결되어 있다. 벨로우스 13의 다단에는 냉각헤더 20이 기밀하게 고정되어 냉매통로 12에 동작가능하게 연결되어 있다. 냉매는 액체냉매 또는 가스냉매일 수 있으며, 이는 냉매통로 12를 통해 흘러 열전달판 14의 노출표면에 접촉된다. 냉매의 흐름은 화살표 X로 나타낸 바와 같이 냉매통로 12에 의해 안내된 열전달판 14를 향해 유도되어, 회로부품 11에서 발생된 열은 열전달판 14로 전달되어 열도전성 화합물층 15를 가로질러 냉매에 의해 효과적으로 제거된다. 따라서 단일 냉각모듈은 벨로우스 13, 열전달판 14 및 냉매가 흐르는 냉매통로 12를 갖는 냉각헤더 20으로 구성된다. 열도전성 화합물층 15는 회로부품 11의 상부 표면상에나 또는 회로부품 11과 대향하는 열전달판 14의 바닥표면상에 코팅될 수 있다. 결과적으로, 양 표면들은 표면들이 평탄치 않고, 또한 거칠때조차 서로 충분히 접촉된다. 여기서, 냉각헤더 20은 고정되고 또한 열전달판 14를 포함하는 겹쳐진 블록, 열도전성 화합물층 15 및 회로부품 11은 인쇄회로기판 10을 수직으로 이동시킴으로서 열도전성 화합물층 15에 압력을 가하도록 수직으로 이동된다. 상술한 구조의 냉각모듈로서, 열도전성 화합물층 15는 제3도에 나타낸 실험결과에 관해 전술한 바와같은 식으로 층 15의 열도전율을 향상 및 안정화시키기 위해 동작하기 전에 압축될 수 있다.

즉, 층 15는 앞에서 행한 실험에 의해 결정된 임계압력 Pc보다 높은 압력 Pm으로 인쇄회로기판 10을 상승시키거나 또는 냉매수압을 증가시킴으로서 압축된다. 압력 Pm은 예정된 시간동안 통상적으로 3분동안 유지된다. 그후, 압력은 압력 Pm으로부터 0보다 약간높은 동작압력 Pa로 감소된다. 그러나, 실제에 있어, 동작압력 Pa는 냉매의 관련된 수압 또는 벨로우스의 탄성압력의 불가피한 요동을 흡수할 정도로 충분히 높은 값으로 선택된다. 결국 열도전성 화합물층 15는 열전달판 14와 회로부품 11간의 화합물 접촉 또는 구리스접촉을 확립해준다.

제5a도 및 제5b도는 본 발명의 실시예 1의 냉각시스템의 개략적인 부분 횡단면도로서 다수칩 인쇄회로기판 10상에 장치된 대응회로 부품들 11에 대한 일련의 냉각모듈들을 나타낸다. 냉각모듈들은 냉매통로 12가 배치되어 있는 고정된 냉각헤더 20에 연결된다. 냉매는 전자회로장치의 관련된 냉각시스템(전체가 도시안됨)의 수압펌프 19에 의해 가압되어 냉매통로 12를 통해 흘러서 대응 냉각모듈을 통해 각 회로부품 11내에 발생된 열을 제거해준다. 각 냉각모듈은 일단에서 냉매통로 12에 동작가능하게 연결된 냉각헤더 20에 고정되고, 또한 타단에서 열전달판 14에 고정되는 벨로우스 13을 포함한다. 인쇄회로기판 10은 냉각헤더 20의 하부에 고정된 플랜지 22에 의해 외주변에 지지되어 있다. 냉각모듈들의 축은 대응회로부품들 11에 수직으로 배치된다. 시장에서 구입할 수 있는 실리콘 열구리스와 같은 열도전성 화합물은 회로부품 11의 상부표면상에와 열전달판 14의 바닥표면상에서 층 15를 형성하도록 코팅된다. 그 다음 인쇄회로기판 10은 이동가능 베이스판 지그 16 즉, 테이블 승강기를 사용하여 수직으로 상승되어 냉각모듈들을 압축시킨다. 결국, 각 회로부품 11은 대응전열전달판 14에 압축되므로 제5a도에 보인 바와같이 압력 P는 각 열도전성 화합물층 15에 가해진다. 압력 P는 선행된 실험에 의해 한정된 임계압력 Pc보다 높은 Pm까지 증가된다. 압력 Pm은 한동안 예를들어 3분동안 유지된 후 인쇄회로기판 16이 제5b도에 도시된 바와같이 플랜지 22에 의해 다시 유지될 때까지 압력 P가 감소되어 베이스 테이블 16은 낮춰진다. 인쇄회로기판 10은 플랜지 22에 고정된다. 이 상황에서, 0보다 큰 동작압력 Pa는 열도전성 화합물층 15에 제공된다. 결과적으로, 회로부품 11로부터 냉매로의 안정되고도 높은 열전달이 될 수 있으므로 고신뢰성을 갖는 관련된 전자회로 장치가 제공된다.

제6a도 및 제6b도는 본 발명에 의한 실시예 2의 냉각시스템의 개략횡단면도로서 다수 칩 인쇄회로기판 10상에 장치된 대응회로부품들 11과 상호작용하는 일련의 냉각모듈들을 나타낸다. 실시예 2에서, 냉각헤더 20은 하부냉각헤더 20a와 상부냉각헤더 20b로 분리될 수 있다. 하부냉각헤더 20z는 그의 상부에 구멍 20c를 갖고 있다. 관련된 열전달판 14는 화살표 Y로 나타낸 바와같이 푸싱지그 17에 의해 하향으로 압축되기 때문에 회로부품 11과 열전달판 14의 상부표면간에 배치된 각각의 열도전성 화합물층들 15를 대응회로 부품 11로 밀어준다. 푸싱지그 17은 각 단부에 볼형상 팁을 갖는 복수개의 봉들 21을 갖고 있으며, 각 봉21은 하부냉각헤더 20b의 구멍 20c를 통해 각 벨로우스 13내로 삽입되어 벨로우스 13에 연결된 각 열전달판 14를 회로부품들 11에 밀어준다. 푸싱지그 21은 기계동력원(도시안됨)에 의해 구동되어 열도전성 화합물층 15는 전술한 실시예의 것과 같은 타임스케쥴에 따라 변동하는 압력을 받는다. 그다음, 하부냉각헤더 20a의 구멍 20c는 종래의 방법으로 ″0″링 23과 나사 24를 사용하여 상부냉각헤더 20b 즉, 헤더커버에 의해 수밀하게 닫힌다. 결국, 처리된 열도전성 화합물층 15의 효과는 실시예 1의 것과 동일하다.

제7도는 본 발명의 실시예 3의 냉각시스템의 개략횡단면도로서, 다수칩 인쇄회로기판 10상에 장치된 대응회로부품들 11에 대한 일련의 냉각모듈들을 나타내는 도면이다. 실시예 3에서, 냉각시스템의 구조는 실시예 1의 것과 동일하다. 그러나 선행실시예들에서 사용된 압축지그들 대신에 실시예 1 및 2에서 사용된 바와같은 타임스케쥴에 따라 열도전성 화합물층 15에 변화하는 압력이 가해지는 식으로 냉각헤드의 개구에 연결되는 관련 수압펌프 19를 제어함으로서 냉매의 수압이 사용된다. 냉매헤더 20의 다른 개구는 정지발브를 사용하거나 또는 도면에 보인 바와같이 정지커버 2에 의해 폐쇄된다. 펌프 19의 출력압력은 상술한 가압패턴이 성취되는 식으로 구동모터(도시안됨)를 제어함으로서 제어된다. 냉각모듈들의 효과는 선행실시예들의 것들과 동일하다. 비록 관련된 수압펌프를 제어함으로서 수압을 조정할 필요가 있지만, 열도전성 화합물층의 초기압력은 실시예 3의 방법에 의해 쉽게 수행된다.

제8도는 열도전성 화합물층 15가 제자리에서 흘러나가지 않게하기위해 회로부품들 11의 상부표면상에 배치된 4각형 고리형 장벽수단 25를 갖는 인쇄회로기판 10상에 장치된 회로부품들 11의 사시도이다. 장벽수단 25는 그 영역을 에워쌓도록 형성될 수 있으며, 또한 그의 상부표면상에서 회로부품 11과 단일체로 형성될 수 있으며, 또는 세라믹 실리콘 고무등과 같은 재료를 사용하여 별도로 형성될 수도 있으며 또한 회로부품 11의 상부표면상에 접착될 수도 있다. 장벽 25의 높이는 화합물층이 후방으로 압축될 수 있도록 열도전성층 15의 두께보다 약간 작게 선택된다. 장벽수단 25는 관련된 열전달판 14의 바닥표면상에 형성될 수도 있다(제5, 6 및 7도 참조).

본 발명의 많은 특징 및 장점들을 설명하기 위해 양호한 실시예를 예로 들었으나, 본 발명은 이에만 국한되지 않고 본 발명의 요지와 청구범위에서 벗어나지 않는 범위내에서 여러 수정 변경가능함을 본 분야에 숙련된 자는 이해할 것이다.

Claims (17)

1. 적어도 하나의 고체회로부품(11)을 갖는 인쇄회로기판(10)과 함께 사용되는 냉각시스템에 있어서, 냉매통로(12)를 내부에 갖는 냉각헤더(20)와, 열전달수단(14)의 적어도 일부가 상기 냉매통로를 통해 흐르는 액체냉매가 노출되어 열이 상기 열전달수단으로부터 상기 액체냉매로 전달되는 식으로 상기 냉각헤더(20)에 동작가능하게 연결된 상기 열전달수단(14)과, 상기 열전달수단을 0압력보다 큰 동작압으로 상기 고체회로부품(11)으로 밀어주기 위해 상기 열전달수단(14)과 상기 냉매헤더(20)에 연결되는 탄성수단(13)과, 그리고 상기 열전달수단과 상기 고체회로부품간의 액체열접촉을 확립하도록 그들간에 배치되는 열도전성 화합물수단(15)을 포함하며, 그에 의해 상기 열도전성 화합물수단(15)은 상기 동작압하에서 상기 열전달수단과 상기 고체회로부품간의 열접촉저항을 줄여서 안정화시키도록 실험에 의해 실용적으로 결정된 임계압보다 높은 초기압력으로 초기에 압축되는 것이 특징인 전자회로부품을 냉각시키기 위해 열도전성 화합물층을 갖는 냉각시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 열도전성 화합물수단(15)은 열실리콘 구리스인 것이 특징인 전자회로부품을 냉각시키기 위해 열도전성 화합물층을 갖는 냉각시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 열도전성 화합물수단(15)은 상기 임계압력보다 높은 상기 초기압으로 초기에 압축되며, 그후, 상기 열도전성 화합물수단은 상기 초기압보다 낮은 상기 동작압에 의해 압축되는 것이 특징인 전자회로부품을 냉각시키기 위해 열도전성 화합물층을 갖는 냉각시스템.
4. 제3항에 있어서, 상기 동작압은 상기 임계압보다 낮은 것이 특징인 전자회로부품을 냉각시키기 위해 열도전성 화합물층을 갖는 냉각시스템.
5. 제1항에 있어서, 상기 열전달수단(14)과 상기 탄성수단(13)은 냉각모듈을 포함하는 것이 특징인 전자회로부품을 냉각시키기 위해 열도전성 화합물층을 갖는 냉각시스템.
6. 제1항에 있어서, 상기 탄성수단은 벨로우스(13)인 것이 특징인 전자회로부품을 냉각시키기 위해 열도전성 화합물층을 갖는 냉각시스템.
7. 제1항에 있어서, 상기 열전달수단(14)은 동(14)으로 만든 판인 것이 특징인 전자회로부품을 냉각시키기 위해 열도전성 화합물층을 갖는 냉각시스템.
8. 제1항에 있어서, 상기 액체냉매를 가압하여 상기 액체냉매를 상기 냉매통로(12)를 통해 흐르게 하는 상기 냉각헤더(20)에 동작가능하게 연결되는 수압펌프(19)를 더 포함하는 것이 특징인 전자회로부품을 냉각시키기 위해 열도전성 화합물층을 갖는 냉각시스템.
9. 제8항에 있어서, 상기 동작압력은 상기 수압펌프(19)에 의해 제공된 상기 액체냉매의 상기 수압 및 상기 탄성수단(13)에 의해 제공되는 것이 특징인 전자회로부품을 냉각시키기 위해 열도전성 화합물층을 갖는 냉각시스템.
10. 제1항에 있어서, 상기 열도전성 화합물충(15)이 제공되는 영역을 둘러싸고 있는 상기 고체회로부품(11)의 표면상에 배치된 장벽수단(25)을 더 포함하는 것이 특징인 전자회로부품을 냉각시키기 위해 열도전성 화합물층을 갖는 냉각시스템.
11. 제1항에 있어서, 상기 냉각헤더(20)는 개구를 갖는 하부부재와 상기 하부부재의 상기 구멍을 수밀하게 밀폐시킬 수 있는 상부부재로 분리될 수 있는 것이 특징인 전자회로부품을 냉각시키기 위해 열도전성 화합물층을 갖는 냉각시스템.
12. 제1표면을 갖는 제1부재(14)와, 제2표면을 갖는 제2부재(11)와, 상기 제1 및 제2표면간에 삽입되는 열도전성 화합물수단(15)을 포함하며, 상기 제2표면은 상기 제1표면과 대향하며, 상기 두 표면은 열접촉을 위해 거칠며 또한 상기 제1 및 제2부재가 서로 압축되는 식으로 압력이 가해지는 열도전성수단에서, 상기 제1 및 제2부재(14, 11)간의 열접촉저항을 감소시켜 안정화시키도록 상기 열도전성 화합물수단(15)을 처리하기 위한 방법에 있어서, 상기 제1표면과 상기 제2표면간에 상기 열도전성 화합물수단(15)을 삽입하는 단계와, 상기 열도전성 화합물수단(15)에 실험하여 실용적으로 결정된 임계압력보다 높은 초기압력을 가하는 단계와, 그리고 상기 초기압력을 0압력이상의 동작압력으로 감소시키는 단계를 포함하는 것이 특징인 열도전성 화합물수단 처리방법.
13. 냉매통로(12)를 내부에 갖는 냉각헤더(20)와, 상기 냉매통로를 통해 액체냉매가 흐르도록 냉매를 가압시키기 위해 상기 냉매통로에 동작가능하게 연결되는 수압펌프(19)와, 그리고 고체회로부품에 대응하여 배치되는 냉각모듈을 포함하되 상기 냉각모듈은 열전달수단(14)의 적어도 일부가 상기 액체냉매의 흐름에 노출되어 열이 상기 열전달수단으로부터 상기 액체냉매로 전달되는 식으로 상기 냉각헤더(20)에 동작가능하게 연결되는 상기 열전달수단(14)과, 0압력이상의 동작압으로 상기 고체회로부품에 상기 열전달수단을 밀어주기 위해 상기 열전달수단(14)과 상기 냉매헤더(20)에 연결되는 탄성수단(13)과 그리고 상기 열전달수단과 상기 고체회로부품간에 액체열 접촉을 확립하기 위해 상기 열전달수단(14)과 고체회로부품(11)간에 배치되는 열도전성 화합물수단(15)으로 구성되는 적어도 하나의 고체회로부품(11)을 갖는 인쇄회로기판(10)과 함께 사용되는 냉각시스템에서 상기 동작압하에서 상기 열전달수단과 상기 고체회로부품간의 열접촉저항을 줄여 안정화시키도록 상기 열도전성화합물 수단을 형성하기 위한 방법에 있어서, 상기 열전달수단과 상기 고체회로부품간에 상기 열도전성화합물 수단을 삽입하는 단계와, 실험에 의해 실용적으로 결정된 임계압보다 높은 초기압력을 상기 열도전성 화합물수단에 제공하는 단계와, 그리고 상기 초기압력을 상기 초기압력이하의 상기 동작압으로 감소시키는 단계를 포함하는 것이 특징인 열도전성 화합물 수단 형성방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 초기압력은 상기 인쇄회로기판(10)을 상기 냉각모듈에 압축시킴으로서 상기 열도전성 화합물수단(15)에 제공되는 것이 특징인 열도전성 화합물층 형성방법.
15. 제14항에 있어서, 인쇄회로기판(10)은 테이블 승강기를 사용하여 상기 냉각모듈을 향해 이동되는 것이 특징인 열도전성 화합물층 형성방법.
16. 제13항에 있어서, 상기 냉각헤더(20)는 개구를 갖는 하부부재(20a)와 상기 하부부재의 상기 개구를 수밀하게 폐쇄시킬 수 있는 상부부재(20b)로 분리될 수 있으며, 상기 초기압력은 상기 냉각헤더의 상부부재(20b)를 제거함으로서 상기 하부부재(20a)내부에 삽입되는 푸싱지그(21)를 사용하여 상기 회로부품(11)에 상기 열전달수단(14)을 기계적으로 밀어줌으로서 상기 열도전성 화합물수단(15)에 제공되는 것이 특징인 열도전성 화합물층 형성방법.
17. 제13항에 있어서, 상기 열도전성 화합물수단(15)상에 가해지는 초기압력은 상기 수압펌프(19)와 상기 냉매의 흐름을 정지시키기 위한 수단(26)을 사용하여 상기 냉매의 상기 수압을 제어함으로서 변화되는 것이 특징인 열도전성 화합물층 형성방법.

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