NL1034420C2 - Rechtstreeks geïnjecteerde gedwongen convectiekoeling voor elektronica. - Google Patents

Rechtstreeks geïnjecteerde gedwongen convectiekoeling voor elektronica. Download PDF

Info

Publication number
NL1034420C2
NL1034420C2 NL1034420A NL1034420A NL1034420C2 NL 1034420 C2 NL1034420 C2 NL 1034420C2 NL 1034420 A NL1034420 A NL 1034420A NL 1034420 A NL1034420 A NL 1034420A NL 1034420 C2 NL1034420 C2 NL 1034420C2
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
component
opening
electronic circuits
circuit board
printed circuit
Prior art date
Application number
NL1034420A
Other languages
English (en)
Inventor
Rob Legtenberg
Gerrit Johannes Hendrikus Maria Brok
Wessel Willems Wits
Jan Hendrik Mannak
Original Assignee
Thales Nederland Bv
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thales Nederland Bv filed Critical Thales Nederland Bv
Priority to NL1034420A priority Critical patent/NL1034420C2/nl
Priority to NL1034420 priority
Application granted granted Critical
Publication of NL1034420C2 publication Critical patent/NL1034420C2/nl

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/0272Adaptations for fluid transport, e.g. channels, holes
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/46Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
    • H01L23/467Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing gases, e.g. air
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001Core members of the connector
    • H01L2224/45099Material
    • H01L2224/451Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45117Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 400°C and less than 950°C
    • H01L2224/45124Aluminium (Al) as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/44Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L2224/45Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/45001Core members of the connector
    • H01L2224/45099Material
    • H01L2224/451Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof
    • H01L2224/45138Material with a principal constituent of the material being a metal or a metalloid, e.g. boron (B), silicon (Si), germanium (Ge), arsenic (As), antimony (Sb), tellurium (Te) and polonium (Po), and alloys thereof the principal constituent melting at a temperature of greater than or equal to 950°C and less than 1550°C
    • H01L2224/45144Gold (Au) as principal constituent
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/4805Shape
    • H01L2224/4809Loop shape
    • H01L2224/48091Arched
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/47Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
    • H01L2224/48Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
    • H01L2224/481Disposition
    • H01L2224/48151Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
    • H01L2224/48221Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
    • H01L2224/48225Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
    • H01L2224/48227Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation connecting the wire to a bond pad of the item
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2224/00Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/73Means for bonding being of different types provided for in two or more of groups H01L2224/10, H01L2224/18, H01L2224/26, H01L2224/34, H01L2224/42, H01L2224/50, H01L2224/63, H01L2224/71
    • H01L2224/732Location after the connecting process
    • H01L2224/73251Location after the connecting process on different surfaces
    • H01L2224/73265Layer and wire connectors
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L24/00Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/42Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/44Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
    • H01L24/45Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01013Aluminum [Al]
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/01Chemical elements
    • H01L2924/01079Gold [Au]
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/013Alloys
    • H01L2924/0132Binary Alloys
    • H01L2924/01322Eutectic Alloys, i.e. obtained by a liquid transforming into two solid phases
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/10Details of semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/11Device type
    • H01L2924/14Integrated circuits
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/151Die mounting substrate
    • H01L2924/153Connection portion
    • H01L2924/1531Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface
    • H01L2924/15311Connection portion the connection portion being formed only on the surface of the substrate opposite to the die mounting surface being a ball array, e.g. BGA
    • HELECTRICITY
    • H01BASIC ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/15Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
    • H01L2924/181Encapsulation
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/06Thermal details
    • H05K2201/064Fluid cooling, e.g. by integral pipes
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/09Shape and layout
    • H05K2201/09009Substrate related
    • H05K2201/09072Hole or recess under component or special relationship between hole and component
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10613Details of electrical connections of non-printed components, e.g. special leads
    • H05K2201/10621Components characterised by their electrical contacts
    • H05K2201/10734Ball grid array [BGA]; Bump grid array
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002Electrical device making
    • Y10T29/49117Conductor or circuit manufacturing
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002Electrical device making
    • Y10T29/49117Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49124On flat or curved insulated base, e.g., printed circuit, etc.
    • Y10T29/49155Manufacturing circuit on or in base
    • Y10T29/49165Manufacturing circuit on or in base by forming conductive walled aperture in base

Description

RECHTSTREEKS GEÏNJECTEERDE GEDWONGEN CONVECTIEKOELING VOOR ELEKTRONICA
De onderhavige uitvinding heeft betrekking op het koelen van elektronische 5 schakelingen, met name op het koelen van elektronische schakelingen omvattende een printplaat en een of meer elektronische componenten die tijdens gebruik warmte ontwikkelen en die op de printplaat zijn aangebracht.
Naarmate de functionaliteit en prestaties van halfgeleider IC’s toenemen, 10 neemt ook de hoeveelheid afgegeven warmte toe per eenheid van hun oppervlakte. Om de stijgende temperaturen van componenten op PCB's (Printed Circuit Boards, printplaten met gedrukte bedrading) binnen de perken te kunnen houden, is verbetering van de koelprestatie vereist.
1S De meeste van de veel toegepaste elektronicakoelmethoden zijn gebaseerd op convectie, conductie of een combinatie ervan (radiatie speelt slechts een te verwaarlozen rol in het koelen van elektronica).
Een bekende methode voor het koelen van IC's maakt gebruik van 20 gedwongen convectieve koeling. Echter, een dergelijke gedwongen convectieve koeling wordt beperkt doordat de ontwikkelde warmte een weg moet afleggen van het knooppunt van warmte-afgevende componenten via een reeks warmteweerstanden alvorens uiteindelijk het koelmedium te bereiken, ten koste van een substantiële temperatuurgradiënt. Deze 25 warmteweerstanden bestaan uit, bijvoorbeeld, kleeflagen, inkapselingharsen, soldeerverbindingen, kamers/lagen met stilstaande lucht, enz.
In een andere bekende methode geven IC's met groot prestatievermogen in consumentenelektronica zoals CPU’s (Central Processing Units - centrale 30 verwerkingseenheden) en video controllers het grootste deel van hun warmte af via hun bovenvlak aan een warmte-afvoer of een (actieve) koelinrichting van grotere verfijning, met weinig invloed op het eigenlijke PCB ontwerp.
1034420.
2
Deze techniek kent ook beperkingen, omdat in de meeste gevallen de IC-pakketwarmteweerstand tussen de halfgeleiderchip en het pakketbovenvlak betrekkelijk hoog is. In de strijd om gelijke tred te houden met toenemende halfgeleiderprestaties, zijn zowel de afmetingen als het energieverbruik van 5 dergelijke hulpkoelinrichtingen op nadelige wijze in toenemende mate gegroeid.
Bovendien is in sommige toepassingen het bovenvlak van de component niet eens toegankelijk, met name indien de component een geïntegreerde sensor 10 is. In deze gevallen moet de meeste warmte worden afgegeven via de onderzijde van de component aan de PCB en in eerste instantie worden verwijderd door middel van conductie. Hoewel in veel gevallen de onderzijde van de elektronische componenten de laagste warmteweerstand heeft, kan deze zijde niet rechtstreeks worden blootgesteld aan een koelmedium omdat 15 die zijde naar de PCB gekeerd is. In het algemeen hebben PCB's een slecht warmtegeleidingsvermogen, dat enigszins kan worden verbeterd bijvoorbeeld door toevoeging van meer of dikkere lagen koper.
Varianten van de bovenvermelde methoden van de bekende techniek 20 concentreren zich op het verbeteren van de warmte-overdracht, door vermindering van de grootte van de warmteweerstanden, bijvoorbeeld door het verbeteren van het warmtegeleidingsvermogen of het verbeteren van de warmte-overdracht aan een koelmedium. Strikt genomen blijft de thermische weg in hoofdzaak dezelfde; de verbetering is eigenlijk alleen te danken aan 25 een verbetering van minder-dan-optimale warmteweerstanden. Het resultaat van deze benaderingen is een enigszins verlaagde temperatuurgradiënt, maarten koste van duurdere materiaalsamenstellingen of extra hardware van grotere complexiteit, of beide. Bij stijgende warmte-afgifteniveaus wordt de hoeveelheid hulphardware en -materialen in toenemende mate een 30 dominante factor in het ontwerp en daardoor ook een aanzienlijke kostenpost.
3
Een andere bekende methode voor het koelen van IC's heeft specifiek betrekking op het koelen van PCB eenheden omsloten door een hoofdbehuizing, waarbij elke PCB eenheid op zijn beurt is omsloten door zijn 5 eigen behuizing binnen de hoofdbehuizing. De methode wordt beschreven in GB 2 382 932 en voorziet in het gebruik van betrekkelijk grote openingen in een PCB en diens behuizing voor het doorlaten van gedwongen koellucht van één zijde van de PCB naar de andere zijde, om zo te voorkomen dat de PCB werkt als een totale blokkering voor de luchtstroom van één zijde naar 10 de andere zijde en om in het algemeen de luchtstroming door de hoofdbehuizing te verbeteren. De methode van GB 2 382 932 probeert echter niet een oplossing te vinden voor het probleem van de verbetering van het koelen van afzonderlijke PCB's of afzonderlijke componenten op dergelijke PCB's.
15
Het is een doel van de onderhavige uitvinding om te voorzien in verbeterde, of tenminste alternatieve elektronische schakelingen en een verbeterde, of tenminste alternatieve, methode voor het koelen van elektronische schakelingen.
20
In een eerste aspect van de uitvinding wordt dan ook voorzien in elektronische schakelingen omvattende een printplaat en tenminste één op de printplaat aangebrachte component, waarbij de tenminste één component tijdens gebruik warmte ontwikkelt en de printplaat tenminste één met de 25 component, respectievelijk, een van de componenten uitgelijnde opening omvat. Bij voorkeur zijn de elektronische schakelingen geconfigureerd om tijdens gebruik een weg te vormen waarlangs koelmedium kan vloeien via de of elke opening en langs de tenminste één component.
30 De of elke component kan een onderdeel omvatten dat tijdens gebruik warmte ontwikkelt en andere delen die de warmte afgeven aan het oppervlak 4 van de component. Zo kan, bijvoorbeeld, het deel van een elektrische-stroomweg door de component die de hoogste elektrische weerstand heeft en/of via welke de sterkste elektrische stroom vloeit tijdens gebruik het deel van de component zijn dat de meeste warmte ontwikkelt. Gewoonlijk geven 5 andere delen van de component, bijvoorbeeld structuur- of beschermingsdelen, de door de warmte-ontwikkelende delen ontwikkelde warmte af.
Door tenminste één opening aan te brengen die uitgelijnd is met een 10 component die tijdens gebruik warmte ontwikkelt, kan verbeterde koeling van de elektronische schakelingen worden bereikt, omdat koeleffecten efficiënter kunnen worden gericht op de delen van de schakelingen die warmte ontwikkelen of afgeven.
15 De of elke opening kan - maar dit is niet noodzakelijk - aangebracht worden op het punt of binnen het gebied van de printplaat dat zich op een minimale afstand bevindt van de component, respectievelijk, een van de componenten.
De centrale as van de of elke opening kan - maar dit is niet noodzakelijk -20 haaks staan op het vlak van de printplaat en tenminste één component. Bij voorkeur wordt de of elke opening zodanig aangebracht dat een rechte lijn beginnend bij de opening langs de centrale as van de opening via de component loopt waarmee de opening is uitgelijnd. Bij voorkeur wordt de of elke opening zodanig aangebracht dat tijdens gebruik koelmedium uit de 25 opening vloeit in de richting van de component waarmee de opening is uitgelijnd.
In het geval van meer openingen kunnen een of meer van deze worden uitgelijnd met de of elke warmte-ontwikkelende component. Voor de of elke 30 component, kan het aantal met de component uitgelijnde openingen en hun 5 totale doorsnedenoppervlak gekozen zijn afhankelijk van de tijdens gebruik verwachte mate van warmteontwikkeling door de component.
Het koelmedium kan een vloeistof zijn of een gas. Het koelmedium kan water 5 zijn. Het koelmedium kan een diëlektrische vloeistof omvatten, bijvoorbeeld poly-alfaolefine (PAO), of een inert gas, bijvoorbeeld stikstof. Bij voorkeur is het koelmedium lucht. In sommige omstandigheden kan het koelmedium geleverd worden vanuit een onder druk staande bron, bijvoorbeeld een drukgascilinder.
10
Bij voorkeur is de printplaat een PCB.
Bij voorkeur worden de schakelingen zodanig geconfigureerd dat tijdens gebruik het koelmedium in contact komt met de tenminste één component.
15 Bij voorkeur wordt de of elke opening uitgelijnd met een gebied van de component dat de meeste warmte afgeeft tijdens gebruik.
De component kan omvatten elk type elektrische of elektronische schakeling of microschakeling of een combinatie ervan. De component kan 20 halfgeleidermateriaal omvatten in combinatie met omringend materiaal en elektrische contacten. De component kan bijvoorbeeld een chip omvatten.
De component kan een apparaat zijn dat afzonderlijk aangebracht kan worden op een printplaat met behulp van een terminalconfiguratie zoals PGA, BGA, LGA, SBA of QFNA. Bij voorkeur worden de elektronische 25 schakelingen zodanig gerangschikt dat tijdens gebruik de of elke warmte· ontwikkelende component warmte hoofdzakelijk afgeeft via een naar de printplaat gekeerde zijde.
De elektronische schakelingen kunnen een veelheid componenten omvatten 30 die tijdens gebruik warmte ontwikkelen en een veelheid openingen, waarbij 6 elke van de veelheid openingen is uitgelijnd met, respectievelijk, één van de veelheid componenten.
5 Op deze wijze kan verbeterde koeling worden geleverd aan een samenstel van componenten die tijdens gebruik warmte ontwikkelen.
Bij voorkeur omvatten de elektronische schakelingen middelen voor het leveren van verschillende relatieve koelmediumdebieten via de verschillende 10 openingen.
Tenminste enkele van de openingen kunnen verschillende afmetingen hebben. De openingen kunnen verschillende diameters hebben. Bij voorkeur omvat het aanbrengen van openingen, waarvan tenminste enkele 15 verschillende afmetingen hebben, het gedeeltelijk vernauwen van tenminste enkele van de openingen. Bij voorkeur wordt de afmeting van elke opening gekozen afhankelijk van de verwachte mate van warmteontwikkeling of -afgifte van de component waarmee de opening is uitgelijnd.
20 De positie van de of elke opening kan zodanig zijn dat tijdens gebruik een grotere stroom koelmedium wordt gevoerd langs de tenminste één component waarmee de of elke opening is uitgelijnd dan langs andere delen van de elektronische schakelingen.
25 Zo kan, bijvoorbeeld, een grotere stroom koelmedium worden gevoerd langs componenten die tijdens gebruik warmte ontwikkelen dan langs gebieden van de printplaat tussen de componenten, of langs componenten die in aanzienlijke mate geen warmte ontwikkelen tijdens gebruik, of die tijdens gebruik warmte ontwikkelen in minder dan een zekere mate. Bij voorkeur 30 worden de elektronische schakelingen zodanig gerangschikt dat met 7 betrekking tot elke opening tijdens gebruik koelmedium vloeit langs de component waarmee de opening is uitgelijnd vóór andere componenten.
Bij voorkeur wordt de tenminste één component gescheiden van de printplaat 5 door een gewenste tussenruimte. Op deze wijze kan worden voorzien in een stroomweg voor het koelmedium tussen de tenminste één component en de printplaat. De gewenste tussenruimte kan gekozen worden om tijdens gebruik te zorgen voor een gewenste mate van koelmediumstroming langs de of elke component en/of voor een gewenst koeleffect.
10
De elektronische schakelingen kunnen verder omvatten tenminste één afstandsmiddel voor het realiseren van de gewenste tussenruimte tussen de tenminste één component en de printplaat.
1 s Het tenminste één afstandsmiddel kan omvatten tenminste één elektrische of mechanische verbinding tussen de tenminste één component en de printplaat. Bij voorkeur omvat de tenminste één elektrische of mechanische verbinding soldeer. Elektrische en mechanische verbindingen, zoals soldeerverbindingen, die in elk geval nodig zijn, kunnen een extra functie 20 hebben door tevens dienst te doen als afstandsmiddelen. Op deze wijze wordt een buitengewoon eenvoudige constructie gerealiseerd voor de elektrische schakelingen.
De vorm van de printplaat kan aangepast worden om te zorgen voor de 25 gewenste tussenruimte in het gebied van de of elke opening. Op deze wijze kan, bijvoorbeeld in het geval dat de dimensies van de elektrische en mechanische verbindingen niet overeenkomen met de gewenste tussenruimte, de gewenste tussenruimte worden verkregen door de vorm van de printplaat te variëren. Bij voorkeur varieert de hoogte of dikte van de 30 PCB in de buurt van de opening.
8
De respectieve gewenste tussenruimte voor de of elke component kan worden gekozen afhankelijk van de verwachte mate van warmte-ontwikkeling van de component tijdens gebruik.
5 De afstand tussen de tenminste één component en de printplaat kan liggen tussen 0,1 mm en 5 mm en is bij voorkeur tussen 0,5 mm en 1,0 mm.
De diameter van de of elke opening kan liggen tussen 0,1 mm en 10 mm, bij voorkeur tussen 0,5 mm en 5 mm en nog liever tussen 1 mm en 3 mm.
10
Optioneel omvatten de elektronische schakelingen verder middelen (bijvoorbeeld een jaloezie-inrichting) voor het variëren van de afmetingen van de of elke opening.
15 De positie van de of elke opening kan zodanig zijn dat tijdens gebruik koelmedium dat de opening passeert het oppervlak van de component waarmee de opening is uitgelijnd vanuit een haakse richting nadert.
Daarbij kan een straalinslageffect optreden zodanig dat, bij voorkeur, het 20 koelmedium een respectieve thermische grenslaag doorbreekt naast de of elke tenminste één warmte-ontwikkelende component. Dergelijke thermische grenslagen zijn stabiele lagen lucht of anderszins die ontstaan kunnen zijn naast de of elke component en die een temperatuurgradiënt afwijkend van de component vertonen. De aanwezigheid van dergelijke thermische grenslagen 25 kan afbreuk doen aan convectieve koelingeffecten.
De elektronische schakelingen kunnen verder omvatten tenminste één verdere opening en de tenminste één opening en de tenminste één verdere opening kunnen zodanig gerangschikt zijn dat koelmedium kan instromen via 30 de tenminste één opening en uitstromen via de tenminste één verdere opening of vice versa.
9
De of elke tenminste één verdere opening kan zijn, bijvoorbeeld, een opening in de printplaat of een opening tussen componenten of een opening tussen de printplaat en de tenminste één component.
5
Er kan een gesloten weg zijn tussen de opening en de tenminste één verdere opening. Bij voorkeur omvatten de elektronische schakelingen afdichtingmiddelen rond de of elke genoemde warmte-ontwikkelende component die zodanig aangebracht zijn dat een gesloten weg ontstaat 10 tussen de opening en de tenminste één verdere opening. De afdichtingmiddelen kunnen omvatten een laag of lagen soldeer tussen de printplaat en de of elke genoemde warmte-ontwikkelende component. De afdichtingmiddelen kunnen ingericht zijn om te voorzien in een gesloten-weg type koelcircuit. Daarentegen worden afdichtingmiddelen bij voorkeur niet 15 aangebracht indien er sprake is van een open-weg type koelcircuit.
De elektronische schakelingen kunnen onder andere omvatten een warmtewisselingschakeling die middelen omvat voor het leiden van koelmedium via de tenminste één opening en langs de tenminste één 20 component.
De warmtewisselingschakelingen kunnen onder andere omvatten een drukkamer in verbinding met de opening of tenminste één van de openingen.
25 Bij voorkeur staat elk van de openingen in verbinding met de drukkamer. Bij voorkeur vloeit tijdens bedrijf het koelmedium uit de drukkamer, via de of elke opening en langs de tenminste één component. Bij voorkeur is de drukkamer zodanig ingericht dat, tijdens gebruik, het koelmedium een drukdaling ondergaat als het de drukkamer verlaat, waardoor een verder koeleffect 30 wordt teweeggebracht.
10
Bij voorkeur zijn de openingen zo klein dat de drukkamer koelmedium aan de openingen levert onder isostatische druk.
De warmtewisselingschakeling kan een warmtewisselaar omvatten en kan 5 zodanig ingericht zijn dat tijdens gebruik warmte wordt gevoerd van de tenminste één component naar het koelmedium en warmte vervolgens wordt verdreven uit het koelmedium bij de warmtewisselaar.
De warmtewisselingschakeling kan een gesloten-lus 10 warmtewisselingschakeling zijn. Hierdoor kan tijdens bedrijf het koelmedium een veelheid keren rond de warmtewisselingschakeling gevoerd worden.
Als een alternatief kan de warmtewisselingschakeling een open-lus warmtewisselingschakeling zijn. In dat geval kunnen soms de 1S warmtewisselingschakelingen niet onder andere een warmte- uitwisselingeenheid of warmtewisselaar omvatten waar warmte van het koelmedium kan worden afgegeven. In plaats daarvan kan warmte worden verdreven door alleen maar de uitstoting van het koelmedium, bijvoorbeeld naar de omgeving, na zijn gang langs de tenminste één component.
20
De elektronische schakelingen kunnen een structuur omvatten die zich bevindt tussen de tenminste één component en de printplaat, zodanig ingericht dat tijdens gebruik de warmte-overdracht tussen een koelmedium en de tenminste één component toeneemt.
25
De structuur kan in geleidend thermisch contact zijn met de tenminste één component en voorzien in een oppervlak voor uitwisseling van warmte van de tenminste één component naar het koelmedium.
30 Daarbij kan een vergroot oppervlak voor contact - en dus uitwisseling van warmte - met het koelmedium ontstaan vergeleken met de oppervlakte van 11 de tenminste één component bij ontbreken van de structuur. De structuur kan metaalmateriaal omvatten en omvat bij voorkeur soldeer.
De elektronische schakelingen kunnen een terminalconfiguratie omvatten, bij 5 voorkeur PGA, BGA, LGA, SBA of QFNA.
De elektronische schakelingen kunnen bijvoorbeeld server computers omvatten, uitgerust met meervoudige parallelle CPU’s op één PCB, of vermogensversterkerschakelingen voor, bijvoorbeeld, telecom basisstations 10 uitgerust met een cascade van hoogvermogen transistorschakelingen.
In een ander, op zichzelf staand aspect wordt voorzien in een methode voor het fabriceren van elektronische schakelingen, omvattende het voorzien in een printplaat, het aanbrengen van tenminste één opening in de printplaat en 15 het monteren van tenminste één component op de printplaat, waarbij de tenminste één component warmte afgeeft tijdens gebruik en de of elke opening een plaats heeft op de printplaat zodanig dat deze uitgelijnd is/zijn met, respectievelijk, één van de gemonteerde componenten en zodanig dat tijdens gebruik een weg wordt gecreëerd waarlangs koelmedium kan vloeien 20 via de of elke opening en langs de tenminste één component.
De stap van het aanbrengen van de tenminste één opening kan omvatten het boren of stansen van een gat of gaten in de printplaat vóór het monteren van de tenminste één component.
25
In het geval dat de elektronische schakelingen een terminalconfiguratie omvatten zijn de posities van de gaten bij voorkeur in het centrum van de terminalconfiguratie. Bijvoorbeeld in het geval van een BGA rangschikking correspondeert de positie van de gaten bij voorkeur met de centrale positie 30 van elke BGA en correspondeert dus bij voorkeur met de posities van de warmte-ontwikkelende componenten binnen elke BGA.
12
De stap van het monteren van de tenminste één component kan omvatten het plaatsen van de tenminste één component op de printplaat en het opsmelten van soldeergedeelten om te voorzien in een elektrische verbinding 5 tussen de tenminste één component en de printplaat, waarbij de soldeergedeelten zodanig zijn dat na opsmelten de soldeergedeelten voorzien in een gewenste tussenruimte tussen de printplaat en de tenminste één component.
10 De methode kan verder omvatten het fabriceren van een verdere opening en het voorzien in tenminste één verder soldeergedeelte op de printplaat, waarbij de stap van het opsmelten, het opsmelten omvat van het tenminste één verder soldeergedeelte en het tenminste één verder soldeergedeelte zodanig wordt gepositioneerd dat dit na het opsmelten een obstakel vormt 15 voor de koelmediumstroom en daarmee een gesloten weg creëert tussen tenminste één van de openingen en tenminste één van de verdere openingen.
Bij voorkeur wordt voorzien in een of meer van de volgende eigenschappen: 20 een eenvoudig ontwerp, onafhankelijk van de geometrie van de te koelen component: een rechtstreekse weg van knooppunt tot koelmedium (bijvoorbeeld, lucht); de mogelijkheid tot het fijninstellen van de koelprestatie per component indien vereist, bijvoorbeeld om te zorgen voor temperatuuruniformiteit overal op een PCB; geen noodzaak van speciaal 25 gereedschap of speciale werktuigen; een hoog niveau van integratie; compactheid; ontwerpflexibiliteit.
In met name het geval dat de warmtewisselingschakeling een open-lus warmtewisselingschakeling is en het koelmedium lucht is, wordt voorzien in 30 open-lus luchtkoeling, die betere koelprestaties kan leveren dan conventionele koeltechnieken, in een eenvoudige, makkelijk te realiseren 13 ontwerp dat geen dure materialen of complexe onderdelen vereist en dat daardoor compact en goedkoop is.
Bij voorkeur bevindt zich geen complexe hardware op of rond de warmte-5 afgevende componenten. Bij voorkeur is het enige specifieke kenmerk van de printplaat een gaatje onder elke warmte-afgevende component. Het koelmedium kan rechtstreeks worden geïnjecteerd onder de hete plek van een component, waardoor gezorgd wordt voor efficiënte warmte-overdracht vanwege de eliminatie van een aantal warmteweerstanden. In het geval van 10 meervoudige warmte-afgevende componenten op één PCB, wordt bij voorkeur voorzien in een enkele drukkamer die fungeert als een spruitstuk. Fijninstellen van koelmediumstromen kan worden bewerkstelligd door het vernauwen van elke opening afzonderlijk. Indien elke component identiek is, kan een dergelijke individuele vernauwing van openingen mogelijk 15 achterwege blijven. Bij voorkeur wordt in het geval van open-lus luchtkoeling een opening aangebracht onder elke warmte-afgevende component en wordt een eenvoudige drukkamer/spruitstuk gevoed door een eenvoudige luchtpomp.
20 Er kan voorzien worden in een koelsysteem dat compact is in een gebied van een printplaat in de nabijheid van dicht opeen geplaatste, warmte-afgevende componenten. De andere zijde van de printplaat kan volledig, of nagenoeg volledig, beschikbaar zijn voor aanvullende, weinig-warmte-afgevende elektronische componenten.
25
Bij voorkeur wordt voorzien in een methode voor het rechtstreeks injecteren van gedwongen convectiekoeling aan het ondervlak van een halfgeleiderpakket, dus zeer dicht bij het warmteknooppunt, waardoor de koelprestatie aanzienlijk wordt verbeterd zonder dat het nodig is 30 koelhardware aan te brengen bovenop de component en met weinig gevolgen voor het PCB ontwerp.
14
In een ander, op zichzelf staand aspect van de uitvinding wordt voorzien in een methode voor het dwingen van een stroom koelmedium (d.w.z. gas of vloeistof) via een gat met kleine diameter (bij voorkeur 1 tot 3 mm) in een 5 PCB dat zich onmiddellijk onder een warmte-afgevende component bevindt. Op deze wijze kan warmte op meer efficiënte wijze worden overgedragen van de component aan het koelmedium dan door middel van conventionele gedwongen convectie.
10 Alle kenmerken van een aspect van de uitvinding kunnen worden toegepast op andere aspecten van de uitvinding, in elke geschikte combinatie. Met name kunnen apparaateigenschappen worden toegepast op methode-eigenschappen en vice versa.
15 Uitvoeringsvormen van de uitvinding worden nu beschreven - uitsluitend als voorbeelden, onder verwijzing naar de bijgevoegde tekeningen, waarin:
Afb. 1 is een schematische weergave van bekende elektronische schakelingen waarbij een BGA component is gesoldeerd op een PCB; 20 Afb. 2 is een schematische weergave van een voorkeursuitvoeringsvorm gebruikt voor het koelen van BGA componenten;
Afb. 3 is een illustratie van een koelluchtstroom tussen een BGA component en een PCB in de uitvoeringsvorm van Afb. 2;
Afb. 4 is een schematische weergave van een variant van de 25 voorkeursuitvoeringsvorm, waarin gebruik gemaakt is van een gesloten-lus koelcircuit;
Afb. 5 is een schematische weergave van een alternatieve uitvoeringsvorm; en
Afb. 6 is een schematische weergave van nog een andere uitvoeringsvorm. 30 15
Een voorbeeld van bekende elektronische schakelingen waarin een BGA component 2 is gesoldeerd op een PCB 4 is weergegeven in Afb. 1.
Component 2 omvat een halfgeleiderchip 6 bevestigd op een starre 5 laminaatstructuur 8 door een chipbevestigingslaag 10 bestaande uit soldeer of geleidend hechtmiddel. De starre laminaatstructuur 8 omvat onder andere een onderste geleidende laag 12 en component 2 is bevestigd op PCB 4 door soldeerverbindingen 14, in de vorm van eutectische soldeerbolletjes, die geleidende gebieden van de onderste geleidende laag 12 bevestigen aan 10 overeenkomstige geleidende gebieden 15 van PCB 4.
De starre laminaatstructuur 8 omvat tevens onder andere een bovenste geleidende laag 16 gevormd met behulp van een soldeermasker. Contacteerdraden 18 van goud of aluminium worden gebruikt om elektrische 15 verbindingen tot stand te brengen tussen halfgeleiderchip 6 en geleidende gebieden van bovenste geleidende laag 16. Elektrische verbinding tussen deze geleidende gebieden van bovenste geleidende laag 16 en overeenkomstige geleidende gebieden van onderste geleidende laag 12 wordt gerealiseerd door geleidende via's 20 die de starre laminaatstructuur 8 20 doorsnijden.
Halfgeleiderchip 6 is omsloten door een inkapsellaag 22 of door een persmassa, die gewoonlijk bestaat uit een inkapselinghars.
25 Tijdens bedrijf wordt warmte hoofdzakelijk ontwikkeld door halfgeleiderchip 6. De twee voornaamste wegen voor warmteconductie vanaf halfgeleiderchip 6 lopen via inkapsellaag 22 naar het bovenvlak van component 2 of via geleidende draden 18, bovenste geleidende laag 16, geleidende via's 20, onderste geleidende laag 12 en soldeerverbindingen 14 naar PCB 4.
30 16
Bekende methoden voor het koelen van printplaat 4 en daarop bevestigde componenten weergegeven in Afb. 1, vereisen ofwel een warmte-afvoer of een actieve koelinrichting in contact met het bovenvlak van inkapsellaag 22, of het gebruik van een convectief koelsysteem dat een koelmedium stuurt 5 rond component 2 en printplaat 4. De effectiviteit van het gebruik van een warmte-afvoer of actieve koelinrichting wordt beperkt, bijvoorbeeld, door de betrekkelijk grote warmteweerstand van de inkapsellaag. De effectiviteit van het gebruik van een convectief koelsysteem wordt beperkt door de betrekkelijk grote warmteweerstand (via component 2 en PCB 4) en door de 10 belemmering van koelmediumstromen rond component 2 en printplaat 4 in een gebruikelijke installatie.
Elektronische schakelingen volgens de voorkeursuitvoeringsvorm is schematisch in dwarsdoorsnede weergegeven in Afb. 2. De Afb. toont alleen 15 twee componenten 30 32 bevestigd op een onderdeel van PCB 34, ter illustratie. In werkelijkheid omvatten de elektronische schakelingen een samenstel van dergelijke componenten aangebracht op verdere gebieden van de PCB die dezelfde structuur hebben als het in Afb. 2 weergegeven deel. Alle twee weergegeven componenten en de overige niet weergegeven 20 componenten, hebben dezelfde structuur als component 2 weergegeven in Afb. 1. Halfgeleiderchips 36 38, de starre laminaatstructuren 40 42 en soldeerverbindingen 44 46 van componenten 30 32 worden weergegeven in Afb. 2.
25 PCB 34 omvat onder andere ronde openingen 48 50, die zich beide bevinden naast en uitgelijnd zijn met, respectievelijk, één van de componenten 30 32. De openingen zijn gevormd door het boren van gaten tijdens de fabricage van de PCB. In varianten van de voorkeursuitvoeringsvorm zijn de openingen gestanst in plaats van geboord. In verdere varianten is een veelheid 30 openingen aangebracht, uitgelijnd met elke warmte-ontwikkelende component.
17
Openingen 48 50 verbinden de ruimte tussen componenten 30 32 en PCB 34 met een drukkamer 52 onder PCB 34. Een waaier 54 of een pomp bevindt zich aan de andere zijde van drukkamer 52 op PCB 34. Een filter (niet 5 getoond) behorend bij waaier 54 of de pomp is aangebracht om vervuiling door stofdeeltjes of anderszins van drukkamer 52 en de PCB te verhinderen. De drukkamer is geïntegreerd in een mechanische steunstructuur (niet weergegeven).
10 De elektronische schakelingen hebben verdere openingen in de vorm van openingen 56 aan de zijden van de ruimte tussen componenten 30 32 en de PCB en in de vorm van een opening 58 tussen componenten 30 32.
Componenten 30 32 en PCB 34 zijn gescheiden door een afstand h.
15 Soldeerverbindingen 44 46 fungeren als afstandsmiddelen tussen componenten 30 32 en PCB 34 om de speling of tussenafstand h te realiseren. Op deze wijze worden de componenten op PCB 34 geassembleerd op een gereguleerde tussenafstand h. In het geval van de opbouwcomponenten weergegeven in Afb. 2 (in dit geval BGA’s) wordt de 20 tussenafstand bepaald door de hoeveelheid soldeer die gebruikt is om een betrouwbare elektrische en mechanische verbinding te verwezenlijken.
In de uitvoeringsvorm weergegeven in Afb. 2, hebben openingen 48 50 een diameter d. In het in Afb. 2 weergegeven voorbeeld, is afstand h 0,75 mm en 25 diameter d 2mm .
Tijdens bedrijf wordt warmte hoofdzakelijk ontwikkeld door halfgeleiderchips 36 38. Bij ingeschakelde waaier 54 wordt lucht in drukkamer 52 gedwongen. De lucht stroomt vervolgens vanuit de drukkamer via openingen 48 50 in de 30 ruimte tussen componenten 30 32 en PCB 34 en stroomt uit via openingen 56 58. De luchtstroom tijdens bedrijf wordt aangegeven in Afb. 2 door 18 getrokken pijlen 60. Duidelijk is te zien dat de lucht componenten 30 32 benadert uit een richting haaks op het vlak van componenten 30 32 en PCB 34.
5 Terwijl de lucht langs componenten 30 32 strijkt absorbeert deze warmte van componenten 30 32. De lucht wordt verdreven via openingen 56 58 en onttrekt zodoende warmte aan componenten 30 32. De lucht fungeert als koelmedium.
10 Tijdens bedrijf dient drukkamer 52 als een spruitstuk en voorziet openingen 48 50, die een kleine diameter hebben, van isostatische luchtdruk.
Door het koelmedium rechtstreeks te injecteren in de holte tussen componenten 30 32 en PCB 34 komt dit zeer dicht bij de hete onderzijde van 15 componenten 30 32, waarmee een aantal warmteweerstanden wordt omzeild.
Verder veroorzaakt het feit dat het koelmedium het hete oppervlak uit een haakse richting benadert een straalinslageffect. Dit verhoogt de warmte-20 overdrachtsnelheid vergeleken met een tangentiële stroom door plaatselijk door de thermische grenslaag op het oppervlak te breken.
Bovendien wordt in het geval van terminalconfiguratiecomponenten (zoals BGA componenten weergegeven in Afb. 2), het grote aantal 25 soldeerverbindingen rechtstreeks blootgesteld aan de koelmediumstroom, dat daarmee turbulentie bevordert en de warmte-uitwisselingsoppervlakte vergroot, zodat de warmte-overdracht nog meer wordt verbeterd. Dit kenmerk wordt schematisch geïllustreerd in Afb. 3, die een schematisch bovenaanzicht laat zien van soldeerverbindingen 44 van één van de 30 componenten 30.
19
De gebieden met de grootste koelmediumstroming vanuit opening 48 naar openingen 56 58 worden weergegeven in Afb. 3 door lijnen 70 op één bepaald ogenblik. Terwijl het koelmedium vloeit van opening 48 naar openingen 56 58 wordt nog meer warmte van soldeerverbindingen 44 en 5 laminaatstructuur 40 overgedragen aan het koelmedium.
Het in de voorkeursuitvoeringsvorm gebruikte koelmedium is lucht, maar andere gassen of vloeistoffen kunnen ook als koelmedium worden gebruikt.
10 De in Afb. 2 weergegeven uitvoeringsvorm vormt een open-lus koelmediumcircuit, waarin verse (behandelde) lucht wordt gebruikt om de component te koelen en de resulterende verwarmde lucht rechtstreeks wordt geloosd naar de omgeving. Op deze wijze is het systeem van Afb. 1 een éénrichting, open systeem waarin de als koelmedium gebruikte lucht 15 eenmalig langs de componenten wordt gevoerd en niet wordt gerecirculeerd.
In alternatieve uitvoeringsvormen wordt een gesloten systeem gebruikt, waarin teruggevoerd koelmedium wordt gekoeld in een externe warmtewisselaar. Voorbeelden van dergelijke uitvoeringsvormen omvatten 20 een spruitstuk en een distributiecircuit om koelmedium cyclisch te circuleren tussen de warmtewisselaar en de individuele hete componenten. In voorbeelden van dergelijke gesloten systemen worden componenten rond de perimeter afgedicht om het koelmedium binnen het systeem te houden. Met name in het geval dat het systeem een gesloten systeem is en het 25 koelmedium een niet-diëlektrisch koelmedium, moeten elektrische verbindingen zich buiten de afgedichte perimeter bevinden ter vermijding van kortsluiting. Echter, in uitvoeringsvormen waarin diëlektrische of andere vloeistoffen als koelmedium worden gebruikt, hoeft de afdichting rond de perimeter van componenten niet beslist noodzakelijk te zijn, afhankelijk 30 bijvoorbeeld van de viscositeit of een andere stromingseigenschap van het koelmedium en de oriëntatie van het systeem.
20
Een voorbeeld van een alternatieve uitvoeringsvorm omvattende onder andere een gesloten-lus warmtewisselingschakeling is schematisch weergegeven in Afb. 4. In dit geval is een enkele component 80 5 weergegeven bevestigd op een PCB 82. Component 80 heeft dezelfde structuur als component 2 van Afb. 1 en als component 30 van Afb. 2. Halfgeleiderchip 84, inkapsellaag 86, de starre laminaatstructuur 88 en soldeerverbindingen 90 van de component worden getoond in Afb. 4.
10 De PCB omvat onder andere een opening 92 en verder een opening 94, verbonden door respectievelijk kanalen 96 en 98 met warmtewisselingschakelingen 100. De warmtewisselingschakelingen 100 omvatten onder andere een warmtewisselaar 102, een spruitstuk 104 en een pomp (niet weergegeven).
15
Opening 92 en de verdere opening 94 geven toegang tot een ruimte 106 tussen de starre laminaatstructuur 88 van component 80 en PCB 82. Ruimte 106 is aan de zijden begrensd door een ononderbroken soldeervoeg 108, zodanig dat er een gesloten weg is tussen opening 92 en de verdere opening 20 94. De ononderbroken soldeervoeg 108 van de uitvoeringsvorm van Afb. 4 wordt gelijktijdig gevormd in één opsmeltstap met soldeerverbindingen 90.
Warmtewisselingschakelingen 100, kanalen 96 98, openingen 92 94 en ruimte 106 vormen een gesloten-lus warmtewisselingcircuit. In een 25 bedrijfstoestand is koelmedium aanwezig in de gesloten-lus warmtewisselingschakeling en wordt dit rondgepompt om een koeleffect te bewerkstelligen.
Tijdens bedrijf wordt warmte hoofdzakelijk ontwikkeld door halfgeleiderchip 30 84. Ontwikkelde warmte wordt geleid van de halfgeleiderchip via inkapsellaag 86 naar het bovenvlak van inkapsellaag 84 of omlaag via 21 component 80 naar het ondervlak van component 80 en via soldeerverbindingen 80 en soldeervoeg 108.
Tijdens bedrijf wordt het koelmedium continu en bij herhaling rondgepompt, S door de werking van de pomp, via spruitstuk 104, via kanaal 96, in via opening 92, via ruimte 106, uit via verdere opening 94, via kanaal 98, via warmtewisselaar 102, via de pomp en terug via spruitstuk 104.
Warmte wordt overgedragen van het ondervlak van component 80, van 10 soldeerverbinding 108 en van PCB 82 naar het koelmedium terwijl het koelmedium langs strijkt via ruimte 106. Vervolgens wordt de warmte overgedragen door het koelmedium aan warmtewisselaar 102 terwijl het koelmedium warmtewisselaar 102 passeert. De warmte wordt vervolgens overgedragen, rechtstreeks of indirect, aan de omgeving door 15 warmtewisselaar 102 met behulp van bekende warmte-uitwisselingtechnieken.
Afb. 4 is in het bijzonder een schematische weergave die niet op schaal is getekend en waarvan de relatieve dimensies van de verschillende 20 eigenschappen, omvattende onder andere de warmtewisselingschakelingen, openingen en kanalen, niet dienen te worden ontleend aan Afb. 4.
Het koeleffect, teweeggebracht door de uitvoeringsvormen van Afb. 2 en 4 hangt gedeeltelijk af van de relatieve afmeting en locatie van de openingen 25 en aan de ruimte h tussen PCB 34 of 82 en de component of componenten 30 32 of 80.
In de uitvoeringsvormen van Afb. 2 en 4 zijn soldeerverbindingen 44 of 90 tussen componenten 30 32 of 80 en PCB 34 of 82 van zodanige afmeting en 30 samenstelling dat deze gelijktijdig voorzien in zowel een gewenste mechanische en elektrische als mechanische verbinding tussen 22 componenten 30 32 of 80 en PCB 34 of 82 en in een gewenste speling tussen componenten 30 32 of 80 en PCB 34 of 82. Hierdoor is het assemblageproces bij de uitvoeringsvormen van Afb. 2 en 4 bijzonder ongecompliceerd.
5
In andere uitvoeringsvormen wordt vereist dat de dimensies van de soldeerverbindingen tussen de PCB en de componenten specifieke kenmerken hebben, hetgeen betekent dat de vereiste dikte van de soldeerverbindingen verschilt van de gewenste speling h tussen de PCB en 10 de componenten voor koeldoeleinden. In sommige van dergelijke uitvoeringsvormen is de vorm van de PCB aangepast om te voorzien in de gewenste tussenruimte in het gebied van de opening. Een voorbeeld van een dergelijke uitvoeringsvorm wordt schematisch geïllustreerd in Afb. 5.
15 De uitvoeringsvorm van Afb. 5 komt overeen met die van Afb. 4, maar soldeerverbindingen 110 en soldeerverbinding 112 hebben een dikte die minder is dan de gewenste speling h tussen component 114 en PCB 116.
Om te voorzien in de gewenste speling h in de buurt van opening 118, is de dikte van PCB 116 verminderd in het gebied 122 tussen opening 118 en de 20 verdere opening 120.
Een ander verschil tussen de uitvoeringsvorm van Afb. 5 en die van Afb. 4 is dat de eerste een extra structuur 124 omvat op het oppervlak van component 114. Extra structuur 124 dient om de warmte-overdracht te verbeteren van 25 component 114 naar het koelmedium door de koelmediumstroom te kanaliseren en door het oppervlak te vergroten dat tijdens bedrijf in contact komt met het koelmedium. In de uitvoeringsvorm van Afb. 5 wordt de extra structuur 124 gevormd uit soldeer tijdens de opsmeltstap, maar in varianten van de uitvoeringsvorm kunnen andere materialen zijn gebruikt.
30 23
Verdere uitvoeringsvormen kunnen verschillende andere opgehoogde structuren omvatten op de PCB of op de component in het gebied tussen de PCB en de component om de warmte-overdracht te verbeteren door het kanaliseren van de koelmediumstroom en/of door het vergroten van het 5 oppervlak dat tijdens bedrijf in contact komt met het koelmedium.
Afb. 2 t/m 5 die gebruikt zijn als illustratie van de structuur en werking van verschillende uitvoeringsvormen laten één of twee op een gebied van een PCB gemonteerde componenten zien, in combinatie met bijbehorende 10 openingen. In werkelijkheid is in veel uitvoeringsvormen een groot aantal (bijvoorbeeld 100 tot 1000) componenten gemonteerd op de PCB, elk met een bijbehorende opening. De koeleffecten teweeggebracht door de beschreven uitvoeringsvormen zijn met name bruikbaar in het geval dat een groot aantal warmte-ontwikkelende componenten is gemonteerd op een 15 enkele printplaat en/of dat de ruimte beperkt is waardoor toepassing van conventionele technieken bijzonder ongunstig is.
Een voorbeeld van een andere uitvoeringsvorm gericht op het koelen van een groot aantal elektronische componenten is schematisch geïllustreerd in 20 Afb. 6. De uitvoeringsvorm omvat onder andere een samenstel 128 van elektronische componenten 130 en een deel van een dergelijk samenstel 128 wordt weergegeven in Afb. 6 in een plat vlak, van voren gezien. De elektronische componenten 130 zijn gemonteerd op een PCB (niet weergegeven), met een scheiding tussen de PCB en elektronische 25 componenten 130. Een samenstel openingen 132 bevindt zich in de PCB en de positie van openingen 132 is schematisch weergegeven in Afb. 6 door de gestippelde cirkels 132 (niet op schaal getekend).
De uitvoeringsvorm van Afb. 6 omvat onder andere een open-lus 30 koelmediumcircuit zoals geïllustreerd in Afb. 2. Het circuit omvat onder andere een drukkamer die zich bevindt onder de PCB, met een waaier aan 24 de achterzijde van de drukkamer van de PCB. Tijdens bedrijf wordt lucht door de waaier in de drukkamer gevoerd, stroomt via openingen 132 en strijkt langs elektronische componenten 130 waar de lucht warmte absorbeert van de elektronische componenten 130. De lucht verlaat het 5 apparaat via de tussenruimte tussen de PCB en samenstel 128 van elektronische componenten 130 aan de zijden van samenstel 128, zoals aangegeven door de gestippelde pijlen 134.
In een alternatieve uitvoeringsvorm wordt een gesloten-lus koelcircuit zoals 10 geïllustreerd in Afb. 4 gebruikt voor het koelen van een samenstel componenten zoals weergegeven in Afb. 6.
In verdere uitvoeringsvormen worden koelsystemen zoals boven beschreven gebruikt voor het koelen van andere veeleisende elektronische toepassingen, 15 bijvoorbeeld rekencentra, meerkern verwerkingskaarten of telecom basisstations.
Alle uitvoeringsvormen worden geconstrueerd met behulp van standaardmethoden voor de constructie van elektronische schakelingen.
20 Deze omvatten met name, maar zijn niet beperkt tot, elektronische schakelingen geconstrueerd met behulp van component terminalconfiguratie technieken, zoals PGA, BGA, LGA, SBA of QFNA.
De openingen worden verkregen door het boren van gaten in de printplaat 25 voorafgaand aan de assemblage, dus vóór het monteren van componenten op de printplaat. Een zeer gunstig aspect is dat, in het geval dat het assemblage- of pre-assemblage-proces toch al een stadium omvat waarin gaten worden geboord in de printplaat (bijvoorbeeld om het aanbrengen van bevestigingsmiddelen mogelijk te maken), dit stadium kan worden aangepast 30 voor het boren van de hier beschreven openingen.
25
In de bovenbeschreven uitvoeringsvormen, heeft elke opening dezelfde afmeting. Varianten van de uitvoeringsvormen voorzien in openingen van verschillende afmetingen, afhankelijk van de hoeveelheid warmte die naar verwachting tijdens gebruik ontwikkeld wordt door elke zich bij een opening 5 bevindende component en/of afhankelijk van de gewenste temperatuur van de component. Indien bijvoorbeeld een component naar verwachting meer warmte ontwikkelt dan gemiddeld, wordt een grotere dan gemiddelde opening aangebracht in de buurt van die component en indien een component naar verwachting minder warmte ontwikkelt dan gemiddeld, wordt 10 een kleinere dan gemiddelde opening aangebracht in de buurt van die component. Op deze wijze kan tijdens gebruik een grotere stroom koelmedium worden gestuurd langs componenten die naar verwachting de meeste warmte ontwikkelen en een kleinere stroom koelmedium langs componenten die naar verwachting de minste warmte ontwikkelen.
15
In één variant worden openingen met verschillende afmetingen geboord. In een andere variant worden openingen geboord die alle van dezelfde afmeting zijn waarna de openingen gedeeltelijk geblokkeerd worden om openingen van verschillende afmetingen te krijgen. Een andere variant is 20 voorzien van een jaloezie-inrichting voor elke respectieve opening en de diameter van elke opening wordt selectief gevarieerd tijdens bedrijf om onmiddellijk de luchtstroming te kunnen wijzigen en op deze wijze de koelprestatie afhankelijk te maken van de werking en/of temperatuur van de betreffende warmte-ontwikkelende component. Die variant is bijzonder 25 bruikbaar in het geval dat de elektronische schakelingen een CPU omvatten waarbij de hoeveelheid ontwikkelde warmte afhangt van het aantal uitgevoerde rekenbewerkingen en in de loop van de tijd varieert.
In andere varianten wordt de scheiding tussen elke opening en de 30 respectieve bijbehorende warmte-ontwikkelende component gekozen afhankelijk van de warmte die naar verwachting wordt ontwikkeld door de 26 component tijdens gebruik en/of van de gewenste temperatuur van de component. Als een alternatief of ter aanvulling wordt voorzien in een veelheid drukkamers in plaats van een enkele drukkamer, waarbij elke drukkamer is aangesloten op één opening, respectievelijk een aantal 5 openingen. De bedrijfsomstandigheden van de drukkamers kunnen worden gekozen afhankelijk van de hoeveelheid te ontwikkelen warmte tijdens gebruik door de bijbehorende componenten. Op deze wijze wordt voorzien in andere manieren om ervoor te zorgen dat tijdens gebruik een grotere stroom koelmedium langs de componenten kan worden gestuurd die naar 10 verwachting de meeste warmte ontwikkelen en een kleinere stroom koelmedium langs componenten die naar verwachting de minste warmte ontwikkelen.
Men zal begrijpen dat de onderhavige uitvinding hiervoor zuiver als een 15 voorbeeld beschreven is en dat detailwijzigingen kunnen worden aangebracht binnen het bestek van de uitvinding.
Elk beschreven kenmerk en (indien van toepassing) de conclusies en tekeningen kunnen onafhankelijk of In elke toepasselijke combinatie worden 20 gebruikt.
1034420

Claims (26)

1. Elektronische schakelingen omvattende een printplaat en tenminste één op de printplaat aangebrachte component, waarbij de tenminste één 5 component tijdens gebruik warmte ontwikkelt, de printplaat tenminste één met de component of, respectievelijk, een van de componenten uitgelijnde opening omvat en waarbij de elektronische schakelingen zijn geconfigureerd om tijdens gebruik een weg te vormen waarlangs koelmedium kan vloeien via de of elke opening en langs de tenminste één component. 10
2. Elektronische schakelingen volgens conclusie 1, omvattende een veelheid componenten die tijdens gebruik warmte ontwikkelen en een veelheid openingen, waarbij elke van de veelheid openingen is uitgelijnd met, respectievelijk, een van de veelheid componenten. 15
3. Elektronische schakelingen volgens conclusie 1 of 2, waarbij de tenminste één opening een veelheid openingen omvat en tenminste enkele van de openingen verschillende afmetingen hebben en waarbij bij voorkeur de afmetingen van elke opening worden gekozen afhankelijk van de 20 verwachte mate van warmte-ontwikkeling tijdens gebruik voor de respectieve component waarmee de opening is uitgelijnd.
4. Elektronische schakelingen volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de positie van de of elke opening zodanig is dat tijdens 25 gebruik een grotere stroom koelmedium wordt gevoerd langs de tenminste één component waarmee de of elke opening is uitgelijnd dan langs andere delen van de elektronische schakelingen.
5. Elektronische schakelingen volgens een van de voorgaande 30 conclusies, waarbij de tenminste één component is gescheiden van de printplaat door een gewenste tussenruimte. 1034420
6. Elektronische schakelingen volgens een van de voorgaande conclusies, verder omvattende tenminste één afstandsmiddel voor het scheiden van de tenminste één component van een deel van de printplaat 5 door de gewenste tussenruimte.
7. Elektronische schakelingen volgens conclusie 6, waarbij het tenminste één afstandsmiddel tenminste één elektrische of mechanische verbinding omvat tussen de tenminste één component en de printplaat. 10
8. Elektronische schakelingen volgens een van conclusies 5 t/m 7, waarbij de vorm van de printplaat is aangepast om te zorgen voor de gewenste tussenruimte in de buurt van de of elke opening.
9. Elektronische schakelingen volgens een van conclusies 5 t/m 8, waarbij de respectieve gewenste tussenruimte voor de of elke component wordt gekozen afhankelijk van de verwachte mate van warmte-ontwikkeling van de component tijdens gebruik.
10. Elektronische schakelingen volgens een van conclusies 5 t/m 9, waarbij de afstand tussen de tenminste één component en de printplaat ligt tussen 0,1 mm en 5 mm en bij voorkeur tussen 0,5 mm en 1,0 mm.
11. Elektronische schakelingen volgens een van de voorgaande 25 conclusies, waarbij de diameter van de of elke opening ligt tussen 0,1 mm en 10 mm, bij voorkeur tussen 0,5 mm en 5 mm en nog liever tussen 1 mm en 3 mm.
12. Elektronische schakelingen volgens een van de voorgaande 30 conclusies, verder omvattende middelen voor het variëren van de afmetingen van de of elke opening.
13. Elektronische schakelingen volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de positie van de of elke opening zodanig is dat tijdens gebruik koelmedium dat de opening passeert het oppervlak van de 5 component waarmee de opening is uitgelijnd vanuit een haakse richting nadert.
14. Elektronische schakelingen volgens een van de voorgaande conclusies, verder omvattende tenminste één verdere opening, waarbij de 10 tenminste één opening en de tenminste één verdere opening zodanig zijn gerangschikt dat koelmedium kan instromen via de tenminste één opening en uitstromen via de tenminste één verdere opening of vice versa.
15. Elektronische schakelingen volgens conclusie 14, zodanig 15 gerangschikt dat er een gesloten weg is tussen de opening en de tenminste één verdere opening.
16. Elektronische schakelingen volgens een van de voorgaande conclusies, onder andere bestaande uit een warmtewisselingschakeling die 20 middelen omvat voor het leiden van koelmedium via de tenminste één opening en langs de tenminste één component.
17. Elektronische schakelingen volgens conclusie 16, waarbij de warmtewisselingschakelingen onder andere omvatten een drukkamer in 25 verbinding met de opening of tenminste één van de openingen.
18. Elektronische schakelingen volgens conclusie 16 of 17, waarbij de warmtewisselingschakeling een warmtewisselaar omvat en zodanig is ingericht dat tijdens gebruik warmte wordt gevoerd van de tenminste één 30 component naar het koelmedium en warmte vervolgens wordt verdreven van het koelmedium bij de warmtewisselaar.
19. Elektronische schakelingen volgens een van de voorgaande conclusies, verder omvattende een structuur die zich bevindt tussen de tenminste één component en de printplaat, zodanig ingericht dat tijdens 5 gebruik warmteoverdracht tussen een koelmedium en de tenminste één component wordt vergroot.
20. Elektronische schakelingen volgens conclusie 19, waarbij de structuur in geleidend thermisch contact is met de tenminste één component en 10 voorziet in een oppervlak voor de overdracht van warmte van de tenminste één component naar het koelmedium.
21. Elektronische schakelingen volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de elektronische schakelingen een terminalconfiguratie 15 omvat voor het monteren van de tenminste één component op de printplaat en waarbij de terminalconfiguratie bij voorkeur omvat een PGA, BGA, LGA, SBA of QFNA.
22. Elektronische schakelingen volgens een van de voorgaande 20 conclusies, zodanig ingericht dat tijdens gebruik de of elke warmte- ontwikkelende component hoofdzakelijk warmte afgeeft via de zijde van de component tegenover de printplaat.
23. Een methode voor het fabriceren van elektronische schakelingen, 25 omvattende het voorzien in een printplaat, het aanbrengen van tenminste één opening in de printplaat en het monteren van tenminste één component op de printplaat, waarbij de tenminste één component tijdens gebruik warmte ontwikkelt en de of elke opening een positie heeft op de printplaat zodanig dat de of elke opening uitgelijnd is met, respectievelijk, een van de 30 gemonteerde componenten en zodanig dat tijdens gebruik een weg wordt gevormd waarlangs koelmedium kan vloeien via de of elke opening en langs de tenminste één component.
24. Een methode volgens conclusie 23, waarbij de stap van het 5 aanbrengen van de tenminste één opening het boren of stansen omvat van een gat of gaten in de printplaat vóór het monteren van de tenminste één component.
25. Een methode volgens conclusie 23 of 24, waarbij de stap van het 10 monteren van de tenminste één component het positioneren omvat van de tenminste één component op de printplaat en het opsmelten van soldeergedeelten om te zorgen voor een elektrische verbinding tussen de tenminste één component en de printplaat, waarbij de soldeergedeelten zodanig zijn dat na het opsmelten de soldeergedeelten zorgen voor een 15 gewenste tussenruimte tussen de printplaat en de tenminste één component.
26. Een methode volgens conclusie 25, verder omvattende het aanbrengen van tenminste één verdere opening en het voorzien in tenminste één verder soldeergedeelte op de printplaat, waarbij de stap van het 20 opsmelten, het opsmelten omvat van het tenminste één verder soldeergedeelte en het tenminste één verder soldeergedeelte zodanig wordt gepositioneerd dat dit na het opsmelten zorgt voor een versperring voor de koelmediumstroom zodat daardoor een gesloten weg wordt gevormd tussen tenminste één van de openingen en tenminste één van de verdere 25 openingen. 1034420
NL1034420A 2007-09-24 2007-09-24 Rechtstreeks geïnjecteerde gedwongen convectiekoeling voor elektronica. NL1034420C2 (nl)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1034420A NL1034420C2 (nl) 2007-09-24 2007-09-24 Rechtstreeks geïnjecteerde gedwongen convectiekoeling voor elektronica.
NL1034420 2007-09-24

Applications Claiming Priority (11)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL1034420A NL1034420C2 (nl) 2007-09-24 2007-09-24 Rechtstreeks geïnjecteerde gedwongen convectiekoeling voor elektronica.
US12/679,868 US8077464B2 (en) 2007-09-24 2008-09-24 Directly injected forced convention cooling for electronics
PCT/EP2008/062733 WO2009040366A1 (en) 2007-09-24 2008-09-24 Directly injected forced convection cooling for electronics
ES08804643T ES2365682T3 (es) 2007-09-24 2008-09-24 Enfriamiento de convección forzada de inyección directa para circuitería electrónica.
EP08804643A EP2193701B1 (en) 2007-09-24 2008-09-24 Directly injected forced convection cooling for electronics
AT08804643T AT512574T (de) 2007-09-24 2008-09-24 Direkt injizierte zwangskonvektionskühlung für elektronik
CA2700589A CA2700589C (en) 2007-09-24 2008-09-24 Directly injected forced convection cooling for electronics
IL204698A IL204698A (en) 2007-09-24 2010-03-24 Directly injected forced convection cooling for electronics
ZA2010/02247A ZA201002247B (en) 2007-09-24 2010-03-30 Directly injected forced convection cooling for electronics
US13/324,372 US8824146B2 (en) 2007-09-24 2011-12-13 Directly injected forced convection cooling for electronics
IL239825A IL239825A (en) 2007-09-24 2015-07-07 Directly injected forced convection cooling for electronics

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL1034420C2 true NL1034420C2 (nl) 2009-03-26

Family

ID=39505449

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL1034420A NL1034420C2 (nl) 2007-09-24 2007-09-24 Rechtstreeks geïnjecteerde gedwongen convectiekoeling voor elektronica.

Country Status (9)

Country Link
US (2) US8077464B2 (nl)
EP (1) EP2193701B1 (nl)
AT (1) AT512574T (nl)
CA (1) CA2700589C (nl)
ES (1) ES2365682T3 (nl)
IL (2) IL204698A (nl)
NL (1) NL1034420C2 (nl)
WO (1) WO2009040366A1 (nl)
ZA (1) ZA201002247B (nl)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2010050087A1 (ja) * 2008-10-31 2012-03-29 パナソニック株式会社 積層型半導体装置及びその製造方法
US8837159B1 (en) * 2009-10-28 2014-09-16 Amazon Technologies, Inc. Low-profile circuit board assembly
EP2330873A1 (de) * 2009-12-03 2011-06-08 Continental Automotive GmbH Elektronisches Modul
WO2012105199A1 (ja) * 2011-02-03 2012-08-09 パナソニック株式会社 電子機器の冷却構造
TWI446464B (zh) * 2011-05-20 2014-07-21 Subtron Technology Co Ltd 封裝結構及其製作方法
CN202281972U (zh) * 2011-10-13 2012-06-20 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 电子装置及其散热装置
TWI504852B (zh) * 2012-09-07 2015-10-21 Compal Electronics Inc 散熱模組
US9398682B2 (en) * 2013-03-28 2016-07-19 Control Techniques Limited Devices and methods for cooling components on a PCB
US20150014024A1 (en) * 2013-07-12 2015-01-15 Kevin Yang Jumper Fin
US20150036292A1 (en) * 2013-08-01 2015-02-05 Lear Corporation Electrical Device for Use in an Automotive Vehicle and Method for Cooling Same
US9480149B2 (en) * 2013-12-10 2016-10-25 Brocade Communications Systems, Inc. Printed circuit board with fluid flow channels
US10627199B1 (en) 2014-10-29 2020-04-21 Moog Inc. Active cooling system for electronics on a missile
WO2016171658A1 (en) * 2015-04-20 2016-10-27 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Electronic device having a coolant
KR102059610B1 (ko) * 2015-12-18 2019-12-26 주식회사 엘지화학 고전도성 방열 패드를 이용한 인쇄회로기판의 방열 시스템
US9659838B1 (en) * 2016-03-28 2017-05-23 Lockheed Martin Corporation Integration of chip level micro-fluidic cooling in chip packages for heat flux removal
US10438868B2 (en) * 2017-02-20 2019-10-08 Microjet Technology Co., Ltd. Air-cooling heat dissipation device
TWI614857B (zh) 2016-11-24 2018-02-11 研能科技股份有限公司 氣冷散熱裝置
TWI618859B (zh) * 2017-02-20 2018-03-21 研能科技股份有限公司 氣冷散熱裝置

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4839774A (en) * 1988-01-25 1989-06-13 Digital Equipment Corporation Apparatus and method for cooling electronic component packages using an array of directed nozzles fabricated in the circuit board
JPH1187960A (ja) * 1997-09-16 1999-03-30 Fujitsu Denso Ltd 電子部品の放熱実装構造
US6262891B1 (en) * 1996-12-20 2001-07-17 Magnet-Motor Gesellschaft Für Magnetmotorische Technik Mbh Component holder with circulating air cooling of electrical components
US20060120043A1 (en) * 2004-12-07 2006-06-08 International Business Machines Corp. Cooling apparatus for vertically stacked printed circuit boards

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5067047A (en) * 1990-05-11 1991-11-19 At&T Bell Laboratories Circuit pack with inboard jet cooling
US5453911A (en) * 1994-02-17 1995-09-26 General Motors Corporation Device for cooling power electronics
US5761035A (en) * 1996-06-28 1998-06-02 Motorola, Inc. Circuit board apparatus and method for spray-cooling a circuit board
US5901037A (en) * 1997-06-18 1999-05-04 Northrop Grumman Corporation Closed loop liquid cooling for semiconductor RF amplifier modules
US6977346B2 (en) * 2002-06-10 2005-12-20 Visteon Global Technologies, Inc. Vented circuit board for cooling power components
US6786708B2 (en) * 2002-07-18 2004-09-07 The Regents Of The University Of Michigan Laminated devices and methods of making same
US6840794B2 (en) * 2003-03-31 2005-01-11 Intel Corporation Apparatus and methods for cooling a processor socket
JP3850413B2 (ja) * 2004-02-16 2006-11-29 株式会社ソニー・コンピュータエンタテインメント 電子デバイス冷却装置、電子デバイス冷却方法、電子デバイス冷却制御プログラム及びそれを格納した記録媒体
US7215547B2 (en) * 2004-08-16 2007-05-08 Delphi Technologies, Inc. Integrated cooling system for electronic devices
KR100673380B1 (ko) * 2004-12-20 2007-01-24 삼성전자주식회사 냉매로가 형성된 반도체 칩과, 그를 이용한 반도체 패키지및 반도체 패키지 냉각 시스템
US7294926B2 (en) * 2005-09-22 2007-11-13 Delphi Technologies, Inc. Chip cooling system
US7567090B2 (en) * 2006-10-23 2009-07-28 International Business Machines Corporation Liquid recovery, collection method and apparatus in a non-recirculating test and burn-in application

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4839774A (en) * 1988-01-25 1989-06-13 Digital Equipment Corporation Apparatus and method for cooling electronic component packages using an array of directed nozzles fabricated in the circuit board
US6262891B1 (en) * 1996-12-20 2001-07-17 Magnet-Motor Gesellschaft Für Magnetmotorische Technik Mbh Component holder with circulating air cooling of electrical components
JPH1187960A (ja) * 1997-09-16 1999-03-30 Fujitsu Denso Ltd 電子部品の放熱実装構造
US20060120043A1 (en) * 2004-12-07 2006-06-08 International Business Machines Corp. Cooling apparatus for vertically stacked printed circuit boards

Also Published As

Publication number Publication date
IL239825A (en) 2016-04-21
IL204698A (en) 2016-07-31
US8824146B2 (en) 2014-09-02
CA2700589A1 (en) 2009-04-02
ZA201002247B (en) 2011-11-30
US20110002102A1 (en) 2011-01-06
ES2365682T3 (es) 2011-10-10
EP2193701A1 (en) 2010-06-09
EP2193701B1 (en) 2011-06-08
WO2009040366A1 (en) 2009-04-02
IL204698D0 (en) 2010-11-30
IL239825D0 (en) 2015-08-31
AT512574T (de) 2011-06-15
US20120127661A1 (en) 2012-05-24
CA2700589C (en) 2016-11-01
US8077464B2 (en) 2011-12-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10629510B2 (en) Package with embedded heat dissipation features
US9201474B2 (en) Valve controlled, node-level vapor condensation for two-phase heat sink(s)
JP5900610B2 (ja) 半導体装置および半導体装置用冷却器
JP2724033B2 (ja) 半導体モジユール
US7219715B2 (en) Cooling systems incorporating heat transfer meshes
US5421079A (en) High density, high performance memory circuit package
EP1294022B1 (en) Electronic module including a cooling substrate having a fluid cooling circuit therein and related methods
US7611923B2 (en) Method and apparatus for forming stacked die and substrate structures for increased packing density
TWI420635B (zh) 低分佈剖面倒裝功率模組及製造方法
US7996989B2 (en) Heat dissipating device with preselected designed interface for thermal interface materials
US5516030A (en) Method and apparatus for assembling ball grid array components on printed circuit boards by reflowing before placement
US5719444A (en) Packaging and cooling system for power semi-conductor
US6661660B2 (en) Integrated vapor chamber heat sink and spreader and an embedded direct heat pipe attachment
US5513070A (en) Dissipation of heat through keyboard using a heat pipe
US6785134B2 (en) Embedded liquid pump and microchannel cooling system
KR100310585B1 (ko) 열그리스삽입및유지
US6712621B2 (en) Thermally enhanced interposer and method
US6930885B2 (en) Densely packed electronic assemblage with heat removing element
US5933324A (en) Apparatus for dissipating heat from a conductive layer in a circuit board
US7169650B2 (en) Semi-solid metal injection methods for electronic assembly thermal interface
US6058010A (en) Enhanced test head liquid cooled cold plate
US5745344A (en) Heat dissipation apparatus and method for attaching a heat dissipation apparatus to an electronic device
JP4639231B2 (ja) 集積回路装置のための液体金属熱インターフェース
US8279607B2 (en) Cooling module assembly method
US7298623B1 (en) Organic substrate with integral thermal dissipation channels, and method for producing same

Legal Events

Date Code Title Description
PD2B A search report has been drawn up
V1 Lapsed because of non-payment of the annual fee

Effective date: 20140401