Brevet FR2608840A1 — publié le 19880624

Titre: STRUCTURE DE REFROIDISSEMENT POUR CIRCUITS INTE- GRES. La présente invention se rapporte à une structure de refroidissement pour refroidir une pluralité de cir- cuits intégrés. Dans une structure de refroidissement de l'art an- térieur pour refroidir le circuit intégré, des tubes mé- talliques de refroidissement sont fixés par brasage sur des surfaces de radiation thermique de bottiers de cir- cuit intégré qui sont montés sur une carte du circuit im- primé et à l'intérieur desquels sont montés des circuits intégrés. Les boîtiers sont refroidis par les tubes métal- liques de refroidissement dans lesquels passent du liqui- de de refroidissement. Toutefois, dans la structure de l'art antérieur, on ne peut pas éviter un remplacement mal commode d'un circuit intégré défectueux, comme décrit ci-dessous plus en détail en se référant à un dessin. Un but de la présente invention est donc de propo- ser une structure de refroidissement qui soit exempte des inconvénients mentionnés ci-dessus, de la structure de l'art antérieur. Selon un aspect de l'invention, on propose une structure de refroidissement qui comporte: des bottiers de circuit intégré à l'intérieur desquels sont montés des circuits intégrés; des plaquettes de refroidissement qui sont superposées sur des surfaces de radiation thermique desdits boîtiers, respectivement, et dont l'une des extré- mités est pliée: des éléments de pressage qui sont su- perposés sur lesdites plaquettes de refroidissement, res- pectivement, et dont l'une des extrémités est pliée pour venir en face desdites extrémités desdites plaquet- tes de refroidissement, respectivement; des moyens de fixation pour fixer chacune desdites plaquettes de refroi- dissement et celui, qui correspond, desdits éléments de pressage sur un ou plusieurs, correspondants, desdits bottiers de façon librement détachable; et des tubes de refroidissement dont chacun est tenu dans au moins un es- pace entre l'une des extrémités d'au moins l'une des pla- quettes de refroidissement et l'une des extrémités d'au moins l'un des éléments de pressage. Les caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à partir de la description suivante prise en liaison avec les dessins joints sur lesquels: La figure 1 est une vue en coupe d'une structure de refroidissement de l'art antérieur. La figure 2 est une vue en coupe d'une première réalisation de l'invention. La figure 3 est une vue en coupe d'une seconde réalisation de l'invention et La figure 4 est une vue en coupe d'une troisième réalisation de l'invention. Sur les dessins, les mêmes numéros de référence représentent les mêmes éléments de structure. En se reportant à la figure 1, dans une structure de refroidissement de l'art antérieur pour refroidir des circuits intégrés, des tubes de refroidissement 4 sont fixés par brasage 5 sur des surfaces 3 de radiation ther- mique de bottiers 2 de circuit intégré qui sont montés sur une carte 1 de circuit imprimé et à l'intérieur des- quels sont montés des circuits intégrés (non représentés). Les bottiers 2 sont refroidis par les tubes 1 à l'inté- rieur desquels passe du liquide de refroidissement. La structure de refroidissement de l'art anté- rieur est défectueuse du fait que, s'il faut remplacer un circuit intégré défectueux, il est nécessaire de démonter le circuit intégré en même temps que le bottier 2 en fai- sant fondre la brasure 5 pour pouvoir placer sur la carte 1 de circuit imprimé, par brasage, un nouveau boîtier de circuit intégré dans lequel se trouve un nouveau circuit intégré. En outre, il est extrêmement difficile de faire en sorte que la hauteur de tous les bottiers soit unifor- me lorsqu'un grand nombre de bottiers de circuit intégré sont montés sur la carte de circuit imprimé 1. Il en ré- sulte que le brasage doit s'effectuer avec un laborieux travail de cintrage des tubes de refroidissement, d'une rigidité considérablement élevée, pour compenser les dif- férences de hauteur entre les boîtiers. Ce travail de cin- trage provoque des dommages pour les tubes de refroidisse- ment et pour les circuits intégrés du fait des contrain- tes qu'il leur impose. En se reportant à la figure 2, une première réa- lisation de l'invention comporte une carte 1 de circuit imprimé et des bottiers 2 de circuit intégré qui sont mon- tés sur la carte de circuit imprimé et à l'intérieur des- quels sont montés des circuits intégrés. Chacun des boî- tiers 2 a la forme d'une boîte et sa surface supérieure 3 est une surface de radiation thermique pour radier la chaleur en provenance du circuit intégré monté à l'inté- rieur. Dans cette réalisation, les boîtiers 2 de circuit intégré sont disposés relativement près l'un de l'autre sur la carte 1. La réalisation comporte en outre des plaquettes de refroidissement 11 superposées sur des surfaces 3 de radiation thermique des boîtiers 2 de circuit intégré, respectivement, et des éléments de pressage 12 superposés sur les plaquettes de refroidissement 11. Les surfaces in- férieures des plaquettes de refroidissement 11 sont en contact intime avec les surfaces 3 de radiation thermique tandis que leurs surfaces supérieures sont en contact in- time avec les surfaces inférieures des éléments de pres- sage 12. Ces plaquettes de refroidissement 11 et les élé- ments de pressage 12 sont constitués de plaquettes métal- liques, de cuivre, d'aluminium etc, présentant une con- ductivité thermique élevée. Une extrémité lla de chaque plaquette de refroidissement et une extrémité 12a de cha- que élément de pressage sont pliées dans la direction per- pendiculaire aux surfaces 3 de radiation thermique. Au- dessus de chaque bottier 2, un espace 18 se forme entre les extrémités pliées lla et 12a. On choisit les longueurs des extrémités lla et 12a pourqu!elles soient supérieures, d'une longueur h, aux diamètres des tubes de refroidisse- ment 17. Une vis de fixation 15 pénètre dans le bottier 2, en passant par les trous de fixation percés dans la plaquette de refroidissement 11 et dans l'élément de pres- sage 12, pour correspondre avec un trou taraudé du boi- tier 2 et pour fixer la plaquette 11 et l'élément 12 au bottier 2. Chacun des trous de fixation a un diamètre in- térieur un peu supérieur au diamètre extérieur de la por- tion filetée de la vis de fixation 15 de façon que, même si la position de montage du bottier 2 sur la carte 1 s'écarte de la position correcte prévue, cet écart puisse être absorbé. Le tube de refroidissement 17 est tenu entre l'ex- trémité lla et l'extrémité 12a et présente une section droite rectangulaire pour augmenter la surface par laquel- le les extrémités lla et 12a viennent en contact avec le tube 17. Dans la structure de refroidissement mentionnée ci-dessus, on peut fixer la plaquette de refroidissement 11 et l'élément de pressage 12 au bottier 2 et on peut monter le tube de refroidissement 17 dans l'espace 18 existant entre les extrémités lla et 12a, simplement en faisant correspondre ladite fixation 15 avec le trou ta- raudé 16. La chaleur produite dans le circuit intégré qui se trouve dans le boîtier 2 est transmise, par conduction, du bottier 2 au tube de refroidissement 17 en passant par la plaquette de refroidissement 11 et l'élément de pres- sage 12 pour être finalement transmise au liquide de re- froidissement qui passe dans le tube 17. En sortant la vis de fixation 15 hors du trou ta- raudé 1.6, on peut facilement séparer la plaquette de re- froidissement 11 et l'élément de pressage 12 d'avec le bottier 2 et on peut simultanément déposer le tube de re- froidissement 17. Etant donné que les extrémités lla et 12a s'éten- dent dans la direction perpendiculaire aux surfaces de radiation thermique 3, on peut absorber sur une plage de la valeur h un écart de hauteur des bottiers 2, qui peut se produire lorsqu'on les place sur la carte 1, pour te- nir les tubes 17 sans créer des effets désavantageux sur les tubes 17 et les boîtiers 2. En d'autres termes, au- cune contrainte ne s'exerce sur les boîtiers 2 ni sur les tubes 17. Sur la figure 3 représentant une seconde réalisa- tion de l'invention, du fait que des espaces sont prévus entre ceux des bottiers 2 qui sont voisins, on plie les extrémités lla et 12a des plaquettes de refroidissement 11 et des éléments de pressage 12 en direction de la car- te 1. L'espace 18 se forme entre l'extrémité lla de la plaquette 11 et l'extrémité 12a de l'élément 12. Dans cet- te réalisation, on peut placer les tubes 17 dans les es- paces formés entre les boîtiers 2 de circuit intégré pour éviter un accroissement de hauteur de la structure de re- froidissement. Dans une troisième réalisation de l'invention, représentée sur la figure 4, les moyens de fixation com- portent un goujon 21 vissé sur les bottiers 2 du circuit intégré, un écrou 22 vissé sur les goujons 21, et un élé- ment formant ressort 23 inséré entre l'écrou 22 et l'élé- ment de pressage 12 et replié en forme de boomerang. La plaquette de refroidissement 11 présente, sur l'une de ses extrémités, une butée 24 pour maintenir une extrémi- té de l'élément 23. En serrant simplement l'écrou 22, on déforme l'élément formant ressort 23 qui vient presser l'élément de pressage 12 en direction de la plaquette de refroidis- sement 11. Ceci facilite la fixation du tube de refroidis- sement 17. Bien que la description ci-dessus concerne les réalisations dans lesquelles l'une des plaquettes de re- froidissement et l'un des éléments de pressage sont fixés sur l'un des bottiers des circuits intégrés et dans les- quelles les tubes de refroidissements ont une section droite rectangulaire, l'invention n'est en aucune façon limitée à une telle structure. La forme des tubes peut être arbitrairement déterminée, y compris ceux qui ont une section droite circulaire. Si une plaquette de refroidis- sement et un élément de pressage s'étendent dans la direc- tion longitudinale du tube de refroidissement qu'ils main- tiennent, ils peuvent se répartir entre les boîtiers de circuit intégré placés sous ce même tube de refroidisse- ment. Bien que l'on ait décrit l'invention en liaison avec ses réalisations préférées, il sera maintenant possi- ble à l'homme de l'art de mettre cette invention en pra- tique de différentes autres manières. REVENDICATION Structure de refroidissement pour refroidir des circuits intégrés comportant: Des bottiers de circuit intégré (2) à l'intérieur desquels un ou plusieurs circuits intégrés sont montés des plaquettes de refroidissement (11) qui sont superposées sur des surfaces de radiation thermique (3) desdits bottiers (2), respectivement, et dont l'une des extrémités (lia) est. pliée; des éléments de pressage (12) qui sont superposés sur lesdites plaquettes de refroidissement (11), respec- tivement, et dont l'une des extrémités (12a) est pliée pour venir en face desdites extrémités (lia) desdites pla- quettes de refroidissement (11), respectivement; des moyens de fixation (15; 21, 22, 23) qui fixent chacune desdites plaquettes de refroidissement (11) et celui, qui correspond, desdits éléments de pressage (12) sur un ou plusieurs, correspondants, desdits bottiers (2) de façon librement détachable; et des tubes de refroidissement (17), dont chacun est tenu dans au moins un espace (18) formé entre l'une des extrémités (la) d'au moins l'une desdites plaquettes de refroidissement (11) et l'une des extrémités (12a) de celui, qui correspond, desdits éléments de pressage (12).