(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子デバイスの温度を調整するための機械的アセンブリであって、前記アセンブリはフレームと、前記フレームに結合されるばねと、前記ばねを偏向させかつ前記電子デバイスと接合するための面を有する熱交換器とを含み、前記機械的アセンブリは
前記フレームが２つの間隔を置かれたばね支持を有し、前記ばねは、前記ばね支持の一方から他方へと延在する単一の板ばねであり、
前記熱交換器が、前記板ばねと前記ばね支持間のその中心でのみ接触し、
１組のストップが、前記フレームおよび前記熱交換器の両方ではなくいずれか一方にあるそれぞれの孔と緩く嵌合する軸を有し、
各軸は第１の端部を有し、前記第１の端部は、前記孔が前記フレームにある場合は前記熱交換器に取り付けられ、前記孔が前記熱交換器にある場合は前記フレームに取り付けられ、
各軸は、前記孔を通過できない大きさを有する第２の端部を有し、各軸は、各ストップの前記第２の端部が前記孔の端縁に接するとき前記熱交換器を前記板ばねに押し付けて前記板ばねを湾曲させる長さを有することを特徴とする、アセンブリ。
【請求項２】
前記熱交換器は、前記板ばねの中心において旋回する凸型の底部を有する、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項３】
前記熱交換器は、前記板ばねの中心において旋回する窪みを有する平らな底部を有する、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項４】
前記板ばねはその中心に窪みを有し、その上で前記熱交換器が旋回する、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項５】
前記板ばねはその中心にジンバルを含み、その上で前記熱交換器が旋回するが回転はできない、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項６】
前記アセンブリは、前記熱交換器の前記面に垂直な全体の高さを有し、それに前記板ばねが寄与するところは少ない、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項７】
各ストップの前記第２の端部は外向きにテーパする、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項８】
各ストップの前記第２の端部はフランジを含む、請求項７に記載のアセンブリ。
【請求項９】
前記板ばねは、各ストップの第２の端部が前記孔の端縁に接するとき前記熱交換器の重さと釣り合う力を前記熱交換器に与える、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１０】
前記熱交換器による前記板ばねの偏向が変化するときに、前記板ばねは各ばね支持において曲がることなく旋回する、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１１】
前記板ばねは、最も近い旋回点に対する板ばねに沿った距離が減少するにつれてその幅が狭くなる、請求項１０に記載のアセンブリ。
【請求項１２】
前記フレームは前記板ばねの下にある１つの付加的な孔を有し、前記板ばねの中心は、前記熱交換器によるその偏向が増加するときに前記１つの付加的な孔の中に移動する、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１３】
前記熱交換器は液体のための通路を含む、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１４】
前記電子デバイスは集積回路チップである、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１５】
前記ストップの前記軸が通る前記孔は、前記フレームにある、請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１６】
前記ストップの前記軸が通る前記孔は、前記熱交換器にある、請求項１に記載のアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
この発明は、温度制御された熱交換器をチップに対して押し付けることにより、集積回路チップなどの電子デバイスの温度を調整する機械的アセンブリに関する。
【０００２】
先行技術において、上述のタイプのアセンブリの１つは、本発明の譲受人に譲渡された米国特許番号第４，７９１，９８３号に記載される。′９８３特許におけるアセンブリは、コイルばね２０を使用して、液体冷却ジャケットの平面を集積回路チップの平面に押し付ける。より具体的には、コイルばね２０は、液体冷却ジャケットおよび集積回路チップの平面に対して垂直の方向に圧縮され、これらの表面を互いに圧迫し、それによりその間の熱抵抗を下げる。
【０００３】
さまざまな製造公差のために、（冷却ジャケットが接合する）集積回路チップの平面は、通常の位置に対して異なった角度および異なった高さで配向される可能性がある。これらの変動を見込んで、′９８３特許におけるアセンブリは、冷却ジャケットに取付けられ、冷却ジャケットおよび集積回路チップの接合面に対して垂直に延在し、ビーム１４によって緩く保持されるガイドポスト１８を含む。このガイドポストは、コイルばねおよび冷却ジャケットとともに、異なった角度で傾斜し、異なった高さに動き、それにより集積回路チップの配向における変動を収容することができる。
【０００４】
′９８３特許のアセンブリでは、コイルばねが小さいばね定数を有することが望ましい。これは、冷却ジャケット上の平面が最初に集積回路チップ上の平面と接触するとき、これらの２つの表面は異なった角度にあるので、接触は最初に、チップの角の単一の点において起こるからである。コイルばねが小さいばね定数を有するならば、接触の初期点に働く力は小さく、チップの角にひびが入る可能性は低減されるであろう。
【０００５】
他方で、冷却ジャケットの接合面とチップの接合面との熱抵抗が確実に十分小さくなるためには、これらの２つの表面を互いに押し付ける最終的な力は大きくなければならない。したがって、小さいばね定数でこの大きな最終的な力を達成するために、コイルばね２０は長い長さを有していなければならない。しかしながら、ばね２０の長さを増大させることは、本質的に、最終製品内のラックにいくつかのアセンブリを並んで置くことができる最小の距離を増大させてしまう。
【０００６】
また、最初の接触が′９８３特許の冷却ジャケットの平面とチップのある角との間で生じた後、冷却ジャケットは、ガイドポスト上で旋回して、冷却ジャケットがチップに対して平らに横たわるようにしなければならない。しかしながら、冷却ジャケットがガイドポスト上で旋回するためには、その平面は、接触の初期点においてチップ上を滑らなければならない。冷却ジャケットとチップとのそのような滑りは、チップに損傷を与える可能性がある。
【０００７】
さらに′９８３特許のアセンブリでは、冷却ジャケットの平面は、チップの平面に対してねじれたりおよび／またはオフセットされたりする可能性がある。上記の問題を見込んで、冷却ジャケットの平面を、集積回路チップの平面より実質的に大きくすることができる。しかし、チップが、拡大された冷却ジャケットが当たり得るソケットによって保持されるか、または拡大された冷却ジャケットが当たり得る別の構成要素がチップの隣りに横たわっているならば、冷却ジャケットのサイズのそのような増加は禁じられるであろう。
先行技術において、電子デバイスの温度を調整するための機械的アセンブリのある特定の構造は、欧州特許出願ＥＰ−Ａ−３４４０８４（文献Ｄ１）に開示される。そこでは、図３Ｃおよび図４Ａが、フレーム、ばね、およびばねによって集積回路チップに対して押しつけられる熱交換器を含む機械的アセンブリを示す。しかしながら、文献Ｄ１において、ばねは、一方の端においてのみ支持される２つの片持ちされた弾性のアームからなる。熱交換器は、片持ちされたアームのための２つの間隔をあけられたばね支持を備えるばねによって押えられる。熱交換器はある間隙においてぐらつくようにされるので、熱交換器の面はどの特定の面に対しても整列しない。文献Ｄ１のコラム１１第４８〜６１行を参照されたい。
【０００８】
したがって、本発明の主な目的は、先行技術が備える上記の欠点のすべてが克服されるように、集積回路チップの温度を調整するための改良された機械的アセンブリを提供することである。
【０００９】
【発明の概要】
この発明に従えば、集積回路チップの温度を調整するための機械的アセンブリは、２つの間隔をあけられたばね支持を有するフレームからなる。単一の板ばねが、ばね支持の一方から他方へ延在する。熱交換器が、１点で板ばねと接触し、板ばねをばね支持に対して押し付け、チップと接合するための面を有する。熱交換器を板ばね上に維持するストップが、熱交換器とフレームとの間に設けられる。
【００１０】
このアセンブリでは、熱交換器の面がチップを押さえ付けるように、フレームが動かされる間、単一の板ばねは偏向する。熱交換器の面が最初にチップと接触するとき、板ばねは最小の偏向を有する。したがって、熱交換器は、チップとの接触のその初期点に非常に小さい力を働かせる。
【００１１】
その後に、熱交換器の面が、大きな最終的な力でチップに対して押し付けられるとき、板ばねは最大の偏向を有する。しかし、板ばねの長さではなく、その偏向の長さのみが、アセンブリのプロファイルに加わる。したがって、いくつかのアセンブリが並んで置かれ得る最小の距離は小さいものとなる。
【００１２】
熱交換器の面が、チップとの接触のその初期点から、大きな力がチップに働くその最終的な位置まで動くと、熱交換器は旋回し板ばね上を滑る。熱交換器の面とチップとの間にはいかなる滑りも起こらない。
【００１３】
また、ストップは、熱交換器の面に特定の配向を与え、その後にその面がチップと最初に接触する。したがって、ストップは、熱交換器の面がチップの接合面に対してねじれることを防ぎ、さらに、ストップは、熱交換器の面がチップの接合面に対してオフセットされることも防ぐ。
【００１４】
【詳細な説明】
図１を参照し、電子デバイスの温度を調整するための機械的アセンブリの好ましい実施例の詳細が記載される。この図１の実施例は、単一のＸ−Ｙ面に横たわり、かつ参照番号１１によって示される９個の開口を有する平らで堅固なフレーム１０を含む。開口１１の各々の中に、温度が調整されるべき電子デバイス（図示せず）と接合するための面２１を有する熱交換器２０がある。各熱交換器２０は、フレーム１０から熱交換器まで延在する４つの板ばね３０ａ〜３０ｄのそれぞれの組によって、フレーム１０から間隔をあけられて保持される。
【００１５】
図１の実施例において、フレーム１０にさらに取付けられているのは、冷却液のための入口マニホルド４０および出口マニホルド４１である。この液体は、入口マニホルド４０から熱交換器２０の各々を通って出口マニホルド４１まで通る。フレーム１０の裏に横たわる可撓性の管が、熱交換器２０とマニホルド４０および４１との間で液体を運ぶが、これらの管は図１では隠れて見えない。
【００１６】
その４つの板ばね３０ａ〜３０ｄを備える熱交換器２０の１つの拡大した上面図が図２に示される。この熱交換器を通る対応する横断面が図３に示される。これらの図２および図３は、各板ばね３０ａ〜３０ｄの一方の端がフレーム１０のスロット１２内に保持され、各板ばねの反対の端が熱交換器２０のスロット２２内に保持されていることを示す。板ばね３０ａおよび３０ｃは、それらのスロット内でＹ方向に摺動可能であり、一方、板ばね３０ｂおよび３０ｄは、それらのスロット内でＸ方向に摺動可能である。
【００１７】
上記の実施例では、板ばね３０ａ〜３０ｄは、Ｘ−Ｙ面において初期位置で熱交換器２０の面２１を保持し、板ばね３０ａ〜３０ｄは、熱交換器２０の面２１がＸ−Ｙ面のその初期位置からねじれることを防ぐ。これらの特徴は、面２１が確実に、面２１が接合する電子デバイスの対応する面と、ＸまたはＹ方向にオフセットされないようにするので、望ましい。
【００１８】
上記の実施例ではまた、熱交換器２０の面２１は、Ｘ−Ｙ面に対して垂直であるＺ方向に自由に動く。加えて、熱交換器２０の面２１は、Ｘ−Ｙ面に対して自由に傾く。これらの特徴は、熱交換器２０がＸ−Ｙ面と、面２１が接合する電子デバイス（図示せず）の面との間の不整列を収容可能とするので、望ましい。
【００１９】
図４を参照し、これは、図１、図２および図３の実施例をいかに使用して、電子デバイス５０の温度を調整するかの例を示す。図４では、電子デバイス５０は集積回路チップであり、それは、熱交換器２０の面２１と接合するべき面５１を有する。図４では、電子デバイス５０は、基板５３にはんだ付けされる入力／出力端子５２を有し、基板５３は、プリント回路基板６１上に実装されるソケット６０内に保持される。
【００２０】
基板５３およびプリント回路基板６１に集積されるのは、電子デバイス５０とプリント回路基板との間で出力および信号を運ぶ何百もの微細な電気導体である。基板５３における導体の１つが、参照番号５３ａによって示され、プリント回路基板６１における対応する導体が、参照番号６１ａによって示され、それらはソケット６０内のファズボタン（ｆｕｚｚ−ｂｕｔｔｏｎ）６０ａによって相互接続される。これらの導体上の信号がある状態から別の状態に変化すると、電子デバイス５０内に放散される出力の量が変化し、これが電子デバイス５０の温度を変化させる。
【００２１】
電子デバイス５０の温度を調整するために、熱交換器２０の面２１は、電子デバイスの面５１と隣接して置かれ、一定温度の液体が、熱交換器の裏の導管２３を通過する。電子デバイス５０の面５１と熱交換器２０の面２１との間の接触は、任意の好適な位置決めメカニズムによりＺ方向にフレーム１０を動かすことによりもたらされる。そのようなメカニズムは、いくつかのボルトによってフレーム１０に取付けられ、これらのボルトは、図１のフレーム１０に示される孔１３を貫通する。
【００２２】
さまざまな製造公差のために、図４の電子デバイス５０の面５１は、Ｘ−Ｙ面に対して常に傾斜しているであろう。これらの製造公差は、たとえば、ソケット６０の２つの可動アーム６０ｂがプリント回路基板６１から基板５３を保持するそれぞれの距離ＤおよびＤ′における変動、および、はんだ接続５２が電子デバイス５０を基板５３の上に保持する距離における変動を含む。しかしながら、Ｘ−Ｙ面に対する面５１の傾斜は、４つの板ばね３０ａ〜３０ｄの作動によって収容され、この作動は図５Ａ〜図５Ｄに示される。
【００２３】
図５Ａにおいて、熱交換器２０の面２１は、Ｘ−Ｙ面に対して平行に横たわり、それに対して、電子デバイス５０の面５１は、Ｘ−Ｙ面に対して約５°の角度で傾斜している。したがって、フレーム１０がＺ方向に動かされると、熱交換器２０の面２１は、最初に、１つのみの点５１ａにおいて電子デバイス５０の面５１と触れる。これが起きる際、面２１から最も遠くに間隔をあけられている面５１上の点は、参照番号５１ｂによって示され、その間隔は距離Ｄ１として示される。
【００２４】
次に、フレーム１０が距離Ｄ１／２分Ｚ方向に動かされた後、電子デバイス５０の面５１全体が、熱交換器２０の面２１と接触するようになる。これは、図５Ｃに示される。図５Ｂから図５Ｃへの遷移の間、板ばね３０ａ〜３０ｄは偏向し、それにより、熱交換器の面２１は、電子デバイス５０の面５１と整列するようになる。
【００２５】
その後、フレーム１０は、図５Ｄに示すようにＺ方向にさらなる距離Ｄ２だけ動かされる。図５Ｃから図５Ｄへの遷移の間、板ばね３０ａ〜３０ｄの各々は、それらのそれぞれのスロット１２および２２内で滑り、板ばねの各々における偏向の量は増大する。これは、２つの接合面２１および５１が互いに押し付けられる力を増大させ、したがって、これらの接合面間の熱抵抗は減少する。
【００２６】
熱交換器２０が図５Ｄに示すように電子デバイス５０に対して押し付けられている間、電子デバイス５０は、それとプリント回路基板６１との間で電気信号を送ることにより、動作および／またはテスト可能である。その実行中、電子デバイス５０の温度は、熱交換器２０によって調整される。その後、電子デバイス５０の動作／テストが完了すると、熱交換器２０は、フレーム１０を、図５Ｄのその位置から図５Ｃ、５Ｂおよび５Ａにおけるその位置に動かすことにより、電子デバイス５０から分離される。次に、電子デバイス５０は、ソケット６０から取外され、動作／またはテストされるべき別の電子デバイスと置換される。
【００２７】
上述の実施例の特徴の１つは、図５Ｂから図５Ｃへの遷移の間、電子デバイス５０の面５１上に板ばね３０ａ〜３０ｄによって働く最大の力が非常に小さいということである。その力は、４つの板ばね３０ａ〜３０ｄについての有効なばね定数の、距離Ｄ１／２倍に比例する。しかし、Ｄ１／２は非常に小さく、さらに、板ばね３０ａ〜３０ｄの厚さを減少させかつ／または板ばねが熱交換器２０とフレーム１０との間を横切る距離を増大させるだけで、有効なばね定数も小さくされる。図５Ｂから図５Ｃへの遷移の間、板ばねに小さい力を働かせることは重要である、というのも、電子デバイス上の単一の点５１ａに大きな力を働かせることは、電子デバイスにひびを入れるか、またはさもなくば損傷を与える可能性があるからである。
【００２８】
上述した実施例の別の特徴は、それが有するＺ方向の全高への、板ばね３０ａ〜３０ｄのすべての寄与がわずかであることである。Ｚ方向のこの高さは、たとえば、図１に見られ、板ばね３０ａ〜３０ｄによってなされる寄与はそれらの厚さのみである。Ｚ方向に小さい高さを有することは重要である、というのも、それにより、図１の実施例が、いくつかのフレーム１０が、最小の距離分だけＺ方向に分離された平行のＸ−Ｙ面に積層されるより大きな高密度の構造に組込まれることが可能となるからである。
【００２９】
電子デバイスの温度を調整するための機械的アセンブリの好ましい実施例をここに詳細に記載した。しかしながら、上述した実施例のある変形例として、板ばね３０ａ〜３０ｄの数を増やしたりまたは減らしたりすることができる。好ましくは、各熱交換器２０をフレーム１０に相互接続する板ばねの総数は、２から１０である。そのような変形例は図６に示され、ここでは、２つのみの板ばね３０ｂおよび３０ｄが、熱交換器２０をフレーム１０に結合している。
【００３０】
別の変形例として、板ばね３０ａ〜３０ｄを支持するスロット１２および２２を、異なったタイプの支持に変えることができる。たとえば、板ばね３０ａ〜３０ｄの各々は、フレーム１０に堅固に接続可能であり、熱交換器２０のスロット２２内においてのみ滑ることが可能である。反対に、板ばね３０ａ〜３０ｄの各々は、熱交換器２０に堅固に接続可能であり、フレーム１０のスロット１２内においてのみ滑ることが可能である。そのような変形例は図７に示され、ここでは板ばね３０ｂおよび３０ｄは熱交換器２０に対してろうづけされる。
【００３１】
さらに別の変形例として、板ばね３０ａ〜３０ｄの各々は、それらが曲がるのではなく、熱交換器とのそれらの接続において旋回するように、熱交換器２０に接続可能である。この変形例は、図８に示される。熱交換器２０には、板ばね３０ａ〜３０ｄがスロットに入るときこれらを挟む三角形のスロット２２′が設けられる。この変形例では、板ばねの端は三角形のスロット内で自由に動くので、各板ばねは曲がることなしにその挟まれた接続において旋回する。したがって、板ばねには、熱交換器とのそれらの接続において曲げモーメントが生じない。
【００３２】
図８の変更形において、各板ばね３０ａ−３０ｄにおける曲げモーメントは、旋回点からの板ばねに沿った距離が増加するにつれて線形的に増加する。よって、板ばねにおけるほぼ一定の曲げ応力を達成するために、その各々は曲げモーメントに比例して増加するテーパされた幅を有する。このテーパを図２に示す。曲げ応力は板ばねの幅によって分けられる曲げモーメントに比例するため、これは曲げ応力を一定にする。
【００３３】
各板ばね３０ａ−３０ｄにおいてほぼ一定の曲げ応力を有することにより、あらゆる１つの点において板ばねに過剰応力を与えることなく、各板ばねの厚みを減少させることができる。さらに、薄い板ばねを有することによって、板ばねを硬くしすぎることなくフレーム１０中のスロット１２を互いの近くに移動させることができる。その結果、図１において熱交換器２０を配置できる密度が増加する。
【００３４】
さらに別の変更形においては、図１のフレーム１０の大きさをＸ−Ｙ面において増加または減少させることによって、あらゆる数の熱交換器を保持することができる。また別の変更形においては、図１のフレーム１０におけるすべての開口１１をなくしてもよく、板ばね３０ａ−３０ｄをベースプレートから延在するばね支持に取付けてもよい。この変更形を図９に示しており、ここでは開口１１を有さないベースプレートを参照番号１０′で示し、ベースプレートから延在して板ばねを保持する２つのばね支持を参照番号１０”で示す。
【００３５】
図１０を参照して、電子デバイスの温度を調整するための機械的アセンブリの第２の好ましい実施例の詳細を説明する。この図１０の実施例は中央開口７１を有するフレーム７０を含み、さらにその開口７１から間隔を置かれた１対のばね支持７２を含む。ばね支持の一方から他方へと単一の板ばね８０が延在しており、熱交換器９０は板ばね８０とその中心で接触する。
【００３６】
この熱交換器９０は、図４における前述の電子デバイス５０などの電子デバイスとの接合のための面９１を有する。また熱交換器９０は板ばね８０をばね支持７２に押付け、またそれは板ばね８０の中心で旋回する。
【００３７】
すべての構成要素７０、８０および９０をともに保持するために、図１０の実施例は１対のストップ１００を含む。各ストップの１つの端部はねじ１００ａによって熱交換器上のそれぞれのアーム９２に接続されており、別の端部１００ｂはフレーム７０の孔７３を通る。端部１００ｂは外向きにテーパされており、またそれは板ばね８０の中心の偏向が予め定められた最小の距離であるときにはいつもフレーム７０に係合するフランジを有する。
【００３８】
図１０の実施例において、電子デバイスの温度は、熱交換器中の導管９３に一定の温度の液体を通しながら熱交換器９０の面９１を電子デバイスの対応する面に押付けることによって調整される。これは、図５Ａ−５Ｄに関連して前述したのと類似の態様で図１０の実施例をＺ方向に動かすことによって達成される。
【００３９】
最初に、熱交換器９０が電子デバイスに接触する前に、熱交換器の面９１はＸ−Ｙ面において整列される。この整列はストップ１００の動作によって自動的に起こる。特に、各ストップ１００の端部１００ｂのフランジがフレーム７０と係合することによって、熱交換器の面９１をＸ−Ｙ面に保持し、端部１００ｂのテーパが面９１をＸ−Ｙ面において横向きに回転させて、そのＸ−Ｙ面における特定の位置に動かす。
【００４０】
その後、熱交換器の面９１が図５Ｂにおける点５１ａなどの単一の点において電子デバイスと接触するまで、フレーム７０はＺ方向に動かされる。フレーム７０がＺ方向に付加的な距離Ｄ１／２だけ動かされると、熱交換器９０の面９１はＸ−Ｙ面の外に傾き、電子デバイスの対応する面５１と隣接する。最後にフレーム７０がＺ方向に付加的な距離Ｄ２だけ動かされることにより、２つの接合面９１および５１の押し合う力が増加する。またそれによってそれらの接合面の間の熱抵抗が減少する。
【００４１】
図１１に、図１０の実施例の下側の図を示す。ここでばね８０は、フレーム７０がＺ方向に距離Ｄ１／２およびＤ２だけ動かされた後に起こる偏向された位置に示される。また図１１には、熱交換器９０の面９１が電子デバイスの対応する面と整列できるようにするための２つの構造的細部を示す。それらの細部の一方は、熱交換器９０の底部が板ばね８０の中心に接触する窪み９４を含むことであり、他方の細部は、ストップ１００がフレームの孔７３に緩く嵌合する軸を有することである。この緩い嵌合のため、熱交換器９０の面９１は自由に旋回し、ストップ１００のフランジ端部１００ｂがフレーム７０から外れるとすぐに窪み９４の上に摺動する。
【００４２】
図１０および図１１における実施例の１つの付加的な特徴は、板ばね８０の端部がばね支持７２上で曲がることなく自由に旋回することである。その結果、板ばね８０の端部には曲げモーメントが起こらない。
【００４３】
板ばね８０において、曲げモーメントは板ばねの中心で最も大きく、板ばねの中心からの距離に従って線形的に減少する。板ばね８０全体にわたってほぼ一定の曲げ応力を達成するために、板ばねは曲げモーメントに比例するテーパされた幅を有する。このテーパを図１０に示しており、曲げ応力はばねの幅によって分けられる曲げモーメントに比例するため、これによって曲げ応力はほぼ一定になる。
【００４４】
板ばね８０においてほぼ一定の曲げ応力を有することにより、あらゆる１つの点において板ばねに過剰応力を与えることなく、板ばねの厚みを減少させることができる。また、薄い板ばねを有することにより、板ばねを硬くしすぎることなくばね支持７２を互いの近くに移動させることができる。その結果、図１０−１１におけるアセンブリのいくつかを高い密度で（図１の配列などの）配列中にパッケージングできる。
【００４５】
図１０および図１１における実施例のさらに別の特徴は、板ばね８０が熱交換器の重さをわずかに超える力を熱交換器９０に働かせるときに端部１００ａにおけるフランジがフレーム７０と係合するように、各ストップ１００の長さを選択できることである。その場合に、Ｚ方向における熱交換器９０の重さは板ばね８０がＺ方向に働かせる力によって相殺される。その結果、熱交換器の面９１は、電子デバイスとの最初の接触が行なわれるときにその電子デバイスの対応する面に本質的に力を働かせない。よって、電子デバイスが割れる危険性が最小限になる。
【００４６】
図１０および図１１に関連して、電子デバイスの温度を調整するための機械的アセンブリの第２の好ましい実施例について詳細に説明した。しかし、その第２の実施例の１つの変更形として、熱交換器９０の底部の窪み９４を、板ばね８０の中心で熱交換器を旋回させ得る代替的な構造と取替えてもよい。たとえば、熱交換器９０の底面全体が凸形を有してもよい。代替的には、熱交換器９０の底面は平らであってもよく、窪み９４などの窪みが板ばね８０に組入れられてもよい。
【００４７】
さらに、熱交換器の面９１をＸ−Ｙ面の外に旋回可能にするがＸ−Ｙ面におけるねじれを制限するようなジンバルを板ばね８０に組入れてもよい。こうしたジンバルの一例を図１２Ａ−１２Ｂに示しており、これはベアリング１０１およびブッシング１０２からなる。ブッシング１０２は、板ばねの中心の孔（図示せず）に圧力嵌めされる底部１０２ａを有する。またブッシング１０２は、ブッシングが板ばねの孔に入ることを防ぐキー１０２ｂを有する。
【００４８】
ベアリング１０１は、フィン１０１ｄを有する球形の底面１０１ｃを有する。ベアリングの表面１０１ｃはブッシングの平らな表面１０２ｃの上に載っており、ベアリングのフィン１０１ｄはブッシングのスロット１０２ｄに緩く嵌合する。よって表面１０１ｃは表面１０２ｃ上で自由に旋回するが、スロット１０２ｄ中のフィン１０１ｄがＺ軸に関する表面１０１ｃのねじれを制限する。
【００４９】
同様に、ベアリング１０１はフィン１０１ｆを有する球形の頂面１０１ｅを有する。ベアリングの表面１０１ｅは熱交換器の底部の平らな表面上に載っており、ベアリングのフィン１０１ｆはその熱交換器のスロット（図示せず）に緩く嵌合する。よって、熱交換器は表面１０１ｅ上で自由に旋回するが、フィン１０１ｆがＺ軸に関する熱交換器のねじれを制限する。
【００５０】
別の変更形として、図１０のストップ１００は類似の態様で機能する異なる構造と取替えられてもよい。たとえば図１０の実施例における各ストップ１００は、Ｘ−Ｚ面において１８０°回転されてもよい。その変更形において、孔７３はフレーム７０から削除されて熱交換器のアーム９２に組入れられる。また、ねじ１００ａはアーム９２から削除されてフレーム７０に加えられる。こうした変更形を図１３に示す。
【００５１】
図１４において、電子デバイスの温度を調整するための機械的アセンブリの第３の実施例の詳細を説明する。図１４の実施例は、異なる熱交換器１１０を含むことを除いては、図１−９の第１の実施例、または図１０−１３の第２の実施例と同じである。この熱交換器１１０は、電子デバイス５０の表面の各々の角５１ａ−５１ｄを除くその平面５１全体と接触するよう成形される面１１１を有する。
【００５２】
電子デバイス５０の角５１ａ−５１ｄが確実に熱交換器１１０の面１１１と接触しないようにするため、熱交換器は、面１１１から延在しかつ角５１ａ−５１ｄとそれぞれ整列する４つの溝１１２ａ−１１２ｄを有する。その結果、面１１１が平面５１に隣接するとき、角５１ａ−５１ｄは溝１１２ａ−１１２ｄによって露出される。
【００５３】
図１５において、Ｚ方向に見たときの熱交換器１１０の面の周が実線１１１によって示される。また図１５において、その面１１１に重ねられた点線５１は、電子デバイス５０の平面が熱交換器の面１１１に隣接するときの、その周を示す。これら２つの重ねられた周から、電子デバイスの角５１ａ−５１ｄが溝１１２ａ−１１２ｄ中にあるためにその角が熱交換器の面１１０に接触しないことが明らかである。
【００５４】
前述の図１４の実施例の１つの特定的な特徴は、熱交換器の面１１１が最初に電子デバイスの平面５１と接触するときに、熱交換器によって角５１ａ−５１ｄのいずれの先端にも力が働かないことである。代わりに、熱交換器の面１１１と電子デバイスの平面５１との最初の接触は、角の先端から間隔を置かれた端縁において起こる。
【００５５】
前述の特徴を、図１４における角５１ｄの拡大図である図１５Ａにおいて例示する。図１５Ａにおいて、熱交換器の面１１１と電子デバイスの表面５１との最初の接触により、点Ｐに力Ｆが働く。角５１ｄの先端Ｔは溝１１２ｄの中にあるため、点Ｐはこの先端から間隔を置かれる。比較のために述べると、溝１１２ｄをなくしたときには力Ｆ′が電子デバイスの先端Ｔに働く。
【００５６】
溝１１２ａ−１１２ｄは熱交換器の面１１１との丸くされた接続を有することが好ましい。このことは熱交換器と電子デバイスとの点Ｐにおける最初の接触が常に少なくとも１つの鈍い端縁を含むことを確実にし、これは電子デバイスが割れることを防ぐ助けになる。
【００５７】
また、熱交換器の面１１１が電子デバイスの平面５１と、いずれの角の先端からも８．０ミルまたは０．２ミリメートル以上離れて接触するように、溝１１２ａ−１１２ｄを十分広くすることが好ましい。このことも電子デバイス５０が割れる機会を減少させる助けとなる。同時に、電子デバイスの平面５１全体の少なくとも７５％が熱交換器の面１１１と接触するように、溝１１２ａ−１１２ｄを十分に小さく保つことが好ましい。この制限により、溝１１２ａ−１１２ｄが電子デバイスと熱交換器との熱伝達に大きな影響を有さないことが確実となる。
【００５８】
図１４の実施例の変更形として、熱交換器１１０をＸ−Ｙ方向に大きくしてもよく、この場合には溝１１２ａ−１１２ｄが熱交換器の側部まで延在する必要がない。すなわち溝１１２ａ−１１２ｄは全体的に熱交換器の面１１１の内側にあってもよい。
【００５９】
図１４の実施例の別の変更形として、熱交換器１１０は、図１６に示すような面１２１を有するように変更されてもよい。その面からは４つの側１２２ａ−１２２ｄが面取りした角度に延在しており、電子デバイス５０の角５１ａ−５１ｄを露出する。これらの面取りした側１２２ａ−１２２ｄは、図１４の実施例における溝１１２ａ−１１２ｄと取替えられる。代替的には、この面取りした側は平らではなく丸くされてもよく、および／またはそれらは丸くされた端縁を備えて熱交換器の面１２１から延在してもよい。
【００６０】
別の変更形として、熱交換器１１０は、図１７に示すような面１３１を有するように変更されてもよい。その面からは４つの側１３２ａ−１３２ｄが直角に延在しており、電子デバイス５０の角５１ａ−５１ｄと斜めに交差することによってそれらの角を露出する。これら４つの側１３２ａ−１３２ｄは、図１４の実施例における溝１１２ａ−１１２ｄと取替えられる。
【００６１】
さらに別の変更形として、図１４の熱交換器１１０は、図１８に示すような面１４１を有するように変更されてもよい。その面からはいくつかの側１４２ａ−１４２ｄが直角に延在しており、電子デバイスの角５１ａ−５１ｄと真直ぐでない経路で交差することによってその角を露出する。
【００６２】
電子デバイスの温度を調整するための機械的アセンブリの３つの好ましい実施例と、それらの実施例の各々に対するいくつかの変更形とを詳細に説明した。しかしこれに加えて、この発明の性質および趣旨から逸脱することなく、例示される好ましい実施例および例示される変更形にさらなる変更を加えることが可能である。
【００６３】
たとえば３つの実施例の各々に対して、電子デバイスの温度を調整する熱交換器は、デバイスの冷却のみを行なう熱交換器に制限されない。特に、熱交換器は制御信号に応答して電子デバイスを加熱または冷却することによって電子デバイスを一定の温度に維持するものであってよい。図１に示されるようなこうした熱交換器の１つはこの発明の譲受人に譲渡された米国特許第５，８２１，５０５号の熱交換器であり、それをここに引用により援用する。その特許において、この熱交換器はともに薄層にされた薄くて平らな電子ヒータ１３および液体で冷却される熱シンク１４を含む。こうした熱交換器は、図１−９のアセンブリにおける複数の板ばねによって、または図１０−１３のアセンブリにおける単一の板ばねによって保持されてもよく、またこうした熱交換器は図１４−１８のいずれかの面を有してもよい。
【００６４】
したがって、この発明は例示される好ましい実施例および変更形の詳細のみに制限されるものではなく、添付の請求項によって定められるものであることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のある好ましい実施例を構成する、電子デバイスの温度を調整するための機械的アセンブリの図である。
【図２】図１の実施例における４つの板ばねによってフレームに保持される熱交換器の拡大上面図である。
【図３】図２の線３−３に沿った断面図である。
【図４】電子デバイスの温度を調整するために図１の実施例がいかに使用されるかについての例の図である。
【図５】図１の実施例の板ばねが偏向し、それにより熱交換器と電子デバイスとの間の不整列を収容するステップのシーケンスの図である。
【図６】図１の実施例の変形例の図である。
【図７】図１の実施例の別の変形例の図である。
【図８】図１の実施例のさらに別の変形例の図である。
【図９】図１の実施例のまた別の変形例の図である。
【図１０】本発明の第２の好ましい実施例を構成する、電子デバイスの温度を調整するための機械的アセンブリの図である。
【図１１】図１０の第２の実施例の下側の図である。
【図１２Ａ】図１０の第２の実施例の変形例に使用されるベアリングの上面図である。
【図１２Ｂ】図１２Ａのベアリングの側面図である。
【図１２Ｃ】図１２Ａのベアリングを保持するブッシングの上面図である。
【図１２Ｄ】図１２Ｃのブッシングの側面図である。
【図１３】図１０の第２の実施例の別の変形例の図である。
【図１４】本発明の第３の実施例を構成し、図１のアセンブリおよび／または図１０のアセンブリに組込み可能である熱交換器の図である。
【図１５】面に対して垂直から見た図１４の熱交換器の面の図である。
【図１５Ａ】図１４の熱交換器が、チップに対して力を働かせないことにより、電子デバイスのチップの割れをいかにして回避するかを示す図である。
【図１６】図１４の熱交換器の変形例である。
【図１７】図１４の熱交換器の別の変形例の図である。
【図１８】図１４の熱交換器の別の変形例の図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１５Ａ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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