(57)【要約】電子装置は、少なくとも１つの集積回路を取り囲むパッケージと、パッケージにおけるマイクロ流体冷却器と、および冷却流体が小滴衝突冷却のような蒸発冷却を提供するようにマイクロ流体冷却器を制御するための制御器とから構成される。電子装置を、少なくとも１つの集積回路に接続される消費電力センサから構成することが可能であり、制御器は消費電力に対応してマイクロ流体冷却器を制御することが可能である。温度センサを、少なくとも１つの集積回路に接続することが可能であり、制御器はセンシングされた温度に対応してマイクロ流体冷却器を制御することが可能である。冷却流体の小滴を生成し、集積回路に冷却流体の小滴を衝突させるために、マイクロ流体冷却器を少なくとも１つの小滴生成器から構成することが可能である。少なくとも１つの小滴生成器を、少なくとも１つのマイクロ電気化学（ＭＥＭ）ポンプから構成することが可能である。電子装置はまた、パッケージに支持され且つ流体経路においてマイクロ流体冷却器と接続される、少なくとも１つの熱交換器を備えることが可能である。パッケージは、第１の一対の対向する主要表面、第２の一対の対向する側面および第３の対向する端面をもつ平行六面体形状とすることが可能である。これらの実施形態において、少なくとも１つの熱交換器は、好適には、第２の一対の対向する側面に連結される一対の熱交換器から構成される。
2005501392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの集積回路；
前記少なくとも１つの集積回路を取り囲むパッケージ；
熱を除去するために前記少なくとも１つの集積回路に熱的に連結されたマイクロ流体冷却器であって、冷却流体から構成される、マイクロ流体冷却器；および
冷却流体が蒸発冷却を提供するように、前記マイクロ流体冷却器を制御するための制御器；
から構成されることを特徴とする電子装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電子装置であって、前記制御器は前記パッケージ内に収容される、ことを特徴とする電子装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電子装置であって、前記少なくとも１つの集積回路に接続される消費電力センサからさらに構成され、前記制御器は前記消費電力センサに対応して前記マイクロ流体冷却器を制御する、電子装置
【請求項４】
請求項１に記載の電子装置であって、前記１つの集積回路に接続される温度センサからさらに構成され、前記制御器は前記温度センサに対応して前記マイクロ流体冷却器を制御する、電子装置
【請求項５】
請求項１に記載の電子装置であって、前記マイクロ流体冷却器は、冷却流体の小滴を生成し、且つ前記集積回路に冷却流体の小滴を衝突させるために、少なくとも１つの小滴生成器から構成される、ことを特徴とする電子装置。
【請求項６】
請求項４に記載の電子装置であって、前記少なくとも１つの小滴生成器は少なくとも１つのマイクロ電気化学ポンプから構成される、ことを特徴とする電子装置。
【請求項７】
請求項１に記載の電子装置であって、前記マイクロ流体冷却器と流体経路により接続され、前記パッケージに支えられる少なくとも１つの熱交換器からさらに構成される、ことを特徴とする電子装置。
【請求項８】
請求項７に記載の電子装置であって、前記パッケージは、第１の一対の対向する主要表面、第２の一対の対向する側面および第３の対向する端面を有する平行六面体形状であって、前記少なくとも１つの熱交換器は前記第２の一対の対向する側面に連結する一対の熱交換器から構成される、ことを特徴とする電子装置。
【請求項９】
請求項７に記載の電子装置であって、前記第１の一対の対向する主要表面と前記第３の一対の対向する端面の少なくとも１つにより支えられる電気コネクタからさらに構成される、ことを特徴とする電子装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の電子装置であって、前記パッケージは、前記少なくとも１つの集積回路を受け入れるキャビティの範囲を規定するように接続される基部と蓋から構成される、ことを特徴とする電子装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の電子装置であって、前記マイクロ流体冷却器は、前記基部を通り且つ前記少なくとも１つの集積回路の方に導かれて伸びる少なくとも１つのマイクロ流体通路から構成される、ことを特徴とする電子装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の電子装置であって、前記少なくとも１つの集積回路は、能動素子において構成される能動表面から構成され、前記少なくとも１つの集積回路は、能動表面が前記少なくとも１つのマイクロ流体通路に隣接するように位置付けられる、ことを特徴とする電子装置。
【請求項１３】
請求項１０に記載の電子装置であって、前記少なくとも１つの集積回路を前記集積回路から間隔を置いて離れる関係にあるように前記基部に接続する複数の導電円筒部から構成され、それ故、冷却流体は前記導電円筒部に隣接して且つキャビティの中に向かって流れる、ことを特徴とする電子装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の電子装置であって、前記パッケージは低温共焼成セラミック（ＬＴＣＣ）材料から構成される、ことを特徴とする電子装置。
【請求項１５】
少なくとも１つの集積回路；
前記少なくとも１つの集積回路を取り囲むパッケージ；
熱を除去するために、前記パッケージにおいて且つ前記少なくとも１つの集積回路に熱的に連結されるマイクロ流体冷却器であって、冷却流体の小滴を生成するための冷却流体と少なくとも１つのマイクロ電気化学ポンプ（ＭＥＭ）とから構成される、マイクロ流体冷却器；
前記少なくとも１つの集積回路の状態をセンシングするためのセンサ；および
冷却流体が小滴の衝突による蒸発冷却を提供するように、前記センサに基づいて、前記少なくとも１つのＭＥＭポンプを制御するために前記パッケージにより支えられた制御器；
から構成されることを特徴とする電子装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の電子装置であって、前記センサは、前記少なくとも１つの集積回路に接続された消費電力センサから構成される、ことを特徴とする電子装置。
【請求項１７】
請求項１５に記載の電子装置であって、前記センサは、前記少なくとも１つの集積回路に接続された温度センサから構成される、ことを特徴とする電子装置。
【請求項１８】
請求項１５に記載の電子装置であって、前記マイクロ流体冷却器と流体経路により接続され、前記パッケージに支えられた少なくとも１つの熱交換器からさらに構成される、ことを特徴とする電子装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の電子装置であって、前記パッケージは、第１の一対の対向する主要表面、第２の一対の対向する側面および第３の対向する端面を有する平行六面体形状であって、前記少なくとも１つの熱交換器は前記第２の一対の対向する側面に連結する一対の熱交換器から構成される、ことを特徴とする電子装置。
【請求項２０】
請求項１８に記載の電子装置であって、前記第１の一対の対向する主要表面と前記第３の一対の対向する端面の少なくとも１つにより支えられる電気コネクタからさらに構成される、ことを特徴とする電子装置。
【請求項２１】
請求項１５に記載の電子装置であって、前記パッケージは、前記少なくとも１つの集積回路を受け入れるキャビティの範囲を規定するように接続される基部と蓋から構成される、ことを特徴とする電子装置。
【請求項２２】
請求項１５に記載の方法であって、前記パッケージは低温共焼成セラミック（ＬＴＣＣ）材料から構成される、ことを特徴とする電子装置。
【請求項２３】
少なくとも１つの集積回路；
前記少なくとも１つの集積回路を取り囲むパッケージであって、第１の一対の対向する主要表面、第２の一対の対向する側面および第３の対向する端面をもつ平行六面体形状を有する、パッケージ；
熱を除去するために前記パッケージにおいて且つ前記少なくとも１つの集積回路に熱的に連結されたマイクロ流体冷却器であって、冷却流体から構成される、マイクロ流体冷却器；および
前記第２の一対の対向する側面に接続され、前記マイクロ流体冷却器と流体経路により接続される一対の熱交換器；
から構成されることを特徴とする電子装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載の電子装置であって、前記第１の一対の対向する主要表面と前記第３の一対の対向する端面の少なくとも１つにより支えられる電気コネクタからさらに構成される、ことを特徴とする電子装置。
【請求項２５】
請求項２３に記載の電子装置であって、前記マイクロ流体冷却器は、冷却流体の小滴を生成し、且つ前記集積回路に冷却流体の小滴を衝突させるために少なくとも１つの小滴生成器から構成される、ことを特徴とする電子装置。
【請求項２６】
請求項２３に記載の電子装置であって、前記マイクロ流体冷却器と流体経路により接続され、前記パッケージに支えられる少なくとも１つの熱交換器からさらに構成される、ことを特徴とする電子装置。
【請求項２７】
請求項２３に記載の電子装置であって、前記パッケージは、前記少なくとも１つの集積回路を受け入れるキャビティの範囲を規定するように接続される基部と蓋から構成される、ことを特徴とする電子装置。
【請求項２８】
請求項２３に記載の電子装置であって、前記パッケージは低温共焼成セラミック（ＬＴＣＣ）材料から構成される、ことを特徴とする電子装置。
【請求項２９】
積み重ねられる関係で配置される複数の電子モジュールであって、各々の電子モジュールは：
少なくとも１つの集積回路；
前記少なくとも１つの集積回路を取り囲むパッケージであって、第１の一対の対向する主要表面、第２の一対の対向する側面および第３の対向する端面をもつ平行六面体形状を有する、パッケージ；
熱を除去するために前記パッケージにおいて且つ前記少なくとも１つの集積回路に熱的に連結されたマイクロ流体冷却器であって、冷却流体から構成される、マイクロ流体冷却器；および
前記第２の一対の対向する側面に接続され、前記マイクロ流体冷却器と流体経路により接続される一対の熱交換器；
から構成される、ことを特徴とする電子装置。
【請求項３０】
請求項２９に記載の電子装置であって、前記第１の一対の対向する主要表面と前記第３の一対の対向する端面の少なくとも１つにより支えられる電気コネクタからさらに構成される、ことを特徴とする電子装置。
【請求項３１】
請求項２９に記載の電子装置であって、前記マイクロ流体冷却器は、冷却流体の小滴を生成し、且つ前記集積回路に冷却流体の小滴を衝突させるために少なくとも１つの小滴生成器から構成される、ことを特徴とする電子装置。
【請求項３２】
請求項２９に記載の電子装置であって、前記マイクロ流体冷却器と流体経路により接続され、前記パッケージに支えられる少なくとも１つの熱交換器からさらに構成される、ことを特徴とする電子装置。
【請求項３３】
請求項２９に記載の電子装置であって、前記パッケージは、前記少なくとも１つの集積回路を受け入れるキャビティの範囲を規定するように接続される基部と蓋から構成される、ことを特徴とする電子装置。
【請求項３４】
請求項２９に記載の電子装置であって、前記パッケージは低温共焼成セラミック（ＬＴＣＣ）材料から構成される、ことを特徴とする電子装置。
【請求項３５】
少なくとも１つの集積回路；
前記少なくとも１つの集積回路を受け入れるキャビティの範囲を規定するように接続される基部と蓋から構成されるキャビティ；
冷却流体と前記基部を通り且つ前記少なくとも１つの集積回路の方に導かれて伸びる少なくとも１つのマイクロ流体通路とから構成されるマイクロ流体冷却器；
前記少なくとも１つの集積回路を前記集積回路から間隔を置いて離れる関係にあるように前記基部に接続する複数の導電円筒部であって、冷却流体が前記導電円筒部に隣接して且つキャビティの中に向かって流れるようになっている、複数の導電円筒部；
から構成されることを特徴とする電子装置
【請求項３６】
請求項３５に記載の電子装置であって、前記少なくとも１つの集積回路は、能動素子において構成される能動表面から構成され、少なくとも１つの集積回路は、能動表面が少なくとも１つのマイクロ流体通路に隣接するように位置付けられる、ことを特徴とする電子装置。
【請求項３７】
請求項３５に記載の電子装置であって、前記マイクロ流体冷却器と流体経路により接続され、前記パッケージに支えられる少なくとも１つの熱交換器からさらに構成される、ことを特徴とする電子装置。
【請求項３８】
請求項３７に記載の電子装置であって、前記パッケージは、第１の一対の対向する主要表面、第２の一対の対向する側面および第３の対向する端面を有する平行六面体形状であって、前記少なくとも１つの熱交換器は前記第２の一対の対向する側面に連結する一対の熱交換器から構成される、ことを特徴とする電子装置。
【請求項３９】
請求項３８に記載の電子装置であって、前記第１の一対の対向する主要表面と前記第３の一対の対向する端面の少なくとも１つにより支えられる電気コネクタからさらに構成される、ことを特徴とする電子装置。
【請求項４０】
請求項３５に記載の電子装置であって、前記パッケージは低温共焼成セラミック（ＬＴＣＣ）材料から構成される、ことを特徴とする電子装置。
【請求項４１】
マイクロ流体冷却器を収容するパッケージにおける少なくとも１つの集積回路を冷却するための方法であって、マイクロ流体冷却器は冷却流体から構成され：
冷却流体が蒸発冷却を提供するように、マイクロ流体冷却器を制御する段階；
から構成されることを特徴とする方法。
【請求項４２】
請求項４１に記載の方法であって、制御する段階は、少なくとも１つの集積回路の消費電力をセンシングする手順とセンシングに対応してマイクロ流体冷却器を制御する手順とからさらに構成される、ことを特徴とする方法。
【請求項４３】
請求項４１に記載の方法であって、制御する段階は、少なくとも１つの集積回路の温度をセンシングする手順とセンシングに対応してマイクロ流体冷却器を制御する手順とからさらに構成される、ことを特徴とする方法。
【請求項４４】
請求項４１に記載の方法であって、マイクロ流体冷却器は少なくとも１つのマイクロ電気化学（ＭＥＭ）ポンプから構成され、マイクロ流体冷却器を制御する段階は、少なくとも１つのＭＥＭポンプを制御する手順から構成される、ことを特徴とする方法。
【請求項４５】
請求項４１に記載の方法であって、パッケージに接続され且つ流体経路において接続された少なくとも１つの熱交換器をマイクロ流体冷却器と接続する段階からさらに構成される、ことを特徴とする方法。
【請求項４６】
請求項４５に記載の方法であって、パッケージは、第１の一対の対向する主要表面、第２の一対の対向する側面および第３の対向する端面を有する平行六面体形状であって、前記少なくとも１つの熱交換器は前記第２の一対の対向する側面に連結する一対の熱交換器から構成される、ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、電子装置の分野に関し、特に、１つまたはそれ以上の集積回路のマイクロ流体冷却を含む電子装置、及び関連する方法に関する。
【０００２】
（背景技術）
集積回路は、多くのタイプの電子装置において広く用いられている。集積回路は、トランジスタ等の能動素子を上部表面に数多く組み込んだシリコンまたはガリウム砒素基板を含んでいる。また、通常、１つまたはそれ以上のそのような集積回路を支えることが要求され、保護及び外部からの電気的な接続を可能にするため、パッケージに収容されている。
【０００３】
代表的な集積回路において、能動素子の密度が高くなるにつれて、生じる熱損失は益々重大になってきた。特に、例えば、マルチチップモジュール（ＭＣＭ：Ｍｕｌｔｉ−Ｃｈｉｐ Ｍｏｄｕｌｅ）、マイクロ波トランジスタ及びフォトニックデバイスにおいて、比較的多くの熱が発生し得る。Ｓｃｈｕｌｚ−Ｈａｒｄｅｒ等による米国特許出願第５，９８７，８０３号明細書は、レーザ装置等のための、冷却水が流れるチャンネルを含む冷却パッケージについて開示している。熱は、パッケージにおける一連のペルチェ素子用いて、除去される。
【０００４】
マイクロ電気化学（ＭＥＭ：Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ）技術により、設計者は、廃熱を除去するために、集積回路に隣接して誘電性冷却流体を循環することに基づいて、集積回路のための更なる冷却技術の開発が可能となっている。例えば、Ａｆｒｏｍｏｗｉｔｚ等による米国特許出願第５，８７６，１８７号明細書は、環境、生物医学、医学、バイオテクノロジー、印刷、分析機器技術および小型の冷却アプリケーション等の、数多くのアプリケーションのために用いることが可能である。
【０００５】
自由に循環する冷却気体または液体により、集積回路から熱を取り除くことが可能である。通常、液体の方がより熱を奪う。冷却される装置に接触させて、気体または液体を循環させるようにして行う強制的循環冷却によりさらに効果を上げることが可能である。沸騰液体を用いて冷却することにより、さらに高い効果を上げることが可能である。
【０００６】
残念ながら、集積回路は、異なるパワーにおいて操作することが可能であり、それにより異なる廃熱量を生成することになる。したがって、代表的なＭＥＭマイクロ冷却システムは、集積回路の有効動作範囲のすべてに亘って効果的に動作することができない。
【０００７】
（発明の概要）
上記背景技術に鑑みて、本発明の目的は、パッケージ全体における１つまたはそれ以上の集積回路のための高効率な  冷却を提供する電子装置および関連する方法を提供することである。
【０００８】
この目的及び他の目的、本発明にしたがった特徴及び優位性は、冷却流体が蒸発冷却を提供するように、少なくとも１つの集積回路を取り囲むパッケージ、パッケージにおける流体冷却器およびマイクロ流体冷却器を制御する制御器から構成される電子装置を提供することである。制御器はまた、パッケージの中に備えることが可能である。蒸発冷却は、冷却流体の沸騰と小滴の衝突に基づいているため、非常に高い効率の冷却を提供することが可能である。そのような蒸発によるマイクロ冷却は、自由対流または強制対流に比較して著しく効果的である。電子装置は、比較的コンパクトにすることが可能であり、少なくとも１つの集積回路から廃熱を除去するための高効率冷却システムをさらに備える。
【０００９】
電子装置は、少なくとも１つの集積回路に接続される消費電力センサから構成することが可能であり、制御器は消費電力センサに対応してマイクロ流体冷却器を制御することが可能である。さらにそれに代えて、温度センサを少なくとも１つの集積回路に接続することが可能であり、制御器はセンシングされた温度に対応してマイクロ流体冷却器を制御することが可能である。
【００１０】
マイクロ流体冷却器は、冷却流体の小滴を生成し、冷却流体の小滴を集積回路に衝突させるための少なくとも１つの小滴生成器から構成されることが可能である。特に、少なくとも１つの小滴生成器は少なくとも１つのマイクロ電気化学（ＭＥＭ）ポンプから構成されることが可能である。
【００１１】
電子装置はまた、マイクロ流体冷却器と流体経路で接続され、且つパッケージにより支えられた少なくとも１つの熱交換器を備えることが可能である。本発明の実施形態の１つの特に優位性のあるものにおいては、パッケージは、第１の一対の対向する主要表面、第２の一対の対向する側面および第３の一対の対向する端面をもつ平行六面体形状を有することが可能である。本発明のこれらの実施形態において、少なくとも１つの熱交換器は、好適には、一対の熱交換器から構成することが可能であり、それら各々は第２の一対の対向する側面のそれぞれ１つに接続される。この構成は、複数のそのようなユニットまたはモジュールを積み重ねることを容易にすることができる。各々のモジュールはまた、第１の一対の対抗する主要表面および第３の一対の対抗する端面の少なくとも１つにより支えられる電気コネクタから構成されることが可能である。
【００１２】
パッケージは、集積回路を受け入れるキャビティ２８の範囲を規定して、結合する基部および蓋から構成されることが可能である。マイクロ流体冷却器は、基部を通り、少なくとも１つの集積回路の方に導かれて伸びる少なくとも１つのマイクロ流体通路から構成されることが可能である。さらに、少なくとも１つの集積回路は、能動素子において構成される能動表面から構成され、少なくとも１つの集積回路を、能動表面がマイクロ流体通路に隣接して位置付けることが可能である。この配置において、冷却流体の小滴は、集積回路から熱を効果的に除去するために、集積回路の能動表面に直接供給されることが可能である。また、そのようなフリップチップ接合を用いて、冷却流体がまた導電円筒部に隣接して且つキャビティの中の方に流れるように、半田ボールのような複数の導電円筒部は、集積回路から距離を置いて離れる関係で、少なくとも１つの集積回路に接続することが可能である。熱はまた、半田ボールから除去され、冷却効率はさらに高まる。
【００１３】
パッケージは低温共焼成セラミック（ＬＴＣＣ）材料から構成されることが可能である。この材料は、耐久性の点で優位性があり、そして窪みと通路を形成することが可能である。
【００１４】
本発明の他の特徴は、マイクロ流体冷却器を備えるパッケージにおける少なくとも１つの集積開を冷却するための方法に関する。マイクロ流体冷却器はまた、冷却流体から構成される。本発明の方法は、好適には、冷却流体が蒸発冷却を提供するように、マイクロ流体冷却気を制御する段階から構成される。この制御する段階は、少なくとも１つの集積回路の消費電力をセンシングする手順と、消費電力に対応してマイクロ流体冷却器を制御する手順から構成されることが可能である。それに代えて、制御は、少なくとも１つの集積回路の温度をセンシングする手順と、温度に対応してマイクロ流体冷却器を制御する手順から構成されることが可能である。
【００１５】
（発明の詳細な説明）
本発明の好適な実施形態を示す添付の図を参照して、これから、本発明の実施形態について詳述することにする。しかしながら、本発明の実施形態は種々の異なる形態において実施することが可能であり、ここで述べる具体的に示す実施形態に限定すると解釈されるべきではない。正しくは、この開示が首尾一貫していて、当業者に本発明の主旨を十分に伝えることができるように、以下の実施形態について開示することとする。また、同様の符号は、一貫して同様の構成要素を示すこととする。
【００１６】
はじめに、図１乃至５を参照しながら、本発明にしたがった電子装置２０及びその製造方法について説明する。電子装置２０は集積回路２２を取り囲むパッケージ２１を備える。パッケージ２１は基部２１ａと基部に接続される蓋２１ｂを備える。パッケージ２１は、例えば、低温共焼成セラミック（ＬＴＣＣ：Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ Ｃｅｒａｍｉｃ）から構成することが可能である。この物質は、耐久性、及び凹部と安定な通路を形成するための能力と共に、電気的経路を備えるための能力についての優位性を提供する。もちろん、他の類似する材料を用いることはまた、可能である。また、他の本発明の実施形態において、２つまたはそれ以上の集積回路を、当業者により評価されるであろうパッケージ２１により指示することが可能である。
【００１７】
電子装置はまた、パッケージ２１にマイクロ流体冷却器２５及び、以下でさらに詳細に述べるように、冷却流体が蒸発冷却を提供できるように、ブロック３０により図２の図中に示す制御器を収容することが可能である。蒸発冷却は、以下で詳細に説明するように、そして当業者により評価されるであろうように、きわめて大きい熱除去能力を備えるように小滴の衝突に基づいてなされるものである。集積回路に関する回路により制御器３０を備えることが可能であり、または、パッケージ２１内の分離された回路により備えることが可能である。それに代えて、制御器３０はまた、他のいくつかの本発明の実施形態において、パッケージ３０の外部に備えることが可能である。さらに他の実施形態において、制御器３０の一部を、パッケージの内部及び外部の両方に備えることが可能である。
【００１８】
電子装置２０は、パワー消費をセンシングするために、集積回路２２に接続する、図２においてブロック３１により示すパワー消費センサから構成される。代表的なそのようなセンサは、１つまたはそれ以上の電源が集積回路２２に供給する電流をセンシングする。したがって、制御器３０は、パワー消費センサに対応して、マイクロ流体冷却器２５を制御することが可能である。もちろん、他の本発明の実施形態において、これらのセンサ３１、３２を用いることが可能である。
【００１９】
マイクロ流体冷却器は、冷却流体の小滴を生成し、集積回路にそれを衝突させるために、少なくとも１つの小滴生成器から構成される。さらに具体的には、その少なくとも１つの小滴生成器は少なくとも１つのマイクロ電気化学的（ＭＥＭ：Ｍｉｃｒｏ−Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ）ポンプから構成される。この図示した実施形態において、一連のＭＥＭポンプ３５を基部２１のポンプキャビティ３６内に備えることが可能である。ＭＥＭポンプ３５を、マイクロ流体通路またはチャンネル３７に嵌め込みにより接続することが可能である。
【００２０】
等業者が評価するであろうように、冷却流体の運動をもたらすことができるあらゆるＭＥＭに類する装置を表すために、ＭＥＭポンプ３５の用語を本明細書において用いる。代表的なＭＥＭポンプは、ＭＥＭアクチュエータ及び１つまたはそれ以上の流体の流れを制御するために関連するバルブを備えることが可能である。
【００２１】
電子装置２０はまた、パッケージに支えられ、且つマイクロ流体冷却器２５に流体経路において接続される少なくとも１つの熱交換器を備えることが可能である。１つの特に有利な本発明の実施形態であって、且つ図に示した電子装置に置けるように、パッケージ２１は、第１の一対の対向する主要表面２４ａ、２４ｂ（図２参照）、第２の一対の対向する側面２４ｃ、２４ｄ（図２および図３参照）そして第３の一対の対向する最外部表面２４ｅ、２４ｆ（図３参照）から構成される。
【００２２】
図示した本発明の電子装置２０の実施形態において、少なくとも１つの熱交換器は、第２の一対の対向する側面２４ｃ、２４ｄのそれぞれ１つに各々接続される、一対の熱交換器４０ａ、４０ｂから構成される。図４の恐らく最も好適な実施形態に示すように、各々の熱交換器４０、４１はそれぞれ主部を備えている。各々の主部４２、４３はマイクロ流体通路４４、４５を備えている。さらに、各々の主部４２、４２はまた、それぞれクーリングフィン４６、４７を支えている。
【００２３】
本発明の他の実施形態においては、熱交換器４０、４１は、図示しないが、図に示した実施形態において描いているような液体対空気の熱交換ではなく、液体対液体の熱交換を提供するための追加の液体通路を備えることが可能である。
【００２４】
図１に最も好適な実施形態として示したようなパッケージは、第３の一対の対向する最外部表面における電気コネクタ２９を支持することが可能である。図示した装置２０に示したように、電気コネクタ２９を両方の一対の表面に備えることが可能である。本発明の他の実施形態において、当業者に評価されるであろうように、例えば、リボンタイプのケーブルに接続するために、エッジコネクタを備えることが可能である。
【００２５】
パッケージ２１の基部２１及び蓋２１ｂにより、集積回路２２を受け入れるキャビティ２８の範囲を規定することが可能である。マイクロ流体冷却器２５はまた、図示したように、基部２１ｂを通って伸ばされ、且つ集積回路２２の方に導かれた、間隔を置いて配置された一連のマイクロ流体通路を備えている。
【００２６】
当業者により評価されるであろうように、集積回路２２は、能動素子による能動表面２２ａから構成することが可能である。本発明の図示した実施形態から分かるように、能動素子表面２２ａがマイクロ流体通路５０の出口端部に隣接するように、フリップチップ技術を用いて、集積回路を実装する。したがって、熱を効果的に取り除くために、冷却流体の小滴を、集積回路２２の能動表面２２ａに直接供給することが可能である。
【００２７】
フリップチップ接合技術にしたがって、図示しないが、基部２４ｂにより支持される、対応する電気配線パターンに  半田ボール５２のような複数の導電円筒部を用いる。その結果、半田ボール５２付近であって、且つ集積回路２２の周囲のキャビティ２８内に向かって、冷却流体が流れるように、基部２４ｂから間隔を置いて離れた位置関係で、集積回路が位置付けされる。したがって、熱はまた、半田ボール５２から除去され、且つ集積回路２２の能動表面２２ａは機能を高めることができる。冷却流体がキャビティ２８を通って流れるとき、集積回路２２の表面の背面から熱を除去することがまた可能である。
【００２８】
当業者から評価されるであろうように、本発明の他の実施形態において、集積回路２２を、その下部表面を基部２４ｂに取り付けることが可能である。したがって、さらに効果的な冷却を提供するために、その株表面に冷却流体を導くことが可能であり、または、シャワータイプの配列を用いて、露出した能動表面に冷却流体を導くことが可能である。
【００２９】
ここで図５のグラフを参照するに、蒸発冷却を備えるマイクロ冷却器５を制御するための制御器３０を用いる優位性について、さらに詳しく述べることにする。最上部の２つのプロット６０、６１は、それぞれ空気およびフロリナート（ＦＬＵＯＲＩＮＥＲＴ）を用いて、自由対流冷却のためのＢｔｕ／Ｈｒ・Ｆｔ２・Ｆの単位における熱変換係数値を提供することが可能である。最上部のプロットに続く、その次の３つのプロット６２、６３および６４は、自由滞留冷却についての、シリコーン油、フロリナート液および水それぞれの熱変換係数値を提供する。フロリナート材料は、当業者に評価されるであろうように、３Ｍから市販されている熱交換材料である。
【００３０】
空気およびフロリナート蒸気を用いて強制的に対流冷却した場合の熱変換係数値について、プロット６５および６６に示す。シリコーン油、フロリナート液および水を用いて強制的に対流冷却した場合の熱変換係数値について、プロット７０、７１および７２に示す。このグラフから理解できるように、強制対流冷却は自由対流冷却に比べてより大きい熱交換を提供し、且つ液体は気体に比べて一般により大きい熱交換を提供する。
【００３１】
プロット７３および７４は、フロリナート液および水をそれぞれ、それらの沸点において作用させたときの熱変換係数値について示すものである。参照番号７３ａにより示すプロット部分は、サブ冷却に伴う、流れつつの沸騰に対する熱変換係数値であり、参照番号７３ｂにより示すプロット部分は、小滴が衝突して蒸発冷却することに対する熱変換係数値である。容易に評価されるであろうように、特に、小滴の衝突による蒸発冷却を用いてマイクロ冷却を作用させるとき、蒸発冷却は非常に効果的な冷却を提供する。
【００３２】
ここで、図６をさらに参照するに、複数積み重ねた電子装置２０′のアセンブリについて述べる。各々の電子モジュールまたは電子装置２０′の平行六面体形状のために、一連のそのような装置を、各々の上部に積み重ねることが可能である。さらに、本発明の図示した実施形態において、各々の電子装置２０′はエッジコネクタ７６を備えることが可能である。
【００３３】
上記の詳細説明及び関連する図で開示した本発明が教示する特徴により、本発明について多くの修正及び変形が可能であることは、当業者には容易に理解されるであろう。したがって、本発明は開示された実施形態に限定されるものではなく、そのような他の修正及び実施形態は、本発明の請求項における主旨及び適用範囲に含むものと考える。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の実施形態にしたがった電子装置の斜視図である。
【図２】
理解し易いように、図１に示したような電子装置から放熱板を取り外し場合の、模式的な断面図である。
【図３】
理解し易いように、図１に示したような電子装置から放熱板を取り外し場合の、模式的な透視図である。
【図４】
図１に示したような電子装置の透視平面図である。
【図５】
種々の対流冷却方法に対する本発明の蒸発冷却効率の比較について示したグラフである。
【図６】
図１に示した電子装置を複数個、積み重ねて組み立てた場合の斜視図である。
【図２】
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【図５】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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