(57)【要約】      （修正有）【課題】三次元空間内で冷却用デバイスから離れて位置設定された発熱デバイスも冷却する能力をもつ代替的なエレクトロニクスアセンブリを提供する。【解決手段】エレクトロニクスアセンブリ１００は、平面を画定する表面を有する基板１２０と、基板の表面に結合された発熱部品１２２と、基板の表面により画定された平面の外側に位置づけされた冷却用デバイス１４０と、３次元熱流構造１３０とを含む。３次元熱流構造は、発熱部品に対して熱的に結合された第１の部分１３２の少なくとも一部分は、基板により画定された平面に対して平行である。第２の部分１３４は、３次元熱流構造が冷却用デバイスに対して発熱部品を熱的に結合するように冷却用デバイスに対し熱的に結合されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面を画定する表面を含む基板と、
前記基板の前記表面に結合された発熱部品と、
前記基板の前記表面により画定された前記平面の外側に位置づけされた冷却用デバイスと、
３次元熱流構造であって、
前記発熱部品に対して熱的に結合された第１の部分であって、該第１の部分の少なくとも一部分が前記基板により画定された前記平面に対して平行である、第１の部分と、
前記第１の部分から延在する第２の部分であって、前記基板の前記表面によって画定された前記平面に対し横断し、該３次元熱流構造が前記冷却用デバイスに対して前記発熱部品を熱的に結合するように前記冷却用デバイスに対し熱的に結合されている、第２の部分と、
を含む３次元熱流構造と、
を含む、エレクトロニクスアセンブリ。
【請求項２】
前記第２の部分が前記第１の部分に直交している、請求項１に記載のエレクトロニクスアセンブリ。
【請求項３】
前記冷却用デバイスがコールドプレートを含み、
前記３次元熱流構造の前記第２の部分が、前記コールドプレートに対して熱的に結合されている、請求項１に記載のエレクトロニクスアセンブリ。
【請求項４】
少なくとも１つの追加の基板をさらに含み、各追加基板が表面と追加の発熱部品とを含んでおり、
前記３次元熱流構造が、前記少なくとも１つの追加の基板の前記追加の発熱部品に結合された少なくとも１つの追加の第１の部分を含み、
前記基板および前記少なくとも１つの追加基板が各々切り込みを含んでおり、
前記３次元熱流構造の前記第２の部分が、前記基板および前記少なくとも１つの追加基板の前記切り込み内に配置されている、
請求項１に記載のエレクトロニクスアセンブリ。
【請求項５】
追加の発熱部品を含む少なくとも１つの追加基板と、
少なくとも１つの追加の３次元熱流構造であって、前記追加の発熱部品および前記冷却用デバイスに対して熱的に結合されている少なくとも１つの追加の３次元熱流構造と、
をさらに含む、請求項１に記載のエレクトロニクスアセンブリ。
【請求項６】
第２の発熱部品をさらに含み、前記第２の発熱部品が前記冷却用デバイスに対して直接結合されている、請求項１に記載のエレクトロニクスアセンブリ。
【請求項７】
前記冷却用デバイスが第１のコールドプレートと第２のコールドプレートとを含み、
前記第２の発熱部品が前記第１のコールドプレートと前記第２のコールドプレートとの間に配置されている、
請求項６に記載のエレクトロニクスアセンブリ。
【請求項８】
前記発熱部品が、前記第２の発熱部品の動作を制御するように動作可能である、請求項６に記載のエレクトロニクスアセンブリ。
【請求項９】
前記発熱部品がゲート駆動集積回路であり、前記第２の発熱部品がパワースイッチングデバイスである、請求項６に記載のエレクトロニクスアセンブリ。
【請求項１０】
前記３次元熱流構造の第１の部分が、
収束領域と、
前記収束領域から延在する第１のアームと、
前記収束領域から延在する第２のアームと、
を含み、
前記収束領域、前記第１のアームおよび前記第２のアームが、平面で、前記基板の前記表面によって画定される前記平面に対して平行であり、
前記３次元熱流構造の第２の部分が、前記第１の部分の前記収束領域から延在し、前記第１の部分に対し横断する、
請求項１に記載のエレクトロニクスアセンブリ。
【請求項１１】
前記３次元熱流構造は、熱が前記収束領域内の中心の場所に向かって前記第１のアームおよび前記第２のアームの中を流れるように、前記第１の部分の中に埋込まれた異方性材料を含む異方性熱流通路を含んでいる、請求項１０に記載のエレクトロニクスアセンブリ。
【請求項１２】
前記基板の前記表面に結合され、前記３次元熱流構造に対し熱的に結合された複数の追加の発熱部品と、
冷却用デバイスに対して直接結合された複数の追加の第２の発熱部品と、
をさらに含む、請求項１０に記載のエレクトロニクスアセンブリ。
【請求項１３】
前記冷却用デバイスに対し直接結合されている第２の発熱部品と、
エンクロージャを画定し、部品表面を含むハウジングと、
をさらに含み、
前記部品表面が開口部を含み、
前記冷却用デバイスおよび前記第２の発熱部品が前記エンクロージャ内に配置され、
前記３次元熱流構造の前記第１の部分は、前記第２の部分が前記部品表面の前記開口部を通って延在するように前記ハウジングの前記部品表面に配置されており、
前記第２の発熱部品は、前記第２の発熱部品から前記開口部内に延在する少なくとも１つの導電性リード線を含み、
前記基板の前記表面は、前記発熱部品が前記基板の前記表面と前記３次元熱流構造の前記第１の部分との間に配置されるように、前記ハウジングの前記部品表面に面しており、
前記少なくとも１つの導電性リード線が前記基板に対し電気的に結合されている、
請求項１に記載のエレクトロニクスアセンブリ。
【請求項１４】
エンクロージャを画定し部品表面を含むハウジングであって、前記部品表面が開口部を含んでいるハウジングと、
基板であって、平面を画定する表面を含み、該基板の前記表面が前記ハウジングの前記部品表面に面している、基板と、
前記基板の前記表面に結合された発熱部品と、
前記基板の前記表面により画定された前記平面の外側に位置づけされ前記エンクロージャの内部に配置された冷却用デバイスと、
３次元熱流構造であって、
前記発熱部品に対して熱的に結合された第１の部分であって、
収束領域と、前記収束領域から延在する第１のアームと、前記収束領域から延在する第２のアームとを含み、
前記収束領域、前記第１のアームおよび前記第２のアームが、平面でかつ前記基板の前記表面によって画定される前記平面に対して平行である、第１の部分と、
前記第１の部分から延在する第２の部分であって、
前記第１の部分に対し横断し、
前記ハウジングの前記部品表面の前記開口部を通って延在し、
該３次元熱流構造が前記冷却用デバイスに対して前記発熱部品を熱的に結合するように、前記冷却用デバイスに対し熱的に結合されている、第２の部分と、
を含む３次元熱流構造と、
を含む、エレクトロニクスアセンブリ。
【請求項１５】
前記第２の部分が前記第１の部分に直交している、請求項１４に記載のエレクトロニクスアセンブリ。
【請求項１６】
前記冷却用デバイスがコールドプレートを含み、
前記３次元熱流構造の前記第２の部分が、前記コールドプレートに対して熱的に結合されている、
請求項１４に記載のエレクトロニクスアセンブリ。
【請求項１７】
第２の発熱部品をさらに含み、
前記冷却用デバイスが第１のコールドプレートと第２のコールドプレートとを含み、
前記第２の発熱部品が前記第１のコールドプレートおよび前記第２のコールドプレートとの間に配置されている、
請求項１４に記載のエレクトロニクスアセンブリ。
【請求項１８】
前記発熱部品がゲート駆動集積回路であり、前記第２の発熱部品がパワースイッチングデバイスである、請求項１７に記載のエレクトロニクスアセンブリ。
【請求項１９】
前記３次元熱流構造は、熱が前記収束領域内の収束場所に向かって前記第１のアームおよび前記第２のアームの中を流れるように、前記第１の部分の中に埋込まれた異方性材料を含む異方性熱流通路を含んでいる、請求項１４に記載のエレクトロニクスアセンブリ。
【請求項２０】
前記基板の前記表面に結合され、前記３次元熱流構造に対し熱的に結合された複数の追加の発熱部品と、
冷却用デバイスに対して直接結合された複数の追加の第２の発熱部品と、
をさらに含む、請求項１４に記載のエレクトロニクスアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書中に記載の実施形態は、概して、エレクトロニクスアセンブリに関し、より詳細には、３次元熱流構造を包含するエレクトロニクスアセンブリに関する。
【背景技術】
【０００２】
エレクトロニクスアセンブリは、熱流束を発生させる部品を含む場合があり、最大動作温度より低い温度での部品の動作を保証するためにはこの熱流束を除去しなければならない。一部のエレクトロニクスアセンブリは、例えばヒートシンクまたは液体型冷却用デバイスなどの能動冷却用デバイスといった冷却用デバイスを使用し得る。一例においては、パワースイッチングデバイス、例えばインバータ回路内で使用される絶縁ゲートバイポーラトランジスタが、除去すべき有意な熱を発生させ得る。これらのパワースイッチングデバイスは冷却用デバイスに直接結合することができる。しかしながら、冷却用デバイスから離れて位置設定されたエレクトロニクスアセンブリ内部の他の部品も同様に、除去すべき熱流束を発生させる可能性がある。追加の冷却用デバイスを付加すると、エレクトロニクスアセンブリのコストおよびサイズが増大し得る。一例として、パワースイッチングデバイスを制御するように動作可能なゲート駆動集積回路も同様に、除去すべき有意な熱流束を発生させる可能性がある。
【０００３】
したがって、三次元空間内で冷却用デバイスから離れて位置設定された発熱デバイスも冷却する能力をもつ代替的なエレクトロニクスアセンブリが所望される。
【発明の概要】
【０００４】
一実施形態において、エレクトロニクスアセンブリは、平面を画定する表面を有する基板と、基板の表面に結合された発熱部品と、基板の表面により画定された平面の外側に位置づけされた冷却用デバイスと、３次元熱流構造とを含む。３次元熱流構造は、発熱部品に対して熱的に結合された第１の部分および第１の部分から延在する第２の部分を含む。第１の部分の少なくとも一部分は、基板により画定された平面に対して平行である。第２の部分は、基板の表面によって画定された平面に対し横断方向にある。第２の部分は、３次元熱流構造が冷却用デバイスに対して発熱部品を熱的に結合するように冷却用デバイスに対し熱的に結合されている。
【０００５】
別の実施形態において、エレクトロニクスアセンブリは、エンクロージャ(enclosure)を画定し部品表面を含むハウジングであって、部品表面が開口部を含んでいるハウジングと、平面を画定する表面を有し、基板のこの表面がハウジングの部品表面に面している、基板とを含む。エレクトロニクスアセンブリは、さらに、基板の表面に結合された発熱部品と、基板の表面により画定された平面の外側に位置づけされエンクロージャの内部に配置された冷却用デバイスと、３次元熱流構造とを含む。３次元熱流構造は、発熱部品に対して熱的に結合された第１の部分と、第１の部分から延在する第２の部分とを含む。第１の部分は、収束領域と、収束領域から延在する第１のアームと、収束領域から延在する第２のアームと、を含む。収束領域、第１のアームおよび第２のアームは、平面でかつ、基板の表面によって画定される平面に対して平行である。第２の部分は、第１の部分に対し横断方向にあり、ハウジングの部品表面の開口部を通って延在する。第２の部分は、３次元熱流構造が冷却用デバイスに対して発熱部品を熱的に結合するように冷却用デバイスに対し熱的に結合されている。
【０００６】
本開示の実施形態により提供されるこれらのおよび追加の特徴は、図面と併せて以下の詳細な説明を考慮することでより完全に理解されるものである。
【０００７】
図面に明記されている実施形態は、事実上例証的かつ例示的なものであり、開示を限定するように意図されたものではない。例証的実施形態の以下の詳細な説明は、以下の図面と併せて読むことで理解可能であり、以下の図面中同様の構造は同様の番号で示されている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本明細書中に説明され例証されている１つ以上の実施形態に係る、３次元熱流構造を含む例示的エレクトロニクスアセンブリを概略的に表現している図である。
【図２】本明細書中に説明され例証されている１つ以上の実施形態に係る、３次元熱流構造を含む別の例示的エレクトロニクスアセンブリを概略的に表現している図である。
【図３】本明細書中に説明され例証されている１つ以上の実施形態に係る、図２に表現された例示的エレクトロニクスアセンブリの部分的切断図を概略的に表現している図である。
【図４】本明細書中に説明され例証されている１つ以上の実施形態に係る、回路板および３次元熱流構造が除去された状態の図２の例示的エレクトロニクスアセンブリの部分斜視図を概略的に表現している図である。
【図５Ａ】本明細書中に説明され例証されている１つ以上の実施形態に係る、図２のエレクトロニクスアセンブリ内に配置されるように動作可能な例示的３次元熱流構造の代替的斜視図を概略的に表現している図である。
【図５Ｂ】本明細書中に説明され例証されている１つ以上の実施形態に係る、図２のエレクトロニクスアセンブリ内に配置されるように動作可能な例示的３次元熱流構造の代替的斜視図を概略的に表現している図である。
【図６Ａ】概略的に表現している図である。
【図６Ｂ】概略的に表現している図である。
【図７】本明細書中に説明され例証されている１つ以上の実施形態に係る、異方性熱流通路を含む例示的３次元熱流構造の斜視図を概略的に表現している図である。
【図８】本明細書中に説明され例証されている１つ以上の実施形態に係る、回路板が除去された状態の図２の例示的エレクトロニクスアセンブリを概略的に表現している図である。
【図９】本明細書中に説明され例証されている１つ以上の実施形態に係る、図２の例示的エレクトロニクスアセンブリの上面図を概略的に表現している図である。
【図１０】本明細書中に説明され例証されている１つ以上の実施形態に係る、ハウジングが除去された状態の図２の例示的エレクトロニクスアセンブリの斜視図を概略的に表現している図である。
【図１１】本明細書中に説明され例証されている１つ以上の実施形態に係る、複数の基板と複数の３次元熱流構造を含む別の例示的エレクトロニクスアセンブリの側面図を概略的に表現している図である。
【図１２】本明細書中に説明され例証されている１つ以上の実施形態に係る、複数の基板と複数の３次元熱流構造を含む別の例示的エレクトロニクスアセンブリの側面図を概略的に表現している図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書中に開示されている実施形態は、電子発熱部品などの１つ以上の発熱部品を、３次元空間を通して冷却用デバイスに対し熱的に結合する３次元熱流構造を含むエレクトロニクスアセンブリに向けられている。したがって、実施形態は、発熱部品から冷却用デバイスまでの３次元熱流通路を提供する。１つの非限定的実施例においては、発熱部品を回路板に結合させることができる。液体型冷却用デバイスなどの冷却用デバイスは、回路板から離隔されていてよく、回路板の上方または下方に位置設定されてよい。回路板および冷却用デバイス上の発熱部品に対し、１つ以上の３次元熱流構造を熱的に結合して、３次元空間を通して冷却用デバイスに対して発熱部品を熱的に結合することができる。このようにして、３次元空間内のさまざまな平面および場所にある多数の発熱部品を、冷却用デバイスに対して熱的に結合することができる。
【００１０】
別の非限定的実施例において、第１の発熱デバイスは、液体型冷却用デバイスによって冷却されるインバータ回路のスイッチングパワーデバイスとして構成された第２の発熱デバイスを制御するように動作可能なゲート駆動集積回路として構成されている。ゲート駆動集積回路は、冷却用デバイスの上方に位置設定された回路板の表面に配置されている。ゲート駆動集積回路は、ゲート駆動集積回路をその最大動作温度より低い温度に維持するために除去すべき熱を発生し得る。３次元熱流構造が、パワースイッチングデバイスを冷却するために用いられる冷却用デバイスに対して、ゲート駆動集積回路を熱的に結合することができる。こうして、追加の冷却用部品を付加することなく熱流束をゲート駆動集積回路から除去することができる。
【００１１】
３次元熱流構造を含むエレクトロニクスアセンブリのさまざまな実施形態について以下で詳述する。
【００１２】
ここで図１を参照すると、例示的エレクトロニクスアセンブリ１００が概略的に示されている。例示的エレクトロニクスアセンブリ１００は、概して、表面１２３を有する基板１２０と、基板１２０の表面１２３に結合された発熱部品１２２と、３次元熱流構造１３０と、冷却用デバイス１４０とを含む。例示的エレクトロニクスアセンブリ１００は同様に、一部の実施形態において、ハウジング１１０および冷却用デバイス１４０に結合された第２の発熱部品１５２を含んでいてよい。
【００１３】
非限定的な一例として、基盤１２０は、回路板として構成されてもよい。基板１２０は、非限定的にＦＲ−４などの任意の好適な材料で作られていてよい。図１に表現されている基板１２０は、表面１２１と表面１２３とを有する。例えば、表面１２１を上部表面とみなすことができ、表面１２３を下部表面とみなすことができる。基板１２０の表面１２３は、ｘ軸に対して平行な平面などの平面を画定している。
【００１４】
表面１２１および／または表面１２３に対して任意の数の部品を結合することができる。図１は、基板１２０の表面１２３に結合された発熱部品１２２を表現している。発熱部品１２２は、熱を発生する任意の部品であってよい。例示的発熱部品としては、集積回路チップ、レジスタ、スイッチングデバイス、マイクロコントローラ、プロセッサなどが含まれるが、これらに限定されない。表面１２３上には、任意の数の発熱部品１２２を具備することができる。１つの特定の非限定的実施例において、発熱部品１２２は、インバータ回路のスイッチングパワーエレクトロニクスデバイスを制御するように動作可能なゲート駆動集積回路である。非限定的な一例として、エレクトロニクスアセンブリ１００は、電気車両の１つ以上の電動機を駆動するように動作可能なインバータ電力モジュールであってよい。以下でより詳細に説明するように、発熱部品１２２の動作は、適正な動作を保証し故障を防止するために発熱部品１２２から除去されるべき熱を発熱部品に発生させる可能性がある。
【００１５】
図１に表現されている冷却用デバイス１４０は、非限定的にヒートシンク、噴流衝突式冷却用デバイス、２相冷却用デバイス、コールドフィンガー、ペルチェクーラーなどの熱を受けとりかつ除去する能力を有する任意の冷却用デバイスとして構成されてよい。図１に示されているように、冷却用デバイス１４０は、基板１２０の表面１２３により画定された平面の外側に位置設定される。したがって、冷却用デバイス１４０は、負のＺ軸に沿って表面１２３の下方に位置づけされる。
【００１６】
実施形態において、冷却用デバイス１４０は、冷却用デバイス１４０に結合された１つ以上の第２の発熱部品１５２から熱を除去するように動作可能である。一部の実施形態において、第２の発熱部品１５２は、冷却用デバイス１４０に直接結合されている。第２の発熱部品１５２は、熱を発生する任意の部品である。一例として、第２の発熱部品１５２は、基板１２０に結合された発熱部品１２２よりも高い動作温度を有し、こうして発熱部品１２２以上の熱を発生させる。非限定的な一実施例として、第２の発熱部品１５２は、電力エレクトロニクススイッチングデバイス、例えば非限定的に、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ＩＧＢＴ）、金属酸化物電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、シリコン被覆整流子（ＳＣＲ）および電力トランジスタである。第２の発熱部品１５２は、ＡＣ電圧を生成するために例えばＤＣ電圧をスイッチングするために、インバータ回路内の発熱部品によって制御され得る。
【００１７】
３次元熱流構造１３０は、基板１２０の表面１２３に結合された発熱部品１２２を、冷却用デバイス１４０に対して熱的に結合する。冷却用デバイス１４０は、基板１２０の表面１２３によって画定された平面の外側に位置設定され、発熱部品１２２は冷却用デバイス１４０に直接結合されていないことから、３次元熱流構造１３０は、３次元形状を有する。例証された実施形態において、３次元熱流構造１３０は、発熱部品１２２に対して熱的に結合された第１の部分１３２と、冷却用デバイス１４０に対して熱的に結合された第２の部分１３４とを有する。互いに熱的に結合されているものとして説明されたいずれか２つの部品が、２つの熱的に結合された部品間に配置された熱ペースト(thermal paste)を有し得るということが指摘される。第１の部分１３２の少なくとも一部分は、基板１２０の表面１２３に対して平行である。第２の部分１３４は、冷却用デバイス１４０に向かって負のＺ軸に沿った方向で基板１２０の表面１２３から離れるように延在する。例証された実施例において、３次元熱流構造１３０は「Ｌ」の断面形状を有する。図１は、第１の部分１３２および表面１２３に対して直交しているものとして第２の部分１３４を示しているが、実施形態はこれに限定されない。
【００１８】
３次元熱流構造１３０は、非限定的に銅、アルミニウム、金、および熱伝導性ポリマーなどの任意の好適な熱伝導性材料で製造されてよい。
【００１９】
一実施例において、３次元熱流構造１３０の第1の部分は、熱伝導性であるものの電気絶縁性の１つ以上の熱伝導性部品（図示せず）によって、発熱部品１２２に対し間接的に結合されていてよい。このようにして、発熱部品１２２は、発熱部品１２２と３次元熱流構造１３０との間の熱伝達を可能にする一方で、３次元熱流構造１３０から電気的に絶縁され得る。熱界面材料の非限定的例として、シリコーンゴムを発熱部品１２２と３次元熱流構造１３０の間に配置することができる。
【００２０】
さらに図１を参照すると、基板１２０、発熱部品１２２、３次元熱流構造１３０および冷却用デバイス１４０はハウジング１１０により取り囲まれて、エレクトロニクスアセンブリまたはパッケージを画定することができる。ハウジングは、金属またはポリマーなどの任意の好適な材料で製造されていてよい。
【００２１】
ここで図２および３を参照すると、エレクトロニクスアセンブリ２００の別の実施例が、概略的に示されている。以下で詳述されるように、エレクトロニクスアセンブリ２００は、電気車両の電動機などの負荷を駆動するために直流を交流に変換するように動作可能なインバータ回路であってよい。この利用分野においては、複数の第１の発熱デバイス２２２（すなわち複数の発熱デバイス）が、複数のパワースイッチングデバイス（例えばＩＧＢＴs、ＭＯＳＦＥＴＳなど）として構成された複数の第２の発熱デバイス２５２を制御する（すなわちスイッチングする）複数のゲート駆動集積回路として構成されている。
【００２２】
例示的エレクトロニクスアセンブリ２００は、概して、エンクロージャ２１１を画定するハウジング２１０および回路板２２０として構成された基板を含む。図２は、組立てられたエレクトロニクスアセンブリ２００の斜視図であり、一方図３は、内部部品を見せるためにハウジング２１０および回路板２２０の一部分が切り取られた状態の、図２に表現されたエレクトロニクスアセンブリ２００の斜視図である。
【００２３】
ハウジング２１０は、任意の好適な材料で製造可能である。一部の実施形態において、ハウジング２１０は、エンクロージャ内部の発熱部品から環境またはいずれかの外部冷却用構造または特徴部への熱伝達を可能にするため、熱伝導性材料で作られていてよい。ハウジング２１０は、１つ以上のプレートなど、１つ以上の部品から製造可能である。ハウジング２１０は、例えば機械加工または成形など任意のプロセスによって製造可能である。
【００２４】
以下でより詳細に説明する通り、例示的ハウジング２１０は、冷却用デバイス２４０および少なくとも１つの第２の発熱デバイス２５２を取り囲んでいる（図１０も同様に参照のこと）。ハウジング２１０は、冷却液（例えば水、冷媒、油など）を冷却用デバイス２４０内に導入し温められた冷却液を冷却用デバイスから排出するための流体入口２４２および流体出口２４４（例えば壁２１４内）を含んでいる。例証された実施形態において、冷却用デバイス２４０は、冷却液が流体入口２４２を通して導入され、複数の第２の発熱デバイス２５２によって加熱され、流体出口２４４を通って液体または蒸気として退出する二相冷却用デバイスとして構成されている。冷却用デバイス２４０は、他の実施形態において単相冷却用デバイスとして構成されていてよい。冷却用デバイス２４０は同様に、第２の発熱デバイスにより加熱された標的表面に冷却液の噴流が衝突する、単相または二相噴流衝突型冷却用デバイスとして構成されてもよい。非限定的な例示的冷却用デバイス２４０は、全体が参照により本明細書に組込まれている米国特許第9,437,523号（U.S.Pat.No.9,437,523）中に記載されている。
【００２５】
図３に示されているように、冷却用デバイス２４０および複数の第２の発熱デバイス２５２は、ハウジング２１０のエンクロージャ２１１内部に配置された電力モジュール２４５を画定する。例示的冷却用デバイス２４０は、複数のコールドプレート２４３を含む、その各々が、冷却液を収容するように構成されている。複数の第２の発熱デバイス２５２は、その各々が両面冷却を受けるように、複数のコールドプレート２４３の間に挟まれている。
【００２６】
各々の第２の発熱デバイス２５２は、ハウジング２１０から外へ延在する少なくとも１つの導電性リード線２５６を有する。各々の第２の発熱部品の少なくとも１つの導電性リード線２５６は、回路板２２０に対して電気的に結合され、非限定的に、正のリード線、負のリード線またはアース線、および制御信号リード線を含み得る。少なくとも１つの導電性リード線２５６は、回路板２２０の導電性トレース(traces)またはワイヤを介して、１つ以上の第１の発熱部品２２２に対し電気的に結合されていてよい。このようにして、複数の第１の発熱部品２２２は、冷却用デバイス２４０に結合された第２の発熱部品２５２のスイッチングを制御することができる。
【００２７】
ここで図４を参照すると、エレクトロニクスアセンブリ２００の部分的上面斜視図が、回路板２２０および３次元熱流構造２３０無しで概略的に示されている。ハウジング２１０は、１つ以上の壁２１４との関係において陥凹していてよい頂部表面２１２を含む。陥凹頂部表面２１２は、以下でさらに詳述するように、３次元熱流構造２３０および回路板２２０を収容するように構成されている。陥凹頂部表面２１２は、電力モジュール２４５の上部表面２５５を露出させる開口部２１６を含む。導電性リード線２５６は、回路板に対する電気的接続のために頂部表面２１２の開口部２１６を通過する。
【００２８】
図５Ａおよび５Ｂを参照すると、例示的３次元熱流構造２３０が、２つの斜視図で概略的に示されている。図５Ａは、例示的３次元熱流構造２３０の底部斜視図であり、図５Ｂは、例示的３次元熱流構造２３０の頂部斜視図である。例示的３次元熱流構造２３０は、第１の平面内に配置された第１の部分２３２と、第１の平面に対して横断する第２の平面内に配置された第２の部分２３４とを含む。第１の部分２３２および第２の部分２３４は、平面として示されているものの、実施形態はこれに限定されない。
【００２９】
第１の部分２３２は、収束領域２３５、この収束領域２３５から延在する第１のアーム２３１Ａ、および収束領域２３５から延在する第２のアーム２３１Ｂを含む。第１のアーム２３１Ａは、間に間隙２３８が提供されるように、第２のアーム２３１Ｂからオフセットされている。間隙２３８は、複数の第２の発熱デバイス２５２の１つ以上の導電性リード線２５６が通って延在し得る領域を提供する。第１および第２のアーム２３１Ａ、２３１Ｂは同様に、３次元熱流構造２３０とハウジング２１０の間の熱伝達用としてより大きい表面積を提供するため、頂部表面２１２の縁部ならびにハウジング２１０の他の任意の追加の特徴部と接触する第１および第２の壁２３３Ａ、２３３Ｂをも含むことができる。３次元熱流構造２３０の第１の部分２３２は、ハウジング２１０に対する連結を提供するために、１つ以上の切り込み２３６または他の特徴部を含んでいてよい。
【００３０】
３次元熱流構造２３０の第２の部分２３４は概して、収束領域２３５において第１の部分２３２の底部表面２３７Ｂから延在する。例証された実施形態において、第１の部分２３２はｘ軸に平行であり、第２の部分はｚ軸に平行であり、こうして第２の部分２３４が第１の部分２３２に直交するようになっている。しかしながら、他の実施形態において、第２の部分２３４は、第１の部分２３２に直交していなくてもよい。第２の部分２３４は、例えば一方のコールドプレート２４３の低温壁などにおいて、冷却用デバイス２４０と熱的に接触し得るように、任意の形状をとることができる。
【００３１】
３次元熱流構造２３０がエレクトロニクスアセンブリ２００の設計パラメータに応じて任意の適切な形状をとることができる、ということを理解すべきである。したがって、ここで説明される実施形態は、本明細書中で説明され例示されている３次元熱流構造２３０の形状および構成に限定されない。
【００３２】
一部の実施形態において、３次元熱流構造２３０の形状および構成は、例えば勾配に基づく最適化方法などによる、トポロジー最適化によって決定されてよい。トポロジー最適化を用いて、設計パラメータに応じた３次元熱流構造の理想的な形状および構成を実現することが可能である。図６Ａおよび６Ｂは、図２および３に表現されたエレクトロニクスアセンブリ２２０にしたがった３次元熱流構造についてのトポロジー最適化の結果を概略的に表現している。部域２１２Ａ’は、ハウジング２１０の頂部表面２１２を表わし、部域２１２Ｂ’は、ハウジング２１０の底部表面を表わし、部域２４３’は、トポロジー最適化における冷却用デバイス２４０のコールドプレート２４３を表わす。領域２２１’は、上述のような発熱デバイスを表わす。図６Ａおよび６Ｂ中の領域２７０は、熱流束を領域２２１’から部域２４３’へと最適に導く３次元熱流構造の理想的な形状および構成を示す、トポロジー最適化の非限定的な結果を表わす。図６Ａおよび６Ｂの白色領域は、ゼロという設計密度変数を有し、領域２７０は１という設計密度変数を有することが指摘される。図５Ａおよび５Ｂは、製造上の制約を考慮に入れた、結果として得られた３次元熱流構造２３０の合成設計を概略的に表現している。
【００３３】
ここで図７を参照すると、別の例示的３次元熱流構造２３０’が概略的に示されている。この例示的３次元熱流構造２３０’の形状は、図５および６に表現されている例示的３次元熱流構造２３０と類似している。しかしながら、３次元熱流構造２３０’はさらに、第１および第２のアーム２３１Ａ、２３１Ｂの内部の熱流束を収束領域２３５の中心の場所２３９に向かって優先的に案内するように構成された異方性熱流通路２６０を含む。異方性熱流構造の非限定的な例が、米国特許第8,516,831号（U.S.Pat.No.8,516,831）中で説明されている。異方性熱流通路２６０は、収束領域２３５の中心の場所２３９に向かう異方性熱流を提供する能力を有する任意の材料または構造で作られていてよい。例示的な異方性材料としては、黒鉛、セラミクスおよび炭素繊維などが含まれるが、これらに限定されない。異方性熱流通路２６０は同様に、３次元熱流構造２３０’の等方性熱コンダクタンス材料(isotropic heat conductance material)中に埋込まれたヒートパイプとして構成されてもよい。
【００３４】
図８は、ハウジング２１０の頂部表面２１２上に配置された３次元熱流構造２３０を表現している。第１の部分２３２の底部表面２３７Ｂは、ハウジング２１０の頂部表面２１２と接触してよい。３次元熱流構造２３０の第２の部分２３４は、開口部２１６を通ってエンクロージャ内に延在する。３次元熱流構造２３０は、締結具、締まり嵌め、スナップ嵌めなどの任意の適切な手段によりハウジング２１０に結合されてよい。実施形態において、３次元熱流構造２３０は、以下でさらに詳述されるように、３次元熱流構造２３０が回路板２２０とハウジング２１０との間に配置されるように、ハウジング２１０に対し回路板２２０を取付けることによって、ハウジング２１０に固定されてよい。
【００３５】
例示的３次元熱流構造２３０はさらに、第１の部分２３２の頂部表面２３７Ａに配置された複数の熱伝導性パッド２６２を含む。熱伝導性パッド２６２は、回路板２２０がハウジング２１０の頂部表面２１２上に位置づけされたときに複数の熱伝導性パッド２６２上に複数の第１の発熱部品２２２が配置されるように、第１の部分２３２の上に配置されている。複数の熱伝導性パッド２６２は、複数の第１の発熱部品２２２が３次元熱流構造２３０と短絡を起こすのを防ぐことができる。熱伝導性パッド２６２は、熱伝導性であるものの電気絶縁性を有する任意の材料で製造され得る。非限定的で例示的な熱伝導性であるものの電気絶縁性の材料は、シリコーンゴムである。他の実施形態において、３次元熱流構造２３０の頂部表面２３７Ａの全体（またはその有意な部分）が、熱伝導性であるものの電気絶縁性である材料でコーティングされている。
【００３６】
再び図２を参照すると、回路板２２０は、３次元熱流構造２３０の第１の部分２３２が回路板２２０とハウジング２１０の頂部表面２１２との間に位置づけされるように、ハウジング２１０の頂部表面２１２に対して固定されている。回路板２２０は、例えば機械式締結具の使用など、任意の手段によってハウジング２１０に固定されてよい。導電性リード線２５６は、回路板２２０に対して電気的に結合されている。第１の発熱部品２２２は、３次元熱流構造２３０の第１の部分２３２に対して熱的に結合されるように、回路板２２０の底部表面に結合される。熱伝導性トレース（Traces）２２４は、追加の熱流束の除去を提供するため、回路板２２０上に配置されてよい。熱伝導性トレースの非限定的実施例は、米国特許第9,433,074号（U.S.Pat.No.9,433,074）に記載されている。第１の発熱部品２２２により生成された熱流束は、３次元熱流構造２３０の第１の部分に伝達され、次に第２の部分２３４に流入し、ここで次に冷却用デバイス２４０に伝達される。
【００３７】
図９は、３次元熱流構造２３０’の第１の部分２３２およびハウジング２１０の頂部表面２１２の上に回路板２２０が配置された状態の、例示的エレクトロニクスアセンブリ２００の部分的上面図である。図９に示されているように、第１の発熱デバイス２２２は異方性熱流通路２６０と整列させられている。こうして、第１の発熱部品２２２によって生成された熱流束が、異方性熱流通路２６０に伝達され、矢印により標示されているように、異方性熱流通路２６０によって中心の場所２３９に向かって案内される。熱流束は次に、収束領域２３５から下方へ、３次元熱流構造２３０の第２の部分２３４を通ってエンクロージャ内へと進む。その後、熱流束は冷却用デバイス２４０まで伝達される。
【００３８】
図１０は、ハウジング２１０が除去された状態の、例示的エレクトロニクスアセンブリ２００の底部斜視図を概略的に表現している。第１の発熱部品２２２は、回路板２２０の底部表面２２３に対し電気的に結合されている。回路板２２０は、第１の発熱部品２２２が熱伝導性パッド２６２と整列され、この熱伝導性パッドに熱的に結合されるように、３次元熱流構造２３０上に配置されている。３次元熱流構造２３０の第２の部分２３４は、例えば外側コールドプレート２４３の表面において冷却用デバイス２４０に対して熱的に結合されている。第２の部分２３４は、例えば締結具の使用などの任意の適切な方法により冷却用デバイス２４０に熱的に結合されてよい。上述の通り、第１の発熱部品２２２により生成された熱流束は、冷却用デバイス２４０によって除去される。このようにして、第１の発熱部品２２２は３次元熱流構造２３０により冷却用デバイス２４０に対し熱的に結合される。
【００３９】
本明細書中に記載の３次元熱流構造の実施形態は、他の構成を呈する可能性がある。ここで図１１を参照すると、別の例示的エレクトロニクスアセンブリ３００が概略的に示されている。例示的エレクトロニクスアセンブリ３００は、低温壁３４３を提供する冷却用デバイス３４０を含む。上述の通り、冷却用デバイス３４０は、発熱部品により生成された熱流束を除去する能力を有するように任意の形態を呈することができる。
【００４０】
例証された実施形態において、エレクトロニクスアセンブリ３００は、第１の基板３２０Ａ、第２の基板３２０Ｂおよび第３の基板３２０Ｃを含む。２つ以上の基板が具備され得るということを理解すべきである。１つ以上の発熱部品３２２Ａ〜３２２Ｃが、それぞれ第１、第２および第３の基板３２０Ａ〜３２０Ｃの表面３２３上に配置されてよい。１つ以上の発熱部品は、第１、第２、および第３の基板３２０Ａ〜３２０Ｃの頂部表面、底部表面または両方の表面に配置されてよいということを理解すべきである。１つ以上の発熱部品３２２Ａ〜３２２Ｃは、熱を発生する任意の部品であり得る。
【００４１】
例示的エレクトロニクスアセンブリ３００はさらに、第１の３次元熱流構造３３０Ａ、第２の３次元熱流構造３３０Ｂ、および第３の３次元熱流構造３３０Ｃを含む。第１の３次元熱流構造３３０Ａは、第１の発熱部品３２２Ａに対して熱的に結合される第１の部分３３２Ａと、第１の部分３３２Ａに対して横断し冷却用デバイス３４０に対して熱的に結合される第２の部分３３４Ａとを含む。同様にして、第２の３次元熱流構造３３０Ｂは、第２の発熱部品３２２Ｂに対して熱的に結合される第１の部分３３２Ｂと、第１の部分３３２Ｂに対して横断し冷却用デバイス３４０に対し熱的に結合される第２の部分３３４Ｂとを含む。第３の３次元熱流構造３３０Ｃは、第３の発熱部品３２２Ｃに対して熱的に結合される第１の部分３３２Ｃと、第１の部分３３２Ｃに対し横断し冷却用デバイス３４０に対して熱的に結合されている第２の部分３３４Ｃとを含む。このようにして、第１、第２および第３の３次元熱流構造３３０Ａ〜３３０Ｃは、第１、第２および第３の発熱部品３２２Ａ〜３２２Ｃを冷却用デバイス３４０に対して熱的に結合することができる。各々の３次元熱流構造３３０Ａ〜３３０Ｃが、熱源と冷却用デバイスとの間で異方的に熱を運ぶために構造的に最適化された複合構成を含み得るということが指摘される。
【００４２】
他の変形形態も同様に可能である。例えば、３次元熱流構造を基板の両側で部品に対して熱的に結合することができる。さらに、一体になった単体部品の形で、第１、第２および第３の３次元熱流構造３３０Ａ〜３３０Ｃを提供することも可能であり、その場合第２の部分３３４Ａ〜３３４Ｃは、単一の壁の中で互いに相互連結され、次にこの単一の壁が冷却用デバイス３４０に対して熱的に結合される。
【００４３】
図１２は、３次元熱流構造４３０を含むさらに別の例示的エレクトロニクスアセンブリ４００の横断面を概略的に示している。エレクトロニクスアセンブリ４００はさらに、第１の基板４２０Ａ、第２の基板４２０Ｂおよび第３の基板４２０Ｃの形をした基板のスタック(stack)を含む。このスタック内には２つ以上の基板を具備できるということを理解すべきである。少なくとも１つの第１の発熱デバイス４２２Ａが第１の基板４２０Ａの表面に結合され、少なくとも１つの第２の発熱デバイス４２２Ｂが第２の基板４２０Ｂの表面に結合され、少なくとも１つの第３の発熱デバイス４２２Ｃが第３の基板４２０Ｃの表面に結合されている。第１の基板４２０Ａは、第１の切り欠き４２５Ａを含み、第２の基板４２０Ｂは第２の切り欠き４２５Ｂを含み、第３の基板４２０Ｃは第３の切り欠き４２５Ｃを含む。
【００４４】
３次元熱流構造４３０は、それぞれ第１、第２および第３の基板４２０Ａ〜４２０Ｃの第１、第２および第３の切り欠き４２５Ａ〜４２５Ｃを通って配置されている第２の部分４３４を含む。３次元熱流構造４３０はさらに、第２の部分４３４から延在し第１、第２および第３の発熱部品４２２Ａ〜４２２Ｃに対して熱的に結合されている第１の部分４３２Ａ〜４３２Ｃを含む。したがって、３次元熱流構造４３０は、第１、第２および第３の発熱部品４２２Ａ〜４２２Ｃを冷却用デバイス４４０に熱的に結合する。
【００４５】
ここで、本明細書中に記載の実施形態は、発熱デバイスが結合されている平面の外側にある冷却用デバイスに対して電子発熱部品などの１つ以上の発熱部品を熱的に結合する３次元熱流構造を含むエレクトロニクスアセンブリに向けられている、ということを理解すべきである。本明細書中に記載の３次元熱流構造は、３次元空間を横断して発熱部品を冷却用デバイスに対して熱的に結合する。一実施例においては、パワースイッチングデバイスが専用冷却用デバイスに対し熱的に結合されている。１つ以上のゲート駆動集積回路がパワースイッチングデバイスに電気的に結合されるが、冷却用デバイスおよびパワースイッチングデバイスが配置されている平面の外側に位置づけられている。本明細書中に記載の３次元熱流構造は、３次元空間を通してゲート駆動集積回路を冷却用デバイスに熱的に結合することによって、ゲート駆動集積回路が発生する熱流束を除去し、こうしてゲート駆動集積回路の動作温度を降下させる。
【図１】
2018182317.tif 000003
【図２】
2018182317.tif 000004
【図３】
2018182317.tif 000005
【図４】
2018182317.tif 000006
【図５Ａ】
2018182317.tif 000007
【図５Ｂ】
2018182317.tif 000008
【図６Ａ】
2018182317.tif 000009
【図６Ｂ】
2018182317.tif 000010
【図７】
2018182317.tif 000011
【図８】
2018182317.tif 000012
【図９】
2018182317.tif 000013
【図１０】
2018182317.tif 000014
【図１１】
2018182317.tif 000015
【図１２】
2018182317.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成30年6月14日(2018.6.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
ここで、本明細書中に記載の実施形態は、発熱デバイスが結合されている平面の外側にある冷却用デバイスに対して電子発熱部品などの１つ以上の発熱部品を熱的に結合する３次元熱流構造を含むエレクトロニクスアセンブリに向けられている、ということを理解すべきである。本明細書中に記載の３次元熱流構造は、３次元空間を横断して発熱部品を冷却用デバイスに対して熱的に結合する。一実施例においては、パワースイッチングデバイスが専用冷却用デバイスに対し熱的に結合されている。１つ以上のゲート駆動集積回路がパワースイッチングデバイスに電気的に結合されるが、冷却用デバイスおよびパワースイッチングデバイスが配置されている平面の外側に位置づけられている。本明細書中に記載の３次元熱流構造は、３次元空間を通してゲート駆動集積回路を冷却用デバイスに熱的に結合することによって、ゲート駆動集積回路が発生する熱流束を除去し、こうしてゲート駆動集積回路の動作温度を降下させる。
本明細書に開示される発明は以下の態様を含む。
〔態様１〕
平面を画定する表面を含む基板と、
前記基板の前記表面に結合された発熱部品と、
前記基板の前記表面により画定された前記平面の外側に位置づけされた冷却用デバイスと、
３次元熱流構造であって、
前記発熱部品に対して熱的に結合された第１の部分であって、該第１の部分の少なくとも一部分が前記基板により画定された前記平面に対して平行である、第１の部分と、
前記第１の部分から延在する第２の部分であって、前記基板の前記表面によって画定された前記平面に対し横断し、該３次元熱流構造が前記冷却用デバイスに対して前記発熱部品を熱的に結合するように前記冷却用デバイスに対し熱的に結合されている、第２の部分と、
を含む３次元熱流構造と、
を含む、エレクトロニクスアセンブリ。
〔態様２〕
前記第２の部分が前記第１の部分に直交している、態様１に記載のエレクトロニクスアセンブリ。
〔態様３〕
前記冷却用デバイスがコールドプレートを含み、
前記３次元熱流構造の前記第２の部分が、前記コールドプレートに対して熱的に結合されている、態様１に記載のエレクトロニクスアセンブリ。
〔態様４〕
少なくとも１つの追加の基板をさらに含み、各追加基板が表面と追加の発熱部品とを含んでおり、
前記３次元熱流構造が、前記少なくとも１つの追加の基板の前記追加の発熱部品に結合された少なくとも１つの追加の第１の部分を含み、
前記基板および前記少なくとも１つの追加基板が各々切り込みを含んでおり、
前記３次元熱流構造の前記第２の部分が、前記基板および前記少なくとも１つの追加基板の前記切り込み内に配置されている、
態様１に記載のエレクトロニクスアセンブリ。
〔態様５〕
追加の発熱部品を含む少なくとも１つの追加基板と、
少なくとも１つの追加の３次元熱流構造であって、前記追加の発熱部品および前記冷却用デバイスに対して熱的に結合されている少なくとも１つの追加の３次元熱流構造と、
をさらに含む、態様１に記載のエレクトロニクスアセンブリ。
〔態様６〕
第２の発熱部品をさらに含み、前記第２の発熱部品が前記冷却用デバイスに対して直接結合されている、態様１に記載のエレクトロニクスアセンブリ。
〔態様７〕
前記冷却用デバイスが第１のコールドプレートと第２のコールドプレートとを含み、
前記第２の発熱部品が前記第１のコールドプレートと前記第２のコールドプレートとの間に配置されている、
態様６に記載のエレクトロニクスアセンブリ。
〔態様８〕
前記発熱部品が、前記第２の発熱部品の動作を制御するように動作可能である、態様６に記載のエレクトロニクスアセンブリ。
〔態様９〕
前記発熱部品がゲート駆動集積回路であり、前記第２の発熱部品がパワースイッチングデバイスである、態様６に記載のエレクトロニクスアセンブリ。
〔態様１０〕
前記３次元熱流構造の第１の部分が、
収束領域と、
前記収束領域から延在する第１のアームと、
前記収束領域から延在する第２のアームと、
を含み、
前記収束領域、前記第１のアームおよび前記第２のアームが、平面で、前記基板の前記表面によって画定される前記平面に対して平行であり、
前記３次元熱流構造の第２の部分が、前記第１の部分の前記収束領域から延在し、前記第１の部分に対し横断する、
態様１に記載のエレクトロニクスアセンブリ。
〔態様１１〕
前記３次元熱流構造は、熱が前記収束領域内の中心の場所に向かって前記第１のアームおよび前記第２のアームの中を流れるように、前記第１の部分の中に埋込まれた異方性材料を含む異方性熱流通路を含んでいる、態様１０に記載のエレクトロニクスアセンブリ。
〔態様１２〕
前記基板の前記表面に結合され、前記３次元熱流構造に対し熱的に結合された複数の追加の発熱部品と、
冷却用デバイスに対して直接結合された複数の追加の第２の発熱部品と、
をさらに含む、態様１０に記載のエレクトロニクスアセンブリ。
〔態様１３〕
前記冷却用デバイスに対し直接結合されている第２の発熱部品と、
エンクロージャを画定し、部品表面を含むハウジングと、
をさらに含み、
前記部品表面が開口部を含み、
前記冷却用デバイスおよび前記第２の発熱部品が前記エンクロージャ内に配置され、
前記３次元熱流構造の前記第１の部分は、前記第２の部分が前記部品表面の前記開口部を通って延在するように前記ハウジングの前記部品表面に配置されており、
前記第２の発熱部品は、前記第２の発熱部品から前記開口部内に延在する少なくとも１つの導電性リード線を含み、
前記基板の前記表面は、前記発熱部品が前記基板の前記表面と前記３次元熱流構造の前記第１の部分との間に配置されるように、前記ハウジングの前記部品表面に面しており、
前記少なくとも１つの導電性リード線が前記基板に対し電気的に結合されている、
態様１に記載のエレクトロニクスアセンブリ。
〔態様１４〕
エンクロージャを画定し部品表面を含むハウジングであって、前記部品表面が開口部を含んでいるハウジングと、
基板であって、平面を画定する表面を含み、該基板の前記表面が前記ハウジングの前記部品表面に面している、基板と、
前記基板の前記表面に結合された発熱部品と、
前記基板の前記表面により画定された前記平面の外側に位置づけされ前記エンクロージャの内部に配置された冷却用デバイスと、
３次元熱流構造であって、
前記発熱部品に対して熱的に結合された第１の部分であって、
収束領域と、前記収束領域から延在する第１のアームと、前記収束領域から延在する第２のアームとを含み、
前記収束領域、前記第１のアームおよび前記第２のアームが、平面でかつ前記基板の前記表面によって画定される前記平面に対して平行である、第１の部分と、
前記第１の部分から延在する第２の部分であって、
前記第１の部分に対し横断し、
前記ハウジングの前記部品表面の前記開口部を通って延在し、
該３次元熱流構造が前記冷却用デバイスに対して前記発熱部品を熱的に結合するように、前記冷却用デバイスに対し熱的に結合されている、第２の部分と、
を含む３次元熱流構造と、
を含む、エレクトロニクスアセンブリ。
〔態様１５〕
前記第２の部分が前記第１の部分に直交している、態様１４に記載のエレクトロニクスアセンブリ。
〔態様１６〕
前記冷却用デバイスがコールドプレートを含み、
前記３次元熱流構造の前記第２の部分が、前記コールドプレートに対して熱的に結合されている、
態様１４に記載のエレクトロニクスアセンブリ。
〔態様１７〕
第２の発熱部品をさらに含み、
前記冷却用デバイスが第１のコールドプレートと第２のコールドプレートとを含み、
前記第２の発熱部品が前記第１のコールドプレートおよび前記第２のコールドプレートとの間に配置されている、
態様１４に記載のエレクトロニクスアセンブリ。
〔態様１８〕
前記発熱部品がゲート駆動集積回路であり、前記第２の発熱部品がパワースイッチングデバイスである、態様１７に記載のエレクトロニクスアセンブリ。
〔態様１９〕
前記３次元熱流構造は、熱が前記収束領域内の収束場所に向かって前記第１のアームおよび前記第２のアームの中を流れるように、前記第１の部分の中に埋込まれた異方性材料を含む異方性熱流通路を含んでいる、態様１４に記載のエレクトロニクスアセンブリ。
〔態様２０〕
前記基板の前記表面に結合され、前記３次元熱流構造に対し熱的に結合された複数の追加の発熱部品と、
冷却用デバイスに対して直接結合された複数の追加の第２の発熱部品と、
をさらに含む、態様１４に記載のエレクトロニクスアセンブリ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面を画定する表面を含む基板と、
前記基板の前記表面に結合された発熱部品と、
前記基板の前記表面により画定された前記平面の外側に位置づけされた冷却用デバイスと、
３次元熱流構造であって、
前記発熱部品に対して熱的に結合された第１の部分であって、該第１の部分の少なくとも一部分が前記基板により画定された前記平面に対して平行である、第１の部分と、
前記第１の部分から延在する第２の部分であって、前記基板の前記表面によって画定された前記平面に対し横断し、該３次元熱流構造が前記冷却用デバイスに対して前記発熱部品を熱的に結合するように前記冷却用デバイスに対し熱的に結合されている、第２の部分と、
を含む３次元熱流構造と、
を含む、エレクトロニクスアセンブリ。
【請求項２】
前記冷却用デバイスがコールドプレートを含み、
前記３次元熱流構造の前記第２の部分が、前記コールドプレートに対して熱的に結合されている、請求項１に記載のエレクトロニクスアセンブリ。
【請求項３】
少なくとも１つの追加の基板をさらに含み、各追加基板が表面と追加の発熱部品とを含んでおり、
前記３次元熱流構造が、前記少なくとも１つの追加の基板の前記追加の発熱部品に結合された少なくとも１つの追加の第１の部分を含み、
前記基板および前記少なくとも１つの追加基板が各々切り込みを含んでおり、
前記３次元熱流構造の前記第２の部分が、前記基板および前記少なくとも１つの追加基板の前記切り込み内に配置されている、
請求項１に記載のエレクトロニクスアセンブリ。
【請求項４】
追加の発熱部品を含む少なくとも１つの追加基板と、
少なくとも１つの追加の３次元熱流構造であって、前記追加の発熱部品および前記冷却用デバイスに対して熱的に結合されている少なくとも１つの追加の３次元熱流構造と、
をさらに含む、請求項１に記載のエレクトロニクスアセンブリ。
【請求項５】
第２の発熱部品をさらに含み、前記第２の発熱部品が前記冷却用デバイスに対して直接結合されており、
前記冷却用デバイスが第１のコールドプレートと第２のコールドプレートとを含み、
前記第２の発熱部品が前記第１のコールドプレートと前記第２のコールドプレートとの間に配置されている、
請求項１に記載のエレクトロニクスアセンブリ。
【請求項６】
前記発熱部品が、前記第２の発熱部品の動作を制御するように動作可能である、請求項５に記載のエレクトロニクスアセンブリ。
【請求項７】
前記発熱部品がゲート駆動集積回路であり、前記第２の発熱部品がパワースイッチングデバイスである、請求項５に記載のエレクトロニクスアセンブリ。
【請求項８】
前記３次元熱流構造の第１の部分が、
収束領域と、
前記収束領域から延在する第１のアームと、
前記収束領域から延在する第２のアームと、
を含み、
前記収束領域、前記第１のアームおよび前記第２のアームが、平面で、前記基板の前記表面によって画定される前記平面に対して平行であり、
前記３次元熱流構造の第２の部分が、前記第１の部分の前記収束領域から延在し、前記第１の部分に対し横断する、
請求項１に記載のエレクトロニクスアセンブリ。
【請求項９】
前記３次元熱流構造は、熱が前記収束領域内の中心の場所に向かって前記第１のアームおよび前記第２のアームの中を流れるように、前記第１の部分の中に埋込まれた異方性材料を含む異方性熱流通路を含んでいる、請求項８に記載のエレクトロニクスアセンブリ。
【請求項１０】
前記基板の前記表面に結合され、前記３次元熱流構造に対し熱的に結合された複数の追加の発熱部品と、
冷却用デバイスに対して直接結合された複数の追加の第２の発熱部品と、
をさらに含む、請求項８に記載のエレクトロニクスアセンブリ。
【請求項１１】
前記冷却用デバイスに対し直接結合されている第２の発熱部品と、
エンクロージャを画定し、部品表面を含むハウジングと、
をさらに含み、
前記部品表面が開口部を含み、
前記冷却用デバイスおよび前記第２の発熱部品が前記エンクロージャ内に配置され、
前記３次元熱流構造の前記第１の部分は、前記第２の部分が前記部品表面の前記開口部を通って延在するように前記ハウジングの前記部品表面に配置されており、
前記第２の発熱部品は、前記第２の発熱部品から前記開口部内に延在する少なくとも１つの導電性リード線を含み、
前記基板の前記表面は、前記発熱部品が前記基板の前記表面と前記３次元熱流構造の前記第１の部分との間に配置されるように、前記ハウジングの前記部品表面に面しており、
前記少なくとも１つの導電性リード線が前記基板に対し電気的に結合されている、
請求項１に記載のエレクトロニクスアセンブリ。
【請求項１２】
エンクロージャを画定し部品表面を含むハウジングであって、前記部品表面が開口部を含んでいるハウジングと、
基板であって、平面を画定する表面を含み、該基板の前記表面が前記ハウジングの前記部品表面に面している、基板と、
前記基板の前記表面に結合された発熱部品と、
前記基板の前記表面により画定された前記平面の外側に位置づけされ前記エンクロージャの内部に配置された冷却用デバイスと、
３次元熱流構造であって、
前記発熱部品に対して熱的に結合された第１の部分であって、
収束領域と、前記収束領域から延在する第１のアームと、前記収束領域から延在する第２のアームとを含み、
前記収束領域、前記第１のアームおよび前記第２のアームが、平面でかつ前記基板の前記表面によって画定される前記平面に対して平行である、第１の部分と、
前記第１の部分から延在する第２の部分であって、
前記第１の部分に対し横断し、
前記ハウジングの前記部品表面の前記開口部を通って延在し、
該３次元熱流構造が前記冷却用デバイスに対して前記発熱部品を熱的に結合するように、前記冷却用デバイスに対し熱的に結合されている、第２の部分と、
を含む３次元熱流構造と、
を含む、エレクトロニクスアセンブリ。
【請求項１３】
前記冷却用デバイスがコールドプレートを含み、
前記３次元熱流構造の前記第２の部分が、前記コールドプレートに対して熱的に結合されている、
請求項１２に記載のエレクトロニクスアセンブリ。
【請求項１４】
第２の発熱部品をさらに含み、
前記冷却用デバイスが第１のコールドプレートと第２のコールドプレートとを含み、
前記第２の発熱部品が前記第１のコールドプレートおよび前記第２のコールドプレートとの間に配置されている、
請求項１２に記載のエレクトロニクスアセンブリ。
【請求項１５】
前記３次元熱流構造は、熱が前記収束領域内の収束場所に向かって前記第１のアームおよび前記第２のアームの中を流れるように、前記第１の部分の中に埋込まれた異方性材料を含む異方性熱流通路を含んでいる、請求項１２に記載のエレクトロニクスアセンブリ。
【外国語明細書】
2018182317000001.pdf