(57)【要約】  様々な実施例が、電子機器匡体内で互いに近接して実装された複数の電子部品を冷却するシステム及び関連する方法を開示している。このシステムは、電子機器匡体に実装されて熱を熱的に伝導する冷却板を具える。この冷却板は複数の電子部品に近接して実装する第１の表面と、複数の電子部品から離して実装する第２の表面を有する。一またはそれ以上のヒートライザは、冷却板の第１の表面と複数の電子部品の少なくとも一つの間で熱的に接続されるように構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機器匡体に互いに近接して実装した複数の電子部品を冷却するシステムにおいて：
熱を熱的に伝導し、前記電子機器匡体に実装するように構成された冷却板であって、前記複数の電子部品に近接して実装する第１の表面と、前記電子部品から離れて実装する第２の表面を有する冷却板と；
一またはそれ以上のヒートライザであって、当該一またはそれ以上のヒートライザの各々が前記冷却板の第１の表面に熱的に接合するように構成された第１の端部と、前記複数の電子部品の少なくとも一つに熱的に接合する第２の端部と、を有するヒートライザと；
を具えることを特徴とするシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステムが、前記一またはそれ以上のヒートライザの少なくとも一つと前記冷却板の第１の表面との間に熱的に接合するように構成された熱インターフェース材を更に具えることを特徴とするシステム。
【請求項３】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記電子機器匡体が標準１Ｕタイプの電子機器匡体であることを特徴とするシステム。
【請求項４】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記冷却板が熱伝導材料で作られており、前記電子機器匡体の蓋を形成していることを特徴とするシステム。
【請求項５】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記一またはそれ以上のヒートライザの少なくとも一つが、前記複数の電子部品の少なくとも一つに熱的に接合する第１の表面を有し、当該第１の表面が第１の表面積を有し、前記一またはそれ以上のヒートライザの少なくとも一つが前記冷却板に熱的に接合する第２の表面を有し、当該第２の表面が前記第１の表面積より大きい第２の表面積を有することを特徴とするシステム。
【請求項６】
請求項５に記載のシステムにおいて、前記第２の表面積が前記第１の表面積より約２倍乃至１２倍大きいことを特徴とするシステム。
【請求項７】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記複数の電子部品と前記冷却板との間の熱抵抗がワット当たり約０．２５℃より低いことを特徴とするシステム。
【請求項８】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記一又はそれ以上のヒートライザの各々が、全長約２．３ｃｍ乃至３．３ｃｍであることを特徴とするシステム。
【請求項９】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記一またはそれ以上のヒートライザの少なくとも一つが、第１の熱伝導プレートと第２の熱伝導プレートに固定された複数のヒートパイプでできており、前記第１の熱伝導プレートが前記複数のヒートパイプの各端部に熱的に接合されており、前記第２の熱伝導プレートが前記複数のヒートパイプの別の部分に熱的に接合されていることを特徴とするシステム。
【請求項１０】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記一又はそれ以上のヒートライザの少なくとも一つが、第１の熱伝導プレートと第２の熱伝導プレートに固定された平坦なヒートパイプでできており、前記第１の熱伝導プレートが当該平坦なヒートパイプの各端部に熱的に接合されており、前記第２の熱伝導プレートが前記平坦なヒートパイプの別の部分に熱的に接合されていることを特徴とするシステム。
【請求項１１】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記一またはそれ以上のヒートライザの少なくとも一つが、フレキシブル熱伝導材料でできたスプリングライザであることを特徴とするシステム。
【請求項１２】
請求項１１に記載のシステムにおいて、前記スプリングライザがワット当たり約０．５℃乃至ワット当たり約２℃の範囲内の熱抵抗を有することを特徴とするシステム。
【請求項１３】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記冷却板が熱伝導性流体を満たしたバッグであることを特徴とするシステム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のシステムにおいて、前記熱伝導性流体が自動的に水平を保つ流体であることを特徴とするシステム。
【請求項１５】
請求項１３に記載のシステムにおいて、前記バッグがＥＭＩシールドを提供するよう金属化されていることを特徴とするシステム。
【請求項１６】
請求項１に記載のシステムが更に、前記一またはそれ以上のヒートライザと前記冷却プレート間に塗布した熱伝導性埋め込み用樹脂を具えることを特徴とするシステム。
【請求項１７】
請求項１６に記載のシステムにおいて、前記熱伝導性埋め込み用樹脂の熱インピーダンスが約０．０１６℃／Ｗ／ｃｍ２より低いことを特徴とするシステム。
【請求項１８】
請求項１に記載のシステムが更に、バッグに封入された自動的に水平を保つ熱伝導流体を具え、当該バッグが前記一またはそれ以上のヒートライザの少なくとも一つの上に熱インターフェース及び平坦化構造を提供するように構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項１９】
請求項１８に記載のシステムにおいて、前記一またはそれ以上のライザの少なくとも一つと熱的に接合する前記バッグの一部が、前記一又はそれ以上のヒートライザの少なくとも一つの上側部分の表面積の、約５％乃至２０％の面積であることを特徴とするシステム。
【請求項２０】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記一又はそれ以上のヒートライザの第１の端部が、前記冷却板に物理的に接着するように構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項２１】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記冷却板が柔軟な蒸気チャンバであり、当該柔軟な蒸気チャンバが弾性のある熱伝導材料でできていることを特徴とするシステム。
【請求項２２】
請求項１に記載のシステムにおいて、前記一またはそれ以上のヒートライザの少なくとも一つの第１の端部が、前記第１の端部上でパターン化されており、前記冷却板の前記第１の面上の合致するパターンと係合することを特徴とするシステム。
【請求項２３】
請求項２２に記載のシステムにおいて、前記パターンの少なくとも一つが、熱伝導インターフェース材を含むことを特徴とするシステム。
【請求項２４】
電子機器匡体内に互いに隣接して実装された複数の電子部品を冷却するシステムにおいて：
熱を熱的に伝導し、前記電子機器匡体の外部に実装するように構成された冷却板と；
前記複数の電子部品の少なくとも一つの第１の端部に熱的に接合するように構成された一またはそれ以上のヒートライザと；
前記電子機器匡体上に実装するように構成された蓋であって、前記複数の電子部品の近位側に実装する第１の表面と、前記複数の電子部品から離れて実装する第２の表面とを有し、更に、前記一またはそれ以上のヒートライザを前記蓋を通して収納するように配置された複数の孔を有する蓋と；
前記一またはそれ以上のヒートライザの第２の端部を前記冷却板に熱的に接合する熱インターフェース材でできた層と；
を具えることを特徴とするシステム。
【請求項２５】
電子機器匡体中の複数の発熱部品を冷却板に熱的に接続する方法において：
前記複数の発熱部品の各々の電力放散を計算するステップと；
前記冷却板と前記複数の発熱部品間の許容できる熱の上昇を決定するステップと；
前記許容できる熱の上昇を維持する許容できる熱インピーダンスを決定するステップと；
前記複数の発熱部品の各々から前記冷却板へ熱を伝達するための前記冷却板の表面積を計算するステップと；
前記熱インピーダンスに基づいて複数のヒートライザの各々のタイプを選択するステップであって、前記複数のヒートライザの少なくとも一つが前記複数の発熱部品の各々と関連しているステップと；
を具えることを特徴とするシステム。
【請求項２６】
請求項２５に記載の方法が更に：
前記複数の発熱部品の各々と前記冷却板の近位側表面との間の距離を決定するステップと；
前記複数のヒートライザの各々を、前記冷却板の近位側表面とほぼ同一平面になるように平坦化するステップと；
前記複数のヒートライザを前記冷却板に熱的に接続するステップと；
を具えることを特徴とするシステム。
【請求項２７】
請求項２６に記載の方法が更に、間に熱インターフェース材を配置することによって前記複数のヒートライザを前記冷却板に接続するステップを具えることを特徴とするシステム。
【請求項２８】
複数の電子部品を冷却する装置において：
第１の熱伝導率を有する第１の熱インターフェース材でできた第１の層と；
前記第１の熱伝導率と異なる第２の熱伝導率を有する第２の適合熱インターフェース材でできており、前記第１の層と連結されている第２の層と；
を具えることを特徴とする装置。
【請求項２９】
請求項２８に記載の装置において、前記第２の層に連結された第１の層がキャビティを形成しており、熱伝導流体が当該キャビティ内に封入されていることを特徴とする装置。
【請求項３０】
請求項２９に記載の装置が更に、前記第１の層と前記第２の層の間に作られており、前記装置に強度を提供する第３の多孔層を具え、当該第３の多孔層が更に、前記熱伝導流体がこの層を通って移動できるように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項３１】
請求項２８に記載の装置において、前記第１の層が実質的にアルミニウムでできており、前記第２の層が実質的にポリエステルでできていることを特徴とする装置。
【請求項３２】
請求項２８に記載の装置において、前記熱伝導流体が自動的に水平を保つ流体であることを特徴とする装置。
【請求項３３】
請求項２８に記載の装置において、前記バッグが金属化されており、ＥＭＩシールドを提供することを特徴とする装置。
【請求項３４】
請求項２８に記載の装置において、前記バッグの各層の厚さがほぼ１８ミクロンであることを特徴とする装置。
【請求項３５】
請求項２８に記載の装置において、前記第１の層が電子機器匡体の蓋であることを特徴とする装置。
【請求項３６】
請求項２８に記載の装置が更に、前記装置を前記複数の電子部品の一またはそれ以上と冷却板との間に熱的に接続する前に前記第１の層と第２の層の一方あるいは両方の外側表面に配置する熱グリース層を具えることを特徴とする装置。
【請求項３７】
複数の電子部品を冷却する装置において：
電子機器匡体の蓋に熱的に接続するように構成された適合熱インターフェース材の層であって、当該蓋と前記適合熱インターフェース材の間にキャビティを形成する層と；
前記キャビティ内に封入するように構成した熱伝導流体と；
を具えることを特徴とする装置。
【請求項３８】
複数の電子部品を冷却する装置において、少なくとも二つの層を具える熱インターフェース材を具え、当該二つの層が前記装置に強度を与えるように構成されるとともに、前記複数の電子部品の少なくとも一つに熱的に接続する第１の層と、前記複数の電子部品の少なくとも一つから伝導された熱を熱拡散するように構成された第２の層を含むことを特徴とする装置。
【請求項３９】
請求項３８に記載の装置において、前記第１の層が実質的にポリエステルでできており、前記第２の層が実質的にアルミニウムでできていることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願とのクロスリファレンス
本出願は、２００８年８月４日出願の米国暫定出願第６１／０８５，９３１号「接点を冷却した電子機器匡体」の優先権を主張する。この出願は全体として引用により組み込まれている。
【０００２】
技術分野
本出願は、一般的にコンピュータシステム及びストレージシステムの冷却に関し、特定の実施例においては、冷却板へのアタッチメントによって冷却したモジュールで配置したシステム中の電子機器を冷却するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
様々な同時アプリケーションでは、様々なタイプの流体ベースの冷却システムでコンピュータとその他の電子機器を冷却している。もっとも単純なケースは、冷却困難な位置から別の領域へ流体が熱を移動させる。例えば、柔軟な流体を満たしたヒートパイプを用いて、熱くなった電子部品から、強制空気を用いることなく周辺空気の対流冷却が熱を除去するコンピュータケースのフィン側へ、熱を移動させる。
【０００４】
企業ベースのコンピュータ及びストレージシステムは、標準化サポート構造に実装した標準化形状因子電子機器匡体モジュールを有するモジュラーシステムとして開発が進んでいる。標準電子機器匡体モジュールは、計算、ストレージ、ネットワーキングなどの多数の様々な機能のいずれかを実行する専用モジュールとすることができる。この匡体モジュールは、幅１９インチ（約０．４８２ｍ）あるいは２４インチ（約０．６１０ｍ）のラックなど、標準化サポート構造に共通して実装される。このような匡体は、高さＩＵ（１．７５インチ；約４．４５ｃｍ）、２Ｕ（３．５インチ；約８．８９ｃｍ）、３Ｕ（５．２５インチ；約１３．３ｃｍ）、又は４Ｕ（７インチ；約１７．８ｃｍ）の共通工業規格である。しばしばより大きい２Ｕ、３Ｕ、または４Ｕのモジュールを採用する理由は、改良された冷却用空気流によって電子部品の信頼性を高め、アダプターカードのスペースをより多く提供することである。
【０００５】
モジュラー匡体は、しばしば空冷される。この匡体は匡体が収納されているルームから空気を加速して匡体の内部部品に通すファンによって空気を引き込んで部品を冷却する。この結果加熱された空気は排出されてルーム内に戻る。
【０００６】
その他の冷却方法は、冷却板手段を用いた流体冷却システムに重点的に取り組んでいる。冷却板手段は通常複雑である。例えば、個別のバネ荷重式冷却板を各部品に使用している。各冷却板は、個々のフレキシブルパイプに連結されている。各冷却板は、少なくとも、温度制御バルブ、温度センサ、及びコントローラを具える。
【０００７】
その他の冷却方法は、圧縮可能な熱伝導性材料でできたヒートシンクアッセンブリを用いている。圧縮可能であるためには、ヒートシンクアッセンブリが冷却する部品に適合するものでなくてはならない。しかしながら、適合可能な材料は純金属やヒートパイプに比べて熱伝導率が比較的小さい。従って、適合可能なヒートシンクアッセンブリは比較的高い耐熱性を有する。この結果、非常にわずかな熱拡散が提供され、アッセンブリが有効であるためには、各熱インターフェースが非常に低い耐熱性を有していなければならない。更に、このアッセンブリは、例えば、コンピュータやその他のメモリシステムに用いるデュアルインラインメモリモジュール（ＤＩＭＭｓ）などのマザーボード上の縦型ドーターカード用に拡張することができない。
【０００８】
重要なことは、現存のソリューションはどれも、すべての部品に接続可能な熱伝導性の高い従来のモジュール展開型システムを具えていないことである。更に、これらのシステムのいずれも、取り外し可能なドーターカードやメモリカードを含む従来のマザーボート上で共通の冷却板への高い熱拡散がない。更に、このようなシステムは手軽に、実用性があるものでなくてはならない。更に、どのソリューションも、熱の上昇と匡体側部への同一平面化によって、このような高い熱拡散デバイスをすべて共通の冷却板へ接続するものではない。現存のシステムはいずれも、熱除去システムの一部として取り外し可能な蓋を介してアクセスできる、簡単で実用的なシステムを具えていない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図面に示す装置は本発明の端なる実施例にすぎず、本発明の範囲を限定するものと考えるべきではない。
【図１】図１は、ヒートライザと熱インターフェース材（ＴＩＭｓ）を具える匡体の一実施例を示す図である。
【図２】図２は、金属ブロックなどの高熱伝導材料でできたヒートライザ／スプレッダの一実施例を示す底面図及び側面図である。
【図３】図３は、例えば金属プレートに実装したヒートパイプを用いたヒートライザ／スプレッダの一実施例を示す底面図及び側面図である。
【図４】図４は、平坦なヒートパイプでできたヒートライザ／スプレッダの一実施例を示す底面及び側面図である。
【図５】図５は、スプリング式ヒートライザの一実施例を示す底面図及び側面図である。
【図６】図６は、ＤＩＭＭと共に使用できるヒートライザの一実施例を示す正面図及び側面図である。
【図７】図７は、補助カードとマザーボードを伴う匡体の一実施例を示す断面図である。
【図８】図８は、平坦化ＴＩＭバッグの一実施例を示す斜視図である。
【図９】図９は、ヒートライザと蓋の間の溝付きインターフェースの一実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の記載は、本開示の様々な態様によって規定される様々な実施例を対象とする具体的なシステム、方法、及び技術を含む。以下の記載においては、説明の目的で発明の主題の様々な実施例の理解を提供するために、数字で特定した詳細が説明されている。しかしながら、本発明の主題のこの実施例を当業者が特別な詳細なしで実施できることは明らかである。更に、公知の指示、規約、構造及び技術は詳細に示されていない。
【００１１】
ここに示すように、用語「又は」は、包括的あるいは排他的な意味で解釈することができる。同様に、用語「例示的」は、単に何かの一例あるいは見本を意味しており、必ずしも目標達成の好ましい手段というわけではない。更に、以下に述べる様々な実施例は、電子機器匡体の熱冷却システムに焦点を当てているが、これらの実施例は、単に開示を明確にするためのものである。従って、あらゆるタイプの熱冷却用途が本発明の範囲内にあると考えられる。
【００１２】
ここには、従来の電子機器匡体、構成部品、マザーボード、サブアッセンブリ、及び同様の部品を伝導性冷却システムに適合する総合システムが開示されている。また、ここには、従来の電子機器匡体に収納した電子部品又はサブアッセンブリを計算して、匡体側部を介して近位側冷却板へ熱的に接続する方法と構造を開示している。特定の実施例では、この冷却板が匡体の蓋を具えている。別の特定の実施例では、この蓋が匡体の中で外部冷却板に接触しており、冷却板自体の機能の少なくとも一部を行っている。
【００１３】
電子部品、サブアッセンブリ、同様の部品は、ヒートライザと熱インターフェース材（ＴＩＭｓ）によって、熱的に上昇し、平坦化され、近位側の冷却板に接触している匡体側部に連結される。この匡体は、上述した共通の電子機器匡体であっても、その他の形状因子匡体であっても、あるいは、サーバーブレードや裸のサーバーマザーボードなどの匡体に入っていないシステムであってもよい。これらの各部品は、この分野では個別に知られている。
【００１４】
ここに述べた接点を冷却した匡体は、とりわけ、Ｌｉｐｐ及びＨｕｇｈｅｓによって以前に出願された特許出願に参照された、接点を冷却した匡体の具体例を含む。この特許出願は、２００７年１２月１９日に出願された米国暫定特許出願第６１／００８，１３６号「接点を冷却した電子機器モジュール用冷却システム」、及び、２００８年１２月１９日に出願された米国特許出願第１２／３３９，５８３号「接点を冷却した電子機器モジュール用冷却システム」にみられるラックを実装した冷却板システムを記載している。両出願とも、全体がここに引用されている。
【００１５】
一実施例では、電子機器匡体内で互いに近接して配置された複数の電子部品を冷却するシステムが開示されている。このシステムは、電子機器匡体上に実装して熱伝導を行う冷却板を具える。この冷却板は、複数の電子機器匡体に対して近位に実装する第１面と、複数の電子機器匡体に対して遠位に実装する第２面と、を具える。一又はそれ以上のヒートライザが、この冷却板の第１面と複数の電子部品の少なくとも一つを熱的に接続するように構成されている。
【００１６】
別の実施例では、電子機器匡体内で互いに近接して実装した複数の電子部品を冷却するシステムが開示されている。このシステムは、熱伝導を提供する冷却板を具える。この冷却板は、電子機器匡体の外部に実装するように構成されている。一又はそれ以上のヒートライザが、第１の端部において、複数の電子部品の少なくとも一つに熱的に接続されている。電子機器匡体の上に実装するように構成された蓋は、複数の電子部品の近位側に実装する第１の面と、複数の電子部品の遠位側に実装する第２の面を具える。この蓋は、一又はそれ以上のヒートライザが蓋を介して突出して収納するように配置した複数のホールを具える。熱インターフェース材でできた層は、一又はそれ以上のヒートライザの第２の端部を冷却板に熱的に接続している。
【００１７】
別の実施例では、電子機器匡体内の複数の発熱部品を冷却板に熱的に接続する方法が開示されている。この方法は、複数の発熱部品の各々の電力消費を計算するステップと、冷却板と複数の発熱部品間の許容できる温度上昇を決定するステップと、この受け入れ可能な温度上昇を維持する許容できる熱インピーダンスを決定するステップと、を具える。複数の発熱部材の各々から熱を伝導するのに必要な冷却板の表面積を計算する。複数のヒートライザの各々について選択されるヒートライザのタイプを熱インピーダンスに基づいて決定する。ここでは、複数のヒートライザの少なくとも一つが複数の発熱部品の各々に接続される。
【００１８】
別の実施例では、複数の電子部品を冷却する装置が開示されている。この装置は、第１の熱インターフェース材でできた第１の層を具える。この第１の熱インターフェース材は第１の熱伝導率を有する。第２の適合熱インターフェース材でできた第２の層は第１の層に連結されている。この第２の適合熱インターフェース材は、前記第１の熱伝導率より低い第２の熱伝導率を有する。特定の実施例では、第１の熱インターフェース材が、第２の適合熱インターフェース材に連結されて、バッグを形成している。熱伝導性流体がこのバッグの中に封入されている。
【００１９】
ここに述べる特定の実施例では、１Ｕ匡体内の一又はそれ以上の発熱部品を、例えば、その匡体の取り外し可能な蓋に熱的に接続するシステムが開示されている。この蓋は、熱を更に取り除くために、外部冷却板に更に連結されている。ここに提供されている実際の記載は１Ｕ匡体に限られているが、当業者には、同様のシステム、方法及び手段を、様々なスタイル及び寸法のその他のスタイルの匡体に適用できることが自明である。更に、この開示を読むと、当業者には、底面など匡体の蓋以外の別の側部に熱を伝達できることは自明である。匡体の別の側部への接続は、ここに述べた様々な実施例の様々なエレメントを再配置することによって行うことができる。
【００２０】
発明の概要
下記に詳説する一の実施例では、電子機器匡体内の一又はそれ以上の発熱部品が、匡体の蓋を介して近位側冷却板へ冷却を伝達することを通じて一次的に許容できる温度に維持される。熱は、発熱部品からヒートライザまたはスプレッダへ熱的に接続される。熱流束はより広い領域に広がり、匡体の蓋を介してさらに冷却板に結合され、放熱する。熱と熱流束は、本明細書の目的の対象となるエレメントであるが、電力及び電力放散は、熱流束に代用されることがある。
【００２１】
一の実施例では、所定の電子部品用の冷却メカニズムを設計する方法論は、デザインウインドウの計算で開始できる。この設計の物理的実装には、計算ステップから取り出した情報を使用することができる。
【００２２】
この実施例では、デザインウインドウは、冷却手段の自然対流と伝導によって十分に低い温度に維持されない発熱部材の電力放散を同定し、定量する（例えば、計算する）ことによって計算することができる。次いで冷却板インターフェースから発熱部品への最大あるいは許容できる温度上昇を決定する。冷却板／匡体インターフェースにおける単位面積当たりの最大または許容熱流束（または電力）は、許容できる最大温度上昇を維持するように決定される。この単位面積当たりの熱流束は、通常、熱インピーダンスと呼ばれる。熱を冷却板に伝導するのに必要な冷却板の表面積は、各発熱部品について計算される。冷却板の表面積は、各部品と冷却板の間の全体の熱抵抗を決定する。これらの各計算と関連する支配方程式は、この分野ではそれぞれ公知である。
【００２３】
物理的実装
予備計算を行うと、一又はそれ以上の各部品と冷却板インターフェースとの間の距離が決定する。一またはそれ以上のＴＩＭｓについて、通常、一又はそれ以上の各部品と冷却板インターフェースとの間に追加の空間的許容量が作られる。しかしながら、所定のアプリケーションでは、一又はそれ以上の部品と隣接する部品との間にもＴＩＭｓを配置するようにしてもよい。一又はそれ以上のＴＩＭｓは、以下に述べるように、様々な位置に配置することができる。各ヒートライザとスプレッダのタイプとサイズは、熱流束、放散情報、及び一又はそれ以上の各部品と冷却板の間の距離に基づいて決定される。ヒートライザまたはスプレッダを作ってインストールする。ヒートライザ又はスプレッダは、ヒートライザまたはスプレッダと一又はそれ以上のＴＩＭｓを有する冷却板インターフェースとの間の熱的接続によって、通常、冷却板インターフェースとほぼ同一面になるように配置される。
【００２４】
１Ｕ匡体の実施例
従来のマザーボードは、１Ｕ形状因子電子機器匡体内に展開している。１Ｕ電子機器匡体は、公称高さ１．７５インチ（約４．４５ｃｍ）×幅１９インチ（約０．４８２ｍ）×深さ２４インチ（約０．６１０ｍ）であり、一の実施例では取り外し可能な上蓋が付いている。この匡体は、一又はそれ以上のコンピュータサーバと、ストレージ装置、ネットワークスイッチ、電源、その他の電子機器デバイス、あるいはこれらの単一または複数の組み合わせを具える。
【００２５】
図１を参照すると、例示的な断面図において電子機器匡体１００は、蓋１１１を具えており、その中に実装したマザーボード１１０を有する。電子機器匡体１００と蓋１１１は、それぞれ、熱伝導性材料から作られており、それぞれ公知である。マザーボード１１０は、ＶＬＳＩ部品（例えば分散電子機器部品に加えた集積回路）のいくつかあるいはすべてを担持しており、すべてではなくともそのほとんどは補助回路である。マザーボード１１０は、電子機器匡体１００に複数の絶縁体１０５を介して連結されている。マザーボード１１０は、その上に取り付けた部品のヒートシンクとして作用する。対流と電子機器匡体１００への放射熱伝達を介して、マザーボード１１０は、より電力の低い回路についてほぼ十分に熱を取るのに十分な熱放散を有する。マザーボード１１０からの熱放散は、更に、マザーボード１１０と電子機器匡体１００の一又はそれ以上の壁との間に配置した熱インターフェース材（ＴＩＭ）でできた一又はそれ以上の層１１３によって強化されている。ＴＩＭでできた一またはそれ以上の層１１３は、マザーボード１１０を電子機器匡体１００と熱的に接触させるよう動作する。蓋１１１の外側部分も、適合ＴＩＭ１０３でできた薄い層でおおわれており、外部冷却板（図１には示さず）との接触を最適化している。
【００２６】
特定の実施例では、適合ＴＩＭ１０３は、二つの積層あるいは互いに連結された層を具える。この二つの層は、エッジであるいはエッジ近傍で、キルティングパターンで、あるいは当業者には自明である様々なその他の態様で連結することができる。この特定の実施例では、これらの層は、実質的にポリエステルとアルミニウムでできていても良く、各層の厚さが約０．７ミル（ほぼ１８ミクロン）である。その他の厚さ及び材料を用いることができることは当業者には自明である。実質的なポリエステル層は、適合ＴＩＭ１０３に強度と賢ろう性を提供するが、このポリエステル層が相対厚さのため熱伝導率は高い。実質的なポリエステル層の表面も、外部冷却板（図示せず）からポリエステル層自体（すなわち、適合ＴＩＭ１０３）へ良好な熱結合を提供する。アルミニウム層は、ポリエステル層へ結合された熱流束を外部熱源／冷却板から／外部熱源／冷却板へ広げて、近位側熱伝導性流体へのより均一な熱流束を保証すると共に、全体の熱インピーダンスを低減する。別の特定の実施例では、二重層バッグを形成して、そこを通って熱伝導性流体が流れる多孔ファイバーグラスなどの第３の積層（直接示されてはいないが、当業者には容易に理解することができる）で、強度を一層強化することができ、従って、強度を更に上げつつも良好な熱伝導率を維持することができる。この二重層バッグの変形例を以下に図８を参照して述べる。
【００２７】
より高い電力放散デバイス、特にＣＰＵ１０８などの高密度（例えば、ＬＳＩ、ＶＬＳＩ、ＵＬＳＩ、等）集積回路デバイス、グラフィックスチップ１０９、メモリ１０６、電源トランジスタ１１４、及びインダクタ（図示せず）は、例えば、蓋１１１で規定される共通平面へ低い熱インピーダンス経路を提供するために、ヒートライザが必要である。このヒートライザは、例えば、蓋１１１下の０．９インチ（約２．３ｃｍ）乃至１．３インチ（約３．３ｃｍ）の部品から蓋１１１へ熱を伝達する。この結果、特定の実施例では、複数のヒートライザ１０２、１０４、１１２の各々が約０．９インチ（約２．３ｃｍ）乃至１．３インチ（約３．３ｃｍ）の全長を有する。複数のヒートライザ１０２、１０４、１１２の先端は、複数のライザＴＩＭｓ１０１の使用によって効率よく平坦化されて、複数のヒートライザ１０２、１０４、１１２のうちの少なくとも一つが蓋１１１に適合する。消費電力が高いデバイスから外部冷却板（図示せず）への熱インピーダンスを最小にすることは、熱流束をより大きな領域に拡散することによって行うことができる。例えば、ヒートスプレッダでもある複数のヒートライザ１０２の一つは、ＣＰＵ１０８への底部熱接点１０７より、蓋１１１への複数のライザＴＩＭ１０１の一つとの上端部熱接点において約１０倍の面積に熱流束を放散するように設計されている。この１０倍大きい面積は、約１０の因子によって、複数のライザＴＩＭｓ１０１、蓋１１１、適合ＴＩＭ１０３のうちの一つの熱流束と温度勾配を低減する。面積が大きいことによる熱流束の低減は、ＶＬＳＩの冷却でより詳しく述べる。当業者にはこの明細書を読めば自明であるように、ヒートライザを用いて、一以上の部品から熱を取り除くことができる。例えば、複数のヒートライザ１０２のうちの一つも電源トランジスタ１１４と熱的に接触しており、トランジスタ内で発生した熱をＣＰＵ１０８からの熱と共に蓋１１１に伝導する。
【００２８】
高放散高熱流束集積回路装置（例えば、ＶＬＳＩまたはＵＬＳＩ設計原理によって製造された装置）用の熱経路が、ヒートライザ／スプレッダの組み合わせによって提供される。このようなヒートライザ／スプレッダは、底面より約２乃至１２倍大きな上面を有している。例えば、図２を参照して、熱拡散特性を有する複数のヒートライザ１０２の一つをより詳細に検討する。一実施例では、複数のヒートライザ１０２の少なくとも一つが、金属ブロックなどの高熱伝導性材料で構成されている。
【００２９】
特定の実施例では、この金属ブロックはアルミニウムでできている。この実施例では、ヒートライザ１０２は、幅３インチ（約７．６ｃｍ）×長さ６インチ（約１５．２ｃｍ）×高さ１インチ（約２．５ｃｍ）である。パッド領域２０２は、ＣＰＵ１０８に実装するように構成されている。ヒートライザ１０２は、このパッド領域２０２の高熱流束領域から熱を受け、熱流束（複数の点線矢印２０４で示す）をより広い領域２０３に拡散させて、熱流束を低減する。より広い領域２０３の表面積は、パッド領域２０２の表面積の約１０倍であり、熱流束を比例的に（すなわち、１０倍）減少させる。熱流束の低減によって、熱伝導率が低い熱インターフェース材料を使用することができ、かつ、電子部品から蓋１１１（又は、電子機器匡体の別の側部）を通る約０．２５℃／ワットより低い熱抵抗を維持することができる。
【００３０】
ヒートライザ１０２は、従来のヒートシンクを抑えるのに通常用いられるものと同じ取り付け具を用いてＣＰＵ１０８などのＶＬＳＩ部品に接触させてインストールする。この実施例では、２本のねじ２０５でヒートライザ１０２をＶＳＬＩ部品に固定している。
【００３１】
別の特定の実施例では、ヒートライザ１０２を、アルミニウムまたはグラファイトなどの伝導性材料の単純なブロックで構成しても良い。これら及び関連する材料は各々より複雑な形状に機械加工するあるいは鋳造して、単位重量ごとのパフォーマンスを最適にする、制限された領域に合致させる、あるいは、複数の発熱部品に接触させることができる。代替的に、ヒートライザ１０２は、例えば、ヒートパイプなどのより複雑な構造物で作るようにしても良い。
【００３２】
図３を参照すると、ヒートライザの別の実施例１０２ａは複数のヒートパイプ３０１を使用している。この複数のヒートパイプ３０１は、筒状又は中実で、丸形、矩形あるいはその他の様々な形状であっても良く、例えば銅などの高い熱伝導性材料で作るようにしても良い。複数のヒートパイプ３０１が、小プレート３０２と大プレート３０３を含む、２またはそれ以上の平行プレート（明確にするために、２枚のプレートのみが示されている）に熱的に結合されている。小プレート３０２と大プレート３０３は、銅などのいずれかの高熱伝導性材料で作ることができる。小プレート３０２は、ＣＰＵ１０８などの冷却すべき装置の上に配置するようになっており、大プレート３０３は電子機器匡体１００（図１参照）の蓋１１１に対向して配置することができる。
【００３３】
複数のヒートパイプ３０１は、パイプの中央部分が小プレート３０２と熱的に良好に接触するように配置されており、複数のヒートパイプ３０１の各端部は、大プレート３０３に熱的に良好に接触するように配置されている。特定の実施例では、小プレート３０２と大プレート３０３内に掘られた溝（明確には示されていないが、当業者は理解できる）に複数のヒートパイプの各々を配置することによって、小プレート３０２と大プレート３０３の双方との熱接触が補強される。この溝は、複数のヒートパイプ３０１の各々と径がほぼ同じである。別の特定の実施例では、複数のヒートパイプ３０１の各々がはんだ付けされている。ここに述べた設計及び製造技術を用いて、ヒートライザ１０２ａは、０．０７℃／ワットより低い熱抵抗を有する。
【００３４】
複数のヒートパイプ３０１の総数と、小プレート３０２及び大プレート３０３の寸法は、様々なアプリケーションに合うように適合させることができる。小プレート３０２に対して大プレート３０３が大きいほど、大プレート３０３を横切る熱流束の減少が大きくなる。特定の実施例では、小プレート３０２の寸法は約２インチ×２インチ（約５．１ｃｍ２）であり、大プレートの寸法は約６インチ×３インチ（約１５．２ｃｍ×７．６ｃｍ）である。ＣＰＵ１０８などの冷却するべき装置（図１参照）は、約１．３インチ×１．３インチ（約３．３ｃｍ２）の上面を有するので、生成される熱流束は、小プレート３０２に比較して大プレート３０３の約１０倍大きい領域に効果的に拡散される。
【００３５】
複数のヒートパイプ３０１は、一本の幅が広い平坦なヒートパイプ（図に示していないが、当業者には理解できる）で置き換えることができる。図４に示す実施例のように更に一歩進んで、図３の小プレート３０２及び大プレート３０３を省略して、平坦な、幅広のヒートパイプ４０１で置き換えることができる。平坦で幅広のヒートパイプ４０１は、ヒートライザ／スプレッダとしてそれ自体をすべて使用することができる。平坦な、幅広のヒートパイプ４０１は、金属（例えば、銅）などの高熱伝導性材料で作られる。特定の実施例では、この平坦で幅広のヒートパイプ４０１は幅３インチ（約７．６ｃｍ）であり、その中央部分が冷却するＣＰＵ１０８などの装置の上に直接置かれ、平坦で幅広のヒートパイプの端部の大きな部分が電子機器匡体１００の蓋１１１に接触するように（図１参照）配置される。図２を参照して上述したヒートパイプ／ライザ／スプレッダに比べて、平坦で幅広のヒートパイプ４０１では熱的パフォーマンスが若干良好であり、部品（例えばＣＰＵ１０８）と蓋１１１間の平坦性の欠如をヒートパイプのフレキシビリティで補填することができる。別の実施例（図示せず）では、平坦で幅広のヒートパイプ４０１を、図３に示す複数のヒートパイプ３０１と共に使用することができる。
【００３６】
ヒートライザ
上述した様々な実施例においては、各ライザもより大きな領域に熱を拡散している。上述した高密度集積回路の様々な部品より熱の散逸が少ない部品については、より単純なヒートライザで十分有効に部品を冷却することができる。例えば、寸法１インチ×１インチ×１インチ（一辺約２．５ｃｍ）の単純なブロックヒートライザをアルミニウムから作ることができる。部品に接触しているあらゆる面は、蓋１１１に熱的に結合する対向面を有しており、これらは表面積が同じであり、熱の拡散は生じない。
【００３７】
図５を参照すると、有効なヒートライザのタイプの一例は、図に示すようなスプリング式ライザ５００である。スプリングライザ５００は、図１に示す複数のヒートライザ１０４及び、図４に示す平坦で幅広のヒートパイプ４０１の一つに似ている。スプリングライザ５００は、例えば銅などの、高熱導電性フレキシブル材料で構成することができる。スプリングライザは、銅などの少なくとも若干弾力性のある材料で作ることで、スプリングライザ５００にばねのような特性を提供するという利点がある。
【００３８】
特定の実施例では、スプリングライザ５００は、円形あるいは幅５０６が約１インチ（約２．５ｃｍ）、厚さ５０５が約５ミル（０．００５インチあるいは約１２７ミクロン）の楕円形のスプリングであってもよい。しかしながら、円形以外の様々な形状を容易に用いることができ、その他の寸法も同様である。
【００３９】
スプリングライザ５００は、蓋１１１への伝導の組み合わせによって、及び部品の局所的環境への自然な対流及び放射熱転写によって、図１に示すグラフィックチップ１０９などの部品から熱を取り除く。スプリングライザ５００は、のりまたはその他の手段によってこの部品に固定することができ、蓋１１１にスプリングライザ５００を熱的に接合する複数のライザＴＩＭｓ１０１の少なくとも一つを有している。スプリングライザ５００のばねのような特徴によって、蓋１１１への良好な機械的及び熱的接触が確実になり、高さ及び同一平面性が自動的に保証される。スプリングライザ５００は重量が軽く、コストが低い。上述したスプリングライザ５００の実施例の熱抵抗は、０．５℃／ワット乃至２℃／ワットである。
【００４０】
ここで、図６を参照すると、ＶＲＡＭまたはＤＲＡＭデュアルインラインメモリモジュール（ＤＩＭＭｓ）など様々なタイプの揮発性および不揮発性メモリサブアッセンブリを、伝導性熱伝達によって冷却することができる。一実施例では、ＤＩＭＭ６０６が、ヒートライザとして作用する側部に一又はそれ以上の熱伝導性ストリップ６１２を伴って封入されている。一またはそれ以上の熱伝導性ストリップ６１２は、ＤＩＭＭ６０６内のメモリ部品６１３に熱インターフェース６０７で熱的に接触している。熱インターフェース６０７は、この分野では個別に知られている熱伝導性グリースであっても良い。従って、熱インターフェース６０７は、熱グリースベースのＴＩＭであっても良い。
【００４１】
一又はそれ以上の熱伝導性ストリップ６１２の縦側部は、ＤＩＭＭ６０６から一又はそれ以上の熱伝導性ストリップ６１２の最上部６１４へと熱インピーダンスの低い経路を提供する。特定の実施例では、厚さ１ｍｍのアルミニウムブロックを一またはそれ以上の熱伝導性ストリップ６１２に代えて使用している。一又はそれ以上の熱伝導性ストリップ６１２は、例えば、複数のスプリングクリップ６１１で適所に保持することができる。
【００４２】
代替の実施例では、複数のスプリングクリップ６１１を用いることなく一又はそれ以上の熱伝導ストリップ６１２をメモリ要素６１３の部品にのり付けすることができる。こののりは、機械的及び熱的アタッチメントを提供する。
【００４３】
一又はそれ以上の熱伝導ストリップ６１２の最上部６１４は、この側部にほぼ直交しており、ＤＩＭＭ６０６のピッチ（例えば、０．４インチ又は約１０ｍｍ）が許す限り広くできており、ＤＩＭＭ６０６の熱抵抗を電子機器匡体１００の蓋１１１のインターフェースまで最小限にしている（図１参照）。ＤＩＭＭ６０６と蓋１１１間のインターフェースの典型的な熱抵抗は、厚さ０．２ｍｍで１．６℃／ワットである。一般的に、図に示す実施例のもっとも良くない熱抵抗は２℃／ワットであり、１０ワットＤＩＭＭについて約２０℃の温度上昇が生じる。
【００４４】
一又はそれ以上の熱伝導ストリップ６１２がメモリサブアッセンブリの両側に示されているが、ほとんどの場合部品は一方の側のみに実装されている。従って、このようなアプリケーションでは、単一の実装側が、一又はそれ以上の熱伝導ストリップ６１２を一つ必要とするだけである。
【００４５】
ここに述べた熱的に冷却する電子部品の様々な実施例の特定のアプリケーションにおいては、定電圧モジュール（ＶＲＭ、図示せず）が１２Ｖの内部電源を、ＣＰＵ１０８やメモリ１０６（図１参照）などの個々の部品に必要な電圧に変換する。ＶＲＭは、しばしば１ＶＤＣを少し上回る電圧で、１００アンペア以上の電流を供給することがあり、最大３０ワットまで放散する。同時期の設計では、この電力は通常６のトランジスタとインダクタ間で散逸する。
【００４６】
ほとんどのサーバの設計は、長さ最大４インチ（約１０ｃｍ）の列にレイアウトしたインダクタ及びスイッチングトランジスタを有するマザーボード上に設定したＶＲＭｓを有する。この結果発生した熱流束は比較的低い。長さ４インチ×厚さ１／８インチ（約長さ１０ｃｍ×厚さ３．２ｍｍ）の金属片アルミストリップ（図示せず）を、間に薄い熱インターフェースコーティングを有するトランジスタとインダクタの上に配置する。この金属片は、電源トランジスタ１１４について示したような複数のヒートライザ１０２のうちの一つによって図１に示す蓋１１１に連結することができる、あるいは、図３に示すヒートライザ１０２ａなどの中実金属、又は、図４及び５にそれぞれ示す平坦で幅広のヒートパイプ４０１又はスプリングライザ５００などのスプリングライザのうちの一つを用いて、熱をあげて、蓋１１１にアルミニウムストリップを取り付けても良い。
【００４７】
ここに述べた熱的に冷却する電子部品の様々な実施例の別の特定のアプリケーションでは、入力電力コンバータが、入力電圧を低い中間電圧、公称１２ＶＤＣに変換する。電力は、一又はそれ以上の電子コネクタを介してマザーボードへ送出される。入力電圧コンバータサブアッセンブリは、通常ねじによって電子機器匡体１００の蓋１１１に直接実装されている（図示せず）。カバーと装置の間の熱インターフェース材料層によって、良好な熱接触が確保される。
【００４８】
ここに述べた熱的に冷却する電子部品の様々な実施例の別の特定のアプリケーションでは、ディスクドライブ（図示せず）が約１０ワットの電力を消費して、匡体内の伝導と自然な対流熱伝達によって通常達成される。ディスクドライブの冷却は、例えばディスクドライブと電子機器匡体１００との間に図１に示すマザーボード１１０用のＴＩＭ１１３を挿入することによって、ディスクドライブの冷却が強化される。
【００４９】
ここに述べた熱的に冷却する電子部品の様々な実施例の別の特定のアプリケーションでは、予備回路ボードサブアッセンブリが一般的に放散が低く（例えば、３０ワット以下）、少数の集積回路部品を有する。図７を参照すると、１Ｕサイズのシステムでは、予備回路ボード７０１は通常マザーボード１１０に挿入されており、予備回路ボード７０１は、図に示すようにマザーボード１１０の少し上に面がある。予備回路ボード７０１に実装した部品は、その部品の上にのり付け、接合、あるいは接着されており、上述のその他の装置について述べた態様で電子機器匡体１００の蓋１１１に連結されたアルミニウムブロックまたはスプリングライザ７０４を介して冷却することができる。
【００５０】
更に、複数の予備回路ボード（明確には示されていない）は、ファンと強制空気対流冷却用に通常使用される関連する制御メカニズムによって予め占められている領域に配置することができる。複数の予備回路ボードは、Ｈｙｐｅｒ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ（登録商標）、ＰＣＩ  Ｅｘｐｒｅｓｓ（登録商標）、あるいはその他の同様な広く受け入れられているプロトコルなどの高速インターフェースによってマザーボードに接続することができる。ファンと関連する制御メカニズムによって予め占められている領域に複数の予備回路ボードを実装することによって、１Ｕ匡体が２Ｕ、３Ｕ、または４Ｕ匡体と同じ機能を提供できるようになる。
【００５１】
上記の予備回路ボードサブアッセンブリなどのその他のものが、マザーボード１１０部品と蓋１１１との間の直接的な熱経路を邪魔することがある。この場合、この部品によって発生した熱が、この障害物周囲に向けられる。例えば、図７を参照すると、グラフィックチップ１０９などの部品は、蓋１１１への直接的な障害のない経路を有していない。予備回路ボード７０１（ソケット７０２に差し込まれている）は、グラフィックチップ１０９の上に直接置かれている。この場合、例示的なハーフスプリングライザ７０３は、グラフィックチップ１０９と熱的に接触する一端部を有しており、予備回路ボード７０１の周囲に巻きついて、蓋１１１の下で複数のライザＴＩＭｓ１０１の少なくとも一つに熱的に接触している。中程度及び低い電源デバイス用には、ハーフスプリングライザ７０３は、図５に示すスプリングライザ５００などの、一のスプリングライザ用の上述したように銅でできた単純なストリップである。下側に熱抵抗が必要な場合は、ハーフスプリングライザ７０３を、図４を参照して述べた平坦で幅広のヒートパイプ４０１のように構成してもよい。
【００５２】
代替的に、ハーフスプリングライザ７０３は、より重いゲージ熱伝導性材料、又はむしろ障害物の下から延在して蓋１１１へ上がるようにカットされた金属ブロックで作っても良い。別の実施例では、ＴＩＭ（図示せず）を障害となる部品の下に挿入して、上記のように匡体底部に熱を伝導するようにしてもよい。することができる。上述した変形例は、項目別にするには多すぎるので、すべてが図に示されているわけではないが、ここに提供した開示と実施例により当業者には自明である。
【００５３】
ヒートライザの平坦化
サーマルライザを電子部品匡体１００内の多数のあるいはすべての部品に取り付けて、サーマルライザを名目上蓋１１１下の下側部分レベルまで持ち上げた後に、平坦化ステップが熱抵抗が低い蓋１１１への更なる熱的接合接続の強化を行うようにしてもよい。
【００５４】
マザーボード１１０を組み立てた結果、部品の上側部分は、このボードに取り付けたヒートライザの別のあるいは最も上側部分が、蓋１１１下の下側部分と共通平面上になくなる。この結果、取り付けたヒートライザの上側部分は、蓋１１１下の正確な距離にないことがある。例えば、集積回路は取付時の高さにほぼ０．２ｍｍの差がある３３ｍｍ×３３ｍｍの寸法を有し、平行する２セットの各面間に約０．３ｍｍの共通平面差がある。例えば、複数のヒートライザ１０２（図２参照）のうちの一つのより大きい領域２０３の上面又は表面では、表面積が大きくなっているため、変形例の効果を単純に乗じる。更に、マザーボード１１０と電子機器匡体１００は双方ともフレキシブルであり、各支持構造から垂れている。この例では、共通面の不一致は、最大で約１．４ｍｍまたはそれ以上になる。
【００５５】
ここに述べたスプリングライザはいずれもフレキシブルであり、したがって高さ及び平坦性の不一致を自動的に調節しつつ、より大きなライザ／スプレッダ（例えば、複数のヒートライザ１０２）の先端が、平坦化とその結果としての高さ調整による利点があり、蓋１１１への良好かつ熱抵抗が低い接合が保証される。従来技術の通常のゴム状ＴＩＭシート材料には、共通平面の大きな差に打ち勝つ十分な適合性がない。
【００５６】
いくつかの方法を用いて、共通平面性の欠如を相殺することができる。一の実施例では、この分野で個別に知られている熱グリースなどの適合熱伝導性物質が、接触面間の伝導性熱伝達を改善できる。更に、自動的に水平を保つ熱伝導埋め込み用樹脂をライザの上からマスクに注いで、固定できるようにしても良い。別の実施例では、熱グリース又は熱伝導埋め込み用樹脂をバッグに封入して、一又は複数のライザ上に乗せ、複数のライザＴＩＭｓ１０１の少なくとも一つとして機能させるようにしても良い。この実施例のバッグを、図８を参照して以下に詳細に説明する。自動的に水平を保つ熱伝導埋め込み用樹脂は、この分野では個別に知られている。
【００５７】
特定の実施例では、電子機器匡体１００の蓋１１１を置き直す前に、ヒートライザ１０２の最上部分が中程度（例えば、３ワット／ｍ−°Ｋ）の熱伝導埋め込み用樹脂で覆う。この埋め込み用樹脂は、ヒートライザ１０２と蓋１１１の間の適所で硬化する。硬化した埋め込み用樹脂は、次いで、約０．１℃／ワット／インチ２（約０．０１６℃／ワット／ｃｍ２）より少ない熱インピーダンスで、上述の複数のライザＴＩＭｓ１０１の少なくとも一つとして機能する。
【００５８】
更に、ライザ／スプレッダ上側と蓋１１１下側間の接触面が完全に平坦ではなく、あるいは共通面上になく、非硬性で、フレキシブルですらあるので、熱グリースまたはエラストマパッド（この分野では、別個及び独立して知られている）を接触面の間に挿入する。代替的に、あるいはこれに加えて、ライザをスクリュ又はクランプ用固定具によって蓋に物理的にクランプしても良く、あるいは、一般的にマザーボード１１０と蓋１１１の固有のフレキシビリティを利用して固定し、非同一面性と高さの不均一を保証するようにしても良い。マザーボード１１０のこのフレキシビリティは、高さと同一平面の問題のいくつか、又はすべてを保証できる。ヒートライザ１０２を冷却する部品上に実装して、蓋１１１を置きなおした後、ヒートライザ１０２を蓋１１１にクランプして、ヒートライザを蓋に対して引っぱる。蓋１１１にヒートライザ１０２を取り付けて、複数のライザＴＩＭｓ１０１の一またはそれ以上の厚さを最小にすることによって、熱抵抗は最小となる。スライダ（図示せず、しかし当業者には自明である）を回すあるいはロックすることは、取付の一形式であるが、その他の取り付け方法でもよい。クランピング手順は、そこに力がかかったときに比較的平坦に維持することができる硬質の匡体蓋から利益を受けることができる。このヒートライザ１０２は硬質の蓋に接触するように持ち上げられ、マザーボード１１０は柔軟であり、例えば、蓋、マザーボード、ヒートライザなどの様々な部品の寸法上の許容誤差による機械的な高さの誤差を保証している。
【００５９】
別の実施例では、ライザまたはスプレッダのいずれかが、最上側部分（例えば、蓋１１１に接触するように構成された部分）でパターン化されている（図示せず、しかし当業者には自明である）。パターン化されたライザまたはスプレッダの接触点に対応する蓋１１１の一部は、そのライザあるいはスプレッダのパターンに係合するように同様にパターン化されている。このパターン化した面は、接触面の全表面積を増やし、従って熱接触領域が増える。互いに接触した対向する表面のパターンニングを、以下に図９を参照してより詳細に述べる。
【００６０】
別の実施例では、適合熱伝導フォーム（図示せず）が、ライザＴＩＭｓ１０１の少なくとも一つとして機能する。この適合熱伝導フォームは、蓋１１１によって圧縮されて、ヒートライザ１０２と蓋１１１との間に共通平坦性を提供する。適合熱伝導フォームは、平坦性の逸脱が小さいか、あるいは比較的高い圧力が加わって蓋１１１を押し下げているような場合に有用である。
【００６１】
更に別の実施例では、弾性のある熱伝導材料でできたフレキシブル蒸気チャンバ（図示せず）をライザまたは冷却すべき装置にクランプしている。次いで、圧力釜効果を用いて、蒸気チャンバの上を蓋１１１と平坦になるように拡張させて、伝導性熱伝達を強化する。当業者は、上述の方法及び手段のいくつかあるいはすべてを、様々なアプリケーションと組み合わせることができることを認識するであろう。
【００６２】
ここで、図８を参照すると、簡単に上述したバッグ８０１が、自動的に水平を保つ熱伝導流体８０２で満たされている（熱伝導流体８０２は、バッグ８０１内に収納されている）。流体は、例えば熱グリースである。様々なタイプの熱グリースがこの分野では独立して知られている。単一のライザ用には、バッグ８０１を、側部がライザ上面より若干大きい、例えば約５％ないし２０％大きくなるように作ることができる。例えば、上述したヒートライザ１０２（図２参照）のより大きい領域２０３の３インチ×６インチ（約７．６ｃｍ×１５．２ｃｍ）の寸法には、バッグが３．３インチ×６．６インチ（約８．４ｃｍ×１６．８ｃｍ）である。バッグ８０１は、適合度がきつい場合に過剰な熱伝導流体８０２を逃がせるように十分に大きなサイズにすることができるが、熱伝導流体８０２の多くがヒートライザ１０２の一またはそれ以上のエッジを超えて流れ出してヒートライザ１０２の上にボイドができるほどは大きくないようにする。バッグ８０１に使用する熱伝導流体８０２の量は、上述した通り最悪の場合の共通平面の変化に依存している。バッグ８０１は、複数の部品をカバーするのに十分に大きく、単純に多くのあるいはすべての部品をカバーするものでもよい。別の実施例では、バッグ８０１は、電子機器匡体１００の蓋１１１として作用する。
【００６３】
特定の実施例では、バッグ８０１を二重層のポリエステルとアルミニウム構造を用いて作ることができる。この実施例は、上述の適合ＴＩＭ１０３を構成する特定の実施例を参照して述べる。バッグ８０１用に、二重層を、熱伝導流体８０２などの様々なタイプの流体で満たす。関連する特定の実施例では、バッグの一方の層が電子機器匡体１００の蓋１１１であってもよい。二重層の第２の層は蓋１１１に連結されて、蓋１１１と二重層の第２の層間にキャビティを形成する。二重層の第２の層は、例えば、実質的にアルミニウム又はポリエステルのいずれかでできている。この場合、バッグ８０１は、蓋１１１一表面全体に接触するか、あるいは代替的に、ある部分のみが接触していてもよい。もちろん、バッグ８０１の多数の具体例を蓋１１１の様々な領域に接触させても良い。更に、二重層のいずれも、熱伝導流体８０２又は熱グリースに接触して比較的良好な熱伝導性を有する場合は、通常非活性であるその他の材料でできていても良い。更に、二重層の材料は、熱伝導流体８０２などの様々なタイプの流体を封入するのに使用する場合に漏れに対して比較的不浸透性でなくてはならない。バッグ８０１が蓋１１１に接触している別の実施例では、バッグ８０１と蓋１１１との間に良好な熱接触がなくてはならない。
【００６４】
別の実施例では、二重層のポリエステルとアルミニウム構造を用いて、バッグ８０１を一方の側に作り、他方の側には電子機器匡体１００（図１）の蓋１１１を設けても良い。この二重層のポリエステルとアルミニウム構造は、のり付けあるいはその他の手段で蓋１１１に固定することができる。この実施例は、上述した適合ＴＩＭ１０３を構成する特定の実施例を参照して説明される。バッグ８０１は、二重層と蓋１１１の間のスペースを熱伝導流体８０２などの様々なタイプの流体で満たすことができる。
【００６５】
熱伝導流体８０２は、特定のアプリケーションに応じて設定したあるいは設定していない化合物であってもよい。例えば、電子機器匡体１００内の部品が装置の寿命を超えて交換される場合、一またはそれ以上の新しい部品の寸法には、設定していない化合物が適している。しかしながら、設定した化合物は、設定していない化合物よりリーク又はフェイルの可能性が高くない。従って、設定した化合物は、変更のないアプリケーションにより適していると言える。
【００６６】
特定の実施例では、バッグ８０１を用いて上述の圧力釜効果を達成する。この特定の実施例は、熱グリース又は熱伝導埋め込み用樹脂をバッグに封入する上述の技術と同様である。しかしながら、圧力釜効果で、バッグ８０１をフレキシブルな熱伝導性の材料で作る。バッグ８０１は、冷却板が作動する温度のすぐ上で沸騰する少量の熱伝導流体８０２を別にすれば、空になる。バッグ８０１は蒸気チャンバとして作用し、ヒートライザ１０２に固定される。バッグ８０１が冷えると、空気圧に対抗する蒸気がなくなって平たく圧縮される。ヒートライザ１０２が熱を伝達し始めると、バッグ８０１が熱伝導流体８０２が沸騰するまで温まり、バッグ８０１が拡張して、蓋１１１に対してバッグが強く押し当てられうる。この時点で、蓋１１１に熱的に接触しているバッグ８０１の上で熱伝導流体８０２が冷えて凝縮し、蓋１１１に熱を逃がす。このように、ヒートライザ１０２から蓋１１１へ熱が伝達される。
【００６７】
図９を参照すると、ヒートライザ１０２と蓋１１１の間の溝付きインターフェースの実施例が上述の技術の一つを例示しており、これは共通平坦性の欠如を保証するものである。この実施例では、ヒートライザ１０２が複数の溝９０１でパターン化されている。複数の溝９０１は、蓋１１１の下側部分に形成された対応する複数の溝９０２に係合する。
【００６８】
特定の実施例では、複数の溝９０１と対応する複数の溝９０２の各々が、１ｍｍの溝ピッチ９０３で深さ３ｍｍに、ｚ軸（ｚ軸は図面に直交する方向として規定される）に沿って形成されており、各「歯」の幅は溝ピッチ９０３の半分より若干短い。この比率によって、ｘ軸並びにｙ軸とｚ軸におけるスキュー許容差が確実になる。しかしながら、この歯の幅は、複数の溝９０１と対応する複数の溝９０２間で、あるいは歯と歯の間で変わる。唯一の条件は、表面積と、結果として対流による熱の伝達が増えるように、二つの部品が正しく合致することである。蓋１１１を元に戻すと、ヒートライザ１０２と蓋１１１との間の共平面性の欠如によって２セットの溝のメッシュとスキュー許容差による補填がなされる。
【００６９】
従って、溝付表面によって、ヒートライザ１０２と蓋１１１との間の熱抵抗をより低くするより大きなインターフェース領域が保証される。溝付表面は、ヒートライザ１０２と蓋１１１の一部として製造することができ、あるいは、いずれか一方あるいは両方の面に付される熱伝導材料でできた別片であっても良い。合致する面間の対流熱伝達をより増やすために、熱グリースをこれらの面の間に塗って熱抵抗を低くしてもよく、あるいは、これらの面の一方あるいは両方が適合した熱伝導ＴＩＭを含むものであっても良い。ここにおける教示を用いて、当業者には、他の深さ、ピッチ、及び溝以外の内部係合パターン（例えば、チェッカーボードパターン）を様々なアプリケーションに使用できることは自明である。
【００７０】
蓋の変形例と蓋なし匡体
ここに述べた様々な実施例においては、ヒートライザを、冷却すべき一またはそれ以上の部品と匡体蓋との間の熱経路として使用している。例示的な実施例では、ヒートライザの上から冷たいプレートへ蓋を通じて正しく熱を伝えるために、図１に示すように、例えば、少なくとも複数の内の二つのライザＴＩＭ１０１または適合ＴＩＭ１０３を用いている。２００ワットのＣＰＵなどの高出力アプリケーションでは、あるいは部品と冷却板との間の温度差をより小さくすることが望ましい場合は、二つのＴＩＭ層が過剰な熱抵抗を加えるようにしても良い。この場合、蓋を変形するか、取り除くようにしても良い。
【００７１】
蓋を変形する第１のケースでは、蓋に貫通孔を作って一またはそれ以上のヒートライザあるはスプレッダのサイズを合わせるようにする。ヒートライザ／スプレッダは、他の実施例に記載されているよりも若干高く作られており、ヒートライザ／スプレッダが蓋を突き抜けて、蓋の上の外側部分の高さになる。次いで単層のＴＩＭをライザの上に加えて、この単層のＴＩＭを通って外部の冷却板に直接接触させる。
【００７２】
蓋を完全になくしてしまう第２のケースでは、図８のバッグ８０１が、すべてのヒートライザ部品の上にぴったりあうように設計されており、これによって置き換えて、蓋をなくしてしまう。ＥＭＩのファラデーシールドなど、蓋がその他の目的に使用されているアプリケーションでは、バッグ８０１を金属化して匡体に電気的に接続し、電気絶縁を提供する。この技術は、ブレードサーバーにも適用できる。更に、蓋の上に熱をよりよく拡散させるために、蓋自体、あるいはその一部を、上述の技術を用いた平坦なヒートパイプとして、あるいは蒸気チャンバとして構成しても良い。
【００７３】
様々な実施例についてここで述べたが、本発明のより広い精神と様々な形での範囲から外れることなく、様々な変形及び変更をこれらの実施例に行い得ることは自明である。従って、本明細書と図面は、限定の意味ではなく説明のためのものである。本明細書の一部を形成する添付の図面は、イラストで示されており、限定するものではなく、主題を実行する特定の実施例である。図に示す実施例は、当業者がここに開示した教示事項を実施するのに十分詳細に記載されている。構造的及び論理的代替及び変更をこの開示の範囲から外れることなく行うことができるように、その他の実施例を利用し、取り出すことができる。従って、詳細な説明は限定を意味するものではなく、様々な実施例の範囲は、特許請求の範囲によってのみ、特許請求の範囲が与える均等の全範囲と共に、規定される。
【００７４】
本発明の主題のこのような実施例がここでは、単に便宜上、個別にあるいは集合的に、本出願の範囲を複数の発明又は発明概念が開示されている場合はその一つに自ら限定することなく、「発明」と呼ばれる。従って、特定の実施例がここで図に示され説明されていたとしても、同じあるいは同様の目的を達成するように計算された構成は、特定の実施例に替えることができることは自明である。この開示は、様々な実施例のすべての改良あるいは変形をカバーすることを意図している。上述の実施例の組み合わせ、及びここに特に開示されていないその他の実施例も、上述の記載を読むと当業者には自明である。
【００７５】
例えば、特定の実施例は様々な配置、寸法、材料、及びシステムのトポロジィを記載している。これらの配置、寸法、材料及びトポロジィは、当業者が本開示の原理を理解できるように提供されている。従って、例えば、様々なその他の材料及び構成を容易に利用することができ、これらは本開示の範囲内にある。しかしながら、これに加えて当業者はここの開示を読むことによって追加の実施例を決めることができる。
【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５】
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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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【国際調査報告】
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