(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子モジュール（１００）の表面（１０４）に位置する構成要素（１０２）から熱（１１８）を除去するための装置であって、
ホストボード（１０３）と、
前記ホストボード（１０３）に接合された前面パネル（１３０）であって、前記ホストボード（１０３）及び前記前面パネル（１３０）によりメザニンカード（１０６）の周囲に物理的な空間が形成される前面パネル（１３０）と、
前記電子モジュール（１００）に装着された熱除去装置（１０８）であって、前記構成要素（１０２）が前記熱除去装置（１０８）から一定の距離（１１０）を置いて配置され、前記熱除去装置（１０８）が前記電子モジュール（１００）上のメザニンカード取付位置（１０７）に固定されると共に前記メザニンカード（１０６）の周囲の物理的な空間を占有する熱除去装置（１０８）と、
前記構成要素（１０２）に連結される第１部分（１１５）及び前記熱除去装置（１０８）に連結される第２部分（１１７）を有する熱伝導体（１１２）と
から成る装置。
【請求項２】
表面（１０４）に構成要素（１０２）を有する電子モジュール（１００）と、
前記電子モジュール（１００）に接合されたホストボード（１０３）と、
前記ホストボード（１０３）に接合された前面パネル（１３０）であって、前記ホストボード（１０３）及び前記前面パネル（１３０）によりメザニンカード（１０６）の周囲に物理的な空間が形成される前面パネル（１３０）と、
前記電子モジュール（１００）に装着された熱除去装置（１０８）であって、前記構成要素（１０２）が前記熱除去装置（１０８）から一定の距離（１１０）を置いて配置され、前記熱除去装置（１０８）が前記電子モジュール（１００）上のメザニンカード取付位置（１０７）に固定されると共に前記メザニンカード（１０６）の周囲の物理的な空間を占有する熱除去装置（１０８）と、
前記構成要素（１０２）に連結される第１端部（１１４）及び前記熱除去装置（１０８）に連結される第２端部（１１６）を有する熱伝導体（１１２）と
から成る電子装置。
【請求項３】
電子モジュール（１００）の表面（１０４）に位置する構成要素（１０２）から熱（１１８）を除去する方法であって、
ホストボード（１０３）を提供するステップと、
前記ホストボード（１０３）に接合された前面パネル（１３０）を提供するステップであって、前記ホストボード（１０３）及び前記前面パネル（１３０）によりメザニンカード（１０６）の周囲に物理的な空間が形成されるステップと、
前記構成要素（１０２）が熱（１１８）を発生するステップと、
熱伝導体（１１２）を介して前記構成要素（１０２）からの熱を伝導するステップと、
前記電子モジュール（１００）に装着された熱除去装置（１０８）に熱を蓄積させるステップであって、前記熱除去装置（１０８）が前記電子モジュール（１００）上のメザニンカード取付位置（１０７）に固定されると共に前記メザニンカード（１０６）の周囲の物理的な空間を占有するステップと
から成る方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
電子モジュールの表面に位置する構成要素から熱を除去する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
作動中の電子部品／アセンブリから発生する熱は、過熱や故障を防ぐために除去されなければならない。これを達成するために、熱伝導、自然対流、強制対流及び放射線などの多くの方法が存在する。特に電子部品の冷却に使用される熱除去装置には、ファン、ヒートシンク、熱電冷却器、相変化物質、液体などが含まれる。２つの相反する傾向が冷却問題をより困難にしている。第１に、電子的な構成要素／アセンブリの稼動率が向上すると、発生する熱量が増加する。第２に、同じ物理的なサイズ又はより小さなサイズのいずれかにおいて電子部品の機能が更に要求されると、熱除去装置に使用できる空間は少なくなる。
【０００３】
１つの一般的な冷却方法は、電子部品のエンクロージャ内に位置し、且ついかなる特定の電子基盤とも分離して装着されたヒートシンクを備え、ヒートシンクによって通常１つ以上のファンを用いて一連の構成要素又は電子モジュールから放熱させることである。別の一般的な冷却方法は、電子部品の上部にヒートシンクを直接配置することである。これらの一般的な冷却方法は、追加的な伝熱装置を設けるために、より大きな電子アセンブリを必要とする。熱除去が特定の構成要素に向けられない場合、システム全体の冷却能力を向上させなければならず、それによりコストの増加や冷却システムの効率の低下が生じる。
【０００４】
従って、上記に概説した先行技術の不都合を解決する電子部品を冷却する装置及び方法が必要とされる。
図の簡易性や明確性のために、図面に示される構成要素が必ずしも正しい縮尺で描かれているわけではないことが理解される。例えば、いくつかの要素の寸法は、互いに対して誇張される。さらに、対応する構成要素を示すために、参照番号は、適切と考えられる場合には、複数の図において繰り返し記載される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
熱除去によるコストの増加や冷却システムの効率の低下を解消する、電子部品を冷却するための装置及び方法を提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、電子モジュール（１００）の表面（１０４）に位置する構成要素（１０２）から熱（１１８）を除去するための装置であって、ホストボード（１０３）と、前記ホストボード（１０３）に接合された前面パネル（１３０）であって、前記ホストボード（１０３）及び前記前面パネル（１３０）によりメザニンカード（１０６）の周囲に物理的な空間が形成される前面パネル（１３０）と、前記電子モジュール（１００）に装着された熱除去装置（１０８）であって、前記構成要素（１０２）が前記熱除去装置（１０８）から一定の距離（１１０）を置いて配置され、前記熱除去装置（１０８）が前記電子モジュール（１００）上のメザニンカード取付位置（１０７）に固定されると共に前記メザニンカード（１０６）の周囲の物理的な空間を占有する熱除去装置（１０８）と、前記構成要素（１０２）に連結される第１部分（１１５）及び前記熱除去装置（１０８）に連結される第２部分（１１７）を有する熱伝導体（１１２）とから成ることを要旨とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、表面（１０４）に構成要素（１０２）を有する電子モジュール（１００）と、前記電子モジュール（１００）に接合されたホストボード（１０３）と、前記ホストボード（１０３）に接合された前面パネル（１３０）であって、前記ホストボード（１０３）及び前記前面パネル（１３０）によりメザニンカード（１０６）の周囲に物理的な空間が形成される前面パネル（１３０）と、前記電子モジュール（１００）に装着された熱除去装置（１０８）であって、前記構成要素（１０２）が前記熱除去装置（１０８）から一定の距離（１１０）を置いて配置され、前記熱除去装置（１０８）が前記電子モジュール（１００）上のメザニンカード取付位置（１０７）に固定されると共に前記メザニンカード（１０６）の周囲の物理的な空間を占有する熱除去装置（１０８）と、前記構成要素（１０２）に連結される第１端部（１１４）及び前記熱除去装置（１０８）に連結される第２端部（１１６）を有する熱伝導体（１１２）とから成ることを要旨とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、電子モジュール（１００）の表面（１０４）に位置する構成要素（１０２）から熱（１１８）を除去する方法であって、ホストボード（１０３）を提供するステップと、前記ホストボード（１０３）に接合された前面パネル（１３０）を提供するステップであって、前記ホストボード（１０３）及び前記前面パネル（１３０）によりメザニンカード（１０６）の周囲に物理的な空間が形成されるステップと、前記構成要素（１０２）が熱（１１８）を発生するステップと、熱伝導体（１１２）を介して前記構成要素（１０２）からの熱を伝導するステップと、前記電子モジュール（１００）に装着された熱除去装置（１０８）に熱を蓄積させるステップであって、前記熱除去装置（１０８）が前記電子モジュール（１００）上のメザニンカード取付位置（１０７）に固定されると共に前記メザニンカード（１０６）の周囲の物理的な空間を占有するステップとから成ることを要旨とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の例示的な実施形態を示す以下の詳細な説明において、本願の一部を示す添付の図面（同様の構成要素は同様の数字で表示される）を参照する。図面において、本発明を実施可能とする特定の例示的な実施形態を示す。これらの実施形態は、当業者が本発明を実施できる程度に十分に詳細に説明されるが、他の実施形態を用いることもできるし、論理的、機械的、電気的な変更や他の変更が本発明の範囲を逸脱することなく実施され得る。従って、以下の詳細な説明は本発明を限定するものではなく、本発明の範囲は特許請求項によってのみ定義される。
【００１２】
以下の説明では、本発明の完全な理解を提供するために、多様な特定の詳細が説明されている。しかし、本発明はこれらの特定の詳細がなくても実施され得ることが理解される。他の例では、本発明を不明瞭にしないため、公知の回路、構造及び技術は詳細に示されていない。
【００１３】
特許請求項及び以下の説明では、用語「連結」及び「接続」が、それらの派生語と共に使用され得る。これらの用語は、互いに同意語ではないことが理解される。むしろ、特定の実施形態では、「接続」は、２つ以上の構成要素が直接に物理的又は電気的に接触している状態を示すために使用され得る。しかし、「連結」は、２つ以上の構成要素が互いに直接に接触していないが、互いに協働又は相互作用している状態を意味し得る。
【００１４】
電子モジュールの一般的な特徴は、ユーザが入出力モジュールの選択によってモジュールの機能性を追加又は削除することが可能な構造化可能なＩＯモジュールを有することである。例えば、コンピュータへの付属カードなどがある。電子部品から発生した熱量が電子モジュールの熱を除去する性能を超えてしまう特定の場合では、電子モジュールの全体の寸法を増加させずに特に熱の一部を除去するように設計されたＩＯモジュールを使用することにより、更なる熱除去の軽減が得られる場合がある。
【００１５】
図１は、電子モジュール１００の等角図を示す。図１に示すように、電子モジュール１００には、マザーボードや取り外し可能な回路基板などの基盤１０３が含まれ得る。基盤１０３は、コンピュータ又は他の電子装置（明確さのため図示略）に連結され、コンピュータ又は他の電子装置で作動する。電子モジュール１００に含まれるものは１つ以上の構成要素１０２である。本発明の実施形態では、構成要素１０２は、プロセッサや特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などであってもよい。構成要素１０２は他の電子装置と同様に、電力を消費し、多くの電力を熱として拡散させる。回路の更なる高密度化や動作速度の更なる高速化は、構成要素１０２がより多くの電力を消費し、より多くの熱量を拡散する原因となる。
【００１６】
図１に示した実施形態では、電子モジュール１００は、前面パネル１３０を有するホストボード１０３及び表面１０４を備える。１つ以上の構成要素１０２が電子モジュール１００の表面１０４に配される。本発明は１つ以上の構成要素に適用可能であるが、１つの構成要素１０２のみが本発明の例示的な実施形態として用いられている。電子モジュール１００は、１つ以上のメザニンカード（mezzanine card）１０６及びメザニンカードサイト１０７も備える。一般的に、メザニンカードは、前面パネルの入力／出力（Ｉ／Ｏ）や追加的な機能などを設けるために、様々な電子モジュール１００に配される。いかなるタイプのメザニンカード１０６やメザニンカードサイト１０７も本発明の範囲内であるが、典型的な実施形態は、共通メザニンカード（ＣＭＣ）及びＣＭＣサイトである。ＣＭＣは、本願に参照として援用される電気電子技術者会（ＩＥＥＥ）規格Ｐ１３８６において明記及び説明されている。実施形態の特定の例は、ＰＭＣとしても知られている、周辺機器相互接続（ＰＣＩ）用メザニンカードである。ＰＭＣサイトと適合するメザニンカードはＰＭＣモジュールとして公知である。物理的なサイズ、コネクタの数、コネクタの位置や電子的仕様などを含むＰＭＣモジュール及びＰＭＣモジュールサイトのパラメータ及び仕様も、ＩＥＥＥ規格Ｐ１３８６において明記されている。
【００１７】
図２は本発明の実施形態による電子モジュール１００の等角図を示す。図２に示すように、熱除去装置１０８が電子モジュール１００に装着されている。熱除去装置１０８は、構成要素１０２から距離１１０を置いて、構成要素１０２とほぼ同一平面上に電子モジュール１００に装着される。本発明の例示的な実施形態では、熱除去装置１０８は、電子モジュール１００のメザニンカード１０６に固定されるか（１）、メザニンカードサイト１０７に固定されるか（２）、メザニンカードの周囲の物理的な空間を占有する（３）ように構成される。好ましい実施形態では、メザニンカードサイト１０７はＣＭＣサイトであり、ＣＭＣモジュールは、ＩＥＥＥ規格Ｐ１３８６によって定義されるように空間を占有するように設計される。
【００１８】
図２に示す実施形態では、熱除去装置１０８は、熱伝導体１１２を介して構成要素１０２から熱（Ｑ）１１８を受ける。熱伝導体１１２の第１部分１１５が構成要素１０２に連結される一方、熱伝導体１１２の第２部分１１７は熱除去装置１０８に連結される。熱伝導体１１２の第１部分１１５は、熱伝導体１１２の実際の第１端部１１４に隣接する熱伝導体１１２の任意の表面積から成る。熱伝導体１１２の第２部分１１７は、熱伝導体１１２の実際の第２端部１１６に隣接する熱伝導体１１２の任意の表面積から成る。構成要素１０２及び熱除去装置１０８のそれぞれに連結又は接続されるべく第１部分１１５及び第２部分１１７の実際の大きさは、除去されるべく熱（Ｑ）１１８の量に基づいて決まり、当業者によって容易に決定され得る。図２に示した例示的な実施形態では、熱伝導体１１２は概ね正方形の断面を有し、熱伝導体１１２の一側面に沿ってのみ構成要素１０２に接続される。熱伝導体１１２のいかなる断面、形状、サイズ及び寸法も本発明の範囲内である。図２に示した熱伝導体１１２は一例であって、本発明を限定するものではない。熱伝導体１１２には、熱（Ｑ）１１８を伝導するいかなる手段、物質、装置及びデバイスなども含まれ得る。例示的な熱伝導体１１２は、アルミニウム、銅又は他の従来の熱伝導物質から成り得る。別の実施形態では、熱伝導体１１２はヒートパイプであってもよく、ヒートパイプは、例えば、水などの液体が熱（Ｑ）１１８を伝導するようにその構造内を流れるもの中空構造のものがある。
【００１９】
図２では、熱除去装置１０８がヒートシンクとして示されるが、本発明を限定するものではない。例えば、熱除去装置１０８は、構成要素１０２から熱を受けることが可能ないかなる手段、物質、装置及びデバイスなどであってもよい。本発明の例示的な実施形態では、熱除去装置１０８は、例えば、銅やアルミニウムなどの熱伝材料から成る従来のヒートシンクであってもよい。別の実施形態では、熱除去装置１０８は、１つ以上のファンや熱煙突（heat chimney）などであってもよい。更なる別の実施形態では、熱除去装置１０８は、ペルチェ効果を利用した１つ以上の固相ヒートポンプを備えた熱電冷却器（ＴＥＣ）であってもよい。作動中は、直流電流がＴＥＣを通り、熱をＴＥＣの一方から他方へ伝導させ、低温部及び高温部を生じさせる。
【００２０】
図３は、本発明の別の実施形態による電子モジュール１００の等角図を示す。図３に示すように、第２熱除去装置１２０が構成要素１０２（図示略）に連結されている。この実施形態では、第２熱除去装置１２０は、上記に説明した熱除去装置と同一であっても、異なるタイプであってもよい。熱１１８の一部は第２熱除去装置１２０により除去可能であり、熱１１８の残りの部分は熱伝導体１１２を介して熱除去装置１０８により受熱される。別の実施形態では、第２熱除去装置１２０は、熱１１８が第２熱除去装置１２０によって熱除去装置１０８に伝導される状態で、熱伝導体１１２として機能可能である。
【００２１】
図４は、本発明の更なる実施形態による電子モジュール１００の等角図を示す。図４に示すように、冷却装置１２２が熱除去装置１０８に任意に連結される。この実施形態では、構成要素１０２からの熱が、熱除去装置１０８によって受熱されると共に、一部の熱（Ｑ）１２６は冷却装置１２２によって分散される。別の実施形態では、熱１１８のすべて又は一部が、熱除去装置１０８を通過した後に冷却装置１２２によって冷却される。この実施形態では、冷却装置１２２は１つ以上のファン、ヒートシンク、ヒートパイプ、熱煙突及び圧電冷却器などであってもよい。冷却装置１２２は熱除去装置１０８に連結された状態で示されており、そのようなアセンブリが、メザニンカード１０６に装着されるか、メザニンカードサイト１０７に固定されるか、メザニンカード１０６の周囲の物理的な空間を占有するように構成される。
【００２２】
図５は本発明の実施形態を示すフローチャート５００である。ステップ５０２では、熱除去装置１０８が、電子モジュール１００上のメザニンカード１０６に固定されるか、メザニンカードサイト１０７に固定されるか、メザニンカード１０６の周囲の物理的な空間を占有するように構成される。好ましい実施形態では、熱除去装置１０８は、ＣＭＣサイトに固定されるか、ＣＭＣの周囲の物理的な空間を占有するように構成される。また、特に好ましい実施形態では、熱除去装置１０８は電子モジュール１００上のＰＭＣモジュールサイトに固定されるように構成される。
【００２３】
ステップ５０４では、構成要素１０２が熱を発生する。ステップ５０６では、熱１１８が構成要素１０２から熱除去装置１０８に伝導される。１つの実施形態では、熱１１８は熱伝導体１１２を介して伝導される。ステップ５０８では、熱１１８が、電子モジュール１００に装着された熱除去装置１０８に置かれる。ある実施形態では、熱１１８が熱除去装置１０８によって受熱される。ステップ５１０では、任意の断熱装置１２２が熱除去装置１０８から熱を除去する。１つの実施形態では、断熱装置１２２が熱１２６の一部を除去する。別の実施形態では、断熱装置１２２が熱１１８のすべてを除去する。本発明の方法は、図５に示した回帰矢印の度に繰り返される。
【００２４】
本発明による装置及び方法は、特に１つ以上の構成要素に関連する電子エンクロージャの分野における更なる熱除去手段を可能にする利点を有する。本発明は、既存のメザニンカードの周囲の物理的な空間に固定するように構成可能であるという利点を更に有する。本発明の更なる別の利点は、電子エンクロージャにおける主な冷却システムを縮小することにより、冷却効率を向上させ且つ全体的な冷却の負担を低減することを可能にすることである。
【００２５】
本発明の特定の実施形態を示し且つ説明する一方で、本発明の更なる改変及び改良が当業者によって実施され得る。従って、特許請求項の範囲は本発明の精神及び範囲内であるそのような改変及び変更をすべて網羅する。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、一定区間内の構成要素からの熱がより効率的に除去される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  電子モジュールを示す等角図。
【図２】  本発明の実施形態による電子モジュールを示す等角図。
【図３】  本発明の別の実施形態による電子モジュールを示す等角図。
【図４】  本発明の更なる実施形態による電子モジュールを示す等角図。
【図５】  本発明の実施形態を示すフローチャート。
【符号の説明】
１００…電子モジュール、１０２…構成要素、１０４…表面、１０６…メザニンカード、１０８…熱除去装置、１１０…距離、１１２…熱伝導体、１１４…第１端部、１１５…第１部分、１１６…第２端部、１１７…第２部分、１１８…熱。
【図１】
0004206435.tif 000002
【図２】
0004206435.tif 000003
【図３】
0004206435.tif 000004
【図４】
0004206435.tif 000005
【図５】
0004206435.tif 000006