JPH02503377A - 非常に高い加速度に耐える回路基板パッケージ構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 非常に高い加速度に耐える回路カードパッケージ構造［発明の分野］ 本発明は、電気回路カード用のパッケージ構造に関し、特に回路カードの面に対 してあらゆる方向から与えられる、特に回路カードの面に垂直に与えられる非常 に高い加速度（１００，０００ｇ以上）にも耐え抜くことができるカードのその ような構造に関する。

〔発明の背景］ 例えば１００．０００ｇの範囲の非常に高い加速度環境の領域において作動する 量が増加している。今日までの最も著しい技術的対策の１つは、通常のプリント 回路カード、セラミックカード、またはそれらと同等な物を含み、高い加速度水 準によって生じる高いダイナミック負荷による構造の故障に対し回路カードを保 護する電気パッケージ構造を製作することであ［発明の概要］ 本発明は、チャンバが隣接したカード間に限定されることによって互いに離れて 配置されるところの複数の（プリント回路板のような）回路支持平面構造を支持 するためのハウジングを構成する。各チャンバは実質的に圧縮できない流体によ って満たされている。１つのチャンバの液体は、平面回路支持構造に設けられた 液体の通路の寸法によって制御された非常に遅い速度でのみ、（例えば熱膨張に よって）隣接したチャンバ内に流れることが可能である。各チャンバは、真空ま たは空気の空間が存在しないように液体によって完全に満たされている。

［図面の簡単な説明］ 図は、本発明の高いｇに耐えるパッケージ構造の縦断面図を示す。

［発明の詳細な説明］ 本発明のパッケージ構造１０は、構造１０内を設けることが可能なミサイル（図 示せず）の縦軸と一致し整列にされることが可能な縦軸１２を有する円筒形であ ることが好ましい外部のハウジング１５を含む。ハウジング１５は、図の断面図 に示されている剛性の縦の側壁２０と剛性の端壁部分２５を有する。ハウジング は鋳造アルミニウムまたはその他の適切な剛性材料で構成され得る。側壁２０は 、電気回路を支持するための１以上の平面部材３５をハウジング１５の内部に設 置し、支持するための３０におけるような適当な手段を備えている。そのような 平面部材３５は、プリント回路板、セラミックボードまたは特定の応用に適した その他の適当な手段の形態を取ることも可能である。平面部材３５は、図におい ては円形であるハウジング１５の断面と同様な形状を有することが好ましい。平 面部材３５の上部の表面には、電子パッケージ４０．４２．４４が設けられてい る。そのようなパッケージは、抵抗やキャパシタのような個別の回路素子、また は表面に取り付けられた集積回路パッケージや平面部材３５に直接に結合され内 部接続される表面に取り付けられた半導体ダイ等である。さらに平面部材３５は 、表面またはウェハの表面上に良く知られた方法によって適当に配置された電気 回路を有する単一半導体ウェハであることも可能である。従って、上部端壁２５ と上部の平面部材３５の間で第１のチャンバ５０が限定されている。２個の平面 部材３５の間で定められた別のチャンバ５２があり、そして第３のチャンバ５４ は下部の平面部材３５と底部の端壁２５との間に形成される。チャンバ５０．５ ２．５４のそれぞれは、３Ｍ社（Ｃｏ＋ｎｅｒｃｉａｌＣｈｅｍｉｃａｌｓ　Ｄ ｉｖｉｓｉｏｎ　）によって市販されている“フルオリナート”　（Ｆｌｕｏｒ ｌｎｅｒｔ）　　（商品名）電気的液体のような実質的に圧縮不可能な液体６０ によって満たされている。各チャンバは、全く真空または空気の空間を残すこと がないように十分に満たされている。電子パッケージ４０．４２．４４それ自身 が満たされていない（つまり液体が満たされていない）真空を有するパッケージ である場合、それらは開けられ、空間は液体で満たされなげらればならない。チ ャンバおよび平面部材は、あるチャンバ内の液体がチャンバに閉じ込められそし て７０、７２のような非常に小さい通路を通ることを除いてその他の任意のチャ ンバ内の液体に伝わることはないように形成され設けられる。通路の寸法は、チ ャンバ内の液体が非常に遅い速度でのみ隣接するチャンバ内に流出可能であるよ うに非常に小さい。遅い速度は、液体を流入させ、液体の熱膨張に適応する状態 にチャンバを残すのに十分である。結果的な容量の調整は、ライン７６と通路７ ４の接続を通してチャンバの１つと伝わる貯蔵器７８によって吸収される。通路 ７４は非常に遅い液体速度のみを可能にするために同様の寸法である。通路を通 る液体速度は、構造が非常に高い加速度を受ける時平面部材３５が湾曲する傾向 によって液体がチャンバの外に速く流出できないように、非常に低く保たれてい る。大量の液体が余りにも速くチャンバから流出させられる場合、平面部材は損 傷が生じるのに十分な程度まで湾曲する恐れがある。パッケージ構造は非常に高 いｇに耐えるように意図されたちのあるが、高いｇが持続するのは非常に短い時 間であることが判っている。従って１つのチャンバから別のチャンバへの通路７ ０．７２を通る液体の速度を制限することによって、非常に高いｇレベルの持続 時間中チャンバ間で伝達される液体の量は非常にわずかであり、平面部材３５が 損傷を受けるには不十分であるが、しかしその速度は液体の熱膨張に適応するの には十分である。

構造１０は、矢印１００によって示されているような１００．０００ｇ程度以上 の程度の加速度を生成する発射状態にもなり得る。

シミュレーション解析は、加速度によって生じ矢印１０５によって示されている 平面部材３５上の負荷が、平面部材３５の一方の側で液体によって生じる反作用 を示す負荷（矢印１１０）（アルキメデスの法則）によってほぼ平衡とされてい ることを表している。液体６０内の平面部材３５の浮力は、矢印１０５によって 示されている負荷を生じる加速度として反対方向に力または負荷を常に生じ、従 って平面部材の両側の負荷をさらに平衡させる傾向がある。

適当な密度の液体を選択すること（または適当な高い密度の非常に小さい球体を 添加することによってその密度を液体に適応すること）によって、そして平面回 路支持部材の密度を調整にすることによって、それらの密度は適合され得る。

平面部材３５はその後中性の浮力を示す。中性浮力と共に液体が１つのチャンバ から別のものへ流出する速度は、臨界的ではない。平面部材３５および液体が同 じ密度を有するので、液体は１つのチャンバから別のチャンバへ高い加速度のも とで流出する傾向はない。従って通路７０．７２は大きくすることができ、つま り浄化および流入速度を適切にするのに十分な大きさに作ることが可能である。

装置１０が高い横のｇ　（つまり矢印１００に垂直でそして平面部材３５の面に 平行な加速度）を受ける場合、同法則が適用されそして他方ではそれらの装置か らパッケージ４０．４２．４４を剪断する力を制限する傾向がある。実験は、高 さ約０．２５インチの側壁を有する直径約２インチのハウジング内に設けられた 直径約２インチの薄膜ウェハ上について行われた。ウェハはその表面上に設けら れた部品を有する。構造は、ウェハの面に垂直に向＜　１８．０００ｇの加速度 を受ける。ウェハおよびその部品は、どのような損傷も検出されなかった。実験 の結果およびシミニレ−ジョンに基づいた発射に基づいて、本発明のようなその ような装置は１００．０００ｇ以上の非常に高い加速度に耐えることができるこ とが明らかにされた。実験の結果はまた高い密度の液体によって改善された結果 が得られることを示している。

従って非常に高い加速度の環境から電気回路を保護するためのパッケージ構造が 開発された。添付の請求の範囲にのみ限定された本発明の技術的範囲を逸脱する ことなしに、当業者によってパッケージ構造の各種の変形および修正ができるこ とは明白に理解されるであろう。

国際調査、！−Ｗ−、＋　　ＰＣＴ／ＬＩＳ　ＢＢ１０４５６３

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. １．剛性の側壁と剛性の端壁とから成る外部ハウジングと、少なくとも２つのチ ャンバ内に前記ハウジングの内部を分離するために前記ハウジングの中に設置す るのに適するように形成され、その上で電気回路を支持する少なくとも１つの平 面部材とを具備し、 前記各チャンバは液体によって完全に満たされ、あるチャンバ内の液体が前記平 面部材中の通路を通して別のチャンバの液体に伝わることが可能であるように形 成されている非常に高い加速度に耐える回路カードパッケージ構造。
2. ２．前記通路が液体の熱膨張を補償するのに十分な液体流速度を可能にするに充 分な大きさである請求項１記載のパッケージ構造。
3. ３．前記液体の密度と上部に電気回路を有する前記平面部材の密度とが互いに一 致しており、前記通路の寸法がチャンバの浄化および充填を行うための液体の速 い流速に適応するのに十分な大きさである請求項１記載のパッケージ構造。
4. ４．平面部材中の通路と同じ寸法の通路を通して少なくとも１つの液体で満たさ れたチャンバと連通する貯蔵器も備えている請求項１記載のパッケージ構造。