JPH10209349A - 電子デバイスを加熱及び冷却するための装置 - Google Patents
電子デバイスを加熱及び冷却するための装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、電子デバイスを加熱及び冷却する
ための装置を提供する。 【解決手段】 方法及び装置により、電子デバイスの動
作温度が、広い範囲の雰囲気温度に対し、許容される動
作領域内に保たれる。装置はヒートシンクと温度依存性
の負荷デバイスを含み、負荷デバイスは雰囲気温度が閾
値を越えた時、ヒートシンクを電子デバイスと熱的に接
触させる。
ための装置を提供する。 【解決手段】 方法及び装置により、電子デバイスの動
作温度が、広い範囲の雰囲気温度に対し、許容される動
作領域内に保たれる。装置はヒートシンクと温度依存性
の負荷デバイスを含み、負荷デバイスは雰囲気温度が閾
値を越えた時、ヒートシンクを電子デバイスと熱的に接
触させる。
Description
【0001】
【本発明の分野】本発明は電子デバイスの温度を調整す
ること、特にヒートシンク及びヒートパッドを有する電
子デバイスを、選択的に熱的エネルギーを与えることに
より、本質的に平坦な上部表面を有する電子デバイスを
加熱及び冷却することに係る。
ること、特にヒートシンク及びヒートパッドを有する電
子デバイスを、選択的に熱的エネルギーを与えることに
より、本質的に平坦な上部表面を有する電子デバイスを
加熱及び冷却することに係る。
【0002】
【従来の技術】集積回路を含む電子デバイスは、適切に
動作させるために、動作中、電子デバイスの製造者によ
り指定された動作温度範囲内の温度に、保たれなければ
ならない。市販の集積回路の場合、典型的な温度範囲は
0℃乃至70℃である。たとえば、計算機システム中の
プリント回路上の与えられたシステムにおいて電子デバ
イスを用いる時、電子デバイスの動作範囲内の温度に、
電子デバイスを保つため、対策を施さなければならな
い。
動作させるために、動作中、電子デバイスの製造者によ
り指定された動作温度範囲内の温度に、保たれなければ
ならない。市販の集積回路の場合、典型的な温度範囲は
0℃乃至70℃である。たとえば、計算機システム中の
プリント回路上の与えられたシステムにおいて電子デバ
イスを用いる時、電子デバイスの動作範囲内の温度に、
電子デバイスを保つため、対策を施さなければならな
い。
【0003】典型的な場合、電子は動作の副産物とし
て、熱を生じるから、電子デバイスは冷却しなければな
らない。電子デバイスを冷却し、それらを指定された動
作範囲内に保つため、ファン及びヒートシンクが用いら
れてきた。ファン及びヒートシンクは家庭のような狭い
温度範囲内の環境で用いる時、良く動作する。しかし、
環境の最高及び最低温度が広く変わる時、電子デバイス
の動作温度の調整は、より複雑にしなければならず、電
子デバイスの加熱及び冷却の両方をしなければならな
い。電子デバイスと密着するヒートシンクは、電子デバ
イスの動作範囲を与えられた雰囲気温度に対し、下方に
動かす傾向がある。従って、ヒートシンクのみを用いる
と、電子デバイスがその動作範囲で動作できる許容され
た雰囲気温度の上限及び下限の両方が上昇し、ヒートシ
ンクのみが低温雰囲気に対して、不適切になる。ファン
は同様に不適切で、更に、費用が上昇し、故障しやす
い。
て、熱を生じるから、電子デバイスは冷却しなければな
らない。電子デバイスを冷却し、それらを指定された動
作範囲内に保つため、ファン及びヒートシンクが用いら
れてきた。ファン及びヒートシンクは家庭のような狭い
温度範囲内の環境で用いる時、良く動作する。しかし、
環境の最高及び最低温度が広く変わる時、電子デバイス
の動作温度の調整は、より複雑にしなければならず、電
子デバイスの加熱及び冷却の両方をしなければならな
い。電子デバイスと密着するヒートシンクは、電子デバ
イスの動作範囲を与えられた雰囲気温度に対し、下方に
動かす傾向がある。従って、ヒートシンクのみを用いる
と、電子デバイスがその動作範囲で動作できる許容され
た雰囲気温度の上限及び下限の両方が上昇し、ヒートシ
ンクのみが低温雰囲気に対して、不適切になる。ファン
は同様に不適切で、更に、費用が上昇し、故障しやす
い。
【0004】
【本発明の要約】本発明に従うと、電子デバイスの動作
温度をデバイスにとっての許容範囲内に保つための方法
及び装置が導入される。装置は基盤にしっかりと固着さ
れた電子デバイスの温度を調整し、平坦な表面をもつヒ
ートシンクを含む。温度依存性のある負荷デバイスは、
ヒートシンク及び基盤に固着され、ヒートシンクを電子
デバイスから離れた距離に保持する。温度依存性のある
負荷デバイスは、温度上昇とともに、電子デバイス方向
にヒートシンクを押しやり、温度が閾値を越えた時、ヒ
ートシンクは集積回路に熱的に接触し、従って、それを
冷却する。
温度をデバイスにとっての許容範囲内に保つための方法
及び装置が導入される。装置は基盤にしっかりと固着さ
れた電子デバイスの温度を調整し、平坦な表面をもつヒ
ートシンクを含む。温度依存性のある負荷デバイスは、
ヒートシンク及び基盤に固着され、ヒートシンクを電子
デバイスから離れた距離に保持する。温度依存性のある
負荷デバイスは、温度上昇とともに、電子デバイス方向
にヒートシンクを押しやり、温度が閾値を越えた時、ヒ
ートシンクは集積回路に熱的に接触し、従って、それを
冷却する。
【0005】この方法は電子デバイスの温度を調整し、
ヒートシンクを集積回路から離した距離に支持し、閾値
温度以上に電子デバイスを、ヒートシンクが熱的に接触
するまで、距離を減し、閾値温度以下まで電子デバイス
からヒートシンクが熱をとるまで、高さを増すことを含
む。好ましい方法において、温度が閾値温度に落ちた
時、電子デバイスは加熱される。
ヒートシンクを集積回路から離した距離に支持し、閾値
温度以上に電子デバイスを、ヒートシンクが熱的に接触
するまで、距離を減し、閾値温度以下まで電子デバイス
からヒートシンクが熱をとるまで、高さを増すことを含
む。好ましい方法において、温度が閾値温度に落ちた
時、電子デバイスは加熱される。
【0006】
【本発明の詳細な記述】本発明の好ましい実施例が、図
1に描かれている。例えば、集積回路(10)である電
子デバイスが、例えばプリント回路ボード(PCB)
(12)である基盤に、接続されている。集積回路(1
0)はPCB(12)上に密着して結合された電気的接
触(14)を含む。集積回路(10)が本質的に平坦な
上部表面(16)をもつか、本質的に平坦な上部表面
(16)に熱的に結合するか、何れかである限り、集積
回路(10)をパッケージに入れ、集積回路(10)を
PCB(12)に固着させる任意の方法を、用いてよ
い。集積回路(10)をPCB(12)に固着させるこ
とは、フリップ−チップ、表面マウント技術及びテープ
自動接着(TAB)を含む技術により、直接行ってよ
い。しかし、集積回路(10)はパッケージに固着さ
れ、パッケージはPCB(12)に固着されるのが、好
ましい。そのようなパッケージの例には、デュアルイン
−ラインパッケージ(DIPS)、カッドフラットパッ
ケージ、シングルチップモジュール及びマルチチップモ
ジュールが含まれる。
1に描かれている。例えば、集積回路(10)である電
子デバイスが、例えばプリント回路ボード(PCB)
(12)である基盤に、接続されている。集積回路(1
0)はPCB(12)上に密着して結合された電気的接
触(14)を含む。集積回路(10)が本質的に平坦な
上部表面(16)をもつか、本質的に平坦な上部表面
(16)に熱的に結合するか、何れかである限り、集積
回路(10)をパッケージに入れ、集積回路(10)を
PCB(12)に固着させる任意の方法を、用いてよ
い。集積回路(10)をPCB(12)に固着させるこ
とは、フリップ−チップ、表面マウント技術及びテープ
自動接着(TAB)を含む技術により、直接行ってよ
い。しかし、集積回路(10)はパッケージに固着さ
れ、パッケージはPCB(12)に固着されるのが、好
ましい。そのようなパッケージの例には、デュアルイン
−ラインパッケージ(DIPS)、カッドフラットパッ
ケージ、シングルチップモジュール及びマルチチップモ
ジュールが含まれる。
【0007】PCB(12)はPCB上の電極(14)
に結合された導電体を含み、電極は意図した機能を果た
せるよう、集積回路(10)を励起する電力及び信号を
供給する。PCB(12)はまた、1乃至複数の集積回
路(10)、電子デバイス、個別論理及び他のプリント
回路ボードへ接続するための手段及びモニターのような
周辺デバイスを、含んでよい。集積回路(10)がその
意図した機能を果たすとともに、それはその上で起こっ
ている電気的プロセスの副産物として、熱を生成する。
集積回路(10)により生じた熱は、集積回路(10)
の温度を上昇させる。集積回路(10)はプリント回路
ボード(12)及び本質的に平坦な上部表面(16)上
の空気と、熱的に接触する。従って、空気の雰囲気温度
及びPCB(12)の温度(12)は、集積回路(1
0)の温度に、影響を与える。
に結合された導電体を含み、電極は意図した機能を果た
せるよう、集積回路(10)を励起する電力及び信号を
供給する。PCB(12)はまた、1乃至複数の集積回
路(10)、電子デバイス、個別論理及び他のプリント
回路ボードへ接続するための手段及びモニターのような
周辺デバイスを、含んでよい。集積回路(10)がその
意図した機能を果たすとともに、それはその上で起こっ
ている電気的プロセスの副産物として、熱を生成する。
集積回路(10)により生じた熱は、集積回路(10)
の温度を上昇させる。集積回路(10)はプリント回路
ボード(12)及び本質的に平坦な上部表面(16)上
の空気と、熱的に接触する。従って、空気の雰囲気温度
及びPCB(12)の温度(12)は、集積回路(1
0)の温度に、影響を与える。
【0008】ヒートシンク(18)は集積回路(10)
上に配置される。ヒートシンク(18)はひれ状部分
(20)と非ひれ状部分(22)を有する。ひれ状部分
(20)はヒートシンク(18)と集積化して形成され
たひれ(24)を含み、ひれ(24)の高さ、幅及びピ
ッチは、与えられた冷却速度を生じるよう選択される。
ひれ(24)はヒートシンクの表面積を増加させ、従っ
て対流により、周囲の空気への実効的な熱伝達を増加さ
せる。ここで述べられた各種のヒートシンクは、当業者
には良く知られており、容易に入手できる。
上に配置される。ヒートシンク(18)はひれ状部分
(20)と非ひれ状部分(22)を有する。ひれ状部分
(20)はヒートシンク(18)と集積化して形成され
たひれ(24)を含み、ひれ(24)の高さ、幅及びピ
ッチは、与えられた冷却速度を生じるよう選択される。
ひれ(24)はヒートシンクの表面積を増加させ、従っ
て対流により、周囲の空気への実効的な熱伝達を増加さ
せる。ここで述べられた各種のヒートシンクは、当業者
には良く知られており、容易に入手できる。
【0009】図1に描かれたヒートシンク(18)は集
積回路(10)の本質的に平坦な上部表面(16)上に
配置された本質的に平坦な下部表面を有する。本発明の
好ましい実施例において、熱伝導性で圧縮可能な材料
が、ヒートシンク(18)の下部表面(26)に対し
て、配置されている。これは、ヒートシンク(18)の
下部表面に、粘着材でマウントされたエラストマパッド
(28)で行ってもよい。エラストマパッド(28)は
5乃至10ミルの厚さで、集積回路(10)の上部表面
(16)と同様の寸法を有する下部表面(30)を持つ
のが好ましい。エラストマパッド(28)はヒートシン
ク(18)の表面の荒さを補償し、従って集積回路(1
0)はそれとヒートシンク(18)間の良好な熱伝導を
生じる。
積回路(10)の本質的に平坦な上部表面(16)上に
配置された本質的に平坦な下部表面を有する。本発明の
好ましい実施例において、熱伝導性で圧縮可能な材料
が、ヒートシンク(18)の下部表面(26)に対し
て、配置されている。これは、ヒートシンク(18)の
下部表面に、粘着材でマウントされたエラストマパッド
(28)で行ってもよい。エラストマパッド(28)は
5乃至10ミルの厚さで、集積回路(10)の上部表面
(16)と同様の寸法を有する下部表面(30)を持つ
のが好ましい。エラストマパッド(28)はヒートシン
ク(18)の表面の荒さを補償し、従って集積回路(1
0)はそれとヒートシンク(18)間の良好な熱伝導を
生じる。
【0010】ヒートシンク(18)は温度依存性の負荷
デバイスと、集積回路の上で、位置をあわせて保たれ
る。好ましい実施例において、温度依存性の負荷デバイ
スはバイメタル板(32)である。各バイメタル板(3
2)は端部(34)及びその間だの曲線部分(36)を
有する。バイメタル板(32)は端部(34)におい
て、ヒートシンク(18)及びPCB(12)の下部表
面(26)に、固着されている。固着はリベット止め又
は溶接、にわか止め、ねじ止め及び締金による止めを含
む他の従来技術により行うのが好ましい。
デバイスと、集積回路の上で、位置をあわせて保たれ
る。好ましい実施例において、温度依存性の負荷デバイ
スはバイメタル板(32)である。各バイメタル板(3
2)は端部(34)及びその間だの曲線部分(36)を
有する。バイメタル板(32)は端部(34)におい
て、ヒートシンク(18)及びPCB(12)の下部表
面(26)に、固着されている。固着はリベット止め又
は溶接、にわか止め、ねじ止め及び締金による止めを含
む他の従来技術により行うのが好ましい。
【0011】各バイメタル板(32)はともに薄片化さ
れた異なる材料の本質的に長方形の2つの薄い板から成
る。異なる材料は、異なる熱膨張係数を持たなければな
らない。バイメタル板は、当業者には良く知られてい
る。バイメタル板(32)は次に、曲線部分(36)及
び端部(34)を形成するよう、曲げられる。バイメタ
ル板(32)はより高い熱膨張係数をもつ材料が、曲線
部分(36)の外側であるように、曲げられる。雰囲気
温度が増すにつれ、外側の板(38)は内側の板(4
0)より速く延び、従って曲率半径は減少する。逆に、
雰囲気温度が減少するにつれ、外側の板(38)は内側
の板(40)より速く長さが縮み、従って曲線部分(3
6)の曲率半径は減少する。
れた異なる材料の本質的に長方形の2つの薄い板から成
る。異なる材料は、異なる熱膨張係数を持たなければな
らない。バイメタル板は、当業者には良く知られてい
る。バイメタル板(32)は次に、曲線部分(36)及
び端部(34)を形成するよう、曲げられる。バイメタ
ル板(32)はより高い熱膨張係数をもつ材料が、曲線
部分(36)の外側であるように、曲げられる。雰囲気
温度が増すにつれ、外側の板(38)は内側の板(4
0)より速く延び、従って曲率半径は減少する。逆に、
雰囲気温度が減少するにつれ、外側の板(38)は内側
の板(40)より速く長さが縮み、従って曲線部分(3
6)の曲率半径は減少する。
【0012】曲線部分(36)の曲率半径が減少するに
つれ、集積回路(10)上のヒートシンク(18)の高
さは、発泡パッド(28)が集積回路(10)の上部表
面(16)と接するまで、減少する。個々の板(38)
及び(40)を実施するために選択するバイメタル板
(32)の曲率半径と材料は、バイメタル板(32)の
温度が閾値を越えた時、ヒートシンク(18)が集積回
路(10)と接触するよう、選ばなければならない。同
様に、上述のパラメータは、ある雰囲気温度以下で、ヒ
ートシンク(18)が集積回路(10)と熱的に接触す
るよう選択しなければならない。
つれ、集積回路(10)上のヒートシンク(18)の高
さは、発泡パッド(28)が集積回路(10)の上部表
面(16)と接するまで、減少する。個々の板(38)
及び(40)を実施するために選択するバイメタル板
(32)の曲率半径と材料は、バイメタル板(32)の
温度が閾値を越えた時、ヒートシンク(18)が集積回
路(10)と接触するよう、選ばなければならない。同
様に、上述のパラメータは、ある雰囲気温度以下で、ヒ
ートシンク(18)が集積回路(10)と熱的に接触す
るよう選択しなければならない。
【0013】バイメタル板(32)はヒートシンク(1
8)及びPCB(12)に対し、それぞれ熱的界面(4
2)及び(44)を提する。界面(42)及び(44)
は、バイメタル板(32)の温度が、ヒートシンク(1
8)又はPCB(12)の温度に追随するよう、熱的に
伝導性又は熱的に絶縁性にすることができる。例えば、
もしヒートシンク(18)及びバイメタル板(32)間
の界面(42)を、熱伝導性に、一方バイメタル板(3
2)及びPCB(12)間の界面(44)を絶縁性にす
るなら、バイメタル板(32)の温度は常にヒートシン
ク(18)に近くなるであろう。もし、バイメタル板
(32)が両方の界面(42)及び(44)において熱
的に非伝導性なら、バイメタル板は空気である雰囲気の
温度に追随する傾向をもつであろう。同様に、もし界面
(42)を熱的に絶縁性とし、界面(44)を熱的に伝
導性とするなら、バイメタル板の温度は、PCB(1
2)の温度に追随するであろう。別の実施例において、
熱伝導路が集積回路(10)及びPCB(12)間の界
面(46)に生じる。加えて、熱伝導路が界面(46)
及び(44)間のPCB(12)及び界面(44)それ
自身に生じる。このように、熱伝導路が集積回路(1
0)及びバイメタル板(32)間に形成され、それは集
積回路(10)の温度に追随する傾向をもつであろう。
特に、界面を熱的に絶縁性とした時は、そういう傾向を
もつであろう。
8)及びPCB(12)に対し、それぞれ熱的界面(4
2)及び(44)を提する。界面(42)及び(44)
は、バイメタル板(32)の温度が、ヒートシンク(1
8)又はPCB(12)の温度に追随するよう、熱的に
伝導性又は熱的に絶縁性にすることができる。例えば、
もしヒートシンク(18)及びバイメタル板(32)間
の界面(42)を、熱伝導性に、一方バイメタル板(3
2)及びPCB(12)間の界面(44)を絶縁性にす
るなら、バイメタル板(32)の温度は常にヒートシン
ク(18)に近くなるであろう。もし、バイメタル板
(32)が両方の界面(42)及び(44)において熱
的に非伝導性なら、バイメタル板は空気である雰囲気の
温度に追随する傾向をもつであろう。同様に、もし界面
(42)を熱的に絶縁性とし、界面(44)を熱的に伝
導性とするなら、バイメタル板の温度は、PCB(1
2)の温度に追随するであろう。別の実施例において、
熱伝導路が集積回路(10)及びPCB(12)間の界
面(46)に生じる。加えて、熱伝導路が界面(46)
及び(44)間のPCB(12)及び界面(44)それ
自身に生じる。このように、熱伝導路が集積回路(1
0)及びバイメタル板(32)間に形成され、それは集
積回路(10)の温度に追随する傾向をもつであろう。
特に、界面を熱的に絶縁性とした時は、そういう傾向を
もつであろう。
【0014】図2は図1に描かれた本発明の実施例を示
し、この場合、バイメタル板(32)の曲線部分(3
6)の曲率半径は、発泡パッド(28)が集積回路(1
0)の上部表面(16)に接している。ヒートシンク
(18)を閾値温度以上で集積回路(10)に、熱的に
接触させられることにより、集積回路(10)が動作で
きる雰囲気温度範囲が広がる。特に、集積回路(10)
はこの構成において、永久に固着されたヒートシンク
(18)を有する集積回路(10)が動作できる温度よ
り、低い温度で動作できる。
し、この場合、バイメタル板(32)の曲線部分(3
6)の曲率半径は、発泡パッド(28)が集積回路(1
0)の上部表面(16)に接している。ヒートシンク
(18)を閾値温度以上で集積回路(10)に、熱的に
接触させられることにより、集積回路(10)が動作で
きる雰囲気温度範囲が広がる。特に、集積回路(10)
はこの構成において、永久に固着されたヒートシンク
(18)を有する集積回路(10)が動作できる温度よ
り、低い温度で動作できる。
【0015】図3は本発明の好ましい実施例を示し、こ
れは集積回路(10)の上部表面(16)に固着された
ヒートパッド(50)を更に含む。ヒートパッド(1
0)は市販のものでよく、カプトンヒータとしてよく知
られる。本発明の好ましい実施例において、ヒートパッ
ド(10)はx、y方向に本質的に平坦で、z方向には
非常に薄い。ヒートパッドが加熱されていない時、ヒー
トパッド(50)を通した良好な熱伝導性を保つため、
0.5乃至2.0ミル、好ましくは1ミルである。集積
回路(16)へのヒートパッド(50)の固着は、例え
ば熱伝導性にかわ又は樹脂で接着することにより行う。
れは集積回路(10)の上部表面(16)に固着された
ヒートパッド(50)を更に含む。ヒートパッド(1
0)は市販のものでよく、カプトンヒータとしてよく知
られる。本発明の好ましい実施例において、ヒートパッ
ド(10)はx、y方向に本質的に平坦で、z方向には
非常に薄い。ヒートパッドが加熱されていない時、ヒー
トパッド(50)を通した良好な熱伝導性を保つため、
0.5乃至2.0ミル、好ましくは1ミルである。集積
回路(16)へのヒートパッド(50)の固着は、例え
ば熱伝導性にかわ又は樹脂で接着することにより行う。
【0016】図4に示されたヒートパッド(50)は電
気的に非伝導性の材料内に入れられた導電性要素(5
2)を含む。導電性要素(52)はその表面積がヒート
パッド(50)のx、y平坦面全体を被覆するような構
成にされる。導電性要素(52)の構成は、例えば図4
に示された曲がりくねったパターンである。導電性要素
(52)は温度センサ(54)へ接続するための端部を
有する。本発明の好ましい実施例において、温度センサ
(54)はヒートパッド(50)の中に含まれる。しか
し、温度センサ(54)は離して、PCB(12)上又
はヒートシンク(18)上に配置させてもよい。温度セ
ンサ(54)は導電性要素(52)に結合され、温度が
あらかじめ決められた閾値以下に落ちた時、導電性要素
(52)間に電圧を供給し、導電性要素(52)を通し
て電流を流し、抵抗熱を発生させる。従って、ヒートパ
ッド(50)は雰囲気温度が寒い時、集積回路(10)
の温度を押し上げ、それを集積回路(10)の動作範囲
内に保つため、集積回路(10)に熱を供給する。
気的に非伝導性の材料内に入れられた導電性要素(5
2)を含む。導電性要素(52)はその表面積がヒート
パッド(50)のx、y平坦面全体を被覆するような構
成にされる。導電性要素(52)の構成は、例えば図4
に示された曲がりくねったパターンである。導電性要素
(52)は温度センサ(54)へ接続するための端部を
有する。本発明の好ましい実施例において、温度センサ
(54)はヒートパッド(50)の中に含まれる。しか
し、温度センサ(54)は離して、PCB(12)上又
はヒートシンク(18)上に配置させてもよい。温度セ
ンサ(54)は導電性要素(52)に結合され、温度が
あらかじめ決められた閾値以下に落ちた時、導電性要素
(52)間に電圧を供給し、導電性要素(52)を通し
て電流を流し、抵抗熱を発生させる。従って、ヒートパ
ッド(50)は雰囲気温度が寒い時、集積回路(10)
の温度を押し上げ、それを集積回路(10)の動作範囲
内に保つため、集積回路(10)に熱を供給する。
【0017】中に導電性要素(52)を入れる電気的に
非伝導性の材料(56)は、プラスチックが好ましい
が、熱を伝えるが良好な導電体ではない任意の材料でよ
い。電気的に非伝導性の材料は、例えば鋳造プロセスを
用いて、導電性要素(52)の周囲に、集積化して形成
してもよい。逆に、電気的に非伝導性の材料(56)
は、一対の本質的に平坦なパッドを含み、それぞれは内
部表面を有し、それに対して、導電性要素(52)が配
置されている。本質的に平坦なパッドの対は、例えば、
にかわ止め、溶接止め又は超音波溶接により、固着して
よい。
非伝導性の材料(56)は、プラスチックが好ましい
が、熱を伝えるが良好な導電体ではない任意の材料でよ
い。電気的に非伝導性の材料は、例えば鋳造プロセスを
用いて、導電性要素(52)の周囲に、集積化して形成
してもよい。逆に、電気的に非伝導性の材料(56)
は、一対の本質的に平坦なパッドを含み、それぞれは内
部表面を有し、それに対して、導電性要素(52)が配
置されている。本質的に平坦なパッドの対は、例えば、
にかわ止め、溶接止め又は超音波溶接により、固着して
よい。
【0018】図5は本発明の別の実施例を示す。この場
合、ヒートシンク(18)は非ひれ状部分(22)にあ
けられるか形成された孔(60)を有する。ばね(6
2)は縦方向の軸を有し、ヒートシンク(18)の下部
表面に対して、配置されている。ばね(62)の縦方向
軸は孔(60)の中心軸と本質的に平行で、ばね(6
2)はヒートシンク(18)及びPCB(12)の間に
配置されている。ばね(62)はヒートシンク(18)
に圧縮力を加え、ヒートシンク(18)を集積回路(1
0)の上部表面(16)から離す傾向をもつ。
合、ヒートシンク(18)は非ひれ状部分(22)にあ
けられるか形成された孔(60)を有する。ばね(6
2)は縦方向の軸を有し、ヒートシンク(18)の下部
表面に対して、配置されている。ばね(62)の縦方向
軸は孔(60)の中心軸と本質的に平行で、ばね(6
2)はヒートシンク(18)及びPCB(12)の間に
配置されている。ばね(62)はヒートシンク(18)
に圧縮力を加え、ヒートシンク(18)を集積回路(1
0)の上部表面(16)から離す傾向をもつ。
【0019】ピン(64)は上部端(68)及び下部端
(70)を有し、ピン(64)は孔(60)及びばね
(62)内に配置され、ピン(64)が本質的に孔(6
0)の中心軸及びばね(62)の縦方向軸と平行になる
ようになっている。ピン(64)の下端(70)はPC
B(12)に接続されている。接続はPCB(12)中
に孔を形成し、ピン(64)及び孔間をめっきか、ピン
(64)をPCB(12)に固着されたブラケットに接
続することを含む多くの技術により行える。
(70)を有し、ピン(64)は孔(60)及びばね
(62)内に配置され、ピン(64)が本質的に孔(6
0)の中心軸及びばね(62)の縦方向軸と平行になる
ようになっている。ピン(64)の下端(70)はPC
B(12)に接続されている。接続はPCB(12)中
に孔を形成し、ピン(64)及び孔間をめっきか、ピン
(64)をPCB(12)に固着されたブラケットに接
続することを含む多くの技術により行える。
【0020】ピン(64)の上端(68)に固着され、
バイメタル板(32)の一端(34)がある。バイメタ
ル板(32)の他端は、ヒートシンク(18)の非ひれ
状部分(22)の上部表面に対して、配置されている。
本発明の好ましい実施例において、上部端(68)は球
根領域として、終端している。バイメタル板(32)は
各端部(34)に形成された孔を有し、ピン(64)は
バイメタル板(32)の孔の中に、配置されている。バ
イメタル板(32)はピン(64)の上部端(68)及
びヒートシンク(18)の上部表面(72)に力を及ぼ
す。
バイメタル板(32)の一端(34)がある。バイメタ
ル板(32)の他端は、ヒートシンク(18)の非ひれ
状部分(22)の上部表面に対して、配置されている。
本発明の好ましい実施例において、上部端(68)は球
根領域として、終端している。バイメタル板(32)は
各端部(34)に形成された孔を有し、ピン(64)は
バイメタル板(32)の孔の中に、配置されている。バ
イメタル板(32)はピン(64)の上部端(68)及
びヒートシンク(18)の上部表面(72)に力を及ぼ
す。
【0021】バイメタル板(32)の内側の板(40)
は、外側の板(38)より高い熱膨張係数を有する。従
って、図1−3に描かれた実施例と異なり、温度が上昇
するにつれ、内部の板(40)は外側の板(38)より
速く長さが増大し、従って曲率部分(36)の曲率半径
は増加する。これによって、バイメタル板(32)はヒ
ートシンク(18)の上部表面(72)に対して、下向
きの力を加え、ばね(62)を圧縮する傾向をもつ。バ
イメタル板(32)の板(38)及び(40)を形成す
るのに用いられる材料及びばね(62)のばね定数は、
ある閾値温度以上で、エラストマパッド(28)の下部
表面(30)が集積回路(10)の上部表面に接するよ
うに、選ぶべきである。逆に、温度が閾値温度以下に下
がるとともに、ばね(62)はバイメタル板(32)の
圧縮力に打ち勝ち、エラストマパッド(28)の下部表
面が、集積回路(10)の上部表面から離れるように、
動かさなければならない。約10ミルの移動範囲は、ヒ
ートシンクに好ましいが、範囲は用途に依存し、より大
きくも、小さくもできる。
は、外側の板(38)より高い熱膨張係数を有する。従
って、図1−3に描かれた実施例と異なり、温度が上昇
するにつれ、内部の板(40)は外側の板(38)より
速く長さが増大し、従って曲率部分(36)の曲率半径
は増加する。これによって、バイメタル板(32)はヒ
ートシンク(18)の上部表面(72)に対して、下向
きの力を加え、ばね(62)を圧縮する傾向をもつ。バ
イメタル板(32)の板(38)及び(40)を形成す
るのに用いられる材料及びばね(62)のばね定数は、
ある閾値温度以上で、エラストマパッド(28)の下部
表面(30)が集積回路(10)の上部表面に接するよ
うに、選ぶべきである。逆に、温度が閾値温度以下に下
がるとともに、ばね(62)はバイメタル板(32)の
圧縮力に打ち勝ち、エラストマパッド(28)の下部表
面が、集積回路(10)の上部表面から離れるように、
動かさなければならない。約10ミルの移動範囲は、ヒ
ートシンクに好ましいが、範囲は用途に依存し、より大
きくも、小さくもできる。
【0022】本発明の好ましい実施例に従う方法におい
て、雰囲気温度が閾値レベルを越えた時、集積回路に対
し、冷却工程を行う。冷却工程は集積回路(10)から
離れたある距離に保たれたヒートシンク(18)で、行
われる。温度が閾値を越えた時、ヒートシンク(18)
を図2に示されるように、集積回路(10)と熱的に接
触させる。これによって集積回路(10)は冷却され、
集積回路(10)がその適切な動作温度範囲内に保たれ
る雰囲気温度の範囲が広がる。ヒートシンク(18)と
集積回路(10)間の熱的接触は、エラストマパッド
(28)で改善され、エラストマパッドは集積回路(1
0)の上部表面(16)の表面荒さと、図1に示される
ように、ヒートシンク(18)の下部表面(26)の表
面荒さを補償する。
て、雰囲気温度が閾値レベルを越えた時、集積回路に対
し、冷却工程を行う。冷却工程は集積回路(10)から
離れたある距離に保たれたヒートシンク(18)で、行
われる。温度が閾値を越えた時、ヒートシンク(18)
を図2に示されるように、集積回路(10)と熱的に接
触させる。これによって集積回路(10)は冷却され、
集積回路(10)がその適切な動作温度範囲内に保たれ
る雰囲気温度の範囲が広がる。ヒートシンク(18)と
集積回路(10)間の熱的接触は、エラストマパッド
(28)で改善され、エラストマパッドは集積回路(1
0)の上部表面(16)の表面荒さと、図1に示される
ように、ヒートシンク(18)の下部表面(26)の表
面荒さを補償する。
【0023】別の実施例において、方法は更に、加熱工
程を含む。温度が閾値レベル以下に落ちた時、集積回路
に熱が供給され、従ってその温度が上がり、集積回路が
適切な動作温度を保つ雰囲気温度の範囲が広がる。本発
明の好ましい実施例において、加熱は集積回路(10)
の上部表面(16)に対して配置されたヒートパッド
(50)により、行われる。ヒートパッド(50)は温
度センサ(54)に結合され、それは温度が一度閾値以
下に下がると、ヒートパッド(50)を励起する。
程を含む。温度が閾値レベル以下に落ちた時、集積回路
に熱が供給され、従ってその温度が上がり、集積回路が
適切な動作温度を保つ雰囲気温度の範囲が広がる。本発
明の好ましい実施例において、加熱は集積回路(10)
の上部表面(16)に対して配置されたヒートパッド
(50)により、行われる。ヒートパッド(50)は温
度センサ(54)に結合され、それは温度が一度閾値以
下に下がると、ヒートパッド(50)を励起する。
【0024】本発明の具体的な実施例について述べてき
たが、当業者には、本発明の精神及び視野を離れること
なく、変更ができることを理解できるであろう。
たが、当業者には、本発明の精神及び視野を離れること
なく、変更ができることを理解できるであろう。
【図1】バイメタル帯を有する電子デバイスの上まで上
昇させたヒートシンクを示す好ましい実施例を描いた図
である。
昇させたヒートシンクを示す好ましい実施例を描いた図
である。
【図2】ヒートシンク(18)を電子デバイスと熱的に
接触させた図1の実施例を示す図である。
接触させた図1の実施例を示す図である。
【図3】ヒートパッドを更に含む本発明の実施例を示す
図である。
図である。
【図4】本発明の好ましい実施例に従うヒートパッドの
要素を描いた図である。
要素を描いた図である。
【図5】電子デバイス上のヒートシンクの高さを制御す
るためのピン及びばねを更に含む本発明の別の実施例を
示す図である。
るためのピン及びばねを更に含む本発明の別の実施例を
示す図である。
10 集積回路 12 プリント回路ボード、PCB 14 電気的接触、電極 16 上部表面 18 ヒートシンク 20 ひれ状部分 22 非ひれ状部分 24 ひれ 26 下部表面 28 エラストマパッド 30 曲線部分 32 バイメタル板 34 端部 36 曲線部分 38、40 板 42、44 界面 50 ヒートパッド 52 導電性要素 54 温度センサ 56 材料 60 孔 62 ばね 64 ピン 68 上端 70 下端 72 上部表面
Claims (24)
- 【請求項1】 表面を有するヒートシンク;ヒートシン
ク及び基盤に固着され、ヒートシンクを電子デバイスか
らある距離に保つ温度依存性の負荷デバイスを含み、 温度依存性の負荷デバイスは、温度が増すにつれ、ヒー
トシンクを電子デバイスの方へ押しやり、温度が閾値を
越えた時、ヒートシンクが集積回路に熱的に接触するよ
うにする基盤に固着された電子デバイスの温度を調整す
る装置。 - 【請求項2】 温度依存性の負荷デバイスは;一対の端
部と端部間に半径を含む曲線部分を有し、1つの端部は
ヒートシンクに固着され、他端は基盤に固着され、それ
によってヒートシンクを集積回路からある距離に保つ少
くとも1つのバイメタル板を含み、 半径は温度に依存して変化し、距離は半径とともに変化
し、それによって温度が閾値を越えた時、ヒートシンク
が集積回路に熱的に接触する請求項1記載の装置。 - 【請求項3】 ヒートシンクはひれ状部分を含む請求項
2記載の装置。 - 【請求項4】 基盤はプリント回路ボードである請求項
2記載の装置。 - 【請求項5】 基盤はシングルチップモジュールである
請求項2記載の装置。 - 【請求項6】 基盤はマルチチップモジュールである請
求項2記載の装置。 - 【請求項7】 電子デバイスは集積回路である請求項1
記載の装置。 - 【請求項8】 集積回路と熱的に接触させるため、ヒー
トシンクの表面に対して配置された熱的に伝導性で圧縮
可能な材料を更に含む請求項1記載の装置。 - 【請求項9】 熱伝導性の圧縮可能な材料は、エラスト
マテープである請求項8記載の装置。 - 【請求項10】 上部及び下部表面を有し、下部表面が
集積回路と熱的に接触するヒートパッド;ヒートパッド
に結合され、温度が閾値以下に落ちた時、ヒートパッド
を励起するサーモスタット手段が更に含まれ、 温度が閾値を越えた時、ヒートパッドを通して、ヒート
シンクが集積回路に熱的に接触する請求項1記載の装
置。 - 【請求項11】 ヒートパッドは、 ヒートパッド内に配置され、サーモスタット手段による
励起に応答して、抵抗熱を生じるサーモスタット手段に
結合された導電性要素を含む請求項10記載の装置。 - 【請求項12】 ヒートパッドは0.5ミル乃至2ミル
の範囲の厚さを有する請求項11記載の装置。 - 【請求項13】 上部及び下部表面を有し、上部表面は
ひれ状部分及び非ひれ状部分を含み、非ひれ状部分は上
部表面から下部表面まで延びる孔を含むヒートシンク;
ヒートシンク及び基盤間に配置された中心軸を有するば
ね;上部及び下部端を有し、下部端は基盤に接続され、
ばねの中心軸とヒートシンク中の孔を貫いて延びるピ
ン;一対の端部と端部間に半径を有する曲線部分を持
ち、端部の1つは、ヒートシンクの上部表面に固着さ
れ、他方の端部はピンの上部端に固着され、バイメタル
板及びばねはヒートシンクを集積回路から一定の距離に
保つバイメタル板;を含み、 半径は温度に基づいて変化し、距離は半径とともに変化
して、温度が閾値を越えた時、バイメタル板はばねを圧
縮し、ヒートシンクが集積回路に熱的に接触するように
なる基盤に固着された集積回路の温度を調整するための
装置。 - 【請求項14】 ヒートシンクを電子デバイスからある
距離に支持する工程;閾値温度以上では、ヒートシンク
が電子デバイスに熱的に接触するまで、距離を減少させ
る工程;閾値温度以下では、ヒートシンクが熱的に電子
デバイスからエネルギーをとるまで、距離を増加させる
工程;を含む電子デバイスの温度を調節する方法。 - 【請求項15】 電子デバイスは基盤に固着されている
請求項14記載の方法。 - 【請求項16】 エラストマパッドはヒートシンクと電
子デバイス間の熱的接触を容易にする請求項14記載の
方法。 - 【請求項17】 温度が閾値以下に落ちた時、電子デバ
イスを加熱する工程を更に含む請求項14記載の方法。 - 【請求項18】 電子デバイスは本質的に平坦な上部表
面を含み;加熱工程は電子デバイスの上部表面と熱的に
接触したヒートパッドにより行われる請求項17記載の
方法。 - 【請求項19】 電子デバイスは集積回路である請求項
14記載の方法。 - 【請求項20】 支持工程は第1の温度において、バイ
メタル板により行われ;減少工程は第1の温度より高い
第2の温度に、バイメタル板を加熱するのに応答して行
われ;増加工程は第2の温度より低い第3の温度に、バ
イメタル板を冷却するのに応答して行われる請求項14
記載の方法。 - 【請求項21】 バイメタル板は基盤から熱的に絶縁さ
れている請求項20記載の方法。 - 【請求項22】 バイメタル板はヒートシンクから熱的
に絶縁されている請求項20記載の方法。 - 【請求項23】 バイメタル板は電子デバイスと熱的に
結合されている請求項20記載の方法。 - 【請求項24】 バイメタル板はヒートシンクとは熱的
に接続されていない請求項23記載の方法。
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