[发明专利]利用冷却器件在电子电路紧凑布局中配置电导管的装置

说明书

本发明涉及计算机系统，更准确地说，涉及用于在极高密度混合电子电路的层间配置电连接的装置。

现代计算机系统中所用的半导体和其它器件只能在特定温度范围内运行时才能正常工作。通常，设计各器件可在延展到上限约110℃比较狭窄范围内可靠地工作。超过该上限点，这些器件在处理数字信息方面本身就会不可靠，并可能随着温度上升而损坏。一般，诸如个人计算机和工作站的台式计算机系统包括一块母板，其上配置连接到系统总线的中央处理器、存储器和输入/输出电路系统。在母板上配备有槽隙供系统外围部件连接到系统总线。安装在计算机壳体内的驱动周围空气的小风扇，通常足以冷却电子电路以适应操作温度需要。

H.Davidson于1990年7月13日提交的、题为“用于计算机系统等的三维插件布局”的共同未决美国专利申请第07/553，521号所涉及的一种完全不同的组装布局，允许一种非常大功率的计算机（例如，具有高达0.5千兆字节随机存取存储器和多达四个独立处理器的计算机）包含于大致一边为四英寸和一英寸厚的容积内。这些紧凑布局是通过把非常薄的混合电路层基本上互相贴着以形成总的计算机组合件而获得的。这种大功率计算机因为用作总线的导线长度短、实质上减少了阻抗，所以能够比常规封装的计算机以更快的速度运算。然而，这些更高组装密度的布局有可能引起操作温度升高到正常周围空气冷却不能应付的程度。

举例来说，为了从这种计算机获得很快的操作速度，可将非常高速的器件用于嵌入的芯片中。这些器件需要很大的功率并产生很高的工作温度。在这种系统情况下，每层电子器件可能使用多达200安培的电流，在该布局若干层中的每一层产生高达1000瓦的功率。先有技术冷却技术将无法简单地将这类计算机保持在其电子器件的操作温度限值之内，加电后很短时间内该设备便会损坏。

为了从在较大功率情况下使用的这些装置中排除热量，曾设计过一种新颖的热交换装置。在H.Davidson于1990年7月13日提交的、题为“用于冷却电子电路紧凑阵列的装置”的美国专利申请第07/553，541号中公开了这种装置。基本上来说，该热交换装置包含定位于装有电子器件各层间、并至少贴着其中之一的至少一层散热层。在各散热层安置有用以传送液体的内沟以完成散热。试验已证明这种热交换器能在所述热交换器表面将功耗大于500瓦功率的单层电路冷却到大致为47℃。

这样的装置在其中借助形成所有层结构定位的陶瓷和其他非导电绝缘体给电子电路各层电连接导线确定路由的情况下工作良好。然而，对这样的电路系统所需的导线数在很大功率计算机中有激增的趋势。因此，在层间用以构成电导管的结构布局对需用诸如上述最后提及专利申请中所公开的那些散热器件的大功率计算机来说受到了严格限制。

为此，本发明的一个目的是在具有散热器件层的非常紧凑封装的计算机系统中提供用以置备电导管的装置。

更一般的说，本发明的另一目的是通过冷却非常紧凑封装的电子系统的装置构成电导管。

本发明的这些和其他目的在如下一种布局中得以实现，该布局用以封装包括若干基本上薄平行层电路部件的薄平面型阵列，其中各层处于相互紧凑相邻状态，各层中一或多层包含其中嵌入有电路板装置的绝缘材料衬底，所述层中的其他层包含至少贴着其它层之一布局、用以从该装置排除热量的导热装置，该导热装置具有传送液体的内沟以完成散热，包含导热装置的层其中具有用于容纳电导管的开孔，所述开孔与包含导热装置的层基本上以直角相交于通过内沟的惰性液体流，并以避开沟道的方式加以定位。

本发明的上述和其他目的及特征通过下面详细说明连同参考附图会变得更加明确，各附图中，相同标号表示相同元件。

图1是说明在共同未决专利申请中所描述的密集封装的计算机组件设计的等比例示图。

图2是说明在供密集封装的计算机组件设计用共同未决专利申请中所描述的热交换装置层的等比例示图。

图3是表示图2中一对热交换装置的截面图。

图4是按照本发明的一种改进型密集封装的计算机系统的等比例示图。

图5是说明按照本发明构造的一层改进型热交换装置的截面侧视图。

图6是说明按照本发明构造的改进型热交换装置的一层截面正视图。

图7是说明按照本发明构造的改进型热交换装置的一层截面顶视图。

图8说明用于在一热交换装置和一邻接电子层之间构成导电连接的弹簧装置的顶视图。

图9说明图7中用于在一热交换装置和一邻接电子层之间构成导电连接的弹簧装置的侧视图。