技術 取りはずし可能な噴霧冷却サブ・モジュールを有する噴霧冷却モジュール

0001

（発明の背景）
１．発明の分野
本発明は、モジュールに冷却流体を提供する冷却システムに結合された電子カード・モジュールおよび電子カード・サブ・モジュールを有する電子アセンブリに関する。
２．背景情報

0002

集積回路は、通常プリント回路基板にはんだ付けされるパッケージへと組み立てられる。プリント回路基板はマザーボードの嵌合コネクタへ差し込まれる電子カードの基板であることもある。

0003

作動中に集積回路は熱を発生する。回路の結合温度が望ましくない値を超過しないことを保証するために熱を除去する必要がある。いくつかの電子カードは、回路からの熱の除去を促進する熱スラグおよび熱シンクが組み込まれている。熱は強制または自然対流により熱シンク／スラグからの周囲の大気へ流入する可能性がある。

0004

マイクロプロセッサ等の集積回路は、従来型の熱シンク／対流冷却システムで有効に除去できない熱を生成する可能性がある。集積回路から熱を伝達させて追い出す熱パイプを組み込んだ電子システムが開発されている。熱パイプもまた熱的な制限を有し、従来型の熱シンクよりも高価である。

0005

集積回路または集積回路のパッケージ上に冷却液を直接噴霧するノズルを組み込む電子システムも開発された。これらのシステムは、コンプレッサ／ポンプおよび熱交換器を含む冷却システムにノズルを結合するための配管ハードウェアを通常必要とする。

0006

電子システム・カードは交換できることが望ましい。直接冷却型の電子システムは通常、カードがシステムから取り外される前に配管ハードウェアを分解しなければならないように構築されている。分解には、フィッティング、シール等を分離する工具が必要かもしれない。工具または組立てハードウェアの使用の必要なしに、電子カードを結合したりシステムから取りはずしたりできる直接冷却システムを提供することが望まれるであろう。それに加えて、工具またはハードウェアを使用せずに、個々のパッケージまたは集積回路を直接冷却システム内の電子カードから取り外すこともまた望まれる。
（発明の概要）

0007

本発明の一実施態様は、電子カード・モジュールと電気的に接続され、かつ流体的に連通する電子カード・サブ・モジュールを備える電子システムである。電子カード・モジュールは、マザーボードと嵌合され、またモジュールへ冷却流体を提供する冷却システムのマニホールドに結合される。
（詳細な説明）

0008

本発明の一実施形態は、電子カード・モジュールと電気的に接続され、流体的に連通する電子カード・サブ・モジュールを含む電子システムである。電子カード・モジュールは、マザーボードと嵌合され、またモジュールへ冷却流体を供給する冷却システムのマニホールドに結合されることが可能である。冷却流体は、モジュール内に位置する集積回路または集積回路パッケージ上を直接流れることが可能である。各モジュールは、工具またはハードウェアを使用せずに、サブ・モジュールをモジュールへ差し込むこと、ならびにモジュールをマザーボードおよびマニホールドに差し込むことを可能にする電気コネクタおよび流体コネクタを有することもある。

0009

特に参照番号により図面を参照して、図ｌは、本発明の電子システム１０の一実施形態を示す。システム１０は、電子カード・モジュール１６および／または電子カード・サブ・モジュール１８に冷却流体１４を供給する冷却システム１２を含んでいる。

0010

冷却システム１２は、流体１４を貯蔵所２２からモジュール／サブ・モジュール１６、１８へ送るポンプ２０を含む。モジュール／サブ・モジュール１６、１８は、流体１４を霧状にするノズル２４をも含む。霧状化された流体１４は、集積回路２６上に向けられている。集積回路２６は、流体１４へ伝達される熱を生成する。熱の伝達により流体は気相へ変化する。

0011

気化した流体１４は、モジュール／サブ・モジュール１６、１８から熱交換器２８へと流れる。冷却システム１２は、熱交換器２８を横切る空気の流れを発生させて流体１４から熱を除去するファン３０を備えている。流体１４は、貯蔵部２２へ流れ戻り、サイクルを完成させる。

0012

図２は、電子カード・モジュール１６および電子カード・サブ・モジュール１８の一実施形態を示す。モジュール１６は、基板３６に取り付けられた１つまたは複数の集積回路パッケージ３４を囲むハウジング３２を含んでいる。集積回路パッケージ３４は各々１つまたは複数の集積回路を備えているであろう（図示されない）。パッケージが図示され、説明されているが、モジュール１６が基板３６に直接取り付けられる集積回路を含むこともあることを理解されたい。

0013

基板３６は、マザーボード電気コネクタ３８およびサブ・モジュール電気コネクタ４０が取り付けられたプリント回路基板を備えることもある。マザーボード電気コネクタ３８はマザーボード４４に取り付けられたコネクタ４２に嵌合される。

0014

サブ・モジュール１８は、同様に、基板５０に取り付けられた１つまたは複数の集積回路パッケージ４８を囲むハウジング４６を備えることもある。集積回路パッケージ４８は、各々１つまたは複数の集積回路（示されていない）を備えている。パッケージは図示され、説明されているが、モジュール１８が基板５０に直接取り付けられた集積回路を含むこともあることを理解されたい。

0015

サブ・モジュール１８内の集積回路は、モジュール１６の集積回路に結合されたマイクロプロセッサであってもよい。分離可能なサブ・モジュール１８を用いることにより、オペレータがシステムのマイクロプロセッサを容易に設置、取り替えることが可能になる。

0016

サブ・モジュールの基板５０は電気コネクタ５２が取り付けられたプリント回路基板である。電気コネクタ５２は、モジュール１６の電気コネクタ４０へ差し込むことができる。電気コネクタ３８、４０、４２および５２、ならびに基板３６および５０は、集積回路パッケージ３４および４８を互いへおよびマザーボード４４へ電気的に接続する。

0017

モジュール１６は、マニホールド６２の対応する流体コネクタ５８および６０に差しこむことが可能な流入口流体コネクタ５４および流出口流体コネクタ５６を備えている。マニホールド６２は、図１に示される冷却システム１２のポンプ２０と熱交換機２８に結合される。

0018

図３で示されるように、マニホールド６２の流体コネクタ５８および６０は、各々、常時バルブ６４を閉じるように付勢されたばねを備えている。モジュール１６の対応する流体コネクタ５４または５６がマニホールド６２の流体コネクタ５８または６０に挿入されると、バルブ６４が開かれる。バルブ６４が開くと、冷却流体はマニホールド６２からモジュール１６へ流れることができる。モジュール１６がマニホールド６２から分離されると、流体がコネクタ５８または６０を通り流れないように、バルブ６４は閉位置へ戻る。この一方向バルブ６４がモジュール１６をマニホールド６２およびマザーボード４４と閉鎖的に嵌合させる手段となっている。

0019

図２を参照すると、サブ・モジュール１８は、モジュール１６の嵌合流体コネクタ７０および７２に差しこむことができる一対の流体コネクタ６６および６８を備えている。流体コネクタ７０および７２は、各々サブ・モジュール１８がモジュール１６へ差し込まれた場合に開かれるようにばねで付勢された常時閉バルブ（示されていない）を備えることがある。バルブは開位置にあっては流体がサブ・モジュール１８に流入するのを可能にし、閉位置にあっては流体がモジュール１６から流出するのを妨げる。モジュール１６は、コネクタ７０および７２と流入口５４および流出口５６コネクタをそれぞれ接続し、マニホールド６２とサブ・モジュール１８との間の直接の流体の通り路となる一対の流体ライン（示されていない）を備えることがある。電気コネクタ３４、および流体コネクタ７０および７２は、サブ・モジュール１８を受けることができる開口部７４内に位置している。

0020

図４に示すように、開口部７４の深さは、サブ・モジュール１８がモジュール１６に差し込まれたとき、サブ・モジュールの上面７６がモジュールの上面７８と同じ高さとなることが望ましい。開口部７４は、このようにモジュール／サブ・モジュール・アセンブリの形状を最小化する。

0021

モジュール・ハウジング３２は、オペレータが指を挿入し、またサブ・モジュール１８をモジュール１６からより容易に分離させることができる一対のくぼみ８０を有してもよい。同様に、サブ・モジュール・ハウジング４６はサブ・モジュール１８をモジュール１６からの取り除くのを助ける一対のくぼみ８２を有することがある。

0022

システムは、サブ・モジュール１８をモジュール１６に差し込み、その後モジュール１６をマザーボード４４およびマニホールド６２に差し込むことにより組み立てられる。代わりに、モジュール１６をマザーボード４４およびマニホールド６２に差しこんだ後に、サブ・モジュール１８はモジュール１６に差し込むこともできる。本発明は、工具またはハードウェアを使用せずに、モジュール１６およびサブ・モジュール１８の両方を直接冷却式冷却システムに差し込むことができる電子システムを提供する。

0023

典型的な実施形態が付随する図面で説明され示されてきたが、このような実施形態は、単に説明的であり、広い発明を制限するものではなく、他の様々な改良が通常の当業者に生じるので、本発明は図示され説明された特定の構造および配置に制限されないことを理解されたい。