密闭性温度控制装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种集成电路封装领域的密闭性温度控制装置，以解决在密闭性区域内采用沸点很低的流体散热时如何有效控制流体的压力、温度、流速，防止气泡的发生，以提高散热的效率的问题。该密闭性温度控制装置包括侧壁，上端盖和下端盖以及一组O型圈形成一个密封区域，一套快速装卸部件，其与端盖和侧壁机械连接，通过传动装置来实现上述密封的区域的开闭。内部设置了一组传感器，端盖一方面将空间闭合，另一方面其上面集成有源器件或无源器件。上述传感器能有效检测流体的速率、温度、压力和气泡，解决流体散热过程中因气泡的生成带来的局部高温问题，很适合高密度封装领域对散热要求很高的场合。快速装卸部件又能实现上述装置的快速关闭。
【专利说明】密闭性温度控制装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及用于电子器件温度控制的技术，具体涉及通过流动液体可适用于电子器件散热领域的密闭性温度控制装置。
【背景技术】
[0002]电子器件在工作过程中，驱动这些电子部件的电能的一部分转换成热能而被释放出。由于电子部件的性能通常具有温度依赖性，所以释放出来的热量如果不能及时排出，就会给电子元件甚至电子器件的性能带来影响。
[0003]随着电子器件的高频、高速化以及集成电路不断向着小型化高密度发展，电子元器件的功率密度大幅度增长，而物理尺寸却不断缩小，热流密度随之增加，电子元器件工作的可靠性对温度十分敏感，所以高温的环境势必影响电子元器件的性能。为了保证电子元器件正常工作，必须给予电子元器件良好的散热并使其温度控制在一定范围内。
[0004]现有的电子元器件温度控制方法主要利用包括热传导、对流辐射、相位变化以及帕尔帖_塞贝克_汤姆孙效应或称为热点效应等原理。
[0005]目前大多数控制电子元件温度的方法都是通过气体对流来实现，即通过空气强制对流的方式来散热。或者利用不同材料的导热性能的差异将热量从一个小的热源转移到一个较大的区域从而实现散热。空气强制对流是最常用的散热方法，但是，由于空气密度很低，因此它的热传导系数很低，从而导致散热效率很低。而流体因为密度较高，可以实现较高的流速，因此热传输的效率也较高。在考虑强制对流热传输方式时，一些流体的参数在特定的系统应用场合下就会比别的参数显得尤为重要。比如工作在电子计算场合下的电子元器件最理想的工作温度范围是5-80摄氏度，对于流体来说重要的参数包括粘度、热传导性、表面张力、阻力，如果是相变液体，就必须考虑其沸点和工作气压。如果是一个密闭的空间，最理想的工作气压范围通常在1-5个大气压(1-5 bars)。
[0006]在2010年132期的《热传输》期刊中，ff.Escher等人在一篇名为”应用超薄阀微通道热沉进行芯片流体散热的实验研究”的文章中，就采用水对电子器件进行散热，可以说属于上述理论的一个典型运用。在该实验中，水与电子器件和线路不直接接触，中间加了一层介质，形成热障(thermal barrier) ?水之外的其他流体也进行了类似的尝试,如美国普渡大学的伊萨姆.穆达瓦在1992年曾公开过把高能芯片浸入油进行散热的研究。西摩.克雷在超级计算机上也进行了使用相变液体散热的实验，并且申请了美国专利(专利号 4590538)。
[0007]使用液体进行散热时，随着温度的升高，就会有气泡生成。特别是如果这种液体的沸点很低，气泡问题就会更明显。如果气泡粘附在器件的表面，就会对流体将该区域的热量及时带走带来阻碍，造 成局部高温。在高密度封装领域，器件之间的间距很小，单位体积内产生的热量非常高，为提高散热效率，通常采用沸点很低的流体散热，这种情况下，就需要对该流体的压力、温度、流速以及气泡的防止进行精密控制，而目前还没有发现针对上述问题的有效解决方案。
【发明内容】
[0008]本发明要解决的技术问题是在采用沸点很低的流体在密闭性区域内散热时如何有效控制流体的压力、温度、流速，防止气泡的发生，以提高散热的效率。
[0009]为解决上述问题，本发明提供了一种密闭性温度控制装置，包括侧壁，上端盖和下端盖，其与侧壁之间通过设置O型圈形成一个密封的区域，一套快速装卸部件，其与端盖和侧壁机械连接，通过传动装置挤压和松开上述O型圈来实现上述密封的区域的紧闭和打开，还设有流体的进口和出口，在上述密封的区域内部设置了一组传感器，上述端盖一方面将空间闭合，另一方面其内测端面作为PCB来使用，上面集成有源器件或无源器件。
[0010]进一步，上述流体的进口包含一个流体进口阀，设置在端盖上。
[0011]进一步，上述流体的进口阀包含至少一个旁通阀。
[0012]进一步，上述流体的出口设置在侧壁上。
[0013]进一步，上端盖有一个朝向下端盖的延伸部，位于侧壁的内部，通过O型圈与下端盖连接，延伸部上可以形成导流结构，将密封的区域内部的流体引导至出口。
[0014]进一步，上述传感器包括温度传感器、压力传感器、流速传感器、检测气泡有无的传感器以及检测气泡状态变化的声音传感器。
[0015]进一步，上述端盖端面可通过突出状的隔离柱对其上下的基板进行支撑，实现堆叠封装。
[0016]进一步，上述快速装卸部件包括辐条、连杆、有弹性的拉杆、托架和托架的下端部，辐条与连杆上开设孔，拉杆通过该孔将辐条与连杆跨连，通过辐条沿中心轴一定范围的旋转带动托架和托架的下端部沿着连杆方向移动，下端部有一个突起，当托架朝着辐条方向移动时，该突起沿着侧壁外翻折部分的斜面滑动。
[0017]进一步，拉杆上有一弯曲部，使得辐条可沿中心轴旋转略大于90度。
[0018]进一步，上述快速装卸部件还包括一个弹出式定位销，辐条沿中心轴旋转略大于90度时该定位销能防止辐条反方向旋转。
[0019]本发明公开的密闭性温度控制装置，内部含有多个传感器，能有效检测流体的速率、温度、压力和气泡，有效解决高密度封装技术中流体散热过程中因气泡的大量生成带来的局部高温问题，很适合高密度封装领域对散热要求很高的场合。快速装卸部件又能实现上述装置的快速关闭。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为密闭性温度控制装置的侧视图。
[0021]图2为一个典型的在端盖上集成了电子器件后的效果图。
[0022]图3为将图2所示的集成状态的电子器件放置在密闭性温度控制装置后的侧视图。
[0023]图4为快速装卸部件在打开状态时的俯视图。
[0024]图5为快速装卸部件在闭合状态时的俯视图。
[0025]图6为密闭性温度控制装置的上下端盖上都集成了电子器件后的效果图。【具体实施方式】
[0026]下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0027]如图1是密闭性温度控制装置的侧视图。从中可以看出该密闭性温度控制装置，包括侧壁120，上端盖110和下端盖130，上端盖110有一个朝向下端盖的延伸部187，位于侧壁的内部，延伸部上可以形成导流结构，将密封的区域内部的流体引导至出口。上下端盖与侧壁之间通过设置O型圈188、115和177形成一个密封的区域。还设有流体的进口和出口，流体的进口包含一个流体进口阀165，设置在上端盖110上，进口阀165包含至少一个旁通阀155。在密封的区域内部设置了一组传感器，以一个圆圈及其中的字母来代表，传感器包括温度传感器(字母为T)、压力传感器(字母为P)、流速传感器(字母为M)、检测气泡有无的传感器(字母为B)以及检测气泡状态变化的声音传感器(字母为A)。流体的出口 105设置在侧壁120上。上述端盖一方面将空间闭合，另一方面其内测端面作为PCB来使用，上面集成有源器件或无源器件，图1未示出。
[0028]图2是一个典型的在下端盖130上集成了电子器件后的效果图。芯片260可以是一个逻辑部件或开关部件，其通过锡球217与基板235相连。270可以是一个组件或一个堆叠封装后的组件，250是一个散热通道，与芯片260直接接触，帮助把芯片260的热量传递给流体。基板235上还设置了压力传感器(字母为P)和声音传感器(字母为A)。下端盖130 一方面起到将空间闭合的作用，另一方面又作为芯片的载体来使用，上面集成有源器件或无源器件。下端盖130的上下端面还设置了突出状的隔离柱(280)，以对其上下的基板进行支撑，实现堆叠封装。
[0029]图3为将图2所示的集成状态的电子器件放置在密闭性温度控制装置后的侧视图。图中的宽箭头代表流体的流动。
[0030]快速装卸部件在打开状态时的状态图如图4所示，从里到外的反向分别包括辐条140、有弹性的拉杆175、连杆145、托架125和托架的下端部126 (下端部的侧视图可参见图1)。辐条140与连杆145上开设孔116，拉杆175通过该孔116将辐条140与连杆145跨连，拉杆175可在孔116内自由转动。通过辐条140沿中心轴167 —定范围的旋转带动托架125和托架的下端部126沿着连杆145方向移动，拉杆175上有一弯曲部176，使得辐条140可沿中心轴167旋转略大于90度。下端部126有一个突起，当托架125朝着辐条140方向移动时，该突起沿着侧壁外翻折部分的斜面滑动(示意图可参见图1)。
[0031]图5为快速装卸部件在闭合状态时的俯视图。从中可以看出上述快速装卸部件还包括一个弹出式定位销410，当辐条140沿中心轴167旋转略大于90度时该定位销410能防止辐条反方向旋转。
[0032]图6为在上述密闭性温度控制装置的上下端盖上都集成了电子器件后的效果图。图中的650和620都是O型圈，受托架610的挤压后可变性，起到密封作用。还在端盖130和托架610的端部分别增加了突起640和630，防止相互滑动。
[0033]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种密闭性温度控制装置，包括侧壁120，上端盖110和下端盖130，其与侧壁之间通过设置O型圈形成一个密封的区域，设有流体的进口和出口 105，在上述密封的区域内部设置了一组传感器，上述端盖一方面将空间闭合，另一方面其内测端面作为PCB来使用，上面集成有源器件或无源器件，其特征在于还包括一套快速装卸部件，其与端盖和侧壁120机械连接，通过传动装置挤压和松开上述O型圈来实现上述密封的区域的紧闭和打开。
2.如权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于所述流体的进口包含一个流体进口阀165，设置在端盖上。
3.如权利要求2所述的温度控制装置，其特征在于所述流体的进口阀165包含至少一个旁通阀155。
4.如权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于所述流体的出口设置在侧壁上。
5.如权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于所述上端盖有一个朝向下端盖的延伸部187，位于侧壁的内部，通过O型圈177与下端盖连接，延伸部上可以形成导流结构，将密封的区域内部的流体引导至出口。
6.如权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于所述传感器包括温度传感器、压力传感器、流速传感器、检测气泡有无的传感器以及检测气泡状态变化的声音传感器。
7.如权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于所述端盖端面可通过突出状的隔离柱(280)对其上下的基板进行支撑，实现对于堆叠封装的固定。
8.如权利要求1所述的温度控制装置，其特征在于所述快速装卸部件包括辐条140、连杆145、有弹性的拉杆175、托架125和托架的下端部126，辐条140与连杆145上开设孔116，拉杆175通过该孔116将辐条140与连杆145跨连，通过辐条140沿中心轴167 —定范围的旋转带动托架125和托架的下端部126沿着连杆145方向移动，下端部126有一个突起，当托架125朝着辐条140方向移动时，该突起沿着侧壁外翻折部分的斜面滑动。
9.如权利要求8所述的温度控制装置，其特征在于所述拉杆175上有一弯曲部176，使得辐条140可沿中心轴167旋转略大于90度。
10.如权利要求8所述的温度控制装置，其特征在于所述快速装卸部件还包括一个弹出式定位销410，辐条140沿中心轴167旋转略大于90度时该定位销410能防止辐条反方向旋转。
【文档编号】H05K7/20GK103796494SQ201410040927
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年1月28日 优先权日:2014年1月28日
【发明者】丹尼尔.古蒂多, 王启东 申请人:华进半导体封装先导技术研发中心有限公司