專利名稱：安裝有電子器件的印刷電路板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及安裝有電子器件的印刷電路板，尤其是涉及裝備有帶密封盒的冷卻器的印刷電路板，該密封盒中液態(tài)冷卻劑流過其上安裝有大發(fā)熱量的LSI(大規(guī)模集成電路)或類似半導(dǎo)體器件的印刷電路板。
由于LSI集成密度的日益增長以及LSI運(yùn)行速度的日益增加，單個(gè)高密度LSI產(chǎn)生的發(fā)熱量保持增大。對這種情形，需要開發(fā)對高密度安裝LSI的印刷電路板更有效的冷卻單元。安裝LSI的印刷電路板在板兩側(cè)或一側(cè)安裝有所需數(shù)量的LSI。為了冷卻LSI，已有技術(shù)中通常是利用把印刷電路板浸在液態(tài)冷卻劑中的液冷式或強(qiáng)制氣冷式，使安裝LSI的印刷電路板的整體結(jié)構(gòu)冷卻。
強(qiáng)制氣冷不足以實(shí)現(xiàn)冷卻大發(fā)熱量的LSI的所需目的。液態(tài)冷卻需要將整個(gè)印刷電路板結(jié)構(gòu)浸在冷卻劑中，因而存在冷卻器不可避免的龐大的缺點(diǎn)。此外，由于印刷電路板的液態(tài)冷卻基本取決于冷卻劑的對流，所以當(dāng)印刷電路板上安裝有大發(fā)熱量的電子器件時(shí)不可能產(chǎn)生滿意的冷卻效果。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種安裝有電子器件的印刷電路板，其裝備有高效率的小冷卻器。
根據(jù)本發(fā)明的方案，安裝有電子器件的印刷電路板包括具有安裝于其至少一面的電子器件陣列的印刷電路板；容納電子器件陣列的密封盒，具有圍繞所有電子器件陣列、與印刷電路板的一面保持不透液體地接觸的邊緣，具有從外部向密封盒內(nèi)提供冷卻劑的入口和向外部排放冷卻劑的出口。密封盒內(nèi)形成冷卻室，其中電子器件浸在冷卻劑中，冷卻劑經(jīng)過入口提供，且在電子器件中分布并經(jīng)過出口排至外部。
根據(jù)另一方案，冷室具有跨越電子器件陣列并在相鄰電子器件之間延伸的多個(gè)擋板，以使從入口到出口的冷卻劑溝道或通道曲折地流過各電子器件。
根據(jù)又一方案，電子器件在印刷電路板上布置成矩陣形式，密封盒為盒狀結(jié)構(gòu)，其具有底板、在矩陣列方向延伸的一對相對的側(cè)壁和與上述兩側(cè)壁的相對端接合的一對相對的端壁、以及從端壁之一延伸至比另一端壁稍短的位置處的分隔壁，用以在其間限定出空隙且在列方向把電子器件的矩陣陣列分成兩個(gè)子矩陣陣列，從而提供從入口到出口的基本為U型冷卻劑通道。


圖1A是本發(fā)明的實(shí)施例的平面剖視圖。
圖1B是沿圖1A的線1b-1b′的剖視圖。
圖2是圖1A和1B所示實(shí)施例的局部放大剖視圖。
圖3A是本發(fā)明的另一實(shí)施例的平面剖視圖。
圖3B是沿圖3A的線3b-3b′的剖視圖。
圖4是圖3A和3B所示實(shí)施例的局部放大剖視圖。
圖5是用于本發(fā)明的效果測量的安裝有電子器件的印刷電路板的平面剖視圖。
圖6是展示由圖5的印刷電路板所獲得的測量值的曲線圖。
圖7A是本發(fā)明的另一實(shí)施例的平面剖視圖。
圖7B是沿圖7A的線7b-7b’的剖視圖。
圖8A是本發(fā)明的另一實(shí)施例的平面剖視圖。
圖8B是沿圖8A的線8b-8b′的剖視圖。
圖9A是展示圖8A和8B所示實(shí)施例的改進(jìn)型平面剖視圖。
圖9B是沿圖9A的線9b-9b′的剖視圖。
圖10是本發(fā)明的另一實(shí)施例的平面剖視圖。
圖11是本發(fā)明的又一實(shí)施例的平面剖視圖。
圖12是一種實(shí)施例的透視圖，其中發(fā)熱量相對較小的電子器件安裝在同一印刷電路板的密封盒之外并由測試設(shè)備的強(qiáng)制空氣冷卻風(fēng)扇馬達(dá)冷卻。
圖13A是安裝有電子器件的印刷電路板安裝結(jié)構(gòu)的實(shí)例的側(cè)視圖。
圖13B是安裝有電子器件的印刷電路板安裝結(jié)構(gòu)的另一實(shí)例的側(cè)視圖。
圖13C是安裝有電子器件的印刷電路板安裝結(jié)構(gòu)的又一實(shí)例的側(cè)視圖。
以下將結(jié)合圖1A和1B說明根據(jù)本發(fā)明的裝備有冷卻器的印刷電路板的第一實(shí)施例。圖1A是沿圖1B的線1a-1a′的剖視圖，圖1B是沿圖1A的線1b-1b′的剖視圖。如圖1A和1B所示，在印刷電路板10的兩面的整個(gè)區(qū)域安裝了大發(fā)熱量的電子器件3的矩陣陣列32，例如LSI。印刷電路板10的每面用盒狀密封盒20覆蓋，其一側(cè)開放并形成冷卻室，冷卻室中容納電子器件3而且冷卻劑7穿過電子器件3而分布。密封盒20包括底板21；一對相對而置的側(cè)板22a、22b；一對端板22c、22d。如圖2所示，每個(gè)電子器件3包括具有引線管腳31和散熱器32的LSI，散熱器具有散熱翼片并與LSI33保持緊密接觸。印刷電路板10的兩面與密封盒20的邊緣部位26通過彈性O(shè)型環(huán)4被夾板12a和12b不透液體地相互壓緊并由螺釘13固定。
由此電子器件3的引線管腳31把LSI 33電氣地和機(jī)械地連接于印刷電路板10。與LSI33的表面固定接觸的散熱器32由良好導(dǎo)熱體例如銅或鋁制成，且具有形成于其表面上的多個(gè)散熱翼片。印刷電路板10在其邊緣還具有多個(gè)安裝于其上的連接器5。電子器件3的引線管腳31通過印刷電路板10的多層內(nèi)連接與連接器5連接。在密封盒20與印刷電路板10之間限定了冷卻室25，其中容納了電子器件3并由在箭頭71所示方向分布于其中的冷卻劑7來冷卻。參考標(biāo)號61代表把冷卻劑7注入冷卻室的入口，61′是設(shè)置在端壁22c的入口。參考標(biāo)號62代表把冷卻劑7排出冷卻室25的出口，62′是設(shè)置在端壁22d的出口。
冷卻劑7經(jīng)入口61和61′流入冷卻室2，電子器件3浸漬在冷卻劑7中。冷卻劑7按箭頭71的方向流動(dòng)同時(shí)冷卻電子器件3，并通過出口62和62′排出密封盒20之外。
如圖2所示，利用密封裝置27而在印刷電路板10與密封盒20的邊緣端部26之間提供不漏液體的結(jié)合。參考標(biāo)號11代表在印刷電路板10的表面區(qū)域預(yù)先淀積的金屬箔，用于與密封盒20的邊緣端部16不透液體地接觸。印刷電路板10和密封盒20與彈性O(shè)型環(huán)襯墊4接合在一起，襯墊4位于在邊緣端部26的端面切割出的槽28與金屬箔11之間，密封盒20被夾板12a和12b壓緊并固定于印刷電路板10上。通過在印刷電路板10的表面上淀積鍍金圖形或首先淀積銅圖形然后鍍金來形成金屬箔11。保持在密封盒20與印刷電路板10之間的彈性襯墊4由不會被冷卻劑7破壞的材料制成。例如作為冷卻劑7使用是惰性液體的FLUORINERT(商標(biāo)3M，Inc)。通過對金屬箔鍍金，可以在長時(shí)間內(nèi)增強(qiáng)密封盒27的密封特性。上述密封盒27的結(jié)構(gòu)也可用于以下將說明的本發(fā)明的所有實(shí)施例中。
安裝在容納于冷卻室25內(nèi)的每個(gè)電子器件3上的散熱器32由冷卻劑7冷卻，冷卻劑被控制在適當(dāng)?shù)臏囟炔⒃谒鑹毫ο峦ㄟ^入口61和管道從外部制冷機(jī)注入密封盒20。通過入口61注入冷卻室25的冷卻劑7按箭頭71所示方向流動(dòng)，同時(shí)從電子器件3及其散熱器32吸收熱量，再通過出口62排出。
如上所述，通過經(jīng)入口61和61′把冷卻劑7注入冷卻室25，經(jīng)出口62和62′排出，電子器件3放出的熱量被與其接觸的流動(dòng)的冷卻劑吸收，因而可使熱量有效的消散。另外，由于密封盒安裝在印刷電路板上以使其覆蓋電子器件陣列，所以組件可以做得較小。
在圖1A和1B的實(shí)施例中，冷卻劑7基本上與電子器件3的布置方向平行地流動(dòng)，如箭頭71所示。因而，靠近電子器件3流動(dòng)的冷卻劑流量的高溫剖面區(qū)和遠(yuǎn)離電子器件3流動(dòng)的冷卻劑流量的較低溫剖面區(qū)趨于穩(wěn)定分布。結(jié)果，在較低溫剖面區(qū)的相當(dāng)大量的冷卻劑流量原封不動(dòng)地從冷卻室25排出，引起不能有效地用冷卻劑來消散電子器件3產(chǎn)生的熱量的問題。這種狀態(tài)下，即使把冷卻劑的流速設(shè)定為較大值，也不能有效提高冷卻效率。當(dāng)與電子器件3接觸的流動(dòng)的冷卻劑流量具有低流速時(shí)，它就有大的升溫。在這種情況，隨著冷卻劑7向下游流動(dòng)，其溫度逐漸上升因而冷卻能力減弱，結(jié)果在下游的電子器件3呈明顯的溫升。
通過提高冷卻劑注入壓力從而提高其流速將可提高冷卻劑7的流速。用在高壓下注入冷卻劑的辦法，將降低冷卻劑7不透液體的可靠性。此外，這種設(shè)置將使液態(tài)冷卻單元笨重從而增大其制造成本。
為了提高冷卻劑7的熱量吸收效果，期望使整個(gè)冷卻劑流量有助于盡可能均等地吸收熱量。亦既，重要的是使冷卻劑7的每個(gè)部分具有與電子器件3接觸流動(dòng)的機(jī)會。通過使冷卻劑流量分布于其剖面區(qū)可以實(shí)現(xiàn)此目的。下面將說明本發(fā)明的另一實(shí)施例，通過利用設(shè)置在冷卻室25的擋板改變冷卻劑7的流向或擾動(dòng)其流動(dòng)，來增強(qiáng)冷卻效率。順便要說的是，為簡便起見，盡管在以下實(shí)施例中沒有引用圖1A和2所示夾板12a、12b和螺釘13，但這些是自然要設(shè)置的。
圖3A和3B所示實(shí)施例與圖1A和1B所示實(shí)施例不同之處在于，電子器件3布置成6行和4列的矩陣形式，形成的擋板24從相對的側(cè)壁22a、22b之一側(cè)交替地向另一側(cè)延伸而且每隔一列后者向前者延伸。在此實(shí)施例中，冷卻劑入口61和出口62靠近同一側(cè)壁22b的相對兩端設(shè)置。由于冷卻劑7的流向被擋板24多次倒轉(zhuǎn)，如箭頭所示，所以冷卻劑流量被攪亂和擾動(dòng)，使整個(gè)流量提供均勻的溫度分布。
圖3B是從圖3A中的線3b-3b′的箭頭方向所取的剖視圖，圖4是從圖3A中的線4-4′在箭頭方向所取的局部放大的剖視圖。
圖3A、3B和4中，印刷電路板10在其兩面都具有布置成如圖1實(shí)施例情形的矩陣形式的電子器件3。每個(gè)電子器件3通過引線管腳31電氣地和機(jī)械地連接于印刷電路板10。每個(gè)電子器件3具有固定安裝于其表面的散熱器裝置32，散熱器裝置32具有形成于其表面上的多個(gè)散熱翼片。在印刷電路板10的兩面安裝了密封盒20，在其與板10之間限定了冷卻室25，其中冷卻容納于其中的電子器件3。亦即，密封盒10具有擋板24，其交替地從底板21和相對置的側(cè)壁22a和22b中之一向印刷電路板10和另一側(cè)壁延伸，再從后者向前者延伸。每個(gè)擋板24的下邊緣可以與印刷電路板10分開。
這樣，在印刷電路板10與每個(gè)密封盒20之間形成冷卻室25，電子器件3容納于其中，冷卻劑7按箭頭所示方向曲折流動(dòng)。在此情況，可以省去用于冷卻室25之一的入口和出口61和62，但代之以要在靠近用于另一冷卻室25的入口和出口61和62的印刷電路板10中設(shè)置多個(gè)孔，通過這些孔兩個(gè)冷卻室25相互連通，以使冷卻劑7從印刷電路板10的一面流向另一面。這可以減少入口和出口61和62的數(shù)量。
以下，說明測量結(jié)果，其表明通過在上述冷卻室25設(shè)置檔板24使冷卻劑流量受到擾動(dòng)，可以提高電子器件3的冷卻效率。
如圖5所示，用于測量的印刷電路板10具有以等間距按行排列的八個(gè)電子器件3，冷卻室25具有在每第二和第三電子器件3之間延伸的擋板24。密封盒20的尺寸為200×40mm2。每個(gè)電子器件3由陶瓷襯底和形成于其上的LSI組成，襯底為16×16×1.0mm3，LSI的尺寸為7.5×7.5×0.5mm3，發(fā)熱值為12W。
圖6展示了冷卻劑流速分別設(shè)定為1000cm3/分、1500cm3/分、和2000cm3/分的情況下#1和#8的電子器件的表面溫度的測量值。入口處的冷卻劑溫度是25℃。黑點(diǎn)表示無隔板的測量值，白點(diǎn)表示有隔板的測量值。圖6清楚地證明通過設(shè)置隔板24可以提高器件的冷卻效率。
以下說明根據(jù)本發(fā)明的裝有冷卻器的印刷電路板的另一實(shí)施例。
在圖7A和7B的實(shí)施例中，在印刷電路板10的兩面上按8行和4列的矩陣形式安裝了電子器件3。參考標(biāo)號8代表分隔壁，把電子器件矩陣分為各由兩行電子器件3組成的兩個(gè)子矩陣。在由分隔壁8分割的端壁22c上分別設(shè)置與冷卻室25的兩個(gè)區(qū)連通的入口和出口61和62。分隔壁8從底板21和與其一體化的端壁22c延伸，當(dāng)上密封盒20安裝在印刷電路板10上時(shí)，分隔壁8的下邊緣與印刷電路板10的上部壓成不漏液體的接觸或者結(jié)合，以阻擋在冷卻室25的兩個(gè)分離區(qū)之間的冷卻劑7的流動(dòng)。分隔壁8縱向的尾端邊緣不延伸至端壁22d，以在其間限定出空隙，在冷卻室25內(nèi)形成從入口61到出口62的基本為U型的冷卻劑通道。在U型的冷卻劑通道中，設(shè)置擋板9，其交替地從側(cè)壁22a、22b和隔壁8延伸進(jìn)相鄰的電子器件3之間。擋板9與底板21和側(cè)壁22a、22b或者分隔壁8一體化形成，且具有與側(cè)壁和端壁相同的高度，當(dāng)上密封盒20安裝于其上時(shí)，它們的下邊緣就以不透液體的方式被緊壓在印刷電路板10上。每個(gè)擋板9的寬度約是側(cè)壁22a、22b與隔壁8之間的空間的1/2。擋板9在電子器件3的布置方向上每隔一個(gè)電子器件3交替地從側(cè)壁22a、22b和隔壁8延伸。由入口61向出口62流下的冷卻劑7在這種擋板9的作用下反復(fù)地曲折流動(dòng)，從而使冷卻劑流量受到擾動(dòng)。
冷卻室25充滿經(jīng)入口61和61′流入的冷卻劑7，電子器件3浸在冷卻劑7中。在此實(shí)施例中，由于冷卻室25分成兩個(gè)分室，而且由于如上所述在其中設(shè)置擋板9，所以冷卻劑通道的剖面積小。因此，在流量相同的情況下，冷卻劑7的流速快于圖1A和1B的實(shí)施例。流入冷卻通道25的冷卻劑7出現(xiàn)紊流，同時(shí)以高速沖擊擋板9，如箭頭71所示流動(dòng)，從而冷卻電子器件3。最終，冷卻劑7經(jīng)出口62和62′流出冷卻室25。
通過冷卻劑7的紊流，其高溫和低溫部分相互有效地混合，在整個(gè)冷卻劑流動(dòng)中提供均勻的溫度分布，進(jìn)一步提高電子器件冷卻效率。雖然在此實(shí)施例中，電子器件3安裝在印刷電路板10的兩面，但也可僅在板10的一面安裝。此外，雖然本實(shí)施例中僅有一個(gè)分隔壁8形成于冷卻室25中，但也可適用于如下結(jié)構(gòu)，即在相鄰電子器件3之間，多個(gè)分隔壁在器件陣列的行方向上交替地從端壁22c和22d延伸，在列方向多個(gè)擋板9交替地從相對置的兩個(gè)分隔壁(或者一個(gè)分隔壁8與側(cè)壁22a或22b)在每第二和第三電子器件3之間延伸。
接著參看圖8A和8B，說明本發(fā)明的另一實(shí)施例。圖8A是沿圖8B的線8a-8a′的剖視圖，圖8B是沿圖8A的線8b-8b′的剖視圖。
在此實(shí)施例中，按與圖7A和7B的實(shí)施例相同的形式在印刷電路板10的兩面安裝了電子器件3。端壁22c只開有一個(gè)入口61′，經(jīng)過該入口把冷卻劑7注入位于印刷電路板10上部的冷卻室25，在入口61′附近，印刷電路板10具有一個(gè)入口14，經(jīng)過該入口注入上部冷卻室25的冷卻劑7也分布進(jìn)入在印刷電路板10的下面限定的空間。同樣，僅在端壁22c上開有一個(gè)出口62′，用于把冷卻劑7排出。在出口62′附近，印刷電路板10開有出口15，來自下面冷卻室25的冷卻劑7經(jīng)過出口15流動(dòng)，并與流過上側(cè)冷卻室的冷卻劑7會合，之后經(jīng)出口62′排出。
在此實(shí)施例中，經(jīng)入口61和61′注入的冷卻劑7流入形成在印刷電路板10上面的冷卻室25，還經(jīng)過入口14流入在印刷電路板10下面限定的冷卻室25。流入上面冷卻室25的冷卻劑7按箭頭71所示流動(dòng)并經(jīng)過出口62和62′流出密封盒20。經(jīng)入口14流入下面冷卻室25的冷卻劑7同樣流過冷卻室25，然后經(jīng)過出口15流入上面冷卻室25，并經(jīng)過出口61′和62流出密封盒20。
根據(jù)此實(shí)施例，通過靠近入口和出口61′和62′處在印刷電路板10上分別形成入口和出口14和15，雖然對兩個(gè)密封盒20只設(shè)置一個(gè)入口61和一個(gè)出口62，但冷卻劑7仍可均等地分布于印刷電路板10兩面上的冷卻室25中。此外，設(shè)置這種出入口不會在液態(tài)冷卻設(shè)備中產(chǎn)生特別的復(fù)雜性。亦即，根據(jù)此實(shí)施例，必須連于入口和出口61和62的管道數(shù)量對于每個(gè)印刷電路板10而言總共只有兩條，因此在對堆疊于半導(dǎo)體測試設(shè)備中的多個(gè)這種印刷電路板10上的電子器件3測試時(shí)，可以明顯減少所需管道數(shù)量。這對減小半導(dǎo)體測試設(shè)備尺寸有利。
圖9A和9B展示了圖8A和8B所示實(shí)施例的改進(jìn)型。在此實(shí)施例中，省略入口14，出口62′和62設(shè)置在下面密封盒的端壁22c上與上面密封盒的入口61′和61相對應(yīng)的位置上，從而提供僅一條在上下面冷卻室25兩者中經(jīng)過所有電子器件3的冷卻劑通道。在由冷卻劑以與圖8實(shí)施例相同的流量冷卻電子器件3時(shí)，流速被這種結(jié)構(gòu)加倍，從而提高了冷卻效率。在圖8的實(shí)施例中，上下冷卻室25相互連通的口14和15用做下面冷卻室25的冷卻劑入口和出口。在圖9實(shí)施例中，上下冷卻室25相互連通的口15用做上面冷卻室25的冷卻劑出口和下面冷卻室25的冷卻劑入口。
接著參看圖10，將說明本發(fā)明的另一實(shí)施例，其結(jié)構(gòu)與圖7實(shí)施例相同，只是每個(gè)擋板9的設(shè)置位置不同。亦即，在被分隔壁8分隔的冷卻室25的每個(gè)分室中設(shè)置了擋板9，從底板21(未示出)向上豎立，并在電子器件矩陣陣列的行方向每兩個(gè)電子器件3交替地從側(cè)壁22a(或22b)和隔壁8反向延伸。相鄰擋板9的相對側(cè)表面限定出中間冷卻劑通道。參考標(biāo)號9′代表獨(dú)立的擋板，每個(gè)豎立在底板21上用于每四個(gè)相鄰電子器件3的一組，并在列方向跨越分隔四個(gè)電子器件的十字狀空隙向側(cè)壁22a(或22b)和分隔壁8延伸。在獨(dú)立擋板9′的相反端邊緣與側(cè)壁22a(或22b)和分隔壁8之間限定了迂回通道251。因此，擋板9和獨(dú)立擋板9′在電子器件3的矩陣陣列的行方向上交替地設(shè)置。獨(dú)立擋板9′在高度上也接近于側(cè)壁和端壁。如上所述，獨(dú)立擋板9′和側(cè)壁或分隔壁在其間限定了迂回通道251，從側(cè)壁和分隔壁相互延伸的相鄰擋板9在其間限定了中間通道。
經(jīng)過入口61和61′流入冷卻室25的冷卻劑7首先被最靠近入口61′的獨(dú)立擋板9′分流為迂回通道251，如箭頭71所示，分流后的冷卻劑7在第一獨(dú)立擋板9′的下游匯合，并相互混合。冷卻劑7匯合和混合地流過中間通道252，然后再次被下一個(gè)獨(dú)立擋板9′分裂成流入迂回通道的兩股分流，如箭頭71所示，這兩股分流在此獨(dú)立擋板9′的下游匯合及混合。之后，冷卻劑7反復(fù)地流經(jīng)迂回通道和中間通道時(shí)冷卻電子器件3，最后經(jīng)過出口62′和62流出冷卻室25。
在此實(shí)施例中，冷卻劑7被每個(gè)獨(dú)立擋板9′阻擋和分裂為兩股分流，如箭頭71所示流經(jīng)迂回通道251，兩股分流在獨(dú)立擋板9′的下游再次相互碰撞，因而充分地混合在一起。因此，冷卻劑7的溫度由此變得均勻，冷卻劑7不形成高和低溫層流。因此，冷卻效率提高。
接著參看圖11，將說明本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。在此實(shí)施例中，圖7、8或9中的擋板均具有一個(gè)或多個(gè)鉆通其中的通孔。如上所述，經(jīng)過入口61和61′注入冷卻室25的冷卻劑7通過與擋板9碰撞而被攪動(dòng)，在如箭頭71所示迂回流過時(shí)冷卻電子器件3。但是，這時(shí)冷卻劑7常?？拷總€(gè)擋板9后背而停滯，尤其是在側(cè)壁22a(或22b)與隔壁之間的角落，這樣產(chǎn)生如下問題，位于每塊擋板9的正后方的電子器件3受到的冷卻弱于位于擋板9正前方的電子器件3。
作為解決此問題的方法，在圖11實(shí)施例中在每塊擋板9上鉆出一個(gè)或多個(gè)通孔91，否則將會在擋板9附近停滯的冷卻劑7經(jīng)過通孔91直接流至擋板背后，以使冷卻劑7不發(fā)生停滯。而且在圖10實(shí)施例中，可以穿過獨(dú)立擋板9′形成通孔91，防止冷卻劑7靠近每塊擋板9′背后中央停滯。通過在其它實(shí)施例中也形成這種穿過擋板的通孔，可以產(chǎn)生與上述相同的效果。
在上述各實(shí)施例中，當(dāng)必須與大發(fā)熱量的電子器件一起在同一印刷電路板10上安裝發(fā)熱量相對較小的電子器件時(shí)，后者可以安裝在密封盒20之外的印刷電路板10上，如圖12中的參考標(biāo)號3′所示，并由所示的強(qiáng)冷風(fēng)扇150冷卻。圖12中，在半導(dǎo)體測試設(shè)備的板安裝框架110上平行地安裝多塊安裝有電子器件的印刷電路板10，在印刷電路板10之下冷卻風(fēng)扇電機(jī)150固定地安裝在板安裝框架110上。冷卻風(fēng)扇電機(jī)150平行于印刷電路板10地吹風(fēng)，以冷卻安裝其上的電子器件3′。當(dāng)大發(fā)熱量的電子器件3和發(fā)熱量相對小的電子器件3′安裝在同一印刷電路板10上時(shí)，如上所述，通過在冷卻室25中由冷卻劑7強(qiáng)制冷卻電子器件3，前者在印刷電路板10上的封裝密度可以提高至與后者的封裝密度大致相等的值。
最后，將結(jié)合附圖13A、13B和13C說明用于在半導(dǎo)體測試設(shè)備上安裝裝配有冷卻器的印刷電路板的結(jié)構(gòu)。
圖13A中，參考標(biāo)號100代表形成半導(dǎo)體測試設(shè)備(未示出)一部分的導(dǎo)向體。每個(gè)導(dǎo)向體100具有于其中切出的導(dǎo)向槽102，用印刷電路板的兩個(gè)可滑動(dòng)地容納于槽102之中的相反邊緣來引導(dǎo)裝配有冷卻器的印刷電路板10。其邊緣13裝入導(dǎo)向槽102的印刷電路板10被導(dǎo)向體100引導(dǎo)進(jìn)入測試設(shè)備并固定其中。
圖13B中，冷卻器的密封盒20的相對側(cè)壁22a和22b具有可滑動(dòng)地置于導(dǎo)向體100的導(dǎo)向槽102內(nèi)的突起部分29。帶有與導(dǎo)向槽102配合的突起部分29的印刷電路板100由導(dǎo)向體100引入測試設(shè)備。
圖13C中，參考標(biāo)號101表示構(gòu)成半導(dǎo)體測試設(shè)備一部分的導(dǎo)軌或突起部分。密封盒20的相對置的側(cè)壁22a和22b均具有容納導(dǎo)向突起部分101之一的槽29′。具有可滑動(dòng)地容納于其槽29′中的導(dǎo)向突起部分101的印刷電路板10沿導(dǎo)向突起部分101導(dǎo)入測試設(shè)備。
因此，裝配有冷卻器的印刷電路板可以單獨(dú)地安裝在半導(dǎo)體測試設(shè)備上或卸下。雖然在上述實(shí)施例中，分隔壁8、擋板9和獨(dú)立擋板9′已描述成從密封盒20延伸，但也可豎立在印刷電路板10上。而且，電子器件3并不特別限于LSI，也可是任何種類的發(fā)熱的電子器件。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，按如下方式在印刷電路板10上安裝密封盒20，即覆蓋住在其上的電子器件，把冷卻劑7注入密封盒20，其中冷卻劑流過電子器件3以迫使其吸收所產(chǎn)生的熱量，以使能比通過冷卻劑的自然對流而冷卻或者強(qiáng)制空氣冷卻的情況更有效地冷卻電子器件3。通過在密封盒20中設(shè)置擋板9(9′)，冷卻劑7受到有效攪動(dòng)，并具有均勻的溫度分布，實(shí)現(xiàn)了特別高的冷卻效率。利用在高壓下冷卻劑7經(jīng)過冷卻室25的強(qiáng)制循環(huán)，可以進(jìn)一步提高冷卻效率。
通過靠近入口和出口61′和62′在印刷電路板10分別鉆通來設(shè)置入口和出口14和15，盡管對兩個(gè)密封盒20設(shè)置一個(gè)入口61和一個(gè)出口62，但可以在印刷電路板10的兩面使冷卻室25均等地分布。此外，這種口的設(shè)置不會在液態(tài)冷卻裝置中產(chǎn)生任何特別的復(fù)雜性。亦即，用于每塊印刷電路板10的必須與入口和出口61和62連接的管道數(shù)量總共僅有兩條，因此在對位于半導(dǎo)體測試設(shè)備中堆疊的多個(gè)這種印刷電路板10上電子器件3測試時(shí)，可顯著減少所需管道數(shù)量。這有利于減小半導(dǎo)體測試設(shè)備的尺寸。
此外，冷卻劑7被每個(gè)獨(dú)立擋板9′阻擋及分裂為流經(jīng)迂回通道251的兩股分流，如箭頭71所示，這兩股分流在獨(dú)立擋板9′的下游相互碰撞，因而冷卻劑7被充分?jǐn)_動(dòng)。因此，冷卻劑整體溫度均勻，冷卻劑7不形成高低溫層流。所以，提高了冷卻效率。
通過設(shè)置鉆通每個(gè)擋板9的一個(gè)或多個(gè)通孔91，通常會在擋板9附近停滯的冷卻劑經(jīng)過通孔91直接流至擋板后背，以致不會發(fā)生冷卻劑7停滯。通過形成穿過獨(dú)立擋板9′的通孔91，可以防止靠近每塊擋板9′的后背中央冷卻劑7停滯。
通過在印刷電路板10上把彈性O(shè)型密封環(huán)4裝入在每個(gè)密封盒20的邊緣26切出的槽28中，可以獲得優(yōu)異的密封裝置27。在此情況，由預(yù)先淀積于印刷電路板10的表面區(qū)域上的金屬圖形14與邊緣26配合可以提高不透液體特性。在印刷電路板10表面淀積銅的圖形或者對銅的圖形鍍金來形成金屬圖形14。對金屬圖形14鍍金可保證密封裝置27長時(shí)間不透液體。
利用形成測試設(shè)備一部分的導(dǎo)向體100或?qū)蛲黄鸩糠?01，提供把印刷電路板引入半導(dǎo)體測試設(shè)備的裝置，印刷電路板10可單獨(dú)地安裝于測試設(shè)備上或者卸下。
很顯然，在不脫離本發(fā)明的新穎概念的范圍的情況下，可以做許多改進(jìn)和變型。
權(quán)利要求
1.一種安裝有電子器件的印刷電路板，包括具有安裝于其至少一面的電子器件陣列的印刷電路板；覆蓋所述電子器件陣列的密封盒，具有圍繞所有電子器件的所述陣列、與所述印刷電路板的一所述面保持不透液體地接觸的邊緣，以及具有從外部向所述密封盒內(nèi)注入冷卻劑的入口和從所述密封盒向外部排放冷卻劑的出口；其中，所述密封盒內(nèi)形成冷卻室，其中所述電子器件浸在經(jīng)過所述入口注入的所述冷卻劑中，所述冷卻劑分布在所述電子器件間，并經(jīng)過所述出口排至外部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述所述的印刷電路板，其中，所述冷卻室具有多個(gè)擋板，每個(gè)擋板在跨越電子器件陣列的方向上，延伸進(jìn)所述電子器件之間的一個(gè)空間，以使從所述入口到所述出口的冷卻劑通道是曲折的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的印刷電路板，其中，所述密封盒具有盒狀構(gòu)形，由底板和在所述電子器件陣列的方向延伸的一對相對的側(cè)壁組成；所述電子器件被間隔開；所述擋板交替地從所述相對側(cè)壁中的一個(gè)和另一個(gè)跨越電子器件陣列在所述電子器件之間延伸，由所述擋板的延伸端和相互對置的所述側(cè)壁分別限定出空隙，從而使由所述入口到所述出口的所述冷卻劑通道是曲折的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的印刷電路板，其中，所述電子器件陣列是3×2的矩陣陣列。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的印刷電路板，其中，所述每個(gè)擋板均從所述底板延伸至所述印刷電路板。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的印刷電路板，其中，所述電子器件陣列是矩陣陣列，所述擋板交錯(cuò)排列，以使其在所述矩陣陣列的列方向不搭接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的印刷電路板，其中，電子器件的所述矩陣陣列是具有至少3行和至少2列的矩陣，所述擋板按如下設(shè)置，在行方向上位于電子器件之間的任意兩個(gè)相鄰空間中的擋板，在列方向上交替地延伸跨越所述電子器件之間的空間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的印刷電路板，其中，所述密封盒具有盒狀構(gòu)形，由底板和在所述電子器件陣列的方向延伸的一對相對置的側(cè)壁、和分別與所述側(cè)壁的相反端結(jié)合的一對相對置的端壁組成；一個(gè)分隔壁從所述端壁伸向另一個(gè)端壁，在所述分隔壁的延伸端與所述另一端壁之間形成空隙，且把所述電子器件矩陣陣列在其列方向上分成兩個(gè)子矩陣陣列，從而在所述冷卻室內(nèi)提供從所述入口到所述出口的基本為U型的冷卻劑通道。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的印刷電路板，其中，所述矩陣陣列是四列電子器件和至少三行電子器件的陣列；每個(gè)所述子矩陣陣列是兩列電子器件的陣列；擋板從所述分隔壁和每個(gè)所述側(cè)壁延伸，并在行方向上交替地突入由所述兩個(gè)子矩陣陣列中的每一個(gè)的所述兩列的所述電子器件確定的空間中；所述擋板的延伸端從所述分隔壁和所述一個(gè)側(cè)壁間隔開，以使所述U型冷卻劑通道是曲折的。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的印刷電路板，其中，所述分隔壁從所述底板和所述端壁之一延伸，具有與所述側(cè)壁和所述端壁相同的高度；所述擋板從所述底板、所述側(cè)壁和所述分隔壁中的至少一個(gè)延伸，并具有與所述側(cè)壁和所述分隔壁相同的高度；所述擋板在行方向的延伸端和所述側(cè)壁和所述分隔壁在所述擋板的延伸方向限定出容許所述冷卻劑通過的空隙。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的印刷電路板，其中，還包括獨(dú)立擋板，在電子器件的行方向插入到每個(gè)子矩陣陣列的所述電子器件之間的交替空間中，并穿過在其陣列的列方向上的所述電子器件之間的空間，每個(gè)所述獨(dú)立擋板的兩端與每個(gè)所述側(cè)壁和所述分隔壁相對置及間隔開，以在其間限定出冷卻劑迂回通道；兩個(gè)擋板，從每個(gè)所述側(cè)壁和所述分隔壁交替地相互延伸，并在電子器件陣列的行方向上的所述電子器件之間突入到與所述交替的電子器件相鄰的空間中，所述兩個(gè)擋板的延伸端相互對置及隔開，在其間限定出中間通道。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的印刷電路板，其中，所述分隔壁、所述擋板和所述獨(dú)立擋板與所述底板一體化形成，其高度與所述側(cè)壁和所述端壁大致相同。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的印刷電路板，其中，所述擋板與所述底板一體化形成。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的印刷電路板，其中，所述擋板固定于所述印刷電路板上。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的印刷電路板，其中，所述擋板和所述獨(dú)立擋板固定于所述印刷電路板上。
16.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的印刷電路板，其中，所述擋板均具有通孔。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的印刷電路板，其中，所述擋板和所述獨(dú)立擋板均具有通孔。
18.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、8和11中任一項(xiàng)所述的印刷電路板，其中，還包括密封裝置，由在圍繞所述密封盒的邊緣切出的槽和裝入所述槽的彈性O(shè)型密封環(huán)組成，該密封裝置壓緊所述印刷電路板。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的印刷電路板，其中，在所述印刷電路板的整個(gè)表面區(qū)域預(yù)先淀積金屬圖形，裝入在所述密封盒的所述邊緣切出的所述槽內(nèi)的所述彈性O(shè)型密封環(huán)壓緊在金屬圖形上，以提供不透液體的密封。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的印刷電路板，其中，所述金屬圖形是銅的圖形。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的印刷電路板，其中，所述金屬圖形是鍍金的。
22.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、8、9和11中任一項(xiàng)所述的印刷電路板，其中，還包括安裝于印刷電路板另一面上的另一電子器件陣列，及以不漏液體的方式安裝于印刷電路板的所述另一表面上的第二密封盒，以把所述電子器件密封在其中。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的印刷電路板，其中，還包括在經(jīng)其把所述冷卻劑注入所述第二密封盒的所述入口附近鉆通所述印刷電路板而形成的口，和在把所述冷卻劑從所述第二密封盒排出的所述出口附近鉆通所述印刷電路板而形成的另一口。
24.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、8、9和11中任一項(xiàng)所述的印刷電路板，其中，還包括第二電子器件，位于所述印刷電路板上，但在密封盒之外，以使其經(jīng)受強(qiáng)制冷卻。
25.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、8、9和11中任一項(xiàng)所述的印刷電路板，其中，在所述印刷電路板的兩個(gè)相對置的邊緣上凸出地設(shè)置突起部分，以用于與半導(dǎo)體測試設(shè)備的導(dǎo)向裝置的導(dǎo)向槽相配合。
26.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、8、9和11中任一項(xiàng)所述的印刷電路板，其中，在所述密封盒的兩個(gè)相對置的側(cè)壁上凸出地設(shè)置突起部分，以用于與半導(dǎo)體測試設(shè)備的導(dǎo)向裝置的導(dǎo)向槽相配合。
27.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、8、9和11中任一項(xiàng)所述的印刷電路板，其中，在所述密封盒的兩個(gè)相對置的側(cè)壁中切出槽，以用于與半導(dǎo)體測試設(shè)備的導(dǎo)向突起部分相配合。
全文摘要
裝配有冷卻器的印刷電路板,其中在印刷電路板上布置成矩陣形式的電子器件用密封盒覆蓋,該密封盒與印刷電路板保持不透液體的接觸,并具有從在盒中制成的入口到出口的冷卻劑通道。在冷卻劑通道中設(shè)置擋板,以改變冷卻劑流動(dòng)方向,使其受到擾動(dòng)且溫度均勻。
文檔編號H05K7/20GK1177903SQ9711856
公開日1998年4月1日 申請日期1997年8月6日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月6日
發(fā)明者菅和成, 藤本明博 申請人:株式會社愛德萬測試