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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-09-05
(54)【発明の名称】開口部を有する冷却プレート及び関連システム
(51)【国際特許分類】
H01L 23/473 20060101AFI20240829BHJP
H05K 7/20 20060101ALI20240829BHJP
【ＦＩ】
H01L23/46 Z
H05K7/20 N
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024508930
(86)(22)【出願日】2022-08-16
(85)【翻訳文提出日】2024-03-29
(86)【国際出願番号】 US2022040419
(87)【国際公開番号】W WO2023023024
(87)【国際公開日】2023-02-23
(31)【優先権主張番号】63/260,387
(32)【優先日】2021-08-18
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】510192916
【氏名又は名称】テスラ，インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110000659
【氏名又は名称】弁理士法人広江アソシエイツ特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ナスル，モハメド
(72)【発明者】
【氏名】リシ，サミュエル
(72)【発明者】
【氏名】ナボヴァティ，アイディン
(72)【発明者】
【氏名】バンダリ，リシャブ
(72)【発明者】
【氏名】リー，ヨン グオ
(72)【発明者】
【氏名】ガオ，ツェン
【テーマコード（参考）】
5E322
5F136
【Ｆターム（参考）】
5E322AA01
5E322AA05
5E322AA10
5E322AA11
5E322DA00
5E322FA01
5F136BA01
5F136CB06
5F136CB11
5F136DA41
5F136FA03
5F136GA02
(57)【要約】
開口部を有する冷却プレートを備える電子アセンブリが提供される。一態様では、システムは、電子部品のアレイと、制御基板と、貫通する複数の開口部を有する冷却プレートとを含む。冷却プレートは、電子部品のアレイと制御基板との間に配置することができる。冷却プレートは、電子部品のアレイを冷却することができる。システムはまた、冷却プレートの開口部に配置され、電子部品のアレイを制御基板に接続するように構成された複数のパススルーコネクタを含むことができる。冷却プレートを使用して、制御基板電子機器及びパススルーコネクタを冷却することもできる。
【選択図】図２
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電子部品のアレイと、プリント回路基板アセンブリと、
貫通する複数の開口部を有する冷却プレートであって、該冷却プレートが前記電子部品のアレイと前記プリント回路基板アセンブリとの間に配置され、前記冷却プレートが前記電子部品のアレイを冷却するように構成された、冷却プレートと、
前記冷却プレートの複数の開口部内に配置され、前記電子部品のアレイを前記プリント回路基板アセンブリに接続するように構成された、複数のパススルーコネクタと、
を備える、システム。
【請求項2】
前記冷却プレートが、冷却要素のアレイを備える冷却プレート本体を備え、前記冷却要素の各々が、前記電子部品のうちの少なくとも１つを冷却するように構成され、前記冷却要素の各々が、フィンのセットを収容する、請求項１に記載のシステム。
【請求項3】
前記冷却プレートが、冷却剤を受け入れるように構成された入口ポートと、前記冷却剤を排出するように構成された出口ポートとを更に備える、請求項２に記載のシステム。
【請求項4】
前記冷却プレートが、前記入口ポートに接続された入口マニホールドと、
前記出口ポートに接続された出口マニホールドと、
前記入口マニホールドを前記冷却プレート本体に接続し、前記冷却プレート本体を前記出口マニホールドに接続する複数のフローチャネルとを更に備える、請求項３に記載のシステム。
【請求項5】
前記冷却要素が、複数の並列冷却剤流路に配置され、前記フローチャネルの各々が、対応するオリフィスを介して前記冷却プレート本体に接続され、
前記オリフィスの各々が、前記並列冷却剤流路を通る実質的に等しい流量を提供するための直径を有する、請求項４に記載のシステム。
【請求項6】
前記入口マニホールド及び前記出口マニホールドが、前記冷却プレート本体とは異なる平面に配置される、請求項４に記載のシステム。
【請求項7】
前記フィンが、並列、蛇行、円筒形、又は互い違いの構成のうちの１つで配置される、請求項３に記載のシステム。
【請求項8】
前記パススルーコネクタが、ポゴピンを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項9】
前記パススルーコネクタが、前記電子部品のアレイと前記プリント回路基板アセンブリとの間に電気的、熱的、又は通信伝導性のうちの１つ以上を提供するように更に構成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項10】
前記電子部品が、電圧調整モジュール（ＶＲＭ）である、請求項１に記載のシステム。
【請求項11】
前記プリント回路基板アセンブリが、集積回路ダイのアレイを備え、前記パススルーコネクタが、前記集積回路ダイのアレイを前記電圧調整モジュールのアレイに接続するように更に構成される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項12】
電子部品のアレイを冷却するための冷却プレートであって、冷却要素のアレイを備える本体であって、該本体が、該本体を貫通して形成された複数の開口部を有し、該開口部の各々が、少なくとも１つのパススルーコネクタを受け入れるように構成された、本体と、
冷却剤を受け入れ、該冷却剤を前記本体に提供するように構成された入口ポートと、
前記冷却剤を前記本体から排出するように構成された出口ポートと、を備え、
前記冷却プレートが前記電子部品のアレイを冷却するように構成された、冷却プレート。
【請求項13】
前記入口ポートから前記冷却剤を受け入れるように構成された入口マニホールドと、該入口マニホールドから前記本体に前記冷却剤を送るように構成された複数の入口チャネルと、
前記冷却剤を前記出口ポートに送るように構成された出口マニホールドと、
前記本体から前記出口マニホールドに前記冷却剤を送るように構成された複数の出口チャネルと、を更に備え、
前記入口マニホールド及び前記出口マニホールドが、前記本体とは異なる平面に配置される、請求項１２に記載の冷却プレート。
【請求項14】
前記冷却要素が、複数の並列冷却剤流路に配置され、前記入口チャネルの各々が、対応するオリフィスを介して前記本体に接続され、
前記オリフィスの各々が、前記並列冷却剤流路を通る実質的に等しい流量を提供するための直径を有する、請求項１３に記載の冷却プレート。
【請求項15】
前記冷却要素の各々が、前記冷却要素に隣接して配置された対応する電子部品を冷却するように構成される、請求項１２に記載の冷却プレート。
【請求項16】
前記冷却要素の各々が、前記冷却剤への熱伝達を増加させるように構成されたフィンのセットを収容する、請求項１２に記載の冷却プレート。
【請求項17】
前記フィンが、並列、蛇行、円筒形、又は互い違いの構成のうちの１つで配置される、請求項１６に記載の冷却プレート。
【請求項18】
電子部品と、貫通する開口部を有し、前記電子部品を冷却するように構成された冷却プレートと、
前記開口部を通って延在し、前記電子部品に電気的に接続されたパススルーコネクタと、を備える、システム。
【請求項19】
前記冷却プレートが前記電子部品とプリント回路基板アセンブリとの間に置かれるように配置された該プリント回路基板アセンブリを更に含み、前記パススルーコネクタが、前記電子部品を前記プリント回路基板アセンブリに電気的に接続するように構成される、請求項１８に記載のシステム。
【請求項20】
前記パススルーコネクタが、ポゴピンを備える、請求項１８に記載のシステム。
【請求項21】
前記冷却プレートがフィンのセットを収容する、請求項１８に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
［関連出願の相互参照］
本出願は、２０２１年８月１８日に出願された「ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＡＳＳＥＭＢＬＩＥＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＯＦ ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧ ＴＨＥ ＳＡＭＥ」と題する米国仮特許出願第６３／２６０，３８７号の利益を主張し、その開示はその全体があらゆる目的のために参照により本明細書に組み込まれる。
本出願は、２０２１年８月１８日に出願された「ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ ＡＳＳＥＭＢＬＩＥＳ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤＳ ＯＦ ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧ ＴＨＥ ＳＡＭＥ」と題する米国仮特許出願第６３／２６０，３８７号の利益を主張し、その開示はその全体があらゆる目的のために参照により本明細書に組み込まれる。
【背景技術】
【0002】
本開示は、概して、冷却部品及び冷却部品を有する電子アセンブリに関する。
関連技術の説明
関連技術の説明
【0003】
システムオンウエハ（ＳｏＷ）アセンブリは、ＳｏＷと、ＳｏＷに結合された放熱構造とを備えることができる。いくつかの用途では、ＳｏＷは、電圧調整モジュール（ＶＲＭ）と、放熱構造とＳｏＷとの間の熱界面材料とを備えることができる。冷却プレートをＶＲＭの近くに置いて、動作中にＶＲＭを冷却することができる。所望の量の冷却も提供しながら、限られた領域で電子アセンブリ内に冷却プレートを実装することに関する技術的課題がある。
【発明の概要】
【0004】
一態様では、システムが提供され、システムは、電子部品のアレイと、プリント回路基板アセンブリと、貫通する複数の開口部を有する冷却プレートであって、電子部品のアレイとプリント回路基板アセンブリとの間に配置され、電子部品のアレイを冷却するように構成された、冷却プレートと、冷却プレートの開口部内に配置され、電子部品のアレイをプリント回路基板アセンブリに接続するように構成された複数のパススルーコネクタとを含む。
【0005】
いくつかの実施形態では、冷却プレートは、冷却要素のアレイを備える冷却プレート本体を備え、冷却要素の各々は、電子部品のうちの少なくとも１つを冷却するように構成され、冷却要素の各々は、フィンのセットを収容する。
【0006】
いくつかの実施形態では、冷却プレートは、冷却剤を受け入れるように構成された入口ポートと、冷却剤を排出するように構成された出口ポートとを更に備える。
【0007】
いくつかの実施形態では、冷却プレートは、入口ポートに接続された入口マニホールドと、出口ポートに接続された出口マニホールドと、入口マニホールドを冷却プレート本体に接続し、冷却プレート本体を出口マニホールドに接続する複数のフローチャネルとを更に備える。
【0008】
いくつかの実施形態では、冷却要素は、複数の並列冷却剤流路に配置され、フローチャネルの各々は、対応するオリフィスを介して冷却プレート本体に接続され、オリフィスの各々は、並列冷却剤流路を通る実質的に等しい流量を提供するための直径を有する。
【0009】
いくつかの実施形態では、入口マニホールド及び出口マニホールドは、冷却プレート本体とは異なる平面に配置される。
【0010】
いくつかの実施形態では、フィンは、並列、蛇行、円筒形、又は互い違いの構成のうちの１つで配置される。
【0011】
いくつかの実施形態では、パススルーコネクタはポゴピンを備える。
【0012】
いくつかの実施形態では、パススルーコネクタは、電子部品のアレイとプリント回路基板アセンブリとの間に電気的、熱的、又は通信伝導性のうちの１つ以上を提供するように更に構成される。
【0013】
いくつかの実施形態では、電子部品は電圧調整モジュール（ＶＲＭ）である。
【0014】
いくつかの実施形態では、プリント回路基板アセンブリは、集積回路ダイのアレイを備え、パススルーコネクタは、集積回路ダイのアレイを電圧調整モジュールのアレイに接続するように更に構成される。
【0015】
別の態様では、電子部品のアレイを冷却するための冷却プレートが提供され、冷却プレートは、冷却要素のアレイを備える本体であって、本体は、本体を貫通して形成された複数の開口部を有し、開口部の各々は、少なくとも１つのパススルーコネクタを受け入れるように構成された、本体と、冷却剤を受け入れるように構成された入口ポートと、入口ポートから冷却剤を受け入れるように構成された入口マニホールドと、入口マニホールドから本体に冷却剤を送るように構成された複数の入口チャネルと、冷却剤を排出するように構成された出口ポートと、冷却剤を出口ポートに送るように構成された出口マニホールドと、本体から出口マニホールドに冷却剤を送るように構成された複数の出口チャネルとを備える。
【0016】
いくつかの実施形態では、入口マニホールド及び出口マニホールドは、本体とは異なる平面に配置される。
【0017】
更に別の態様では、電子部品のアレイを冷却するための冷却プレートが提供され、冷却プレートは、冷却要素のアレイを備える本体であって、本体は、本体を貫通して形成された複数の開口部を有し、開口部の各々は、少なくとも１つのパススルーコネクタを受け入れるように構成された、本体と、冷却剤を受け入れ、冷却剤を本体に提供するように構成された入口ポートと、冷却剤を本体から排出するように構成された出口ポートとを備える。
【0018】
いくつかの実施形態では、冷却プレートは、入口ポートから冷却剤を受け入れるように構成された入口マニホールドと、入口マニホールドから本体に冷却剤を送るように構成された複数の入口チャネルと、冷却剤を出口ポートに送るように構成された出口マニホールドと、本体から出口マニホールドに冷却剤を送るように構成された複数の出口チャネルとを更に備え、入口マニホールド及び出口マニホールドは、本体とは異なる平面に配置される。
【0019】
いくつかの実施形態では、冷却要素の各々は、冷却要素に隣接して配置された対応する電子部品を冷却するように構成される。
【0020】
いくつかの実施形態では、冷却要素の各々は、冷却剤への熱伝達を増加させるように構成されたフィンのセットを収容する。
【0021】
いくつかの実施形態では、フィンは、並列、蛇行、円筒形、又は互い違いの構成のうちの１つで配置される。
【0022】
いくつかの実施形態では、冷却要素は、複数の並列冷却剤流路に配置され、入口チャネルの各々は、対応するオリフィスを介して本体に接続され、オリフィスの各々は、並列冷却剤流路を通る実質的に等しい流量を提供するための直径を有する。
【0023】
また更に別の態様では、システムが提供され、システムは、電子部品と、
【0024】
貫通する開口部を有し、電子部品を冷却するように構成された冷却プレートと、開口部を通って延在し、電子部品に電気的に接続されたパススルーコネクタとを含む。
【0025】
いくつかの実施形態では、システムは、冷却プレートが電子部品とプリント回路基板アセンブリとの間に置かれるように配置されたプリント回路基板アセンブリを更に含み、パススルーコネクタは、電子部品をプリント回路基板アセンブリに電気的に接続するように構成される。
【0026】
いくつかの実施形態では、パススルーコネクタはポゴピンを備える。
【0027】
いくつかの実施形態では、冷却プレートは、フィンのセットを収容する。
【図面の簡単な説明】
【0028】
次に、本開示の実施形態を、添付の図面を参照して、非限定的な例として説明する。
【0029】
【図1】一方の側のシステムオンウエハ（ＳｏＷ）上の電圧調整モジュール（ＶＲＭ）及び他方の側の制御基板を有する冷却プレートに結合されたＳｏＷアセンブリの概略側断面図である。
【0030】
【図2】本開示の態様による冷却プレートの分解斜視図を示す。いくつかの実施態様では、冷却プレートは、電子アセンブリに設置されたときに図示の図と比較して反転されてもよい。
【0031】
【0032】
【図4A】追加の構成要素が取り付けられたシステムアセンブリの様々な段階における冷却プレートを示す。
【図4B】追加の構成要素が取り付けられたシステムアセンブリの様々な段階における冷却プレートを示す。
【図4C】追加の構成要素が取り付けられたシステムアセンブリの様々な段階における冷却プレートを示す。
【図4D】追加の構成要素が取り付けられたシステムアセンブリの様々な段階における冷却プレートを示す。
【0033】
【0034】
【図6A】本開示の態様による、入口マニホールド、並びに入口マニホールド及びフローチャネルを通る冷却剤の流れを示す。
【図6B】本開示の態様による、入口マニホールド、並びに入口マニホールド及びフローチャネルを通る冷却剤の流れを示す。
【0035】
【図7】本開示の態様による、冷却プレートを備えるＳｏＷアセンブリの一部の断面図を示す。
【0036】
【図8】本開示の態様による、冷却プレートの開口部に配置された複数のパススルーコネクタを備える冷却プレートの斜視図である。
【0037】
【図9】実施形態による冷却プレートを通る冷却剤の流れを示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【0038】
或る特定の実施形態の以下の詳細な説明は、特定の実施形態の様々な説明を提示する。しかしながら、本明細書に記載された技術革新は、例えば、特許請求の範囲によって定義及び包含されるように、多数の異なる方法で具体化することができる。この説明では、同様の参照番号及び／又は用語が同一又は機能的に同様の要素を示すことができる図面を参照する。図面に示されている要素は、必ずしも縮尺通りに描かれていないことが理解されよう。更に、或る特定の実施形態は、図面に示されているよりも多くの要素及び／又は図面に示されている要素のサブセットを含むことができることが理解されよう。更に、いくつかの実施形態は、２つ以上の図面からの特徴の任意の適切な組み合わせを組み込むことができる。本明細書で提供される見出しは、便宜上のものに過ぎず、特許請求の範囲の意味又は範囲に影響を及ぼすことを意図するものではない。
電子アセンブリにおける電気的接続
電子アセンブリにおける電気的接続
【0039】
システムオンウエハ（ＳｏＷ）アセンブリは、電子アセンブリの例である。ＳｏＷアセンブリは、ＳｏＷと、ＳｏＷに結合された冷却システムとを含むことができる。ＳｏＷは、集積回路ダイのアレイを備えることができる。ＳｏＷアセンブリは、ウエハレベルパッケージング構造を備えることができる。ＳｏＷ及び冷却システムは、それらの間に置かれた電圧調整モジュール（ＶＲＭ）等の電子部品又はモジュールのアレイを備えることができる。熱界面材料（ＴＩＭ）を電子部品と冷却システムとの間に置くことができる。以下に説明するように、冷却システムは、ＶＲＭを冷却するように構成された冷却プレートを備えることができる。
【0040】
本出願の１つ以上の態様は、電力及び信号送達システムを有する両面冷却プレートに対応する。冷却プレート内のマイクロチャネルを通って流れる冷却剤は、冷却プレートの両側の高出力構成要素を冷却することを可能にすることができる。いくつかの実施形態では、冷却プレートは、コンプライアントコネクタ（例えば、ポゴピン、可撓性ピン、ばね接点等として）、ソケット及びプラグ、及び／又は雄及び雌コネクタ等のパススルーコネクタを収容することができる開口部又はスロットを実装又は他の方法で組み込むことができる。そのようなコネクタは、冷却プレートのスロットに圧入することができるハウジング又はマガジンに埋め込むことができる。ピンの組み立て方法及びフォームファクタ、並びにそれらの数及び寸法は、実装に応じて変化し得る。コネクタは、電子部品間で冷却プレートを介して電力及び／又はデータ信号を伝送するために使用することができる。或る特定の実施形態では、冷却プレートは、２つの端部に入口及び出口冷却剤マニホールドを備える。
【0041】
本明細書に開示される冷却プレートは、それぞれの冷却プレートの対向する側の電子部品に液体冷却を提供することができる。例えば、冷却プレートは、冷却プレートの一方の側の電圧調整モジュールと、冷却プレートの反対側の制御基板上の電子部品との両方に冷却を提供することができる。そのような冷却プレートはまた、対向する側の電子部品間のパススルーコネクタを冷却することができ、パススルーコネクタは、冷却プレートの開口部内に置かれる。本明細書に開示される冷却プレートは、システムオンウエハアセンブリの中央部位に構造的剛性及び／又は剛性を提供することができる。本明細書に開示される冷却プレートは、或る特定の用途において対向する側の電子部品のアレイを冷却するために使用することができる。本明細書に開示される任意の適切な原理及び利点による冷却プレートは、各対向する側の個々の電子部品を冷却することができる。
【0042】
図１は、一方の側のシステムオンウエハ（ＳｏＷ）１４上のＶＲＭ１６及び他方の側の制御基板２０を有する冷却プレート２００に結合されたＳｏＷアセンブリ１０の概略側断面図である。図２は、本開示の態様による冷却プレート２００の分解斜視図である。いくつかの実施態様では、冷却プレート２００は、電子アセンブリ１０に設置されたときに図示されたものと比較して反転されてもよい。
【0043】
図１に示すように、ＳｏＷアセンブリ１０は、放熱構造１２と、ＳｏＷ１４と、ＶＲＭ１６と、冷却プレート２００と、制御基板２０とを備える。放熱構造１２は、ヒートシンク、ヒートスプレッダ、又は熱を放散するための任意の他の適切な構造とすることができる。いくつかの実施形態では、ＳｏＷアセンブリ１０は、冷却プレート２００とＶＲＭ１６との間にＴＩＭ（図示せず）を更に備えることができる。ＳｏＷ１４は、集積回路ダイのアレイを備えることができる。ＶＲＭ１６は、高電圧、低電流をより高い電流でより低い電圧レベルに変換して、ＳｏＷ１４の集積回路ダイに電源電圧を提供することができる。ＶＲＭ１６のアレイは、図１に示すように配置することができる電子部品のアレイの一例である。図１の配置は、様々な異なる電子部品に適用することができる。
【0044】
制御基板２０は、電子部品２２のアレイを備えることができる。制御基板は、プリント回路基板（ＰＣＢ）の一例である。図１では、プリント回路基板アセンブリは、制御基板２０及び電子部品２２を備える。電子部品２２は、各々がＶＲＭ１６のうちの対応するものを制御するように構成された制御回路とすることができる。例えば、電子部品２２は、ＶＲＭ１６を動作させるために、対応するＶＲＭ１６に電力及び／又は制御信号を提供するように構成することができる。冷却プレート２００は、中にパススルーコネクタ２４を有する複数の開口部を備えることができる。パススルーコネクタ２４は、例えばポゴピンとすることができる。パススルーコネクタ２４が冷却プレート２００の開口部を通って延在することにより、パススルーコネクタ２４をＳｏＷアセンブリ１０の中央領域に含めることができる。図示のように、パススルーコネクタ２４は、ＳｏＷ１４の各集積回路ダイに対応するそれぞれの領域に置くことができる。
【0045】
パススルーコネクタ２４は、制御基板２０上の電子部品２２をＶＲＭ１６に電気的に接続することができる。例えば、冷却プレート２００の各開口部は、カートリッジ等のハウジングに収容することができる複数のパススルーコネクタ２４を受け入れるように構成することができる。パススルーコネクタ２４は、その間に電力及び／又は制御信号を提供するために、冷却プレート２００の対向する側に配置された電気部品を接続するように構成することができる。
電子アセンブリの冷却プレート設計
電子アセンブリの冷却プレート設計
【0046】
本出願のより多くの態様によれば、本出願の冷却プレート２００の構造は、同時の効率的な冷却及びデータ／電力供給を可能にすることができ、コンパクトな設計を可能にする。或る特定の用途は、処理能力を向上させるために利用することができるアセンブリの設置面積内の任意のスペース節約等、要求の厳しいスペース仕様を有する。例えば、ＶＲＭの文脈では、他の構成要素よりもアレイＶＲＭによって使用される設置面積の方が多く、より高い計算密度及び／又は処理能力を達成することができる。
【0047】
或る特定のＳｏＷアセンブリは、電力供給及び／又は信号伝送のために基板上に別個の物理領域を提供する。しかしながら、そのような設計は、（１）冷却プレートのサイズを制限し、これは通常、熱性能及び支持される電力に悪影響を及ぼし、その結果、システムの全体的な性能を制限し、及び／又は（２）基板領域を増加させ、これはシステムの体積効率及びコンパクト性に影響を及ぼす。基板サイズの増加を回避することにより、より大きな基板サイズに関連する計算レイテンシの増加による性能の低下を防ぐことができる。本開示の態様は、冷却プレートのサイズを制限することなく、及び／又は基板領域を増加させることなく、冷却プレートを介して冷却並びに電力供給及び／又は信号伝送を提供することによって、これらの問題の少なくともいくつかを解決することができる。
【0048】
本開示の態様は、複数のＶＲＭを備えるＳｏＷアセンブリ１０に関連して説明されているが、本開示は、高密度サーバ、メザニンボード等の他の用途にも採用することができる。
【0049】
ここで図２を参照して、本出願の冷却プレート２００の実施形態を説明する。図示の冷却プレート２００は、入口ポート２０２、入口マニホールド２０４、機械的支持体２０６、フローチャネル２０８、本体２０９、本体２０９内のフィン２１０、出口マニホールド２１２、及び出口ポート２１４を備える。冷却プレート２００はまた、冷却プレート２００を通って熱、電力、及び／又は通信接続を提供するパススルーコネクタ（例えば、ポゴピン）の開口部２１６（レセプタクル又はスロットとも呼ばれる）を備える。いくつかの実施態様では、冷却プレート本体２０９は、ろう付けされた機械加工済み銅部品で形成することができる。冷却プレート本体２０９は、任意の他の適切な材料で形成することができる。冷却プレート本体２０９は、（例えば、図３に示すような）冷却要素４００のアレイを備えることができ、その各々はフィン２１０の一セットを囲む。
【0050】
図３は、本開示の態様による図２の冷却プレート２００を通る冷却剤２１８の流れを示す平面図である。図３に示すように、いくつかの実施態様では、冷却プレート２００は、冷却剤２１８が流れることができる複数の並列冷却剤流路２２０を形成することができる。並列冷却剤流路２２０の矢印は、冷却剤の流れの一般的な方向を示しているが、冷却剤は、冷却剤流路内の隣接する冷却要素４００の間を流れるときに冷却要素４００の角を通って流れ得る。入口ポート２０２から出口ポート２１４への冷却剤の流れは、異なるオリフィスサイズを使用して実質的に等しい分配のために制御することができる（図６Ａ及び図６Ｂ参照）。入口マニホールド２０４は、フローチャネル２０８とともに、冷却剤流路２２０の各々に実質的に等しい冷却剤の流れを提供することができる。冷却剤２１８は、フィン２１０（図２参照）を流れることによって隣接する電子部品を冷却するにつれて徐々に加熱される。出口マニホールド２１２は、冷却剤２１８を出力ポート２１４に送ることができる。冷却剤２１８は、出口ポート２１４から排出され得る。
【0051】
図３はまた、冷却プレート２００の本体２０９が冷却要素４００のアレイとしてどのように形成されるかを示す。図２及び図３を参照すると、各冷却要素４００は、ボリュームハウジングフィン２１０を画定する本体２０９の一部を含む。更に、各冷却要素４００は、冷却剤２１８が、冷却プレート２００の開口部２１６の周りを流れるように、冷却要素４００の角付近の同じ冷却剤流路２２０内のその隣接する冷却要素（複数の場合もある）４００に流体接続される。
【0052】
図４Ａ～図４Ｄは、追加の構成要素が取り付けられたシステムアセンブリの様々な段階における冷却プレート２００を示す。図４Ａは、組み立てられた冷却プレート２００を示し、図４Ｂは、入口及び出口に取り付けられたドリップレスクイックディスコネクトを有する冷却プレート２００を示し、図４Ｃは、冷却プレート２００の開口部に設置されたコネクタアセンブリを示し、図４Ｄは、冷却プレート２００の片側に取り付けられた制御基板を示す。
【0053】
図４Ａ～図４Ｄを参照すると、ドリップレスクイックディスコネクト３０２は、入口ポート２０２及び出口ポート２１４の各々にそれぞれ取り付けることができる。ドリップレスクイックディスコネクト３０２は、冷却剤供給源／ドレインに冷却プレート２００を取り付けるプロセスを簡略化することができる。冷却プレート２００の開口部２１６は、冷却プレート２００の下に配置された電気部品のアレイ（図示せず）をプリント回路基板アセンブリ３０６に接続するように構成されたコネクタハウジング３０４を受け入れることができる。特に、ハウジング３０４の各々は、電気部品とプリント回路基板アセンブリ３０６との間の熱、電力、及び／又は通信接続を提供する複数のパススルーコネクタ（例えば、ポゴピン）を収容することができる。或る特定の実施態様では、パススルーコネクタは、パススルーコネクタがかなりの量の熱を生成するように、比較的高いレベルの電流を提供し得る。したがって、冷却プレートはまた、冷却プレート２００の開口部２１６に挿入されたパススルーコネクタを冷却することができる。例えば、コネクタハウジング３０４を冷却プレート２００に圧入することによって、熱伝達のための熱接触をもたらすことができる。また、熱伝達を改善するために、コネクタハウジング３０４と冷却プレート２００との間に熱界面材料を追加することができる。いくつかの例では、電気部品は、プリント回路基板アセンブリ３０６から電力及び制御信号を受信するように構成されたＶＲＭを備えてもよい。プリント回路基板アセンブリ３０６は、制御基板等のプリント回路基板と、プリント回路基板上の電子部品のアレイとを備えることができる。
【0054】
更に、入口マニホールド２０４及び出口マニホールド２１２は、図４Ａ～図４Ｄに示すように、冷却プレート２００の本体２０９とは異なる平面に位置することができる。入口及び出口マニホールド２０４、２１２を異なる平面に配置することによって、入口及び出口マニホールド２０４、２１２が冷却プレート２００の本体２０９と同じ平面に形成される実施態様と比較して、冷却プレート２００の全体的な設置面積を縮小することができる。したがって、本開示の態様は、システムの体積効率及びコンパクト性を高めることができる。
【0055】
図５Ａ～図５Ｄは、図２の冷却プレート２００アレイの１つの冷却要素４００内のフィン２１０の実施形態の様々なヒートマップをそれぞれ示す。図５Ａでは、フィン２１０は互いに並列に配置されている。図５Ｂは、蛇行フィン２１０の配置を示す。図５Ｃは、フィン２１０が円筒形である実施形態を示す。図５Ｄは、フィン２１０が互い違いになっている実施形態を示す。
【0056】
実施形態に応じて、冷却プレート２００及びフィン２１０は、冷却剤２１８への熱伝達を増加させ、冷却剤２１８の流量を減少させるように設計される。いくつかの実施形態では、冷却剤２１８への熱伝達は、閾値熱伝達率より大きくてもよく、冷却剤の流量は、閾値流量より小さくてもよい。冷却プレート２００はまた、並列冷却剤流路２２０（図３参照）を形成する要素を接続する各冷却要素４００の角付近の流路を備える。
【0057】
図６Ａ及び図６Ｂは、本開示の態様による、入口マニホールド２０４、並びに入口マニホールド２０４及びフローチャネル２０８を通る冷却剤２１８の流れを示す。図６Ａは、冷却プレート２００の入口ポート２０２、入口マニホールド２０４、及びフローチャネル２０８の拡大図を示す。図６Ｂは、図６Ａに示す入口ポート２０２、入口マニホールド２０４、及びフローチャネル２０８を通る冷却剤２１８の流れを示す。各フローチャネル２０８は、対応するオリフィス６０２を介して冷却プレート２００の本体２０９に接続されている。いくつかの実施形態では、オリフィス６０２は、オリフィス６０２の各々を通る冷却剤２１８の流量を制御するために異なるサイズ（例えば、直径）を有する。例えば、入口ポート２０２から更に離れた流路では冷却剤２１８の圧力が低下する可能性があり、したがって、オリフィス６０２の直径は、入口ポート２０２からのオリフィス６０２の距離が増加するにつれて増加する可能性がある。いくつかの実施形態では、オリフィス６０２の直径は、各並列冷却剤流路２２０を通る実質的に等しい流量を提供するように選択される。したがって、オリフィス６０２のサイズは、冷却プレート２００内の並列冷却剤流路２２０を通る流量を等しくすることができる。
【0058】
図７は、本開示の態様による、冷却プレート２００を備えるＳｏＷアセンブリの一部の断面図を示す。図７を参照すると、冷却プレート２００は、ＶＲＭ１６のアレイに取り付けられる。ＴＩＭ７０１は、各ＶＲＭ１６と冷却プレート２００との間のＶＲＭ１６の上に位置する。ＶＲＭ１６は、ＳｏＷ１４上に配置され、次に放熱構造７０２に結合される。冷却プレート２００は、ＳｏＷ１４を通って延在する複数のボルト７０４を介して放熱構造７０２に取り付けることができる。ＴＩＭ７０１は、ＶＲＭ１６と冷却プレート２００との間の熱伝達抵抗を低減することができる。
【0059】
図８は、本開示の態様による、冷却プレート２００の開口部に配置された複数のパススルーコネクタ２４を備える冷却プレート２００の斜視図である。図示の実施形態では、パススルーコネクタ２４は、カートリッジに収容されたポゴピンとして実装される。ポゴピンは、ＶＲＭ１６を（例えば、図１に示すような）制御基板２０に接続するための電力及び／又は通信接続を提供するために使用することができる。
【0060】
図９は、実施形態による冷却プレート９００を通る冷却剤２１８の流れを示す平面図である。図３の実施形態とは対照的に、冷却プレート９００にはマニホールドがない。冷却プレート９００は、複数の冷却要素冷却要素４００から形成され、その各々は、その隣接する冷却要素４００の全てに流体接続されている。したがって、複数の並列冷却剤流路２２０を形成するのではなく、冷却剤２１８は、垂直及び水平の両方に流れて、冷却プレート９００を通る実質的に斜めの流れを生成することができる。いくつかの実施態様では、冷却要素４００の各々は、斜めの流れを更に容易にするためにピンフィンのセットを囲むことができる。一実施形態では、フィンは、性能を高めるために実質的に均一に分配されてもよい。
【0061】
冷却剤２１８は、冷却プレート９００の対向する角の間を流れるため、冷却プレート２００は、マニホールド（例えば、図２の入口マニホールド２０４及び出口マニホールド２１２を参照）なしで実装することができる。これにより、冷却プレート９００のサイズが小さくなり、マニホールド設計と比較して組み立ての複雑さが低減される。しかしながら、マニホールドを有する冷却プレート２００は、或る特定の用途では、マニホールドなしの設計９００と比較して冷却を向上させることができる。
【0062】
本明細書に開示される任意の適切な原理及び利点は、ウエハレベルパッケージング及び／又は高密度マルチダイパッケージングに適用可能であり得る。本明細書に開示される実施形態は、例としてＶＲＭを使用したが、任意の適切な電気モジュール、構成要素、ダイ、チップ等をウエハに搭載し、本明細書に開示される任意の適切な原理及び利点を利用してもよい。本明細書に開示される２つ以上の実施形態の特徴の任意の適切な組み合わせを実施することができる。
【0063】
本明細書に開示されるＳｏＷアセンブリは、処理システムに含まれ得る。本明細書に開示される冷却プレートの特徴のいずれか等の本開示の特徴は、任意の適切な処理システムに実装することができる。処理システムは、例えば、図１のＳｏＷアセンブリ１０を含むことができる。処理システムは、高い計算密度を有することができ、処理システムによって生成された熱を放散することができる。処理システムは、或る特定の用途において毎秒数兆回の動作を実行することができる。処理システムは、ニューラルネットワークトレーニング及び／又は処理、機械学習、人工知能等の高性能コンピューティング及び／又は計算集約的な用途に使用及び／又は具体的に構成することができる。処理システムは、冗長性を実装することができる。いくつかの用途では、処理システムは、車両（例えば、自動車）、他の自律型車両機能、又は先進運転支援システム（ＡＤＡＳ）機能のためのオートパイロットシステムのデータを生成するためにニューラルネットワークトレーニングを実行するために使用することができる。
【0064】
更に、本開示の態様は、電子部品のアレイに関連して説明されているが、本開示の態様は、片面で単一の電子部品を冷却するように構成された冷却プレートに適用することができる。例えば、電子部品を冷却するように構成された冷却プレートは、それを貫通して形成された１つ以上の開口部を備えることができる。開口部（複数の場合もある）は、電子部品とプリント回路基板又は他の電子部品との間に熱、電力、及び／又は通信接続を提供するように構成された１つ以上のパススルーコネクタを受け入れることができ、冷却プレートは、電子部品とプリント回路基板又は他の電子部品との間に配置される。
結論
結論
【0065】
文脈上明らかに他の意味に解釈すべき場合を除き、明細書及び特許請求の範囲を通して、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅ，ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ，ｉｎｃｌｕｄｅ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」等の用語は、排他的又は網羅的な意味とは対照的に、包括的な意味で解釈されるべきであり、すなわち、「～を含むが限定されない」という意味である。本明細書で一般的に使用される「結合された」という用語は、直接接続されるか、又は１つ以上の中間要素によって接続され得る２つ以上の要素を指す。同様に、本明細書で一般的に使用される「接続された」という用語は、直接接続されるか、又は１つ以上の中間要素によって接続され得る２つ以上の要素を指す。更に、「本明細書」、「上記」、「以下」という用語、及び同様の意味の用語は、本出願で使用される場合、本出願全体を指すものとし、本出願の特定の部分を指すものではない。文脈が許せば、単数又は複数を使用する上記の詳細な説明の用語はまた、それぞれ複数又は単数を含んでもよい。２つ以上の項目のリストに関連する「又は」という用語は、その用語の以下の解釈の全て、すなわち、リスト内の項目のいずれか、リスト内の項目の全て、及びリスト内の項目の任意の組み合わせを網羅する。
【0066】
更に、「可能である（ｃａｎ，ｃｏｕｌｄ）」、「場合がある（ｍｉｇｈｔ，ｍａｙ）」、「例えば（ｅ．ｇ，ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ，ｓｕｃｈ ａｓ）」等の本明細書に使用される条件付き言語は、特に明記しない限り、又は使用される文脈内で他の意味で理解されない限り、一般に、或る特定の実施形態が或る特定の特徴、要素、及び／又は状態を含むが、他の実施形態はそれらを含まないことを伝えることを意図している。したがって、そのような条件付き言語は、一般に、特徴、要素、及び／又は状態が１つ以上の実施形態に何らかの形で必要とされることを暗示することを意図するものではない。
【0067】
上記の説明は、特定の実施形態を参照して記載した。しかしながら、上記の例示的な説明は、網羅的であること、又は本発明を記載された正確な形態に限定することを意図するものではない。上記の教示を考慮して、多くの修正及び変形が可能である。それにより、当業者は、様々な用途に適した様々な修正を伴う技術及び様々な実施形態を最良に利用することが可能になる。
【0068】
本開示及び実施例を添付の図面を参照して説明したが、様々な変更及び修正が当業者には明らかになるであろう。そのような変更及び修正は、本開示の範囲内に含まれると理解されるべきである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8】
【図9】
【国際調査報告】