冷却装置及其制造方法

摘要

用于冷却一种包括支撑多个电子器件的基底的组件的冷却装置和方法。冷却装置包括多块离散的冷板；多根从冷板延伸出的冷却剂运载管，它们分别与冷板的冷却剂入口和冷却剂出口之一液体连通；具有圆周区域用于接合基底的包体，包体设有多个孔和集流管，每个孔至少部分地接收冷却剂运载管，集流管与多个孔以及设置在这些孔内的多根冷却剂运载管液体连通，用来将冷却剂平行分配到冷板上。所述方法包括：提供多块从其上延伸出多根冷却剂运载管的离散的冷板；使每块冷板与所述多个电子器件中的各电子器件耦合；提供具有圆周区域的包体，其设有多个孔和集流管，每个孔至少部分地接收各冷却剂运载管，集流管与多个孔以及设置在这些孔内的冷却剂运载管液体连通。

权利要求

1.一种用于包括支撑多个发热电子器件的基底的电子组件的冷却装置，该冷却装置包括： 多块离散的冷板，每一冷板具有构造成与所述多个电子器件的各电子器件耦合的第一表面，每一冷板是包括冷却剂入口、冷却剂出口和处于所述冷却剂入口和冷却剂出口之间的至少一个冷却剂室的冷却剂冷却的冷板； 多根冷却剂运载管，每一冷板具有从其第二表面延伸的至少两根冷却剂运载管，每根冷却剂运载管与所述冷板的冷却剂入口和冷却剂出口之一液体连通；及 具有用于接合所述基底的圆周区域的包体，以形成至少部分包围的空腔，所述多个发热电子器件和所述多块冷板被设置在由所述基底和所述包体限定的所述空腔内，其中，所述包体配置有多个孔，确定每个孔的尺寸和位置来至少部分地接收从所述冷板延伸的所述多根冷却剂运载管中与之相应的冷却剂运载管，所述包体还配置有集流管，该集流管与所述多个孔以及设置在这些孔内的多根冷却剂运载管液体连通，用来通过与所述多块冷板的冷却剂入口液体连通的第一组冷却剂运载管将冷却剂平行分配到所述多块冷板的至少一些冷板上，并用于经由与所述多块冷板的冷却剂出口液体连通的第二组冷却剂运载管接收来自所述多块冷板的至少一些冷板的冷却剂。

2. 如权利要求1所述的冷却装置，其中，所述包体还包括帽，确定每的与之相应的孔，而且该帽被设置在所述集流管和所述冷板之间；其中，所 述集流管还包括冷却剂入口压力室和冷却剂出口压力室，所述第一组冷却剂 运载管与所述冷却剂入口压力室液体连通，并将所述冷板的冷却剂入口与所 述冷却剂入口压力室平行耦合，所述第二组冷却剂运载管与所述冷却剂出口 压力室液体连通，并且将所述冷板的冷却剂出口与所述冷却剂出口压力室平 行耦合。

3. 如权利要求2所述的冷却装置，其中，所述集流管被构造成具有与 所述冷却剂入口压力室液体连通的单一入口开口以及与所述冷却剂出口压力室液体连通的单一出口开口 ，所迷单一入口开口将冷却剂馈送给所述冷却 剂入口压力室，所述单一出口开口将冷却剂从所述冷却剂出口压力室排出。

4. 如权利要求2所述的冷却装置，其中，所述包体还包括设置在所述帽和集流管之间的孔板，所述孔板设有多个孔口；其中，每根冷却剂运载管与所述孔板上的多个孔口中的一孔口轴向对准，当冷却剂流经所述包体和所 述多块冷板之间时，冷却剂流过每一对准的孔口和冷却剂运载管。

5. 如权利要求4所述的冷却装置，其中，所述孔板中的多个孔口的至 少一些孔口尺寸不同，因此流过所述多块冷板的冷却剂的量不同；其中，所每一电子器件提供希望的工作温度；其中，所述多个电子器件中的至少一些 电子器件在工作中产生不同的热量。

6. 如权利要求2所述的冷却装置，其中，还包括设置在每根冷却剂运 载管和限定至少部分地接收所述冷却剂运载管的所述孔的所述帽的内壁之 间的密封材料；其中，所述密封材料包括至少一个焊接物或者至少一个O形 环密封件。

7. 如权利要求6所述的冷却装置，其中，还包括设置在每块冷板的所 述第一表面及其各自的电子器件之间的界面材料，该界面材料包括粘合材料 或冶金结合剂中至少之一 。

8. 如权利要求6所述的冷却装置，其中，还包括多个弹簧偏压机构， 每一弹簧偏压机构与各冷板耦合，并被设置在所述帽和各冷板之间，每一偏 压机构使所述各冷板偏置离开所述帽，并在使用所述冷却装置时朝向相关联 的发热电子器件。

9. 如权利要求6所述的冷却装置，其中，所述密封材料包括两个O形 环密封件；其中，每根冷却剂运载管具有设置于所述相关联的孔内的外表面 部分内的两道圆周槽，每一 圆周槽部分地接收所述两个O形环密封件中的一 个O形环密封件，并使之定位。

10. 如权利要求1所述的冷却装置，其中，所述包体中的孔的尺寸足以 适应至少一些电子器件相对于所述基底的高度和角度取向的至少之一的变 异。

11. 一种被冷却的电子模块，包括： 包括基底和多个发热电子器件的电子组件；和用于促进对所述多个发热电子器件冷却的冷却装置，所述冷却装置包括：多块离散的冷板，每一冷板具有构造成与所述多个电子器件的各电子 器件耦合的第一表面，每一冷板是包括冷却剂入口、冷却剂出口和处于所述冷却剂入口和冷却剂出口之间的至少一个冷却剂室的冷却剂冷却的冷板；多根冷却剂运载管，每一冷板具有从其第二表面延伸的至少两根冷却 剂运载管，每根冷却剂运载管与所述冷板的冷却剂入口和冷却剂出口之一液体连通；及具有接合所述基底的圆周区域的包体，以形成至少部分包围的空腔， 所述多个发热电子器件和所述多块冷板设置在由所述基底和所述包体限定 的所述空腔内；其中，所述包体配置有多个孔，确定每个孔的尺寸和位置来 至少部分地接收从所述冷板延伸的所述多根冷却剂运载管中的与之相应的 冷却剂运载管，所述包体还配置有集流管，该集流管与所述多个孔以及设置 在这些孔内的多根冷却剂运载管液体连通，用来通过与所述多块冷板的冷却 剂入口液体连通的第 一組冷却剂运载管将冷却剂平行分配到所述多块冷板 的至少一些冷板上，并用于经由与所述多块冷板的冷却剂出口液体连通的第 二组冷却剂运载管接收来自所述多块冷板的至少一些冷板的冷却剂。

12. 如权利要求11所述的被冷却的电子模块，其中，所述包体还包括 帽，确定每个帽的尺寸和位置来至少部分地接收从所述冷板延伸的所述冷却 剂运载管的与之相应的孔，该帽被设置在所述集流管和所述冷板之间；其中， 所述集流管还包括冷却剂入口压力室和冷却剂出口压力室，所述第一组冷却 剂运载管与所述冷却剂入口压力室液体连通，并将所述冷^1的冷却剂入口与 所述冷却剂入口压力室平行耦合，所述第二组冷却剂运载管与所述冷却剂出 口压力室液体连通，并且将所述冷板的冷却剂出口与所述冷却剂出口压力室 平行耦合。

13. 如权利要求12所述的被冷却的电子模块，其中，所述包体还包括 设置在所述帽和所述集流管之间的孔板，所述孔板配置有多个孔口；其中， 每根冷却剂运载管与所述孔板的多个孔口中的一孔口轴向对准，当冷却剂流 经所述包体和所述多块冷板之间时，冷却剂流过每一对准的孔口和冷却剂运载管。

14. 如权利要求13所述的被冷却的电子模块，其中，所述孔板中的多 个孔口的至少 一些孔口尺寸不同，因此流过所述多块冷板的冷却剂的量不 同；其中，所述至少一些孔口的不同尺寸被定制成使得通过所述多块冷板的冷却剂流为每一电子器件提供希望的工作温度；其中，所述多个电子器件中 的至少一些电子器件在工作中产生不同的热量。

15. 如权利要求12所述的被冷却的电子模块，其中，还包括设置在每根冷却剂运载管和限定出至少部分地接收所述冷却剂运载管的所述孔的所述帽的内壁之间的密封材料；其中，所述密封材料包括至少一个焊接物或者 至少一个O形环密封件；所述电子模块还包括设置在每块冷板的所述第一表 面及其各自的电子器件之间的界面材料，该界面材料包括粘合材料或冶金结 合剂中至少之一。

16. 如权利要求15所述的被冷却的电子模块，其中，所述密封材料包 括两个O形环密封件；其中，每根冷却剂运载管作为设置于所述相关联的孔 内的外表面部分内的两道圆周槽，每一 圆周槽部分地接收所述两个O形环密 封件中的一个O形环密封件，并使之定位。

17. 如权利要求11所述的被冷却的电子模块，其中，所述包体内的孔 的尺寸足以适应至少一些电子器件相对于所述基底的高度和角度取向的至 少之一的变异。

18. —种制造用于冷却包括支撑多个需冷却的发热电子器件的基底的电 子組件的冷却装置的方法，该方法包括：提供多块从其上延伸出多根冷却剂运载管的离散的冷板，每一冷板具有 构造成与所述多个电子器件的各电子器件耦合的第一表面，每一冷板是包括 冷却剂入口 、冷却剂出口和处于所述冷却剂入口和冷却剂出口之间的至少一 个冷却剂室的冷却剂冷却的冷板，每一冷板还具有从其第二表面延伸出的至 少两根冷却剂运载管，每根冷却剂运载管与所述冷板的冷却剂入口和冷却剂 出口之一液体连通；使每块冷板与所述多个电子器件中的各电子器件耦合；及 提供具有圓周区域的包体，将所述包体的圆周区域与所述基底接合，以 形成至少部分包围的空腔，所述多个发热电子器件和所述多块冷板被设置在 由所述基底和所述包体限定的所述空腔内，其中，所述包体配置有多个孔， 确定每个孔的尺寸和位置以便在所述包体与所述基底接合时至少部分地接 收从所述冷板延伸的所述多根冷却剂运载管中的与之相应的冷却剂运载管， 所述包体还配置有集流管，该集流管与所述多个孔以及设置在这些孔内的多 根冷却剂运载管液体连通，用来通过与所述多块冷板的冷却剂入口液体连通的第 一组冷却剂运载管将冷却剂平行分配到所述多块冷板的至少 一些冷板 上，并用于经由与所述多块冷板的冷却剂出口液体连通的第二组冷却剂运载 管接收来自所述多块冷板的至少一些冷板的冷却剂。

19. 如权利要求18所述的方法，其中，所述耦合包括釆用设置在每块 冷板的所述第一表面及其各自的电子器件之间的界面材料，该界面材料包括 粘合材料或冶金结合剂中至少之一。

20. 如权利要求18所述的方法，其中，还包括将每根冷却剂运载管密 封在限定出至少部分地接收所述冷却剂运载管的所述孔的所述包体的内壁 上；其中，所述密封材料包括至少一个焊接物或者至少一个O形环密封件。

说明书

冷却装置及其制造方法

技术领域

本发明涉及冷却装置以及排除由电子器件（例如，器件、模块、系统等） 产生的热量的方法，本发明还涉及构造这种冷却装置的方法。更具体地说， 本发明涉及从多部件电子模块的发热电子器件中引出热量的冷却装置和方 法。

背景技术

众所周知，电子器件工作时将产生热量。为了将器件的结温度（j皿ction temperatures)保持在希望的范围内，应将器件中的热量排出。若不排出如 此产生的热量将使器件温度升高，可能导致热耗散现象。在电子产业中已 将一些趋势结合在一起，以提高热管理的重要性，其中包括排除电子器件 的热量，包括传统上较少关注的如CMOS之类的热管理技术。尤其是对于 更快速更密集封装的电路的需求已经对热管理的重要性产生了直接影响。 首先是功率损耗，由此产生的热量随器件工作频率的增高而增多。其次， 升高的工作频率可能出现在较低的器件结温度处。此外，由于将越来越多
的器件封装在单一的芯片上，功率密度（Watts/cm2)增大，导致需要从给 定尺寸的芯片或模块上排出更多的能量。这些趋势已经结合起来产生了这 样一种应用情形，即不可能再希望只使用如采用传统的空气冷却散热器之 类的传统空气冷却方法从现代器件上排除热量。这些趋势还可能进一步发 展，因而加大了对传统空气冷却方法的替代方案的需求。
一种避开传统空气冷却限制的途径是采用液体冷却。众所周知，不同的 液体具有不同的冷却能力。具体而言，如制冷剂或其他介电液体（例如，碳 氟化合物液体）之类的液体呈现出较差的导热性和比热性能，也就是说，它 们与诸如水或其他含水液体之类的液体相比所述性能较差。然而，介电液体 的优点在于，它们可以直接与电子器件物理接触并互相连接，而不会产生如 腐蚀或电短路之类的不良效杲。例如，名称为"Printed Circuit Board with Electronic Devices Mounted Thereon"的美国专利No. 6,052,284描述了 一种装置，介电液体流过其中并围绕各处于工作状态的电子器件，借此排除这些器
件产生的热量。类似的方法还公开于名称为"Method for Making a
Three-Dimensional Multichip Module"的美国专利No. 5,655,290和名称为
"Cooling System for Electronic Assembly"的美国专利No. 4,888,663中。 如水或其他含水液体之类的其他冷却液体较之介电液体呈现出优良的
导热性和比热。然而，以水为基的冷却剂必须保持不与电子器件物理接触和 互相连接，原因是这种接触可能导致腐蚀和电短路问题。已经公开了利用以 水为基的冷却剂的各种方法，但要在冷却剂与电子器件之间提供物理隔离。 伊H口,名4尔为"Apparatus for Cooling High-Density Integrated Circuit Packages" 的美国专利No. 4,531,146公开了采用导电薄挡件的方案；名称为"Liquid Cooled Muiti-chip Integrated circuit Module Incorporating A Seamless Compliant Member for Leakproof Operation"的美国专利No. 4,879,629和IBM 技术公开公报20巻，1977年7月第2期中名称为"Liquid Cooled Module w池 Compliant Membrane"的文章都公开了采用导热率提高的挠性挡件（分别为 热柱块和散热器）；名称为"Apparatus for Cooling High-Density Integrated Circuit Packages"的美国专利No. 4,381 ，032和名称为"Apparatus for Indirect Impingement Cooling of Integrated Circuit Chips"的美国专利No, 5,294,830 ^> 开了采用挠性挡件，其中在挡件和需冷却的器件之间采用柱塞来保持接触。 尽管已有以上种种方法，对于提供更加有用的改进的冷却装置以促进电 子模块特别是多芯片模块的冷却而言仍存在多而重要的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以克服现有技术的缺点并具有额外的优点 的冷却装置，以促进对包括支撑多个发热电子部件的基底的电子组件的冷 却。该冷却装置包括：多块离散的冷板和多根冷却剂运载管。每一冷板具有 被构造成与多个电子部件的各电子部件相耦合的第一表面，并且每一冷板是 冷却剂冷却的冷板，其具有冷却剂入口、冷却剂出口和处于冷却剂入口和冷 却剂出口之间的至少 一个冷却剂室。每一冷板具有从其第二表面延伸的至少 两根冷却剂运载管。每一冷却剂运载管与该管从上面伸出的相关联的冷板的 冷却剂入口或冷却剂出口液体连通。该冷却装置还包括具有圓周区域的包 体，该区域用于接合基底，形成至少局部包围的空腔，多个发热电子器件以包体还配置有集流管，该集流管与多个孔以及处于这些孔内的多个冷却剂运 载管液体连通，用来通过与冷板的冷却剂入口液体连通的第 一组冷却剂运载 管将冷却剂平行分配到多块冷板的至少 一些冷板上，并用于经由与冷板的冷 却剂出口液体连通的第二组冷却剂运载管接收来自多块冷^1的至少一些冷 板的冷却剂。
本发明的另一方面，提供被冷却的电子模块，其包括具有支撑多个需冷 却的发热电子器件的基底的电子组件，以及用于对这些电子器件进行冷却的
冷却装置。该冷却装置包括：多块离散的冷板和多才艮冷却剂运载管，每一冷 板具有配置成与多个电子器件的各电子器件耦合的笫 一表面，每一冷板是冷 却剂冷却的冷板，其具有冷却剂入口 、冷却剂出口和处于冷却剂入口和冷却 剂出口之间的至少 一 个冷却剂室。每一 冷板具有至少两根从其第二表面延伸 的冷却剂运载管。每一冷却剂运载管与该管从上面伸出的相关联的冷板的冷 却剂入口或者冷却剂出口液体连通。冷却装置还包括具有圓周区域的包体， 该圓周区域用于接合基底，以形成至少局部包围的空腔，多个发热电子器件 和多块冷板设置在由基底和包体限定的空腔内。包体配置有多个孔，每一孔 的尺寸和位置被确定为至少部分地接收从其中 一块冷板延伸的各冷却剂运 载管。包体还配置有集流管，该集流管与多个孔以及设置在这些孔内的多个
却剂运载管将冷却剂平行分配到多块冷板的至少一些冷板上，并用于经由与
冷板的冷却剂出口液体连通的第二组冷却剂运载管接收来自多块冷板的至 少一些冷板的冷却剂。
本发明的再一方面，提供一种对包括支撑多个需冷却的发热电子器件的 基底的电子组件进行冷却的冷却装置的制造方法。该方法包括：提供多块离 散的、多根冷却剂运载管从上面延伸的冷板，每一冷板具有被构造成与多个 电子器件的各电子器件相耦合的第 一表面，并且每一冷板是冷却剂冷却的冷 板，其具有冷却剂入口 、冷却剂出口和处于冷却剂入口和冷却剂出口之间的 至少一个冷却剂室，每一冷板还具有从其第二表面延伸的多根冷却剂运载管
中的至少两根冷却剂运载管，每一冷却剂运载管与该管从上面延伸的冷板的 冷却剂入口和冷却剂出口之一液体连通；使每一冷板与多个电子器件的各电子器件耦合；提供具有圓周区域的包体，使所述包体的圓周区域与基底接合， 以形成至少部分包围的空腔，多个发热电子器件和多块冷板设置在由基底和 包体限定的空腔内，其中，所述包体配置有多个孔，每一孔的尺寸和位置被 确定为当包体与基底接合时至少部分地接收从冷板延伸的多根冷却剂运载 管的各冷却剂运载管，包体还配置有集流管，该集流管与所述多个孔以及设 置在这些孔内的多根冷却剂运载管液体连通，用来通过与多块冷板的冷却剂 入口液体连通的第一组冷却剂运载管将冷却剂平行分配到多块冷板的至少 一些冷板上，并用于经由与多块冷板的冷却剂出口液体连通的第二组冷却剂 运载管接收来自多块冷板的至少一些冷板的冷却剂。
另外，通过本发明的技术可以获得附加的特征和优点。在此将对本发明 的其他实施方式和其他方面进行详细说明，应将这些实施方式和方面视为所 要求保护的发明的一部分。

附图说明

本说明书具体揭示了本发明的主题，并在说明书之后的权利要求书中清 楚地陈述了所要求保护的内容。本发明的前述和其他目的、特征和优点将通 过下文结合附图的详细描述更加清晰。附图中：
图1A是带有根据本发明一方面的冷却装置的被冷却电子模块的一实施 方式的横剖面正视图（沿图1B中的1A-1A线剖切）；
图1B是根据本发明一方面的图IA所示的被冷却电子模块沿IB-1B线 剖切的横剖面平面图；
图2是根据本发明 一 方面的冷却装置中采用的冷板的 一 实施方式的俯视 平面图；
图3是带有根据本发明 一方面的冷却装置的被冷却电子模块的另 一 实施 方式的横剖面正浮见图；
图4A是带有根据本发明一方面的冷却装置的被冷却的电子模块（沿图
4B中4A-4A线剖切）的另一实施方式的横剖面正视图；
图4B是根据本发明一方面的沿图4A中4B-4B线剖切的被冷却的电子 模块的横剖面平面图。正如此处所使用的那样，"发热电子器件"可以是需要冷却的计算机系 统或者其他电子系统的任何部件，其包括一个或者多个需要冷却的集成电路 装置、半导体芯片或其他电子电路。"需冷却的表面"指发热电子器件本身
的表面，或者热扩散器（thermal sperader)的暴露表面、钝化层或者与该电
子器件热接触及电子器件产生的热量从其上排出的其他表面。"微小尺寸的
(micro-scaled )冷却结构"指的是4争小生尺度(characteristic dimension)为
200微米或更小的冷却结构或冷板。"偏压机构"指的是如一或多个弹簧、叶
片等之类的任何偏压结构，在此处提供的一种实施方式中示出的每一冷板配 置单一弹簧仅是一种实施方式。
用于本发明一方面的冷却装置的冷却剂的一个实例是水。然而，此处公 开的原理也能无困难地适用其他类型的液态冷却剂。例如， 一或多种冷却剂 可以包括盐水、碳氟化合物液体、液态金属、或者其他类似的冷却剂，或者 制冷剂，只要能保持本发明的优点和独有特征即可。
如上面简明地提到的那样，计算机设备（主要是处理器）的能量等级正 升高到无法再筒单地采用空气冷却的级别。这些部件将有望采用水冷。处理 器散发的热量可以经由水冷却的冷板传输到水中，这种冷却的一些实施方式 在上面包括的、同时待审的、名称为"Cooling System and Method Employing a Closed Loop Coolant Path and Micro-Scaled Cooling Structure within an Electronics Subsystem of an Electronics Rack"的美国专利申i青已有描述。另 外，在电子器件中的漏电流产生的能量也相当于该器件的开关电源的级别， 并且是温度的强效力函凄t ( strong flmction of temperature );即，温度越底， 漏电流/功率越小。
一般而言，此处提供的是一种如多芯片模块之类的具有非常高的热性能 的冷却的电子模块。高性能微小尺寸的冷却结构或者冷板开始在产业中出 现，然而其适用于单芯片运行中。在此处公开的各种情况中，这些高性能的 冷板被分别安装或者连结在电子模块内的多个电子器件上。另外，设置有带 有共用集流管的包体，用于将冷却剂平行地分配到与各冷板上。还描述了可 促进电子器件再加工能力的组装和拆卸方法。
参照附图，全部附图中相同的附图标记表示相同或类似的元件。图1A 示出了本发明一方面的被冷却的电子模块的一实施方式,其通常用IOO表示。 该模块包括基底110,基底可以包括位于其上表面和/或嵌入其中的导线（未示出）。 一或多个电子器件120经由例如焊球121连接而电连接在基底110 的电线上。多块离散的冷板130的每一块都具有第一表面131，其配置成与 各电子器件120的需冷却的表面耦合。可以采用各种技术将每一冷板与其各 自的电子器件耦合。例如，每一离散的冷板可由铜制成，并使其通过热传导 粘合或者经由适当的焊接、如铟或者以铟为基的合金焊接连接到各电子器件 上。 一 种适合的热传导粘合剂的实例是由Abiestik Laboratories ， Rancho Dominguez, CA制造的Ablebond 965 — II,而4因女旱齐'〗可以乂人Indium Corporation of America, Utica, NY获得。焊接界面在提供低热阻性方面是有优势的， 并且有利于电子器件的再加工。在可供选择的实施方式中，如果采用热传导 粘合剂作为冷板与电子器件之间的界面，则一或多块冷板可以包括复合金属 机构，或陶瓷材料。
图2示出了冷板130的一实施方式，其可用于本发明的冷却装置中。在 此实施方式中，冷板130是被配置成带有冷却剂入口 131和冷却剂出口 132、 且在冷却剂入口和冷却剂出口之间设置有至少一个冷却剂室133的冷却剂冷 却的冷板。也可以采用其他不同的冷板实施方式，包括，例如，喷嘴式冷板 和在冷却剂入口和冷却剂出口之间具有多条平行通道的冷板。另外，如上所
再回到图1A, 乂人冷+反130延伸出多个冷却剂运载管140,并且将冷板 130与包括帽150和集流管160的包体的入口压力室162以及出口压力室164 以液体连通的方式耦合。如图所示，从每一冷板130的第二表面132延伸出 至少两根冷却剂运载管140。在一实施方式中，冷却剂运载管140是具有相 同的几何截面的圓柱形管，例如是具有圓形、正方形、矩形等相同截面的圆 柱形管。在所示出的实施方式中，管140朝向相关联的冷板130的第二表面 132垂直突起，并且可以与相关联的冷板整体成形或密封于其上。或者，冷 却剂运载管14C可以采用两种或者多种不同的横截面，几何形状或者尺寸或 者两者可以都不相同。例如，从冷板延伸出的两根管可以都为圓柱形，但是 一根管的流动横截面积可以较大，或者一根管的横截面可以为圆柱形而另一 根管的横截面为正方形或椭圓形。作为另一实例， 一根管可以是圆柱形且横 截面积较小，而另 一根管可以为椭圓形且横截面积较大。
帽150被构成为带有多个孔（或开口 ） 151，每个孔的尺寸和位置被确 定成至少可以部分地接收从冷板130伸出并对准该孔下方的各冷却剂运载管140。每一管140由密封材料密封于限定出各孔151的帽150的内壁上，在 这种实施方式中，密封材料包括双0形环或设置在管和帽150之间的等同的 弹性体密封件152。为了便于O形环的定位，在处于相关联的孔内的每一管 140的外表面部分设置有多个圆周槽154。虽然为了可靠起见示出了双O形 环，但是，如果希望的话可将密封材料选择为单O形环。密封材料的目的是 隔绝冷却剂与电子器件及其互连导线的直接接触。
图IB是图1所示的电子模块100沿IB - IB线通过包体的集流管160 剖开的横截面平面图。在此实施方式中，在集流管160内设有单个入口压力 室162和单个出口压力室164。单个冷却剂入口 163向入口压力室162内馈 送冷却剂，而单个冷却剂出口 165从出口压力室164排出冷却剂。每个压力 室162、 164包括多个指状件或冷却剂分配通路，这些通路延伸通过每一冷 却剂运载冷板130。每一压力室的指部暴露每根管的中心流动通路，示出的 第一组管161与入口压力室162液体连通，笫二组管167与出口压力室164 液体连通。值得注意的是，在这种实施方式中，每根暴露的管161、 167被 图示成包括相同尺寸的冷却剂流动通路。在一些可供选择的实施方式中，冷 却剂运载管可以采用不同的尺寸（和/或形状），以促使不同的冷却剂量以电 子模块内具有不同的冷却剂流动特性的形式流到不同的冷板。图4A和4B 示出了这种原理的另外的变型，以下将进行说明。
在图IA和1B所示的实施方式中，帽150可以用任何合适的硬金属或 塑料制造。根据所选择的帽材料和希望在帽和集流管之间形成的密封类型， 可以采用冶金的、机械的或化学的方法将集流管160连结到帽150上。例如， 如果帽采用铜或铝制成，可以采用铜-铜钎焊或者铝-铝钎焊的方式将集流 管钎焊到帽上。另外，冷却装置包括包体，该包体包括帽150和集流管160, 包体具有与基底IIO接合的圓周区域，以形成至少部分包围的空腔157,多 个发热电子器件120和多块冷板130被设置在空腔157内。这样，冷却装置 和电子组件一起限定出被冷却的电子模块。
图3示出了被冷却的电子模块300的可替代的实施方式，该模块具有上 面所述的与图]A和图1B的电子模块相连的相同或类似部件。此外，基底 110支撑多个发热电子器件120,每一器件都与冷板130耦合。从每块离散 的冷板130上延伸有至少两根管140,每一根管都与配置在包括帽150和集 流管160的包体内的入口压力室162和出口压力室164之一液体连通。另外，帽150具有用来接合基底110的圓周区域，以形成至少部分包围的空腔157, 该空腔内设置有多个电子器件120和多块冷板130。在本实施方式中，帽150 还被配置成具有多个孔151，每一孔的尺寸和位置被设置成至少部分地接收 从对准的冷板130伸出的冷却剂运载管140。在这个可供选^f的实施方式中， 每根管140经由设置在每一管的外表面和限定孔151的帽150的内壁之间的 焊接的环形密封件305密封在相关联的孔151的内壁上。每个孔151的上部 倒有斜角，这有利于将焊剂305放置于每根管140和帽150的各个内壁之间。 在这种实施方式中，也可如管140那样，帽150可以包括铜。另外，与图1A 和1B的实施方式那样，冷板130可以经由适当的热传导粘合或冶金接头连' 接在各电子器件120上。
如上面参考的那样，图4A和4B示出了根据本发明一方面的电子模块 400的另外的实施方式。与上面参考的实施方式类似，模块400包括支撑多 个发热电子器件120的基底110，每一发热电子器件都与冷板130耦合。从 每一离散的冷板130延伸出至少两根管140,每根管都与配置在包括帽150 和集流管160的包体内的入口压力室162和出口压力室164之一液体连通。 此外，帽150具有用于接合基底110的圓周区域，以形成至少部分包围的空 腔157，该空腔内设置有多个电子器件120和多块冷板130。在此实施方式 中，帽150配置有多个孔151,每个孔的尺寸和位置被确定为至少部分地接 收从对准的冷板150延伸的各冷却剂运载管140。每根管140通过密封材料 被密封于限定各孔151的帽150的内壁上，在此实施方式中，密封材料包括 设置在该管和帽150之间的双O形环或等同的弹性密封件152。为了便于使 O形环定位，可在位于相关联的孔内的每根管140的外表面部分内设置多个 圓周槽154。另外，与图1A和1B所示的实施方式相同，冷板130可以经由 适当的热传导粘合或者冶金接头连结在各电子器件120上。
如图4A所示，电子模块400还包括设置在帽150和集流管160之间的 孔板405。这种孔寺反是定制的流体板（flow plate),以适应流过各冷板130 的冷却剂流。如该图所示，板405被构造成具有与不同的冷却剂运载管140 对准的不同尺寸的开口，借此适应从入口压力室162流过这些管或流到出口 压力室164的流动。在图4A和4B的实施方式中，开口 410设置在孔板405 内，对准于入口压力室162和第一、最左侧的冷却剂运载管140之间，同时 第二开口 412对皮设置在孔板405内，对准于出口压力室164和第二冷却剂运载管140之间。如图4B所示，开口 410和412的尺寸类似。在^t块的中部， 在孔板405中、入口压力室162和管i40之间设有较小的开口 420，其与中 心冷板130的入口连通，同时略大的开口 422与该冷板的冷却剂出口液体连 通地对准于出口压力管164和管140之间。借助于这些不同尺寸的开口 ，除 了冷板内的液体量以外，还可以控制流经冷板的液体的压降和流速。孔板405
还包括在入口压力室162和相应的管140之间对准的开口 430,其与最右侧 的冷板130的冷却剂出口液体连通；以及在出口压力室164和第二管140之 间对准的开口 432,其与最右侧的冷板130的冷却剂出口液体连通。虽然尺 寸相同，所示出的这些开口较之图4A (见图4B)所示的最左侧冷板的开口 410和412而言具有较小的尺寸。优选的是，釆用适于流过多块冷板的冷却 剂流的孔板可以在整个模块中采用单一尺寸的冷却剂运载管，同时还可适于 通过每块冷板实现冷却，这对于工作时电子器件的发热能力不同的情况是有 利的。
图4A中还示出了多个弹簧450,每一弹簣分别被设置在各冷板130和 帽150之间。如果冷板130和电子器件120的界面是柔顺热界面（例如，软 膏、脂膏、油或者凝胶界面），可以采用如弹簧450之类的偏压机构来提供 希望的压靠冷板的力，以确保每一冷板与其各自的电子器件之间的良好热接 触，以及为冷板提供可使电子组件内的电子器件的高度和/或取向改变的适应性。
可以采用不同的方法制造如上所述的电子模块和/或冷却装置。在一种实 施方式中，具体的制造或组装方式取决于管-帽密封件采用的类型。如果采 用类似于图1A和1B或4A和4B所示的0形环密封件，并且这种0形环可 以承受冷板-电子器件界面的软熔/硬化温度，可将附于冷板上的管部分地插 入帽中，并将帽组件朝下引向基底，使冷板与电子器件接触。再使这种中间 组件经历适当的温度循环，从而制造冷板-电子器件接头。可以在冷板和帽 之间加设弹簧，以确保冷板-电子器件界面处良好的接触。或者，如果在帽 的上方已设有集流管，可以利用空气或惰性气体使集流管增压。对集流管区 域增压将导致在冷板上产生净力，这可使冷板与电子器件挤压在一起，于是 可确保形成^氐的热界面接头（thermal interface joint )。如果O形环密封件不 能承受希望的结温度，则可以采用分开的固定件，以便不用O形环而将冷板 定位和结合于电子器件上。然后，可以将O形环加于冷却剂运载管上，最后该帽或者帽/集流管组件放置在基底上。
如果采用图3所示的焊封形式，则组装取决于管-帽接头/密封的软熔温 度。如果这种密封的软熔温度低于冷板-电子器件接头的软熔温度，先用适 当的固定方式将冷板与电子器件连接，再在第二操作中将冷板管连接到帽 上。应注意的是，在本讨论中假定冷却剂-运载管被固定在冷板上或与之整 体成形。如果管-帽接头的软熔温度高于冷板-电子器件接头的软熔温度， 则帽-冷板-模块组件可以在一个步骤中软熔。
也可以将电子模块拆卸开以进行部件的再加工。对于如图1A和1B或 4A和4B所示的O形环密封形式，可以拆下帽和集流管组件，将冷板保留 于电子器件上，然后在部件再加工之前将冷板从电子部件上拆下。对于如图 3所示的焊封形式，如果管-帽接头软熔温度低于冷板-电子器件界面的接 合温度，则可以先进行软熔并拆下帽/集流管，接着利用不同的软熔温度拆下 冷板。如果管-帽接头的软熔温度高于冷板-电子器件界面的软熔温度，则 仅需一个软熔步骤就可以从电子组件上卸下冷却装置。
虽然此处详细图示和说明了一些优选实施方式，但是对于本领域技术人 员而言，在不超出本发明的构思的前提下，可以作出各种改型、添加、替换 等，显然，这些改型、添加、替换仍应落入所附权利要求限定的本发明的范 围之内。