CN103384808A - 冷却装置及其制造方法 - Google Patents

冷却装置及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103384808A
CN103384808A CN2012800100668A CN201280010066A CN103384808A CN 103384808 A CN103384808 A CN 103384808A CN 2012800100668 A CN2012800100668 A CN 2012800100668A CN 201280010066 A CN201280010066 A CN 201280010066A CN 103384808 A CN103384808 A CN 103384808A
Authority
CN
China
Prior art keywords
heated parts
projection
cooling device
cold
producing medium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2012800100668A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103384808B (zh
Inventor
坂本仁
吉川实
千叶正树
稻叶贤一
松永有仁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Publication of CN103384808A publication Critical patent/CN103384808A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103384808B publication Critical patent/CN103384808B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/0266Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with separate evaporating and condensing chambers connected by at least one conduit; Loop-type heat pipes; with multiple or common evaporating or condensing chambers
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/26Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass heat exchangers or the like
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/0275Arrangements for coupling heat-pipes together or with other structures, e.g. with base blocks; Heat pipe cores
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/42Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • H01L23/427Cooling by change of state, e.g. use of heat pipes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/4935Heat exchanger or boiler making

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

在使用蒸发冷却方法的冷却装置中,难以不增加制造成本地提高冷却性能,该冷却装置包括:受热部,其接收来自被冷却物体的热;放热部,其通过冷凝/液化由汽化所述受热部中的制冷剂产生的汽相制冷剂来放热;和连接部,其将受热部连接至放热部。受热部设有:与被冷却物体热接触的基底;和与连接部相连的容器。基底设有:作为受热部的外壁的一部分的受热部外壁;和多个突起,所述多个突起被布置在受热部下表面上,所述受热部下表面是接触制冷剂的内壁侧处的下表面。气泡核形成面被设置到由受热部下表面和突起的表面组成的制冷剂接触面。含有汽相制冷剂的汽相制冷剂区域被设置在突起的上端和容器的下表面之间。

Description

冷却装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及用于半导体装置和电子设备的冷却装置,并且具体涉及一种使用蒸发冷却系统的冷却装置及其制造方法,在该蒸发冷却系统中通过制冷剂的汽化和冷凝循环来执行传热和放热。
背景技术
近年来,随着半导体装置、电子设备等等中的高性能和高功能性的发展,从其中产生的热量也一直在增大。另一方面,由于便携式装置的普及,半导体装置和电子设备的小型化也一直在向前推进。由于这种背景,所以需要具有高效率和小尺寸的冷却装置。已经预期将使用通过制冷剂的汽化和冷凝循环执行传热和放热的蒸发冷却系统的冷却装置用作用于半导体装置和电子设备等等的冷却装置,这是因为其不需要任何的驱动单元,诸如泵。
在专利文件1中描述了一种使用蒸发冷却系统的冷却装置(下文也称为蒸发冷却装置)。专利文件1中所述的蒸发冷却系统包括:制冷剂箱,其内部储存液态制冷剂;和放热部,其与制冷剂箱的内部连通,并且被固定至制冷剂箱的上部。加热元件被布置在制冷剂箱的外部,并且放热部冷凝通过该加热元件的热汽化的制冷剂,并且使其再次返回制冷剂箱。此外,在与制冷剂箱的底壁一起形成的沸腾传热表面上布置多个散热片,以增大加热表面积和加速热扩散。这样构造散热片,即散热片的高度是所释放的气泡直径的1倍以上至3.4倍以下,并且两个相邻散热片之间的散热片间距被设定为所释放气泡直径的2倍或更大。据说上述构造使得能够在不使空气泡的排出特性更差的情况下加速该加热元件的热扩散。
在专利文件2中,描述了一种蒸发冷却装置,其包括:蒸发器,其储存液态制冷剂;冷凝器,其冷凝和液化制冷剂蒸汽并且放热;和立方体凸起部分,其由和沸腾表面相同的材料构件,在处于接触蒸发器中的液态制冷剂的内壁一侧处的沸腾表面上制成。并且使用研磨材料,对该凸起部分的顶部表面和横向表面上的所有表面以及除了凸起部分之外的平表面以喷砂处理加工,从而使其变得粗糙。据说,通过所有这些因素,由于提高了沸腾传热系数,所以能够获得具有极好冷却性能的蒸发冷却装置,这是因为可以获得下列效果:将通过喷砂处理加工的面积增大,并且气泡核增大。
专利文件1:日本专利申请公开No.2010-050326(第[0026]至[0056]段)
专利文件2:日本专利申请公开No.2003-139476(第[0023]至[0049]段)
发明内容
本发明将解决的问题
在专利文件1所述的上述蒸发冷却装置中,为了密闭地密封制冷剂罐和放热部,必需使其作为整体成型。出于该原因存在下列问题,即需要先进的制造工艺,并且制造成本提高。并且也存在下列问题,即如果有意将其小型化,以便在电子装置等等中使用,就难以热分离制冷剂罐和放热部,并且难以从放热部高效地向外部放热。
在专利文件2所述的上述蒸发冷却装置中,其被构造成,以喷砂处理加工沸腾表面的所有表面。出于该原因,需要通过部分地覆盖表面以保护不期望的区域不被粗糙化的工艺(掩蔽工艺),因此,存在制造成本增加的问题。
如上所述,相关蒸发冷却装置都具有下列问题,即难以不增加制造成本地提高冷却性能。
本发明的目标是提供一种冷却装置及其制造方法,其解决了上述问题,即在使用蒸发冷却系统的冷却装置中,难以不增加制造成本地提高冷却性能。
解决问题的措施
根据本发明的示例性方面的冷却装置包括:受热部,其储存制冷剂,并且接收来自被冷却物体的热;放热部,其通过冷凝和液化来自在受热部中汽化的制冷剂的汽态制冷剂而放热;和连接部,其将受热部连接至放热部;其中受热部包括与被冷却物体热接触的基底,和被连接至该连接部的容器;该基底包括受热部外壁,其组成受热部的外壁的一部分,和多个突起,其被布置在接触制冷剂的内壁侧处的下表面的受热部下表面上;该基底包括制冷剂接触面上的气泡核形成面,所述制冷剂接触面由受热部下表面和突起的表面组成;并且受热部包括汽态制冷剂区域,该区域在突起的上端和容器的内壁面的与受热部下表面相对的一个内壁面之间含有汽态制冷剂。
一种制造根据本发明的示例性方面的冷却装置的方法包括下列步骤:形成基底,该基底包括受热部外壁和多个突起,该受热部外部组成受热部的外壁的一部分,所述受热部储存制冷剂并且接收来自被冷却物体的热,所述多个突起被布置在接触制冷剂的内壁侧处的下表面的受热部下表面上;在制冷剂接触面上形成气泡核形成面,所述制冷剂接触面由受热部下表面和突起的表面组成;通过将覆盖基底的容器接合至基底形成受热部;将受热部连接至放热部,该放热部通过冷凝和液化来自在受热部中汽化的制冷剂的汽态制冷剂而放热;和通过将制冷剂注入受热部形成汽态制冷剂区域,该区域在突起的上端和容器的底面之间含有汽态制冷剂。
本发明的效果
根据本发明的制冷装置及其制造方法,可获得一种具有蒸发冷却系统的冷却装置,其中在不增加制造成本的情况下提高该蒸发冷却系统的冷却性能。
附图说明
图1是例示根据本发明第一示例性实施例的冷却装置的构造的横截面图。
图2A是例示根据本发明第一示例性实施例的冷却装置的基底的构造的平面图。
图2B是例示根据本发明第一示例性实施例的冷却装置的基底的构造的侧视图。
图3是例示制造根据本发明第一示例性实施例的冷却装置的方法的示意性横截面图。
图4是例示根据本发明第二示例性实施例的冷却装置的构造的正视图。
图5是例示根据本发明第二示例性实施例的冷却装置中的受热部的构造的横截面图。
图6是例示制造根据本发明第二示例性实施例的冷却装置的方法的示意性横截面图。
图7A是例示根据本发明第二示例性实施例的冷却装置中的受热部的另一构造的垂直横截面图。
图7B是例示根据本发明第二示例性实施例的冷却装置中的受热部的另一构造的水平横截面图。
具体实施方式
下文将参考附图描述本发明的示例性实施例。
[第一示例性实施例]
图1是例示根据本发明第一示例性实施例的冷却装置100构造的横截面图。本示例性实施例中的冷却装置100包括:受热部110,其储存制冷剂,并且接收来自被冷却物体的热;放热部120,其通过冷凝和液化来自汽化的制冷剂的汽态制冷剂而放热;和连接部130,其将受热部110连接至放热部120。
受热部110包括与被冷却物体140热接触的基底111,和被连接至连接部130的容器112。该基底111包括多个突起114,该多个突起114处于接触制冷剂的内壁侧处的下表面的受热部下表面113上。基底111和容器112由介入金属构件的接合装置接合,诸如焊接或铜焊等等,以形成密封结构,该结构在其内部储存制冷剂。连接部130被连接至容器112,并且制冷剂通过连接部130,以汽态或液态在受热部110和放热部120之间循环。
图2A和图2B示出根据本示例性实施例的受热部110中的基底111的构造。图2A是平面图,和图2B是侧视图。如图所示,基底111包括在一个方向的两端处组成受热部110的外壁的一部分的受热部外壁115,和多个突起114被布置在受热部下表面113上。并且基底111包括在制冷剂接触面上的气泡核形成面116,该制冷剂接触面由受热部下表面113的至少一部分(图2A中的阴影区)和突起114的表面形成。
制冷剂被封闭在受热部1110中,并且通过排出,受热部110内部始终保持在制冷剂的饱和蒸汽压力下,并且制冷剂的沸点变得等于正常温度。因此,当被冷却物体140产生热并且热量通过底座111被传递给制冷剂时,制冷剂汽化并且产生气泡。此时,由于来自被冷却物体140的热量由制冷剂作为汽化热带走,所以能够避免被冷却物体140的温度升高。本文中,如图1中所示,本示例性实施例的受热部110包括在突起114的上端和容器112的底面之间含有汽态制冷剂的汽态制冷剂区域117,。也就是说,其包括汽态制冷剂区域117,该汽态制冷剂区域117在突起114的上端和容器112的内壁面的与受热部下表面113相对的一个内壁面之间含有汽态制冷剂。
在受热部110中汽化的制冷剂流经连接部130,并且被在放热部120中冷却、冷凝和液化,并且液态的制冷剂再次通过连接部130流入受热部110中。冷却装置100可以通过上述制冷剂循环冷却该被冷却物体140,而不使用驱动单元,诸如泵。
如上所述,本示例性实施例的冷却装置100具有下列构造,其中受热部110通过连接部130连接至放热部120。由此,可以单独地最优化地设计和制造受热部110和放热部120。因此,可以使受热部110仅响应被冷却物体140、诸如电子装置的小形化。结果,能够在不增加制造成本的情况下提高冷却性能。
本示例性实施例的受热部110包括处于基底111中的受热部下表面113上的突起114。例如,突起114能够成形为散热片外形,并且其具有增强制冷剂的对流和循环的效果。这里,作为基底111和突起114的材料,可以使用具有极好的热传导特性的金属,诸如铝。
根据本示例性实施例的受热部110包括处于制冷剂接触面上的气泡核形成面116,该制冷剂接触面由受热部下表面113和突起114的表面组成(参见图2A)。由于在气泡核形成面116上形成多个气泡核,其中每一个气泡核均成为制冷剂气泡的源核,所以提高了气泡的产生,并且由于制冷剂的汽化,提高了冷却性能。另外,由于通过向受热部110提供的突起114提高了制冷剂的循环,可以高效地向放热部120喷出气泡和汽态制冷剂。
每一个气泡核都具有包括突起和凹穴的凹-凸形状,并且通过考虑物理特性,诸如制冷剂的表面张力确定该凹-凸形状的尺寸最佳值。例如,如果使用表面张力范围为0.010N/m至0.020N/m的制冷剂,则气泡核的最佳尺寸是,中心线平均粗糙度在亚微米至数十微米的范围内。由此,可以通过使用磨粒、喷砂等等的机械加工,或者通过诸如蚀刻或电镀的化学加工形成气泡核。图2A示出下列情况,即气泡核形成面116被布置在制冷剂接触面上,该气泡核形成面116由边缘区域之外的受热部下表面113(图中的阴影区域)和突起114的表面组成。作为制冷剂,具体地可以使用作为绝缘和惰性材料的氢氟烃、氢氟醚等等。
本示例性实施例的受热部110包括密封结构,在该密封结构中,基底111和容器112由介入金属构件的接合装置接合,诸如铜焊等等。含有汽态制冷剂的汽态制冷剂区域117被包括在突起114的上端和容器112的底面之间。也就是说,形成受热部外壁115,其高度高于突起114的高度,并且由于它们的高度差,在突起114之上形成空间。由于气泡被排入该空间,所以形成汽态制冷剂区域117。由于形成了组成该汽态制冷剂区域117的空间,所以提高了气泡的排出,因此,能够提高本示例性实施例的受热部110中的冷却性能。此时,可以使受热部外壁115的高度等于或大于突起114的高度的1.05倍,并且等于或小于突起114的高度的3.0倍。下限是以最小厚度构造该汽态制冷剂区域117确定的值,并且上限是下列构造确定的值,其中汽态制冷剂不再次在受热部110内部冷凝和液化。
然后,将描述一种制造根据本示例性实施例的冷却装置100的方法。首先,如图2A和2B所示,通过形成受热部外壁115和多个突起114产生基底111,该受热部外壁115组成受热部的外壁的一部分,所述多个突起114被形成在受热部下表面113上,受热部下表面113是接触制冷剂的内壁侧中的下表面。为了制造基底111,例如能够使用挤出加工。然而不限于此,可使用切割加工,并且也可接受的是单独制造包括突起的构件,然后将其附接至受热部下表面113。此时,基底111这样形成,即受热部外壁115的高度可高于突起114的高度。结果,由于它们的高度差,在突起114以上形成空间,并且可构成汽态制冷剂区域117。
然后,在制冷剂接触面上形成气泡核形成面116,该制冷剂接触面由受热部下表面113和突起114的表面组成。为了形成气泡核形成面116,如图3中所示,可以采用使用喷嘴喷砂工艺的表面粗糙化工艺。喷嘴喷砂工艺是这样的工艺,其通过从微喷射喷嘴喷射研磨颗粒(喷砂材料)和轰击加工表面来执行粗糙化处理。在本示例性实施例中,通过下列方式形成气泡核形成面116,即将喷射喷嘴150的前端布置在突起114的上端和受热部外壁115的上端之间,并且从喷射喷嘴150喷射研磨颗粒160。本文中使用这样形成的基底111,即受热部外壁115的高度可等于或大于突起114的高度的1.1倍,并且等于或小于该高度的3.0倍。下限是通过将喷射喷嘴150的前端布置在突起114的上端和受热部外壁115的上端之间布置而确定的值:并且上限是下列构造确定的值,在该构造中,汽态制冷剂不再次在受热部110内部冷凝和液化。
通过该方式,通过将喷射喷嘴150的前端布置在受热部外壁115的上端的下侧上并且执行喷嘴喷砂工艺,可以防止研磨颗粒散射。因此,可以仅在受热部下表面113和突起114的表面组成的制冷剂接触面上形成气泡核形成面116。
随后,通过将覆盖基底111的容器112接合至基底111形成受热部110。如图2A和图2B中所示,通过使用介入金属构件的接合装置,诸如焊接或铜焊等等,在接合面118处将基底111接合至容器112执行受热部110的成形工艺,接合面118包括基底111的上表面和侧表面。此时,根据本示例性实施例的制造冷却装置100的方法,由于在形成气泡核形成面116的工艺中防止了研磨颗粒散射,所以不在接合面118上形成气泡核形成面。因而,能够获得良好的接合。因此,在形成气泡核形成面116的工艺中,不必为了防止接合面118粗糙化,执行覆盖和保护接合面118(遮蔽工艺)的工艺。结果,能够避免由于制造工艺增加导致的制造成本提高。
图2A和图2B示出了下列情况,其中基底111在一个方向的两端处包括受热部外壁115,该外壁115组成受热部110的外壁的一部分。然而,其不限于此,也可接受基底111在四个侧面的每一端都包括受热部外壁115。在该情况下,可以将容器112构造为仅覆盖基底111的上表面。
然后,受热部110通过连接部130连接至放热部120。最后,制冷剂被注入受热部110中,并且含有汽态制冷剂的汽态制冷剂区域117在突起114的上端和容器112的底面之间形成,因此,完成了根据本示例性实施例的冷却装置100。
如上所述,根据本示例性实施例的冷却装置具有下列构造,其中通过连接部130将受热部110连接至放热部120,因此,可以使仅仅受热部响应于被冷却物体诸如电子装置的小形化,而不劣化放热部的放热效率。此外,由于形成了组成汽态制冷剂区域的空间,提高了气泡的排出,因此,能够提高受热部的冷却性能。根据本示例性实施例的制造冷却装置的方法,由于在形成气泡核形成面的工艺中防止了研磨颗粒散射,所以不必执行覆盖和保护接合面的工艺(遮蔽工艺)。因而,根据本示例性实施例的冷却装置及其制造方法,可以获得具有这样的蒸发冷却系统的冷却装置,该蒸发冷却系统的冷却性能在不提高制造成本的情况下被提高。
[第二示例性实施例]
然后,将描述本发明的第二示例性实施例。图4是例示根据本发明第二示例性实施例的冷却装置200构造的正视图。本示例性实施例的冷却装置200包括:受热部210,其储存制冷剂,并且接收来自被冷却物体的热;放热部120,其通过冷凝和液化来自汽化的制冷剂的汽态制冷剂而放热;和连接部,其将受热部210连接至放热部120。
本示例性实施例的冷却装置200在受热部210和连接部的构造上不同于第一示例性实施例的冷却装置100。也就是说,在本示例性实施例的冷却装置200中,该连接部被构造成包括:第一连接部231,其将汽态制冷剂从受热部210输送至放热部120;和第二连接部232,其将在放热部120中冷凝和液化的液态制冷剂从放热部120输送至受热部210。并且受热部210包括被连接至每一个连接部的接口。其他构造与第一示例性实施例中的那些构造相同,因此省略其说明。
图5是例示根据本发明示例性实施例的受热部210构造的横截面图。受热部210包括与被冷却物体140热接触的基底111,和与第一连接部231和第二连接部232相连的容器212。该基底111包括处于接触制冷剂的内壁侧处的下表面的受热部下表面113上的多个突起114。基底111和容器112由介入金属构件的接合装置接合,诸如焊接或铜焊等等,以形成密封结构,该结构在其内部储存制冷剂。
本示例性实施例的容器212包括:第一接合部241,其在容器212的上表面上被连接至第一连接部231;和第二接合部242,其在容器212的一个侧表面上被连接至第二连接部232。并且制冷剂通过第一连接部231和第二连接部232,以汽态和液态在受热部210和放热部120之间循环。
此时,在本示例性实施例的受热部210中,第二接合部242被布置在这样的位置处,该位置等于或高于突起114的在受热部下表面113以上的高度。结果,即使如图5中所示,突起114从基底111的一端穿过另一端形成,液态制冷剂也不被突起114阻断地被从第二接合部242高效地注入。因此,能够在不阻断制冷剂循环的情况下通过突起114充分利用冷却效果。结果,根据本示例性实施例的冷却装置200,可以获得具有蒸发冷却系统的冷却装置,进一步提高了该蒸发冷却系统的冷却性能。
从第二接合部242注入受热部210内部的液态制冷剂分散,以便其可以覆盖与被冷却物体140相对的受热部下表面113。此时,除了液态制冷剂对流导致的吸热作用之外,还可以通过利用液态制冷剂沸腾导致的液态制冷剂的汽化热,获得更好的冷却效果。结果,能够避免被冷却物体140、诸如加热器元件的温度升高。由于液态制冷剂不仅沿受热部下表面113流动,而且也沿突起114流动,所以也在突起114的表面上执行吸热反应。另外,由于气泡朝着被布置在容器212的上表面上的第一接合部241浮动,所以在受热部下表面113附近产生的气泡升高。此时,由于液态制冷剂在突起114之间流动,所以产生了对流热传递,因此进一步提高了吸热作用。考虑到液态制冷剂在受热部210内部的流动,优选地,将突起114构造成板状散热片,以便进一步提高冷却效果。
可以通过使用类似于上述第一示例性实施例的冷却装置100的方法的制造方法,生产本示例性实施例的冷却装置200。例如,可以通过使用挤出加工,形成从基底111的一端穿过另一端的突起114。如图6中所示,通过将覆盖基底111的容器212接合至基底111形成受热部210。在该情况下,如图2A和2B中所示,根据制造本示例性实施例的冷却装置的方法,不在接合面118上形成气泡核形成面。因此,在形成气泡核形成面116的工艺中,能够在不执行覆盖和保护接合面118的工艺(遮蔽工艺)的情况下获得良好的接合。
因而,根据本示例性实施例的冷却装置及其造方法,可以获得具有这样的蒸发冷却系统的冷却装置,该蒸发冷却系统的冷却性能在不提高制造成本的情况下被提高。
在上述说明书中,这样构造,即第二接合部242被布置在这样的位置处,该位置等于或高于突起114的在受热部下表面113以上的高度。然而,不限于此,如图7A中所示,可接受如此构造,即第二接合部242被布置在受热部下表面113附近。在该情况下,通过采取在第二接合部242中包括分支单元(歧管)的构造,如图7B中所示,可高效地将液态制冷剂注入突起114之间的空间中。
本发明不限于上述示例性实施例,并且能够在权利要求所述的本发明的范围内以多种形式改进本发明。当然,这些变型也被包括在本发明的范围内。
本申请基于并且要求2011年2月22日提交的日本专利申请No.2011-035938的优先权的权益,其公开内容在此通过引用以其整体并入。
标识符说明
100、200 冷却装置
110、210 受热部
111 基底
112、212 容器
113 受热部下表面
114 突起
115 受热部外壁部
116 气泡核形成面
117 汽态制冷剂区域
118 接合面
120 放热部
130 连接部
140 被冷却物体
150 喷射喷嘴
160 研磨颗粒
231 第一连接部
232 第二连接部
241 第一接合部
242 第二接合部

Claims (10)

1.一种冷却装置,包括:
受热部,所述受热部储存制冷剂,并且接收来自被冷却物体的热;
放热部,所述放热部通过冷凝和液化来自在所述受热部中汽化的制冷剂的汽态制冷剂而放热;和
连接部,所述连接部将所述受热部连接至所述放热部;
其中所述受热部包括:与所述被冷却物体热接触的基底;和连接至所述连接部的容器;
所述基底包括:受热部外壁,所述受热部外壁组成受热部的外壁的一部分;和多个突起,所述多个突起被布置在接触制冷剂的内壁侧处的下表面的受热部下表面上;
所述基底包括制冷剂接触面上的气泡核形成面,所述制冷剂接触面由所述受热部下表面和所述突起的表面组成;并且
所述受热部包括汽态制冷剂区域,所述汽态制冷剂区域在所述突起的上端和所述容器的内壁面的与所述受热部下表面相对的一个内壁面之间含有汽态制冷剂。
2.根据权利要求1所述的冷却装置,
其中所述受热部外壁的高度等于或大于所述突起的高度的1.05倍,并且等于或小于所述突起的高度的3.0倍。
3.根据权利要求1所述的冷却装置,
其中所述受热部外壁的高度等于或大于所述突起的高度的1.1倍,并且等于或小于所述突起的高度的3.0倍。
4.根据权利要求1、2和3中任一项所述的冷却装置,
其中基底在包括所述基底的上表面和侧表面的接合面处以介入金属构件的方式接合所述容器。
5.根据权利要求1、2、3和4中任一项所述的冷却装置,
其中所述连接部包括将汽态制冷剂从所述受热部输送至所述放热部的第一连接部,和将在所述放热部中冷凝和液化的液态制冷剂从所述放热部输送至所述受热部的第二连接部;并且
所述容器包括在所述容器的上表面上与所述第一连接部相连的第一接合部,和在所述容器的侧表面中的一个侧表面上与所述第二连接部相连的第二接合部。
6.根据权利要求5所述的冷却装置,
其中所述第二接合部被布置在这样的位置处,该位置等于或高于所述突起的在所述受热部下表面以上的高度。
7.根据权利要求5所述的冷却装置,
其中所述第二接合部被布置在所述受热部下表面附近,并且所述第二接合部包括分支单元。
8.一种制造冷却装置的方法,包括下列步骤:
形成基底,所述基底包括受热部外壁和多个突起,所述受热部外壁组成储存制冷剂并且接收来自被冷却物体的热的受热部的外壁的一部分,所述多个突起被布置在接触制冷剂的内壁侧处的下表面的受热部下表面上;
在制冷剂接触面上形成气泡核形成面,所述制冷剂接触面由所述受热部下表面和所述突起的表面组成;
通过将覆盖所述基底的容器接合至所述基底形成所述受热部;
将所述受热部连接至所述放热部,所述放热部通过冷凝和液化来自在所述受热部中汽化的制冷剂的汽态制冷剂而放热;和
通过将制冷剂注入所述受热部形成汽态制冷剂区域,所述汽态制冷剂区域在所述突起的上端和所述容器的底面之间含有汽态制冷剂。
9.根据权利要求8所述的制造冷却装置的方法,
其中所述基底被形成为使得所述受热部外壁的高度等于或大于所述突起的高度的1.1倍,并且等于或小于所述突起的高度的3.0倍;和
通过下列方式形成所述气泡核形成面,即将喷射喷嘴的前端布置在所述突起的上端和所述受热部外壁的上端之间,并且从所述喷射喷嘴喷射研磨颗粒。
10.根据权利要求8或9所述的制造冷却装置的方法,
其中通过下列方式形成所述受热部:以介入金属构件的方式将所述容器接合至接合面,所述接合面包括所述基底的侧表面和所述受热部外壁的上端,在所述接合面上不形成所述气泡核形成面。
CN201280010066.8A 2011-02-22 2012-02-17 冷却装置及其制造方法 Active CN103384808B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011035938 2011-02-22
JP2011-035938 2011-02-22
PCT/JP2012/054488 WO2012115214A1 (ja) 2011-02-22 2012-02-17 冷却装置及びその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103384808A true CN103384808A (zh) 2013-11-06
CN103384808B CN103384808B (zh) 2016-12-28

Family

ID=46720988

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201280010066.8A Active CN103384808B (zh) 2011-02-22 2012-02-17 冷却装置及其制造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20130319639A1 (zh)
JP (1) JP6169969B2 (zh)
CN (1) CN103384808B (zh)
WO (1) WO2012115214A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105269395A (zh) * 2014-05-27 2016-01-27 斯特普-特克股份公司 用于借助pcm冷却机器元件的装置
CN109900146A (zh) * 2019-03-28 2019-06-18 南昌大学 一种带有热虹吸回路的双锥度微通道散热器
CN113453502A (zh) * 2021-06-17 2021-09-28 合肥智圣新创信息技术有限公司 一种网络安全设备防护系统

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013140761A1 (ja) * 2012-03-22 2013-09-26 日本電気株式会社 電子基板の冷却構造及びそれを用いた電子装置
EP2899753A4 (en) * 2012-09-19 2016-06-15 Nec Corp COOLING DEVICE, HEAT RECEIVING UNIT AND BOILING UNIT USED THEREIN, AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME
WO2015146110A1 (ja) * 2014-03-26 2015-10-01 日本電気株式会社 相変化冷却器および相変化冷却方法
EP3702711A1 (en) * 2015-02-19 2020-09-02 JR Thermal LLC Intermittent thermosyphon
CN110099555B (zh) * 2019-06-13 2024-06-11 北京丰联奥睿科技有限公司 一种漏斗式分区液冷服务器机柜
US20200404805A1 (en) * 2019-06-19 2020-12-24 Baidu Usa Llc Enhanced cooling device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1344023A (zh) * 2000-09-14 2002-04-10 株式会社电装 沸腾和冷凝制冷剂的冷却装置
JP2003139476A (ja) * 2001-11-01 2003-05-14 Toshiba Corp 沸騰冷却装置
CN1493953A (zh) * 2002-08-30 2004-05-05 ��ʽ���綫֥ 具有冷却发热部件的液体制冷剂流经之循环路径的电子仪器
WO2010050129A1 (ja) * 2008-10-29 2010-05-06 日本電気株式会社 冷却構造及び電子機器並びに冷却方法

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56137086A (en) * 1980-03-28 1981-10-26 Mitsubishi Electric Corp Condenser for boiling type cooling apparatus
JPS59217346A (ja) * 1983-05-26 1984-12-07 Mitsubishi Electric Corp 沸騰冷却装置
US6173761B1 (en) * 1996-05-16 2001-01-16 Kabushiki Kaisha Toshiba Cryogenic heat pipe
TW331586B (en) * 1997-08-22 1998-05-11 Biing-Jiun Hwang Network-type heat pipe device
KR19980019402A (ko) * 1998-03-16 1998-06-05 천기완 피.씨의 씨.피.유 냉각장치(cpu cooling device of pc)
US5940270A (en) * 1998-07-08 1999-08-17 Puckett; John Christopher Two-phase constant-pressure closed-loop water cooling system for a heat producing device
JP3964580B2 (ja) * 1999-09-03 2007-08-22 富士通株式会社 冷却ユニット
US20030205363A1 (en) * 2001-11-09 2003-11-06 International Business Machines Corporation Enhanced air cooling of electronic devices using fluid phase change heat transfer
JP2004218887A (ja) * 2003-01-10 2004-08-05 Fujikura Ltd 電子素子の冷却装置
SE0301381D0 (sv) * 2003-05-12 2003-05-12 Sapa Ab Extruded heat sink with integrated thermosyphon
JP2005019905A (ja) * 2003-06-30 2005-01-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd 冷却装置
JP2005147625A (ja) * 2003-11-19 2005-06-09 Fujikura Ltd ループ型ヒートパイプ
ATE527510T1 (de) * 2004-03-31 2011-10-15 Belits Comp Systems Inc Kühlsystem auf thermosiphonbasis mit niedrigem profil für computer und andere elektrische geräte
EP1607707A1 (en) * 2004-06-18 2005-12-21 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) Bubble generator and heat transfer assembly
US7092254B1 (en) * 2004-08-06 2006-08-15 Apple Computer, Inc. Cooling system for electronic devices utilizing fluid flow and agitation
US20060060331A1 (en) * 2004-08-20 2006-03-23 Ari Glezer Apparatus and method for enhanced heat transfer
US7686071B2 (en) * 2005-07-30 2010-03-30 Articchoke Enterprises Llc Blade-thru condenser having reeds and heat dissipation system thereof
US7450386B2 (en) * 2005-07-30 2008-11-11 Articchoke Enterprises Llc Phase-separated evaporator, blade-thru condenser and heat dissipation system thereof
JP4899997B2 (ja) * 2007-03-30 2012-03-21 日本電気株式会社 サーマルサイフォン式沸騰冷却器
JP5117101B2 (ja) * 2007-05-08 2013-01-09 株式会社東芝 蒸発器およびこれを用いた循環型冷却装置
TWI318679B (en) * 2007-05-16 2009-12-21 Ind Tech Res Inst Heat dissipation system with an plate evaporator
JP5151362B2 (ja) * 2007-09-28 2013-02-27 パナソニック株式会社 冷却装置およびそれを備えた電子機器
US9074825B2 (en) * 2007-09-28 2015-07-07 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Heatsink apparatus and electronic device having the same
JP2009281721A (ja) * 2008-04-23 2009-12-03 Hitachi Cable Ltd 相変換冷却器及び携帯機器
JP2010002084A (ja) * 2008-06-18 2010-01-07 Fujitsu Ltd ループ型ヒートパイプ、コンピュータ、および冷却装置
US8033017B2 (en) * 2008-06-23 2011-10-11 Zalman Tech Co., Ltd. Method for manufacturing evaporator for loop heat pipe system
JP5112374B2 (ja) * 2009-04-09 2013-01-09 北京奇宏科技研發中心有限公司 電子機器用放熱装置及びその製造方法
US20130032312A1 (en) * 2011-08-04 2013-02-07 Ching-Chung Wang Vapor chamber capillary formation method and structure thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1344023A (zh) * 2000-09-14 2002-04-10 株式会社电装 沸腾和冷凝制冷剂的冷却装置
JP2003139476A (ja) * 2001-11-01 2003-05-14 Toshiba Corp 沸騰冷却装置
CN1493953A (zh) * 2002-08-30 2004-05-05 ��ʽ���綫֥ 具有冷却发热部件的液体制冷剂流经之循环路径的电子仪器
WO2010050129A1 (ja) * 2008-10-29 2010-05-06 日本電気株式会社 冷却構造及び電子機器並びに冷却方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105269395A (zh) * 2014-05-27 2016-01-27 斯特普-特克股份公司 用于借助pcm冷却机器元件的装置
CN105269395B (zh) * 2014-05-27 2019-11-05 斯特普-特克股份公司 用于借助pcm冷却机器元件的装置
CN109900146A (zh) * 2019-03-28 2019-06-18 南昌大学 一种带有热虹吸回路的双锥度微通道散热器
CN113453502A (zh) * 2021-06-17 2021-09-28 合肥智圣新创信息技术有限公司 一种网络安全设备防护系统
CN113453502B (zh) * 2021-06-17 2024-01-26 合肥智圣新创信息技术有限公司 一种网络安全设备防护系统

Also Published As

Publication number Publication date
WO2012115214A1 (ja) 2012-08-30
US20130319639A1 (en) 2013-12-05
JPWO2012115214A1 (ja) 2014-07-07
JP6169969B2 (ja) 2017-07-26
CN103384808B (zh) 2016-12-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103384808A (zh) 冷却装置及其制造方法
TWI805871B (zh) 資料中心冷卻系統,用於冷卻資料中心中之電子熱產生裝置之方法以及沈浸式伺服器托盤總成
CN101421577B (zh) 热管及其制造方法
CN109520340B (zh) 环型热管、环型热管的制造方法、电子设备
US6990816B1 (en) Hybrid capillary cooling apparatus
US5179500A (en) Vapor chamber cooled electronic circuit card
US20210022265A1 (en) Cooling device and cooling system using cooling device
JP2012132661A (ja) 冷却装置及び電子装置
CN104040278A (zh) 冷却装置和使用该冷却装置的电子装置
US7159414B2 (en) Hotspot coldplate spray cooling system
CA2620236A1 (en) Spray cooling system for narrow gap transverse evaporative spray cooling
JP2010260541A (ja) 車両空調システム用エバポレータ組立品、車両用空調システムおよび車両用hvacシステム
US20190017749A1 (en) Loop heat pipe and method of manufacturing loop heat pipe
US20070199682A1 (en) Dissipation Heat Pipe Structure and Manufacturing Method Thereof
CN209546219U (zh) 散热装置
TWI276396B (en) Closed-loop latent heat cooling method, and capillary force or non-nozzle module thereof
JPH10173115A (ja) 沸騰冷却装置及びその製造方法
JP5696466B2 (ja) ループ型ヒートパイプ及び情報処理装置
JP2010080507A (ja) 電子装置
CN103168210A (zh) 冷却装置和用于制造所述冷却装置的方法
JP2004349551A (ja) 沸騰冷却システム
KR102005339B1 (ko) 곡면 다공판을 구비한 열사이펀
US20220174845A1 (en) Cooling For Server With High-Power CPU
CN209299636U (zh) 冷凝器及散热装置
EP2801781B1 (en) Cooling device

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant