JP2005009766A

JP2005009766A - 冷却装置および製造方法

Info

Publication number: JP2005009766A
Application number: JP2003174342A
Authority: JP
Inventors: Hiromasa Ashitani; 博正芦谷; Masao Nakano; 雅夫中野; Akira Ikeda; 明池田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-06-19
Filing date: 2003-06-19
Publication date: 2005-01-13

Abstract

【課題】吸熱器を耐圧構造にして、高圧冷媒の使用下でも、吸熱器の変形を防止して、所定の放熱性能を維持できる冷却装置の構造および製造方法の提供を目的とする。
【解決手段】吸熱器５は、平板状ロー付材料１３を介して、吸熱器熱交換主体部１１と、吸熱器蓋１２が接合面部１７で、高温炉による炉中ロー付けによって面接合させ、冷却装置を構成する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子機器などに搭載された半導体素子などから発せられる熱を機器外部に放熱するための冷却装置の構造および製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の冷却装置としては、例えば、図１０に記載されているようなものがあった。図１０は従来の冷却装置の基本回路を示している。この図のように、吸熱器１０１と、放熱器１０２、ポンプ１０３といった構成は同じながら、一般には取り扱いの容易な、水系の冷媒が適用されており、その内部の圧力は、略大気圧の比較的圧力の低いものであった。（例えば、特許文献１参照）
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２４３７２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の構成では、吸熱器の耐圧強度が考慮された構成ではなく、電子機器の冷却装置として、潜熱効果を利用し、冷却効果の大きいフロンなどの高圧な冷媒を使用した場合、吸熱器が変形し、吸熱器と被冷却体との接面の平面度の悪化を引き起こし、放熱性能が損なわれる可能性が高かった。
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するために、吸熱器の吸熱器熱交換主体部と吸熱器蓋を平板状ロー付け材料を介して面接合し、高圧冷媒による吸熱器内部の圧力を比較的広い面で支持することで、吸熱器としての耐圧強度を向上できる。その結果、吸熱器の、半導体素子などに対する接面の平面度の悪化を防止できる冷却装置の製造方法を提供することができる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するため、本発明の冷却装置は、放熱部と、ポンプと、吸熱器を配管で接続して、閉回路を形成し、内部に冷媒が充填した構成において、この冷却器が、熱交換主体部と蓋部よりなり、また冷媒流路空間を設けた熱交換主体部と蓋部の間に、平板状のロー材料を挟み、しかる後に炉中ロー付けして、組立てられることで、この熱交換主体部と蓋部を面接合するものである。
【０００７】
この構造ならびに製造方法によって、高圧冷媒による吸熱器内部の圧力を比較的広い面で支持することで、吸熱器としての耐圧強度を向上できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【０００９】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における冷却装置の回路図である。図２は、本発明の実施の形態１における吸熱器の部品組合せの斜視図である。
【００１０】
冷却装置１は、放熱器３とポンプ８と吸熱器５を配管７で繋いで閉回路として、高圧冷媒が内部に充填されて構成する。ポンプ８から圧送された液相にある高圧冷媒は、まず吸熱器５に至り、この吸熱器５に熱伝導材料を介して密着された半導体素子６から発せられる熱９を吸熱する。このとき、吸熱した冷媒は一部が蒸発し、気相に変化する。続いて高圧冷媒は、放熱器３に至り、ファン４によって空冷されることにより、熱１０を放熱し、再び液相になる。続いて、ポンプ８に戻り、再び吸熱器５に圧送されるものである。
【００１１】
一方、吸熱器５は、吸熱器蓋１２の上部に平板状ロー付け材料１３、吸熱器熱交換主体部１１の順に組合せて構成される。この際、この吸熱器熱交換主体部１１の冷媒流路空間１６が、吸熱器５の内部に構成されるように組合せられる。このような上下方向の構成によれば、溶融した平板状ロー付け材料１３が冷媒流路空間１６における熱貫流部２１側の面に垂れ落ちることを防止でき、熱交換性能の悪化も抑制することができる。またこの冷媒流路空間１６に通じる配管７は、例えば、リング状ロー材１５を吸熱器熱交換主体部１１との接合部近傍に設置する。
【００１２】
この構成の状態で、還元性ガス雰囲気などの高温炉に入れる。高温炉内の温度は、平板状ロー付け材料１３とリング状ロー材１５の略融点となるように設定される。高温炉に入れて所定の時間を経て、十分に吸熱器蓋１２と吸熱器熱交換主体部１１、また配管７と吸熱器熱交換主体部１１が互いに密着した状態にする。その後、冷却工程を経て完成する。
【００１３】
この構成により、特に吸熱器蓋１２と吸熱器熱交換主体部１１とは、接合面部１７で面接合される。この面接合によって、高圧冷媒による吸熱器内部の圧力を比較的広い面で支持することで、吸熱器としての耐圧強度を向上できる。その結果、吸熱器の、半導体素子などに対する接面の平面度の悪化を防止できる。
【００１４】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２における吸熱器の断面図である。
【００１５】
本実施の形態では、冷媒流路空間１６の接合面部１７に対する深さｄ＝０．５ｍｍ以上であり、かつ平板状ロー付け材料１３の厚みｔ＝０．０５〜０．２ｍｍとしたものである。
【００１６】
このように、ｄに比較して、ｔを十分小さくすることで、冷媒流路空間１６が塞がる可能性をなくすことができる。
【００１７】
この構成により、吸熱器蓋１２と吸熱器熱交換主体部１１とは、接合面部１７で面接合される。この面接合によって、高圧冷媒による吸熱器内部の圧力を比較的広い面で支持することで、吸熱器としての耐圧強度を向上できる。その結果、吸熱器の、半導体素子などに対する接面の平面度の悪化を防止できる。
【００１８】
（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３における吸熱器の部品組合せの斜視図である。
【００１９】
本実施の形態では、平板状ロー付け材料１３の中央に、冷媒流路空間１６の断面相当の孔をあけたものである。
【００２０】
このように、冷媒流路空間１６の断面相当の孔をあけることで、冷媒流路空間１６を極力大きくとることができる。
【００２１】
この構成により、特に吸熱器蓋１２と吸熱器熱交換主体部１１とは、接合面部１７で面接合される。この面接合によって、高圧冷媒による吸熱器内部の圧力を比較的広い面で支持することで、吸熱器としての耐圧強度を向上できる。その結果、吸熱器の、半導体素子などに対する接面の平面度の悪化を防止できる。
【００２２】
（実施の形態４）
図５は、本発明の実施の形態４における吸熱器の加圧方向を示した斜視図である。図６は、本発明の実施の形態４における吸熱器の加圧方向を示した断面図である。
【００２３】
吸熱器５は、吸熱器蓋１２の上部に平板状ロー付け材料１３、吸熱器熱交換主体部１１の順に組合せて構成される。
【００２４】
実施の形態１〜３で説明したので、説明は割愛するが、炉中ロー付けする際、吸熱器熱交換主体部１１が、例えば銅などの高温で極端な軟化性を示す材料である場合、引張り強度が非常に低下する。
【００２５】
しかし、プレスなどで吸熱器熱交換主体部１１を、吸熱器５の側面方向から加圧することで、熱貫流部２１付近において、材料そのものが圧縮されることで加工硬化を起こし、引張り強度を向上することができる。
【００２６】
よって、冷媒の内圧が上昇しても、吸熱器の、半導体素子などに対する接面の平面度の悪化をより防止できる。
【００２７】
（実施の形態５）
図７〜９は、本発明の実施の形態５における吸熱器の加圧方向と配管の配設方向の斜視図である。
【００２８】
本実施の形態では、吸熱器５の表面で配管７が接続されていない面に加圧することを特徴としている。
【００２９】
図７においては、配管７は吸熱器５の互いに対側面に配置され、この面と異なる方向を加圧方向としている。
【００３０】
図８においては、配管７は吸熱器５の同一側面に配置され、この面と異なる方向を加圧方向としている。
【００３１】
図９においては、配管７の一方を吸熱器５の側面に配置され、また配管７の他方はその側面と直交する面に配置され、いずれの面とも異なる方向を加圧方向としている。
【００３２】
この構成により、吸熱器熱交換主体部１１自体の引張り強度を向上することで、吸熱器の、半導体素子などに対する接面の平面度の悪化を一層防止できる。
【００３３】
さらに、加圧するためにプレス機械等を使用する場合、その加圧治具に干渉することなく、加圧することが可能となる。
【００３４】
なお、高温軟化性を有する材料として、銅などが一般的であり、銅製であれば、高熱伝導性を有しており、吸熱器熱交換主体部１１の熱交換性能を向上することも可能となる。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように、本発明は、放熱部と、ポンプと、吸熱器を配管で接続して、閉回路を形成し、内部に冷媒が充填された冷却装置において、前記吸熱器は、熱交換主体部と蓋部よりなるものである。
【００３６】
また本発明は、吸熱器は、冷媒流路空間を設けた熱交換主体部と蓋部の間に、平板状のロー材料を挟み、しかる後に炉中ロー付けして、組立てるものである。
【００３７】
また本発明は、冷媒流路空間は、接合面部からの深さが０．５ｍｍ以上であり、かつ平板状ロー付け材料の厚みが０．０５〜０．２ｍｍであるものである。
また本発明は、平板状ロー付け材料の中央に、冷媒流路空間の断面相当の孔があいているものである。
また本発明は吸熱器の熱交換主体部を加圧加工するものである。
また本発明は吸熱器の表面で、配管が接続されていない面を加圧加工するものである。
【００３８】
この構成をなすことにより、本発明の冷却装置は、吸熱器の吸熱器蓋と吸熱器熱交換主体部とは、接合面部で面接合される。この面接合によって、高圧冷媒による吸熱器内部の圧力を比較的広い面で支持することで、吸熱器としての耐圧強度を向上できる。その結果、吸熱器の、半導体素子などに対する接面の平面度の悪化を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１、４における冷却装置の回路図
【図２】本発明の実施の形態１における吸熱器の部品組合せの斜視図
【図３】本発明の実施の形態２における吸熱器の断面図
【図４】本発明の実施の形態３における吸熱器の部品組合せの斜視図
【図５】本発明の実施の形態４における吸熱器の加圧方向を示した斜視図
【図６】本発明の実施の形態４における吸熱器の加圧方向を示した斜視図
【図７】本発明の実施の形態５における吸熱器の加圧方向と配管の配設方向の斜視図
【図８】本発明の実施の形態５における吸熱器の加圧方向と配管の配設方向の斜視図
【図９】本発明の実施の形態５における吸熱器の加圧方向と配管の配設方向の斜視図
【図１０】従来の冷却装置の斜視図
【符号の説明】
１冷却装置
２放熱部
３放熱器
４ファン
５吸熱器
６半導体素子
７配管
８ポンプ
９熱
１０熱
１１吸熱器熱交換主体部
１２吸熱器蓋
１３平板状ロー付け材料
１５リング状ロー材
１６冷媒流路空間
１７接合面部
２１熱貫流部
１０１吸熱器
１０２放熱器
１０３ポンプ

Claims

放熱部と、ポンプと、吸熱器を配管で接続して、閉回路を形成し、内部に冷媒が充填された冷却装置において、前記吸熱器は、熱交換主体部と蓋部よりなることを特徴とした冷却装置。
吸熱器は、冷媒流路空間を設けた熱交換主体部と蓋部の間に、平板状のロー材料を挟み、しかる後に炉中ロー付けして、組立てることを特徴とする冷却装置の製造方法。
冷媒流路空間は、接合面部からの深さが０．５ｍｍ以上であり、かつ平板状ロー付け材料の厚みが０．０５〜０．２ｍｍであることを特徴とする、請求項１〜２のいずれかに記載の冷却装置の製造方法。
平板状ロー付け材料の中央に、冷媒流路空間の断面相当の孔があいていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の冷却装置の製造方法。
吸熱器の熱交換主体部を加圧加工することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の冷却装置の製造方法。
吸熱器の表面で、配管が接続されていない面を加圧加工することを特徴とする、請求項５に記載の冷却装置の製造方法。