JP2007324212A - マイクロチャネル内蔵モジュールおよびモジュール集合体 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、マイクロチャネルとキャリアとの位置合わせ精度を高精度に維持しつつ、容易に接合できるようにしたマイクロチャネル内蔵モジュールおよびモジュール集合体を得る。
【解決手段】一対の位置合わせ突起１５が、平坦面の位置合わせ面１５ａをキャリア１２の表面に直交させ、かつ、互いに直交するように、キャリア１２の表面に突設されている。また、冷媒供給流路１６および冷媒排出流路１７が、所定距離離れて、流路方向をキャリア１２の表面と直交させて、キャリア１２に穿設されている。そして、ヒートシンク構造体１が基体の側面を位置合わせ突起１５の位置合わせ面１５ａに接して位置合わせられ、キャリア１２に接合されている。
【選択図】図３

Description

この発明は、半導体素子が反フィン側の面に接合されたマイクロチャネルと冷媒流路が設けられたキャリアとを接合してなるマイクロチャネル内蔵モジュールおよびモジュール集合体に関するものである。

従来の集積回路パッケージは、ヒートシンク構造体を備えている。このヒートシンク構造体は、外部源からの冷却液を受ける開口と、冷却液を排出する開口とを備えている。金属バス条帯の端子端部は外部電源接続を行い、ヒートシンク構造体の上部に支持されている。カバーおよび方形のガスケットは、パッケージの上部を密閉している。そして、ヒートシンク構造体には、半導体素子を冷却するために、溝幅８０μｍ、溝間隔８０μｍ、溝深さ２４０μｍのマイクロチャネルが形成されている（例えば、特許文献１参照）。

ここで、薄型ヒートシンクの冷却能力は、ヒートシンクの表面と冷却液との接触面積Ｓと、ヒートシンクの表面から冷却液への対流熱伝達率（以下、熱伝達率という）ｈとの積（Ｓ×ｈ）で表され、この値が大きいほど、冷却能力が高い。そして、冷却液がヒートシンクの溝に流れる時に、溝幅が小さいほど、伝熱面（ヒートシンクの溝表面）から冷却液に向かう方向に生じる温度境界層が薄くなって、温度勾配が高くなることから、高い熱伝達率ｈが得られることが知られている。

特開昭６２−２５２９５８号公報

従来の集積回路パッケージでは、μｍオーダの溝幅のマイクロチャネルをヒートシンクに形成して熱伝達率ｈを高め、発熱する半導体素子を効果的に冷却している。しかしながら、従来の集積回路パッケージには、マイクロチャネルとキャリアとの接合部における位置合わせについて、何等言及していない。つまり、マイクロチャネルは寸法が小さいため、マイクロチャネルとキャリアとの位置合わせ精度にも、厳しい精度が要求され、組立時に多大な労力を要する。

この発明は、上記課題を解決するためになされたもので、マイクロチャネルとキャリアとの位置合わせ精度を高精度に維持しつつ、容易に接合できるようにしたマイクロチャネル内蔵モジュールおよびモジュール集合体を得ることを目的とする。

この発明によるマイクロチャネル内蔵モジュールは、平板状の基体、該基体の一面側から該基体の一部を除去して互いに離間して凹設された一対の冷媒溜め部、および上記基体の一面側から上記一対の冷媒溜め部間の該基体の一部を除去して該一対の冷媒溜め部を連通するように形成されたマイクロチャネルを有するヒートシンク構造体と、上記マイクロチャネルの形成領域に相対して上記基体の他面に接合された半導体素子と、上記基体の一面に接合されて上記一対の冷媒溜め部および上記マイクロチャネルを塞口するとともに、該一対の冷媒溜め部のそれぞれに接続される冷媒供給流路および冷媒排出流路が形成されたキャリアと、を備えている。そして、位置合わせ突起が上記キャリアの上記基体と接合する側の面に突設され、上記基体がその側面を上記位置合わせ突起に接して上記キャリアに接合されている。

この発明によれば、基体の側面をキャリアに突設されている位置合わせ突起に接するようにキャリア上に配置することで、基体のキャリアに対する位置合わせが行われるので、基体とキャリアとの位置合わせ精度を確保しつつ、簡易に基体をキャリアに接合することができ、マイクロチャネル内蔵モジュールの生産性が高められる。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るマイクロチャネル内蔵モジュールに適用されるヒートシンク構造体を示す斜視図、図２はこの発明の実施の形態１に係るマイクロチャネル内蔵モジュールを示す断面図、図３はこの発明の実施の形態１に係るマイクロチャネル内蔵モジュールにおけるヒートシンク構造体とキャリアとの接合状態を説明する分解斜視図である。

まず、本発明のマイクロチャネル内蔵モジュールに適用されるヒートシンク構造体１について、図１を参照しつつ説明する。
ヒートシンク構造体１は、シリコンや金属からなる平板状の基体２から構成されている。そして、一対の冷媒溜め部３ａ，３ｂが基体２の一面側から基体２の一部を除去して互いに離間して基体２に凹設されている。また、マイクロチャネル４が基体２の一面側から一対の冷媒溜め部３ａ，３ｂ間の基体２の一部を除去して一対の冷媒溜め部３ａ，３ｂを連通するように基体２に形成されている。

ここで、冷媒溜め部３ａ，３ｂおよびマイクロチャネル４は、例えば、エッチングや機械加工により基体２の一面側から基体２の一部を部分的に除去して形成される。
つまり、厚みｔｂのベース５、ベース５の各辺縁部に立設された側壁６ａ〜６ｄおよびマイクロチャネル４により囲まれた空間が、冷媒溜め部３ａ，３ｂを構成している。また、マイクロチャネル４が、冷媒溜め部３ａ，３ｂ間に、高さＨｆのフィン７をフィン間隔ｆｓかつフィンピッチ（フィン間隔＋フィン厚さ）ｆｐで配列して構成されている。

この種の薄型ヒートシンクの冷却能力は、ヒートシンクの表面と冷媒との接触面積Ｓと、ヒートシンクの表面から冷却液への対流熱伝達率ｈとの積（Ｓ×ｈ）で表され、この値が大きいほど、冷却能力が高い。そして、冷媒がヒートシンクのフィン７間を流れる時に、フィン間隔ｆｓが小さいほど、フィン７の表面の法線方向に沿って形成される温度境界層が薄くなるため、温度勾配の値が大きくなる。熱伝達率ｈは、この温度勾配の値に比例することから、熱伝達率ｈを向上させるには、フィン間隔ｆｓをできるだけ小さくすることが望ましい。

しかしながら、エッチングによる加工精度や冷媒が流れる際の異物によるフィン７間の目詰まり防止の制約から、フィン間隔ｆｓを２０〜１００μｍ、フィンピッチｆｐを３０〜１５０μｍ、フィン高さＨｆを１００〜３００μｍとすることが望ましい。このようなヒートシンクは、フィン間隔ｆｓ、フィンピッチｆｐ、およびフィン高さＨｆの各寸法がμｍのオーダーであることから、マイクロチャネルと呼ばれ、高い熱伝達率ｈが期待できる。

図２において、ＦＥＴ（電解効果トランジスタ）などの半導体素子１０が、基体２のベース５を挟んでマイクロチャネル４の形成領域（Ｗ×Ｌ）と対向する領域内に収まるように、ベース５の外壁面に接合部材１１を用いて接合されている。そこで、マイクロチャネル４の形成領域（Ｗ×Ｌ）は、半導体素子１０の接合面より大きくすることが望ましい。また、冷媒の流れる方向のフィン７の長さＬが長いほど、冷媒を流したときの圧力損失も高くなるので、例えば、Ｗ＝２ｍｍ、Ｌ＝０．５ｍｍ等のようにＷ＞Ｌとすることが望ましい。また、半導体素子１０で発生する熱がベース５を介してフィン７に伝達しやすいように、接合部材１１は熱伝導性の良好な部材を用いることが望ましい。

そして、半導体素子１０が接合された基体２は、接合部材１３を用いて側壁６ａ〜６ｄの端面をキャリア１２の表面に接合されている。これにより、冷媒溜め部３ａ，３ｂおよびマイクロチャネル４の開口側がキャリア１２により塞口されている。また、半導体素子１０で発生する熱がベース５および側壁６ａ〜６ｄを介してキャリア１２に伝達しやすいように、接合部材１３は熱伝導性の良好な部材を用いることが望ましい。
また、樹脂、金属などで作製されたカバー１４が、ヒートシンク構造体１を覆うように、キャリア１２に気密に接合されている。これにより、半導体素子１０は、外部から遮断され、保護される。

また、半導体素子１０とマイクロチャネル４（フィン７）との間の距離が短いほど、熱抵抗が小さくなる。この間の熱抵抗が小さくなると、半導体素子１０で発生される熱量がマイクロチャネル４のフィン７間を流れる冷媒に伝わりやすくなるので、基体２のベース５の厚みｔｂはできるだけ薄くすることが望ましい。また、基体２のベース５の厚みｔｂを薄くし過ぎると、機械的強度が著しく低下する。そこで、基体２のベース５の厚みｔｂは、例えば２０〜１５０μｍの範囲に設定することが望ましい。

このキャリア１２は、ＣｕＷ、アルミナ、ＡｌＮ、Ｃｕ、コバールなどを用いて矩形平板状に作製されている。そして、一対の位置合わせ突起１５が、図３に示されるように、平坦面の位置合わせ面１５ａをキャリア１２の表面に直交させ、かつ、互いに直交するように、キャリア１２の表面に突設されている。また、冷媒供給流路１６および冷媒排出流路１７が、所定距離離れて、流路方向をキャリア１２の表面と直交させて、キャリア１２に穿設されている。
そこで、基体２が、側壁６ｃ，６ｄの外壁面を位置合わせ面１５ａに当接させて、キャリア１２の表面に接合されている。そして、冷媒供給流路１６が冷媒溜め部３ａに開口し、冷媒排出流路１７が冷媒溜め部３ｂに開口している。なお、冷媒供給流路１６および冷媒排出流路１７の流路径は１．０ｍｍ〜５．０ｍｍに形成され、マイクロチャネル４を構成するフィン７の各寸法のオーダーより一桁以上大きくなっている。

ケース１８は、Ａｌなどで一側を開口とする箱形に形成されている。そして、補助冷媒供給流路１９および補助冷媒排出流路２０がケース１８の底部に穿設されている。
キャリア１２は、冷媒供給流路１６および冷媒排出流路１７を補助冷媒供給流路１９および補助冷媒排出流路２０に相対してケース１８の底部上に配置され、ケース１８にねじなどにより接合されている。この時、パッキンとしてのＯリング２１が冷媒供給流路１６および冷媒排出流路１７の開口を囲繞するようにキャリア１２の裏面に凹設された環状溝２２内に配設され、キャリア１２とケース１８との間に加圧状態に介装され、冷媒の漏れを防止している。また、カバー２３がケース１８の開口を塞口するように気密に接合され、ヒートシンク構造体１、キャリア１２などが外部から保護されている。

このように、半導体素子１０、ヒートシンク構造体１、キャリア１２、ケース１８およびカバー１４，２３がモジュール構造体３０を構成している。

冷却ブロック２４は、Ａｌ、Ｃｕ等の金属や耐腐食性の樹脂等で矩形平板状に作製されている。そして、冷媒供給管路２５および冷媒排出管路２６が冷却ブロック２４に内蔵されている。また、冷媒供給管路２５の供給孔２５ａおよび冷媒排出管路２６の排出孔２６ａが冷却ブロック２４の表面に開口している。なお、冷媒供給流路１６、冷媒排出流路１７、補助冷媒供給流路１９、補助冷媒排出流路２０、供給孔２５ａおよび排出孔２６ａは同一断面形状に形成されている。

ケース１８が、補助冷媒供給流路１９および補助冷媒排出流路２０を冷媒供給管路２５の供給孔２５ａおよび冷媒排出管路２６の排出孔２６ａに相対して冷却ブロック２４の表面上に配置され、冷却ブロック２４にねじなどにより接合されている。これにより、モジュール構造体３０が冷却ブロック２４に組み付けられる。この時、パッキンとしてのＯリング２７が補助冷媒供給流路１９および補助冷媒排出流路２０の開口を囲繞するようにケース１８の裏面に凹設された環状溝２８内に配設され、ケース１８と冷却ブロック２４との間に加圧状態に介装され、冷媒の漏れを防止している。また、冷却ブロック２４がねじなどによりケース１８に接合されているので、モジュール構造体３０からの冷却ブロック２４の取り外しが容易となる。

ついで、このように構成されたマイクロチャネル内蔵モジュール１００における半導体素子１０の冷却動作について説明する。なお、フィルタなどで濾過した不純物の少ない水やエチレングリコールなどの不凍液が半導体素子１０の冷却用の冷媒として用いられる。

まず、冷媒が冷媒供給管路２５から補助冷媒供給流路１９および冷媒供給流路１６をとおって冷媒溜め部３ａに流入し、その後、マイクロチャネル４のフィン７間を流通する。ここで、半導体素子１０で発生した熱は、基体２のベース５を介してマイクロチャネル４のフィン７に伝達される。そこで、冷媒は、フィン７間を流通する際に、フィン７の表面から半導体素子１０の熱を吸収して、冷媒溜め部３ｂに流入する。その後、冷媒は、冷媒排出流路１７および補助冷媒排出流路２０を通って冷媒排出管路２６に流入し、外部に排出される。この時、キャリア１２とケース１８との間での冷媒の漏れ、およびケース１８と冷却ブロック２４との間での冷媒の漏れは、それらの間に介装されているＯリング２１，２７により防止されている。

この実施の形態１によれば、位置合わせ突起１５をキャリア１２の表面に突設し、基体２の側壁６ａ〜６ｄの外壁面を位置合わせ突起１５に接することで、基体２のキャリア１２に対する位置合わせを行うようにしている。そこで、基体２のキャリア１２に対する位置合わせ精度を維持しつつ、簡易に基体２をキャリア１２に接合できる。
また、位置合わせ面１５ａが平坦面に形成されているので、基体２の側壁６ａ〜６ｄの外壁面が位置合わせ面１５ａに面接触状態になり、基体２のキャリア１２に対する位置合わせ精度が高精度に確保されると共に、より簡易に基体２をキャリア１２に接合できる。

また、ヒートシンク構造体１が基体２の一部を一面側から除去して構成されているので、ベース５、側壁６ａ〜６ｄおよびフィン７が一体成形され、接合箇所がない。そこで、ヒートシンク構造体１の製造工程が減少されると共に、その機械的強度が高められ、耐久性が向上される。

また、半導体素子１０が、基体２のベース５を挟んでマイクロチャネル４の形成領域（Ｗ×Ｌ）と対向する領域内に収まるように、ベース５の外壁面に接合部材１１を用いて接合されている。そこで、半導体素子１０で発生する熱は、ベース５の厚さ方向と直交する方向に拡がることなく、ベース５の厚さ方向に位置するマイクロチャネル４のフィン７に直接熱伝導される。つまり、熱がベース５の厚さ方向と直交する方向に拡がることに起因する熱抵抗の増大が抑制され、半導体素子１０で発生する熱がフィン７から冷媒に効率的に放熱される。

また、フィン７の高さＨｆはμｍオーダーと非常に小さい。仮に、１ｍｍの直径の冷媒供給管路から、冷媒の供給方向をフィン７間の溝方向（冷媒の流通方向）と一致させて冷媒を供給する場合、流路断面積がマイクロチャネル４の上流側の冷媒溜め部３ａで急激に縮小される。そして、冷媒は、流路断面積が急激に縮小する部位で渦を発生し、圧力損失が増大してしまう。これを回避するには、冷媒供給管路の直径を１ｍｍからＨｆまで漸次縮小してマイクロチャネル４の上流側の冷媒溜め部３ａに冷媒を供給する必要がある。流路断面積を漸次縮小することは、モジュールの大型化をもたらすことになる。

この実施の形態１では、冷媒供給流路１６および冷媒排出流路１７の流路径をフィン７の各寸法のオーダーより一桁以上大きくし、冷媒供給流路１６および冷媒排出流路１７の流路方向をフィン７間の溝方向と直交させている。
このため、モジュールの大型化を伴うことなく、冷媒供給流路１６および冷媒排出流路１７の断面積を大きくすることができる。従って、冷媒供給流路１６および冷媒排出流路１７の冷媒の流速を減少できるため、圧力損失の増大を抑制できる。

また、冷媒供給流路１６、冷媒排出流路１７、補助冷媒供給流路１９および補助冷媒排出流路２０の流路径が１．０ｍｍ〜５．０ｍｍに形成されているので、キャリア１２とケース１８との位置合わせが容易となる。同様に、補助冷媒供給流路１９、補助冷媒排出流路２０、供給孔２５ａおよび排出孔２６ａの流路径が１．０ｍｍ〜５．０ｍｍに形成されているので、ケース１８と冷却ブロック２４との位置合わせが容易となる。

ここで、接合部材１１，１３について説明する。接合部材１１，１３には、熱伝導性の良好な接着剤やハンダ部材を用いることが望ましく、特に、信頼性の観点から、ハンダ部材を用いることが望ましい。
そして、作業効率の観点から、半導体素子１０と基体２との接合と、基体２とキャリア１２との接合とを、別工程で行うことが望ましい。その場合には、融点の高い接合部材を先の接合工程で用い、融点の低い接合部材を後の接合工程で用いることが望ましい。

例えば、ＡｕＧｅ（融点：３５６℃）又はＡｕＳｉ（融点：３６３℃）などのハンダ部材を接合部材１１に用い、ＡｕＳｎ（融点：２８０℃）などのハンダ部材を接合部材１３に用い、半導体素子１０と基体２とを接合部材１１により接合した後、基体２とキャリア１２とを接合部材１３により接合すればよい。これにより、基体２とキャリア１２との接合時に、半導体素子１０と基体２との接合部が溶融せず、作業効率が向上する。

なお、上記実施の形態１では、冷媒供給流路１６および補助冷媒供給流路１９の流路断面が円形に形成されているものとしているが、その断面形状は円形に限定されるものではなく、例えば、多角形であってもよい。また、冷媒供給流路１６および補助冷媒供給流路１９の流路断面形状を同一とすることが望ましい。なお、冷媒排出流路１７および補助冷媒排出流路２０においても、同様である。
また、上記実施の形態１では、接合部材１１，１３としてＡｕＧｅ、ＡｕＳｉ、ＡｕＳｎなどのハンダ部材を用いるものとしているが、ハンダ部材はＡｕＧｅ、ＡｕＳｉ、ＡｕＳｎに限定されるものではない。

実施の形態２．
図４はこの発明の実施の形態２に係るマイクロチャネル内蔵モジュールを示す断面図である。
図４において、マイクロチャネル内蔵モジュール１０１は、上記実施の形態１におけるケース１８の底部に開口を形成したケース１８Ａを用い、キャリア１２をケース１８Ａの底部の開口を利用して冷却ブロック２４に直接ねじなどにより接合している。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。

この実施の形態２によれば、ケース１８Ａと冷却ブロック２４との間での冷媒の漏洩を防止するためのＯリング２７および環状溝２８が不要となり、モジュールの製造工程が削減できると共に、製造コストを低減できる。

実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３に係るマイクロチャネル内蔵モジュールを示す断面図である。
図５において、マイクロチャネル内蔵モジュール１０２は、環状溝２２を補助冷媒供給流路１９および補助冷媒排出流路２０を囲繞するようにケース１８の底部表面に凹設し、環状溝２８を供給孔２５ａおよび排出孔２６ａを囲繞するように冷却ブロック２４の表面に凹設している。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。

キャリア１２が硬いＣｕＷで作製されている場合には、溝加工が困難であり、加工時間も増大してしまう。
この実施の形態３によれば、Ｏリング２１，２７を収納する環状溝２２，２８がＡｌなどで作製されるケース１８およびＡｌ，Ｃｕなどで作製される冷却ブロック２４に形成されているので、溝加工が容易となり、加工時間も短縮することができる。

実施の形態４．
図６はこの発明の実施の形態４に係るマイクロチャネル内蔵モジュールを示す断面図である。
図６において、マイクロチャネル内蔵モジュール１０３は、上記実施の形態３におけるケース１８の底部に開口を形成したケース１８Ａを用い、キャリア１２をケース１８Ａの底部の開口を利用して冷却ブロック２４に直接ねじなどにより接合している。
なお、他の構成は上記実施の形態３と同様に構成されている。

この実施の形態４によれば、ケース１８Ａと冷却ブロック２４との間での冷媒の漏洩を防止するためのＯリング２７および環状溝２８が不要となり、モジュールの製造工程が削減できると共に、製造コストを低減できる。

実施の形態５．
図７はこの発明の実施の形態５に係るマイクロチャネル内蔵モジュールにおけるヒートシンク構造体とキャリアとの接合状態を説明する分解斜視図である。
図７において、一対の位置合わせ突起１５Ａが、平坦面の位置合わせ面１５ａをキャリア１２の表面に直交させ、かつ、互いに直交するように、キャリア１２の表面に突設されている。そして、空気逃げ溝１５ｂが、溝方向をキャリア１２の表面と直交する方向に一致させて、位置合わせ面１５ａを横断するように凹設されている。この空気逃げ溝１５ｂの一端はキャリア１２の表面に達している。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。

この実施の形態５では、基体２の側壁６ｃ，６ｄの外壁面が位置合わせ面１５ａに当接され、接着剤やハンダ部材などの接合部材１３を用いて側壁６ａ〜６ｄの端面がキャリア１２の表面に接合される。そして、接合時、接合部材１３が軟化あるいは溶融した際、接合部材１３や接合部に含まれる空気が、キャリア１２の表面に達している空気逃げ溝１５ｂの一端から空気逃げ溝１５ｂをとおって逃げる。そこで、接合部材１３が硬化した際に、接合部内にボイドの発生が抑えられ、接合強度の低下や漏水の発生が防止される。

実施の形態６．
図８はこの発明の実施の形態６に係るマイクロチャネル内蔵モジュールにおけるヒートシンク構造体とキャリアとの接合状態を説明する分解斜視図である。
図８において、一対の位置合わせ突起１５Ｂが、平坦面の位置合わせ面１５ａをキャリア１２の表面に直交させ、かつ、互いに直交するように、キャリア１２の表面に突設されている。そして、空気逃げ溝１５ｃが、キャリア１２の表面と位置合わせ面１５ａとの交線に沿って凹設されている。
なお、他の構成は上記実施の形態１と同様に構成されている。

この実施の形態６では、基体２の側壁６ｃ，６ｄの外壁面が位置合わせ面１５ａに当接され、接着剤やハンダ部材などの接合部材１３を用いて側壁６ａ〜６ｄの端面がキャリア１２の表面に接合される。そして、接合時、接合部材１３が軟化あるいは溶融した際、接合部材１３や接合部に含まれる空気が、空気逃げ溝１５ｃをとおって逃げる。そこで、接合部材１３が硬化した際に、接合部内にボイドの発生が抑えられ、接合強度の低下や漏水の発生が防止される。

一般に、突起をキャリアの表面に形成する場合、アールが突起とキャリア表面との境界部に形成されやすい。そして、アールが形成されていると、基体２の側壁の外壁面が突起の位置合わせ面に接触しなくなり、位置合わせ精度が悪化する。しかし、この実施の形態６では、空気逃げ溝１５ｃがキャリア１２の表面と位置合わせ面１５ａとの交線に沿って凹設されているので、基体２の側壁６ｃ，６ｄの外壁面を位置合わせ面１５ａに確実に当接でき、位置合わせ精度を高めることができる。

実施の形態７．
図９はこの発明の実施の形態７に係るマイクロチャネル内蔵モジュール集合体に適用される冷却ブロックを示す上面図、図１０はこの発明の実施の形態７に係るマイクロチャネル内蔵モジュール集合体を示す上面図である。なお、図１０中、矢印は冷媒の流れを示している。

図９において、冷却ブロック３１内には、冷媒供給管路３２と冷媒排出管路３３とが管路方向を平行として所定の間隔を持って内蔵されている。そして、冷媒供給管路３２の供給孔３２ａが管路方向に所定のピッチで冷却ブロック３１の表面に開口されている。また、冷媒排出管路３３の排出孔３３ａが管路方向に所定のピッチで冷却ブロック３１の表面に開口されている。そこで、管路方向と直交する線上に位置する供給孔３２ａと排出孔３３ａとの対が、管路方向に所定のピッチで複数配列されている。さらに、締着用のネジ穴３４が冷却ブロック３１に形成されている。さらにまた、冷媒供給管路３２には冷媒供給管３５が接続され、冷媒排出管路３３には冷媒排出管３６が接続されている。

そして、上記実施の形態１によるモジュール構造体３０が、図１０に示されるように、ケース１８の補助冷媒供給流路１９および補助冷媒排出流路２０を、対をなす供給孔３２ａおよび排出孔３３ａに相対して冷却ブロック３１の表面上に所定のピッチで配置され、ネジ穴３４を用いて冷却ブロック３１に締着固定されている。これにより、複数のモジュール構造体３０が冷却ブロック３１に一体に組み付けられる。

このように構成されたマイクロチャネル内蔵モジュール集合体では、冷媒が外部から冷媒供給管３５を介して冷却ブロック３１の冷媒供給管路３２に流入する。そして、冷媒は、各供給孔３２ａから各モジュール構造体３０の補助冷媒供給流路１９および冷媒供給流路１６を流通して冷媒溜め部３ａに流入する。ついで、冷媒は、マイクロチャネル４を流通する際に、半導体素子１０で発生した熱を吸収し、冷媒溜め部３ｂに流入する。さらに、冷媒は、冷媒排出流路１７および補助冷媒排出流路２０を流通して各排出孔３３ａから冷媒排出管路３３に流入し、合流して冷媒排出管３６から外部に排出される。

この実施の形態７によれば、複数のモジュール構造体３０が１つの冷却ブロック３１に接合されており、コンパクトな構成のマイクロチャネル内蔵モジュール集合体を得ることができる。
また、モジュール構造体３０が冷却ブロック３１に着脱可能に取り付けられているので、故障のモジュール構造体３０のみを容易に交換することができる。

なお、上記実施の形態７では、上記実施の形態１によるモジュール構造体３０を冷却ブロック３１に組み付けるものとしているが、実施の形態２〜６によるモジュール構造体を冷却ブロックに組み付けるようにしてもよい。

この発明の実施の形態１に係るマイクロチャネル内蔵モジュールに適用されるヒートシンク構造体を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１に係るマイクロチャネル内蔵モジュールを示す断面図である。 この発明の実施の形態１に係るマイクロチャネル内蔵モジュールにおけるヒートシンク構造体とキャリアとの接合状態を説明する分解斜視図である。 この発明の実施の形態２に係るマイクロチャネル内蔵モジュールを示す断面図である。 この発明の実施の形態３に係るマイクロチャネル内蔵モジュールを示す断面図である。 この発明の実施の形態４に係るマイクロチャネル内蔵モジュールを示す断面図である。 この発明の実施の形態５に係るマイクロチャネル内蔵モジュールにおけるヒートシンク構造体とキャリアとの接合状態を説明する分解斜視図である。 この発明の実施の形態６に係るマイクロチャネル内蔵モジュールにおけるヒートシンク構造体とキャリアとの接合状態を説明する分解斜視図である。 この発明の実施の形態７に係るマイクロチャネル内蔵モジュール集合体に適用される冷却ブロックを示す上面図である。 この発明の実施の形態７に係るマイクロチャネル内蔵モジュール集合体を示す上面図である。

符号の説明

１ ヒートシンク構造体、２ 基体、３ａ，３ｂ 冷媒溜め部、４ マイクロチャネル、１０ 半導体素子、１１ 接合部材、１２ キャリア、１３ 接合部材、１５，１５Ａ，１５Ｂ 位置合わせ突起、１５ａ 位置合わせ面、１５ｂ，１５ｃ 空気逃げ溝、１６ 冷媒供給流路、１７ 冷媒排出流路、１８ ケース、１９ 補助冷媒供給流路、２０ 補助冷媒排出流路、２１，２７ Ｏリング（パッキン）、２４、３１ 冷却ブロック、２５，３２ 冷媒供給管路、２５ａ，３２ａ 供給孔、２６，３３ 冷媒排出管路、２６ａ，３３ａ 排出孔、３０ モジュール構造体。

Claims (9)

1. 平板状の基体、該基体の一面側から該基体の一部を除去して互いに離間して凹設された一対の冷媒溜め部、および上記基体の一面側から上記一対の冷媒溜め部間の該基体の一部を除去して該一対の冷媒溜め部を連通するように形成されたマイクロチャネルを有するヒートシンク構造体と、
   上記マイクロチャネルの形成領域に相対して上記基体の他面に接合された半導体素子と、
   上記基体の一面に接合されて上記一対の冷媒溜め部および上記マイクロチャネルを塞口するとともに、該一対の冷媒溜め部のそれぞれに接続される冷媒供給流路および冷媒排出流路が形成されたキャリアと、を備え、
   位置合わせ突起が上記キャリアの上記基体と接合する側の面に突設され、上記基体がその側面を上記位置合わせ突起に接して上記キャリアに接合されていることを特徴とするマイクロチャネル内蔵モジュール。
2. 上記基体の側面に接する上記位置合わせ突起の部位が平面状の位置合わせ面に形成されていることを特徴とする請求項１記載のマイクロチャネル内蔵モジュール。
3. 溝が上記位置合わせ面を上記キャリアから離反する方向に横断して該位置合わせ面に凹設され、該溝の一端が上記キャリアの上記基体と接合する側の面に達していることを特徴とする請求項２記載のマイクロチャネル内蔵モジュール。
4. 溝が上記位置合わせ面と上記キャリアの上記基体と接合する側の面との交線に沿って凹設されていることを特徴とする請求項２記載のマイクロチャネル内蔵モジュール。
5. 上記冷媒供給流路および冷媒排出流路は、それぞれ上記一対の冷媒溜め部に臨むように上記キャリアの上記基体と接合する側の面に開口していることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のマイクロチャネル内蔵モジュール。
6. 上記半導体素子と上記基体とが第１ハンダ部材を用いて接合され、上記基体と上記キャリアとが上記第１ハンダ部材と異なる融点の第２ハンダ部材を用いて接合されていることを特徴とする請求項３又は請求項４記載のマイクロチャネル内蔵モジュール。
7. 上記第１ハンダ部材の融点が上記第２ハンダ部材の融点より高いことを特徴とする請求項６記載のマイクロチャネル内蔵モジュール。
8. 上記冷媒供給流路および冷媒排出流路はそれぞれ上記キャリアの冷媒溜め部側と反冷媒溜め部側とを連通するように穿設され、
   冷媒供給管路および冷媒排出管路が内蔵され、該冷媒供給管路の供給孔および該冷媒排出管路の排出孔が一面側に開口するブロックをさらに備え、
   上記キャリアと上記ブロックとが、上記冷媒供給流路の開口と上記冷媒供給管路の供給孔とを対向させ、かつ、上記冷媒排出流路の開口と上記冷媒排出管路の排出孔とを対向させて、上記供給孔および排出孔をそれぞれ囲繞するパッキンを介装して接合されていることを特徴とする請求項５記載のマイクロチャネル内蔵モジュール。
9. 請求項５記載のマイクロチャネル内蔵モジュールが冷媒供給管路と冷媒排出管路とが内蔵されているブロックの一面上に複数接合されているマイクロチャネル内蔵モジュール集合体において、
   上記マイクロチャネル内蔵モジュールの上記冷媒供給流路および冷媒排出流路はそれぞれ上記キャリアの冷媒溜め部側と反冷媒溜め部側とを連通するように穿設され、
   上記冷媒供給管路の供給孔および上記冷媒排出管路の排出孔が上記ブロックの一面側に複数開口され、
   上記マイクロチャネル内蔵モジュールのそれぞれが、上記冷媒供給流路の開口と対応する上記冷媒供給管路の供給孔とを対向させ、かつ、上記冷媒排出流路の開口と対応する上記冷媒排出管路の排出孔とを対向させて、上記供給孔および排出孔をそれぞれ囲繞するパッキンを介装して上記ブロックの一面上に接合されていることを特徴とするマイクロチャネル内蔵モジュール集合体。

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