JP2008004667A - Cooling structure, and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、集積回路のような電子部品を冷却する冷却構造及びその製造方法に関し、特に、液冷式の冷却構造とその製造方法に関する。 The present invention relates to a cooling structure for cooling an electronic component such as an integrated circuit and a manufacturing method thereof, and more particularly to a liquid cooling type cooling structure and a manufacturing method thereof.
計算機に使用されるLSIは、世代毎に集積度が加速度的に増加している。これに伴ない、LSIの発熱量も世代毎に増加している。LSIを高速で動作させるためには、LSIの動作温度を一定温度以下に制御する必要がある。そこで、LSIには、その発熱量に応じた冷却構造が取りつけられる。 LSIs used in computers increase in the degree of integration at every generation. Along with this, the calorific value of LSI is also increasing with each generation. In order to operate an LSI at high speed, it is necessary to control the operating temperature of the LSI to a certain temperature or lower. Therefore, a cooling structure corresponding to the heat generation amount is attached to the LSI.
一方、近年では、LSIの演算速度を向上させることだけでなく、メモリーのような周辺部とLSIとの間の信号伝達速度を向上させることも、計算機の高速化にとって重要となっている。信号伝達速度を向上させるためには、LSIとメモリー等を接続する配線長を短くする必要がある。そのため、計算機の筐体内に十分な空きスペースを確保することが困難になっている。したがって、LSIの発熱量の増加に対応するためには、冷却構造の大型化を伴なわないようにその冷却能力を高める必要がある。 On the other hand, in recent years, not only improving the calculation speed of an LSI but also improving the signal transmission speed between a peripheral portion such as a memory and the LSI is important for speeding up a computer. In order to improve the signal transmission speed, it is necessary to shorten the length of the wiring connecting the LSI and the memory. Therefore, it is difficult to secure a sufficient free space in the computer casing. Therefore, in order to cope with an increase in the heat generation amount of the LSI, it is necessary to increase its cooling capacity so as not to increase the size of the cooling structure.
そこで、LSI上に微細な放熱フィンを設け、放熱フィンの間に冷却水を流してLSIを冷却するマイクロチャネル冷却が提案されている。 Therefore, microchannel cooling has been proposed in which fine radiating fins are provided on an LSI and cooling water is passed between the radiating fins to cool the LSI.
特許文献1は、ワイヤー加工を用いてマイクロチャネルを形成する方法を開示している。 Patent document 1 is disclosing the method of forming a microchannel using wire processing.
特許文献2は、マイクロチャネルを有する冷却プレートを開示している。この冷却プレートは、コルゲートフィンと、コルゲートフィンを取り囲む外郭プレートとから構成される。
特許文献3は、フィン付き伝熱体の製造方法であって、伝熱体に対してスカイブ切削加工を行って湾曲フィンを微細ピッチで形成する工程を含むものを開示している。 Patent Document 3 discloses a method for manufacturing a finned heat transfer body, which includes a step of forming a curved fin with a fine pitch by performing skive cutting on the heat transfer body.
特許文献4は、多数の微細な流路からなる並列流路と、各流路へ冷媒を分配する第1のヘッダーと、並列流路から流出した冷媒が合流する第2のヘッダーとを有する半導体素子用冷却器を開示している。
特許文献5は、冷媒を導入する導入路と、内部に設けられた複数の微細な流路とを備えたヒートシンクを開示している。
本発明の目的は、冷却性能が優れた冷却構造及びその製造方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a cooling structure with excellent cooling performance and a method for manufacturing the same.
本発明の他の目的は、製造が容易な冷却構造及び冷却構造を容易に製造する方法を提供することである。 Another object of the present invention is to provide a cooling structure that is easy to manufacture and a method for easily manufacturing the cooling structure.
以下に、(発明を実施するための最良の形態)で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、(特許請求の範囲)の記載と(発明を実施するための最良の形態)との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、(特許請求の範囲)に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。 Hereinafter, means for solving the problem will be described using the numbers used in (Best Mode for Carrying Out the Invention). These numbers are added to clarify the correspondence between the description of (Claims) and (Best Mode for Carrying Out the Invention). However, these numbers should not be used to interpret the technical scope of the invention described in (Claims).
本発明による冷却構造は、内部空間(2)を有するチャンバー(1)と、電子部品(99)が発生する熱を放熱する複数のフィン(31、32、33)と、前記内部空間に設けられた物体(4、5)とを具備している。前記複数のフィンは、前記内部空間に並列されている。前記チャンバーの外から前記内部空間に流入した液体は、前記複数のフィンの間のフィン間流路(23)を流れてから前記チャンバーの外に流出する。前記複数のフィンは、最も外側に位置する外側フィン(31)を含んでいる。前記チャンバーは、前記外側フィンと対向している内壁面(14a)を備えている。前記液体が前記フィン間流路を流れる第1方向(Y方向)と、その逆方向としての第2方向とが定義されている。前記物体は、前記液体が前記外側フィンと前記内壁面とに挟まれた第1空間(24)から見て前記第1方向又は前記第2方向の一方に配置されている。 The cooling structure according to the present invention is provided in a chamber (1) having an internal space (2), a plurality of fins (31, 32, 33) for radiating heat generated by the electronic component (99), and the internal space. And (4, 5). The plurality of fins are juxtaposed in the internal space. The liquid flowing into the internal space from the outside of the chamber flows through the inter-fin flow path (23) between the plurality of fins and then flows out of the chamber. The plurality of fins include an outer fin (31) located on the outermost side. The chamber includes an inner wall surface (14a) facing the outer fin. A first direction (Y direction) in which the liquid flows through the inter-fin flow path and a second direction as the opposite direction are defined. The object is disposed in one of the first direction and the second direction as viewed from a first space (24) in which the liquid is sandwiched between the outer fin and the inner wall surface.
本発明による冷却構造は、前記フィン間流路と並列関係にある前記第1空間を液体冷媒が流れることが前記物体によって防がれているため、冷却性能が優れている。 The cooling structure according to the present invention has excellent cooling performance because the object prevents the liquid refrigerant from flowing through the first space in parallel relation with the inter-fin flow path.
また、前記複数のフィンは前記第1方向に平行な方向の寸法精度を確保することが比較的容易である。本発明による冷却構造は、前記物体が前記第1空間から見て前記第1方向又は前記第2方向に配置されているため、製造が容易である。 Further, it is relatively easy for the plurality of fins to ensure dimensional accuracy in a direction parallel to the first direction. The cooling structure according to the present invention is easy to manufacture because the object is arranged in the first direction or the second direction when viewed from the first space.
本発明による冷却構造においては、前記外側フィンは、前記一方側に端縁(31a、31b)を備えている。前記端縁と前記物体との前記第1方向の間隔(D)は、前記複数のフィンのフィンピッチ(P)より狭いことが好ましい。 In the cooling structure according to the present invention, the outer fin includes an edge (31a, 31b) on the one side. The distance (D) in the first direction between the edge and the object is preferably narrower than the fin pitch (P) of the plurality of fins.
本発明による冷却構造は、前記内部空間に設けられた他の物体(4、5)を具備していることが好ましい。前記他の物体は、前記第1空間から見て第1方向又は第2方向の他方に配置されている。 The cooling structure according to the present invention preferably includes other objects (4, 5) provided in the internal space. The other object is arranged in the other of the first direction or the second direction when viewed from the first space.
本発明による冷却構造においては、前記内部空間は、前記複数のフィンから見て前記一方に位置し、且つ、前記液体が流れる部分空間(21、22)を含んでいる。前記物体は、前記部分空間に面し、且つ、前記内壁面に対して傾斜した傾斜面(4b、5b)を備えていることが好ましい。前記内壁面と前記傾斜面との間隔は、前記第1空間に近い側で広く、前記第1空間から遠い側で狭い。 In the cooling structure according to the present invention, the internal space is located on the one side when viewed from the plurality of fins and includes partial spaces (21, 22) through which the liquid flows. It is preferable that the object has an inclined surface (4b, 5b) that faces the partial space and is inclined with respect to the inner wall surface. The interval between the inner wall surface and the inclined surface is wide on the side close to the first space and narrow on the side far from the first space.
本発明による冷却構造の製造方法は、内部空間(2)を有するチャンバー(1)と、電子部品(99)が発生する熱を放熱する複数のフィン(31、32、33)と、前記内部空間に設けられた物体(4、5)とを具備する冷却構造を製造する方法である。前記複数のフィンは、前記内部空間に並列されている。前記チャンバーの外から前記内部空間に流入した液体は、前記複数のフィンの間のフィン間流路(23)を流れてから前記チャンバーの外に流出する。前記複数のフィンは、最も外側に位置する外側フィン(31)を含んでいる。前記チャンバーは、前記外側フィンと対向している内壁面(14a)を備えている。前記液体が前記フィン間流路を流れる第1方向(Y方向)と、その逆方向としての第2方向とが定義されている。前記物体は、前記液体が前記外側フィンと前記内壁面とに挟まれた第1空間(24)から見て前記第1方向又は前記第2方向の一方に配置されている。 The manufacturing method of the cooling structure according to the present invention includes a chamber (1) having an internal space (2), a plurality of fins (31, 32, 33) for radiating heat generated by the electronic component (99), and the internal space. This is a method of manufacturing a cooling structure including the objects (4, 5) provided on the surface. The plurality of fins are juxtaposed in the internal space. The liquid flowing into the internal space from the outside of the chamber flows through the inter-fin flow path (23) between the plurality of fins and then flows out of the chamber. The plurality of fins include an outer fin (31) located on the outermost side. The chamber includes an inner wall surface (14a) facing the outer fin. A first direction (Y direction) in which the liquid flows through the inter-fin flow path and a second direction as the opposite direction are defined. The object is disposed in one of the first direction and the second direction as viewed from a first space (24) in which the liquid is sandwiched between the outer fin and the inner wall surface.
本発明による冷却構造の製造方法においては、前記チャンバーは、チャンバー底板(11)と、チャンバー側壁(14)とを備えている。本発明による冷却構造の製造方法は、前記チャンバー側壁と前記物体とを一体に形成するステップと、前記物体が一体に形成された前記チャンバー側壁と、前記複数のフィンが固定された前記チャンバー底板とを用いて本冷却構造を組み立てるステップとを具備することが好ましい。 In the method for manufacturing a cooling structure according to the present invention, the chamber includes a chamber bottom plate (11) and a chamber side wall (14). The method for manufacturing a cooling structure according to the present invention includes a step of integrally forming the chamber sidewall and the object, the chamber sidewall integrally formed with the object, and the chamber bottom plate to which the plurality of fins are fixed. And assembling the cooling structure using
本発明による冷却構造の製造方法においては、前記チャンバーは、チャンバー上蓋(12)と、チャンバー底板(11)とを備えている。本発明による冷却構造の製造方法は、前記チャンバー上蓋と前記物体とを一体に形成するステップと、前記物体が一体に形成された前記チャンバー上蓋と、前記複数のフィンが固定された前記チャンバー底板とを用いて本冷却構造を組み立てるステップとを具備することが好ましい。 In the method for manufacturing a cooling structure according to the present invention, the chamber includes a chamber upper lid (12) and a chamber bottom plate (11). The method for manufacturing a cooling structure according to the present invention includes a step of integrally forming the chamber upper lid and the object, the chamber upper lid integrally formed with the object, and the chamber bottom plate to which the plurality of fins are fixed. And assembling the cooling structure using
本発明によれば、冷却性能が優れた冷却構造及びその製造方法が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the cooling structure excellent in cooling performance and its manufacturing method are provided.
また、本発明によれば、製造が容易な冷却構造及び冷却構造を容易に製造する方法が提供される。 The present invention also provides a cooling structure that is easy to manufacture and a method for easily manufacturing the cooling structure.
添付図面を参照して、本発明による冷却構造を実施するための最良の形態を以下に説明する。 The best mode for carrying out a cooling structure according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る冷却構造100を示している。冷却構造100に対してX方向、Y方向、Z方向が定義されている。X方向、Y方向、Z方向は、互いに直交している。冷却構造100は、内部空間2を有するチャンバー1と、フィン付き構造体3と、ブロック形状をした物体4及び物体5とを具備している。フィン付き構造体3と、物体4及び物体5とは、内部空間2に設けられている。チャンバー1の外形は、平板形状である。チャンバー1は、チャンバー底板11と、平板形状をしたチャンバー上蓋12と、チャンバー枠体13とを備えている。チャンバー底板11はチャンバー枠体13が有する一の開口を閉じており、チャンバー上蓋12はチャンバー枠体13が有する他の開口を閉じている。チャンバー底板11及びチャンバー上蓋12は、Z方向に対向している。チャンバー枠体13は、フィン付き構造体3から見てY方向の逆方向に配置されたチャンバー上流側壁16と、フィン付き構造体3から見てY方向に配置されたチャンバー下流側壁17と、フィン付き構造体3を挟んで互いにX方向に対向した2つのチャンバー側壁14とを備えている。チャンバー上流側壁16とチャンバー下流側壁17は、Y方向に対向している。2つの物体4と、2つの物体5とが、チャンバー枠体13の4隅に配置されている。すなわち、物体4がチャンバー側壁14とチャンバー上流側壁16とによって形成された隅部に配置され、物体5がチャンバー側壁14とチャンバー下流側壁17とによって形成された隅部に配置されている。上流側空間21は、フィン付き構造体3の上流に位置する空間であり、チャンバー上流側壁16と、フィン付き構造体3と、2つの物体4とに囲まれている。下流側空間22は、フィン付き構造体3の下流に位置する空間であり、フィン付き構造体3と、チャンバー下流側壁17と、2つの物体5とに囲まれている。上流側空間21及び下流側空間22のそれぞれは、内部空間2の一部である。チャンバー上流側壁16には、上流側空間21に液体冷媒を流入させるための流入口18が設けられ、チャンバー下流側壁17には下流側空間22から液体冷媒を流出させるための流出口19が設けられている。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a
なお、流入口18は、上流側空間21に液体冷媒を流入させることが可能であれば、チャンバー側壁14やチャンバー上蓋12に設けられていてもよい。流出口19も、下流側空間22から液体冷媒を流出させることが可能であれば、チャンバー側壁14やチャンバー上蓋12に設けられていてもよい。
The
図2は、第1の実施形態に係る冷却構造100をY方向に垂直な平面で切った断面図を示している。2つのチャンバー側壁14が有する2つの内壁面14aはフィン付き構造体3を挟んでY方向に対向している。チャンバー底板11が有する内側面11aと、チャンバー上蓋12が有する内側面12aとは、フィン付き構造体3を挟んでZ方向に対向している。チャンバー底板11は、内側面11aの反対側に外側面11bを有している。外側面11bと内側面11aとは互いに反対方向を向いている。外側面11bは、電子部品99の上面99aに密着している。電子部品99は、例えば、計算機が備える演算装置のような集積回路であり、冷却構造100から見てZ方向の逆方向に配置されている。電子部品99は、図示されない配線基板に取りつけられている。配線基板は、電子部品99から見てZ方向の逆方向に配置されている。フィン付き構造体3は、板形状をした基部30と、基部30に設けられた複数のフィン、例えば、フィン31〜33とを備えている。基部30は、フィン配設面30a及び接合面30bを備えている。フィン配設面30a及び接合面30bは、基部30の反対側に配置され、互いに反対方向を向いている。接合面30bは、内側面11aに密着している。フィン31〜33を含む複数のフィンは、互いに並列となるように。フィン配設面30aに固定されている。各フィンの高さ方向は、Z方向に平行である。各フィンの厚さ方向は、X方向に平行である。各フィンの長手方向はY方向に平行である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the
図3は、第1の実施形態に係る冷却構造100の内部構造を示す平面図である。フィン32とフィン33とは、フィン間流路23を挟んで対向するように隣り合っている。フィン付き構造体3には、フィン間流路23のようなフィン間流路が複数設けられている。これらのフィン間流路は互いに並列の関係にある。複数のフィンの中で最も外側に位置しているフィン31と内壁面14aとは、隙間空間24を挟んでX方向に対向している。隙間空間24とフィン間流路23とは、並列関係を有している。
FIG. 3 is a plan view showing the internal structure of the
冷却構造100の外から流入口18を通って上流側空間21に流入した液体冷媒は、フィン付き構造体3に設けられた複数のフィン間流路のいずれか、例えばフィン間流路23を通って下流側空間22に流入し、そこから流出口19を通って冷却構造100の外に流出する。したがって、電子部品99で発生し、チャンバー底板11と基部30とを経由してフィン31〜33のようなフィンに移動した熱は、そこからフィン間流路をY方向に流れる液体冷媒へと放熱され、液体冷媒によって冷却構造100の外へと運ばれる。
The liquid refrigerant that has flowed into the
電子部品99を効率的に冷却するためには、電子部品99の真上(Z方向)に位置するフィン間流路、例えばフィン間流路23を流れる液体冷媒の流速を速くすることが重要である。ここで、フィン付き構造体3をチャンバー1に取り付けるための取り付けしろが必要であるため、隙間空間24の幅W24をゼロにすることができない。幅W24は、内壁面14aとフィン31との間隔として定義される。隙間空間24とフィン間流路23とが並列関係にあるから、幅W24がフィン付き構造体3のフィンピッチPよりも大きい場合には、何らかの手段で液体冷媒が隙間空間24を流れることを防止しないと、液体冷媒は圧力損失の小さい隙間空間24を流れてしまい、フィン間流路23を流れる液体冷媒の流速が遅くなる。
In order to efficiently cool the
冷却構造100においては、上流側空間21に流入した液体冷媒が隙間空間24を通って下流側空間22に達することを妨げるように物体4及び物体5が設けられている。そのため、液体冷媒が隙間空間24をバイパスすることが防がれ、液体冷媒がフィン間流路23のようなフィン間流路を確実に流れるようになっている。したがって、冷却構造100の冷却効率は優れている。
In the
ここで、フィン付き構造体3においては、フィンがその厚さ方向に倒れやすいため、X方向の寸法精度がY方向の寸法精度よりも劣る。したがって、物体4及び物体5を隙間空間24に配置せず、物体4及び物体5を隙間空間24から見てY方向の逆方向及びY方向にそれぞれ配置することにすれば、冷却構造100の組み立てが容易になる。物体4は隙間空間24に面している第1面4aを備え、物体5は隙間空間24に面している第1面5aを備えている。第1面4aはY方向を向いており、第1面5aはY方向の逆方向を向いている。第1面4a及び第1面5aは、フィン31の長手方向の延長線上に配置されている。フィン31は、上流側(Y方向の逆方向側)に端縁31aを備え、下流側(Y方向側)に端縁31bを備えている。液体冷媒は、隙間空間24を流れる場合には、第1面4aと端縁31aとの隙間を通過してから垂直に曲がって隙間空間24を流れ、もう一度垂直に曲がって第1面5aと端縁31bとの隙間を通過しなければならない。このため、上流側空間21から隙間空間24を通って下流側空間22に達する流路の圧力損失が大きくなり、液体冷媒が隙間空間24をバイパスすることが確実に防がれる。
Here, in the structure 3 with a fin, since the fin easily falls down in the thickness direction, the dimensional accuracy in the X direction is inferior to the dimensional accuracy in the Y direction. Therefore, if the
また、フィン付き構造体3のフィンが設けられている部分のX方向の幅W3が電子部品99のX方向の幅W99よりも大きく、2つの物体4間のX方向の間隔として定義される上流側空間21の幅W21と幅W99とが一致し、2つの物体5のX方向の間隔として定義される下流側空間22の幅W22と幅W99とが一致していることが好ましい。この場合、フィン付き構造体3が備えるフィンの形状が、図1に示されるような平板形状ではなく、後述する湾曲した形状をしている場合であっても、フィン付き構造体3の寸法精度を細かく規定しなくても、液体冷媒が隙間空間24をバイパスすることを容易に防止することができる。
Further, the width W3 in the X direction of the portion of the finned structure 3 where the fins are provided is larger than the width W99 in the X direction of the
第1面4aと端縁31aとの間隔DはフィンピッチPよりも大きくても良いが、間隔DがフィンピッチPよりも小さいことが好ましい。間隔DがフィンピッチPよりも小さい場合にはバイパス流を防ぐ効果が高くなる。第1面5aと端縁31bとの間隔についても同様である。このような寸法となるように冷却構造100を製造することは、フィン付き構造体3のフィンの長手方向の寸法精度が高いために容易である。
The interval D between the
ここで、フィンピッチPが1mm以下の場合、フィン間流路23のようなフィン間流路はマイクロチャネルと呼ばれる。この場合、フィンが薄くなるためにフィン31のような外側のフィンはその厚さ方向に倒れやすく、フィン31とチャンバー側壁14との間には十分な取りつけしろを確保する必要があるため、幅W24はフィンピッチPの2倍から3倍になってしまう。幅W24がフィンピッチPの2倍から3倍である場合には、液体冷媒が隙間空間24をバイパスすることによる冷却性能の低下は20%以上になることもある。したがって、フィンピッチPが小さい場合には、液体冷媒が隙間空間24をバイパスすることを防止することは特に重要である。
Here, when the fin pitch P is 1 mm or less, the inter-fin flow path such as the
第1の実施形態に係る冷却構造100を製造する方法について以下に説明する。以下の説明においては、フィンピッチPが1mm以下の場合について説明するが、フィン付き構造体3のフィンピッチPが1mmより大きい冷却構造100を製造する方法は、以下の説明と技術水準とから明らかである。
A method for manufacturing the
はじめに、フィン付き構造体3を製造する。フィン付き構造体3は、アルミニウムや銅のような熱伝導率が高い金属材料に対し、ワイヤーカットによって微細なフィンを形成することで製造される。フィン付き構造体3は、プレス加工による製造も可能である。 First, the finned structure 3 is manufactured. The finned structure 3 is manufactured by forming fine fins by wire cutting on a metal material having high thermal conductivity such as aluminum or copper. The finned structure 3 can be manufactured by press working.
つぎに、フィン付き構造体3をチャンバー底板11に密着させて固定する。フィン付き構造体3は、ろう付け、又は、熱伝導性の接着剤による接着によりチャンバー底板11に固定される。なお、チャンバー底板11の材料は、熱伝導率が高い金属であることが好ましい。
Next, the finned structure 3 is fixed in close contact with the
なお、フィン付き構造体3とチャンバー底板11とを一つの部品として製造してもよい。この場合、共通の母材を加工してフィン付き構造体3とチャンバー底板11を一体的に製造する。
The finned structure 3 and the
つぎに、フィン付き構造体3が固定されたチャンバー底板11と、チャンバー上蓋12と、チャンバー側壁14と、チャンバー上流側壁16と、チャンバー下流側壁17と、物体4及び物体5とを用いて、冷却構造100を組み立てる。このとき、液体冷媒がチャンバー1の外に漏れないように、チャンバー1をろう付けやOリングでシールする。物体4及び物体5は、高い熱伝導率が必要とはならないため、金属以外の材料で形成されてもよいが、ろう付けによりチャンバー1に固定する場合にはチャンバー1と同一の金属材料で形成されていることが好ましい。
Next, cooling is performed using the
図4は、冷却構造100の製造方法であって、生産性を向上させるための一の製造方法を示している。図4においては、チャンバー上蓋12は省略されている。
FIG. 4 shows a manufacturing method of the
この方法においては、あらかじめ物体4及び物体5をチャンバー側壁14と一体に形成し、物体4及び物体5が形成されたチャンバー側壁14と、フィン付き構造体3が固定されたチャンバー底板11と、チャンバー上蓋12と、チャンバー上流側壁16と、チャンバー下流側壁17とを用いて、冷却構造100を組み立てる。チャンバー側壁14は、冷却構造100の組み立て時にチャンバー底板11にろう付けする。この方法においては、物体4及び物体5とチャンバー側壁14とをプレス加工又は押し出し加工により一体に形成することが可能であるため、コスト面や生産性の面で有利である。なお、フィン付き構造体3はフィンの長手方向の寸法精度が高いため、冷却構造100を組み立てるときの物体4又は物体5とフィン付き構造体3との位置決めは容易である。
In this method, the
図4に示す製造方法においては、あらかじめ、物体4をチャンバー上流側壁16と一体に形成し、物体5をチャンバー下流側壁17と一体に形成し、その後、フィン付き構造体3が固定されたチャンバー底板11と、チャンバー上蓋12と、チャンバー側壁14と、物体4が形成されたチャンバー上流側壁16と、物体5が形成されたチャンバー下流側壁17とを用いて、冷却構造100を組み立てることとしてもよい。チャンバー上流側壁16及びチャンバー下流側壁17は、冷却構造100の組み立て時にチャンバー底板11にろう付けする。この場合も、物体4とチャンバー上流側壁16とをプレス加工や押し出し加工により一体に形成し、物体5とチャンバー下流側壁17とをプレス加工や押し出し加工により一体に形成することが可能であるため、コスト面や生産性の面で有利である。
In the manufacturing method shown in FIG. 4, in advance, the
また、物体4及び物体5とチャンバー枠体13とをプレス加工や押し出し加工により一体に形成してもよい。
Further, the
図5は、冷却構造100の製造方法であって、生産性を向上させるための他の製造方法を示している。
FIG. 5 shows a manufacturing method of the
この製造方法においては、あらかじめ物体4及び物体5とチャンバー上蓋12とをプレス加工や押し出し加工により一体に形成し、フィン付き構造体3が固定されたチャンバー底板11と、物体4及び物体5が形成されたチャンバー上蓋12と、チャンバー側壁14と、チャンバー上流側壁16と、チャンバー下流側壁17とを用いて冷却構造100を組み立てる。
In this manufacturing method, the
チャンバー上蓋12は、チャンバー枠体13にろう付けしてもよいが、Oリングのようなシール材を介してチャンバー枠体13にねじ止めしてもよい。ねじ止めをする場合には、物体4及び物体5と一体に形成されたチャンバー上蓋12は金属である必要はなく、樹脂材料であってもよい。
The chamber
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態に係る冷却構造100は、内部空間2を有するチャンバー1と、図6に示されたフィン付き構造体3と、物体4及び物体5とを具備している。第2の実施形態に係る冷却構造100は、第1の実施形態に係る冷却構造100において、図1に示されたフィン付き構造体3を図6に示されたフィン付き構造体3で置き換えたものである。フィン付き構造体3は、平板形状をしたフィンを備えるかわりに、湾曲したフィン、例えば、フィン31〜33を備えている。各フィンの湾曲している凹面は、X方向を向いている。
(Second Embodiment)
A
図7は、第2の実施形態に係る冷却構造100をY方向に垂直な平面で切った断面図を示している。第2の実施形態に係る冷却構造100においては、各フィンが湾曲しており、一方、チャンバー側壁14が平板形状であるため、隙間空間24の流路断面積がフィン間流路23の流路断面積よりも大きくなりやすい。したがって、第2の実施形態に係る冷却構造100においては、液体冷媒が隙間空間24をバイパスすることを防がなければならない必要性が高いが、物体4及び物体5により液体冷媒が隙間空間24をバイパスすることが有効に防がれる。
FIG. 7 shows a cross-sectional view of the
第2の実施形態に係るフィン付き構造体3は、アルミニウムや銅のような熱伝導率が高い金属材料に対し、スカイブ切削加工を行って微細な湾曲フィンを形成することで製造する。 The finned structure 3 according to the second embodiment is manufactured by performing a skive cutting process on a metal material having a high thermal conductivity such as aluminum or copper to form fine curved fins.
第2の実施形態に係る冷却構造100の製造方法は、フィン付き構造体3を製造する工程を除いて、第1の実施形態に係る冷却構造100の製造方法と同様である。
The manufacturing method of the
(第3の実施形態)
図8は、本発明の第3の実施形態に係る冷却構造100を示している。図8においては、チャンバー上蓋12は省略されている。第3の実施形態に係る冷却構造100は、内部空間2を有するチャンバー1と、フィン付き構造体3と、物体4及び物体5とを具備している。第3の実施形態に係る冷却構造100は、第1の実施形態に係る冷却構造100において、図1に示された物体4及び物体5を図8に示された物体4及び物体5で置き換えたものである。第1の実施形態に係る物体4及び物体5がブロック形状をしているのに対し、第3の実施形態に係る物体4及び物体5は板形状をしている。
(Third embodiment)
FIG. 8 shows a
なお、物体4及び物体5は、図1に示されたものと図8に示されたものとの中間的な形状をしていてもよい。
The
第3の実施形態に係る冷却構造100の製造方法は、第1の実施形態に係る冷却構造100の製造方法と同様である。
The manufacturing method of the
また、第3の実施形態に係る冷却構造100は、図1に示されたフィン付き構造体3のかわりに図6に示されたフィン付き構造体3を具備してもよい。この場合の第3の実施形態に係る冷却構造100の製造方法は、第2の実施形態に係る冷却構造100の製造方法と同様である。
Moreover, the
(第4の実施形態)
図9は、本発明の第4の実施形態に係る冷却構造100を示している。図9においては、チャンバー上蓋12は省略されている。第4の実施形態に係る冷却構造100は、内部空間2を有するチャンバー1と、フィン付き構造体3と、物体4及び物体5とを具備している。第4の実施形態に係る冷却構造100は、第1の実施形態に係る冷却構造100において、図1に示された物体4及び物体5を図9に示された物体4及び物体5で置き換えたものである。第1の実施形態に係る物体4及び物体5がブロック形状をしているのに対し、第4の実施形態に係る物体4及び物体5は三角柱形状をしている。
(Fourth embodiment)
FIG. 9 shows a
第4の実施形態に係る物体4は、第2面4bを備えている。第2面4bは、上流側空間21に面し、Z方向に平行である。第2面4bは、内壁面14aと第2面4bとの間隔が隙間空間24に近い側で広く、隙間空間24から遠い側で狭くなるように内壁面14aに対して傾斜している。同様に、第4の実施形態に係る物体5は、第2面5bを備えている。第2面5bは、下流側空間22に面し、Z方向に平行である。第2面5bは、内壁面14aと第2面5bとの間隔が隙間空間24に近い側で広く、隙間空間24から遠い側で狭くなるように内壁面14aに対して傾斜している。したがって、第4の実施形態に係る冷却構造100においては、液体冷媒がスムーズに流れる。
The
なお、第4の実施形態に係る物体4及び物体5は、底面が台形の柱体形状をしていてもよい。
Note that the
第4の実施形態に係る冷却構造100の製造方法は、第1の実施形態に係る冷却構造100を製造する方法と同様である。
The method for manufacturing the
また、第4の実施形態に係る冷却構造100は、図1に示されたフィン付き構造体3のかわりに図6に示されたフィン付き構造体3を具備してもよい。この場合の第4の実施形態に係る冷却構造100の製造方法は、第2の実施形態に係る冷却構造100の製造方法と同様である。
Moreover, the
なお、上記各実施形態に係る冷却構造100は、物体4及び物体5の両方を具備することが好ましいが、物体4又は物体5のいずれか一方のみを具備する場合であっても液体冷媒が隙間空間24をバイパスすることが防がれる。
In addition, although it is preferable that the
上記各実施形態に係る冷却構造100は、小型化が容易で冷却性能が優れているため、計算機の計算速度の向上が図られる。
Since the
また、上記各実施形態に係る冷却構造100は、計算機に限らず、様々な電子機器の冷却に用いることも可能である。
Further, the
1…チャンバー
11…チャンバー底板
11a…内側面
11b…外側面
12…チャンバー上蓋
12a…内側面
13…チャンバー枠体
14…チャンバー側壁
14a…内壁面
16…チャンバー上流側壁
17…チャンバー下流側壁
18…流入口
19…流出口
2…内部空間
21…上流側空間
22…下流側空間
23…フィン間流路
24…隙間空間(バイパス流路)
3…フィン付き構造体
30…基部
30a…フィン配設面
30b…接合面
31〜33…フィン
31a、31b…端縁
4、5…物体
4a、5a…第1面
4b、5b…第2面
99…電子部品
99a…上面
100…冷却構造
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 ...
Claims (7)
電子部品が発生する熱を放熱する複数のフィンと、
前記内部空間に設けられた物体と
を具備し、
前記複数のフィンは、前記内部空間に並列され、
前記チャンバーの外から前記内部空間に流入した液体は、前記複数のフィンの間のフィン間流路を流れてから前記チャンバーの外に流出し、
前記複数のフィンは、最も外側に位置する外側フィンを含み、
前記チャンバーは、前記外側フィンと対向している内壁面を備え、
前記液体が前記フィン間流路を流れる第1方向と、その逆方向としての第2方向とが定義され、
前記物体は、前記液体が前記外側フィンと前記内壁面とに挟まれた第1空間から見て前記第1方向又は前記第2方向の一方に配置されている
冷却構造。 A chamber having an internal space;
A plurality of fins that dissipate heat generated by electronic components;
An object provided in the internal space,
The plurality of fins are juxtaposed in the internal space,
The liquid flowing into the internal space from the outside of the chamber flows out of the chamber after flowing through the inter-fin flow path between the plurality of fins,
The plurality of fins include outermost fins located on the outermost side,
The chamber includes an inner wall facing the outer fin;
A first direction in which the liquid flows through the inter-fin flow path and a second direction as the opposite direction are defined,
The cooling structure, wherein the object is disposed in one of the first direction and the second direction when viewed from a first space where the liquid is sandwiched between the outer fin and the inner wall surface.
前記端縁と前記物体との前記第1方向の間隔は、前記複数のフィンのフィンピッチより狭い
請求項1の冷却構造。 The outer fin has an edge on the one side,
The cooling structure according to claim 1, wherein an interval between the edge and the object in the first direction is narrower than a fin pitch of the plurality of fins.
前記他の物体は、前記第1空間から見て第1方向又は第2方向の他方に配置されている
請求項1又は2の冷却構造。 Comprising other objects provided in the internal space,
The cooling structure according to claim 1 or 2, wherein the other object is disposed in the other of the first direction and the second direction when viewed from the first space.
前記物体は、前記部分空間に面し、且つ、前記内壁面に対して傾斜した傾斜面を備え、
前記内壁面と前記傾斜面との間隔は、前記第1空間に近い側で広く、前記第1空間から遠い側で狭い
請求項1又は2の冷却構造。 The internal space is located on the one side when viewed from the plurality of fins, and includes a partial space through which the liquid flows,
The object includes an inclined surface facing the partial space and inclined with respect to the inner wall surface,
The cooling structure according to claim 1 or 2, wherein a distance between the inner wall surface and the inclined surface is wide on a side close to the first space and narrow on a side far from the first space.
電子部品が発生する熱を放熱する複数のフィンと、
前記内部空間に設けられた物体と
を具備し、
前記複数のフィンは、前記内部空間に並列され、
前記チャンバーの外から前記内部空間に流入した液体は、前記複数のフィンの間のフィン間流路を流れてから前記チャンバーの外に流出し、
前記複数のフィンは、最も外側に位置する外側フィンを含み、
前記チャンバーは、前記外側フィンと対向している内壁面を備え、
前記液体が前記フィン間流路を流れる第1方向と、その逆方向としての第2方向とが定義され、
前記物体は、前記液体が前記外側フィンと前記内壁面とに挟まれた第1空間から見て前記第1方向又は前記第2方向の一方に配置されている
冷却構造の製造方法。 A chamber having an internal space;
A plurality of fins that dissipate heat generated by electronic components;
An object provided in the internal space,
The plurality of fins are juxtaposed in the internal space,
The liquid flowing into the internal space from the outside of the chamber flows out of the chamber after flowing through the inter-fin flow path between the plurality of fins,
The plurality of fins include outermost fins located on the outermost side,
The chamber includes an inner wall facing the outer fin;
A first direction in which the liquid flows through the inter-fin flow path and a second direction as the opposite direction are defined,
The method for manufacturing a cooling structure, wherein the object is disposed in one of the first direction and the second direction as viewed from a first space in which the liquid is sandwiched between the outer fin and the inner wall surface.
前記チャンバー側壁と前記物体とを一体に形成するステップと、
前記物体が一体に形成された前記チャンバー側壁と、前記複数のフィンが固定された前記チャンバー底板とを用いて本冷却構造を組み立てるステップと
を具備する
請求項5の冷却構造の製造方法。 The chamber includes a chamber bottom plate and a chamber side wall,
Forming the chamber side wall and the object integrally;
The method for manufacturing a cooling structure according to claim 5, further comprising: assembling the cooling structure using the chamber side wall integrally formed with the object and the chamber bottom plate to which the plurality of fins are fixed.
前記チャンバー上蓋と前記物体とを一体に形成するステップと、
前記物体が一体に形成された前記チャンバー上蓋と、前記複数のフィンが固定された前記チャンバー底板とを用いて本冷却構造を組み立てるステップと
を具備する
請求項5の冷却構造の製造方法。 The chamber includes a chamber top lid and a chamber bottom plate,
Integrally forming the chamber top lid and the object;
The method for manufacturing a cooling structure according to claim 5, comprising the step of assembling the cooling structure using the chamber top cover in which the object is integrally formed and the chamber bottom plate to which the plurality of fins are fixed.
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