JP2012227338A

JP2012227338A - 冷却装置

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Publication number: JP2012227338A
Application number: JP2011093183A
Authority: JP
Inventors: Shinsuke Nishi; 槙介西; Shogo Mori; 昌吾森
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2011-04-19
Filing date: 2011-04-19
Publication date: 2012-11-15
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Abstract

【課題】積層した冷媒通路を有する場合であっても、冷却性能の低下を抑制すること。
【解決手段】基体１２の内部は、仕切板２０によって上部空間と下部空間に仕切られている。上部空間は第１の冷媒通路２１として形成されているとともに、下部空間は第２の冷媒通路として形成されている。仕切板２０には第１の冷媒通路２１と第２の冷媒通路を積層方向に連通する平面視台形状の開口部２５が形成されている。開口部２５は第１の冷媒通路２１の下流側に向かって拡幅していることから、開口部２５の側方に形成された流通領域２８は、上流に向かって広くなっている。流通領域２８が広いため、液冷媒が第１の冷媒通路２１の最下流に到達しやすくなっている。
【選択図】図２

Description

本発明は、基体内部を流通する液冷媒によって基体に接合された発熱部品を冷却する冷却装置に関する。

電子部品などの発熱部品を冷却する冷却装置として、冷却装置の内部に冷媒通路を積層した積層型の冷却装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の冷却装置は、冷媒通路の間に発熱部品を配置し、その発熱部品を冷媒通路により挟持して冷却させる構造とされている。

特開２００６−２８７１０８号公報

ところで、積層型の冷却装置では、液冷媒を、冷媒通路間で折り返しながら流通させることが効率的である。このためには、冷媒通路間を連通する連通路を形成すれば良いが、連通路に到達した液冷媒が当該連通路から他の冷媒通路に流通する量が増えてしまうと、その冷媒通路の最下流側へ液冷媒が到達し難くなってしまい、冷却性能が低下する虞がある。

本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものであり、その目的は、積層した冷媒通路を有する場合であっても、冷却性能の低下を抑制し得る冷却装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、基体に接合される第１の発熱部品を冷却するための液冷媒を流す第１の冷媒通路と、前記基体に接合される第２の発熱部品を冷却するための前記液冷媒を流す第２の冷媒通路とが前記基体の内部に仕切板を設けることにより前記基体の内部に積層配置される冷却装置において、前記仕切板には、前記第１の冷媒通路を流れる前記液冷媒を前記第２の冷媒通路に流通させるように開口して形成される第１の流通部と、前記液冷媒を前記第１の冷媒通路の最下流に向かって流通させるように前記第１の流通部に並んで形成される第２の流通部とが形成され、前記第１の流通部の開口面積が前記第１の冷媒通路における前記液冷媒の流通方向に直交する冷媒通路面積以上に形成されたことを要旨とする。

本発明によれば、仕切板には、液冷媒を第２の冷媒通路に流通させる第１の流通部と、液冷媒を第１の冷媒通路の最下流に向かって流通させる第２の流通部が形成されることとなる。液冷媒は、第１の流通部を流通して第２の冷媒通路に流通されるだけでなく、第２の流通部により第１の冷媒通路の最下流に向かって流通する。このため、液冷媒が第１の冷媒通路の最下流に到達しやすく、冷却装置の冷却性能が低下しにくくなる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の冷却装置において、前記第１の冷媒通路と前記第２の冷媒通路は、前記基体に対して前記液冷媒が接触する面積を異ならせていることを要旨とする。

本発明によれば、第１の冷媒通路の冷却性能と第２の冷媒通路の冷却性能を冷却対象となる発熱部品に合わせて異ならせることができる。基体に対して液冷媒が接触する面積を少なくすると冷媒通路の冷却性能は低下し、基体に対して液冷媒が接触する面積を多くすると冷媒通路の冷却性能は向上する。このため、発熱密度が低い場合には、簡素化した冷媒通路を用いて冷却することにより、製造コストの低減を図れる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の冷却装置において、前記第１の流通部は、前記最下流に向かって通路幅に沿う幅を拡幅させて形成された平面視台形状の開口部であることを要旨とする。

本発明によれば、第１の流通部の通路幅に沿う幅は最下流に向かって拡幅する。上流側における第１の流通部の通路幅に沿う幅が狭くなることから、上流側における第２の流通部の幅を広くすることができ、上流側から流れた液冷媒が最下流に到達しやすくなる。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の冷却装置において、前記第１の流通部は、前記最下流側の方が開口面積が大きく形成された複数の開口部であることを要旨とする。

本発明によれば、開口部は複数形成され、複数の開口部により第１の流通部が形成される。開口部は最下流側に向かって大きく形成される。すなわち、開口部は、上流側ほど開口面積が小さいため、第１の冷媒通路を流通する液冷媒は、上流側の開口部から第２の冷媒通路に流通しきることがなく、下流側に位置する開口部まで流通する。すなわち、第１の冷媒通路を流通する液冷媒は、いずれかひとつの開口部のみから落ちきることがなく、複数形成された開口部から液冷媒を第２の冷媒通路に流通させることができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の冷却装置において、前記第１の流通部は平面視四角形状の開口部であって、当該開口部を、前記第１の冷媒通路の前記液冷媒の流通方向に直交する通路幅の中心に対して、前記通路幅に沿う開口幅の中心が偏心する位置に形成したことを要旨とする。

本発明によれば、開口部は、第１の冷媒通路の通路幅の中心に対して、開口幅の中心が偏心する位置に形成される。このため、第１の冷媒通路を流通する液冷媒は開口部に到達しにくく、第１の冷媒通路の最下流に到達しやすい。

本発明によれば、積層した冷媒通路を有する場合であっても、冷却性能の低下を抑制できる。

第１の実施形態の冷却装置を備えた半導体装置を示す断面図。図１のＡ１−Ａ１線断面図。図１のＡ２−Ａ２線断面図。第２の実施形態の冷却装置を示す断面図。第３の実施形態の冷却装置を示す断面図。別例の冷却装置を示す断面図。別例の冷却装置を示す断面図。

（第１の実施形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図１〜図３にしたがって説明する。
図１に示す半導体装置１０は、冷媒通路を積層した積層型の冷却装置１１の基体１２に、第１の発熱部品（電子部品）としての半導体素子１３を実装した金属回路板１４や第２の発熱部品としてのヒートスプレッダ１５を接合することによって構成されている。金属回路板１４は、配線層及び接合層として機能するとともに、絶縁基板１６の表裏両面に金属板１７，１８を接合してなる。また、半導体素子１３としては、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor ）やダイオードが用いられる。

以下、本実施形態の冷却装置１１の構成を具体的に説明する。
基体１２の内部は、上下方向中央に配置された仕切板２０によって上下２つの空間（上部空間Ｓ１と下部空間Ｓ２）に仕切られている。そして、本実施形態では、上部空間Ｓ１が、液冷媒を流す第１の冷媒通路２１として形成されているとともに、下部空間Ｓ２が、液冷媒を流す第２の冷媒通路２２として形成されている。これにより、本実施形態の基体１２の内部には、第１の冷媒通路２１と第２の冷媒通路２２が積層配置されているとともに、仕切板２０によって第１の冷媒通路２１と第２の冷媒通路２２とが積層方向に仕切られている。また、本実施形態では、第２の冷媒通路２２に対して第１の冷媒通路２１が積層されている。

また、基体１２には、第１の冷媒通路２１に液冷媒を外部から供給する供給口２１ａが第１の冷媒通路２１に対応して形成されている。また、基体１２には、供給口２１ａと上下に並設されるように、第２の冷媒通路２２を流通した冷媒を外部に排出する排出口２２ａが第２の冷媒通路２２に対応して形成されている。供給口２１ａには、図示しない液冷媒供給源に接続される第１のパイプ２３が接続される。一方、排出口２２ａには、図示しない放熱器に接続される第２のパイプ２４が接続される。

仕切板２０には、供給口２１ａ及び排出口２２ａが形成された基体１２の側壁１１ａに対向する側壁１１ｂ側に位置するように、第１の冷媒通路２１と第２の冷媒通路２２を積層方向に連通する開口部２５が形成されている。これにより、本実施形態の冷却装置１１では、液冷媒を供給口２１ａから第１の冷媒通路２１に流入させて流通させ、その液冷媒を開口部２５から第２の冷媒通路２２へ流入させて流通させた後、排出口２２ａから外部に排出させる流通経路を構成する。

第１の冷媒通路２１には、図２に示すように、第１の冷媒通路２１における液冷媒の流通方向に沿って複数本の第１のインナーフィン２６が、液冷媒の流通方向に直交する第１の冷媒通路２１の幅方向に所定の間隔をあけて整列配置されている。第１のインナーフィン２６は、供給口２１ａから流入した液冷媒を開口部２５に向かって流通させるとともに熱交換を行う。一方、第２の冷媒通路２２には、図３に示すように、第２の冷媒通路２２における液冷媒の流通方向に沿って複数本の第２のインナーフィン２７が、液冷媒の流通方向に直交する第２の冷媒通路２２の幅方向に所定の間隔をあけて整列配置されている。第２のインナーフィン２７は、開口部２５から流入した液冷媒を排出口２２ａに向かって流通させるとともに熱交換を行う。

第１のインナーフィン２６は、仕切板２０と、その仕切板２０とともに第１の冷媒通路２１を構成し、かつ発熱部品の搭載面を有する基体１２の天板１１ｃとに接合されている。また、第２のインナーフィン２７は、仕切板２０と、その仕切板２０とともに第２の冷媒通路２２を構成し、かつ発熱部品の搭載面を有する基体１２の底板１１ｄとに接合されている。このため、第１のインナーフィン２６と第２のインナーフィン２７は基体１２の一部を構成する。

本実施形態の第１のインナーフィン２６は、図２に示すように、平面視波線状に形成されている。一方、本実施形態の第２のインナーフィン２７は、図３に示すように、平面視直線状に形成されている。第１のインナーフィン２６と第２のインナーフィン２７の形状の相違は、第１の冷媒通路２１と第２の冷媒通路２２の冷却性能に差を生じさせる。具体的に言えば、フィンの長さ、高さ及び厚みを同一寸法とした場合、フィンの表面積は、平面視波線状の第１のインナーフィン２６の方が、平面視直線状の第２のインナーフィン２７に比して大きくなる。このため、第１のインナーフィン２６及び第２のインナーフィン２７を冷媒通路内に同一本数配置した場合は、表面積が大きい第１のインナーフィン２６の方が、第２のインナーフィン２７に比して、冷媒通路を流通する液冷媒と接触する面積が大きくなる。また、平面視波線状の第１のインナーフィン２６は、湾曲面が形成されていることから、液冷媒の巻き込みによる攪拌作用も生じ得る。したがって、本実施形態では、第１のインナーフィン２６を配置した第１の冷媒通路２１の方が、第２のインナーフィン２７を配置した第２の冷媒通路２２よりも、冷却性能が高くなっている。

そして、冷却性能を異ならせた第１の冷媒通路２１と第２の冷媒通路２２を有する冷却装置１１では、各冷媒通路における冷却対象物を発熱量の多少に応じて選定することで、効果的な冷却作用を生じさせる。換言すれば、発熱量に差がある部品を冷却装置１１に接合する場合には、冷媒通路の冷却性能に差を生じさせることで、製造コストの増加を抑制し得る。具体的に言えば、図１に示す半導体装置１０のように、電子部品に比して発熱量が少ないヒートスプレッダ１５を冷却する冷媒通路を第２の冷媒通路２２のような簡素化した構成とすれば、全ての冷媒通路を第１の冷媒通路２１のような複雑化した構成とする場合に比して、製造コストの増加を抑制し得る。本実施形態の冷却装置１１は、図１に示すように、第１の冷媒通路２１が半導体素子１３などの発熱量の多い発熱部品を冷却する通路とされている一方で、第２の冷媒通路２２がヒートスプレッダ１５などの発熱量の低い発熱部品を冷却する通路とされている。

次に、仕切板２０に形成された開口部２５について詳しく説明する。
開口部２５は、図２及び図３に示すように、平面視台形状に形成されている。この開口部２５は、基体１２の側壁１１ｂに向かって液冷媒の流通方向に直交する通路の幅方向に沿う開口幅が、拡幅されるように形成されている。すなわち、開口部２５は、図２に示す第１の冷媒通路２１において、液冷媒の流通方向における最下流に向かって開口幅が拡幅されている。このような平面視台形状の開口部２５を仕切板２０に形成した場合は、開口部２５の側方に並んで位置する領域が、液冷媒の流通を可能とする流通領域２８とされる。すなわち、流通領域２８は、開口部２５が第１の冷媒通路２１と第２の冷媒通路２２を連通する連通領域（第１の流通部）であることに対して、第１の冷媒通路２１と第２の冷媒通路２２を連通しない非連通領域（第２の流通部）となる。

そして、流通領域２８は、開口部２５の開口幅が、第１の冷媒通路２１において液冷媒の流通方向下流に向かって拡幅されていることにより、その反対に液冷媒の流通方向上流に向かって広くなる。このため、第１の冷媒通路２１を流通して開口部２５に到達した液冷媒は、開口部２５の開口幅が狭くなっていることにより、流通領域２８によって最下流側へ流通し易くなる。また、開口部２５の開口面積は、第１の冷媒通路２１における液冷媒の流通方向に直交する面積よりも大きくなるように形成されている。このため、第１の冷媒通路２１に液冷媒を流通させたとしても、液冷媒が第１の冷媒通路２１で滞留することなく、開口部２５から第２の冷媒通路２２に流通する。

本実施形態の平面視台形状の開口部２５は、第１の冷媒通路２１を流通した液冷媒を、第２の冷媒通路２２に流通させる第１の流通部として機能する。また、流通領域２８は、液冷媒を第１の冷媒通路２１の最下流に向かって流通させる第２の流通部として機能する。

以下、図１に示す半導体装置１０に用いた本実施形態の冷却装置１１の作用を説明する。
半導体装置１０を駆動すると、発熱部品からの熱が冷却装置１１に伝熱される。そして、供給口２１ａを通じて第１の冷媒通路２１に供給された液冷媒は、供給口２１ａ側を流通方向の上流側とし、開口部２５が形成されている下流側に向かって第１の冷媒通路２１を流通する。そして、液冷媒は、第１のインナーフィン２６との接触により、熱交換を行い、開口部２５から第２の冷媒通路２２へ流通する。このとき、開口部２５に到達した液冷媒の一部は、当該開口部２５から直ちに第２の冷媒通路２２へ流通せずに、開口部２５の両側方にある流通領域２８によってさらに下流に流通する。すなわち、液冷媒は、開口部２５の手前側から流通するだけではなく、さらに下流に到達してから第２の冷媒通路２２に流通する。このため、本実施形態の冷却装置１１では、液冷媒が、通路全体（基体１２の内部全体）に行き亘り、冷却性能の低下を抑制し得る。

そして、開口部２５から第２の冷媒通路２２へ流通した液冷媒は、その流通方向が逆となり、排出口２２ａ側を流通方向の下流側として、第２の冷媒通路２２を流通する。また、液冷媒は、第２のインナーフィン２７との接触により、熱交換を行い、排出口２２ａを通じて外部に排出される。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）開口部２５の側方に形成される流通領域２８により、液冷媒を第１の冷媒通路２１の最下流に向かって流通させる。このため、液冷媒は、通路全体（基体１２の内部全体）に行き亘ることになり、冷却性能の低下を抑制できる。特に、部品を高密度に実装している場合や、側壁１１ｂ寄りに実装している場合であっても、液冷媒を流通させることにより、冷却性能の低下を抑制できる。

（２）開口部２５を平面視台形状に形成した。このため、開口部２５の側方により広い流通領域２８を配置し得る。したがって、液冷媒を、下流に向かってさらに流通させ易くなり、冷却性能の低下を抑制できる。また、開口部２５は、下流に向かって拡幅する形状であるため、第１の冷媒通路２１から第２の冷媒通路２２へ流通する際、液冷媒の流れに広がりを持たせることができる。すなわち、冷却装置１１を流通する液冷媒の分流を一定にさせることができる。

（３）第２の冷媒通路２２の冷却対象であるヒートスプレッダ１５は、第１の冷媒通路２１の冷却対象である半導体素子１３などの電子部品に比べて発熱量が少ない。このため、第２の冷媒通路２２の冷却性能を第１の冷媒通路２１の冷却性能よりも低下させることにより、通路構成を簡素化することができる。したがって、冷却装置１１のコスト増を抑制できる。

（４）製造段階において、通路に配置するインナーフィンを変更するだけで通路の冷却性能を変更することができる。このため、第１の冷媒通路２１及び第２の冷媒通路２２の冷却性能を冷却対象に合わせて変更することが容易となる。

（５）第２の冷媒通路２２に配置した第２のインナーフィン２７（直線状）は、第１の冷媒通路２１に配置した第１のインナーフィン２６（波線状）に比べて簡素である。このため、液冷媒が流通したときに、第２の冷媒通路２２における圧力損失が第１の冷媒通路２１における圧力損失よりも低くなっている。すなわち、高い冷却性能を必要としない冷媒通路を簡素な構造とすることにより、冷媒通路全体の圧力損失を低減することができる。

（６）開口部２５により、第１の冷媒通路２１と第２の冷媒通路２２を連通させている。このため、パイプ、ホース、コネクタなどの外部部品を用いることなく第１の冷媒通路２１と第２の冷媒通路２２を連通させることができる。したがって、構成を簡素化できるとともに、コスト増を抑制できる。

（７）発熱量の多い部品を冷却対象とする第１の冷媒通路２１から液冷媒を流通させている。つまり、発熱量の多い部品は、熱交換を行っていない液冷媒で冷却を行う一方で、発熱量の少ない部品は、熱交換後の液冷媒で冷却を行う。このため、効率的な冷却を行うことができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明を具体化した第２の実施形態を図４にしたがって説明する。
以下に説明する実施形態は、既に説明した実施形態と同一構成について同一符号を付すなどしてその重複する説明を省略又は簡略する。

本実施形態において仕切板２０には、第１の冷媒通路２１と第２の冷媒通路２２を積層方向に連通する複数（実施形態では３つ）の開口部３０ａ，３０ｂ，３０ｃが形成されている。各開口部３０ａ〜３０ｃは、液冷媒の流通方向に沿って所定の間隔をあけて整列配置されている。各開口部３０ａ〜３０ｃは、平面視矩形状に形成されている。また、各開口部３０ａ〜３０ｃの開口面積は、異なっている。本実施形態では、開口部３０ａを最小の開口面積とし、開口部３０ｃを最大の開口面積としている。また、各開口部３０ａ〜３０ｃの開口面積は、第１の冷媒通路２１における液冷媒の流通方向に直交する通路開口面積よりも小さくしている。なお、各開口部３０ａ〜３０ｃの開口面積の和は第１の冷媒通路２１における液冷媒の流通方向に直交する冷媒通路面積以上となっている。このため、第１の冷媒通路２１に液冷媒を流通させたとしても、液冷媒が第１の冷媒通路２１で滞留することなく、各開口部３０ａ〜３０ｃから第２の冷媒通路２２に流通する。

そして、各開口部３０ａ〜３０ｃの側方に並んで位置する領域が、液冷媒の流通を可能とする流通領域３７とされる。
そして、仕切板２０には、第１の冷媒通路２１における液冷媒の流通方向の上流側から、開口部３０ａ、開口部３０ｂ、開口部３０ｃの順に形成されている。すなわち、開口部３０ａは、流通方向の最上流側に位置する一方で、開口部３０ｃは、流通方向の最下流側に位置する。なお、開口部３０ｃは、開口部３０ａと開口部３０ｂの間に位置する。本実施形態の複数の開口部３０ａ〜３０ｃは、第１の冷媒通路２１を流通した液冷媒を、第２の冷媒通路２２に流通させる第１の流通部として機能する。また、各開口部３０ａ〜３０ｃの側方に並んで形成された流通領域３７が液冷媒を第１の冷媒通路２１の最下流に向かって流通させる第２の流通部として機能する。

本実施形態において、第１の冷媒通路２１に供給された液冷媒は、流通方向の下流側（側壁１１ｂ側）に向かって流通する。このとき、液冷媒は、開口部３０ａ→開口部３０ｂ→開口部３０ｃの順に通過し、一部の液冷媒が第２の冷媒通路２２へ段階的に流通する。しかし、本実施形態において各開口部３０ａ〜３０ｃは、開口面積を通路開口面積よりも小さく設定しているから、流通方向の最下流部に到達する前に全ての液冷媒が第２の冷媒通路２２へ流通することがない。すなわち、本実施形態において、各開口部３０ａ〜３０ｃは流通領域３７とともに、液冷媒を最下流部まで到達させる第２の流通部として機能する。そして、流通領域３７及び開口部３０ａ〜３０ｃを流通する液冷媒は第１の冷媒通路２１の最下流に向かって流通するため、液冷媒が最下流部まで到達する。

したがって、本実施形態では、第１の実施形態の効果（３）〜（７）に加えて、以下に示す効果を得ることができる。
（８）複数の開口部３０ａ〜３０ｃを形成することで、第１の冷媒通路２１を流通する液冷媒が段階的に第２の冷媒通路２２へ流通する。したがって、冷却装置１１内部を流通する液冷媒の分流を一定にさせることができる。

（９）複数の開口部３０ａ〜３０ｃの開口面積を通路開口面積よりも小さくしている。このため、複数の開口部３０ａ〜３０ｃを形成した場合であっても、液冷媒を最下流部まで到達させることができる。したがって、冷却性能の低下を抑制できる。

（１０）複数の開口部３０ａ〜３０ｃを形成することで、これらの開口部３０ａ〜３０ｃの直下を流れる液冷媒の流速を上げることができる。すなわち、第２の冷媒通路２２の冷却対象となり得る部品の位置に開口部３０ａ〜３０ｃを形成すれば、冷却性能を向上させることができる。

（１１）開口部３０ａ〜３０ｃの開口面積を通路開口面積よりも小さく設定したとしても、これらの開口部３０ａ〜３０ｃを複数形成したことにより、第１の冷媒通路２１内で液冷媒が滞留することを抑制することができる。

（第３の実施形態）
次に、本発明を具体化した第３の実施形態を図５にしたがって説明する。
本実施形態において仕切板２０には、第１の冷媒通路２１と第２の冷媒通路２２を積層方向に連通する開口部３１が形成されている。本実施形態の開口部３１は、平面視正方形状（四角形状）に形成されている。

そして、本実施形態の開口部３１は、図３に示すように、液冷媒の流通方向に直交する第１の冷媒通路２１の通路幅に沿う開口幅の中心（図中のＹ２）が、第１の冷媒通路２１の通路幅の中心（図中のＹ１）に対して偏心する位置に形成されている。すなわち、本実施形態の開口部３１は、第１の冷媒通路２１の通路幅の中心を境界とした場合、非対称となるように配置されている。これにより、仕切板２０では、開口部３１の側方に位置する領域が、液冷媒の流通を可能とする流通領域３２とされる。流通領域３２は、開口部３１が第１の冷媒通路２１と第２の冷媒通路２２を連通する連通領域であることに対して、第１の冷媒通路２１と第２の冷媒通路２２を連通しない非連通領域となる。なお、開口部３１の開口面積は第１の冷媒通路２１における液冷媒の流通方向に直交する冷媒通路面積以上となっている。

本実施形態では、開口部３１が偏心した位置に配置されていることにより、流通領域３２によって液冷媒が最下流側へ流通し易くなる。本実施形態の平面視正方形状の開口部３１は、第１の冷媒通路２１を流通した液冷媒を、第２の冷媒通路２２に流通させる第１の流通部として機能する。また、流通領域３２は液冷媒を第１の冷媒通路２１の最下流に向かって流通させる第２の流通部として機能する。本実施形態において開口部３１は、第１の冷媒通路２１の冷却対象となる半導体素子１３の直下に配置されている。

本実施形態において、第１の冷媒通路２１に供給された液冷媒は、流通方向の下流側（側壁１１ｂ側）に向かって流通する。このとき、液冷媒は、開口部３１から第２の冷媒通路２２へ流通する一方で、流通領域３２によってさらに下流に流通する。すなわち、液冷媒は、開口部３１の手前側から流通するだけではなく、さらに下流に到達してから開口部３１を通じて第２の冷媒通路２２に流通する。

したがって、本実施形態では、第１の実施形態の効果（３）〜（７）に加えて、以下に示す効果を得ることができる。
（１２）開口部３１の側方に形成される流通領域２８により、液冷媒を第１の冷媒通路２１の最下流に向かって流通させる。このため、液冷媒は、通路全体（基体１２の内部全体）に行き亘ることになり、冷却性能の低下を抑制できる。

（１３）開口部３１を冷却対象物の直下に配置することで、その冷却対象物の直下における液冷媒の流速を上げることができる。したがって、冷却性能を向上させることができる。

なお、実施形態は以下のように変更しても良い。
○ 第１、第２及び第３の実施形態において、半導体素子１３は、シリコングリスにより直接冷却装置１１に接合されていてもよい。

○ 第１、第２及び第３の実施形態において、液冷媒の流通方向に直交する第１の冷媒通路２１の通路開口面積を、液冷媒の流通方向に直交する第２の冷媒通路２２の通路開口面積よりも小さくすることにより、第１の冷媒通路２１の冷却性能が第２の冷媒通路２２の冷却性能よりも高くなるようにしても良い。この場合、第１の冷媒通路２１を流れる液冷媒の速度が第２の冷媒通路２２を流れる液冷媒の速度よりも速くなることにより、第１の冷媒通路２１の冷却性能が第２の冷媒通路２２の冷却性能を上回る。

○ 第１、第２及び第３の実施形態において、第１の冷媒通路２１のみにインナーフィンを収容することにより第１の冷媒通路２１の冷却性能が第２の冷媒通路２２よりも高くなるようにしてもよい。

○ 第１、第２及び第３の実施形態において、各冷媒通路２１，２２に収容されるインナーフィンはピンフィンなど、他の形状のものであってもよい。
○ 第１の実施形態において、図６に示すように開口部３３は平面視矩形状に形成されていてもよい。この場合、開口部３３の側方に並んで位置する領域が流通領域３８となる。

○ 第１の実施形態において、図７に示すように、インナーフィン３５により開口部３４の両側部を塞ぐことにより第１の冷媒通路２１の最下流に液冷媒が到達するようにしても良い。この場合、第１の冷媒通路２１から供給された液冷媒のうち、第１の冷媒通路２１の幅方向両側部３６を流通する液冷媒は、インナーフィン３５に沿って第１の冷媒通路２１の最下流に流通される。すなわち、第１の冷媒通路２１の幅方向両側部３６が流通領域となる。

○ 第１の実施形態において、開口部２５の形状を平面視三角形状としても良い。この場合も、開口部２５は、下流に向かって拡幅するように配置する。
○ 第１の実施形態において、第１の冷媒通路２１の幅方向に沿って複数の開口部２５を形成しても良い。この場合、開口部２５を、実施形態と同様に下流に向かって拡幅する形状とすれば、複数の開口部２５間にも流通領域２８を形成することができる。

○ 第２の実施形態において、複数の開口部３０ａ〜３０ｃを、下流側に向かって間隔を広げて配置しても良い。この場合、開口部３０ａ〜３０ｃの開口面積は同一面積であっても良いし、実施形態と同様に異なる開口面積としても良い。また、開口部の数を、２つとしても良いし、４つ以上としても良い。

○ 第２の実施形態において、複数の開口部３０ａ〜３０ｃの形状を、第１の実施形態と同様に平面視台形状としても良い。
○ 第３の実施形態において、複数の開口部３１を形成しても良い。また、開口部３１の形状は、平面視矩形状、平面視台形状や、平面視三角形状としても良い。

１１…冷却装置、１２…基体、１３…半導体素子、１５…ヒートスプレッダ、２０…仕切板、２１…第１の冷媒通路、２２…第２の冷媒通路、２５，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３３，３４…開口部、２６…第１のインナーフィン、２７…第２のインナーフィン、２８，３２，３７，３８…流通領域。

Claims

基体に接合される第１の発熱部品を冷却するための液冷媒を流す第１の冷媒通路と、前記基体に接合される第２の発熱部品を冷却するための前記液冷媒を流す第２の冷媒通路とが前記基体の内部に仕切板を設けることにより前記基体の内部に積層配置される冷却装置において、
前記仕切板には、前記第１の冷媒通路を流れる前記液冷媒を前記第２の冷媒通路に流通させるように開口して形成される第１の流通部と、前記液冷媒を前記第１の冷媒通路の最下流に向かって流通させるように前記第１の流通部に並んで形成される第２の流通部とが形成され、前記第１の流通部の開口面積が前記第１の冷媒通路における前記液冷媒の流通方向に直交する冷媒通路面積以上に形成されたことを特徴とする冷却装置。
前記第１の冷媒通路と前記第２の冷媒通路は、前記基体に対して前記液冷媒が接触する面積を異ならせていることを特徴とする請求項１に記載の冷却装置。
前記第１の流通部は、前記最下流に向かって通路幅に沿う幅を拡幅させて形成された平面視台形状の開口部であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷却装置。
前記第１の流通部は、前記最下流側の方が開口面積が大きく形成された複数の開口部であることを特徴とした請求項１又は請求項２に記載の冷却装置。
前記第１の流通部は平面視四角形状の開口部であって、当該開口部を、前記第１の冷媒通路の前記液冷媒の流通方向に直交する通路幅の中心に対して、前記通路幅に沿う開口幅の中心が偏心する位置に形成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の冷却装置。