JP2014175539A - Both-sided mounting cooling-plate - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電子部品や電子機器等に実装され、通電されて作動することにともなって発熱する発熱体素子を冷却する冷却板に関し、特に発熱体素子で生じる熱を、内部で流動する熱輸送媒体に伝達することにより、発熱体素子を冷却する冷却板に関するものである。 The present invention relates to a cooling plate that cools a heating element that is mounted on an electronic component, an electronic device, or the like and generates heat when it is energized to operate, and in particular, heat transport that causes heat generated in the heating element to flow inside. The present invention relates to a cooling plate that cools a heating element by transmitting to a medium.
近年、パソコンなどの電子機器は、電子制御を行うための電子回路が設けられた基板上に中央演算処理装置(CPU)やマイクロプロセッサ(MPU)ならびにハードディスク駆動装置(HDD)等の高性能な電気・電子部品を実装している。これらの電気・電子部品は、高速での演算、制御等の処理を行うために、集積度および動作周波数の速度がきわめて高くなり、そのため動作中に電気・電子部品自体が高温になり多量の熱を放出する発熱体となる。 In recent years, electronic devices such as personal computers have high-performance electrical equipment such as a central processing unit (CPU), a microprocessor (MPU), and a hard disk drive (HDD) on a substrate on which electronic circuits for electronic control are provided.・ Electronic components are mounted. These electrical / electronic components perform processing such as high-speed computation and control, and therefore the integration density and operating frequency are extremely high. Therefore, the electrical / electronic components themselves become hot during operation and a large amount of heat is generated. It becomes a heating element that emits.
このような発熱体を熱輸送媒体の循環により冷却するように構成した装置の一例が特許文献1に記載されている。特許文献1に記載された構造を簡単に説明すると、冷媒が内部で循環するコールドプレートの両面に、発熱する電源ユニットがそれぞれ密着されている。このようにコールドプレートの両面に発熱する電源ユニットを密着することで、よりコンパクトな空間で冷却することができるとされている。 An example of an apparatus configured to cool such a heating element by circulation of a heat transport medium is described in Patent Document 1. The structure described in Patent Document 1 will be briefly described. Power supply units that generate heat are in close contact with both surfaces of a cold plate in which a refrigerant circulates. In this way, it is said that cooling can be performed in a more compact space by closely contacting the power supply unit that generates heat on both sides of the cold plate.
ところで、発熱体を冷却する場合、放熱フィンをコールドプレートの内部に一体的に形成することで、熱輸送媒体とコールドプレートとの伝熱性が高まり、発熱体に対する冷却効果がより高められることが知られている。しかしながら、放熱フィンはコールドプレート内部における対面するどちらか一方の内面側に形成されるため、コールドプレートの両面に発熱体が密着された場合、一方の放熱フィンが形成された面側よりも、他方の面側の冷却効果が低下してしまうおそれがある。他方の面側の冷却効果を向上させるためには、コールドプレートを大型化するか、もしくは、放熱フィンが一体に形成されていない面側と放熱フィンとを一体的に接合することが考えられる。しかしながら、平板状であるコールドプレートの内部で溶接やろう接などの加工を施すには、加工作業に必要なコールドプレート内部の空間が狭いために困難な作業を余儀なくされ、これを避けるとすれば作業空間を大きくすることに伴ってコールドプレートが大型化してしまうおそれがある。 By the way, when cooling the heating element, it is known that the heat transfer between the heat transport medium and the cold plate is enhanced by integrally forming the radiating fins inside the cold plate, and the cooling effect on the heating element is further enhanced. It has been. However, since the heat radiating fin is formed on one inner surface side facing inside the cold plate, when the heating element is in close contact with both surfaces of the cold plate, the other side of the heat radiating fin is formed on the other side. There is a possibility that the cooling effect on the side of the surface will be reduced. In order to improve the cooling effect on the other surface side, it is conceivable to increase the size of the cold plate or to integrally bond the surface side on which the heat dissipating fins are not integrally formed with the heat dissipating fins. However, if processing such as welding or brazing is performed inside a flat plate cold plate, the space inside the cold plate required for the processing operation is limited, and it is necessary to do difficult work. There is a risk that the cold plate will become larger as the working space becomes larger.
この発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであり、省スペースで、発熱体が接触されている冷却板の各外面を均等に冷却することができる冷却板を提供することを目的とするものである。 This invention was made paying attention to said technical subject, and provides the cooling plate which can cool each outer surface of the cooling plate with which space-saving and the heat generating body are contacted equally. It is the purpose.
上記の目的を達成するために、請求項1の発明は、全体として中空平板状に形成されるとともに、互いに対向する一対の外壁部の外面が、動作することにより発熱する電子部品から熱を受ける受熱部とされ、その受熱部の熱を奪って受熱部を冷却する冷却用流体が内部に流通させられる冷却板において、一方の前記外壁部の内面で、前記受熱部に対応する箇所に、他方の前記外壁部の内面に向けて延びた複数の第1放熱フィンが垂設され、かつ他方の前記外壁部の内面で、前記受熱部に対応する箇所に、一方の前記外壁部の内面に向けて延びた複数の第2放熱フィンが垂設され、これら第1放熱フィンと第2放熱フィンとが、その厚さ方向に間隔をあけて配置されていることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is formed in a hollow flat plate shape as a whole and receives heat from an electronic component that generates heat when the outer surfaces of a pair of outer wall portions facing each other operate. In the cooling plate, which is a heat receiving part, and in which a cooling fluid that cools the heat receiving part by taking heat of the heat receiving part is circulated inside, on the inner surface of one of the outer wall parts, the other part is located at a position corresponding to the heat receiving part. A plurality of first heat dissipating fins extending toward the inner surface of the outer wall portion, and facing the inner surface of one of the outer wall portions at a location corresponding to the heat receiving portion on the inner surface of the other outer wall portion. A plurality of second heat dissipating fins extending vertically are provided, and the first heat dissipating fins and the second heat dissipating fins are arranged at intervals in the thickness direction.
また、請求項2の発明は、全体として中空平板状に形成されるとともに、互いに対向する一対の外壁部の外面が、動作することにより発熱する電子部品から熱を受ける受熱部とされ、その受熱部の熱を奪って受熱部を冷却する冷却用流体が内部に流通させられる冷却板において、一方の前記外壁部の内面で、前記受熱部に対応する箇所に、他方の前記外壁部の内面に向けて延びた複数の第1放熱フィンが垂設され、かつ他方の前記外壁部の内面で、前記受熱部に対応する箇所に、一方の前記外壁部の内面に向けて延びた複数の第2放熱フィンが垂設され、一方の前記外壁部における受熱部と他方の前記外壁部における受熱部とが、前記各放熱フィンの幅方向にずれて配置され、かつそれぞれの受熱部に対応して設けられている前記第1放熱フィンと前記第2放熱フィンとがそれぞれの幅方向にずれて配置されていることを特徴とするものである。
The invention according to
また、請求項3の発明は、請求項2の発明において、前記第1放熱フィンと前記第2放熱フィンとがその厚さ方向に互いにずれていることを特徴とする冷却板である。 According to a third aspect of the invention, there is provided the cooling plate according to the second aspect, wherein the first radiating fin and the second radiating fin are displaced from each other in the thickness direction.
また、請求項4の発明は、請求項1ないし3の発明において、前記第1放熱フィンは、前記他方の外壁部の内面に向けて延びてその他方の外壁部の内面に接触し、前記第2放熱フィンは、前記一方の外壁部の内面に向けて延びてその一方の外壁部の内面に接触していることを特徴とする冷却板である。 According to a fourth aspect of the present invention, in the first to third aspects of the invention, the first radiating fin extends toward the inner surface of the other outer wall portion and contacts the inner surface of the other outer wall portion. The two radiating fins extend toward the inner surface of the one outer wall portion and are in contact with the inner surface of the one outer wall portion.
さらに、請求項5の発明は、請求項1ないし4のいずれかの発明において、前記冷却用流体は、水を含むことを特徴とする冷却板である。
The invention of
この請求項1の発明によれば、一方の外壁部の内面で、発熱する電子部品から熱を受ける受熱部に対応する箇所に、他方の外壁部の内面に向けて延びた複数の第1放熱フィンが垂設されており、また他方の外壁部の内面で、受熱部に対応する箇所に、一方の外壁部の内面に向けて延びた複数の第2放熱フィンが垂設されている。これら第1放熱フィンと第2放熱フィンとは、その厚さ方向に間隔をあけて配置されている。外壁部に放熱フィンを垂設する加工作業は、冷却板の内部ではなく解放空間で行うことができるため、その作業を容易に行うことができる。さらに、冷却板の内部に加工作業に必要な空間を考慮する必要がなくなることで、互いに向き合う外壁部をより接近させて、第1放熱フィンと第2放熱フィンとをその厚さ方向に間隔をあけて配置するように構成することができるため、冷却板を薄くすることができる。そして、それら放熱フィンは受熱部に対応する箇所の両内面にそれぞれ形成されるため、電子部品が接触された外壁部の各外面を均等に冷却することができる。したがって、省スペースで、電子部品が接触されている冷却板の各外面を均等に冷却することができる。 According to the first aspect of the present invention, a plurality of first heat radiations extending toward the inner surface of the other outer wall portion at a position corresponding to the heat receiving portion that receives heat from the heat generating electronic component on the inner surface of one outer wall portion. A plurality of second heat radiating fins extending toward the inner surface of the one outer wall portion is suspended from the inner surface of the other outer wall portion at a position corresponding to the heat receiving portion. These 1st radiation fins and 2nd radiation fins are arrange | positioned at intervals in the thickness direction. Since the processing operation of suspending the radiation fins on the outer wall portion can be performed not in the cooling plate but in the open space, the operation can be easily performed. Furthermore, since it is not necessary to consider the space required for the processing operation inside the cooling plate, the outer wall portions facing each other are brought closer to each other, and the first radiating fin and the second radiating fin are spaced apart in the thickness direction. Since it can comprise so that it may open and arrange | position, a cooling plate can be made thin. And since these radiation fins are each formed in both the inner surfaces of the location corresponding to a heat receiving part, each outer surface of the outer wall part which the electronic component contacted can be cooled equally. Therefore, each outer surface of the cooling plate with which the electronic component is in contact can be evenly cooled in a space-saving manner.
また、請求項2の発明によれば、一方の外壁部の内面で、発熱する電子部品から熱を受ける受熱部に対応する箇所に、他方の外壁部の内面に向けて延びた複数の第1放熱フィンが垂設されており、また他方の外壁部の内面で、受熱部に対応する箇所に、一方の外壁部の内面に向けて延びた複数の第2放熱フィンが垂設されている。一方の外壁部における受熱部と他方の外壁部における受熱部とは、各放熱フィンの幅方向にずれて配置され、かつそれぞれの受熱部に対応して設けられている第1放熱フィンと第2放熱フィンとがそれぞれの幅方向にずれて配置されている。外壁部に放熱フィンを垂設する加工作業は、冷却板の内部ではなく解放空間で行うことができるため、その作業を容易に行うことができる。さらに、冷却板の内部に加工作業に必要な空間を考慮する必要がなくなることで、互いに向き合う外壁部をより接近させて、第1放熱フィンと第2放熱フィンとをその厚さ方向に間隔をあけて配置するように構成することができるため、冷却板を薄くすることができる。そして、それら放熱フィンは、各放熱フィンの幅方向にずれて配置されれた受熱部に対応する箇所の各内面にそれぞれ形成されるため、電子部品が接触された外壁部の各外面を均等に冷却することができる。したがって、省スペースで、電子部品が接触されている冷却板の各外面を均等に冷却することができる。
According to the invention of
つぎに、この発明を具体例に基づいて説明する。この発明は、基板上に実装された発熱体に間接的または直接的に両面でそれぞれ接触し、発熱体の熱を受ける受熱部から冷却用流体に伝達させて、発熱体を冷却する冷却板に関するものである。例えば、その発熱体は、パーソナルコンピュータなどのエレクトロニクス機器に設けられ、基板上に実装される中央演算処理装置(CPU)やマイクロプロセッサ(MPU)等の高性能な半導体チップならびにハードディスク駆動装置(HDD)等があげられる。 Next, the present invention will be described based on specific examples. The present invention relates to a cooling plate that cools a heating element by contacting a heating element mounted on a substrate indirectly or directly on both sides and transmitting the heat from a heat receiving portion that receives heat from the heating element to a cooling fluid. Is. For example, the heating element is provided in an electronic device such as a personal computer, and a high-performance semiconductor chip such as a central processing unit (CPU) or a microprocessor (MPU) mounted on a substrate and a hard disk drive (HDD). Etc.
冷却板(コールドプレート)1は、図1および図2に示すように、全体として平板状に形成されている。また、冷却板1は、その内部1aが中空であって、その断面が矩形状に形成されている。冷却板1の対面する外壁部2,3の外面2a,3aには、基板4,5上に実装された電子部品(発熱体)6,7が、基板4,5を介して熱伝達可能に間接的にそれぞれ接触している。また、動作することにより電子部品6,7から生じた熱が基板4,5を介して伝達される各外壁部3,4の外面部分2b,3bを、受熱部と呼ぶこととする。なお、冷却板は、その外部の熱を内部を流動する冷却用流体に伝達する必要があるため、熱伝導性を有する材料で構成されていることが好ましい。例えば、冷却板は、銅あるいは銅合金などによって形成されることが好ましい。
As shown in FIGS. 1 and 2, the cooling plate (cold plate) 1 is formed in a flat plate shape as a whole. Moreover, the inside of the cooling plate 1 is hollow, and the cross section is formed in a rectangular shape. On the
また、冷却板1には、図2に示すように、その内部1aを冷却用流体が流動するように、冷却用流体が流入する流入口に流入用パイプ8が一方の側面部9に設けられ、冷却用流体が流出する流出口に流出用パイプ10が他方の側面部11に設けられている。
Further, as shown in FIG. 2, the cooling plate 1 is provided with an
冷却板1の内部1aを流れる冷却用流体は、発熱体から吸収した熱を冷却板1の外に排出するために一般的に用いられているものでよく、例えば冷水を用いている。 The cooling fluid flowing through the inside 1a of the cooling plate 1 may be generally used for discharging the heat absorbed from the heating element to the outside of the cooling plate 1, and for example, cold water is used.
また、一方の外壁部2には、その内面2cで受熱部2bに対応する箇所に、他方の外壁部3の内面3cに向けて延びた複数の第1放熱フィン12が一体的に垂設されている。言い換えると、第1放熱フィン12は、その厚さ方向に所定の間隔をあけて列を成すように、一方の外壁部2の内面2cに一体的に複数形成されている。これら第1放熱フィン12は、平板状であって、一方の外壁部2の内面2cに対面する他方の外壁部3の内面3cに向かって延び出ている。これら第1放熱フィン12は、一方の外壁部2から伝達された電子部品6の熱を冷却用流体に伝達するように構成されている。
In addition, a plurality of
また、他方の外壁部3には、その内面3cで受熱部3bに対応する箇所に、一方の外壁部2の内面2cに向けて延びた複数の第2放熱フィン13が垂設されている。言い換えると、第2放熱フィン13は、その厚さ方向に所定の間隔をあけて列を成すように、他方の外壁部3の内面3cに一体的に複数形成されている。これら第2放熱フィン13は、平板状であって、一方の外壁部2の内面2cに向かって延び出ている。この第2放熱フィン13は、他方の受熱部3bから伝達された他の電子部品7の熱を冷却用流体に伝達するように構成されている。なお、第1放熱フィンが一体に形成された一方の外壁部と第2放熱フィンが一体に形成された他方の外壁部とは、同一の構成でもよい。
A plurality of
そして、第1放熱フィン12と第2放熱フィン13とは、それらの厚さ方向に間隔をあけて配置されている。具体的には、第1放熱フィン12におけるフィン12aは、第2放熱フィン13の列におけるフィン13aと他のフィン13bとのその厚さ方向の間で、挟まれるように配置される。言い換えると、第1放熱フィン12と第2放熱フィン13とは、厚さ方向に間隔をあけて配置されるとともに、それらの幅方向に互いにずれて配置されている。なお、第1放熱フィンが一体に形成された一方の外壁部と第2放熱フィンが一体に形成された他方の外壁部とが同一の構成である場合には、放熱フィンが形成された2つの外壁部をその放熱フィンが互いに向き合うように配置されるとともに、それら放熱フィンがその厚さ方向に間隔をあけて配置されるように構成されている。
And the
外壁部2,3に放熱フィン12,13を一体的に垂設する加工作業は、冷却板1の内部1aではなく解放空間で行うことができるため、その作業を容易に行うことができる。さらに、冷却板1の内部1aにおいて加工作業に必要な空間が必要なくなることで、互いに向き合う外壁部2,3をより接近させて、第1放熱フィン12と第2放熱フィン13とをその厚さ方向に間隔をあけて配置するように構成することができるため、冷却板1を薄くすることができる。また、第1放熱フィン12が一体に形成された一方の外壁部2と第2放熱フィン13が一体に形成された他方の外壁部3とが同一の構成である場合には、放熱フィン12,13と外壁部2,3とが一体となった同一の構成のものを対に配置して冷却板1を構成することができるため、製造コストを低減させることができる。
Since the machining operation for integrally suspending the
そして、発熱した電子部品6により受熱部2bに伝達された熱は、外壁部2の内面2cで受熱部2bに対応する箇所に一体的に形成された第1放熱フィン12に伝熱された後に、第1放熱フィン12を介して冷却用流体に伝熱される。また、他の電子部品7より他方の受熱部3bに伝達された熱は、その内面3cで受熱部3bに対応する箇所に一体的に形成された第2放熱フィン13に伝熱された後に、第2放熱フィン13を介して冷却用流体に伝熱される。したがって、それら放熱フィン12,13は、受熱部2b,3bに対応する内面2c,3cにそれぞれ形成されるため、外壁部2,3の両外面2a,3bにおける電子部品6,7を均等に冷却することができる。
And after the heat transmitted to the
したがって、省スペースで、電子部品が接触している冷却板の各外面を均等に冷却することができる。 Therefore, each outer surface of the cooling plate in contact with the electronic component can be evenly cooled in a space-saving manner.
次に、この発明に係る冷却板の他の具体例について説明する。冷却板14の構成は、前述の具体例における構成とほぼ同様のものであるため、その説明は省略し、受熱部と放熱フィンとに係る構成についてのみ説明する。
Next, another specific example of the cooling plate according to the present invention will be described. Since the configuration of the cooling
図3(b)に示すように、一方の外壁部2における受熱部2dと他方の外壁部3における受熱部3dとは、各放熱フィン15,16の幅方向にずれて配置されている。言い換えると、一方の外壁部2の外面2aに配置されている電子部品6と、他方の外壁部3の外面3aに配置されている他方の電子部品7とは、各放熱フィン15,16の幅方向にずれて配置されている。
As shown in FIG. 3 (b), the
第1放熱フィン15は、図3(a)および図3(c)に示すように、一方の外壁部2の外面2aの受熱部2dに対応した内面2cの箇所に一体的に形成され、その第1放熱フィン15の厚さ方向に所定の間隔をあけた状態で列を形成している。また、この第1放熱フィン15の他方端15aは、他方の外壁部3の内面3c側に延び出て内面3cに接触している。
As shown in FIGS. 3 (a) and 3 (c), the first
第2放熱フィン16は、他方の外壁部3の外面3aの受熱部3dに対応した内面3cの箇所に一体的に形成され、その第2放熱フィン16の厚さ方向に所定の間隔をあけた状態で列を形成している。この第2放熱フィン16の他方端16aは、一方の外壁部2の内面2c側に延び出て内面に接触している。
これら第1放熱フィン15と前記第2放熱フィン16とは、それぞれの幅方向にずれて配置されている。また、第1放熱フィン15の列と第2放熱フィン16の列との水平方向の間にはクリアランスが設けられている。
The
The first
したがって、この発明に係る冷却板の他の具体例は、この発明に係る冷却板の具体例と同様の効果を得ることができる。 Therefore, the other specific example of the cooling plate according to the present invention can obtain the same effect as the specific example of the cooling plate according to the present invention.
1…冷却板(コールドプレート)、 2…一方の外壁部、 2b…(一方の外壁部の)受熱部、 2c…(一方の外壁部の)内面、 3…他方の外壁部、 3b…(他方の外壁部の)受熱部、 3c…(他方の外壁部の)内面、 12…第1放熱フィン、 13…第2放熱フィン。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cooling plate (cold plate), 2 ... One outer wall part, 2b ... Heat receiving part (of one outer wall part), 2c ... Inner surface (of one outer wall part), 3 ... Other outer wall part, 3b ... (the other) A
Claims (5)
一方の前記外壁部の内面で、前記受熱部に対応する箇所に、他方の前記外壁部の内面に向けて延びた複数の第1放熱フィンが垂設され、
かつ他方の前記外壁部の内面で、前記受熱部に対応する箇所に、一方の前記外壁部の内面に向けて延びた複数の第2放熱フィンが垂設され、
これら第1放熱フィンと第2放熱フィンとが、その厚さ方向に間隔をあけて配置されている
ことを特徴とする冷却板。 The outer surface of a pair of outer wall portions opposed to each other as a whole is a heat receiving portion that receives heat from an electronic component that generates heat by operation, and the heat receiving portion is deprived of heat from the heat receiving portion. In the cooling plate in which the cooling fluid to be cooled is circulated,
A plurality of first radiating fins extending toward the inner surface of the other outer wall portion are vertically provided at a position corresponding to the heat receiving portion on the inner surface of the one outer wall portion,
And on the inner surface of the other outer wall portion, a plurality of second radiating fins extending toward the inner surface of one of the outer wall portions are provided vertically at a location corresponding to the heat receiving portion,
The cooling plate, wherein the first heat radiation fins and the second heat radiation fins are arranged at an interval in the thickness direction.
一方の前記外壁部の内面で、前記受熱部に対応する箇所に、他方の前記外壁部の内面に向けて延びた複数の第1放熱フィンが垂設され、
かつ他方の前記外壁部の内面で、前記受熱部に対応する箇所に、一方の前記外壁部の内面に向けて延びた複数の第2放熱フィンが垂設され、
一方の前記外壁部における受熱部と他方の前記外壁部における受熱部とが、前記各放熱フィンの幅方向にずれて配置され、かつそれぞれの受熱部に対応して設けられている前記第1放熱フィンと前記第2放熱フィンとがそれぞれの幅方向にずれて配置されている
ことを特徴とする冷却板。 The outer surface of a pair of outer wall portions opposed to each other as a whole is a heat receiving portion that receives heat from an electronic component that generates heat by operation, and the heat receiving portion is deprived of heat from the heat receiving portion. In the cooling plate in which the cooling fluid to be cooled is circulated,
A plurality of first radiating fins extending toward the inner surface of the other outer wall portion are vertically provided at a position corresponding to the heat receiving portion on the inner surface of the one outer wall portion,
And on the inner surface of the other outer wall portion, a plurality of second radiating fins extending toward the inner surface of one of the outer wall portions are provided vertically at a location corresponding to the heat receiving portion,
The first heat radiating portion in which the heat receiving portion in one of the outer wall portions and the heat receiving portion in the other outer wall portion are arranged so as to be shifted in the width direction of each of the radiating fins and are provided corresponding to the respective heat receiving portions. The cooling plate according to claim 1, wherein the fins and the second heat dissipating fins are arranged so as to be shifted in the width direction.
前記第2放熱フィンは、前記一方の外壁部2の内面に向けて延びてその一方の外壁部の内面に接触している
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の冷却板。 The first radiating fin extends toward the inner surface of the other outer wall portion 3 and contacts the inner surface of the other outer wall portion,
4. The cooling plate according to claim 1, wherein the second radiating fin extends toward an inner surface of the one outer wall portion 2 and is in contact with an inner surface of the one outer wall portion. 5. .
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