JP2014183276A - Cooler - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cooler which can inhibit the deterioration of cooling performance.SOLUTION: A cooler 2 cools cooled objects 92a to 92c and includes: a base plate 3 where the cooled objects are attached to a front surface 3a; and multiple fins 4 which are attached to a rear surface 3b of the base plate 3 and are arranged in parallel to each other with flat surfaces facing each other. The cooler 2 includes: a refrigerant supply passage 12 which is provided at the rear surface side of the base plate 3 so as to be separated from tips of the multiple fins 4 and extends along the base plate 3; a refrigerant discharge passage 14 which communicates with spaces between the multiple fins 4 and is provided between the refrigerant supply passage 12 and the base plate 3; and a refrigerant nozzle 6 which is provided at the refrigerant supply passage 12 and jets a refrigerant to the rear surface of the base plate 3. The cooler 2 further includes elastic bodies 21 which are disposed in the refrigerant supply passage 12 and press the refrigerant nozzle 6 toward the fins 4.

Description

本発明は、冷却器に関する。特に、ベースプレートの一方の面に半導体チップなどの冷却対象を取り付け、ベースプレートの他方の面に冷媒を衝突させる衝突噴流型の冷却器に関する。   The present invention relates to a cooler. In particular, the present invention relates to a collision jet type cooler in which an object to be cooled such as a semiconductor chip is attached to one surface of a base plate, and a coolant collides with the other surface of the base plate.

半導体チップや電子部品の冷却用に、一方の面に半導体チップなどの冷却対象を取り付け、一方の面とは反対側の他方の面に向けて冷媒を噴出させるタイプの冷却器が知られている。そのようなタイプの冷却器は、噴出させた冷媒をベースプレートの裏面に衝突させることから、衝突噴流型の冷却器と呼ばれることもある。本明細書では、半導体チップなどの冷却対象を取り付ける部位を「ベースプレート」と称する。そして、説明の便宜上、冷却対象を取り付ける面(上記の「一方の面」)を、ベースプレートのおもて面と称し、反対側の面(上記の「他方の面」)を裏面と称する。   For cooling semiconductor chips and electronic components, there is known a type of cooler in which an object to be cooled such as a semiconductor chip is attached to one surface and a coolant is jetted toward the other surface opposite to the one surface. . Such a type of cooler is sometimes referred to as a collision jet type cooler because the ejected refrigerant collides with the back surface of the base plate. In this specification, a part to which a cooling target such as a semiconductor chip is attached is referred to as a “base plate”. For convenience of explanation, the surface on which the object to be cooled (the above “one surface”) is referred to as the front surface of the base plate, and the opposite surface (the above “other surface”) is referred to as the back surface.

衝突噴流型の冷却器の例が、例えば特許文献1に記載されている。特許文献1に記載の冷却器では筐体の一側壁がベースプレートに相当する。ベースプレートと対向するように筐体内空間をベースプレートに面する空間とベースプレートから離間した空間に二分する仕切板を備える。ベースプレートから離間した空間に外部から冷媒が供給される。すなわち、その空間自体が冷媒供給路を構成する。なお、筐体に設けられた、冷媒を供給する口を冷媒供給口と称する。仕切板からベースプレートの裏面に向けて冷媒を噴出させる冷媒ノズルが設けられている。冷媒ノズルは、冷媒供給口に近い側から遠い側へと延びる長尺な開口を有する。あるいは、冷却器は、冷媒供給口に近い側から遠い側へと並んで点在する複数の冷媒ノズルを有する。仕切板によって仕切られる空間のうち、ベースプレートに面する空間には、筐体の壁面に冷媒排出口が設けられている。冷媒排出口は、筐体の側壁のうち、冷媒供給口が設けられた側壁と対向する側壁に設けられている。また、仕切板とベースプレートの間の空間が冷媒排出路を構成する。さらに、この冷却器にはベースプレートの裏面に複数のフィンが設けられており、複数のフィンの間には、冷媒が流通する空間が形成されている。このような冷却器では、冷媒ノズルから噴出された冷媒が、複数のフィンの間に流入し、ベースプレートの裏面に衝突した後に冷媒排出口へ向かって流れる。これにより、フィンを介してベースプレートを冷却し、ベースプレートに取り付けられた冷却対象を冷却している。また、特許文献2や3にも、ベースプレートの一方の面に冷却対象を取り付けると共に他方の面に複数のフィンを設けて、複数のフィンの間に冷媒を流入させて冷却対象を冷却する構成が記載されている。   An example of a collision jet type cooler is described in Patent Document 1, for example. In the cooler described in Patent Document 1, one side wall of the housing corresponds to the base plate. A partition plate is provided that divides the space in the housing into a space facing the base plate and a space separated from the base plate so as to face the base plate. A refrigerant is supplied from the outside into a space separated from the base plate. That is, the space itself constitutes the refrigerant supply path. A port for supplying a refrigerant provided in the housing is referred to as a refrigerant supply port. A refrigerant nozzle that ejects refrigerant from the partition plate toward the back surface of the base plate is provided. The refrigerant nozzle has a long opening extending from a side near the refrigerant supply port to a side far from the refrigerant supply port. Alternatively, the cooler has a plurality of refrigerant nozzles scattered side by side from the side closer to the refrigerant supply port to the side farther from the side. Among the spaces partitioned by the partition plate, a space facing the base plate is provided with a refrigerant discharge port on the wall surface of the housing. The refrigerant discharge port is provided on the side wall of the housing facing the side wall provided with the refrigerant supply port. Further, the space between the partition plate and the base plate constitutes a refrigerant discharge path. Furthermore, this cooler is provided with a plurality of fins on the back surface of the base plate, and a space through which the refrigerant flows is formed between the plurality of fins. In such a cooler, the refrigerant ejected from the refrigerant nozzle flows in between the plurality of fins and flows toward the refrigerant discharge port after colliding with the back surface of the base plate. Thereby, the base plate is cooled via the fins, and the cooling target attached to the base plate is cooled. Patent Documents 2 and 3 also have a configuration in which an object to be cooled is attached to one surface of the base plate and a plurality of fins are provided on the other surface, and a coolant is allowed to flow between the fins to cool the object to be cooled. Have been described.

特開2011−166113号公報JP 2011-166113 A 特開2010−165716号公報JP 2010-165716 A 特開2012−044828号公報JP 2012-044828 A

上記のような冷却器では、筐体の上下方向からの圧縮力によって仕切板が歪むことがある。すなわち、筐体の側壁に近い部分の仕切板には圧縮力がかかりやすいが、仕切板の中央付近には圧縮力がかかりにくいので、圧縮力の不均一性により仕切板が歪み、仕切板がベースプレートから離れる方向に湾曲することがある。冷媒ノズルは仕切板に取り付けられているので、仕切板が上記の如く湾曲すれば、冷媒ノズルがベースプレートから後退する。冷媒ノズルがベースプレートから離れるとベースプレート裏面に当接する噴流の勢いが落ち、冷却能力が低下する。特に、冷媒ノズル先端が当初はフィンの上端に接していたとすると、仕切板が上記の如く湾曲することで冷媒ノズル先端とフィン上端の間に隙間が生じ、冷媒ノズルから噴出した冷媒がその隙間から漏れてしまい、ベースプレートに衝突する冷媒の勢いが落ちてしまう。そこで、本明細書が開示する技術は、ベースプレートに跳ね返った冷媒の勢いで仕切板(即ち冷媒ノズル)がベースプレートから離れることを抑制し、冷却能力の低下を抑える技術を提供する。   In the cooler as described above, the partition plate may be distorted by the compressive force from the vertical direction of the casing. In other words, the partition plate near the side wall of the housing is likely to be compressed, but it is difficult to apply the compressive force near the center of the partition plate. It may bend away from the base plate. Since the refrigerant nozzle is attached to the partition plate, if the partition plate is curved as described above, the refrigerant nozzle moves backward from the base plate. When the refrigerant nozzle moves away from the base plate, the momentum of the jet abutting against the back surface of the base plate is reduced, and the cooling capacity is reduced. In particular, if the tip of the refrigerant nozzle is initially in contact with the upper end of the fin, the partition plate is curved as described above to create a gap between the tip of the refrigerant nozzle and the upper end of the fin, and the refrigerant ejected from the refrigerant nozzle passes through the gap. It leaks and the momentum of the refrigerant colliding with the base plate drops. Therefore, the technology disclosed in the present specification provides a technology that suppresses separation of the partition plate (that is, the refrigerant nozzle) from the base plate by the momentum of the refrigerant bounced back to the base plate, and suppresses a decrease in cooling capacity.

本明細書が開示する技術は、ベースプレートに取り付けられる冷却対象を冷却する冷却器に関する。この冷却器は、おもて面に冷却対象が取り付けられるベースプレートと、ベースプレートの裏面に取り付けられており、平面同士を対向させて平行に配列されている複数のフィンと、を備えている。また、この冷却器は、ベースプレートの裏面側で複数のフィンの先端から離間して設けられており、ベースプレートに沿って延びている冷媒供給路と、複数のフィンの間の空間と通じており、冷媒供給路とベースプレートとの間に設けられている冷媒排出路と、冷媒供給路に設けられており、ベースプレートの裏面に向かって冷媒を噴出させる冷媒ノズルと、を備えている。さらに冷却器は、冷媒供給路内に配置されており、冷媒ノズルをフィンに向けて押圧する弾性体を備えている。弾性体としてはコイルバネや板バネを用いることができる。   The technology disclosed in the present specification relates to a cooler that cools a cooling target attached to a base plate. The cooler includes a base plate on which a cooling target is attached to the front surface, and a plurality of fins that are attached to the back surface of the base plate and arranged in parallel with each other facing each other. The cooler is provided on the back side of the base plate so as to be separated from the tips of the plurality of fins, and communicates with a refrigerant supply path extending along the base plate and a space between the plurality of fins. A refrigerant discharge path provided between the refrigerant supply path and the base plate, and a refrigerant nozzle provided in the refrigerant supply path and ejecting the refrigerant toward the back surface of the base plate are provided. Furthermore, the cooler is disposed in the refrigerant supply path, and includes an elastic body that presses the refrigerant nozzle toward the fin. A coil spring or a leaf spring can be used as the elastic body.

このような構成によれば、弾性体により冷媒ノズルをフィンに向けて押圧することによって、冷媒噴流の勢いで冷媒ノズルがベースプレートから離れる方向に移動することを抑制する。冷媒ノズルがベースプレートから離れないので、冷却能力が低下しない。また、冷媒ノズルの先端がフィンの上端に当接している場合、弾性体が冷媒ノズルを後(冷媒供給路側)から押し、冷媒ノズルがフィンの上端から離れることを抑制し、冷媒ノズルとフィンとの間に隙間が生じる可能性を低減する。これにより、冷媒ノズルとフィンとの間から冷媒が流出することがなく、複数のフィンの間に冷媒を確実に流し込むことができる。よって、冷却能力の低下を抑制することができる。   According to such a configuration, the refrigerant nozzle is pressed against the fins by the elastic body, thereby suppressing the refrigerant nozzle from moving away from the base plate due to the momentum of the refrigerant jet. Since the refrigerant nozzle is not separated from the base plate, the cooling capacity is not lowered. Further, when the tip of the refrigerant nozzle is in contact with the upper end of the fin, the elastic body pushes the refrigerant nozzle from the rear (refrigerant supply path side), and the refrigerant nozzle is prevented from moving away from the upper end of the fin. This reduces the possibility of gaps between the two. Thereby, a refrigerant | coolant does not flow out between a refrigerant | coolant nozzle and a fin, but a refrigerant | coolant can be reliably poured in between several fins. Therefore, it is possible to suppress a decrease in cooling capacity.

実施形態に係る冷却器の斜視図を示す。The perspective view of the cooler concerning an embodiment is shown. 冷却器の三面図を示す。図2(A)は筐体の天板を除いた平面図を示す。図2(B)は、図2(A)のB−B線に沿った断面図を示す。図2(C)は、図2(A)のC−C線に沿った断面図を示す。A three-sided view of the cooler is shown. FIG. 2A shows a plan view of the casing excluding the top plate. FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. FIG. 2C is a cross-sectional view taken along the line CC in FIG. 他の実施形態に係る冷却器の図2(A)に対応する図を示す。The figure corresponding to FIG. 2 (A) of the cooler which concerns on other embodiment is shown. 他の実施形態に係る冷却器の図2(A)、(C)に対応する図を示す。The figure corresponding to Drawing 2 (A) and (C) of the cooler concerning other embodiments is shown. 他の実施形態に係る冷却器の図2(C)に対応する図を示す。The figure corresponding to FIG.2 (C) of the cooler which concerns on other embodiment is shown. 他の実施形態に係る冷却器の図2(B)に対応する図を示す。The figure corresponding to FIG. 2 (B) of the cooler which concerns on other embodiment is shown. 他の実施形態に係る冷却器の図2(A)、(B)に対応する図を示す。The figure corresponding to Drawing 2 (A) and (B) of the cooler concerning other embodiments is shown. 他の実施形態に係る冷却器の図2(A)、(B)に対応する図を示す。The figure corresponding to Drawing 2 (A) and (B) of the cooler concerning other embodiments is shown. 他の実施形態に係る冷却器の図2(A)、(C)に対応する図を示す。The figure corresponding to Drawing 2 (A) and (C) of the cooler concerning other embodiments is shown. 他の実施形態に係る冷却器の図2(A)、(C)に対応する図を示す。The figure corresponding to Drawing 2 (A) and (C) of the cooler concerning other embodiments is shown.

以下、実施形態について添付図面を参照して説明する。図1は、冷却器2の斜視図である。但し、図1では、冷却器2の内部構造が理解できるように、部品の一部はカットして描いてある。ハッチングが、カットした面を表している。図2は、冷却器2の三面図である。図2(A)は筐体7の天板7aを除いた平面図を示している。図2(B)は、図2(A)のB−B線に沿った断面(側面断面図)を示している。図2(C)は、図2(A)のC−C線に沿った断面(正面断面図)を示している。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a perspective view of the cooler 2. However, in FIG. 1, a part of the parts is cut and drawn so that the internal structure of the cooler 2 can be understood. Hatching represents the cut surface. FIG. 2 is a three-side view of the cooler 2. FIG. 2A shows a plan view of the housing 7 excluding the top plate 7a. FIG. 2B shows a cross section (side cross-sectional view) along the line BB in FIG. FIG. 2C shows a cross-section (front cross-sectional view) along the line CC in FIG.

冷却器2は、半導体チップなどの冷却対象92a、92b、92cを冷却するデバイスである。冷却対象92a〜92cは、ヒートスプレッダを兼ねる絶縁板91を介して、ベースプレート3のおもて面3aに取り付けられる。ベースプレート3は、筐体7の一つの側壁を構成する。ここで、「おもて面」とは、ベースプレート3の二つの平面を区別するための便宜上の表現であることに留意されたい。本明細書では、ベースプレート3において、冷却器2の外側を向く面を「おもて面3a」と称し、冷却器2の内部側を向く面を「裏面3b」と称する。冷却器2は、筐体内部、特に、ベースプレート3の裏面側に冷媒を通し、冷却対象を冷却する。冷媒は、好ましくは、水あるいは不凍液であるが、空気などのガスであってもよい。   The cooler 2 is a device that cools the objects to be cooled 92a, 92b, and 92c such as a semiconductor chip. The objects to be cooled 92a to 92c are attached to the front surface 3a of the base plate 3 via an insulating plate 91 that also serves as a heat spreader. The base plate 3 constitutes one side wall of the housing 7. Here, it should be noted that the “front surface” is a convenient expression for distinguishing two planes of the base plate 3. In the present specification, in the base plate 3, a surface facing the outside of the cooler 2 is referred to as a “front surface 3a”, and a surface facing the inside of the cooler 2 is referred to as a “back surface 3b”. The cooler 2 passes the refrigerant through the inside of the housing, in particular, the back side of the base plate 3 to cool the object to be cooled. The refrigerant is preferably water or antifreeze, but may be a gas such as air.

ベースプレート3の裏面3bには、複数のフィン4が取り付けられている。複数のフィン4は、その平面を相互に対向させ、平行に配列されている。複数のフィン4の向きは、その平面が冷媒の流れ方向(後述)に直交する向きである。   A plurality of fins 4 are attached to the back surface 3 b of the base plate 3. The plurality of fins 4 are arranged in parallel with their planes facing each other. The direction of the plurality of fins 4 is a direction in which the plane is orthogonal to the refrigerant flow direction (described later).

冷却器2の筐体7は、ほぼ、直方体であり、フィン4を除く内部空間が冷媒の流路となっている。筐体7の内部には、内部空間をベースプレート3の裏面3bに面する空間と、ベースプレート3から離間する空間に二分する仕切板5が設けられている。この仕切板5は、ベースプレート3と平行に配置されている。   The casing 7 of the cooler 2 is substantially a rectangular parallelepiped, and the internal space excluding the fins 4 serves as a refrigerant flow path. Inside the housing 7, a partition plate 5 that divides the internal space into a space that faces the back surface 3 b of the base plate 3 and a space that is separated from the base plate 3 is provided. The partition plate 5 is disposed in parallel with the base plate 3.

仕切板5よりもベースプレート3から遠い空間には、冷媒供給口8が設けられており、仕切板5よりもベースプレート3に近い空間には、冷媒排出口9が設けられている(図2(B)参照)。冷媒供給口8と冷媒排出口9は、筐体7の対向する二つの側壁の夫々に設けられている。図2(B)では、図の左側の側壁に冷媒供給口8が設けられており、図の右側の側壁に冷媒排出口9が設けられている。従って冷媒は図中を左から右に流れる。別言すれば、図1、図2に示した座標系において、冷媒はX軸の正方向へと流れる。即ち、X軸の正方向が、冷媒の流れの下流側に相当する。   A refrigerant supply port 8 is provided in a space farther from the base plate 3 than the partition plate 5, and a refrigerant discharge port 9 is provided in a space closer to the base plate 3 than the partition plate 5 (FIG. 2B). )reference). The refrigerant supply port 8 and the refrigerant discharge port 9 are provided on each of two opposing side walls of the housing 7. In FIG. 2B, the refrigerant supply port 8 is provided on the left side wall in the drawing, and the refrigerant discharge port 9 is provided on the right side wall in the drawing. Accordingly, the refrigerant flows from left to right in the figure. In other words, in the coordinate system shown in FIGS. 1 and 2, the refrigerant flows in the positive direction of the X axis. That is, the positive direction of the X axis corresponds to the downstream side of the refrigerant flow.

また、仕切板5からは、冷媒ノズル6がベースプレート3に向かって延びている。図2(A)によく示されているように、冷媒ノズル6は、冷媒の流れに沿って長尺な開口(流路)を有している。冷媒供給口8から供給された冷媒は、仕切板5よりもベースプレート3から遠い空間を通り、次いで冷媒ノズル6を通り、仕切板5よりもベースプレート3に近い空間に移動する。最後に、冷媒排出口9から排出される。仕切板5よりもベースプレート3から遠い空間が冷媒供給路12に相当し、仕切板5よりもベースプレート3に近い空間が冷媒排出路14に相当する。   A refrigerant nozzle 6 extends from the partition plate 5 toward the base plate 3. As well shown in FIG. 2A, the refrigerant nozzle 6 has a long opening (flow path) along the flow of the refrigerant. The refrigerant supplied from the refrigerant supply port 8 passes through a space farther from the base plate 3 than the partition plate 5, then passes through the refrigerant nozzle 6, and moves to a space closer to the base plate 3 than the partition plate 5. Finally, the refrigerant is discharged from the refrigerant outlet 9. A space farther from the base plate 3 than the partition plate 5 corresponds to the refrigerant supply path 12, and a space closer to the base plate 3 than the partition plate 5 corresponds to the refrigerant discharge path 14.

図2(C)によく示されているように、冷媒排出路14は、断面がコの字状の溝にも相当し、コの字の開口側はフィン4に面している。すなわち、冷媒排出路14は、フィン4の間の空間と通じている。また、冷媒ノズル6は、その先端6aが、フィン4の上端4aに接している(図2(C)を参照)。   As well shown in FIG. 2C, the refrigerant discharge path 14 also corresponds to a U-shaped groove in cross section, and the U-shaped opening side faces the fin 4. That is, the refrigerant discharge path 14 communicates with the space between the fins 4. The refrigerant nozzle 6 has a tip 6a that is in contact with the upper end 4a of the fin 4 (see FIG. 2C).

また、冷却器2は、冷媒供給路12内に配置された複数の弾性体21を備えており、本実施形態では弾性体21として円筒形のコイルバネを用いている。この弾性体21は、図2(C)に示すように、仕切板5の裏面に一端が固定されると共に、仕切板5に対向する筐体7の側壁内面に他端が固定されている。弾性体21はこのように配置されることにより仕切板5を介して冷媒ノズル6をフィン4に向けて押圧し、これにより、冷媒ノズル6の先端6aがフィン4の上端4aに密着する。また、弾性体21(コイルバネ)は冷媒供給路12の上流側から下流側まで間隔をあけて並べて配置されている。本実施形態ではコイルバネを6個用いており、冷媒流れ方向に沿って3個ずつ2列で配置されている。また、弾性体21は複数の冷媒ノズル6の間に配置されている。このような構成では、図2(C)の矢印Pで示すように、弾性体21の押圧力が仕切板5及び冷媒ノズル6に伝わり、冷媒ノズル6の先端6aがフィン4の上端4aに当接する。   The cooler 2 includes a plurality of elastic bodies 21 arranged in the refrigerant supply path 12. In the present embodiment, a cylindrical coil spring is used as the elastic body 21. As shown in FIG. 2C, one end of the elastic body 21 is fixed to the back surface of the partition plate 5, and the other end is fixed to the inner surface of the side wall of the housing 7 that faces the partition plate 5. By disposing the elastic body 21 in this way, the refrigerant nozzle 6 is pressed toward the fin 4 via the partition plate 5, whereby the tip 6 a of the refrigerant nozzle 6 is in close contact with the upper end 4 a of the fin 4. The elastic bodies 21 (coil springs) are arranged side by side with an interval from the upstream side to the downstream side of the refrigerant supply path 12. In this embodiment, six coil springs are used, and three coil springs are arranged in two rows along the refrigerant flow direction. The elastic body 21 is disposed between the plurality of refrigerant nozzles 6. In such a configuration, as indicated by an arrow P in FIG. 2C, the pressing force of the elastic body 21 is transmitted to the partition plate 5 and the refrigerant nozzle 6, and the tip 6 a of the refrigerant nozzle 6 contacts the upper end 4 a of the fin 4. Touch.

次に、図1、図2(B)を参照して、冷媒の流れを説明する。図1、図2(B)の矢印付きの太線が、冷媒の流れを示している。図2(B)の記号「Fin」は、冷却器2へ冷媒が流入することを表しており、記号「Fout」は、冷却器2から冷媒が流出することを表している。冷媒供給口8から供給された冷媒は、冷媒供給路12を下流へと流れる。冷媒は、冷媒供給路12を流れる間に冷媒ノズル6の長尺な開口を通じ、ベースプレート3へ向かって流れの方向を変える。冷媒は、冷媒ノズル6からベースプレート3の裏面3bに向かって勢いよく噴出し、複数のフィン4の間に流入する。このとき、弾性体21により冷媒ノズル6がフィン4に向けて押圧されており、冷媒ノズル6の先端6aがフィン4の上端4aに密着しているので、冷媒ノズル6の先端6aとフィン4の上端4aとの間から冷媒が流出することがなく、複数のフィン4の間に冷媒を確実に流し込むことができる。その後、ベースプレート3の裏面3bに衝突した冷媒が跳ね返り、フィン4の間を通り、冷媒排出路14へと移動する。冷媒排出路14では、冷媒は、冷媒排出口9へ向かって流れる。最後に冷媒は、冷媒排出口9から排出される。なお、冷媒供給口8と冷媒排出口9には、不図示の冷媒パイプが接続されており、その冷媒パイプの先には不図示のタンクとポンプが接続されている。冷媒は、そのタンクとポンプと冷媒パイプにより、冷却器2に送られ、また、冷却器2から回収される。   Next, the refrigerant flow will be described with reference to FIGS. 1 and 2B. The thick line with the arrow of FIG. 1, FIG. 2 (B) has shown the flow of the refrigerant | coolant. The symbol “Fin” in FIG. 2B represents that the refrigerant flows into the cooler 2, and the symbol “Fout” represents that the refrigerant flows out of the cooler 2. The refrigerant supplied from the refrigerant supply port 8 flows downstream through the refrigerant supply path 12. The refrigerant changes its flow direction toward the base plate 3 through the long opening of the refrigerant nozzle 6 while flowing through the refrigerant supply path 12. The refrigerant is ejected vigorously from the refrigerant nozzle 6 toward the back surface 3 b of the base plate 3 and flows between the plurality of fins 4. At this time, the refrigerant nozzle 6 is pressed toward the fin 4 by the elastic body 21, and the tip 6a of the refrigerant nozzle 6 is in close contact with the upper end 4a of the fin 4, so that the tip 6a of the refrigerant nozzle 6 and the fin 4 The refrigerant does not flow out from between the upper ends 4 a, and the refrigerant can be reliably poured between the plurality of fins 4. Thereafter, the refrigerant colliding with the back surface 3 b of the base plate 3 rebounds, passes between the fins 4, and moves to the refrigerant discharge path 14. In the refrigerant discharge path 14, the refrigerant flows toward the refrigerant outlet 9. Finally, the refrigerant is discharged from the refrigerant discharge port 9. Note that a refrigerant pipe (not shown) is connected to the refrigerant supply port 8 and the refrigerant discharge port 9, and a tank and a pump (not shown) are connected to the tip of the refrigerant pipe. The refrigerant is sent to the cooler 2 by the tank, the pump, and the refrigerant pipe, and is recovered from the cooler 2.

上述したように、冷却器2は、冷媒を、冷却対象を取り付けたベースプレート3の裏面3bに勢いよく噴きつけることにより冷却能力を高めている。また、ベースプレート3から跳ね返った冷媒は、フィン4の間を通るうちにもフィン4からも熱を奪い、ベースプレート3(即ち冷却対象)を冷却する。そのような構造の冷却器は、衝突噴流型の冷却器と呼ばれることがある。   As described above, the cooler 2 enhances the cooling capacity by vigorously spraying the refrigerant onto the back surface 3b of the base plate 3 to which the object to be cooled is attached. Further, the refrigerant bounced off the base plate 3 takes heat from the fins 4 while passing between the fins 4, and cools the base plate 3 (that is, a cooling target). The cooler having such a structure is sometimes called an impinging jet type cooler.

実施形態で説明した技術に関する留意点を述べる。実施形態の冷却器の特徴を端的に表現すると、次の通りである。冷却器2は、筐体7と、ベースプレート3と、仕切板5と、冷媒ノズル6を備える。ベースプレート3は、筐体7の一つの側壁を構成する。ベースプレート3のおもて面3aに冷却対象が取り付けられ、裏面3bには、平面同士を対向させて複数のフィン4が平行に配列されている。仕切板5は、筐体内空間をベースプレート3に面する空間とベースプレート3から離間する空間に二分する。そして、ベースプレート3から離間する空間が冷媒供給路12を構成し、ベースプレート3に面する空間が冷媒排出路14を構成する。冷媒ノズル6は、仕切板5からベースプレート3に向かって延びている。冷媒ノズル6は、冷媒の流れ方向に沿って長尺の開口を有しており、ベースプレート3の裏面3bに向かって冷媒を噴出させる。複数のフィン4は、冷媒の流れ方向に対して平面が直交するように配置されている。複数のフィン4の上端4aが、冷媒ノズル6の先端6aと接している。また、冷却器2は、冷媒供給路12内に配置されて冷媒ノズル6をフィン4に向けて押圧する弾性体21を備えている。弾性体21としてはコイルバネや板バネを用いることができる。   Points to be noted regarding the technology described in the embodiment will be described. The characteristics of the cooler of the embodiment are simply expressed as follows. The cooler 2 includes a housing 7, a base plate 3, a partition plate 5, and a refrigerant nozzle 6. The base plate 3 constitutes one side wall of the housing 7. A cooling target is attached to the front surface 3a of the base plate 3, and a plurality of fins 4 are arranged in parallel on the back surface 3b with the flat surfaces facing each other. The partition plate 5 divides the internal space of the housing into a space facing the base plate 3 and a space separated from the base plate 3. The space that is separated from the base plate 3 constitutes the refrigerant supply path 12, and the space that faces the base plate 3 constitutes the refrigerant discharge path 14. The refrigerant nozzle 6 extends from the partition plate 5 toward the base plate 3. The refrigerant nozzle 6 has a long opening along the flow direction of the refrigerant, and ejects the refrigerant toward the back surface 3 b of the base plate 3. The plurality of fins 4 are arranged so that the planes are orthogonal to the refrigerant flow direction. The upper ends 4 a of the plurality of fins 4 are in contact with the tips 6 a of the refrigerant nozzle 6. In addition, the cooler 2 includes an elastic body 21 that is disposed in the refrigerant supply path 12 and presses the refrigerant nozzle 6 toward the fin 4. A coil spring or a leaf spring can be used as the elastic body 21.

このような構成によれば、弾性体21により冷媒ノズル6をフィン4に向けて押圧することによって、冷媒噴流の勢いでノズルがベースプレートから離れる方向に移動することを抑制する。冷媒ノズル6がベースプレート3から離れないので、冷却能力が低下しない。また、冷媒ノズル6の先端6aがフィン4の上端4aに当接している場合、弾性体21が冷媒ノズル6を後(冷媒供給路側)から押し、冷媒ノズル6がフィン4の上端から離れることを抑制し、冷媒ノズル6とフィン4との間に隙間が生じる可能性を低減する。これにより、冷媒ノズル6とフィン4との間から冷媒が流出することがなく、複数のフィン4の間に冷媒を確実に流し込むことができる。よって、冷却能力が低下することが免れる。また、フィン4や冷媒ノズル6等の部品公差が存在しても、弾性体21で冷媒ノズル6を押圧することにより部品公差を吸収することができる。また、筐体7の上下方向からの圧縮力によって仕切板5に圧縮力が作用しても弾性体21によって圧縮力に抵抗することができ、冷却器2の強度を向上させることができる。   According to such a configuration, by pressing the refrigerant nozzle 6 toward the fin 4 by the elastic body 21, the nozzle is prevented from moving away from the base plate due to the momentum of the refrigerant jet. Since the refrigerant nozzle 6 does not move away from the base plate 3, the cooling capacity does not decrease. When the tip 6 a of the refrigerant nozzle 6 is in contact with the upper end 4 a of the fin 4, the elastic body 21 pushes the refrigerant nozzle 6 from the rear (refrigerant supply path side), and the refrigerant nozzle 6 is separated from the upper end of the fin 4. This suppresses the possibility that a gap is generated between the refrigerant nozzle 6 and the fin 4. Thereby, the refrigerant does not flow out between the refrigerant nozzle 6 and the fins 4, and the refrigerant can be surely poured into the plurality of fins 4. Thus, the cooling capacity is not reduced. Further, even if there are component tolerances such as the fins 4 and the refrigerant nozzle 6, the component tolerances can be absorbed by pressing the refrigerant nozzle 6 with the elastic body 21. Moreover, even if a compressive force acts on the partition plate 5 by a compressive force from the vertical direction of the housing 7, the elastic body 21 can resist the compressive force, and the strength of the cooler 2 can be improved.

以上、実施形態について説明したが、具体的な態様は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、6個の弾性体21(コイルバネ)を2列で配置していたが、弾性体21の数や配列は特に限定されるものではない。例えば、図3に示すように、4個の弾性体21を用いる構成であってもよい。また、冷媒供給路12の構成に応じて弾性体21の配置を適宜変更することができる。例えば、図4に示すように、冷媒ノズル6が先細に形成され、仕切板5が屈曲している構成では、仕切板5の屈曲部121に弾性体21を固定してもよい。屈曲部121は冷媒流れ方向に沿って延びている。   The embodiment has been described above, but the specific mode is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, six elastic bodies 21 (coil springs) are arranged in two rows, but the number and arrangement of the elastic bodies 21 are not particularly limited. For example, as shown in FIG. 3, the structure using the four elastic bodies 21 may be sufficient. Further, the arrangement of the elastic body 21 can be appropriately changed according to the configuration of the refrigerant supply path 12. For example, as shown in FIG. 4, in a configuration in which the refrigerant nozzle 6 is tapered and the partition plate 5 is bent, the elastic body 21 may be fixed to the bent portion 121 of the partition plate 5. The bent portion 121 extends along the refrigerant flow direction.

また、上記実施形態では、弾性体21として円筒形のコイルバネを用いていたが、コイルバネの形状は特に限定されず、例えば図5に示すような円錐形のコイルバネを用いてもよい。円錐形のコイルバネは、一端部の直径が大きく、他端部の直径が小さく形成されている。このような構成によれば、コイルバネの直径の大きい部分と小さい部分とを備えており、直径の小さい部分では冷媒の流れに対する影響を小さくすることができるので、冷媒をスムーズに流すことができる。   Moreover, in the said embodiment, although the cylindrical coil spring was used as the elastic body 21, the shape of a coil spring is not specifically limited, For example, you may use a conical coil spring as shown in FIG. The conical coil spring has a large diameter at one end and a small diameter at the other end. According to such a configuration, the coil spring is provided with a portion having a large diameter and a portion having a small diameter, and the influence on the flow of the refrigerant can be reduced in the portion having the small diameter, so that the refrigerant can flow smoothly.

また、ベースプレート3の裏面側にフィン4が配置されていない部分では冷媒ノズル6を弾性体21で押圧する必要がないので、図6に示すように、弾性体21と並べて支柱22を配置してもよい。例えば、冷媒供給路12の上流端部及び下流端部においては、フィン4を配置しない場合があるので、そのような場合はこの上流端部及び下流端部に支柱22を配置する。支柱22は仕切板5の裏面と筐体7の内面に固定され、仕切板5を支持している。   Further, since it is not necessary to press the refrigerant nozzle 6 with the elastic body 21 at the portion where the fins 4 are not disposed on the back side of the base plate 3, as shown in FIG. Also good. For example, the fins 4 may not be disposed at the upstream end portion and the downstream end portion of the refrigerant supply path 12. In such a case, the support columns 22 are disposed at the upstream end portion and the downstream end portion. The support column 22 is fixed to the back surface of the partition plate 5 and the inner surface of the housing 7 and supports the partition plate 5.

また、上記実施形態では弾性体21としてコイルバネを用いた構成を説明したが、これに限定されるものではなく、弾性体21として板バネを用いてもよい。また、板バネ(弾性体21)の数や配列も特に限定されるものではない。図7および図8は、弾性体として板バネを用いた冷却器の上記図2(A)、(B)に対応する図を示す。弾性体21として板バネを用いる場合は、例えば図7(A)、(B)に示すように2個の板バネを平行に配置する構成や、図8(A)、(B)に示すように2個の板バネを互いに交差させて配置する構成を採用できる。図7に示す構成では、弾性体21(板バネ)が冷媒供給路12の上流から下流まで冷媒流れ方向に平行に延びている。また、図8に示す構成では、弾性体21(板バネ)が冷媒供給路12の上流から下流まで冷媒流れ方向に対して斜めに延びている。また、板バネは波形に湾曲しており、この湾曲を利用して冷媒ノズル6を押圧する。また、図9及び図10に示すように仕切板5が屈曲部121を有する構成でも弾性体21として板バネを用いてよい。また、弾性体21として、バネ以外にも弾性を有する部材を用いることができる。   Moreover, although the structure using a coil spring as the elastic body 21 was demonstrated in the said embodiment, it is not limited to this, You may use a leaf | plate spring as the elastic body 21. FIG. Further, the number and arrangement of the leaf springs (elastic bodies 21) are not particularly limited. 7 and 8 show views corresponding to FIGS. 2A and 2B of the cooler using a leaf spring as an elastic body. When a leaf spring is used as the elastic body 21, for example, as shown in FIGS. 7A and 7B, two leaf springs are arranged in parallel, or as shown in FIGS. 8A and 8B. It is possible to adopt a configuration in which two leaf springs are arranged so as to cross each other. In the configuration shown in FIG. 7, the elastic body 21 (plate spring) extends in parallel to the refrigerant flow direction from upstream to downstream of the refrigerant supply path 12. In the configuration shown in FIG. 8, the elastic body 21 (plate spring) extends obliquely with respect to the refrigerant flow direction from upstream to downstream of the refrigerant supply path 12. Moreover, the leaf | plate spring is curving in the waveform, and presses the refrigerant | coolant nozzle 6 using this curvature. 9 and 10, a plate spring may be used as the elastic body 21 even in the configuration in which the partition plate 5 has the bent portion 121. In addition to the spring, a member having elasticity can be used as the elastic body 21.

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。   Specific examples of the present invention have been described in detail above, but these are merely examples and do not limit the scope of the claims. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and has technical usefulness by achieving one of the objects.

2:冷却器
3:ベースプレート
3a:おもて面
3b:裏面
4:フィン
5:仕切板
6:冷媒ノズル
7:筐体
7a:天板
8:冷媒供給口
9:冷媒排出口
12:冷媒供給路
14:冷媒排出路
21:弾性体
22:支柱
91:絶縁板
92a、92b、92c:半導体チップ(冷却対象)
121:屈曲部
2: Cooler 3: Base plate 3a: Front surface 3b: Back surface 4: Fin 5: Partition plate 6: Refrigerant nozzle 7: Housing 7a: Top plate 8: Refrigerant supply port 9: Refrigerant discharge port 12: Refrigerant supply path 14: Refrigerant discharge path 21: Elastic body 22: Strut 91: Insulating plates 92a, 92b, 92c: Semiconductor chip (cooling target)
121: Bending part

Claims (2)

おもて面に冷却対象が取り付けられるベースプレートと、
前記ベースプレートの裏面に取り付けられており、平面同士を対向させて平行に配列されている複数のフィンと、
前記ベースプレートの裏面側で複数の前記フィンの先端から離間して設けられており、前記ベースプレートに沿って延びている冷媒供給路と、
複数の前記フィンの間の空間と通じており、前記冷媒供給路とベースプレートとの間に設けられている冷媒排出路と、
前記冷媒供給路に設けられており、前記ベースプレートの裏面に向かって冷媒を噴出させる冷媒ノズルと、
前記冷媒供給路内に配置されており、前記冷媒ノズルを前記フィンに向けて押圧する弾性体と、を備える冷却器。
A base plate on which the object to be cooled is attached to the front surface;
A plurality of fins attached to the back surface of the base plate and arranged in parallel with the planes facing each other;
A refrigerant supply path that is provided apart from the tips of the fins on the back side of the base plate, and extends along the base plate;
A refrigerant discharge path that communicates with a space between the plurality of fins and is provided between the refrigerant supply path and the base plate;
A refrigerant nozzle that is provided in the refrigerant supply path and ejects the refrigerant toward the back surface of the base plate;
A cooler comprising: an elastic body that is disposed in the refrigerant supply path and presses the refrigerant nozzle toward the fin.
ノズルの先端がフィンの上端に当接している請求項1に記載の冷却器。
The cooler according to claim 1, wherein the tip of the nozzle is in contact with the upper end of the fin.
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