JP2014183277A - Cooler - Google Patents

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Masahiro Suematsu
真弘 末松
Eisaku Kakiuchi
栄作 垣内
Tomohiro Takenaga
智裕 竹永
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a cooler which improves cooling performance and achieves downsizing.SOLUTION: A cooler 2 includes: a base plate 3 where cooled objects are attached to a front surface 3a; multiple fins 4 which are attached to a rear surface 3b of the base plate 3 being aligned; and a refrigerant nozzle 5 which jets a refrigerant to the base plate 3 from the rear surface side. Slits 6 which reach the base plate 3 are provided at the respective fins 4 so as to be arranged in a line and traverse the multiple fins 4. Multiple through holes 41 are formed in each fin 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、ベースプレートの裏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 a cooling target such as a semiconductor chip is attached to one surface of a base plate, and a refrigerant collides with the back 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を取り付け、その裏側に冷媒を流すタイプの冷却器が用いられることがある。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を、ベースプレートのおもて面と称し、反対の面を裏面と称する。裏面は、冷媒が流れる流路の内壁に相当する。   In order to cool a semiconductor chip or an electronic component, a cooler of a type in which a semiconductor chip or the like is attached to one surface and a refrigerant is allowed to flow on the back side may be used. 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 is attached is referred to as the front surface of the base plate, and the opposite surface is referred to as the back surface. The back surface corresponds to the inner wall of the flow path through which the refrigerant flows.

また、冷却効率を高めるため、冷媒をベースプレートに平行にではなく、ベースプレートに向けて冷媒を噴出させる冷却器が提案されている。そのようなタイプの冷却器は、衝突噴流型の冷却器と呼ばれることがある。特許文献1には、そのタイプの冷却器が開示されている。この技術では、ベースプレートの裏面に複数のフィンを設置する。冷媒ノズルは、冷却対象が取り付けられた領域の裏側に向けられている。ベースプレートに噴き付けられた冷媒は複数のフィンの間を勢いよく流れる。冷却対象の取付領域の裏側に冷媒が勢いよく噴き付けられることで、冷却対象の冷却が促進される。さらに、ベースプレートの裏面に衝突した冷媒はその後、フィンに沿って流れ、フィンと熱交換することによっても副次的に冷却対象を冷却する。また、フィンのベースプレートからの延設方向の先でベースプレートの裏面に対向するように冷媒排出路が配置されている。冷媒排出路は、断面がコの字形状であり、コの字の開口がフィンに対向するとともに、フィンの平面と直交する方向に延びるように配置されている。冷媒排出路の短手方向の両側が冷媒噴出孔に相当する。すなわち、冷媒は、冷媒排出路の両側からベースプレートに向かって噴出される。ベースプレートで跳ね返った冷媒は断面コの字型の冷媒排出路を通って排出される。   In order to increase the cooling efficiency, a cooler has been proposed in which the refrigerant is ejected toward the base plate instead of in parallel with the base plate. Such a type of cooler is sometimes referred to as an impinging jet type cooler. Patent Document 1 discloses a cooler of that type. In this technique, a plurality of fins are installed on the back surface of the base plate. The refrigerant nozzle is directed to the back side of the region where the object to be cooled is attached. The refrigerant sprayed on the base plate vigorously flows between the plurality of fins. Cooling of the cooling target is promoted by vigorously spraying the refrigerant onto the back side of the mounting region of the cooling target. Further, the refrigerant that has collided with the back surface of the base plate then flows along the fins, and cools the object to be cooled also by exchanging heat with the fins. In addition, a refrigerant discharge path is arranged so as to face the back surface of the base plate at the tip of the fin extending from the base plate. The refrigerant discharge path has a U-shaped cross section, and the U-shaped opening faces the fin and is disposed so as to extend in a direction perpendicular to the plane of the fin. Both sides of the refrigerant discharge path in the short direction correspond to the refrigerant ejection holes. That is, the refrigerant is ejected from both sides of the refrigerant discharge path toward the base plate. The refrigerant that has bounced off the base plate is discharged through a U-shaped refrigerant discharge passage.

特開2011−166113号公報JP 2011-166113 A

上記のような冷却器では、冷却器内に冷媒を連続的に供給してベースプレート及びフィンを冷却し、冷却後の冷媒を冷媒排出路を通じて連続的に外部に排出している。そのため、連続的に供給される冷媒を流れが止まることなく排出するために、ある程度の大きさの冷媒排出路を形成して冷媒を排出している。その結果、冷却器が大型化することがあった。そこで本明細書が開示する技術は、上記の課題に鑑みて、小型化できる冷却器を提供する。   In the cooler as described above, the refrigerant is continuously supplied into the cooler to cool the base plate and the fins, and the cooled refrigerant is continuously discharged to the outside through the refrigerant discharge path. Therefore, in order to discharge the continuously supplied refrigerant without stopping the flow, a refrigerant discharge passage having a certain size is formed to discharge the refrigerant. As a result, the cooler may be increased in size. In view of the above problems, the technology disclosed in this specification provides a cooler that can be downsized.

本明細書に開示の技術は、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、一方面に冷却対象が取り付けられるベースプレートと、ベースプレートの一方面とは反対側の他方面に並んで取り付けられている複数のフィンと、他方面側からベースプレートに向けて冷媒を噴出する冷媒ノズルと、を備えている。また、各々のフィンに、ベースプレートまで達するスリットが、複数のフィンを横断するように一列に設けられている。また、各々のフィンに、フィンの並び方向に貫通する複数の貫通孔が形成されている。また、冷却器は、冷媒ノズルから噴出された冷媒を外部に排出する冷媒排出口を備えることが好ましく、冷媒ノズルからベースプレートに向けて噴出された冷媒が貫通孔を通過してフィンの並び方向に流れ、冷媒排出口から外部に排出される。このような構成によれば、冷媒ノズルから噴出された冷媒がベースプレートを冷却した後に貫通孔を通過して流れるので、貫通孔を通じて冷媒を冷媒排出口に送ることができ、この冷媒排出口から冷媒を排出できる。したがって、貫通孔を通じて冷媒を流すことにより、冷媒を排出するための空間を小さくすることができ、冷却器全体を小型化できる。また、上記の冷却器において、冷媒ノズルがスリットに挿入されていることが好ましい。   The technology disclosed in the present specification relates to a cooler that cools a cooling target attached to a base plate. This cooler has a base plate to which a cooling target is attached on one side, a plurality of fins attached side by side on the other side opposite to the one side of the base plate, and a jet of refrigerant from the other side toward the base plate. And a refrigerant nozzle. In addition, a slit reaching each base plate is provided in a row so as to cross the plurality of fins. Each fin has a plurality of through holes penetrating in the direction in which the fins are arranged. The cooler preferably includes a refrigerant discharge port that discharges the refrigerant ejected from the refrigerant nozzle to the outside, and the refrigerant ejected from the refrigerant nozzle toward the base plate passes through the through holes in the fin alignment direction. It flows and is discharged to the outside from the refrigerant outlet. According to such a configuration, since the refrigerant ejected from the refrigerant nozzle flows through the through hole after cooling the base plate, the refrigerant can be sent to the refrigerant discharge port through the through hole, and the refrigerant can be discharged from the refrigerant discharge port. Can be discharged. Therefore, by flowing the refrigerant through the through hole, the space for discharging the refrigerant can be reduced, and the entire cooler can be reduced in size. In the cooler described above, it is preferable that the refrigerant nozzle is inserted into the slit.

実施形態の冷却器の斜視図を示す(筐体は仮想線で描いてある)。The perspective view of the cooler of an embodiment is shown (the case is drawn with the imaginary line). 冷却器の分解斜視図を示す(筐体は省略)。An exploded perspective view of a cooler is shown (case is omitted). 図1のIII−III線に沿った断面図を示す。Sectional drawing along the III-III line | wire of FIG. 1 is shown. 図3のIV−IV線に沿った断面図を示す。Sectional drawing along the IV-IV line of FIG. 3 is shown. 冷却器の断面図を示す。A cross-sectional view of the cooler is shown. 貫通孔を有するフィンの製造方法の一例を説明する図を示す。The figure explaining an example of the manufacturing method of the fin which has a through-hole is shown.

図面を参照して実施形態の冷却器を説明する。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、筐体10は仮想線(二点鎖線)で描いてあり、内部の構造を実線で描いてある。また、図2に、筐体を除く部品(ベースプレート3、冷媒ノズル5、及び、仕切プレート7等)の分解斜視図を示す。図3は、図1のIII−III線に沿った断面図であり、図4は、図3のIV−IV線に沿った断面図である。   The cooler of an embodiment is explained with reference to drawings. FIG. 1 is a perspective view of the cooler 2. However, in FIG. 1, the housing 10 is drawn with a virtual line (two-dot chain line) and the internal structure is drawn with a solid line so that the internal structure of the cooler 2 can be understood. FIG. 2 is an exploded perspective view of components (base plate 3, refrigerant nozzle 5, partition plate 7, etc.) excluding the housing. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 1, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG.

図1〜図4に示すように、冷却器2は、一方の面に冷却対象の取付領域が規定されたベースプレート3と、ベースプレート3の他方の面に並んで設置された複数のフィン4と、筐体内で冷媒の供給チャネルと排出チャネルを区画する仕切プレート7と、冷媒をベースプレート3に向けて噴出する冷媒ノズル5と、筐体10で構成される。全ての部材は、熱伝導率の高い金属、典型的にはアルミニウムで作られている。説明の便宜ため、図に描かれている座標系を参照し、ベースプレート3のZ軸負方向を向いている面をおもて面3a(一方面)と称し、Z軸の正方向を向いている面を裏面3b(他方面)と称する。おもて面3aに冷却対象取付領域が規定されている。裏面3bに複数のフィン4が設けられている。このフィン4は、例えばアルミニウム等の金属により平板状に形成されている。   As shown in FIGS. 1 to 4, the cooler 2 includes a base plate 3 in which a mounting area to be cooled is defined on one surface, and a plurality of fins 4 arranged side by side on the other surface of the base plate 3, A partition plate 7 that divides a supply channel and a discharge channel of the coolant in the housing, a coolant nozzle 5 that ejects the coolant toward the base plate 3, and a housing 10 are configured. All members are made of a metal with high thermal conductivity, typically aluminum. For convenience of explanation, referring to the coordinate system depicted in the figure, the surface of the base plate 3 facing the negative Z-axis direction is referred to as the front surface 3a (one surface) and facing the positive Z-axis direction. The surface that is present is referred to as back surface 3b (the other surface). A cooling target attachment region is defined on the front surface 3a. A plurality of fins 4 are provided on the back surface 3b. The fin 4 is formed in a flat plate shape from a metal such as aluminum.

冷却器2は、冷媒ノズル5により冷媒をベースプレート3の裏面3bに勢いよく衝突させることで、冷却対象取付領域に取り付けた冷却対象を効率よく冷却する。冷却対象は、典型的には、半導体チップである。また、冷媒は、液体であり、典型的には水あるいは不凍液である。   The cooler 2 efficiently cools the cooling target attached to the cooling target attachment region by causing the refrigerant nozzle 5 to vigorously collide the refrigerant with the back surface 3b of the base plate 3. The object to be cooled is typically a semiconductor chip. The refrigerant is a liquid, typically water or antifreeze.

複数のフィン4は、ベースプレート3の裏面3bに、その平面が対向するように平行に配置されている。また、複数のフィン4は、起立した状態でベースプレート3の裏面3bに固定されており、Y軸方向に沿って等間隔で並んでいる。図2に示すように、各フィンにはスリット6が設けられている。複数のフィン4のスリット6は、フィンの並び方向に一直線に設けられている。別言すれば、スリット6は、複数のフィンにわたって、複数のフィン4を横断するように一列に設けられている。また、各スリット6は、フィン4の先端からベースプレート3まで達している。   The plurality of fins 4 are arranged in parallel to the back surface 3b of the base plate 3 so that the planes thereof face each other. Further, the plurality of fins 4 are fixed to the back surface 3b of the base plate 3 in an upright state, and are arranged at equal intervals along the Y-axis direction. As shown in FIG. 2, each fin is provided with a slit 6. The slits 6 of the plurality of fins 4 are provided in a straight line in the fin arrangement direction. In other words, the slits 6 are provided in a row so as to cross the plurality of fins 4 across the plurality of fins. Each slit 6 extends from the tip of the fin 4 to the base plate 3.

図1、図2に示すように、このスリット6に、冷媒ノズル5が嵌合する。冷媒ノズル5は、ベースプレート3の裏面3bに対してほぼ垂直に延びており、先端開口がベースプレート3を向いている。冷媒ノズル5の先端は、スリット6を通り、ベースプレート3の直近に達している。   As shown in FIGS. 1 and 2, the refrigerant nozzle 5 is fitted into the slit 6. The refrigerant nozzle 5 extends substantially perpendicular to the back surface 3 b of the base plate 3, and the tip opening faces the base plate 3. The tip of the refrigerant nozzle 5 passes through the slit 6 and reaches the vicinity of the base plate 3.

冷媒ノズル5の先端の長手方向の両側には、係合突起5aが設けられており、他方、ベースプレート3において係合突起5aに対応する位置には、係合窪み5bが設けられている。冷媒ノズル5をスリット6に挿通すると、冷媒ノズル5の係合突起5aがベースプレート3の係合窪み5bと嵌合し、冷媒ノズル5の先端がベースプレート3に固定される。   Engagement protrusions 5 a are provided on both sides of the front end of the refrigerant nozzle 5 in the longitudinal direction, and on the other hand, engagement recesses 5 b are provided on the base plate 3 at positions corresponding to the engagement protrusions 5 a. When the refrigerant nozzle 5 is inserted into the slit 6, the engagement protrusion 5 a of the refrigerant nozzle 5 is fitted into the engagement recess 5 b of the base plate 3, and the tip of the refrigerant nozzle 5 is fixed to the base plate 3.

冷媒ノズル5は、仕切プレート7から延びている。仕切プレート7は、筐体10の内部空間を二分する板であり、仕切プレート7の上方の空間が冷媒供給チャネルA(冷媒供給路)を構成し、仕切プレート7の下方の空間(仕切プレート7とフィン4の間の空間)が冷媒排出チャネルC(冷媒排出路)を構成する(図1参照)。なお、冷媒ノズル5の内側の空間をノズル内流路Bと称する。また、冷媒ノズル5は、スリット6に挿入され、複数のフィン4の側面に当接してスリット6内に固定されている。   The refrigerant nozzle 5 extends from the partition plate 7. The partition plate 7 is a plate that bisects the internal space of the housing 10, and the space above the partition plate 7 constitutes the refrigerant supply channel A (refrigerant supply path), and the space below the partition plate 7 (partition plate 7 And the space between the fins 4) constitute a refrigerant discharge channel C (refrigerant discharge path) (see FIG. 1). The space inside the refrigerant nozzle 5 is referred to as an in-nozzle flow path B. Further, the refrigerant nozzle 5 is inserted into the slit 6 and is fixed in the slit 6 in contact with the side surfaces of the plurality of fins 4.

各フィン4には、フィン4の並び方向に貫通する複数(本実施形態では18個)の貫通孔41が形成されている。各貫通孔41はフィン4を円形にくり抜くことにより形成されている。また、複数の貫通孔41は、フィン4の平面全体にわたって形成され、フィン4の厚み方向へ貫通している。また、並んで配置された複数のフィン4において、貫通孔41は同じ位置に形成され、フィン4の並び方向に直線状に並んでいる。これにより、図4において太線の矢印で示すように、冷媒が複数の貫通孔41を通じてフィン4の並び方向に流れる。   Each fin 4 is formed with a plurality (18 in the present embodiment) of through-holes 41 penetrating in the direction in which the fins 4 are arranged. Each through hole 41 is formed by hollowing out the fin 4 into a circle. Further, the plurality of through holes 41 are formed over the entire plane of the fin 4 and penetrate in the thickness direction of the fin 4. Further, in the plurality of fins 4 arranged side by side, the through holes 41 are formed at the same position, and are arranged in a straight line in the arrangement direction of the fins 4. As a result, the refrigerant flows in the direction in which the fins 4 are arranged through the plurality of through holes 41 as indicated by the thick arrows in FIG.

図1、2に加えて図3、図4を参照して冷却器2における冷媒の流れを説明する。図3と図4における太線の矢印は、冷媒の流れを表している。筐体10には、冷媒供給口12と冷媒排出口13が設けられている。冷媒供給口12は、仕切プレート7の上方の空間(仕切プレート7を挟んでベースプレート3よりも遠い側の空間)、即ち、冷媒供給チャネルAに通じている。冷媒排出口13は、仕切プレート7の下方の空間(仕切プレート7よりもベースプレート3に近い側の空間)、即ち、冷媒排出チャネルCに通じており、冷媒を外部に排出する。また、冷媒排出口13は、冷媒流れ方向の下流(フィン4の並び方向の下流)に形成され、スリット6の両側にそれぞれ形成されている。冷媒供給口12は、筐体10において、フィン4の平面が延びる方向(図の座標系においてX軸方向)の端に設けられており、冷媒排出口13は、フィン4の平面が向いている方向(Y軸方向)の端に設けられている。別言すれば、冷媒排出口13は、フィン4の並び方向に直交する方向を向いて開口している。冷媒供給口12には、冷媒を供給するパイプが接続される。冷媒排出口13には、冷媒を排出するパイプが接続される。冷媒は、不図示のリザーブタンクに通じており、不図示のポンプにより、冷媒供給口12へと供給される。   The refrigerant flow in the cooler 2 will be described with reference to FIGS. 3 and 4 in addition to FIGS. Thick line arrows in FIGS. 3 and 4 represent the flow of the refrigerant. The housing 10 is provided with a refrigerant supply port 12 and a refrigerant discharge port 13. The refrigerant supply port 12 communicates with a space above the partition plate 7 (a space farther than the base plate 3 with the partition plate 7 in between), that is, a refrigerant supply channel A. The coolant discharge port 13 communicates with a space below the partition plate 7 (a space closer to the base plate 3 than the partition plate 7), that is, the coolant discharge channel C, and discharges the coolant to the outside. The refrigerant discharge ports 13 are formed downstream in the refrigerant flow direction (downstream in the direction in which the fins 4 are arranged) and are formed on both sides of the slit 6. The refrigerant supply port 12 is provided at the end of the casing 10 in the direction in which the plane of the fin 4 extends (X-axis direction in the coordinate system in the figure), and the refrigerant discharge port 13 faces the plane of the fin 4. It is provided at the end in the direction (Y-axis direction). In other words, the refrigerant discharge port 13 opens in a direction perpendicular to the direction in which the fins 4 are arranged. A pipe for supplying a refrigerant is connected to the refrigerant supply port 12. A pipe for discharging the refrigerant is connected to the refrigerant discharge port 13. The refrigerant communicates with a reserve tank (not shown), and is supplied to the refrigerant supply port 12 by a pump (not shown).

冷媒供給口12から筐体10の内部へ供給された冷媒は、図中のX軸に沿って流れ、冷媒供給チャネルAからノズル内流路Bを通り、冷媒ノズル5の先端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される。ベースプレート3のおもて面3aには、半導体チップ92がヒートスプレッダ91を介して取り付けられている。ヒートスプレッダ91は、半導体チップ92の熱をベースプレート3に効率よく伝えるための伝熱板であり、熱伝導率の高い銅で作られている。半導体チップ92が冷却対象に相当し、ヒートスプレッダ91が取り付けられている領域が、冷却対象取付領域に相当する。冷媒ノズル5は、冷却対象取付領域の裏面に向けて冷媒を噴出させる。   The refrigerant supplied from the refrigerant supply port 12 to the inside of the housing 10 flows along the X axis in the figure, passes through the refrigerant supply channel A, passes through the nozzle flow path B, and passes from the tip of the refrigerant nozzle 5 to the back surface of the base plate 3. It is ejected vigorously toward 3b. A semiconductor chip 92 is attached to the front surface 3 a of the base plate 3 via a heat spreader 91. The heat spreader 91 is a heat transfer plate for efficiently transferring the heat of the semiconductor chip 92 to the base plate 3 and is made of copper having a high thermal conductivity. The semiconductor chip 92 corresponds to the cooling target, and the region where the heat spreader 91 is attached corresponds to the cooling target attachment region. The refrigerant nozzle 5 ejects the refrigerant toward the back surface of the cooling target attachment region.

冷媒ノズル5から噴出した冷媒は、ベースプレート3の裏面3b(特に、冷却対象取付領域の裏面側)に衝突し、その後、フィン4に沿って流れる。冷媒は、ベースプレート3の裏面に衝突し、そこでベースプレート3から熱を吸収する。冷媒がベースプレート3の裏面3bに強く連続的に衝突するので、冷媒はベースプレート3の熱を効率よく吸収する。熱を吸収した冷媒は、フィン4の間を通り、冷媒排出チャネルCへと向かう。また、一部の冷媒は、フィン4の貫通孔41を通してフィン4の並び方向へ流れてゆく。   The refrigerant ejected from the refrigerant nozzle 5 collides with the back surface 3 b of the base plate 3 (particularly, the back surface side of the cooling target attachment region), and then flows along the fins 4. The refrigerant collides with the back surface of the base plate 3 and absorbs heat from the base plate 3 there. Since the refrigerant strongly and continuously collides with the back surface 3 b of the base plate 3, the refrigerant efficiently absorbs the heat of the base plate 3. The refrigerant that has absorbed heat passes between the fins 4 and travels toward the refrigerant discharge channel C. A part of the refrigerant flows in the direction in which the fins 4 are arranged through the through holes 41 of the fins 4.

ベースプレート3の裏面3bに衝突した冷媒は、フィン4の横を通る間に、フィン4からも熱を吸収する。その後、冷媒は、フィン4と仕切プレート7の間の冷媒排出チャネルCを通り、冷媒排出口13から排出される。また、一部の冷媒は、フィン4の貫通孔41を通してフィン4の並び方向(フィン4の平面に直交する方向)へ流れ、その後この冷媒は、冷媒排出口13から外部に排出される。冷媒排出口13は、フィン4の平面が向いている方向で筐体10の端に設けられており、冷媒は冷媒排出チャネルCおよびフィン4の貫通孔41を通して、フィン4の平面と交差する方向に流れる。別言すれば、冷媒供給チャネルAにおける冷媒の流れ方向と、冷媒排出チャネルCおよびフィン4の貫通孔41における冷媒の流れ方向とは、略直交する。半導体チップ92は、ヒートスプレッダ91、ベースプレート3、及び、フィン4を介して効率よく冷却される。   The refrigerant that has collided with the back surface 3 b of the base plate 3 also absorbs heat from the fins 4 while passing along the sides of the fins 4. Thereafter, the refrigerant passes through the refrigerant discharge channel C between the fins 4 and the partition plate 7 and is discharged from the refrigerant discharge port 13. A part of the refrigerant flows through the through holes 41 of the fins 4 in the direction in which the fins 4 are arranged (a direction perpendicular to the plane of the fins 4). The refrigerant discharge port 13 is provided at the end of the housing 10 in a direction in which the plane of the fin 4 faces, and the refrigerant crosses the plane of the fin 4 through the refrigerant discharge channel C and the through hole 41 of the fin 4. Flowing into. In other words, the flow direction of the refrigerant in the refrigerant supply channel A and the flow direction of the refrigerant in the refrigerant discharge channel C and the through hole 41 of the fin 4 are substantially orthogonal. The semiconductor chip 92 is efficiently cooled via the heat spreader 91, the base plate 3, and the fins 4.

冷却器2の構造の利点を説明する。衝突噴流型の冷却器2は、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冷媒ノズル5がフィン4のスリット6に挿入され、ベースプレート3の直近に達している。そして、冷媒ノズル5の先端は、冷却対象取付領域の裏面に向いている。それゆえ、冷媒は、冷却対象取付領域の裏面に集中して衝突し、冷却対象を効率よく冷却する。   The advantages of the structure of the cooler 2 will be described. In the impinging jet type cooler 2, the refrigerant nozzle 5 that ejects the refrigerant toward the back surface 3 b of the base plate 3 is inserted into the slit 6 of the fin 4, and reaches the immediate vicinity of the base plate 3. And the front-end | tip of the refrigerant | coolant nozzle 5 has faced the back surface of the cooling object attachment area | region. Therefore, the refrigerant concentrates and collides with the back surface of the cooling target attachment region, and cools the cooling target efficiently.

ベースプレート3の裏面3bに衝突した冷媒はフィン4に沿って流れる。フィン4では、ベースプレート3に近い側が高温であり、ベースプレート3から離れるに従って温度が低くなる。冷媒ノズル5から噴出された冷媒は、フィン4の根元(ベースプレート3に近い側)に先に触れ、次いで、フィン4の先端(ベースプレート3から遠い側)に触れる。冷媒が、フィンの高温領域(フィンの根元側)に先に触れ、順次に低温側(フィンの先端側)に触れることも、冷却効率の向上に寄与している。   The refrigerant that has collided with the back surface 3 b of the base plate 3 flows along the fins 4. In the fin 4, the side close to the base plate 3 is hot, and the temperature decreases as the distance from the base plate 3 increases. The refrigerant ejected from the refrigerant nozzle 5 first touches the root of the fin 4 (side closer to the base plate 3) and then touches the tip of the fin 4 (side far from the base plate 3). The refrigerant first touches the high temperature region (fin base side) of the fin, and then touches the low temperature side (fin tip side) sequentially, which contributes to the improvement of the cooling efficiency.

また、冷媒が貫通孔41を通過してフィン4の並び方向に流れるので、貫通孔41を通じて冷媒を排出できる。したがって、冷媒を排出するための冷媒排出チャネルCの空間を小さくすることができ、冷却器2全体を小型化できる。また、冷媒排出チャネルCの空間を小さくできるので、仕切プレート7及び冷媒ノズル5の配置位置をフィン4やベースプレート3に近づけることができる。これにより、ベースプレート3に近い位置で冷媒ノズル5から冷媒を噴出できるので、冷媒を勢い良くベースプレート3に衝突させる共に、この冷媒をフィン4の根元側まで導入することができる。よって、冷却性能が向上する。また、図5に示すように、冷媒ノズル5の先端51の高さ位置を変えない場合であっても、冷媒排出チャネルCの空間を小さくできることにより、仕切プレート7の位置をフィン4に近づけることができ、その結果、仕切プレート7から延びる冷媒ノズル5の長さを短くできる。これにより、冷媒が通過する冷媒ノズル5を短くできるので、冷媒ノズル5における冷媒の圧力損失を低減でき、冷媒をベースプレート3に勢い良く噴出できる。よって、冷却性能が向上する。   Further, since the refrigerant passes through the through holes 41 and flows in the direction in which the fins 4 are arranged, the refrigerant can be discharged through the through holes 41. Therefore, the space of the refrigerant discharge channel C for discharging the refrigerant can be reduced, and the entire cooler 2 can be reduced in size. Further, since the space of the refrigerant discharge channel C can be reduced, the arrangement positions of the partition plate 7 and the refrigerant nozzle 5 can be brought closer to the fins 4 and the base plate 3. Thereby, since the refrigerant can be ejected from the refrigerant nozzle 5 at a position close to the base plate 3, it is possible to cause the refrigerant to collide with the base plate 3 vigorously and to introduce the refrigerant to the base side of the fins 4. Therefore, the cooling performance is improved. Further, as shown in FIG. 5, even when the height position of the tip 51 of the refrigerant nozzle 5 is not changed, the space of the refrigerant discharge channel C can be reduced, so that the position of the partition plate 7 is brought closer to the fin 4. As a result, the length of the refrigerant nozzle 5 extending from the partition plate 7 can be shortened. Thereby, since the refrigerant nozzle 5 through which the refrigerant passes can be shortened, the pressure loss of the refrigerant in the refrigerant nozzle 5 can be reduced, and the refrigerant can be ejected to the base plate 3 vigorously. Therefore, the cooling performance is improved.

次に、貫通孔41を有するフィン4の製造方法の一例について説明する。図6は、貫通孔41を有するフィン4の製造方法の一例を説明する図である。図6の(a1)〜(d1)は横から視た断面図であり、(a2)〜(d2)は、(a1)〜(d1)の所定断面における断面図である。フィン4を製造するときは、まず、図6(a1)、(a2)に示すように、立方体の金属塊401に複数の貫通孔41を形成する。貫通孔41を形成するときは、金属塊401を例えばドリル等により長手方向にくり抜き、貫通させる。次に、図6(b1)、(b2)に示すように、貫通孔41が形成された金属塊401に縦方向(短手方向)に複数の切れ目を入れることにより、複数のフィン4を形成する。この切れ目は公知の切削工具により入れることができる。また、切れ目を金属塊401の上端から下端近傍まで入れることにより、フィン4と共にペースプレート3が形成される。続いて、図6(c1)、(c2)に示すように、複数のフィン4に切れ目を入れることによりスリット6を形成する。スリット6は、フィン4の中央部において、フィン4の上端からペースプレート3まで延びている。その後、図6(d1)、(d2)に示すように、仕切プレート7から延びる冷媒ノズル5をスリット6に挿入する。以上のような方法により、貫通孔41を有するフィン4が製造される。   Next, an example of a method for manufacturing the fin 4 having the through hole 41 will be described. FIG. 6 is a diagram for explaining an example of a method for manufacturing the fin 4 having the through hole 41. (A1) to (d1) in FIG. 6 are cross-sectional views viewed from the side, and (a2) to (d2) are cross-sectional views in predetermined cross sections of (a1) to (d1). When manufacturing the fin 4, first, as shown in FIGS. 6A1 and 6A2, a plurality of through holes 41 are formed in a cubic metal lump 401. When the through-hole 41 is formed, the metal block 401 is cut out in the longitudinal direction with a drill or the like, for example, and penetrated. Next, as shown in FIGS. 6 (b1) and (b2), a plurality of fins 4 are formed by making a plurality of cuts in the vertical direction (short direction) in the metal block 401 in which the through holes 41 are formed. To do. This cut can be made with a known cutting tool. Moreover, the pace plate 3 is formed together with the fins 4 by making the cut from the upper end to the vicinity of the lower end of the metal block 401. Subsequently, as shown in FIGS. 6C1 and 6C2, slits 6 are formed by making cuts in the plurality of fins 4. The slit 6 extends from the upper end of the fin 4 to the pace plate 3 at the center of the fin 4. Thereafter, as shown in FIGS. 6 (d 1) and (d 2), the refrigerant nozzle 5 extending from the partition plate 7 is inserted into the slit 6. The fin 4 having the through hole 41 is manufactured by the method as described above.

以上、一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、上記実施形態では複数のフィン4の貫通孔41がフィン4の並び方向に直線状に並んで形成されていたが、この構成に限定されるものではなく、複数の貫通孔41がフィン4の並び方向で互いにずれていてもよい。また、上記実施形態では円形の貫通孔41を18個形成していたが、貫通孔41の数や形状は特に限定されず適宜変更可能である。   As mentioned above, although one embodiment was described, a specific mode is not limited to the above-mentioned embodiment. For example, in the above embodiment, the through holes 41 of the plurality of fins 4 are formed in a straight line in the direction in which the fins 4 are arranged. However, the present invention is not limited to this configuration. They may be shifted from each other in the direction of alignment. In the above embodiment, 18 circular through holes 41 are formed. However, the number and shape of the through holes 41 are not particularly limited and can be appropriately changed.

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:冷媒ノズル
5a:係合突起
5b:係合窪み
6:スリット
7:仕切プレート
10:筐体
12:冷媒供給口
13:冷媒排出口
41:貫通孔
91:ヒートスプレッダ
92:半導体チップ
A:冷媒供給チャネル
B:ノズル内流路
C:冷媒排出チャネル
2: Cooler 3: Base plate 3a: Front surface 3b: Back surface 4: Fin 5: Refrigerant nozzle 5a: Engagement protrusion 5b: Engagement recess 6: Slit 7: Partition plate 10: Housing 12: Refrigerant supply port 13 : Refrigerant discharge port 41: Through hole 91: Heat spreader 92: Semiconductor chip A: Refrigerant supply channel B: Nozzle flow path C: Refrigerant discharge channel

Claims (3)

一方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前記一方面とは反対側の他方面に並んで取り付けられている複数のフィンと、
前記他方面側から前記ベースプレートに向けて冷媒を噴出する冷媒ノズルと、を備えており、
各々の前記フィンに、前記ベースプレートまで達するスリットが、複数の前記フィンを横断するように一列に設けられており、かつ、フィンの並び方向に貫通する複数の貫通孔が形成されている、冷却器。
A base plate to which the object to be cooled is attached on one side;
A plurality of fins mounted side by side on the other surface opposite to the one surface of the base plate;
A refrigerant nozzle that ejects the refrigerant from the other surface side toward the base plate,
In each of the fins, slits reaching the base plate are provided in a row so as to cross the plurality of fins, and a plurality of through holes penetrating in the direction in which the fins are arranged are formed. .
前記冷媒ノズルから噴出された冷媒を外部に排出する冷媒排出口を備え、
前記冷媒ノズルから前記ベースプレートに向けて噴出された冷媒が前記貫通孔を通過して前記フィンの並び方向に流れ、前記冷媒排出口から外部に排出される請求項1に記載の冷却器。
A refrigerant discharge port for discharging the refrigerant ejected from the refrigerant nozzle to the outside;
The cooler according to claim 1, wherein the refrigerant jetted from the refrigerant nozzle toward the base plate flows through the through holes in the direction in which the fins are arranged, and is discharged to the outside from the refrigerant discharge port.
前記冷媒ノズルが前記スリットに挿入されている、請求項1又は2に記載の冷却器。   The cooler according to claim 1 or 2, wherein the refrigerant nozzle is inserted into the slit.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108076615A (en) * 2017-12-07 2018-05-25 珠海格力电器股份有限公司 Radiator and air conditioner

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