JP2019186297A - コールドプレート - Google Patents
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Abstract
【課題】複数のフィンとカバーとを確実に接合しつつ、複数のフィン間の各流路の断面積のばらつきを抑えたコールドプレートを提供する。【解決手段】コールドプレート10は、ベースプレート20と、ベースプレート20との間に内部空間Sを画成するカバー30と、内部空間Sに配置された複数のフィン40と、を備え、複数のフィン40の下端部には、ベースプレート20に接合された下接合部42が形成され、複数のフィン40の上端部には、先端が下方向を向くように曲げられカバー30と接合された上接合部43が形成されている。【選択図】図2
Description
本発明は、コールドプレートに関する。
従来から、下記特許文献1に示されるようなコールドプレートが知られている。このコールドプレートは、ベースプレートと、これを覆って内部空間を形成するトップカバーと、内部空間に配された複数のフィンと、を備えている。フィンは略コ字状に形成され、両端部に設けられた接合板部を、ベースプレート若しくはトップカバーに密着させることでフィンを接合している。このコールドプレートによれば、冷媒が複数のフィン同士の間の流路を通ることでフィンの熱を奪って冷却することができる。
また、特許文献1には、トップカバーを被せた際に、フィンの中央部を撓ませることで、ベースプレート若しくはカバーにフィンを密着させることが開示されている。
また、特許文献1には、トップカバーを被せた際に、フィンの中央部を撓ませることで、ベースプレート若しくはカバーにフィンを密着させることが開示されている。
特許文献1に記載のように、フィンの中央部を変形させた場合、フィン間の流路の断面積にばらつきが生じやすい。流路の断面積がばらつくと、各流路を流れる冷媒の量が不均等になり、冷却効率の低下につながる。
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、複数のフィンとカバーとを確実に接合しつつ、複数のフィン間の各流路の断面積のばらつきを抑えたコールドプレートを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の第1の態様に係るコールドプレートは、ベースプレートと、前記ベースプレートとの間に内部空間を画成するカバーと、前記内部空間に配置された複数のフィンと、を備え、複数の前記フィンの下端部には、前記ベースプレートに接合された下接合部が形成され、複数の前記フィンの上端部には、先端が下方向を向くように曲げられ前記カバーと接合された上接合部が形成されている。
上記コールドプレートを製造する際には、カバーを被せると、フィンの上接合部が下向きに撓むように、フィンが変形する。これにより、複数のフィンの上下方向の高さにばらつきがある場合でも、このばらつきを吸収して、各フィンを確実にカバーに接触させて接合することができる。
また、従来の構成では、複数のフィンの上下方向の高さにばらつきがある場合、例えばカバーを被せた時に上下方向の高さの高いフィンが傾き、フィンの間隔が広がる、又は狭まる可能性がある。これに対し、上記第1の態様によれば、フィンの上端部を変形させることで、フィンのうち流路として機能する部分の間隔が変化してしまうことを抑えることができる。つまり、従来技術のようにフィンの中央部を変形させる場合と比較して流路の断面積が安定する。
すなわち、上記第1の態様によれば、内部空間の上下方向の高さに応じて上接合部が下方向を向くように変形していることで、複数のフィンとカバーとを確実に接合しつつ、フィン間の流路の断面積を安定させることができる。
また、従来の構成では、複数のフィンの上下方向の高さにばらつきがある場合、例えばカバーを被せた時に上下方向の高さの高いフィンが傾き、フィンの間隔が広がる、又は狭まる可能性がある。これに対し、上記第1の態様によれば、フィンの上端部を変形させることで、フィンのうち流路として機能する部分の間隔が変化してしまうことを抑えることができる。つまり、従来技術のようにフィンの中央部を変形させる場合と比較して流路の断面積が安定する。
すなわち、上記第1の態様によれば、内部空間の上下方向の高さに応じて上接合部が下方向を向くように変形していることで、複数のフィンとカバーとを確実に接合しつつ、フィン間の流路の断面積を安定させることができる。
ここで、上記コールドプレートは、前記上接合部において、前記フィンが上方向に向けて凸の曲面状に湾曲していてもよい。
この場合、湾曲していないフィンの上端面のみがカバーに接合される場合と比較して、カバーとフィンとの接合面積が大きくなり、両者をより確実に接合させることができる。また、カバーとフィンとの接合面積が安定することで、内部空間の内圧が高くなった場合でも、接合部が剥離することが抑えられる。
また、上記コールドプレートは、前記上接合部において、前記フィンが少なくとも2回曲げられていてもよい。
この場合、例えば上接合部の先端を隣接する他のフィンと接触させることができる。これにより、フィンの上端部同士の間の流路面積を安定させることができる。
本発明の第2の態様に係るコールドプレートは、ベースプレートと、前記ベースプレートとの間に内部空間を画成するカバーと、前記内部空間に配置された複数のフィンと、前記カバーおよび複数の前記フィンの両者に拡散接合された接合部材と、を備える。
上記第2の態様によれば、複数のフィンに高さのばらつきがある場合であっても、接合部材が変形することでこのばらつきを吸収し、接合部材を介して確実にフィンの上端とカバーと接合させることができる。
また、上記コールドプレートでは、前記接合部材は波形の板状に形成され、前記波形の山部および谷部が延びる方向と、前記フィンの延びる方向とが互いに直交していてもよい。
この場合、カバーを被せる際に、波形の板状に形成された接合部材が、フィンの上端部とカバーの下面とに挟まれて変形する。従って、複数のフィンの上下方向の高さにばらつきがある場合であっても、このばらつきを吸収し、接合部材を介してより確実にフィンとカバーとを接合させることができる。
さらに、波形の山部および谷部が延びる方向と、フィンの延びる方向とが直交していることで、谷部とフィンとが平行に延びる場合と比較して、接合部材の谷部がフィン同士の間に入り込むことを防止することができる。また、接合部材と各フィンとの接合面積が大きくなり、両者をより確実に接合させることができる。
さらに、波形の山部および谷部が延びる方向と、フィンの延びる方向とが直交していることで、谷部とフィンとが平行に延びる場合と比較して、接合部材の谷部がフィン同士の間に入り込むことを防止することができる。また、接合部材と各フィンとの接合面積が大きくなり、両者をより確実に接合させることができる。
また、上記コールドプレートでは、前記接合部材が発泡金属によって形成されていてもよい。
この場合、カバーを被せる際に、発泡金属によって形成された接合部材が、フィンの上端部とカバーの下面とに挟まれて変形する。従って、複数のフィンの上下方向の高さにばらつきがある場合であっても、このばらつきを吸収し、接合部材を介してより確実にフィンとカバーとを接合させることができる。
本発明の上記態様によれば、複数のフィンとカバーとを確実に接合しつつ、複数のフィン間の各流路の断面積のばらつきを抑えたコールドプレートを提供することができる。
(第1実施形態)
以下、第1実施形態のコールドプレートについて図面に基づいて説明する。また、本発明は以下の実施形態に限定されない。
以下、第1実施形態のコールドプレートについて図面に基づいて説明する。また、本発明は以下の実施形態に限定されない。
図1(a)、(b)、および図2に示すように、コールドプレート10は、ベースプレート20、カバー30、および複数のフィン40を備える。カバー30には、冷媒流入口33および冷媒流出口34が形成されている。このコールドプレート10では、冷媒が冷媒流入口33から流入し、コールドプレート10内を通過して、冷媒流出口34から流出する。
<方向定義>
ここで本実施形態では、XYZ直交座標系を設定して各構成の位置関係を説明する。Y方向は、複数のフィン40が延びる方向である。X方向は、複数のフィン40が並列されている方向である。Z方向を上下方向といい、上下方向におけるカバー30側を上方といい、ベースプレート20側を下方という。
ここで本実施形態では、XYZ直交座標系を設定して各構成の位置関係を説明する。Y方向は、複数のフィン40が延びる方向である。X方向は、複数のフィン40が並列されている方向である。Z方向を上下方向といい、上下方向におけるカバー30側を上方といい、ベースプレート20側を下方という。
ベースプレート20は、例えば銅やアルミニウムなどの熱伝導率の大きい材質により形成されている。ベースプレート20に、例えばCPUなどの発熱体を接触させることで、この発熱体の熱をベースプレート20が奪い、フィン40を介して冷媒に伝えることで、発熱体を冷却することができる。冷媒としては、例えば水やアルコールの他、公知の化合物などを適宜用いることができる。
ベースプレート20は、上面視において、略矩形状に形成されている。ベースプレート20の上面には、複数のフィン40が上方向に向けて立設されている。複数のフィン40は、図1(a)に一点破線で示された領域Fに配置されている。図1(a)に示すように、領域Fとカバー30の周壁32の内面(図1(a)の破線部)との間には、X方向およびY方向の隙間が設けられており、この隙間も冷媒の流路として機能する。
カバー30の材質としては、銅などの金属を用いることができる。カバー30は下方に向けて開口する箱状に形成されており、頂壁31および周壁32を有している。頂壁31はXY平面内に延びる矩形の板状に形成されている。周壁32は、頂壁31の外縁から下方に向けて延びている。カバー30は、複数のフィン40を覆っている。周壁32の下端部は、ロウ付けなどによってベースプレート20に固定されている。
図2に示すように、ベースプレート20とカバー30との間には、内部空間Sが画成されている。冷媒流入口33および冷媒流出口34は、内部空間Sに連通している。冷媒流入口33および冷媒流出口34は、不図示のポンプなどに接続されている。これにより、冷媒流入口33から流入した冷媒が、内部空間Sおよび流路Pを通って冷媒流出口34から流出する。
フィン40は、中央部41、下接合部42、および上接合部43を有する。複数のフィン40は、図2に示すように、中央部41が略平行になるように配列されている。
フィン40は、例えば銅合金、アルミニウム合金などの金属からなる厚さ0.1〜1.0mmの板を、プレス等で打ち抜き加工して形成することができる。打ち抜き加工と同時に、フィン40の上端部と下端部とを同じ方向に曲げてもよい。
フィン40は、例えば銅合金、アルミニウム合金などの金属からなる厚さ0.1〜1.0mmの板を、プレス等で打ち抜き加工して形成することができる。打ち抜き加工と同時に、フィン40の上端部と下端部とを同じ方向に曲げてもよい。
下接合部42は、フィン40の下端部に設けられている。下接合部42は、略直角に曲げられており、ベースプレート20の上面に接触している。これにより、ベースプレート20に中央部41が直立するように配置することができる。下接合部42とベースプレート20とは、焼結、ロウ付け、または拡散接合により、固定されていてもよい。
上接合部43は、フィン40の上端部に設けられている。上接合部43は、先端が下方向を向くように曲げられている。すなわち、フィン40の先端は、カバー30とは当接しておらず、ベースプレート20側を向いている。図2のフィン40は、上接合部43において、フィン40が上方向に向けて凸の曲面状に湾曲し、その先端は下方向を向いている。すなわち、上接合部43は、所望の曲げ径に曲げられており、その曲げ角度は90°より大きい。
本実施形態では、下接合部42および上接合部43が、中央部41に対して、X方向における同じ側に曲げられている。
上接合部43は、フィン40の上端部に設けられている。上接合部43は、先端が下方向を向くように曲げられている。すなわち、フィン40の先端は、カバー30とは当接しておらず、ベースプレート20側を向いている。図2のフィン40は、上接合部43において、フィン40が上方向に向けて凸の曲面状に湾曲し、その先端は下方向を向いている。すなわち、上接合部43は、所望の曲げ径に曲げられており、その曲げ角度は90°より大きい。
本実施形態では、下接合部42および上接合部43が、中央部41に対して、X方向における同じ側に曲げられている。
フィン40の厚みは、打ち抜き加工した金属板の厚みである0.1〜1.0mmであり、フィン40同士の間隔(ピッチ)は例えば0.3〜0.5mmである。このように、フィン40の厚みおよびピッチを小さくしたマイクロチャンネル構造を採用することにより、熱交換性能を向上させることができる。
下接合部42のX方向の長さを所望の間隔(ピッチ)と同等にし、各下接合部42が接触するように並べた場合、容易に複数のフィン40を所望の間隔(ピッチ)で配列させることができる。
下接合部42のX方向の長さを所望の間隔(ピッチ)と同等にし、各下接合部42が接触するように並べた場合、容易に複数のフィン40を所望の間隔(ピッチ)で配列させることができる。
本実施形態では、フィン40とカバー30とがロウ付けされている。このため、図2に示すように、フィン40の上接合部43とカバー30の頂壁31との間には、溶融後固化した状態のロウ材1が設けられている。図2の例では、頂壁31における下面31aの全体にわたってロウ材1が設けられている。ただし、ロウ材1は、フィン40と頂壁31とを接合することができれば、下面31aの全体にわたって設けられていなくてもよい。例えば、Y方向またはX方向において、フィン40が配置された領域F(図1参照)と周壁32との間の部分には、ロウ材1が設けられていなくてもよい。
ロウ材1としては、カドミウムを含まない銀ロウや、銀などの金属を用いることができる。ロウ付けの方法としては、例えばフィン40とカバー30の頂壁31との間にロウ材1を含むシート材を挟み、カバー30を加熱してもよい。あるいは、ロウ材1を含むペーストを頂壁31の下面31aに塗布し、カバー30を加熱してもよい。
ロウ材1としては、カドミウムを含まない銀ロウや、銀などの金属を用いることができる。ロウ付けの方法としては、例えばフィン40とカバー30の頂壁31との間にロウ材1を含むシート材を挟み、カバー30を加熱してもよい。あるいは、ロウ材1を含むペーストを頂壁31の下面31aに塗布し、カバー30を加熱してもよい。
図2に示すように、ベースプレート20とカバー30との間には、内部空間Sが画成されている。また、複数のフィン40同士の間には、冷媒の流路Pが設けられている。流路Pは、隣接する2つのフィン40の中央部41と、下接合部42と、上接合部43と、により画成されている。
次に、以上のように構成されたコールドプレート10の製造方法について説明する。
まず、ベースプレート20の上面に、複数のフィン40を並べて配置する。この時、下接合部42同士を接触させるように複数のフィン40を立設すると、中央部41間のX方向の距離を一定に保ちながらフィン40を設置させることができる。
まず、ベースプレート20の上面に、複数のフィン40を並べて配置する。この時、下接合部42同士を接触させるように複数のフィン40を立設すると、中央部41間のX方向の距離を一定に保ちながらフィン40を設置させることができる。
次に、複数のフィン40を覆うように、ロウ材1を含むシート材とともにカバー30を被せる。このとき、複数のフィン40の上下方向の高さを、ベースプレート20の上面からカバー30の下面31aまでの距離よりもわずかに大きくしておく。これにより、カバー30を被せた際に上接合部43が撓んで変形し、上接合部43とカバー30とを密着させることができる。具体的には、上接合部43の曲げ角度や曲げ径が変わり、フィン40の上下方向の高さが低くなる。
また、複数のフィン40の上下方向の高さには、ばらつきがある場合がある。この時、上下方向の高さが高いフィン40は、カバー30を被せた時に、上接合部43がより撓んで変形する。これにより、複数のフィン40に上下方向の高さのばらつきがある場合であっても、フィン40の中央部41間のX方向の距離を一定に保ちつつ、それぞれのフィン40の上接合部43をカバー30の内面と接触させることができる。
また、1枚のフィン40において、Y方向における上下方向の高さのばらつきがある場合がある。この場合においても、そのばらつきに応じて上接合部43が変形することで、フィン40の中央部41間の距離を一定に保ちつつ、フィン40とカバー30とを確実に接触させることができる。
このように、それぞれのフィン40の上接合部43とカバー30とが、ロウ材1を介して接触した状態で加熱され、ロウ付けされる。ロウ付けは、ロウ材1の溶融温度である600〜800℃程度で行われる。
ロウ材1が軟化した場合でも、上接合部43によりロウ材1が中央部41の間に侵入することを防ぐことができる。
ロウ材1が軟化した場合でも、上接合部43によりロウ材1が中央部41の間に侵入することを防ぐことができる。
また、ベースプレート20とフィン40とは、下接合部42において接合されている。カバー30とフィン40とは、上接合部43においてロウ材1を介して接合されている。これにより、接合面積を確保することができるので、それぞれを確実に接合させることができる。
次に、以上のように構成されたコールドプレート10の作用について説明する。
発熱体と接触しているベースプレート20から、熱がフィン40へ移動する。図1の矢印に示すように、冷媒流入口33から内部空間S内に流入した冷媒は、フィン40同士の間の流路Pに進入する。この時、各流路Pの断面積は一定であるため、各流路を流れる冷媒の量を均等にすることができる。これにより、熱は流路Pを流れる冷媒へと効率よく伝わるようになる。流路Pにおいてフィン40から熱を受け取った冷媒は、冷媒流出口34から排出される。
発熱体と接触しているベースプレート20から、熱がフィン40へ移動する。図1の矢印に示すように、冷媒流入口33から内部空間S内に流入した冷媒は、フィン40同士の間の流路Pに進入する。この時、各流路Pの断面積は一定であるため、各流路を流れる冷媒の量を均等にすることができる。これにより、熱は流路Pを流れる冷媒へと効率よく伝わるようになる。流路Pにおいてフィン40から熱を受け取った冷媒は、冷媒流出口34から排出される。
以上説明したように、本実施形態のコールドプレート10によれば、ベースプレート20と、ベースプレート20との間に内部空間Sを画成するカバー30と、内部空間Sに配置された複数のフィン40と、を備え、複数のフィン40の下端部には、ベースプレート20に接合された下接合部42が形成され、複数のフィン40の上端部には、先端が下方向を向くように曲げられカバー30と接合された上接合部43が形成されている。
上記コールドプレート10を製造する際には、ベースプレート20の上面からカバー30の下面までの距離よりも、わずかに上下方向の高さの大きいフィン40をベースプレート20上に配置し、カバー30を被せる。この時、内部空間Sの上下方向の高さに応じて、上接合部43は下向きに撓んで変形するので、カバー30の下面31aと密着させて接合することができる。
従来の構成では、複数のフィン40の上下方向の高さにばらつきがある場合、例えばカバー30を被せた時に上下方向の高さの高いフィン40が傾き、フィン40の間隔が広がる、又は狭まる可能性があった。これに対し、本実施形態によれば、上述の通りフィン40の上端部を変形させることで、フィン40のうち流路Pとして機能する部分の間隔が変化してしまうことを抑えることができる。
従来の構成では、複数のフィン40の上下方向の高さにばらつきがある場合、例えばカバー30を被せた時に上下方向の高さの高いフィン40が傾き、フィン40の間隔が広がる、又は狭まる可能性があった。これに対し、本実施形態によれば、上述の通りフィン40の上端部を変形させることで、フィン40のうち流路Pとして機能する部分の間隔が変化してしまうことを抑えることができる。
すなわち、本実施形態のコールドプレート10によれば、内部空間Sの上下方向の高さに応じて上接合部43が下方向を向くように変形しているので、複数のフィン40とカバー30とを確実に接合しつつ、フィン40のうち流路Pとして機能する部分の間隔を一定に保つことができる。これにより、各流路Pの断面積を一定とし、各流路Pを流れる冷媒の量を均等にすることが可能となり、冷却効率を向上させることができる。このように、従来技術のようにフィン40の中央部41を変形させる場合と比較して流路Pの断面積を安定させることができる。
また、上接合部43において、フィン40が上方向に向けて凸の曲面状に湾曲している。これにより、湾曲していないフィン40の上端面のみがカバー30に接合される場合と比較して、カバー30とフィン40との接合面積が大きくなり、より確実に両者を接合させることができる。また、カバー30とフィン40との接合面積が大きくなることで、内部空間Sの内圧が高くなった場合でも、接合箇所が剥離することが抑えられる。
図3は、本実施形態の変形例に係るコールドプレート10を示すものである。
図3の例では、上接合部43において、フィン40が2回曲げられており、フィン40の上端は下方向を向いている。すなわち、フィン40の先端は、カバー30とは当接しておらず、2つの曲げ角度の外角の合計が90°より大きい。下接合部42および上接合部43は、中央部41に対して、X方向における同じ側に曲げられている。
図3の例では、上接合部43において、フィン40が2回曲げられており、フィン40の上端は下方向を向いている。すなわち、フィン40の先端は、カバー30とは当接しておらず、2つの曲げ角度の外角の合計が90°より大きい。下接合部42および上接合部43は、中央部41に対して、X方向における同じ側に曲げられている。
このように、上接合部43において、フィン40が少なくとも2回曲げられていることで、カバー30を被せた時に、上接合部43の曲げ角度が変わり、上接合部43の先端を隣接する他のフィン40と接触させることができる。これにより、フィン40のうち流路Pとして機能する部分同士の間隔を一定に保ち、流路面積を安定させることができる。
(第2実施形態)
次に、本発明に係る第2実施形態について説明するが、第1実施形態と基本的な構成は同様である。このため、同様の構成には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
本実施形態では、フィンの上下方向の高さに応じて変形可能な接合部材を用いる点で異なる。
次に、本発明に係る第2実施形態について説明するが、第1実施形態と基本的な構成は同様である。このため、同様の構成には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
本実施形態では、フィンの上下方向の高さに応じて変形可能な接合部材を用いる点で異なる。
コールドプレート10Bの複数のフィン40は、ベースプレート20の上面に上方向に向けて立設されている。本実施形態のフィン40は、ベースプレート20となる金属ブロックに、回転するメタルソーにより切削加工を施して、金属ブロックの上面に形成されていてもよい。
図4(a)、(b)に示すように、複数のフィン40の上端とカバー30との間に、接合部材6が配置されている。接合部材6は、板厚0.2mmの板に波高さ1mmの波状加工が施されたコルゲート板である。接合部材6は、フィン40とカバー30と同質の材料からなる金属板である。接合部材6は波形状を有するため、可撓性と弾性とを有し、ある程度の力で押されると変形することができる。接合部材6の板厚、波形状の高さやピッチ等は、目的の変形のし易さとなるよう適宜変更することができる。また、フィン40とカバー30との上下方向の隙間に合わせて適宜変更することができる。
接合部材6は、波形の山部および谷部が延びる方向とフィン40の延びる方向(Y方向)とが直交するように、フィン40の上端の上に配置されている。
接合部材6は、波形の山部および谷部が延びる方向とフィン40の延びる方向(Y方向)とが直交するように、フィン40の上端の上に配置されている。
図4(a)に示すように、X方向において、接合部材6の長さは頂壁31における下面31aの長さよりも小さく、接合部材6と周壁32との間には隙間が設けられている。X方向において、接合部材6の長さは、フィン40が配置された領域F(図1参照)の長さと同等になっている。
図4(b)に示すように、Y方向において、接合部材6の長さは頂壁31における下面31aの長さよりも小さく、接合部材6と周壁32との間には隙間が設けられている。Y方向において、接合部材6の長さはフィン40の長さと同等になっている。
図示は省略するが、接合部材6は、上面視で矩形状に形成されており、少なくともフィン40が配置された領域Fと重なる範囲に配置されている。なお、頂壁31とフィン40とを接合可能な範囲内で、接合部材6の形状および寸法を適宜変更してもよい。
図4(b)に示すように、Y方向において、接合部材6の長さは頂壁31における下面31aの長さよりも小さく、接合部材6と周壁32との間には隙間が設けられている。Y方向において、接合部材6の長さはフィン40の長さと同等になっている。
図示は省略するが、接合部材6は、上面視で矩形状に形成されており、少なくともフィン40が配置された領域Fと重なる範囲に配置されている。なお、頂壁31とフィン40とを接合可能な範囲内で、接合部材6の形状および寸法を適宜変更してもよい。
次に、以上のように構成されたコールドプレート10Bの製造方法について説明する。
まず、複数のフィン40の上側の端部の上に、接合部材6を配置し、複数のフィン40と接合部材6とを覆うように、カバー30を被せる。
まず、複数のフィン40の上側の端部の上に、接合部材6を配置し、複数のフィン40と接合部材6とを覆うように、カバー30を被せる。
複数のフィン40の上下方向の高さには、ばらつきがある場合がある。つまり、複数のフィン40とカバー30との間の隙間にばらつきがある場合がある。本実施形態では、フィン40とカバー30との間の隙間の大きさに合わせて、波形の接合部材6が変形する。これにより、上下方向の高さのばらつきがある複数のフィン40であっても、フィン40の中央部41間のX方向の距離を一定に保ちつつ、それぞれのフィン40の上端を、接合部材6を介してカバー30の下面31aと接合させることができる。
フィン40の上端および接合部材6と、接合部材6およびカバー30とが接触した状態で、各材料の融点付近まで加熱し、接合部材6を、カバー30および複数のフィン40の両者に拡散接合させる。これにより、フィン40の高さのばらつきを吸収し、フィン40とカバー30とを確実に接合させることができる。
フィン40の上端および接合部材6と、接合部材6およびカバー30とが接触した状態で、各材料の融点付近まで加熱し、接合部材6を、カバー30および複数のフィン40の両者に拡散接合させる。これにより、フィン40の高さのばらつきを吸収し、フィン40とカバー30とを確実に接合させることができる。
以上説明したように、本実施形態のコールドプレート10Bによれば、ベースプレート20と、ベースプレート20との間に内部空間Sを画成するカバー30と、内部空間Sに配置された複数のフィン40と、カバー30および複数のフィン40の両者に拡散接合された接合部材6と、を備える。
これにより、上下方向の高さのばらつきがある複数のフィン40であっても、接合部材6が変形することで、フィン40の中央部41間のX方向の距離を一定に保ちつつ、それぞれのフィン40の上端を接合部材6を介してカバー30の内面と接合させることができるようになる。
これにより、上下方向の高さのばらつきがある複数のフィン40であっても、接合部材6が変形することで、フィン40の中央部41間のX方向の距離を一定に保ちつつ、それぞれのフィン40の上端を接合部材6を介してカバー30の内面と接合させることができるようになる。
また、接合部材6が波形の板状に形成されている。これにより、複数のフィン40の上下方向の高さにばらつきがある場合であっても、このばらつきを吸収し、接合部材6を介してより確実にフィン40とカバー30とを接合させることができる。
例えば、接合部材6の波形の延びる方向がフィン40の延びる方向と平行である場合、波形の谷部がフィン40同士の間に入り込み、フィン40のX方向の間隔を広げてしまう可能性がある。また、ある部分においてフィン40同士の間隔が広くなると、これに隣接するフィン40同士の間隔が狭くなり冷媒の流れが不均一になってしまう。これに対し、本実施形態では、接合部材6の波形の山部および谷部が延びる方向と、フィン40の延びる方向とが互いに直交している。これにより、接合部材6の谷部がフィン40同士の間に入り込むことを防止し、フィン40のX方向の間隔を一定に保つことができる。また、接合部材6と各フィン40との接合面積が大きくなり、両者をより確実に接合させることができる。
例えば、接合部材6の波形の延びる方向がフィン40の延びる方向と平行である場合、波形の谷部がフィン40同士の間に入り込み、フィン40のX方向の間隔を広げてしまう可能性がある。また、ある部分においてフィン40同士の間隔が広くなると、これに隣接するフィン40同士の間隔が狭くなり冷媒の流れが不均一になってしまう。これに対し、本実施形態では、接合部材6の波形の山部および谷部が延びる方向と、フィン40の延びる方向とが互いに直交している。これにより、接合部材6の谷部がフィン40同士の間に入り込むことを防止し、フィン40のX方向の間隔を一定に保つことができる。また、接合部材6と各フィン40との接合面積が大きくなり、両者をより確実に接合させることができる。
図5は、本実施形態の変形例に係るコールドプレート10Bを示すものである。
この変形例では、発泡金属により形成された接合部材6bを用いている。接合部材6bは、カバー30と同質の材料(例えば銅)からなる発泡金属の薄い板である。なお、接合部材6bとして、多数の細孔が形成されている金属極細線ファイバー、金属メッシュ、および金属粉末の焼結体(多孔質焼結体)などを用いてもよい。
この変形例では、発泡金属により形成された接合部材6bを用いている。接合部材6bは、カバー30と同質の材料(例えば銅)からなる発泡金属の薄い板である。なお、接合部材6bとして、多数の細孔が形成されている金属極細線ファイバー、金属メッシュ、および金属粉末の焼結体(多孔質焼結体)などを用いてもよい。
図5に示すように、X方向において、接合部材6bの長さは頂壁31における下面31aの長さよりも小さく、接合部材6bと周壁32との間には隙間が設けられている。X方向において、接合部材6bの長さは、フィン40が配置された領域F(図1参照)の長さと同等になっている。
図示は省略するが、Y方向において、接合部材6bの長さは頂壁31における下面31aの長さよりも小さく、接合部材6bと周壁32との間には隙間が設けられている。Y方向において、接合部材6bの長さはフィン40の長さと同等になっている。
また、接合部材6bは、上面視で矩形状に形成されており、少なくともフィン40が配置された領域Fと重なる範囲に配置されている。なお、頂壁31とフィン40とを接合可能な範囲内で、接合部材6bの形状および寸法を適宜変更してもよい。
図示は省略するが、Y方向において、接合部材6bの長さは頂壁31における下面31aの長さよりも小さく、接合部材6bと周壁32との間には隙間が設けられている。Y方向において、接合部材6bの長さはフィン40の長さと同等になっている。
また、接合部材6bは、上面視で矩形状に形成されており、少なくともフィン40が配置された領域Fと重なる範囲に配置されている。なお、頂壁31とフィン40とを接合可能な範囲内で、接合部材6bの形状および寸法を適宜変更してもよい。
接合部材6bが、変形可能な発泡金属により形成されていることで、カバー30を被せた際に、接合部材6bが各フィン40の上端部の位置に合わせて変形する。これにより、上下方向の高さのばらつきがある複数のフィン40であっても、フィン40の中央部41間のX方向の距離を一定に保ちつつ、それぞれのフィン40の上端を、接合部材6bを介してカバー30の下面31aと接合させることができるようになる。
なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、前記第1実施形態では、流路Pは、隣接する2つのフィン40の中央部41と、下接合部42と、上接合部43と、により画成されていた。しかし、下接合部42同士や上接合部43同士が接触していない場合、流路Pを画成する上下面は、ベースプレート20やカバー30を含む構成としてもよい。
また、前記第1実施形態では、上接合部43とカバー30との接合にロウ材1を用いたが、ロウ材1を用いず拡散接合させた構成を採用してもよい。
また、前記第1実施形態では、上接合部43とカバー30との接合にロウ材1を用いたが、ロウ材1を用いず拡散接合させた構成を採用してもよい。
また、図3の例では、上接合部43において、フィン40が2回曲げられていたが、2回以上曲げられた構成を採用してもよい。
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態や変形例を適宜組み合わせてもよい。
6、6b…接合部材 10、10B…コールドプレート 20…ベースプレート 30…カバー 40…フィン 41…中央部 42…下接合部 43…上接合部 S…内部空間
Claims (6)
- ベースプレートと、
前記ベースプレートとの間に内部空間を画成するカバーと、
前記内部空間に配置された複数のフィンと、を備え、
複数の前記フィンの下端部には、前記ベースプレートに接合された下接合部が形成され、
複数の前記フィンの上端部には、先端が下方向を向くように曲げられ前記カバーと接合された上接合部が形成されているコールドプレート。 - 前記上接合部において、前記フィンが上方向に向けて凸の曲面状に湾曲している、請求項1記載のコールドプレート。
- 前記上接合部において、前記フィンが少なくとも2回曲げられている、請求項1または2に記載のコールドプレート。
- ベースプレートと、
前記ベースプレートとの間に内部空間を画成するカバーと、
前記内部空間に配置された複数のフィンと、
前記カバーおよび複数の前記フィンの両者に拡散接合された接合部材と、を備えるコールドプレート。 - 前記接合部材は波形の板状に形成され、
前記波形の山部および谷部が延びる方向と、前記フィンの延びる方向とが互いに直交している、請求項4に記載のコールドプレート。 - 前記接合部材が発泡金属によって形成されている、請求項4に記載のコールドプレート。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN114061345A (zh) * | 2020-07-31 | 2022-02-18 | 尼得科超众科技股份有限公司 | 热传导部件和热传导部件的制造方法 |
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-
2018
- 2018-04-04 JP JP2018072199A patent/JP2019186297A/ja active Pending
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