JPH08279577A - 電子部品用冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、ＬＳＩチップ等のように発熱する
電子部品を冷却するための電子部品用冷却装置に関し、
電子部品の冷却効率を従来より大幅に向上することを目
的とする。 【構成】 一面に電子部品３３が装着されるコールドプ
レート３１の他面に、アウターパイプ３７を立設し、前
記アウターパイプ３７の内側に沿って環状のヒートパイ
プ３９を形成するとともに、前記ヒートパイプ３９の内
側に冷却水通路５７を形成して構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、整流ダイオード，ＬＳ
Ｉチップ等のように発熱する電子部品を冷却するための
電子部品用冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、整流ダイオード，ＬＳＩチップ等
のように発熱する電子部品を冷却するためのヒートシン
クとして、例えば、実開明５５−７５１９８号公報に開
示されるものが知られている。図７は、この公報に開示
されるヒートシンクを示すもので、このヒートシンクで
は、取付部材１１の一側に整流ダイオード等のように発
熱する電子部品１３がビス１５により固定され、取付部
材１１の他側に複数の放熱プレート１７が固定されてい
る。

【０００３】そして、放熱プレート１７の間に波形放熱
フィン１９が配置されている。このようなヒートシンク
では、電子部品１３で発生した熱量が、取付部材１１お
よび放熱プレート１７を介して波形放熱フィン１９に伝
達され、波形放熱フィン１９から大気中に放熱されるた
め、電子部品１３を効率的に冷却することができる。

【０００４】しかしながら、このような従来のヒートシ
ンクでは、放熱プレート１７と波形放熱フィン１９との
自然放熱により電子部品１３を冷却しているため、冷却
効率が低く、また、電子部品１３が高密度化し発熱量が
増大しても、熱をフィン１９に伝える放熱プレート１７
の効率が、長くすればする程熱伝導率分低下するため、
フィン１９を増大して放熱面積を増大しても冷却能力が
増大せず、電子部品１３の熱を効率良く放出することが
困難であった。

【０００５】そこで、従来、大型コンピュータ，超高速
コンピュータ等では、例えば、図８に示すように、ＬＳ
Ｉチップ２１で発生した熱量を、高熱伝導性コンパウン
ド２３を介して放熱スタッド２５に導き、さらに、熱伝
導ブロック２７を介してコールドプレート２９の冷却水
通路Ｒを流れる冷却水に放熱することが行われている。

【０００６】このような電子部品用冷却装置では、比熱
の大きい冷却水を使用しているため、放熱効率を向上す
ることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の電子部品用冷却装置では、例えば、アルミニ
ウムからなる熱伝導ブロック２７を介して、熱量を冷却
水通路Ｒを流れる冷却水に伝導しているため、熱伝導ブ
ロック２７の熱抵抗が大きく、充分な冷却効率を得るこ
とが困難になるという問題があった。

【０００８】本発明は、かかる従来の問題を解決するた
めになされたもので、電子部品の冷却効率を従来より大
幅に向上することができる電子部品用冷却装置を提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の電子部品用冷
却装置は、一面に電子部品が装着されるコールドプレー
トの他面に、アウターパイプを立設し、前記アウターパ
イプの内側に沿って環状のヒートパイプを形成するとと
もに、前記ヒートパイプの内側に冷却水通路を形成して
なることを特徴とする。

【００１０】請求項２の電子部品用冷却装置は、請求項
１において、前記ヒートパイプは、前記アウターパイプ
の内側に同心状に配置されるインナーパイプと、前記ア
ウターパイプとインナーパイプとの間に配置され軸長方
向通路が形成されるインナーフィンと、前記アウターパ
イプとインナーパイプの間隙を先端において密閉するシ
ール部材とを備えてなることを特徴とする。

【００１１】請求項３の電子部品用冷却装置は、請求項
２において、前記インナーパイプのコールドプレート側
には、インナープレートが圧入されていることを特徴と
する。請求項４の電子部品用冷却装置は、請求項２また
は３において、前記冷却水通路は、前記インナーパイプ
の先端に嵌合される栓部材と、この栓部材に開口する第
１のパイプ部材と、前記栓部材を貫通して前記インナー
パイプに挿入される第２のパイプ部材とを備えてなるこ
とを特徴とする。

【００１２】請求項５の電子部品用冷却装置は、請求項
１ないし４において、前記アウターパイプの外側には、
放熱フィンが配置されていることを特徴とする。

【００１３】

【作用】請求項１の電子部品用冷却装置では、コールド
プレートの一面に装着される電子部品から発熱した熱量
が、コールドプレートの他面に伝導される。

【００１４】この伝導された熱量によりヒートパイプ内
の冷媒が加熱されるが、ヒートパイプ内が真空とされる
ため、冷媒は比較的低温で蒸発し、蒸気は圧力波となり
音速でヒートパイプ内を先端に向けて移動する。そし
て、ヒートパイプ内を先端に向けて流れる間に、ヒート
パイプの内側に配置される冷却水通路内の冷却水と熱交
換し冷却され凝縮し、液化した冷媒が、ヒートパイプを
落下して、コールドプレート側に導かれる。

【００１５】請求項２の電子部品用冷却装置では、ヒー
トパイプが、アウターパイプとインナーパイプとの間に
インナーフィンを配置し、これらの先端の間隙をシール
部材により密閉して構成される。請求項３の電子部品用
冷却装置では、インナーパイプのコールドプレート側に
圧入されるインナープレートにより、インナープレート
のコールドプレート側が密閉される。

【００１６】そして、インナープレートをインナーパイ
プの先端側から圧入する時に、インナーパイプが拡径さ
れ、インナーフィンがインナーパイプとアウターパイプ
とに密着される。請求項４の電子部品用冷却装置では、
例えば、第１のパイプ部材から供給された冷却水が、イ
ンナーパイプ内に流入した後、第２のパイプ部材から流
出される。

【００１７】請求項５の電子部品用冷却装置では、アウ
ターパイプの外側に配置される放熱フィンにより、熱量
が大気中にも放散される。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の詳細を図面に示す実施例につ
いて説明する。

【００１９】図１ないし図４は、本発明の電子部品用冷
却装置の一実施例を示すもので、図において符号３１
は、矩形状のコールドプレートを示している。このコー
ルドプレート３１は、例えば、アルミニュウム等の熱伝
導性の良好な金属により形成されている。コールドプレ
ート３１の一面には、例えば、ＬＳＩチップあるいはＬ
ＳＩを集積したマルチチップモジュール（ＭＣＭ）等の
電子部品３３が、熱伝導性の良好な接着剤により接着さ
れている。

【００２０】コールドプレート３１の他面には、タンク
部３５を構成する円形状の凹部３１ａが形成されてい
る。凹部３１ａの外周に沿って嵌合凸部３１ｂが形成さ
れている。嵌合凸部３１ｂには、円筒状のアウターパイ
プ３７の下端が嵌合されている。アウターパイプ３７
は、例えば、アルミニュウム等の熱伝導性の良好な金属
により形成されている。

【００２１】アウターパイプ３７の内側には、ヒートパ
イプ３９が形成されている。この実施例では、ヒートパ
イプ３９は、アウターパイプ３７の内側に同心状に配置
されるインナーパイプ４１を有している。アウターパイ
プ３７とインナーパイプ４１との間には、インナーフィ
ン４３が配置されている。

【００２２】このインナーフィン４３は、アウターパイ
プ３７とインナーパイプ４１との間に複数の軸長方向通
路４５を形成し、冷媒の凝縮面積を拡大している。そし
て、アウターパイプ３７とインナーパイプ４１の間隙が
上端においてシール部材４７により、また、下端におい
てインナープレート５１により密閉されている。

【００２３】シール部材４７には、冷媒注入口４７ａが
形成され、冷媒注入口４７ａは、封止部材４９により、
作動液注入，真空引き後に封止される。インナーパイプ
４１，インナーフィン４３，シール部材４７およびイン
ナープレート５１は、例えば、アルミニュウム等の熱伝
導性の良好な金属により形成されている。

【００２４】インナーパイプ４１のコールドプレート３
１側には、例えば、アルミニュウム等の熱伝導性の良好
な金属からなるインナープレート５１が圧入されてい
る。アウターパイプ３７の外側には、所定間隔を置いて
放熱フィン５５が配置されている。なお、これは、搭載
上必要なければ不要である。この放熱フィン５５は、例
えば、アルミニュウム等の熱伝導性の良好な金属により
形成されている。

【００２５】インナーパイプ４１内には、冷却水通路５
７が配置されている。この冷却水通路５７は、インナー
パイプ４１の上端に嵌合される栓部材５９を有してい
る。この栓部材５９には、冷却水を供給する第１のパイ
プ部材６１が開口されている。

【００２６】また、栓部材５９を貫通して、冷却水を流
出する第２のパイプ部材６３が、インナーパイプ４１に
挿入されている。この実施例では、第２のパイプ部材６
３のインナーパイプ４１内に位置する部分に、熱交換用
フィン６３ａが形成されている。

【００２７】この熱交換用フィン６３ａの下端には、円
錐台状の逃げ部６３ｂが形成されている。上述した電子
部品用冷却装置は、以下述べるようにして製造される。
すなわち、先ず、図４に示すように、コールドプレート
３１の嵌合凸部３１ｂに、アウターパイプ３７が嵌合固
定される。

【００２８】この後、外周にインナーフィン４３が巻き
付けられたインナーパイプ４１が、アウターパイプ３７
に嵌挿される。次に、シール部材４７の貫通穴４７ｂ
が、インナーパイプ４１に嵌合され、シ一ル部材４７の
外周部がアウターパイプ３７に嵌合される。そして、ア
ウターパイプ３７の外側に、所定間隔を置いて、放熱フ
ィン５５が嵌合される。

【００２９】この後、インナーパイプ４１に、インナー
パイプ４１の内径より大きい外径を有するインナープレ
ート５１が、治具により圧入される。このインナープレ
ート５１の圧入により、インナーパイプ４１が拡径さ
れ、インナーフィン４３がインナーパイプ４１とアウタ
ーパイプ３７とに密着され、アウターパイプ３７に放熱
フィン５５が密着される。

【００３０】次に、インナーパイプ４１内に第２のパイ
プ部材６３が嵌挿され、第１のパイプ部材６１が取付ら
れた栓部材５９が、インナーパイプ４１に嵌合される。
そして、この後、ろう付け炉内においてろう付けされ、
一体接合される。この状態では、シール部材４７には、
冷媒注入口４７ａが開口されており、冷媒注入口４７ａ
から水等の冷媒がタンク部３５内に所定量注入される。

【００３１】この後、冷媒注入口４７ａからタンク部３
５および軸長方向通路４５内が真空引きされ、封止部材
４９により冷媒注入口４７ａが封止される。上述した電
子部品用冷却装置では、コールドプレート３１の一面に
装着される電子部品３３から発熱した熱量が、コールド
プレート３１の凹部３１ａの底面に伝導される。

【００３２】この伝導された熱量によりタンク部３５内
の冷媒が加熱されるが、タンク部３５および軸長方向通
路４５内が真空とされるため、冷媒は比較的低温で蒸発
し、蒸気は圧力波となり音速で軸長方向通路４５を密度
の低い先端に向けて移動する。そして、ヒートパイプ３
９内の軸長方向通路４５を先端に向けて流れる間に、ヒ
ートパイプ３９の内側に配置される冷却水通路５７内の
冷却水と熱交換し冷却され凝縮し、液化した冷媒が、ヒ
ートパイプ３９を落下して、コールドプレート３１側に
導かれる。

【００３３】上述した電子部品用冷却装置６５は、例え
ば、図５および図６に示すように、複数隣接配置され冷
却モジュールとして用いられる。この冷却モジュールで
は、冷却水を供給する主配管６７からの分岐管６７ａ
が、第１のパイプ部材６１に接続され、また、冷却水を
流出する主配管６９からの分岐管６９ａが、第２のパイ
プ部材６３に接続されている。

【００３４】さらに、冷却モジュールの一側には、複数
の冷却ファン７１が配置されている。以上のように構成
された電子部品用冷却装置では、コールドプレート３１
に立設されるアウターパイプ３７の内側にヒートパイプ
３９を形成し、ヒートパイプ３９の内側に冷却水通路５
７を形成したので、ヒートパイプ３９内の冷媒を冷却水
通路５７内の冷却水により確実に冷却することが可能に
なり電子部品３３の冷却効率を従来より大幅に向上する
ことができる。

【００３５】すなわち、上述した電子部品用冷却装置で
は、真空のヒートパイプ３９内で冷媒を効率的に蒸発
し、蒸発した冷媒を冷却水通路５７内の冷却水により冷
却するようにしたので、電子部品３３の冷却効率を従来
より大幅に向上することができる。また、上述した電子
部品用冷却装置では、アウターパイプ３７とインナーパ
イプ４１との間にインナーフィン４３を配置し、これら
の先端の間隙をシール部材４７により密閉してヒートパ
イプ３９を構成したので、シール性の高いヒートパイプ
３９を容易，確実に形成することができる。

【００３６】さらに、インナーパイプ４１のコールドプ
レート３１側にインナープレート５１を圧入したので、
インナープレート５１のコールドプレート３１側を容
易，確実にシールすることができ、また、インナーフィ
ン４３をインナーパイプ４１とアウターパイプ３７とに
確実に密着することができる。また、上述した電子部品
用冷却装置では、冷却水通路５７を、インナーパイプ４
１の先端に嵌合される栓部材５９に、第１のパイプ部材
６１と第２のパイプ部材６３とを接続して形成したの
で、シール性の高い冷却水通路５７を容易，確実に形成
することができる。

【００３７】さらに、上述した電子部品用冷却装置で
は、アウターパイプ３７の外側に配置される放熱フィン
５５により、熱量を大気中に効率的に放散することがで
きる。また、上述した電子部品用冷却装置では、インナ
ープレート５１の下端を先細り形状にしたので、コール
ドプレート３１のほぼ全面に、均一に冷媒が流れるた
め、ヒートスポットがなくなり、電子部品３３を確実に
保護することができる。

【００３８】なお、以上述べた実施例では、ＭＣＭから
なる電子部品３３に本発明を適用した例について説明し
たが、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
く、電気的な発熱を伴う電子素子等に広く適用できる。

【００３９】

【発明の効果】以上述べたように、請求項１の電子部品
用冷却装置では、コールドプレートに立設されるアウタ
ーパイプの内側にヒートパイプを形成し、ヒートパイプ
の内側に冷却水通路を形成したので、ヒートパイプ内の
冷媒を冷却水通路内の冷却水により確実に冷却すること
が可能になり電子部品の冷却効率を従来より大幅に向上
することができる。

【００４０】請求項２の電子部品用冷却装置では、アウ
ターパイプとインナーパイプとの間にインナーフィンを
配置し、これらの先端の間隙をシール部材により密閉し
てヒートパイプを構成したので、シール性の高いヒート
パイプを容易，確実に形成することができる。請求項３
の電子部品用冷却装置では、インナーパイプのコールド
プレート側にインナープレートを圧入したので、インナ
ープレートのコールドプレート側を容易，確実にシール
することができ、また、インナーフィンをインナーパイ
プとアウターパイプとに確実に密着することができる。

【００４１】請求項４の電子部品用冷却装置では、冷却
水通路を、インナーパイプの先端に嵌合される栓部材
に、第１のパイプ部材と第２のパイプ部材とを接続して
形成したので、シール性の高い冷却水通路を容易，確実
に形成することができる。請求項５の電子部品用冷却装
置では、アウターパイプの外側に配置される放熱フィン
により、熱量を大気中に効率的に放散することができる
という利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子部品用冷却装置の一実施例を示す
断面図である。

【図２】図１の斜視図である。

【図３】図１の横断面図である。

【図４】図１の分解斜視図である。

【図５】図１の電子部品用冷却装置の配置例を示す側面
図である。

【図６】図５の斜視図である。

【図７】従来のヒートシンクを示す側面図である。

【図８】従来の電子部品用冷却装置を示す側面図であ
る。

【符号の説明】

３１ コールドプレート ３３ 電子部品 ３７ アウターパイプ ３９ ヒートパイプ ４１ インナーパイプ ４３ インナーフィン ４７ シール部材 ５１ インナープレート ５５ 放熱フィン ５７ 冷却水通路 ５９ 栓部材 ６１ 第１のパイプ部材 ６３ 第２のパイプ部材

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一面に電子部品（３３）が装着されるコ
   ールドプレート（３１）の他面に、アウターパイプ（３
   ７）を立設し、前記アウターパイプ（３７）の内側に沿
   って環状のヒートパイプ（３９）を形成するとともに、
   前記ヒートパイプ（３９）の内側に冷却水通路（５７）
   を形成してなることを特徴とする電子部品用冷却装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電子部品用冷却装置にお
   いて、 前記ヒートパイプ（３９）は、前記アウターパイプ（３
   ７）の内側に同心状に配置されるインナーパイプ（４
   １）と、前記アウターパイプ（３７）とインナーパイプ
   （４１）との間に配置され軸長方向通路（４５）が形成
   されるインナーフィン（４３）と、前記アウターパイプ
   （３７）とインナーパイプ（４１）の間隙を先端におい
   て密閉するシール部材（４７）とを備えてなることを特
   徴とする電子部品用冷却装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の電子部品用冷却装置にお
   いて、 前記インナーパイプ（４１）のコールドプレート（３
   １）側には、インナープレート（５１）が圧入されてい
   ることを特徴とする電子部品用冷却装置。
4. 【請求項４】 請求項２または３記載の電子部品用冷却
   装置において、 前記冷却水通路（５７）は、前記インナーパイプ（４
   １）の先端に嵌合される栓部材（５９）と、この栓部材
   （５９）に開口する第１のパイプ部材（６１）と、前記
   栓部材（５９）を貫通して前記インナーパイプ（４１）
   に挿入される第２のパイプ部材（６３）とを備えてなる
   ことを特徴とする電子部品用冷却装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれか１項記載の
   電子部品用冷却装置において、 前記アウターパイプ（３７）の外側には、放熱フィン
   （５５）が配置されていることを特徴とする電子部品用
   冷却装置。