JPH11204978A - 電子機器 - Google Patents

電子機器

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JPH11204978A
JPH11204978A JP374498A JP374498A JPH11204978A JP H11204978 A JPH11204978 A JP H11204978A JP 374498 A JP374498 A JP 374498A JP 374498 A JP374498 A JP 374498A JP H11204978 A JPH11204978 A JP H11204978A
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JP
Japan
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cooling
cooling plate
plate
flat
electronic
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Pending
Application number
JP374498A
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English (en)
Inventor
政広 ▲高▼橋
Masahiro Takahashi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷却板は、動作/非動作の繰り返しによる強
度劣化を避けるように板厚を増すと冷却性能が低下する
ため、この冷却板の強度上の信頼性及びエレクトロニク
スモジュール冷却性能確保という2つの要求を両立する
ことが非常に困難であった。 【解決手段】 冷却板平板部を、熱伝導率の大きい金属
の比較的厚肉平板とし、これを耐食性を有して比較強度
の高い金属の冷却板薄肉弾力膜で接合して構成すること
により、冷却板の変形を柔軟な冷却板薄肉弾力膜の膜力
で受け持って強度的な信頼性を確保し、また冷却板平板
部接触面積の改善と冷却板平板部内での熱伝導による拡
散効果により十分な冷却性能を確保することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、冷却を必要とす
る発熱素子を備えた複数のエレクトロニクスモジュール
を、間接的に液冷却する電子機器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図6(a)は従来の電子機器の構成を示
す平面図、図6(b)は図6(a)に示す従来の電子機
器における断面GGを示す図である。更に、図7(a)
及び(b)は図6(b)における断面HHを示す図であ
り、図7(a)は非動作状態、図7(b)は動作状態を
示している。図において、1はエレクトロニクスモジュ
ール、2はこのエレクトロニクスモジュールを間接的に
液冷却するための冷却板、3はこの冷却板に液冷媒を分
配及び回収するためのマニホルド、4はこのマニホルド
と冷却板2を接続するジョイントである。
【0003】従来の電子機器は上記のように構成され、
動作時には液冷媒がマニホルド3で分配されて各列のジ
ョイント4を介して冷却板2に供給され、供給された冷
媒の圧力によって冷却板2が図7(b)に示すようにふ
くらんでエレクトロニクスモジュール1に接触する。液
冷媒はエレクトロニクスモジュール1を冷却した後ジョ
イント4を介してマニホルド3に回収される。また、非
動作時には図7(a)に示す通り、冷却板2とエレクト
ロニクスモジュール1の間にクリアランスを有し、必要
に応じてエレクトロニクスモジュール1を容易に交換す
ることが可能となっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の電
子機器においては、冷却板が運用上の動作/非動作の繰
り返しにより変形を繰り返すため、冷却板の流路端面に
曲げ変形による応力集中が発生し、繰り返しに対する信
頼性を十分に確保することが困難であった。また、冷却
板平板部に変形しろが必要となるため、エレクトロニク
スモジュール冷却面と接触する冷却板の面積が制限さ
れ、冷却板の幅全域を冷却作用に有効に生かせなかっ
た。更に、前記の強度的制約のため、及び冷却板平板部
内の熱伝導による熱拡散効果を確保するために冷却板各
部の肉厚を増加させると、冷却板の剛性が増して圧力に
対する変形量が減少するため前記の変形しろが拡大する
ことになる。その結果、冷却板とエレクトロニクスモジ
ュール冷却面との接触面積を低減してかえって冷却性能
を劣化させることになるため、強度的要求と冷却性能を
両立することが非常に困難であった。
【0005】また、従来のような断面形状(図7
(a))を有する冷却板を構成するためには、押し出し
成形による一体成形が有効であったが、この製造法だと
冷却板の長手方向全長にわたって断面形状を変化させら
れないという制約があり、液冷媒の熱伝達性能向上策に
対する大きな制約となっていた。
【0006】この発明は、かかる問題点を解決するため
になされたものであり、冷却板の強度上の信頼性及びエ
レクトロニクスモジュール冷却上の冷却性能確保という
2つの要求を、冷却板製造法の改善により冷却板成形上
の自由度をもたせて実現させるものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】第1の発明による電子機
器は、冷却板を、例えばアルミニウム合金のような熱伝
導率の大きい金属の厚肉平板2枚の両端を、例えばステ
ンレス鋼のような耐食性を有して強度の高い金属の薄肉
弾力膜で接合して構成するものである。
【0008】第2の発明による電子機器は、第1の発明
による電子機器の冷却板平板部に液冷媒の流れを乱流化
して熱伝達を促進するための突起部を有するものであ
る。
【0009】第3の発明による電子機器は、第1の発明
による電子機器の冷却板平板部に冷却板内の液冷媒流量
を分布させるための局部流路縮小部を有するものであ
る。
【0010】第4の発明による電子機器は、第1の発明
による電子機器の冷却板の平板部に各列冷却板の液冷媒
流量を最小限に押さえるためのオリフィス部を有するも
のである。
【0011】第5の発明による電子機器は、第1の発明
による電子機器の冷却板平板部に液冷媒との熱交換面積
を増大するための放熱フィンを有するものである。
【0012】
【発明の実施の形態】実施の形態1.図1はこの発明の
実施の形態1の動作状態を示す冷却板平板部がエレクト
ロニクスモジュール1に接触した状態の断面図である。
図において1はエレクトロニクスモジュール、5は冷却
板平板部、6は冷却板薄肉弾力膜である。
【0013】図1において、冷却板平板部5を、例えば
アルミニウム合金のような熱伝導率の大きい金属の比較
的厚肉な平板とし、これを例えばステンレス鋼のような
耐食性を有して比較的強度の高い金属の冷却板薄肉弾力
膜6で接着、溶接等により接合して構成することによ
り、動作/非動作による冷却板の変形を柔軟な冷却板薄
肉弾力膜6の膜力で受け持って、従来のような曲げ集中
応力を避けることで強度的な信頼性を確保することがで
きる。なお、非動作時は図7(a)のようにエレクトロ
ニクスモジュール1に対して冷却板平板部5が離れ、冷
却板薄肉弾力膜6は図1より曲がった状態になる(図示
せず)。また、冷却板薄肉弾力膜6が柔軟に変形するこ
とにより、冷却板平板部5の全面がエレクトロニクスモ
ジュール1の冷却面に接触することが可能となり、エレ
クトロニクスモジュール1の冷却面積を拡大して冷却性
能を大きく改善することができる。更に、冷却板平板部
5の肉厚を確保して冷却板平板部5内での熱伝導による
拡散効果を十分に生かすことで、エレクトロニクスモジ
ュール内部で局所集中的に発熱するような発熱密度が高
い場合にも十分な冷却性能を確保することができる。な
お、冷却板平板部5はアルミニウム合金以外でも所要の
熱伝導率を有する金属であれば構成できることは言うま
でもない。
【0014】実施の形態2.図2(a)はこの発明の実
施の形態2の動作状態を示す断面図であり、図2(b)
は図2(a)における断面CCを示す図である。図にお
いて1はエレクトロニクスモジュール、5は冷却板平板
部、7は前記冷却板平板部5における2枚の板が対向す
る側の面に設けられた突起部、6は冷却板薄肉弾力膜で
ある。
【0015】図2において、冷却板平板部5に例えば円
柱形状やひし形形状等の突起部7を設けることにより、
冷却板内に流れる液冷媒の流れを乱流化して、液冷媒の
熱伝達性能を大幅に向上することができる。また従来の
ように冷却板を押し出し成形した場合のように冷却板長
手方向に対して流路断面形状が一定という制約がなく、
突起部7を任意の位置に任意の形状にて構成することが
可能である。例えば、エレクトロニクスモジュール1の
中で局所的な発熱量が大きい部分の近傍に突起部7を設
けることにより、エレクトロニクスモジュール1の発熱
分布に応じた冷却が可能となる。
【0016】実施の形態3.図3(a)はこの発明の実
施の形態3の動作状態を示す断面図であり、図3(b)
は図3(a)における断面DDを示す図である。図にお
いて1はエレクトロニクスモジュール、5は冷却板平板
部、8は前記冷却板平板部に設けられた局部流路縮小
部、6は冷却板薄肉弾力膜である。
【0017】エレクトロニクスモジュール1の中で使用
されている部品の配置により、発熱量にばらつきが生じ
る。特にアンプのような発熱量の大きい部品の設置され
た近傍において発熱量が大きくなる。このため、図3に
おいて、冷却板平板部5に局部流路縮小部8を設けるこ
とにより、エレクトロニクスモジュール1の発熱分布に
応じて冷却板内の液冷媒流量分布を設定する。例えば、
エレクトロニクスモジュール1の中のアンプのような発
熱量の大きい部品が実装されている部位の直下では、冷
却板平板部5の流路面積を広く確保し(局部流路縮小部
8を設けない)、その他の部位に関しては、冷却板平板
部5に局部流路縮小部8を設けて流路面積を小さくする
ことで局部的に液冷媒の圧力損失を大きくして液冷媒の
流量を最小限に押さえることにより、局部流路縮小部8
が無い場合と比較して冷却板に流れる液冷媒の流量を節
約し、液冷媒循環の負荷を低減することができる。また
従来のように冷却板を押し出し成形した場合のように冷
却板長手方向に対して流路断面形状が一定という制約が
なく、局部流路縮小部8を任意の位置に任意の形状にて
構成することが可能であり、複数のエレクトロニクスモ
ジュール1の発熱分布に応じた対応が可能となる。
【0018】実施の形態4.図4(a)はこの発明の実
施の形態4の動作状態を示す断面図であり、図4(b)
は図4(a)における断面EEを示す図である。図にお
いて1はエレクトロニクスモジュール、5は冷却板平板
部、9は前記冷却板平板部に設けられたオリフィス部、
6は冷却板薄肉弾力膜である。
【0019】図4において、各列冷却板が冷却するエレ
クトロニクスモジュール1の熱負荷が分布した場合に、
冷却板平板部5にオリフィス部9を設け、オリフィス部
9の流路面積を各々の冷却板の熱負荷が小さい程小さく
設定することにより、圧力損失を大きくして液冷媒の流
量を最小限に押え、電子機器全体に必要な液冷媒流量を
節約することができ、液冷媒循環の負荷を軽減すること
が可能となる。
【0020】実施の形態5.図5(a)はこの発明の実
施の形態5の動作状態を示す断面図であり、図5(b)
は図5(a)における断面FFを示す図である。図にお
いて1はエレクトロニクスモジュール、5は冷却板平板
部、10は前記冷却板平板部に設けられた放熱フィン、
6は冷却板薄肉弾力膜である。
【0021】図5において、冷却板平板部5に放熱フィ
ン10を設けることにより、液冷媒と冷却板平板部5と
の接触面積を増加させることができ、エレクトロニクス
モジュール1の冷却能力を大幅に向上することができ
る。また従来のように冷却板を押し出し成形した場合の
ように冷却板長手方向に対して流路断面形状が一定とい
う制約がなく、放熱フィン10のフィンピッチ、フィン
厚さ、フィン高さ等の諸元を任意の位置に任意の形状に
て構成することが可能であり、複数のエレクトロニクス
モジュール1の発熱分布に応じた対応が可能となる。
【0022】なお、上記説明では、この発明について、
冷却を要するエレクトロニクスモジュールを配置した電
子機器に関して述べたが、その他の同様な薄肉ダクト形
状の冷却管を有する装置に利用できることは言うまでも
ない。また、実施の形態2から実施の形態5における非
動作時の状態は実施の形態1と同様に冷却板平板部5が
エレクトロニクスモジュール1から離間した状態にな
る。
【0023】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に記載するような効果を奏する。
【0024】第1の発明によれば、冷却板平板部を、例
えばアルミニウム合金のような熱伝導率の大きい金属の
比較的厚肉な平板とし、これを例えばステンレス鋼のよ
うな耐食性を有して比較的強度の高い金属の冷却板薄肉
弾力膜で接合して構成することにより、動作/非動作に
よる冷却板の変形を柔軟な冷却板薄肉弾力膜の膜力で受
け持って、従来のような曲げ集中応力を避けることで強
度的な信頼性を確保し、また冷却板平板部の全面がエレ
クトロニクスモジュールの冷却面に接触して冷却性能を
大きく改善することができる。更に、冷却板平板部の肉
厚を確保して、冷却板平板部内での熱伝導による拡散効
果によりエレクトロニクスモジュール内の発熱密度が高
い場合にも十分な冷却性能を確保することができる。
【0025】第2の発明によれば、冷却板平板部に突起
部を設けることにより、冷却板内に流れる液冷媒の流れ
を乱流化して、液冷媒の熱伝達性能を大幅に向上するこ
とができる。また従来の押し出し成形の場合のように冷
却板長手方向に対して流路断面形状が一定という制約が
なく、突起部を任意の位置に任意の形状にて構成してエ
レクトロニクスモジュール内部の局所的な発熱分布に応
じた対応が可能となる。
【0026】第3の発明によれば、冷却板平板部に局部
流路縮小部を設けることにより、エレクトロニクスモジ
ュールの発熱分布に応じて冷却板内の液冷媒流量分布を
設定することが可能となり、液冷媒全体の流量を節約し
て液冷媒循環の負荷を低減することができる。また従来
の押し出し成形の場合のように冷却板長手方向に対して
流路断面形状が一定という制約がなく、局部流路縮小部
を任意の位置に任意の形状にて構成して複数のエレクト
ロニクスモジュールの発熱分布に応じた対応が可能とな
る。
【0027】第4の発明によれば、冷却板平板部にオリ
フィス部を設けることにより、各列冷却板が冷却するエ
レクトロニクスモジュールの熱負荷が分布した場合に、
その分布に応じて各列冷却板内の液冷媒流量を必要最小
限に設定して、電子機器全体に必要な液冷媒流量を液冷
媒流量を節約することができ、液冷媒循環の負荷を軽減
することが可能となる。
【0028】第5の発明によれば、冷却板平板部に放熱
フィンを設けることにより、液冷媒と冷却板平板部との
接触面積を増加させてエレクトロニクスモジュールの冷
却能力を大幅に向上させることができる。また従来の押
し出し成形の場合のように冷却板長手方向に対して流路
断面形状が一定という制約がなく、放熱フィンの諸元を
任意の位置に任意の形状にて構成することにより、複数
のエレクトロニクスモジュールの発熱分布に応じた対応
が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1を示す断面図であ
る。
【図2】 この発明の実施の形態2を示す断面図であ
る。
【図3】 この発明の実施の形態3を示す断面図であ
る。
【図4】 この発明の実施の形態4を示す断面図であ
る。
【図5】 この発明の実施の形態5を示す断面図であ
る。
【図6】 従来の電子機器を示す構成図である。
【図7】 図6に示す断面HHの動作及び非動作状態を
示す図である。
【符号の説明】
1 エレクトロニクスモジュール、2 冷却板、3 マ
ニホルド、4 ジョイント、5 冷却板平板部、6 冷
却板薄肉弾力膜、7 突起部、8 局部流路縮小部、9
オリフィス部、10 放熱フィン。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 冷却を必要とする発熱素子を有し、所定
    の間隔で升目状に配列された複数のエレクトロニクスモ
    ジュールと、前記のエレクトロニクスモジュールを間接
    的に液冷却するようにエレクトロニクスモジュール各列
    間の隙間に配設された平行平板流路を有する複数の冷却
    板と、前記の各列冷却板に液冷媒を分配するためのマニ
    ホルドと、前記冷却板とマニホルドを接続するジョイン
    トとを備えた電子機器において、前記それぞれの冷却板
    を、2枚の金属平板の両端を、前記平板に比して強度の
    高い金属の薄肉弾力膜で接合して形成することを特徴と
    する電子機器。
  2. 【請求項2】 前記冷却板の前記2枚の平板部における
    対向面に突起部を有することを特徴とする請求項1記載
    の電子機器。
  3. 【請求項3】 前記冷却板の前記2枚の平板部における
    対向面に、エレクトロニクスモジュールの発熱分布に応
    じて液冷媒流量を分布させるような局部流路縮小部を有
    することを特徴とした請求項1記載の電子機器。
  4. 【請求項4】 前記冷却板の前記2枚の平板部における
    対向面に、それぞれの冷却板の液冷媒流量をエレクトロ
    ニクスモジュールの発熱に応じて最小限に押さえるよう
    なオリフィス部を有することを特徴とした請求項1記載
    の電子機器。
  5. 【請求項5】 前記冷却板の前記2枚の平板部における
    対向面に放熱フィンを有することを特徴とした請求項1
    記載の電子機器。
JP374498A 1998-01-12 1998-01-12 電子機器 Pending JPH11204978A (ja)

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JP374498A JPH11204978A (ja) 1998-01-12 1998-01-12 電子機器

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JP374498A JPH11204978A (ja) 1998-01-12 1998-01-12 電子機器

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002107023A (ja) * 2000-04-19 2002-04-10 Thermal Form & Function Llc 冷却剤を蒸発させるフィンを用いた冷板
JP2004193389A (ja) * 2002-12-12 2004-07-08 Mitsubishi Electric Corp 冷却部材および電子機器
US9291404B2 (en) 2012-02-24 2016-03-22 Mitsubishi Electric Corporation Cooler and cooling device
WO2023272473A1 (zh) * 2021-06-29 2023-01-05 华为技术有限公司 散热装置和电子设备

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