JPWO2010084717A1 - 冷却装置 - Google Patents

Abstract

本発明の冷却装置は、電子部品（２）を支持する第１面（１Ａ）と、第１面（１Ａ）の反対側の第２面（１Ｂ）とを有する基板（１）と、基板（１）の第２面（１Ｂ）との間で空間（２０）を形成可能な容器（５）と、基板（１）に支持された電子部品（２）と熱的に接続され、少なくとも一部が空間（２０）内の液体と接触するように空間（２０）に配置され、電子部品（２）が発する熱に基づいて、液体（６）の少なくとも一部を気体に相変化させる蒸発部（４）とを備える。

Description

本発明は、冷却装置に関する。

コンピュータ等の電子機器において、ＬＳＩ、ＩＣ等の電子部品（半導体チップ）が使用される。発熱によって電子部品の温度が上昇すると、高速且つ安定した動作を実現することが困難になる可能性がある。そのため、下記特許文献に開示されているような、電子部品を冷却する技術が案出されている。

特開２００１−１３６７５６号公報 特開２００３−２１４７７９号公報 特開２００４−３２７４８１号公報 特開２００７−２０８１２３号公報

近年における電子部品の集積度の向上等により、電子部品の発熱量（発熱密度）の増大は著しい。しかし、発熱量が大きい電子部品をヒートシンク等の冷却装置を用いて所望の温度に冷却しようとする場合、冷却装置を大型化する必要が生じる可能性がある。その結果、電子機器が大型化する可能性がある。

本発明は、大型化を抑制でき、電子部品を効率良く冷却できる冷却装置を提供することを目的の一例とする。

本発明の一態様に従えば、電子部品を支持する第１面と、前記第１面の反対側の第２面とを有する基板と、前記基板の第２面との間で空間を形成可能な容器と、前記基板に支持された前記電子部品と熱的に接続され、少なくとも一部が空間内の液体と接触するように前記空間に配置され、前記電子部品が発する熱に基づいて、前記液体の少なくとも一部を気体に相変化させる蒸発部と、を備えた冷却装置が提供される。

本発明によれば、大型化を抑制でき、電子部品を効率良く冷却できる。

本発明の第１実施形態に係る冷却装置の一例を示す組立図である。 本発明の第１実施形態に係る冷却装置の一例を示す側断面図である。 本発明の第１実施形態に係る冷却装置の動作の一例を示す模式図である。 本発明の第２実施形態に係る冷却装置の一例を示す側断面図である。 本発明の第３実施形態に係る冷却装置の一例を示す側断面図である。 本発明の第３実施形態に係る冷却装置の一例を示す側断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定する。このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部の位置関係について説明する。水平面内の所定方向をＸ軸方向と設定する。水平面内においてＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向と設定する。Ｘ軸方向及びＹ軸方向のそれぞれと直交する方向（鉛直方向、上下方向）をＺ軸方向と設定する。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸まわりの回転（傾斜）方向をそれぞれ、θＸ、θＹ及びθＺ方向と設定する。

＜第１実施形態＞
第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係る冷却装置１００の一例を示す組立図である。図２は、第１実施形態に係る冷却装置１００の一例を示す側断面図である。

図１及び図２に示すように、冷却装置１００は、基板１と、容器５と、蒸発部４とを備えている。基板１は、電子部品２を支持する第１面１Ａと、第１面１Ａの反対側の面である第２面１Ｂとを有する。容器５は、基板１の第２面１Ｂとの間で空間２０を形成できる。蒸発部４は、基板１に支持された電子部品２と熱的に接続されている。蒸発部４は、少なくとも一部が空間２０内の液体６と接触するように空間２０に配置される。蒸発部４は、電子部品２が発する熱に基づいて、液体６の少なくとも一部を気体に相変化させる。

冷却装置１００は、凝縮部８をさらに備えている。凝縮部８は、少なくとも一部が空間２０内の液体６及び気体の少なくとも一方と接触するように空間２０に配置される。凝縮部８は、その空間２０内の気体の熱を奪って、気体の少なくとも一部を液体に相変化させる。

冷却装置１００は、凝縮部８と熱的に接続され、凝縮部８からの熱を放散するヒートシンク７をさらに備えている。

本実施形態において、電子部品２は、ＬＳＩ、ＩＣ等の半導体素子（半導体チップ）である。電子部品２は、駆動されることによって、発熱する。

基板１は、電子部品２を支持する第１面１Ａと、第１面１Ａの逆方向を向く第２面１Ｂとを有する。図１及び図２において、第１面１Ａは、−Ｘ方向を向き、第２面１Ｂは、＋Ｘ方向を向いている。第２面１Ｂは、空間２０に面する。

電子部品２は、第１面１Ａの第１位置に配置される。本実施形態において、基板１は、複数の電子部品２を支持する。本実施形態において、基板１は、３つの電子部品２を支持する。複数（３つ）の電子部品２は、第１面１Ａの異なる複数の第１位置のそれぞれに、間隔を開けて配置されている。

容器５は、基板１を支持可能である。本実施形態において、容器５は、基板１の第２面１Ｂと対向し、その第２面１Ｂの少なくとも一部を支持する。空間２０は、容器５と、容器５に支持された基板１との間に形成される。

本実施形態において、容器５は、凹部５１と、凹部５１の周囲に配置され、基板１の第２面１Ｂの少なくとも一部を支持する支持面５２とを有する。基板１の第２面１Ｂが容器５の支持面５２に支持されることによって、容器５の凹部５１と基板１の第２面１Ｂとの間に空間２０が形成される。

本実施形態においては、容器５は、金属で形成されている。金属製の容器５は、熱伝導性が良好である（熱伝導率が高い）。容器５が、合成樹脂で形成されてもよい。合成樹脂は成型し易いので、合成樹脂製の容器５は円滑に製造することができる。

本実施形態においては、基板１と容器５とは、雄ネジ１２によって接続され、固定される。基板１は、複数の位置に、雄ネジ１２を配置可能な貫通孔１Ｈを有する。容器５は、支持面５２の複数の位置に雌ネジ溝５３を有する。雌ネジ溝５３は、貫通孔１Ｈに対応するように形成され、雄ネジ１２と接続される。貫通孔１Ｈと雌ネジ溝５３とが位置合わせされ、容器５の支持面５２と基板１の第２面１Ｂとが接触した状態で、雄ネジ１２が貫通孔１Ｈ及び雌ネジ溝５３に配置される。この構成により、基板１と容器５とが接続され、固定される。

本実施形態においては、冷却装置１００は、基板１の第２面１Ｂと容器５の支持面５２との間に配置されたシール部材１１をさらに有する。シール部材１１は、例えば、Ｏリングである。シール部材１１により、空間２０は、略密閉される。また、シール部材１１によって、空間２０の液体６の漏出が抑制される。

空間２０は、液体６を保持可能である。液体６は、電子部品２を冷却するための冷媒である。液体６は、低い沸点を有することが望ましい。本実施形態においては、液体６として、ハイドロフロロエーテルを用いる。液体６は、ハイドロフロロカーボンでもよい。液体６は、ハイドロフロロエーテル及びハイドロフロロカーボンの両方を含んでもよい。ハイドロフロロエーテル及びハイドロフロロカーボンの沸点は低い。ハイドロフロロエーテル及びハイドロフロロカーボンは、絶縁性であり、不活性である。

蒸発部４は、基板１の第２面１Ｂに配置されている。本実施形態において、蒸発部４は、基板１の第２面１Ｂに支持された第１部材４１で構成されている。本実施形態において、第１部材４１は、第２面１Ｂに接続されるプレート部材４１Ａと、プレート部材４１Ｂに配置されたフィン部材４１Ｂとを含む。第２面１Ｂに配置された第１部材４１は、第１面１Ａに配置された電子部品２と、熱的に接続される。

第１部材４１は、熱伝導性が良好な材料で形成されている。本実施形態において、第１部材４１は、金属で形成されている。本実施形態において、第１部材４１は、銅で形成されている。第１部材４１は、アルミニウムで形成されてもよい。また、第１部材４１は、銅及びアルミニウムの両方で形成されていてもよいし、銅及びアルミニウム以外の材料（例えば鉄等の他の金属）で形成されてもよい。プレート部材４１Ａとフィン部材４１Ｂとが、異なる材料で形成されてもよい。

本実施形態において、基板１は、第１面１Ａと第２面１Ｂとを結ぶように形成されたサーマルビア３を有する。サーマルビア３は、第１面１Ａと第２面１Ｂとを結ぶように形成された貫通孔と、その貫通孔の内面に形成された金属膜とを含む。金属膜は、貫通孔の内面に、めっき処理を施すことによって形成される。本実施形態においては、貫通孔の内面に、銅めっき処理が施されている。

本実施形態においては、電子部品２と第１部材４１（蒸発部４）とは、基板１に形成されたサーマルビア３を介して接続されている。電子部品２は、第１面１Ａ側において、サーマルビア３と対向するように配置される。第１部材４１は、第２面１Ｂ側において、サーマルビア３と対向するように配置される。電子部品２は、サーマルビア３の少なくとも一部と接続される。第１部材４１は、サーマルビア３の少なくとも一部と接続される。電子部品２は、少なくとも一部がサーマルビア３と接触するように、基板１の第１面１Ａに支持される。第１部材４１は、少なくとも一部がサーマルビア３と接触するように、基板１の第２面１Ｂに支持される。

本実施形態において、電子部品２は、ピンを有する。ピンは、例えば信号ピン、あるいは電源ピンを含む。電子部品２のピンは、サーマルビア３に配置可能である。本実施形態においては、電子部品２のピンがサーマルビア３に配置された状態（すなわち、電子部品２のピンがサーマルビア３に挿入された状態）で、ピンとサーマルビア３とが半田によって接続される。また、第１部材４１とサーマルビア３とが半田によって接続される。この構成により、電子部品２及び第１部材４１が基板１に固定され、電子部品２と第１部材４１（蒸発部４）とがサーマルビア３を介して熱的に接続される。サーマルビア３が、例えば電源のグランドピンを兼ねてもよい。第１部材４１とサーマルビア３（基板１）とが、熱伝導性が良好な接着材で接続されてもよい。

本実施形態において、空間２０に面する第１部材４１（蒸発部４）の表面は、粗い。本実施形態において、第１部材４１（蒸発部４）の表面は、粗面処理されており、所定の表面粗さを有する。本実施形態においては、第１部材４１（蒸発部４）の表面は、サンドブラスト等によって、表面粗さが数１０μｍから数１００μｍ程度になるように、粗らされている。

ヒートシンク７は、基板１の第１面１Ａに支持されている。ヒートシンク７は、電子部品２が配置される第１面１Ａの第１位置とは異なる第１面１Ａの第２位置に配置されている。ヒートシンク７は、電子部品２の熱を、周囲の雰囲気（大気空間）に放散することができる。

凝縮部８は、基板１の第２面１Ｂに配置されている。凝縮部８は、蒸発部４が配置される第２面１Ｂの第３位置とは異なる第２面１Ｂの第４位置に配置されている。

本実施形態において、凝縮部８は、基板１の第２面１Ｂに支持された第２部材８１で構成されている。本実施形態において、第２部材８１は、第２面１Ｂに接続されたプレート部材８１Ａを含む。第２面１Ｂに配置された第２部材８１は、第１面１Ａに配置されたヒートシンク７と、熱的に接続される。

第２部材８１は、熱伝導性が良好な材料で形成されている。本実施形態において、第２部材８１は、金属で形成されている。本実施形態において、第２部材８１は、銅で形成されている。第２部材８１は、アルミニウムで形成されてもよい。第２部材８１は、銅及びアルミニウムの両方で形成されていてもよいし、銅及びアルミニウム以外の材料（例えば鉄等の他の金属）で形成されてもよい。

本実施形態においては、ヒートシンク７と第２部材８１（凝縮部８）とは、基板１に形成されたサーマルビア３を介して接続されている。ヒートシンク７は、第１面１Ａ側において、サーマルビア３と対向するように配置される。第２部材８１は、第２面１Ｂ側において、サーマルビア３と対向するように配置される。ヒートシンク７は、サーマルビア３の少なくとも一部と接続され、第２部材８１は、サーマルビア３の少なくとも一部と接続される。ヒートシンク７は、少なくとも一部がサーマルビア３と接触するように、基板１の第１面１Ａに支持される。第２部材８１は、少なくとも一部がサーマルビア３と接触するように、基板１の第２面１Ｂに支持される。

本実施形態においては、ヒートシンク７とサーマルビア３とが半田によって接続される。第２部材８１とサーマルビア３とが半田によって接続される。この構成により、ヒートシンク７及び第２部材８１が基板１に固定され、ヒートシンク７と第２部材８１（凝縮部８）とがサーマルビア３を介して熱的に接続される。第２部材８１とサーマルビア３（基板１）とが、熱伝導性が良好な接着材で接続されてもよい。ヒートシンク７が、熱伝導性が良好な放熱グリース、あるいは放熱シートを介して、基板１に接続されてもよい。

本実施形態において、空間２０に面する第２部材８１（凝縮部８）の表面は、粗い。本実施形態において、第２部材８１（凝縮部８）の表面は、粗面処理されており、所定の表面粗さを有する。本実施形態においては、第２部材８１（凝縮部８）の表面は、サンドブラスト等によって、表面粗さが数１０μｍから数１００μｍ程度になるように、粗らされている。第２部材８１（凝縮部８）の表面が、粗面処理されていなくてもよい。

第１部材４１と同様、第２部材８１（凝縮部８）が、プレート部材と、そのプレート部材に接続されたフィン部材とを含んでもよい。プレート部材及びフィン部材を含む第２部材８１（凝縮部８）の表面が、粗面処理されていてもよい。プレート部材及びフィン部材を含む第２部材８１（凝縮部８）の表面が、粗面処理されていなくてもよい。

本実施形態において、冷却装置１００は、容器５に配置され、空間２０に液体６を供給する供給口１３を備えている。供給口１３より空間２０に液体６が供給されることによって、その空間２０に液体６が保持される。

本実施形態においては、空間２０の圧力は、空間２０内の液体６の沸点が略常温（例えば２３℃）になるように調整されている。本実施形態において、空間２０の圧力は、少なくとも大気圧より低い。

次に、空間２０に液体６を供給する方法の一例について説明する。基板１と容器５とが雄ネジ１２を用いて接続され、空間２０が形成された後、液体６が供給口１３から空間２０に供給される。空間２０には、所定量の液体ＬＱが供給される。

空間２０に所定量の液体６が供給された後、供給口１３に真空ポンプ等の吸引装置がチューブを介して接続される。そして吸引装置が作動され、空間２０の圧力が低下される。吸引装置は、少なくとも大気圧より低くなるように、空間２０の圧力を調整する。空間２０の圧力が低下することによって、空間２０内の液体６の沸点が低下する。本実施形態においては、空間２０内の液体６の沸点が、ほぼ常温になるように、空間２０の圧力が調整される。

吸引装置を用いて空間２０の圧力が低下された後、供給口１３が閉じられる。例えば、供給口１３にシール部材が配置されることによって、供給口１３が閉じられ、空間２０の圧力が低下された状態が維持される。なお、供給口１３を閉じるために、例えば供給口１３を開閉可能なバルブ機構を用いることもできる。

空間２０の圧力が低下することによって、基板１の第１面１Ａ側の圧力（大気圧）と、第２面１Ｂ側の圧力（空間２０の圧力）との圧力差によって、基板１が変形する可能性がある。空間２０の内側に、例えばリム部材を配置することによって、基板１の変形を抑制することができる。

次に、図３を参照しながら、本実施形態に係る冷却装置１００の動作の一例について説明する。本実施形態においては、図３に示すように、第１面１Ａ及び第２面１ＢがＹＺ平面と平行となるように冷却装置１００を配置した状態で、電子部品２が駆動される。

図３に示すように、本実施形態においては、Ｚ軸方向に関して、空間２０内の液体６の表面の位置（高さ）が、電子部品２の位置（高さ）より高くなるように、空間２０に所定量の液体６が保持されている。

電子部品２が駆動され、発熱すると、その電子部品２の熱は、基板１の第２面１Ｂ側に伝達される。本実施形態において、電子部品２が発する熱は、サーマルビア３を介して、第１部材４１（蒸発部４）に伝達される。これにより、第１部材４１（蒸発部４）の温度が上昇する。

蒸発部４の温度が上昇することによって、その蒸発部４に接触する空間２０内の液体６の少なくとも一部が加熱され、気体に相変化する。すなわち、電子部品２が発する熱に基づいて蒸発部４の温度が上昇し、その蒸発部４に接触する空間２０内の液体６の少なくとも一部の温度が、その液体６の沸点以上に上昇する場合、液体６の少なくとも一部は、気体に相変化する。これにより、蒸発部４の近傍において、気泡が発生する。

本実施形態においては、空間２０内の液体６の沸点がほぼ常温になるように、空間２０の圧力が調整されている。よって、電子部品２が発する熱によって、その電子部品２に熱的に接続されている蒸発部４に接触した液体６の少なくとも一部を、円滑に、気体に相変化させることができる。

本実施形態においては、蒸発部４の表面が粗いので、その蒸発部４に接触した液体６から、気体を円滑に発生させることができる。すなわち、蒸発部４の表面が粗いので、気泡が発生する核の数を増やすことができる。その結果、液体６を円滑に気体に相変化させることができる。

蒸発部４で発生した気体は、液体６中を＋Ｚ方向に移動する（すなわち、蒸発部４で発生した気体は、上昇する）。気体が液体６中を＋Ｚ方向に移動することによって、その気体（気泡）の体積は増大する（すなわち、気体（気泡）の体積は膨張する）。

空間２０中には、図３中、例えば矢印９で示すような液体６の流れが生成され、蒸発部４で発生した気体は、ヒートシンク７に熱的に接続されている凝縮部８へ向かって移動する。すなわち、蒸発部４で発生した気体は、矢印９で示すように流れる液体６とともに、凝縮部８に向かって移動する。

蒸発部４で発生した気体（気泡）が、凝縮部８に向かって円滑に移動できるように、すなわち、蒸発部４で発生した気体（気泡）が、フィン部材４１Ｂに邪魔されないように、フィン部４１Ｂの間隔は、約１ｍｍから数ｍｍ程度であることが望ましい。

凝縮部８に移動した液体６及び気体（気泡）と凝縮部８とが接触することによって、その液体６及び気体の熱が、凝縮部８に奪われる。気体の熱が凝縮部８に奪われることによって、その気体の少なくとも一部は、液体６に相変化する。

気体から熱を奪った凝縮部８の熱は、サーマルビア３を介して、ヒートシンク７に伝達され、そのヒートシンク７を介して、周囲の雰囲気に放散される。

凝縮部８で気体から相変化された液体６、あるいは凝縮部８近傍の液体６は、重力の作用によって下方に移動する。また、空間２０中には、図３中、例えば矢印１０で示すような液体６の流れが生成され、凝縮部８で生成された液体６、あるいは凝縮部６近傍の液体６は、蒸発部４に向かって移動する。

このように、本実施形態においては、液体６が保持された空間２０において、蒸発部７における液体６の気化（蒸発）と、凝縮部８における気体の液化（凝縮）とが実行される。すなわち、空間２０において、蒸発と凝縮との循環サイクルが生成される。

この蒸発と凝縮との循環サイクルは、温度上昇を伴わない潜熱によって行われる。したがって、この循環サイクルの熱輸送能力は、例えば銅の熱伝導に比べ、数倍から数１０倍にも達する。

本実施形態の冷却装置１００は、その外形が平板状であり、上述の循環サイクルで電子部品２を冷却可能な平板沸騰冷却器を構成する。

以上説明したように、本実施形態によれば、液体６と基板１とを直接接触させた状態で、その液体６及び気体の流れを、重力の作用によって発生させることができる。すなわち、液体６に対流を発生させることができる。したがって、その基板１に支持された電子部品２を効率良く冷却することができる。

また、蒸発部４が設けられているので、発熱量が大きい電子部品２であっても、その電子部品２を効率良く冷却することができる。また、電子部品２が発する熱を効率良く奪うことができるので、冷却装置１００の小型化（薄型化）、ひいてはその電子部品２及び冷却装置１００が搭載される電子機器の小型化を図ることができる。また、電子部品２として、高速なプロセッサの搭載も可能となる。

また、本実施形態においては、発熱源である電子部品２が複数存在する場合でも、それら電子部品２を支持する基板１及びその基板１に接触する液体６を用いて、各電子部品２が発する熱を拡散してから、その熱に基づいて発生した気体を凝縮部８に移動させる。よって、凝縮部８及びその凝縮部８に熱的に接続されるヒートシンク７の数の増大を抑制しつつ、高い冷却効率を得ることができる。すなわち、電子部品２のレイアウトに依存することなく、複数の電子部品２を効率良く冷却することができる。例えば、基板１上で局所的に発熱密度が大きくなっても、対流する液体６によって、複数の電子部品２のそれぞれを冷却することができる。

また、ヒートシンク７にファン装置を設ける場合にも、そのファン装置の数の増大を抑制できる。したがって、冷却装置１００の大型化を抑制でき、騒音のレベルも抑えることができる。また、そのファン装置の消費電力を抑制することができる。

また、本実施形態においては、液体６として、絶縁性を有し、かつ基板１の腐食等の発生を抑制できる不活性な液体（ハイドロフロロエーテル、ハイドロフロロカーボン等）が使用される。したがって、冷却装置１００の劣化を抑制することができる。

また、本実施形態においては、所定の大きさを有する空間２０内で液体６を流す構成である。そのため、使用する液体６の選択の自由度を高めることができる。例えば、表面張力が小さい液体６を用いた場合でも、その液体６を空間２０内で円滑に流して、電子部品２を冷却することができる。

また、本実施形態においては、冷却装置１００の構造がシンプルであり、基板１の第１面１Ａの広い領域を冷却することができる。したがって、電子部品２のレイアウトの自由度の低下を抑制することができる。

また、本実施形態においては、容器５に支持された基板１の第１面１Ａに、異なる形状及び大きさの電子部品２を、汎用的に配置することができる。また、基板１の第１面１Ａに、入出力のインターフェースのコネクタ、ケーブルを配置することができる。

また、本実施形態においては、空間２０は、基板１と容器５の間に形成され、基板１と容器５とは分離可能である。したがって、例えば、基板１に電子部品２を配置する作業等、各種の作業を円滑に実行することができる。また、基板１及び容器５のそれぞれに汎用性を持たせることができる。

本実施形態においては、第１部材４１と電子部品２とがサーマルビア３を介して接続される場合を例にして説明した。しかしながら、サーマルビア３を設けなくてもよい。その場合、電子部品２の熱は、基板１を介して、第２面１Ｂに配置された第１部材４１に伝達される。例えば、基板１の熱伝達性が良好であれば、電子部品２の熱は、基板１を介して、第１部材４１に良好に伝達される。基板１の第２面１Ｂに半田パッドを設けて、第１部材４１と基板１とを半田パッドを介して接続してもよい。

同様に、ヒートシンク７と第２部材８１との間のサーマルビア３を省略してもよい。その場合、第２部材８１の熱は、基板１を介して、第１面１Ａに配置されたヒートシンク７に伝達される。基板１の第２面１Ｂに半田パッドを設けて、第２部材８１と基板１とを半田パッドを介して接続してもよい。

本実施形態において、第１部材４１を省略してもよい。その場合、基板１の第２面１Ｂの少なくとも一部が、蒸発部として機能する。

本実施形態において、第２部材８１を省略してもよい。その場合、基板１の第２面１Ｂの少なくとも一部が、凝縮部として機能する。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。

図４は、第２実施形態に係る冷却装置１００Ｂの一例を示す図である。図４に示すように、冷却装置１００Ｂは、蒸発部４として機能する第１部材４１を有する。本実施形態においては、第１部材４１は、フィン部材を含まず、プレート部材４１Ａによって構成される。プレート部材４１Ａの表面は、粗面処理されている。

このように、蒸発部４が、フィン部材を備えていなくてもよい。

本実施形態において、第１部材４１にフィン部材を配置せず、第２部材８１にフィン部材を配置してもよい。

＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。

図５及び図６は、第３実施形態に係る冷却装置１００Ｃの一例を示す図である。図５に示すように、冷却装置１００Ｃは、基板１と、容器５と、蒸発部４と、凝縮部８と、ヒートシンク７とを備えている。
基板１は、電子部品２を支持する第１面１Ａと、第１面１Ａの反対側の第２面１Ｂとを有する。容器５は、基板１の第２面１Ｂとの間で空間２０を形成できる。蒸発部４は、基板１に支持された電子部品２と熱的に接続される。蒸発部４の少なくとも一部が空間２０内の液体６と接触するように空間２０に配置される。蒸発部４は、電子部品２が発する熱に基づいて、液体６の少なくとも一部を気体に相変化させる。凝縮部８は、少なくとも一部が空間２０内の液体６及び気体の少なくとも一方と接触するように空間２０に配置される。凝縮部８は、その気体の熱を奪って、気体の少なくとも一部を液体６に相変化させる。ヒートシンク７は、凝縮部８と熱的に接続され、凝縮部８からの熱を放散する。

本実施形態において、ヒートシンク７は、容器５に配置されている。本実施形態において、ヒートシンク７は、容器５と一体である。ヒートシンク７と容器５とが別体でもよい。ヒートシンク７と容器５とを別体とした場合、ヒートシンク７と容器５とは、熱伝導性が良好な放熱グリース、放熱シート等を介して熱的に接続される。

本実施形態においても、電子部品２を効率良く冷却できる。

上述の各実施形態においては、冷却装置１００，１００Ｂ，１００Ｃが、電子部品２として、半導体素子（半導体チップ）を冷却する場合を例にして説明した。しかしながら、半導体素子以外の、発熱する電子部品を冷却する場合にも、上述の各実施形態の冷却装置を適用することができる。また、サーバールームの空調関係の設備等にも各実施形態の冷却装置を適用可能である。
以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

この出願は、２００９年１月２３日に出願された日本出願特願２００９−０１３０３８を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

本発明は、冷却装置に適用できる。この冷却装置によれば、大型化を抑制でき、電子部品を効率良く冷却できる。

１ 基板
１Ａ 第１面
１Ｂ 第２面
２ 電子部品
３ サーマルビア
４ 蒸発部
５ 容器
６ 液体
７ ヒートシンク
８ 凝縮部
１３ 供給口
１００，１００Ｂ，１００Ｃ 冷却装置

Claims (15)

1. 電子部品を支持する第１面と、前記第１面の反対側の第２面とを有する基板と、
   前記基板の第２面との間で空間を形成可能な容器と、
   前記基板に支持された前記電子部品と熱的に接続され、少なくとも一部が空間内の液体と接触するように前記空間に配置され、前記電子部品が発する熱に基づいて、前記液体の少なくとも一部を気体に相変化させる蒸発部と、を備えた冷却装置。
2. 前記蒸発部は、前記第２面に配置され、
   前記電子部品と前記蒸発部とは、前記基板に形成されたサーマルビアを介して接続される請求項１記載の冷却装置。
3. 前記蒸発部の表面は、粗面処理されている請求項１又は２記載の冷却装置。
4. 前記蒸発部は、フィン部材を含む請求項１〜３のいずれか一項記載の冷却装置。
5. 少なくとも一部が前記空間内の液体及び気体の少なくとも一方と接触するように前記空間に配置され、前記気体の熱を奪って、前記気体の少なくとも一部を液体に相変化させる凝縮部をさらに備える請求項１〜４のいずれか一項記載の冷却装置。
6. 前記凝縮部と熱的に接続され、前記凝縮部からの熱を放散するヒートシンクをさらに備える請求項５記載の冷却装置。
7. 前記ヒートシンクは、前記電子部品が配置される前記第１面の第１位置とは異なる前記第１面の第２位置に配置される請求項６記載の冷却装置。
8. 前記ヒートシンクは、前記容器に配置される請求項６記載の冷却装置。
9. 前記凝縮部は、前記第２面に配置され、
   前記ヒートシンクと前記凝縮部とは、前記基板に形成されたサーマルビアを介して接続される請求項６又は７記載の冷却装置。
10. 前記凝縮部の表面は、粗面処理されている請求項６〜９のいずれか一項記載の冷却装置。
11. 前記凝縮部は、フィン部材を含む請求項６〜１０のいずれか一項記載の冷却装置。
12. 前記容器は、凹部と、前記凹部の周囲に配置され、前記第２面の少なくとも一部を支持する支持面とを有し、
    前記第２面と前記支持面との間に配置されたシール部材を有する請求項１〜１１のいずれか一項記載の冷却装置。
13. 前記空間は、略密閉されている請求項１〜１２のいずれか一項記載の冷却装置。
14. 前記空間の圧力は、前記液体の沸点が略常温になるように調整されている請求項１〜１３のいずれか一項記載の冷却装置。
15. 前記容器に配置され、前記空間に前記液体を供給する供給口をさらに備える請求項１〜１４のいずれか一項記載の冷却装置。

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