WO2014192279A1 - 冷却装置およびその製造方法 - Google Patents

冷却装置およびその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2014192279A1
WO2014192279A1 PCT/JP2014/002757 JP2014002757W WO2014192279A1 WO 2014192279 A1 WO2014192279 A1 WO 2014192279A1 JP 2014002757 W JP2014002757 W JP 2014002757W WO 2014192279 A1 WO2014192279 A1 WO 2014192279A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
plate
cooling device
evaporation
mounting plate
section
Prior art date
Application number
PCT/JP2014/002757
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
暁 小路口
吉川　実
坂本　仁
正樹 千葉
賢一 稲葉
有仁 松永
真弘 蜂矢
Original Assignee
日本電気株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本電気株式会社 filed Critical 日本電気株式会社
Priority to US14/892,443 priority Critical patent/US20160116225A1/en
Priority to JP2015519640A priority patent/JPWO2014192279A1/ja
Publication of WO2014192279A1 publication Critical patent/WO2014192279A1/ja

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/42—Fillings or auxiliary members in containers or encapsulations selected or arranged to facilitate heating or cooling
    • H01L23/427—Cooling by change of state, e.g. use of heat pipes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/0266—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with separate evaporating and condensing chambers connected by at least one conduit; Loop-type heat pipes; with multiple or common evaporating or condensing chambers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F13/00—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing
    • F28F13/18—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by applying coatings, e.g. radiation-absorbing, radiation-reflecting; by surface treatment, e.g. polishing
    • F28F13/185—Heat-exchange surfaces provided with microstructures or with porous coatings
    • F28F13/187—Heat-exchange surfaces provided with microstructures or with porous coatings especially adapted for evaporator surfaces or condenser surfaces, e.g. with nucleation sites
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F3/00—Plate-like or laminated elements; Assemblies of plate-like or laminated elements
    • F28F3/02—Elements or assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with recesses, with corrugations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2255/00—Heat exchanger elements made of materials having special features or resulting from particular manufacturing processes
    • F28F2255/18—Heat exchanger elements made of materials having special features or resulting from particular manufacturing processes sintered
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Definitions

  • the present invention relates to a cooling device used for a semiconductor device, an electronic device, and the like, and a manufacturing method thereof, for example, a cooling device using a phase change cooling method that transports and dissipates heat by a phase change cycle of refrigerant vaporization and condensation, and a mounting method thereof.
  • a cooling device used for a semiconductor device, an electronic device, and the like, and a manufacturing method thereof, for example, a cooling device using a phase change cooling method that transports and dissipates heat by a phase change cycle of refrigerant vaporization and condensation, and a mounting method thereof.
  • phase change cooler that uses the phase change of the refrigerant for heat transport has been developed.
  • a phase change cooler typically takes heat from a gas phase refrigerant by an evaporator, an external fan, etc. that changes the phase of a liquid phase refrigerant into a gas phase by receiving heat from a heating element, and changes from a gas phase to a liquid phase. Consists of a condensing unit that changes phase.
  • the cooling device using the phase change cooling method that transports and dissipates heat by the phase change cycle of the vaporization and condensation of the refrigerant can improve the heat transport capability compared to a heat sink or the like.
  • Patent Document 1 An example of a cooling device using such a phase change cooling method is described in Patent Document 1.
  • FIG. 7 shows a cross-sectional view of a related cooling device described in Patent Document 1.
  • the phase change cooling device 700 is used to cool semiconductor devices such as a central processing unit (CPU) mounted on a circuit board.
  • CPU central processing unit
  • the related cooling device 700 includes an evaporation unit 702 attached to the surface of a semiconductor device which is a heating element 708, and a condensing unit 701 having a heat radiating surface (radiator).
  • a pair of pipes composed of a steam pipe 703 and a liquid pipe 704 are attached between the evaporation section 702 and the condensation section 701.
  • Heat generated by the heating element 708 is transmitted to the evaporation unit 702.
  • the liquid phase refrigerant is vaporized by the transmitted heat.
  • the gas-phase refrigerant that has undergone phase change from the liquid-phase refrigerant is guided from the evaporation unit 702 to the condensing unit 701 through the vapor pipe 703.
  • the gas-phase refrigerant is cooled by the cooling fan 709 and returns to the liquid-phase refrigerant. Then, the liquid phase refrigerant returns to the evaporation unit 702 again through the liquid pipe 704.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing another configuration of the related cooling device.
  • the phase change cooling device 800 includes an evaporation unit 802 and a condensing unit 801.
  • a pair of pipes composed of a steam pipe 803 and a liquid pipe 804 are attached between the evaporation section 802 and the condensation section 801.
  • the difference between the configuration of the phase change cooling device 800 and the configuration of the phase change cooling device 700 is that the condensing unit 801 is disposed substantially parallel to the heating element 808 and that the evaporation unit 802 and the condensing unit are directly above the heating element 808.
  • the portion 801 and the like are arranged together.
  • JP 2011-047616 A Japanese Patent Laid-Open No. 10-335551 JP 09-186279 A
  • the cooling device described in Patent Document 1 has a configuration in which the evaporation unit 702 and the condensation unit 701 are mounted separately. For this reason, the cooling device described in Patent Document 1 cannot be used by replacing the existing device layout as it is with respect to an electronic device or the like that is cooled by a heat sink installed immediately above the heating element. In other words, it is necessary to review the internal footprint of the electronic device or the like, or the flow of air blown by a cooling fan or the like (hereinafter referred to as “air flow”). Thus, there was a problem that compatibility with existing cooling devices was lacking.
  • the cooling device described in Patent Document 2 has a configuration in which the condensing unit 801 is arranged substantially parallel to the heating element 808, although the evaporation unit 802, the condensing unit 801, and the like are gathered compactly immediately above the heating element. . Therefore, the air flow generated by the cooling fan 809 is substantially perpendicular to the heating element 808, and the air flow in the entire interior of the electronic device or the like changes significantly. For this reason, there has been a problem that the internal airflow of the electronic device or the like needs to be reexamined and compatibility with existing cooling devices is lacking.
  • Patent Literature 1 and Patent Literature 2 lack compatibility with existing cooling devices, it is not possible to utilize assets related to the cooling structure. This necessitates a redesign of the device layout dedicated to phase change cooling. As a result, there was a problem that the development and manufacturing costs increased.
  • the cooling device using the related phase change cooling method is not compatible with the existing cooling device, so it needs to be redesigned, and the manufacturing cost of the entire device including the cooling target and the cooling device itself is reduced. There was a problem of increasing.
  • An object of the present invention is to provide a cooling device that solves the above-described problem that the manufacturing cost of the entire device increases in order to ensure compatibility with existing cooling devices, and a method for manufacturing the same.
  • the cooling device of the present invention includes an evaporation unit that stores refrigerant, a condensing unit that condensates and vaporizes vapor phase refrigerant vaporized in the evaporating unit, a vapor pipe that transports the gas phase refrigerant to the condensing unit, and a condensing unit. It has a liquid pipe for transporting the condensed liquid phase refrigerant to the evaporation section and a mounting plate having a connection structure with the device side to be cooled, and the evaporation section is arranged on one surface of the mounting plate, and the condensation section Are arranged on the other side of the mounting plate.
  • an attachment plate having a connection structure with the device side to be cooled is formed by providing a connection structure on a flat member, and an evaporation part for storing refrigerant is attached to the attachment plate.
  • the condensing part which arrange
  • FIG. 1A is a front view showing the configuration of the phase change cooling device 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1B is a top view showing the configuration of the phase change cooling device 100 according to the first embodiment of the present invention.
  • the phase change cooling device 100 includes a condensing unit 101, an evaporating unit 102, a steam pipe 103, a liquid pipe 104, a mounting plate 105, and a condensing unit mounting bracket 107. ing.
  • the condensing unit 101 is fixed to the upper surface of the mounting plate 105 by a condenser mounting bracket 107.
  • the evaporation unit 102 is located below the attachment plate 105 and is pressed against the heating element 108 by the attachment plate 105.
  • the steam pipe 103 connects the steam header 101a at the top of the condensing unit and the evaporating unit 102.
  • the liquid pipe 104 connects the liquid header 101b below the condensing unit and the evaporation unit 102.
  • the vapor pipe 103 and the liquid pipe 104 connect the condensing unit 101 and the evaporating unit 102 through the shortest paths, respectively.
  • the steam pipe 103 extends vertically downward from an elbow 101c that protrudes from the steam header 101a of the condensing part and is connected to an opening provided on the upper surface of the attachment plate 105 and the evaporation part 102. .
  • the condensing unit 101 and the evaporation unit 102 are connected through the shortest path.
  • one end of the liquid pipe 104 is connected to the evaporation unit 102, and the other end is connected to the bottom surface of the liquid header 101 b of the condensing unit and an opening provided in the attachment plate 105.
  • the condensing unit 101 and the evaporation unit 102 are connected through the shortest path.
  • the condensing unit 101 is arranged on the mounting plate 105.
  • the mounting plate 105 is provided with a cooling device fixing screw hole 115.
  • the cooling device fixing screw hole 115 is formed so as to satisfy the compatibility with the screwing portion of the device to be cooled to which the existing cooling device is attached.
  • the phase change cooling device 100 can be fixed to the heating element 108 within the footprint of the existing heat sink and at the existing screw hole position.
  • the attachment plate 105 can ensure the joining of the evaporation section 102 to the heating element 108.
  • the evaporation unit 102 is arranged below the attachment plate 105, the evaporation unit 102 is not provided above the attachment plate 105, and the degree of freedom in arranging the condensation unit 101 above the attachment plate 105 is increased. .
  • the lateral width of the heat radiation surface in the condensing unit 101 can be extended to the full width of the mounting plate 105 without being limited by the limitation of the cooling device fixing screw hole 115 and the arrangement of the evaporation unit 102.
  • the depth of the heat radiation surface in the condensing unit 101 can be extended within the range allowed by the positions of the steam pipe 103 and the cooling device fixing screw hole 115.
  • connection structure of the attachment plate 105 can be configured to be compatible with the connection structure on the device side to be cooled. As a result, compatibility can be ensured and an increase in manufacturing cost of the entire apparatus can be suppressed.
  • the phase change cooling device 100 can be adapted to a heating element with a high calorific value.
  • a structure or member for promoting the evaporation of the refrigerant is provided on the bottom surface of the evaporation unit 102 in which the refrigerant is accumulated. Thereby, it becomes possible to improve cooling efficiency more.
  • FIG. 2 is a perspective view for explaining the details of the configuration of the evaporation unit 102 according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows an example in which the evaporation assisting member 106 is provided on the bottom surface of the evaporation unit 102.
  • the configuration of this embodiment is different from that of the first embodiment in that the evaporation assisting member 106 is installed on the bottom surface of the evaporation unit 102.
  • Other configurations of the present embodiment are the same as those of the first embodiment.
  • the evaporation assisting member 106 is, for example, a porous member or a pleated member (fin shape), and has a member or structure that increases the surface area. By increasing the surface area, the contact area with the refrigerant increases, so that evaporation of the refrigerant is promoted. Therefore, by providing the evaporation assisting member 106, the evaporation efficiency of the refrigerant in the evaporation unit 102 can be improved. Further, the evaporation unit 102 can be made compact (for example, reduced in height) while maintaining the evaporation efficiency of the refrigerant.
  • the height of the condensation section can be extended by that amount while maintaining a constant mounting height.
  • the heat radiation area in the condensing part can be expanded, and the cooling efficiency can be further improved.
  • FIG. 3A, FIG. 3B, and FIG. 3C are plan sectional views for explaining the details of the configuration of the evaporation section according to the third embodiment of the present invention.
  • 3A, 3B, and 3C show an example of a change in the cross-sectional shape of the evaporation assisting member 106 and an example of a change in the degree that the evaporation assisting member 106 occupies the interior of the evaporation unit 102.
  • a sintered body containing a metal is used for the evaporation auxiliary member 106.
  • the sintered body is cut out from the base material that generates the sintered body, if the cross section of the sintered body 106a is rectangular as shown in FIG. 3A, the sintered body is cut out from the base material without waste.
  • the sintered body 106b when the cross section of the sintered body 106b is circular, even if the inside of the evaporation section is a circular space, the sintered body can be installed in the interior of the evaporation section.
  • a circular sintered body is cut out from a base material that generates a sintered body, surplus of the base material is generated. As a result, the base material is wasted.
  • the sintered body 106c when the cross section of the sintered body 106c has a hexagonal shape, the sintered body can efficiently occupy the inside of the evaporation section even if the inside of the evaporation section is a circular space. Moreover, when the sintered body is cut out from the base material, the hexagonal sintered body can eliminate the surplus of the base material. Therefore, no waste is generated in the base material.
  • the above is an example, and is not limited to the shape in the evaporation section and the shape of the sintered body.
  • FIG. 4A is a front view showing a configuration of a phase change cooling device 200 according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 4B is a top view showing the configuration of the phase change cooling device 200 according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the configuration of this embodiment is different from that of the first embodiment in that the evaporation unit 202 and the liquid pipe 204 are arranged in a cavity provided on three attachment plates (upper plate 305a, middle plate 305b, and bottom plate 305c). It is the point made into the structure made.
  • the evaporating section 202 and the liquid tube 204 are embedded in a cavity provided in three attachment plates (an upper plate 305a, an intermediate plate 305b, and a bottom plate 305c).
  • Other configurations of the present embodiment are the same as those of the first embodiment.
  • phase change cooling device 200 includes the mounting plate (upper plate 305a, The intermediate plate 305b and the bottom plate 305c) are pressed against the heating element 208.
  • the same effect as that of the first embodiment is obtained.
  • the evaporation unit and the like in the mounting plate can be reduced from the components of the phase change cooling device. Can do.
  • the number of parts of the entire phase change cooling device is reduced, and as a result, cost advantages can be expected.
  • fins 206 d may be installed in the evaporation unit 202. By providing the fin 206d, evaporation can be promoted, and the cooling efficiency is further improved.
  • FIG. 5A is a front view for explaining the structure of each layer of the upper plate 305a, middle plate 305b, and bottom plate 305c of the mounting plate according to the fifth embodiment of the invention.
  • FIG. 5B is a back view for explaining the configuration of each layer of the upper plate 305a, middle plate 305b, and bottom plate 305c of the mounting plate according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 5A shows the surfaces of the mounting plates (upper plate 305a, middle plate 305b, and bottom plate 305c) in which members corresponding to the evaporation section 202 and the liquid pipe 204 in FIGS. 4A and 4B are embedded.
  • FIG. 5B shows the back surface of the mounting plates (upper plate 305a, middle plate 305b, and bottom plate 305c) in which members corresponding to the evaporation section 202 and the liquid pipe 204 are embedded.
  • the combination member of the liquid pipe hole 325a and the liquid pipe hole 325b corresponds to the liquid pipe 204 in FIGS. 4A and 4B.
  • the functions corresponding to the evaporation unit 202 and the liquid pipe 204 of this embodiment are incorporated in a laminate of the upper plate 305a, the middle plate 305b, and the bottom plate 305c.
  • the upper plate 305a is formed with a steam pipe connecting portion 335a and a liquid pipe hole 325a.
  • the back surface of the upper plate 305a functions as the upper surface of the evaporation unit 202 (see FIGS. 4A and 4B).
  • a steamer hole 335b and a liquid pipe hole 325b are formed in the intermediate plate 305b.
  • the liquid tube hole 325b is not only formed so as to open in a direction substantially perpendicular to the surface of the intermediate plate 305b, but also in a direction substantially parallel to the surface of the intermediate plate 305b. Grooves are formed.
  • a liquid pipe hole 325b is formed in an L-shape of the alphabet like the liquid pipe 204 in FIG. 4 (the same applies to the liquid pipe 102 in FIG. 2).
  • the inner wall of the steamer hole 335b of the intermediate plate 305b functions as a side surface of the evaporation unit 202 (see FIGS. 4A and 4B).
  • a fin 306d may be formed on the bottom plate 305c on the surface side in contact with the refrigerant. By providing the fin 306d, evaporation can be promoted. Further, the surface of the bottom plate 305 c functions as the bottom surface of the evaporation unit 202.
  • the evaporation section 302 is formed by a space sandwiched between the surface of the bottom plate 305c, the inner wall of the steamer hole 335b of the middle plate 305b, and the back surface of the upper plate 305a.
  • the liquid pipe 204 is formed from a space between the liquid pipe hole 325a of the intermediate plate 305b and the surface of the liquid pipe hole 325b of the intermediate plate 305b and the bottom plate 305c.
  • FIGS. 5A and 5B The configuration of the embodiment shown in FIGS. 5A and 5B is the same as the configuration of the embodiment shown in FIGS. 4A and 4B except for the configurations related to the upper plate 305a, the middle plate 305b, and the bottom plate 305c. Further, the embodiment shown in FIGS. 5A and 5B has the same effect as the first embodiment, similarly to the embodiment shown in FIGS. 4A and 4B.
  • the evaporation section and the liquid pipe can be manufactured by combining plate-like members such as a bottom plate, an intermediate plate, and an upper plate, it is possible to utilize design assets and reduce processing costs. As a result, it is possible to further reduce the manufacturing cost.
  • the combination of the plate-like members is not limited to three. Various applications other than those illustrated here are possible.
  • FIG. 6A is a surface view for explaining each layer of the mounting plate according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 6B is a back view for explaining each layer of the mounting plate according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the evaporation section and the liquid pipe are produced by combining plate-like members such as a bottom plate, an intermediate plate, and an upper plate.
  • the configuration of this embodiment is different from that of the fourth embodiment in that the bottom plate that forms the bottom surface of the evaporation section is made of the same metal material as the sintered body. That is, the bottom plate forming the bottom surface of the evaporation unit 402 is a sintered body-forming bottom plate 405d formed of the same metal material as the sintered body 406.
  • the evaporation of the refrigerant is promoted by providing the sintered body 406 on the inner bottom surface of the evaporation section.
  • the metal material which can form a sintered compact is limited, and may differ from the metal material which comprises the bottom face of an evaporation part. If it does so, the case where it becomes difficult to join between dissimilar metals arises, ensuring the favorable heat conductivity between dissimilar metals.
  • the bottom plate 405d is fixed to the middle plate by screwing or the like through the screw hole 455d of the bottom plate and the screw hole 355b of the middle plate.
  • a ring-shaped groove 465d may be provided in the bottom plate 405d, and the 0-ring may be disposed in the groove.
  • a part or all of the first and second embodiments can be described as follows, but is not limited thereto.
  • (Appendix 1) An evaporating section for storing refrigerant; A condensing part that condenses and liquefies the gas-phase refrigerant vaporized in the evaporating part; and A vapor pipe for transporting the gas-phase refrigerant to the condensing unit; A liquid pipe for transporting the liquid-phase refrigerant condensed in the condensing unit to the evaporation unit; A mounting plate with a connection structure with the device to be cooled, And having The evaporator is disposed on one surface of the mounting plate, and the condensing unit is disposed on the other surface of the mounting plate.
  • the mounting plate further includes a second opening on an upper surface thereof, The cooling device according to any one of appendices 1 to 3, wherein a connection portion of the steam pipe is formed in a second opening on the upper surface of the mounting plate.
  • the mounting plate is An upper plate that forms the upper surface of the evaporation section, the connection section of the steam pipe and the connection section of the liquid pipe; A side plate of the evaporation section and an intermediate plate forming the liquid pipe; A bottom plate forming a bottom surface of the evaporation section;
  • the cooling device according to any one of appendices 1 to 7, wherein a fin-like protrusion is formed on a bottom surface of the evaporation unit that is in contact with the liquid phase refrigerant.
  • Appendix 9 The cooling device according to any one of appendices 1 to 7, wherein a sintered body is joined to a bottom surface of the evaporating part in contact with the liquid phase refrigerant.
  • Appendix 10 The cooling according to claim 9, wherein the sintered body has a porous shape, and the sintered body and a bottom surface of the evaporation section are joined so that the porous shape is substantially maintained. apparatus.
  • a mounting plate having a connection structure with the device side to be cooled is formed by providing a connection structure on the planar member, An evaporator for storing the refrigerant is disposed on one surface of the mounting plate; A condensing part that condenses and liquefies the gas-phase refrigerant vaporized in the evaporation part is disposed on the other surface of the mounting plate, The manufacturing method of the cooling device which connects the said condensation part with piping to the said evaporation part.
  • (Appendix 14) Forming a first planar member partially having an opening; 14.
  • the present invention can be used, for example, in a cooling device using a phase change cooling system that transports and dissipates heat by a phase change cycle of refrigerant vaporization and condensation, and a method for attaching the cooling device.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

本発明の冷却装置は、冷媒を貯蔵する蒸発部と、蒸発部で気化した気相冷媒を凝縮液化させて放熱する凝縮部と、気相冷媒を凝縮部へ輸送する蒸気管と、凝縮部で凝縮した液相冷媒を蒸発部へ輸送する液管と、冷却対象となる装置側との接続構造を備えた取り付け板とを有し、蒸発部は取り付け板の一の面に配置し、凝縮部は取り付け板の他の面に配置している。また、本発明の冷却装置の製造方法は、取り付け板を平面部材に接続構造を設けることにより形成し、蒸発部を取り付け板の一の面に配置し、凝縮部を取り付け板の他の面に配置し、蒸発部に凝縮部を配管で接続する。相変化冷却方式を用いた冷却装置においては、既存の冷却装置との互換性を確保するため装置全体の製造コストが増大する。

Description

冷却装置およびその製造方法
　本発明は、半導体装置や電子装置等に用いる冷却装置およびその製造方法に関し、例えば、冷媒の気化と凝縮の相変化サイクルによって熱の輸送・放熱を行う相変化冷却方式による冷却装置およびその取り付け方法に関する。
　近年、半導体装置や電子装置などの高性能化、高機能化に伴い、それらの発熱量も増大している。そのため、熱輸送能力が大きい高性能な冷却装置が必要となっている。
　高性能な冷却器として、冷媒の相変化を熱輸送に利用する相変化冷却器が開発されている。相変化冷却器は、典型的には発熱体からの熱を受けて液相冷媒を気相に相変化させる蒸発部、外部のファン等によって気相冷媒から熱を奪って気相から液相に相変化させる凝縮部、等から構成さる。
　このように、冷媒の気化と凝縮の相変化サイクルによって熱の輸送・放熱を行う相変化冷却方式による冷却装置は、ヒートシンク等に比べ熱輸送能力を向上させることができる。
　このような相変化冷却方式による冷却装置の一例が特許文献１に記載されている。
　図７に、特許文献１に記載された関連する冷却装置の断面図を示す。相変化冷却装置７００は、回路基板に搭載された中央処理装置（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ：ＣＰＵ）などの半導体デバイスを冷却するために用いられる。
　関連する冷却装置７００は、発熱体７０８である半導体デバイスの表面に取り付けられた蒸発部７０２と、放熱面（ラジエータ）を備えた凝縮部７０１を備えている。また、蒸気管７０３と液管７０４からなる一対の配管が、蒸発部７０２および凝縮部７０１の間に取り付けられている。
　発熱体７０８で発生した熱は、蒸発部７０２へ伝達される。蒸発部７０２では、伝達された熱により液相冷媒が気化される。液相冷媒から相変化した気相冷媒は、蒸発部７０２から蒸気管７０３を通って凝縮部７０１に導かれる。
　凝縮部７０１においては、気相冷媒が冷却ファン７０９により冷却されて液相冷媒に戻る。そして、液相冷媒は液管７０４を通って再び蒸発部７０２へ還流する。
　また、相変化冷却方式による冷却装置の別の構成が、特許文献２に記載されている。図８は、関連する冷却装置の別の構成を示す断面図である。
　相変化冷却装置８００は、蒸発部８０２と凝縮部８０１を備えている。蒸気管８０３と液管８０４からなる一対の配管が、蒸発部８０２および凝縮部８０１の間に取り付けられている。
　相変化冷却装置８００の構成と相変化冷却装置７００の構成との異なる点は、凝縮部８０１が、発熱体８０８と略平行に配置される点と、発熱体８０８の直上に蒸発部８０２や凝縮部８０１等がまとまって配置される点とにある。
　また、参考技術が、特許文献３にも開示されている。
特開２０１１－０４７６１６号公報 特開平１０－３３５５５１号公報 特開平０９－１８６２７９号公報
　しかしながら、特許文献１、２に記載された関連する冷却装置には次のような問題があった。
　特許文献１に記載の冷却装置は、蒸発部７０２と凝縮部７０１とが離れて実装される構成である。そのため、発熱体の直上に設置されたヒートシンクによって冷却される仕様の電子装置等に対して、特許文献１に記載の冷却装置は、既存の装置レイアウトそのままに置き換えて使用することができない。つまり、電子装置等内部のフットプリントの見直しや、冷却ファンなどによって送風される空気の流れ（以後「エアフロー」と呼ぶ）の見直しが必要となる。このように、既存の冷却装置との互換性に欠けているという問題があった。
　一方、特許文献２に記載の冷却装置は、発熱体の直上に蒸発部８０２や凝縮部８０１等がコンパクトにまとまっているものの、凝縮部８０１が発熱体８０８と略平行に配置される構成である。そのため、冷却ファン８０９によって生じる空気の流れが発熱体８０８に対して略垂直となって、電子装置等の内部全体の空気の流れが大幅に変化する。そのため、電子装置等の内部のエアフローの大幅な見直しが必要となり、既存の冷却装置との互換性に欠けるという問題があった。
　以上のように、特許文献１および特許文献２に記載の冷却装置は、既存の冷却装置との互換性に欠けているため、冷却構造に関する資産を活用することができない。そのため、相変化冷却専用の装置レイアウトを設計し直す必要が生じる。ひいては、開発や製造コストが上昇するという問題があった。
　このように、関連する相変化冷却方式を用いた冷却装置においては、既存の冷却装置との互換性が欠けるため再設計が必要になり、冷却対象や冷却装置そのものを含む装置全体の製造コストが増大してしまうという問題があった。
　本発明の目的は、上述した課題である、既存の冷却装置との互換性を確保するため装置全体の製造コストが増大するという課題を解決する冷却装置およびその製造方法を提供することにある。
　本発明の冷却装置は、冷媒を貯蔵する蒸発部と、蒸発部で気化した気相冷媒を凝縮液化させて放熱する凝縮部と、気相冷媒を凝縮部へ輸送する蒸気管と、凝縮部で凝縮した液相冷媒を蒸発部へ輸送する液管と、冷却対象となる装置側との接続構造を備えた取り付け板とを有し、蒸発部は取り付け板の一の面に配置され、凝縮部は取り付け板の他の面に配置されている。
　また、本発明の冷却装置の製造方法は、冷却対象となる装置側との接続構造を備えた取り付け板を、平面部材に接続構造を設けることにより形成し、冷媒を貯蔵する蒸発部を取り付け板の一の面に配置し、蒸発部で気化した気相冷媒を凝縮液化させて放熱する凝縮部を取り付け板の他の面に配置し、蒸発部に凝縮部を配管で接続する。
　本発明の冷却装置およびその取り付け方法によれば、既存の冷却装置との互換性を確保することができ、装置全体の製造コストが増大することを避けることができる。
本発明の第１の実施形態に係る冷却装置の構成を示す正面図である。 本発明の第１の実施形態に係る冷却装置の構成を示す上面図である。 本発明の第２の実施形態に係る蒸発部の構成の詳細を説明するための斜視図である。 本発明の第３の実施形態に係る蒸発部の構成の詳細を説明するための断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る蒸発部の構成の詳細を説明するための断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る蒸発部の構成の詳細を説明するための断面図である。 本発明の第４の実施形態に係る冷却装置の構成を示す正面図である。 本発明の第４の実施形態に係る冷却装置の構成を示す上面図である。 本発明の第５の実施形態に係る取り付け板の各層の構成を説明するための表面図である。 本発明の第５の実施形態に係る取り付け板の各層の構成を説明するための裏面図である。 本発明の第６の実施形態に係る取り付け板の各層の構成を説明するための表面図である。 本発明の第６の実施形態に係る取り付け板の各層の構成を説明するための裏面図である。 関連する冷却装置の構成を示す断面図である。 関連する冷却装置の別の構成を示す断面図である。
　（第１の実施形態）
　次に、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、同じ機能を有するものには同じ符号をつけ、その説明を省略する場合がある。
　（構成）
　図１Ａは、本発明の第１の実施形態に係る相変化冷却装置１００の構成を示す正面図である。図１Ｂは、本発明の第１の実施形態に係る相変化冷却装置１００の構成を示す上面図である。
　図１Ａおよび図１Ｂに示すように、相変化冷却装置１００は、凝縮部１０１と、蒸発部１０２と、蒸気管１０３と、液管１０４と、取り付け板１０５と、凝縮部取り付け金具１０７とを備えている。
　凝縮部１０１は、取り付け板１０５の上面に凝縮器取り付け金具１０７によって固定される。
　蒸発部１０２は、取り付け板１０５の下部に位置し、取り付け板１０５によって、発熱体１０８に圧接される。
　蒸気管１０３は、凝縮部上部の蒸気ヘッダー１０１ａと蒸発部１０２とを接続する。
　液管１０４は、凝縮部下部の液ヘッダー１０１ｂと蒸発部１０２とを接続する。
　ここで、蒸気管１０３および液管１０４は、それぞれ最短の経路で凝縮部１０１と蒸発部１０２を接続することが望ましい。例えば、蒸気管１０３は、凝縮部の蒸気ヘッダー１０１aから突出して接続したエルボウ１０１ｃから下方に垂直に伸び、取り付け板１０５および蒸発部１０２の上面に設けられた開口部に接続されるよう構成される。その結果、凝縮部１０１と蒸発部１０２は最短経路で接続される。
　また、液管１０４は、一端が蒸発部１０２に接続され、他端が凝縮部の液ヘッダー１０１ｂ底面および取り付け板１０５に設けられた開口部に接続される。その結果、凝縮部１０１と蒸発部１０２は最短経路で接続される。
　ここで、凝縮部１０１は取り付け板１０５上に配置された構成としている。そして、取り付け板１０５には、冷却装置固定ねじ穴１１５が、設けられている。冷却装置固定ねじ穴１１５は、既存の冷却装置が取り付けられている冷却対象の装置のねじ止め部との互換性を満たすように、形成されている。
　（作用）
　以上のような構造により、既存のヒートシンクのフットプリント内で、かつ、既存のねじ穴位置において、相変化冷却装置１００を発熱体１０８に固定することができる。取り付け板１０５により、蒸発部１０２の発熱体１０８への接合が確保できる。
　しかも、蒸発部１０２は取り付け板１０５の下部に配置した構成としているので、取り付け板１０５の上部に蒸発部１０２は無く、取り付け板１０５の上部に凝縮部１０１を配置する際の自由度が増大する。
　そのため、凝縮部１０１における放熱面の横幅について、冷却装置固定ねじ穴１１５の制限や蒸発部１０２の配置などの制限を受けることがなく、取り付け板１０５の幅一杯まで伸長することができる。
　また、凝縮部１０１における放熱面の奥行きも、蒸気管１０３と冷却装置固定ねじ穴１１５の位置が許す範囲で伸長することができる。
　（効果）
　以上のように、本実施形態の相変化冷却装置１００によれば、取り付け板１０５の接続構造を冷却対象となる装置側の接続構造と適合した構成とすることができる。その結果、互換性を確保することができ、装置全体の製造コストの増大を抑制することができる。
　さらに、取り付け板１０５の下部に蒸発部１０２を配置した構成としているので、凝縮部１０１の取り付け板１０５上部への配置の自由度を増大することができる。その結果、凝縮部１０１における放熱面の横幅および奥行き方向を伸長することができ、放熱面積が拡大して冷却効率が向上する。すなわち、本実施形態に係る相変化冷却装置１００は、高発熱量の発熱体にも対応できるようになる。
　（第２の実施形態）
　本実施形態では、冷媒が蓄積される蒸発部１０２の底面に、冷媒の蒸発を促進する構造や部材を設けた構成とした。これにより、冷却効率をより向上させることが可能となる。
　図２は、本発明の第２の実施形態に係る蒸発部１０２の構成の詳細を説明するための斜視図である。図２に、蒸発補助部材１０６を蒸発部１０２の底面に設けた例を示す。
　本実施形態の構成が第１の実施形態と異なる点は、蒸発補助部材１０６が蒸発部１０２の底面に設置された点にある。それ以外の本実施形態の構成は第１の実施形態と同様である。
　蒸発補助部材１０６は、例えば、多孔質状のもの、ひだ状のもの（フィン形状）であって、表面積が大きくなるような部材や構造である。表面積が大きくなることによって、冷媒との接触面積が増大するので、冷媒の蒸発が促進される。従って、蒸発補助部材１０６を設けることで、蒸発部１０２における冷媒の蒸発効率を改善することができる。また、冷媒の蒸発効率を維持したまま、蒸発部１０２をコンパクト化（例えば低背化）することができる。
　そして、蒸発部が低背化されることにより、一定の実装高さを保ったままで、凝縮部の高さをその分だけ伸長することができる。その結果、凝縮部における放熱面積を拡大することができ、冷却効率の向上をより一層図ることができる。
　（第３の実施形態）
　図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃは、本発明の第３の実施形態に係る蒸発部の構成の詳細を説明するための平面断面図である。図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃは、蒸発補助部材１０６の断面形状の変化例や、蒸発部１０２内部を蒸発補助部材１０６が占有する度合いの変化例を示している。
　蒸発補助部材１０６には、例えば、金属を含む焼結体が用いられる。この焼結体を生成する母材から焼結体が切り出される際、焼結体１０６ａの断面が図３Ａに示すように矩形形状であった場合、焼結体は母材から無駄なく切り出される。
　その一方で、蒸発部内が円形の空間であった場合には、矩形の焼結体と円形空間との間に間隙が生じる。そのため、蒸発部の内部一杯に焼結体を設置することができない。
　また、図３Ｂに示すように焼結体１０６ｂの断面が円形状であった場合、蒸発部内が円形の空間であっても、蒸発部の内部一杯に焼結体を設置することができる。その一方で、焼結体を生成する母材から円形状の焼結体が切り出される際、母材の余剰が発生する。そのため、母材に無駄が生じる。
　また、図３Ｃに示すように焼結体１０６ｃの断面が六角形状であった場合、蒸発部内が円形の空間であっても、焼結体は効率良く蒸発部内を占めることができる。しかも、焼結体の母材からの切り出しの際、六角形状の焼結体は母材の余剰を無くすことが可能となる。そのため、母材に無駄が生じない。
　以上は一例であって、ここに挙げた蒸発部内の形状や焼結体の形状に限られるものではない。
　（第４の実施形態）
　図４Ａは、本発明の第４の実施形態に係る相変化冷却装置２００の構成を示す正面図である。図４Ｂは、本発明の第４の実施形態に係る相変化冷却装置２００の構成を示す上面図である。
　本実施形態の構成が第１の実施形態と異なる点は、蒸発部２０２および液管２０４が、３枚の取り付け板（上板３０５ａ、中板３０５ｂ、底板３０５ｃ）に設けられた空洞内に配置された構成とした点である。
　すなわち、蒸発部２０２および液管２０４が３枚の取り付け板（上板３０５ａ、中板３０５ｂ、底板３０５ｃ）に設けられた空洞内に埋め込まれた構成とした。それ以外の本実施形態の構成は第１の実施形態と同様である。
　すなわち、相変化冷却装置２００の凝縮部２０１、蒸気管２０３、凝縮部取り付け金具２０７などの構成や作用は第１の実施形態と同等であり、相変化冷却装置２００は取り付け板（上板３０５ａ、中板３０５ｂ、底板３０５ｃ）によって発熱体２０８に圧接される。
　本実施形態においても、第１の実施形態と同等の効果を奏する。加えて、蒸発部２０２等が取り付け板（上板３０５ａ、中板３０５ｂ、底板３０５ｃ）の中に埋め込まれることによって、相変化冷却装置の構成部品の中から、蒸発部および液管を削減することができる。相変化冷却装置全体の部品点数が削減され、その結果、コスト面での優位性が期待できる。なお、蒸発部２０２には、フィン２０６ｄが設置されてもよい。フィン２０６ｄを設けることで蒸発を促進することができ、冷却効率がより一層向上する。
　ここで、取り付け板２０５に埋め込まれた蒸発部２０２および液管２０４には、種々の構成が考えられる。その一例を図５に示す。
　図５Ａは、発明の第５の実施形態に係る取り付け板の上板３０５ａ、中板３０５ｂおよび底板３０５ｃの各層の構成を説明するための表面図である。図５Ｂは、本発明の第５の実施形態に係る取り付け板の上板３０５ａ、中板３０５ｂおよび底板３０５ｃの各層の構成を説明するための裏面図である。
　すなわち、図５Ａは、図４Ａ、Ｂの蒸発部２０２および液管２０４に対応する部材が埋め込まれた取り付け板（上板３０５ａ、中板３０５ｂ、底板３０５ｃ）の表面を示す。図５Ｂは、蒸発部２０２および液管２０４に対応する部材が埋め込まれた取り付け板（上板３０５ａ、中板３０５ｂ、底板３０５ｃ）の裏面を示す。
　ここで、底板３０５ｃの表面（図５Ａの左図）と、中板３０５ｂの蒸気器穴３３５ｂの内壁（図５Ａ、Ｂ）と、上板３０５ａの裏面（図５Ｂ）によって囲われた空間が、図４Ａ、Ｂの蒸発部２０２に対応する。
　液管穴３２５ａと液管穴３２５ｂとの組み合わせ部材が、図４Ａ、Ｂの液管２０４に対応する。
　すなわち、本実施形態の蒸発部２０２および液管２０４に対応する機能は、上板３０５ａ、中板３０５ｂおよび底板３０５ｃの積層体に組み込まれる。
　図５Ａ、Ｂに示されるように、上板３０５ａには、蒸気管接続部３３５ａおよび液管穴３２５ａが形成されている。また、上板３０５ａの裏面は蒸発部２０２（図４Ａ、Ｂ参照）の上面として機能する。中板３０５ｂには、蒸気器穴３３５ｂおよび液管穴３２５ｂが形成されている。なお、中板３０５ｂの裏面では、液管穴３２５ｂは、中板３０５ｂの面に略垂直方向に沿って開口するように形成されるだけでなく、中板３０５ｂの面に略平行方向に沿って溝が形成されている。これにより、図４の液管２０４（図２の液管１０２も同様）のように、アルファベットのＬ字状に、液管穴３２５ｂが形成される。
また、中板３０５ｂの蒸気器穴３３５ｂの内壁は、蒸発部２０２（図４Ａ、Ｂ参照）の側面として機能する。底板３０５ｃには、フィン３０６ｄが、冷媒が接する面側に形成してあってもよい。フィン３０６ｄを設けることで蒸発を促進することができる。また、底板３０５ｃの表面は、蒸発部２０２の底面として機能する。
　以上のように、蒸発部３０２は、底板３０５ｃの表面と、中板３０５ｂの蒸気器穴３３５ｂの内壁と、上板３０５ａの裏面で挟まれた空間から形成されている。そして、液管２０４は、中板３０５ｂの液管穴３２５ａと、中板３０５ｂの液管穴３２５ｂと底板３０５ｃの表面で挟まれた空間から形成されている。
　図５Ａ、Ｂに示した実施形態の構成は、これら上板３０５ａ、中板３０５ｂ、底板３０５ｃに係る構成以外について、図４Ａ、Ｂに示した実施形態の構成と同等である。また、図５Ａ、Ｂに示した実施形態は、図４Ａ、Ｂに示した実施形態と同様、第１の実施形態と同等の効果を奏する。
　加えて、底板、中板、上板といった板状部材の組み合わせによって蒸発部および液管を作製することができるため、設計資産の活用や加工費の低減が可能となる。その結果、製造コスト面の低減をより一層図ることが可能となる。なお、板状部材の組み合わせは、３枚の場合に限られるものではない。ここに例示した以外にも、様々な応用が可能である。
　（第５の実施形態）
　図６Ａは、本発明の第５の実施形態に係る取り付け板の各層を説明するための表面図である。図６Ｂは、本発明の第５の実施形態に係る取り付け板の各層を説明するための裏面図である。
　第４の実施形態と同様に、本実施形態では、底板、中板、上板といった板状部材の組み合わせによって蒸発部および液管を作製する構成とした。本実施形態の構成が第４の実施形態と異なる点は、蒸発部の底面を形成する底板が焼結体と同じ金属材料からなる点である。すなわち、蒸発部４０２の底面を形成する底板は、焼結体４０６と同じ金属材料で形成した焼結体形成底板４０５ｄとした。
　前述のように、蒸発部の内部底面に焼結体４０６を設けることで冷媒の蒸発は促進される。一方、焼結体を形成できる金属材料は限られており、蒸発部の底面を構成する金属材料とは異なる場合がある。そうすると、異種金属間における良好な熱伝導率を確保しながら、異種金属間の接合が困難となる場合が生じてくる。本実施形態の構成によれば、蒸発部の内部底面と焼結体との良好な熱伝導率を確保しつつ、両部材間の良好な接合が可能となる。その結果、蒸発部内の冷媒の蒸発を促進することができ、冷却効率がより一層向上する。
　そして、底板４０５ｄは、底板のねじ穴４５５ｄと中板のねじ穴３５５ｂとを介し、ねじ止め等によって中板に固着される。固着の際、底板４０５ｄに輪状の溝４６５ｄを設け、０リングをその溝に配置してもよい。０リングを設ける構成によって、底板と中板との密着性が高まり、蒸発部おける冷媒の密封性が一層高くなる。
　以上、実施の形態をもとに本発明を説明した。実施の形態は例示であり、本発明の主旨から逸脱しない限り、上述各実施の形態に対して、さまざまな変更、増減、組合せを加えてもよい。これらの変更、増減、組合せが加えられた変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
　また、前記の第１および第２の実施形態の一部又は全部は、以下のようにも記載されうるが、以下に限られない。
（付記１）
　冷媒を貯蔵する蒸発部と、
　前記蒸発部で気化した気相冷媒を凝縮液化させて放熱する凝縮部と、
　前記気相冷媒を前記凝縮部へ輸送する蒸気管と、
　前記凝縮部で凝縮した液相冷媒を前記蒸発部へ輸送する液管と、
　冷却対象となる装置側との接続構造を備えた取り付け板、
とを、有し、
　前記蒸発部は前記取り付け板の一の面に配置し、前記凝縮部は前記取り付け板の他の面に配置している
冷却装置。
（付記２）
　前記蒸発部および前記液管の少なくとも一部が、前記取り付け板内の板厚方向の一部に設けられた空洞内に配置している
付記１に記載の冷却装置。
（付記３）
　前記凝縮部はその底面に開口を備え、かつ、前記取り付け板はその上面に第１の開口を備え、
　前記凝縮部の底面の開口と前記取り付け板上面の第１の開口とが接して、前記液管が形成されている
ことを特徴とする付記１または２に記載の冷却構造。
（付記４）
　前記取り付け板はその上面に第２の開口をさらに備え、
　前記蒸気管の接続部が前記取り付け板上面の第２の開口に形成されている
ことを特徴とする付記１乃至３のいずれか１項に記載の冷却装置。
（付記５）
　前記取り付け板は、複数の平板部材を積層して形成されている
ことを特徴とする付記１乃至４のいずれか１項に記載の冷却装置。
（付記６）
　前記取り付け板は、
　前記蒸発部の上面および前記蒸気管の接続部および前記液管の接続部を形成する上板と、
　前記蒸発部の側面および前記液管を形成する中板と、
　前記蒸発部の底面を形成する底板と、
を含むことを特徴とする付記５に記載の冷却装置。
（付記７）
　前記取り付け板の大きさが冷却対象となる発熱体と略同等かそれ以上である
ことを特徴とする付記１乃至６のいずれか１項に記載の冷却装置。
（付記８）
　前記液相冷媒と接する前記蒸発部の底面に、ひれ状の突起が形成されている
ことを特徴とする付記１乃至７のいずれか１項に記載の冷却装置。
（付記９）
　前記液相冷媒と接する前記蒸発部の底面に、焼結体が接合されている
ことを特徴とする付記１乃至７のいずれか１項に記載の冷却装置。
（付記１０）
　前記焼結体は多孔質形状を備え、前記多孔質形状が略維持されるように、前記焼結体と前記蒸発部の底面とが接合されている
ことを特徴とする付記９に記載の冷却装置。
（付記１１）
　前記焼結体と前記底板とが同じ金属で形成されている
ことを特徴とする付記９または１０に記載の冷却装置。
（付記１２）
　前記底板が、前記中板および前記上板の両方、またはいずれか一方と異なる金属で構成されていることを特徴とする付記６乃至１１のいずれか１項に記載の冷却装置。
（付記１３）
　冷却対象となる装置側との接続構造を備えた取り付け板を、平面部材に接続構造を設けることにより形成し、
　冷媒を貯蔵する蒸発部を前記取り付け板の一の面に配置し、
　前記蒸発部で気化した気相冷媒を凝縮液化させて放熱する凝縮部を前記取り付け板の他の面に配置し、
　前記蒸発部に前記凝縮部を配管で接続する
冷却装置の製造方法。
（付記１４）
　一部に開口を備えた第１の平面部材を形成し、
　前記第１の平面部材の上面および下面に、第２の平面部材と第３の平面部材を積層することにより、前記取り付け板と前記蒸発部を形成する工程を含む
付記１３に記載の冷却装置の製造方法。
　この出願は、２０１３年５月２９日に出願された日本出願特願２０１３－１１２９０８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、例えば、冷媒の気化と凝縮の相変化サイクルによって熱の輸送・放熱を行う相変化冷却方式による冷却装置およびその取り付け方法に利用することが可能である。
　１００、２００、７００、８００　　相変化冷却装置
　１０１、２０１、７０１、８０１　　凝縮部
　　１０１ａ、２０１ａ　　蒸気ヘッダー
　　１０１ｂ、２０１ｂ　　液ヘッダー
　　１０１ｃ、２０１ｃ　　エルボウ
　　１０１ｄ、２０１ｄ　　冷却管（チューブ）
　１０２、２０２、３０２、４０２、７０２、８０２　　蒸発部
　１０３、２０３、７０３、８０３　　蒸気管
　１０４、２０４、３０４、７０４、８０４　　液管
　１０５、２０５　　取り付け板
　　１１５、２１５、３１５ａ、３１５ｂ、３１５ｃ　　冷却装置固定ねじ穴
　３０５ａ　　上板
　　３２５ａ　　液管穴
　　３３５ａ　　蒸気管接続口
　３０５ｂ　　中板
　　３２５ｂ　　液管穴
　　３３５ｂ　　蒸発器穴
　　３４５ｂ　　液管切欠き
　　３５５ｂ　　底板固定ねじ穴
　３０５ｃ　　底板
　４０５ｄ　　焼結体形成底板
　　４５５ｄ　　底板固定ねじ穴
　　４６５ｄ　　オーリング固定溝
　１０６　　蒸発補助部材
　　１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、４０６　　焼結体
　　２０６ｄ、３０６ｄ　　フィン
　１０７、２０７　　凝縮部取り付け金具
　１０８、２０８、７０８、８０８　　発熱体
　７０９、８０９　　冷却ファン

Claims (10)

  1. 　冷媒を貯蔵する蒸発部と、
    　前記蒸発部で気化した気相冷媒を凝縮液化させて放熱する凝縮部と、
    　前記気相冷媒を前記凝縮部へ輸送する蒸気管と、
    　前記凝縮部で凝縮した液相冷媒を前記蒸発部へ輸送する液管と、
    　冷却対象となる装置側との接続構造を備えた取り付け板、
    とを、有し、
    　前記蒸発部は前記取り付け板の一の面に配置し、前記凝縮部は前記取り付け板の他の面に配置している
    冷却装置。
  2. 　前記蒸発部および前記液管の少なくとも一部が、前記取り付け板内の板厚方向の一部に設けられた空洞内に配置している
    請求項１に記載の冷却装置。
  3. 　前記凝縮部はその底面に開口を備え、かつ、前記取り付け板はその上面に第１の開口を備え、
    　前記凝縮部の底面の開口と前記取り付け板上面の第１の開口とが接して、前記液管が形成されている
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の冷却構造。
  4. 　前記取り付け板は、複数の平板部材を積層して形成されている
    ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の冷却装置。
  5. 　前記取り付け板は、
    　前記蒸発部の上面および前記蒸気管の接続部および前記液管の接続部を形成する上板と、
    　前記蒸発部の側面および前記液管を形成する中板と、
    　前記蒸発部の底面を形成する底板と、
    を含むことを特徴とする請求項４に記載の冷却装置。
  6. 　前記液相冷媒と接する前記蒸発部の底面に、ひれ状の突起が形成されている
    ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の冷却装置。
  7. 　前記液相冷媒と接する前記蒸発部の底面に、焼結体が接合されている
    ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の冷却装置。
  8. 　前記焼結体と前記底板とが同じ金属で形成されている
    ことを特徴とする請求項７に記載の冷却装置。
  9. 　前記底板が、前記中板および前記上板の両方、またはいずれか一方と異なる金属で構成されている
    ことを特徴とする請求項５乃至８のいずれか１項に記載の冷却装置。
  10. 　冷却対象となる装置側との接続構造を備えた取り付け板を、平面部材に接続構造を設けることにより形成し、
    　冷媒を貯蔵する蒸発部を前記取り付け板の一の面に配置し、
    　前記蒸発部で気化した気相冷媒を凝縮液化させて放熱する凝縮部を前記取り付け板の他の面に配置し、
    　前記蒸発部に前記凝縮部を配管で接続する
    冷却装置の製造方法。
PCT/JP2014/002757 2013-05-29 2014-05-26 冷却装置およびその製造方法 WO2014192279A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/892,443 US20160116225A1 (en) 2013-05-29 2014-05-26 Cooling device and method for manufacturing same
JP2015519640A JPWO2014192279A1 (ja) 2013-05-29 2014-05-26 冷却装置およびその製造方法

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013112908 2013-05-29
JP2013-112908 2013-05-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014192279A1 true WO2014192279A1 (ja) 2014-12-04

Family

ID=51988331

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2014/002757 WO2014192279A1 (ja) 2013-05-29 2014-05-26 冷却装置およびその製造方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20160116225A1 (ja)
JP (1) JPWO2014192279A1 (ja)
WO (1) WO2014192279A1 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107041102A (zh) * 2016-12-09 2017-08-11 淳铭散热科技股份有限公司 一种电子设备与器件的散热装置
CN109037882A (zh) * 2018-07-26 2018-12-18 西南电子技术研究所（中国电子科技集团公司第十研究所） 机载相控阵天线相变储热液冷散热箱
TWI805943B (zh) * 2020-09-09 2023-06-21 萬在工業股份有限公司 堆疊式垂直散熱裝置
CN113038787B (zh) * 2020-12-22 2022-10-18 中科可控信息产业有限公司 相变散热结构及散热装置
CN115696885B (zh) * 2022-11-23 2023-07-18 广东越新微系统研究院 一种复合相变储热器件及制备方法、航天电子系统

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09186279A (ja) * 1995-12-29 1997-07-15 Nec Corp Ｌｓｉの冷却装置
JPH10335551A (ja) * 1997-05-30 1998-12-18 Denso Corp 沸騰冷却装置
JP2000236055A (ja) * 1998-12-16 2000-08-29 Denso Corp 沸騰冷却装置
JP2002164486A (ja) * 2000-09-14 2002-06-07 Denso Corp 沸騰冷却装置
JP2003161594A (ja) * 2001-09-14 2003-06-06 Denso Corp 沸騰冷却装置
JP2004022682A (ja) * 2002-06-13 2004-01-22 Sony Corp 液体流通構造体、冷却装置、電子機器装置及び多孔質アルミナの製造方法。
US20070158051A1 (en) * 2006-01-06 2007-07-12 Foxconn Technology Co., Ltd. Integrated cooling system for electronic components
JP4516676B2 (ja) * 2000-08-21 2010-08-04 株式会社フジクラ 平板型ヒートパイプ
JP2011047616A (ja) * 2009-08-28 2011-03-10 Hitachi Ltd 冷却システム、及び、それを用いる電子装置

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6695039B1 (en) * 2003-02-25 2004-02-24 Delphi Technologies, Inc. Orientation insensitive thermosiphon assembly for cooling electronic components
US7277281B1 (en) * 2006-05-12 2007-10-02 Fu Zhun Precision Industry (Shen Zhen) Co., Ltd. Heat dissipation device having wire fixture
US7661466B2 (en) * 2007-04-18 2010-02-16 Fu Zhun Precision Industry (Shen Zhen) Co., Ltd. Heat sink assembly having a fin also functioning as a supporting bracket
US7891411B2 (en) * 2007-06-22 2011-02-22 Fu Zhun Precision Industry (Shen Zhen) Co., Ltd. Heat dissipation device having a fan for dissipating heat generated by at least two electronic components
US8162038B2 (en) * 2008-08-04 2012-04-24 Fu Zhun Precision Industry (Shen Zhen) Co., Ltd. Heat sink assembly
US7701718B2 (en) * 2008-09-23 2010-04-20 Fu Zhun Precision Industry (Shen Zhen) Co., Ltd. Heat sink assembly
US9557117B2 (en) * 2008-10-29 2017-01-31 Nec Corporation Cooling structure, electronic device using same, and cooling method
JP5678662B2 (ja) * 2008-11-18 2015-03-04 日本電気株式会社 沸騰冷却装置
US8584736B2 (en) * 2009-11-23 2013-11-19 Fu Zhun Precision Industry (Shen Zhen) Co., Ltd. Heat sink assembly having a fin also functioning as a supporting bracket
WO2011122332A1 (ja) * 2010-03-29 2011-10-06 日本電気株式会社 相変化冷却器及びこれを備えた電子機器
JPWO2011145618A1 (ja) * 2010-05-19 2013-07-22 日本電気株式会社 沸騰冷却器
WO2012053624A1 (ja) * 2010-10-19 2012-04-26 日本電気株式会社 冷却装置及びその製造方法
US20150062821A1 (en) * 2012-03-22 2015-03-05 Nec Corporation Cooling Structure for Electronic Circuit Board, and Electronic Device Using the Same
CN104303293B (zh) * 2012-05-16 2017-05-10 日本电气株式会社 冷却装置的连接结构、冷却装置和连接冷却装置的方法
US9696068B2 (en) * 2012-09-19 2017-07-04 Nec Corporation Cooling apparatus, heat receiving section and boiling section used therein, and method of manufacturing the same
US9820407B2 (en) * 2013-02-26 2017-11-14 Nec Corporation Electronic device and cooling system
US20160091257A1 (en) * 2013-05-07 2016-03-31 Captherm Systems Inc. Explosion welded evaporator for use in two-phase heat transfer apparatuses
US20160123637A1 (en) * 2014-10-29 2016-05-05 Alliance For Sustainable Energy, Llc Two-phase heat exchanger for cooling electrical components
JP2016213314A (ja) * 2015-05-08 2016-12-15 富士通株式会社 冷却モジュール及び電子機器

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09186279A (ja) * 1995-12-29 1997-07-15 Nec Corp Ｌｓｉの冷却装置
JPH10335551A (ja) * 1997-05-30 1998-12-18 Denso Corp 沸騰冷却装置
JP2000236055A (ja) * 1998-12-16 2000-08-29 Denso Corp 沸騰冷却装置
JP4516676B2 (ja) * 2000-08-21 2010-08-04 株式会社フジクラ 平板型ヒートパイプ
JP2002164486A (ja) * 2000-09-14 2002-06-07 Denso Corp 沸騰冷却装置
JP2003161594A (ja) * 2001-09-14 2003-06-06 Denso Corp 沸騰冷却装置
JP2004022682A (ja) * 2002-06-13 2004-01-22 Sony Corp 液体流通構造体、冷却装置、電子機器装置及び多孔質アルミナの製造方法。
US20070158051A1 (en) * 2006-01-06 2007-07-12 Foxconn Technology Co., Ltd. Integrated cooling system for electronic components
JP2011047616A (ja) * 2009-08-28 2011-03-10 Hitachi Ltd 冷却システム、及び、それを用いる電子装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20160116225A1 (en) 2016-04-28
JPWO2014192279A1 (ja) 2017-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10524388B2 (en) Loop heat pipe and electronic device
WO2014192279A1 (ja) 冷却装置およびその製造方法
WO2020137569A1 (ja) ヒートシンク
CN110864571B (zh) 冷却器
WO2011145618A1 (ja) 沸騰冷却器
US20050173098A1 (en) Three dimensional vapor chamber
JP2018194197A (ja) ヒートパイプ及び電子機器
US20130043005A1 (en) Heat dissipation element with mounting structure
US10907910B2 (en) Vapor-liquid phase fluid heat transfer module
WO2015146110A1 (ja) 相変化冷却器および相変化冷却方法
JP2007263427A (ja) ループ型ヒートパイプ
JP6156368B2 (ja) 冷却装置の接続構造、冷却装置、および冷却装置の接続方法
EP3518072B1 (en) Heat transferring module
JP2013007501A (ja) 冷却装置
US8985196B2 (en) Heat dissipation device with mounting structure
WO2013005622A1 (ja) 冷却装置およびその製造方法
WO2012161002A1 (ja) 平板型冷却装置及びその使用方法
CN107801351B (zh) 蒸发器及其制作方法
JP3209501U (ja) 放熱ユニット
JP6636791B2 (ja) 放熱モジュール
EP2801781B1 (en) Cooling device
JP3171613U (ja) 放熱ユニットの固定構造
JP6127983B2 (ja) 冷却構造及びそれを用いた電子装置
US20210270538A1 (en) Fast heat-sinking device for evaporators
JPH10267573A (ja) 平面型ヒートパイプ

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 14804990

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2015519640

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14892443

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 14804990

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1