WO2016167022A1 - 液冷式コールドプレートおよびその製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a liquid-cooled cold plate for cooling high temperature electronic components such as semiconductor devices, CPUs, FETs, power amplifiers and the like used for electronic circuits in an electronic apparatus using a liquid refrigerant, and a method for manufacturing the same. .
- a large number of circuit boards are densely mounted in housings of electronic devices such as communication equipment, video equipment, and broadcasting equipment.
- Semiconductor devices, CPUs (Central Processing Units), and FETs (Field Effect Transistors: field effects) are mounted on each circuit board.
- Transistors, power amplifiers, and other electronic components that generate high heat are mounted, and thus a cooling device for cooling the electronic device is required.
- Electronic components that generate high heat such as semiconductor devices, CPUs, power amplifiers, etc., have a narrow effective operating temperature range, and therefore it is necessary to cool each electronic component individually rather than cooling the entire electronic device. For this reason, recent cooling devices for electronic devices cool a cooling pipe through which a liquid refrigerant passes close to each electronic component.
- a flat cooling pipe is meandered and attached to a water-cooled cold plate on which heat-generating parts are arranged, and the thermal contact area between the water-cooled cold plate and the flat cooling pipe It has been proposed to increase the cooling efficiency by increasing the temperature.
- the present invention has been made in view of such a conventional situation, and the position of the metal pipe embedded in the cold plate body is not affected by the direction or flow pressure in which the molten metal is poured during casting.
- the metal pipe embedded in the cold plate body can be placed at a desired position, such as a metal pipe can be placed directly under the heat-generating component, so that stable cooling performance can be obtained.
- An object of the present invention is to provide a liquid-cooled cold plate and a method for manufacturing the same.
- a method for manufacturing a liquid-cooled cold plate is a method for manufacturing a liquid-cooled cold plate in which a metal pipe for supplying a cooling liquid is embedded in a mold and cast.
- a fixing metal fitting attached to the metal pipe so as to maintain the positional accuracy of the plurality of metal pipes embedded in the mold, and in the mold with the fixing metal fitting attached to the metal pipe It is characterized by pouring molten metal into the metal and molding by casting.
- the method for manufacturing a liquid-cooled cold plate according to the present invention is the above-described method for manufacturing a liquid-cooled cold plate, which is the fixing bracket or the protrusion provided on the fixing bracket.
- the molten metal is poured into the mold in a state where the mold is positioned by fitting with the concave portion of the mold, and cast molding is performed.
- a method for manufacturing a liquid-cooled cold plate according to the present invention is the above-described method for manufacturing a water-cooled cold plate, wherein the fixing bracket for the liquid-cooled cold plate formed by casting The protrusion is flatly processed by milling.
- the method for manufacturing a liquid-cooled cold plate according to the present invention is the above-described method for manufacturing a liquid-cooled cold plate, wherein the convex portion provided on the mold is attached to the fixture.
- the molten metal is poured into the mold in a state where the positioning is performed by fitting with the provided concave portion, and cast molding is performed.
- a method for manufacturing a liquid-cooled cold plate according to the present invention is a method for manufacturing a liquid-cooled cold plate in which a metal pipe for supplying a coolant is embedded in a mold and cast.
- a method for manufacturing a liquid-cooled cold plate according to the present invention is the above-described method for manufacturing a liquid-cooled cold plate, wherein a plurality of the metal-made cold plates are embedded in the mold. It has a fixing metal fitting to be attached to the metal pipe so as to maintain the positional relationship between the pipes, and is cast and shaped by pouring a molten metal into the mold in a state where the fixing metal fitting is attached to the metal pipe. To do.
- a method for manufacturing a liquid-cooled cold plate according to the present invention is a method for manufacturing a liquid-cooled cold plate as described above, and a pair of metals protruding from the liquid-cooled cold plate body
- the molten metal is poured into the mold in a state where positioning is performed by fitting the two fixing brackets to the mold, and cast molding is performed.
- a method for manufacturing a liquid-cooled cold plate according to the present invention is the above-described method for manufacturing a liquid-cooled cold plate, wherein at least a part of the metal pipe has a flat shape. It is characterized by that.
- a liquid-cooled cold plate manufacturing method is the above-described liquid-cooled cold plate manufacturing method, wherein the pair of liquid-cooled cold plate bodies protrude from the liquid-cooled cold plate body.
- a connection bent portion of the metal pipe at a position facing the entrance / exit of the metal pipe protrudes from the liquid-cooled cold plate body.
- a liquid-cooled cold plate includes a metal pipe for supplying a cooling liquid and a cold plate body formed by casting the metal pipe therein.
- a liquid-cooled cold plate provided, having a fixing bracket attached to the metal pipe so as to maintain a positional relationship between the plurality of metal pipes embedded in the cold plate main body, It is cast in a state of being attached to the metal pipe, and is integrated with the cold plate body.
- a liquid-cooled cold plate includes a metal pipe for supplying a cooling liquid and a cold plate body formed by casting the metal pipe therein.
- a liquid-cooled cold plate provided, wherein an entrance / exit of the pair of metal pipes and a connection bent portion of the metal pipe at a position facing the entrance / exit of the pair of metal pipes protrude from the cold plate main body. It is characterized by that.
- the liquid-cooled cold plate according to the present invention is the liquid-cooled cold plate described above, wherein at least a part of the metal pipe is flattened. .
- the metal pipe embedded in the cold plate body can be arranged at a desired position, such as being able to arrange the metal pipe directly under the heat generating component, and stable cooling performance can be obtained.
- Embodiment 1 of the present invention It is the front view and sectional drawing of a liquid cooling type cold plate concerning Embodiment 1 of the present invention.
- the liquid cooling type cold plate which concerns on Embodiment 1 of this invention it is explanatory drawing for demonstrating the attachment method at the time of attaching a metal pipe fixing metal fitting to a metal pipe.
- It is an assembly figure which shows the state which attached the metal pipe fixing metal fitting to the metal pipe in the liquid cooling type cold plate which concerns on Embodiment 1 of this invention.
- FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining an operation when fitting a coupler of a liquid-cooled cold plate to a coupler on the shelf side in a liquid-cooled cold plate according to Embodiment 4 of the present invention.
- FIGS. 1A and 1B are a front view and a sectional view of a liquid-cooled cold plate according to Embodiment 1 of the present invention, where FIG. 1A is a front view and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the AA plane shown in FIG.
- FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining an attachment method when attaching a metal pipe fixing bracket to a metal pipe in the liquid-cooled cold plate according to the first embodiment of the present invention.
- FIG. 1A is a front view
- FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the AA plane shown in FIG.
- FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining an attachment method when attaching a metal pipe fixing bracket to a metal pipe in the liquid-cooled cold plate according to the first embodiment of the present invention.
- FIG. 1A is a front view
- FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the AA plane shown in FIG.
- FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining an attachment method when attach
- FIG. 3 is an assembly diagram illustrating a state in which a metal pipe fixing bracket is attached to a metal pipe in the liquid-cooled cold plate according to the first embodiment of the present invention, (a) is a front view, and (b) is (a). 2 is a cross-sectional view taken along the BB plane shown in FIG. Moreover, FIG. 4 is a figure which shows the state which opened the casting_mold
- the liquid-cooled cold plate 1 according to the first embodiment of the present invention is not limited to an electronic device such as a communication device, a video device, or a broadcasting device, and may be an electronic device including a circuit board on which electronic components that generate high heat are mounted. In this case, the present invention can be applied.
- a liquid-cooled cold plate 1 As shown in FIG. 1, a liquid-cooled cold plate 1 according to Embodiment 1 of the present invention includes a metal pipe 3, a cold plate body 2, a metal pipe fixing bracket (1) 41, and a metal pipe fixing bracket (2 ) 42 and a coupler 61.
- the liquid-cooled cold plate 1 is supplied with a cooling liquid such as water in the metal pipe 3, and has a high heat disposed right above the flat tube straight portion 3 b of the metal pipe 3 embedded in the cold plate body 2.
- the high heat-generating component 201 is cooled by removing heat from the emitted electronic component (hereinafter referred to as “high heat-generating component”) 201 (n portion in FIG. 1A).
- the liquid-cooled cold plate 1 are not components of the liquid-cooled cold plate 1, but are for showing the arrangement relationship with the liquid-cooled cold plate 1.
- the cold plate 1 is in contact with the cold plate 1 while being mounted on a circuit board (not shown).
- the metal pipe 3 directly under the high heat-generating component 201 is a flat tube, it may be a round tube other than the flat tube.
- the metal pipe 3 is processed into a U shape by a bender and then partially flattened by a press machine, and includes a round tube straight portion 3c, a round tube straight portion 3a, and a round tube bent portion. 3e, a flat tube straight portion 3b, and a round tube straight portion 3d. Further, the round tube straight portion 3 a and the flat tube straight portion 3 b of the metal pipe 3 are embedded in the cold plate main body 2, and the round tube straight portion 3 c, the round tube straight portion 3 d, and the round tube bent portion 3 e are formed on the cold plate main body 2. A coupler 61 is attached to the tip of the round tube straight portions 3c and 3d.
- the metal pipe 3 is made of a material such as copper or stainless steel.
- the cold plate body 2 is formed by casting a metal pipe 3 in a mold, which will be described later, and then pouring a molten metal such as aluminum or aluminum alloy into the mold.
- the metal pipe fixing metal fitting (1) 41 and the metal pipe fixing metal fitting (2) 42 have arc-shaped concave grooves 41a and 42a and elliptical concave grooves according to the shape of the metal pipe 3 to be sandwiched.
- the round tube straight portion 3a and the flat tube straight line are provided.
- the part 3b is attached and fixed so as to be coupled and fixed at a predetermined position (a place avoiding a position immediately below the high heat-generating component 201 shown by m part in FIG. 1A).
- the metal pipe fixing bracket (1) 41 and the metal pipe fixing bracket (2) 42 are made of, for example, aluminum, and are attached to the round tube straight portion 3a and the flat tube straight portion 3b of the metal pipe 3 in the mold. Molten metal is poured into the.
- the coupler 61 is a fluid coupling that is attached to each of the end portions of the round tube straight portions 3c and 3d of the metal pipe 3, and when the liquid-cooled cold plate 1 is mounted in an electronic device, the coupler 301a on the shelf 301 side described later. And connected.
- the fixing pin 43 is inserted into the through hole 41 c of the metal pipe fixing metal fitting (1) 41 and the through hole 42 c of the metal pipe fixing metal fitting (2) 42, and is press-fitted and fixed by the fixing pin 43.
- the plane opposite to the surface on which the concave grooves of the metal pipe fixing bracket (1) 41 and the metal pipe fixing bracket (2) 42 are formed is the plane of the cold plate body 2. It is designed with a more convex dimension, and the misalignment of the metal pipe 3 is reduced by sandwiching and pressing the convex portion with a mold.
- the metal pipe fixing bracket (1) 41 and the metal pipe fixing bracket (2) 42 attached to the round tube straight portion 3a and the flat tube straight portion 3b of the metal pipe 3 are formed into a mold (1) 101.
- the mold (1) 101 and the mold (2) 102 are clamped in a state of being fitted in the groove 101a and the groove 102a of the mold (2) 102.
- a molten metal is poured into the mold (1) 101 and mold (2) 102 that have been clamped, and the liquid-cooled cold plate 1 shown in FIG. 1 is cast and shaped.
- the metal pipe fixing bracket (1) 41 and the metal pipe fixing bracket (2) 42 are sandwiched and pressed from both sides by the concave groove 101a of the mold (1) 101 and the concave groove 102a of the mold (2) 102.
- the displacement and deformation of the metal pipe 3 due to the flow pressure of the molten metal can be suppressed, whereby the displacement and deformation of the round tube straight portion 3a and the flat tube straight portion 3b of the metal pipe 3 can be reduced.
- the above-described concave groove is provided in the mold using a metal mold.
- the concave groove is formed in the mold during mold clamping.
- the metal pipe fixing metal fitting can be substituted by making it larger than the inside dimension of the mold after clamping. Further, as shown in FIG. 4, after casting, the metal pipe fixing metal fitting (1) 41 and the metal pipe fixing metal fitting (2) 42 are convex from the plane of the cold plate main body 2, and therefore the surface of the liquid-cooled cold plate 1 The smoothness of the surface of the liquid-cooled cold plate 1 is ensured by milling the whole or only the protruding portions of the metal pipe fixing metal fitting (1) 41 and the metal pipe fixing metal fitting (2).
- the positioning between the mold and the metal pipe fixing bracket is performed by fitting the convex portion of the metal pipe fixing bracket into the concave groove of the mold.
- a positioning pin is provided on the surface in contact with the metal pipe fixing bracket, and a concave hole for fitting the positioning pin is provided at a position corresponding to the positioning pin of the metal pipe fixing bracket. Positioning between them may be performed.
- the above-described concave groove is provided in the mold using a metal mold. However, for example, when a sand mold is used as the mold, a concave hole is formed during mold clamping. In this way, it is possible to substitute the positioning pin protruding dimension larger than the mold inner dimension considering the mold deformation error after clamping.
- the liquid-cooled cold plate 1 As described above, according to the liquid-cooled cold plate 1 according to the first embodiment of the present invention, it is embedded in the cold plate main body without being affected by the flowing direction or flow pressure of the molten metal at the time of casting.
- the metal pipe embedded in the cold plate body can be placed in the desired position, such as the metal pipe can be placed directly under the heat generating parts, so that the displacement and deformation of the metal pipe can be reduced and stable. Cooling performance can be obtained.
- FIGS. 5A and 5B are a front view and a cross-sectional view of a liquid-cooled cold plate according to Embodiment 2 of the present invention, where FIG. 5A is a front view and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the CC plane shown in FIG.
- FIG. 6 is a view showing a state in which a cast mold is opened when a liquid-cooled cold plate according to Embodiment 2 of the present invention is manufactured.
- FIG. 5A is a front view
- FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the CC plane shown in FIG.
- FIG. 6 is a view showing a state in which a cast mold is opened when a liquid-cooled cold plate according to Embodiment 2 of the present invention is manufactured.
- FIG. 5A is a front view
- FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the CC plane shown in FIG.
- FIG. 6 is a view showing a state in which a cast mold is opened when a
- the liquid-cooled cold plate 11 according to the second embodiment of the present invention is not limited to an electronic device such as a communication device, a video device, or a broadcasting device, and may be an electronic device including a circuit board on which electronic components that generate high heat are mounted. In this case, the present invention can be applied.
- the liquid-cooled cold plate 11 As shown in FIG. 5, the liquid-cooled cold plate 11 according to the second embodiment of the present invention includes a metal pipe 4, a cold plate body 12, and a coupler 61. Further, the liquid-cooled cold plate 11 is supplied with a cooling liquid such as water into the metal pipe 4, and has a high heat disposed just above the round tube straight portion 4 b of the metal pipe 4 embedded in the cold plate body 12.
- the high heat-generating component 201 is cooled by removing heat from the emitted electronic component (hereinafter, referred to as a high heat-generating component) 201 (n portion in FIG. 5A).
- the metal pipe 4 directly under the high heat-generating component 201 is a round tube, it may be a flat tube other than the round tube.
- the metal pipe 4 is processed into a U shape by a bender, and is composed of round tube straight portions 4c and 4a, a round tube bent portion 4e, and round tube straight portions 4b and 4d. Further, the round tube straight portion 4 a and the round tube straight portion 4 b of the metal pipe 4 are embedded in the cold plate main body 12, and the round tube straight portion 4 c, the round tube straight portion 4 d, and the round tube bent portion 4 e are formed on the cold plate main body 12. A coupler 61 is attached to the tip of the round tube straight portions 4c and 4d.
- the metal pipe 4 is made of a material such as copper or stainless steel.
- the cold plate body 12 is cast and shaped by pouring a molten metal such as aluminum or aluminum alloy into a mold, which will be described later, and as shown in FIG. 5, a pair of recesses (1) with the metal pipe 4 interposed therebetween.
- a plurality of 12a and recesses (2) 12b are provided at predetermined locations (locations avoiding directly under the high heat-generating component 201 indicated by p portion in FIG. 5A).
- the concave portion (1) 12a and the concave portion (2) 12b are formed by a convex portion 111a of the mold (1) 111 and a convex portion 112a of the mold (2) 112 described later.
- the coupler 61 is a fluid coupling that is attached to each of the tip portions of the round tube straight portions 4c and 4d of the metal pipe 4, and when the liquid-cooled cold plate 11 is mounted in an electronic device, the coupler 301a on the shelf 301 side to be described later. And connected.
- the manufacturing method of the liquid cooling type cold plate 11 which concerns on Embodiment 2 of this invention is demonstrated with reference to FIG.
- the mold (1) 111 and the mold (2) 102 are arranged at predetermined positions (recesses (1) 12a and recesses (2) 12b of the cold plate main body 12 indicated by p part in FIG. 5 (a)).
- the round tube straight portion 4a of the metal pipe 4 is formed by the convex portion 111a of the mold (1) 111 and the convex portion 112a of the mold (2) 102.
- the round tube straight portion 4b is sandwiched at the same time, and the round tube straight portion 4a and the round tube straight portion 4b of the metal pipe 4 are positioned. Then, the molten metal is poured into the mold (1) 111 and mold (2) 112 that have been clamped, and the liquid-cooled cold plate 11 shown in FIG. 5 is cast and shaped. That is, the metal at the time of casting is obtained by sandwiching and pressing the round tube straight portion 4a and the round tube straight portion 4b of the metal pipe 4 from both sides with the convex portion 111a of the mold (1) 111 and the convex portion 112a of the mold (2) 112. The displacement and deformation of the metal pipe 4 due to the flow pressure of the molten metal can be suppressed, whereby the displacement and deformation of the round tube straight portion 4a and the round tube straight portion 4b of the metal pipe 4 can be reduced.
- the manufacturing method in the case of the metal pipe 3 which has the flat tube straight part 3b which is a component of the liquid cooling type cold plate 1 which concerns on Embodiment 1 of this invention in the said Example is demonstrated.
- the mold (1) 121 and the mold (2) 122 are placed at predetermined positions (the concave portion (1) 12a and the concave portion (2) 12b of the cold plate main body 12 indicated by the p portion in FIG. 5 (a)).
- the convex portion 121a and the convex portion 122a formed in accordance with the shape of the round tube straight portion 3a of the metal pipe 3, and the shape of the flat tube straight portion 3b of the metal pipe 3, respectively.
- molten metal is poured into the mold (1) 121 and mold (2) 122 that have been clamped, and the liquid-cooled cold plate 11 shown in FIG. 5 is cast and shaped. That is, the round tube straight portion 3a and the flat tube straight portion 3b of the metal pipe 3 are sandwiched from both sides by the convex portions 121a and 121b of the mold (1) 121 and the convex portions 122a and 122b of the mold (2) 122.
- the deformation of the metal pipe 3 due to the flow pressure of the molten metal at the time of casting can be suppressed, and thereby the positional deviation between the round tube straight portion 3a and the flat tube straight portion 3b of the metal pipe 3 can be reduced. .
- the liquid-cooled cold plate 11 is embedded in the cold plate body without being affected by the flowing direction or the flow pressure of the molten metal.
- the metal pipe embedded in the cold plate body can be placed in the desired position, such as the metal pipe can be placed directly under the heat generating parts, so that the displacement and deformation of the metal pipe can be reduced and stable. Cooling performance can be obtained.
- FIG. 8 is a front view and a cross-sectional view of a liquid-cooled cold plate according to Embodiment 3 of the present invention, where (a) is a front view and (b) is a cross-sectional view taken along the DD plane shown in (a).
- FIG. 6C is a cross-sectional view taken along the line EE shown in FIG.
- FIG. 9 is a view showing a state in which a cast mold is opened when a liquid-cooled cold plate according to Embodiment 3 of the present invention is manufactured. 8 and 9, the same components as those in FIGS.
- the liquid-cooled cold plate 81 according to the third embodiment of the present invention combines the techniques of the liquid-cooled cold plate according to the first and second embodiments.
- the metal pipe fixing bracket is used in order to reduce the displacement and deformation of the metal pipe embedded in the cold plate body, but in order to further reduce the displacement and deformation of the metal pipe. It is necessary to increase the number of metal pipe fixing metal fittings and to close the interval (pitch) for attaching the metal pipe fixing metal fittings to the metal pipe. However, by increasing the number of metal pipe fixing metal fittings, the flow of molten metal at the time of casting is hindered and the cost is increased.
- the metal pipe is pressed from both sides by the convex portions provided on the mold in order to reduce the displacement and deformation of the metal pipe embedded in the cold plate body.
- the two techniques of the first and second embodiments are used to reduce the number of metal pipe fixing metal fittings and to mold a metal pipe in the middle of the place where the metal pipe fixing metal fitting is attached to the metal pipe.
- the displacement and deformation of the metal pipe can be further reduced without being affected by the direction and flow pressure of the molten metal during casting. Therefore, it is possible to further improve the cooling performance.
- the liquid-cooled cold plate 81 according to the third embodiment of the present invention is not limited to an electronic device such as a communication device, a video device, or a broadcasting device, and may be an electronic device including a circuit board on which electronic components that generate high heat are mounted. In this case, the present invention can be applied.
- the liquid-cooled cold plate 81 includes a metal pipe 3, a cold plate body 82, a metal pipe fixing bracket (1) 41, and a metal pipe fixing bracket (2 ) 42 and a coupler 61. Further, the liquid-cooled cold plate 81 is supplied with a cooling liquid such as water in the metal pipe 3, and has a high heat disposed right above the flat tube straight portion 3 b of the metal pipe 3 embedded in the cold plate body 82.
- the high heat-generating component 201 is cooled by removing heat from the emitted electronic component (hereinafter referred to as a high heat-generating component) 201 (n portion in FIG. 8A).
- the plurality of high heat generating components 201 illustrated in FIG. 8 is not a component of the liquid-cooled cold plate 81, but is for showing an arrangement relationship with the liquid-cooled cold plate 81.
- the cold plate 81 is brought into contact with the cold plate 81 while being mounted on a circuit board (not shown).
- the metal pipe 3 directly under the high heat-generating component 201 is a flat tube, it may be a round tube other than the flat tube.
- the cold plate body 82 is cast and shaped by pouring a molten metal such as aluminum or aluminum alloy into a mold, which will be described later.
- a molten metal such as aluminum or aluminum alloy
- FIG. (1) 82a, recessed portion (2) 82b and recessed portion (3) 82c, recessed portion (4) 82d at predetermined locations (location avoiding directly under the high heat-generating component 201 shown in the r and s portions in FIG. 8A) Have multiple.
- the concave portion (1) 82a, the concave portion (2) 82b, the concave portion (3) 82c, and the concave portion (4) 82d are a convex portion 131b of the mold (1) 131 and a convex portion 132b of the mold (2) 132, which will be described later.
- the protrusion 131c of 131 and the protrusion 132c of the mold (2) 132 are formed.
- the metal pipe fixing bracket (1) 41 and the metal pipe fixing bracket (2) 42 place the round tube straight portion 3a and the flat tube straight portion 3b at predetermined positions (see FIG. 8A). It is attached so as to be coupled and fixed at a location avoiding a position directly below the high heat-generating component 201 indicated by m.
- the metal pipe fixing bracket (1) 41 and the metal pipe fixing bracket (2) 42 are made of, for example, aluminum, and are attached to the round tube straight portion 3a and the flat tube straight portion 3b of the metal pipe 3 in the mold. Molten metal is poured into the.
- the fixing pin 43 is inserted into the through hole 41 c of the metal pipe fixing metal fitting (1) 41 and the through hole 42 c of the metal pipe fixing metal fitting (2) 42, and press-fitted and fixed by the fixing pin 43.
- the plane of the metal pipe fixing bracket (1) 41 and the metal pipe fixing bracket (2) 42 opposite to the surface where the concave grooves are formed is from the plane of the cold plate body 82. It is designed with dimensions that are convex, and this convex part is sandwiched and pressed by a mold to reduce the displacement and deformation of the metal pipe 3.
- the metal pipe fixing bracket (1) 41 and the metal pipe fixing bracket (2) 42 attached to the round tube straight portion 3a and the flat tube straight portion 3b of the metal pipe 3 are cast ( 1)
- the mold (1) 131 and the mold (2) 132 are clamped in a state of being fitted into the groove 131a of the 131 and the groove 132a of the mold (2) 132.
- the above-described concave groove is provided in the mold using a metal mold.
- the concave groove is formed in the mold during mold clamping.
- the metal pipe fixing metal fitting can be substituted by making it larger than the inside dimension of the mold after clamping.
- the mold (1) 131 and the mold (2) 132 are placed at predetermined positions (recesses of the cold plate body 82 indicated by r and s in FIG. 8 (a)).
- the convex part 132b and the convex part 131c and the convex part 132c which were formed according to the shape of the flat tube straight part 3b of the metal pipe 3 are provided.
- the round tube straight portion 4a of the metal pipe 3 is formed by the convex portion 131b of the mold (1) 131 and the convex portion 132b of the mold (2) 132. Further, the flat tube straight portion 3b of the metal pipe 3 is simultaneously sandwiched by the convex portion 131c of the mold (1) 131 and the convex portion 132c of the mold (2) 132, and the round tube straight portion 3a and the flat tube straight portion of the metal pipe 3 are sandwiched. Positioning 3b is performed.
- molten metal is poured into the mold (1) 131 and mold (2) 132 that have been clamped, and a liquid-cooled cold plate 81 shown in FIG. 8 is cast and shaped.
- the metal pipe fixing bracket (1) 41 and the metal pipe fixing bracket (2) 42 are sandwiched and pressed by the concave groove 131a of the mold (1) 131 and the concave groove 132a of the mold (2) 132, while the mold (1) 131 is pressed.
- the molten metal at the time of casting is obtained by sandwiching and pressing the round tube straight portion 3a and the flat tube straight portion 3b of the metal pipe 3 with the convex portion 131b, the convex portion 131c and the convex portion 132b and the convex portion 132c of the mold (2) 132. Since the displacement and deformation of the metal pipe 3 due to the flow pressure of the metal pipe 3 can be suppressed as much as possible, the displacement and deformation of the round tube straight portion 3a and the flat tube straight portion 3b of the metal pipe 3 can be further reduced.
- the metal pipe fixing metal fitting (1) 41 and the metal pipe fixing metal fitting (2) 42 are convex from the plane of the cold plate main body 82.
- the surface of the liquid-cooled cold plate 81 is ensured by milling the entire surface of the plate 81 or only the protruding portions of the metal pipe fixing bracket (1) 41 and the metal pipe fixing bracket (2) 42.
- the positioning between the mold and the metal pipe fixing bracket is performed by fitting the convex portion of the metal pipe fixing bracket into the concave groove of the mold.
- a positioning pin is provided on the surface in contact with the metal pipe fixing bracket, and a concave hole for fitting the positioning pin is provided at a position corresponding to the positioning pin of the metal pipe fixing bracket. You may make it perform positioning between.
- the above-described concave groove is provided in the mold using a metal mold. However, for example, when a sand mold is used as the mold, a concave hole is formed during mold clamping. In this way, it is possible to substitute the positioning pin protruding dimension larger than the mold inner dimension considering the mold deformation error after clamping.
- the liquid-cooled cold plate 81 As described above, according to the liquid-cooled cold plate 81 according to the third embodiment of the present invention, it is embedded in the cold plate body without being affected by the direction or flow pressure at which the molten metal is poured.
- the metal pipe embedded in the cold plate body can be placed in the desired position, such as the metal pipe can be placed directly under the heat generating parts, so that the displacement and deformation of the metal pipe can be reduced and stable. Cooling performance can be obtained.
- the cooling performance can be further improved.
- FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining an attachment method when attaching a metal pipe fixing bracket and a coupler fixing bracket to a metal pipe in a liquid-cooled cold plate according to Embodiment 4 of the present invention.
- FIG. 5B is a front view showing details of the coupler fixing metal fitting.
- FIG. 11 is an assembly diagram illustrating a state in which a metal pipe fixing bracket and a coupler fixing bracket are attached to a metal pipe in a liquid-cooled cold plate according to Embodiment 4 of the present invention.
- FIG. 10 is an explanatory diagram for explaining an attachment method when attaching a metal pipe fixing bracket and a coupler fixing bracket to a metal pipe in a liquid-cooled cold plate according to Embodiment 4 of the present invention.
- FIG. 5B is a front view showing details of the coupler fixing metal fitting.
- FIG. 11 is an assembly diagram illustrating a state in which a metal pipe fixing bracket and a coupler fixing bracket are attached to a metal pipe in a liquid-cooled cold plate
- the liquid-cooled cold plate 31 according to the fourth embodiment of the present invention is not limited to an electronic device such as a communication device, a video device, and a broadcasting device, and may be an electronic device including a circuit board on which electronic components that generate high heat are mounted. In this case, the present invention can be applied.
- the configuration of the liquid-cooled cold plate 31 according to Embodiment 4 of the present invention is the same as the configuration of the liquid-cooled cold plate 1 according to Embodiment 1 of the present invention, but the positioning method of the metal pipe 3 at the time of manufacturing is the same. Different. That is, in the liquid-cooled cold plate 31 according to the fourth embodiment, when the liquid-cooled cold plate 31 is mounted in the electronic device, as shown in FIG.
- the coolant supplied to the liquid-cooled cold plate 31 Since the two couplers 61 that are the entrances and exits must be simultaneously slid and fitted to the two couplers 301a on the shelf 301 side that is the counterpart, the positional accuracy of the two couplers 61 of the liquid-cooled cold plate 31 is further improved. It is a thing.
- the fixing pin 43 is inserted into the through hole 41c of the metal pipe fixing metal fitting (1) 41 and the through hole 42c of the metal pipe fixing metal fitting (2) 42, respectively. Then, press-fit and fix with the fixing pin 43.
- the plane opposite to the surface on which the concave grooves of the metal pipe fixing bracket (1) 41 and the metal pipe fixing bracket (2) 42 are formed is more convex than the plane of the cold plate body 2. The size of the metal pipe 3 is reduced by sandwiching and pressing the convex portion with a mold.
- the two couplers 61 are attached to the tips of the two couplers 61 attached to the metal pipe 3 by fitting the two round holes 51 a provided in the coupler fixing bracket 51. While being fixed, the couplers 61 are positioned so as to have a predetermined interval.
- the coupler fixing bracket 51 is made of a material such as stainless steel.
- the metal pipe fixing bracket (1) 41 and the metal pipe fixing bracket (2) 42 attached to the round tube straight portion 3a and the flat tube straight portion 3b of the metal pipe 3 are formed into a mold (1) 101.
- the mold (1) is fitted into the groove 101a of the mold (2) and the groove (102a).
- 101 and mold (2) 102 are clamped.
- a molten metal is poured into the mold (1) 101 and mold (2) 102 that have been clamped, and a liquid-cooled cold plate 31 having the same shape as that in FIG. 1 is cast and shaped.
- the metal pipe fixing bracket (1) 41 and the metal pipe fixing bracket (2) 42 are sandwiched and pressed from both sides by the concave groove 101a of the mold (1) 101 and the concave groove 102a of the mold (2) 102.
- the deformation of the metal pipe 3 due to the flow pressure of the molten metal can be suppressed, and thereby the positional deviation between the round tube straight portion 3a and the flat tube straight portion 3b of the metal pipe 3 can be reduced.
- the coupler fixing metal 51 is cast-molded in a state where the coupler fixing metal fitting 51 is fitted to predetermined portions of the mold (1) 101 and the mold (2) 102, the positional deviation between the two couplers 61 can be reduced. Therefore, when the liquid-cooled cold plate 31 is slidably connected to the shelf 301, the connection work between the coupler 61 of the liquid-cooled cold plate 31 and the coupler 301a on the shelf 301 side can be easily performed.
- the coupler fixing metal 51 may be removed from the coupler 61 after casting and reused. Further, as shown in FIG. 4, after casting, the metal pipe fixing metal fitting (1) 41 and the metal pipe fixing metal fitting (2) 42 are convex from the plane of the cold plate main body 2, and therefore the surface of the liquid-cooled cold plate 1 The smoothness of the surface of the liquid-cooled cold plate 1 is ensured by milling the whole or only the protruding portions of the metal pipe fixing metal fitting (1) 41 and the metal pipe fixing metal fitting (2).
- the liquid-cooled cold plate 31 As described above, according to the liquid-cooled cold plate 31 according to the fourth embodiment of the present invention, it is embedded in the cold plate body without being affected by the direction or flow pressure at which the molten metal is poured.
- the metal pipe embedded in the cold plate body can be placed in the desired position, such as the metal pipe can be placed directly under the heat generating parts, so that the displacement and deformation of the metal pipe can be reduced and stable. Cooling performance can be obtained. Further, the workability at the time of connecting the coupler of the liquid-cooled cold plate and the coupler on the shelf side can be improved.
- the present invention is not limited to electronic devices such as communication devices, video devices, and broadcasting devices, but is used in industries that manufacture electronic devices including circuit boards on which electronic components that generate high heat are mounted.
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Abstract
課題： 鋳込みの際の金属溶湯が流し込まれる方向や流圧に影響されることなく、コールドプレート本体内に埋め込まれる金属パイプの位置ずれや変形を小さくすることができるので、発熱部品の直下に金属パイプを配置することができるなど、コールドプレート本体内に埋め込まれる金属パイプを所望の位置に配置でき、安定した冷却性能を得ることが可能な液冷式コールドプレートおよびその製造方法を提供する。 解決手段： 冷却液を供給する金属製配管を鋳型内に埋設し鋳込み造形する液冷式コールドプレートの製造方法であって、前記鋳型内に埋設される複数の前記金属製配管同士の位置関係を維持すべく前記金属製配管に取り付ける固定金具を有し、前記金属製配管に前記固定金具を取り付けた状態で前記鋳型内に金属溶湯を流し込んで鋳込み造形することを特徴とする。
Description
本発明は、電子装置内の電子回路に使用される半導体デバイス、ＣＰＵ、ＦＥＴ、電力増幅器などの高熱を発する電子部品を液体冷媒を用いて冷却するための液冷式コールドプレートおよびその製造方法に関する。
通信機器や映像機器や放送機器などの電子装置のハウジング内には多数の回路基板が密に搭載され、各回路基板上に半導体デバイス、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＦＥＴ（Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ）、電力増幅器などの高熱を発する電子部品が実装されているので、電子装置を冷却する冷却装置が必要になる。半導体デバイス、ＣＰＵ、電力増幅器などの高熱を発する電子部品は、その有効動作温度範囲が狭く、よって、電子装置全体を冷却するのではなく電子部品それぞれを個々に冷却する必要がある。このため、最近の電子装置用の冷却装置は、液体冷媒を通す冷却管を各電子部品に近接させて冷却している。
例えば、特許文献１の水冷式コールドプレートおよびその製造方法では、発熱部品を配置する水冷式コールドプレートに扁平冷却管を蛇行させて取付けて、該水冷式コールドプレートと扁平冷却管との熱接触面積を高めて冷却効率を高めることが提案されている。
特許文献１の水冷式コールドプレートは、断面形状が丸の金属パイプを蛇行状に加工した後、金属パイプの少なくともアルミニウムプレート内に埋め込まれる部分を偏平化し、偏平化した蛇行状の金属パイプをスペーサーを介して鋳型内に設置し、その後鋳型内にアルミニウム溶湯を流し込んで蛇行状の金属パイプをアルミニウム溶湯により鋳込んでアルミニウムプレートとしている。
しかし、特許文献１の水冷式コールドプレートにおいては、鋳型内での金属パイプの位置決めに用いるスペーサーとして、表裏とも平坦な面で形成された棒材を使用しているため、アルミニウム溶湯を鋳型内に流し込む方向によっては、アルミニウム溶湯の流圧によって金属パイプが変形して位置ずれを起こし、冷却すべき発熱部品との位置が合わなくなり、冷却性能が安定しないという問題があった。
本発明は、このような従来の事情に鑑みなされたものであり、鋳込みの際の金属溶湯が流し込まれる方向や流圧に影響されることなく、コールドプレート本体内に埋め込まれる金属パイプの位置ずれや変形を小さくすることができるので、発熱部品の直下に金属パイプを配置することができるなど、コールドプレート本体内に埋め込まれる金属パイプを所望の位置に配置でき、安定した冷却性能を得ることが可能な液冷式コールドプレートおよびその製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明に係る液冷式コールドプレートの製造方法は、冷却液を供給する金属製配管を鋳型内に埋設し鋳込み造形する液冷式コールドプレートの製造方法であって、前記鋳型内に埋設される複数の前記金属製配管同士の位置精度を維持すべく前記金属製配管に取り付ける固定金具を有し、前記金属製配管に前記固定金具を取り付けた状態で前記鋳型内に金属溶湯を流し込んで鋳込み造形することを特徴とする。
また、上記目的を達成するために、本発明に係る液冷式コールドプレートの製造方法は、上記した液冷式コールドプレートの製造方法であって、前記固定金具又は前記固定金具に設けた凸部が前記鋳型の凹部と嵌合することによって位置決めがなされた状態で前記鋳型内に金属溶湯を流し込んで鋳込み造形することを特徴とする。
また、上記目的を達成するために、本発明に係る液冷式コールドプレートの製造方法は、上記した水冷式コールドプレートの製造方法であって、鋳込み造形された前記液冷コールドプレートに対する前記固定金具の突出をフライス加工によって平面処理することを特徴とする。
また、上記目的を達成するために、本発明に係る液冷式コールドプレートの製造方法は、上記した液冷式コールドプレートの製造方法であって、前記鋳型に設けた凸部が前記固定金具に設けた凹部と嵌合することによって位置決めがなされた状態で前記鋳型内に金属溶湯を流し込んで鋳込み造形することを特徴とする。
また、上記目的を達成するために、本発明に係る液冷式コールドプレートの製造方法は、冷却液を供給する金属製配管を鋳型内に埋設し鋳込み造形する液冷式コールドプレートの製造方法であって、前記鋳型に前記金属製配管を押止するための配管押さえ部を設け、前記配管押さえ部で前記金属製配管を押止した状態で前記鋳型内に金属溶湯を流し込んで鋳込み造形することを特徴とする。
また、上記目的を達成するために、本発明に係る液冷式コールドプレートの製造方法は、上記した液冷式コールドプレートの製造方法であって、前記鋳型内に埋設される複数の前記金属製配管同士の位置関係を維持すべく前記金属製配管に取り付ける固定金具を有し、前記金属製配管に前記固定金具を取り付けた状態で前記鋳型内に金属溶湯を流し込んで鋳込み造形することを特徴とする。
また、上記目的を達成するために、本発明に係る液冷式コールドプレートの製造方法は、上記した液冷式コールドプレートの製造方法であって、当該液冷コールドプレート本体から突出する一対の金属製配管の出入り口の位置関係を維持すべく前記一対の金属製配管の出入り口に取り付ける第２の固定金具を有し、前記一対の金属製配管の出入り口に前記第２の固定金具を取り付け、前記第２の固定金具が前記鋳型に嵌合することによって位置決めがなされた状態で前記鋳型内に金属溶湯を流し込んで鋳込み造形することを特徴とする。
また、上記目的を達成するために、本発明に係る液冷式コールドプレートの製造方法は、上記した液冷式コールドプレートの製造方法であって、前記金属製配管の少なくとも一部を扁平形状にしたことを特徴とする。
また、上記目的を達成するために、本発明に係る液冷式コールドプレートの製造方法は、上記した液冷式コールドプレートの製造方法であって、当該液冷コールドプレート本体から突出する前記一対の金属製配管の出入り口と対向する位置の金属製配管の接続曲り部が前記液冷コールドプレート本体から突出していることを特徴とする。
また、上記目的を達成するために、本発明に係る液冷式コールドプレートは、冷却液を供給する金属製配管と、前記金属製配管が内部に鋳込まれて形成されたコールドプレート本体とを備えた液冷式コールドプレートであって、前記コールドプレート本体に埋設された複数の前記金属製配管同士の位置関係を維持すべく前記金属製配管に取り付ける固定金具を有し、前記固定金具は、前記金属製配管に取り付けられた状態で鋳込まれ、前記コールドプレート本体と一体化されることを特徴とする。
また、上記目的を達成するために、本発明に係る液冷式コールドプレートは、冷却液を供給する金属製配管と、前記金属製配管が内部に鋳込まれて形成されたコールドプレート本体とを備えた液冷式コールドプレートであって、一対の金属製配管の出入り口と、前記一対の金属製配管の出入り口と対向する位置の金属製配管の接続曲り部とが前記コールドプレート本体から突出していることを特徴とする。
また、上記目的を達成するために、本発明に係る液冷式コールドプレートは、上記した液冷式コールドプレートであって、前記金属製配管の少なくとも一部を扁平形状にしたことを特徴とする。
以上説明したように、本発明によれば、鋳込みの際の金属溶湯が流し込まれる方向や流圧に影響されることなく、コールドプレート本体内に埋め込まれる金属パイプの位置ずれや変形を小さくすることができるので、発熱部品の直下に金属パイプを配置することができるなど、コールドプレート本体内に埋め込まれる金属パイプを所望の位置に配置でき、安定した冷却性能を得ることができる。
＜実施形態１＞ 以下、本発明の実施形態１に係る液冷式コールドプレートについて、図１～図４を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態１に係る液冷式コールドプレートの正面図並びに断面図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）に示すＡ－Ａ面で切断した場合の断面図である。図２は、本発明の実施形態１に係る液冷式コールドプレートにおいて、金属パイプに金属パイプ固定金具を取り付ける際の取付方法を説明するための説明図である。図３は、本発明の実施形態１に係る液冷式コールドプレートにおいて、金属パイプに金属パイプ固定金具を取り付けた状態を示す組立図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）に示すＢ－Ｂ面で切断した場合の断面図である。また、図４は、本発明の実施形態１に係る液冷式コールドプレートを製造する際、鋳造後の鋳型を開いた状態を示す図である。
なお、本発明の実施形態１に係る液冷式コールドプレート１は、通信機器や映像機器や放送機器などの電子装置に限らず、高熱を発する電子部品を実装した回路基板を備える電子装置であれば、本発明を適用することは可能である。
なお、本発明の実施形態１に係る液冷式コールドプレート１は、通信機器や映像機器や放送機器などの電子装置に限らず、高熱を発する電子部品を実装した回路基板を備える電子装置であれば、本発明を適用することは可能である。
［液冷式コールドプレート１の構成］
本発明の実施形態１に係る液冷式コールドプレート１は、図１に示すように、金属パイプ３と、コールドプレート本体２と、金属パイプ固定金具（１）４１と、金属パイプ固定金具（２）４２と、カプラ６１とから構成されている。また、液冷式コールドプレート１は、金属パイプ３内に水等の冷却液が供給され、コールドプレート本体２に埋設された金属パイプ３の扁平管直線部３ｂの真上に配置された高熱を発する電子部品（以下、高発熱部品という）２０１（図１（ａ）のｎ部）から熱を奪うことにより、高発熱部品２０１の冷却を行う。
なお、図１に記載した複数の高発熱部品２０１は、液冷式コールドプレート１の構成部品ではなく、液冷式コールドプレート１との間の配置関係を示すためのものであり、液冷式コールドプレート１と個々に接触する場合だけでなく、図示していない回路基板等に実装された状態で纏まって接触する場合もある。また、高発熱部品２０１直下の金属パイプ３を扁平管にしているが、扁平管以外の丸管等であってもよい。
本発明の実施形態１に係る液冷式コールドプレート１は、図１に示すように、金属パイプ３と、コールドプレート本体２と、金属パイプ固定金具（１）４１と、金属パイプ固定金具（２）４２と、カプラ６１とから構成されている。また、液冷式コールドプレート１は、金属パイプ３内に水等の冷却液が供給され、コールドプレート本体２に埋設された金属パイプ３の扁平管直線部３ｂの真上に配置された高熱を発する電子部品（以下、高発熱部品という）２０１（図１（ａ）のｎ部）から熱を奪うことにより、高発熱部品２０１の冷却を行う。
なお、図１に記載した複数の高発熱部品２０１は、液冷式コールドプレート１の構成部品ではなく、液冷式コールドプレート１との間の配置関係を示すためのものであり、液冷式コールドプレート１と個々に接触する場合だけでなく、図示していない回路基板等に実装された状態で纏まって接触する場合もある。また、高発熱部品２０１直下の金属パイプ３を扁平管にしているが、扁平管以外の丸管等であってもよい。
金属パイプ３は、ベンダーでＵ字形状に加工された後、プレス機で部分的に扁平加工が施されたものであり、丸管直線部３ｃと、丸管直線部３ａと、丸管曲り部３ｅと、扁平管直線部３ｂと、丸管直線部３ｄとから構成されている。また、金属パイプ３の丸管直線部３ａと扁平管直線部３ｂはコールドプレート本体２内に埋設され、丸管直線部３ｃ、丸管直線部３ｄおよび丸管曲り部３ｅはコールドプレート本体２の外部に配置され、丸管直線部３ｃおよび３ｄの先端にカプラ６１が取り付けられる。
なお、金属パイプ３は、例えば銅やステンレス鋼等の材料からできている。
なお、金属パイプ３は、例えば銅やステンレス鋼等の材料からできている。
コールドプレート本体２は、後述する鋳型内に金属パイプ３を埋め込んだ後、鋳型内にアルミニウムやアルミニウム合金等の金属溶湯を流し込むことによって鋳込み造形される。
金属パイプ固定金具（１）４１および金属パイプ固定金具（２）４２は、図２に示すように、挟持する金属パイプ３の形状に合わせ、円弧形状の凹溝４１ａ，４２ａおよび楕円形状の凹溝４１ｂ，４２ｂを各々有し、鋳型内に埋設される金属パイプ３の丸管直線部３ａと扁平管直線部３ｂとの間の位置精度を維持するために、丸管直線部３ａと扁平管直線部３ｂとを所定の位置（図１（ａ）のｍ部で示す高発熱部品２０１の直下を避けた箇所）で結合・固定するよう取り付けられる。また、金属パイプ固定金具（１）４１および金属パイプ固定金具（２）４２は、例えばアルミニウム製であり、金属パイプ３の丸管直線部３ａと扁平管直線部３ｂに取り付けられた状態で鋳型内に金属溶湯が流し込まれる。
カプラ６１は、金属パイプ３の丸管直線部３ｃおよび３ｄの先端部分にそれぞれ取り付けられる流体継手であり、液冷式コールドプレート１を電子装置内に搭載する際、後述するシェルフ３０１側のカプラ３０１ａと嵌合接続される。
［液冷式コールドプレート１の製造方法］
次に、本発明の実施形態１に係る液冷式コールドプレート１の製造方法について、図２～図４を参照して説明する。
金属パイプ３を鋳型内に埋設する前に、まず、図２および図３に示すように、金属パイプ３の丸管直線部３ａおよび扁平管直線部３ｂの所定の箇所（図１（ａ）のｍ部で示す高発熱部品２０１の直下を避けた箇所）を金属パイプ固定金具（１）４１および金属パイプ固定金具（２）４２の凹溝４１ａ，４２ａ並びに凹溝４１ｂ，４２ｂでそれぞれ挟み込んだ後、金属パイプ固定金具（１）４１の貫通穴４１ｃおよび金属パイプ固定金具（２）４２の貫通穴４２ｃに固定ピン４３を挿入し、固定ピン４３で圧入固定する。なお、後述する図４で示すように、金属パイプ固定金具（１）４１および金属パイプ固定金具（２）４２の凹溝が形成された面とは反対側の平面は、コールドプレート本体２の平面より凸となる寸法で設計されており、この凸部を鋳型で挟み込んで押さえることにより、金属パイプ３の位置ずれを小さくする。
次に、本発明の実施形態１に係る液冷式コールドプレート１の製造方法について、図２～図４を参照して説明する。
金属パイプ３を鋳型内に埋設する前に、まず、図２および図３に示すように、金属パイプ３の丸管直線部３ａおよび扁平管直線部３ｂの所定の箇所（図１（ａ）のｍ部で示す高発熱部品２０１の直下を避けた箇所）を金属パイプ固定金具（１）４１および金属パイプ固定金具（２）４２の凹溝４１ａ，４２ａ並びに凹溝４１ｂ，４２ｂでそれぞれ挟み込んだ後、金属パイプ固定金具（１）４１の貫通穴４１ｃおよび金属パイプ固定金具（２）４２の貫通穴４２ｃに固定ピン４３を挿入し、固定ピン４３で圧入固定する。なお、後述する図４で示すように、金属パイプ固定金具（１）４１および金属パイプ固定金具（２）４２の凹溝が形成された面とは反対側の平面は、コールドプレート本体２の平面より凸となる寸法で設計されており、この凸部を鋳型で挟み込んで押さえることにより、金属パイプ３の位置ずれを小さくする。
そして、図４に示すように、金属パイプ３の丸管直線部３ａおよび扁平管直線部３ｂに取り付けた金属パイプ固定金具（１）４１および金属パイプ固定金具（２）４２が鋳型（１）１０１の凹溝１０１ａおよび鋳型（２）１０２の凹溝１０２ａに嵌合した状態で鋳型（１）１０１および鋳型（２）１０２の型締めが行われる。型締めされた鋳型（１）１０１および鋳型（２）１０２内に金属溶湯が流し込まれ、図１に示す液冷式コールドプレート１が鋳込み造形される。
つまり、鋳型（１）１０１の凹溝１０１ａおよび鋳型（２）１０２の凹溝１０２ａで金属パイプ固定金具（１）４１および金属パイプ固定金具（２）４２を両側から挟み込んで押さえつけることにより、鋳込み時の金属溶湯の流圧による金属パイプ３の位置ずれや変形を抑えることができ、これによって、金属パイプ３の丸管直線部３ａおよび扁平管直線部３ｂの位置ずれや変形を小さくすることができる。
なお、上記実施例では、金属製の鋳型を用いて上述した凹溝を鋳型に設けるよう説明しているが、例えば鋳型として砂型を用いる場合には、型締めの際に鋳型に凹溝が形成されるように金属パイプ固定金具の寸法を型締め後の鋳型内寸より大きめにしておくことで代用可能である。
また、図４のように、鋳込み造形後、金属パイプ固定金具（１）４１および金属パイプ固定金具（２）４２はコールドプレート本体２平面より凸形状となるため、液冷式コールドプレート１の表面全体、若しくは、金属パイプ固定金具（１）４１および金属パイプ固定金具（２）４２の突き出た箇所のみをフライス加工することにより、液冷式コールドプレート１表面の平滑度を確保するようにする。
つまり、鋳型（１）１０１の凹溝１０１ａおよび鋳型（２）１０２の凹溝１０２ａで金属パイプ固定金具（１）４１および金属パイプ固定金具（２）４２を両側から挟み込んで押さえつけることにより、鋳込み時の金属溶湯の流圧による金属パイプ３の位置ずれや変形を抑えることができ、これによって、金属パイプ３の丸管直線部３ａおよび扁平管直線部３ｂの位置ずれや変形を小さくすることができる。
なお、上記実施例では、金属製の鋳型を用いて上述した凹溝を鋳型に設けるよう説明しているが、例えば鋳型として砂型を用いる場合には、型締めの際に鋳型に凹溝が形成されるように金属パイプ固定金具の寸法を型締め後の鋳型内寸より大きめにしておくことで代用可能である。
また、図４のように、鋳込み造形後、金属パイプ固定金具（１）４１および金属パイプ固定金具（２）４２はコールドプレート本体２平面より凸形状となるため、液冷式コールドプレート１の表面全体、若しくは、金属パイプ固定金具（１）４１および金属パイプ固定金具（２）４２の突き出た箇所のみをフライス加工することにより、液冷式コールドプレート１表面の平滑度を確保するようにする。
また、上記実施例においては、鋳型の凹溝に金属パイプ固定金具の凸部を嵌合させることにより鋳型と金属パイプ固定金具との間の位置決めを行ったが、これとは逆に、鋳型の金属パイプ固定金具と接する面上に位置決めピンを設け、金属パイプ固定金具の当該位置決めピンに対応する位置に当該位置決めピンが嵌合する凹穴を設けるようにして、鋳型と金属パイプ固定金具との間の位置決めを行うようにしてもよい。
なお、上記実施例では、金属製の鋳型を用いて上述した凹溝を鋳型に設けるよう説明しているが、例えば鋳型として砂型を用いる場合には、型締めの際に凹穴が形成されるように位置決めピンの突出寸法を型締め後の鋳型変形誤差を考慮した鋳型内寸より大きめにしておくことで代用可能である。
なお、上記実施例では、金属製の鋳型を用いて上述した凹溝を鋳型に設けるよう説明しているが、例えば鋳型として砂型を用いる場合には、型締めの際に凹穴が形成されるように位置決めピンの突出寸法を型締め後の鋳型変形誤差を考慮した鋳型内寸より大きめにしておくことで代用可能である。
以上説明したように、本発明の実施形態１に係る液冷式コールドプレート１によれば、鋳込みの際の金属溶湯が流し込まれる方向や流圧に影響されることなく、コールドプレート本体内に埋め込まれる金属パイプの位置ずれや変形を小さくすることができるので、発熱部品の直下に金属パイプを配置することができるなど、コールドプレート本体内に埋め込まれる金属パイプを所望の位置に配置でき、安定した冷却性能を得ることができる。
＜実施形態２＞ 以下、本発明の実施形態２に係る液冷式コールドプレートについて、図５～図７を参照して説明する。図５は、本発明の実施形態２に係る液冷式コールドプレートの正面図並びに断面図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）に示すＣ－Ｃ面で切断した場合の断面図である。図６は、本発明の実施形態２に係る液冷式コールドプレートを製造する際、鋳造後の鋳型を開いた状態を示す図である。図７は、本発明の実施形態２に係る液冷式コールドプレートを製造する際、鋳造後の鋳型を開いた状態の他の例を示す図である。また、図５～図７において、図１～図４と同じ構成には同符号を付しており、既に説明したものについては適宜説明を省略する。
なお、本発明の実施形態２に係る液冷式コールドプレート１１は、通信機器や映像機器や放送機器などの電子装置に限らず、高熱を発する電子部品を実装した回路基板を備える電子装置であれば、本発明を適用することは可能である。
なお、本発明の実施形態２に係る液冷式コールドプレート１１は、通信機器や映像機器や放送機器などの電子装置に限らず、高熱を発する電子部品を実装した回路基板を備える電子装置であれば、本発明を適用することは可能である。
［液冷式コールドプレート１１の構成］
本発明の実施形態２に係る液冷式コールドプレート１１は、図５に示すように、金属パイプ４と、コールドプレート本体１２と、カプラ６１とから構成されている。また、液冷式コールドプレート１１は、金属パイプ４内に水等の冷却液が供給され、コールドプレート本体１２に埋設された金属パイプ４の丸管直線部４ｂの真上に配置された高熱を発する電子部品（以下、高発熱部品という）２０１（図５（ａ）のｎ部）から熱を奪うことにより、高発熱部品２０１の冷却を行う。
なお、図５に記載した複数の高発熱部品２０１は、液冷式コールドプレート１１の構成部品ではなく、液冷式コールドプレート１１との間の配置関係を示すためのものであり、液冷式コールドプレート１１と個々に接触する場合だけでなく、図示していない回路基板等に実装された状態で纏まって接触する場合もある。また、高発熱部品２０１直下の金属パイプ４を丸管にしているが、丸管以外の扁平管等であってもよい。
本発明の実施形態２に係る液冷式コールドプレート１１は、図５に示すように、金属パイプ４と、コールドプレート本体１２と、カプラ６１とから構成されている。また、液冷式コールドプレート１１は、金属パイプ４内に水等の冷却液が供給され、コールドプレート本体１２に埋設された金属パイプ４の丸管直線部４ｂの真上に配置された高熱を発する電子部品（以下、高発熱部品という）２０１（図５（ａ）のｎ部）から熱を奪うことにより、高発熱部品２０１の冷却を行う。
なお、図５に記載した複数の高発熱部品２０１は、液冷式コールドプレート１１の構成部品ではなく、液冷式コールドプレート１１との間の配置関係を示すためのものであり、液冷式コールドプレート１１と個々に接触する場合だけでなく、図示していない回路基板等に実装された状態で纏まって接触する場合もある。また、高発熱部品２０１直下の金属パイプ４を丸管にしているが、丸管以外の扁平管等であってもよい。
金属パイプ４は、ベンダーでＵ字形状に加工されたものであり、丸管直線部４ｃ，４ａと、丸管曲り部４ｅと、丸管直線部４ｂ，４ｄとから構成されている。また、金属パイプ４の丸管直線部４ａと丸管直線部４ｂはコールドプレート本体１２内に埋設され、丸管直線部４ｃ、丸管直線部４ｄおよび丸管曲り部４ｅはコールドプレート本体１２の外部に配置され、丸管直線部４ｃおよび４ｄの先端にカプラ６１が取り付けられる。
なお、金属パイプ４は、例えば銅やステンレス鋼等の材料からできている。
なお、金属パイプ４は、例えば銅やステンレス鋼等の材料からできている。
コールドプレート本体１２は、後述する鋳型内にアルミニウムやアルミニウム合金等の金属溶湯を流し込むことによって鋳込み造形され、図５に示すように、金属パイプ４を間に挟むようにして、対となる凹部（１）１２ａおよび凹部（２）１２ｂを所定の箇所（図５（ａ）のｐ部で示す高発熱部品２０１の直下を避けた箇所）に複数有している。なお、凹部（１）１２ａおよび凹部（２）１２ｂは、後述する鋳型（１）１１１の凸部１１１ａおよび鋳型（２）１１２の凸部１１２ａによって形成される。
カプラ６１は、金属パイプ４の丸管直線部４ｃおよび４ｄの先端部分にそれぞれ取り付けられる流体継手であり、液冷式コールドプレート１１を電子装置内に搭載する際、後述するシェルフ３０１側のカプラ３０１ａと嵌合接続される。
［液冷式コールドプレート１１の製造方法］
次に、本発明の実施形態２に係る液冷式コールドプレート１１の製造方法について、図６を参照して説明する。
鋳型（１）１１１および鋳型（２）１０２は、図６に示すように、所定の位置（図５（ａ）のｐ部で示すコールドプレート本体１２の凹部（１）１２ａおよび凹部（２）１２ｂに対応する位置）に、それぞれ金属パイプ４の形状に合わせて形成された凸部１１１ａおよび凸部１１２ａを有している。そして、鋳型（１）１１１および鋳型（２）１１２が型締めされると、鋳型（１）１１１の凸部１１１ａおよび鋳型（２）１０２の凸部１１２ａによって、金属パイプ４の丸管直線部４ａおよび丸管直線部４ｂが同時に挟まれ、金属パイプ４の丸管直線部４ａおよび丸管直線部４ｂの位置決めがなされる。そして、型締めされた鋳型（１）１１１および鋳型（２）１１２内に金属溶湯が流し込まれ、図５に示す液冷式コールドプレート１１が鋳込み造形される。
つまり、鋳型（１）１１１の凸部１１１ａおよび鋳型（２）１１２の凸部１１２ａで金属パイプ４の丸管直線部４ａおよび丸管直線部４ｂを両側から挟み込んで押さえつけることにより、鋳込み時の金属溶湯の流圧による金属パイプ４の位置ずれや変形を抑えることができ、これによって、金属パイプ４の丸管直線部４ａおよび丸管直線部４ｂの位置ずれや変形を小さくすることができる。
次に、本発明の実施形態２に係る液冷式コールドプレート１１の製造方法について、図６を参照して説明する。
鋳型（１）１１１および鋳型（２）１０２は、図６に示すように、所定の位置（図５（ａ）のｐ部で示すコールドプレート本体１２の凹部（１）１２ａおよび凹部（２）１２ｂに対応する位置）に、それぞれ金属パイプ４の形状に合わせて形成された凸部１１１ａおよび凸部１１２ａを有している。そして、鋳型（１）１１１および鋳型（２）１１２が型締めされると、鋳型（１）１１１の凸部１１１ａおよび鋳型（２）１０２の凸部１１２ａによって、金属パイプ４の丸管直線部４ａおよび丸管直線部４ｂが同時に挟まれ、金属パイプ４の丸管直線部４ａおよび丸管直線部４ｂの位置決めがなされる。そして、型締めされた鋳型（１）１１１および鋳型（２）１１２内に金属溶湯が流し込まれ、図５に示す液冷式コールドプレート１１が鋳込み造形される。
つまり、鋳型（１）１１１の凸部１１１ａおよび鋳型（２）１１２の凸部１１２ａで金属パイプ４の丸管直線部４ａおよび丸管直線部４ｂを両側から挟み込んで押さえつけることにより、鋳込み時の金属溶湯の流圧による金属パイプ４の位置ずれや変形を抑えることができ、これによって、金属パイプ４の丸管直線部４ａおよび丸管直線部４ｂの位置ずれや変形を小さくすることができる。
次に、上記実施例において、金属パイプが本発明の実施形態１に係る液冷式コールドプレート１の構成品である扁平管直線部３ｂを有する金属パイプ３の場合の製造方法について説明する。
図７に示すように、鋳型（１）１２１および鋳型（２）１２２は、所定の位置（図５（ａ）のｐ部で示すコールドプレート本体１２の凹部（１）１２ａおよび凹部（２）１２ｂに相当する位置）に、それぞれ金属パイプ３の丸管直線部３ａの形状に合わせて形成された凸部１２１ａおよび凸部１２２ａと、金属パイプ３の扁平管直線部３ｂの形状に合わせて形成された凸部１２１ｂおよび凸部１２２ｂとを有している。そして、鋳型（１）１２１および鋳型（２）１２２が型締めされると、鋳型（１）１２１の凸部１２１ａおよび鋳型（２）１２２の凸部１２２ａによって金属パイプ３の丸管直線部４ａが、また、鋳型（１）１２１の凸部１２１ｂおよび鋳型（２）１２２の凸部１２２ｂによって金属パイプ３の扁平管直線部３ｂが挟まれ、金属パイプ３の丸管直線部３ａおよび扁平管直線部３ｂの位置決めがなされる。そして、型締めされた鋳型（１）１２１および鋳型（２）１２２内に金属溶湯が流し込まれ、図５に示す液冷式コールドプレート１１が鋳込み造形される。
つまり、鋳型（１）１２１の凸部１２１ａ，凸部１２１ｂおよび鋳型（２）１２２の凸部１２２ａ，凸部１２２ｂで金属パイプ３の丸管直線部３ａおよび扁平管直線部３ｂを両側から挟み込んで押さえつけることにより、鋳込み時の金属溶湯の流圧による金属パイプ３の変形を抑えることができ、これにより金属パイプ３の丸管直線部３ａおよび扁平管直線部３ｂの位置ずれを小さくすることができる。
図７に示すように、鋳型（１）１２１および鋳型（２）１２２は、所定の位置（図５（ａ）のｐ部で示すコールドプレート本体１２の凹部（１）１２ａおよび凹部（２）１２ｂに相当する位置）に、それぞれ金属パイプ３の丸管直線部３ａの形状に合わせて形成された凸部１２１ａおよび凸部１２２ａと、金属パイプ３の扁平管直線部３ｂの形状に合わせて形成された凸部１２１ｂおよび凸部１２２ｂとを有している。そして、鋳型（１）１２１および鋳型（２）１２２が型締めされると、鋳型（１）１２１の凸部１２１ａおよび鋳型（２）１２２の凸部１２２ａによって金属パイプ３の丸管直線部４ａが、また、鋳型（１）１２１の凸部１２１ｂおよび鋳型（２）１２２の凸部１２２ｂによって金属パイプ３の扁平管直線部３ｂが挟まれ、金属パイプ３の丸管直線部３ａおよび扁平管直線部３ｂの位置決めがなされる。そして、型締めされた鋳型（１）１２１および鋳型（２）１２２内に金属溶湯が流し込まれ、図５に示す液冷式コールドプレート１１が鋳込み造形される。
つまり、鋳型（１）１２１の凸部１２１ａ，凸部１２１ｂおよび鋳型（２）１２２の凸部１２２ａ，凸部１２２ｂで金属パイプ３の丸管直線部３ａおよび扁平管直線部３ｂを両側から挟み込んで押さえつけることにより、鋳込み時の金属溶湯の流圧による金属パイプ３の変形を抑えることができ、これにより金属パイプ３の丸管直線部３ａおよび扁平管直線部３ｂの位置ずれを小さくすることができる。
以上説明したように、本発明の実施形態２に係る液冷式コールドプレート１１によれば、鋳込みの際の金属溶湯が流し込まれる方向や流圧に影響されることなく、コールドプレート本体内に埋め込まれる金属パイプの位置ずれや変形を小さくすることができるので、発熱部品の直下に金属パイプを配置することができるなど、コールドプレート本体内に埋め込まれる金属パイプを所望の位置に配置でき、安定した冷却性能を得ることができる。
＜実施形態３＞ 以下、本発明の実施形態３に係る液冷式コールドプレートについて、図８および図９を参照して説明する。図８は、本発明の実施形態３に係る液冷式コールドプレートの正面図並びに断面図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）に示すＤ－Ｄ面で切断した場合の断面図、また、（ｃ）は（ａ）に示すＥ－Ｅ面で切断した場合の断面図である。図９は、本発明の実施形態３に係る液冷式コールドプレートを製造する際、鋳造後の鋳型を開いた状態を示す図である。また、図８および図９において、図１～図７と同じ構成には同符号を付しており、既に説明したものについては適宜説明を省略する。
因みに、本発明の実施形態３に係る液冷式コールドプレート８１は、実施形態１および実施形態２に係る液冷式コールドプレートの技術を兼ね備えたものである。
因みに、本発明の実施形態３に係る液冷式コールドプレート８１は、実施形態１および実施形態２に係る液冷式コールドプレートの技術を兼ね備えたものである。
実施形態１においては、コールドプレート本体内に埋め込まれる金属パイプの位置ずれや変形を小さくするために金属パイプ固定金具を使用しているが、金属パイプの位置ずれや変形をより小さくするためには、金属パイプ固定金具の数を増やし、金属パイプに金属パイプ固定金具を取り付ける間隔（ピッチ）を密にする必要がある。しかし、金属パイプ固定金具の数を増やすことによって、鋳込みの際の金属溶湯の流れが阻害されたり、また、コストアップにもなってしまう。
また、実施形態２においては、コールドプレート本体内に埋め込まれる金属パイプの位置ずれや変形を小さくするために鋳型に設けた凸部で金属パイプを両側から押さえ込むようにしているが、金属パイプの位置ずれや変形をより小さくするためには、鋳型の凸部の数を増やして金属パイプを押さえる箇所を増やす、つまり、鋳型の凸部の間隔（ピッチ）を密にする必要がある。しかし、鋳型の凸部で金属パイプを押さえる箇所を増やすことによって、コールドプレート本体に形成される凹部の数が増えるため、コールドプレートとしての冷却性能が低下してしまう。
そこで、本実施形態３では、実施形態１および実施形態２の２つの技術を使い、金属パイプ固定金具の数を減らすと共に、金属パイプに金属パイプ固定金具を取り付けた箇所の中間の金属パイプを鋳型の凸部で押さえるようして鋳込み造形することによって、鋳込みの際の金属溶湯が流し込まれる方向や流圧に影響されることなく、金属パイプの位置ずれや変形を更に小さくすることができ、経済的で、更なる冷却性能の向上を図ることができる。
また、実施形態２においては、コールドプレート本体内に埋め込まれる金属パイプの位置ずれや変形を小さくするために鋳型に設けた凸部で金属パイプを両側から押さえ込むようにしているが、金属パイプの位置ずれや変形をより小さくするためには、鋳型の凸部の数を増やして金属パイプを押さえる箇所を増やす、つまり、鋳型の凸部の間隔（ピッチ）を密にする必要がある。しかし、鋳型の凸部で金属パイプを押さえる箇所を増やすことによって、コールドプレート本体に形成される凹部の数が増えるため、コールドプレートとしての冷却性能が低下してしまう。
そこで、本実施形態３では、実施形態１および実施形態２の２つの技術を使い、金属パイプ固定金具の数を減らすと共に、金属パイプに金属パイプ固定金具を取り付けた箇所の中間の金属パイプを鋳型の凸部で押さえるようして鋳込み造形することによって、鋳込みの際の金属溶湯が流し込まれる方向や流圧に影響されることなく、金属パイプの位置ずれや変形を更に小さくすることができ、経済的で、更なる冷却性能の向上を図ることができる。
なお、本発明の実施形態３に係る液冷式コールドプレート８１は、通信機器や映像機器や放送機器などの電子装置に限らず、高熱を発する電子部品を実装した回路基板を備える電子装置であれば、本発明を適用することは可能である。
［液冷式コールドプレート８１の構成］
本発明の実施形態３に係る液冷式コールドプレート８１は、図８に示すように、金属パイプ３と、コールドプレート本体８２と、金属パイプ固定金具（１）４１と、金属パイプ固定金具（２）４２と、カプラ６１とから構成されている。また、液冷式コールドプレート８１は、金属パイプ３内に水等の冷却液が供給され、コールドプレート本体８２に埋設された金属パイプ３の扁平管直線部３ｂの真上に配置された高熱を発する電子部品（以下、高発熱部品という）２０１（図８（ａ）のｎ部）から熱を奪うことにより、高発熱部品２０１の冷却を行う。
なお、図８に記載した複数の高発熱部品２０１は、液冷式コールドプレート８１の構成部品ではなく、液冷式コールドプレート８１との間の配置関係を示すためのものであり、液冷式コールドプレート８１と個々に接触する場合だけでなく、図示していない回路基板等に実装された状態で纏まって接触する場合もある。また、高発熱部品２０１直下の金属パイプ３を扁平管にしているが、扁平管以外の丸管等であってもよい。
本発明の実施形態３に係る液冷式コールドプレート８１は、図８に示すように、金属パイプ３と、コールドプレート本体８２と、金属パイプ固定金具（１）４１と、金属パイプ固定金具（２）４２と、カプラ６１とから構成されている。また、液冷式コールドプレート８１は、金属パイプ３内に水等の冷却液が供給され、コールドプレート本体８２に埋設された金属パイプ３の扁平管直線部３ｂの真上に配置された高熱を発する電子部品（以下、高発熱部品という）２０１（図８（ａ）のｎ部）から熱を奪うことにより、高発熱部品２０１の冷却を行う。
なお、図８に記載した複数の高発熱部品２０１は、液冷式コールドプレート８１の構成部品ではなく、液冷式コールドプレート８１との間の配置関係を示すためのものであり、液冷式コールドプレート８１と個々に接触する場合だけでなく、図示していない回路基板等に実装された状態で纏まって接触する場合もある。また、高発熱部品２０１直下の金属パイプ３を扁平管にしているが、扁平管以外の丸管等であってもよい。
コールドプレート本体８２は、後述する鋳型内にアルミニウムやアルミニウム合金等の金属溶湯を流し込むことによって鋳込み造形され、図８（ｃ）に示すように、金属パイプ３を間に挟むようにして、対となる凹部（１）８２ａ，凹部（２）８２ｂおよび凹部（３）８２ｃ，凹部（４）８２ｄを所定の箇所（図８（ａ）のｒ部およびｓ部示す高発熱部品２０１の直下を避けた箇所）に複数有している。なお、凹部（１）８２ａ，凹部（２）８２ｂおよび凹部（３）８２ｃ，凹部（４）８２ｄは、後述する鋳型（１）１３１の凸部１３１ｂ，鋳型（２）１３２の凸部１３２ｂおよび鋳型（１）１３１の凸部１３１ｃ，鋳型（２）１３２の凸部１３２ｃによって形成される。
金属パイプ固定金具（１）４１および金属パイプ固定金具（２）４２は、上述した図３と同様に、丸管直線部３ａと扁平管直線部３ｂとを所定の位置（図８（ａ）のｍ部で示す高発熱部品２０１の直下を避けた箇所）で結合・固定するよう取り付けられる。また、金属パイプ固定金具（１）４１および金属パイプ固定金具（２）４２は、例えばアルミニウム製であり、金属パイプ３の丸管直線部３ａと扁平管直線部３ｂに取り付けられた状態で鋳型内に金属溶湯が流し込まれる。
［液冷式コールドプレート８１の製造方法］
次に、本発明の実施形態３に係る液冷式コールドプレート８１の製造方法について、図９を参照して説明する。
金属パイプ３を鋳型内に埋設する前に、まず、上述した図２および図３と同様に、金属パイプ３の丸管直線部３ａおよび扁平管直線部３ｂの所定の箇所（図８（ａ）のｍ部で示す高発熱部品２０１の直下を避けた箇所）を金属パイプ固定金具（１）４１および金属パイプ固定金具（２）４２の凹溝４１ａ，４２ａ並びに凹溝４１ｂ，４２ｂでそれぞれ挟み込んだ後、金属パイプ固定金具（１）４１の貫通穴４１ｃおよび金属パイプ固定金具（２）４２の貫通穴４２ｃに固定ピン４３を挿入し、固定ピン４３で圧入固定する。なお、上述した図４と同様に、金属パイプ固定金具（１）４１および金属パイプ固定金具（２）４２の凹溝が形成された面とは反対側の平面は、コールドプレート本体８２の平面より凸となる寸法で設計されており、この凸部を鋳型で挟み込んで押さえることにより、金属パイプ３の位置ずれや変形を小さくする。
次に、本発明の実施形態３に係る液冷式コールドプレート８１の製造方法について、図９を参照して説明する。
金属パイプ３を鋳型内に埋設する前に、まず、上述した図２および図３と同様に、金属パイプ３の丸管直線部３ａおよび扁平管直線部３ｂの所定の箇所（図８（ａ）のｍ部で示す高発熱部品２０１の直下を避けた箇所）を金属パイプ固定金具（１）４１および金属パイプ固定金具（２）４２の凹溝４１ａ，４２ａ並びに凹溝４１ｂ，４２ｂでそれぞれ挟み込んだ後、金属パイプ固定金具（１）４１の貫通穴４１ｃおよび金属パイプ固定金具（２）４２の貫通穴４２ｃに固定ピン４３を挿入し、固定ピン４３で圧入固定する。なお、上述した図４と同様に、金属パイプ固定金具（１）４１および金属パイプ固定金具（２）４２の凹溝が形成された面とは反対側の平面は、コールドプレート本体８２の平面より凸となる寸法で設計されており、この凸部を鋳型で挟み込んで押さえることにより、金属パイプ３の位置ずれや変形を小さくする。
それから、図９（ａ）に示すように、金属パイプ３の丸管直線部３ａおよび扁平管直線部３ｂに取り付けた金属パイプ固定金具（１）４１および金属パイプ固定金具（２）４２が鋳型（１）１３１の凹溝１３１ａおよび鋳型（２）１３２の凹溝１３２ａに嵌合した状態で鋳型（１）１３１および鋳型（２）１３２の型締めが行われる。
なお、上記実施例では、金属製の鋳型を用いて上述した凹溝を鋳型に設けるよう説明しているが、例えば鋳型として砂型を用いる場合には、型締めの際に鋳型に凹溝が形成されるように金属パイプ固定金具の寸法を型締め後の鋳型内寸より大きめにしておくことで代用可能である。
なお、上記実施例では、金属製の鋳型を用いて上述した凹溝を鋳型に設けるよう説明しているが、例えば鋳型として砂型を用いる場合には、型締めの際に鋳型に凹溝が形成されるように金属パイプ固定金具の寸法を型締め後の鋳型内寸より大きめにしておくことで代用可能である。
また、同時に、図９（ｂ）に示すように、鋳型（１）１３１および鋳型（２）１３２は、所定の位置（図８（ａ）のｒ部およびｓ部で示すコールドプレート本体８２の凹部（１）８２ａ，凹部（２）８２ｂおよび凹部（３）８２ｃ，凹部（４）８２ｄに相当する位置）に、それぞれ金属パイプ３の丸管直線部３ａの形状に合わせて形成された凸部１３１ｂおよび凸部１３２ｂと、金属パイプ３の扁平管直線部３ｂの形状に合わせて形成された凸部１３１ｃおよび凸部１３２ｃとを有している。そして、鋳型（１）１３１および鋳型（２）１３２が型締めされると、鋳型（１）１３１の凸部１３１ｂおよび鋳型（２）１３２の凸部１３２ｂによって金属パイプ３の丸管直線部４ａ、また、鋳型（１）１３１の凸部１３１ｃおよび鋳型（２）１３２の凸部１３２ｃによって金属パイプ３の扁平管直線部３ｂが同時に挟まれ、金属パイプ３の丸管直線部３ａおよび扁平管直線部３ｂの位置決めがなされる。
そして、型締めされた鋳型（１）１３１および鋳型（２）１３２内に金属溶湯が流し込まれ、図８に示す液冷式コールドプレート８１が鋳込み造形される。
つまり、鋳型（１）１３１の凹溝１３１ａおよび鋳型（２）１３２の凹溝１３２ａで金属パイプ固定金具（１）４１および金属パイプ固定金具（２）４２を挟み込んで押さえつける一方、鋳型（１）１３１の凸部１３１ｂ，凸部１３１ｃおよび鋳型（２）１３２の凸部１３２ｂ，凸部１３２ｃで金属パイプ３の丸管直線部３ａおよび扁平管直線部３ｂを挟み込んで押さえつけることにより、鋳込み時の金属溶湯の流圧による金属パイプ３の位置ずれや変形を極力抑えることができるので、金属パイプ３の丸管直線部３ａおよび扁平管直線部３ｂの位置ずれや変形を更に小さくすることができる。
また、図９（ａ）に示すように、鋳込み造形後、金属パイプ固定金具（１）４１および金属パイプ固定金具（２）４２はコールドプレート本体８２平面より凸形状となるため、液冷式コールドプレート８１の表面全体、若しくは、金属パイプ固定金具（１）４１および金属パイプ固定金具（２）４２の突き出た箇所のみをフライス加工することにより、液冷式コールドプレート８１表面の平滑度を確保するようにする。
また、上記実施例においては、鋳型の凹溝に金属パイプ固定金具の凸部を嵌合させることにより鋳型と金属パイプ固定金具との間の位置決めを行ったが、これとは逆に、鋳型の金属パイプ固定金具と接する面上に位置決めピンを設け、また、金属パイプ固定金具の当該位置決めピンに対応する位置に当該位置決めピンが嵌合する凹穴を設けるようにして、鋳型と金属パイプ固定金具との間の位置決めを行うようにしてもよい。
なお、上記実施例では、金属製の鋳型を用いて上述した凹溝を鋳型に設けるよう説明しているが、例えば鋳型として砂型を用いる場合には、型締めの際に凹穴が形成されるように位置決めピンの突出寸法を型締め後の鋳型変形誤差を考慮した鋳型内寸より大きめにしておくことで代用可能である。
なお、上記実施例では、金属製の鋳型を用いて上述した凹溝を鋳型に設けるよう説明しているが、例えば鋳型として砂型を用いる場合には、型締めの際に凹穴が形成されるように位置決めピンの突出寸法を型締め後の鋳型変形誤差を考慮した鋳型内寸より大きめにしておくことで代用可能である。
以上説明したように、本発明の実施形態３に係る液冷式コールドプレート８１によれば、鋳込みの際の金属溶湯が流し込まれる方向や流圧に影響されることなく、コールドプレート本体内に埋め込まれる金属パイプの位置ずれや変形を小さくすることができるので、発熱部品の直下に金属パイプを配置することができるなど、コールドプレート本体内に埋め込まれる金属パイプを所望の位置に配置でき、安定した冷却性能を得ることができる。
また、金属パイプ固定金具の数を減らす一方、金属パイプに金属パイプ固定金具を取り付けた箇所の中間の金属パイプを鋳型の凸部で押さえるようして鋳込み造形するようにしたので、経済的で、更なる冷却性能の向上を図ることができる。
また、金属パイプ固定金具の数を減らす一方、金属パイプに金属パイプ固定金具を取り付けた箇所の中間の金属パイプを鋳型の凸部で押さえるようして鋳込み造形するようにしたので、経済的で、更なる冷却性能の向上を図ることができる。
＜実施形態４＞ 以下、本発明の実施形態３に係る液冷式コールドプレートについて、図１０～図１２を参照して説明する。図１０は、本発明の実施形態４に係る液冷式コールドプレートにおいて、金属パイプに金属パイプ固定金具並びにカプラ固定金具を取り付ける際の取付方法を説明するための説明図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）はカプラ固定金具の詳細を示す図である。図１１は、本発明の実施形態４に係る液冷式コールドプレートにおいて、金属パイプに金属パイプ固定金具並びにカプラ固定金具を取り付けた状態を示す組立図である。図１２は、本発明の実施形態４に係る液冷式コールドプレートにおいて、液冷式コールドプレートのカプラをシェルフ側のカプラに嵌合させる際の動作を説明するための説明図である。また、図１０～図１２において、図１～図９と同じ構成には同符号を付しており、既に説明したものについては適宜説明を省略する。
なお、本発明の実施形態４に係る液冷式コールドプレート３１は、通信機器や映像機器や放送機器などの電子装置に限らず、高熱を発する電子部品を実装した回路基板を備える電子装置であれば、本発明を適用することは可能である。
なお、本発明の実施形態４に係る液冷式コールドプレート３１は、通信機器や映像機器や放送機器などの電子装置に限らず、高熱を発する電子部品を実装した回路基板を備える電子装置であれば、本発明を適用することは可能である。
［液冷式コールドプレート３１の構成］
本発明の実施形態４に係る液冷式コールドプレート３１の構成は、本発明の実施形態１に係る液冷式コールドプレート１の構成と同様であるが、製造時における金属パイプ３の位置決め方法が異なる。つまり、本実施形態４に係る液冷式コールドプレート３１においては、液冷式コールドプレート３１を電子装置内に搭載する際、図１２に示すように、液冷式コールドプレート３１に供給する冷却液の出入り口である２つのカプラ６１を相手先であるシェルフ３０１側の２つのカプラ３０１ａに同時にスライド嵌合させなければならないため、液冷式コールドプレート３１の２つのカプラ６１の位置精度をより高めるようにしたものである。
本発明の実施形態４に係る液冷式コールドプレート３１の構成は、本発明の実施形態１に係る液冷式コールドプレート１の構成と同様であるが、製造時における金属パイプ３の位置決め方法が異なる。つまり、本実施形態４に係る液冷式コールドプレート３１においては、液冷式コールドプレート３１を電子装置内に搭載する際、図１２に示すように、液冷式コールドプレート３１に供給する冷却液の出入り口である２つのカプラ６１を相手先であるシェルフ３０１側の２つのカプラ３０１ａに同時にスライド嵌合させなければならないため、液冷式コールドプレート３１の２つのカプラ６１の位置精度をより高めるようにしたものである。
［液冷式コールドプレート３１の製造方法］
次に、本発明の実施形態４に係る液冷式コールドプレート３１の製造方法について、図１０および図１１を参照して説明する。
本発明の実施形態１に係る液冷式コールドプレート１と同様に、図２および図３に示すように、金属パイプ３を鋳型内に埋設する前に、まず、金属パイプ３の丸管直線部３ａおよび扁平管直線部３ｂの所定の箇所（図１（ａ）のｍ部で示す高発熱部品２０１の直下を避けた箇所）を金属パイプ固定金具（１）４１および金属パイプ固定金具（２）４２の凹溝４１ａ，４２ａ並びに凹溝４１ｂ，４２ｂでそれぞれ挟み込んだ後、金属パイプ固定金具（１）４１の貫通穴４１ｃおよび金属パイプ固定金具（２）４２の貫通穴４２ｃに固定ピン４３を挿入し、固定ピン４３で圧入固定する。なお、図４で示すように、金属パイプ固定金具（１）４１および金属パイプ固定金具（２）４２の凹溝が形成された面とは反対側の平面は、コールドプレート本体２の平面より凸となる寸法で設計されており、この凸部を鋳型で挟み込んで押さえることにより、金属パイプ３の位置ずれを小さくする。
次に、本発明の実施形態４に係る液冷式コールドプレート３１の製造方法について、図１０および図１１を参照して説明する。
本発明の実施形態１に係る液冷式コールドプレート１と同様に、図２および図３に示すように、金属パイプ３を鋳型内に埋設する前に、まず、金属パイプ３の丸管直線部３ａおよび扁平管直線部３ｂの所定の箇所（図１（ａ）のｍ部で示す高発熱部品２０１の直下を避けた箇所）を金属パイプ固定金具（１）４１および金属パイプ固定金具（２）４２の凹溝４１ａ，４２ａ並びに凹溝４１ｂ，４２ｂでそれぞれ挟み込んだ後、金属パイプ固定金具（１）４１の貫通穴４１ｃおよび金属パイプ固定金具（２）４２の貫通穴４２ｃに固定ピン４３を挿入し、固定ピン４３で圧入固定する。なお、図４で示すように、金属パイプ固定金具（１）４１および金属パイプ固定金具（２）４２の凹溝が形成された面とは反対側の平面は、コールドプレート本体２の平面より凸となる寸法で設計されており、この凸部を鋳型で挟み込んで押さえることにより、金属パイプ３の位置ずれを小さくする。
更に、図１０に示すように、カプラ固定金具５１に設けた２つの丸穴５１ａを金属パイプ３に取り付けられた２つのカプラ６１の先端に嵌合させることにより、カプラ固定金具５１でカプラ６１が固定されるとともに、カプラ６１同士が所定の間隔となるよう位置決めされる。
なお、カプラ固定金具５１は、例えばステンレス等の材料からできている。
なお、カプラ固定金具５１は、例えばステンレス等の材料からできている。
そして、図４に示すように、金属パイプ３の丸管直線部３ａおよび扁平管直線部３ｂに取り付けた金属パイプ固定金具（１）４１および金属パイプ固定金具（２）４２が鋳型（１）１０１の凹溝１０１ａおよび鋳型（２）１０２の凹溝１０２ａに嵌合すると共に、カプラ固定金具５１も鋳型（１）１０１および鋳型（２）１０２の所定の箇所に嵌合した状態で、鋳型（１）１０１および鋳型（２）１０２の型締めが行われる。型締めされた鋳型（１）１０１および鋳型（２）１０２内に金属溶湯が流し込まれ、図１と同形状の液冷式コールドプレート３１が鋳込み造形される。
つまり、鋳型（１）１０１の凹溝１０１ａおよび鋳型（２）１０２の凹溝１０２ａで金属パイプ固定金具（１）４１および金属パイプ固定金具（２）４２を両側から挟み込んで押さえつけることにより、鋳込み時の金属溶湯の流圧による金属パイプ３の変形を抑えることができ、これによって、金属パイプ３の丸管直線部３ａおよび扁平管直線部３ｂの位置ずれを小さくすることができる。
更に、カプラ固定金具５１も鋳型（１）１０１および鋳型（２）１０２の所定の箇所に嵌合した状態で鋳込み造形がなされるので、２つのカプラ６１の位置ずれを小さくすることができる。
したがって、液冷式コールドプレート３１をシェルフ３０１にスライド接続させる際に、液冷式コールドプレート３１のカプラ６１とシェルフ３０１側のカプラ３０１ａとの接続作業が容易に行える。
つまり、鋳型（１）１０１の凹溝１０１ａおよび鋳型（２）１０２の凹溝１０２ａで金属パイプ固定金具（１）４１および金属パイプ固定金具（２）４２を両側から挟み込んで押さえつけることにより、鋳込み時の金属溶湯の流圧による金属パイプ３の変形を抑えることができ、これによって、金属パイプ３の丸管直線部３ａおよび扁平管直線部３ｂの位置ずれを小さくすることができる。
更に、カプラ固定金具５１も鋳型（１）１０１および鋳型（２）１０２の所定の箇所に嵌合した状態で鋳込み造形がなされるので、２つのカプラ６１の位置ずれを小さくすることができる。
したがって、液冷式コールドプレート３１をシェルフ３０１にスライド接続させる際に、液冷式コールドプレート３１のカプラ６１とシェルフ３０１側のカプラ３０１ａとの接続作業が容易に行える。
なお、カプラ固定金具５１は、鋳造後にカプラ６１から取り外して、再利用するようにすればよい。
また、図４のように、鋳込み造形後、金属パイプ固定金具（１）４１および金属パイプ固定金具（２）４２はコールドプレート本体２平面より凸形状となるため、液冷式コールドプレート１の表面全体、若しくは、金属パイプ固定金具（１）４１および金属パイプ固定金具（２）４２の突き出た箇所のみをフライス加工することにより、液冷式コールドプレート１表面の平滑度を確保するようにする。
また、図４のように、鋳込み造形後、金属パイプ固定金具（１）４１および金属パイプ固定金具（２）４２はコールドプレート本体２平面より凸形状となるため、液冷式コールドプレート１の表面全体、若しくは、金属パイプ固定金具（１）４１および金属パイプ固定金具（２）４２の突き出た箇所のみをフライス加工することにより、液冷式コールドプレート１表面の平滑度を確保するようにする。
以上説明したように、本発明の実施形態４に係る液冷式コールドプレート３１によれば、鋳込みの際の金属溶湯が流し込まれる方向や流圧に影響されることなく、コールドプレート本体内に埋め込まれる金属パイプの位置ずれや変形を小さくすることができるので、発熱部品の直下に金属パイプを配置することができるなど、コールドプレート本体内に埋め込まれる金属パイプを所望の位置に配置でき、安定した冷却性能を得ることができる。
また、液冷式コールドプレートのカプラとシェルフ側のカプラとの接続作業時の作業性を向上させることができる。
また、液冷式コールドプレートのカプラとシェルフ側のカプラとの接続作業時の作業性を向上させることができる。
なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。
この出願は、２０１５年４月１３日に出願された日本出願特願２０１５－０８１６６０を基礎として優先権の利益を主張するものであり、その開示の全てを引用によってここに取り込む。
本発明は、通信機器や映像機器や放送機器などの電子装置に限らず、高熱を発する電子部品を実装した回路基板を備える電子装置を製造する産業で利用される。
１：液冷式コールドプレート、２：コールドプレート本体、３：金属パイプ、３ａ：丸管直線部、３ｂ：扁平管直線部、３ｃ：丸管直線部、３ｄ：丸管直線部、３ｅ：丸管曲り部、４：金属パイプ、４ａ：丸管直線部、４ｂ：丸管直線部、４ｃ：丸管直線部、４ｄ：丸管直線部、４ｅ：丸管曲り部、１１：液冷式コールドプレート、１２：コールドプレート本体、１２ａ：凹部（１）、１２ｂ：凹部（２）、２２：コールドプレート本体、２２ａ：凹部（１）、２２ｂ：凹部（２）、２２ｃ：凹部（３）、２２ｄ：凹部（４）、３１：液冷式コールドプレート、４１：金属パイプ固定金具（１）、４１ａ：円弧形状の凹溝、４１ｂ：楕円形状の凹溝、４１ｃ：貫通穴、４２：金属パイプ固定金具（２）、４２ａ：円弧形状の凹溝、４２ｂ：楕円形状の凹溝、４２ｃ：貫通穴、４３：固定ピン、５１：カプラ固定金具、５１ａ：丸穴、６１：カプラ、８１：液冷式コールドプレート、８２：コールドプレート本体、８２ａ：凹部（１）、８２ｂ：凹部（２）、８２ｃ：凹部（３）、８２ｄ：凹部（４）、１０１：鋳型（１）、１０１ａ：凹溝、１０２：鋳型（２）、１０２ａ：凹溝、１１１：鋳型（１）、１１１ａ：凸部、１１２：鋳型（２）、１１２ａ：凸部、１２１：鋳型（１）、１２１ａ：凸部、１２１ｂ：凸部、１２２：鋳型（２）、１２２ａ：凸部、１２２ｂ：凸部、１３１：鋳型（１）、１３１ａ：凹溝、１３１ｂ：凸部、１３１ｃ：凸部、１３２：鋳型（２）、１３２ａ：凹溝、１３２ｂ：凸部、１３２ｃ：凸部、２０１：高発熱部品、３０１：シェルフ、３０１ａ：カプラ。
Claims (15)
- 冷却液を供給する金属製配管を鋳型内に埋設し鋳込み造形する液冷式コールドプレートの製造方法であって、
前記鋳型内に埋設される複数の前記金属製配管同士の位置精度を維持すべく前記金属製配管に取り付ける固定金具を有し、
前記金属製配管に前記固定金具を取り付けた状態で前記鋳型内に金属溶湯を流し込んで鋳込み造形することを特徴とする液冷式コールドプレートの製造方法。 - 請求項１記載の液冷式コールドプレートの製造方法であって、
前記固定金具又は前記固定金具に設けた凸部が前記鋳型の凹部と嵌合することによって位置決めがなされた状態で前記鋳型内に金属溶湯を流し込んで鋳込み造形することを特徴とする液冷式コールドプレートの製造方法。 - 請求項２記載の液冷式コールドプレートの製造方法であって、
鋳込み造形された前記液冷コールドプレートに対する前記固定金具の突出をフライス加工によって平面処理することを特徴とする液冷式コールドプレートの製造方法。 - 請求項１記載の液冷式コールドプレートの製造方法であって、
前記鋳型に設けた凸部が前記固定金具に設けた凹部と嵌合することによって位置決めがなされた状態で前記鋳型内に金属溶湯を流し込んで鋳込み造形することを特徴とする液冷式コールドプレートの製造方法。 - 冷却液を供給する金属製配管を鋳型内に埋設し鋳込み造形する液冷式コールドプレートの製造方法であって、
前記鋳型に前記金属製配管を押止するための配管押さえ部を設け、
前記配管押さえ部で前記金属製配管を押止した状態で前記鋳型内に金属溶湯を流し込んで鋳込み造形することを特徴とする液冷式コールドプレートの製造方法。 - 請求項５記載の液冷式コールドプレートの製造方法であって、
前記鋳型内に埋設される複数の前記金属製配管同士の位置関係を維持すべく前記金属製配管に取り付ける固定金具を有し、
前記金属製配管に前記固定金具を取り付けた状態で前記鋳型内に金属溶湯を流し込んで鋳込み造形することを特徴とする液冷式コールドプレートの製造方法。 - 請求項１に記載の液冷式コールドプレートの製造方法であって、
当該液冷コールドプレート本体から突出する一対の金属製配管の出入り口の位置関係を維持すべく前記一対の金属製配管の出入り口に取り付ける第２の固定金具を有し、
前記一対の金属製配管の出入り口に前記第２の固定金具を取り付け、前記第２の固定金具が前記鋳型に嵌合することによって位置決めがなされた状態で前記鋳型内に金属溶湯を流し込んで鋳込み造形することを特徴とする液冷式コールドプレートの製造方法。 - 請求項５に記載の液冷式コールドプレートの製造方法であって、
当該液冷コールドプレート本体から突出する一対の金属製配管の出入り口の位置関係を維持すべく前記一対の金属製配管の出入り口に取り付ける第２の固定金具を有し、
前記一対の金属製配管の出入り口に前記第２の固定金具を取り付け、前記第２の固定金具が前記鋳型に嵌合することによって位置決めがなされた状態で前記鋳型内に金属溶湯を流し込んで鋳込み造形することを特徴とする液冷式コールドプレートの製造方法。 - 請求項１に記載の液冷式コールドプレートの製造方法であって、
前記金属製配管の少なくとも一部を扁平形状にしたことを特徴とする液冷式コールドプレートの製造方法。 - 請求項５に記載の液冷式コールドプレートの製造方法であって、
前記金属製配管の少なくとも一部を扁平形状にしたことを特徴とする液冷式コールドプレートの製造方法。 - 請求項１に記載の液冷式コールドプレートの製造方法であって、
当該液冷コールドプレート本体から突出する前記一対の金属製配管の出入り口と対向する位置の金属製配管の接続曲り部が前記液冷コールドプレート本体から突出していることを特徴とする液冷式コールドプレートの製造方法。 - 請求項５に記載の液冷式コールドプレートの製造方法であって、
当該液冷コールドプレート本体から突出する前記一対の金属製配管の出入り口と対向する位置の金属製配管の接続曲り部が前記液冷コールドプレート本体から突出していることを特徴とする液冷式コールドプレートの製造方法。 - 冷却液を供給する金属製配管と、前記金属製配管が内部に鋳込まれて形成されたコールドプレート本体とを備えた液冷式コールドプレートであって、
前記コールドプレート本体に埋設された複数の前記金属製配管同士の位置関係を維持すべく前記金属製配管に取り付ける固定金具を有し、
前記固定金具は、前記金属製配管に取り付けられた状態で鋳込まれ、前記コールドプレート本体と一体化されることを特徴とする液冷式コールドプレート。 - 請求項１３に記載の液冷式コールドプレートであって、
一対の金属製配管の出入り口と、前記一対の金属製配管の出入り口と対向する位置の金属製配管の接続曲り部とが前記コールドプレート本体から突出していることを特徴とする液冷式コールドプレート。 - 請求項１４に記載の液冷式コールドプレートであって、
前記金属製配管の少なくとも一部を扁平形状にしたことを特徴とする液冷式コールドプレート。
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