WO2019043801A1 - ヒートシンク - Google Patents

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WO2019043801A1
WO2019043801A1 PCT/JP2017/031029 JP2017031029W WO2019043801A1 WO 2019043801 A1 WO2019043801 A1 WO 2019043801A1 JP 2017031029 W JP2017031029 W JP 2017031029W WO 2019043801 A1 WO2019043801 A1 WO 2019043801A1
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WO
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heat sink
cooling
plate
layer
passage
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/031029
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English (en)
French (fr)
Inventor
鈴木　裕
齋藤　隆
真吾 五十嵐
Original Assignee
株式会社Ｗｅｌｃｏｎ
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Publication date
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Priority to JP2019538800A priority patent/JP6951786B2/ja
Priority to US16/642,747 priority patent/US11948860B2/en
Priority to PCT/JP2017/031029 priority patent/WO2019043801A1/ja
Priority to CN201780094306.XA priority patent/CN111052360B/zh
Publication of WO2019043801A1 publication Critical patent/WO2019043801A1/ja
Priority to US18/590,568 priority patent/US20240203828A1/en

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    • 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
    • H01L23/46—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids
    • H01L23/473—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements involving the transfer of heat by flowing fluids by flowing liquids
    • H01L23/4735—Jet impingement
    • 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
    • F28F13/06—Arrangements for modifying heat-transfer, e.g. increasing, decreasing by affecting the pattern of flow of the heat-exchange media
    • 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
    • F28F3/12—Elements constructed in the shape of a hollow panel, e.g. with channels
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating

Definitions

  • the present invention relates to a heat sink of a laminated structure that cools an object to be abutted by flowing a fluid from an inlet to an outlet.
  • a heat sink is used to cool the electrical components, and there are air cooling and liquid cooling types.
  • a liquid cooling system using a refrigerant having a high thermal conductivity such as water is suitable because it can efficiently cool an electric component.
  • the refrigerant flow path is three-dimensional. Need to be properly formed.
  • a plate material provided with a groove corresponding to the flow path may have a laminated structure (see, for example, Patent Document 1).
  • This invention is made in view of said subject, Comprising: It aims at providing the heat sink which cooling ability improved.
  • the heat sink according to the present invention is a heat sink of a laminated structure that cools an object to be abutted by flowing a fluid from the inlet to the outlet, A heat receiving layer receiving heat in contact with an object, a flow path layer provided on the back side of the heat receiving layer, and a plurality of cooling channels formed in a direction perpendicular to the stacking direction; An orifice layer provided on the back surface side of the passage layer and having an ejection hole for ejecting the fluid from the back surface side to the cooling narrow passage, and a discharge hole from which the fluid is discharged from the cooling narrow passage to the back surface side A header layer provided on the back surface side of the layer and provided with a peripheral wall, and a partition plate provided in a region surrounded by the peripheral wall to divide the inflow port and the outflow port, and provided on the back surface side of the header layer With the back layer,
  • the partition plate has a plurality of parallel plates arranged in parallel, and an end plate alternately
  • the cooling ability is improved by ejecting the fluid from the ejection holes and flowing the cooling channel in the direction orthogonal to the laminating direction to recover the heat from the heat receiving layer.
  • a deep corrugation is formed, which appropriately distributes the inflowing fluid and properly discharges the fluid after heat recovery It will be possible to further improve the cooling capacity.
  • the inflow path has a plurality of inflow branches each side of which is sandwiched by the parallel plates, and an introduction path leading from the inflow port to the openings of the plurality of inflow branches, and the outflow path has both sides It has an outlet branch between the parallel plates and a lead from the outlet to the openings of the plurality of outlets, and the lead and the lead are provided at opposite positions. Good.
  • the supply fluid and the discharge fluid can be equally distributed over a wide area in the heat sink, and can exhibit high cooling capacity.
  • the jet holes are provided in two rows per one inflow branch along the extending direction of the inflow branch at a portion overlapping the inflow branch as viewed from the stacking direction, and the discharge holes are stacked. At the portion overlapping the outlet branch as seen from the direction, along the extension direction of the outlet branch, two rows are provided per one outlet branch, and the cooling channels are parallel to the parallel as viewed from the stacking direction.
  • the inflow branch passage and the outflow branch passage may overlap over the plate, and the jet holes and the discharge holes may be in communication with each other.
  • the cooling channels can be arranged in a matrix of vertical and horizontal directions to uniformly cool the entire surface. Also, the fluid is supplied from the one inflow branch to the two outflow branches by the two rows of ejection holes, and the one outflow branch is discharged from the two inflow branches to the two outflow passages, and the balance is balanced. Efficient cooling is performed.
  • the cooling channel may have a non-linear shape having one or more bends in the stacking direction.
  • the cooling narrow passage includes a cooling upper flow passage communicating with the ejection hole, a cooling lower flow passage communicating with the discharge hole, and a plurality of the cooling upstream branches branched into two branch passages and the adjacent branch passages May join and each may be in communication with the cooling lower flow passage.
  • the cooling channels may vary in shape and / or length depending on the location.
  • the cooling passage can be adjusted to cool the heat receiving surface more uniformly, or can be cooled according to the heat distribution of the object.
  • the cooling channel may be provided with a narrow throttle portion depending on the location.
  • the thermal interference between the inflow path and the outflow path is further reduced when at least a part of the parallel plate and the end plate has a multi-layered structure in which the heat insulating portion is interposed in the thickness direction.
  • a plate member may be diffusion-bonded to the heat receiving layer, the flow path layer, the orifice layer, the header layer, and the back surface layer. According to the diffusion bonding, a large number of high-strength fine microchannels can be formed. Therefore, the fluid supply pressure can be increased, and the flow path wall area per volume can be increased to improve the cooling capacity.
  • the jet holes and the discharge holes may be through holes provided in a plate member forming the orifice layer.
  • the use of such a through hole facilitates the formation of the flow passage in the heat sink.
  • the jet holes and / or the discharge holes may have different diameters depending on the location. Thereby, adjustment can be made to cool the heat receiving surface more uniformly, or cooling according to the heat distribution of the object becomes possible.
  • a plurality of plate members may be diffusion-bonded, and the diameter of the ejection holes and / or the discharge holes may be different depending on the plate members.
  • the diameter of the ejection holes and the discharge holes can be adjusted by the combination of the plate members.
  • the flow path layer is provided in a plurality of layers, and an intermediate layer is provided between layers of the plurality of flow path layers, and the intermediate layer is a jet relay hole provided at a position overlapping the jet hole as viewed in the stacking direction; And a discharge relay hole provided at a position overlapping the discharge hole as viewed in the layer direction.
  • the jet relay hole and the discharge relay hole may communicate the cooling passage on the surface layer side with the cooling passage on the back layer side.
  • the heat received from the heat receiving surface can be recovered not only in the surface layer but also in a deeper position, and the flow path wall area is larger than that of a single flow path, so that the cooling capacity is improved.
  • said solution means decides to cool an object, an object can also be made to heat by flowing a suitably hot fluid.
  • the heat sink according to the present invention has a laminated structure, and the cooling ability is improved by ejecting the fluid from the ejection holes and flowing the cooling channel in the direction orthogonal to the laminating direction to recover the heat from the heat receiving layer.
  • the cooling ability is improved by ejecting the fluid from the ejection holes and flowing the cooling channel in the direction orthogonal to the laminating direction to recover the heat from the heat receiving layer.
  • a deep corrugation is formed, which appropriately distributes the inflowing fluid and properly discharges the fluid after heat recovery It will be possible to further improve the cooling capacity.
  • the heat resistance is small, it is possible to heat the object by flowing a suitably hot fluid.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a heat sink according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view showing the heat sink.
  • FIG. 3 is a perspective view of the flow channel plate.
  • FIG. 4 is a perspective view of the orifice plate.
  • FIG. 5 is a perspective view of the header plate.
  • FIG. 6 is an enlarged partial sectional perspective view of the header plate.
  • FIG. 7 is a transparent plan view of the heat sink.
  • FIG. 8 is a cross-sectional side view of the heat sink.
  • FIG. 9 is a plan view of an orifice plate according to a modification.
  • FIG. 10 is a cross-sectional side view of a heat sink according to a first modification.
  • FIG. 11 is a plan view of a flow passage plate according to a first modification.
  • FIG. 12 is a plan view of a flow passage plate according to a second modification.
  • FIG. 13 is a plan view of a flow passage plate according to a third modification.
  • FIG. 14 is a plan view of a flow passage plate according to a fourth modification.
  • FIG. 15 is a cross-sectional side view of a heat sink according to a second modification.
  • FIG. 16 is a cross-sectional side view of a heat sink according to a third modification.
  • FIG. 17 is a cross-sectional side view of a heat sink according to a fourth modification.
  • FIG. 18 is a cross-sectional side view of a heat sink according to a fifth modification.
  • FIG. 19 is a partial exploded perspective view of a heat sink according to a fifth modification.
  • the heat sink 10 As shown in FIGS. 1 and 2, the heat sink 10 according to the present embodiment has a substantially square shape in plan view, a relatively thin shape, and a pair of inflow ports 14a parallel to the opposite sides of the pair and the flow An outlet 14 b is provided on the side surface near the opposite vertex.
  • the heat sink 10 is a cooler of a laminated structure that cools the heating element (target object) 16 in contact with the surface by flowing a refrigerant (fluid) such as water from the inlet 14 a to the outlet 14 b.
  • the refrigerant is not limited to liquid, but may be gas depending on conditions.
  • the heating element 16 is, for example, an electrical component such as a CPU or a semiconductor element.
  • the directions in which the heat sink 10 and the heat generating body 16 are used are not limited, in the following description, the side widely exposed in FIG. 1 is referred to as the front side, and the opposite side is referred to as the back side. Further, for convenience of explanation, the stacking direction is also referred to as Z direction, the opening direction of the inflow port 14a and the outflow port 14b is also referred to as X direction, and the direction orthogonal to the X direction and Z direction is also referred to as Y direction. The surface 18 a and the back surface of the heat sink 10 are in the XY plane. The planar view and the stacking direction view are viewed in the Z direction.
  • the heat sink 10 includes a heat receiving plate (heat receiving layer) 18, a flow passage plate (flow passage layer) 20, an orifice plate (orifice layer) 22, a header plate (header layer) 24, and the like in order from the front surface 18a to the back surface side. And a back surface plate (back surface layer) 26, each having the same outer shape in plan view.
  • the heat receiving plate 18, the flow path plate 20, and the orifice plate 22 are preferably made of a material having excellent thermal conductivity.
  • the header plate 24 and the back plate 26 are preferably made of a material having low thermal conductivity in order to suppress unnecessary heat conduction.
  • Each plate is selected in consideration of corrosion resistance, strength, workability, diffusion bonding, cost and the like in addition to thermal conductivity, and diffusion bonding is performed to form a layer.
  • a large number of fine microchannels can be formed in a high-strength pressure-resistant configuration, and the flow path wall area per volume is increased to improve the cooling capacity.
  • the supply pressure of the refrigerant can be increased to increase the flow velocity and the heat transfer rate. If a phase change such as liquid phase to gas phase that changes water to steam occurs in the flow path, the flow rate and pressure may become unstable and the heat transfer state may change. By increasing the flow velocity, it is possible to suppress the phase change of gas and liquid and obtain a stable heat transfer state. On the other hand, even if evaporation or condensation occurs, it can be used without problems due to the high-strength pressure-resistant structure by diffusion and scattering.
  • the thin heat receiving plate 18 has an appropriate area corresponding to the heating element 16, and the surface 18 a contacts the heating element 16 to receive heat.
  • the surface 18a may be subjected to an appropriate surface treatment to prevent oxidation and corrosion.
  • the flow channel plate 20 has a large number of cooling channels 28 arranged in a central portion at high density and in vertical and horizontal directions.
  • the cooling narrow passage 28 is a passage which is long in the X direction and narrow in the Y direction, has an aspect ratio of about 1: 5, and is arc-shaped at both ends.
  • the shape of the cooling narrow passage 28 may set the flow path length, the flow path width, and the flow path height in consideration of the flow velocity, the heat exchange amount, and the distribution of the refrigerant. For example, five or more rows in the X direction and 20 rows or more in the Y direction are arranged in the cooling narrow passage 28, and each gap is sufficiently narrowed.
  • the flow passage plate 20 has substantially the same thickness as the heat receiving plate 18.
  • the cooling narrow passage 28 and cooling narrow passages 28a to 28d described later are through holes of simple shapes provided in the flow passage plate 20, and the flow passage plate 20 can be easily manufactured.
  • the orifice plate 22 has a jet hole 30 and a discharge hole 32 which are through holes arranged in the center in the vertical and horizontal directions.
  • the ejection holes 30 have a diameter slightly smaller than that of the discharge holes 32.
  • the ejection holes 30 and the discharge holes 32 are aligned in the Y direction with 47 pieces.
  • the jet holes 30 and the discharge holes 32 are provided in accordance with the number of cooling passages 28.
  • the jet holes 30 and the discharge holes 32 form a pair by being adjacent to each other in the X direction. That is, the N sets of the jet holes 30 and the discharge holes 32 correspond to the N cooling passages 28.
  • the jet holes 30 are disposed in the vicinity of one end of one cooling passage 28 in plan view, and the discharge holes are formed near the other end. 32 are arranged.
  • the orifice plate 22 is slightly thinner than the heat receiving plate 18 and the flow passage plate 20.
  • the ejection holes 30 and the discharge holes 32 are through holes of a simple shape provided in the orifice plate 22, and the orifice plate 22 can be easily manufactured. According to such a configuration, the width of the cooling narrow passage 28 can be reduced and a large number can be arranged in the Y direction, and the length can be reduced and can be arranged in a large number in the X direction. improves.
  • the header plate 24 has a thickness several times that of other plate members, and can supply and discharge a sufficient amount of refrigerant.
  • the header plate 24 has an inlet 14a, an outlet 14b, peripheral walls 34 surrounding the four sides, and a partition plate 36 forming a deep wave in a region surrounded by the peripheral walls 34.
  • the inlet 14 a and the outlet 14 b communicate with the internal space surrounded by the peripheral wall 34, and the partition plate 36 separates the inlet 14 a and the outlet 14 b.
  • the inlet 14 a and the outlet 14 b may be provided, for example, at opposite vertex positions in the back plate 26, but by providing them on the side portions of the opposite vertex in the header plate 24, the introduction path 44 a (see FIG.
  • the outlet path is linear with respect to 46a, and the flow becomes smooth.
  • the inlet 14 a and the outlet 14 b are not limited to one, and a plurality may be provided. Tubes for a refrigerant are connected to the inlet 14a and the outlet 14b via joints. A low temperature refrigerant is supplied from the pump to the inflow port 14a at a suitable level, and the refrigerant is discharged from the outflow port 14b to a drain line or a radiator. A filter may be provided between the pump and the inlet 14a.
  • the partition plate 36 includes twelve parallel plates 38, a first end plate 40 for closing one of the parallel plates 38 at intervals of one pair, and a second end plate for closing the other at intervals opposite to the first end plate 40. And an end plate 42. That is, the first end plate 40 and the second end plate 42 alternately close one opening and the other opening of the plurality of parallel plates 38 arranged in parallel to form a deep wave shape.
  • the parallel plates 38 extend in the Y direction and are arranged at equal intervals in the X direction. The thickness of the parallel plate 38 in the X direction is slightly smaller than the distance between the parallel plates 38 in the X direction.
  • the first end plate 40 and the second end plate 42 have a semicircular arc shape and smoothly connect and close the ends of the pair of parallel plates 38, so that the flow of the refrigerant is smooth.
  • the first end plate 40 is provided on the side closer to the extension of the inlet 14a, and the second end plate 42 is provided on the side closer to the extension of the outlet 14b.
  • the Y-direction length from the first end plate 40 to the second end plate 42 is about 80% of the Y-direction width of the region surrounded by the peripheral wall 34.
  • the partition plate 36 and the peripheral wall 34 form an inflow path 44 for introducing the refrigerant from the inflow port 14a to the jet hole 30 and an outflow path 46 for guiding the refrigerant from the exhaust port 32 to the outflow port 14b.
  • the inflow path 44 has one introduction path 44a and, for example, six inflow branch paths 44b, and the outflow path 46 has one outflow path 46a and, for example, seven outflow branch paths 46b.
  • the introduction path 44a is a flow path extending in the X direction on the extension of the inflow port 14a, and a width to which a sufficient amount of refrigerant can flow is secured.
  • the inflow branch path 44b is a portion which is sandwiched by the parallel plates 38 on both sides and extends in the Y direction, one end is opened to the introduction path 44a, and the other end is closed by the second end plate 42 There is.
  • the lead-out path 46a is a flow path extending in the X direction on the extension of the outlet 14b, and has the same width as the lead-in path 44a.
  • the widths of the introduction passage 44 a and the lead-out passage 46 a are each about 10% of the width in the Y direction of the region surrounded by the peripheral wall 34.
  • the middle five outflow branch passages 46b are portions sandwiched between the parallel plates 38 on both sides, and the outer two outflow branch passages 46b are segments sandwiched between the parallel plates 38 and the peripheral wall 34 and extend in the Y direction.
  • the one end is opened to the outlet path 46 a and the other end is closed by the first end plate 40.
  • the outer two are different in configuration and shape from the five inwards, for convenience, they are referred to as the outflow branch 46 b of the same name.
  • the inflow branch path 44 b and the outflow branch path 46 b are alternately disposed with the parallel plate 38 interposed therebetween.
  • the six inflow branch passages 44b and the inward five outflow branch passages 46b have the same width, and the width of the two outer two outflow branch passages 46b is 1/2 of that. Therefore, the flow passage areas and volumes of the six inflow branch passages 44b and the seven outflow branch passages 46b are equal.
  • the number of ejection holes 30 per flow path volume in each inflow branch path 44b and the number of discharge holes 32 per flow path volume in each outflow branch path 46b are set equal.
  • the above width, volume and number may be different depending on design conditions.
  • the introduction path 44a and the lead-out path 46a are disposed at opposite positions opposite to each other, that is, on opposite sides, and are sufficiently separated from each other to reduce thermal interference with each other.
  • the inflow port 14a and the outflow port 14b are provided at opposite vertex positions to further reduce mutual thermal interference between the upstream side and the downstream side.
  • the inflow branch path 44b and the outflow branch path 46b extend in parallel straight lines so that the refrigerant can easily flow.
  • the shape of the region surrounded by the peripheral wall 34, that is, the inflow passage 44, the outflow passage 46 and the partition plate 36 is symmetrical with respect to the X direction, and the flow of the refrigerant is well balanced.
  • the partition plate 36 forms a deep wave shape, properly distributes the inflowing refrigerant, and can appropriately discharge the refrigerant after heat recovery, thereby improving the cooling capacity. Since the parallel plate 38 is moderately thick, the thermal interference between the inflow branch 44 b and the outflow branch 46 b is small and the strength is high.
  • the partition plate 36 is provided with a heat insulating slit (heat insulating portion) 47 communicating in the stacking direction over the entire length, and the partition plate 36 has a double structure in the thickness direction. According to such a heat insulation slit 47, the thermal interference between the inflow path 44 and the outflow path 46 is further reduced, and the cooling capacity of the heat sink 10 is improved.
  • the heat insulation slit 47 in the parallel plate 38 and the 1st end plate 40 is shown in FIG. 6, it is similarly provided in the 2nd end plate 42, too.
  • the heat insulating slit 47 does not necessarily have to be provided on the entire length of the partition plate 38, and if it is provided on at least a part of the partition plate 38 in consideration of easiness and strength of manufacture, a corresponding effect can be obtained. It may be provided in The heat insulation slits 47 may not necessarily communicate with each other in the stacking direction, and for example, an upper opening bottom groove and a lower opening bottom groove may be provided at predetermined distances.
  • the heat insulating slit 47 may be a void or may be inserted with a suitable heat insulating material (for example, a solution to be dried and cured).
  • the partition plate 36 has a double structure with the heat insulation slits 47 interposed, but the partition plate 38 may have a triple or more structure by providing a plurality of the heat insulation slits 47.
  • the side surface of the header plate 24 may be provided with an air vent 47 a communicating with the end of the slit 47.
  • the vent hole 47a may be a hole exposed to the front surface or the back surface of the header plate 24 and closed by the orifice plate 22 or the header plate 24 to have a hole shape.
  • the back surface plate 26 (see FIG. 2) has the same shape as the heat receiving plate 18 and is provided on the back surface side of the header plate 24 to close the inflow path 44 and the outflow path 46 from the back surface side.
  • the back plate 26 may be provided with a slit hole for opening a part or all of the heat insulating slit 47.
  • the header plate 24 and the back surface plate 26 may be diffusion bonded and then filled from the slit holes of the back surface plate 26.
  • the heat insulating material may be filled from the vent holes 47a.
  • the cooling narrow passage 28 overlaps the inflow branch passage 44 b and the outflow branch passage 46 b across the parallel plate 38 in plan transmission view.
  • the ejection hole 30 is opened in a portion overlapping the inflow branch path 44b of the cooling channel 28, the discharge hole 32 is opened in a portion overlapping the outflow branch path 46b, and one cooling channel 28 is a single ejection port.
  • the hole 30 communicates with one discharge hole 32. This gives a well-balanced and stable flow.
  • the ejection holes 30 are provided in two rows along the Y direction in a portion overlapping the inflow branch path 44b in plan view, and are arranged almost without excess in the extension portion of the inflow branch path 44b.
  • the discharge holes 32 are provided in two rows along the Y direction in a portion overlapping the outflow branch passage 46b, and are disposed almost completely in the extension portion of the outflow branch passage 46b.
  • the cooling channels 28 can be arranged in a matrix of vertical and horizontal directions to uniformly cool the entire surface. Further, the refrigerant is supplied from the one inflow branch passage 44b to the outflow branch passages 46b on both sides by the jet holes 30 in two rows, and the one outflow branch passage 46b to the two discharge holes from the inflow branch passages 44b on both sides Ejected through 32 for well-balanced and efficient cooling.
  • the refrigerant flowing from the inflow branch path 44 b rushes from the small diameter jet holes 30 into the cooling channel 28, collides with the back surface of the heat receiving plate 18, and cools the heat receiving plate 18.
  • the ejection hole 30 has a function as an orifice.
  • the refrigerant recovers heat from the heat receiving plate 18 while flowing through the cooling passage 28, and is discharged from the discharge hole 32 to the outflow branch passage 46b.
  • the cooling channel 28 covers a wide range of the heat receiving plate 18 and the efficiency of heat recovery is high. Further, since the cooling passage 28 has an elongated shape and the refrigerant stably flows to form a laminar flow and pressure loss is small, the supply pressure can be increased to increase the flow rate.
  • the cooling narrow passage 28 is fine and has a small flow passage cross section, so-called microchannel, and has a large area per unit volume, so the cooling efficiency is high.
  • the heat sink 10 has a three-dimensional laminated structure, and the refrigerant is distributed and supplied to a large number of cooling channels 28 at a desired ratio, and the refrigerant is ejected from the ejection holes 30 and orthogonal to the lamination direction Cooling capacity is improved by flowing heat through the cooling channel 28 and recovering heat from the heat receiving plate 18. Further, the refrigerant flowing from the inflow port 14a is supplied along the X direction by the introduction passage 44a having a sufficient width. At this time, the introduction path 44a is separated from the lead path 46a and there is little thermal interference. Further, the refrigerant is uniformly supplied in the Y direction by the six inflow branch paths 44b. Since the inflow branch path 44b is moderately long, the refrigerant is supplied to a deep position in the Y direction. The inflow passage 44 and the outflow passage 46 have a symmetrical shape, and the refrigerant can be discharged efficiently.
  • the heat sink 10 has a three-dimensional shape in which plate members are joined by diffusion bonding, but the number of sheets is small, and each plate member has a simple shape and is easy to manufacture.
  • the heat sink 10 since the heat sink 10 has high cooling efficiency, it can be miniaturized and thinned accordingly, and the flow rate can be further reduced, and the size reduction including the pump and piping, weight reduction, and simplification can be achieved.
  • the heat sink 10 an appropriate flow path is formed, the pressure loss is small, and energy saving is realized.
  • the cooling efficiency is high, the heat resistance is low even at a low flow rate, and it is suitable for the heat removal application from the high heat density material.
  • the heat sink 10 is characterized by low thermal resistance and is not necessarily limited to the cooling application, and contacts by appropriately flowing hot fluid It can also be used for heating an object.
  • the orifice plate 22 may have injection holes 30a, 30b, 30c... Of different diameters depending on the arrangement location, and discharge holes 32a, 32b, 32c. Thereby, adjustment can be made to cool the heat receiving plate 18 more uniformly, or cooling distribution corresponding to the heat distribution of the heating element 16 becomes possible.
  • two (or three or more) orifice plates 22a and 22b may be stacked, and injection holes 30 and / or discharge holes 32 having different diameters may be provided depending on the location, and diffusion bonding may be performed. .
  • the diameter and length of the jet holes 30 and the discharge holes 32 can be adjusted by the combination of the orifice plates 22a, 22b, and a desired flow rate is supplied to each cooling narrow passage 28. This may be modeling with a 3D printer.
  • the shape of the ejection holes 30 and the discharge holes 32 may be circular, square, or an irregular shape such as a star.
  • a cooling channel 28a having a shape different from the cooling channel 28 may be provided depending on the arrangement location.
  • the heat receiving plate 18 can be adjusted to be more uniformly cooled even by the cooling narrow passages 28 a having different shapes, or the cooling distribution can be made according to the heat distribution of the heating element 16.
  • the heat distribution of the heating element 16 does not always have a clear tendency. Therefore, the shape of the cooling passages 28 and 28a may be adjusted by providing the narrowed portions 48 having different positions before and after the flow path by simulation, experiment, rule of thumb, or the like.
  • the length of the diaphragm 48 is continuously changed in the X direction, as in the region 49b, the width of the diaphragm 48 is continuously changed in the X direction, as in the region 49c.
  • the position of the diaphragm 48 may be alternately changed in the X direction. Such a change may be set in the Y direction.
  • a cooling channel 28b may be provided as a second modification of the flow channel plate 20.
  • each cooling passage 28b communicates the jet holes 30 and the discharge holes 32 in a one-to-one relationship, but the cooling passage 28 has a linear shape while the cooling passage 28b has one or more bends. It is a non-linear shape having a portion 51a.
  • the cooling narrow passage 28b has four arc-like bent portions 51a and is in a zigzag shape.
  • the section between the two bent portions 51a may be linear, or may be generally sinusoidal.
  • the heat transfer coefficient can be improved by the effect that the flow collides with the wall surface and is disturbed.
  • the parallel plate 38 is thickened in order to realize the lower limit of the size in manufacturing, the pressure resistance specification, etc., it is preferable to apply the cooling passage 28b longer than the cooling passage 28.
  • a cooling passage 28c may be provided as a third modification of the flow path plate 20.
  • the cooling narrow passage 28c is obtained by replacing the arc-shaped bending portion 51a in the cooling narrow passage 28b with the angular bending portion 51b. According to such a cooling channel 28c, the effect of the flow hitting and disturbing the wall surface is further clarified.
  • a cooling channel 28d may be provided.
  • a cooling upper flow passage 53a communicating with the ejection holes 30, a cooling lower flow passage 53b communicating with the discharge holes 32, and a plurality of cooling upper flow passages 53a are branched into two branched passages and adjacent to each other It has the junction part 53c which a path
  • the row of the ejection holes 30 and the row of the discharge holes 32 are offset by half a pitch in the X direction.
  • the branching portion and the merging portion of the branching and merging portion 53c have an acute angle.
  • the branch passage in the branch junction portion 53c is short, and the branch portion and the junction portion are provided in the immediate vicinity.
  • the fluid flowing in the cooling upper channel 53a has a higher heat exchange efficiency as the layer is closer to both wall surfaces and the temperature is likely to rise, and the heat exchange efficiency is lower as the layer is flowing in the center It is difficult for the temperature to rise.
  • the layer flowing near both walls in the cooling upper channel 53a flows in the center in the cooling lower channel 53b, and the layer flowing in the central portion in the cooling upper channel 53a is It flows in the layer near the wall surface in the cooling lower flow channel 53b. Therefore, the flows in the central portion and the vicinity of the wall can be exchanged, and the temperature difference between the fluid and the wall can be increased to improve the heat exchange efficiency.
  • a half-etched plate 50 may be used instead of the heat receiving plate 18 and the flow passage plate 20.
  • cooling channels 28 are formed not with through holes but with bottomed grooves.
  • a half-etched plate 52 may be used instead of the flow path plate 20 and the orifice plate 22. Cooling passages 28 are formed on the surface of the half-etched plate 52 by half etching instead of through holes. Further, the jet holes 30 are provided at one end of each of the cooling passages 28 and the discharge holes 32 are provided at the other end.
  • a half-etched plate 54 may be used instead of the flow passage plate 20. Cooling passages 28 are formed on the surface of the half-etched plate 54 by half etching instead of through holes. In addition, through holes 56 with a slightly larger diameter are provided at both ends of each cooling passage 28. The diameter of the through hole 56 may be adjusted depending on the location of the through hole 56 in the positional relationship with the coaxial jet holes 30 and the discharge holes 32 which communicate with each other. Such a half-etched plate 54 increases design freedom. In the half-etched plates 50, 52, 54, the etching depth in the Z direction may be adjusted in the middle of the cooling passage 28 depending on the arrangement location, and the same narrowed portion 48 as in FIG. 11 may be provided.
  • a plurality of flow path plates 20 (hereinafter, referred to as three flow path plates 20a, 20b, and 20c) are provided, and between the three flow path plates 20a to 20c, Intermediate plates (intermediate layers) 58a, 58b and 58c may be provided between the flow path plates 20a to 20c and the orifice plate 22.
  • the flow path plates 20a to 20c may be the same as the flow path plate 20 described above, or may have different thicknesses, for example.
  • a jet relay hole 60a is provided at a position including the jet holes 30 in a plane transparent view
  • a discharge relay hole 62a is provided at a position including the discharge hole 32.
  • a jet relay hole 60b is provided at a position including the jet hole 30 in a plane transparent view
  • a discharge relay hole 62b is provided at a position including the discharge hole 32.
  • a jet relay hole 60c is provided at a position including the jet hole 30 in a plane transparent view
  • a discharge relay hole 62c is provided at a position including the discharge hole 32.
  • the jet relay hole 60c includes a jet relay hole 60b
  • the jet relay hole 60b includes a jet relay hole 60a.
  • the discharge relay hole 62c includes a discharge relay hole 62b
  • the discharge relay hole 62b includes a discharge relay hole 62a.
  • the jet relay hole 60a and the discharge relay hole 62a are circular, the jet relay hole 60b and the discharge relay hole 62b are slightly flat in the X direction, and the jet relay hole 60c and the discharge relay hole 62c are even flat in the X direction.
  • the distance L1 between the jet relay hole 60a and the discharge relay hole 62a is long, the space L2 between the jet relay hole 60b and the discharge relay hole 62b is shorter than the space L1, and the distance L3 between the jet relay hole 60c and the discharge relay hole 62c is a space Even shorter than L2. Planar transmission in this case is omitted but will be apparent from FIG.
  • the heat received from the heat receiving plate 18 can be recovered not only from the surface but from the surface, and can be recovered even at a deeper location, and is more effective than a single flow passage. Cooling capacity is improved because the cooling area is increased.
  • the flow channel lengths of the three cooling channels 28 become intervals L1, L2 and L3 sequentially from the surface layer side, and different flow channel lengths according to the depth from the heat receiving plate 18 can be obtained and appropriate cooling is possible.
  • the intermediate plates 58a, 58b and 58c may have the same shape in order to limit the type of plate material.
  • the diameter in the present application is a broad sense as an index of the area, and the object is not limited to a circle.

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Abstract

ヒートシンクの冷却能力を向上させる。ヒートシンク１０は冷媒を流入口１４ａから流出口１４ｂに流すことにより当接する発熱体１６を冷却させる積層構造の冷却器であって、表面側から順に受熱板１８、流路板２０、オリフィス板２２、ヘッダ板２４、裏面板２６が拡散接合されている。流路板２０は縦横配置された多数の冷却細路２８を備える。オリフィス板２２は、冷却細路２８に冷媒を噴出する噴出孔３０及び冷却細路２８から冷媒が排出される排出孔３２を備える。ヘッダ板２４は流入口１４ａと流出口１４ｂとを仕切る仕切板３６を備える。仕切板３６は複数の平行板３８と、平行板３８の一方の開口と他方の開口を交互に塞ぐ第１端板４０及び第２端板４２とを有する。仕切板３６と周壁３４により、冷媒を流入口１４ａから噴出孔３０に導く流入路４４と、冷媒を排出孔３２から流出口１４ｂに導く流出路４６が形成される。

Description

ヒートシンク
　本発明は、流体を流入口から流出口に流すことにより当接する対象物を冷却する積層構造のヒートシンクに関する。
　ＣＰＵや半導体素子などの電気部品（電子部品を含む。）は高性能化にともなって発熱量が増大しており、その冷却対策が重要視されてきている。電気部品の冷却にはヒートシンクが用いられており空冷式や液冷式がある。水などの熱伝導率の高い冷媒を用いた液冷式は電気部品を効率的に冷却することができて好適である。
　電気部品の冷却面を均一に冷却するためには、冷却面に対して多くの箇所から冷媒を噴出させるように構成するとよく、このような構成を実現するためには冷媒の流路を３次元的に適切に形成する必要がある。３次元的な流路を形成するためには、流路に相当する溝が設けられた板材を積層構造にするとよい（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１４－９６５２７号公報
　液冷式のヒートシンクの構成は多数が提案されて一定の効果を奏している。しかしながら、近時の電気部品による発熱量は益々増大しておりヒートシンクの冷却能力の一層の向上が望まれている。
　本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、冷却能力が向上したヒートシンクを提供することを目的とする。
　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるヒートシンクは、流体を流入口から流出口に流すことにより当接する対象物を冷却させる積層構造のヒートシンクであって、表面が前記対象物に接して受熱する受熱層と、前記受熱層の裏面側に設けられ、前記流体の流れが積層方向に直交する方向に形成された複数の冷却細路を備える流路層と、前記流路層の裏面側に設けられ、前記冷却細路に裏面側から前記流体を噴出する噴出孔、及び前記冷却細路から裏面側へ前記流体が排出される排出孔を備えるオリフィス層と、前記オリフィス層の裏面側に設けられ、周壁と、該周壁に囲まれた領域に設けられて前記流入口と前記流出口とを仕切る仕切板とを備えるヘッダ層と、前記ヘッダ層の裏面側に設けられる裏面層と、を有し、前記仕切板は、並列した複数の平行板と、複数の前記平行板の一方の開口と他方の開口を交互に塞ぐ端板と、を有し、前記オリフィス層、前記裏面層、前記仕切板及び前記周壁により前記流体を前記流入口から前記噴出孔に導く流入路、及び前記流体を前記排出孔から前記流出口に導く流出路が形成されていることを特徴とする。
　このような積層構造をとり、噴出孔から流体を噴出させて積層方向に直交する方向の冷却細路を流して受熱層から熱回収することにより冷却能力が向上する。また、並列する複数の平行板の一方の開口と他方の開口を交互に端板によって塞ぐと深い波型が形成され、流入した流体を適切に分配するとともに、熱回収後の流体を適切に排出可能となり、冷却能力がさらに向上する。
　前記流入路は、両側が前記平行板で挟まれた複数の流入分岐路と、前記流入口から複数の前記流入分岐路の開口につながる導入路と、を有し、前記流出路は、両側が前記平行板で挟まれた流出分岐路と、前記流出口から複数の前記流出分岐路の開口につながる導出路と、を有し、前記導入路と前記導出路は対向位置に設けられていてもよい。
　このように、導入路と導出路を対向位置に設けることにより相互の熱干渉が少なく、冷却能力が向上する。また、複数の流入分岐路及び流出分岐路によれば、供給側流体及び排出側流体がヒートシンクにおける広い面積に対して均等分配され、高い冷却能力を発揮できる。
　前記噴出孔は、積層方向からみて前記流入分岐路に重なる部分で、該流入分岐路の延在方向に沿って、１本の前記流入分岐路あたり２列が設けられ、前記排出孔は、積層方向からみて前記流出分岐路に重なる部分で、該流出分岐路の延在方向に沿って、１本の前記流出分岐路あたり２列が設けられ、前記冷却細路は、積層方向からみて前記平行板を跨いで前記流入分岐路と前記流出分岐路に重なり、前記噴出孔と前記排出孔とを連通していてもよい。
　このような構成によれば、冷却細路が縦横のマトリックス状に配置されて全面を均一に冷却することができる。また、流体は１つの流入分岐路から２列の噴出孔により両側の流出分岐路に供給され、１つの流出分岐路には両側の流入分岐路から２列の排出路を介して排出され、バランスのよい効率的な冷却が行われる。
　さらに、前記冷却細路は１本あたり、１つの前記噴出孔と１つの前記排出孔とを連通する構成により、バランスの良い安定した流れが得られる。
　前記冷却細路は、積層方向からみて１以上の屈曲部を有する非直線形状であってもよい。
　前記冷却細路は、前記噴出孔に連通する冷却上流路と、前記排出孔に連通する冷却下流路と、複数の前記冷却上流がそれぞれ２本の分流路に分岐するとともに隣接する前記分流路同士が合流してそれぞれ前記冷却下流路に連通する分岐合流部と、を有してもよい。
　前記冷却細路は、配置場所によって形状及び／又は長さが異なってもよい。このように、冷却細路によっても受熱面を一層均一に冷却するように調整ができ、又は対象物の熱分布に応じた冷却が可能となる。
　前記冷却細路は、配置場所によって狭幅の絞り部が設けられていてもよい。
　前記平行板及び前記端板の少なくとも一部は、厚み方向で断熱部を介在させた多重構造であると、流入路と流出路との間の熱干渉が一層低減する。
　前記受熱層、前記流路層、前記オリフィス層、前記ヘッダ層及び前記裏面層は板部材が拡散接合されていてもよい。拡散接合によれば、高強度で微細なマイクロチャンネルを多数形成することができる。したがって、流体の供給圧力を上げられるとともに、体積あたりの流路壁面積が増大して冷却能力が向上する。
　前記噴出孔及び前記排出孔は、前記オリフィス層を形成する板部材に設けられた貫通孔としてもよい。このような貫通孔を利用することによりヒートシンクにおける流路の形成が容易となる。
　前記噴出孔及び／又は前記排出孔は、配置場所によって径が異なってもよい。これにより、受熱面を一層均一に冷却するように調整ができ、又は対象物の熱分布に応じた冷却が可能となる。
　この場合、前記オリフィス層は、複数枚の板部材が拡散接合されており、前記噴出孔及び／又は前記排出孔は、板部材によって径が異なってもよい。これにより、板部材の組み合わせで噴出孔、排出孔の径調整ができる。
　前記流路層は複数層設けられ、複数の前記流路層の層間には中間層が設けられ、前記中間層は、積層方向からみて前記噴出孔と重なる位置に設けられた噴出中継孔と、層方向からみて前記排出孔と重なる位置に設けられた排出中継孔と、を有してもよい。この場合、前記噴出中継孔及び前記排出中継孔は、表層側の前記冷却細路と裏層側の前記冷却細路とを連通していてもよい。
　これにより、受熱面から受ける熱を表層だけではなくより深い箇所においても熱回収することができ、しかも単一流路よりも流路壁面積が広くなるため冷却能力が向上する。なお、上記の解決手段は対象物を冷却することとしているが、適度に熱い流体を流すことにより対象物を加熱させることもできる。
　本発明にかかるヒートシンクでは積層構造をとり、噴出孔から流体を噴出させて積層方向に直交する方向の冷却細路を流して受熱層から熱回収することにより冷却能力が向上する。また、並列する複数の平行板の一方の開口と他方の開口を交互に端板によって塞ぐと深い波型が形成され、流入した流体を適切に分配するとともに、熱回収後の流体を適切に排出可能となり、冷却能力がさらに向上する。また、熱抵抗が小さいことから適度に熱い流体を流すことにより対象物を加熱させることもできる。
図１は、本実施の形態にかかるヒートシンクを示す斜視図である。 図２は、ヒートシンクを示す分解斜視図である。 図３は、流路板の斜視図である。 図４は、オリフィス板の斜視図である。 図５は、ヘッダ板の斜視図である。 図６は、ヘッダ板の拡大一部断面斜視図である。 図７は、ヒートシンクの平面透過図である。 図８は、ヒートシンクの断面側面図である。 図９は、変形例にかかるオリフィス板の平面図である。 図１０は、第１の変形例にかかるヒートシンクの断面側面図である。 図１１は、第１の変形例にかかる流路板の平面図である。 図１２は、第２の変形例にかかる流路板の平面図である。 図１３は、第３の変形例にかかる流路板の平面図である。 図１４は、第４の変形例にかかる流路板の平面図である。 図１５は、第２の変形例にかかるヒートシンクの断面側面図である。 図１６は、第３の変形例にかかるヒートシンクの断面側面図である。 図１７は、第４の変形例にかかるヒートシンクの断面側面図である。 図１８は、第５の変形例にかかるヒートシンクの断面側面図である。 図１９は、第５の変形例にかかるヒートシンクの一部分解斜視図である。
　以下に、本発明にかかるヒートシンクの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
　図１及び図２に示すように、本実施の形態にかかるヒートシンク１０は、平面視で略正方形で、比較的薄厚形状で、一組の対辺に平行で逆向きの一対の流入口１４ａ、流出口１４ｂが対頂点近傍の側面部に設けられている。ヒートシンク１０は、水などの冷媒（流体）を流入口１４ａから流出口１４ｂに流すことにより表面に当接する発熱体（対象物）１６を冷却させる積層構造の冷却器である。冷媒は液体に限らず条件によっては気体であってもよい。発熱体１６は、例えばＣＰＵや半導体素子などの電気部品である。ヒートシンク１０及び発熱体１６の利用上の向きは限定されないが、以下の説明では図１において広く露呈されている側を表面、その逆側を裏面とする。また説明の便宜上、積層方向をＺ方向、流入口１４ａ、流出口１４ｂの開口方向をＸ方向、Ｘ方向及びＺ方向に直交する方向をＹ方向とも呼ぶ。ヒートシンク１０の表面１８ａ及び裏面はＸ－Ｙ平面となる。平面視及び積層方向視はＺ方向視となる。
　ヒートシンク１０は、表面１８ａから裏面側に向かって順に受熱板（受熱層）１８と、流路板（流路層）２０と、オリフィス板（オリフィス層）２２と、ヘッダ板（ヘッダ層）２４と、裏面板（裏面層）２６とを有し、それぞれ平面視で外形が同形状である。受熱板１８、流路板２０、オリフィス板２２は熱伝導性に優れる材質が好ましくい。また、ヘッダ板２４及び裏面板２６については無駄な熱伝導を抑制するために熱伝導性の低い材質が好ましい。各板は熱伝導性の他に耐食性、強度、加工性、拡散接合性、コストなどを考慮して選定され、拡散接合されていて層を形成している。
　拡散接合によれば、高強度な耐圧構成で微細なマイクロチャンネルを多数形成することができ、体積あたりの流路壁面積が増大して冷却能力が向上する。また、冷媒の供給圧力を上げることができて流速と熱通過率を高められる。水が蒸気に変わるような液相－気相のような相変化が流路内で生じると、流量や圧力が不安定になり伝熱状態が変化してしまうことがあるが、ヒートシンク１０においては流速を高めることにより気液の相変化を抑制し、安定した伝熱状態が得られる。一方で、仮に蒸発や凝縮を生じたとしても、拡散散接による高強度な耐圧構造により、問題なく使用できる。
　また、薄い受熱板１８は発熱体１６に応じた適度な面積を持ち、表面１８ａが発熱体１６に接して受熱する。酸化や腐食防止のために、表面１８ａには適切な表面処理を施してもよい。
　図３に示すように、流路板２０は、中央部に高密度で縦横配列された多数の冷却細路２８を有する。冷却細路２８はＸ方向が長くＹ方向が狭い流路であり、縦横比は１：５程度で、両端円弧状である。冷却細路２８の形状は流速、熱交換量、冷媒の分配を考慮して流路長さ、流路幅、流路高さを設定するとよい。冷却細路２８は、例えばＸ方向に５列以上、Ｙ方向に２０列以上が配列されており、各隙間は十分に狭くなっている。流路板２０は受熱板１８とほぼ同厚である。冷却細路２８及び後述する冷却細路２８ａ～２８ｄは流路板２０に設けられた単純形状の貫通孔であって、該流路板２０の製作が容易である。
　図４に示すように、オリフィス板２２は、中央部に縦横配列された貫通孔である噴出孔３０及び排出孔３２を有する。噴出孔３０は排出孔３２よりもやや小径である。噴出孔３０及び排出孔３２はそれぞれＹ方向に４７個並んでいる。Ｘ方向の両端には排出孔３２が１列ずつあって、その間には噴出孔３０と排出孔３２が２列ずつ交互に並んでいる。噴出孔３０及び排出孔３２は冷却細路２８の数に応じて設けられている。
　噴出孔３０と排出孔３２はＸ方向に隣接するもの同士で一対をなす。つまりＮ組の噴出孔３０と排出孔３２はＮ個の冷却細路２８に対応し、平面透過視で１つの冷却細路２８の一端近傍に噴出孔３０が配置され、他端近傍に排出孔３２が配置されている。オリフィス板２２は受熱板１８及び流路板２０よりもやや薄厚である。噴出孔３０及び排出孔３２は、オリフィス板２２に設けられた単純形状の貫通孔であって、該オリフィス板２２の製作が容易である。このような構成によれば、１つあたりの冷却細路２８は幅が小さくなりＹ方向に多数配列可能であるとともに、長さが短くなりＸ方向に多数配列可能であって、熱伝達率が向上する。
　図５に示すように、ヘッダ板２４は他の板部材と比較すると数倍の厚みを有し、十分な量の冷媒を供給及び排出可能である。ヘッダ板２４は、流入口１４ａと、流出口１４ｂと、四辺を囲う周壁３４と、該周壁３４に囲まれた領域で深い波型を形成する仕切板３６とを有する。流入口１４ａ及び流出口１４ｂは周壁３４で囲まれた内部空間に連通しており、仕切板３６は流入口１４ａと流出口１４ｂを仕切っている。流入口１４ａ及び流出口１４ｂは、例えば裏面板２６における対頂点位置に設けられていてもよいが、ヘッダ板２４における対頂の側面部に設けることで導入路４４ａ（図２参照），導出路４６ａに対して直線状配置になり流れがスムーズになる。流入口１４ａ及び流出口１４ｂは一か所に限らず、複数設けてもよい。流入口１４ａ及び流出口１４ｂには継手を介して冷媒用のチューブが接続される。流入口１４ａにはポンプから適度に低温の冷媒が供給され、流出口１４ｂからはドレンラインやラジエータに冷媒が排出される。ポンプと流入口１４ａの間にはフィルターを設けてもよい。
　仕切板３６は、１２枚の平行板３８と、これらの平行板３８の一方を一組ずつの間隔で塞ぐ第１端板４０と、他方を第１端板４０と逆の間隔で塞ぐ第２端板４２とを有する。つまり、並列する複数の平行板３８の一方の開口と他方の開口を交互に第１端板４０及び第２端板４２によって塞いで深い波型が形成されている。平行板３８はそれぞれＹ方向に延在しておりＸ方向に等間隔で配列されている。平行板３８のＸ方向の厚みは、平行板３８同士のＸ方向間隔よりやや小さい。
　第１端板４０及び第２端板４２は、半円弧形状で一対の平行板３８の端部を滑らかに連接して塞いでおり、冷媒の流れがスムーズである。第１端板４０は流入口１４ａの延長線上に近い側に設けられており、第２端板４２は流出口１４ｂの延長線上に近い側に設けられている。第１端板４０から第２端板４２までのＹ方向長さは、周壁３４で囲まれた領域のＹ方向幅の８０％程度である。
　このような仕切板３６と周壁３４により、冷媒を流入口１４ａから噴出孔３０に導く流入路４４と、冷媒を排出孔３２から流出口１４ｂに導く流出路４６が形成されている。流入路４４は１本の導入路４４ａと、例えば６本の流入分岐路４４ｂとを有し、流出路４６は１本の導出路４６ａと、例えば７本の流出分岐路４６ｂとを有する。
　導入路４４ａは流入口１４ａの延長線上でＸ方向に延在する流路であり、十分な量の冷媒が流入可能な幅が確保されている。流入分岐路４４ｂは両側が平行板３８で挟まれた部分で、Ｙ方向に延在する流路であり、一端は導入路４４ａに開口し、他端は第２端板４２で塞がれている。
　導出路４６ａは流出口１４ｂの延長線上でＸ方向に延在する流路であり、導入路４４ａと同幅が確保されている。導入路４４ａ及び導出路４６ａの幅は、それぞれ周壁３４で囲まれた領域のＹ方向幅の１０％程度である。中寄り５本の流出分岐路４６ｂは両側が平行板３８で挟まれた部分で、外側２本の流出分岐路４６ｂは平行板３８と周壁３４で挟まれた部分で、それぞれＹ方向に延在する流路であり、一端は導出路４６ａに開口し、他端は第１端板４０で塞がれている。このうち外側２本は内寄り５本と構成と形状が違うが、便宜上、同名称の流出分岐路４６ｂと呼ぶ。
　流入分岐路４４ｂと流出分岐路４６ｂは平行板３８を挟んで交互に配置されている。このうち、６本の流入分岐路４４ｂと内寄り５本の流出分岐路４６ｂは同幅であり、両外側２本の流出分岐路４６ｂの幅はその１／２である。したがって、６本の流入分岐路４４ｂと７本の流出分岐路４６ｂの流路面積及び体積は等しい。各流入分岐路４４ｂにおける流路体積あたりの噴出孔３０の数、及び各流出分岐路４６ｂにおける流路体積あたりの排出孔３２の数は等しく設定されている。もちろん、設計条件によっては上記の幅、体積及び数を違えてもよい。
　Ｙ方向に関して、導入路４４ａと導出路４６ａは逆の対向位置、つまり対辺側に配置され、十分に距離が離れていることから相互の熱干渉が少ない。同様に、流入口１４ａと流出口１４ｂは対頂点位置に設けられており、上流側と下流側の相互の熱干渉が一層低減する。Ｙ方向に関して、流入分岐路４４ｂ及び流出分岐路４６ｂは平行な直線状に延在しており冷媒が流れやすい。周壁３４で囲まれた領域の形状、つまり流入路４４、流出路４６及び仕切板３６はＸ方向に関して対称であり、冷媒の流れのバランスが良い。仕切板３６は深い波型を形成し、流入した冷媒を適切に分配するとともに、熱回収後の冷媒を適切に排出可能となり、冷却能力が向上する。平行板３８は適度に厚いため、流入分岐路４４ｂと流出分岐路４６ｂとの熱干渉が少なく、しかも高強度である。
　図６に示すように、仕切板３６には全長にわたって積層方向に連通する断熱スリット（断熱部）４７が設けられており、該仕切板３６は厚み方向で二重構造となっている。このような断熱スリット４７によれば流入路４４と流出路４６との間の熱干渉が一層低減してヒートシンク１０の冷却能力が向上する。図６においては、平行板３８及び第１端板４０における断熱スリット４７を示すが第２端板４２にも同様に設けられる。なお、図２、図５及び図６では煩雑となるため断熱スリット４７を省略している。
　断熱スリット４７は必ずしも仕切板３８の全長に設ける必要はなく、製作の容易性や強度などを考慮して仕切板３８の少なくとも一部に設ければ相応の効果が得られ、例えば平行板３８だけに設けてもよい。断熱スリット４７は必ずしも積層方向に連通していなくてもよく、例えば所定距離ごとに上方開口有底溝と下方開口有底溝が設けられていてもよい。断熱スリット４７は空隙部としてもよいし、適当な断熱材（例えば乾燥硬化する液剤）を挿入してもよい。仕切板３６は断熱スリット４７が介在することによって二重構造となっているが、該断熱スリット４７を複数設けることにより仕切板３８を三重以上の構造としてもよい。ヘッダ板２４の側面にはスリット４７の端部に通じる通気孔４７ａが設けられていてもよい。通気孔４７ａはヘッダ板２４の表面または裏面に露呈する溝として、オリフィス板２２やヘッダ板２４により塞いで孔形状としてもよい。
　裏面板２６（図２参照）は受熱板１８と同形状であり、ヘッダ板２４の裏面側に設けられて流入路４４及び流出路４６を裏面側から塞いでいる。裏面板２６には断熱スリット４７の一部または全部を開口させるスリット孔が設けられていてもよい。断熱スリット４７に断熱材を設ける場合、ヘッダ板２４と裏面板２６とを拡散接合した後に裏面板２６のスリット孔から充填してもよい。断熱材は通気孔４７ａから充填してもよい。
　図７に示すように、冷却細路２８は、平面透過視で平行板３８を跨いで流入分岐路４４ｂと流出分岐路４６ｂに重なる。冷却細路２８の流入分岐路４４ｂに重なる部分には噴出孔３０が開口し、流出分岐路４６ｂに重なる部分には排出孔３２が開口しており、１つの冷却細路２８は、１つの噴出孔３０と１つの排出孔３２とを連通している。これによりバランスの良い安定した流れが得られる。
　噴出孔３０は、平面透過視で流入分岐路４４ｂに重なる部分でＹ方向に沿って２列に設けられ、流入分岐路４４ｂの延在部にほとんど余すことなく配置されている。排出孔３２は、流出分岐路４６ｂに重なる部分でＹ方向に沿って２列に設けられ、流出分岐路４６ｂの延在部にほとんど余すことなく配置されている。
　このような構成によれば、冷却細路２８が縦横のマトリックス状に配置されて全面を均一に冷却することができる。また、冷媒は１本の流入分岐路４４ｂから２列の噴出孔３０により両側の流出分岐路４６ｂに供給され、１本の流出分岐路４６ｂには両側の流入分岐路４４ｂから２列の排出孔３２を介して排出され、バランスのよい効率的な冷却が行われる。
　図８に示すように、流入分岐路４４ｂから流入した冷媒は細径の噴出孔３０から勢いよく冷却細路２８に流れ込み、受熱板１８の裏面に衝突し、該受熱板１８を冷却する。このように噴出孔３０はオリフィスとしての機能を持っている。さらに、冷媒は冷却細路２８を流れながら受熱板１８から熱回収を行い、排出孔３２から流出分岐路４６ｂに排出される。冷却細路２８は受熱板１８の広い範囲をカバーしており熱回収の効率が高い。また、冷却細路２８は細長い形状で冷媒が安定して流れて層流となって圧力損失が少ないため、供給圧力を上げて流量を増大させることができる。冷却細路２８は微細であって流路断面が小さく、いわゆるマイクロチャンネルであり、単位体積あたりの面積が大きいため冷却効率が高い。
　上述したように、ヒートシンク１０では積層の三次元構造をとり、冷媒を所望の割合で多数の冷却細路２８に分配・供給しており、噴出孔３０から冷媒を噴出させて積層方向に直交する冷却細路２８を流して受熱板１８から熱回収することにより冷却能力が向上する。また、流入口１４ａから流入した冷媒は十分な幅の導入路４４ａによってＸ方向に沿って供給される。このとき、導入路４４ａは導出路４６ａから離れていて熱干渉が少ない。さらに冷媒は６本の流入分岐路４４ｂによってＹ方向にも万遍なく供給される。流入分岐路４４ｂは適度に長いため、Ｙ方向の深い位置まで冷媒が供給される。流入路４４と流出路４６は対称的形状であり、冷媒の排出も効率よく行われる。
　ヒートシンク１０は、板材を拡散接合により接合した３次元形状であるが、枚数は少なく、各板材は簡便形状であり製作が容易である。また、ヒートシンク１０は冷却効率が高いため、その分小型化、薄型化が可能であり、さらに低流量にすることやポンプ・配管を含めたサイズダウン、軽量化、簡素化が可能である。ヒートシンク１０は、適切な流路が形成されており圧力損失が小さく、省エネルギー化が実現される。また、冷却効率が高いことから低流量でも低熱抵抗であり、高発熱密度体からの除熱用途に好適である。
　なお、上記ではヒートシンク１０により発熱体１６を冷却する例を示したが、ヒートシンク１０は低熱抵抗であることが特徴であって必ずしも冷却用途に限られず、適度に熱い流体を流すことにより、当接する対象物を加熱する用途に用いることもできる。
　次に、ヒートシンク１０の変形例について説明する。
　図９に示すように、オリフィス板２２では配置場所によって異なる径の噴出孔３０ａ，３０ｂ，３０ｃ…を設けてもよく、異なる径の排出孔３２ａ，３２ｂ，３２ｃ…を設けてもよい。これにより、受熱板１８を一層均一に冷却するように調整ができ、又は発熱体１６の熱分布に応じた冷却分布が可能となる。
　図１０に示すように、２枚（又は３枚以上）のオリフィス板２２ａ，２２ｂを積層し、それぞれ配置場所によって異なる径の噴出孔３０及び／又は排出孔３２を設け、拡散接合してもよい。これにより、オリフィス板２２ａ，２２ｂ…の組み合わせで噴出孔３０、排出孔３２の径及び長さの調整ができ、所望の流量を各冷却細路２８に供給される。これは３Ｄプリンターによる造形でもよい。また噴出孔３０及び排出孔３２の形状は円形でも四角形でも星形のような異形でもよい。
　図１１に示すように、流路板２０における第１の変形例として、配置場所によって冷却細路２８とは異なる形状の冷却細路２８ａを設けてもよい。このように、異なる形状の冷却細路２８ａによっても受熱板１８を一層均一に冷却するように調整ができ、又は発熱体１６の熱分布に応じた冷却分布が可能となる。発熱体１６の熱分布は必ずしも明確な傾向がある訳ではない。したがって、冷却細路２８，２８ａは、シミュレーション、実験及び経験則などにより流路の前後位置や長さの異なる絞り部４８を設けることにより形状を調整するとよい。例えば、領域４９ａのように絞り部４８の長さをＸ方向に連続的に変化させたり、領域４９ｂのように絞り部４８の幅をＸ方向に連続的に変化させたり、領域４９ｃのように絞り部４８の位置をＸ方向に交互に変化させたりしてもよい。このような変化はＹ方向に対して設定してもよい。また、領域４９ｄのように変形のない冷却細路２８の群があってもよい。
　図１２に示すように、流路板２０における第２の変形例として、冷却細路２８ｂを設けてもよい。各冷却細路２８ｂは冷却細路２８ａと同様に噴出孔３０と排出孔３２とを一対一で連通しているが、冷却細路２８が直線形状なのに対して冷却細路２８ｂは１以上の屈曲部５１ａを有する非直線形状である。図１２に示す例では、冷却細路２８ｂは４つの円弧状の屈曲部５１ａを有しておりジグザグ型となっている。冷却細路２８ｂは、２つの屈曲部５１ａに挟まれた区間が直線状であってもよいし、全体的にサイン波形状であってもよい。このような冷却細路２８ｂによれば、壁面で流れがぶつかって乱れる効果により熱伝達率の向上を図ることができる。また、製造上の寸法下限制限、耐圧仕様実現などのため平行板３８が厚くなる場合に、冷却細路２８よりも長くなる冷却細路２８ｂを適用するとよい。
　図１３に示すように、流路板２０における第３の変形例として、冷却細路２８ｃを設けてもよい。冷却細路２８ｃは、冷却細路２８ｂにおける円弧状の屈曲部５１ａを角状の屈曲部５１ｂで置きかえたものである。このような冷却細路２８ｃによれば、壁面で流れがぶつかって乱れる効果がさらに明確となる。
　図１４に示すように、流路板２０における第４の変形例として、冷却細路２８ｄを設けてもよい。冷却細路２８ｄは、噴出孔３０に連通する冷却上流路５３ａと、排出孔３２に連通する冷却下流路５３ｂと、複数の冷却上流路５３ａがそれぞれ２本の分流路に分岐するとともに隣接する分流路同士が合流してそれぞれ冷却下流路５３ｂに連通する分岐合流部５３ｃとを有する。この場合、噴出孔３０の列と排出孔３２の列はＸ方向に半ピッチずれている。分岐合流部５３ｃの分岐部及び合流部は鋭角状となっている。分岐合流部５３ｃにおける分流路は短く、分岐部と合流部はすぐ近くに設けられている。
　このような冷却細路２８ｄによれば、冷却上流路５３ａを流れている流体は両壁面に近い層ほど熱交換効率が高く温度が上昇しやすく、中央を流れている層ほど熱交換効率が低く温度が上昇しにくい。ところが、分岐合流部５３ｃを通過すると、冷却上流路５３ａで両壁面に近くを流れていた層は冷却下流路５３ｂにおける中央を流れることになり、冷却上流路５３ａで中央部を流れていた層は冷却下流路５３ｂにおける壁面に近い層を流れることになる。したがって、中央部と壁近傍部の流れが交換されて、流体と壁部との温度差を大きくして熱交換効率を高めることができる。
　図１５に示すように、受熱板１８及び流路板２０の代わりにハーフエッチ板５０を用いてもよい。ハーフエッチ板５０の裏面には冷却細路２８（又は冷却細路２８ａ～２８ｄ。以下同様である。）が貫通孔ではなく有底溝で形成されている。このようなハーフエッチ板５０を用いることにより板材枚数が減り、拡散接合の工程が１回少なくて済む。冷却細路２８はエッチング加工、レーザー加工又は機械加工によって有底溝に形成される。
　図１６に示すように、流路板２０及びオリフィス板２２の代わりにハーフエッチ板５２を用いてもよい。ハーフエッチ板５２の表面には冷却細路２８が貫通孔ではなくハーフエッチングで形成されている。また、各冷却細路２８の一端には貫通する噴出孔３０が設けられ、他端には貫通する排出孔３２が設けられている。このようなハーフエッチ板５２を用いることにより板材枚数が減り、拡散接合の工程が１回少なくて済む。
　図１７に示すように、流路板２０の代わりにハーフエッチ板５４を用いてもよい。ハーフエッチ板５４の表面には冷却細路２８が貫通孔ではなくハーフエッチングで形成されている。また、各冷却細路２８の両端にはやや大径の貫通孔５６が設けられている。貫通孔５６は、連通する同軸状の噴出孔３０及び排出孔３２との位置上の関係で、配置場所により径を調整してもよい。このようなハーフエッチ板５４により設計自由度が高まる。ハーフエッチ板５０，５２，５４では配置場所によっては冷却細路２８の途中でＺ方向のエッチング深さを調整し、図１１と同様の絞り部４８を設けてもよい。
　図１８及び図１９に示すように、流路板２０は複数（以下、３枚の流路板２０ａ，２０ｂ，２０ｃとする。）設けられ、３枚の流路板２０ａ～２０ｃの間、及び流路板２０ａ～２０ｃとオリフィス板２２との間には中間板（中間層）５８ａ、５８ｂ、５８ｃを設けてもよい。流路板２０ａ～２０ｃは上記の流路板２０と同じものでもよいし、例えばそれぞれ厚みの異なるものでもよい。中間板５８ａには平面透過視で噴出孔３０を含む位置に噴出中継孔６０ａが設けられ、排出孔３２を含む位置に排出中継孔６２ａが設けられている。中間板５８ｂには平面透過視で噴出孔３０を含む位置に噴出中継孔６０ｂが設けられ、排出孔３２を含む位置に排出中継孔６２ｂが設けられている。中間板５８ｃには平面透過視で噴出孔３０を含む位置に噴出中継孔６０ｃが設けられ、排出孔３２を含む位置に排出中継孔６２ｃが設けられている。平面透過視で、噴出中継孔６０ｃは噴出中継孔６０ｂを含み、該噴出中継孔６０ｂは噴出中継孔６０ａを含む。平面透過視で、排出中継孔６２ｃは排出中継孔６２ｂを含み、該排出中継孔６２ｂは排出中継孔６２ａを含む。
　噴出中継孔６０ａ及び排出中継孔６２ａは円形で、噴出中継孔６０ｂ及び排出中継孔６２ｂはＸ方向にやや偏平で、噴出中継孔６０ｃ及び排出中継孔６２ｃはＸ方向にさらに偏平である。噴出中継孔６０ａと排出中継孔６２ａとの間隔Ｌ１は長く、噴出中継孔６０ｂと排出中継孔６２ｂとの間隔Ｌ２は間隔Ｌ１より短く、噴出中継孔６０ｃと排出中継孔６２ｃとの間隔Ｌ３は間隔Ｌ２よりさらに短い。この場合の平面透過視は省略するが図１９から明らかであろう。
　このような多層階構成によれば、受熱板１８から受ける熱を表層だけではなく、表層からの伝熱が考慮され、より深い箇所においても熱回収することができ、しかも単一流路よりも有効な冷却面積が増加するため冷却能力が向上する。３層の冷却細路２８の流路長さは、表層側から順に間隔Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３となり、受熱板１８からの深さに応じた異なる流路長さが得られて適切な冷却が可能となり、全体として伝熱量を最適化させることができる。板材種類を制限するために中間板５８ａ，５８ｂ，５８ｃは同形状としてもよい。なお、本願における径とは面積の指標としての広義の意味であり、その対象は円形に限られない。
　本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。
　１０　ヒートシンク、　　１４ａ　流入口、　　１４ｂ　流出口、　　１６　発熱体（対象物）、　　１８　受熱板、　　１８ａ　表面、　　２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ　流路板、　　２２，２２ａ，２２ｂ　オリフィス板、　　２４　ヘッダ板、　　２６　裏面板、　　２８，２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ　冷却細路、　　３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ　噴出孔、　　３２，３２ａ，３２ｂ，３２ｃ　排出孔、　　３４　周壁、　　３６　仕切板、　　３８　平行板、　　４０　第１端板、　　４２　第２端板、　　４４ａ　導入路、　　４４ｂ　流入分岐路、　　４４　流入路、　　４６ａ　導出路、　　４６ｂ　流出分岐路、　　４６　流出路、　　４７　断熱スリット（断熱部）、　　４８　絞り部、　　５０，５２，５４　ハーフエッチ板、　５１ａ，５１ｂ　屈曲部、　　５３ａ　冷却上流路、　　５３ｂ　冷却下流路、　　５３ｃ　分岐合流部、　　５６　貫通孔、　　５８ａ，５８ｂ，５８ｃ　中間板、　　６０ａ，６０ｂ，６０ｃ　噴出中継孔、　　６２ａ，６２ｂ，６２ｃ　排出中継孔。

Claims (16)

  1. 　流体を流入口から流出口に流すことにより当接する対象物を冷却させる積層構造のヒートシンクであって、
    　表面が前記対象物に接して受熱する受熱層と、
    　前記受熱層の裏面側に設けられ、前記流体の流れが積層方向に直交する方向に形成された複数の冷却細路を備える流路層と、
    　前記流路層の裏面側に設けられ、前記冷却細路に裏面側から前記流体を噴出する噴出孔、及び前記冷却細路から裏面側へ前記流体が排出される排出孔を備えるオリフィス層と、
    　前記オリフィス層の裏面側に設けられ、周壁と、該周壁に囲まれた領域に設けられて前記流入口と前記流出口とを仕切る仕切板とを備えるヘッダ層と、
    　前記ヘッダ層の裏面側に設けられる裏面層と、
    　を有し、
    　前記仕切板は、並列した複数の平行板と、
    　複数の前記平行板の一方の開口と他方の開口を交互に塞ぐ端板と、
    　を有し、
    　前記オリフィス層、前記裏面層、前記仕切板及び前記周壁により前記流体を前記流入口から前記噴出孔に導く流入路、及び前記流体を前記排出孔から前記流出口に導く流出路が形成されていることを特徴とするヒートシンク。
  2. 　請求項１に記載のヒートシンクにおいて、
    　前記流入路は、両側が前記平行板で挟まれた複数の流入分岐路と、
    　前記流入口から複数の前記流入分岐路の開口につながる導入路と、
    　を有し、
    　前記流出路は、両側が前記平行板で挟まれた流出分岐路と、
    　前記流出口から複数の前記流出分岐路の開口につながる導出路と、
    　を有し、
    　前記導入路と前記導出路は対向位置に設けられていることを特徴とするヒートシンク。
  3. 　請求項２に記載のヒートシンクにおいて、
    　前記噴出孔は、積層方向からみて前記流入分岐路に重なる部分で、該流入分岐路の延在方向に沿って、１本の前記流入分岐路あたり２列が設けられ、
    　前記排出孔は、積層方向からみて前記流出分岐路に重なる部分で、該流出分岐路の延在方向に沿って、１本の前記流出分岐路あたり２列が設けられ、
    　前記冷却細路は、積層方向からみて前記平行板を跨いで前記流入分岐路と前記流出分岐路に重なり、前記噴出孔と前記排出孔とを連通していることを特徴とするヒートシンク。
  4. 　請求項３に記載のヒートシンクにおいて、
    　前記冷却細路は１本あたり、隣接する１つの前記噴出孔と１つの前記排出孔とを連通していることを特徴とするヒートシンク。
  5. 　請求項１～４のいずれか１項に記載のヒートシンクにおいて、
    　前記冷却細路は、積層方向からみて１以上の屈曲部を有する非直線形状であることを特徴とするヒートシンク。
  6. 　請求項１～３のいずれか１項に記載のヒートシンクにおいて、
    　前記冷却細路は、前記噴出孔に連通する冷却上流路と、
    　前記排出孔に連通する冷却下流路と、
    　複数の前記冷却上流がそれぞれ２本の分流路に分岐するとともに隣接する前記分流路同士が合流してそれぞれ前記冷却下流路に連通する分岐合流部と、
    　を有することを特徴とするヒートシンク。
  7. 　請求項１～６のいずれか１項に記載のヒートシンクにおいて、
    　前記冷却細路は、配置場所によって形状及び／又は長さが異なることを特徴とするヒートシンク。
  8. 　請求項７に記載のヒートシンクにおいて、
    　前記冷却細路は、配置場所によって狭幅の絞り部が設けられていることを特徴とするヒートシンク。
  9. 　請求項１～８のいずれか１項に記載のヒートシンクにおいて、
    　前記平行板及び前記端板の少なくとも一部は、厚み方向で断熱部を介在させた多重構造であることを特徴とするヒートシンク。
  10. 　請求項１～９のいずれか１項に記載のヒートシンクにおいて、
    　前記受熱層、前記流路層、前記オリフィス層、前記ヘッダ層及び前記裏面層は板部材が拡散接合されていることを特徴とするヒートシンク。
  11. 　請求項１０に記載のヒートシンクにおいて、
    　前記冷却細路は、前記流路層を形成する板部材に設けられた貫通孔であることを特徴とするヒートシンク。
  12. 　請求項１０又は１１に記載のヒートシンクにおいて、
    　前記噴出孔及び前記排出孔は、前記オリフィス層を形成する板部材に設けられた貫通孔であることを特徴とするヒートシンク。
  13. 　請求項１～１２のいずれか１項に記載のヒートシンクにおいて、
    　前記噴出孔及び／又は前記排出孔は、配置場所によって径が異なることを特徴とするヒートシンク。
  14. 　請求項１３に記載のヒートシンクにおいて、
    　前記オリフィス層は、複数枚の板部材が拡散接合されており、前記噴出孔及び／又は前記排出孔は、板部材によって径が異なることを特徴とするヒートシンク。
  15. 　請求項１～１４のいずれか１項に記載のヒートシンクにおいて、
    　前記流路層は複数層設けられ、複数の前記流路層の層間には中間層が設けられ、
    　前記中間層は、積層方向からみて前記噴出孔と重なる位置に設けられた噴出中継孔と、
    積層方向からみて前記排出孔と重なる位置に設けられた排出中継孔と、
    　を有することを特徴とするヒートシンク。
  16. 　請求項１５に記載のヒートシンクにおいて、
    　前記噴出中継孔及び前記排出中継孔は、表層側の前記冷却細路と裏層側の前記冷却細路とを連通していることを特徴とするヒートシンク。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111479442A (zh) * 2020-03-25 2020-07-31 中航光电科技股份有限公司 一种阵列微射流及微通道复合冷板
WO2022259770A1 (ja) * 2021-06-10 2022-12-15 Ｎｅｃプラットフォームズ株式会社 冷却部品

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108966583B (zh) * 2017-05-17 2020-04-14 华为技术有限公司 散热器以及通信设备
JP6893003B2 (ja) * 2018-08-09 2021-06-23 富士電機株式会社 冷却器、半導体モジュール
JP7426336B2 (ja) * 2020-12-14 2024-02-01 本田技研工業株式会社 冷却器
DE102021201596A1 (de) * 2021-02-19 2022-08-25 Mahle International Gmbh Kühlrahmen für eine Batteriezellen-Anordnung
US20210242108A1 (en) * 2021-03-26 2021-08-05 Intel Corporation Technologies for liquid cooling systems
WO2022250382A1 (ko) * 2021-05-27 2022-12-01 주식회사 아모그린텍 히트싱크 일체형 세라믹 기판 및 그 제조방법
US20230007809A1 (en) * 2021-07-02 2023-01-05 Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg Heat management arrangement, method of manufacturing and electronic device
CN114280443A (zh) * 2021-11-03 2022-04-05 浙江大学杭州国际科创中心 一种功率芯片歧管式微通道换热器测试装置
CN114630566A (zh) * 2022-03-14 2022-06-14 西安交通大学 一种多层分流液冷板
CN115881666B (zh) * 2022-12-01 2023-09-05 山东大学 一种逆流式新型复合微通道热沉
CN115966533B (zh) * 2022-12-01 2023-09-05 山东大学 一种带有逆流区的歧管式微通道散热器
KR102648693B1 (ko) * 2022-12-16 2024-03-19 최병규 반도체 소자 테스트 장치
KR102648699B1 (ko) * 2022-12-16 2024-03-19 최병규 반도체 소자 테스트 장치
CN118676414A (zh) * 2024-08-21 2024-09-20 中海储能科技(北京)有限公司 一种液流电池的一体化流道板及电堆

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5957499A (ja) * 1982-08-24 1984-04-03 サンドストランド・コ−ポレ−シヨン コンパクトな強力冷却装置
JP2004047809A (ja) * 2002-07-12 2004-02-12 Toshiba Corp 発熱素子冷却装置及び電子機器
JP2007142390A (ja) * 2005-11-14 2007-06-07 Internatl Business Mach Corp <Ibm> 冷却装置、冷却システム及び熱伝導方法
WO2014014054A1 (ja) * 2012-07-18 2014-01-23 株式会社 豊田自動織機 放熱装置、及び半導体装置
JP2014096527A (ja) 2012-11-12 2014-05-22 Hamamatsu Photonics Kk ヒートシンク

Family Cites Families (61)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3361195A (en) * 1966-09-23 1968-01-02 Westinghouse Electric Corp Heat sink member for a semiconductor device
US4758926A (en) * 1986-03-31 1988-07-19 Microelectronics And Computer Technology Corporation Fluid-cooled integrated circuit package
US5016707A (en) * 1989-12-28 1991-05-21 Sundstrand Corporation Multi-pass crossflow jet impingement heat exchanger
US5016090A (en) * 1990-03-21 1991-05-14 International Business Machines Corporation Cross-hatch flow distribution and applications thereof
JPH06342990A (ja) * 1991-02-04 1994-12-13 Internatl Business Mach Corp <Ibm> 統合冷却システム
US5269372A (en) * 1992-12-21 1993-12-14 International Business Machines Corporation Intersecting flow network for a cold plate cooling system
US5727618A (en) * 1993-08-23 1998-03-17 Sdl Inc Modular microchannel heat exchanger
DE4443864A1 (de) * 1994-12-09 1996-06-13 Abb Management Ag Gek}hltes Wandteil
US5835345A (en) * 1996-10-02 1998-11-10 Sdl, Inc. Cooler for removing heat from a heated region
US6000908A (en) * 1996-11-05 1999-12-14 General Electric Company Cooling for double-wall structures
US6141219A (en) * 1998-12-23 2000-10-31 Sundstrand Corporation Modular power electronics die having integrated cooling apparatus
US6152215A (en) * 1998-12-23 2000-11-28 Sundstrand Corporation High intensity cooler
US6337794B1 (en) * 2000-02-11 2002-01-08 International Business Machines Corporation Isothermal heat sink with tiered cooling channels
JP2003302176A (ja) * 2001-08-07 2003-10-24 Denso Corp 沸騰冷却器
ATE445911T1 (de) * 2002-01-26 2009-10-15 Danfoss Silicon Power Gmbh Kühlvorrichtung
DK174881B1 (da) * 2002-05-08 2004-01-19 Danfoss Silicon Power Gmbh Anordning med flere køleceller til køling af halvledere
US6988534B2 (en) * 2002-11-01 2006-01-24 Cooligy, Inc. Method and apparatus for flexible fluid delivery for cooling desired hot spots in a heat producing device
US8464781B2 (en) * 2002-11-01 2013-06-18 Cooligy Inc. Cooling systems incorporating heat exchangers and thermoelectric layers
US7836597B2 (en) * 2002-11-01 2010-11-23 Cooligy Inc. Method of fabricating high surface to volume ratio structures and their integration in microheat exchangers for liquid cooling system
JP2004270970A (ja) * 2003-03-05 2004-09-30 Denso Corp 冷却装置
US20040168447A1 (en) * 2003-01-23 2004-09-02 Hajime Sugito Cooling apparatus boiling and condensing refrigerant with low height and easily assembled
US7017654B2 (en) * 2003-03-17 2006-03-28 Cooligy, Inc. Apparatus and method of forming channels in a heat-exchanging device
US7075959B1 (en) * 2003-11-14 2006-07-11 Hamilton Sundstrand Corporation Cooling device for diode pumped laser
US7188662B2 (en) * 2004-06-04 2007-03-13 Cooligy, Inc. Apparatus and method of efficient fluid delivery for cooling a heat producing device
US7190580B2 (en) * 2004-07-01 2007-03-13 International Business Machines Corporation Apparatus and methods for microchannel cooling of semiconductor integrated circuit packages
US20060096738A1 (en) * 2004-11-05 2006-05-11 Aavid Thermalloy, Llc Liquid cold plate heat exchanger
US7255153B2 (en) * 2005-05-25 2007-08-14 International Business Machines Corporation High performance integrated MLC cooling device for high power density ICS and method for manufacturing
DE102005058780A1 (de) * 2005-12-09 2007-06-14 Forschungszentrum Karlsruhe Gmbh Mikrowärmeübertrager sowie die Verwendung desselben als Fluidkühler für elektronische Bauteile
CN100584169C (zh) * 2006-04-21 2010-01-20 富准精密工业(深圳)有限公司 液冷散热装置
US20110226448A1 (en) * 2008-08-08 2011-09-22 Mikros Manufacturing, Inc. Heat exchanger having winding channels
US8474516B2 (en) * 2008-08-08 2013-07-02 Mikros Manufacturing, Inc. Heat exchanger having winding micro-channels
US8490419B2 (en) * 2009-08-20 2013-07-23 United States Thermoelectric Consortium Interlocked jets cooling method and apparatus
US8169779B2 (en) * 2009-12-15 2012-05-01 GM Global Technology Operations LLC Power electronics substrate for direct substrate cooling
WO2011103505A2 (en) * 2010-02-19 2011-08-25 Trenergi Corp. Integrated sealing for fuel cell stack manufacturing
US8427832B2 (en) * 2011-01-05 2013-04-23 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Cold plate assemblies and power electronics modules
US8482919B2 (en) * 2011-04-11 2013-07-09 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Power electronics card assemblies, power electronics modules, and power electronics devices
CN102280671B (zh) * 2011-06-23 2013-11-27 台达电子企业管理（上海）有限公司 冷却系统
US9061382B2 (en) * 2011-07-25 2015-06-23 International Business Machines Corporation Heat sink structure with a vapor-permeable membrane for two-phase cooling
US9219022B2 (en) * 2012-03-08 2015-12-22 International Business Machines Corporation Cold plate with combined inclined impingement and ribbed channels
GB2500703A (en) * 2012-03-30 2013-10-02 Ibm Cooling devices for photovoltaic modules
US9313921B2 (en) * 2012-08-30 2016-04-12 International Business Machines Corporation Chip stack structures that implement two-phase cooling with radial flow
CN105209845B (zh) * 2013-05-15 2017-05-03 三菱电机株式会社 层叠型联管箱、热交换器和空气调节装置
WO2015079643A1 (ja) * 2013-11-28 2015-06-04 富士電機株式会社 半導体モジュール用冷却器の製造方法、半導体モジュール用冷却器、半導体モジュール及び電気駆動車両
US9313631B2 (en) * 2013-12-19 2016-04-12 Vonage Business Inc. Method and system for intelligent call termination
WO2015141714A1 (ja) * 2014-03-20 2015-09-24 富士電機株式会社 冷却器およびそれを用いた半導体モジュール
US9445526B2 (en) * 2014-12-22 2016-09-13 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Modular jet impingement assemblies with passive and active flow control for electronics cooling
US9560790B2 (en) * 2015-05-13 2017-01-31 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Power electronics cooling system with two-phase cooler
JP6477276B2 (ja) * 2015-06-12 2019-03-06 富士通株式会社 クーリングプレート及びクーリングプレートを備える情報処理装置
WO2017047824A1 (ja) * 2015-09-18 2017-03-23 株式会社ティラド 積層コア型ヒートシンク
CN107924898B (zh) * 2015-09-18 2020-10-27 株式会社T.Rad 层叠型散热器
US9735089B2 (en) * 2015-09-24 2017-08-15 Intel Corporation Thermal management for flexible integrated circuit packages
US9953899B2 (en) * 2015-09-30 2018-04-24 Microfabrica Inc. Micro heat transfer arrays, micro cold plates, and thermal management systems for cooling semiconductor devices, and methods for using and making such arrays, plates, and systems
US10096537B1 (en) * 2015-12-31 2018-10-09 Microfabrica Inc. Thermal management systems, methods for making, and methods for using
US10770372B2 (en) * 2016-09-23 2020-09-08 Altera Corporation Fluid routing devices and methods for cooling integrated circuit packages
US10136550B2 (en) * 2016-09-30 2018-11-20 International Business Machines Corporation Cold plate device for a two-phase cooling system
WO2018117962A1 (en) * 2016-12-19 2018-06-28 Agency For Science, Technology And Research Heat sinks and methods for fabricating a heat sink
GB2559180B (en) * 2017-01-30 2020-09-09 Yasa Ltd Semiconductor cooling arrangement
JP6922612B2 (ja) * 2017-09-27 2021-08-18 富士通株式会社 クーリングプレート、及び情報処理装置
US10533809B1 (en) * 2018-07-06 2020-01-14 Keysight Technologies, Inc. Cooling apparatus and methods of use
JP2020150170A (ja) * 2019-03-14 2020-09-17 富士通株式会社 冷却プレート、冷却装置及び電子機器
DE112020001901T5 (de) * 2019-04-12 2022-01-05 T.Rad Co., Ltd. Stapelscheibenwärmetauscher

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5957499A (ja) * 1982-08-24 1984-04-03 サンドストランド・コ−ポレ−シヨン コンパクトな強力冷却装置
JP2004047809A (ja) * 2002-07-12 2004-02-12 Toshiba Corp 発熱素子冷却装置及び電子機器
JP2007142390A (ja) * 2005-11-14 2007-06-07 Internatl Business Mach Corp <Ibm> 冷却装置、冷却システム及び熱伝導方法
WO2014014054A1 (ja) * 2012-07-18 2014-01-23 株式会社 豊田自動織機 放熱装置、及び半導体装置
JP2014096527A (ja) 2012-11-12 2014-05-22 Hamamatsu Photonics Kk ヒートシンク

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3678174A4

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111479442A (zh) * 2020-03-25 2020-07-31 中航光电科技股份有限公司 一种阵列微射流及微通道复合冷板
CN111479442B (zh) * 2020-03-25 2022-03-29 中航光电科技股份有限公司 一种阵列微射流及微通道复合冷板
WO2022259770A1 (ja) * 2021-06-10 2022-12-15 Ｎｅｃプラットフォームズ株式会社 冷却部品
JP2022189141A (ja) * 2021-06-10 2022-12-22 Ｎｅｃプラットフォームズ株式会社 冷却部品
JP7231668B2 (ja) 2021-06-10 2023-03-01 Ｎｅｃプラットフォームズ株式会社 冷却部品

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