(57)【要約】【課題】冷媒流路へ流入する熱流束の局所的な集中を抑制可能な放熱装置及びこれを備えた半導体素子を提供することを目的とする。【解決手段】放熱装置は、発熱部品に隣接して設けられ、前記発熱部品によって覆われる第１領域と、該第１領域の外側の第２領域とに亘って延在する放熱部と、前記放熱部の厚さ方向において前記放熱部を挟んで前記発熱部品とは反対側、または、前記放熱部の内部に設けられる冷媒流路と、を備える。前記第１領域における前記放熱部の前記発熱部品側の表面と前記冷媒流路との間の前記厚さ方向における平均距離が、前記第２領域における前記放熱部の前記発熱部品側の前記表面と前記冷媒流路との間の前記厚さ方向における平均距離よりも大きい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱部品に隣接して設けられ、前記発熱部品によって覆われる第１領域と、該第１領域の外側の第２領域とに亘って延在する放熱部と、
前記放熱部の厚さ方向において前記放熱部を挟んで前記発熱部品とは反対側、または、前記放熱部の内部に設けられる冷媒流路と、
を備え、
前記第１領域の前記発熱部品側の表面である第１の表面と前記冷媒流路との間の前記厚さ方向における平均距離が、前記第２領域の前記発熱部品側の表面である第２の表面と前記冷媒流路との間の前記厚さ方向における平均距離よりも長い
放熱装置。
【請求項２】
前記放熱部は、前記冷媒流路内に突出するフィンを含む
請求項１に記載の放熱装置。
【請求項３】
前記第１の表面と前記冷媒流路との間の前記厚さ方向における距離の最大値をｄｍａｘとし、前記第２の表面と前記冷媒流路との間の前記厚さ方向における距離の最小値をｄｍｉｎとしたとき、
前記冷媒流路は、少なくとも部分的に、前記厚さ方向における前記冷媒流路の位置が前記厚さ方向の直交方向に関して変化して、前記第１領域から前記第２領域に向かう方向において、前記距離がｄｍｉｎ＜ｄ＜ｄｍａｘの範囲内にて減少するように配置される
請求項１又は２に記載の放熱装置。
【請求項４】
前記放熱部は、前記第１領域の少なくとも一部の領域に亘って前記発熱部品とは反対側の表面に設けられ、前記厚さ方向に前記発熱部品から離れる方向に突出した凸部を有し、
前記冷媒流路は、
前記凸部が設けられた部位を挟んで前記発熱部品とは反対側において、前記第１領域内に配置された第１冷媒流路と、
前記凸部の周辺の部位を挟んで前記発熱部品とは反対側において、前記第２領域内に配置された第２冷媒流路と、
を含む請求項１乃至３の何れか一項に記載の放熱装置。
【請求項５】
前記冷媒流路は、前記凸部の側面に沿って配置される第３冷媒流路をさらに含む
請求項４に記載の放熱装置。
【請求項６】
前記放熱部は、
前記第１冷媒流路内に突出するように、前記凸部の先端面に立設された第１フィンと、
前記第２冷媒流路内に突出するように、前記凸部の周辺における前記発熱部品とは反対側の表面に立設された第２フィンと、
前記第３冷媒流路内に突出するように、前記凸部の前記側面に立設された第３フィンと、
を含む請求項５に記載の放熱装置。
【請求項７】
前記放熱部は、前記第１領域の少なくとも一部の領域に亘って前記放熱部の前記発熱部品とは反対側の表面に設けられ、前記厚さ方向に前記発熱部品から離れる方向に突出した凸部を有し、
前記第２冷媒流路及び前記第３冷媒流路のうち、少なくとも、前記凸部の根本部に隣接した部位が、前記厚さ方向における前記冷媒流路の位置が前記厚さ方向の直交方向において前記凸部から離れるにつれて前記放熱部の前記発熱部品側の表面と前記第２冷媒流路又は前記第３冷媒流路の何れか１つとの間の厚さ方向における距離が減少するように、前記直交方向に関して前記厚さ方向における位置が変化するように構成された
請求項６に記載の放熱装置。
【請求項８】
前記凸部は、前記放熱部の前記発熱部品とは反対側の表面の外周縁よりも内側に前記凸部の全体が含まれるように設けられ、
前記第３冷媒流路は、前記凸部の全周に亘って前記凸部を取り囲むように配置された
請求項５乃至７の何れか一項に記載の放熱装置。
【請求項９】
前記発熱部品は、
電極を有する電子部品
を含み、
前記冷媒流路は、前記電極の厚さ方向において、前記第１領域における該冷媒流路の形成位置が、前記第２領域における前記冷媒流路の形成位置よりも、前記電子部品の発熱源から離れるように、前記放熱部としての前記電極内に形成された
請求項１乃至３の何れか一項に記載の放熱装置。
【請求項１０】
前記冷媒流路を形成する壁面は、絶縁性部材で覆われる
請求項１乃至９の何れか一項に記載の放熱装置。
【請求項１１】
前記冷媒流路は、絶縁性流体である冷媒が流れるように構成された
請求項１乃至１０の何れか一項に記載の放熱装置。
【請求項１２】
前記第１の表面と前記冷媒流路との間の前記放熱部の前記厚さ方向における前記平均距離に対する、前記第２の表面と前記冷媒流路との間の前記厚さ方向における前記平均距離の比が、０＜ｄ＊２／ｄ＊１≦０．９である
請求項１乃至１１の何れか一項に記載の放熱装置。
【請求項１３】
発熱部品に隣接して設けられ、前記発熱部品によって覆われる第１領域と、該第１領域の外側の第２領域とに亘って延在し、前記発熱部品から生じる熱流束を分散させて放熱する放熱部と、
前記放熱部の厚さ方向において前記放熱部を挟んで前記発熱部品とは反対側、または、前記放熱部の内部に設けられる冷媒流路と、
を備え、
前記冷媒流路は、
前記第１領域を介して前記冷媒流路へ流入する伝熱経路における熱抵抗と、
前記第２領域を介して前記冷媒流路へ流入する伝熱経路における熱抵抗との差が小さくなるように、前記放熱部の前記発熱部品に覆われる側の表面と前記冷媒流路との厚さが調整されて、設けられる
放熱装置。
【請求項１４】
半導体と、
前記発熱部品としての前記半導体で発生した熱を放散させるように構成された請求項１乃至１３の何れか一項に記載の放熱装置と、
を備える半導体素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、放熱装置及び半導体素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発熱密度が高い半導体素子の開発が進められており、半導体素子の高温化による故障を防止するため、放熱装置の冷却能力向上が求められている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、放熱部面内方向に発熱部品の熱を拡散させるために、空洞部等を放熱部に設けた放熱装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１６９８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、典型的な放熱装置において、発熱部品から流入した熱は、放熱部を挟んで発熱部品とは反対側に設けられる冷却流路に放出されている。発熱部品から流入した熱の放熱部での拡散を促進するために放熱部を厚くすると、発熱部品と冷媒流路との間に温度差が生じて発熱部品の温度が高くなる。そのため、発熱部品が電子部品であった場合、電子部品の許容温度を超え、電子部品の寿命が短くなることが起こりうる。しかしながら、電子部品の許容温度を超えないように放熱部を薄くしても、放熱部での熱流束の拡散効果が低減され、例えば、冷媒流路へ流入する熱流束が限界熱流束を超えることで熱伝達率が悪化し、電子部品の温度が許容温度より高くなる虞がある。
【０００６】
よって、本発明の幾つかの実施形態は、上記の事情に鑑みて、電子部品の温度が許容温度未満となるように、冷媒流路へ流入する熱流束の局所的な集中を抑制可能な、特にこの熱流束を限界熱流束未満に抑制可能な、放熱装置及びこれを備えた半導体素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る放熱装置は、
発熱部品に隣接して設けられ、前記発熱部品によって覆われる第１領域と、該第１領域の外側の第２領域とに亘って延在する放熱部と、
前記放熱部の厚さ方向において前記放熱部を挟んで前記発熱部品とは反対側、または、前記放熱部の内部に設けられる冷媒流路と、
を備え、
前記第１領域の前記発熱部品側の表面である第１の表面と前記冷媒流路との間の前記厚さ方向における平均距離が、前記第２領域の前記発熱部品側の表面である第２の表面と前記冷媒流路との間の前記厚さ方向における平均距離よりも長い。
【０００８】
上記（１）の構成によれば、放熱部の第１領域の発熱部品側の表面である第１の表面と冷媒流路との平均距離は、放熱部の第２領域の発熱部品側の表面である第２の表面と冷媒流路との平均距離より長いので、放熱部の発熱部品側の表面と冷媒流路との間の距離が均一な場合と比べて、放熱部の第１領域の内側の伝熱経路における熱抵抗と、放熱部の第２領域を少なくとも部分的に経由する伝熱経路における熱抵抗との差を小さくできる。そのため、発熱部品が発する熱は、第２領域に亘って延在する放熱部に流入しやすくなり、結果として、第１領域に亘って延在する放熱部への熱の流入は小さくなる。よって、第１領域内における熱流束の局所的な集中を緩和することができ、特に第１領域に配置された冷媒流路へ流入する熱流束を限界熱流束未満に抑えることができ、発熱部品の温度を許容温度未満とすることができる。
【０００９】
（２）一実施形態では、上記（１）の構成において、
前記放熱部は、前記冷媒流路内に突出するフィンを含む。
【００１０】
上記（２）の構成によれば、フィンにより冷媒流路と接する放熱部の面積が大きくなり、放熱部から冷媒流路に流れ込む熱流束が分散される。よって、該冷媒流路へ流入する熱流束の局所的な集中を抑制することができる。
【００１１】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）または（２）に記載の構成において、
前記第１の表面と前記冷媒流路との間の前記厚さ方向における距離の最大値をｄｍａｘとし、前記第２の表面と前記冷媒流路との間の前記厚さ方向における距離の最小値をｄｍｉｎとしたとき、
前記冷媒流路は、少なくとも部分的に、前記厚さ方向における前記冷媒流路の位置が前記厚さ方向の直交方向に関して変化して、前記第１領域から前記第２領域に向かう方向において、前記距離がｄｍｉｎ＜ｄ＜ｄｍａｘの範囲内にて減少するように配置される。
【００１２】
上記（３）の構成によれば、第１領域から第２領域に向かう方向（発熱部品によって覆われた第１領域から外側に向かう方向）において、放熱部の発熱部品側表面と冷媒流路との間の厚さ方向における距離がｄｍｉｎ＜ｄ＜ｄｍａｘの範囲内にて減少するため、放熱部の幅方向において熱流束の分布を細やかに制御し、熱流束の偏りを効果的に抑制できる。よって、第１領域内における熱流束の局所的な集中をより一層緩和することができる。
【００１３】
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れか一つに記載の構成において、
前記放熱部は、前記第１領域の少なくとも一部の領域に亘って前記発熱部品とは反対側の表面に設けられ、前記厚さ方向に前記発熱部品から離れる方向に突出した凸部を有し、
前記冷媒流路は、
前記凸部が設けられた部位を挟んで前記発熱部品とは反対側において、前記第１領域内に配置された第１冷媒流路と、
前記凸部の周辺の部位を挟んで前記発熱部品とは反対側において、前記第２領域内に配置された第２冷媒流路と、
を含む。
【００１４】
上記（４）の構成によれば、放熱部の凸部を挟んで発熱部品とは反対側に配置された第１冷媒流路は、放熱部の凸部の周辺の部位を挟んで反対側に配置される第２冷媒流路に比べて、厚さ方向における発熱部品側の表面からの距離が相対的に大きくなる。このため、上記（１）で述べた原理に基づいて熱流束の局所的な集中を緩和することができる。
【００１５】
（５）一実施形態では、上記（４）に記載の構成において、
前記冷媒流路は、前記凸部の側面に沿って配置される第３冷媒流路をさらに含む。
【００１６】
上記（５）の構成によれば、放熱部の凸部の側面に沿って設けられた第３冷媒流路に熱を流入させることで、第３冷媒流路を設けない場合に比べて、凸部の先端部近傍の第１冷媒流路に流れ込む熱流束を低減することができる。これにより、熱流束の局所的な集中をより一層緩和することができる。
【００１７】
（６）一実施形態では、上記（５）に記載の構成において、
前記放熱部は、
前記第１冷媒流路内に突出するように、前記凸部の先端面に立設された第１フィンと、
前記第２冷媒流路内に突出するように、前記凸部の周辺における前記発熱部品とは反対側の表面に立設された第２フィンと、
前記第３冷媒流路内に突出するように、前記凸部の前記側面に立設された第３フィンと、
を含む。
【００１８】
上記（６）の構成によれば、各フィン（第１フィン、第２フィン及び第３フィン）により冷媒流路と接する放熱部の面積が大きくなり、放熱部から冷媒流路への熱流束の流入を分散する。よって、該冷媒流路へ流入する熱流束を、例えば限界熱流束未満に抑えることができる。
また、各フィンを放熱部の表面又は凸部の側面に立設させることで、各フィンによる伝熱面積の拡大効果を高めることができる。特に、上記（５）で述べたように、第３冷媒流路により多くの熱を流入させることができれば、第１冷媒流路に流れ込む熱流束が減少することになるので、第３冷媒流路に設けられる第３フィンを放熱部の凸部の側面に立設させることで、第１冷媒流路に流れ込む熱流束の抑制効果をさらに高めることができる。
【００１９】
（７）一実施形態では、上記（６）に記載の構成において、
前記放熱部は、前記第１領域の少なくとも一部の領域に亘って前記放熱部の前記発熱部品とは反対側の表面に設けられ、前記厚さ方向に前記発熱部品から離れる方向に突出した凸部を有し、
前記第２冷媒流路及び前記第３冷媒流路のうち、少なくとも、前記凸部の根本部に隣接した部位が、前記厚さ方向における前記冷媒流路の位置が前記厚さ方向の直交方向において前記凸部から離れるにつれて前記放熱部の前記発熱部品側の表面と前記第２冷媒流路又は前記第３冷媒流路の何れか１つとの間の厚さ方向における距離が減少するように、前記直交方向に関して前記厚さ方向における位置が変化するように構成される。
【００２０】
第２冷媒流路および第３冷媒流路が第２フィン及び第３フィンによって複数の領域に仕切られている場合において、第２冷媒流路および第３冷媒流路の複数の領域のうち、放熱部の凸部の根本部に隣接した領域は、放熱部の凸部の側面、および、放熱部の凸部周辺の部位の表面と接するため、冷媒流路の容積に対する伝熱面積の割合が他の領域に比べて高い。このため、第２冷媒流路および第３冷媒流路のうち上述した領域に対して、限界熱流束を超える熱流束が流入することによる熱伝達率の悪化が発生し、発熱部品が高温化してしまう虞がある。
この点、上記（７）の構成では、第２冷媒流路および第３冷媒流路のうち、放熱部の凸部の根本部に隣接した部位において厚さ方向位置の分布を形成し、放熱部の幅方向において凸部から離れるにつれて、放熱部の発熱部品側の表面と第２冷媒流路又は第３冷媒流路の何れか１つとの距離が減少するようにしている。これにより、第２フィン及び第３フィンによって仕切られた第２冷媒流路および第３冷媒流路の複数の領域のうち、放熱部の凸部の根本部に隣接した領域の伝熱面積を低減し、凸部の根本部周辺における局所的な熱流束の集中を緩和できる。
【００２１】
（８）幾つかの実施形態では、上記（５）乃至（７）の何れか一つに記載の構成において、
前記凸部は、前記放熱部の前記発熱部品とは反対側の表面の外周縁よりも内側に前記凸部の全体が含まれるように設けられ、
前記第３冷媒流路は、前記凸部の全周に亘って前記凸部を取り囲むように配置される。
【００２２】
上記（８）の構成によれば、凸部の全周ではなく特定の周方向領域にのみ第３冷媒流路が配置された場合と比べて、第３冷媒流路に流れ込む熱流束を増大させ、結果的に第１冷媒流路に流れ込む熱流束を減少させることができる。これにより、熱流束の局所的な集中をより一層緩和することができる。
【００２３】
（９）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れか一つに記載の構成において、
前記発熱部品は、
電極を有する電子部品
を含み、
前記冷媒流路は、前記電極の厚さ方向において、前記第１領域における該冷媒流路の形成位置が、前記第２領域における前記冷媒流路の形成位置よりも、前記電子部品の発熱源から離れるように、前記放熱部としての前記電極内に形成される。
【００２４】
電子部品から独立した放熱部を熱伝導性に優れた導電体で形成する場合であっても、電子部品の内部における発熱源（例えば、半導体素子を含む能動素子、キャパシタや抵抗等の受動素子）と放熱部との間には熱伝導性の低い絶縁材が介在することになるため、放熱部による冷却性能は限定的である。その結果、電子部品内部の発熱源の温度が上昇し、電子部品の許容温度を超え、電子部品の寿命が短くなる場合がある。
この点、上記（９）の構成によれば、電子部品の電極自体の内部に冷媒流路を形成することで、熱伝導性に優れた電極を放熱部として利用可能となり、電子部品を効果的に冷却することができる。これにより、電子部品の温度上昇を抑制して、電子部品の寿命を延ばすことができる。
なお、冷媒流路が形成される電極は、電子部品としての半導体素子を構成する電極（例えば、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極等）であってもよい。
【００２５】
（１０）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（９）の何れか一つに記載の構成において、
前記冷媒流路を形成する壁面は、絶縁性部材で覆われる。
【００２６】
導電性流体を冷媒として用いる場合、電子部品の電極の内部に形成された冷媒流路を流れる冷媒（導電性流体）に電極から電流が流れてしまう可能性がある。
この点、上記（１０）の構成によれば、冷媒流路を形成する壁面が絶縁性部材で覆われているため、冷却効果に優れる導電性流体を冷媒として用いる場合であっても、電極から冷媒に電流が流れることを防止できる。
【００２７】
（１１）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１０）の何れか一つに記載の構成において、
前記冷媒流路は、絶縁性流体である冷媒が流れるように構成される。
【００２８】
発熱部品としての電子部品を冷却するための冷媒として導電性流体を用いる場合、冷媒（導電性流体）の漏洩によって、電子部品（発熱部品）がショートを起こす可能性がある。
この点、上記（１１）の構成によれば、絶縁性流体を冷媒として用いるようにしたので、発熱部品が電子部品である場合においても、冷媒の漏洩に起因した電子部品（発熱部品）のショートを防止できる。
【００２９】
（１２）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１１）の何れか一つに記載の構成において、
前記第１の表面と前記冷媒流路との間の前記放熱部の前記厚さ方向における前記平均距離に対する、前記第２の表面と前記冷媒流路との間の前記厚さ方向における前記平均距離の比が、０＜ｄ＊２／ｄ＊１≦０．９である。
【００３０】
放熱部の第１領域の発熱部品側表面と冷媒流路との平均距離に対する、放熱部の第２領域の発熱部品側表面と冷媒流路との平均距離の比ｄ＊２／ｄ＊１が１に近づくと、放熱部の発熱部品側の表面と冷媒流路との間の距離が放熱部の全領域に亘って均一である構成に近づく。
【００３１】
この点、上記（１２）の構成によれば、上記比ｄ＊２／ｄ＊１を０．９以下に設定することで、上記（１）で述べた原理に基づいて、第１領域における熱流束の局所的な集中を効果的に緩和することができる。
【００３２】
（１３）本発明の少なくとも一実施形態に係る放熱装置は、
発熱部品に隣接して設けられ、前記発熱部品によって覆われる第１領域と、該第１領域の外側の第２領域とに亘って延在し、前記発熱部品から生じる熱流束を分散させて放熱する放熱部と、
前記放熱部の厚さ方向において前記放熱部を挟んで前記発熱部品とは反対側、または、前記放熱部の内部に設けられる冷媒流路と、
を備え、
前記冷媒流路は、
前記第１領域を介して前記冷媒流路へ流入する伝熱経路における熱抵抗と、
前記第２領域を介して前記冷媒流路へ流入する伝熱経路における熱抵抗との差が小さくなるように、前記放熱部の前記発熱部品に覆われる側の表面と前記冷媒流路との厚さが調整されて、設けられる。
【００３３】
上記（１３）の構成によれば、上記（１）で述べた原理に基づいて、第１領域における熱流束の局所的な集中を緩和することができる。
【００３４】
（１４）上記（１）乃至（１３）の何れか一つに記載の構成において、本発明の少なくとも一実施形態に半導体素子は、
半導体と、
前記発熱部品としての前記半導体で発生した熱を放散させるように構成された請求項１乃至１２の何れか一項に記載の放熱装置と、を備える。
【００３５】
上記（１４）の構成によれば、上記（１）で述べた原理に基づいて、熱流束の局所的な集中を緩和することができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、電子部品（発熱部品）の温度が許容温度未満となるように、第１領域内における熱流束の局所的な集中を緩和することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の一実施形態に係る放熱装置の概略断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る、冷媒流路に突出したフィンが放熱部に設けられる構成を示す放熱装置の概略断面図である。
【図３】他の実施形態に係る放熱装置の概略断面図である。
【図４】他の実施形態に係る、冷媒流路に突出したフィンが放熱部に設けられる構成を示す放熱装置の概略断面図である。
【図５】従来の放熱装置の概略断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る、放熱部の第１表面と冷媒流路との距離が、第１領域から第２領域に向かう方向において減少するように配置された構成を示す放熱装置の概略断面図である。
【図７】他の実施形態に係る、放熱部の第１表面と冷媒流路との距離が、第１領域から第２領域に向かう方向において段階的に減少する構成を示す放熱装置の概略断面図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る、凸部の側面に第３冷媒流路が設けられる構成を示す放熱装置の概略断面図である。
【図９】他の実施形態に係る、冷媒流路に突出したフィンが放熱部に設けられる構成を示す放熱装置の概略断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態に係る放熱装置の凸部の根本部を拡大した拡大図である。
【図１１】本発明の他の実施形態に係る放熱装置の凸部の根本部を拡大した拡大図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る放熱装置を概略的に示す斜視図である。
【図１３】本発明の別の実施形態に係る放熱装置を概略的に示す斜視図である。
【図１４】本発明のさらに別の実施形態に係る放熱装置を概略的に示す斜視図である。
【図１５】本発明のさらに別の実施形態に係る放熱装置を概略的に示す斜視図である。
【図１６】本発明の一実施形態に係る、放熱部としての電極内に冷媒流路が形成される構成を示す放熱装置の概略断面図である。
【図１７】他の実施形態に係る、冷媒流路を形成する壁面が絶縁性部材で覆われた構成を示す放熱装置の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。
ただし、本発明の範囲は以下実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、本発明の範囲をそれにのみ限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００３９】
図１は、本発明の一実施形態に係る放熱装置１Ａの概略断面図である。図２は、他の実施形態に係る放熱装置１Ｂの概略断面図である。図３は、さらに別の実施形態に係る放熱装置１Ｃの概略断面図である。また、図４は、さらに別の実施形態に係る放熱装置１Ｄの概略断面図である。
なお、以下の説明においては、放熱装置１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄを、放熱装置１として総称する場合がある。
【００４０】
幾つかの実施形態では、放熱装置１は、発熱部品１００で発生する熱を放散することで発熱部品１００の温度上昇を抑制する機能を有する。発熱部品１００は、熱の発生源となり得る部材であれば特に限定されず、例えば、トランジスタ、ダイオード等の能動素子や、キャパシタ、抵抗等の受動素子を含む電子部品であってもよい。この場合、発熱部品１００としての電子部品は、半導体チップを有する半導体素子であってもよい。
【００４１】
図１〜図４に示すように、放熱装置１は、発熱部品１００からの熱を放散させるための放熱部１０と、放熱部１０によって放散された熱が最終的に流れ込む冷媒流路５０と、を備える。
【００４２】
放熱部１０は、発熱部品１００に隣接して設けられ、発熱部品１００によって覆われる第１領域Ｇ１の内側と外側とに亘って延在する。換言すれば、放熱部１０は、第１領域Ｇ１、および、第１領域Ｇ１の外側の第２領域Ｇ２との両方に亘って延在している。
上記構成によれば、発熱部品１００に対応した第１領域Ｇ１だけでなく、第１領域Ｇ１の外側の第２領域Ｇ２にも放熱部１０が存在するので、発熱部品１００で発生した熱を放熱部１０の面内方向（放熱部１０の厚さ方向に直交する方向）に拡散させる機能を実現できる。
【００４３】
なお、第２領域Ｇ２は、第１領域Ｇ１を取り囲むように第１領域Ｇ１の全周に亘って設けられていてもよい。あるいは、第２領域Ｇ２は、第１領域Ｇ１の外周縁のうち一部のみに隣接して設けられていてもよい。
【００４４】
放熱部１０は、発熱部品１００側の第１表面１２と、発熱部品１００とは反対側の第２表面１４と、を有する。
図１〜図４に示す例では、放熱部１０の第１表面１２は、放熱部１０の厚さ方向に直交する平面に沿って延在する平坦面である。他の実施形態では、放熱部１０の第１表面１２は、少なくとも一部の領域において、凹凸又は湾曲面を有していてもよい。
なお、図１〜図４に示す例示的な実施形態では、放熱部１０の第１表面１２が発熱部品１００に直接接触しているが、他の実施形態では、放熱部１０の第１表面１２と発熱部品１００との間に他の部材が介在していてもよい。
【００４５】
また、放熱部１０の材質は特に限定されないが、例えば、ＳｉやＳｉＣ等の半導体や、銅、アルミニウム、又はこれらを含む合金等の導電体であってもよい。また、放熱部１０の熱伝導率は、例えば、１０W／ｍ・K以上であってもよい。
【００４６】
幾つかの実施形態では、図１〜図４に示すように、上記構成の放熱部１０の第１表面１２から、放熱部１０の厚さ方向に離れた位置に、放熱部１０によって面内方向に拡散した熱が最終的に流れ込む冷媒流路５０が設けられる。
図１に示す放熱装置１Ａ及び図２に示す放熱装置１Ｂの場合、冷媒流路５０は、放熱部１０を挟んで発熱部品１００とは反対側に設けられる流路形成部材１７と放熱部１０との間に位置するように設けられる。即ち、放熱装置１Ａ，１Ｂの冷媒流路５０は、放熱部１０の第２表面１４に対向して配置される。
一方、図３に示す放熱装置１Ｃ及び図４に示す放熱装置１Ｄの場合、冷媒流路５０は、放熱部１０の内部に設けられる。即ち、放熱装置１Ｃ，１Ｄの冷媒流路５０は、放熱部１０の厚さ方向において、放熱部１０の第１表面１２と第２表面１４との間に配置される。
【００４７】
また、冷媒流路５０は、図１〜図４に示すように、発熱部品１００に対応した第１領域Ｇ１と、第１領域Ｇ１の外側の第２領域Ｇ２との両方に配置される。
このように、第１領域Ｇ１及び第２領域Ｇ２の両方に冷媒流路５０を設けることで、放熱部１０によって放熱部１０の面内方向に拡散した熱を効果的に冷媒流路５０に移動させることができる。
【００４８】
また、冷媒流路５０は、第１領域Ｇ１を介して冷媒流路５０へ流入する伝熱経路における熱抵抗と、第２領域Ｇ２を介して冷媒流路５０へ流入する伝熱経路における熱抵抗との差が小さくなるように、放熱部１０の発熱部品１００に覆われる側の表面と冷媒流路５０との厚さが調整されて、設けられる。このような構成によれば、第１領域Ｇ１における熱流束の局所的な集中を緩和することができる。
【００４９】
冷媒流路５０は、循環流路を構成していてもよい。この場合、冷媒流路５０を通過して温度が上昇した冷媒を冷却するための冷却器が、循環流路上に設けられていてもよい。
【００５０】
冷媒流路５０を流れる冷媒の種類は特に限定されないが、例えば、ＣＯ２やアンモニア等の自然冷媒や、フロン系冷媒に代表される絶縁性流体を用いてもよいし、水に代表される導電性流体を用いてもよい。
発熱部品１００が電子部品である場合、発熱部品１００としての電子部品を冷却するための冷媒として導電性流体を用いると、冷媒（導電性流体）の漏洩によって、電子部品（発熱部品１００）がショートを起こす可能性がある。この点、冷媒として絶縁性流体を用いる場合には、発熱部品１００が電子部品であっても、冷媒の漏洩に起因した電子部品（発熱部品）のショートを防止できる。
【００５１】
幾つかの実施形態では、図２及び図４に示すように、上記構成の冷媒流路５０内に突出するフィン２０が放熱部１０に設けられる。
図２に示す放熱装置１Ｂの場合、フィン２０は、放熱部１０の第２表面１４から、放熱部１０の厚さ方向において発熱部品１００から離れる方向に突出し、少なくとも部分的に冷媒流路５０内に侵入している。
図４に示す放熱装置１Ｄの場合、放熱部１０の厚さ方向に沿って設けられたフィン２０が、少なくとも部分的に冷媒流路５０内に侵入している。フィン２０は、放熱部１０と一体に設けられてもよく、例えば、フィン２０は、冷媒流路５０の複数の流路域５８（詳細は後述）を構成するチャンネル構造を加工する際に各流路域を隔てる隔壁として形成されてもよい。
このように、冷媒流路５０内にフィン２０を設けることで、冷媒流路５０と放熱部１０が接する表面積が拡大される。その結果、放熱部１０へ流入した熱流束がフィン２０を含む広い表面積に分散し、冷媒流路５０に流入することになる。よって、冷媒流路５０へ流入する熱流束の局所的な集中を一層抑制することができる。
【００５２】
図２及び図４に示す例では、フィン２０は冷媒流路５０を複数の流路域５８に区分けするように設けられている。
また、図２及び図４に示す例では、フィン２０は、放熱部１０の厚さ方向に直交する平面内において、冷媒流路５０における冷媒の流れ方向に沿って設けられている。他の実施形態では、フィン２０は、放熱部１０の厚さ方向に沿って設けられてもよい。
さらに、フィン２０の表面は、平坦面であってもよいし、少なくとも一部の領域において、凹凸又は湾曲面を有していてもよい。
なお、フィン２０を設ける間隔や本数、フィン２０の厚さは任意でよい。
【００５３】
冷媒流路５０における冷媒の流れ方向は特に限定されず、放熱部１０の厚さ方向に直交する方向に冷媒が流れるようになっていてもよいし、放熱部１０の厚さ方向に沿って冷媒が流れるようになっていてもよい。
なお、図１から図４には、冷媒流路５０内を、紙面直交方向に冷媒が流れる場合を表している。
【００５４】
幾つかの実施形態では、図１〜図４に示すように、上記構成の冷媒流路５０は、放熱部１０の厚さ方向において、放熱部１０の第１表面１２を基準とした位置が、放熱部１０の面内方向において一定ではなく、場所によって異なる。
具体的には、第１領域Ｇ１における放熱部１０の第１表面１２と冷媒流路５０との間の厚さ方向における平均距離をｄ＊１、第２領域Ｇ２における放熱部１０の第１表面１２と冷媒流路５０との間の厚さ方向における平均距離をｄ＊２とすると、平均距離ｄ＊２より平均距離ｄ＊１が大きい。
【００５５】
ここで、平均距離ｄ＊１は、放熱部１０の幅方向における位置座標をｘとし、第１領域Ｇ１における放熱部１０の第１表面１２と冷媒流路５０との間の厚さ方向における距離をｄ１（ｘ）としたとき、下記式（１）によって算出可能である。
【数１】
2020004843.tif 000003
【００５６】
ここで、上記式（１）中のΔＸ１は、第１領域Ｇ１のうち、放熱部１０の第１表面１２と冷媒流路５０とが対向する領域ＧＸ１の幅（即ち、放熱部１０の幅方向における領域ＧＸ１の寸法）である。なお、図１〜図４に示す例では、第１領域Ｇ１全体に亘って、放熱部１０の第１表面１２と冷媒流路５０とが対向しているため、第１領域Ｇ１と領域ＧＸ１とが一致している。他の例において、第１領域Ｇ１の一部のみに冷媒流路５０が配置されている場合、第１領域Ｇ１のうち冷媒流路５０が存在しない領域は領域ＧＸ１に含まれない。また、図１〜図４に示す例では、領域Ｇｘ１の幅ΔＸ１が発熱部品１００の幅方向の長さＬと同じである場合を例示しているが、領域Ｇｘ１の幅ΔＸ１と発熱部品１００の幅方向の長さＬとは互いに異なっていてもよい。
【００５７】
同様に、平均距離ｄ＊２は、放熱部１０の幅方向における位置座標をｘとし、第２領域Ｇ２における放熱部１０の第１表面１２と冷媒流路５０との間の厚さ方向における距離をｄ２（ｘ）としたとき、下記式（２）によって算出可能である。
【数２】
2020004843.tif 000004
【００５８】
ここで、上記式（２）中のΔＸ２は、第２領域Ｇ２のうち、放熱部１０の第１表面１２と冷媒流路５０とが対向する領域ＧＸ２の幅（即ち、放熱部１０の幅方向における領域ＧＸ２の寸法）である。なお、図１〜図４に示す例では、第２領域Ｇ２全体に亘って、放熱部１０の第１表面１２と冷媒流路５０とが対向しているため、第２領域Ｇ２と領域ＧＸ２とが一致している。他の例において、第２領域Ｇ２の一部のみに冷媒流路５０が配置されている場合、第２領域Ｇ２のうち冷媒流路５０が存在しない領域は領域ＧＸ２に含まれない。
【００５９】
以下、冷媒流路５０の放熱部１０の厚さ方向における位置が、放熱部１０の面内方向に関して分布を形成することによる技術的なメリットについて説明する。
【００６０】
図５は、従来の放熱装置の概略断面図である。
図５に示す放熱装置では、放熱部１０’の発熱部品１００’側の第１表面１２’と冷媒流路５０’との間の距離が、第１領域Ｇ１及び第２領域Ｇ２を含む全領域に亘って均一である。この場合、第１領域Ｇ１（特に、発熱部品１００’の発熱中心の直下の領域）における伝熱経路が、第２領域Ｇ２における伝熱経路に比べて短いため、両者の熱抵抗の差が大きい。そのため、図５の熱流線Ｈが示すように、伝熱経路が相対的に短い第１領域Ｇ１における熱流束が集中する。このように、第１領域Ｇ１内において放熱部１０を介した冷媒流路５０への熱の流入の局所的な集中が起き、例えば、第１領域Ｇ１に配置された冷媒流路５０へ流入する熱流束が限界熱流束以上となり、熱伝達率が悪化し発熱部品１００’の温度が高くなる虞がある。
【００６１】
この点、図１〜図４を用いて上述した実施形態では、放熱部１０の第１表面１２と冷媒流路５０との間の厚さ方向における平均距離ｄ＊１，ｄ＊２を、第１領域Ｇ１と第２領域Ｇ２とで差を持たせたので（ｄ＊１＞ｄ＊２）、図５に示す従来の放熱装置の場合に比べて、放熱部１０の第１領域Ｇ１の内側の伝熱経路における熱抵抗と、放熱部１０の第２領域Ｇ２を少なくとも部分的に経由する伝熱経路における熱抵抗との差を小さくできる。そのため、発熱部品１００が発する熱は、図１〜図４の熱流線Ｈの矢印が示すように、第２領域Ｇ２に亘って延在する放熱部１０に流入しやすくなり、結果として、第１領域Ｇ１に亘って延在する放熱部１０への熱の流入は小さくなる。よって、第１領域Ｇ１内における放熱部１０から冷媒流路５０への熱の流入の局所的な集中を緩和することができ、特に第１領域Ｇ１に配置された冷媒流路５０へ流入する熱流束を限界熱流束未満に抑えることができ、発熱部品１００の温度を許容温度未満とすることができる。また、沸点より温度が低い状態である冷媒（例えば、水）や超臨界流体の場合でも局所熱流束を低下させることで冷却面温度均一化などの効果を図ることができる。
【００６２】
図１及び図２に示す実施形態では、放熱部１０の第２表面１４に凸部３０を設け、放熱部１０及び放熱部１０の凸部３０を挟んで厚さ方向において発熱部品１００とは反対側に冷媒流路５０を配置することで、第１領域Ｇ１における上記平均距離ｄ＊１を第２領域Ｇ２における上記平均距離ｄ＊２よりも大きく設定している。
具体的には、放熱部１０の凸部３０は、第１領域Ｇ１の少なくとも一部の領域に亘って、発熱部品１００とは反対側の第２表面１４から、厚さ方向において発熱部品１００から離れる方向に突出するように設けられる。そして、冷媒流路５０は、放熱部１０を挟んで発熱部品１００とは反対側において、放熱部１０のうち凸部３０が設けられた部位を挟んで第１領域Ｇ１内に配置された第１冷媒流路５２と、放熱部１０のうち凸部３０の周辺の部位を挟んで第２領域Ｇ２内に配置された第２冷媒流路５４とを含む。ここで、第１冷媒流路５２は、第２冷媒流路５４に比べて、放熱部１０の厚さ方向において放熱部１０の第１表面１２から遠い位置に設けられる。これにより、第１領域Ｇ１における上記平均距離ｄ＊１が第２領域Ｇ２における上記平均距離ｄ＊２よりも大きくなる。
【００６３】
これに対し、図３及び図４に示す実施形態では、第１領域Ｇ１における上記平均距離ｄ＊１を第２領域Ｇ２における上記平均距離ｄ＊２よりも大きくなるように、放熱部１０の内部に冷媒流路５０が配置されている。即ち、冷媒流路５０は、放熱部１０の厚さ方向において、第１領域Ｇ１における冷媒流路５０の形成位置が、第２領域Ｇ２における冷媒流路５０の形成位置よりも、発熱部品１００の発熱源から遠くなるように放熱部１０の内部に配置される。
なお、図３及び図４には、放熱部１０の第２表面１４が、凹凸を有しない平坦面である場合を示したが、放熱部１０の内部に冷媒流路５０を設ける場合において、第２表面１４の形状は特に限定されず、例えば図１に示すような凸部が第２表面１４に設けられていてもよい。
【００６４】
上述したように、第１領域Ｇ１における放熱部１０の第１表面１２と冷媒流路５０との間の厚さ方向における平均距離ｄ＊１と第２領域Ｇ２における放熱部１０の第１表面１２と冷媒流路５０との間の厚さ方向における平均距離ｄ＊２は大小関係がｄ＊２／ｄ＊１＜１であれば、任意に設定してもよい。
ｄ＊２／ｄ＊１＜１の範囲の中で、幾つかの実施形態では、ｄ＊１とｄ＊２との比が、０＜ｄ＊２／ｄ＊１≦０．９の範囲内であってもよい。
【００６５】
放熱部１０の第１表面１２と冷媒流路５０との平均距離ｄ＊１と、放熱部１０の第２表面１４と冷媒流路５０との平均距離ｄ＊２の比ｄ＊２／ｄ＊１が１に近づくと、放熱部１０の発熱部品１００側の表面と冷媒流路５０との間の距離が放熱部１０の全領域に亘って均一である構成に近づく。
また、上記構成のように、上記比ｄ＊２／ｄ＊１を０．９以下に設定することで、図１〜図４と図５との対比によって説明した原理に基づいて、第１領域Ｇ１における熱流束の局所的な集中を効果的に緩和することができる。
【００６６】
幾つかの実施形態では、ｄ＊２／ｄ＊１＜１の範囲の中で、ｄ＊１とｄ＊２との比が、０．３≦ｄ＊２／ｄ＊１であってもよい。このような構成によれば、上記比ｄ＊２／ｄ＊１を０．３以上に設定することで、第１領域Ｇ１における放熱部１０の第１表面１２と冷媒流路５０との平均距離ｄ＊１が過度に大きくなることを防止し、放熱部１０の第１領域Ｇ１内における厚さ方向の２表面（即ち、第１表面１２及び第２表面１４）間の温度差を低減し、発熱部品１００の温度上昇を抑制することができる。
【００６７】
続いて、図６及び図７を参照しながら、放熱部１０の第１表面１２と冷媒流路５０との間の厚さ方向の距離の変化パターンについて具体的に説明する。
【００６８】
図６は、図１〜図４とは別の実施形態に係る放熱装置１Ｅの概略断面図である。また、図７は、さらに別の実施形態に係る放熱装置１Ｆの概略断面図である。
【００６９】
幾つかの実施形態では、図６及び図７に示すように、冷媒流路５０は、少なくとも部分的に、放熱部１０の幅方向に関して、放熱部１０の厚さ方向における冷媒流路５０の位置が一定ではなく、変化している。この冷媒流路５０の位置変化によって、冷媒流路５０の少なくとも一部において、放熱部１０の第１表面１２と冷媒流路５０との間の距離ｄが、第１領域Ｇ１から第２領域Ｇ２に向かう方向において、ｄｍｉｎ＜ｄ＜ｄｍａｘの範囲内にて減少する。
ここで、ｄｍａｘは、第１領域Ｇ１における放熱部１０の第１表面１２と冷媒流路５０との間の厚さ方向における距離の最大値である。また、ｄｍｉｎは、第２領域Ｇ２における放熱部１０の第１表面１２と冷媒流路５０との間の厚さ方向における距離の最小値である。
この構成によって、放熱部１０の幅方向において熱流束の分布を細やかに制御することができ、熱流束の偏りを効果的に抑制できる。よって、第１領域Ｇ１内における熱流束の局所的な集中をより一層緩和することができる。
【００７０】
図６に示す放熱装置１Ｅでは、冷媒流路５０は、放熱部１０の厚さ方向及び幅方向を含む平面内において、第１領域Ｇ１から第２領域Ｇ２に向かう方向に視て、放熱部１０の第１表面１２に徐々に近づくように、第１表面１２に対して斜めに直線状に延在している。また、冷媒流路５０を形成する壁面のうち、放熱部１０の厚さ方向において発熱部品１００側とは反対側に位置する壁面（図６に示す例では、流路形成部材１７の表面のうち放熱部１０の厚さ方向において発熱部品１００側の表面１８）は、凹凸がない平坦形状である。
なお、図６には、放熱部１０の幅方向における位置によらず、放熱部１０の幅方向に対する冷媒流路５０の傾斜角度αが一定である例を示したが、放熱部１０の幅方向における位置に応じて傾斜角度αは変化してもよい。
【００７１】
図７に示す放熱装置１Ｆでは、冷媒流路５０は、放熱部１０の厚さ方向及び幅方向を含む平面内において、第１領域Ｇ１の少なくとも一部に設けられて、第１表面１２に沿って直線状に延在する直線部５３を有する。放熱部１０の幅方向における直線部５３の両側には、放熱部１０の第１表面１２と冷媒流路５０との距離ｄが、第１領域Ｇ１から第２領域Ｇ２に向かう方向に視て段階的に減少する段差部５５が設けられている。段差部５５は、第１領域Ｇ１から第２領域Ｇ２に向かう方向において、放熱部１０の第１表面１２に徐々に近づくように配置される。また、冷媒流路５０を形成する壁面のうち、放熱部１０の厚さ方向において発熱部品１００側とは反対側に位置する壁面（図７に示す例では、流路形成部材１７の表面のうち放熱部１０の厚さ方向において発熱部品１００側の表面１８）は、平坦ではなく、階段状である。
【００７２】
なお、図６及び図７には、冷媒流路５０内にフィン２０が設けられ、且つ、厚さ方向において放熱部１０を挟んで発熱部品１００とは反対側に冷媒流路５０が配置された例を示したが、これらの例には限定されず、フィン２０の有無、または、冷媒流路５０の配置については任意に変更可能である。
【００７３】
次に、上述した放熱装置１Ａ〜１Ｆとは、冷媒流路５０の構成が異なる他の実施形態について説明する。
【００７４】
図８は、他の実施形態に係る放熱装置１Ｇの概略断面図である。
図８に例示されるように、冷媒流路５０は、第１冷媒流路５２と第２冷媒流路５４に加えて、凸部３０の側面３２に沿って配置される第３冷媒流路５６を含む。なお、第３冷媒流路５６は、凸部３０の側面３２の全域にわたって配置されてもよいし、凸部３０の側面３２の、少なくとも一部の領域に配置されてもよい。
上記の構成によれば、図８の熱流線Ｈに示すように、第３冷媒流路５６にも、放熱部１０より熱が流入する。その結果、第３冷媒流路５６を設けない場合に比べて、第１冷媒流路５２に流れ込む熱流束を低減することができる。これにより、熱流束の局所的な集中をより一層緩和することができる。
【００７５】
図９は、他の実施形態に係る放熱装置１Ｈの概略断面図である。
幾つかの実施形態では、冷媒流路５０が第３冷媒流路５６を含む上述の冷放熱装置の構成において、図９に示すように、放熱部１０に複数のフィン２０が設けられている。放熱装置１Ｈでは、放熱部１０に設けられるフィン２０は、第１フィン２２、第２フィン２４及び第３フィン２６を含む。第１フィン２２は、第１冷媒流路５２内に突出するように、凸部３０の先端面３４に立設される。第２フィン２４は、第２冷媒流路５４内に突出するように、凸部３０の周辺における放熱部１０の発熱部品１００とは反対側の第２表面１４に立設されている。第３フィン２６は、第３冷媒流路５６内に突出するように、凸部３０の側面３２に立設される。
【００７６】
上記構成によれば、各フィン２０（第１フィン２２、第２フィン２４及び第３フィン２６）により、放熱部１０の冷媒流路５０側の表面積が大きくなり、放熱部１０から冷媒流路５０に流れ込む熱流束が分散される。よって、冷媒流路５０へ流入する熱流束の局所的な集中を一層抑制し、例えば限界熱流束未満に抑えることができる。
また、放熱部１０の第２表面１４又は凸部３０の側面３２に各フィン２０を立設させることで、各フィン２０による伝熱面積の拡大効果を高めることができる。特に、放熱部１０の凸部３０の側面３２に第３フィン２６を立設させ、第３冷媒流路５６により多くの熱を流入させることができれば、第１冷媒流路５２に流れ込む熱流束が減少することになるので、第１冷媒流路５２に流れ込む熱流束の抑制効果をさらに高めることができる。
【００７７】
図１０は、本発明の一実施形態に係る放熱装置１Ｈの凸部３０の根本部３１を示す拡大図である。図１１は、本発明の他の実施形態に係る放熱装置１Ｉの凸部３０の根本部３１を示す拡大図である。
【００７８】
幾つかの実施形態では、フィン２０が冷媒流路５０に立設される上述の放熱装置１Ｈの構成において、図１０に示すように、第２冷媒流路５４及び第３冷媒流路５６の複数の領域のうち、放熱部１０の凸部３０の根本部３１に隣接した領域は、放熱部１０の凸部３０の側面３２、および、放熱部１０の凸部３０周辺の部位の表面と接するため、冷媒流路５０の容積に対する伝熱面積の割合が他の領域に比べて高い。よって、図１０の熱流線Ｈが示すように、熱流束が第２冷媒流路５４および第３冷媒流路５６のうち凸部３０の根本部３１に面する部分に集中し、限界熱流束を超える熱流束が流入することによる（沸騰現象による）熱伝達率の悪化が発生し、発熱部品１００が高温化してしまう虞がある。
【００７９】
この点、図１１に示す放熱装置１Ｉでは、少なくとも凸部３０の根本部３１に隣接した部位において、放熱部１０の幅方向において凸部３０から離れるにつれて、放熱部１０の第１表面１２と第２冷媒流路５４との間の厚さ方向における距離が減少するように構成される。なお、放熱部１０の第１表面１２と第２冷媒流路５４または第３冷媒流路５６との間の厚さ方向における距離の減少の仕方は特に限定されず、図１１に例示される放熱装置１Ｉの凸部３０の根本部３１のように段階的に減少してもよいし、一次関数的に減少してもよい。また、図示しないが、凸部３０の根本部３１に隣接した部位において、放熱部１０の幅方向において凸部３０から離れるにつれて、放熱部１０の第１表面１２と第３冷媒流路５６との間の厚さ方向における距離が減少するように構成されてもよい。
【００８０】
上記構成では、第２冷媒流路５４および第３冷媒流路５６のうち、放熱部１０の凸部３０の根本部３１に隣接した部位において厚さ方向位置の分布を形成し、放熱部１０の幅方向において凸部３０から離れるにつれて、放熱部１０の発熱部品１００側の第１表面１２と冷媒流路５０（第２冷媒流路５４又は第３冷媒流路５６）との距離が減少するようにしている。これにより、第２フィン２４及び第３フィン２６によって仕切られた第２冷媒流路５４および第３冷媒流路５６の複数の領域のうち、放熱部１０の凸部３０の根本部３１に隣接した領域の伝熱面積を低減し、凸部３０根本部３１周辺における局所的な熱流束の集中を緩和できる。
【００８１】
図１２は、本発明の一実施形態に係る放熱装置１Ｊを概略的に示す斜視図である。図１３は、別の実施形態に係る放熱装置１Ｋを概略的に示す斜視図である。図１４は、さらに別の実施形態に係る放熱装置１Ｌを概略的に示す斜視図である。図１５は、さらに別の実施形態に係る放熱装置１Ｍを概略的に示す斜視図である。
【００８２】
幾つかの実施形態では、図１２に例示されるように、凸部３０は、放熱部１０の第１端部１１から、第１端部１１に対向する第２端部１３まで延在している。
【００８３】
一方、他の実施形態では、図１３及び図１４に例示されるように、凸部３０は、放熱部１０の第２表面１４の外周縁１６よりも内側に凸部３０の全体が含まれるように設けられる。換言すると、凸部３０は、放熱部１０の外周縁１６内に収まるように配置される。
また、第３冷媒流路５６は、凸部３０の全周に亘って凸部３０を取り囲むように配置される。なお、冷媒流路５０の設けられる範囲は特に限定されず、放熱部１０の第２表面１４の全領域にわたって配置されてもよいし、放熱部１０の第２表面１４の一部の領域のみにわたって配置されてもよい。さらに、凸部３０の先端面３４の形状は特に限定されず、図１３に例示されるように矩形でもよいし、図１４に例示されるように円形であってもよい。また、凸部３０の表面は、平坦面であってもよいし、少なくとも一部の領域において、凹凸又は湾曲面を有していてもよい。
上述した構成によれば、凸部３０の全周ではなく特定の周方向領域にのみ第３冷媒流路５６が配置された場合と比べて、第３冷媒流路５６に流れ込む熱流束を増大させ、結果的に第１冷媒流路５２に流れ込む熱流束を減少させることができる。これにより、熱流束の局所的な集中をより一層緩和することができる。
【００８４】
図１５に示す放熱装置１Ｍでは、凸部３０は、放熱部１０の中心から外側に向かって第１表面１２に近づくように第１表面１２に対して傾斜した複数の傾斜面１５（図１５に示す例では４つの傾斜面１５）を有する。
このように、複数の傾斜面１５を有する凸部３０に接するように冷媒流路５０を配置することで、図１３及び図１４の実施形態と同様に、凸部３０の全周に亘って熱流束を分散して冷媒流路５０に流入させることができ、第１領域Ｇ１内における冷媒流路５０に流れ込む熱流束を、特に限界熱流束未満に効果的に抑えることができる。
【００８５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない範囲での種々の変更が可能である。
【００８６】
例えば、上述の実施形態では、放熱部１０の具体的構成について特に説明しなかったが、放熱部１０は、発熱部品１００としての電子部品の電極であってもよい。
図１６は、本発明の一実施形態に係る放熱装置１Ｎの概略断面図である。また、図１７は、他の実施形態に係る放熱装置１Ｏの概略断面図である。
【００８７】
幾つかの実施形態では、図１６及び図１７に例示されるように、発熱部品１００は、電極１０ａを有する電子部品１００ａを含む。電子部品１００ａの電極１０ａの内部には冷媒流路５０が形成される。具体的には、冷媒流路５０は、電極１０ａの厚さ方向において、第１領域Ｇ１における冷媒流路５０の形成位置が、第２領域Ｇ２における冷媒流路５０の形成位置よりも、電子部品１００ａの発熱源１０ｅから遠くなるように、放熱部１０としての電極１０ａ内に形成される。また、上記冷媒流路５０内に突出するようにフィン２０ａが立設され、少なくとも部分的に冷媒流路５０内に侵入している。
【００８８】
電子部品１００ａから放熱部１０が独立して設けられる場合、放熱部１０を熱伝導性に優れた導電体で形成したとしても、電子部品１００ａの内部における発熱源１０ｅ（例えば、半導体素子を含む能動素子、キャパシタや抵抗等の受動素子）と放熱部１０との間には熱伝導性の低い絶縁材が介在することになるため、放熱部１０による冷却性能は限定的である。その結果、電子部品１００ａ内部の発熱源１０ｅの温度が上昇し、電子部品１００ａの許容温度を超え、電子部品１００ａの寿命が短くなる場合がある。
【００８９】
この点、図１６及び図１７に示す実施形態によれば、電子部品１００ａの電極１０ａ自体の内部に冷媒流路５０を形成することで、熱伝導性に優れた電極１０ａを放熱部１０として利用可能となり、電子部品１００ａを効果的に冷却することができる。これにより、電子部品１００ａの温度上昇を抑制して、電子部品１００ａの寿命を延ばすことができる。
なお、冷媒流路５０が形成される電極１０ａは、電子部品１００ａとしての半導体素子を構成する電極１０ａ（例えば、ゲート電極１０ｂ、ソース電極１０ｃ、ドレイン電極１０ｄ等）であってもよい。
【００９０】
また、図１７に例示した実施形態では、上記冷媒流路５０を形成する壁面が絶縁性部材６０で覆われる。なお、絶縁性部材６０の材質は、特に限定されず、例えば、ダイヤモンドやセラミック等の絶縁性物質であってもよい。導電性流体を冷媒として用いる場合、電子部品１００ａの電極１０ａの内部に形成された冷媒流路５０を流れる冷媒（導電性流体）に電極１０ａから電流が流れてしまう可能性がある。
この点、上記構成によれば、冷媒流路５０を形成する壁面が絶縁性部材６０で覆われているため、冷却効果に優れる導電性流体を冷媒として用いる場合であっても、電極１０ａから冷媒に電流が流れることを防止できる。
【符号の説明】
【００９１】
１Ａ〜１Ｏ        放熱装置
１０              放熱部
１０ａ            電極
１１              放熱部の第１端部
１２              放熱部の第１表面
１３              放熱部の第２端部
１４              放熱部の第２表面
１５              放熱部の傾斜面
１６              放熱部の外周縁
１７              流路形成部材
１８              流路形成部材の表面
２０，２０ａ      フィン
２２              第１フィン
２４              第２フィン
２６              第３フィン
３０              凸部
３１              根本部
３２              凸部の側面
３４              凸部の先端面
５０              冷媒流路
５１              壁面
５２              第１冷媒流路
５３              直線部
５４              第２冷媒流路
５５              段差部
５６              第３冷媒流路
５８              冷媒流路の複数の流路域
６０              絶縁性部材
１００            発熱部品
１００ａ          電子部品
Ｇ１              第１領域
Ｇ２              第２領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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