(57)【要約】【課題】冷却用の流体を送液可能な冷却モジュール及び回路基板を提供する。【解決手段】本発明の冷却モジュールは、電気浸透流ポンプを備える冷却モジュールであって、前記電気浸透流ポンプは、冷却用の流体が通過可能な第１電極と、前記第１電極と間隔を有して配置され、前記流体が通過可能な第２電極と、前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、前記流体が通過可能なマイクロチャネルを有する誘電体層と、を有し、前記第１電極と前記第２電極とは相互に極性が異なる【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気浸透流ポンプを備える冷却モジュールであって、
前記電気浸透流ポンプは、
冷却用の流体が通過可能な第１電極と、
前記第１電極と間隔を有して配置され、前記流体が通過可能な第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、前記流体が通過可能なマイクロチャネルを有する誘電体層と、
を有し、
前記第１電極と前記第２電極とは相互に極性が異なる、冷却モジュール。
【請求項２】
前記誘電体層は、複数の球体を含み、
前記マイクロチャネルは、前記複数の球体間に形成される空隙である、
請求項１に記載の冷却モジュール。
【請求項３】
更に、前記電気浸透流ポンプを内包する外装体を備え、
前記外装体は、
開口を有する筐体と、
前記筐体の前記開口を閉塞する蓋体と、
を有し、
前記筐体は、第１側壁と、前記第１側壁と向かいあう第２側壁と、前記蓋体と対向し、且つ前記第１側壁と前記第２側壁とを接続する接続部と、を有し、
前記第１電極、前記第２電極及び前記誘電体層は、前記筐体の前記第１側壁から前記第２側壁に向かう方向に積層して配置され、
前記第１電極側に位置する前記筐体の第１側壁には、前記第１電極、前記第２電極及び前記誘電体層が積層される方向に、前記流体が流入する流入口が設けられており、
前記第２電極側に位置する前記筐体の第２側壁には、前記第１電極、前記第２電極及び前記誘電体層が積層される方向に、前記流体が流出する流出口が設けられている、
請求項１又は２に記載の冷却モジュール。
【請求項４】
前記接続部には、
前記第１電極と接続される第１電極端子部と、
前記第２電極と接続される第２電極端子部と、
が設けられている、請求項３に記載の冷却モジュール。
【請求項５】
前記第１電極と前記第２電極とは、前記誘電体層を介して対向している、請求項４に記載の冷却モジュール。
【請求項６】
前記蓋体は、前記誘電体層と接触する面に複数の凹部を有し、
前記複数の凹部は、前記誘電体層の形状に沿った形状を有する、
請求項３〜５のいずれか一項に記載の冷却モジュール。
【請求項７】
前記誘電体層を第１誘電体層とし、
前記電気浸透流ポンプは、更に、
前記第２電極と間隔を有して配置され、前記流体が通過可能な第３電極と、
前記第３電極と間隔を有して配置され、前記流体が通過可能な第４電極と、
前記第２電極と前記第３電極との間に配置され、前記マイクロチャネルを有する第２誘電体層と、
前記第３電極と前記第４電極との間に配置され、前記マイクロチャネルを有する第３誘電体層と、
を備え、
前記第１電極及び前記第３電極の極性と、前記第２電極及び前記第４電極の極性とは異なる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の冷却モジュール。
【請求項８】
前記第１誘電体層及び前記第３誘電体層の厚みは、前記第２誘電体層の厚みより小さい、請求項７に記載の冷却モジュール。
【請求項９】
１つ又は複数のＩＣ基板と、
前記１つ又は複数のＩＣ基板に実装される１つ又は複数のＩＣ素子と、
前記ＩＣ素子に取り付けられる請求項１〜８のいずれか一項に記載の１つ又は複数の冷却モジュールと、
を備える、回路基板。
【請求項１０】
更に、
前記１つ又は複数のＩＣ素子と前記１つ又は複数の冷却モジュールとの間に配置される１つ又は複数のヒートスプレッダーと、
前記１つ又は複数のＩＣ基板と前記１つ又は複数のヒートスプレッダーとが実装されるマザー基板と、
を備える、請求項９に記載の回路基板。
【請求項１１】
前記マザー基板は、入力側端子及び出力側端子を有する電源を有し、
前記電源の前記入力側端子は、前記１つ又は複数の冷却モジュールの第１電極端子部に接続され、
前記電源の前記出力側端子は、前記１つ又は複数の冷却モジュールの第２電極端子部に接続される、
請求項１０に記載の回路基板。
【請求項１２】
前記１つ又は複数の冷却モジュールは、前記１つ又は複数のヒートスプレッダーの上に配置され、
前記１つ又は複数の冷却モジュールにおいて、前記１つ又は複数のヒートスプレッダーと接触していない部分は、前記マザー基板に取り付けられる、
請求項１０又は１１に記載の回路基板。
【請求項１３】
更に、
前記複数の冷却モジュールを並列に接続する配管を備える、請求項９〜１２のいずれか一項に記載の回路基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気浸透流ポンプを備える冷却モジュール、およびその冷却モジュールを備える回路基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、複数の冷却モジュール、複数の熱交換器、ならびに複数の冷却モジュールおよび複数の熱交換器に流体接続する複数の導管を備える液体冷却システムが開示されている。冷却モジュールは、電子システムの回路基板上の発熱する電子部品に熱的に接続されており、冷却モジュール内を流れる冷却剤によって電子部品を冷却している。
【０００３】
特許文献２には、高密度集積回路パッケージを冷却するための装置が開示されている。特許文献２に記載の装置は、ＩＣパツケ−ジと別のＩＣを入れる基板、及び基板を覆ってＩＣを封じる熱交換器部を包含している。熱交換器部を通る冷却剤は、ＩＣの操作に付随する熱を運び出している。熱交換器部は、高伝熱材から成る底板、金網を含むメンブレン部とＩＣ上面に接するように変形可能な接触板を備える冷却剤室を持つハウジングを含む。冷却剤室内には、複数の熱伝達球が充填されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２／０１０６０８３号
【特許文献２】米国特許第４６１２９７８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、冷却用の流体を送液可能な冷却モジュール及び回路基板が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様の冷却モジュールは、
電気浸透流ポンプを備える冷却モジュールであって、
前記電気浸透流ポンプは、
冷却用の流体が通過可能な第１電極と、
前記第１電極と間隔を有して配置され、前記流体が通過可能な第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、前記流体が通過可能なマイクロチャネルを有する誘電体層と、
を有し、
前記第１電極と前記第２電極とは相互に極性が異なる。
【０００７】
本発明の一態様の回路基板は、
１つ又は複数のＩＣ基板と、
前記１つ又は複数のＩＣ基板に実装される１つ又は複数のＩＣ素子と、
前記ＩＣ素子に取り付けられる前記態様の１つ又は複数の冷却モジュールと、
を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、冷却用の流体を送液可能な冷却モジュール及び回路基板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る実施の形態１の冷却システムの一例の概略ブロック図である。
【図２】本発明に係る実施の形態１の冷却モジュールの一例の平面視における概略構成図である。
【図３】図２のＺ１部分の概略拡大図である。
【図４】本発明に係る実施の形態１の冷却モジュールの一例の正面視における概略構成図である。
【図５】本発明に係る実施の形態１の冷却モジュールの一例の側面視における概略断面図である。
【図６】本発明に係る実施の形態１の回路基板の一例の概略図である。
【図７Ａ】本発明に係る実施の形態１の冷却モジュールの製造工程の一例を示す概略図である。
【図７Ｂ】本発明に係る実施の形態１の冷却モジュールの製造工程の一例を示す概略図である。
【図７Ｃ】本発明に係る実施の形態１の冷却モジュールの製造工程の一例を示す概略図である。
【図７Ｄ】本発明に係る実施の形態１の冷却モジュールの製造工程の一例を示す概略図である。
【図７Ｅ】本発明に係る実施の形態１の冷却モジュールの製造工程の一例を示す概略図である。
【図７Ｆ】本発明に係る実施の形態１の冷却モジュールの製造工程の一例を示す概略図である。
【図８Ａ】第１電極及び第２電極の製造工程の一例を示す概略図である。
【図８Ｂ】第１電極及び第２電極の製造工程の一例を示す概略図である。
【図９】本発明に係る実施の形態２の冷却モジュールの一例の平面視における概略構成図である。
【図１０】本発明に係る実施の形態２の冷却モジュールの原理を説明する概略図である。
【図１１】本発明に係る実施の形態３の回路基板の一例を備える冷却システムの概略ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（本発明に至った経緯）
ＩＣ素子などの電子部品を冷却する技術として、例えば、特許文献１に記載の冷却システム及び特許文献２に記載の冷却装置が知られている。これらのシステム及び装置では、ポンプによって冷却用液体を送液することによって、冷却モジュール及び熱交換器に冷却用液体を循環させている。これにより、冷却モジュールに物理的に接触するＩＣ素子を冷却している。
【００１１】
近年、このような冷却モジュールを備えるシステム及び装置において、システム及び装置の小型化及び薄型化が求められている。しかしながら、これらのシステム及び装置においては、冷却用液体を循環させるために必要な送液能力を有するポンプを冷却モジュールとは別の構成要素として備えている。このため、ポンプを設置するスペースが必要となり、システム及び装置の小型化及び薄型化することが難しいという問題がある。
【００１２】
そこで、本発明者らは、鋭意検討したところ、流体による冷却と送液とを可能とする電気浸透流ポンプを備える冷却モジュールを見出し、以下の発明に至った。
【００１３】
本発明の一態様の冷却モジュールは、
電気浸透流ポンプを備える冷却モジュールであって、
前記電気浸透流ポンプは、
冷却用の流体が通過可能な第１電極と、
前記第１電極と間隔を有して配置され、前記流体が通過可能な第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に配置され、前記流体が通過可能なマイクロチャネルを有する誘電体層と、
を有し、
前記第１電極と前記第２電極とは相互に極性が異なる。
【００１４】
このような構成により、冷却用の流体を送液可能な冷却モジュールを提供することができる。
【００１５】
前記冷却モジュールにおいて、前記誘電体層は、複数の球体を含み、
前記マイクロチャネルは、前記複数の球体間に形成される空隙であってもよい。
【００１６】
このような構成により、電気浸透流が生じる寸法のマイクロチャネルを容易に形成することができる。
【００１７】
前記冷却モジュールにおいて、更に、前記電気浸透流ポンプを内包する外装体を備え、
前記外装体は、
開口を有する筐体と、
前記筐体の前記開口を閉塞する蓋体と、
を有し、
前記筐体は、第１側壁と、前記第１側壁と向かいあう第２側壁と、前記蓋体と対向し、且つ前記第１側壁と前記第２側壁とを接続する接続部と、を有し、
前記第１電極、前記第２電極及び前記誘電体層は、前記筐体の前記第１側壁から前記第２側壁に向かう方向に積層して配置され、
前記第１電極側に位置する前記筐体の第１側壁には、前記第１電極、前記第２電極及び前記誘電体層が積層される方向に、前記流体が流入する流入口が設けられており、
前記第２電極側に位置する前記筐体の第２側壁には、前記第１電極、前記第２電極及び前記誘電体層が積層される方向に、前記流体が流出する流出口が設けられていてもよい。
【００１８】
このような構成により、電気浸透流によって流体を容易に送液することができる。
【００１９】
前記冷却モジュールにおいて、前記接続部には、
前記第１電極と接続される第１電極端子部と、
前記第２電極と接続される第２電極端子部と、
が設けられていてもよい。
【００２０】
このような構成により、第１電極及び第２電極を、第１電極端子部及び第２電極端子部を介して電源に容易に接続することができる。
【００２１】
前記冷却モジュールにおいて、前記第１電極と前記第２電極とは、前記誘電体層を介して対向していてもよい。
【００２２】
このような構成により、電気浸透流によって流体を更に容易に送液することができる。
【００２３】
前記冷却モジュールにおいて、前記蓋体は、前記誘電体層と接触する面に複数の凹部を有し、
前記複数の凹部は、前記誘電体層の形状に沿った形状を有していてもよい。
【００２４】
このような構成により、冷却モジュールの冷却性能を向上させることができる。
【００２５】
前記冷却モジュールにおいて、前記誘電体層を第１誘電体層とし、
前記電気浸透流ポンプは、更に、
前記第２電極と間隔を有して配置され、前記流体が通過可能な第３電極と、
前記第３電極と間隔を有して配置され、前記流体が通過可能な第４電極と、
前記第２電極と前記第３電極との間に配置され、前記マイクロチャネルを有する第２誘電体層と、
前記第３電極と前記第４電極との間に配置され、前記マイクロチャネルを有する第３誘電体層と、
を備え、
前記第１電極及び前記第３電極の極性と、前記第２電極及び前記第４電極の極性とは異なっていてもよい。
【００２６】
このような構成により、送液する流体の流量を大きくすることができる。
【００２７】
前記冷却モジュールにおいて、前記第１誘電体層及び前記第３誘電体層の厚みは、前記第２誘電体層の厚みより小さくてもよい。
【００２８】
このような構成により、送液する流体の流量を更に大きくすることができる。
【００２９】
本発明の一態様の回路基板は、
１つ又は複数のＩＣ基板と、
前記１つ又は複数のＩＣ基板に実装される１つ又は複数のＩＣ素子と、
前記ＩＣ素子に取り付けられる前記態様の１つ又は複数の冷却モジュールと、
を備える。
【００３０】
このような構成により、冷却用の流体を送液可能な冷却モジュールを備える回路基板を提供することができる。
【００３１】
前記回路基板において、更に、
前記１つ又は複数のＩＣ素子と前記１つ又は複数の冷却モジュールとの間に配置される１つ又は複数のヒートスプレッダーと、
前記１つ又は複数のＩＣ基板と前記１つ又は複数のヒートスプレッダーとが実装されるマザー基板と、
を備えてもよい。
【００３２】
このような構成により、冷却モジュールの冷却性能を更に向上させることができる。
【００３３】
前記回路基板において、前記マザー基板は、入力側端子及び出力側端子を有する電源を有し、
前記電源の前記入力側端子は、前記１つ又は複数の冷却モジュールの第１電極端子部に接続され、
前記電源の前記出力側端子は、前記１つ又は複数の冷却モジュールの第２電極端子部に接続されてもよい。
【００３４】
このような構成により、マザー基板の電源を利用して、冷却モジュールを駆動することができる。
【００３５】
前記回路基板において、前記１つ又は複数の冷却モジュールは、前記１つ又は複数のヒートスプレッダーの上に配置され、
前記１つ又は複数の冷却モジュールにおいて、前記１つ又は複数のヒートスプレッダーと接触していない部分は、前記マザー基板に取り付けられてもよい。
【００３６】
このような構成により、冷却モジュールをヒートスプレッダーに接触させつつ、冷却モジュールをマザー基板に取り付けることができる。
【００３７】
前記回路基板において、更に、
前記複数の冷却モジュールを並列に接続する配管を備えてもよい。
【００３８】
このような構成により、流体の流量を大きくし、冷却性能を向上させることができる。
【００３９】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明では、必要に応じて特定の方向あるいは位置を示す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」を含む用語）を用いるが、それらの用語の使用は図面を参照した本開示の理解を容易にするためであって、それらの用語の意味によって本開示の技術的範囲が限定されるものではない。また、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。さらに、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは必ずしも合致していない。
【００４０】
（実施の形態１）
［全体構成］
図１は、本発明に係る実施の形態１の冷却システム１の一例の概略ブロック図である。図２は、本発明に係る実施の形態１の冷却モジュール３の一例の平面視における概略構成図である。図３は、図２のＺ１部分の概略拡大図である。図４は、本発明に係る実施の形態１の冷却モジュール３の一例の正面視における概略構成図である。図５は、本発明に係る実施の形態１の冷却モジュール３の一例の側面視における概略断面図である。図中のＸ、Ｙ、Ｚ方向は、それぞれ冷却モジュール３の横方向、縦方向、厚み方向を示している。
【００４１】
図１に示すように、冷却システム１は、ＩＣ素子２、冷却モジュール３、熱交換器４、ファン５及び配管６を備える。実施の形態１では、ＩＣ素子２及び冷却モジュール３は、回路基板７の構成要素となる。冷却モジュール３及び熱交換器４は、配管６によって接続されている。配管６は、冷却モジュール３と熱交換器４とに接続され、冷却用の流体を冷却モジュール３と熱交換器４とに循環させている。
【００４２】
流体としては、純水、メタノール、エタノール、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）、プロパノール、ブタノール、フロン系液体、フッ素系液体、ＴＢＥ（トリスホウ酸）緩衝剤、ホウ酸塩緩衝剤、リン酸塩緩衝剤などを用いることができる。流体が純水の場合は、電解質濃度が小さいことが好ましい。
【００４３】
＜ＩＣ素子＞
ＩＣ素子２は、基板に実装される素子である。例えば、ＩＣ素子２は、処理回路などを含む電子部品である。ＩＣ素子２は、冷却モジュール３によって冷却される対象である。例えば、ＩＣ素子２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）又はＧＰＵ（Graphics Processing Unit）である。
【００４４】
＜冷却モジュール＞
冷却モジュール３は、ＩＣ素子２と物理的に接触し、ＩＣ素子２を冷却する。冷却モジュール３には、配管６を通じて流体が供給される。冷却モジュール３は、配管６から供給される流体によってＩＣ素子２を冷却する。具体的には、ＩＣ素子２で発生した熱が冷却モジュール３を流れる流体に移動することによって、ＩＣ素子２が冷却される。
【００４５】
図２及び図５に示すように、冷却モジュール３は、電気浸透流ポンプ８と、外装体１０と、を備える。電気浸透流ポンプ８は、外装体１０に内包されている。
【００４６】
外装体１０は、開口を有する筐体１０ａと、筐体１０ａの開口を閉塞する蓋体１０ｂと、を備える。筐体１０ａは、第１側壁１０ａａと、第１側壁１０ａａと向かいあう第２側壁１０ａｂと、蓋体１０ｂと対向し、且つ第１側壁１０ａａと第２側壁１０ａｂとを接続する接続部１０ａｃと、を有する。第１側壁１０ａａ、第２側壁１０ａｂ、及び接続部１０ａｃは板状に形成されている。また、外装体１０は、流体が流入する流入口１１と、流体が流出する流出口１２と、を有する。具体的には、流入口１１は、筐体１０ａの第１側壁１０ａａに設けられている。流出口１２は、筐体１０ａの第２側壁１０ａｂに設けられている。実施の形態１では、流入口１１から流出口１２へ向かう方向が流体の流動方向Ａ１となる。このように、冷却モジュール３においては、流体が流入口１１から流れ込み、外装体１０の内部を通って流出口１２から排出される。
【００４７】
外装体１０は、絶縁性材料で形成されている。絶縁性材料としては、例えば、セラミクスが挙げられる。
【００４８】
図４及び図５に示すように、接続部１０ａｃには、第１電極端子部１９ａ及び第２電極端子部１９ｂが設けられている。接続部１０ａｃは、ＸＹ平面に沿って延びる平板状を有する。接続部１０ａｃのＸ方向における一端は、Ｚ方向に延びる第１側壁１０ａａと接続されている。接続部１０ａｃのＸ方向における他端は、Ｚ方向に延びる第２側壁１０ａｂと接続されている。第１電極端子部１９ａ及び第２電極端子部１９ｂは、導電性材料で構成されている。第１電極端子部１９ａ及び第２電極端子部１９ｂは、それぞれ絶縁体２０ａ，２０ｂによって覆われている。
【００４９】
筐体１０ａと蓋体１０ｂとで形成される外装体１０の内部には、電気浸透流ポンプ８が配置されている。電気浸透流ポンプ８は、第１電極１３と、第１電極１３と間隔を有して配置される第２電極１４と、第１電極１３と第２電極１４との間に配置される誘電体層１５と、を備える。第１電極１３、第２電極１４及び誘電体層１５は、筐体１０ａの内部に積層して配置されている。具体的には、第１電極１３、第２電極１４及び誘電体層１５は、筐体１０ａの第１側壁１０ａａから第２側壁１０ａｂに向かう方向に積層して配置されている。実施の形態１では、筐体１０ａの内部において、第１電極１３、誘電体層１５、第２電極１４の順に流動方向Ａ１に沿って積層されることによって、電気浸透流ポンプ８が構成されている。また、第１電極１３と第２電極１４とは、誘電体層１５を介して対向している。
【００５０】
筐体１０ａの流入口１１は、第１電極１３側に位置する筐体１０ａの第１側壁１０ａａにおいて、第１電極１３、第２電極１４及び誘電体層１５が積層する方向（Ｙ方向）に設けられている。筐体１０ａの流出口１２は、第２電極１４側に位置する筐体１０ａの第２側壁１０ａｂにおいて、第１電極１３、第２電極１４及び誘電体層１５が積層する方向（Ｙ方向）に設けられている。言い換えると、筐体１０ａの流入口１１及び流出口１２は、流体の流動方向Ａ１に沿って設けられている。
【００５１】
第１電極１３及び第２電極１４は、流体が通過可能な材料で形成されている。第１電極１３及び第２電極１４は、例えば、厚さが１μｍの多孔質の導電性材料で構成される。多孔質の導電性材料としては、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｎｉなどの金属材料を用いることができる。実施の形態１では、第１電極１３及び第２電極１４は、対向する２つの主面を有する平板状の金属メッシュで構成されている。
【００５２】
第１電極１３と第２電極１４とは、互いに間隔を有して対向して配置されている。具体的には、第１電極１３と第２電極１４とは、流体の流動方向Ａに間隔を有して対向して配置されている。また、第１電極１３及び第２電極１４の主面は、流体の流動方向Ａ１と交差する方向に配置されている。
【００５３】
第１電極１３は、第２電極１４よりも上流側に配置されている。具体的には、第１電極１３は、流入口１１に近い側に配置されている。第２電極１４は、流出口１２に近い側に配置されている。実施の形態１では、第１電極１３は、第１側壁１０ａａ付近に配置されている。第２電極１４は、第２側壁１０ａｂ付近に配置されている。
【００５４】
誘電体層１５は、複数のマイクロチャネル１７が設けられた誘電体で構成されている。マイクロチャネル１７とは、誘電体に設けられた、流体が流動可能な流路である。誘電体は、例えば、多孔質のセラミクスで構成されている。多孔質のセラミクスとしては、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＢａＴｉＯ３などを用いることができる。
【００５５】
実施の形態１では、誘電体層１５は、複数の球体１６で構成されている。誘電体層１５は、第１電極１３と第２電極１４との間に複数の球体１６を配置することによって形成される。具体的には、外装体１０の内部において、第１電極１３と第２電極１４との間の空間を複数の球体１６で満たすことによって、誘電体層１５が形成される。
【００５６】
実施の形態１では、図３に示すように、マイクロチャネル１７は、複数の球体１６間に形成される空隙である。具体的には、マイクロチャネル１７は、隣接する複数の球体１６において、互いに接触しない部分で画定される空隙である。マイクロチャネル１７は、電気浸透流が生じる寸法で設計される。
【００５７】
複数の球体１６は、例えば、セラミクス又はセラミクスコーティングが施された金属で構成されていてもよい。複数の球体１６の寸法は、例えば、直径０．１μｍ以上５０μｍ以下である。より好ましくは、複数の球体１６の寸法は、直径１μｍ以上２０μｍ以下である。
【００５８】
図２及び図４−５に示すように、第１電極１３は、直流または交流の電源１８の入力側端子に接続されている。第２電極１４は、電源１８の出力側端子に接続されている。具体的には、第１電極１３は、筐体１０ａの接続部１０ａｃに設けられた第１電極端子部１９ａを介して電源１８の入力側端子に接続される。第２電極１４は、筐体１０ａの接続部１０ａｃに設けられた第２電極端子部１９ｂを介して電源１８の出力側端子に接続される。このように、第１電極１３と第２電極１４とは、相互に極性が異なっている。実施の形態１では、第１電極１３が陽極となり、第２電極１４が陰極となる。
【００５９】
図５に示すように、蓋体１０ｂは、誘電体層１５と接触する面に複数の凹部１０ｂａを有する。複数の凹部１０ｂａは、誘電体層１５の形状に沿った形状を有する。具体的には、複数の凹部１０ｂａは、それぞれ、複数の球体１６の少なくとも一部が収まる寸法の半球形状を有する。複数の凹部１０ｂａは、蓋体１０ｂにおいて、誘電体層１５が配置される第１電極１３と第２電極１４との間に設けられている。
【００６０】
冷却モジュール３を冷却対象であるＩＣ素子２などに取り付けた状態では、蓋体１０ｂにＩＣ素子２又は、ＩＣ素子２に取り付けられるヒートスプレッダーなどによって、蓋体１０ｂが誘電体層１５に押圧される。これにより、蓋体１０ｂに接触する複数の球体１６の少なくとも一部が複数の凹部１０ｂａ内に配置される。その結果、蓋体１０ｂと誘電体層１５との接触面積を増やすことができる。蓋体１０ｂと誘電体層１５との接触面積を増やすことによって、熱伝導性を向上させることができる。蓋体１０ｂには冷却対象であるＩＣ素子２が接触して配置されるため、蓋体１０ｂと誘電体層１５との接触面積を増やすことによって、冷却効果を向上させることができる。
【００６１】
蓋体１０ｂは、金属材料で形成される。金属材料としては、例えば、Ａｌ、Ｃｕなどが挙げられる。
【００６２】
＜熱交換器＞
熱交換器４は、配管６を通じて冷却モジュール３から流れてくる流体を冷却する。具体的には、熱交換器４は、ファン５から供給される冷却用空気と、冷却モジュール３から流れてくる流体との間で熱交換を行う。このように、熱交換器４は、冷却モジュール３で加温された流体をファン５から供給される冷却用空気によって冷却し、配管６を通じて再び冷却モジュール３に流体を戻している。
【００６３】
［動作］
次に、冷却モジュール３の動作について図２及び図５を用いて説明する。なお、図２及び図５においては、冷却モジュール３内部に流体が存在する状態とする。
【００６４】
図２及び図５に示すように、冷却モジュール３内部に流体が存在する状態で、第１電極１３と第２電極１４との間に電源１８によって電圧を印加する。これにより、第１電極１３から第２電極１４に向かって電界Ｅが発生する。即ち、第１電極１３と第２電極１４との間に、流入口１１から流出口１２に向かう流体の流動方向Ａ１に向かって、電界Ｅが発生する。
【００６５】
第１電極１３と第２電極１４との間に電界Ｅが発生すると、誘電体層１５の内部に設けられたマイクロチャネル１７に存在する流体に、駆動力Ｆが発生する。この駆動力Ｆの向きは、誘電体層１５の材料と流体の成分との組み合わせにより、決まる。たとえば、流体が水、誘電体層がＳｉＯ２のときには、電界Ｅと同じ方向に駆動力Ｆが発生する。その結果、誘電体層１５内部に設けられたマイクロチャネル１７に存在する液体が流動方向Ａ１に流れる。なお、駆動力Ｆの大きさは、第１電極１３と第２電極１４との間に発生する電界Ｅの強度に比例し、電界Ｅの強度の大きさは、誘電体層１５の厚さに反比例する。
【００６６】
電気浸透流を用いたポンプの流量Ｑは、例えば、次の数式１により算出される。
【数１】
2020186658.tif 000003
【００６７】
上記数式１において、Ａは誘電体の流動方向に垂直な断面の面積[ｍ２]、Ｌは誘電体の厚み[ｍ]、Ψは多孔質誘電体の気孔率、τは多孔質誘電体の屈曲度、αは多孔質誘電体の平均気孔径[ｍ]、εは溶液の誘電率[Ｃ/Ｖ・ｍ]、μは溶液の粘度[Ｐａ・ｓ]、ζはゼータ電位[Ｖ]、λはデバイ長[ｍ]、Ｉ１は１次修正ベッセリ関数、Ｉ０は０次修正ベッセリ関数、ΔＰは圧力勾配[Ｐａ]、Ｖは印加電圧[Ｖ]を表す 。
【００６８】
すなわち、電気浸透流ポンプ８の流量と、第１電極１３と第２電極１４との間に発生する電界Ｅの強度（＝Ｖ／Ｌ）とは、線形関係にある。
【００６９】
このように、冷却モジュール３では、電気浸透流を用いて流体を移動させることによって、流体を冷却モジュール３と熱交換器４との間を、配管６を通じて循環させている。即ち、冷却モジュール３は、ＩＣ素子２を冷却する機能を有しつつ、流体を循環させる駆動力を発生させるポンプとしての機能を有する。
【００７０】
［回路基板］
次に、冷却モジュール３を備える回路基板７の一例について図６を用いて説明する。図６は、本発明に係る実施の形態１の回路基板７の一例の概略図である。
【００７１】
図６に示すように、回路基板７は、ＩＣ素子２、冷却モジュール３、ヒートスプレッダー５１、ＩＣ基板５２及びマザー基板５３を備える。
【００７２】
ヒートスプレッダー５１は、ＩＣ素子２と冷却モジュール３との間に配置される。ヒートスプレッダー５１は、例えば、Ｃｕ又はＡｌなどの金属材料で形成されている。ヒートスプレッダー５１は、ＩＣ素子２で発生した熱を効率良く冷却モジュール３に熱伝導する。
【００７３】
ＩＣ基板５２は、ＩＣ素子２が実装される基板である。例えば、ＩＣ素子２を包含するＩＣパッケージが実装される。
【００７４】
マザー基板５３は、ＣＰＵ、メモリなどが組み込まれる電子回路の基板である。実施の形態１では、マザー基板５３には、ＩＣ基板５２及び電源１８ａが実装される。
【００７５】
電源１８ａは、マザー基板５３に実装されており、電源電圧は直流１２Ｖである。。電源１８ａの入力側端子は、冷却モジュール３の第１電極端子部１９ａに接続される。電源１８ａの出力側端子は、冷却モジュール３の第２電極端子部１９ｂに接続される。これにより、冷却モジュール３内に配置される第１電極１３は、第１電極端子部１９ａを介して電源１８ａの入力側端子に接続される。また、第２電極１４は、第２電極端子部１９ｂを介して電源１８ａの出力側端子に接続される。
【００７６】
冷却モジュール３は、ヒートスプレッダー５１の上に配置されると共に、例えば、ねじなどによってマザー基板５３に取り付けられる。例えば、冷却モジュール３においてヒートスプレッダー５１と接触していない部分が、ねじなどによってマザー基板５３に取り付けられる。具体的には、冷却モジュール３における蓋体１０ｂの外形が、冷却モジュール３が配置されるヒートスプレッダー５１の上面よりも大きい。このため、蓋体１０ｂの外縁部は、ヒートスプレッダー５１と接触しない部分となる。ＩＣ素子２で発生した熱は、ヒートスプレッダー５１を介して冷却モジュール３に伝導する。これにより、冷却モジュール３は、ＩＣ素子２を冷却している。
【００７７】
なお、冷却モジュール３は、ねじによる取り付けに限定されず、種々の方法によってマザー基板５３に取り付けることができる。
【００７８】
［冷却モジュールの製造方法］
冷却モジュール３の製造方法の一例について図７Ａ〜７Ｆを用いて説明する。図７Ａ〜７Ｆは、本発明に係る実施の形態１の冷却モジュール３の製造工程の一例を示す概略図である。
【００７９】
図７Ａに示すように、筐体１０ａを準備する。具体的には、筐体１０ａの接続部１０ａｃを下側にし、且つ、筐体１０ａの開口を上側にして、筐体１０ａを配置する。筐体１０ａの接続部１０ａｃには、筐体１０ａの内側と外側とを連通する貫通孔２１ａ，２１ｂが設けられている。
【００８０】
図７Ｂに示すように、筐体１０ａに第１電極端子部１９ａ及び第２電極端子部１９ｂを形成する。例えば、筐体１０ａの接続部１０ａｃに設けられた貫通孔２１ａ，２１ｂに、それぞれ、導電性材料を挿入することによって、第１電極端子部１９ａ及び第２電極端子部１９ｂを形成する。
【００８１】
図７Ｃに示すように、筐体１０ａの内部に、第１電極１３を配置する。具体的には、第１電極１３は、筐体１０ａの内部において、流入口１１に近い側、即ち第１側壁１０ａａ（図２及び図５参照）に付近に配置される。また、第１電極１３の主面は、流入口１１から流出口１２に向かう方向（流動方向Ａ１）と交差する方向に配置される。第１電極１３は、第１電極端子部１９ａに接続される。
【００８２】
図７Ｄに示すように、筐体１０ａの内部に、第１電極１３と間隔を有して第２電極１４を配置する。具体的には、第２電極１４は、筐体１０ａの内部において、流出口１２に近い側、即ち第２側壁１０ａｂ（図２及び図５参照）付近に配置される。また、第２電極１４は、第１電極１３と間隔を有して対向するように配置される。第２電極１４は、第２電極端子部１９ｂに接続される。
【００８３】
なお、第１電極１３及び第２電極１４の高さ方向（Ｚ方向）の長さは、筐体１０ａの高さよりも小さい。これにより、蓋体１０ｂが取り付けられたときに、第１電極１３及び第２電極１４が蓋体１０ｂに接触しないため、蓋体１０ｂの絶縁性が担保される。
【００８４】
図７Ｅに示すように、筐体１０ａの内部において、第１電極１３と第２電極１４との間に誘電体層１５を形成する。具体的には、筐体１０ａの内部において、第１電極１３と第２電極１４との間に複数の球体１６を配置する。より具体的には、筐体１０ａの内部において、第１電極１３と第２電極１４との間の空間を複数の球体１６によって満たす。これにより、複数の球体１６によって形成される誘電体層１５が第１電極１３と第２電極１４との間に形成される。そして、複数の球体１６間に形成される複数の空隙が複数のマイクロチャネル１７として機能する。
【００８５】
誘電体層１５は、第１電極１３と第２電極１４とに接触して形成される。このため、筐体１０ａの内部では、流体が流れる上流側から見て、第１電極１３、誘電体層１５、及び第２電極１４がこの順に積層される。
【００８６】
図７Ｆに示すように、筐体１０ａに蓋体１０ｂを取り付ける。具体的には、筐体１０ａの開口を閉塞するように、蓋体１０ｂを筐体１０ａに取り付ける。このとき、筐体１０ａと蓋体１０ｂとの間には、シール部材２２を配置する。これにより、筐体１０ａと蓋体１０ｂとの間の隙間からの流体の漏れを抑制することができる。
【００８７】
蓋体１０ｂが筐体１０ａに取り付けられた状態において、蓋体１０ｂは、誘電体層１５と接触する面に複数の凹部１０ｂａを有している。複数の凹部１０ｂａは、誘電体層１５の形状に沿った形状を有している。ここで、冷却対象であるＩＣ素子２などを蓋体１０ｂに接触させて配置すると、蓋体１０ｂが誘電体層１５を押圧する。このとき、誘電体層１５の少なくとも一部が複数の凹部１０ｂａに配置されるため、誘電体層１５と蓋体１０ｂとの接触面積が大きくなる。これにより、冷却モジュール３とＩＣ素子２との間の熱伝導性を向上させることができる。
【００８８】
最後に、電源１８の入力側端子を第１電極端子部１９ａに接続し、電源１８の出力側端子を第２電極端子部１９ｂに接続する。その後、第１電極端子部１９ａ及び第２電極端子部１９ｂをそれぞれ、第１絶縁体２０ａ及び第２絶縁体２０ｂで覆う。
【００８９】
このようにして、冷却モジュール３を製造することができる。
【００９０】
［電極の製造方法］
電極の製造方法の一例について図８Ａ及び図８Ｂを用いて説明する。第１電極及び第２電極の製造工程の一例を示す概略図である。
【００９１】
図８Ａに示すように、平板状の多孔体３０を準備する。例えば、多孔体３０は、矩形状の金属メッシュである。多孔体３０をＬ字状の２つのカットライン３１に沿って、カットする。２つのカットライン３１は、間隔を有して形成されている。
【００９２】
図８Ｂに示すように、多孔体３０の厚み方向（Ｚ方向）に向かってカットした部分を立ち上げる。これにより、第１電極１３及び第２電極１４を製造することができる。
【００９３】
当該製造方法によれば、比較的薄い平板状の多孔体３０を用いて第１電極１３及び第２電極１４を製造することができる。このため、第１電極１３及び第２電極１４の厚みを薄くすることができる。
【００９４】
［効果］
実施の形態１に係る冷却モジュール３によれば、以下の効果を奏することができる。
【００９５】
冷却モジュール３は、電気浸透流ポンプ８を備える。電気浸透流ポンプ８は、冷却用の流体が通過可能な第１電極１３と、第１電極１３と対向して配置され、流体が通過可能な第２電極１４と、第１電極１３と第２電極１４との間に配置され、流体が通過可能なマイクロチャネル１７を有する誘電体層１５と、を有する。第１電極１３と第２電極１４とは相互に極性が異なる。このような構成により、電気浸透流を用いて冷却用の流体を送液可能な冷却モジュール３を実現することができる。これにより、冷却モジュール３は、流体によって冷却対象を冷却しながら、流体を循環させることができる。
【００９６】
冷却モジュール３によって流体を循環させることができるため、流体を送液するためのポンプを省略することができる。このように、冷却モジュール３によれば、ポンプを設置するスペースをなくすことができる。これにより、冷却システム１及び装置の小型化及び薄型化を実現することができる。
【００９７】
また、冷却モジュール３は、電気浸透流によって流体を送液することによって、ポンプ圧力を大きくすると共に、流量を小さくすることができる。これにより、流体が流れる配管６の直径を小さくすることができる。即ち、配管６の直径を小さくすることによる圧力損失よりも電気浸透流ポンプの圧力を大きくすることができる。その結果、例えば、電子部品間の狭いスペースや筐体と基板間の小さいスペースへの配管６の引き回しが容易となる。
【００９８】
誘電体層１５は、複数の球体１６を含み、マイクロチャネル１７は、複数の球体１６間に形成される空隙である。このような構成により、マイクロチャネル１７を有する誘電体層１５を容易に形成することができる。
【００９９】
冷却モジュール３は、開口を有する筐体１０ａと、筐体１０ａの開口を閉塞する蓋体１０ｂと、を備える。筐体１０ａは、第１側壁１０ａａと、第１側壁１０ａａと向かいあう第２側壁１０ａｂと、蓋体１０ｂと対向し、且つ第１側壁１０ａａと第２側壁１０ａｂとを接続する接続部１０ａｃと、を有する。第１電極１３、第２電極１４及び誘電体層１５は、筐体１０ａの第１側壁１０ａａから第２側壁１０ａｂに向かう方向に積層して配置される。第１電極１３側に位置する筐体１０ａの第１側壁１０ａａには、第１電極１３、第２電極１４及び誘電体層１５が積層する方向に、流体が流入する流入口１１が設けられている。第２電極１４側に位置する筐体１０ａの第２側壁１０ａｂには、第１電極１３、第２電極１４及び誘電体層１５が積層される方向に、流体が流出する流出口１２が設けられている。このような構成により、流入口１１から流入した流体が第１電極１３、誘電体層１５及び第２電極１４を通って、流出口１２から排出される。これにより、電気浸透流によって流体を容易に送液することができる。
【０１００】
接続部１０ａｃには、第１電極１３と接続される第１電極端子部１９ａと、第２電極１４と接続される第２電極端子部１９ｂと、が設けられている。このような構成により、第１電極１３及び第２電極１４を、第１電極端子部１９ａ及び第２電極端子部１９ｂを介して電源１８に容易に接続することができる。
【０１０１】
第１電極１３と第２電極１４とは、誘電体層１５を介して対向している。このような構成により、電気浸透流によって流体を更に容易に送液することができる。
【０１０２】
蓋体１０ｂは、誘電体層１５と接触する面に複数の凹部１０ｂａを有し、複数の凹部１０ｂａは、誘電体層１５の形状に沿った形状を有する。このような構成により、誘電体層１５と蓋体１０ｂとの接触面積を大きくすることができ、誘電体層１５と蓋体１０ｂとの間の熱伝導性を向上させることができる。これにより、冷却モジュール３の冷却高性能を向上させることができる。
【０１０３】
また、当該冷却モジュール３を備える回路基板７についても上記で述べた効果と同様の効果を有する。例えば、回路基板７は、ＩＣ基板５２と、ＩＣ基板に実装されるＩＣ素子２と、ＩＣ素子２に取り付けられる冷却モジュール３と、を備える。
【０１０４】
また、回路基板７は、ＩＣ素子２と冷却モジュール３との間に配置されるヒートスプレッダー５１と、ＩＣ基板５２とヒートスプレッダー５１とが実装されるマザー基板５３と、備える。このような構成により、冷却モジュールの冷却性能を更に向上させることができる。具体的には、ＩＣ素子２の熱をヒートスプレッダー５１によって、効率的に熱伝導することができ、冷却効率を向上させることができる。
【０１０５】
回路基板７において、マザー基板５３は、入力側端子及び出力側端子を有する電源１８ａを有し、電源１８ａの入力側端子は、冷却モジュール３の第１電極端子部１９ａに接続され、電源１８ａの出力側端子は、冷却モジュール３の第２電極端子部１９ｂに接続される。このような構成により、マザー基板５３の電源１８ａを利用して、冷却モジュール３を駆動することができる。
【０１０６】
回路基板７において、冷却モジュール３は、ヒートスプレッダー５１の上に配置され、冷却モジュール３においてヒートスプレッダー５１と接触していない部分は、マザー基板５３に取り付けられる。このような構成により、冷却モジュール３をヒートスプレッダー５１に接触させつつ、冷却モジュール３をマザー基板５３に取り付けることができる。その結果、冷却モジュール３の取り付けが容易になる。
【０１０７】
なお、実施の形態１では、第１電極１３及び第２電極１４は、多孔質の導電性材料で構成される例について説明したが、これに限定されない。第１電極１３及び第２電極１４は、多孔性材料に限らず、非多孔性材料で構成してもよい。この場合、例えば、第１電極１３及び第２電極１４は、流体の流動方向Ａ１に延びる複数の貫通孔を有していればよい。
【０１０８】
実施の形態１では、誘電体層１５は、複数の球体１６で形成される例について説明したが、これに限定されない。誘電体層１５は、電気浸透流が生じる寸法の複数のマイクロチャネル１７を有していればよい。この場合、例えば、複数のマイクロチャネル１７は、流体の流動方向Ａ１に延びる複数の貫通孔であればよい。
【０１０９】
実施の形態１では、誘電体層１５は、複数のマイクロチャネル１７を有する例について説明したが、これに限定されない。誘電体層１５は、少なくとも１つのマイクロチャネル１７を有していればよい。
【０１１０】
実施の形態１では、回路基板７は、ＩＣ素子２、冷却モジュール３、ヒートスプレッダー５１、ＩＣ基板５２及びマザー基板５３を備える例について説明したが、これに限定されない。例えば、回路基板７は、ヒートスプレッダー５１及び／又はマザー基板５３を備えていなくてもよい。あるいは、回路基板７は、複数のＩＣ素子２、複数の冷却モジュール３、及び複数のＩＣ基板５２を備えていてもよい。
【０１１１】
実施の形態１では、第１電極１３及び第２電極１４は、平板状の多孔体３０をＬ字状にカットすることによって形成する例について説明したが、これに限定されない。第１電極１３及び第２電極１４は、様々な任意の方法で形成することができる。例えば、第１電極１３及び第２電極１４は、３Ｄプリンタによって形成してもよい。
【０１１２】
実施の形態１では、冷却システム１において、ＩＣ素子２及び冷却モジュール３を回路基板７の構成要素とし、熱交換器４、ファン５及び配管６を回路基板７の構成要素としない例について説明したが、これに限定されない。熱交換器４、ファン５及び／又は配管６は、回路基板７の構成要素としてもよい。即ち、熱交換器４、ファン５及び／又は配管６は、回路基板７に含まれてもよい。
【０１１３】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る冷却モジュールについて説明する。なお、実施の形態２では、主に実施の形態１と異なる点について説明する。実施の形態２においては、実施の形態１と同一又は同等の構成については同じ符号を付して説明する。また、実施の形態２では、実施の形態１と重複する記載は省略する。
【０１１４】
実施の形態２の冷却モジュールの一例について、図９及び図１０を用いて説明する。図９は、本発明に係る実施の形態２の冷却モジュール３Ａの一例の平面視における概略構成図である。図１０は、本発明に係る実施の形態２の冷却モジュール３Ａの原理を説明する概略図である。
【０１１５】
実施の形態２では、冷却モジュール３Ａが４つの電極１３，１４，２３，２４を有すると共に３つの誘電体層１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃを有する点で、実施の形態１と異なる。
【０１１６】
図９及び図１０に示すように、冷却モジュール３Ａは、第１電極１３及び第２電極１４に加えて、第３電極２３及び第４電極２４を備える。第３電極２３は、第２電極１４と間隔を有して配置されている。第４電極２４は、第３電極２３と間隔を有して配置されている。外装体１０の内部において、４つの電極の並びは、上流側から下流側に向かって、第１電極１３、第２電極１４、第３電極２３、及び第４電極２４の順となっている。第３電極２３は、第２電極１４と対向して間隔を有して配置されている。第４電極２４は、第３電極２３と対向して間隔を有して配置されている。
【０１１７】
第１電極１３と第３電極２３とは、電源１８の入力側端子に接続されている。第２電極１４と第４電極２４とは、電源１８の出力側端子に接続されている。これにより、第１電極１３及び第３電極２３の極性と、第２電極１４及び第４電極２４の極性とは、相互に異なっている。実施の形態２では、第１電極１３及び第３電極２３が陽極となり、第２電極１４及び第４電極２４が陰極となる。
【０１１８】
第３電極２３及び第４電極２４は、実施の形態１の第１電極１３及び第２電極１４と同様の構成を有する。即ち、第３電極２３及び第４電極２４は、流体が通過可能な多孔質の導電性材料で構成される。実施の形態２では、第３電極２３及び第４電極２４は、対向する２つの主面を有する平板状の金属メッシュである。第３電極２３及び第４電極２４の主面は、流体の流動方向Ａ１と交差する方向に配置される。
【０１１９】
冷却モジュール３Ａにおいては、第１電極１３と第２電極１４との間に、第１誘電体層１５Ａが配置されている。第２電極１４と第３電極２３との間に、第２誘電体層１５Ｂが配置されている。第３電極２３と第４電極との間に、第３誘電体層１５Ｃが配置されている。言い換えると、冷却モジュール３Ａの外装体１０の内部において、流体が流れる上流側から下流側に向かって、第１電極１３、第１誘電体層１５Ａ、第２電極１４、第２誘電体層１５Ｂ、第３電極２３、第３誘電体層１５Ｃ及び第４電極２４がこの順に積層されている。
【０１２０】
誘電体層１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃは、それぞれ、実施の形態１の誘電体層１５と同様の構成を有する。即ち、誘電体層１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃは、それぞれ、複数のマイクロチャネル１７を形成する複数の球体１６によって形成されている。
【０１２１】
図１０に示すように、冷却モジュール３Ａでは、第１誘電体層１５Ａの厚さＬ１及び第３誘電体層１５Ｃの厚みＬ３は、第２誘電体層１５Ｂの厚みＬ２より小さくなるように構成されている。即ち、厚さＬ１＜Ｌ２，Ｌ３＜Ｌ２の関係が成り立つ。
【０１２２】
冷却モジュール３内部に流体が存在する状態で、第１電極１３と第２電極１４との間に電源１８によって電圧を印加する。これにより、第１電極１３から第２電極１４に向かって電界Ｅ１が発生する。第３電極２３から第２電極１４に向かって電界Ｅ２が発生する。第３電極２３から第４電極２４に向かって電界Ｅ３が発生する。
【０１２３】
電界Ｅ１〜Ｅ３が発生すると、誘電体層１５Ａの内部に設けられたマイクロチャネル１７に存在する流体に、駆動力が発生する。ここで、第１電極１３と第２電極１４との間の駆動力をＦ１、第２電極１４と第３電極２３との間の駆動力をＦ２、第３電極２３と第４電極２４との間の駆動力をＦ３とする。流体の流動方向Ａを駆動力の正方向とすると、駆動力Ｆ１および駆動力Ｆ３は正の値となり、駆動力Ｆ２は負の値となる。各駆動力Ｆ１〜Ｆ３の大きさは、対応する電極間の電界Ｅ１〜Ｅ３の強度に比例し、各電界Ｅ１〜Ｅ３の強度は、誘電体層１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃの厚さＬ１，Ｌ２，Ｌ３に反比例する。
【０１２４】
実施の形態２では、誘電体層１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃの厚さＬ１，Ｌ２，Ｌ３は、Ｌ１＜Ｌ２，Ｌ３＜Ｌ２の関係が成り立つ。よって、流体の流動方向Ａ１の電界、即ち、電界Ｅ１及び電界Ｅ３の強度は、流体の流動方向Ａ１とは反対方向の電界、即ち、電界Ｅ２の強度よりも大きくすることができる。このため、駆動力Ｆ１〜Ｆ３の大きさは、Ｆ１＞Ｆ２，Ｆ２＜Ｆ３の関係が成り立つ。したがって、流体に働く駆動力Ｆ０（＝Ｆ１＋Ｆ２＋Ｆ３）は正の値となり、矢印Ａの方向に流体の流動が生じる。すなわち、流体の流動方向Ａ１は、流体に働く駆動力Ｆ０の向きにより決定される。
【０１２５】
［効果］
実施の形態２に係る冷却モジュール３Ａによれば、以下の効果を奏することができる。
【０１２６】
冷却モジュール３Ａは、上流側から下流側に向かって、流体が通過可能な第１電極１３、第２電極１４、第３電極２３及び第４電極２４が配置されている。第１電極１３及び第３電極２３の極性と、第２電極１４と第４電極２４の極性とは異なっている。第１電極１３と第２電極１４との間には、第１誘電体層１５Ａが配置されている。第２電極１４と第３電極２３との間には、第２誘電体層１５Ｂが配置されている。第３電極２３と第４電極２４との間には、第３誘電体層１５Ｃが配置されている。第１誘電体層１５Ａ、第２誘電体層１５Ｂ及び第３誘電体層１５Ｃは、それぞれマイクロチャネル１７が設けられている。このように、複数の電極と複数の誘電体層を用いることによって、流体を送液するための駆動力を大きくすることができる。これにより、冷却モジュール３Ａの送液する流体の流量を大きくすることができる。
【０１２７】
第１誘電体層１５Ａ及び第３誘電体層１５Ｃの厚みＬ１，Ｌ３は、第２誘電体層１５Ｂの厚みＬ２より小さい。このような構成により、流体を送液するための電気浸透流ポンプ８の駆動力を大きくすることができる。これにより、流量をより大きくすることができる。
【０１２８】
なお、実施の形態２では、冷却モジュール３Ａは、４つの電極と３つの誘電体層を備える例について説明したが、これに限定されない。冷却モジュール３Ａは、４つ以上の電極と、３つ以上の誘電体層とを備えていてもよい。この場合、電極間には誘電体が配置されると共に、隣接する電極の極性が互いに異なっていればよい。このような構成であっても、冷却モジュール３Ａの送液可能な流体の流量を大きくすることができる。
【０１２９】
実施の形態２では、第１誘電体層１５Ａ及び第３誘電体層１５Ｃの厚みＬ１，Ｌ３は、第２誘電体層１５Ｂの厚みＬ２より小さい例について説明したが、これに限定されない。第１誘電体層１５Ａ、第２誘電体層１５Ｂ及び第３誘電体層１５Ｃの厚みＬ１，Ｌ２，Ｌ３は、等しくてもよい。このような構成であっても、流体に働く駆動力Ｆ０（＝Ｆ１＋Ｆ２＋Ｆ３）は正の値となり、流動方向Ａ１に流体を流動させることができる。
【０１３０】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る回路基板について説明する。なお、実施の形態３では、主に実施の形態１と異なる点について説明する。実施の形態３においては、実施の形態１と同一又は同等の構成については同じ符号を付して説明する。また、実施の形態３では、実施の形態１と重複する記載は省略する。
【０１３１】
実施の形態３の回路基板の一例について、図１１を用いて説明する。図１１は、本発明に係る実施の形態３の回路基板７Ａの一例を備える冷却システム１Ａの概略ブロック図である。
【０１３２】
実施の形態３では、配管６ａによって並列に接続される冷却モジュール３Ｂ，３Ｃを備える点で、実施の形態１と異なる。
【０１３３】
図１１に示すように、冷却システム１Ａは、回路基板７Ａ，熱交換器４、ファン５及び配管６を備える。
【０１３４】
回路基板７Ａは、第１冷却モジュール３Ｂ、第２冷却モジュール３Ｃ、第１ＩＣ素子２Ａ第２ＩＣ素子２Ｂ、及び配管６ａを備える。
【０１３５】
第１冷却モジュール３Ｂ及び第２冷却モジュール３Ｃは、実施の形態１の冷却モジュール３と同様の構成を有する。
【０１３６】
第１ＩＣ素子２Ａ及び第２ＩＣ素子２Ｂは、実施の形態１のＩＣ素子２に相当する。例えば、第１ＩＣ素子２ＡはＣＰＵであり、第２ＩＣ素子２ＢはＧＰＵである。
【０１３７】
回路基板７Ａは、実施の形態１と同様にヒートスプレッダー５１、ＩＣ基板５２、及びマザー基板５３を備える。
【０１３８】
第１冷却モジュール３Ｂは、ヒートスプレッダー５１を介して、第１ＩＣ素子２Ａと接触する。これにより、第１冷却モジュール３Ｂ内を流れる流体によって、第１ＩＣ素子２Ａを冷却する。
【０１３９】
第２冷却モジュール３Ｃは、ヒートスプレッダー５１を介して、第２ＩＣ素子２Ｂと接触する。これにより、第２冷却モジュール３Ｃ内を流れる流体によって、第２ＩＣ素子２Ｂを冷却する。
【０１４０】
第１冷却モジュール３Ｂと第２冷却モジュール３Ｃとは、配管６ａによって並列に接続されている。配管６ａは、配管６と接続される。
【０１４１】
配管６ａは、第１冷却モジュール３Ｂと第２冷却モジュール３Ｃとに接続される前に、２つの流路に分割されている。即ち、配管６ａは、第１冷却モジュール３Ｂと第２冷却モジュール３Ｃの上流で、第１分岐流路６ｂと、第２分岐流路６ｃとに分岐する。第１分岐流路６ｂは、第１冷却モジュール３Ｂに接続される。第２分岐流路６ｃは、第２冷却モジュール３Ｃに接続される。そして、第１冷却モジュール３Ｂ及び第２冷却モジュール３Ｃの下流で、第１分岐流路６ｂと、第２分岐流路６ｃとが合流する。
【０１４２】
このように、第１冷却モジュール３Ｂと第２冷却モジュール３Ｃとは、配管６ａによって並列に接続され、第１冷却モジュール３Ｂと第２冷却モジュール３Ｃとのそれぞれに流体が供給される。
【０１４３】
［効果］
実施の形態３に係る回路基板７Ａによれば、以下の効果を奏することができる。
【０１４４】
回路基板７Ａは、第１冷却モジュール３Ｂと第２冷却モジュール３Ｃとを並列に接続し、第１冷却モジュール３Ｂと第２冷却モジュール３Ｃとのそれぞれに流体を供給する配管６ａを備える。このような構成により、２つのＩＣ素子を冷却すると共に、流体の流量を大きくし、冷却性能を向上させることができる。また、２つのＩＣ素子を冷却する場合でも、ポンプを別途構成要素として用いなくても、第１冷却モジュール３Ｂと第２冷却モジュール３Ｃによって流体を送液することができる。これにより、冷却システム１Ａを小型化及び薄型化することができる。
【０１４５】
なお、実施の形態３では、回路基板７Ａは、２つの冷却モジュールと２つのＩＣ素子を備える例について説明したが、これに限定されない。回路基板７Ａは、２つ以上の冷却モジュールと複数のＩＣ素子を備えていてもよい。この場合、回路基板７Ａが複数の冷却モジュールを備える場合、複数の冷却モジュールは配管６ａによって並列に接続されていればよい。また、回路基板７Ａは、２つ以上のヒートスプレッダー５１を備えていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１４６】
本発明の冷却モジュール及び回路基板は、例えば、ＩＣ素子の冷却システムに適用できる。
【符号の説明】
【０１４７】
１  冷却システム
２，２Ａ，２Ｂ  ＩＣ素子
３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ  冷却モジュール
４  熱交換器
５  ファン
６，６ａ  配管
６ｂ  第１分岐流路
６ｃ  第２分岐流路
７，７Ａ  回路基板
１０  外装体
１０ａ  筐体
１０ａａ  第１側壁
１０ａｂ  第２側壁
１０ａｃ  接続部
１０ｂ  蓋体
１０ｂａ  凹部
１１  流入口
１２  流出口
１３  第１電極
１４  第２電極
１５，１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ  誘電体層
１６  球体
１７  マイクロチャネル（空隙）
１８  電源
１９ａ  第１電極端子部
１９ｂ  第２電極端子部
２０ａ  第１絶縁体
２０ｂ  第２絶縁体
２１ａ，２１ｂ  貫通孔
２２  シール部材
２３  第３電極
２４  第４電極
３０  多孔体
３１  カットライン
５１  ヒートスプレッダー
５２  基板
５３  マザー基板
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図７Ｆ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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