(57)【要約】【課題】半導体パッケージ冷却用放熱器に、中央部を高速で冷却する部分と周縁部を低速で冷却する部分を持たせて冷却効率を上げ、高温制御状態で試験して品質を向上する。【解決手段】第１と第２の冷却部１０，２０を備えた放熱器５０であり、第１の冷却部１０は、半導体パッケージ８の上面周縁部から吸熱する第１のベース部材１１を有し、第１のベース部材１１の所定部分の上には第１のフィン１２が突設されており、第２の冷却部２０は、第１のベース部材１１の底面にある凹部１４内に収容可能で、半導体パッケージ８の上面中央部から吸熱する第２のベース部材２１と、第２のベース部材２１の上に突設されて第１のベース部材１１の中央部に設けられた貫通孔１５に挿通されるスライド部材２４と、スライド部材２４の上に突設された第２のフィン２２及び第２のベース部材２１内に設けられて冷却水が供給される冷却水通路２７とを備えている。【選択図】図３
2014033085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体の上面周縁部の熱を吸熱する第１のベース部材と、前記第１のベース部材の上面に突設された第１のフィン、及び底面に形成された凹部を備え、前記凹部内には前記上面側に連通する貫通孔が形成された第１の冷却部と、
前記凹部内に収容可能であり、前記発熱体の上面中央部の熱を吸熱する第２のベース部材と、前記第２のベース部材の上に突設され、前記貫通孔に挿通されるスライド部材と、前記スライド部材の上に突設された第２のフィン、及び前記第２のベース部材の中に設けられ、水冷機構から供給される冷媒を循環させる流体路とを有する第２の冷却部とを備えることを特徴とする放熱器。
【請求項２】
前記第２のベース部材は、前記第１のベース部材に対して少なくとも２本のガイド部材を介して昇降可能に取り付けられており、
前記ガイド部材の内の２本の一端は前記流体路の入口部と出口部にそれぞれ接続されており、他端は前記水冷機構に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の放熱器。
【請求項３】
前記凹部と前記第２のベース部材の間の前記ガイド部材の周囲には、前記第２のベース部材を前記凹部から離間させる方向に付勢する弾性部材が設けられており、
前記放熱器が前記発熱体の上に載置された時には、前記弾性部材が収縮して、前記第１と第２のベース部材の底面が面一になることを特徴とする請求項２に記載の放熱器。
【請求項４】
前記発熱体がユニット部上に搭載された半導体パッケージであり、
前記半導体パッケージへの通電回路には電流センサが設けられており、
前記電流センサの電流検出値に応じて、前記水冷機構は前記第２のベース部材への冷媒の供給量を変更することを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の放熱器。
【請求項５】
請求項１から４の何れか１項に記載の放熱器を備えた電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、発熱部品の上に載置されて発熱部品の温度の上昇を防止する放熱器、及び該放熱器を備えた電子装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子装置の内部に設けられる半導体、特にＣＰＵ等の半導体パッケージは、動作時に発熱して高温になるので、温度の過上昇を防止するために放熱器が取り付けられている。これまでの放熱器は、アルミニウム等の熱伝導率の良い金属材料で形成されており、発熱体の上に載置されるベース部材の上に放熱用のフィンが多数所定間隔で突設されたものが主流であった。
【０００３】
一方、電子装置が高性能化して半導体パッケージの発熱量が増大すると、放熱器による放熱効率を向上させないと半導体パッケージの温度上昇を防止できなくなる。このため、発熱器のベース部材の下部にペルチェ効果を利用したペルチェ素子を取り付け、ペルチェ素子に直流電流を流して放熱器の冷却性能を制御するものが現れた。更に、半導体パッケージの表面温度を検出することを目的として、放熱器内に独立した温度モニタを設けたタイプの放熱器が特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２３２５１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが近年、ＬＳＩ（大規模集積回路）の動作周波数の高速化に伴い、瞬間的な動作電流の変化（負荷変動）が激しく、従来の放熱器では、「熱抵抗が高い」、「冷却制御レンジが狭い」ことにより、半導体パッケージの温度制御ができないという課題があった。そして、半導体パッケージの温度制御ができないと、半導体パッケージの温度試験時にデバイス破壊温度到達までに自己発熱を抑えることが困難である。また、高速な温度制御を実現出来ない場合は、温度試験条件（温度、電圧等）を緩和して運用することが行われるが、この場合は「システム試験条件」で試験できないことより、後工程での障害率を終息させることが出来ないという課題があった。
【０００６】
１つの側面では、本出願は、このような背景に鑑み、半導体パッケージのような温度変化の大きい発熱体に対し、発熱温度に対応した構造を持たせることにより、冷却レンジが広く、且つ、高速に応答可能な放熱器を提供することを目的としている。また、このような、冷却レンジが広くて高速応答可能な放熱器を備えた電子装置を提供することも目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
１つの態様によれば、発熱体の上面周縁部の熱を吸熱する第１のベース部材と、第１のベース部材の上面に突設された第１のフィン、及び底面に形成された凹部を備え、凹部内には上面側に連通する貫通孔が形成された第１の冷却部と、凹部内に収容可能であり、発熱体の上面中央部の熱を吸熱する第２のベース部材と、第２のベース部材の上に突設され、貫通孔に挿通されるスライド部材と、スライド部材の上に突設された第２のフィン、及び第２のベース部材の中に設けられ、水冷機構から供給される冷媒を循環させる流体路とを有する第２の冷却部とを備えることを特徴とする放熱器が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】（ａ）は電子装置に搭載されたユニット部に搭載される回路部品の構成及び回路部品である発熱体を冷却する本出願の放熱器の配置を示す配置図、（ｂ）は（ａ）に示した発熱体である半導体パッケージの内部の構造の一例を示す断面図である。
【図２】本出願の第１の実施例の放熱器の外観及び放熱器が取り付けられる発熱体を示す斜視図である。
【図３】（ａ）は本出願の第１の実施例の放熱器の構成及び発熱体への取付位置を示す分解斜視図、（ｂ）は（ａ）に示した第２の冷却部の構成を示す斜視図である。
【図４】（ａ）は本出願の第１の実施例の放熱器の発熱体への取り付け前の状態を示す側面図、（ｂ）は本出願の第１の実施例の放熱器の発熱体への取り付け後の状態を示す側面図である。
【図５】本出願の第１の実施例の放熱器に備えられた第１の冷却部と第２の冷却部を動作させる環境を説明するシステム図である。
【図６】（ａ）は図５に示した温度制御部が第２の冷却部に対して行う制御の第１の実施例を示すフローチャート、（ｂ）は図５に示した温度制御部が第２の冷却部に対して行う制御の第２の実施例を示す部分フローチャートである。
【図７】図５に示した温度制御部が第２の冷却部に対して行う水冷ユニット部の吐出量を下げる制御を示すフローチャートである。
【図８】図５に示した温度制御部が第１の冷却部に対して行う制御の第１の実施例を示すフローチャートである。
【図９】図５に示した温度制御部が第１の冷却部に対して行う制御の第２の実施例を示すフローチャートであり、図６（ｂ）に示した温度制御部が第２の冷却部に対して第２の実施例の制御を行う時に行われる制御を示すフローチャートである。
【図１０】本出願の第２の実施例の放熱器の構造を示す側面図である。
【図１１】本出願の第３の実施例の放熱器の構造を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を用いて本出願の実施の形態を、具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
図１（ａ）は電子装置１に搭載されたユニット部２に搭載される回路部品と、回路部品の１つである発熱体８を冷却する放熱器５０の配置を示す配置図を示している。発熱体８は例えば半導体パッケージ８であり、ユニット部２の上には、半導体パッケージ８に電源を供給する電源部３と半導体パッケージ８を冷却するためのファン４がある。本出願の放熱器５０には冷却水を循環させる流体路があるので、ユニット部２には水冷ユニット部６が設けられている。水冷ユニット部６、電源部３及び温度制御部５はユニット部２の外部に設けても良い。また、ユニット部２の上にはファン４と水冷ユニット部６を制御する温度制御部５が設けられている。更に、電源部３から半導体パッケージ８への電源供給回路には、回路を流れる電流を検出する電流センサ７が設けられており、電流センサ７の検出値は温度制御部５に入力される。電子装置１は特にその種別を限定されない。
【００１１】
図１（ｂ）は図１（ａ）に示した半導体パッケージ（発熱体）８の内部の構造の一例を示す断面図である。半導体パッケージ８は、ベース基板８０の上に半導体チップ８５、コンデンサ８４或いはサーミスタ９等が実装されたものであり、これらの部品は枠体８１とカバー８２で覆われている。そして、ベース基板８０の上の回路は、半田ボール８３でユニット部２の上の回路に接続されている。また、半導体チップ８５の上面とカバー８２の下面との間には熱接合材８６が設けられている。更に、半導体チップ８５にはこの例ではサーマルダイオード８７が内蔵されている。サーミスタ９とサーマルダイオード８７は半導体パッケージ８の温度を検出するものであり、これらの温度検出値は図１（ａ）に示した温度制御部５に入力される。
【００１２】
サーミスタ９とサーマルダイオード８７は共に温度検出を行うものである。サーミスタ９は熱抵抗から直接温度換算することが容易である。一方、サーマルダイオード８７は発熱体の近くにあるので確実な温度値が求められるが、温度値を求めるには計算式が必要であり、容易ではない。そして、半導体パッケージによって、サーミスタ９とサーマルダイオード８７が両方ある場合と、どちらかが無い場合がある。そこで、半導体パッケージの形態に応じてサーミスタ９とサーマルダイオード８７の両方を使用するか、或いはどちらかある方を使用することになる。
【００１３】
まず、図２と図３を用いて、図１（ａ）に示した半導体パッケージ８の上に取り付けられる放熱器５０の、第１の実施例の構成を説明する。図２は、図１（ａ）に示した放熱器５０を上方から見た外観を示す斜視図であり、図３（ａ）は放熱器５０を分解して下方から見た分解斜視図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）に示した放熱器５０の一部分を上方から見た斜視図である。
【００１４】
図２に示すように、本出願の放熱器５０には、半導体パッケージ８の周縁部を冷却する第１の冷却部１０と、半導体パッケージ８の中央部を冷却する第２の冷却部２０がある。第１の冷却部１０は、第１のベース部材１１の上に複数の第１のフィン１２が突設されたものであり、第１のフィン１２は後述する冷却風が流れる方向に平行に所定間隔で並んで設けられている。第１の冷却部１０の中央部には第１のフィン１２が無い部分があり、この部分に第２の冷却部２０が設けられている。この実施例の第１のベース部材１１の底面１３には凹部１４が設けられており、この凹部１４は第１のベース部材１１の１つの端面から反対側の端面まで、第１のフィン１２の設置方向と同じ方向に延伸されている。凹部１４は第１のベース部材１１の底面１３の中央部だけに設けることもできる。この例を図３（ａ）に示す。
【００１５】
図３（ａ）に示す実施例では、第１のベース部材１１の底面１３の中央部に凹部１４が設けられており、この凹部１４は第２の冷却部２０の第２のベース部材２１を収容できる大きさである。凹部１４には、第１のベース部材１１を貫通する貫通孔１５と貫通孔１５の周囲に設けられたガイド孔１６があり、この貫通孔１５とガイド孔１６に第２の冷却部２０が取り付けられる。第１の実施例では、貫通孔１５は矩形孔であり、ガイド孔１６は円形孔でその数は４つである。
【００１６】
第２の冷却部２０は、内部に流体路である冷却水通路２７が設けられた第２のベース部材２１、第２のベース部材２１の上に設けられたスライド部材２４及びガイド部材２５を備えている。スライド部材２４は前述の貫通孔１５を挿通できる形状をしており、スライド部材２４の上面には第２のフィン２２が、第１のフィン１２と同じ方向に突設されている。ガイド部材２５は前述のガイド孔１６を挿通できる形状をしている。また、４本のガイド部材２５の内の２本は冷却水を流せるパイプであり、第２のベース部材２１に設けられた冷却水通路２７の冷却水の入口部と出口部にそれぞれ接続される。
【００１７】
更に、４本のガイド部材２５の回りには、図３（ｂ）に示すように、弾性部材であるばね２６が取り付けられている。そして、第２のベース部材２１に設けられた冷却水通路２７に連通するガイド部材２５には、図１で説明した水冷ユニット部６に接続して冷却水を流す連絡管２８が取り付けられる。４本のガイド部材２５は凹部１４に設けられたガイド孔１６に挿通され、連絡管２８が接続されない２本のガイド部材２５の先端部にはガイド孔１６を挿通させた後に、ガイド部材２５のガイド孔１６からの抜けを防止する係止部材（後述）が取り付けられる。連絡管２８が取り付けられるガイド部材２５の先端部にも係止部材を取り付けても良い。この係止部材により、第２の冷却部２０は第１のベース部材１１の凹部１４に吊り下げられた状態で保持される。図３（ａ）に示す半導体パッケージ８のカバー８２に記載した二点鎖線で囲まれた領域が第２のベース部材２１が取り付けられる部分であり、半導体パッケージ８の外側に記載した一点鎖線で囲まれた領域が第１のベース部材１１が位置する部分を示している。なお、本図には第２のベース部材２１の大きさは誇張して描かれており、半導体パッケージ８のカバー８２に記載した二点鎖線で示す領域は、実際にはもう少し小さい領域である。
【００１８】
第１のベース部材１１の凹部１４に吊り下げられた状態の第２の冷却部２０の第２のベース部材２１の底面２３は、半導体パッケージ８に取り付けられる前の状態では、図４（ａ）に示すように、第１のベース部材１１の底面１３よりも下方に突出している。これは、ガイド部材２５の回りに取り付けられたばね２６が、第２のベース部材２１を凹部１４から離間させるように付勢しているからである。なお、図４（ａ）に示す放熱器５０には、第１のベース部材１１の中に熱拡散部１７が設けられている。熱拡散部１７は単なる空隙でも良いが、熱拡散部１７の中に熱を別の場所に運搬するヒートパイプの冷却部を挿入して冷却効率を上げることができる。冷却部と加熱部とがコンテナで接続されたヒートパイプの構造は公知であるのでこれ以上の説明を省略する。
【００１９】
図４（ｂ）は、図４（ａ）に示した第１の実施例の放熱器５０を、半導体パッケージ８の上に取り付けた状態を示すものである。放熱器５０を半導体パッケージ８の上に載せると、ガイド部材２５の回りにあるばね２６が収縮してスライド部材２４が貫通孔の中を移動し、第２のベース部材２１が凹部１４の中に収容されていく。そして、放熱器５０が半導体パッケージ８の上に取り付けられた状態では、第２のベース部材２１が凹部１４内に完全に収容され、第２のベース部材２１の底面２３が第１のベース部材１１の底面１３と面一になる。即ち、第２のベース部材２１の底面２３が第１のベース部材１１の底面１３と同一平面上に位置するようになる。
【００２０】
図５は、第１の実施例の放熱器５０に備えられた第１の冷却部１０と第２の冷却部２０を動作させる環境を説明するシステム図である。図２から図４によって説明された第１の実施例の放熱器５０の第１の冷却部１０と第２の冷却部２０は本図では模式的に描いてあり、スライド部材２４のファン４側とその反対側の第１のフィン１２は第２の冷却部２０の存在を分かり易くするために取り除いてある。また、凹部１４の存在を明確にするために、凹部１４は第１のベース部材１１の端部まで延長されている。
【００２１】
第１の冷却部１０は、ファン４からの冷却風を用いた空冷式の冷却部である。ファン４の回転数は、半導体パッケージ８の中に設けられたサーミスタ９或いはサーマルダイオード８７によって検出された半導体パッケージ８の内部の温度に応じて温度制御部５によって制御される。第２の冷却部２０は水冷ユニット部６からの冷却水を用いた水冷式の冷却部である。水冷ユニット部６から吐出される冷却水の水量は、電源部３から半導体パッケージ８に供給される電流の変化を電流センサ７で検出した検出値に応じて温度制御部５によって制御される。
【００２２】
半導体パッケージ８は、半導体チップ８５が設けられた中央部近傍が高発熱面であり、周縁部近傍の温度は高発熱面ほど温度が高くない。そして、半導体パッケージ８の温度変化は、サーミスタ９或いはサーマルダイオード８７等の温度センサによる検出よりも、電源部３からの動作電流の変化を電流センサ７で検出した方が、応答性良く高速に検出することができる。そこで、本出願では、放熱器５０に第１の冷却部１０と第２の冷却部２０を設け、第１の冷却部１０に半導体パッケージ８の周縁部の冷却を低速で行わせ、第２の冷却部２０に半導体パッケージ８の中央部の冷却を高速で行わせるようにした。
【００２３】
即ち、第１の冷却部１０は半導体パッケージ８の温度変化に応じて冷却制御し、第２の冷却部２０は半導体パッケージ８の動作電流変化に応じて第１の冷却部１０よりも高速（負荷変動周波数以上）で半導体パッケージ８を冷却制御している。例えば、低速制御周期は、高速制御周期のＮ倍の周期（Ｎ＝５〜２０）である。この冷却制御にはＰＩＤ制御等が使用できる。そして、第１の冷却部１０は半導体パッケージ８を主に空冷により低速で冷却し、第２の冷却部２０は半導体パッケージ８を水冷により高速で冷却している。このため、冷却源同士の熱の干渉がなく、冷却損失を最小限に抑えることができる。
【００２４】
ここで、図５に示した温度制御部５による放熱器５０の第１の冷却部１０と第２の冷却部２０の、低速冷却制御と高速冷却制御の例を、図６から図９のフローチャートを用いて説明する。なお、冷却制御としては、例えば、半導体パッケージ８の温度試験に用いられる放熱器（ヒートシンク）５０を例にとって説明する。半導体パッケージ８の温度試験は所定時間内で行われるので、この所定時間が経過した場合は、冷却制御も終了することになる。
【００２５】
図６（ａ）は、図５に示した温度制御部５が第２の冷却部２０に対して行う高速冷却制御の第１の実施例（高速冷却１）を示すフローチャートである。まず、ステップ６０１では、半導体チップ（ＬＳＩ）の動作電流値であるモニタ値の変化率「ｉｋ」を指定する。続くステップ６０２では、半導体パッケージ８の温度試験時間が終了したか否かを判定する。試験時間が終了した場合（ＹＥＳ）はこのルーチンを終了するが、終了していない場合（ＮＯ）はステップ６０３に進む。
【００２６】
ステップ６０３では、後述する高速冷却中フラグ２がオンか否かを判定する。高速冷却中フラグ２がオンの場合（ＹＥＳ）はステップ６０２に戻り、高速冷却中フラグ２がオフの場合（ＮＯ）はステップ６０４に進む。ステップ６０４では電流センサ７からの電流のモニタ値を読み出してこれを「ｉ」とする。そして、ステップ６０５で読出値「ｉ」が設定値「ｉｋ」以上か否かを判定する。ステップ６０５の判定が（読出値「ｉ」＜設定値「ｉｋ」）である場合（ＮＯ）はステップ６０２に戻り、（読出値「ｉ」≧設定値「ｉｋ」）である場合（ＹＥＳ）はステップ６０６に進む。
【００２７】
ステップ６０６では、水冷ユニット部の吐出量を多くして、放熱器５０の第２の冷却部２０を流れる冷却水量を多くする（図６には水冷ポンプ出力upして冷媒水量upすると記載してある）。即ち、電流センサ７による電流検出値が大きい場合には、半導体パッケージ８の温度が上昇したとして、放熱器５０の第２の冷却部２０を流れる冷却水量を多くすることにより、半導体パッケージ８を強く冷却する。
【００２８】
図７は、図６（ａ）で説明した水冷ユニット部の吐出量を多くする高速冷却１に対して、水冷ユニット部の吐出量を下げる制御（高速冷却２）を説明するフローチャートである。まず、ステップ７０１では、半導体パッケージ８の温度試験時間が終了したか否かを判定する。試験時間が終了した場合（ＹＥＳ）はこのルーチンを終了するが、終了していない場合（ＮＯ）はステップ７０２に進む。
【００２９】
ステップ７０２では電流センサ７からの電流のモニタ値を読み出してこれを「ｔ」とする。そして、ステップ７０３で読出値「ｔ」が設定値「ｔｋ」未満か否かを判定する。ステップ７０３の判定が（読出値「ｔ」＜設定値「ｔｋ」）である場合（ＹＥＳ）はステップ７０４に進み、（読出値「ｔ」≧設定値「ｔｋ」）である場合（ＮＯ）はステップ７０１に戻る。
【００３０】
ステップ７０４では、水冷ユニット部の吐出量を少なくして、放熱器５０の第２の冷却部２０を流れる冷却水量を少なくする（図７には水冷ポンプ出力downして冷媒水量downすると記載してある）。即ち、電流センサ７による電流検出値が小さい場合には、半導体パッケージ８の温度が低下したとして、放熱器５０の第２の冷却部２０を流れる冷却水量を少なくすることにより、半導体パッケージ８の冷却を小さくする。
【００３１】
図６（ｂ）は、図５に示した温度制御部５が第２の冷却部２０に対して行う高速冷却制御の第２の実施例を示すフローチャートである。第２の実施例は、第１の実施例に対してステップ６０６の後にステップ６０７が追加された点のみが異なるので、ステップ６０７以外の部分の記載は省略してある。ステップ６０７では高速冷却中フラグ１をオンしてステップ６０２に戻る。このステップ６０７の制御は、後述するが、温度制御部５が第１の冷却部１０に対して行う低速冷却制御の第２の実施例（低速冷却２）と同時に行われるものである。
【００３２】
図７は、図５に示した温度制御部５が第１の冷却部１０に対して行う低速冷却制御の第１の実施例（低速冷却１）を示すフローチャートである。まず、ステップ８０１では、半導体パッケージの温度を測定するサーミスタの温度検出値であるモニタ値の変化率「ｔｋ」を指定する。続くステップ８０２では、半導体パッケージ８の温度試験時間が終了したか否かを判定する。試験時間が終了した場合（ＹＥＳ）はこのルーチンを終了するが、終了していない場合（ＮＯ）はステップ８０３に進む。
【００３３】
ステップ８０３ではサーミスタ９からの温度のモニタ値を読み出し、幾つかのモニタ値を平均化してこれを「ｔ」とする。続くステップ８０４では平均化が完了したか否かを判定し、完了した場合（ＹＥＳ）はステップ８０５に進むが、完了していない場合（ＮＯ）はステップ８０３に戻ってステップ８０３の処理を繰り返す。
【００３４】
ステップ８０５では読出値（平均値）「ｔ」が設定値「ｔｋ」以上か否かを判定する。ステップ８０５の判定が（読出値「ｔ」＜設定値「ｔｋ」）である場合（ＮＯ）はステップ８０７に進み、ファンの風量を低減してステップ８０２に戻る。一方、ステップ８０５の判定が（読出値「ｔ」≧＜設定値「ｔｋ」）である場合（ＹＥＳ）はステップ８０６に進み、ファンの風量を増大してステップ８０２に戻る。
【００３５】
温度制御部５が第１の冷却部１０に対して行う低速冷却１の制御では、ステップ８０３において、サーミスタ９から読み出した温度のモニタ値を幾つか平均化してこれを読出値「ｔ」としている。即ち、サーミスタ９から読み出した温度のモニタ値で直ちにファンの風量を増減するのではなく、幾つかのモニタ値を平均化してその平均値によってファンの風量を増減している。従って、第１の冷却部１０における冷却制御周期は、電流センサのモニタ値に応じて直ちに冷却水量を増減する第２の冷却部２０における冷却制御周期に比べて低速である。低速冷却制御の第１の実施例では、例えば、１０個のモニタ値を平均化してその平均値によりファンの制御を行うようにしており、高速冷却の１０倍以上の周期でファンを制御している。
【００３６】
図９は、図５に示した温度制御部５が第１の冷却部１０に対して行う低速冷却制御の第２の実施例（低速冷却２）を示すフローチャートである。温度制御部５が第１の冷却部１０に対して行う低速冷却制御の第２の実施例（低速冷却２）は、温度制御部５が第２の冷却部２０に対して行う高速冷却制御の第２の実施例と同時に行われる。まず、ステップ９０１では、半導体パッケージの温度を測定するサーミスタの温度検出値であるモニタ値の変化率「ｔｋ」を指定する。続くステップ９０２では、半導体パッケージ８の温度試験時間が終了したか否かを判定する。試験時間が終了した場合（ＹＥＳ）はこのルーチンを終了するが、終了していない場合（ＮＯ）はステップ９０３に進む。
【００３７】
ステップ９０３では、高速冷却中フラグ１がオンか否かを判定する。高速冷却中フラグ１は、図６（ｂ）で説明した温度制御部５が第２の冷却部２０に対して行う高速冷却制御の第２の実施例のステップ６０７においてオンされるものである。そして、高速冷却制御中フラグ１がオンの場合（ＹＥＳ）はステップ９０４に進み、オンでない場合（ＮＯ）はステップ８００に進む。ステップ８００では、図８で説明した温度制御部５が第１の冷却部１０に対して行う低速冷却制御の第１の実施例の制御（低速冷却１）のステップ８０３からステップ８０７を実行してステップ９０２に戻る。
【００３８】
一方、高速冷却制御中フラグがオンの場合に進むステップ９０４では、電流センサ７からの電流のモニタ値を読み出してこれを「ｉ」とする。そして、ステップ９０５で読出値「ｉ」が設定値「ｉｋ」以下か否かを判定する。ステップ９０５の判定が（読出値「ｉ」＞設定値「ｉｋ」）である場合（ＮＯ）はステップ９０８に進み、（読出値「ｉ」≦設定値「ｉｋ」）である場合（ＹＥＳ）はステップ９０６に進む。
【００３９】
ステップ９０６に進んでくる場合は、電流センサ７からの電流のモニタ値「ｉ」が設定値「ｉｋ」以下になった場合であり、半導体パッケージ８の温度が下がってきた場合である。そこでこの場合は、ステップ９０６でファンの風量を低減し、続くステップ９０７で高速冷却中フラグ１をオフしてステップ９０２に戻る。一方、ステップ９０８に進んでくる場合は、電流センサ７からの電流のモニタ値「ｉ」が設定値「ｉｋ」より大きい場合であり、半導体パッケージ８の温度が高い場合である。
【００４０】
そこでこの場合は、高速冷却１が動作しないように、ステップ９０８において高速冷却中フラグ２をオン状態とする。その後、ステップ９０９でファン風量を増大してステップ９１０に進む。ステップ９１０では、図７で説明した高速冷却２を実行し、高速冷却２が完了したらステップ９１１に進む。ステップ９１１では高速冷却中フラグ２をオフし、オフ後にステップ９０７に進む。
【００４１】
この動作は、高速冷却の５〜２０倍の周期で動作する低速冷却時に電流読出し値ｉが設定値より大きい場合には、高速冷却で使用している水冷の能力（ここでは冷却できる熱量のことである）が足りない状態にあるために行うものである。即ち、水冷の能力が足りない場合は、冷却できる熱量が多いファンの風量を増大させて全体の冷房能力を上げるようにするものである。その後、高速周期で温度を監視し、水冷部の冷房能力を調整して所望の温度になるようにしている。
【００４２】
この制御では、ファンの風量を増大したことにより、第２の冷却部２０にもファンからの冷却風の風量が多く当たるようになるので、水冷ユニット部６からの冷却水の吐出量を低減しても第２の冷却部２０における高速冷却が行える。
【００４３】
なお、以上説明した放熱器５０の第１と第２の冷却部１０、２０を用いた低速冷却制御と高速冷却制御の例は一例であり、半導体パッケージ８の温度上昇に応じて第１と第２の冷却部１０、２０を独立に制御する冷却制御はこの実施例に限定されるものではない。
【００４４】
図１０は本出願の第２の実施例の放熱器５０Ａの構造を示す側面図である。第２の実施例の放熱器５０Ａは、冷却風の流れ方向の、スライド部材２４の上流側と下流側の第１のベース部材１１の表面から第１のフィン１２が取り除かれて平坦面なっている点が第１の実施例と異なる。第２の実施例の放熱器５０Ａの、その他の構成は第１の実施例の放熱器５０と同じであるので、同じ構成部材には同じ符号を付してその説明を省略する。
【００４５】
図１１は本出願の第３の実施例の放熱器５０Ｂの構造を示す平面図である。第３の実施例の放熱器５０Ｂは、第２の実施例の放熱器５０Ａの冷却風の流れ方向の長さが短く、平面視長方形状をしている。また、スライド部材２４と第１のフィン１２との間の空間に、補助フィン１８が設けられている点が、第２の実施例の放熱器５０Ａと異なる。第３の実施例の放熱器５０Ｂの、その他の構成は第２の実施例の放熱器５０Ａと同じであるので、同じ構成部材には同じ符号を付してその説明を省略する。
【００４６】
以上説明したように本出願の放熱器は、放熱器を構造的に高速冷却部と低速冷却部の２種類の冷却部から形成し、互いに異なる冷却源に接続して独立に冷却制御できるようにしたことに特徴がある。この構造により、冷却源同士の直接的な熱の干渉（移動、逃げ）がなくなり、熱損失を最小限に抑えられるので、高速冷却部と低速冷却部の能力格差を最大限に確保する事が出来る。この結果、本出願の放熱器は、部分的に高熱部がある発熱体の冷却に用いて、高熱部を高速冷却部で冷却することにより、発熱体、特にＬＳＩの動作周波数の高速化に伴う瞬間的な負荷変動が生じ易い半導体パッケージの温度上昇を効果的に防止することができる。即ち、半導体パッケージのパッケージ破壊温度に到達する事無く、設定温度範囲内に高速に温度制御することができる。
【００４７】
そして、高速冷却部は、前述の実施例では冷却水を用いた水冷方式及び水冷方式に空冷を合わせた混合冷却方式を説明したが、高速冷却部の冷却方式としては、他にも相変化冷却などがある。低速冷却部は空冷方式で十分である。また、低速冷却部と高速冷却部の配置は、発熱体における高熱部の位置に応じて適宜変更することが可能である。更に、本出願の放熱器は、例えば１２５°Ｃのような高温で制御された状態で発熱回路部品の試験を行うことができるので、発熱回路部品の品質を向上させることができる。
【００４８】
以上、本出願を特にその好ましい実施の形態を参照して詳細に説明した。本出願の容易な理解のために、本出願の具体的な形態を以下に付記する。
【００４９】
（付記１）  発熱体の上面周縁部の熱を吸熱する第１のベース部材と、前記第１のベース部材の上面に突設された第１のフィン、及び底面に形成された凹部を備え、前記凹部内には前記上面側に連通する貫通孔が形成された第１の冷却部と、
前記凹部内に収容可能であり、前記発熱体の上面中央部の熱を吸熱する第２のベース部材と、前記第２のベース部材の上に突設され、前記貫通孔に挿通されるスライド部材と、前記スライド部材の上に突設された第２のフィン、及び前記第２のベース部材の中に設けられ、水冷機構から供給される冷媒を循環させる流体路とを有する第２の冷却部とを備えることを特徴とする放熱器。
（付記２）  前記第２のベース部材は、前記第１のベース部材に対して少なくとも２本のガイド部材を介して昇降可能に取り付けられており、
前記ガイド部材の内の２本の一端は前記流体路の入口部と出口部にそれぞれ接続されており、他端は前記水冷機構に接続されていることを特徴とする付記１に記載の放熱器。
（付記３）  前記凹部と前記第２のベース部材の間の前記ガイド部材の周囲には、前記第２のベース部材を前記凹部から離間させる方向に付勢する弾性部材が設けられており、
前記放熱器が前記発熱体の上に載置された時には、前記弾性部材が収縮して、前記第１と第２のベース部材の底面が面一になることを特徴とする付記２に記載の放熱器。
（付記４）  前記凹部の周囲に位置する前記第１のベース部材の内部には熱拡散部が設けられていることを特徴とする付記１から３の何れかに記載の放熱器。
（付記５）  前記熱拡散部にヒートパイプが設けられていることを特徴とする付記４に記載の放熱器。
【００５０】
（付記６）  前記発熱体がユニット部上に搭載された半導体パッケージであり、
前記半導体パッケージへの通電回路には電流センサが設けられており、
前記電流センサの電流検出値に応じて、制御部が前記水冷機構から前記第２のベース部材への冷媒の供給量を変更することを特徴とする付記１から５の何れかに記載の放熱器。
（付記７）  少なくとも前記第１の冷却部に冷却風を供給するファンが前記放熱器の近傍に設けられており、
前記半導体パッケージには前記半導体パッケージの温度を検出する温度センサが設けられており、
前記温度センサの温度検出値に応じて前記制御部が前記ファンを駆動することを特徴とする付記６に記載の放熱器。
（付記８）  前記制御部における前記電流センサの電流検出周期に対して、前記温度センサの温度検出器の検出周期が１０倍以上長いことを特徴とする付記７に記載の放熱器。
（付記９）  前記制御部における前記電流センサの電流検出周期に対して、前記温度センサの温度検出器の検出周期は５〜２０倍長いことを特徴とする付記７に記載の放熱器。
（付記１０）  前記第１と第２のフィンは前記ファンからの冷却風の流れる方向に平行に、前記第１のベース部材と前記スライド部材の上に突設されていることを特徴とする付記７に記載の放熱器。
【００５１】
（付記１１）  前記冷却風の流れ方向の、前記スライド部材の上流側と下流側の前記第１のベース部材の表面は平坦面であることを特徴とする付記１０に記載の放熱器。
（付記１２）付記１から１１の何れかに記載の放熱器を備えた電子装置。
【符号の説明】
【００５２】
１    電子装置
４    ファン
５    制御部
６    水冷機構（水冷ユニット部）
７    電流センサ
８    発熱体（半導体パッケージ）
９    サーミスタ
１０    第１の冷却部
１１，２１    ベース部材
１２、２２    フィン
１７    熱拡散部
２０    第２の冷却部
２４    スライド部材
２５    ガイド部材
２７    流体路（冷却水通路）
５０    放熱器
【図１】
2014033085.tif 000003
【図２】
2014033085.tif 000004
【図３】
2014033085.tif 000005
【図４】
2014033085.tif 000006
【図５】
2014033085.tif 000007
【図６】
2014033085.tif 000008
【図７】
2014033085.tif 000009
【図８】
2014033085.tif 000010
【図９】
2014033085.tif 000011
【図１０】
2014033085.tif 000012
【図１１】
2014033085.tif 000013