(57)【要約】【課題】伝熱性能が向上するコンパクトな受熱ジャケット、液冷システム、および半導体装置を提供する。【解決手段】本発明の受熱ジャケットは、多孔質金属２２と、多孔質金属２２の少なくとも一部と金属的に接合して、多孔質金属２２の周囲に設けられた外カバー１０ｓと、外カバー１０ｓに設けられた液冷媒１００の流入口２３と流出口２４とを備え、外カバー１０ｓは、金属部材であり、外カバー１０ｓの多孔質金属２２と金属的に接合している箇所が、熱伝導部材５００を介して発熱体４００に取り付けられて発熱体４００の熱を吸熱している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質金属と、
前記多孔質金属の少なくとも一部と金属的に接合して、前記多孔質金属の周囲に設けられた外カバーと、
前記外カバーに設けられた液冷媒の流入口と流出口とを備え、
前記外カバーは、金属部材であり、
前記外カバーの前記多孔質金属と金属的に接合している箇所が、熱伝導部材を介して発熱体に取り付けられて前記発熱体の熱を吸熱する
ことを特徴とする受熱ジャケット。
【請求項２】
多孔質金属と、
外カバーを形成する固体金属と、
前記固体金属は前記多孔質金属を外壁で覆い、前記多孔質金属は前記外カバーの内部に設けられ、
前記外壁の少なくとも１か所の外表面に、発熱体を熱伝導部材を介して取り付け、
前記外壁に液冷媒の流入口と流出口とを設け、
前記発熱体が取り付けられた箇所で、前記多孔質金属と前記外壁とが接する内表面は、金属的接合がなされている
ことを特徴とする受熱ジャケット。
【請求項３】
多孔質金属と、
前記多孔質金属の少なくとも一部に熱伝導するように接合して、前記多孔質金属の周囲に設けられた外カバーと、
前記外カバーに設けられた液冷媒の流入口と流出口とを備え、
前記外カバーは、熱伝導性をもつ材料で形成され、
前記外カバーの前記多孔質金属と熱伝導するように接合している箇所が、熱伝導部材を介して発熱体に取り付けられて前記発熱体の熱を吸熱する
ことを特徴とする受熱ジャケット。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の受熱ジャケットにおいて、
前記流入口と前記流出口の少なくとも何れかの近くの前記多孔質金属との間に空間を有している
ことを特徴とする受熱ジャケット。
【請求項５】
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の受熱ジャケットにおいて、
前記流入口の数は、前記流出口の数より少ない
ことを特徴とする受熱ジャケット。
【請求項６】
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の受熱ジャケットにおいて、
前記多孔質金属に流入する前記液冷媒の方向は、前記多孔質金属から流出する前記液冷媒の方向と異なる
ことを特徴とする受熱ジャケット。
【請求項７】
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の受熱ジャケットにおいて、
前記受熱ジャケットの外壁と前記多孔質金属とが金属的に接合、または封止材を介して固定されている
ことを特徴とする受熱ジャケット。
【請求項８】
請求項７に記載の受熱ジャケットで、
前記受熱ジャケットの外壁に熱伝導部材を介して設けられた前記発熱体は、複数である
ことを特徴とする受熱ジャケット。
【請求項９】
請求項１から請求項３の何れか一項に記載の前記受熱ジャケットと、
冷媒駆動用ポンプと、
放熱用ラジエータと、
配管とを備え、
前記受熱ジャケット、前記冷媒駆動用ポンプ、前記放熱用ラジエータ、および前記配管に液冷媒が流れている
ことを特徴とする液冷システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の前記液冷システムの前記受熱ジャケットと発熱素子とが熱伝導部材を介して固定されている
ことを特徴とする半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受熱ジャケット、液冷システム、および半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、発熱体を冷媒液で冷却する液冷システムをはじめとする熱輸送システムの高性能化、小型化が進行している。
それに伴い、液冷システムの発熱体から吸熱する受熱ジャケットに実装する放熱フィンの高性能化、小型軽量化が必要となっている。
【０００３】
例えば、パワーモジュールやサーバ等に実装されて放熱を担う液冷システムは、一般に、伝熱性能が低下するとパワーモジュールやサーバ等が所定以上の高温となって機能の維持を図れなくなるだけではなく、場合によっては、破損することもある。このため、液冷システムにおいては、パワーモジュールやサーバ等の性能の向上に伴い発熱量が増加するため、効率的に熱交換する技術への要求が強くなっている。
【０００４】
かような技術背景において、パワーモジュールやサーバ等に実装される半導体素子の熱を効率よく熱輸送する方法として、ポンプにより冷媒液を循環させて、外気に放熱するのが一般的である。この液冷システムの半導体素子に接続され吸熱する受熱ジャケットでは効率よく、半導体素子の熱を冷媒液に伝達させるのが一般的である。
【０００５】
なお、本発明に関連する従来技術としては、例えば、特許文献１に、多孔構造面を備えた気化促進板を、熱伝導グリスを介して、外カバーである受熱ジャケットの底面と接触させ、受熱ジャケットの底板の内壁側に溶接などにより取り付けられることが記載されている。
【０００６】
特許文献２には、下記の受熱部を含む沸騰冷却装置が記載されている。
沸騰冷却装置は、金属多孔質体、流入口および流出口を有している。発熱体には熱伝導性グリスを介して発熱体取付部が取り付けられており、金属多孔質体は、受熱部の底壁と一体に形成されている。
【０００７】
特許文献３には、上蓋および伝熱板で構成される容器が金属製材料のカバーであり、伝熱板は、熱源体と直接あるいはグリス等の熱接続部材を介して接している蒸発器の構成が記載されている。
【０００８】
特許文献４には、受熱部を含む半導体装置と、多孔質金属、流入口および流出口がある冷却体とを備え、半導体モジュールと冷却体との接合材に半田を用いていることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１１−４７６１６公報(図２、図３Ａ、図３Ｂ、段落００２７、００２８等)
【特許文献２】特開２０１５−１９７２４５公報（図１、段落００４４、００４５等）
【特許文献３】特開２０１２−２０２５７０公報（図２、段落００１８〜００２１等）
【特許文献４】特開２００９−１６７０８公報（図１Ａ、図１Ｂ、図２、段落００３６〜００４４等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上述の従来技術において、特許文献１から特許文献４の全てにおいて、多孔質金属を受熱ジャケットの内部に設け、発熱体と受熱ジャケットは熱伝導性グリスを介して接続されている冷却モジュールに係わっている。しかしながら、冷媒液の単層（液）のみを循環させる単層冷媒液循環の冷却モジュールの受熱部に多孔質金属を用いた際の高性能化、コンパクト化に関して記載がない。
【００１１】
したがって、特許文献１〜４では、冷媒液の相変化に多孔質金属を用い、多孔質金属を内部に搭載した受熱ジャケットには冷媒液の相変化後の蒸気が充満するために、多孔質金属を実装しない空エリアが必要である。つまり、冷媒液が沸騰するための空エリアが必要である。
【００１２】
そのため、多孔質金属を受熱ジャケット内部の全体に設けた実装形態に対応できず、冷却モジュールの伝熱性能を向上できない課題がある。この課題に対して記載がなく、多孔質金属を単層の冷媒液での高性能化、コンパクト化に対して、液冷システムの伝熱性能を向上させることに関して何ら配慮されていない。
【００１３】
本発明は上記実状に鑑み創案されたものであり、伝熱性能が向上するコンパクトな受熱ジャケット、液冷システム、および半導体装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記課題を解決するため、第１の本発明の受熱ジャケットは、多孔質金属と、前記多孔質金属の少なくとも一部と金属的に接合して、前記多孔質金属の周囲に設けられた外カバーと、前記外カバーに設けられた液冷媒の流入口と流出口とを備え、前記外カバーは、金属部材であり、前記外カバーの前記多孔質金属と金属的に接合している箇所が、熱伝導部材を介して発熱体に取り付けられて前記発熱体の熱を吸熱している。
【００１５】
第２の本発明の受熱ジャケットは、多孔質金属と、外カバーを形成する固体金属と、前記固体金属は前記多孔質金属を外壁で覆い、前記多孔質金属は前記外カバーの内部に設けられ、前記外壁の少なくとも１か所の外表面に、発熱体を熱伝導部材を介して取り付け、前記外壁に液冷媒の流入口と流出口とを設け、前記発熱体が取り付けられた箇所で、前記多孔質金属と前記外壁とが接する内表面は、金属的接合がなされている。
【００１６】
第３の本発明の受熱ジャケットは、多孔質金属と、前記多孔質金属の少なくとも一部に熱伝導するように接合して、前記多孔質金属の周囲に設けられた外カバーと、前記外カバーに設けられた液冷媒の流入口と流出口とを備え、前記外カバーは、熱伝導性をもつ材料で形成され、前記外カバーの前記多孔質金属と熱伝導するように接合している箇所が、熱伝導部材を介して発熱体に取り付けられて前記発熱体の熱を吸熱している。
【００１７】
第４の本発明の液冷システムは、第２〜第３の前記受熱ジャケットと、冷媒駆動用ポンプと、放熱用ラジエータと、配管とを備え、前記受熱ジャケット、前記冷媒駆動用ポンプ、前記放熱用ラジエータ、および前記配管に液冷媒が流れている。
【００１８】
第５の本発明の半導体装置は、第４の本発明の液冷システムの前記受熱ジャケットと発熱素子とが熱伝導部材を介して固定されている
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、伝熱性能が向上するコンパクトな受熱ジャケット、液冷システム、および半導体装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態１の２個の発熱体に１個の受熱ジャケットを接続した液冷システムの斜視図。
【図２】受熱ジャケットの内部を透過して示す図。
【図３】図２の複数の発熱体を接続した受熱ジャケットのＩ−Ｉ断面を示す図。
【図４】本発明の実施形態１の他例である1個の発熱体を接続した、冷媒液流入口、冷媒液流出口の向きが図２と同じ場合の受熱ジャケットの周りの斜視図。
【図５】実施形態２の１個の発熱体を接続した受熱ジャケット周りの斜視図。
【図６】実施形態３である１個の発熱体を接続し、冷媒液流入口、冷媒液流出口の受熱ジャケットの内部に空エリアを設けた受熱ジャケット周りの斜視図。
【図７】実施形態４の１個の発熱体を接続した受熱ジャケットの周りの斜視図。
【図８Ａ】実施形態５の半導体素子の熱を冷却する液冷システムの単一の受熱ジャケットの断面図。
【図８Ｂ】実施形態５の他例１の半導体素子の熱を冷却する液冷システムの受熱ジャケットの断面図。
【図８Ｃ】実施形態５の他例２の複数のパワーモジュールを冷却する液冷システムの一つの受熱ジャケットの断面図。
【図９】実施形態６の多孔質金属を利用した液冷システムが適用される電子装置をその蓋体の上板を外した状態の内部構造を示す斜視図。
【図１０】実施形態６の多孔質金属を利用した液冷システムが適用される電子装置をその蓋体の上板を外した状態の内部構造を示す上面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
本発明は、冷却媒体に水等を対象とし、高温側流体から低温側流体へ多孔質金属２２を介して熱を移動させ、伝熱性能の向上を図ることができる受熱ジャケットとそれを搭載した液冷システムおよび半導体装置に係るものである。
【００２２】
［実施形態１］
図１に、本発明の実施形態１の２個の発熱体Ａ（４００）、発熱体Ｂ（４０１）に１個の受熱ジャケット１０を接続した液冷システム１の斜視図を示す。
実施形態１の液冷システム１は、２個の発熱体Ａ（４００）、発熱体Ｂ（４０１）（以下、括弧を省略して示す）で発生した熱を、受熱ジャケット１０を介して、冷媒液１００を循環させて放熱するシステムである。
液冷システム１は、受熱ジャケット１０、ラジエータ１６０、ポンプ２００およびこれらを連結して冷媒液１００を循環させる配管３００を有して構成されている。
【００２３】
冷媒液１００としては、エチレングリコール水溶液、エチレンプロピレン水溶液、非導電性冷媒の不活性冷媒、例えばフッ素系の冷媒等の防錆剤入りの水溶液が使用される。冷媒液１００は、これら以外のものを使用してもよい。
【００２４】
受熱ジャケット１０は、発熱体Ａ・Ｂ４００、４０１で発生した熱を冷媒液１００で吸熱して放熱する。
ラジエータ１６０は、受熱ジャケット１０で高温となった冷媒液１００を外部の空気との熱交換により放熱させる。
【００２５】
ポンプ２００は、冷媒液１００を受熱ジャケット１０とラジエータ１６０とに循環させる。
【００２６】
［受熱ジャケット１０］
受熱ジャケット１０は、外カバー１０ｓが筐体を構成している。
受熱ジャケット１０の外カバー１０ｓには、冷媒液１００がポンプ２００から流入する冷媒液流入口２３と、冷媒液１００がラジエータ１６０に向けて流出する冷媒液流出口２４とが設けられている。
受熱ジャケット１０は、内部に後記の多孔質金属２２が実装され、外カバー１０ｓの外壁２６で覆われている。
【００２７】
受熱ジャケット１０の内部には、冷媒液１００が流れ、多孔質金属２２と熱交換することで冷媒液１００に多孔質金属２２の熱が放熱される。そのため、受熱ジャケット１０の外壁２６には、吸熱対象の発熱体Ａ４００と発熱体Ｂ４０１とが熱伝導性グリス５００を介して熱的に接続されている。受熱ジャケット１０における発熱体Ａ・Ｂ４００、４０１からの受熱の箇所は熱伝導性グリス５００によって熱伝導性を高くしている。
【００２８】
受熱ジャケット１０の外壁２６は、発熱体Ａ４００、発熱体Ｂ４０１の各熱を多孔質金属２２まで伝え、冷媒液１００に伝熱する。受熱ジャケット１０の外カバー１０ｓの材質は固体金属である。
受熱ジャケット１０から流出する吸熱した冷媒液１００は、配管３００内を流れてラジエータ１６０に熱輸送される。
【００２９】
［ラジエータ１６０］
ラジエータ１６０は、前記したように、高温となった冷媒液１００を冷却する要素である。
ラジエータ１６０は、両側にヘッダ１６２ａ、１６２ｂを有し、中間部に両側のヘッダ１６２ａ、１６２ｂにそれぞれ連通する多数の扁平管１６１を有している。扁平管１６１で挟まれた領域には、コルゲートフィンなどの放熱フィン１６３が設けられている。
【００３０】
ラジエータ１６０に流入した高温の冷媒液１００はヘッダ１６２ａに流れ、扁平管１６１で分岐され、ヘッダ１６２ｂで合流する。ヘッダ１６２ｂ内の冷媒液１００は、配管３００を経由して、ポンプ２００に流れる。
ラジエータ１６０の放熱フィン１６３には、冷却ファン７１０の駆動により、空気１１０が供給される。冷却ファン７１０は、不図示のモータにより羽根７１２が回転し、空気１１０を放熱フィン１６３に流す。
【００３１】
受熱ジャケット１０で熱交換され、高温となった冷媒液１００はラジエータ１６０で温度の低い空気１１０と熱交換され、冷媒液１００は低温となる。低温となった冷媒液１００はポンプ２００に流入し、受熱ジャケット１０の冷媒液流入口２３から受熱ジャケット１０に流れ循環する。
ラジエータ１６０では、放熱フィン１６３を通過した空気１１０は熱交換により高い温度となって大気へ放散される。
【００３２】
［熱輸送］
以上のように、発熱体Ａ４００、発熱体Ｂ４０１の熱は、受熱ジャケット１０の多孔質金属２２、冷媒液１００、ラジエータ１６０を経由して空気１００に伝わり、熱輸送が行われる。これにより、発熱体Ａ４００、発熱体Ｂ４０１は冷却され、許容温度を超過することがない。そのため、発熱体Ａ４００、発熱体Ｂ４０１が半導体素子の場合、半導体素子が高温となるのを抑制して正常動作を確保できる。これにより、該半導体素子を用いた装置の信頼性を向上できる。
【００３３】
［受熱ジャケット１０］
図１の複数の発熱体（４００、４０１）を接続した受熱ジャケット１０周りの斜視図を図２に示す。図２は受熱ジャケット１０の内部を透過して示す。
【００３４】
図３に、図２の複数の発熱体（４００、４０１）を接続した受熱ジャケット１０のＩ−Ｉ断面を示す。
受熱ジャケット１０の内部には多孔質金属２２が実装される。受熱ジャケット１０の内側エリア（内部空間）と多孔質金属２２はほぼ同一形状となっている。そのため、受熱ジャケット１０の外壁２６の内面と多孔質金属２２とは物理的に接している。従って、多孔質金属２２を受熱ジャケット１０の内部で位置決めし易い。
【００３５】
受熱ジャケット１０の外カバー１０ｓの材質は固体金属である。
外カバー１０ｓの外壁２６の２面には、熱伝導性グリス５００を介して、発熱体Ａ４００、発熱体Ｂ４０１が取り付けられている。発熱体Ａ４００、発熱体Ｂ４０１の熱は、それぞれ熱伝導性グリス５００を介して受熱ジャケット１０の外壁２６の２面に伝達される。
【００３６】
発熱体Ａ４００、発熱体Ｂ４０１が取り付いている受熱ジャケット１０の外壁２６の内面と多孔質金属２２とは、熱伝導性を確保するため、金属的接合（例えばロウ付け）２５等で接合されている。金属的接合により、受熱ジャケット１０の外壁２６と多孔質金属２２との熱伝導性が向上する。
【００３７】
なお、金属的接合２５は、ロウ付け以外の半田付けや、界面を加熱して溶着してもよく、熱伝導性を確保できれば、他の接合方法であってもよい。
本構成により、発熱体Ａ４００の熱および発熱体Ｂ４０１の熱を受熱ジャケット１０の外壁２６から、金属的接合を介して、多孔質金属２２へ良好に伝達できる。多孔質金属２２は無数の微細線材２０と空洞部２１とで構成され、伝熱面積（表面積）が大きい。微細線材２０は例えばアルミニウム、銅等の金属材料から成る。
【００３８】
前記したように、冷媒液１００は冷媒液流入口２３から受熱ジャケット１０に流入し、多孔質金属２２を通って熱交換を行い、冷媒液流出口２４から流出する。この際、多孔質金属２２に流入する冷媒液１００の方向（図３の矢印α０１）と多孔質金属２２から流出する冷媒液１００の方向（図３の矢印α０２）とが異なることから、冷媒液１００の伝熱路の長さを長くとれ、熱交換を促進できる。
【００３９】
多孔質金属２２は、無数の微細線材２０と空洞部２１で構成されているため、多孔質金属２２では冷媒液１００の流れの指向性が殆どなく、多孔質金属２２の領域全体に冷媒液１００が流れる。このため、多孔質金属２２の大きな表面積全体で冷媒液１００へ伝熱することができ、冷媒液１００が熱交換する際の無駄が少ない。
【００４０】
従来の受熱ジャケットの伝熱面として用いられているピンフィンと比較する。
実施形態１の受熱ジャケット１０の多孔質金属２２の伝熱面積は、同一容積の従来の受熱ジャケット１０のピンフィンの伝熱面積の数倍から数十倍多く取ることができる。
【００４１】
従来のピンフィンと実施形態１の多孔質金属２２のフィン効率の差を考慮しても、伝熱面温度と冷媒液流入口温度の温度差を発熱量で除した値で定義される熱抵抗を同じする容積は多孔質金属２２の場合は小さくできる。そのため、多孔質金属２２を用いる受熱ジャケット１０は、小型にできる。
【００４２】
同一の熱抵抗を得るために、本構成の多孔質金属２２は、従来のピンフィンの場合よりも、３次元で１辺に対して６０％の大きさに小型化できる。従って、従来のピンフィンに代えて多孔質金属２２を用いることで、従来のピンフィンの容積１（＝１×１×１）に比較し、容積で、約０．２１６（＝０．６×０．６×０．６）の大きさに小型化できる。
【００４３】
これにより、コンパクトな受熱ジャケット１０で発熱体Ａ４００、発熱体Ｂ４０１を冷却でき、許容温度を超過することを抑制できる。そのため、発熱体Ａ４００、発熱体Ｂ４０１が半導体素子の場合に許容温度以上になることを抑制し、半導体素子の正常動作を確保でき、該半導体素子を用いる装置の信頼性を向上できる。
【００４４】
［多孔質金属２２］
受熱ジャケット１０の内部で熱交換を担う多孔質金属２２の製法の一例を説明する。
［多孔質金属２２の基体］
多孔質金属２２の基体は、三次元状に連結される骨格を有し、その骨格により三次元状に連結する気孔が形成される三次元網目状構造体を用いる。
【００４５】
基体は、骨格表面にアルミニウム粉末および／またはアルミニウム合金粉末を付着させて担持するもので、加熱されて分解、消失すべきものである。そこで、基体は樹脂により構成される。具体的には、基体としてポリウレタンフォームが最も一般的に用いられる。基体は、ポリウレタンフォームの他にシリコーン樹脂、ポリエステル樹脂のフォームなどが用いられる。
【００４６】
［アルミニウム粉末またはアルミニウム合金粉末］
基体の樹脂骨格に付着させる粉末は、熱伝導率が高くおよび比重が低いものがよい。そのため、熱伝導率と比重のバランスよりアルミニウム粉末を用いる。粉末は、アルミニウム粉末に替えて、アルミニウムを強化する成分を予め合金化したアルミニウム合金粉末を用いてもよい。例えば、ＡｌにＣｕ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｓｉ等の合金化元素を予合金化したアルミニウム合金粉末を用いた場合、アルミニウム系多孔質体の骨格がアルミニウム合金で形成され、アルミニウム系多孔質体の強度を向上できる。この場合、多孔質金属２２の熱伝導率はＡｌ単体の場合よりも低下するが、ベース金属がＡｌであるため、充分に高い熱伝導率を維持できる。
【００４７】
アルミニウム粉末またはアルミニウム合金粉末は、強度を上げるために表面に１０Å程度の酸化被膜（アルミナ：Ａｌ２Ｏ３）を有するものを用いる。
基体の樹脂骨格に付着させるアルミニウム粉末および／またはアルミニウム合金粉末は、細い基体の樹脂骨格表面に密に付着できることから微細なものが好ましい。粉末が大きくなると基体の樹脂骨格表面に密に付着させることが難しくなり、粉末の質量が増加し、基体の樹脂骨格表面に付着し難くなったり、脱落し易くなる。この観点からアルミニウム粉末および／またはアルミニウム合金粉末は、平均粒径が５０μｍ以下のものが好ましい。
【００４８】
さらに、平均粒径が５０μｍ以下であるとともに、粒径が１００μｍを超える粉末を含まないものであることが好ましい。ただし、Ａｌは活性な金属であるため、余りに微細な粉末は取扱いが難しくなる。この観点からアルミニウム粉末および／またはアルミニウム合金粉末は、平均粒径が１μｍ以上のものを用いることが好ましい。
【００４９】
［付着工程］
基体の樹脂骨格へアルミニウム粉末および／またはアルミニウム合金粉末を付着させるに当たり、従来から行われている各種方法を適用することができる。以下に代表的な方法を記載する。
【００５０】
（１）湿式法
アルミニウム粉末および／またはアルミニウム合金粉末を分散媒中に分散させた分散液を作成し、この分散液中に基体を浸漬した後、基体を乾燥させる方法である。分散媒としては、アルコール等の揮発性を有する液体や水を溶媒とし、これに結着剤を溶解した液を用いる。この場合、粉末が沈降しないよう分散媒に分散剤を添加してもよい。また、分散媒としては、フェノール樹脂等の高分子有機物の溶液を用いてもよい。
【００５１】
（２）乾式法
基体表面にアクリル系、ゴム系等の粘着剤溶液またはフェノール樹脂、エポキシ樹脂、フラン樹脂等接着性の樹脂溶液を塗布することにより粘着性を付与し、粉体中で基体を揺動させるか、あるいは基体に粉体をスプレイする等の方法により、骨格表面に粉体を被着させる方法である。
【００５２】
［加熱工程］
骨格表面にアルミニウム粉末またはアルミニウム合金粉末を付着させた基体は、非酸化性雰囲気中で、アルミニウム粉末および／またはアルミニウム合金粉末の融点以上に加熱される。この融点までの昇温過程で樹脂製の基体は分解し除去されて消失する。
【００５３】
加熱温度がアルミニウム（融点：６６０．４℃）もしくはアルミニウム合金の融点を超えると、アルミニウム粉末もしくはアルミニウム合金粉末が内部で溶融する。すなわち、アルミニウム粉末もしくはアルミニウム合金粉末の表面は酸化被膜（アルミナ：Ａｌ２Ｏ３）で覆われており、アルミナの融点は２０７２℃と高いためアルミニウム粉末もしくはアルミニウム合金粉末の表面の酸化被膜が溶融せず、これらの粉末の内部が溶融する。
【００５４】
このようにして内部で溶融したアルミニウムまたはアルミニウム合金は、粉末の表面の酸化被膜を破って粉末表面に濡れて覆うとともに、各粉末から発生した溶融アルミニウムまたは溶融アルミニウム合金が混ざり合い結合する。このとき粉末表面に形成されていた酸化被膜が代用骨格となり、骨格の形状を維持するとともに、互いに結合した溶融アルミニウムまたは溶融アルミニウム合金の表面張力により骨格表面は比較的滑らかとなりネック部が消失して連続する金属表面となる。
【００５５】
一方、加熱温度がアルミニウム若しくはアルミニウム合金の融点未満の場合には、アルミニウム粉末またはアルミニウム合金粉末の表面に形成された強固な酸化被膜がバリヤとなって、アルミニウム粉末同士、またはアルミニウム合金粉末同士の拡散による接合を阻害して焼結が進行しない。
【００５６】
加熱工程における雰囲気が大気等の酸化性の雰囲気であると、粉末表面の酸化被膜を破って露出した溶融アルミニウムまたは溶融アルミニウム合金が直ちに酸化され、粉末表面に濡れて覆い、各粉末から発生した溶融アルミニウムまたは溶融アルミニウム合金が混ざり合うことが阻止され、粉末同士の結合が阻害される。
【００５７】
このため、加熱工程における雰囲気は窒素ガス、不活性ガス等の非酸化性の雰囲気とすることが望ましい。なお、上記の加熱工程は、アルミニウム粉末もしくはアルミニウム合金粉末の表面の酸化被膜を除去することは目的ではないため、水素ガスもしくは水素混合ガス等の還元性の雰囲気である必要はないが、還元性の雰囲気は非酸化性の雰囲気であるため、還元性の雰囲気としてもよい。また、圧力が１０−３Ｐａ以下の減圧雰囲気（真空雰囲気）としてもよい。
【００５８】
なお、加熱温度は基体に付着させたアルミニウム粉末もしくはアルミニウム合金粉末の融点を超える温度であれば粉末を溶融できるが、融点を大きく超える温度で加熱するとその分余分なエネルギーが必要となるとともに、溶融したアルミニウムもしくはアルミニウム合金の粘度が低下して型崩れが生じ易くなることから、加熱温度は融点＋１００℃までとすることが好ましい。
【００５９】
上述の製造方法によって製造したアルミニウム系多孔質体の三次元網目状構造は、樹脂製基体の三次元網目状構造がそのまま維持されたものとなる。したがって、樹脂製基体の三次元網目状構造を変更することで、アルミニウム系多孔質体の三次元網目状構造を変更することができ、アルミニウム系多孔質体全体の気孔率、気孔の大きさを所望のものに調整することが可能である。具体的には、気孔率は８５〜９５％のものとすることができ、気孔の大きさは径が３０〜４０００μｍのものとすることができ、６〜８０ｐｐｉ（セル数／２５．４ｍｍ）（１インチ当たりのピクセル数）の多孔質体を容易に製造することができる。
【００６０】
なお、アルミニウム合金によりアルミニウム系多孔質体を構成する場合において、原料粉末としてＡｌと共晶液相を発生する成分（Ｃｕ、Ｍｇ等）を単味粉末あるいはアルミニウム合金粉末として、アルミニウム粉末に添加したアルミニウム系混合粉末を用い、三次元網目状構造を有する樹脂製の基体の表面にアルミニウム系混合粉末を付着させ、共晶液相が発生する温度で焼結を行う方法が考えられるが、この方法では、アルミニウム系多孔質体中の成分元素の分布が不均一となるとともに、骨格内部にアルミニウムの酸化物が分散せず、所望の強度を得ることが難しい。
【００６１】
これに対して、上述のように予め成分元素をＡｌ中に合金化させたアルミニウム予合金粉末を用いることにより、アルミニウム系多孔質体中の成分元素の分布が均一となる。また、製法に起因するアルミニウムの酸化物が骨格内部に分散する。このため、アルミニウム系混合粉末を用いて共晶液相により焼結する方法に比して、高い強度を得ることができる。
【００６２】
また、上記加熱工程時に、圧損を避ける形状とするために、多孔質金属に比較的高速なガスを吹き付けたり、遠心力や多孔質金属２２自身の自重により、金属形状の前面部を曲面に、後面部を長細い形状の流線形に変化させることができる。
【００６３】
なお、上述の製法以外の鋳型等の製法においても、スポンジ状で金属と空間から成る多孔質金属を生成できる。
鋳型の製法とは、ブロック中に流路を作る構造である。例えば、アルミニウムの素材を砂型に入れ込んでアルミニウムの素材が流れないような流路を形成する。砂型による流路が形成された後、砂型を水で流し、ブロック中に流路を成形する。
【００６４】
上記構成によれば、発熱体Ａ・Ｂ４００、４０１に熱伝導グリス５００等を介して、熱的に接している外壁２６と、多孔質金属２２を金属的接合２５（例えばロウ付け）とすることで、外壁２６と多孔質金属２２の伝熱を良好にできる。外壁２６に設けられた冷媒液流入口２３から多孔質金属２２へ冷媒液１００が流入し、指向性のない多孔質金属２２内を流れ、冷媒液流出口２４から冷媒液１００が流出する。これにより、受熱ジャケット１０の熱が多孔質金属２２から冷媒液１００へ伝熱され、良好に熱伝達できる。
【００６５】
従って、発熱体Ａ・Ｂ４００、４０１の熱を、多孔質金属２２を介して、効率良く逃がすことができる。
また、複数個で異なる実装方向の発熱体Ａ４００、発熱体Ｂ４００を上記と同様な形態となる多孔質金属２２と外壁２６の熱的接合により、ひとつの受熱ジャケット１０で複数個で異なる実装方向の発熱体Ａ４００、発熱体Ｂ４０１を冷却できる。
【００６６】
従って、発熱体Ａ４００、発熱体Ｂ４００の熱の吸熱構造の実装効率を向上でき、コンパクト化できる。つまり、発熱体Ａ４００、発熱体Ｂ４００の熱の放熱面積をコンパクトにできる。
また、多孔質金属２２は、従来のピンフィンと異なり、指向性がないため、多孔質金属２２を用いる受熱ジャケット１０は任意の形状を選択できる。
【００６７】
加えて、受熱ジャケット１０は伝熱面に方向性がないことから、任意の方向を伝熱面とできる。このように、冷媒液流入口２３、冷媒液流出口２４の位置が自由にとれ、制約がないまたは少ないため、水冷システムの配管３００の引き回しを容易にできる。
【００６８】
さらに、図３に示すように、冷媒液１００が冷媒液流入口２３から流入する方向（図３の矢印α０１）と、冷媒液流出口２４から流出する方向（図３の矢印α０２）とを異ならせることで、冷媒液１００の流路を自由に選択できる。これにより、冷媒液１００の流入・流出方向を同方向とする場合に比較し、多孔質金属２２の内部を流れる冷媒液１００の流路長を長くとれ、熱交換を促進できる。
【００６９】
［実施形態１の他例］
図４に、本発明の実施形態１の他例である１個の発熱体Ａ４００を接続した、冷媒液流入口２３、冷媒液流出口２４の向きが図２と同じ場合の受熱ジャケット１０の周りの斜視図を示す。
【００７０】
受熱ジャケット１０は、直方体状の形状を有し、その材質は熱伝導性の良い固体金属で形成されている。受熱ジャケット１０の材質は、熱伝導性が良好で、所定の強度等の条件を満たせば、金属以外の材質でもよい。
受熱ジャケット１０の内部には多孔質金属２２が、受熱ジャケット１０の内部を透過して実装される。受熱ジャケット１０の内側エリア（内部空間）と多孔質金属２２はほぼ同一形状となっている。具体的には、受熱ジャケット１０の外壁２６の内面と多孔質金属２２の外面は物理的に接している。これにより、多孔質金属２２を受熱ジャケット１０の内部に位置決めできる。また、受熱ジャケット１０の熱が多孔質金属２２に伝達される。
【００７１】
受熱ジャケット１０の外壁２６の１外面には熱伝導性グリス５００を介しては発熱体Ａ４００が取り付けられている。これにより、発熱体Ａ４００に発生する熱が熱伝導性グリス５００を介して良好に受熱ジャケット１０の外壁２６に伝達される。
【００７２】
発熱体Ａ４００が取り付られた受熱ジャケット１０の外壁２６の内面と多孔質金属２２は金属的接合２５、例えばロウ付け等で接合される。
前記したように、受熱ジャケット１０の材質は固体金属である。そのため、発熱体Ａ４００の熱を、熱伝導性グリス５００を介して受熱ジャケット１０の外壁２６に伝え、受熱ジャケット１０の外壁２６を熱伝導させ、受熱ジャケット１０の外壁２６から、金属的接合２５を介して、多孔質金属２２へ良好に伝えることができる。
【００７３】
受熱ジャケット１０には冷媒液流入口２３と冷媒液流出口２４とが設けられている。冷媒液１００は、冷媒液流入口２３から受熱ジャケット１０の内部に流入し、多孔質金属２２の空洞部２１（図３参照）を通って、冷媒液流出口２４から流出する。
【００７４】
図３に示すように、多孔質金属２２は方向性がない無数の微細線材２０と空洞部２１で構成されている。そのため、多孔質金属２２では冷媒液１００の流れの指向性がほとんどなく、多孔質金属２２の領域全体に冷媒液１００が流れることとなる。このため、発熱体Ａ４００の熱を多孔質金属２２の無数の微細線材２０の大きな表面積全体で冷媒液１００へ伝熱でき、冷媒液１００の無駄を生じない。
【００７５】
これにより、コンパクトな受熱ジャケット１０で発熱体Ａ４００を冷却でき、許容温度を超過することを抑えられる。
従って、発熱体Ａ４００が半導体素子の場合、半導体素子の温度を許容温度以下に抑え、半導体素子の正常動作を確保できる。そのため、半導体素子を用いた装置の信頼性を向上できる。
【００７６】
［実施形態２］
図５に、実施形態２の１個の発熱体を接続した受熱ジャケット１０Ａ周りの斜視図を示す。
実施形態２は、受熱ジャケット１０Ａに接続される冷媒液流入口２３、冷媒液流出口２４の受熱ジャケット１０Ａの内部に空エリアの空間１０ａ１、１０ａ２を設けた構成である。
【００７７】
図４の実施形態１の他例と異なる箇所のみを説明する。
実施形態２では、図５に示すように、受熱ジャケット１０Ａを構成する外壁２６の中で、熱伝導性グリス５００を介して発熱体Ａ４００が取り付いている面をもつ外壁２６ａが発熱体Ａ４００と同じ大きさで、受熱ジャケット１０Ａの他の外壁２６よりも大きくオーバハングしている。
【００７８】
さらに、受熱ジャケット１０Ａには多孔質金属２２が上述のオーバハングした外壁２６ａと金属的接合２５（例えばロウ付け）され、実装されているが、冷媒液流入口２３の下流側のエリアと、冷媒液流出口２４の上流側のエリアには多孔質金属２２はなく、空間１０ａ１、１０ａ２としている。
【００７９】
空間１０ａ１、１０ａ２がチャンバとなり、冷媒液流入口２３から受熱ジャケット１０Ａに流入した冷媒液１００が空間１０ａ１に広がる。そして、多孔質金属２２の全域に冷媒液１００が広がって流れる。その後、多孔質金属２２の全域を通った冷媒液１００（図５の矢印α１）は、空間１０ａ２に広がって流出して、冷媒液流出口２４から外部に流出する。
【００８０】
受熱ジャケット１０Ａにおいても、実施形態１の受熱ジャケット１０と同様に、冷媒液１００の流れ方向（図５の矢印α１）で、受熱ジャケット１０の流路断面全体に多孔質金属２２が埋まっている。そのため、冷媒液１００の全てが多孔質金属２２を通り熱交換され、冷媒液１００の熱交換の無駄を生じない。なお、この空間１０ａ１、１０ａ２がなく、実施形態１のように、多孔質金属２２が受熱ジャケット１０の内部エリア全体に広がっていても構わない。
【００８１】
多孔質金属２２は、高性能な伝熱部材であるため、発熱体Ａ４００の外形寸法よりも小さな寸法の多孔質金属２２でも冷媒液１００が挿通することで熱交換が効率的に行われ、発熱体Ａ４００を冷却できる。受熱ジャケット１０の構成要素の材質は固体金属である。これにより、発熱体Ａ４００の外形寸法よりも小型の受熱ジャケット１０Ａを用いて発熱体Ａ４００を冷却でき、許容温度以下の温度に抑えられる。
【００８２】
発熱体Ａ４００が半導体素子の場合、半導体素子を許容温度以下に抑え半導体素子の正常動作を確保できる。そのため、該半導体素子を用いた装置の信頼性を向上できる。
【００８３】
［実施形態３］
図６に、実施形態３である１個の発熱体４００を接続し、冷媒液流入口２３、冷媒液流出口２４の受熱ジャケット１０Ｂの内部に空間１０ｂ１、１０ｂ２を設けた受熱ジャケット１０Ｂ周りの斜視図を示す。
実施形態３は、実施形態２の図５の場合と１０ｂ１、１０ｂ２の位置が異なる場合である。
そこで、図５に示す実施形態２と異なる箇所のみを説明する。
【００８４】
実施形態３では、受熱ジャケット１０Ｂの内側で、冷媒液流入口２３の下流側のエリアと、冷媒液流出口２４の上流側のエリアとには多孔質金属２２はなく、空間１０ｂ１、１０ｂ２となっている。空間１０ｂ１、１０ｂ２が、冷媒液１００が広がるチャンバとなる。
【００８５】
冷媒液流入口２３から流入する冷媒液１００は、空間１０ｂ１の全域に広がる。そして、冷媒液１００が空間１０ｂ１から多孔質金属２２の全域に広がって流れる（図６の矢印α２２）。多孔質金属２２の内部では図５の場合と異なり、冷媒液１００が、流入方向（矢印α２１）から、多孔質金属２２を通る方向（矢印α２２）に曲がる流れとなる。
【００８６】
また、冷媒液１００の流れ方向（矢印α２２）で、受熱ジャケット１０Ｂの流路断面全体に多孔質金属２２が埋まっており、冷媒液１００の全てが多孔質金属２２を通り、熱交換する。そのため、冷媒液１００が多孔質金属２２と熱交換するに際して無駄を生じない。
【００８７】
なお、空間１０ｂ１、１０ｂ２がなく、多孔質金属２２が受熱ジャケット１０Ｂの全体に広がっていても構わない。前記したように、多孔質金属２２は、伝熱のための表面積が大きく熱交換の熱量が大きい高性能な伝熱部材である。そのため、発熱体Ａ４００の外形寸法よりも小さな外形寸法の多孔質金属２２でも、発熱体Ａ４００を効果的に冷却できる。
【００８８】
受熱ジャケット１０Ｂの外カバー１０ｓの材質は固体金属である。これにより、発熱体Ａ４００の外形寸法よりも小型の受熱ジャケット１０Ｂを用いて発熱体Ａ４００の熱を受熱ジャケット１０Ｂの外カバー１０ｓに伝導し、さらに、受熱ジャケット１０Ｂの外カバー１０ｓを介して多孔質金属２２に熱伝導できる。
【００８９】
そのため、発熱体Ａ４００に発生する熱は放熱され冷却され、発熱体Ａ４００が許容温度以下に維持できる。
従って、発熱体Ａ４００が半導体素子の場合、同様に、半導体素子の温度を許容温度以下に抑え、半導体素子の正常動作を確保できる。そのため、該半導体素子を用いた装置の信頼性を向上できる。
【００９０】
［実施形態４］
図７に、実施形態４の１個の発熱体Ａ４００を接続した受熱ジャケット１０Ｃの周りの斜視図を示す。
実施形態４は、実施形態２の図５、実施形態３の図６と異なり、冷媒液流入口２３が１ケ所、冷媒液流出口２４ａ、２４ｂが２ケ所あり、受熱ジャケット１０Ｃの内部に空間１０ｃ１、１０ｃ２、１０ｃ３を設けた場合である。
【００９１】
実施形態２の図５、実施形態３の図６と異なる箇所のみを説明する。
実施形態４の受熱ジャケット１０Ｃには、実施形態２、３（図５、図６）と同様、冷媒液流入口２３は１ケ所であるが、冷媒液流出口２４ａ、２４ｂが２ケ所設けてある。
【００９２】
受熱ジャケット１０Ｃにおいて、冷媒液流入口２３の下流側、冷媒液流出口２４ａ、２４ｂの上流側には多孔質金属２２はなく、空間１０ｃ１、１０ｃ２、１０ｃ３となっている。この空間１０ｃ１、１０ｃ２、１０ｃ３がチャンバとなり、多孔質金属２２の全域に冷媒液１００が流れる。
【００９３】
すなわち、冷媒液１００が冷媒液流入口２３から空間１０ｃ１に流入する（図７の矢印α３１）。空間１０ｃ１で広がった冷媒液１００は、多孔質金属２２の内部を二手に分岐して流れる（矢印α３２、α３３）。
つまり、実施形態４の多孔質金属２２の内部では実施形態２の図５、実施形態３の図６の場合と異なり、冷媒液流入口２３から流入する冷媒液１００（矢印α３１）が分岐して曲がる流れ（矢印α３２、α３３）となる。
【００９４】
また、冷媒液１００の流れ方向（矢印α３２、α３３）で、受熱ジャケット１０の流路断面全体に多孔質金属２２が埋まっているために冷媒液１００が漏れなく多孔質金属２２の内部を流れ熱交換が促進される。そのため、冷媒液１００と多孔質金属２２との熱交換に際して、冷媒液１００の無駄が生じない。
【００９５】
多孔質金属２２をそれぞれ挿通した冷媒液１００は、空間１０ｃ２、１０ｃ３に流出し、それぞれの冷媒液流出口２４ａ、２４ｂから流出する（図７の矢印α３４、α３５）。
なお、空間１０ｃ１、１０ｃ２、１０ｃ３がなく、多孔質金属２２が受熱ジャケット１０Ｃの内部全体に広がっていても構わない。
【００９６】
多孔質金属２２は、冷媒液１００との伝熱面積が大きく高性能な伝熱部材であるため、発熱体Ａ４００の外形寸法よりも小さな外形寸法の多孔質金属２２でも、発熱体Ａ４００を冷媒液１００との熱交換で効果的に冷却できる。
【００９７】
また、冷媒液流出口２４ａ、２４ｂの数が冷媒液流入口２３の数より多いことで、冷媒液１００が分岐して流れ（矢印α３２、α３３）、多孔質金属２２の冷媒液１００近くでの容積当たりの温度勾配を少なくすることができる。そのため、発熱体Ａ４００の冷却能力を向上できる。これにより、発熱体Ａ４００の外形寸法よりも小型の受熱ジャケット１０Ｃを用いて冷却することができ、発熱体Ａ４００が許容温度を超過することを抑制できる。
【００９８】
そのため、発熱体Ａ４００が半導体素子の場合、同様に、半導体素子を許容温度以内に抑え、半導体素子の正常動作を確保できる。従って、該半導体素子を用いた装置の信頼性を向上できる。
【００９９】
［実施形態５］
図８Ａに、実施形態５の半導体素子の熱を冷却する液冷システム１Ａの単一の受熱ジャケット１０Ｄの断面図を示す。
実施形態５は、パワーモジュールＰｍの代表例である半導体素子（パワーデバイス４０２）の熱を受熱ジャケット１０Ｄに伝熱する液冷システム１Ａである。
【０１００】
パワーモジュールＰｍは、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）等のパワーデバイス４０２を絶縁基板１００１に半田ｈ１などで接合したものであり、自動車や鉄道車両等の走行制御用に搭載され用いられる。パワーデバイス４０２の熱を輸送する際に、液冷システム１Ａが用いられる。液冷システム１Ａの中の受熱ジャケット１０ＤがパワーモジュールＰｍに熱伝導性グリス５００を介して接続される。
【０１０１】
受熱ジャケット１０Ｄの内部には多孔質金属２２が搭載される。つまり、受熱ジャケット１０Ｄは、平板形状のジャケットベース部１０ａと、１面が開口された箱形状のジャケット箱部１０ｂとを有している。ジャケット箱部１０ｂの内部には、多孔質金属２２が格納されている。
【０１０２】
ジャケット箱部１０ｂとジャケットベース部１０ａとは、間に設置したＯリングにより封止され、固定ねじ２８を締結することで固定され、受熱ジャケット１０Ｄが構成される。
ジャケット箱部１０ｂとジャケットベース部１０ａの外壁２６は、Ｏリング２７と固定ねじ２８で受熱ジャケット１０Ｄとして一体化される。冷媒液流入口、冷媒液流出口は図示していないが、冷媒液が冷媒液流入口から受熱ジャケット１０Ｄへ流入する。そして、多孔質金属２２の中を通って冷媒液流出口から流出する。
【０１０３】
以上の構成によれば、上部のパワーモジュールＰｍのアッセンブリを作っておいて、受熱ジャケット１０Ｄを一体に嵌め込みねじ締めし、組立てできる。そのため、組立て性が良く、メンテナンス性も良い。
また、パワーデバイス４０２の熱を小型の受熱ジャケット１０Ｄの多孔質金属２２に伝え、冷媒液により熱輸送できる。これにより、パワーデバイス４０２を冷却し許容温度以下に抑えられる。
【０１０４】
従って、パワーデバイス４０２の温度を許容温度以内に納めることで、パワーデバイス４０２の正常動作を確保できる。そのため、パワーデバイス４０２を用いた装置の信頼性を向上できる。
【０１０５】
図８Ｂに、実施形態５の他例１の半導体素子の熱を冷却する液冷システム１Ｂの受熱ジャケット１０Ｅ１、１０Ｅ２の断面図を示す。
【０１０６】
図８Ａに示すパワーモジュールＰｍは、図８Ｂに示すように、複数（２以上）のパワーモジュールＰｍとして、それぞれに液冷システム１Ｂの受熱ジャケット１０Ｅ１、１０Ｅ２、………を設置できる。なお、複数のパワーモジュールＰｍと、それぞれの受熱ジャケット１０Ｅ１、１０Ｅ２、………は、横方向（図８Ｂの左右方向）のみならず縦方向（図８Ｂの紙面前後方向）に配置してもよい。
【０１０７】
これにより、複数のパワーモジュールＰｍを冷却制御できる。また、複数のパワーモジュールＰｍを構成できるので、任意数の対象機器に応じてパワーモジュールＰｍを構成できる。そのため、ブロック毎の取り扱いが行え、組立て性が良い。  また、複数のパワーモジュールＰｍ、受熱ジャケット１０Ｅ１、１０Ｅ２、………のメンテナンスを同時に行え、メンテナンス性が良好である。
【０１０８】
図８Ｃに、実施形態５の他例２の複数のパワーモジュールＰｍを冷却する液冷システム１Ｃの一つの受熱ジャケット１０Ｆの断面図を示す。
複数（２以上）のパワーモジュールＰｍを液冷システム１Ｃの一つの受熱ジャケット１０Ｆをねじで固定する構成としてもよい。
【０１０９】
この構成によれば、複数個のマルチ発熱体のパワーモジュールＰｍをひとつの受熱ジャケット１０Ｆで受熱し冷却できる。また、構成が簡素となり、組立て性、メンテナンスが良い。
なお、複数のパワーモジュールＰｍ………は、横方向（図８Ｃの左右方向）のみならず縦方向（図８Ｃの紙面前後方向）に配置してもよい。
【０１１０】
［実施形態６］
図９に、実施形態６の多孔質金属を利用した液冷システム１が適用される電子装置Ｄをその蓋体５の上板を外した状態の内部構造を示す斜視図を示し、図１０に、その上面図を示す。
実施形態６の電子装置Ｄは、例えば、そのメンテナンス性を考慮して、一方の面（本例では図９の右側に示す前面側）に複数（本例では３個）の大容量の記録装置であるハードディスクドライブ５１が設けられている。その後方には筐体５内で発熱源となるハードディスクドライブ５１を空冷するための複数（本例では４個）の冷却ファン７１０が取り付けられている。
【０１１１】
そして、筐体５の他方の面との間の後方の空間には、冷却ファン７１０と共に、電源や通信手段のインターフェイスであるＬＡＮ等を収納したブロック５４が設けられている。また、ラジエータ１６０が、ハードディスクドライブ５１を空冷するための４個の冷却ファン７１０の背後に配置されている。
【０１１２】
即ち、液冷システム１を構成するラジエータ１６０が、冷却ファン７１０によって外部から供給される空気（冷却風）の通路に沿って並んで配置されている。すなわち、ラジエータ１６０が、冷却ファン７１０の列に平行に並んで取り付けられている。つまり、冷却ファン７１０の後方に、２つのラジエータ１６０が設けられている。
【０１１３】
右手のラジエータ１６０の後方には、２つの受熱ジャケット１０Ｇが設けられている。
更に、その残りの空間には、その表面に複数の発熱源である半導体素子Ｃ（４０３）（図１０参照）、半導体素子Ｄ（４０４）を搭載した回路基板１０００が配置されている。２個の半導体素子Ｃ（４０３）、半導体素子Ｄ（４０４）（以下、括弧を省略する）には、実施形態１と同様な実施形態６の液冷システム１が２セット設けられている。  
液冷システム１は、上述した小型の受熱ジャケット１０Ｇ、ラジエータ１６０、ポンプ２００（図１０参照）、およびそれらを繋ぎ、冷媒液が流れる配管３００で構成されている。
【０１１４】
複数の発熱源である半導体素子Ｃ４０３（図１０参照）、半導体素子Ｄ４０４は、それぞれ小型の受熱ジャケット１０Ｅに熱伝導グリス５００を介して取り付けられ固定されている。すなわち、２組の半導体素子Ｃ４０３、半導体素子Ｄ４０４の表面には、その間に塗布した熱伝導性グリス５００を介して、それぞれ受熱ジャケット１０Ｇの底面、側面に接続させており、良好な熱的接合を確保している。
【０１１５】
半導体素子Ｃ（図９では隠れている）、半導体素子Ｄ４０４の熱を小型の受熱ジャケット１０Ｇから冷媒液でラジエータ１６０まで伝え、ラジエータ１６０から冷却ファン１７０により空気に伝え、サーバ筐体５から大気へ放出する。
従って、半導体装置等の電子装置Ｄにおいても、受熱ジャケット１０Ｇを含む液冷システム１を使用できる。
【０１１６】
このように、上述した電子装置Ｄの構造では、その筐体５内に組み込まれる他の装置のハードディスクドライブ５１の冷却手段である冷却ファン７１０を、本発明の液冷システム１を構成するラジエータ１６０のフィンの冷却手段として利用（又は、共用）している。
【０１１７】
この構成によれば、筐体５内の発熱源である半導体素子Ｃ４０３、半導体素子Ｄ４０４を、専用の冷却ファンを持つことなく冷却できる。換言すれば、発熱源である半導体素子Ｃ・Ｄ４０３、４０４を、比較的簡単で安価で、かつ、効率的かつ確実に冷却することが可能となる。
【０１１８】
よって、複数の発熱体の半導体素子Ｃ４０３、半導体素子Ｄ４０４を冷却できる液冷システム１をコンパクトにできる。
また、実施形態６の液冷システム１を利用することによれば、熱交換効率が比較的高く、かつ、比較的簡単な構造を有している。従って、高密度実装が要求されるサーバなどの電子装置Ｄにおいても、液冷システム１の自由度の高い配置が可能となる。
【０１１９】
また、液冷システム１を構成するラジエータ１６０は、複数の冷却ファン７１０の排気面を覆うように配置されている。
かかる構成によれば、何れかの冷却ファン７１０が故障により停止しても、残りの冷却ファン７１０により生ずる冷却風によりラジエータ１６０の冷却が継続される。即ち、冗長性を確保することが出来ることから、電子装置Ｄの冷却システムの構造として好適である。ラジエータ１６０を、これに対向する面積が小さい冷却ファン７１０の側に寄せることにすれば、何れかの冷却ファン７１０の故障による停止に対し、更に、その冗長性を向上することが出来る。
以上より高信頼な電子装置Ｄのシステムを提供できる。
【０１２０】
［その他の実施形態］
１．前記実施形態では、受熱ジャケット１０〜１０Ｇを直方体や直方体を組み合わせた形状を例示したが、その他の形状でも構わない。受熱ジャケット１０は例えば、球形、円柱形、円錐形、多角柱形等の任意の形状を選択できる。すなわち、受熱ジャケット１０は任意の形状を選択できる。
【０１２１】
２．前記実施形態２〜４では、冷媒液流入口２３、冷媒液流出口２４の両者の近傍に空間を設けた場合を例示したが、冷媒液流入口２３、冷媒液流出口２４の何れか一方に空間を設ける構成としてもよい。この場合も、前記した実施形態２〜４と同様な作用効果が得られる。
【０１２２】
３．前記実施形態等で様々な構成を説明したが、上記構成を適宜選択して組み合わせて構成してもよい。
また、前記実施形態等で説明した様々な構成は、本発明の一例を示したものであり、特許請求の範囲内で様々な変形形態、具体的形態が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本発明の活用例として、ＩＴ機器、車両用の機器、サーバー等の発熱体の冷却装置に幅広く活用できる。
【符号の説明】
【０１２４】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ  液冷システム
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ  受熱ジャケット
１０ａ１、１０ａ２、１０ｂ１、１０ｂ２、１０ｃ１、１０ｃ２、１０ｃ３  空間
１０ｓ  外カバー（固体金属）
２０    微細線材
２１    空洞部
２２    多孔質金属
２３    冷媒液流入口（流入口）
２４    冷媒液流出口（流出口）
２５    金属的接合（ロウ付け）
２６    外壁
２７    Ｏリング（封止材）
２８    固定ねじ
５１    ハードディスクドライブ
５４    ＬＡＮを収納したブロック
１００  冷媒液（冷媒）
１１０  空気
１６０  ラジエータ（放熱用ラジエータ）
１６１  扁平管
１６２  ヘッダ
１６３  放熱フィン
２００  ポンプ（冷媒駆動用ポンプ）
３００  配管
４００  発熱体Ａ（発熱体）
４０１  発熱体Ｂ（発熱体）
４０２  パワーデバイス（発熱体）
４０３  半導体素子Ｃ（発熱素子）
４０４  半導体素子Ｄ（発熱素子）
５００  熱伝導グリス（熱伝導部材）
７１０  冷却ファン
７１１  冷却ファン
７１２  羽根
１０００  回路基板
１００１  絶縁基板
Ｄ      電子装置（半導体装置）
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【図１０】
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