(57)【要約】【課題】より効率よく発熱部を冷却可能な冷却モジュールを提供する。【解決手段】冷却モジュール１は、隔壁部２１を有し、隔壁部２１によって隔てられた第１収容室Ｓ１および第２収容室Ｓ２が形成されたコンテナ３と、第２収容室Ｓ２内に冷却液を流入させる第１パイプ３１と、第２収容室Ｓ２から外部へと冷却液を流出させる第２パイプ３２と、を備え、第２収容室Ｓ２内には、並列して配置された複数のフィン２３が設けられ、第１収容室Ｓ１内には、作動流体ＬおよびウイックＷが封入されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
隔壁部を有し、前記隔壁部によって隔てられた第１収容室および第２収容室が形成されたコンテナと、
前記第２収容室内に冷却液を流入させる第１パイプと、
前記第２収容室から外部へと前記冷却液を流出させる第２パイプと、を備え、
前記第２収容室内には、並列して配置された複数のフィンが設けられ、
前記第１収容室内には、作動流体およびウイックが封入されている、冷却モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、下記特許文献１に示されるような冷却モジュールが知られている。この冷却モジュールは、コンテナ内に作動流体およびウイックが封入されて構成された、いわゆるベーパーチャンバーである。この種の冷却モジュールでは、ＣＰＵなどの発熱部から熱を受け取った作動流体が蒸発し、気相の作動流体が冷却部で凝縮する。このように、作動流体の相変化を用いて熱を輸送することで、発熱部を冷却することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１３２３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年ではＣＰＵ等の高性能化が進められており、これに伴ってＣＰＵ等の発熱量も増大している。このため、より効率よくＣＰＵ等の発熱部を冷却することが可能な冷却モジュールが求められている。
【０００５】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、より効率よく発熱部を冷却可能な冷却モジュール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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る冷却モジュールは、隔壁部を有し、前記隔壁部によって隔てられた第１収容室および第２収容室が形成されたコンテナと、前記第２収容室内に冷却液を流入させる第１パイプと、前記第２収容室から外部へと前記冷却液を流出させる第２パイプと、を備え、前記第２収容室内には、並列して配置された複数のフィンが設けられ、前記第１収容室内には、作動流体およびウイックが封入されている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の上記態様によれば、第１収容室がいわゆるベーパーチャンバーとして機能し、第２収容室がいわゆるコールドプレートとして機能する。また、第１収容室および第２収容室が、１つのコンテナ内に形成されるとともに、隔壁部によって隔てられている。この構成により、例えばベーパーチャンバーとコールドプレートとを別体に形成して、これらを互いに熱接触させる場合と比較して、発熱部から冷却液へと熱を伝える際の熱抵抗を小さくすることができる。従って上記態様によれば、効率よく発熱部を冷却可能な冷却モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態に係る冷却モジュールの断面図である。
【図２】図１の冷却モジュールのＩＩ−ＩＩ断面矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本実施形態の冷却モジュールについて図面に基づいて説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、本発明は以下の実施形態に限定されない。
【００１０】
図１に示すように、冷却モジュール１は、基板２上に実装されたＣＰＵなどの発熱部２ａを冷却するためのモジュールである。冷却モジュール１は、コンテナ３と、コンテナ３に接続された第１パイプ３１および第２パイプ３２と、を備えている。第１パイプ３１は、コンテナ３内への冷却液の流入路であり、第２パイプ３２は、コンテナ３内から外部への冷却液の流出路である。
【００１１】
（方向定義）
本実施形態では、ＸＹＺ直交座標系を設定して各構成の位置関係を説明する。Ｚ方向は、基板２の厚さ方向である。以下、Ｚ方向を上下方向といい、Ｘ方向を左右方向といい、Ｙ方向を前後方向という。また、上下方向における基板２側を下方といい、冷却モジュール１側を上方という。
【００１２】
コンテナ３は、下側部材１０、中間部材２０、および上側部材３０を有している。下側部材１０、中間部材２０、および上側部材３０の材質としては、例えば銅などの金属を用いることができる。下側部材１０と中間部材２０、および中間部材２０と上側部材３０は、ロウ付けなどによって互いに接合されている。
【００１３】
下側部材１０の下面は、基板２に接している。下側部材１０の下面には、上方に向けて窪む凹部１１が形成されている。発熱部２ａは、凹部１１内に位置している。発熱部２ａと凹部１１の上面（受熱面１１ａ）との間の隙間は、ＴＩＭ（熱界面材料、Thermal Interface Material）２ｂによって埋められている。この構成により、下側部材１０の受熱面１１ａは、ＴＩＭ２ｂを介して発熱部２ａから熱を受け取る。
【００１４】
図１および図２に示すように、下側部材１０の上面には、下方に向けて窪む複数の縦溝１２ａおよび横溝１２ｂが形成されている。縦溝１２ａは、前後方向に延びるとともに、左右方向に間隔を空けて複数設けられている。横溝１２ｂは、左右方向に延びるとともに、前後方向に間隔を空けて複数設けられている。縦溝１２ａおよび横溝１２ｂは、互いに交差している。
【００１５】
複数の縦溝１２ａおよび複数の横溝１２ｂにより、下側部材１０には、複数のピラー１３が設けられている。ピラー１３は、左右方向および前後方向に並べて複数設けられている。
下側部材１０は、例えば銅などを材質とする直方体状のブロックに対して、凹部１１、縦溝１２ａ、および横溝１２ｂを切削加工することによって形成することができる。
【００１６】
図１に示すように、中間部材２０は、下側部材１０と上側部材３０との間に位置している。中間部材２０は、方形の平板状に形成された隔壁部２１と、隔壁部２１の外縁部から上方に向けて延びる側壁部２２と、を有しており、有底角筒形状に形成されている。隔壁部２１は、下側部材１０の上面に接している。下側部材１０の縦溝１２ａおよび横溝１２ｂが隔壁部２１によって覆われることで、第１収容室Ｓ１が形成されている。下側部材１０と中間部材２０とがロウ付けなどにより密着固定されることで、第１収容室Ｓ１内は密閉空間となっている。第１収容室Ｓ１の少なくとも一部は、隔壁部２１によって形成されている。
【００１７】
第１収容室Ｓ１内には、空気などの非凝縮ガスを脱気した状態で、ウイックＷおよび作動流体Ｌが封入されている。なお、図２ではウイックＷおよび作動流体Ｌの図示を省略している。ウイックＷは、銅などの金属粉末を焼結させて形成された多孔質の構造体である。作動流体Ｌは、加熱により蒸発し、放熱により凝縮することが可能な流体である。作動流体Ｌとしては、例えば水、アルコール、代替フロンなどを用いることができる。ウイックＷ内には作動流体Ｌが含浸しており、作動流体Ｌは毛管力によってウイックＷ内を流動する。また、作動流体Ｌは、縦溝１２ａおよび横溝１２ｂに沿って、前後方向および左右方向に流動可能となっている。なお、ウイックＷの材質および構造は適宜変更してもよい。例えば、金属極細線ファイバーまたは金属メッシュなどをウイックＷとして用いてもよい。
【００１８】
なお、第１収容室Ｓ１内への作動流体Ｌへの注入は、例えば下側部材１０、中間部材２０、および上側部材３０を互いにロウ付けしてコンテナ３を形成した後で、コンテナ３に予め設けられた注入孔から作動流体Ｌを注入する方法など、従来知られている方法によって行うことができる。
【００１９】
中間部材２０は、隔壁部２１から上方に向けて延びるフィン２３を有している。フィン２３は、隔壁部２１に連なっている。フィン２３は、左右方向に延びている。図示は省略するが、フィン２３は、前後方向に間隔を空けて複数設けられている。複数のフィン２３は、側壁部２２によって囲繞されている。前後方向で隣り合うフィン２３同士の間は、第１パイプ３１から第２パイプ３２へと向かう冷却液の流路となる。
【００２０】
中間部材２０は、例えば銅などを材質とする直方体状のブロックに対して切削加工を施し、隔壁部２１、側壁部２２、および複数のフィン２３を除く部分を切削して形成することができる。
【００２１】
上側部材３０は、中間部材２０の側壁部２２における上面に接する蓋体３３を有している。蓋体３３は、方形の平板状に形成されている。蓋体３３には、第１パイプ３１および第２パイプ３２が取り付けられている。蓋体３３が、中間部材２０における側壁部２２の上端開口部を覆うことで、第２収容室Ｓ２が形成されている。第１パイプ３１および第２パイプ３２は、第２収容室Ｓ２内に連通している。第２収容室Ｓ２内には、先述の複数のフィン２３が、並列して配置されている。第２収容室Ｓ２の少なくとも一部は、隔壁部２１によって形成されている。
【００２２】
コンテナ３を組み立てる場合、例えば下側部材１０と中間部材２０とを接合した後で、中間部材２０と上側部材３０とを接合する方法を採用することができる。接合の方法としては、ロウ付けなどを用いることができる。２回に分けてロウ付けする方法を採用する場合は、１回目のロウ付けの温度が、２回目のロウ付けの温度よりも高いことが好ましい。
【００２３】
次に、以上のように構成された冷却モジュール１の作用について説明する。
【００２４】
発熱部２ａが発熱すると、ＴＩＭ２ｂを介して、熱が下側部材１０の受熱面１１ａへと伝えられる。これにより、第１収容室Ｓ１内の作動流体Ｌが蒸発し、気相の作動流体Ｌは上方へと向かい、隔壁部２１へと熱を伝える。また、複数のピラー１３が、受熱面１１ａに連なるとともに、隔壁部２１に接しているため、これらのピラー１３を通じて、熱伝導によって受熱面１１ａから隔壁部２１へと熱が伝えられる。
【００２５】
なお、図２に示すように、平面視において、発熱部２ａは収容室Ｓ１の左右方向および前後方向の中央部に位置している。従って、収容室Ｓ１の左右方向および前後方向の中央部が、比較的高温高圧となる。一方、縦溝１２ａは平面視において発熱部２ａを前後方向に跨るように配置されている。また、横溝１２ｂは平面視にいて発熱部２ａを左右方向に跨るように配置されている。このため、気相の作動流体Ｌは、第１収容室Ｓ１内における中央部から外周部へと、自ずと分散して流動する。これにより、熱を中間部材２０の隔壁部２１へと効率よく伝えることができる。
【００２６】
隔壁部２１へと熱を受け渡した気相の作動流体Ｌは、温度が低下することで凝縮し、ピラー１３の表面を伝って収容室Ｓ１の底部へと還流する。このように、第１収容室Ｓ１では、作動流体Ｌの相変化による熱の移動およびピラー１３による熱伝導の両者によって、受熱面１１ａから隔壁部２１へと熱を効率よく伝えられる。また、ピラー１３は、コンテナ３が外力を受けた際に、収容室Ｓ１の変形を抑える補強部材としても機能する。
【００２７】
第２収容室Ｓ２内では、隔壁部２１に連なる複数のフィン２３が並べられるとともに、第１パイプ３１側から第２パイプ３２側へと冷却液が流通している。このため、隔壁部２１が受け取った熱は、隔壁部２１および複数のフィン２３を介して、第２収容室Ｓ２内を流れる冷却液へと伝えられる。熱を受け取った冷却液は、第２パイプ３２から冷却モジュール１の外部へと移送される。
【００２８】
以上説明したように、本実施形態の冷却モジュール１によれば、第１収容室Ｓ１がいわゆるベーパーチャンバーとして機能し、第２収容室Ｓ２がいわゆるコールドプレートとして機能する。また、第１収容室Ｓ１および第２収容室Ｓ２が、１つのコンテナ３内に形成されるとともに、隔壁部２１によって隔てられている。この構成により、例えばベーパーチャンバーとコールドプレートとを別体に形成して、これらを互いに熱接触させる場合と比較して、発熱部２ａから冷却液へと熱を伝える際の熱抵抗を小さくすることができる。従って、発熱部２ａを効率よく冷却することが可能となる。
【００２９】
なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００３０】
例えば、前記実施形態では、冷却モジュール１がＣＰＵである発熱部２ａを冷却する場合について説明したが、冷却モジュール１が冷却する対象はＣＰＵに限られない。
また、前記実施形態では、下側部材１０にピラー１３が設けられていたが、例えば中間部材２０にピラー１３を設けてもよい。この場合、中間部材２０の下面に複数の縦溝１２ａおよび複数の横溝１２ｂを形成し、これらの縦溝１２ａおよび横溝１２ｂを下側部材１０によって閉塞してもよい。
【００３１】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態や変形例を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００３２】
１…冷却モジュール  ２ａ…発熱部  ３…コンテナ  ２１…隔壁部  ３１…第１パイプ  ３２…第２パイプ  Ｓ１…第１収容室  Ｓ２…第２収容室
【図１】
2019113227.tif 000003
【図２】
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