(57)【要約】【課題】より安定して優れた冷却性能を発揮することができる衝突噴流式冷却器の製造方法を提供する。【解決手段】フィン１２と、フィン１２に対して冷媒を供給するノズル２と、ノズル２を側方から弾性的に支持するフレーム３と、ノズル２の冷媒供給穴２１と反対側からノズル２を支持する天板４と、を備える衝突噴流式冷却器１００の製造方法において、天板４は、支持部材５を介してノズル２を支持しており、天板４をフィン１２側に移動させることにより、ノズル２の冷媒供給穴２１をフィン１２の縁１２２に接触させ、天板４を加熱することにより支持部材５を溶融させながら天板４をフィン１２側にさらに移動させることにより、天板４とフレーム３とを接触させ、天板４とフレーム３との接触部分を加熱して、天板４とフレーム３とを接合する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィンと、前記フィンに対して冷媒を供給するノズルと、前記ノズルを側方から弾性的に支持するフレームと、前記ノズルの冷媒供給穴と反対側から前記ノズルを支持する天板と、を備える衝突噴流式冷却器の製造方法であって、
前記天板は、支持部材を介してノズルを支持しており、
前記天板を前記フィン側に移動させることにより、前記ノズルの前記冷媒供給穴を前記フィンの縁に接触させ、
前記天板を加熱することにより前記支持部材を溶融させながら前記天板を前記フィン側にさらに移動させることにより、前記天板と前記フレームとを接触させ、
前記天板と前記フレームとの接触部分を加熱して、前記天板と前記フレームとを接合する、衝突噴流式冷却器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衝突噴流式冷却器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子等の電気部品が発生する熱を冷却する冷却器として、衝突噴流式冷却器が知られている。例えば、特許文献１には、複数のフィンと、当該フィンに対して冷媒を供給するノズルと、を有し、ノズルの冷媒供給穴とフィンの縁とが接触している衝突噴流式冷却器が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１６６１１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１にかかる衝突噴流式冷却器では、ノズルの冷媒供給穴がフィンの縁に接触しいているため、冷媒がフィンの根元部にまで届くため、優れた冷却性能を発揮することができる。
しかしながら、衝突噴流式冷却器の各部品の公差の積み上げにより、各部品を組み付けた際にフィンの縁とノズルの冷媒供給穴との間に隙間が生じてしまう場合がある。この場合、フィンの根元部に冷媒が届かない可能性があり、冷却性能が低下してしまうというおそれがある。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、より安定して優れた冷却性能を発揮することができる衝突噴流式冷却器の製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様にかかる衝突噴流式冷却器の製造方法は、フィンと、前記フィンに対して冷媒を供給するノズルと、前記ノズルを側方から弾性的に支持するフレームと、前記ノズルの冷媒供給穴と反対側から前記ノズルを支持する天板と、を備える衝突噴流式冷却器の製造方法である。また、前記天板は、支持部材を介してノズルを支持している。また、衝突噴流式冷却器の製造方法においては、まず、前記天板を前記フィン側に移動させることにより、前記ノズルの前記冷媒供給穴を前記フィンの縁に接触させる。次に、前記天板を加熱することにより前記支持部材を溶融させながら前記天板を前記フィン側にさらに移動させることにより、前記天板と前記フレームとを接触させる。次に、前記天板と前記フレームとの接触部分を加熱して、前記天板と前記フレームとを接合する。
【０００７】
本発明の第１の態様にかかる衝突噴流式冷却器の製造方法によれば、衝突噴流式冷却器の各部品に公差があっても、ノズルの冷媒供給穴とフィンの縁とが接触した状態で、天板とフレームとを接合することができる。そのため、衝突噴流式冷却器の各部品に公差があっても、当該各部品を組み付けて製造された衝突噴流式冷却器において、フィンの縁とノズルの冷媒供給穴との間に隙間が生じるのを防ぐことができる。これにより、フィンの根元部に冷媒をより確実に届けることができる。すなわち、より安定して優れた冷却性能を発揮することができる衝突噴流式冷却器の製造方法を提供できる。
また、ノズルは、フレームにより弾性的に支持されているため、ノズルの冷媒供給穴をフィンの縁に接触させた後、天板を加熱し支持部材を溶融させながら天板をフィン側に移動させる際にノズルの側端部とフレームとの間に荷重がかかっても、ノズルとフレームとの間の弾性により当該荷重を許容することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、より安定して優れた冷却性能を発揮することができる衝突噴流式冷却器の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】本発明の実施の形態１にかかる衝突噴流式冷却器を模式的に示す底面図である。
【図１Ｂ】図１ＡのＩＢ−ＩＢ矢視断面図である。
【図１Ｃ】図１ＡのＩＣ−ＩＣ矢視断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１にかかる衝突噴流式冷却器の放熱部品及びノズルを模式的に示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１にかかる衝突噴流式冷却器の製造方法を説明する側面断面図である。
【図４】本発明の実施例１にかかる衝突噴流式冷却器の製造方法を説明する側面断面図である。
【図５】本発明の実施例２にかかる衝突噴流式冷却器の製造方法を説明する側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態１について説明する。図１Ａは、本発明の実施の形態１にかかる衝突噴流式冷却器１００を模式的に示す底面図である。図１Ａでは、衝突噴流式冷却器１００に設けられる天板４及び支持部材５を省略して示している。図１Ｂは、図１ＡのＩＢ−ＩＢ矢視断面図であるが、説明のため、天板４を記載している。図１Ｃは、図１ＡのＩＣ−ＩＣ矢視断面図であるが、説明のため、天板４及び支持部材５を記載している。
図１Ａ〜図１Ｃに示すように、衝突噴流式冷却器１００は、放熱部品１と、放熱部品１のフィン１２に対して冷媒を供給するノズル２と、ノズル２を側方から弾性的に支持するフレーム３と、ノズル２の冷媒供給穴２１と反対側からノズル２を支持する天板４と、を備える。
【００１１】
放熱部品１は、載置板１１、載置板１１から略垂直に突出する複数のフィン１２等を備える。なお、図１Ａ〜図１Ｃでは、載置板１１及びフィン１２が一体的に成形されている例を示すが、載置板１１とフィン１２とは個々に成形されたものが接合されていてもよい。
また、載置板１１のフィン１２が突出する面と反対側の面には、パワーカード等の電気部品２００が取り付けられている。なお、パワーカードとは、半導体素子が樹脂によりモールドされたカード状の電子部品である。
【００１２】
また、フィン１２は、長方形状の板状部材であって、図１Ａの上下方向に沿って、載置板１１から下側に突出している。換言すれば、それぞれのフィン１２の長辺は、図１Ａの上下方向に沿っている。なお、フィン１２の形状及びフィン１２が載置板１１から突出する向き（傾き）は、本実施の形態１に限定されるものではない。
【００１３】
ノズル２は、複数の冷媒供給穴２１を有する板状部材である。また、ノズル２の冷媒供給穴２１は、図１Ａの左右方向に沿って開口する略長方形状の穴である。換言すれば、ノズル２の冷媒供給穴２１は、放熱部品１から突出するフィン１２と略直交している。また、ノズル２の冷媒供給穴２１は、放熱部品１のフィン１２の全てに直交可能な長さに亘って開口している。ノズル２に設けられる冷媒供給穴２１の数は、冷媒の流用に応じて決定されることが好ましい。
【００１４】
フレーム３は、ノズル２を篏合可能な開口を有する枠状の部材である。換言すれば、ノズル２の側端部２２がフレーム３の内側面に接している。そして、フレーム３は、ノズル２を側方から弾性的に支持する。具体的には、例えば、フレーム３の内側面に接するノズル２の側端部２２が他の部分よりも肉薄に形成されることにより、ノズル２はフレーム３により弾性的に支持される。
また、フレーム３の上端３１（図１Ｂにおける電気部品２００側の端部）は、放熱部品１を篏合又は載置可能な形状をしている。そして、フレーム３の上端３１と放熱部品１の側端部１３とが接合されている。
また、フレーム３の下端３２（図１Ｂにおける天板４側の端部）は、天板４の側端部４１と接合されている。また、フレーム３の下端３２と天板４の側端部４１との間の所定の箇所には、開口が設けられ、冷媒流入口３３となっている。
【００１５】
図１Ｃに示すように、天板４は、支持部材５を介してノズルを支持している。具体的には、支持部材５の下端５１（図１Ｃにおける天板４側の端部）は、天板４に接合されており、支持部材５の上端５２（図１Ｃにおける電気部品２００側の端部）は、ノズル２の冷媒供給穴２１以外の部分に接している。また、天板４は、支持部材５よりも融点が高い材質により形成されている。
なお、支持部材５は、天板４の奥行方向（図１Ｃの奥行方向）に沿って、天板４と略同一の長さで天板４に設けられてもよいし、天板４上に部分的に設けられてもよい。
【００１６】
なお、放熱部品１、ノズル２、フレーム３、天板４は、金属、セラミック等、熱伝導率の高い材料で形成されることが好ましい。また、冷媒には、水、アンモニア、フロン等の流体を用いることができる。
【００１７】
次に、図１Ｂ、図１Ｃ、図２を参照しながら、本発明の実施の形態１にかかる衝突噴流式冷却器１００における冷媒の流れについて説明する。図２は、本発明の実施の形態１にかかる衝突噴流式冷却器１００の放熱部品１及びノズル２を模式的に示す斜視図である。なお、図２では、放熱部品１が下側に記載され、ノズル２が上側に記載されている。また、図２において、冷媒の流れを矢印で示す。
【００１８】
まず、図１Ｂ及び図２に示すように、冷媒が冷媒流入口３３から流入する。換言すれば、冷媒流入口３３から流入した冷媒は図１Ｂの矢印Ｆ１で示す方向に流れる。
次に、冷媒は、ノズル２の冷媒供給穴２１を通過する。換言すれば、冷媒は図１Ｂ及び図１Ｃの矢印Ｆ２で示す方向に流れる。
次に、冷媒供給穴２１を通過した冷媒は、放熱部品１の隣り合うフィン１２とフィン１２との間を図１Ｃの矢印Ｆ２で示す方向に通って載置板１１にぶつかった後、放熱部品１の隣り合うフィン１２とフィン１２との間を図１Ｃの矢印Ｆ３で示す方向に通って、ノズル２の隣り合う冷媒供給口２１と冷媒供給口２１との間に流れる。
その後、フレーム３に設けられた所定の冷媒排出口（図示省略）を通って、衝突噴流式冷却器１００の外部に放出される。
【００１９】
このように、冷媒がフィン１２の側面を通過し、フィン１２の根元部１２１にぶつかることにより、放熱部品１に取り付けられた電気部品２００によって生じた熱がフィン１２を通って放熱され、電気部品２００が冷却される。また、本実施の形態１では、冷媒がフィン１２の短辺方向（図１Ｂの上下方向）に向けて隣り合うフィン１２間を通過する。そのため、フィン１２の長辺方向（図１Ａの上下方向）に向けて冷媒が通過する場合に比べて、衝突噴流冷却器１００に冷媒を送り込む圧力を低減することができる。
【００２０】
次に、図３を参照しながら、本発明の実施の形態１にかかる衝突噴流式冷却器１００の製造方法について説明する。図３は、実施の形態１にかかる衝突噴流式冷却器１００の製造方法を説明する側面断面図である。
まず、天板４の支持部材５が設けられる面（上面４２）とは反対側の面に加熱手段３００を取り付ける。次に、天板４をフィン１２側に移動させることにより、ノズル２の冷媒供給穴２１をフィン１２の縁１２２に接触させる（図３の上側の図）。ここで、支持部材５の高さは、フィン１２の縁１２２とフレーム３の下端３２との距離（図３に示す長さＡ）よりも、ノズル２の上端（冷媒供給穴２１の上端）と天板４の上面４２との距離（図３に示す長さＢ）が長くなるような高さに設定されている。
【００２１】
次に、加熱手段３００によって天板４を加熱することにより支持部材５を溶融させながら天板４をフィン１２側にさらに移動させることにより、天板４とフレーム３とを接触させる（図３の中段の図）。換言すれば、支持部材５を溶融させながら天板４をフィン１２側にさらに移動させることにより、フレーム３の下端３２と天板４の側端部４１とを接触させる。なお、加熱手段３００は、支持部材５が緩やかに溶融するように天板４を加熱する。
【００２２】
次に、加熱手段３００によって天板４とフレーム３との接触部分を加熱して、天板４とフレーム３とを接合する。換言すれば、フレーム３の下端３２と天板４の側端部４１とを加熱して、フレーム３の下端３２と天板４の側端部４１とを接合する。
なお、加熱手段３００天板４を加熱する方法としては、例えば、加熱可能な板（加熱板）を天板４に取り付けたり、レーザにより天板４を加熱したりする方法が考えられる。
【００２３】
以上に説明した、本発明の実施の形態１にかかる衝突噴流式冷却器１００の製造方法によれば、衝突噴流式冷却器１００の各部品に公差があっても、ノズル２の冷媒供給穴２１とフィン１２の縁１２２とが接触した状態で、天板４とフレーム３とを接合することができる。そのため、衝突噴流式冷却器１００の各部品に公差があっても、当該各部品を組み付けて製造された衝突噴流式冷却器１００において、フィン１２の縁１２２とノズル２の冷媒供給穴２１との間に隙間が生じるのを防ぐことができる。これにより、フィン１２の根元部１２１に冷媒をより確実に届けることができる。すなわち、より安定して優れた冷却性能を発揮することができる衝突噴流式冷却器１００の製造方法を提供できる。
【００２４】
また、ノズル２は、フレーム３により弾性的に支持されているため、ノズル２の冷媒供給穴２１をフィン１２の縁１２２に接触させた後、天板４を加熱し支持部材５を溶融させながら天板４をフィン１２側に移動させる際にノズル２の側端部２２とフレーム３との間に荷重がかかっても、ノズル２とフレーム３との間の弾性により当該荷重を許容することができる。
【００２５】
実施例１．
本発明の実施例１について図４を参照しながら説明する。図４は、実施例１にかかる衝突噴流式冷却器１００の製造方法を説明する側面断面図である。なお、実施例１では加熱手段３００としてレーザを用いる点のみが実施の形態１にかかる衝突噴流式冷却器１００の製造方法と異なるため、同一の構成については、同一の符号を付すとともに、その説明を省略する。
【００２６】
図４に示すように、実施例１にかかる衝突噴流式冷却器１００の製造方法においては、まず、天板４の支持部材５が設けられる面とは反対側の面に押上部材４００を取り付ける。ここで、押上部材４００は後述のレーザの光を透過可能な部材であり、ガラス板等である。なお、実施の形態１と同様に、支持部材５の高さは、フィン１２の縁１２２とフレーム３の下端３２との距離（図４に示す長さＡ）よりも、ノズル２の上端（冷媒供給穴２１の上端）と天板４の上面４２との距離（図４に示す長さＢ）が長くなるような高さに設定されている。
【００２７】
次に、押上部材４００に荷重を付加することにより、天板４をフィン１２側に移動させることにより、ノズル２の冷媒供給穴２１をフィン１２の縁１２２に接触させた後（図４の下側の図）、レーザによって天板４を加熱することにより支持部材５を溶融させながら天板４をフィン１２側にさらに移動させることにより、天板４とフレーム３とを接触させる。次に、レーザによって天板４とフレーム３との接触部分を加熱して、天板４とフレーム３とを接合する。
【００２８】
実施例２．
本発明の実施例２について図５を参照しながら説明する。図４は、実施例２にかかる衝突噴流式冷却器１００の製造方法を説明する側面断面図である。なお、実施例２では加熱手段３００として加熱板５００を用いる点のみが実施の形態１にかかる衝突噴流式冷却器１００の製造方法と異なるため、同一の構成については、同一の符号を付すとともに、その説明を省略する。
【００２９】
図５に示すように、実施例２にかかる衝突噴流式冷却器１００の製造方法においては、まず、天板４の支持部材５が設けられる面とは反対側の面に加熱板５００を取り付ける。ここで、加熱板５００は、フレーム３の下端３２及び天板４の側端部４１に相当する位置に外周側加熱部５０１を有し、外周側加熱部５０１の内側に内側加熱部５０２を有する。なお、実施の形態１と同様に、支持部材５の高さは、フィン１２の縁１２２とフレーム３の下端３２との距離（図５に示す長さＡ）よりも、ノズル２の上端（冷媒供給穴２１の上端）と天板４の上面４２との距離（図５に示す長さＢ）が長くなるような高さに設定されている。
【００３０】
次に、加熱板５００に荷重を付加することにより、天板４をフィン１２側に移動させることにより、ノズル２の冷媒供給穴２１をフィン１２の縁１２２に接触させた後（図５の下側の図）、内側加熱部５０２によって天板４を加熱することにより支持部材５を溶融させながら天板４をフィン１２側にさらに移動させることにより、天板４とフレーム３とを接触させる。次に、外周側加熱部５０１によって天板４とフレーム３との接触部分を加熱して、天板４とフレーム３とを接合する。
【００３１】
以上に説明した実施例１及び実施例２にかかる衝突噴流式冷却器１００の製造方法によれば、実施の形態１にかかる衝突噴流式冷却器１００の製造方法と同様の効果を得ることができる。
【００３２】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１  放熱部品
１１  載置板
１２  フィン
１２１  根元部
１２２  縁
２  ノズル
２１  冷媒供給穴
２２  側端部
３  フレーム
３１  上端
３２  下端
４  天板
４１  側端部
４２  上面
５  支持部材
５１  下端
５２  上端
１００  衝突噴流式冷却器
２００  電気部品
３００  加熱手段
４００  押上部材
５００  加熱板
５０１  外周側加熱部
５０２  内側加熱部
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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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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