(57)【要約】【課題】全体としての高さを低くすることができ、また、熱性能を向上させることができるコールドプレートを提供する。【解決手段】ベースプレート２とカバー３とによって構成される中空部に設けられた複数のフィン４と、中空部に冷却媒体を供給するための供給管８と、中空部から冷却媒体を排出するための排出管１０と、フィン４同士の間に形成された冷却媒体流路７とを備えたコールドプレート１において、カバー３の上面３ａにおけるフィン４の両端部の上部に対応する位置に、各冷却媒体流路７に連通し各冷却媒体流路７に冷却媒体を分配して供給するための分配部５，６が設けられ、一方の分配部５に上面３ａと平行な方向に延びた供給管８が連通され、他方の分配部６に上面３ａと平行な方向に延びた排出管１０が連通されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースプレートとカバーとによって構成される中空部に設けられた複数のフィンと、前記中空部に冷却媒体を供給するための供給管と、前記中空部から前記冷却媒体を排出するための排出管と、前記フィン同士の間に形成された冷却媒体流路とを備えたコールドプレートにおいて、
前記カバーの上面における前記フィンの両端部の上部に対応する位置に、各冷却媒体流路に連通しかつ前記各冷却媒体流路に前記冷却媒体を分配して供給するための分配部が設けられ、
一方の前記分配部に前記上面と平行な方向に延びた前記供給管が連通され、他方の前記分配部に前記上面と平行な方向に延びた前記排出管が連通されている
ことを特徴とするコールドプレート。
【請求項２】
一方の前記分配部は、前記上面と平行な方向に延びた前記供給管のパイプエンドであり、
他方の前記分配部は、前記上面と平行な方向に延びた前記排出管のパイプエンドであることを特徴とする請求項１に記載のコールドプレート。
【請求項３】
前記冷却媒体の圧力による前記カバーの変形を抑制するための補強部材を備え、その補強部材は前記分配部同士の間における前記カバーの上面に接合されていることを特徴とする請求項１または２に記載のコールドプレート。
【請求項４】
冷却対象物が実装された固定部に固定するための固定部材を有し、その固定部材は前記ベースプレートおよび前記カバーを横切るように前記分配部同士の間に配置され、かつ、前記冷却対象物に前記ベースプレートを密着させた状態で前記固定部に取り付けられることを特徴とする請求項１または２に記載のコールドプレート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電子素子などの発熱体に密着させられ、かつ、その電子部品の熱を運び去るための冷却媒体が供給されるコールドプレートに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、ベースプレートと、そのベースプレートを覆って箱状の空間を形成する蓋部とによって構成されるコールドプレートが記載されている。上記のベースプレートには複数のフィンが形成されており、それらのフィンの上辺は底辺より短く形成されている。つまり各フィンの両端部が切り欠かれており、それらの切り欠いた部分と蓋部とによって形成される空間がいわゆるヘッダーとされている。各ヘッダーに連通する貫通孔が上記の蓋部に形成されている。各貫通孔にはパイプが接続されており、それらのパイプは、コールドプレートの高さ方向に延びている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１２３８８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の特許文献１に記載された構成では、上記のパイプは、コールドプレートの高さ方向に延びているから、コールドプレートの全体としての高さは、前記パイプの高さあるいは長さを含むことになる。つまり、特許文献１に記載された構成では、全体としての高さが高くなってしまう。また、コールドプレートの内部に、いわゆるヘッダーが形成されているため、その分、各フィンの面積が小さくなってしまい、熱性能が低下する。
【０００５】
この発明は、上記の技術的課題に着目してなされたものであって、全体としての高さを低くすることができ、また、熱性能を向上させることができるコールドプレート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】
この発明は、上記の目的を達成するために、ベースプレートとカバーとによって構成される中空部に設けられた複数のフィンと、前記中空部に冷却媒体を供給するための供給管と、前記中空部から前記冷却媒体を排出するための排出管と、前記フィン同士の間に形成された冷却媒体流路とを備えたコールドプレートにおいて、前記カバーの上面における前記フィンの両端部の上部に対応する位置に、各冷却媒体流路に連通しかつ各冷却媒体流路に前記冷却媒体を分配して供給するための分配部が設けられ、一方の前記分配部に前記上面と平行な方向に延びた前記供給管が連通され、他方の前記分配部に前記上面と平行な方向に延びた前記排出管が連通されていることを特徴とするものである。
【０００７】
また、この発明では、一方の前記分配部は、前記上面と平行な方向に延びた前記供給管のパイプエンドであり、他方の前記分配部は、前記上面と平行な方向に延びた前記排出管のパイプエンドであってよい。
【０００８】
さらに、この発明では、前記冷却媒体の圧力による前記カバーの変形を抑制するための補強部材を備え、その補強部材は前記分配部同士の間における前記カバーの上面に接合されていてよい。
【０００９】
そして、この発明では、冷却対象物が実装された固定部に固定するための固定部材を有し、その固定部材は前記ベースプレートおよび前記カバーを横切るように前記分配部同士の間に配置され、かつ、前記冷却対象物に前記ベースプレートを密着させた状態で前記固定部に取り付けられていてよい。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、ベースプレートとカバーとによって構成される空間を有効に活用してその隅までフィンを設けることができる。これにより、フィンの面積を拡大でき、フィンでの熱伝達率を向上できる。その結果、コールドプレートの熱性能を向上できる。また、供給管および排出管はカバーの上面と平行な方向に延びているから、コールドプレートの全体としての高さを従来になく低くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明に係るコールドプレートの一例を示す断面図である。
【図２】この発明におけるカバーの一部を分解して示す図である。
【図３】図１に示すコールドプレートの上視図である。
【図４】図３に示す矢視Ａの側面図である。
【図５】この発明に係るコールドプレートの他の例を示す断面図である。
【図６】図５に示すコールドプレートの上視図である。
【図７】この発明に係るコールドプレートの更に他の例を示す断面図である。
【図８】図７に示すコールドプレートの上視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（実施例１）
図１は、この発明に係るコールドプレートの一例を示す断面図である。コールドプレート１は、中空平板状の部材であって、ベースプレート２の上面にカバー３を液密状態に取り付けて構成されている。それらのベースプレート２とカバー３との接続部分はろう付けされている。コールドプレート１の内部には、その長さと平行な方向に複数のフィン４が設けられている。それらのフィン４は、ベースプレート２の表面に一定の間隔で起立して形成されている。各フィンは一例として冷間鍛造もしくは切削加工などによって形成することができる。また、ここに示す例では、各フィン４は、後述するように、パイプエンドがカバー３の上面３ａに設けられていることにより、コールドプレート１の内部空間を有効に活用してその隅まで設けられている。つまり、フィン４の伝熱面積が従来になく拡大されている。各フィン４の上辺は底辺より若干短く形成されており、各フィン４の長手方向での両端部はテーパー状になっている。なお、各フィン４の上辺を、これに対応するカバー３の内面にろう付けするとすれば、コールドプレート１の内部空間に冷却媒体を供給し、その内圧が高い場合におけるコールドプレート１の膨張変形を効果的に抑制できる。隣接するフィン４同士の間の隙間が冷却媒体の流路とされている。それらの流路を以下の説明では、冷却媒体流路７と記す。なお、上記のベースプレート２およびカバー３などは、冷却対象物および冷却媒体との間で熱を伝達する必要があるので、熱伝導性を有する素材で構成されていることが好ましく、例えば銅、ステンレス、アルミニウム、あるいは、それらの合金などを使用することが好ましい。なおまた、ベースプレート２とカバー３とによって構成されるコールドプレート１の内部空間が、この発明における中空部に相当している。
【００１３】
図２は、この発明におけるカバーの一部を分解して示す図である。カバー３の上面３ａにおける各冷却媒体流路７の両端部の上部に対応する部分に、貫通孔５，６が形成されている。各貫通孔５，６は、図２に示すように、フィン４同士の間の冷却媒体流路７に連通している。それらの冷却媒体流路７に冷却媒体を供給するための供給管８のパイプエンド９が、一方の貫通孔５を覆って連通されている。そのパイプエンド９は、図１に示すように、一方の貫通孔５側に開口した矩形断面をなし、その開口部の開口幅および長さは一方の貫通孔５と同じに形成されている。つまり冷却媒体は、このパイプエンド９および一方の貫通孔５を介して各冷却流体流路７に分配して供給されるようになっており、パイプエンド９がいわゆるヘッダーあるいは分配部として機能する。そのパイプエンド９は、ここに示す例では、矩形状に形成されているが、これに替えて半円筒形状に形成されていてもよい。これと同様に、各冷却媒体流路７を流動した冷却媒体をコールドプレート１の外部に排出するための排出管１０のパイプエンド１１が、他方の貫通孔６を覆って連通されている。各パイプエンド９，１１は、図２に示す例では、この発明に係るコールドプレート１の構成を説明する都合上、カバー３と分離して記載しているが、カバー３と一体に形成されている。なお、上述した各パイプエンド９，１１が、この発明における分配部に相当している。また、上述した供給管８およびそのパイプエンド９が、この発明における供給管に相当し、上述した排出管１０およびそのパイプエンド１１が、この発明における排出管に相当している。
【００１４】
図３は、図１に示すコールドプレート１の上視図であり、図４は、図３に示す矢視Ａの側面図である。上述した供給管８および排出管１０は、図３に示すように、コールドプレート１の長手方向に対して直交し、かつ、互いに反対方向に延びている。また、供給管８および排出管１０は、図４に示すように、カバー３の上面３ａと平行な方向に配置されている。そのため、コールドプレート１の高さは、図１の上下方向でのベースプレート２の下面から各パイプエンド９，１１の上面までの寸法となっている。またこうすることにより、コールドプレート１に対してその横方向から冷却媒体を供給したり排出したりできるようになっている。例えば、コールドプレート１に隣接して配置した他のコールドプレート（図示せず）の供給管と前記供給管８とを容易に連結し、前記他のコールドプレートの排出管と前記排出管１０とを容易に連結することができるようになっている。
【００１５】
上記のベースプレート２の下面の中央部分が、電子部品１２などの発熱源に密着させられる熱接触面１３となっており、その熱接触面１３は、電子部品１２との熱伝達率を向上させるために平坦に形成されている。上記の電子部品１２は、基板１４などの固定部に実装されている。なお、図１には、熱接触面１３と電子部品１２とを離間して記載してある。上述した電子部品１２が、この発明における冷却対象物に相当し、上述した基板１４が、この発明における固定部に相当している。
【００１６】
次いで、上記構成のコールドプレート１の作用について簡単に説明する。各冷却媒体流路７が各パイプエンド９，１１のいわゆる分配空間より狭いため、各冷却媒体流路７での圧力損失は各パイプエンド９，１１での圧力損失より高い。そのため、供給管８を介して一方のパイプエンド９に供給された冷却媒体は、一方のパイプエンド９での冷却媒体の圧力が各冷却媒体流路７での圧力損失に相当する圧力より高い場合に、一方のパイプエンド９から各冷却媒体流路７に分配されて供給される。この場合に、冷却媒体は、その圧力が高くまた流速が大きく、さらに、各フィン４および各冷却媒体流路７の上方から各冷却媒体流路７に供給されるため、乱流あるいは噴流の状態でパイプエンド９から各冷却媒体流路７に分配される。各フィン４は、上述したように、コールドプレート１の内部空間の隅まで形成されているため、噴流の状態の冷却媒体は、一方の貫通孔５の下側に配置された各フィン４の一方の端部に衝突する。冷却媒体が噴流の状態であることにより、冷却媒体とフィン４の一方の端部との間での熱伝達率が向上する。また冷却媒体は各冷却媒体流路７に沿って他方のパイプエンド１１に向かって流動する。その際に、冷却媒体は、ベースプレート２およびフィン４との間で熱交換を行って、それらのベースプレート２およびフィン４に伝達された電子部品１２の熱を運び去る。他方のパイプエンド１１では、各冷却媒体流路７を流動してきた冷却媒体が集合し、排出管１０を介してコールドプレート１の外部に排出される。
【００１７】
したがって、上記構成のコールドプレート１では、カバー３の上部に各パイプエンド９，１１が設けられているため、その分、コールドプレート１の内部空間を有効に活用してその隅までフィン４を形成できる。これにより、フィン４の伝熱面積を従来になく拡大でき、その熱伝達率を向上できる。またそれらのフィン４の一方の端部に、噴流の状態で冷却媒体を衝突させることができるため、これによってもフィン４での熱伝達率を向上できる。それらの結果、コールドプレート１の熱性能を従来になく向上できる。また、各パイプエンド９，１１は、カバー３に対していわゆるビードあるいはリブとして機能するから、カバー３の板厚を特に増大することなくその強度を向上できる。例えば、カバー３におけるフィン４の各端部に対応する部分でのコールドプレート１の内圧によるカバー３の膨張変形を抑制できる。さらに、供給管８および排出管１０の各パイプエンド９，１１が、カバー３の上面３ａと平行な方向に延びて配置されているから、コールドプレート１の高さに供給管８および排出管１０の高さが含まれることがなく、全体としての高さを抑制できる。また、各パイプエンド９，１１が上述したようにヘッダーあるいは分配部として機能するため、前記ヘッダーあるいは分配部を別に設ける必要がなく、その分、部品点数を削減できる。
【００１８】
（第２実施例）
図５は、この発明に係るコールドプレートの他の例を示す断面図であり、ここに示す例は、コールドプレート１の内圧によるカバー３の中央部分の変形を抑制するために、その中央部分に補強板１５を接合した例である。その補強板１５は、矩形もしくは方形の薄板状に形成されており、その板厚は、図５に示す例では、各パイプエンド９，１１の高さに相当する厚さより薄く形成されている。その素材には一例としてステンレスが使用される。図６は、図５に示すコールドプレート１の上視図であり、この図５に示すように、補強板１５の長さは各パイプエンド９，１１同士の間の長さより短く、その幅はカバー３の幅より短く形成されている。この補強板１５はろう付けあるいははんだ付けなどによってカバー３の上面３ａの中央部分に接合されている。上述した補強板１５が、この発明における補強部材に相当している。
【００１９】
図５および図６に示す構成のコールドプレート１では、カバー３の上面３ａの中央部分に補強板１５が接合されているため、上記の中央部分に高い圧力が作用するとしても、その圧力による前記中央部分での膨張変形を抑制できる。なお、このようにカバー３の中央部分の膨張変形を補強板１５によって抑制できるため、各フィン４の上辺とカバー３の内面とをろう付けしない場合であっても、カバー３における強度を向上できる。また、補強板１５の厚さは、各パイプエンド９，１１の高さに相当する厚さより薄いため、全体としての高さが増大することがない。
【００２０】
（第３実施例）
図７は、この発明に係るコールドプレートの更に他の例を示す断面図であり、ここに示す例は、固定板１６によって基板１４にコールドプレート１を固定した例である。その固定板１６は、例えば長方形の薄板状に形成されており、その板厚は各パイプエンド９，１１の高さに相当する厚さより薄く形成されている。その素材には一例としてステンレスが使用される。図８は、図７に示すコールドプレート１の上視図であり、この図８に示すように、固定板１６は、カバー３の上面３ａの中央部分に、コールドプレート１を横断するように配置されている。また、固定板１６の四隅に、例えばボルトやネジなどの留め具１７が設けられており、その留め具１７によって基板１４に固定板１６を取り付けるようになっている。上述した固定板１６が、この発明における固定部材に相当している。
【００２１】
図７および図８に示す構成のコールドプレート１の固定方法について簡単に説明すると、例えば先ず、電子部品１２の上面にベースプレート２の熱接触面１３を熱伝達可能に密着させる。次いで、カバー３の上面３ａにおける中央部分にコールドプレート１を横断するように固定板１６を配置し、その状態で、留め具１７によって基板１４に固定板１６を取り付ける。こうすることにより、基板１４にコールドプレート１を固定する。
【００２２】
したがって、図７および図８に示す構成のコールドプレート１では、固定板１６によって基板１４にコールドプレート１を固定するため、留め具１７によって基板１４にコールドプレート１を直接固定する場合に比較して、コールドプレート１の反りを抑制することができる。そのため、電子部品１２にコールドプレート１の熱接触面１３を均一に密着させることができる。また、カバー３の上面３ａにおける中央部分に固定板１６が押しつけられるため、その固定板１６によって冷却媒体の圧力による中央部分の膨張変形を抑制できる。さらに、固定板１６の厚さは、各パイプエンド９，１１の高さに相当する厚さより薄いため、全体としての高さが増大することがない。
【符号の説明】
【００２３】
１…コールドプレート、  ２…ベースプレート、  ３…カバー、  ３ａ…カバーの上面、  ４…フィン、  ８…供給管、  ９，１１…パイプエンド（分配部）、  １０…排出管。
【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８】
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