[發(fā)明專利]冷卻器

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410109181.1
• 申請(qǐng)日: 2014-03-21
• 公開（公告）號(hào): CN104064536A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吉田忠史
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 豐田自動(dòng)車株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01L23/473
• 分類號(hào): H01L23/473;H05K7/20
• 代理公司: 中原信達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 張建濤;車文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種冷卻器。更加具體地，本發(fā)明涉及一種碰撞射流式冷卻器，在該碰撞射流式冷卻器中，冷卻對(duì)象諸如半導(dǎo)體芯片被附接到基板的一個(gè)表面，并且使得冷卻劑撞擊在基板的另一個(gè)表面上。

背景技術(shù)

用于冷卻半導(dǎo)體芯片或者電子元件的冷卻器類型是已知的，其中冷卻對(duì)象諸如半導(dǎo)體芯片被附接到冷卻器的基板的一個(gè)表面，并且冷卻劑被朝向基板的另一個(gè)表面，即基板的與該一個(gè)表面相反的相反表面噴出。使得噴出的冷卻劑在基板的另一個(gè)表面上撞擊的這種類型的冷卻器有時(shí)被稱為碰撞射流式冷卻器。在本說明書中，附接冷卻對(duì)象諸如半導(dǎo)體芯片的位置被稱作“基板”。進(jìn)而，為了描述方便起見，冷卻對(duì)象所附接的表面即該“一個(gè)表面”被稱作基板的正表面，并且是“另一個(gè)表面”的與該“一個(gè)表面”相反的表面被稱作反表面。

在例如日本專利申請(qǐng)公報(bào)No.2011-166113（JP2011-166113A）中描述了碰撞射流式冷卻器的一個(gè)實(shí)例。在JP2011-166113A中描述的冷卻器中，殼體的側(cè)壁與基板對(duì)應(yīng)。冷卻器具有分隔板，所述分隔板被設(shè)置成面對(duì)基板的反表面，并且將殼體內(nèi)側(cè)的空間分割成面對(duì)基板的空間和與基板隔開的空間。冷卻劑被從外側(cè)供給到從基板的反表面隔開的空間中。即，這個(gè)空間自身形成冷卻劑供給通路。附帶說一句，在殼體中被形成為將冷卻劑供給到基板的開口被稱作冷卻劑供給口。設(shè)置了從分隔板朝向基板的反表面噴出冷卻劑的冷卻劑噴嘴。冷卻劑噴嘴具有從更靠近冷卻劑供給口的一側(cè)到遠(yuǎn)離冷卻劑供給口的一側(cè)延長(zhǎng)的開口。可替代地，冷卻器具有從靠近冷卻劑供給口的一側(cè)到遠(yuǎn)離冷卻劑供給口的一側(cè)并排地設(shè)置的多個(gè)冷卻劑噴嘴。在被分隔板分割的空間中，面對(duì)基板的空間設(shè)有在殼體的壁表面中形成的冷卻劑排出開口。冷卻劑排出開口在殼體的側(cè)壁之一中形成，所述側(cè)壁面對(duì)設(shè)有冷卻劑供給口的側(cè)壁。從冷卻劑噴嘴噴出的冷卻劑在基板的反表面上碰撞，并且然后朝向排出開口流動(dòng)。即，在分隔板和基板之間的空間形成冷卻劑排出通路。附帶說一句，在JP2011-166113A中描述的冷卻器中，基板的反表面設(shè)有多個(gè)散熱片。

進(jìn)而，在例如日本專利申請(qǐng)公報(bào)No.5-3274（JP5-3274A）中描述了碰撞射流式冷卻器的另一個(gè)實(shí)例。在這個(gè)冷卻器中，設(shè)置用于分離布置在基板上的半導(dǎo)體元件的分隔部件，從而形成半導(dǎo)體元件冷卻腔室。冷卻劑噴嘴經(jīng)由對(duì)冷卻介質(zhì)進(jìn)行冷卻的冷卻介質(zhì)供給部件而被附接到元件冷卻腔室，并且每一個(gè)元件被獨(dú)立地冷卻，從而使得在元件之間的溫差是小的。

發(fā)明內(nèi)容

冷卻劑噴嘴具有在冷卻劑的流動(dòng)方向上延長(zhǎng)的開口。可替代地，冷卻器具有設(shè)置在流動(dòng)方向上的多個(gè)冷卻劑噴嘴。然后，經(jīng)由冷卻劑噴嘴或者多個(gè)噴嘴，冷卻劑從冷卻劑供給通路移動(dòng)到冷卻劑排出通路。因此，在冷卻劑供給通路中，冷卻劑流率從上游側(cè)到下游側(cè)降低，而在冷卻劑排出通路中，冷卻劑流率從上游側(cè)到下游側(cè)增加。

在JP2011-166113A中公開的冷卻器中，分隔板平行于基板，并且冷卻劑供給通路和冷卻劑排出通路中的每一個(gè)的流動(dòng)路徑截面面積，即，在與冷卻劑流動(dòng)方向正交的每一個(gè)流路的截面上的流動(dòng)路徑面積在冷卻劑流動(dòng)方向上是恒定的。在冷卻劑供給通路中，因?yàn)榱髀蕪纳嫌蝹?cè)到下游側(cè)降低并且流動(dòng)路徑截面面積是恒定的，所以冷卻劑的壓力向下游降低。在冷卻劑排出通路中，因?yàn)榱髀蕪纳嫌蝹?cè)到下游側(cè)增加并且流動(dòng)路徑截面面積是恒定的，所以冷卻劑的壓力向下游增加。如果在冷卻劑供給通路和冷卻劑排出通路中的每一個(gè)內(nèi)的壓力分布在冷卻劑流動(dòng)方向上是不均勻的，則使其在基板上碰撞的冷卻劑的壓力或者流動(dòng)速度變得不均勻，從而使得用于附接到基板的冷卻對(duì)象的冷卻能力是非均勻的。

在如在JP5-3274A中描述的技術(shù)中那樣將冷卻腔室分離以用于每一個(gè)元件的情形中，類似于在JP2011-166113A中描述的情形，在冷卻劑流動(dòng)方向上壓力分布也是不均勻的，因?yàn)槔鋮s劑的壓力在冷卻劑供給通路的下游側(cè)處降低或者在冷卻劑排出通路的下游側(cè)處增加。

本發(fā)明提供一種能夠均勻地對(duì)冷卻對(duì)象進(jìn)行冷卻的碰撞射流式冷卻器。

根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的一種冷卻器包括：

基板，所述基板被構(gòu)造成允許冷卻對(duì)象被附接到所述基板的一個(gè)表面；

散熱片，所述散熱片被附接到所述基板的與所述一個(gè)表面相反的相反表面，所述散熱片包括多個(gè)散熱片，所述多個(gè)散熱片彼此平行地布置，使得所述散熱片的平坦表面彼此面對(duì)；

冷卻劑排出通路，所述冷卻劑排出通路與被限定在所述多個(gè)散熱片之間的空間連通，并且被設(shè)置成與所述散熱片相鄰；