TWI895049B - 冷卻板及冷卻板的製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種冷卻板，其能夠抑制厚度方向的大型化，同時謀求提高冷卻效率。熱媒體流通空間2形成於基座板的散熱面與蓋板之間，基座板具有複數個導熱部14，複數個導熱部14被設置成自散熱面朝向蓋板20突出，且將自散熱面放出的熱傳導至流通於熱媒體流通空間2的熱媒體，在蓋板20中的熱媒體流通空間2側的面上，形成有被複數個導熱部14的至少一部分前端部插入的凹部22。

Description

冷卻板及冷卻板的製造方法

本發明關於一種用於電子零件等的冷卻對象物的冷卻之冷卻板及冷卻板的製造方法。

作為先前的冷卻板，例如已知有如專利文獻1所示的一種冷卻板，其在內部形成有熱媒體流通的熱媒體流通空間，且將自冷卻對象物放出的熱放出至流通於熱媒體流通空間的熱媒體中，該冷卻板具備基座板與蓋板，在基座板的一面上設有將自冷卻對象物放出的熱加以吸收的吸熱面，且在基座板的另一面上設有將吸熱面中吸收至流通於熱媒體流通空間的熱媒體中之熱加以放出的散熱面，蓋板覆蓋基座板的散熱面，基座板被設置成自散熱面朝向蓋板突出，且具有複數個導熱部，該等導熱部將自散熱面放出的熱傳導至流通於熱媒體空間的熱媒體。

專利文獻1所述的冷卻板，在複數個導熱部的前端部與蓋板中的熱媒體流通空間側的面之間形成有間隙的情況下，相較於導熱部與導熱部的間隙，流通於熱媒體流通 空間的熱媒體更容易流過複數個導熱部的前端部與蓋板的間隙。因此，專利文獻1所述的冷卻板中，流通於熱媒體流通空間的熱媒體在無法自導熱部充分吸收熱的情況下便自熱媒體流通空間流出，而無法謀求提高冷卻效率。

因此，專利文獻2所述的冷卻板藉由在複數個導熱部的前端部與蓋板中的熱媒體流通空間側的面之間配置接合構件，藉此限制熱媒體在複數個導熱部的前端部與蓋板中的熱媒體流通空間側的面之間隙的流通，而謀求提高冷卻效率。

[先前技術文獻] (專利文獻)

專利文獻1：日本特表2013-506996號公報

專利文獻2：日本特開2019-186297號公報

然而，專利文獻2所述的冷卻板，由於在複數個導熱部的前端部與蓋板中的熱媒體流通空間側的面之間配置了接合構件，複數個導熱部的高度尺寸較小，導熱部與流通於熱媒體流通空間的熱媒體的接觸面積變小，因此有可能使冷卻能力降低。又，專利文獻2所述的冷卻板，若要作成能夠發揮所需的冷卻能力之導熱部的高度尺寸，則冷卻板全體的厚度方向的尺寸會變大。

本發明的目的在於提供一種冷卻板及冷卻板的製造方法，其能夠抑制厚度方向的大型化，同時謀求提高冷卻效率。

本發明的冷卻板，在內部形成有熱媒體流通的熱媒體流通空間，將自冷卻對象物吸收的熱放出至流通於前述熱媒體流通空間的熱媒體，該冷卻板具備：基座板，在一方的面上設有將自冷卻對象物放出的熱加以吸收的吸熱面，且在另一方的面上設有將在前述吸熱面中吸收至流通於前述熱媒體流通空間的熱媒體之熱加以放出的散熱面；及蓋板，覆蓋前述基座板的前述散熱面；前述熱媒體流通空間形成於前述基座板的前述散熱面與前述蓋板之間；前述基座板具有複數個導熱部，複數個前述導熱部被設置成自前述散熱面朝向前述蓋板突出，且將自前述散熱面放出的熱傳導至流通於前述熱媒體流通空間的熱媒體；在前述蓋板中的前述熱媒體流通空間側的面上，形成有被複數個前述導熱部的至少一部分前端部插入的凹部。

又，本發明的冷卻板較佳為前述導熱部的前端側具有前端變細的形狀。

又，本發明的冷卻板較佳為複數個前述導熱部分別為沿著流通於前述熱媒體流通空間的熱媒體的流通方向延伸的鰭片。

又，本發明的冷卻板較佳為前述基座板具有基座側接合部，該基座側接合部被設置成沿外周側延伸，且與 前述蓋板接合；前述散熱面比前述基座側接合部更向蓋板側伸出。

又，本發明的冷卻板的製造方法，其中該冷卻板在內部形成有熱媒體流通的熱媒體流通空間，將自冷卻對象物吸收的熱放出至流通於前述熱媒體流通空間的熱媒體，該製造方法具備以下步驟：板積層步驟，將蓋板對基座板加以積層，該基座板在一方的面上設有將自冷卻對象物放出的熱加以吸收的吸熱面，且在另一方的面上設有將在前述吸熱面中吸收至流通於前述熱媒體流通空間的熱媒體之熱加以放出的散熱面，並且以自前述散熱面突出的方式設有複數個導熱部，複數個前述導熱部將自前述散熱面放出的熱傳導至流通於前述熱媒體流通空間的熱媒體，前述蓋板覆蓋前述散熱面；及板壓抵步驟，在已藉由前述板積層步驟將前述蓋板對前述基座板加以積層的狀態下，藉由彼此壓抵前述基座板及前述蓋板，使複數個前述導熱部的至少一部分前端部嵌入前述蓋板中的與前述散熱面對向的面，而位於形成在前述蓋板中的與前述散熱面對向的面上的凹部中。

又，本發明的冷卻板的製造方法較佳為包含：導熱部形成步驟，將前述導熱部的前端側形成為前端變細的形狀。

又，本發明的冷卻板的製造方法較佳為包含：導熱部形成步驟，將前述導熱部形成為沿著流通於前述熱媒體流通空間的熱媒體的流通方向延伸的鰭片形狀。

又，本發明的冷卻板的製造方法較佳為包含：基座側接合部形成步驟，形成基座側接合部，該基座側接合部被設置成沿前述基座板的外周側延伸，且朝向前述蓋板側的伸出量比前述散熱面小，並且與前述蓋板接合；及接合步驟，將前述蓋板接合至前述基座側接合部。

根據本發明，因為能夠消除導熱部的前端部與蓋板中的熱媒體流通空間側的面的間隙，所以可減少熱媒體流通空間中的蓋板側的熱媒體的流通量，並增加相鄰的導熱部與導熱部之間的熱媒體的流通量，而可謀求提高冷卻效率。又，因為能夠抑制厚度方向的大型化，可謀求設置空間的省空間化、使用材料的減低以及輕量化。

1:冷卻板

2:熱媒體流通空間

2a:熱媒體流入口

2b:熱媒體流出口

10:基座板

11:基座側接合部

12:吸熱面

13:散熱面

14:導熱部

20:蓋板

21:蓋側接合部

22:凹部

第1圖是本發明的一實施型態之冷卻板的全體斜視圖。

第2圖是自本發明的一實施型態之蓋板側觀察的冷卻板的分解斜視圖。

第3圖是自本發明的一實施型態之基座板側觀察的冷卻板的分解斜視圖。

第4圖是本發明的一實施型態之冷卻板的側面剖面圖。

第5圖是本發明的一實施型態之基座板的側面圖。

第6圖是本發明的一實施型態之基座板的關鍵部側面部。

第7圖是本發明的一實施型態之冷卻板的關鍵部側面剖面圖。

第8圖是說明本發明的一實施型態之冷卻板的製造方法的側面剖面圖。

第9圖(a)及第9圖(b)是說明本發明的一實施型態之冷卻板的製造方法的關鍵部側面剖面圖。

第10圖(a)至第10圖(e)是本發明的其他實施型態之冷卻板的側面剖面圖。

第1圖至第9圖表示本發明的一實施型態。第1圖是冷卻板的全體斜視圖，第2圖是自蓋板側觀察的冷卻板的分解斜視圖，第3圖是自基座板側觀察的冷卻板的分解斜視圖，第4圖是冷卻板的側面剖面圖，第5圖是基座板的側面圖，第6圖是基座板的關鍵部側面圖，第7圖是冷卻板的關鍵部側面剖面圖，第8圖是說明冷卻板的製造方法的側面剖面圖，第9圖(a)及第9圖(b)是說明冷卻板的製造方法的關鍵部側面剖面圖。

本實施型態的冷卻板1，例如是用來冷卻發熱的電子零件等的冷卻對象物。冷卻板1如第1圖及第4圖所示設有熱媒體流入口2a與熱媒體流出口2b，熱媒體流入口2a使熱媒體流入形成於內部的熱媒體流通空間2，熱媒體流出口2b使流通過熱媒體流通空間2的熱媒體流出。冷卻板1以在熱媒體流入口2a上連接有未圖示的熱媒體供給管，且在 熱媒體流出口2b上連接有未圖示的熱媒體排出管的狀態來使用。冷卻板1使已冷卻的熱媒體經由熱媒體流入口2a流入熱媒體流通空間2，在熱媒體流通空間2中使熱媒體吸收自冷卻對象物放出的熱，並且使已在熱媒體流通空間2中吸收了熱的熱媒體經由熱媒體流出口2b而自熱媒體流通空間2流出。此處，作為熱媒體例如使用水。

冷卻板1如第2圖至第4圖所示，是由基座板10與蓋板20在彼此疊合的狀態下利用焊接等方式來加以接合。

基座板10是例如由銅、銅合金、鋁、不銹鋼等導熱率高的金屬所構成的大致矩形狀的板狀構件。基座板10如第2圖及第3圖所示具有：基座側接合部11，其與蓋板20接合；吸熱面12，其吸收自冷卻對象物放出的熱；散熱面13，其將吸熱面12中吸收的熱放出至流通於熱媒體流通空間2的熱媒體；導熱部14，其被設置成自散熱面13突出，用於將自散熱面13放出的熱傳導至流通於熱媒體流通空間2的熱媒體。

基座側接合部11，沿著基座板10中的蓋板20側之面的外周側，在整個周方向中加以形成。

吸熱面12是設置有冷卻對象物的面，且設置於基座板10中的積層方向的外側。

散熱面13是位於基座側接合部11的內周側的平面，在整個面上比基座側接合部11更朝向蓋板20側伸出。

複數個導熱部14是例如藉由對基座板10中的蓋板20側的面施加刮齒加工(skiving)而與散熱面13一併 形成。複數個導熱部14分別是自散熱面13突出且在流通於熱媒體流通空間2的熱媒體的流通方向中延伸的鰭片。複數個導熱部14如第6圖所示，分別例如具有以下尺寸：高度尺寸H為3mm，厚度尺寸T為0.1mm，相鄰的導熱部14與導熱部14的間隔G為0.1mm。又，複數個導熱部14的各者的前端側具有前端變細的形狀，該形狀是指厚度尺寸T在熱媒體的流通方向的全體之中，朝向前端部變小。此外，複數個導熱部14的各個高度尺寸H例如包含0.05mm等的些微誤差。

蓋板20例如是由板狀構件所構成，且板狀構件是由銅、銅合金、鋁、不銹鋼等導熱率高的金屬所構成。蓋板20具有蓋側接合部21，該蓋側接合部21被設置成沿外周側延伸，在與基座板10疊合的狀態下與基座板10接合，且蓋側接合部21的內側被形成凹形狀。一旦基座側接合部11及蓋側接合部21彼此接合，便在基座板10的散熱面13與蓋板20之間形成熱媒體流通空間2。又，在蓋板20上，在長側方向的一方側形成有熱媒體流入口2a，且在長側方向的另一方側形成有熱媒體流出口2b。

又，在基座側接合部11及蓋側接合部21彼此接合的狀態中，複數個導熱部14的前端部如第7圖所示插入至設置於前述蓋板20中的熱媒體流通空間2側的面上的凹部22中。凹部22，是藉由使複數個導熱部14的前端部抵接並嵌入蓋板20中的與散熱面13對向的面而形成。凹部22不需要在蓋板20中的與複數個導熱部14的全部前端部對應的 位置中皆加以設置，只要設置於與複數個導熱部14的至少一部分前端部對應的位置即可。

如以上構成的冷卻板1，在冷卻對象物設置於基座板10的吸熱面12的狀態下，使熱媒體經由熱媒體流入口2a而流入熱媒體流通空間2，並經由熱媒體流出口2b使流通過熱媒體流通空間2的熱媒體自熱媒體流通空間2排出。

此時，自冷卻對象物放出的熱，在基座板10的吸熱面12中被吸收，自吸熱面12傳導至散熱面13及複數個導熱部14，而被放出至流通於熱媒體流通空間2的熱媒體中。藉此，冷卻對象物能夠將熱放出至流通於熱媒體流通空間2的熱媒體中，而被持續冷卻。

流入熱媒體流通空間2的熱媒體，不會流通於複數個導熱部14的前端部與蓋板20的間隙，而是流通於導熱部14與導熱部14之間，而有效率地吸收自導熱部14放出的熱。

又，在上述的冷卻板1的製造方法中包含以下所示的步驟。

作為基座側接合部形成步驟，藉由切削加工等，以沿著基座板10的外周側延伸且伸出量比散熱面13小的方式，形成基座側接合部11。

作為導熱部形成步驟，藉由刮齒加工一併形成基座板的散熱面13與複數個導熱部14。在導熱部形成步驟中，將複數個導熱部14的各者形成為沿著流通於熱媒體流通空間的熱媒體的流通方向延伸的鰭片形狀，並且在熱媒 體的流通方向的全體之中，將前端側形成為前端變細的形狀。

作為板積層步驟，將蓋板20相對於基座板10加以積層，其中該基座板10已在基座側接合部形成步驟中形成有基座側接合部11，且在導熱部形成步驟中一併形成有散熱面13與複數個導熱部14。

作為板壓抵步驟，如第8圖及第9圖所示，將已在板積層步驟中被積層的基座板10及蓋板20彼此在積層方向中加以壓抵，藉此使複數個導熱部14的至少一部分前端部抵接並嵌入蓋板20中的與散熱面13對向的面，而形成凹部22。

作為接合步驟，在將導熱部14插入於已在板壓抵步驟中形成的蓋板20中的與散熱面13對向的面的凹部22中的狀態下，藉由焊接方式將蓋板20的蓋側接合部21相對於基座板10的基座側接合部11加以接合。

如此，根據本實施型態的冷卻板，是一種冷卻板1，在內部形成有熱媒體流通的熱媒體流通空間2，將自冷卻對象物吸收的熱放出至流通於熱媒體流通空間2的熱媒體，該冷卻板1具備：基座板10，在一方的面上設有將自冷卻對象物放出的熱加以吸收的吸熱面12，且在另一方的面上設有將在吸熱面12中吸收至流通於熱媒體流通空間2的熱媒體之熱加以放出的散熱面13；及蓋板20，覆蓋基座板10的散熱面13；熱媒體流通空間2形成於基座板10的散熱面13與蓋板20之間；基座板10具有複數個導熱部14， 複數個導熱部14被設置成自散熱面13朝向蓋板20突出，且將自散熱面13放出的熱傳導至流通於熱媒體流通空間2的熱媒體；在蓋板20中的熱媒體流通空間2側的面上，形成有被複數個導熱部14的至少一部分前端部插入的凹部22。

又，根據本實施型態的冷卻板的製造方法，是一種冷卻板1的製造方法，該冷卻板1在內部形成有熱媒體流通的熱媒體流通空間2，將自冷卻對象物吸收的熱放出至流通於熱媒體流通空間2的熱媒體，該製造方法具備以下步驟：板積層步驟，將蓋板20對基座板10加以積層，該基座板10在一方的面上設有將自冷卻對象物放出的熱加以吸收的吸熱面12，且在另一方的面上設有將在吸熱面12中吸收至流通於熱媒體流通空間2的熱媒體之熱加以放出的散熱面13，並且以自散熱面13突出的方式設有複數個導熱部14，複數個導熱部14將自散熱面13放出的熱傳導至流通於熱媒體流通空間2的熱媒體，蓋板20覆蓋散熱面13；及板壓抵步驟，在已藉由板積層步驟將蓋板20對基座板10加以積層的狀態下，藉由彼此壓抵基座板10及蓋板20，使複數個導熱部14的至少一部分前端部嵌入蓋板20中的與散熱面13對向的面，而位於形成在蓋板20中的與散熱面13對向的面上的凹部22中。

藉此，因為能夠消除導熱部14的前端部與蓋板20中的熱媒體流通空間2側的面之間的間隙，所以可減少熱媒體流通空間2中的蓋板20側的熱媒體的流通量，並增加相鄰的導熱部14與導熱部14之間的熱媒體的流通量，而可謀 求提高冷卻效率。又，因為能夠抑制厚度方向的大型化，可謀求設置空間的省空間化、使用材料的減低以及輕量化。

又，根據本實施型態的冷卻板，較佳為導熱部14的前端側具有前端變細的形狀。

又，根據本實施型態的冷卻板的製造方法，較佳為包含導熱部形成步驟，其將導熱部14的前端側形成為前端變細的形狀。

藉此，能夠使導熱部14的前端部容易嵌入蓋板20中的與散熱面13對向的面中，而能夠確實地使導熱部14的前端部位於凹部22中。

又，根據本實施型態的冷卻板，較佳為複數個導熱部14分別為沿著流通於熱媒體流通空間2的熱媒體的流通方向延伸的鰭片。

又，根據本實施型態的冷卻板的製造方法，較佳為包含導熱部形成步驟，其將導熱部14形成為沿著流通於熱媒體流通空間2的熱媒體的流通方向延伸的鰭片形狀。

藉此，由於能夠在熱媒體流通空間2中的熱媒體的流通方向的全體中配置導熱部14，因此能夠更有效率地將熱自導熱部14傳導至熱媒體。

又，根據本實施型態的冷卻板，較佳為基座板10具有基座側接合部11，該基座側接合部11被設置成沿外周側延伸，且與蓋板20接合，並且散熱面13比基座側接合部11更向蓋板20側伸出。

又，根據本實施型態的冷卻板的製造方法，較佳為包含以下步驟：基座側接合部形成步驟，形成基座側接合部11，該基座側接合部11被設置成沿基座板10的外周側延伸，且朝向蓋板20側的伸出量比散熱面13小，並且與蓋板20接合；及接合步驟，將蓋板20接合至基座側接合部11。

藉此，在藉由焊接方式來將蓋板20對基座板10加以接合的情況下，能夠限制焊料流入散熱面13側，而能夠抑制焊料堵塞熱媒體流通空間的情形。

此外，在前述實施型態中，作為一例而將複數個導熱部14的各者表示成高度尺寸3mm、厚度尺寸0.1mm、相鄰的導熱部14與導熱部14的間隔0.1mm的鰭片，但不限於這種型態。作為複數個導熱部，如第10圖(a)及第10圖(b)所示，能夠分別任意設定高度尺寸、厚度尺寸、相鄰的導熱部與導熱部的間隔。

又，複數個導熱部14不需要讓全部的前端部皆插入至形成於蓋板20的凹部22中，只要有至少一部分的導熱部14的前端部插入至凹部22中即可。例如，如第10圖(c)所示，亦可作成將蓋板20的厚度尺寸形成為使熱媒體流通空間2的寬度方向中央部側大於寬度方向兩外側，且使位於寬度方向中央部側的導熱部14的前端部插入至凹部22中。該冷卻板1能夠使熱媒體流通空間2中的寬度方向兩外側的熱媒體的流通量相對於寬度方向中央部側增大。又，如第10圖(d)所示，亦可作成將蓋板20的厚度尺寸形成為使熱媒體流通空間2的寬度方向兩外側大於寬度方向中央 部側，且使位於寬度方向兩外側的導熱部14的前端部插入至凹部22中。該冷卻板1能夠使熱媒體流通空間2中的寬度方向中央部側的熱媒體的流通量相對於寬度方向兩外側增大。

又，在前述實施型態中，表示了導熱部14在相對於散熱面13的垂直方向中延伸，但不限於這種型態。導熱部14只要是自散熱面朝向蓋板20側延伸，例如亦可如第10圖(e)所示，自散熱面13朝向蓋板20以傾斜方式延伸。

又，在前述實施型態中，作為熱媒體的例子而表示了水，但不限於這種型態。例如亦可利用包含乙二醇的不凍液、氫氟烴(HFC)等的冷媒氣體來作為熱媒體。

又，在前述實施型態中，表示了將複數個導熱部14的各者作成在流通於熱媒體流通空間2的熱媒體的流通方向中延伸的鰭片，但不限於這種型態。導熱部只要具有在熱媒體流通空間中自散熱面向蓋板側伸出的形狀即可，例如亦可為自散熱面向蓋板側伸出的圓錐形狀的突起。

又，在前述實施型態中，表示了藉由焊接方式來進行蓋板20相對於基座板10的接合，但不限於這種型態。蓋板20相對於基座板10的接合，亦可藉由擴散接合、摩擦攪拌接合(FSW)、壓接來進行。

2:熱媒體流通空間

14:導熱部

20:蓋板

22:凹部

Claims (6)

1. 一種冷卻板，在內部形成有熱媒體流通的熱媒體流通空間，將自冷卻對象物吸收的熱放出至流通於前述熱媒體流通空間的熱媒體，該冷卻板具備：基座板，在一方的面上設有將自冷卻對象物放出的熱加以吸收的吸熱面，且在另一方的面上設有將在前述吸熱面中吸收至流通於前述熱媒體流通空間的熱媒體之熱加以放出的散熱面；及蓋板，覆蓋前述基座板的前述散熱面；前述熱媒體流通空間形成於前述基座板的前述散熱面與前述蓋板之間；前述基座板具有複數個導熱部，複數個前述導熱部被設置成自前述散熱面朝向前述蓋板突出，且將自前述散熱面放出的熱傳導至流通於前述熱媒體流通空間的熱媒體；在前述蓋板中的前述熱媒體流通空間側的面上，形成有被複數個前述導熱部的至少一部分前端部插入的凹部；前述基座板具有基座側接合部，該基座側接合部被設置成沿外周側延伸，且與前述蓋板接合；前述散熱面比前述基座側接合部更向蓋板側伸出。
2. 如請求項1所述之冷卻板，其中：前述導熱部的前端側具有前端變細的形狀。
3. 如請求項1所述之冷卻板，其中： 複數個前述導熱部分別為沿著流通於前述熱媒體流通空間的熱媒體的流通方向延伸的鰭片。
4. 一種冷卻板的製造方法，該冷卻板在內部形成有熱媒體流通的熱媒體流通空間，將自冷卻對象物吸收的熱放出至流通於前述熱媒體流通空間的熱媒體，該製造方法具備以下步驟：板積層步驟，將蓋板對基座板加以積層，該基座板在一方的面上設有將自冷卻對象物放出的熱加以吸收的吸熱面，且在另一方的面上設有將在前述吸熱面中吸收至流通於前述熱媒體流通空間的熱媒體之熱加以放出的散熱面，並且以自前述散熱面突出的方式設有複數個導熱部，複數個前述導熱部將自前述散熱面放出的熱傳導至流通於前述熱媒體流通空間的熱媒體，前述蓋板覆蓋前述散熱面；板壓抵步驟，在已藉由前述板積層步驟將前述蓋板對前述基座板加以積層的狀態下，藉由彼此壓抵前述基座板及前述蓋板，使複數個前述導熱部的至少一部分前端部嵌入前述蓋板中的與前述散熱面對向的面，而位於形成在前述蓋板中的與前述散熱面對向的面上的凹部中；基座側接合部形成步驟，形成基座側接合部，該基座側接合部被設置成沿前述基座板的外周側延伸，且朝向前述蓋板側的伸出量比前述散熱面小，並且與前述蓋板接合；及接合步驟，將前述蓋板接合至前述基座側接合部。
5. 如請求項4所述之冷卻板的製造方法，包含以下步驟：導熱部形成步驟，將前述導熱部的前端側形成為前端變細的形狀。
6. 如請求項4所述之冷卻板的製造方法，包含以下步驟：導熱部形成步驟，將前述導熱部形成為沿著流通於前述熱媒體流通空間的熱媒體的流通方向延伸的鰭片形狀。