[发明专利]冷却器

说明书

技术领域

本发明涉及一种冷却器。更加具体地，本发明涉及一种碰撞射流式冷却器，在该碰撞射流式冷却器中，冷却对象诸如半导体芯片被附接到基板的一个表面，并且使得冷却剂撞击在基板的另一个表面上。

背景技术

用于冷却半导体芯片或者电子元件的冷却器类型是已知的，其中冷却对象诸如半导体芯片被附接到冷却器的基板的一个表面，并且冷却剂被朝向基板的另一个表面，即基板的与该一个表面相反的相反表面喷出。使得喷出的冷却剂在基板的另一个表面上撞击的这种类型的冷却器有时被称为碰撞射流式冷却器。在本说明书中，附接冷却对象诸如半导体芯片的位置被称作“基板”。进而，为了描述方便起见，冷却对象所附接的表面即该“一个表面”被称作基板的正表面，并且是“另一个表面”的与该“一个表面”相反的表面被称作反表面。

在例如日本专利申请公报No.2011-166113（JP2011-166113A）中描述了碰撞射流式冷却器的一个实例。在JP2011-166113A中描述的冷却器中，壳体的侧壁与基板对应。冷却器具有分隔板，所述分隔板被设置成面对基板的反表面，并且将壳体内侧的空间分割成面对基板的空间和与基板隔开的空间。冷却剂被从外侧供给到从基板的反表面隔开的空间中。即，这个空间自身形成冷却剂供给通路。附带说一句，在壳体中被形成为将冷却剂供给到基板的开口被称作冷却剂供给口。设置了从分隔板朝向基板的反表面喷出冷却剂的冷却剂喷嘴。冷却剂喷嘴具有从更靠近冷却剂供给口的一侧到远离冷却剂供给口的一侧延长的开口。可替代地，冷却器具有从靠近冷却剂供给口的一侧到远离冷却剂供给口的一侧并排地设置的多个冷却剂喷嘴。在被分隔板分割的空间中，面对基板的空间设有在壳体的壁表面中形成的冷却剂排出开口。冷却剂排出开口在壳体的侧壁之一中形成，所述侧壁面对设有冷却剂供给口的侧壁。从冷却剂喷嘴喷出的冷却剂在基板的反表面上碰撞，并且然后朝向排出开口流动。即，在分隔板和基板之间的空间形成冷却剂排出通路。附带说一句，在JP2011-166113A中描述的冷却器中，基板的反表面设有多个散热片。

进而，在例如日本专利申请公报No.5-3274（JP5-3274A）中描述了碰撞射流式冷却器的另一个实例。在这个冷却器中，设置用于分离布置在基板上的半导体元件的分隔部件，从而形成半导体元件冷却腔室。冷却剂喷嘴经由对冷却介质进行冷却的冷却介质供给部件而被附接到元件冷却腔室，并且每一个元件被独立地冷却，从而使得在元件之间的温差是小的。

发明内容

冷却剂喷嘴具有在冷却剂的流动方向上延长的开口。可替代地，冷却器具有设置在流动方向上的多个冷却剂喷嘴。然后，经由冷却剂喷嘴或者多个喷嘴，冷却剂从冷却剂供给通路移动到冷却剂排出通路。因此，在冷却剂供给通路中，冷却剂流率从上游侧到下游侧降低，而在冷却剂排出通路中，冷却剂流率从上游侧到下游侧增加。

在JP2011-166113A中公开的冷却器中，分隔板平行于基板，并且冷却剂供给通路和冷却剂排出通路中的每一个的流动路径截面面积，即，在与冷却剂流动方向正交的每一个流路的截面上的流动路径面积在冷却剂流动方向上是恒定的。在冷却剂供给通路中，因为流率从上游侧到下游侧降低并且流动路径截面面积是恒定的，所以冷却剂的压力向下游降低。在冷却剂排出通路中，因为流率从上游侧到下游侧增加并且流动路径截面面积是恒定的，所以冷却剂的压力向下游增加。如果在冷却剂供给通路和冷却剂排出通路中的每一个内的压力分布在冷却剂流动方向上是不均匀的，则使其在基板上碰撞的冷却剂的压力或者流动速度变得不均匀，从而使得用于附接到基板的冷却对象的冷却能力是非均匀的。

在如在JP5-3274A中描述的技术中那样将冷却腔室分离以用于每一个元件的情形中，类似于在JP2011-166113A中描述的情形，在冷却剂流动方向上压力分布也是不均匀的，因为冷却剂的压力在冷却剂供给通路的下游侧处降低或者在冷却剂排出通路的下游侧处增加。

本发明提供一种能够均匀地对冷却对象进行冷却的碰撞射流式冷却器。

根据本发明一个方面的一种冷却器包括：

基板，所述基板被构造成允许冷却对象被附接到所述基板的一个表面；

散热片，所述散热片被附接到所述基板的与所述一个表面相反的相反表面，所述散热片包括多个散热片，所述多个散热片彼此平行地布置，使得所述散热片的平坦表面彼此面对；

冷却剂排出通路，所述冷却剂排出通路与被限定在所述多个散热片之间的空间连通，并且被设置成与所述散热片相邻；