特許 6984778 冷却装置および冷却装置を備える半導体装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6984778

(24)【登録日】2021年11月29日

(45)【発行日】2021年12月22日

(54)【発明の名称】冷却装置および冷却装置を備える半導体装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 23/473 20060101AFI20211213BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20211213BHJP

【ＦＩ】

   H01L23/46 Z

   H05K7/20 N

【請求項の数】11

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2021-85041(P2021-85041)

(22)【出願日】2021年5月20日

【審査請求日】2021年5月20日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000005234

【氏名又は名称】富士電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003177

【氏名又は名称】特許業務法人旺知国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】内部 銀二

【審査官】 小池 英敏

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１８／１１６６５３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−１７２０１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０７７２５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０３２８８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１００２９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１４２０６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０２５５２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２３／４７３

Ｈ０５Ｋ ７／２０

Ｈ０１Ｌ ２３／３６

Ｈ０１Ｌ ２５／０７

Ｈ０１Ｌ ２５／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被冷却体に接する第１面と、前記第１面の反対側の第２面とを含み、前記第２面から突出する複数の放熱部を有する第１部材と、
前記第２面に対向する第３面を含む第２部材とを備え、
前記第１部材と前記第２部材との間に冷媒が流通する冷却装置であって、
前記第２部材は、前記冷媒の流路方向における前記複数の放熱部の間に、前記第３面から突出する突起部を有し、
前記突起部は、前記第２面に近い端部が前記第３面に近い端部よりも前記冷媒の下流側に位置するように、前記第３面に対して傾斜する傾斜面を含み、
前記放熱部の先端における前記冷媒の上流側及び下流側のうちいずれかの角部はＲ状である、冷却装置。

【請求項2】

被冷却体に接する第１面と、前記第１面の反対側の第２面とを含み、前記第２面から突出する複数の放熱部を有する第１部材と、
前記第２面に対向する第３面を含む第２部材とを備え、
前記第１部材と前記第２部材との間に冷媒が流通する冷却装置であって、
前記第２部材は、前記冷媒の流路方向における前記複数の放熱部の間に、前記第３面から突出する突起部を有し、
前記突起部は、前記第２面に近い端部が前記第３面に近い端部よりも前記冷媒の下流側に位置するように、前記第３面に対して傾斜する傾斜面を含み、
前記突起部は、複数の前記放熱部同士の間を、前記流路方向に交差する方向に延在し、
前記突起部において、前記流路方向に交差する方向における高さが一定ではない、冷却装置。

【請求項3】

被冷却体に接する第１面と、前記第１面の反対側の第２面とを含み、前記第２面から突出する複数の放熱部を有する第１部材と、
前記第２面に対向する第３面を含む第２部材とを備え、
前記第１部材と前記第２部材との間に冷媒が流通する冷却装置であって、
前記第２部材は、前記冷媒の流路方向における前記複数の放熱部の間に、前記第３面から突出する突起部を有し、
前記突起部は、前記第２面に近い端部が前記第３面に近い端部よりも前記冷媒の下流側に位置するように、前記第３面に対して傾斜する傾斜面を含み、
前記複数の放熱部の前記第２面における配列が千鳥状である、冷却装置。

【請求項4】

前記第３面は、前記放熱部の先端から離間した状態で前記第２面に対向し、
前記突起部の先端は、前記放熱部の先端よりも前記第２面側に位置する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の冷却装置。

【請求項5】

前記突起部内において、前記傾斜面の勾配が、前記冷媒の下流側になるほど急である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の冷却装置。

【請求項6】

前記第２部材は、前記流路方向に複数の前記突起部を有する、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の冷却装置。

【請求項7】

前記冷媒の下流側に位置する前記突起部の高さは、前記冷媒の上流側に位置する前記突起部の高さよりも高い、請求項６に記載の冷却装置。

【請求項8】

前記冷媒の下流側に位置する前記突起部が有する前記傾斜面の傾斜角は、前記冷媒の上流側に位置する前記突起部が有する前記傾斜面の傾斜角より大きい、請求項６又は請求項７に記載の冷却装置。

【請求項9】

前記突起部における前記冷媒の下流側の端部が、前記放熱部に接触する、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の冷却装置。

【請求項10】

前記突起部は多孔質部材である、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の冷却装置。

【請求項11】

請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の冷却装置を備える半導体装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、冷却装置および冷却装置を備える半導体装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、半導体を冷却するため、半導体に接すると共に、内部を冷媒が流通することで、半導体から放熱させる冷却装置が用いられてきた（例えば特許文献１及び２）。このような冷却装置において、半導体に接する部材から冷媒の流路に向かって複数の突出部が延伸することで、冷却装置の冷却性能を高める技術が知られている。

【0003】

特許文献３は、冷却器の冷却フィンとウォータージャケットが一体でないタイプである冷却器、いわゆるオープン型の冷却器において、ヒートシンクと流路構成部材とを組み合わせることで、冷媒流路が構成される冷却器を開示している。この冷却器においては、ヒートシンクから流路構成部材に向かって複数のフィンが延伸している。流路構成部材の内壁面は、複数のフィンと向かい合う第１部分と、冷媒が冷媒流路外から冷媒流路内に流入する部分である第２部分とを備える。当該第１部分は、第２部分よりも、被冷却体から離れる側に凹んでいる複数の凹部を有する。複数のフィンの先端部は、第２部分よりも被冷却体から離れる側に突出すると共に、上記の複数の凹部内に配置されている。

【0004】

そのため、特許文献３に係る冷却器においては、複数のフィンの先端部と、流路構成部材との隙間を通過する冷媒の流量増加が抑制される。これにより、フィン全体を冷却する冷媒の流量を増加させることで、被冷却体の冷却性能を向上させることを目的としている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００８−１７２０１４号公報

【特許文献2】特開２０１１−１０８６８３号公報

【特許文献3】特開２０２０−３５９９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、特許文献３に係る技術においては、フィン先端部での冷媒の流量が少なくなるため、フィン先端部と流路構成部材との隙間を経由した後、フィンの根元部に向かう冷媒の流量も少なくなる。これにより、被冷却体と冷媒との間に十分な温度差があったとしても、フィンを介した被冷却体からの放熱量が低下する。

【0007】

本発明は、従来技術よりも効率的に被冷却体を冷却することが可能な冷却装置および冷却装置を備える半導体装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様に係る冷却装置は、被冷却体に接する第１面と、前記第１面の反対側の第２面とを含み、前記第２面から突出する複数の放熱部を有する第１部材と、前記第２面に対向する第３面を含む第２部材とを備え、前記第１部材と前記第２部材との間に冷媒が流通する冷却装置であって、前記第２部材は、前記冷媒の流路方向における前記複数の放熱部の間に、前記第３面から突出する突起部を有し、前記突起部は、前記第２面に近い端部が前記第３面に近い端部よりも前記冷媒の下流側に位置するように、前記第３面に対して傾斜する傾斜面を含む。

【0009】

また、本発明の一態様に係る半導体装置は、上記の冷却装置を備える。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態による冷却装置１の斜視図である。

【図2】本発明の一実施形態による冷却装置１が備える放熱基板１０の平面図である。

【図3】本発明の一実施形態による冷却装置１が備えるウォータージャケット２０の平面図である。

【図4】本発明の一実施形態による冷却装置１の断面図である。

【図5】本発明の一実施形態による冷却装置１の断面図である。

【図6】本発明の一実施形態による冷却装置１の断面における冷媒の流れを示す図である。

【図7】対比例としての冷却装置５０の断面における冷媒の流れを示す図である。

【図8】対比例としての冷却装置６０の断面における冷媒の流れを示す図である。

【図9】本発明の一実施形態による冷却装置１Ａの断面における冷媒の流れを示す図である。

【図10】本発明の一実施形態による冷却装置１Ｂの断面における冷媒の流れを示す図である。

【図11】本発明の変形例による冷却装置１Ｃの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、実施形態に係る冷却装置について図面を参照して説明する。なお、各図において、各部の寸法及び縮尺は、実際のものと適宜に異ならせてある。また、以下に述べる実施形態は、好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本開示の範囲は、以下の説明において特に本開示を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。

【0012】

１．第１実施形態
以下、図１〜図８を参照することにより、第１実施形態に係る冷却装置について説明する。

【0013】

１．１ 第１実施形態の構成
図１は、第１実施形態に係る冷却装置１、及び冷却装置１を含む半導体装置５の斜視図である。冷却装置１は、放熱基板１０と、ウォータージャケット２０とを備える。放熱基板１０は、ウォータージャケット２０に載置される。放熱基板１０は、金属、とりわけ銅やアルミニウムなどの熱伝達率の比較的高い金属により構成されることが好適である。載置の方法は、例えば、接着剤を用いた接着によるものでもよく、溶接によるものでもよい。

【0014】

なお、本明細書において、放熱基板１０は、「第１部材」の一例である。また、ウォータージャケット２０は、「第２部材」の一例である。

【0015】

冷却装置１の内部には、放熱基板１０に接する被冷却体を冷却することを目的に、粘性を有する液体の冷媒が流通する。冷媒を冷却装置１に供給するための供給管７１がウォータージャケット２０に接続される。また、被冷却体を冷却した後の冷媒を冷却装置１から排出するための排出管７２が、ウォータージャケット２０に接続される。冷媒は図示しないポンプにより、冷却装置１に供給される。

【0016】

なお、以降の説明では、相互に直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を想定する。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、以降の説明で例示される全図において共通である。図１に例示される通り、任意の地点からみてＸ軸に沿う一方向をＸ１方向と表記し、Ｘ１方向と反対の方向をＸ２方向と表記する。Ｘ軸方向は、Ｘ１方向及びＸ２方向の両方向を含む方向である。同様に、任意の地点からＹ軸に沿って相互に反対の方向をＹ１方向及びＹ２方向と表記する。Ｙ軸方向は、Ｙ１方向及びＹ２方向の両方向を含む方向である。また、任意の地点からＺ軸に沿って相互に反対の方向をＺ１方向及びＺ２方向と表記する。Ｚ軸方向は、Ｚ１方向及びＺ２方向の両方向を含む方向である。

【0017】

図１において、冷却装置１に冷媒が供給され、冷却装置１から冷媒が排出される方向をＹ軸方向とする。また、冷却装置１のウォータージャケット２０の底面を水平面に設置することを仮定した場合に、当該水平面においてＹ軸に直交する方向をＸ軸方向とする。更に、Ｘ軸、及びＹ軸に直交する方向であって、放熱基板１０とウォータージャケット２０との載置方向をＺ軸方向とする。

【0018】

冷却装置１においては、被冷却体が冷却される。被冷却体は、冷却装置１による冷却の対象となる物体である。第１実施形態の被冷却体は、複数の半導体モジュール５０Ａ〜５０Ｃである。ここで「半導体モジュール」とは、半導体素子（例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）又はＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）等のスイッチング素子を含む半導体チップ）を樹脂ケースに収容した半導体モジュールである。半導体装置５は、冷却装置１と半導体モジュール５０Ａ〜５０Ｃとを備える。３個の半導体モジュール５０Ａ〜５０Ｃが、それぞれ３個の領域４０Ａ〜４０Ｃにおいて、放熱基板１０に接する。冷媒は、Ｙ２方向から、供給管７１を経由して、ウォータージャケット２０に供給される。供給された冷媒は、放熱基板１０の領域４０Ａ〜４０Ｃに接する半導体モジュール５０Ａ〜５０Ｃを冷却する。半導体モジュール５０Ａ〜５０Ｃを冷却した後の冷媒は、ウォータージャケット２０から、排出管７２を経由してＹ１方向へと排出される。

【0019】

図２は、放熱基板１０をＺ２方向からＺ１方向に見た場合の平面図である。図３は、ウォータージャケット２０をＺ１方向からＺ２方向に見た場合の平面図である。図４は、図１の断面Ｃ１における冷却装置１、供給管７１及び排出管７２の断面図である。

【0020】

図２及び図４に示されるように、放熱基板１０は、第１基板部１１と複数のピンフィン１２とを備える。

【0021】

第１基板部１１は、被冷却体を設置するための板状の部材である。第１基板部１１は、概略的には、設置面１３と放熱面１４とを含む平板状の部材である。設置面１３及び放熱面１４の各々は、Ｘ−Ｙ平面に平行な平面である。設置面１３は、第１基板部１１におけるＺ１方向に位置する面である。放熱面１４は、第１基板部１１におけるＺ２方向に位置する面である。すなわち、設置面１３と放熱面１４とは第１基板部１１における反対側に位置する。設置面１３は「第１面」の一例であり、放熱面１４は「第２面」の一例である。

【0022】

設置面１３には複数の被冷却体が設置される。具体的には、設置面１３には、Ｘ方向に間隔をあけて複数の矩形状の領域４０Ａ〜４０Ｃが画定され、各領域４０に相異なる被冷却体が設置される。すなわち、複数の被冷却体は、設置面１３上においてＸ方向に配列する。各被冷却体は、例えば接着剤により設置面１３に固定される。

【0023】

上記のように、第１基板部１１はＸ−Ｙ平面に平行な平板であることが好適であるが、これには限定されない。例えば、設置面１３は、被冷却体を載置するために、当該被冷却体の形状に合わせて加工されていてもよい。また、放熱面１４には勾配が設けられていてもよく、曲面であってもよい。

【0024】

複数のピンフィン１２は、放熱基板１０の設置面１３に接する被冷却体から放熱するための部分である。複数のピンフィン１２は、相互に間隔をあけて放熱面１４に設置される。各ピンフィン１２は、放熱面１４からＺ２方向に突出する柱状の突起である。一方で、図４に示されるように、ピンフィン１２は、ウォータージャケット２０には接しないことが好適である。ピンフィン１２は、第１基板部１１に対し接着や溶接により接合されてもよい。あるいは、第１基板部１１とピンフィン１２とを、型を用いることにより一体成型してもよい。

【0025】

ピンフィン１２は、被冷却体から第１基板部１１を介して伝わる熱を、冷媒に放熱するための部材である。より詳細には、被冷却体に発生する熱は、設置面１３から放熱面１４に向けて第１基板部１１の内部をＺ２方向に伝導し、更に第１基板部１１から各ピンフィン１２に伝導する。ピンフィン１２に到達した熱は、ピンフィン１２の根元部から先端部に向けてＺ２方向に伝導する。

【0026】

図２に示すように、複数のピンフィン１２は、複数の行に区分される。複数の行の各々は、Ｘ軸方向に沿って相互に間隔をあけて配列する２個以上のピンフィン１２の集合である。複数の行は、Ｙ軸方向に相互に間隔をあけて配列する。

【0027】

ピンフィン１２は、Ｘ軸方向において互いに等間隔に配置されることが好適である。しかし、本実施形態はこれには限定されない。Ｘ軸方向において、ピンフィン１２同士の間隔はまちまちであってもよい。

【0028】

また図２に示すように、ピンフィン１２は、第１基板部１１上に千鳥状に配置されることが好適である。なお、ここで「千鳥状」とは、図２において、ある行に含まれる複数のピンフィン１２が、Ｙ軸方向から見たときに、隣接する行に含まれる複数のピンフィン１２の間に位置する配置のことである。

【0029】

ピンフィン１２が、第１基板部１１上に千鳥状に配列されていることにより、Ｙ２方向からＹ１方向に流れてきた冷媒が、２つのピンフィン１２の間を通過した後すぐに、他のピンフィン１２の正面に接触する。このため、冷媒の流動抵抗は大きくなる。これにより、ピンフィン１２からより多くの熱を放熱することが可能となる。

【0030】

また、ピンフィン１２が、第１基板部１１上で千鳥状に配置される場合、とりわけ、ある行に含まれる１つのピンフィン１２が、隣接する行に含まれる、Ｘ軸方向に互いに隣り合う２つのピンフィン１２の中間に位置することが好適である。しかし、本実施形態はこれには限定されない。すなわち、ある行に含まれる１つのピンフィン１２が、隣接する行に含まれる、Ｘ軸方向に互いに隣り合う２つのピンフィン１２の中間からずれた位置に配置されてもよい。

【0031】

なお、本明細書において、ピンフィン１２は「放熱部」の一例である。

【0032】

図３及び図４に示されるように、ウォータージャケット２０は、突起部２１Ａ〜２１Ｆと、第２基板部２２とを備える。第２基板部２２は、第１基板部１１の放熱面１４に対向する面として対向面２４を有する。対向面２４は、Ｘ−Ｙ平面に平行な平面である。対向面２４は「第３面」の一例である。放熱面１４と対向面２４との間の空間が冷媒の流路である。なお、図４に示すように、第２基板部２２は、Ｚ１方向に隆起する箇所を有していてもよい。

【0033】

ウォータージャケット２０は、金属、とりわけ銅やアルミニウムなどの熱伝達率の比較的高い金属により構成されることが好適である。突起部２１Ａ〜２１Ｆ、及び第２基板部２２は、型を用いることにより一体成型してもよいが、成型の方法は、一体成型には限定されない。突起部２１Ａ〜２１Ｆは、第２基板部２２に対し、接着や溶接により接合されてもよい。

【0034】

また、突起部２１Ａ〜２１Ｆは、多孔質部材であると好適である。しかし、本発明の実施形態はこれには限定されない。

【0035】

また、上記のように、ウォータージャケット２０において、第２基板部２２の対向面２４が、ピンフィン１２のＺ２方向側の先端に対して離間した状態で、第２基板部２２に対して設置されることが好適である。これは、ピンフィン１２のＺ２方向側の先端と第２基板部２２とが接した状態、又は一体化された状態で冷却装置１を製造する場合、ピンフィン１２のＺ２方向側の先端と第２基板部２２とが離間した状態に比較して、それらの寸法公差を小さくする必要が発生するためである。寸法公差を小さくする必要性により、延いては冷却装置１の製造コストが上昇する。一方で、本実施形態では、ピンフィン１２のＺ２方向側の先端と第２基板部２２とで間隔を開けているので、接触する構成と比較して寸法公差の要求が緩和され、結果的に製造コストが低減される。ただし、本発明の実施形態はこれには限定されず、ピンフィン１２のＺ２方向側の先端と第２基板部２２とが接した状態、又は一体化された状態であってもよい。

【0036】

図３において、複数のピンフィン１２の、Ｚ２方向からＺ１方向への第２基板部２２への投映像を点線で示す。突起部２１Ａ〜２１Ｆは、対向面２４上において、冷媒の流路方向における複数のピンフィン１２の間に配置される。より詳細には、複数の突起部２１Ａ〜２１Ｆの各々は、第２基板部２２の対向面２４からＺ１方向に突出する。複数の突起部２１Ａ〜２１Ｆの各々は、対向面２４の全幅にわたりＸ方向に直線状に延伸する。複数のピンフィン１２を区分した複数の行に着目すると、平面視において、Ｙ軸方向に隣り合う行の間に、１個の突起部２１が位置する。

【0037】

突起部２１Ａ〜２１Ｆは、図３のＸ軸方向に延在することが好適である。しかし、本発明の実施形態はこれには限定されない。例えば、複数の突起部２１が、相互に間隔を開けて、図３のＸ軸方向に配列する構造としてもよい。また、突起部２１Ａ〜２１Ｆは、図３のＸ軸方向に限らず、冷媒の流路方向に交差する方向であれば、任意の方向に延在してもよい。ここで、「冷媒の流路方向」とは、Ｙ軸方向に相当する。

【0038】

また、図３において、複数の突起部２１Ａ〜２１Ｆが示されるが、本発明の実施形態はこれには限定されない。例えば、複数の突起部２１Ａ〜２１Ｆのうち、１つのみの突起部２１が設置される構成としてもよい。

【0039】

図５は、図４における領域Ｃ２の拡大図である。なお図５において、ピンフィン１２Ａ及びピンフィン１２Ｃは、ピンフィン１２Ｂ及びピンフィン１２Ｄよりも、Ｘ１方向に奥側にあるため、点線で示す。突起部２１Ｂは、第２基板部２２上において、ピンフィン１２Ａとピンフィン１２Ｂとの間に位置する。同様に、突起部２１Ｃは、第２基板部２２上において、ピンフィン１２Ｂとピンフィン１２Ｃとの間に位置する。突起部２１Ｄは、隆起部２３上において、ピンフィン１２Ｃとピンフィン１２Ｄとの間に位置する。

【0040】

突起部２１Ａ〜２１Ｆにおける冷媒の上流側、すなわちＹ２方向側の面は、第２基板部２２の対向面２４に対して傾斜する傾斜面２５Ａ〜２５Ｆである。具体的には、傾斜面２５Ａ〜２５Ｆは、第１基板部１１に近い先端部２６Ａ〜２６Ｆが第２基板部２２に近い基礎部２７Ａ〜２７Ｆよりも冷媒の下流側、すなわちＹ１方向側に位置するように傾斜する。つまり、対向面２４と傾斜面２５とのなす傾斜角αは、０°を上回り、かつ９０°を下回る。とりわけ、本実施形態において、傾斜面２５Ａ〜２５Ｆは平面である。また、突起部２１Ａ〜２１ＦのＸ軸に垂直な断面は直角三角形になっており、その斜辺がＹ２方向側に位置づけられる。

【0041】

突起部２１Ａ〜２１Ｆは、Ｙ２方向側の傾斜面２５Ａ〜２５Ｆに加え、Ｙ１方向側の背面２８Ａ〜２８Ｆを有する。背面２８Ａ〜２８Ｆは、対向面２４に対して直交する。

【0042】

また、突起部２１Ａ〜２１ＦのＺ１方向の先端部２６Ａ〜２６Ｆは、ピンフィン１２Ａ〜１２ＦのＺ２方向の先端部１５Ａ〜１５Ｆよりも、Ｚ１方向に位置する。つまり、対向面２４から突起部２１Ａ〜２１Ｆの先端部２６Ａ〜２６Ｆまでの距離ｄ１が、対向面２４からピンフィン１２Ａ〜１２Ｆの先端部１５Ａ〜１５Ｆまでの距離ｄ２を上回る。

【0043】

図５において、突起部２１Ｂ〜２１ＤのＺ軸方向の高さｄ１は、統一されているが、本発明の実施形態はこれには限定されない。具体的には、突起部２１Ｂ〜２１ＤのＺ軸方向の高さｄ１は、まちまちであってよい。とりわけ、突起部２１Ｂ〜２１ＤのＺ軸方向の高さｄ１は、冷媒の下流側に位置する突起部２１ほど、冷媒の上流側に位置する突起部２１よりも高くてもよい。

【0044】

また、図５において、突起部２１Ｂ〜２１Ｄの傾斜面２５Ｂ〜２５Ｄの傾斜角、すなわち傾斜面２５Ｂ〜２５Ｄの対向面２４に対する傾斜角α_Ｂ〜α_Ｄは統一されているが、本発明の実施形態はこれには限定されない。具体的には、突起部２１Ａ〜２１Ｆの傾斜面２５Ａ〜２５Ｆの傾斜角α_Ａ〜α_Ｆは、まちまちであってよい。とりわけ、突起部２１Ａ〜２１Ｆの傾斜面２５Ａ〜２５Ｆの傾斜角α_Ａ〜α_Ｆは、冷媒の下流側、すなわちＹ１方向側に位置する突起部２１が有する傾斜面２５の傾斜角ほど、冷媒の上流側、すなわちＹ２方向側に位置する突起部２１が有する傾斜面２５の傾斜角より大きくてもよい。冷却装置１がこのような構成を有することにより、後述のように、冷媒がピンフィン１２の根元に近づく度合いを、上流側と下流側とで一様に近づけることが可能となる。

【0045】

また、図５において突起部２１Ｂ〜２１Ｄの対向面２４におけるＹ軸方向の位置は、冷媒の流路方向における複数のピンフィン１２の間であると共に、ピンフィン１２から離間された位置であるが、これには限定されない。例えば、各突起部２１Ｂ〜２１Ｄの背面２８Ｂ〜２８Ｄは、当該突起部２１Ｂ〜２１Ｄの、冷媒の流路方向における下流側のピンフィン１２Ｂ〜１２Ｄに接触してもよい。

【0046】

図６は、領域Ｃ２近傍における冷媒の流れを示す説明図である。図６において、各々の矢印は、冷媒の流れを示す。図６に示すように、上流側であるＹ２方向から、下流側へとＹ１方向に流入してきた冷媒は、図６の「ＦＡ１」の矢印に示されるように、突起部２１Ｂの傾斜面２５Ｂに接触すると、傾斜面２５Ｂの傾斜に沿って移動する。その後、冷媒がピンフィン１２Ｂに接触すると、図６の「ＦＢ１」の矢印に示されるように、冷媒はピンフィン１２Ｂに沿って、Ｚ１方向に流れる。

【0047】

傾斜面２５Ｂに沿って上昇した冷媒の一部は、突起部２１Ｂの背面２８Ｂ及びピンフィン１２Ｂに沿ってＺ２方向に進行し、ピンフィン１２Ｂと対向面２４との隙間をＹ１方向に通過する。ピンフィン１２Ｂと対向面２４との隙間を通過した冷媒は、図６の「ＦＡ２」の矢印に示されるように、突起部２１Ｃの傾斜面２５Ｃに接触すると、傾斜面２５Ｃの傾斜に沿って上昇する。その後、冷媒がピンフィン１２Ｃに当たると、図６の「ＦＢ２」の矢印に示されるように、冷媒はピンフィン１２Ｃに沿って、略Ｚ１方向に流れる。

【0048】

同様に、ピンフィン１２Ｃと対向面２４との隙間を通過した冷媒は、図６の「ＦＡ３」の流れに示されるように、突起部２１Ｄの傾斜面２５Ｄに接触すると、傾斜面２５Ｄの傾斜に沿って移動する。

【0049】

これらにより、冷媒はピンフィン１２Ｂ及び１２Ｃの根元に近づく。そのため、第１基板部１１の設置面１３が接する被冷却体が効率的に冷却される。より詳細には、上記のように、被冷却体に発生する熱は、設置面１３から放熱面１４に向けて第１基板部１１の内部をＺ２方向に伝導し、更に第１基板部１１から各ピンフィン１２に伝導する。各ピンフィン１２の根元に近づく冷媒の流量が増加することにより、各ピンフィン１２に伝導した被冷却体からの熱は、より効率的に放熱される。これにより、被冷却体はより効率的に冷却される。

【0050】

ここで、突起部２１Ａ〜２１Ｆの傾斜面２５Ａ〜２５Ｆの傾斜角、すなわち傾斜面２５Ａ〜２５Ｆの対向面２４に対する傾斜角α_Ａ〜α_Ｆが小さいほど、放熱面１４と対向面２４との間を冷媒が流通する際の抵抗が減少する。これにより、冷却装置１への冷媒の入口と、冷却装置１からの冷媒の出口との間の圧損が、より低くなる。圧損が低くなるほど、冷却装置１に冷媒を流入させるための負荷が小さくなる。これにより冷却装置１に冷媒を供給するためのポンプの故障の頻度が低くなるというメリットが得られる。一方で、突起部２１Ａ〜２１Ｆの傾斜面２５Ａ〜２５Ｆの傾斜角α_Ａ〜α_Ｆが大きいほど、冷媒が傾斜面２５Ａ〜２５Ｆの傾斜に沿って移動する際の、対向面２４に対する角度が大きくなる。このため、ピンフィン１２の根元に近づく冷媒の量が増加する。延いては、第１基板部１１の設置面１３が接する被冷却体が、より効率的に冷却されるというメリットが得られる。

【0051】

例として、傾斜面の傾斜角が、３０°、４５°、６０°、及び７５°の４つのパターンの突起部を有するモデルで流体解析をしたところ、傾斜角が３０°のモデルにおいて、冷却装置１への冷媒の入口と、冷却装置１からの冷媒の出口との間の圧損が最も低くなった。一方で、傾斜角が７５°のモデルにおいて、ピンフィン１２の根元に近づく冷媒の量が、最も多かった。

【0052】

図７は、第１の対比例としての冷却装置５０における冷媒の流れを示す図である。なお、冷却装置１と冷却装置５０とで共通する構成要素については、同一の符号を用いると共に、その機能に関する説明は省略する。また、図７において、各々の矢印は、冷媒の流れを示していると同時に、長さが長いほど流速が速いことを示す。

【0053】

冷却装置５０は冷却装置１とは異なり、突起部２１Ａ〜２１Ｆを備えない。このため、たとえばピンフィン１２Ｂと第２基板部２２の対向面２４との隙間を通過した冷媒は、図７において「ＦＤ１」の矢印に示される流れで、ピンフィン１２Ｂとピンフィン１２Ｃとの間の空間に流入した後、よりＺ１方向に加勢されることがない。このため、図７において「ＦＥ１」の矢印で示されるように、ピンフィン１２Ｂとピンフィン１２Ｃとの中間部において、冷媒の流れは略Ｙ軸方向となる。また、図７において「ＦＦ１」の領域に示されるように、冷却装置１の場合とは異なり、ピンフィン１２Ｃの上流側、すなわちＹ２方向側の端部１６Ｃの近傍において、Ｚ１方向の冷媒の流れは発生しない。これにより、ピンフィン１２Ｃの根元近傍における冷媒の流量が少なくなり、冷却装置５０においては、冷却装置１に比較して、冷媒と被冷却体との熱交換量は小さくなってしまう。

【0054】

なお、図７の「ＦＤ１」と「ＦＤ２」の矢印に示されるように、ピンフィン１２Ｂと第２基板部２２の対向面２４との隙間を通過した後の冷媒の流れに比較して、ピンフィン１２Ｃと第２基板部２２の対向面２４との隙間を通過した後の冷媒の流れは、Ｚ１方向への勢いが弱い。また、図７の「ＦＥ１」と「ＦＥ２」の各々の領域の矢印に示されるように、より上流側、すなわちＹ２方向側の冷媒の流れに比較して、より下流側、すなわちＹ１方向側の冷媒の流れは、流速が遅く、流量も小さい。とりわけ、Ｚ１方向側において、上流側の冷媒の流れに比較して下流側の冷媒の流れの流速はより遅く、流量もより小さい。これは、図４を参照すれば分かるように、ピンフィン１２と第２基板部２２の対向面２４との隙間が上流側、すなわち供給管７１側であるほど、冷媒の流れがＺ２方向からＺ１方向に加勢されているためである。

【0055】

このため、上記のように、冷却装置１において、突起部２１Ａ〜２１ＦのＺ軸方向の高さ、すなわち対向面２４から先端部２６Ａ〜２６Ｆまでの距離ｄ１は、冷媒の下流側に位置する突起部２１ほど、冷媒の上流側に位置する突起部２１よりも高くすることが好適である。これにより、冷媒がピンフィン１２の根元に近づく度合いを、上流側と下流側とで一様に近づけることが可能となる。

【0056】

同様に、冷却装置１において、突起部２１Ａ〜２１Ｆの傾斜面２５Ａ〜２５Ｆの傾斜角α_Ｂ〜α_Ｆは、冷媒の下流側に位置する突起部２１が有する傾斜面２５の傾斜角ほど、冷媒の上流側に位置する突起部２１が有する傾斜面２５の傾斜角より大きくことが好適である。これにより、冷媒がピンフィン１２の根元に近づく度合いを、上流側と下流側とで一様に近づけることが可能となる。

【0057】

図８は、第２の対比例としての冷却装置６０における冷媒の流れを示す図である。なお、冷却装置１と冷却装置６０とで共通する構成要素については、同一の符号を用いると共に、その機能に関する説明は省略する。また、図８において、各々の矢印は、冷媒の流れを示す。

【0058】

冷却装置６０は冷却装置１とは異なり、Ｘ軸に垂直な断面が直角三角形である突起部２１Ａ〜２１Ｆの代わりに、Ｘ軸に垂直な断面が長方形の突起部６１Ａ〜６１Ｆを備える。より詳細には、突起部６１Ａ〜６１ＦのＸ軸に垂直な断面は、一辺がＹ軸方向、他の一辺がＺ軸方向の長方形となっている。

【0059】

図８の「ＦＧ１」の矢印に示されるように、Ｙ２方向からＹ１方向に流入してきた冷媒は、突起部６１Ｂに接触すると、突起部６１ＢのＸ軸に垂直な断面に沿って、Ｚ１方向に移動した後、断面の角において、Ｙ１方向に流れを変える。すなわち、突起部６１Ｂの近傍を流れる冷媒は、Ｚ１方向に加勢されることなく、ピンフィン１２Ｂに接触する。このため、図８に示されるように、ピンフィン１２Ｂに接触した冷媒は、「ＦＨ１」の矢印の流れと図６の「ＦＢ１」の矢印の流れとを比較すれば明らかなように、冷却装置１の場合に比較して、流速が遅く、流量も小さい。

【0060】

Ｙ１方向に流れを変えた冷媒の一部は、突起部６１Ｂの背面６２Ｂ及びピンフィン１２Ｂに沿ってＺ２方向に進行する。図８の「ＦＧ２」の矢印に示されるように、ピンフィン１２Ｂと第２基板部２２の対向面２４との隙間を通過した冷媒は、突起部６１Ｃに接触すると、突起部６１ＣのＸ軸に垂直な断面に沿って、Ｚ１方向に移動する。その後、Ｚ１方向に移動した冷媒は、断面の角において、Ｙ１方向に流れを変える。すなわち、突起部６１Ｃの近傍を流れる冷媒は、Ｚ１方向に加勢されることなく、ピンフィン１２Ｃに接触する。このため、図８に示されるように、ピンフィン１２Ｃに接触した冷媒は、「ＦＨ２」の流れと図６の「ＦＢ２」とを比較すれば明らかなように、冷却装置１の場合に比較して、流速が遅く、流量も小さい。

【0061】

同様に、図８の「ＦＧ３」の流れに示されるように、ピンフィン１２Ｃと第２基板部２２の対向面２４との隙間を通過した冷媒は、突起部６１Ｄに接触すると、突起部６１ＤのＸ軸に垂直な断面に沿って、Ｚ１方向に移動する。その後、Ｚ１方向に移動した冷媒は、断面の角において、Ｙ１方向に流れを変える。

【0062】

これらにより、冷却装置６０において、冷媒はピンフィン１２Ｂ及び１２Ｃの根元に近づくものの、冷却装置１に比較すると、ピンフィン１２Ｂ及び１２Ｃの根元に近づく冷媒の量は少量である。

【0063】

一方、冷却装置１においては、突起部２１Ａ〜２１Ｆの冷媒の上流側の面が、第２基板部２２の対向面２４に対して傾斜する傾斜面２５Ａ〜２５Ｆであるため、ピンフィン１２Ｂ及び１２Ｃの根元に近づく冷媒の量が、冷却装置５０及び冷却装置６０に比較して多量である。そのため、第１基板部１１の設置面１３が接する被冷却体がより効率的に冷却される。

【0064】

１．２ 第１実施形態が奏する効果
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

【0065】

本実施形態に係る冷却装置１は、被冷却体に接する設置面１３と、設置面１３の反対側の放熱面１４とを含み、放熱面１４から突出する複数のピンフィン１２を有する放熱基板１０を備える。また、冷却装置１は、放熱面１４に対向する対向面２４を含むウォータージャケット２０を備える。これら放熱基板１０とウォータージャケット２０との間に冷媒が流通する。ウォータージャケット２０は、冷媒の流路方向における複数のピンフィン１２の間に、対向面２４から突出する突起部２１を有する。突起部２１における冷媒の上流側の面は、放熱面１４に近い端部が対向面２４に近い端部よりも冷媒の下流側に位置するように、対向面２４に対して傾斜する傾斜面である。

【0066】

この構成によれば、放熱面１４から突出するピンフィン１２の先端付近を通過した冷媒が、対向面２４から突出する突起部２１によってピンフィン１２の根元に近づく。これにより、突起部２１を備えない構成に比較して、設置面１３が接する被冷却体が効率的に冷却される。

【0067】

また、本実施形態に係る冷却装置１において、対向面２４は、ピンフィン１２の先端部１５から離間した状態で放熱面１４に対向してもよい。突起部２１Ａ〜２１Ｆの先端部２６Ａ〜２６Ｆは、ピンフィン１２の先端部１５よりも放熱面１４側に位置してもよい。

【0068】

この構成によれば、放熱面１４から突出するピンフィン１２の先端部１５と対向面２４との隙間を通過した冷媒が、対向面２４から突出する突起部２１によって、ピンフィン１２の先端部１５よりもＺ１方向側に流され、ピンフィン１２の根元に近づく。これにより突起部２１Ａ〜２１Ｆの先端部２６Ａ〜２６Ｆが、ピンフィン１２の先端部１５よりも対向面２４側に位置する場合に比較して、設置面１３が接する被冷却体がより効率的に冷却される。

【0069】

また、本実施形態に係る冷却装置１において、ウォータージャケット２０は、流路方向に複数の突起部２１を有してもよい。

【0070】

この構成によれば、流路方向に突起部２１が複数存在するため、ピンフィン１２の根元に近づく冷媒の量がより増加する。これにより、設置面１３が接する被冷却体がより効率的に冷却される。

【0071】

また、本実施形態に係る冷却装置１において、冷媒の下流側に位置する突起部２１の高さは、冷媒の上流側に位置する突起部２１の高さよりも高くてもよい。

【0072】

冷却装置１においては、突起部２１付近を経由した後、放熱面１４に向かう冷媒の流れの強さが、冷媒の下流側ほど弱い。このため、上記の構成によれば、下流側の突起部２１ほど、その高さをより高くすることにより、冷媒がピンフィン１２の根元に近づく度合いを、上流側と下流側とで一様に近づけることが可能となる。

【0073】

また、本実施形態に係る冷却装置１において、冷媒の下流側に位置する突起部２１が有する傾斜面２５の傾斜角は、冷媒の上流側に位置する突起部２１が有する傾斜面２５の傾斜角より大きくてもよい。

【0074】

冷却装置１においては、突起部２１付近を経由した後、放熱面１４に向かう冷媒の流れが、冷媒の下流側ほど弱い。このため、上記の構成によれば、突起部２１の傾斜面２５の傾斜角を、下流側ほどより急にすることにより、冷媒がピンフィン１２の根元に近づく度合いを、上流側と下流側とで一様に近づけることが可能となる。

【0075】

また、本実施形態に係る冷却装置１において、突起部２１は、複数のピンフィン１２同士の間を、流路方向に交差する方向に延在してもよい。

【0076】

この構成によれば、突起部２１が、複数のピンフィン１２同士の間を、冷却装置１の流路方向に交差する方向に延在することにより、冷却装置１の流路方向から見て、ピンフィン１２とピンフィン１２との間を流れる冷媒を、ピンフィン１２の根元に近づけることが可能となる。

【0077】

また、本実施形態に係る冷却装置１において、複数のピンフィン１２の放熱面１４における配列が千鳥状であってもよい。

【0078】

この構成によれば、複数のピンフィン１２の第２面における配列が格子状である場合に比較して、冷却装置１の流路方向から見て、ピンフィン１２とピンフィン１２との間を流れる冷媒が、それらのピンフィン１２の間を通り過ぎた後、すぐに他のピンフィン１２の正面に接触する。このため、冷媒の流動抵抗が大きくなる。これにより、ピンフィン１２からより多くの熱を放熱することが可能となる。

【0079】

また、本実施形態に係る冷却装置１において、突起部２１の背面２８が、ピンフィン１２に接触してもよい。

【0080】

この構成によれば、ピンフィン１２の先端部１５の近傍を経由した冷媒が、次のピンフィン１２に衝突するまでに、突起部２１の傾斜面２５を流れる距離がより長くなる。このため、ピンフィン１２の根元に近づく冷媒の量がより増加する。これにより、設置面１３が接する被冷却体がより効率的に冷却される。

【0081】

また、本実施形態に係る冷却装置１において、突起部２１は多孔質部材であってもよい。

【0082】

この構成によれば、突起部２１が多孔質部材であることで、突起部２１自体の冷媒と接する面積が拡大すると共に、かつ、突起部２１近傍における冷媒の流れがかく乱される。このため、ピンフィン１２に様々な方向から冷媒が接触する。これにより、ピンフィン１２がより多くの熱を放熱することが可能となる。

【0083】

２．第２実施形態
以下、図９を参照することにより、第２実施形態に係る冷却装置について説明する。

【0084】

２．１ 第２実施形態の構成
図９は、図６に対応する、第２実施形態に係る冷却装置１Ａの断面図である。なお、説明の簡略化のため、第１実施形態に係る冷却装置１と第２実施形態に係る冷却装置１Ａとで共通する構成要素については、同一の符号を用いると共に、その機能に関する説明は省略する。また、以降では主として、第２実施形態に係る冷却装置１Ａが、第１実施形態に係る冷却装置１と相違する点について説明する。

【0085】

冷却装置１Ａは、冷却装置１とは異なり、突起部２１Ａ〜２１Ｆの代わりに、突起部２９Ａ〜２９Ｆを備える。突起部２１Ａ〜２１Ｆにおいては、傾斜面２５Ａ〜２５Ｆが平面であった。突起部２９Ａ〜２９Ｆは、これとは異なり、曲面の傾斜面３０Ａ〜３０Ｆを備える。

【0086】

より詳細には、傾斜面３０Ａ〜３０Ｆの対向面２４に対する勾配は、冷媒の流路方向であるＹ軸方向において、冷媒の下流側であるＹ１方向ほど急になる。

【0087】

図９に示すように、上流側であるＹ２方向から、下流側へとＹ１方向に流入してきた冷媒は、図６の「ＦＡ４」の矢印に示されるように、突起部２９Ｂの傾斜面３０Ｂに接触すると、傾斜面３０Ｂの傾斜に沿って移動する。その後、冷媒がピンフィン１２Ｂに接触すると、図６の「ＦＢ３」の矢印に示されるように、冷媒はピンフィン１２Ｂに沿って、Ｚ１方向に流れる。

【0088】

この際、第２実施形態に係る冷却装置１Ａにおいては、冷媒が突起部２９Ｂの傾斜面３０Ｂに沿って移動するに伴い、対向面２４に対する移動の角度が急になる。これにより、「ＦＡ４」に示される冷媒の流れは、第１実施形態の場合に比較して、Ｚ１方向に加勢される度合いがより一層高くなる。このため、図９に示されるように、ピンフィン１２Ｂに接触した冷媒は、「ＦＢ３」の流れと図６の「ＦＢ１」の流れとを比較すれば明らかなように、第１実施形態の場合に比較して、流速がより速く、流量もより大きい。

【0089】

Ｙ１方向に流れを変えた冷媒の一部は、突起部２９Ｂの背面２８Ｂ及びピンフィン１２Ｂに沿ってＺ２方向に進行し、ピンフィン１２Ｂと対向面２４との隙間をＹ１方向に通過する。ピンフィン１２Ｂと対向面２４との隙間を通過した冷媒は、図９の「ＦＡ５」の矢印に示されるように、突起部２９Ｃの傾斜面３０Ｃに接触すると、傾斜面３０Ｃの傾斜に沿って移動する。その後、冷媒がピンフィン１２Ｃに接触すると、図９の「ＦＢ４」の矢印に示されるように、冷媒はピンフィン１２Ｃに沿って、Ｚ１方向に流れる。

【0090】

この際、冷媒が突起部２９Ｂの傾斜面３０Ｂに沿って移動した場合と同様に、冷媒が突起部２９Ｃの傾斜面３０Ｃに沿って移動するに伴い、対向面２４に対する移動の角度が急になる。これにより、「ＦＡ５」に示される冷媒の流れは、第１実施形態の場合に比較して、Ｚ１方向に加勢される度合いがより一層高くなる。このため、図９に示されるように、ピンフィン１２Ｃに接触した冷媒は、「ＦＢ４」の流れと図６の「ＦＢ２」の流れとを比較すれば明らかなように、第１実施形態の場合に比較して、流量が大きい。

【0091】

同様に、ピンフィン１２Ｃと対向面２４との隙間を通過した冷媒は、図９の「ＦＡ６」の流れに示されるように、突起部２９Ｄの傾斜面３０Ｄに接触すると、傾斜面３０Ｄの傾斜に沿って移動する。

【0092】

これらにより、第１実施形態に係る冷却装置１の場合に比較して、冷媒はピンフィン１２Ｂ及び１２Ｃの根元に、より一層近づく。

【0093】

２．２ 第２実施形態が奏する効果
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

【0094】

本実施形態に係る冷却装置１Ａにおいては、傾斜面３０Ａ〜３０Ｆは曲面となっており、とりわけ各々の勾配が、冷媒の下流側になるほど急になっている。

【0095】

この構成によれば、冷媒が、放熱面１４から突出するピンフィン１２の根元に近づく度合いが、第１実施形態に係る冷却装置１の場合に比較して、より一層高まる。これにより、設置面１３が接する被冷却体がより効率的に冷却される。

【0096】

また、傾斜面３０Ａ〜３０Ｆの各々の勾配は、冷媒の上流側になるほど緩やかになっている。

【0097】

この構成によれば、傾斜面の勾配が、冷媒の上流側から急である第１実施形態に係る冷却装置１の場合に比較して、冷却装置１Ａへの冷媒の入口と、冷却装置１Ａからの冷媒の出口との間の圧損が低くなる。

【0098】

３．第３実施形態
以下、図１０を参照することにより、第３実施形態に係る冷却装置について説明する。

【0099】

３．１ 第３実施形態の構成
図１０は、図６に対応する、第３実施形態に係る冷却装置１Ｂの断面図である。なお、説明の簡略化のため、第１実施形態に係る冷却装置１と第３実施形態に係る冷却装置１Ｂとで共通する構成要素については、同一の符号を用いると共に、その機能に関する説明は省略する。また、以降では主として、第３実施形態に係る冷却装置１Ｂが、第１実施形態に係る冷却装置１と相違する点について説明する。

【0100】

冷却装置１Ｂは、冷却装置１とは異なり、ピンフィン１２の代わりにピンフィン１７を備える。ピンフィン１７は、ピンフィン１２が備える先端部１５の代わりに、先端部１８を備える。

【0101】

図１０に示されるように、先端部１８は先端部１５と異なり、少なくとも冷媒の下流側であるＹ１方向側の角部がＲ状となっている。ここで、「Ｒ状」とは、先端部１８において側面と底面とが曲面状に連続する形状のことである。図１０に示される断面視では、側面と底面とは円弧状に連続する。

【0102】

なお、図１０においては、先端部１８において、冷媒の下流側であるＹ１方向側に限らず、先端部１８の側面と底面とを接合する円の全周にわたり、角部がＲ状である形状が示されている。

【0103】

上流側であるＹ２方向から、下流側へとＹ１方向に流入してきた冷媒は、図１０の「ＦＡ７」の矢印に示されるように、突起部２１Ｂの傾斜面２５Ｂに接触すると、傾斜面２５Ｂの傾斜に沿って移動する。その後、冷媒がピンフィン１２Ｂに接触すると、図１０の「ＦＢ５」の矢印に示されるように、冷媒はピンフィン１２Ｂに沿って、Ｚ１方向に流れる。

【0104】

傾斜面２５Ｂに沿って上昇した冷媒の一部は、突起部２１Ｂの背面２８Ｂ及びピンフィン１７Ｂに沿ってＺ２方向に進行し、ピンフィン１７Ｂと対向面２４との隙間をＹ１方向に通過する。

【0105】

この際、ピンフィン１７Ｂと対向面２４との隙間をＹ１方向に通過する冷媒のうち、よりピンフィン１７Ｂ側を流れる冷媒は、粘性流体が流路を構成する壁部の形状に沿って流れる「コアンダ効果」により、ピンフィン１７Ｂの先端部１８Ｂの形状に沿って流れる。これにより、図１０の「ＦＣ１」の矢印に示されるように、よりピンフィン１７Ｂ側を流れる冷媒は、先端部１８Ｂ近傍の通過により、Ｚ１方向に加勢される。

【0106】

冷媒は粘性を有するため、よりピンフィン１７Ｂ側を流れる冷媒が、Ｚ１方向に加勢されることに伴い、ピンフィン１７Ｂと対向面２４との隙間をＹ１方向に通過する冷媒のうち、より対向面２４側を流れる冷媒も、「ＦＣ１」の矢印で示される冷媒の流れに引っ張られてＺ１方向に加勢される。これにより、「ＦＡ８」に示される冷媒の流れは、第１実施形態の場合に比較して、Ｚ１方向に加勢される度合いがより一層高くなる。このため、図１０に示されるように、ピンフィン１７Ｃに接触した冷媒は、「ＦＢ６」の流れと図６の「ＦＢ２」の流れとを比較すれば明らかなように、第１実施形態の場合に比較して、流速がより速く、流量もより大きい。

【0107】

Ｙ１方向に流れを変えた冷媒の一部は、突起部２１Ｃの背面２８Ｃ及びピンフィン１７Ｃに沿ってＺ２方向に進行し、ピンフィン１７Ｃと対向面２４との隙間をＹ１方向に通過する。

【0108】

この際、ピンフィン１７Ｃと対向面２４との隙間をＹ１方向に通過する冷媒のうち、よりピンフィン１７Ｃ側を流れる冷媒は、「ＦＣ１」の矢印で示される冷媒の流れと同様に、「コアンダ効果」により、ピンフィン１７Ｃの先端部１８Ｃの形状に沿って流れる。これにより、図１０の「ＦＣ２」の矢印に示されるように、よりピンフィン１７Ｃ側を流れる冷媒は、先端部１８Ｃ近傍の通過により、Ｚ１方向に加勢される。

【0109】

ピンフィン１７Ｃと対向面２４との隙間をＹ１方向に通過する冷媒のうち、対向面２４側を流れる冷媒も、「ＦＣ２」の矢印で示される冷媒の流れに引っ張られてＺ１方向に加勢される。これにより、「ＦＡ９」に示される冷媒の流れは、第１実施形態の場合に比較して、Ｚ１方向に加勢される度合いがより一層高くなる。

【0110】

なお、先端部１８において、少なくとも冷媒の下流側であるＹ１方向側の角部がＲ状となっている態様、及び、先端部１８の側面と底面とを接合する円の全周にわたり、角部がＲ状である形状となっている態様について記載したが、第３実施形態に係る冷却装置１Ｂの態様はこれらには限定されない。例えば、冷媒の上流側であるＹ２方向側の角部のみがＲ状となっていてもよい。これにより、ピンフィン１７Ｂ及び１７Ｃと、対向面２４との隙間に冷媒が呼び込まれることで、突起部２１Ｃ及び２１Ｄと冷媒との衝突を助長することが可能となる。延いては、第１実施形態の場合に比較して、「ＦＡ８」及び「ＦＡ９」に示される冷媒の流れや「ＦＢ６」に示される冷媒の流れが、Ｚ１方向に加勢される度合いがより一層高くなる。

【0111】

３．２ 第３実施形態が奏する効果
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

【0112】

本実施形態に係る冷却装置１Ｂにおいては、ピンフィン１７の先端部１８における、冷媒の下流側であるＹ２方向側の角部はＲ状である。

【0113】

コアンダ効果によって、放熱面１４から突出するピンフィン１７の先端部１８の形状に沿って冷媒が流れる。上記の構成によれば、ピンフィン１７の先端部１８における冷媒の下流側の角部をＲ状にすることにより、ピンフィン１７の先端部１８近傍を経由した冷媒が、ピンフィン１２の先端部１５における冷媒の下流側の角部がＲ状になっていない、第１実施形態に係る冷却装置１の場合に比較して、より一層ピンフィン１７の根元に近づく。これにより、設置面１３が接する被冷却体がより効率的に冷却される。

【0114】

４．変形例
本開示は、以上に例示した実施形態に限定されない。具体的な変形の態様を以下に例示する。

【0115】

４．１ 変形例１
例えば、突起部２１において、冷媒の流路方向であるＹ軸方向に交差するＸ軸方向における中央側の高さほど、両端側の高さよりも高くしてもよい。本実施例では、供給管７１及び排出管７２が冷却器の中央側に設けられているためである。

【0116】

図１１は、本変形例に係る冷却装置１ＣをＹ２方向から断面視した断面図の例である。
冷却装置１Ｃにおいて、第１基板部１１からＺ２方向に、複数のピンフィン１２Ｇ〜１２Ｊが突出する。これら複数のピンフィン１２Ｇ〜１２Ｊは、図１１の断面視において、Ｘ１方向側からＸ２方向側に向けて、符号順に等間隔に位置する。なお、図１１においては４本のピンフィン１２Ｇ〜１２Ｊが示されるが、ピンフィン１２の本数は任意の複数本であってよい。また、図１１において、複数のピンフィン１２Ｇ〜１２Ｊは、後述の突起部３１から見て、Ｙ１方向に奥側に位置するため、点線で示される。

【0117】

冷却装置１Ｃにおいて、第２基板部２２の対向面２４から、突起部３１が突出する。突起部３１はＸ軸方向に延伸する。

【0118】

図１１には、Ｘ軸方向における位置Ｃ１〜Ｃ３が図示されている。位置Ｃ１は、冷却装置１Ｃの内部の流路における幅方向（Ｘ軸方向）の中点の位置である。位置Ｃ３は、冷却装置１Ｃの内部の流路における幅方向の端部の近傍の位置（具体的には位置Ｃ１からみてＸ２方向の位置）である。位置Ｃ２は、Ｘ軸方向において位置Ｃ１と位置Ｃ３との間の位置である。

【0119】

突起部３１の高さ、すなわちＺ軸方向の長さは、Ｘ軸方向における位置Ｃ１において最も高く、位置Ｃ１からＸ軸方向に離れるに従い低くなる。

【0120】

図１１に示す例においては、位置Ｃ1における突起部３１の高さｄ３は、位置Ｃ２における突起部３１の高さｄ４を上回り、位置Ｃ２における突起部３１の高さｄ４は、位置Ｃ３における突起部３１の高さｄ５を上回る（ｄ３＞ｄ４＞ｄ５）。

【0121】

なお、突起部３１の高さは、位置Ｃ１から離れるに従い低くなるが、位置Ｃ１からの距離と低くなる度合いとは比例関係にあってもよく、比例関係になくてもよい。例えば、突起部３１の上縁の一部が水平であってもよい。

【0122】

冷却装置１Ｃの流路方向に交差する方向であるＸ軸方向における中央側に比較して、両端側は冷媒の流速が遅くなる。このため、突起部３１の中央側ほど、その高さを高くする構成により、冷却装置１Ｃにおける冷媒の流速を、流路方向に交差する方向であるＸ軸方向に渡って、一様に近づけることが可能となる。

【0123】

なお、冷媒の流路方向であるＹ軸方向に交差するＸ軸方向における高さを、中央側の高さほど両端側の高さより高くする態様について述べたが、本変形例に係る冷却装置１Ｃの態様は、これには限定されない。例えば、供給管７１及び排出管７２の位置に応じて、Ｘ軸方向における任意の箇所の高さを、他の箇所より高くしてもよい。

【0124】

４．２ 変形例２
第１実施形態に係る冷却装置１においては、設置面１３に設置された被冷却体として半導体モジュール５０Ａ〜５０Ｃが冷却されるとした。しかし、被冷却体は半導体モジュールに限定されない。例えば、半導体モジュール５０Ａ〜５０Ｃの代わりに、半導体素子が冷却されてもよい。また、半導体部品（半導体モジュール又は半導体素子）以外の要素も被冷却体として冷却可能である。

【0125】

４．３ 変形例３
第１実施形態に係る半導体装置５は、冷却装置１を備えるとしたが、本発明の実施形態はこれには限定されない。例えば、半導体装置５は、冷却装置１の代わりに、第２実施形態に係る冷却装置１Ａ又は第３実施形態に係る冷却装置１Ｂを備えてもよい。

【符号の説明】

【0126】

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…冷却装置、１０…放熱基板、１１…第１基板部、１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｆ…ピンフィン、１３…設置面、１４…放熱面、１５，１５Ａ，１５Ｆ…先端部、１６…端部、１７，１７Ｂ，１７Ｃ…ピンフィン、１８，１８Ｂ，１８Ｃ…先端部、２０…ウォータージャケット、２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｆ…突起部、２２…第２基板部、２３…隆起部、２４…対向面、２５，２５Ａ，２５Ｂ，２５Ｃ，２５Ｆ…傾斜面、２６Ａ，２６Ｆ…先端部、２７Ａ，２７Ｆ…末端部、２８，２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃ，２８Ｄ，２８Ｆ…背面、２９Ａ，２９Ｂ，２９Ｃ，２９Ｄ…突起部、３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｆ…傾斜面、３１…突起部、４０，４０Ａ，４０Ｃ…領域、５０，６０…冷却装置、６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃ，６１Ｄ，６１Ｆ…突起部、６２Ｂ…背面、７１…供給管、７２…排出管

【要約】

【課題】従来技術よりも効率的に半導体を冷却することが可能な冷却装置を提供する。
【解決手段】被冷却体に接する第１面１３と、第１面１３の反対側の第２面１４とを含み、第２面１４から突出する複数の放熱部１２を有する第１部材１０と、第２面１４に対向する第３面２４を含む第２部材２０とを備え、第１部材１０と第２部材２０との間に冷媒が流通する冷却装置１であって、第２部材２０は、冷媒の流路方向における複数の放熱部１２の間に、第３面２４から突出する突起部２１を有し、突起部２１における冷媒の上流側の面は、第２面１４に近い端部２６が第３面２４に近い端部２７よりも冷媒の下流側に位置するように、第３面２４に対して傾斜する傾斜面２５である。
【選択図】図５

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】