JP2011187523A - Liquid cooling unit - Google Patents

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杰 魏
Keizo Takemura
敬三 竹村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To increase the cooling capacity of a liquid cooling unit. <P>SOLUTION: The liquid cooling unit includes a container having a plurality of inner wall surfaces forming a liquid flow passage in it and bringing an outer wall surface into close contact with a high exothermic density component, a first fin erected on an inner wall surface serving as a facing surface of the outer wall surface with which the high exothermic density component is in close contact, and a second fin erected on the inner wall surface serving as the facing surface of the outer wall surface with which the high exothermic density component is in close contact and having a surface area larger than that of the first fin. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、液冷方式を用いて回路パッケージを冷却する技術に関する。   The present invention relates to a technique for cooling a circuit package using a liquid cooling method.

電子装置に搭載されたＬＳＩ（Large Scale Integration）などの高発熱密度部品を冷却する技術として、液冷方式が知られている。かかる技術に関連する技術として、高発熱密度部品に、内部に中空部を有するクーリングプレートを接着し、該中空部に冷媒を通すことによって冷却を行うものがある。また、このクーリングプレート中空部の高発熱密度部品側の壁面は複数のフィンが設けられており、冷媒がフィンに伝わった高発熱密度部品からの熱を吸熱することで、冷却を行っている（例えば、特許文献１参照）。   A liquid cooling method is known as a technique for cooling a high heat generation density component such as an LSI (Large Scale Integration) mounted on an electronic device. As a technique related to this technique, there is a technique in which a cooling plate having a hollow portion is bonded to a high heat generation density component and cooling is performed by passing a refrigerant through the hollow portion. In addition, a plurality of fins are provided on the wall surface of the cooling plate hollow portion on the high heat generation density component side, and cooling is performed by absorbing heat from the high heat generation density component transferred to the fins ( For example, see Patent Document 1).

特開２００３−３２４１７３号公報JP 2003-324173 A

近年の高発熱密度部品では、その部品の特定の領域が他の領域に比べ発熱量が高いものが見受けられるようになってきた。放熱量を高くするには、その単位領域あたりのフィンの総表面積を大きくして、冷媒との接触面積を大きくした方が良い。このため、この発熱量が高い領域（高発熱領域）は、他の領域より、フィンの数を多くする事が考えられる。   In recent high-heat-density components, it has been found that a specific region of the component has a higher calorific value than other regions. In order to increase the amount of heat release, it is better to increase the total surface area of the fins per unit area to increase the contact area with the refrigerant. For this reason, it is possible to increase the number of fins in the region where the heat generation amount is high (high heat generation region) than in other regions.

しかしながら、フィンの数を多くすることは、フィンの間の空間が狭くなることとなり、クーリングプレート内における冷却水に対するフィンの流体抵抗が高くなる。これに対し、上記流体抵抗を低くするためにフィンの断面積を小さくすると、フィンの伝導面積が小さくなってしまう。   However, when the number of fins is increased, the space between the fins becomes narrow, and the fluid resistance of the fins to the cooling water in the cooling plate increases. On the other hand, if the cross sectional area of the fin is reduced in order to reduce the fluid resistance, the conductive area of the fin is reduced.

本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、部分的に発熱量の高い高発熱密度部品に対しても、装置の規模を大型化すること無く冷却を行うことが可能な液冷ユニットを提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and it is possible to cool even a high heat generation density part having a high calorific value without increasing the scale of the apparatus. An object is to provide a liquid cooling unit.

上述した課題を解決するため、液冷ユニットは、内部に液体の流路を形成する複数の内壁面を有し、外壁面を高発熱密度部品に密接させる容器と、前記高発熱密度部品が密接される外壁面の対向面となる前記内壁面に立設された第１フィンと、前記高発熱密度部品が密接される外壁面の対向面となる前記内壁面に立設され、前記第１フィンの表面積よりも大きい表面積を有する第２フィンとを備える。   In order to solve the above-described problem, the liquid cooling unit has a plurality of inner wall surfaces that form liquid flow paths therein, and the container that closes the outer wall surface to the high heat generation density component and the high heat generation density component are in close contact with each other. A first fin that is erected on the inner wall surface that is an opposing surface of the outer wall surface, and an inner wall that is erected on the inner wall surface that is an opposing surface of the outer wall surface to which the high heat-density component is in close contact, A second fin having a surface area larger than the surface area of the second fin.

この出願に開示された技術によれば、部分的に発熱量の高い高発熱密度部品に対しても、装置の規模を大型化すること無く冷却を行うことが可能な液冷ユニットを提供できる。   According to the technique disclosed in this application, it is possible to provide a liquid cooling unit capable of cooling even a high heat generation density part having a high calorific value without increasing the scale of the apparatus.

実施の形態１の液冷ユニットの設置方法を示す分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view illustrating a method for installing the liquid cooling unit according to the first embodiment. 実施の形態１の液冷ユニットを示す水平断面図である。FIG. 3 is a horizontal sectional view showing the liquid cooling unit according to the first embodiment. 実施の形態１の回路パッケージ上の発熱密度分布を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a heat generation density distribution on the circuit package of the first embodiment. 実施の形態１の液冷ユニットを示す垂直断面図である。FIG. 3 is a vertical sectional view showing the liquid cooling unit according to the first embodiment. 比較例の液冷ユニットを示す水平断面図である。It is a horizontal sectional view showing a liquid cooling unit of a comparative example. 比較例の液冷ユニットを示す垂直断面図である。It is a vertical sectional view showing a liquid cooling unit of a comparative example. 実施の形態２の液冷ユニットを示す水平断面図である。FIG. 5 is a horizontal sectional view showing a liquid cooling unit according to a second embodiment.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

＜実施の形態１＞
以下、本発明の適用例である液冷ユニットについて説明する。 <Embodiment 1>
Hereinafter, a liquid cooling unit which is an application example of the present invention will be described.

図１は、実施の形態１の液冷ユニットを示す分解斜視図である。３２は、高発熱密度部品の一種である回路パッケージで、基板３１上に設けられている。液冷ユニット３５は、この回路パッケージ３２の上平面部に密接される。また、液冷ユニット３５は、液冷ユニット３５の下壁と側壁を形成して下壁の外壁面が回路パッケージ３２の上平面部に密接する容器５５と、容器５５の上に接合されて液冷ユニット３５の上壁を形成する蓋部５６を有する。また、蓋部５６は、開口である流入口５８と流出口５９を有する。この流入口５８には配管３４ａが接続される。流出口５９には配管３４ｂが接続される。更に液冷ユニット３５は、容器５５の下壁の内壁面上に立設される円柱状の複数のピンフィン５７ａ，５７ｂとを有する。   FIG. 1 is an exploded perspective view showing the liquid cooling unit of the first embodiment. Reference numeral 32 denotes a circuit package which is a kind of high heat generation density component, and is provided on the substrate 31. The liquid cooling unit 35 is brought into close contact with the upper plane portion of the circuit package 32. In addition, the liquid cooling unit 35 is joined to the container 55, which forms a lower wall and a side wall of the liquid cooling unit 35 and the outer wall surface of the lower wall is in close contact with the upper flat portion of the circuit package 32. A lid portion 56 that forms the upper wall of the cooling unit 35 is provided. Moreover, the cover part 56 has the inflow port 58 and the outflow port 59 which are opening. A pipe 34 a is connected to the inflow port 58. A pipe 34 b is connected to the outflow port 59. Further, the liquid cooling unit 35 includes a plurality of columnar pin fins 57 a and 57 b erected on the inner wall surface of the lower wall of the container 55.

配管３４ａは、図示しない外部の放熱装置により冷却された冷却水を液冷ユニット３５の流入口５８へ供給するものである。流入口５８を介して液冷ユニット３５内へ流入した冷却水は、ピンフィン５７ａ，５７ｂの間を流れて流出口５９を介して配管３４ｂへ流出する。この際、冷却水はピンフィン５７ａ，５７ｂの熱を吸収することになる。配管３４ｂは、流出口５９から流出した冷却水を放熱装置へ還流させる。放熱装置は、配管３４ｂからの冷却水を冷却して配管３４ａへ供給する。これにより、冷却水は、放熱装置と配管３４ａと液冷ユニット３５と配管３４ｂの経路とを循環する。放熱装置は例えば、冷水チラーである。なお、流入口５８および流出口５９は、それぞれ複数設けられても良い。流入口５８は、蓋部５６の中央に設けられていても良い。   The pipe 34 a supplies cooling water cooled by an external heat radiating device (not shown) to the inlet 58 of the liquid cooling unit 35. The cooling water that has flowed into the liquid cooling unit 35 via the inflow port 58 flows between the pin fins 57a and 57b and flows out to the pipe 34b through the outflow port 59. At this time, the cooling water absorbs the heat of the pin fins 57a and 57b. The pipe 34b recirculates the cooling water flowing out from the outlet 59 to the heat radiating device. The heat dissipation device cools the cooling water from the pipe 34b and supplies it to the pipe 34a. Thus, the cooling water circulates through the heat dissipation device, the pipe 34a, the liquid cooling unit 35, and the path of the pipe 34b. The heat radiating device is, for example, a cold water chiller. A plurality of inflow ports 58 and outflow ports 59 may be provided. The inflow port 58 may be provided at the center of the lid portion 56.

液冷ユニット３５は、固定部材３８ａ（本実施の形態では、ボルト）と固定板３８ｂ（本実施の形態では、ナット）により基板３１に取り付けられる。即ち、固定部材３８ａの下部は容器５５と基板３１とを貫き、基板３１の下に位置する固定部材３８ｂに固定される。固定部材３８ａは、本体にコイルバネを通した上で、容器５５を貫通させている。また、このコイルバネの直径は、容器５５の固定部材３８ａの頭の部分の直径より小さく、容器５５の固定部材３８ａ用の貫通穴より小さく形成されている。このため、この弾性体は容器５５に下向きの力を与えることになる。これにより、固定部材３８ａと固定部材３８ｂは、容器５５とチップ部品３２と基板３１を挟み付けて固定する。回路パッケージ３２の上平面部と液冷ユニット３５の下平面部とは、グリース等を介して接する。なお、回路パッケージ３２は、回路動作に伴って発熱し、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）などのＬＳＩである。   The liquid cooling unit 35 is attached to the substrate 31 by a fixing member 38a (bolts in this embodiment) and a fixing plate 38b (nuts in this embodiment). That is, the lower part of the fixing member 38 a penetrates the container 55 and the substrate 31 and is fixed to the fixing member 38 b positioned below the substrate 31. The fixing member 38a penetrates the container 55 after passing a coil spring through the main body. The diameter of the coil spring is smaller than the diameter of the head portion of the fixing member 38a of the container 55 and smaller than the through hole for the fixing member 38a of the container 55. For this reason, this elastic body gives a downward force to the container 55. Accordingly, the fixing member 38a and the fixing member 38b sandwich and fix the container 55, the chip component 32, and the substrate 31. The upper flat surface portion of the circuit package 32 and the lower flat surface portion of the liquid cooling unit 35 are in contact via grease or the like. The circuit package 32 generates heat with circuit operation and is, for example, an LSI such as a CPU (Central Processing Unit).

容器は例えば、容器５５と蓋部５６である。容器の内壁面は例えば、容器５５の下壁の内壁面である。容器の内壁面に対向する内壁面は例えば、蓋部５６の内壁面である。第１フィンは例えば、ピンフィン５７ａである。第２フィンは例えば、ピンフィン５７ｂである。   The container is, for example, a container 55 and a lid part 56. The inner wall surface of the container is, for example, the inner wall surface of the lower wall of the container 55. The inner wall surface facing the inner wall surface of the container is, for example, the inner wall surface of the lid portion 56. The first fin is, for example, a pin fin 57a. The second fin is, for example, a pin fin 57b.

図２は、実施の形態１の液冷ユニットを示す水平断面図である。この水平断面図は、図１中の水平面ＡＢＣＤで切断された液冷ユニット３５の断面を示す。更にこの水平断面図は、液冷ユニット３５内に、回路パッケージ３２の上平面部に接する領域である回路パッケージ領域７１を示す。ピンフィン５７ｂは、容器５５の下壁の内壁面のうち、冷却対象たる回路パッケージ３２のホットスポットに密接する位置の裏面の位置に立設される。ホットスポットは、回路パッケージ３２の上平面部において発熱密度が他の部分より比較的高い部分である。水平面内においてピンフィン５７ａは、ピンフィン５７ｂの位置を除き、所定間隔で行列状に配置される。ピンフィン５７ａ，５７ｂは円柱形状である。但し、それらの形状は円柱形状に限られるものではない。また、全てのピンフィン５７ａの水平断面積および径は同一であり、全てのピンフィン５７ｂの水平断面積および径は同一となっているが、これらに限られる必要はない。但し、ピンフィン５７ｂの水平断面積は、ピンフィン５７ａの水平断面積より大きい。なお上述したが、ピンフィン５７ａ，５７ｂは、円柱形状に限られるものではない。例えば、平板状の第１プレートフィンおよび第２プレートフィンが設けられても良い。この場合も、第２プレートフィンの水平断面積は、第１プレートフィンの水平断面積より大きくする方が良い。   FIG. 2 is a horizontal sectional view showing the liquid cooling unit of the first embodiment. This horizontal sectional view shows a section of the liquid cooling unit 35 cut along the horizontal plane ABCD in FIG. Further, this horizontal sectional view shows a circuit package region 71 which is a region in contact with the upper plane portion of the circuit package 32 in the liquid cooling unit 35. The pin fins 57b are erected on the inner wall surface of the lower wall of the container 55 on the back surface at a position close to the hot spot of the circuit package 32 to be cooled. The hot spot is a portion where the heat generation density is relatively higher in the upper plane portion of the circuit package 32 than in other portions. In the horizontal plane, the pin fins 57a are arranged in a matrix at predetermined intervals except for the positions of the pin fins 57b. The pin fins 57a and 57b are cylindrical. However, their shape is not limited to a cylindrical shape. Moreover, the horizontal cross-sectional areas and diameters of all the pin fins 57a are the same, and the horizontal cross-sectional areas and diameters of all the pin fins 57b are the same, but it is not necessary to be limited to these. However, the horizontal sectional area of the pin fins 57b is larger than the horizontal sectional area of the pin fins 57a. As described above, the pin fins 57a and 57b are not limited to the cylindrical shape. For example, flat plate-like first plate fins and second plate fins may be provided. Also in this case, it is better to make the horizontal cross-sectional area of the second plate fin larger than the horizontal cross-sectional area of the first plate fin.

本実施の形態における回路パッケージ３２の上平面部における発熱密度の分布は不均一であることとする。回路パッケージ３２の上平面部内のホットスポットの発熱密度は、回路パッケージ３２の上平面部内の他の位置の発熱密度より高いこととする。このような不均一が発生する理由について補足する。例えば、回路パッケージ３２がＣＰＵである場合、実際の計算処理を行うコアの部分は発熱量が大きくなる。このため、マルチコア式ＣＰＵ等の場合、そのコアの領域が、他の領域に比べ発熱量が大きくなる。（以下、高発熱の領域をホットスポットと明記する。）上記したように、ホットスポットの位置はそれぞれ回路パッケージ３２内のコアの位置であり、複数のピンフィン５７ｂのそれぞれはコア上に設けられている。従ってピンフィン５７ｂの数は、ホットスポットの数およびコアの数に等しい。ピンフィン５７ｂの水平断面積または径は、ホットスポットの大きさ、またはホットスポットの発熱密度に基づく大きさを有する。所定位置は例えば、ホットスポットの位置やコアの位置である。   It is assumed that the distribution of heat generation density in the upper plane portion of the circuit package 32 in the present embodiment is non-uniform. It is assumed that the heat density of the hot spot in the upper plane portion of the circuit package 32 is higher than the heat density of other positions in the upper plane portion of the circuit package 32. The reason why such non-uniformity occurs will be supplemented. For example, when the circuit package 32 is a CPU, the amount of heat generated is large in the core portion that performs the actual calculation process. For this reason, in the case of a multi-core CPU or the like, the amount of heat generated in the core region is larger than in other regions. (Hereinafter, the region of high heat generation is described as a hot spot.) As described above, the position of the hot spot is the position of the core in the circuit package 32, and each of the plurality of pin fins 57b is provided on the core. Yes. Therefore, the number of pin fins 57b is equal to the number of hot spots and the number of cores. The horizontal cross-sectional area or diameter of the pin fins 57b has a size based on the size of the hot spot or the heat density of the hot spot. The predetermined position is, for example, a hot spot position or a core position.

また、ホットスポットの位置や発熱密度は、計算やコンピュータシミュレーションによって予測して求めても良い。図３は、実施の形態１の回路パッケージ上の発熱密度分布を示す図である。この発熱密度分布は、コンピュータシミュレーションにより算出された回路パッケージ３２の上平面部内の位置毎の発熱密度を示す。この発熱密度分布において、複数の四角形のそれぞれの位置は、回路パッケージ３２上の位置を示し、複数の四角形のそれぞれの色は、その位置における発熱密度の高さを示す。ここで、白の四角形はその位置の発熱密度が所定しきい値以下であることを示し、黒の四角形はその位置の発熱密度が所定しきい値より高いことを示す。回路パッケージ３２の上平面部内の位置は、回路パッケージ領域７１内の位置に対応する。この例において、ピンフィン５７ｂは回路パッケージ領域７１内で黒の四角形で示された位置上に配置され、ピンフィン５７ａは回路パッケージ領域７１内で白の四角形で示された位置上に配置される。このように、位置による発熱密度の違いに応じて、断面積の異なる二種類のピンフィンであるピンフィン５７ａ，５７ｂを配置する様にすればよい。   Further, the position of the hot spot and the heat generation density may be obtained by prediction by calculation or computer simulation. FIG. 3 is a diagram showing a heat density distribution on the circuit package of the first embodiment. This heat generation density distribution indicates the heat generation density for each position in the upper plane portion of the circuit package 32 calculated by computer simulation. In this heat generation density distribution, each position of the plurality of squares indicates a position on the circuit package 32, and each color of the plurality of squares indicates the height of heat generation density at the position. Here, a white square indicates that the heat generation density at the position is equal to or less than a predetermined threshold value, and a black square indicates that the heat generation density at the position is higher than the predetermined threshold value. The position in the upper plane part of the circuit package 32 corresponds to the position in the circuit package region 71. In this example, the pin fins 57 b are arranged on the positions indicated by black squares in the circuit package area 71, and the pin fins 57 a are arranged on the positions indicated by white squares in the circuit package area 71. In this manner, the pin fins 57a and 57b, which are two types of pin fins having different cross-sectional areas, may be arranged in accordance with the difference in heat generation density depending on the position.

図４は、実施の形態１の液冷ユニットを示す垂直断面図である。この垂直断面図は、図２中の線分ＥＦを通る垂直面で切断された液冷ユニット３５の断面を示す。全てのピンフィン５７ａ，５７ｂの下部は、容器５５の下壁の内壁面に接合されている。全てのピンフィン５７ａ，５７ｂの上部の先端である上端部は、蓋部５６の内壁面に当接して接合されている。ピンフィン５７ａ，５７ｂと容器５５との接合や、ピンフィン５７ａ，５７ｂと蓋部５６との接合方法は例えば溶接であり、融接やろう付けや半田付けである。   FIG. 4 is a vertical sectional view showing the liquid cooling unit of the first embodiment. This vertical sectional view shows a section of the liquid cooling unit 35 cut along a vertical plane passing through the line segment EF in FIG. The lower portions of all the pin fins 57 a and 57 b are joined to the inner wall surface of the lower wall of the container 55. The upper ends, which are the tips of the upper portions of all the pin fins 57 a and 57 b, are in contact with and joined to the inner wall surface of the lid portion 56. The joining method of the pin fins 57a and 57b and the container 55 and the joining method of the pin fins 57a and 57b and the lid portion 56 are, for example, welding, fusion welding, brazing or soldering.

以下、実施の形態１の効果について比較例と比較しつつ説明する。   Hereinafter, the effect of Embodiment 1 will be described in comparison with a comparative example.

図５は、比較例の液冷ユニットを示す水平断面図である。比較例の液冷ユニット３５ｘの構成要素において、液冷ユニット３５の構成要素と同一符号は液冷ユニット３５に示された対象と同一又は相当物を示しており、ここでの説明を省略する。この水平断面図は、図１中の液冷ユニット３５の水平面ＡＢＣＤに対応する水平面で切断された液冷ユニット３５ｘの断面を示す。液冷ユニット３５ｘは、全てのピンフィン５７ａが同一の断面積を有するものである。また、ピンフィン５７ａは、水平面において所定間隔で行列状に配置される。   FIG. 5 is a horizontal sectional view showing a liquid cooling unit of a comparative example. In the constituent elements of the liquid cooling unit 35x of the comparative example, the same reference numerals as those of the constituent elements of the liquid cooling unit 35 denote the same or equivalent objects shown in the liquid cooling unit 35, and the description thereof is omitted here. This horizontal sectional view shows a section of the liquid cooling unit 35x cut along a horizontal plane corresponding to the horizontal plane ABCD of the liquid cooling unit 35 in FIG. In the liquid cooling unit 35x, all the pin fins 57a have the same cross-sectional area. The pin fins 57a are arranged in a matrix at predetermined intervals on the horizontal plane.

液冷ユニットの冷却能力を高めるためには、液冷ユニット内部と冷却水が接する面積である伝導面積が大きい方が良い。比較例の液冷ユニット３５ｘの伝導面積を増加させるためには、ピンフィン５７ａの数を多くすることが必要となる。ピンフィン５７ａの数を多くすると、ピンフィン５７ａの間の空間が狭くなり、液冷ユニット３５ｘ内の冷却水に対するピンフィン５７ａの流体抵抗が高くなる。これにより、ピンフィン５７ａから冷却水へ移動する熱量は小さくなり、液冷ユニット３５ｘの冷却能力は低くなる。更に上記流体抵抗を低くするためにピンフィン５７ａの径を小さくすると、ピンフィン５７ａの伝導面積が小さくなり、ピンフィン５７ａから冷却水へ移動する熱量は小さくなる。   In order to increase the cooling capacity of the liquid cooling unit, it is preferable that the conduction area, which is an area where the inside of the liquid cooling unit and the cooling water contact, is large. In order to increase the conduction area of the liquid cooling unit 35x of the comparative example, it is necessary to increase the number of pin fins 57a. When the number of pin fins 57a is increased, the space between the pin fins 57a is narrowed, and the fluid resistance of the pin fins 57a with respect to the cooling water in the liquid cooling unit 35x is increased. As a result, the amount of heat transferred from the pin fins 57a to the cooling water is reduced, and the cooling capacity of the liquid cooling unit 35x is reduced. Further, if the diameter of the pin fin 57a is reduced in order to reduce the fluid resistance, the conduction area of the pin fin 57a is reduced, and the amount of heat transferred from the pin fin 57a to the cooling water is reduced.

一方、実施の形態１の液冷ユニット３５においてピンフィン５７ａより水平断面積の大きいピンフィン５７ｂは、ピンフィン５７ａより多くの熱量を移動させることができる。ピンフィン５７ｂが設けられることによってピンフィンの間の空間が狭くなることはないため、液冷ユニット３５内の流体抵抗が高くなることはない。更に液冷ユニット３５においてホットスポット上に水平断面積の大きいピンフィン５７ｂが設けられていることにより、液冷ユニット３５は、液冷ユニット３５ｘより多くの熱量を回路パッケージ３２から吸収することができる。   On the other hand, in the liquid cooling unit 35 of the first embodiment, the pin fin 57b having a larger horizontal cross-sectional area than the pin fin 57a can move a larger amount of heat than the pin fin 57a. Since the space between the pin fins is not narrowed by providing the pin fins 57b, the fluid resistance in the liquid cooling unit 35 is not increased. Furthermore, since the liquid cooling unit 35 is provided with the pin fins 57b having a large horizontal sectional area on the hot spot, the liquid cooling unit 35 can absorb more heat from the circuit package 32 than the liquid cooling unit 35x.

図６は、比較例の液冷ユニットを示す垂直断面図である。この垂直断面図は、図５中の線分ＥＦを通る垂直面で切断された液冷ユニット３５ｘの断面を示す。全てのピンフィン５７ａの下部は、容器５５の下壁の内壁面に接合されている。全てのピンフィン５７ａの上端部は、蓋部５６に当接していない。   FIG. 6 is a vertical sectional view showing a liquid cooling unit of a comparative example. This vertical sectional view shows a section of the liquid cooling unit 35x cut along a vertical plane passing through the line segment EF in FIG. The lower portions of all the pin fins 57 a are joined to the inner wall surface of the lower wall of the container 55. The upper end portions of all the pin fins 57 a are not in contact with the lid portion 56.

液冷方式を用いる技術において、液冷ユニットの小型化や冷却能力の向上のために、液冷ユニット内の冷却水の液流量や圧力を増大させる場合がある。この場合、比較例の液冷ユニット３５ｘは、冷却水の圧力により膨張し、蓋部５６が上方へ変形する、あるいは液冷ユニット３５ｘが破損する場合がある。   In the technique using the liquid cooling system, the liquid flow rate and pressure of the cooling water in the liquid cooling unit may be increased in order to reduce the size of the liquid cooling unit and improve the cooling capacity. In this case, the liquid cooling unit 35x of the comparative example may expand due to the pressure of the cooling water, and the lid portion 56 may be deformed upward, or the liquid cooling unit 35x may be damaged.

一方、実施の形態１の液冷ユニット３５においては全てのピンフィン５７ａ，５７ｂの上端部が蓋部５６の内壁面に接合されていることにより、蓋部５６の変形が抑制され、液冷ユニット３５の耐圧性が液冷ユニット３５ｘの耐圧性より高くなる。従って、液冷ユニット３５の信頼性は液冷ユニット３５ｘの信頼性より高くなる。   On the other hand, in the liquid cooling unit 35 of the first embodiment, the upper end portions of all the pin fins 57a and 57b are joined to the inner wall surface of the lid portion 56, so that the deformation of the lid portion 56 is suppressed, and the liquid cooling unit 35. Is higher than the pressure resistance of the liquid cooling unit 35x. Therefore, the reliability of the liquid cooling unit 35 is higher than the reliability of the liquid cooling unit 35x.

更に実施の形態１の液冷ユニット３５における全てのピンフィン５７ａ，５７ｂの上端部は、蓋部５６の内壁面に接合されていることにより、ピンフィン５７ａ，５７ｂの熱を蓋部５６へ移動させることができると共に、蓋部５６の熱をピンフィン５７ａ，５７ｂへ移動させることができる。これにより液冷ユニット３５において、あるピンフィンの熱は他のピンフィンを介して冷却水へ移動することができる。従って、液冷ユニット３５は、液冷ユニット３５ｘより多くの熱量を回路パッケージ３２から冷却水へ移動させることができる。   Furthermore, the upper ends of all the pin fins 57 a and 57 b in the liquid cooling unit 35 of the first embodiment are joined to the inner wall surface of the lid 56, thereby moving the heat of the pin fins 57 a and 57 b to the lid 56. In addition, the heat of the lid portion 56 can be moved to the pin fins 57a and 57b. Thereby, in the liquid cooling unit 35, the heat of a certain pin fin can move to cooling water via another pin fin. Therefore, the liquid cooling unit 35 can move more heat than the liquid cooling unit 35x from the circuit package 32 to the cooling water.

＜実施の形態２＞
以下、実施の形態１の液冷ユニット３５の別の形態である液冷ユニット３５ｂについて説明する。 <Embodiment 2>
Hereinafter, the liquid cooling unit 35b which is another form of the liquid cooling unit 35 of Embodiment 1 is demonstrated.

図７は、実施の形態２の液冷ユニットを示す水平断面図である。液冷ユニット３５ｘの構成要素において、液冷ユニット３５の構成要素と同一符号は液冷ユニット３５に示された対象と同一又は相当物を示しており、ここでの説明を省略する。この水平断面図は、図１中の液冷ユニット３５の水平面ＡＢＣＤに対応する水平面で切断された液冷ユニット３５ｂの断面を示す。液冷ユニット３５ｂにおけるピンフィン５７ａ，５７ｂの配置は、液冷ユニット３５におけるピンフィン５７ａ，５７ｂの配置と異なる。液冷ユニット３５と同様、液冷ユニット３５ｂにおいて、回路パッケージ３２はＣＰＵであり、ホットスポットの位置はそれぞれＣＰＵ内のコアの位置であり、ピンフィン５７ｂはそれぞれコア上に設けられている。この例において、コアの数、回路パッケージ３２上のホットスポットの数、およびピンフィン５７ｂの数は５である。このようにピンフィン５７ｂの位置を回路パッケージ３２のホットスポットの位置に合わせ、回路パッケージ３２の発熱密度分布に適した液冷ユニット３５ｂを設計することにより、回路パッケージ３２の冷却の効率を高めることができる。   FIG. 7 is a horizontal sectional view showing the liquid cooling unit of the second embodiment. In the constituent elements of the liquid cooling unit 35x, the same reference numerals as those of the constituent elements of the liquid cooling unit 35 denote the same or corresponding parts as those shown in the liquid cooling unit 35, and the description thereof is omitted here. This horizontal sectional view shows a section of the liquid cooling unit 35b cut along a horizontal plane corresponding to the horizontal plane ABCD of the liquid cooling unit 35 in FIG. The arrangement of the pin fins 57a and 57b in the liquid cooling unit 35b is different from the arrangement of the pin fins 57a and 57b in the liquid cooling unit 35. Similar to the liquid cooling unit 35, in the liquid cooling unit 35b, the circuit package 32 is a CPU, the positions of the hot spots are the positions of the cores in the CPU, and the pin fins 57b are provided on the cores. In this example, the number of cores, the number of hot spots on the circuit package 32, and the number of pin fins 57b are five. Thus, the cooling efficiency of the circuit package 32 can be improved by adjusting the position of the pin fins 57b to the position of the hot spot of the circuit package 32 and designing the liquid cooling unit 35b suitable for the heat generation density distribution of the circuit package 32. it can.

なお、容器５５、蓋部５６、ピンフィン５７ａ，５７ｂは、材料として銅やアルミニウムなど、熱伝導率が冷却水より十分高い物質を用いることが望ましい。   In addition, as for the container 55, the cover part 56, and the pin fins 57a and 57b, it is desirable to use the substance whose heat conductivity is sufficiently higher than cooling water, such as copper and aluminum.

３１ 基板
３２ 回路パッケージ
３４ａ，３４ｂ 配管
３５，３５ｂ 液冷ユニット
５５ 容器
５６ 蓋部
５７ａ，５７ｂ ピンフィン
５８ 流入口
５９ 流出口
７１ 回路パッケージ領域 31 Substrate 32 Circuit package 34a, 34b Piping 35, 35b Liquid cooling unit 55 Container 56 Lid 57a, 57b Pin fin 58 Inlet 59 Outlet 71 Circuit package region

Claims (5)

内部に液体の流路を形成する複数の内壁面を有し、外壁面を高発熱密度部品に密接させる容器と、
前記高発熱密度部品が密接される外壁面の対向面となる前記内壁面に立設された第１フィンと、
前記高発熱密度部品が密接される外壁面の対向面となる前記内壁面に立設され、前記第１フィンの表面積よりも大きい表面積を有する第２フィンと
を備える液冷ユニット。 A container having a plurality of inner wall surfaces that form a liquid flow path inside, the outer wall surface being in close contact with a high heat density component;
A first fin erected on the inner wall surface which is an opposite surface of the outer wall surface to which the high heat density component is in close contact;
A liquid cooling unit comprising: a second fin that is erected on the inner wall surface that is an opposite surface of the outer wall surface to which the high heat density component is in close contact, and has a surface area larger than the surface area of the first fin. 前記第１フィンと前記第２フィンは、前記高発熱密度部品が密接される外壁面の対向面となる前記内壁面に対向する前記内壁面に当接している
請求項１に記載の液冷ユニット。 2. The liquid cooling unit according to claim 1, wherein the first fin and the second fin are in contact with the inner wall surface facing the inner wall surface which is an opposed surface of the outer wall surface with which the high heat generation density component is in close contact. . 前記第２フィンは、前記第１フィンの設置位置より、前記高発熱密度部品の放熱量が高くなる位置に対応する位置に設けられている
請求項１または請求項２に記載の液冷ユニット。 The liquid cooling unit according to claim 1, wherein the second fin is provided at a position corresponding to a position where a heat radiation amount of the high heat generation density component is higher than an installation position of the first fin. 前記高発熱密度部品はマルチコア型のＣＰＵであり、
前記第２フィンが立設される前記内壁面の位置は、前記ＣＰＵ内の各コアの位置に対応する
請求項３に記載の液冷ユニット。 The high heat generation density component is a multi-core type CPU,
The liquid cooling unit according to claim 3, wherein the position of the inner wall surface on which the second fin is erected corresponds to the position of each core in the CPU. 前記第２フィンの第２断面積は、前記第２フィンが立設される前記内壁面の位置の裏面の位置における前記高発熱密度部品の発熱密度の大きさに対応する
請求項３または請求項４に記載の液冷ユニット。 The second cross-sectional area of the second fin corresponds to the magnitude of the heat density of the high heat density component at the position of the back surface of the inner wall surface where the second fin is erected. 4. The liquid cooling unit according to 4.
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