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公開番号2025100952
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-04
出願番号2024216308
出願日2024-12-11
発明の名称マイクロクーラアセンブリ
出願人トヨタモーターエンジニアリングアンドマニュファクチャリングノースアメリカ,インコーポレイティド,ボードオブトラスティーズオブザレランドスタンフォードジュニアユニバーシティ,ザリージェンツオブザユニバーシティオブカリフォルニア,The Regents of the University of California
代理人個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類F28D 15/02 20060101AFI20250627BHJP(熱交換一般)
要約【課題】電子デバイスを冷却するマイクロクーラアセンブリを提供すること。
【解決手段】一実施形態では、マイクロクーラアセンブリは、液体を受け取る少なくとも1つの入口、複数のフィンであって、複数のフィンの各フィンは、マイクロチャネルを含む、複数のフィン、及び複数のフィンと組み合わされた複数の蒸気ギャップを有するマニホールドを含む。マイクロチャネルの幅は、段階的であって、及び/又は蒸気ギャップの幅は、段階的である。マイクロクーラアセンブリは、面及び面に配置されたウィック領域を含む冷却板を更に含む。マニホールドは、冷却板の面に接続されている。少なくとも1つの入口は、ウィック領域の近くに液体を提供するように動作可能である。液体は、複数のフィンのマイクロチャネルを通ってウィック領域内に毛管作用で運ばれるように動作可能であって、液体の加熱は、複数の蒸気ギャップを通ってマニホールドを出て行く蒸気に相を変える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
マニホールドであって、
液体を受け取る少なくとも１つの入口、
複数のフィンであって、前記複数のフィンの各フィンは、マイクロチャネルを備える、複数のフィン、並びに
前記複数のフィンと組み合わされた複数の蒸気ギャップであって、前記マイクロチャネルの幅及び前記蒸気ギャップの幅の１つ以上は、段階的である、複数の蒸気ギャップを備えるマニホールドと、
面及び前記面に配置されたウィック領域を備える冷却板と、
を備え、
前記マニホールドは、前記冷却板の前記面に接続されており、
前記少なくとも１つの入口は、前記ウィック領域の近くに前記液体を提供するように動作可能であって、
前記液体は、前記複数のフィンの前記マイクロチャネルを通って前記ウィック領域内に毛管作用で運ばれるように動作可能であって、
前記液体の加熱は、前記複数の蒸気ギャップを通って前記マニホールドを出て行く蒸気に相を変える、マイクロクーラアセンブリ。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記冷却板は、シリコンから製造されており、前記ウィック領域は、金属インバースオパール構造から製造されている、請求項１に記載のマイクロクーラアセンブリ。
【請求項３】
前記マニホールドは、シリコン又はポリジメチルシロキサンから製造されている、請求項１に記載のマイクロクーラアセンブリ。
【請求項４】
前記少なくとも１つの入口は、前記冷却板において前記ウィック領域の対向する側で前記液体を提供するように位置している第１の入口及び第２の入口を備える、請求項１に記載のマイクロクーラアセンブリ。
【請求項５】
前記少なくとも１つの入口は、少なくとも４つの入口を備える、請求項１に記載のマイクロクーラアセンブリ。
【請求項６】
前記マニホールドは、底面を更に備え、
前記底面は、少なくとも１つの入口領域を備え、
前記少なくとも１つの入口は、前記少なくとも１つの入口領域に流体接続されており、
前記少なくとも１つの入口領域は、マイクロピラーアレイを備える、請求項１に記載のマイクロクーラアセンブリ。
【請求項７】
前記ウィック領域と反対の前記冷却板の底面に接続された熱生成構成要素を更に備え、前記熱生成構成要素によって生成される熱は、前記ウィック領域内の前記液体を蒸発させる、請求項１に記載のマイクロクーラアセンブリ。
【請求項８】
マニホールドのアレイであって、各マニホールドは、
複数のフィンであって、前記複数のフィンの各フィンは、マイクロチャネルを備える、複数のフィン、及び
前記複数のフィンと組み合わされた複数の蒸気ギャップ、
前記マニホールドのアレイ内で中央に配置された、液体を受け取る中央入口を備えるマニホールドのアレイと、
冷却板であって、
前記マニホールドのアレイと垂直に整列されたウィック領域のアレイ、及び
前記ウィック領域のアレイの個々のウィック領域間に位置している入口分配経路であって、前記入口分配経路は、複数のマイクロ構造を備える、入口分配経路を備える冷却板と、
を備え、
前記マニホールドのアレイは、前記冷却板の面に接続されており、
前記中央入口は、前記ウィック領域のアレイに対して中央の場所に前記液体を提供するように動作可能であって、
前記液体は、前記入口分配経路内で、前記複数のフィンの前記マイクロチャネルを通って前記ウィック領域のアレイ内に毛管作用で運ばれるように動作可能であって、
前記液体の加熱は、前記複数の蒸気ギャップを通って前記マニホールドのアレイを出て行く蒸気に相を変える、マイクロクーラアレイ。
【請求項９】
前記複数のフィンの前記マイクロチャネルの幅及び前記複数の蒸気ギャップの幅の１つ以上は、段階的である、請求項８に記載のマイクロクーラアレイ。
【請求項１０】
前記入口分配経路内の前記複数のマイクロ構造は、傾斜機能を有する、請求項８に記載のマイクロクーラアレイ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【背景技術】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０２３年１２月１１日に出願された米国仮出願第６３／６０８，７１６号の優先権を主張し、その内容全体を参照により本明細書に援用される。
続きを表示（約 3,400 文字）【０００２】
マイクロプロセッサ及びパワーエレクトロニクスチップなどの電子アセンブリは、著しい熱を動作中に生成し得、当該熱は、電子アセンブリをその動作温度範囲内に維持するために冷却を必要とする。従来の冷却システムは、電子アセンブリにわたって冷却流体を通過させて、電子アセンブリを冷却し、電子アセンブリをその動作温度範囲内に維持することを含み得る。
【０００３】
マイクロクーラは、電子デバイスを冷却するために使用され得る。小さいスケールの用途では、特に、より高い温度及び／又はホットスポットの熱流束において、マイクロクーラ全体にわたって充分な冷却流体カバレッジを維持することは困難であり得る。したがって、小さいスケールであっても充分な冷却流体カバレッジを提供することが可能である、電子デバイスを冷却するマイクロクーラの必要性が存在する。
【発明の概要】
【０００４】
本開示の実施形態は、電子デバイスを冷却するマイクロクーラアセンブリを対象とする。本明細書に記載されるマイクロクーラアセンブリは、マニホールドと、電子デバイスの上に配置された冷却板と、を含み得る。冷却流体は、毛管作用で運ぶ動作を介して、マイクロクーラにおいて形成されたマイクロチャネルを通って流され得る。電子デバイスからの熱は、冷却流体を蒸発させ得る。蒸発した冷却流体は、マイクロチャネル間で形成された蒸気ギャップを通過し得る。冷却流体は、再冷却及び再使用される液体供給に戻り得る。
【０００５】
一実施形態では、マイクロクーラアセンブリは、液体を受け取る少なくとも１つの入口、複数のフィンであって、複数のフィンの各フィンは、マイクロチャネルを含む、複数のフィン、及び複数のフィンと組み合わされた複数の蒸気ギャップを有するマニホールドを含む。マイクロチャネルの幅は、段階的である。マイクロクーラアセンブリは、面及び面に配置されたウィック領域を含む冷却板を更に含む。マニホールドは、冷却板の面に接続されている。少なくとも１つの入口は、ウィック領域の近くに液体を提供するように動作可能である。液体は、複数のフィンのマイクロチャネルを通ってウィック領域内に毛管作用で運ばれるように動作可能であって、液体の加熱は、複数の蒸気ギャップを通ってマニホールドを出て行く蒸気に相を変える。
【０００６】
別の実施形態では、マイクロクーラアレイは、マニホールドのアレイと、冷却板と、を含む。各マニホールドは、複数のフィンを含み、ここで、複数のフィンの各フィンは、マイクロチャネルを含む。各マニホールドはまた、複数のフィンと組み合わされた複数の蒸気ギャップを含む。マイクロクーラアレイはまた、マニホールドのアレイ内で中央に配置された、液体を受け取る中央入口を含む。冷却板は、マニホールドのアレイと垂直に整列されたウィック領域のアレイを含む。冷却板はまた、ウィック領域のアレイの個々のウィック領域間に位置している入口分配経路を含む。入口分配経路は、複数のマイクロ構造を含む。マニホールドのアレイは、冷却板の面に接続されている。中央入口は、ウィック領域のアレイに対して中央の場所に液体を提供するように動作可能であって、液体は、入口分配経路内で、複数のフィンのマイクロチャネルを通ってウィック領域のアレイ内に毛管作用で運ばれるように動作可能である。液体の加熱は、複数の蒸気ギャップを通ってマニホールドのアレイを出て行く蒸気に相を変える。
【０００７】
別の実施形態では、マイクロクーラアレイは、マニホールドのアレイと、冷却板と、を含む。各マニホールドは、入口マニホールドと、複数のフィンであって、複数のフィンの各フィンは、マイクロチャネルを含み直角形状を有する、複数のフィンと、複数のフィンと組み合わされた複数の蒸気ギャップと、を含む。マイクロクーラアレイはまた、マニホールドのアレイの入口マニホールドのアレイ内に配置された、液体を受け取る複数の入口を含む。冷却板は、マニホールドのアレイと垂直に整列されたウィック領域のアレイを含む。複数の入口は、ウィック領域のアレイに液体を提供するように動作可能である。液体は、複数のフィンのマイクロチャネルを通ってウィック領域のアレイ内に毛管作用で運ばれるように動作可能である。液体の加熱は、複数の蒸気ギャップを通ってマニホールドのアレイを出て行く蒸気に相を変える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
任意の特定の要素又は行為に関する説明を容易に識別するために、参照番号における最上位の桁又は桁（複数）は、当該要素が最初に導入される図番を指す。
【０００９】
本明細書に記載され示される１つ以上の実施形態に係る例示的なマイクロクーラアセンブリの上部分解図を示す図である。
本明細書に記載され示される１つ以上の実施形態に係る図１のマイクロクーラアセンブリの底部分解図を示す図である。
本明細書に記載され示される１つ以上の実施形態に係る図１のマイクロクーラアセンブリの等角切取図を示す図である。
本明細書に記載され示される１つ以上の実施形態に係る図１のマイクロクーラアセンブリのクローズアップ等角切取図を示す図である。
本明細書に記載され示される１つ以上の実施形態に係る別の例示的なマイクロクーラアセンブリの上面図を示す図である。
本明細書に記載され示される１つ以上の実施形態に係る段階的な幅を有する複数のマイクロチャネルを示す図である。
本明細書に記載され示される１つ以上の実施形態に係る冷却板を製造するプロセスにおける第１のステップを示す図である。
本明細書に記載され示される１つ以上の実施形態に係る冷却板を製造するプロセスにおける第２のステップを示す図である。
本明細書に記載され示される１つ以上の実施形態に係る冷却板を製造するプロセスにおける第３のステップを示す図である。
本明細書に記載され示される１つ以上の実施形態に係る冷却板を製造するプロセスにおける第４のステップを示す図である。
本明細書に記載され示される１つ以上の実施形態に係る冷却板を製造するプロセスにおける第５のステップを示す図である。
本明細書に記載され示される１つ以上の実施形態に係るマニホールドを製造するプロセスにおける第１のステップを示す図である。
本明細書に記載され示される１つ以上の実施形態に係るマニホールドを製造するプロセスにおける第２のステップを示す図である。
本明細書に記載され示される１つ以上の実施形態に係るマニホールドを製造するプロセスにおける第３のステップを示す図である。
本明細書に記載され示される１つ以上の実施形態に係るマニホールドを製造するプロセスにおける第４のステップを示す図である。
本明細書に記載され示される１つ以上の実施形態に係るマニホールドを製造するプロセスにおける第５のステップを示す図である。
本明細書に記載され示される１つ以上の実施形態に係る例示的なマイクロクーラアレイを示す図である。
本明細書に記載され示される１つ以上の実施形態に係るマイクロクーラアレイの例示的な冷却板を示す図である。
本明細書に記載され示される１つ以上の実施形態に係るマイクロクーラアレイの別の例示的な冷却板を示す図である。
本明細書に記載され示される１つ以上の実施形態に係る別の例示的なマイクロクーラアレイを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本開示の実施形態は、電子デバイスを冷却するマイクロクーラアセンブリを対象とする。本明細書に記載されるマイクロクーラアセンブリは、マニホールドと、電子デバイスの上に配置された冷却板と、を含み得る。冷却流体は、毛管作用で運ぶ動作を介して、マイクロクーラにおいて形成されたマイクロチャネルを通って流され得る。電子デバイスからの熱は、冷却流体を蒸発させ得る。蒸発した冷却流体は、マイクロチャネル間で形成された蒸気ギャップを通過し得る。冷却流体は、再冷却及び再使用される液体供給に戻り得る。
（【００１１】以降は省略されています）

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