CN102473696A - 散热器 - Google Patents

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古本真一
伊藤信一
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Furukawa Electric Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种散热器，可以提高散热性能，并可减小翅片的尺寸而省空间化。一种散热器，具备：基座板，其在一面上热连接有发热零件且热连接有由薄板翅片构成的第1散热翅片部；上板，其在一面上热连接有由高度不同的2种薄板翅片构成的第2散热翅片部；多个热管，其热连接地配置在基座板的另一面和上板的另一面之间，且包括至少一部分插通了第2散热翅片部的一部分的热管。

Description

散热器
技术领域
本发明涉及用于将电子设备内的被冷却零件例如CPU、MPU等发热零件冷却的散热器。
背景技术
近年来，以个人计算机为首的各种电气及电子设备的高性能化、小型化显著发展。但是被搭载于笔记本型个人计算机和膝上型、或桌上型的个人计算机的CPU、MPU等的高性能化带来了与其相伴的发热量增大。另一方面，电气及电子设备的小型化的要求愈来愈高，电气及电子设备内的省空间化的要求也日益增加。
高性能化的CPU、MPU等发热零件的冷却始终为重要的技术课题并占有大的比重。进而，对于计算机以外的电气及电子设备的高性能化的发热零件、发热元件的冷却，在电气及电子设备内的省空间化的要求中也为重要的课题并占有大的比重。
作为将被搭载于电气及电子设备的电子零件冷却的方法，例如具有在设备安装风扇，藉由电动使风扇旋转，藉由冷却风使设备框体内的空气的温度下降的方法。进而，已知不使用风扇，而藉由在被冷却零件安装冷却体，将该被冷却零件直接地冷却的方法等。
作为这种安装在被冷却零件的冷却体，例如多使用铜材或铝材等传热性优异的材料的板材。进而，冷却体多使用各种热管等。具体而言，使用由与发热零件热连接的基座板和与基座板热连接的薄板翅片构成的散热器，进而，将散热器及各种热管组合使用。
在热管的内部设有成为工作流体的流路的空间，被收容在该空间的工作流体藉由蒸发、凝结等的相变化和移动来进行热的移动。即，在热管的吸热侧，藉由在构成热管的容器的材质中热传导来的被冷却零件所发出的热，使工作流体蒸发，其蒸气朝热管的散热侧移动。在散热侧，工作流体的蒸气被冷却而再度返回至液相状态。如此返回至液相状态的工作流体再度朝吸热侧移动(回流)。藉由这种工作流体的相转变和移动来进行热的移动。
[在先技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本特开2009-198173号公报
[专利文献2]日本特开平10-107192号公报
发明内容
[本发明所欲解决的课题]
在由与发热零件热连接的基座板和与基座板热连接的薄板翅片构成的散热器中，为了提高从翅片的散热性会将薄板翅片的尺寸加大，因而散热器的小型化变得困难。
在安装风扇时，需要安装风扇用的空间，从而配置于省空间化的薄型的框体中是困难的。进而，若为了提高风扇的能力而将风扇大型化或加大转速，则会有风扇驱动用的声音和振动变大的问题。
因此，本发明的目的是提供一种散热器，其可以提高散热性能，并可减小翅片的尺寸而实现省空间化。
另外，在专利文献1中，至少1个热管沿着板状翅片的长度方向延伸设置，并被第1板材及第2板材夹持而与它们热连接。但是，高性能化的CPU、MPU等发热零件的冷却用的散热性并不充分。
另外，如专利文献2所述，公知的是，若欲从基座面将散热器插入翅片部，则在热管弯曲R部配置翅片是困难的，因此在设计的自由度上受到限制。
[用以解决课题的手段]
发明人为了解决现有技术的问题点而不断地专心研究。其结果是得知，如果使用高度不同的2种薄板翅片，在主力的部分配置低薄板翅片，在端部配置高薄板翅片，并在薄板翅片的整体上与热管热连接，进而使热管的一部分插通高薄板翅片的部分，则即使将翅片的尺寸全盘地缩小，也仍可以提高来自翅片的散热性。
即，可在热管全长上接触翅片，从发热零件传递至热管的热经由上板传递到低薄板翅片，再从薄板翅片被散热，同时，藉由插通了高薄板翅片的热管可以有效地从薄板翅片散热。本发明即是依据上述的研究结果而提出的。
本发明的散热器的第1方式是一种散热器，具备：基座板，其是在一面上热连接有发热零件的基座板、或者是热连接有由薄板翅片构成的第1散热翅片部的基座板；上板，其在一面上热连接有由高度不同的2种薄板翅片构成的第2散热翅片部；多个热管，其热连接地配置在所述基座板的另一面和所述上板的另一面之间，且包括至少一部分插通了所述第2散热翅片部的一部分的热管。
在本发明的散热器的第2方式中，所述第2散热翅片部由与所述上板的所述一面垂直地配置的多个低薄板翅片和与所述多个低薄板翅片邻接并垂直地配置的多个高薄板翅片构成。
在本发明的散热器的第3方式中，所述第2散热翅片部由与所述上板的所述一面垂直地配置的多个低薄板翅片和在所述多个低薄板翅片的一端部上沿水平方向配置的多个薄板翅片构成。
在本发明的散热器的第4方式中，所述第1散热翅片部由在与所述多个高薄板翅片对应的所述基座板的所述一面上的部位垂直地配置的多个薄板翅片构成。
在本发明的散热器的第5方式中，所述多个热管由至少一部分为扁平形状的热管构成，在中央部平行配置，且在所述上板的长度方向的两端部中，一部分朝向所述上板的两外侧扩展配置。
在本发明的散热器的第6方式中，插通了所述第2散热翅片部的一部分的热管由配置于两端部的任一个热管构成，将垂直地配置的所述多个高薄板翅片从一方朝向另一方沿横向插通。
在本发明的散热器的第7方式中，插通了所述第2散热翅片部的一部分的热管由配置于两端部的热管构成，将沿水平方向配置的多个薄板翅片沿垂直方向插通。
[发明的效果]
依据本发明的散热器，如果使用高度不同的2种薄板翅片，这些高度不同的2种薄板翅片邻接，在主力的部分配置低薄板翅片，在端部配置高薄板翅片，并在薄板翅片的整体上与热管热连接，进而使热管的一部分插通高薄板翅片的部分，则即使将翅片的尺寸全盘地缩小，也仍可以提高来自翅片的散热性。进而，藉由与基座板的发热零件所处侧的面热连接的薄板翅片，而使散热性提高。
附图说明
图1是说明本发明的散热器的1个方式用的立体图。
图2是表示图1所示的方式的散热器的背面的图。
图3是本发明的散热器的俯视图。
图4是从高薄板翅片(B)侧所见的本发明的散热器的后视图。
图5是散热器的侧视图。
图6是从图5的相反侧所见的侧视图。
图7是说明本发明的散热器的另1个方式用的立体图。
图8是表示图7所示的方式的散热器的背面的图。
图9是本发明的散热器的俯视图。
图10是与低薄板翅片(E)的上表面接触，从多个被层叠的薄板翅片(D)侧所见的本发明的散热器的后视图。
图11是散热器的侧视图。
图12是示意地表示将薄板翅片接合在基座板或上板的例的剖视图。
具体实施方式
一边参照附图一边说明本发明的散热器。
本发明的散热器的1个方式是一种散热器，具备：基座板，其在一面上热连接有发热零件且热连接有由薄板翅片构成的第1散热翅片部；上板，其在一面上热连接有由高度不同的2种薄板翅片构成的第2散热翅片部；多个热管，其热连接地配置在基座板的另一面和上板的另一面之间，且包括至少一部分插通了第2散热翅片部的一部分的热管。第1散热翅片优选与基座板连接，但也可以不连接。在连接时可以与除了与发热零件接触的部分以外的基座板的整个面或一部分连接。
图1是说明本发明的散热器的1个方式用的立体图。在此方式中，由高度不同的2种薄板翅片构成的第2散热翅片部由与上板的一面垂直地配置的多个低薄板翅片(A)和与多个低薄板翅片邻接并垂直地配置的多个高薄板翅片(B)构成。
即，如图1所示，在与发热零件热连接的基座板2(图中下侧)的与发热零件相同侧热连接有第1散热翅片7(详细说明如后)。上板3隔着多个热管8配置于基座板2的相反侧。在上板3的表面(图中上侧)热连接配置有第2散热翅片部5。第2散热翅片部5由高度不同的2种薄板翅片构成，所述高度不同的2种薄板翅片由多个平行的低薄板翅片(A)及多个平行的高薄板翅片(B)构成。在此方式中，低薄板翅片(A)及高薄板翅片(B)都与上板的上表面垂直地配置。
第2散热翅片部5除了一端部以外在上板3的大致整体上垂直地配置多个低薄板翅片(A)，在上板3的一端部垂直地配置多个高薄板翅片(B)。如此藉由使低薄板翅片(A)占有上板3的大部分，就可以减小翅片所需要的空间。
设置邻接于多个低薄板翅片(A)且面积大的多个高薄板翅片(B)，就可提高散热器的散热性能。
图2是表示图1所示的方式的散热器的背面的图。参照图2说明热管的配置。如图2所示，在与发热零件10热连接的基座板2的一端部热连接配置有上述的第1散热翅片部7。第1散热翅片部7由与基座板2的发热零件所处侧的面垂直地热连接的多个平行的薄板翅片(C)构成。薄板翅片(C)配置于与第2散热翅片部5的高薄板翅片(B)对应的一侧的端部。优选此散热翅片7配置于与第2散热翅片部5的高薄板翅片(B)对应的一侧的端部，但也可以将面积扩大而配置，也可以不配置。
如上述，多个热管8配置为被夹持于上板3及基座板2之间。图2由虚线表示多个热管的配置例。在图2的例中，多个热管8中的中央部的热管8-3、8-4沿着散热器1的长度方向大致笔直地配置，在一端部，各热管8-3、8-4朝向散热器1的两外侧弯曲地配置。在图1所示的例中，热管8-1～8-4成为分别在内部被封入工作液的薄管状的薄的构造，以上下的大面积与基座板2及上板3接触而配置。在本实施例中，热管的剖面形状是在基座板和上板之间成为薄的矩形状的形状。热管的剖面形状可以对应于其配置场所而适宜地形成为不同形状。例如，贯通薄板翅片的部分是呈剖面圆形的管状构件，或为了更增加接触面积而呈宽度更宽的形状等，可以配合所要求的功能及环境而适宜地变更。
两侧的热管8-1、8-2的长度方向的中央部与其它的热管大致平行地笔直地配置，一端部分别朝向散热器1的两外侧弯曲地配置。在另一端部(即配置有薄板翅片(C)的端部)中，外侧的一热管8-1朝向散热器的外侧弯曲地配置，另一热管8-2朝向散热器的外侧弯曲地配置之后，继续朝上方立起，将多个高薄板翅片(B)朝横向贯通而插入。在图2所示的方式中，可以确认热管的前端部9。还有，多个热管8的每一个除了一部分以外皆形成为扁平，宽度被压缩，使与基座板2、上板3接触的面积变大，热移动变得容易。
如上述，多个热管8的至少1根将面积大的多个高薄板翅片(B)朝横向贯通，从而从热管8朝多个薄板翅片(B)传递热。热管8及高薄板翅片(B)尽可能以宽面积接触，且热阻力愈小愈佳。因此，例如，可以由燃烧加工形成薄板翅片的贯通孔，进而藉由软钎焊及硬钎焊来连接。如此，藉由将热管8及高薄板翅片(B)热连接，就可提高散热翅片的散热性能。即，发热零件10的热经由基座板传递到多个热管8-1、8-2、8-3、8-4，进而传递至上板3，从而促进散热。还有，在此实施例中，虽只表示了只有热管8-2贯通高薄板翅片(B)的构成，但是也可以依据需要，使多个热管8贯通高薄板翅片(B)。
进而，藉由具备弯曲部的多个热管8，热传递至与上板3的上表面垂直地配置且热连接的多个低薄板翅片(A)的整体而被放散。进而，多个热管8的至少1根热管的端部将散热性能高的多个高薄板翅片(B)朝横向插通，从而可将翅片的散热性能进一步提高。因此，在本发明的散热器中，可以将翅片小型化，且可以提高翅片的散热性能。
薄板翅片从孔或翅片端部加工成コ形状，并插通热配管。孔也可以由燃烧加工而形成。插通了翅片之后，也可以依据需要由软钎焊或硬钎焊等来连接。
图3是本发明的散热器的俯视图。如图3所示，在上板的上表面，除了一端部以外多个低薄板翅片(A)垂直地配置在整体。进而，在一端部配置有邻接于低薄板翅片(A)且面积大的多个高薄板翅片(B)。在散热器的两外侧的一部分，具备将多个热管8夹持而固定上板3及基座板2的固定部6。
图4是从高薄板翅片(B)所见的本发明的散热器的后视图。如图4所示，被夹持配置在基座板2和上板3之间的多个热管8的1根热管的端部9朝上方立起，将多个高薄板翅片(B)朝横向插通。在图4中，在与高薄板翅片(B)对应的基座板的部位配置有薄板翅片(C)。
图5是散热器的侧视图。图6是从图5的相反侧所见的侧视图。如图5及图6所示，第1散热翅片部7即多个平行的薄板翅片(C)垂直地配置在与发热零件热连接的基座板2的端部。在上板3的上表面配置有第2散热翅片部5即低薄板翅片(A)及高薄板翅片(B)。高薄板翅片(B)设置在与薄板翅片(C)对应的一侧的端部。基座板2及上板3在将多个热管8夹入的状态下被固定部6固定。多个热管8的至少1根热管的端部9朝上方立起，将第2散热翅片部5的高薄板翅片(B)朝横向插通。如上述，由低薄板翅片形成散热翅片部的大部分，从而将翅片小型化，并且，在端部配置面积大的高薄板翅片并使热管的一部分朝横向插通，从而提高翅片的散热性能。
图7是说明本发明的散热器的另1个方式用的立体图。在此方式中，由高度不同的2种薄板翅片构成的第2散热翅片部由与上板的一面垂直地配置的多个低薄板翅片和在多个低薄板翅片的一端部上沿水平方向层叠配置的多个薄板翅片构成。
即，如图7所示，在与发热零件热连接的基座板2(图中下侧)中，在与发热零件相同侧热连接有第1散热翅片7。将多个热管8夹持而配置有上板3。在上板3的表面(图中上侧)热连接地配置有第2散热翅片部5。第2散热翅片部5由与上板3的上表面整个面垂直地配置的多个平行的低薄板翅片(E)和在多个低薄板翅片的一端部上沿水平方向层叠配置的多个薄板翅片(D)构成。在此方式中，低薄板翅片(E)与上板3的上表面垂直地配置，层叠配置的薄板翅片(D)与上板3的上表面平行地朝向上方地层叠配置。
第2散热翅片部5在上板3的大致整体上使多个低薄板翅片(E)垂直地配置，进而，在多个低薄板翅片(E)的端部的上表面上与上板平行地配置多个被层叠的薄板翅片(D)。如此藉由将上板3的大部分由低薄板翅片(E)构成，就可以减小翅片所需要的空间。
设置与多个低薄板翅片(E)的一端部的上表面接触且面积大的多个被层叠的薄板翅片(D)，从而可提高散热器的散热性能。
图8是表示图7所示的方式的散热器的背面的图。参照图8说明热管的配置。如图8所示，在与发热零件10热连接的基座板2的一端部热连接配置有上述的第1散热翅片部7。第1散热翅片部7由与基座板2的发热零件所处侧的面垂直地热连接的多个平行的薄板翅片(C)构成。薄板翅片(C)配置于与第2散热翅片部5的被层叠的薄板翅片(D)对应的一侧的端部。此散热翅片7若不与发热零件接触，则也可以加大面积而配置，也可以不配置。
如参照图8说明所述，在上板3及基座板2之间夹持配置有多个热管8。如图8虚线所示，多个热管8的中央部的热管8-3、8-4沿着散热器的长度方向大致笔直地配置，在一端部，各热管8-3、8-4朝向散热器1的两外侧弯曲地配置。
两侧的热管8-1、8-2的长度方向的中央部与其它的热管8-3、8-4大致平行地笔直地配置，一端部分别朝向散热器1的两外侧弯曲地配置。在另一端部(即配置有薄板翅片(C)的端部)，热管8-1的端部9-1朝上方立起，将多个被层叠的薄板翅片(D)沿垂直方向插通配置。同样地，热管8-2的端部9-2朝上方立起，将多个被层叠的薄板翅片(D)沿垂直方向插通配置。多个热管8的每一个除了一部分(端部9-1、9-2)以外皆形成为扁平，宽度被压缩，使与基座板2、上板3接触的面积变大，热移动变得容易。
如上述，多个热管的至少2条端部分别将多个被层叠的薄板翅片(D)沿垂直方向插通，从而可提高散热翅片的散热性能。即，发热零件10的热经由基座板传递到多个热管8-1、8-2、8-3、8-4，进而朝上板3传递。
进而，藉由具备弯曲部的多个热管8，热传递至与上板3的上表面垂直地配置并热连接的多个低薄板翅片(E)的整体而被放散。进而，多个热管8的至少2条热管8-1、8-2的端部9-1、9-2将散热性能高的多个被层叠的薄板翅片(D)沿垂直方向插通，将翅片的散热性能进一步提高。因此，在本发明的散热器中，可以将翅片小型化，且可以提高翅片的散热性能。
图9是本发明的散热器的俯视图。如图9所示，在上板3的上表面整体上垂直地配置有多个低薄板翅片(E)。进而，在低薄板翅片(E)的上表面的一端部，与低薄板翅片(E)的上表面接触地配置有多个被层叠的薄板翅片(D)。在散热器1的两外侧的一部分，具备将多个热管8夹持而固定上板3及基座板2的固定部6。
图10是从与低薄板翅片(E)的上表面接触并被层叠的多个薄板翅片(D)侧所见的本发明的散热器的后视图。如图10所示，被夹持在基座板2和上板3而配置的多个热管8的2条热管8-1、8-2的端部9-1、9-2朝上方立起，将多个被层叠的薄板翅片(D)沿垂直方向插通。在图10中，在与被层叠的薄板翅片(D)对应的基座板的部位配置有薄板翅片(C)。为了沿垂直方向插通而在薄型翅片(D)上形成孔，此孔可以由燃烧加工而形成。插通了翅片之后，依据需要也可以由软钎焊或硬钎焊等连接。
图11是散热器的侧视图。如图11所示，第1散热翅片部7即多个平行的薄板翅片(C)垂直地配置在与发热零件热连接的基座板2的端部。在上板3的上表面配置有第2散热翅片部5即低薄板翅片(E)及被层叠的薄板翅片(D)。被层叠的薄板翅片(D)在与薄板翅片(C)对应的一侧的端部设置为与低薄板翅片(E)的上端面接触。基座板2及上板3在将多个热管8夹入的状态下被固定部6固定。多个热管8的至少2条热管8-1、8-2的端部9-1、9-2朝上方立起，将第2散热翅片部5的被层叠的薄板翅片(D)沿垂直方向插通。如上述，由低薄板翅片形成散热翅片部的大部分，从而将翅片小型化，并且在端部配置被层叠的薄板翅片并使热管的一部分沿垂直方向插通，从而可提高翅片的散热性能。
图12是说明将本发明的散热器的薄板翅片与基座板或上板等接合的形状的剖视图。薄板翅片可以对应于散热器的配置场所、可配置的空间等其它的条件而采取各种形状。另外，可以将各种形状的薄板翅片自由地组合。在图12中，虽例示了在基座板2设置薄板翅片部7时将各薄板翅片C连接的形状，但是将薄板翅片A、B朝上板3连接的情况时也可适用。
在图12(a)所示的方式中，将由底面、垂直面、上表面构成的剖面コ字形状的薄板翅片沿横向并列配置而形成散热翅片部。在此方式中，多个底面并列配置并形成平面的受热面，使基座板2热连接在平面的受热面。同时多个散热翅片并列配置的上表面也形成平面的面。连接方法除了例如软钎焊、硬钎焊等以外，可以采用各种公知的技术(其它例也同样)。
在图12(b)所示的方式中，将由底面及垂直面构成的剖面L字形的薄板翅片沿横向并列配置而形成散热翅片部。在此方式中，多个底面也并列配置并形成平面的受热面，散热翅片部的上表面侧开放。
在图12(c)所示的方式中，将上述的由底面、垂直面、上表面构成的剖面コ字形状的薄板翅片、及由底面及垂直面构成的剖面L字形的薄板翅片适宜组合而形成散热翅片部4。组合不限定于图示的方式，在两端部侧配置图12(b)的散热翅片部并在中央部组合图12(a)的散热翅片部等其它的自由组合也是可以的。在上述的图12(a)～(c)所示的方式的薄板翅片中，其底面由软钎焊、硬钎焊等被接合固定在基座板2。还有，也可以在基座板2的双面上包括相同的薄板翅片及不同的薄板翅片而适宜地组合图12(a)至(c)所示的方式的薄板翅片。例如可以在基座板2的下侧的面安装如图12(a)所示的薄板翅片，在基座板2的上侧的面安装如图12(a)所示的薄板翅片。
如上述，依据本发明的散热器，使用高度不同的2种薄板翅片，这些高度不同的2种薄板翅片相邻接，两者之间几乎没有空间，可以在第2散热翅片部的包括多个平行的高薄板翅片(B)或被层叠的薄板翅片(D)在内的全长上使热管与翅片接触，从而能够提供一种散热器，其可以提高散热性能，减小翅片的尺寸而省空间化。进而，藉由与基座板的发热零件所处侧的面垂直地热连接的薄板翅片，而提高了散热性。
[符号说明]
1：散热器
2：基座板
3：上板
A：低薄板翅片
B：高薄板翅片
C：薄板翅片
5：第2散热翅片部
6：固定部
7：第1散热翅片部
8：热管
9：热管的端部
10：发热零件

Claims (7)

1.一种散热器，具备：
基座板，其是在一面上热连接有发热零件的基座板、或者是在一面上热连接有发热零件且热连接有由薄板翅片构成的第1散热翅片部的基座板；
上板，其在一面上热连接有由高度不同的2种薄板翅片构成的第2散热翅片部；
多个热管，其热连接地配置在所述基座板的另一面和所述上板的另一面之间，且包括至少一部分插通了所述第2散热翅片部的一部分的热管。
2.如权利要求1所述的散热器，其中，
所述第2散热翅片部由与所述上板的所述一面垂直地配置的多个低薄板翅片和与所述多个低薄板翅片邻接并垂直地配置的多个高薄板翅片构成。
3.如权利要求1所述的散热器，其中，
所述第2散热翅片部由与所述上板的所述一面垂直地配置的多个低薄板翅片和在所述多个低薄板翅片的一端部上沿水平方向配置的多个薄板翅片构成。
4.如权利要求2或3所述的散热器，其中，
所述第1散热翅片部由在与所述多个高薄板翅片对应的所述基座板的所述一面上的部位垂直地配置的多个薄板翅片构成。
5.如权利要求1至4中任一项所述的散热器，其中，
所述多个热管由至少一部分为扁平形状的热管构成，在中央部平行配置，且在所述上板的长度方向的两端部中，一部分朝向所述上板的两外侧扩展配置。
6.如权利要求2所述的散热器，其中，
插通了所述第2散热翅片部的一部分的热管由配置于两端部的任一个热管构成，将垂直地配置的所述多个高薄板翅片从一方朝向另一方沿横向插通。
7.如权利要求3所述的散热器，其中，
插通了所述第2散热翅片部的一部分的热管由配置于两端部的热管构成，将沿水平方向配置的多个薄板翅片沿垂直方向插通。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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