CN102484105A - 散热器 - Google Patents

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CN102484105A CN2011800031150A CN201180003115A CN102484105A CN 102484105 A CN102484105 A CN 102484105A CN 2011800031150 A CN2011800031150 A CN 2011800031150A CN 201180003115 A CN201180003115 A CN 201180003115A CN 102484105 A CN102484105 A CN 102484105A
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Furukawa Electric Co Ltd
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Abstract

提供一种机械加工少、轻量且低成本、且可提升散热性能的高性能的散热器。本发明的散热器具备：第1传热板材，其在一面上热连接有与发热零件热连接且由薄板翅片构成的第1散热翅片部；第2传热板材，其在一面上热连接有由薄板翅片构成的第2散热翅片部；热管，其热连接于第1传热板材的另一面与第2传热板材的另一面之间；传热块，其与热管的侧面及上表面热连接，且以在与第2传热板材之间夹入所述热管的方式热连接配置。

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，以个人计算机为代表的各种电气电子设备的高性能化、小型化显著发展。但是笔记本型个人计算机、膝上型或桌上型个人计算机所装载的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，电气电子设备的小型化的要求愈来愈高，电气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电子设备的高性能化的发热零件、发热元件的冷却，在电气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。
作为将电气电子设备所装载的电子零件冷却的方法，已知有藉由在被冷却零件安装冷却体，而将该被冷却零件直接冷却的方法等。作为安装在如上所述的被冷却零件的冷却体，大多使用具有例如铜材或铝材等传热性优异的材料的板材即基座板及在其一面上接合的薄板材的翅片(fin)的散热器。
在作为接收来自被冷却零件的热的受热部的基座板设置薄板翅片来散发被冷却零件的热的上述方法是电气设备的散热器通常使用的方法。以往，由基座板及设在其上的散热翅片构成的散热器(heat sink)使用一体形成有基座板及散热翅片的铝的挤压材等，但是为了散热性能的高性能化而使用铜。
铜虽然热传导性优异，但是在基座板较大时或热源靠近基座板的端部时，热的扩展效应(热传至基座板整体)并不充分，从而在基座板设置热管或蒸汽腔室(Vapor Chamber)，提高热传至基座板整体的扩展效应，以使散热性能提升。
蒸汽腔室的成本高，若安装螺丝用的孔加工等从一开始就未加入在设计中时，则无法对应，会有欠缺设计柔性的问题。此外，针对将热管埋入在铜块中的形状，亦必须对埋入热管的槽部分进行切削等机械加工，从而会有成本变高的问题。为了解决所述问题点，采用以第1板材及第2板材这2枚板材来夹入热管的构造。藉由该构造，并不需要用以固定热管的切削等机械加工，从而可达成制造成本的降低，此外，由于在热管周围形成有空间，因此基座部的重量会变轻，整体而言可达成轻量化。
在使热移动至所希望位置的热管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、凝结等的相变化或移动来进行热的移动。亦即，在热管的吸热侧，因在构成热管的容器的材质中进行热传导所传来的被冷却零件所发出的热，工作流体会蒸发，其蒸气会移动至热管的散热侧。在散热侧，工作流体的蒸气被冷却而再次恢复成液相状态。如上所述恢复成液相状态的工作流体再次移动(回流)至吸热侧。藉由如上所述的工作流体的相转变或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
(发明所欲解决的课题)
在以第1板材及第2板材这2枚板材夹入热管的构造中，热管的端部仅朝板材的宽度或长度方向中的一方向扩展，但是与被冷却零件接触的多个热管部分为了有效地从被冷却零件移动热而集中配置在中央部，因此在热管的侧面部分形成空间，与空间部相对应的位置的散热翅片未充分传热，会有散热不充分的问题点。
此外，若是为了将热传至热管的侧面的空间部分而以金属块埋入散热器整体的方式，则如前所述对埋入热管的槽部分进行切削等机械加工变得复杂，会有成本变高的问题。
因此，本发明的目的在于提供一种机械加工少、轻量且低成本、可提升散热性能的高性能的散热器。
(用以解决课题的手段)
发明人为解决现有技术的问题点而不断精心研究。其结果是，发现了如下情况：在热管的端部扩展的方向上藉由热管与第1板材而扩展热，使热管的侧面部分与热传导性优异的金属块热连接，藉此无须在散热器整个面使用金属块，即可有效地将热扩展至热管端部方向及侧面方向。
本发明的散热器的第1方式是一种散热器，具备：第1传热板材，其在一面上热连接有与发热零件热连接且由薄板翅片构成的第1散热翅片部；第2传热板材，其在一面上热连接有由薄板翅片构成的第2散热翅片部；热管，其热连接于所述第1传热板材的另一面与所述第2传热板材的另一面之间；传热块，其与所述热管的侧面及上表面热连接，且以在与所述第2传热板材之间夹入所述热管的方式热连接配置。
本发明的散热器的第2方式中，所述热管是至少一部分具备弯曲部且并列配置的多个热管，所述传热块与所述并列配置的多个热管中的位于两端部的热管的侧面及多个热管的上表面热连接配置。
本发明的散热器的第3方式中，所述第1散热翅片部由与所述第1传热板材的表面垂直配置的平行的多个薄板翅片构成，且在所述第1传热板材的长度方向的一端部沿着所述第1传热板材的宽度方向以规定间隔设置。
本发明的散热器的第4方式中，所述第2散热翅片部由与所述第2传热板材的表面垂直配置的平行的多个薄板翅片构成，且沿着所述第2传热板材的长度方向在大概整个面上设置。
本发明的散热器的第5方式中，所述多个热管由扁平形状的热管构成，至少在中央部相互接触且平行配置，所述多个热管中的一部分热管的所述弯曲部沿着配置有所述第2散热翅片部的所述第2传热板材的所述端部配置。
本发明的散热器的第6方式中，所述多个热管由扁平形状的热管构成，不相互接触而热管彼此隔着间隔平行配置，所述多个热管中的一部分热管的所述弯曲部沿着配置有所述第2散热翅片部的所述第2传热板材的所述端部配置。
本发明的散热器的第7方式中，所述多个热管以沿着所述第2传热板材的长度方向配置在中央的直线状的热管为中心配置成对称或非对称。
本发明的散热器的第8方式中，具备固定构件，在藉由所述第1传热板材及所述第2传热板材夹入有所述热管的状态下，所述固定构件在散热器周围部进行固定。
(发明的效果)
藉由本发明的散热器，采用以第1板材及第2板材这2枚板材来夹入热管的构造，将至少1个热管沿长度方向扩展、或将多个热管的端部朝板材的长度方向及宽度方向扩展配置，并且与被冷却零件相接触的多个热管的部分集中在中央部，在形成于热管的侧面部分的空间分别配置热传导性优异的块，因此热亦充分传至与空间部相对应的位置的散热翅片，可使散热性能提升。
附图说明
图1是用以说明本发明的散热器的一方式的立体图。
图2是表示本发明的散热器的一方式的背面的图。
图3是本发明的散热器的一方式的俯视图。
图4是本发明的散热器的一方式的主视图。
图5是本发明的散热器的一方式的侧视图。
图6是用以说明本发明的散热器的另一方式的立体图。
图7是表示本发明的散热器的另一方式的背面的图。
图8是本发明的散热器的另一方式的俯视图。
图9是本发明的散热器的另一方式的主视图。
图10是本发明的散热器的另一方式的侧视图。
图11是用以说明本发明的散热器的薄板翅片的形状的剖视图。
具体实施方式
参照附图说明本发明的散热器。
本发明的散热器的一方式具备：第1传热板材，其在一面上热连接有与发热零件热连接且由薄板翅片构成的第1散热翅片部；第2传热板材，其在一面上热连接有由薄板翅片构成的第2散热翅片部；热管，其热连接于所述第1传热板材的另一面与所述第2传热板材的另一面之间；传热块，其与所述热管的侧面及上表面热连接，且以在与所述第2传热板材之间夹入所述热管的方式热连接配置。
图1是用以说明本发明的散热器的一方式的立体图。图2是表示本发明的散热器的第1方式的背面的图。如图1及图2所示，在图1所示的散热器中，在背面侧以热连接的状态配置有2个第1传热板材2-1、2-2及在它们之间的传热块6。传热块6具备传热性优异的位于2个侧端部的两端块部6-1、6-2及将两端块部相连接的受热部10，所述两端块部6-1、6-2和受热部10一体形成。传热块6的两端块部6-1、6-2是具有厚度的块，将所述两端块部6-1、6-2相连接的受热部10形成为比两端块部薄的板状。亦可在传热块6的受热部10的位置设置较薄的板状连结部，并在其上热接合受热部10。在受热部10连接有作为热源的发热零件20(参照图5)。
如图1所示，在散热器1的上表面侧以与第1传热板材2-1、2-2及传热块6对置的方式设有第2传热板材3。在第2传热板材3与第1传热板材2-1、2-2及传热块6之间，如图2中虚线所示，以夹持而热连接的状态配置有多个热管7-1～7-5。
多个热管7-1～7-5的上下的面与第1传热板材2-1、2-2及受热部10相接触而热连接。此外，传热块6的两端块部6-1、6-2是具有厚度的块形状，两端块部6-1、6-2的热管侧的侧面分别与最为外侧的热管7-5、7-1的侧面相接触而热连接。
在第1传热板材2-1的未与热管相接的面(在图1中为下侧)的一端部以与第1传热板材2-1热连接的状态接合有由以规定间距(翅片间距)配置的多个薄板翅片构成的第1散热翅片部5。此外，在第2传热板材3的未与热管相接的面(在图1中为上侧)的大概整体以与第2传热板材3热连接的状态接合有由以规定翅片间距配置的多个薄板翅片构成的第2散热翅片部4。
与第1传热板材2-1相接合的第1散热翅片部5及与第2传热板材3相接合的第2散热翅片部4不必如挤压材般一体成形，可藉由以所希望的翅片间距接合在多个薄板翅片传热板材的表面上来形成散热翅片部。
如上所述，在第1传热板材2-1、2-2及传热块6的受热部10与第2传热板材3之间以三明治状夹入多个热管7-1～7-5而热连接。在图2所示的方式中，并列配置有5支热管。优选热管的形状加大第1传热板材2-1、2-2及传热块6与第2传热板材3的接触面积，在图2的方式中优选是扁平形状。多个热管7-1～7-5在被第2传热板材3的长度方向的中央部与传热块6夹入的位置处以侧面彼此相接触的状态无间隙地配置。
此外，多个热管7-1～7-5除了配置在中央的1支热管7-3以外都在第1散热翅片部5侧朝向第1及第2传热板材的宽度方向扩展而配置。尤其是，一部分的热管7-2、7-4的端部以直角弯曲而沿着第1散热翅片部朝宽度方向延伸的方式配置。另一部分的热管7-1、7-5的端部以分别朝向第2传热板材的宽度方向扩展的方式配置，藉由朝传热板材的宽度方向传热，构成为对被接合在第2传热板材3上的薄板翅片的整体传热。
多个热管7-1～7-5在传热块6以外的位置处以上下被第1传热板材2-1、2-2与第2传热板材3夹入的状态进行热连接。此外，多个热管7-1～7-5在传热块6的位置处以多个热管7-1～7-5在宽度方向的中央部分相互接触的状态无间隙地配置，且以上下被第2传热板材3与受热部10夹入的状态进行热连接，配置在外侧的热管7-1、7-5的侧面分别与传热块6的两端块部6-2、6-1相接触。
传热块6的受热部10的未与热管7-1～7-5相接触的面形成与热源相连接的受热面，将在受热面所吸收的热传递至热管7-1～7-5。藉由如上所述地构成，在受热部10的受热面所吸收的热可经由传热块6而从多个热管的下表面与侧面传递，因此可更加有效率地将热传递至热管。
其中，优选热管如上所述以使侧面彼此相接触的状态配置，但是亦可彼此不相接触而隔着间隔平行配置热管彼此。即使在热管不相互接触的状态下，亦经由受热部10而传热至各自的热管。
在图2所示的方式中，传热块6的两端块部6-1、6-2以与并列配置的多个热管的两外侧的热管7-1、7-5的中央部的直线状部分的侧面接触的方式配置。两端块部6-1、6-2藉由受热部10而相连结，受热部10以与热管的中央部的上表面热连接的方式配置。即，如上所述，多个热管7-1～7-5在传热块6以外的部分被第1传热板材2-1、2-2及第2传热板材3夹入，在传热块6的部分被传热块6与第2传热板材3夹入上下左右。
两端块部6-1、6-2的上表面藉由焊料等而与第2传热板材3相接合。藉此，可将来自受热部10的热更有效率地传递至第2传热板材3。其中，两端块部6-1、6-2与第2传热板材3为有别于第1传热板材2-1、2-2的其他构件，优选第1传热板材2-1、2-2与第2传热板材3在接触部分(例如后述的四角的固定部8等)藉由焊料接合等加以固定。此外，也优选第1传热板材2-1、2-2与传热块6在接触部分以焊料接合等加以固定。
从发热零件(热源)传递至受热部10的热从受热部10的背面传递至多个热管，并且朝横向扩展而传至两端块部6-1、6-2。
即，从发热零件传至受热部10的热传递至与受热部10的受热面的相反侧直接接触的多个热管7-1、7-2、7-3、7-4、7-5，进而受热部10的热传至两端块部6-1、6-2，亦传递至热管7-1、7-5的侧面。此外，两端块部6-1、6-2及热管与第2传热板材3热连接，因此受热部10所受到的热经由两端块部6-1、6-2及热管而传递至第2传热板材3大概全部区域。其结果是，热被传热至由与第2传热板材3的上表面的大概整体相接合的多个薄板翅片构成的第2散热翅片部4，从散热翅片散热至散热器的外部。
图3是本发明的散热器的一方式的俯视图。如图3所示，除了固定第1传热板材2-1、2-2及第2传热板材3的四角的固定部8以外，以规定的翅片间距并列配置的多个薄板翅片被接合在第2传热板材3的一面(图示上表面)的大概整体。
在第2散热翅片部4的一端侧设有第1盖件9-1，在散热器1的中央部的两侧部设有第2盖件9-2。第1及第2盖件9-1、9-2作为安装本发明的散热器时的盖件而使用，优选具有缓冲性，可使用多孔质状的树脂例如海绵状树脂。
图4是本发明的散热器的一方式的主视图。如图4所示，在第1传热板材2-1的与热管相接的面的相反面(在图4中为下侧)的一端部热连接配置有由薄板翅片构成的第1散热翅片部5。第1散热翅片部的多个薄板翅片沿着第1传热板材2-1、2-2的长度方向配置。
在第2传热板材3的与热管相接的面的相反面(在图4中为上侧)的大概整体热连接配置有由薄板翅片构成的第2散热翅片部4。第2散热翅片部4的多个薄板翅片亦沿着第2传热板材3的长度方向配置。
第1散热翅片部5及第2散热翅片部4分别在第1传热板材2-1、2-2及第2传热板材3上以所希望的翅片间距形成。在第1传热板材2-1、2-2与第2传热板材3之间以三明治状夹入并列的多个热管7-1～7-5而进行热连接。
在第2传热板材3的长度方向的中央部附近，多个热管7-1～7-5以相互接触的状态无间隙地配置。多个热管的中央部与传热性优异的传热块6热连接。传热块6一体形成有中央部的受热部10及传热性优异的金属制两端块部6-1、6-2。从发热零件(热源)传至作为受热面的传热块6的受热部10的热传至多个热管7-1、7-2、7-3、7-4、7-5及两端块部6-1、6-2，藉由多个热管7-1～7-5及两端块部6-1、6-2而传递至第2传热板材3的纵横方向的大概全部区域。
图5是图1所示的散热器的侧视图。在第1传热板材2-1、2-2的与热管未相接的面(在图5中为下侧)的一端部热连接配置有由薄板翅片构成的第1散热翅片部5。在第1传热板材2-1、2-2之间热连接配置有传热块6。在第2传热板材3的与热管未相接的一侧的表面(在图5中为上侧)的大概整体热连接配置有由薄板翅片构成的第2散热翅片部4。
图6至图10是用以说明本发明的散热器的另一方式的图。图6是立体图。图7是表示背面的图。图8是俯视图。图9是主视图。图10是侧视图。其详细内容是除了覆盖散热翅片的一部分的盖件9-1、9-2以外，与参照图1至图5加以说明的内容相同。
第1传热板材2-1、2-2及第2传热板材3在与第1散热翅片部5及第2散热翅片部4分别热连接的状态下以三明治状夹入并列配置的多个热管7-1～7-5且藉由固定部8固定。多个热管以在中央部与传热性优异的金属制传热块6热连接的状态配置。传热块6与所述同样地一体形成有在两侧部形成的传热性优异的金属制的两端块部6-1、6-2与受热部10。
藉由由与两外侧的2支热管7-1、7-5的中央部的直线状的侧面部分及多个热管7-1～7-5的中央部的上表面相接触配置的块部6-1、6-2、受热部10构成的传热块6，发热零件的热朝横向扩展传递。其结果是，热扩散至散热器整体，通过散热翅片而向散热器外散热。
图11是说明将本发明的散热器的薄板翅片接合在传热板材(2-1、2-2、或3)的形状的剖视图。薄板翅片可采用各种形状，以符合散热器的配置场所、可配置的空间等条件。此外，可自由组合各种形状的薄板翅片。
在图11(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朝横向并列配置而形成散热翅片部4。在该方式中，多个底面并列配置而形成平坦的受热面，在平坦的受热面上热连接有第1传热板材2-1、2-2或第2传热板材3。同时多个散热翅片并列配置而成的上表面亦形成平坦的面。作为薄板翅片的连接方法，除了例如软钎焊、硬钎焊等以外，可以采用各种公知技术(其他例中亦同)。
在图11(b)所示的方式中，将由底面及垂直面构成的剖面L字形的薄板翅片朝横向并列配置而形成散热翅片部4。在该方式中，亦并列配置多个底面而形成平坦的受热面，散热翅片部4的上表面侧开放。
在图11(c)所示的方式中，适当组合上述由底面、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字形的薄板翅片而形成散热翅片部4。组合并不限于图示的方式，亦可以是在两端部侧配置参照图11(c)所说明的散热翅片部4并在中央部组合参照图11(a)所说明的散热翅片部等其他任意组合。
上述图11(a)～(c)所示方式的薄板翅片的底面以软钎焊、硬钎焊等接合固定在第1传热板2或第2传热板3。还有，也可以在第1传热板材2-1、2-2及第2传热板材3的两面上包括相同的薄板翅片及不同的薄板翅片而分别适宜地组合图11(a)至(c)所示方式的薄板翅片。例如可在第1传热板材2-1的下侧的面安装图11(a)所示的薄板翅片，在第2传热板材3的上侧的面安装图11(b)所示的薄板翅片。
如上所述，藉由本发明的散热器，可提供一种机械加工少、轻量且低成本、可提升散热性能的高性能的散热器。
[符号说明]
1：散热器
2-1、2-2：第1传热板材
3：第2传热板材
4：第2散热翅片部
5：第1散热翅片部
6：传热块
6-1、6-2：两端块
7-1～7-5：热管
8：固定部
9-1、9-2：盖件
10：受热部
20：发热零件

Claims (8)

1.一种散热器，具备：
第1传热板材，其在一面上热连接有与发热零件热连接且由薄板翅片构成的第1散热翅片部；
第2传热板材，其在一面上热连接有由薄板翅片构成的第2散热翅片部；
热管，其热连接于所述第1传热板材的另一面与所述第2传热板材的另一面之间；
传热块，其与所述热管的侧面及上表面热连接，且以在与所述第2传热板材之间夹入所述热管的方式热连接配置。
2.如权利要求1所述的散热器，其中，
所述热管是至少一部分具备弯曲部且并列配置的多个热管，所述传热块与所述并列配置的多个热管中的位于两端部的热管的侧面及多个热管的上表面热连接配置。
3.如权利要求1或2所述的散热器，其中，
所述第1散热翅片部由与所述第1传热板材的表面垂直配置的平行的多个薄板翅片构成，且在所述第1传热板材的长度方向的一端部或整个面上沿着所述第1传热板材的宽度方向以规定间隔设置。
4.如权利要求1或2所述的散热器，其中，
所述第2散热翅片部由与所述第2传热板材的表面垂直配置的平行的多个薄板翅片构成，且沿着所述第2传热板材的长度方向在大概整个面上设置。
5.如权利要求1至4中任一项所述的散热器，其中，
所述多个热管由扁平形状的热管构成，至少在中央部相互接触且平行配置，所述多个热管中的一部分热管的所述弯曲部沿着配置有所述第2散热翅片部的所述第2传热板材的所述端部配置。
6.如权利要求1至4中任一项所述的散热器，其中，
所述多个热管由扁平形状的热管构成，不相互接触而热管彼此隔着间隔平行配置，所述多个热管中的一部分热管的所述弯曲部沿着配置有所述第2散热翅片部的所述第2传热板材的所述端部配置。
7.如权利要求1至6中任一项所述的散热器，其中，
所述多个热管以沿着所述第2传热板材的长度方向配置在中央的直线状的热管为中心配置成对称或非对称。
8.如权利要求1至7中任一项所述的散热器，其中，
具备固定构件，在藉由所述第1传热板材及所述第2传热板材夹入有所述热管的状态下，所述固定构件在散热器周围部进行固定。
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