CN103081100A - 冷却装置、印制基板单元以及电子装置 - Google Patents

冷却装置、印制基板单元以及电子装置 Download PDF

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Abstract

冷却装置具备：相互连接的散热器和热管；与所述热管连接的金属板；设于所述金属板的弹性部件；以及固定部件，所述固定部件能够安装于安装有发热部件的印制基板，在以将所述金属板按压于所述发热部件的方式使所述弹性部件弹性变形的状态下，所述固定部件能够固定于所述弹性部件，在所述固定部件未固定于所述弹性部件的状态下，所述固定部件能够对所述金属板进行定位。

Description

冷却装置、印制基板单元以及电子装置
技术领域
本发明涉及冷却装置、印制基板单元以及电子装置。
背景技术
已知用于对安装于印制基板的发热部件进行冷却的冷却装置。这样的冷却装置包括相互连接的散热器和热管、以及与热管连接并被按压于发热部件的金属板。在专利文献1、2中，公开了与这样的冷却装置相关的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-199058号公报
专利文献2：日本特开2006-147618号公报
专利文献3：日本特许第3579384号公报
发明内容
发明所要解决的课题
在金属板设有弹性部件。弹性部件在弹性变形的状态下固定于印制基板，由此，借助弹性部件的弹性恢复力将金属板按压于发热部件。在印制基板预先组装或设有能够固定弹性部件的固定部件。例如利用螺钉等固定弹性部件和固定部件。将印制基板和冷却装置放置在工作台等上进行固定弹性部件和固定部件的作业。这里，热管为具有刚性的金属制成的。因此，在将弹性部件固定于固定部件之前，存在与热管连接的金属板变成从发热部件抬起的状态的情况。这是因为，在将弹性部件固定于固定部件的情况下，调整金属板在与印制基板平行的水平方向上的位置，以使弹性部件位于固定部件的竖直上方。接着，朝向发热部件按压金属板以使弹性部件与固定部件接触。然后，将弹性部件固定于固定部件。这样将冷却装置组装到印制基板，因此冷却装置的组装性差。
本发明的目的在于，提供组装性提高了的冷却装置、具备该冷却装置的印制基板单元、以及具备该印制基板单元的电子装置。
用于解决课题的技术方案
本说明书所公开的冷却装置具备：相互连接的散热器和热管；与所述热管连接的金属板；设于所述金属板的弹性部件；以及固定部件，所述固定部件能够安装于安装有发热部件的印制基板，在以将所述金属板按压于所述发热部件的方式使所述弹性部件弹性变形的状态下，所述固定部件能够固定于所述弹性部件，在所述固定部件未固定于所述弹性部件的状态下，所述固定部件能够对所述金属板进行定位。
本说明书所公开的冷却装置具备：具有贯通孔的金属板；固定部件，所述固定部件能够安装于安装有发热部件的印制基板，并且所述固定部件贯穿插入于所述金属板的贯通孔；弹性部件，所述弹性部件设于所述金属板，并具有与所述金属板的贯通孔连通的贯通孔；以及紧固部件，所述紧固部件贯穿插入于所述弹性部件的贯通孔，并固定于所述固定部件，所述弹性部件在以将所述金属板按压于所述发热部件的方式弹性变形的状态下被固定。
本说明书所公开的印制基板单元具备上述冷却装置和所述印制基板。
本说明书所公开的电子装置具备上述印制基板单元、和收纳所述印制基板单元的壳体。
发明效果
能够提供组装性提高了的冷却装置、具备该冷却装置的印制基板单元、以及具备该印制基板单元的电子装置。
附图说明
图1是本实施例的电子装置的说明图。
图2是本实施例的电子装置的说明图。
图3是主体部的内部结构的说明图。
图4是主体部的内部结构的说明图。
图5是印制基板单元的说明图。
图6是印制基板单元的说明图。
图7A、7B是冷却装置的说明图。
图8是固定部件的说明图。
图9是冷却装置的组装的说明图。
图10A、图10B是冷却装置的组装的说明图。
图11A、图11B是具有与本实施例的冷却装置不同的结构的冷却装置的说明图。
图12是将与本实施例不同的冷却装置组装到印制基板时的说明图。
图13是将与本实施例不同的冷却装置组装到印制基板时的说明图。
图14是金属板的变形例的说明图。
图15A、图15B是金属板的变形例的说明图。
图16是变形例涉及的印制基板的说明图。
具体实施方式
图1、图2是本实施例的电子装置1的说明图。
电子装置1是笔记本型个人电脑。图1是示出电子装置1的正面上表面的立体图，图2是示出电子装置1的底面的立体图。电子装置1包括以能够开闭的方式相互连结的主体部2和显示部3。图1、图2示出闭合状态的电子装置1。在主体部2收纳有印制基板，所述印制基板上安装有用于控制电子装置1整体的动作的电子部件。在主体部2的侧面侧设有端口组P。端口组P例如为USB用端口、LAN连接用的端口、或者用于连接外部显示器的端口等，但不限于此。在显示部3设有能够在与主体部2对置的面侧显示图像的液晶显示器部。如图2所示，在主体部2的底面侧设有多个盖4a～4c，并且，设有后面详细描述的通气孔8。
图3、图4是主体部2的内部结构的说明图。
图3示出将显示部3从主体部2分离并使划定主体部2的壳体2a、2b分离的状态。图4示出从壳体2b卸下风扇20和印制基板单元U后的状态。另外，在图4中示出了将盖4a～4c从壳体2b卸下后的状态。印制基板单元U包括冷却装置R、和组装有冷却装置R的印制基板10。冷却装置R包括散热器30、热管40、固定部件80以及后述的金属板50。
在壳体2a的上表面侧设有用于操作电子装置1的键盘6。在壳体2a、2b内收纳有相当于电子装置1的主板的印制基板10。另外，在壳体2a、2b内设有用于收纳硬盘驱动器的收纳部H。而且，在图3中示出了卸下硬盘驱动器后的状态。在印制基板10设有与硬盘驱动器连接的连接器C。端口组P设于印制基板10。在印制基板10的上表面侧安装有固定部件80。另外，在壳体2a、2b内收纳有冷却装置R。风扇20固定于壳体2a的内表面侧。散热器30与热管40的一端连接。
图5、图6是印制基板单元U的说明图。
图5示出印制基板10的背面侧。热管40的一端以贯通的方式连接于散热器30。通过焊接在热管40的另一端固定有金属板50。金属板50通过固定于在后面详细描述的固定部件80而组装于印制基板10。在印制基板10安装有存储器M。金属板50为金属制成的。在金属板50设有弹性部件60、70。通过焊接将弹性部件60、70固定于金属板50，但也可以通过除此之外的方法进行固定。弹性部件60、70是金属制的板簧。
图6示出将金属板50从印制基板10卸下后的状态。在印制基板10设有发热部件15、16。在金属板50固定于固定部件80的状态下，以将金属板50按压于发热部件15、16的方式固定金属板50。由此，热管40经由金属板50而与发热部件15、16连接。发热部件15、16是例如CPU等半导体电子部件，并且因电力的供给而发热。突部84a～84c从印制基板10向金属板50侧突出。突部84a～84c设于在后面详细描述的固定部件80。设于金属板50的弹性部件60、70借助螺钉S固定于突部84a～84c，由此，金属板50被组装到印制基板10。螺钉S是紧固部件的一个例子。
散热器30为铜或铝合金等热传导性好的金属制成的。热管40为热传导性高的金属制的，是圆管状的密闭容器。在热管40内封入有挥发性液体作为工作流体。当经由金属板50连接于热管40的发热部件15、16发热时，工作流体蒸发而吸收潜热。当热管40由散热器30冷却时，热管40内蒸发的工作流体冷凝而放出潜热。利用该循环，使发热部件15、16的热移动。而且，风扇20通过向散热器30送风而进行冷却。从风扇20向散热器30吹出的风经由在主体部2形成的通气孔8被排出至外部。
图7A、7B是冷却装置R的说明图。
图7A示出金属板50的上表面侧，图7B示出金属板50的背面侧。在金属板50的上表面侧固定有弹性部件60、70。弹性部件60为沿预定方向延伸的细长形状，但不限于这样的形状。弹性部件60包括：通过焊接固定于金属板50的固定部61；和与固定部61连接并从金属板50离开的弹性片62a、62b。弹性片62a、62b与金属板50大致平行。弹性片62a、62b分别位于固定部61的两端侧。在弹性片62a、62b分别形成有固定孔64a、64b。
弹性部件70为大致五边形状，但不限于这样的形状。弹性部件70包括：通过焊接固定于金属板50的固定部71；和与固定部71连接并向金属板50的外侧延伸的弹性片72。弹性片72为大致三角形状。在弹性片72形成有固定孔74c。另外，如图7B所示，在金属板50设有贯通孔54a、54b。贯通孔54a、54b在螺钉S的轴向上分别与固定孔64a、64b重叠，并在该轴向上分别与固定孔64a、64b连通。金属板50通过切除形成有弹性部件70的固定孔74c的部分而形成。
图8是固定部件80的说明图。
图8是示出从印制基板10卸下固定部件80后的状态。固定部件80为金属制成的。固定部件80包括基部82、和从基部82向同一方向突出的三个突部84a～84c。突部84a～84c是能够与螺钉S螺合的圆筒状。在印制基板10设有能够供突部84a～84c分别贯通的贯通孔14a～14c。贯通孔14a～14c形成于发热部件15、16的周围。基部82包括延伸部83a、83b，所述延伸部83a、83b各自为大致直线状，相互连接，且彼此向不同的方向延伸。突部84a设于延伸部83a的一端部。突部84b设于延伸部83a与延伸部83b的边界付近。突部84c设于延伸部83c的一端部。这样，基部82为具有两个端部的有端状。
对冷却装置R的组装进行说明。
图9、图10A、图10B是冷却装置R的组装的说明图。通过将金属板50组装到印制基板10来进行冷却装置R的组装。在金属板50向印制基板10的组装中，首先以向印制基板10的贯通孔14a～14c分别插入突部84a～84c的方式，将固定部件80组装到印制基板10。由此，突部84a～84c从印制基板10向同一方向突出。接着，以向贯通孔54a、54b分别插入突部84a、84b的方式，将金属板50组装到固定部件80。这样，使金属板50嵌入固定部件80。此外，使金属板50嵌入固定部件80的作业是例如将印制基板10和冷却装置R放置于工作台上进行的。另外，金属板50和固定部件80之间的嵌入可以是间隙配合和过盈配合中的任意一种。在考虑到组装作业的容易性的情况下，优选间隙配合。
图9示出使金属板50嵌入固定部件80的状态。图10A是沿图9的A-A线的剖视图。通过将突部84a、84b插入贯通孔54a、54b，规定了金属板50相对于印制基板10的位置。详细地讲，在将突部84a～84c固定于弹性部件60、70之前，金属板50在与金属板50平行的方向上被定位。如图10A所示，在该状态下，存在金属板50不与发热部件15、16抵接的情况。其原因是，热管40为具有刚性的金属制成的，因此，根据散热器30在垂直于印制基板10的方向上的位置，热管40变成从金属板50抬起的状态。
接着，将螺钉S共用地插入贯通孔54a和固定孔64a并螺合于突部84a。并且，将另一螺钉S共用地插入贯通孔54b和固定孔64b并螺合于突部84b。将又一螺钉S插入固定孔74c并螺合于突部84c。由此，弹性片62a、62b、72弹性变形并分别向突部84a～84c接近。借助弹性片62a、62b、72的弹性恢复力，金属板50被按压于发热部件15、16。这样，完成了冷却装置R的组装。图10B是示出冷却装置R被组装后的状态的剖视图。借助弹性片62a、62b、72的弹性恢复力，金属板50被按压于发热部件15、16，因此能够使金属板50与发热部件15、16紧密接触。由此，提高了发热部件15、16的冷却效率。
另外，在印制基板10被金属板50和固定部件80夹着的状态下，金属板50被按压于发热部件15、16。由此，抑制了印制基板10产生挠曲。
这里，对具有与本实施例的冷却装置R不同的结构的冷却装置Rx进行说明。
图11A、图11B是具有与本实施例的冷却装置R不同的结构的冷却装置Rx的说明图。在金属板50x固定有弹性部件60x、70x。弹性部件60x的弹性片62a、62b、以及弹性部件70x的弹性片72c、72d向金属板50x的外侧延伸。
图12、图13是将与本实施例不同的冷却装置R组装到印制基板10x时的说明图。
固定部件80x具有框状的基部82x和设于基部82x的四个突部84ax～84dx。在印制基板10x设有能够供突部84ax～84dx贯通的四个贯通孔14x。并且，在印制基板10x设有作为冷却装置Rx的冷却対象的发热部件15x。
图13示出了利用螺钉S将突部84ax～84dx固定于弹性部件60x、70x之前的状态。图13示出了将印制基板10x、冷却装置Rx放置于工作台上的情况。如图13所示，在将弹性部件60x、70x固定于突部84ax～84dx之前，金属板50x从发热部件15x离开而成为抬起的状态。这是因为热管40x为具有刚性的金属制成的。作业者对金属板50x进行位置调整以使弹性部件60x、70x位于固定部件80x的突部84ax～84dx的竖直上方后，将金属板50x按压于发热部件15x，并使螺钉S螺合于突部84ax～84dx。进而，利用规定金属板50x的位置的工具而定位金属板50x，然后，必须利用螺钉S将弹性部件60x、70x固定于突部84ax～84dx。这样，在对金属板50x在与金属板50x平行的方向上的位置进行調整后，需要将金属板50x按压于发热部件15x并使螺钉S螺合于突部84ax～84dx的作业。因此，冷却装置Rx的组装作业性差。
然而，如图9、图10A所示，在本实施例的冷却装置R中，在金属板50的贯通孔54a、54b分别插入突部84a、84b。由此，在将突部84a～84c固定于弹性部件60、70之前，金属板50相对于印制基板10被定位。因此，不需要通过手动作业来调整金属板50相对于固定部件80的位置。并且，不需要使用工具等来对金属板50进行定位。因此，若在该状态下将螺钉S螺合于突部84a～84c，则弹性部件60、70被固定于固定部件80的突部84a～84c。这样，本实施例的冷却装置R的组装性提高。因此，固定部件80具有固定金属板50的功能，并且具有在固定金属板50之前通过嵌入金属板50而进行定位的功能。
另外，在将冷却装置R组装到印制基板10后，金属板50也维持在定位于固定部件80的状态。因此，能够稳定地保持金属板50相对于印制基板10的位置。特别地，在对金属板50施加与金属板50平行的方向的力的情况下，能够稳定地保持金属板50的位置。由此，在冷却装置R上施加有振动的情况下，能够降低对固定弹性部件60、70和固定部件80的螺钉S所施加的载荷。因此，防止了螺钉S松缓而脱落。
另外，在固定部件80设有三个突部84a～84c。另一方面，在固定部件80x设有四个突部84ax～84dx。因此，在组装固定部件80和金属板50时，只需三个位置的螺钉固定即可，因此提高了组装性。另外，在固定部件80设有三个突部84a～84c，因此与固定部件80x相比能够降低材料成本。并且，固定部件80的基部82为具有两个端部的有端状，固定部件80x的基部82x是不具有端部的框状。因此，与固定部件80x相比，固定部件80能够降低材料成本。
对金属板的变形例进行说明。
图14、15A、15B是金属板的变形例的说明图。图14、15A、15B示出冷却装置Ra的金属板90的底面侧。金属板90连接于热管40。金属板90设有三个缺口部94a～94c。突部84a～84c分别卡合于缺口部94a～94c，由此，能够规定金属板90相对于印制基板10的位置。在突部84a～84c的位置与金属板的大小的关系中，也可以这样在金属板设置用于定位的缺口部。
这里，对金属板50和金属板90进行比较。在金属板50形成有两个贯通孔54a、54b，因此能够借助两个突部84a、84b进行定位。在金属板90未形成有贯通孔，因此形成有三个缺口部94a～94c。金属板90利用三个突部84a～84c进行定位。这样，在金属板50中，不需要嵌入突部84c。因此，相对于金属板90，金属板50相对地小型化，由此降低了金属板50的制造成本。在金属板90中，需要能够与三个突部84a～84c卡合的尺寸。因此，相对于金属板50，金属板90相对较大，由此，提高了发热部件的冷却效率。
接着，对印制基板10的变形例进行说明。
图16是变形例涉及的印制基板10a的说明图。也可以利用预先安装在印制基板10a的一个面的突部18a～18c，对金属板50进行定位。突部18a～18c具有对弹性部件60、70进行固定的功能。突部18a～18c具有与上述突部84a～84c大致相同的功能。然而，突部18a～18c与设于固定部件80的突部84a～84c不同，分别为圆筒状的单体的部件。突部18a～18c设于作为冷却对象的发热部件15、16的周围。突部18a～18c从印制基板10a向同一方向突出。详细地讲，在冷却装置R被组装的状态下，突部18a～18c朝向金属板50突出。
以上对本发明优选的一个实施方式进行详细叙述，但本发明不限于特定的实施方式，在权利要求书所记载的本发明的主旨的范围内，能够进行各种变形和变更。
在本实施例中，作为电子装置的一个例子对笔记本型个人电脑进行说明，但不限于此。作为电子装置，也可以是例如便携式的装置、固定式的装置。作为便携式的装置，可以是例如便携游戏机，作为固定式的装置，可以是台式个人电脑、电视设备、能够读取磁盘并进行再生的磁盘再生装置、音频设备等。
利用本实施例的冷却装置冷却的发热部件可以是一个，也可以是三个以上。设于固定部件的突部的数量也可以是四个以上。也可以在金属板50设置三个以上的贯通孔。
标号说明
1：电子装置；
2：主体部；
2a、2b：壳体；
10：印制基板；
14a～14c：贯通孔；
15、16：发热部件；
20：风扇；
30：散热器；
40：热管；
50、90：金属板；
54a、54b：贯通孔；
60、70：弹性部件；
61、71：固定部；
62a、62b、72：弹性片；
64a、64b、74c：固定孔；
80：固定部件；
82：基部；
84a～84c：突部；
94a～94c：缺口部；
R、Ra：冷却装置；
U：印制基板单元。

Claims (9)

1.一种冷却装置，其中，该冷却装置具备：
相互连接的散热器和热管；
与所述热管连接的金属板；
设于所述金属板的弹性部件；以及
固定部件，所述固定部件能够安装于安装有发热部件的印制基板，在以将所述金属板按压于所述发热部件的方式使所述弹性部件弹性变形的状态下，所述固定部件能够固定于所述弹性部件，在所述固定部件未固定于所述弹性部件的状态下，所述固定部件能够对所述金属板进行定位。
2.根据权利要求1所述的冷却装置，其中，
所述固定部件包括从所述印制基板向所述金属板侧突出的第一及第二突部，
所述金属板具有供所述第一及第二突部分别贯通的第一及第二贯通孔。
3.根据权利要求1所述的冷却装置，其中，
所述固定部件包括从所述印制基板向所述金属板侧突出的第一、第二、第三突部，
所述金属板具有分别与所述第一、第二、第三突部卡合的第一、第二、第三缺口部。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的冷却装置，其中，
所述固定部件包括：
突部，所述突部能够贯通在所述印制基板设置的贯通孔并且能够嵌入所述金属板；以及
基部，所述基部设有所述突部，该基部能够配置成：在所述金属板与所述基部之间夹着所述印制基板，所述基部形成为具有两个端部的形状。
5.一种印制基板单元，其中，
所述印制基板单元具备权利要求1至4中任意一项所述的冷却装置、和所述印制基板。
6.一种电子装置，其中，
所述电子装置具备权利要求5所述的印制基板单元和收纳所述印制基板单元的壳体。
7.一种冷却装置，其中，
所述冷却装置具备：
具有贯通孔的金属板；
固定部件，所述固定部件能够安装于安装有发热部件的印制基板，并且所述固定部件贯穿插入于所述金属板的贯通孔；
弹性部件，所述弹性部件设于所述金属板，并具有与所述金属板的贯通孔连通的贯通孔；以及
紧固部件，所述紧固部件贯穿插入于所述弹性部件的贯通孔，并固定于所述固定部件，
所述弹性部件在以将所述金属板按压于所述发热部件的方式弹性变形的状态下被固定。
8.一种印制基板单元，其中，
所述印制基板单元具备权利要求7所述的冷却装置、和所述印制基板。
9.一种电子装置，其中，
所述电子装置具备权利要求8所述的印制基板单元、和收纳所述印制基板单元的壳体。
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