CN106470538B - 便携式电子设备用散热板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种便携式电子设备用散热板，使热管沿着紧贴有发热体的金属板地安装于该金属板，并利用上述热管将上述金属板的紧贴上述发热体的加热区域的热传递至上述金属板的从上述加热区域离开的部位，在该便携式电子设备用散热板中，在上述热管中，利用金属制的管形成管壳，上述管壳的配置于上述加热区域的部分是加热部，上述管壳的从上述加热区域离开的部分是向上述金属板散热的散热部，上述加热部通过压扁上述管壳而形成为扁平状，并且上述散热部形成为比上述扁平状的加热部厚。

Description

便携式电子设备用散热板
技术领域
本发明涉及在多功能移动电话(智能手机)、平板电脑等便携式的电子设备中使用的散热板。
背景技术
日本特开2014-165596号公报记载了利用热管将发热体的热输送至低温部分而构成的便捷式信息终端。该热管构成为密封铜管的两端部，并在该铜管的内部封入动作流体，且热管的中央部配置于作为发热体的CPU的上表面，两端部侧沿外壳的侧部并且朝蓄电池侧延伸。另外，在日本特开2014-165596号公报记载的结构中，由于减薄外壳的厚度等空间上的制约，形成配置于CPU上的热管的中央部被加工成扁平的压扁部。
在日本特开2014-165596号公报记载的便携式的信息终端等电子设备中，安装于基板(母板)的CPU的高度比其它元件高，所以如日本特开2014-165596号公报所记载的那样通过将热管的压扁部配置于CPU之上，能够减薄信息终端。然而，在日本特开2014-165596号公报记载的结构中，CPU的几乎全部热传递至热管，热管输送该热。因此，要求热管有很大的热输送容量，必然导致使用大型或者大径的热管，信息终端随之趋于大型化或者厚度变厚。
另外，从CPU向热管的热输入量较大，而CPU的热输入部(或者加热部)为压扁部，在该热输入部的动作流体的保持量较少。因此，在CPU的发热量较大的情况下，热管容易变干，存在冷却CPU的能力被限制的情况。
发明内容
本发明是着眼于上述技术课题而完成的，提供一种能够兼顾便携式电子设备的轻薄化和冷却能力的增大的散热板。
本发明的第一方式是一种便携式电子设备用散热板，该便携式电子设备用散热板使热管贴沿着紧贴有发热体的金属板安装于该金属板，并利用上述热管将上述金属板的紧贴上述发热体的加热区域的热向上述金属板的从上述加热区域离开的部位传递，其中，在上述热管中，利用金属制的管形成管壳，上述管壳的配置于上述加热区域的部分形成为加热部，上述管壳的从上述加热区域离开的部分形成为向上述金属板散热的散热部，上述加热部通过压扁上述管壳而形成为扁平状，并且上述散热部形成为比上述扁平状的加热部厚，上述金属板具有形成在与上述加热区域相当的部分的规定长度的孔部，上述扁平状的上述加热部配置于上述孔部的内部，并且上述散热部与上述金属板的从上述加热区域离开的部位的表面紧贴，在上述加热区域，从上述发热体向上述金属板和上述加热部传递热。
本发明的第二方式在上述第一方式的便携式电子设备用散热板的基础上，可以构成为在上述加热区域，以与形成为上述扁平状的上述加热部的表面接触并且闭合上述孔部的方式设置导热件，上述发热体以能够传热的方式与上述导热件接触。
根据上述本发明的方式，发热体的热在加热区域向热管的加热部以及金属板传递。热管的加热部形成为扁平状，而且在形成于金属板的孔部的内部配置，金属板未介于发热体与热管的加热部之间。因此，能够减薄散热板或者使用散热板的便携式电子设备。另外，在上述本发明的方式中，发热体的热不仅传递至热管的加热部，还传递至金属板。因此，缓解了对于热管的加热部的热输入量，所以即使将加热部形成为扁平状，热管也不易变干，不会损害热扩散性能或者发热体的冷却性能。
另外，在上述本发明的方式中，热管的散热部比加热部厚，由此动作流体的蒸气顺利地流动，而且使散热部与金属板紧贴。因此，热管的热传输性能优良，而且热扩散性能优良。
附图说明
图1是示意性表示本发明的一实施例的立体图。
图2是用于说明热管的结构的剖视图。
图3是沿图1的III-III线的剖视图。
图4是沿图1的IV-IV线的剖视图。
图5是沿图1的V-V线的剖视图。
图6是用于说明设置有导热件的例子的图，是与图3相同的剖视图。
具体实施方式
本发明的实施方式的散热板1内置于智能手机、平板电脑(PC)等便携式的电子设备，使CPU等发热体的热扩散，降低或者抑制发热体的峰值温度。图1示出了散热板1的一个例子。在散热板1中，为了增大扩散区域，将金属板2作为主体而构成，在金属板2安装有热管3。
金属板2理想选用导热率高并且薄的结构，所以采用厚度为0.2mm左右的薄铜板。热管3是利用封入管壳内部的动作流体输送热的公知的传热元件，例如构成为以铜管为管壳，在其内部封入水作为动作流体，而且以铜细线等极细线、多孔结构的金属烧结体等作为管芯(wick)收纳于管壳的内部。在图1所示的例子中，热管3形成为扁平状。
热管3例如可以如图2所示那样制造。准备剖面为圆形的铜管作为管壳3a，在管壳3a的内部配置管芯3b并通过烧结等方法固定。接着，向管壳3a的内部注入动作流体并且将空气脱气，在该状态下封闭管壳3a。然后，弯曲加工为规定的形状，并且沿半径方向施加负载并压扁，成型为扁平状。
热管3的一方的端部侧的规定的长度的部分是利用来自外部的热输入使动作流体蒸发的加热部4，并且另一方的端部侧的部分是将热扩散至外部的散热部5。加热部4被压扁为比散热部5薄，例如是0.4mm左右的厚度。与此相对，散热部5成型为0.85mm左右的厚度的扁平状。因此，加热部4每单位长度的内部容积很小，而散热部5的很大。
金属板2具有与所使用的电子设备的形状对应的形状，在图1所示的例子中，大致为矩形。金属板2的长边方向的一端侧的大致中央部是从CPU等发热体6受热的加热区域7。在加热区域7形成有孔部8，该孔部8是宽度比上述加热部4宽且比加热区域7窄的所谓的长孔。上述加热部4嵌入孔部8。
图3中以剖视图示出加热部4嵌入孔部8的状态。加热部4以图3的下表面与金属板2的下表面大致一致的状态嵌入孔部8。向孔部8的内表面(或者内缘)与加热部4之间的间隙填充适当的固定件(例如焊锡)9，使加热部4相对于金属板2固定。由于尽管将加热部4如上所述形成为扁平状，其厚度也比金属板2厚，所以图3的加热部4的上部比金属板2的上表面向上方突出。然而，加热部4嵌入金属板2的孔部8，金属板2不介于加热部4(热管3)与发热体6之间。因此，发热体6所设置的位置的高度(例如从加热部4的下表面(金属板2的下表面)到发热体6的上表面的尺寸)H降低了金属板2的厚度大小。即，散热板1本身变薄，通过使用这样的散热板1能够使便携式电子设备轻薄化。此外，发热体6的下表面与加热部4的上表面接触，但发热体6的下表面与金属板2的上表面分离。因此，向发热体6的下表面与金属板2的上表面之间填充散热膏Gth等导热件。
热管3在从上述孔部8引出的位置被弯曲为曲柄状并沿着金属板2的表面(图1以及图3的上表面)。另外，在从孔部8引出并沿着金属板2的表面的位置，向金属板2的一方的侧部大致弯曲为直角，进而在靠近金属板2的侧部的位置，沿着金属板2的侧部地大致弯曲为直角。之所以如此弯曲热管3是为了避免热管3与内置于电子设备的部件干涉。因此，弯曲热管3的形状可以是迎合电子设备的内部结构的形状。
热管3之中、以如此沿着金属板2的表面的状态朝向金属板2的侧部并且沿该侧部弯曲的部分为散热部5。图4中示出散热部5之中、从上述加热部4向金属板2的侧部延伸的部分5a的剖面形状，而且在图5中示出沿着金属板2的侧部的部分5b的剖面形状。
向金属板2的侧部延伸的部分5a形成为扁平状，不过比加热部4略厚。另外，沿着金属板2的侧部的部分5b为扁平状，不过比加热部4厚一些。之所以如此将散热部5形成为比加热部4厚是为了与动作流体蒸发而容积增大相应地，使内容积增大。另外，使散热部5与金属板2紧贴，进而通过焊锡等适当的方法固定于金属板2。
上述散热板1收纳于智能手机等便携式电子设备的内部，由此CPU等发热体6以能够传热的方式与加热区域7接触。在该情况下，发热体6的宽度W6比热管3的加热部4的宽度W3大，所以发热体6以能够向热管3的加热部4和金属板2双方传热的方式与热管3的加热部4和金属板2双方接触。另外，金属板2的从加热区域7离开的部位与未图示的蓄电池等的低温的部分接触或者配置在该低温的部分。
因发热体6动作而产生的热在加热区域7向热管3和金属板2传递。在热管3中，动作流体在加热部4蒸发，其蒸气向温度以及压力低的散热部5流动，动作流体在散热部5散热而冷凝。因此，传递到热管3的热以动作流体的潜热的形式输送至散热部5，又从散热部5向金属板2散热。冷凝的动作流体由于在管芯3b产生的毛细力而回流至加热部4，再次被加热蒸发，由此进行热传输。
从发热体6传递到金属板2的热向金属板2的低温部位传导。这样，在上述散热板1中，发热体6的热通过热管3以及金属板2，向从发热体6的离开的部位扩散，又从离开发热体6的部位向外部扩散。其结果，发热体6被冷却，防止动作不良。
在本发明的实施方式的上述散热板1中，发热体6的热在加热区域7向热管3和金属板2传递，并且通过热管3以及金属板2扩散，所以对于热管3的热输入量被抑制。因此，即使在热管3的加热部4形成为薄的扁平状而动作流体的保持量被限制的情况下，也能够避免或者抑制由于加热部4的动作流体的量不足致使限制热传输受限，产生所谓的变干。另外，由于散热部5形成为比加热部4厚，使得内部容积比加热部4大，所以在蒸发而体积增大后动作流体能够从加热部4向散热部5顺利地流动，能够充分进行热管3的热传输。根据本发明的实施方式的散热板1，能够兼顾利用热管3和金属板2进行的对于发热体6的冷却能力的增大和便携式电子设备的轻薄化。
图6是表示本发明的其它实施方式的剖视图，配置有加热部4的孔部8被导热件10闭合。导热件10是比金属板2薄的铜等金属制的板材或者片材。导热件10的宽度方向的中央部与加热部4的表面(图6的下表面)紧贴，并且两端部从加热部4的两侧通过孔部8，向金属板2的图6的上表面侧引出，并与金属板2的上表面接合。另外，导热件10形成为其轮廓与发热体6的下表面的轮廓为相同大小，或者超过发热体6的下表面的轮廓的大小。在图6所示的结构中，发热体6配置于图6的上表面侧，与被导热件10保持的热管3的加热部4直接接触。另外，向发热体6的下表面与导热件10的上表面之间填充散热膏等导热件(图6中省略)。发热体6的热直接向热管3传递，经由导热件向导热件10并经由导热件10传递至金属板2。如图6所示，导热件10与热管3的加热部4的下表面接触，所以热也从导热件10向热管3传递。此外，也可以将发热体6配置于金属板2的下表面侧，在该情况下，发热体6的热经由导热件10向热管3传递，并且热从发热体6直接传递至金属板2。在上述任一情况下，从发热体6传递到金属板2的热的一部分都经由导热件10向热管3传递，所以能够通过热管3的热传输弥补金属板2的热扩散的不足。因此，通过热管3的热传输以及金属板2的传热使发热体6的热高效地扩散，抑制加热区域7部分的温度上升，能够有效冷却发热体6。
对于为了确认本发明的效果而进行的本实施方式的实施例和比较例进行说明。
实施例1
作为金属板，使用厚度为0.2mm的铜板，作为热管，使用在铜管的内部配置细铜线的管芯并将水作为动作流体封入的热管。加热部被扁平加工成厚度为0.4mm，散热部被扁平加工成0.6mm的厚度。热管的加热部在形成于金属板的孔部的内部配置，因此加热区域的厚度在加热部达到最大，为0.4mm。作为发热体的代用物，使能够调整输出的加热器与加热区域接触，测定加热器的输出为3W、4W、5W的情况下的加热部的温度。在表1中示出温度的测定结果。
实施例2
使用与上述实施例1相同的金属板以及热管。在加热区域设置上述图6所示的导热件，导热件的厚度为0.05mm。伴随于此，加热部的厚度设定为0.35mm，因此加热区域的最大厚度与本发明例1相同，为0.4mm。与上述本发明例1相同，作为发热体的代用物，使能够调整输出的加热器与加热区域接触，测定加热器的输出为3W、4W、5W的情况下的加热部的温度。在表1中示出温度的测定结果。
比较例
使用与上述实施例1以及实施例2相同的金属板以及热管。在加热区域不设置上述孔部，使热管的加热部与金属板直接紧贴。为了使加热区域的最大厚度成为0.4mm，将加热部减薄进行扁平加工，使其厚度为0.2mm。其它条件与上述实施例1以及实施例2相同，作为发热体的代用物，使能够调整输出的加热器与加热区域接触，测定加热器的输出为3W、4W、5W的情况下的加热部的温度。在表1中示出温度的测定结果。
表1
(℃)
热量(W) 本发明例1 本发明例2 比较例
3W 69.4 72.2 80.4
4W 80.5 83.5 92.0
5W 93.5 96.8 110.3
实施例1、实施例2以及比较例中，加热区域的最大厚度都为0.4mm且被实施轻薄化。然而，由表1所示的测定结果可见，在比较例中，加热部的温度比实施例1以及实施例2高，散热板的整体的热阻大，发热体的冷却效果差。与此相对，在实施例1以及实施例2中，认为散热板的热阻在实用上足够小，加速了从加热部侧向散热部侧的热传输或者热扩散，能够有效冷却发热体，能够兼顾轻薄化和冷却性能。
以上对本发明的优选实施方式进行了说明，但这不过是本发明的例示，不应该作为限定的内容来考虑。在不脱离本发明的范围内可进行追加、省略、替换以及其它变更。因此，本发明不应被视为被上述说明限定，而由权利要求书来限制。

Claims (1)

1.一种便携式电子设备用散热板，该便携式电子设备用散热板使热管沿着紧贴有发热体的金属板地安装于该金属板，并利用上述热管将上述金属板的紧贴上述发热体的加热区域的热向上述金属板的从上述加热区域离开的部位传递，其中，
在上述热管中，利用金属制的管形成管壳，上述管壳的配置于上述加热区域的部分是加热部，上述管壳的从上述加热区域离开的部分是向上述金属板散热的散热部，
上述加热部通过压扁上述管壳而形成为扁平状，并且上述散热部形成为比上述扁平状的加热部厚，从而上述热管与动作流体蒸发而容积增大相应地，使内容积增大，
上述金属板具有形成在与上述加热区域相当的部分的规定长度的孔部，
上述扁平状的上述加热部配置于上述孔部的内部，并且上述散热部与上述金属板的从上述加热区域离开的部位的表面紧贴，
在上述加热区域，从上述发热体向上述金属板和上述加热部传递热，
在上述加热区域设置导热件，该导热件与形成为上述扁平状的上述加热部的表面接触并且闭合上述孔部，
该导热件是比所述金属板薄的片材，导热件的宽度方向的中央部与所述加热部的表面紧贴，并且两端部从所述加热部的两侧通过所述孔部向所述金属板的上表面侧引出，并与所述金属板的上表面接合，
所述发热体与被所述导热件保持的所述热管的所述加热部直接接触，向所述发热体的下表面与所述导热件的上表面之间填充散热膏，
上述发热体以能够传热的方式与上述导热件接触。
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