CN1456038A

CN1456038A - 电子装置

Info

Publication number: CN1456038A
Application number: CN02800141A
Authority: CN
Inventors: 南谷林太郎; 长绳尚; 北野诚; 吉富雄二; 近藤义广; 大桥繁男; 加藤宗; 中西正人; 中川毅
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-09-04
Filing date: 2002-07-10
Publication date: 2003-11-12
Anticipated expiration: 2022-07-10
Also published as: TW540292B; JP2003078269A; US20040008489A1; CN1534437A; CN1275502C; WO2003024178A1; CN1260632C

Abstract

一种具有冷却高发热的半导体元件的系统的小型和薄型化的电子设备或装置，由在内部搭载了半导体元件的箱体、与该半导体元件进行热连接的受热部件、配置到上述箱体的内面侧的散热构件、在该散热构件与上述受热构件之间驱动液态媒体的液体驱动装置、储存上述液态媒体的槽、及连接该槽、上述散热构件、及受热构件的管构成冷却系统；由异丁橡胶、丁腈橡胶、氟橡胶、乙烯·丙烯橡胶、西多林(ヒドリン/hydrinrubber)橡胶、及聚硫橡胶中的任一种形成上述管；另外，上述管的冷媒透过量q在保有冷媒量Q以下。另外，在上述管的折曲部安装防止磨损和折曲用的保护带或保护管，或上述管对应于弯曲部的形状预先弯曲成形。

Description

电子装置

技术领域

本发明涉及一种由循环的液体对发热的半导体元件进行冷却的电子装置。

背景技术

作为现有对电子设备或装置内的半导体元件进行冷却的装置，除采用自然对流的装置和由风扇等进行的强制空冷的装置外，已知有采用热管的装置和采用水冷的装置等。

具有该热管的现有技术的电子设备或装置例如由日本特开平1-84699号公报和特开平2-244748号公报公开。

使用具有该热管的水冷装置进行的冷却由于不使用送风装置那样的消耗电力的部件，所以，效率良好，而且可提高由热传导进行的冷却，进一步高效率化。

采用水冷的冷却装置的现有技术已由例如日本特开平5-335454号公报、特开平6-97338号公报、特开平6-125188号公报公开。

另外，具有采用水冷的冷却装置的小型个人计算机的现有技术例如已由日本特开平6-266474号公报和特开平7-142886号公报所公开。

其中，特别是在日本特开平6-266474号公报中公开了这样一种笔记本式个人计算机，该笔记本式计算机由本体侧箱体和显示装置侧箱体构成；该本体侧箱体搭载了发热元件，在上部具有键盘；该显示装置侧箱体具有显示板，并且可回转安装于本体侧箱体；其中，在发热元件安装受热套，由连接管连接设置于显示装置侧箱体的散热管和泵。

另外，在日本特开平7-142886号公报和特开平6-266474号公报中，示出了由金属制作箱体的例子。

可是，在上述笔记本式个人计算机中，一般具有散热管显示侧箱体相对具有受热套的本体侧箱体为时常可开闭的构造，在该铰链部分，无论如何也必须由柔性管连接。

另外，近年的个人计算机的笔记本式、台式、服务器都小型化，在这些电子设备的内部需要绕转水冷用的配管，最好为柔性管。

可是，柔性管存在管内的水分透过管面的问题，然而，在上述现有技术中，对于不透过水分的材质未作任何考虑。

即，在使用水分透过大的柔性管的场合，保有水分量下降，产生不能进行发热元件的冷却的问题。

另外，在本体侧箱体与可回转地移动的显示侧箱体的铰链部，加上的由显示装置箱体的反复开闭产生的负荷使柔性管磨损，为此，产生从该磨损部分产生水的泄漏的问题。

另外，在箱体内，当柔性管在曲率半径小的状态下绕转而且特别是长期按其形状进行保持时，柔性管折曲，堵塞流路，由此导致的流量下降使得不能进行发热元件的冷却。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电子设备或装置，该电子设备或装置可降低冷媒从连接管的透过量，防止连接管的磨损导致的冷媒泄漏，防止连接管的折曲导致的流量下降，由此，可长期稳定地冷却半导体元件。

按照本发明，电子设备或装置具有在内部搭载了半导体元件的箱体、与该半导体元件进行热连接的受热部件、配置到上述箱体的内面侧的散热构件、在该散热构件与上述受热构件之间驱动液态媒体的液体驱动装置、储存上述液态媒体的槽、及连接该槽、上述散热构件、及受热构件的管；其中，由异丁橡胶形成上述管的至少一部分；由此达到上述目的。

另外，按照本发明，在上述电子设备或装置中，由丁腈橡胶、氟橡胶、乙烯·丙烯橡胶、西多林(ヒドリン/hydrinrubber)橡胶、及聚硫橡胶中的任一种形成，由此实现上述目的。

另外，按照本发明，在上述电子设备或装置中，由以下式(2)表示的上述管的冷媒透过量q在保有冷媒量Q以下，由此可实现上述目的。

另外，按照本发明，在上述电子设备或装置中，在上述管的弯曲部安装防止磨损和折曲用的保护带，由此可实现上述目的。

另外，按照本发明，在上述电子设备或装置中，在上述管的弯曲部的外周安装防止磨损和折曲用的保护管，该保护管具有比上述连接管的外径大的内径，由此可实现上述目的。

另外，按照本发明，在上述电子设备或装置中，上述管对应于弯曲部的形状预先弯曲成形，由此可实现上述目的。

附图说明

图1为本发明第1实施例的使用了冷却系统的笔记本式个人计算机的透视图。

图2为本发明第2实施例的使用了冷却系统的笔记本式个人计算机的透视图。

图3为示出在本发明第3实施例的电子设备或装置中通过其本体箱体与显示装置箱体之间的连接管的局部放大图。

图4为上述实施例的电子设备或装置的构造中的本体侧箱体与显示侧箱体之间的铰链部的详细情况的透视图。

图5(a)和(b)为示出上述连接管使用前和长期使用后的状态的局部放大断面图。

图6为示出上述实施例的本体侧箱体与显示侧箱体之间的铰链部以外的管安装保护管的构造的图。

图7(a)和7(b)为示出本发明第4实施例的电子设备或装置中通过本体侧箱体与显示侧箱体之间的连接管状态的图。

图8为示出在本发明第5实施例的电子设备或装置中将保护管安装到本体侧箱体与显示侧箱体之间的铰链部以外的状态的局部放大图。

具体实施方式

在电子设备或装置即所谓的个人计算机中，具有可携带的笔记本式和以桌上使用为中心的台式个人计算机。

这些个人计算机对高速处理和大容量化的要求不断提高，为了满足该要求，半导体元件(以下称CPU)的发热温度提高。该倾向在今后可预想将会继续存在。

对此，现在的这些个人计算机的如上述那样采用风扇等的强制空冷式和热传导式为主流冷却方式。这些冷却方式的散热能力有限，存在不能跟随上述那样的高发热化倾向的CPU的散热的可能性。但是，在强制空冷下，通过使风扇高速回转或使风扇大型化也可对应，但由于与个人计算机的低噪声化和轻量化抵触，所以并不现实。

另一方面，作为代替过去的空冷式散热的散热方式，具有采用使水等冷却媒体循环以对CPU进行冷却方式的装置。

该冷却装置为大规模的冷却装置，该大规模的冷却装置主要用于在企业或银行等使用的大型计算机的冷却，由泵使冷却水强制地循环，由专用的制冷装置进行冷却。

因此，在频繁移动的笔记本式个人计算机或因事务所内的配置变换等而存在移动的可能性的台式个人计算机中，对于上述那样的采用水的冷却装置，即使该冷却装置小型化，也终归不能搭载。

因此，虽然如上述现有技术那样讨论了可搭载于小型个人计算机的采用水的各种冷却装置，但在该现有技术申请时，CPU的发热温度没有近年那样高，即使现在，具有采用水冷的冷却装置的个人计算机还未产品化。

在本发明中，小型泵和形成计算机本体外廓的箱体由散热性良好的铝合金和镁合金等制成，由此实现水冷装置的大幅度的小型化，使其可搭载到个人计算机。

可是，本发明者等发现，当搭载该水冷装置时，存在新的问题。特别是笔记本式个人计算机由于在使用时频繁地折叠显示器，所以，存在必须使连接受热部和散热配管部分的铰链部分的配管为柔性管的最低条件。使用该柔性管由实际设备进行各种研究后发现，存在管内的水分透过管壁面蒸发到外部使水量下降的问题。

因此，在本发明中，对极力抑制水从管的透过的材质的柔性管进行研究后，找到了水的透过很少的特定的材质。

下面根据附图1说明本发明的第1实施例。

图1为具有本发明第1实施例的冷却系统的笔记本式个人计算机的透视图。

如图所示，在安装于个人计算机本体侧的箱体7的半导体元件5连接受热套2，该受热套2在内部设置冷却液的流路。在该受热套2连接泵1。在显示装置侧箱体8的显示板背面设置槽6和散热管4。泵1、受热套2、槽6、散热管4由连接管3如图那样连接成闭环状，在其内部充填水等冷媒。这些连接管3为了增大泵1、受热套2、槽6、散热管4的布局自由度和使连接铰链部A反复回转到180度，最好为有机管。

另外，考虑到笔记本式个人计算机、台式个人计算机的箱体内容积时可得知，最好CPU的冷却所需最低限的水的保有液量为10cc-500cc。

可是，构成该连接管3的有机管由于水和防冻液等冷媒透过，所以，当长期运行时，保有水量下降，变得不能充分冷却半导体元件5。

例如，在70℃的水(冷媒)环境下使用硅酮橡胶管(外径5mm、内径3mm、长度300mm)的场合，发现5年后水透过1550cc。另外，硅酮橡胶的水分透过度为730×10^-6g/mm²/24h/(atm/mm)。即，保有水量全部透过。

因此，在本发明中，作为连接管，采用了具有以下化学式(1)所示化学构造的异丁橡胶的管材。

在该场合，异丁橡胶的特征在于，水分等液体透过度小，对水和防冻液的耐药品性(耐溶解性)优良。

例如，在70℃的水(冷媒)环境下使用异丁橡胶管(外径5mm、内径3mm、长度300mm)的场合，5年后发现水透过4.4cc。异丁橡胶的水分透过度为2.1×10^-6g/mm²/24h/(atm/mm)。另外，也可使用同样的液体透过小的丁腈橡胶、氟橡胶、乙烯·丙烯橡胶、西多林(ヒドリン/hydrinrubber)橡胶、或聚硫橡胶代替异丁橡胶。

从别的观点考虑，为了在保修期间确保冷却系统的可靠性，需要连接管的液体透过量在保有冷媒量以下即由与下述式(2)的关系显示的连接管的冷媒透过量q在保有冷媒量Q以下。

q＝2π·P·L·Δp·t/(ln(r2/r1)) ……(2)

其中，P为使用最高温度下的冷媒的透过度，L为连接管的总长，Δp为使用最高温度下的管内外的压力差(蒸气压差)，t为使用最长时间，r1为管的内径，r2为管的外径。在上述液体透过量低于保有冷媒量的条件不能满足的场合，需要在保修期间补充冷媒。

异丁橡胶已知一般适用于机动车的散热器连接用配管和轮胎内胎等，耐热性、耐透过性优良。

图2为示出本发明第2实施例的笔记本式个人计算机的透视图。

在图2中，连接泵1、受热套2、槽6、散热管4的连接管3由有机管31和金属配管32构成。作为金属配管32，可列举出不锈钢、铜等。

通过设置该金属配管32，可在保持泵1、受热套2的布局的自由度的同时将有机管31的长度缩短与液体透过量为零的金属配管32相应的量，结果可降低液体从连接管3的透过量。

另外，如金属配管32预先对应于泵1、受热套2的位置弯曲，则容易安装。另外，对于金属配管32与印刷电路板等导体的短路，如对金属配管32的表面施加绝缘涂覆，则可避免。

对于本实施例的有机管，需要其液体透过量在保有冷媒量以下即由以上述式(2)表示的连接管的冷媒透过量q在保有冷媒量Q以下，为此，异丁橡胶、聚硫橡胶、氟橡胶、西多林(ヒドリン/hydrinrubber)橡胶、乙烯·丙烯橡胶较适合。

图3为示出在本发明的第3实施例的电子设备或装置中特别是连接该本体侧箱体7与显示装置侧箱体8之间的连接管3的局部放大图。

如图3所示，在连接管3的周围安装防止磨损用的保护带9。该保护带9的摩擦系数越低则磨损量越少，其效果更好。保护带9可为螺旋状、环状等，只要在维持可动性的同时可保护本体侧箱体7或显示装置侧箱体8与连接管3接触的部位，则可在任何方向安装。另外，保护带9可将连接管的形状保持为弯曲的状态，所以，可防止连接管3的折曲。连接管3如上述第1实施例那样使用异丁橡胶等液体透过少的材质。

图4为示出上述实施例的电子设备或装置的构造中的、本体侧箱体与显示侧箱体间的铰链部的详细情况的透视图。

如图4所示，装置的显示装置侧箱体8在每次使用时最大开闭180℃，所以，连接管3与本体侧箱体7或显示装置侧箱体8接触而磨损。

图5(a)和(b)为示出上述连接管的使用前和长期使用后的状态的局部放大断面图。

如图5(a)所示，在连接管3的初期状态下形成美观的曲率，但在曲率半径小的状态下长期使用的场合，如图5(b)所示那样，连接管3由所谓的蠕变现象而折曲，堵塞流路，为此，流量下降使得不能充分冷却半导体元件5。

图6为示出在上述实施例的本体侧箱体与显示侧箱体之间的铰链部以外的管安装保护管的构造的图。

如图6所示，在连接泵1、受热套2、散热管、槽6的管中特别是弯曲地安装连接管3的场合，通过安装保护带9，可将连接管的形状保持为弯曲的状态。为此，可防止连接管折曲，由此可长期确保半导体元件5的冷却。

如图6所示，保护管由2个部分构成，为此，即使本体侧箱体7与显示装置侧箱体8之间的铰链部回转180度，保护管也不接受扭转变形，仅连接管接受扭转变形。

图7(a)和7(b)为示出在本发明的第4实施例的电子设备或装置中通过本体侧箱体与显示侧箱体之间的连接管3的状态的图。

图7(a)示出关闭显示侧箱体时的连接管的状态，连接管3如上述实施例那样使用异丁橡胶等液体透过少的材质。为了防止连接管3的磨损和折曲，在连接管3的外周安装具有比连接管的外径大的内径的保护管10。这样，与上述保护带9一样，可获得防止磨损和折曲的效果，还具有可省去安装带的麻烦的优点。另外，如以预先沿连接管弯曲的状态成形保护管10，则可获得不在连接管3施加由保护管10的弹性恢复导致的多余的负荷的优点。该保护管10由于其内面与连接管3接触，其外面与本体侧箱体7或显示装置侧箱体8接触，所以，最好由低摩擦系数的材料例如氟树脂的管形成。

图7(b)示出将显示侧箱体打开180度时的连接管的状态，其效果与上述图7(a)所述相同。

图8为示出在本发明的第5实施例的电子设备或装置中将保护管安装到本体侧箱体与显示侧箱体之间的铰链部以外的管状态的局部放大图。

如图8所示，在连接泵1、受热套2、散热管、槽6的管中特别是弯曲地安装连接管3的场合，通过安装保护管10，可将连接管的形状保持为弯曲的状态。为此，可防止连接管折曲，由此可长期确保半导体元件5的冷却。

按照本发明的第5实施例，连接管3根据泵1、受热套2、散热管4、槽6的布局对应于其弯曲部预先成形。为此，连接管不接受弯曲负荷，不会折曲。也可将该预先成形的连接管适用于通过本体箱体与显示装置箱体之间的连接管3。

如上述详细说明的那样，按照本发明，由于可降低从连接管的冷媒透过量，防止连接管的磨损导致的漏水，防止连接管的折曲导致的流量下降，所以，可提供长期稳定地冷却半导体元件的电子设备或装置。

Claims

1.一种电子装置，具有在内部搭载了半导体元件的箱体、与该半导体元件进行热连接的受热部件、配置到上述箱体的内面侧的散热构件、在该散热构件与上述受热构件之间驱动液态媒体的液体驱动装置、储存上述液态媒体的槽、及连接该槽、上述散热构件及受热构件的管；其特征在于：

由异丁橡胶形成上述管的至少一部分。

2.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于：由丁腈橡胶、氟橡胶、乙烯·丙烯橡胶、西多林橡胶、及聚硫橡胶中的任一种形成上述管的至少一部分。

3.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于：由以下式(2)表示的上述管的冷媒透过量q在保有冷媒量Q以下，

q＝2π·P·L·Δp·t/(ln(r2/r1)) ……(2)

其中，P为使用最高温度下的冷媒的透过度，L为管的总长，Δp为使用最高温度下的管内外的压力差(蒸气压差)，t为使用最长时间，r1为管的内径，r2为管的外径。

4.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于：在上述管的弯曲部安装防止磨损和折曲用的保护带。

5.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于：在上述管的弯曲部的外周安装防止磨损和折曲用的保护管，该保护管具有比上述连接管的外径大的内径。

6.根据权利要求1所述的电子装置，其特征在于：上述管对应于弯曲部的形状预先弯曲成形。