CN221123118U - 热扩散器件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及热扩散器件。均热板(1)具备:框体(10),具有沿厚度方向对置的第一内壁面(11a)及第二内壁面(12a);工作介质(20),被封入于框体(10)的内部空间;以及芯体(30),配置于框体(10)的内部空间,芯体(30)具有沿着与厚度方向垂直的方向,与框体(10)的第一内壁面(11a)及第二内壁面(12a)接触的部分,在框体(10)的内部空间形成有蒸汽流路(50),从厚度方向观察的框体(10)的平面形状为具有形成180°以上的内角的第一边(61)和第二边(62)的形状,在框体(10)的内部空间还具备毛细管结构(70),该毛细管结构(70)具有接近第一边(61)或第二边(62)的第一部(71)以及与芯体(30)接触的第二部(72)。
Description
技术领域
本实用新型涉及热扩散器件。
背景技术
近年来,由于元件的高集成化及高性能化而导致发热量增加。另外,随着产品的小型化发展,发热密度增加,因此散热对策变得重要。该状况在智能手机及平板电脑等移动终端的领域中特别显著。作为热对策部件,大多使用石墨片等,但其热输送量并不充分,因此研究了各种热对策部件的使用。其中,作为能够非常有效地使热量扩散的热扩散器件,面状的热管亦即均热板的使用的研究正在发展。
均热板具有在框体的内部封入有工作介质和利用毛细力而输送工作介质的芯体的构造。上述工作介质在吸收来自发热元件的热量的蒸发部吸收来自发热元件的热量并在均热板内蒸发后,在均热板内移动,被冷却而返回至液相。返回至液相的工作介质利用芯体的毛细力再次向发热元件侧的蒸发部移动,将发热元件冷却。通过反复进行该动作,均热板不必具有外部动力而独立工作,利用工作介质的蒸发潜热及凝结潜热,能够二维且高速地扩散热量。
在专利文献1中,公开了在第一金属片或第二金属片的周缘的整周上形成有供工作液通过的周缘液体流路部的均热板。
专利文献1:日本特开2019-66175号公报
在专利文献1所记载的均热板中,在俯视观察均热板的形状下,供液状的工作液通过的液体流路部(芯体)形成于整个面(参照专利文献1的图4)。
另外,均热板的俯视观察时的形状为长方形,示出了以热源位于长方形的中心为前提的芯体的形状(参照专利文献1的各图)。
若在俯视观察均热板的形状下,芯体形成于整个面,则供工作液的蒸汽通过的蒸汽流路的比例相对降低。若供蒸汽通过的部分的比例低,则会产生最大热输送量降低的问题。
另外,由于蒸汽流路被芯体断开,因此产生均热性降低的问题。另外,若在整个面形成芯体,则也会产生与芯体的形成相关的成本增大的问题。
因此,研究了不在整个面形成芯体,而是仅在认为必要的部分形成芯体。
考虑不在整个面形成芯体的情况,并且均热板的俯视观察时的形状不是长方形,而是具有形成180°以上的内角的第一边和第二边的形状(以下,也称为异形形状)的情况。在该情况下,根据均热板被使用时的朝向(相对于施加重力的方向的朝向),在上述第一边或第二边的附近产生积液。由于在第一边或第二边的附近产生的积液不能被芯体回收,因此会产生液体的输送量变少,最大热输送量降低的问题。
此外,上述问题不限于均热板,是能够通过与均热板相同的结构使热量扩散的热扩散器件共通的问题。
实用新型内容
本实用新型是为了解决上述问题而完成的,其目的在于提供一种能够提高蒸汽流路的比例,提高最大热输送量,还提高均热性的热扩散器件。
本实用新型的热扩散器件具备:框体,具有沿厚度方向对置的第一内壁面及第二内壁面;工作介质,被封入于上述框体的内部空间;以及芯体,配置于上述框体的内部空间,上述芯体具有沿着与上述厚度方向垂直的方向,与上述框体的上述第一内壁面及上述第二内壁面接触的部分,在上述框体的内部空间形成有蒸汽流路,从上述厚度方向观察的上述框体的平面形状为具有第一边和第二边的形状,该第一边和第二边形成180°以上的内角,在上述框体的内部空间还具备毛细管结构,该毛细管结构具有接近上述第一边或上述第二边的第一部以及与上述芯体接触的第二部。
根据本实用新型,能够提供一种能够提高蒸汽流路的比例,提高最大热输送量,还提高均热性的热扩散器件。
附图说明
图1是示意性地表示本实用新型的热扩散器件的一个例子的立体图。
图2A是示意性地表示本实用新型的第一实施方式所涉及的均热板的一个例子的俯视图。
图2B是图2A的A-A线剖视图。
图2C是图2A的B-B线剖视图。
图2D是图2A的C-C线剖视图。
图3A是示意性地表示毛细管结构的朝向不同的均热板的一个例子的俯视图。
图3B是示意性地表示毛细管结构的朝向不同的均热板的一个例子的俯视图。
图4是示意性地表示毛细管结构的第二端部与多个芯体接触的均热板的一个例子的俯视图。
图5A是示意性地表示框体的平面形状不同的均热板的一个例子的俯视图。
图5B是示意性地表示框体的平面形状不同的均热板的一个例子的俯视图。
图5C是示意性地表示框体的平面形状不同的均热板的一个例子的俯视图。
图5D是示意性地表示框体的平面形状不同的均热板的一个例子的俯视图。
图5E是示意性地表示框体的平面形状不同的均热板的一个例子的俯视图。
图6A是示意性地表示微流路的截面形状不同的例子的剖视图。
图6B是示意性地表示微流路的截面形状不同的例子的剖视图。
图6C是示意性地表示微流路的截面形状不同的例子的剖视图。
图7是示意性地表示微流路设置于框体的第一内壁面及第二内壁面双方的例子的剖视图。
图8A是示意性地表示将被追加部夹持的空间作为毛细管结构的例子的立体图。
图8B是示意性地表示将多孔体作为毛细管结构的例子的立体图。
图9A是示意性地表示在框体内设置有支柱的均热板的一个例子的俯视图。
图9B是图9A的D-D线剖视图。
图10是示意性地表示芯体不具有液相流路的均热板的一个例子的俯视图。
具体实施方式
以下,对本实用新型的热扩散器件进行说明。
然而,本实用新型并不限定于以下的结构,能够在不变更本实用新型的主旨的范围内适当变更而进行应用。此外,本实用新型也包括将以下记载的本实用新型的各个优选结构组合两个以上的结构。
本实用新型的热扩散器件具备:框体,具有沿厚度方向对置的第一内壁面及第二内壁面;工作介质,被封入于上述框体的内部空间;以及芯体,配置于上述框体的内部空间,上述芯体具有沿着与上述厚度方向垂直的方向,与上述框体的上述第一内壁面及上述第二内壁面接触的部分,在框体的内部空间形成有蒸汽流路,从上述厚度方向观察的上述框体的平面形状为具有形成180°以上的内角的第一边和第二边的形状。
以下,作为本实用新型的热扩散器件的一个实施方式,以均热板为例进行说明。本实用新型的热扩散器件也能够应用于热管等热扩散器件。
图1是示意性地表示本实用新型的热扩散器件的一个例子的立体图。
图1所示的均热板1具备密闭为气密状态的中空的框体10。如图1所示,在框体10的外壁面配置有作为发热元件的热源(heat source)HS。作为热源HS,可列举电子设备的电子构件,例如中央处理装置(CPU)等。
均热板1整体为面状。即,框体10整体为面状。这里,“面状”包括板状及片状,是指宽度方向X的尺寸(以下称为宽度)及长度方向Y的尺寸(以下称为长度)相对于厚度方向Z的尺寸(以下称为厚度或高度)相当大的形状。例如宽度及长度为厚度的10倍以上,优选为100倍以上的形状。
均热板1的大小,即框体10的大小没有特别限定。均热板1的宽度及长度能够根据用途来适当设定。均热板1的宽度及长度分别例如为5mm以上500mm以下,20mm以上300mm以下或者50mm以上200mm以下。均热板1的宽度及长度可以相同,也可以不同。
在均热板为异形形状时,均热板的宽度及长度被确定为宽度方向及长度方向上的最大值。
框体10优选由外缘部被接合的对置的第一片材11及第二片材12构成。构成第一片材11及第二片材12的材料只要是具有适合用作均热板的特性,例如导热性、强度、柔软性、挠性等的材料,则没有特别限定。构成第一片材11及第二片材12的材料优选为金属,例如为铜、镍、铝、镁、钛、铁或者以它们为主成分的合金等,特别优选为铜。构成第一片材11及第二片材12的材料可以相同,也可以不同,但优选相同。
在框体10由第一片材11及第二片材12构成的情况下,第一片材11及第二片材12在它们的外缘部相互接合。该接合的方法没有特别限定,例如能够使用激光焊接、电阻焊接、扩散接合、钎焊、TIG焊接(钨-惰性气体焊接)、超声波接合或树脂密封。优选能够使用激光焊接、电阻焊接或钎焊。
第一片材11及第二片材12的厚度没有特别限定,但分别优选为10μm以上200μm以下,更优选为30μm以上100μm以下,进一步优选为40μm以上60μm以下。第一片材11及第二片材12的厚度可以相同,也可以不同。另外,第一片材11及第二片材12的各片材的厚度可以整体上相同,也可以一部分较薄。
第一片材11及第二片材12的形状没有特别限定。例如,可以第一片材11是厚度恒定的平板形状,第二片材12是外缘部比外缘部以外的部分厚的形状。
或者,也可以第一片材11是厚度恒定的平板形状,第二片材12是厚度恒定,且外缘部以外的部分相对于外缘部向外侧凸出的形状。在该情况下,在框体10的外缘部形成有凹陷。因此,在搭载均热板时等能够利用外缘部的凹陷。另外,能够在外缘部的凹陷配置其他构件等。
均热板1整体的厚度没有特别限定,但优选为50μm以上500μm以下。
从厚度方向Z观察的框体10的平面形状是具有形成180°以上的内角的第一边和第二边的形状,优选为多边形形状。只要具有形成180°以上的内角的顶点,则其形状没有限定。例如也可以是L字型、C字型(コ字型)、阶梯型等。另外,框体10也可以在其平面形状的图形的内部具有空间(贯通口)。框体10的平面形状也可以是与均热板的用途、均热板的安装部位的形状、附近存在的其他构件相对应的形状。
另外,第一边和第二边所形成的角度只要为180°以上且小于360°即可,例如能够为225°以上且315°以下。
关于框体10的平面形状的具体例子,在后面叙述。
本实用新型的热扩散器件在框体的内部空间还具备毛细管结构。
毛细管结构的第一部接近第一边或第二边,毛细管结构的第二部与芯体接触。
毛细管结构优选具有第一端部和第二端部,且为从第一端部向第二端部延伸的形状。优选第一端部相当于毛细管结构的第一部,第二端部相当于毛细管结构的第二部。
以下,示出本实用新型的热扩散器件的具体实施方式。
以下所示的各实施方式只是例示,当然可以进行不同实施方式所示的结构的部分置换或组合。在第二实施方式以后,省略对与第一实施方式共通的事项的描述,仅对不同点进行说明。特别是,对于由相同的结构起到的相同的作用效果,在每个实施方式中不依次提及。
在以下的说明中,在不特别区分各实施方式的情况下,简称为“本实用新型的热扩散器件”。
以下所示的附图是示意性的,其尺寸、纵横比的比例尺等有时与实际的产品不同。
[第一实施方式]
在本实用新型的第一实施方式中,毛细管结构是设置于框体的第一内壁面及第二内壁面中的至少一个面的多个槽。
框体具有使工作介质蒸发的蒸发部,芯体的端部位于蒸发部。另外,第一边位于比第二边距离蒸发部更远的位置。
毛细管结构具有第一端部和第二端部,且为从第一端部向第二端部延伸的形状。第一端部相当于毛细管结构的第一部,第二端部相当于毛细管结构的第二部。
毛细管结构的第一部亦即第一端部与第一边接触,毛细管结构的第二部亦即第二端部与一个芯体接触。
另外,芯体包括第一多孔体及第二多孔体。在芯体中,在第一多孔体与第二多孔体之间,沿着第一多孔体及第二多孔体延伸的方向设置有间隔,由此形成液相流路。
作为第一多孔体及第二多孔体,例如可使用通过蚀刻加工或金属加工而形成的金属多孔膜、网状物、无纺布、烧结体、其他多孔体等。作为芯体的材料的网状物例如可以由金属网状物、树脂网状物、或表面涂层的这些网状物构成,优选由铜网状物、不锈钢(SUS)网状物或聚酯网状物构成。作为芯体的材料的烧结体例如可以由金属多孔质烧结体、陶瓷多孔质烧结体构成,优选由铜或镍的多孔质烧结体构成。
作为芯体的材料的其他多孔体例如可以是由金属多孔体、陶瓷多孔体、树脂多孔体构成的多孔体等。
此外,网状物、无纺布以及烧结体在本说明书中也包含在多孔体中。
图2A是示意性地表示本实用新型的第一实施方式所涉及的均热板的一个例子的俯视图。图2B是图2A的A-A线剖视图,图2C是图2A的B-B线剖视图,图2D是图2A的C-C线剖视图。
在本说明书中,图2A所示的均热板的俯视图都是表示均热板的内部构造的示意图,可以说是将第一片材及第二片材中的任一个以透过的方式示出的图。
如图2B、图2C以及图2D所示,框体10具有在厚度方向Z上对置的第一内壁面11a及第二内壁面12a。如图1中说明的那样,框体10优选由外缘部被接合的对置的第一片材11及第二片材12构成。如图2B所示,均热板1还具备:工作介质20,被封入于框体10的内部空间;和芯体30,配置在框体10的第一内壁面11a与第二内壁面12a之间。
芯体30包括第一多孔体41和第二多孔体42。这些多孔体作为利用毛细力而输送工作介质20的芯体发挥功能。
另外,构成芯体30的第一多孔体41及第二多孔体42具有沿着与厚度方向垂直的方向,与框体10的第一内壁面11a及第二内壁面12a接触的部分。通过将这些多孔体配置于框体10的内部空间,能够确保框体10的机械强度,并且吸收来自框体10外部的冲击。
构成芯体30的第一多孔体41及第二多孔体42的厚度与框体的内部空间的厚度大致相同。
在框体的内部空间形成有蒸汽流路。
在图2A及图2B中示出了在相邻的芯体30之间供气相的工作介质20流通的蒸汽流路50。
在各个芯体30中,在第一多孔体41与第二多孔体42之间,沿着第一多孔体41及第二多孔体42延伸的方向(在本实施方式中为长度方向Y,在右端的芯体中还为宽度方向X)设置有间隔,由此形成液相流路51。液相流路51能够用作供液相的工作介质20流通的流路。通过隔着第一多孔体41或第二多孔体42交替地配置液相流路和蒸汽流路,能够提高热输送效率。
如图2A所示,在框体10设定有使封入的工作介质20蒸发的蒸发部(evaporationportion)EP。在框体10的内部空间中,热源HS的附近即被热源HS加热的部分相当于蒸发部EP。
工作介质20只要在框体10内的环境下能够产生气-液的相变,则没有特别限定,例如能够使用水、醇类、氟利昂替代物等。例如,工作介质为水性化合物,优选为水。
如图2A所示,在从厚度方向Z俯视观察时,芯体30从位于蒸发部EP的一个端部延伸至另一个端部。芯体的另一个端部是远离蒸发部EP的部分,成为使蒸发的工作介质凝结的凝结部。
图2A所示的框体10的平面形状是所谓的L字形状。
另外,图2A所示的框体10的平面形状是具有形成180°以上的内角的第一边61和第二边62的形状。第一边61和第二边62的内角在图2A中为θ所示的角度,在该附图中为270°。
第一边61是位于比第二边62距离蒸发部EP更远的位置的边。
在第一边61及第二边62的附近没有形成芯体30。
这里,在第一边61的附近没有形成芯体30,根据框体10的形状,根据均热板被使用时的朝向(相对于施加重力的方向的朝向),有可能在第一边61的附近产生积液。
因此,在框体10的内部空间中,毛细管结构70以接近第一边61的方式存在。通过存在毛细管结构70,能够将在第一边61的附近产生的积液引导至芯体30。其结果,能够提高液体的输送量,从而能够提高最大热输送量。
以下,对毛细管结构的详细内容进行说明。
毛细管结构70是供液相的工作介质20流通的液体流路,但与芯体30不同。芯体30与第一内壁面11a及第二内壁面12a双方接触,因此构成为将蒸汽流路断开。另一方面,毛细管结构70是不将蒸汽流路断开的结构。
在图2A中示出了五个毛细管结构70。
各毛细管结构70具有第一端部71和第二端部72。
毛细管结构70的第一端部71接近第一边61。
这里所说的接近是指毛细管结构的第一部(第一端部)位于比相对于第一边位于最近的位置的芯体离第一边更近的位置。如果芯体位于离产生积液的第一边比毛细管结构的第一部近的位置,则积液不由毛细管结构吸收而是由芯体吸收,因此没有设置毛细管结构的意义。因此,毛细管结构需要位于离第一边近的位置。
另外,毛细管结构70的第一端部71也可以与第一边61接触。
另外,这里对毛细管结构70的第一端部71相对于第一边61接近的情况进行了说明,但毛细管结构70的第一端部71也可以相对于第二边62接近,也可以与第二边62接触。
毛细管结构70的第二端部72与芯体30接触。
在图2A中示出了毛细管结构70的第二端部72与一个芯体30接触的方式。
在图2A中,示出通过毛细管结构70并将存在于第一边61的附近的液相的工作介质20导入到芯体30的箭头F。
当毛细管结构70的第一端部71接近第一边61或第二边62,第二端部72接近芯体30时,在第一端部71吸收在第一边61或第二边62的附近产生的积液。
然后,通过将毛细管结构70内用作液体流路,使液相的工作介质20到达第二端部72,能够将液相的工作介质20导入到芯体30。导入到芯体30的液相的工作介质20通过芯体30被输送到蒸发部EP。
即,能够解决由于在未形成芯体30的位置处产生的积液的影响而导致最大热输送量降低的问题。
毛细管结构可以是设置于框体的第一内壁面及第二内壁面中的至少一个面的槽。
在图2C及图2D中示出了毛细管结构70是设置于框体10的第二内壁面12a的槽的例子。
在本说明书中,将这样的设置于框体的内壁面的槽亦即毛细管结构也称为微流路。
在图2C中示出了没有芯体30的部分处的微流路70的形状。
在图2D中示出了与芯体30(第二多孔体42)重叠的部分处的微流路70的形状。
微流路70是通过使构成框体10的第二片材12沿厚度方向凹陷而形成的槽。作为在第二片材12形成槽的方法,可列举蚀刻、冲压、机械加工等方法,该方法没有特别限定。
图2C及图2D所示的微流路70的截面形状为长方形,但微流路的形状也可以为其他形状。关于微流路为其他形状的情况的例子,在后面叙述。
微流路70的槽的深度没有特别限定,但优选为10μm以上、30μm以下。
另外,微流路70的槽的宽度没有特别限定,但优选为30μm以上、100μm以下。
另外,成为微流路70的槽优选设置多个。
微流路优选设置于没有配置热源HS的一侧的片材的内壁面。在图1所示的均热板1中,热源HS配置于第一片材11的一侧,因此微流路70优选通过在第二片材12形成槽来设置。
[第二实施方式]
在本实用新型的第二实施方式中,毛细管结构的朝向与第一实施方式不同。
在第一实施方式中,毛细管结构70的朝向相对于均热板的宽度方向X及长度方向Y倾斜,但在第二实施方式中,毛细管结构的朝向不同。
图3A及图3B是示意性地表示毛细管结构的朝向不同的均热板的一个例子的俯视图。
在图3A所示的均热板2A中,毛细管结构70A的朝向平行于均热板的宽度方向X。
在该方式中,能够形成毛细管结构70A与芯体30合在一起的、从第一边的附近(积存有液相的工作介质20的积液部)到蒸发部EP的距离最短的液体流路。
即,并非从毛细管结构70A的朝向平行于均热板的宽度方向X的视角出发来确定毛细管结构的朝向。
从积存有液相的工作介质20的积液部到蒸发部EP的距离越短,最大热输送量越提高。
在图3B所示的均热板2B中,毛细管结构70B的朝向平行于均热板的长度方向Y。
在该方式中,毛细管结构70B的长度变得最短。即,毛细管结构70B的朝向被确定为将从第一边的附近(积存有液相的工作介质20的积液部)到最近的芯体30以最短路径连结。
即,并非从毛细管结构70A的朝向平行于均热板的长度方向Y的视角出发来确定毛细管结构的朝向。
利用毛细管结构的对液相的工作介质的输送量比芯体少。因此,优选利用毛细管结构进行液体的输送的距离短,使液体尽快到达芯体。
毛细管结构的长度越短,利用芯体进行液体的输送的比例越高,最大热输送量越提高。
[第三实施方式]
在本实用新型的第三实施方式中,与第一实施方式的不同点在于毛细管结构的第二端部与多个芯体接触。
在第一实施方式中,毛细管结构70的第二端部72与一个芯体30接触,但在第三实施方式中,毛细管结构的第二端部与多个芯体接触。
图4是示意性地表示毛细管结构的第二端部与多个芯体接触的均热板的一个例子的俯视图。
在图4所示的均热板3中,毛细管结构70C的第二端部72与多个芯体,即芯体30a、芯体30b以及芯体30c接触。
在图4所示的均热板3中,也可以说毛细管结构70C与均热板所具备的所有芯体接触。
在毛细管结构与多个芯体接触的情况下,毛细管结构的第二端部(第二部)是指毛细管结构与多个芯体接触的整体部分。
当毛细管结构与多个芯体接触时,能够从毛细管结构对各芯体输送液相的工作介质,因此能够提高均热性。
[第四实施方式]
在本实用新型的第四实施方式中,框体的平面形状与第一实施方式不同。
在第一实施方式中,框体的平面形状为L字形状,但作为第四实施方式,例示了其他形状的框体。
图5A、图5B、图5C、图5D以及图5E是示意性地表示框体的平面形状不同的均热板的一个例子的俯视图。
图5A所示的均热板4A的框体10A的平面形状在其一部分成为阶梯状。在图5A所示的均热板4A中,在框体10A的右下部分成为阶梯状。
在阶梯状的部分具有第一边和第二边,第一边61A和第二边62A的内角θ、第一边61B和第二边62B的内角θ均为270°。
毛细管结构70D接近第一边61A,毛细管结构70E接近第一边61B。
毛细管结构70D及毛细管结构70E分别与相同的芯体30d接触。
在框体的平面形状为阶梯状的情况下,有时会在多个部位产生积液部,因此通过在各个部位具备毛细管结构,能够提高最大热输送量。
图5B所示的均热板4B的框体10B的平面形状呈T字状。
在T字的右侧及左侧分别具有第一边和第二边,右侧的第一边61C和第二边62C的内角θ、左侧的第一边61D和第二边62D的内角θ均为270°。
毛细管结构70F接近第一边61C,毛细管结构70G接近第一边61D。
毛细管结构70F与芯体30e接触,毛细管结构70G与芯体30f接触。
在框体的平面形状为T字状的情况下,有时会在多个部位产生积液部,因此通过在各个部位具备毛细管结构,能够提高最大热输送量。
图5C所示的均热板4C的框体10C的平面形状呈在平面中具有空间13的形状,所谓的环形状。具体而言,是在四边形的平面中具有四边形的空间的形状。
空间13的上边是第一边61E,右边是第二边62E,左边是第二边62F。
第一边61E和第二边62E的内角θ、第一边61E和第二边62F的内角θ均为270°。
图5C所示的毛细管结构70H的第一部71′是接近第一边61E的位置,且不是毛细管结构70H的端部的位置。
毛细管结构70H在其一个端部处与芯体30g接触,在另一个端部处与芯体30h接触。毛细管结构70H与芯体30g接触的端部、以及毛细管结构70H与芯体30h接触的端部都是毛细管结构70H的第二部72′。
在框体的平面形状为环形状的情况下,有时接近构成空间的边而产生积液部,因此通过在接近构成空间的边的部位具备毛细管结构,能够提高最大热输送量。
图5D所示的均热板4D的框体10D的平面形状呈C字状。在附图中示出了C字状的角为直角的形状。
在成为C字的底部(左边)的位置具有第二边62G。在上侧具有第一边61G,在下侧具有第一边61H。
上侧的第一边61G和第二边62G的内角、下侧的第一边61H和第二边62G的内角均为270°。
毛细管结构70I接近第一边61G,毛细管结构70J接近第一边61H。
毛细管结构70I和毛细管结构70J与相同的芯体30i接触。
毛细管结构70I在芯体30i的上侧与芯体30i接触,毛细管结构70J在芯体30i的下侧与芯体30i接触。
毛细管结构70I的朝向平行于均热板的宽度方向X,毛细管结构70J的朝向相对于均热板的宽度方向X及长度方向Y倾斜。
在该例子中,多个毛细管结构的朝向不同,但在毛细管结构设置于多个部位的情况下,其朝向可以相同,也可以不同。这在其他实施方式中也是同样的。
在框体的平面形状为C字状的情况下,有时会在多个部位产生积液部,因此通过在各个部位具备毛细管结构,能够提高最大热输送量。
此外,在图5D中示出了两处积液部,但根据均热板的朝向,产生积液部的位置不同。实际上,在图5D所记载的均热板中,在Y方向朝向铅垂方向下侧的情况下,在第一边61G的附近产生积液部,但在第一边61H的附近不产生积液部。
图5E所示的均热板4E的框体10E的平面形状呈曲柄形状。
在均热板4E中,第一边61I和第二边62I的内角、第一边61J和第二边62J的内角均为270°。
毛细管结构70K接近第一边61I,毛细管结构70L接近第一边61J。
毛细管结构70K与芯体30j接触,毛细管结构70L与芯体30k接触。
在框体的平面形状为曲柄形状的情况下,有时会在多个部位产生积液部,因此通过在各个部位具备毛细管结构,能够提高最大热输送量。
此外,在图5E中示出了两处积液部,但根据均热板的朝向,产生积液部的位置不同。实际上,在图5E所记载的均热板中,在Y方向朝向铅垂方向下侧的情况下,在第一边61I的附近产生积液部,但在第一边61J的附近不产生积液部。
[第五实施方式]
在本实用新型的第五实施方式中,设置于框体的内壁面的槽亦即微流路的截面形状与第一实施方式不同。
在第一实施方式中,微流路70的截面形状为长方形,但作为第五实施方式,例示了其他形状的微流路。
图6A、图6B以及图6C是示意性地表示微流路的截面形状不同的例子的剖视图。在这些图中,与图2D相同,示出了与芯体30(第二多孔体42)重叠的部分处的微流路的形状。
图6A表示截面为半圆形状的微流路70a。
图6B表示截面为三角形形状的微流路70b。
图6C表示截面为梯形形状的微流路70c。
这种形状的各微流路是通过使构成框体10的第二片材12沿厚度方向凹陷而形成的槽,都作为液体流路起作用。
这种形状的微流路中的槽的深度为在槽的深度最深的位置处测量的深度。如果是图6A所示的半圆形状,则槽的深度为圆的半径,如果是图6B所示的三角形形状,则槽的深度为从上顶点向下延长的垂线的长度(三角形的高度)。如果是图6C所示的梯形形状,则槽的深度为上边与下边之间的距离。
另外,槽的宽度为微流路露出的部分的宽度。如果是图6A所示的半圆形状,则槽的宽度为圆的直径,如果是图6B所示的三角形形状,则槽的宽度为底边的长度。如果是图6C所示的梯形形状,则槽的宽度为下边的长度。
[第六实施方式]
在本实用新型的第六实施方式中,在框体的第一内壁面及第二内壁面双方设置有作为设置于框体的内壁面的槽的微流路。
图7是示意性地表示微流路设置于框体的第一内壁面及第二内壁面双方的例子的剖视图。在该图中,与图2D相同,示出了与芯体30(第二多孔体42)重叠的部分处的微流路的形状。
在图7中,示出了在框体的第一内壁面11a及第二内壁面12a双方设置有微流路70a的例子。微流路70a是图6A所示的截面为半圆形状的微流路。
在图7中,设置于第一内壁面11a的微流路的截面形状和设置于第二内壁面12a的微流路的形状是相同的半圆形状,但也可以是不同的形状。另外,微流路的数量也相同(5条),但数量也可以不同。另外,关于微流路的宽度、深度、多个微流路之间的间隔,在图7中也相同,但也可以各不相同。
第五实施方式及第六实施方式所示的各微流路都是通过使第一片材或第二片材沿厚度方向凹陷而形成的槽。作为在第一片材或第二片材形成槽的方法,可列举蚀刻、冲压、机械加工等方法,其方法没有特别限定。
[第七实施方式]
在本实用新型的第七实施方式中,与第一实施方式的不同点在于毛细管结构不是设置于框体的内壁面的槽。
在第七实施方式中,对毛细管结构不是设置于框体的内壁面的槽的方式进行了例示。
图8A是示意性地表示将被追加部夹持的空间作为毛细管结构的例子的立体图。图8B是示意性地表示将多孔体作为毛细管结构的例子的立体图。
在图8A中,示出了在第一片材11的第一内壁面11a上设置多处框体的追加部81的方式。多个追加部81朝向芯体30(在图8A中示出第一多孔体41)延伸。在邻接的追加部81之间设置有规定的空间,该空间成为毛细管结构80。
毛细管结构80具有能够作为利用毛细力使液相的工作介质20流通的液体流路发挥功能的程度的深度及宽度。
该空间的深度优选为5μm以上、50μm以下,该空间的宽度优选为5μm以上、100μm以下。
追加部81能够为相对于第一片材11的第一内壁面11a,通过加成法(图案电镀)使其厚度变厚的部分。另外,也可以是通过对第一片材11的第一内壁面11a粘贴某种材料而局部地增加厚度的部分。通过加成法形成的追加部优选为与框体相同的材质,优选框体为铜,追加部也为铜。
若追加部81过厚,则会将蒸汽流路断开,导致均热性降低。因此,追加部81的厚度优选为内部空间的厚度的30%以下。
图8B表示在第一片材11的第一内壁面11a上设置由多孔体构成的毛细管结构90的方式。毛细管结构90的一端(第二端部)与芯体30(在图8A中示出第一多孔体41)接触。
毛细管结构90由多孔体构成,能够使用与构成芯体的第一多孔体及第二多孔体相同的材料。
若毛细管结构90过厚,则会将蒸汽流路断开,导致均热性降低。因此,毛细管结构90的厚度优选为内部空间的厚度的30%以下。
另外,毛细管结构90不与框体的第一内壁面及第二内壁面双方接触。因此,与构成芯体的第一多孔体及第二多孔体区别开。
在图8B中,作为毛细管结构90,示出了一个板状的部件,但也可以是排列多根棒状的部件的结构,其形状没有特别限定。
另外,毛细管结构90的宽度没有限定。
另外,也可以使用将纤维捆成线状而成的纤维束作为毛细管结构,来代替由多孔体构成的毛细管结构90。
[第八实施方式]
在本实用新型的第八实施方式中,在框体的内部空间内设置有用于维持框体的形状的支柱。对设置有支柱的情况下的毛细管结构的位置进行说明。
图9A是示意性地表示在框体内设置有支柱的均热板的一个例子的俯视图。
图9B是图9A的D-D线剖视图。
在图9A所示的均热板5中,在框体10F内设置有多个支柱11b。支柱11b是以规定的间隔设置于第一片材11的第一内壁面11a的柱,也可以与第一片材11一体。例如,也可以通过对第一片材11的第一内壁面11a进行蚀刻加工而形成。
通过设置支柱11b,能够将第一片材11与第二片材12的间隔维持在支柱11b的高度以上,从而防止内部空间变窄(变薄)。
在框体的内部空间内设置有支柱的情况下,优选毛细管结构设置于未设置支柱的一侧的内壁面。
图9B表示在第二片材12的第二内壁面12a设置毛细管结构70的例子。
若将毛细管结构设置于未设置支柱的片材的内壁面,则能够分开进行毛细管结构的形成和支柱的形成,具有工序上的优点。若在相同的片材形成毛细管结构和支柱,则工序变得复杂。
例如,在对具有与所形成的内部空间相同程度的厚度的铜箔进行蚀刻而形成支柱的情况下,如果不对成为支柱的部分进行蚀刻而对其他部分进行蚀刻,则能够在未被蚀刻的部分形成支柱。此时,若欲相对于同一铜箔进一步将毛细管结构形成为槽,则需要另外描绘成为毛细管结构的槽的图案,以便不与支柱的配置干涉。
而且,仅该槽的部分需要与用于形成支柱的蚀刻分开地进行不同深度的蚀刻处理。因此,工序变得复杂。
此外,在图9A所示的方式中,在第一片材的内壁面设置支柱,但也可以与上述方式不同,在第二片材的内壁面设置支柱。在该情况下,毛细管结构优选设置于第一片材的内壁面。
[第九实施方式]
在本实用新型的第九实施方式中,芯体的形态与第一实施方式不同。对芯体的另一例子进行说明。
在第一实施方式中,芯体包括第一多孔体及第二多孔体,在芯体中,在第一多孔体与第二多孔体之间,沿着第一多孔体及第二多孔体延伸的方向设置有间隔,由此形成液相流路,但芯体也可以是不具有液相流路的形态。
图10是示意性地表示芯体不具有液相流路的均热板的一个例子的俯视图。
在图10所示的均热板6中,与图2A所示的均热板1不同,芯体130是一个多孔体,不包括第一多孔体41和第二多孔体42。因此,在均热板6中,没有形成液相流路51,但由构成芯体130的一个多孔体形成液体流路。
另外,在至此说明的各实施方式中,对芯体为多孔体的例子进行了说明,但在各实施方式中,芯体不限定于多孔体。作为芯体,除了多孔体之外,还能够使用将纤维捆成线状而成的纤维束。
作为纤维束,能够使用编织状的纤维束。
作为纤维,例如能够使用铜、铝、不锈钢等金属线、碳纤维、玻璃纤维等非金属线。其中,金属线由于导热系数高而优选。例如,能够通过捆束200根左右直径为0.03mm左右的铜线而形成纤维束。
[具备热扩散器件的电子设备]
本实用新型的热扩散器件能够以散热为目的搭载于电子设备。因此,能够作为具备本实用新型的热扩散器件和安装于构成上述热扩散器件的框体的外壁面的电子构件的电子设备来使用。
如上所述,本实用新型的热扩散器件不需要外部动力而独立工作,利用工作介质的蒸发潜热及凝结潜热,能够二维且高速地扩散热量。因此,通过具备本实用新型的热扩散器件的电子设备,能够在电子设备内部的有限的空间中有效地实现散热。
电子构件相当于图1所示的热源HS。
作为电子设备,例如可列举智能手机、平板终端、笔记本电脑、游戏机、可穿戴设备等。另外,作为应冷却的对象物亦即电子构件,例如可列举中央处理装置(CPU)、发光二极管(LED)、功率半导体等发热元件。
在电子设备中,电子构件优选安装于位于框体的第一内壁面的相反侧的外壁面。在该情况下,框体在第一内壁面具有蒸发部,在从厚度方向俯视观察时,电子构件位于蒸发部。
电子构件可以直接安装于框体的外壁面,或者也可以经由导热性高的粘接剂、片材、胶带等其他部件安装于框体的外壁面。
工业上的可利用性
本实用新型的热扩散器件能够在便携式信息终端等领域中用于广泛的用途。例如,能够用于降低CPU等热源的温度,延长电子设备的使用时间,能够用于智能手机、平板终端、笔记本电脑等。
附图标记说明
1、2A、2B、3、4A、4B、4C、4D、4E、5、6...均热板;10、10A、10B、10C、10D、10E、10F...框体;11...第一片材;11a...第一内壁面;11b...支柱;12...第二片材;12a...第二内壁面;13...空间;20...工作介质;30、30a、30b、30c、30d、30e、30f、30g、30h、30i、30j、30k、130...芯体;41...第一多孔体;42...第二多孔体;50...蒸汽流路;51...液相流路;61、61A、61B、61C、61D、61E、61G、61H、61I、61J...第一边;62、62A、62B、62C、62D、62E、62F、62G、62I、62J...第二边;70、70a、70b、70c...毛细管结构(微流路);70A、70B、70C、70D、70E、70F、70G、70H、70I、70J、70K、70L...毛细管结构;71...第一端部(第一部);71′...第一部;72...第二端部(第二部);72′...第二部;80...毛细管结构(空间);81...追加部;90...毛细管结构(多孔体);HS...热源;EP...蒸发部。
Claims (11)
1.一种热扩散器件,其特征在于,具备:
框体,具有沿厚度方向对置的第一内壁面及第二内壁面;
工作介质,被封入于所述框体的内部空间;以及
芯体,配置于所述框体的内部空间,
所述芯体具有沿着与所述厚度方向垂直的方向,与所述框体的所述第一内壁面及所述第二内壁面接触的部分,
在所述框体的内部空间形成有蒸汽流路,
从所述厚度方向观察的所述框体的平面形状为具有第一边和第二边的形状,该第一边和第二边形成180°以上的内角,
在所述框体的内部空间还具备毛细管结构,所述毛细管结构具有接近所述第一边或所述第二边的第一部以及与所述芯体接触的第二部。
2.根据权利要求1所述的热扩散器件,其特征在于,
所述芯体包括第一多孔体及第二多孔体,
在所述芯体中,在所述第一多孔体与所述第二多孔体之间,沿着所述第一多孔体及所述第二多孔体延伸的方向设置有间隔,由此形成液相流路。
3.根据权利要求1或2所述的热扩散器件,其特征在于,
所述毛细管结构的所述第一部与所述第一边或所述第二边接触。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的热扩散器件,其特征在于,
所述毛细管结构的所述第二部与一个所述芯体接触。
5.根据权利要求1~3中任一项所述的热扩散器件,其特征在于,
所述毛细管结构的所述第二部与多个所述芯体接触。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的热扩散器件,其特征在于,
所述毛细管结构是设置于所述框体的所述第一内壁面及所述第二内壁面中的至少一个面的槽。
7.根据权利要求6所述的热扩散器件,其特征在于,
所述槽的深度为10μm以上、30μm以下。
8.根据权利要求6或7所述的热扩散器件,其特征在于,
所述槽的宽度为30μm以上、100μm以下。
9.根据权利要求6~8中任一项所述的热扩散器件,其特征在于,
所述毛细管结构由多个所述槽构成。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的热扩散器件,其特征在于,
所述框体具有使所述工作介质蒸发的蒸发部,所述芯体的端部位于所述蒸发部。
11.根据权利要求1~10中任一项所述的热扩散器件,其特征在于,
所述框体具有使所述工作介质蒸发的蒸发部,所述第一边位于比所述第二边距离所述蒸发部更远的位置,所述毛细管结构的所述第一部接近所述第一边。
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