TWI602498B - 攜帶型電子機器用熱擴散板 - Google Patents

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TWI602498B
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齋藤祐士
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高橋真
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Description

攜帶型電子機器用熱擴散板 發明領域
本發明是有關於一種使用於多功能行動電話(智慧型手機)與平板型個人電腦等攜帶型電子機器上的熱擴散板。
發明背景
在日本專利特開2014-165596號公報記載有一種構成為以熱管(heat pipe)將發熱體的熱輸送至低溫部分的行動資訊終端裝置。此熱管，是將銅管的兩端部密封，並將作動流體封入此內部而構成，中央部被配置於發熱體的CPU的上面，兩端部側是沿著套殼的側部並向電池部延伸。又，在日本專利特開2014-165596號公報所記載的構成上，因減少套殼的厚度等空間上的限制，配置在CPU上的熱管的中央部成為被扁平狀加工的擠壓部。
在日本專利特開2014-165596號公報所記載的攜帶型的資訊終端裝置等電子機器上，由於安裝在基板(主機板)上的CPU的高度高於其他元件，因此如日本專利特開 2014-165596號公報所記載，將熱管的擠壓部配置在CPU上，藉此能減少資訊終端裝置的厚度。不過，在日本專利特開2014-165596號公報所記載的構成中，CPU的熱幾乎全部被傳遞至熱管，而成為該熱由熱管輸送。因此，演變成熱管被要求具有大的熱輸送容量，並且不得不使用大型或大口徑的熱管，隨之而來，資訊終端裝置成為大型化或厚度變厚。
又，加上由相對於熱管的CPU的入熱量的增多，來自CPU的入熱部(或加熱部)成為擠壓部，在此入熱部中的作動流體的保持量變少。因此，CPU的發熱量較多時，容易發生熱管的乾燥，而使CPU的冷卻能力受到限制。
發明概要
本發明是著眼於前述的技術課題而作成的發明，在於提供一種使攜帶型電子機器的薄型化與冷卻能力的增大能夠並存的熱擴散板。
本發明的第1態樣的構成，是一種攜帶型電子機器用熱擴散板，即：在密接發熱體的金屬板附加安裝有熱管，藉前述熱管而將前述金屬板的密接有前述發熱體的加熱區域的熱傳遞至遠離於前述金屬板的前述加熱區域的部位；在前述攜帶型電子機器用熱擴散板中，前述熱管藉金屬製的管形成為容器，令前述容器之配置於前述加熱區域的部分作為加熱部，且令前述容器之遠離於前述加熱區域的部分作為朝前述金屬板放熱的放熱部；前述加熱部是將 前述容器擠壓而形成為扁平狀，並且，前述放熱部是形成為厚於前述扁平狀的加熱部；前述金屬板具有形成在相當於前述加熱區域的部分上且有預定長度的孔部；前述扁平狀的前述加熱部是配置於前述孔部的內部，並且，前述放熱部是密接於遠離於前述金屬板的前述加熱區域的部位之表面；在前述加熱區域中，將熱由前述發熱體傳遞至前述金屬板與前述加熱部。
本發明的第2態樣也可構成為，在上述第1態樣之攜帶型電子機器用熱擴散板中，於前述加熱區域中設置傳熱材，使其接觸形成為前述扁平狀的前述加熱部的表面且遮閉前述孔部，並使前述發熱體接觸於前述傳熱材，形成能傳熱的狀態。
根據上述本發明的態樣，發熱體的熱，在加熱區域中，被傳遞至熱管的加熱部以及金屬板。熱管的加熱部，形成為扁平狀，除此之外，被配置在形成於金屬板的孔部的內部，而不會有金屬板位於發熱體與熱管的加熱部之間。因此，能將熱擴散板或使用熱擴散板的攜帶型電子機器減薄。此外，在上述本發明的態樣中，發熱體的熱，不僅被傳達至熱管的加熱部，也被傳達至金屬板。因此，由於相對於熱管的加熱部的入熱量趨於緩和，因此即使加熱部形成為扁平狀，熱管的加熱部也不易發生乾燥，熱擴散性能或發熱體的冷卻性能不會受損。
此外，在上述本發明的態樣中，隨著熱管中的放熱部成為更厚於加熱部，藉此使作動流體的蒸汽順利地流動， 進而使放熱部密接於金屬板上。因此，熱管的熱輸送性能優異，進而熱擴散性能也很優異。
1‧‧‧熱擴散板
2‧‧‧金屬板
3‧‧‧熱管
3a‧‧‧容器
3b‧‧‧管芯
4‧‧‧加熱部
5‧‧‧放熱部
5a‧‧‧放熱部向金屬板的側部延伸的部分
5b‧‧‧沿著金屬板的側部的部分
6‧‧‧發熱體
7‧‧‧加熱區域
8‧‧‧孔部
9‧‧‧固定材
10‧‧‧傳熱材
Gth‧‧‧散熱膏
H‧‧‧高度
III、IV、V‧‧‧線
W3、W6‧‧‧寬度
圖1是示意性地顯示本發明一實施例的立體圖。
圖2是用以說明熱管的構造的剖面圖。
圖3是沿著圖1的III-III線的剖面圖。
圖4是沿著圖1的IV-IV線的剖面圖。
圖5是沿著圖1的V-V線的剖面圖。
圖6是用以說明傳熱材的設置例的圖，是與圖3相同的剖面圖。
用以實施發明之形態
本發明的實施型態的熱擴散板1，內藏於智慧型手機或平板型個人電腦(PC)等攜帶型的電子機器裡，會將CPU等發熱體的熱擴散，將發熱體的尖峰熱度降低或抑制。將熱擴散板1的一例顯示在圖1。在熱擴散板1中，為了增加擴散區域，而將金屬板2當作為主體而構成，且在金屬板2安裝有熱管3。
由於金屬板2是以薄型且導熱係數(thermal conductivity)高為宜，因此，採用厚度為0.2mm左右的薄銅板。熱管3，是以封入於容器的內部的作動流體輸送熱的眾所周知的導熱元件，例如是以銅管作為容器，在其內部封入水，作為作動流體，進而將銅細線等極細線或多孔構造的金屬燒結體等作為管芯，收容於容器內部而構成。在圖1 所示的例中，熱管3形成為扁平狀。
熱管3例如能以如圖2所示而製造。準備剖面圓形的銅管作為容器3a，在容器3a的內部配置管芯3b，以燒結等方式予以固定。其次，將作動流體注入至容器3a的內部，並進行排氣而將空氣排除，在此狀態下將容器3a封閉。之後，彎曲加工成預定的形狀，並在半徑方向上施加重量壓平，而形成為扁平狀。
令熱管3的一方的端部側的預定長度的部分，是以來自外部的入熱將作動流體蒸發的加熱部4，且令他方的端部側的部分為將熱逸散至外部的放熱部5。加熱部4，是被擠壓而形成較放熱部5薄，例如是0.4mm左右的厚度。對此，放熱部5，形成為厚度為0.85mm左右的扁平狀。因此，每單位長度的內部容積，在加熱部4較小，在放熱部5較大。
金屬板2，具有因應所使用的電子機器的形狀之形狀，在圖1所示的例子中，略為矩形。令金屬板2的長向上的一端側的近乎中央部，為由CPU等發熱體6接收熱的加熱區域7。在加熱區域7上，形成有寬度寬於前述加熱部4，且寬度小於加熱區域7的所謂長孔之孔部8。在孔部8，嵌合有前述加熱部4。
將孔部8嵌合有加熱部4的狀態，作為剖面圖而顯示在圖3中。加熱部4，在圖3中的下面幾乎與金屬板2的下面一致的狀態下，被嵌合於孔部8。在孔部8的內面(或內緣)與加熱部4之間的縫隙中，充填有適宜的固定材(例如，焊錫)9，加熱部4相對於金屬板2而被固定。加熱部4，如前述 就算形成為扁平狀，其厚度仍大於金屬板2，因此在圖3中的加熱部4的上部自金屬板2上面突出於上方。不過，加熱部4被嵌入於金屬板2的孔部8，在加熱部4(熱管3)與發熱體6之間，沒有金屬板2夾於其中。因此，設有發熱體6的部位的高度(例如由加熱部4的下面(金屬板2的下面)至發熱體6的上面的尺寸)H較低，其高度差達金屬板2的厚度量。亦即，熱擴散板1本身變薄，使用這樣的熱擴散板1，藉此能將攜帶型電子機器薄型化。再者，發熱體6的下面雖與加熱部4的上面接觸，但發熱體6的下面與金屬板2的上面是分開的。因此，在發熱體6的下面與金屬板2的上面之間，充填散熱膏Gth等導熱材。
熱管3，在由上述的孔部8拉出的部位上，被彎曲成曲柄狀，附設在金屬板2的表面(在圖1以及圖3中的上面)。此外，在由孔部8拉出且沿著金屬板2的表面的部位上，向著金屬板2的一方的側部而略呈直角彎曲，進而在靠近金屬板2側部的部位，略呈直角彎曲成沿金屬板2之側部之狀態。將熱管3如此地彎曲，是為了避免與內藏於電子機器的零件產生干擾所致。因此，將熱管3彎曲的形狀只要符合電子機器的內部構造的形狀即可。
在熱管3之中，令如此附設在金屬板2的表面的狀態下朝向金屬板2側部，並且被彎曲成沿著此側部的部分，是放熱部5。在放熱部5之中，將由上述加熱部4向金屬板2的側部延伸的部分5a的剖面形狀顯示於圖4，又，將沿著金屬板2的側部的部分5b的剖面形狀顯示於圖5。
向金屬板2的側部延伸的部分5a，雖形成為扁平狀，但還是稍微比加熱部4厚。又，沿著金屬板2的側部的部分5b雖是扁平狀，但更厚於加熱部4。如此將放熱部5形成為厚於加熱部4，是為了配合作動流體蒸發而增大容積，而事先將內部容積增大。又，放熱部5是密接於金屬板2，進行以銲錫等適宜手段而固定在金屬板2上。
上述的熱擴散板1是收容於智慧型手機等攜帶型電子機器的內部，藉此使CPU等發熱體6接觸於加熱區域7，形成能傳熱的狀態。此時，由於發熱體6的寬度W6相較於熱管3的加熱部4的寬度W3來得大，因此，發熱體6接觸於熱管3的加熱部4與金屬板2兩者，得以傳熱。又，遠離於金屬板2的加熱區域7之部位，是接觸於或配置於未示於圖中的電池等溫度較低的部分。
因發熱體6動作而所產生的熱，是在加熱區域7中被傳達至熱管3與金屬板2。在熱管3中，作動流體在加熱部4中蒸發，此蒸汽向溫度以及壓力較低的放熱部5流動，作動流體在放熱部5中將熱逸散而凝結。因此，傳達至熱管3的熱，是以作動流體的潛熱的形式輸送至放熱部5，由放熱部5將熱擴散至金屬板2。凝結後的作動流體藉由管芯3b所產生的毛細管力而回流至加熱部4，再度，被加熱並蒸發，藉此進行熱輸送。
由發熱體6傳達至金屬板2的熱，被傳導至金屬板2的溫度較低的部位。像這樣，在上述的熱擴散板1中，發熱體6的熱經由熱管3以及金屬板2而擴散至遠離於發熱體6 的部位上，再由遠離於發熱體6的部位被逸散至外部。其結果，發熱體6冷卻而防止動作不良。
在本發明的實施型態的上述熱擴散板1中，由於發熱體6的熱在加熱區域7中，被傳達至熱管3與金屬板2，且經由熱管3以及金屬板2來擴散，因此相對於熱管3的入熱量被抑制。因此，即使對於熱管3的加熱部4形成為薄的扁平狀，作動流體的保持量受到限制的情況下，也能迴避或抑制加熱部4中的作動流體的量不足而使熱輸送受限的所謂乾燥的發生。此外，由於放熱部5形成為厚於加熱部4，內部容積成為大於加熱部4，因此，蒸發且使體積增大的作動流體能夠由加熱部4順利地向放熱部5流動，並能充分地進行熱管3之熱輸送。根據本發明的實施型態的熱擴散板1，就能兼具基於熱管3與金屬板2的發熱體6的冷卻能力的增大與攜帶型電子裝置的薄型化。
圖6為顯示本發明的其他實施型態的剖面圖，配置有加熱部4的孔部8是藉傳熱材10所遮閉。傳熱材10，是較金屬板2薄且為銅等金屬製的板材或片材。在寬度方向的中央部密接於加熱部4的表面(圖6中的下面)，且兩端部由加熱部4的兩側通過孔部8，被拉出到圖6中的金屬板2的上面側，而接合於金屬板2的上面。此外，傳熱材10，其輪廓形成為與發熱體6的下面的輪廓相同的大小，或者是形成為超過發熱體6的下面的輪廓的大小。在圖6所示的構成中，發熱體6被配置在圖6的上面側，與由傳熱材10所保持的熱管3的加熱部4直接接觸。此外，在發熱體6的下面與傳熱材10 的上面之間，充填有散熱膏等導熱材(在圖6中省略顯示)。發熱體6的熱，直接被傳達至熱管3，經由導熱材而傳遞至傳熱材10，並且經由傳熱材10而被傳達至金屬板2。傳熱材10，如圖6所示，由於接觸到與熱管3中的加熱部4的下面，因此，熱也由傳熱材10被傳達至熱管3。尚且，也能將發熱體6配置在金屬板2的下面側，此時，發熱體6的熱透過傳熱材10被傳達至熱管3，並使熱直接由發熱體6被傳達至金屬板2。不論是這些情況的哪一種情況，由於由發熱體6被傳達至金屬板2的熱的一部份，透過傳熱材10被傳達至熱管3，因此能以由熱管3進行的熱輸送來補救金屬板2所進行的熱擴散的不足。因此，藉由以熱管3進行的熱輸送以及以金屬板2進行的熱傳達，能使發熱體6的熱有效率的擴散，抑制在加熱區域7部分上的溫度上升，有效地冷卻發熱體6。
說明為了確認本發明所產生的效果而所進行的本實施型態的實施例與比較例。
實施例1
對於金屬板，使用厚度為0.2mm的銅板，對於熱管，則使用在銅管內部配置有銅細線的管芯，且以水作為作動流體而封入的熱管。加熱部，被扁平狀地加工，使厚度成為0.4mm，且放熱部是被扁平狀地加工成0.6mm的厚度。熱管的加熱部是配置於形成在金屬板上的孔部的內部，因此加熱區域的厚度成為加熱部中是最大的，不過只有0.4mm。以可調整輸出之加熱器代替發熱體，使加熱器接觸於加熱區域，測定了將加熱器的輸出設為3W、4W、5W時的加熱 部的溫度。將溫度的測定結果顯示於表1。
實施例2
使用與上述的實施例1相同的金屬板以及熱管。在加熱區域上設有前述之圖6所示的傳熱材，傳熱材的厚度設為0.05mm。伴隨於此，加熱部的厚度設定為0.35mm，因此加熱區域的最大厚度，與本實施例1相同，設為0.4mm。與上述的本實施例1一樣，以可調整輸出之加熱器代替發熱體，使加熱器接觸於加熱區域，測定了將加熱器的輸出設為3W、4W、5W時的加熱部的溫度。將溫度的測定結果顯示於表1。
比較例
使用與上述的實施例1以及實施例2相同的金屬板以及熱管。在加熱區域上，未設置前述的孔部，而是將熱管的加熱部直接密接於金屬板。為了將加熱區域的最大厚度形成為0.4mm，而將加熱部變薄地扁平狀加工，使其厚度做到0.2mm。其他條件是與前述的實施例1以及實施例2相同，以可調整輸出之加熱器代替發熱體，使加熱器接觸於加熱區域，測定了將加熱器的輸出設為3W、4W、5W時的加熱部的溫度。將溫度的測定結果顯示於表1。
實施例1以及實施例2以及比較例任一者已薄型化，加熱區域的最大厚度為0.4mm。不過，從表1所示之測 定結果能明白，在比較例中，加熱部的溫度高於實施例1以及實施例2，作為熱擴散板的全體時熱阻較大，發熱體的冷卻效果不佳。對此，在實施例1以及實施例2中，確認了熱擴散板的熱阻在實用上夠小，促進由加熱部側至放熱部側的熱輸送或熱擴散，能有效地將發熱體冷卻，能兼具薄型化與冷卻性能。
本發明的理想的實施型態如上述的說明，但這些只是本發明的例示，應理解為不應考慮為受此例示限定。追加、省略、置換以及其他的變更能在不脫離本發明的範圍內進行。因此，本發明不應被視為被前述的說明所限制，而是受限於申請專利範圍。
1‧‧‧熱擴散板
2‧‧‧金屬板
3‧‧‧熱管
4‧‧‧加熱部
5‧‧‧放熱部
5a‧‧‧放熱部向金屬板的側部延伸的部分
5b‧‧‧沿著金屬板的側部的部分
6‧‧‧發熱體
7‧‧‧加熱區域
8‧‧‧孔部
III、IV、V‧‧‧線

Claims (2)

  1. 一種攜帶型電子機器用熱擴散板，是在密接發熱體的金屬板附加安裝有熱管，藉前述熱管而將前述金屬板之密接有前述發熱體的加熱區域的熱，傳遞至前述金屬板之遠離前述加熱區域的部位，在前述熱管中，藉金屬製的管形成為容器，其中前述容器之配置於前述加熱區域的部分為加熱部，且前述容器之遠離於前述加熱區域的部分為朝前述金屬板放熱的放熱部；前述加熱部是將前述容器擠壓而形成為扁平狀，並且，前述放熱部形成為比前述扁平狀的加熱部要厚；前述金屬板具有孔部，該孔部形成在相當於前述加熱區域的部分且有預定長度；前述扁平狀的前述加熱部是配置於前述孔部的內部，並且，前述放熱部是密接於前述金屬板之遠離前述加熱區域的部位之表面；在前述加熱區域中，將熱由前述發熱體傳遞至前述金屬板與前述加熱部。
  2. 如請求項1所述之攜帶型電子機器用熱擴散板，其中構成為在前述加熱區域中設置傳熱材，以接觸被形成為前述扁平狀的前述加熱部的表面且遮閉前述孔部；前述發熱體接觸於前述傳熱材，形成能傳熱的狀態。
TW105124643A 2015-08-19 2016-08-03 攜帶型電子機器用熱擴散板 TWI602498B (zh)

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