專利名稱：冷卻裝置、電子設(shè)備、顯示單元和生產(chǎn)冷卻裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種冷卻裝置，用于降低由例如從用在個(gè)人計(jì)算機(jī)、數(shù)字照相機(jī)等中的卡式存儲(chǔ)媒介的驅(qū)動(dòng)器散發(fā)出的熱量而導(dǎo)致的溫度，并且涉及生產(chǎn)該冷卻裝置的方法。而且，本發(fā)明涉及一種其上安裝有該冷卻裝置的電子設(shè)備例如個(gè)人計(jì)算機(jī)、數(shù)字照相機(jī)等。
背景技術(shù)：
存儲(chǔ)媒介例如Memory Stick(注冊(cè)商標(biāo))、Smart Media(注冊(cè)商標(biāo))、Compact Flash(注冊(cè)商標(biāo))等尺寸和厚度都較小，并且與傳統(tǒng)存儲(chǔ)媒介例如Floppy(注冊(cè)商標(biāo))磁盤等相比可以顯著增加存儲(chǔ)容量。因此，它們通常用在電子設(shè)備例如個(gè)人計(jì)算機(jī)、數(shù)字照相機(jī)等中。對(duì)于這些存儲(chǔ)媒介中的一些而言，使用與驅(qū)動(dòng)器結(jié)合的閃存器，或者將驅(qū)動(dòng)器安裝在設(shè)備的主要部件上、其它插件板等上。近年來，對(duì)于存儲(chǔ)媒介而言，其容量已經(jīng)顯著增加。隨著如上所述的存儲(chǔ)媒介的存儲(chǔ)容量的增加，出現(xiàn)的問題在于，產(chǎn)生大量的熱量，從而在操作中引起故障。
因此，過去提出，在這種設(shè)備中為熱源設(shè)置一冷卻裝置。例如，已經(jīng)提出采用熱管的冷卻方法。
熱管是一種金屬管，其內(nèi)壁具有毛細(xì)結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部被抽空，并且在其中封閉地容納有少量水或代替的氟利昂。當(dāng)使該熱管的一個(gè)端部與要加熱的熱源接觸時(shí)，容納在其中的液體蒸發(fā)。然后，該熱量作為潛熱(蒸發(fā)熱)被帶到氣體中。該熱量被高速(基本上等于聲音速度)傳遞給低溫區(qū)域。該氣體冷卻從而恢復(fù)為液體，并且釋放出熱量(該熱量由于冷凝潛熱而被釋放出)。該液體穿過毛細(xì)結(jié)構(gòu)(或由于重力)，從而回到其原始位置。因此，可以有效地傳遞熱量。
但是，現(xiàn)有技術(shù)的熱管是管狀的并且體積較大。因此，該熱管不適于作為用在例如個(gè)人計(jì)算機(jī)、數(shù)字照相機(jī)等需要降低尺寸和厚度的電子設(shè)備中的冷卻裝置。
因此，為了減小熱管的尺寸，曾經(jīng)提出一種冷卻裝置，其中在要相互連接的硅基底的表面和玻璃基底的表面上形成凹槽，并且使這些基底相連以形成熱管在這些基底之間的流動(dòng)通道。當(dāng)進(jìn)行連接時(shí)，引入少量水或替代氟利昂以密封保存。在熱管中改變水或氟利昂的相位，從而可以執(zhí)行該熱管的功能。
但是，在其中熱管是使用如上所述的硅基底形成的情況中，由于硅自身的導(dǎo)熱率較高，所以來自所要冷卻的物體中的熱量擴(kuò)散。因此，出現(xiàn)的問題在于，熱管中的液體蒸發(fā)不充分，或者根本沒有產(chǎn)生蒸發(fā)，從而不能實(shí)現(xiàn)熱管的功能。
而且，具有安裝在其上的硅基底的電子設(shè)備其問題在于，它們?cè)诘袈涞那闆r下可能破裂。
發(fā)明概述因此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種具有優(yōu)異的冷卻性能、熱穩(wěn)定性和強(qiáng)度的冷卻裝置，裝有該冷卻裝置的一種電子設(shè)備和一種顯示單元，以及生產(chǎn)該冷卻裝置的方法。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種冷卻裝置，該裝置包括第一基底，具有形成在其中從而暴露在其表面上的用于構(gòu)成熱管的凹槽，這些凹槽至少排除了與吸液芯對(duì)應(yīng)地設(shè)置的凹槽；第二基底，它由金屬或其導(dǎo)熱率基本上等于金屬的材料制成，該第二基底具有至少形成在其表面處的用于吸液芯(wick)的凹槽，所述表面與第一基底連接；以及第三基底，所述第二基底結(jié)合在其中從而暴露在第三基底的表面上，所述第三基底的所述表面與所述第一基底連接，所述第一基底和第三基底中的至少一個(gè)由聚酰亞胺樹脂制成。
根據(jù)本發(fā)明，具有形成在其一個(gè)側(cè)面上的用于吸液芯的凹槽的第二基底由其導(dǎo)熱率基本上等于金屬的材料制成。因此，可以將來自熱源的熱量有效地傳遞給吸液芯的凹槽。另一方面，第一基底等由聚酰亞胺制成，從而導(dǎo)熱率較低。因此，聚集在吸液芯中的熱量擴(kuò)散較少。因此，將熱量封閉在所述吸液芯中，從而可以大大增加潛熱量。因此，可以提高熱管的冷卻性能。另外，熱穩(wěn)定且柔性的聚酰亞胺樹脂其強(qiáng)度優(yōu)異。由此，可以增加冷卻裝置的使用壽命。
優(yōu)選的是，至少具有形成在其表面上的用于冷凝器的凹槽的冷卻裝置的第四基底由金屬或其導(dǎo)熱率基本等于金屬的材料制成。因此，可以將來自熱源的熱量有效地傳遞給冷凝器的凹槽。另一方面，第一基底等由聚酰亞胺制成，從而導(dǎo)熱率較低。因此，聚集在吸液芯中的熱量擴(kuò)散較少。因此，將熱量封閉在該冷凝器中，從而可以大大增加潛熱量。因此，可以提高該熱管的冷卻性能。
優(yōu)選的是，第二基底和第四基底中的至少一個(gè)由含有銅或鎳的金屬制成。因此，提高了熱效率。
而且，可以在第一基底的一個(gè)側(cè)面和第三基底的一個(gè)側(cè)面之間插入由硅或銅制成的薄膜層。由此，每個(gè)都由聚酰亞胺樹脂制成的第一基底和第三基底可以通過硅或銅薄膜或通過涂在這些薄膜之間的粘合劑相互連接。在該情況中，作為粘合劑，可以適當(dāng)采用熱塑性樹脂例如熱塑性聚酰亞胺等。
優(yōu)選的是，相互連接的第一基底和第三基底在物理上相互隔開進(jìn)入包含第二基底的區(qū)域和包含作為熱管的一個(gè)組成部件的冷凝器的區(qū)域中，并且該冷卻裝置還包括插入在這些分開區(qū)域之間的柔性基底，并且具有形成在其中的流動(dòng)通道，以便將吸液芯和冷凝器相互連接。這使得用于形成熱管的流動(dòng)通道基底具有柔性的形狀。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種冷卻裝置，該裝置包括至少具有作為熱管的組成部件的吸液芯的第一部件，與第一部件物理隔開并且設(shè)有作為熱管的一個(gè)組成部件的冷凝器的第二部件以及插入在第一部件和第二部件之間并且具有形成在其中的用來使吸液芯和冷凝器相互連接的流動(dòng)通道的柔性基底，所述第一部件和第二部件中的至少一個(gè)由聚酰亞胺樹脂制成。因此，即使吸液芯部件和冷凝器部件沒有布置在一個(gè)平面上，也可以將它們安裝。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種冷卻裝置，該裝置包括第一基底，它具有形成在其中的構(gòu)成熱管的開口槽，該開口槽至少排除了與吸液芯對(duì)應(yīng)地設(shè)置的開口槽；第二基底，它由其導(dǎo)熱率基本等于金屬的材料制成，該第二基底至少具有形成在其表面處的用于吸液芯的凹槽，所述表面與所述第一基底連接；第三基底，所述第二基底結(jié)合在其中以便暴露在第三基底的表面上，所述第三基底的所述表面與所述第一基底連接；與所述第一基底的表面連接的蓋子基底(lid-substrate)，以便覆蓋與在那里第一基底和第二基底相互連接的所述第一基底的側(cè)面相對(duì)的所述表面；所述第一基底、第三基底和蓋子基底中的至少一個(gè)由聚酰亞胺樹脂制成。
該蓋子基底與所述第一基底的開口槽緊密接觸，從而可以形成熱管的流動(dòng)通道，并且所述第一基底的厚度變成為流動(dòng)通道的厚度。因此，該流動(dòng)通道其尺寸大大增加，從而提高了該熱管的性能。
優(yōu)選的是，通過連接第一基底和蓋子基底的開口槽而形成的用于工作流體的流動(dòng)通道具有形成在其內(nèi)壁上的菱形碳膜。
在本發(fā)明的冷卻裝置中，第一基底、第三基底和蓋子基底中的至少一個(gè)由聚酰亞胺制成。聚酰亞胺樹脂具有一定程度的吸水性。因此，在其中用于工作流體的流動(dòng)通道由聚酰亞胺樹脂制成的情況中，通過在流動(dòng)通道的表面上形成這種菱形碳膜，從而可以提高耐久性。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種電子設(shè)備，該設(shè)備包括一狹槽，包含有閃存器和驅(qū)動(dòng)器的卡式存儲(chǔ)裝置可以與之連接或脫離；以及設(shè)置在所述狹縫附近的冷卻裝置，該冷卻裝置包括第一基底，具有形成在其中的構(gòu)成熱管的凹槽以便暴露在其表面上，這些凹槽至少排除了與吸液芯對(duì)應(yīng)地設(shè)置的凹槽；第二基底，它由金屬或其導(dǎo)熱率基本上等于金屬的材料制成，該第二基底具有至少形成在其表面處的用于吸液芯的凹槽，所述表面與第一基底連接；以及第三基底，所述第二基底結(jié)合在其中以便暴露在第三基底的表面上，所述第三基底的所述表面與所述第一基底連接，所述第一基底和第三基底中的至少一個(gè)由聚酰亞胺樹脂制成。
本發(fā)明可以用作筆記本大小的個(gè)人計(jì)算機(jī)的中央處理單元、用于安裝外部存儲(chǔ)單元的狹槽以及用于液晶顯示單元等的驅(qū)動(dòng)器的冷卻裝置。由此，可以提高這些設(shè)備的冷卻性能，而且可以使該設(shè)備具有高強(qiáng)度。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供一種生產(chǎn)冷卻裝置的方法，該方法包括以下步驟形成由聚酰亞胺樹脂制成并且具有形成在其中從而暴露在其表面上的用來構(gòu)成熱管的凹槽的第一基底，這些凹槽至少排除了與吸液芯相對(duì)應(yīng)設(shè)置的凹槽；形成由金屬或其導(dǎo)熱率基本上等于金屬的材料制成的第二基底，該第二基底至少具有形成在其上的用于吸液芯的凹槽；將第二基底結(jié)合進(jìn)第三基底中，從而暴露在第三基底的表面上；并且使所述第一基底的表面和所述第三基底的表面相互連接。根據(jù)本發(fā)明，可以有效且安全地生產(chǎn)出具有上述結(jié)構(gòu)的冷卻裝置。
優(yōu)選的是，該方法還包括將由金屬或其導(dǎo)熱率基本上等于金屬的材料制成的第四基底結(jié)合進(jìn)第三基底中以便暴露在第三基底的表面上的步驟。根據(jù)這個(gè)結(jié)構(gòu)，冷凝器部分由具有高導(dǎo)熱率的材料制成，因此可以有效地傳遞熱量。
可以通過對(duì)所述第一基底和所述第二基底進(jìn)行加熱來將第一基底的表面和第三基底的表面相互熔接在一起。因此，可以安全地進(jìn)行該連接，并且由于連接過程簡單，所以可以降低成本。
優(yōu)選的是，該方法還包括在第一基底的凹槽中形成菱形碳膜的步驟。因此，可以提高由聚酰亞胺樹脂制成的基底的使用壽命。由于工作流體的流動(dòng)性增加，所以可以提高冷卻性能。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供一種生產(chǎn)冷卻裝置的方法，該方法包括以下步驟形成具有形成在其中從而暴露在其表面上的用來構(gòu)成熱管的開口槽，這些開口槽至少排除了與吸液芯相對(duì)應(yīng)設(shè)置的開口槽；形成由金屬或其導(dǎo)熱率基本上等于金屬的材料制成的第二基底，該第二基底至少具有形成在其上的用于吸液芯的凹槽；將所述第一基底的第一表面連接在一蓋子基底上以形成用于工作流體的流動(dòng)通道；將第二基底結(jié)合進(jìn)第三基底中，從而暴露在第三基底的表面上；并且將所述第三基底的表面連接在第一基底的第二表面上。
由此，可以有效且安全地生產(chǎn)出具有上述結(jié)構(gòu)的冷卻裝置。
優(yōu)選的是，該方法還包括以下步驟形成由金屬或其導(dǎo)熱率基本上等于該金屬的材料制成的第四基底，該第四基底具有至少一個(gè)形成在其表面上的用于冷凝器的凹槽；并且將第四基底結(jié)合進(jìn)第三基底中從而暴露在第三表面的表面上。由此，可以有效地將散熱裝置(冷凝器)結(jié)合在該裝置中。
優(yōu)選的是，形成工作流體的流動(dòng)通道的步驟包括在流動(dòng)通道的表面上形成菱形薄膜的步驟。由此，生產(chǎn)出其基底的耐久性和冷卻性能增強(qiáng)的冷卻裝置。
附圖的簡要說明

圖1為根據(jù)本發(fā)明的冷卻裝置的結(jié)構(gòu)的分解透視圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的組裝好的冷卻裝置的剖視圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的冷卻裝置的各個(gè)基底的平面圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的冷卻裝置的平面圖，該冷卻裝置由流動(dòng)通道基底、中間基底、冷凝器基底和蒸發(fā)器基底裝配成；圖5A為硅基底的透視圖；圖5B為樹脂基底的透視圖；圖5C為根據(jù)本發(fā)明的聚酰亞胺樹脂-金屬復(fù)合基底的透視圖，從熱擴(kuò)散性能的方面看該基底相當(dāng)于圖5A的硅基底和圖5B的聚酰亞胺樹脂基底；圖6顯示出生產(chǎn)本發(fā)明的冷卻裝置的過程；圖7A、7B、7C、7D和7E示意性地顯示出形成用在本發(fā)明的冷卻裝置中的流動(dòng)通道基底的過程；圖8A、8B、8C和8D示意性地顯示出形成用在本發(fā)明的冷卻裝置中的冷凝器基底和蒸發(fā)器基底的過程；圖9示意性地顯示出使用在本發(fā)明的冷卻裝置中的流動(dòng)通道基底和蓋子基底相互連接的過程；圖10示意性地顯示出將冷凝器基底和蒸發(fā)器基底結(jié)合進(jìn)用在本發(fā)明的冷卻裝置中的中間基底中的過程；圖11示意性地顯示出將流動(dòng)通道基底和中間基底相互連接的過程，所述流動(dòng)通道基底具有與之連接的蓋子基底，所述中間基底具有與之連接的冷凝器基底和蒸發(fā)器基底；圖12示意性地顯示出根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案的冷卻裝置；圖13為其上安裝有本發(fā)明的冷卻裝置的個(gè)人計(jì)算機(jī)的示意性透視圖；并且圖14為其上安裝有本發(fā)明的冷卻裝置的液晶顯示單元的示意性透視圖。
優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)說明之后，將參照這些附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行說明。
(冷卻裝置)圖1為處于分解狀態(tài)中的本發(fā)明冷卻裝置的透視圖。圖2為處于組裝好狀態(tài)中的冷卻裝置的剖視圖。
如在圖1和2中所示一樣，冷卻裝置1包括五個(gè)基底10、20、30、40和50。流動(dòng)通道基底10、中間基底30和蓋子基底50為矩形并且由非熱塑性的聚酰亞胺樹脂制成。冷凝器基底20和蒸發(fā)器基底40為例如由具有高導(dǎo)熱率的金屬例如銅等制成的矩形基底。冷凝器基底20和蒸發(fā)器基底40分別安裝在中間基底30的孔31和32中。對(duì)于這五個(gè)基底10、20、30、40和50而言，其連接表面分別覆蓋有銅薄膜(在這些圖中沒有示出)。通過熱壓連接方法利用由熱塑性聚酰亞胺樹脂(例如由UbeIndustries Ltd.制造的Upilex VT等)構(gòu)成的粘合劑層60使這些基底相互固定。在冷凝器基底20的表面20a上形成有凹槽21，并且在蒸發(fā)器基底40的表面40a上形成有凹槽41。在流動(dòng)通道基底10中形成有一開口槽11。而且，在中間基底30中形成有孔31和32。這些凹槽21和41、開口槽11以及孔31和32通過粘接形成以便用作環(huán)形熱管。
之后，將參照?qǐng)D3對(duì)形成在冷凝器基底20中的凹槽21、形成在蒸發(fā)器基底40中的凹槽41、形成在流動(dòng)通道基底10中的開口槽11以及形成在中間基底30中的孔31和32以及蓋子基底50的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明。
如在圖3中所示一樣，在將要粘接在流動(dòng)通道基底10上的蓋子基底50的表面上形成有一銅薄膜(未示出)。
開口槽11分別形成在流動(dòng)通道基底10中，從而穿過流動(dòng)通道基底10。開口槽11在利用粘接層60將它們粘接在蓋子基底50上時(shí)形成作為工作流體的液體從中流過的液相通道12，作為該工作流體的氣體從中流過的氣相通道15以及其中存儲(chǔ)并且提供液體的容器13。由菱形碳(之后，被稱為DLC)構(gòu)成的薄膜(未示出)可以形成在液相通道12、氣相通道15和容器12的凹槽中，它們可以通過使用蓋子基底50和流動(dòng)通道基底10來形成。作為蓋子基底50和流動(dòng)通道基底10的材料的聚酰亞胺樹脂具有一定程度的吸水性。因此，基底50和10會(huì)變形。由DLC制成的這些薄膜層用作保護(hù)薄膜，由此，該冷卻裝置1具有優(yōu)異的耐久性。
孔31和32形成在中間基底30中，從而穿過中間基底30。
凹槽21形成在冷凝器基底20的表面20a上。這些凹槽21用作使通過氣相通道15被引入在其中的氣體冷凝成液體的冷凝器，并且使所產(chǎn)生的液體循環(huán)到低溫部分16。
凹槽41形成在蒸發(fā)器40的表面40a上。這些凹槽41用作冷卻部分。這些凹槽41如此作用，從而使得通過液相通道12或容器13被引入的液體蒸發(fā)，并且使所產(chǎn)生出的氣體流進(jìn)蒸發(fā)部分14。
圖4顯示出相互連接的基底10、20、30、40和50。
將液體設(shè)置并且密封保持在通過將基底10、20、30、40和50連接在一起而形成的熱管內(nèi)部。使緊密封閉在熱管中的液體循環(huán)流動(dòng)，同時(shí)使之從其氣相改變成其液相，并且在該熱管中反之亦然，由此進(jìn)行熱傳遞。因此，該冷卻裝置1起作用。
之后，將對(duì)液體和氣體的循環(huán)進(jìn)行說明，其中為了方便起見該循環(huán)在液相通道12處開始。
首先，液體通過液相通道12流進(jìn)蒸發(fā)部分14。在該情況中，如果流進(jìn)蒸發(fā)部分14的液體量小于預(yù)定量，則從容器13提供其量用以補(bǔ)償這個(gè)不足的液體，從而防止干枯。
將流進(jìn)蒸發(fā)部分14的液體加熱至沸騰。由于沸騰而產(chǎn)生出的氣體通過氣相通道15流進(jìn)低溫部分16，并且冷凝成液體。通過冷凝產(chǎn)生的液體從低溫部分16流進(jìn)液相通道12以進(jìn)行循環(huán)。
根據(jù)這個(gè)實(shí)施方案，冷凝器基底20和蒸發(fā)器基底40由銅制成。但是，作為這些基底20和40的材料，可以使用硅、鎳等。
圖5A、5B和5C分別示意性地顯示出在預(yù)定時(shí)間中熱量在基底上擴(kuò)散的區(qū)域。圖5顯示出熱量在硅基底上的擴(kuò)散。圖5B顯示出在聚酰亞胺樹脂基底上的熱量擴(kuò)散。圖5C顯示出在結(jié)合到聚酰亞胺樹脂基底中的包含聚酰亞胺樹脂和金屬例如銅的復(fù)合基底上的熱量擴(kuò)散。
如在圖5A中所示一樣，來自熱源A-1的熱量對(duì)于硅基底而言如由圖5A中的箭頭(A-2)所示一樣在較寬的區(qū)域中擴(kuò)散。另一方面，如在圖5B中所示一樣，來自熱源B-1的熱量對(duì)于聚酰亞胺基底而言如由圖5B中的箭頭所示一樣沒有在較寬的區(qū)域中廣泛擴(kuò)散(該熱量在區(qū)域B-2中擴(kuò)散)。
需要預(yù)定量或更多的熱量聚集到蒸發(fā)器，從而該熱管可以起作用。在其中基底由如在圖5A中所示一樣的硅材料制成的情況中，熱管的功能不能充分地實(shí)現(xiàn)，因?yàn)闊崃勘贿^多擴(kuò)散。
另外，需要蒸發(fā)器具有預(yù)定數(shù)值或更高的導(dǎo)熱率，從而該熱管可以起作用。如在圖5B中所示一樣，只是由聚酰亞胺制成的基底的導(dǎo)熱率基本上為零，該熱管的功能不能充分地實(shí)現(xiàn)。
另一方面，根據(jù)本發(fā)明，如在圖5C中所示一樣，來自在聚酰亞胺數(shù)值-金屬復(fù)合基底中的熱源C-1的熱量在金屬部分中高度擴(kuò)散，并且在金屬部分(C-2)的周邊中的聚酰亞胺樹脂區(qū)域中幾乎不擴(kuò)散。因此，在蒸發(fā)器中熱量被充分傳遞，同時(shí)在周圍的聚酰亞胺樹脂部分中熱量難以擴(kuò)散。因此，熱量集中在蒸發(fā)器上。因此，可以令人滿意地執(zhí)行熱管的功能。
本發(fā)明的冷卻裝置1包括分別由聚酰亞胺樹脂制成的流動(dòng)通道基底10、中間基底30和蓋子基底50以及由具有高導(dǎo)熱率的金屬制成并且分別結(jié)合進(jìn)中間基底30的孔31和32中的冷凝器基底20和蒸發(fā)器基底40。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，具有吸液芯的凹槽的蒸發(fā)器基底40由金屬或具有與金屬一樣的高導(dǎo)熱率的材料制成，從而來自熱源的熱量可以高效地傳遞給吸液芯的凹槽。另一方面，由聚酰亞胺樹脂制成的流動(dòng)通道基底10、中間基底30、蓋子基底59等具有較低的導(dǎo)熱率。因此，存儲(chǔ)在吸液芯的熱量擴(kuò)散較少，即該熱量被封閉。因此，可以大大增加潛熱量，從而可以提高熱管的冷卻性能。而且，聚酰亞胺樹脂是熱穩(wěn)定的，并且也是柔性的。因此，該樹脂其強(qiáng)度優(yōu)異，從而可以提高該冷卻裝置1的使用壽命。
(生產(chǎn)冷卻裝置的方法)圖6顯示出生產(chǎn)冷卻裝置的過程。
首先，在流動(dòng)通道基底10中形成開口槽11，并且在中間基底30中形成孔。這些凹槽和孔用作熱管(步驟S601)。將開口槽11形成在由聚酰亞胺樹脂制成的流動(dòng)通道基底10的表面10a處。該開口槽11用作液相通道12、氣相通道15、容器13、蒸發(fā)部分14和低溫部分16。孔31和32形成在由聚酰亞胺樹脂制成的中間基底30中，從而穿過該中間基底30。
圖7A至7E顯示出作為步驟S601的一個(gè)實(shí)施例的形成流動(dòng)通道基底10的過程。
圖7A顯示出在處理之前其厚度大約為25-1000μm的流動(dòng)通道基底10。
然后，如在圖7B中所示一樣，將銅薄膜70形成在流動(dòng)通道基底1-的兩個(gè)側(cè)面上，這兩個(gè)側(cè)面分別粘接在中間基底30和蓋子基底50上。對(duì)于形成該銅薄膜70的方法而言，用氧氣-等離子對(duì)流動(dòng)通道基底10的兩個(gè)側(cè)面進(jìn)行處理以對(duì)該基底進(jìn)行表面改性。然后，通過氣相沉積采用濺射方法在其上形成厚度大約為50nm至1μm的銅薄膜70。
接下來，將具有如在圖7C中所示的銅薄膜70的所形成的流動(dòng)通道基底10安放到真空熱壓機(jī)上，并且在大約10-4Torr至10Torr的降壓下將溫度為150℃至350℃的熱量施加到基底上。在2-60kg/cm2的壓力下通過熱壓粘接將粘接層60固定在蓋子基底50的粘接表面上。
接下來，如在圖7D中所示一樣，將流動(dòng)通道襯底10設(shè)置在激光機(jī)中，從流動(dòng)通道基底10的一個(gè)側(cè)面將由YAG激光產(chǎn)生的三次諧波照射在其上以加工該基底10。在該情況中，必須將用于流動(dòng)通道基底10的所要求圖案提前輸入到激光機(jī)中。
然后，如在圖7E中所示的一樣，通過由激光產(chǎn)生的三次諧波在流動(dòng)通道基底10中形成開口槽11，從而以所要求的圖案穿過基底10。
上面說明了在流動(dòng)通道10中形成開口槽11的方法。對(duì)于中間基底30而言，以與上面所述相同的方式形成銅薄膜和粘接層60，然后通過激光加工以與上面所述相同的方式形成孔。而且，對(duì)于蓋子基底50而言，將銅薄膜70形成在流動(dòng)通道10的粘接表面上。對(duì)于蓋子基底50而言，不需要形成孔。因此，不需要進(jìn)行激光加工。
接下來，在冷凝器基底20和蒸發(fā)器基底40上形成有凹槽，從而可以實(shí)現(xiàn)熱管的功能(步驟602)。
首先，如在圖8A中所示一樣，在板82上形成有例如由作為一種有機(jī)材料的SU 8制成的防腐層(resist layer)81。防腐層83以一種圖案的形式形成在其上。該板82以及層81和83構(gòu)成圖案基底80。
之后，如在圖8B中所示一樣，從圖案層80的上側(cè)照射出UV射線，從而對(duì)防腐層81進(jìn)行蝕刻。
接下來，如在圖8C中所示一樣，從該圖案基底80中將防腐層83剝離。通過銅的電成形來將銅層84形成在所形成的表面上。
然后，如在圖8D中所示一樣從圖案基底80將銅層84剝離。所形成的銅層84構(gòu)成具有凹槽的冷凝器基底20和蒸發(fā)器基底40中的每一個(gè)。
在生產(chǎn)冷卻裝置的下一個(gè)過程中，通過熱壓連接法使流動(dòng)通道基底10和蓋子基底50相連(步驟603)。
如上所述，通過在150℃-350℃下在大約10-4Torr至10Torr的降壓下施加2-60kg/cm2的壓力5-15分鐘，從而流動(dòng)通道基底10和蓋子基底50通過形成在其粘接表面上的銅薄膜和粘接層60相互連接。
在流動(dòng)通道基底10和蓋子基底50相互連接之后，在所產(chǎn)生的用于工作流體的流動(dòng)通道的表面上形成DLC薄膜(未示出)(步驟604)。
具體地說，首先將銅薄膜嵌入到作為工作流體流動(dòng)通道的凹槽的表面中，該凹槽在步驟603中形成，并且將它引入到PBII設(shè)備中。將氧離子注入到凹槽的表面中以改變銅表面。工作流體流動(dòng)通道的沒有被處理的部分即除了所述凹槽之外的部分由作為保護(hù)膜的金屬掩模或防腐掩模保護(hù)。流體通道基底10和蓋子基底50設(shè)置在真空設(shè)備的中心中，并且通過絕緣體與脈沖電源連接。通過抽真空泵將真空設(shè)備抽真空。而且，在離子源處將氧氣、甲烷、氮?dú)?、鈦等轉(zhuǎn)換成脈沖等離子以與脈沖同步提供。如上所述，沒有受到處理的部分由保護(hù)膜保護(hù)。因此，DLC薄膜可以形成在被選擇處理的區(qū)域中，即只是工作流體通道的凹槽。將從離子源提供的甲烷氣體轉(zhuǎn)換成其脈沖等離子。因此，在工作流體流動(dòng)通道的凹槽的改變表面上形成厚為3μm的DLC薄膜。水與表面的接觸角為70度。而且，從離子源提供的CF4氣體被轉(zhuǎn)換成其脈沖-等離子，并且進(jìn)行離子注入大約3分鐘，從而將氟置換了在該表面處的氫。在該情況中，水與該表面的接觸角變?yōu)?10度。因此，將DLC薄膜形成在用于工作流體流動(dòng)通道的凹槽上。上面對(duì)銅的氧化進(jìn)行了說明。在其中使用鈦來代替銅并且注入的情況中，也可以獲得類似的結(jié)果。
如在圖10中所示一樣，使冷凝器基底20和蒸發(fā)器基底40分別與中間基底30的孔31和32連接(步驟605)。
具體地說，從該基底30的粘接表面?zhèn)让鎸⒗淠骰?0和蒸發(fā)器基底40結(jié)合進(jìn)具有形成在粘接表面上的由熱塑性聚酰亞胺樹脂制成的粘接層60的中間基底30中，并且通過在150℃-350℃的預(yù)定溫度下在大約10-4Torr至10Torr的降壓條件下施加2-60kg/cm2的壓力5-15分鐘，從而將它們連接在其上。
最后，如在圖11中所示一樣，將與蓋子基底50連接的流動(dòng)通道基底10連接在與冷凝器基底20和蒸發(fā)器基底40連接的中間基底30上(步驟606)。
具體地說，通過在150℃-350℃的溫度下在大約10-4Torr至10Torr的降壓下施加2-60kg/cm2的壓力5-15分鐘，從而將具有銅薄膜和形成在其粘接表面上的由熱塑性聚酰亞胺樹脂制成的粘接層的中間基底30連接在流動(dòng)通道基底10上。
在該實(shí)施方案中，采用銅作為冷凝器基底20和蒸發(fā)器基底40的材料。也可以采用其它材料例如硅、鎳等。
在該實(shí)施方案中，可以采用熱塑性聚酰亞胺樹脂作為粘接層60?？梢允褂脽峁绦跃埘啺窐渲?。在該情況中，通過加熱使熱固性聚酰亞胺樹脂固化。因此，合適的是在連接的最后階段中對(duì)該粘接層60進(jìn)行加熱。
而且，根據(jù)這個(gè)實(shí)施方案，采用激光加工來形成在流動(dòng)通道10中的開口槽11以及在中間基底30中的孔31和32。這些凹槽和孔可以通過采用模具進(jìn)行成形即通過熱模壓等來形成。在該情況中，如上所述一樣形成在流動(dòng)通道基底10中從而穿過該基底10的開口槽11并不限于開口槽，它可以形成為普通的凹槽。在其中凹槽11形成為普通凹槽的情況中，蓋子基底50和粘接層60變得是不必要的。因此，可以降低該裝置的尺寸。還有，優(yōu)選的是，在構(gòu)成熱管的流動(dòng)通道的凹槽上形成DLC薄膜。
參照對(duì)流動(dòng)通道基底10的開口槽11和中間基底30的孔31和32的加工，可以采用蝕刻法(采用聯(lián)氨、KOH等堿溶液的化學(xué)蝕刻，或采用氧等離子的等離子蝕刻)、噴砂等方法。
根據(jù)該實(shí)施方案，采用UV-LIGA方法來形成冷凝器基底20和蒸發(fā)器基底40。可以通過光刻、機(jī)加工、反應(yīng)離子蝕刻(RIE)等來進(jìn)行該成形。
根據(jù)上述生產(chǎn)方法可以有效地生產(chǎn)出熱管。
(冷卻裝置的其它實(shí)施例)圖12顯示出一種柔性冷卻裝置120，其中冷凝器部件122和蒸發(fā)器部件124通過柔性基底121相互連接。
冷凝器部件122和蒸發(fā)器部件124分別由聚酰亞胺樹脂制成。冷凝器基底20和蒸發(fā)器基底40通過上述方法結(jié)合在其中。
柔性基底121由塑料制成，并且包含有熱管的流動(dòng)通道123。這些部件和基底結(jié)合在一起形成熱管。
柔性基底121可以按要求變形。例如，蒸發(fā)器部件124例如安裝在電子設(shè)備的加熱單元上，并且可以將柔性襯底設(shè)置成與電子設(shè)備的表面部件緊密接觸地延伸。
根據(jù)冷卻裝置的上述結(jié)構(gòu)，即使在狹窄的空間中也能有效地安裝該熱管。因此，可以減小電子設(shè)備等的尺寸或厚度。
(電子設(shè)備)圖13為其中安裝有本發(fā)明的冷卻裝置的個(gè)人計(jì)算機(jī)的示意性透視圖。
個(gè)人計(jì)算機(jī)130包含有可以與具有閃存器133和驅(qū)動(dòng)器132的存儲(chǔ)媒介132連接或脫離的一狹槽131和中央處理單元(CPU)135。本發(fā)明的冷卻裝置1可以如此布置在個(gè)人計(jì)算機(jī)130中，從而吸液芯例如位于放置在狹槽131中的存儲(chǔ)媒介134的驅(qū)動(dòng)器132下方。
此外，本發(fā)明的冷卻裝置1可以如此布置，從而將蒸發(fā)器放置在中央處理單元135附近。在該情況中，冷凝器適合設(shè)置在冷卻風(fēng)扇等(未示出)附近。由此，通過該蒸發(fā)器來吸收從中央處理單元135中產(chǎn)生出的熱量。該熱量由于冷卻風(fēng)扇的作用而從冷凝器中釋放出來。因此，可以使該中央處理單元135冷卻。
在上面的說明中，將個(gè)人計(jì)算機(jī)當(dāng)作電子設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例。可以將本發(fā)明的冷卻裝置安裝到其它電子設(shè)備例如數(shù)字照相機(jī)、攝像機(jī)等上。
(顯示單元)
圖14為其上安裝有本發(fā)明的冷卻裝置的液晶顯示單元的示意性透視圖。
液晶顯示單元140包含一驅(qū)動(dòng)器141、一顯示部分142和一冷卻風(fēng)扇143。本發(fā)明的冷卻裝置1如此布置在液晶顯示單元中，從而蒸發(fā)器設(shè)置在驅(qū)動(dòng)器141附近，并且冷凝器設(shè)置在冷卻風(fēng)扇143附近。通過蒸發(fā)器來吸收由于液晶顯示單元140的操作而導(dǎo)致的從驅(qū)動(dòng)器142產(chǎn)生出的熱量。吸收熱使得在冷卻裝置1中的液體蒸發(fā)并且通過流動(dòng)通道流進(jìn)冷凝器。冷卻風(fēng)扇143使該冷凝器冷卻，從而流進(jìn)該冷凝器的氣體的熱量釋放出，并且該氣體再次液化。在冷凝器中產(chǎn)生出的液體通過流動(dòng)通道流進(jìn)蒸發(fā)器，并且吸收從驅(qū)動(dòng)器141中產(chǎn)生出的熱量以再次蒸發(fā)。通過在冷卻裝置1中的液體的上述循環(huán)可以使驅(qū)動(dòng)器141冷卻。同樣可以通過將蒸發(fā)器設(shè)置在顯示部分142附近來使顯示部分142冷卻。
權(quán)利要求
1.一種冷卻裝置，該裝置包括第一基底，具有形成在其中從而暴露在其表面上的用于構(gòu)成熱管的凹槽，這些凹槽至少排除了與吸液芯對(duì)應(yīng)地設(shè)置的凹槽；第二基底，它由金屬或其導(dǎo)熱率基本上等于金屬的材料制成，該第二基底至少具有形成在其表面處的用于吸液芯的凹槽，所述表面與第一基底連接；以及第三基底，所述第二基底結(jié)合在其中從而暴露在第三基底的表面上，所述第三基底的所述表面與所述第一基底連接；所述第一基底和第三基底中的至少一個(gè)由聚酰亞胺樹脂制成。
2.如權(quán)利要求1所述的冷卻裝置，還包括由金屬或其導(dǎo)熱率基本上等于金屬的材料制成的第四基底，該第四基底具有形成在其表面上用于冷凝器的至少一個(gè)凹槽，所述第四基底的所述表面連接在所述第一基底上，并且所述第四基底結(jié)合到第三基底中從而暴露到所述第三基底的表面上。
3.如權(quán)利要求2所述的冷卻裝置，其中所述第二基底和所述第四基底中的至少一個(gè)由含有銅或鎳的金屬制成。
4.如權(quán)利要求1所述的冷卻裝置，其中所述第一基底具有形成在所述凹槽的表面上的菱形碳膜。
5.如權(quán)利要求4所述的冷卻裝置，其中相互連接的所述第一基底和所述第三基底在物理上相互隔開進(jìn)入包含第二基底的區(qū)域以及包含作為該熱管的一個(gè)組成部件的冷凝器的區(qū)域，并且冷卻裝置還包括插入在這些分開區(qū)域之間的柔性基底，該柔性基底具有形成在其中的流動(dòng)通道，從而使吸液芯和冷凝器相互連接。
6.一種冷卻裝置，它包括第一部件，它至少具有作為熱管的一組成部件的吸液芯；第二部件，它在物理上與第一部件分開并且設(shè)有作為熱管的一個(gè)組成部件的冷凝器；以及柔性基底，它插入在第一部件和第二部件之間并且具有形成在其中的用來使吸液芯和冷凝器相互連接的流動(dòng)通道；所述第一部件和第二部件中的至少一個(gè)由聚酰亞胺樹脂制成。
7.一種冷卻裝置，它包括第一基底，它具有形成在其中的構(gòu)成熱管的開口槽，該開口槽至少排除了與吸液芯對(duì)應(yīng)地設(shè)置的開口槽；第二基底，它由其導(dǎo)熱率基本等于金屬的材料制成，該第二基底至少具有形成在其表面處的用于吸液芯的凹槽，所述表面與所述第一基底連接；第三基底，所述第二基底結(jié)合在其中以便暴露在第三基底的表面上，所述第三基底的所述表面與所述第一基底連接；以及與所述第一基底的表面連接的蓋子基底，以便覆蓋與在那里第一基底和第二基底相互連接的所述第一基底的側(cè)面相對(duì)的所述表面；所述第一基底、第三基底和蓋子基底中的至少一個(gè)由聚酰亞胺樹脂制成。
8.如權(quán)利要求7所述的冷卻裝置，其中通過使所述第一基底的開口槽與所述蓋子基底連接而形成的用于工作流體的所述流動(dòng)通道具有形成在其中的菱形碳膜。
9.一種電子設(shè)備，該設(shè)備包括一狹槽，包含有閃存器和驅(qū)動(dòng)器的卡式存儲(chǔ)裝置可以與之連接或脫離；以及設(shè)置在所述狹縫附近的冷卻裝置，該冷卻裝置包括第一基底，具有形成在其中以便暴露在其表面上的構(gòu)成熱管的凹槽，這些凹槽至少排除了與吸液芯對(duì)應(yīng)地設(shè)置的凹槽；第二基底，它由金屬或其導(dǎo)熱率基本上等于金屬的材料制成，該第二基底至少具有形成在其表面處的用于吸液芯的凹槽，所述表面與第一基底連接；以及第三基底，所述第二基底結(jié)合在其中以便暴露在第三基底的表面上，所述第三基底的所述表面與所述第一基底連接；所述第一基底和第三基底中的至少一個(gè)由聚酰亞胺樹脂制成。
10.一種顯示單元，它包括一顯示部分；用于進(jìn)行顯示的一驅(qū)動(dòng)器；以及一冷卻裝置，該冷卻裝置包括第一基底，具有形成在其中以便暴露在其表面上的構(gòu)成熱管的凹槽，這些凹槽至少排除了與吸液芯對(duì)應(yīng)地設(shè)置的凹槽；第二基底，它由金屬或其導(dǎo)熱率基本上等于金屬的材料制成，該第二基底至少具有形成在其表面處的用于吸液芯的凹槽，所述表面與第一基底連接；以及第三基底，所述第二基底結(jié)合在其中以便暴露在第三基底的表面上，所述第三基底的所述表面與所述第一基底連接；所述第一基底和第三基底中的至少一個(gè)由聚酰亞胺樹脂制成。
11.一種電子設(shè)備，它包括一中央處理單元；以及設(shè)置在所述中央處理單元附近的一冷卻裝置，所述冷卻裝置包括第一基底，具有形成在其中從而暴露在其表面上的用來構(gòu)成熱管的凹槽，這些凹槽至少排除了與吸液芯對(duì)應(yīng)地設(shè)置的凹槽；第二基底，它由金屬或其導(dǎo)熱率基本上等于金屬的材料制成，該第二基底至少具有形成在其表面處的用于吸液芯的凹槽，所述表面與第一基底連接；以及第三基底，所述第二基底結(jié)合在其中以便暴露在第三基底的表面上，所述第三基底的所述表面與所述第一基底連接；所述第一基底和第三基底中的至少一個(gè)由聚酰亞胺樹脂制成。
12.一種生產(chǎn)冷卻裝置的方法，該方法包括以下步驟形成由聚酰亞胺樹脂制成并且具有形成在其中從而暴露在其表面上的用來構(gòu)成熱管的凹槽，這些凹槽至少排除了與吸液芯相對(duì)應(yīng)設(shè)置的凹槽；形成由金屬或其導(dǎo)熱率基本上等于金屬的材料制成的第二基底，該第二基底至少具有形成在其上的用于吸液芯的凹槽；將第二基底結(jié)合進(jìn)第三基底中，從而暴露在第三基底的表面上；并且使所述第一基底的表面和所述第三基底的一個(gè)表面相互連接。
13.如權(quán)利要求12所述的生產(chǎn)冷卻裝置的方法，還包括以下步驟形成由金屬或其導(dǎo)熱率基本上等于金屬的材料制成的第四基底，該第四基底具有形成在其表面上的用于冷凝器的凹槽；并且將所述第四基底結(jié)合進(jìn)所述第三基底，從而暴露在所述第三基底的表面上。
14.如權(quán)利要求12所述的生產(chǎn)冷卻裝置的方法，還包括以下步驟在所述第一基底的所述凹槽中形成菱形碳膜。
15.一種生產(chǎn)冷卻裝置的方法，該方法包括以下步驟形成具有形成在其中的用來構(gòu)成熱管的開口槽，這些槽至少排除了與吸液芯相對(duì)應(yīng)設(shè)置的槽；形成由金屬或其導(dǎo)熱率基本上等于金屬的材料制成的第二基底，該第二基底至少具有形成在其上的用于吸液芯的凹槽；將所述第一基底的第一表面連接在一蓋子基底上以形成用于工作流體的流動(dòng)通道；將第二基底結(jié)合進(jìn)第三基底中，從而暴露在第三基底的表面上；并且將第一基底的第二表面連接在所述第三基底的表面上。
16.如權(quán)利要求15所述的生產(chǎn)冷卻裝置的方法，還包括以下步驟形成由金屬或其導(dǎo)熱率基本上等于金屬的材料制成的第四基底，該第四基底具有形成在其表面上的用于冷凝器的凹槽；并且將所述第四基底結(jié)合進(jìn)所述第三基底，從而暴露在所述第三基底的表面上。
17.如權(quán)利要求15所述的生產(chǎn)冷卻裝置的方法，其中形成用于工作流體的流動(dòng)通道的步驟包括在所述流動(dòng)通道的表面上形成菱形薄膜的步驟。
全文摘要
一種冷卻裝置，它包括每個(gè)都由聚酰亞胺樹脂制成的一流動(dòng)通道基底、一中間基底和一蓋子基底以及結(jié)合進(jìn)中間基底的孔中的冷凝器基底和蒸發(fā)器基底，冷凝器基底和蒸發(fā)器基底都由具有高導(dǎo)熱率的金屬制成，由此可以將來自熱源的熱量封閉到蒸發(fā)器基底和冷凝器基底中，從而可以大大增加潛熱量。
文檔編號(hào)F28D15/02GK1472802SQ0314623
公開日2004年2月4日 申請(qǐng)日期2003年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月5日
發(fā)明者大海元 , 大海元祐, 作, 加藤豪作, 外崎峰広 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社