專利名稱：熱管和電子裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及熱管，并且更具體地，本發(fā)明涉及用于冷卻加熱元件的熱管。
背景技術(shù)：
在電子裝置中，電子零件通常構(gòu)造為加熱元件，該加熱元件通過流過內(nèi)部的電流產(chǎn)生熱。如果加熱元件的生熱達到固定溫度或更高的溫度，那么就會有不能確保操作的問題，由此對電子裝置的其它零件產(chǎn)生不利影響，并且可能對殼體產(chǎn)生不利影響。結(jié)果，可能導(dǎo)致電子裝置的性能下降。已經(jīng)提出來各種建議來冷卻加熱元件，例如，通過密封冷卻介質(zhì)的蒸發(fā)和冷凝來冷卻的熱管。在該實施例中，熱管將熱從加熱元件傳遞至冷卻介質(zhì)，冷卻介質(zhì)在與熱接觸時蒸發(fā)，由此進行散熱。然后，蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)通過熱耗散而冷凝，并且其再次在連續(xù)的閉合循環(huán)中回流。從而，熱管可以通過反復(fù)蒸發(fā)和冷凝來冷卻加熱元件。在日本專利No. 3233808和未經(jīng)審查的日本專利公布No. 11-101585中已經(jīng)公開了熱管的典型實施例。更具體地，‘808專利公開了一種用于將熱從加熱元件傳遞至熱耗散構(gòu)件的冷卻系統(tǒng)。也就是，作為待冷卻的對象，‘808專利說明了具有大熱值的加熱元件一甚至是單質(zhì)，例如半導(dǎo)體集成電路，并且將熱從加熱元件傳遞至熱接收部分、熱傳導(dǎo)元件和熱耗散部分，以冷卻加熱元件。在不同的范圍中，‘585專利申請公開了具有冷卻功能的電路板。近年來，各種類型的需要冷卻的加熱元件使得熱管不僅需要冷卻中央處理單元 (CPU)和大型半導(dǎo)體集成電路，而且還需要冷卻包括發(fā)光器件(LED)的發(fā)光元件。在這種情況下，發(fā)光元件通常非常緊湊并且由包括多個元件的組構(gòu)成。在這種情況下，安裝發(fā)光元件和熱管的空間通常是狹窄的空間?！?08專利中公開的冷卻系統(tǒng)使熱從熱接收部分朝向熱傳導(dǎo)元件擴散。因此，‘808 專利中公開的冷卻系統(tǒng)需要將發(fā)光元件布置在熱接收部分的背面中。然而，存在的問題是發(fā)光元件隱藏在冷卻系統(tǒng)的構(gòu)件之后。如果冷卻系統(tǒng)以直立的方式沿大致豎直的方向設(shè)置以避免這個問題，那么所產(chǎn)生的問題在于冷卻系統(tǒng)占據(jù)了額外的體積。因為熱從對應(yīng)于起始點的發(fā)光元件徑向地擴散，所以冷卻系統(tǒng)的構(gòu)件從對應(yīng)于起始點的發(fā)光元件向上下左右膨脹。因此，為了減小安裝體積，需要將發(fā)光元件布置在冷卻系統(tǒng)的構(gòu)件的端部部分中。 然而，在‘808專利公開的冷卻系統(tǒng)中，存在的問題是，從端部部分到熱傳導(dǎo)元件的熱擴散能力低，并且在發(fā)光元件布置在端部部分中的情況下冷卻能力低。這以同樣的方式應(yīng)用于熱管，其中熱接收部分、穿過由熱接收部分蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)的管、以及冷卻從管接收的蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)的冷卻部分由不同的構(gòu)件構(gòu)成，而與‘808專利中的冷卻系統(tǒng)無關(guān)。換言之，即使意在將發(fā)光元件布置在熱接收部分的端部部分中以減小安裝體積，然而常規(guī)熱管和冷卻系統(tǒng)中的冷卻能力是不足的。此外，因為與半導(dǎo)體集成電路相比，發(fā)光元件通常是緊湊的并且多個發(fā)光元件被布置，所以存在的問題是，發(fā)光元件難以布置在熱接收部分的中心附近。
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此外，在‘585專利申請的電路板中，盡管多個狹窄的孔是對準的并且發(fā)光元件容易布置在端部部分中，但是其不具有適合于使蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)擴散且使冷凝的冷卻介質(zhì)回流的結(jié)構(gòu)，除了狹窄的孔是獨立的之外。因此，‘585專利申請中的電路板不適合于冷卻布置在端部部分中的發(fā)光元件。如上所述，通過將緊的湊加熱元件布置在端部部分中以減小安裝體積，常規(guī)熱管和冷卻系統(tǒng)不可能以高效率冷卻布置在端部部分中的加熱元件。具體地，常規(guī)的熱管和冷卻系統(tǒng)不能通過充分利用熱管和冷卻系統(tǒng)的整個構(gòu)件(即，整個體積)來有效地冷卻布置在端部部分中的加熱元件。此外，在諸如高亮LED等的發(fā)光元件中，考慮到傅立葉法則，(1)重要的是有效地擴散熱以降低熱通量。換言之，需要執(zhí)行冷卻功能而熱管不會蒸干(蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)不能冷凝的狀態(tài))，即使高熱通量流入熱管。此外，(2)與熱耗散構(gòu)件組合必須是合適的，該熱耗散構(gòu)件冷卻由熱管擴散以被傳遞的熱?？紤]到這一點，在‘808專利的冷卻系統(tǒng)中，因為換熱器板元件由金屬板構(gòu)成，所以熱擴散效果不夠并且不可能使熱通量變小。結(jié)果，難以將加熱元件的溫度保持得較低。此外，在換熱器板元件中，從加熱元件接收的熱根據(jù)溫度梯度沿徑向模式被傳遞，并且沒有設(shè)置使熱相對于熱傳遞路徑正向地流入的結(jié)構(gòu)。因此，熱不能有效地流入到熱傳遞路徑中。‘585專利申請中的電路板僅僅能單向地傳遞熱。在加熱元件的熱值達到100W(在亮LED中熱值可以達到100W)的情況下，含在電路板中的冷卻介質(zhì)變干，不能夠進行加熱元件的冷卻。因為含在電路板中的冷卻介質(zhì)的擴散方向和回流方向是單向的，所以蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)難以被充分冷卻，并且將產(chǎn)生變干。換言之，需要一種冷卻設(shè)備，其能夠有效地擴散和傳遞來自尺寸小但是熱值大的電子零件和電子元件的熱，以進行熱耗散。同時，重要的是，在擴散和傳遞來自加熱元件的熱時，幾乎沒有阻礙熱的流入的元件。此外，被蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)的擴散通過有效地利用熱管的殼體而進行，由此需要有效地冷卻被蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)。換言之，在熱值非常高的緊湊發(fā)光元件中，重要的是(1)用作加熱元件的發(fā)光元件容易安裝到端部部分上；(2)即使其安裝到端部部分上，整體安裝體積也不能太大；(3) 幾乎沒有對所接收的熱的擴散和傳遞進行阻礙的元件；(4)可以利用整個熱管擴散和傳遞熱；( 通過使用整個熱管三維地執(zhí)行被蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)的擴散和被冷凝的冷卻介質(zhì)的回流。通過考慮到這些要求而得到本發(fā)明，并且本發(fā)明的目的在于提供一種熱管和電子裝置，其能夠有效地冷卻布置在端部部分中的發(fā)光元件，使其能夠有效地將發(fā)光元件安裝在狹窄的空間中。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述目的，根據(jù)本發(fā)明，提供一種熱管，其包括上板；與上板相對的下板； 層疊在上板和下板之間的一個中間板或多個中間板；主體部分，其由上板、下板和中間板的層疊形成并且能夠密封冷卻介質(zhì)；蒸汽擴散路徑，其能夠擴散蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)；以及毛細流動路徑，其能夠回流冷凝的冷卻介質(zhì)，其中蒸汽擴散路徑從主體部分的第一端部部分朝向與第一端部部分相對的第二端部部分形成。
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根據(jù)本發(fā)明的熱管將與諸如高亮LED的緊湊電子零件對應(yīng)的加熱元件容易地安裝到其端部部分上。此外，根據(jù)本發(fā)明的熱管能夠?qū)碜园惭b有加熱元件的端部部分的熱有效地擴散至與端部部分相對的端部部分。具體地，因為通過三維地充分利用整個熱管而能夠擴散蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)并且回流冷凝的冷卻介質(zhì)，所以能夠有效地冷卻蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)。結(jié)果，即使在具有非常高熱值的高亮LED等安裝在端部部分中的情況下，根據(jù)本發(fā)明的熱管也能夠保持冷卻功能而不會產(chǎn)生任何變干等。


本發(fā)明的結(jié)構(gòu)構(gòu)造和操作方式，以及本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點，可以通過參考以下結(jié)合附圖的詳細說明得到最好的理解，其中相同的附圖標記表示相同的元件，并且其
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圖1根據(jù)本發(fā)明的熱管的內(nèi)側(cè)視圖2是圖1的熱管的剖視圖3是圖1的熱管的分解剖視圖4是圖1的熱管的內(nèi)側(cè)視圖5根據(jù)本發(fā)明的電子裝置的一部分的內(nèi)側(cè)視圖
圖6是圖1的熱管的修改實施例的內(nèi)側(cè)視圖7是表示三個實施例的示意圖8是實施例1至3中的熱管表面的溫度分布圖
圖9是實施例1至3中的熱管表面的溫度分布圖
圖10是示出實驗結(jié)果的解釋圖11根據(jù)本發(fā)明的熱管的透視圖12是圖1的具有彎曲形的熱管的安裝圖13是圖1的熱管的安裝圖14是圖1的熱管的分解圖；以及
圖15根據(jù)本發(fā)明的電子裝置的透視圖。
具體實施例方式雖然本發(fā)明可能具有不同形式的實施方式，但是在圖中示出并且將在本文中詳細地描述具體的實施方式，應(yīng)當理解本文所討論的應(yīng)當被認為是本發(fā)明的原理的范例，并且不用來限制本發(fā)明而僅僅是說明性的。此外，在附圖所示的實施方式中，用來解釋本發(fā)明的各個元件的結(jié)構(gòu)和運動的方向表示，例如上、下、左、右、前、后等，不是絕對的，而是相對的。 當元件處于圖中所示的位置時，這些表示是合適的。然而，如果元件的位置描述發(fā)生變化， 那么假定這些表示將相應(yīng)地變化。根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供一種熱管，其包括上板；與上板相對的下板；層疊在上板和下板之間的一個中間板或多個中間板；主體部分，其由上板、下板和中間板的層疊形成并且能夠密封冷卻介質(zhì)；蒸汽擴散路徑，其能夠擴散蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)；以及毛細流動路徑，其能夠回流冷凝的冷卻介質(zhì)，其中蒸汽擴散路徑從主體部分的第一端部部分朝向
6與第一端部部分相對的第二端部部分形成。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，熱管能夠?qū)碜圆贾迷诘谝欢瞬坎糠种械募訜嵩臒嵊行У財U散至第二端部部分。此外，熱管可以利用其整體來擴散蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)和回流冷凝的冷卻介質(zhì)，并且不會阻礙彼此的擴散和回流。因此，能夠通過有效地利用整個熱管來擴散布置在端部部分中的加熱元件的熱。在根據(jù)本發(fā)明的第二個方面的熱管中，除了第一個方面，蒸汽擴散路徑的第二端部部分的寬度還大于第一端部部分的寬度。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在布置有加熱元件的第一端部部分中蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)可以朝向第二端部部分擴散而沒有被阻礙。因此，提高了從第一端部部分朝向熱管的第二端部部分的熱擴散能力。在根據(jù)本發(fā)明的第三個方面的熱管中，除了第二個方面，蒸汽擴散路徑從第一端部部分至第二端部部分朝向端部變寬。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在布置有加熱元件的第一端部部分中蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)可以朝向第二端部部分擴散而沒有被阻礙。因此，提高了從第一端部部分朝向熱管的第二端部部分的熱擴散能力。在根據(jù)本發(fā)明的第四個方面的熱管中，除了第一個方面，蒸汽擴散路徑的第二端部部分的寬度大致等于第一端部部分的寬度。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，在布置有加熱元件的第一端部部分中蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)可以朝向第二端部部分擴散而沒有被阻礙，并且冷凝的冷卻介質(zhì)可以回流而沒有被阻礙。換言之，蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)的擴散和冷凝的冷卻介質(zhì)的回流可以以合適的平衡進行運動。結(jié)果，熱管可以有效地擴散來自布置在端部部分中的加熱元件的熱。在根據(jù)本發(fā)明的第五個方面的熱管中，除了第一個方面至第四個方面中任一個之外，中間板具有凹口部分和內(nèi)通孔，凹口部分形成蒸汽擴散路徑，并且內(nèi)通孔形成毛細流動路徑。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，即使在薄熱管的內(nèi)部部分中，也能夠容易地形成蒸汽擴散路徑和毛細流動路徑，該蒸汽擴散路徑可以沿平面和厚度方向擴散蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)，該毛細流動路徑可以沿豎直方向或者沿豎直和平面方向回流冷凝的冷卻介質(zhì)。在根據(jù)本發(fā)明的第六個方面的熱管中，除了第五個方面之外，中間板的數(shù)量是復(fù)數(shù)，分別設(shè)置在多個中間板內(nèi)的內(nèi)通孔僅僅部分地重疊，并且毛細流動路徑形成為具有比內(nèi)通孔沿水平方向的橫截面面積小的橫截面面積。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可以容易地形成具有更微小流動路徑的毛細流動路徑。在根據(jù)本發(fā)明的第七個方面的熱管中，除了第一個方面至第六個方面中任一個之外，上板和下板中的每個還設(shè)有凹入部分，該凹入部分與毛細流動路徑和蒸汽擴散路徑的至少一部分連通。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，蒸汽擴散路徑不僅可以沿平面方向還可以沿厚度方向擴散蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)。此外，與蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)接觸的表面區(qū)域變大，并且促進了蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)的冷卻。此外，促進了冷凝的冷卻介質(zhì)回流至毛細流動路徑。在根據(jù)本發(fā)明的第八個方面的熱管中，除了第一個方面至第七個方面中任一個之外，蒸汽擴散路徑沿平面方向和厚度方向擴散蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)，并且毛細流動路徑沿豎直
7方向或者沿豎直和平面方向回流冷凝的冷卻介質(zhì)。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，熱管可以實現(xiàn)從第一端部部分朝向第二端部部分的有效熱擴散。將參考附圖，給出對根據(jù)本發(fā)明的實施方式的說明。注意到，本說明書中的熱管指的是，通過重復(fù)密封在內(nèi)部空間中的冷卻介質(zhì)由于從加熱元件施加的熱而蒸發(fā)，并且重復(fù)蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)被冷卻而冷凝，來實現(xiàn)冷卻加熱元件的功能的構(gòu)件、零件、設(shè)備和裝置。實施方式1——熱管的概念的說明首先，將給出對熱管的概念的說明。熱管被構(gòu)造成使得冷卻介質(zhì)被密封在內(nèi)部部分中，并且形成熱接收表面的表面與包括電子零件的加熱元件接觸。內(nèi)部冷卻介質(zhì)通過從加熱元件接收熱而被蒸發(fā)，并且在蒸發(fā)的時候吸收加熱元件的熱。蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)在熱管中運動(被擴散)。加熱元件的熱由于該運動而被傳遞。運動的蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)在熱管的熱耗散表面等中(或者通過輔助冷卻構(gòu)件，例如散熱器、冷卻風扇等)被冷卻，從而被冷凝。被冷凝而變成液體的冷卻介質(zhì)回流到熱管的內(nèi)部部分中，以再次運動至熱接收表面。已經(jīng)運動至熱接收表面的冷卻介質(zhì)再次被蒸發(fā)，以吸收加熱元件的熱。熱管通過冷卻介質(zhì)的重復(fù)蒸發(fā)和冷凝而冷卻加熱元件，如上所述。因此，熱管需要在其內(nèi)部部分中具有擴散蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)的蒸汽擴散路徑和回流冷凝的冷卻介質(zhì)的毛細流動路徑。熱管的實施例包括具有下述結(jié)構(gòu)并且具有管狀形狀的熱管，該結(jié)構(gòu)使冷凝的冷卻介質(zhì)沿豎直方向回流以及使蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)沿豎直方向擴散；以及具有下述結(jié)構(gòu)的熱管，在該結(jié)構(gòu)中，與加熱元件接觸的熱接收部分和冷卻該冷卻介質(zhì)的冷卻部分彼此獨立并且通過管連接。具有這些結(jié)構(gòu)的熱管具有復(fù)雜的形狀，以通過諸如管的熱傳遞元件傳送由于熱接收部分接收的熱而蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)，并且該熱管難以將加熱元件安裝在端部部分中。因此， 需要板狀熱管。然而，因為板狀熱管被構(gòu)造成將來自中心的熱擴散至周邊或者僅僅線性地或單向地擴散熱，所以相對于具有大熱值的加熱元件，板狀熱管不能夠在沒有變干的情況下實現(xiàn)從端部部分的熱擴散。根據(jù)本發(fā)明的熱管可以將加熱元件安裝在端部部分中，不需要安裝體積，并且能夠通過三維地充分利用整個熱管以擴散熱來冷卻加熱元件。整體結(jié)構(gòu)首先，參考圖1和2，給出對熱管的整體結(jié)構(gòu)的說明。圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施方式1的熱管的內(nèi)側(cè)視圖，并且圖2是根據(jù)本發(fā)明的實施方式1的熱管的剖視圖。圖1示出了從上方穿過熱管的內(nèi)部部分觀察所得到的視圖，并且圖2示出了從熱管的端部部分觀察的剖視圖。熱管1設(shè)有上板3、下板4、一個中間板5或多個中間板5、蒸汽擴散路徑6和毛細流動路徑7。下板4與上板3相對，并且一個中間板5或多個中間板5層疊在上板3和下板4之間。通過層疊和粘接上板3、下板4和中間板5而形成主體部分2，該主體部分2具有可以密封冷卻介質(zhì)11的內(nèi)部空間。熱管1可以通過密封在內(nèi)部空間中的冷卻介質(zhì)的蒸
8發(fā)和冷凝來冷卻加熱元件。蒸汽擴散路徑6由凹口部分8形成，并且毛細流動路徑57由內(nèi)通孔9形成。蒸汽擴散路徑6擴散蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)。蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)經(jīng)由蒸汽擴散路徑6擴散至平面方向和厚度方向中的至少一個方向。具體地，因為蒸汽擴散路徑6形成為從上板3 至下板4，并且蒸汽擴散路徑6的至少一部分與在上板3和下板4的至少一部分中形成的凹入部分12連通，所以通過接收來自加熱元件的熱而被蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)沿著平面方向和厚度方向三維地擴散。如圖1中明顯所示，蒸汽擴散路徑6形成為從第一端部部分15朝向第二端部部分 16。因此，蒸汽擴散路徑6將蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)從第一端部部分15朝向第二端部部分16擴散。換言之，熱管1具有從端部部分15朝向端部部分16的熱擴散特征。毛細流動路徑7使冷卻的和冷凝的冷卻介質(zhì)回流。毛細流動路徑7沿豎直方向或者豎直和平面方向回流冷凝的冷卻介質(zhì)。換言之，毛細流動路徑7使冷凝的冷卻介質(zhì)以與蒸汽擴散路徑6相同的方式三維地運動。此時，因為毛細流動路徑7的至少一部分與凹入部分12的至少一部分連通，所以冷凝的冷卻介質(zhì)從上板3的凹入部分12運動至毛細流動路徑7，反之亦然。因此，冷卻介質(zhì)也可以沿豎直方向運動。同樣，因為毛細流動路徑7 二維地形成在內(nèi)部空間中，所以冷卻介質(zhì)也可以沿平面方向運動。如上所述，毛細流動路徑7也可以三維地回流冷凝的冷卻介質(zhì)。此外，因為毛細流動路徑7與蒸汽擴散路徑6的形狀相符地形成于整個第一端部部分15和第二端部部分16上，所以毛細流動路徑7使冷凝的冷卻介質(zhì)從第二端部部分16 朝向第一端部部分15回流。因為蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)的擴散和冷凝的冷卻介質(zhì)的回流在第一端部部分15和第二端部部分16之間進行，所有能有效地冷卻來自布置在第一端部部分15中的加熱元件的熱。 來自由第一端部部分15接收的加熱元件的熱從第一端部部分15擴散至第二端部部分16。 因為熱從第一端部部分15擴散至第二端部部分16，所以該擴散等效于利用整個熱管1進行的擴散。此外，因為擴散是在整個熱管1中三維地進行的，所以蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)趨于被冷卻。這是因為蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)通過利用整個熱管1進行運動，并且與連接到外側(cè)的構(gòu)件(上板3、下板4和側(cè)表面)接觸的區(qū)域變得更寬。同樣，因為毛細流動路徑7使冷凝的冷卻介質(zhì)從第二端部部分16運動至第一端部部分15，所以冷凝的冷卻介質(zhì)被供應(yīng)至第一端部部分15。因為毛細流動路徑7處于與蒸汽擴散路徑6分開的狀態(tài)，所以毛細流動路徑7可以回流冷凝的冷卻介質(zhì)而不受擴散的蒸汽阻礙。因此，可以高速地進行冷凝的冷卻介質(zhì)的回流。結(jié)果，冷凝的冷卻介質(zhì)被重復(fù)地供應(yīng)至布置有加熱元件的第一端部部分15。特別是，此時，不僅蒸汽擴散路徑6形成為從第一端部部分15朝向第二端部部分 16，而且毛細流動路徑7以與蒸汽擴散路徑6的位置相對應(yīng)的方式形成為從第二端部部分 16朝向第一端部部分15，從而在第一端部部分15和第二端部部分16之間形成可以形成多個通道的多個蒸汽擴散路徑6和毛細流動路徑7。此外，如圖1所示，因為蒸汽擴散路徑6 和毛細流動路徑7交替地排列，同時位于第一端部部分15和第二端部部分16之間，使得一個蒸汽擴散路徑6和一個毛細流動路徑7彼此相鄰，能夠獲得蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)從第一端部部分15至第二端部部分16的擴散與冷凝的冷卻介質(zhì)從第二端部部分16至第一端部部分
915的回流之間的平衡。在通過熱管冷卻加熱元件時，不僅需要蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)的擴散，而且需要冷凝的冷卻介質(zhì)的有效回流。為此，因為蒸汽擴散路徑6和毛細流動路徑7形成在整個第一端部部分15和第二端部部分16上(具體地，多個蒸汽擴散路徑6和多個毛細流動路徑7分別形成為交替地排列)，所以實施方式1中的熱管1能夠高效地冷卻布置在端部部分中的加熱元件。當然，因為能夠利用整個熱管1進行冷卻，所以沒有無用的部分，并且不需要任何額外的安裝空間。在這種情況下，如圖1中明顯所示，熱管1為薄型并且為板狀形狀；然而，其還可以具有各種形狀，例如圓形、橢圓形和多邊形。當然，其可以是彎曲的。此外，熱管1的尺寸沒有特別限制；然而，還有在實際應(yīng)用中某些尺寸范圍合適的情況。作為一個實施例，熱管1為20mm' 20mm的方形或更大的矩形以及200mm' 200mm 的方形或更大的矩形，并且還具有Imm或更大和5mm或更小的厚度。如上所述限定的尺寸源自與待冷卻的加熱元件對應(yīng)的電子零件的尺寸、安裝到電路板上的容易程度等。因為熱管1具有在這種情況下作為實施例所述的尺寸，所以可以在安裝和冷卻之間適當?shù)貙崿F(xiàn)平當然，熱管1的尺寸并不限于該尺寸，而是可以根據(jù)各種需求進行限定，例如制造需求、使用需求、安裝需求等等。接下來，將參考圖2和3給出對各個部分的詳細說明。圖3是根據(jù)本發(fā)明的實施方式1的熱管的分解剖視圖。在這種情況下，為了便利起見，第一端部部分15和第二端部部分16適當?shù)赜米?“第一”和“第二”，而不特別進行區(qū)分。布置有加熱元件的一側(cè)僅僅限定為第一?！繫上板3形成為板狀形狀，并且具有預(yù)定的形狀和面積。上板3由金屬、樹脂等形成，并且優(yōu)選地由具有高導(dǎo)熱系數(shù)或高防銹特征(耐久性)的金屬形成，例如，銅、鋁、銀、鋁合金、鐵、鐵合金或不銹鋼。此外，上板3可以具有各種形狀，例如，矩形、菱形、圓形、橢圓形或多邊形。優(yōu)選的是，上板3在與中間板5相對的一個表面中具有凹入部分12，該凹入部分 12與蒸汽擴散路徑6和毛細流動路徑7中的至少一個連通。因為凹入部分12與毛細流動路徑7連通，所以冷凝的冷卻介質(zhì)將從上板3傳遞至毛細流動路徑7?；蛘?，因為凹入部分 12與蒸汽擴散路徑6連通，所以蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)將以寬的面積與上板3的表面接觸，并且促進了蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)的熱耗散。此外，因為凹入部分12與蒸汽擴散路徑6連通，所以蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)不僅沿平面方向擴散，而且還沿厚度方向(豎直方向)擴散，并且蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)三維地擴散。優(yōu)選的是，上板3設(shè)有粘接到中間板5上的突起部分或附著部分。為便利起見，上板3被稱為“上”；然而，其不必物理地存在于上部位置，也不必與下板4進行特別的區(qū)分。 此外，上板3可以是與加熱元件接觸的表面或者可以是與加熱元件相對的表面。此外，上板3可以設(shè)有用于冷卻介質(zhì)的噴射端口 10。如果上板3、中間板5和下板 4層疊且粘接，那么就形成了內(nèi)部空間。因為必須要將冷卻介質(zhì)密封在該內(nèi)部空間中，所以在粘接了上板3等等之后從噴射端口 10注入冷卻介質(zhì)。在注入冷卻介質(zhì)之后密封噴射端
10口 10，并且密封該內(nèi)部空間。在這種情況下，可以在層疊之后從噴射端口 10注入冷卻介質(zhì)，或可以在層疊上板 3、下板4和中間板5時注入冷卻介質(zhì)。Tfe下板4在與上板3相對時將一個或多個中間板5夾在中間。下板4由金屬、樹脂等形成，并且優(yōu)選地由具有高導(dǎo)熱系數(shù)或高防銹特征(耐久性)的金屬形成，例如，銅、鋁、銀、鋁合金、鐵、鐵合金或不銹鋼。此外，其可以具有各種形狀，例如，矩形、菱形、圓形、橢圓形或多邊形；然而，因為下板4在與上板3相對時形成主體部分2，所以優(yōu)選的是下板4與上板3具有相同的形狀和面積。優(yōu)選的是，下板34在與中間板5相對的一個表面中具有凹入部分12，該凹入部分 12與蒸汽擴散路徑6和毛細流動路徑7連通。因為凹入部分12與毛細流動路徑7連通，所以冷凝的冷卻介質(zhì)趨于從上板3傳遞至毛細流動路徑7。或者，因為凹入部分12與蒸汽擴散路徑6連通，所以蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)將以寬的面積與上板3的表面接觸，并且促進了蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)的熱耗散。此外，因為凹入部分12與蒸汽擴散路徑6連通，所以蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)不僅沿平面方向擴散，而且還沿厚度方向(豎直方向)擴散，并且蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)三維地擴散。這具有與上板3中的凹入部分12相同的意義。為便利起見，下板4被稱為“下”；然而，其不必物理地存在于下部位置，也不必與上板3進行特別的區(qū)分。優(yōu)選的是，下板4設(shè)有粘接到中間板5上的突起部分或附著部分。此外，下板4可以與加熱元件接觸或者不接觸。中間板中間板5由一個或多個板構(gòu)件構(gòu)成。在圖3中，熱管1具有四個中間板5。中間板 5層疊在上板3和下板4之間。中間板5由金屬、樹脂等形成，并且優(yōu)選地由具有高導(dǎo)熱系數(shù)或高防銹特征(耐久性)的金屬形成，例如，銅、鋁、銀、鋁合金、鐵、鐵合金或不銹鋼。此外，中間板5可以具有各種形狀，例如，矩形、菱形、圓形、橢圓形或多邊形；然而，因為中間板夾在上板3與下板4之間，以形成主體部分2，所以優(yōu)選的是中間板具有與上板3與下板4相同的形狀。在這種情況下，因為中間板夾在上板3和下板4之間，所以中間板5的面積可以與上板3與下板4的面積相同，或者可以稍小一些。此外，中間板5可以具有在粘接到上板3和下板4上時使用的突起或附著部分。此外，中間板4具有內(nèi)通孔9，內(nèi)通孔9具有小的橫截面面積。內(nèi)通孔9形成毛細流動路徑7。最后，中間板5層疊在上板3和下板4之間以進行粘接，由此形成主體部分2。中間板5的數(shù)量可以是一個或復(fù)數(shù)個。在這種情況下，如上所述，為了形成具有更微小橫截面面積的毛細流動路徑7，優(yōu)選的是，中間板5的數(shù)量為復(fù)數(shù)。主體部分和端部部分通過層疊和粘接上板3、下板4和中間板5而形成主體部分2，該中間板夾在上板3 和下板4之間。主體部分2是作為熱管1的基體的部分。主體部分2具有內(nèi)部空間，冷卻介質(zhì)注入到內(nèi)部空間中。此外，內(nèi)部空間設(shè)有蒸汽擴散路徑6和毛細流動路徑7。換言之，主體部分2用作熱管1中的熱管。
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第一端部部分15是主體部分2的一個端部部分，并且第二端部部分16是處于與第一端部部分15相對的位置處的端部部分(即，處于與第一端部部分15相對的一側(cè)上的端部部分)。蒸汽擴散路徑6形成為從第一端部部分15朝向第二端部部分16。在這種情況下，第一端部部分15和第二端部部分16中的“端部部分”不僅表示主體部分2的準確端部表面，而且還表示在主體部分2的表面的端部中的位置。換言之，在主體部分2中的端部附近的位置稱為端部部分。在這種情況下，第一端部部分15和第二端部部分16之間的相對狀態(tài)的組合可以與圖1所示的不同。即使在金屬板等在主體部分2中從第一端部部分15或第二端部部分 16延伸或突起的情況下，設(shè)置在主體部分2中的內(nèi)部空間中的端部可以假定為端部部分， 即使其不是突出延伸板的端部部分。中間板、蒸汽擴散路徑和毛細流動路徑接下來，將給出對蒸汽擴散路徑6和毛細流動路徑7的說明。中間板5形成蒸汽擴散路徑6和毛細流動路徑7，該蒸汽擴散路徑6沿平面方向和厚度方向中的至少一個方向擴散蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)，該毛細流動路徑7沿豎直方向或者沿豎直和平面方向回流冷凝的冷卻介質(zhì)。首先，將給出對蒸汽擴散路徑6的說明。中間板5具有凹口部分8和內(nèi)通孔9。凹口部分8形成蒸汽擴散路徑6。在中間板5層疊在上板3和下板4之間的情況下，凹口部分8形成間隙。該間隙變成蒸汽擴散路徑6。在這種情況下，因為凹口部分8形成從下板4至上板3的間隙，所以蒸汽擴散路徑 6形成為從下板4至上板3。此外，因為蒸汽擴散路徑6與形成在上板3和下板4中的凹入部分12連通，所以蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)可以從蒸汽擴散路徑6運動至凹入部分12。到達凹入部分12的蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)可以再次運動至蒸汽擴散路徑6。如上所述，蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)從第一端部部分15朝向第二端部部分16擴散，同時不僅沿平面方向擴散，而且還沿厚度方向擴散。如上所述，蒸汽擴散路徑6形成為從第一端部部分15至第二端部部分16。因為毛細流動路徑7形成在與蒸汽擴散路徑6不同的部分中，所以蒸汽擴散路徑6和毛細流動路徑7交替地排列，就像主體部分2的內(nèi)部部分中橫向條紋一樣。如圖1所示，作為一個實施例，熱管1具有從第一端部部分15至第二端部部分16 朝向端部變寬的蒸汽擴散路徑6。換言之，蒸汽擴散路徑6沿平面方向靠近第二端部部分 16的橫截面面積大于蒸汽擴散路徑6沿平面方向靠近第一端部部分15的橫截面面積。如上所述，蒸汽擴散路徑6的形狀和結(jié)構(gòu)由中間板5的凹口部分8限定。如上所述，因為蒸汽擴散路徑6具有橫截面面積從第一端部部分15朝向第二端部部分16膨脹的形狀，所以熱管1具有從第一端部部分15朝向第二端部部分16的熱擴散特征。在這種情況下，蒸汽擴散路徑6具有朝向圖1的端部變寬的形狀；然而，從第一端部部分15至第二端部部分16可以存在彎曲和變形，并且可以存在波動增大和橫截面面積減小。接下來，將給出對毛細流動路徑7的說明。中間板12具有內(nèi)通孔9。內(nèi)通孔9是微小通孔，并且形成毛細流動路徑7，冷凝的冷卻介質(zhì)通過該毛細流動路徑7回流。在中間板5具有如圖3所示的凹口部分8的情況下，內(nèi)通孔9形成在與凹口部分8不同的部分中。在這種情況下，中間板5的數(shù)量是單數(shù)，設(shè)置在中間板5中的內(nèi)通孔9實際上變成毛細流動路徑7。相反，在中間板5的數(shù)量為復(fù)數(shù)的情況下，分別設(shè)置在多個中間板5中的內(nèi)通孔9 的僅僅一部分重疊，由此，形成橫截面面積比內(nèi)通孔9沿平面方向的橫截面面積小的毛細流動路徑7。因為在中間板5的數(shù)量為復(fù)數(shù)的情況下形成橫截面面積比內(nèi)通孔9自身的橫截面面積小的毛細流動路徑7，如上所述，所以能夠更有效地在毛細流動路徑7中回流冷凝的冷卻介質(zhì)。因為毛細管的橫截面面積較小，所以由于毛細現(xiàn)象而促進了液體的運動。在這種情況下，多個內(nèi)通孔9設(shè)置在中間板5中。多個內(nèi)通孔9可以形成具有多個流動路徑的毛細流動路徑7。內(nèi)通孔9從中間板5的前面穿過到中間板5的背面，并且其形狀可以形成為圓形、 橢圓形或矩形。或者，其可以是狹縫形。內(nèi)通孔9可以通過鉆、壓模、濕法蝕刻、干法蝕刻等形成。在中間板5的數(shù)量為復(fù)數(shù)的情況下，分別在多個中間板5中設(shè)置中間通孔9。在這種情況下，因為多個中間板5層疊成使得內(nèi)通孔9僅僅部分地重疊，所以內(nèi)通孔9的位置對于相鄰的中間板5進行適當?shù)淖兓?。例如，?nèi)通孔9在某一中間板5中的位置以及內(nèi)通孔 9在與前述中間板5相鄰的另一個中間板5中的位置改變成使得內(nèi)通孔9的橫截面僅僅部分地重疊。因為內(nèi)通孔9的位置對于相鄰的中間板5改變，如上所述，所以當多個中間板5 層疊時，能夠形成橫截面面積比內(nèi)通孔9沿平面方向的橫截面面積小的毛細流動路徑7。毛細流動路徑7被構(gòu)造成使得當多個中間板5層疊時內(nèi)通孔9部分地重疊，并且毛細流動路徑7的橫截面面積比內(nèi)通孔9沿平面方向的橫截面面積小。因為橫截面面積比內(nèi)通孔9的橫截面面積小的孔沿熱管1的豎直方向?qū)盈B，并且該孔沿豎直方向彼此連接，所以形成了沿豎直方向的流動路徑。此外，因為沿豎直方向形成階梯狀的孔，所以能夠形成也能沿平面方向以及豎直方向流動的流動路徑。沿豎直方向和平面方向形成的流動路徑具有非常小的橫截面面積，并且沿豎直方向或者沿豎直和平面方向回流冷凝的冷卻介質(zhì)。此外， 因為毛細流動路徑7與凹入部分12連通，所以在凹入部分12中冷卻和冷凝的冷卻介質(zhì)從凹入部分12傳遞至毛細流動路徑7并且實際上通過毛細流動路徑7回流。因為凹入部分 12與毛細流動路徑12連通，如上所述，所以促進了冷凝的冷卻介質(zhì)的回流。在橫截面面積比內(nèi)通孔9的橫截面面積小的毛細流動路徑7形成為使得內(nèi)通孔9 的僅僅一部分重疊的情況下，優(yōu)點在于毛細流動路徑7可以比直接處理的情況更加容易制造。注意到，毛細流動路徑7回流冷凝的冷卻介質(zhì)，但是也能使蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)通過。此外，優(yōu)選的是，毛細流動路徑7、凹入部分12的角部部分或凹口部分8的角部部分可以是斜切的或者可以是圓角的。毛細流動路徑7的橫截面可以具有各種橫截面形狀， 例如，六邊形、圓形、橢圓形、矩形或多邊形。毛細流動路徑7的橫截面形狀根據(jù)內(nèi)通孔9的形狀以及內(nèi)通孔9之間的重疊方式限定。此外，可以以相同的方式限定橫截面面積。制造步驟接下來，將給出對熱管1的制造步驟的說明。上板3、下板4和中間板5層疊且粘接，由此制造熱管1。
將參考圖3給出對制造步驟的說明。上板3、下板4和多個中間板5 (在圖3中為四個中間板12)根據(jù)使其在相同位置處重疊的位置關(guān)系對準。此外，多個中間板5根據(jù)使得分別設(shè)置在多個中間板5中的內(nèi)通孔9僅僅部分地重疊的位置關(guān)系對準。上板3、下板4和多個中間板5中的至少一個具有粘接突起。上板3、下板4和多個中間板5在定位之后層疊，并且通過熱壓直接粘接以成為一體。此時，每個構(gòu)件都通過粘接突起而直接粘接。在這種情況下，直接粘接是在待粘接的兩個構(gòu)件緊密附接的狀態(tài)下施加熱處理同時加壓，即，在表面部分之間施加原子力的基礎(chǔ)上原子之間牢固地粘接，并且直接粘接能夠使兩個構(gòu)件的表面彼此成為一體，而不需要使用任何粘接劑。此時，粘接突起實現(xiàn)牢固的粘接。作為在熱壓中直接粘接的條件，優(yōu)選的是熱壓壓力處于40kg/cm2至150kg/cm2的范圍內(nèi)，并且溫度處于250至400°C的范圍內(nèi)。接下來，通過設(shè)置在上板3和下板4的一部分中的噴射端口 10注入冷卻介質(zhì)。之后，密封噴射端口 10，從而完成熱管1。在這種情況下，在真空或減壓下注入冷卻介質(zhì)。在真空或減壓下，熱管1的內(nèi)部空間變成真空狀態(tài)或減壓狀態(tài)，并且注入冷卻介質(zhì)。在減壓下，冷卻介質(zhì)的蒸發(fā)和冷凝溫度變得較低，從而，優(yōu)點在于冷卻介質(zhì)的重復(fù)蒸發(fā)和冷凝變得活躍。操作說明接下來，將給出對熱管1的操作說明。圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施方式1的熱管的內(nèi)側(cè)視圖。圖4中的熱管1設(shè)有與圖1 具有相同形狀的蒸汽擴散路徑6和毛細流動路徑7。多個加熱元件20布置在主體部分2的第一端部部分15中。在這種情況下，加熱元件20由緊湊的且具有高熱值的高亮LED等構(gòu)成。高亮LED 通常采用多個元件，例如霓虹燈和車輛頭燈，并且多個加熱元件20通常布置在第一端部部分15中，如圖4所示。布置在第一端部部分15中的每個加熱元件20都發(fā)熱。熱管1經(jīng)由第一端部部分 15中的上板3或下板4接收來自加熱元件20的熱。冷卻介質(zhì)在第一端部部分15中被接收的熱蒸發(fā)。冷卻介質(zhì)在蒸發(fā)的同時吸收加熱元件20的熱。蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)通過蒸汽擴散路徑6沿平面方向和厚度方向擴散。因為蒸汽擴散路徑6形成為從第一端部部分15至第二端部部分16朝向端部變寬的形狀，如圖4所示，所以蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)朝向第二端部部分 16高速擴散。蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)在蒸汽擴散路徑6中擴散，并且由于擴散而在包括凹入部分12等的寬區(qū)域處與上板3和下板4接觸。盡管圖4中未示出，但是蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)是被設(shè)置在熱管1的表面或第二端部部分16附近的翅片、冷卻風扇、液體冷卻套等冷卻的。在冷卻時， 蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)冷凝。冷凝的冷卻介質(zhì)沿豎直方向或者沿豎直和平面方向經(jīng)由毛細流動路徑7從第二端部部分16回流。如果其回流，那么冷凝成液體的冷卻介質(zhì)再次到達第一端部部分15。到達第一端部部分15的冷卻介質(zhì)再次吸收來自加熱元件20的熱以進行蒸發(fā)，蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)經(jīng)由蒸汽擴散路徑6從第一端部部分15擴散至第二端部部分16。
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如上所述，在實施方式1的熱管1中，多個蒸汽擴散路徑6和毛細流動路徑7從主體部分2的第一端部部分15到第二端部部分16交替地排列。此外，根據(jù)第二端部部分 16中的蒸汽擴散路徑6的橫截面面積大于第一端部部分15中的蒸汽擴散路徑6的橫截面面積的形狀，蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)的擴散速度變得較高，第一端部部分15是加熱元件的布置位置。上述蒸汽擴散路徑6的一個實施例是具有從第一端部部分15至第二端部部分16朝向端部變寬的形狀的蒸汽擴散路徑6，如圖1和4所示。毛細流動路徑7形成在與形成蒸汽擴散路徑6的區(qū)域不同的區(qū)域中。根據(jù)發(fā)明人的研究，在從端部部分到端部部分的熱擴散中以及在由于熱擴散導(dǎo)致的加熱元件的冷卻中，合適的是使它們平衡，同時蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)的擴散速度優(yōu)先于冷凝的冷卻介質(zhì)的回流。 因此，借助具有如圖1和4所示形狀的蒸汽擴散路徑6和毛細流動路徑7，熱管1使得蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)的擴散優(yōu)先于冷凝的冷卻介質(zhì)的回流。在具有從第一端部部分15至第二端部部分16朝向端部變寬的形狀的、與加熱元件的布置位置相對應(yīng)的蒸汽擴散路徑6中，因為蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)的運動空間從第一端部部分15至第二端部部分16逐漸變寬，所以蒸汽擴散路徑6容易擴散蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)。結(jié)果，蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)的擴散速度變高，并且熱管1在布置于第一端部部分15中的加熱元件的熱擴散和冷卻方面性能優(yōu)良。此外，因為布置在端部部分中的加熱元件的冷卻能力優(yōu)良，所以產(chǎn)生的優(yōu)點在于， 在包含有熱管的電子裝置中不需要額外的安裝空間。圖5是根據(jù)本發(fā)明的實施方式1中的電子裝置的一部分的內(nèi)側(cè)視圖。圖5示出了例如發(fā)光器等的投射部分的一部分。電子裝置30設(shè)有殼體33、控制設(shè)備31和投射透鏡32，并且還設(shè)有加熱元件20和熱管1，該加熱元件20對應(yīng)于將光投射到投射透鏡32的發(fā)光元件，該熱管1冷卻加熱元件 20。加熱元件20布置在熱管1的第一端部部分15。因為透鏡32需要接收來自與加熱元件20對應(yīng)的發(fā)光元件的光，所以優(yōu)選的是，加熱元件20大致布置在透鏡32的中心線上。此外，因為控制設(shè)備31需要基于從透鏡32接收的光和圖像來執(zhí)行各種控制，所以控制設(shè)備31需要與透鏡32的一部分相對。因此，如圖 5所示，用于加熱元件20和控制設(shè)備31的安裝空間需要在與透鏡32相對的區(qū)域中。在這種情況下，如果冷卻加熱元件20的熱管是從中心朝向周邊進行熱擴散的類型，或者是具有分為熱接收部分和熱傳遞部分的模式的類型，那么熱管在與透鏡32相對的區(qū)域中占據(jù)大的安裝空間。在這種情況下，缺少控制設(shè)備31的安裝區(qū)域或者向透鏡32的投射受到不利影響。相反，因為實施方式1中的熱管1能夠從第一端部部分15至第二端部部分16擴散熱，所以加熱元件20可以布置在第一端部部分15中。結(jié)果，在加熱元件20大致位于透鏡32的中心線上的情況下，熱管1的第一端部部分15出現(xiàn)在相似的位置。換言之，如圖5 所示，在安裝中僅僅需要大致在熱管1的透鏡32的中心線之下的空間。如上所述，實施方式1中的熱管1具有的優(yōu)點在于，在安裝到電子裝置上時不需要額外的安裝空間。修改的實施例接下來，將給出對熱管1的修改實施例的說明。圖6是根據(jù)本發(fā)明的實施方式1 的熱管的修改實施例的內(nèi)側(cè)視圖。在圖6所示的熱管1中，第一端部部分15中的蒸汽擴散路徑6的寬度大致與第二端部部分16中的蒸汽擴散路徑6的寬度相同。此外，蒸汽擴散路徑6從第一端部部分15 至第二端部部分16可以具有相同的寬度。在這種情況下，熱管1具有從第一端部部分15至第二端部部分16的熱擴散特征。 此外，毛細流動路徑7形成在與蒸汽擴散路徑6不同的部分中。在這種情況下，蒸汽擴散路徑6可以從第一端部部分15至第二端部部分16形成為曲線，可以具有彎曲部分，或者在寬度上可以產(chǎn)生一些差異。如上所述，基于從第一端部部分15至第二端部部分16具有大致相同寬度的蒸汽擴散路徑6，和對應(yīng)的毛細流動路徑7，熱管1在從第一端部部分15至第二端部部分16的熱擴散特征方面性能優(yōu)良。結(jié)果，在布置在端部部分中的狀態(tài)下，能夠冷卻諸如高亮LED的緊湊且具有高熱值的加熱元件。如上所述，實施方式1中的熱管1 (包括修改的實施例)滿足以下幾點(1)用作加熱元件的發(fā)光元件容易地安裝在端部部分中；( 即使其安裝在端部部分中，整體安裝體積也不會太大；C3)在接收的熱的擴散和傳遞中阻礙元件較少(因為通過利用整個熱管1， 蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)被擴散并且冷凝的冷卻介質(zhì)被回流，并且不需要將熱傳遞至另一個構(gòu)件， 例如途中的管)；(4)熱可以通過利用整個熱管進行擴散和傳遞(因為熱管的整個內(nèi)部部分由蒸汽擴散路徑6和毛細流動路徑7構(gòu)成，并且蒸汽擴散路徑6和毛細流動路徑7布置成具有良好的平衡)；以及( 利用整個熱管三維地執(zhí)行蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)的擴散和冷凝的冷卻介質(zhì)的回流(因為蒸汽擴散路徑6沿平面和豎直方向擴散蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)，并且毛細流動路徑7沿豎直方向或沿豎直和平面方向回流冷凝的冷卻介質(zhì))。結(jié)果，與現(xiàn)有技術(shù)不同，能夠布置和冷卻這樣的加熱元件，該加熱元件為緊湊的加熱元件并且受限于其布置位置，尤其是例如發(fā)光元件。此外，因為熱管1設(shè)有交替地布置在主體部分2中的蒸汽擴散路徑6和毛細流動路徑7，所以即使是在布置有多個加熱元件20的情況下也能夠冷卻多個加熱元件20中的每個加熱元件。實施方式2接下來，將給出對實施方式2的說明。在實施方式2中，將給出對有關(guān)熱管1優(yōu)越性的實驗結(jié)果的說明。關(guān)于什么形狀對于設(shè)置在熱管1中的蒸汽擴散路徑6和毛細流動路徑7而言是最佳的，發(fā)明人進行了實驗。發(fā)明人模擬了三個實施例1至3的熱管。基于模擬結(jié)果，發(fā)明人研究了熱管的什么形狀是最佳的。圖7是表示三個實施例的示意圖。在圖7中，從左開始表示實施例1、實施例2和實施例3。實施例1根據(jù)實施例1的熱管40設(shè)有蒸汽擴散路徑6和對應(yīng)的毛細流動路徑7 (在毛細流動路徑7中，寬度從第一端部部分15至第二端部部分16逐漸變窄)，在蒸汽擴散路徑6中寬度從第一端部部分15至第二端部部分16逐漸變窄。實施例2同如圖1所示一樣，根據(jù)實施例2的熱管41設(shè)有蒸汽擴散路徑6和對應(yīng)的毛細流動路徑7 (在毛細流動路徑7中，寬度從第一端部部分15至第二端部部分16逐漸變寬)，在蒸汽擴散路徑6中寬度從第一端部部分15至第二端部部分16逐漸變寬。換言之，熱管41
16設(shè)有蒸汽擴散路徑6，在蒸汽擴散路徑6中第二端部部分16的寬度大于第一端部部分15的寬度。實施例3同如圖6所示一樣，根據(jù)實施例3的熱管42設(shè)有蒸汽擴散路徑6和對應(yīng)的毛細流動路徑7 (毛細流動路徑7從第一端部部分15至第二端部部分16具有相同寬度)，蒸汽擴散路徑6從第一端部部分15至第二端部部分16具有相同寬度。換言之，熱管42設(shè)有蒸汽擴散路徑6和毛細流動路徑7，其中在第一端部部分15的寬度大致等于在第二端部部分16 的寬度。在根據(jù)實施例1至3的所有熱管中，蒸汽擴散路徑6和毛細流動路徑7形成為使得可以從第一端部部分15朝向第二端部部分16進行熱擴散。實驗條件實驗是在以下的實驗條件下進行。熱源布置的熱源的尺寸為2 □ 7mm，大致處于第一端部部分15的中心熱粘接劑使用熱油脂(由INEX公司制造的PA-080)熱耗散處理熱耗散側(cè)由局部冷卻器(由Daikin工業(yè)公司制造的Crisp)進行強迫風冷上表面溫度分布測量通過溫度記錄儀(Nippon Avionics公司制造的TVS-200) 測量上表面溫度分布熱源的熱輸出通過以下兩種情形執(zhí)行情形1 :1W( = lMW/m2)，與安裝的高亮LED的熱值等同的熱量情形2 輸出，其中Ts = 90 □ C比較對象為了理解根據(jù)實施例1至3的熱管的溫度改變狀態(tài)，銅板設(shè)定為比較對象。在以上條件下，熱源布置在根據(jù)實施例1至3中的每個的熱管的第一端部部分15 的大致中心處，并且測量熱擴散狀態(tài)。圖8是在情形1中根據(jù)本發(fā)明實施方式2的實施例1至3的熱管表面的溫度分布視圖。圖8示出了在情形1中通過模擬測量的熱管表面的溫度狀態(tài)。此外，為了檢查根據(jù)實施例1至3的熱管的溫度分布，銅板設(shè)定為比較對象。如圖8中明顯所示，與對應(yīng)于比較例的銅板相比，在實施例1至3的每個實施例中，中心附近與周邊之間的溫度差較小，并且發(fā)現(xiàn)根據(jù)實施例1至3的熱管具有高的熱擴散能力。此外，在三個實施例中，看起來在根據(jù)實施例1的熱管40中，表面溫度是最固定的。然而，基于情形2的以下實驗結(jié)果，可以想到其變干了并且結(jié)果是溫度僅僅看起來是固定的或低的。圖9是在情形2中根據(jù)本發(fā)明實施方式2的實施例1至3的熱管表面的溫度分布視圖。如圖9中明顯所示，根據(jù)實施例1的熱管的上表面溫度低，這可以想到是變干了。 換言之，冷卻介質(zhì)在蒸發(fā)的時候不能冷凝，并且不會到達熱管40的上表面(換言之，想到的是，因為包含熱的蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)留在內(nèi)部空間中，并且熱不能到達上表面，所以上表面的溫度保持異常低)。這被認為是正確的測定，因為上表面的溫度低于與比較例對應(yīng)的銅板的溫度。另一方面，在根據(jù)實施例2和實施例3的熱管41和42的每個熱管中，上表面溫度差不如圖9中那么明顯。此外，因為熱源部分的溫度高于與比較例對應(yīng)的銅板中周邊的溫度，所以不能充分地擴散熱。相反，已知的是，因為在根據(jù)實施例1和2的熱管中的溫度分布是均勻的，所以能充分地擴散熱。接下來，圖10示出了通過相對于實施例1至3中的每個借助試驗制造多個樣本， 上表面的中心的溫度與銅板相比下降了多少的結(jié)果。圖10是實施方式2中實驗結(jié)果的解釋圖。如圖10中明顯所示，實施例1的效果低；然而，實施例2和3的效果高。比較實施例2和3，實施例3中的效果較高，并且在將加熱元件布置在第一端部部分15中的情況下， 可以想到實施例3中所示的熱管42是最佳的。在這種情況下，實施例2和3之間的差別不是極端的，可以根據(jù)待冷卻的加熱元件的特征使用根據(jù)實施例2的熱管41和根據(jù)實施例3 的熱管42中的任一個。如上所述，根據(jù)實驗，在布置在端部部分的加熱元件的冷卻中，已知的是，具有蒸汽擴散路徑6和毛細流動路徑7的熱管是優(yōu)選的，其中蒸汽擴散路徑6具有的形狀是寬度逐漸膨脹或從第一端部部分15至第二端部部分16大致相同，毛細流動路徑7與蒸汽擴散路徑6的形狀相對應(yīng)。實施方式3接下來，將給出對實施方式3的說明。圖11是根據(jù)本發(fā)明的實施方式3的熱管的透視圖。實施方式3中的熱管是彎曲的。具有彎曲形狀的熱管50設(shè)有主體部分M，該主體部分M具有彎曲的上板51、與上板51相對的彎曲的下板52以及一個彎曲的中間板53或多個彎曲的中間板53，該中間板53層疊在上板51和下板52之間并且形成蒸汽擴散路徑和毛細流動路徑的至少一部分。 因為圖11示出了熱管50的外觀的透視圖，所以內(nèi)部部分是不可見的。因此，圖11不能示出蒸汽擴散路徑和毛細流動路徑；然而，主體部分M的內(nèi)部部分設(shè)有如實施方式1中所述形成的蒸汽擴散路徑和毛細流動路徑。如圖11中明顯所示，主體部分M整體為彎曲形狀。如上所述，具有彎曲形狀的熱管50可以容易地安裝在甚至狹窄的空間中或復(fù)雜的空間中。例如，如圖12所示，通過充分利用彎曲形狀，具有彎曲形狀的熱管50可以冷卻位于難以布置熱管的位置處的加熱元件陽。圖12是根據(jù)本發(fā)明的實施方式3中的具有彎曲形狀的熱管的安裝視圖。如果加熱元件55布置在熱管50的第一端部部分中，那么熱管50將熱從第一端部部分朝向第二端部部分擴散(圖中的箭頭)。風扇58將空氣送至第二端部部分，由此冷卻第二端部部分。因為第二端部部分被冷卻，所以蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)冷凝，并且冷凝的冷卻介質(zhì)從第二端部部分回流至第一端部部分(與圖中的箭頭相反的方向)。如上所述，因為實施方式1中的熱管1被彎曲的熱管50代替，所以熱管50可以冷卻布置在端部部分中的加熱元件55，即使處于加熱元件55和熱管難以布置的安裝狀態(tài)。
在這種情況下，難以安裝熱管55的狀態(tài)指的是除了熱管55之外還存在安裝板或其它設(shè)備56的情況，例如，如圖13所示。圖13是根據(jù)本發(fā)明的實施方式3的具有彎曲形狀的熱管的安裝視圖。接下來，將給出對具有彎曲形狀的熱管50的詳細說明。圖14是根據(jù)本發(fā)明的實施方式3的熱管的分解視圖。利用圖14將進一步給出對具有彎曲形狀的熱管50的說明。彎曲的中間板53夾在和層疊在彎曲的上板51和彎曲的下板52之間。中間板53 設(shè)有凹口部分60和內(nèi)通孔61，凹口部分60形成蒸汽擴散路徑64，并且內(nèi)通孔61形成毛細流動路徑65。此外，上板51和下板52中的至少一個具有凹入部分62。上板51、下板52和中間板53中的至少一個具有突起部分63，當上板51、下板52 和中間板53粘接時該突起部分用作粘接劑。如果利用突起部分63作為粘接劑將它們粘接， 那么形成具有彎曲形狀的主體部分M，并且蒸汽擴散路徑64和毛細流動路徑65形成在主體部分的內(nèi)部部分中。如上所述，因為彎曲的上板51、下板52和中間板53粘接在一起，所以形成具有彎曲形狀的熱管50。熱管50的內(nèi)部部分中注入冷卻介質(zhì)，蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)經(jīng)由蒸汽擴散路徑64在主體部分M的內(nèi)部部分中擴散，并且冷凝的冷卻介質(zhì)經(jīng)由毛細流動路徑65回流。由于冷卻介質(zhì)的重復(fù)蒸發(fā)和冷凝，具有彎曲形狀的熱管50可以冷卻加熱元件。如上所述，可以通過層疊和粘接彎曲的上板51、下板52和中間板53來獲得具有彎曲形狀的熱管50。除了彎曲形狀之外，上板51、下板52和中間板53具有與實施方式1中所述的類似的結(jié)構(gòu)和功能。如上所述，從第一端部部分到第二端部部分的熱擴散性能優(yōu)良的熱管可以是彎曲的，并且具有的優(yōu)點是在冷卻布置在端部部分中的加熱元件方面性能優(yōu)良，同時充分利用由于彎曲形狀所導(dǎo)致的在安裝方面具有高柔性的優(yōu)點。實施方式4接下來，將給出對實施方式4的說明。在實施方式4中，將給出對安裝有實施方式1至3中所述的熱管的電子裝置的說明。圖15中示出了電子裝置的實施例。圖15是根據(jù)本發(fā)明的實施方式4的電子裝置的透視圖。電子裝置82是需要為薄的且緊湊的電子裝置，例如汽車電視、個人監(jiān)視器等。電子裝置82設(shè)有顯示器83、發(fā)光元件84和揚聲器85。熱管1存儲在電子裝置82 的內(nèi)部部分中，并且實現(xiàn)加熱元件的冷卻。因為使用如上所述的熱管1，所以能夠?qū)崿F(xiàn)加熱元件的冷卻而不會阻礙電子裝置的小型化和薄型化的結(jié)構(gòu)。具體地，熱管1可以冷卻安裝在端部部分中的加熱元件，例如顯示器83中必需的LED。因此，不用說冷卻性能，可以安裝熱管1而不需要額外的安裝空間。據(jù)此，熱管1可以由安裝在筆記本型個人計算機、便攜終端、計算機終端等上的熱耗散翅片、液體冷卻設(shè)備等代替，或者可以優(yōu)選地由安裝在發(fā)光體、發(fā)動機、或者機動車輛或工業(yè)設(shè)備的控制計算機部分上的熱耗散框架、冷卻設(shè)備等代替。因為熱管1的冷卻能力比常規(guī)地使用的熱耗散翅片或熱耗散框架的冷卻能力高，所以其當然可以小型化。此外，其可以靈活地應(yīng)用于加熱元件，并且可以將各種電子零件設(shè)定成冷卻對象。結(jié)果，熱管1具有
19寬的應(yīng)用范圍。注意到，實施方式1至4中所述的熱管和電子裝置僅僅只是說明本發(fā)明的范圍且包括在本發(fā)明范圍內(nèi)的修改和轉(zhuǎn)換的一個實施例。雖然示出和說明了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，但是可以預(yù)計的是，在不脫離前述說明和所附權(quán)利要求的精神和范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到各種修改。
權(quán)利要求
1.一種熱管，其包括上板；下板，其與所述上板相對；一個中間板或多個中間板，其層疊在所述上板和所述下板之間；主體部分，其由所述上板、所述下板和所述中間板的層疊形成，并且能夠密封冷卻介質(zhì)；蒸汽擴散路徑，其能夠擴散蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)；以及毛細流動路徑，其能夠回流冷凝的冷卻介質(zhì)；其中所述蒸汽擴散路徑從所述主體部分的第一端部部分朝向與所述第一端部部分相對的第二端部部分形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管，其中所述蒸汽擴散路徑的第二端部部分的寬度大于所述第一端部部分的寬度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的熱管，其中所述蒸汽擴散路徑從所述第一端部部分到所述第二端部部分朝向端部變寬。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱管，其中所述中間板具有凹口部分和內(nèi)通孔，所述凹口部分形成所述蒸汽擴散路徑，并且所述內(nèi)通孔形成所述毛細流動路徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱管，其中所述中間板的數(shù)量是復(fù)數(shù)，分別設(shè)置在所述多個中間板內(nèi)的所述內(nèi)通孔僅僅部分地重疊，并且毛細流動路徑形成為具有比所述內(nèi)通孔沿水平方向的橫截面面積小的橫截面面積。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱管，其中所述上板和所述下板中的每個都還設(shè)有凹入部分，所述凹入部分與所述蒸汽擴散路徑和所述毛細流動路徑的至少一部分連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱管，其中所述蒸汽擴散路徑沿平面方向和厚度方向擴散所述蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)，并且所述毛細流動路徑沿豎直方向或者沿豎直和平面方向回流所述冷凝的冷卻介質(zhì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的熱管，其中所述加熱元件能夠安裝在所述第一端部部分上， 并且所述加熱元件的熱能夠從所述第一端部部分朝向所述第二端部部分擴散。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管，其中所述蒸汽擴散路徑的第二端部部分的寬度大致等于所述第一端部部分的寬度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的熱管，其中所述中間板具有凹口部分和內(nèi)通孔，所述凹口部分形成所述蒸汽擴散路徑，并且所述內(nèi)通孔形成所述毛細流動路徑。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的熱管，其中所述中間板的數(shù)量是復(fù)數(shù)，分別設(shè)置在所述多個中間板內(nèi)的所述內(nèi)通孔僅僅部分地重疊，并且毛細流動路徑形成為具有比所述內(nèi)通孔沿水平方向的橫截面面積小的橫截面面積。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的熱管，其中所述上板和所述下板中的每個都還設(shè)有凹入部分，所述凹入部分與所述蒸汽擴散路徑和所述毛細流動路徑的至少一部分連通。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的熱管，其中所述蒸汽擴散路徑沿平面方向和厚度方向擴散所述蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)，并且所述毛細流動路徑沿豎直方向或者沿豎直和平面方向回流所述冷凝的冷卻介質(zhì)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的熱管，其中所述加熱元件能夠安裝在所述第一端部部分上，并且所述加熱元件的熱能夠從所述第一端部部分朝向所述第二端部部分擴散。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱管，其中所述中間板具有凹口部分和內(nèi)通孔，所述凹口部分形成所述蒸汽擴散路徑，并且所述內(nèi)通孔形成所述毛細流動路徑。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的熱管，其中所述中間板的數(shù)量是復(fù)數(shù)，分別設(shè)置在所述多個中間板內(nèi)的所述內(nèi)通孔僅僅部分地重疊，并且毛細流動路徑形成為具有比所述內(nèi)通孔沿水平方向的橫截面面積小的橫截面面積。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的熱管，其中所述上板和所述下板中的每個都還設(shè)有凹入部分，所述凹入部分與所述蒸汽擴散路徑和所述毛細流動路徑的至少一部分連通。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的熱管，其中所述蒸汽擴散路徑沿平面方向和厚度方向擴散所述蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)，并且所述毛細流動路徑沿豎直方向或者沿豎直和平面方向回流所述冷凝的冷卻介質(zhì)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的熱管，其中所述加熱元件能夠安裝在所述第一端部部分上，并且所述加熱元件的熱能夠從所述第一端部部分朝向所述第二端部部分擴散。
全文摘要
本發(fā)明提供一種熱管和一種電子裝置，其可以有效地冷卻布置在端部部分中的發(fā)光元件，使得能夠?qū)峁苡行У匕惭b在狹窄的空間內(nèi)。該熱管設(shè)有上板(3)；下板(4)，其與所述上板(3)相對；一個中間板或多個中間板(5)，其層疊在所述上板(3)和所述下板(4)之間；主體部分(2)，其由所述上板(3)、所述下板(4)和所述中間板(5)的層疊形成，并且能夠密封冷卻介質(zhì)；蒸汽擴散路徑(6)，其能夠擴散蒸發(fā)的冷卻介質(zhì)；以及毛細流動路徑(7)，其能夠回流冷凝的冷卻介質(zhì)，所述蒸汽擴散路徑(6)從所述主體部分的第一端部部分(15)朝向與所述第一端部部分(15)相對的第二端部部分(16)形成。
文檔編號F28D15/02GK102203939SQ200980144599
公開日2011年9月28日 申請日期2009年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月5日
發(fā)明者小谷俊明, 水田敬, 福永倫康, 鶴田克也 申請人:莫列斯喜入有限公司, 鹿兒島大學(xué)