專利名稱：用于冷卻發(fā)熱部件的冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冷卻裝置，其用于便利地為發(fā)熱部件例如半導(dǎo)體組件(package)散熱，該組件包括中央處理器(以下寫做“CPU”)或存儲(chǔ)模塊。
背景技術(shù)：
用于電子設(shè)備例如手提式電腦的中央處理器，由于加快的處理速度及多項(xiàng)功能，會(huì)產(chǎn)生大量的熱。所以，常規(guī)的電子設(shè)備都裝備了空氣冷卻類型的冷卻裝置而強(qiáng)制冷卻中央處理器。冷卻裝置具有熱接收部分、熱交換部分、熱管(heat pipe)以及電扇。熱接收部分具有板子，該板子的尺寸與中央處理器相匹配。這塊板子熱連接著中央處理器。熱交換部分具有多個(gè)散熱片，并被放置在與中央處理器有一段距離的位置上。熱管在熱接收部分與熱交換部分之間提供一個(gè)橋(bridge)。熱管的一個(gè)末端相當(dāng)于熱接收部分。這個(gè)末端由單獨(dú)的、中間的板子而熱連接著熱接收部分的板子，且還可以包括焊接的、涂油的熱傳導(dǎo)片或者類似物體。電扇把冷卻所用空氣送入熱交換部分中。美國專利第6125035號(hào)、第6137683號(hào)、6166906號(hào)以及第6233146號(hào)公開了上述類型的冷卻結(jié)構(gòu)。
當(dāng)中央處理器產(chǎn)生熱時(shí)，來自中央處理器的熱被傳遞給熱接收部分的板子。因此，傳遞給該板子的熱又通過熱管而被傳遞給熱交換部分。于是，由于與冷卻空氣做熱交換，熱就被排放到電子設(shè)備的外面了。
在常規(guī)的設(shè)備中，熱接收部分的板子被插在產(chǎn)生熱的中央處理器與接收這種熱的熱管的末端之間。所以，從中央處理器到熱管末端的熱傳遞路徑就阻礙了有效率的熱傳導(dǎo)。
另外，與熱管連接著的那個(gè)部分以及熱接收部分的板子，彼此具有大的熱阻抗。結(jié)果，對(duì)于可以從中央處理器傳遞到熱管的熱量，就形成限制。
在不久的將來，用于電子設(shè)備的中央處理器將會(huì)運(yùn)行得更快。因此預(yù)測，每個(gè)中央處理器所產(chǎn)生的熱，其數(shù)量將會(huì)顯著增加。所以，那種中央處理器的較少熱量傳遞給熱管的常規(guī)結(jié)構(gòu)，可能就不足以對(duì)中央處理器保持充分的冷卻性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供一種冷卻裝置，該裝置使電子設(shè)備的發(fā)熱部件所發(fā)生的熱發(fā)散。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，來說明用于使發(fā)熱部件冷卻的冷卻裝置。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，熱管包括在其一個(gè)末端上形成的平坦的熱接收表面。可變形的熱傳導(dǎo)材料被布置在平坦的熱接收表面與發(fā)熱部件之間，且熱連接著平坦的熱接收表面和發(fā)熱部件。散熱構(gòu)件(heat radiationmember)熱連接著熱管的另外那個(gè)末端。
本發(fā)明的其他性能及優(yōu)點(diǎn)，在隨后的說明書中闡明，且局部會(huì)在說明書中說清楚，或者可從實(shí)行本發(fā)明而得知。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，可以借助于后面所指出的手段及這些手段的合用而實(shí)現(xiàn)及獲得。


被包含在說明書中并構(gòu)成其一個(gè)部分的附圖，顯示了本發(fā)明的實(shí)施例，并與上面的說明書導(dǎo)言和下面的說明書正文一起，說明本發(fā)明的原理。
圖1的透視圖顯示符合本發(fā)明第一實(shí)施例的手提式電腦；圖2的透視圖顯示在第一實(shí)施例中外殼與冷卻裝置之間的位置關(guān)系；圖3的透視圖顯示第一實(shí)施例中的中央處理器、熱管、熱交換部分以及電扇之間的位置關(guān)系；
圖4A的側(cè)視圖顯示符合第一實(shí)施例的熱管的熱接收部分；圖4B的前視圖顯示符合第一實(shí)施例的熱管的熱接收部分；圖5A的橫截剖視圖顯示符合第一實(shí)施例的熱管的熱接收部分；圖5B是沿著圖5A中線段X-X截取繪制的橫截剖視圖；圖6的側(cè)視圖顯示一種狀態(tài)，在該狀態(tài)下，符合第一實(shí)施例的熱管的熱接收部分，通過彈簧構(gòu)件而熱連接著中央處理器；圖7A的側(cè)視圖顯示符合本發(fā)明第二實(shí)施例的熱管的熱接收部分；圖7B的前視圖顯示符合本發(fā)明第二實(shí)施例的熱管的熱接收部分；圖8A的橫截剖視圖顯示符合本發(fā)明第二實(shí)施例的熱管的熱接收部分；圖8B是沿著圖8A中線段Y-Y截取繪制的橫截剖視圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖，說明符合本發(fā)明的推薦實(shí)施例。
圖1顯示作為電子設(shè)備的手提式電腦1。手提式電腦1包括電腦主體2和被電腦主體2所支承的顯示器3。
主體2具有平坦的盒狀外殼4。外殼4由底部4a和上蓋4b構(gòu)成。上蓋4b具有手掌支架5和鍵盤安裝部分6。手掌支架5順著外殼4的寬度方向在外殼4的前半部分上延伸。鍵盤安裝部分6定位在手掌支座5后面。鍵盤7連接著鍵盤安裝部分6。
顯示器3包括顯示器殼9，以及容納在顯示器殼9中的液晶顯示嵌板10。液晶顯示嵌板10具有顯示屏10a。顯示屏10a通過開口部分11而暴露在顯示器殼9外面，該開口部分形成于顯示器殼9的前表面上。顯示器殼9被外殼后末端部分處的鉸鏈(未顯示)而連接著外殼4，從而，它就可在關(guān)閉位置與打開位置之間樞轉(zhuǎn)，在該關(guān)閉位置上，顯示器3被疊蓋在手掌支座5及鍵盤7上，而在該打開位置上，顯示屏10a就暴露出來。
如圖2與圖3所示，外殼4容納著印刷電路板12和冷卻裝置20。印刷電路板12具有上表面12a，該表面面對(duì)著鍵盤安裝部分6。中央處理器13作為發(fā)熱部件而焊接在印刷電路板12的上表面12a上。中央處理器13是一個(gè)矩形的電路部件，其具有長邊L1和垂直于長邊L1的短邊S1。中央處理器13的頂部是一個(gè)平坦表面。中央處理器13在運(yùn)行期間產(chǎn)生大量的熱。需要冷卻以保持中央處理器13的穩(wěn)定運(yùn)行。
冷卻裝置20對(duì)中央處理器13進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。冷卻裝置20具有熱管21、熱交換部分22以及電扇23，而該熱管構(gòu)成為熱傳遞構(gòu)件。熱管21具有作為其主體的金屬外管24，外管24具有末端24a和24b。由于熱管21是用同樣的材料即銅制成，從一個(gè)末端24a到另外那個(gè)末端24b，熱管的熱傳導(dǎo)在整個(gè)部分上是恒穩(wěn)的。外管24彎曲成直角。如圖4A、4B、5A及5B所示，外管24具有冷卻劑路徑25，該路徑包封著冷卻劑即水。冷卻劑路徑25在末端24a與24b之間穿過外管24而形成。
熱接收部分26在外管24的末端24a處形成，熱接收部分26是由于把外管24的末端24a壓成平坦的而形成的。熱接收部分26的里面形成空心的熱接收艙27。熱接收艙27被定位于冷卻劑路徑25的熱接收末端25a處。
熱接收艙27具有平坦的熱接收表面28。熱接收表面28熱連接著熱接收艙27，并被定位于熱接收部分26的下面。同時(shí)，外管24的一部分在熱接收部分26的最上層保持著半圓凸起部分的形狀。所以，熱接收艙27的容積，其容量增大為與凸起部分相等，從而，就可以向冷卻劑有效率地進(jìn)行熱傳導(dǎo)。
如圖3所示，熱接收表面28具有矩形形狀，該形狀具有長邊L2和與長邊L2相垂直的短邊S2。熱接收表面28的長邊L2沿著外管24的末端24a的軸線方向延伸。熱接收表面28的每條長邊L2的長度，最好等于中央處理器13的平坦表面每條長邊L1的長度。同樣的，熱接收表面28的每條短邊S2的長度，最好等于中央處理器13的平坦表面每條短邊S1的長度?？蛇x的是，熱接收表面20，可以大于(或最好略微小于)中央處理器13的平坦表面。熱管21的熱接收表面28通過熱傳導(dǎo)油脂34而被疊加在中央處理器13上。熱傳導(dǎo)油脂包括高熱傳導(dǎo)顆粒，所以，就具有高的熱傳導(dǎo)性。油脂34容易變形，從而便于吸收平坦的熱接收表面28與中央處理器13的平坦表面之間厚度的變量，而且熱連接著熱接收表面28以及中央處理器13的平坦表面。
熱接收部分26被彈簧構(gòu)件29壓靠在中央處理器13的平坦表面上。彈簧構(gòu)件29具有壓板30和4個(gè)腿部分31，壓板30為矩形形狀的，該矩形的尺寸對(duì)等于熱接收部分26的尺寸。壓板30具有一對(duì)接合件30a和30b。接合件30a和30b從壓板30的邊緣部分朝下彎曲，而且彼此面對(duì)。由于接合件30a與30b之間的間隙可以靠近每個(gè)短邊S1以及S2，接合件30a和30b就能夾住中央處理器13及熱接收部分26，使中央處理器13、熱接收部分26以及壓板30彼此分別定位。
彈簧29的腿部分31從壓板的4個(gè)角落部分徑向延伸。腿部分31的末梢兩端由螺栓33分別固定在印刷電路板12上的4個(gè)凸起部32上。腿部分31有彈性地把壓板30朝向熱管21的熱接收部分26施力。結(jié)果，熱接收部分26的熱接收表面28就被壓靠在中央處理器13上，因此，就通過油脂34而把熱接收表面28與中央處理器13彼此熱連接起來。
冷卻裝置20的熱交換部分22具有許多散熱片35。散熱片35以預(yù)定間隔而被布置成一直線。熱管21的外管24的末端24b穿透散熱片35的中央部分，并熱連接著散熱片35。
如圖2與圖3所示，電扇23包括扇殼37和容納在扇殼37中的葉輪38。扇殼37由兩件構(gòu)件組成，即由殼體39和蓋子40組成。殼體39具有底壁41和側(cè)壁42，該側(cè)壁豎立于底壁41的周邊邊緣上。蓋子40具有多個(gè)爪43，該爪沿著側(cè)壁42朝下延伸。爪43的末梢鉤掛著底壁41的周邊部分，使蓋子40與殼體39相連接。
扇殼37具有入口45和出口46。入口45敞開于蓋子40的中央部分，并面對(duì)著葉輪38的轉(zhuǎn)動(dòng)中央。出口46敞開于殼體39的側(cè)壁42上，并面對(duì)著葉輪38的外周邊部分。另外，出口46還面對(duì)著敞開于外殼4的側(cè)表面上的通風(fēng)孔47。
熱交換部分22被定位成對(duì)應(yīng)于扇殼37的出口46。扇殼37的側(cè)壁42具有穿透切口48(penetration slit)和接收槽49。熱管21的外管24的末端24b穿通穿透切口48。末端24b的末梢端被可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承在接收槽49中。
因此，熱管21可以在第一與第二位置之間圍著一個(gè)樞軸即末端24b而轉(zhuǎn)動(dòng)。在第一位置上，熱管21的熱接收部分26與中央處理器13重疊，如圖6中的實(shí)線所示那樣。在第二位置上，熱管21的熱接收部分26朝上與中央處理器13背離。換言之，熱管21由扇殼37所支承，從而，熱管21就可以在第一位置與第二位置之間轉(zhuǎn)動(dòng)，在該第一位置上熱接收部分26與中央處理器13重疊，而在該第二位置上該部分26與中央處理器13背離。
由于熱接收部分26可以從第一位置移動(dòng)到第二位置上，就比較容易替換中央處理器13了。此時(shí)，熱管21的轉(zhuǎn)動(dòng)角度θ可以是20度到45度，以避免熱接收部分26阻礙對(duì)中央處理器13的替換操作。
當(dāng)手提式電腦1啟動(dòng)時(shí)，或當(dāng)中央處理器13的溫度達(dá)到預(yù)定值時(shí)，電扇23的葉輪38就轉(zhuǎn)動(dòng)。由于此葉輪38的轉(zhuǎn)動(dòng)，外殼4中的空氣就被從入口45抽吸到葉輪38的轉(zhuǎn)動(dòng)中央部分去。此空氣被從葉輪38的外周邊排放掉，并被作為冷卻空氣吹向熱交換部分22。冷卻空氣在熱交換部分22的散熱片35之間穿過，并被排到外殼4之外。
在上述結(jié)構(gòu)的手提式電腦1中，一旦中央處理器13產(chǎn)生熱，來自中央處理器13的熱就通過油脂34而被傳遞給熱接收部分26。向熱接收部分26的這種熱傳導(dǎo)，加熱并汽化熱接收艙27中的冷卻劑。冷卻劑的蒸汽通過冷卻劑路徑25從熱接收艙27流向熱管21。與熱管21連接著的熱交換部分22被電扇23所輸送的冷卻空氣強(qiáng)制冷卻。所以，熱管21的末端24b比熱接收部分26保持更低的溫度。
結(jié)果，被導(dǎo)向給熱管21末端24b的蒸汽就散熱，并在該末端處濃縮。由于冷卻空氣的流動(dòng)而濃縮使熱散發(fā)，并使熱從通風(fēng)口47進(jìn)一步散發(fā)到外殼4之外。
由于熱交換而因此被濃縮成液體的冷卻劑，返回到熱接收艙27中，由于毛細(xì)作用而在冷卻劑路徑25里傳遞。接著，冷卻劑又被汽化而接收來自中央處理器13的熱。因此，冷卻劑的汽化和濃縮就重復(fù)，以便把熱從中央處理器13傳遞到熱接收部分26，并進(jìn)一步傳遞到熱交換部分22。
在上述熱管21中，平坦的熱接收部分26在外管24的末端24a處結(jié)合為一體地形成，而該外管包封著冷卻劑。熱接收部分26具有平坦的熱接收表面28，該表面比外管24更寬。熱接收表面28帶著油脂34疊加在中央處理器13上。
所以，在熱管21與中央處理器13之間不配置專門的熱傳導(dǎo)板。熱連接著熱管21與中央處理器13的那個(gè)部分的熱阻抗相應(yīng)減小。結(jié)果，來自中央處理器13的熱，就被有效率地傳遞給熱管21，因此就提高了中央處理器13的冷卻性能。
只要把外管24的末端24a壓成平坦的，就可獲得熱接收部分26。因此，熱接收部分26容易制造，成本也就降低了。
另外，外管24里的冷卻劑路徑25具有熱接收末端25a，該末端位于熱接收艙27中。所以，冷卻劑就可以傳布到熱接收艙27的各個(gè)角落里，使得來自中央處理器13而增大了量的熱傳遞給冷卻劑。
此外，熱接收部分26的熱接收表面28，通過熱傳導(dǎo)油脂34而被疊加在中央處理器13上，使該表面28的長邊L2沿著中央處理器13的長邊L1放置。熱接收表面28與中央處理器13之間的接觸面積，可以穩(wěn)定地獲得，從而，矩形的中央處理器13就可以有效率地冷卻。尤其是因?yàn)闊峤邮毡砻?8的每條長邊L2的長度對(duì)等于中央處理器13每條長邊L1的長度，所以，來自中央處理器13的熱可被有效吸收。結(jié)果，對(duì)中央處理器13進(jìn)行冷卻的性能就大為提高了。
還有，根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，熱管21的末端24b被扇殼37可轉(zhuǎn)動(dòng)地支承。因此，平坦的熱接收部分26就可順著一個(gè)方向移動(dòng)，在該方向上，該部分26移動(dòng)得靠近或遠(yuǎn)離中央處理器13。當(dāng)替換中央處理器13時(shí)，只需要把彈簧構(gòu)件29從印刷電路板12上分離開就行了，該彈簧構(gòu)件把熱接收部分26壓靠在中央處理器13上。因此，就不需要進(jìn)行復(fù)雜的保修來分解，替換中央處理器13的這種保修，也就可以簡單而迅速地進(jìn)行。
另外，熱管21的外管24被彎曲，從而，一個(gè)末端24a與另外那個(gè)末端24b就保持著彼此垂直的位置關(guān)系。所以，比起用筆直的熱管來，熱管21的熱接收部分26與扇殼37之間的距離更短。冷卻裝置20相應(yīng)地就緊湊。
然而，本發(fā)明并不局限于上述第一實(shí)施例。
圖7A、7B、8A及8B顯示本發(fā)明的第二實(shí)施例。該第二實(shí)施例在熱管21的熱接收部分26的形狀方面，與第一實(shí)施例不同。
如圖7A和8A所示，熱接收部分26具有第一熱接收表面51a和第二熱接收表面51b。第一與第二熱接收表面51a與51b配置成彼此平行的，它們之間插有熱接收艙27。所以，第一熱接收表面51a就被定位成貼著熱接收部分26的下面，第二熱接收表面51b則定位成貼著熱接收部分26的上面。
按照此種結(jié)構(gòu)，無論第一熱接收表面51a還是第二熱接收表面51b，都可以通過熱傳導(dǎo)油脂而疊加在中央處理器13上。當(dāng)熱連接著熱接收管21時(shí)熱接收部分26所受的限制和朝向，就被相應(yīng)克服了。中央處理器13和熱管21因此就可以容易地彼此熱連接。
在第一實(shí)施例中，中央處理器13和熱管21的熱接收部分26，每一個(gè)都是矩形的。然而，中央處理器13和熱接收部分26，再不局限于矩形形狀了，而是可以為例如正方形的。
另外，產(chǎn)生熱的電路部件并不局限于中央處理器，而可以是芯片組、存儲(chǔ)模塊，或類似物體。
熱傳導(dǎo)材料也不局限于油脂。可以使用一種熱傳導(dǎo)片，其本身為彈性橡膠構(gòu)件的此種熱傳導(dǎo)片，例如是由于把礬土添加在硅樹脂上而形成的，而且其傳導(dǎo)性也高。熱傳導(dǎo)片的尺寸和/或大小可以選擇，從而，就可為中央處理器1 3的高度中的厚度變量(即中央處理器13表面的粗糙度)做補(bǔ)償。
在中央處理器13的表面與熱接收表面28的表面之間厚度變量不明顯的情況下，可以把熱管21的熱接收表面28直接疊加在中央處理器13上(無需傳導(dǎo)油脂或超導(dǎo)片)。
熱接收表面26并不限于平坦的。熱接收表面26的形式，可與發(fā)熱部件的形狀相一致而變形。當(dāng)發(fā)熱部件的表面凸起形成時(shí)，熱接收表面26可以為凹陷的，從而接觸面積就大了。
此外，符合本發(fā)明的電子設(shè)備不必專門局限于手提式電腦。本發(fā)明可應(yīng)用于各種各樣的數(shù)據(jù)處理設(shè)備，而每種這樣的設(shè)備均包括產(chǎn)生大量熱的電路部件。
對(duì)于專業(yè)人員而言，其他優(yōu)點(diǎn)與改動(dòng)都是欣然可接受的。所以，本發(fā)明就其更寬泛的方面而言，并不局限于此處所顯示及說明了的代表性實(shí)施例的特定細(xì)節(jié)。相應(yīng)地，各種各樣的改動(dòng)都可進(jìn)行，只要不違背隨附的各項(xiàng)權(quán)利要求及其對(duì)等者所限定的總的發(fā)明思想之宗旨或范圍就行。
權(quán)利要求
1.一種用于冷卻發(fā)熱部件(13)的冷卻裝置，包括熱管(21)，其包括形成于一個(gè)末端(24a)上的平坦的熱接收表面(28)；可變形的熱傳導(dǎo)材料(34)，其被布置在平坦的熱接收表面(28)與發(fā)熱部件(13)之間；以及散熱構(gòu)件(22)，其熱連接著熱管(21)的另一末端(24b)。
2.如權(quán)利要求1所述的冷卻裝置，其特征在于可變形的熱傳導(dǎo)材料(34)包括熱傳導(dǎo)油脂(34)。
3.如權(quán)利要求1所述的冷卻裝置，其特征在于可變形的熱傳導(dǎo)材料(34)包括熱傳導(dǎo)片。
4.如權(quán)利要求1所述的冷卻裝置，其特征在于平坦的熱接收表面(28)是由于使熱管(21)的一個(gè)末端(24a)變形為平坦的而形成的。
5.如權(quán)利要求4所述的冷卻裝置，其特征在于熱管(21)具有熱接收艙(27)，該熱接收艙由平坦的熱接收表面(28)和從平坦的熱接收表面(28)延伸出的一個(gè)表面所形成。
6.如權(quán)利要求1所述的冷卻裝置，還包括彈簧構(gòu)件(29)，該構(gòu)件被構(gòu)制成把平坦的熱接收表面(28)壓靠在發(fā)熱部件(13)上。
7.如權(quán)利要求1所述的冷卻裝置，其特征在于發(fā)熱部件(13)具有平坦的表面，且平坦的熱接收表面(28)的尺寸大致與發(fā)熱部件(13)的平坦表面的尺寸相同。
8.如權(quán)利要求1所述的冷卻裝置，其特征在于平坦的熱接收表面(28)寬于熱管(21)。
全文摘要
一種電子設(shè)備，它具有外殼(4)；發(fā)熱部件(13)，其被布置在外殼(4)中；熱管(21)，其包括結(jié)合為一體地形成于一個(gè)末端(24a)處的平坦的熱接收表面(28)；可變形的熱傳導(dǎo)材料(34)；以及散熱構(gòu)件(22)?？勺冃蔚臒醾鲗?dǎo)材料(34)被布置在平坦的熱接收表面(28)與發(fā)熱部件(13)之間，且使平坦的熱接收表面(28)與發(fā)熱部件(13)熱連接。散熱構(gòu)件(22)熱連接著熱管(21)的另外那個(gè)末端(24b)。
文檔編號(hào)G06F1/20GK1623132SQ0380105
公開日2005年6月1日 申請日期2003年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月28日
發(fā)明者上川喜規(guī), 大岡聰 申請人:株式會(huì)社東芝