[发明专利]热管和电子装置

说明书

技术领域

本发明总体涉及热管，并且更具体地，本发明涉及用于冷却加热元件的热管。

背景技术

在电子装置中，电子零件通常构造为加热元件，该加热元件通过流过内部的电流产生热。如果加热元件的生热达到固定温度或更高的温度，那么就会有不能确保操作的问题，由此对电子装置的其它零件产生不利影响，并且可能对壳体产生不利影响。结果，可能导致电子装置的性能下降。

已经提出来各种建议来冷却加热元件，例如，通过密封冷却介质的蒸发和冷凝来冷却的热管。在该实施例中，热管将热从加热元件传递至冷却介质，冷却介质在与热接触时蒸发，由此进行散热。然后，蒸发的冷却介质通过热耗散而冷凝，并且其再次在连续的闭合循环中回流。从而，热管可以通过反复蒸发和冷凝来冷却加热元件。

在日本专利No.3233808和未经审查的日本专利公布No.11-101585中已经公开了热管的典型实施例。更具体地，‘808专利公开了一种用于将热从加热元件传递至热耗散构件的冷却系统。也就是，作为待冷却的对象，‘808专利说明了具有大热值的加热元件—甚至是单质，例如半导体集成电路，并且将热从加热元件传递至热接收部分、热传导元件和热耗散部分，以冷却加热元件。在不同的范围中，‘585专利申请公开了具有冷却功能的电路板。

近年来，各种类型的需要冷却的加热元件使得热管不仅需要冷却中央处理单元(CPU)和大型半导体集成电路，而且还需要冷却包括发光器件(LED)的发光元件。在这种情况下，发光元件通常非常紧凑并且由包括多个元件的组构成。在这种情况下，安装发光元件和热管的空间通常是狭窄的空间。

‘808专利中公开的冷却系统使热从热接收部分朝向热传导元件扩散。因此，‘808专利中公开的冷却系统需要将发光元件布置在热接收部分的背面中。然而，存在的问题是发光元件隐藏在冷却系统的构件之后。如果冷却系统以直立的方式沿大致竖直的方向设置以避免这个问题，那么所产生的问题在于冷却系统占据了额外的体积。因为热从对应于起始点的发光元件径向地扩散，所以冷却系统的构件从对应于起始点的发光元件向上下左右膨胀。

因此，为了减小安装体积，需要将发光元件布置在冷却系统的构件的端部部分中。然而，在‘808专利公开的冷却系统中，存在的问题是，从端部部分到热传导元件的热扩散能力低，并且在发光元件布置在端部部分中的情况下冷却能力低。这以同样的方式应用于热管，其中热接收部分、穿过由热接收部分蒸发的冷却介质的管、以及冷却从管接收的蒸发的冷却介质的冷却部分由不同的构件构成，而与‘808专利中的冷却系统无关。换言之，即使意在将发光元件布置在热接收部分的端部部分中以减小安装体积，然而常规热管和冷却系统中的冷却能力是不足的。

此外，因为与半导体集成电路相比，发光元件通常是紧凑的并且多个发光元件被布置，所以存在的问题是，发光元件难以布置在热接收部分的中心附近。

此外，在‘585专利申请的电路板中，尽管多个狭窄的孔是对准的并且发光元件容易布置在端部部分中，但是其不具有适合于使蒸发的冷却介质扩散且使冷凝的冷却介质回流的结构，除了狭窄的孔是独立的之外。因此，‘585专利申请中的电路板不适合于冷却布置在端部部分中的发光元件。

如上所述，通过将紧的凑加热元件布置在端部部分中以减小安装体积，常规热管和冷却系统不可能以高效率冷却布置在端部部分中的加热元件。具体地，常规的热管和冷却系统不能通过充分利用热管和冷却系统的整个构件(即，整个体积)来有效地冷却布置在端部部分中的加热元件。

此外，在诸如高亮LED等的发光元件中，考虑到傅立叶法则，(1)重要的是有效地扩散热以降低热通量。换言之，需要执行冷却功能而热管不会蒸干(蒸发的冷却介质不能冷凝的状态)，即使高热通量流入热管。此外，(2)与热耗散构件组合必须是合适的，该热耗散构件冷却由热管扩散以被传递的热。

考虑到这一点，在‘808专利的冷却系统中，因为换热器板元件由金属板构成，所以热扩散效果不够并且不可能使热通量变小。结果，难以将加热元件的温度保持得较低。此外，在换热器板元件中，从加热元件接收的热根据温度梯度沿径向模式被传递，并且没有设置使热相对于热传递路径正向地流入的结构。因此，热不能有效地流入到热传递路径中。

‘585专利申请中的电路板仅仅能单向地传递热。在加热元件的热值达到100W(在亮LED中热值可以达到100W)的情况下，含在电路板中的冷却介质变干，不能够进行加热元件的冷却。因为含在电路板中的冷却介质的扩散方向和回流方向是单向的，所以蒸发的冷却介质难以被充分冷却，并且将产生变干。