[发明专利]冷却装置的连接结构、冷却装置和连接冷却装置的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于将冷却装置连接至半导体装置、电子装置等的连接结构，具体地说，涉及冷却装置的连接结构、冷却装置和连接利用相变冷却系统的冷却装置的方法，在相变冷却系统中，通过制冷剂的汽化和冷凝的相变循环执行热传递和热辐射。

背景技术

近日来，随着半导体装置和电子装置中的高性能和高功能性的发展，从它们中产生的热量增大。因此，需要具有高热传递能力的冷却装置。利用通过制冷剂的汽化和冷凝的相变循环执行热传递和热辐射的相变冷却系统的冷却装置与散热片等相比能够提高热传递能力。因此，期望该冷却装置作为用于具有大量的热产生的半导体装置和电子装置的冷却装置。

在专利文献1中描述了利用相变冷却系统的冷却装置(下文中，也称作“相变冷却装置”)的示例。专利文献1中描述的相关的相变冷却装置用以冷却安装在电路板上的诸如CPU(中央处理单元)的作为发热源的半导体装置。相关相变冷却装置包括附接于半导体装置的表面上的蒸发单元和具有辐射器的冷凝器，并且在它们之间附有由蒸汽管和液体回流管构成的一对导管。相关的相变冷却装置制成为使其内部保持大约大气压的十分之一的降低的(低)压强条件，并且构造热虹吸管，该热虹吸管可由于液体制冷剂的水的相变而在没有诸如电动泵的外部动力的情况下使制冷剂循环。

在相关的相变冷却装置中，在发热源的半导体装置中产生的热被传递至蒸发单元。结果，在蒸发单元中，液体制冷剂的水由于传递的热而在降低的压强下沸腾并蒸发，并且产生的蒸汽从蒸发单元通过蒸汽管导向进入冷凝器。在冷凝器中，制冷剂蒸汽通过冷却扇吹的风冷却，以变成液体(水)，并且其随后由于重力通过液体回流管再次返回蒸发单元。

另一方面，随着电子装置小型化和制造得更薄，需要将冷却装置连接至对应于小型化和制造得更薄的半导体装置的连接结构。专利文献2描述了将被安装在可制造得更薄的电子装置上的冷却装置的连接结构的示例。

在专利文献2中描述的相关电子设备包括壳体、电路板、第一发热元件和第二发热元件、第一副热管和第二副热管、主热管、第一和第二按压构件、散热片以及冷却扇。第一按压构件将第一副热管的第一部分按压至第一发热元件，并增强第一副热管与第一发热元件之间的热连接。此时，通过第一按压构件将第一副热管按压至第一发热元件，并可遵循第一发热元件的管芯的倾斜或形状将第一副热管弯曲。因此，第一副热管不大可能与第一发热元件的管芯形成部分接触。

在相关电子设备中，具有相对长的长度、相对厚的厚度和高热传递性能的主热管布置在与发热元件错开的位置，并且副热管设置在主热管与发热元件之间。也就是说，在相关电子设备中，具有相对小的厚度的板形副热管在电路板和发热元件上重叠，并且具有相对大的厚度的主热管布置在不与发热元件重叠的区中。据认为，该构造可减少热辐射结构的总体厚度，并因此减小电子设备的厚度。

[引文列表]

[专利文献]

[专利文献1]：日本专利申请特开No.2011-047616([0023]段至[0049]段，图1)

[专利文献2]：日本专利申请特开No.2011-106793([0011]段至[0079]段，图2至图5)

发明内容

技术问题

在专利文献2中描述的电子设备中，副热管形成有小的厚度，从而当副热管紧密地附着于发热元件时，副热管可根据发热元件的管芯(die)或表面的形状的倾斜柔性地变形。然而，由于利用细的热管不能获得高热传递性能，因此出现电子装置的冷却性能降低的问题。

另一方面，在专利文献1中描述的相关相变冷却装置中，因为制冷剂作为气体-液体两相流运动，所以与热管相比可获得高热传递性能。相关相变冷却装置的蒸发单元利用热传导率优秀的金属(诸如铜)按照坚固盒的形式构造，以存储足够量的制冷剂并防止由于蒸汽状态的制冷剂的内压增大而变形。由于像这样的蒸发单元不具有机械柔性，因此在蒸发单元与发热元件之间由于蒸发单元和发热元件的形状变化而发生部分接触或不均匀负载。因此，出现由于蒸发单元与发热元件之间的界面的热阻的增大而不能获得足够的冷却性能的问题。

因此，寻求高热传递性能的相关的冷却装置具有由于待冷却的发热元件的热阻增大而不能获得足够的冷却性能的问题。

本发明的一个目的是提供一种冷却装置的连接结构、一种冷却装置以及一种用于连接冷却装置的方法，其解决了上述问题，即由于待冷却的发热元件的热阻增大，因此在利用寻求高热传递性能的相变系统的冷却装置中不能获得足够的冷却性能。

技术方案