冷却装置及电子设备的制作方法

专利名称：冷却装置及电子设备的制作方法
技术领域：
本申请一般涉及冷却装置和电子设备，用于统一有效地冷却接收自电子设备的发 热元件的热量的功能。
背景技术：
在电子设备中使用的电子部件例如发热元件，依据流过其中的电流产生热量。当 发热元件可运转，且其温度达到一恒定温度时，设备的有效运转减少，使电子设备的性能恶 化。发热元件设置在电子设备中。来自发热元件的热量必然要辐射到与发热元件隔离的零 件。为了冷却发热元件，提出这种利用导热管的冷却装置，该导热管具有依据冷却剂 的蒸发和冷凝的冷却效果。当冷却剂蒸发时，导热管从发热元件带走热量。被蒸发的冷却 剂借助于散热进行冷却和冷凝。被冷凝的冷却剂再次流通。通过循环，导热管冷却了发热 元件。冷却装置具有热扩散功能、热传输功能及热辐射功能，其中所述热扩散功能带走 并接着散开发热元件的热量；所述热传输功能将扩散的热量传送到用于辐射热量的零件； 以及所述热辐射功能辐射被传输的热量。冷却装置包括用于实现这三种功能的结构，且其 冷却包含在电子设备或工业装置中的发热元件。提出了涉及这种冷却装置的一些技术方案。例如，专利号为3233808的日本专 利公开了一种冷却系统，其用于将热量从发热元件移动到热辐射部件，且使热量冷却。在 该‘808专利中，假定诸如半导体集成电路之类本身具有大热量值的发热元件是冷却目标， 来自发热元件的热量被传导至热量接收单元、热传导元件、和热辐射单元，然后冷却发热元 件。换句话说，当从发热元件获取热量时，通过热传导元件传输被获取的热量，且通过热辐 射单元传导被传输的热量。热量接收功能、热量传输功能以及热量辐射功能中的每一个都 由不同部件形成。每个部件彼此连接。此外，申请号为2004-037001的日本专利公开了一种技术方案，用于将通过来自 发热元件的热量蒸发的冷却剂通过管子移动至另一个组件，以及通过另一目标部件中的诸 如散热器的次级冷却部件来使冷却剂冷却。与依据‘808专利的导热管不同，扩散所接收的 热量的功能尽管具有片状形状，而传输被扩散的热量的功能被统一在具有片状形状的主体 中。此外，申请号为2003-075083的日本专利公开了一种技术方案，其中垂直设置的 导热管传输及辐射来自热量源的热量。最后，申请号为6-216555的日本专利申请公开了一 种技术方案，其中冷却装置设置在形成于两层中的导热管的端面上，并且包括热扩散和热辐射。由于在‘808专利中显示的热扩散功能、热传输功能以及热辐射功能通过不同部 件形成，因此存在导热管增大及复杂化的问题。电子元件，其是近来冷却的目标，是诸如 CPU(中央处理单元)或专用IC之类被视为大型的半导体集成电路，或通常是诸如高亮度 LED(光发射设备)的非常紧密的电子元件。在这种情况下，具有大型和复杂形状的导热管 在安装方面是不利的。进一步地，在具有热扩散功能、热传输功能和热辐射功能的导热管中，在从热扩散 功能到热传输功能的每个热运动中，以及从热传输功能到热辐射功能的热传输中，由于热 阻变高，热运动的效率变差，其中该扩散功能、热传输功能及热辐射功能由不同的部件形成 并且互相连接。对于在‘001申请中显示的导热管，使热扩散和热传输一体化。然而，即便被一体 化，热量也需要在不同部件之间运动。这样，从热扩散功能到热传输功能的效率依然很差。 而且，由于在依据‘001申请的导热管中，作为热辐射部件的散热片(fin)被设置在导热管 的预定位置，因而将热量集中传输到预定位置是必要的。然而，由于统一了热扩散功能和热 传输功能，依赖于形状、大小、设置位置以及发热元件的发热值，发热元件的热量难以有效 地移动到散热片的位置。为此，就依据’001申请的导热管来说，热扩散、热传输以及热辐射 没有合适地结合。在‘083和‘555申请中显示的导热管是片状形状的导热管，其统一了热量接收功 能和热扩散功能。由于这种片状形状的导热管是紧凑的和薄的，因而易于安装在各种类型 的装置上。然而，在这些申请中显示的片状形状的导热管中，由于用单一部件来实现热扩散 功能、热传输功能和热辐射功能，因而存在下列问题(1)热辐射能力往往较低(当热辐射 能力低时，被蒸发的冷却剂的冷凝变得更慢，这样，导热管的冷却能力变低)；( 由于统一 了热扩散和热传输，热量的扩散方向和传送方向必须相同，绝不能是不同的；以及(3)由于 扩散方向和传送方向不能彼此区分，难于将热量导向热辐射部件。如上所述，当分解导热管具有的功能时，导热管需要包括接收自发热元件的热量 的扩散功能、热传输功能、及热辐射功能。当所有这些功能都通过不同的形式形成和组合 时，存在导热管变大以及热传递效率恶化的问题。另一方面，如果由单一部件形成这些功 能，则引起基于上述问题⑴到⑶的冷却能力的恶化。此外，依据传统的冷却装置，不能将发热元件的位置及热辐射的位置在电子设备 或工业装置中设置成彼此不同。相应地，冷却装置需要具有下述要点(A)热量可被高效地移动到热辐射位置，该 热辐射位置位于与发热元件不同的位置；(B)尽管在功能上可区分热扩散和热传输，热运 动的效率的降低可被减低到最小值；(C)也可在复杂形状中实现从发热元件到热辐射位置 的热运动；(D)由于为了不破坏电子设备或工业装置的小型化，冷却装置是紧凑的和薄的， 因此可安装到电子设备或工业装置上；以及(E)可保持高的冷却能力。
发明内容本申请的目标是提供紧凑和薄的冷却装置，其用于有效地从发热元件到热辐射位 置传输热量。[0018]鉴于上述问题，依据本申请提供了一种冷却装置，包括热扩散单元，用于扩散从 发热元件获得的热量；及热传输单元，其层压在热扩散单元的厚度方向，所述热传输单元用 于传输由热扩散单元扩散的热量，其中该热扩散单元包括第一顶板(upperplate)；与所 述第一顶板相对的第一底板(lower plate)；第一内部空间，通过层压所述第一顶板和所 述第一底板形成，且冷却剂能够进入这里；第一蒸汽扩散通道，其形成于所述第一内部空间 中，且蒸发的冷却剂能够在这里扩散；以及第一毛细通道，其形成于第一内部空间中，且冷 凝的冷却剂能够在这里循环，其中所述热传输单元包括第二顶板；与所述第二顶板相对 的第二底板；第二内部空间，其通过层压所述第二顶板和所述第二底板形成，且冷却剂可进 入这里；第二蒸汽扩散通道，其形成于所述第二内部空间中，且蒸发的冷却剂能够在这里扩 散；以及第二毛细通道，其形成于所述第二内部空间中，且冷凝的冷却剂能够在这里循环， 以及其中，所述热扩散单元的所述第一顶板和所述第一底板其中之一由与所述热传输部件 的所述第二底板和所述第二顶板其中之一相同的部件构成。按照本申请的冷却装置能够高效地将发热元件的热量移动到热辐射位置并且冷 却发热元件，其中该热辐射位置位于不同于发热元件的位置。特别地，可高效地移动在热扩 散单元和热传输部件之间的热量，其中，热扩散单元用于扩散发热元件的热量，热传输部件 用于传输所扩散的热量。进一步地，由于热扩散单元和热传输单元大体上沿不同的方向移动热量，因而可 灵活地将热量从发热元件导向到热辐射位置。此外，由于热扩散单元和热传输中的每一个 都由导热管构成，该导热管用于扩散蒸发的冷却剂和循环冷凝的冷却剂，因而冷却装置可 高效地冷却发热元件。进一步地，冷却装置可以紧凑和薄的形状构成。本申请的第一方面提供了一种冷却装置，包括热扩散单元，用于扩散从发热元件 获得的热量；及热传输单元，其层压在热扩散单元的厚度方向，所述热传输单元用于传送由 热辐射单元扩散的热量，其中，该热扩散单元包括第一顶板；与所述第一顶板相对的第一 底板；第一内部空间，其通过层压该第一顶板和该第一底板形成，且冷却剂可进入这里；第 一蒸汽扩散通道，其形成于所述第一内部空间中，蒸发的冷却剂能够在这里扩散；以及第一 毛细通道，其形成于所述第一内部空间中，冷凝的冷却剂能够在这里循环，其中该热传输单 元包括第二顶板，与第二顶板相对的第二底板；第二内部空间，其通过层压该第二顶板和 该第二底板形成，且冷却剂可进入其中；第二蒸汽扩散通道，其形成于所述第二内部空间 中，蒸发的冷却剂能够在其中扩散；以及第二毛细通道，其形成于所述第二内部空间中，且 冷凝的冷却剂能够在其中循环，以及其中，该热扩散单元的第一顶板和第一底板其中之一 由与所述热传输部分的第二底板和第二顶板其中之一相同的部件构成。这种配置使得冷却装置能够，利用其整体，从发热元件的位置高效地传送热量到 不同于或远离于发热元件位置的热辐射位置。因此，尽管发热元件是紧凑的，但发热元件的 热量可在远处的热辐射位置冷却。除了第一方面，本申请的第二方面提供了一种如在第一方面所限定的冷却装置， 其中热扩散单元和热传输部分进一步包括一个或多个中间板，该中间板层压在第一和第二 顶板及第一和第二底板之间，以及其中该一个或多个中间板包括凹口部分和内部通孔，该 凹口部分构成了第一和第二蒸汽扩散通道，而该内部通孔构成了第一和第二毛细通道。这种配置使得热扩散单元和热传输部分能够在预定方向扩散热量，尽管它们是薄的和片状形状的。进一步地，归因于冷却剂的蒸发和冷凝操作，热扩散单元和热传输部分可 高效地扩散和传输热量。除了第一和第二方面，本申请的第三方面提供了一种冷却装置，其中热扩散单元 包括具有第一方向的第一蒸汽扩散通路，其中热传输部分包括具有第二方向的第二蒸汽扩 散通道，且所述第二方向不同于所述第一方向，以及其中所述第一和第二方向彼此交叉。这种配置使得冷却装置能够，利用改变从热扩散单元到热传输部分的热传导的方 向，将发热元件的热量传输到不同于发热元件的位置的热辐射位置。除了第三方面，本申请的第四方面提供了一种冷却装置，其中热扩散单元在第一 方向扩散从发热元件获得的热量，且其中热传输单元在第二方向传送由热扩散单元扩散的 热量。这种配置使得冷却装置能够在不同方向上引导发热元件的热量。除了第三和第四方面，本申请的第五方面提供了一种冷却装置，其中该第一和第 二方向基本上彼此垂直。这种配置使得热扩散单元能够高效地向热传输部分传导热量。除了第三至第五方面，本申请的第六方面提供了一种冷却装置，其中热传输部分 形成为具有纵向方向和横向方向的片状形状，其中热扩散单元在与热传输部分的部分区域 重叠的区域中层压，并且其中第一方向平行于所述横向方向，而第二方向平行于所述纵向 方向。这种配置使得冷却装置能够，利用热扩散单元和热传输部分的组合，来高效地将 发热元件的热量传输到不同于或远离于发热元件位置的热辐射位置，该热辐射位置。除了第六方面，本申请的第七方面提供了一种冷却装置，其中热传输部分包括沿 着纵向方向分隔内部空间的多条通路。这种配置使得热传输部分能够，按照如何从热扩散单元传导热量，在减小传输的 负担的同时传送热量。除了第七方面，本申请的第八方面提供了一种冷却装置，其中该多条通道进一步 包括凹槽，其沿着纵向方向形成于该多条通道的内壁上；及连接通道，其从该多条通道其 中之一穿透到该多条通道的另一条，冷却剂能够移动通过该连接通道。这种配置使得每条通道都能够交换冷却剂。热传输部分可平衡需要冷却剂和不需 要冷却剂的通道的数量。除了第一至第八方面，本申请的第九方面提供了一种冷却装置，其中热扩散单元 径向扩散热量。这种配置使得热扩散单元能够在热传输部分的横向方向高效地传导热量。除了第一至第九方面，本申请的第十方面提供了一种冷却装置，其中热扩散单元 或者在热传输部分的一端的一定区域内或者在热传输部分的基本上中心部分的一定区域 内沿厚度方向层压。这种配置使得在维持装置紧凑和薄的同时，能够高效地传输热量。除了第十方面，本申请的第十一方面提供了一种冷却装置，其中当热扩散单元在 一端层压时，热传输部分将热量从层压热扩散单元的一端传输到另一端，并且其中当热扩 散单元被层压在热传输部分的基本中心部分时，热传输部分将热量从基本中心部分传送到[0042]这种配置使得冷却装置能够将发热元件的热量传送到不同于或远离于发热元件 的热辐射位置。除了第一至第十一方面，本申请的第十二方面提供了一种冷却装置，其中，热传输 部分进一步包括用于辐射所传送的热量的热辐射单元，所述热辐射单元设置有纵向方向和 横向方向中的至少一端。这种配置使得所传送的热量能够在不同于发热元件位置的位置被冷却。除了第一至第十二方面，本申请的第十三方面提供了一种冷却装置，其中热扩散 单元和热传输部分的第一和第二顶板及第一和第二底板至少其中之一还包括一凹槽部分， 该凹槽部分与第一和第二蒸汽扩散通道及第一和第二毛细通道至少之一相连通。除了第一至第十三方面，本申请的第十四方面提供了一种冷却装置，其中第一和 第二蒸汽扩散通道在厚度方向和水平方向中的至少一个方向扩散蒸发的冷却剂，并且其中 第一和第二毛细通道使得冷凝的冷却剂在垂直方向及垂直和水平方向中的至少一个方向 循环。这些配置使得能够不仅在水平方向，而且也在垂直方向扩散所蒸发的冷却剂及循 环所冷凝的冷却剂。通过考虑下面的详细描述，将更加清楚地理解本申请的这些和其他目的、特征及 优点。

通过参考下述详细的描述以及结合附图，能够更好地理解本申请的结构和运行的 机构和方式，及其进一步的目标和优点，其中同样的附图标记标识同样的元件，其中图1是按照本申请的实施例1的冷却装置的侧视图；图2是按照本申请的实施例1的冷却装置的透视图；图3是按照本申请的实施例1的冷却装置的概念框图；图4是按照本申请的实施例1的冷却装置的概念框图；图5是按照本申请的实施例1的冷却装置的组装图；图6是按照本申请的实施例1的热扩散单元中包含的中间板的前视图；图7是按照本申请的实施例1设置在热传输部分4中的中间板的前视图；图8是按照本申请的实施例1设置在热传输部分4中的中间板的前视图；图9是按照本申请的实施例2的热传输部分的透视图；图10是按照本申请的实施例2中的热传输部分的模拟图；图11是按照本申请的实施例3中的电子设备的内部视图；以及图12是按照本申请的实施例3中的电子设备的透视图。
具体实施方式
尽管本申请能以不同方式实施，在图中所显示的，并且将在这里详细描述特定的 实施方式，可以理解的是，本公开是作为本申请的原理的举例，并不旨在限制本申请仅为所 图示的那些。[0063]在图示实施例中，用于解释本申请的各种元件的结构和移动的方向表示-即上、 下、左、右、前、后等是相对的。当元件位于在图中显示的位置时，这些表示是合适的。然而， 如果元件的位置的描述改变了，假定这些表示相应地改变。在下文中，本申请文件中的“导热管”意味指具有冷却发热元件功能的部件、零件、 设备或装置。发热元件加热进入导热管内部空间的冷却剂使其蒸发，接着蒸发的冷却剂被 冷却而冷凝。通过重复上述过程来实现该功能。此外，在本申请文件中的“热传输单元”意 指具有通过冷却剂的运动来从发热元件传输热量的功能的部件、零件、设备或装置。由于按照本申请的冷却装置利用了导热管的功能和操作，因而将首先解释导热管 的概念。导热管在其内部密封了冷却剂，且具有与包括电子元件的发热元件相接触的热量 接收表面。内部冷却剂通过发热元件加热而蒸发，并且在蒸发时带走发热元件的热量。蒸 发的冷却剂在导热管内部循环，该流动携带着发热元件的热量。流动的和蒸发的冷却剂被 冷却以冷凝在一个热辐射表面，或者类似物上(或者诸如散热器和冷却风扇之类的辅助冷 却部件)。冷凝成液体的冷却剂在导热管内部循环，并再次移动到热量接收表面。移动到热 量接收表面的冷却剂再次被蒸发，并带走发热元件的热量。通过重复蒸发和冷凝，导热管使发热元件冷却。因此，导热管优选包括蒸汽扩散 通道和毛细通道，该蒸汽扩散通道用于扩散其中的冷却剂，而毛细通道用于回流冷凝的冷 却剂。有圆柱状的导热管，具有在垂直方向扩散冷却剂来在同一方向回流冷凝的冷却 剂的结构；导热管，具有热量接收单元与发热元件相连的结构；以及冷却单元，用于对冷却 剂进行冷却，其彼此独立地构成，热量接收单元和冷却单元与一管子相连，等等。由于具有这种结构的导热管具有大容量(特别地，往往是在垂直方向容量大)，导 热管不适于安装空间狭窄的情况。为此，片状形状的薄导热管在很多情况下是合意的，并且 也建议片状形状的导热管。按照传统的技术方案，是难以构造片状形状的导热管的。然而， 层压多个薄基片，本发明人通过提供具有凹口部分和通孔的层压基片，已实现了在薄的内 部空间中形成蒸汽扩散通道和毛细通道。图1是按照本申请的实施例1中的冷却装置的侧视图。冷却装置1设置有热扩 散单元3，用于扩散从发热元件2获得的热量；和热传输部分4，其层压在热扩散单元3的厚 度方向，用于传输由热扩散单元3扩散的热量。热扩散单元3和热传输部分4具有片状形 状。片状形状是合适的，但是并不限于片状形状。可适宜地确定热扩散单元3和热传输部 分4的厚度、大小和形状。热扩散单元3设置有顶板5 ；与顶板5相对的底板6 ；内部空间7，其通过层压所 述顶板5和所述底板6而形成，用于密封其中的冷却剂。此外，热扩散单元3设置有蒸汽 扩散通道8，用于扩散蒸汽冷却剂；以及毛细通道9，用于循环冷凝的冷却剂，且该蒸汽扩散 通道8和毛细通道9形成在内部空间7内。此外，为了通过层压所述顶板5和所述底板6 来形成内部空间7，在顶板5和底板6的外围设置有凸块或类似物。由于层压的顶板5和底 板6具有一定的间距，通过凸块形成了内部空间7。热传输部分4也具有与热扩散单元3类似的结构。也就是说，热传输部分4设置 有顶板10 ；与顶板10相对的底板11 ；内部空间12，其用于密封冷却剂，通过层压所述顶板
910和所述底板11而形成。此外，热传输部分4设置有蒸汽扩散通道13，用于扩散蒸发的 冷却剂；以及毛细通道14，用于循环冷凝的冷却剂，并且蒸汽扩散通道13和毛细通道14在 内部空间12内形成。为了通过将顶板10和底板11层压而形成内部空间12，凸块或类似物 设置在顶板10和底板11的外围，并被层压。由于层压的顶板10和底板11具有一定间距， 从而通过凸块形成了内部空间12。内部空间7和内部空间12密封其中的冷却剂。通过来自发热元件2的热量，冷却 剂重复地蒸发、扩散、冷凝和循环。通过蒸发和冷凝的重复，热扩散单元3和热传输部分4 的每一个都具有冷却发热元件2的热量的导热管功能。冷却装置1如下述来冷却发热元件2。发热元件2设置在热扩散单元3的底面。 发热元件2可通过直接接触表面来设置热扩散单元3的底面，且通过热介面材料来提供。当 热扩散单元3从发热元件2获得热量时，存在于内部空间7中的冷却剂将蒸发。蒸发的冷 却剂通过蒸汽扩散通道8，并扩散到内部空间7的内部。通过蒸发的冷却剂的扩散，热扩散 单元3将从发热元件2获得的热量扩散。热传输部分4接收由热扩散单元3扩散的热量。 在热传输部分4中，当热扩散单元3接收了所扩散的热量时(由于热传输部分4层压在热 扩散单元3的厚度方向，热扩散单元3是热传输部分4的发热元件)，进入内部空间12的冷 却剂将蒸发。蒸发的冷却剂通过穿过蒸汽扩散通道13移动。通过蒸发的冷却剂的移动，热 传输部件4在预定方向传输从热扩散单元3接收的热量。传输的热量可在热传输部分4的 预定部分被冷却，或可在热传输单元4提供的或连接的热辐射单元中被冷却。也就是说，在 冷却装置1中，热传输元件4最后将来自发热元件2的热量传输到预定位置。热辐射单元经常设置于远离发热元件2的设置位置或热扩散单元3的位置的位 置。在这种情况下，需要高效地将发热元件2的热量传输到热辐射单元。冷却装置1可通 过热扩散单元3和热传输部分4，将从发热元件2获得的热量传输到与热传输单元4相连的 热辐射单元。特别地，由于热扩散单元3和热传输元件4两者都具有导热管功能，该导热管 功能用于通过冷却剂的蒸发和冷凝来移动热量，因而可高效地移动热量。如在图1中所清楚显示的，热扩散单元3的顶板5和热传输部分4的底板11由同 一部件形成。热传输部分4的底板11也是热传输元件3的顶板5。由于热扩散单元3的 顶板5和热传输单元4的底板11由同一部件形成，热扩散单元3和热传输部件4之间的 热阻变小。冷却装置1与称为热扩散单元3和热传输部分4的两个元件联合传输在发热 元件2的热量中发热元件1的热量。当由一个元件执行传输时，存在下列问题(1)在传送 方向上没有灵活性；及( 元件变大，这样，传送效率降低。另一方面，通过组件的通用化 (communalization)，实施例1的冷却装置1组合了热扩散单元3和热传输部分4这两个元 件，并减小了所述元件间的热阻，为此当结合这两个元件时需要某些注意。由于热扩散单元 3的顶板5和热传输部分4的底板11的连接部分由同一部件构成，由于在部件间没有空气 层或空间，这样，减小了热阻(通常，增加热阻的因素是空气层)。冷却装置1在厚度方向层压和结合热扩散单元3和热传输部分4。通过在由于由 同一部件层压(热扩散单元3的顶板5，和热传输部分4的底板6)而接触的部分形成部件， 发热元件2的热量可被高效地移动到热辐射单元。此外，在图1中，由于热传输部分4层压在热扩散单元3上，热扩散单元3的顶板 5和热传输部分4的底板11由同一部件形成。当在相反方向层压它们时，热扩散单元3的底板6和热传输元件4的顶板由同一部件形成。顶板和底板中的词语“顶”和“底”仅仅用于区分。换句话说，它们并不表示一块
板在物理上高于另一块板。接下来，将说明冷却装置1，其中热扩散单元3和热传输部分4的热量移动的方向 是不同的。由于热扩散单元3和热传输部分4在厚度方向被层压，因而实施例1的冷却装 置1可高效地移动发热元件的热量。然而，当热扩散单元3和热传输部分4的热量移动方 向不同时，发热元件2的热量移动更加灵活。图2显示了当从发热元件2侧面看冷却装置1时的状态。发热元件2设置在热扩 散单元3的底面。热传输部分4在厚度方向上层压在热扩散单元3上。热扩散单元3的顶 板5和热传输部分4的底板11由同一部件形成。这里，热扩散单元3在预定的第一方向扩散热量。也就是说，热扩散单元3设置有 具有第一方向的蒸汽扩散通道8。在图2中，热扩散单元3设置有蒸汽扩散通道8，该扩散 通道8径向地从中心到周边伸展。即使是径向地，它依然具有第一方向。这里，具有第一方 向意味着具有在第一方向的扩散方向(也就是说，蒸汽扩散通道8)，即使它包括不同于第 一方向的方向。另一方面，热传输部分4在不同于第一方向的第二方向传输热量。也就是说，热传 输元件4设置有具有第二方向的蒸汽扩散通路13。第二方向是不同于第一方向的方向。第 一方向和第二方向相互交叉。在图2中，热传输部件4设置有蒸汽扩散通道13，该蒸汽扩散 通道13具有如虚线所示的第二方向。由于蒸汽扩散通道13具有第二方向，因而热传输部 件4在第二方向传输从热扩散单元3接收的热量。例如，当热扩散单元3主要层压在热传 输部件4的中心时，热传输部件4将在中心周围从热扩散单元3接收的热量在第二方向传 送到两个端部。这样，在第二方向传送的热量到达热传输部分4的两端部，并在热传输部分 4的两端部中冷却。此外，只要第二方向是不同于第一方向的方向，不排除在热扩散单元3包括的热 量的扩散方向至少部分与第二方向相同的情况。上述详述是基于冷却剂的移动来说明的。热扩散单元3获得发热元件2的热量。 同时，当发热元件2设置在热扩散单元3的中心附近时，已经接收热量的冷却剂在热扩散单 元3的中心附近蒸发。蒸发的冷却剂通过径向形成的蒸汽扩散通道8 (包括第一方向)扩 散。通过蒸发的冷却剂的扩散，来自发热元件2的热量被径向扩散。通过扩散或当扩散时，蒸发的冷却剂传导热量，其是通过热扩散单元3的顶板5传 送到热传输元件4的。此时，由于热扩散单元3的顶板5和热传输部分4的底板11由同一 部件形成，因而不存在额外的热阻。这样，热量可被高效地从热扩散单元3传导到热传输部 分4。此外，在热扩散单元3中，蒸发的冷却剂的径向扩散(包括第一方向)使得在热传 输部分4的诸如在横向方向的中心和端部之类的各种位置将热量传导到热传输部分4。为 此，热传输部分4能够在热扩散单元3中或在层压区域的大部分位置上从热扩散单元3接 收热量。因此，热传输部分4通过使用横向方向的大部分区域，在第二方向传输从热扩散单 元3接收的热量。这处于这种情形，其中来自热扩散单元3的热量沿着在图2中的热传输 元件4中所描述的多条虚线中的大多数传输。[0088]热扩散单元3设置有具有第一方向的蒸汽扩散通道8，并且在第一方向扩散热量。 热传输部分4设置有具有第二方向的蒸汽扩散通道13，并且在第二方向传送热量。在从热 扩散单元3到热传输部分4的热量移动中，由于热扩散单元3的顶板5和热传输部分4的 底板11由同一部件形成，因而易于将热量从热扩散单元3的顶板5移动到热传输部分4。 由于在热扩散单元3的热扩散方向、热扩散单元、和热传输部分4之中的热阻是小的，因此 热传输部分4更易于从整个热扩散单元3接收热量。热传输部分4在不同于第一方向的第二方向传输从整个热扩散单元3接收的热 量。由于从整个热扩散单元3接收热量意味着在波及到热传输部分4的横向的方向接收热 量，热传输部分4可在达到整个横向的第二方向传输热量。换句话说，通过使用其整个宽 度，可在第二方向传送热量，该第二方向为纵向。此外，在热扩散单元3中，通过蒸汽扩散通道8所扩散的冷却剂通过将热量传导到 热传输元件4而冷凝。然后，它回到液体冷却剂，并循环通过毛细通道9。尽管在图1和2 中没有示出毛细通道9的细节，但毛细通道9可按照毛细现象循环冷凝的冷却剂。循环的 冷却剂再次收集在热扩散单元3的中心附近，并通过发热元件2的热量蒸发。蒸发的冷却 剂通过蒸汽扩散通道8扩散。另一方面，通过热传输部分4的蒸汽扩散通道13而扩散的冷却剂在扩散中或扩散 后被冷却和冷凝。冷凝的冷却剂循环通过毛细通道14。通过再循环被冷凝的冷却剂，收集 在层压热扩散单元3的位置附近。冷却剂通过来自热扩散单元3的热量再次被蒸发，进而 扩散。热扩散单元3和热传输部分4按照冷却剂的重复蒸发和冷凝来移动热量，从而冷 却发热元件2的热量。当发热元件2是很大的电子元件时，可通过直接从电子元件带走热量来执行传 输。这种情况下，可使用仅设置有热传输元件4的冷却装置来处理。也就是说，不必通过在 厚度方向层压热扩散单元3和热传输部分4的组合。然而，近几年，存在冷却诸如象LED的光发射元件、和小型半导体LSI之类的非常 紧凑型的发热元件的需求。在这种情况下，当冷却装置仅设置有热传输部分4时，该热传输 部分4仅在特定方向从设置小型发热元件的位置传输热量。为此，不能通过使用整个热传 输部分4传输热量。这是因为仅蒸汽扩散通道13涉及使用小型发热元件的位置。相反地，即使当发热元件如在图1和2中所示是紧凑型时，实施例1的冷却装置1 首先在第一方向扩散发热元件的热量，该第一方向为热传输部分4的横向方向。然后，热传 输部分4在第二方向中传送在横向扩散的热量(第二方向是连接到热辐射单元的方向，该 热辐射单元用于辐射所传送的热量)。这样，热传输部分4能够使用其全部来传输发热元件 2的热量，该发热元件2是紧凑型的(与热传输单元4的尺寸相比较)。合适的是热传输部分4是具有横向和纵向的片状形状；热扩散单元3层压在与 热传输部分4的部分区域重叠的区域中；该第一方向平行于横向；以及该第二方向平行于 纵向。在实施例1的冷却装置1中，热扩散单元3和热传输部分4通过同一部件在厚度方 向上层压。此外，热扩散单元3在第一方向扩散热量，该第一方向是热传输部分4的横向， 且热扩散单元3在平行于热传输部分4的纵向的第二方向上传送热量。因此，即使当发热元件是紧凑型时，通过利用整个冷却装置1，发热元件2的热量可被传输到热辐射单元离开 的位置或热辐射单元可易于辐射的位置。使用图3和4来说明冷却装置，该冷却装置具有上述第一方向和第二方向的热量 移动的组合。图3和4是按照本申请的实施例1的冷却装置的概念框图。图3(a)和图4(a) 显示了冷却装置的侧视图。图3(b)和图4(b)显示了冷却装置的正视图。在图3所示的冷却装置1中，热扩散单元3是热传输部分4的底面，并且层压在与 热传输部分4的部分区域相重叠的区域内。进一步地，在邻近热传输部分4的中心设置有 热扩散单元3。这里，热传输部分4是片状形状的，其具有横向和纵向。第一方向平行于横 向。第二方向平行于纵向。此外，第一方向和第二方向相互交叉，且基本上彼此垂直。 在图3的冷却装置1中，热扩散单元3在第一方向扩散热量。例如，热扩散单元3具有在第 一方向上的蒸汽扩散通道8，且热扩散单元3在第一方向扩散从发热元件2获得的热量。箭 头3显示了热扩散单元3扩散热量的方向。由热扩散单元3扩散的热量，通过同一部件顶 板5被传导到热传输部分4。此时，通过在第一方向上扩散热量，发热元件2的热量在热传 输部分4的整个横向上被传导。接下来，热传输部分4传送由热扩散单元3平行于第二方向传导的热量。在图3 中，从热传输部分4的中心附近向第二方向上的两侧传送热量。箭头31显示了作为热量传 送方向的第二方向。由于热传输部分4的两端距离发热元件2相当远，移动的汽化冷却剂 就易于冷却。为此，邻近热传输部分4的两端具有热辐射单元的功能。通过热辐射冷却后， 冷却剂冷凝，循环通过毛细通道14，并且再次传送热量。在图4所示的冷却装置1中，热扩散单元3是热传输部分4的底面，并且层压在与 热传输元件4的部分区域相重叠的区域中。进一步地，热扩散单元3设置在邻近热传输部 分4的中心。这里，热传输部分4是片状形状的，并且具有横向和纵向。第一方向平行于横 向。第二方向平行于纵向。此外，第一方向和第二方向相互交叉，且基本上彼此垂直。在图4的冷却装置1中，热扩散单元3在包括第一方向的径向扩散热量。例如，热 扩散单元3具有径向形成的蒸汽扩散通路8。径向扩散从发热元件2获得的热量的包括第 一方向的箭头32示出了热扩散单元3扩散热量的辐射方向。由热扩散单元3扩散的热量， 通过同一部件顶板5传导到热传输部分4。此时，通过径向扩散热量，发热元件2的热量被 传导到热传输部分4的整个横向。如图3中所示，与热量仅在第一方向扩散的情况相比，包 括在整个横向的径向扩散使得由热传输部分4更高效地传导热量。为此，热扩散单元3可 高效地向热传输部分4传导热量。接下来，热传输部分4在第二方向上传送由热扩散单元3所传导的热量。在图4 中，热量从图4中的邻近热传输部分4的中心传送到平行于第二方向的两侧。箭头33显示 了作为热量传送方向的第二方向。由于热传输部分4的两端距离发热元件2相当远，移动 的汽化冷却剂容易被再辐射。为此，邻近热传输部分4的两端具有热辐射单元的功能。通 过热辐射冷却后，冷却剂被冷凝，循环通过毛细通道14，并且再次传送热量。这样，在图3或4中所示的冷却装置1通过适当地结合可有效地冷却紧凑型发热 元件2 用于从紧凑型发热元件2扩散热量的热扩散单元3 ；和用于向第二方向传输热量的 热传输部分4。[0106]此外，辐射由热传输部分4所传送的热量的可以是易于接触户外空气的部分，如 热传输部分4的端部，和/或向户外空气执行热辐射和热接触到热传输部分的部件。此外，设置用于冷却热传输部分4的端部的风扇也是合适的。接下来，说明每个单元的细节。首先，将说明热扩散单元3。热扩散单元3在冷却 装置1的第一层中形成。热扩散单元3设置有顶板5 ；与顶板5相对的底板6 ；及一个或 多个中间板18，其层压在顶板5和底板6之间。此外，中间层18是随意设置的。而且，热扩 散单元3提供有内部空间7，其通过连接顶板5和底板6形成，用于密封冷却剂；以及通过 中间板18形成的蒸汽扩散通道8和毛细通道9。该蒸汽扩散通道8通过热量来扩散汽化的 冷却剂。毛细通道9循环冷却的及冷凝的冷却剂。此外，由部件形成的顶板5，所述部件与热传输部分4的底板11为同一部件。在图 1中，热传输部分4的底板11的部分实际上形成了热扩散单元3的顶板5。通过使用与热 传输部分4的底板11相同的部件形成热扩散单元3的顶板5，在热扩散单元3和热传输部 分4的连接部分中的热阻就小。这样，很难打断从热扩散单元3到热传输部分4的热量移动。通过把冷却剂密封到内部空间7并且包括有蒸汽扩散通道8和毛细通道9，热扩散 单元3在第一方向扩散热量，该蒸汽扩散通道8用于扩散蒸发的冷却剂，该毛细通道9用于 循环冷凝的冷却剂。这里，蒸汽扩散通道8由设置有中间板18的凹口部分形成。由于凹口 部分具有与第一方向平行的形状(shaper)，蒸汽扩散通道8可在第一方向扩散蒸发的冷却 剂。进一步地，蒸汽扩散通路8在水平方向和垂直方向扩散蒸发的冷却剂。在除了中间板18中形成蒸汽扩散通道8的部分中形成毛细通道9。毛细通道9在 垂直方向或垂直和水平方向循环冷凝的冷却剂。由于空气压力在通过冷却剂蒸发产生蒸汽 的区域中降低，冷凝的冷却剂在空气压力降低的区域循环。由于蒸发的冷却剂在厚度方向 和水平方向扩散，蒸发的冷却剂在热扩散单元的外壁的各个地方被冷却。特别地，在经由顶 板5连接的热传输部分4的接触区域中，由于热传输部分4密封的被冷凝的冷却剂已收集， 因此在热扩散单元3内部蒸发的冷却剂易于被冷却。由于毛细通道9在垂直方向或垂直和水平方向循环冷却剂，冷却剂通过毛细作用 在各个地方冷却和冷凝，在设置发热元件2的位置就高效地收集冷凝的冷却剂。由于冷凝的冷却剂确定地循环到设置发热元件2的位置，再次使用循环的冷却剂 来从发热元件2接收热量。除了有效扩散蒸发的冷却剂，由于冷凝的冷却剂高效地循环， 提高了热量的扩散效率(由于高速进行蒸发的冷却剂的扩散和冷凝的冷却剂的循环的重 复)。这样，热扩散单元3将从发热元件2获得的热量扩散到第一方向。热传输部分4形成在冷却装置1的第二层中。也就是说，热传输部分4层压在热 扩散单元3的厚度方向。进一步地，由于形成了热传输部分4，因而热扩散单元3可重叠热 传输部分4的一部分区域。热传输部分4设置有顶板10 ；与顶板10相对的底板11 ；以及一个或多个中间板 19，其层压在顶板10和底板11之间。而且，热传输元件4设置有用于密封冷却剂的内部 空间12，所述内部空间通过连接顶板10和底板11形成；以及由中间板9形成的蒸汽扩散 通道13和毛细通道14。蒸汽扩散通道13在第二方向扩散由通过热扩散单元3传导的热量 蒸发的冷却剂。毛细通道14使得冷却和冷凝的冷却剂在其中循环。[0116]此外，底板11的部件与热扩散单元3的顶板5为同一部件。此外，由于顶板和底 板的名称没有特别区分，顶板和底板可以反过来。这在热扩散单元3中也是同样的。热扩 散单元3的底板6和热传输部分4的顶板10，可由相同的部件形成层压。由于热传输部分4具有进入内部空间12中的冷却剂，并且包括用于扩散蒸发的 冷却剂的蒸汽扩散通路13 ；以及用于使得冷凝的冷却剂在其中循环的毛细通道14，因而热 传输部分4可在第二方向传送热量。这里，第二方向与第一方向交叉，但其不同于第一方 向。第一方向和第二方向优选是基本上彼此垂直。蒸汽扩散通路13由在中间板19中提供的凹口部分形成。由于凹口部分具有平行 于第二方向的形状，因而蒸汽扩散通道13可在第二方向扩散蒸发的冷却剂。此外，毛细通 道14形成在除了中间板19中形成蒸汽扩散通道13的地方以外的部分中。毛细通道14使 得冷凝的冷却剂在垂直方向或垂直和水平方向循环。由于空气压力在通过冷却剂的循环产 生蒸汽的区域中降低，因而冷凝的冷却剂易于在空气压力降低的区域中循环。尽管蒸发的 冷却剂在厚度和水平方向扩散，但它移动到热传输部分4的两端部。由于热传输部分4的 两端部处于易于辐射热量的状态，因而蒸发的冷却剂被冷却。由于冷却和冷凝的冷却剂，通 过利用平行于第二方向的毛细通道14，在垂直方向或垂直和水平方向循环，冷凝的冷却剂 被收集在热传输部分4接触到热扩散单元3的区域中。这样，在热传输部分4中，通过传导来自热扩散单元3的热量，重复从热扩散单元3 的指向两端部的蒸发的冷却剂的扩散，和从两端部的指向热扩散单元3的冷凝的冷却剂的 循环。由于蒸汽扩散通道13和毛细通道14在第二方向形成，因而在第二方向执行蒸发的 冷却剂的扩散和冷凝的冷却剂的循环。因此，热传输部分4可在第二方向传送从热扩散单元3中接收的热量。当热量被 传送后，它到达热传输部分4的两端部，接着被辐射。例如，当诸如热量散热片或冷却风扇之类的热辐射单元，设置有热传输部分4的 两端部，到达两端部的热量被高效地冷却。接着，将参考图5说明每个部件的细节。图5是按照本申请的实施例1的冷却装 置的组装图。图5显示了从顶部的冷却装置的分解图、侧视图(在分解图中显示的每个部 件完成了侧视图)以及正视图。将说明顶板5和10。此外，由于在顶板5和10之间唯一的不同在于，它们其中之 一的目标是热扩散单元3而另一个的目标是热传输部分4，因此，共同地说明顶板5和10。顶板5和10具有预定的形状和区域。在图5中，尽管顶板5和10是片状形状构成 的，该形状可为曲线的、钩形的、或折线的。尽管顶板5和10由金属、树脂或类似物形成，它 们优选是由具有高导热率的金属，诸如铜、铝、银、铝合金、铁、铁合金及不锈钢、或不锈(高 耐久性)金属。顶板5和10可为诸如矩形、菱形、圆形、椭圆形和多边形的各种形状其中之
ο顶板5优选是顶板5的侧边，并且在内部空间7的平行于第一方向的侧面上具有 凹槽。顶板10也优选是顶板10的侧边，并且在内部空间12的平行于第二方向的侧面上具 有凹槽。这是因为，由于凹槽，使得蒸发的冷却剂的扩散(传输)方向的控制变容易。这也 因为可以更容易地将冷凝的冷却剂从凹槽传导到毛细通道9和14，并且促进了冷凝的冷却 剂的循环。[0126]此外，顶板5优选是顶板5的侧边，并且具有位于内部空间7的侧面上的凹槽部 分。顶板10也优选是顶板的侧边，并且具有位于内部空间12的侧面上的凹槽部分。由于 凹槽部分与蒸汽扩散通道8和13以及毛细通道9和14相连通，因而更易于促进在厚度方 向上(垂直方向)的蒸发的冷却剂的扩散和冷凝的冷却剂的循环。由于凹槽与蒸汽扩散通道8和13相连通，蒸发的冷却剂易于在大区域内接触顶板 5和10的表面。这样，促进了蒸发的冷却剂的热量的辐射。为了方便，顶板5和10称为“顶”，然而，板子不必是物理上的上部位置，也不必特 别地与底板6和10相区分。此外，顶板5和10可与发热元件2接触，并且可与发热元件2 相对。此外，顶板5和10设置有冷却剂的注入口。当顶板5和10、中间板18和19以及 底板6和11层压和连接时，形成了内部空间7和12。由于内部空间7和12需要密封冷却 剂，因而在连接了顶板5和10等以后，冷却剂从注入口进入。当冷却剂进入时，注入口被密 封。于是，密封内部空间。此外，冷却剂可在层压后从注入口中进入，或可在顶板5和10、底板6和11以及中 间板18和19层压时进入。此外，优选在真空或减压下送入冷却剂。通过在真空或减压下 执行送入，内部空间7和12处于真空或减压，于是冷却剂被送入。在减压下，冷却剂的蒸发 和冷凝的温度变低，就存在促进了蒸发和冷凝的重复的优点。顶板5和10也优选是设置有凸块40和粘附部分，以用于连接到中间板18和19 或底板6和11。底板6和11与顶板5和10相对，并且将一个或多个中间板18和19夹入在它们 中间。尽管底板6和11由金属、树脂等形成，它们最好由诸如铜、铝、银、铝合金、铁、铁合金 和不锈钢或不锈(高耐久性)金属之类的高导热率的金属形成。底板6和11可为诸如矩 形、菱形、圆形、椭圆形和多边形之类的各种形状之一。由于热扩散单元3和热传输部分4 相对于顶板5和10而形成，形状和容量最好与顶板5和10的相同。底板6优选是底板6的侧边，并且在内部空间7的平行于第一方向的侧面上具有 凹槽。底板11优选是底板11的侧边，并且在内部空间12的平行于第二方向的侧面上具有 凹槽。这是因为，由于凹槽，使得蒸发的冷却剂的扩散(传输)方向的控制变得容易。此 外，由于冷凝的冷却剂更易于从凹槽传导到毛细通道9和14，从而促进了冷凝的冷却剂的 循环。可选地，底板6优选是底板6的侧边，并且在内部空间7的侧面上具有凹槽部分。底 板11也优选是底板11的侧边，并且在内部空间12的侧面上具有凹槽部分。由于凹槽部分 与蒸汽扩散通道8和13以及毛细通道9和14相连通，从而易于促进在厚度方向(垂直方 向)上的蒸发的冷却剂的扩散和冷凝的冷却剂的循环。由于凹槽与蒸汽扩散通道8和13相连通，蒸发的冷却剂易于在大区域内接触顶板 5和10的表面。这样，促进了辐射所蒸发的冷却剂的热量。此外，凹槽可为凹陷部分而不是缝状凹槽。为了方便，底板6和11被称为“底”，然 而，板子不必位于物理上的低的位置，并且不必特别地与顶板5和10相区分。为底板6和11设置连接到中间板18和19的凸块部分和粘着部分也是适宜的。底 板6和11优选也设置有连接到中间板18和19的凸块部分和粘着部分。此外，底板6和11 可接触或不接触发热元件2。
16[0137]通过连接顶板5和底板6形成内部空间7。通过由侧壁42围绕顶板5和底板6的 侧边，形成了密封的内部空间7。侧壁42通过将层压的基底部件和凸块连接而形成。该内 部空间7形成在热扩散单元3中。另一方面，通过连接顶板10和底板11形成内部空间12。与内部空间7类似，通过 由侧壁围绕顶板10和底板11的侧边，形成密封的内部空间12。通过连接层压的基底部件 和凸块形成侧壁。该内部空间12形成在热传输元件4中。由于内部空间7和12的周围被密封，将冷却剂送入其中是可能的。在顶板5和10 或底板6和11的部分中预备冷却剂的注入口。冷却剂从注入口进入内部空间7和12。在热扩散单元3中设置的内部空间7包括由中间板18形成的蒸汽扩散通道8和 毛细通道9。通过蒸汽扩散通道8和毛细通道9，热量在第一方向扩散。类似地，在热传输 部分4中设置的内部空间12包括由中间板19形成的蒸汽扩散通道13和毛细通道14。通 过蒸汽扩散通道13和毛细通道14，热量在第二方向扩散。接下来，使用图6来说明热扩散单元3的内部结构。图6是按照本申请的实施例 1的热扩散单元中包含的中间板的正视图。通过层压中间板18(图6是此板的例子)，热扩 散单元在顶板5和底板6之间形成了蒸汽扩散通道8和毛细通道9。中间板18由一个或多个基底构成。在图5中，四个中间板18层压在顶板5和底 板6之间。尽管中间板18由诸如金属、树脂等形成，但优选由高导热率的诸如铜、铝、银、铝 合金、铁、铁合金、和不锈钢、或无锈(高耐久性的)金属之类的金属形成。此外，中间板可 为诸如矩形、菱形、圆形、椭圆形和多边形之类的各个形状其中之一。由于通过将顶板5和 10夹入中间形成热扩散单元3，形状优选是与顶板5和10同一形状。中间板18可具有凸 块部分和粘着部分，它们在连接顶板5和底板6时使用。进一步地，中间板18具有凹口部分50和中间通孔51。该凹口部分50形成了蒸 汽扩散通道8。由于图6中的中间板18设置有径向的凹口部分50，热扩散单元3设置有用 于扩散冷却剂的蒸汽扩散通道8，其径向蒸发(即使是径向的，也包括平行于第一方向的矢 量。简短说，第一方向是指伸展到热传输部分4的横向的方向)。通过径向的蒸汽扩散通道 8，热扩散单元3可径向扩散热量。内部通孔51形成了毛细通道9。当热扩散单元3设置有一个中间板18时，在一个 中间板18中的内部通孔51实际上形成了毛细通道9。相反地，当热扩散单元3设置有多个中间板18时，分别在所述多个中间板18的每 个中设置的内部通孔51仅部分重叠，并且形成在平面方向具有小于内部通孔51的横截面 面积的毛细通道9。这样，当热扩散单元3设置有多个中间板18时，毛细通道9具有小于内 部通孔51的横截面面积。因此，冷凝的冷却剂可高效地循环。由于毛细管的剖面区域小， 这促进了通过毛细作用的液体的移动。此外，适宜的是，每个中间板18设置有多个内部通孔51。这是由于多个内部通孔 51可形成具有多个通道的毛细通道9。多个内部通孔51从前端面到后端面渗透了中间板18，并且其形状可为圆形、椭圆 形或矩形。可选地，它可为缝状形状。按照钻、压、湿蚀刻、干蚀刻等，可形成内部通孔51。当热扩散单元3设置有多个中间板18时，在该多个中间板18的每个中形成内部通孔51。层压所述多个中间板18，从而使得一部分内部通孔51分别重叠。每个中间板18 的内部通孔51优选分别从邻近的中间板移动。例如，某一中间板18的内部通孔51从邻近 的另一中间板18的内部通孔51移动，从而使得一部分内部通孔51部分重叠。这样，通过 为每一邻近的中间板18移动内部通孔51，当层压多个中间板18时便形成了毛细通道9，该 毛细通道9在平面方向上具有小于的内部通孔51的横截面面积。当层压多个中间板18时，部分内部通孔51部分地重叠，并且其在平面方向上具有 小于内部通孔51的横截面面积。具有小于内部通孔51的横截面面积的孔在热扩散单元3 的垂直方向被层压，这些孔在垂直方向相连，因而在垂直方向形成了流动通道。该孔在垂直 方向上是梯状的，流动通道不仅在垂直方向，也在水平方向带走流量。因此，形成于垂直方 向和水平方向的流动通道使得冷凝的冷却剂在垂直方向或在垂直和水平方向循环，且该循 环通道。此外，由于毛细通道9与设置有顶板5和底板6的凹槽部分相连通，在凹槽部分中 被冷却和冷凝的冷却剂从凹槽部分传导到毛细通道9，并且通过毛细通道9循环剂。这样， 由于凹槽部分和毛细通道9彼此相连通，促进了冷凝的冷却剂的循环。当仅使得部分内部通孔51重叠时，由此形成具有小于内部通孔51的横截面面积 的孔，就存在比直接制造更易于制造形成毛细通道9的优点。此外，毛细通道M使得冷凝的冷却剂循环，并且蒸发的冷却剂可通过其中。毛细通道9的角部分、凹槽部分或凹口部分41优选是有斜面的或成圆形的。毛细 通道9的剖面可为诸如六边形、圆形、椭圆形、矩形和多边形的各种形状其中之一。通过形 成内部通孔51的形状和堆积内部通孔51的方式，决定了毛细通道9的剖面形状。此外，尽管在图6中说明了热扩散单元3内部结构，该热扩散单元3具有在径向扩 散热量的结构，热扩散单元3的内部结构可以是在第一方向上线性扩散热量的结构。在说 明热传输部分的内部结构时，将说明具有线性扩散热量的结构的热扩散单元3。图7和8是按照本申请的实施例1的热传输部分4中设置的中间板的正视图。中 间板19可具有类似于热扩散单元3所使用的中间板18的材料、形状和结构。如在图7和8所示，热传输部分4设置有蒸汽扩散通道13和毛细通道14，该蒸汽 扩散通道13在特定方向(第二方向)是线性的。在图7中所示的中间板19设置有凹口部分52，该凹口部分52在第二方向上具有 基本上相同的宽度。设置有多个凹口部分52，并且在凹口部分之间保持着某些基底部件。 内部通孔53在保持部件中形成。按照结构，蒸汽扩散通道13和毛细通道14形成为平行于 第二方向。设置有如图7中所示的中间板19的热传输部分4可从一端部扩散蒸发的冷却 剂到该端部的另一侧(可选地，从中心附近向两端部)。此外，由于形成的毛细通道14平行 于蒸汽扩散通道13，从而冷凝的冷却剂更易于在第二方向循环。按照这种凹口部分52的形状，热传输部分4可从一端部向该端部的另一侧扩散蒸 发的冷却剂。因此，热传输部分4可在第二方向传送热量。此外，内部通孔53设置在中间 板19的组件保持的区域而不是凹口部分52中，而该内部通孔53形成了毛细通道14。由于 毛细通道14形成为平行于蒸汽扩散通道13，类似于蒸汽扩散通道13，毛细通道14使得冷 凝的冷却剂从一端部向该端部的另一侧循环。为此，由于从一端部到该端部的另一侧(在 第二方向上)执行蒸发的冷却剂的扩散和冷凝的冷却剂的循环，从而可高效地执行在第二 方向的热量传送。[0159]此外，由于多个蒸汽扩散通道13和多个毛细通道14 一个接一个地布置，在图7中 所示的热传输部分4可改善蒸发的冷却剂的扩散效率和冷凝的冷却剂的循环效率。类似于图7，图8显示了中间板19，该中间板19用于在第二方向上传输热量。图8 的中间板19设置有凹口部分52，该凹口部分52在第二方向从一端部向另一端部伸展。也就 是说，在第二方向上，凹口部分52的一端部的宽度比凹口部分52的另一端部的宽度要窄。 按照凹口部分52的形状，热传输部分4可具有蒸汽扩散通道13，该蒸汽扩散通道易于从一 端部向该端部的另一侧扩散蒸发的冷却剂。由于内部通孔53形成在保持的部件而不是凹 口部分52所在的区域，因而与向下伸展的蒸汽扩散通道13相比，毛细通道14形成为具有 线性对称形状。毛细通道14使得冷凝的冷却剂易于在第二方向上循环。此外，与图7中所 示的蒸汽扩散通道13具有大体上相等宽度的情况相比，由于向下伸展的蒸汽扩散通道13 可确保冷却剂的扩散区域在汽化后具有增加的容量，因而可能促进热量扩散的速度。这样， 当热量应当从一端部向该端部的另一侧传送时，图4中所示的热传输部分4是合适的。在图7和8所示的热传输部分4中，尽管从一端部到该端部的另一侧形成蒸汽扩 散通道13和毛细通道14，但可从热传输部分4的中间(例如，在实质上的中心)到两端部 形成蒸汽扩散通道13和毛细通道14。可选地，连接图7和8中所示的两个部件，从而可形 成热传输部分4，该热传输元件4用于从大体上的中心到两端部(这种情况下也执行在第二 方向上的热量传送)传送热量。此外，热传输部分4的毛细通道14的说明与热扩散单元3的毛细通道9的说明相 同。也就是说，通过内部通孔53形成热传输部分4，此时内部通孔53是通过挖出单一的中 间板19形成的，或通过重叠部分的内部通孔53形成热传输部分4，此时内部通孔53是通过 挖出多个中间板19形成的。这种毛细通道14在水平方向和厚度方向循环冷凝的冷却剂。 此外，在顶板10和底板11至少之一的内部设置凹槽部分，该凹槽部分与毛细通道14或蒸 汽扩散通道13相连通。该连通增进了蒸发的冷却剂的扩散和冷凝的冷却剂的循环。从而， 可在水平方向和厚度方向实现蒸发的冷却剂的扩散和冷凝的冷却剂的循环。此外，尽管在图7和图8中说明了热传输部分4所使用的中间板19。图7和8中 所示形状可用作热扩散单元3的中间板18。当具有大体上相等宽度和形状且在第一方向上 延伸到一端的蒸汽扩散通道8和毛细通道9形成时，热扩散单元3可在第一方向上扩散热 量。此时，通过结合两个在图7和图8中所示的中间板，热扩散单元3可包括用于将热量从 中心部分扩散到两端部(在第一方向上)的结构。如上述，由于设置了具有大体上相等的宽度和形状且从一端部到该端部的另一侧 延伸到该端的蒸汽扩散通道和毛细通道，热扩散单元3和热传输部分4可在第一方向或第 二方向上扩散和传送热量。此外，当在热扩散单元3和热传输部分4中使用的顶板、底板和中间板的每一个都 具有片状形状时，待形成的热扩散单元3和热传输部分4具有片状形状。当顶板、底板和中 间板的每一个都具有曲线形状时，热扩散单元3和热传输部分4具有曲线形状。此外，与热扩散单元3相同的技术方案和结构使用在热传输部分4中。通过层压和连接顶板、底板和中间板，来制造热扩散单元3和热传输部分4。顶板、 底板和多个中间板分别设置到预定位置。此外，如此设置多个中间板，使得只有一部分分别 设置在其中的中间通孔重叠。[0168]顶板、底板和多个中间板的至少其中之一具有将被连接的凸块。顶板、底板和多个 中间板相对于它们的位置排列，并且由热应力直接结合而成为一体。此时，每个部分材料直 接与要连接的凸块接合。此时，通过一次层压及连接形成热扩散单元3的部件和形成热传 输部分的部件，可以不多的步骤制造冷却装置1。直接结合意味着使得两个部件的面和其它的粘合，并且按压它们，从而向它们施 加热处理。由于这个原因，可按照所述面之间作用的原子力牢固地连接所述面的原子，并且 两个部件的面可不使用粘合剂而成为一体。这里，直接结合实现了牢固连接。也就是说，由 于通过挤压待连接的凸块和增加接触的区域实现了热粘合，待连接的凸块在连接中起了重 要作用。对于在热压中用于直接结合的情况，压力优选是40 Dcg/Cm2]到150[kg/cm2]，而温 度最好是250到400 [摄氏温度]。通过在顶板或底板的一部分中所开的进入口送入冷却剂。关闭进入口，并且完成 热扩散单元3和热传输部分4的制造。冷却剂在真空或减压下执行送入。通过在真空或减 压下执行送入，热扩散单元3或热传输部分4的内部空间处于真空或减压下，进而冷却剂被 密封。在减压下，冷却剂的蒸发和冷凝的温度变低，从而促进了蒸发和冷凝的重复。如上述，实施例1的冷却装置中，热扩散单元3扩散从发热元件2中获得的热量， 并且向热传输部分4传导热量。热传输部分4将接收的热量传送到用于辐射热量的区域。 进一步地，由于热传输部分4的端部具有易于进行辐射的外形结构，并且热接触用于辐射 热量的元件(诸如热辐射基底，散热片，和散热器)，从而热传输部分4所传送的热量可被扩 散。通过扩散热量，可冷却发热元件2。即使当发热元件2的位置和用于扩散热量的部分分 离时，冷却装置1也可冷却发热元件2。由于具有这种结构，即使发热元件是紧凑型时，也可利用整个冷却装置高效地冷 却。按照实施例2，冷却装置设置有热传输部分，并且所述热传输部分的内部空间被分 隔成多个通道。图9是按照本申请的实施例2的热传输部分的透视图。为了更容易观察热 传输部分60的内部，打开了热传输部分60的一端部。热传输部分60具有通过连接顶板10和底板11形成的内部空间12，并且设置有在 第二方向分隔内部空间12的多条通道61。该多条通道61平行于第二方向。当热传输部分 60是具有横向和纵向的片状形状时，第二方向为纵向。通过边界62形成多条通道61，该边界62在内部空间12中连接顶板10和底板11。 此时，由于边界62的数目众多，就增加了要形成的通道61的数目。尽管通过连接顶板10和底板11形成内部空间12，此时通过在将成为边界62的位 置设置待连接的凸块，当顶板10和底板被连接时形成边界62。通过边界62形成通道61。通过将内部空间12分隔成多条通道61，从热扩散单元3传导的热量被传送到每条 通道61。热扩散单元3在第一方向(例如，径向)扩散从发热元件获得的热量。通过热扩 散元件3的顶板5，由热扩散单元3扩散的热量被传导到热传输部分4。此时，在扩散中，来 自热扩散单元3的热量被逐渐传导给热传输部分4。为此，来自热扩散单元3的热量在热传 输部分4的横向上的各个位置被传导给热传输部分4。当热传输部分4的内部空间12是如实施例1的单一空间时，热传输部分通过使用 蒸汽扩散通道13，在热传输部分4的横向上的各个位置传导热量。由于通过整个内部空间12传送热量，增加了在热量传送中的负担。这样，将使得热量传送的效率降低。另一方面，由于在图9中所示的热传输部分60具有在横向分隔内部空间12的多 条通道61，因此为每一条通道61执行热量传送。为此，由于热量传送的负担被分割到每条 通道61，降低了在整个热量传送部分4中热量传送的负担。例如，当在热传输部分60的横 向的每个位置传导来自热量扩散单元3的热量时，传送通过多条通道61的每一条所接收的 热量。在多条通道61中，邻近中心的通道61传送在中心附近被传导的热量。多条通道61 中，邻近端部的通道传送在端部附近被传导的热量。为此，热传输部分60可高效地传送热 量。可选地，来自热扩散单元3的热量可不用均勻地在热传输部分60的横向传导。换 句话说，可对每个位置不均勻地传导来自热扩散单元3的热量。例如，热量可不传导到热传 输部分60的横向的中心附近，而传导到横向的端部附近。由于热传输部分60依据密封在 内部空间12中的冷却剂的蒸发和循环来传送热量，如果内部空间12是没有经过通道61分 隔的单一空间，从而没有使用邻近中心部分的冷却剂。这样，扩散区域在纵向变化。因而， 热传输部分60不能高效地传送热量。相反地，当内部空间12由如图9中所示的多条通道61分隔时，依据冷却剂的蒸发 和冷凝，位于热量被传导的位置的通道61可传送热量。为此，由于用于热量传送的容积小， 并且在纵向无变化，热传输部分60可高效地传送热量。由于热传输部分60在第二方向传送热量，适宜的是，多条通道61在内壁设置有平 行于第二方向的凹槽63。由于设置了平行于第二方向的凹槽63，在通道61中蒸发的冷却 剂的扩散和冷凝的冷却剂的循环更易于在第二方向执行。为此，热传输部分60可在第二方 向高效地传送热量。此外，设置连通通道以使得冷却剂能够在通道61之间移动。尽管冷却剂密封在每 条通道61中，由于冷却剂的必需量依据要传输的热量的量而变化，通过连通通道为每一条 通道61交换冷却剂的必需量是可能的。图10是按照本申请的实施例2中的热传输部分的模拟图。热传输部分60的内部 空间12由多条通道61分隔，并且所述热传输部分60设置有连通通道64，该连通通道64使 得冷却剂能够在多条通道62间渗透和移动。例如，当来自热扩散单元3的热量在热传输部分60的横向的中心附近难以传导， 而在横向端部附近能很好传导时，位于端部附近的通道61需要大量的冷却剂用于热传输， 而中心附近的通道61不需要这种冷却剂。这种情况下，冷却剂可通过连通通道64，从邻近中心部分的通道61移动到邻近端 部的通道61。需要大量冷却剂的邻近端部的通道61通过使用经由其他通道61给出的冷却 剂来执行热传输。此外，多条通道61的每一个都设置有中间板，所述中间板排列和层压在顶板10和 底板11之间。由于中间板具有凹口部分和内部通孔，从而蒸汽扩散通道和毛细通道可设置 有多条通道61中的每一条。由于蒸汽扩散通道和毛细通道可设置有多条通道61中的每一 条，蒸发的冷却剂在蒸汽扩散通道上被扩散，且冷凝的冷却剂在毛细通道中被循环。通道61 依据冷却剂的扩散和循环来传送热量。此外，热传输部分60中的通道61的数目可以是任意的，且当制造它们时，所述数目可考虑简易性和耐久性来确定。例如，通道61的宽度和数目可考虑到与热扩散单元3接 触的位置来确定。进一步地，形成通道61的边界62也可实现确保热传输部分60的强度。此外，由于仅在通道61的内部设置有凹槽63就足够了，凹槽63可布置在顶板10、 底板11或边界62上。当凹槽63布置在边界62或侧壁上时，通过修整多个层压的基底部 件的端面，实际上在层压该多个基底部件的每一个时可形成凹槽63。这样，按照实施例2的冷却装置可高效地通过热传输部分60传送由热扩散单元3 所传导的热量。在实施例3中，将说明包括热辐射单元的装置(或系统)和设置有冷却装置的电 子设备，所述热辐射单元用于辐射由热传输部分4和60所传送的热量。参考图11，电子设 备200具有基底和箱体202，该基底上安装有电子元件201。此外，安装有用于热接触电子 元件201的冷却装置206。此外，冷却装置206具有在实施例1和2中说明的冷却装置的结 构之一。在冷却装置206的端部提供有冷却风扇203。在冷却装置206的端部布置电子元 件201。也就是说，冷却装置206设置有位于端部的热扩散单元和在厚度方向与热扩散单元 层压的热传输单元。热传输部分从一端部向该端部的另一侧传送热量。热传输部分是具有 横向和纵向的片状形状的部件。热扩散单元在热传输部分的横向扩散热量，并向热传输部 分传导热量。热传输部分向端部传送由热扩散单元传导的热量，且所述端部是电子元件201的 相对布置位置。冷却风扇207通过风吹来冷却由热传输部分所传送的热量。此时，电子元 件201是诸如LED的小型发光元件。热扩散单元以一种方式扩散从电子元件201获得的热 量，从而使得所获得热量在热传输部分的横向(第一方向)伸展。热扩散单元向热传输部 分传导扩散的热量。此时，通过用同一部件形成热扩散单元的顶板和热传输部分的底板，热 扩散单元可高效地向热传输部分传送热量。热传输部分将由热扩散单元传导的热量向作为端部的冷却风扇207的侧面的端 部传送。冷却风扇207冷却通过热传输部分传送的热量。通过冷却，在热传输部分中移动 的蒸发的冷却剂被冷凝和循环。通过冷凝和循环的重复，热传输部分可再次从热扩散单元 传送热量。类似地，由于热扩散单元向热传输部分传导扩散的热量，蒸发的冷却剂被冷凝和 循环。随后，再次从发热元件获得热量，并接着在第一方向扩散。这样，由于其上安装有冷却装置206的电子设备可冷却发热元件的电子元件201， 从而可阻止电子元件201产生过多的热量，或由所产生的过多热量所导致的问题。在图12中图示了电子设备的例子。图12是按照本申请的实施例3中的电子设备 的透视图。电子设备200是诸如汽车电视和个人监视器之类的需要薄和小的电子设备。电子设备200设置有显示器203、发光元件204和扬声器205。冷却装置206储存 在该电子设备200的内部，从而实现冷却发热元件。当使用这种冷却装置206时，发热元件可被冷却而不妨碍减小电子设备的尺寸和 厚度。也就是说，冷却装置206从发热元件中高速地传送热量、冷却和抑制发热元件产生的热量。以这种方式考虑，可适宜地用冷却装置206替换安装在笔记本个人电脑、便携式终端、计算机终端等上的热辐射翅片、液体冷却装置等。用冷却装置206替换安装在灯、发 动机、或车辆或工业装置的控制计算机单元上的热辐射架、冷却装置等也是可能的。由于冷 却装置206具有高于传统的热辐射翅片或热辐射架的冷却能力，因而自然地可被小型化。 进一步地，冷却装置206可灵活地处理发热元件，且可选择各种电子元件做为冷却目标。因 此，冷却装置206具有广泛适用性。如前述，在实施例1到3中的冷却装置和电子设备仅仅是说明了按照本申请的方 面的例子。当然，本申请包括不脱离所述方面的修改、重构等。此外，冷却装置可为片状形 状、曲线形或具有厚度的立体形状。对形状和外观没有特别限定。尽管显示和描述了本申请的优选实施方式，本领域技术人员在不脱离前述说明书 和所附的权利要求书的精神和范围下可想像到各种修改。
权利要求1.一种冷却装置，包括热扩散单元(3)，其用于扩散从发热元件( 获得的热量；以及 热传输单元G)，其层压在所述热扩散单元(3)的厚度方向，所述热传输单元(4)用于 传输由所述热扩散单元C3)扩散的热量； 其中所述热扩散单元( 包括 第一顶板(5)；与所述第一顶板( 相对的第一底板(6)；第一内部空间(7)，其通过层压所述第一顶板( 和所述第一底板(6)形成，冷却剂能 够进入所述内第一部空间中；第一蒸汽扩散通道(8)，其形成在所述第一内部空间(7)中，并且能够在其中扩散蒸发 的冷却剂；以及在所述第一内部空间(7)中形成的第一毛细通道(9)，能够在其中循环冷凝的冷却剂； 所述热传输单元(4)包括 第二顶板(10)；与所述第二顶板(10)相对的第二底板(11)；第二内部空间(12)，其通过层压所述第二顶板(10)和所述第二底板(11)形成，冷却剂 能够进入所述第二内部空间中；第二蒸汽扩散通道(13)，其形成在所述第二内部空间(1 中，并且蒸发的冷却剂能够 在其中扩散；以及第二毛细通道(14)，其形成在所述第二内部空间(1 中，并且冷凝的冷却剂能够在其 中循环；以及所述热扩散单元( 的所述第一顶板( 和所述第一底板(6)中之一由与所述热传输 部分的所述第二底板(11)和所述第二顶板(10)之一相同的部件组成。
2.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述热扩散单元(3)和所述热传输部 分(4)进一步包括至少一个中间板，每个中间板层压在所述第一和第二顶板(5)，(10)和所 述第一和第二底板(6)，(11)之间。
3.如权利要求2所述的冷却装置，其特征在于，每个中间板包括凹口部分(50)，(52)和 内部通孔(51)，(53)，所述凹口部分构成了所述第一和第二蒸汽扩散通道(8)，(13)，所述 内部通孔构成了所述第一和第二毛细通道(9)，(14)。
4.如权利要求3所述的冷却装置，其特征在于，所述热扩散单元(3)包括具有第一方向 的所述第一蒸汽扩散通道(8)。
5.如权利要求4所述的冷却装置，其特征在于，所述热传输部分(4)包括具有不同于所述第一方向的第二方向的所述第二蒸汽扩散 通道⑶，以及所述第一和第二方向彼此交叉。
6.如权利要求5所述的冷却装置，其特征在于，所述第一和第二方向基本上彼此垂直。
7.如权利要求6所述的冷却装置，其特征在于，所述热传输部分(4)形成为具有纵向方 向和横向方向的片状形状。
8.如权利要求7所述的冷却装置，其特征在于，所述热扩散单元C3)在与所述热传输部分(4)的部分区域相重叠的区域中层压；以及所述第一方向平行于所述横向方向，并且所述第二方向平行于所述纵向方向。
9.如权利要求8所述的冷却装置，其特征在于，所述热传输部分(4)包括沿着所述纵向 方向分隔所述内部空间(12)的多条通道(61)。
10.如权利要求9所述的冷却装置，其特征在于，每条通道(61)包括凹槽(63)，所述 凹槽沿所述纵向方向形成在所述通道(61)的内壁上。
11.如权利要求10所述的冷却装置，其特征在于，每条通道(61)进一步包括连通通道 (64)，该连通通道(64)从所述通道(61)的一个渗透到所述通道(61)的另一个，冷却剂能 够移动通过所述连通通道(64)。
12.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述热扩散单元C3)沿厚度方向层压 在所述传输部分的一端或所述热传输部分的大体上中心部分的区域中。
13.如权利要求12所述的冷却装置，其特征在于，当所述热扩散单元C3)被层压在一端时，所述热传输部分(4)从所述热扩散单元(3) 被层压的这一端传送热量到另一端；并且当所述热扩散单元C3)被层压在所述热传输部分的大体上中心部分时，所述热传 输部分(4)从大体上中心部分向一端和另一端传送热量。
14.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述热传输部分(4)进一步包括热辐 射单元，所述热辐射单元设置有纵向和横向的至少一端来辐射所传送的热量。
15.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述热扩散单元C3)和所述热传输部 分的所述第一和第二顶板(5)，(11)的至少其中之一和所述第一和第二底板(6)，(11) 的至少其中之一包括凹槽部分，该凹槽部分与所述第一和第二蒸汽扩散通道(8)，(13)的 至少其中之一和所述第一和第二毛细通道(9)，(14)的至少其中之一相连通。
16.如权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述第一和第二蒸汽扩散通道(8)，(13)沿厚度方向和水平方向的至少其中之一扩散 蒸发的冷却剂；以及所述第一和第二毛细通道(9)，(14)使得冷凝的冷却剂沿垂直方向和水平方向的至 少其中之一循环。
17.一种电子设备000)，包括冷却装置O06)，其具有如权利要求1至16之一所述的冷却装置的结构；发热元件001)，其用于与所述热扩散单元(3)热接触；电子基底，用于在其上安装所述发热元件O01)；以及箱体，用于在其中存放所述电子基底。
专利摘要本申请涉及冷却装置及电子设备，所述冷却装置包括热扩散单元和热传输部分，该热扩散单元用于辐射从发热元件获得的热量，而该热传输部分沿热扩散单元的厚度方向层压并从而扩散。热扩散单元具有顶板、与顶板相对的底板、扩散蒸发的冷却剂的蒸汽扩散通道以及循环冷凝的冷却剂的毛细通道。热传输部分具有顶板、与顶板相对的底板、扩散蒸发的冷却剂的蒸汽扩散通道以及循环冷凝的冷却剂的毛细通道。顶板或底板都是由与热传输部分的底板或顶板相同的部件形成。
文档编号F28D15/04GK201888063SQ20102019032
公开日2011年6月29日 申请日期2010年3月12日 优先权日2009年3月12日
发明者大泽健治, 鹤田胜也 申请人:莫列斯公司