專(zhuān)利名稱(chēng)：液體冷卻系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冷卻半導(dǎo)體元件的液體冷卻系統(tǒng)，該半導(dǎo)體元件將液體作為散熱媒介物。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著電子裝置高速化、大容量化的需求不斷增高，半導(dǎo)體元件的高發(fā)熱化發(fā)展很快。
作為對(duì)應(yīng)這種高發(fā)熱化的冷卻手段，例如可以列舉出專(zhuān)利文獻(xiàn)1。在該專(zhuān)利文獻(xiàn)1中所記載的電子裝置由主體筐體和顯示裝置筐體組成，該主體筐體收納著搭載了發(fā)熱元件的配線基板，該顯示裝置筐體具有顯示板，通過(guò)鉸鏈旋轉(zhuǎn)可動(dòng)地安裝在本體筐體上。
在發(fā)熱元件上安裝著受熱套管，通過(guò)該受熱套管將吸熱后變熱的液體從設(shè)置在表示裝置筐體的散熱管進(jìn)行散熱。液體通過(guò)液體驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行循環(huán)，該液體驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝于連接受熱套管和散熱管的配管路徑的中途。各個(gè)部分之間通過(guò)可撓性軟管的連接進(jìn)行配管。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1特開(kāi)2002-163042號(hào)公報(bào)在上述專(zhuān)利文獻(xiàn)所記載的液體冷卻系統(tǒng)，泵由可撓性軟管連接(在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中以“硅軟管”記載)。這是由于液體冷卻系統(tǒng)的散熱是由筆記本電腦(以下稱(chēng)“筆記本PC”)的顯示裝置筐體進(jìn)行，在從本體筐體側(cè)向顯示裝置筐體配設(shè)散熱用配管時(shí)必須需要可撓性軟管的緣故。
另外，為了使液體能夠高效率地循環(huán)，希望泵以水平狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)，而泵通過(guò)可撓性軟管的連接更容易使之保持水平。
像這樣在受熱部件和泵之間的可撓性軟管對(duì)于存在可動(dòng)部分的部分的使用是必須的，存在可撓性軟管的部分會(huì)招致液體冷卻系統(tǒng)的大型化，這樣有可能會(huì)給向所有電子儀器的冷卻系統(tǒng)的搭載帶來(lái)障礙。
本發(fā)明的目的在于提供與縱向設(shè)置、橫向設(shè)置無(wú)關(guān)，能夠搭載于所有電子儀器的緊湊的液體冷卻系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
上述目的通過(guò)下述手段達(dá)成，一種液體冷卻系統(tǒng)，受熱套管通過(guò)內(nèi)部的液體吸收發(fā)熱元件的熱，通過(guò)泵將上述吸熱后的液體輸送至散熱器進(jìn)行散熱，其中，上述泵與上述散熱器直接連接。
另外，上述目的通過(guò)下述手段達(dá)成，一種液體冷卻系統(tǒng)，具備受熱套管、散熱器、容器以及泵，該受熱套管通過(guò)內(nèi)部密封的液體從半導(dǎo)體元件吸熱，該散熱器通過(guò)可撓曲的配管與該受熱套管連接，該容器通過(guò)配管與該散熱器連接，該泵使上述液體進(jìn)行循環(huán)，其中，在流動(dòng)著上述散熱器的液體的金屬配管上安裝多個(gè)散熱片，上述容器安裝在上述金屬配管上，上述泵直接連接在該容器上。
另外，上述目的通過(guò)下述手段達(dá)成，上述散熱器至少具備兩根金屬配管，將任意一方的金屬配管作為向上述泵的吸入配管，另一方的配管作為向上述受熱套管的排出配管，而上述吸入、排出配管與上述容器的內(nèi)部連通。
另外，上述目的通過(guò)下述手段達(dá)成，在上述泵上設(shè)置吸入口與排出口，這些口插入在設(shè)置于上述容器的口插入孔中而連接。
另外，上述目的通過(guò)下述手段達(dá)成，用隔板將上述容器的內(nèi)部分割成兩部分，被分割的一方的空間開(kāi)設(shè)上述泵的吸入口和上述吸入配管，另一方的空間開(kāi)設(shè)上述排出口和上述排出配管。
另外，上述目的通過(guò)下述手段達(dá)成，將上述容器的內(nèi)部分割成兩部分的隔板形成大致S形狀。
另外，上述目的通過(guò)下述手段達(dá)成，在上述容器的各空間內(nèi)設(shè)置空氣積存部。
另外，上述目的通過(guò)下述手段達(dá)成，一種液體冷卻系統(tǒng)，具備受熱套管、散熱器、容器以及泵，該受熱套管通過(guò)內(nèi)部密封的液體從半導(dǎo)體元件吸熱，該散熱器通過(guò)配管與該受熱套管連接，該容器通過(guò)配管與該散熱器連接，該泵使上述液體進(jìn)行循環(huán)，其中，構(gòu)成上述液體冷卻系統(tǒng)的部件具備吸入口和排出口，這些口插入在設(shè)置于上述配管上的口插入孔中而連接。
通過(guò)本發(fā)明，能夠提供與縱向設(shè)置、橫向設(shè)置無(wú)關(guān)，能夠搭載于所有電子儀器的緊湊的液體冷卻系統(tǒng)。
如上所述、在筆記本電腦或臺(tái)式電腦中，通過(guò)循環(huán)的液體來(lái)冷卻發(fā)熱的半導(dǎo)體元件的產(chǎn)品正逐漸被銷(xiāo)售，可以預(yù)想通過(guò)電腦的液體循環(huán)的冷卻方式將進(jìn)一步增加。
但是，這種液體冷卻系統(tǒng)并非僅限定搭載于電腦，而是能夠應(yīng)用于所有搭載了發(fā)熱電子零件的電子儀器。
例如，作為替代了原有磁帶錄像機(jī)的AV儀器有家庭服務(wù)器。這種家庭服務(wù)器記錄下來(lái)地上波數(shù)字播放的開(kāi)始，在家庭內(nèi)大量地獲取被傳送的電視節(jié)目，僅保存和播放有必要保存的內(nèi)容，作為今后的AV儀器已經(jīng)引起了矚目。
一方面，等離子顯示器作為與該家庭服務(wù)器相對(duì)應(yīng)的影像器材有可能進(jìn)一步普及。
這些電子儀器，特別是安裝在家庭起居室的儀器，由于用風(fēng)扇冷卻會(huì)引起回音而不適宜，那么當(dāng)然液體冷卻系統(tǒng)的搭載會(huì)引起矚目。
這樣，就需要開(kāi)發(fā)出能夠簡(jiǎn)便地安裝于上述家庭服務(wù)器及等離子顯示器的液體冷卻系統(tǒng)。
本發(fā)明根據(jù)上述要求進(jìn)行了各種研究，結(jié)果獲得了以下的實(shí)施例。


圖1是具備本實(shí)施例的散熱器的液體冷卻系統(tǒng)的俯視圖。
圖2是具備本實(shí)施例的散熱器的液體冷卻系統(tǒng)的立體圖。
圖3是表示在散熱器上安裝泵之前的狀態(tài)的局部剖視圖。
圖4是表示在散熱器安裝了泵狀態(tài)的局部剖視圖。
圖5是將本實(shí)施例的液體冷卻系統(tǒng)橫向設(shè)置的立體圖。
圖6是將本實(shí)施例的液體冷卻系統(tǒng)縱向設(shè)置的立體圖。
圖7是將具有本實(shí)施例的液體冷卻系統(tǒng)的電子儀器橫向設(shè)置的立體圖。
圖8是將具有本實(shí)施例的液體冷卻系統(tǒng)的電子儀器縱向設(shè)置的立體圖。
圖9是具備第2實(shí)施例的電子儀器的立體圖。
圖10是本實(shí)施例中冷卻多個(gè)發(fā)熱元件的散熱器的圖。
具體實(shí)施例方式
圖1是包含本實(shí)施例的散熱器的液體冷卻系統(tǒng)的俯視圖。
如圖1所示，液體冷卻系統(tǒng)1，散熱器1a和受熱套管7通過(guò)軟管8連接。該軟管就是所謂的可撓性軟管(即可撓曲的配管，在本實(shí)施例中采用異丁橡膠)。在散熱器1a上直接安裝泵6。該散熱器1a由安裝了散熱片4的排出配管5a、吸入配管5b以及容器2構(gòu)成。容器2被安裝于散熱器1a的排出·吸入配管5a、5b的兩端部，成為來(lái)自泵的液體的儲(chǔ)存部。
在該液體冷卻系統(tǒng)1內(nèi)放入制冷液(例如水、不凍液等)，通過(guò)泵6的驅(qū)動(dòng)，使制冷液在泵6、散熱器1a以及受熱套管7之間循環(huán)。
圖2是包含本實(shí)施例的散熱器的液體冷卻系統(tǒng)的立體圖(是將泵從散熱器中取出的狀態(tài))。
如圖2所示，上述構(gòu)成散熱器1a部分的排出·吸入配管5a、5b、散熱片4、容器2由框架4a固定。在泵6上設(shè)置排出·吸入口9a、9b，口9b被插入在容器2的吸入側(cè)，口9a被插入在容器2的排出側(cè)(有關(guān)這點(diǎn)，以圖3進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明)。
圖3及圖4對(duì)本實(shí)施例的液體冷卻系統(tǒng)的散熱器和泵的安裝部構(gòu)造進(jìn)行說(shuō)明。
圖3及圖4是散熱器和泵的局部剖視圖，圖3表示在散熱器1a上安裝泵6之前的狀態(tài)，圖4表示安裝后的狀態(tài)。
如圖3所示，在容器2上，在設(shè)置于泵6的排出口9a和吸入口9b相互面對(duì)的位置上設(shè)置口插入孔2a、2b。該容器2通過(guò)隔板3被分割成2室的空間，各自的空間與散熱器1a內(nèi)的吸入·排出配管5a、5b相對(duì)地分別連接。
如圖4所示，排出口9a和吸入口9b分別插入容器2的口插入孔2a、2b后，制冷液通過(guò)安裝于插入部位的O型環(huán)10被密封。
形成若驅(qū)動(dòng)泵6、制冷液按圖中箭頭表示方向流動(dòng)的構(gòu)造。
圖5和圖6是說(shuō)明設(shè)置了本實(shí)施例的散熱器時(shí)的方向以及泵的吸入、排出位置的立體圖。
另外，為了說(shuō)明方便，將泵6和散熱器1a分開(kāi)表示，在泵6和散熱器1a之間制冷液的流向以箭頭表示。假設(shè)圖5的設(shè)置狀態(tài)為“橫向設(shè)置”，圖6的設(shè)置狀態(tài)為“縱向設(shè)置”。
圖5a是表示散熱器和泵的組合構(gòu)造的立體圖，圖5b是對(duì)容器內(nèi)部進(jìn)行說(shuō)明的圖。
如圖5a所示，將泵6的排出口9a作為上側(cè)，將吸入口9b作為下側(cè)。在安裝于散熱器1a的容器2的內(nèi)部大約中央部分上設(shè)置隔板3，形成左右兩室的空間地被分離。其中一室為排出側(cè)，另一室為吸入側(cè)。與容器2內(nèi)部的排出口9a相對(duì)的散熱器1a的口插入孔2a位于上側(cè)，與吸入口9b相對(duì)的散熱器1a的口插入孔2b位于下側(cè)。隔板3形成大致S形狀(另外、由于做成大致S形狀而帶來(lái)的效果以圖6的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明)。
在圖5b中，用于連接散熱器1a和受熱套管7的可撓性軟管8，由于自身的水分滲透而使液體流失的部分，由于外界的空氣侵入配管內(nèi)而使內(nèi)部混入空氣，泵6吸入該空氣的情況下，將造成其壓出液體的力極度降低。因此，在本實(shí)施例中，在容器內(nèi)設(shè)置了用于儲(chǔ)存配管內(nèi)空氣的空間，該空間即是圖5b表示的空間2c。
本實(shí)施例中散熱器由2根排出配管5a、2根吸入配管5b共4根配管構(gòu)成。排出配管5a在被隔板3隔開(kāi)的口插入孔2a一側(cè)的空間被開(kāi)放，吸入配管5b在口插入孔2b一側(cè)的空間被開(kāi)放。如圖5b所示，由于一方的吸入配管5b的一部分露出于空氣中，另一方的吸入配管5b在液體中，因此、泵6不會(huì)吸入空氣。
圖6是表示散熱器和泵的組合構(gòu)造的立體圖，是表示將圖5所示散熱器旋轉(zhuǎn)90度狀態(tài)的圖，圖6b是對(duì)容器內(nèi)部進(jìn)行說(shuō)明的圖。
在圖6中，在本實(shí)施例中與圖5不同，泵6的排出口9a成為上側(cè)，吸入口9b成為下側(cè)。設(shè)置于容器2的隔板3呈橫向，如圖中虛線所示、上下的截面積在口插入孔2b一側(cè)狹窄，口插入孔2a一側(cè)寬闊。這是由于隔板3呈S形狀的結(jié)果，從口插入孔2a一側(cè)侵入空氣時(shí)，該上部空間即成為空氣的儲(chǔ)存部。
這樣，假設(shè)泵6吸入空氣致使循環(huán)吸入配管內(nèi)混入空氣，通過(guò)設(shè)置于容器2的隔板3，空氣停留在截面積寬闊一側(cè)的上部，而在口插入孔11b中空氣不能侵入，因此僅制冷液進(jìn)行循環(huán)。但是，其條件為口插入孔2b必須處于液體中。
在圖6b中，由于通過(guò)隔板3設(shè)置可儲(chǔ)存配管內(nèi)混入的空間，將其形狀做成S形狀。該空間即是圖5b所表示的空間2c。
本實(shí)施例中散熱器由2根排出配管5a、2根吸入配管5b共4根配管構(gòu)成，排出配管5a在被隔板3隔開(kāi)的口插入孔2a一側(cè)的空間被開(kāi)放，吸入配管5b在口插入孔2b一側(cè)的空間開(kāi)放。如圖5b所示，由于2根吸入配管5b位于液體中，泵6不會(huì)吸入空氣。但是，如上述所示，條件是口插入孔2b必須位于液體中。
圖7和圖8是對(duì)將本實(shí)施例的散熱器1a等的液體冷卻系統(tǒng)設(shè)置于電子裝置12的筐體內(nèi)的狀態(tài)進(jìn)行說(shuō)明，另外，為了說(shuō)明方便，使電子裝置12的相當(dāng)于外面的筐體12a可視化地進(jìn)行說(shuō)明。
圖7是將電子儀器橫向設(shè)置的立體圖。
圖8是將電子儀器縱向設(shè)置的立體圖。
如圖7和圖8所示，在電子裝置12的筐體12a內(nèi)，安裝了搭載著多個(gè)元件的主配線基板14等。在主配線基板14上裝載了CPU板13等，該CPU板13搭載了CPU(中央計(jì)算處理單元)等的特別是發(fā)熱量大的元件(以下簡(jiǎn)稱(chēng)CPU)。
在CPU(無(wú)圖示)上安裝了受熱套管7，CPU和受熱套管7通過(guò)柔軟的熱傳導(dǎo)部件(例如，在硅橡膠中混入氧化鋁等熱傳導(dǎo)性的填充物。但無(wú)圖示)連接。
泵6與被安裝的散熱器1a和受熱套管7通過(guò)軟管8連接，成為密封制冷液的循環(huán)回路。如泵6運(yùn)轉(zhuǎn)，則被密封在內(nèi)部的制冷液按照泵6→散熱器1a→受熱套管7→散熱器1a→泵6的順序循環(huán)。
由CPU產(chǎn)生的熱量被傳送到流通在受熱套管7內(nèi)的制冷液，在通過(guò)散熱器1a期間，通過(guò)散熱器1a的表面向外界散熱。這樣，已降溫的制冷液再被送出受熱套管7。
本實(shí)施例中散熱器1a的吸入配管(無(wú)圖示)、容器部2、受熱套管7是熱傳導(dǎo)性很好的銅合金，泵6外側(cè)的殼體是由容易形成復(fù)雜的成型且機(jī)械強(qiáng)度高的樹(shù)脂(PPS聚苯硫化樹(shù)脂+玻璃纖維40％)形成，連接各個(gè)零件的軟管是由耐熱性且耐滲透性好的異丁橡膠形成。
另外，采用樹(shù)脂制作泵6外殼是由于重量輕且成型比較容易。
另外，本實(shí)施例中，雖然將泵6的外殼做成以PPS為基礎(chǔ)樹(shù)脂的樹(shù)脂制，也可采用其他耐熱性及耐滲透性?xún)?yōu)秀的樹(shù)脂?；蛘?，使用金屬制作泵6的外殼本身，能夠防止制冷液體的滲透。
如上所述，由于在與發(fā)熱元件連接的受熱套管7和安裝了泵6的散熱器1a之間通過(guò)軟管8連接，這種構(gòu)造減少了軟管連接部的數(shù)量，能夠提高對(duì)液體泄漏的可靠性。
圖9是在實(shí)施例1中的液體冷卻系統(tǒng)中再安裝風(fēng)扇的電子裝置的立體圖。
在圖9中，制冷液循環(huán)的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同，在散熱器1a上安裝有風(fēng)扇15。在制冷液循環(huán)時(shí)，由于風(fēng)扇15運(yùn)轉(zhuǎn)，散熱器1a周?chē)臒崃勘粡?qiáng)制向筐體12a外散熱，提高了散熱器1a的冷卻效果。
圖10是包含本實(shí)施例的散熱器1a的冷卻多個(gè)發(fā)熱元件的液體冷卻系統(tǒng)1的圖。圖10a是立體圖，圖10b是俯視圖。
3個(gè)發(fā)熱元件20被分別設(shè)置在三個(gè)位置，在各個(gè)發(fā)熱元件20上連接著形成了口插入孔7a、7b的受熱套管7?？诓迦肟?a、7b之間通過(guò)受熱套管7內(nèi)的流路7c流通。
在共同集管器21上安裝著口21a和口21b，該口21a、21b在與3個(gè)發(fā)熱元件20的口插入孔連接的位置形成。另外，設(shè)置于共同集管器21各個(gè)口之間，通過(guò)流路21c流通。
安裝了泵6的散熱器1a和共同集管器21通過(guò)軟管8連接，另外，共同集管器21和3個(gè)受熱套管7，由于共同集管器21的口21a、21b被插入在受熱套管7的口插入孔7a、7b中，形成了封閉的循環(huán)路徑。
若泵6運(yùn)轉(zhuǎn)，被密封在內(nèi)部的制冷液按照泵6→散熱器1a→共同集管器21→受熱套管7(第一個(gè))→共同集管器21→受熱套管7(第二個(gè))→共同集管器21→受熱套管7(第三個(gè))→共同集管器21→散熱器1a→泵6的順序循環(huán)。
發(fā)熱元件20的熱被傳遞到在受熱套管內(nèi)流通的制冷液，經(jīng)過(guò)共同集管器21，在通過(guò)散熱器1a期間，從散熱器1a的表面向外界散熱。這樣，降溫后的制冷液再次經(jīng)過(guò)共同集管器21，被送出到受熱套管7。另外，當(dāng)制冷液再循環(huán)時(shí)，由于風(fēng)扇15運(yùn)轉(zhuǎn)，散熱器1a周邊的熱被強(qiáng)制向外界排出，提高了散熱器1a的冷卻效果。
另外，本液體冷卻系統(tǒng)，與將泵6以及散熱器1a可拆裝地安裝的情況同樣，安裝于多個(gè)發(fā)熱元件20上的受熱套管7與共同集管器21可拆裝地安裝。
實(shí)施例雖然表示了適用于個(gè)人電腦的示例，但本構(gòu)造不僅適用于個(gè)人電腦，對(duì)于緊密安裝了多個(gè)發(fā)熱部件的電子設(shè)備也同樣適用。
另外，可做成在發(fā)熱部件上形成流路的構(gòu)造，同樣能夠適用于直接向共同集管器流通的構(gòu)造。
本實(shí)施例中，如圖7-圖9所示，以臺(tái)式電腦為例表示，而對(duì)于一些將筐體或縱向或橫向設(shè)置的電子儀器、例如DVD播放機(jī)、游戲機(jī)等都非常有效。
另外，實(shí)施例3如圖10所示，通過(guò)可拆裝的受熱套管的結(jié)構(gòu)，即使搭載了多個(gè)發(fā)熱元件，也能夠分別對(duì)其進(jìn)行冷卻。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明能夠以必要且充分的循環(huán)液體量將發(fā)熱元件或發(fā)熱部件的熱量從散熱器散熱，提高了長(zhǎng)時(shí)間使用的可靠性。
權(quán)利要求
1.一種液體冷卻系統(tǒng)，受熱套管通過(guò)內(nèi)部的液體吸收發(fā)熱元件的熱，通過(guò)泵將上述吸熱后的液體輸送至散熱器進(jìn)行散熱，其特征在于，上述泵與上述散熱器直接連接。
2.一種液體冷卻系統(tǒng)，具備受熱套管、散熱器、容器以及泵，該受熱套管通過(guò)內(nèi)部密封的液體從半導(dǎo)體元件吸熱，該散熱器通過(guò)可撓曲的配管與該受熱套管連接，該容器通過(guò)配管與該散熱器連接，該泵使上述液體進(jìn)行循環(huán)，其特征在于，在流動(dòng)著上述散熱器的液體的金屬配管上安裝多個(gè)散熱片，上述容器安裝在上述金屬配管上，上述泵直接連接在該容器上。
3.如權(quán)利要求2所述的液體冷卻系統(tǒng)，其特征在于，上述散熱器至少具備兩根金屬配管，將任意一方的金屬配管作為向上述泵的吸入配管，另一方的配管作為向上述受熱套管的排出配管，而上述吸入、排出配管與上述容器的內(nèi)部連通。
4.如權(quán)利要求2所述的液體冷卻系統(tǒng)，其特征在于，在上述泵上設(shè)置吸入口與排出口，這些口插入在設(shè)置于上述容器的口插入孔中而連接。
5.如權(quán)利要求2所述的液體冷卻系統(tǒng)，其特征在于，用隔板將上述容器的內(nèi)部分割成兩部分，被分割的一方的空間開(kāi)設(shè)上述泵的吸入口和上述吸入配管，另一方的空間開(kāi)設(shè)上述排出口和上述排出配管。
6.如權(quán)利要求2所述的液體冷卻系統(tǒng)，其特征在于，將上述容器的內(nèi)部分割成兩部分的隔板形成大致S形狀。
7.如權(quán)利要求2所述的液體冷卻系統(tǒng)，其特征在于，在上述容器的各空間內(nèi)設(shè)置空氣積存部。
8.一種液體冷卻系統(tǒng)，具備受熱套管、散熱器、容器以及泵，該受熱套管通過(guò)內(nèi)部密封的液體從半導(dǎo)體元件吸熱，該散熱器通過(guò)配管與該受熱套管連接，該容器通過(guò)配管與該散熱器連接，該泵使上述液體進(jìn)行循環(huán)，其特征在于，構(gòu)成上述液體冷卻系統(tǒng)的部件具備吸入口和排出口，這些口插入在設(shè)置于上述配管上的口插入孔中而連接。
全文摘要
對(duì)于伴隨著電子裝置的處理性能提高帶來(lái)的發(fā)熱元件發(fā)熱量增大，在提供成為必要且充分的循環(huán)液流量的、適應(yīng)于小型化、薄型化的液體冷卻構(gòu)造的同時(shí)，提供可靠性高的電子裝置。將受熱套管(7)與發(fā)熱元件熱連接的同時(shí)，在散熱器(1a)上安裝泵(6)。另外，在散熱器(1a)上設(shè)置容器部(2)。通過(guò)泵(8)使制冷液在受熱套管(7)和散熱器(1a)之間循環(huán)。
文檔編號(hào)H01L23/473GK1612332SQ20041000776
公開(kāi)日2005年5月4日 申請(qǐng)日期2004年3月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月27日
發(fā)明者長(zhǎng)繩尚, 南谷林太郎, 大橋繁男, 近藤義廣, 鈴木敦, 松島均 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所