CN115904032A - 电子设备以及冷却模块 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电子设备以及冷却模块。本发明提供一种具备冷却模块的电子设备以及冷却模块，该冷却模块即使在两个发热体之间存在台阶的情况下也能够获得高的冷却效率。电子设备具备框体、设置在框体内的第一发热体及第二发热体、以及对上述发热体的热量进行吸热的冷却模块。冷却模块具有与第一发热体连接的第一均热板、和与第二发热体连接的第二均热板，第一及第二均热板在相互之间设置有台阶的状态下邻接地排列配置。第一均热板具有桥部，该桥部通过两张第一金属板中的至少一张金属板以跨过上述台阶的方式朝向上述第二均热板延伸，并与该第二均热板的表面连接而形成。桥部没有设置密闭空间。

Description

电子设备以及冷却模块

技术领域

本发明涉及具备冷却模块的电子设备以及冷却模块。

背景技术

笔记本型PC那样的电子设备搭载有CPU等发热体。这样的电子设备在框体内搭载有冷却模块，对发热体所产生的热量进行吸热，并向外部散热。在专利文献1中，公开了在搭载有CPU及GPU作为发热体的电子设备中，将热管分别连接于CPU和GPU的结构。另外，在专利文献2中，公开了将板型的均热板连接于CPU的结构。

专利文献1：日本特开2020-42588号公报

专利文献2：日本特开2019-32134号公报

在上述那样的电子设备中，特别是构成为笔记本型的移动工作站那样的机种，需要能够根据用户的要求来选择多种CPU和多种GPU。因此，在这种电子设备中，通过在框体内具备安装有CPU的母板、和安装有GPU的子板，从而对于CPU和GPU的组合，将母板的规格数量抑制为最小限度，实现构件的共用化。

另一方面，在这种电子设备中，框体的小型化也是必须的。因此，在这种电子设备中，具有通过将子板层叠在母板上，来搭载两张板并抑制框体的外形扩大的结构。然而，在将两张板层叠的情况下，在CPU与GPU之间产生台阶。因此，冷却模块需要与该台阶对应，并且能够相互补充CPU和GPU的负载。此外，这样的台阶的问题在不使用两张板的结构中也可能会产生。这是因为GPU的厚度通常比CPU大。

发明内容

本发明是考虑到上述现有技术的课题而完成的，其目的在于提供一种具备冷却模块的电子设备以及冷却模块，该冷却模块即使在两个发热体之间存在台阶的情况下也能够获得高的冷却效率。

本发明的第一方式所涉及的电子设备具备：框体；第一发热体及第二发热体，设置在上述框体内；以及冷却模块，设置在上述框体内，对上述第一发热体及第二发热体所产生的热量进行吸热，上述冷却模块具有：第一均热板，与上述第一发热体连接，并在两张第一金属板之间形成的密闭空间中封入有工作流体；和第二均热板，与上述第二发热体连接，并在两张第二金属板之间形成的密闭空间中封入有工作流体，上述第一均热板及上述第二均热板在相互之间设置有台阶的状态下邻接地排列配置，上述第一均热板具有桥部，该桥部通过上述两张第一金属板中的至少一张金属板以跨过上述台阶的方式朝向上述第二均热板延伸，并与该第二均热板的表面连接而形成，上述桥部没有设置上述密闭空间。

本发明的第二方式所涉及的冷却模块用于被搭载在电子设备的框体内的多个发热体的吸热，该冷却模块具有：第一均热板，在两张第一金属板之间形成的密闭空间中封入有工作流体；和第二均热板，在两张第二金属板之间形成的密闭空间中封入有工作流体，上述第一均热板及上述第二均热板在相互之间设置有台阶的状态下邻接地排列配置，上述第一均热板具有桥部，该桥部通过上述两张第一金属板中的至少一张金属板以跨过上述台阶的方式朝向上述第二均热板延伸，并与该第二均热板的表面连接而形成，上述桥部没有设置上述密闭空间。

根据本发明的一个方式，即使在两个发热体之间存在台阶的情况下，也能够获得高的冷却效率。

附图说明

图1是从上方俯视一个实施方式所涉及的电子设备的示意性的俯视图。

图2是示意性地表示框体的内部构造的俯视图。

图3是冷却模块的示意性的仰视图。

图4是放大了冷却模块的桥部及其周边部的立体图。

图5是表示框体的内部构造的主要部分放大侧面剖视图。

图6是放大了图5所示的桥部及其周边部的侧面剖视图。

图7是放大了第一变形例所涉及的桥部及其周边部的侧面剖视图。

图8是放大了第二变形例所涉及的桥部及其周边部的侧面剖视图。

图9是放大了第三变形例所涉及的桥部及其周边部的俯视图。

附图标记说明

10…电子设备；14…框体；22…冷却模块；24…母板；25…子板；30…CPU；31…GPU；36…第一均热板；36a、36b、37a、37b…金属板；37…第二均热板；38…第一热管；39…第二热管；40、41…冷却片；42、43…送风风扇；50～52…桥部；S1、S2…密闭空间。

具体实施方式

以下，列举优选的实施方式，参照附图对本发明所涉及的电子设备以及冷却模块详细地进行说明。

图1是从上方俯视一个实施方式所涉及的电子设备10的示意性的俯视图。如图1所示，电子设备10是通过利用铰链16将显示器框体12与框体14可相对转动地连结而成的翻盖式的笔记本型PC，被称为所谓的移动工作站。本发明所涉及的电子设备除了笔记本型PC以外，例如也可以是台式PC、平板型PC、移动电话、智能手机或者游戏机等。

显示器框体12是薄的扁平的箱体。在显示器框体12搭载有显示器18。显示器18例如由有机EL(OLED：Organic Light Emitting Diode：有机发光二极管)、液晶构成。

以下，对于框体14以及搭载于框体14的各要素，使框体12、14之间如图1所示为打开的状态，以视觉辨认显示器18的姿势为基准，将近前侧称为前，将进深侧称为后，将宽度方向称为左右，将高度方向(框体14的厚度方向)称为上下进行说明。

框体14是薄的扁平的箱体。框体14由形成上表面及四周侧面的盖部件14A、和形成下表面的盖部件14B构成。上侧的盖部件14A具有下表面开口的大致浴缸形状。下侧的盖部件14B具有大致平板形状，成为将盖部件14A的下表面开口封闭的盖体。盖部件14A、14B在厚度方向上重叠且相互可拆装地连结。在框体14的上表面设置有键盘20及触摸板21。框体14的后端部使用铰链16与显示器框体12连结。

图2是示意性地表示框体14的内部构造的俯视图，是在键盘20的稍下方切断框体14的示意性的俯视剖视图。

如图2所示，在框体14的内部设置有冷却模块22、母板24、子板25以及电池装置26。在框体14的内部还设置有各种电子构件、机械构件等。

母板24是电子设备10的主板。母板24配置在框体14的后方附近，沿着左右方向延伸。母板24是除了安装有CPU(Central Processing Unit：中央处理器)30之外，还安装有通信模块、存储器、连接端子等各种电子构件的印刷电路基板。母板24配置于键盘20之下，螺纹固定于键盘20的背面、盖部件14A的内表面。母板24的上表面成为相对于盖部件14A的安装面，下表面成为CPU30等的安装面24a(参照图5)。CPU30配置在母板24的安装面24a的左右大致中央。CPU30进行与电子设备10的主要控制、处理相关的运算。图5中的附图标记30a是安装CPU(裸片)30的封装基板。

子板25是具有比母板24小的外形的扩展卡。子板25是安装有GPU(GraphicsProcessing Unit：图形处理器)31、功率组件32等各种电子构件的印刷电路基板。子板25层叠在母板24的安装面24a的右端附近(参照图2及图5)，在其大致中央安装有GPU31。子板25与安装于母板24的连接器33连接(参照图5)，由此与母板24电连接。子板25的上表面成为相对于母板24的安装面24a的安装面，下表面成为GPU31等的安装面25a。GPU31进行3D图形等图像描绘所需的运算。图5中的附图标记31a是安装GPU(裸片)31的封装基板。

电池装置26是成为电子设备10的电源的充电电池。电池装置26配置在母板24的前方，沿着框体14的前端部向左右延伸。

接下来，对冷却模块22的结构进行说明。

CPU30及GPU31是在搭载于框体14内的电子构件中最大级的发热量的发热体。因此，冷却模块22对CPU30及GPU31所产生的热量进行吸热及扩散，进而向框体14外排出。冷却模块22层叠于母板24及子板25的下表面(安装面24a、25a之下)。

图3是冷却模块22的示意性的仰视图。图4是放大了冷却模块22的桥部50及其周边部的立体图。图5是表示框体14的内部构造的主要部分放大侧面剖视图。图6是放大了图5所示的桥部50及其周边部的图。

如图2～图5所示，冷却模块22具备沿左右排列的第一及第二均热板36、37、由两根一组构成的第一热管38、由两根一组构成的第二热管39、左右一对冷却片40、41、左右一对送风风扇42、43以及导热板44。

均热板36、37是板型的热输送设备。第一均热板36在两张薄的金属板36a、36b之间形成密闭空间S1(参照图5)，并在该密闭空间S1中封入有工作流体。金属板36a、36b由铝、铜或不锈钢那样的导热系数高的金属形成。密闭空间S1成为供被封入的工作流体一边产生相变一边流通的流路。作为工作流体，例如能够例示水、氟利昂替代物、丙酮或丁烷等。在密闭空间S1内配设有利用毛细现象输送已冷凝的工作流体的芯体36c(参照图5)。芯体36c例如由将金属制的细线编织成絮状而成的网状物、微细流路等多孔体形成。

第二均热板37除了外形比第一均热板36大，板厚稍薄以外，基本结构与上述第一均热板36相同。即，第二均热板37在两张薄的金属板37a、37b之间形成密闭空间S2(参照图5)，在该密闭空间S2中配设芯体37c，封入工作流体。在第二均热板37中，金属板37a、37b的材质、工作流体的种类、芯体37c的结构等可以与上述第一均热板36的相同。

均热板36、37薄且容易变形。因此，均热板36、37分别在上表面(第一面36d、37d)的外周缘部、中央部接合框架46、47而被加强(参照图2及图4)。框架46、47由不锈钢等金属构成，通过将比均热板36、37厚的棒体构成为框状而形成。

如图4～图6所示，均热板36、37在相互之间设置有上下方向的台阶48(参照图6)的状态下邻接排列。该台阶48起因于安装有GPU31的子板25层叠于安装有CPU30的母板24的下表面侧、以及GPU31比CPU30厚。即，由于GPU31的顶面位于比CPU30的顶面低的位置(参照图5)，因此冷却模块22将冷却GPU31的第二均热板37配置于比冷却CPU30的第一均热板36低的位置。此外，CPU30的顶面与GPU31的顶面的台阶例如为4～5mm。

因此，第二均热板37具备桥部50，该桥部50以跨过该台阶48的方式向斜上方延伸，并与第一均热板36的第二面36e接合(例如焊接)。桥部50的末端部接合到与第一均热板36的密闭空间S1交叠的位置。桥部50是用于将均热板36、37之间热连接，并相互补充冷却能力的热传递部件。

桥部50是使第二均热板37的金属板37a、37b的外缘中的与第一均热板36邻接的部分朝向第一均热板36延出而成的鳍状的板片。桥部50由对第二均热板37的外缘进行镶边的金属板37a、37b的接合部构成。因此，在桥部50没有形成封入有工作流体的密闭空间S2。即，在桥部50中，不产生由第二均热板37的内部的工作流体的相变引起的热输送，而产生由基于金属板37a、37b的导热引起的热输送。

如图3～图5所示，第一热管38是管式的热输送设备。在本实施方式中，将两根热管38a、38b在前后以两根为一组并列使用，但热管也可以使用一根或三根以上。热管38a、38b通过将金属管薄且扁平地压扁而形成为截面椭圆形状，在形成于金属管内的密闭空间中封入工作流体。金属管由铝、铜或不锈钢那样的导热系数高的金属形成。密闭空间成为供被封入的工作流体一边产生相变一边流通的流路。作为工作流体，例如能够例示水、氟利昂替代物、丙酮或丁烷等。在密闭空间内配设有利用毛细现象输送已冷凝的工作流体的芯体。芯体例如由将金属制的细线编织成絮状而成的网状物、微细流路等多孔体形成。

第二热管39除了长度、路径不同以外，基本结构与上述第一热管38相同。即，第二热管39在压扁为扁平的金属管内的密闭空间中配设芯体，封入工作流体。另外，第二热管39将两根热管39a、39b在前后或左右以两根为一组并列使用，但热管也可以使用一根或三根以上。在第二热管39中，金属管的材质、工作流体的种类、芯体的结构等可以与上述第一热管38的相同。

如图2及图3所示，左侧的冷却片40是将多个板状的片在板的表面沿左右方向等间隔地排列的构造。各片在上下方向上立起，沿前后方向延伸。在邻接的片之间形成有供从送风风扇42输送来的空气通过的间隙。冷却片40由铝、铜那样的具有高导热系数的金属形成。

右侧的冷却片41的大小等略有不同，但基本结构与左侧的冷却片40左右对称，因此省略详细的说明。

如图2及图3所示，左侧的送风风扇42配置在冷却片40的正前方。即，冷却片40配置为面向送风风扇42的朝后开口的排气口42a。送风风扇42是通过马达使收容在风扇框体42b的内部的叶轮旋转的离心风扇。送风风扇42将从在风扇框体42b的上下面分别开口的吸气口42c吸入的框体14内的空气从排气口42a排出。来自排气口42a的送风经过冷却片40，促进散热。

右侧的送风风扇43的大小等略有不同，但基本结构与左侧的送风风扇42左右对称，因此省略详细的说明。即，送风风扇43也具有朝后的排气口43a和在风扇框体43b的上下面开口的吸气口43c。而且，冷却片41配置为面向送风风扇43的排气口43a。

如图2及图3所示，导热板44与第二均热板37的前缘部连结，并向前方突出。导热板44是由铝、铜等金属或石墨等导热系数高的材质形成的薄板。导热板44设置为覆盖功率组件32，在其下表面接合有热管39。由此，导热板44对功率组件32的热量进行吸热，并传递给热管39。导热板44能够构成为板厚比第二均热板37薄，因此也能够容易地设置在高度高的功率组件32上。

在如以上那样构成的冷却模块22中，第一均热板36的第一面36d隔着热接收板30b抵接于CPU30。另外，第二均热板37的第一面37d隔着热接收板31b抵接于GPU31。热接收板30b、31b是由铜、铝等导热系数高的金属形成的板。

第一热管38的中央部向前侧弯曲，整体上沿左右方向延伸。第一热管38在成为热接收部的大致中央部与CPU30交叠的位置与第一均热板36的第二面36e接合。一个热管38a的左端部(散热部)与冷却片40的下表面接合，右端部(热接收部)越过桥部50与第二均热板37的第二面37e接合。另一个热管38b的左端部(散热部)与冷却片40的下表面接合，右端部(散热部)越过桥部50并经过第二均热板37的第二面37e与冷却片41的下表面接合。第一热管38的大部分与各均热板36、37的第二面36e、37e接合。

第二热管39整体上呈大致L字状配置。第二热管39在成为热接收部的大致中央部与GPU31交叠的位置与第二均热板37的第二面37e接合。第二热管39的右端部(散热部)与冷却片41的下表面接合，前端部(热接收部)经过第二均热板37与导热板44的下表面接合。两根热管39a、39b并行地沿同一路径行进。第二热管39的大部分与第二均热板37的第二面37e接合。

由此，CPU30及GPU31所产生的热量被均热板36、37吸热及扩散，并且经由热管38、39被高效地输送至冷却片40、41后，通过送风风扇42、43的送风而向框体14的外部排出。

然而，CPU30及GPU31两者不会同时以最大输出进行动作，通常处于一方的负载大，另一方的负载小的动作状态。因此，本实施方式所涉及的冷却模块22利用桥部50将CPU30用的第一均热板36与GPU31用的第二均热板37之间连接。

因此，冷却模块22例如在CPU30的负载小的情况下，能够利用第一均热板36辅助对负载大的GPU31的热量进行吸热的第二均热板37，反之亦然。其结果，冷却模块22整体的冷却效率大幅提高，并且模块整体的温度被均匀化，由此能够抑制框体14的外表面的局部的高温部(热点)的产生。

如图7所示，冷却模块22也可以使用桥部51来代替桥部50。桥部51是仅使一张金属板37b延出的构造。桥部51也可以由金属板37a构成。

如图8所示，冷却模块22也可以使用桥部52来代替桥部50、51。桥部52形成于第一均热板36，并跨过台阶48地与第二均热板37的第二面37e接合。桥部52的末端部接合于与第二均热板37的密闭空间S2交叠的位置。桥部52与桥部50、51同样，只要是使第一均热板36的金属板36a、36b双方或一方突出的结构即可。如图9所示，也可以并用桥部50(51)、52。

如以上那样，本实施方式所涉及的电子设备10具备冷却模块22，该冷却模块22对设置在框体14内的第一发热体及第二发热体(CPU30、GPU31)所产生的热量进行吸热。冷却模块22具有与CPU30连接的第一均热板36和与GPU31连接的第二均热板37。这些均热板36、37在相互之间设置有台阶48的状态下邻接地排列配置。而且，至少一个均热板具有与另一个均热板的表面接合的桥部50(51、52)。桥部50(51、52)由一张或两张金属板36a等构成，没有设置密闭空间S1、S2。

这样，该电子设备10在CPU30与GPU31之间具有台阶，其结果，在均热板36、37之间形成台阶48。然而，均热板36、37由于相互之间被桥部50等热连接，因此能够根据CPU30和GPU31的负载的差异使一方补充另一方。因此，冷却模块22能够获得高的冷却效率，框体14的温度分布也被均匀化。另外，桥部50通过弯折金属板37a、37b的外缘而构成，因此能够顺利地跨过均热板36、37之间的台阶48，热阻也为最小限度即可。即，该冷却模块22能够使用桥部50无缝地将CPU30用的第一均热板36和GPU31用的第二均热板37热连接，能够根据均热板36、37有无余力而使它们相互补充。

然而，假设在采用利用一张均热板集中冷却CPU30和GPU31的结构的情况下，在越过台阶48的部分均热板的密闭空间弯曲。于是，在该弯曲部分，工作流体在密闭空间内的动作变得不稳定而热阻显著增大，结果使均热板整体的热输送效率降低。另外，高精度弯曲的均热板在制造性方面也存在问题。

在这一点，该冷却模块22使用两张均热板36、37，并利用由不具有密闭空间的金属板构成的桥部50等来连接两者。因此，该冷却模块22能够将各个均热板36、37的热输送效率确保为最大限度，并且进行两者间的顺畅的热移动，从而能够获得上述的补充效果。

另外，在该冷却模块22中，桥部50等接合于与另一个均热板的密闭空间S1、S2交叠的位置(参照图6～图8)。因此，桥部50等能够直接与工作流体进行热量的传递，均热板36、37之间的热传递效率进一步提高。

此外，本发明不限定于上述实施方式，当然能够在不脱离本发明的主旨的范围内自由地变更。

送风风扇42、43以及冷却片40、41也可以不是左右一对，而是仅由一方构成。另外，也可以省略热接收板30a、31a或导热板44。

Claims (8)

1.一种电子设备，其特征在于，具备：

框体；

第一发热体及第二发热体，设置在所述框体内；以及

冷却模块，设置在所述框体内，对所述第一发热体及所述第二发热体所产生的热量进行吸热，

所述冷却模块具有：

第一均热板，与所述第一发热体连接，并在两张第一金属板之间形成的密闭空间中封入有工作流体；和

第二均热板，与所述第二发热体连接，并在两张第二金属板之间形成的密闭空间中封入有工作流体，

所述第一均热板和所述第二均热板在相互之间设置有台阶的状态下邻接地排列配置，

所述第一均热板具有桥部，所述桥部通过所述两张第一金属板中的至少一张金属板以跨过所述台阶的方式朝向所述第二均热板延伸，并与该第二均热板的表面连接而形成，

所述桥部没有设置所述密闭空间。

2.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，

所述桥部与所述第二均热板的密闭空间交叠。

3.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，

所述第一发热体相对于所述第一均热板的第一面连接，

所述第二发热体相对于所述第二均热板的第一面连接，

所述桥部与所述第二均热板的第二面接合，

所述冷却模块还具有：

第一热管，配置为与所述第一均热板的第二面接合，并且经过在所述第一均热板的厚度方向上与所述第一发热体重叠的位置，在金属管的内部形成的密闭空间中封入有工作流体；

第二热管，配置为与所述第二均热板的第二面接合，并且经过在所述第二均热板的厚度方向上与所述第二发热体重叠的位置，在金属管的内部形成的密闭空间中封入有工作流体；

第一送风风扇；

第二送风风扇；

第一冷却片，与所述第一热管的端部接合，并面向所述第一送风风扇的排气口地配置；以及

第二冷却片，与所述第二热管的端部接合，并面向所述第二送风风扇的排气口地配置。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的电子设备，其特征在于，

所述第一发热体是CPU，

所述第二发热体是GPU。

5.根据权利要求4所述的电子设备，其特征在于，还具备：

母板，设置在所述框体内，供所述CPU安装；和

子板，设置在所述框体内，供所述GPU安装，

所述子板被层叠在所述母板的供所述CPU安装的安装面之上。

6.一种冷却模块，是用于被搭载在电子设备的框体内的多个发热体的吸热的冷却模块，其特征在于，具有：

第一均热板，在两张第一金属板之间形成的密闭空间中封入有工作流体；和

第二均热板，在两张第二金属板之间形成的密闭空间中封入有工作流体，

所述第一均热板和所述第二均热板在相互之间设置有台阶的状态下邻接地排列配置，

所述第一均热板具有桥部，所述桥部通过所述两张第一金属板中的至少一张金属板以跨过所述台阶的方式朝向所述第二均热板延伸，并与该第二均热板的表面连接而形成，

所述桥部没有设置所述密闭空间。

7.根据权利要求6所述的冷却模块，其特征在于，

所述桥部与所述第二均热板的密闭空间交叠。

8.根据权利要求6或7所述的冷却模块，其特征在于，

所述第一均热板的第一面成为相对于所述发热体的吸热面，

所述第二均热板的第一面成为相对于所述发热体的吸热面，

所述桥部与所述第二均热板的第二面接合，

该冷却模块还具备：

第一热管，与所述第一均热板的第二面接合，并在金属管的内部形成的密闭空间中封入有工作流体；

第二热管，与所述第二均热板的第二面接合，并在金属管的内部形成的密闭空间中封入有工作流体；

第一送风风扇；

第二送风风扇；

第一冷却片，与所述第一热管的端部接合，并面向所述第一送风风扇的排气口地配置；以及

第二冷却片，与所述第二热管的端部接合，并面向所述第二送风风扇的排气口地配置。

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