CN101156507A

CN101156507A - 用于散热的方法及装置

Info

Publication number: CN101156507A
Application number: CNA2006800118952A
Authority: CN
Inventors: 刘平; 李敏
Original assignee: Sierra Wireless Inc
Current assignee: Sierra Wireless Inc
Priority date: 2005-04-13
Filing date: 2006-04-12
Publication date: 2008-04-02
Anticipated expiration: 2026-04-12
Also published as: CN101156507B; US7388753B2; CA2604255A1; US7474534B2; EP1869958A4; WO2006108286A1; US20080068804A1; EP1869958A1; US20060256529A1

Abstract

本发明公开了一种用于提供从PC卡中散热的方法和装置。对于本发明的一个实施例来说，PC卡设置有延伸部，该延伸部具有设置于其上的散热片。该延伸部延伸超过PC卡插槽，由于空气在散热片的上方流动，从而使得热量从卡中散掉。对于本发明的一个实施例，确定PC卡的发热部件，并且从这些部件到PC卡的延伸部设置导热通路。

Description

用于散热的方法及装置

相关申请交叉引用

本申请为非临时申请，要求于2005年4月13日提交的题为“Mechanism for PC Removable Module and Card ThermalDissipation(用于PC可拆卸模块及卡的散热的机构)”的第60/671,307号临时申请的优先权，其内容整体结合于此以作为参考。

技术领域

本发明的实施例主要涉及个人处理设备(PC、PDA等)的领域，更具体地说，涉及一种PC扩展卡(附加卡，add-on card)(PC卡)以及为PC卡提供散热的方法及装置。

背景技术

诸如PCMCIA、16位PC卡、Cradbus卡、ExpressCard、紧凑型闪存卡、和其它PC/PDA扩展卡的PC卡被制造成不同的尺寸，并被用作用于PC、PDA等的扩充板。PC卡产生热量，这些热量必须被驱散以免损害PC部件或中断应用。通常，这样的PC卡具有大约1-3瓦特(W)的散热能力。该散热能力对于PC卡所用于的多种用途来说是足够的。例如，无线PC卡上的2W散热能力足以网上冲浪或传送e-mail或其它大小有限的文件的。然而，一些应用可以导致超过PC卡的散热能力。例如，在高速下以最大RF辐射功率连续数据传输可以超过PC卡的散热能力。

此外，对于大面积宽频带无线装置来说，由于处理能量的需求，从而增加了热量的产生。例如，3G(第三代无线技术的ITU规格)可以提供2Mbps或更大的带宽。由于PCMCIA或其它PC扩展卡的标准并不是特别为这些应用而定义的，因此，当为移动式主机(尤其是为诸如ExpressCard/34的较小形状系数(form factor)的PC卡)设计无线调制解调器时，散热成为问题。

半导体技术方面的改进已经降低了每个MIPS的能量消耗，但是并不足以将热量的产生保持在可接受的程度内，且没有显著提高无线装置上所使用的传输器的效率。例如，根据目前的PCMCIA PC卡标准，当PC卡在+65C的最大主板插槽(host slot)温度下产热3W(即，散热能力)时，外部卡的温度将达到+90C。在这种情况下，卡的内部温度将超过+90C。在31.8dBm的RF能量辐射处吸收平均5W的DC能量的普通12级GPRS(50％时间突发传输(50％time burst transmit))无线PC卡在仅仅+60C的主板插槽温度下内部温度将会超过+85C。

紧凑型闪存卡技术与16位PC卡具有相同的接口标准，但是该紧凑型闪存卡具有较小的尺寸。当普通10级GPRS无线紧凑型闪存卡用于PDA紧凑型闪存卡插槽(Compact Flash slot)时，产生相似的散热问题。

而且，下一代PC卡(例如ExpressCard)的尺寸随使用它们的移动式处理装置(例如，便携式PC、PDA等)的尺寸而减小。这些装置上的主板插槽的散热能力相应降低，并且卡的散热能力也降低。例如，ExpressCard具有仅仅2.1W的散热能力。

目前，过多的热量(超过散热能力的热量)通过热量管理机构来处理。例如，监视卡的温度，如果温度超过指定阀值，则降低传输功率和/或传输速率。这种热量管理机构的缺点在于，它们导致在平衡的或上载定向的宽带无线应用(诸如FTP上载数据、视频会议、无线视频监视、无线数码相机等)中数据吞吐率或无线电覆盖范围的性能降低。

发明内容

根据本发明的一个实施例，个人计算机卡包括插槽部，该插槽部被构造成用于插入到装置的主板插槽中。被构造成延伸超过该装置主板插槽的延伸部延伸自插槽部。延伸部具有热耦合于其上的散热片。

本发明实施例的特征和优点将会通过如下的附图和详细的说明而清楚。

附图说明

通过参照以下的描述以及用于示出本发明实施例的附图，可以更好地理解本发明。附图中：

图1示出根据本发明一个实施例的PC卡；

图2示出在根据发明一个实施例的PC卡，在该PC卡中，传导通路设置在一个或多个发热部件与散热片之间；以及

图3示出制造PC卡的过程，该PC卡提供增强的散热。

具体实施方式

公开了一种用于提供从PC卡上散热的方法和装置。对于本发明的一个实施例，PC卡设置有延伸部，该延伸部具有设置于其上的散热片。延伸部延伸超过PC卡插槽，使得因为空气在散热片上方流动，从而热量从卡上散掉。对于本发明的一个实施例，确定PC卡的发热部件，并且从PC卡的发热部件向PC卡的延伸部设置导热通路。

在如下描述中，阐述了多个特定细节。然而，可以理解的是，可以在无需这些特定细节的情况下而实施本发明的实施例。在其它实例中，为了使对该描述的理解清晰，已知电路、结构和技术未详细示出。

整个说明书所涉及的“一个实施例”或“实施例”意味着，结合该实施例所描述的特定特征、结构、或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，整个说明书在各处出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”不必都指相同的实施例。此外，特定的特征、结构、或特性可以以任何合适的方式结合在一个或多个实施例中。

而且，有创造性的方面存在于单个公开的实施例的部分特征中。因此，详细描述之后的权利要求特别地结合于该详细描述，并且每个权利要求都作为本发明的单独实施例而独立。

图1示出根据本发明一个实施例的PC卡。如图1所示的PC卡100包括PC卡插槽部105，该插槽部被构造成用于插入到装置(例如，便携式PC)的主板插槽中。PC卡100还包括PC卡延伸部110。该延伸部110被构造成延伸超过该装置的主板插槽。热耦合于延伸部110的是散热片115。该散热片115可以由适于散热的材料制成。例如，该散热片115可以由具有相对高的导热性的材料制成。即，散热片115可以由具有大于大约5W/m K的导热性材料制成。例如，铜(Cu)具有大约385W/m K的导热性，铝(Al)具有大约205W/m K的导热性。相比于通常用于制造延伸部的材料(诸如塑料)，Cu和Al两者都具有相对高的导热性。

对于本发明的一个实施例，散热片可包括用于提高散热片的表面面积的各种设计。例如，如图1所示，散热片115包括形成于其上的多个翼片(fin)120。翼片120增加了散热片115的表面面积，因此提供了更好的散热。例如，6翼片的铝散热片(每侧面0.5×4cm²的翼片)在自然气流环境中可以散热2W，而仅高出周围环境温度20C。即，该散热片可以消除2W的热量，而散热片的温度仅从+40C升高到+60C。

对于本发明的一个实施例，散热片以不干扰PC卡预期操作的方式而设置在延伸部上。例如，许多PC卡都设有延伸部，以方便那些必须保持在主板插槽外部的部件。例如，用于无线应用的许多PC卡需要天线，该天线必须位于主板插槽的外部。因此，天线被设置在延伸部中。在这样的实施例中，由于延伸部的功能，从而可能约束散热片在延伸部上的位置。例如，对于一些无线装置，天线设置在延伸部内，因为该天线必须保持在主板插槽的外部。对于该实施例来说，散热片可以结合于延伸部的底侧，以避免干扰天线的工作。即，散热片的金属(例如，Cu)可以干扰天线的工作。在该实施例中，延伸部的顶部可以保持畅通(clear)，以方便天线的使用。

对于本发明的一个实施例来说，延伸部仅被设置成用作散热片。对于这样的实施例，整个延伸部可以是散热片。可替换地，对于该实施例，散热片可以结合于延伸部的任何部分。

本发明的实施例可以包含附加的散热机构。例如，对于一个实施例来说，固体地(solid ground)设置在装置的一个或多个高发热部件(例如，功率放大器)与散热片之间。

例如，如图1所示，散热片115包括形成于其上的多个翼片(fin)120。翼片120增加了散热片115的表面面积，因此提供了更好的散热。例如，6翼片的铝散热片(每侧面0.5×4cm²的翼片)在自然气流环境中可以散热2W，而仅高出周围环境温度20C。即，该散热片可以消除2W的热量，而散热片的温度仅从+40C升高到+60C。

本发明的实施例可以包含附加的散热机构。例如，对于一个实施例来说，固体地(坚实地，solid ground)设置在装置的一个或多个高发热部件(例如，功率放大器)与散热片之间。

图2示出根据本发明一个实施例的PC卡，在该PC卡中，传导通路设置在一个或多个发热部件与散热片之间。

如图2所示，PC卡200包括PC卡插槽部205以及从该插槽部延伸的PC卡延伸部210。PC卡插槽部205被剖开，以露出多个部件220。部件220A(例如，其可以是功率放大器)被确定为高发热部件。即，部件220A产生的热量比其它部件220多。

如图2所示，导热通路230设置在部件220A和延伸部210与散热片215之间。散热片215具有附着于其上的翼片220。对于本发明的一个实施例来说，导热通路可被设置为固体地(例如，Cu地)传热管。在本发明的可替换实施例中，导热通路230可被设置为导热垫片(thermal gasket)，以将热量传输到PC卡金属环绕物，该金属环绕物对于散热片215具有良好的热耦合。

在将散热片设置于PC卡上之前，要考虑包括功能和形式的各种因素。

图3示出了生产增强散热的PC卡的过程。如图3所示，过程300开始于步骤305，在该步骤中，确定并设置PC卡的延伸部。延伸部可以基于已知的散热需求、或基于如下所述的被确定的散热需求来确定。该确定步骤可能与延伸部的任何多个不同特性(包括延伸部的尺寸、形状、或位置)以及制成延伸部的材料有关。对于一个实施例来说，延伸部提供所需要的功能(例如，天线)，因此该延伸部根据此功能而设计。对于本发明的可替换实施例来说，延伸部可被设计为仅用作散热机构。对于这样的实施例来说，延伸部可以是任何形式的，且可以部分地或完全地用适当材料(例如，呈现出相对高的导热性的材料)制成。

在操作310中，考虑到散热的需求来确定PC卡部件的布局。例如，被确定为产生相对多热量的PC卡部件被设置成尽可能地靠近延伸部，或被放置在卡的延伸部上。可替换地，或另外地，在操作315中，确定导热通路，并将该导热通路从一些或全部的这些部件向延伸部设置。即，热量从PC卡的内部向延伸部(即，主板插槽的外部)传导。该导热通路可以基于散热需求来设置。

在操作320中，散热片设置在延伸部上。对于本发明的一个实施例中，延伸部除散热外没有其它功能，整个延伸部被设置为散热片。对于一种这样的实施例，翼片或其它设计设置在散热片上，以增加散热片的表面面积，因此，空气在散热片上方流动，从而增加了散热。散热片的尺寸及位置可以基于散热需求以及由延伸部所提供的性能(如果有的话)。

在延伸部被用于提供特定功能(例如，设置在延伸部上的天线)的本发明实施例中，，散热片以不干扰所提供的功能的方式设置在延伸部上。例如，在延伸部用于设置贴片天线(patch antenna)的位置处，散热片可以设置在延伸部的下方，以便于不干扰天线的操作。

本发明的一个实施例包括确定所需的散热以及将会实现多少散热。这可以通过确定PC卡在最高性能下所产生的热量并减去由装置所提供的散热而实现。例如，如果确定在最高性能下PC卡产生2.5W的热量，并且，已知装置的能力是散掉2.1W的热量(即，正如该能力对于ExpressCard来说是普通的)，那么，可根据本发明的实施例来设计用于驱散热量差(0.4W)的散热机构。对于本发明的一个实施例来说，散热片的散热能力可能比所确定的散热量大得多，因此，使得PC卡对于PC/PDA主机来说更“耐热(thermalfriendly)”，或允许PC卡在更低温度下运行。

为了获得所确定的散热，要考虑诸如延伸部的尺寸、形状、和表面面积、PC卡的主要发热部件的位置、从发热部件开始的导热通路的布局、以及由天线部提供的功能的因素。

综述

本发明的实施例提供一种具有延伸部的PC卡，该PC卡其上设置有散热片。对于本发明的一个实施例来说，散热片使得更多的热量通过自然气流从卡中散掉，而无需牺牲PC卡(例如，宽带无线扩展卡/模块)的性能。本发明的实施例包括具有延伸部的PC卡，该延伸部由Cu、Al、或具有相对高的导热性(即，与用于制造PC卡延伸部的典型材料(例如，塑料)相比相对较高)的其它合适的材料制成。对于本发明的一些实施例，散热片设置在延伸部上，以便于不干扰PC卡或装置的任何功能。

本发明的实施例已被描述为包括各种操作。许多过程以它们最基本的形式被描述，但是，在不背离本发明范围的情况下，可以向任何过程中添加或删除操作。例如，图3示出了用于制造提供了增强了散热的PC卡的过程。在参照图3描述的操作305之前，可以进行确定待被驱散的热量的操作。

本发明的一些操作可以通过硬件来进行，或可以以机器可执行的指令来实现，这些指令可以用于使通常目的的或专门目的的处理器或用这些指令编程的逻辑电路进行这些操作。可替换地，这些操作可以通过硬件和软件的结合来执行。本发明可以被设置为计算机程序产品，该产品可包括其上存储有指令的机器可读介质，该机器可读介质可用于对计算机(或其它电子装置)进行编程，以便执行根据本发明的过程。机器可读介质可以包括(但并不限于)软盘、光盘、CD-ROM、以及磁性光盘、ROM、RAM、EPROM、EEPROM、磁卡或光卡、闪存、或适于存储电子指令的其它类型的介质/机器可读介质。而且，本发明可作为计算机程序产品而被下载，其中，可以经由通信单元(例如，调制解调器或网络连接)借助于以载波或其它传播介质的方式实现的数据信号而将程序从远程计算机传输到请求的计算机。所有的操作可以在同一中央位置(cite)执行，或者可替换地，一个或多个操作可以在其它地方执行。

尽管本发明已以多种实施例的形式进行了描述，但是，本领域技术人员应该认识到，本发明不限于所描述的实施例，而是可以在所附权利要求的精神和范围内进行修改和替换。因此，本说明书应被认为是示例性的，而不是限制性的。

Claims

1.一种个人计算机卡，包括：

插槽部，被构造成用于插入到装置的主板插槽中；

延伸部，延伸自所述插槽部，并被构造成延伸超过所述

装置的所述主板插槽；以及

散热片，热耦合于所述延伸部。

2.根据权利要求1所述的个人计算机卡，其中，所述散热片包含有具有大于5W/m K的导热性的材料。

3.根据权利要求1所述的个人计算机卡，其中，所述散热片具有形成于其上的一个或多个翼片。

4.根据权利要求1所述的个人计算机卡，进一步包括：

导热通路，将设置于所述个人计算机卡的所述插槽部内的一个或多个部件连接至所述个人计算机卡的所述延伸部。

5.根据权利要求4所述的个人计算机卡，其中，所述导热通路包括接地平面。

6.根据权利要求4所述的个人计算机卡，其中，所述导热通路包括导热垫片。

7.根据权利要求1所述的个人计算机卡，其中，所述延伸部是散热片。

8.根据权利要求7所述的个人计算机卡，其中，所述散热片包含有具有大于5W/m K的导热性的材料。

9.根据权利要求1所述的个人计算机卡，其中，所述延伸部执行一功能并且所述散热片不干扰所述功能。

10.根据权利要求9所述的个人计算机卡，其中，所述功能包括天线。

11.一种方法，包括：

确定个人计算机卡的散热需求，所述个人计算机卡具有插槽部以及延伸部，所述插槽部被构造成用于插入到装置的主板插槽中，所述延伸部延伸自所述插槽部，并被构造成延伸超过所述装置的所述主板插槽；以及

基于所确定的散热需求，确定所述个人计算机卡的所述延伸部的一个或多个特性。

12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：

在所述个人计算机卡的所述延伸部上设置散热片。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述散热片包含具有大于5W/m K的导热性的材料。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述散热片具有形成于其上的一个或多个结构以增加所述散热片的表面面积。

15.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：

设置导热通路，所述导热通路将所述个人计算机卡的一个或多个部件连接至形成在所述个人计算机卡的所述延伸部上的散热片。

16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述导热通路包括接地平面。

17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述导热通路包括导热垫片，所述导热垫片被构造成将热量传输至散热片以及所述个人计算机卡的环绕物两者中的至少一个。

18.根据权利要求11所述的方法，其中，所述延伸部是散热片。

19.根据权利要求17所述的方法，其中，所述散热片包含具有大于5W/m K的导热性的材料。

20.根据权利要求12所述的方法，其中，所述延伸部执行一功能，且所述散热片不干扰所述功能。

21.一种提供可执行指令的机器可读介质，当通过处理器来执行所述可执行指令时，使得所述处理器执行一方法，所述方法包括：

确定个人计算机卡的散热需求，所述个人计算机卡具有被构造成用于插入到装置的主板插槽中的插槽部；以及

基于所确定的散热需求，确定所述个人计算机卡的延伸部的一个或多个特性，所述延伸部延伸自所述插槽部并被构造成延伸超过所述装置的所述主板插槽。

22.根据权利要求21所述的机器可读介质，进一步包括：

基于所述散热需求来确定散热片的特性以便设置在所述个人计算机卡的所述延伸部上。

23.根据权利要求22所述的机器可读介质，其中，所述散热片包含具有大于5W/m K的导热性的材料。

24.根据权利要求23所述的机器可读介质，其中，所述散热片具有形成于其上的一个或多个结构以增加所述散热片的表面面积。

25.根据权利要求21所述的机器可读介质，进一步包括：

基于所述散热需求来确定导热通路的一个或多个特性，所述导热通路将设置于所述个人计算机卡的所述插槽部中的一个或多个部件连接至所述个人计算机卡的所述延伸部。