CN101415316B - 一种电子设备及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种电子设备及其制造方法，通过利用高导热率材料填充电子设备内部所有或者部分空隙，减小设备内部空气体积，在热敏感器件或发热器件与电子设备外壳之间形成低热阻通路；有效降低了器件温升，而且使用方法灵活，可根据实际需求选择相对最经济、效果最好的填充方式。

Description

一种电子设备及其制造方法 

技术领域

本发明涉及电子和电子设备领域，尤其涉及一种电子设备及其制造方法。 

背景技术

电子器件的可靠性随着温度的升高而降低。如硅PNP三极管，其电应力比为0.3时，在130℃时的基本失效率为13.9×10-6/h，而在25℃时的基本失效率为2.25×10-6/h，高低温失效率之比为6:1。但对于体积有严格限制的便携式消费类电子设备，如MP3、MP4、手机、数据卡等，无法提供散热器、风扇等装置的安装空间，该种条件下，为了提高设备可靠性和延长设备使用寿命，如何有效降低设备内部器件温升，成为一项关键技术。器件温升，指产品长时间运行，达到热平衡时，器件温度与环境温度的差值。器件温升越高，可靠性越差。 

现有技术中，通过在外壳内部嵌入诸如热管、石墨、铜板、铝板等导热率高的材料的方式，提高外壳的导热率，使外壳各处散发的热量比较均匀，温度比较一致，从而降低外壳局部温升。另有一种技术，为通过PCB(Printed CircuitBoard印刷电路板)强化散热的方式，核心思路为：把器件的热量传递到PCB内部，然后利用PCB把从器件传入的一点积聚的热量扩散到器件周围的PCB表面，再通过对流、传导和辐射传递到PCB周围的空气中。 

在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题： 

现有技术中，器件的热量通过自身封装外壳或其周围的PCB散发到PCB周围的空气中，再经由产品外壳散发到周围环境中。该热量流动的路径中，器件和PCB与产品外壳之间的空气由于导热率极低，成为器件散热的主要瓶颈，无法有效改善器件温升。

发明内容

本发明实施例提供了一种电子设备及其制造方法，可有效降低器件温升，提高设备可靠性，延长设备使用寿命。 

本发明实施例提供了一种电子设备，包括：设备外壳、热敏感器件和/或发热器件，在所述热敏感器件和/或发热器件，与所述设备外壳之间的每层空隙中部分填充高导热率材料。 

本发明实施例还提供一种电子设备制造方法，该电子设备包括设备外壳、热敏感器件和/或发热器件，热敏感器件和/或发热器件与所述设备外壳之间存在空隙，在所述热敏感器件和/或发热器件，与所述设备外壳之间的每层空隙中部分填充高导热率材料。 

通过比较可以发现，上述技术方案与现有技术相比，至少具有如下优点或有益效果： 

本发明实施例通过在电子设备中完全或局部填充导热材料，使器件到产品外壳的每层空气隙中均填充有导热材料，在器件到外壳的热量流动路径上，为热量提供了一些没有空气隙的低热阻通路，从而使器件温升得到显著降低。 

附图说明

图1为本发明实施例所应用的常见电子设备内部结构剖面图1； 

图2为本发明实施例所应用的常见电子设备内部结构剖面图2； 

图3为依据本发明实施例1所提供的制造方法制造的电子设备的内部结构剖面图； 

图4为依据本发明实施例2所提供的制造方法制造的电子设备的内部结构剖面图； 

图5为依据本发明实施例3所提供的制造方法制造的电子设备的内部结构剖面图； 

图6为依据本发明实施例4所提供的制造方法制造的电子设备的内部结构 

图7为依据本发明实施例5所提供的制造方法制造的电子设备的内部结构剖面图； 

图8为根据本发明实施例提供的制造方法进行电子设备空隙填充前后的电子器件温升对比图。 

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明优选实施例作进一步的详细描述。 

本发明所提供散热方法适用于各种体积有限的便携式消费类电子设备，如数据卡、手机、MP3、MP4等。由于相对其它小型电子设备，数据卡的结构较复杂，具有代表性，所以本发明实施例以数据卡为例进行详细描述。 

典型的数据卡结构剖面图如图1所示，①为设备外壳，②为外壳内部嵌入的石墨、铜板或铝板等改善外壳局部温升的材料，③为器件的屏蔽罩，④为电子元器件，⑤为PCB，⑥为外部接口。在部分电子设备中也可以没有②、⑥，如图2所示。 

本发明实施例1提供一种电子设备的制造方法，具体包括： 

采用高导热率的材料填充电子设备内部的空隙，即为在图1所示数据卡结构基础上填入的高导热率的材料。导热材料被填充到了电子器件内部所有空隙，包括：设备内部①与②之间的空隙、①与⑥之间的空隙、②与③之间的空隙、②与⑤之间的空隙、③与④之间的空隙等。 

填充的材料包括导热率比空气高的气体、液体、固体或这三者的混合物等材料，比如，常见的为导热胶、导热脂、导热垫等，还包括金属片、塑胶片等可有效填充空隙的固体材料。如果所选填充材料有弹性，填充效果会更好，温升降低更为显著。 

其散热原理为：将设备内部的空隙用导热率比空气高的材料代替，主要是器件④到外壳①之间的各处空隙，从而形成器件到外壳的低热阻通路，以减小 电子元器件④与外壳①之间的热阻，使设备外壳成为器件的散热器，达到降低器件温升的目的。 

图3所示为依据本发明实施例1所提供的制造方法制造的电子设备的内部结构剖面图，填充高导热率材料的部分如斜线阴影部分所示。 

本发明实施例2提供一种电子设备的制造方法，具体包括： 

采用高导热率的材料填充电子设备内部的空隙，即为在图2所示数据卡结构基础上填入的高导热率的材料。导热材料被填充到了电子器件内部所有空隙，包括：设备内部①与③之间的空隙、①与⑤之间的空隙、③与⑤之间的空隙、③与④之间的空隙等。 

其填充材料、散热原理同实施例1所述大致相同，在此不再赘述。 

图4所示为依据本发明实施例2所提供的制造方法制造的电子设备的内部结构剖面图，填充高导热率材料的部分如斜线阴影部分所示。 

值得指出的是，图3、图4仅为采用全部填充方法进行填充的电子器件剖面图中的两个示例，上述示例是为了更清楚解释本发明方案，在如图1、图2所示常见电子设备内部结构剖面图的基础上，进行绘制和描述的，不能够对本发明实施例适用的范围进行限定。本发明实施例所提供的技术方案还可以应用在其它结构的电子器件中，通过全部填充高导热率材料的方法降低器件温升。 

本发明实施例3提供一种电子设备的制造方法，具体包括： 

采用高导热率的材料填充电子设备内部的部分空隙，即为在图1所示数据卡结构基础上，在部分空隙中填入高导热率的材料。导热材料被填充到了电子器件内部部分空隙，包括：设备内部①与③之间的部分空隙、①与⑤之间的部分空隙、①与⑥之间的部分空隙、③与④之间的部分空隙等。 

填充的材料包括导热率比空气高的气体、液体、固体或这三者的混合物等材料，常见的为导热胶、导热脂、导热垫等，还包括金属片、塑胶片等可有效填充空隙的固体材料。如果所选填充材料有弹性，填充效果会更好，温升降低更为显著。

需要特别指出的是，虽然本实施例所采用的方法是填充电子器件内部的部分空隙，但在选择进行部分填充时，图1所示器件结构中每一层连通空隙中都需要用一部分空隙用导热材料进行填充，从而保证了为热敏感器件或发热器件提供器件到外壳的低热阻通路，利用外壳散热，有利于热量散发，从而降低器件温升。之所以选择每一层空隙中都有一部分被填充，而非只选择某层空隙较大的空间进行部分填充，是因为各层空气隙对散热影响的差异并非与各自厚度成正比关系，每层空气隙对器件散热均有较大影响。 

图5所示为依据本发明实施例3所提供的制造方法制造的电子设备的内部结构剖面图，填充高导热率材料的部分如斜线阴影部分所示。 

本实施例通过采用部分填充的方法在电子设备内部填充高导热材料，使得电子设备有效降低温升，同时相对于全部填充的方法，节省了导热材料成本。 

本发明实施例4提供一种电子设备的制造方法，具体包括： 

采用高导热率的材料填充电子设备内部的部分空隙，如斜线阴影部分所示，即为在图2所示数据卡结构基础上，在部分空隙中填入高导热率的材料。导热材料被填充到了电子器件内部部分空隙，包括：设备内部①与③之间的部分空隙、③与④之间的部分空隙，还可以包括①与⑤之间的部分空隙、③与⑤之间的空隙等。 

需要特别指出的是，虽然本实施例所采用的方法是填充电子器件内部的部分空隙，但在选择进行部分填充时，图2所示器件结构中每一层连通空隙中都需要用一部分空隙用导热材料进行填充，从而保证了从电子器件到外壳之间形成一个有导热材料构成的通路，有利于热量散发，从而降低器件温升。之所以选择每一层空隙中都有一部分被填充，而非只选择某层空隙较大的空间进行部分填充，是因为各层空气隙对散热影响的差异并非与各自厚度成正比关系，每层空气隙对器件散热均有较大影响。 

图6所示为依据本发明实施例4所提供的制造方法制造的电子设备的内部结构剖面图，填充高导热率材料的部分如斜线阴影部分所示。

本发明实施例5提供一种电子设备的制造方法，与前面实施例主要区别在于，实施例5中介绍了当电子设备内部包含两块PCB时的填充方法。具体包括： 

当电子设备内部包含两块PCB⑤时，填充的空隙还包括PCB与PCB之间的空隙。其填充材料、散热原理同实施例3、4大致相同，在此不再赘述。 

图7所示为依据本发明实施例5所提供的制造方法制造的电子设备的内部结构剖面图，填充高导热率材料的部分如斜线阴影部分所示。 

值得指出的是，图5、图6、图7仅为采用部分填充方法进行填充的电子器件剖面图中的几个示例，还可以有选择地填充电子器件内其它部分或者某些可填充部分的组合。 

图3、图4、图5、图6、图7所示剖面图并不能够对本发明实施例适用的范围进行限定，即在某些电子器件中没有完全按照其进行设计、制造，但是，不能由此认为本发明实施例中的技术方案不能够适用于这些电子器件。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。 

表1、图8所示为依据本发明实施例所提供的制造方法进行电子设备空隙填充前后的电子器件温升结果对比。具体包括： 

在某数据卡产品上，利用导热率为3W/(m-k)的导热垫按照图7所示填充方式填充前后的试验对比数据。由表1中的对比数据可见，器件温升改善效果非常显著。如器件1，填充前温升48.9/℃，填充后温升35.8/℃，降幅为13.1/℃。图8所示为根据表1实验数据绘制的填充前后的电子器件温升对比图，更加明显地体现填充前后的温升程度变化。 

表1 

  

序号	测试点	填充前温升/℃	填充后温升/℃	降幅/℃
					1	器件1	48.9	35.8	13.1
2	器件2	49.9	37	12.9
					3	器件3	41.2	32.9	8.3
4	器件4	40.9	33.2	7.7

   

5	器件5	47.2	36.8	10.4
					6	器件6	49.8	37.9	11.9
7	器件7	44.8	36.1	8.7

在本发明实施例中，通过利用高导热率材料填充电子设备内部所有或者部分空隙，减小设备内部空气体积，在热敏感器件或发热器件与电子设备外壳之间形成低热阻通路；有效降低了器件温升，而且使用方法灵活，可根据实际需求选择相对最经济、效果最好的填充方式。 

虽然通过参照本发明的某些优选实施例，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种电子设备，包括设备外壳、热敏感器件和/或发热器件，其特征在于，在所述热敏感器件和/或发热器件，与所述设备外壳之间的每层空隙中部分填充高导热率材料。

2.根据权利要求1所述电子设备，其特征在于，

所述高导热率材料是导热率比空气高的气体、液体、固体，或者其中两者或三者的混合物。

3.根据权利要求1所述电子设备，其特征在于，所述高导热率材料包括：导热胶、和/或导热脂、和/或导热垫、和/或金属片、和/或塑胶片。

4.根据权利要求1所述电子设备，其特征在于，

所述热敏感器件和/或发热器件为：电子元器件，和/或印刷电路板PCB；

所述设备外壳还包括：嵌入所述外壳内部的改善外壳局部温升的材料；

所述电子设备还包括：电子元器件的屏蔽罩。

5.根据权利要求1所述电子设备，其特征在于，所述电子设备为：数据卡、MP3、MP4、或者手机。

6.一种电子设备的制造方法，所述电子设备包括设备外壳、热敏感器件和/或发热器件，在所述热敏感器件和/或发热器件与所述设备外壳之间存在空隙，其特征在于：在所述热敏感器件和/或发热器件，与所述设备外壳之间的每层空隙中部分填充高导热率材料。

7.根据权利要求6所述制造方法，其特征在于，

所述高导热率材料是导热率比空气高的气体、液体、固体，或者其中两者或三者的混合物。

8.根据权利要求6所述制造方法，其特征在于，所述高导热率材料包括：导热胶、和/或导热脂、和/或导热垫、和/或金属片、和/或塑胶片。

9.根据权利要求6所述制造方法，其特征在于，

所述热敏感器件和/或发热器件为：电子元器件、和/或印刷电路板PCB；

所述设备外壳还包括：嵌入所述外壳内部的改善外壳局部温升的材料；

所述电子设备还包括：电子元器件的屏蔽罩。

10.根据权利要求6所述制造方法，其特征在于，所述电子设备为：数据卡、MP3、MP4、或者手机。

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