CN102377847B

CN102377847B - 一种带液态金属散热模块组的手机

Info

Publication number: CN102377847B
Application number: CN201010260529.9A
Authority: CN
Inventors: 刘静; 邓月光; 葛浩山
Original assignee: Technical Institute of Physics and Chemistry of CAS
Current assignee: Technical Institute of Physics and Chemistry of CAS
Priority date: 2010-08-23
Filing date: 2010-08-23
Publication date: 2014-01-08
Anticipated expiration: 2030-08-23
Also published as: CN102377847A

Abstract

本发明涉及一种带液态金属散热模块组的手机，其包括：位于手机背面机座内并依次放的手机芯片组、手机电池和手机机盖；位于手机正面机座内的手机显示屏和手机键盘；特点在于，还包括：位于手机背面机座内的手机芯片组和手机电池之间的液态金属散热模块组；液态金属散热模块组由至少一个液态金属散热模块组成；液态金属散热模块包括：空心密封环形通道；和装于空心密封环形通道之内的液态金属；液态金属为常温下呈液态的镓、钠、钾、水银、镓铟合金、钠钾合金或镓铟锡合金；该手机可借助于液态金属流动解决手机芯片组的散热，提高手机的工作性能。

Description

一种带液态金属散热模块组的手机

技术领域

本发明涉及一种带液态金属散热机构的手机，特别涉及一种内置液态金属流道，通过微型泵或人体主动/被动运动驱动液态金属在流道内流动，从而将发热芯片产生的热量输出到周围以降低热点区域温度的高性能手机。

背景技术

在当前的社会生活中，手机已从原先的通讯工具走向了生活助理的角色。随着手机集成的功能越来越多，其芯片发热量也会逐步超过以往水平，而且还在朝着更高发热密度的趋势快速迈进。当前一些手机的运算能力已接近笔记本电脑，手机运算能力的增强使得其芯片功耗和集成度也对应增加。在手机通话过程或使用手机的其他功能时，机壳内的芯片会产生大量的热量。如果不能及时对手机予以降温，其运算速度就会下降，继而影响手机功能的发挥；而与此同时，过热会给使用者带来明显的不适感。

长期以来，就手机散热问题的研究，受功耗限制，由于其总体发热并未达到非解决不可的程度，人们一直对此问题重视不够。近年来，随着高性能、智能乃至上网手机技术的飞速发展，对相应热管理系统的研制开发被提升到了一个前所未有的层面。配备有高能量密度散热系统的手机将会成为一个重要需求。能使高性能手机摆脱发热甚至发烫的麻烦，无疑是件令人愉悦的事情，特别是，由此可显著推进高性能手机的普及，实现手机、笔记本电脑等媒介合二为一。

本发明提供一种崭新的带液态金属散热机构的手机，这种手机有效的解决了高性能手机工作时芯片所产生能量的散热问题。本发明也为手机的发展提供了新思路、新方向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带液态金属散热机构的手机。通过微型泵或人体主动/被动运动驱动液态金属在流道内流动，从而将热量输出到周围以降低热点区域温度，维持手机芯片正常的工作环境。由此手机可以提高到更高的运算速度，从而发挥更多的功能。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

本发明提供的带液态金属散热模块组的手机，其包括：

位于手机机座3背面机座内并依次放置的手机芯片组8、手机电池4和手机机盖5；

位于手机基座2正面机座内的手机显示屏7和手机键盘6；

所述手机芯片组8、手机显示屏6、手机电池4以及手机键盘7之间用导线电连接；所述的带液态金属散热模块组的手机，还包括：

位于手机机座3背面机座内的手机芯片组8和手机电池3之间的液态金属散热模块组1；

所述液态金属散热模块组1由至少一个液态金属散热模块组成；

所述液态金属散热模块包括：

空心密封环形通道11；和装于所述空心密封环形通道11之内的液态金属；

所述液态金属为常温下呈液态的镓、钠、钾、水银、镓铟合金、钠钾合金或镓铟锡合金。

本发明的带液态金属散热模块组的手机，还可以包括：

装于所述空心密封环形通道11上的用于驱动液态金属流动的微型泵20，所述的微型泵20通过电路模块2与手机电池4用导线连接，所述的电路模块2包含有升压电路、降压电路和稳压电路用以使所述匹配微型泵20与所述手机电池4之间的电流和电压向匹配。

所述的微型泵为电磁泵、电润湿泵或微型机械泵。

所述空心密封环形通道11的材质是常温下不与流体、电极、磁体发生化学反应或电磁干涉的电绝缘、弱导磁、化学性质稳定的有机材料或无机材料。微流道的加工工艺可以选择一次成型，黏结，或者微、纳米加工和显微工艺。可以通过化学加工如干法或湿法的刻蚀，机械加工，或者物理性加工如沉积，溅射等方法制备。

所述的无机材料为玻璃钢或陶瓷；所述的有机材料为柔性塑料或柔树脂。

所述空心密封环形通道11的水力半径尺度范围在1纳米至40毫米之间。

所述空心密封环形通道11的横截面形状为椭圆形、四方形、三角形或多边形。

所述空心密封环形通道11的外观形状为圆形、螺旋形、曲折形、空间折叠形或四边形。

所述的微型机械泵40由安装于所述空心密封环形通道11的空心腔体42、装于所述空心腔体42的上端的凸形金属阀片43、装于所述凸形金属阀片43上端的用以驱动凸形金属阀片43作上下运动的制动器41和分别装于所述空心密封环形通道11上所述制动器41两侧的进口阀44和出口阀45组成，所述进口阀44和出口阀45为方向一致的单向阀。

所述的制动器41为压电制动器、双金属片制动器或热气制动器。

本发明的优点在于：首次引入了带液态金属散热模块组的手机；通过微型泵驱动的液态金属流动可以将手机通话或运行手机的其他功能时产生的热量输出到周围的环境中。由此制成的手机在运算速度上将显著超越传统手机。其散热模块可与手机集成到一起，也可独立设置，使用时将二者贴合在一起即可执行散热功能。

至今国内外尚无直接利用液态金属散热技术的手机被提出。本发明充分地利用了液态金属本身的高导热以及易于流动的性质和液态金属冷却的高效性这一特点。将液态金属冷却技术应用于手机，能够很好的解决高性能手机在使用时出现的散热不足问题。目前，以微型泵或人体主动/被动运动驱动液态金属流动从而实现手机散热的方式还未见报道。由于人体主动/被动运动过程如人体自身手摇方式等易于实施，而作为良好热导体的液态金属又易于流动，因而本发明提供的散热方式比较易于实现。在人体自身被动或主动运动的情况下，达到了无需额外能源且能随意对手机芯片进行散热的效果。高性能手机由此解决了发热导致的计算速度降低的问题，以及手机发热给使用者带来的不便。

附图说明

图1为本发明的带液态金属散热模块组的手机的结构示意图；

图2为人力驱动的液态金属散热模块的结构示意图；

图3为微型泵驱动的液态金属散热模块的结构示意图；

图4为微型机械泵的结构图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步描述本发明。根据驱动液态金属流动的微型泵的不同，本发明在不同的实例都得到很好的应用。

实施例1

附图1为本发明的带液态金属散热模块组的手机的结构示意图；附图2为本实例中人力驱动的液态金属散热模块的结构示意图；由图可知，本发明提供的带液态金属散热模块组的手机，包括：

位于手机机座3背面机座内并依次放置的手机芯片组8、手机电池4和手机机盖5；以及位于手机基座2正面机座内的手机显示屏7和手机键盘6；

所述手机芯片组8、手机显示屏7、手机电池4以及手机键盘6之间用导线连接；

本实施例中所述的手机基座3包括手机芯片组8以及芯片组与手机显示屏、手机电池、手机键盘之间的连接导线。

本实施例中所述的带液态金属散热机构的手机，还包括：

位于手机机座3背面机座内的手机芯片组8和手机电池3之间的液态金属散热机构1；

所述液态金属散热机构1由至少一个液态金属散热模块组成；本实施例中的液态金属散热模块为十一个。

所述液态金属散热模块包括：空心密封环形通道11；和装于所述空心密封环形通道11之内的液态金属；

本实施例的空心密封环形通道11的水力半径为3毫米。

本实施例中的空心密封环形通道11的外观形状是四边形。

本实施例的空心密封环形通道11的材质为塑料。

本实施例中所述液态金属为常温下呈液态的钠钾合金。钠的质量分数为56％，钾的质量分数为44％。

本实施例的带液态金属散热模块组的工作过程为：

手机使用者在操作键盘时手施加给键盘的力、接电话时手握手机的力和人运动产生的对手机的驱动力通过手机芯片传递到空心密封环行通道上，空心密封环形通道受力之后产生变形。液态金属由于其易于流动，在空心密封环形通道的微小变形产成的微小驱动力下就能很顺利的流动。芯片组上的热点产生的热量通过空心密封环形通道传导给其内的钠钾合金，吸收热量的钠钾合金在流动过程中遇到温度相对较低的区域后通过热传导将热量输出，通过这样一系列的传热过程能够维持手机芯片组周围的工作温度。

实施例2

附图1为本发明的带液态金属散热模块组的手机的结构示意图；附图3为本实例中微型泵驱动的液态金属散热模块的结构示意图；由图可知，本发明提供的带液态金属散热模块组的手机，包括：

位于手机机座3背面机座内并依次放置的手机芯片组8、手机电池4和手机机盖5；以及位于手机机座3背面机座内的所述手机电池4上方的电路模块2；

位于手机基座2正面机座内的手机显示屏7和手机键盘6；

所述手机芯片组8、手机显示屏7、手机键盘6、手机电池4以及电路模块2之间用导线电连接；

本实施例中所述的带液态金属散热机构的手机，还包括：

所述液态金属散热模块包括：空心密封内环形通道11；和装于所述空心密封内环形通道11之内的液态金属；

本实例中所述的液态金属散热模块还包括：装于空心密封环形通道11上的微型泵。

所述的微型泵是用来驱动液态金属流动。本实施例中所述的微型泵为电磁泵。所述的电磁泵的制作过程参照(刘静，液态金属冷却的聚焦型太阳能热离子发电装置，专利号为ZL200820109669.4)中的电磁泵的制作过程。

本实施例中的空心密封内环形通道11的环形通道的水力半径尺度为3毫米。

本实施例中的空心密封环形通道主体1是四边形。

本实施例中的空心密封内环形通道11材质为玻璃钢。

所述的电磁泵20、电路模块2与手机电池4之间导线连接。

所述的电路模块2具有升压电路、降压电路和稳压电路，以使匹配电磁泵40与手机电池4之间的电流与电压相匹配。

本实施例的带液态金属散热模块组其工作过程如下：

手机开机时电磁泵接通电源，开始工作，空心密封环形通道内的钠钾合金在电磁泵的驱动力下开始流动。芯片组上的热点产生的热量通过空心密封环形通道传导给其内的钠钾合金，吸收热量的钠钾合金在流动过程中遇到温度相对较低的区域后通过热传导将热量输出，通过这样一系列的传热过程能够维持手机芯片组周围的工作温度。

实施例3：

附图1为本发明的带液态金属散热模块组的手机的结构示意图；附图3为本实例中微型泵驱动的液态金属散热模块的结构示意图；由图可知，本发明提供的带液态金属散热的手机，包括：

位于手机基座2正面机座内的手机显示屏7和手机键盘6；

本实施例中所述的带液态金属散热机构的手机，还包括：

所述的微型泵是用来驱动液态金属流动。本实施例中所述的微型泵为电润湿泵。

所述的电润湿泵的制作过程参照专利(Euisik Yoon and Kwang-seok Yun，MICROPUMP DRIVEN BY MOVEMENT OF LIQUID DROP INDUCED BYCONTINUOUS ELECTROWETTING，专利号：US 20020114715A1)中的电润湿泵的制作过程。

本实施例中的空心密封环形通道主体1是四边形。

本实施例中的空心密封内环形通道11材质为玻璃钢。

所述的电润湿泵20、电路模块2与手机电池4之间导线连接。

所述的电路模块2包含有升压电路、降压电路、稳压电路以匹配电润湿泵40与手机电池4之间的电流与电压。

本实施例的带液态金属散热模块组其工作过程如下：

手机开机时电润湿泵接通电源，开始工作，空心密封环形通道内的钠钾合金在电润湿泵的驱动力下开始流动。芯片组上的热点产生的热量通过空心密封环形通道传导给其内的钠钾合金，吸收热量的钠钾合金在流动过程中遇到温度相对较低的区域后通过热传导将热量输出，通过这样一系列的传热过程能够维持手机芯片组周围的工作温度。

实施例4

附图1为本发明的带液态金属散热模块组的手机的结构示意图；附图3为本实例中微型泵驱动的液态金属散热模块的结构示意图；附图4为本实例中所用的微型机械泵的结构图，由图可知，本发明提供的带液态金属散热的手机，包括：

位于手机基座2正面机座内的手机显示屏7和手机键盘6；

本实施例中所述的带液态金属散热模块组的手机，还包括：

所述的微型泵是用来驱动液态金属流动；本实施例中所述的微型泵为微型机械泵。

本实施例的制动器41为压电制动器(也可以使用双金属片制动器或热气制动器)

本实施例中所述的微型机械泵：当金属阀片43向上运动时液态金属通过进口阀44流入空心腔体42内，此时出口阀45处于关闭状态；当金属阀片43向下运动时液态金属通过出口阀45流出空心腔体42，此时进口阀44处于关闭状态。

本实施例1的空心密封内环形通道11的环形通道的水力半径尺度为3毫米。

本实施例中的空心密封环形通道主体1是四边形。

本实施例中的空心密封内环形通道11材质为玻璃钢。

所述的微型泵20、电路模块2与手机电池4之间导线连接。

所述的电路模块2包含有升压电路、降压电路和稳压电路，用以使微型机械泵40与手机电池4之间的电流和电压相匹配。

本实施例的带液态金属散热模块组其工作过程如下：

手机开机后手机的各个零部件开始运行，同时微型机械泵接通手机电源，即压电制动器通电，压电制动器驱动金属阀片上下运动，为其内的钠钾合金产生驱动力，空心密封环形通道11内的钠钾合金在微型机械泵的驱动力下开始流动；手机芯片组上的热点产生的热量通过空心密封环形通道11传导给其内的钠钾合金，吸收热量的钠钾合金在流动过程中遇到温度相对较低的区域后通过热传导将热量输出，通过这样一系列的传热过程能够维持手机芯片组周围的工作温度。

本发明的关键之处是首次提供了采用液态金属散热模块组，它具有很多优点，液态金属具有很好的导热性能和流动性能；将液态金属应用在冷却散热技术中能够大大增加冷却散热量；在手机中使用这种液态金属散热技术能够很好的解决手机芯片的散热问题，进而手机可以向着高集成度、高性能发展。

使用本发明的方式如下：将液态金属散热模块组安装在手机芯片组上面，使空心密封环形通道11主体紧贴在手机芯片组上；电路模块2含有升压电路、降压电路和稳压电路，用以使微型机械泵40与手机电池4之间的电流和电压相匹配。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种带液态金属散热模块组的手机，其包括：

位于手机机座（3）背面机座内并依次放置的手机芯片组（8）、手机电池（4）和手机机盖（5）；

位于手机机座（3）正面机座内的手机显示屏（7）和手机键盘（6）；

所述手机芯片组（8）、手机显示屏（6）、手机电池（4）以及手机键盘（7）之间用导线电连接；所述的带液态金属散热模块组的手机，还包括：液态金属散热模块组（1）和微型泵（20）；

所述液态金属散热模块组（1）位于手机机座（3）背面机座内的手机芯片组（8）和手机电池（3）之间；

所述液态金属散热模块组（1）由至少一个液态金属散热模块组成；

所述液态金属散热模块包括：

空心密封环形通道（11）；和装于所述空心密封环形通道（11）之内的液态金属；

所述液态金属为常温下呈液态的镓、钠、钾、水银、镓铟合金、钠钾合金或镓铟锡合金；

所述微型泵（20）装于所述空心密封环形通道（11）上用于驱动液态金属流动，所述的微型泵（20）通过电路模块（2）与手机电池（4）用导线连接，所述的电路模块（2）包含有升压电路、降压电路和稳压电路用以使所述微型泵（20）与所述手机电池（4）之间的电流和电压相匹配；

所述的微型泵（20）为电磁泵、电润湿泵或微型机械泵；

所述的微型机械泵由安装于所述空心密封环形通道（11）的空心腔体（42）、装于所述空心腔体（42）的上端的凸形金属阀片（43）、装于所述凸形金属阀片（43）上端的用以驱动凸形金属阀片（43）作上下运动的制动器（41）及分别装于所述空心密封环形通道（11）上所述制动器（41）两侧的进口阀（44）和出口阀（45）组成，所述进口阀（44）和出口阀（45）为方向一致的单向阀。

2.按权利要求1所述的带液态金属散热模块组的手机，其特征在于：所述空心密封环形通道（11）的材质是常温下不与液体金属流体、电极、磁体发生化学反应或电磁干涉的电绝缘、弱导磁、化学性质稳定的有机材料或无机材料。

3.按权利要求2所述的带液态金属散热模块组的手机，其特征在于：所述的无机材料为玻璃钢或陶瓷；所述的有机材料为柔性塑料或柔树脂。

4.按权利要求1所述的带液态金属散热模块组的手机，其特征在于：所述空心密封环形通道（11）的水力半径尺度范围在1纳米至40毫米之间。

5.按权利要求1所述的带液态金属散热模块组的手机，其特征在于：所述空心密封环形通道（11）的横截面形状为椭圆形、四方形、三角形或多边形。

6.按权利要求1所述的带液态金属散热模块组的手机，其特征在于：所述空心密封环形通道（11）的外观形状为圆形、螺旋形、曲折形、空间折叠形或四边形。

7.按权利要求1所述的带液态金属散热模块组的手机，其特征在于：所述的制动器（41）为压电制动器、双金属片制动器或热气制动器。