CN103327794A - 冷却电子装置的方法及具有改进的冷却效率的电子装置 - Google Patents

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Abstract

一种冷却电子装置的方法，该电子装置包括壳体、印刷电路板、以及内部部件。该方法包括在电子装置的组装期间，将具有弹性的导热填料设置在印刷电路板的顶表面、印刷电路板的底表面、一个或多个内部部件以及壳体的内表面中的任何一个或任何组合上；其中当电子装置完成组装后，印刷电路板、内部部件、以及导热填料设置在壳体的内部，且导热填料与至少一个内部部件紧密接触，从而在所述导热填料的表面和与所述导热填料相对的任意内部部件的表面之间基本上没有空间；导热填料具有足以承受内部产生的热的耐热性；导热填料的导热率比空气的导热率至少高三倍。

Description

冷却电子装置的方法及具有改进的冷却效率的电子装置
技术领域
本发明的一个方面涉及一种冷却电子装置的方法及具有改进的冷却效率的电子装置，更具体地，本发明涉及一种利用改进的冷却效率有效地冷却难于冷却的便携式小型电子装置和难于冷却的电子装置的方法。
背景技术
诸如可携式摄像机、移动电话、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)、MP3播放器以及笔记本个人计算机(PC)的便携式电子装置在提供更多功能的同时变得更小。因此，由诸如芯片集的电子装置的内部部件所产生的热量增加。然而，由于电子装置变小，所以很难冷却电子装置的内部部件。目前，已经知道可以利用冷却风扇、冷却散热片、吸热设备、进气通风孔等冷却电子装置的方法。然而，小型便携式电子装置的内空间太小以至于很难将诸如冷却风扇、冷却散热片、或吸热设备的冷却装置安装在小的内空间中。冷却装置使用这些散热装置必定将增加电子装置的整体尺寸。另外，因为用于有效冷却的电子装置的内部空间太小，所以，利用周围空气进入进气通风孔自然冷却电子装置的方法有效冷却电子装置的能力有限。
因此，为冷却小型的便携式电子装置进行了其他不同的尝试。例如，出版在2005年6月23日的韩国专利申请出版物第2005-61885号公开了利用热吸收/散发树脂冷却移动电话终端的方法。
图1显示了移动电话终端的下壳体10。参照图2，在参照以上的方法中，热吸收/散发树脂11a和11b注模成型以与安装在移动电话终端的印刷电路板(PCB)上的各种部件的形状一致。这些热吸收/散发树脂11a和11b连接到图1所示的下壳体10。然后，PCB固定地连接到热吸收/散发树脂11a和11b。在此方法中，热吸收/散发树脂11a和11b的表面必须注模成型为与安装在PCB上的各种部件的形状一致。另外，热吸收/散发树脂11a和11b必须形成为与限定在移动电话终端的下壳体10中的多个部分一致。
因此，如果即使稍微改变电路或壳体10的设计，热吸收/散发树脂11a和11b也必须再次注模成型。因此，不同的热吸收/散发树脂11a和11b必须用于不同的产品或不同的模型，从而增加了制作成本和组装时间。此外，即使热吸收/散发树脂11a和11b的表面很精确地注模成型，由于制作误差，安装在PCB上的各种部件也不能完全接触热吸收/散发树脂11a和11b的表面，从而降低了冷却效率。此外，当多个小部件安装在PCB上时，很难为热吸收/散发树脂11a和11b的表面精确注模，以与小部件的形状一致，从而使安装过程变得复杂。
发明内容
本发明的一个方面是在不需要利用用于不同分产品或不同模型的不同冷却件的情况下，以简单和有效的方式冷却电子装置的方法。
本发明的另一方面是具有改进的冷却效率的电子装置，其可被简单地制作和组装。
根据本发明的一个方面，提供了一种冷却电子装置的方法，所述电子装置包括壳体、印刷电路板以及内部部件，所述方法包括在电子装置的组装期间，将具有弹性的导热填料设置在印刷电路板的顶表面、印刷电路板的底表面、一个或多个内部部件、以及壳体的内表面中的任何一个或任何组合上；其中当电子装置组装完成后，印刷电路板、内部部件、以及导热填料设置在壳体的内部，且导热填料与至少一个内部部件紧密接触。
根据本发明的一个方面，当电子装置组装完成后，导热填料设置在印刷电路板的顶表面和壳体之间的空间中；以及当导热填料没有被压缩时，导热填料的厚度大于印刷电路板的顶表面和壳体之间的空间的厚度。
根据本发明的一个方面，当电子装置组装完成后，导热填料设置在印刷电路板的底表面和壳体之间的空间中；以及当导热填料没有被压缩时，导热填料的厚度大于印刷电路板的底表面和壳体之间的空间的厚度。
根据本发明的一个方面，内部部件可以包括至少一个热发生部件；以及当电子装置组装完成后，导热填料设置在电子装置的至少一部分中，使得导热填料与至少一个热发生部件中的至少一个紧密接触。
根据本发明的一个方面，导热填料的导热率可以高于空气的导热率至少3倍。
根据本发明的一个方面，导热填料的导热率可以至少为0.08W/m-K。
根据本发明的一个方面，导热填料可以由硅树脂橡胶或泡沫树脂制作。
根据本发明的一个方面，当导热填料没有被压缩时，导热填料可以具有基本平坦的形状。
根据本发明的一个方面，电子装置包括壳体；设置在壳体内部的印刷电路板；设置在壳体内部的内部部件；以及设置在印刷电路板的顶表面、印刷电路板的底表面、一个或多个内部部件、以及壳体的内表面的任何一个或任何组合上的具有弹性的导热填料，其中导热填料与至少一个内部部件紧密接触。
根据本发明的一个方面，电子装置包括热发生部件；以及在电子装置操作期间，导热填料接触热发生部件，使得导热填料冷却电子装置；其中当导热填料设置在电子装置中时，导热填料与热发生部件的形状一致，并当导热填料从电子装置去除后，导热填料变成与热发生部件的形状不一致。
本发明的其它方面和/或优点将在以下的说明中部分阐述，并且将从所述说明中部分地清楚呈现，或可在对本发明的实践中获悉。
由于由海绵体或硅树脂橡胶制作的导热填料插入到电子装置的空的空间中，所以可以简单和有效地冷却电子装置，而不增加其尺寸。此外，由于具有弹性的导热填料设置在热源上的过程可容易地增加到电子装置的组装过程中，所以组装过程不复杂。此外，由于导热填料的表面不需被注模为具有特殊的形状，所以，不同的产品或不同的模型不需要使用不同的导热填料，从而简化了制作过程并降低了制作成本。
附图说明
图1是显示连接相关技术的热吸收/散发树脂的电子装置的下壳体的俯视图；
图2是显示连接到图1所示的电子装置的下壳体的相关技术的热吸收/散发树脂的俯视图；
图3是显示要被应用的本发明一方面的电子装置的立体图；
图4是显示在图3所示的电子装置的操作期间，产生的热的分布的立体图；
图5A到图5C是示出导热填料插入到图3中所示出的根据本发明一方面的电子装置中的横截面视图；
图6是示出导热填料插入到图3中所示出的根据本发明一方面的电子装置中的分解立体图；以及
图7和图8是显示将根据本发明的一个方面实现的冷却效果与通过其它方法实现的冷却效果相比较的图表。
具体实施方式
下面将具体说明附图中所示出的本发明的实施例、实例，其中全文中相同的附图标记表示相同的元件。以下将参照附图说明实施例以便对本发明进行说明。
传统的方法在使通过小型便携式电子装置的内部部件产生的热的散发方面具有局限性。为了有效地冷却电子装置的内部部件，根据本发明一方面的方法将由诸如泡沫树脂如海绵、硅树脂橡胶的具有弹性和耐热性的材料所制成的导热填料插入电子装置中的空的空间中，使得导热填料与电子装置的内部部件紧密接触。这里，紧密接触是指在导热填料的表面和与导热填料相对的电子装置的任何内部部件的表面之间没有空间或基本没有空间的状态。可通过不同情况下执行的热流分析所提供的温度分布数据判定出通过导热填料实现的冷却效果。
图3是显示本申请的受让人以品牌名为YM-P1销售的便携式多媒体播放器(PMP)20作为要被应用的本发明的一方面的立体图。参照图3，PMP20以该方式构成以便诸如液晶显示屏(LCD)的显示面板27、按键键盘26、以及小型扬声器22设置在壳体21的顶表面上。其上安装有各种电子部件的印刷电路板(PCB)24固定地安装在壳体21上。电池23安装在PCB24的侧部上，而硬盘驱动器(HDD)25设置在PCB24之下。
图4是显示在图3所示的PMP20的操作期间产生的热的分布的立体图，该视图是通过执行热流分析而获得，其中模拟了PMP20中的各个位置处所测量的温度。参照图4，当在PMP20中没有冷却装置时，在PCB24的中心处的最高温度超过大约60℃。
本发明的一个方面利用具有弹性和耐热性的导热填料作为用于冷却安装在PCB24上的热发生电子部件的装置。
图5A到图5C是示出导热填料插入到图3中所示出的根据本发明一个方面的PMP20中的横截面视图。导热填料28可以插入到图5A所示的PMP20中的基本全空的空间中。当热发生部件只安装在PCB24的底部表面上时，导热填料28可以只插入到图5B所示的PCB24之下。当热发生部件只安装在PCB24的顶部表面上时，导热填料28可以只插入到图5C所示的PCB24之上。
图6显示了导热填料插入到图3所示的根据本发明的一个方面的PMP20中的分解立体图。参照图6，具有弹性和耐热性的基本平坦的导热填料28插入到PMP20中的基本全空的空间中。也就是说，具有弹性和耐热性的导热填料28设置在PCB24的顶部表面和显示面板27之间、PCB24的底部表面和HDD25之间、以及下壳体21a和HDD25之间。在该情况下，当导热填料28没有被压缩时，每个导热填料28的厚度都可以大于PMP20组装后设有导热填料28的空间的厚度。当以此方式设置导热填料28后，下壳体21a、侧壳体21b、以及上壳体21c牢固地组装在一起，使得导热填料28压缩为与PMP20的内部部件紧密接触。例如，当PMP20组装后，由于设置在PCB24的顶部表面和显示面板27之间的导热填料28通过显示面板27相对PCB24压缩，所以，导热填料28可以与安装在PCB24的顶部表面上的电子部件紧密接触。具体地，由于导热填料28具有弹性，所以，导热填料28可以均匀地接触所有安装在PCB24的顶部表面上的电子部件，而与其高度和尺寸无关。可选地，在组装PMP20之前，导热填料28可以直接连接到上壳体21c和/或下壳体21a的内部表面。图6中的附图标记23a表示电池盖。
虽然图5A到图5C和图6显示了作为电子装置的YM-P1PMP20，但导热填料28也可以被应用到诸如可携式摄像机、移动电话、个人数字助理(PDA)、MP3播放器以及笔记本个人计算机(PC)的其它电子装置中。虽然导热填料28与图5A到图5C和图6中的PCB24的全部区域紧密接触，但导热填料28也可以设置为只与PCB24的全部区域的一部分紧密接触，以便只与安装在PCB24上的电子部件中的热发生部件紧密接触。
导热填料28可以由具有弹性和耐热性的材料制作，而导热填料28的导热率可以高于空气的导热率的至少3倍。通常，由于空气的导热率在1atm和27℃下大约是0.026W/m-K，所以，导热填料28的导热率可以至少大约0.08W/m-K，以保证冷却效果。因此，导热填料28的材料可以是诸如海绵体的泡沫树脂，或更优选地，可以是硅树脂橡胶。海绵体和硅树脂橡胶都具有高弹性和高耐热性。这里，弹性是指热填料28被人施加的作用力压缩，并在作用力消除后回复原形的能力。当组装PMP20期间相对这些部件压缩导热填料28时，该弹性使导热填料28与PMP20的部件的形状一致，而不会损坏这些部件。并且，耐热性是指在PMP20操作期间，导热填料28抵抗热发生电子部件中产生的热的能力，而不是抵抗几百摄氏度的高温热的能力。例如，海绵体的耐热性可以为大约100℃，而硅树脂橡胶的耐热性可以为大约200℃。另外，由于海绵体的导热率大约0.4W/m-K，而硅树脂橡胶的热导热率大约2W/m-K，所以，海绵体和硅树脂橡胶都满足用于导热填料28的导热率条件。
图7和图8是显示用于将根据本发明的一个方面实现的冷却效果与通过其它方法实现的冷却效果相比较的图表。图7和图8显示了进行热流分析后获得的结果。在PMP20的外部1atm和27℃的条件下，利用3D有限体积模型在图3所示的PMP20上进行热流分析。假设存在于PMP20的PCB24上的热源只包括数字多媒体广播(DMB)芯片、DA320芯片、以及S3CA470芯片，这些芯片都是用于DMP的标准芯片。在通过利用模型进行的热流分析所获得的结果和通过在PMP20的各个位置处测量的实际测量温度所获得的结果之间存在大约8.8℃的差值。在校正该差值之后获得图7和图8的图表。
参照图7和图8，分析1是导热填料28没有插入到图3显示的PMP20中的情况。分析2是导热填料没有插入到PMP20中，并且拆除上壳体21c使得内部热源可以直接与周围空气接触的情况。分析3是导热填料没有插入到PMP20中且壳体21的材料是铝而非塑料的情况。分析4是由硅树脂橡胶制作的导热填料插入到PMP20中的情况。分析5为由海绵体制作的导热填料插入到PMP20中的情况。
参照图7，在分析1的情况下，热源的温度，也就是说，PMP20中的DMB芯片、DA320芯片、以及S3CA470芯片的温度达到大约65到70℃，而壳体21的表面温度大约60℃。在分析2的情况下，热源的温度大约55到62℃，而壳体21的表面温度大约52℃，该温度可以被认为是通过自然对流获得的最低温度。在分析3的情况下，热源的温度与分析2的情况下的热源的温度相似，但壳体21的表面温度大约41℃。在分析4的情况下，热源的温度和壳体21的表面温度都大约43到44℃。在分析5的情况下，热源的温度和壳体21的表面温度都大约45到49℃。当比较分析4和分析5时，虽然在硅树脂橡胶和海绵体之间的导热率具有较大的差值，但分析4和分析5显示了相似的冷却效果。
图8是显示分析2到5中的热源的温度和壳体21的表面温度与分析1的那些温度之间发生了多大变化的图表。参照图8，分析2显示了热源的温度和壳体21的表面温度下降了大约10℃。分析3显示了热源的温度下降了大约10℃，而壳体21的表面温度下降了大约20℃。分析4显示了热源的温度下降了大约22到26℃，而壳体21的表面温度下降了大约16℃。分析5显示了热源的温度下降了大约18到22℃，而壳体21的表面温度下降了大约14℃。
因此，当由海绵体或硅树脂橡胶制作的导热填料插入到如图5A到图5C和图6所示的电子装置中空的空间中时，可以只冷却电子装置而不增加其尺寸。
虽然已经示出并说明了本发明的几种实施例，但本领域的普通技术人员应该理解，可以在不背离本发明的原理和精神的情况下对这些实施例作出改变，其范围被限定在权利要求及其等效形式中。

Claims (18)

1.一种冷却电子装置的方法，所述电子装置为移动电子装置，
所述电子装置包括壳体、印刷电路板、以及内部部件，所述方法包括如下步骤：
在电子装置的组装期间，将具有弹性的导热填料设置在
印刷电路板的顶表面，
印刷电路板的底表面，
一个或多个内部部件，以及
壳体的内表面中的任何一个上或其任何组合上；
其中当电子装置组装完成后，所述印刷电路板、内部部件、以及导热填料都设置在壳体的内部，并且所述导热填料被压缩成与至少一个内部部件紧密接触，从而在所述导热填料的表面和与所述导热填料相对的任意内部部件的表面之间基本上没有空间；
其中，所述导热填料具有足以承受内部产生的热的耐热性；
其中，所述导热填料的导热率比空气的导热率至少高三倍。
2.根据权利要求1所述的方法，其中当电子装置组装完成后，导热填料被设置在印刷电路板的顶表面和壳体之间的空间中；以及
其中当导热填料没有被压缩时，导热填料的厚度大于印刷电路板的顶表面和壳体之间的空间的厚度。
3.根据权利要求1所述的方法，其中当电子装置组装完成后，导热填料设置在印刷电路板的底表面和壳体之间的空间中；以及
其中当导热填料没有被压缩时，导热填料的厚度大于印刷电路板的底表面和壳体之间的空间的厚度。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述内部部件包括至少一个热发生部件；以及
当电子装置组装完成后，导热填料设置在电子装置的至少一部分中，使得导热填料与所述至少一个热发生部件中的至少一个紧密接触。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述导热填料的导热率至少为O.08W/m-K。
6.根据权利要求1所述的方法，其中当导热填料没有被压缩时，导热填料具有基本平坦的形状。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个内部部件安装在印刷电路板上。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述导热填料只与印刷电路板的整个面积上的相应部分对应。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述内部部件包括至少一个热发生部件；并且其中在电子装置操作期间，导热填料具有足以承受由所述至少一个热发生部件产生的热的耐热性。
10.一种电子装置，所述电子装置包括：
壳体；
印刷电路板，所述印刷电路板设置在壳体内；
内部部件，所述内部部件设置在壳体内；以及
导热填料，所述导热填料具有弹性并设置在
印刷电路板的顶表面，
印刷电路板的底表面，
一个或多个内部部件，以及
壳体的内表面中的任何一个上或任何组合上；
其中，所述导热填料被压缩成与至少一个内部部件紧密接触，从而在所述导热填料的表面和与所述导热填料相对的任意内部部件的表面之间基本上没有空间；
其中，所述导热填料具有足以承受内部产生的热的耐热性；
其中，所述导热填料的导热率比空气的导热率至少高三倍；
其中，所述电子装置是移动电子装置。
11.根据权利要求10所述的电子装置，其中导热填料被设置在印刷电路板的顶表面和壳体之间的空间中；以及
其中当导热填料没有被压缩时，导热填料的厚度大于印刷电路板的顶表面和壳体之间的空间的厚度。
12.根据权利要求10所述的电子装置，其中导热填料被设置在印刷电路板的底表面和壳体之间的空间中；以及
其中当导热填料没有被压缩时，导热填料的厚度大于印刷电路板的底表面和壳体之间的空间的厚度。
13.根据权利要求10所述的电子装置，其中所述内部部件包括至少一个热发生部件；以及
其中所述导热填料被设置在电子装置的至少一部分中，使得导热填料与所述至少一个热发生部件中的至少一个紧密接触。
14.根据权利要求10所述的电子装置，其中所述导热填料的导热率至少为0.08W/m-K。
15.根据权利要求10所述的电子装置，其中当导热填料没有被压缩时，导热填料具有基本平坦的形状。
16.根据权利要求10所述的电子装置，其中所述至少一个内部部件安装在印刷电路板上。
17.根据权利要求10所述的电子装置，其中所述内部部件包括至少一个热发生部件；以及
其中在电子装置操作期间，导热填料具有足以承受由所述至少一个热发生部件产生的热的耐热性。
18.根据权利要求10所述的电子装置，其中，所述导热填料只与印刷电路板的整个面积上的相应部分对应。
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