CN104221144B - 热耗散特征、包含热耗散特征的电子设备以及制造热耗散特征的方法 - Google Patents
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Abstract
包含热耗散特征的电子设备包括外壳以及放置在外壳内的至少一个热生成组件。热耗散特征被充分地耦合至至少一个热生成组件以促成从热生成组件的传导式热传递。热耗散特征包括多个暴露于外壳以外的突起。热绝缘材料可以被设置在至少一些突起的至少尖端部分上。选择热绝缘材料以提供低于预定阈值的接触温度。在一些实例中,热绝缘材料可通过选择材料以包括导热性(k)、密度(ρ)和比热(Cp)属性从而使k*ρ*Cp的乘积产生的值小于人类皮肤的k*ρ*Cp乘积来提供此类接触温度。
Description
背景
领域
本文所公开的各种特征一般涉及电子设备,并且至少一些特征涉及用于促成电子设备热耗散的设备和方法。
背景
随着手持式及便携式电子设备在能力及功能性上的增强,这些设备中的电子器件必须提供改进的计算性能水平。为了实现这些更高的计算性能水平,此类电子设备必须耗散数量渐增的热量形式的能量。由于典型设备的紧凑尺寸,这一能量能使设备快速发热,导致接触该设备(例如,用手、脸、身体)的用户不适或者甚至伤害。
人类皮肤对于设备表面耗散的热是敏感的。常规地,电子热管理系统采用多个温度传感器来监视和管理设备的总体温度。当温度变得过高时,软件和/或硬件可通过降低集成电路的计算性能来限制(例如,放慢)设备的总体性能。由于人类皮肤对设备表面所耗散的热是敏感的,故而一旦外壳的温度到达约45℃,热管理通常就开始限制设备(处理器)性能。这一限制可成为对性能的主要局限。例如,图形或视频的帧速率可被限制,计算的速度和/或应用的响应力可被限制,等等。
对热管理的另一常规解决方案涉及风扇强制式主动冷却来改进热传递,但是这一选项在实践性上受限并且昂贵。风扇强制式冷却系统会导致用以给强制空气供能而增加的功耗,并且还可能增加设备壳体的尺寸、噪音以及可靠性。空气冷却还受限于许多便携式电子设备的小的形状因子。
概述
各种特征促成电子设备(诸如便携电子设备)中的热耗散。一方面提供了包括外壳以及放置在该外壳内的至少一个热生成组件的电子设备。热耗散特征被热耦合至一个或多个热生成组件以促成从热生成组件的传导式热传递。热耗散组件包括暴露于外壳以外的多个突起,以及设置在多个突起中的至少一些突起的至少尖端部分上的热绝缘材料。可选择热绝缘材料以提供低于预定阈值的接触温度。
根据至少又一方面,提供适配成在电子设备中使用的热耗散特征。此类热耗散特征包括适配成促成从热生成组件的传导式热传递的基底。多个突起可从所述基底延伸,其中多个突起适配成暴露于电子设备的外壳以外。热绝缘材料可以被设置在多个突起中的至少一些突起的至少尖端部分上。热绝缘材料可被选择成包括导热性(k)、密度(ρ)和比热(Cp)属性的相应值,从而使这些值的乘积(k*ρ*Cp)小于人类皮肤的相同属性值的乘积k*ρ*Cp。
在又一方面,包括制造电子设备的方法。根据至少一个示例,此类方法可包括形成基底和从基底延伸的多个突起。热绝缘材料可以被设置在至少一些突起的至少尖端部分上。热绝缘材料可包括导热性(k)、密度(ρ)和比热(Cp)属性的相应值,从而使这些值的乘积(k*ρ*Cp)小于人类皮肤的相同属性值的乘积k*ρ*Cp。可相对于至少一个热生成组件设置基底以便促成从所述热生成组件到基底和多个突起的传导式热传递。
根据进一步的诸方面,提供电子设备,其中电子设备包括用于从外壳内放置的热生成组件向外壳以外环境传导性地传递热的装置。还包括用于提供低于预定阈值的接触温度的装置。
附图简述
图1解说根据至少一个示例的电子设备的等距视图。
图2解说根据一个示例的图1中截面A-A处截取的横截面正视图,其中热耗散特征通过外壳中的孔被暴露。
图3解说根据一个示例的图1中截面A-A处截取的横截面正视图,其中热耗散特征被整合到外壳。
图4是根据至少一个示例的热耗散特征的放大的等距视图,其中热耗散特征包括跨热耗散特征的长度延伸的突起。
图5是根据至少一个示例的热耗散特征的放大的等距视图,其中热耗散特征包括被配置成柱的突起。
图6是解说制造包括热耗散特征的电子设备的方法的至少一个示例的流程图。
图7解说根据一个示例的图1中截面A-A处截取的横截面正视图,其中热耗散特征被整合到组件封装。
图8是解说电子设备的一些非限定性示例的框图。
详细描述
本文中所提供的解说在某些实例中不是任何特定突起、热耗散特征或电子设备的真实视图而仅仅是用来描述有关本公开的各个方面的理想化表示。另外,各幅图中共同的元件可保留相同的数字标号。
综览
提供了包括热耗散特征的电子设备,其中热耗散特征适配成促成从该电子设备外壳内的热生成组件向该外壳以外的环境的热的传导式传递。热耗散特征包括设置在多个突起的表面上用以保护电子设备的用户免遭由暴露于外壳以外环境的热耗散特征的温度所导致的不适和/或伤害的热绝缘材料。选择热绝缘材料以提供低于预定阈值的接触温度。在一些实例中,热绝缘材料可通过选择材料以包括导热性(k)、密度(ρ)和比热(Cp)属性从而使k*ρ*Cp的乘积产生的值小于人类皮肤的k*ρ*Cp乘积来提供这一接触温度。
电子设备
本公开的各个方面包括适配成促成从内部组件向电子设备以外区域传递热量的电子设备。参考图1,示出了根据至少一个示例的电子设备100的等距视图。如所解说的,电子设备100包括外壳102和热耗散特征104。
根据至少一个特征,电子设备100可针对便携性来适配。即,电子设备100可以是便携和/或手持式电子设备,尽管根据各个实施例该电子设备也可以是至少基本静止的。图8是解说电子设备的一些示例的框图。在图8中,电子设备被示为无线本地环路系统中的移动电话802、便携式计算机804和位置固定的远程单元806。如示出的,诸电子设备可直接地或通过一个或多个中继设备808来相互通信。再次参考图1,通过示例而非限定的方式,电子设备100可被实现为移动电话、智能电话、会话发起协议(SIP)电话、膝上型设备、笔记本、上网本、智能本、超级本、平板设备、电子书阅读器、个人数字助理(PDA)、卫星定位系统(GPS)设备、导航设备、多媒体设备、视频设备、音乐播放器、娱乐单元、机顶盒、位置固定的数据单元(诸如仪表读数装置)、相机、游戏控制台,或在使用时可能与用户的皮肤相接触的任何其他电子设备。尽管在本文中解说和/或描述了电子设备的各种示例,但是本公开不受限于这些示例。本公开的各方面可适用于适配成在使用期间与用户的皮肤相接触的任何电子设备。电子设备100还可包括未示出的其它特征,诸如用户接口(例如,触摸屏、显示器、键盘、鼠标)、用于连接一个或多个输入设备的输入接口,以及用于连接一个或多个输出设备的输出接口,等等。
确定外壳102的尺寸和形状以安装电子设备100的一个或多个电子组件。例如,外壳102可被配置成能够至少基本包裹住一个或多个电子组件。外壳102可由多个合适材料中的任何材料或各材料的组合来形成。例如,外壳102可由金属或金属合金、聚合物、玻璃以及任何其它合适的材料或各材料的任何组合来形成。
热耗散特征104(也可被表征为热耗散组件)可被设置在外壳102的一个或多个不同的侧面处。可以设置热耗散特征104以形成外壳102的整个表面(例如,与显示器相对的背面的整个表面、整个侧面表面等),或者可以仅在外壳102的表面的一部分处设置热耗散特征104。热耗散特征104的具体尺寸和形状可根据特定实现和变化的设计要求来改变。
一般而言,在外壳102的外表面106处暴露一个或多个热耗散特征104。在至少一些示例中,至少一部分热耗散特征104可通过在外壳102的一部分中形成的孔(例如,图2中的孔206)被暴露。在一个或多个其它示例中,热耗散特征104可与外壳整合形成并且在其外表面106处被暴露。
转至图2,示出了根据至少一个示例的图1中截面A-A处截取的横截面正视图,其中热耗散特征104a通过外壳102中的孔206被暴露。如所解说的,外壳102是与热耗散特征104a不同的结构。在一些示例中,热耗散特征104a可经由通过孔206暴露的多个突起204与外壳102毗邻。在其它示例中,热耗散特征104a可被放置为邻近外壳102,但不必接触该外壳。在此类实例中,可在热耗散特征104a和外壳102之间放置一个或多个附加结构,只要多个突起204通过孔206被暴露。
转至图3,示出了根据至少一个示例的图1中截面A-A处截取的横截面正视图,其中热耗散特征104b被整合到外壳102。如所解说的,热耗散特征104b可与外壳102整合地形成并且被暴露于外部环境。
转至图7,示出了根据至少一个示例的图1中截面A-A处截取的横截面正视图,其中热耗散特征104c与热生成组件202的封装702整合。如所解说的,热耗散特征104c可以与热生成组件202的封装702整合地结合。在此类示例中,包括热耗散特征104c的封装702可通过外壳的孔被暴露(例如,图2中所解说的),或者封装702可与外壳整合形成(例如,如图3中所解说的)。
参考图2、3和7,将关于本公开的热耗散特征104的一个或多个示例来描述各种特征,其中热耗散特征104可包括104a、104b和/或104c的结构但不受限于此。热耗散特征104被配置成促成从外壳102内的一个或多个热生成组件202到外壳102以外环境的传导式热传递,其中至少可通过向外部环境的对流来耗散此类热能。热耗散特征104可在一些示例中被配置成散热器。
如图2、3和7中所解说的,热耗散特征104与热生成组件202热耦合。如本文中所使用的,术语“热耦合”指促成从热生成组件202到热耗散特征104的热传递的耦合(例如,机械的或以其它方式)。热生成组件202可在外壳102内包括生成热的任何电子和/或机械组件。在至少一些示例中,热生成组件202可以是一个或多个集成电路,诸如中央处理单元(CPU)和/或图形处理单元(GPU)。在其他示例中,热生成组件202可以是一个或多个模拟组件,诸如功率放大器、功率转换器、热电珀尔帖设备和/或光子发射源。尽管所解说的示例示出热生成组件202相比热耗散特征104具有较小的占用面积,但是其它示例可以采用占用面积等于或大于热耗散特征104占用面积的热生成组件。
一般而言,热耗散特征104被充分地耦合至热生成组件202以促成从热生成组件202的传导式热传递。在一些示例中,通过邻近热生成组件202放置来将热耗散特征104热耦合至热生成组件202。在其它示例中,通过从热耗散特征104(未示出)横向偏移并经由导热条、片、管和/或一些其它合适的装置来耦合而将热生成组件202热耦合至热耗散特征104。在又一些示例中,通过整合形成到组件封装把热耗散特征104(例如热耗散特征104c)热耦合至热生成组件202。在进一步的示例中(未示出),通过与置于热耗散特征104和热生成组件202之间的一个或多个其它传导式热传递元件一起放置来将热耗散特征104热耦合至热生成组件202。在一个这样的示例中,热生成组件可以包括包含有源面(即,第一侧面)和基板(即,相对的第二侧面)的倒装芯片,其中基板被耦合至热耗散特征104。此类倒装芯片的有源面可在其自身上生成热和/或可经受由于其对通过耦合至该倒装芯片有源面的第二集成电路耗散的热的暴露而引起的热。在这一示例中,倒装芯片(即,热生成组件202)可通过基板热耦合至热耗散特征104,该基板可包括设置于其中的热传导通孔。在所有的各种示例中,来自热生成组件202的热从热生成组件202传导性地传递至热耗散特征104。在任何或所有示例中,可在热生成组件202和热耗散特征104之间或旁边应用其它功能性元件(诸如RF屏蔽、保形涂层和/或温度传感器)。
如图2、3和7所示,热耗散特征104包括耦合到基底208并基本远离热生成组件202延伸的多个突起204。突起204暴露至外壳102的外部以增加外壳102的外表面106处的表面积。即,突起204暴露至外壳102以外的环境,并且基本形成外壳102的外表面106的至少一部分。如图2中的示例所示,热耗散特征104可通过外壳102中形成的孔206被暴露。在其它示例中,诸如在图3中所示的示例,热耗散特征104可与外壳102整合地形成并且被暴露于外部环境。
突起204中的每一个可由从基底208延伸的、与热生成组件202传导性地耦合的多个翅片(也被标识为元件204)形成,以促成从热生成组件202的传导式热传递。突起204中的每一个通过位于多个突起中每一个之间的多个凹陷210与其它突起204分开。
突起204可包括多个尺寸和形状中的任何尺寸和形状。例如,突起204可被形成为具有矩形横截面(未示出)、三角形横截面、卵形横截面或其它横截面形状,以及不同形状的组合。类似地,凹陷210可被形成为具有多个横截面形状中的任何一种横截面形状,诸如矩形(未示出)、三角形、卵形或其它形状,以及不同形状的组合。根据至少一些示例,突起204可被形成为跨整个热耗散特征104延伸。例如,图4是热耗散特征104的放大等距视图,其示出跨热耗散特征104的长度“L”延伸的突起204。在其它示例中,突起204可被形成为仅延伸热耗散特征104的宽度的一部分。例如,图5解说包括被配置成柱(或针脚)的突起204的热耗散特征104的放大等距视图。根据各种示例,被实现为柱的突起204可以各种形状中的任何形状来配置,包括圆形柱(如所示出的)、正方形柱、矩形柱、金字塔形柱、椭圆形的柱等,以及不同形状柱的任何组合。
再次参考图2、3和7,至少在一些示例中突起204可被配置成基本与外壳102相等延伸。例如,在各种示例中,确定突起204的尺寸和形状以延伸与外壳102的外表面相等的距离。在其它示例中,突起204可被配置成延伸比外壳102的外表面短的距离。例如,突起204的尺寸和形状可被确定成凹陷到低于外壳102的外表面,从而与用户的皮肤不存在或存在很少接触。在又一些其它示例中,突起204可被配置成突出超过外壳102的外表面。在另一些进一步的示例中,突起204可被配置成延伸不同的距离,从而使一些突起204相比另一些突起204延伸更远的距离。换言之,可以用至少一些较长的突起204和至少一些较短的突起204来形成热耗散特征104。根据至少一个特征,突起204的尺寸和形状一般可被确定成使得热耗散特征104不显著增加外壳102的尺寸(例如,厚度)并且可用相对小(例如,薄)的外壳102来实现。
根据一特征,热耗散特征104进一步包括设置在多个突起204的至少一些中的至少尖端部分上的热绝缘材料214。一般而言,热绝缘材料214是被选择成保护电子设备100的用户免遭可由暴露于外壳102以外环境的热耗散特征104的相对高的温度所导致的不适和/或伤害(例如,灼伤)的材料。因此,热绝缘材料214至少被放置在可能会与用户的皮肤相接触的表面或诸表面上,该表面在本文中一般被称作突起204的尖端部分。因此,热绝缘材料214可被设置在突起204的至少相对小的表面上。包括尖端部分的突起204的部分可取决于突起204的特定取向(例如,水平和/或竖直取向)而改变。
突起204的不具有设置于其上的热绝缘材料214的部分可包括小到足以保护用户免于暴露至热耗散特征104的相对高的温度的区域。突起240的那些至少基本上没有热绝缘材料214的区域(例如,突起204的侧表面)可促成热耗散至外部环境。
在突起204被配置成延伸不同长度(一些较长的突起204和一些较短的突起204)的示例中,热绝缘材料214可至少被设置在延伸到足够与用户皮肤有一些接触的长度的那些突起204的尖端部分上。然而,延伸较短长度的突起204(从而使该较短突起204将不会接触用户皮肤)可以不在其上设置任何热绝缘材料214。在一些示例中,还可在外壳102的外表面的一个或多个部分上设置热绝缘材料214。
本公开的各种示例中所采用的热绝缘材料214可被选择成提供等于或低于某预定阈值的接触温度。在至少一些示例中,预定阈值是约45℃。在其它示例中,预定阈值可以是低于或等于约60℃的温度。这一预定阈值可以与来自电子设备100的一个或多个热生成组件202的预定义的功率耗散值和/或热耗散特征104的外表面106处的给定温度相关联。例如,当热耗散特征104的外表面106处的温度落在从约175℃向下的范围内时(例如,在约0℃和约175℃之间),热绝缘材料214可被选择成提供等于或低于预定阈值的接触温度。
与热耗散特征104的外表面处测量的温度相对,接触温度指用户的皮肤所感受到的实际温度。可用式从数学上描述接触温度(T(接触)或T接触)。
由k*ρ*Cp来表达的等式部分表示乘到一起的导热性(k)、密度(ρ)以及比热(Cp)的值。
变量(k*ρ*Cp)皮肤指人类皮肤的k*ρ*Cp的值。根据至少一个示例,人类皮肤可被表征为具有约0.2W/(m*K)的导热性(k),约1,000kg/m3的密度(ρ),以及约2,500J/(kg*K)的比热(Cp)。因此,人类皮肤的k*ρ*Cp之积约为500,000(J*W)/(m4*K2)。
变量T(皮肤)(或T皮肤)指人类皮肤的温度。对于至少一些示例,这一温度能被表征为约36.6℃。
变量(k*ρ*Cp)绝缘指热绝缘材料214的k*ρ*Cp的值。
变量T(表面)(或T表面)指热耗散特征104的外表面106处的温度。作为热生成组件202的功率耗散的结果,这一温度经常是热生成组件202的结温的结果。因此,可以根据电子设备100的各种设计约束来计算和/或测量这一温度。根据上式,接触温度可产生低于热耗散特征104的外表面处所测量的温度(T表面)的值。
在一些示例中,可以通过选择具有乘到一起(k*ρ*Cp)时产生小于人类皮肤的相同乘积值的导热性(k)、密度(ρ)和比热(Cp)属性的热绝缘材料214可以实现达到等于或低于预定阈值的接触温度。如上所述,人类皮肤的k*ρ*Cp之积可被确定成约为500,000(J*W)/(m4*K2)。热绝缘材料214可因此被选择成包括小于约500,000(J*W)/(m4*K2)的k*ρ*Cp值。
作为示例而非限制,热绝缘材料214可包括硅橡胶、聚丙烯、高密度聚乙烯、聚氨酯和微孔聚合物泡沫材料。根据一些示例,热绝缘材料214一般可以是轻且绝缘的材料。
常规的电子设备不包括本文中所述的热耗散特征。取而代之的,大多数常规电子设备的外壳仅包括相对平坦的表面。因为内部电子组件耗散热,常规的外壳一般温度上升并且需要控制一个或多个内部电子组件的结温以避免损害内部电子组件和/或避免对用户的皮肤造成的不适或伤害。在此类常规电子设备中,外壳外表面处的热主要通过对流式热传递来耗散,并因此受限于外壳的表面积。通过采用热耗散特征104,突起204增加了外壳102的外表面106上的表面积,从而产生改进的热耗散。
例如,在一个示例中,发现具有在特定功率电平处工作的内部组件从而使内部组件正在耗散3瓦特(W)的常规电子设备在外表面自然对流的情况下具有64.1°摄氏度(C)的结温和为62.4℃的设备外壳外表面处温度。通过包含根据本公开各方面的热耗散特征104,发现在相同功率电平处工作的类似配置的内部组件(其中内部组件正在耗散3瓦特)在自然对流的情况下产生仅44.3℃的结温和为43.6℃的外壳102的热耗散特征104的外表面106处温度。如这一示例所示出的,结温被显著降低,从而允许热生成组件202耗散更多的功率量,并且外表面处的温度也被显著降低。
这一改进的热耗散允许热生成组件202能更高效地且以更高的功率电平工作,而不必须保护用户的皮肤免遭不适和/或伤害(例如,灼伤)。因此,对热绝缘材料214的选择能产生对用户的更进一步的保护,并且能允许热生成组件耗散明显更多的功率量而不会导致对用户的皮肤造成不适和/或伤害。
在至少一个示例中,热绝缘材料214可以是具有约为3,005(J*W)/(m4*K2)的k*ρ*Cp值的玻璃纤维材料。通过把这一值代入上面的接触温度等式,接触温度等于约T皮肤*0.928+T表面*0.072。如在上面阐述的针对耗散约3瓦特的热生成组件202的示例中所提及的,热耗散特征104的外表面106被测量为43.6℃。此外,人类皮肤的温度可被估计成约36.6℃。在本示例中使用这些值,所产生的接触温度是约37.1℃。因此,尽管热耗散特征104的外表面106处的测量温度为43.6℃,但是用户的皮肤所感受到的温度仅为约37.1℃。另外,导致外表面106处温度增加的结温的显著增加将仅对接触温度具有小的影响。例如,外表面106处温度增加到100℃将仅把接触温度增加到约41.2℃。在其中预定阈值为45℃的示例中,约41.2℃的接触温度仍在预定阈值内。因此,电子设备100可采用高性能内部组件,所述高性能内部组件使用大量功率并耗散足够的热以将热耗散特征104的外表面106处的温度增加到高达100℃的温度,但电子设备100不会超过为45℃的阈值。
对本领域技术人员显而易见的是,只把热绝缘材料214选择成具有低导热性值的材料是不足以显著降低接触温度的。例如,水泥石膏材料可呈现仅为0.7W/(m*K)的相对低的导热性,但是水泥石膏的k*ρ*Cp之积是约1.456 x 106(J*W)/(m4*K2)。在针对先前示例的接触温度等式中使用这一值导致约为41℃的接触温度,这一温度相对为43.6℃的外表面106处的测量温度有相对小的降低。此外,外表面106处的温度增加到100℃导致接触温度增加到可导致对用户的皮肤造成明显不适和/或伤害的约76.6℃。
根据另一特征,通过根据其导热性(k)、密度(ρ)和比热(Cp)属性的值来选择热绝缘材料214,热绝缘材料214被进一步适配成保护用户的皮肤免遭电涌。此类电涌可导致结温和外表面106处温度的增加。然而,热绝缘材料214被适配成促成接触温度仅被此类电涌稍微增加。
制造具有热耗散特征的电子设备的方法
本公开的各个方面还涉及制造具有热耗散特征的电子设备的方法。图6是解说制造包括热耗散特征的电子设备(诸如电子设备100)的方法的至少一个示例的流程图。参考图2、3、6和7,在步骤602,形成基底208并且形成自其延伸的多个突起204。根据各种实现,突起204可被形成为跨热耗散特征104的整个基底208(如图4中所解说的)延伸和/或作为多个柱(如图5中所解说的)被形成。
基底208和突起204可被形成为整体单元,或者突起204可被单独地形成并且随后被耦合至基底208。根据各种实现,可以通过挤压、机械加工、铸造、模塑或其他制造手段以及它们的组合来形成基底208和突起204。
基底208和突起204可由适配成促成热传导的一个或多个材料形成。例如,基底208和突起204可由具有相对高的导热性值的一个或多个材料(诸如,导热聚合物、金属、金属合金、合成物,等等)形成。在至少一些非限定性的示例中,基底208和突起204可由铝合金、铜、钻石(自然的或合成的)、铜钨伪合金、铝基碳化硅(AlSiC)、铜-银铝基钻石(dymalloy)、铍基氧化铍(e-材料)等形成。在一些示例中,基底208和突起204可由不同材料形成。例如,基底208可由第一材料形成而突起204可由第二材料形成。
至少一些实现中,基底208和一些示例中的突起204可作为外壳102的集成部件形成和/或作为热生成组件202的封装702的集成部件形成。在一些示例中,基底208可被耦合到外壳102的孔206。在一些示例中,突起204可被形成为延伸至少基本上等于外壳102的外表面的距离。在其它示例中,突起204可被形成为凹陷到低于外壳102的外表面。在又一些其它示例中,突起204可被形成为突出超过外壳102的外表面。
在步骤604,热绝缘材料214被设置在多个突起的至少尖端部分上。如上所讨论的,根据以上所讨论的接触温度等式,可选择热绝缘材料214以提供低于预定阈值的接触温度。在至少一些实例中,热绝缘材料214可被选择成包括导热性(k)、密度(ρ)和比热(Cp)属性从而使这三个属性的乘积值(k*ρ*Cp)产生小于人类皮肤的相同属性的乘积值(k*ρ*Cp)。换言之,热绝缘材料214可被选择成使得热绝缘材料214的乘积(k*ρ*Cp)低于人类皮肤的乘积(k*ρ*Cp)。
热绝缘材料214可按多个不同操作中的任何操作被设置在多个突起204的至少尖端部分上。作为示例而非限制,通过与突起204一起挤压热绝缘材料214,通过把热绝缘材料214耦合到突起204的至少尖端,通过在突起204的至少尖端上沉积热绝缘材料214等,热绝缘材料214可被设置在突起204的至少尖端部分上。用于在突起204的至少尖端部分上设置热绝缘材料214的一些过程可包括从不打算保留热绝缘材料214处的区域(例如,突起和/或外壳)蚀刻掉热绝缘材料214。
在步骤606,基底208被耦合至至少一个热生成组件202以促成从热生成组件202到基底208和多个突起204的传导式热传递。如之前所述及的,基底208可以被直接耦合至热生成组件202,被整合形成到热生成组件的封装702,和/或一个或多个其它导热元件可被设置在基底208和热生成组件202之间。在每一实例中,来自热生成组件202的热从热生成组件202传导式地传递至基底208和突起204。
根据一方面,基底208和突起204、热绝缘材料214以及至少一个热生成组件202可以被集成到一个或多个电子设备中。
要注意,尽管前述方法被描绘成示出按顺序过程的各种步骤的流程图,但是前述动作的至少一些动作可按照另一顺序、并行或基本并发地被执行。另外,这些动作的次序可以被重新安排。对于前述方法中一个或多个步骤的固件和/或软件实现,这些过程可以用执行本文中所描述功能的模块(例如,规程、函数等等)来实现。任何有形地体现指令的机器可读介质可被用来实现本文所述的过程。例如,软件代码可存储于存储器中并由处理器单元执行。存储器可以实现在处理器单元内或在处理器单元外部。如本文所用的,术语“存储器”是指任何类型的长期、短期、易失性、非易失性、或其他存储器,而并不限于任何特定类型的存储器或存储器数目、或记忆存储在其上的介质的类型。
本文中所描述的示例的各种特征可实现于不同构造和安排中而不会脱离本公开的范围。应注意,前述实施例仅是示例,且并不应被解释成限定本公开。对这些示例的描述旨在解说而非限定所附权利要求的范围。由此,本发明的教导可以现成地应用于其他类型的装置,并且许多替换、修改和变形对于本领域技术人员将是显而易见的。
Claims (34)
1.一种电子设备,包括:
外壳;
放置在所述外壳内的至少一个热生成组件;
热耗散组件,其热耦合至所述至少一个热生成组件以促成从所述热生成组件的传导式热传递,并且其中所述热耗散组件物理地耦合至所述至少一个热生成组件,所述热耗散组件包括:
暴露于所述外壳以外的多个突起;以及
设置在所述多个突起中的至少一些突起的至少尖端部分上的热绝缘材料,所述突起的其余部分保持暴露,其中所述热绝缘材料被选择成包括导热性(k)、密度(ρ)和比热(Cp)属性的相应值,从而使这些值的乘积(k*ρ*Cp)小于人类皮肤的相同属性值的乘积k*ρ*Cp,并且所述热绝缘材料被选择成当所述热耗散组件的外表面处的温度为低于或等于175摄氏度时提供低于或等于60摄氏度的接触温度。
2.如权利要求1所述的电子设备,其特征在于,所述热耗散组件与所述外壳相整合。
3.如权利要求1所述的电子设备,其特征在于,所述热耗散组件通过所述外壳中的孔暴露。
4.如权利要求1所述的电子设备,其特征在于,所述热耗散组件与所述至少一个热生成组件的封装相整合。
5.如权利要求1所述的电子设备,其特征在于,所述多个突起中的至少一些突起延伸至少基本上等于所述外壳的外表面的距离。
6.如权利要求1所述的电子设备,其特征在于,所述多个突起中的至少一些突起凹陷到低于所述外壳的外表面。
7.如权利要求1所述的电子设备,其特征在于,所述多个突起中的至少一些突起突出超过所述外壳的外表面。
8.如权利要求1所述的电子设备,其特征在于,所述多个突起包括至少一些较长的突起和至少一些较短的突起。
9.如权利要求8所述的电子设备,其特征在于:
所述较长的突起被配置成延伸一暴露于用户的距离,而所述较短的突起被配置成延伸一不足以暴露于用户的距离;以及
所述热绝缘材料被设置在所述较长突起的至少所述尖端部分上但没被设置在所述较短突起的尖端部分上。
10.如权利要求1所述的电子设备,其特征在于,用式
11.如权利要求1所述的电子设备,其特征在于,所述绝缘材料的k*ρ*Cp之积小于500,000(J*W)/(m4*K2)。
12.如权利要求1所述的电子设备,其特征在于,所述材料提供等于或低于预定阈值的接触温度,其中所述预定阈值是从45摄氏度到60摄氏度范围中的多个值中选取的温度值。
13.如权利要求1所述的电子设备,其特征在于,所述多个突起中的至少一些突起的尖端部分包括被放置成与用户相接触的至少一个表面。
14.如权利要求1所述的电子设备,其特征在于,所述热耗散组件经由导热条从所述至少一个热生成组件横向偏移。
15.一种适配成在电子设备中使用的热耗散特征,所述热耗散特征包括:
适配成促成从热生成组件的传导式热传递的基底,并且其中所述基底物理地耦合至所述热生成组件;
从所述基底延伸的多个突起,其中所述多个突起适配成暴露于电子设备的外壳以外;以及
设置在所述多个突起中的至少一些突起的至少尖端部分上的热绝缘材料,所述突起的其余部分保持暴露,其中所述热绝缘材料被选择成包括导热性(k)、密度(ρ)和比热(Cp)属性的相应值,从而使这些值的乘积(k*ρ*Cp)小于人类皮肤的相同属性值的乘积k*ρ*Cp,并且所述热绝缘材料被选择成当所述热耗散组件的外表面处的温度为低于或等于175摄氏度时提供低于或等于60摄氏度的接触温度。
16.如权利要求15所述的热耗散特征,其特征在于,所述基底整合到电子设备的外壳。
17.如权利要求15所述的热耗散特征,其特征在于,所述基底整合到热生成组件的封装。
18.如权利要求15所述的热耗散特征,其特征在于,所述多个突起被配置成跨所述热耗散特征的宽度延伸。
19.如权利要求15所述的热耗散特征,其特征在于,所述多个突起被配置为多个柱。
20.如权利要求15所述的热耗散特征,其特征在于,所述热绝缘材料进一步被选择成提供低于预定阈值的接触温度。
21.如权利要求15所述的热耗散特征,其特征在于,所述绝缘材料的k*ρ*Cp之积小于500,000(J*W)/(m4*K2)。
22.如权利要求15所述的热耗散特征,其特征在于,所述热耗散特征被包含于电子设备中。
23.如权利要求15所述的热耗散特征,其特征在于,所述基底经由导热条从所述热生成组件横向偏移。
24.一种制造电子设备的方法,包括:
形成基底和从所述基底延伸的多个突起;
在所述多个突起中的至少一些突起的至少尖端部分上设置热绝缘材料,所述突起的其余部分保持暴露,其中所述热绝缘材料被选择成包括导热性(k)、密度(ρ)和比热(Cp)属性的相应值,从而使这些值的乘积(k*ρ*Cp)小于人类皮肤的相同属性值的乘积k*ρ*Cp,并且所述热绝缘材料被选择成当所述多个突起的外表面处的温度为低于或等于175摄氏度时提供低于或等于60摄氏度的接触温度;以及
相对于至少一个热生成组件设置所述基底以促成从所述热生成组件到所述基底和所述多个突起的传导式热传递,并且其中所述基底物理地耦合至所述至少一个热生成组件。
25.如权利要求24所述的方法,其特征在于,形成所述基底和所述多个突起包括:
形成整合到适配成至少基本包封所述热生成组件的外壳的所述基底。
26.如权利要求24所述的方法,其特征在于,进一步包括:
把所述基底耦合至适配成至少基本包封所述热生成组件的外壳。
27.如权利要求24所述的方法,其特征在于,形成所述基底和所述多个突起包括:
形成与所述热生成组件的封装相整合的基底。
28.如权利要求24所述的方法,其特征在于,在所述多个突起中的至少一些突起的至少尖端部分上设置热绝缘材料包括:
设置进一步被选择成提供低于预定阈值的接触温度的所述热绝缘材料。
29.如权利要求24所述的方法,其特征在于,在所述多个突起中的至少一些突起的至少尖端部分上设置热绝缘材料,其中所述热绝缘材料被选择成包括导热性(k)、密度(ρ)和比热(Cp)属性的相应值,从而使这些值的乘积(k*ρ*Cp)小于人类皮肤的相同属性值的乘积k*ρ*Cp包括:
在所述多个突起中的至少一些突起的至少尖端部分上设置所述热绝缘材料,其中所述热绝缘材料被选择成包括导热性(k)、密度(ρ)和比热(Cp)属性的相应值,从而使这些值的乘积(k*ρ*Cp)小于500,000(J*W)/(m4*K2)。
30.如权利要求24所述的方法,其特征在于,进一步包括:
把所述基底和突起、所述热绝缘材料以及所述至少一个热生成组件并入一个设备。
31.如权利要求24所述的方法,其特征在于,所述基底经由导热条从所述至少一个热生成组件横向偏移。
32.一种电子设备,包括:
用于从所述电子设备的外壳内的热生成组件向所述外壳以外环境传导性地传递热的第一装置,并且其中所述用于传导性地传递热的第一装置物理地耦合至所述热生成组件;以及
设置在用于传导性地传递热的所述第一装置的至少尖端部分上的第二装置,用于传导性地传递热的所述第一装置的其余部分保持暴露,所述第二装置用于当用于传导性地传递热的所述第一装置的外表面处的温度为低于或等于175摄氏度时提供低于或等于60摄氏度的接触温度,
其中用于提供接触温度的所述第二装置的材料被选择成包括导热性(k)、密度(ρ)和比热(Cp)属性的相应值,从而使这些值的乘积(k*ρ*Cp)小于人类皮肤的相同属性值的乘积k*ρ*Cp。
33.如权利要求32所述的电子设备,其特征在于,用式
34.如权利要求32所述的电子设备,其特征在于,所述用于传导性地传递热的装置经由导热条从所述热生成组件横向偏移。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant |