CN104798001B - 具有围封大气压气体的结构的隔热体模块 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种包含吸热组件及一或多个产热组件的装置。至少一个产热组件接近所述吸热组件的内表面而定位，且在所述至少一个产热组件与所述吸热组件的所述内表面之间存在间隙。所述装置进一步包含定位在所述间隙中的隔热体，所述隔热体包含围封大气压气体的隔热体结构，其中所述大气压气体具有低于空气的热导率。

Description

具有围封大气压气体的结构的隔热体模块

相关申请案的交叉参考

本申请案主张2012年10月26日申请的标题为“具有围封大气压气体的结构的隔热体模块(INSULATOR MODULE HAVING STRUCTURE ENCLOSING ATOMSPHERIC PRESSSUREGAS)”的第13/662,030号美国非临时专利申请案的优选权且为所述非临时专利申请案的接续，所述非临时专利申请案的揭示内容的全文以引用方式并入本文中。

背景技术

在膝上型计算机及其它电子产品中，内壳壁附近的热组件常常产生对用户来说可能是不舒适或危险的外部热点。换句话说，当使用电组件时，电组件可产生热量。此电组件可将热量传递到装置的围罩，从而传递到用户，所述热量最终在围罩上产生对用户来说可能是不舒适或危险的热点(尤其在金属围罩的情形中)。

国际电工委员会(IEC)规定一组用于电装置的标准，其包含针对装置自身上的区域的最大温度限制。通常来说，大多数电子制造商通过将温度限制为低于由IEC规定的最大温度来贯彻此要求。IEC标准的一个特定实例指示，如果装置具有金属表面(例如，易于传导热量)，那么必须将所述金属表面保持在低于塑料表面的温度下。举例来说，在加热金属表面的情况下，可将热量迅速传递到触摸热金属表面的用户；因此，即使在相对低的温度下也可感觉到金属表面相对较热。然而，通常使用用于电装置的金属表面，这是因为所述金属表面可迅速从热电组件传递热量，从而保持热电组件较凉。因而，在一些情形中，金属围罩上的热点可在热电组件上出现。此外，在电组件(例如，CPU)正处理视频图形的情况下，金属壳围罩在CPU的区域中可能非常热。

一般来说，为避免金属壳围罩上的热点，系统设计者可在热组件与围罩之间产生空气间隙。空气间隙的大小可与隔热的有用性相对成比例，例如，热组件与围罩之间的空气间隙越大，隔热越好。因而，空气间隙的大小可被认为是用于确定装置的总厚度的关键项。按照这种说法，在消费型电子产品的领域中，较小的电子装置可能更有销路。相比之下，更笨重的消费型电子产品可给人质量较低的印象。因此，可能希望将电子装置设计得尽可能小，这极大地影响了空气间隙，从而影响传递到用户的热量。

发明内容

在附图及以下描述中陈述一或多个实施方案的细节。将从所述描述及图式及从权利要求书明白其它特征。

在一般方面中，一种装置可包含吸热组件及一或多个产热组件。至少一个产热组件接近吸热组件的内表面而定位，且在至少一个产热组件与吸热组件的内表面之间存在间隙。所述装置进一步包含定位在所述间隙中的隔热体，所述隔热体包含围封大气压气体的隔热体结构，其中大气压气体具有低于空气的热导率。

实施方案可包含单独的或呈组合形式的以下特征中的一或多者。举例来说，吸热组件可包含装置的围罩，且至少一个产热组件可包含装置的计算机处理单元(CPU)。所述间隙具有某一大小使得传导主导跨越所述间隙的热传递。隔热体结构可包含具有三面密封的柔性袋状物结构。所述隔热体结构可包含具有四面密封的柔性袋状物结构。所述隔热体结构可包含与第二托盘结构接合的第一托盘结构，且第一托盘结构及第二托盘结构中的每一者可包含具有凸起边缘的平坦部分。所述隔热体结构可包含以薄膜材料覆盖的托盘结构，且所述薄膜材料可为非金属薄膜，其中托盘结构可包含具有凸起边缘的平坦部分。所述隔热体结构可包含具有端部密封的管状结构。并且，所述隔热体结构的至少一部分可嵌入在围罩中。所述大气压气体可包含氙气。并且，所述大气压气体可以氦气及氢气中的至少一者灌注。隔热体结构可围封具有低于空气的热导率的次要大气压气体。所述次要大气压气体可包含氩气。所述隔热体结构可包含第一层及第二层，所述第一层包含基于柔性聚合物的材料，且第二层包含基于金属的材料。

在另一一般方面中，一种用于装置的隔热体可包含：柔性隔热体结构，其具有配合在存在于至少一个产热组件与吸热组件的内表面之间的间隙内的大小；及大气压气体，其定位在所述柔性隔热体结构内，其中所述大气压气体具有低于空气的热导率。

实施方案可包含单独的或呈组合形式的以下特征中的一或多者。所述间隙具有某一大小使得传导主导跨越所述间隙的热传递。所述隔热体结构可包含具有三面密封或四面密封的柔性袋状物结构。

在另一一般方面中，一种用于装置的隔热体可包含用于将大气压气体围封在存在于至少一个产热组件与吸热组件的内表面之间的间隙内的构件，其中所述大气压气体具有低于空气的热导率。

实施方案可包含单独的或呈组合形式的以下特征中的一或多者。用于围封大气压气体的构件可包含具有三面或四面密封的柔性袋状物结构。用于围封大气压气体的构件可包含与第二托盘结构接合的第一托盘结构，且第一托盘结构及第二托盘结构中的每一者可包含具有凸起边缘的平坦部分。

附图说明

图1说明根据实施例的跨域间隙的不同热传递模式；

图2说明根据实施例的跨越间隙的通过传导进行的热传递；

图3说明根据实施例的在间隙中未设置隔热体的情况下的围罩的表面上的温度分布；

图4说明根据实施例的设置在间隙内的当所述间隙相对较小使得传导主导热传递时可有效用于减少热传递的隔热体；

图5A说明根据实施例的包含具有三面袋状物密封的柔性袋状物结构的隔热体的俯视图及横截面图；

图5B说明根据实施例的包含具有四面袋状物密封的柔性袋状物结构的隔热体的俯视图及横截面图；

图5C说明根据实施例的包含双托盘结构的隔热体的俯视图及横截面；

图5D说明根据实施例的包含以薄膜覆盖的单托盘结构的隔热体的俯视图及横截面图；

图5E说明根据实施例的包含具有端部密封的柔性管状结构的隔热体的俯视图及横截面图；

图6说明根据实施例的至少部分嵌入到围罩中的图5D的隔热体；

图7说明根据实施例的在具有隔热体及没有隔热体的情况下的跨越围罩的表面的温度分布；

图8A说明根据实施例的膝上型计算机的透视图；以及

图8B说明根据实施例的描绘隔热体的膝上型计算机的横截面图。

具体实施方式

实施例提供可有效用于减少跨越电装置的相对小的间隙的热传递的隔热解决方案，其中就热传递来说，传导比辐射及对流更具主导地位。举例来说，实施例可提供一种隔热体，所述隔热体包含围封具有低于空气的热导率的大气压气体或接近大气压气体的隔热体结构。所述隔热体可设置在存在于至少一个产热组件与装置的围罩的内表面之间的间隙内，其中所述装置可为膝上型计算机、个人计算机、智能电话或具有产生热量的一或多个组件的大体上任何类型的电装置，且其中用户可与经加热表面接触。在一个特定实施例中，大气压气体可包含氙气(其具有为空气的20％的热导率)且可在传导比对流及辐射更具主导地位时有效用于减少热传递。然而，实施例涵盖使用其它惰性气体(例如，氪气)、制冷剂气体及具有低热导率(例如，低于空气)的其它气体。

一般来说，实施例可涵盖围封具有低于空气的热导率的大气压气体的许多不同类型的隔热体结构，例如，用于围封大气压气体的构件。在一个实例中，隔热体结构(或用于围封大气压气体的构件)可包含能够容纳气体的薄壁结构(例如，见图4)。在更详述的实施例中，隔热体结构(或用于围封大气压气体的构件)可为具有三面密封的柔性袋状物结构(例如，类似于果汁容器(例如，番茄酱/芥末一次性袋)的柔性聚合物或聚合物-金属袋状物)(例如，见图5A)。其它形式可包含具有四面密封的柔性袋状物结构(例如，见图5B)、双托盘结构(例如，见图5C)、以薄膜/箔覆盖的托盘结构(例如，见图5D)及具有端部密封的管状结构(类似于牙膏壳)(例如，见图5E)。并且，隔热体可至少部分嵌入到围罩中(例如，见图6)。当嵌入到电装置中时，这些类型的隔热体可在传导比辐射及对流更具主导地位时提供跨越相对小的间隙的良好隔热以便减少热传递(例如，见图7)。下文进一步描述这些及其它特征。

图1说明根据实施例的跨越间隙的不同热传递模式。一般来说，热传递可通过辐射、传导、自然对流及/或强制对流实现。举例来说，具有相对高的温度(T₁)的产热组件102可经由辐射、传导、自然对流及/或强制对流通过间隙103将热量传递到具有相对较低温度(T₂)的吸热组件104。产热组件102可为能够归因于组件自身的操作而产生热量的任何类型的组件。在电装置的背景中，产热组件102可包含计算机处理单元(CPU)或在用于电装置内时产生热量的大体上任何类型的组件。吸热组件104可为能够吸收热量的任何类型的组件。在电装置的背景中，吸热组件104可为能够容纳产热组件102的壳或围罩。举例来说，吸热组件104可为容纳若干电组件的金属或非金属壳。

并且，产热组件102可包含高于吸热组件104的温度(T₂)的温度(T₁)。自然地，由产热组件102产生的热量可经由辐射、传导、自然对流及/或强制对流传递到较低温组件(例如，吸热组件104)，如下文进一步解释。

一般来说，通过辐射进行热传递由发热体(例如，产热组件102)与一或多个较凉的周围区域(例如，吸热组件104)之间的绝对温度差异驱动，所述一或多个较凉的周围区域可吸收来自从黑体发射导出的电磁辐射的热量，其中发射量可为产热组件102的绝对温度的函数。在发射率＝1的情况下(例如，绝对黑体辐射)，当间隙103小于大约3.7mm时，通过空气的传导在间隙103中占主导地位，且随着发射率降低，此交越点(crossover point)成比例增大。

通过传导进行的热传递为热量通过材料自身(例如，液体、气体或固体)以与材料的热导率成比例的速率进行的传递，热导率对于例如金刚石、铜及铝等等的材料来说可为相对高且对于液体或气体材料来说可为相对低。换句话说，通过传导进行的热传递为热量通过间隙的材料进行的传递，所述间隙可为空气或任何类型的气体、液体或固体。

通过对流进行的热传递为热量通过流体(例如，气体、液体)的移动从一个地方到另一地方的传递。特定来说，强制对流为一种其中流体运动由外部源(例如，风扇)产生的输送机制或类型。相比之下，通过自然对流(也称为自由对流)进行的热传递归因于产热组件102与吸热组件104之间的温度差异(其影响流体的密度及因此相对浮力)而发生。对流室归因于主体内的密度差异而形成，在对流室处存在冷却所述主体的流体的循环模式。特定来说，围绕热源的流体接收热量、密度变得较小且上升，且接着周围的较凉流体接着移动以代替所述上升的流体。举例来说，流体的密度由于体积膨胀而随着温度增大而减小，这可引发自然对流流动。然而，这取决于组件的配置，如下文解释。

举例来说，相对于空气中的平行水平板(例如，其中较热板位于顶部)之间的自然对流，此配置固有地稳定，这是因为较轻流体已位于较凉的较重流体上方。此系统不存在从均衡状态移动离开的趋势，且所述板之间的任何热传递将经由传导实现。相对于空气中的平行垂直板之间的自然对流，为使自然对流开始具有影响力，间隙103必须为大约10mm。举例来说，当间隙103小于10mm时，对流室无法形成。因而，当间隙103的大小小于10mm时从组件到壳传导及辐射将比对流更具有主导地位，且当间隙103的大小小于3.7mm时从组件到壳传导传导将比对流及辐射更具有主导地位。

对于1mm的间隙(这在膝上型计算机或其它电装置中是常见的)，传导也比辐射及对流更对热传递具有主导地位。因而，如本文中论述，当传导比辐射及对流更具主导地位时间隙103的大小可大约为小于3.7mm的任何大小，且偶尔可称为小间隙。并且，发明人已认识到，间隙103的大小影响跨越间隙103的传导热流量，如相对于图2论述。

图2说明根据实施例的跨越间隙103的通过传导进行的热传递。在此实例中，产热组件102可包含CPU，且吸热组件104可包含容纳CPU的围罩。第一间隙103-1可存在于产热组件102的组件(或部分)与围罩的内表面106之间，且小于第一间隙103-1的第二间隙103-2可存在于CPU部分与吸热组件104的内表面106之间。相对较大的传导热流可跨越第二间隙103-2而存在，且相对较小的传导热流可跨越第一间隙103-1而存在。因而，跨越第二间隙103-2传递的热量可导致热点107，热点107为用户可接触的围罩的外表面109上的相对较热/较温暖区域。传递到围罩(例如，热吸收组件104)的热量随后可经由自然对流传递到周围环境空气。

图3说明根据实施例的在没有隔热体设置在间隙103中的情况下的吸热组件104的外表面109上的温度分布108。举例来说，温度分布108展示跨越吸热组件104的外表面109的温度差异，其朝向间隙103较小的热点107的区域增大。

当存在比所希望的更高的热量时，可在间隙103中设置隔热体以减少热传递量。然而，如上文证明，间隙103的大小影响热传递的类型(例如，传导、对流或辐射)，热传递的类型影响用于抵抗热传递的隔热类型。在一个实例中，可提供由金属表面围绕的高真空作为隔热体，所述隔热体可有效用于消除对流及传导。然而，使用真空进行隔热的问题是，对于任何种类的平坦应用，大气压趋向于使容器壁塌陷。可通过柱或柱状物来抵抗容器壁塌陷，然而，所述柱或柱状物通常最终成为主要热泄漏物，从而降低真空隔热体的性能。

对于相对较大的间隙，添加隔热材料(例如，玻璃纤维)是相对有效的，这是因为所述玻璃纤维破坏形成对流室的能力，从而防止通过对流进行的热传递。因而，在间隙较大的情况下，例如玻璃纤维或低密度苯乙烯泡沫或聚氨酯泡沫的隔热材料是有用的，这是因为其减少通过对流进行的热传递。虽然这些类型的隔热体可有效防止通过对流/辐射进行的热传递，但其仍然允许通过填充所述隔热材料的间隙且接着通过隔热材料自身的传导流动。因为与气体相比，大多数固体具有更高的热导率，所以常规隔热体通常使用低密度材料(例如，松散的玻璃纤维或主要为气体的气凝胶)。并且，相对于减少通过辐射进行的热传递，已利用例如MLI(多层隔热材料)的解决方案。MLI可由多层反射性材料以微小间隙组成以用于在真空中或在温度差异较大的情况下进行隔热的目的(例如，一些具有异国情调的汽车机罩下应用)。

然而，当间隙相对较小(例如，大约小于3.7mm)时困难增大，且当间隙甚至更小时(例如，大约等于或小于1mm)时困难增大。一般来说，在电装置(例如，膝上型计算机、个人计算机及智能电话)内，归因于创造更小且更纤薄的装置的市场压力，较小间隙(例如，>1mm)更常见。在此背景下，对于小间隙，对流室无法形成。因此，防止通过对流进行的热传递不再重要。本质上，小间隙含有滞留空气且如果间隙103中的滞留空气的至少一部分由隔热体(例如，固体)代替，那么情况变得更糟，这是因为基于固体的隔热体具有比空气更高的热导率。因此，使用泡沫及/或玻璃纤维对小间隙进行隔热将无法有效减少跨越间隙103的热传递。因而，代替于将用作隔热体的基于固体的材料放置在间隙103中，实施例涵盖提供围封具有低于空气的热导率的大气压气体的隔热体结构以用作隔热体，如下文进一步论述。

图4说明根据实施例的设置在间隙103内的隔热体110，当间隙103相对较小使得传导主导热传递时隔热体110可有效用于减少热传递。举例来说，定位在间隙103中的隔热体110可包含围封一或多种大气压气体116的隔热体结构114，其中所述一或多种大气压气体116可具有低于空气的热导率。在一个实施例中，大气压气体116可包含氙气(其具有为空气的20％的热导率)且可在传导比对流及辐射更具主导地位时有效用于减少热传递。然而，实施例涵盖使用其它惰性气体(例如，氪气)、制冷剂及具有低于空气的热导率的其它气体。一般来说，隔热体结构114可为能够容纳气体的容器，其中所述容器具有厚度(宽度)。因而，当与电装置(例如，膝上型计算机)(关于图8更详细展示)一起使用时，隔热体110可减少局部热传递、减少局部性热点及改善用户体验。然而，隔热体110可应用于其中平面源(例如，产热组件102)及散热器(例如，吸热组件104)跨越间隙而相交的任何应用。在一个实例中，隔热体110可保护围罩内的任何种类的热敏组件。

应注意，隔热体110可以一种类型的大气压气体116(例如，氙气)填充，或包含多种类型的大气压气体116(例如，氙气及氩气)，如下文进一步解释。此外，应注意，隔热体110(随时间推移)可包含其它类型的气体，所述气体已渗透到隔热体结构114中，隔热体结构114也在下文予以进一步论述。

隔热体结构114可包含经布置以围封具有低于空气的热导率的大气压空气116的单种材料。举例来说，隔热体结构114可包含柔性材料(例如，基于聚合物或聚合物-金属的材料)或基于金属的材料(例如，举例来说，钢或铝)。并且，隔热体结构114可包含多个层，例如由基于聚合物或聚合物-金属的材料组成的一或多层及由基于金属的材料组成的一或多层。在一些实例中，所述层中的一或多者可使用密封剂接合到自身或另一层，使得腔室存在于所述结构内侧，其中接着以具有低于空气的热导率的大气压气体116填充所述腔室。

相对于隔热体结构114的宽度，理想地，构成隔热体结构114的材料具有零厚度，例如，所有空间经保留而用于大气压气体116。一般来说，因为构成隔热体结构114的材料具有高于大气压气体116的热导率，所述可将所述材料视为使所述间隙减小达对应厚度(宽度)的热短路。对于具有小于1mm的长度的间隙103，所述材料的厚度是关键的，且在一个实施例中，隔热体结构114的厚度可在12微米到120微米的范围内以在传导比辐射及对流更具主导地位时可有效用于减少热传递。

并且，根据另一实施例，隔热体结构114可不仅包含具有低于空气的热导率的一或多种大气压气体116(例如，氙气(及氩气))而且包含轻气体117(例如，举例来说，氦气或氢气)。换句话说，填充氙气或填充其它气体的隔热体结构114可以相对少量的轻气体117(例如，氦气或氢气)灌注。与氙气或本文中论述的其它大气压气体相比，氦气及氢气具有相对高的热导率，其可为空气的热导率的六倍。因而，所属领域的一般技术人员中的一者可认为将轻气体117包含在隔热体结构114中是反直觉的，隔热体结构114经设计以在传导比对流及辐射更具主导地位时防止跨越间隙103的热传递。举例来说，包含轻气体117实际上增大了热导率—而非减小热导率。

然而，将轻气体117包含到含有氙气及/或本文中论述的其它大气压气体的隔热体结构114中允许个人以相当容易的方式检测隔热体结构114的泄漏。举例来说，氦气或氢气具有非常容易逸出的性质，且将以可测量的速率转移通过甚至固体金属。明确来说，已开发出质谱仪氦气泄漏检测器来通过将真空施加到以氦气/氢气填充的器皿的外侧且接着使用质谱仪氦气泄漏检测器来检测个别分子或原子而检测极小量的氦气/氢气泄漏。因而，根据实施例，可将某个百分比的轻气体117灌注到隔热体结构114中以对隔热体结构114执行一或多个非破坏性测试，及确定隔热体结构114是否包含合适量的大气压气体116。

在一个特定实施例中，可有意地以轻气体117(例如，以重量计大约2％的轻气体117)掺入大气压气体116。2％的轻气体117可使大气压气体116的热导率增大大约20％。然而，因为轻气体117相对较容易逸出，所以实施例的隔热体110实际上将随着轻气体117随时间推移从隔热体结构114消失而在隔热体110的寿命内改善。并且，包含轻气体117可提供用于在生产线的末端对隔热材料执行泄漏测试的有效机制。

如上文指示，隔热体结构114可包含具有低于空气的热导率的多种类型的大气压气体116。举例来说，除主要大气压气体116(例如，氙气)之外，隔热体结构114可包含次要大气压气体(例如，氩气)。此次要大气压气体可包含氩气或类似类型的气体，其具有高于主要大气压气体(氙气)的渗透速率。并且，次要大气压气体的渗透速率可类似于隔热体结构114外侧的气体的渗透速率(例如，类似于氮气及/或氧气的渗透速率)。然而，次要大气压气体的热导率可充分低以不过度影响气体混合物的总热导率(例如，低于空气)。特定气体的渗透由屏障的每一侧上的分压驱动。与总压力无关，特定气体从具有较高分压的区域移动到具有较低分压的区域。这是为什么即使填充氦气的乳胶气球内侧及外侧的总压力非常类似，填充氦气的乳胶气球也迅速放气的原因。

举例来说，假设主要大气压气体116为氙气，氙气具有相对大的分子，其具有通过隔热体结构114的低渗透速率。换句话说，氙气趋向于停留在在隔热体结构114内且不泄漏到所述结构外侧。然而，其它气体(例如，氧气及氮气)可渗透到隔热体结构114中(例如，氧气及氮气具有较小的分子且可渗透到隔热体结构114中)，且可增大隔热体结构114的大小且致使所述结构膨胀。隔热体结构114的经扩大大小可与周围组件介接。举例来说，随时间推移，隔热体结构114可导致过大的袋状物(例如，归因于添加氧气及/或氮气的增大的大小)，这可影响装置或装置内的其它组件的操作。

因而，根据实施例，隔热体结构114可包含氙气(及(可能地)轻气体117)但还可包含次要大气压气体(例如，氩气)，其具有低于空气(例如，低约50％但高于氙气)的热导率及类似于氮气及氧气的渗透速率。因此，隔热体110可包含具有低于空气的热导率的两种类型的大气压气体。然而，次要大气压气体(例如，氩气)可具有高于氙气(或任何其它类似大气压气体116)的热导率，但仍足以有效用于减少跨越间隙103的热传递。此外，次要大气压气体可具有高于氙气且可能类似于氧气及/或氮气的渗透速率。因此，随着氧气及/或氮气渗透到隔热体结构114中，次要大气压气体(例如，氩气)从隔热体结构114渗透出，从而将隔热体结构114保持在大约相同(或实质上类似)大小。

图5A到5E说明根据若干不同实施例的具有围封大气压气体116的隔热体结构114的隔热体110。虽然图5A到5E说明隔热体结构114的特定实施例，但实施例可包含围封大气压气体116的任何类型的结构(例如，图4的一般隔热体结构)。

在一个实例中，图5A说明根据实施例的包含具有三面袋状物密封的柔性袋状物结构的隔热体110a的俯视图及横截面图。所述柔性袋状物结构可包含布置在类似于调味品容器(例如，番茄酱/芥末一次性袋状物)的“袋状物”中的聚合物或聚合物-金属材料，所述“袋状物”使用密封剂126沿着三面热密封。图5A的左部分说明柔性袋状物结构的俯视图，且图5A的右部分说明沿着截面线A-A截取的横截面图。在此实例中，聚合物或聚合物-金属材料的单个部分127可对折，且沿着隔热体110a的热封区域122的三面使用密封剂126以便密封袋状物结构，从而产生袋状物。密封剂126可包含粘合剂、焊料或此项技术中已知的可有效用于密封聚合物、聚合物-金属或金属材料的任何类型的密封剂。密封的爆破强度可足够强健以在系统坠落在硬表面上时幸免于瞬时超压。因此，柔性袋状物结构内侧的腔室124存在，腔室124以具有低于空气的热导率的一或多种大气压气体116(例如，氙气、氩气以及(可能地)轻气体117)填充。

根据一个实施例，柔性袋状物材料可包含多个层(例如，可印刷聚合物外层、铝层、内聚合物层)及一或多个粘合剂或热封层。可通过使柔性袋状物材料的连续卷状物通过某一机器来形成柔性袋状物结构，所述机器热封所述多个层且密封柔性袋状物结构的三面，从而产生类似于一次性芥末包装的具有三面密封的柔性袋状物结构。

根据另一实施例，柔性袋状物材料可包含聚合物层或基于聚合物的层及屏障层(例如，金属、玻璃或陶瓷)。举例来说，可认为聚合物层或基于聚合物的层对于用于隔热层中的大气压气体116来说高度可渗透且大体上对于气体来说可渗透。因而，为减小大气压气体116渗透通过包装的能力，包装薄膜并入由金属、玻璃或陶瓷产生的屏障层。一般认为金属、玻璃及陶瓷对于气体来说不可渗透。在一个特定实施例中，屏障层可包含薄铝箔层，其中铝箔的厚度仍允许隔热体结构114为柔性(例如，在7微米厚到25微米厚的范围内)。在另一实施例中，屏障层可包含玻璃或陶瓷或二氧化硅层。然而，在玻璃或陶瓷或二氧化硅层方式中，此层趋向于破裂，这允许气体在不通过玻璃或陶瓷或二氧化硅材料的情况下穿过薄膜中的裂缝，且接着那些泄漏主导气体从隔热体结构114的向外输送。

图5B说明根据实施例的包含具有四面密封的柔性袋状物结构的隔热体110b的俯视图及横截面图。隔热体110b的柔性袋状物结构可包含上文参考隔热体110a描述的柔性袋状物材料。然而，柔性袋状物材料是使用密封剂126沿着四面密封。图5B的左部分说明具有四面密封的袋状物结构的俯视图，且图5B的右部分说明沿着截面线B-B截取的横截面图。在此实例中，可沿着隔热体110b的热封区域130的四面使用密封剂126将柔性袋状物材料的两个部分(例如，第一部分133-1及第二部分133-2)密封在一起以便密封袋状物结构，从而产生袋状物。因此，袋状物结构内侧的腔室132存在，腔室132被填充以具有低于空气的热导率的一或多种大气压气体116(例如，氙气、氩气以及(可能地)轻气体117)。

可应用隔热体110a及隔热体110b作为用于在指定区域(例如，产生形成可与用户接触的热点的相对大的热量的产热组件102)上提供隔热的隔热体。

图5C说明根据实施例的包含双托盘结构的隔热体110c的俯视图及横截面图。举例来说，图5C的左部分说明双托盘结构的俯视图，且图5C的右部分说明沿着截面线C-C截取的横截面图。在此实例中，可将第一托盘结构135-1及第二托盘结构135-2接合在一起使得腔室134存在于第一托盘结构135-1与第二托盘结构135-2之间，其中腔室134被填充以具有低于空气的热导率的一或多种大气压气体116(及(可能地)轻气体117)。可使用密封剂139将第一托盘结构135-1及第二托盘结构135-2接合在一起。举例来说，密封剂139可包含关于密封剂126或焊料焊接的密封剂类型。第二托盘结构135-2可与第一托盘结构135-1对称，或反之亦然。

此外，第一托盘结构135-1及第二托盘结构135-2中的每一者可包含具有凸起边缘的平坦部分。并且，第一托盘结构135-1及第二托盘结构135-2中的每一者可由铝、不锈钢、铜或其它金属组成，或由金属及聚合物复合薄膜(其可配置为托盘)组成。在一个实例中，第一托盘结构135-1及第二托盘结构135-2中的每一者的厚度可大体上在25微米到100微米的范围内。并且，应注意，如果托盘结构中的金属的厚度过薄，那么金属可包含多个针孔，所述针孔允许大气压气体116逸出。

图5D说明根据实施例的包含以薄膜138覆盖的单托盘结构137的隔热体110d的俯视图及横截面图。图5D的左部分说明隔热体110d的俯视图，且图5D的右部分说明沿着线D-D截取的横截面图。在一个实施例中，薄膜138可为非金属薄膜，例如任何类型的塑料材料。替代地，举例来说，薄膜138可为金属箔，例如铝或不锈钢。类似于第一及第二托盘结构135，单托盘结构137可包含不锈钢、铝、铜或其它金属托盘或布置为具有凸起边缘的平坦部分的金属-聚合物复合物。然而，在此实施例中，仅使用单托盘结构137。可使用密封剂139将薄膜138热封到单托盘结构137，使得腔室136存在于薄膜138与单托盘结构137之间，其中腔室136以具有低于空气的热导率的一或多种大气压气体116以及(可能地)轻气体117填充。

图5E说明根据实施例的包含具有端部密封140的柔性管状结构144(例如，类似于牙膏管)的隔热体结构110e的俯视图及横截面图。图5E的左侧说明隔热体110e的俯视图，且图5E的右侧说明沿着截面线E-E截取的横截面图。在此实例中，管状结构144可包含布置成圆形形状的柔性管状材料(例如，聚合物或聚合物-金属材料)，其中在所述管内存在以具有低于空气的热导率的大气压气体116填充的最初圆形的腔室142。如相对于隔热体110E的俯视图展示，管状结构144的两端以密封剂126密封。在使用中可使所述管平坦化以配合在间隙103内。

图6说明根据实施例的至少部分嵌入到吸热组件(例如，围罩)中的图5D的隔热体110d。举例来说，在图6中，隔热体110d可至少部分嵌入到装置的围罩中。明确来说，单托盘结构137可嵌入到吸热组件104(例如，装置的围罩)中。薄膜138可设置在吸热组件104的表面上，这围封了单托盘结构137。还应注意，图5C的隔热体110c可以类似方式布置，例如，第一托盘结构135-1及第二托盘结构135-2中的一者的至少一部分可嵌入到围罩中。

图7说明根据实施例的在具有及没有隔热体110的情况下的跨越吸热组件104的表面的温度分布150。举例来说，在图7中，隔热体110设置在存在于产热组件102与吸热组件104之间的间隙103内。如图7中展示，当间隙103足够小使得传导比辐射及对流更主导热传递时，隔热体110可有效用于降低吸热组件104的表面上的峰值温度。相比之下，在没有实施例的隔热体110的情况下以空气填充间隙103可导致热点的区域中的较高的表面温度。

图8A说明膝上型计算机200的透视图，且图8B说明根据实施例的沿着截面线F-F截取的膝上型计算机200的横截面图。如图8B中展示，膝上型计算机200可包含显示器202、键盘部分204及围罩210，围罩210容纳具有一或多个CPU 206的电路板208。围罩210可被认为是先前图的吸热组件104，且一或多个CPU 206可被认为是先前图的产热组件102。间隙可存在于一或多个CPU 206与围罩210的内表面之间。根据实施例，隔热体110可在CPU 206与围罩210的内表面之间定位在所述间隙内。如上文指示，隔热体110可包含包围具有低于空气的热导率的大气压气体116的隔热体结构114。隔热体结构114可包含如参考图4或图5到6的更多特定实施例中的任何者论述的一般结构。

将了解，已特别详细地描述的以上实施例仅为实例或可能的实施例，且存在可包含的许多其它组合、添加物或替代物。

Claims (17)

1.一种用于围封大气压气体的装置，其包括：

吸热组件；

一或多个产热组件，至少一个产热组件接近所述吸热组件的内表面而定位，其中在所述至少一个产热组件与所述吸热组件的所述内表面之间存在间隙，所述间隙具有小于1毫米的长度；以及

隔热体，其定位在所述间隙中，所述隔热体包含容器，所述容器与所述装置的框架分离，所述容器是界定内部腔室的基于柔性聚合物的袋状物结构，所述基于柔性聚合物的袋状物结构包括至少一层材料，所述至少一层材料通过密封剂耦合到自身或者与另一层，所述容器将大气压气体围封在所述内部腔室内，所述大气压气体具有低于空气的热导率，其中所述隔热体的厚度在12-120微米的范围内。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述吸热组件包含所述装置的围罩，且所述至少一个产热组件包含所述装置的计算机处理单元CPU。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一层材料包括第一层和第二层，所述第一层是基于聚合物的层，所述第二层是屏障层，所述屏障层具有7至25微米的厚度。

4.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一层材料界定所述基于柔性聚合物的袋状物结构的内表面，且所述基于柔性聚合物的袋状物结构的内表面的一部分通过密封剂耦合到所述基于柔性聚合物的袋状物结构的内表面的另一部分。

5.根据权利要求1所述的装置，其中利用在所述容器的三个面上延伸的所述密封剂，所述至少一层材料进行对折。

6.根据权利要求1所述的装置，其中，利用在所述容器的四面上延伸的所述密封剂，所述至少一层材料与另一层接合。

7.根据权利要求1所述的装置，其中所述大气压气体包括多种气体，所述多种气体包括氙气、氩气和轻气体，所述轻气体是氦气或氢气。

8.根据权利要求2所述的装置，其中所述容器的至少一部分嵌入在所述围罩中。

9.根据权利要求1所述的装置，其中所述大气压气体包含氙气。

10.根据权利要求1所述的装置，其中所述大气压气体包含主要大气压气体及次要大气压气体，所述主要大气压气体具有低于空气的热导率，所述次要大气压气体具有低于空气的不同于所述主要大气压气体的热导率，

所述次要大气压气体具有与氧气和氮气中的至少一者类似的分子大小，使得所述次要大气压气体以与氧气和氮气渗透到所述容器内部的相似速率渗透到所述容器之外，其中，随着在所述容器的所述内部腔室内所述次要大气压气体的分子被氧气和氮气中至少一者的分子所取代，所述容器的大小随着时间的推移基本上保持相同。

11.根据权利要求10所述的装置，其中所述次要大气压气体的热导率高于所述主要大气压气体的热导率。

12.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一层材料包括外部聚合物层、屏障层、内部聚合物层以及一个或多个粘合剂或热封层。

13.一种用于装置的隔热体，所述隔热体包括：

容器，其与所述装置的框架分离，所述容器具有配合在存在于至少一个产热组件与吸热组件的内表面之间的间隙内的大小，所述间隙具有小于1毫米的长度，所述容器是界定内部腔室的基于柔性聚合物的袋状物结构，所述基于柔性聚合物的袋状物结构包括至少一层材料，所述至少一层材料通过密封剂耦合到自身，所述至少一层材料包括基于聚合物的层和屏障层，其中所述容器的厚度在12-120微米的范围内；以及

大气压气体，其定位在所述容器的所述内部腔室内，所述大气压气体具有低于空气的热导率。

14.根据权利要求13所述的隔热体，其中所述屏障层是铝箔。

15.一种用于计算装置的隔热体，所述隔热体包括：

与所述计算装置的框架分离的容器，所述容器是界定内部腔室的基于柔性聚合物的袋状物结构，所述基于柔性聚合物的袋状物结构包括至少一层材料，所述至少一层材料通过密封剂耦合到自身，所述容器具有配合在存在于所述计算装置的计算机处理单元(CPU)和至少一个吸热部件之间的间隙内的大小，所述间隙具有小于1毫米的长度，所述至少一层材料包括基于聚合物的层和铝箔层，所述铝箔层具有的厚度在7至25微米的范围内；

设置在所述容器的所述内部腔室内的主要大气压气体，所述主要大气压气体具有低于空气的热导率；以及

设置在所述容器的所述内部腔室内的次要大气压气体，所述次要大气压气体不同于所述主要大气压气体。

16.根据权利要求15所述的隔热体，其中所述铝箔层耦合到所述基于聚合物的层。

17.根据权利要求15所述的隔热体，其中所述主要大气压气体具有的分子大小使得所述主要大气压气体以第一渗透速率渗透出所述容器，并且所述次要大气压气体具有的分子大小使得所述次要大气压气体以第二渗透速率渗透出所述容器，所述第二渗透速率高于所述第一渗透速率，使得所述次要大气压气体以比所述主要大气压气体以更快的速率从所述容器泄漏出来，

其中，所述次要大气压气体具有与氧气和氮气中的至少一者类似的分子大小，使得随着在所述容器的所述内部腔室内所述次要大气压气体的分子被氧气和氮气中至少一者的分子所取代，所述容器的大小随着时间的推移基本上保持相同。