CN105188303A - 手持装置散热结构 - Google Patents

Abstract

一种手持装置散热结构，容置在一手持装置的壳体内，该壳体内具有至少一发热元件。该散热结构包括一支撑体、一热管及一热传导片。该支撑体具有一槽孔贯穿该支撑体的两侧。该热管嵌设在该槽孔内，该热管具有一第一端贴接或毗邻或间接对应该发热元件及一第二端远离该第一端，一中间段连接该第一端及该第二端。该热传导片设置在该支撑体的一侧表面，且覆盖贴接该热管的第一端及第二端及中间段，该热传导片延伸覆盖到该第一侧表面未嵌设热管的区域，以将热管吸收的热均匀散布到支撑体被热传导片覆盖的区域。

Description

手持装置散热结构

技术领域

本发明涉及一种手持装置散热结构，尤指一种应用于手持装置内提升散热效能的散热结构。

背景技术

现行手持式行动装置随着使用者其倾爱轻薄与运算及效能越来越高的要求下，其内部中央处理单元则迈向双核心或四核心甚至更高的效能，并因中央处理器的处理效能处理速度越快其所产生是热量也势必越来越高，故如何解热与薄化也成为一项非常重要的问题。

现有技术如台湾专利申请号102209866新型一案揭示一种具有散热结构的手持通讯装置，此手持通讯装置包括一壳体、一发热元件及一散热器，壳体内部设有一容腔；发热元件容置在容腔内；散热器对应发热元件配置，散热器包含一热管及一导热板，热管一端热贴接于发热元件，另一端朝远离发热元件的方向配置；导热板热贴接于热管。借此，热管将发热元件产生之热量均匀导至导热板上，避免热量累积于发热元件的周围，以达到提升散热效率的功效。

现有技术虽然使用热管将热量传导至导热板上，但是热量传递的过程使以热管为中心然后扩散散热至导热板上，导热板靠近热管的区域的热量较高，远离热管的区域的热量较低，亦即热管传递到导热板的热量分布不均，散热效果不彰，此外这样的设计致使装置无法薄化，故如何在现有的空间中在不增加厚度及空间的条件下，以有效解决散热问题，为本发明的起点。

发明内容

有鉴于上述问题，本发明主要目的是提供一种将手持装置内的发热元件的热均匀传导到大面积的支撑体的散热结构，以有效解决手持装置内的散热问题。

本发明的另一目的在于借由一热传导片覆盖在一支撑体的第一侧表面或第二侧表面，除了借由该热传导片将嵌设在支撑体的槽孔内的热均匀传导到大面积的支撑体外，并可加强该支撑体的强度，尤其是支撑体的槽孔的周围强度的手持装置散热结构。

本发明的另一目的在于借由在支撑体的一表面或在热传导片的一表面形成一辐射散热层，提升散热效果。

为达到上述目的，本发明提供一种手持装置散热结构，容置在一手持装置的壳体内，该壳体内具有至少一发热元件，该散热结构系包括：一支撑体，具有相反的第一侧表面及一第二侧表面，及一槽孔贯穿该支撑体的第一侧表面及第二侧表面；一热管，系对应该发热元件设置，且嵌设在该槽孔内，该热管具有一第一端贴接该发热元件或位于该发热元件周围及一第二端远离该第一端，一中间段连接该第一端及该第二端；一热传导片，设置在该支撑体的第一侧表面，并覆盖贴接该热管的第一端及第二端及中间段，及延伸覆盖到该第一侧表面未嵌设热管的区域。

该热管具有相反的一第一平面及一第二平面，该第一平面系跟该支撑体的第一侧表面同一方向，该第二平面系跟该支撑体的第二侧表面同一方向。

该热传导片的组成材质的热传导率高于支撑体的组成材质。

该支撑体系为不锈钢或铝合金材质构成；该热传导片为铜、铝等金属或石墨材质构成。

该热传导片具有一上表面没有对应该支撑体的第一侧表面，该上表面形成有一辐射散热层，该辐射散热层通过微弧氧化、电浆电解氧化、阳极火花沉积及火花沉积阳极氧化其中任一方式形成。

该辐射散热层为一陶瓷材质或石墨材质。

该辐射散热层为一种多孔结构或奈米结构体。

该辐射散热层呈黑色或亚黑色或深色颜色。

该辐射散热层为一种高辐射陶瓷结构或高硬度陶瓷结构。

该辐射散热层的厚度系为1微米～50微米。

本发明另外提供一种手持装置散热结构，容置在一手持装置的壳体内，该壳体内具有至少一发热元件，该散热结构包括：一支撑体，具有相反的第一侧表面及一第二侧表面，及一槽孔贯穿该支撑体的第一侧表面及第二侧表面；一热管对应该发热元件设置且嵌设在该槽孔内，该热管具有一第一端及一第二端远离该第一端，一中间段连接该第一端及该第二端；一热传导片，设置在该支撑体的第二侧表面，且覆盖贴接该热管的第一端及第二端及中间段，该热传导片延伸覆盖到该第二侧表面未嵌设热管的区域，该发热元件贴接该热传导片且隔着该热传导片对应该热管的第一端。一种手持装置散热结构，容置在一手持装置的壳体内，该壳体内具有至少一发热元件，该散热结构包括：一支撑体，具有相反的第一侧表面及一第二侧表面，及一槽孔贯穿该支撑体的第一侧表面及第二侧表面；一热管对应该发热元件设置且嵌设在该槽孔内，该热管具有一第一端及一第二端远离该第一端，一中间段连接该第一端及该第二端；一热传导片，设置在该支撑体的第二侧表面，并覆盖贴接该热管的第一端及第二端及中间段，及延伸覆盖到该第二侧表面未嵌设热管的区域，该发热元件贴接该热传导片且隔着该热传导片对应该热管的第一端。

该热管具有相反的一第一平面及一第二平面，该第一平面跟该支撑体的第一侧表面同一方向，该第二平面系跟该支撑体的第二侧表面同一方向。

该热传导片的组成材质的热传导率高于支撑体的组成材质。

该支撑体为不锈钢或铝合金材质构成；该热传导片为铜、铝等金属或石墨材质构成。

该支撑体的第一侧表面形成有一辐射散热层，该辐射散热层通过微弧氧化、电浆电解氧化、阳极火花沉积及火花沉积阳极氧化其中任一方式形成。

该辐射散热层为一陶瓷材质或石墨材质。

该辐射散热层为一种多孔结构或奈米结构体。

该辐射散热层呈黑色或亚黑色或深色颜色。

该辐射散热层为一种高辐射陶瓷结构或高硬度陶瓷结构。

该辐射散热层的厚度为1微米～50微米。

附图说明

图1A为本发明立体分解示意图；

图1B为本发明的立体组合示意图；

图1C为本发明图1B的A-A’的剖视示意图；

图1D为本发明热管与发热元件另一态样的组合示意图；

图2A为本发明容置在手持装置的壳体内的示意图；

图2B为图2A的剖视示意图；

图3A为本发明第二实施的立体分解示意图；

图3B为本发明第二实施的立体组合示意图；

图3C为本发明图3B的B-B’的剖视示意图；

图4A为本发明第三较佳实施的立体分解示意图；

图4B为图4A组合后的C-C’剖线示意图；

图4C为本发明第三较佳实施容置在手持装置的壳体内的示意图；

图5A为本发明第四较佳实施的立体分解示意图；

图5B为本发明图5A的D-D’剖线示意图；

图5C为本发明第四较佳实施容置在手持装置的壳体内的示意图。

符号说明

10手持装置散热结构

11支撑体

111第一侧表面

112第二侧表面

113槽孔

12热管

121第一端

122第二端

123中间段

124第一平面

125第二平面

126腔室

13热传导片

131上表面

14电路板

141发热元件

15a辐射散热层

20手持装置

21壳体

211前盖

212背盖

213空间

2111视窗

24显示触控荧幕

具体实施方式

以下将参照相关图式，说明本发明较佳实施，其中相同的元件将以相同的元件符号加以说明。

图1A为本发明立体分解图；图1B为本发明的立体组合图；图1C为本发明图1B的A-A’的剖视示意图。如图1A至1C所示，手持装置散热结构10包括一支撑体11、一热管12及一热传导片13。该支撑体11又称为中框系设置在手持装置(例如手机或导航器或PDA或是平板计算机)的壳体内，并作为手持装置内的其他构件例如一电路板14或一电池(无图示)等连接的支撑结构，支撑体11具有相反的第一侧表面111及一第二侧表面112，及一槽孔113贯穿该支撑体11的第一侧表面111及第二侧表面112，该槽孔113提供该热管12嵌置。所以在第一侧表面111及第二侧表面112没有开设槽孔113的区域界定为未嵌设热管的区域。再者该第一侧表面111对应该热传导片13，该第二侧表面112对应该电路板14。

热管12嵌设在该槽孔113内且对应手持装置内的发热元件141设置，在一实施该热管12利用紧配的方式跟支撑板11的槽孔113结合，在其他实施热管12利用焊接或胶合或埋入射出或形变的方式结合在支撑板11的槽孔113内。热管12具有一第一端121及远离该第一端121的一第二端122，一中间段123则连接该第一端121及第二端122。热管12较佳为薄型平板式热管具有相反的一第一平面124及一第二平面125，该第一平面124跟该支撑体11的第一侧表面111同一方向，该第二平面125跟该支撑体11的第二侧表面112同一方向。热管12内具有一封闭的腔室126从第一端121延伸到中间段123直到第二端122，该腔室126内设有工作流体及毛细结构，借由在腔室126内的工作流体受热产生循环的液汽二相变化，及汽体与液体于热管12的第一端121及第二端122间汽往液返的对流而达到传热的目的。在本较佳实施该热管12的第一端121贴接电路板14上的一发热元件141，但是并不限于此，如图1D所示热管12的第一端121位于该该发热元件141周围。

该热传导片13，设置在该支撑体11的第一侧表面111上，除了覆盖贴接该热管12的第一端121及第二端122及中间段123外，且覆盖到该第一侧表面111未嵌设热管12的区域。

尤其要说明的是，支撑体11由强度跟硬度较高的材质制成，而该热传导片13的组成材质的热传导率高于支撑体11的组成材质的热传导率，所以可以借由热传导片13将热管12的热均匀分散到支撑体11的第一侧表面111未嵌设热管12的区域。再者，借由该热传导片13加强该支撑体11的强度，尤其是支撑体11的槽孔113的周围强度。在一实施该支撑体11较佳为不锈钢或铝合金材质(例如AL5052)构成，该热传导片13较佳为铜、铝等金属或石墨散热膜(或称石墨均温片(GraphiteHeatSpreader)构成。

特别是石墨散热膜是一种奈米复合材料作为均温散热的构件，适应任何表面均匀导热，具有EMI电磁屏蔽效果，其具有独特的晶粒取向，沿两个方向均匀导热，片层状结构可很好地适应任何表面。石墨散热膜平面内(水平导热)具有150-1500W/m-K范围内的超高导热性能，而垂直导热系数仅为5～20W/mK，几乎起到了隔热的作用。也因为石墨散热膜拥有水平方向让其他金属难以企及的热传导系数，且在垂直方向上的热传导系数偏低的特征。由于石墨散热膜具有较高的水平导热系数，因此，它能够将热量进行快速的水平方向的传导，使水平方向整个表面热量分布均匀，消除局部热点。所以准确来说，石墨散热膜其实是起到了导热，并且把热量均匀散布的作用，间接来说也就是起到散热作用。

以下将详细说明手持装置散热结构10应用在一手持装置内的具体实施，本发明所指的手持装置包含手机(包括智能型手机)、平板计算机、PDA，显示器及智能型手表，在本说明的图式将以智能型手机作为例示。图2A为本发明容置在手持装置的壳体内的示意图；图2B为图2A的剖视示意图。如图2A及2B并一并参考图1A至1C所示，该手持装置20包括一壳体21由一前盖211及一背盖212组成，在该前盖211与背盖212之间界定一空间213，前盖211开设有一视窗2111装设有一显示触控荧幕24。前述的手持装置散热结构10放置在该空间213内位于前盖211与背盖212之间，除此之外空间213内更容置有该电路板14及电池(无图示)等零件。在手持装置20内的电路板14上的发热元件141贴接该热管12的第一端121，以通过热管12将热传导到第二端122。且由于该热传导片13除了覆盖贴接该热管12的第一端121及第二端122及中间段123外，并覆盖到该第一侧表面111未嵌设热管12的区域，进而将热管12的热均匀分散到支撑体11的第一侧表面111未嵌设热管12的区域。因此第一侧表面111的各点位置或各区域的温度值为均匀分布的状态，并借由这样的设置改善发热元件141的热都集中在支撑体11的第一侧表面111的一局部位置(对应发热元件141的位置)的问题。

请继续参考图3A为本发明第二实施的立体分解示意图；图3B为本发明第二实施的立体组合示意图；图3C为本发明图3B的B-B’的剖视示意图。如图3A至3B所示，前述的热传导片13可以设置在该支撑体11的第二侧表面112，并覆盖贴接该热管12的第一端121及第二端122及中间段123，及延伸覆盖到该第二侧表面112未嵌设热管12的区域，该发热元件141贴接该热传导片13且隔着该热传导片13对应该热管12的第一端121。发热元件141的热通过热传导片13传递到该热管12，借由热管12将热由第一端121传递到第二端122，远离发热元件141的区域，同时该发热元件141的热及热管12的热经由热传导片13传递到第二侧表面112未嵌设热管12的区域。因此第二侧表面112的各点位置或各区域的温度值系为均匀分布的状态，并借由这样的设置改善发热元件141的热均集中在支撑体11的第二侧表面112的一局部位置(对应发热元件14的位置)的问题。再者，借由该热传导片13加强该支撑体11的强度，尤其是支撑体11的槽孔113的周围强度。

请参阅图4A为本发明第三较佳实施的立体分解示意图；图4B为图4A组合后之C-C’剖线示意图。如图所示本较佳实施的结构及连结关系及其功效大致与前述第一较佳实施例相同，故在此不重新赘述，其两者差异处在于该热传导片13具有一上表面131没有对应该支撑体11的第一侧表面111，该上表面131形成有一辐射散热层15a，该辐射散热层15a系通过微弧氧化(MicroArcOxidation，MAO)、电浆电解氧化(PlasmaElectrolyticOxidation，PEO)、阳极火花沉积(AnodicSparkDeposition，ASD)及火花沉积阳极氧化(AnodicOxidationbySparkDeposition，ANOF)其中任一方式形成于该上表面131。

前述辐射散热层15a于该较佳实施例以陶瓷材质及呈黑色的颜色做说明，但并不侷限于此；于具体实施时，该辐射散热层15a可选择为石墨材质、多孔结构或奈米结构体，且该辐射散热层15a的颜色可选择为亚黑色或深色系(如咖啡色、墨绿色)的颜色。其中前述陶瓷材质可选择为高辐射陶瓷结构、高硬度陶瓷结构，并该辐射散热层15a的整体厚度为1微米(μm)～50微米(μm)。

当热传导片13将热管12的热均匀分散到支撑体11的第一侧表面111未嵌设热管12的区域(及热管的周边区域)的同时，借由该热传导片13的上表面131的辐射散热层15a提高热传导片13的上表面131的辐射散热率，进而增加上表面131的辐射散热效能，因此热传导片13不仅能将热管12的热均匀分散到支撑体11的第一侧表面111未嵌设热管12的区域，且借由热传导片13的上表面131辐射散热效能的提升，热量可通过辐射散热层15a朝跟支撑体11相反的方向辐射散热。

续参考图4C为本发明第三较佳实施容置在手持装置的壳体内的示意图。如图4C并一并参考图4A至4B所示，该手持装置20包括一壳体21由一前盖211及一背盖212组成，在该前盖211与背盖212之间界定一空间213，前盖211开设有一视窗2111装设有一显示触控荧幕24。前述的手持装置散热结构10系放置在该空间213内位于前盖211与背盖212之间，除此之外空间213内更容置有该电路板14及电池(无图示)等零件。在手持装置20内的电路板14上的发热元件141贴接该热管12的第一端121，以通过热管12将热传导到第二端122。且由于该热传导片13对应支撑体11的一面除了覆盖贴接该热管12的第一端121及第二端122及中间段123外，并覆盖到该支撑体11的第一侧表面111未嵌设热管12的区域，进而将热管12的热均匀分散到支撑体11的第一侧表面111未嵌设热管12的区域。因此第一侧表面111的各点位置或各区域的温度值系为均匀分布的状态，并借由这样的设置改善发热元件141的热都集中在支撑体11的第一侧表面111的一局部位置(对应发热元件141的位置)的问题。再者该前盖211内侧与相对该热传导片13的上表面131的辐射散热层15a之间界定一散热空隙215，该散热空隙215用以供辐射散热层15a可将热量以辐射散热方式快速散发在该散热空隙215内，然后传导至该前盖211上，再经由前盖211将接收到的热量向外界散热。

请参阅图5A为本发明第四较佳实施的立体分解示意图；图5B为本发明图5A的D-D’剖线示意图。如图所示本较佳实施的结构及连结关系及其功效大致与前述第二较佳实施例相同，故在此不重新赘述，其两者差异处在于该支撑体11的第一侧表面111形成有一辐射散热层15b，该辐射散热层15b通过微弧氧化、电浆电解氧化、阳极火花沉积及火花沉积阳极氧化其中任一方式形成在该支撑体11的第一侧表面111。前述辐射散热层15b于该较佳实施例以陶瓷材质及呈黑色的颜色做说明，但并不侷限于此；于具体实施时，该辐射散热层15b可选择为石墨材质、多孔结构或奈米结构体，且该辐射散热层15b的颜色可选择为亚黑色或深色系(如咖啡色、墨绿色)的颜色。其中前述陶瓷材质可选择为高辐射陶瓷结构、高硬度陶瓷结构，并该辐射散热层15b的整体厚度为1微米(μm)～50微米(μm)。

由于发热元件141的热及热管12的热经由热传导片13传递到第二侧表面112未嵌设热管12的区域，使支撑体11的第二侧表面112的各点位置或各区域的温度值系为均匀分布的状态的同时，借由支撑体11的第一侧表面111的辐射散热层15b提高第一侧表面111的辐射散热率，进而增加第一侧表面111的辐射散热效能，支撑体11的第二侧表面112热量传递到第一侧表面111然后通过辐射散热层15b朝跟支撑体11相反的方向辐射散热。

图5C为本发明第四较佳实施容置在手持装置的壳体内的示意图。如图5C并一并参考图5A至5B所示，该手持装置20包括一壳体21由一前盖211及一背盖212组成，在该前盖211与背盖212之间界定一空间213，前盖211开设有一视窗2111装设有一显示触控荧幕24。前述的手持装置散热结构10放置在该空间213内位于前盖211与背盖212之间，除此之外空间213内更容置有该电路板14及电池(无图示)等零件。在手持装置20内的电路板14上的发热元件141贴接该热管12的第一端121，以通过热管12将热传导到第二端122。且由于该热传导片13对应支撑体11的一面除了覆盖贴接该热管12的第一端121及第二端122及中间段123外，并覆盖到该支撑体11的第二侧表面112未嵌设热管12的区域，进而将热管12的热均匀分散到支撑体11的第二侧表面112未嵌设热管12的区域。因此第二侧表面112的各点位置或各区域的温度值系为均匀分布的状态，并借由这样的设置改善发热元件141的热都集中在支撑体11的第二侧表面112的一局部位置(对应发热元件141的位置)的问题。再者该前盖211内侧与相对该支撑体11的第一侧表面111的辐射散热层15b之间界定一散热空隙215，该散热空隙215用以供辐射散热层15b可将热量以辐射散热方式快速散发在该散热空隙215内，然后传导至该前盖211上，再经由前盖211将接收到的热量向外界散热。

综上所述，本发明能被应用在各种手持式装置，如手机、平板计算机、PDA、及数位显示器等电子装置，将手持装置20内的发热元件141的热均匀传导到大面积表面的支撑体11的散热结构，以有效解决手持装置20内的散热问题。

虽然本发明以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明之保护范围当视后附的申请专利范围所定者为准。

Claims (20)

1.一种手持装置散热结构，容置在一手持装置的壳体内，该壳体内具有至少一发热元件，该散热结构包括：

一支撑体，具有相反的第一侧表面及一第二侧表面，及一槽孔贯穿该支撑体的第一侧表面及第二侧表面；

一热管，对应该发热元件设置，且嵌设在该槽孔内，该热管具有一第一端贴接该发热元件或位于该发热元件周围及一第二端远离该第一端，一中间段连接该第一端及该第二端；

一热传导片，系设置在该支撑体的第一侧表面，并覆盖贴接该热管的第一端及第二端及中间段，及延伸覆盖到该第一侧表面未嵌设热管的区域。

2.如权利要求1所述的手持装置散热结构，其中该热管具有相反的一第一平面及一第二平面，该第一平面跟该支撑体的第一侧表面同一方向，该第二平面跟该支撑体的第二侧表面同一方向。

3.如权利要求2所述的手持装置散热结构，其中该热传导片的组成材质的热传导率高于支撑体的组成材质。

4.如权利要求3所述的手持装置散热结构，其中该支撑体为不锈钢或铝合金材质构成；该热传导片为铜、铝等金属或石墨材质构成。

5.如权利要求4所述的手持装置散热结构，其中该热传导片具有一上表面没有对应该支撑体的第一侧表面，该上表面形成有一辐射散热层，该辐射散热层通过微弧氧化、电浆电解氧化、阳极火花沉积及火花沉积阳极氧化其中任一方式形成。

6.如权利要求5所述的电子基板散热结构，其中该辐射散热层为一陶瓷材质或石墨材质。

7.如权利要求5所述的电子基板散热结构，其中该辐射散热层为一种多孔结构或奈米结构体。

8.如权利要求5所述的电子基板散热结构，其中该辐射散热层呈黑色或亚黑色或深色颜色。

9.如权利要求5所述的电子基板散热结构，其中该辐射散热层为一种高辐射陶瓷结构或高硬度陶瓷结构。

10.如权利要求5所述的电子基板散热结构，其中该辐射散热层的厚度为1微米～50微米。

11.一种手持装置散热结构，容置在一手持装置的壳体内，该壳体内具有至少一发热元件，该散热结构包括：

一支撑体，具有相反的第一侧表面及一第二侧表面，及一槽孔贯穿该支撑体的第一侧表面及第二侧表面；

一热管对应该发热元件设置且嵌设在该槽孔内，该热管具有一第一端及一第二端远离该第一端，一中间段连接该第一端及该第二端；

一热传导片，设置在该支撑体的第二侧表面，并覆盖贴接该热管的第一端及第二端及中间段，及延伸覆盖到该第二侧表面未嵌设热管的区域，该发热元件贴接该热传导片且隔着该热传导片对应该热管的第一端。

12.如权利要求5所述的手持装置散热结构，其中该热管具有相反的一第一平面及一第二平面，该第一平面跟该支撑体的第一侧表面同一方向，该第二平面跟该支撑体的第二侧表面同一方向。

13.如权利要求6所述的手持装置散热结构，其中该热传导片的组成材质的热传导率高于支撑体的组成材质。

14.如权利要求7所述的手持装置散热结构，其中该支撑体为不锈钢或铝合金材质构成；该热传导片为铜、铝等金属或石墨材质构成。

15.如权利要求11所述的手持装置散热结构，其中该支撑体的第一侧表面形成有一辐射散热层，该辐射散热层通过微弧氧化、电浆电解氧化、阳极火花沉积及火花沉积阳极氧化其中任一方式形成。

16.如权利要求5所述的电子基板散热结构，其中该辐射散热层为一陶瓷材质或石墨材质。

17.如权利要求15所述的电子基板散热结构，其中该辐射散热层为一种多孔结构或奈米结构体。

18.如权利要求15所述的电子基板散热结构，其中该辐射散热层呈黑色或亚黑色或深色颜色。

19.如权利要求15所述的电子基板散热结构，其中该辐射散热层为一种高辐射陶瓷结构或高硬度陶瓷结构。

20.如权利要求15所述的电子基板散热结构，其中该辐射散热层飞厚度为1微米～50微米。