CN106105412B - 用于电子设备的多层散热装置 - Google Patents

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Abstract

一些实现提供了包括第一扩热器层、第一支承结构、和第二扩热器层的多层散热器件。第一扩热器层包括第一扩热器表面和第二扩热器表面。第一支承结构包括第一支承表面和第二支承表面。第一支承结构的第一支承表面耦合到第一扩热器的第二扩热器表面。第二扩热器层包括第三扩热器表面和第四扩热器表面。第二扩热器层的第三扩热器表面耦合到第一支承结构的第二支承表面。在一些实现中，第一支承结构是导热粘合层。在一些实现中，第一扩热器层具有第一导热率，而第一支承结构具有第二导热率。

Description

用于电子设备的多层散热装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年3月20日向美国专利商标局提交的美国非临时专利申请No.14/221,171的优先权和权益，其全部内容通过援引纳入于此。
背景
技术领域
各种特征涉及用于电子设备的多层散热装置。
背景技术
电子设备包括产生热量的内部组件。这些内部组件中的某一些包括中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)和/或存储器。一些内部组件可产生大量的热。具体而言，电子设备的高性能CPU和/或GPU可产生大量热，尤其是在执行数据密集型操作(例如，游戏、处理视频)时。
为了抵消或消散CPU和/或GPU产生的热量，电子设备可包括散热器件(诸如扩热器)。图1-3解说了包括用于消散芯片产生的热量的扩热器的移动设备的示例。如图1和2中所示，移动设备100包括显示器102、后侧表面200、管芯202、以及扩热器204。管芯202和扩热器204(两者都用虚线示出)位于移动设备100内部。管芯202耦合至扩热器204的第一表面。扩热器204的第二表面耦合到后侧表面200的第一表面(例如，内表面)。
图3解说了包括扩热器204的移动设备100的剖视图。如图3中所示，移动设备100包括显示器102、后侧表面200、前侧表面300、底侧表面302、和顶侧表面304。图3还解说了移动设备100内的印刷电路板(PCB)306、管芯202以及扩热器204。
如在图3中进一步示出的，管芯202的第一侧耦合到PCB 306的第一表面。管芯202的第二侧耦合至扩热器204的第一表面。扩热器204的第二表面耦合到后侧表面200的第一表面(例如，内表面)。在该配置中，管芯202产生的几乎所有热量都通过移动设备的扩热器204和后侧表面200消散。在许多情形中，这将导致后侧表面200发热到比对于拿着该移动设备的用户(例如，人)而言舒适和/或可接受的温度更高的温度。在一些情形中，移动设备的后侧表面200的温度可能甚至足够热以灼伤触摸和/或拿着移动设备100的用户。
因此，存在对用于高效地消散来自电子设备(例如，移动设备)的热量，而同时又将该电子设备的外表面的温度保持在对于该电子设备的用户而言可接受的阈值以内的改进的方法和设计的需求。
概述
本文描述的各种装置和方法提供了用于电子设备的多层散热装置。
第一示例提供了包括第一扩热器层、第一支承结构、和第二扩热器层的多层散热器件。第一扩热器层包括第一扩热器表面和第二扩热器表面。第一支承结构包括第一支承表面和第二支承表面。第一支承结构的第一支承表面耦合到第一扩热器的第二扩热器表面。第二扩热器层包括第三扩热器表面和第四扩热器表面。第二扩热器层的第三扩热器表面耦合到第一支承结构的第二支承表面。根据一方面，第一扩热器层具有第一导热率，而第一支承结构具有小于第一导热率的第二导热率。
根据一方面，第一支承结构包括导热粘合层。
根据一方面，其中第一支承结构通过导热粘合层耦合到第一扩热器层。
根据一方面，该多层散热器件还包括(i)包括第三支承表面和第四支承表面的第二支承结构，其中第二支承结构的第三支承表面耦合到第二扩热器的第四扩热器表面，以及(ii)包括第五扩热器表面和第六扩热器表面的第三扩热器层，其中第三扩热器层的第五扩热器表面耦合到第二支承结构的第四支承表面。在一些实现中，第一支承结构具有第一尺寸，而第二支承结构具有大于第一尺寸的第二尺寸。在一些实现中，第二扩热器层具有第三导热率，而第二支承结构具有小于第三导热率的第四导热率。
根据一方面，第一扩热器层的第一表面耦合到发热区域和/或被配置成产生热量的区域。
根据一方面，第一扩热器层包括第一组鳍。
根据一方面，第一扩热器层的第一表面耦合到至少一个发热组件和/或被配置成在活跃时产生热量的组件。
根据一方面，第一扩热器层、第一支承结构、和第二扩热器层被耦合在一起以便在该多层散热器件中形成并封装一间隙。
根据一方面，第一扩热器层通过热界面材料耦合到发热组件。
根据一方面，第二扩热器层的第二表面耦合到电子设备的第一表面的内部。
根据一方面，该多层散热器件被纳入在以下至少一者中：音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、导航设备、通信设备、移动设备、移动电话、智能电话、个人数字助理、固定位置终端、平板式计算机、和/或膝上型计算机。
第二示例提供了一种装备，该装备包括(i)用于消散热量的第一扩热装置、(ii)耦合到第一扩热装置的第一支承装置、以及(iii)用于消散热量的第二扩热装置，其中第二扩热装置耦合到第一支承装置。
根据一方面，第一扩热装置具有第一导热率，而第一支承装置具有小于第一导热率的第二导热率。
根据一方面，第一支承装置通过导热粘合装置耦合到第一扩热装置。
根据一方面，该装备包括(i)耦合到第二扩热装置的第二支承装置、以及(ii)用于消扩热量的第三扩热装置，其中第三扩热装置耦合到第二支承装置。
根据一方面，第一扩热装置耦合到发热区域和/或被配置成产生热量的区域。在一些实现中，被配置成产生热量的区域包括集成封装。
根据一方面，第二扩热装置耦合到电子设备的第一表面的内部。
根据一个方面，该装备被纳入到以下至少一者中：音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、导航设备、通信设备、移动设备、移动电话、智能电话、个人数字助理、固定位置终端、平板计算机、和/或膝上型计算机。
第三示例提供了包括被配置成产生热量的区域的器件。该区域包括集成器件。该器件包括第一扩热器层，第一扩热器层包括第一扩热器表面和第二扩热器表面，其中第一扩热器层的第一扩热器表面耦合到该区域。
该器件包括第一支承结构，第一支承结构包括第一支承表面和第二支承表面，其中第一支承结构的第一支承表面耦合到第一扩热器的第二扩热器表面。该器件包括第二扩热器层，第二扩热器层包括第三扩热器表面和第四扩热器表面，其中第二扩热器层的第三扩热器表面耦合到第一支承结构的第二支承表面。
根据一方面，该器件还包括电子设备表面，其中该电子设备表面耦合到第二扩热器的第四扩热器表面。
根据一方面，该器件还包括第二支承结构，第二支承结构包括第三支承表面和第四支承表面，其中第二支承结构的第三支承表面耦合到第二扩热器的第四扩热器表面。该器件还包括第三扩热器层，第三扩热器层包括第五扩热器表面和第六扩热器表面，其中第三扩热器层的第五扩热器表面耦合到第二支承结构的第四支承表面。该器件还包括电子设备表面，其中该电子设备表面耦合到第三扩热器的第六扩热器表面。
根据一方面，第一扩热器层具有第一导热率，而第一支承结构具有小于第一导热率的第二导热率。
根据一方面，第一扩热器层的第一扩热器表面耦合到集成器件。
根据一方面，该区域包括印刷电路板(PCB)。
根据一方面，该器件被纳入以下至少一者中：音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、导航设备、通信设备、移动设备、移动电话、智能电话、个人数字助理、固定位置终端、平板式计算机、和/或膝上型计算机中。
附图
在结合附图理解下面阐述的详细描述时，各种特征、本质和优点会变得明显，在附图中，相像的附图标记贯穿始终作相应标识。
图1解说了移动设备的前视图。
图2解说了包括扩热器的移动设备的后视图。
图3解说了包括扩热器的移动设备的剖视图。
图4解说了在第一位置中包括多层散热器件的移动设备的剖视图。
图5解说了在第二位置中包括多层散热器件的移动设备的剖视图。
图6解说了耦合到多层散热器件的集成器件的剖视图。
图7解说了集成器件和多层散热器件的视图。
图8解说了耦合到多层散热器件的两个集成器件的剖视图。
图9解说了两个集成器件和多层散热器件的视图。
图10解说了多层扩热器的支承结构的示例。
图11解说了多层扩热器的支承结构的另一示例。
图12解说了多层扩热器的支承结构的又一示例。
图13解说了多层扩热器的支承结构的另一示例。
图14解说了多层扩热器的支承结构的示例。
图15解说了在第一位置中包括另一多层散热器件的移动设备的剖视图。
图16解说了在第二位置中包括另一多层散热器件的移动设备的剖视图。
图17解说了耦合到多层散热器件的另一集成器件的剖视图。
图18解说了集成器件和多层散热器件的视图。
图19解说了耦合到多层散热器件的两个集成器件的剖视图。
图20解说了两个集成器件和多层散热器件的视图。
图21解说了用于组装多层扩热器的方法的流程图。
图22解说了不具有扩热器的移动设备的温度剖视。
图23解说了移动设备中的现有技术扩热器的温度剖视。
图24解说了电子设备中的多层扩热器的温度剖视。
图25解说了具有金字塔配置的多层散热器件。
图26解说了包括鳍的多层散热器件的扩热器层。
图27解说了可集成本文描述的半导体器件、集成器件、管芯、集成电路、PCB和/或多层扩热器的各种电子设备。
详细描述
在以下描述中，给出了具体细节以提供对本公开的各方面的透彻理解。然而，本领域普通技术人员将理解，没有这些具体细节也可实践这些方面。例如，电路可能用或不用框图示出以避免使这些方面湮没在不必要的细节中。在其他实例中，公知的电路、结构和技术可能不被详细示出以免模糊本公开的这些方面。
总览
本公开的一些示例性实施例涉及包括第一扩热器层、第一支承结构、和第二扩热器层的多层散热器件。第一扩热器层包括第一扩热器表面和第二扩热器表面。第一支承结构包括第一支承表面和第二支承表面。第一支承结构的第一支承表面耦合到第一扩热器的第二扩热器表面。第二扩热器层包括第三扩热器表面和第四扩热器表面。第二扩热器层的第三扩热器表面耦合到第一支承结构的第二支承表面。在一些实现中，第一支承结构是导热粘合层。在一些实现中，第一扩热器层具有第一导热率，而第一支承结构具有小于第一导热率的第二导热率。在一些实现中，第一扩热器层的第一表面耦合到发热区域和/或被配置成产生热量的区域。在一些实现中，发热区域和/或被配置成产生热量的区域包括至少集成封装、管芯、管芯封装、片上系统(SoC)和/或印刷电路板(PCB)中的一者。在一些实现中，第二扩热器层的第二表面耦合到电子设备(例如，移动设备)的第一表面的内部。
示例性多层散热器件
图4解说了包括显示器402、前侧表面404、后侧表面406、底侧表面408和顶侧表面410的电子设备400(例如，移动设备)。电子设备400还包括印刷电路板(PCB)420、集成器件422(例如，芯片、管芯、管芯封装)、以及多层散热器件430(例如，扩热器)。
具体而言，图4解说了与电子设备400的后侧表面406和顶侧表面410物理接触的多层散热器件430。在一些实现中，多层散热器件可以邻近(例如，紧邻)电子设备400的后侧表面406和/或顶侧表面410，但不与电子设备400的后侧表面406和/或顶侧表面410物理接触。这一示例将在图5中进一步描述。
回头参照图4，在一些实现中，集成器件422是电子设备400中的发热组件、发热区域、和/或被配置成产生热量的区域的一部分。在一些实现中，PCB420是电子设备400中的发热组件、发热区域、和/或被配置成产生热量的区域的一部分。
PCB 420具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。集成器件422具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。如图4所示，集成器件422的第一表面耦合到PCB 420的第二表面。
多层散热器件430包括第一扩热器层432、第一支承结构433、和第二扩热器层434。第一扩热器层432具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。第一支承结构433具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。第二扩热器层434具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。
第一扩热器层432的第二表面耦合到第一支承结构433的第一表面。第一支承结构433的第二表面耦合到第二扩热器层434的第一表面。在一些实现中，第一支承结构433是导热粘合层。
如图4所示，第一扩热器层432的第一表面耦合到集成器件422(例如，集成器件422的第二表面)。在一些实现中，第一扩热器层432通过热界面材料(例如，导热粘合剂)耦合到集成器件422。在一些实现中，第一扩热器层432的第一表面耦合到包括集成器件422的发热区域和/或被配置成产生热量的区域。另外，第二扩热器层434的第二表面被耦合到电子设备400的后侧表面406的第一表面(例如，内表面)。在一些实现中，第一扩热器层432的侧部、和/或第二扩热器层434的侧部可以被耦合到(例如，触及)电子设备400的顶侧表面410的第一表面(例如，内表面)。
如在图4中进一步示出的，多层散热器件430以来自发热区域和/或被配置成产生热量的区域(例如，包括集成器件422的区域)的热量从散热器件430被横向和纵向地消散的方式来配置。例如，来自发热区域和/或被配置成产生热量的区域的热量可以从第一扩热器层432和第二扩热器层434横向地消散到电子设备400的内部区域中。在一些实现中，来自发热区域和/或被配置成产生热量的区域的热量也可通过顶侧表面410来消散。来自发热区域和/或被配置成产生热量的区域的热量也可通过后侧表面406来消散。
由此，如图4所示的多层散热器件430被配置成通过不同的方向和/或表面，而不是完全(或绝大部分)通过电子设备400的后侧表面406来扩散对热量的消散。即，原本会通过后侧表面406消散的一些热量现在被横向地消散至电子设备400的内部(由此降低表面406上的热点峰值温度)和/或通过电子设备的顶侧表面410消散。藉此，这减少和/或阻止电子设备400的后侧表面406达到比温度阈值(例如，对于电子设备400的用户而言可接受或舒适的温度阈值)更高的温度。
在一些实现中，散热器件430以使得横向散热最大化并使纵向散热最小化(或至少减少纵向散热)的方式来配置，这将降低电子设备的表面上的热点峰值温度的似然性。在一些实现中，这可通过将具有高导热率值的至少一个扩热器层耦合到具有低导热率值的支承结构(和/或粘合材料)来达成。在一些实现中，用于扩热器层和支承结构的材料被选取为使得扩热器层的高导热率值与支承结构的低导热率值之差最大化。导热率值的示例将在下文中进一步描述。
具有低导热率的支承结构提供比具有高导热率的扩热器层更大的导热阻。支承结构中的这一导热阻促使或迫使热量基本上通过扩热器层来散逸或消散。由此，来自发热区域和/或被配置成产生热量的区域的热量基本上并且横向地通过扩热器层消散。在一些实现中，具有低导热率的支承结构实质上提供了对热量的纵向热阻，这基本上防护了电子设备的表面以使其免受正从发热区域和/或被配置成产生热量的区域(例如，包括集成电路的区域)产生的热量所影响。
另外，在一些实现中，在诸扩热器层之间有间隙(例如，气隙、真空)，这进一步帮助减少多层散热器件中的纵向热传递。在一些实现中，间隙位于被第一扩热器层432、支承结构433、和第二扩热器层434围绕的区域或体积内。
不同的实现可以对第一扩热器层432、第一支承结构433、和第二扩热器层434使用相同的或不同的材料。例如，第一扩热器层432、第一支承结构433、和第二扩热器层434可由包括至少金属、碳、石墨和/或铝之一的材料制成。在一些实现中，第一扩热器层432具有第一导热率值，第一支承结构433具有第二导热率值，而第二扩热器层434具有第三导热率值。特定材料的特定导热率值量化特定材料导热有多好或有多差。
在一些实现中，第一支承结构433的材料、形状、和/或导热率值被选取成使得来自发热区域和/或被配置成产生热量的区域(例如，包括集成器件422的区域)的热量主要通过第一扩热器层432消散。在一些实现中，第一支承结构433被配置成提供对来自发热区域和/或被配置成产生热量的区域的热量的热阻(例如，散热器件的纵向热阻)，这将导致更多热量通过第一扩热器层432消散(例如，更多热量横向地消散)。
这种提供纵向热阻的办法与使散热器件中的纵向热阻最小化的常规办法是对立的且反直觉的。在一些实现中，第一支承结构433的第二导热率小于第一扩热器层432的第一导热率。应注意，热量仍可通过第二扩热器层434和后侧表面406消散，但不象在没有第一支承结构433的情况下那么多。支承结构的不同形状的示例在图10-14中进一步描述和解说。
在一些实现中，第一支承结构433通过粘合材料(例如，导热粘合层)耦合到第一扩热器层432。类似地，在一些实现中，第一支承结构433通过粘合材料(例如，导热粘合层)耦合到第二扩热器层434。不同的实现可以对第一支承结构433和/或粘合材料使用不同的材料。用于第一支承结构433和/或粘合材料(例如，导热粘合层)的材料的示例包括环氧树脂或多孔材料(例如，具有气隙的材料)。
在一些实现中，第一支承结构433和/或粘合材料被配置成提供对多层散热器件430的机械支承，而同时又使散热器件430的纵向方向上的热传导量最小化并使散热器件430的横向方向上的热传导最大化。使用一个或多个粘合材料来将支承结构耦合到扩热器层不限于图4的多层散热器件430。在一些实现中，粘合材料可被用于将支承结构耦合到本公开中所描述的任何多层散热器件中的扩热器层。
多层散热器件430具有第一维度、第二维度和第三维度。在一些实现中，第一维度是多层散热器件的高度，其可以沿Z方向。在一些实现中，Z方向是纵向方向。在一些实现中，纵向方向是沿着多层散热器件430的穿过(例如，垂直地)(诸)扩热器层以及支承结构的方向。在一些实现中，纵向方向是与扩热器的具有最大表面面积的表面垂直或正交的方向。在一些实现中，纵向方向与集成器件(例如，管芯、芯片)和/或印刷电路板(PCB)的顶表面垂直或正交。
在一些实现中，第二维度是多层散热器件的长度，其可以沿Y方向。在一些实现中，Y方向是横向方向。在一些实现中，第二维度是多层散热器件的半径，其可以沿Y方向。
在一些实现中，第三维度是多层散热器件的宽度，其可以沿X方向。在一些实现中，X方向是横向方向。
多层散热器件的X、Y、Z维度和/或方向的示例在至少图7、9、18和20中示出。
总之，图4解说了包括第一扩热装置(例如，第一扩热器层432)、第一支承装置(例如，第一支承结构433)、和第二扩热装置(例如，第二扩热器层434)的装备(例如，多层散热器件430、电子设备400)的示例。在一些实现中，这些扩热装置中的至少一者具有高导热率值。在一些实现中，这些支承装置中的至少一者具有低导热率值。高和低导热率值的示例将在下文中进一步描述。
示例性材料和导热率值
不同的实现可以对支承结构、扩热器层、热界面层和/或粘合材料(例如，导热粘合层)使用具有不同导热率值的材料。
在一些实现中，支承结构(例如，第一支承结构433)由具有低导热率值的材料制成。在一些实现中，这些支承结构中的至少一者(例如，第一支承结构433)具有约0.3瓦特/米开尔文(W/m·k)或更小的导热率值。在一些实现中，低导热率值是约0.3瓦特/米开尔文(W/m·k)或更小。
在一些实现中，至少一个扩热器层由包括至少金属、碳、石墨和/或铝之一的材料制成。在一些实现中，这些扩热器层中的至少一者由具有高导热率值的材料制成。在一些实现中，至少一个扩热器层具有约300W/m·k或更高的导热率值。在一些实现中，至少一个扩热器层具有约500W/m·k或更高(例如，石墨)的导热率值。在一些实现中，高导热率值是约300W/m·k或更高。
在一些实现中，热界面层是用于耦合扩热器层和集成器件的材料。热界面层的示例包括焊料、环氧树脂、金属填充附着等。在一些实现中，至少一个热界面层具有约1.5W/m·k或更小的导热率值。在一些实现中，至少一个热界面层具有约0.7-1.5W/m·k之间的导热率值。
在一些实现中，粘合材料(例如，导热粘合层)是用于耦合扩热器层和支承结构的材料。在一些实现中，至少一个热界面层具有约等于或大于支承结构的导热率值的导热率值。在一些实现中，至少一个热界面层具有约等于或小于该热界面层的导热率值的导热率值。
应注意，上述导热率值仅仅是示例，且多层散热器件中所使用的材料不限于具有这些导热率值的材料。
示例性多层散热器件
图4解说了电子设备400内的第一位置中的多层散热器件430。具体而言，图4解说了与电子设备400的后侧表面物理接触(例如，触及)的多层散热器件430。然而，该多层散热器件可位于电子设备400内的不同位置。具体而言，在一些实现中，在多层散热器件与电子设备的一个或多个表面之间可以存在间隙(例如，气隙)。
图5解说了在电子设备500内的第二位置中包括多层散热器件530的电子设备500，其中该第二位置不同于图4中的第一位置。
在一些实现中，图5的多层散热器件530类似于图4的多层散热器件430，不同之处在于多层散热器件530被不同地放置在电子设备500中。
如图5所示，电子设备500(例如，移动设备)包括显示器502、前侧表面504、后侧表面506、底侧表面508、和顶侧表面510。电子设备500还包括印刷电路板(PCB)520、集成器件522(例如，芯片、管芯、管芯封装)、以及多层散热器件530(例如，扩热器)。
在一些实现中，集成器件522是电子设备500中的发热组件、发热区域、和/或被配置成产生热量的区域的一部分。在一些实现中，PCB 520是电子设备500中的发热组件、发热区域和/或被配置成产生热量的区域的一部分。
PCB 520具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。集成器件522具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。如图5所示，集成器件522的第一表面耦合到PCB 520的第二表面。
多层散热器件530包括第一扩热器层532、第一支承结构533、和第二扩热器层534。
在一些实现中，散热器件530以使横向散热最大化并使纵向散热最小化(或至少减少纵向散热)的方式来配置，这将降低电子设备的表面上的热点峰值温度的似然性。在一些实现中，这可通过将具有高导热率值的至少一个扩热器层耦合到具有低导热率值的支承结构(和/或粘合材料)来达成。在一些实现中，用于扩热器层和支承结构的材料被选取为使扩热器层的高导热率值与支承结构的低导热率值之差最大化。
在图5的示例中，第一扩热器层532的侧部以及第二扩热器层534的侧部不触及电子设备500的顶侧表面510。即，在第一扩热器层532与顶侧表面510之间存在间隙(例如，气隙)。类似地，在第二扩热器层534与顶侧表面510之间存在间隙(例如，气隙)。另外，在第二扩热器层534与电子设备500的后侧表面506之间也存在间隙(例如，气隙)。然而，应注意，即使第一扩热器层532和第二扩热器层534不触及后侧表面506和/或顶侧表面510，来自发热区域和/或被配置成产生热量的区域(例如，包括集成器件522的区域)的热量仍可通过电子设备500的后侧表面506和/或顶侧表面510消散。在一些实现中，多层散热器件530与电子设备500的表面之间的间隙提供了足够的热阻以防止电子设备500的表面达到热点温度或不合意的温度。
总之，图5解说了包括第一扩热装置(例如，第一扩热器层532)、第一支承装置(例如，第一支承结构533)、和第二扩热装置(例如，第二扩热器层534)的装备(例如，多层散热器件530、电子设备500)的示例。在一些实现中，这些扩热装置中的至少一者具有高导热率值。在一些实现中，这些支承装置中的至少一者具有低导热率值。
图6解说了耦合到集成器件的多层散热器件的特写视图。具体而言，图6解说了耦合到发热组件、发热区域和/或被配置成产生热量的区域的多层散热器件600(例如，扩热器)。在一些实现中，发热组件可包括印刷电路板(PCB)602和/或集成器件604(例如，芯片、管芯、管芯封装)中的至少一者。在一些实现中，发热区域可包括印刷电路板(PCB)602和/或集成器件604(例如，芯片、管芯、管芯封装)中的至少一者。在一些实现中，被配置成产生热量的区域可包括印刷电路板(PCB)602和/或集成器件604(例如，芯片、管芯、管芯封装)中的至少一者。
PCB 602具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。集成器件604具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。如图6所示，集成器件604的第一表面耦合到PCB 602的第二表面。
多层散热器件600包括第一扩热器层606、第一支承结构607、和第二扩热器层608。第一扩热器层606具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。第一支承结构607具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。第二扩热器层608具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。
第一扩热器层606的第二表面耦合到第一支承结构607的第一表面。第一支承结构607的第二表面耦合到第二扩热器层608的第一表面。在一些实现中，第一支承结构607是粘合层(例如，导热粘合层)。
在一些实现中，第一扩热器层606的第一表面通过热界面材料(例如，导热粘合剂)耦合到集成器件604(例如，集成器件604的第二表面)。在一些实现中，第一扩热器层606的第一表面耦合到包括集成器件604的发热区域和/或被配置成产生热量的区域。
在一些实现中，散热器件600以使横向散热最大化并使纵向散热最小化(或至少减少纵向散热)的方式来配置，这将降低电子设备的表面上的热点峰值温度的似然性。在一些实现中，这可通过将具有高导热率值的扩热器层(例如，扩热器层606)耦合到具有低导热率值的支承结构(例如，支承结构607)来达成。在一些实现中，用于扩热器层和支承结构的材料被选取为使扩热器层的高导热率值与支承结构的低导热率值之差最大化。
图7解说了集成器件和多层散热器件的不同组件的装配视图。具体而言，图7解说了多层散热器件700(例如，扩热器)以及发热组件、发热区域和/或被配置成产生热量的区域。在一些实现中，发热组件可包括印刷电路板(PCB)702和/或集成器件704(例如，芯片、管芯、管芯封装)中的至少一者。在一些实现中，发热区域可包括印刷电路板(PCB)702和/或集成器件704(例如，芯片、管芯、管芯封装)中的至少一者。在一些实现中，被配置成产生热量的区域可包括印刷电路板(PCB)702和/或集成器件704(例如，芯片、管芯、管芯封装)中的至少一者。
PCB 702具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。集成器件704具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。如图7所示，集成器件704的第一表面耦合到PCB 702的第二表面。
多层散热器件700包括第一扩热器层706、第一支承结构707、和第二扩热器层708。第一扩热器层706具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。第一支承结构707具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。第二扩热器层708具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。
第一扩热器层706的第二表面耦合到第一支承结构707的第一表面。第一支承结构707的第二表面被配置成耦合到第二扩热器层708的第一表面。
如图7所示，第一扩热器层706的第一表面被配置成耦合到集成器件704(例如，集成器件704的第二表面)。在一些实现中，第一扩热器层706的第一表面被配置成耦合到包括集成器件704的发热区域。
在一些实现中，散热器件700以使横向散热最大化并使纵向散热最小化(或至少减少纵向散热)的方式来配置，这将降低电子设备的表面上的热点峰值温度的似然性。在一些实现中，这可通过将具有高导热率值的扩热器层(例如，扩热器层706)耦合到具有低导热率值的支承结构(例如，支承结构707)来达成。在一些实现中，用于扩热器层和支承结构的材料被选为使扩热器层的高导热率值与支承结构的低导热率值之差最大化。
图4-7解说了耦合到单个集成器件(例如，芯片)的多层散热器件。然而，在一些实现中，多层散热器件可以被耦合到不止一个集成器件。
图8解说了耦合到两个集成器件的多层散热器件的特写视图。具体而言，图8解说了耦合到发热组件、发热区域和/或被配置成产生热量的区域的多层散热器件800(例如，扩热器)。在一些实现中，发热组件可包括印刷电路板(PCB)802、第一集成器件803(例如，芯片、管芯、管芯封装)、和/或第二集成器件805中的至少一者。在一些实现中，发热区域可包括印刷电路板(PCB)802、第一集成器件803(例如，芯片、管芯、管芯封装)、和/或第二集成器件805中的至少一者。在一些实现中，被配置成产生热量的区域可包括印刷电路板(PCB)802、第一集成器件803(例如，芯片、管芯、管芯封装)、和/或第二集成器件805中的至少一者。
PCB 802具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。第一集成器件803具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。第二集成器件805具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。如图8所示，第一集成器件803的第一表面耦合到PCB 802的第二表面。图8还解说了第二集成器件805的第一表面耦合到PCB 802的第二表面。
多层散热器件800包括第一扩热器层806、第一支承结构807、和第二扩热器层808。第一扩热器层806具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。第一支承结构807具有第一表面以及与第一表面相对的第二表面。第二扩热器层808具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。
第一扩热器层806的第二表面耦合到第一支承结构807的第一表面。第一支承结构807的第二表面耦合到第二扩热器层808的第一表面。在一些实现中，第一支承结构807是粘合层(例如，导热粘合层)。
在一些实现中，第一扩热器层806的第一表面通过热界面材料(例如，导热粘合剂)耦合到第一集成器件803(例如，该集成器件803的第二表面)。在一些实现中，第一扩热器层806的第一表面通过热界面材料(例如，导热粘合剂)耦合到第二集成器件805(例如，第二集成器件805的第二表面)。在一些实现中，第一扩热器层806的第一表面耦合到包括至少第一集成器件803和/或第二集成器件805的发热区域。在一些实现中，第一集成器件803是中央处理单元(CPU)，而第二集成器件805是图形处理单元(GPU)。
在一些实现中，散热器件800以使横向散热最大化并使纵向散热最小化(或至少减少纵向散热)的方式来配置，这将降低电子设备的表面上的热点峰值温度的似然性。在一些实现中，这可通过将具有高导热率值的至少一个扩热器层(例如，扩热器层806)耦合到具有低导热率值的支承结构(例如，支承结构807)来达成。在一些实现中，用于扩热器层和支承结构的材料被选取为使扩热器层的高导热率值与支承结构的低导热率值之差最大化。
图9解说了集成器件和多层散热器件的不同组件的装配视图。具体而言，图9解说了多层散热器件900(例如，扩热器)以及发热组件、发热区域和/或被配置成产生热量的区域。在一些实现中，发热组件可包括印刷电路板(PCB)902、第一集成器件903(例如，芯片、管芯、管芯封装)、和/或第二集成器件905中的至少一者。在一些实现中，发热区域可包括印刷电路板(PCB)902、第一集成器件903(例如，芯片、管芯、管芯封装)、和/或第二集成器件905中的至少一者。在一些实现中，被配置成产生的区域可包括印刷电路板(PCB)902、第一集成器件903(例如，芯片、管芯、管芯封装)、和/或第二集成器件905中的至少一者。
PCB 902具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。第一集成器件903具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。第二集成器件905具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。如图9所示，第一集成器件903的第一表面耦合到PCB 902的第二表面。第二集成器件905的第一表面也耦合到PCB 902的第二表面。
多层散热器件900包括第一扩热器层906、第一支承结构907、和第二扩热器层908。第一扩热器层906具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。第一支承结构907具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。第二扩热器层908具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。
第一扩热器层906的第二表面耦合到第一支承结构907的第一表面。第一支承结构907的第二表面被配置成耦合到第二扩热器层908的第一表面。
如图9所示，第一扩热器层906的第一表面被配置成耦合到第一集成器件903(例如，该集成器件903的第二表面)以及第二集成器件905(例如，该集成器件905的第二表面)。在一些实现中，第一扩热器层906的第一表面被配置成耦合到包括集成器件903和集成器件905的发热区域。
在一些实现中，散热器件900以使横向散热最大化并使最小化纵向散热(或至少减少纵向散热)的方式来配置，这将降低电子设备的表面上的热点峰值温度的似然性。在一些实现中，这可通过将具有高导热率值的至少一个扩热器层(例如，扩热器层906)耦合到具有低导热率值的支承结构(例如，支承结构907)来达成。在一些实现中，用于扩热器层和支承结构的材料被选为使扩热器层的高导热率值与支承结构的低导热率值之差最大化。
支承结构的示例性形状
如上所述，多层散热器件的不同实现可具有具备不同尺寸、形状和/或配置的支承结构。图10-14解说了多层散热器件的支承结构的不同尺寸、形状和/或配置的示例。图10-14中解说和描述的支承结构可以在本公开中所描述的任何多层散热器件中实现。应注意，图10-14中所示的支承结构仅仅是示例性的，并且可以使用具有其它尺寸、形状和/或配置的其它支承结构。
图10解说了具有方形周界的形状的支承结构1000。图11解说了包括第一矩形结构和第二矩形结构的支承结构1100。图12解说了具有圆环形状(例如，甜甜圈形状)的支承结构1200。图13解说了包括以方形周界排列的若干方形柱的支承结构1300。图14解说了包括以方形周界排列的若干圆形柱的支承结构1400。
在一些实现中，支承结构1000、1100、1200、1300和/或1400是导热粘合层。
示例性多层散热器件
在一些实现中，散热器件可以具有两个以上扩热器层。图15解说了包括显示器1502、前侧表面1504、后侧表面1506、底侧表面1508、和顶侧表面1510的电子设备1500(例如，移动设备)。电子设备1500还包括印刷电路板(PCB)1520、集成器件1522(例如，芯片、管芯、管芯封装)、以及多层散热器件1530(例如，扩热器)。
具体而言，图15解说了与电子设备1500的后侧表面1506和顶部表面1510处于物理接触的多层散热器件1530。在一些实现中，多层散热器件可以邻近(例如，紧邻)电子设备1500的后侧表面1506和/或顶侧表面1510，但不与电子设备1500的后侧表面1506和/或顶侧表面1510物理接触(例如，不触及)。这一示例将在图16中进一步描述。
回头参照图15，在一些实现中，集成器件1522是电子设备1500中的发热组件、发热区域和/或被配置成产生热量的区域的一部分。在一些实现中，PCB 1520是电子设备1500中的发热组件、发热区域和/或被配置成产生热量的区域的一部分。
PCB 1520具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。集成器件1522具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。如图15所示，集成器件1522的第一表面耦合到PCB1520的第二表面。
多层散热器件1530包括第一扩热器层1532、第一支承结构1533、第二扩热器层1534、第二支承结构1535以及第三扩热器层1536。第一扩热器层1532具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。第一支承结构1533具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。第二扩热器层1534具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。第二支承结构1535具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。第三扩热器层1536具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。图15解说了第二支承结构1535比第一支承结构1533更大(例如，更宽、更长、更大直径、更大周界)。
第一扩热器层1532的第二表面耦合到第一支承结构1533的第一表面。第一支承结构1533的第二表面耦合到第二扩热器层1534的第一表面。第二扩热器层1534的第二表面耦合到第二支承结构1535的第一表面。第二支承结构1535的第二表面耦合到第三扩热器层1536的第一表面。在一些实现中，第一支承结构1533和/或第二支承结构1535是导热粘合层。
如图15所示，第一扩热器层1532的第一表面耦合到集成器件1522(例如，集成器件1522的第二表面)。在一些实现中，第一扩热器层1532通过热界面材料(例如，导热粘合剂)耦合到集成器件1522。在一些实现中，第一扩热器层1532的第一表面耦合到包括集成器件1522的发热区域。另外，第三扩热器层1536的第二表面耦合到电子设备1500的后侧表面1506的第一表面(例如，内表面)。在一些实现中，第一扩热器层1532的侧部、第二扩热器层1534的侧部、和/或第三扩热器层1536的侧部可以被耦合到电子设备1500的顶侧表面1510的第一表面(例如，内表面)。
如在图15中进一步示出的，多层散热器件1530以来自发热区域(例如，包括集成器件1522的区域)的热量从散热器件1530横向和纵向地消散的方式来配置。例如，来自发热区域的热量可以从第一扩热器层1532、第二扩热器层1534、和第三扩热器层1536横向地消散到电子设备1500的内部区域中。在一些实现中，来自发热区域的热量也可通过顶侧表面1510消散。来自发热区域的热量也可通过后侧表面1506消散。
由此，如图15所示的多层散热器件1530被配置成通过不同的方向和/或表面，而不是完全(或绝大部分)通过电子设备1500的后侧表面1506来扩散对热量的消散。即，原本会通过后侧表面1506消散的一些热量现在被消散到电子设备1500的内部和/或通过电子设备的顶侧表面1510消散。藉此，这减少和/或阻止电子设备1500的后侧表面1506达到比温度阈值(例如，对于电子设备1500的用户而言可接受或舒适的温度阈值)更高的温度。
在一些实现中，散热器件1530以使横向散热最大化并使最小化纵向散热(或至少减少纵向散热)的方式来配置，这将降低电子设备的表面上的热点峰值温度的似然性。在一些实现中，这可通过将具有高导热率值的至少一个扩热器层(例如，扩热器层1532)耦合到具有低导热率值的支承结构(例如，支承结构1533)来达成。在一些实现中，用于扩热器层和支承结构的材料被选为使扩热器层的高导热率值与支承结构的低导热率值之差最大化。
不同的实现可以对第一扩热器层1532、第一支承结构1533、第二扩热器层1534、第二支承结构1535、和第三扩热器层1536使用相同的或不同的材料。例如，在一些实现中，第一扩热器层1532、第一支承结构1533、第二扩热器层1534、第二支承结构1535、和/或第三扩热器层1536可由包括至少金属和/或铝之一的材料制成。在一些实现中，第一扩热器层1532具有第一导热率值，第一支承结构1533具有第二导热率值，第二扩热器层1534具有第三导热率值，第二支承结构1535具有第四导热率值，而第三扩热器层1536具有第五导热率值。特定材料的特定导热率值量化特定材料导热有多好或有多差。
在一些实现中，第一支承结构1533和/或第二支承结构1535的材料、形状和/或导热率值被选取成使得来自发热区域(例如，包括集成器件1522的区域)的热量主要(或绝大多数)通过第一扩热器层1532和/或第二扩热器层1534消散。在一些实现中，第一支承结构1533被配置成提供对来自发热区域的热量的热阻(例如，散热器件的纵向热阻)，这将导致更多热量通过第一扩热器层1532消散(例如，热量横向地消散)。这种提供纵向热阻的办法与使散热器件中的纵向热阻最小化的常规办法是对立的且反直觉的。在一些实现中，第一支承结构1533的第二导热率小于第一扩热器层1532的第一导热率。
在一些实现中，第二支承结构1535被配置成提供对来自发热区域的热量的热阻(例如，散热器件的纵向热阻)，这将导致更多热量通过第二扩热器层1534消散。在一些实现中，第二支承结构1535的第四导热率小于第二扩热器层1534的第三导热率。
应注意，热量仍可通过第三扩热器层1536和后侧表面1506消散，但不象在没有第一支承结构1533和/或第二支承结构1535的情况下那么多。支承结构的不同形状的示例已经在图10-14中描述和解说。
总之，图15解说了包括第一扩热装置(例如，第一扩热器层1532)、第一支承装置(例如，第一支承结构1533)、第二扩热装置(例如，第二扩热器层1534)、第二支承装置(例如，第二支承结构1535)、以及第三扩热装置(例如，第三扩热器层1536)的装备(例如，多层散热器件1530、电子设备1500)的示例。在一些实现中，这些扩热装置中的至少一者具有高导热率值。在一些实现中，这些支承装置中的至少一者具有低导热率值。
示例性多层散热器件
图15解说了电子设备1500内的第一位置中的多层散热器件1530。具体而言，图15解说了与电子设备1530的后侧表面物理接触的多层散热器件1530。然而，该多层散热器件可位于电子设备1500内的不同位置。具体而言，在一些实现中，在多层散热器件与电子设备的一个或多个表面之间可以存在间隙(例如，气隙)。
图16解说了在电子设备1600内的第二位置中包括多层散热器件1630的电子设备1600，其中该第二位置不同于图15中的第一位置。
在一些实现中，图16的多层散热器件1630类似于图15的多层散热器件1530，不同之处在于多层散热器件1630被不同地放置在电子设备1600中。
图16解说了包括显示器1602、前侧表面1604、后侧表面1606、底侧表面1608和顶侧表面1610的电子设备1600(例如，移动设备)。电子设备1600还包括印刷电路板(PCB)1620、集成器件1622(例如，芯片、管芯、管芯封装)、以及多层散热器件1630(例如，扩热器)。
在一些实现中，集成器件1622是电子设备1600中的发热组件、发热区域、和/或被配置成产生热量的区域的一部分。在一些实现中，PCB 1620是电子设备1600中的发热组件、发热区域和/或被配置成产生热量的区域的一部分。
多层散热器件1630包括第一扩热器层1632、第一支承结构1633、第二扩热器层1634、第二支承结构1635以及第三扩热器层1636。在一些实现中，第一支承结构1633和/或第二支承结构1635是导热粘合层。
在一些实现中，散热器件1630以使横向散热最大化并使最小化纵向散热(或至少减少纵向散热)的方式来配置，这将降低电子设备的表面上的热点峰值温度的似然性。在一些实现中，这可通过将具有高导热率值的至少一个扩热器层耦合到具有低导热率值的支承结构(和/或粘合材料)来达成。在一些实现中，用于扩热器层和支承结构的材料被选取为使扩热器层的高导热率值与支承结构的低导热率值之差最大化。
图16解说了在电子设备1600内的第二位置中包括多层散热器件1630的电子设备1600，其中该第二位置不同于图15中的第一位置。在该示例中，第一扩热器层1632的侧部、第二扩热器层1634的侧部以及第三扩热器层1636的侧部不触及电子设备1600的顶侧表面1610。类似地，第三扩热器层1636不触及电子设备1600的后侧表面1606。即，在第三扩热器层1636与电子设备1600的表面之间存在间隙(例如，气隙)。然而，应注意，即使第一扩热器层1632层、第二扩热器层1634和第三扩热器层1636不触及后侧表面1606和/或顶侧表面1610，来自发热区域(例如，包括集成器件1622的区域)的热量仍可通过电子设备1600的后侧表面1606和/或顶侧表面1610消散。
总之，图16解说了包括第一扩热装置(例如，第一扩热器层1632)、第一支承装置(例如，第一支承结构1633)、第二扩热装置(例如，第二扩热器层1634)、第二支承装置(例如，第二支承结构1635)以及第三扩热装置(例如，第三扩热器层1636)的装备(例如，多层散热器件1630、电子设备1600)的示例。在一些实现中，这些扩热装置中的至少一者具有高导热率值。在一些实现中，这些支承装置中的至少一者具有低导热率值。
图17解说了耦合到集成器件的多层散热器件的特写视图。具体而言，图17解说了耦合到发热组件和/或发热区域的多层散热器件1700(例如，扩热器)。在一些实现中，发热组件可包括印刷电路板(PCB)1702和/或集成器件1704(例如，芯片、管芯、管芯封装)中的至少一者。在一些实现中，发热区域可包括印刷电路板(PCB)1702和/或集成器件1704(例如，芯片、管芯、管芯封装)中的至少一者。
PCB 1702具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。集成器件1704具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。如图17所示，集成器件1704的第一表面耦合到PCB1702的第二表面。
多层散热器件1700包括第一扩热器层1706、第一支承结构1707、第二扩热器层1708、第二支承结构1709以及第三扩热器层1710。第一扩热器层1706具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。第一支承结构1707具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。第二扩热器层1708具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。第二支承结构1709具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。第三扩热器层1710具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。图17解说了第二支承结构1709比第一支承结构1707更大(例如，更宽、更长、更大直径、更大周界)。
第一扩热器层1706的第二表面耦合到第一支承结构1707的第一表面。第一支承结构1707的第二表面耦合到第二扩热器层1708的第一表面。第二扩热器层1708的第二表面耦合到第二支承结构1709的第一表面。第二支承结构1709的第二表面耦合到第三扩热器层1710的第一表面。在一些实现中，第一支承结构1707和/或第二支承结构1709是导热粘合层。
如图17所示，第一扩热器层1706的第一表面耦合到集成器件1704(例如，集成器件1704的第二表面)。在一些实现中，第一扩热器层1706通过热界面材料(例如，导热粘合剂)耦合到集成器件1704。在一些实现中，第一扩热器层1706的第一表面耦合到包括集成器件1704的发热区域。
在一些实现中，散热器件1700以使横向散热最大化并使最小化纵向散热(或至少减少纵向散热)的方式来配置，这将降低电子设备的表面上的热点峰值温度的似然性。在一些实现中，这可通过将具有高导热率值的至少一个扩热器层(例如，扩热器层1706)耦合到具有低导热率值的支承结构(例如，支承结构1707)来达成。在一些实现中，用于扩热器层和支承结构的材料被选取为使扩热器层的高导热率值与支承结构的低导热率值之差最大化。
图18解说了集成器件和多层散热器件的不同组件的装配视图。具体而言，图18解说了多层散热器件1800(例如，扩热器)以及发热组件和/或发热区域。在一些实现中，发热组件可包括印刷电路板(PCB)1802和/或集成器件1804(例如，芯片、管芯、管芯封装)中的至少一者。在一些实现中，发热区域可包括印刷电路板(PCB)1802和/或集成器件1804(例如，芯片、管芯、管芯封装)中的至少一者。
PCB 1802具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。集成器件1804具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。如图18所示，集成器件1804的第一表面耦合到PCB1802的第二表面。
多层散热器件1800包括第一扩热器层1806、第一支承结构1807、第二扩热器层1808、第二支承结构1809、以及第三扩热器层1810。第一扩热器层1806具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。第一支承结构1807具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。第二扩热器层1808具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。第二支承结构1809具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。第三扩热器层1810具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。图18解说了第二支承结构1809比第一支承结构1807更大(例如，更宽、更长、更大直径、更大周界)。
第一扩热器层1806的第二表面耦合到第一支承结构1807的第一表面。第一支承结构1807的第二表面被配置成耦合到第二扩热器层1808的第一表面。第二扩热器层1808的第二表面耦合到第二支承结构1809的第一表面。第二支承结构1809的第二表面被配置成耦合到第三扩热器层1810的第一表面。
如图18所示，第一扩热器层1806的第一表面被配置成耦合到集成器件1804(例如，集成器件1804的第二表面)。在一些实现中，第一扩热器层1806的第一表面被配置成耦合到包括集成器件1804的发热区域。
在一些实现中，散热器件1800以使横向散热最大化并使最小化纵向散热(或至少减少纵向散热)的方式来配置，这将降低电子设备的表面上的热点峰值温度的似然性。在一些实现中，这可通过将具有高导热率值的至少一个扩热器层(例如，扩热器层1806)耦合到具有低导热率值的支承结构(例如，支承结构1807)来达成。在一些实现中，用于扩热器层和支承结构的材料被选取为使扩热器层的高导热率值与支承结构的低导热率值之差最大化。
示例性多层散热器件
图19解说了耦合到两个集成器件的多层散热器件的特写视图。具体而言，图19解说了耦合到发热组件、发热区域和/或被配置成产生热量的区域的多层散热器件1900(例如，扩热器)。在一些实现中，发热组件可包括印刷电路板(PCB)1902、第一集成器件1903(例如，芯片、管芯、管芯封装)和/或第二集成器件1905中的至少一者。在一些实现中，发热区域可包括印刷电路板(PCB)1902和/或集成器件1903和/或1905(例如，芯片、管芯、管芯封装)中的至少一者。
PCB 1902具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。第一集成器件1903具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。如图19所示，第一集成器件1903的第一表面耦合到PCB 1902的第二表面。第二集成器件1905具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。如图19所示，第二集成器件1905的第一表面耦合到PCB 1902的第二表面。
多层散热器件1900包括第一扩热器层1906、第一支承结构1907、第二扩热器层1908、第二支承结构1909、以及第三扩热器层1910。第一扩热器层1906具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。第一支承结构1907具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。第二扩热器层1908具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。第二支承结构1909具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。第三扩热器层1910具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。图19解说了第二支承结构1909比第一支承结构1907更大(例如，更宽、更长、更大直径、更大周界)。
第一扩热器层1906的第二表面耦合到第一支承结构1907的第一表面。第一支承结构1907的第二表面耦合到第二扩热器层1908的第一表面。第二扩热器层1908的第二表面耦合到第二支承结构1909的第一表面。第二支承结构1909的第二表面耦合到第三扩热器层1910的第一表面。在一些实现中，第一支承结构1907和/或第二支承结构1909是导热粘合层。
如图19所示，第一扩热器层1906的第一表面耦合到第一集成器件1903(例如，该集成器件1903的第二表面)和第二集成器件1905。在一些实现中，第一扩热器层1906通过热界面材料(例如，导热粘合剂)耦合到第一集成器件1903和/或第二集成器件1905。在一些实现中，第一扩热器层1906的第一表面耦合到包括第一集成器件1903和/或第二集成器件1905的发热区域。
在一些实现中，散热器件1900以使横向散热最大化并使最小化纵向散热(或至少减少纵向散热)的方式来配置，这将降低电子设备的表面上的热点峰值温度的似然性。在一些实现中，这可通过将具有高导热率值的至少一个扩热器层(例如，扩热器层1906)耦合到具有低导热率值的支承结构(例如，支承结构1907)来达成。在一些实现中，用于扩热器层和支承结构的材料被选取为使扩热器层的高导热率值与支承结构的低导热率值之差最大化。
图20解说了集成器件和多层散热器件的不同组件的装配视图。具体而言，图20解说了多层散热器件2000(例如，扩热器)以及发热组件和/或发热区域。在一些实现中，发热组件可包括印刷电路板(PCB)2002、第一集成器件2003和/或第二集成器件2005(例如，芯片、管芯、管芯封装)中的至少一者。在一些实现中，发热区域可包括印刷电路板(PCB)2002、第一集成器件2003和/或第二集成器件2005(例如，芯片、管芯、管芯封装)中的至少一者。
PCB 2002具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。第一集成器件2003具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。如图20所示，第一集成器件2003的第一表面耦合到PCB 2002的第二表面。第二集成器件2005具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。如图20所示，第二集成器件2005的第一表面耦合到PCB 2002的第二表面。
多层散热器件2000包括第一扩热器层2006、第一支承结构2007、第二扩热器层2008、第二支承结构2009、以及第三扩热器层2010。第一扩热器层2006具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。第一支承结构2007具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。第二扩热器层2008具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。第二支承结构2009具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。第三扩热器层2010具有第一表面以及与第一表面对向的第二表面。图20解说了第二支承结构2009比第一支承结构2007更大(例如，更宽、更长、更大直径、更大周界)。
第一扩热器层2006的第二表面耦合到第一支承结构2007的第一表面。第一支承结构2007的第二表面被配置成耦合到第二扩热器层2008的第一表面。第二扩热器层2008的第二表面耦合到第二支承结构2009的第一表面。第二支承结构2009的第二表面被配置成耦合到第三扩热器层2010的第一表面。
如图20所示，第一扩热器层2006的第一表面被配置成耦合到第一集成器件2003(例如，该集成器件2003的第二表面)和/或第二集成器件2005。在一些实现中，第一扩热器层2006的第一表面被配置成耦合到包括第一集成器件2003和/或第二集成器件2005的发热区域。
在一些实现中，散热器件2000以使横向散热最大化并使最小化纵向散热(或至少减少纵向散热)的方式来配置，这将降低电子设备的表面上的热点峰值温度的似然性。在一些实现中，这可通过将具有高导热率值的至少一个扩热器层(例如，扩热器层2006)耦合到具有低导热率值的支承结构(例如，支承结构2007)来达成。在一些实现中，用于扩热器层和支承结构的材料被选取为使扩热器层的高导热率值与支承结构的低导热率值之差最大化。
用于制作多层散热器件的示例性方法
图21解说了一些实现中的用于提供/制作多层散热器件的示例性方法。图21的方法可被用于制作本公开中所描述的任何多层散热器件。
如图21中所示，该方法(在2105)提供第一扩热器层。第一扩热器层包括第一表面以及与第一表面对向的第二表面。在一些实现中，提供第一扩热器层包括制作/制造第一扩热器层。在一些实现中，第一扩热器层是高导热率扩热器层。该方法还(在2110)在第一扩热器层的第一表面上提供第一支承结构。在一些实现中，提供第一支承结构包括制作/制造并在第一扩热器层的第一表面上耦合(例如，放置)第一支承结构。在一些实现中，使用粘合层(例如，导热粘合剂)来将第一支承结构耦合在第一扩热器层上。在一些实现中，第一支承结构是导热粘合层。在一些实现中，第一支承结构是低导热率支承结构。
该方法(在2115)在第一支承结构上提供第二扩热器层。在一些实现中，提供第二扩热器层包括制作/制造并在第一支承结构上耦合(例如，放置)第二扩热器层。在一些实现中，使用粘合层(例如，导热粘合剂)来将第二扩热器层耦合到第一支承结构。在一些实现中，第二扩热器层是高导热率扩热器层。
该方法进一步(在2120)在第二扩热器层上提供第二支承结构。在一些实现中，提供第二支承结构包括制作/制造并在第二扩热器层上耦合(例如，放置)第二支承结构。在一些实现中，第二支承结构比第一支承结构更大(例如，更宽、更长、更大圆周、更大周界)。在一些实现中，使用粘合层(例如，导热粘合剂)来将第二支承结构耦合到第二扩热器层。在一些实现中，第二支承结构是导热粘合层。在一些实现中，第二支承结构是低导热率支承结构。
该方法(在2125)在第二支承结构上提供第三扩热器层。在一些实现中，提供第三扩热器层包括在第二支承结构上制作/制造并耦合(例如，放置)第三扩热器层。在一些实现中，使用粘合层(例如，导热粘合剂)来将第三扩热器层耦合到第二支承结构。在一些实现中，第三扩热器层是高导热率扩热器层。
在一些实现中，第一扩热器层、第一支承结构、第二扩热器层、第二支承结构、以及第三扩热器层形成可以在电子设备中实现的多层散热器件。
在一些实现中，该方法还可(在2130)将多层散热器件的第一扩热器层耦合到发热组件、发热区域和/或被配置成产生热量的区域。在一些实现中，发热组件包括集成器件(例如，管芯、管芯封装)和/或印刷电路板(PCB)。在一些实现中，发热区域包括集成器件(例如，管芯、管芯封装)和/或印刷电路板(PCB)。
电子设备的温度剖视
图22、23和24解说了三个电子设备的三个温度剖视。图22解说了不具有耦合到集成器件的扩热器的电子设备的温度剖视。图22解说了集成器件的最大温度(其按惯例被称为结温)大约是114.1摄氏度。图22还解说了具有单层扩热器的电子设备的最大表面温度是64.2摄氏度。
图23解说了具有耦合到集成器件的单层扩热器的电子设备的温度剖视。图23解说了该集成器件的最大温度大约是63.7摄氏度。图23还解说了具有单层扩热器的电子设备的最大表面温度是47.7摄氏度。
图24解说了包括耦合到集成器件的多层散热器件的电子设备的温度剖视。如图24所示，该集成器件的最大温度是71.1摄氏度。图24还解说了具有多层散热器件的电子设备的最大表面温度是44.7摄氏度。在一些实现中，如本公开中描述的多层散热器件完成了比如图23所示的单层散热器件更好且更高效的通过电子设备消散和扩散来自集成器件的热量的工作。
由此，图24解说了本公开的多层散热器件如何提供减少来自集成器件的热量而同时又使电子设备(例如，移动设备)的用户感觉到的热量和/或温度最小化的高效且反直觉的方式/方法。具体而言，图23和24解说了具有与单层散热器件相同、相似或相当的尺寸的多层散热器件如何能够完成消散来自集成器件的热量而不使电子设备的表面温度提高到超过温度阈值的更有效且高效的工作。
示例性多层散热器件
在本公开中，描述了多层散热器件的众多配置、实施例和实现。在一些实现中，可实现多层散热器件的其它配置而不背离本公开的精神。
图25解说了具有金字塔配置的多层散热器件2500。如图25所示，多层散热器件2500包括第一扩热器层2506、第一支承结构2507、第二扩热器层2508、第二支承结构2509、以及第三扩热器层2510。图25解说了第二支承结构2509比第一支承结构2507更大(例如，更宽、更长、更大直径、更大周界)。
在一些实现中，在金字塔配置中，第一扩热器层2506的尺寸大于第二扩热器层2508的尺寸。第二扩热器层2508大于第三扩热器层2510。
在一些实现中，多层散热器件可具有倒金字塔结构。在这一配置中，第一扩热器层的尺寸可以小于第二扩热器层的尺寸。在一些实现中，第二扩热器层的尺寸可以小于第三扩热器层的尺寸。
在一些实现中，这些扩热器层中的至少一者具有高导热率值。在一些实现中，这些支承结构中的至少一者具有低导热率值。
本公开将扩热器层解说为具有方形形状。然而，不同实现可具有不同形状。例如，在一些实现中，一个或多个扩热器层可具有矩形形状、椭圆形形状、和/或圆形形状。
另外，扩热器层可具有相似或不同的厚度。即，第一扩热器层可具有第一厚度，第二扩热器层可具有可以与第一厚度相同或不同的第二厚度。
在一些实现中，扩热器层可包括一组鳍。图26解说了包括鳍的扩热器层2600的示例。在一些实现中，扩热器层中的一个或多个鳍可通过增加扩热器层的表面面积来增进扩热器层的横向散热。如图26所示，扩热器层2600在扩热器层2600的第一表面上包括第一组鳍2602。扩热器层2600还在扩热器层2600的第二表面上包括第二组鳍2604。在一些实现中，第一组鳍2602和第二组鳍2604是扩热器层2600中的槽。在一些实现中，扩热器层2600具有高导热率值。在一些实现中，扩热器层2600可以在本公开中所描述的任何多层散热器件中实现。
本公开解说了包括第一扩热装置、第一支承装置、第二扩热装置、第二支承装置、以及第三扩热装置的许多不同的装备(例如，多层散热器件)。不同的实现可以使用扩热装置和支承装置的不同配置。扩热装置可包括扩热器层、扩热器结构、鳍、热阱、和/或在热源与其表面区域和/或几何形状比该源更有利的第二结构(例如，次级热交换器)之间移动热量的第一结构(例如，热交换器)。
示例性电子设备
图27解说了可集成有前述半导体器件、集成电路、管芯、中介体、封装和/或散热器件中的任一者的各种电子设备。例如，移动电话2702、膝上型计算机2704、以及固定位置终端2706可包括如本文所述的集成电路(IC)2700(或包括散热器件的集成器件)。IC 2700可以是例如本文所述的集成电路、管芯或封装件中的任何一种。图27中所解说的设备2702、2704、2706仅是示例性的。其它电子设备也可以IC 2700为特征，包括但不限于移动设备、手持式个人通信系统(PCS)单元、便携式数据单元(诸如个人数字助理)、启用GPS的设备、导航设备、机顶盒、音乐播放器、视频播放器、娱乐单元、固定位置数据单位(诸如仪表读取装备)、通信设备、智能电话、平板计算机、或者存储或检索数据或计算机指令的任何其它设备，或者其任何组合。
图4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26和/或27中解说的组件、步骤、特征和/或功能之中的一个或多个可以被重新编排和/或组合成单个组件、步骤、特征或功能，或实施在数个组件、步骤、或功能中。也可添加额外的元件、组件、步骤、和/或功能而不会脱离本公开。还应当注意，本公开中的图4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26和/或27及其相应描述不限于管芯和/或IC。在一些实现中，图4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26和/或27及其相应描述可被用于制造、创建、提供、和/或生产集成器件。在一些实现中，集成器件可以包括管芯封装、集成电路(IC)、集成封装器件、晶片、片上系统(SoC)、和/或半导体器件。
措辞“示例性”在本文中用于表示“用作示例、实例或解说”。本文中描述为“示例性”的任何实现或方面不必被解释为优于或胜过本公开的其他方面。同样，术语“方面”不要求本公开的所有方面都包括所讨论的特征、优点或操作模式。术语“耦合”在本文中被用于指两个对象之间的直接或间接耦合。例如，如果对象A物理地接触对象B，且对象B接触对象C，则对象A和C可仍被认为是彼此耦合的——即便它们并非彼此直接物理接触。
还应注意，这些实施例可能是作为被描绘为流程图、流图、结构图、或框图的过程来描述的。尽管流程图可能会把诸操作描述为顺序过程，但是这些操作中有许多操作能够并行或并发地执行。另外，这些操作的次序可被重新安排。过程在其操作完成时终止。
术语“被配置成产生热量的区域”旨在表示包括被配置成在活跃、开启或执行电操作时产生热量和/或能够产生热量的一个或多个组件、电路和/或模块的区域。关闭且在关闭时不产生任何热量的组件若在该组件开启(例如运行)时产生热量，则该组件可被认为是被配置成产生热量的组件。在一些实现中，“被配置成产生热量的区域”旨在表示“被配置成产生热量的组件”。
本文中所描述的本公开的各种方面可实现于不同系统中而不会脱离本公开。应注意，本公开的以上各方面仅是示例，且不应被解释成限定本公开。对本公开的各方面的描述旨在是解说性的，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 (20)

1.一种多层散热器件，包括：
第一扩热器层，包括第一扩热器表面和第二扩热器表面；
第一支承结构，包括第一支承表面和第二支承表面，其中所述第一支承结构的所述第一支承表面耦合到所述第一扩热器层的所述第二扩热器表面，其中所述第一支承结构具有第一尺寸和第一形状；
第二扩热器层，包括第三扩热器表面和第四扩热器表面，其中所述第二扩热器层的所述第三扩热器表面耦合到所述第一支承结构的所述第二支承表面，其中有第一间隙位于被所述第一扩热器层、所述第一支承结构和所述第二扩热器层至少部分地围绕的区域内，并且其中有第二间隙位于所述多层散热器件和电子设备的内表面之间；
第二支承结构，包括第三支承表面和第四支承表面，其中所述第二支承结构的所述第三支承表面耦合到所述第二扩热器层的所述第四扩热器表面，其中所述第二支承结构具有第二尺寸和第二形状，其中所述第二尺寸和所述第二形状分别与所述第一尺寸和所述第一形状不同；以及
第三扩热器层，包括第五扩热器表面和第六扩热器表面，其中所述第三扩热器层的所述第五扩热器表面耦合到所述第二支承结构的所述第四支承表面。
2.如权利要求1所述的多层散热器件，其特征在于，所述第一扩热器层具有第一导热率，而所述第一支承结构具有小于所述第一导热率的第二导热率。
3.如权利要求1所述的多层散热器件，其特征在于，所述第一支承结构包括导热粘合层。
4.如权利要求1所述的多层散热器件，其特征在于，所述第一支承结构通过导热粘合层耦合到所述第一扩热器层。
5.如权利要求1所述的多层散热器件，其特征在于，所述第二支承结构具有大于第一尺寸的第二尺寸。
6.如权利要求1所述的多层散热器件，其特征在于，所述第二扩热器层具有第三导热率，而所述第二支承结构具有小于所述第三导热率的第四导热率。
7.如权利要求1所述的多层散热器件，其特征在于，所述第一扩热器层的所述第一扩热器表面耦合到发热区域。
8.如权利要求7所述的多层散热器件，其特征在于，所述发热区域包括集成封装器件。
9.如权利要求1所述的多层散热器件，其特征在于，所述第一扩热器层包括第一组鳍。
10.如权利要求7所述的多层散热器件，其特征在于，所述第一扩热器层通过热界面材料耦合到所述发热区域。
11.如权利要求1所述的多层散热器件，其特征在于，所述多层散热器件被纳入在音乐播放器中。
12.如权利要求1所述的多层散热器件，其特征在于，所述多层散热器件被纳入在娱乐单元中。
13.如权利要求1所述的多层散热器件，其特征在于，所述多层散热器件被纳入在通信设备中。
14.如权利要求1所述的多层散热器件，其特征在于，所述多层散热器件被纳入在移动设备中。
15.如权利要求1所述的多层散热器件，其特征在于，所述多层散热器件被纳入在智能电话中。
16.一种散热器件，包括：
被配置成产生热量的区域，所述区域包括集成器件；
第一扩热器层，包括第一扩热器表面和第二扩热器表面，其中所述第一扩热器层的所述第一扩热器表面耦合到所述区域；
第一支承结构，包括第一支承表面和第二支承表面，其中所述第一支承结构的所述第一支承表面耦合到所述第一扩热器层的所述第二扩热器表面，其中所述第一支承结构具有第一尺寸和第一形状；
第二扩热器层，包括第三扩热器表面和第四扩热器表面，其中所述第二扩热器层的所述第三扩热器表面耦合到所述第一支承结构的所述第二支承表面，其中有第一间隙位于被所述第一扩热装置、所述第一支承装置和所述第二扩热装置至少部分地围绕的区域内，其中有第二间隙位于所述散热器件和电子设备的内表面之间；
第二支承结构，包括第三支承表面和第四支承表面，其中所述第二支承结构的所述第三支承表面耦合到所述第二扩热器层的所述第四扩热器表面，其中所述第二支承结构具有第二尺寸和第二形状，其中所述第二尺寸和所述第二形状分别与所述第一尺寸和所述第一形状不同；以及
第三扩热器层，包括第五扩热器表面和第六扩热器表面，其中所述第三扩热器层的所述第五扩热器表面耦合到所述第二支承结构的所述第四支承表面。
17.如权利要求16所述的器件，其特征在于，所述第一扩热器层具有第一导热率，而所述第一支承结构具有小于所述第一导热率的第二导热率。
18.如权利要求16所述的器件，其特征在于，所述第一扩热器层的所述第一扩热器表面耦合到所述集成器件。
19.如权利要求16所述的器件，其特征在于，所述被配置成产生热量的区域包括印刷电路板PCB。
20.如权利要求16所述的器件，其特征在于，所述散热器件被纳入在音乐播放器中。
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