CN106304755A - 手持电子装置散热结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种手持电子装置散热结构，容置在一手持电子装置的壳体内，该壳体内具有至少一发热元件。该散热结构包括一支撑体及一热管。该支撑体具至少一侧表面界定一热接触区域对应该发热元件，及一冷区域没有对应该发热元件，一通孔设置在该热接触区域内并贯穿该支撑体。该热管具有一第一部份设置在该支撑体的至少一侧表面并沿着该冷区域延伸及一第二部分嵌埋在该热接触区域的通孔内且贴接该发热元件，除了将发热元件的热从热接触区域传递到冷区域散热外，并避免干涉到热接触区域的发热元件。

Description

手持电子装置散热结构

技术领域

本发明系一种手持电子装置散热结构，尤指一种应用于手持电子装置内避免干涉受持电子装内的发热元件的散热结构。

背景技术

现行手持式行动装置随着使用者喜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的热量也势必越来越高，故如何解热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的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。

现有技术的热管设置在导热板的表面上会干涉到发热元件，所以必须沿着避开发热元件的路径延伸设置，但是这样就不利于手持电子装置内的有限空间的利用，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，本发明主要目的提供一种不仅让手持电子装置内的热管直接或间接贴接发热元件，且避免热管与发热元件干涉以有效利用手持电子装置内的空间的散热结构。

本发明的另一目的在于借由一热传导片覆盖在一支撑体设有一通孔嵌埋有一热管的表面区域，除了借由该热传导片将该热管热传导到没有设置热管的表面区域外，并可加强该支撑体的强度，尤其是支撑体设有通孔处的周围强度的手持电子装置散热结构。

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电子装置散热结构，容置在一手持电子装置的壳体内，该壳体内具有至少一发热元件，该散热结构包括：一支撑体，具至少一侧表面界定一热接触区域对应该发热元件，及一冷区域没有对应该发热元件，一通孔设置在该热接触区域内并贯穿该支撑体；一热管，具有一第一部份设置在该支撑体的至少一侧表面并沿着该冷区域延伸及一第二部分嵌埋在该热接触区域的通孔内且贴接该发热元件。

该热管位于该支撑体对应该发热元件的同一侧或不同侧。

更包括一热传导片贴接该热管的第二部分。

该热传导片与该热管在该支撑体的同一侧或不同侧。

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或超导体构成。

该热传导片在该热管的第二部分与该发热元件之间。

该热管的第一部份及第二部分之间具有一倾斜部分，该倾斜部分从该支撑体的至少一侧表面倾斜进入该通孔。

该热管的第一部份及第二部分之间有一高低落差。

该支撑体的至少一侧表面的冷区域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。

该热传导片具有一表面未贴接该热管的第二部分，该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的颜色。

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为本发明第一实施立体分解示意图；

图1B为本发明第一实施立体组合示意图；

图1C为本发明第一实施剖视分解示意图；

图1D为本发明第一实施剖视组合示意图；

图2A为本发明第二实施的剖视分解示意图；

图2B为本发明第二实施的剖视组合示意图：

图3A为本发明第三实施的剖视分解示意图；

图3B为本发明第三实施的剖视组合示意图：

图4A为本发明第四实施的剖视分解示意图；

图4B为本发明第四实施的剖视组合示意图：

图5A为本发明容置在手持电子装置的壳体内的示意图；

图5B为图5A的剖视示意图；

图6A为本发明第五实施的分解示意图；

图6B为本发明第五实施的剖视组合示意图；

图6C为本发明第五实施容置在手持电子装置的壳体内的示意图；

图7A为本发明第六实施的分解示意图；

图7B为本发明第六实施的剖视组合示意图；

图7C为本发明第六实施容置在手持电子装置的壳体内的示意图；

图8A为本发明第七实施的分解示意图；

图8B为本发明第七实施的剖视组合示意图；

图8C为本发明第七实施容置在手持电子装置的壳体内的示意图。

符号说明

10手持电子装置散热结构

11支撑体

111第一侧表面

1111热接触区域

1112冷区域

112第二侧表面

113通孔

12热管

121第一部分

122第二部分

123倾斜部分

13热传导片

131表面

14电路板

141发热元件

15a辐射散热层

15b辐射散热层

20手持电子装置

21壳体

211前盖

2111视窗

212背盖

213空间

215散热空隙

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为本发明立体分解示意图；图1B为本发明的立体组合示意图；图1C为本发明剖视分解示意图；图1D为本发明剖视组合示意图。如图1A至1D所示，手持电子装置散热结构10包括一支撑体11、一热管12。该支撑体11又可被称为中框设置在手持电子装置(例如手机或导航器)的壳体内，并作为手持电子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。电路板14上包括一发热元件141。

支撑体11具有至少一侧表面界定一热接触区域对应该发热元件141，在本实施中表示该支撑体11具有相反的第一侧表面111及一第二侧表面112，且该第一侧表面111界定一热接触区域1111对应该发热元件141。第一侧表面111的剩余区域没有对应该发热元件141则界定为冷区域1112。虽然本实施以第一侧表面111作为说明但是不限于此，第二侧表面112系可界定一热接触区域1111对应发热元件141及一冷区域1112没有对应发热元件141。一通孔113设置在该热接触区域1111内并贯穿该支撑体11，通孔113配合热管12的形状较佳为长条状。

热管12位于该支撑体11对应该发热元件141的一侧，该热管12具有一第一部份121设置在该支撑体11的第一侧表面111并沿着该第一侧表面111的冷区域1112延伸到该热接触区域1111形成第二部分122嵌埋在该热接触区域1111的通孔113内且贴接该发热元件141。在一实施该热管12的第二部分122以紧配合的方式结合在该支撑体11的通孔113内，在其他实施中该热管12的第二部分122亦可以焊接或胶合或埋入射出或形变的方式结合在该支撑体11的通孔113内。在热管12的第一部份121及第二部分122之间具有一倾斜部分123，该倾斜部分123从该支撑体11的第一侧表面111倾斜进入该通孔113。由于倾斜部分123连接该第一部分121及第二部分122，因此该第一部份121及第二部分122之间界定一高低落差h。热管12较佳为薄型平板式热管具有相反的两平面，热管12内具有一封闭的腔室从第一部分121延伸到倾斜部分123直到第二部分122，该腔室内设有工作流体及毛细结构，借由在腔室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的第一部分121及第二部分122间汽往液返的对流，以将发热元件141的热通过热管12的第二部分122传递到第一部份121远离热接触区域1111并传递至冷区域1112散热。由于热管12的第二部分122系嵌埋在支撑体11的热接触区域1111的通孔113内，因此避免热管12干涉到对应到支撑体11的热接触区域1111的发热元件141。

再者，在本实施的图式中更表示有一热传导片13设置在支撑体11的第二侧表面112跟热管12不同侧，并从第二侧表面112贴接在通孔113中的热管12的第二部分122。并且该支撑体11的第二侧表面112对应该第一侧表面111的热接触区域1111的区域则被该热传导片13覆盖，该热传导片13更可以延伸覆盖到第二侧表面112没有对应第一侧表面111的热管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，所以借由热传导片13将热管12的热均匀分散到支撑体11的第二侧表面112没有对应第一侧表面111的热管12的区域，以避免热集中在支撑体11对应发热元件141的周围。再者，由于该热传导片13覆盖在支撑体11设有通孔113处的第二侧表面112，因此借由该热传导片13加强该支撑体11的强度，尤其是该支撑体11设有通孔113处的周围强度。

在一实施该支撑体11较佳为不锈钢或铝合金材质(例如AL5052，铝镁合金系列)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(Graphite Heat Spreader))或超导体构成。

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。

请继续参考图2A为本发明第二实施的剖视分解示意图；图2B为本发明第二实施的剖视组合示意图。如图2A及2B所示，表示该热传导片13与该热管12在支撑体11的同一侧。更详细说，前述的热传导片13亦可以设置在第一侧表面111的热接触区域1111。热传导片13的一侧贴接通孔113内的热管12的第二部分122，另一侧贴接该发热元件141，因此该发热元件141隔着该热传导片13对应该热管12的第二部分。该热传导片13可以延伸覆盖到第一侧表面111未设置热管12的区域。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将热由第二部分122传递到第一部份121远离热接触区域1111，同时该发热元件141的热经由热传导片13传递到第一侧表面111未设置热管12的区域。因此第一侧表面112的各点位置或各区域的温度值得为均匀分布的状态，并借由这样的设置改善热集中支撑体11对应发热元件141的周围。再者，由于该热传导片13覆盖在支撑体11设有通孔113处的第二侧表面112，因此借由该热传导片13加强该支撑体11的强度，尤其是该支撑体11设有通孔113处的周围强度。

请继续参考图3A为本发明第三实施的剖视分解示意图；图3B为本发明第三实施的剖视组合示意图；图4A为本发明第四实施的剖视分解示意图；图4B为本发明第四实施的剖视组合示意图。如图所示，其跟第一实施例的差别在于该热管12位于该支撑体11对应该发热元件141的不同侧，也就是该热管12的第一部份121位于支撑体11第二侧表面112，热管12的第二部分122嵌埋在通孔113内，热管12的倾斜部分123从该第二侧表面112倾斜进入该通孔113内。再者该热传导片13跟热管12在支撑体11的同一侧(如图3A及3B所示)或不同侧(如图4A及4B所示)。

以下将详细说明手持电子装置散热结构应用在一手持电子装置内的具体实施，本发明所指的手持电子装置包含手机(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5A为本发明容置在手持电子装置的壳体内的示意图；图5B为图5A的剖视示意图。如图5A及5B并一并参考图1A至1D所示，该手持电子装置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。前述的手持电子装置散热结构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。在手持电子装置20内的电路板14上的发热元件141对应该支撑体11的第一侧面111的热接触区域1111，且直接贴接嵌埋在热接触区域1111内的通孔113的热管12的第二部分122，以通过热管12将热传导到第一部分121。另外借由该热传导片13将热管12的热均匀分散到支撑体11的第二侧表面112未对应第一侧表面的热管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的热集中在支撑体11对应发热元件141的对应位置的问题。再者，由于该热传导片13覆盖在支撑体11设有通孔113处的第二侧表面112，因此借由该热传导片13加强该支撑体11的强度，尤其是该支撑体11设有通孔113处的周围强度。

图6A为本发明第五实施的分解示意图；图6B为本发明第五实施的剖视组合示意图。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具有一表面131没有对应该支撑体11的第二侧表面112，该表面131形成有一辐射散热层15a，本图虽然将辐射散热层15a与该热传导片13的表面131分离表示，但是实际上该辐射散热层15a通过微弧氧化(Micro Arc Oxidation，MAO)、电浆电解氧化(Plasma Electrolytic Oxidation，PEO)、阳极火花沉积(Anodic Spark Deposition，ASD)及火花沉积阳极氧化(Anodic Oxidationby Spark Deposition，ANOF)其中任一方式形成于该上表面131与该热传导片13结合成一体。

前述辐射散热层15a于该较佳实施例系以陶瓷材质及呈黑色的颜色做说明，但并不局限于此；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)。

在热传导片13将热管12的热均匀分散到支撑体11的第二侧表面112没有对应第一侧表面111的热管12的区域，以避免热集中在支撑体11对应发热元件141的周围的同时，借由该热传导片13的表面131的辐射散热层15a提高热传导片13的表面131的辐射散热率，进而增加表面131的辐射散热效能，因此部分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。

图6C为本发明第五实施容置在手持电子装置的壳体内的示意图。如图6C并一并参考图6A至6B所示，该手持电子装置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装设有一显示触控荧幕24。前述的手持电子装置散热结构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。在手持电子装置20内的电路板14上的发热元件141对应该支撑体11的第一侧面111的热接触区域1111，且直接贴接嵌埋在热接触区域1111内的通孔113的热管12的第二部分122，以通过热管12将热传导到第一部分121。另外借由该热传导片13将热管12的热均匀分散到支撑体11的第二侧表面112未对应第一侧表面的热管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的热集中在支撑体11对应发热元件141的对应位置的问题。再者该前盖211内侧与相对该热传导片13的表面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。

图7A为本发明第六实施的分解示意图；图7B为本发明第六实施的剖视组合示意图。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该支撑体11的第二侧表面112的冷区域1112形成有一辐射散热层15b，本图虽然将辐射散热层15b与该支撑体11的第二表面112的冷区域1112分离表示，但是实际上该辐射散热层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于该冷区域1112上与该支撑体11结合成一体。

前述辐射散热层15b于该较佳实施例系以陶瓷材质及呈黑色的颜色做说明，但并不局限于此；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的整体厚度系为1微米(μm)～50微米(μm)。

当该发热元件141的热通过热管12的第二部分122传递到第一部份121远离热接触区域1111并传递至冷区域1112散热的同时，借由该支撑体11的第二侧表面112的冷区域1112的辐射散热层15b提高热冷区域1112的辐射散热率，进而增加表面131的辐射散热效能，因此热量通过辐射散热层15b朝跟支撑体11相反的方向辐射散热。

图7C为本发明第六实施容置在手持电子装置的壳体内之示意图。如图7C并一并参考图7A至7B所示，该手持电子装置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装设有一显示触控荧幕24。前述的手持电子装置散热结构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。在手持电子装置20内的电路板14上的发热元件141对应该支撑体11的第一侧面111的热接触区域1111，且直接贴接嵌埋在热接触区域1111内的通孔113的热管12的第二部分122，以通过热管12将热传导到第一部分121。另外借由该热传导片13将热管12的热均匀分散到支撑体11的第二侧表面112未对应第一侧表面的热管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的热集中在支撑体11对应发热元件141的对应位置的问题。再者该前盖211内侧与相对该热传导片13的表面131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。

再者前述该辐射散热层15a、15b并不限于第五及第六实施所述，亦可以如图8A、8B及8C所示，在单一手持电子装置散热结构10的热传导片13的表面131形成有一辐射散热层15a及在该支撑体11的第二侧表面112的冷区域1112形成有一辐射散热层15b，借此增加热传导片13的表面131及支撑体11的第二侧表面112的冷区域1112的辐射散热效能及达到前述的效能与结果。

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，不仅让手持电子装置内的热管直接或间接贴接发热元件，且避免热管与发热元件干涉以有效利用手持电子装置内的空间的散热结构。

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，任何熟悉此项技术的人员，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，因此本发明的保护范围当以权利要求书所定为准。

Claims (16)

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

一支撑体，具至少一侧表面界定一热接触区域对应该发热元件，及一冷区域没有对应该发热元件，一通孔设置在该热接触区域内并贯穿该支撑体；

一热管，具有一第一部份设置在该支撑体的至少一侧表面并沿着该冷区域延伸及一第二部分嵌埋在该热接触区域的通孔内且贴接该发热元件。

2.如权利要求1所述的手持电子装置散热结构，该热管位于该支撑体对应该发热元件的同一侧或不同侧。

3.如权利要求2所述的手持电子装置散热结构，更包括一热传导片贴接该热管的第二部分。

4.如权利要求3所述的手持电子装置散热结构，其中该热传导片与该热管在该支撑体的同一侧或不同侧。

5.如权利要求3所述的手持电子装置散热结构，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。

6.如权利要求5所述的手持电子装置散热结构，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或超导体构成。

7.如权利要求4所述的手持电子装置散热结构，其中该热传导片在该热管的第二部分与该发热元件之间。

8.如权利要求3所述的手持电子装置散热结构，其中该热管的第一部份及第二部分之间具有一倾斜部分，该倾斜部分从该支撑体的至少一侧表面倾斜进入该通孔。

9.如权利要求8所述的手持电子装置散热结构，其中该热管的第一部份及第二部分之间有一高低落差。

10.如权利要求1所述的手持电子装置散热结构，其中该支撑体的至少一侧表面的冷区域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。

11.如权利要求3所述的手持电子装置散热结构，其中该热传导片具有一表面未贴接该热管的第二部分，该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。

12.如权利要求10或11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。

13.如权利要求10或11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。

14.如权利要求10或11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。

15.如权利要求10或11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。

16.如权利要求10或11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。