CN107396592B - 终端设备及其散热结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种终端设备及其散热结构，属于电子技术领域，散热结构包括从下到上依次叠放的基板、发热元件、导热体和外壳，以及设于基板和外壳之间的屏蔽架，基板、屏蔽架和外壳围合形成一容置空间，发热元件和导热体容纳于容置空间内，导热体至少包括第一导热层，第一导热层由导热相变材料制成。从而，通过在外壳与发热元件之间填充具有由导热相变材料制成的第一导热层的导热体，使得终端运行时导热体能够随着温度变化动态适配发热元件与外壳之间的空隙。一方面使得终端处于工作状态时外壳与屏蔽架之间不存在间隙，保证了电磁屏蔽性能；另一方面，使得导热体分别与发热元件和外壳始终保持充分接触，保持了散热途径的畅通，保证了散热性能。

Description

终端设备及其散热结构
技术领域
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种终端设备及其散热结构。
背景技术
现有技术中，手机的散热结构如图1、图2所示，包括基板10、发热元件20、导热垫30、外壳40和屏蔽架50，发热元件20和导热垫30容纳于基板10、屏蔽架50和外壳40围合形成的容置空间内，以实现对发热元件20进行电磁屏蔽。发热元件20设置于基板10上，与外壳40之间具有一定的空隙，导热垫30填充于该空隙内，与发热元件20和外壳40充分接触，以将发热元件20的热量传递给外壳40，最终通过外壳40将热量散发到空气中。
导热垫30的高度尺寸有固定的规格，而屏蔽架50、发热元件20等有结构尺寸的误差，因此将导热垫30填充于发热元件20与外壳40之间的空隙内时，很难实现导热垫30的高度与空隙刚好匹配。从而就会出现以下问题：如图1所示，当导热垫30过低，不能完全填充发热元件20与外壳40之间的空隙时，就会使得导热垫30不能与外壳40充分接触，导致散热途径不顺畅，从而影响散热性能；如图2所示，当导热垫30过高时，导热垫30就会将外壳40顶起来，使得外壳40与屏蔽架50之间出现间隙而导致发热元件20的电磁屏蔽过盈，产生泄露，从而影响电磁屏蔽性能。
综上所述，现有的散热结构，无法兼顾散热性能和电磁屏蔽性能，从而影响整机性能。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供终端设备及其散热结构，以解决不能兼顾电磁屏蔽性能和散热性能的技术问题。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：
根据本发明的一个方面，提供的一种终端设备的散热结构，该散热结构包括从下到上依次叠放的基板、发热元件、导热体和外壳，以及设于所述基板和所述外壳之间的屏蔽架，所述基板、所述屏蔽架和所述外壳围合形成一容置空间，所述发热元件和所述导热体容纳于所述容置空间内，所述导热体至少包括第一导热层，所述第一导热层由导热相变材料制成。
进一步地，所述导热体还包括第二导热层，所述第二导热层为软质导热垫。
进一步地，所述软质导热垫为导热胶垫、导热纤维布垫或导热纤维网垫。
进一步地，所述导热体还包括第二导热层，所述第二导热层为硬质导热垫。
进一步地，所述硬质导热垫为导热石墨垫或导热铜网垫。
进一步地，所述第一导热层置于所述第二导热层之上。
进一步地，所述第二导热层置于所述第一导热层之上。
进一步地，所述发热元件为集成电路。
进一步地，所述外壳为中框。
根据本发明的另一个方面，提供的一种终端设备，该终端设备包括一散热结构，该散热结构包括从下到上依次叠放的基板、发热元件、导热体和外壳，以及设于所述基板和所述外壳之间的屏蔽架，所述基板、所述屏蔽架和所述外壳围合形成一容置空间，所述发热元件和所述导热体容纳于所述容置空间内，所述导热体至少包括第一导热层，所述第一导热层由导热相变材料制成。
本发明实施例的散热结构，通过在外壳与发热元件之间填充具有由导热相变材料制成的第一导热层的导热体，使得终端运行时导热体能够随着温度升高动态适配发热元件与外壳之间的空隙。一方面使得终端处于工作状态时外壳与屏蔽架之间不存在间隙，保证了电磁屏蔽性能；另一方面，使得导热体分别与发热元件和外壳始终保持充分接触，保持了散热途径的畅通，保证了散热性能；再一方面，当导热体的第一导热层变为半流质态时，会渗入与之接触的物体的表面间隙，从微观上极大的扩大了散热表面积，大大提升了散热结构的散热性能。
附图说明
图1为现有技术中手机的散热结构的结构示意图；
图2为现有技术中手机的散热结构的另一结构示意图；
图3为本发明实施例的终端设备的散热结构的结构示意图；
图4为本发明实施例的终端设备的散热结构的另一结构示意图。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图3、图4，提出本发明实施例的终端设备的散热结构，所述散热结构包括基板100、屏蔽架500、外壳400、发热元件200和导热体300，基板100、发热元件200、导热体300和外壳400从下到上依次叠放，屏蔽架500设置于基板100和外壳400之间，屏蔽架500上下两端开设有窗口，从而使得基板100、屏蔽架500和外壳400围合形成一容置空间，发热元件200和导热体300容纳于该容置空间内。
本发明实施例中，基板100为印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)，当然也可以是其它支撑部件。发热元件200为集成电路(Integrated Circuit，IC)，当然也可以是其它需要散热的电子元件。外壳400为中框，当然也可以是后盖等壳体，外壳400的材质可以是金属、合金(如镁铝合金)、塑料等。
本发明实施例中，导热体300至少包括第一导热层310，该第一导热层310由导热相变材料(Phase Change Material，PCM)制成，该导热相变材料的相变温度优选在30摄氏度以上。导热相变材料在常温(或室温)下是固体，并且便于处理，可以将其作为干垫清洁而坚固地用于导热垫或器件的表面；当器件工作而发热时，导热相变材料变软，适当施加一点压力，导热相变材料就像热滑脂一样很容易渗入与之接触的物体的表面间隙，使得两个表面充分接触整合在一起。导热相变材料由固态变为液态或由液态变为固态的过程称为相变过程，相变过程中将吸收或释放大量的潜热。导热相变材料可以选用无机相变材料、有机相变材料、复合相变材料等。
可选地，第一导热层310的外径略小于屏蔽架500的内径，从而为第一导热层310提供相变时的扩展空间。如图3所示，常温时(低于相变温度)，第一导热层310为固态，导热体300的高度略高于发热元件200与外壳400之间的空隙，从而导热体300会顶起外壳400使得外壳400与屏蔽架500之间具有一定间隙。如图4所示，当发热元件200发热，使得导热体300第一导热层310的温度高于相变温度时，第一导热层310发生相变，由固态逐渐变为半流质状态，使得导热体300的高度逐渐降低，外壳400与屏蔽架500之间的间隙也逐渐消失，而导热体300与外壳400始终保持充分接触，同时第一导热层310发生相变时将大量的热量迅速传递给外壳400，最终外壳400将热量散发到空气中。
一方面，由导热相变材料制成的第一导热层310能够随着温度变化动态适配发热元件200与外壳400之间的空隙，使得终端处于工作状态时外壳400与屏蔽架500之间不存在间隙，保证了电磁屏蔽性能；另一方面，通过动态适配发热元件200与外壳400之间的空隙，使得导热体300分别与发热元件200和外壳400始终保持充分接触，保持了散热途径的畅通，保证了散热性能；再一方面，当导热体300的第一导热层310变为半流质态时，会渗入与之接触的物体的表面间隙，使得二者充分接触，极大的扩大了二者的接触面积，大大提升了散热结构的散热性能。
进一步地，本发明实施例中，导热体300还包括第二导热层320，该第二导热层320为软质导热垫或硬质导热垫，从而通过导热垫和导热相变材料组成双层复合导热体，可以进一步提升散热结构的散热性能。软质导热垫如导热胶垫、导热纤维布垫、导热纤维网垫，或者由粘土和硅脂制成的软质导热垫等，硬质导热垫如导热石墨垫、导热铜网垫等。由于导热垫具有一定的刚性和硬度，因此可以更加精确的设置整个导热体300的合适高度，实现对发热元件200与外壳400之间的空隙的合理适配，使得第一导热层310变为半流质状态后能够保证外壳400与导热体300始终保持充分接触。即使发热元件200与外壳400的空隙较大时，第一导热层310的导热相变材料也能够对该空隙进行合理适配，从而扩大了本发明实施例的散热结构的应用场景。
本发明实施例中，第一导热层310置于第二导热层320之上。此时，当第一导热层310变为半流质状态时，第一导热层310底部会渗入第二导热层320的表面间隙，顶部会渗入外壳400的表面间隙，使得第一导热层310与第二导热层320和外壳400充分接触，从微观上极大的扩大了散热表面积，大大提升了散热性能。
进一步地，第二导热层320的外径大于发热元件200的外径。从而，一方面保证第二导热层320与发热元件200的接触面积最大化，有利于充分散热；另一方面充分覆盖发热元件200，保持常温状态下的电磁屏蔽性能。
可选地，在另一些实施例中，第一导热层310置于第二导热层320之下。此时，当第一导热层310变为半流质状态时，第一导热层310底部会渗入发热元件200的表面间隙，顶部会渗入第二导热层320的表面间隙，使得第一导热层310与第二导热层320和发热元件200充分接触，从微观上极大的扩大了散热表面积，大大提升了散热性能。
可选地，在某些实施例中，导热体也可以只由导热相变材料制成的第一导热层构成，同样能够解决本发明的技术问题，只不过在设置整个导热体300的合适高度而实现对发热元件200与外壳400之间的空隙的合理适配时难度稍大。
本发明实施例的散热结构，通过在外壳400与发热元件200之间填充具有由导热相变材料制成的第一导热层310的导热体300，使得终端设备运行时导热体300能够随着温度变化动态适配发热元件200与外壳400之间的空隙。一方面使得终端设备处于工作状态时外壳400与屏蔽架500之间不存在间隙，保证了电磁屏蔽性能；另一方面，使得导热体300分别与发热元件200和外壳400始终保持充分接触，保持了散热途径的畅通，保证了散热性能；再一方面，当导热体300的第一导热层310变为半流质态时，会渗入与之接触的物体的表面间隙，从微观上极大的扩大了散热表面积，大大提升了散热结构的散热性能。
本发明实施例同时提出一种终端设备，该终端设备包括一散热结构，该散热结构包括包括从下到上依次叠放的基板、发热元件、导热体和外壳，以及设于所述基板和所述外壳之间的屏蔽架，所述基板、所述屏蔽架和所述外壳围合形成一容置空间，所述发热元件和所述导热体容纳于所述容置空间内，所述导热体至少包括第一导热层，所述第一导热层由导热相变材料制成。本实施例中所描述的散热结构为本发明中上述实施例所涉及的散热结构，在此不再赘述。
本发明实施例所述的终端设备，可以是手机、平板等移动终端，也可以是个人电脑、电视机等固定终端。
本发明实施例的终端设备，通过对散热结构进行改进，在外壳400与发热元件200之间填充具有由导热相变材料制成的第一导热层310的导热体300，使得终端设备运行时导热体能够随着温度变化动态适配发热元件200与外壳400之间的空隙。一方面使得终端设备处于工作状态时外壳400与屏蔽架500之间不存在间隙，保证了终端设备的电磁屏蔽性能；另一方面，使得导热体300分别与发热元件200和外壳400始终保持充分接触，保持了散热途径的畅通，保证了终端设备的散热性能；再一方面，当导热体300的第一导热层310变为半流质态时，会渗入与之接触的物体的表面间隙，从微观上极大的扩大了散热表面积，大大提升了终端设备的散热性能。
以上参照附图说明了本发明的优选实施例，并非因此局限本发明的权利范围。本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本发明的权利范围之内。

Claims (10)

1.一种终端设备的散热结构，包括从下到上依次叠放的基板(100)、发热元件(200)、导热体(300)和外壳(400)，以及设于所述基板(100)和所述外壳(400)之间的屏蔽架(500)，所述基板(100)、所述屏蔽架(500)和所述外壳(400)围合形成一容置空间，所述发热元件(200)和所述导热体(300)容纳于所述容置空间内，其特征在于，所述导热体(300)至少包括第一导热层(310)，所述第一导热层(310)由导热相变材料制成；
所述导热体(300)还包括第二导热层(320)；
低于相变温度时，所述导热体(300)的高度高于所述发热元件(200)与所述外壳(400)之间的空隙。
2.根据权利要求1所述的终端设备的散热结构，其特征在于，所述第二导热层(320)为软质导热垫。
3.根据权利要求2所述的终端设备的散热结构，其特征在于，所述软质导热垫为导热胶垫、导热纤维布垫或导热纤维网垫。
4.根据权利要求1所述的终端设备的散热结构，其特征在于，所述第二导热层(320)为硬质导热垫。
5.根据权利要求4所述的终端设备的散热结构，其特征在于，所述硬质导热垫为导热石墨垫或导热铜网垫。
6.根据权利要求1-5任一项所述的终端设备的散热结构，其特征在于，所述第一导热层(310)置于所述第二导热层(320)之上。
7.根据权利要求1-5任一项所述的终端设备的散热结构，其特征在于，所述第二导热层(320)置于所述第一导热层(310)之上。
8.根据权利要求1-5任一项所述的终端设备的散热结构，其特征在于，所述发热元件(200)为集成电路。
9.根据权利要求1-5任一项所述的终端设备的散热结构，其特征在于，所述外壳(400)为中框。
10.一种终端设备，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的散热结构。
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