CN107424967A - 一种手机散热部件和模块以及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及手机散热领域，公开了一种手机散热部件和模块以及方法。所述手机散热部件包括吸热部件，所述吸热部件由含有储能主体材料、导热主体材料和增稠剂的导热相变储能材料形成，以所述导热相变储能材料的总重量为基准，所述导热相变储能材料中储能主体材料的含量为40‑70重量％，所述导热主体材料的含量为10‑50重量％，所述增稠剂的含量为10‑40重量％，所述储能主体材料为微胶囊相变材料且其相变温度为30‑70℃。采用该手机散热部件和模块对手机进行散热处理，能够有效实现手机散热从而避免烫手的问题。

Description

一种手机散热部件和模块以及方法
技术领域
本发明涉及手机散热领域，具体地，涉及一种手机散热部件、手机散热模块和手机散热方法。
背景技术
近年来，智能手机配置换代越来越快，特别是SoC频率越来越高、核心数越来越多、性能越来越强大，但是发热量也越来越大。最近两年的旗舰机在满负荷运行时甚至出现烫手，于是散热成为了亟待解决的一个问题。
目前各大手机厂商都在积极地做散热设计，比如，在SoC表面上设置散热层，例如，石墨层、导热硅脂层、金属层等等。此外，也有手机厂商将电脑的散热方式引进到手机上，比如将热管用于手机的散热，电脑上使用热管时，会在热管的冷凝端加上散热片，并用风扇进行吹风散热，但是手机要求防水防尘，并且超薄设计，所以手机散热无法照搬电脑的散热方式，热管的冷凝端并没有主动散热方式，只能连接到手机金属框进行被动散热。然而，采用这种散热方式进行散热仅仅是将热量从手机内部导出到手机外部，而却没有解决热量传递给使用者导致的烫手问题，影响用户体验。人手接触温度在40℃以上的物体就会有不适感，现在的旗舰机长时间满负荷运行时SoC动辄六七十度，传导至手机壳上也有四五十度，用户体验不好。
发明内容
本发明的目的是为了克服采用现有的手机散热方式仅能够将热量从手机内部导出到手机外部，而没有解决热量传递给使用者导致的烫手问题的缺陷，而提供了一种新的手机散热部件、手机散热模块和手机散热方法。
本发明的发明人经过深入研究后发现，同时含有40-70重量％的储能主体材料、10-50重量％的导热主体材料和10-40重量％的增稠剂的导热相变储能材料非常适用于对手机进行散热，将包括由该导热相变储能材料形成的吸热部件的手机散热部件连接至散热管的冷凝端，由于该导热相变储能材料具有30-70℃的相变温度，能够从固态逐渐转变成液态进行储热，在此相变温度范围内可以吸收大量热量而温度却不上升，从而达到将SoC产生的热量吸收而温度却不急剧上升的效果。从而完成了本发明。
具体地，本发明提供了一种手机散热部件，其中，所述手机散热部件包括吸热部件，所述吸热部件由含有储能主体材料、导热主体材料和增稠剂的导热相变储能材料形成，以所述导热相变储能材料的总重量为基准，所述导热相变储能材料中储能主体材料的含量为40-70重量％，所述导热主体材料的含量为10-50重量％，所述增稠剂的含量为10-40重量％，所述储能主体材料为微胶囊相变材料且其相变温度为30-70℃。
本发明还提供了一种手机散热模块，所述手机散热模块包括散热管，所述散热管的吸热端接至SoC，其中，所述手机散热模块还包括连接至所述散热管的冷凝端的手机散热部件，所述手机散热部件为上述手机散热部件。
本发明还提供了一种手机散热方法，该方法包括将散热管的吸热端连接至手机的SoC，其中，该方法还包括将所述散热管的冷凝端连接至上述手机散热部件。
采用本发明提供的手机散热部件和手机散热模块对手机进行散热处理，在SoC开始工作发热时，热量通过散热管传递到手机散热部件，导热相变储能材料吸热，在30-70℃之间发生相变，从固态逐渐转变成液态，由于该导热相变储能材料的储热性，热量不会传递到手机的表面，可实现手机SoC散热但是温度基本不升高或者升高幅度很小，从而避免烫手的问题。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明提供的手机散热方法的示意图。
图2为本发明提供的手机散热部件的一种具体实施方式。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供的手机散热部件包括吸热部件，所述吸热部件由含有储能主体材料、导热主体材料和增稠剂的导热相变储能材料形成，以所述导热相变储能材料的总重量为基准，所述导热相变储能材料中储能主体材料的含量为40-70重量％，所述导热主体材料的含量为10-50重量％，所述增稠剂的含量为10-40重量％，所述储能主体材料为微胶囊相变材料且其相变温度为30-70℃。
根据本发明提供的手机散热部件，优选地，以所述导热相变储能材料的总重量为基准，所述储能主体材料的含量为45-65重量％，所述导热主体材料的含量为15-40重量％，所述增稠剂的含量为15-35重量％。
本发明对所述储能主体材料的微胶囊内的相变材料的种类没有特别地限定，可以为现有的相变温度为30-70℃的各种相变材料，优选为结晶水合盐和/或石蜡类材料。其中，所述结晶水合盐的实例包括但不限于：Na2SO4·10H2O、Zn(NO3)2·6H2O、NaCH3COO·3H2O、Na2S2O3·5H2O和Ca(NO3)2·4H2O中的至少一种，从原料易得性的角度出发，所述结晶水合盐特别优选为Na2SO4·10H2O和/或Zn(NO3)2·6H2O。所述石蜡类材料优选为C18-C30的石蜡，更优选为C20-C26的石蜡。此外，所述微胶囊的胶囊壳的材质通常可以为高分子类材料，例如，可以为聚乙烯、聚苯乙烯、聚脲、聚酰胺、环氧树脂、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂等中的至少一种。将上述相变材料灌装进所述胶囊壳中的方式也可以采用现有的各种方式进行，对此本领域技术人员均能知悉，在此不作赘述。
根据本发明的一种优选实施方式，所述储能主体材料的微胶囊内的相变材料同时含有结晶水合盐和石蜡类材料，这样能够更有效地吸收手机散发的热量，从而使得在更长的运行时间下手机外壳温度仍不升高，更好地解决烫手的问题。此时，所述结晶水合盐和石蜡类材料可以分别制成微胶囊之后再将所得结晶水合盐微胶囊和石蜡类材料微胶囊配合使用，也可以将结晶水合盐和石蜡类材料先混合之后再制成微胶囊，优选采用前者，这样更有利于工业化大规模操作，并避免由于结晶水合盐和石蜡类材料之间的相互作用而带来的问题。也即，相应地，所述储能主体材料优选为结晶水合盐微胶囊和石蜡类材料微胶囊的混合物。进一步地，所述结晶水合盐微胶囊和石蜡类材料微胶囊的重量比优选为(0.01-10):1，更优选为(0.5-1):1。
所述储能主体材料的相变温度应该为30-70℃，优选为35-60℃，最优选为40-55℃。在本发明中，所述储能主体材料的相变温度是指该储能主体材料内的相变材料由固态转变为液态时的温度。
本发明对所述储能主体材料的粒径(即微胶囊的粒径)没有特别地限定，例如，可以为1-100微米，优选为1-30微米，更优选为1-10微米。在本发明中，所述粒径采用美国PPS公司的Accu Sizer TM 780光学粒径检测仪进行测定。
本发明对所述导热主体材料的种类没有特别地限定，例如，可以为氧化铝、氮化铝、石墨、铜粉和银粉中的至少一种，优选为氧化铝和/或银粉。其中，所述银粉特别优选为纳米级银粉，其粒径优选为30-300nm。
本发明对所述增稠剂的种类没有特别地限定，可以为现有的各种能够起到增稠作用并能够将所述导热相变储能材料调节至粘稠胶状态的物质，优选为硅油和/或硅脂，特别优选为甲基硅油、乙烯基硅油、苯基硅油、氨基硅油和羟基硅油中的至少一种。其中，所述甲基硅油可以为二甲基硅油、三甲基硅油和四甲基硅油中的至少一种。
所述导热相变储能材料中还可以含有其他添加剂，例如抗氧剂，这样能够使得所述导热相变储能材料在更长时间内不被氧化而保持性能的稳定。所述抗氧剂可以为现有的各种能够起到防止老化作用的物质，例如，可以为酚类和/或胺类防老剂，具体可以为4,6-二(辛硫甲基)邻甲酚(商品名：防老剂1520)、β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯(商品名：防老剂1076)、N-(1,3-二甲基丁基)-N’-苯基对苯二胺(商品名为：防老剂4020)、N-异丙苯基-N’-苯基对苯二胺(商品名为：防老剂4010NA)和N-苯基-2-萘胺(商品名为：防老剂D)中的一种或多种。此外，相对于100重量份的储能主体材料，所述防老剂的用量可以为0.1-3重量份，优选为0.5-1重量份。
本发明提供的手机散热部件优选还包括在所述吸热部件表面的放热部件，这样能够使得导热相变储能材料中存储的热量达到上限之后，多余的热量能够通过散热部件快速地转移至手机外部，从而增长手机的运行时间并避免电池电量下降过快、手机死机重启以及元器件老化等各种问题的出现。需要说明的是，所述吸热部件可以具有规则形状(例如可以具有层状结构)，也可以为不规则形状。当所述吸热部件为不规则形状时，所述放热部件可以直接覆盖在所述吸热部件的至少部分表面上。特别优选地，如图2所示，所述吸热部件和放热部件均具有层状结构，且两者交替设置。
本发明对所述放热部件的材质没有特别地限定，可以为由现有的各种能够有效散热的材料形成，优选地，所述放热部件由石墨散热膜、导热硅脂、金属和热管中的至少一种形成。
当所述吸热部件和放热部件均具有层状结构时，本发明对所述吸热部件和放热部件的层数和厚度均没有特别地限定。例如，所述吸热部件的层数可以为≥1，优选为≥2，更优选为2-4；所述放热部件的层数可以为≥1，优选为1-3，更优选为1-2。所述吸热部件与放热部件的单层厚度之比可以为(0.5-100)：1，优选为(10-80)：1，更优选为(30-60)：1；所述吸热部件的厚度可以为100-3000微米，优选为800-1500微米，更优选为1000-1200微米；所述放热部件的厚度可以为30-2000微米，优选为30-100微米，更优选为30-50微米。
在本发明中，所述吸热部件和放热部件的厚度均指单层厚度。
本发明提供的手机散热模块包括散热管，所述散热管的吸热端连接至SoC，其中，所述手机散热模块还包括连接至所述散热管的冷凝端的手机散热部件，所述手机散热部件为上述手机散热部件。
本发明提供的手机散热模块的主要改进之处在于在所述散热管的冷凝端提供手机散热部件，而散热管的材质以及其与SoC的连接方式等均可以与现有技术相同，对此本领域技术人员均能知悉，在此不作赘述。
如图1所示，本发明提供的手机散热方法包括将散热管的吸热端连接至手机的SoC，其中，该方法还包括将所述散热管的冷凝端连接至上述手机散热部件。
根据本发明提供的手机散热方法，当所述手机散热部件同时包括吸热部件和散热部件且所述吸热部件和散热部件均为层状结构时，优选将所述散热管的冷凝端连接至所述手机散热部件的吸热部件上，这样能够更有效地避免手机外壳温度的剧烈升高。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
本实施例用于说明本发明提供的手机散热部件和模块以及方法。
(1)导热相变储能材料的制备：
本实施例所用的导热相变储能材料的成分和比例如下：甲基硅油15重量％、氮化铝19.5重量％、C20石蜡微胶囊22重量％、C26石蜡微胶囊43重量％、抗氧剂1076 0.5重量％。其中，C20石蜡微胶囊的相变温度为36℃，粒径为5-20微米；C26石蜡微胶囊的相变温度为56℃，粒径为5-20微米。该导热相变储能材料按如下步骤制备得到：
将甲基硅油、氮化铝、抗氧剂1076加入高速分散机中，以转速900r/min搅拌10min，搅拌结束后采用双辊研磨机对所得混合物研磨1小时。之后将混合物放入高速分散机中，加入C20石蜡微胶囊和C26石蜡微胶囊，并以转速1000r/min搅拌10min。搅拌结束后放入真空度为0.03MPa的真空箱中进行消泡30min，得到导热相变储能材料。
(2)手机散热部件和模块以及方法：
用采用高通810处理器的手机进行测试，该手机原来仅使用散热管进行散热，该散热管的吸热端连接至SoC。将手机进行拆机，然后将5g上述导热相变储能材料直接放置在手机热管的冷凝端，接着重新组装。
将手机亮度调至最大，不间断运行狂野飙车15min。在5min、10min和15min时分别测定SoC核心温度，并测定外壳温度最高点，结果如见表1。
实施例2
本实施例用于说明本发明提供的手机散热部件和模块以及方法。
(1)导热相变储能材料的制备：
本实施例所用的导热相变储能材料的成分和比例如下：甲基硅油26重量％、羟基硅油9重量％、氮化铝5重量％、铜粉10重量％、Na2SO4·10H2O微胶囊23重量％、C26石蜡微胶囊26.5重量％、抗氧剂1076 0.5重量％。其中，Na2SO4·10H2O微胶囊的相变温度为32℃，粒径为10-30微米；C26石蜡微胶囊的相变温度为56℃，粒径为5-20微米。该导热相变储能材料按如下步骤制备得到：
甲基硅油、羟基硅油、氮化铝、抗氧剂1076加入高速分散机中，以转速1000r/min搅拌10min，搅拌结束后采用双辊研磨机对混合物研磨1小时。之后将混合物放入高速分散机中，依次加入铜粉、Na2SO4·10H2O微胶囊、C26石蜡微胶囊，并以转速900r/min搅拌15min。搅拌结束后放入真空度为0.03MPa的真空箱中进行消泡30min，得到导热相变储能材料。
(2)手机散热部件和模块以及方法：
将步骤(1)得到的导热相变储能材料于石墨散热膜上进行复合叠成，形成包括平均厚度为500微米的吸热部件和平均厚度为30微米的放热部件的手机散热部件。用采用高通810处理器的手机进行测试，该手机原来仅使用散热管进行散热，该散热管的吸热端连接至SoC。将手机进行拆机，然后将上述手机散热部件直接放置在手机热管的冷凝端，接着重新组装。
将手机亮度调至最大，不间断运行狂野飙车15min。在5min、10min和15min时分别测定SoC核心温度，并测定外壳温度最高点，结果如见表1。
实施例3
本实施例用于说明本发明提供的手机散热部件和模块以及方法。
(1)导热相变储能材料的制备：
本实施例所用的导热相变储能材料的成分和比例如下：甲基硅油15重量％、羟基硅油4.5重量％、氧化铝30重量％、Zn(NO3)2·6H2O微胶囊50重量％、抗氧剂1076 0.5重量％。其中，Zn(NO3)2·6H2O微胶囊的相变温度为36℃，粒径为10-30微米。该导热相变储能材料按如下步骤制备得到：
甲基硅油、羟基硅油、氧化铝、抗氧剂1076加入高速分散机中，以转速900r/min搅拌10min，搅拌结束后采用双辊研磨机对混合物研磨1小时。之后将混合物放入高速分散机中，加入Zn(NO3)2·6H2O微胶囊，并以转速900r/min搅拌15min。搅拌结束后放入真空度为0.03MPa的真空箱中进行消泡30min，得到导热相变储能材料。
(2)手机散热部件和模块以及方法：
将步骤(1)得到的导热相变储能材料于石墨散热膜上进行复合叠成，形成包括平均厚度为600微米的吸热部件和平均厚度为30微米的放热部件的手机散热部件。用采用高通810处理器的手机进行测试，该手机原来仅使用散热管进行散热，该散热管的吸热端连接至SoC。将手机进行拆机，然后将上述手机散热部件直接放置在手机热管的冷凝端，接着重新组装。
将手机亮度调至最大，不间断运行狂野飙车15min。在5min、10min和15min时分别测定SoC核心温度，并测定外壳温度最高点，结果如见表1。
对比例1
本对比例用于说明参比的手机散热部件和模块以及方法。
(1)导热相变储能材料的制备：
本对比例所用的导热相变储能材料的成分与实施例1相同，但是用量不同，具体成分和比例如下：甲基硅油10重量％、氮化铝4.5重量％、C20石蜡微胶囊47重量％、C26石蜡微胶囊38重量％、抗氧剂1076 0.5重量％。该导热相变储能材料按如下步骤制备得到：
将甲基硅油、氮化铝、抗氧剂1076加入高速分散机中，以转速900r/min搅拌10min，搅拌结束后采用双辊研磨机对所得混合物研磨1小时。之后将混合物放入高速分散机中，加入C20石蜡微胶囊和C26石蜡微胶囊，并以转速900r/min搅拌10min。搅拌结束后放入真空度为0.03MPa的真空箱中进行消泡30min，得到导热相变储能材料。
(2)手机散热部件和模块以及方法：
按照实施例1的方法对手机进行散热处理，不同的是，将实施例1的导热相变储能材料采用相同用量的由本对比例1得到的导热相变储能材料替代，所得结果见表1。
表1
从以上结果可以看出，采用本发明提供的方法对手机进行散热处理，能够有效实现手机散热从而避免烫手的问题。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (12)

1.一种手机散热部件，其特征在于，所述手机散热部件包括吸热部件，所述吸热部件由含有储能主体材料、导热主体材料和增稠剂的导热相变储能材料形成，以所述导热相变储能材料的总重量为基准，所述导热相变储能材料中储能主体材料的含量为40-70重量％，所述导热主体材料的含量为10-50重量％，所述增稠剂的含量为10-40重量％，所述储能主体材料为微胶囊相变材料且其相变温度为30-70℃。
2.根据权利要求1所述的手机散热部件，其中，以所述导热相变储能材料的总重量为基准，所述储能主体材料的含量为45-65重量％，所述导热主体材料的含量为15-40重量％，所述增稠剂的含量为15-35重量％。
3.根据权利要求1所述的手机散热部件，其中，所述储能主体材料的微胶囊内的相变材料为结晶水合盐和/或石蜡类材料；
优选地，所述结晶水合盐为Na2SO4·10H2O、Zn(NO3)2·6H2O、NaCH3COO·3H2O、Na2S2O3·5H2O和Ca(NO3)2·4H2O中的至少一种，所述石蜡类材料为C18-C30的石蜡；
优选地，所述储能主体材料为结晶水合盐微胶囊和石蜡类材料微胶囊的混合物；
优选地，所述结晶水合盐微胶囊和石蜡类材料微胶囊的重量比为(0.01-10):1。
4.根据权利要求1所述的手机散热部件，其中，所述储能主体材料的相变温度为35-60℃，优选为40-55℃。
5.根据权利要求1所述的手机散热部件，其中，所述储能主体材料的粒径为1-100微米，优选为1-30微米。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的手机散热部件，其中，所述导热主体材料为氧化铝、氮化铝、石墨、铜粉和银粉中的至少一种。
7.根据权利要求1-5中任意一项所述的手机散热部件，其中，所述增稠剂为硅油和/或硅脂；优选地，所述增稠剂为甲基硅油、乙烯基硅油、苯基硅油、氨基硅油和羟基硅油中的至少一种。
8.根据权利要求1-5中任意一项所述的手机散热部件，其中，所述吸热部件具有层状结构，且其厚度为100-3000微米，优选为800-1500微米。
9.根据权利要求1-5中任意一项所述的手机散热部件，其中，所述手机散热部件还包括设置在所述吸热部件表面的放热部件；优选地，所述放热部件由石墨散热膜、导热硅脂、金属和热管中的至少一种形成。
10.根据权利要求9所述的手机散热部件，其中，所述吸热部件和放热部件均具有层状结构，两者间隔设置，且所述吸热部件的层数为≥2，所述放热部件的层数为≥1；优选地，所述吸热部件的层数为2-4，所述放热部件的层数为1-3；优选地，所述吸热部件与放热部件的单层厚度之比为(0.5-100)：1；优选地，所述放热部件的单层厚度为30-2000微米。
11.一种手机散热模块，所述手机散热模块包括散热管，所述散热管的吸热端连接至SoC，其特征在于，所述手机散热模块还包括连接至所述散热管的冷凝端的手机散热部件，所述手机散热部件为权利要求1-10中任意一项所述的手机散热部件。
12.一种手机散热方法，该方法包括将散热管的吸热端连接至手机的SoC，其特征在于，该方法还包括将所述散热管的冷凝端连接至权利要求1-10中任意一项所述的手机散热部件。
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