CN107535071A - 包括外部安装的热管的电子装置 - Google Patents

Abstract

一种电子装置包括具有容器和盖件的壳体。盖件限定了开口。电子装置还包括位于容器内的电路板。电路板包括与开口对齐的电气部件。电子装置进一步包括安装到盖件的热管。热管的一部分延伸到盖件的开口内以与电气部件热连通。

Description

包括外部安装的热管的电子装置

背景技术

热管理是包括热生成电路的电子装置的通常的机电挑战。在一些情况中，热管用于将热从一个位置传递到另一个位置。然而，热管占据相对大量的空间且可能与装置的内部部件干涉。

因此，存在对于管理电子装置内的热的改进的机构的需求。

附图说明

在附图中贯穿各个视图类似的附图标号指示相同的或功能类似的元件，所述附图和如下的具体实施方式一起合并在说明书中且形成说明书，且用于进一步阐述包括要求保护的发明的构思的实施例，且解释这些实施例的各种原理和优点。

图1是根据一些实施例的包括热管的电子装置的透视图。

图2是电子装置的分解透视图。

图3是电子装置的盖件的外表面的俯视图。

图4是电子装置的盖件的内表面的俯视图。

图5是沿图1的截面线5-5截取的电子装置的横截面图。

本领域一般技术人员将认识到在附图中的元件为简单和清晰起见被图示且不必需按比例绘制。例如，附图中的元件的一些的尺寸可能相对于其他元件被夸大以有助于改进对于本发明的实施例的理解。

通过常规的符号在附图中被表示的设备和方法仅示出了与理解本发明的实施例有关的特定的细节且不模糊带有将容易地对于具有在此所述的优点的本领域一般技术人员显见的细节的公开。

具体实施方式

在一个实施例中，本发明提供了包括壳体的电子装置，所述壳体包括容器和盖件。盖件限定了开口。电子装置也包括定位在容器内的电路板。电路板包括与盖件内的开口对齐的电气部件。电子装置进一步包括安装到盖件的热管。热管的一部分延伸到盖件的开口内以与电气部件热连通。

在另一个实施例中，本发明提供了包括密闭密封的壳体的电子装置，所述壳体包括容器和盖件。盖件具有内表面和外表面。盖件也限定了外表面内的沟槽和与沟槽连通的开口。开口延伸通过盖件的内表面。电路板定位在容器内。电路板包括与盖件内的开口对齐的电气部件。电磁干扰屏蔽件定位在密闭密封的壳体内。电磁干扰屏蔽件将电气部件与电路板的其他部件分开。热管定位在盖件内的沟槽内且热管的一部分延伸到盖件的开口内且直接接触电气部件以与电气部件热连通。

图1和图2图示了电子装置10。在图示的实施例中，电子装置10是可安装在车辆内的双向无线电装置。在其他实施例中，电子装置10可以例如是便携式手持无线电装置、膝上型计算机、平板计算机、寻呼机、智能手机、或其中希望热管理以有助于保证电子部件或其他电气部件的正常的性能的其他电子装置或电气装置。

所图示的装置10包括壳体14、电路板18和热管22。壳体14一般地由导热材料制成，例如由金属制成，其也提供了希望的电气属性。壳体14包括容器26和盖件30。容器26具有基部34和侧壁38，其限定了用于接收电路板18的容积。容器26也包括侧壁38的一个上的前面板42。前面板42可包括显示器和致动器(例如，按键、旋钮等)(未示出)，以显示信息且控制装置10的操作。容器26进一步包括用于将电子装置10连接到例如警用巡逻车的车辆的安装特征46。在图示的实施例中，安装特征46包括形成在侧壁38内的槽或凹陷。在其他实施例中，容器可包括用于将装置10安装在车辆或静止位置中的其他装置。

盖件30通过紧固件50(例如，螺钉)选择地耦合到容器26。在盖件30连接到容器26时，盖件30和容器26形成用于电路板18的封闭件。在一些实施例中，例如在图示的实施例中，橡胶垫圈54(图2)被定位在容器26和盖件30之间以形成密封，以防止水、灰尘和其他污染物进入壳体14。优选地，密封是密闭密封。如此，在盖件30牢固地紧固到容器26时，壳体14被密闭密封。

图示的盖件30包括外表面58(图3)和内表面62(图4)。有时称为“干侧”的内表面62面向电路板18。外表面58或“湿侧”与内表面62相反，背离电路板18，且暴露于环境。如在图1至图3中所示，盖件30的外表面58包括多个散热鳍部66。所图示的鳍部66一般地以有组织的行布置在外表面58上，但可替代地以不同的散开的或有组织的模式布置在外表面58上。在一些实施例中，可不要求带有鳍部的几何形状且鳍部22可被省去。

如在图2中所示，盖件30也包括形成在外表面58内的沟槽70。在图示的实施例中，沟槽70从盖件30的第一区域延伸到盖件30的远离所述第一区域的另一区域。沟槽70构造为接收热管22。在图示的实施例中，沟槽70一般地为U形形状的。在其他实施例中，沟槽70可形成为沿盖件30的外表面58的其他形状。在另外的实施例中，沟槽70可被省去，只要热管22耦合到盖件30以与外表面58热连通。

盖件30也限定了与沟槽70连通的开口74(图4)。开口74从沟槽70贯穿盖件30的内表面62延伸。作为结果，开口74是从周围环境到接收电路板18的封闭件通过壳体14形成的通路。开口74构造为接收热管22的一部分以允许热管22与电路板18热连通。

继续参考图2，电路板18定位在容器26内。电路板18包括执行电子装置10的希望的功能的电气部件(例如，处理器、放大器、发射器、接收器等)。特别地在图2中图示电气部件78中的一个。图示的电气部件78例如可以是在装置10的操作期间产生热的功率放大器。在其他实施例中，电气部件78可以是在操作期间产生热的电路板18的不同的部件。电气部件78定位在电路板18上，使得部件78与盖件30内的开口74对齐。即，如在图5中所示，在盖件30耦合到容器26时，盖件30内的开口74直接位于电气部件78上方。在一些实施例中，开口74可从部件78偏移，只要在开口74和部件78之间存在路径。

参考回到图2，热管22安装到盖件30。更特别地，热管22定位在形成在盖件30的外表面58内的沟槽70内。热管22一般地与沟槽70的形状和尺寸(例如长度)匹配，使得热管22也沿盖件30的外表面58延伸。在一些实施例中，热管22可被焊接、钎焊、胶合(例如，使用环氧树脂或粘合剂)或以其它方式地密闭地附接到盖件30以将热管22固定在沟槽70内。

图示的热管22是填充有传热流体的管，以有助于管将热在电子装置10的壳体14上扩散。在一个实施例中，热管22填充有水以传热。水适合于在大约30℃至大约277℃的操作温度中传热。在其他实施例中，热管22可填充有其他材料，例如氦、氢、氖、氮、氩、氧、甲烷、氪、乙烷、氟利昂22、氨、氟利昂21、氟利昂11、戊烷、氟利昂113、丙酮、甲醇、Flutec PP2、乙醇、庚烷、甲苯、Flutec PP9、萘、导热姆、汞、硫、铯、铷、钾、钠、锂、钙、铅、铟、银或材料的组合，这取决于电子装置10被期待为在其中操作的环境温度。

图示的热管22包括弯曲部82。弯曲部82是在具有热管22的剩余部分的平面外形成的所述热管22的一部分。在图示的实施例中，邻近热管22的第一端86形成弯曲部82。如在图5中所示，热管22的弯曲部82延伸到盖件30的开口74内，以与电路板18的热部件78(例如，功率放大器)热连通。热管22的弯曲部82直接接触或邻靠电气部件78以从部件78接收热。热导致热管22内的传热流体(例如水)沸腾，或以其它方式相变。当传热流体沸腾和膨胀时，流体从弯曲部82移开到热管22的远处的第二端90。在传热流体从热管22的第一端86(即，弯曲部82)移动到热管86的第二端90时，流体将由电气部件78生成的热在盖件30上传递。因为热管22一般地越过整个盖件30延伸，所以热在整个盖件30上扩散。另外，形成在盖件30的外表面58上的鳍部66有助于将热从盖件30散热到周围环境。

在一些实施例中，热管22不包括弯曲部82。而是热管22可从电气部件82直地(例如垂直于电气部件82)延伸到盖件30的外表面58。替代地，盖件30可相对薄(例如，大致为热管22的相同的厚度)，使得热管22一般地平行于电气部件82延伸，但仍直接接触部件82。

在图示的实施例中，热管22与盖件30热接触，使得热沿壳体14的维度传递。在其他实施例中，热管22可仅热耦合到热源(例如，电气部件82)，使得热直接从热管22传递到周围的环境。在另外的实施例中，热管22可耦合到装置10上的热有利的位置，例如大的热质量或热沉的区域。

在图示的实施例中，电子装置10也包括至少部分地定位在沟槽70内的密封构件94。密封构件94将热管92封闭在沟槽70内。换言之，密封构件94有助于填充沟槽70，使得电子装置10的壳体14维持被合适地(例如，密闭)密封。如在图1中所示，密封构件94一般地与限定沟槽70的盖件30的上边沿98齐平。密封构件94和上边沿98从盖件30的外表面58延伸，其延伸距离(即高度)一般地与散热鳍部66相同。

在图示的实施例中，密封构件94包括热环氧树脂或导热的环氧树脂，例如由Saint-Gobain制造的在其他实施例中，密封构件94可包括钎焊、硅基的密封复合物等。在另外的实施例中，密封构件94可以是预成型的垫圈，所述垫圈放置在沟槽70内且填充沟槽70。在一些实施例中，密封构件94可被省去。在其他实施例中，热管22自身可填充且密封盖件30内的沟槽70。

如在图2和图4中所示，图示的电子装置10进一步包括电磁干扰(EMI)屏蔽件。EMI屏蔽件包括耦合到盖件30的内表面62的第一轨102(图4)。第一轨102例如可包括形成在内表面62上的金属垫圈。EMI屏蔽件也包括耦合到电路板18的第二轨106(图2)。第二轨106例如可包括印刷或以其它方式形成在电路板18上的金线。盖件30上的第一轨102与电路板18上的第二轨106协作以在装置10的壳体14内造成EMI屏蔽件。轨102、106形成围绕电气部件78(和电路板18上的其他部件)的周界，以将电气部件78从装置10内的其他部件且从外部电磁干扰分开或隔离。

如在图4中所示，热管22的开口74定位在通过轨102、106限定的周界内。此布置允许热管22接触电气部件78而不破坏EMI屏蔽件。热管22仅在已通过轨102、106结合的区内贯穿盖件30延伸。另外，热管22的剩余部分定位在盖件30的外表面58上，使得热管22不越过形成在盖件30的内表面58上的轨102延伸且断开所述轨102。

虽然图示的电子装置10以一个热管22示出和描述，但在其他实施例中，电子装置可包括多个热管。每个热管可与装置内不同的电气部件热连通，或可与相同的电气部件连通。在此实施例中，电子装置的壳体可包括多个开口，使得每个热管通过其自己的开口贯穿壳体延伸到电气部件。热管可都位于壳体的相同的表面上(例如，盖件30的外表面58)或可位于壳体的不同的表面上(例如，一个热管位于盖件30的外表面58上，一个热管位于容器26的侧壁38上，一个热管位于容器26的基部34上，等)。

以上所述的外部安装的热管22便于在电子装置10的扩展的区域上的散热。另外，热管22允许电子装置10维持被密封。此外，热管22不与在电子装置10内的EMI屏蔽干涉或破坏所述EMI屏蔽。

本发明的实施例已在带有70W的热负荷的电子装置中进行测试，例如图中图示的双路无线电。热管22围绕壳体14均匀地散热。壳体14在大约65℃至75℃的温度下辐射热。另外，移动产品(即，与热管22接触的电气部件78)的热源维持在比无热管的可比较的装置低大约40℃至50℃的温度下。移动产品的净热容量因此改进大约15W至20W。为实现与无热管类似的散热结果，可比较的装置需要例如更高大约40％。

在带有13W的热负荷的便携式电子装置中，例如在手持式无线电中，热管将热传递到壳体的较冷的区域。另外，与不带有热管的可比较的装置相比，便携式产品的热源更冷大约15℃至25℃(且邻近的部件大约更冷5℃)。便携式产品的净热容量因此改进大约1W。为在无热管时实现类似的散热结果，可比较的装置需要例如更长大约25％。

在测试期间发现，例如与其中发生间接热连通的实施例相比，其中热管直接接触电气部件的实施例实现了最大程度的冷却。例如，作为在壳体内形成开口的替代，可形成凹陷或井且保持壳体的薄层完整，以提供热管和电气部件之间的间接的热连通。这改进了壳体的密封，但被发现降低了冷却，因为从电气部件到热管的热传递通过薄层而非直接进行。

在前述说明书中已描述了具体的实施例。然而，本领域一般技术人员将认识到可进行多种修改和改变而不偏离在如下的权利要求中限定的本发明的范围。因此，说明书和附图被视作阐述性的而非限制性的意义，且所有此修改意图于包括在本教示的范围内。

益处、优点和对于问题的解决方法和可导致任何益处、优点或解决方案发生或变得更显著的任何元件不应解释为是权利要求的任何权利要求或全部权利要求中的关键的、要求的或基本的特征或元件。本发明仅通过附带的权利要求限定，包括如所发布的这些权利要求的在此申请待决期间进行的任何修正和所有等价物。

此外，在此文献中的关系术语，例如第一和第二、顶部和底部等，可仅用于将实体或动作彼此区分，而不必需地要求或意味着此实体或作用之间的任何实际的此关系或次序。术语“包含”、“具有”、“包括”、“含有”或其任何变体意图于覆盖非排他的包括，使得包含、具有、包括、含有元件的列表的过程、方法、物体或设备不仅包括这些元件而且可包括非表达地列出的或固有于此过程、方法、物体或设备的其他元件。前冠以“包含……一”、“具有……一”、“包括……一”、“含有……一”的元件无更多约束的情况下不排除在包含、具有、包括、含有元件的的过程、方法、物体或设备中的另外的相同的元件的存在。术语“一(a/an)”定义为一个或多个，除非在此以其它方式表达地陈述。术语“大体上”、“基本上”、“大致上”、“大约”或其任何版本被定义为被本领域一般技术人员理解的那些，且在一个非限制性实施例中该术语被定义为在10％以内，且在另一个实施例中在5％以内，在另一个实施例中在1％以内，且在另一个实施例中在0.5％以内。术语“耦合”如在此所使用限定为连接，虽然不必需地直接地且不必需地机械地连接。以一定的方式“构造”的装置或结构至少以此方式构造，但也可以以未列出的其他方式构造。

提供公开的摘要以允许读者快速确定技术公开的属性。应理解的是所述摘要将被用于解释和显示权利要求的范围或意义。另外，在前述具体实施方式中，可见在各种实施例中将各种特征组合在一起以用于勾勒公开的目的。公开的此方法不解释为反应所要求的权利要求要求了比每个权利要求中表达地陈述的特征更多的特征意图。而是，如在如下的权利要求中反应，发明的主题在于少于单独的公开的实施例的所有特征。因此，如下的权利要求在此被合并到具体实施方式中，使得每个权利要求自身作为分开地要求的主旨存在。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种电子装置，包括：

壳体，所述壳体包括容器和盖件，所述盖件具有开口；

位于所述容器内的电路板，所述电路板包括与所述盖件中的所述开口对齐的电气部件；以及

安装到所述盖件的热管，

其中，所述盖件包括面向所述电路板的内表面以及与所述内表面相反的外表面、在所述外表面中形成的沟槽，所述沟槽从所述开口的第一侧延伸到与所述第一侧相反的所述开口的第二侧，所述开口从所述内表面延伸到所述沟槽，使得所述开口和所述沟槽从所述内表面延伸到所述盖件的所述外表面，所述热管沿在所述外表面中形成的所述沟槽延伸，并且所述热管的一部分延伸到所述盖件的所述开口中，以直接接触所述电气部件并且与所述电气部件热连通。

2.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述热管被固定在所述沟槽内。

3.根据权利要求1所述的电子装置，进一步包括至少部分地位于所述沟槽内的密封构件，其中，所述密封构件将所述热管封闭在所述沟槽内。

4.根据权利要求3所述的电子装置，其中，所述密封构件包括热环氧树脂。

5.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述壳体被密闭地密封。

6.根据权利要求5所述的电子装置，进一步包括位于所述容器和所述盖件之间的垫圈。

7.根据权利要求1所述的电子装置，进一步包括位于所述壳体内的电磁干扰屏蔽件，其中，所述电磁干扰屏蔽件将所述电气部件与所述电路板的其他部件分离。

8.根据权利要求7所述的电子装置，其中，所述盖件包括面向所述电路板的内表面，并且其中，所述电磁干扰屏蔽件包括耦合到所述盖件的所述内表面的轨。

9.根据权利要求8所述的电子装置，其中，所述开口位于由所述轨限定的周界内。

10.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述盖件由金属组成，并且包括多个散热鳍部。

11.一种电子装置，包括：

密封的壳体，所述密封的壳体包括容器和盖件，所述盖件具有内表面和与所述内表面相反的外表面，所述盖件具有在所述外表面中的沟槽和与所述沟槽连通的开口，所述沟槽跨所述开口从所述盖件的所述内表面延伸到所述沟槽，使得所述开口和所述沟槽从所述盖件的所述内表面延伸到所述外表面；

位于所述容器内的电路板，所述电路板包括与所述盖件中的所述开口对齐的电气部件；

位于所述密封的壳体内的电磁干扰屏蔽件，所述电磁干扰屏蔽件将所述电气部件与所述电路板的其他部件分离；以及

位于所述盖件中的所述沟槽内的热管，所述热管的一部分延伸到所述盖件的所述开口中，并且直接接触所述电气部件，以与所述电气部件热连通。

12.根据权利要求11所述的电子装置，其中，所述热管被固定在所述沟槽内。

13.根据权利要求11所述的电子装置，进一步包括至少部分地位于所述沟槽内的密封构件，其中，所述密封构件将所述热管封闭在所述沟槽内。

14.根据权利要求13所述的电子装置，其中，所述密封构件包括热环氧树脂。

15.根据权利要求11所述的电子装置，进一步包括位于所述容器和所述盖件之间的垫圈。

16.根据权利要求11所述的电子装置，其中，所述电磁干扰屏蔽件包括耦合到所述盖件的内表面的轨，并且其中，所述开口位于由所述轨限定的周界内。

Claims (20)

1.一种电子装置，包括：

壳体，所述壳体包括容器和盖件，所述盖件限定开口；

位于所述容器内的电路板，所述电路板包括与所述盖件中的所述开口对齐的电气部件；以及

安装到所述盖件的热管，所述热管的一部分延伸到所述盖件的所述开口中，以与所述电气部件热连通。

2.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述热管的一部分直接接触所述电气部件。

3.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述盖件包括面向所述电路板的内表面以及与所述内表面相反的外表面，其中，所述热管沿所述外表面延伸。

4.根据权利要求3所述的电子装置，其中，所述盖件包括在所述外表面中形成的沟槽，并且其中，所述热管位于所述沟槽内。

5.根据权利要求4所述的电子装置，其中，所述开口贯穿所述盖件的所述内表面延伸，并且与所述沟槽连通。

6.根据权利要求4所述的电子装置，其中，所述热管被固定在所述沟槽内。

7.根据权利要求4所述的电子装置，进一步包括至少部分地位于所述沟槽内的密封构件，其中，所述密封构件将所述热管封闭在所述沟槽内。

8.根据权利要求7所述的电子装置，其中，所述密封构件包括热环氧树脂。

9.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述壳体被密闭地密封。

10.根据权利要求9所述的电子装置，进一步包括位于所述容器和所述盖件之间的垫圈。

11.根据权利要求1所述的电子装置，进一步包括位于所述壳体内的电磁干扰屏蔽件，其中，所述电磁干扰屏蔽件将所述电气部件与所述电路板的其他部件分离。

12.根据权利要求11所述的电子装置，其中，所述盖件包括面向所述电路板的内表面，并且其中，所述电磁干扰屏蔽件包括耦合到所述盖件的所述内表面的轨。

13.根据权利要求12所述的电子装置，其中，所述开口位于由所述轨限定的周界内。

14.根据权利要求1所述的电子装置，其中，所述盖件由金属组成，并且包括多个散热鳍部。

15.一种电子装置，包括：

密闭密封的壳体，所述密闭密封的壳体包括容器和盖件，所述盖件具有内表面和外表面，所述盖件限定在所述外表面内的沟槽和与所述沟槽连通的开口，所述开口贯穿所述盖件的所述内表面延伸；

位于所述容器内的电路板，所述电路板包括与所述盖件中的所述开口对齐的电气部件；

位于所述密闭密封的壳体内的电磁干扰屏蔽件，所述电磁干扰屏蔽件将所述电气部件与所述电路板的其他部件分离；以及

位于所述盖件中的所述沟槽内的热管，所述热管的一部分延伸到所述盖件的所述开口中，并且直接接触所述电气部件，以与所述电气部件热连通。

16.根据权利要求15所述的电子装置，其中，所述热管被固定在所述沟槽内。

17.根据权利要求15所述的电子装置，进一步包括至少部分地位于所述沟槽内的密封构件，其中，所述密封构件将所述热管封闭在所述沟槽内。

18.根据权利要求17所述的电子装置，其中，所述密封构件包括热环氧树脂。

19.根据权利要求15所述的电子装置，进一步包括位于所述容器和所述盖件之间的垫圈。

20.根据权利要求15所述的电子装置，其中，所述电磁干扰屏蔽件包括耦合到所述盖件的内表面的轨，并且其中，所述开口位于由所述轨限定的周界内。