CN108633169A - 一种散热膜、印刷电路板、机壳及移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种散热膜、印刷电路板、机壳及移动终端，其中，散热膜包括绝缘介质层以及设置于所述绝缘介质层的热释电元件，所述热释电元件用于与用电负载和/或储电元件连接，形成闭合回路。本发明中，通过在散热膜上设置热释电元件，在热释电效应下，热释电元件能够将热能转化为电能，该电能可供用电负载消耗，或为储电元件充电，从而实现热能的转移。当本发明的散热膜使用于热环境中，该散热膜能够降低热环境中的热量，从而达到散热的目的。

Description

一种散热膜、印刷电路板、机壳及移动终端

技术领域

本发明涉及散热技术领域，尤其涉及一种散热膜、印刷电路板、机壳及移动终端。

背景技术

随着手机、平板等移动终端的功能越来越多样，且移动终端朝着轻薄化的趋势发展，移动终端的功耗越来越大，器件的发热量越来越多。器件温度的升高不仅会缩减器件的工作寿命，还会导致移动终端的运行速度减慢，甚至可能会带来安全问题。

现有技术中通常采用导热膜将器件产生的热量散发出去，然而，移动终端内部产生的热最终需要通过其外壳散发到外界环境中。而移动终端外壳的散热能力有限，随着内部产生的热量越来越多且越来越快，移动终端外壳的散热能力将不足以将内部产生的热量及时散发出去，从而导致热量在移动终端内部积累，造成移动终端的整体温度持续上升。

可见，现有移动终端存在散热效率较低的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种散热膜、印刷电路板、机壳及移动终端，以解决现有移动终端存在散热效率较低的问题。

为了解决上述技术问题，本发明是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种散热膜，所述散热膜包括绝缘介质层以及设置于所述绝缘介质层的热释电元件，所述热释电元件用于与用电负载和/或储电元件连接，形成闭合回路。

第二方面，本发明实施例提供了一种印刷电路板，所述印刷电路板上设置有上述散热膜。

第三方面，本发明实施例提供了一种机壳，所述机壳上设置有上述散热膜。

第四方面，本发明实施例提供了一种移动终端，包括上述散热膜。

本发明实施例中，通过在散热膜上设置热释电元件，在热释电效应下，热释电元件能够将热能转化为电能，该电能可供用电负载消耗，或为储电元件充电，从而实现热能的转移。当本发明实施例的散热膜使用于热环境中，该散热膜能够降低热环境中的热量，从而实现有效散热的目的，散热效率较高。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种散热膜的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种散热膜的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的另一种散热膜的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获取的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供一种散热膜1，该散热膜1包括绝缘介质层11以及设置于绝缘介质层11的热释电元件12，热释电元件12用于与用电负载和/或储电元件连接，形成闭合回路(具体连接线路图中未示出)。

热释电元件12是指具有热释电效应的元件，热释电效应是指极化强度随温度改变而表现出的电荷释放现象，宏观上是温度的改变使材料的两端出现电压或产生电流。

由于热释电元件12具有热释电效应，因此，热释电元件12在受热时，热释电元件12可产生直流电，从而使热能转化为电能。鉴于此，热释电元件12可与用电负载和/或储电元件连接，形成闭合回路。

该实施例中，热释电元件12与用电负载和/或储电元件可形成一个完整的能量转换单元。整个能量转换单元的能量转化过程为：热释电元件12将散热膜1的热能转化为直流电信号，热释电元件12产生的电能供用电负载使用和/或储电元件储存。

热释电元件12产生的电能可全部供用电负载做功使用，该情况下，将热释电元件12与用电负载进行串接，形成闭合回路即可。热释电元件12产生的电能也可全部储存于储电元件中，该情况下，将热释电元件12与储电元件进行串接，形成闭合回路即可。热释电元件12产生的电能还可一部分供用电负载做功使用，另一部分储存于储电元件中，该情况下，将用电负载与储电元件并接后再与热释电元件12串接，形成闭合回路即可。

当散热膜1的温度升高时，热释电元件12吸收散热膜1的热能，并将散热膜1的热能转化为电能。这样，散热膜1的热能，以及散热膜1所处热环境中的热能均能够持续降低，从而实现有效散热的目的，散热效率较高。

需要说明的是，用电负载和/或储电元件可以是设置于散热膜1上的元件，也就是说，散热膜1本身可以集成有用电负载和/或储电元件，以及集成有连接热释电元件12与用电负载和/或储电元件的线路。用电负载和/或储电元件也可以是独立于散热膜1的元件，该情况下，散热膜1可通过外部线路与用电负载和/或储电元件连接。

以手机、平板等移动终端为例，移动终端中的电池、印刷电路板或摄像头等器件在工作时可产生较大的热量，因此，可考虑在这些器件或这些器件的周围设置上述散热膜。移动终端中的电池可作为与热释电元件连接的储电元件，也可设置电容元件作为与热释电元件连接的储电元件。移动终端中的显示屏、传感器等元件可作为与热释电元件连接的用电负载。

可选的，如图1所示，热释电元件12包括成型于绝缘介质层11的热释电材料层121，以及分别设置于热释电材料层121两端的第一电极122和第二电极123。

其中，热释电材料层121可采用自极化强度高、居里点高(居里点≥150℃)的材料。例如，硫酸三甘肽(Triglycine Sulfate，简称TGS)、铌酸锂LiNbO3或钽酸锂LiTaO3等单晶材料，锆钛酸铅Pb(Zr11xTix)O3(简称PZT)等压电陶瓷材料，聚偏二氟乙烯(polyvinylidene difluoride，简称PVDF或PVF₂)等高分子薄膜材料。

上述热释电材料层121可通过沉积、喷涂或丝网印刷等方式将热释电材料形成于绝缘介质层11上，上述第一电极122和第二电极123可通过蚀刻等方式形成于绝缘介质层11上。

通过上述设置，既可以使散热膜1的厚度做到较薄，节省散热膜1所占用的空间，又能够使散热膜1保持较好的柔性，使散热膜1能够适应于不平整的表面。

在一些实施例中，如图2所示，用电负载可包括设置于绝缘介质层11的振荡元件13，振荡元件13与热释电元件12串接，形成闭合回路(具体连接线路图中未示出)。该实施例中，将振荡元件13与热释电元件12串接，形成的闭合回路可以称之为振荡电路。

该实施例中，热释电元件12与振荡元件13可形成一个完整的能量转换单元。整个能量转换单元的能量转化过程为：热释电元件12将散热膜1的热能转化为直流电信号，振荡元件13能够将直流电转化为大小和方向都随周期变化的振荡电流，同时向外辐射电磁波。

因此，通过上述振荡电路，能够将散热膜1的热能转化为电磁波辐射至外界环境中。这样，散热膜1的热能，以及散热膜1所处热环境中的热能均能够持续降低，从而实现有效散热的目的，散热效率较高。

当上述振荡电路的散热速度仍然不足以平衡移动终端内产生的热能时，还可考虑将热释电元件12产生的多余的电能供其它用电负载和/或储电元件使用，以使移动终端内的能量转换达到较佳的状态。

可选的，振荡元件13为LC振荡器。

LC振荡器是包含一个电感(用字母L表示)和一个电容(用字母C表示)的振荡元件，将电感和电容并联连接即形成LC振荡器。LC振荡器利用电容跟电感的储能特性，让电磁两种能量交替转化，产生大小和方向都随周期发生变化的振荡电流，从而实现直流电到高频电信号的转化。将LC振荡器与热释电元件12串接，形成的闭合回路可以称之为LC振荡回路。LC振荡回路在工作时向外辐射电磁波，且电磁波的辐射功率与振荡频率的四次方成正比。

可选的，如图2所示，LC振荡器包括成型于绝缘介质层11的电容材料层131和电感材料层132，以及分别设置于电容材料层131和电感材料层132两端的第三电极133和第四电极134。

其中，电容材料层131可采用固体二氧化锰或陶瓷等介电常数较高(介电常数的值大于或者等于5000)的材料。电感材料层132可采用坡莫合金等高磁导率(磁导率的值大于或者等于200000)的材料，并制成蛇形。

上述电容材料层131或电感材料层132可通过沉积、喷涂或丝网印刷等方式将电容材料或电感材料形成于绝缘介质层11上，上述第三电极133和第四电极134可通过蚀刻等方式形成于绝缘介质层11上。

通过上述设置，既可以使散热膜1的厚度做到较薄，节省散热膜1所占用的空间，又能够使散热膜1保持较好的柔性，使散热膜1能够适应于不平整的表面。

在线路连接方式上，只要能够实现振荡元件13与热释电元件12串接形成闭合回路均可(具体连接线路图中未示出)。例如，可以将热释电元件12的第一电极122与振荡元件13的第三电极133连接，将振荡元件13的第四电极134与热释电元件12的第二电极123连接。或者，可以将热释电元件12的第一电极122与振荡元件13的第四电极134连接，将振荡元件13的第三电极133与热释电元件12的第二电极123连接。

在一些实施例中，如图3所示，用电负载包括设置于绝缘介质层11的振荡元件13和压电元件14，热释电元件12、振荡元件13与压电元件14依次串接，形成闭合回路(具体连接线路图中未示出)。

其中，电致伸缩效应也可通称为压电效应或逆压电效应，电致伸缩效应的原理是，如果对压电材料施加电压，则产生机械应力。如果施加的电信号为高频交流电信号，则产生高频声信号(机械震动)，即超声波信号。

该实施例中，热释电元件12、振荡元件13与压电元件14形成一个完整的能量转换单元。整个能量转换单元的能量转化过程为：热释电元件12将散热膜1的热能转化为直流电信号，振荡元件13将直流电信号转化为高频电信号，同时向外辐射电磁波，压电元件14将高频电信号转化为超声波信号，向外部空间发射。可见，该实施例中，通过热释电效应、振荡电路原理以及电致伸缩效应，实现热能到电磁能和声能的转化。这样，散热膜1的热能，以及散热膜1所处热环境中的热能均能够持续降低，从而实现有效散热的目的。

可选的，如图3所示，压电元件14包括成型于绝缘介质层11的压电材料层141，以及分别设置于压电材料层141两端的第五电极142和第六电极143。

其中，压电材料层141可采用细晶粒压电陶瓷、钛酸铅PbTiO₃系压电材料和压电陶瓷-高聚物复合材料等。上述压电材料的压电电荷系数为d33≥2600pc/N，k33≥0.95，应变>1.7％，储能密度≥130J/kg。压电材料层141的厚度可约15μm。

通过上述设置，既可以使散热膜1的厚度做到较薄，节省散热膜1所占用的空间，又能够使散热膜1保持较好的柔性，使散热膜1能够适应于不平整的表面。

在线路连接方式上，只要能够实现压电元件14、振荡元件13与热释电元件12串接形成闭合回路均可(具体连接线路图中未示出)。例如，可以将热释电元件12的第一电极122与振荡元件13的第三电极133连接，将振荡元件13的第四电极134与压电元件14的第五电极142连接，将压电元件14的第六电极143与热释电元件12的第二电极123连接。或者，可以将热释电元件12的第一电极122与振荡元件13的第四电极134连接，将振荡元件13的第三电极133与压电元件14的第五电极142连接，将压电元件14的第六电极143与热释电元件12的第二电极123连接。

此外，为了使散热膜1的散热效率更高，散热膜1上可以设置多个(包括两个)能量转换单元，这样，散热膜1上可形成包括多个能量转换单元的能量转换阵列。

本发明实施例的散热膜在具体应用时，可将散热膜集成于印刷电路板上，也可将散热膜集成于发热量较大的用电元件上，还可将散热膜集成于机壳上，还可将散热膜设置于移动终端内，等等。以将散热膜应用于移动终端为例，可将散热膜设置于移动终端的印刷电路板或移动终端的外壳(或电池盖)上。具体的，可采用嵌件注塑的方式将散热膜设置于移动终端的外壳上。

将散热膜应用于上述元器件，能够将上述元器件上的热能，或上述元器件产生的热能持续降低，从而实现有效散热的目的。

本发明实施例中，上述移动终端可为计算机(Computer)、手机、平板电脑(TabletPersonal Computer)、膝上型电脑(Laptop Computer)、个人数字助理(personal digitalassistant，简称PDA)、移动上网电子设备(Mobile Internet Device，MID)、可穿戴式设备(Wearable Device)、电子阅读器、导航仪、数码相机等。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种散热膜，其特征在于，所述散热膜包括绝缘介质层以及设置于所述绝缘介质层的热释电元件，所述热释电元件与用电负载和/或储电元件连接，形成闭合回路。

2.根据权利要求1所述的散热膜，其特征在于，所述用电负载包括设置于所述绝缘介质层的振荡元件，所述振荡元件与所述热释电元件串接，形成闭合回路。

3.根据权利要求1所述的散热膜，其特征在于，所述用电负载包括设置于所述绝缘介质层的振荡元件和压电元件，所述热释电元件、所述振荡元件与所述压电元件依次串接，形成闭合回路。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的散热膜，其特征在于，所述热释电元件包括成型于所述绝缘介质层的热释电材料层，以及分别设置于所述热释电材料层两端的第一电极和第二电极。

5.根据权利要求2或3所述的散热膜，其特征在于，所述振荡元件包括成型于所述绝缘介质层的电容材料层和电感材料层，以及分别设置于所述电容材料层和所述电感材料层两端的第三电极和第四电极。

6.根据权利要求3所述的散热膜，其特征在于，所述压电元件包括成型于所述绝缘介质层的压电材料层，以及分别设置于所述压电材料层两端的第五电极和第六电极。

7.一种印刷电路板，其特征在于，所述印刷电路板设置有如权利要求1至6中任一项所述的散热膜。

8.一种机壳，其特征在于，所述机壳设置有如权利要求1至6中任一项所述的散热膜。

9.一种移动终端，其特征在于，包括如权利要求1至6中任一项所述的散热膜。

10.根据权利要求9所述的移动终端，其特征在于，所述散热膜设置于所述移动终端的印刷电路板和/或所述移动终端的外壳。