CN109075142B

CN109075142B - 散热器

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Publication number: CN109075142B
Application number: CN201780023780.3A
Authority: CN
Inventors: S·索伊尼; E·马塔
Original assignee: Microsoft Technology Licensing LLC
Current assignee: Microsoft Technology Licensing LLC
Priority date: 2016-04-14
Filing date: 2017-04-11
Publication date: 2022-08-16
Anticipated expiration: 2037-04-11
Also published as: US10653038B2; US20170303435A1; WO2017180540A1; EP3443590A1; CN109075142A; EP3443590B1

Abstract

在一个实施例中，公开了一种散热器。在一个实施例中，设备包括电子设备，其包括：作为热源的电子组件；和导热片材，其包括：具有至少两次折叠的片材的经折叠的区段，至少两次折叠的片材在各折叠之间建立片材的至少三个叠加的层，其中该经折叠的区段被配置成传导来自热源的热；以及不同于这三个叠加的层的片材的片材层，其中该片材层被配置成跨电子设备散热，并且其中该片材层从该经折叠的区段接收热；其中该叠加的层比该片材层更靠近热源。一个实施例涉及一种移动设备，而另一实施例涉及一种制造方法。

Description

散热器

背景

不同类型的电气设备可具有各种电气元件。电气元件可位于设备的外壳内部，或者有时在设备的外部延伸，通常在设备的印刷电路板PCB上、在PCB和盖之间。电气元件可产生热，并且温度可能对电气元件的操作及对设备具有影响。归因于电气设备的增加的性能，设备中的功率耗散已稳定地增加并且影响设备的整体功率和性能。

概述

提供本概述以便以简化的形式介绍将在以下的详细描述中进一步描述的一些概念。本概述并不旨在标识出所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限定所要求保护的主题的范围。

在一个实施例中，公开了一种散热器。在一个实施例中，设备包括电子设备，包括：作为热源的电子组件；和导热片材，其包括：具有至少两次折叠的片材的经折叠的区段，至少两次折叠的片材在各折叠之间建立片材的至少三个叠加的层，其中该经折叠的区段被配置成传导来自热源的热；以及不同于这三个叠加的层的片材的片材层，其中该片材层被配置成跨电子设备散热，并且其中该片材层从该经折叠的区段接收热；其中该叠加的层比该片材层更靠近热源。

一个实施例涉及一种移动设备，而另一实施例涉及一种制造方法。

许多附带特征将随着参考下面的详细描述并结合附图进行理解而得到更好的认识。

附图描述

根据附图阅读以下详细描述将更好地理解本说明书，在附图中：

图1例示了根据一个实施例的具有经折叠的区段的散热器和电子设备的热源的截面的示意表示；

图2例示了根据一个实施例的散热器的片材的截面的示意表示，其中经折叠的区段呈卷轴的形式并且与片材的方向成横向；

图3例示了根据一个实施例的散热器的片材的截面的示意表示，其中经折叠的区段呈卷轴的形式并且与片材的方向平行；

图4例示了根据一个实施例的散热器的片材的截面的示意表示，其中经折叠的区段呈连续折叠的形式并且与片材的方向成横向；

图5例示了根据一个实施例的散热器的片材的截面的示意表示，其中经折叠的区段呈连续折叠的形式并且与片材的方向平行；

图6例示了根据一个实施例的经折叠的区段的夹具的示意表示；

图7例示了根据一个实施例的围绕热导体制成的经折叠的区段的示意表示；

图8例示了根据另一实施例的围绕热导体制成的经折叠的区段的示意表示；

图9例示了根据另一实施例的围绕热导体制成的经折叠的区段的示意表示；

图10例示了根据一个实施例的片材的示意表示，其中经折叠的区段呈连续折叠的形式，并且片材的形状被设计成适合热源和设备；

图11例示了根据一个实施例的片材的示意表示，其中经折叠的区段呈卷轴的形式，并且片材的形状被设计成适合热源和设备；

图12例示了根据一个实施例的具有散热器的设备的截面的示意表示，其中经折叠的区段呈连续折叠的形式并且片材的形状基于设备来被设计；

图13例示了根据一个实施例的具有散热器的设备的截面的示意表示，其中经折叠的区段呈卷轴的形式并且片材的形状基于设备来被设计；

图14例示了根据一个实施例的其中配置了两个经折叠的区段的片材的示意表示；

图15例示了根据说明性实施例的在设备内制造散热器的过程。

在各个附图中使用相同的附图标记来指代相同的部件。

详细描述

下面结合附图提供的详细描述旨在作为本发明实施例的描述，并不旨在表示可以构建或使用本发明实施例的仅有形式。然而，可以通过不同的实施例来实现相同或等效的功能和序列。

虽然本发明的各实施例在本文中可被描述和解说为实现在智能电话或移动电话中，但是这些仅是具有热源并需要散热的设备的示例。本发明的各实施例适合应用于各种不同类型的设备，例如，应用于平板、平板手机、计算机、相机、游戏控制台、小型膝上型计算机、智能手表、可穿戴设备或任何其他具有热源的设备中，其中散热器被配置成将来自热源的热传导到设备的外部。本文中使用术语“计算机”、“基于计算的设备”、“设备”、或“移动设备”来指代带有处理能力以便其可执行指令或硬件逻辑的设备。这些处理能力被合并到许多不同的设备中。

一个实施例涉及将导热片材尽可能靠近设备的热源折叠，使得导热片材充当导热体和散热器。片材的折叠区段像沿着设备的方向侧向地传导热能的热导体(诸如热管)那样起作用。然后，片材跨设备散热。归因于增加的计算功率，设备中的功率耗散可能增加。设备的热可以对最大处理和操作功率产生限制，例如对设备性能的某种类型的限制。散热器被配置成例如通过设备盖将热传导和散发到设备外部。因此，设备性能可被维持在良好水平处。此外，因为散热器向外部将热散发到相对大的区域，所以为了方便用户，盖的温度可被保持在合理水平处。散热器包括导热的散热材料，诸如石墨。散热器与其他冷却机构(诸如热管)相比可以是轻的。例如，散热器可替换散热翅片或其他热沉，这可使得设备更轻。

设备的热源可在移动设备中非常的局部。例如，处理器、CPU、或其他微处理器或专用集成电路(ASIC)。散热器被配置成在(局部)热源处有效地收集热，并接着在设备周围快速且均匀地散热。具有折叠区段的散热器可替代常规的热管并且起到同样的作用。所体现的散热器制造和组装起来可能是便宜的，并且可以不需要附加的机械部件。

图1例示了具有经折叠的区段101的散热器100的截面的示意表示。根据一个实施例，例示了电子设备200的热源102。

热源102产生热并创建温区103，如附图标记103所示。热源102可以是局部的和/或被配置在设备200内的特定位置处。经折叠的区段101被配置成靠近热源102。被添加到散热器100的经折叠的区段101可通过设备200的表面更均匀地耗散热能。经折叠的区段101被配置成侧向地传导热。因此，经折叠的区段101侧向地耗散来自局部热源102的热。冷却区域104被例示并且位于设备200的表面附近。冷却区域104被均匀地展开在盖上。因此，散热器100将热从局部热点基本上均匀地传导并散发到表面。对用户而言，设备200感觉起来像具有均匀的温度，不带有使人不愉快的热点。根据一个实施例，更多的处理功率可例如通过增加用于处理器的电流来被提取。例如，200毫安(mA)电流可使散热增加1摄氏度。因为热被均匀地散发，所以冷却是有效的而不带有局部热点。不带有经折叠的区段的常规散热器105由虚线例示。经折叠的区段101减少了散热器100所需的面积。

根据一个实施例，散热器100的片材106可以由石墨片材制成。例如，片材106包括聚酯(PET)膜、石墨部分和粘合剂。片材106的导热率可以是约1000Wats(瓦特)/milliKelvin(毫开尔文)(W/mK)。

存在片材106可如何被折叠并安置在设备200内的各种方式。片材106的配置可符合设备100的设计和工学。例如，经折叠的区段101可被嵌入在孔中，并且各片材层符合设备100的印刷电路板(PCB)的形状以及例如设备100的电池的形状。经折叠的区段101中的各层片材106可以彼此接触。根据另一实施例，这些层不接触，但各层之间存在空气或其他材料。经折叠的区段101可包括多层片材106。根据一个实施例，经折叠的区段101具有两层片材和三次折叠。图2-5例示了经折叠的区段101的配置的各实施例。

图2例示了根据一个实施例的散热器100的片材106的截面的示意表示，其中经折叠的区段101呈卷轴的形式并且与片材106的方向成横向。

图3例示了根据一个实施例的散热器100的片材106的截面的示意表示，其中经折叠的区段101呈卷轴的形式并且与片材106的方向平行。

图4例示了根据一个实施例的散热器100的片材106的截面的示意表示，其中经折叠的区段101呈连续折叠的形式并且与片材106的方向成横向。

图5例示了根据一个实施例的散热器100的片材106的截面的示意表示，其中经折叠的区段101呈连续折叠的形式并且与片材106的方向平行。

图6例示了根据一个实施例的经折叠的区段191的夹具107的示意表示。夹具107可被用来控制和附接经折叠的区段101。夹具107可容纳经折叠的区段101并将其保持在经折叠的位置。其他层的片材106可符合夹具107的形状，例如如图7所例示。

图7例示了根据一个实施例的围绕热导体112制成的经折叠的区段101的示意表示。经折叠的区段101可围绕芯或若干个芯来被折叠。图7的热导体112被配置成使得一层片材106被配置在导体108的双重结构之间。该层片材106可以与导体108接触。根据一个实施例，芯可以是热学上非功能性的，诸如框架的一部分。根据一个实施例，芯可以是热学上有功能性的热导体112。例如，片材106被围绕热管制成。片材106可有效地传导来自芯的热并且相应地散热。热管可非常有效地将热从单个点传导到经折叠的区段101，其可进一步收集热并且经由片材106的层来散发它。

图8例示了根据另一实施例的围绕热导体112’制成的经折叠的区段101的示意表示。热导体112’类似于图7的实施例，除了热导体112’可以由单个元件芯制成。一层片材106可配置成与导体108’接触。

图9例示了根据另一实施例的围绕热导体112”制成的经折叠的区段101的示意表示。热导体112”类似于图7的实施例，除了热导体112”的形状是圆形芯。经折叠的区段101可以绕圆形芯来被缠绕。一层片材106可配置成与导体108”接触。

图10例示了根据一个实施例的片材106的示意表示，其中经折叠的区段101呈连续折叠的形式，并且片材106的形状被设计成适合热源102和设备100的设计。片材106包括切口108。切口108可以是片材106的一部分。切口108在图10中由虚线例示为被局限于片材106。片材106的其余部分从该虚线延续。切口108被设计成与设备100的热源102的形状相匹配。切口108可，例如，搁置在热源102上并且与其接触。切口108从热源102收集热。片材106从切口108延续，作为经折叠的区段101。经折叠的区段101沿折叠的方向侧向地散发热并使热均匀。经折叠的区段101被设计成适合切口108和片材106的散热器109之间的结构。例如，其可以适合到PCB和电池之间的孔中。片材106从折叠区段101延续，作为散热器109。散热器109将热均匀地朝向设备100外部分布，例如，分布到盖。散热器109可被配置成适合电池的形状并适合在电池和盖之间。

图11解说了根据一个实施例的片材106的示意表示，其中经折叠的区段101呈卷轴的形式，并且片材106的形状被设计成适合热源102和设备100。图11的实施例类似于图10的实施例，除了折叠区段呈卷轴的形式。卷轴和连续折叠之间的选择可取决于制造过程和设备。

图12例示了根据一个实施例的具有散热器100的设备200的截面的示意表示，其中经折叠的区段101呈连续折叠的形式并且片材的形状基于设备200来被设计。经折叠的区段101被示出在设备200的PCB 110和电池111之间的间隙中。切口108搁置在PCB 110上。散热器109搁置在电池111上。图12的片材106符合PCB 110和电池110的形状和设计。

图13例示了根据一个实施例的具有散热器100的设备200的截面的示意表示，其中经折叠的区段101呈卷轴的形式并且片材106的形状基于设备200来被设计。图13的实施例类似于图12，除了经折叠的区段101是卷轴。

图14例示了根据一个实施例的其中配置了两个经折叠的区段101’的片材106’的示意表示。片材106’包括切口108。切口108的片材106’延续到中间部分112。中间部分112被分别地连接到两个经折叠的区段101’。经折叠的区段101’延续到散热器109’。图14的实施例具有两个散热器109’。图14的实施例可符合设备200的形状和设计。

应当注意，图1到图14仅用于解说性目的，并且如此例示的任何尺寸或相对大小仅用于表示目的，而不应当被解释为限制。此外，应该注意，图1到图14中所例示的一些或全部组件可能是或可能不是按比例绘制的。

图15中例示了用于制造具有散热器100的设备200的方法的实施例。

根据一个实施例，一种方法包括以下操作。在操作300中，热源102被附接到设备200。例如，可以为设备200制造处理器。在操作301中，导热片材106被配置在热源102上。在操作302中，切口108由片材106制成，使得热源的轮廓与切口108的轮廓相对应。在操作303中，片材106的经折叠的区段101被制成。例如，片材106被折叠成使得经折叠的区段101具有至少两次折叠的片材，至少两次折叠的片材在各折叠之间建立片材的至少三个叠加的层。根据一个实施例，三个叠加的层可以与两次折叠一起使用。这些层可以彼此触摸或彼此靠近，并且热可以通过叠加的层来被传导。根据一个实施例，折叠和叠加的层的数量可以变化。叠加的层的数量可增加导热率。根据一个实施例，可以从片材106折叠卷轴。在操作304中，散热器109由片材106制成。这可以由从经折叠的区段101延续的片材106的单个层109制成。根据一个实施例，单层109的轮廓与电池111的轮廓相对应。

本文中所给出的任何范围或设备值可被扩展或更改而不丢失所寻求的效果。同样，任何示例可以被组合成另一示例，除非明确不被允许。

虽然已用结构特征和/或动作专用的语言描述了本主题，但应当理解，所附权利要求书中限定的主题不必限于以上所描述的具体特征或动作。相反，上述具体特征和动作是作为实现权利要求书的实施例而公开的，并且其他等价特征和动作旨在落入权利要求书的范围内。

将会理解，以上所描述的益处及优点可以涉及一个实施例或可以涉及若干实施例。各实施例并不限于解决所阐述的问题中的任何或全部问题的那些实施例、或者具有所阐述的益处和优点中的任何或全部益处和优点的那些实施例。将进一步理解，对“一个”项目的提及是指那些项目中的一个或多个。

本文中所描述的方法的步骤可按任何合适次序执行，或者在合适的情况下被同时执行。附加地，在不偏离本文中所描述的主题的精神和范围的情况下，可以从任何一个方法中删除各单独的框。以上所描述的任何实施例的各方面可以与所描述的其他实施例中的任何实施例的各方面相结合，以形成进一步的实施例而不丧失所寻求的效果，或者不超出本公开的范围。

本文中使用了术语“包括”以意指包括所标识的方法、框或元件，但是这样的框或元件不包括排他性列表，并且方法或设备可包含附加的框或元件。

根据一个实施例，一种电子设备，包括：作为热源的电子组件；和导热片材，其包括：具有至少两次折叠的片材的经折叠的区段，至少两次折叠的片材在各折叠之间建立片材的至少三个叠加的层，其中该经折叠的区段被配置成传导来自热源的热；以及不同于这三个叠加的层的片材的片材层，其中该片材层被配置成跨电子设备散热，并且其中该片材层从该经折叠的区段接收热；其中该叠加的层比该片材层更靠近热源。

作为上述的替代或补充，经折叠的区段被配置成侧向地散热。作为上述的替代或补充，经折叠的区段被配置成作为在折叠的方向上传递热的热管操作。作为上述的替代或补充，片材包括柔性石墨片材。作为上述的替代或补充，经折叠的区段的方向与片材的方向成横向。作为上述的替代或补充，经折叠的区段的方向与片材的方向平行。作为上述的替代或补充，叠加的层彼此接触。作为上述的替代或补充，叠加的层彼此分隔开。作为上述的替代或补充，经折叠的区段包括连续折叠和折叠之间的各层片材。作为上述的替代或补充，经折叠的区段呈卷轴的形式。作为上述的替代或补充，进一步包括被配置成绑定经折叠的区段的夹具。作为上述的替代或补充，经折叠的区段进一步包括实心芯，其中经折叠的区段的片材被配置成围绕实心芯。作为上述的替代或补充，实心芯包括热管。作为上述的替代或补充，经折叠的区段被配置在设备的开口内。作为上述的替代或补充，片材进一步包括被配置在热源上的切口。作为上述的替代或补充，散热器被配置在设备的电池上。作为上述的替代或补充，散热器被配置在设备的电池和盖之间。作为上述的替代或补充，进一步包括另一经折叠的区段或另一散热器。

根据一个实施例，一种移动设备，包括：作为热源的电子组件；和导热片材，其包括：第一和第二经折叠的区段，各自具有至少两次折叠的片材，至少两次折叠的片材在各折叠之间建立片材的至少三个叠加的层，其中该经折叠的区段被配置成传导来自热源的热；以及不同于这三个叠加的层的片材的两个片材层，其中这两个片材层被配置成跨电子设备散热，并且其中这两个片材层从该经折叠的区段接收热。

根据一个实施例，一种制造方法，包括：在电气设备的热源上配置导热片材，使得该导热片材包括：具有至少两次折叠的片材的经折叠的区段，至少两次折叠的片材在各折叠之间建立片材的至少三个叠加的层，其中该经折叠的区段被配置成传导来自热源的热；以及不同于这三个叠加的层的片材的片材层，其中该片材层被配置成跨电子设备散热，并且其中该片材层从该经折叠的区段接收热；其中该叠加的层比该片材层更靠近热源。

本文中所例示和描述的实施例以及本文中未具体描述但在本公开的各方面的范围内的实施例构成了用于传导和散发来自热源的热的示例性装置。例如，图1至图14中所例示的元件构成用于接收来自热源的热的示例性装置、用于将所收集的热侧向地散发到细长且狭窄的区域的装置、用于沿着设备的盖散发经侧向地散发的热的装置。

将会理解，以上描述仅作为示例给出，并且本领域技术人员可进行各种修改。以上说明、示例和数据提供了对示例性实施例的结构和使用的全面描述。虽然上文以一定程度的特殊性或参考一个或多个单独实施例描述了各个实施例，但是在不偏离本说明书的精神或范围的情况下，本领域技术人员可以对所公开的实施例作出很多改变。

Claims

1.一种电子设备，包括：

作为热源的电子组件；以及

导热片材，包括：

经折叠的区段，所述经折叠的区段具有至少两次折叠的所述导热片材，所述至少两次折叠的所述导热片材在所述折叠之间建立所述导热片材的至少三个叠加的层，其中所述经折叠的区段被配置成传导来自所述热源的热，其中所述经折叠的区段进一步包括实心芯，并且其中所述经折叠的区段的所述导热片材被配置成围绕所述实心芯；以及

不同于所述三个叠加的层的片材的片材层，其中所述片材层延伸超过所述经折叠的区段的一端并跨所述电子设备且朝向所述电子设备的外部散热，并且其中所述片材层从所述经折叠的区段接收所述热；

其中所述叠加的层比所述片材层更靠近所述热源。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述经折叠的区段被配置成侧向地散发所述热。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述经折叠的区段被配置成作为在所述折叠的方向上传递热的热管来操作。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述导热片材包括柔性石墨片材。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述经折叠的区段的方向与所述导热片材的方向成横向。

6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述经折叠的区段的方向与所述导热片材的方向平行。

7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述叠加的层彼此接触。

8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述叠加的层彼此分隔开。

9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述经折叠的区段包括连续折叠和所述折叠之间的所述导热片材的各层。

10.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述经折叠的区段呈卷轴的形式。

11.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，进一步包括被配置成绑定所述经折叠的区段的夹具。

12.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述实心芯包括热管。

13.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述经折叠的区段被配置在所述设备的开口内。

14.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述导热片材进一步包括被配置在所述热源上的切口。

15.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述导热片材被配置在所述设备的电池上。

16.根据权利要求15所述的设备，其特征在于，所述导热片材被配置在所述设备的所述电池和盖之间。

17.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，进一步包括另一经折叠的区段或另一导热片材。

18.一种移动设备，包括：

作为热源的电子组件；以及

导热片材，包括：

第一和第二经折叠的区段，所述第一和第二经折叠的区段各自具有至少两次折叠的所述导热片材，所述至少两次折叠的所述导热片材在所述折叠之间建立所述导热片材的至少三个叠加的层，其中所述经折叠的区段被配置成传导来自所述热源的热，其中所述经折叠的区段进一步包括实心芯，并且其中所述经折叠的区段的所述导热片材被配置成围绕所述实心芯；以及

不同于所述三个叠加的层的片材的两个片材层，其中所述两个片材层被配置成延伸超过所述第一和第二经折叠的区段的一端并跨电子设备且朝向所述移动设备的外部散热，并且其中所述两个片材层从所述经折叠的区段接收所述热。

19.一种散热器的制造方法，包括：

在电气设备的热源上配置导热片材，使得所述导热片材包括：

不同于所述三个叠加的层的片材的片材层，其中所述片材层被配置成延伸超过所述折叠的区段的一端并跨电子设备且朝向所述电气设备的外部散热，并且其中所述片材层从所述经折叠的区段接收热；

其中所述叠加的层比所述片材层更靠近所述热源。

20.一种具有指令的计算机可读存储介质，当所述指令被执行时使得机器执行如权利要求19所述的方法。

21.一种计算机系统，包括用于执行如权利要求19所述的方法的装置。