CN109564911B - 散热装置及终端设备 - Google Patents

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Abstract

一种散热装置及终端设备,其中散热装置(200)用于为热源散热，其具体包括传热组件(1)和相变单元(2)，在相变单元(2)内设置有相变材料(3)，传热组件(1)连接在热源和相变单元(2)之间，且传热组件(1)和相变材料(3)之间具有热传导，传热组件(1)可以用于将热源的热量传导至相变材料(3)中，这样，能够在终端设备短时间提高功效时保证散热效果。

Description

散热装置及终端设备
本申请要求于2016年12月29日提交中国专利局、申请号为PCT/CN2016/113152、申请名称为“散热装置及其终端设备”的国际专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
技术领域
本申请涉及散热领域，尤其涉及一种散热装置及终端设备。
背景技术
终端产品如手机、平板和笔记本电脑等要求轻薄便携，同时具备高性能和良好的温度体验，因此产品的散热性能越来越重要。
当前终端领域中的手机和平板等产品由于结构上的限制，通常采用自然散热方案，即主要采用热传导的方式被动对处理器芯片等发热部件进行散热。
为提升产品性能，现在的处理器芯片功耗普遍采用动态控制，根据运行程序需要和产品温度动态调节运行功耗；在一些大型程序或文档启动时，会采用瞬间超频短时间大幅提升运行功耗来获得更高性能，缩短程序开启时间，提升用户体验。这种瞬态场景下，自然散热难以进行有效散热，因而对终端的性能造成了限制。
发明内容
本申请提供一种散热装置及终端设备，能够在终端设备短时间提高功耗时保证散热效果。
本申请提供一种散热装置，用于为热源散热，包括传热组件和相变单元，相变单元内设置有相变材料，传热组件连接在相变单元和热源之间，且传热组件和相变材料之间具有热传导，传热组件用于将热源的热量传导至相变材料中。这样相变单元中的相变材料可以通过物相变化而吸收一部分潜热，从而在一定时间内为热源进行散热，使热源或者整个终端设备温度升高较慢，同时基本维持在相变点温度附近而不再继续发生温升，这样有效避免了终端设备表面发烫的情况，提高了用户体验。
在第一方面的一种可能的实施方式中，相变单元包括至少一个容置盒，相变材料收容在容置盒的内腔中，且相变材料与传热组件具有热传导。由于容置盒的内腔具有确定的形状，所以可以用来容纳相变材料，并将相变材料限制在一定的空间内，从而方便散热装置的生产和装配。
在第一方面的一种可能的实施方式中，容置盒具有能够导热的盒壁。这样能够保证传热组件能够通过可导热的盒壁实现和相变材料之间的热量传递，使相变材料充分吸收传热组件上的热量。
在第一方面的一种可能的实施方式中，容置盒为密封盒体。这样即使相变材料为较小的颗粒状或者是液态时，容置盒也能够对其密封，阻止相变材料从容置盒内泄漏而造成损失，便于散热装置在终端设备中的安装和使用。
在第一方面的一种可能的实施方式中，产生升温相变前的相变材料和容置盒的内腔之间具有预留空隙。这样容置盒为相变材料的体积膨胀预留了空间，当相变材料因发生相变而产生体积上的变化时，容置盒内的空隙能够容纳相变材料的体积增量，避免容置盒因相变材料膨胀力过大而遭到损坏。
在第一方面的一种可能的实施方式中，容置盒和传热组件之间焊接、胶粘或者通过连接件连接。这样容置盒能够和传热组件之间实现确定的位置和连接关系，从而保证两者之间能够进行可靠的传热。
在第一方面的一种可能的实施方式中，容置盒和传热组件之间为可拆卸连接。这样容置盒可以方便的从传热组件上取下，以通过更换收容有不同相变材料的容置盒，而实现散热装置的性能改变，从而适应不同的终端设备或应用场合。
在第一方面的一种可能的实施方式中，容置盒包括具有开口的盒体与盖设在开口上的盒盖，相变材料通过开口被收容在容置盒内部。此时，相变材料可由开口取出或放入容置盒内部，因而便于进行相变材料的增减和更换。
在第一方面的一种可能的实施方式中，盒体内部设置有多条导热肋，导热肋和盒体的内壁连接。凸出于盒体内壁的导热肋可以伸入相变材料内部，并将容置盒上的热量传导至相变材料的内部区域，促使热量在相变材料内外均匀传递。
在第一方面的一种可能的实施方式中，导热肋将容置盒内部分隔为多个独立区域。这样每个区域所占的空间都会小于容置盒的整体空间，因而区域内所填充的相变材料能和导热肋以及盒体的内壁之间进行较为充分的换热，使热量能够实现较为均匀的传递，避免出现相变材料局部传热不均的现象。
在第一方面的一种可能的实施方式中，多条导热肋在盒体内部均匀间隔排布。均匀且相互间隔分布的导热肋能够伸入相变材料的内部区域，并将容置盒的盒体上的热量传导至相变材料的内部的不同部位，以使相变材料的内部和外部均匀传热，提高相变单元内部的均温性。
在第一方面的一种可能的实施方式中，相变材料的相变点为10-70℃。这样相变材料的相变点温度接近于终端设备正常工作时的内部温度，可以有效适应于终端设备在正常工作时的散热，以在用户正常生活的环境中使用。
在第一方面的一种可能的实施方式中，相变材料的相变点为30-45℃。这样能够对相变材料的热容量和温度进行平衡，保证相变材料具有合适的散热和吸热能力。
在第一方面的一种可能的实施方式中，相变材料的热容量为100-10000焦。这样相变材料能够在热容量和体积之间保证平衡，以在具有适宜的体积的同时保证具有足够的散热能力，保证终端设备等的正常散热。
在第一方面的一种可能的实施方式中，相变材料的质量为1-200g。这样相变材料能够在热容量和质量之间保证平衡，既能保证具有足够的散热能力，也具有合适的质量和体积，便于在终端设备中进行使用。
在第一方面的一种可能的实施方式中，相变材料包括固-固、或固-液相变材料。固-固、或固-液相变材料在相变过程中可以维持形状和体积基本不变，应用于终端设备中，可以使得安装和使用过程更可靠，不会因为相变材料3在相变时的体积变化而导致终端设备的其它元件受到挤压而损坏。
在第一方面的一种可能的实施方式中，相变材料包括复合相变材料，复合相变材料的形态包括：微胶囊，定形相变材料PCM，纳米复合相变材料PCM，或多孔复合相变材料PCM。复合相变材料能够充分利用不同材料的特性和优点，而达到较好的散热性能。
在第一方面的一种可能的实施方式中，相变材料包括定形相变材料PCM。定形相变材料PCM具有较高的焓值，能够提供较好的散热效果。
在第一方面的一种可能的实施方式中，相变材料包括固-气、或液-汽相变材料。由于相变材料设置在相变单元内部，所以相变单元能够以维持相变材料相变时的形状和体积基本不变，这样即可利用固-气或液-汽相变材料的较高热容量而实现较好的散热效果。
在第一方面的一种可能的实施方式中，传热组件包括均热板或热管中的至少一种。这样均热板或热管能够利用内部的相变材料在吸热和放热时的相变而提高热量传递速度，加快传热组件的热量传递，并使得热量传递较为均匀。
在第一方面的一种可能的实施方式中，传热组件包括均热板，均热板包括第一区域和第二区域，第一区域和第二区域之间为可拆卸连接，相变单元设置在第一区域，第二区域和热源具有热传导。这样可以通过将第一区域和相变单元一同拆卸下来，并更换为不同散热能力的主动或被动散热模块，从而适用于不同的应用场合和散热需求，从而实现了相变单元的模块化安装。
第二方面，本申请提供一种终端设备，包括处理器和如上所述的散热装置，散热装置中的传热组件和处理器接触，用于将处理器的热量传导至散热装置中的相变材料中。这样终端设备可以利用具有预定相变点及热容量的相变材料对处理器进行散热，使得相变材料能够在一段时间内有效吸收处理器的热量，并保证在该段时间内终端设备外表面的温度不高于相变点温度，避免终端设备表面过烫的情况发生，提高了用户体验。
在第二方面的一种可能的实施方式中，终端设备还包括壳体，壳体和散热装置中的相变单元具有热传导。这样散热装置能够通过热传导的方式将所吸收的热量传递给壳体，并由壳体散发至外界。
本申请的散热装置及终端设备中，终端设备包括处理器和散热装置，散热装置中的传热组件和处理器接触，用于将处理器的热量传导至散热装置中的相变材料中，其中，散热装置包括有传热组件和相变单元，相变单元内设置有相变材料，传热组件连接在相变单元和热源之间，且传热组件和相变材料之间具有热传导，从而用于将热源的热量传导至相变材料中。这样相变材料可以利用物相的变化而吸收一定潜热，使散热装置所处的设备能够维持在相变点温度而不再继续发生温升，避免设备温度过高。从而避免设备外表面过烫，改进用户体验。
附图说明
图1是本申请实施例一提供的一种散热装置的结构示意图；
图2是图1中的散热装置的爆炸图；
图3是本申请实施例一提供的散热装置的侧视图；
图4为固-液相变材料的吸热和温度变化曲线图；
图5a是本申请实施例一提供的散热装置中一种可能的容置盒的结构示意图；
图5b是本申请实施例一提供的散热装置中另一种可能的容置盒的结构示意图；
图5c是本申请实施例一提供的散热装置中又一种可能的容置盒的结构示意图；
图6是本申请实施例一提供的传热组件的一种可能的结构示意图；
图7是本申请实施例二提供的一种终端设备的外形示意图；
图8是本申请实施例二提供的一种终端设备的结构示意图；
图9是图7中的终端设备为手机时内部部分结构框图；
图10是本申请实施例二提供的另一种终端设备的结构示意图。
具体实施方式
图1是本申请实施例一提供的一种散热装置的结构示意图。图2是图1中的散热装置的爆炸图。图3是本申请实施例一提供的散热装置的侧视图。如图1至图3所示，本实施例中的散热装置，可以设置在终端设备等结构中，并用于为处理器等热源进行散热，以吸收处理器工作时所产生的热量，并将热量散热至外界空气中或者其它地方。具体的，散热装置包括有传热组件1和相变单元2，相变单元2内设置有相变材料3，传热组件1连接在相变单元2和热源之间，且传热组件1和相变材料3具有热传导，传热组件1用于将热源的热量传导至相变材料3中。
其中，散热装置中的相变单元2，其内部设置或者收容有相变材料3。相变材料(Phase Change Material，PCM)为随温度变化而改变形态，并能提供潜热的物质。相变材料3因受外界条件变化影响而在固、液、汽不同存在状态间相互改变，或在同一存在状态下物相发生改变的过程，称为相变过程，这时相变材料3将吸收或释放大量的潜热。图4为固-液相变材料的吸热和温度变化曲线图。如图4所示，以固-液相变材料为例，横轴为吸收热量，纵轴为相变材料温度，相变材料初始为固态，吸收热量温度升高；温度升高到相变点时开始相变，吸收潜热，此时相变材料温度保持不变，为固-液的混合状态；全部变为液态后，吸收热量的相变材料温度继续升高。
可见，在相变材料处于相变状态时，即使继续吸收热量，温度也不会升高，而是一直保持在相变点温度。因此，当利用相变材料3为热源散热时，可以根据热源的散热量，例如是处理器的功耗和应用场景，从而设置预定相变点和热容量的相变材料，使得相变材料3在吸收了处理器在高功耗模式下散发的热量后，仍能够在一定时间内保持温度不超过相变点。这样，处理器等热源所散发的热量大部分被相变材料所吸收，自身所积聚的热量较少，因而处理器的表面温度也会较低，一般不超过相变点的温度，同时，处理器的温度上升速度也得到了抑制，这样可以避免处理器及整个终端设备表面过烫，从而提供给用户良好的体验。相变材料3吸收的热量可以直接散发到空气中，或者通过其它散热结构散发到空气中。
这样当热源为功耗会发生变化的处理器等部件时，因为处理器的功耗所发生的是动态改变，所以处于高功耗状态一般只会维持较短的时间，这样相变单元2中的相变材料3可以通过物相变化而吸收一部分潜热，从而在一定时间内控制终端设备的温度，使其温度升高较慢，同时基本维持在相变点温度附近而不再继续发生温升，这样有效避免了终端设备表面发烫的情况，提高了用户体验，而处理器等热源脱离高功耗状态后，散热装置可以通过原先的散热手段对处理器进行正常散热。
具体的，相变材料3因为存在杂质、或者受热不均、或者本身是混合物等，有可能在融化阶段温度会有一定幅度的上升，例如在40-45℃。针对这种情况，本申请实施例将相变点温度定义为相变材料3在融化阶段的最高温度，相变材料3在融化阶段基本一直保持在相变点温度附近，仍然能够起到减缓终端设备100外表面温度升高的作用。
在一种可能的实施方式中，相变材料3的相变点为10-70℃。这样相变材料能够有效适应于终端设备在正常工作时的散热温度，以在用户正常生活的环境中使用。
进一步的，相变材料3的相变点为30-45℃，以平衡相变材料的热容量和温度，保证相变材料具有合适的散热和吸热能力。
在一种可能的实施方式中，相变材料3的热容量为100-10000焦。以平衡热容量和占用的体积，在具有适宜的体积的同时保证具有足够的散热能力。
在一种可能的实施方式中，相变材料3的质量为1-200g。以平衡热容量和占用的体积，使其具有合适的质量和体积，便于在终端设备中进行使用。
在一种可能的实施方式中，相变材料3的热容量根据以下公式计算：
Q＝W*t＝H*m其中，
Q-吸收或者放出的热量，即热容量；
W-通过相变材料的功耗；
t-需要持续吸热的时间；
H-相变材料的相变潜热值；
m-所需要相变材料的质量。
例如，相变材料3的焓值为145J/g，设计需要相变材料3吸收10W热量，处理器等热源需要持续发热3min(即相变材料3需要持续吸热3min)，则需要相变材料3的质量为10*3*60/145＝12.4g。
在本申请的实施方式中，可以使用现有的多种相变材料。常见的相变材料的介绍如下。
相变材料种类很多，从化学组成看可以分为无机材料、有机材料及复合相变材料3大类。从储能的温度范围看可以分为高温、中温和低温等类型。储能过程中，按材料相态的变化可以分为固-液相变储能，固-固相变储能。固-气、液-液、液-气相变储能材料。
1、无机相变材料
无机相变材料主要有金属合金(Mg-Cu)、金属盐的水合物(Na2SO4.4H2O、MgCl.6H2O)、碱金属的水合物、活性白土及矿棉等。其相变机理为：材料受热时脱去结晶水，吸收热量；反之，吸收水分，放出热量。相变温度高、储热能力大，应用于高温热环境中。
表1常见无机相变材料参数
Figure GPA0000262983610000081
2、有机相变材料
有机相变材料固-液相变、固-固相变应用价值高，研究比较广泛。其中固-液相变应用广泛的材料主要包括：棕榈酸乙酯、硬脂酸丁酯、十二烷酸、短环酸、山羊酸、石蜡、十二醇、十四酰、丁基硬脂酸等。
表2有机固-液相变材料参数
Figure GPA0000262983610000082
固-固相变材料主要通过晶体的有序变成无序的结构转变进行储能和释放过程。主要包括多元醇、交联聚乙烯及层状锌钙矿。固-固相变材料相变过程无宏观状态变化。
3、复合相变材料
复合相变材料在相变时会从液体变成固体或发生固液相变化，容易与其他被掺和的材料发生作用。解决方法主要包括：1)制备微胶囊；2)制备定形PCM；3)制备成纳米复合PCM；4)制备成多孔复合PCM。
1)微胶囊技术
微胶囊技术是一种用成膜材料把固体或液体包裹形成具有核壳结构(粒径大小2-1000μm，壳的厚度一般在0.2-10μm)的微小粒子技术。微胶囊的主要制备方法界面聚合法和原位聚合法。
采用原位聚合法制备微胶囊的研究较多，通常使用的石蜡微胶囊的壳层包括三聚氰胺甲醛树脂、脲醛树脂、聚氨酯、聚丙烯和酚醛树脂等。
界面聚合法具有反应速度快、反应条件温和、对反应单体纯度要求不高、原料配比要求不严、形成的壁膜可透性较高和成本低。
2)定形PCM
定形PCM是以高分子材料为基体，石蜡分散在其中形成PCM。将石蜡和高分子聚合物(聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物和乙丙橡胶等)进行熔融共混，石蜡均匀地分散在已固化的高分子聚合物中。聚乙烯是常用的基体包覆材料，一般通过交联和接枝等方法改善石蜡渗漏。
3)纳米复合PCM
将纳米级或金属氧化物粒子按一定的方式和比例添加到基液中，制备纳米复合PCM，可应用于热能工程领域的创新性研究。
4)多孔复合PCM
无机多孔材料(凹凸棒土、蛋白土、膨胀石墨、膨润土和珍珠岩等)利用真空吸附、渗流法、熔融插层法和共混等方法吸附有机PCM，控制和固定PCM在一定的空间范围内进行相变，制备稳定相变温度和相变焓的多孔石蜡PCM。
在一种可能的实施方式中，相变材料3包括固-固、或固-液相变材料。固-固、或固-液相变材料在相变过程中可以维持形状和体积基本不变，应用于终端设备中，可以使得安装和使用过程更可靠，不会因为相变材料3在相变时的体积变化而导致终端设备的其它元件受到挤压而损坏。
在另一种可能的实施方式中，相变材料3包括固-气、或液-汽相变材料，并具有足够强度的外壳，以维持相变材料3相变时的形状和体积基本不变。
在一种可能的实施方式中，可以将多种相变材料混合来获得设计的热容量和相变点。本领域内技术人员无须付出创造性劳动，通过有限次实验可以得出配比。
在一种可能的实施方式中，相变材料3可以包括复合相变材料。
进一步的，在一种可能的实施方式中，复合相变材料的形态包括：微胶囊，定形PCM，纳米复合PCM，或多孔复合PCM。复合相变材料一般可以充分利用不同材料的特性和优点，而达到较好的散热性能。
进一步的，相变材料3可以包括定形相变材料PCM。具体的，相变材料3可以采用高分子材料作为基体，并将石蜡等能够产生相变的材料分散在其中而形成定形PCM。由于定形PCM中的石蜡等材料在吸热时会由固态转化为熔融的液态，或者是由液态转换为固态而放热，所以其具有较高的焓值，能够提供较好的散热效果。由于定形PCM在吸热和放热时会由于相变而产生软硬状态乃至形状上的较大变化，因而需要在其外设置容纳结构，以进行约束和限制，避免相变材料3产生较大变形。
由于相变材料3在吸热或放热时会产生相变，可能存在固态或液态等不同形状和状态的变化，因而为了固定相变材料3，同时避免外界的挤压或者压迫影响到相变材料3的正常工作，散热装置中设置有相变单元2。相变单元2通常可具有呈容器状的外壳或者其它容纳结构，以便将相变材料3收容并约束在其中，避免相变材料3在发生相变时发生移动或者形状的大幅改变。同时，作为容器的相变单元2的外壳也可以在相变材料3的外侧对其进行保护，避免相变材料3受到外界挤压或者是因自身相变而发生体积过度膨胀的现象。
在一种可能的实施方式中，相变单元2包括有至少一个容置盒21，相变材料3收容在容置盒21的内腔中，且相变材料3与传热组件1之间具有热传导。容置盒21的内腔具有确定的形状，可以用来容纳相变材料3，并将相变材料3限制在一定的空间内，从而方便散热装置的生产和装配。
其中，容置盒21的数量、形状和尺寸均可以根据散热装置的安装和散热性能要求而进行变化，例如，为了适应不同的热源，在传热组件1上可以设置一个或多个容置盒21。而由于散热装置通常位于终端设备内部，其安装空间较为狭小，所以容置盒21可以为圆形、方形或者长形等不同形状，并可具有不同的尺寸，以适应不同的安装空间。
可以理解的是，构成容置盒21的材料一般为硬质材料，具有一定的承力性能，能够在容置盒21外侧承力，或者相变材料3发生较为明显的膨胀趋势时，仍能够维持在原来的形状，避免相变材料3的形状发生较大变化。
由于相变材料3被存储在相变单元2中，因而为了保证传热组件1能够将处理器等热源的热量传导至相变材料3，相变单元2也具有导热能力或者导热结构。通常的，当相变单元2包括容置盒21等结构时，可以利用伸入容置盒21内的热管等导热结构将传热组件1上的热量传递给相变材料3，也可以利用容置盒21本身进行热量的传导。
在一种可能的实施方式中，容置盒21具有能够导热的盒壁。通常的，盒壁可以部分或者全部利用具有较高导热性的材料制成，以保证传热组件1能够通过可导热的盒壁实现和相变材料3之间的热量传递，使相变材料3能够充分吸收传热组件上的热量。
在一种可能的实施方式中，构成盒壁的材料一般为铜或者铝等具有一定强度和硬度，且均具有较高的导热性的金属材料。这样容置盒21除了能够用于收容相变材料3外，还能满足相变材料3与传热组件1之间的热量传导需求。此外，盒壁也可以由其它具有较高导热性及强度的材料构成，例如金、银等金属，或者石墨等非金属材料，甚至复合材料等。
在一种可能的实施方式中，为了避免相变材料3从容置盒21中泄漏，容置盒21可以为密封盒体。密闭的容置盒21可以将相变材料3密封存储在内部，即使相变材料3为较小的颗粒状或者是液态时，也不会从容置盒21内泄漏损失。这样散热装置中的相变材料3不易泄漏至外部，便于散热装置在终端设备中的安装和使用。
由于容置盒21的内部空间的大小一定，而相变材料3在相变点前后的体积可能具有较大的变化，因而在一种可能的实施方式中，产生升温相变前的相变材料3和容置盒21的内腔之间可预留有空隙。这样容置盒21为相变材料3的体积膨胀预留了空间，当相变材料3因发生相变而产生体积上的变化时，容置盒21内的空隙能够容纳相变材料3的体积增量，避免容置盒21因相变材料3膨胀力过大而遭到损坏。
在一种可能的实施方式中，容置盒21和传热组件1之间可以通过焊接而直接连接在一起，利用可导热的黏合剂进行粘接，或者是通过连接件等中间结构实现连接等。其中，用于连接容置盒21和传热组件1的连接件，可以为不可拆卸的固定连接件，也可以是可拆卸式的连接件等。
进一步的，容置盒21和传热组件1之间可以为可拆卸连接。这样容置盒21可以方便的从传热组件1上取下，以通过更换收容有不同相变材料的容置盒，而实现散热装置的性能改变，从而适应不同的终端设备或应用场合。具体的，容置盒21和传热组件1之间既可以通过卡扣结构实现卡接，也可以通过螺纹紧固件实现螺纹连接。
在一种可能的实施方式中，容置盒21包括具有开口的盒体211与盖设在开口上的盒盖212，相变材料3通过开口被收容在容置盒21的内部。由于容置盒21的盒体211上设有开口，所以相变材料3可由开口取出或放入容置盒21内部，因而便于进行相变材料3的增减和更换。盒盖212盖设于开口之上，以和盒体211共同围成容纳相变材料3的密闭空间。
在一种可能的实施方式中，盒体211和盒盖212之间的连接方式包括下面的至少一种：粘接、焊接或连接件连接。其中，连接件既可以为卡扣结构，也可以为螺纹紧固件等。
当相变材料3被收容在容置盒21内时，一般容置盒21会通过高导热率的盒壁与相变材料3之间进行热传递。此时，相变材料3表面会接收到较多热量，而相变材料3内部所接收到的热量较少。为了避免相变材料3产生热量传导不均的现象，在一种可能的实施方式中，盒体211内部设置有多条导热肋213，导热肋213和盒体211的内壁连接。由于导热肋213凸出于盒体211内壁，从而可以伸入相变材料3内部，并将容置盒21上的热量传导至相变材料3的内部区域，促使热量在相变材料3内外均匀传递。
图5a是本申请实施例一提供的散热装置中一种可能的容置盒的结构示意图。图5b是本申请实施例一提供的散热装置中另一种可能的容置盒的结构示意图。如图5a和图5b所示，在一种可能的实施方式中，导热肋213将容置盒21内部分隔为多个独立区域。具体的，导热肋213为片状或者长条形结构时，能够将容置盒21内部的空间分割为若干个较小且相互独立的区域，每个区域所填充的相变材料都能和导热肋213以及盒体211的内壁之间进行较为充分的换热，因而热量能够实现较为均匀的传递，避免出现相变材料局部传热不均的现象。其中，导热肋213所分隔成的区域的大小和形状均应尽量相同或相近，以提高热量传递的均匀性。
在导热肋213对容置盒21内部进行分隔时，既可以是相邻的导热肋213之间形成独立区域，也可以是导热肋213和盒体211的内壁之间形成独立区域，且导热肋213之间可以相互连接，如图5b所示；也可以间隔设置，如图5a所示。此外，导热肋213之间可以相互平行，如图5a所示，也可以相互形成夹角，如图5b所示。
图5c是本申请实施例一提供的散热装置中又一种可能的容置盒的结构示意图。如图5c所示，在另一种可能的实施方式中，导热肋213在容置盒21内部均匀间隔分布。此时，导热肋213可以为凸出于容置盒21内壁的柱体或者不规则形状的凸起。均匀且相互间隔分布的导热肋213能够伸入相变材料的内部区域，并将容置盒21的盒体211上的热量传导至相变材料的内部的不同部位，以使相变材料的内部和外部均匀传热，提高相变单元2内部的均温性。
为了将热源所释放的热量传递给相变单元2，散热装置中还包括有传热组件1，传热组件1和相变单元2连接，以作为热源和相变单元2之间的传热媒介。具体的，传热组件1一般可以和热源直接接触或者通过导热件间接接触，且传热组件1具有较好的传热性能，能够高效的将热量传递至相变单元2。
在一种可能的实施方式中，为了将热源所散发的热量传递至相变单元2，传热组件1包括有均热板或热管中的至少一种。其中，均热板，也可以称为真空腔均热板散热技术(Vapor Chamber，VC)，具有和热管类似的工作原理，其内部具有真空腔，真空腔内具有少量的液-气相变材料。当真空腔内呈液态的相变材料吸收热量后，通过蒸发扩散至真空腔内，从而将热量传导至均热板的各个部位，最后冷凝称为液体并回流至真空腔底部。这种通过蒸发、冷凝过程能够实现较高的散热效率。因而当热源所发出的热量传导至传热组件1上时，均热板或者热管能够利用内部液体蒸发作用而将热量迅速扩散至其它部位，整个传热组件1任意两点之间的温差通常维持在5℃之内。而后容置盒21或者其它结构从传热组件1的表面吸收热量，并将热量经由盒壁等结构传递给内部的相变材料并进行热量存储，从而减缓结构的升温速度，延缓结构温度达到预定阈值的时间，使处理器等热源获得较多的高功率、高发热的工作时间；而当热源的温度较低，例如是处理器或者其它芯片从高功耗状态转换至低功耗运行状态时，由于处理器等热源发出的热量减少，温度降低，因而相变单元2中的相变材料3所存储的热量可以通过传热组件1或者其它结构而释放出来，且自身发生逆向的相变过程，这样恢复至原先物相的相变材料3即可恢复吸热能力，以便进行下一次散热作业。
需要说明的是，均热板或者热管内部的相变材料由于用量少，热容量非常低，因而仅用于加速传热速度，而不用于储热。
在一种可能的实施方式中，热管可以为导热金属管，例如铜管、铝管等，而均热板同样可以采用铜或者铝等材质制成。
在一种可能的实施方式中，处理器等热源和相变单元2可以均处于传热组件1的同一侧，也可以位于传热组件1的不同侧。相变单元2和热源位于传热组件1的相同侧时，相变单元2和热源之间间隔设置，这样相变单元2和热源之间不会直接接触，能够有效避免热量由相变单元2和热源之间的接触点传导而造成升温不均现象。
在一种可能的实施方式中，传热组件1包括均热板11，均热板11包括第一区域和第二区域，第一区域和第二区域之间为可拆卸连接，相变单元2设置在第一区域，第二区域和热源具有热传导。通过在均热板11上设置相互独立的两个区域，能够让散热装置实现模块化，其中设置有相变单元2的第一区域可作为独立可更换的散热模块。在应用场合或者散热需求不同时，可以通过将均热板11的第一区域连同相变单元2一起拆卸下来，并更换为不同的散热模块，例如是容纳有其它相变材料的相变单元，或者是风扇等主动散热模块等。图6是本申请实施例一提供的传热组件的一种可能的结构示意图。如图6中的(a)所示，当终端设备为高配版本时，由于处理器等芯片具有较强的性能，因而需要较高的散热能力，此时，可以将风扇11c与均热板11上的第二区域11b安装在一起，以利用主动风冷方式提供散热；而当终端设备为低配版本时，如图6中(b)处所示，可以将风扇11c与均热板11上对应的部位一同从均热板11上拆下并去除，而风扇11c去除后的位置可更换为带有相变单元2的第一区域11a，第一区域11a和相变单元2作为一个独立的模块，可拆卸的连接于第二区域11b上且与之间可以导热，同时第二区域11b和处理器等热源之间具有热传导，因而可利用相变单元2的相变对处理器等进行散热，此时相变单元2的散热能力足以保证低配版本的终端设备正常工作。这样均热板11可以根据终端设备配置的不同而选用不同散热性能的模块，以达到性能和成本之间的均衡。
此外，在一种可能的实施方式中，传热组件1中还包括有和处理器等热源直接接触的基板12，基板12通过热传导方式接收热源所发出的热量。一般的，基板12可以为热传导率较高的铜板等。
本实施例中，散热装置包括有传热组件和相变单元，相变单元内设置有相变材料，传热组件连接在相变单元和热源之间，且传热组件和相变材料之间具有热传导，从而传热组件可用于将热源的热量传导至相变材料中。这样相变材料可以利用物相的变化而吸收一定潜热，使散热装置所处的设备能够维持在相变点温度附近而不再继续发生温升，避免设备温度过高。
图7是本申请实施例二提供的一种终端设备的外形示意图。图8是本申请实施例二提供的一种终端设备的结构示意图。如图7至图8所示，本实施例提供的终端设备100，包括：处理器180和如前述实施例一中所述的散热装置200，散热装置200中的传热组件1和处理器180接触，用于将处理器180的热量传导至散热装置200的相变单元2内的相变材料中。此外，终端设备100中还可以包括屏幕140等部件。
本申请实施例涉及的终端设备100可以包括手机、平板电脑、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)、销售终端(Point of Sales，POS)、车载电脑等。
以终端设备100为手机为例，图9是图7中的终端设备为手机时内部部分结构框图。如图9所示，终端设备100包括射频(Radio Frequency，RF)电路110、存储器120、其他输入设备130、显示屏140、传感器150、音频电路160、I/O子系统170、处理器180、以及电源190等部件。本领域技术人员可以理解，图2中示出的手机结构并不构成对手机的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者拆分某些部件，或者不同的部件布置。本领领域技术人员可以理解，显示屏140属于用户界面(User Interface，UI)，且终端设备100可以包括比图示或者更少的用户界面。
下面结合图9对终端设备100的各个构成部件进行具体的介绍：
RF电路110可用于收发信息或通话过程中，信号的接收和发送，特别地，将基站的下行信息接收后，给处理器180处理；另外，将设计上行的数据发送给基站。通常，RF电路包括但不限于天线、至少一个放大器、收发信机、耦合器、低噪声放大器(Low NoiseAmplifier，LNA)、双工器等。此外，RF电路110还可以通过无线通信与网络和其他设备通信。所述无线通信可以使用任一通信标准或协议，包括但不限于全球移动通讯系统(GlobalSystem of Mobile communication，GSM)、通用分组无线服务(General Packet RadioService，GPRS)、码分多址(Code Division Multiple Access，CDMA)、宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access，WCDMA)、长期演进(Long Term Evolution，LTE)、电子邮件、短消息服务(Short Messaging Service，SMS)等。
存储器120可用于存储软件程序以及模块，处理器180通过运行存储在存储器120的软件程序以及模块，从而执行终端设备100的各种功能应用以及数据处理。存储器120可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图象播放功能等)等；存储数据区可存储根据终端设备100的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器120可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
其他输入设备130可用于接收输入的数字或字符信息，以及产生与终端设备100的用户设置以及功能控制有关的键信号输入。具体地，其他输入设备130可包括但不限于物理键盘、功能键(比如音量控制按键、开关按键等)、轨迹球、鼠标、操作杆、光鼠(光鼠是不显示可视输出的触摸敏感表面，或者是由触摸屏形成的触摸敏感表面的延伸)等中的一种或多种。其他输入设备130与I/O子系统170的其他输入设备控制器171相连接，在其他设备输入控制器171的控制下与处理器180进行信号交互。
显示屏140可用于显示由用户输入的信息或提供给用户的信息以及终端设备100的各种菜单，还可以接受用户输入。具体的显示屏140可包括显示面板141，以及触控面板142。其中显示面板141可以采用LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)、OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)等形式来配置显示面板141。触控面板142，也称为触摸屏、触敏屏等，可收集用户在其上或附近的接触或者非接触操作(比如用户使用手指、触笔等任何适合的物体或附件在触控面板142上或在触控面板142附近的操作，也可以包括体感操作；该操作包括单点控制操作、多点控制操作等操作类型。)，并根据预先设定的程式驱动相应的连接装置。可选的，触控面板142可包括触摸检测装置和触摸控制器两个部分。其中，触摸检测装置检测用户的触摸方位、姿势，并检测触摸操作带来的信号，将信号传送给触摸控制器；触摸控制器从触摸检测装置上接收触摸信息，并将它转换成处理器能够处理的信息，再送给处理器180，并能接收处理器180发来的命令并加以执行。此外，可以采用电阻式、电容式、红外线以及表面声波等多种类型实现触控面板142，也可以采用未来发展的任何技术实现触控面板142。进一步的，触控面板142可覆盖显示面板141，用户可以根据显示面板141显示的内容(该显示内容包括但不限于，软键盘、虚拟鼠标、虚拟按键、图标等等)，在显示面板141上覆盖的当触控面板142上或者附近进行操作，触控面板142检测到在其上或附近的触摸操作后，通过I/O子系统170传送给处理器180以确定触摸事件的类型以确定用户输入，随后处理器180根据触摸事件的类型在显示面板根据用户输入通过I/O子系统170在显示面板141上提供相应的视觉输出。虽然在图2中，触控面板142与显示面板141是作为两个独立的部件来实现终端设备100的输入和输入功能，但是在某些实施例中，可以将触控面板142与显示面板141集成而实现终端设备100的输入和输出功能。
终端设备100还可包括至少一种传感器150，比如光传感器、运动传感器以及其他传感器。具体地，光传感器可包括环境光传感器及接近传感器，其中，环境光传感器可根据环境光线的明暗来调节显示面板141的亮度，接近传感器可在终端设备100移动到耳边时，关闭显示面板141和/或背光。作为运动传感器的一种，加速计传感器可检测各个方向上(一般为三轴)加速度的大小，静止时可检测出重力的大小及方向，可用于识别手机姿态的应用(比如横竖屏切换、相关游戏、磁力计姿态校准)、振动识别相关功能(比如计步器、敲击)等；至于终端设备100还可配置的陀螺仪、气压计、湿度计、温度计、红外线传感器等其他传感器，在此不再赘述。
音频电路160、扬声器161，麦克风162可提供用户与终端设备100之间的音频接口。音频电路160可将接收到的音频数据转换后的信号，传输到扬声器161，由扬声器161转换为声音信号输出；另一方面，麦克风162将收集的声音信号转换为信号，由音频电路160接收后转换为音频数据，再将音频数据输出至RF电路108以发送给比如另一手机，或者将音频数据输出至存储器120以便进一步处理。
I/O子系统170用来控制输入输出的外部设备，可以包括其他设备输入控制器171、传感器控制器172、显示控制器173。可选的，一个或多个其他输入控制设备控制器171从其他输入设备130接收信号和/或者向其他输入设备130发送信号，其他输入设备130可以包括物理按钮(按压按钮、摇臂按钮等)、拨号盘、滑动开关、操纵杆、点击滚轮、光鼠(光鼠是不显示可视输出的触摸敏感表面，或者是由触摸屏形成的触摸敏感表面的延伸)。值得说明的是，其他输入控制设备控制器171可以与任一个或者多个上述设备连接。所述I/O子系统170中的显示控制器173从显示屏140接收信号和/或者向显示屏140发送信号。显示屏140检测到用户输入后，显示控制器173将检测到的用户输入转换为与显示在显示屏140上的用户界面对象的交互，即实现人机交互。传感器控制器172可以从一个或者多个传感器150接收信号和/或者向一个或者多个传感器150发送信号。
处理器180是终端设备100的控制中心，利用各种接口和线路连接整个手机的各个部分，通过运行或执行存储在存储器120内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储器120内的数据，执行终端设备100的各种功能和处理数据，从而对手机进行整体监控。可选的，处理器180可包括一个或多个处理单元；优选的，处理器180可集成应用处理器和调制解调处理器，其中，应用处理器主要处理操作系统、用户界面和应用程序等，调制解调处理器主要处理无线通信。可以理解的是，上述调制解调处理器也可以不集成到处理器180中。
终端设备100还包括给各个部件供电的电源190(比如电池)，优选的，电源可以通过电源管理系统与处理器180逻辑相连，从而通过电源管理系统实现管理充电、放电、以及功耗等功能。
尽管未示出，终端设备100还可以包括摄像头、蓝牙模块等，在此不再赘述。
终端设备100可以动态调节处理器180等部件的工作状态来优化工作效率。在系统负载较低，如当前运行的程序占用的内存和处理器资源较低的情况下，终端设备100将处理器180置于低功耗模式，从而延长电池的使用寿命，降低终端设备100的温度。当系统负载较高，例如当用户启动系统或者打开APP时，处理器180可以被置于高功耗模式，例如通过超频等手段来提升运行功耗，从而获得更高性能，缩短程序开启时间，提升用户体验。可以理解，处理器180的工作状态也可以通过开启和停止处理器180，或开机和关机来实现。
在一种可能的实施方式中，终端设备100可以设置传感器监测其外表面的温度，并保持其外表面的温度不超过一个阈值，以提供给用户良好的体验。处理器180处于高功耗模式的时间可以取决于终端设备100外表面的温度。
例如，通常状态下，处理器180处在低功耗模式下工作，例如执行文档打开工作时，此时工作的功率约为1w，终端设备100外表面的温度为30度。而当终端设备打开大型程序或应用，例如游戏程序时，为了执行高速运算，处理器180处在高功耗模式下，以3w的功率工作时，10秒钟后，终端设备100外表面的温度上升到阈值40度。为了避免终端设备表面温度过高，则处理器180被切换回低功耗模式，即以1w的功率工作。可见，终端设备100外表面的温度到达预设阈值的时间越长，则处理器180可以提供越长时间的高性能输出，从而优化用户体验。
在一种可能的实施方式中，处理器180可以为CPU、GPU、FPGA、基带芯片或者MCU等发热元件。
当处理器180在高功耗模式下工作时，为有效将热量散发出去，防止处理器180过热而烧坏，同时防止终端设备100外表面温度过高而给用户带来不好的体验，并延长处理器180处于高功耗模式下的工作时间，本申请实施例使用如前述实施例一中的散热装置200为处理器180散热，由于散热装置200中的相变单元2内部包含有相变材料，因而可以通过相变材料在物相发生改变时吸收或释放大量潜热，以将处理器180的温度在一段时间内保持在较低温度，直至相变材料相变完成。
由于相变材料在相变过程中，即使吸收热量，其自身温度也仍然会保持在相变点的温度，因此散热装置200中可以根据处理器180的功耗和应用场景设置具有预定相变点及热容量的相变材料，使得相变材料能够在一段时间内有效吸收处理器180的热量，并保证在该段时间内终端设备100外表面的温度不高于相变点温度，避免终端设备100表面过烫的情况发生，提高了用户体验。
而在处理器180从高功耗模式切换到低功耗模式工作后，处理器180发出的热量减少，温度降低，此时，相变材料吸收的热量可以通过传热组件1散发到空气中，并发生反向相变，恢复吸收热量的能力。
在一种可能的实施方式中，终端设备100还包括壳体101，壳体101和散热装置200中的相变单元2之间具有热传导。具体的，相变单元2可以和壳体100之间通过直接接触的方式实现热传导，也可以通过导热件实现热传导，以将处理器180工作时的热量通过散热装置传导至壳体101并散发出去。
图10是本申请实施例二提供的另一种终端设备的结构示意图。在一种可能的实施方式中，处理器180和相变单元2可以均处于传热组件1的同一侧，如图8所示；也可以位于传热组件1的不同侧，如图10所示。相变单元2和热源位于传热组件1的不同侧时，处理器180的相变单元2之间具有适当的距离，能够避免相变单元2因距离处理器180距离过近而产生升温不均的现象。
其中，为了保证良好的热传导效率，壳体101的材料通常可以为不锈钢或者铝合金等金属材料。
在一种可能的实施方式中，相变材料根据终端设备100在高功耗模式下的使用场景来确定用量。例如，终端设备100开机需要一分钟，处理器180散发的热量为2000J。例如，用户打开一个APP需时五秒钟，处理器180散发的热量为200J。例如，用户运行游戏《愤怒的小鸟》一小时，终端设备100在未运行游戏的正常散热的基础上额外多散发3000J的热量。
在一种可能的实施方式中，相变材料的用量可以根据用户的使用频率和/或习惯来确定，例如根据用户习惯或者大数据，确定用户短时内连续打开多个APP的场景，累加的处理器180在高功耗模式下散发的热量来确定。
在一种可能的实施方式中，相变材料的用量可以设置为热容量多于所有高功耗下的使用场景的发热量，从而使得相变材料的温度始终不超过相变点；也可以在某些场景下，使得相变材料的温度高于相变点，仍然能够延长处理器180工作在高功耗模式下的时间，以取得散热效果和节约成本的平衡。
本实施例中，终端设备包括处理器和散热装置，散热装置中的传热组件和处理器接触，用于将处理器的热量传导至散热装置中的相变材料中，其中，散热装置包括有传热组件和相变单元，相变单元内设置有相变材料，传热组件连接在热源和相变单元之间，并与相变材料之间具有热传导，这样传热组件可用于将热源的热量传导至相变材料中。这样相变材料可以利用物相的变化而吸收一定潜热，使散热装置所处的设备能够维持在相变点温度而不再继续发生温升，避免设备温度过高。从而避免设备外表面过烫，改进用户体验。

Claims (17)

1.一种散热装置，用于为热源散热，其特征在于，包括：传热组件和相变单元，所述相变单元内设置有相变材料，所述传热组件连接在所述相变单元和所述热源之间，且所述传热组件和所述相变材料具有热传导，所述传热组件用于将所述热源的热量传导至所述相变材料中；
其中，所述传热组件包括均热板或者均热板和热管的组合，所述均热板包括第一区域和第二区域，所述第一区域和所述第二区域之间为可拆卸连接，所述相变单元设置在所述第一区域，所述第二区域和所述热源具有热传导；
所述相变单元包括至少一个容置盒，所述相变材料收容在所述容置盒的内腔中；
所述容置盒内部设置有多条导热肋，所述导热肋和盒体的内壁连接；
所述导热肋将所述容置盒内部分隔为多个独立区域；
所述多条导热肋在所述盒体内部均匀间隔排布。
2.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，所述容置盒具有能够导热的盒壁。
3.根据权利要求1或2所述的散热装置，其特征在于，所述容置盒为密封盒体。
4.根据权利要求3所述的散热装置，其特征在于，产生升温相变前的所述相变材料和所述容置盒的内腔之间具有预留空隙。
5.根据权利要求1或2或4所述的散热装置，其特征在于，所述容置盒和所述传热组件之间焊接、胶粘或者通过连接件连接。
6.根据权利要求5所述的散热装置，其特征在于，所述容置盒和所述传热组件之间为可拆卸连接。
7.根据权利要求1或2或4所述的散热装置，其特征在于，所述容置盒包括具有开口的盒体与盖设在所述开口上的盒盖，所述相变材料通过所述开口被收容在所述容置盒内部。
8.根据权利要求1、2、4中任一项所述的散热装置，其特征在于，所述相变材料的相变点为10-70℃。
9.根据权利要求1、2、4中任一项所述的散热装置，其特征在于，所述相变材料的相变点为30-45℃。
10.根据权利要求1、2、4中任一项所述的散热装置，其特征在于，所述相变材料的热容量为100-10000焦。
11.根据权利要求1、2、4中任一项所述的散热装置，其特征在于，所述相变材料的质量为1-200g。
12.根据权利要求1、2、4中任一项所述的散热装置，其特征在于，所述相变材料包括固-固、或固-液相变材料。
13.根据权利要求12所述的散热装置，其特征在于，所述相变材料包括复合相变材料，所述复合相变材料的形态包括：微胶囊，定形相变材料PCM，纳米复合相变材料PCM，或多孔复合相变材料PCM。
14.根据权利要求13所述的散热装置，其特征在于，所述相变材料包括定形相变材料PCM。
15.根据权利要求1、2、4中任一项所述的散热装置，其特征在于，所述相变材料包括固-气、或液-汽相变材料。
16.一种终端设备，其特征在于，包括：处理器和如权利要求1-15任一项所述的散热装置，所述散热装置中的传热组件和所述处理器接触，用于将所述处理器的热量传导至所述散热装置中的相变材料中。
17.根据权利要求16所述的终端设备，其特征在于，还包括壳体，所述壳体和所述散热装置中的相变单元具有热传导。
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