CN113875326A - 用于电子设备中的热管理的装置 - Google Patents

Abstract

描述了一种装置和热管理机制。装置包括外壳，外壳包围至少一个生热电子结构，例如包括在至少印刷电路板上的多个电子部件，外壳具有内表面和外表面。装置和热管理机制还包括散热结构，散热结构与生热结构或印刷电路板热耦合，散热结构形成端部开口柱状通道，该端部开口柱状通道允许空气在在散热结构内在平行于生热结构或印刷电路板的表面的方向上流动。

Description

用于电子设备中的热管理的装置

技术领域

本公开涉及一种电子设备和相关联的热管理设备以及其中的组件机构。

背景技术

本公开可适用于包括热管理机制的大多数电子设备。本领域中的此类电子装置或设备被描述为典型组装的装置，其具有多个壁以及总体被设计成包住和保护内部部件的顶面和底面。一些示例性电子设备包括但不限于机顶盒、OTT媒体设备、网关等。

这些电子装置的设计大多是使得俯视形状为矩形，并且装置是水平电子装置，其中装置的高度小于前壁、后壁和侧壁的水平宽度。考虑到它们的宽基底和它们的顶部是平坦的水平结构，这种水平设备在机械上是稳定的。然而，水平设备的形状因数需要大量的搁板空间并且对于可以站立和/或可以放置在具有比水平空间更多的竖直空间的位置的电子设备可能不方便。

新的竖直电子装置在消费电子和通信设备市场的设计中更为流行，其中装置的高度大于壁中至少一个的水平宽度。尽管设计发生了变化，但对热管理系统的需求仍然至关重要，特别是考虑到需要紧凑的竖直设计。紧凑的竖直设计以及不断提高的性能和功能要求创建了一个内部竖直空间，其内充满生热电子部件。因此，需要这样一种系统，其可以适当地扩散、消散和/或排出热量，但又不干扰内部电气部件，并且另外最小化对机械组装和结构完整性的影响，甚至增强机械组装和结构完整性。在许多情况下，进一步需要热管理系统来最小化要增加设备内部容积的任何要求。

发明内容

竖直定向的设备呈现的这些和其他缺陷和缺点通过本公开的涉及电子设备中的热管理机制的原理得以解决。然而，本领域技术人员可以理解，本公开的原理也可以在水平定向的设备中提供优势。

根据实现方式，描述了一种装置。所述装置包括外壳，所述外壳包围至少一个印刷电路板上包括的多个电子部件，所述外壳具有内表面和外表面。所述装置还包括散热结构，所述散热结构耦合到所述至少一个印刷电路板，所述散热结构形成端部开口柱状通道，所述端部开口柱状通道允许空气在所述散热结构内在平行于所述至少一个印刷电路板的方向上流动。

根据实现方式，描述了一种热管理设备。所述热管理设备包括散热结构，所述散热结构热耦合到生热电子结构，所述散热结构形成端部开口柱状通道，所述端部开口柱状通道允许空气在所述散热结构内在平行于所述生热电子结构的平面表面的方向上流动。

附图说明

根据以下示例性附图可以更好地理解本公开的原理，其中：

图1是本公开的原理适用的竖直定向的电子设备的侧视图；

图2是本公开的原理适用的竖直定向的电子设备的第一透视图；

图3是本公开的原理适用的竖直定向的电子设备的第二透视图；

图4是本公开的原理适用的竖直定向的电子设备的第三透视图；

图5是本公开的原理适用的电子设备沿图1中的线5--5截取的截面图；

图6a是本公开的原理适用的电子设备中使用的示例性散热器(heat sink)或热分散器；

图6b是本公开的原理适用的电子设备中使用的另一示例性散热器或热分散器；

图6c是本公开的原理适用的电子设备中使用的又一示例性散热器或热分散器；

图7a是包括本公开的原理适用的电子设备中使用的电子部件接口特征的示例性散热器或热分散器；

图7b是与本公开的原理适用的电子设备中使用的散热器或热分散器一起使用的示例性间隔件；

图8a是电子设备的透视图，示出了包括本公开的原理适用的挡板元件的内部部件；

图8b是沿图8a中的线8--8截取的电子设备的截面图，示出了本公开的原理适用的挡板元件；

图9是沿图1中的线9--9截取的电子设备的截面图，显示了通过本公开的原理适用的电子设备的气流；

图10是本公开的原理适用的沿图1中的线5--5截取的包含在电子设备的外壳内的另一示例性内部结构的截面图；

图11a是用于本公开的原理适用的电子设备的外壳内包含的内部结构的示例性附接环；

图11b是包括用于安装在本公开的原理适用的电子设备的外壳中的附接环和内部结构的示例性机械组件；

图12是用于安装在本公开的原理适用的电子设备的外壳中的示例性挡板结构；

图13是用作组装本公开的原理适用的电子设备的一部分的一组示例性部件的分解图。

具体实施方式

本公开还可以应用于本领域中被描述为具有多个壁和包括一个或多个散热器的热管理系统或机制的典型组装的装置的电子装置或设备。本公开还涉及如何将包括一个或多个散热器的热管理系统或机制结合到用于电子装置和设备的组装过程中。

本说明书说明了本公开的原理。因此应当理解，本领域技术人员将能够设计出各种布置，尽管在本文中没有明确描述或示出，但是体现了本公开的原理并且被包括在权利要求的范围内。

本文中引用的所有示例和条件语言旨在用于示教目的，以帮助读者理解本公开的原理和发明人为促进本领域所贡献的概念，并且应被解释为没有限制于这些具体列举的示例和条件。

此外，在此叙述本公开的原理的原理、方面和实施例的所有陈述、以及其具体示例旨在涵盖其结构和功能等同物。此外，此类等同物旨在包括当前已知的等同物以及将来开发的等同物，即，包括所开发的执行相同功能的任何元件而无论结构如何。

转向图1-4，示出了包括根据本公开的各方面的热管理机制的示例性设备100的若干视图。电子设备100主要以竖直布置而定向。重要的是要注意，虽然电子设备100被示出为具有特定形状，但是电子设备100可以采用不同于示出的形状而不背离本公开的原理。因为竖直定向的电子设备似乎是消费市场的兴趣，所以当前原理(例如这里描述的热管理机制的原理)的一些焦点被应用于竖直定向的电子设备，但这些原理也可以应用于以更水平的方向排列的电子设备。相同的附图标记将在图1-4的整个描述中保持不变。

图1示出了示例性电子设备100的侧视图。电子设备100包括上壳110、下壳120和底座130。上壳110和下壳120可以使用多种机械耦接机构中的任何一种组装。在一个实施例中，上壳110和下壳120可以使用组合钩和闩锁机构机械地耦接。钩和闩锁机构包括一个或多个钩机构，这些钩机构位于上壳110和下壳120的面部或竖直平面之一的内表面的配合边缘处或附近。钩和闩锁机构还包括一个或多个闩锁机构，这些闩锁机构位于上壳110和下壳120上的与钩机构的位置相对的面部或竖直平面之一的内表面的配合边缘处或附近。钩和闩锁机构可以用塑料制成，作为产生上壳110和下壳120时塑料成型过程的一部分。附加的机械耦接机构用于将底座130组装到下壳120的底部，包括但不限于以上所述的组合钩和闩锁机构。

图2示出了示例性电子设备100的第一透视图。上通风机构140被示出为包括在上壳110的顶面中。上通风机构140可以包括多个平行肋，这多个平行肋形成网格，在平行肋之间具有开放空间。开放空间允许空气在肋之间从电子设备100内部向外流动。可以使用其他形状来形成通风机构140。重要的是要注意，在一些实施例中，上通风机构140可以包括在上壳110的一个或多个面部的顶部附近。在这种情况下，有利的是，上通风机构140位于在电子设备100内部包括的任何生热部件上方的位置。

图3示出了示例性电子设备100的第二透视图。下通风机构150被示出为包括在下壳120的底面中。下通风机构150在外观上与上通风机构140相似，允许空气从电子设备100的外部向内部向内流动。下通风机构连同图2中描述的上通风机构140用于形成电子设备100的热管理系统的一部分。在一些实施例中，下通风机构150可以是底座130的一部分并且在组装时用于形成下壳120的底面。重要的是要注意，在一些实施例中，下通风机构150可以包括在下壳120的一个或多个面部的底部附近。在这种情况下，有利的是下通风机构150位于在电子设备100内部包括的任何生热部件下方的位置。

图4示出了示例性电子设备100的第三透视图。电接口面板160被示出为被包括在下壳120的面上。在一些实施例中，电接口面板160位于电子设备100的背面上。电接口面板160可以包括与电子设备100的操作相关联的连接器、开关和按钮。在一些实施例中，连接器、开关和按钮可被安装在作为容纳在电子设备100中的电子器件的一部分而包括的印刷电路板上，并且可通过下壳120中的一个或多个开口突出和/或可访问。

应当理解，电子设备100包含用于适当操作的多个电子部件。电子部件可以包括但不限于印刷电路板(PCB)、硬盘驱动器、智能卡组件、调谐器和天线、集成电路等。

此外，意在从图的观察者的角度来解释诸如“后”和“前”以及“竖直”和“水平”之类的表述以及其他补充术语；因此，这些表达可以根据观察设备的方向互换。

图5示出了根据本实施例的各方面的电子设备(诸如图1-4中描述的电子设备100)的沿图1中的线5--5截取的截面图500。截面图500示出了包含在外壳内的示例性内部结构以及电子设备100中包括的电子器件和热管理机制之间的接口。外壳505可以包括多个元件(例如，在图1-4中所描述的上壳110和下壳120)并且可以由合适的有美感的材料例(如塑料)制成或形成。第一PCB 510可以使多个电子部件安装在一个或两个表面上并且电连接到PCB 510的所述表面上或层内的多个导电迹线。屏蔽结构515可以垂直于PCB 510的一个表面安装且电连接于所述一个表面上的多个导电迹线中的一个或多个。屏蔽结构515可以形成为框架并且可以围绕安装在PCB 510的表面上的部件的全部或一部分。屏蔽结构515还可以包括机械地安装到屏蔽结构515的框架的盖子(未示出)。

第二PCB 525还可以使多个电子部件安装在一个或两个表面上并且电连接到PCB525的所述表面上或层内的多个导电迹线。屏蔽结构535可以安装到PCB 525的第一表面并且电连接到此第一表面上的多个导电迹线中的一个或多个。附加屏蔽结构540可以安装到PCB 525的第二表面并且电连接到此第二表面上的多个导电迹线中的一个或多个。屏蔽结构535和屏蔽结构540的形式和特性类似于屏蔽结构515。一个或多个电接口部件530(例如连接器、开关和按钮)可以安装到PCB 525的一个表面并电连接到PCB 525的此表面上或层内的多个导电迹线。一个或多个电连接器530可以定位在PCB 525上，使得可以以类似于图4中描述的电接口面板160的方式突出通过外壳505中的至少一个开口。

PCB 510使得热分散器545通过热界面560耦合到其表面之一。热分散器545是一种提供散热特性的散热器，并且应注意，术语热分散器和散热器经常互换使用。热分散器545可具有通过热界面560对于PCB 510的表面或与PCB 510的表面上的一个或多个生热电子部件的一个或多个接触区域。热分散器545可水平延伸以至少跨越PCB 510的水平宽度。热分散器545也可以竖直延伸以跨越PCB 510的全部或部分竖直高度。热分散器545具有圆周形状，其沿电子设备的竖直轴是柱状的并且是中空的并且在两端是开口的。由热分散器545形成的开口或形状可被称为端部开口柱状通道。热分散器545的第一表面部分575在水平方向上沿表面平行地延伸到PCB 510的两端，并且进一步向外延伸到电子设备的外壳505的内表面。热分散器545的第二表面部分580从外壳505的一侧水平延伸或包裹，沿外壳505的内表面的一部分或区段的轮廓伸延或延伸，并终止于外壳505的另一侧，连接到热分散器545的第一表面部分575，从而形成围绕或包围端部开口柱状通道的形状。热分散器545的附加部分585可以形成为从由表面部分575和580形成的端部开口柱状通道的延伸。附加部分585可以在第一表面部分575和第二表面部分580的交叉位置处开始。热分散器545的附加部分585被形成为沿外壳505的内表面的不同部分(例如外壳505的与第二表面部分580所在的侧的相反的侧)沿内表面的轮廓伸延或延伸。

第二热分散器520通过热界面565耦合到PCB 510的第二表面。热分散器520还可具有对于PCB 510的表面、一个或多个电子部件或一个或多个屏蔽的一个或多个接触区域，如上所述。热分散器520也形成为端部开口柱状通道，如针对热分散器545所述那样。

第三热分散器550通过热界面570耦合到PCB 525的表面。热分散器550可以具有对于PCB 525的表面、一个或多个电子部件或一个或多个屏蔽的一个或多个接触区域，如上所述。热分散器550包括第一表面部分590和第二表面部分595，以形成类似于对热分散器545所述的围绕端部开口柱状通道的形状。热分散器550可以水平延伸以跨越PCB 525的全部或部分水平宽度。热分散器545也可以竖直延伸以跨越PCB 525的全部或部分竖直高度。热分散器545的第一表面部分590在水平方向上沿表面平行延伸至PCB 510的一端并进一步向外延伸至最靠近该一端的电子设备的外壳505的内表面。由于一个或多个电接口部件530的存在，第一表面部分590不延伸到PCB 510的另一端。热分散器545的第二表面部分595从外壳505的一侧水平延伸或包裹到外壳505的另一侧，沿外壳505的内表面的一部分或区段的轮廓伸延或延伸，并且连接到热分散器550的第一表面部分590，而不干扰一个或多个电接口部件530。重要的是要注意，在一些实施例中，热分散器520和热分散器550的形状可以与热分散器545的形状不同，同时仍然保持形成端部开口柱状通道所需的特性。

热界面560、565和570可以是几种可能的界面元素中的一种或多种，包括但不限于散热器或热油脂、热解石墨垫、硅垫、相变材料、热粘合剂和灌封化合物。重要的是要注意，在一些实施例中，热界面560、565和570中的一个或多个可以用作对于散热器到PCB接口的安装或支撑结构的一部分或用作对于内部部件结构的安装或支撑结构的一部分。

作为本公开的原理的一部分，截面图500中所示的布置可以被称为双PCB堆叠热管理机制。热分散器545、热分散器520和热分散器550相对于PCB 510和PCB 525的布置和定向为在外壳505内部的PCB 510和PCB 525上的电子部件提供了热量管理的平衡。该布置从PCB510和PCB 525的生热电子部件或元件提取热量，并允许热量通过热分散器545、520和550形成的端部开口柱状通道利用从位于PCB 510和PCB 525下方的进气口到位于PCB 510和525上方的排气口的对流气流逸散或消散。此外，由于被包括为外壳505的一部分的进气口和出气口所产生的对流气流，热分散器545、热分散器520和热分散器550的端部开口柱状通道形状提供了从PCB 510和PCB 525通过热分散器545、热分散器520和热分散器550的内部区域的热量提取。以这种方式，热分散器545、热分散器520和热分散器550的端部开口柱状通道形状用作对流通道。此外，热分散器545和热分散器550的平面且圆周形状和跨度还提供热量从耦合到PCB 510和PCB 525的表面部分(例如，第一表面部分575和第一表面部分590)围绕热分散器的圆周到外壳505的内表面附近的表面部分(例如，第二表面部分580和第二表面部分595)的传导。此外，热分散器545和热分散器550的第一表面部分575、590和第二表面部分590、595的相对定向创建了热反射机制。例如，由PCB 510和PCB 525的电子部件产生的被传导到第一表面部分575和590并辐射到热分散器545和550的内部区域中的热量将由于存在第二表面部分580和595而反射回内部区域中。将热分散器545的第一表面部分575和附加表面部分585形成为遵循外壳505的内表面的形状并沿内表面延伸额外地提供均匀的表面温度，这归因于来自热分散器的沿外壳505的内表面的大部分的热辐射。均匀的表面温度导致用户在触摸外壳505的外表面时可能接触到的不希望有的热点的减少或消除。重要的是要注意，这些原理可应用于利用对流通道原理和端部开口柱状通道形状的各种形状和结构。

重要的是要注意，热分散器545的尺寸远大于热分散器550的尺寸和热分散器520的尺寸。尺寸以及表面积和形状的差异是为了说明每个PCB 510和PCB 525的电子部件产生的热量的差异。在本实施例中，从PCB 510产生的热量大于从PCB 525产生的热量。在其他实施例中，对于PCB 510和PCB 525，产生的热量可以相等或大小可以相反。在这些实施例中，每个散热器的尺寸以及表面积和形状可以根据产生的热量的设计技术以及外壳505内分配的空间进行调整，而不背离本公开的原理。此外，在一些实施例中，热分散器520可以额外地通过热界面耦合到PCB 525，或者热分散器520可以不存在，因为它可能对于热管理机制的一部分是不需要的。

此外，由于从PCB 510产生的热量大于PCB 525产生的热量的差异，热分散器545被示为在PCB 525和热分散器550占据的区域中延伸以环绕外壳505的内表面。热分散器545的额外表面积允许从PCB 510额外的热扩散或消散，并且允许沿外壳505的整个外表面的更低且更均匀的表面温度。此外，从PCB 510产生的热量传递到PCB 525和热分散器550占据的区域还在PCB 525和PCB 510占据的区域之间提供更好的热平衡。热分散器550不耦合或连接(例如，用热界面材料)到热分散器545。

尽管热分散器545、热分散器520和热分散器550可以仅使用热界面560、565和570的特性机械地耦合或附接到PCB 510和PCB 525，但是可以包括附加附接机构(未示出)。这些附接机构可包括但不限于螺钉、推针、扭销或螺钉销。另外的机械接口可以包括在PCB510和PCB 525以及热分散器545、520和550上以容宿附接机构。在一些实施例中，附接机构可以通过利用绝热附接机构和/或通过消除附接机构下方或周围的PCB 510和525上和穿过PCB 510和525的铜表面来最小化或防止直接热耦合。

在一些实施例中，风扇或鼓风机(未示出)可以被包括并放置在PCB 510和PCB 525的上方或下方，以便通过外壳505的内部和通过热分散器545、热分散器520和热分散器550形成的对流通道抽吸空气或推动空气。额外的气流可以进一步提高冷却效率。风扇可以连续运行或者可以由电子部件和/或传感器控制并且基于测得的外壳505内部的条件(例如空气温度)运行。

图6a-6c示出了根据本公开的方面的诸如图5中描述的热分散器545、热分散器520或热分散器550的散热器或热分散器的示例性材料和构造方面。图6a-6c中所示的散热器包括周向成形元件，其用作具有如上所述特性和特征的对流通道。图6a示出了使用挤压或铸造工艺以铝或铝化合物作为基材构造或形成的散热器610。挤压或铸造工艺产生不需要任何接缝的散热器。重要的是要注意，如果散热器610是使用铸造工艺形成的，则锌或锌化合物也可以用作基材。用于散热器610的挤压或铸造工艺将需要最小限定厚度以避免挤压或铸造缺陷。

图6b示出了使用切割、压制和弯曲工艺由铝板构造或形成的散热器620。散热器620是通过从铝板切割出平面部分来构造的，铝板的尺寸已确定为在压制和弯曲时为散热器620产生所需的三维形状。使用一种或多种压制和成型工具弯曲和压制切割的平面部分。在一些实施例中，散热器的对流通道方面的关闭可能需要一个或多个紧固元件或焊接步骤。铝的材料特性允许使用比散热器610所需的材料更薄的材料制造散热器620，但仍将需要最小限定厚度以避免在成形过程中应力断裂。

图6c示出了使用切割、压制和弯曲工艺由钢板构造或形成的散热器630。散热器630是通过从钢板上切割出平面部分来构造的，钢板的尺寸已确定为在压制和弯曲时为散热器630产生所需的三维形状。使用一种或多种压制和成型工具弯曲和压制切割的平面部分。在一些实施例中，散热器的对流通道方面的关闭可能需要一个或多个紧固元件或焊接步骤。钢板的材料特性允许使用比散热器620和散热器610所需的材料更薄的材料制造散热器630，并且在成型期间应力断裂的风险较小。在一些实施例中，钢板可以采用本领域技术人员已知的任何一种常规电镀方式成型后进行预镀或后镀。重要的是要注意，散热器可以使用其他合适的材料制成并使用本领域技术人员公知的其他合适的工艺形成。

图7a示出散热器或热分散器700(类似于图5中描述的热分散器545、热分散器520或热分散器550)，其包括根据本公开的各方面的电子部件接口特征。散热器700包括突出元件710，该突出元件710促进对于电子部件(例如集成电路、屏蔽的一部分或PCB表面上的区域)的表面接触界面。在一些实施例中，突出元件710可以形成或压制为散热器700的一部分。形成工艺可以取决于所使用的材料类型和/或用于形成散热器的工艺。例如，如果使用钢板，如图6c中的散热器630所描述的那样，当形成散热器时，突出元件710可以形成在钢板中。在另一个示例中，如果铝用作挤压或铸造工艺的一部分，则可以形成单独的间隔件以用作突出元件710并且使用粘合剂(例如导热粘合剂)附接到散热器。可用作突出元件(例如突出元件710)的示例间隔件720在图7b中示出。

图8a-8b示出了示例性电子设备800(类似于上述电子设备100)，其结合了根据本实施例的热管理系统的各方面。图8a是示出电子设备800内部的元件的透视图。图8b是沿图8中标记为8--8的线截取的电子设备800的截面图。

电子设备800包括挡板元件810和内部部件堆叠820。挡板元件810位于电子设备800的外壳内部，在电子设备的上表面和内部部件堆叠820之间的空间中。内部部件堆叠820可以包括一个或多个PCB和相关联的热部件，例如图5中描述的PCB 510和PCB 525以及相关联的热分散器。在一个实施例中，挡板元件810位于内部部件堆叠820的顶平面处并垂直于内部部件堆叠820，并且跨距为跨越电子设备的内表面的距离。挡板元件810用作电子设备内部气流管理的热障。通过挡板元件810中的一个或多个开口或通风口830控制空气的向上流动。一个或多个开口或通风口830可以形成为孔、槽或任何其他合适类型的开口。一个或多个开口或通风口830可以沿挡板元件810的平面表面定位在指定或预定位置。可以基于作为电子设备的设计标准的一部分收集的经验数据来选择这些位置。在一些实施例中，在电子设备的组装期间或在电子设备的操作期间，通风口可以是可调节的。

图9示出了根据本实施例的各方面的电子设备900的截面图(类似于图1-4中描述的电子设备100沿标记为9--9的线截取那样)。电子设备900的截面图提供了与根据本公开的方面的热管理系统相关联的气流控制的表示。气流线910示出了向上通过电子设备900的气流。外部空气通过电子设备900底部的通风口进入(例如，通过上述的下通风口机构150)，流过内部部件堆叠并穿过散热器，以有意控制的方式穿过挡板(例如图8中描述的挡板元件810)中的开口。穿过挡板中的开口的气流进一步从电子设备900的顶部(例如，通过上述的上通风机构140)流出。挡板提供气流限制以控制通过电子设备900的气流速率，并在由电子设备900中的作为热管理系统的一部分的内部部件堆叠占据的空间中保持一定体积的空气。

图10是根据本公开的各方面的的电子设备1000的截面图(类似于图1-4中描述的电子设备100沿图1中的线5--5截取那样)。截面图1000示出了包含在外壳内的另一个示例性内部结构以及电子设备1000中包括的电子器件和热管理机制之间的接口。外壳1005可以包括多个元件(例如，上壳110和下壳120，如上所述)并且可以由适当的有美感的材料(例如塑料)制成。PCB 1010可以使多个电子元件安装在一个或两个表面上并电连接到所述表面上或层内的多个导电迹线，如以上图5中所述。屏蔽结构(未示出)可以安装到PCB 1010的一个或两个表面并且形成以及电连接到PCB 1010的表面上的多个导电迹线中的一个或多个，如上所述。

第一散热器1045耦合到PCB 1010的第一表面。散热器1045可以具有通过热界面(未示出)对于PCB 1010的表面、安装到PCB 1010的表面的金属屏蔽(未示出)、或PCB 1010的表面上的一个或多个生热电子部件(未示出)的一个或多个接触区域，如上所述。散热器1045具有圆周形状以形成类似于图5中描述的热分散器545的端部开口柱状通道。散热器1045的远离PCB 1010的外部部分在周围延伸，沿外壳1005的内表面的轮廓伸延或延伸，如上所述。

第二散热器1050耦合到PCB 1010的第二表面。散热器1050可以具有通过热界面(未示出)对于PCB 1010上的表面、一个或多个电子部件或安装在PCB 1010上的一个或多个屏蔽(未示出)的一个或多个接触区域，如上所述。散热器1050也具有形成端部开口柱状通道的圆周形状，如上文针对热分散器550所述。与散热器1045一样，远离PCB 1010的外部部分跟随外壳1005的内表面的轮廓环绕，如上所述。在截面1000中，散热器1045热耦合到PCB1010一侧的电子部件、屏蔽或表面，而散热器150热耦合到PCB 1010另一侧或第二侧的电子部件、屏蔽或表面。此外，散热器1050的外部沿壳体1005的相对内表面(与散热器1045的外部部分所沿的内表面相对而言)上的内表面的轮廓延伸。在一些实施例中，散热器1045和散热器1050可以具有一些重叠并且进一步可以直接热耦合。重要的是要注意，散热器1045和散热器1050被示为由钢板形成并且包括接缝部分1055。在一些实施例中，可以使用其他材料和其他形成工艺，如上所述。

附接接口1095被示为将散热器1045和散热器1050机械地耦合到PCB 1010。在一些实施例中，可以包括不止一个附接接口1095。此外，在一些实施例中，通过利用绝热附接机构(例如，绝缘螺钉、推针、扭销或螺钉销)并通过消除附接接口1095下方的PCB 1010上和穿过PCB 1010的铜表面，附接接口1095的机械耦合可能不提供直接热耦合。

作为本公开的原理的一部分，图10中所示的布置可以称为单个PCB堆叠热管理机制。散热器1045和散热器1050相对于PCB 1010的布置和定向提供平衡的热管理。该布置从PCB 1010两侧的电子部件提取热量，并允许热量通过由散热器1045和1050形成的端部开口柱状通道利用从位于PCB 1010下方的进气口到位于PCB 1010上方的排气口的对流气流而逸散或消散，如上所述。此外，散热器1045和散热器1050的平坦且圆周的形状和跨度还提供了热量从PCB 1010的两侧的电子部件、屏蔽和表面周向围绕表面向散热器1045和1050的靠近外壳1005的内表面的部分的传导，如上所述。此外，如上所述，端部开口柱状通道形状创建了向散热器1045和1050的内部区域的热反射机制。将散热器1045和1050的外部形成为沿外壳1005的内表面的形状和轮廓延伸额外地提供了沿外壳1005的内表面的大部分的均匀的热辐射，以防止用户在触摸外壳505的外表面时可能接触到的不希望有的热点，如上所述。

重要的是要注意，热分散器1050的表面积和结构所包含的面积比热分散器1045的尺寸大。尺寸差异可以基于表明从PCB 1010的与散热器1050接口的下表面产生的热量大于由PCB 1010的上表面产生的热量的经验数据。在其他实施例中，对于两个PCB，产生的热量可以更相等或者可以在大小上相反。在这些实施例中，可以在不偏离本公开的原理的情况下相应地调整每个散热器的尺寸以及表面积和形状。在其他实施例中，热分散器1050可以包括另外围绕外壳1005的内表面延伸或包裹的部分，类似于图5中描述的方式与散热器1045重叠但不热接触。

重要的是要注意，与热管理有关的本实施例的原理可应用于包括可归类为生热结构或元件的电子电路的其他设备，特别是竖直定向的其他设备。这样的设备可以包括但不限于硬盘驱动器，例如磁盘驱动器阵列、光驱、基于处理器的服务器机架等。例如，第一散热器(类似于图5中描述的散热器1045，或热分散器545)可以热耦合到设备中的生热结构的第一平面表面。第二散热器(类似于图5中描述的散热器1050，或热分散器550)可以热耦合到设备中的生热结构的第二平面表面。两个散热器的外部可以沿围绕生热结构和/或形成设备的外表面的壳体或外壳的内表面的轮廓伸延或延伸。也可以使用本实施例中描述的类似设备中的热管理机制的其他可能配置，包括图5中描述的那些。

在一些实施例中，风扇或鼓风机(未示出)可以包括并放置在PCB 1010上方的外壳1005顶部或PCB 1010下方的外壳1005的底部。风扇可以通过外壳1005的内部并且通过热分散器1045和热分散器1050中的对流通道抽吸空气或推动空气，以提高冷却效率。风扇可以连续运行或者可以由电子部件和/或传感器控制并且基于测得的外壳1005内部的条件(例如空气温度)运行。

图11a示出了根据本公开的各方面的与作为电子设备(例如之前描述的电子设备100)的一部分的机械组件结合使用的示例性附接或安装环1110。安装环1110用作内部部件堆叠(例如图5中描述的两个PCB堆叠热管理机制，或图10中描述的单个PCB堆叠热管理机制)的安装支架。附接或安装环1110包括安装孔1120，用于将安装环附接到内部部件堆叠。安装环1100还包括上固定夹1130和下固定夹1140，用于将安装环1110固定到电子设备的外壳(例如，前面描述的上壳110和下壳120)。重要的是要注意，安装环1110可以是完整的或封闭的环，或者可以包括沿其圆周的间隙或空间，称为开放的环。

图11b示出了根据本公开的原理的用作电子设备(例如之前描述的电子设备100)的一部分的机械组件1100。机械组件1100包括安装环1110，如图11中所述，其附接到内部部件堆叠1115。内部部件堆叠1115还包括类似于上述接口面板的电接口面板1150，其定位成跨越安装环1110的圆周中的间隙。内部部件堆叠1115被示为一个PCB堆叠热管理机制，包括内部安装元件1160。在其他实施例中，可以使用不同的部件堆叠，例如上述的两个PCB堆叠热管理机制。安装环1110通过安装孔1120使用紧固件附接到内部部件堆叠1115。紧固件可以是任何合适类型的附接部件，包括但不限于螺钉、螺栓、铆钉和推针。

图12示出了根据本公开的原理的用作电子设备(例如之前描述的电子设备100)的一部分的另一示例性挡板结构1200。挡板结构1200包括外环1210，用于以类似于上述附接或安装环1110的方式耦合和/或附接到电子设备的外壳。挡板结构1200还包括定位为垂直于外环1210内的空间并位于其内部的挡板1220。在电子设备的情况下，挡板结构1200可以以类似于上述的挡板元件810的方式位于内部部件结构或PCB堆叠上方的平面位置。挡板结构1200还包括挡板1220上的一个或多个开口或通风口1230，以与上述类似的方式控制气流。可以基于作为电子设备的设计标准的一部分收集的经验数据来选择开口或通风口1230的位置。在一些实施例中，在电子设备的组装期间或在电子设备的操作期间，通风口可以是可调整的。安装环1210还可以包括一个或多个固定器机构(未示出)，用于附接到电子设备的外壳的一个或多个部分。

图13示出了根据本公开的各方面的类似于上述电子设备100的电子设备1300的组装部件的示例性分解图。上部通风口1310(类似于图2中描述的上通风机构140)安装或附接到外壳延伸部1320。挡板结构1330(类似于图12中描述的挡板结构1200)安装或附接在外壳延伸部1320和上壳1340(类似于图1中描述的上壳110)之间。散热器或热分散器1350和散热器或热分散器1360以类似于图10中描述的单个PCB热管理机制的方式安装到或附接到PCB1355。固定环1365(类似于图11a中描述的安装环1110)附接到由散热器或热分散器1350、散热器或热分散器1360和PCB 1355形成的组件以形成类似于图11b中描述的机械组件1100的机械组件。机械组件使用上壳1340和下壳1370之间的安装或附接环1365固定在上壳1340和下壳1370内部并在其内的位置中。下壳1370类似于图1中描述的下壳120。底座1380(类似于图1中描述的底座130)安装或附接到下壳1370。下壳1370和底座1380中的一个或两个可以包括一个或多个类似于图3中描述的下通风机构150的通风开口。

本公开的一个或多个实施例提供了一种用于电子设备的热管理机制。热管理机制包括散热结构，该散热结构特别适于垂直定向的电子设备。散热结构包括一个或多个散热器或热分散器，耦合到安装在印刷电路板上的电子部件或耦合到其他生热电子元件或结构。散热器或热分散器形成端部开口柱状通道，允许空气通过散热器或热分散器的开口内部区域。散热器或热分散器通过允许空气从生热电子元件或结构(例如印刷电路板上的电子部件)下方的电子设备的外壳底部向上流动通往外壳的顶部而作为对流通道操作。印刷电路板或其他生热电子结构以及散热器或热分散器的布置和构造另外通过在电子设备的外壳内简单地堆叠一组支撑印刷电路板和散热器或热分散器组件并为其提供稳定性的耦合部件而提供了有效的组装机制。

根据本公开，描述了一种装置，包括：外壳，所述外壳包围至少一个印刷电路板上包括的多个生热电子部件，所述外壳具有内表面和外表面。所述装置还包括散热结构，所述散热结构耦合到所述至少一个印刷电路板，所述散热结构形成端部开口柱状通道，所述端部开口柱状通道允许空气在所述散热结构内在平行于所述至少一个印刷电路板的方向上流动。

在一些实施例中，所述散热结构包括第一热分散器，第一热分散器具有第一部分，该第一部分在平行于至少一个印刷电路板的一部分的方向上延伸并且热耦合到安装在至少一个印刷电路板的所述部分上的多个电子部件中的一个，第一热分散器还具有第二部分，该第二部分沿外壳的内表面的第一部分的轮廓延伸并与所述第一部分相对，所述第一部分和所述第二部分形成所述端部开口柱状通道。

在一些实施例中，散热结构还包括第二热分散器，第二热分散器具有第一部分，该第一部分在平行于至少一个印刷电路板的至少不同部分的方向上延伸并且热耦合到安装在至少一个印刷电路板的所述不同部分上的多个电子部件中的一个，第二热分散器还具有第二部分，该第二部分沿外壳的内表面的第二部分的轮廓延伸并与附加端部开口柱状通道的第一部分相对，所述内表面的第二部分不同于所述内表面的第一部分，第二热分散器的第一部分和第二部分形成所述附加端部开口柱状通道。

在一些实施例中，第一热分散器包括与该第一热分散器的第一部分和第二部分中的至少一个机械耦合的附加部分，该附加部分进一步沿外壳的内表面的第二部分的轮廓延伸。

在一些实施例中，至少一个印刷电路板是两个电路板，并且其中，第一热分散器散发由第一印刷电路板上的电子部件产生的热量，而第二热分散器散发由第二印刷电路板上的电子部件产生的热量。

在一些实施例中，第一热分散器和第二热分散器彼此不热耦合。

在一些实施例中，第一热分散器的第二部分沿所述内表面的部分的轮廓延伸，以保持外壳的外表面的温度均匀。

在一些实施例中，装置还包括由外壳包围并垂直于散热结构中的开口的挡板元件，该挡板元件位于印刷电路板的一端之外，该挡板元件包括至少一个开口以用于控制通过散热结构的气流。

在一些实施例中，外壳还包括位于印刷电路板的第一端之外的第一通风结构和位于印刷电路板的第二端之外的第二通风结构。

在一些实施例中，至少一个印刷电路板垂直定向并平行于外壳的内表面。

在一些实施例中，装置还包括机械地附接到散热结构的安装环，安装环安装在外壳的第一部分和外壳的第二部分之间，安装环提供散热结构在外壳内的固定定位。

在一些实施例中，作为使用锌或铝的铸造工艺的一部分或者作为使用铝或钢的板弯曲工艺的一部分，形成散热结构。

根据本公开，一种热管理设备包括散热结构，该散热结构热耦合到生热电子结构，散热结构形成端部开口柱状通道，该端部开口柱状通道允许空气在散热结构内在平行于生热电子结构的平面表面的方向上流动。

在一些实施例中，端部开口柱状通道包括第一部分，该第一部分在平行于至少一个印刷电路板的至少部分的方向上延伸并且热耦合到安装在至少一个印刷电路板的所述部分上的多个电子部件中的一个或多个，并且其中，端部开口柱状通道还包括第二部分，该第二部分沿壳体的内表面的第一部分的轮廓延伸并且与第一部分相对。

在一些实施例中，散热结构包括第一热分散器，第一热分散器具有第一部分，该第一部分在平行于生热结构的平面表面的方向上延伸并且热耦所述生热结构的平面表面的至少一部分，第一热分散器还具有第二部分，该第二部分沿热管理设备的壳体的内表面的第一部分的轮廓延伸并与所述第一部分相对，所述第一部分和所述第二部分形成所述端部开口柱状通道。

在一些实施例中，散热结构还包括第二热分散器，第二热分散器具有第一部分，该第一部分在平行于生热结构的不同平面表面的方向上延伸并且热耦合到生热结构的所述不同平面表面的至少一部分，第二热分散器还具有第二部分，该第二部分沿壳体的内表面的第二部分的轮廓延伸并且与附加端部开口柱状通道的第一部分相对，所述内表面的第二部分不同于所述内表面的第一部分，第二热分散器的第一部分和第二部分形成附加端部开口柱状通道。

在一些实施例中，第一热分散器包括与第一热分散器的第一部分和第二部分中的至少一个机械地耦合的附加部分，该附加部分进一步沿壳体的内表面的第二部分的轮廓延伸。

在一些实施例中，生热结构是印刷电路板，并且其中，第一热分散器散发由印刷电路板的第一表面上的电子部件产生的热量，而第二热分散器散发由印刷电路板的第二表面上的电子部件产生的热量。

在一些实施例中，第一热分散器与第二热分散器彼此不热耦合。

在一些实施例中，热管理设备还包括机械地附接到散热结构的安装环，该安装环提供散热结构在热管理设备的壳体内的固定定位。

重要的是要注意，本文描述的实施例不一定旨在包括本公开的原理的相互排斥的特征或方面。除非另有说明，本文描述的或作为使用本公开的原理的结果而预期的任何实施例可包括在任何上述实施例中描述的特征的任何组合。

虽然结合本公开的教导的实施例已经在本文中详细示出和描述，但是本领域技术人员可以容易地设计出仍然结合这些教导的许多其他变化的实施例。已经描述了用于电子设备中的热管理的装置的优选实施例(其意图是说明性的而非限制性的)，应当注意，本领域技术人员可以根据上述教导做出修改和变化。因此，应当理解，可以在所公开的公开内容的特定实施例中做出改变，这些变化在所附权利要求概述的本公开内容的范围内。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种装置，包括：

外壳，所述外壳包围至少一个印刷电路板上包括的多个生热电子部件，所述外壳具有内表面和外表面；以及

散热结构，所述散热结构耦合到所述至少一个印刷电路板，所述散热结构形成端部开口柱状通道，所述端部开口柱状通道允许空气在所述散热结构内在平行于所述至少一个印刷电路板的方向上流动；

其中，所述散热结构包括第一热分散器，所述第一热分散器具有第一部分，所述第一部分在平行于所述至少一个印刷电路板的一部分的方向上延伸并且热耦合到安装在所述至少一个印刷电路板的所述部分上的多个电子部件中的一个，所述第一热分散器还具有第二部分，所述第二部分沿所述外壳的内表面的第一部分的轮廓延伸并与所述第一部分相对，所述第一部分和所述第二部分形成所述端部开口柱状通道。

2.如权利要求1所述的装置，其中，所述散热结构还包括第二热分散器，所述第二热分散器具有第一部分，该第一部分在平行于所述至少一个印刷电路板的至少不同部分的方向上延伸并且热耦合到安装在所述至少一个印刷电路板的所述不同部分上的多个电子部件中的一个，所述第二热分散器还具有第二部分，该第二部分沿所述外壳的内表面的第二部分的轮廓延伸并与附加端部开口柱状通道的第一部分相对，所述内表面的第二部分不同于所述内表面的第一部分，所述第二热分散器的第一部分和第二部分形成附加端部开口柱状通道。

3.如权利要求2所述的装置，其中，所述第一热分散器包括与所述第一热分散器的第一部分和第二部分中的至少一个机械耦合的附加部分，所述附加部分进一步沿所述外壳的内表面的第二部分的轮廓延伸。

4.如权利要求2所述的装置，其中，所述至少一个印刷电路板是两个电路板，并且其中，所述第一热分散器散发由第一印刷电路板上的电子部件产生的热量，而所述第二热分散器散发由第二印刷电路板上的电子部件产生的热量。

5.如权利要求2所述的装置，其中，所述第一热分散器和所述第二热分散器彼此不热耦合。

6.如权利要求1所述的装置，其中，所述第一热分散器的第二部分沿所述内表面的部分的轮廓延伸，以保持所述外壳的外表面的温度均匀。

7.如权利要求1所述的装置，其中，还包括由所述外壳包围并垂直于所述散热结构中的开口的挡板元件，所述挡板元件位于所述印刷电路板的一端之外，所述挡板元件包括至少一个开口以用于控制通过所述散热结构的气流。

8.如权利要求1所述的装置，其中，所述外壳还包括位于所述印刷电路板的第一端之外的第一通风结构和位于所述印刷电路板的第二端之外的第二通风结构。

9.如权利要求1所述的装置，其中，所述至少一个印刷电路板相对于所述外壳的内表面垂直定向并平行于所述外壳的内表面。

10.根据权利要求1所述的装置，还包括安装环，该安装换机械地附接到所述散热结构，所述安装环安装在所述外壳的第一部分和所述外壳的第二部分之间，所述安装环提供所述散热结构在所述外壳内的固定定位。

11.如权利要求1所述的装置，其中，作为使用锌或铝的铸造工艺的一部分或者作为使用铝或钢的板弯曲工艺的一部分，形成所述散热结构。

12.一种热管理设备，包括：

散热结构，热耦合到生热电子结构，所述散热结构形成端部开口柱状通道，所述端部开口柱状通道允许空气在所述散热结构内在平行于所述生热电子结构的平面表面的方向上流动；

其中，所述散热结构包括第一热分散器，所述第一热分散器具有第一部分，所述第一部分在平行于生热结构的平面表面的方向上延伸并且热耦合到所述生热结构的平面表面的至少一部分，所述第一热分散器还具有第二部分，所述第二部分沿所述热管理设备的壳体的内表面的第一部分的轮廓延伸并与所述第一部分相对，所述第一部分和所述第二部分形成所述端部开口柱状通道。

13.如权利要求12所述的热管理设备，其中，所述散热结构还包括第二热分散器，所述第二热分散器具有第一部分，该第一部分在平行于所述生热结构的不同平面表面的方向上延伸并且热耦合到所述生热结构的所述不同平面表面的至少一部分，所述第二热分散器还具有第二部分，该第二部分沿所述壳体的内表面的第二部分的轮廓延伸并且与附加端部开口柱状通道的第一部分相对，所述内表面的第二部分不同于所述内表面的第一部分，所述第二热分散器的第一部分和第二部分形成所述附加端部开口柱状通道。

14.如权利要求13所述的热管理设备，其中，所述第一热分散器包括与所述第一热分散器的第一部分和第二部分中的至少一个机械耦合的附加部分，所述附加部分进一步沿所述壳体的内表面的第二部分的轮廓延伸

15.如权利要求13所述的热管理设备，其中，所述生热结构是印刷电路板，并且其中，所述第一热分散器散发由所述印刷电路板的第一表面上的电子部件产生的热量，而所述第二热分散器散发由所述印刷电路板的第二表面上的电子部件产生的热量。

16.如权利要求13所述的热管理设备，其中，所述第一热分散器与所述第二热分散器彼此不热耦合。

17.如权利要求12所述的热管理设备，还包括安装环，该安装环机械地附接到所述散热结构，所述安装环提供所述散热结构在所述热管理设备的壳体内的固定定位。

18.如权利要求12所述的热管理设备，其中，作为使用锌或铝的铸造工艺的一部分或者作为使用铝或钢的板弯曲工艺的一部分，形成所述散热结构。

Claims (20)

1.一种装置，包括：

外壳，所述外壳包围至少一个印刷电路板上包括的多个电子部件，所述外壳具有内表面和外表面；以及

散热结构，所述散热结构耦合到所述至少一个生热元件，所述散热结构形成端部开口柱状通道，所述端部开口柱状通道允许空气在所述散热结构内在平行于所述至少一个印刷电路板的方向上流动。

2.如权利要求1所述的装置，其中，所述散热结构包括第一热分散器，所述第一热分散器具有第一部分，所述第一部分在平行于所述至少一个印刷电路板的一部分的方向上延伸并且热耦合到安装在所述至少一个印刷电路板的所述部分上的多个电子部件中的一个，所述第一热分散器还具有第二部分，所述第二部分沿所述外壳的内表面的第一部分的轮廓延伸并与所述第一部分相对，所述第一部分和所述第二部分形成所述端部开口柱状通道。

3.如权利要求2所述的装置，其中，所述散热结构还包括第二热分散器，所述第二热分散器具有第一部分，该第一部分在平行于所述至少一个印刷电路板的至少不同部分的方向上延伸并且热耦合到安装在所述至少一个印刷电路板的所述不同部分上的多个电子部件中的一个，所述第二热分散器还具有第二部分，该第二部分沿所述外壳的内表面的第二部分的轮廓延伸并与附加端部开口柱状通道的第一部分相对，所述内表面的第二部分不同于所述内表面的第一部分，所述第二热分散器的第一部分和第二部分形成附加端部开口柱状通道。

4.如权利要求3所述的装置，其中，所述第一热分散器包括与所述第一热分散器的第一部分和第二部分中的至少一个机械耦合的附加部分，所述附加部分进一步沿所述外壳的内表面的第二部分的轮廓延伸。

5.如权利要求3所述的装置，其中，所述至少一个印刷电路板是两个电路板，并且其中，所述第一热分散器散发由第一印刷电路板上的电子部件产生的热量，而所述第二热分散器散发由第二印刷电路板上的电子部件产生的热量。

6.如权利要求3所述的装置，其中，所述第一热分散器和所述第二热分散器彼此不热耦合。

7.如权利要求2所述的装置，其中，所述第一热分散器的第二部分沿所述内表面的部分的轮廓延伸，以保持所述外壳的外表面的温度均匀。

8.如权利要求1所述的装置，其中，还包括由所述外壳包围并垂直于所述散热结构中的开口的挡板元件，所述挡板元件位于所述印刷电路板的一端之外，所述挡板元件包括至少一个开口以用于控制通过所述散热结构的气流。

9.如权利要求1所述的装置，其中，所述外壳还包括位于所述印刷电路板的第一端之外的第一通风结构和位于所述印刷电路板的第二端之外的第二通风结构。

10.如权利要求1所述的装置，其中，所述至少一个印刷电路板相对于所述外壳的内表面垂直定向并平行于所述外壳的内表面。

11.根据权利要求1所述的装置，还包括安装环，该安装换机械地附接到所述散热结构，所述安装环安装在所述外壳的第一部分和所述外壳的第二部分之间，所述安装环提供所述散热结构在所述外壳内的固定定位。

12.如权利要求1所述的装置，其中，作为使用锌或铝的铸造工艺的一部分或者作为使用铝或钢的板弯曲工艺的一部分，形成所述散热结构。

13.一种热管理设备，包括：

散热结构，热耦合到生热电子结构，所述散热结构形成端部开口柱状通道，所述端部开口柱状通道允许空气在所述散热结构内在平行于所述生热电子结构的平面表面的方向上流动。

14.如权利要求13所述的热管理设备，其中，所述散热结构包括第一热分散器，所述第一热分散器具有第一部分，所述第一部分在平行于生热结构的平面表面的方向上延伸并且热耦合到所述生热结构的平面表面的至少一部分，所述第一热分散器还具有第二部分，所述第二部分沿所述热管理设备的壳体的内表面的第一部分的轮廓延伸并与所述第一部分相对，所述第一部分和所述第二部分形成所述端部开口柱状通道。

15.如权利要求14所述的热管理设备，其中，所述散热结构还包括第二热分散器，所述第二热分散器具有第一部分，该第一部分在平行于所述生热结构的不同平面表面的方向上延伸并且热耦合到所述生热结构的所述不同平面表面的至少一部分，所述第二热分散器还具有第二部分，该第二部分沿所述壳体的内表面的第二部分的轮廓延伸并且与附加端部开口柱状通道的第一部分相对，所述内表面的第二部分不同于所述内表面的第一部分，所述第二热分散器的第一部分和第二部分形成所述附加端部开口柱状通道。

16.如权利要求15所述的热管理设备，其中，所述第一热分散器包括与所述第一热分散器的第一部分和第二部分中的至少一个机械耦合的附加部分，所述附加部分进一步沿所述壳体的内表面的第二部分的轮廓延伸

17.如权利要求15所述的热管理设备，其中，所述生热结构是印刷电路板，并且其中，所述第一热分散器散发由所述印刷电路板的第一表面上的电子部件产生的热量，而所述第二热分散器散发由所述印刷电路板的第二表面上的电子部件产生的热量。

18.如权利要求15所述的热管理设备，其中，所述第一热分散器与所述第二热分散器彼此不热耦合。

19.如权利要求13所述的热管理设备，还包括安装环，该安装环机械地附接到所述散热结构，所述安装环提供所述散热结构在所述热管理设备的壳体内的固定定位。

20.如权利要求13所述的热管理设备，其中，作为使用锌或铝的铸造工艺的一部分或者作为使用铝或钢的板弯曲工艺的一部分，形成所述散热结构。

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