CN115117604A - 具有通讯功能的散热装置 - Google Patents

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CN115117604A
CN115117604A CN202110324462.9A CN202110324462A CN115117604A CN 115117604 A CN115117604 A CN 115117604A CN 202110324462 A CN202110324462 A CN 202110324462A CN 115117604 A CN115117604 A CN 115117604A
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dissipating device
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Abstract

一种具有通讯功能的散热装置，包括：一导体基板、一第一导体侧壁、一第二导体侧壁、多个散热片，以及一馈入部。前述的散热片具有不同长度，并位于第一导体侧壁和第二导体侧壁之间，其中第一导体侧壁、前述的散热片，以及第二导体侧壁分别耦接至导体基板。馈入部耦接至一信号源，其中馈入部、导体基板，以及前述的散热片共同形成一天线结构。

Description

具有通讯功能的散热装置
技术领域
本发明关于一种散热装置(Heat Dissipation Device)，特别关于一种具有通讯功能的散热装置。
背景技术
随着移动通讯技术的发达，移动设备在近年日益普遍，常见的例如：手提式电脑、移动电话、多媒体播放器以及其他混合功能的携带型电子装置。为了满足人们的需求，移动设备通常具有无线通讯的功能。有些涵盖长距离的无线通讯范围，例如：移动电话使用2G、3G、LTE(Long Term Evolution)系统及其所使用700MHz、850MHz、900MHz、1800MHz、1900MHz、2100MHz、2300MHz以及2500MHz的频带进行通讯，而有些则涵盖短距离的无线通讯范围，例如：Wi-Fi、Bluetooth系统使用2.4GHz、5.2GHz和5.8GHz的频带进行通讯。
天线(Antenna)是支援无线通讯的移动设备当中不可或缺的元件。然而，由于移动设备及VR、AR、MR等各种头戴式装置的内部内间有限，往往无法容纳较大尺寸的天线元件，因此，势必要提出一种全新的解决方案，以克服传统技术所面临的问题。
发明内容
在较佳实施例中，本发明提出一种具有通讯功能的散热装置，包括：一导体基板；一第一导体侧壁；一第二导体侧壁；多个散热片，具有不同长度，并位于该第一导体侧壁和该第二导体侧壁之间，其中该第一导体侧壁、该等散热片，以及该第二导体侧壁分别耦接至该导体基板；以及一馈入部，耦接至一信号源，其中该馈入部、该导体基板，以及该等散热片共同形成一天线结构。
在一些实施例中，该第一导体侧壁、该等散热片，以及该第二导体侧壁皆与该导体基板大致互相垂直。
在一些实施例中，该第一导体侧壁、该等散热片，以及该第二导体侧壁彼此大致互相平行。
在一些实施例中，该第一导体侧壁、该等散热片，以及该第二导体侧壁共同界定出具有不同长度的多个开口槽孔。
在一些实施例中，该等开口槽孔的每一者各自具有一开口端和一闭口端。
在一些实施例中，该等开口槽孔激发产生不同频率的多个共振模态，使得该天线结构能涵盖宽频操作。
在一些实施例中，该馈入部直接接触该等散热片之一或多者。
在一些实施例中，该馈入部邻近于该等散热片之一或多者但未与之直接接触。
在一些实施例中，该散热装置更包括：一导体斜坡元件，设置于该导体基板上，并用于支撑该等散热片，使得该等散热片的末端能互相对齐。
在一些实施例中，该等散热片的每一者各自呈现一U字形。
在一些实施例中，该等散热片的每一者各自具有一缺口。
在一些实施例中，该等缺口的每一者各自呈现一矩形。
在一些实施例中，该等散热片的该等缺口大致排列于同一直线上。
在一些实施例中，该散热装置应用于支援增强现实或混合现实的一头戴式显示器上。
在一些实施例中，该天线结构涵盖一第一频带和一第二频带，该第一频带介于2400MHz至2500MHz之间，而该第二频带介于3100MHz至7125MHz之间。
在一些实施例中，该天线结构更包括该第一导体侧壁和该第二导体侧壁的至少一者。
在一些实施例中，该等散热片的长度小于或等于该第一导体侧壁和该第二导体侧壁的长度。
在一些实施例中，该等散热片的多个末端与该第一导体侧壁的一第一末端和该第二导体侧壁的一第二末端皆对齐且位于同一平面上。
附图说明
图1A显示根据本发明一实施例所述的散热装置的立体图；
图1B显示根据本发明一实施例所述的散热装置的剖面图；
图2A显示根据本发明一实施例所述的散热装置的立体图；
图2B显示根据本发明一实施例所述的散热装置的剖面图；
图2C显示根据本发明一实施例所述的散热装置的剖面图；
图2D显示根据本发明一实施例所述的散热装置的天线结构的共振路径图；
图3A显示根据本发明一实施例所述的天线结构的直接激发机制的示意图；
图3B显示根据本发明一实施例所述的天线结构的耦合激发机制的示意图；
图4A显示根据本发明一实施例所述的散热装置的天线结构的返回损失图；
图4B显示根据本发明一实施例所述的散热装置的天线结构的辐射效率图；
图5A显示根据本发明一实施例所述的头戴式显示器的立体图；
图5B显示根据本发明一实施例所述的头戴式显示器的散热部分的立体图；
图6显示根据本发明另一实施例所述的散热装置的剖面图；
图7显示根据本发明另一实施例所述的散热装置的剖面图。
具体实施方式
为让本发明的目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出本发明的具体实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
在说明书及申请专利范围当中使用了某些词汇来指称特定的元件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及权利要求当中所提及的「包含」及「包括」一词为开放式的用语，故应解释成「包含但不仅限定于」。「大致」一词则是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，达到所述基本的技术效果。此外，「耦接」一词在本说明书中包含任何直接及间接的电性连接手段。因此，若文中描述一第一装置耦接至一第二装置，则代表该第一装置可直接电性连接至该第二装置，或经由其它装置或连接手段而间接地电性连接至该第二装置。
以下的说明内容提供许多不同的实施例或范例以实施本案的不同特征。以下的说明内容叙述各个构件及其排列方式的特定范例，以简化说明。当然，这些特定的范例并非用以限定。例如，若是本说明说明书叙述了一第一特征形成于一第二特征之上或上方，即表示其可能包含上述第一特征与上述第二特征是直接接触的实施例，亦可能包含了有附加特征形成于上述第一特征与上述第二特征之间，而使上述第一特征与第二特征可能未直接接触的实施例。另外，以下说明书不同范例可能重复使用相同的参考符号及/或标记。这些重复是为了简化与清晰的目的，并非用以限定所讨论的不同实施例及/或结构之间有特定的关系。
此外，其与空间相关用词。例如「在…下方」、「下方」、「较低的」、「上方」、「较高的」及类似的用词，是为了便于描述图示中一个元件或特征与另一个(些)元件或特征之间的关系。除了在图式中绘示的方位外，这些空间相关用词意欲包含使用中或操作中的装置的不同方位。装置可能被转向不同方位(旋转90度或其他方位)，则在此使用的空间相关词也可依此相同解释。
图1A显示根据本发明一实施例所述的散热装置(Heat Dissipation Device)100的立体图。图1B显示根据本发明一实施例所述的散热装置100的剖面图(沿一剖面线LC1)。请一并参考图1A、1B。散热装置100可应用于一移动设备(Mobile Device)当中，例如：一头戴式显示器(Head-Mounted Display，HMD)、一智能手机(Smart Phone)、一平板电脑(Tablet Computer)，或是一笔记型电脑(Notebook Computer)。在图1A、1B的实施例中，散热装置100至少包括：一导体基板(Conductive Substrate)110、一第一导体侧壁(Conductive Sidewall)121、一第二导体侧壁122、多个散热片(Heat Sink Element)130、140、150、160、170、180，以及一馈入部(Feeding Element)190，其中前述所有元件皆可用金属材质所制成。必须理解的是，虽然未显示于图1A、1B中，但散热装置100更可包括其他元件，例如：一连接元件(Connection Element)或(且)一外壳(Housing)。
该等散热片130、140、150、160、170、180的数量于本发明中并不特别作限制。在其他实施例中，散热装置100可包括更多或更少个散热片。该等散热片130、140、150、160、170、180具有不同长度，并皆位于第一导体侧壁121和第二导体侧壁122之间。在一些实施例中，该等散热片130、140、150、160、170、180的长度皆小于或等于第一导体侧壁121和第二导体侧壁122的每一者的长度。第一导体侧壁121、该等散热片130、140、150、160、170、180，以及第二导体侧壁122分别耦接至导体基板110。馈入部190、导体基板110，以及该等散热片130、140、150、160、170、180可共同形成一天线结构(Antenna Structure)。在一些实施例中，前述的天线结构更可包括第一导体侧壁121和第二导体侧壁122的至少一者。亦即，散热装置100不仅可排除多余热能，其还能提供无线通讯(Wireless Communication)的功能。
第一导体侧壁121、该等散热片130、140、150、160、170、180，以及第二导体侧壁122可以皆与导体基板110大致互相垂直。另外，第一导体侧壁121、该等散热片130、140、150、160、170、180，以及第二导体侧壁122可以彼此大致互相平行。例如，第一导体侧壁121、该等散热片130、140、150、160、170、180，以及第二导体侧壁122的任相邻二者皆可大致具有相等的间距，但亦不仅限于此。
馈入部190耦接至一信号源(Signal Source)199。例如，信号源199可为一射频(Radio Frequency，RF)模组。前述的天线结构可由馈入部190所直接激发或耦合激发。在一些实施例中，馈入部190可与信号源199互相作整合，并由一同轴电缆线(Coaxial Cable)、一微带线(Microstrip Line)，或是一软性印刷电路板(Flexible Printed CircuitBoard，FPC)来实施。
在一些实施例中，散热装置100更包括一导体斜坡元件(Conductive RampElement)123。导体斜坡元件123设置于导体基板110上，并用于支撑及固定该等散热片130、140、150、160、170、180，使得该等散热片130、140、150、160、170、180的末端131、141、151、161、171、181能互相对齐。例如，该等散热片130、140、150、160、170、180的该等末端131、141、151、161、171、181皆可位于同一平面E1上。除此之外，该等末端131、141、151、161、171、181亦可与第一导体侧壁121的一第一末端121-T及第二导体侧壁122的一第二末端122-T皆对齐且位于同一平面E1上。另外，该等散热片130、140、150、160、170、180更可经由导体斜坡元件123耦接至导体基板110。必须理解的是，导体斜坡元件123为一选用元件(OptionalElement)。在另一些实施例中，导体斜坡元件123亦可被移除，使得该等散热片130、140、150、160、170、180分别直接耦接至导体基板110。
由于该等散热片130、140、150、160、170、180具有不同长度，故第一导体侧壁121、该等散热片130、140、150、160、170、180，以及第二导体侧壁122可共同界定出具有不同长度的多个开口槽孔(Open Slot)124、134、144、154、164、174、184。例如，该等开口槽孔124、134、144、154、164、174、184的每一者可以各自具有一开口端(Open End)和一闭口端(Closed End)。
在天线原理方面，因为该等开口槽孔124、134、144、154、164、174、184可激发产生不同频率的多个共振模态(Resonant Mode)，所以散热装置100的天线结构将能涵盖较大的操作频宽(Operation Bandwidth)。详细而言，具有较小长度的开口槽孔124、134可对应至相对高频频带，具有中间长度的开口槽孔144、154、164可对应至相对中频频带，而具有较大长度的开口槽孔174、184可对应至相对低频频带。
在一些实施例中，前述的天线结构可涵盖一第一频带和一第二频带，其中第一频带可介于2400MHz至2500MHz之间，而第二频带可介于3100MHz至7125MHz之间。因此，散热装置100的天线结构将可支援传统WLAN(Wireless Local Area Network)和新世代5G通讯的宽频操作。在本发明的设计下，用于无线通讯的天线结构可整合于散热装置100当中，故其整体装置尺寸将能有效地作微缩。
图2A显示根据本发明一实施例所述的散热装置200的立体图。图2B显示根据本发明一实施例所述的散热装置200的剖面图(沿一剖面线LC2)。图2C显示根据本发明一实施例所述的散热装置200的剖面图(沿另一剖面线LC3)。请一并参考图2A、2B、2C。图2A、2B、2C与图1A、1B相似。在图2A、2B、2C的实施例中，散热装置200的多个散热片230、240、250、260、270、280分别具有多个缺口(Notch)236、246、256、266、276、286。例如，该等散热片230、240、250、260、270、280的每一者可各自大致呈现一U字形，而该等缺口236、246、256、266、276、286的每一者则可各自大致呈现一矩形。该等缺口236、246、256、266、276、286可具有不同长度。详细而言，缺口236、246可具有较小长度，缺口256、266可具有中间长度，而缺口276、286可具有较大长度。另外，该等缺口236、246、256、266、276、286可以彼此对齐，并大致排列于同一直线上(例如，沿着剖面线LC3的方向)。然而，本发明并不仅限于此。在另一些实施例中，该等缺口236、246、256、266、276、286的每一者还可各自呈现一半圆形、一三角形，或是一正方形。
相似地，该等散热片230、240、250、260、270、280具有不同长度，并皆位于第一导体侧壁121和第二导体侧壁122之间。第一导体侧壁121、该等散热片230、240、250、260、270、280，以及第二导体侧壁122分别耦接至导体基板110(例如：可经由导体斜坡元件123)。馈入部190、导体基板110，以及该等散热片230、240、250、260、270、280可共同形成一天线结构。在一些实施例中，前述的天线结构更可包括第一导体侧壁121、第二导体侧壁122，以及导体斜坡元件123的至少一者。由于该等散热片230、240、250、260、270、280具有不同长度，故第一导体侧壁121、该等散热片230、240、250、260、270、280，以及第二导体侧壁122可共同界定出具有不同长度的多个开口槽孔224、234、244、254、264、274、284。该等开口槽孔224、234、244、254、264、274、284的每一者可以各自具有一开口端和一闭口端。
散热装置200的天线结构可由馈入部190和信号源199所直接激发或耦合激发。图3A显示根据本发明一实施例所述的天线结构的直接激发机制的示意图。在图3A的实施例中，馈入部190直接接触该等散热片230、240、250、260、270、280之一或多者(例如：位于中间处的散热片250、260)。图3B显示根据本发明一实施例所述的天线结构的耦合激发机制的示意图。在图3B的实施例中，馈入部190邻近于该等散热片230、240、250、260、270、280之一或多者(例如：位于中间处的散热片250、260)但未与之直接接触。必须注意的是，本说明书中所谓「邻近」或「相邻」一词可指对应的二元件间距小于一既定距离(例如：5mm或更短)，但通常不包括对应的二元件彼此直接接触的情况(亦即，前述间距缩短至0)。例如，馈入部190和散热片250之间可形成一第一耦合间隙(Coupling Gap)GC1，而馈入部190和散热片260之间可形成一第二耦合间隙GC2，但亦不仅限于此。前述的直接激发机制和耦合激发机制皆不影响天线结构的辐射性能。
必须注意的是，排列于同一直线上的该等缺口236、246、256、266、276、286可视为一耦合通道(Coupling Channel)，其有助于改善电磁能量的传递，同时可提升天线结构的操作频宽。另外，该等缺口236、246、256、266、276、286的加入还可增加该等散热片230、240、250、260、270、280的等效共振长度(Effective Resonant Length)，是以天线结构的尺寸能再作进一步微缩。
图2D显示根据本发明一实施例所述的散热装置200的天线结构的共振路径图。如图2D所示，散热装置200的天线结构可具有一低频共振路径PA1、一高频共振路径PA2，以及一耦合共振路径PA3。低频共振路径PA1主要可由长度较长的散热片所组成，其可对应至前述的第一频带。高频共振路径PA2主要可由长度较短的散热片所组成，其可对应至前述的第二频带。耦合共振路径PA3则可用于同时微调前述的第一频带和第二频带的阻抗匹配(Impedance Matching)，以最佳化天线辐射性能。
图4A显示根据本发明一实施例所述的散热装置200的天线结构的返回损失(Return Loss)图，其中横轴代表操作频率(MHz)，而纵轴代表返回损失(dB)。图4B显示根据本发明一实施例所述的散热装置200的天线结构的辐射效率(Radiation Efficiency)图，其中横轴代表操作频率(MHz)，而纵轴代表辐射效率(％)。根据图4A、4B的量测结果，散热装置200的天线结构至少可支援新世代5G通讯的宽频操作。图2A、2B、2C的散热装置200的其余特征皆与图1A、1B的散热装置100类似，故此二实施例均可达成相似的操作效果。
图5A显示根据本发明一实施例所述的头戴式显示器500的立体图。在图5A的实施例中，前述的散热装置100(或200)应用于支援虚拟现实(Virtual Reality，VR)、增强现实(Augmented Reality，AR)，或是混合现实(Mixed Reality，MR)的头戴式显示器500上，其中头戴式显示器500可包括一显示器部分510、一散热部分520，以及一头带部分530。图5B显示根据本发明一实施例所述的头戴式显示器500的散热部分520的立体图。例如，前述的散热装置100(或200)可设计于头戴式显示器500的散热部分520上的一第一位置521或一第二位置522处，但亦不仅限于此。因为散热部分520是头戴式显示器500中的必要元件，本发明藉由将天线结构与散热部分520作适当整合，此种设计将能兼得小尺寸、宽频带的双重优势。
图6显示根据本发明另一实施例所述的散热装置600的剖面图。图6与图1B的实施例相似，但未使用任何导体斜坡元件。因此，散热装置600的多个散热片630、640、650、660分别直接耦接至导体基板110。由于该等散热片630、640、650、660具有不同长度，故第一导体侧壁121、该等散热片630、640、650、660，以及第二导体侧壁122可共同界定出具有不同长度的多个开口槽孔624、634、644、654、664。在一些实施例中，该等散热片630、640、650、660的长度皆小于第一导体侧壁121和第二导体侧壁122的每一者的长度。该等开口槽孔624、634、644、654、664的每一者可以各自具有一开口端和一闭口端。根据实际量测结果，虽然该等散热片630、640、650、660的末端631、641、651、661未对齐于同一平面上，但散热装置600的天线结构仍可涵盖宽频操作。另外，该等末端631、641、651、661可既不与第一导体侧壁121的第一末端121-T互相对齐，亦不与第二导体侧壁122的第二末端122-T互相对齐。图6的散热装置600的其余特征皆与图1A、1B的散热装置100类似，故此二实施例均可达成相似的操作效果。
图7显示根据本发明另一实施例所述的散热装置700的剖面图。图7与图2C的实施例相似。然而，在图7的散热装置700中，多个散热片730、740、750、760、770、780的多个缺口736、746、756、766、776、786皆具有相同的长度，其中该等缺口736、746、756、766、776、786亦可排列于同一直线上以形成一耦合通道。在一些实施例中，该等散热片730、740、750、760、770、780的长度皆小于第一导体侧壁121和第二导体侧壁122的每一者的长度。另外，该等散热片730、740、750、760、770、780的多个末端可既不与第一导体侧壁121的第一末端121-T互相对齐，亦不与第二导体侧壁122的第二末端122-T互相对齐。图7的散热装置700的其余特征皆与图2A、2B、2C的散热装置200类似，故此二实施例均可达成相似的操作效果。
本发明提出一种新颖的散热装置，其可将多个散热片与一天线结构互相整合。大致而言，本发明至少具有小尺寸、宽频带，以及微缩整体尺寸等优势，故其很适合应用于内部空间有限的各种移动通讯装置当中。
值得注意的是，以上所述的元件尺寸、元件形状，以及频率范围皆非为本发明的限制条件。天线设计者可以根据不同需要调整这些设定值。本发明的散热装置并不仅限于图1-7所图示的状态。本发明可以仅包括图1-7的任何一或多个实施例的任何一或多项特征。换言之，并非所有图示的特征均须同时实施于本发明的散热装置当中。
在本说明书以及申请专利范围中的序数，例如「第一」、「第二」、「第三」等等，彼此之间并没有顺序上的先后关系，其仅用于标示区分两个具有相同名字的不同元件。
本发明虽以较佳实施例说明如上，然其并非用以限定本发明的范围，任何熟习此项技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可做些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定的为准。
【符号说明】
100,200,600,700:散热装置
110:导体基板
121:第一导体侧壁
121-T:第一末端
122:第二导体侧壁
122-T:第二末端
123:导体斜坡元件
124,134,144,154,164,174,184,224,234,244,254,264,274,284,624,634,644,654,664:开口槽孔
130,140,150,160,170,180,230,240,250,260,270,280,630,640,650,660,730,740,750,760,770,780:散热片
131,141,151,161,171,181,631,641,651,661:散热片的末端
190:馈入部
199:信号源
236,246,256,266,276,286,736,746,756,766,776,786:散热片的缺口
500:头戴式显示器
510:头戴式显示器的显示部分
520:头戴式显示器的散热部分
530:头戴式显示器的头带部分
521:第一位置
522:第二位置
E1:平面
GC1:第一耦合间隙
GC2:第二耦合间隙
LC1,LC2,LC3:剖面线
PA1:低频共振路径
PA2:高频共振路径
PA3:耦合共振路径

Claims (18)

1.一种具有通讯功能的散热装置，包括：
一导体基板；
一第一导体侧壁；
一第二导体侧壁；
多个散热片，具有不同长度，并位于该第一导体侧壁和该第二导体侧壁之间，其中该第一导体侧壁、该等散热片，以及该第二导体侧壁分别耦接至该导体基板；以及
一馈入部，耦接至一信号源，其中该馈入部、该导体基板，以及该等散热片共同形成一天线结构。
2.如权利要求1所述的散热装置，其中该第一导体侧壁、该等散热片，以及该第二导体侧壁皆与该导体基板大致互相垂直。
3.如权利要求1所述的散热装置，其中该第一导体侧壁、该等散热片，以及该第二导体侧壁彼此大致互相平行。
4.如权利要求1所述的散热装置，其中该第一导体侧壁、该等散热片，以及该第二导体侧壁共同界定出具有不同长度的多个开口槽孔。
5.如权利要求4所述的散热装置，其中该等开口槽孔的每一者各自具有一开口端和一闭口端。
6.如权利要求4所述的散热装置，其中该等开口槽孔激发产生不同频率的多个共振模态，使得该天线结构能涵盖宽频操作。
7.如权利要求1所述的散热装置，其中该馈入部直接接触该等散热片之一或多者。
8.如权利要求1所述的散热装置，其中该馈入部邻近于该等散热片之一或多者但未与之直接接触。
9.如权利要求1所述的散热装置，更包括：
一导体斜坡元件，设置于该导体基板上，并用于支撑该等散热片，使得该等散热片的末端能互相对齐。
10.如权利要求1所述的散热装置，其中该等散热片的每一者各自呈现一U字形。
11.如权利要求1所述的散热装置，其中该等散热片的每一者各自具有一缺口。
12.如权利要求11所述的散热装置，其中该等缺口的每一者各自呈现一矩形。
13.如权利要求11所述的散热装置，其中该等散热片的该等缺口大致排列于同一直线上。
14.如权利要求1所述的散热装置，其中该散热装置应用于支援虚拟现实、增强现实或混合现实之一头戴式显示器上。
15.如权利要求1所述的散热装置，其中该天线结构涵盖一第一频带和一第二频带，该第一频带介于2400MHz至2500MHz之间，而该第二频带介于3100MHz至7125MHz之间。
16.如权利要求1所述的散热装置，其中该天线结构更包括该第一导体侧壁和该第二导体侧壁的至少一者。
17.如权利要求1所述的散热装置，其中该等散热片的长度小于或等于该第一导体侧壁和该第二导体侧壁的长度。
18.如权利要求1所述的散热装置，其中该等散热片的多个末端与该第一导体侧壁的一第一末端和该第二导体侧壁的一第二末端皆对齐且位于同一平面上。
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