CN115866988A - 可折叠均温板及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可折叠均温板及电子设备，涉及电子设备散热技术领域，用于解决均温板折叠可靠性不足的技术问题。本发明提供的可折叠均温板包括层叠设置的第一板体和第二板体，第一板体与第二板体之间形成有密闭腔体，第一板体的长度方向和厚度方向分别为第一方向和第二方向；沿第一方向第一板体和第二板体均包括柔性段及连接于柔性段两端的传热段，密闭腔体贯穿柔性段和传热段；密闭腔体内设置有位于第一板体和第二板体之间交界面的毛细结构,毛细结构内具有冷却介质；冷却介质用于吸收来自第一板体或第二板体传递的热量后，蒸发形成蒸汽并在密闭腔体内流动，蒸汽遇冷冷凝后被毛细结构重吸收。

Description

可折叠均温板及电子设备

技术领域

本发明涉及电子设备散热技术领域，尤其涉及一种可折叠均温板及电子设备。

背景技术

随着手机、平板电脑等消费电子产品的不断轻薄化，同时为了持续提升用户的视觉体验，折叠屏产品受到了越来越多的关注，其不仅可以满足人们对于电子产品轻薄化的需求，而且具有大尺寸屏幕显示及便于携带的优点。

在电子产品的更高性能和更优显示效果为核心指标的研发与生产导向下，电子产品自身的能耗及发热功率也随着不断增高。同时，一般折叠屏电子设备的芯片往往集中设置在电子设备一侧。由此，为了提高电子设备折叠屏上可散热面积的利用率，需提升电子设备单侧热量向整个折叠屏幕传导热量的效率，以综合加强整体的散热效率。

目前，通常采用热管或均温板来对电子设备散热，二者均通过接触热传导的方式实现电子设备的散热，而相较于热管的一维线性热传导方式，均温板可实现二维面上的热传导，传热效率更高，然而，现有的均温板无法兼顾折叠可靠性和高导热性的需求，存在弯曲性能不足的问题，进而限制了均温板在电子折叠屏上的应用与发展。

发明内容

鉴于上述均温板折叠可靠性不足的问题，本发明提供一种可折叠均温板，用于提高均温板的弯折性能并保证其传热能力。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的第一方面提供一种可折叠均温板，包括层叠设置的第一板体和第二板体，所述第一板体与所述第二板体之间形成有密闭腔体；沿第一方向所述第一板体和所述第二板体均包括柔性段及连接于柔性段两端的传热段，所述密闭腔体贯穿所述柔性段和所述传热段；所述密闭腔体内设置有位于所述第一板体和所述第二板体之间交界面的毛细结构,所述毛细结构内具有冷却介质；

所述冷却介质用于吸收来自所述第一板体或所述第二板体传递的热量后，蒸发形成蒸汽并在所述密闭腔体内流动，所述蒸汽遇冷冷凝后被所述毛细结构重吸收。

本发明所提供的技术方案至少具备以下有益效果：

通过将毛细结构设置于第一板体和第二板体之间的交界面，即设置于均温板的中性面；使得均温板被折叠时，即第一板体和第二板体通过柔性段实现弯折功能时，位于均温板中性面的毛细结构能够降低自身于密闭腔体内所受应力，从而显著减少变形量，进而提高毛细结构的可折叠次数，提高均温板的弯折性能，并延长毛细结构材料的使用寿命。此外，当热源与第一板体或第二板体表面接触时，接触面所在一侧为蒸发侧，热量通过蒸发侧传导至毛细结构内的冷却介质，此时密闭腔体内部气压相比于外界为负压，冷却介质吸收来自蒸发侧传递的热量后，蒸发形成蒸汽并在密闭腔体内流动，蒸汽遇冷冷凝，如蒸汽流动至板体侧壁或对侧内壁时冷凝形成冷凝液，冷凝液被毛细结构重新吸收，从而能够继续用于对热源的散热冷却，进而通过上述过程与热源不断换热，实现良好均温效果。

在上述可折叠均温板中，可选的是，所述毛细结构为编织铜网、泡沫金属、多孔纤维和丝束中的至少一种。

在上述可折叠均温板中，可选的是，在所述柔性段内，沿第二方向所述毛细结构的两侧相对设有密封层，所述第二方向与所述第一方向垂直。

在上述可折叠均温板中，可选的是，所述密封层内设有波纹结构件，所述波纹结构件包括U形波纹管或V形波纹管。

在上述可折叠均温板中，可选的是，所述U形波纹管包括沿所述第一方向依次相连的多个U形段；或，

所述V形波纹管包括沿所述第一方向依次相连的多个V形段。

在上述可折叠均温板中，可选的是，所述密封层外还设置有聚合物层。

在上述可折叠均温板中，可选的是，所述聚合物层沿所述第一方向完全覆盖所述传热段，或，所述聚合物层沿所述第一方向部分覆盖所述传热段。

在上述可折叠均温板中，可选的是，所述第一板体表面和所述第二板体表面之间设置有支撑机构。

在上述可折叠均温板中，可选的是，所述支撑机构包括第一支撑柱和第二支撑柱，所述第一支撑柱间隔设置于所述柔性段内且位于所述毛细结构和所述第一密封层之间；所述第二支撑柱位于所述传热段内且相对间隔设置于所述毛细结构两侧。

本发明的第二方面提供一种电子设备，包括上述任一项技术方案提供的可折叠均温板。

本发明的第二方面提供的有益效果包括本发明的第一方面所提供的有益效果，此处不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的可折叠均温板的爆炸图；

图2为本发明实施例提供的可折叠均温板聚合物层完全覆盖传热段的侧视图；

图3为本发明实施例提供的可折叠均温板沿A-A方向的剖视图；

图4为本发明实施例提供的可折叠均温板聚合物层完全覆盖传热段时沿B-B方向的剖视图；

图5为本发明实施例提供的可折叠均温板聚合物层部分覆盖传热段时的结构侧视图；

图6为本发明实施例提供的可折叠均温板聚合物层部分覆盖传热段时的沿B-B方向的剖视图；

图7为本发明实施例提供的可折叠均温板的折叠状态侧视图；

图8为本发明实施例提供的可折叠均温板密封层内U形及V形波纹结构的示意图。

附图标记说明：

1-第一板体；2-第二板体；3-毛细吸液芯；4-柔性段；5-传热段；6-第一支撑柱；7-第二支撑柱；8-密封层；9-聚合物层；10-U形波纹管；11-V形波纹管。

具体实施方式

正如背景技术所述，在相关技术中，均温板在电子设备的散热技术中得到了广泛应用，但随着可折叠电子设备的兴起，均温板的弯折性能无法较好地满足折叠屏的应用需要，存在折叠可靠性不足的问题。经发明人研究发现，出现这种问题的原因主要在于：均温板的传热性能受制于其外壳材料的传热能力，均温板的外壳材质一般为金属，金属材质虽然具备较好的热传导和均温性能，但是，在多次弯折后容易在材料内部，尤其是弯折区产生应力集中从而致使结构失稳，亟需兼顾折叠可靠性和高导热性的均温板结构设计。

针对上述技术问题，本发明实施例提供一种可折叠均温板，通过将毛细结构设置于第一板体和第二板体之间的交界面，即设置于均温板的中性面；使得均温板被折叠时，即第一板体和第二板体通过柔性段实现弯折功能时，位于均温板中性面的毛细结构能够降低自身于密闭腔体内所受应力，从而显著减少变形量，进而提高毛细结构的可折叠次数，提高均温板的弯折性能，并延长毛细结构材料的使用寿命。此外，当热源与第一板体或第二板体表面接触时，接触面所在一侧为蒸发侧，热量通过蒸发侧传导至毛细结构内的冷却介质，此时密闭腔体内部气压相比于外界为负压，冷却介质吸收来自蒸发侧传递的热量后，蒸发形成蒸汽并在密闭腔体内流动，蒸汽遇冷冷凝，如蒸汽流动至板体侧壁或对侧内壁时冷凝形成冷凝液，冷凝液被毛细结构重新吸收，从而能够继续用于对热源的散热冷却，进而通过上述过程与热源不断换热，实现良好均温效果。

为了使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，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，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供的可折叠均温板，以图1所示为例，其包括层叠设置的第一板体1和第二板体2，第一板体1与第二板体2之间形成有密闭腔体，第一板体1的长度方向和厚度方向分别为第一方向和第二方向；沿第一方向第一板体1和第二板体2均包括柔性段4及连接于柔性段4两端的传热段5，也就是说，毛细吸液芯3沿第一方向贯穿可折叠均温板内的密闭腔体。

密闭腔体贯穿柔性段4和传热段5；密闭腔体内设置有位于第一板体1和第二板体2之间交界面的毛细结构,毛细结构内具有冷却介质,如图1和图2所示，该毛细结构为具有柔性的毛细吸液芯3，沿第一方向，毛细吸液芯3从位于柔性段4一端的传热段5延伸至位于柔性段4另一端的传热段5，其中，毛细吸液芯3富有韧性可弯折，且具有能够多次弯折不被破坏的抗疲劳性能。

需要说明的是，第一板体1和第二板体2间的交界面即为本发明实施例提供的可折叠均温板的中性面(Neutral plane)，也就是均温板内部沿第二方向既不受压应力也不受拉应力(内应力平衡)的中性力学对称平面。

通过本实施例的上述设计，当热源与第一板体1或第二板体2表面接触时，接触面所在一侧为蒸发侧，热量通过蒸发侧传导至毛细吸液芯3内的冷却介质，此时密闭腔体内部气压较外界为负压，冷却介质吸收来自蒸发侧传递的热量后，蒸发形成蒸汽并在密闭腔体内流动，蒸汽遇冷冷凝，如蒸汽流动至板体侧壁或对侧内壁时冷凝形成冷凝液，冷凝液被毛细吸液芯3重新吸收，从而能够继续用于对热源的散热冷却，进而通过上述过程与热源不断换热，实现良好均温效果。

此外，通过将毛细吸液芯3设置于第一板体1和第二板体2间的交界面，即均温板的中性面；使得均温板被折叠时，即第一板体1和第二板体2通过柔性段4实现弯折功能时，位于均温板中性面的毛细吸液芯3能够降低自身于密闭腔体内所受应力从而显著减少变形量，进而提高毛细吸液芯3的可折叠次数，延长毛细结构材料的使用寿命。

需要说明的是，冷却介质为水、甲醇、乙醇、丙酮和液氨中的至少一种。

进一步，柔性段4位于第一板体1和第二板体2的中部，两个传热段5在第一方向上对称分布于柔性段4两端，这样，使得热量在第一板体1和第二板体2内部包括密闭腔体内，及板体表面传导后分布得更为均匀。

柔性段4用于支持第一板体1和第二板体2的弯折，柔性段4的材质为柔性材料，例如柔性石墨、柔性橡胶和柔性树脂中的一种或两种以上制成的柔性复合材料。

进一步，毛细吸液芯3为编织铜网、泡沫金属、多孔纤维及丝束中的至少一种，优选为泡沫金属，例如，泡沫金属可以为泡沫铜或泡沫铝或泡沫镍或泡沫钛。

如此设计，与单一金属材质或多孔材料相比，可同时强化毛细吸液芯3的导热能力和塑韧性能，还能够在毛细吸液芯3协同于均温板发生折叠时，起到减震吸能作用，从结构材料上进一步降低毛细吸液芯3应力集中的概率，提高结构稳定性与可靠性。

其中，需要说明的是，泡沫金属是一种含有泡沫气孔结构的金属材料。

传热段5用于来自第一板体1和/或第二板体2板面热量的传递与扩散，第一板体1和第二板体2位于传热段5的板体内部密闭腔体设置有支撑机构，该支撑机构为导热材质，可以为金属或导热高分子材料。

这样，支撑机构可在密闭腔体内部气压小于外部气压下起到结构支撑作用，并有利于向毛细吸液芯3的热量传导，提高板体的均温效果。

作为一种可能的实施例，支撑机构包括第一支撑柱6和第二支撑柱7，如图1、图3、图4及图5所示，多个第一支撑柱6间隔设置于柔性段4内且位于毛细结构和第一密封层8之间；多个第二支撑柱7位于传热段5内且相对间隔设置毛细结构两侧，且第一支撑柱6和第二支撑柱7在密闭腔体内呈平行阵列排布。

上述这样的结构设置，进一步加强了支撑机构对于均温板内表面的结构支撑作用，削弱了密闭腔体内外压差对板体的结构负荷。

此外，在柔性段4产生弯折时，第一支撑柱6起到对毛细吸液芯3的支撑和限位的作用，一方面确保毛细吸液芯3始终位于柔性板的变形中性面，另一方面与毛细吸液芯3间保持有避让空间，避让空间也即空腔，该空腔可为毛细吸液芯3中被受热蒸发的传热蒸汽充分提供传导空间，保证了均温板内部的传热效率。

优选地，柔性段4与传热段5相连接的侧壁以及第一支撑柱6的材质均为变形率小于或等于百分之二十的非金属材料，例如，高分子聚合物膜，优选为聚氨酯膜或聚酰亚胺膜(polyimide film，简称为PI膜)，这样一来，通过可变形支撑柱的设置，不仅能发挥之于柔性段4及其与传热段5相连侧壁的结构支撑作用的同时，还可以在柔性段4弯折状态下与之协调变形，一种弯折状态如图7所示，从静态与动态双维度综合保证了柔性段4及其与传热段5相连的侧壁的形变能力。

可选地，第二支撑柱7为金属支撑柱，例如铜柱或锡柱或铜锡合金柱，优选为铜锡合金柱，如此，兼具材料强韧性的同时也满足了均温板内部,尤其传热段5及其与柔性段4连接部的导热性需要。

在一些可能的实施方式中，在柔性段4内，沿第二方向毛细结构的两侧相对设有密封层8，其由塑韧性良好的材料制成，既加强了均温板柔性段4内密闭腔体的密封能力，该结构可通过吸收柔性段4弯折过程中所产生的拉伸或压缩形变能来进一步提高均温板折叠时的形变能力；同时，可以减少腔体内部冷却介质的外泄流失，进一步保障均温板的均温稳定性。

在一些实施例中，密封层8中包括波纹结构件，例如，波纹结构件可以为波纹管，波纹管的波纹形状为U形、Ω形、S形和V形中的至少一种，这样，在保证柔性段4密封性能条件下，波纹管与第一支撑柱6间存在多个接触部与多个非接触部。

多个接触部对第一支撑柱6起到了支撑强化的作用，而多个非接触部则在波纹管与第一支撑柱6间形成多个间隔分布的空腔，也能进一步作为传热空间利于板体的均温效应。

优选地，结合图8，波纹结构件为U形波纹管10或V形波纹管11，U形波纹管10包括沿第一方向依次相连的多个U形段；V形波纹管11包括沿第一方向依次相连的多个V形段。

波纹结构件进一步优选为U形波纹管10，其在制备过程中利于成形，进一步简化密封层8的制备工艺。

可选地，密封层8的组成材料可以为金属或金属氧化物或二者复合，示例性地，密封层8材料包括三氧化二铝、铜和铝中的一种或两种以上，密封层8厚度可以为几十纳米到几百微米之间，优选为10nm-100μm，进一步优选为50nm-20μm，例如，密封层8厚度为10nm或50nm或100nm或20μm或50μm或100μm。

可选地，密封层8可以通过原子层沉积技术或磁控溅射技术形成，如此设计，通过密封层8的材料种类、层厚参数及制备方法的设计，可以使均温板适配不同尺寸及导热需求的热源，扩大其应用范围。

作为一种可能的实施方式，密封层8外还设置有聚合物层9，不仅起到二次密封的作用，同时也强化了柔性段4与传热段5间的连接稳定性。

进一步，聚合物层9沿第一方向完全覆盖传热段5，或，聚合物层9沿第一方向部分覆盖传热段5，如此一来，在实际工程中，可根据中不同热源对于均温板的传热参数、柔性段4与传热段5连接强度及生产成本需要来设计聚合物层9与传热段5的连接形式。

在一些实施例中，当柔性段4中的密封层8与传热段5连接，并从至传热段5一端向另一端延伸一段距离时，例如，密封层8两端均与传热段5端部形成具有一定宽度的搭接部，可与聚合物层9协同强化柔性段4与传热段5的连接稳定性。

示例性地，如图5和图6所示，聚合物层9沿第一方向部分覆盖传热段5便可实现包括两个传热段5及一个柔性段4在内的三段结构的稳定连接；以图2示出为例，当柔性段4中的密封层8与传热段5不存在连接部时，可通过聚合物层9沿第一方向完全覆盖传热段5以提高柔性段4与传热段5间的连接强度。

本领域人员可以理解的是，上述包括第一支撑柱6及第二支撑柱7在内的支撑机构可以通过刻蚀或电镀技术在基底上形成，进一步，第一支撑柱6的形成基底可以为密封层8、聚合物层9及毛细结构表面中的至少一个，第二支撑柱7的形成基底可以为聚合物层9和/或毛细结构表面。

第二方面，本发明实施例的提供一种电子设备，其为可折叠电子设备，该电子设备包括前述第一方面提供的可折叠均温板。该可折叠电子设备可以是任何具有通信和/或存储功能的设备，例如可以是手机、平板电脑、手表、电子阅读器、笔记本电脑、车载设备、网络电视、可穿戴设备等智能设备。

由于本发明实施例所提供的电子设备采用了上述可折叠均温板实施例所提供的所有技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

本说明书中各实施例或实施方式采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。

应当指出，在说明书中提到的“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”、“一些实施例”等表示的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但未必每个实施例都包括该特定特征、结构或特性。此外，这样的短语未必是指同一实施例。此外，在结合实施例描述特定特征、结构或特性时，结合明确或未明确描述的其他实施例实现这样的特征、结构或特性处于本领域技术人员的知识范围之内。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种可折叠均温板，其特征在于，包括层叠设置的第一板体和第二板体，所述第一板体与所述第二板体之间形成有密闭腔体；沿第一方向所述第一板体和所述第二板体均包括柔性段及连接于柔性段两端的传热段，所述密闭腔体贯穿所述柔性段和所述传热段；所述密闭腔体内设置有位于所述第一板体和所述第二板体之间交界面的毛细结构,所述毛细结构内具有冷却介质；

所述冷却介质用于吸收来自所述第一板体或所述第二板体传递的热量后，蒸发形成蒸汽并在所述密闭腔体内流动，所述蒸汽遇冷冷凝后被所述毛细结构重吸收。

2.根据权利要求1所述的可折叠均温板，其特征在于，所述毛细结构为编织铜网、泡沫金属、多孔纤维和丝束中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的可折叠均温板，其特征在于，在所述柔性段内，沿第二方向所述毛细结构的两侧相对设有密封层，所述第二方向与所述第一方向垂直。

4.根据权利要求3所述的可折叠均温板，其特征在于，所述密封层内设有波纹结构件，所述波纹结构件包括U形波纹管或V形波纹管。

5.根据权利要求4所述的可折叠均温板，其特征在于，所述U形波纹管包括沿所述第一方向依次相连的多个U形段；或，

所述V形波纹管包括沿所述第一方向依次相连的多个V形段。

6.根据权利要求3-5任一项所述的可折叠均温板，其特征在于，所述密封层外还设置有聚合物层。

7.根据权利要求6所述的可折叠均温板，其特征在于，所述聚合物层沿所述第一方向完全覆盖所述传热段，或，所述聚合物层沿所述第一方向部分覆盖所述传热段。

8.根据权利要求1-5任一项所述的可折叠均温板，其特征在于，所述第一板体表面和所述第二板体表面之间设置有支撑机构。

9.根据权利要求8所述的可折叠均温板，其特征在于，所述支撑机构包括第一支撑柱和第二支撑柱，所述第一支撑柱间隔设置于所述柔性段内且位于所述毛细结构和所述第一密封层之间；所述第二支撑柱位于所述传热段内且相对间隔设置于所述毛细结构两侧。

10.一种电子设备，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的可折叠均温板。

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