CN1848039A

CN1848039A - 电子设备

Info

Publication number: CN1848039A
Application number: CNA2006100747922A
Authority: CN
Inventors: 草本丈治; 中岛雄二
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Dynabook Inc
Priority date: 2005-04-15
Filing date: 2006-04-14
Publication date: 2006-10-18
Anticipated expiration: 2026-04-14
Also published as: JP2006301715A; JP4675666B2; CN100377036C; US7310227B2; US20060232934A1

Abstract

根据本发明的一个实施例，电子设备包括：具有底部的壳体；容纳于该壳体中的具有第一和第二区域的电路板；安装在该电路板的第一区域上的发热元件；设置在该电路板和底部之间并围绕第一区域的可弹性变形的分隔构件；和具有吸入第一区域内的空气的空气吸入口的风扇。

Description

电子设备

相关申请的交叉引用

本申请基于2005年4月15日提交的日本专利申请号2005-118641并要求对其的优先权利益，该专利申请的全部内容通过引用而结合在本文中。

技术领域

本发明的一个实施例涉及具有诸如CPU的发热元件的电子设备，尤其涉及通过使用风扇冷却发热元件的结构。

背景技术

CPU被结合在诸如便携式电脑的电子设备中。CPU在工作时产生的热量随着处理速度的提高和功能的增加而上升。当CPU的温度过度上升时，CPU的工作效率降低或者无法工作。

为了增强CPU的散热性能，相关技术的电子设备配备强制冷却CPU的空气冷却装置。该冷却装置具有与CPU热连接的散热器(heat sink)和向散热器输送冷空气的风扇。

散热器和风扇被结合成单一模块并容纳在电子设备的壳体中。散热器呈扁平壳体的形状，具有接收来自CPU的热量的热接收表面，辐射叶片和冷空气通道。散热器例如由诸如铝合金的具有优良导热性的金属材料制成。辐射叶片暴露于冷空气通道。冷空气通道与箱体内部分离，冷空气通道的下游端形成为在壳体的侧壁或者后壁开口的通风口。

风扇具有风扇盒和叶轮。风扇盒具有吸入口和排出口。叶轮容纳于风扇盒中。叶轮通过吸入口吸入空气，并从排出口将如此吸入的空气送到冷空气通道。这样，从风扇送出的空气作为冷却空气流经冷空气通道并在流动过程中冷却接收来自CPU的热量的散热器。通过由散热器进行的热交换而被加热的冷空气从冷空气通道的下游端通过通风口排出到壳体外面。

另外，在相关技术的冷却装置中，空气引导通道形成在风扇盒的上表面和壳体之间。空气引导通道用于将壳体的空气吸入口连接到风扇盒的吸入口。空气引导通道通过诸如海绵的分隔构件与壳体内部分离。分隔构件设置在风扇盒和壳体之间(见例如JP-A-2002-368467)。

发明内容

在JP-A-2002-368467揭示的冷却装置中，冷空气通道形成在接收来自CPU的热量的散热器中。风扇以一体的形式结合在散热器中。根据这样的结构，除了风扇以外还需要常规设计的散热器。部件数量增加是不可避免的。这样就导致了电子设备成本上升。

由于散热器和风扇结合在一起，冷却装置本身变得又大又重，这样又必须保证在壳体中容纳冷却装置的大空间。由于这样的原因，冷却装置妨碍了电子设备的重量降低或者壳体的小型化。

本发明的目的在于提供重量轻，结构紧凑，有效地冷却发热元件以及能通过减少冷却发热元件所需部件的数量来降低成本的电子设备。

为了达到该目的，根据本发明的一个方面提供了一种电子设备，该电子设备包括：具有底部的壳体；容纳于壳体中并具有第一和第二区域的电路板；安装在电路板的第一区域上的发热元件；介于该电路板和底部之间并围绕第一区域的可弹性变形的分隔构件；和具有吸入第一区域中的空气的空气吸入口的风扇。

根据本发明的该个方面，发热元件可以通过简单的结构有效地冷却。进一步地，减少了冷却发热元件所需部件的数量，从而降低成本，提供了重量轻和结构紧凑的电子设备。

附图说明

下文将结合附图说明实现本发明的各个特征的总体结构。所提供的附图和相关说明用于阐述本发明的实施例而不是限制本发明的范围。

图1是根据本发明的实施例的便携式电脑的示范立体图；

图2是该实施例的便携式电脑的示范立体图，图中从其底壁观察第一壳体；

图3是显示该实施例的热连接到CPU和门阵列的散热板，离心风扇和分隔构件之间的位置关系的示范立体图；

图4是显示该实施例的散热板，离心风扇和分隔构件之间的位置关系的示范平面图；

图5是便携式电脑的示范剖面图，图中显示该实施例的具有CPU的印刷电路板，热连接到CPU的散热板，离心风扇和空气引导通道之间的位置关系；和

图6是沿图5的线F6-F6的示范剖面图。

具体实施方式

下文将结合附图详细说明根据本发明的各个实施例。总体上，根据本发明的一个实施例，电子设备包括：具有底部的壳体；容纳于壳体中并具有第一和第二区域的电路板；安装在电路板的第一区域上的发热元件；介于该电路板和底部之间并围绕第一区域的可弹性变形的分隔构件；和具有吸入第一区域中的空气的空气吸入口的风扇。

下文将参考显示将本发明应用到便携式电脑的附图说明本发明的实施例。

图1和2示例性地显示作为电子设备实例的便携式电脑。便携式电脑1具有主体单元2和显示单元3。主体单元2具有第一壳体4。第一壳体4由诸如镁合金的金属材料制成。第一壳体4形成为具有上壁4a，底壁4b，左右侧壁4c，4d，前壁4e和后壁4f的扁平盒体的形状。

第一壳体4由基底5和顶盖6形成。基底5具有底壁4b并以可移动的方式支撑电池块7。电池块7位于基底5的前半部分区域中。

底壁4b具有多个空气吸入口8。空气吸入口8位于电池块7的后面，并沿第一壳体4的横向方向有间隔地排列。空气吸入口8朝向第一壳体4的内部开口。

顶盖6具有上壁4a并支撑键盘9。键盘9位于上壁4a的后半部分。左侧壁4c具有多个空气排出口10和卡槽11。空气排出口10和卡槽11沿着第一壳体4的深度方向(前后方向)排列。空气排出口10位于侧壁4c的后端。

显示单元3具有第二壳体12和液晶显示面板13。液晶显示面板13容纳于第二壳体12中。液晶显示面板13具有显示图像的屏幕13a。屏幕13a通过形成于第二壳体12的前表面中的开口部分14暴露于第二壳体12外面。

第二壳体12由第一壳体4后端部分的铰链支撑。因此，显示单元3可在关闭位置和打开位置之间枢轴转动。在关闭位置，显示单元3置于主体单元2上以从上部覆盖键盘9。在打开位置，显示单元3竖立以暴露键盘9和屏幕13a。

如图3-5所示，第一壳体4中容纳印刷电路板16。印刷电路板16位于上壁4a和键盘9之下，同时由顶盖6支撑。印刷电路板16具有与基底5的底壁4b相对的下表面16a。

CPU 17，门阵列18，诸如IC芯片的多个电路元件19，以及卡保持架20安装在印刷电路板16的下表面16a上。CPU 17和门阵列18是发热元件的实例并沿着第一壳体4的横向排列以处于直接位于空气吸入口8上方的位置。即，CPU 17和门阵列18保持在第一壳体4中面对空气吸入口8的位置关系。

如图5示意性地显示，CPU 17具有基板21和IC芯片22。基板21焊接到印刷电路板16的下表面16a上。IC芯片22位于基板21下表面的中心。在工作期间散发的热量随着处理速度的提高和功能的增加而变得非常大。

CPU 17的IC芯片22和门阵列18分别热连接到散热板23上。散热板23由具有优良热传导性的例如铜的金属材料制成；并且呈现方形板的形状，从下面覆盖CPU 17和门阵列18。

每个散热板23具有一对支撑凸缘23a，23b。支撑凸缘23a，23b通过使散热板23经过例如边缘翻边工艺而形成并从散热板23向下突出。

安装支架24被保持于每个散热板23上。安装支架24由例如不锈钢板制成。安装支架具有支架主体25和一对腿部26a，26b。支架主体25置于散热板23的下表面上同时与散热板23的对角线对齐。从散热板23突出的支撑凸缘23a，23b穿过支架主体25。通过铆紧支撑凸缘23a，23b的顶端，支架主体25与散热板23保持一体。

一个腿部26a位于支架主体25的一端。另一个腿部26b位于金属主体25的另一端。腿部26a，26b相对于支架主体25基本上弯成直角，并从支架主体25延伸到印刷电路板16。腿部26a，26b的顶端通过螺栓27紧固于印刷电路板16上。因此，散热板23通过安装支架24保持于印刷电路板16上。

由散热板23保持的安装支架24具有弹性。一个安装支架24将一个散热板23压靠在CPU 17的IC芯片22上。具有热传导性的油脂注入IC芯片22和散热板23之间。另一个安装支架24将另一个散热板23压靠在门阵列18上。

因此，热连接到CPU 17的IC芯片22的一个散热板23和热连接到门阵列18的另一个散热板23处于直接位于底壁4b的空气吸入口8上方的位置并面对空气吸入口8。

电路元件19位于CPU 17和门阵列18周围。卡保持架20用于可移动地保持例如SD卡或者类似卡的存储媒质，并面对第一壳体4的卡槽11。电路元件19和卡保持架20从印刷电路板16的下表面16a突出。

如图3-5所示，离心风扇30容纳于第一壳体4中。离心风扇30位于由第一壳体4的左侧壁4c和后壁4f限定的箱角中并与CPU 17和门阵列18相邻。

离心风扇30具有扁平的风扇壳体盒31和叶轮32。风扇壳体盒31由顶盖6的上壁4a支撑。风扇壳体盒31具有第一和第二空气吸入口33a，33b以及空气排出口34。第一空气吸入口33a形成在风扇盒壳体31的下表面上，第二空气吸入口33b形成在风扇盒壳体31的上表面上。空气排出口34形成在风扇壳体盒31的外周表面，并与第一壳体4的空气排出口10连通。

叶轮32容纳于风扇壳体盒31中并同轴地位于第一和第二空气吸入口33a，33b之间。叶轮32通过电动机35由风扇壳体盒31支撑。当CPU 17的温度或者门阵列18的温度已达到预置温度时，电动机35工作。当叶轮3接收到来自电动机35的扭矩旋转时，第一壳体4的内部空气通过第一和第二吸入口33a，33b吸入到叶轮32的旋转中心。如此吸入的空气从叶轮32的外周输送到风扇壳体盒32的内部，并从空气排出口34向通风口10排出。

如图3-5所示，分隔构件36夹在第一壳体4的底壁4b和印刷电路板16的下表面16a之间。分隔构件36由例如具有起泡特性的弹性可变形的海绵或者软橡胶材料制成，并且呈现具有方形剖面的等截面形状。

分隔构件36通过双面粘胶带37粘附于印刷电路板16的下表面16a上并围绕CPU 17和门阵列18。如图6所示，当电路元件19或卡保持架20处在分隔构件36将被粘附的位置时，双面粘胶带37就直接粘附到电路元件19和卡保持架20上。因此，分隔构件36横跨过电路元件19和卡保持架20。

分隔构件36具有第一端部36a和第二端部36b。第一和第二端部36a，36b沿着第一壳体4的横向相互间隔，并保持与离心风扇30的风扇壳体盒31接触。

分隔构件36的与双面粘胶带37相反的表面压靠在第一壳体4的底壁4b上。因此，分隔构件36沿着第一壳体4的厚度方向被压缩在底壁4b和印刷电路板16之间，并保持与底壁4b和印刷电路板16的紧密接触。

分隔构件36与底壁4b和印刷电路板16协作在第一壳体4内形成空气引导通道38。空气引导通道38与第一壳体4的内部分离，从CPU 17和门阵列18延伸到离心风扇30。

相应地，与CPU 17和门阵列18相对的空气吸入口8处于空气引导通道38的上游端，离心风扇30的第一和第二吸入口33a，33b在空气引导通道38的下游端中开口。

当便携式电脑使用时，CPU 17和门阵列18产生热量。通过这样的结构，从CPU 17和门阵列18产生的热量通过各自的散热板23传播，并均匀地扩散到各自的散热板23的每个部分。这样，由CPU 17和门阵列18产生的大部分热量通过散热板23散发到空气引导通道38。

当CPU 17和门阵列18的温度达到预设水平时，离心风扇30的电动机35工作。当离心风扇30的叶轮32开始旋转时，负压施加在第一壳体4的空气吸入口8上，第一壳体4外界的空气经由空气吸入口8吸入到空气引导通道38中。

接收来自CPU 17和门阵列18的热量的散热板23处于直接位于空气吸入口8上方的位置。因此，从空气吸入口8吸入空气引导通道38的空气如图5箭头所示直接吹向散热板23，被这样吹动的空气沿着散热板23的下表面流动。这样，散热板23均匀地冷却，经散热板23的热交换加热的空气在空气引导通道38内流向离心风扇30。

空气引导通道38内的空气从风扇壳体盒31的空气吸入口33a，33b吸入叶轮32的旋转中心。这样吸入的空气从叶轮的外周输送到风扇盒壳体31的内部，并从排出口34经由空气排出口10排出到第一壳体4外部。

根据这样的便携式电脑1，当离心风扇30工作时，从空气吸入口8吸入空气引导通道38的空气可以直接吹向接收来自CPU 17和门阵列18的热量的散热板23。因此，CPU 17和门阵列18可以有效地通过散热板23冷却，可以避免专门的输送热量的传热管道。

另外，从CPU 17和门阵列18发散到空气引导通道38的辐射热可以通过流经空气引导通道38的空气排出到第一壳体4外部。因此，来自CPU 17和门阵列18的辐射热难以停留在第一壳体4内部，从而防止第一壳体4内部温度上升。

另外，根据上述结构，作为CPU 17和门阵列18由海绵分隔构件36包围的结果形成了引导用于冷却散热板23的空气的空气引导通道38。换种方式说，第一壳体4的底壁4b和印刷电路板16也作为空气引导通道38的组成元件。因此，避免了具有诸如常规采用的导风通道的常规设计的散热器。

因此，除了去除了传热管道的必要外还可以减少冷却CPU 17和门阵列18所需的部件的数量。因此，可以用简单的结构有效地冷却CPU 17和门阵列18。可以实现便携式电脑的成本降低，重量减轻和结构小型化。

另外，由于分隔构件36通过双面粘胶带38粘附到印刷电路板16的下表面16a上，空气引导通道38的形状可以自由设定。因此。即使需要冷却的发热元件的数量增加，或者离心扇30的位置变化，这样的变化也能容易执行。不必对于第一壳体4的设计进行大规模的改变。

本发明不限于上述实施例，并可在实现的同时在本发明的范围内进行修改。

例如，发热元件不限于CPU和门阵列而可以是芯片组。与空气吸入口相对的发热元件的数量也不限于本实施例中用到的发热元件。

而且，本发明的电子设备也不限于便携式电脑。即使是不具有显示单元的便携式信息终端(个人数字助理)也可以相似地实现本发明。

本发明不限于前述的实施例，可以对部件进行各种变化和修改而不背离本发明的范围。还有，实施例中揭示的部件能以任何组合装配以实施本发明。例如，实施例中揭示的所有部件中可以省略一些部件。进一步地，不同实施例中的部件也可以适当地组合。

Claims

1.一种电子设备，其特征在于，包括：

具有底部的壳体；

容纳于所述壳体中的电路板，所述电路板具有第一和第二区域；

安装在所述电路板的第一区域上的发热元件；

介与所述电路板和底部之间并围绕第一区域的可弹性变形的分隔构件；和

具有空气吸入口的风扇，所述第一区域内的空气通过该空气吸入口被吸入。

2.如权利要求1所述的电子设备，其特征在于，分隔构件是海绵，并通过双面粘胶带粘附到所述电路板上。

3.如权利要求2所述的电子设备，其特征在于，所述分隔构件沿着壳体的厚度方向被压缩在电路板和底部之间。

4.如权利要求1的电子设备，其特征在于，进一步包括：

热连接到所述发热元件的散热板；和

将散热板支撑在电路板上的安装支架，所述安装支架具有弹性以将散热板压向发热元件。

5.如权利要求1所述的电子设备，其特征在于，所述分隔构件具有分别连接到风扇的风扇壳体盒上的第一和第二端部。