CN205160997U - 具有新型散热结构的手持电子设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种具有新型散热结构的手持电子设备，其包括屏幕前面板、元件层、散热层、电池及背壳，所述背壳和所述屏幕前面板形成一容纳空间容纳所述元件层、所述散热层及所述电池；所述屏幕前面板、所述元件层、电池及背壳依序层叠设置，所述散热层为包括一个或多个碳纳米管纸，并设置于所述元件层及所述电池之间导出元件层之热量。本实用新型的具有新型散热结构的手持电子设备能够提高手持电子设备的性能，改善用户体验。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种具有新型散热结构的手持电子设备，尤其涉及基于碳材料的具有新型散热结构的手持电子设备。
背景技术
目前，以智能手机、平板电脑、GPS、游戏机等为代表的手持设备有着极高的流行度。而随着其性能的提升，体积的减小，对于散热材料和设计的要求也越来越高。众所周知，手持设备的体积小，使用频率高，在其内部集成了散热量较大的CPU、GPU、电池等器件。目前为止还未能解决热量无法及时散出的问题。
实用新型内容
有鉴于此，确有必要提供一种能够提高手持电子设备的性能，改善用户体验的具有新型散热结构的手持电子设备。
一种具有新型散热结构的手持电子设备，其包括屏幕前面板、元件层、散热层、电池及背壳，所述背壳和所述屏幕前面板形成一容纳空间容纳所述元件层、所述散热层及所述电池；所述屏幕前面板、所述元件层、电池及背壳依序层叠设置，所述散热层为包括一个或多个碳纳米管纸，并设置于所述所述元件层及所述电池之间导出元件层之热量。
所述具有新型散热结构的手持电子设备进一步包括一隔热层，设置于所述散热层及所述电池之间。
每一所述碳纳米管纸的密度在0.3克每立方厘米至1.4克每立方厘米之间。
所述碳纳米管纸包括俩俩通过范德华力首尾相连的多个碳纳米管，且多个碳纳米管沿同一方向择优取向排列。
所述多个碳纳米管沿平行于所述碳纳米管纸表面的方向择优取向排列。
所述散热层通过一导热硅脂层贴合于所述元件层。
所述元件层集成有多个发热元件模块，所述散热层整体的覆盖在所述元件层的整个表面，或者多个所述碳纳米管纸对应铺设在所述各个发热元件模块上。
所述背壳设置有散热孔，其与所述散热层的至少一端部对应，并远离电池设置。
所述隔热层与所述散热层之间进一步设置一吸热层，进而使得所述散热层的热量均匀的扩散至所述吸热层中去并储存热量。
所述背壳的内表面设置有沟槽及液冷散热器。
相对于现有技术，本实用新型提供的具有新型散热结构的手持电子设备中采用碳纳米管纸作为散热层，该散热结构占用空间小，且具有柔性，可以应用于复杂的空间环境；该散热结构具有定向散热和导热功能，因此，能够快速、准确地将热量传导至指定的部件位置，大大提高散热效率；该手持电子设备中散热层设置于元件层背部并与电池通过隔热层隔开，而非设置在电池背面，因此避免了元件层的热量传至电池影响电池寿命的问题；进一步的在背壳上与散热层端部对应的位置设置了散热孔，因此将导至散热层的热量迅速的导出设备外部；背壳的内表面设置有沟槽及液冷散热器，因此散热层的热量及电池的热量能够很好的导流至液冷散热器，并被液冷散热器吸收，进而达到给手持电子设备内部元件散热降温的目的。
附图说明
图1为本实用新型一较佳实施例提供的具有新型散热结构的手持电子设备的结构分解示意图。
图2为图1所示具有新型散热结构的手持电子设备的散热层的爆破示意图。
图3为图1所示具有新型散热结构的手持电子设备的部分元件示意图。
图4为图2的散热层的碳纳米管纸在沿碳纳米管轴向上的热导率-密度关系图。
图5为图2的散热层的碳纳米管纸在沿碳纳米管径向上的热导率-密度关系图。
图6为图2的散热层的碳纳米管纸在沿碳纳米管轴向和径向上的杨氏模量-密度关系图。
图7为图1所示具有新型散热结构的手持电子设备的散热层的一较佳例子的示意图。
主要元件符号说明
| 手持电子设备 | 1 |
| 屏幕前面板 | 11 |
| 元件层 | 13 |
| 发热部件模块 | 131 |
| 散热层 | 15 |
| 隔热层 | 16 |
| 电池 | 17 |
| 背壳 | 19 |
| 碳纳米管纸 | 156 |
| 碳纳米管 | 158 |
| 导热硅脂层 | 14 |
| 端部 | 159 |
| 隔热层 | 16 |
| 散热孔 | 191 |
| 液冷散热器 | 195 |
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本实用新型。
具体实施方式
以下将结合附图详细说明本实用新型实施例提供的海上防爆浮式单元结构。所述实施例的示例在附图中示出，其中相同标号表示相同构件、或具有相同或类似功能的构件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体化连接；可以是机械连接，也可以是电磁力连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
请参阅图1，本实用新型的一较佳实施例提供的一种具有新型散热结构的手持电子设备1，其包括屏幕前面板11、元件层13、散热层15、隔热层16、电池17及背壳19。所述屏幕前面板11、所述元件层13、所述散热层15、所述隔热层16、所述电池17及所述背壳19依序层叠设置。所述背壳19和所述屏幕前面板11形成一容纳空间容纳所述元件层13、所述散热层15、所述隔热层16及所述电池17。
所述屏幕前面板11可为液晶显示面板等。所述元件层13上集成有CPU、GPU等，该元件层13贴近所述屏幕前面板11设置。
请一并参阅图2，所述散热层15包括一个或多个碳纳米管纸156。所述碳纳米管纸156包括多个碳纳米管158，该多个碳纳米管158中相邻的两个碳纳米管158之间通过范德华力首尾相连，且该多个碳纳米管158沿同一方向择优取向排列，其排列的方向为平行于所述散热层15的表面的方向。因此，从宏观上看，所述碳纳米管纸156为一定向碳纳米管纸，其定向的方向为该碳纳米管纸156中择优取向排列的碳纳米管158的轴向。当所述散热层15包括多个碳纳米管纸156时，该多个碳纳米管纸156紧密重叠设置，且该多个碳纳米管纸156的定向方向即该多个碳纳米管纸156中择优取向排列的碳纳米管158的轴向可保持一致或交叉成一定角度，当其定向方向交叉成一定角度时，其交叉角度在0度至180度之间。
所述散热层15设置于所述元件层13远离所述屏幕前面板11的表面。所述散热层15可以整体的覆盖在所述元件层13的整个表面，或者多个小的所述碳纳米管纸156对应铺设在所述CPU、GPU等各个发热元件模块上形成所述散热层15。请参阅图3，所述散热层15通过一导热硅脂层14贴合于所述元件层13，这样能够保证所述元件层13与所述散热层15具有良好的接触，进而使得热量从所述元件层13更好的传到所述散热层15。
所述定向碳纳米管纸156的密度在0.3克每立方厘米至1.4克每立方厘米之间，优选为0.8克每立方厘米至1.4克每立方厘米之间，本实施例中该碳纳米管纸156的密度在1.2克每立方厘米至1.3克每立方厘米之间。所述定向碳纳米管纸156的厚度在30微米至120微米之间，其具体值根据所需要的密度不同而不同。由于所述碳纳米管158具有很高的长径比，其力学、电学和热学等性质均具有各向异性，以热学性质为例，该碳纳米管158在沿其轴向方向上的热导率明显高于沿其径向方向上的热导率。因此，当该多个碳纳米管158通过范德华力首尾相连，形成一个择优取向排列的碳纳米管纸156时，该碳纳米管纸156的热导率同样具有各向异性，即该碳纳米管纸156沿该碳纳米管158轴向方向上的热导率要明显高于其沿该碳纳米管158径向方向上的热导率。与热导率类似，所述定向碳纳米管纸156的力学性能也具有各向异性，其沿该碳纳米管148轴向方向上的杨氏模量要明显高于其沿该碳纳米管158径向方向上的杨氏模量。
请参阅图4和图5，图4为本发明中的碳纳米管纸156沿其碳纳米管158轴向上的热导率-密度关系图，图5为本发明中的碳纳米管纸156沿其碳纳米管158径向上的热导率-密度关系图。通过图4和图5的比较可以看出，在碳纳米管纸156密度相同的情况下，其沿碳纳米管158轴向的热导率是其沿碳纳米管158径向热导率的两倍多。图4和图5显示出的在不同方向上热导率随密度变化的趋势相似，均是先随密度增加而上升，后随密度增加而下降，其中，在沿碳纳米管158轴向方向上，热导率最高的是密度为1.3克每立方厘米左右的碳纳米管纸156，其热导率为800瓦每米开尔文左右，在沿碳纳米管158径向方向上，热导率最高的是密度为1.25克每立方厘米左右的碳纳米管纸156，其热导率为400瓦每米开尔文左右，上述碳纳米管纸156的热导率均比铜（397瓦每米开尔文）和铝（237瓦每米开尔文）的热导率高。
请参阅图6，图6为本发明的碳纳米管纸156分别沿其碳纳米管158轴向和径向上的杨氏模量-密度关系图。从图6可以看出，当该碳纳米管纸156的密度较小（0.4克每立方厘米）时，其沿碳纳米管158轴向和径向上的杨氏模量相差不大，均为200兆帕左右，当该碳纳米管纸156的密度逐步增大，其沿碳纳米管158轴向和径向上的杨氏模量均随之增大，并在密度为1.2克每立方厘米至1.3克每立方厘米之间时，均达到杨氏模量的最大值，其中，沿碳纳米管158轴向上的杨氏模量达到2400兆帕左右，沿碳纳米管158径向上的杨氏模量达到1200兆帕左右。本实施例中所述碳纳米管纸156的杨氏模量在200兆帕至2400兆帕之间，优选为800兆帕至2400兆帕之间。
当所述散热层15包括一个碳纳米管纸156或多个重叠平行设置（碳纳米管纸156的定向方向一致）的碳纳米管纸156时，该散热层15具有沿着其碳纳米管158的轴向方向进行定向散热和导热的功能；当所述散热层15包括多个重叠交叉设置（碳纳米管纸156的定向方向成一定角度）的碳纳米管纸156时，该散热层15具有不定向、均匀散热的功能。请参阅图7，本实施例中，所述散热层15优选为由一个碳纳米管纸156组成。所述碳纳米管纸156中的碳纳米管158取向排列，所述碳纳米管纸156在碳纳米管158取向排列的方向上具有相对的两个端部159。所述碳纳米管纸156沿着其碳纳米管158的轴向方向进行定向散热，可以使得所述元件层13的某一发热部件模块131发出的热量良好的、迅速的导至所述碳纳米管纸156，并通过所述碳纳米管纸156的相对的两个端部159将热量导出至所述手持电子设备1的热出口处。
本实施例中的碳纳米管纸156的制备方法可包括以下步骤：提供至少一滚轴和至少一压力提供装置，该至少一压力提供装置对应所述至少一滚轴设置一挤压面，该挤压面平行于所述至少一滚轴的轴线；提供至少一碳纳米管阵列，从所述至少一碳纳米管阵列中拉取获得至少一碳纳米管膜结构，并将该至少一碳纳米管膜结构固定于所述至少一滚轴上；滚动所述至少一滚轴，将所述至少一碳纳米管膜结构卷绕在所述至少一滚轴上，所述至少一滚轴滚动过程中所述至少一压力提供装置的挤压面挤压卷绕在所述至少一滚轴上的碳纳米管膜结构；以及滚动所述至少一滚轴至所述卷绕在至少一滚轴上的碳纳米管膜结构达到一定厚度时停止滚动，得到一碳纳米管纸156。
由于本发明的碳纳米管纸156的表面粗糙度很小，并且具有较好的柔性，因此其与发热元件（图未示）表面接触时，其接触热阻并不高，使用时，可以直接将本实施例的所述散热层15贴于发热量较大的所述元件层13表面并固定，所述散热层15在所述手持电子设备1中作为散热器，用于将所述元件层13产生的热量快速地扩散至整个所述散热层15的表面，并进一步通过与设备机身的接触，将热量散至设备的整个机身，或将热量直接散至周围空气中，以达到迅速降低发热元件温度的目的。
所述电池17及所述背壳19依序层叠设置于所述散热层15的背面，即所述电池17及所述背壳19依序层叠设置于所述散热层15的远离所述元件层13的一侧，其中，在所述电池17与所述散热层15之间进一步设置所述隔热层16，所述隔热层16的尺寸及形状与所述电池17的尺寸及形状相对应即可，故所述隔热层16的尺寸及形状与所述电池17的尺寸及形状相同。所述隔热层16为绝缘隔热层，是绝缘胶或绝缘氧化物层，其采用喷射的方式粘附到所述散热层15上。所述隔热层16与所述散热层15之间可以进一步设置一吸热层(图未示)，进而使得到达所述散热层15的热量均匀的扩散至所述吸热层18中去并储存热量。
所述背壳19设置有散热孔191，所述散热孔191的位置能够保证来自所述散热层15的热量不会传递至所述电池17，并能保证不影响所述手持电子设备1的所述背壳19的正常使用即可。优选的，所述散热孔191与所述散热层15的至少一端部159对应，该散热层15沿着其碳纳米管158的轴向方向进行定向散热至端部159，并通过所述背壳19的散热孔191导出手持电子设备外。
所述背壳19的内表面可以设置沟槽状结构（图未示），沟槽处形成合理的空间，使热量能够从此流通。所述背壳19还可以进一步设置液冷散热器195，其可以设置在所述背壳19的内表面或附着面。这里所谓附着面就是可附着于所述背壳19上而设置的凹槽之类的表面。所述液冷散热器195可以采用吸热性较强的液体来作为液冷物，进而吸收大量的热量。
本实用新型提供的具有新型散热结构的手持电子设备中采用碳纳米管纸作为散热层15，该散热结构占用空间小，且具有柔性，可以应用于复杂的空间环境；该散热结构具有定向散热和导热功能，因此，能够快速、准确地将热量传导至指定的部件位置，大大提高散热效率；该手持电子设备1中散热层15设置于元件层13背部并与电池17通过隔热层16隔开，而非设置在电池17背面，因此避免了元件层13的热量传至电池17影响电池17寿命的问题；进一步的在背壳19上与散热层15端部对应的位置设置了散热孔191，因此将导至散热层15的热量迅速的导出设备外部；背壳19的内表面设置有沟槽及液冷散热器195，因此散热层15的热量及电池17的热量能够很好的导流至液冷散热器195，并被液冷散热器吸收，进而达到给手持电子设备1内部元件散热降温的目的。
另外，本领域技术人员还可以在本实用新型精神内做其它变化，当然，这些依据本实用新型精神所做的变化，都应包含在本实用新型所要求保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种具有新型散热结构的手持电子设备，其包括屏幕前面板、元件层、散热层、电池及背壳，所述背壳和所述屏幕前面板形成一容纳空间容纳所述元件层、所述散热层及所述电池；所述屏幕前面板、所述元件层、电池及背壳依序层叠设置，其特征在于，所述散热层为包括一个或多个碳纳米管纸，并设置于所述所述元件层及所述电池之间以导出元件层之热量。
2.如权利要求1所述的具有新型散热结构的手持电子设备，其特征在于，进一步包括一隔热层，设置于所述散热层及所述电池之间。
3.如权利要求1所述的具有新型散热结构的手持电子设备，其特征在于，每一所述碳纳米管纸的密度在0.3克每立方厘米至1.4克每立方厘米之间。
4.如权利要求1所述的具有新型散热结构的手持电子设备，其特征在于，所述碳纳米管纸包括两两通过范德华力首尾相连的多个碳纳米管，且多个碳纳米管沿同一方向择优取向排列。
5.如权利要求4所述的具有新型散热结构的手持电子设备，其特征在于，所述多个碳纳米管沿平行于所述碳纳米管纸表面的方向择优取向排列。
6.如权利要求1所述的具有新型散热结构的手持电子设备，其特征在于，所述散热层通过一导热硅脂层贴合于所述元件层。
7.如权利要求1所述的具有新型散热结构的手持电子设备，其特征在于，所述元件层集成有多个发热元件模块，所述散热层整体的覆盖在所述元件层的整个表面，或者多个所述碳纳米管纸对应铺设在所述各个发热元件模块上。
8.如权利要求1所述的具有新型散热结构的手持电子设备，其特征在于，所述背壳设置有散热孔，其与所述散热层的至少一端部对应，并远离电池设置。
9.如权利要求2所述的具有新型散热结构的手持电子设备，其特征在于，所述隔热层与所述散热层之间进一步设置一吸热层，进而使得所述散热层的热量均匀的扩散至所述吸热层中去并储存热量。
10.如权利要求1所述的具有新型散热结构的手持电子设备，其特征在于，所述背壳的内表面设置有沟槽及液冷散热器。
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