CN212649970U - 一种用于薄型电子设备上的柔性散热模组安装结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于薄型电子设备上的柔性散热模组安装结构，柔性散热模组为电子设备的壳体组件的一部分，安装在主板与壳体之间，包括柔性导热组件，柔性导热组件包括多层石墨导热带、第一垫块和第二垫块；多层石墨导热带的最上层和最下层分别为上层绝缘膜和下层绝缘膜，多层石墨导热带的中间区域由胶层和石墨膜交错层叠而成；多层石墨导热带一端为吸热端，另一端为散热端；两垫块设在多层石墨导热带的吸热端的上方，并压紧多层石墨导热带，使吸热端对应的下层绝缘膜部位与壳体的对应区域压紧接触；两垫块的上端面与主板接触；多层石墨导热带的散热端与壳体远离主板的区域形成面接触。本结构轻量化、散热效率高、成本低。

Description

一种用于薄型电子设备上的柔性散热模组安装结构

技术领域

本实用新型属于电子设备散热技术领域，具体涉及一种用于薄型电子设备上的柔性散热模组安装结构。

背景技术

在严酷的工作环境中，高温主要影响电子设备的使用寿命和可靠性，是造成电子设备失效的关键因素之一。

随着电子技术的进步，电子元器件集成度提高，发热功耗也显著提升。随着整机小型化、轻量化趋势的发展，整机热流密度提升，倘若无法构建合适的散热路径，将会导致热源温度过高而带来整机无法正常运行的风险，因此寻找合理的散热通路至关重要。

针对较大范围(≥150mm)的热量转移，通常采用的传热部件为热管或均温板，然而在复杂的封闭空间内针对孤立热源的散热情形，热管等硬质传热部件难以在复杂空间内盘绕，因此在此类换热场景中难以胜任。此外为满足轻量化要求，急需一种柔性高效且质量较轻的传热部件去替代传统的密度较大的铜制和铝制传热部件，来解决一些非常规的散热问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种轻量化、提高散热效率、成本低的用于薄型电子设备上的柔性散热模组安装结构。

本实用新型为解决上述技术问题采取的技术方案为：

一种用于薄型电子设备上的柔性散热模组安装结构，其特征在于：柔性散热模组为电子设备的壳体组件的一部分，安装在主板与壳体之间，柔性散热模组包括柔性导热组件，所述柔性导热组件包括多层石墨导热带、第一垫块和第二垫块；

所述多层石墨导热带的最上层和最下层分别为上层绝缘膜和下层绝缘膜，多层石墨导热带的中间区域由胶层和石墨膜交错层叠而成；多层石墨导热带的一端为吸热端，另一端为散热端；所述第一垫块和第二垫块设在多层石墨导热带的吸热端的上方，并压紧多层石墨导热带，使吸热端对应的下层绝缘膜部位与壳体的对应区域压紧接触；第一垫块的上端面和第二垫块的上端面与主板接触；多层石墨导热带的散热端与壳体远离主板的区域形成面接触；在多层石墨导热带上对应于壳体内的加强筋部位设置有避让拱起部。

进一步的：在多层石墨导热带的吸热端和散热端均设置有一组或多组通孔阵列，在壳体上对应于每处通孔阵列的位置均设置有一组凸台阵列，通孔阵列与凸台阵列形成等深一一插装配合，在配合间隙内填充有界面导热材料。

进一步的：柔性散热模组还包括隔板和风扇组件；

所述隔板上位于两端的部位设置有进风口和出风口，进风口和出风口之间为导热带压紧作用段，在导热带压紧作用段的上端制有散热翅片，导热带压紧作用段的下端面与多层石墨导热带的散热端压紧接触；隔板上的进风口和出风口分别与设置在壳体上的进风口和出风口对正，且在隔板的进风口与壳体的进风口的配合部位之间及在隔板的出风口与壳体的出风口的配合部位之间均设置有导电密封圈；

所述风扇组件包括风扇罩和风机，风扇罩的外轮廓形状与隔板的外轮廓形状一致，风扇罩固定安装在隔板的上端，在两者的连接部位之间设置有导电密封圈，所述风机固定安装在风扇罩上与隔板的进风口对正的位置，使风扇罩与隔板之前形成风腔室。

进一步的：在多层石墨导热带的吸热端设置有两组通孔阵列，在多层石墨导热带的散热端设置有一组通孔阵列，在第一垫块和第二垫块的下端各设置有一组凸台阵列，在隔板的导热带压紧作用段的下端设置有一组凸台阵列；第一垫块和第二垫块上的凸台阵列分别与多层石墨导热带的吸热端的两组通孔阵列形成等深插装配合，且在配合间隙内填充有界面导热材料；隔板上的凸台阵列与多层石墨导热带的散热端上的通孔阵列形成等深插装配合，且在配合间隙内填充有界面导热材料。

进一步的：在多层石墨导热带的吸热端设置有两组通孔阵列，在多层石墨导热带的散热端设置有一组通孔阵列，在壳体上对应于三组通孔阵列的没处位置均设置有一组凸台阵列，三组凸台阵列与三组通孔阵列形成一一等深插装配合，且在配合间隙内填充有界面导热材料。

进一步的：在多层石墨导热带上设置有多处定位圆孔，在壳体上设置有多处螺钉座，多个定位圆孔与多个螺钉座一一套装配合，形成对多层石墨导热带的平面限位，在第一垫块上和第二垫块上均设置有螺钉孔，通过安装在螺钉孔和对应螺钉座上的螺钉，使多层石墨导热带与壳体形成压紧接触。

本实用新型具有的优点和积极效果：

1、有利于降低工艺复杂度和制造成本：相变均温板内具有真空腔体和毛细结构，并注有冷却工质，工艺过程复杂，制造成本相对较高，与相变均温板相比，采用柔性导热技术的散热模组仅需在金属壳体表面贴装柔性导热部件，无需在金属壳体中制作相变均温板，且柔性导热部件成本较低，极大程度降低了金属壳体的工艺复杂度和制造成本。

2、有利于提升换热效果：当热量由上部向下传递时，采用热管和相变均温板作为导热部件的散热模组换热效果较差，主要是因为热管和相变均温板内的冷却工质处于底部，导致其启动温度升高，对热源的可靠运行带来风险，然而将其替换成柔性导热部件，则不存在此类问题，有效规避了传热方向改变造成的不良影响，具备良好的传热方向无关性，提升了此类结构布局条件下的换热效果。

3、符合轻量化的发展趋势：柔性导热部件主体由多层石墨构成，密度较金属较低，故在相同空间内，柔性导热部件能够充分利用此空间，使得采用柔性导热技术的散热模组重量相对较轻，同时金属壳体结构依旧能够满足强度要求，符合轻量化的发展趋势。

4、有利于降低风扇能耗和逐渐消除噪声影响：当柔性导热部件覆盖区域增加，甚至覆盖整个壳体内表面时，可通过将柔性导热部件与壳体内表面实现多个子区域接触的方式，化整为零，充分利用柔性导热部件平面方向的导热性能，将热源热量快速均匀地传递至整个壳体表面，并利用若干子区域接触的方式，缓解了热量积聚，提升了壳体表面的换热效率，一定程度上弱化了风扇对散热的需求，有利于降低风扇能耗，并从根本上削弱机械噪声和气动噪声对使用者的影响。

附图说明

图1是薄型电子设备的结构示意图；

图2是薄型电子设备的壳体组件结构示意图；

图3是本实用新型柔性散热模组结构示意图；3A、实施例1柔性散热模组结构示意图；3B、实施例2柔性散热模组结构示意图；3C实施例3柔性散热模组结构示意图；

图4是本实用新型实施例1中柔性导热组件结构示意图；

图5是图4中风扇组件的立体分解图；

图6是本实用新型多层石墨导热带、第一垫块、第二垫块及隔板几部分的配合示意图；

图7是本实用新型壳体的结构示意图；7A、适用于实施例1的壳体的结构示意图；7B、适用于实施例2的壳体的结构示意图；7C、适用于实施例3的壳体的结构示意图；

图8是本实用新型的风扇罩结构示意图；

图9是本实用新型多层石墨导热带的压紧结构示意图：9A、适用于第一实施例和第二实施例的第一角度的结构示意图；9B、适用于第一实施例和第二实施例的第二角度的结构示意图；9C、适用于第三实施例的结构示意图；

图10本实用新型多层石墨导热带的立体分解图；

图11是图10中下层绝缘膜的结构示意图；

图12是图10中胶层结构示意图；

图13图10中石墨膜结构示意图；

图14是本实用新型隔板结构示意图：14A1、适用于第一实施例的第一角度的结构示意图；14A2、适用于第一实施例的第二角度的结构示意图；14B1、适用于第二实施例的第一角度的结构示意图；14B2、适用于第二实施例的第二角度的结构示意图；

图15是本实用新型第一垫块的结构示意图：15A1、适用于第一实施例的第一角度的结构示意图；15A2、适用于第一实施例的第二角度的结构示意图；15B2、适用于第二实施例的第一角度的结构示意图；15B2、适用于第二实施例的第二角度的结构示意图。

图16是本实用新型第二垫块的结构示意图：16A1、适用于第一实施例的第一角度的结构示意图；16A2、适用于第一实施例的第二角度的结构示意图；16B2、适用于第二实施例的第一角度的结构示意图；16B2、适用于第二实施例的第二角度的结构示意图。

具体实施方式

下面结合图并通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。

实施例1：

如附图1、2所示为薄型电子设备结构。整个薄型电子设备100主要由两部分组成，分别为触控屏组件1和壳体组件200。其中壳体组件主要由主板2、第一导电密封垫3、第一连接器4、触摸控制板5、第二导电密封垫6、第二连接器7、滤波器8以及柔性散热模组300几个部分组成。

如附图3A所示，柔性散热模组主要由4部分组成，分别为壳体9、导电密封圈A10、导电密封圈B11、换热组件400。其中，如附图4所示，换热组件包括风扇组件500和柔性导热组件600这两部分。如附图5所示，风扇组件主要包括风扇罩12、导电密封圈C13、风机14。如附图6所示，柔性导热组件主要包括多层石墨导热带15、隔板16、第一垫块17、第二垫块18这四部分。

如附图2、3A、7A、15A1、15A2、16A1、16A2所示，主板所需换热的电子元器件的位置分别与第一垫块的上端凸台17-1上的B面(即上端面)、第二垫块的A面(即上端面)以及壳体的C面相对应。

如附图3A、6、7A、9A、9B、15A1、15A2、16A1、16A2所示，在柔性散热模组的吸热端，第一垫块的凸台阵列17-2、第二垫块凸台阵列18-1分别与多层石墨导热带的第一组通孔阵列15-3和第二组通孔阵列15-2对应，且第一垫块的凸台阵列、第二垫块的凸台阵列分别穿过多层石墨导热带的第一组通孔阵列和第二组通孔阵列，使得第一垫块的C面、第二垫块的B面均与多层石墨导热带的A面接触，其间隙可采用界面导热材料填充；第一垫块的凸台阵列的侧立面、第二垫块的凸台阵列的侧立面分别与多层石墨导热带的第一组通孔阵列和第二组通孔阵列的侧立面相接触，其间隙可采用界面导热材料填充。由于第一垫块的凸台阵列、第二垫块的凸台阵列的高度与多层石墨导热带的自然厚度或压缩厚度相同，使得第一垫块的D面、第二垫块的C面与壳体的B面紧密接触，同时多层石墨导热带的B面中与第一垫块的C面、第二垫块的B面相重叠的区域能够与壳体的B面紧密接触，其间隙可采用界面导热材料填充。在第一垫块的两端设置螺钉孔17-3、在第二垫块的边部四角设置螺钉孔18-2，在螺钉孔内安装螺钉，实现两垫块、多层石墨导热带和壳体的固定连接。

如附图3A、7A、9A、9B、10、11所示，在壳体上设置有第一处螺钉座9-1、第二处螺钉座9-2和第三处螺钉座9-5。多层石墨导热带上的定位圆孔15-4与壳体的第二处螺钉座和第二处螺钉座相配合，限制多层石墨导热带平面方向的位移；同时将多层石墨导热带中多层复合石墨15-D底部的绝缘膜A面的阴影区域与壳体的B面粘接在一起，能够有效限制多层石墨导热带垂直于平面方向的位移。

如附图3A、6、7A、9A、9B、14A1、14B1所示，隔板的凸台阵列16-2穿过多层石墨导热带散热端的通孔阵列15-1，使得隔板的D面与多层石墨导热带的A面接触，其间隙可采用界面导热材料填充；隔板的中凸台阵列的侧立面与多层石墨导热带中通孔阵列的侧立面相接触，其间隙可采用界面导热材料填充。由于隔板的凸台阵列的高度与多层石墨导热带的自然厚度或压缩厚度相同，同时多层石墨导热带的B面中与隔板的D面相重叠的区域能够与壳体的A面紧密接触，其间隙可采用界面导热材料填充；隔板的E面与壳体的A面接触紧密接触，其间隙可采用界面导热材料填充。隔板与壳体之间的间隙通过导电密封圈A和导电密封圈B填充，进行密封，以满足电磁兼容和密封性要求，在隔板的进风口的四边部和出风口的两边部设置有定位圆孔16-4，与壳体上对应位置的螺钉座配合，对隔板进行平面限位。

如附图3A、4、5、8、14A1、14B1所示，风扇罩与隔板之间间隙采用导电密封圈C进行填充，风扇罩与隔板之间形成的空间与外界环境连通，同时与薄型电子设备内部空间隔开，以满足电磁兼容和密封性要求。风扇罩的风扇区域12-2用于安装风机，隔板上的进风口16-3、导电密封圈A、壳体的进风口9-3、风机共同组成进风腔室；风腔壁面12-1、散热翅片16-1、隔板的A面、隔板的出风口16-5、壳体的出风口9-4共同组成柔性散热模组的冷端。

如附图9A、9B、10、11、12、13所示，多层石墨导热带的最上层和最下层分别为上层绝缘膜15-D-4和下层绝缘膜15-D-1，多层石墨导热带的中间区域则是由胶层15-D-2和石墨层15-D-3交错层叠而成，石墨膜的厚度可选择10～50μm，层叠数量可以根据换热需求选择5～100层。胶层、上层绝缘膜和下层绝缘膜与三组通孔阵列重叠区域为通孔，故在层叠过程中，多层石墨导热带形成3处局部非备胶区域15-D-3-1，在安装时可利用隔板、第一垫块、第二垫块将多层石墨导热带压紧，消除石墨膜之间的间隙，有效降低石墨膜层间的热阻，提高多层石墨导热带的换热性能。

本实用新型提供的柔性散热模组运行过程如下。主板所需换热的电子元器件所产生的热量通过界面导热材料首先传递至第一垫块的B面、第二垫块的A面以及壳体的C面，其中界面导热材料可以为导热膏、导热硅脂、石墨、金属及其复合材料等。其中传递至第一垫块的B面、第二垫块的A面的热量在第一垫块、第二垫块中进行分流，一部分热量通过该两组凸台阵列的侧立面传递至多层石墨导热带，热量利用多层石墨导热带从吸热端扩散至散热端，然后经过隔板的D面和第三组凸台阵列传递至翅片表面，风机从外界环境引入冷却空气，经柔性散热模组的冷端将传递至翅片表面的热量携至壳体出风口，并排出至外界环境，此为该实施例的主要散热途径；另一部分热量则是利用第一垫块的D面、第二垫块的C面传递至壳体的B面，同时与传递至壳体的C面的热量一同在壳体的B面进行扩散，最终耗散至外部环境，此为辅助散热途径。

实施例2：

本实施例中柔性散热模组运行过程与实施例1基本相同，但结构形式略有差别。

如附图3B、7B、14B1、14B2、15B1、15B2、16B1、16B2所示，与本实用新型提供的实施案例1相比，本实用新型提供的实施案例2中取消了本实用新型提供的实施案例1中的隔板上的凸台阵列、第一垫块上的凸台阵列和第二垫块上的凸台阵列，与上述凸台阵列相对应的壳体的位置具有相应的凸台阵列9-6、凸台阵列9-7、凸台阵列9-8。安装方式和使用效果与本实用新型提供的实施案例1基本相同。

实施例3：

如附图3C、7C、9C、14B1、14B2、15B1、15B2、16B1、16B2所示，与本实用新型提供的实施案例1和实施案例2相比，通过改变多层石墨导热带尺寸布局，充分利用多层石墨导热带快速热扩散作用，将柔性散热模组热端热量快速分摊至整个平面，利用凸台阵列9-8与通孔阵列15-1之间的紧密接触，将热量通过壳体的壁面传递至外部环境，从而取消了实施案例1和实施案例2中的风扇组件和隔板，进而实现节能降噪。

尽管为说明目的公开了本实用新型的实施例和图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本实用新型及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本实用新型的范围不局限于实施例和图所公开的内容。

Claims (6)

1.一种用于薄型电子设备上的柔性散热模组安装结构，其特征在于：柔性散热模组为电子设备的壳体组件的一部分，安装在主板与壳体之间，柔性散热模组包括柔性导热组件，所述柔性导热组件包括多层石墨导热带、第一垫块和第二垫块；

所述多层石墨导热带的最上层和最下层分别为上层绝缘膜和下层绝缘膜，多层石墨导热带的中间区域由胶层和石墨膜交错层叠而成；多层石墨导热带的一端为吸热端，另一端为散热端；所述第一垫块和第二垫块设在多层石墨导热带的吸热端的上方，并压紧多层石墨导热带，使吸热端对应的下层绝缘膜部位与壳体的对应区域压紧接触；第一垫块的上端面和第二垫块的上端面与主板接触；多层石墨导热带的散热端与壳体远离主板的区域形成面接触；在多层石墨导热带上对应于壳体内的加强筋部位设置有避让拱起部。

2.根据权利要求1所述的用于薄型电子设备上的柔性散热模组安装结构，其特征在于：在多层石墨导热带的吸热端和散热端均设置有一组或多组通孔阵列，在壳体上对应于每处通孔阵列的位置均设置有一组凸台阵列，通孔阵列与凸台阵列形成等深一一插装配合，在配合间隙内填充有界面导热材料。

3.根据权利要求1所述的用于薄型电子设备上的柔性散热模组安装结构，其特征在于：柔性散热模组还包括隔板和风扇组件；

所述隔板上位于两端的部位设置有进风口和出风口，进风口和出风口之间为导热带压紧作用段，在导热带压紧作用段的上端制有散热翅片，导热带压紧作用段的下端面与多层石墨导热带的散热端压紧接触；隔板上的进风口和出风口分别与设置在壳体上的进风口和出风口对正，且在隔板的进风口与壳体的进风口的配合部位之间及在隔板的出风口与壳体的出风口的配合部位之间均设置有导电密封圈；

所述风扇组件包括风扇罩和风机，风扇罩的外轮廓形状与隔板的外轮廓形状一致，风扇罩固定安装在隔板的上端，在两者的连接部位之间设置有导电密封圈，所述风机固定安装在风扇罩上与隔板的进风口对正的位置，使风扇罩与隔板之前形成风腔室。

4.根据权利要求3所述的用于薄型电子设备上的柔性散热模组安装结构，其特征在于：在多层石墨导热带的吸热端设置有两组通孔阵列，在多层石墨导热带的散热端设置有一组通孔阵列，在第一垫块和第二垫块的下端各设置有一组凸台阵列，在隔板的导热带压紧作用段的下端设置有一组凸台阵列；第一垫块和第二垫块上的凸台阵列分别与多层石墨导热带的吸热端的两组通孔阵列形成等深插装配合，且在配合间隙内填充有界面导热材料；隔板上的凸台阵列与多层石墨导热带的散热端上的通孔阵列形成等深插装配合，且在配合间隙内填充有界面导热材料。

5.根据权利要求3所述的用于薄型电子设备上的柔性散热模组安装结构，其特征在于：在多层石墨导热带的吸热端设置有两组通孔阵列，在多层石墨导热带的散热端设置有一组通孔阵列，在壳体上对应于三组通孔阵列的没处位置均设置有一组凸台阵列，三组凸台阵列与三组通孔阵列形成一一等深插装配合，且在配合间隙内填充有界面导热材料。

6.根据权利要求1所述的用于薄型电子设备上的柔性散热模组安装结构，其特征在于：

在多层石墨导热带上设置有多处定位圆孔，在壳体上设置有多处螺钉座，多个定位圆孔与多个螺钉座一一套装配合，形成对多层石墨导热带的平面限位，在第一垫块上和第二垫块上均设置有螺钉孔，通过安装在螺钉孔和对应螺钉座上的螺钉，使多层石墨导热带与壳体形成压紧接触。

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