JP2017511646A - モバイル端末 - Google Patents

Abstract

本発明の実施形態は端末技術の分野に関し、チップの放熱効果を改善し、チップの温度を下げることのできるモバイル端末を開示する。モバイル端末は回路基板を備え、モバイル端末の第１の表面上にチップが配置され、モバイル端末の第２の表面に溝が設けられる。モバイル端末は更にヒートパイプを備える。ヒートパイプは溝内に配置され、ヒートパイプの一端は回路基板の側壁又は回路基板の側壁の外にまで延在する。

Description

本発明は、端末技術の分野に関し、特に、モバイル端末に関する。

現在、携帯電話や無線広域ネットワークカード等のモバイル端末がより一般的になり、より高いインテリジェンス、高集積化、より強力な機能の傾向に向かって発展するにつれて、モバイル端末に用いられるチップが動作するクロックレートはますます高くなっており、よって、チップのデータ処理能力をより強力にすることができる。チップ技術の一定の進歩により、チップは動作プロセスにおいてより多くの熱を発生するので、端末用の熱設計に多くの課題をもたらしている。

従来技術では、一般に、チップとチップのシールドケースとの間に熱伝導層が配置される。チップで発生した熱は、熱伝導層によってシールドケースに伝導され、そして、金属製のシールドケースの熱伝導効果により消散される。こうしてチップの放熱性を達成し、チップ周辺の温度を低下させる。

本発明の実施中に、本発明者は、熱パッドとシールドケースのサイズと熱伝導性能によって制限されることで、チップの放熱効果が十分ではないことを発見した。

本発明によって解決される技術的課題は、チップの放熱効果を改善し、チップの温度を下げることのできるモバイル端末を提供することである。

上述の技術的課題を解決するために、本発明によって提供されるモバイル端末では以下の技術的解決策を採用する。

モバイル端末は回路基板を備える。前記回路基板の第１の表面上にチップが設けられ、回路基板の第２の表面に溝が設けられる。モバイル端末は更に、
ヒートパイプであって、ヒートパイプの一端が溝内に埋設され、ヒートパイプの他端が回路基板の側壁から突出し、又は回路基板の側壁と面一である、ヒートパイプ、
を備える。

第１の可能な実施方式では、ヒートパイプの前記一端がチップの下方まで延在するように、溝はチップの下方まで延在する。

第２の可能な実施方式では、溝の深さは、回路基板の厚さの半分以下である。

第１の可能な実施方式に関して、第３の可能な実施方式では、モバイル端末は更に、
溝内に位置する熱パッドであって、チップとヒートパイプとの間に位置する、熱パッド、
を備える。

第４の可能な実施方式では、ヒートパイプは矩形断面を有する。

第５の可能な実施方式では、モバイル端末は更に、回路基板上に位置し、チップを被覆するシールドケース、を備える。

第６の可能な実施方式では、モバイル端末は更に、ヒートパイプ、シールドケース、チップ及び回路基板を被覆する筐体、を備える。

本発明の実施形態の技術的解決策では、モバイル端末の回路基板の第１の表面上にチップが配置され、回路基板の第２の表面に溝が設けられ、溝内にヒートパイプが配置され、ヒートパイプの一端が回路基板の側壁又は回路基板の側壁の外まで延在する。よって、チップで発生した熱を、ヒートパイプを介して回路基板の外側に伝導することができる。このようにして、チップ周囲の温度を効果的に低下させることができ、それによってモバイル端末全体の温度を低下させることができる。加えて、リーク電流が低減され、チップの電力消費が低減されることにより、モバイル端末全体の電力消費が更に低減される。

本発明の実施形態に係るモバイル端末の内部構造の第１の概略図である。 本発明の実施形態に係るモバイル端末の内部構造の第２の概略図である。 本発明の実施形態に係る図１の第１の分解図である。 本発明の実施形態に係る図１のＡ−Ａ’に沿った第１の概略断面図である。 本発明の実施形態に係る図１の第２の分解図である。 本発明の実施形態に係る図１のＡ−Ａ’に沿った第２の概略断面図である。

以下、本発明の実施形態において添付図面を参照しながら、本発明の実施形態における技術的解決策を説明する。明らかながら、説明される実施形態は本発明の実施形態の一部であり全部ではない。当業者が本発明の実施形態に基づいて創意工夫なく得た他の実施形態は、全て本発明の保護範囲に包含されるものとする。

図１、図３及び図４に示されるように、本発明の実施形態は、回路基板１を備えるモバイル端末を提供する。回路基板１の第１の表面上にはチップ２が配置され、回路基板１の第２の表面には溝３が設けられる。モバイル端末は更に、
ヒートパイプ４であって、ヒートパイプ４の一端が溝３内に埋設され、他端が回路基板１の側壁から突出する、ヒートパイプ、
を備える。

ヒートパイプの両端の温度が大きく異なり熱が迅速に伝導されるように、ヒートパイプ４は蒸発冷却を利用する。ヒートパイプは一般に、エンベロープ、芯及びエンドキャップで構成される。ヒートパイプの内部は負圧状態まで排出され、適切な液体で満たされる。このような液体は低沸点を有し、揮発性である。パイプ壁は、毛細管状の多孔性材料から形成される芯を備える。ヒートパイプ４の一端は蒸発端であり、他端は凝縮端である。ヒートパイプの一端が加熱されると、毛細管内の液体は急速に蒸発する。蒸気は、小さな圧力差の下で他端に流れ、熱を放出し、再び液体に凝縮する。そして、液体が毛管力の作用下で、多孔性材料に沿って蒸発端まで戻る。このような循環が継続すると、ヒートパイプ４の一端から他端に熱が移る。循環が急速に起こるので、熱を絶え間なく外部に伝導することができる。

具体的には、本発明の本実施形態では、回路基板１の第１の表面上にチップ２が配置され、回路基板１の第２の表面に溝３が設けられ、溝３はチップ２付近まで延在する。溝３内にはヒートパイプ４が配置され、ヒートパイプ４の一端は回路基板１の側壁の外まで延在する。ヒートパイプ４は、チップ２によって生じた熱を回路基板１外部の比較的低温の領域まで伝導することができ、よって、チップ２周囲の温度を効果的に低下させ、チップ２の熱放散効率を改善し、チップ２の温度を低下させる。

加えて、チップ２は、チップ２がその機能を実現できるようにする複数の電子デバイス（ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）トランジスタ等）と一体化されるので、チップ２の温度が上昇すると、ＭＯＳトランジスタのソースからドレインへのリーク電流が温度と共に指数関数的に増大し、チップ２の消費電力が増大してしまう。本発明の本実施形態では、チップ２の熱放散効率が改善され、チップ２周囲の温度が低下し、リーク電流が低減される。これはチップ２の電力消費を低減することと等価であり、よって、モバイル端末全体の電力消費が更に低減される。

加えて、図２に示されるように、本発明の本実施形態では、ヒートパイプ４は、回路基板１の側壁まで延在していればよい。このようにして、チップ２周囲の温度を低下させることができるだけでなく、モバイル端末の長さを短くすることもできる。

本発明の本実施形態の技術的解決策では、モバイル端末の回路基板の第１の表面上にチップが配置され、回路基板の第２の表面に溝が設けられ、溝内にヒートパイプが配置され、ヒートパイプの一端が回路基板の側壁又は回路基板の側壁の外まで延在する。よって、チップで発生した熱を、ヒートパイプを介して回路基板の外側に伝導することができる。このようにして、チップ周囲の温度を効果的に低下させることができ、それによってモバイル端末全体の温度を低下させることができる。加えて、リーク電流が低減され、チップの電力消費が低減されることにより、モバイル端末全体の電力消費が更に低減される。

図３に示されるように、一般に、溝３の深さは、回路基板１の実際の厚さに応じて設定される。回路基板１の厚さは一般に０．６ｍｍ〜１ｍｍの範囲であるので、溝３の深さは、溝３が設けられる回路基板の強度及び剛性を確保するために、回路基板１の厚さの半分以下であるべきである。

矩形断面、好ましくは比較的扁平な矩形断面を有するヒートパイプ４が選択されてよい。この場合、ヒートパイプ４と協働する溝３の深さを比較的小さくすることができ、回路基板１のより良好な強度及び剛性を確保することができる。加えて、比較的大きな幅を有するヒートパイプが選択されてよく、チップ２の放熱効果を確保することができる。

しかしながら、現在の開発動向はモバイル端末の軽量化と薄型化に向かっているので、モバイル端末内部のコンポーネントの厚さもそれに応じて薄くなる。回路基板１の厚さが比較的小さい場合には、ヒートパイプ４の厚さと回路基板１の厚さには小さな差がある。この場合はまだ、ヒートパイプ４と協働する溝３の深さが回路基板１の厚さの半分以下であることが保証される必要がある。図１、図２及び図４に示されるように、ヒートパイプの一部は、回路基板１の第２の表面から突出する。

例えば、モバイル端末の回路基板１は、０．６５ミリの厚さを有し、１０層基板構造である。０．５ｍｍの厚さ及び１００ｍｍの長さを有するヒートパイプ４が選択されてよい。回路基板１の溝３の深さは、回路基板１の厚さの半分を超えてはならないので、溝３は、回路基板１の第２の表面に形成されてよい。溝３は０．２ｍｍの深さを有し、回路基板１の側面から、第２の表面のチップ２に対応する位置まで延在する。この場合、ヒートパイプ４は、回路基板１の第２の表面から０．３ｍｍ突出する。

本発明の本実施形態では、溝３は、フライス機を用いて形成されてもよいし、レーザー法を用いて形成されてもよい。なお、レーザー法は、銅で被覆されていない回路基板１にのみ適用可能であり、レーザーを透過しない材料が層間に配置される必要がある。例えば、上述の１０層基板構造の回路基板１の場合、溝３がレーザーを用いて構造の第１〜第３層のみに形成された場合、レーザーを透過しない材料は構造の第３層と第４層の間に配置されてよい。

更に、図５又は図６に示されるように、チップ２の熱放散効率を改善するために、本発明のモバイル端末は、
溝３内に位置する熱パッド５であって、チップ２とヒートパイプ４との間に位置する、熱パッド５、
を備えてよい。

図５と図３とを比較すると分かるように、熱パッド５を配置するために、熱パッド５に対応する空間は溝３内に形成される。

熱パッド５は、高性能の熱伝導性ギャップ充填材料からなり、主に、電子デバイスとヒートシンク又は電子機器の筐体との間の伝送界面に用いられ、良好な粘着性、良好な柔軟性、優れた圧縮性能、優れた熱伝導性を有する。

本発明の本実施形態の技術的解決策では、図５及び図６に示されるように、ヒートパイプ４とチップ２との間に熱パッド５が配置され、チップ２からヒートパイプ４に熱を伝導する。よって、チップ２の放熱効率を更に改善し、チップ２の温度を低下させることができる。

更に、本発明の本実施形態の技術的解決策では、モバイル端末は更に、
回路基板１上に位置し、チップ２を被覆するシールドケースと、
ヒートパイプ４、シールドケース、チップ２及び回路基板１を被覆する筐体等の構造と、
を備える。

上述の説明は本発明の具体的な実施方式に過ぎず、本発明の保護範囲を限定するものではない。当業者が本発明で開示された技術的範囲内で容易に把握できる任意の変形又は置換は、本発明の保護範囲に包含されるものとする。したがって、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲の保護範囲に従うものとする。

本発明の実施中に、熱パッドとシールドケースのサイズと熱伝導性能によって制限されることで、チップの放熱効果が十分ではないことが発見された。

Claims (7)

1. 回路基板を備えるモバイル端末であって、
   前記回路基板の第１の表面上にチップが配置され、前記回路基板の第２の表面に溝が設けられ、
   前記モバイル端末は更に、
   前記溝内に配置されたヒートパイプであって、前記ヒートパイプの一端は前記回路基板の側壁又は前記回路基板の側壁の外にまで延在する、ヒートパイプ、
   を備える、モバイル端末。
2. 前記溝は前記チップの下方まで延在する、
   請求項１に記載のモバイル端末。
3. 前記溝の深さは、前記回路基板の厚さの半分以下である、
   請求項１又は２に記載のモバイル端末。
4. 前記溝内に位置する熱パッドであって、前記チップと前記ヒートパイプとの間に位置する、熱パッド、
   を更に備える、請求項２に記載のモバイル端末。
5. 前記ヒートパイプは矩形断面を有する、
   請求項１に記載のモバイル端末。
6. 前記回路基板上に位置し、前記チップを被覆するシールドケース、
   を更に備える、請求項１に記載のモバイル端末。
7. 前記ヒートパイプ、前記シールドケース、前記チップ及び前記回路基板を被覆する筐体、
   を更に備える、請求項１に記載のモバイル端末。

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