JP2022099258A - 電子装置とともに使用するための信号伝達ルーティングを有する熱管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】電子装置とともに使用するための信号伝達ルーティングを有する熱管理システムが開示される。【解決手段】電子装置は、第1の電子コンポーネントおよび第2の電子コンポーネントを収容するための筐体を含む。回路基板は、筐体内に位置される。回路基板は、回路基板によって担持されたプロセッサと第1の電子コンポーネントとを通信上結合するための第1の信号経路を含む。熱伝導性構造が回路基板に隣接して位置される。熱伝導性構造は、プロセッサによって生成された熱を放散させる。熱伝導性構造は、プロセッサと第2の電子コンポーネントとを通信上結合する第2の信号経路の少なくとも一部を担持する。【選択図】図２

Description

本開示は、概括的には電子装置に関し、より詳細には、電子装置とともに使用するための信号伝達ルーティングを有する熱管理システムに関する。

電子装置は、最適な効率を維持するよう熱条件を管理するために、熱システムを使用する。熱条件を管理するために、電子装置は、使用中に電子装置の電子コンポーネントを冷却する熱冷却システムを使用する。

本開示の教示に従って構成された例示的な熱管理システムを有する例示的な電子装置である。

図1の線2-2に沿った図1の例示的な電子装置の断面図であり、本明細書に開示される例示的な熱管理システムを示す。

本明細書に開示される別の例示的な熱管理システムの断面図である。

本明細書に開示される別の例示的な熱管理システムの断面図である。

さらに別の例示的な熱管理システムの断面図である。

本明細書に開示される熱管理システムを実装できる例示的な熱伝導性構造の平面図である。

本明細書に開示される例示的な熱管理システムとともに使用するために構成された例示的な回路基板の平面図である。

本明細書に開示された例示的な熱管理システムとともに使用するために構成されていない例示的な回路基板の正面図である。

図面は、同縮尺ではない。一般に、同じ参照番号は、図面および添付の書面による説明の全体を通じて、同じまたは類似の部分を参照するために使用される。接続の言及（たとえば、取り付けられた、結合された、接続された、結び合わされた）は、広義に解釈されるべきであり、特に断らない限り、要素の集まりの間での中間部材および要素間の相対的な動きを含んでいてもよい。よって、接続の言及は、必ずしも2つの要素が直接接続され、互いに固定した関係にあると推論するわけではない。

本明細書において、記述子「第1」、「第2」、「第3」等は、別個に言及されうる複数の要素またはコンポーネントを特定する際に使用される。特に断りがあったり、あるいは使用の文脈に基づいて理解されたりするのでない限り、これらの記述子は、優先順、物理的順序、またはリストにおける配列、あるいは時間的順序の意味をもたせることは意図されておらず、開示された例を理解しやすくするために、複数の要素またはコンポーネントを別個に言及するためのラベルとして使用されるに。いくつかの例では、記述子「第1」が、詳細な説明におけるある要素を言及するために使用されることがあるが、同じ要素が請求項では「第2」または「第3」のような異なる記述子を用いて言及されることがある。そのような場合、かかる記述子は、単に複数の要素またはコンポーネントへの言及を容易にするために使用されていることが理解されるべきである。

電子装置（たとえば、ラップトップ、タブレットなど）の動作中に、プロセッサ、グラフィックカード、および／またはバッテリーのような、装置の本体または筐体内に配置されたハードウェア・コンポーネントは、熱を発生する。電子装置のハードウェア・コンポーネントによって発生される熱のため、一つまたは複数の電子コンポーネントの温度が、それらの電子コンポーネントの動作温度限界を超える可能性がある。

ハードウェア・コンポーネントの過熱を防止するため、電子装置は、電子装置から熱を放散するための熱管理システムを含む。例示的な熱管理システムは、能動冷却システムまたは受動冷却システムを含むことができる。受動冷却システムは、しばしば、電力が約10ワットを超えないプロセッサとともに使用される。電力が10ワットを超えるプロセッサは、これらのプロセッサを所望の動作温度を下回るように効果的に冷却するために、しばしば能動冷却システムを必要とする。

能動冷却システムは、流体の流れの速度を増加させるために強制対流法を採用する。これは熱除去の速度を増加させる。たとえば、電子装置の本体内で発生した熱または熱い空気を排気し、電子装置を冷却するために、能動冷却システムは、ファンまたはブロワー、強制液体、熱電冷却器などの外部装置を使用することが多い。

受動冷却システムは、放射および対流熱伝達を増加させる（たとえば、最大化する）ために、ヒートシンクおよび／またはヒートスプレッダーを利用することによって、自然対流および熱放散を採用する。たとえば、受動冷却システムは、他の場合に電子装置の筐体から熱を排出するよう空気流を強制するファンまたはブロワーのような外部装置を使用しない。代わりに、受動冷却システムは、電子コンポーネントと電子装置の外表面または外皮との間の熱伝達経路を提供するために、材料特性に依拠する。受動冷却システムは、能動冷却システムよりも著しく安価であり、動作するために電力を必要とせず、スペースを節約する利点を提供する。

受動冷却システムは、スペースを節約する利点を提供するが、電子装置はしばしば、比較的薄い回路基板および／または小さなx-y基板アーキテクチャーを使用して、より小さな形状因子を提供する。プリント回路基板のサイズを小さくすると、プリント回路基板上で信号伝達経路（たとえば、トレース）をルーティングするための製造の複雑さが増す。プリント回路基板の密な通信領域は、（たとえば、隣接するトレースまたは信号経路の間の）比較的狭い信号経路を提供し、そのことは、回路基板の密な信号処理領域をもたらす。電子システムがより複雑になり、電気システム内の電気インターフェースがより高い周波数で動作するようになるにつれて、密な信号処理領域（たとえば、ファン・モジュールに隣接するもの）は、隣接する信号経路間のクロストークまたは望ましくない信号クロスオーバーを引き起こしうる。たとえば、クロストークは、別の信号と干渉する1つの信号によって誘起されるノイズであってもよく、これは電子装置の性能を低下させる。結果として、狭いおよび／またはタイトな信号経路ルートをもたらす、より薄い基板およびより小さいx-y回路基板アーキテクチャーは、信号の完全性の損失を引き起こし、それによって、電子装置の性能を低下させる。さらに、密な信号経路を軽減するために回路基板上に形成される複数の層は、選択肢ではない。複数層をもつ回路基板は基板の厚さ（たとえば、z方向）を増し、所望の厚さを超えることがあり、および／または、電子装置の所望される全体的な厚さ（たとえば、z方向）に影響を及ぼしうるからである。

回路基板は、しばしば、中央処理装置（たとえば、CPU）の近くに、限定されたルーティング・スペースを有する。回路基板上の信号経路は、スペースを消費し、よって、しばしば、そのようなスペース要件は、特にモバイル装置において、基板サイズの小型化および／またはバッテリー・サイズの最大化のための制限を設定する。回路基板上にいくつかの層が設けられる場合、プリント基板の厚さまたは高さが増加する。よって、既知の信号ルーティング・スペース構成は、しばしば、他の性能メトリック（たとえば、バッテリー寿命、サイズ性能など）および／または電子装置の全体的な寸法特性を制限する。

本明細書に開示されるいくつかの例示的な装置は、信号処理と組み合わせて受動冷却を提供する。本明細書に開示される例示的な受動冷却システムは、物理的な熱伝達経路（たとえば、電子装置の一つまたは複数の電子コンポーネントと電子装置の外皮との間の）および電気信号経路（たとえば、電子装置の電子コンポーネントとプロセッサとの間）を提供する。具体的には、受動冷却システムの一つまたは複数の構造は、回路基板の信号処理経路のためのスペースを増加させるために、信号ルーティング経路（たとえば、トレース）を含む。受動冷却システムの一つまたは複数の構造上に信号ルーティング経路を設けることにより、回路基板上の信号密度および／または輻輳が低減し、中央処理装置への信号経路の決定的に重要なルーティングのために回路基板上の追加的なスペースを提供する。たとえば、高速データおよび／または他のI/Oコンポーネント信号伝達経路は、回路基板の代わりに、熱管理システムの一つまたは複数の構造を介してルーティングされることができる。そのようなルーティングは、中央処理装置またはプロセッサに隣接して提供されることができ、それは、回路基板上に、より多くのスペースを提供する。

図1は、本開示の教示に従って構築された例示的な電子装置100である。図示された例の電子装置は、たとえばラップトップのようなパーソナルコンピューティング装置である。図示された例の電子装置100は、ヒンジ106を介して第2の筐体104に結合された第1の筐体102を含む。ヒンジ106は、第2の筐体104が、第1の筐体102に対して、格納位置（たとえば、第2の筐体104が第1の筐体102と整列されるまたは平行になっている）と図1に示される開放位置（たとえば、第2の筐体104が第1の筐体102に対して非平行である）との間で、回転または折り畳みを可能にする。開放位置では、第2の筐体104は、第1の筐体102に対してヒンジ106のまわりに、所望の視角まで回転することができる。

第1の筐体102および／または第2の筐体104は、電子装置100の電子コンポーネント108を収容および／または担持する。たとえば、図示された例の電子コンポーネント108は、キーボード110およびトラックパッド112、I/Oコネクタ114（たとえば、ユニバーサルシリアルバス（USB）114a、イーサネットコネクタ114b等）、ディスプレイ116、カメラ118、スピーカー120およびマイクロフォン122を含む。他の電子コンポーネント108は、グラフィックカード、バッテリー、発光ダイオード、メモリ、記憶ドライブ、アンテナなどを含むことができるが、これらに限定されない。たとえば、第1の筐体102は、ディスプレイ116、カメラ118、スピーカー120、およびマイクロフォン122を収容する。図示された例の第2の筐体104は、ユーザー入力を可能にするために第2の筐体104を介して露出されるキーボード110およびトラックパッド112、I/Oコネクタ114を収容する。

図示された例示的な電子装置100はラップトップであるが、いくつかの例では、電子装置100は、タブレット（たとえば単一の筐体をもつ）、デスクトップコンピュータ、モバイル装置、携帯電話、スマートフォン、ハイブリッドまたはコンバーチブルなPC、パーソナルコンピューティング（PC）装置、サーバー、モジュール式コンピューティング装置、デジタル写真フレーム、グラフィック電卓、スマートウオッチ、および／または受動冷却を使用する他の電子装置であってもよい。

図2は、図1の線2-2に沿った図2の例示的な電子装置100の断面図である。図2を参照すると、図示された例の電子装置100は、本明細書に開示される例示的なハードウェア・コンポーネント・アセンブリ200を含む。図示された例の第2の筐体104（図1）は、ハードウェア・コンポーネント・アセンブリ200を担持する。いくつかの例では、補助または二次ハードウェア・コンポーネントおよび熱管理システム・アセンブリは、第1の筐体102によって配置および／または担持できる。

図示された例のハードウェア・コンポーネント・アセンブリ200は、プロセッサ204（たとえば、システムオンチップ（SOS））が結合される回路基板202（たとえば、プリント回路基板（PCB））を含む。回路基板202は、一つまたは複数の回路コンポーネント206（たとえば、抵抗器、トランジスタ、コンデンサ、ダイオード、インダクタ、集積回路など）を支持する。図示された例のプロセッサ204は、10ワットの電力を超えない。しかしながら、いくつかの例では、プロセッサ204は10ワットの電力を超えることができる。図示された例のプロセッサ204は、回路基板202と、熱管理システム210の熱伝導性構造208との間に位置される。具体的には、プロセッサ204は、第2の表面214（たとえば、第2の水平または平坦な表面）と反対側の回路基板の第1の表面212（たとえば、第1の水平または平坦な表面）と、熱伝導性構造208の第2の表面218（たとえば、第2の水平または平坦な表面）と反対側の熱伝導性構造208の第1の表面216（たとえば、第1の水平または平坦な表面）との間に位置する。図示された例の回路基板202の第1の表面212は、熱伝導性構造208の第1の表面216のほうに向けられる（たとえば面する）。換言すれば、図示された例のプロセッサ204は、回路基板の第1の表面212と熱伝導性構造208の第1の表面216との間に挟まれている。たとえば、プロセッサ204の第1の側220は、回路基板202の第1の表面212と直接係合し、第1の側220とは反対側のプロセッサ204の第2の側222は、熱伝導性構造208の第1の表面216と直接係合する。こうして、回路基板202（たとえば、その第1の表面212）と熱伝導性構造（たとえば、その第1の表面216）との間のギャップまたはスペース224は、しばしば、プロセッサ204の高さ226（たとえば、z方向）によって決定される。

回路基板202上に形成される信号ルーティングの数を減らすために、図示された例の例示的なハードウェア・コンポーネント・アセンブリ200は、信号ルーティングの少なくとも一部を回路基板202と熱伝導性構造208との間で分離する。信号ルーティングを分離するために、例示的なハードウェア・コンポーネント・アセンブリ200は、回路基板202によって支持または担持される第1の信号経路230と、熱伝導性構造208によって支持または担持される第2の信号経路232の少なくとも一部とを含む。いくつかの例では、第2の信号経路232は、プロセッサ204からの一つまたは複数の出発信号ルーティングであることができる。いくつかの例では、第2の信号経路232は、プロセッサ204への一つまたは複数の戻り信号ルーティングであることができる。いくつかの例では、第1の信号経路230は、プロセッサ204からの出発信号ルーティングのための信号経路を提供し、第2の信号経路232は、プロセッサ204への戻り信号ルーティングを提供する。図2の示される例は、単一の第1の信号経路および単一の第2の信号経路を示す。しかしながら、第1の信号経路230は、回路基板202上に形成された複数の第1の信号経路を含むことができ、第2の信号経路232は、熱伝導性構造208上に形成された複数の第2の信号経路を含むことができる。

プロセッサ204と電子コンポーネント108（たとえば、図1）および／または電子装置100の回路コンポーネント206とを通信上および／または電気的に結合する（たとえば、通信上結合する）ために、図示された例の回路基板202は、第1の信号経路230を含む。図示された例の第1の信号経路230は、伝導性材料（たとえば、銅、アルミニウム、金など）から構成されるトレース234である。具体的には、トレース234は、回路基板202によって担持される。トレース234は、伝統的な回路基板（たとえば、プリント回路基板）製造技法および／またはプロセスを介して、回路基板202の諸層の上および／または間に形成できる。

図示された例の第1の信号経路230は、たとえば、ゲート信号、イーサネット信号などを含むが、それらに限定されない決定的に重要な信号経路を含むことができる。たとえば、図示された例の第1の信号経路230は、プロセッサ204と電子装置100の第1の電子コンポーネント236とを電気的におよび／または通信上結合する。たとえば、図示された例の第1の電子コンポーネント236は、イーサネットコネクタ114b（図1）である。いくつかの例では、第1の信号経路230は、プロセッサ204と、たとえばディスプレイ116、スピーカー120、マイクロフォン122などを含む他の電子コンポーネント108のうちの一つまたは複数とを、電気的におよび／または通信上結合することができる。図示された例の第1の電子コンポーネント236は、フレックスコネクタ238（たとえば、フレックストレースおよび／または他のコネクタ）を介して回路基板202のトレース234に結合される。

回路基板202上の信号経路および／またはルーティング・スペース（たとえば、決定的に重要な信号経路のための）を増加させるために、図示された例の熱伝導性構造208は、第2の信号経路232を含む。第2の信号経路232は、高速データ信号のためのルーティングおよび／またはプロセッサ204と電子コンポーネント108の一つまたは複数との間のルーティングを提供することができる。たとえば、図示された例の熱伝導性構造208は、プロセッサ204と電子装置100の第2の電子コンポーネント240とを通信上および／または電気的に結合するために、前記第2の信号経路232を含む。第2の信号経路232は、回路基板202上の信号のボトルネックおよび／または信号輻輳を低減するために、熱伝導性構造208によって担持される。言い換えると、第2の信号経路232は、普通なら回路基板202によって担持され、それにより回路基板202上の信号ルーティングを増加させるであろう。図示した例では、第2の電子コンポーネント240は、図1のカメラ118である。他の例では、第2の電子コンポーネント240は、電子装置100の電子コンポーネント108のうちの一つまたは複数（たとえば、第1の信号経路230を介してプロセッサ204に通信上結合されていない）であってもよい。たとえば、第2の電子コンポーネント240は、マイクロフォン122、スピーカー120、ディスプレイ116、および／または電子装置100の他の電子コンポーネントであってもよい。いくつかの例では、第2の信号経路232は、決定的に重要なおよび／または高速の信号経路（たとえば、イーサネット信号、ゲート信号など）の少なくとも一部をサポートするように構成することができる。

図示された例の第2の信号経路232は、熱伝導性構造208によって担持された第2のトレース242である。さらに、第2の信号経路232は、第2のトレース242を介して通信上および／または電気的に結合される回路コンポーネント244（たとえば、トランジスタ、集積回路、コンデンサ、抵抗器、インダクタ、ダイオードなど）を支持する。図示された例では、第2のトレース242は（たとえば、回路コンポーネント244も）、熱伝導性構造208の第1の表面216に取り付けられる。たとえば、図示された例の第2のトレース242および／または回路コンポーネント244は、たとえば接着剤246を介して熱伝導性構造208の第1の表面216に取り付けることができるフレキシブル回路基板上に形成できる。いくつかの例では、接着剤246は、熱伝導性接着剤でありうる。第2の信号経路232は、フレックスコネクタ248を介して第2の電子コンポーネント240に電気的におよび／または通信上結合する。いくつかの例では、第2のトレース242は、フレキシブル回路基板上に形成された場合、第2の電子コンポーネント240まで直接延在するように形成できる。いくつかの例では、第2の信号経路232（たとえば、第2のトレース242および／または回路コンポーネント244）は、レーザー直接焼結技術、加法的製造技術、および／または任意の他の適切なフレキシブル回路基板、プリント回路基板、トレース形成、および／または他の信号経路製造技法を介して、熱伝導性構造208の第1の表面上に形成できる。

いくつかの例では、絶縁層（たとえば、電気絶縁体、絶縁ペーストなど）が、熱伝導性構造208の第1の表面216と第2の信号経路232（たとえば、第2のトレース242、第2のトレース242を画定するフレキシブル回路など）との間に設けられてもよい。このようにして、熱伝導性構造が伝導性材料（たとえば、銅）で作られている場合、熱伝導性構造208は、第2の信号経路232に干渉しない（たとえば、その信号を劣化させない）。いくつかの例では、フィルムまたは接着剤の少なくとも一方が、電磁誘導に対してシールドするために、第2の信号経路232（たとえば、第2のトレース242）上に配置されることができる。

第2の信号経路232および／または第2のトレース242とプロセッサ204を通信で結合するために、図示された例の回路基板202は、接続信号経路250を含む。接続信号経路250は、回路基板202上に形成された接続トレース252であってもよい。接続信号経路250を介して第2の信号経路232とプロセッサ204とを電気的に結合するために、電子装置100はトレース・コネクタ254を使用する。たとえば、トレース・コネクタ254の第1の端部は第2の信号経路232（たとえば、第2のトレース242）に結合され、第1の端部の反対側の、トレース・コネクタ254の第2の端部は接続信号経路250に結合される。たとえば、図示された例のトレース・コネクタ254は、バネ・コネクタ（たとえば、フレックス‐回路基板コネクタ（flex-to-circuit board connector））である。いくつかの例では、第2の信号経路232は、ワイヤ、導電性構造、および／または第2のトレース242と接続トレース252を接続するための任意の他のブリッジもしくはコネクタを介して接続信号経路250に電気的に結合されることができる。たとえば、いくつかの例では、第2のトレース242は、ワイヤを第2のトレース242および接続トレース252にはんだ付けすることによって、プロセッサ204に接続されることができる。以下に説明するように、いくつかの例では、第2の信号経路232は、回路基板202への接続を必要とせずに、プロセッサ204に直接取り付けまたは結合されることができる。したがって、いくつかの例では、トレース・コネクタ254、接続トレース252および／または接続信号経路250は省略できる。

図示された例の熱伝導性構造208は、蒸気室、ヒートスプレッダー、ヒートシンク、コールドプレート・ヒートシンク、ヒートパイプ、構造シャーシ、熱分配器（たとえば、低電力装置において）、および／または熱管理システム210の他の熱伝導性構造であってもよい。

さらに、電磁誘導および／または他の干渉に対して第2の信号経路232を遮蔽するために、第2の信号経路232は、フィルムまたは接着剤256のうちの少なくとも1つを含む。たとえば、フィルムまたは接着剤256は、第2の信号経路232および／または第2のトレース242の少なくとも一部の上に配置することができる。

動作では、熱伝導性構造208は、電子装置100のための受動冷却システムまたはヒートシンクを提供する。たとえば、図示された例の回路コンポーネント206および／またはプロセッサ204によって発生された熱は、熱伝導性構造208の第1の表面216を横切って放散（たとえば、拡散）される。たとえば、プロセッサ204によって生成された熱は、熱伝導性構造208（たとえば、蒸気室）を横切って拡散および／または吸収され、熱伝導性構造208の第2の表面218に伝達される。熱伝導性構造208は、第2の表面218から第2の筐体104のフレームへ熱を放散させるおよび／または移送するように構成される。たとえば、熱伝導性構造208の第2の表面218は、第2の筐体104のスキンまたはフレーム（たとえば、シャーシ）に熱を伝達するように構成されることができる。

図3は、本明細書に開示された別の例示的なハードウェア・コンポーネント・アセンブリ300の断面図である。本明細書に開示される例示的なハードウェア・コンポーネント・アセンブリ300は、図1の電子装置100、タブレット、モバイル装置、および／または受動冷却を使用する任意の他の電子装置を実装することができる。

図3を参照すると、図示された例のハードウェア・コンポーネント・アセンブリ300は、プリント回路基板302（PCB）およびプロセッサ304（たとえば、システムオンチップ（SOS））を含む。回路基板302は、一つまたは複数の回路コンポーネント306（たとえば、抵抗、トランジスタ、コンデンサ、ダイオード、インダクタ、集積回路など）を支持する。図示された例のハードウェア・コンポーネント・アセンブリ300は、プロセッサ304および／または回路コンポーネント306によって生成された熱を放散するように構成された熱管理システム310の熱伝導性構造308を含む。図示された例のプロセッサ304は、回路基板302と熱伝導性構造308との間に配置される。

回路基板302上に形成される信号ルーティングの数を低減するために、示される例の例示的なハードウェア・コンポーネント・アセンブリ300は、回路基板302と熱伝導性構造308との間で信号ルーティングの少なくとも一部を分離する。示される例の回路基板302は、複数のトレース314によって画定された複数の第1の信号経路312を含む。第1の信号経路312は、電子装置の高速信号および／または決定的に重要な信号を処理することができる。いくつかの例では、第1の信号経路312および／またはトレース314は、通信上および／または電気的にプロセッサ304および一つまたは複数の電子コンポーネント（たとえば、図1の電子コンポーネント108）を結合する。

示される例の熱伝導性構造308は、プロセッサ304と電子装置の電子コンポーネント318（たとえば、図1の電子コンポーネント108のうちの一つまたは複数など）とを通信上および／または電気的に結合するための第2の信号経路316を担持する。示される例の第2の信号経路316は、第2のトレース320と、該第2のトレース320を介して通信上および／または電気的に結合された回路コンポーネント322（たとえば、トランジスタ、コンデンサ、抵抗、インダクタ、ダイオード、集積回路等）とである。第2の信号経路316とプロセッサ304とを通信上結合するために、示される例の回路基板302は、第1の接続信号経路324（たとえば、図2の接続信号経路250と同様）を含む。たとえば、第1の接続信号経路324は、回路基板302上に形成された第1の接続トレース326と、第2のトレース320と第1の接続トレース326を電気的および／または通信上結合するための第1のトレース・コネクタ328とを含む。たとえば、示される例の第1のトレース・コネクタ328は、バネ・コネクタ（たとえば、フレックス‐回路基板コネクタ）である。

示される例では、第2のトレース320によって画定された第2の信号経路316は、出発信号ルーティング330を提供する。たとえば、出発信号ルーティング330は、プロセッサ304から電子コンポーネント318へのコマンド、信号、および／または命令を可能にする。

電子コンポーネント318からプロセッサ304へ信号を返すために、示される例の回路基板302は、戻り信号経路332を用いる。示される例の戻り信号経路332は、第1の戻りトレース334および第2の戻りトレース336によって画定される。第1の戻りトレース334は、第1の端部において電子コンポーネント318に結合し、第1の端部と反対側の第2の端部は、熱伝導性構造308によって支持される。第2の戻りトレース336は、回路基板302とともに形成され、第1の戻りトレース334に電気的に結合される第1の端部と、プロセッサ304に電気的に結合された第2の端部とを含む。第1の戻りトレース334および第2の戻りトレース336を電気的に結合するために、示される例のハードウェア・コンポーネント・アセンブリ300は、第2のトレース・コネクタ338を含む。たとえば、第2のトレース・コネクタ338の第1の端部は第1の戻りトレース334に結合され、第1の端部の反対側の第2のトレース・コネクタ338の第2の端部は第2の戻りトレース336に結合される。たとえば、示される例の第2のトレース・コネクタ338は、バネ・コネクタ（たとえば、フレックス‐回路基板コネクタ）である。いくつかの例では、第1の戻りトレース334は、第1の戻りトレース334と第2の戻りトレース336との間にワイヤまたは他のコネクタをはんだ付けすることによって、第2の戻りトレース336に接続されることができる。示される例の熱伝導性構造308は、図2の熱伝導性構造208と同様に機能する。

図4は、本明細書に開示された別の例示的なハードウェア・コンポーネント・アセンブリ400の断面図である。本明細書に開示される例示的なハードウェア・コンポーネント・アセンブリ400は、図1の電子装置100、タブレット、モバイル装置、および／または受動冷却を使用する任意の他の電子装置を実装することができる。

図4を参照すると、示される例のハードウェア・コンポーネント・アセンブリ400は、プリント回路基板402（PCB）およびプロセッサ404（たとえば、システムオンチップ（SOS））を含む。示される例のハードウェア・コンポーネント・アセンブリ400は、プロセッサ404および／または電子装置の他のコンポーネントによって生成された熱を放散するように構成された熱管理システム410の熱伝導性構造408を含む。示される例のプロセッサ406は、回路基板402と熱伝導性構造408との間に配置される。

回路基板402上に形成される信号ルーティングの数を低減するために、示される例のハードウェア・コンポーネント・アセンブリ400は、回路基板402と熱伝導性構造408との間で信号ルーティングの少なくとも一部を分離する。回路基板402および／または熱伝導性構造408は、一つまたは複数の回路コンポーネント（たとえば、抵抗器、トランジスタ、コンデンサ、ダイオード、インダクタ、集積回路など）を支持する。

示される例の回路基板402は、複数のトレース414によって画定された複数の第1の信号経路412を含む。第1の信号経路412は、電子装置の高速信号および／または決定的に重要な信号を処理することができる。いくつかの例では、第1の信号経路412および／またはトレース414は、通信上および／または電気的にプロセッサ404および一つまたは複数の電子コンポーネント（たとえば、図1の電子コンポーネント108）を結合する。

示される例の熱伝導性構造408は、プロセッサ404と電子装置の複数の電子コンポーネント（たとえば、図1の電子コンポーネント108の一つまたは複数など）とを通信上および／または電気的に結合する複数の第2の信号経路416を担持する。示される例の第2の信号経路416は、第1のトレース418および第2のトレース420を含む。第1のトレース418とプロセッサ404を通信上結合するために、示される例の回路基板402は、第1のトレース418とプロセッサ404を電気的および／または通信上結合する接続トレース422およびトレース・コネクタ424を含む。たとえば、示される例のトレース・コネクタ424は、ビア、銅リベットのような導電構造、フレックス‐回路基板コネクタ、ワイヤ、および／または他のコネクタであってもよい。

示される例では、第2のトレース420は、プロセッサ404に直接結合される。たとえば、第2のトレース420の第1の端部426は、電子コンポーネントに電気的および／または通信上結合されることができ、第1の端部の反対側の第2の端部428は、プロセッサ404に電気的および／または通信上結合される。たとえば、第2のトレース420の第2の端部は、プロセッサ404に直接（たとえば、はんだ付け、フレックス‐基板コネクタ、および／または任意の他のコネクタを介して）取り付けられる。このように、第2のトレース420は、回路基板402への接続を必要としない。換言すれば、第2のトレース420は、第2のトレース420とプロセッサ404を通信上および／または電気的に結合するために、回路基板402と第2のトレース420との間のトレース・コネクタを必要としない。示される例の熱伝導性構造408は、図2の熱伝導性構造208と同様の機能を有し、その機能は繰り返されない。

図5は、本明細書に開示された別の例示的なハードウェア・コンポーネント・アセンブリ500の断面図である。本明細書に開示される例示的なハードウェア・コンポーネント・アセンブリ500は、図1の電子装置100、タブレット、モバイル装置、および／または受動冷却を使用する任意の他の電子装置を実装することができる。図5の例示的なハードウェア・コンポーネント・アセンブリ500のコンポーネントの多くは、図4に関連して上述したコンポーネントと実質的に同様であるか、または同一である。よって、それらのコンポーネントは、以下では再度詳細に説明されない。図4において使用されたのと同様の、図5における構造には、同様のまたは同一の参照番号が使用される。たとえば、ハードウェア・コンポーネント・アセンブリ500は、回路基板402、プロセッサ404（たとえば、中央処理装置）、複数の第1の信号経路412、およびトレース414を含み、これらは図4のハードウェア・コンポーネント・アセンブリ400と実質的に同様に構成される。

示される例のハードウェア・コンポーネント・アセンブリ500は、熱伝導性構造504を有する熱管理システム502を含む。示される例の熱伝導性構造504は、プロセッサ404と電子装置の複数の電子コンポーネント（たとえば、図1の電子コンポーネント108の一つまたは複数など）とを通信上および／または電気的に結合する複数の第2の信号経路506を担持する。示される例の第2の信号経路506は、第1のトレース508および第2のトレース510を含む。第1のトレース508とプロセッサ404とを通信上結合するために、第1のトレース508は、プロセッサ404に直接結合される（たとえば、取り付けられる）。同様に、第2のトレース510とプロセッサ404とを通信上結合するために、第2のトレース510は、プロセッサ404に直接結合される（たとえば、取り付けられる）。たとえば、第1のトレース508の第1の端部512は、電子コンポーネントに電気的および／または通信上結合されることができ、第1の端部512の反対側の第2の端部514は、プロセッサ404に電気的および／または通信上結合される。同様に、たとえば、第2のトレース510の第1の端部516は、電子コンポーネントに電気的および／または通信上結合されることができ、第1の端部516の反対側の第2の端部518は、プロセッサ404に電気的および／または通信上結合される。

たとえば、第1のトレース508の第2の端部514および／または第2のトレース510の第2の端部518は、プロセッサ404に直接（たとえば、はんだ付け、フレックス‐基板コネクタ、および／または任意の他のコネクタを介して）取り付けられる。このようにして、第2の信号経路506（たとえば、第1のトレース508、第2のトレース510、第3のトレースなど）は、回路基板402から独立してプロセッサ404に直接結合される。よって、第2の信号経路506（たとえば、第1のトレース508、第2のトレース510、第3のトレースなど）は、回路基板402への接続を必要としない。換言すれば、第2の信号経路506（たとえば、第1のトレース508、第2のトレース510、第3のトレース等）は、第2の信号経路506（たとえば、第1のトレース508、第2のトレース510、第3のトレース等）とプロセッサ404とを通信上および／または電気的に結合するために、回路基板302と第2の信号経路506との間のトレース・コネクタを必要としない。示される例の熱伝導性構造504は、図2の熱伝導性構造208と同様に機能する。

図6は、本明細書に開示される例示的な熱伝導性構造600の正面図である。示される例の熱伝導性構造600は、本明細書に開示された例示的な熱伝導性構造208、308、408、および504を実装することができる。示される例の熱伝導性構造600は、蒸気室602である。示される例の熱伝導性構造600は、電子装置に結合されるときにプロセッサ（たとえば、プロセッサ204、304、および404）のほうを向く第1の表面604（たとえば、図2の第1の表面216と同様）を有する。熱伝導性構造600の第1の表面604は、複数の信号経路606を含む。たとえば、信号経路606は、本明細書に開示された第2の信号経路232、316、416および／または506を実装することができる。示される例の信号経路606は、熱伝導性構造600によって担持された複数のトレース608を含む。具体的には、トレース608は、第1の表面604の表面積を横切って提供され、プロセッサを表す領域610と第1の表面604の周縁612との間に延びる。示される例では、トレース608は、フレキシブル回路基板上に形成され、該フレキシブル回路基板は、接着剤を介して第1の表面604に取り付けられる。いくつかの例では、熱伝導性構造600および／またはトレース608は、加法的製造（たとえば、3D印刷）を介して形成される。他の例では、熱伝導性構造は、ヒートパイプ、コールドプレート・ヒートシンク、ヒートスプレッダー、および／または一つまたは複数の信号経路またはトレース（たとえば、フレキシブル回路など）を配置するために十分な表面積を提供する熱管理システムの任意の他のヒートシンクおよび／またはコンポーネントであってもよい。

図7は、本明細書に開示された例示的な熱伝導性構造（たとえば、熱伝導性構造208、308、408、および506）とともに使用するように構成された例示的な回路基板700の平面図である。例示的な回路基板700は、本明細書に開示された例示的な回路基板202、302、および402を実装することができる。たとえば、回路基板700の信号ルーティングは、本明細書に開示されている熱伝導性構造を介して分離されている。たとえば、示される例の回路基板700は、複数の第1の信号経路702（たとえば、第1の伝達信号ルーティング）を含む。具体的には、第1の信号経路702は、高速信号および／または決定的に重要な信号のために提供される。図7に示されるように、回路基板700の領域704は、第2の信号経路（たとえば、第2の信号経路232、316、416、および506）を含まない。なぜなら、第2の信号経路は、電子装置の熱伝導性構造によって支持されるべきであるからである。よって、回路基板700と電子装置の熱伝導性構造との間で信号経路を分離することにより、回路基板700上の信号伝達の輻輳および／または信号伝達のボトルネックを低減することができる。

図8は、本明細書に開示される例示的な熱伝導性構造とともに使用するために構成されていない例示的な回路基板800の平面図である。換言すれば、図8の回路基板800は、信号ルーティングを分離するように構成されていない。たとえば、回路基板800は、第1の信号経路802および第2の信号経路804を含む。図8に示されるように、回路基板800の領域806（たとえば、図7の回路基板700の領域704と比較される）は、図7の回路基板700と比較して高密度の信号ルーティングを含む。

ハードウェア・コンポーネント・アセンブリ200、300、400、500、回路基板202、302、402、熱伝導性構造208、308、408、504、600、第1の信号経路230、312、412、702、第2の信号経路232、316、416、および／または本明細書に開示される他のコンポーネントの前述の例は、電子装置、熱管理システム、または熱伝導性構造とともに使用されることができる。ハードウェア・コンポーネント・アセンブリ200、300、400、500、回路基板202、302、402、熱管理システム210、310、410、502、熱伝導性構造208、308、408、504、600、第1の信号経路230、312、412、702、第2の信号経路232、316、416、および／または上記に開示された他のコンポーネントのそれぞれの例は、ある種の特徴を有するが、1つの例の特定の特徴が、その例とだけ使用される必要はないことは理解されるべきである。代わりに、上記および／または図面に示された任意の特徴は、任意の例と組み合わされて、それらの例の他の特徴の任意のものに加えて、またはそれらに代えて用いられてもよい。ある例の特徴は、他の例の特徴に相互に排他的ではない。代わりに、本開示の範囲は、任意の特徴の任意の組み合わせを包含する。

回路基板の信号伝達経路を分離および／またはルーティングするための例示的な方法、装置、システム、および製造物が、本明細書に開示される。本明細書に開示された例は、熱管理システムの熱構造を使用することによって、プロセッサに隣接する種々のレベルで信号ルーティング経路を分離する。本明細書に開示された例は、回路基板上のスペースを増加させ、それは、信号の完全性を改善し、（たとえば、z方向に）より薄い回路基板を開発し、信号ボトルネックを低減し、および／または電子装置の全体的な寸法包絡を低減するために使用することができる。本明細書に開示された例は、信号ルーティングを回路基板と熱管理システムの構造との間で分離することを可能にする。このようにして、たとえば、決定的に重要なルーティングのために回路基板（たとえば、マザーボード）上のより多くのスペースを許容するために、高速データまたは他のI/Oコンポーネントのようないくつかのルーティングは、熱管理システムの熱構造を介してルーティングできる。具体的には、ルーティングは、プロセッサ（CPU）の近くで分離または移転され、それが基板でのルーティングのための、より多くのスペースを可能にする。さらなる例およびその組み合わせは、以下を含む。

実施例1は、第1の電子コンポーネントおよび第2の電子コンポーネントを収容するための筐体を含む電子装置を含む。回路基板が、筐体内に位置される。回路基板は、回路基板によって担持されたプロセッサと前記第1の電子コンポーネントとを通信上結合するための第1の信号経路を含む。熱伝導性構造が前記回路基板に隣接して位置される。前記熱伝導性構造は、前記プロセッサによって生成された熱を放散させるものである。前記熱伝導性構造は、前記プロセッサと前記第2の電子コンポーネントとを通信上結合する第2の信号経路の少なくとも一部を担持する。

実施例2は、実施例1の電子装置を含み、前記第2の信号経路は、前記熱伝導性構造の表面上に形成される。

実施例3は、実施例1の電子装置を含み、前記第2の信号経路は、前記熱伝導性構造の第1の表面に取り付けられる。

実施例4は、実施例3の電子装置を含み、前記第2の信号経路は、フレキシブル回路基板上に形成されたトレースである。

実施例5は、実施例4の電子装置を含み、前記フレキシブル回路基板は、接着剤を介して前記熱伝導性構造の前記第1の表面に取り付けられる。

実施例6は、実施例3の電子装置を含み、前記第1の表面は、前記回路基板のほうに向けられる。

実施例7は、実施例1の電子装置を含み、前記第2の信号経路は、前記熱伝導性構造から前記プロセッサに直接結合される。

実施例8は、実施例1の電子装置を含み、さらに、前記熱伝導性構造と前記プロセッサとの間で前記第2の信号経路を結合するためのバネ・コネクタを含む。

実施例9は、実施例8の電子装置を含み、前記第2の信号経路は、前記回路基板上に形成された第3のトレースを介して前記プロセッサに結合され、前記第3のトレースは、前記バネ・コネクタおよび前記プロセッサを結合する。

実施例10は、実施例1の電子装置を含み、前記第2の電子コンポーネントは、カメラ、スピーカー、マイクロフォン、または入出力（I/O）コネクタのうちの少なくとも1つを含む。

実施例11は、前記熱伝導性構造が蒸気室である、実施例1の電子装置を含む。

実施例12は、プロセッサと、前記プロセッサに結合された複数の第1のトレースを有する回路基板と、前記プロセッサによって生成された熱を放散するためのヒートシンクとを有する例示的な電子装置を含む。前記ヒートシンクは、前記プロセッサに電気的に結合するための一つまたは複数の第2のトレースを含む。

実施例13は、前記プロセッサが前記回路基板と前記ヒートシンクとの間に位置される、実施例12の電子装置を含む。

実施例14は、前記一つまたは複数の第2のトレースがフレキシブル回路上に形成される、実施例12の電子装置を含む。

実施例15は、実施例14の電子装置を含み、前記フレキシブル回路は、前記ヒートシンクの表面に取り付けられる。

実施例16は、実施例12の電子装置を含み、さらに、一つまたは複数の第2のトレースと前記プロセッサとを前記回路基板を介して結合するためのトレース・コネクタとを含む。

実施例17は、実施例12の電子装置を含み、前記一つまたは複数の第2のトレースは、前記プロセッサに直接結合される。

実施例18は、プロセッサと、前記プロセッサに結合された複数の第1のトレースを有する回路基板と、前記電子装置のコンポーネントから熱を放散するための熱管理システムとを有する例示的な電子装置を含む。前記熱管理システムは、熱伝導性構造を含む。フレキシブル回路が複数の第2のトレースを画定する。前記フレキシブル回路は、前記熱伝導性構造に取り付けられる。前記複数の第2のトレースは、前記プロセッサに結合される。

実施例19は、前記複数の第2のトレースが前記プロセッサに直接結合される、実施例18の電子装置を含む。

実施例20は、実施例18の電子装置を含み、前記第1のトレースは、前記プロセッサと前記第1の電子コンポーネントのそれぞれとを電気的に結合し、前記第2のトレースは、前記プロセッサと前記第1の電子コンポーネントとは異なる第2の電子コンポーネントのそれぞれとを電気的に結合する。

本明細書ではある種の例示的な方法、装置および製造物が開示されているが、本特許のカバー範囲はそれに限定されない。逆に、本特許は、本特許の請求項の範囲内にはいるすべての方法、装置および製造物をカバーする。

１００ 電子装置
１０２ 第１の筐体
１０４ 第２の筐体
１０６ ヒンジ
１０８ 電子コンポーネント
１１０ キーボード
１１２ トラックパッド
１１４ コネクタ
１１６ ディスプレイ
１１８ カメラ
１２０ スピーカー
１２２ マイクロフォン
２００ ハードウェア・コンポーネント・アセンブリ
２０２ 回路基板
２０４ プロセッサ
２０６ 回路コンポーネント
２０８ 熱伝導性構造
２１０ 熱管理システム
２１２ 第１の表面
２１４ 第２の表面
２１６ 第１の表面
２１８ 第２の表面
２２０ 第１の側
２２２ 第２の側
２２４ ギャップまたはスペース
２２６ 高さ
２３０ 第１の信号経路
２３２ 第２の信号経路
２３４ トレース
２３６ 第１の電子コンポーネント
２３８ フレックスコネクタ
２４０ 第２の電子コンポーネント
２４２ 第２のトレース
２４４ 回路コンポーネント
２４６ 接着剤
２４８ フレックスコネクタ
２５０ 接続信号経路
２５２ 接続トレース
２５４ トレース・コネクタ
２５６ 接着剤
３００ ハードウェア・コンポーネント・アセンブリ
３０２ 回路基板
３０４ プロセッサ
３０６ 回路コンポーネント
３０８ 熱伝導性構造
３１０ 熱管理システム
３１２ 第１の信号経路
３１４ トレース
３１６ 第２の信号経路
３１８ 電子コンポーネント
３２０ 第２のトレース
３２２ 回路コンポーネント
３２４ 第１の接続信号経路
３２６ 第１の接続トレース
３２８ 第１のトレース・コネクタ
３３０ 出発信号ルーティング
３３２ 戻り信号経路
３３４ 第１の戻りトレース
３３６ 第２の戻りトレース
３３８ 第２のトレース・コネクタ
４００ ハードウェア・コンポーネント・アセンブリ
４０２ 回路基板
４０４ プロセッサ
４０６ プロセッサ
４０８ 熱伝導性構造
４１０ 熱管理システム
４１２ 第１の信号経路
４１４ トレース
４１６ 第２の信号経路
４１８ 第１のトレース
４２０ 第２のトレース
４２２ 接続トレース
４２４ トレース・コネクタ
４２６ 第１の端部
４２８ 第２の端部
５００ ハードウェア・コンポーネント・アセンブリ
５０２ 熱管理システム
５０４ 熱伝導性構造
５０６ 第２の信号経路
５０８ 第１のトレース
５１０ 第２のトレース
５１２ 第１の端部
５１４ 第２の端部
５１６ 第１の端部
５１８ 第２の端部
６００ 熱伝導性構造
６０２ 蒸気室
６０４ 第１の表面
６０６ 信号経路
６０８ トレース
６１０ プロセッサを表す領域
６１２ 周縁
７００ 回路基板
７０２ 第１の信号経路
７０４ 領域
８００ 回路基板
８０２ 第１の信号経路
８０４ 第２の信号経路
８０６ 領域

Claims (20)

1. 第1の電子コンポーネントおよび第2の電子コンポーネントを収容するための筐体と；
   前記筐体内に位置される回路基板であって、前記回路基板は、前記回路基板によって担持されたプロセッサと前記第1の電子コンポーネントとを通信上結合するための第1の信号経路を含む、回路基板と；
   前記回路基板に隣接して位置される熱伝導性構造であって、前記熱伝導性構造は、前記プロセッサによって生成された熱を放散させるものであり、前記熱伝導性構造は、前記プロセッサと前記第2の電子コンポーネントとを通信上結合する第2の信号経路の少なくとも一部を担持する、熱伝導性構造とを含む、
   電子装置。
2. 前記第2の信号経路は、前記熱伝導性構造の表面上に形成される、請求項１に記載の電子装置。
3. 前記第2の信号経路は、前記熱伝導性構造の第1の表面に取り付けられる、請求項１または２に記載の電子装置。
4. 前記第2の信号経路は、フレキシブル回路基板上に形成されたトレースである、請求項１ないし３のうちいずれか一項に記載の電子装置。
5. 前記フレキシブル回路基板は、接着剤を介して前記熱伝導性構造の前記第1の表面に取り付けられる、請求項１ないし４のうちいずれか一項に記載の電子装置。
6. 前記第1の表面は、前記回路基板のほうに向けられる、請求項１ないし５のうちいずれか一項に記載の電子装置。
7. 前記第2の信号経路は、前記熱伝導性構造から前記プロセッサに直接結合される、請求項１ないし６のうちいずれか一項に記載の電子装置。
8. 前記熱伝導性構造と前記プロセッサとの間で前記第2の信号経路を結合するためのバネ・コネクタをさらに含む、請求項１ないし７のうちいずれか一項に記載の電子装置。
9. 前記第2の信号経路は、前記回路基板上に形成された第3のトレースを介して前記プロセッサに結合され、前記第3のトレースは、前記バネ・コネクタおよび前記プロセッサを結合する、請求項１ないし８のうちいずれか一項に記載の電子装置。
10. 前記第2の電子コンポーネントは、カメラ、スピーカー、マイクロフォン、または入出力（I/O）コネクタのうちの少なくとも1つを含む、請求項１ないし９のうちいずれか一項に記載の電子装置。
11. 前記熱伝導性構造が蒸気室である、請求項１ないし１０のうちいずれか一項に記載の電子装置。
12. プロセッサと；
    前記プロセッサに結合された複数の第1のトレースを有する回路基板と；
    前記プロセッサによって生成された熱を放散するためのヒートシンクとを有する電子装置であって、
    前記ヒートシンクは、前記プロセッサに電気的に結合するための一つまたは複数の第2のトレースを含む、
    電子装置。
13. 前記プロセッサが前記回路基板と前記ヒートシンクとの間に位置される、請求項１２に記載の電子装置。
14. 前記一つまたは複数の第2のトレースがフレキシブル回路上に形成される、請求項１２または１３に記載の電子装置。
15. 前記フレキシブル回路は、前記ヒートシンクの表面に取り付けられる、請求項１２ないし１４のうちいずれか一項に記載の電子装置。
16. 一つまたは複数の第2のトレースと前記プロセッサとを前記回路基板を介して結合するためのトレース・コネクタをさらに含む、請求項１２ないし１５のうちいずれか一項に記載の電子装置。
17. 前記一つまたは複数の第2のトレースは、前記プロセッサに直接結合される、請求項１２ないし１６のうちいずれか一項に記載の電子装置。
18. 電子装置であって、当該電子装置は：
    プロセッサと；
    前記プロセッサに結合された複数の第1のトレースを有する回路基板と；
    当該電子装置のコンポーネントから熱を放散するための熱管理システムであって、前記熱管理システムは、熱伝導性構造を含む、熱管理システムと；
    複数の第2のトレースを画定するフレキシブル回路であって、前記フレキシブル回路は、前記熱伝導性構造に取り付けられており、前記複数の第2のトレースは、前記プロセッサに結合される、フレキシブル回路とを有する、
    電子装置。
19. 前記複数の第2のトレースが前記プロセッサに直接結合される、請求項１８に記載の電子装置。
20. 前記第1のトレースは、前記プロセッサと前記第1の電子コンポーネントのそれぞれとを電気的に結合し、前記第2のトレースは、前記プロセッサと前記第1の電子コンポーネントとは異なる第2の電子コンポーネントのそれぞれとを電気的に結合する、
    請求項１８または１９に記載の電子装置。
    

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