JP6373390B2 - 小型フォームファクタデバイスにおいて構造的な剛性を向上させ、サイズを縮小させ、安全性を向上させ、熱性能及び高速充電を向上させるための材料の使用 - Google Patents
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Description
本願は、2013年10月10日に出願された米国仮特許出願第61/889,140号の優先権の利益を主張する。
実施形態は、概して電子デバイスに関する。より具体的には、実施形態は、小型フォームファクタデバイスにおいて、構造的な剛性を向上させ、サイズを縮小させ、安全性を向上させ、熱性能及び高速充電を向上させる材料の使用に関する。
図1及び図2を引き続き参照すると、第1の樹脂組成物34は、低粘度の接着剤(例えば、エポキシ、シリコン、ウレタン)に加えて、熱エネルギー貯蔵材料38(例えば、相変化材料/PCM)を含んでよい。 一例において、エイコサン(38℃ 融点)ワックス又はドコサン(42℃ 融点)ワックスがPCMとして使用され、PCMは、(例えば、潜熱フェーズの間)、潜熱の形態におけるエネルギー貯蔵の追加的な形態を提供し得る。例えば、潜熱フェーズの間、熱エネルギーは、PCMに流れ込み、固体から液体のように、PCMを一方のフェーズから他方に変化させる一方、温度(例えば、Tmelt)は、遷移の間、比較的一定のままであり得る。したがって、相変化の結果としての材料の有効質量は、比較的高くなり得る。熱エネルギー貯蔵材料は、また、熱エネルギーを蓄え、プロセッサ30のような電子部品が比較的高い周波数で動作することを可能とする熱容量フィラー材料としても機能し得る。
図4は、入力71及び出力70に結合された1又は複数の電源コンポーネント64(64a‐64d)を含み、ハウジング68内に配置された電子デバイス62を示す。電子デバイス62は、出力70を介して電力の発生及び供給によって膨大な量の熱が生じ得るウォールチャージャー、カーチャージャー、ソーラーインバータ、電気自動車電圧変換器等として機能してよい。図示された例において、電源コンポーネント64は、例えば、相変化材料のような低粘度の接着剤及び熱エネルギー貯蔵材料を含む1又は複数の硬化樹脂組成物66により包含されており、1又は複数の硬化樹脂組成物66は、電源コンポーネント64を包含する。1又は複数の硬化樹脂組成物66は、既に説明されたように、様々なフィラー材料を含んでもよい。
図6は、例えば、石油化学、ユーティリティ、海洋輸送、穀倉、医薬、消費者包装、アルコール処理及び/又は塗装製造環境のような危険な環境及び/又は爆発性環境におけるデバイス82を示す。したがって、環境は、例えば、水素、アンモニア、炭化水素化合物又は他の爆発性ガス、蒸気、霧、粉塵等のような可燃性物質84を含み得る。デバイス82は、例えば、スマートフォン、タブレット型コンピュータ、PDA、MID、メディアプレーヤ、ウェアラブルコンピュータ、電源等又はそれらの任意の組み合わせとして機能し得る。したがって、デバイス82は、動作の前に、動作の間に、又は動作の後に、スパーク及び/又は熱のような発火源88を生み出す1又は複数の電子部品86(例えば、プロセッサ、コントローラ、チップ、回路)を含んでよい。図示された例において、電子部品86は、発火源88がデバイス82を漏れること及び可燃性物質84を発火させることを防ぐ硬化樹脂組成物90により包含されている。硬化樹脂組成物90は、低粘度の接着剤及び熱エネルギー貯蔵材料を含んでよい。したがって、図示された硬化樹脂組成物90は、デバイス82が「本質的に安全である」とみなされることを可能とし得る。
ここで図7Aを参照すると、コンポーネントのアンダーフィル製造処理92が、単一の樹脂組成物を有するデバイスについて示される。図示される取り組みは、概して、コンポーネントのアンダーフィルが、コンポーネントのはんだリフローの後に実行される、異なる製造段階及び材料に置き換えられてよい。したがって、そのような取り組みは、回路基板アセンブリ処理の間に別個のアンダーフィル処理を実行する任意の必要性を取り除く、コンポーネントのアンダーフィル処理を樹脂注入段階に移行させてよい。より具体的には、図示される処理ブロック94は、デバイスの第1の機能テストを行う。第1の機能テストは、例えば、デバイスの1又は複数の高レベル又は低レベル(例えば、サブコンポーネント)特徴が正しく動作していることを保証し得る。ブロック96でテストが失敗したと判断された場合、ブロック98は、デバイスを修復し、第1の機能テストを繰り返すことを提供してよい。第1の機能テストが成功した場合、図示されるブロック100は、デバイスのハウジング及び1又は複数の電子部品をモールド内に配置し、樹脂組成物は、ブロック102でモールドを介してハウジングに注入されてよい。
ここで図9Aを参照すると、回路基板アセンブリ152の斜視図が示されている。図示される回路基板アセンブリ152は、そこに搭載される様々なコンポーネントを有するメイン回路基板154を含む。例えば、カメラ156、スピーカ158、及び環境光センサ160のような特定のコンポーネントは、動作中、デバイスの外部とインタラクションしてよく、一方で、プロセッサ162のような他のコンポーネントは、動作中、デバイスの外部とインタラクションしなくてよい。更に言えば、安全性の問題は、プロセッサ162により発生されるスパーク及び/又は熱に起因するデバイスの周囲環境及び/又は外部筐体、スキン又はハウジングからプロセッサ162が熱的に隔離されることを規定し得る。
例1は、ハウジングと、ハウジング内に配置される1又は複数の電子部品と、ハウジング内に配置され、熱エネルギー貯蔵材料及び第1のフィラー材料を含む第1の硬化樹脂組成物と、ハウジング内に配置され、熱エネルギー貯蔵材料及び第2のフィラー材料を含む第2の硬化樹脂組成物とを備える電子デバイスを含んでよく、第1のフィラー材料及び第2のフィラー材料は異なっており、第1の硬化樹脂組成物及び第2の硬化樹脂組成物は、1又は複数の電子部品のうちの少なくとも1つを包含する。
Claims (27)
- ハウジングと、
前記ハウジング内に配置される1又は複数の電子部品と、
前記ハウジング内に配置され、熱エネルギー貯蔵材料及び熱伝導性材料を含む第1の硬化樹脂組成物と、
前記ハウジング内に配置され、前記熱エネルギー貯蔵材料及び軟化材料を含む第2の硬化樹脂組成物と、
を備え、
前記第1の硬化樹脂組成物の内側に前記1又は複数の電子部品のうち少なくとも1つを配置し、前記第2の硬化樹脂組成物の内側に前記第1の硬化樹脂組成物を配置する、デバイス。 - 前記第1の硬化樹脂組成物及び前記第2の硬化樹脂組成物は、前記デバイスの2又はそれより多くのコンポーネントの間に接着力を提供する、請求項1に記載のデバイス。
- 前記熱エネルギー貯蔵材料は、熱容量材料として機能する、請求項1又は2に記載のデバイス。
- 前記熱容量材料は、ワックスを含む、請求項3に記載のデバイス。
- 前記熱伝導性材料は、金属、酸化物、塩又は窒化物のうちの1又は複数を含む、請求項1に記載のデバイス。
- ハウジングと、
前記ハウジング内に配置され、少なくとも1つが電源を含む1又は複数の電子部品と、
前記ハウジング内に配置され、熱エネルギー貯蔵材料及び熱伝導性材料を含む第1の硬化樹脂組成物と、
前記ハウジング内に配置され、前記熱エネルギー貯蔵材料及び軟化材料を含む第2の硬化樹脂組成物と、
を備え、
前記第1の硬化樹脂組成物の内側に、少なくとも前記電源を配置し、前記第2の硬化樹脂組成物の内側に前記第1の硬化樹脂組成物を配置する、デバイス。 - 前記電源は、バースト充電モードで前記電源を動作させるコントローラを含む、請求項6に記載のデバイス。
- 少なくとも前記電源は、スパーク又は熱のうちの1又は複数のソースである、請求項6又は7に記載のデバイス。
- ハウジングと、
前記ハウジング内に配置され、少なくとも1つがスパーク又は熱のうちの1又は複数のソースである1又は複数の電子部品と、
前記ハウジング内に配置され、熱エネルギー貯蔵材料及び熱伝導性材料を含む第1の硬化樹脂組成物と、
前記ハウジング内に配置され、前記熱エネルギー貯蔵材料及び軟化材料を含む第2の硬化樹脂組成物と、
を備え、
前記第1の硬化樹脂組成物の内側に、スパーク又は熱のうちの1又は複数のソースである前記1又は複数の電子部品のうちの前記少なくとも1つを配置し、前記第2の硬化樹脂組成物の内側に前記第1の硬化樹脂組成物を配置する、デバイス。 - 前記デバイスは、爆発性雰囲気のためのATEX機器指令に準拠する、請求項9に記載のデバイス。
- 前記ハウジング内に配置される第3の硬化樹脂組成物と、前記ハウジング内に配置される前記熱エネルギー貯蔵材料及び強化材料を含む第4の硬化樹脂組成物とをさらに有し、
前記第3の硬化樹脂組成物の内側に前記電子部品が配置され、
前記第4の硬化樹脂組成物の内側に前記第1の硬化樹脂組成物及び前記第3の硬化樹脂組成物が配置され、
前記第3の硬化樹脂組成物は、前記第1の硬化樹脂組成物および前記第4の硬化樹脂組成物と異なる、請求項1から10のいずれか一項に記載のデバイス。 - デバイスを製造するための方法であって、
ハウジングを提供する段階と、
前記ハウジング内に1又は複数の電子部品を配置する段階と、
前記ハウジング内に、熱エネルギー貯蔵材料及び熱伝導性材料を含む第1の硬化樹脂組成物を配置する段階と、
前記ハウジング内に、前記熱エネルギー貯蔵材料及び軟化材料を含む第2の硬化樹脂組成物を配置する段階と、
を備え、
前記1又は複数の電子部品のうちの少なくとも1つは、前記第1の硬化樹脂組成物の内側に配置され、前記第1の硬化樹脂組成物は前記第2の硬化樹脂組成物の内側に配置される、方法。 - 前記第1の硬化樹脂組成物及び前記第2の硬化樹脂組成物は、前記デバイスの2又はそれより多くのコンポーネントの間に接着力を提供する、請求項12に記載の方法。
- 前記熱エネルギー貯蔵材料は、熱容量材料として機能する、請求項12又は13に記載の方法。
- 前記熱容量材料は、ワックスを含む、請求項14に記載の方法。
- 前記熱伝導性材料は、金属、酸化物、塩又は窒化物のうちの1又は複数を含む、請求項12に記載の方法。
- デバイスを製造するための方法であって、
ハウジングを提供する段階と、
前記ハウジング内に、少なくとも1つが電源を含む1又は複数の電子部品を配置する段階と、
前記ハウジング内に、熱エネルギー貯蔵材料及び熱伝導性材料を含む第1の硬化樹脂組成物を配置する段階と、
前記ハウジング内に、前記熱エネルギー貯蔵材料及び軟化材料を含む第2の硬化樹脂組成物を配置する段階と、
を備え、
前記第1の硬化樹脂組成物の内側に、少なくとも前記電源を配置し、前記第2の硬化樹脂組成物の内側に前記第1の硬化樹脂組成物を配置する、方法。 - バースト充電モードで前記電源を動作させるべく、前記電源のコントローラを設定する段階を更に含む、請求項17に記載の方法。
- 少なくとも前記電源は、スパーク又は熱のうちの1又は複数のソースである、請求項17又は18に記載の方法。
- 前記第1の硬化樹脂組成物は、爆発性雰囲気のためのATEX機器指令に前記デバイスを準拠させることを可能とする、請求項19に記載の方法。
- 前記ハウジング内に前記第1の硬化樹脂組成物を配置する段階は、
前記ハウジング及び前記1又は複数の電子部品を第1のモールド内に配置する段階と、
前記第1のモールドを介して前記ハウジング内に第1の樹脂組成物を注入する段階と、
前記第1の硬化樹脂組成物を得るべく、前記第1の樹脂組成物を硬化させる段階と、
を含み、
前記ハウジング内に前記第2の硬化樹脂組成物を配置する段階は、
前記ハウジング及び前記1又は複数の電子部品を第2モールド内に配置する段階と、
前記第2モールドを介して前記ハウジング内に第2の樹脂組成物を注入する段階と、
前記第2の硬化樹脂組成物を得るべく、前記第2の樹脂組成物を硬化させる段階と、
を含む、請求項17に記載の方法。 - デバイスを製造するための方法であって、
ハウジングを提供する段階と、
前記ハウジング内に、少なくとも1つがスパーク又は熱のうちの1又は複数のソースである1又は複数の電子部品を配置する段階と、
前記ハウジング内に、熱エネルギー貯蔵材料及び熱伝導性材料を含む第1の硬化樹脂組成物を配置する段階と、
前記ハウジング内に、前記熱エネルギー貯蔵材料及び軟化材料を含む第2の硬化樹脂組成物を配置する段階と、
を備え、
前記第1の硬化樹脂組成物の内側に、スパーク又は熱のうちの1又は複数のソースである前記1又は複数の電子部品のうちの少なくとも1つを配置し、前記第2の硬化樹脂組成物の内側に前記第1の硬化樹脂組成物を配置する、方法。 - 前記第1の硬化樹脂組成物は、爆発性雰囲気のためのATEX機器指令に前記デバイスを準拠させることを可能とする、請求項22に記載の方法。
- 前記ハウジング内に前記第1の硬化樹脂組成物を配置する段階は、
前記ハウジング及び前記1又は複数の電子部品を第1のモールド内に配置する段階と、
前記第1のモールドを介して前記ハウジング内に第1の樹脂組成物を注入する段階と、
前記第1の硬化樹脂組成物を得るべく、前記第1の樹脂組成物を硬化させる段階と、
を含み、
前記ハウジング内に前記第2の硬化樹脂組成物を配置する段階は、
前記ハウジング及び前記1又は複数の電子部品を第2のモールド内に配置する段階と、
前記第2のモールドを介して前記ハウジング内に第2の樹脂組成物を注入する段階と、
前記第2の硬化樹脂組成物を得るべく、前記第2の樹脂組成物を硬化させる段階と、
を含む、請求項22又は23に記載の方法。 - 前記デバイスの第1の機能テストを行う段階であって、前記第1の機能テストが成功した場合、前記ハウジング及び前記1又は複数の電子部品が前記第1のモールド内に配置される、段階と、
前記第2の樹脂組成物を硬化させる段階の後に、最終的なデバイスアセンブリを行う段階と、
前記最終的なデバイスアセンブリの後に、前記デバイスの第2の機能テストを行う段階と、
前記第2の機能テストが成功した場合、出荷のために前記デバイスを準備する段階と
を更に含む、請求項24に記載の方法。 - 前記第1又は第2の樹脂組成物を注入する段階は、前記1又は複数の電子部品のうちの少なくとも1つと、前記デバイスの隣接する回路基板との間に前記第1又は第2の樹脂組成物を侵入させる、請求項24または25に記載の方法。
- 前記ハウジング内に配置される第3の硬化樹脂組成物と、前記ハウジング内に配置される前記熱エネルギー貯蔵材料及び強化材料を含む第4の硬化樹脂組成物とをさらに有し、
前記第3の硬化樹脂組成物の内側に前記電子部品が配置され、
前記第4の硬化樹脂組成物の内側に前記第1の硬化樹脂組成物及び前記第3の硬化樹脂組成物が配置され、
前記第3の硬化樹脂組成物は、前記第1の硬化樹脂組成物および前記第4の硬化樹脂組成物と異なる、請求項12から26のいずれか一項に記載の方法。
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