TWI569711B - Mobile phone cooling module - Google Patents

Description

手機散熱模組

本發明涉及手機散熱結構領域，更具體的說，是涉及一種手機散熱模組。

近年來已有人將熱管使用於手機的散熱，但由於過去於膝上型電腦(Laptop computer)使用熱管的經驗，常常會把熱管的一端加上一散熱鰭片(heat sink)設置於一開口處並且以一風扇將熱吹至該開口處散熱。但是由於現在智慧型手機要求防水及防塵，再加上要求超薄的設計等超高規格要求，導致無法將過去膝上型電腦的散熱設計直接搬到手機上使用，因此必須使用其他的散熱設計。

現有智慧型手機的散熱方式是採用衝壓金屬片、石墨或兩者搭配來實現，這樣雖能很快將熱能散去，但是使用久了會讓使用者感覺燙手不舒服，因此隨著手機功耗越來越高，此種設計的散熱方式已不能滿足未來更高功耗的需求。

本發明的目的在於克服現有技術中的缺點與不足，使提供一種結構簡單、且更具散熱功效的手機散熱模組。

為了達到上述目的，本發明通過下述技術方案予以實現： 本發明所提供的手機散熱模組主要是由發熱晶片、扁平熱管及熱緩衝材料所組成，其中所述的發熱晶片，設置於一電路板；所述的扁平熱管一端為吸熱段，而另一端則為散熱段，其中所述的吸熱段貼附於所述發熱晶片的上方，用於傳導所述發熱晶片的熱能，使其得迅速傳導至另一端的散熱段處；而所述的熱緩衝材料則貼附或包覆住所述扁平熱管的散熱段，所述的熱緩衝材料的外表面可以與手機機殼接觸，使吸收傳導至所述的散熱段處的熱能，得以逐漸釋放至所述的手機機殼散熱；其中，所述的熱緩衝材料是由陶瓷粉末或金屬粉末約20~100份；環氧樹脂約50~100份；固化劑約1~20份及其它少量構成成份的固化促進劑、粉末表面處理劑、增韌劑等所組成，並使用溶劑將這些材料調合後使其固化而成。

在本發明的手機散熱模組中，所述的發熱晶片是積體電路的運算處理器如CPU(Central Processing Unit)及GPU(Graphic Processing Unit)。

在本發明的手機散熱模組中，所述的陶瓷粉末是由氧化鋁、氮化鋁、氧化銅、二氧化鈦、氧化鐵、二氧化矽、氧化鎂、氧化鈣、碳化矽、氫氧化鋁、氫氧化鎂和石墨等無機材料粉末中的一種或多種所組合。所述的金屬粉末或陶瓷粉末的粒徑為0.1μm-50μm。所述的手機散熱模組材料在使用的溫度範圍內(150℃以下，-60℃以上)是不會產生相變 化，所述的熱緩衝材料比熱容C的範圍為1000~3000J/kg*℃，而最佳的比熱容值為2000~3000J/kg*℃。

在本發明的手機散熱模組中，所述的熱緩衝材料亦可為其他高比熱容值材料。

在本發明的手機散熱模組中，供所述的發熱晶片接觸的吸熱段可被設於所述的扁平熱管的中間段處，而供所述的熱緩衝材料貼附或包覆的散熱段則設於所述的扁平熱管的兩端處。

本發明的設計為滿足現在智慧手機要求防水、防塵及超薄的設計規格，因此以厚度小於0.6mm的扁平熱管的一端貼附在發熱晶片的上方，另一端則施以熱補償方式設計一熱緩衝材料貼附或包覆住。

與現有技術相比，由於本發明所使用的熱緩衝材料比慣用的單一金屬或石墨具有較高的儲熱能力，所以可以被廣泛應用于更高功耗的手機裝置，不需要大面積或風扇來增強熱對流效果，因此本發明不但散熱效果良好，其在製造成本上亦會達到顯著降低的功效。

1‧‧‧發熱晶片

2‧‧‧扁平熱管

3‧‧‧熱緩衝材料

4‧‧‧手機外殼

21‧‧‧吸熱段

22‧‧‧散熱段

下面結合附圖和具體實施方式進行進一步的說明：第1圖是手機散熱模組結構圖；第2圖是散熱模組於手機的應用圖；第3圖是手機運行時的溫升圖； 第4圖是散熱模組的傳熱路徑；第5圖是第2圖的A-A剖視圖，是手機待機狀態下的散熱示意圖；和第6圖是手機散熱模組的另一種實施例結構圖。

請參閱第1圖及第2圖所示，本發明所揭露的手機散熱模組主要由發熱晶片1、扁平熱管2和熱緩衝材料3所構成，其中所述的發熱晶片1是指設於手機內電路板上的積體電路的運算處理器；所述的扁平熱管2一端為吸熱段21，而另一端則為散熱段22，其中所述的吸熱段21貼附於所述發熱晶片1的上方，用於傳導所述發熱晶片1的熱能，使其得迅速傳導至另一端的散熱段22處；而所述的熱緩衝材料3則貼附或包覆住所述扁平熱管2的散熱段22處，另所述的熱緩衝材料3的外表面則可以與手機機殼4接觸，使吸收傳導至所述的散熱段22處的熱能，得以逐漸釋放至所述的手機機殼4。

所述的扁平熱管2是採用厚度為1.0mm以下的超薄型熱管(實際使用的厚度約為0.6mm)，其彎折形狀可根據CPU、充電IC、電源管理晶片等發熱晶片的位置任意調整。

所述的熱緩衝材料3是一種高導熱係數k、高比熱C的材料，是由金屬粉末或陶瓷粉末與環氧樹脂結合的複合材料。該熱緩衝材料3的優勢在於，金屬或陶瓷粉末的高導熱能力可將熱迅速擴散，均區分佈於熱緩衝材料表面，而環氧樹脂材料 的高比熱值可將大量的熱存儲，使得手機CPU及外殼溫度不會過高(如第3圖所示)。即Q=m．C．△TQ=ρ．V．C．△T，當材料的體積V、密度ρ及熱量Q固定時，比熱容C越大，則溫升△T就越小。當材料的體積V、密度ρ及溫升△T固定時，比熱容C越大，則儲存的熱量就越多。

所述的熱緩衝材料3是由陶瓷粉末20~100份；環氧樹脂20~100份；固化劑1~20份及其它少量構成成份地固化促進劑、粉末表面處理劑、增韌劑等所組成，並使用溶劑將這些材料調合後使其固化而成。

所述的陶瓷粉末是由氧化鋁、氮化鋁氧化銅、二氧化鈦、氧化鐵、二氧化矽、氧化鎂、氧化鈣、碳化矽、氫氧化鋁、氫氧化鎂和石墨等無機材料粉末中的一種或多種所組合，所述的金屬粉末或陶瓷粉末的粒徑為0.1μm-50μm。所述的手機散熱模組材料在使用的溫度範圍內(150℃以下，-60℃以上)是不會產生相變化，所述的熱緩衝材料比熱容C的範圍為1000~3000J/kg*℃，而最佳的比熱容值為2000~3000J/kg*℃。

當然，所述的熱緩衝材料3亦可為其他高比熱值材料所構成。該手機散熱模組整體的散熱途徑為通過扁平熱管2的高傳導能力將CPU的熱量快速傳遞至熱緩衝材料3處，再利用所述的熱緩衝材料3的高儲熱能力將熱量儲存(如第4圖所示)，當手機待機或低功耗運行時，通過手機外殼4將熱量 慢慢散掉(如第5圖所示)，這樣使用者就不會感覺不舒服。

另外，如第6圖所示，供所述的發熱晶片1接觸的吸熱段21可被設於所述的扁平熱管2的中間段處，而供所述的熱緩衝材料3貼附或包覆的散熱段22則設於所述的扁平熱管2的兩端處。

由於所述的熱緩衝材料具有較高的儲熱能力，所以可以被廣泛應用于更高功耗的手機裝置，不需要大面積或風扇來增強熱對流效果，因此本發明不但散熱效果良好，其在製造成本上亦會達到顯著降低的功效。

上述實施例乃為本發明的較佳實施例，但本發明的實施方式並不受上述實施例的限制，其他任何背離本發明精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化等均應為等效的置換方式，其都應該包含在本發明的保護範圍內。

1‧‧‧發熱晶片

2‧‧‧扁平熱管

3‧‧‧熱緩衝材料

21‧‧‧蒸發段

22‧‧‧冷凝段

Claims (5)

1. 一種手機散熱模組，包含：一發熱晶片，設置於一電路板；一扁平熱管，所述的扁平熱管一端為吸熱段，而另一端則為散熱段，其中所述的吸熱段貼附於所述發熱晶片的上方，用於傳導所述發熱晶片的熱能，使其得迅速傳導至另一端的散熱段處；和一熱緩衝材料，貼附或包覆住所述扁平熱管的散熱段，所述的熱緩衝材料的外表面可以與手機機殼接觸，使吸收傳導至所述的散熱段處的熱能，得以逐漸釋放至所述的手機機殼；其中，所述的熱緩衝材料是由陶瓷粉末或金屬粉末20~100份；環氧樹脂20~100份；固化劑1~20份及其它少量構成成份地固化促進劑、粉末表面處理劑、增韌劑等所組成，並使用溶劑將這些材料調合後使其固化而成。
2. 如申請專利範圍第1項所述的手機散熱模組，其特徵在於：所述的發熱晶片是積體電路的運算處理器。
3. 如申請專利範圍第1項所述的手機散熱模組，其特徵在於：所述的陶瓷粉末是由氧化鋁、氮化鋁、氧化銅、二氧化鈦、氧化鐵、二氧化矽、氧化鎂、氧化鈣、碳化矽、氫氧化鋁、氫氧化鎂和石墨等無機材料粉末中的一種或多種所組合，所述的金屬粉末是由銅粉、鋁粉、鐵粉和鎂粉等 金屬粉末中的一種或多種所組合。所述的陶瓷粉末或金屬粉末的粒徑為0.1μm-50μm，所述的熱緩衝材料比熱容C的範圍為1000~3000J/kg*℃。
4. 如申請專利範圍第1項所述的手機散熱模組，其特徵在於：所述的熱緩衝材料為比熱容值範圍為2000~3000J/kg*℃的材料。
5. 如申請專利範圍第1項所述的手機散熱模組，其特徵在於：供所述的發熱晶片接觸的吸熱段可被設於所述的扁平熱管的中間段處，而供所述的熱緩衝材料貼附或包覆的散熱段則設於所述的扁平熱管的兩端處。