TWI663894B - 電子裝置及從電子裝置移除熱的方法 - Google Patents

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尤金 尤特卡
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Abstract

電子裝置包括：外殼，其界定內部體積；電路板，其定位在內部體積裡並且具有第一表面和第二表面；一或更多個主動構件，其安裝在電路板的第一表面上；熱管理系統，其提供冷卻給主動構件。熱管理系統包括：第一散熱器，其與主動構件熱接觸；第二散熱器，其與電路板的第二表面熱接觸；熱載體，其耦合於第一和第二散熱器以從彼等移除熱能；熱交換器，其耦合於熱載體以從此接收熱能和逸散熱能，其中一熱載體途經第一散熱器和熱交換器之間，並且另一熱載體途經第二散熱器和熱交換器之間。

Description

電子裝置及從電子裝置移除熱的方法
本發明的實施例一般地關於電子裝置，更特別而言乃關於以平衡方式和經由多重熱路徑來提供電子裝置之熱管理的系統。
例如手持式計算裝置(譬如智慧型電話、平板電腦、電子書閱讀器......)和嵌入式計算系統的小型式電子裝置呈現出顯著的熱管理挑戰。使用者持續要求裝置不僅要有更小的形式因素以有更大的可攜性，而且也要更強大以處理影像和其他密集計算的任務。對於比較小型式裝置之顯著計算能力的準備時常轉換為需要對熱逸散裝置做顯著的熱管理。
用來從小型式裝置中之處理器轉移熱的一種常見解決方案則包括使用散熱器，其與處理器或主動裝置/構件做熱接觸。散熱器經由熱管或其他結構轉而與熱交換器做熱接觸，該熱交換器時常包括空氣移動器(例如風 扇)，其藉由小排氣口而將空氣排放到外面周遭。
然而，體認到例如上述的習用熱管理系統具有已知的限制和與之關聯的缺點。舉一例來說，體認到在此種習用的熱管理系統中僅定位了一種機制來移除熱，其為連接到處理器/主動裝置之表面的熱管和熱交換器。因此，如果熱管或熱交換器的構件故障(譬如熱交換器中的風扇被灰塵塞住)，則或可發生潛在的熱逃逸，其使裝置發生過熱和/或受損。
舉另一範例，即使在習用之熱管理系統的正常操作期間，體認到處理器或主動構件所產生之一部分的熱並未轉移到熱管，卻行經處理器的背面(亦即未連接到熱管的表面)而到上面安裝了處理器的印刷電路板(PCB)。據此，從處理器到PCB之這部分的熱具有不良的熱管理，並且這熱可以對鄰近的裝置造成熱衝擊，也在PCB上生成局部化的熱點。於許多應用中，在PCB緊鄰著計算裝置之外殼/外皮的事實下，轉移到PCB的熱因此也可以導致外殼/外皮上有使用者可以接觸到的熱點。
關聯於所述習用之熱管理系統的再一項潛在困難是關聯於冷卻風扇之噪音和電雜訊的問題。透過使用適當的過濾雜訊電路和風扇與排氣口設計，可以減少此種問題，雖然不是完全消除。然而，仍然有風扇運作而消耗電力的問題。
因此，會想要提供用於小型式電子裝置的熱管理系統來克服前述的缺失，而此種系統提供多條熱路徑、更大的可靠度、減少電力消耗和噪音產生。
依據本發明的某一方面，電子裝置包括：外殼，其一般地界定內部體積；電路板，其定位在內部體積裡並且具有第一表面和第二表面；一或更多個主動構件，其安裝在電路板的第一表面上；以及熱管理系統，其建構成提供冷卻給一或更多個主動構件。熱管理系統進一步包括：第一散熱器，其與一或更多個主動構件的至少一主動構件熱接觸；第二散熱器，其與電路板的第二表面熱接觸；熱載體，其耦合於第一散熱器和第二散熱器的每一者以從此移除熱能；以及熱交換器，其耦合於熱載體以從此接收熱能並且逸散熱能，其中一熱載體途經第一散熱器和熱交換器之間，並且另一熱載體途經第二散熱器和熱交換器之間。
依據本發明的另一方面，電子裝置包括：外殼，其一般地界定內部體積；電路板，其定位在內部體積裡並且具有第一表面和第二表面；一或更多個主動構件，其安裝在電路板的第一表面上；以及熱管理系統，其建構成提供冷卻給一或更多個主動構件。熱管理系統進一步包括：第一散熱器，其與一或更多個主動構件的至少一主動構件熱接觸；以及第二散熱器，其與電路板的第二表面熱接觸，其中第二散熱器也與外殼熱接觸，致使熱能轉移到外殼並且跨越此而分散，如此以逸散熱能。
依據本發明的又一方面，從電子裝置移除熱 的方法包括：將第一散熱器熱耦合於安裝在電路板之第一表面上的至少一產熱主動構件；以及將第二散熱器熱耦合於電路板的第二表面，該第二表面相對於電路板的第一表面，致使第一散熱器和第二散熱器形成繞著至少一產熱主動構件和電路板的熱夾器，如此以提供從此的雙面熱移除。方法也包括：將第二散熱器熱耦合於電子裝置的外殼；將熱載體耦合於第一散熱器和第二散熱器的每一者以從此移除至少一主動構件所產生的熱；以及將第一和第二熱載體耦合於單一熱交換器，致使熱交換器從熱載體接收熱並且逸散熱。
從下面[實施方式]和圖式將明白其他多樣的特色和優點。
10‧‧‧電子裝置
12‧‧‧外殼
14‧‧‧螢幕或顯示器
16‧‧‧內部空間或體積
18‧‧‧前開口
20‧‧‧邊架
22‧‧‧電路板
24‧‧‧正面
26‧‧‧背面
28‧‧‧主動構件
30‧‧‧額外的構件
32‧‧‧熱管理系統
34‧‧‧外皮
36‧‧‧主要熱載體
38‧‧‧次要熱載體
40‧‧‧末端
42‧‧‧熱交換器
44、46‧‧‧末端
48‧‧‧散熱器
50‧‧‧熱界面材料(TIM)
52‧‧‧散熱器
54、56‧‧‧熱墊
58‧‧‧熱槽
60‧‧‧空氣移動器
62‧‧‧合成噴射總成
64‧‧‧基底、合成噴射
66‧‧‧鰭、安裝支架
68‧‧‧本體或殼體
70‧‧‧電路驅動器
72‧‧‧內部腔室、腔穴
74‧‧‧第一板
76‧‧‧第二板
78‧‧‧間隔元件
80‧‧‧孔口
82、84‧‧‧致動器
86‧‧‧第一複合結構、可撓性隔膜
88‧‧‧第二複合結構、可撓性隔膜
90‧‧‧控制器總成、控制單元系統
92‧‧‧吸入
94‧‧‧排出
圖式示範目前思及執行本發明的較佳實施例。
於圖式：圖1是當中可以併入本發明實施例之小型式電子裝置的圖形。
圖2是沿著圖1之截面2-2的截面圖，其示範根據本發明實施例之電子裝置的熱管理系統。
圖3是移除部分之圖1的圖形，其示範根據本發明實施例之電子裝置的熱管理系統。
圖4和5是可用於本發明實施例之合成噴射 總成的圖形。
本發明的實施例一般地關於冷卻電子系統，更特別而言關於熱管理系統，其利用多重熱路徑以提供冷卻給此種電子系統中的主動構件和其他裝置。
多樣類型的小型式電子系統或裝置可以得利於併入本發明的實施例，包括手持式計算裝置，例如智慧型電話、平板電腦、電子書閱讀器，如在此所討論。然而，要體認本發明的實施例不是僅限用於手持式計算裝置，並且本發明的實施例可以用於其他電子系統，例如嵌入式計算系統。據此，本發明的範圍不意謂受限於以下所列的特定實施例。
參見圖1，顯示的是可以採用本發明實施例的小型式電子裝置10之範例性實施例的圖形。電子裝置10可以是任何數目之不同類型的裝置，例如手持式電腦、智慧型電話、平板、電子書閱讀器或差不多任何其他可攜式計算裝置。於本示範性實施例，電子裝置10包括外殼12和連接到外殼12的螢幕或顯示器14。如所示，外殼12和螢幕14一般地為矩形而有圓化的角落；然而，熟練人士將體會外殼12和顯示器14的外形可以採取差不多無限多數目的組態。外殼12可以由熟知的塑膠、金屬(例如鋁、不鏽鋼或類似者)或此等材料的組合來建造。顯示器14可以是液晶顯示器、LED讀出裝置或差不多任何其他 類型的顯示裝置。
電子裝置10的額外細節可以藉由參見圖2和3來了解，其分別提供電子裝置在圖1之2-2的截面圖和從此移除電子裝置之部分外殼12的圖形。如圖2和3所示，外殼12一般地界定內部空間或體積16以在當中支承電子裝置的多樣構件。外殼12可以包括容納顯示器14的前開口18和邊架20，該邊架外切於開口18並且提供用於顯示器14的座落區域。
電路板22定位於內部體積16中，並且可以藉由一或更多個螺釘(未顯示)或其他緊固物而固定於邊架20的底側。電路板22可以是系統板、子板或其他類型的印刷電路板，並且由各式各樣的材料所組成，例如熟知的陶瓷、有機材料(例如一或更多層環氧樹脂)或其他材料。電路板22包括多個表面和/或內部的導線(看不見)而如想要的由通孔所互連，而電路板具有正面24和背面26。視電子裝置10的複雜度而定，電路板22可以遍布了許多構件。
一些範例性構件於圖2和3顯示成表面安裝於電路板22的正面24上，此等構件包括至少一主動構件28以及額外的構件30，後者可以是主動或被動裝置。(多個)主動構件可以是用於電子器件中的任何大量之不同類型的電路裝置，舉例而言例如微處理器、圖形處理器、組合式微處理器/圖形處理器、特用積體電路、記憶裝置或類似者，並且可以是單核心或多核心或者甚至堆疊或伴隨 了額外的晶粒。(多個)主動構件可以由整塊半導體(例如矽或鍺)或絕緣體上半導體的材料(例如絕緣體上矽的材料)所建造。(多個)主動構件可以封裝在已知的封裝結構裡，並且可以藉由球柵陣列、地柵陣列、壓縮裝配或差不多任何其他類型的互連結構而連接到電路板22。被動構件可以提供成電阻器、電容器......。
熱管理系統32也包括在裝置10中，該系統設計成將主動(和被動)構件28、30與外殼12的外部表面(亦即外皮34)的溫度保持在可接受的/舒適的極限內。熱管理系統32的功能在於藉由提供多條熱路徑而提供平衡熱管理給電子裝置10，以從主動構件28以及從其他構件3和電路板22來移除熱。
如圖2和3所示，熱管理系統32包括多個熱載體36、38，其配置成從主動構件28以及從其他構件30和電路板22來移除熱。熱載體36、38的特徵可以一般地為「主要」熱載體36和「次要」熱載體38。主要熱載體36和次要熱載體38的每一者在一末端40耦合於共同的熱交換器42，而個別熱載體36、38的另一末端44、46則彼此解耦。主要熱載體36的末端44與主動構件28熱接觸/連通，而次要熱載體38的末端46與電路板背面26(亦即相對於主動構件28的表面)上的電路板22熱接觸/連通。
根據本發明的範例性實施例，主要和次要熱載體36、38是為熱管的形式。在每根熱管36、38的熱界面(熱管在此與主動構件28或電路板22熱接觸)，熱管 36、38裡的液體與導熱固體表面接觸以從該表面吸收熱而變成氣體。氣體然後沿著熱管36、38行進到冷界面(熱管36、38在此連接到熱交換器42)並且凝結回到液體，藉此釋放潛熱。液體然後經由毛細作用、離心力或重力而返回到熱界面，並且重複循環。由於沸騰和凝結有極高的熱傳係數，故熱管是有高效率的熱導體(譬如有效導熱率可以接近100,000瓦/米．K)。
然而，要體認到主要和次要熱載體36、38可以提供成其他形式和作為其他裝置。也就是說，不是提供成熱管，熱載體可以改成採取氣體腔室的形式(亦即具有二相流動運動的金屬容器)或金屬或高導熱載體。
如圖2和3所示，主要熱載體36舉例而言例如經由焊料結合而在末端44耦合於或整合於散熱器48(譬如金屬板)。散熱器48藉由熱界面材料(TIM)50而放置成與主動構件28熱接觸，而散熱器48經由TIM的固有黏性或經由緊固物(未顯示)而固定於TIM 50。散熱器48有利而言乃製成片狀而相較於主動構件28的尺寸則有比較大的表面積，並且由各式各樣的導熱材料所製成，例如銅、鋁、不鏽鋼、鎳、這些或其他類似材料的層合物。TIM50可以由各式各樣的界面材料所組成，例如基於聚矽氧的油脂或凝膠、相變化材料(PCM)或他者，並且有或沒有導熱填料，例如銀或奈米顆粒。舉例而言，範例包括Shin Tu Su G750和Laird PCM 780SP或銦。然而，體認到選擇TIM 50以具有少於完美優化的導熱率，因為目標 是要在散熱器48和主動構件28之間提供足夠的熱阻，如此則主動構件28的接面溫度維持在受損程度之下，但又夠高以讓熱從主動構件28有點慢的轉移到散熱器48。以此方式，熱不是單純快速通過並且集中在散熱器48之靠近主動構件28的中央部分，而是側向分散跨越了散熱器48的範圍。
次要熱載體38的末端46舉例而言例如經由焊料結合而耦合於或整合於分開的散熱器52(譬如金屬板)，而次要熱載體38和散熱器52定位成相鄰於電路板22的背面26。散熱器52經由定位在散熱器52和電路板22之間的電絕緣和比較柔順的熱墊54而放置成與電路板22熱接觸，而散熱器的表面經由熱墊54的固有黏性或經由緊固物(未顯示)而固定於熱墊。熱墊54可以由比較柔順的熱傳材料(例如來自Laird的TFlex 740或340)或可分配的聚合性材料(例如來自Chomerics的T570或T630)所組成。以此方式，熱不僅轉移自主動構件28，也轉移自可以存在電路板22之表面24上的其他產熱構件30。
當熱經由次要熱載體38和散熱器52而從電路板22的背側26移除的同時，熱也經由電路板22對電子裝置10之外殼12的熱耦合而從電路板22的背側移除。如圖2和3所示，散熱器52經由定位在散熱器54和外殼12之間的熱墊56而熱耦合於外殼12，而熱墊56則定位成與散熱器52的表面和外殼12的內表面接觸。熱墊56可以形成得類似於在散熱器52之另一表面上的熱墊 54，因此可以由比較柔順的熱傳材料(例如來自Laird的TFlex 740或340)或可分配的聚合性材料(例如來自Chomerics的T570或T630)所組成。熱墊56的作用在於將熱(其由電路板22-亦即上面的構件28、30所產生)從散熱器52轉移到外殼12，而熱以分散方式經過熱墊56來轉移，如此以側向分散而跨越電子裝置10的外殼12。
組合而言，散熱器48和散熱器52形成關於電路板22和其上構件28、30的「熱夾器」，以從此提供雙面的熱移除。為了逸散熱夾器48、52從電路板22和構件28、30所移除的熱，從散熱器48、52配置了多重熱路徑，包括連接在散熱器48、52和熱交換器42之間的熱載體36、38以及連接在散熱器52和外殼12之間的熱墊56。
仍參見圖2和3，看到主要熱載體36和次要熱載體38的每一者在末端40耦合到熱管理系統32的熱交換器42。熱交換器42包括熱槽58和空氣移動器60，其搭配工作以逸散電子裝置10之主動構件28(和構件30)所產生的熱，而熱交換器42定位在外殼12裡而相鄰於外殼12的排氣口62(圖2)，如此以使熱交換器42能夠排放空氣到外部周遭。
熱交換器42的熱槽58是標準的構造，因此舉例而言可以由鋁或具有比較高之導熱率的另一金屬(例如銅或銅鋁組合)所建造。如圖3所示，熱槽58一般地形成為具有基底64和從基底64延伸的多個鰭66(譬如板、 針腳)，如此以界定多條槽道。主要熱載體36和次要熱載體38附接於基底64，致使熱能從載體轉移到基底64，並且一系列的鰭66從基底64突出以更有效的逸散熱槽58所吸收的熱能。空氣移動器60產生氣流，其通過鰭66所形成的槽道以逸散鰭中的熱/熱能。
根據本發明的實施例，熱交換器58的空氣移動器60可以採取幾種形式中的一種。舉一範例，空氣移動器60可以是標種類型的風扇，其被供電以指引氣流而跨越熱槽58。舉另一範例，以及於較佳實施例，空氣移動器60是由一或更多個合成噴射致動器所形成，其被供電以指引氣流而跨越熱槽58。或可利用作為熱交換器58的空氣移動器60之合成噴射(和用於安裝合成噴射的機制)的一般結構則顯示和描述於圖4和5以便更好理解此種實施例。雖然圖4~5示範了特定的合成噴射總成，不過體認到可以使用變化架構的合成噴射總成作為熱交換器42的空氣移動器60，包括在合成噴射堆疊或噴射堆中的合成噴射配置，因此合成噴射總成不是要限制本發明的範圍。舉一範例，不包括安裝支架以將合成噴射穩固/定位的合成噴射總成乃視為在本發明的範圍裡。
首先參見圖4，合成噴射總成62顯示成包括合成噴射64(其截面示範於圖5)和安裝支架66。於一實施例，安裝支架66是U形安裝支架，其在一或更多個位置固定於合成噴射64的本體或殼體68。電路驅動器70可以位在安裝支架66的外部或從外部固定於安裝支架66。 替代而言，電路驅動器70的位置可以遠離合成噴射總成62。
現在一起參見圖4和5，如當中所示，合成噴射64的殼體68界定且部分包住內部腔室或腔穴72，當中則具有氣體或流體22。根據本發明的多樣實施例，雖然殼體68和內部腔室72可以採取差不多任何的幾何型態，不過為了討論和理解，殼體68在圖2的截面圖顯示成包括第一板74和第二板76(另可稱為葉片或箔)，其藉由其間所定位的間隔元件78而維持成隔開的關係。於一實施例，間隔元件78在第一和第二板74、76之間維持分開大約1毫米。一或更多個孔口80形成在第一和第二板74、76與間隔元件78的側壁之間，以便讓內部腔室72流體連通於周圍的外部環境。於替代性實施例，間隔元件78包括正面(未顯示)，當中形成了一或更多個孔口80。
致動器82、84耦合於個別的第一和第二板74、76以形成第一和第二複合結構或可撓性隔膜86、88，其經由控制器總成或控制單元系統90而被驅動器70所控制。舉例而言，每個可撓性隔膜86、88可以裝配了金屬層，並且金屬電極可以配置成相鄰於金屬層，如此則隔膜86、88可以經由施加在電極和金屬層之間的電偏壓而移動。如圖4所示，於一實施例，控制器總成90電子耦合於驅動器70，其直接耦合於合成噴射64的安裝支架66。於替代性實施例，控制單元系統90整合到驅動器70裡，其位置遠離合成噴射64。此外，控制系統90可以建 構成藉由任何適合的裝置(舉例而言例如電腦、邏輯處理器或訊號產生器)而產生電偏壓。
於一實施例，致動器82、84是壓電移動式(壓電動)裝置，其可以藉由施加諧波交流電壓而致動，其使壓電動裝置快速膨脹和收縮。於操作期間，控制系統90經由驅動器70傳送電荷到壓電致動器82、84，其回應於電荷而經歷機械應力和/或應變。壓電動致動器82、84的應力/應變造成個別之第一和第二板74、76的偏折，以致達成時間諧波式或周期性的移動，其改變板74、76之間的內部腔室72之體積。內部腔室72中所得的體積改變則造成內部腔室72和外部體積之間交換氣體或其他流體；當第一和第二板74、76往外移動並且內部腔室72的體積增加時，氣體經由孔口80而被抽入內部腔室72裡(一般地由虛線92所指)；以及當第一和第二板74、76往內移動並且內部腔室72的體積減少時，氣體經由孔口80而從內部腔室72排出成冷卻噴射(一般地由虛線94所指)。
有利而言，本發明的實施例因此提供用於小型式電子裝置(舉例而言例如智慧型電話、平板電腦、電子書閱讀器或嵌入式計算系統)的熱管理系統32。熱管理系統32經由使用多重熱載體36、38和散熱器48、52而從不同方向來提供電子裝置的平衡熱管理。熱載體36、38把熱從電路板22的多樣表面和其上之構件28、30傳導離開到熱交換器42以逸散到周遭環境。附帶而言，提 供了從電路板22到電子裝置之外殼12的熱路徑，來自電路板22的熱則以減少加熱裝置之局部外皮溫度的方式而跨越外殼12做分散。
熱管理系統32中之多重和平衡的熱路徑提供成逸散構件28、30所產生的熱，即使萬一熱載體36、38或熱交換器42(譬如熱交換器中的空氣移動器60)故障亦然，藉此避免可能發生於典型冷卻系統之熱載體或熱交換器故障的潛在熱逃逸。熱管理系統32中之多重和平衡的熱路徑也允許熱交換器的空氣移動器60以減低的負載來操作以及/或者允許空氣移動器60較不常操作。減少空氣移動器60的操作則可以減少熱交換器42中的較低頻噪音和機械震動。
因此，根據一實施例，電子裝置包括：外殼，其一般地界定內部體積；電路板，其定位在內部體積裡並且具有第一表面和第二表面；一或更多個主動構件，其安裝在電路板的第一表面上；以及熱管理系統，其建構成提供冷卻給一或更多個主動構件。熱管理系統進一步包括：第一散熱器，其與一或更多個主動構件的至少一主動構件熱接觸；第二散熱器，其與電路板的第二表面熱接觸；熱載體，其耦合於第一散熱器和第二散熱器的每一者以從此移除熱能；以及熱交換器，其耦合於熱載體以從此接收熱能並且逸散熱能，其中一熱載體途經第一散熱器和熱交換器之間，並且另一熱載體途經第二散熱器和熱交換器之間。
根據另一實施例，電子裝置包括：外殼，其一般地界定內部體積；電路板，其定位在內部體積裡並且具有第一表面和第二表面；一或更多個主動構件，其安裝在電路板的第一表面；以及熱管理系統，其建構成提供冷卻給一或更多個主動構件。熱管理系統進一步包括：第一散熱器，其與一或更多個主動構件的至少一主動構件熱接觸；以及第二散熱器，其與電路板的第二表面熱接觸，其中第二散熱器也與外殼熱接觸，致使熱能轉移到外殼並且跨越此而分散，如此以逸散熱能。
根據又一實施例，從電子裝置移除熱的方法包括：將第一散熱器熱耦合於安裝在電路板之第一表面上的至少一產熱主動構件；以及將第二散熱器熱耦合於電路板的第二表面，該第二表面相對於電路板的第一表面，致使第一散熱器和第二散熱器形成繞著至少一產熱主動構件和電路板的熱夾器，如此以提供從此的雙面熱移除。方法也包括：將第二散熱器熱耦合於電子裝置的外殼；將熱載體耦合於第一散熱器和第二散熱器的每一者以從此移除至少一主動構件所產生的熱；以及將第一和第二熱載體耦合於單一熱交換器，致使熱交換器從熱載體接收熱並且逸散熱。
此書面敘述使用範例以揭示本發明，包括最佳模式，並且也讓熟於此技藝的任何人能夠實施本發明，包括製造和使用任何裝置或系統以及進行任何併入的方法。本發明之可獲得專利的範圍是由請求項所界定，並且 可以包括熟於此技藝者所想到的其他範例。如果此等其他範例所具有的結構性元件並不異於請求項的字面語言，或者如果此等其他範例包括等同的結構性元件而非實質異於請求項的字面語言，則此等其他範例打算是在請求項的範圍裡。

Claims (20)

  1. 一種電子裝置，其包括：外殼，其一般地界定內部體積；電路板，其定位在該內部體積裡並且具有第一表面和第二表面；一或更多個主動構件，其安裝在該電路板的該第一表面上；以及熱管理系統，其將該一或更多個主動構件冷卻，該熱管理系統包括：第一散熱器，其與該一或更多個主動構件的至少一主動構件熱接觸；第二散熱器，其與該電路板的該第二表面熱接觸；熱傳材料，其直接地且機械性地耦合於該第二散熱器和該電路板的該第二表面，如此以定位在該第二散熱器和該電路板的該第二表面之間；熱載體，其耦合於該第一散熱器和該第二散熱器以從其移除熱能；以及熱交換器，其耦合於該等熱載體以從其接收熱能和逸散該熱能；其中該等熱載體中的一熱載體途經該第一散熱器和該熱交換器之間，並且該等熱載體中的另一熱載體途經該第二散熱器和該熱交換器之間。
  2. 如申請專利範圍第1項的電子裝置，其中耦合於該第一散熱器和該第二散熱器的該等熱載體包括熱管。
  3. 如申請專利範圍第1項的電子裝置，其進一步包括熱界面材料，其定位在該第一散熱器和該至少一主動構件之間以從該至少一主動構件轉移熱能到該第一散熱器。
  4. 如申請專利範圍第1項的電子裝置，其中該熱傳材料包括第一熱墊，其定位在該第二散熱器和該電路板之間以從該電路板轉移熱能到該第二散熱器。
  5. 如申請專利範圍第1項的電子裝置，其中該第二散熱器與該外殼熱接觸，致使熱能轉移到該外殼並且跨越此而分散，如此以逸散該熱能。
  6. 如申請專利範圍第5項的電子裝置，其進一步包括第二熱墊，其定位在該第二散熱器和該外殼之間以從該第二散熱器轉移熱能到該外殼。
  7. 如申請專利範圍第5項的電子裝置，其中透過該熱交換器的該熱能逸散和透過該外殼的該熱能逸散提供該電子裝置的平衡熱管理。
  8. 如申請專利範圍第1項的電子裝置，其中該熱交換器包括：熱槽，其從該等熱載體接收熱能；以及空氣移動器，其產生氣流，該空氣移動器定位成指引該氣流跨越該熱槽以逸散從該等熱載體所接收的該熱能。
  9. 如申請專利範圍第8項的電子裝置，其中該外殼包括當中形成的排氣口，並且其中該空氣移動器所產生的該氣流被吹送跨越該熱槽並且經由該排氣口而離開該外殼，如此以逸散該熱能到外部周遭環境。
  10. 如申請專利範圍第8項的電子裝置，其中該空氣移動器包括一或更多個合成噴射致動器。
  11. 一種電子裝置，其包括：外殼，其一般地界定內部體積；電路板，其定位在該內部體積裡並且具有第一表面和第二表面；一或更多個主動構件，其安裝在該電路板的該第一表面上；以及熱管理系統，其將該一或更多個主動構件冷卻，該熱管理系統包括：第一散熱器，其與該一或更多個主動構件的至少一主動構件熱接觸；第二散熱器，其與該電路板的該第二表面熱接觸；以及第一熱墊，其定位在該第二散熱器和該電路板的該第二表面之間，如此以與該第二散熱器和該電路板中的每一者直接地接觸，致使該第一熱墊定位成將熱能從該電路板轉移到該第二散熱器；其中該第二散熱器也與該外殼熱接觸，致使熱能轉移到該外殼並且跨越此而分散，如此以逸散該熱能。
  12. 如申請專利範圍第11項的電子裝置，其進一步包括：第二熱墊，其定位在該第二散熱器和該外殼之間以從該第二散熱器轉移熱能到該外殼。
  13. 如申請專利範圍第11項的電子裝置，其中該熱管理系統進一步包括：主要熱載體，其耦合於該第一散熱器以從此移除熱能；次要熱載體，其耦合於該第二散熱器以從此移除熱能；以及熱交換器，其耦合於該等主要和次要熱載體以從彼等接收熱能並且逸散該熱能；其中該主要熱載體途經該第一散熱器和該熱交換器之間，並且該次要熱載體途經該第二散熱器和該熱交換器之間。
  14. 如申請專利範圍第13項的電子裝置，其進一步包括熱界面材料，其定位在該第一散熱器和該至少一主動構件之間以從該至少一主動構件轉移熱能到該第一散熱器。
  15. 如申請專利範圍第13項的電子裝置，其中透過該熱交換器的該熱能的逸散和透過該外殼的該熱能逸散提供該電子裝置的平衡熱管理。
  16. 如申請專利範圍第13項的電子裝置，其中該熱交換器包括：熱槽，其包括基底和多個鰭；以及空氣移動器，其產生氣流，該空氣移動器定位成指引該氣流跨越該等多個鰭以逸散所接收的熱能；其中該主要熱載體和該次要熱載體耦合於該熱槽的該基底以轉移熱能到該熱槽。
  17. 如申請專利範圍第13項的電子裝置，其中該主要熱載體和該次要熱載體的每一者包括熱管。
  18. 一種從電子裝置移除熱的方法，其包括：將第一散熱器熱耦合於安裝在電路板上的產熱的至少一主動構件，該至少一主動構件安裝在該電路板的第一表面上；藉由將第一熱墊定位成直接地接觸第二散熱器和該電路板的第二表面，將該第二散熱器熱耦合於該電路板的該第二表面，該第二表面相對於該電路板的該第一表面；將該第二散熱器熱耦合於該電子裝置的外殼；將熱載體耦合於該第一散熱器和該第二散熱器以從其移除熱，該熱是由該至少一主動構件所產生；以及將該等熱載體耦合於單一熱交換器，該熱交換器耦合於該等熱載體以從彼等接收熱並且逸散該熱；其中該第一散熱器和該第二散熱器形成繞著產熱的該至少一主動構件和該電路板的熱夾器，如此以提供從產熱的該至少一主動構件和該電路板的雙面熱移除。
  19. 如申請專利範圍第18項的方法，其中將該第二散熱器熱耦合於該電路板的該第二表面和該外殼包括：將第一熱墊定位在該第二散熱器和該電路板的該第二表面之間以將該電路板熱耦合於該第二散熱器；以及將第二熱墊定位在該第二散熱器和該外殼之間以將該第二散熱器熱耦合於該外殼。
  20. 如申請專利範圍第18項的方法，其進一步包括透過該熱交換器和透過該外殼來逸散產熱的該至少一主動構件所產生的熱，以提供該電子裝置的平衡熱管理。
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Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9996110B2 (en) * 2014-12-24 2018-06-12 Intel Corporation Direct attach dock cooling leveraging maximum silicon junction temperature control
US10034375B2 (en) * 2015-05-21 2018-07-24 Apple Inc. Circuit substrate with embedded heat sink
US9735539B2 (en) 2015-07-20 2017-08-15 Apple Inc. VCSEL structure with embedded heat sink
US9953899B2 (en) 2015-09-30 2018-04-24 Microfabrica Inc. Micro heat transfer arrays, micro cold plates, and thermal management systems for cooling semiconductor devices, and methods for using and making such arrays, plates, and systems
US10096537B1 (en) 2015-12-31 2018-10-09 Microfabrica Inc. Thermal management systems, methods for making, and methods for using
KR102583890B1 (ko) * 2016-02-18 2023-10-05 삼성전자주식회사 열 수집/확산 구조를 가진 전자 장치
JP6625004B2 (ja) * 2016-04-14 2019-12-25 キヤノン株式会社 カード型記録装置およびスロット装置
US9918407B2 (en) * 2016-08-02 2018-03-13 Qualcomm Incorporated Multi-layer heat dissipating device comprising heat storage capabilities, for an electronic device
EP3310140B1 (en) * 2016-10-14 2021-07-14 Vitesco Technologies GmbH Mounting assembly with a heatsink
FR3063386B1 (fr) * 2017-02-28 2019-04-12 Alstom Transport Technologies Module de puissance avec systeme de refroidissement des cartes electroniques
CN107806430A (zh) * 2017-11-02 2018-03-16 北京小米移动软件有限公司 压电风扇、散热器及电子设备
KR102487229B1 (ko) 2017-11-24 2023-01-11 삼성전자 주식회사 방열 구조를 포함하는 전자 장치
JP6512644B1 (ja) 2018-01-12 2019-05-15 Ｎｅｃプラットフォームズ株式会社 放熱構造体、および放熱方法
US10534146B2 (en) * 2018-03-01 2020-01-14 DustPhotonics Ltd. Device and method for heat dissipation
US10779439B2 (en) * 2018-05-24 2020-09-15 Quanta Computer Inc. Remote heat exchanger
US10394292B1 (en) * 2018-06-11 2019-08-27 Microsoft Technology Licensing, Llc Cryogenic computing system with thermal management using a metal preform
US10720372B2 (en) 2018-10-26 2020-07-21 Microsoft Technology Licensing, Llc Conduction cooling for circuit boards
EP3867729A4 (en) * 2018-12-18 2022-07-27 CommScope Technologies LLC THERMAL MANAGEMENT FOR MODULAR ELECTRONIC DEVICES
US10785893B1 (en) * 2019-05-06 2020-09-22 Htc Corporation Heat dissipation module and electronic device
KR20200134899A (ko) * 2019-05-24 2020-12-02 삼성전자주식회사 세탁기
US10881028B1 (en) 2019-07-03 2020-12-29 Apple Inc. Efficient heat removal from electronic modules
US10856441B1 (en) * 2019-11-13 2020-12-01 Dell Products, L.P. System and method for bi-side heating vapor chamber structure in an information handling system
US11710945B2 (en) 2020-05-25 2023-07-25 Apple Inc. Projection of patterned and flood illumination
US11699715B1 (en) 2020-09-06 2023-07-11 Apple Inc. Flip-chip mounting of optoelectronic chips
US11356542B2 (en) * 2020-11-11 2022-06-07 Frore Systems Inc. Mobile device having a high coefficient of thermal spreading
US11782281B2 (en) * 2021-07-30 2023-10-10 Meta Platforms Technologies, Llc Thermal management system for electronic device
US11698536B2 (en) 2021-07-30 2023-07-11 Meta Platforms Technologies, Llc Thermal management system for electronic device
US11716806B1 (en) * 2021-11-18 2023-08-01 Motorola Mobility Llc Processor heat dissipation in a stacked PCB configuration
US20230247755A1 (en) * 2022-01-31 2023-08-03 Microsoft Technology Licensing, Llc Electronic device with active heat transfer

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050088822A1 (en) * 2003-10-27 2005-04-28 Oberlin Gary E. Power electronic system with passive cooling
US20090129020A1 (en) * 2007-11-19 2009-05-21 Kabushiki Kaisha Toshiba Electronic apparatus
TWI351915B (en) * 2008-05-06 2011-11-01 Asustek Comp Inc Electronic device and heat dissipation unit thereo

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003218570A (ja) * 2002-01-24 2003-07-31 Ts Heatronics Co Ltd 放熱装置
US7019974B2 (en) * 2004-07-16 2006-03-28 Hon Hai Precision Industry Co., Ltd. Heat dissipation device
CN101039566A (zh) * 2006-03-17 2007-09-19 富准精密工业(深圳)有限公司 散热装置及应用该散热装置的电子装置
JP4719079B2 (ja) * 2006-05-19 2011-07-06 株式会社東芝 電子機器
JP4929101B2 (ja) * 2007-08-24 2012-05-09 株式会社東芝 電子機器
CN101436092B (zh) * 2007-11-12 2012-03-28 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 显卡散热装置组合及使用该组合的刀锋式服务器
EP2321607A1 (en) * 2008-08-04 2011-05-18 Clustered Systems Company A contact cooled electronic enclosure
CN201608970U (zh) * 2009-10-27 2010-10-13 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 电路板组合
US20120170216A1 (en) * 2011-01-04 2012-07-05 General Electric Company Synthetic jet packaging
US8804331B2 (en) * 2011-12-02 2014-08-12 Ati Technologies Ulc Portable computing device with thermal management
US9215520B2 (en) * 2012-08-15 2015-12-15 General Electric Company Multi-function synthetic jet and method of manufacturing same
CN202918632U (zh) * 2012-10-15 2013-05-01 中航华东光电有限公司 一种多功率器件的双面散热结构及其电子装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050088822A1 (en) * 2003-10-27 2005-04-28 Oberlin Gary E. Power electronic system with passive cooling
US20090129020A1 (en) * 2007-11-19 2009-05-21 Kabushiki Kaisha Toshiba Electronic apparatus
TWI351915B (en) * 2008-05-06 2011-11-01 Asustek Comp Inc Electronic device and heat dissipation unit thereo

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Publication number Publication date
JP6722426B2 (ja) 2020-07-15
US9668334B2 (en) 2017-05-30
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