TWI791130B - 能以生物控溫的電子產品的殼體組件 - Google Patents

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TWI791130B
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Abstract

本發明有關一種能以生物控溫的電子產品的殼體組件，其可用來構成 例如手機、平板、筆電、穿戴裝置等電子產品的外殼體及/或中殼體。該電子產品的內部具有一熱源。該殼體組件包含一外殼體及一外導熱片，該外殼體包含貫穿內、外表面的至少一孔洞。該外導熱片對應該熱源，且與該外殼體結合，該外導熱片包含與該至少一孔洞對應的至少一傳熱部。使用者可以透過該孔洞接觸該傳熱部，讓該熱源產生的輻射熱經該外導熱片吸收並散熱以及經人體皮膚傳熱而快速導出。

Description

能以生物控溫的電子產品的殼體組件
本發明關於一種能以生物控溫的電子產品的殼體組件，特別是關於一種具有生物控溫熱交換功能的電子產品的殼體組件。
隨著半導體製程技術的進步，手機與平板等電子產品愈做愈薄，功能愈來愈多，且內載APP容量愈來愈大。此外，使用者對網速的要求也愈來愈高。伴隨而生之問題在於如何有效逸散半導體元件(例如CPU)運作時產生的熱量，以維繫半導體裝置之順暢作動。
一般電子產品(例如手機、平板、筆電、桌電等)之電子基板，均會在線路板的上、下端面作塗佈封膠，藉以防止因濕氣氧化線路而影響半導體作動，但也因此讓半導體作動衍生之熱度無法有效散熱，只能靠半導體本身之承受熱度來消解。緣此，有業者在半導體之頂部接緣設置散熱膜來散熱，或有業者在半導體熱源之附近空間架設吸輻射熱片、冷凝管、熱導棒、熱導管且將冷凝管、熱導棒、熱導管延伸到機體內的低溫帶，俾讓半導體熱度傳至機體內低溫帶來勻熱。此外，高端手機更使用合金機身來加強機體內熱輻射之導熱。
然而，輕薄且體積短小是電子產品的趨勢。由於電子產品(特別是手機與平板)要求薄化，所以設在電子產品內部的散熱元件也需要縮減為超薄尺寸。但尺寸縮減之散熱元件將不能提供有效的熱傳導，導致散熱效能無法提升。 再者，手機/平板的半導體基板多為封膠處理，機體內部又為密室狀態，透氣對流極為有限，對於快速上昇的熱輻射幾無有效的解決方案。具體而言，手機與平板的內部常會產生積熱情事，負面影響作動效率且常會產生熱當的缺失，嚴重時將造成半導體晶片因過度積熱而熱衰、機體燙手、及電池過熱損壞。縱使目前高端手機配置了金屬機身與上述的熱導件，但因半導體大多處於密室狀，散熱不足，所以，仍無法使半導體作動於密室中的積熱現象得以緩解。尤其，手機已由4G時代已進入5G時代，數據顯示5G晶片耗電約為4G晶片之2.5倍，密室積熱非常快，上述現象更為嚴重。此外，有一些高端手機的半導體元件在運作時會產生較高的熱量，因而，需要在機體內部配置中殼體用以防止高熱直接透過外殼體導出而可能燙傷使用者，然而，由於中殼體沒有配置導热體，造成內部積熱幾乎無法外洩，嚴重影響作動效率。
緣此，本發明目的即在提供一種能以生物控溫的電子產品的殼體組件，其適用在符合目前各種手機、平板或穿戴裝置等電子產品的外殼體及中殼體上，讓電子產品機體內部的熱源(例如半導體元件)產生的輻射積熱可經由該殼體組件快速地導出，而達到控溫效果，以維持半導體件元件的正常運作。
依據本發明之能以生物控溫的電子產品的殼體組件包含一外殼體及一外導熱片。該電子產品具有一機體，該機體的內部具有至少一熱源。該外殼體結合於該機體上且包含相對的內表面與外表面及貫穿該內、外表面的至少一孔洞。該外導熱片與該外殼體結合且包含相對的內端面與外端面，該外導熱片的內端面係面向該電子產品的熱源，該外導熱片更包含至少一傳熱部，該至少一傳熱部對應該外殼體的至少一孔洞，使得一使用者可以透過該孔洞接觸該至少一傳熱部。
在一實施例中，該電子產品為手機、平板、筆電、wifi中繼機、LED燈具、太陽能聯電盒、太陽能逆變器與穿戴裝置中的其一，該外殼體由塑膠材料製成，該外導熱片由金屬材料製成，該至少一傳熱部由自該外端面向外凸出的一凸部構成且嵌入在該外殼體的至少一孔洞中。
在一實施例中，該至少一傳熱部由自該內端面向外凸出的一凸部構成。
在一實施例中，該外導熱片上設有複數小孔，該複數小孔中被注入塑膠，使得該外導熱片的周圍被包覆在該外殼體內以形成一體結合。
在一實施例中，該外導熱片的周圍設有凸緣，該外導熱片的外端面設有複數凸粒，該外導熱片的凸緣與凸粒係熔合於該外殻體使得該外導熱片係熔接在該外殼體的內表面。
在一實施例中，該至少一孔洞包含複數孔洞且配置在鄰近該外殼體的側邊。
在一實施例中，該殼體組件更包含一結合於該電子產品之機體內部的中殼體及一結合於該中殼體的內導熱片，該中殼體包含相對的內表面與外表面及貫穿該內、外表面的一孔洞，該內導熱片對應該熱源且位在該外導熱片與該熱源之間，該內導熱片與該中殼體結合且包含一傳熱部，該內導熱片的傳熱部對應該中殼體的孔洞。
本發明之殼體組件在實施上，係可完全不用更改電子產品(例如手機、平板、筆電、wifi路由器、wifi室外中繼機、太陽能聯電盒、逆變器、LED燈泡、投射燈等)的內部結構，而只需將該電子產品的外殼體(或包含中殼體)更換為具有同型式或同尺寸之本發明的殼體組件，就能將該電子產品機體內的輻射熱有效導至機體外，達成高速導熱與散熱效果。具體而論，該殼體組件的導熱片可將電子產品內部之熱源所產生的輻射熱快速吸收，同時由傳熱部向殻體外輻射散熱，使得半導體作動於密室中的積熱現象得以緩解。再者，使用者可以透過皮膚(含手指)接觸傳熱部，讓熱源產生的輻射熱快速導出，達到人體生物控溫的導熱及散熱效果。此外，本發明之殼體組件更可應用於為保護電池在低溫狀態會關機的電子產品(如手機、穿戴/智能裝置)，藉由導熱片與手指或皮膚之接觸，讓人體溫度可藉由導熱片導熱且輻射入機體內，形成密室升溫以避免電池在低溫狀態關機。
關於本發明之其它目的、優點及特徵，將可由以下較佳實施例的詳細說明並參照所附圖式來了解。
10:殼體組件
12:外殼體
12a:中殼體
14:外導熱片
14a:內導熱片
16:基板
18:熱源
20:內表面
22:外表面
24、24a:孔洞
26:內端面
28:外端面
30:傳熱部
30a:傳熱部
32:外側
36:小孔
37:周圍
38:凸緣
40:凸粒
42:LED燈具
44:機體
46:中繼機
48:機體
50:聯電盒
52:機體
54:逆變器
56:機體
58:手錶
60:機體
62:錶蓋
圖1係本發明第一實施例之能以生物控溫的電子產品的殼體組件的分解圖。
圖2顯示圖1之殼體組件的立體圖。
圖3顯示圖1之殼體組件的剖視圖。
圖4顯示圖1之殼體組件實施於手機的示意圖。
圖5係本發明第二實施例之能以生物控溫的電子產品的殼體組件的分解圖。
圖6顯示圖5之殼體組件的剖視圖。
圖7係與圖3類似的剖視圖，顯示本發明第三實施例之殼體組件。
圖8係與圖3類似的剖視圖，顯示本發明第四實施例之殼體組件。
圖9至圖12係本發明第五至第八實施例之殼體組件的立體示意圖。
圖13顯示使用者的手指接觸圖9之傳熱部的使用狀態示意圖。
圖14顯示使用者的手指接觸圖12之傳熱部的使用狀態示意圖。
圖15係本發明一實施例之殼體組件實施於燈具的示意圖。
圖16係本發明一實施例之殼體組件實施於中繼機的示意圖。
圖17係本發明一實施例之殼體組件實施於聯電盒的示意圖。
圖18係本發明一實施例之殼體組件實施於逆變器的示意圖。
圖19係本發明一實施例之殼體組件實施於穿戴裝置的示意圖。
圖20顯示圖19之穿戴裝置的分解圖。
圖21顯示圖19之穿戴裝置的剖視圖。
圖22係本發明一實施例之殼體組件實施於手機的示意圖。
圖23顯示圖22之電子產品的剖視圖。
圖24顯示圖22之中殼體的剖視圖。
圖25係與圖24類似的剖視圖，顯示中殼體的另一實施例。
現將僅為例子但非用以限制的具體實施例，並參照所附圖式就本發明之技術內容說明如下：本發明的能以生物控溫的電子產品的殼體組件可應用在例如手機、平板、筆電、wifi路由器、投影儀、小型攝影機、LED燈具、太陽能聯電盒、太陽能逆變器、穿戴裝置(如智能手錶、智能眼鏡)等電子產品上。圖1至圖4顯示本發明第一實施例之能以生物控溫的電子產品的殼體組件10，在本實施例中，該電子產品為一手機(或平板)，該電子產品的機體(未圖示)內部具有一半導體基板16(見圖4)，該基板16上具有至少一熱源18，當該電子產品作動時，該熱源18會產生輻射熱。
該殼體組件10包含結合在該電子產品之機體上的一外殼體12及一外導熱片14。該外殼體12可為例如塑膠或玻璃的低導熱材料製成且包含相對 的內表面20與外表面22及貫穿內、外表面20、22的至少一孔洞24。在本實施例中，該外殼體12上設有分隔的二孔洞24，其中一孔洞24對應該熱源18。該外導熱片14可為例如金屬的高導熱材料製成，該外導熱片14與外殼體12結合且包含相對的內端面26與外端面28。該外導熱片14的內端面26面向或對應電子產品的熱源18。該外導熱片14更包含與該至少一孔洞24對應的至少一傳熱部30，在本實施例中，該外導熱片14上設有分隔的二傳熱部30，各傳熱部30係由自外端面28向外凸出的一凸部構成且嵌入在該外殼體12的一對應的孔洞24中，使得各傳熱部30外露在該外殼體12的外表面22且該傳熱部30的周緣包覆在該外殼體12的厚度中。在本實施例中，各傳熱部30的外側32與該外殼體12的外表面22平齊(見圖3)，且各傳熱部30由外導熱片14的內端面26凹陷形成。在可行的實施例中，各傳熱部30的外側32係凸出該外殼體12的外表面22(未圖示)。
在本實施例中，該外導熱片14係嵌合包覆在該外殼體12內。具體而論，該外殼體12為塑膠製成，該外導熱片14上設有複數呈錐狀的小孔36。在製造上，係將該外導熱片14置於一製造外殼體12的模具中，再注入塑膠在該複數小孔36中，使得該外導熱片14的傳熱部30嵌入外殼體12的孔洞24中且外導熱片14的周圍37被包覆在外殼體12內以形成一體的結合。
在圖5與圖6的實施例中，該外導熱片14係熔接結合在塑膠製成之外殼體12的內表面20。具體而論，該外導熱片14的周圍37設有凸緣38，且該外導熱片14的外端面28設有複數呈尖銳狀的凸粒40。在製造上，係將該外導熱片14的外端面28面向該外殼體12的內表面20，且將該外導熱片14的傳熱部30嵌入該外殼體12的孔洞24中，再藉由高週波熔合該外導熱片14的凸緣38與凸粒40，使得該外導熱片14的凸緣38與凸粒40熔合到該外殼體12以形成一體結構。在可行的實施例中，外導熱片14的周圍37可延伸到外殼體12的內表面20周緣處，以擴大吸熱與散熱面積。
圖7與圖8顯示本發明兩個可行實施例的殼體組件10。在圖7中，與孔洞24對應的各傳熱部30係由自內端面26向外凸出的一凸部構成，使得各傳熱部30可以更靠近熱源18或者甚至接觸熱源18。在圖8中，與孔洞24對應的各傳熱部30係由沒有凸出的平坦部分構成。再者，在圖7與圖8中，該外導熱片14係嵌合包覆在該外殼體12內，使得該外導熱片14的周圍37被包覆在外殼體12內以形成一體結合。在可行的實施例中，圖7與圖8中的外導熱片14可熔接結合在外殼體12的內表面20(如圖6所示)。
圖9至圖12顯示本發明四個可行實施例的殼體組件10，該四個殼體組件10與第一實施例之殼體組件10的主要差異在於，該孔洞24與傳熱部30二者的形狀、數量以及配置位置。圖9顯示一手機外殼體12的上側與下側分別具有一個直向孔洞24與一個橫向孔洞24，圖10顯示一手機外殼體12的上側與下側分別具有一個T型孔洞24與一個橫向孔洞24，圖11顯示一平板外殼體12的兩側分別配置有兩個橢圓狀孔洞24，圖12顯示一平板外殼體12的兩側分別具有一個直向孔洞24。當複數孔洞24配置在鄰近該外殼體12的側邊或是周圍時，有利握持手機或平板的使用者可以透過皮膚(含手指)接觸傳熱部30，讓熱源18產生的輻射熱可經人體皮膚接觸傳熱而快速導出。
本發明之殼體組件10在實施上，由於該外導熱片14鄰近或對應熱源18且該外導熱片14的傳熱部30與所對應的孔洞24對應連通，因而，在密封狀態或半密封狀態內之半導體熱源18所產生的輻射熱可由該外導熱片14快速吸收且均熱於電子產品密封空間的其他低溫區，並藉由孔洞24向殼體組件10外之大氣空間散熱，讓熱源18產生的輻射熱可快速導出。此外，當使用者操作手機或平板時，使用者握持手機或平板的手指可經由孔洞24接觸傳熱部30(見圖13與圖14)，讓傳熱部30和人體形成熱交換效應，達成高速導熱及散熱，進而阻止或延緩機體內部的輻射升溫，讓機體內部的溫度停在略高於人體體溫。具體而論，熱 源18產生的溫度(例如60~120℃)可經由傳熱部30的導熱以及人體的生物控溫而降到38~40℃，以維持半導體件元件的正常運作，並保持機體內部溫度，不讓高溫損害電池。再者，本發明之導熱片14可進行高吸輻射熱、高導熱、高散熱、防氧化、絕緣及/或防靜電處理，藉以避免一般散熱使用的銅導管、銅導熱片、鍍銅石墨棒、泠凝銅管等所帶來的氧化及干擾電磁的負面作用。
本發明之殼體組件10除了可抑制半導體元件在機體內產生高溫外，亦可利用人體生物控溫逆向導熱到機體內，使得電子產品16處於低溫狀態時，而藉由生物控溫啟動開機。具體而論，一般電子產品或穿戴裝置(例如智能手錶或智能眼鏡)處於低溫狀態(例如低於10℃時)，為保護電池通常需要強制關機。而本發明之殼體組件10在實施上，使用者的皮膚(含手指)可以透過孔洞24接觸傳熱部30，使得人體生物溫度經由該傳熱部30傳遞到電子產品的機體內而升溫，而啟動開機及作動。
圖15顯示本發明第九實施例之能以生物控溫的電子產品的殼體組件10，在本實施例中，該電子產品係一LED燈具42，該LED燈具42包含一機體44以及結合在機體44上的殼體組件10，該機體44內具有一基板16以及設在該基板16上的複數熱源18。該殼體組件10包含結合於該LED燈具42之機體44上的一外殼體12及一外導熱片14，該外殼體12上設有一孔洞24，該孔洞24對應該熱源18。該外導熱片14包含自外端面28向外凸出的一傳熱部30。該傳熱部30嵌入在該孔洞24中且外露在該外殼體12的外表面22，該外導熱片14的周圍37係一體地包覆在該外殼體12內。
圖16顯示本發明第十實施例之能以生物控溫的電子產品的殼體組件10，在本實施例中，該電子產品係一wifi中繼機46，該中繼機46包含一機體48以及結合在機體48上的殼體組件10。該機體48內具有一基板16以及設在該基板16上的複數熱源18。該殼體組件10包含結合於該機體48的一外殼體12及一外 導熱片14，該外殼體12上設有一孔洞24，該孔洞24對應該熱源18。該外導熱片14包含自外端面28向外凸出的一傳熱部30。該傳熱部30嵌入在該孔洞24中且外露在該外殼體12的外表面22。
圖17顯示本發明第十一實施例之能以生物控溫的電子產品的殼體組件10，在本實施例中，該電子產品係一太陽能聯電盒50，該聯電盒50包含一機體52及結合在機體52上的殼體組件10，該機體52內具有一基板16及設在基板16上的複數熱源18。該殼體組件10包含結合於該機體52上的一外殼體12及一外導熱片14，該外殼體12上設有對應該熱源18的一孔洞24。該外導熱片14包含自外端面28向外凸出的一傳熱部30。該傳熱部30嵌入在該孔洞24中且外露在該外殼體12的外表面22。
圖18顯示本發明第十二實施例之能以生物控溫的電子產品的殼體組件10，在本實施例中，該電子產品係一太陽能逆變器54，該逆變器54包含一機體56以及結合在機體56上的殼體組件10，該機體56內具有一基板16以及設在基板16上的熱源18。該殼體組件10包含結合於機體56的一外殼體12及一外導熱片14，該外殼體12上設有對應該熱源18的一孔洞24。該外導熱片14包含自外端面28向外凸出的一傳熱部30。該傳熱部30嵌入在孔洞24中且外露在該外殼體12的外表面22，該外導熱片14的周圍係一體地包覆在外殼體12內。
圖19至圖21顯示本發明第十三實施例之能以生物控溫的電子產品的殼體組件10，在本實施例中，電子產品係一智能手錶(穿戴裝置)58，該手錶58包含一機體60以及結合在機體60上的一錶蓋62與一殼體組件10，該機體60內具有一基板16以及設在基板16上的熱源18。該殼體組件10包含結合於該機體60的一外殼體12及一外導熱片14，該外殼體12上設有對應該熱源18的一環狀孔洞24。該外導熱片14包含一向外凸出的傳熱部30，該傳熱部30配置在鄰近該外導熱片14的周圍。該傳熱部30嵌入在孔洞24中且外露在該外殼體12的外表面22， 該外導熱片14的周圍37係一體地包覆在該外殼體12內。當使用者配戴該手錶58時，使用者的皮膚會接觸傳熱部30，讓熱源18產生的輻射熱快速導出，達到人體生物控溫的散熱效果。
圖22至圖23顯示本發明第十四實施例之能以生物控溫的電子產品的殼體組件10，在本實施例中，該殼體組件10包含一結合於該電子產品之機體外部的外殼體12、一結合於該外殼體的外導熱片14、一結合於該電子產品之機體內部的中殼體12a、及一結合於該中殼體12a的內導熱片14a。該電子產品的機體(未圖示)內部具有一半導體基板16，該基板16上具有至少一熱源18。本實施例之外殼體12與外導熱片14的結構分別與圖3所示的外殼體12與外導熱片14結構類似，不再說明。該中殼體12a包含相對的內表面20與外表面22及貫穿該內、外表面20、22的一孔洞24a(見圖24)，孔洞24a與該熱源18以及該外導熱片14對應。該內導熱片14a與該中殼體12a結合且包含相對的內端面26與外端面28以及自內端面26向外凸出的一傳熱部30a，該傳熱部30a鄰近或對應熱源18，且傳熱部30a嵌入該中殼體12a的孔洞24a中。在本實施例中，各傳熱部30a係由內導熱片14a的外端面28凹陷所形成，且傳熱部30a的周緣包覆在該中殼體12a的厚度中(見圖24)。
依據圖22與23的殼體組件10在實施上，該中殼體12a與該外殼體12係可直接用來更換既有手機的中殼體與外殼體，使得原機體內部的結構完全不用更改。再者，由於該內導熱片14a鄰近或對應熱源18且位在該外導熱片14與該熱源18之間，因而，在密封狀態或半密封狀態內之半導體熱源18所產生的輻射熱可由該內導熱片14a快速吸收且均熱於電子產品密封空間的其他低溫區，並藉由外導熱片14向外殼體10外側之大氣空間散熱，讓熱源18產生的輻射熱可快速導出。此外，當使用者操作手機或平板時，使用者握持手機或平板的手指可接觸外導熱片14的傳熱部30，讓傳熱部30和人體形成熱交換效應，達成高速導 熱及散熱的效果。
在圖24的實施例中，該內導熱片14a係一體地嵌合包覆在該中殼體12a內(類似圖3所示的嵌合包覆結構)。在圖25的實施例中，該內導熱片14a係熔接結合在該中殼體12a而形成一體結構(類似圖6所示的熔合結構)。
在前述說明書中，本發明僅是就特定實施例做描述，而依本發明的特徵仍可有多種變化或修改。是以，對於熟悉此項技藝人士可作之明顯替換與修改，仍將併入於本發明所主張的專利範圍之內。
10:殼體組件
12:外殼體
14:外導熱片
20:內表面
22:外表面
24:孔洞
26:內端面
28:外端面
30:傳熱部
32:外側
36:小孔
37:周圍

Claims (8)

  1. 一種能以生物控溫的電子產品的殼體組件，該電子產品具有一機體，該機體的內部具有至少一熱源，該殼體組件包含：一外殼體，其結合於該機體上且包含相對的內表面與外表面及貫穿該內、外表面的至少一孔洞；及一外導熱片，其與該外殼體結合且包含相對的內端面與外端面，該外導熱片的內端面係面向該電子產品的熱源，該外導熱片更包含至少一傳熱部及一周圍，該周圍係位在該至少一傳熱部的外圍且與該外殼體的一位在該至少一孔洞外圍的部分結合，該至少一傳熱部對應該外殼體的至少一孔洞，使得一使用者可以透過該孔洞接觸該至少一傳熱部，其中該外導熱片上設有複數小孔，該複數小孔中被注入塑膠，使得該外導熱片的該周圍被包覆在該外殼體內以形成一體的結合。
  2. 依據申請專利範圍第1項之能以生物控溫的電子產品的殼體組件，其中該電子產品為手機、平板、筆電、wifi中繼機、LED燈具、太陽能聯電盒、太陽能逆變器與穿戴裝置中的其一，該外殼體由塑膠材料製成，該外導熱片由金屬材料製成，該至少一傳熱部由自該外端面向外凸出的一凸部構成且嵌入在該外殼體的至少一孔洞中。
  3. 依據申請專利範圍第1項之能以生物控溫的電子產品的殼體組件，其中該電子產品為手機、平板、筆電、wifi中繼機、LED燈具、太陽能聯電盒、太陽能逆變器與穿戴裝置中的其一，該外殼體由塑膠材料製成，該外導熱片由金屬材料製成，該至少一傳熱部由自該內端面向外凸出的一凸部構成。
  4. 依據申請專利範圍第2或3項之能以生物控溫的電子產品的殼體組件，其中該至少一孔洞包含複數孔洞且配置在鄰近該外殼體的側邊，該外導熱片的周圍延伸到該外殼體的內表面周緣處。
  5. 依據申請專利範圍第1項之能以生物控溫的電子產品的殼體組件，更包含一結合於該電子產品之機體內部的中殼體及一結合於該中殼體的內導熱片，該中殼體包含相對的內表面與外表面及貫穿該內、外表面的一孔洞，該內導熱片對應該熱源且位在該外導熱片與該熱源之間，該內導熱片包含一與該中殼體結合的周圍且包含一傳熱部，該內導熱片的周圍係位在該內導熱片的傳熱部的外圍且結合於一位在該中殼體的孔洞外圍的部分，該內導熱片的傳熱部對應該中殼體的孔洞。
  6. 依據申請專利範圍第5項之能以生物控溫的電子產品的殼體組件，其中該電子產品為手機，該外殼體由塑膠材料製成，該外導熱片由金屬材料製成，該至少一傳熱部係由自該外端面向外凸出的一凸部構成且嵌入在該外殼體的至少一孔洞中。
  7. 依據申請專利範圍第5項之能以生物控溫的電子產品的殼體組件，其中該電子產品為手機，該外殼體由塑膠材料製成，該外導熱片由金屬材料製成，該至少一傳熱部由自該內端面向外凸出的一凸部構成。
  8. 依據申請專利範圍第6或7項之能以生物控溫的電子產品的殼體組件，其中該內導熱片包含相對的內端面與外端面，該內導熱片的傳熱部係自該內導熱片的內端面向外凸出。
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