專利名稱：薄的被動(dòng)冷卻系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
0001本發(fā)明涉及傳熱技術(shù)。更具體地，本發(fā)明涉及用于在電子
裝置中使用的緊湊的被動(dòng)冷卻元件。
背景技術(shù)：
0002近些年來，由電子裝置提供的計(jì)算性能有了顯著的增長。這已經(jīng)導(dǎo)致了在這些產(chǎn)品中功耗的增大以及相關(guān)產(chǎn)熱的增多。因此，處理這個(gè)熱負(fù)荷以維持這些裝置可接受的內(nèi)部和外部運(yùn)行溫度已經(jīng)變成了相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。
0003諸如膝上型計(jì)算機(jī)(筆記本電腦)、移動(dòng)電話以及個(gè)人數(shù)字助理的便攜式裝置造成附加的設(shè)計(jì)限制。具體地，在這些裝置中的尺寸和重量限制會(huì)使其難以獲得希望的運(yùn)行溫度。例如，在許多應(yīng)用中，金屬散熱器的尺寸和重量可能是受到抑制的。此外，在這些裝置中的電池的壽命會(huì)排除諸如風(fēng)扇的主動(dòng)冷卻機(jī)構(gòu)的使用。
0004因此，需要的是包括有緊湊的和被動(dòng)的冷卻機(jī)構(gòu)的電子裝置，該冷卻機(jī)構(gòu)克服以上所列的問題。

發(fā)明內(nèi)容
0005本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供一種系統(tǒng)，其包括功率源和包圍所述功率源的隔熱機(jī)構(gòu)。所述隔熱機(jī)構(gòu)包括三維的殼體和板，所述殼體限定一腔室，所述功率源置于所述腔室中，所述板定位成覆蓋由所述殼體的邊緣限定的通入所述腔室的開口。注意，所述殼體包含三個(gè)層，其中第二層被夾在第一層和第三層之間。所述第二層具有第一各向異性導(dǎo)熱性。此外，所述板包括具有第二各向異性導(dǎo)熱性的材料。
0006在某些實(shí)施例中，所述第一層和所述第三層包括金屬，比如鋁、銅、鎂、鋁合金、銅合金和/或鎂合金。
0007在某些實(shí)施例中，所述板由涂層覆蓋。所述涂層可包括聚合物，比如Myla,。
0008在某些實(shí)施例中，所述板比如利用粘合劑結(jié)合至所述系統(tǒng)內(nèi)部的表面。
0009在某些實(shí)施例中，所述第二層包括石墨，并且所述板包括石墨。
00010在某些實(shí)施例中，所述功率源與集成電路相關(guān)聯(lián)。此外，在某些實(shí)施例中，所迷隔熱機(jī)構(gòu)提供所述功率源的被動(dòng)冷卻。00011在某些實(shí)施例中，所述系統(tǒng)包括便攜式計(jì)算裝置。00012在某些實(shí)施例中，所述系統(tǒng)運(yùn)行以確保所述系統(tǒng)的外表面上的溫度小于第一預(yù)定值和/或所述隔熱機(jī)構(gòu)的內(nèi)部的溫度小于第二預(yù)定值。
00013在某些實(shí)施例中，所述殼體的重量小于預(yù)定值。


00014置的方塊00015置的方塊00016
0001800019
圖1A為示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的便攜式計(jì)算裝
圖1B為示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的便攜式計(jì)算裝
圖2為示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的殼體的方塊圖；圖3A為示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的殼體的方塊圖；圖3B為示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的殼體的方塊圖。注意在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指代相同的部件。
具體實(shí)施例方式
00020
以下的說明呈現(xiàn)為使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)和使用本發(fā)明，并且在一具體應(yīng)用及其要求的情況下提供。對公開的實(shí)施例所作的各種修改對于本領(lǐng)于技術(shù)人員來說是容易地明顯的，并且在此限定的一般原理可應(yīng)用到其它實(shí)施例和應(yīng)用中而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。從而，本發(fā)明并不限于所示的實(shí)施例，而是具有與在此公開的原理和特征相一致的最寬的范圍。
00021公開了一系統(tǒng)的實(shí)施例，該系統(tǒng)包括功率源和包圍所述功率源的隔熱機(jī)構(gòu)。該隔熱機(jī)構(gòu)提供可與集成電路相關(guān)聯(lián)的所述功率源的被動(dòng)冷卻。注意該系統(tǒng)可包括固定的和/或便攜式的電子裝置(此后稱為"便攜式計(jì)算裝置，，)，比如桌上型計(jì)算機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話、個(gè)人數(shù)字助理、游戲控制器和MP3播放器。
00022
該隔熱機(jī)構(gòu)可包括三維的殼體和板，所述三維的殼體限定一腔室，功率源置于該腔室中，所述板定位成覆蓋由殼體的邊緣限定的通入腔室的開口。注意到，所述殼體包含三個(gè)層，其中第二層夾在笫一層和第三層之間。所述第二層具有第一各向異性導(dǎo)熱性。此外，所示板包括具有第二各向異性導(dǎo)熱性的材料。例如，第二層和板可都包括石墨，并且第一和第三層可包括金屬和/或金屬合金。此外，所述板可由諸如聚合物的涂層保護(hù)。
00023
隔熱4幾構(gòu)可以是非常緊湊的并且可以具有輕的重量。例如，第一和第三層的厚度可小于或等于O.lmm，第二層的厚度可小于或等于0.1mm。此外，殼體的重量可小于或等于5克。
00024這種薄的被動(dòng)冷卻元件可允許在便攜式計(jì)算裝置中獲得希望的運(yùn)行溫度，而不使用主動(dòng)冷卻元件或者重的或大的元件，比如散熱器。因而，在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，系統(tǒng)的外表面上的溫度可小于笫一預(yù)定值和/或隔熱機(jī)構(gòu)的內(nèi)部的溫度可小于第二預(yù)定值。例如，笫一預(yù)定值可為50°C，并且第二預(yù)定值可小于80。C。
00025
現(xiàn)在說明該系統(tǒng)和薄的被動(dòng)冷卻元件的實(shí)施例。圖1A提供了示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的便攜式計(jì)算裝置100的剖視圖的方塊圖，并且圖1B提供了示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的便攜式計(jì)算裝置100的分解視圖的方塊圖。便攜式計(jì)算裝置100包括被包圍在三維的隔熱機(jī)構(gòu)中的電路板116。這個(gè)隔熱機(jī)構(gòu)包含在便攜式計(jì)算裝置100內(nèi)的封閉區(qū)域中，該封閉區(qū)域由裝置殼體110 - 1和裝置殼體110 - 2限定。00026
注意到，電路板116包括一個(gè)或多個(gè)集成電路120，該一個(gè)或多個(gè)集成電路120在運(yùn)行時(shí)為功率源(即，產(chǎn)生熱量)。此外，隔熱機(jī)構(gòu)包括殼體114和板112，所述殼體114限定了一腔室，電路板116置于所述腔室中，所述板112覆蓋通入所述腔室的開口。這個(gè)開口由殼體114的邊緣限定。在某些實(shí)施例中，可選的涂層118覆蓋板112并保護(hù)板112不被劃傷和/或使板112電絕緣。例如，所述涂層118可包括諸如Mylar⑧的聚合物。
00027板112可結(jié)合至便攜式計(jì)算裝置100中的表面。具體地，板112可通過粘合層(未示出)附連至裝置殼體110 - 1的一部分。例如，裝置殼體110-l可包括顯示器、鍵盤套件或者后面板。
00028此外，板112可包括具有各向異性導(dǎo)熱性的材料。例如，板112可包括石墨，所述石墨的面內(nèi)(in-plane)導(dǎo)熱性比面外(out-of-plane )導(dǎo)熱性大50 - 100倍。這個(gè)各向異性可使得便攜式計(jì)算裝置110的外表面與輻射熱隔離。具體地，板112可使得熱量沿著裝置殼體110-1的內(nèi)表面?zhèn)鞑セ驍U(kuò)散，由此降低便攜式計(jì)算裝置110的一個(gè)或多個(gè)外表面上的溫度。在示例性實(shí)施例中，熱量被吸收并傳播至前部屏幕表面或頂部屏幕表面，由此降低后面板上的溫度和溫度梯度。
00029
隔熱機(jī)構(gòu)中的殼體114可包括多個(gè)疊層。這在圖2中示出，圖2提供了示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的殼體200的方塊圖。所述殼體200包括3個(gè)層具有厚度212的第一層210，具有厚度216的第二層214，以及具有厚度220的第三層218。注意到，第一層210和笫三層218可包括金屬和/或金屬合金，比如鋁、銅、鎂、鋁合金、銅合金和/或鎂合金。這些層可給三維殼體114 (圖1A和1B)提供機(jī)械剛度，并且可給第二層214提供機(jī)械保護(hù)以防止其被劃傷和/或使第二層電絕緣。此外，第一層210和第三層218可吸收并傳播(擴(kuò)散)從電路板116 (圖1A和1B)接收到的熱量。此外，第二層214可包括具有各向異性導(dǎo)熱性的材料，比如石墨。
00030在示例性實(shí)施例中，第一層210和第三層218為鋁，
7笫二層214為石墨。厚度212可為O.lmm，厚度216可為O.lmm，厚 度220可為0.1mm。注意到，殼體114 (圖1A和1B )的總重可小于 或等于5克。此外，板112(圖1A和1B)可為石墨且厚度可為O.lmm， 并且涂層118 (圖1)可為Mylar⑧且厚度可為O.lmm。
00031使用商業(yè)性地獲取的諸如I"pakTM (來自Ansys, Inc.， Canonsburg， Pennsylvania )的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件，采用對應(yīng)于這個(gè) 示例性實(shí)施例的參數(shù)執(zhí)行的熱模擬表明，隔熱機(jī)構(gòu)將裝置殼體110- 1 (圖1A)的外表面上的溫度從60-70。C降低至小于50。C。此外，計(jì) 算出電路板116(圖1A和1B)周圍的溫度從150°C降低至小于80°C。
00032從而，隔熱機(jī)構(gòu)可驅(qū)散由電路板116 (圖1A和IB) 上的元件(比如一個(gè)或多個(gè)集成電路120)產(chǎn)生的熱量。此外，這個(gè) 機(jī)構(gòu)可以是非常緊湊的(即，薄的)并且重量輕的，這可使其適合于 具有顯著的尺寸、重量和電池壽命限制的應(yīng)用，所述限制會(huì)排除主動(dòng) 冷卻機(jī)構(gòu)(比如風(fēng)扇)和/或金屬散熱器的使用。
00033
如上所述，隔熱機(jī)構(gòu)中的殼體114 (圖1A和1B)是 三維的，以便限定包圍電路板116 (圖1A和1B)的腔室。圖3A提 供了示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的殼體312 (比如圖1A和1B中的殼體 114)的俯視圖300的方塊圖，并且圖3B提供了示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí) 施例的殼體312的側(cè)視圖350的方塊圖。注意到，殼體312具有字母 L的形狀，寬度314達(dá)到8.0cm和長度達(dá)到16.0cm，以合適地容納電 路板116 (圖1A和1B)。此外，殼體312包括邊緣310。這些結(jié)構(gòu) 將殼體312電連接至且熱錨固至隔熱機(jī)構(gòu)中的板112(圖1A和1B)。
00034注意到，在某些實(shí)施例中，便攜式計(jì)算裝置100 (圖 1A和1B)、殼體200 (圖2)和/或殼體300包括更少的或附加的元 件，兩個(gè)或多個(gè)元件組合為單個(gè)元件，和/或一個(gè)或多個(gè)元件的位置可 以變化。例如，殼體200 (圖2)可包括更少的或附加的層。
00035僅僅為示例和說明的目的已經(jīng)提出了前述本發(fā)明的實(shí) 施例的說明。它們并不是排它性的，或者并不將本發(fā)明限制為所公開 的形式。因此，許多修改和變化對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是明顯的。另外，上述公開并不是用于限制本發(fā)明。本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利 要求限定。
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)，包括功率源；以及隔熱機(jī)構(gòu)，所述隔熱機(jī)構(gòu)包圍所述功率源，其中，所述隔熱機(jī)構(gòu)包括殼體，所述殼體是三維的，其中所述殼體限定一腔室，所述功率源置于所述腔室中，所述殼體的邊緣限定通入所述腔室的開口，所述殼體包含三個(gè)層，第二層被夾在第一層和第三層之間，所述第二層具有第一各向異性導(dǎo)熱性；以及板，所述板包括具有第二各向異性導(dǎo)熱性的材料，其中所述板定位成覆蓋通入所述腔室的所述開口，從而包圍所述功率源。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一層的厚度小于或等于O.lmm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第二層的厚度小于或等于O.lmm。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第三層的厚度小于或等于O.lmm。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中所述第一層和所述第三層包括金屬。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述金屬包括鋁、銅、鎂、鋁合金、銅合金或鎂合金。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中所述板由涂層覆蓋。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述涂層包括聚合物。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述涂層包括Mylar 。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述板結(jié)合至所述系統(tǒng)內(nèi)部的表面。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第二層包括石墨，并且所述板包括石墨。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，關(guān)聯(lián)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，率源的纟皮動(dòng)冷卻。
14，根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，外表面上的溫度小于一預(yù)定值。
16，根據(jù)權(quán)利要求15所述的系統(tǒng),
17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，構(gòu)內(nèi)部的溫度小于預(yù)定值。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，
19. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，于一預(yù)定值。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，權(quán)利要求書第2/2頁其中所述功率源與集成電路相其中所述隔熱機(jī)構(gòu)提供所述功其中所述系統(tǒng)包括便攜式計(jì)算其中所述系統(tǒng)確保所述系統(tǒng)的其中所述預(yù)定值小于50°C。其中所述系統(tǒng)確保所述隔熱機(jī)其中所述預(yù)定值小于80°C。其中所述殼體的重量小于或等其中所述預(yù)定值為5克。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種系統(tǒng)，包括功率源和包圍所述功率源的隔熱機(jī)構(gòu)。所述隔熱機(jī)構(gòu)包括三維的殼體和板，所述殼體限定一腔室，所述功率源置于所述腔室中，所述板定位成覆蓋由所述殼體的邊緣限定的通入所述腔室的開口。注意到，所述殼體包含三個(gè)層，其中第二層被夾在第一層和第三層之間。所述第二層具有第一各向異性導(dǎo)熱性。此外，所述板包括具有第二各向異性導(dǎo)熱性的材料。
文檔編號(hào)G06F1/20GK101529359SQ200780039296
公開日2009年9月9日 申請日期2007年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月1日
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