本發(fā)明涉及熱橋。

背景技術(shù)：

熱橋被用于將一個電部件與電子系統(tǒng)的另一個電部件熱聯(lián)接以將熱量傳遞至這樣的電部件或者將熱量從這樣的電部件傳遞出去。例如，在一個特定應(yīng)用中，熱橋?qū)崃繌囊粋€電部件，諸如處理器，傳遞至另一電部件，諸如電子系統(tǒng)的熱沉。在另一應(yīng)用中，熱橋用于加熱電部件而不是將熱量從電部件移除。例如，發(fā)熱部件可以用于加熱不發(fā)熱部件。

然而，使用常規(guī)的熱橋難以控制傳熱。仍需要提供電部件之間的自調(diào)節(jié)傳熱的熱橋。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明，用于在第一和第二電部件之間使用的熱橋包括第一板堆結(jié)構(gòu)和第二板堆結(jié)構(gòu)，所述第一板堆結(jié)構(gòu)被配置以放置為與第一電部件熱連通，所述第二板堆結(jié)構(gòu)被配置以放置為與第二電部件熱連通。第一板堆結(jié)構(gòu)包括多個第一板，并且第二板堆結(jié)構(gòu)包括與第一板交錯的多個第二板。溫度響應(yīng)促動器聯(lián)接至第二板堆結(jié)構(gòu)和第二板堆結(jié)構(gòu)中的至少一個。溫度響應(yīng)促動器響應(yīng)于溫度的改變而改變形狀，以改變第一板和第二板的相對位置。溫度響應(yīng)促動器導(dǎo)致第一板和第二板響應(yīng)于第一板和第二板的相對位置的變化而改變第一電部件和第二電部件之間的熱阻。

附圖說明

圖1例示了根據(jù)示例性實(shí)施例形成的、包括熱橋的電子設(shè)備。

圖2是根據(jù)示例性實(shí)施例的熱橋的分解視圖。

圖3是處于擴(kuò)張狀態(tài)的熱橋的頂視圖。

圖4是處于擴(kuò)張狀態(tài)的熱橋的部分的放大視圖。

圖5是處于收縮狀態(tài)的熱橋的頂視圖。

圖6是處于收縮狀態(tài)的熱橋的部分的放大視圖。

具體實(shí)施方式

圖1例示了根據(jù)示例性實(shí)施例形成的電子設(shè)備100。電子設(shè)備100包括第一電部件102和第二電部件104，其形成電子設(shè)備100的電系統(tǒng)的部分。在所例示的實(shí)施例中，電子設(shè)備100包括電路板106，第一和第二電部件102、104安裝在所述電路板106上。然而，在替代實(shí)施例中，第一電部件102和/或第二電部件104可以被安裝到電子設(shè)備100的另一結(jié)構(gòu)或部分，而不是安裝到電路板106。可選地，第一電部件102和/或第二電部件104可以被電連接至電路板106，諸如連接至電路板106的一個或多個電路。第一和第二電部件102、104可通過電路板106的電路電連接至電子設(shè)備100的其他電部件。第一和第二電部件102、104可通過電路板106的電路彼此電連接或不電連接。

電子設(shè)備100包括熱橋110，其熱聯(lián)接在第一和第二電部件102、104之間。熱橋110在第一和第二電部件102、104之間傳遞熱量。可選地，熱橋110可用于使用其他部件產(chǎn)生的熱量來提高一個部件的溫度。附加地或替代地，熱橋110可用于冷卻部件中的一個或者將熱量從其散去，這通過將熱量從這樣的部件傳遞至其他部件來完成?？蛇x地，熱橋110可用于通過使用由另一部件(諸如發(fā)熱部件)產(chǎn)生的熱量來加熱一個部件(諸如不發(fā)熱部件)。這樣，熱橋110允許加熱部件，而不設(shè)置或不操作用于此部件的主動加熱元件。像這樣，電子設(shè)備100的全部部件的數(shù)目可被減少。通過使用由其他必需的發(fā)熱部件產(chǎn)生的多余熱量來減少使用用于不發(fā)熱部件的專用加熱器或其他加熱部件，或者消除對所述專用加熱器或其他加熱部件的需要，電子設(shè)備100的功率消耗量可被減少。

在一個特定應(yīng)用中，第一電部件102對溫度變化敏感，并且為了正?；蜃顑?yōu)性能，其應(yīng)當(dāng)在預(yù)定溫度范圍中操作。當(dāng)環(huán)境溫度下降，第一電部件102的溫度可下降到預(yù)定范圍以下，導(dǎo)致第一電部件102次優(yōu)操作。第一電部件102可包括專用加熱器以當(dāng)環(huán)境溫度下降且第一電部件102的溫度低于預(yù)定范圍時控制第一電部件102的溫度。然而，這樣的加熱器需要功率來操作。熱橋110用于將熱量從第二電部件104傳遞至第一電部件102以提高第一電部件102的溫度，諸如到預(yù)定范圍。熱橋110可傳遞熱量至第一電部件102而不需要專用加熱器，因此減少了電子設(shè)備100的功率消耗。在其他各種實(shí)施例中，電子設(shè)備100可不包括專用加熱器，而是可依賴熱橋110來在需要時供應(yīng)所有的附加熱量至第一電部件102。

在一個特定實(shí)施例中，第一電部件102是基于激光的通信設(shè)備。通信設(shè)備接收電信號并且操作激光以發(fā)送信號，諸如光信號。激光對溫度敏感。例如，激光的波長可基于溫度偏移而調(diào)制或改變。在替代實(shí)施例中，可以使用其他類型的溫度敏感電部件。第二電部件可以是調(diào)制器、光/電轉(zhuǎn)換器、或另一發(fā)熱部件。

在示例性實(shí)施例中，當(dāng)?shù)谝浑姴考?02變冷，諸如當(dāng)環(huán)境溫度變冷時，熱橋110從第二電部件104散發(fā)熱量?？蛇x地，當(dāng)?shù)谝浑姴考?02處于預(yù)定溫度，諸如當(dāng)周圍環(huán)境高于預(yù)定溫度時，熱橋110不散發(fā)熱量、或散發(fā)較少熱量至第一電部件102。這樣，傳熱可以是可變的。例如，熱橋110在一些情形中從第二電部件104散發(fā)熱量至第一部件102，并且在其他情形中不從第二電部件104散發(fā)熱量至第一部件102。

熱橋110包括第一板堆結(jié)構(gòu)112和第二板堆結(jié)構(gòu)114，所述第一板堆結(jié)構(gòu)112被配置以放置為與第一電部件102熱連通，所述第二板堆結(jié)構(gòu)114被配置以放置為與第二電部件104熱連通。熱橋110包括溫度響應(yīng)促動器116，其聯(lián)接至第一和第二板堆結(jié)構(gòu)112、114中的至少一個。溫度響應(yīng)促動器116響應(yīng)于溫度的改變而改變形狀，以改變第一和第二板堆結(jié)構(gòu)112、114的相對位置。溫度響應(yīng)促動器116基于第一和第二板堆結(jié)構(gòu)112、114的相對位置的變化而導(dǎo)致第一和第二板堆結(jié)構(gòu)112、114改變第一和第二電部件102、104之間的熱阻。這樣，熱橋110是溫度響應(yīng)的，以改變第一和第二電部件102、104之間的熱阻。

在各實(shí)施例中，隨著環(huán)境溫度變冷，溫度響應(yīng)促動器116可導(dǎo)致第一和第二板堆結(jié)構(gòu)112、114更緊密地聯(lián)接，因此降低熱阻并導(dǎo)致第一和第二電部件102、104之間更大量的傳熱。在示例性實(shí)施例中，隨著溫度變冷，溫度響應(yīng)促動器116將第一和第二板堆結(jié)構(gòu)112、114擠壓在一起，由此增加第一板堆結(jié)構(gòu)112和第二板堆結(jié)構(gòu)114之間的傳熱。然而，隨著環(huán)境溫度增加，溫度響應(yīng)促動器116可改變形狀、導(dǎo)致第一和第二板堆結(jié)構(gòu)112、114變得更少地?zé)崧?lián)接，因此提高熱橋110的熱阻。隨著熱阻增加，傳熱減少，導(dǎo)致更少的熱從第二電部件104傳遞至第一電部件102。這樣，傳熱可被基于環(huán)境溫度改變(throttle)。

圖2是熱橋110的分解視圖，示出了第一板堆結(jié)構(gòu)112、第二板堆結(jié)構(gòu)114和溫度響應(yīng)促動器116。第一和第二板堆結(jié)構(gòu)112、114配置為相互嵌套(internested)并熱聯(lián)接至彼此。第一和第二板堆結(jié)構(gòu)112、114可以由具有高導(dǎo)熱性的材料(諸如銅材料)制造，以允許在其間的有效傳熱。溫度響應(yīng)促動器116配置為聯(lián)接至第一和第二板堆結(jié)構(gòu)112、114以控制第一和第二板堆結(jié)構(gòu)112、114之間熱聯(lián)接的量，諸如通過改變熱阻。在所例示的實(shí)施例中，溫度響應(yīng)促動器116是配置為圍繞第一和第二板堆結(jié)構(gòu)112、114完全纏繞的帶。第一和第二板堆結(jié)構(gòu)112、114被接收在溫度響應(yīng)促動器116內(nèi)側(cè)。

第一板堆結(jié)構(gòu)112包括第一基部120和從第一基部120延伸的多個第一板122。第一板122通過第一通道124分開。任意數(shù)量的第一板122可從第一基部120延伸。在所例示的實(shí)施例中，第一板122全部從第一基部120的共同邊緣126延伸。第一板122朝向第二板堆結(jié)構(gòu)114延伸。在所例示的實(shí)施例中，第一板122是具有沿相互垂直的x、y和z方向測量的寬度、長度和高度的大致平行的板。第一通道124具有的寬度與第一板122的寬度近似相等?？蛇x地，第一通道124比第一板122稍微更寬?？蛇x地，第一板122具有的高度近似等于第一基部120的高度。

基部120包括在基部120的底部的熱界面128。熱界面128配置為聯(lián)接至第一電部件102(圖1中所示)。例如，第一基部120可以直接安裝至第一電部件102，使得熱界面128直接接合第一電部件102?？蛇x地，熱界面材料可設(shè)置在熱界面128處或在第一電部件102上，以增強(qiáng)第一基部120和第一電部件102之間的熱接觸。例如，熱油脂可應(yīng)用在熱界面128和第一電部件102之間。

第二板堆結(jié)構(gòu)114包括第二基部130和從第二基部130延伸的多個第二板132。第二板132通過第二通道134分開。任意數(shù)量的第二板132可從第二基部130延伸。在所例示的實(shí)施例中，第二板132全部從第二基部130的共同邊緣136延伸。第二板132朝向第一板堆結(jié)構(gòu)112延伸。第一和第二板堆結(jié)構(gòu)112相對于彼此定向?yàn)槭沟玫谝缓偷诙?22、132交錯。例如，第二板132嵌套在第一通道124中而第一板122嵌套在第二通道134中。

在所例示的實(shí)施例中，第二板132是具有沿相互垂直的x、y和z方向測量的寬度、長度和高度的大致平行的板。第二通道134具有的寬度與第二板132的寬度近似相等?？蛇x地，第二通道134比第二板132稍微更寬?？蛇x地，第二板132具有的高度近似等于第二基部130的高度。

基部130包括在基部130的底部的熱界面138。熱界面138配置為聯(lián)接至第二電部件104(圖1中所示)。例如，第二基部130可以直接安裝至第二電部件104，使得熱界面138直接接合第二電部件104?？蛇x地，熱界面材料可設(shè)置在熱界面138處或在第二電部件104上，以增強(qiáng)第二基部130和第二電部件104之間的熱接觸。例如，熱油脂可應(yīng)用在熱界面138和第二電部件104之間。

在示例性實(shí)施例中，間隙限定在第一和第二板122、132之間。例如，第一和第二通道124、134可以比接收在其中的相應(yīng)板132、122更寬，使得間隙形成在板122、132之間。間隙可以相對小，使得第一和第二板122、132緊密靠近彼此。熱間隙增加第一和第二電部件122、132之間的熱阻。間隙可被填充有空氣和/或允許基于板122、132的相對位置而改變熱阻的另一物質(zhì)。例如，間隙可以至少部分地填充有熱油脂，諸如覆蓋板122、132。

溫度響應(yīng)促動器116導(dǎo)致第一和第二板122、132改變相對位置并且改變間隙的尺寸(例如，縮小或擴(kuò)張)，以改變第一和第二板堆結(jié)構(gòu)112、114之間的熱阻。例如，溫度響應(yīng)促動器116可將第一和第二板122、132擠壓在一起，使得間隙的尺寸被減小和/或消除。隨著溫度響應(yīng)促動器收縮，第一和第二板122、132更靠近彼此定位，并且在一些情形中可彼此接合，以增加第一和第二板堆結(jié)構(gòu)112、114之間的傳熱量的量。

溫度響應(yīng)促動器116包括圍繞第一和第二板堆結(jié)構(gòu)112、114纏繞的帶150。帶150包括在第一和第二端部156、158之間延伸的第一和第二側(cè)部152、154。帶150圍繞大致矩形的空腔160，所述空腔接收第一和第二板堆結(jié)構(gòu)112、114。帶150在替代實(shí)施例中可具有其他形狀?？蛇x地，拐角可以為曲線。在所例示的實(shí)施例中，側(cè)部152、154比端部156、158更長。側(cè)部152、154沿著板122、132并大致平行于板122、132延伸。可選地，側(cè)部152、154可接合板122和/或132。

在示例性實(shí)施例中，溫度響應(yīng)促動器116由溫度響應(yīng)材料制造，所述溫度響應(yīng)材料響應(yīng)于溫度的改變而改變形狀。例如，帶150的部分可響應(yīng)于環(huán)境溫度的改變而收縮和擴(kuò)張。例如，側(cè)部152、154可當(dāng)被冷卻時收縮，并且當(dāng)被加熱時擴(kuò)張，反之亦然。端部156、158可響應(yīng)于溫度的改變而附加地?cái)U(kuò)張和收縮。

在示例性實(shí)施例中，帶150包括至少一個第一構(gòu)件164和至少一個第二構(gòu)件166?？蛇x地，第一和第二構(gòu)件164、166可限定雙金屬彈性件162。第二構(gòu)件166沿著與第一構(gòu)件164共享的長度聯(lián)接至第一構(gòu)件164。第二構(gòu)件166可聯(lián)接至第一構(gòu)件164，諸如通過焊接或其他固定處理?？蛇x地，第一構(gòu)件164可完整圍繞帶150纏繞，并且第二構(gòu)件166沿著第一和第二側(cè)部152、154聯(lián)接至第一構(gòu)件164的外部表面。在替代實(shí)施例中第二構(gòu)件166可沿著第一構(gòu)件164的內(nèi)部定位。

第一構(gòu)件164由第一金屬材料制造，而第二構(gòu)件166由不同于第一金屬材料的第二金屬材料制造。第一和第二構(gòu)件164、166的金屬材料具有不同的熱膨脹系數(shù)，使得帶150響應(yīng)于溫度的改變而改變形狀。帶150將溫度改變轉(zhuǎn)換為機(jī)械位移。例如，在示例性實(shí)施例中，第一構(gòu)件164可具有比第二構(gòu)件166更低的熱膨脹系數(shù)，所述第二構(gòu)件166具有比第一構(gòu)件164更高的熱膨脹系數(shù)。這樣，當(dāng)溫度變冷時，第二構(gòu)件166可在尺寸上比第一構(gòu)件164縮小或減小更多，導(dǎo)致第一和第二側(cè)部152、154向內(nèi)擠壓。

在替代實(shí)施例中其他布置是可能的。例如，第一構(gòu)件164可以由具有比第二構(gòu)件166更高的熱膨脹系數(shù)的材料制造。這樣的布置可導(dǎo)致，隨著環(huán)境溫度增大，帶150收縮或向內(nèi)擠壓?？蛇x地，在示例性實(shí)施例中，較低熱膨脹系數(shù)材料可以是鐵鎳合金，而較高熱膨脹系數(shù)材料可以是不銹鋼材料。在替代實(shí)施例中可以使用其他材料。

圖3是處于擴(kuò)張狀態(tài)的熱橋110的頂視圖。圖4是處于擴(kuò)張狀態(tài)的熱橋110的部分的放大視圖。圖5是處于收縮狀態(tài)的熱橋110的頂視圖。圖6是處于收縮狀態(tài)的熱橋110的部分的放大視圖。

當(dāng)被組裝時，第一和第二板堆結(jié)構(gòu)112、114的板122、132之間與由相鄰板122、132限定的間隙170(圖3和4)交錯。間隙170具有熱阻，因此減少板122、132之間的傳熱。間隙170可被填充有空氣和/或允許響應(yīng)于板122、132的相對位置而改變熱阻的另一物質(zhì)。間隙170的寬度，并且因此板122、132之間的空氣的體積，影響熱阻。溫度響應(yīng)促動器116響應(yīng)于溫度的改變而改變形狀，以改變第一和第二板122、132的相對位置，并且因此改變間隙170的形狀/體積。例如，隨著環(huán)境溫度降低并且變冷，溫度響應(yīng)促動器116可收縮，導(dǎo)致帶150的側(cè)部152、154朝向收縮狀態(tài)(圖5和6)向內(nèi)彎曲。隨著側(cè)部152、154向內(nèi)彎曲，側(cè)部152、154向內(nèi)擠壓板122、132。隨著板122、132被向內(nèi)擠壓，間隙170的尺寸減小，并且在一些情況下可被完全消除。隨著間隙170被減少，熱阻被降低并且傳熱量增加。板122、132可在其表面具有熱油脂，以當(dāng)板122、132被帶至極為接近和/或擠壓到一起時增加板122、132之間的傳熱。

間隙170的寬度可以是沿板122、132的長度可變的，并且/或者可以是跨板堆結(jié)構(gòu)112、114的寬度可變的。例如，隨著帶150開始壓縮板122、132，板可以起初被靠近板堆結(jié)構(gòu)112、114的中心擠壓到一起，因此減小靠近中心的間隙170；然而，遠(yuǎn)離中心的地方間隙170可保持很大程度上不變。這樣，隨著溫度響應(yīng)促動器116從擴(kuò)張位置轉(zhuǎn)變到收縮位置，間隙170的寬度可以沿著板122、132的長度變化?？蛇x地，隨著帶150開始從擴(kuò)張位置朝向收縮位置移動，帶150向內(nèi)彎曲。例如，側(cè)部152、154可以呈現(xiàn)凹弧形形狀。帶150可以起初擠壓最外面的板122、132(例如，最靠近側(cè)部152、154的那些板122、132)，減小或消除最外面的板122、132之間的間隙170；然而，靠近板堆結(jié)構(gòu)112、114中間的板122、132可起初不被帶150的擠壓影響，因此留出靠近板堆結(jié)構(gòu)112、114中間的那些板122、132之間的間隙170。隨著帶150繼續(xù)向內(nèi)擠壓，越來越多的板122、132被朝向彼此向內(nèi)擠壓，因此減小這樣的板122、132之間的間隙170。在收縮狀態(tài)，所有的板122、132之間的間隙170可以被大體或完全移除，使得所有的板122、132直接接觸相鄰的板122、132。隨著溫度響應(yīng)促動器116從擴(kuò)張狀態(tài)移動到收縮狀態(tài)，第一和第二板堆結(jié)構(gòu)112、114之間的熱阻是可變的。

在示例性實(shí)施例中，當(dāng)被冷卻時溫度響應(yīng)促動器116收縮，以壓縮第一和第二板堆結(jié)構(gòu)112、114，導(dǎo)致隨環(huán)境溫度降低而第一和第二板122、132更靠近彼此移動。在替代實(shí)施例中，當(dāng)被加熱時溫度響應(yīng)促動器116收縮，以壓縮第一和第二板堆結(jié)構(gòu)112、114，導(dǎo)致當(dāng)環(huán)境溫度升高時第一和第二板122、132更靠近彼此移動。在示例性實(shí)施例中，當(dāng)被加熱時溫度響應(yīng)促動器116擴(kuò)張，以導(dǎo)致第一和第二板122、132彼此伸展分開，因此隨溫度升高而增大間隙170的尺寸并且提高熱阻。在替代實(shí)施例中，當(dāng)被冷卻時溫度響應(yīng)促動器116擴(kuò)張，以導(dǎo)致第一和第二板122、132彼此伸展分開，因此隨溫度降低而增大間隙170的尺寸并且提高熱阻。