[發明專利]用于從電子設備高效地傳遞熱量的系統以及用于形成該系統的方法

在審

• 申請號: 201580066108.3
• 申請日: 2015-11-24
• 公開（公告）號: CN107004658A
• 公開（公告）日: 2017-08-01
• 發明（設計）人: Y-M·陳
• 申請（專利權）人: 微軟技術許可有限責任公司
• 主分類號: H01L23/433
• 分類號: H01L23/433;H01L23/473
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 陳小剛,陳斌

發明領域

本發明一般涉及熱傳遞增強解決方案。更具體而言，本發明涉及用于從電子設備高效地傳遞熱量的系統以及用于形成該系統的方法。

發明背景

熱傳遞一直是電子設備的關鍵問題。為促進電子設備的操作，由內部組件(諸如電路系統或處理器)生成的熱量應當被快速傳遞和移除。最近，電子設備已被設計成盡可能薄，從而在電子設備的外殼與內部組件之間留下非常小且窄的間隙。如此，這些間隙中陷獲的空氣變成熱傳遞障礙并且由于空氣的不良導熱性而阻止熱量耗散到環境。因此，電子設備的內部組件所生成并在其上累積的熱量不僅降低處理速度，有時還造成對電子設備內的芯片或處理器的損傷。

一種已知解決方案是將固態金屬板(諸如銅或鋁)直接附連到電子設備的芯片或處理器。附連金屬板可以增強從被附連電子組件的熱傳導，但可能只引導該單個組件生成的熱量，而不影響不與該金屬板直接接觸的其他熱源。為將熱量導離不同電子組件，每一組件應當附連有其自己的散熱板。這樣的布置不僅增加了電子設備的重量，還提高了材料成本，因為具有良好導熱性質的一些金屬板是昂貴的。

另一已知解決方案是通過將氣體冷卻劑填充在封閉空間內來將電子設備的外殼氣密封裝。然而，為電子設備形成氣密室的過程是不經濟的。此外，氣體冷卻劑將最終隨時間從殼中泄漏，并且占據該室的替換空氣將導致與熱傳遞障礙相同的結果。

此外，在風扇被安裝在外殼上開出的出口處以用于創建強制對流的解決方案中，氣流可能只在該出口周圍的有限局部區域處達到良好循環。如果熱源被布置得遠離該出口，則該出口周圍由風扇造成的氣流不能容易地帶走由熱源生成的熱量，并且風扇需要更多功率來從熱源吸走熱量。

因此，存在對按成本高效的方式高效且持續地從電子設備移除熱量的需求。

發明內容

鑒于上述技術問題，本發明目標在于提供相對于常規技術有利的解決方案。

本發明的一個目標是一種用于傳遞熱量的系統，包括：基底；被放置在所述基底上的至少一個熱源，所述至少一個熱源具有與所述基底分開的熱源表面；柔性容器，它被配置成一致地接觸所述基底的表面和所述至少一個熱源的熱源表面；以及流體或氣體形式的冷卻劑，所述冷卻劑被填充在所述柔性容器內以用于創建自然對流，以將來自所述至少一個熱源的熱源表面的熱量傳遞到周圍環境。

本發明的另一目標是一種用于形成熱傳遞模塊的方法，包括：將柔性容器布置在至少一個熱源的熱源表面上，其中所述柔性容器基本上是平坦的，并且所述至少一個熱源的熱源表面與基底的表面分開；以及向所述柔性容器灌充冷卻劑，使得經灌充的柔性容器一致地接觸所述至少一個熱源的熱源表面。

本發明的又一目標是一種用于形成熱傳遞模塊的方法，包括：將至少一個熱源布置在基底上，其中該至少一個熱源的熱源表面在一方向上具有與基底的表面不同的高度水平；以及將外殼安裝在基底的表面和該至少一個熱源的熱源表面上，使得經灌充柔性容器被局限在外殼與基板的表面之間的空間中，并且經灌充柔性容器的形狀完全符合基底的表面和該至少一個熱源的熱源表面。

應當理解，上述概述和以下詳細描述是示例性的且旨在提供要求保護的所公開的主題的進一步解釋。通過描述、附圖和所附權利要求，本發明的其他特征、目標和優點將是顯而易見的。

附圖簡述

可在參考各附圖閱讀以下詳細描述時從中理解各不同方面。應當注意，根據標準實踐，各特征不是按比例繪出的。實際上，為討論清楚起見，各特征的尺寸可被任意增加或降低。

圖1示出了其中布置有多個電子組件的常規電子設備；

圖2示出根據本發明的一個實施例的熱傳遞系統；

圖3a和3b示出用于封裝或組裝圖2的電子設備的實施例；以及

圖4a和4b示出用于封裝或組裝圖2的電子設備的另一實施例。

詳細描述

電子設備通常包含其上安裝有多個不同電子組件的電路板。參考圖1，電子設備100具有作為基底且由外殼104覆蓋的電路板102。許多不同電子組件106被安裝在電路板102上以用于執行電子設備100的不同功能。

由于設計薄電子設備的趨勢，外殼104與電路板102之間的空間應當盡可能小，從而在外殼104與每一電子組件106之間留下非常窄的間隙108。此外，因為布置在電路板102上的每一電子組件106具有不同形狀，尤其是不同功能電子組件106的不同高度，該高低不平的表面造成了間隙108的復雜幾何形狀。

根據對流理論，瑞利數(Ra)應當大于臨界值才能創建自然熱對流：