用于便携式电子器件的热装置制造方法及图纸

一种用于便携式电子器件的热装置，位于电子器件的热源和另一元件之间，其中热装置有利于从热源散热，同时保护第二元件不受热源产生的热的影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种热装置(thermal solution),其能热保护电子器件中的元件,从而防止或减少热对器件元件的影响。
技术介绍
随着越来越复杂的电子器件的发展，包括能够提高处理速度和更高的频率、具有更小尺寸和更复杂功率要求、并表现出其它技术先进性的那些器件，如笔记本电脑、移动电话、个人数字助理(PDA)和相关的便携式器件，以及在元件被彼此靠近排列的其它器件中，可能会产生相对极端的温度。例如，功率放大器和数字信号处理器可产生大量的热，尤其在移动电话中。但是，这些元件以及电池、微处理器、集成电路和其它复杂的电子元件一般只在一定的阈温度范围内有效工作。这些元件工作过程中产生的过热不仅会损害它们自身的性能，而且可能降低其它系统元件和整个系统的性能和可靠性，并甚至可能导致系统故障。预期电子系统工作的环境条件包括温度极限的范围的不断扩大加剧了过热的负面影响。随着对微电子器件散热需求的增加，热管理成为电子产品设计中日益重要的因素。电子器件的性能可靠性和使用寿命均与器件的元件温度成反相关。例如，器件如典型的硅半导体的工作温度，或类似地，半导体由于其它元件而暴露到的温度的降低可能相当于器件处理速度、可靠性和使用寿命的增加。因此，为了使元件的寿命和可靠性最大化，控制元件暴露到的温度是极为重要的。尽管简单地使电子器件中的热产生元件绝热是可行的，但这样做可能是不利的。绝热热源将热源产生的热保持在产生热的元件中和周围。因此，它增加了该元件上的热负荷，这可能降低元件的工作有效性或寿命。因此，系统中一个元件产生的热需要从热产生元件引导开或散开，并与器件的其它元件屏蔽开。一类重量较轻并适用于从热源如电子元件散热的材料为通常称为石墨的那些材料，但尤其是如下面描述的基于天然石墨和柔性石墨的那些石墨。这些材料是各向异性的，并允许散热器件被设计成优先在选择方向上传热。石墨材料在重量上轻得多，因此能提供超过铜或招的许多优点。石墨由具有碳原子六角阵列或网络的层面组成。六角排列碳原子的这些层面基本是平的，并被定向或有序化以便彼此基本平行和等距。基本平的平行等距的碳原子片或层通常称为石墨片(graphene)层或基面，它们被连接或结合到一起，其组被排列成微晶。高度有序的石墨由相当大尺寸的微晶组成:微晶彼此之间被闻度排列或定向并具有次序良好的碳层。换句话说，闻度有序的石墨具有闻的优选的微晶取向度。应注意到石墨具有各向异性结构，因此表现出或具有许多高度定向的性质，例如热和电传导性和流体扩散性。简言之，石墨可被表征为碳的层状结构，即由通过弱范德华力结合在一起的碳原子迭层或叠层组成的结构。在考虑石墨结构时，通常注明两个轴或方向，即“C”轴或方向和“a”轴或方向。为简单起见，“c”轴或方向可被认为是垂直于碳层的方向。“a”轴或方向可被认为是平行于碳层的方向或垂直于“c”方向的方向。适于制造柔性石墨片的石墨具有非常高的取向程度。如上所述，固定碳原子的平行层到一起的结合力仅仅是弱范德华力。可处理天然石墨使得迭碳层或叠层之间的间距被明显打开，以便在垂直于层的方向上即在“c”方向上提供显著的膨胀，并因此形成碳层的层状特征被基本保留的膨胀或肿大的石墨结构。在不使用粘合剂的情况下，可将被大大膨胀和尤其被膨胀至最终厚度或“c”方向尺寸为初始“c”方向尺寸约80倍或更多倍的石墨片形成为膨胀石墨的粘着或整体片，例如网、纸、条、带、箔、垫等(一般称为“柔性石墨”)。在不使用任何粘合剂的情况下，通过压缩将已膨胀至最终厚度或“c”尺寸为初始“c”方向尺寸约80倍或更多的石墨颗粒形成为整体柔性片被认为是可能的，因为有机械互锁或内聚力，这在容积膨胀的石墨颗粒之间实现。除了柔性外，还发现由于膨胀石墨颗粒和石墨层的取向因非常高的压缩如辊压而基本平行于片的相对面，上述片材料在热和电传导性以及流体扩散性方面具有和天然石墨原材料相当的高的各向异性程度。这样产生的片材料具有优异的柔性、良好的强度和非常高的取向度。简言之，生产柔性的、无粘合剂的各向异性石墨片材料例如网、纸、条、带、箔、垫等的方法包括在预定负荷下和没有粘合剂时压缩或压实“c”方向尺寸为初始颗粒尺寸约80倍或更多倍的膨胀石墨颗粒以形成基本平的柔性整体石墨片。膨胀石墨颗粒在外观上通常为蠕虫状或蚯蚓状，一旦被压缩，将保持压缩形变，并与相对的片主表面对齐。通过控制压缩程度可改变片材料的密度和厚度。片材料的密度可在约0.04g/cm3至约2.0g/cm3的范围内。柔性石墨片材料由于石墨颗粒平行于片的主相对平行表面排列而表现出相当大的各向异性程度，当辊压片材料增加取向时各向异性程度增加。在辊压的各向异性片材料中，厚度即垂直于相对的平行片表面的方向构成“c”方向，沿长度和宽度延伸的方向即沿或平行于相对主表面的方向构成“a”方向,对于“c”和“a”方向，片的热、电和流体扩散性质大大不同，有数量级的差异。尽管已建议使用剥离石墨(即柔性石墨)的压缩颗粒的片作为热散布剂、热界面和作为散热器的组成部分用于散逸热源产生的热(参见例如美国专利6245400 ；6482520 ；6503626和6538892)，但还没有充分解决“触觉温度”和邻近元件加热的问题，“触觉温度”即电子器件的外表面加热到让使用者不舒服或危险的程度。因此，继续需要用于便携式或小型化器件如笔记本电脑、移动电话和PDA的电子元件的热装置的改进设计，其中需要阻止来自一个元件的热影响相邻的元件，同时热又被散失或散逸。
技术实现思路
本专利技术提供一种热装置，其能散逸来自热产生电子元件的热，同时保护其它尤其是邻近元件不受热产生元件产生的热的影响。本专利技术的热装置包括剥离石墨(本文中也称为“柔性石墨”)压缩颗粒的至少一个各向异性片。本文使用的术语“柔性石墨”还指热解石墨的片，单独地或作为叠层。作为本专利技术的热装置使用的柔性石墨片具有大大高于其面间热导率的面内热导率。换句话说，本专利技术的热装置具有较高(大约10或更大)的热各向异性比。热各向异性比为面内热导率与面间热导率的比。热装置包括两个主表面，其中一个与热源的表面有效接触，热源如硬盘驱动器或处理器(在电子热管理工业中使用的术语“有效接触”和“直接有效接触”是指散热器、热界面、散热片(heat sink)等处于适当位置，从而来自热源的热被转移到这类散热器、热界面、散热片等上面)。热装置的面积大于热装置在热源上接触区域的面积，以便热装置的面内热导率用于散逸或散发来自热源的热。或者，本专利技术的热装置可排列在器件中，从而使器件的一个或多个元件被保护不受器件内产生的热的影响，即使在热装置不与热源有效接触或直接有效接触。由于较低的贯穿厚度热导率(或换言之，高的热各向异性比)，产生的热不能容易地通过热装置的厚度(即在两个主表面之间的方向上)传递。因此，当热装置位于热源和热源所处的器件的另一个元件之间时，热装置降低或消除了从热源到该其它元件的热流。本专利技术的热装置的顺应(conformable)特性可使它即使在空间受限的应用如移动电话、PDA等中也能使用。另外，使用柔性石墨材料作为本专利技术的热装置的另一益处在于石墨材料阻挡电磁和射频(EMI/RF)干扰的能力。认为本专利技术的热装置除了执行为其主要目的的散热/热屏蔽功能外，还将用于保护它所处的器件的元件不受EMI/RF干本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种移动电话，包括：包括热源的第一元件和第一元件向其传递热的第二元件；插入第一元件和第二元件之间的热装置；其中热装置包括至少一个剥离石墨压缩颗粒的片，所述片具有至少140W/m°K的面内热导率，和不大于12W/m°K的面间热导率，所述片热屏蔽第二元件以防第一元件产生的热，其中热装置的各向异性的性质单独促进由第一元件的热散逸。

【技术特征摘要】
2005.07.07 US 11/1765961.一种移动电话，包括: 包括热源的第一元件和第一元件向其传递热的第二元件； 插入第一元件和第二元件之间的热装置； 其中热装置包括至少一个剥离石墨压缩颗粒的片，所述片具有至少140W/m° K的面内热导率，和不大于12W/m° K的面间热导率，所述片热屏蔽第二元件以防第一元件产生的热，其中热装置的各向异性的性质单独促进由第一元件的热散逸。2.权利要求1的移动电话，其中热装置还包括在其上面的保护涂层。3.权利要求2的移动电话，其中保护涂层具有小于至少一个柔性石墨片的面间热导率的热导率。4.权利要求1的移动电话，其中传热材料位于热装...

【专利技术属性】
技术研发人员：MD斯马尔克，GD希弗斯，RA雷诺三世，
申请(专利权)人：格拉弗技术国际控股有限公司，
类型：发明
国别省市：