电子设备中发热芯片与壳体之间的散热管理系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种电子设备中发热芯片与壳体之间的散热管理系统及方法。系统中包括：壳体；发热芯片，其设置在所述壳体内，且与所述壳体相邻部分之间的空气间隙不小于5mm；热传递方式主要是辐射。隔热层，其填充在所述发热芯片和壳体之间的空气间隙内，隔热层与发热芯片相接触，隔热层的面积不小于发热芯片的面积，且所述隔热层的热传导系数不小于空气的热传导系数。空气的热传导系数很低，隔热层的热传导系数只是略高于空气的热传导系数，这样使得发热芯片产生的热能在希望的位置方向上受到隔离，保护希望区域温度部迅速升高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子设备的散热管理系统和方法，特别是针对小型电子设备，其发热芯片与壳体之间的距离一般不超过I厘米，而导致发热芯片主要依靠辐射将热能散失在壳体上的电子设备的新型散热管理。
技术介绍
IT产品，包括电脑、智能手机，手写本，笔记本电脑，服务器，控制芯片等含CPU部件的任何以CPU和IC(集成电路)芯片的基础的数字设备，随着数据运算速度增加，产品的集成度提高，产品的体积减小，如何有效降低发热芯片的结点温度一直是IT硬件设计的主要技术难题之一。尤其是对于手持消费电子类设备，包括智能手机，平板电脑，PDA等，人们使用时对设备外壳的温度变得更为敏感。通常来说，接触到操作人员机体的外壳温度应保持在45°C以下，以保证操作人员使用时舒适感。目前降低设备外壳温度的基本思路是基于热传递原理，即将发热芯片的热量通过热辐射和热传导迅速散发到散热元件，如设备外壳上，又通过外壳将热量散发出去。并且通过机械设计和热设计使设备外壳的热量满足设计使用要求。传统设计上，发热芯片的热量通过热设计，良好地传递到设备外壳上。而由于发热芯片与壳体的距离较近，其中主要的传递方式是依靠热辐射。如图1所示。因此在芯片对应位置的设备外壳开始出现局部或整体过热。而为了避免设备外壳出现局部过热，不得不提高设备整体散热设计或降低设备功率。然而，大部分消费电子类设备对外壳的温度限制是有选择性的，壳体与人体接触皮肤位置不能超过温度限制；壳体其他部分温度可以偏高一些。因此，提出一种选择性散热管理系统，实现对机壳不同部位选择性控制表面温度，在实际产品设计中有现实意义。一种用时间换热量的方法，即适当延缓散热时间，而使设备外壳不会出现过热的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决上述技术问题。本专利技术基于热传递原理，在现有的散热技术措施中，引入隔热层。将发热芯片的短期高功率工作时的峰值热能量，阻碍其通过热辐射方式传递到壳体上，特别是设备外壳温度敏感的部位I本专利技术的一个目的在于提供一种不会因发热芯片局部辐射强度而导致电子设备外壳局部过热的系统和方法；本专利技术的另一个目的在于提供一种将芯片发热相对缓慢地传递到隔热层上，再相对缓慢释放到电子设备外壳上，以逐步散失的系统和方法。以避免壳体整体过热。为此，本专利技术提供的电子设备中发热芯片与壳体之间的散热管理系统，包括:壳体；发热芯片，其设置在所述壳体内，且与所述壳体相邻部分之间的空气间隙不小于5_ ；隔热层，其填充在所述发热芯片和壳体之间的空气间隙内，遮挡发热芯片至壳体相邻部分的热辐射，隔热层与发热芯片相接触，隔热层的面积不小于发热芯片的面积，且所述隔热层的热传导系数不小于空气的热传导系数。如图1所示。优选的是，电子设备中发热芯片与壳体之间的散热管理系统中，所述隔热层的热传导系数介于0.0lff/mK-0.3ff/mK之间。优选的是，电子设备中发热芯片与壳体之间的散热管理系统中，所述隔热层包括彼此平行的第一表面和第二表面，其中第二表面与壳体相接触。优选的是，电子设备中发热芯片与壳体之间的散热管理系统中，所述隔热层的大小设计为覆盖在整个壳体内部。如图2所示。优选的是，电子设备中发热芯片与壳体之间的散热管理系统中，所述电子设备为手机、掌上电脑、笔记本电脑、和/或导航仪。优选的是，电子设备中发热芯片与壳体之间的散热管理系统中，所述壳体相邻部分为电子设备的盖板。优选的是，电子设备中发热芯片与壳体之间的散热管理系统中，所述隔热层为绝缘薄膜材料。优选的是，电子设备中发热芯片与壳体之间的散热管理系统中，所述绝缘薄膜材料为聚酰亚胺或PE薄膜。优选的是，电子设备中发热芯片与壳体之间的散热管理系统中，所述绝缘薄膜材料任一面有银镀层。本专利技术还提供了一种电子设备中发热芯片与壳体之间的散热管理方法，其中，包括以下步骤:在电子设备壳体与发热芯片之间的不小于5mm的空气间隙内填充隔热层，隔热层与发热芯片相接触，隔热层的面积不小于发热芯片的面积，且所述隔热层的热传导系数不小于空气的热传导系数，以使发热芯片产生的热能首先热传递至隔热层上，再逐渐通过壳体散去,而避免直接辐射至壳体的局部区域。本专利技术的有益效果是通过隔热层阻挡发热芯片向电子设备壳体进行热辐射，而避免外壳局部过热。隔热层热传递系数比原本存在于发热芯片和外壳之间的空气高一点，但不属于高导热率材料。这样隔热层能相对缓慢地将发热芯片产生的热量分散在隔热层上，再由隔热层逐渐传递给外壳，由外壳将热量最终散发出去。因此说，隔热层起到阻绝热辐射通路，热量散发均匀和延缓的作用。本专利技术提出一种解决小型手持设备的散热的新的思路和方法，在传统的传导、对流方式中，增加了隔热方式组合，以系统的角度，平衡设计整个机壳的外表温度的分布，改善客户体验。克服了发热芯片中积聚的热能要尽快散去的技术偏见，而考虑到手持电子设备大部分时间处于待机状态，而只有少部分时间处于使用状态，且发热芯片本身能够承受较高的温度(发热芯片短期内，温度至80 90度并不会影响其工作性能)，因此在暂短的使用状态下产生的热量在待机状态下缓慢散去即可，从而极大地简化了芯片冷却系统，且因外壳不会过热而提高了用户体验。附图说明图1为现有的电子设备中发热芯片与壳体之间的散热管理系统示意图；图2为本专利技术的电子设备中发热芯片与壳体之间的散热管理系统的一种实施方式的示意图3为本专利技术的电子设备中发热芯片与壳体之间的散热管理系统的另一种实施方式的示意图。具体实施例方式下面对本专利技术做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。图2和图3中示出的隔热材料即为隔热层，所谓隔热是指对IC芯片辐射到外壳的热量进行阻隔。而隔热材料本身具有较高的导热性能，能够迅速吸收IC芯片上发出的热量。而让所吸收的热量比较均匀地散布在整个隔热材料上。隔热材料(隔热层)一面可以与IC芯片相接触，另一面可以与外壳相接触，这样就将所吸收的热量传递给了外壳。对手机或PAD来说，通常是传递给属于外壳一部分的盖板。依照本专利技术优选实施方式的用于发热芯片的散热管理系统包括:发热芯片，主要为CPU或集成电路芯片等易在正常工作中产生热量的部件；壳体，与发热构件安装在一个设备外壳中，对温度敏感，具有较低结点温度，也可以是防止局部过热的设备外壳；以及隔热层，所述隔热层设置在所述发热芯片和壳体之间，其中所述隔热层的热传导系数介于0.0lff/mK-0.3W/mK之间。通常，所述隔热层的面积不小于发热芯片在所述壳体上的投影。这样将保证发热芯片产生的热量尽可能少的向壳体辐射。通常设计中，IC芯片和外壳之间间隙很小，一般小于0.2mm ;这个间隙一般没有材料进行填充，芯片热量通过空气热传导以及芯片热辐射的方式将热量传递到外壳上。空气是热的不良导体，导热系数很低(0.02W/mK)，但是因为距离很小，热辐射在整个传递中起到主导作用。因此热量也可以很快的从芯片传递到外壳上去。在芯片工作时，热量传递到设备外壳上，因此外壳的热量开始上升，并将热量散发到周围的环境中去。在芯片短时间高功率工作时，芯片热量急剧上升，外壳温度也相应的在短时间内继续上升，从而外壳温度可能过高，从而影响到产品使用的舒适度。另外在设备外壳中安装的某些特殊部件，可能对热更为敏感，温度急剧上升影响其使用效果。在本专利技术中，优选的提供一种绝热薄膜材料放置在本文档来自技高网...

【技术保护点】
电子设备中发热芯片与壳体之间的散热管理系统，其中，包括：壳体；发热芯片，其设置在所述壳体内，且与所述壳体相邻部分之间的空气间隙不小于5mm；隔热层，其填充在所述发热芯片和壳体之间的空气间隙内，遮挡发热芯片至壳体相邻部分的热辐射，隔热层与发热芯片相接触，隔热层的面积不小于发热芯片的面积，且所述隔热层的热传导系数不小于空气的热传导系数。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴晓宁，
申请(专利权)人：北京中石伟业科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：