CN102594289A - 热敏感器件及其散热*** - Google Patents

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康南波
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Abstract

本发明实施例提供了一种热敏感器件及其散热***。该散热***包括散热件以及热膨胀导热件。散热件与热敏感器件的发热源间隔设置，热膨胀导热件设置于发热源与散热件之间。在热膨胀导热件的温度低于温度阈值时，热膨胀导热件与发热源或散热件保持间隔设置，在热膨胀导热件的温度等于或高于温度阈值时，热膨胀导热件在发热源与散热件之间形成热连接。通过上述方式，根据热敏感器件的温度进行选择性散热，使得热敏感器件能够在相对恒定的工作温度下工作，提高了热敏感器件的工作稳定性。

Description

热敏感器件及其散热***
技术领域
本发明涉及热敏感器件，特别是涉及一种热敏感器件及其散热***。
背景技术
温度补偿型石英晶体谐振器(Temperature Compensate X′talOscillator，TCXO)是一种通过附加的温度补偿电路使得由工作温度变化产生的振荡频率变化量削减的石英晶体振荡器，被广泛地应用于移动通信***。
由于TCXO具有温度高敏感特性，因此在其自身温度补偿电路难以补偿工作温度变化对频率稳定度造成的影响时，需要通过外部辅助散热***来进行散热，以使其工作在要求的频率稳定度内。
在现有技术的TCXO散热架构中，TCXO外壳与屏蔽盖同时与导热垫片接触。此时，在TCXO的工作温度超出一定温度范围时，通过导热垫片的热量传递对TCXO进行散热，使得TCXO在相对合理的温度下工作。然而，在上述散热架构中，当外部温度较低时，通过导热垫片的热量传递而使得TCXO在较低的温度下工作。这样会引起TCXO的工作温度变化较大，影响频率稳定度。因此，在应用到外部温度较低的场景下时，需要利用温度补偿电路对TCXO加热，增加额外功耗，不适用于靠电池供电的移动设备。
此外，在具有温度高敏感特定的其他热敏感器件的使用过程中也存在类似的问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种热敏感器件及其散热***，以使得热敏感器件能够在相对恒定的工作温度下工作，提高热敏感器件的工作稳定性。
为解决上述技术问题，本发明提供一种热敏感器件的散热***，包括散热件和热膨胀导热件。其中，散热件与热敏感器件的发热源间隔设置，热膨胀导热件设置于发热源与散热件之间。在热膨胀导热件的温度低于温度阈值时，热膨胀导热件与发热源或散热件保持间隔设置，在热膨胀导热件的温度等于或高于温度阈值时，热膨胀导热件在发热源与散热件之间形成热连接。
为解决上述技术问题，本发明还提供一种热敏感器件，包括外壳、发热源以及热膨胀导热件。发热源设置于外壳内，热膨胀导热件设置于外壳内，且位于发热源与外壳之间。在热膨胀导热件的温度低于温度阈值时，热膨胀导热件与外壳或发热源保持间隔设置，在热膨胀导热件的温度等于或高于温度阈值时，热膨胀导热件在外壳与发热源之间形成热连接。
区别于现有技术的情况，本发明实施例的热敏感器件及其散热***利用热膨胀导热件的热胀冷缩特性，根据热敏感器件的温度进行选择性散热，使得热敏感器件能够在相对恒定的工作温度下工作，提高了热敏感器件的工作稳定性。
附图说明
图1是根据本发明第一实施例的热敏感器件的散热***的第一工作状态的结构示意图；
图2是根据本发明第一实施例的热敏感器件的散热***的第二工作状态的结构示意图；
图3是根据本发明第二实施例的热敏感器件的散热***的第一工作状态的结构示意图；
图4是根据本发明第二实施例的热敏感器件的散热***的第二工作状态的结构示意图；
图5是根据本发明第三实施例的热敏感器件的散热***的第一工作状态的结构示意图；
图6是根据本发明第三实施例的热敏感器件的散热***的第二工作状态的结构示意图；
图7是根据本发明第四实施例的热敏感器件的散热***的第一工作状态的结构示意图；
图8是根据本发明第四实施例的热敏感器件的散热***的第二工作状态的结构示意图；
图9是根据本发明第五实施例的热敏感器件的散热***的第一工作状态的结构示意图；
图10是根据本发明第五实施例的热敏感器件的散热***的第二工作状态的结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种热敏感器件的散热***，该散热***主要包括散热件和热膨胀导热件。其中，散热件与热敏感器件的发热源间隔设置，热膨胀导热件设置于发热源与散热件之间。在热膨胀导热件的温度低于温度阈值时，热膨胀导热件与发热源或散热件保持间隔设置，在热膨胀导热件的温度等于或高于温度阈值时，热膨胀导热件在发热源与散热件之间形成热连接。
通过上述方式，本发明实施例的热敏感器件的散热***能够根据热敏感器件的温度进行选择性散热，使得热敏感器件能够在相对恒定的工作温度下工作，提高了热敏感器件的工作稳定性。
下面将结合具体实施例对本发明实施例的热敏感器件的散热***进行描述。
请参见图1-2，图1是根据本发明第一实施例的热敏感器件的散热***的第一工作状态的结构示意图，图2是根据本发明第一实施例的热敏感器件的散热***的第二工作状态的结构示意图。在本实施例中，热敏感器件10为TCXO，其具体包括外壳11、设置于外壳11内部的发热源12(例如，温度补偿型石英晶体谐振芯片)以及热敏电阻13等元件。发热源12通过直接接触或经适当的导热介质热连接到外壳11。当然，本领域技术人员完全可以想到，热敏感器件10可以是其他热敏感器件。此时，发热源12为在工作过程中产生热量，并需要对其进行散热的任意元件。
在本实施例中，热敏感器件10的散热***包括屏蔽盖21、散热鳍片组22以及热膨胀导热件23。屏蔽盖21设置于热敏感器件10的***，用于对热敏感器件10进行屏蔽。散热鳍片组22设置于屏蔽盖21上。热膨胀导热件23设置于外壳11与屏蔽盖21之间，并具体设置于屏蔽盖21上。热膨胀导热件23具有热胀冷缩特性。如图1所示，在热膨胀导热件23的温度低于一预先设定的温度阈值时，热膨胀导热件23与外壳11保持间隔设置。此时，外壳11与屏蔽盖21和散热鳍片组22之间无法通过热膨胀导热件23形成热连接。如图2所示，在热膨胀导热件23的温度等于或高于上述温度阈值时，热膨胀导热件23热膨胀成与外壳11接触，使得外壳11与屏蔽盖21和散热鳍片组22之间通过热膨胀导热件23形成热连接，进而在发热源12与屏蔽盖21和散热鳍片组22之间形成热连接。此时，发热源12产生的热量经外壳11和热膨胀导热件23传递到屏蔽盖21和散热鳍片组22，并由屏蔽盖21和散热鳍片组22进行散热。
在本实施例中，温度阈值可根据发热源12的正常工作温度进行设置，同时可根据外壳11与屏蔽盖21之间的间距以及热膨胀导热件23的线膨胀系数设置热膨胀导热件23的厚度。
在本实施例中，通过屏蔽盖21与散热鳍片组22的组合作为散热件对热敏感器件10进行散热。然而，本领域技术人员完全可以根据实际情况进行变化。例如，在一备选实施例中，若屏蔽盖21的散热面积足以满足发热源12的散热需求，可以将散热鳍片组22省略。在另一备选实施例中，若无需使用屏蔽盖21对热敏感器件10进行屏蔽或者屏蔽盖21的导热系数无法满足导热需求时，可将屏蔽盖21省略或在屏蔽盖21设置一开口，进而将热膨胀导热件23直接设置于散热鳍片组22之上。
通过上述方式，利用热膨胀导热件23的热胀冷缩特性，根据热敏感器件10的温度进行选择性散热，使得热敏感器件10能够在相对恒定的工作温度下工作，提高了热敏感器件10的工作稳定性。具体来说，在发热源12的温度超过正常工作温度时，热膨胀导热件23在发热源12与屏蔽盖21和散热鳍片组22之间形成热连接，进而实现外部辅助散热，而在发热源12的温度保持在正常工作温度时，则断开发热源12与屏蔽盖21和散热鳍片组22之间所形成的热连接，进而避免外部环境温度过高或过低对发热源12的温度造成影响。
请参见图3-4，图3是根据本发明第二实施例的热敏感器件的散热***的第一工作状态的结构示意图，图4是根据本发明第二实施例的热敏感器件的散热***的第二工作状态的结构示意图。在本实施例中，热敏感器件30包括外壳31、设置于外壳31内部的发热源32以及热敏电阻33等元件。发热源32通过直接接触或经适当的导热介质热连接到外壳31。热敏感器件30的散热***则包括屏蔽盖41、散热鳍片组42以及热膨胀导热件43。本实施例与图1-2所示的第一实施例的不同之处在于，本实施例的热膨胀导热件43设置于外壳31上，并且如图3所示，在热膨胀导热件43的温度低于温度阈值时，热膨胀导热件43与屏蔽盖41保持间隔设置。此时，外壳31与屏蔽盖41和散热鳍片组42之间无法通过热膨胀导热件43形成热连接。如图4所示，在热膨胀导热件43的温度等于或高于上述温度阈值时，热膨胀导热件43热膨胀成与屏蔽盖41接触，使得外壳31与屏蔽盖41和散热鳍片组42之间通过热膨胀导热件43形成热连接，进而在发热源32与屏蔽盖41和散热鳍片组42之间形成热连接。此时，发热源32产生的热量可经外壳31和热膨胀导热件43传递到屏蔽盖41和散热鳍片组42，并由屏蔽盖41和散热鳍片组42进行散热。
与第一实施例类似，本领域技术人员完全可以根据实际情况对本实施例中由屏蔽盖41与散热鳍片组42所形成的散热件进行变化。
通过上述方式，利用热膨胀导热件43的热胀冷缩特性，根据热敏感器件30的温度进行选择性散热，使得热敏感器件30能够在相对恒定的工作温度下工作，提高了热敏感器件30的工作稳定性。此外，由热膨胀导热件43直接设置于热敏感器件30的外壳31上，可以进一步提高热膨胀导热件43对发热源32的温度的响应。
请参见图5-6，图5是根据本发明第三实施例的热敏感器件的散热***的第一工作状态的结构示意图，图6是根据本发明第三实施例的热敏感器件的散热***的第二工作状态的结构示意图。在本实施例中，热敏感器件50包括外壳51、设置于外壳51内部的发热源52以及热敏电阻53等元件。热敏感器件50的散热***则包括散热鳍片组62以及热膨胀导热件63。本实施例与图1-2所示的第一实施例的不同之处在于，本实施例的热膨胀导热件63设置于热敏感器件50的外壳51内，且位于发热源52与外壳51之间，散热鳍片组62则通过直接接触或经适当的导热介质热连接到热敏感器件50的外壳51上。具体来说，如图5所示，热膨胀导热件63设置于外壳51上，并在热膨胀导热件63的温度低于温度阈值时与发热源52保持间隔设置。此时，外壳51与发热源52之间无法通过热膨胀导热63形成热连接。如图6所示，在热膨胀导热件63的温度等于或高于上述温度阈值时，热膨胀导热件63热膨胀成接触发热源52，使得外壳51与发热源52之间通过热膨胀导热件63形成热连接，进而在发热源53与散热鳍片组62之间形成热连接。此时，发热源52产生的热量经热膨胀导热件63和外壳51传递到散热鳍片组62，并由散热鳍片组62进行散热。
在本实施例中，通过散热鳍片组62作为散热件对热敏感器件50进行散热。然而，本领域技术人员完全可以根据实际情况对本实施例中的由散热鳍片组62所形成的散热件进行变化。例如，在一备选实施例中，若需要对热敏感器件50进行屏蔽，则可以在外壳51与散热鳍片组62之间设置屏蔽盖。此时，屏蔽盖通过直接接触或经适当的导热介质热连接到外壳51上，而散热鳍片组62则可省略或进一步通过直接接触或经适当的导热介质热连接到屏蔽盖上。
通过上述方式，利用热膨胀导热件63的热胀冷缩特性，根据热敏感器件50的温度进行选择性散热，使得热敏感器件50能够在相对恒定的工作温度下工作，提高了热敏感器件50的工作稳定性。此外，热膨胀导热件63设置于热敏感器件50的外壳51内，便于产品的集成化。
请参见图7-8，图7是根据本发明第四实施例的热敏感器件的散热***的第一工作状态的结构示意图，图8是根据本发明第四实施例的热敏感器件的散热***的第二工作状态的结构示意图。在本实施例中，热敏感器件70包括外壳71、设置于外壳71内部的发热源72以及热敏电阻73等元件。热敏感器件70的散热***则包括散热鳍片组82以及热膨胀导热件83。本实施例与图5-6所示的第三实施例的不同之处在于，本实施例的热膨胀导热件83设置于发热源72上，并且如图7所示，在热膨胀导热件83的温度低于温度阈值时，热膨胀导热件83与外壳71保持间隔设置。此时，外壳71与发热源72之间无法通过热膨胀导热件83形成热连接。如图8所示，在热膨胀导热件83的温度等于或高于上述温度阈值时，热膨胀导热件83热膨胀成与外壳71接触，使得外壳71与发热源72之间通过热膨胀导热件83形成热连接，进而在发热源72与散热鳍片组82之间形成热连接。此时，发热源72产生的热量可经热膨胀导热件83和外壳71传递到散热鳍片组82，并由散热鳍片组82进行散热。
与第三实施例类似，本领域技术人员完全可以根据实际情况对本实施例中由散热鳍片组82所形成的散热件进行变化。
通过上述方式，利用热膨胀导热件83的热胀冷缩特性，根据热敏感器件70的温度进行选择性散热，使得热敏感器件70能够在相对恒定的工作温度下工作，提高了热敏感器件70的工作稳定性。此外，由热膨胀导热件83直接设置于发热源72，可以进一步提高热膨胀导热件83对发热源72的温度的响应。
在上述实施例中，热膨胀导热件23、43、63和83需具有热胀冷缩特性，且其线膨胀系数优选大于30％，且导热系数优选大于1W/(mK)，即1瓦/(米·开尔文)。
请参见图9-10，图9根据本发明第五实施例的热敏感器件的散热***的第一工作状态的结构示意图，图10是根据本发明第五实施例的热敏感器件的散热***的第二工作状态的结构示意图。本实施例的热敏感器件的散热***进一步包括具有多孔结构911的绝热骨架91，并且热膨胀导热件103采用相变导热材质，例如导热硅胶。热膨胀导热件103设置于绝热骨架91的多孔结构911中。如图9所示，在热膨胀导热件103的温度低于温度阈值时，热膨胀导热件103呈固态，并且仅占据多孔结构911的部分空间，此时无法在绝热骨架91的相对两侧形成热连接。如图10所示，在热膨胀导热件103的温度等于或高于温度阈值时，热膨胀导热件103变成液态，并发生膨胀。此时，热膨胀导热件103占据多孔结构911的整个空间，进而在绝热骨架91的相对两侧形成热连接。
进一步。上述第三和第四实施例中的热膨胀导热件可以设置在热敏感器件的外壳内作为热敏感器件的一部分，进而形成本发明实施例的热敏感器件。在本发明实施例的热敏感器件中，热膨胀导热件设置于热敏感器件的外壳内，且位于发热源与外壳之间。在热膨胀导热件的温度低于温度阈值时，热膨胀导热件与外壳或发热源保持间隔设置，在热膨胀导热件的温度等于或高于温度阈值时，热膨胀导热件在外壳与发热源之间形成热连接。在本发明实施例的热敏感器件中，热膨胀导热件同样可以采用第五实施例中的热膨胀导热件103。
通过上述方式，本发明实施例的热敏感器件可以与上文描述的屏蔽盖和/或散热鳍片组或者其他散热件组合来对热敏感器件内的发热源进行选择性散热。此外，当热敏感器件的外壳面积可满足发热源的散热需求时，也可以省略上述的外部散热件。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (19)

1.一种热敏感器件的散热***，其特征在于，所述热敏感器件的散热***包括：
散热件，所述散热件与热敏感器件的发热源间隔设置；
热膨胀导热件，所述热膨胀导热件设置于所述发热源与所述散热件之间，在所述热膨胀导热件的温度低于温度阈值时，所述热膨胀导热件与所述发热源或所述散热件保持间隔设置，在所述热膨胀导热件的温度等于或高于所述温度阈值时，所述热膨胀导热件在所述发热源与所述散热件之间形成热连接。
2.根据权利要求1所述的热敏感器件的散热***，其特征在于，所述发热源热连接到所述热敏感器件的外壳，所述热膨胀导热件设置于所述外壳与所述散热件之间。
3.根据权利要求2所述的热敏感器件的散热***，其特征在于，所述热膨胀导热件设置于所述散热件上，在所述热膨胀导热件的温度低于所述温度阈值时，所述热膨胀导热件与所述外壳保持间隔设置，并在所述热膨胀导热件的温度等于或高于所述温度阈值时，所述热膨胀导热件热膨胀成接触所述外壳。
4.根据权利要求2所述的热敏感器件的散热***，其特征在于，所述热膨胀导热件设置于所述外壳上，在所述热膨胀导热件的温度低于所述温度阈值时，所述热膨胀导热件与所述散热件保持间隔设置，并在所述热膨胀导热件的温度等于或高于所述温度阈值时，所述热膨胀导热件热膨胀成接触所述散热件。
5.根据权利要求1所述的热敏感器件的散热***，其特征在于，所述热膨胀导热件设置于所述热敏感器件的外壳内，且位于所述发热源与所述外壳之间，所述散热件热连接到所述外壳上，在所述热膨胀导热件的温度低于所述温度阈值时，所述热膨胀导热件与所述外壳或所述发热源保持间隔设置，并在所述热膨胀导热件的温度等于或高于所述温度阈值时，所述热膨胀导热件在所述外壳与所述发热源之间形成热连接。 
6.根据权利要求5所述的热敏感器件的散热***，其特征在于，所述热膨胀导热件设置于所述外壳上，在所述热膨胀导热件的温度低于所述温度阈值时，所述热膨胀导热件与所述发热源保持间隔设置，并在所述热膨胀导热件的温度等于或高于所述温度阈值时，所述热膨胀导热件热膨胀成接触所述发热源。
7.根据权利要求5所述的热敏感器件的散热***，其特征在于，所述热膨胀导热件设置于所述发热源上，在所述热膨胀导热件的温度低于所述温度阈值时，所述热膨胀导热件与所述外壳保持间隔设置，并在所述热膨胀导热件的温度等于或高于所述温度阈值时，所述热膨胀导热件热膨胀成接触所述外壳。
8.根据权利要求1所述的热敏感器件的散热***，其特征在于，所述热敏感器件为温度补偿型石英晶体谐振器，所述发热源为温度补偿型石英晶体谐振芯片。
9.根据权利要求1所述的热敏感器件的散热***，其特征在于，所述散热件为屏蔽盖、散热鳍片组或二者的组合。
10.根据权利要求1所述的热敏感器件的散热***，其特征在于，所述热膨胀导热件的线膨胀系数大于30％，所述热膨胀导热件的导热系数大于1W/(mK)。
11.根据权利要求1所述的热敏感器件的散热***，其特征在于，所述热敏感器件的散热***进一步包括具有多孔结构的绝热骨架，所述热膨胀导热件为设置于所述多孔结构内的相变导热材质。
12.根据权利要求11所述的热敏感器件的散热***，其特征在于，所述相变导热材质为导热硅胶。
13.一种热敏感器件，其特征在于，所述热敏感器件包括：
外壳；
发热源，所述发热源设置于所述外壳内；
热膨胀导热件，所述热膨胀导热件设置于所述外壳内，且位于所述发热源与所述外壳之间，在所述热膨胀导热件的温度低于温度阈值时，所述热膨胀导热件与所述外壳或所述发热源保持间隔设置，在所述热膨 胀导热件的温度等于或高于所述温度阈值时，所述热膨胀导热件在所述外壳与所述发热源之间形成热连接。
14.根据权利要求13所述的热敏感器件，其特征在于，所述热膨胀导热件设置于所述外壳上，在所述热膨胀导热件的温度低于所述温度阈值时，所述热膨胀导热件与所述发热源保持间隔设置，并在所述热膨胀导热件的温度等于或高于所述温度阈值时，所述热膨胀导热件热膨胀成接触所述发热源。
15.根据权利要求13所述的热敏感器件，其特征在于，所述热膨胀导热件设置于所述发热源上，在所述热膨胀导热件的温度低于所述温度阈值时，所述热膨胀导热件与所述外壳保持间隔设置，并在所述热膨胀导热件的温度等于或高于所述温度阈值时，所述热膨胀导热件热膨胀成接触所述外壳。
16.根据权利要求13所述的热敏感器件，其特征在于，所述热敏感器件为温度补偿型石英晶体谐振器，所述发热源为温度补偿型石英晶体谐振芯片。
17.根据权利要求13所述的热敏感器件，其特征在于，所述热膨胀导热件的线膨胀系数大于30％，所述热膨胀导热件的导热系数大于1W/(mK)。
18.根据权利要求13所述的热敏感器件，其特征在于，所述热敏感器件进一步包括具有多孔结构的绝热骨架，所述热膨胀导热件为设置于所述多孔结构内的相变导热材质。
19.根据权利要求18所述的热敏感器件，其特征在于，所述相变导热材质为导热硅胶。 
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