CN109246997A - 一种柔性均热结构和电子产品 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柔性均热结构和电子产品。该柔性均热结构包括：两层柔性外皮，所述柔性外皮至少包括两层柔性膜层和一层石墨材料层，所述石墨材料层位于两层所述柔性膜层之间；密封框，所述密封框为中空结构，所述密封框夹设在两层所述柔性外皮之间，所述密封框的中空处构成密封的容纳空间，所述容纳空间内的气压范围为10‑1Pa‑10‑3Pa；毛细结构和液体工质，所述毛细结构设置在所述容纳空间中，所述液体工质填充在所述容纳空间内；所述容纳空间被配置为抽真空。
Description
技术领域
本发明属于电子产品技术领域，具体地，涉及一种柔性均热结构和电子产品。
背景技术
近年来，消费类电子产品的技术快速发展，手机、VR设备、AR眼镜等电子产品得到消费者的认可，应用广泛。消费类电子产品的性能也逐渐提升。现有的消费类电子产品具有体积小、功耗高的性能特点，这造成电子产品中热量集中的问题。为了满足电子产品的设计需求，现有的电子产品内部往往具有复杂的堆叠器件结构，这尤其增大了器件从电子产品的表壳散热的难度。
本领域技术人员也尝试在电子产品中放置例如相变均热板等散热部件以强化电子产品的散热性能。但是，由于电子产品中的结构复杂，相变均热板等散热部件受限于其自身的结构形状，难以适应电子产品中的结构、形状需要。此外，现有的散热板、相变均热板等具有散热功能的部件常采用金属材料，但金属材料会对电子产品中的天线等设备产生电磁屏蔽，严重影响电子设备的性能。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种改进的均热结构的新技术方案。
根据本发明的第一方面，提供了一种柔性均热结构，包括：
两层柔性外皮，所述柔性外皮至少包括两层柔性膜层和一层石墨材料层，所述石墨材料层位于两层所述柔性膜层之间；
密封框，所述密封框为中空结构，所述密封框夹设在两层所述柔性外皮之间，所述密封框的中空处构成密封的容纳空间，所述容纳空间内的气压范围为10-1Pa-10-3Pa；
毛细结构和液体工质，所述毛细结构设置在所述容纳空间中，所述液体工质填充在所述容纳空间内。
可选地，所述柔性膜层为聚酰亚胺薄膜或聚酯薄膜。
可选地，所述石墨材料层采用石墨烯片、石墨纤维中的至少一种制成。
可选地，两层所述柔性膜层与所述石墨材料层之间设有导热胶层，所述柔性膜层通过所述导热胶层与所述石墨材料层粘接连接。
可选地，所述密封框采用聚丙烯酸酯泡棉胶带制成，两层所述柔性外皮分别粘连在所述密封框的两侧。
可选地，所述毛细结构包括无纺布、编织网、金属丝网中的至少一种。
本发明还提供了一种电子产品，该电子产品包括：
壳体；
发热部件，所述发热部件设置在所述壳体内；
上述柔性均热结构，所述柔性均热结构设置在所述壳体内，所述柔性均热结构具有中心区域和边缘区域，所述柔性均热结构从所述中心区域向周围延伸，构成所述边缘区域，所述中心区域贴附在所述发热部件上。
可选地，所述边缘区域相对于所述中心区域具有弯折，所述边缘区域在所述壳体内弯折延伸。
可选地，所述柔性均热结构的形状仿形于所述壳体的内表面的形状。
可选地，所述电子产品为增强现实眼镜，所述发热部件为控制芯片。
根据本公开的一个实施例，所述柔性均热结构在保证导热性能的情况下，具有良好的变形能力。能够更好的适应具有不同形状要求的装配空间。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1是本发明具体实施方式提供的柔性均热结构的侧面剖视示意图；
图2是本发明具体实施方式提供的柔性均热结构的部分***示意图；
图3是本发明具体实施方式提供的柔性均热结构的部分***示意图；
图4是本发明具体实施方式提供的柔性均热结构的立体结构示意图；
图5是本发明具体实施方式提供的电子产品的局部剖视示意图；
图6是本发明具体实施方式提供的电子产品的局部剖视示意图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
本发明提供了一种柔性均热结构，如图1所示，该柔性均热结构包括两层柔性外皮、密封框以及毛细结构和液体工质。
如图1-3所示，所述柔性外皮1至少包括两层柔性膜层11和一层石墨材料层12。柔性膜层11采用具有良好的变形能力的材料制成，所述石墨材料层12则夹设在两层所述柔性膜层11之间。石墨材料通常也具有良好的延展和形变能力，因此，所述柔性外皮1具有良好的形变能力。
所述密封框2位于两层所述柔性外皮1之间，所述密封框2为中空结构，所述中空处构成的空间用于形成柔性均热结构中的容纳空间21。如图1-3所示，两层柔性外皮1从密封框2的两侧将密封框2封在中间，中空的部分即被封在柔性外皮1中，构成所述容纳空间21。该容纳空间21中设置有毛细结构3，还填充有液体工质。所述容纳空间21中被抽真空，以便液体工质能够在吸收热量后汽化带走热量，达到高效的传热效果。
优选地，所述容纳空间内抽真空的气压范围为10-1Pa-10-3Pa。如果容纳空间内的气压大于10-1Pa，会有一部分液体工质在未吸收热量的情况下汽化，造成容纳空间中具有的液体工质总量降低。这种情况使得柔性均热结构的传热性能相对下降。如果容纳空间内的气压小于10-3Pa，外界的压强有可能对密封框以及柔性外皮造成变形、损坏，进而造成密封空间坍缩。这种情况也会造成柔性均热结构的传热性能相对下降。在本发明提供的气压范围内，所述柔性均热结构能够表现出更优的传热性能。本发明并不限制所述容纳空间中的气压必须符合上述范围，根据实际应用的性能要求以及所采用的材料不同，可以将密封框空间内抽至其它气压。
本发明提供的柔性均热结构呈复合膜形结构，在实际应用中，其可以弯折呈所需的造型，以满足电子设备中对装配散热部件的形状的需要。所述柔性均热结构内部包封的液体工质能够通过相变高效的传递热量，从而达到提高电子产品传热、散热性能的目的。
现有的相变均热板呈硬质的板状结构，由于其自身的造型限制，其无法满足电子设备中对散热部件的形状要求。而金属散热片虽然可以制作成满足形状需要的造型，但是金属散热片的散热性能无法在拥挤的电子产品满足散热效率的要求。
另一方面，本发明的柔性均热结构的柔性外皮中夹设有石墨材料层，石墨材料的传热导热性能优于传统相变均热板的金属外壳。本发明提供的柔性均热结构相对于现有的相变均热板以及其它散热部件具有更优的传热、散热性能。而且，柔性均热结构不采用金属外层，有效减小其自身对电子产品造成电磁屏蔽、电磁干扰的风险。
可选地，所述柔性膜层采用聚酰亚胺或聚酯材料制成。这两种材料具有良好的变形和密封性能，一方面，能够可靠的将石墨材料层封装在两层柔性膜层之间；另一方面，能够使得所述柔性外皮具有良好的柔性变形能力，进而使得本发明的柔性均热结构能够满足弯折等造型需要。在实际应用中，可以制成聚酰亚胺薄膜或聚酯薄膜作为所述柔性膜层。
可选地，所述石墨材料层可以采用石墨烯片、石墨纤维中的至少一种制成。由于柔性均热结构需要体现出良好的变形能力，因此位于柔性膜层之间的石墨材料层优选能表现出良好的变形能力。石墨材料本身具有一定变形能力，而采用石墨烯片或石墨纤维制成的石墨材料层能够表现出更好的延展性和变形能力。这样，柔性均热结构的变形能力更好，能够更好的适应电子产品对散热部件的形状要求。而且，采用石墨烯片和/或石墨纤维制成的石墨材料层更不易断裂、损坏。
优选地，如图1、2所示，所述柔性外皮1中还包括导热胶层13。所述导热胶层13设置在所述柔性膜层11与石墨材料层12之间，所述柔性膜层11通过所述导热胶层13与所述石墨材料层12粘连固定。所述导热胶层一方面可以提高所述柔性外皮的结构稳定性，将柔性膜层与石墨材料层紧密粘接连接。另一方面，还可以提高柔性外皮在厚度方向上的传热效率，使得热量能够快速从柔性外皮的一侧传递到另一侧，进而使得所述柔性均热结构整体能够更高效的传热、散热。
在本发明提供的柔性均热结构中，所述密封框具有良好的密封性能和结构强度，以在其中空区域形成所述容纳空间。可选地，所述密封框可以采用聚丙烯酸酯泡棉胶带制成。泡棉胶带具有粘接性，能够与其两侧的柔性外皮形成紧密的粘接连接，从而将中空区域完全密封。对于中空区域，可以通过在泡棉胶带中裁切掉一部分材料形成，本发明不对中空区域的形成方式进行限制。例如，可以采用VHB胶带制成所述密封框。这种泡棉胶带为双面粘胶泡棉胶带，泡棉芯材和表层的粘接剂均以聚丙烯酸酯类粘弹体构成。所述聚丙烯酸酯泡棉胶带自身具有良好的密封性能和结构强度，泡棉芯是100％的全闭孔结构，空气和液体均不能通过所述聚丙烯酸酯泡棉胶带。因此，能够保证位于容纳空间中的液体工质不会溢出，而且，聚丙烯酸酯泡棉胶带不会因为所述容纳空间中被抽真空而发生严重变形、塌陷。
可选地，所述毛细结构可以采用无纺布、编织网、金属丝网中的至少一种。所述毛细结构在容纳空间中主要对液态的液体工质起到毛细吸附的作用，促使液体工质移动到热量较高的区域。
本发明还提供了一种电子产品，如图5所示，该电子产品包括壳体4、发热部件5以及上述柔性均热结构100。所述壳体4用于容纳电子产品中的各零部件，所述发热部件5是电子产品中的一个或多个部件，其设置在所述壳体4内。本发明所述的发热部件并不指单纯用于产生热量的部件，而是指在电子产品工作时会产生热量的部件。例如，所述发热部件可以是控制芯片、电池、天线、扬声器等部件，本发明不对此进行限制。本发明也不对所述电子产品的类型进行限制，例如可以是手机、AR眼镜、游戏手柄等。
所述柔性均热结构100也设置在所述壳体4内，所述柔性均热结构100具有中心区域101和边缘区域102。以图1、4、6所示的柔性均热结构100为例，所述柔性均热结构100从所述中心区域101向***延伸，从而形成所述边缘区域102。所述中心区域101与所述发热部件5接触，从而有效的将发热部件5产生的热量转移到所述柔性均热结构100上。
由于所述边缘区域位于所述中心区域周围，转移到中心区域上的热量能够沿着柔性均热结构快速向四周传递至所述边缘区域上。通过本发明提供的柔性均热结构，发热部件产生的热量能够快速的传递至周围更大范围的空间，进而提高热量散发的效率。
为了更好的适应所述壳体4内的空间，使柔性均热结构100能够与壳体4内可用于散热的空间相匹配，或者满足壳体4内复杂的空间环境，所述边缘区域102可以相对于所述中心区域101呈弯折形式，如图4-6所示。所述柔性均热结构100从中心区域101向外延伸后，依壳体4内提供给散热部件的空间特点进行弯折，从而形成弯折的所述边缘区域102。
优选地，如图5、6所示，所述柔性均热结构100还可以弯折成与所述壳体4的内表面相仿形的形状。通过这种设计方式，能够使所述边缘区域102更贴近于壳体4的内表面，进而将热量通过壳体4传至壳体4之外，提高电子产品的散热能力。
图1、5、6示出了在这种实施方式中热量传递的途径。首先，发热部件5产生热量，热量经过柔性均热结构100的一侧柔性外皮1传递至所述容纳空间21中；之后，由于容纳空间21中是低真空度的环境，所以液体工质在吸收热量后会汽化，汽化后的工质很快能够充满整个容纳空间21，在气相工质转移的过程中，即将热量从所述中心区域101带到了边缘区域102；之后，气相工质在容纳空间21中接触到比较冷的区域后，例如抵达位于如图4、6所示的侧面的边缘区域102后，气相工质凝结成液态的工质，将热量释放；被释放的热量再通过两侧的柔性外皮1传递到柔性均热结构100的表面，进而从靠近于柔性外皮1的表面的壳体4上将热量散出；液化的工质会被毛细结构3吸收，由于热量较大的区域没有液态工质，因此所述毛细结构3会通过毛细现象将热量较低的区域内凝结的液态工质吸回到热量较高的区域，反复进行上述散热步骤。由此，电子产品中的热量能够高效的从发热部件传递到壳体4的各个区域，通过壳体4将热量散发到外界。
如图4所示，所述柔性均热结构100弯折形成三维结构，其中包括一块中心区域101和三块边缘区域102。所述中心区域101的一侧表面贴在所述发热部件5上，其中两块所述边缘区域102向所述壳体4的侧壁和底壁部分延伸，另外一块边缘区域102则向所述壳体4的前壁上延伸。热量经过所述中心区域101，传递至各个边缘区域102，之后再传递至壳体4的侧壁、底壁和前壁上，从而使热量快速散出。所述壳体的后壁上位分布有所述边缘区域，这一设计可以是为了避免用户在使用电子产品是感受到过高的温度，本发明所述边缘区域的设计位置进行严格限定。
可选地，如图5、6所示，所述电子产品可以为增强现实眼镜，所述发热部件5则为增强现实眼镜中的控制芯片。通过对所述柔性均热结构进行弯折、仿形设计，能够有效增大对壳体面积的利用率，提高电子产品散热性能。本发明提供的柔性均热结构能够完全代替现有的散热部件，具有更好的传热性能并且可以降低电磁屏蔽的问题。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种柔性均热结构，其特征在于，包括：
两层柔性外皮，所述柔性外皮至少包括两层柔性膜层和一层石墨材料层，所述石墨材料层位于两层所述柔性膜层之间；
密封框，所述密封框为中空结构，所述密封框夹设在两层所述柔性外皮之间，所述密封框的中空处构成密封的容纳空间，所述容纳空间内的气压范围为10-1Pa-10-3Pa；
毛细结构和液体工质，所述毛细结构设置在所述容纳空间中，所述液体工质填充在所述容纳空间内。
2.根据权利要求1所述的柔性均热结构，其特征在于，所述柔性膜层为聚酰亚胺薄膜或聚酯薄膜。
3.根据权利要求1所述的柔性均热结构，其特征在于，所述石墨材料层采用石墨烯片、石墨纤维中的至少一种制成。
4.根据权利要求1所述的柔性均热结构，其特征在于，两层所述柔性膜层与所述石墨材料层之间设有导热胶层，所述柔性膜层通过所述导热胶层与所述石墨材料层粘接连接。
5.根据权利要求1所述的柔性均热结构，其特征在于，所述密封框采用聚丙烯酸酯泡棉胶带制成，两层所述柔性外皮分别粘连在所述密封框的两侧。
6.根据权利要求1所述的柔性均热结构，其特征在于，所述毛细结构包括无纺布、编织网、金属丝网中的至少一种。
7.一种电子产品，其特征在于，包括：
壳体；
发热部件，所述发热部件设置在所述壳体内；
权利要求1-6任意之一所述的柔性均热结构，所述柔性均热结构设置在所述壳体内，所述柔性均热结构具有中心区域和边缘区域，所述柔性均热结构从所述中心区域向周围延伸，构成所述边缘区域，所述中心区域贴附在所述发热部件上。
8.根据权利要求7所述的电子产品，其特征在于，所述边缘区域相对于所述中心区域具有弯折，所述边缘区域在所述壳体内弯折延伸。
9.根据权利要求7或8所述的电子产品，其特征在于，所述柔性均热结构的形状仿形于所述壳体的内表面的形状。
10.根据权利要求7所述的电子产品，其特征在于，所述电子产品为增强现实眼镜，所述发热部件为控制芯片。
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