CN114040631B - 散热装置和电子设备 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及电子设备的散热技术领域,尤其涉及一种散热装置和电子设备。该电子设备,包括:壳体、设置于所述壳体内部的散热装置和热源器件,所述热源器件的至少一表面与所述散热装置接触;其中,所述散热装置包括电子器件和与电子器件连接的散热结构,所述散热结构包括碳素材料层和保护层,所述电子器件的外表面贴合有所述碳素材料层,所述保护层设置在碳素材料层背离所述电子器件的一侧。本申请能够改善电子设备的散热效果,减少局部高温的现象,避免组装、连接不牢固等问题。

Description

散热装置和电子设备
技术领域
本申请涉及电子设备的散热技术领域,尤其涉及一种散热装置和电子设备。
背景技术
在电子设备中会设置各式各样的电子器件或发热器件,一些电子器件在工作中会产生热量或发热,需要将其热量导出,对这些电子器件进行散热,以保证电子器件的正常工作。
随着电路集成及芯片封装技术的发展,越来越多的高功耗器件被集成到一起,因此产品尺寸也随之越做越小,这就导致热量集中,发热器件无法快速散热。当发热器件无法快速散热时,会通过各种各样复杂的热量传递的方式,将热量传递给其周围的器件甚至人体皮肤,对其他器件、人体造损伤。因此,散热性能成为了影响电子设备综合性能的重要参数,如何有效排出狭小空间内的热量而防止电子器件的误动作或器件的损伤成为相关领域研究的重要课题。另外,也由于侧重点在发热器件的散热上,会导致器件或设备周边部的热量上升,使周边器件的局部或外部能够感觉到较多热量的问题。
因此,为解决电子设备的散热问题,大量的均热导热材料蜂拥而出,但是现存的均热导热材料往往会引入组装、连接不可靠、外观不良或影响器件性能等各种各样的问题,仍有待改进。
发明内容
本申请的目的在于提供一种散热装置和电子设备,可改善电子设备的散热效果,在一定程度上缓解或解决上述提及问题中至少一个。
根据本申请的第一方面,提供一种电子设备,包括:
壳体、设置于所述壳体内部的散热装置和热源器件,所述热源器件的至少一表面与所述散热装置接触;
其中,所述散热装置包括电子器件和与电子器件连接的散热结构,所述散热结构包括碳素材料层和保护层,所述电子器件的外表面贴合有所述碳素材料层,所述保护层设置在碳素材料层背离所述电子器件的一侧。
该电子设备中,设置有散热装置和热源器件,其中散热装置包括电子器件和设置于电子器件外侧的散热结构,该散热结构可以用于对热源器件进行散热,也可以用于对电子器件进行散热,也可以同时用于对电子器件和热源器件进行散热。具体地,该散热结构通过碳素材料层的设置,能够避免热量集中在电子器件的某一表面,不仅可以热源器件传递给电子器件的热量均匀的散向四周,同时可以均开电子器件内部的热量,保证电子器件、热源器件等器件的正常工作,还可避免壳体等温度过高的现象。并且,将保护层设置在碳素材料层背离所述电子器件的一侧,可以使保护层用于与热源器件相接触,不仅能够有效保护碳素材料层,避免碳素材料层被刺破或损伤,而且在解决散热的同时,不影响电子器件安装可靠性问题。
可选的,该电子器件可以为电池,所述的散热装置可以为电池内部的热包裹形式,其可以在电池的封装膜与外侧保护膜之间添加多种热材料,例如可以为散热材料、储热材料、隔热材料等,尤其是可以添加碳素材料类的散热材料,该材料可覆盖于电池的单面、双面、三面、四面、五面、六面等,且可以依据电池的形状进行不同形式裁剪。
可选的,上述碳素材料层可以用储热材料、隔热材料等进行替换。
在一种可能的实现方式中,所述碳素材料层包括第一表面和侧面,所述第一表面为靠近所述热源器件一侧的表面,所述侧面沿着所述第一表面至少部分边缘呈角度的向远离所述第一表面的方向延伸,以将所述第一表面的热量传导至所述侧面;
所述第一表面和所述侧面贴合设置于所述电子器件的至少部分外表面。
可选的,该侧面可以包括第一侧面和第二侧面,第一侧面和第二侧面可以相对设置。进一步,该侧面还可以包括第三侧面,第三侧面可以位于第一侧面和第二侧面之间。
可选的,该侧面沿着第一表面至少部分边缘呈角度的向远离第一表面的方向延伸,可以呈大于0°小于180°的角度向远离第一表面的方向延伸,进一步可以呈大于0°小于等于90°的角度向远离第一表面的方向延伸,例如可以呈90°的角度向远离第一表面的方向延伸。该至少部分边缘可以为第一表面的全部边缘,也可以为第一表面的部分边缘,例如可以为第一表面的两个侧边边缘或第一表面的三个侧边边缘。
这样,该碳素材料层通过第一表面和侧面的设置,可以避免热量集中在第一表面,将热量传导至侧面,均匀的使热量散开,有助于提升电子设备的散热效果。
在一种可能的实现方式中,所述碳素材料层还包括第二表面,所述第二表面和所述第一表面相对设置,所述侧面位于所述第一表面和所述第二表面之间,以将所述第一表面的热量传导至所述侧面和所述第二表面;;
所述第一表面、所述第二表面和所述侧面贴合设置于所述电子器件的至少部分外表面。
这样,该碳素材料层通过第一表面、第二表面和侧面的设置,可以避免热量集中在第一表面,将热量传导至侧面和第二表面,均匀的使热量散开,有助于提升电子设备的散热效果。
在一种可能的实现方式中,所述碳素材料层的材料包括但不限于石墨、石墨烯、碳纳米管或碳纤维中的一种或多种混合物。
在一种可能的实现方式中,所述碳素材料层的导热系数不低于100W/m·K,进一步可以为100W/m·K-1600W/m·K,进一步可以为100W/m·K-1200W/m·K,进一步可以为150W/m·K-1000W/m·K等。
在一种可能的实现方式中,所述碳素材料层的厚度为0.01mm-0.1mm,进一步可以为0.01mm-0.05mm。
此外,当碳素材料层用储热材料、隔热材料等进行替换时,储热材料或隔热材料的厚度可以为0.01mm-1mm。
采用上述导热系数或厚度的碳素材料层,有助于提高散热速率,有助能更快的使热量从热区带到冷区,在确保散热性能的基础上,还有助于降低成本,减轻重量。
在一种可能的实现方式中,所述碳素材料层的层数为一层或多层;
当所述碳素材料层的层数为多层时,各所述碳素材料层之间采用粘结物质粘结,粘结物质的厚度为0.005mm-0.03mm,进一步可以为0.01mm-0.03mm。
在一种可能的实现方式中,所述电子器件的外表面与所述碳素材料层之间设置有第一粘接层,所述第一粘接层为网格胶层。
这样,在实现均热的同时,将热量高效导出,还可以消除碳素材料黏贴在电子器件外表面容易产生的气泡问题,通过网格胶的设置,有助于消除气泡,改善粘接效果,提升连接可靠性。
在一种可能的实现方式中,所述第一粘接层的厚度为0.01mm-0.03mm。
在一种可能的实现方式中,所述保护层为导电层,所述导电层与所述碳素材料层之间设置有第二粘接层,所述第二粘接层为绝缘胶层。
在导电层与碳素材料层之间设置绝缘胶,可以防止导电层与碳素材料层导通带来的短路影响,安全可靠;并且在碳素材料层均热的同时,在其外侧设置导电层又实现了导电、导热、保护、电磁屏蔽等作用。
在一种可能的实现方式中,所述第二粘接层的厚度为0.01mm-0.03mm;
和/或,所述导电层的厚度为0.01-0.03mm。
在一种可能的实现方式中,所述散热结构包括依次层叠设置的第一粘接层、碳素材料层、第二粘接层和保护层,其中,所述第一粘接层为网格胶层,所述第二粘接层为绝缘胶层,所述保护层为导电层;所述第一粘接层用于与所述电子器件的外表面相粘接。
在一种可能的实现方式中,所述散热结构包括依次层叠设置的第一粘接层、导电布层、第二粘接层、碳素材料层和保护层,其中,所述第一粘接层用于与所述电子器件的外表面相粘接。
在一种可能的实现方式中,所述保护层为标签层,所述标签层包括高分子聚合物薄膜。
将标签层设置在碳素材料层的外侧,能有效保护碳素材料层,避免碳素材料层被刺破或损伤,在解决散热的同时,不影响电子器件如电池的安装可靠性问题。
在一种可能的实现方式中,所述标签层与所述碳素材料层之间设置有第三粘接层,所述标签层和所述第三粘接层的总厚度为0.01-0.1mm,进一步可以为0.01mm-0.05mm。
在一种可能的实现方式中,所述电子器件包括电池。
在一种可能的实现方式中,所述热源器件包括电路板。
根据本申请的第二方面,提供一种散热装置,包括:
电子器件和与电子器件连接的散热结构,所述散热结构包括碳素材料层和保护层,所述电子器件的外表面贴合有所述碳素材料层,所述保护层设置在碳素材料层背离所述电子器件的一侧。
在一种可能的实现方式中,所述电子器件包括电池、芯片、电路模块、板卡模块、电阻或电容。
如前述第一方面关于电子设备的阐述,该散热装置与前述电子设备是基于同一发明构思的,因而至少具有与前述电子设备所描述的所有特征和优势,能够达到改善电子设备散热的效果,在此不再详细描述。
根据本申请的第三方面,提供一种散热装置,包括:电池和与所述电池连接的散热结构;
其中,所述散热结构包括碳素材料层和保护层,用以对热源器件和/或电池进行散热;
所述碳素材料层至少包括第一表面和侧面,所述第一表面为靠近所述热源器件一侧的表面,所述侧面沿着所述第一表面至少部分边缘呈角度的向远离所述第一表面的方向延伸;
所述第一表面和所述侧面贴合设置于所述电池的至少部分外表面,所述保护层设置在碳素材料层背离所述电池的一侧。
需要说明的是,该散热装置中,关于碳素材料层的具体结构、类型、包裹形式、厚度,以及保护层或粘接层等的类型、厚度等,可参照前述第一方面电子设备方面的阐述,其至少具有前述第一方面电子设备中关于散热装置的所有特征和优势,在此不再赘述。
本申请提供的技术方案可以达到以下有益效果:
本申请的电子设备,包括设置于壳体内部的热源器件和散热装置,其中的散热装置,通过碳素材料层的设置,能够避免热量集中在电子器件的某一表面,不仅可以热源器件传递给电子器件的热量均匀的散向四周,同时可以均开电子器件内部的热量,保证电子器件、热源器件等器件的正常工作,还可避免壳体等温度过高的现象。并且,将保护层设置在碳素材料层背离所述电子器件的一侧,能够有效保护碳素材料层,避免碳素材料层被刺破或损伤,在解决散热的同时,不影响电子器件安装可靠性问题。
应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的,并不能限制本申请。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案,下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为现有技术中的一种电子设备中电池位置结构示意图;
图2为现有技术中的一种电子设备结构示意图;
图3为现有技术中的另一种电子设备结构示意图;
图4(a)为现有技术中的一种电子设备中的电池结构示意图;
图4(b)为现有技术中的一种电子设备中的电池立体结构示意图;
图5(a)为现有技术中的另一种电子设备中的电池结构示意图;
图5(b)为现有技术中的另一种电子设备中的电池立体结构示意图;
图6为现有技术中的另一种电子设备中的电池结构示意图;
图7为本申请示例性的一种实施方式提供的散热装置的示意图;
图8为本申请示例性的一种实施方式提供的电子设备的结构示意图;
图9为本申请示例性的另一种实施方式提供的电子设备的结构示意图;
图10为本申请示例性的第一种实施方式提供的碳素材料层结构示意图;
图11为图10中的碳素材料层的包覆过程示意图;
图12为本申请示例性的第二种实施方式提供的碳素材料层结构示意图;
图13为图12中的碳素材料层的包覆过程示意图;
图14为本申请示例性的第三种实施方式提供的碳素材料层结构示意图;
图15为图14中的碳素材料层的包覆过程示意图;
图16为本申请示例性的一种实施方式提供的碳素材料层和保护层连接结构示意图;
图17为本申请示例性的另一种实施方式提供的散热装置示意图;
图18为本申请示例性的另一种实施方式提供的散热装置示意图;
图19为本申请示例性的一种实施方式提供的第一粘接层结构示意图;
图20为本申请示例性的一种实施方式提供的第一粘接层中的凸起结构示意图。
其中,附图标记说明如下:
1-壳体;
2-显示屏;
3-印刷电路板(PCB);
4-电子元器件/屏蔽件;
5-电池;51-卷芯;52-封装膜;53-标签层;54-柔性印刷电路板(FPC);55-电池保护板;56-尖角;57-石墨层;58-绝缘胶纸;59-石墨导电布;
6-散热结构;
61-碳素材料层;601-第一表面;602-第一侧面;603-第二侧面;604-第三侧面;605-第二表面;
62-保护层;
63-导电层;
64导电布层;
65-第一粘接层;651-凸起;
66-第二粘接层;
7-电子器件;701-黏粘表面。
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本申请的实施例,并与说明书一起用于解释本申请的原理。
具体实施方式
为了更好的理解本申请的技术方案,下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。应当明确,所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本申请保护的范围。
除非另有定义或说明,本文中所用的专业与科学术语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。
本领域技术人员理解,如背景技术所言,随着电路集成及芯片封装技术的发展,越来越多的高功耗器件被集成到一起,因此产品尺寸也随之越做越小,这就导致热量集中,发热器件无法快速散热,会导致局部温度升高,无法满足要求,因而需要解决其散热问题。以电池为例,对现有的电子设备中的发热/受热器件的散热问题进行详细说明,应理解,其他相关或类似的需要散热的电子器件也具有相同或类似的问题。
电池是电子设备中不可或缺的器件,可为设备提供能源支持。然而,电池的形状往往中规中矩,如图1所示,在电子设备中,由于电池的隔挡,会导致设备内发热器件的热量不能迅速的向设备的周圈迅速散开,热量集中在电池5单一表面(如图1中的电池5的上表面)。这样不利于整个设备的散热,导致设备在局部温度升高。
具体地,如图2或图3所示,电子设备可以包括壳体1、电池5、电子元器件/屏蔽件4、印刷电路板3(Printed Circuit Board,PCB)和显示屏2如有机发光二极管显示器(OrganicLight-Emitting Diode,OLED)、液晶显示器(Liquid Crystal Display,LCD)等显示器件。电子设备中的电池5和PCB3等器件相对于屏幕或壳体1的位置可以具体多种形式。示例性的,如图2所示,该电子设备中,自上而下可以设置有显示屏2、PCB 3、电池5和壳体1,该PCB 3的上下两面均可以集成有电子元器件/屏蔽件4,在工作过程中,设置有电子元器件/屏蔽4的PCB 3(发热器件或热源器件)会产生一定的热量或发热,需要将其热量及时导出,而由于该发热器件的下表面与电池5的上表面紧贴,会使热量集中在电池5的上表面,导致局部高温。也就是说,当发热器件集中在电池一侧(如上侧),由于电池5的阻隔,热量不能迅速向电池四周及电池下方(除上侧以外的其余侧端)传递,因此发热器件的热量会迅速向另一面没有电池5阻隔的方向传递,这就会导致电子设备屏幕即显示屏2(或者壳体1)温度较高,不利于用户体验,甚至可能发生烫伤事故。类似的,如图3所示,该电子设备中,自上而下可以设置有显示屏2、电池5、PCB 3和壳体1,该PCB 3的上下两面均可以集成有电子元器件/屏蔽件4,在工作过程中,设置有电子元器件/屏蔽4的PCB 3(发热器件)会产生一定的热量或发热,需要将其热量及时导出,而由于该发热器件的上表面与电池的下表面紧贴,会使热量集中在电池5的下表面,导致局部高温。也就是说,当发热器件集中在电池5一侧(如下侧),由于电池5的阻隔,热量不能迅速向电池四周及电池上方(除下侧以外的其余侧端)传递,因此发热器件的热量会迅速向另一面没有电池5阻隔的方向传递,这就会导致电子设备壳体1(或者显示屏2)温度较高,不利于用户体验,甚至可能发生烫伤事故。
如图4(a)和图4(b)所示,现有的电池结构可包括卷芯51、电池保护板55、柔性印刷电路板54(Flexible Printed Circuit,FPC)、封装膜52如铝塑膜和标签层53,在电池的四周会存在尖角56。为缓解电池散热的问题,基于均热导热的功能,现有技术中大都选择在电池的最外层包裹石墨的方式来解决将热量集中的问题。具体如图5(a)和图5(b)所示,该电池包括卷芯51、电池保护板55、FPC 54、封装膜52如铝塑膜、标签层53和石墨层57,其中,卷芯51的外侧依次设置有封装膜52、标签层53和石墨层57,即将石墨层57设置了最外侧。该方案主要存在以下不足之处:由于石墨外层保护膜较薄,附于电池最外侧表面,容易造成石墨刺破,导致石墨层外漏,造成外部器件短路问题。此外,现有的这种软包电池在包装时外层铝塑膜或标签层会存在纸四个尖角56位置,标签纸有冗余,这就会导致石墨层粘贴不牢固,组装容易翘起,同时存在石墨层57分层,掉粉等问题。
此外,如图6所示,现有的一种增加石墨导电布的锂电池,包括卷芯51(电芯)、柔性电路板54、绝缘胶纸58、石墨导电布59以及电磁屏蔽膜,其增加了电磁屏蔽功能。将绝缘胶纸58包裹在卷芯51的外表面;该石墨导电布59包裹在绝缘胶纸58的外表面,石墨导电布59包括有石墨层和纤维层,该石墨层包裹在绝缘胶纸的外表面,该纤维层包裹在石墨层的外表面,该种结构可以把电池使用过程中产生的热量,通过石墨导电布59把电池内的热量均匀散发出去,防止电池过热。然而,该方案也具有如上所述的类似问题,将石墨导电布59包裹在电池外圈,由于导电布属于柔性织物,会存在与外层壳体粘贴不牢固的问题,容易造成电池在设备壳体内窜动,容易造成电池安全风险。此外,一般而言,电池二维码需要标记在电池外部,由于导电布的特性,在石墨导电布上印刷二维码会导致二维码印刷、识别困难的问题。并且该石墨导电布会造成电池厚度增加的问题,增加了整机厚度,在设备空间紧凑的情况下缺点明显。
综合以上描述可知,现有的电池的散热结构还存在或多或少的问题,有待于改进。有鉴于此,本申请实施例的技术方案提供一种散热装置和包括该散热装置的电子设备,以期能够使电子器件的热量迅速散向四周,并且不影响电池二维码印刷的问题,不影响电池安装可靠性的问题,能提高连接的牢固可靠性,保护石墨层不受损伤。
在一种具体实施例中,下面通过具体的实施例并结合附图对本申请的散热装置和包括该散热装置的电子设备做进一步的详细描述。需要说明的是,本申请实施例中同一附图标记表示同一组分部分或同一零部件,对于本申请实施例中相同的零部件,图中可能仅以其中一个零件或部件为例标注了附图标记,应理解的是,对于其他相同的零件或部件,附图标记同样适用。
为了方便理解本申请实施例提供的散热装置,下面首先说明一下其应用场景,该散热装置可以应用于电子设备。示例性的,电子设备可以包括但不限于的手机、平板电脑、笔记本电脑、车载电脑、显示屏设备(如电视)、可穿戴设备如穿戴手表、智能手环、智能眼镜、头戴式显示器等,还有增强现实(Augmented Reality,AR)设备、虚拟现实(VirtualReality,VR)设备、个人数字助理(Personal Digital Assistant,PDA)、智能家居产品等。另外,本申请的电子设备不限于上述设备,而是可以包括新开发的电子设备。本申请实施例对于上述电子设备的具体形式不作特殊限制。
作为示例而非限定,在本申请实施例中,该电子设备可以为智能穿戴式电子设备,例如可以为智能穿戴手表。
为了方便描述,本申请实施例以智能穿戴手表为上述电子设备为例对所述电子设备做具体阐述。然而,本领域技术人员将理解,本申请的原理可以在任何适当布置的电子设备中实现,即该电子设备并不限于智能穿戴手表。此外,为了清楚和简洁,可以省略对公知功能和结构的描述。
具体地,请参考附图7至图9所示,本申请在一些实施例中提供一种电子设备,该电子设备包括壳体1、显示屏2和散热装置,其中,壳体1和显示屏2可以固定连接,壳体1和显示屏2可以形成密闭空间,以容纳散热装置等器件。散热装置包括电子器件和与电子器件连接的散热结构,该散热结构可以用于对电子器件和/或热源器件进行散热,以将电子器件的热量及时导出或将热量散热四周,避免局部高温,保证电子器件或周边部件的正常工作。
具体地,如图7至图9所示,该散热装置包括电子器件及与电子器件连接的散热结构,该散热结构包括碳素材料层61和保护层62,电子器件的外表面贴合有碳素材料层61,保护层62设置在碳素材料层61背离电子器件的一侧。散热装置的具体结构将在下文结合图10-图20进行详细描述,在此暂不详述。
示例性的,如图7所示,该电子器件可以为电池,散热装置包括电池及与电池连接的散热结构。具体地,电池包括卷芯51和包裹于卷芯外侧的封装膜52,散热结构包括碳素材料层61和保护层62,封装膜52的外表面贴合有碳素材料层61,保护层62设置在碳素材料层61背离封装膜52的一侧,该保护层62可以用于与热源器件相接触。
该电池中,封装膜52包括但不限于铝塑膜,还可以为其他的能够应用于软包电池中的封装材料,本申请实施例对此不作限定。此外,该电池还可以包括电池保护板、FPC等部件,电池保护板和FPC可设置于电池的一侧端,电池保护板可以为能够起到保护作用的集成电路板,卷芯内的电能经过柔性FPC传输至外部,本申请实施例对于电池保护板、FPC等部件的具体设置也不作限定。
该电池的散热结构中,保护层62包括但不限于标签层。也就是,该保护层62可以为常用于电池中的标签膜例如聚酰亚胺薄膜(Polyimide Film,PI膜),可以在该标签层上标识各种电池的相关性能信息,也可以在该标签层上喷涂二维码。此外,在另一些实施例中,保护层62还可以为其他能够对电池或碳素材料层起到一定保护作用的层状结构如各种高分子材料层、导电层等。
从而,该电池的散热结构,与现有技术中惯用的将石墨层或石墨导电布设置于电池的最外侧相比,其将碳素材料层61直接贴附于电池封装膜52的外表面,并在碳素材料层61的外侧设置保护层62如标签层,这样不仅不影响电池与碳素材料层61粘贴的可靠性问题,而且不影响电池外表面二维码的应刷。同时将碳素材料层61贴附于电池标签层的内部,由于标签层的防护,可以有效降低碳素材料如石墨被刺穿以及起翘的风险。
因此,该电子设备通过独特的散热装置的设置,能够提改善散热效果,满足热源器件的散热需求,并且,连接可靠,能够保护碳素材料层防止其损伤。
应理解,上述散热装置中,电子器件可以是发热器件,即该电子器件本身在工作过程中能够产生一定的热量,散热结构可以有效及时的将电子器件的热量导出、散热四周。或者,电子器件也可以是受热器件,电子器件的至少一侧面与热源相贴近,热源产生的热量传递至电子器件的一侧面,散热结构能够避免热量集中在电子器件的该侧面,使得热量均匀的散热四周或其余侧边。或者,电子器件也可以同时是发热器件和受热器件比如电池,电子器件的至少一侧面与热源相贴近,热源产生的热量传递至电子器件的一侧面,且该电子器件本身在工作过程中能够产生一定的热量,散热结构可以有效及时的将电子器件的热量导出、散热四周,避免热量集中在电子器件的同一区域,防止电子器件或周边的其余部件过热。
为了能够使电子设备中的电子器件进行有效的散热,上述散热装置中的电子器件的具体类型可以是多种多样的,即上述散热结构可以适配不同的电子器件散热,产品通用性好,能够满足不同电子器件的散热优化问题。另外,散热结构还可满足不同尺寸电子器件的散热需求,而不影响散热结构的通用性。具体地,在一些实施例中,电子器件可以为电池,该电池可以为软包电池,能够缓解现有的软包电池所存在的组装或连接不可靠、散热效果有待改善等问题。
在另一些实施例中,电子器件还可以电路模块、板卡模块、芯片、电阻、电容等电子器件。当然,在其他实施例中,电子器件还可以为其他类型的电子器件,在此不再一一描述。该散热结构用于散热的同时,还可达到避免散热材料层的损伤,避免连接不牢靠的作用。为了简洁和描述方便,本申请实施例主要以电子器件为电池为例进行详细说明,但应当理解的是,电子器件的具体类型并不限于此,本申请的散热结构可以用于任何发热或受热器件的散热,例如还可以为芯片、电阻、电容等电子器件。
需要指出的是,本申请实施例对于散热装置在电子设备中的具***置或与其他器件的连接等不作限定,其可以是具有多种设置形式的。例如,散热装置可以设置于PCB的上方,或者也可以设置于PCB的下方,或者也可以与其他的发热器件紧贴设置。以电子器件为电池为例,该电池适合于任何由于电池阻隔从而导致热量集中的电子设备,电子设备不限于叠板架构(发热器件在电池上面或者下面),或者错板架构(发热器件在电池侧边或周圈)等。
具体地,在一些实施例中,如图8所示,电子设备还包括PCB 3,该PCB 3的上下两面均可以集成有电子元器件/屏蔽件4,集成有电子元器件/屏蔽件的PCB 3、散热装置均可以设置于由壳体1和显示屏2形成的密闭空间内,且集成有电子元器件/屏蔽件4的PCB 3设置于散热装置上方,其中,电子器件可以为电池,电池包括卷芯51和包裹于卷芯外侧的封装膜52,散热结构包括碳素材料层61和保护层62,封装膜52的外表面贴合有碳素材料层61,保护层62设置在碳素材料层61背离封装膜52的一侧。在工作过程中,设置有电子元器件/屏蔽4的PCB 3(发热器件或热源)会产生一定的热量或发热,由于该发热器件的下表面与电池的上表面紧贴,会使热量集中在电池的上表面,需要将其热量及时导出、散向四周,避免局部高温。
该散热结构,通过碳素材料层61的设置,能够避免热量集中在电池的上表面,不仅可以热源器件传递给电池的热量均匀的散向四周,同时可以均开电池内部的热量,保证电池、PCB等器件的正常工作,还可避免显示屏温度过高的现象。
在另一些实施例中,如图9所示,电子设备还包括PCB 3,该PCB3的上下两面均可以集成有电子元器件/屏蔽件4,集成有电子元器件/屏蔽件4的PCB3、散热装置均可以设置于由壳体1和显示屏2形成的密闭空间内,且集成有电子元器件/屏蔽件4的PCB3设置于散热装置下方,其中,电子器件可以为电池,电池包括卷芯51和包裹于卷芯外侧的封装膜52,散热结构包括碳素材料层61和保护层62,封装膜52的外表面贴合有碳素材料层61,保护层62设置在碳素材料层61背离封装膜52的一侧。在工作过程中,设置有电子元器件/屏蔽4的PCB 3(发热器件或热源)会产生一定的热量或发热,由于该发热器件的上表面与电池的下表面紧贴,会使热量集中在电池的下表面,需要将其热量及时导出、散向四周,避免局部高温。
该散热结构,通过碳素材料层61的设置,能够避免热量集中在电池的下表面,不仅可以热源器件传递给电池的热量均匀的散向四周,同时可以均开电池内部的热量,保证电池、PCB等器件的正常工作,还可避免显示屏温度过高的现象。
本申请实施例对于上述集成在PCB上的电子元器件/屏蔽件的具体结构或类型等不作限定,其均可以由本领域技术人员根据实际需求而选择设定,在此不再详细描述。
在一些实施例中,显示屏2可以为OLED,也可以为LCD等,但并不限于此,还可以采用其它方式。应当理解的是,显示屏2可以包括显示器和触控器件,显示器用于向用户输出显示内容,触控器件用于接收用户在显示屏上输入的触摸事件。本申请实施例中,对显示屏的结构和材质不作限定。
此外,本领域技术人员理解,为了向用户提供所需的功能,电子设备可包括布置在设备内部的若干器件,本申请对此也不作特殊限制,本领域技术人员可以根据实际需求对各器件的位置或具体结构等进行调整。
需要说明的是,本申请实施例示意的结构并不构成对电子设备的具体限定。在本申请另一些实施例中,电子设备可以包括比图示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者拆分某些部件,或者不同的部件布置。例如电子设备还可以包括摄像头和闪光灯等器件。
由以上可知,该电子设备包括散热装置,该散热装置包括电子器件、碳素材料层61和保护层62,其将碳素材料层61直接贴附于电子器件的外表面,并在碳素材料层61的外侧设置保护层62。由此,可以起到对电子器件进行散热,有效的将热量均匀散发出去,避免电子器件的热量积累在同一区域,防止电子器件过热的现象。并且,本发明实施例的电子设备能够解决由于电子器件如电池阻隔造成的设备热量集中,热量无法散开的问题;还能在将电池外部热量均开的同时可以将电池内部的热量迅速散向四周;并且,在解决散热的同时,不影响电池二维码印刷的问题;在解决散热的同时,不影响电池安装可靠性问题。此外,将上述碳素材料层包裹于电池外侧具有多种裁剪包裹方案,可以应对不同场景。
下面将对电子设备中的散热装置进行进一步的说明。本发明实施例主要以电子器件为电池为例,对该散热装置进行详细说明,本领域技术人员将理解,本发明的原理可以适用于任何适当布置的电子器件。此外,为了清楚和简洁,可以省略对公知功能和结构的描述。
请参阅图7-图20所示,本申请的实施例提供一种散热装置,其中的电子器件可以为电池,电池5包括卷芯51、包裹于卷芯51外侧的封装膜52、设置于卷芯51一侧端的电池保护板55和FPC 54;散热结构包括碳素材料层61和保护层62,碳素材料层61包覆于封装膜52的外侧,保护层62设置在碳素材料层61上背离封装膜52的一侧。
该电池的散热结构,与现有的电池的散热结构不同,其将碳素材料层61包裹在保护层62如标签层的内侧,这样不仅可以达到电池外部器件的散热效果,同时可以帮助电池有效散热。由于碳素材料层61包裹在电池标签层(如PI膜)内侧,标签层将碳素材料层61如石墨层有效的包裹,因此不会引入因为增加石墨层带来的石墨起翘,二维码无法喷涂,电池在壳体黏贴不牢固造成的风险。
上述电池的结构形状可以具有多种类型,例如电池的整体结构大体可以呈长方体形、正方体形、圆柱体形或其他形状结构等,本发明对于电池的具体形状结构不作限定。下面主要以电池为常用的长方体形为例对其进行进一步说明,然而本领域技术人员能够理解的是,实际应用中并不限于此,例如还可以正方体、圆柱体等其他结构形式的电池。
为适应不同的应用场景或满足不同的需求,上述将碳素材料层61包覆于封装膜52的外侧的具体方式可以具有多种类型的,例如,电池为长方体形,其具有六个表面,可以将其中的至少三个表面用碳素材料层进行包裹,以使其中的一个表面的热量传导至其余两个或更多个表面,进而实现对电池的有效散热。示例性的,可以将电池的三个表面、四个表面或五个表面进行包裹。其中,由于电池保护板区域所在的一侧表面,比较脆弱,形状较复杂,因而可以考虑不用碳素材料层对此表面进行包裹,而电池的其余表面均可以用碳素材料层进行包裹。
具体地,如图10和11所示,在一些实施例中,碳素材料层61包括第一表面601和侧面,侧面可以环绕至少部分第一表面601设置;其中,第一表面601是用于与发热器件如集成有电子元器件/屏蔽的PCB相接触的表面,为避免热量集中在该第一表面601,需要将热量传导至其余表面如环绕第一表面601设置的侧面。可选的,该侧面包括第一侧面602和第二侧面603,例如可以为分别设置于第一表面601左侧和右侧的左侧面和右侧面。
如图11所示,在包裹过程中,可以先提供电池,将碳素材料层剪裁成具有第一表面601、第一侧面602、第二侧面603的形状;然后,将剪裁好的碳素材料层包裹于封装膜52的外侧;而后可以将保护层62包裹于碳素材料层以及其余外漏的铝塑膜或电池保护板的外侧。
采用三面包裹的方案,碳素材料层裁剪形状简单,节约成本,降低重量,同时能兼顾散热,能够将热量由第一表面导向两侧的第一侧面和第二侧面。
如图12和13所示,在另一些实施例中,碳素材料层61包括第一表面601和侧面,侧面可以环绕至少部分第一表面601设置;其中,第一表面601是用于与发热器件如集成有电子元器件/屏蔽的PCB相接触的表面,为避免热量集中在该第一表面601,需要将热量传导至其余表面如环绕第一表面601设置的侧面。可选的,该侧面包括第一侧面602、第二侧面603和第三侧面604,例如可以为分别设置于第一表面601左侧、右侧、前侧(或底侧)的左侧面、右侧面和前侧面(或底侧面)。
如图13所示,在包裹过程中,可以先提供电池,将碳素材料层剪裁成具有第一表面601、第一侧面602、第二侧面603和第三侧面604的形状;然后,将剪裁好的碳素材料层包裹于封装膜52的外侧;而后可以将保护层62包裹于碳素材料层以及其余外漏的铝塑膜或电池保护板的外侧。
采用四面包裹的方案,可以减小电池整体厚度,在整机架构空间紧张的情况下,可以优选采用四面包裹的方案;并且能够兼顾散热,能够将热量由第一表面导向周边的第一侧面、第二侧面和第三侧面。
如图14和15所示,在另一些实施例中,碳素材料层61包括第一表面601、第二表面605和侧面,第一表面601和第二表面605相对设置,侧面环绕第一表面601和第二表面605设置。其中,第一表面601是用于与发热器件如集成有电子元器件/屏蔽的PCB相接触的表面,为避免热量集中在该第一表面601,需要将热量传导至其余表面如环绕第一表面601设置的侧面及第二表面605。可选的,该侧面包括第一侧面602、第二侧面603和第三侧面604,例如可以为分别设置于第一表面601左侧、右侧、前侧(或后侧)的左侧面、右侧面和前侧面(或后侧面)。示例性的,该第一表面601可以为上表面,该第二表面605可以为下表面;或者,该第一表面601可以为下表面,该第二表面605可以为上表面。
如图15所示,在包裹过程中,可以先提供电池,将碳素材料层剪裁成具有第一表面601、第二表面605、第一侧面602、第二侧面603和第三侧面604的形状;然后,将剪裁好的碳素材料层包裹于封装膜52的外侧;而后可以将保护层62包裹于碳素材料层和电池保护板的外侧。
采用五面包裹的方案,即除去将电池保护板所在的侧面包裹的方案,增加了散热面积,可以更快地将热量散出,避免热量的积累,能够将热量由第一表面导向周边的第一侧面、第二侧面、第三侧面以及第二表面。能够使热源热量通过碳素材料层均匀的分布在电池四周,将热量从热区带到冷区。
此外,在采用碳素材料层进行包裹电池的时候,可以依据电池的形状和需求去除电池尖角及薄弱位置。
由此,该电池的散热结构,由内到外可以依次为:卷芯51、封装膜52如铝塑膜、碳素材料层61和保护层62如标签层,通过将碳素材料层61包裹于电池的封装膜52外侧,具有较好的均热效果,可以将高温热点区域的热量均匀的传导至周围冷区。该散热结构适于用在单面热量集中的立体器件进行周围散热的场景。
上述碳素材料层61与封装膜52之间的连接方式可以为粘接,即碳素材料层61与封装膜52之间可以设置有粘结物质,通过粘结物质有效将碳素材料层61与封装膜52连接在一起或相贴合。类似的,上述碳素材料层61与保护层62之间的连接方式也可以为粘接,即碳素材料层61与保护层62之间可以设置有粘结物质,通过粘结物质有效将碳素材料层61与保护层62连接在一起或相贴合。该粘结物质包括但不限于绝缘胶、网格胶、导电胶、双面胶等,本发明实施例对于粘结物质的具体类型不作限定。
示例性的,如图16所示,保护层62可以为标签层如PI膜,碳素材料层61与保护层62之间设置有双面胶,通过双面胶将PI膜与碳素材料层61粘接在一起,而后再将其包裹于电池的铝塑膜外侧。
在满足电子设备的散热需求的情况下,碳素材料层61的具体材料类型是可以多种多样的。具体地,在一些实施例中,该碳素材料层61的材料包括但不限于石墨、石墨烯、碳纳米管或碳纤维中的一种或多种混合物,也就是,该碳素材料层可以是主要由石墨、石墨烯、碳纳米管或碳纤维等碳素材料中的一种或多种混合物所形成的。示例性的,该碳素材料层的材料可以为石墨,可以为石墨烯,可以为碳纳米管,可以为碳纤维,可以为石墨和石墨烯的任意比例混合物,可以为石墨、石墨烯和碳纳米管的任意比例混合物,可以为石墨烯和碳纳米管的任意比例混合物,可以为石墨、石墨烯和碳纤维的任意比例混合物等。其中,石墨可以为天然石墨、人造石墨、膨胀石墨等各种类型的石墨材料。
应理解,碳素材料层61的材料的具体类型并不限于上述列举的几种,在满足电子设备散热需求的情况下,碳素材料层的材料还可以采用其他的类型,例如上述几种碳素材料的改性材料,或其他类型的碳素材料如碳纳米角、富勒烯等等,在此不再一一详细描述。
需要说明的是,当碳素材料层61的材料包括石墨、石墨烯、碳纳米、或碳纤维等多种组分混合形成的混合物时,各成分按照任意比例混合均可;也就是说,当碳素材料层的材料包括石墨、石墨烯、碳纳米管、碳纤维两种及以上的混合物时,对于各组分可以为任意比例混合均不会影响散热结构的性能,其具体比例或含量不作特殊限制,可由本领域技术人员根据实际情况进行调控。
在一些实施例中,该碳素材料层61的材料优选为石墨或石墨烯。石墨、石墨烯类的碳素材料具有良好的导热性能,属于良好的导热材料,而且来源较广泛,容易获得,更有助于使电子器件的热量均匀的散向四周。
为了确保具有良好的散热效果,改善散热性能,需要使碳素材料层61的导热系数在合适的范围内。具体地,在一些实施例中,上述碳素材料层61的导热系数(导热率)可以为大于等于(≥)100W/m·K,进一步可以为100W/m·K-1600W/m·K,进一步可以为100W/m·K-1200W/m·K,进一步可以为150W/m·K-1000W/m·K,进一步可以为200W/m·K-800W/m·K。典型但非限制的,碳素材料层的导热系数例如可以为100W/m·K、150W/m·K、200W/m·K、300W/m·K、400W/m·K、500W/m·K、600W/m·K、800W/m·K、1000W/m·K、1500W/m·K、1600W/m·K以及这些点值中的任意两个所构成的范围中的任意值。
采用上述导热系数范围内的碳素材料层61,有助于提高散热速率,有助于热量的传递,能更快的使热量从热区带到冷区,便于热量均匀的散向四周。
上述碳素材料层61的堆叠方式也可以具有多种类型,例如可以为单层或多层的堆叠方式。具体地,在一些实施例中,碳素材料层61的层数可以为一层或多层,即碳素材料层61的层数大于等于一层,例如可以为一层至十层,可以为一层至八层,一层至五层,两层至三层等。典型但非限制性的,碳素材料层的层数可以为一层,可以为两层,可以为三层,可以为四层,可以为五层,可以为六层等。本发明实施例对于碳素材料层61的具体层数不作限定,可由本领域技术人员根据实际情况进行调控。
当上述碳素材料层61的层数为多层,即为两层以两层以上时,各碳素材料层61之间采用粘结物质粘结,粘结物质可以选取绝缘胶、网格胶、导电胶等,本发明实施例对于粘结物质的具体类型不作限定。
此外,当上述碳素材料层61的层数为多层时,各碳素材料层61的材料类型可以相同,也可以不相同。例如,各碳素材料层61的材料可以均为石墨或均为石墨烯;或者,其中某些碳素材料层61的材料为石墨,另一些碳素材料层61的材料为石墨烯或碳纳米管等。
在一些实施例中,碳素材料层61的厚度为0.01mm-0.1mm,进一步可以为0.01mm-0.05mm,进一步可以为0.02mm-0.04mm。也就是说,当碳素材料层为单层时,该单层碳素材料层的厚度为0.01-0.1mm当碳素材料层为多层时,多层碳素材料层的总厚度为0.01-0.1mm。典型但非限制的,碳素材料层的厚度例如可以为0.01mm、0.02mm、0.03mm、0.04mm、0.05mm、0.06mm、0.07mm、0.08mm、0.1mm以及这些点值中的任意两个所构成的范围中的任意值。
此外,当碳素材料层61用储热材料、隔热材料等进行替换时,储热材料或隔热材料的厚度可以为0.01mm-1mm,例如可以为0.01mm、0.04mm、0.05mm、0.06mm、0.1mm、0.2mm、0.4mm、0.5mm、0.8mm、1mm以及这些点值中的任意两个所构成的范围中的任意值。
通过控制碳素材料层61的厚度在适宜的范围内,有助于确保散热性能,提高散热效率,还可以降低成本。当碳素材料层的厚度过小时,散热较慢,可能起不到较好的散热效果;当碳素材料层的厚度过大时,厚度增大,重量增加,成本较大,性能无明显提升。
在一些实施例中,当碳素材料层61的层数为多层时,各碳素材料层61之间采用粘结物质粘结,粘结物质(粘结层)的厚度可以为0.005-0.03mm,进一步可以为0.01-0.03mm。典型但非限制的,粘结物质的厚度例如可以为0.005mm、0.008mm、0.01mm、0.02mm、0.03mm等。
通过控制粘结物质的厚度在适宜的范围内,有助于在确保散热性能和连接强度的基础上,使各碳素材料层之间粘接可靠,还有助于降低厚度,减少成本。
以上可知,在散热结构中设置适宜的碳素材料层有助于提升散热效果,避免热量集中在某一热区。此外,为了对电子设备进行有效散热,作为散热手段,还可以采用传导性良好的碳素材料层与铜片(铜箔)、铝散热片、金属片、压缩金属粉的传导片中的至少一个进行复合散热的方式。或者,为了满足不同电子器件的不同需求,还可以采用碳素材料层与导电层或屏蔽层等进行复合的方式。
为了起到同等散热效果,或者在满足散热需求的情况下赋予其导电、屏蔽等性能,该散热结构中除了碳素材料层以外,还可以为其他散热材料,如储热材料或相变材料(Phase Change Material,PCM),隔热材料如隔热膜,导热率较高的金属如铜箔和石墨均热导热的复合材料如铜箔石墨复合材料等。
也就是说,在满足同等散热效果或所需散热效果的情况下,在另一些实施例中,可以用储热材料层或相变材料层来替换上述碳素材料层,或者也可以为设置为储热材料层或相变材料层和上述碳素材料层的复合层状结构。
或者,在满足同等散热效果或所需散热效果的情况下,在另一些实施例中,可以用隔热材料如隔热膜来替换上述碳素材料层,或者也可以为设置为隔热材料如隔热膜和上述碳素材料层的复合层状结构。
或者,在满足同等散热效果或所需散热效果的情况下,在另一些实施例中,可以用设置为金属如铜箔和上述碳素材料层的复合层状结构,例如为铜箔石墨复合材料层等。
此外,在其他实施例中,该散热结构的具体结构形式或组成包括但不限于以上所列出的几种,而是还可以具有其他的组成方式或结构形式,在此不再一一详细描述。
示例性的,在一些实施例中,如图17所示,散热结构包括依次层叠设置的第一粘接层65、碳素材料层61、第二粘接层66和保护层,其中,该保护层可以为导电层63,碳素材料层61可以为如上所述的任一碳素材料层61。该散热结构中,第一粘接层65用于使碳素材料层61与电子器件7的黏粘表面701粘接在一起,第二粘接层66用于使保护层即导电层63与碳素材料层61粘接在一起。
其中,第一粘接层65可以采用网格胶,即该第一粘接层可以为网格胶层。该网格胶可以设置有多个凸起,多个凸起的形状可以具有各种形式。例如,该网格胶层具有多个凸起,多个凸起呈阵列排布的点状、平行的条状、平行交叉的网格状或蜂窝状等。
第二粘接层66可以为绝缘胶,即该第二粘接层可以为绝缘胶层。
上述碳素材料层61的两侧设置粘结物质,可以起到层与层之间的不分离的作用,其形态不局限。例如,第一粘接层65可以为普通粘结物质或者网格粘结物质。当黏贴物体表面即电子器件表面温度较高,气体膨胀使得碳素材料黏贴过程产生气泡,或者黏贴物体表面为玻璃外观面时,第一粘接层65优选采用网格粘结物质。
由此,该散热结构,在采用碳素材料进行均热的同时,其上方的导电层又实现了导热、屏蔽、防止金属误触、解决跳电问题的需求。导电层与碳素材料层之间采用绝缘胶,能防止发生短路,一举两得;同时碳素材料层与粘结物体表面如封装膜之间添加形状各异的网格胶水,胶水表面存在各种不同形状的凸起,凸起与凸起之间存在排气槽,当胶水与黏贴表面气体受热膨胀,气体可以通过这些排气槽排出,消除气泡。此外,当该散热结构黏贴于玻璃表面时,排气槽间的空气与光生电子反应,可提升白色油墨对黑色油墨的遮盖能力,改善黑色外观问题。
具体地,上述导电层63可以为金属如铝箔、铜箔等,也可以为金属粉末如铜粉、银粉,还可以为金属织物等各种类型的导电材料。该导电层不仅可以导热,同时可起到保护、导电、导热、电磁屏蔽等作用。碳素材料层61可以起到均热的作用,第二粘接层66选择绝缘胶来防止金属导热层与碳素材料层61之间导通,造成其他器件短路。另外,当碳素材料层61用于与玻璃外观件或者大面积黏贴时,第一粘接层65选择网格胶来增加黏贴效果,防止气泡以及黑色外观产生。
具体地,该散热结构中,第一粘接层65的厚度可以为0.01-0.03mm,进一步可以为0.01-0.02mm。典型但非限制的,例如可以为0.01mm、0.02mm、0.03mm等。第二粘接层66的厚度可以为0.01-0.03mm,进一步可以为0.01-0.02mm。典型但非限制的,例如可以为0.01mm、0.02mm、0.03mm等。
碳素材料层61的厚度可以为0.01mm-0.1mm,进一步可以为0.01mm-0.05mm,进一步可以为0.02mm-0.04mm。典型但非限制的,例如可以为0.01mm、0.02mm、0.03mm、0.04mm、0.05mm、0.06mm、0.07mm、0.08mm、0.1mm等。导电层63的厚度可以为0.01mm-0.03mm,进一步可以为0.01mm-0.02mm,进一步可以为0.02mm-0.03mm。典型但非限制的,例如可以为0.01mm、0.02mm、0.03m等。
通过控制上述第一粘接层65、第二粘接层66、碳素材料层61和导电层63的厚度在适宜的范围内,有助于在确保散热性能和连接强度的基础上,使各层状结构之间粘接可靠,还有助于降低厚度,减轻重量,减少成本。
具体地,如图19和20所示,该散热结构中,第一粘接层65的网格胶面上排布有多个凸起651,多个凸起651的形状可以多种多样,包括不限于条形,方形,圆形,矩形及其他不规则形状,可以增加网格面的表面积,在保证排气的同时,空气也可进入。本发明实施例对于网格胶的具体形状结构、具体材料类型等不作限定。
由此,上述包括第一粘接层65、碳素材料层61、第二粘接层66和导电层63的散热结构,能够在实现均热的同时,将热量高效导出,同时具备电磁屏蔽及防止金属误触效果。导电层与碳素材料之间采用绝缘胶能有效防止导通带来短路影响。不同形状的网格胶,可有效消除碳素材料黏贴在物体表面产生的气泡问题,同时可消除应太阳辐射,石墨黏贴在玻璃表面所留下的黑色外观问题。
在另一些实施例中,如图18所示,散热结构包括依次层叠设置的第一粘接层65、导电布层64、第二粘接层66、碳素材料层61和保护层62,其中,碳素材料层61可以为如上所述的任一碳素材料层61。该散热结构中,第一粘接层65用于使导电布层64与电子器件7的黏粘表面701粘接在一起,第二粘接层66用于使导电布层64与碳素材料层61粘接在一起。
其中的保护层62可以为具有粘性的保护层,即可以直接将保护层62与碳素材料层61粘结复合在一起;或者,也可以在碳素材料层61和保护层62之间设置第三粘接层,通过第三粘接层使碳素材料层61和保护层62粘接在一起。
该散热结构中,保护层62可以标签层例如可以为PI膜,保护层62或保护层62和第三粘接层的总厚度为0.01-0.1mm,进一步可以为0.01-0.05mm;典型但非限制的,例如可以为0.01mm、0.02mm、0.03mm、0.04mm、0.05mm、0.06mm、0.08mm、0.1mm等。在此厚度范围内,可以有效起到对碳素材料层的防护作用,防止碳素材料层破损,而且有助于降低成本,减轻重量。
另外,该保护层62也可以为也可以为聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethyleneterephthalate,PET)薄膜和PI膜的复合膜,可以在碳素材料层的外侧设置PET膜,再在PET膜的外侧设置PI膜,该PI膜可以作为标签纸,用于标识电子器件如电池的各种信息。保护层或保护层和第三粘接层的总厚度为0.01-0.1mm,进一步可以为0.01-0.05mm;典型但非限制的,例如可以为0.01mm、0.02mm、0.03mm、0.04mm、0.05mm、0.06mm、0.08mm、0.1mm等。
该散热结构将导电层采用导电布层64,相比于前述的散热结构,该导电布层64与碳素材料层61位置互换,散热方式为先通过导电布层64导热,再通过碳素材料层61均热。并且,在均热导热的同时,导电布层还解决了关键器件的电磁屏蔽、ESD跳电、RSE金属误触等问题。由于碳素材料层在上方,为防止碳素材料层破损,最外层还可设置非导电保护层,可在保护碳素材料层的同时防止外层器件短路,或者在保护的同时还可以用于标识各种信息。此外,该散热结构中设置了导电布层64,由于导电布层64具有柔软等的特征,将该散热结构应用于摄像头中,例如将该散热结构粘接于摄像头的背面,不仅可以利用导电布层64来防止跳电、误触等特性,还可以利用导电布层64柔软的特性来降低摄像头FPC翘起的风险。同时由于在拍照、录像场景摄像头功耗较高,散热压力较大,因此往往在其后方再设置碳素材料层来增加散热,将本发明提供的散热装置设置于摄像头的背面,既考虑到散热需求,又兼顾防止设备跳电、误触等的风险,简化了组装工序,能避免使摄像头FPC弯折处的厚度增加,降低了摄像头FPC翘起的风险。
在另一些实施例中,该散热结构还可以包括依次层叠设置的第一粘接层、PET薄膜、碳素材料层和保护层(未图示),其中,碳素材料层可以为如上所述的任一碳素材料层。该散热结构中,第一粘接层用于使PET薄膜与电子器件的黏粘表面粘接在一起。
该散热结构中,在碳素材料层靠近电子器件的一侧表面设置了PET薄膜,这样,若在将散热结构与电子器件进行粘接的过程中,出现了失误,需要重新撕下散热结构进行重新粘接,或者需要将散热结构撕下进行反复利用,由于内侧PET薄膜的保护作用,可以避免撕下或重新粘接等的过程中碳素材料层的损坏,有效保护碳素材料层不被撕破或受到损伤,进而可以降低成本。
该PET薄膜与碳素材料层之间的连接方式可以为粘接,即碳素材料层与PET薄膜之间可以设置有粘结物质,通过粘结物质有效将碳素材料层与PET薄膜连接在一起;或者,也可以直接将PET薄膜与碳素材料层进行相贴合。该保护层与碳素材料层之间的连接方式可以为粘接,即碳素材料层与保护层之间可以设置有粘结物质,通过粘结物质有效将碳素材料层与保护层连接在一起;或者,该保护层可以为具有粘性的保护层,可以直接将保护层与碳素材料层进行相贴合。
此外,上述保护层可以为标签层,标签层可以采用PI膜,或者采用PI膜与其他高分子聚合物的复合薄膜结构。
综合以上描述可知,本发明实施例提供的散热装置和电子设备,主要具有如下优势:
(1)不仅可以将电子器件如电池外面的热均匀的散向四周,还可以同时均开电池内部的热量。
(2)碳素材料层包裹在电池保护层如标签层内部,标签层对碳素材料层形成有效保护,可以防止碳素材料层刺破带来的短路风险。
(3)碳素材料层包裹在电池保护层如标签层内部,标签层对碳素材料层形成有效包裹,可以防止碳素材料层起翘带来的组装问题。
(4)碳素材料层包裹在电池标签层内部,与现有石墨包裹在外层的电池相比,可有效防止电池粘贴不牢固,电池在设备壳体内窜动,等电池安全风险。
(5)碳素材料层包裹在电池标签纸内部,与现有石墨导电布包裹在外层的电池相比,可有效防止印刷二维码识别困难的问题。
(6)碳素材料层包裹在电池标签纸内部,碳素材料层的裁剪形状可以多样,可有效调节电池总厚度,优化架构空间。
(7)在碳素材料层与电子器件外表面之间设置网格胶,在碳素材料层与导电层之间设置绝缘胶,能够消除散热材料黏贴于物体表面时产生气泡的问题;防止碳素材料层与导电层导通带来短路影响。
需要说明的是,本文中使用的术语“和/或”或者“/”仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/或B,可以表示:单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式,除非上下文清楚地表示其他含义。
本发明中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性,而只是用来区分不同的组成部分。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接,而是可以包括电性的连接,不管是直接的还是间接的。
在本申请的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系,仅用于表示相对位置关系,当被描述对象的绝对位置改变后,则该相对位置关系也可能相应地改变。还需要理解的是,当诸如层、基体之类的元件被称作位于另一个元件“上”或者“下”时,其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”,也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。
需要指出的是,本专利申请文件的一部分包含受著作权保护的内容。除了对专利局的专利文件或记录的专利文档内容制作副本以外,著作权人保留著作权。

Claims (18)

1.一种电子设备,其特征在于,包括:
壳体、设置于所述壳体内部的散热装置和热源器件,所述热源器件的至少一表面与所述散热装置接触;
其中,所述散热装置包括电子器件和与所述电子器件连接的散热结构,所述散热结构包括碳素材料层和保护层,所述电子器件的外表面贴合有所述碳素材料层,所述保护层设置在碳素材料层背离所述电子器件的一侧;
所述碳素材料层包括第一表面和侧面,所述第一表面为靠近所述热源器件一侧的表面,所述侧面沿着所述第一表面至少部分边缘呈角度的向远离所述第一表面的方向延伸,以将所述第一表面的热量传导至所述侧面;
所述第一表面和所述侧面贴合设置于所述电子器件的至少部分外表面;
所述碳素材料层的材料包括石墨、石墨烯、碳纳米管或碳纤维中的一种或多种混合物;
所述保护层为导电层。
2.根据权利要求1所述的电子设备,其特征在于,所述碳素材料层还包括第二表面,所述第二表面和所述第一表面相对设置,所述侧面位于所述第一表面和所述第二表面之间,以将所述第一表面的热量传导至所述侧面和所述第二表面;
所述第一表面、所述第二表面和所述侧面贴合设置于所述电子器件的至少部分外表面。
3.根据权利要求1所述的电子设备,其特征在于,所述碳素材料层的导热系数不低于100W/m·K。
4.根据权利要求1所述的电子设备,其特征在于,所述碳素材料层的厚度为0.01mm-0.1mm。
5.根据权利要求1所述的电子设备,其特征在于,所述碳素材料层的层数为一层或多层;
当所述碳素材料层的层数为多层时,各所述碳素材料层之间采用粘结物质粘结,粘结物质的厚度为0.005mm-0.03mm。
6.根据权利要求1所述的电子设备,其特征在于,所述电子器件的外表面与所述碳素材料层之间设置有第一粘接层,所述第一粘接层为网格胶层。
7.根据权利要求6所述的电子设备,其特征在于,所述第一粘接层的厚度为0.01mm-0.03mm。
8.根据权利要求1所述的电子设备,其特征在于,所述导电层与所述碳素材料层之间设置有第二粘接层,所述第二粘接层为绝缘胶层。
9.根据权利要求8所述的电子设备,其特征在于,所述第二粘接层的厚度为0.01mm-0.03mm;
和/或,所述导电层的厚度为0.01mm-0.03mm。
10.根据权利要求1所述的电子设备,其特征在于,所述散热结构包括依次层叠设置的第一粘接层、碳素材料层、第二粘接层和保护层,其中,所述第一粘接层为网格胶层,所述第二粘接层为绝缘胶层,所述保护层为导电层;所述第一粘接层用于与所述电子器件的外表面相粘接。
11.根据权利要求1所述的电子设备,其特征在于,所述散热结构包括依次层叠设置的第一粘接层、导电布层、第二粘接层、碳素材料层和保护层,其中,所述第一粘接层用于与所述电子器件的外表面相粘接。
12.根据权利要求1所述的电子设备,其特征在于,所述保护层为标签层,所述标签层包括高分子聚合物薄膜。
13.根据权利要求12所述的电子设备,其特征在于,所述标签层与所述碳素材料层之间设置有第三粘接层,所述标签层和所述第三粘接层的总厚度为0.01mm-0.1mm。
14.根据权利要求1-13任一项所述的电子设备,其特征在于,所述电子器件包括电池。
15.根据权利要求1-13任一项所述的电子设备,其特征在于,所述热源器件包括电路板。
16.一种散热装置,其特征在于,包括:
电子器件和与所述电子器件连接的散热结构,所述散热结构包括碳素材料层和保护层,所述电子器件的外表面贴合有所述碳素材料层,所述保护层设置在碳素材料层背离所述电子器件的一侧;
所述碳素材料层包括第一表面和侧面,所述第一表面为靠近权利要求1-15任一项所述的电子设备的热源器件一侧的表面,所述侧面沿着所述第一表面至少部分边缘呈角度的向远离所述第一表面的方向延伸,以将所述第一表面的热量传导至所述侧面;
所述第一表面和所述侧面贴合设置于所述电子器件的至少部分外表面。
17.根据权利要求16所述的散热装置,其特征在于,所述电子器件包括电池、芯片、电路模块、板卡模块、电阻或电容。
18.一种散热装置,其特征在于,包括:电池和与所述电池连接的散热结构;
其中,所述散热结构包括碳素材料层和保护层,用以对热源器件和/或电池进行散热;权利要求1-15任一项所述的电子设备的电子器件的外表面贴合有所述碳素材料层,所述保护层设置在碳素材料层背离所述电子器件的一侧;
所述碳素材料层至少包括第一表面和侧面,所述第一表面为靠近所述热源器件一侧的表面,所述侧面沿着所述第一表面至少部分边缘呈角度的向远离所述第一表面的方向延伸;
所述第一表面和所述侧面贴合设置于所述电池的至少部分外表面,所述保护层设置在碳素材料层背离所述电池的一侧。
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