用于熱管理的設(shè)備蓋的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及具有執(zhí)行熱管理的蓋的設(shè)備，該熱管理在保持蓋處于規(guī)定的溫度范圍內(nèi)的同時(shí)借助至少對(duì)流、傳導(dǎo)和輻射冷卻的組合來(lái)冷卻內(nèi)部發(fā)熱組件。
【背景技術(shù)】
[0002]在諸如機(jī)頂盒等的消費(fèi)者設(shè)備中，熱管理仍然是一項(xiàng)重要挑戰(zhàn)。舉例來(lái)講，由于機(jī)頂盒隨著附加組件(比如智能卡閱讀器)的引入而展示出增加的功能性和設(shè)備復(fù)雜度，設(shè)備產(chǎn)生了更多的熱，并向設(shè)備中引入了更多的熱。需要耗散這些熱。相應(yīng)地，在這種設(shè)備中存在針對(duì)改善的熱管理系統(tǒng)的持續(xù)需求。
[0003]在面臨由于消費(fèi)者偏愛(ài)而最小化和縮減機(jī)頂盒尺寸的壓力時(shí)，熱管理變得更加具有挑戰(zhàn)性。越來(lái)越多的內(nèi)部組件和功能再加上越來(lái)越大的緊湊程度，進(jìn)一步使得設(shè)備中的熱集中在更小的空間中。
[0004]實(shí)現(xiàn)有效的熱管理系統(tǒng)不僅對(duì)于諸如機(jī)頂盒的這些設(shè)備是挑戰(zhàn)，它還代表了外殼(即蓋)和組件本身的基本成本之上的附加費(fèi)用。從而，需要一種熱管理系統(tǒng)，該熱管理系統(tǒng)在對(duì)諸如機(jī)頂盒的設(shè)備的組件進(jìn)行冷卻方面是高效的，并且在消費(fèi)者設(shè)備(例如機(jī)頂盒)的總體制造過(guò)程中不會(huì)明顯增加成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]現(xiàn)有技術(shù)中的上述缺點(diǎn)可以通過(guò)本發(fā)明的裝置解決，該裝置包括用于裝置的一個(gè)或多個(gè)發(fā)熱組件的蓋或外殼，所述蓋在保持裝置處于規(guī)定的溫度范圍內(nèi)的同時(shí)為發(fā)熱組件提供至少對(duì)流、傳導(dǎo)和輻射冷卻的組合。傳導(dǎo)冷卻通過(guò)蓋中的兩個(gè)或更多個(gè)下陷區(qū)域來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中每個(gè)下陷區(qū)域與一個(gè)或多個(gè)發(fā)熱組件熱耦合。通過(guò)適當(dāng)放置貫穿所述蓋的進(jìn)氣口和出氣口，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)熱組件和熱耦合下陷區(qū)域兩者的對(duì)流冷卻。設(shè)置在兩個(gè)相鄰下陷區(qū)域之間的內(nèi)部區(qū)域中的出氣口還使得氣流能夠有效地隔離由與相應(yīng)下陷區(qū)域熱耦合的相鄰發(fā)熱組件生成的熱。此外，蓋可被設(shè)置為暗色調(diào)或黑色調(diào)，以便針對(duì)由于輻射冷卻導(dǎo)致的增大熱傳輸來(lái)增大輻射系數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，蓋被處理為針對(duì)相應(yīng)材料提供最高可能的輻射系數(shù)值。
[0006]在某些示例性實(shí)施例中，進(jìn)氣口被形成為貫穿一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁區(qū)域，所述側(cè)壁區(qū)域垂直于蓋的外圍區(qū)域并且沿蓋的外圍區(qū)域的外部部分附接。當(dāng)采用了兩個(gè)或更多個(gè)側(cè)壁區(qū)域時(shí)，優(yōu)選地，兩個(gè)側(cè)壁區(qū)域位于蓋的外圍區(qū)域的相對(duì)側(cè)。
[0007]在某些其它示例性實(shí)施例中，外圍區(qū)域和內(nèi)部區(qū)域都是平坦的，并且出氣口還形成為貫穿外圍區(qū)域的至少一部分，其中所述外圍區(qū)域的至少一部分與所述內(nèi)部區(qū)域基本平行。還可將附加出氣口形成為貫穿外圍區(qū)域的未使用部分。
[0008]在示例性實(shí)施例中，進(jìn)氣口和出氣口均被實(shí)現(xiàn)為其相應(yīng)區(qū)域中的多個(gè)孔。
[0009]在附加示例性實(shí)施例中，兩個(gè)或更多個(gè)下陷區(qū)域中的至少一個(gè)借助熱墊與相關(guān)聯(lián)的發(fā)熱電子組件中的一個(gè)或多個(gè)熱耦合。
[0010]在又一不例性實(shí)施例中，由于蓋表面能夠作為熱傳輸?shù)牡谌N模式發(fā)射福射能量，所以將蓋涂色或通過(guò)其它方式染色為黑色調(diào)或暗色調(diào)可實(shí)現(xiàn)高輻射系數(shù)，以便借助輻射移除更多組件生成的熱。
【附圖說(shuō)明】
[0011]通過(guò)結(jié)合附圖考慮以下具體描述可以更容易地理解本發(fā)明原理的教導(dǎo)，其中:
[0012]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明原理實(shí)現(xiàn)的示例性機(jī)頂盒蓋。
[0013]應(yīng)該理解的是，附圖的目的是為了說(shuō)明本發(fā)明的概念，而不必是用于說(shuō)明本發(fā)明的唯一可能配置。為了便于理解，盡可能地使用相同的附圖標(biāo)記來(lái)指示在附圖中共有的相同元素。
【具體實(shí)施方式】
[0014]本部分示出了針對(duì)設(shè)備或裝置的熱管理的本發(fā)明的原理。從而，將理解的是，本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠想出多種布置，它們雖然沒(méi)有在此描述或示出，但能夠?qū)崿F(xiàn)本公開(kāi)的原理并且包括在本公開(kāi)的精神和范圍內(nèi)。
[0015]在本申請(qǐng)的申請(qǐng)人的若干同樣未決專(zhuān)利申請(qǐng)中詳細(xì)呈現(xiàn)了在通過(guò)獨(dú)立的設(shè)備蓋圍繞的熱沉中提供一個(gè)或多個(gè)下陷區(qū)域的裝置和技術(shù)。這些未決申請(qǐng)通過(guò)引用而視為在此完全并入，這些申請(qǐng)包括:
[0016]美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)N0.13/580, 482，公開(kāi)為美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)N0.2012/0307455，標(biāo)題為“Miniature Multilayer Radiative Cooling Case With Hidden Quick Release Snaps，，；以及
[0017]PCT 專(zhuān)利申請(qǐng) N0.PCT/US2012/028000,其公開(kāi)號(hào)為 N0.W0 2012/0307455，標(biāo)題為“Set Top Box Or Server Having Snap-1n Heat Sink And Smart Card Reader，，。
[0018]這些參考文獻(xiàn)均在熱沉中提供下陷區(qū)域，所述熱沉是分離的并且遠(yuǎn)離電子設(shè)備至
ΠΠ ο
[0019]在本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)“蓋”和“外殼”是同義的，并且在含義上擴(kuò)展范圍相同。因此，這些數(shù)據(jù)在本文中可互換使用，而并不限制或損失一般性含義。這些術(shù)語(yǔ)指代在被圍繞或覆蓋的電子設(shè)備的組件上方或周?chē)?部分地或完全地)延伸的外部結(jié)構(gòu)。通常，在大多數(shù)消費(fèi)者電子設(shè)備的情況中，蓋基本上是像盒子一樣的結(jié)構(gòu)。蓋可包括多個(gè)部件，這些部件被緊固在一起，以形成外觀上基本統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的原理的熱管理在保持蓋處于規(guī)定的溫度范圍內(nèi)的同時(shí)借助至少對(duì)流、傳導(dǎo)和輻射冷卻的組合來(lái)冷卻內(nèi)部發(fā)熱組件。本文所述的熱管理技術(shù)在本質(zhì)上是無(wú)源的，并且它們都通過(guò)唯一實(shí)現(xiàn)的蓋與電子設(shè)備的發(fā)熱組件結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)。針對(duì)優(yōu)選實(shí)施例，無(wú)源技術(shù)足以管理設(shè)備組件生成的熱，從而并不需要風(fēng)扇等來(lái)對(duì)電子設(shè)備進(jìn)一步冷卻。當(dāng)然，還設(shè)想某些情形將使用更多有源技術(shù)(比如使用一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇)來(lái)補(bǔ)充無(wú)源熱管理技術(shù)，以增加通過(guò)設(shè)備和外殼的氣流。
[0021]電子設(shè)備(更具體地，消費(fèi)者電子設(shè)備)需要滿(mǎn)足通常為消費(fèi)者安全設(shè)置的與設(shè)備的溫度有關(guān)的特定標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)可涉及在沒(méi)有風(fēng)扇輔助的情況下觸摸和組件溫度處于50攝氏度周?chē)h(huán)境中。如上所述，現(xiàn)有技術(shù)中的電子設(shè)備借助專(zhuān)用熱沉結(jié)構(gòu)來(lái)管理來(lái)自組件的所生成的熱，該熱沉結(jié)構(gòu)與實(shí)際外部外殼或蓋分離。通常，熱沉結(jié)構(gòu)與外蓋分離，以使得蓋能夠滿(mǎn)足熱沉結(jié)構(gòu)本身不能完全滿(mǎn)足的所需溫度標(biāo)準(zhǔn)。由于這些附加結(jié)構(gòu)增加制造成本和復(fù)雜度，所以本發(fā)明的發(fā)明人確定對(duì)所述問(wèn)題的成本高效方案是結(jié)合熱沉結(jié)構(gòu)的熱管理屬性和外蓋的外殼屬性，以便管理內(nèi)部生成的熱。通過(guò)這種方式，不再需要附加的分離熱沉或散熱器，并且簡(jiǎn)化了電子設(shè)備制造工藝。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的原理，通過(guò)提供具有一個(gè)或多個(gè)下陷區(qū)域的蓋(例如頂蓋)在本發(fā)明的電子設(shè)備中部分地實(shí)現(xiàn)熱管理，其中每個(gè)下陷區(qū)域與電子設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)發(fā)熱組件熱耦合。通過(guò)下陷區(qū)域與其相關(guān)聯(lián)發(fā)熱組件之間的直接接觸來(lái)實(shí)現(xiàn)熱耦合。還可通過(guò)熱墊(圖中未示出)來(lái)實(shí)現(xiàn)熱耦合，熱墊可位于下陷區(qū)域與電子設(shè)備的相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)發(fā)熱組件之間。熱墊的熱導(dǎo)率可調(diào)節(jié)從相關(guān)聯(lián)的發(fā)熱組件中的一個(gè)或多個(gè)傳輸?shù)矫總€(gè)下陷區(qū)域的熱的量。例如，可選擇熱墊的熱導(dǎo)率，使得熱傳導(dǎo)足以將電子組件維持在其工作溫度或更低，并同時(shí)防止設(shè)備或頂蓋超出其觸摸溫度標(biāo)準(zhǔn)(例如，如果導(dǎo)熱率過(guò)高，則可導(dǎo)致蓋變得過(guò)熱)。熱墊是本領(lǐng)域熟知的，將不會(huì)對(duì)其進(jìn)行更為詳細(xì)的描述。
[0023]如圖1所示，蓋100中的每個(gè)下陷區(qū)域106被實(shí)現(xiàn)為凹陷、或下凸或淺窩。下陷區(qū)域的尺寸可根據(jù)與該下陷區(qū)域相關(guān)聯(lián)的熱管理的要求、熱耦合到下陷區(qū)域的發(fā)熱組件的數(shù)量以及其它類(lèi)似因素而有所不同。在圖1的示例中，兩個(gè)下陷區(qū)域106位于頂蓋100的中心。這些下陷區(qū)域被放置為與示為發(fā)熱體1和2的發(fā)熱組件熱耦合，其中發(fā)熱體1被示為硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器101，發(fā)熱體2被示為印刷電路板103。發(fā)熱組件安裝在電路板102上，電路板102包括其他組件，比如集成電路等，并且電路板102位于包括下陷區(qū)域106的頂蓋100的至少一部分的下方。
[0024]每個(gè)下陷區(qū)域充當(dāng)電子設(shè)備的至少一個(gè)發(fā)熱組件的熱沉或散熱器。它將熱從發(fā)熱組件傳輸?shù)缴w，并借助耗散最終離開(kāi)電子設(shè)備，傳輸?shù)酵鈿ぴO(shè)備附近的周?chē)h(huán)境中。
[0025]沿著蓋100的上表面的外圍的一個(gè)或多個(gè)外圍區(qū)域105圍繞下陷區(qū)域106。蓋100的上表面上的內(nèi)部區(qū)域104將下陷區(qū)域彼此分離。當(dāng)在蓋100中形成了多于兩個(gè)下陷區(qū)域時(shí)，則在蓋中將任意一對(duì)下陷區(qū)域分離的區(qū)域中限定相應(yīng)的內(nèi)部區(qū)域。在圖1的示例中，內(nèi)部區(qū)域104和外圍區(qū)域105是平坦區(qū)域。
[0026]蓋100還包括一個(gè)或多個(gè)側(cè)壁區(qū)域107，側(cè)壁區(qū)域107從蓋100的上表面向下延伸，并基本與該上表面垂直。當(dāng)蓋不與如圖1所示的平行六面體完全相像時(shí)，可以設(shè)想，從蓋的上表面延伸的其他區(qū)域可以充當(dāng)側(cè)壁區(qū)域。圖中所示的蓋100的直線結(jié)構(gòu)作為電子設(shè)備蓋的示例形狀，并且可以設(shè)想，可針對(duì)蓋100采用其它蓋形狀，包括彎曲的形狀和表面。蓋還可被稱(chēng)為波狀外形蓋，并且內(nèi)部區(qū)域和外圍區(qū)域可具有非平坦表面。
[0027]通常使用適于提供強(qiáng)度、美感外觀和耐久性的金屬或合成物來(lái)形成蓋。本示例性實(shí)施例中，優(yōu)選地，可為頂蓋100采用導(dǎo)熱金屬，比如鋁、鋼等。僅舉個(gè)例子，熱導(dǎo)率、成本、重量、強(qiáng)度、耐久性和制造