专利名称：消散电气部件的外壳内的热量的制作方法
技术领域：
本公开涉及电气部件的外壳，并且更特别地，本公开涉及消散在显示器外壳内产 生的热量。
背景技术：
传统蛤壳式(clamshell)计算机系统在底座中放置视频控制器和附近的中央处理 单元(CPU)。显示器刷新信号连接到显示器外壳。由视频控制器产生的热量在蛤壳式计算 机的底座中消散，其中热量在显示器外壳中被消散。蛤壳式计算机的底座通常被设计和构 造为连接并消散来自CPU和视频控制器的组合的热量。液体冷却系统已设法利用显示器后壳体的大无源区域来消散热量。那些系统通过 铰接腔(使用导热材料，包括水)从底座传递热量，并随后跨越显示器外壳的表面被动地辐 射热量。然而，用于视频图形适配器(VGA)控制器电路及其热疏散的空间可能是相当大的， 增加了蛤壳式计算机的底座尺寸。通常，小或薄的底座尺寸对用户具有吸引力。另外，底座 上的热疏散将热量施加在用户的膝盖上，并且用来去除热量的风扇产生可能令人讨厌的噪 声。
发明内容
提供了各种电气外壳、特别是显示器外壳的实施例。在这方面，典型的外壳尤其包 括一个或多个电气部件，其被设置在所述外壳处；热附件，其被设计为传递由所述一个或 多个电气部件产生的热量；以及后壳体，其被设计为接合所述热附件。所述后壳体还被设计 为接收并消散从所述热附件接收到的热量。在研究以下附图和详细说明时，本发明的其它系统、方法、特征、和优点将是或变 得对于本领域的技术人员来说显而易见。意图在于所有此类附加的系统、方法、特征和优点 被包含在本说明书内、在本发明的范围内并受到随附权利要求的保护。
参考以下附图，能够更好地理解本公开的许多方面。图中的部件不一定按比例描 绘，而是着重于清楚地举例说明本公开的原理。此外，在图中，相同的参考标号在多个视图 中自始至终表示相应的部分。图1是蛤壳式计算机的实施例的透视图。图2是诸如图1中所示的蛤壳式计算机的示意图。图3是具有热附件的诸如图1中所示的蛤壳式计算机的顶部外壳的预组装视图。图4举例说明诸如图1中所示的蛤壳式计算机的顶部外壳上的热点。图5举例说明在诸如图4中所示的蛤壳式计算机的后壳体上的理想热分布。图6是诸如图3中所示的热附件的实施例的透视图。图7是诸如图3中所示的后壳体和热附件的另一实施例的透视图，其包括使热附件与后壳体热隔离的隔离部件。图8包括诸如图3中所示的热附件和后壳体的另一实施例的预组装视图和横截面 图，其减小到后壳体的热阻。图9包括诸如图8中所示的热附件和后壳体的另一实施例的组装图和横截面图。图10是诸如图1中所示的蛤壳式计算机的另一实施例的示意图。
具体实施例方式首先参考附图来讨论示例性系统。虽然详细地描述了这些系统，但其仅仅是出于 举例说明的目的而提供的，并且各种修改是可行的。图1是蛤壳式计算机100的实施例的透视图。蛤壳式计算机100通常具有被铰链 115联结的两(2)个块，例如顶部外壳105和底座110。顶部外壳105包括显示设备120，并 且底座110包括中央处理单元(CPU)、电池、硬盘驱动器等(未示出)。电缆(未示出)从底座 110向顶部外壳105传送显示数据和功率。视频图形适配器(VGA)控制器125通常位于顶 部外壳105中。应注意的是，蛤壳式计算机通常不同于“一体化”计算机，其中，电气功能一起位于 顶部外壳中。“一体化”的典型示例是Sony WlOUApple iMac、和平板计算机(也称为“平板 电脑(slate)”)。在本公开中，蛤壳式计算机使得某些软件计算在底座110处执行。可能的 是，可以在“一体化”计算机中利用本公开中描述的消散热量的方法和系统。图2是诸如图1中所示的蛤壳式计算机100的示意图。顶部外壳105包括经由例 如低压差动信号(LVDS)链路或DisplayPort 210电耦合到VGA控制器125的液晶显示器 (IXD)205。显示器205通常不具有存储器；显示器链路或端口 210可以是向IXD 205载送 数据的单向总线。VGA控制器125通常经由例如外围部件快速互连(PCI-E)总线220电耦 合到CPU 215和主存储器225。VGA控制器125是根据CPU指令创建可视页面的引擎。存储器或帧缓冲器(未示出)位于VGA控制器125附近。帧缓冲器保持所构造的图 像。向显示器205进行写入的过程涉及VGA控制器125逐个像素地、然后逐行地反复访问 帧缓冲器数据，并向显示器205进行传输。链路或端口 210上的数据的速度是显示器205 的色深、显示分辨率、和图像刷新速率的函数。由于电气部件在顶部外壳105中，所以可以直接在顶部外壳105中产生热量并从 底座115消散它们。热量可以散播至顶部外壳105的顶表面，从而避免将使用户触碰起来 不舒适的顶部外壳105的后部上的“热点”。图3是具有热附件的、诸如图1中所示的蛤壳式计算机的顶部外壳的预组装视图。 顶部外壳105包括设置在IXD 205与热附件310之间的VGA控制器125。VGA控制器125 被放置在单独的印刷电路板(PCB)上并经由PCB紧固件320安装在后壳体305的顶面上。 热附件310包括与PCB紧固件320配准的孔315。可替换地或附加地，可以连同IXD显示 器205本身一起设置VGA控制器125。热附件310被设置在VGA控制器125与后壳体305 之间，因此，热量被从VGA控制器传递至后壳体305，在那里，热量与较凉的环境空气相遇。 热附件310覆盖后壳体305的内表面区域的一部分。与图5 7相关地进一步描述热附件 310。图4举例说明诸如图1中所示的蛤壳式计算机100的顶部外壳上的热点。将例如VGA控制器125的热源附着于单个点具有潜在的限制。许多材料的热阻线性地与其厚度成 比例。顶部外壳305通常是薄(约一(1)或两(2)毫米厚)且宽的，从而使得沿X和Y方向 上的热阻相对高于沿Z方向。因此，热源到后壳体305的附着可以在后壳体305的相对侧 上产生局部化热点425。消耗的功率量可能受到后壳体305的用户可接触表面上允许的最 大温度的限制。这可能限制蛤壳式计算机100的图形性能，因为蛤壳式计算机100的图形 性能与蛤壳式计算机100消耗的功率的量成比例。热对流通常有利于热量朝着顶部外壳105的顶部边缘405向上行进，使得顶部外 壳105的底部边缘410更凉。并且，热量经由铰链115的传导保证后壳体305的底部边缘 410比顶部边缘405更凉。由于热阻与尺寸成线性，所以蛤壳式计算机100的拐角415通常 比后壳体305的中间边缘420更凉。这些力的组合通常意味着产生“热点”425。消除热点 425 (并在最宽的可能表面区域上更均勻地消散热量)是在本公开中解决的挑战。图5举例 说明了在后壳体305上的理想分布，其中，热量在后壳体305的整个表面上均勻地分布。图6是诸如图3中所示的热附件610的实施例的透视图。热附件610可以由能 够分布温度的石墨材料制成；而大多数材料(塑料、空气、金属)通常是导热的，无论取向如 何。另外，可以将石墨形成为在平面中具有高传导性且在其它方向上具有适度传导性的片 (sheet)。例如，石墨片可以在平的X-Y方向上具有高传导性(1000W/mK)，但是在薄的Z方 向上具有适度传导性(50W/mK)。因此，可以使用石墨来“导引(steer)”热量，尤其是为了通 过使热量通常在传导至后壳体305的表面之前均勻地散布在宽表面之中来降低触摸温度 并使热点425 (图4)消散的目的。然而，使用石墨片具有某些缺点。例如，石墨片不具有均勻温度。尽管石墨是高度 导热的，但是距离越长、尤其是拐角通常越凉。并且，导热性取决于材料的厚度，并且保持薄 的显示器壳体可能是有吸引力的。另外，其中VGA控制器125附着于石墨片的接触点可能 是最热的位置。此外，Z平面中的传导性可能比最佳的低，以便将热量传递至壳体后表面。可以由穿孔625的图案来控制石墨片的导热性。在本示例中，通过在最高热流的 区域中引入穿孔图案625来朝着拐角导引热量。穿孔图案625被以三角形形状加以设计和 布置，其中，穿孔的三角形625的底基(base) 630邻近于热附件610的侧边，并且穿孔的三 角形625的顶部拐角635指向热附件610的中心。可替换地或另外地，穿孔图案可以具有 其它几何形状，诸如菱形、正方形、七边形、及其它多边形形状。穿孔三角形的顶部拐角635处的穿孔625大于底基630处的穿孔625。穿孔的尺 寸从底基630向顶部拐角635逐渐增加。穿孔635可能导致热传导的中断。在这种情况下， 位于顶部外壳105的中间部分中的热源能够促进到顶部外壳105的较凉拐角的热流动。VGA控制器125与热附件610的接触区域可能是最高温度点。如果后壳体305由 镁或铝而不是塑料制成，则后壳体305的其余部分可能是高传导性的。与接触区域相对的 壳体区域尤其是通过以下方法中的任何一种与热点425隔离
a.后壳体305的中心被凹进(recess)或凹陷(dish) 620 (以免与石墨片接触)。b.例如诸如海绵橡胶之类的不良热导体的隔离材料(未示出)位于热附件610与 后壳体305之间。c.由相对差传导性的材料制成的装饰件(decoration)(未示出)被放在后壳体 305的外面。该装饰件可以包括蛤壳式计算机徽标。
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图7是诸如图3中所示的后壳体705和热附件710的另一实施例的透视图，其包括 使热附件710与后壳体705热隔离的隔离构件。隔离构件715、720有助于控制热附件710 与后壳体705之间的接触。隔离构件715、720可以是凹槽715、720，其将热附件710热隔 离。可以在后壳体705的内表面725上形成凹槽715、720。可以在热附件710与后壳体705之间施加图案化的传导片(未示出)。最后，可以 施加导热粘合剂以控制从热附件710到后壳体705的热传导。在本示例中，隔离构件715 包括成菱形形状的多个平行凹槽，并且隔离构件720包括成三角形形状的多个平行凹槽， 两者都具有指向后壳体705的侧边的拐角。然而，隔离构件715可以具有其它几何形状，诸 如正方形、七边形、及其它多边形形状。图8包括诸如图3中所示的热附件810和后壳体805的另一实施例的预组装视图 和横截面图，其减小了到后壳体805的热阻。后壳体805具有设置在后壳体805的内表面 825上的热脊820的图案。热附件810具有与热脊820的图案配准的槽815的互补图案。 在本示例中，在后壳体805的左上角和右下角处设置两组图案化热脊820。热脊820的每个 图案包括三个单独且细长的脊。中间脊对角地从后壳体805的拐角朝着后壳体805的中心 定位。左和右脊被放置为基本上平行于中间脊。图9包括诸如图8中所示的热附件810和后壳体805的另一实施例的组装图和横 截面图。应注意的是，通常在热附件810与后壳体805之间经由槽815和热脊820进行紧 密接触。为了避免空气间隙，可以使用传导膏(conductive paste)或环氧树脂(未示出)来 填充热附件810与后壳体805之间的间隙。可以限制沿Z方向的热传导，从而使得即使在 VGA控制器125 (图1)热时后壳体805的温度触摸起来也是凉的。热附件810传导在顶部 外壳105 (图1)内产生的热量并使热触点散布到热附件810的X/Y平面。热附件810内 的热流可以如箭头830所指示地朝着热脊820和槽815行进。热脊820充当用于热量如箭 头840所指示地流到后壳体805的外面的通道。这些位于这样的区域中，在该区域中通常 应朝着诸如拐角之类的较凉区域导引热量。另外，热流可以如箭头835所指示地从热附件 810行进至后壳体805的内表面825。应注意的是，热流840与热流835相比通常更高。图10是诸如图1中所示并通常用参考标号1000来表示的蛤壳式计算机的另一实 施例的示意图。蛤壳式计算机1000的设计和架构类似于蛤壳式100 (图2)，其包括顶部外 Tt 105,LCD 205、铰链115、底座110、第一 VGA控制器125、CPU 215、主存储器225、和链路/ 端口 210。然而，蛤壳式计算机1000还包括在底座110处的第二 VGA控制器1005。在计算 系统中可以具有多个VGA控制器。对于蛤壳式计算机而言，特定的解决方案称为Hybrid 、 SLI 或CrossFire 。可以使用在物理上不同的视频控制器来一起或单独地渲染3D图形。 仍可能期望将第一 VGA控制器定位在顶部外壳105处并将第二 VGA控制器1005定位在底 座110处。在任何计算系统设计中，可以使用所述热附件和后壳体来消散在顶部外壳处产 生的热量。已出于举例说明和描述的目的提出了本说明书。其并不意图是排他性的或使本公 开局限于所公开的精确形式。根据以上教导，可以有显而易见的修改或变更。然而，选择所 讨论的实施例是为了举例说明本公开的原理及其实际应用。因此，本公开意图使得本领域 的技术人员能够在各种实施例中和有各种修改的情况下使用适合于预期的特定用途的本 公开。所有此类修改和变更在本公开的范围内，当依照被公平并合法地授予的宽度来解释时由所附权利要求来确定所述的本公开的范围。
权利要求
1.一种蛤壳式计算机，包括底座；以及顶部外壳，其经由至少一个铰链附着于所述底座，所述顶部外壳包括接合所述顶部外 壳的后壳体的热附件，所述热附件被设计为朝着所述后壳体传导热量。
2.如权利要求1所述的蛤壳式计算机，其中，所述热附件覆盖所述后壳体的内表面区 域的一部分并由能够分布温度的材料制成，所述热附件包括被设计为朝着所述后壳体的拐 角导引热量的穿孔图案。
3.如权利要求1所述的蛤壳式计算机，其中，所述后壳体包括被设计为使所述热附件 与所述后壳体热隔离的隔离构件，所述隔离构件包括以下各项中的一个凹槽和图案化传 导片。
4.如权利要求1所述的蛤壳式计算机，其中，所述后壳体包括设置在所述后壳体的内 表面上的热脊，所述热脊被设计为减小到所述后壳体的热阻，增加到所述后壳体的热流。
5.如权利要求1所述的蛤壳式计算机，其中，所述底座包括被电耦合到存储器的处理 单元，所述顶部外壳包括被电耦合到所述处理单元和存储器的视频控制器，所述视频控制 器被电耦合到显示设备，所述视频控制器被放置在所述热附件与所述显示设备之间，所述 热附件被放置在所述视频控制器与所述后壳体之间。
6.一种外壳，包括一个或多个电气部件，其被设置在所述外壳处；热附件，其被设计为传递由所述一个或多个电气部件产生的热量；以及后壳体，其被设计为接合所述热附件，所述后壳体还被设计为接收并消散来自于所述 热附件的所接收到的热量。
7.如权利要求6所述的外壳，其中，所述一个或多个电气部件包括视频控制器和显示 设备，所述视频控制器被电耦合到所述显示设备，所述视频控制器被放置在所述热附件与 所述显示设备之间。
8.如权利要求6所述的外壳，其中，所述热附件覆盖所述后壳体的内表面区域的一部 分并由能够分布温度的材料制成。
9.如权利要求6所述的外壳，其中，所述热附件包括被设计为朝着所述后壳体的拐角 导引热量的穿孔图案。
10.如权利要求6所述的外壳，其中，所述后壳体包括被设计为将所述热附件与所述 后壳体热隔离的隔离构件。
11.如权利要求10所述的外壳，其中，所述隔离构件包括凹槽和图案化传导片。
12.一种蛤壳式计算机的顶部外壳，包括显示设备，其被设置在所述顶部外壳处；热附件，其被设计为传递在所述顶部外壳内产生的热量；以及后壳体，其被设计为接合所述热附件，所述后壳体被设计为消散从所述热附件接收的 热量。
13.如权利要求12所述的顶部外壳，还包括被电耦合到所述显示设备的视频控制器， 所述视频控制器被放置在所述热附件与所述显示设备之间。
14.如权利要求12所述的顶部外壳，其中，所述热附件覆盖所述后壳体的内表面区域的一部分并由能够分布温度的材料制成，所述热附件包括被设计为朝着所述后壳体的拐角 导引热量的穿孔图案。
15.如权利要求12所述的顶部外壳，其中，所述后壳体包括被设计为使所述热附件与 所述后壳体热隔离的隔离构件，所述隔离构件包括以下各项中的一个凹槽和图案化传导 片。
全文摘要
提供了各种电气外壳、特别是显示器外壳的实施例。在这方面，典型的外壳尤其包括一个或多个电气部件，其被设置在所述外壳处；热附件，其被设计为传递由所述一个或多个电气部件产生的热量；以及后壳体，其被设计为接合所述热附件。所述后壳体还被设计为消散从所述热附件接收到的热量。
文档编号G06F1/20GK102077152SQ200880130061
公开日2011年5月25日 申请日期2008年6月27日 优先权日2008年6月27日
发明者L·阿特金森 申请人:惠普开发有限公司