用于熱管理的設備蓋的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及具有執行熱管理的蓋的設備，該熱管理在保持蓋處于規定的溫度范圍內的同時借助至少對流、傳導和輻射冷卻的組合來冷卻內部發熱組件。
【背景技術】
[0002]在諸如機頂盒等的消費者設備中，熱管理仍然是一項重要挑戰。舉例來講，由于機頂盒隨著附加組件(比如智能卡閱讀器)的引入而展示出增加的功能性和設備復雜度，設備產生了更多的熱，并向設備中引入了更多的熱。需要耗散這些熱。相應地，在這種設備中存在針對改善的熱管理系統的持續需求。
[0003]在面臨由于消費者偏愛而最小化和縮減機頂盒尺寸的壓力時，熱管理變得更加具有挑戰性。越來越多的內部組件和功能再加上越來越大的緊湊程度，進一步使得設備中的熱集中在更小的空間中。
[0004]實現有效的熱管理系統不僅對于諸如機頂盒的這些設備是挑戰，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用。從而，需要一種熱管理系統，該熱管理系統在對諸如機頂盒的設備的組件進行冷卻方面是高效的，并且在消費者設備(例如機頂盒)的總體制造過程中不會明顯增加成本。
【發明內容】
[0005]現有技術中的上述缺點可以通過本發明的裝置解決，該裝置包括用于裝置的一個或多個發熱組件的蓋或外殼，所述蓋在保持裝置處于規定的溫度范圍內的同時為發熱組件提供至少對流、傳導和輻射冷卻的組合。傳導冷卻通過蓋中的兩個或更多個下陷區域來實現，其中每個下陷區域與一個或多個發熱組件熱耦合。通過適當放置貫穿所述蓋的進氣口和出氣口，實現對發熱組件和熱耦合下陷區域兩者的對流冷卻。設置在兩個相鄰下陷區域之間的內部區域中的出氣口還使得氣流能夠有效地隔離由與相應下陷區域熱耦合的相鄰發熱組件生成的熱。此外，蓋可被設置為暗色調或黑色調，以便針對由于輻射冷卻導致的增大熱傳輸來增大輻射系數。在一個實施例中，蓋被處理為針對相應材料提供最高可能的輻射系數值。
[0006]在某些示例性實施例中，進氣口被形成為貫穿一個或多個側壁區域，所述側壁區域垂直于蓋的外圍區域并且沿蓋的外圍區域的外部部分附接。當采用了兩個或更多個側壁區域時，優選地，兩個側壁區域位于蓋的外圍區域的相對側。
[0007]在某些其它示例性實施例中，外圍區域和內部區域都是平坦的，并且出氣口還形成為貫穿外圍區域的至少一部分，其中所述外圍區域的至少一部分與所述內部區域基本平行。還可將附加出氣口形成為貫穿外圍區域的未使用部分。
[0008]在示例性實施例中，進氣口和出氣口均被實現為其相應區域中的多個孔。
[0009]在附加示例性實施例中，兩個或更多個下陷區域中的至少一個借助熱墊與相關聯的發熱電子組件中的一個或多個熱耦合。
[0010]在又一不例性實施例中，由于蓋表面能夠作為熱傳輸的第三種模式發射福射能量，所以將蓋涂色或通過其它方式染色為黑色調或暗色調可實現高輻射系數，以便借助輻射移除更多組件生成的熱。
【附圖說明】
[0011]通過結合附圖考慮以下具體描述可以更容易地理解本發明原理的教導，其中:
[0012]圖1示出了根據本發明原理實現的示例性機頂盒蓋。
[0013]應該理解的是，附圖的目的是為了說明本發明的概念，而不必是用于說明本發明的唯一可能配置。為了便于理解，盡可能地使用相同的附圖標記來指示在附圖中共有的相同元素。
【具體實施方式】
[0014]本部分示出了針對設備或裝置的熱管理的本發明的原理。從而，將理解的是，本領域技術人員將能夠想出多種布置，它們雖然沒有在此描述或示出，但能夠實現本公開的原理并且包括在本公開的精神和范圍內。
[0015]在本申請的申請人的若干同樣未決專利申請中詳細呈現了在通過獨立的設備蓋圍繞的熱沉中提供一個或多個下陷區域的裝置和技術。這些未決申請通過引用而視為在此完全并入，這些申請包括:
[0016]美國專利申請N0.13/580, 482，公開為美國專利申請N0.2012/0307455，標題為“Miniature Multilayer Radiative Cooling Case With Hidden Quick Release Snaps，，；以及
[0017]PCT 專利申請 N0.PCT/US2012/028000,其公開號為 N0.W0 2012/0307455，標題為“Set Top Box Or Server Having Snap-1n Heat Sink And Smart Card Reader，，。
[0018]這些參考文獻均在熱沉中提供下陷區域，所述熱沉是分離的并且遠離電子設備至
ΠΠ ο
[0019]在本發明中，術語“蓋”和“外殼”是同義的，并且在含義上擴展范圍相同。因此，這些數據在本文中可互換使用，而并不限制或損失一般性含義。這些術語指代在被圍繞或覆蓋的電子設備的組件上方或周圍(部分地或完全地)延伸的外部結構。通常，在大多數消費者電子設備的情況中，蓋基本上是像盒子一樣的結構。蓋可包括多個部件，這些部件被緊固在一起，以形成外觀上基本統一的結構。
[0020]根據本發明的原理的熱管理在保持蓋處于規定的溫度范圍內的同時借助至少對流、傳導和輻射冷卻的組合來冷卻內部發熱組件。本文所述的熱管理技術在本質上是無源的，并且它們都通過唯一實現的蓋與電子設備的發熱組件結合來實現。針對優選實施例，無源技術足以管理設備組件生成的熱，從而并不需要風扇等來對電子設備進一步冷卻。當然，還設想某些情形將使用更多有源技術(比如使用一個或多個風扇)來補充無源熱管理技術，以增加通過設備和外殼的氣流。
[0021]電子設備(更具體地，消費者電子設備)需要滿足通常為消費者安全設置的與設備的溫度有關的特定標準。這些標準可涉及在沒有風扇輔助的情況下觸摸和組件溫度處于50攝氏度周圍環境中。如上所述，現有技術中的電子設備借助專用熱沉結構來管理來自組件的所生成的熱，該熱沉結構與實際外部外殼或蓋分離。通常，熱沉結構與外蓋分離，以使得蓋能夠滿足熱沉結構本身不能完全滿足的所需溫度標準。由于這些附加結構增加制造成本和復雜度，所以本發明的發明人確定對所述問題的成本高效方案是結合熱沉結構的熱管理屬性和外蓋的外殼屬性，以便管理內部生成的熱。通過這種方式，不再需要附加的分離熱沉或散熱器，并且簡化了電子設備制造工藝。
[0022]根據本發明的原理，通過提供具有一個或多個下陷區域的蓋(例如頂蓋)在本發明的電子設備中部分地實現熱管理，其中每個下陷區域與電子設備的一個或多個發熱組件熱耦合。通過下陷區域與其相關聯發熱組件之間的直接接觸來實現熱耦合。還可通過熱墊(圖中未示出)來實現熱耦合，熱墊可位于下陷區域與電子設備的相關聯的一個或多個發熱組件之間。熱墊的熱導率可調節從相關聯的發熱組件中的一個或多個傳輸到每個下陷區域的熱的量。例如，可選擇熱墊的熱導率，使得熱傳導足以將電子組件維持在其工作溫度或更低，并同時防止設備或頂蓋超出其觸摸溫度標準(例如，如果導熱率過高，則可導致蓋變得過熱)。熱墊是本領域熟知的，將不會對其進行更為詳細的描述。
[0023]如圖1所示，蓋100中的每個下陷區域106被實現為凹陷、或下凸或淺窩。下陷區域的尺寸可根據與該下陷區域相關聯的熱管理的要求、熱耦合到下陷區域的發熱組件的數量以及其它類似因素而有所不同。在圖1的示例中，兩個下陷區域106位于頂蓋100的中心。這些下陷區域被放置為與示為發熱體1和2的發熱組件熱耦合，其中發熱體1被示為硬盤驅動器101，發熱體2被示為印刷電路板103。發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位于包括下陷區域106的頂蓋100的至少一部分的下方。
[0024]每個下陷區域充當電子設備的至少一個發熱組件的熱沉或散熱器。它將熱從發熱組件傳輸到蓋，并借助耗散最終離開電子設備，傳輸到外殼設備附近的周圍環境中。
[0025]沿著蓋100的上表面的外圍的一個或多個外圍區域105圍繞下陷區域106。蓋100的上表面上的內部區域104將下陷區域彼此分離。當在蓋100中形成了多于兩個下陷區域時，則在蓋中將任意一對下陷區域分離的區域中限定相應的內部區域。在圖1的示例中，內部區域104和外圍區域105是平坦區域。
[0026]蓋100還包括一個或多個側壁區域107，側壁區域107從蓋100的上表面向下延伸，并基本與該上表面垂直。當蓋不與如圖1所示的平行六面體完全相像時，可以設想，從蓋的上表面延伸的其他區域可以充當側壁區域。圖中所示的蓋100的直線結構作為電子設備蓋的示例形狀，并且可以設想，可針對蓋100采用其它蓋形狀，包括彎曲的形狀和表面。蓋還可被稱為波狀外形蓋，并且內部區域和外圍區域可具有非平坦表面。
[0027]通常使用適于提供強度、美感外觀和耐久性的金屬或合成物來形成蓋。本示例性實施例中，優選地，可為頂蓋100采用導熱金屬，比如鋁、鋼等。僅舉個例子，熱導率、成本、重量、強度、耐久性和制造