循環led的散熱器的制作方法

專利名稱：循環led的散熱器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種包括發光二極管(LED)光源的手持設備，例如包括例如作為照相機閃光燈的LED的手機或個人數字助理。其中，LED光源必須循環地開啟和關閉。本發明提供一種用于減小光源的工作溫度的循環光源的散熱器，以致于能夠加快循環時間，在開啟時增長持續時間，提高亮度，和/或在使用時能提高LED光源的可靠性和亮度。
背影技術手持設備例如通常結合有照相機的手機、個人數字助理等，典型地包括循環光源，例如作為照相機的閃光燈的LED。
LED將與電路組件電連接。電路組件可以是工業上常用的“印刷電路板”或“柔性電路板”。在其它情況下，電路可設置在電介質材料的基板上。
在柔性電路板的情況下，電路，例如銅電路，被設置在作為電介質層的聚合物材料例如聚酰亞胺或聚酯的表面上。顧名思義，這些基板材料是柔性的甚至是能夠卷曲的材料。這樣的柔性電路板也可以進一步被襯墊支撐，襯墊可以是金屬，塑料或其它材料，例如玻璃纖維疊層材料，公知的是FR4材料，其能給組件提供更剛性的結構以有助于手持設備中的LED光源的支撐和設置。
在印刷電路板的情況下，通常利用電介質材料制成，例如玻璃纖維疊層板(有時稱為FR4板)，聚四氟乙烯，等材料。在這種板的一個表面上，或電介質材料層之間，通常是由銅形成的電路。電路通常由光刻法、噴鍍、絲網印刷或類似的方法形成(對于設置在層之間的電路，在形成疊層前將電路形成在電介質材料上)。光源可設置在板的表面上，與表面上的電路接觸。當應用“閃”光源時，光源在短時間內產生大量的熱量，因此必須給設備散熱以使設備能可靠地工作以及符合其性能指標。實際上，對于LED光源，公知LED結溫得越低，LED的瞬時亮度越高，發光度的衰減越慢(換句話說，LED的結溫升高時，LED在整個持續時間內具有更低的瞬時亮度和更快的發光度衰減)。
用于手機或其它微型手持設備的照相機的循環光源在相當短的時間內(如小于1秒，更典型為小于500毫秒(ms))產生大量的熱，其成為照相機和閃光工作的限制因素。由于過熱的問題，使閃光之間存在極大的延遲(光源的復原時間與連續閃光之間的時間量相關)。實際上，復原時間大于5秒是罕見的，而復原時間盡可能短是工業上追求的目標。因此，在連續發光時，或稱作“手電筒”工作模式，由于過熱的原因又限制了照明度。而這種過熱問題的解決方案又受到手持設備中非常有限的可用空間的限制。
在較大的電子設備的廣泛領域中，已經開發出各種散熱器技術。如所謂的“導熱板(thermal boards)”，其中在與電路和發熱元件相對的表面上或層中，將散熱材料例如銅或鋁以及它們的合金與電介質材料層疊，作為用于電子元件所產生的熱的散熱器。由于散熱材料典型地是導電的，如果與電路接觸會干擾電路的工作，因此如此定位散熱器以使至少一個電介質材料層將散熱器和電路分隔開是非常重要的。
有幾種市場上有售的“導熱板”，有時稱作金屬芯印刷電路板(MCPCB)，例如Bergquist公司的絕緣金屬基板TM導熱板，Thermagon的T-CladTM導熱板，Denka的HITT板，以及TT電子的AnothermTM板。這些導熱板利用導熱電介質層，或是如在前三個情況下將導熱微粒填充到電介質層中，或是在Anotherm方案的情況下，在鋁散熱器層的上面形成薄陽極化層。然而，導熱微粒的使用是昂貴的，并且所形成的層必須足夠厚以確保其細孔自由度，因此在設計中增加了熱阻。這種方法的另外的限制是其缺乏柔性以制作彎曲或非平面電路結構，實際上電介質材料覆蓋散熱器層的整個表面。利用電介質層的陽極化試圖解決這些問題，但是由于銅不能陽極化，因此只能用鋁作為散熱層。由于鋁的熱導率遠小于銅的熱導率，因此不利于導熱。然而，前述的所有方法，都可能遇到焊接困難的問題，由于在印刷電路板和元件工作期間相同的散熱性能是有益的，從而限制了需要熱點源用于焊接的組裝工序(例如熱棒粘接)。
為了克服其中的一些問題，而不是全部問題，傳統的印刷電路板被通過單獨的工序與單獨的金屬散熱層結合。在這種設置中，可在印刷電路板上設計熱通道(典型在所鉆孔中鍍銅)以更好地通過印刷電路板的未填充電介質層導熱，但這僅僅能在元件和元件之間不需要電絕緣的情況下應用。
此外，傳統散熱材料像銅或鋁也給板增加了較大的重量，而這并不是所希望的，并且這些材料的熱膨脹系數(CTE)與玻璃纖維疊層的熱膨脹系數不匹配，導致受熱的印刷電路板上的物理應力，并潛在起層或開裂的危險。
另外，由于這些板上的散熱層是由各向同性，薄(相對于其長和寬)的金屬材料構成，熱容易從散熱器的厚度方向通過，從而導致在與熱源直接相對的區域上產生熱點。
另一種類型的電路組件，工業上稱為“柔性電路板”，其具有相似的熱處理問題。柔性電路板是由在作為電介質層的聚合物材料表面，例如聚酰亞胺或聚酯上，設置電路，例如上述的銅電路，形成的。顧名思義，這樣的電路材料是柔軟的甚至可以作為卷曲的電路材料然后結合到散熱器層像銅或鋁上。雖然非常薄，電介質層仍然給設計增加了可觀的熱阻，從而產生與上述印刷電路板相同的問題。熱通道的使用仍然會限制如上述的電絕緣的應用。顯然，相對厚和剛性的金屬層的使用，例如銅或鋁，就不能充分利用柔性電路板的柔軟性優點，而這對于最終應用是很重要的特性。
使用由片狀石墨的壓縮微粒薄片或石墨化聚合物膜(例如美國專利No.5,091,025中所描述的，在此引入作為參考)能夠消除使用銅或鋁散熱器所產生的許多缺點，因為這樣的石墨材料的重量與銅相比減少了80％，而在印刷電路板表面散熱的面內方向具有等于甚至優于銅的熱導率。
包括一個或多個由石墨薄片構成的疊層在本領域是公知的。這樣的結構被應用于，例如，在襯墊的制造中。參見Howard的美國專利No.4,961,991。Howard公開了包含粘接在片狀石墨的壓縮微粒薄片之間的金屬或塑料薄片的各種疊層結構。Howard公開這樣的結構能夠通過在金屬網的兩邊上對石墨薄片進行冷加工將石墨壓接到金屬網上而制備。Howard同時公開在兩石墨薄片之間設置聚合物樹脂涂層布然后加熱到足夠的溫度軟化聚合物樹脂，從而將聚合物樹脂涂層布粘接到兩石墨薄片之間以制作石墨疊層。同樣地，Hirschvogel的美國專利No.5,509,993，公開了通過將表面活性劑施加到被粘接表面的一個上作為第一步驟以制作石墨/金屬疊層的方法。Mercuri的美國專利No.5,192,605公開了通過將片狀石墨的壓縮微粒薄片粘接到可以是金屬、玻璃纖維或碳的芯骨金屬以形成疊層的方法。Mercuri在通過壓延機輥筒傳送芯骨金屬和石墨之前在芯骨金屬上沉積并固化環氧樹脂和熱塑劑的微粒而形成疊層。
除應用到襯墊材料之外，石墨疊層也被應用于傳熱或冷卻裝置。各種固體結構被應用于熱傳輸裝置在本領域是公知的。例如，Banks的美國專利5,316,080和5,224,030公開了利用金剛石和氣體-衍生石墨纖維，加入適當的粘接劑，成為熱傳導裝置。這樣的裝置被應用于從熱源被動地傳熱，例如對于半導體，作為散熱片。
應注意，優選作為本發明的散熱材料的石墨材料是片狀石墨的壓縮微粒薄片，或由聚合物材料的石墨化形成的石墨膜。
天然石墨，在顯微鏡尺度下，是由六邊形陣列的層面或網狀碳原子構成。在這些六邊形的層面中碳原子基本在一個平面上并且是取向排列的或規則的，以致于彼此基本平行并等距。碳原子的基本平坦、平行、等距的薄片和層，通常被稱為元層或基面，其被連接或粘接在一起以組排列在微晶中。高度規則的石墨材料由相當大尺寸的微晶構成，微晶彼此具有高度的排列或取向并具有相當規則的碳層。換句話說，高度規則的石墨具有高的微晶取向度。應當注意石墨，根據定義，具有各向異性結構并存在或具有許多高度方向性的特性，例如，熱和電傳導以及流體擴散。
簡言之，天然石墨可以由碳的層疊結構表示其特性，即，該結構由通過較弱的范德瓦爾斯(van der Waals)力連接在一起的碳原子的層疊層或薄層構成。對于石墨結構，應該注意兩個軸或方向，即，“c”軸或方向以及“a”軸或方向。為簡單起見，“c”軸或方向定義為與碳層垂直的方向。“a”軸或方向定義為與碳層平行的方向或與“c”方向垂直的方向。石墨適合于制造具有高取向度的片狀石墨的壓縮微粒薄片。
如上所述，支持碳原子的平行層結合在一起的結合力僅僅是較弱的范德瓦爾斯力。天然石墨可以通過化學處理以使層疊碳層或薄層之間的間距適合于展開，以在垂直于層的方向上顯著地延伸。即，在“c”方向上，這樣形成的延伸或膨脹結構中碳層的層狀結構被基本保持。
天然石墨薄層被通過化學或熱膨脹以及更特殊的膨脹，使得其最后厚度或“c”方向尺寸為原始“c”方向尺寸的約80或更多倍，其能夠在不使用粘結劑粘結到粘結物或膨脹石墨的集成薄片，如，網、紙、條、帶或類似物的情況下形成。通過膨脹而使最后厚度或“c”方向尺寸為原始“c”方向尺寸的約80或更多倍的石墨微粒被壓接到集成柔性薄片上而形成，不需要使用任何粘結材料，是因為在大量膨脹石墨微粒之間所形成的機械聯鎖，或凝聚的原因。
除柔軟外，上述的薄片材料，也具有熱和電傳導和流體擴散的高各向異性度，稍稍有點小，但是，由于很強的壓接例如輾壓導致石墨微粒的取向基本平行于薄片的相對面，使得其能與天然石墨原材料媲美。這樣制成的薄片材料具有優良的柔軟性，良好的強度以及非常高的等級或取向。需要在加工中更充分應用這些特性。
簡言之，制作柔軟、無粘結劑、各向異性膨脹的天然石墨薄片材料，例如，網、紙、條、帶、箔、底板、或類似物的工序包括在沒有粘結劑的情況下在預定區域壓縮或壓制，膨脹石墨微粒使其“c”方向尺為原始微粒的“c”方向尺寸的約80或更多倍，從而形成基本平坦、柔軟、的集成石墨薄片。被膨脹的石墨微粒通常為螺紋狀或蠕蟲狀的外形，一旦被壓縮，就保持壓縮狀態并與相對的薄片主表面排列成行。薄片的特性可以在壓縮步驟之前通過涂層和/或附加粘結劑或添加劑而改變。參見Shane等人的美國專利No.3,404,061。薄片材料的密度和厚度可以通過控制壓縮量而變化。
低密度對于表面細節需要壓紋或模塑的情況是有利的，低密度有助于獲得好的細節。然而，高密集薄片通常意味著高的面內強度和熱導率。典型地，薄片材料的密度在大約0.04g/cm3至大約1.4g/cm3的范圍內。
由于石墨微粒平行于相對的主表面，即薄片的平行表面，上述的天然石墨薄片材料典型地具有顯著的各向異性度，各向異性度由于薄片的輥筒軋壓增加以增大密度。在被輥筒軋壓的各向異性薄片材料中，其厚度，即垂直于相對面的方向，平行薄片表面包括“c”方向和沿長和寬定向的方向，即沿著或平行于相對面，主表面包括“a”方向，薄片的熱特性在“a”和“c”方向上有很大差異，特別是在量上。
在石墨化聚合物膜的形成中，具有高結晶度的石墨膜由聚合物膜例如芳香型聚酰亞胺膜或聚蜜亞胺(polymellitimide)膜的固態碳化物形成，通過高溫熱處理以形成在外形上沒有任何變化(盡管發生顯著的收縮)的碳化膜，因為碳膜能夠通過在惰性氣體中的熱處理轉化為石墨。
聚酰亞胺在各種電子應用中被用作熱阻聚合物。同樣，已經生產出適用于特殊用途的膜的特性的具有不同分子結構的各種聚酰亞胺膜。這就可以將成品石墨膜的不同特征作為特性和成分結合石墨化技術控制成品石墨的性能。
薄膜例如聚酰亞胺膜首先被切割為適合于在碳化步驟中預期的后續收縮。碳化過程中伴隨著膜的充分收縮可能釋放大量的一氧化碳。碳化可以通過兩個步驟完成，第一步驟的溫度遠低于第二步驟。在碳化聚酰亞胺膜的第一步驟中，重量的減少主要是由于聚酰亞胺膜中的酰亞胺部分中的碳酰基的破損。特別是，在第一步驟后期將出現氧化醚的損失。在碳化的第二步驟中，在膜的酰亞胺組分解時可能釋放氮氣。
石墨化工序中包括高溫熱處理，熱處理的高溫導致碳原子的不同排列。特別是，依賴于所選擇的膜，以某個溫度石墨化后的碳層疊層之間存在細孔。例如，在2450℃，經過石墨化步驟后，聚酰亞胺膜可以依然存在于碳層之間取向的扁平細孔。相反，在2500℃時，相同的膜將會發生細孔塌陷從而導致石墨膜實際上成為碳層。

發明內容
本發明的一個方面提供一種手持電子設備包括外殼和具有電路組件的LED光源。電路組件包括具有用于循環開啟和關閉LED的電路結構的基板，典型地這樣的LED在大約等于或小于1秒內開啟，優選等于或小于500ms，更優選大約等于或小于250ms。LED鄰近基板的第一主面設置并與電路連接。散熱器可以為片狀天然石墨的壓縮微粒薄片或石墨化聚合物膜，并導熱地與基板的第二主面接觸，其中散熱器與基板接觸的表面面積大于LED與基板接觸的表面面積。散熱器使得光源在10秒內能夠循環開啟和關閉至少兩個周期，而不會在循環過程中使最大溫度明顯升高。
本發明的一個目的在于提供一種能提高散熱能力的電路組件。
本發明的另一個目的在于提供一種用于手持設備開啟和關閉循環光源的散熱器。
本發明的又一個目的在于提供一種由柔軟材料制成的散熱器，以使得手持設備中的散熱器和附裝基板和LED的安裝容易實現。
本發明的再一個目的在于提供一種用于手持電子設備中LED的電路組件，其能夠增加光源的強度、輝度、發光度和/或亮度。
為實現本發明的這些或其它目的，將曲石墨材料形成的散熱器應用于安裝在基板上的光源，其中基板設置在手持設備中的散熱器上。
本發明的其它和進一步的目的、特征和優點，在結合附圖閱讀下述描述的情況下，是容易被本領域技術人員理解的。


圖1為現有技術的手機的正視圖，其中示出了安裝于其后部的照相機，并在虛線部分表示具有安裝在玻璃纖維疊層襯底上的柔性電路板上的LED的電路組件的位置。
圖2為用于圖1的現有技術的設備的電路組件的放大正視圖。
圖3為沿圖2的現有技術的電路組件的線3-3的正截面圖。
圖4為本發明的電路組件的正視圖，其中LED被安裝在裝有石墨散熱器的柔性電路板上。在圖4所示的實施例中，柔性電路板基本上被裝在散熱器的中心。
圖5與圖4相似，其示出了沒有安裝在散熱器中心的柔性電路板。
圖6-9為沿圖4的X-X線的截面視圖，其中示出了本發明的電路組件的各種可選實施例。
圖6所示為安裝在柔性電路板上的LED，其中柔性電路板是安裝在石墨散熱器上的。
圖7所示的電路組件與圖6相似，除了增加了沿柔性電路板和石墨散熱器延伸的熱通道。
圖8所示為安裝在柔性電路板上的LED，柔性電路板又安裝在石墨散熱器上的玻璃纖維疊層襯底上。
圖9所示為安裝在印刷電路板上的LED，其中印刷電路板又安裝在石墨散熱器上。
圖10為本發明的手持設備的正視圖，其以虛線區域示出了在手持設備的外殼中的本發明的石墨散熱器的大約位置。
圖11為表示圖1-3的現有技術的LED在閃光模式工作時溫度與時間的關系圖。
圖12為表示本發明的光源在閃光模式工作時溫度與時間的關系圖，其中示出了與圖11的現有技術的結果比較相當低的工作溫度和更快的復原時間。
圖13為表示最大溫度與本發明的石墨散熱器的各種可能的尺寸之間的關系的條形圖。
圖14為表示LED的最大功率和相應的LED和其下方基板的連接處的最大溫度的表。
圖15為表示圖14的數據的條形圖。
圖16為表示圖1-3的現有技術的LED光源工作在連續或“手電筒”模式時溫度與時間的關系圖。
圖17為表示本發明的電路組件的溫度與時間的關系圖，其中示出了本發明在手電筒模式獲得了相當低的運行溫度。
具體實施例本發明是基于手持設備中發熱情況下循環光源的工作能夠通過增加由石墨制成的散熱器而提高的發現實現的。光源，優選為LED，能夠在增大的功率電平下工作以提高亮度，而仍然能夠在相當低的工作溫度下工作。利用石墨作為散熱器也有助于機械因素例如容易在手持設備中安裝組件。
術語“電路組件”表示包括定位在電介質材料上的一個或多個電路，也可以包括疊層，其中一個或多個電路被夾在電介質材料層之間。電路組件的例子有印刷電路板和柔性電路板，這些都是本領域技術人員熟知的。
在描述本發明改善常用材料的方法之前，簡要地描述石墨以及將其形成的柔軟薄片，其將成為用于本發明所制造的產品的主要散熱器。
天然石墨是由碳構成的結晶體，其包括在具有弱的層間結合力的平面層中結合的共價原子。通過處理天然石墨薄片，使其具有例如硫和硝酸的溶液，與石墨的晶體結構反應形成石墨的混合物和嵌插物。被處理的石墨微粒在下文中稱作“被嵌插的石墨微粒”。在暴露于高溫中的情況下，石墨中的嵌插物分解和揮發，引起被嵌插的石墨微粒在“c”方向尺寸上膨脹為折疊狀形式的原始體積的約80或更多倍，“c”方向即垂直于石墨的結晶面的方向。層狀石墨微粒在形狀像蠕蟲狀，因此通常稱為蠕蟲。蠕蟲可以被壓縮在一起形成軟薄片，其與原始的石墨薄片不一樣，其能夠被形成和切割成各種形狀。
適用于本發明的天然石墨原材料包括能夠嵌插有機或無機酸和鹵素的高石墨碳材料，然后在熱環境下暴露而膨脹。這些高石墨碳材料優選具有大約1.0的石墨化度。本說明書中所使用的，術語“石墨化度”的值由下式表示
g=3.45-d(002)0.095]]>其中d(002)為以埃(Angstrom)為單位測得的晶體結構中碳的石墨化層之間的間距。石墨層之間的間距是通過標準X-射線衍射技術測量的。測量對應(002)，(004)和(006)米勒指數(Miller Indices)的衍射峰值的位置，利用標準最小二乘法技術導出使這些峰值的總誤差最小化的間距。高石墨碳材料的例子包括各種天然石墨。
用于本發明的天然石墨原材料可以包括非石墨成分，只要原材料的晶體結構保持所需要的石墨化度并且它們能夠層化。通常，任何含碳材料，其晶體結構具有所需要的石墨化度并且能夠層化，就適用于本發明。這樣的石墨優選具有至少約80％重量份的純度。更優選，用于本發明的石墨具有至少大約94％的純度。在大多數優選實施例中，所用的石墨具有大約至少98％的純度。
常用于制造天然石墨薄片的方法公開于Shane等人的美國專利No.3,404,061中，在此引入作為參考。在Shane等人的典型方法中，將天然石墨薄片浸入包含例如硝酸和硫酸的混合物的溶液中以嵌插嵌插物，優選為每100重量份石墨薄片對大約20至300重量份嵌插物溶液(pph)的水平。嵌插物溶液包括氧化劑和本領域公知的其它添加劑。這些所包含的氧化劑和氧化混合物的例子包括，例如溶液包括硝酸，氯酸鉀，鉻酸，高錳酸鉀，鉻酸鉀，重鉻酸鉀，高氯酸，或類似物，或者混合物，例如，濃硝酸和氯酸鹽，鉻酸和磷酸，硫酸和硝酸，或強有機酸的混合物，例如，三氟醋酸，以及可溶解于有機酸中的強氧化劑。可選的是，可在石墨晶體中引入電勢以電解包括硫酸和其它酸的氧化物。
在一個優選實施例中，添加劑是硫酸的混合物溶液，或硫酸和磷酸，以及氧化劑，即硝酸，高氯酸，鉻酸，高錳酸鉀，過氧化氫，碘或高碘酸，或類似物。盡管不優選，嵌插物溶液可以包括金屬鹵化物，例如氯化鐵，以及氯化鐵與硫酸的混合物，或鹵化物，例如作為溴溶液的溴以及硫酸或有機溶劑中的溴。
嵌插物溶液的量可以在大約20至350pph的范圍內更典型大約40至160pph的范圍內。在對薄片進行嵌插后，將所有過剩的溶液從薄片中清除并對薄片進行水洗。可選的是，嵌插物溶液的量可以限制在大約10到大約40pph之間，這能夠省去洗的步驟，如美國專利No.4,895,731所公開和教導的，在此引入作為參考。
以添加劑溶液處理的石墨薄片的微粒可以例如通過摻合與有機還原劑接觸，有機還原劑可選自在25℃到125℃溫度范圍內與氧化劑嵌插物溶液的表面膜反應的乙醇，糖，乙醛，和酯。適合的特定有機添加劑包括十六醇，十八烷醇，1-辛醇，2-辛醇，癸醇，1，10癸二酰，癸醛，1-丙醇，1，3丙醇，乙二醇，聚丙二二醇，葡萄糖，果糖，乳糖，蔗糖，馬鈴薯淀粉，乙二醇硬脂酸，二苯甲酸二甘酯(diethylene glycoldibenzoate)，丙二醇硬脂酸，丙三醇硬脂酸，羥基二甲酯，羥基二乙酯，甲酸甲酯，甲酸乙酯，抗壞血酸(維生素C)以及木質素-衍生合成物，例如木質素硫酸鈉。適當的有機還原劑的量為石墨薄片的微粒的大約0.5至4％重量份。
在嵌插過程之前、之中或之后使用膨脹輔助物也能獲得改善。在這些改善中包括減少層化溫度和增大膨脹量(也稱為“蠕蟲量”)。關于膨脹輔助物優選是能充分溶解于嵌插物溶液中以改善膨脹的有機材料。更具體地，優選獨有地使用包括碳、氫和氧的有機材料。已經發現羧酸是特別有效的。作為膨脹輔助物的適合的羧酸可以選自芳香族、脂肪族或脂環族，直鏈或支鏈，飽和以及不飽和一元羧基酸，有至少一個碳原子的二羧酸和多羧酸，優選具有高至約15個碳原子，其能溶解于嵌插物溶液中以在層化的一個或多個方面有效地提供極大的改善。可以利用適當的有機溶劑去提高嵌插物溶液中有機膨脹輔助物的溶解度。
酸的代表性的例子是飽和脂肪羧酸例如分子式為H(CH2)nCOOH，其中n為0至約5之間的數，包括蟻酸，乙酸，丙酸，酪酸，戊酸，己酸，或類以物。可代替羧酸的是，酸酐或活性羧酸的衍生物例如烷基酯。烷基酯的代表是甲酸甲酯和甲酸乙酯。硫酸、硝酸和其它水性嵌插物具有將蟻酸的最終分解為水和二氧化碳的能力。因此，蟻酸和其它靈敏的膨脹輔助物優先在石墨薄片浸入水性嵌插物前與石墨薄片接觸。二羧酸的代表是具有2-12個碳原子的脂肪二羧酸，特別是草酸，延胡索酸，丙二酸，順丁烯二酸，琥珀酸，戊二酸，己二酸，1，5-戊二羧酸，1，6-己二羧酸，1，10-癸二羧酸，環己胺-1，4-二羧酸和芬香型二羧酸例如鄰苯二甲酸或對苯二酸。烷基酯的代表是草酸二甲酯和草酸二乙酯。脂環族的酸的代表是環己二羧酸以及芳香羧酸的代表是苯甲酸，萘甲酸，氨基苯甲酸，P-氨基苯酸，水楊酸，o-，m-和p-甲苯甲酸，甲氧或乙氧苯甲酸，乙酰溴胺苯甲酸，和乙酰胺苯甲酸，苯乙酸和萘酸。芳香型羥基酸的代表是羧基苯甲酸，3-羥基-1-萘甲酸，3-羥基-2-萘甲酸，4-羥基-2-萘甲酸，，5-羥基-1-萘甲酸，，5-羥基-2-萘甲酸，6-羥基-2-萘甲酸，，7-羥基-2-萘甲酸。多羧基酸中典型的是檸檬酸。
嵌插物溶液為水性的并優選含有約1至10％的量的膨脹輔助物，這個量能有效提高層化。在一個實施例中膨脹輔助物在浸入水性嵌插物溶液之前或之后與石墨薄片接觸，可以通過適當的方式將膨脹輔助物與石墨混合，例如V-攪拌機，典型地以石墨薄片的約0.2％至10％重量份的量混合。
在對石墨薄片進行嵌插之后，將被嵌插物涂覆的石墨薄片與有機還原劑混合，然后將其暴露于25℃至125℃范圍內的溫度中以促進還原劑與嵌插涂層的反應。在上述范圍內的溫度下，加熱時間可高至約20小時，對于短的加熱時間，例如，至少大約10小時。對于更高的溫度，時間可以是半個小時或更短，例如，10至25分鐘。
通過這樣處理的石墨微粒有時稱作“夾層石墨微粒”。在暴露于高溫的情況下，例如至少大約160℃以及特別地為大約700℃至1000℃和更高的溫度以，夾層石墨微粒在“C”方向上膨脹為其原始體積的約80至1000或更多倍，“C”方向即垂直于組分石墨微粒的晶體平面的方向。膨脹，即層化的石墨微粒在外形上成為蠕蟲狀，因此通常稱為蠕蟲。蠕蟲可被壓縮成柔軟的薄片(這里稱作片狀石墨的壓縮微粒的薄片)，其與原來的石墨薄片不同，其能被形成和切割成各種形狀。
石墨薄片和箔一樣，具有好的手扯強度，并且適合于被壓縮，例如，用輥筒軋壓，形成大約0.075mm至3.75mm的厚度以及典型地每立方厘米(g/cm3)為約0.1至1.5克的密度。如美國專利No.5,902,762(在此引入作為參考)中描述的將約1.5％至30％重量份的陶瓷附加物與夾層石墨薄片混合以增強最終的柔軟石墨制品的樹脂注入。附加物包括具有大約0.15至1.5毫米長度的陶瓷纖維微粒。微粒的適當的寬度為約0.04至0.004mm。陶瓷纖維微粒與石墨不反應和不粘結，且其在高至約1100℃的溫度是穩定的，優選大約1400℃或更高。適合的陶瓷纖維微粒由浸軟的石英玻璃纖維，碳和石墨纖維，氧化鋯，氮化硼，金剛砂，和氧化鎂纖維，天然生成的礦物纖維例如偏硅酸鈣纖維，硅化鈣鋁纖維，氧化鋁纖維或類似物形成。
上述嵌插和片狀石墨薄片的方法可以通過在石墨化溫度下預處理石墨薄片而提高，例如在大約3000℃及以上范圍的溫度以及通過光滑添加劑中的摻雜物，如國際專利申請No.PCT/US02/39749所描述的，在此引入作為參考。
石墨薄片的預處理或熱處理處理導致薄片在隨后的嵌插和層化中的膨脹極大地增大(即膨脹體積增加300％或更多)。實際上，理想地，與沒有熱處理步驟的相同工序相比，膨脹增大至少大約50％。用于熱處理步驟的溫度將不低于3000℃，因此降低100℃就將導致膨脹顯示減小。
本發明通過一段時間的熱處理將足夠使在嵌插和隨后的層化中增大薄片的膨脹度。典型地需要1個小時或更多時間，優選1至3個小時，最有利的是在惰性環境中進行。對于最有利的結果，可以對被熱處理后的石墨薄片進行其它本領域公知的處理以增大膨脹度-即在有機還原劑，嵌插輔助物例如有機酸參與下的嵌插，以及嵌插后用表面活性劑沖洗。此外，為得到最優的結果，可以重復嵌插步驟。
本發明的熱處理步驟可以通過感應電爐或石墨化領域公知的其它裝置實現。對于所使用的3000℃范圍的溫度，其是石墨化工序的范圍內處于最高端。
因為已經發現利用石墨以預嵌插熱處理制得的蠕蟲有時“聚集”在一起，其對面積重量均勻性產生負面作用，因此通過添加劑幫助獲得所希望的“自由流動”蠕蟲。添加到嵌插溶液的光滑添加劑有助于蠕蟲在壓縮裝置的機床上(例如壓延機的機床)均勻分布，通常利用壓縮裝置壓縮(或“壓延”)石墨蠕蟲形成柔性石墨薄片。最形成的薄片因此具有高的面積重量均勻性和高的抗張強度。光滑添加劑優選為長鏈烴，更優選為具有至少約10個碳原子的烴。其它具有長鏈烴基團，甚至有其它官能團存在，也可被使用。
更優選，光滑添加劑為油，特別是礦物油，尤其是具有少的腐臭和氣味的礦物油，其有利于長期儲存。應當注意上述某些膨脹輔助物的也符合光滑添加劑的定義。當這些材料被用于膨脹輔助物時，可以不用在嵌插溶液中包含單獨的光滑添加劑。
嵌插溶液中的光滑添加劑的量至少大約為1.4pph，更優選為至少大約1.8pph。盡管光滑添加劑的含量的上限不如下限嚴格，但是如果光滑添加劑的量大于大約4pph將不會帶來更顯著的效果。
對于本發明的天然石墨薄片，利用重新研磨的石墨薄片優于新膨脹的蠕蟲，如Reynolds，Norley和Greinke的美國專利No.6,673,289中所描述的，在此引入作為參考。薄片可以是新的薄片材料，回收的薄片材料，廢棄的薄片材料，或其它任何適合的材料。
本發明的工序中也可以使用新材料和回收材料的混合物。
回收材料的原材料可以是薄片或如上所述被壓鑄模修整的部分薄片，或被例如預壓延機輥筒壓縮的薄片，但尚未被注入樹脂。此外，原材料可以是已經被注入樹脂的薄片或修整好的薄片部分，但尚未固化，或已經被注入樹脂并固化的薄片或修整好的薄片部分。原材料也可以是回收的柔性石墨質子交換膜(PEM)燃料電池成份例如流線板或電極。可以使用各種石墨源或與天然石墨薄片混合。
一旦石墨薄片的源材料被使用，其可以被公知的工序和設備粉碎以形成微粒，例如噴射研磨，氣體研磨，攪拌等。優選，大多數微粒具有能通過20U.S網眼的直徑，更優選大部分(大于20％，優選大于50％)不能通過80U.S網眼。更優選微粒具有不大于大約20U.S網眼的尺寸。最好在粉碎時冷卻注入樹脂的石墨薄片以避免在粉碎工序中破壞樹脂組分。
可選擇被粉碎的微粒的尺寸以平衡具有所需熱特性的石墨產品的機械加工性和可成型性。因此，小的微粒將導致石墨產品易于機械加工和/或成型，反之大的微粒將導致石墨產品具有更高的各向異性，以及，具有更大的面內電和熱導率。
一旦材料被粉碎，其然后被再膨脹。再膨脹可以利用上述的嵌插和層化處理產生，其被描述在Shane等人的美國專利No.3,404,061和Greinke等人的美國專利No.4,895,713中。
典型地，微粒被嵌插后通過在爐中加熱被嵌插的微粒進行層化。在該層化步驟中，被嵌插的天然微粒可以加入回收的被嵌插的微粒。優選，在再膨脹步驟中微粒被膨脹為具有至少大約100cc/g到高至大約350cc/g或更高范圍的體積。最終，在再膨脹步驟后，被再膨脹的微粒可被壓縮為柔性薄片，如本文所描述的。
根據本發明，上述形成的石墨薄片(其典型地具有大約0.075mm至大約10mm厚度，但可以隨例如應用的壓縮的量而變化)可以用樹脂處理并吸收樹脂，固化后，增強防潮性和抗張強度，即，硬度，薄片也具有“固定”的薄片形態。環氧浸漬石墨薄片中的樹脂的量應該足夠確保最終組裝和固化的層結構是密集和具有內聚性的，而密集石墨結構的各向異性熱導率沒有被負面影響。適當的樹脂成份優選至少大約5％重量份，更優選大約10至35％重量份，甚至高至大約60％重量份。
對本發明特別有用的樹脂包括丙烯酸-，環氧-以及酚醛-基樹脂系，氟基聚合物，或它們的混合物。適合的環氧樹脂系包括雙酚A的二環氧丙醚(DGEBA)和其它多官能團樹脂系；可使用包括甲階酚醛樹脂和酚醛塑料的酚醛樹脂。可選地，石墨可被注入纖維和/或鹽加樹脂或代替樹脂。另外，可將活性或非活性添加劑用于樹脂系以改變其特性(例如粘性，材料流動性，疏水性等)。
用于連續形成樹脂注入和壓縮天然石墨材料的一種類型的裝置被描述于Mercuri、Capp、Warddrip和Weber的美國專利No.6,706,400中，在此引入作為參考。
有利的是，在片狀石墨的被壓縮微粒薄片被注入樹脂時，緊接著進行壓縮步驟(例如壓延)，將注入后的材料切割成適當大小的塊并放入壓力機中，在壓力機中樹脂在高溫下固化。另外，可將天然石墨薄片用于形成疊層，其能通過在壓力機在將單個的石墨薄片層疊在一起而形成。
用于壓力機的溫度應當足夠確保在固化壓力下石墨結構致密，而不會對結構的熱特性產生不利的影響。通常，這需要至少大約90℃，通常高至大約200℃。優選，固化在大約150℃至200℃的溫度下進行。用于固化的溫度應當起到一點所用溫度的作用，但是要確保石墨結構致密而不對結構的熱特性產生不利的影響。通常，為便于制造，應用使結構致密的最小壓力。這個壓力通常為至少大約7兆帕斯特(Mpa，相當于大約每平方英寸1000鎊)，并不大于大約35Mpa(相當于大約5000psi)，更常見為約7至21Mpa(1000至3000psi)。固化時間可以依賴于所使用的樹脂系、溫度以及壓力變化，但通常在約0.5小時至2小時范圍內。固化完成后，材料至少具有大約1.8g/cm3的密度，通常為1.8g/cm3至2.0g/cm3。
有利的是，當天然石墨薄片自身為疊層時，被注入后的薄片中的樹脂可作為疊層的粘結劑。然而，根據本發明的另一實施例，通過壓延，浸漬，使天然石墨在層疊和固化后被粘結劑覆蓋。適合的粘結劑包括環氧-，丙烯酸-和苯酚基樹脂。對本發明的微粒特別有用的酚醛樹脂包括甲階酚醛樹脂和酚醛塑料的苯酚基樹脂。
盡管通過壓延或模塑是用于本發明的微粒中的石墨材料形成的最常用的方法，但是也可使用其它形成方法。
如上所述，所用石墨也可以是石墨化聚合物膜。
根據本發明用作散熱器的的石墨薄片具有與銅相當或優于銅的面內熱導率，而銅的重量不符合要求。尤其是，該合成物的面內熱導率為至少大約220W/m°K，優選至少大約300W/m°K，貫穿面的熱導率小于大約15W/m°K，優選小于10W/m°K。
圖1-3的現有技術的結構圖1-3所示為現有技術用于手持設備例如手機的閃光LED的典型的的結構。
圖1所示為手機10的后正視圖。手機10包括帶有光源14的后飾面照相機12，其光源14鄰近照相機12。
數字16標示的虛線表示在手機10的外殼中電路組件18的輪廓和通常位置，其放大圖被示于圖2和圖3中。
電路組件18包括設置在柔性電路板22上由剛性襯墊24支撐的閃光LED20。
在典型的現有技術的照相機中，例如Nokia Model 6280，LED20可以是Lumileds LUXEON閃光型LXCL-PWFl，其大約2.0mm的長度26，大約1.6mm的寬度28以及大約0.7mm的厚度30。柔性電路板22被形成于聚酰亞胺襯底上其長度32為5mm，寬34為5mm，以及圖3所示的厚度為0.0254mm。聚酰亞胺襯底柔性電路板22的熱導率為0.37W/mK。聚酰亞胺材料通常作為電介質，通常由聚合物材料或甚至陶瓷層例如氧化鋁形成。
剛性襯墊24具有與撓曲外殼24相同的長和寬尺寸32和34，即5mm×5mm并在圖3中具有厚度0.381mm。剛性襯墊24通常為FR4類材料，其具有大約0.4W/mK的熱導率。
手機10的長11為3.0英寸，寬13為1.5英寸，圖1的平面的正常厚度(未示出)大約為0.25英寸。
圖1-3所示的現有技術的設計通常閃光模式工作在500mA的電流下而手電筒模式工作在100mA電流下。手電筒模式能夠用于在環境光不足時拍攝錄像但現在還主要用于自動聚集功能。這對于圖像質量有直接的作用。
圖4-10所示的本發明現在參照圖10，其所示為本發明的手機或其它手持設備100的后側正視圖。設備100具有設置在其中的照相機102并具有鄰近照相機102的LED光源104。LED光源104的外輪廓以及其相關電路組件110由虛線106表示。
圖4所示為設備100的LED光源104的電路組件110的正視圖。
圖6，7，8，9為沿圖4的線X-X的電路組件110的截面圖，圖6，7，8，9中的每一個所示為電路組件110的可選擇結構。圖6，7，8，9的實施例分別表示為110A，110B，110C和110D。
在各種情況下，電路組件110包括具有電路113的基板112。如圖6所示，基板112具有通常為平面的第一和第二主面114和116。在圖6所示實施例中，基板112A為柔性電路板。基板112A包括電介質層，例如由聚合物材料像聚酰亞胺形成的。
在圖4的正視圖中，基板12為矩形。當然基板112可具有任何理想的形狀，如矩形，圓形或不規則形狀。
電路組件110包括包括鄰近基板112的第一主平面114設置并與電路113連接的發光二極管(LED)122。也可以使用多LED光源。LED122通過LED122的某個表面部分與基板112的表面114接觸，并在某個區域與基板112的表面114熱連接，表示為112a(通過熱連接使LED112所產生的熱通常112a部分傳送給基板112)。
電路組件110進一步包括石墨結構的散熱器124，其通常包括片狀石墨的壓縮微粒薄片或石墨化聚合物膜。散熱器124可以為任意理想的厚度并可以如上所述層疊多個石墨薄片。散熱器124被設置為與基板112的第二主面116熱傳導。如圖4所示散熱器124自身有一大于LED122的輪廓122a的表面區域。如圖4中所示，最大散熱器尺寸126大于LED122的輪廓122a，這能夠增強熱能的散發并降低LED122的最大溫度。
圖4所示的LED122和基板或柔性電路板112的尺寸可以與圖2和3所示的現有技術的LED20和柔性電路板22相同。如圖4所示LED122的最大LED尺寸可以是矩形LED122的對角線，其小于散熱器的最大尺寸126。
有利的是，LED122和散熱器124可以被直接粘結到基板112的第一和第二主面114和116上或通過傳熱界面，例如傳熱油脂，柔性石墨材料的薄片，或其它任意在元件間提供熱傳導的界面。可選擇的是，可以利用粘結劑，焊料，而不用任何連接裝置，將LED122和散熱器124粘結到基板112的第一和第二主面114和116中，圖6的柔性電路板上的電路113通常由銅，利用光刻法，旋涂，絲網印刷或類似的方法形成在電介質上。電路也可以利用例如印刷或絲網印刷工序將導電墨施加到電介質上形成。
圖7所示的可供選擇的實施例除了在LED122上增加了傳熱通道128外與圖6相同。傳熱通道可以是高熱導材料例如銅的圓柱形芯，并如圖7所示通道128延伸到基板或柔性電路板112B并延伸到散熱器124B的石墨材料。
傳熱通道128可以以任何不同的方法構造，其可以用2006年1月5日提交的美國未審專利申請11/339,338，題為“帶通道的散熱器(HeatSpreaders With Vias)”中描述的傳熱通道的實施例形成，在此在該文獻引入作為參考。傳熱通道128貫通基板112B與散熱器124B熱連接，LED122被安裝在熱熱通道128上。
圖8所示為電路組件110℃的另一個可選實施例。在圖8所示的實施例中，剛性襯墊130設置在柔性電路板112和石墨散熱器124之間。在這種情況下襯墊130和柔性電路板112可以總稱為基板，LED122安裝在基板的第一主面114℃上，散熱器124安裝在基板的第二主面116℃上。
電路組件110D的最后一種構造示于圖9中，其中LED122安裝在基板112D上，在這個實施例中基板112D是由FR4材料形成并在其上印刷有電路113的印刷電路板。LED122安裝在印刷電路板112D的第一主面114D上，散熱器124安裝在印刷電路板112D的第二主面116D上。
對于印刷電路板112D，電介質層可以是印刷電路板工業中常用的，例如玻璃纖維樹脂(FR4)，優選形成為疊層；聚四氟乙烯(PTFE)，市場有售的Teflon牌材料；以及被膨脹的PTFE，有時稱為ePTFE，以及前述注入或吸入的樹脂，陶瓷如氧化鋁以及類似物。
圖5所示為電路組件110的另一變形，被標記為110E。圖5的電路組件110E與圖4的電路組件110之間的不同僅在于基板112可以設置在散熱器124上的任意位置而不需要在圖4所示的中心。應該理解最佳散分布典型地在散熱器124的熱源中心，由于散熱器124具有高面內熱導率，因此不在散熱器124上的熱源中心安裝也能獲得最佳的熱分布。
比較數據下面將討論本發明與現有技術系統如圖1-3的性能比較數據，主要針對圖6的實施例，其具有安裝在5mm×5mm柔性電路板112上的LED122，柔性電路板112又安裝在石墨散熱器124上。圖11-17的數據由計算機模擬產生。
在典型的手持設備中，LED122被作為照相機102的光源，光源能工作在兩種模式中的一種。第一種模式稱為閃光模式，顧名思義，在非常短的時間內發出非常亮的光強度以為照相提供即時光。第二種模式稱為“手電筒”模式，其中光源工作在低強度下但可以較長時間工作例如用于拍攝視頻圖像。
圖11和12為對比圖，在圖11中表示圖1-3的現有技術系統的工作溫度與時1間的關系，以及圖12中表示圖4和6所示的本發明的工作溫度與時間的關系。
所示的溫度為LED122自身(未示出)的p-n結的溫度，該溫度在工業上通常稱為Tj。圖11和12中的閃光模式在250ms脈沖內產生3.0W的閃光以及2.5秒的復原時間。3.0W的閃光模式對應3.75V下800mA的功率。
如圖11所示，對于現有技術的系統第一次閃光的工作溫度能達到大約110℃并在2.5秒循環時間內冷卻到大約75℃，第二次閃光的工作溫度大約170℃。從圖11中能看到，現有技術的系統在連續步驟工作溫度越來越高，以致于僅僅第三次閃光，工作溫度將超過200℃。
從圖12所示的本發明的對比圖可看到本發明在第一次閃光的工作溫度僅僅達到大約80℃，并在2.5秒循環時間內復原到接近環境溫度，第二和第三次閃光的工作溫度僅僅稍稍高于約80℃。因此在本發明的閃光模式中，照相機能在每個2.5秒內重復閃光并在僅僅稍高于80℃的工作溫度，而現有技術在幾次閃光后就達到不可接受的工作溫度了。
如圖12所示的數據，散熱器124具有這樣的尺寸，其使得在至少約20℃的環境溫度下，工作在閃光模式的LED122能閃光持續時間至少大約250ms，復原時間不大于大約2秒。這使得用戶能獲得比現有技術系統更亮的照片以及在每分鐘能拍攝更多的閃光照片。
在圖12中所建立的閃光模式的模型中，散熱器124被構建為具有0.8mm厚，長和寬為25mm×25mm，由Advanced Energy Technology Inc.的天然石墨材料SPREADERSHIELDTM構成的散熱器，其具有大約400W/mK的面內熱傳導率。尤其是，散熱器124具有至少大約220W/mK的面內熱傳導率，優選至少大約400W/mK。
在手電筒模式中，系統被構建為在LED封裝中產生0.5W的恒定熱，其對應150mA電流和3.2V電壓。
圖13所示為各種厚度石墨材料和各種長和寬的散熱器124的Tj的條形圖。厚度在0.1mm至1.5mm范圍內，平面尺寸在10mm×10mm至25mm×25mm，在所有情況中熱屏蔽板為方形熱屏蔽板。
如這些數據所示，散熱器124的最佳尺寸是0.8mm厚度以及25mm×25mm的面積。該尺寸封裝的散熱器124被用于本發明圖12以及后面的圖14，15和17中。
圖14為0.5W至3.0W的輸入功率下LED122的結點最大工作溫度以度數C表示的表。該測試設定環境溫度為20oC。圖15為與圖14相同的數據的條形圖。
對于Lumileds LUXEON閃光LXCL-PWF的最大工作溫度為135oC。如圖14和15所示，使用25mm×25mm×0.8mm的厚散熱器124，在對應350mA的1.5W功率下驅動LED122工作在手電筒(連續)模式，而最大Tj仍然小于135oC。
圖16和17所示為圖1-3的現有技術系統與工作在手電筒模式的本發明對比的溫度與時間的關系曲線。特別注意圖16和17中急劇變化的縱座標。
圖16和17的數據示出了25mm×25mm，0.8mm厚的散熱器124，在350mA或1.5W功率驅動下，20oC的環境溫度中工作在手電筒(連續)模式的LED122瞬時特性。從中能看出圖1-3的現有技術的系統在達到其最大溫度前就不合格，其能達到700oC，而本發明的系統的最大溫度保持在100oC以下。
從圖13的數據可看出對于各處厚度在大約0.1mm至1.5mm范圍內，面尺寸在10mm×10mm至25mm×25mm范圍內的散熱器124的Tj不超過120oC。優選片狀石墨的壓縮微粒的厚度為大約0.1mm至1.0mm范圍內，對于石墨化聚合物膜在大約0.005mm至0.1mm范圍內。
如圖17的數據所示，散熱器124具有這樣的尺寸，使得LED122能在至少大約350mA的功率和至少大約20oC的環境溫度下工作在手電筒模式。350mA的手電筒模式對應至少1.5W的功率。尤其是，散熱器124具有這樣的尺寸，使得LED122能在至少大約1.0W的功率，優選大約1.5W的功率和至少大約20oC的環境溫度下工作在手電筒模式，而保持Tj小于135oC。
如圖1-3所示的現有技術的設備通常只能以100mA這樣相對低的功率水平工作在手電筒模式，而本發明增加了散熱器124后，LED122可以被1.5A高的電流驅動，從而增大了輸出光的亮度，而仍然能保持LED122與柔性電路板112之間的連接處的最大溫度在可接受的水平。
由SPREADERSHIELDTM天然石墨材料形成并具有0.8mm厚度的散熱器124非常柔軟，其可以與柔性電路板112A，112B或112C保持一致，并容易彎曲以安裝到手持設備100的外殼108上。本領域技術人員都知曉，空間對于小電子設備是非常珍貴的，有許多元件都必須安裝于外殼108上。通過使用柔性散熱器124其能夠容易地插入或安裝在外殼108的有用的空間中，利用柔性散熱器安裝比利用剛性散熱器例如以銅形成的更容易。
另外，在某此環境中可能需要至少部分密封散熱器124或在散熱器124的表面提供涂層以防止微粒物質從散熱器124上脫落。例如，對于容易脫落的石墨材料。無論如何，提供聚合物材料的涂層(典型地類似于厚度小于20微米)例如聚酯薄膜(Mylar)材料能夠抑制這種現象。在這種情況下，由于聚合物材料不導電，聚合物材料能夠作為電路組件的電介質層，而其足夠薄基本上不會影響散熱器124的熱傳導。
散熱器124可以不是平面，其可包括一個或多個“彎曲”以形成3-維形狀。這對于需要在不同的平面上形成散熱器124的電路組件110特別有利。
本申請中所有引用的專利、專利申請和公開文獻都被引入作為參考。
以上描述的目的是為了本領域技術人員實施本發明。其不試圖包括本領域技術人員閱讀本申請后所有可能的變化和改進。顯然，這樣的變化和改進都沒有脫離由附加的權利要求定義的本發明的范圍。權利要求覆蓋對實現本發明的目的有用的任意排列或順序的元件或步驟，除非本文中有具體相反的指示。
權利要求
1.一種手持電子設備，包括外殼；設置在外殼內的光源組件，該光源包括包括能夠循環開啟和關閉光源的電路的基板，該基板具有第一和第二主面；發光二極管光源，鄰近該基板的第一主面設置并與該電路連接；以及散熱器，包括石墨薄片，該散熱器與該基板的第二主面熱傳導地連接，其中該光源能在10秒內循環開啟和關閉至少兩個周期，而不會在循環過程中使最大溫度明顯升高。
2.如權利要求1所述的設備，其中該石墨薄片選自由片狀石墨的壓縮微粒薄片或石墨化聚合物膜所構成的組。
3.如權利要求2所述的設備，其中該片狀石墨的壓縮微粒薄片具有大約0.1至大約1.5mm的厚度。
4.如權利要求1所述的設備，其中該基板為柔性基板；以及該散熱器為柔性散熱器以致于有助于該手持電子設備中的該電路組件的安裝。
5.如權利要求1所述的設備，進一步包括貫通該基板與該散熱器熱連接的導熱通道，該LED安裝在導熱通道上。
6.如權利要求1所述的設備，其中該散熱器具有這樣的尺寸，使得在至少約20℃的環境溫度下，工作在閃光模式的該光源的閃光能持續至少大約250ms，復原時間不大于大約2秒，而且能保持該LED和該基板的連接處的溫度不大于135℃。
7.如權利要求1所述的設備，其中該石墨薄片具有至少大約200W/mK的面內熱導率。
8.如權利要求1所述的設備，其中該基板包括具有由聚合物材料形成的電介質層的柔性電路板。
9.一種手持電子設備，包括外殼；設置在該外殼中的照相機；以及鄰近該照相機地設置在該外殼中的光源組件，該光源包括基板；安裝在該基板的一面上能夠循環開戶和關閉的發光二極管光源；以及安裝在該基板的相反一面上的石墨散熱器，該石墨散熱器的面內熱導率基本上大于其貫通面的熱導率。
10.如權利要求9所述的設備，其中該基板和該散熱器兩個都是柔性的以有助于該設備中的該光源組件的安裝。
11.如權利要求10所述的設備，其中該石墨散熱器的厚度在大約0.1至大約1.5mm的范圍內。
12.如權利要求9所述的設備，其中該石墨散熱器的面內熱導率為至少大約200W/mK。
13.如權利要求9所述的設備，其中該石墨散熱器具有這樣的尺寸，使得在至少約20℃的環境溫度下，工作在閃光模式的該光源的閃光能持續至少大約250ms，復原時間不大于大約2秒。
全文摘要
一種用于手持設備例如手機的照相機的閃光LED光源的石墨散熱器。其能在增大功率的情況下極大地減少工作溫度，因此能夠提高光源的亮度以及提高電子元件的使用壽命。
文檔編號H05K7/20GK1984543SQ20061017238
公開日2007年6月20日 申請日期2006年11月4日 優先權日2005年11月4日
發明者B·E·雷斯, M·D·斯馬, B·J·拉塞, G·S·科斯亞克, P·斯坎達庫馬蘭, M·G·格茨, M·法拉斯蒂斯 申請人:先進能源科技公司