设备夹层结构的复合壳体的制作方法

背景

说明书涉及设备，诸如计算设备，并涉及设备的壳体。

附图简述

附图例示了本文档中所传达的概念的实现。所例示的实现的特征可通过参考以下结合附图的描述来更容易地理解。在可行的情况下，各附图中相同的附图标记被用来指代相同的元素。此外，每个附图标记的最左边的数字传达其中首次引入该附图标记的附图及相关联的讨论。

图1是可包括根据本发明概念的本夹层结构复合壳体实现的示例设备的部分剖切立体视图。

图2－4是可包括根据本发明概念的本夹层结构复合壳体实现的示例设备的截面视图。

图5和8－15是根据本发明概念的夹层结构复合壳体形成过程的截面视图。

图6和7是根据本发明概念的示例热传导层实现的立面视图。

描述

本发明的概念涉及设备，诸如计算设备。对于很多形状因子(诸如平板、笔记本、和/或可穿戴设备)而言，消费者偏好倾向于更小形状因子，特别是更薄和/或更轻的形状因子。与此同时，消费者想要高的计算性能。高性能往往导致不期望的热产生。从设备内的源移除热在更薄的设备中变得越来越困难。在很多情况中，为了美观的原因，同时也由于与使气流通过被紧密地与各组件封装在一起的薄设备有关的困难，通风孔已经被移除。当前的技术使用诸如铝、铜、以及热解石墨之类的传导材料来移除来自源的热并将其移到另一区域。各结构用这些传导材料压制而成，目的是将热从一个区域移除并将其均匀分发到更宽阔的区域。这仍可造成消费者手中的“热点”，而这是不期望的。本发明的一些概念提供了更高的热传递效率和/或将热从一个表面移到设备内的另一个表面的能力。

图1－2示出了示例设备100显示，作为平板类型计算设备。图1示出了设备100的部分剖切视图。图2是穿过图1中指示的设备100的截面视图。该设备100可包括第一和第二部分102和104。在此示例中，第一部分显示为夹层复合壳体106而第二部分显示为显示屏，诸如触摸显示器108。计算设备100还可包括一组产热电子元件110。在此示例中，该组电子元件可包括处理器112和存储器114。在此实现中，处理器112和存储器114被固定到可包括其它电子元件的印刷电路板116。在某些情况中，该组电子组件110可被置于夹层结构复合壳体106内，其中触摸显示108被置于顶上。因此，在这样的实例中，夹层结构复合壳体106有时被称为“桶”。

如可从图2中理解的，夹层结构复合壳体106可包括内和外结构层202和204以及分别插入其间的热传导层和热绝缘层206和208。在此实现中，而非后续的，内结构层202可将窗口210定义为(例如，在z参考轴以下或沿着z参考轴)接近各个产热电子元件。例如，窗口210(1)位于处理器112之下，而窗口210(2)位于存储器114之下。窗口210可允许热传导层206朝着(例如，接近)产热电子元件110(例如，在正z参考方向上)延伸。在处理器112的情况中，处理器在z参考方向上朝着夹层结构复合壳体106延伸相当远。响应于此，热传导层206在z方向上向上延伸直至热传导层206近乎和内结构层202的上表面在同一平面上。热传导层可被配置来物理地接触处理器或可设计小间隙来适应制造公差。在此配置中，处理器112可容易地将热传递到热传导层206。

在存储器114的情况中，热传导层206延伸超过内结构层202(例如，“凸出于”内结构层)以接近存储器用于高效热传递。换言之，热传导层206朝着产热元件延伸可增加单位时间的可从电子元件110由热传导层206传递出的热能的量。此外，热传导层206可被配置来通过设备100的大的部分横向驱散捕捉的热能。

换言之，热传导层206可被配置来高效地将热从产热元件以x和y参考方向移除，而不是简单将热传递到外结构层204的直接底层部分。从一个角度看，在某些实现中，热传导层可以是各向异性的或可也在平行于平面区域处(例如，平行于xy参考平面，相比于垂直于平面区域(例如，z参考方向))更高效地传递热能。因此，夹层结构复合壳体106的结构对于从产热电子元件110高效移除热作出贡献，使得这些元件不会过早出故障。此外，移除的热被热传导层206(例如，在x和y参考方向上)高效地横向分发。分发的热最终从热传导层206通过热绝缘层208传导到外结构层204，使得外结构层更均匀的“温暖”，而不是在各产热电子元件正下方具有热点。

为了讨论的目的，夹层结构复合壳体106可被设想为如同具有在xy参考平面上大致平面的区域，其近似对应于触摸显示108并在其底层。术语“大致”被使用，因为(如在图2中显见的)热传导层206的各部分延伸通过平面，其中该平面由内结构层202定义。尽管某些实现可能是大致平面的，各概念可等同地应用于非平面的各实现，诸如弯曲的智能手机、弯曲的电视机、弯曲的可穿戴电子设备等。

图3示出了包括第一和第二部分102a和104a的另一个设备100a。在此示例中，第一部分102a被显示为夹层结构复合壳体106a。该组电子组件110a可包括通用处理器(例如，cpu)112a、图形处理器(例如，gpu)302，以及无线电路304，其中每一个都被耦合到印刷电路板116a。注意，图形处理器302具有面向夹层结构复合壳体106a的弯曲表面306。进一步注意，热传导层206a的对应的上面的面对的层308以相反方式成形(例如，对应的负形状)以允许将热从图形处理器302高效地传递到热传导层206a。进一步注意在此实例中，无线电路304不产生大量热，但是结构上在z参考方向延伸得相对远，使得其可接触内结构层202a。在此情况中，热传导层206a在无线电路304之下被省略，如在310处所指示的，并且内结构层202延伸向下进入原先将被热传导层206a占据的空间。这一配置可在各个电子元件和夹层结构复合壳体106a之间产生足够的间隙。在此情况中，无线电路304的主体(例如，z方向维度)将一般地使得设备的厚度不得不增加，但是本实现允许桶的适配来适应无线电路304的z方向维度。

图4示出另一个设备100b。在此情况中，热传导层206b被成形以针对处理器112b的多表面402(例如，大致水平表面402(1)和大致垂直表面402(2))来被放置。同样，在设备100b中，结构组件404被嵌入在夹层结构复合壳体106b中。在此配置中，结构组件404包括位于热绝缘层208b中的水平扩展(例如，在xy参考平面延伸)的基础部分406，以及通过内结构层202b朝着印刷电路板116b延伸的垂直杆区域408。在此情况中，结构组件404可促进夹层结构复合壳体106b固定到印刷电路板116b或其它元件。例如，在所示配置中，结构组件404被穿通过印刷电路板116b以接收紧固件410。当然，其它类型的紧固件可被采用和/或该结构组件404可被以其他方式利用和/或具有其它配置。

设备100b还包括在热绝缘层208b内的或以其他方式在夹层结构复合壳体106b内的电子组件。在一个情况中，单个电子组件412被显示为电导体，诸如迹线，其可将印刷电路板电连接到另一元件(未特别示出)。替换地，电子组件412可用作天线。另一单个电子组件被显示为置于夹层结构复合壳体106b内的传感器404，在此情况中在热绝缘层208b内并且抵着外结构层204b。传感器414可被配置来通过外结构层204b感测各种情形，诸如压力。传感器414可经由迹线416，通过各种机制(诸如，在结构复合壳体106b的一侧处)电连接到印刷电路板。夹层结构复合壳体106b可为电子组件412－416提供非常安全的环境，使得它们被保护免予物理破坏、水、碰撞等。

在此实现中，印刷电路板116b可容易地接地至热传导层206b的凸出(例如，延伸超过)内结构层202b的部分，如在418处所示的。

图5－10示出了形成图3的设备100a的示例过程。图11示出了类似设备。图12－10示出了形成图4的设备100b的示例过程。此外，图5－15包括有关这些设备的一些元件的附加的讨论。

参见图5，在某些实现中，组装过程可在上和下压盘或模具502和504的帮助下完成。在此示例中，下压盘504大致平面(例如，具有线性轮廓)，而上压盘502近似该组电子元件110a(参见图3并与图5相比较)的轮廓505的部分。

在这个情况中，外结构层204a置于下压盘504之上。外结构层可由各种材料，诸如金属或非金属来定制。金属的例子可包括，但不限于，铜、铝、镁等。当采用金属时，结构复合壳体106a可被设想为金属复合材料壳体。该金属复合材料壳体可被设想成一类从两薄层金属通过插入热绝缘层材料在受控压力、热、和/或张力条件下粘合形成的夹层。可被用于内和/或外结构层的非金属的示例可包括，但不限于，塑料、聚合物和混合物。外结构层204a可以各种方式形成，诸如通过沉积。在一个实现中，外结构层204a被显示为置于下层压盘504上的金属卷或片。

热绝缘层208a可被置于外结构层204a之上。热绝缘层可被构想为来自各种材料，诸如聚丙烯。如以下将要解释的，在某些实现中，热绝缘层可具有热绝缘和粘合属性两者。这些属性以下结合图9来讨论。热绝缘层可以各种方式来形成。例如，热绝缘层可被显示为放置外结构层204a之上的材料片。在另一示例中，热绝缘层可诸如通过喷或印来被沉积在外结构层204a之上。

热传导层206a可被置于热绝缘层208a之上。热传导层可被构想为来自各种材料，诸如石墨、热解石墨、石墨的单原子层、碳纳米结构，和/或其它有机化合物等。在某些实现中，热传导材料可选自趋向于在x和y参考方向上的热传导相比于在z参考方向上的热传导更高效(例如，各向异性)的材料。热传导材料可诸如通过喷或印而被沉积在热绝缘层208a上。在另一实现中，热传导材料被显示为片。片的示例在图6－7中示出。为了讨论的目的，感兴趣的三个区域506、508和510在图5中被指明。区域506在gpu302下层，区域508在无线电路304的下层，而区域510在处理器112a的下层(见图3)。

图6示出了沿着xy参考平面的热传导层206a的视图。在此情况中，热传导层206a被成形使得在区域508没有材料层出现。此外，区域506和510出现在产热电子组件附近。热传导层206a可高效地将热从这些区域驱散到层的大区域602，使得热通过设备的大部分表面来散发，而不是集中在产热电子元件附近。

图7示出了热传导层表示的作为各向异性的热传导层206a1的替换实现。在此情况中，各向异性的热传导层可显示为材料片。在此示例中，材料的使用可通过成形片使得片的各部分置于产热组件附近(例如，区域506和510)来被减少。额外的片材料702和704可将区域506和510连接到中央区域706，这帮助更均匀且广泛分布的热分发。换言之，热传导层的点刻区域可被利用为集热区域，其将热传导到非点刻耗散区。此外，热传导层206a1的扭曲可在此实现中被利用来控制热在热传导层206a1上的移动。回忆某些材料，诸如可被用于热传导层206a1的热解石墨在x和y参考方向导热非常高效而在z参考方向导热很差。该实现可“快速翻转”热解石墨的各部分。因此，热解石墨片的第一表面的708部分(在708处背离读者)可被置于朝着产热组件(例如，朝着设备的中心)以将热从产热组件传导出。热解片的另一部分710可接着在712被快速翻转或扭曲，使得第一表面背离产热组件(例如，朝着设备的外侧且在此情况中朝着读者)。沿着热解片从背离读者的表面横向传导的热可沿着此“快速翻转表面”行进，使得它更加容易在710部分被驱散到设备的外面(例如，到外结构层)。

在另一应用中，热源可位于中央(例如，置于中央区域706之下(在读者的相反侧上))。热可从热源被传导到中央区域706并随后通过设备的整个表面经由诸如506、510和708的外部分来驱散。此外，在712的扭曲可被使用，使得在背离读者且朝着热源的石墨表面上捕捉的热现在正面对读者和外结构层204a(见图5)。

从一个角度看，本文各实现中的一些可利用热解石墨的(或类似材料的)能力来容易地在x-y平面中而不在z平面中传递热。这可允许通过在结构内将热解石墨折叠过来，来选择性的将热递送到不同表面。选择性地切割和折叠可允许更小片的热解石墨被使用，从而减少花费。通过在设备中央创建更大区域来完全结合热源以及切割片的外围部分并选择性地折叠它们，“折纸”结构可被形成，允许热围绕中央放射状地移动，并从内表面传递的远离热源的外表面。

如上面提及的，热解石墨可被折叠过来以将桶的外表面的热的一侧暴露在背离热源的位置。某些实现可利用所谓“折纸”结构，其中在石墨的多股和褶皱可允许热沿着设备的内部行进直至抵达耦合到设备的外部的更好的位置。在那点，经加热的层现在被带到接触外层以向设备外辐射热。

在所示的示例中，石墨具有切割到各侧的10条相等的腿，每侧5条腿。(尽管未示出，其它几何配置也被构想)。腿可被折叠过来以展示热解石墨的正在x－y平面中很好地传递热的一侧。当石墨被置于热源和设备的后背皮肤(例如，外结构层)之间时，热源将被连接到热解石墨，并且热可被耦合离开热源到外皮肤。通过均匀分发热，这将消除否则顾客可能在外皮肤的特定区域感测到的热点。

图8从图5继续。在这一点，内部结构层202a被置于热传导层206a上(或，针对热传导层206a)，而上压盘被置于内结构层202a上(或，针对内结构层202a)。此外，在此点，可创建条件来使得热绝缘层208a扩展。例如，温度可被升高一段时间来使得热绝缘扩展并固化为相对刚性的粘合状态。该条件可被所用的特定热绝缘层混合物来指定。热绝缘层制造者可提供对它们的产品的条件的指导。

图9示出了在热绝缘层208扩展之后的结果热传导层206a向上对着上压盘502以形成夹层结构复合壳体106a。因此，热绝缘层已经扩展并且现在固化使得其提供粘合属性以将外结构层204a、热传导层206a，和内结构层202a固定在一起作为“夹层结构混合物”，其具有被任何单个元素都更大的集合强度。总之，热绝缘层可从展示在暴露在特定条件(诸如热)时趋于扩展的材料中选择。这些条件和/或其它条件可导致材料固化成其中材料用作粘合剂的状态。例如，热可导致材料扩展并且然后冷却材料可导致材料固化并粘合到周围材料。

图10示出从合成的夹层结构复合壳体106a移除的上和下压盘502和504。注意合成的夹层结构复合壳体106a的轮廓1002可如何被设想为针对上压盘的轮廓505的对应的负轮廓(其中上压盘自身模拟产热电子元件(见以上有关图5的讨论)的轮廓)。因此，轮廓1002可被称为“对应的负轮廓”。注意，对应的负轮廓1002不必是轮廓505的精确的负的，但可以是轮廓505的至少一部分的近似负轮廓。更具体地，负轮廓可对应于产生相对大量的热的电子元件。

图11示出了替换本版的类似夹层结构复合壳体106c。在此实现中，在接近产热组件(见图3的302和112a)的区域1102和1104中，热传导层206c被置于热绝缘层208c之上(例如，热绝缘层208c相比于热传导层206c更接近外结构层204c)。在另一区域1106中，热传导层206c在热绝缘层208c之下(例如，更接近外结构层204c)。这个配置可允许热传导层206c接近产热元件以提取热并随后靠近外结构层204c来驱散热。这个配置还将自己贡献为以上相对于图7描述的“快速翻转”热传导层配置。例如，热传导层可在介入区域1108中被快速翻转180度。如此，如箭头1110所指示的，热可在热传导层206c的接近热生成组件处的面向上的表面1112(1)上被拾取。热可沿着热传导层横向行进。一旦快速翻转，面向上的表面1112(2)变成面向下的表面，其将捕捉的热置于针对外结构层204a放置以便容易地驱散。

图12－15示出了夹层结构复合壳体106b的组装过程(图15中以完整形式标记)。图12示出了置于下压盘504b上的外结构层204b。热绝缘层208b的薄层可被置于外结构层204b。结构组件404和电子组件412、414、和416可被放置和/或形成在热绝缘层208上，如箭头1202所指示的。

图13示出置于现有薄层之上的附加热绝缘层208b。热传导层206b可被置于热绝缘层208b之上。内结构层202b可被置于热传导层206b之上。注意窗口210b被形成在内结构层202b中处理器112b的位置的正下方(见图4)。

图14示出上压盘502b可被置于内结构层202b之上，如箭头1402所指示的。

图15示出在暴露到导致热绝缘层208b扩展并致使热传导层通过窗口210(见图13)的环境之后的合成夹层结构复合壳体106b。在这一点处，上压盘502b被向上举起，如箭头1502所指示的。同样在这一点，夹层结构复合壳体106b准备好下压盘504b的移除，并准备好接收印刷电路板116b和上部分104b(见图4)。

夹层结构复合壳体106b的某些实现通过增加内平面热传导并减少z方向热传导来工作。内和外结构层可作为夹层结构复合壳体的结构组件。取决于特定条件，厚度和材料可被定制为各种厚度和材料。热传导层可被用于增加桶的内平面的热传导，并可被定制以符合给定应用的特定需求。这可在整个表面被使用，或近在由系统的产热组件指定的特定区域被使用，并且其厚度和传导性可按需被调节。绝缘层可被用于减少将导致热阻的热传导。热传导层的材料和厚度可被定制符合给定特定应用的需求。增加产热元件和皮肤之间的热阻可导致降低皮肤的温度同时升高个组件的温度。由于皮肤温度通常是最重要的因素而不是组件温度，增加这一通路的阻抗可允许使更多能量(并因此得到更好性能)流到产热组件，并以皮肤和组件温度的更优化的平衡来操作。附加的益处是全部这些可以相比当前的解决方案相同厚度的桶并以当前方案的更低重量来实现。使用这些技术将导致减少在操作概率上的热限制并可运行更高性能的及其和更舒适的用户体验。

本发明绑定概念可被用于各种类型的设备，诸如可包括但不限于以下的计算设备：笔记本计算机、可折叠平板类型计算机、弯曲及可弯曲设备、智能电话、可穿戴智能设备、游戏设备、娱乐控制台、刚性设备、柔性设备、家庭和娱乐电器、汽车、机器，和/或其它正在开发或待开发的类型的设备。如本文所使用，计算设备可以是具有某种处理力和/或存储能力的任何类型的设备。移动计算设备可以是意在被用户方便地输送的任何计算设备。

附加的示例

在上文中描述了各个设备示例。附加示例在下文中进行描述。一个示例是显示为包括金属复合材料壳体的设备，所述金属复合材料包括内和外结构层。该示例还可包括插入的热绝缘和热传导层以及置于所述内结构层中的窗口上的各组件，并且所述热传导层从所述内和外层朝着所述各组件延伸通过所述窗口。

以上和/或以下各示例的任何组合，其中所述各组件是电子组件。

以上和/或以下各示例的任何组合，其中所述电子组件是产热电子组件和/或其中所述电子组件不产热。

以上和/或以下各示例的任何组合，其中所述金属复合材料壳体定义大致平面的区域，并且其中所述产热电子组件置于所述大致平面的区域上。

以上和/或以下各示例的任何组合，其中单个窗口的形状对应于置于在通过所述大致平面的区域观看时所述单个窗口上的单个产热电子组件的形状。

以上和/或以下各示例的任何组合，其中所述热传导层出现在所述大致平面区域的整体上，或其中所述热传导层选择性地安排在所述大致平面的区域上。

以上和/或以下各示例的任何组合，其中单个电子组件具有当沿着所述平面区域观看时在单个窗口上的轮廓，并且其中所述热传导层的一部分延伸通过所述单个窗口，作为对应的复轮廓。

以上和/或以下各示例的任何组合，其中所述热传导层在平行于所述平面区域处传递热能方面相比于在垂直于所述平面区域处传递热能而言更高效。

以上和/或以下各示例的任何组合，其中所述热传导层包括片。

以上和/或以下各示例的任何组合，其中所述热传导层包括石墨、石墨的单原子层，或碳纳米结构。

以上和/或以下各示例的任何组合，进一步包括置于所述内和外结构层之间的附加的电子元件。

以上和/或以下示例的任何组合，其中所述附加的电子元件金属迹线、传感器，或天线。

以上和/或以下各示例的任何组合，进一步包括嵌入在所述热传导层中并延伸通过所述内结构层的结构成员。

另一示例被显示为计算设备，其包括夹层结构复合壳体以及置于所述夹层结构复合壳体之上的一组电子元件。该组电子元件具有针对所述夹层结构复合壳体的轮廓，并且所述夹层结构复合壳体具有对应的负轮廓。

以上和/或以下各示例的任何组合，其中所述夹层结构复合壳体包括金属复合材料。

以上和/或以下各示例的任何组合，进一步包括触摸屏，并且其中该组电子组件被置于所述夹层结构复合壳体和所述触摸屏之间。

以上和/或以下各示例的任何组合，进一步包括另一壳体，并且其中该组电子组件被置于所述夹层结构复合壳体和所述另一壳体之间。

以上和/或以下各示例的任何组合，其中所述夹层结构复合壳体包括外结构层、热绝缘层、热传导层，和内结构层。

以上和/或以下各示例的任何组合，其中所述热传导层包括连续的片。

以上和/或以下各示例的任何组合，其中所述片的大部分区域被置于所述内结构层和所述外结构层之间，并且其中所述片的大部分区域凸出所述内结构层。

另一示例被显示为包括定义窗口的内结构层和外结构层的夹层结构复合壳体。该示例还包括各向异性热传导层，所述热传导层的第一区域置于所述内结构层和所述外结构层之间，而所述热传导层的第二区域延伸通过所述窗口超出所述内结构层。该示例还包括粘合所述内结构层、所述各向异性热传导层、和所述外结构层的热绝缘层。

以上和/或以下各示例的任何组合，其中所述片的大部分区域被置于所述内结构层和所述外结构层之间，并且其中所述片的大部分区域凸出所述内结构层。

以上和/或以下各示例的任何组合，其中所述各向异性的热传导层大致连续或为折纸形。

结语

尽管已用对结构特征和/或方法动作专用的语言描述了涉及夹层结构复合壳体的技术、方法、设备、系统等，但可以理解，所附权利要求书中定义的主题不必限于所述具体特征或动作。相反，上述具体特征和动作是作为实现所要求保护的方法、设备、系统等的示例性形式而公开的。