一种彩色显示屏配套的电子产品的结构设计的制作方法

文档序号:7684895阅读:189来源:国知局
专利名称:一种彩色显示屏配套的电子产品的结构设计的制作方法
技术领域
本案涉及各种类型的彩色显示屏配套的电子产品的结构设计,尤其涉及产品的电路板、热源、导热体、外壳。所述彩色显示屏,最少包括荧光屏、液晶屏、等离子屏;所述有彩色显示屏的配套结构,可以是彩色屏幕与控制电路或信号电路组合的或分体的;所述电子产品,最少包括电脑及其彩色显示器或彩色电视机。其中电脑,最少包括大型柜式机型或台式机型或便携机型或功能组合机型。
所述热源,是指硬性电路板上的,功耗≥200mW的器件,最少包括cpu、北桥、图像处理器、显存、稳压器、大功率三极管。
所述便携机型电脑,是指外形比台式机型小的机型,最少包括笔记本机型或一体的液晶屏机型或平板机型或手掌机型。
所述功能组合机型电脑,最少包括电视机组合机型或手机组合机型或其它各种网络组合机型。
§2.以电脑为主,简述已知的彩色显示屏配套的电子产品的热源的散热与屏蔽的现状已知电脑热源产生的热量通常是以散热器进行散热。对功耗大的cpu等热源的散热器还必须依靠电扇或电泵等有源散热器件才能发挥作用。而电扇或电泵的的运转是否正常、转动时产生的抖动、都影响了硬盘、cpu和附近其它器件运行的可靠性和运行速度,电脑内的电扇热风及其灰尘还会影响各种器件如内存的稳定工作,外壳上对外的电扇气流吸入的许多灰尘,也影响了电脑运行的可靠性和稳定性,电脑内灰尘的清除的维护和电扇加油等检修的维护都增加了维护的工作量也增加了故障的发生率。电扇或电泵的配置增加了电源电路的配置量和工作量以及电源电能的消耗量,不利于环保,对便携机更是带来使用操作的麻烦和使用成本的增加。散热器的配置、有源散热器件及其配套的电源系统的增加配置,都增加了电脑的重量、体积、成本和结构复杂性,和制造、组装、携带、维修的成本费用以及操作的困难等各种弊端显而易见。电扇转动的嘲声也影响了人们的工作。参《电脑报》2000年10月16日,2000年12月18日,2001年8月27日,2001年12月17日。
所述散热器,是指与各种热源或与各种热源的散热器材配套使用的,以散热为主要用途的,表面有散热肋片的金属体,散热器外形的内部有30~50%或≥50%的空隙,散热器外形包括有肋片的铝合金平板形。
随着P4的流行,cpu的频率越来越高,散热器也越来越大,较大较重的散热器及其运转的电扇固定在主板上,不仅占用了更多的空间,而且影响了系统的可靠性和抗振性,参《电脑自做》84页2002年2月。
已知的散热方法另有半导体制冷器件散热,虽然散热效果有所提高,但是,半导体制冷器件产生的结露冷凝水容易损坏中央处理器,看来还要在热源与有源散热器件之间,再增加降低传热和散热效果的金属块,或者,另外设计专用控制导热板,以较少结露才能放心使用,参《电脑报》2000年7月31日,2001年1月1日。
超薄的平板机型将是电脑产品中的最新产品,由于对静音和耗电以及体积的严格限制,传统的散热器和电扇的散热方法已无法应用,虽然,世界电脑界的几大巨头企业都参与了研发,然而至今尚无较好的散热方法,参《家用电脑世界》15页,2002月2期。
受结构或成本等许多情况的制约,用已知的方法难以给所有的热源都单独配上散热器件。散热的好坏,不仅影响到电脑系统的运行,而且影响到电脑系统性能的进一步提高,参《电脑报》2001年10月08日。
已知散热器或其它散热器件都是依靠卡簧靠紧在cpu表面,由于cpu中部的芯片部位都较小,而卡簧为了能够稳定的固定散热器件,设计的弹力都较大,cpu核心外的绝缘保护层如果较薄,很容易在散热器安装时被被卡簧压碎边角cpu的核心外的绝缘保护层如果较厚,又极大的影响了cpu核心的散热效果。
目前功耗较大的,且工作频率很高的电器中,电脑将是显然突出的。已知热源的固定位置相对远离外壳内壁,更无靠紧外壳内壁。参《电脑报》2002年2月25日,由于输入阻抗很高而更易受到干扰的CMOS器件应用越来越多;由于器件的工作频率越高,输出的数字信号脉冲就越尖,就越会干扰其它器件或组件的正常运行,而热源的工作频率已经很高,而且还会越来越高;由于电脑的体积在越来越小,这样,热源的相互干扰和热源对其它组件的干扰都会也越来越大。所述组件,包括内置调制解调器,电视接收器等。
已知技术的散热器虽然也是体积较大的金属体,但散热器是靠紧在热源的散热表面而与接地电路是绝缘的,必须另加构件才能将散热器接地,由于成本的增加和结构的复杂,在实际运用中仅个别的品牌机型有此接地构件。
已知电脑主机的金属外壳都是铁镀锌。由于电脑的运行频率很高,辐射的频带很宽,对中低频辐射,较厚的铁外壳可以起到屏蔽的作用,而对高频辐射由于高频涡流电阻和高频集肤效应,铁外壳及其锌镀层的屏蔽效果欠佳。
随着人类社会的进步和科学技术的进步彩色电视机具有网络功能或具有电脑显示器功能或具有其它的电脑功能已逐步的成为现实,而彩色电视机和彩色显示器的散热方法却类似于电脑主机,停留在散热器散热的方法上,散热效果欠佳。同时,其外壳都是塑料的,仅有部分名牌的高级显示器在塑料外壳的内部增加了0.1~0.3mm的铁皮屏蔽罩,屏蔽效果欠佳,对人们的健康危害较大,尤其是在办公等人员较多的场所,彩色显示器电磁辐射较强的侧后方向往往对应着许多人。由于彩色电视机和彩色显示器的热源及其电路板与电脑主机的热源及其电路板外形类似,只是另将塑料外壳改用金属外壳。通过本案以下对电脑主机改进的详细描述,自然可以得到彩色电视机和彩色显示器相同的改进方法及其相同的改进效果,从而本案不再冗述。
§3.本案目的、方法、积极效果随着彩色显示屏配套的电子产品频带的提高功耗在增加,要求散热要改进;辐射在增加,要求屏蔽要加强。随着人类社会的进步对节能和环保都提出了更严格的要求。本案目的是通过热源用多种方式靠紧金属外壳进行无源散热或屏蔽,使产品能够克服前述散热和屏蔽现状的弊端,从而使产品运行更可靠、功耗更减少、构件更简洁、体积更减小。
本案,彩色显示屏配套的电子产品硬性电路板上的热源,用多种方式靠紧金属外壳内壁从而实现无源散热或屏蔽等许多有益效果。热源可以是直接的靠紧外壳内壁、热源也可以是经过导热体间接的靠紧外壳内壁,其特征最少包括热源的散热平面直接靠紧外壳内壁,对于共同电路板上的高度较低的热源,对于热源的散热平面与外壳内壁的平面二个平面不平行的热源,也可以是,尽量使热源的散热平面先靠近外壳内壁,而后,将热源的散热平面靠紧导热体,导热体又靠紧外壳内壁,并且,导热体导热方向的横截面的,方形导热体的宽度和厚度或圆形导热体的直径,其值最小都能够达到1~5mm,为了得到更好的散热和屏蔽效果,那么,宽度和厚度或直径最好都能≥5mm。
所述热源的散热平面是指热源在工作时能够导热的平面部位。所述热源与外壳之间的导热体,可以是弹性物体或非弹性物体、可以是单个物体或组合物体、可以是平面立体形或圆管形、可以是导体或非导体。
对于电脑的电源供应器,可以采用电路板直接固定在外壳内壁的方法,然后在电源供应器电路板的周围设置封闭结构的屏蔽罩,使热源直接靠紧外壳内壁,减轻了电源供应器的重量和体积。
为了使高度较低的热源的散热平面直接靠紧外壳内壁,其特征最少包括外壳上有位置、高低、大小与热源对应的凹凸槽、或者,外壳上有与热源对应的加厚导热板。
所述加厚导热板,既可以用锻压或电焊的方法在主板组装前与外壳内壁组合,也可以在主板组装时用螺栓或弹簧卡使热源靠紧导热板。∵铁外壳屏蔽低频电磁波较好,更考虑到将来随着cpu性能的提高,其热量还会增加,为使屏蔽效果和散热效果更为理想,可在外壳内壁局部添加导热板,使热源经导热板而后再经外壳屏蔽或散热。
所述导热体,可以用有弹性的橡胶或塑料制造成弹性导热体,可以在其内部添加细小的金属体,例如金属的丝线或小碎片或小碎粒,其弹性导热体的特征是弹性导热体的内部混合有直径或厚度<5mm的金属物。细小的金属体,对于热源既有屏蔽的作用,又有导热的作用。由于热源的散热表面通常都是绝缘的陶瓷、塑料、与内部电路绝缘的金属表层,所以含有细小的金属体的弹性导热体可以直接应用,对于应该考虑绝缘的热源,可以在前述导热体的表层增加硅橡胶或其它绝缘层。
热源的散热平面与各种外形的导热体与外壳内壁三者顺序靠紧的具体配置,最少包括将无源导热管的一个部位与热源的散热表面靠紧,无源导热管的另个部位与外壳内壁靠紧、或者,‘L’形导热体的一个部位与热源的散热表面靠紧,‘L’形导热体的另个部位与外壳内壁靠紧、或者,方形体的一个部位与热源的散热表面靠紧,方形体的另个部位与外壳内壁靠紧。
为了热源的散热平面靠紧外壳内壁,其台式机型电脑主板的特征最少包括将显卡专用卡槽设计在主板的最靠边的位置、或者,热源或热源的插座,设计在主板有COM插座的平面的背面。如此设计是为了便于相应的热源靠近外壳内壁,从而靠紧外壳进行屏蔽或散热。后者另外还有控制热源对其它热源或其它组件干扰的作用,部分热源器件设计在了主板的也减少了器件在主板表面的占用面积,为减小主板以及整机的体积创造了便利。
为了热源的散热平面靠紧外壳内壁,其立式机型电脑的外壳的特征最少包括外壳内壁有适合固定主板的构件。
为了使热源能够更好的靠紧外壳内壁进行屏蔽或散热,本案在外壳的表层电镀了铜或银或金。由于电镀了电阻率较低的金属层,能够更好的屏蔽高频,更好的导热和散热。
所述热源的散热平面用多种方式靠紧外壳内壁,其方式最少包括对热源靠紧导热体或热源靠紧外壳内壁的部位,在电路板有热源的平面的背面或外壳外侧,设计有朝向热源部位和方向进行挤压的弹性条。所述弹性条,可以是金属片制造或金属板冲压出长条环形体或金属丝绕制。
所述热源用多种方式靠紧金属外壳内壁从而实现无源散热或屏蔽,其彩色电视机或彩色显示器的外壳特征是采用了0.5~3.5mm厚的金属屏蔽罩或金属外壳。
所述外壳,是指电脑的机箱或机柜或最少具有外壳作用的构件,最少包括a.平面金属板外壳、b.局部有波浪槽的平面金属板外壳、c.外侧有散热器的平面金属板外壳、d.局部用有肋片的平板散热器构成的外壳、e.将金属板固定在外壳内壁而局部加厚的外壳、f.将金属板固定在外壳外壁而局部加厚的外壳。本案通常选用外壳就可以满足应用,但对于更高标准或恶劣环境的情况可以选用其它有散热构件的外壳。
热源的散热表面、导热体、外壳内壁,其靠紧部位都有导热硅胶或石墨胶片或铝箔或铜膜的软垫或相变导热垫等柔软的导热材料建立导热层,用以强化导热效果,参《电脑报》2001年10月08日。
本人将电源供应器的大功率三极管从电路板上拆下,直接固定在电源供应器的外壳上,并且,拆掉电源供应器的电扇;然后,拆下P2-533cpu的电扇,采用金属体使cpu与外壳内壁靠紧,在环境40℃时,连续使用电脑5个小时,用手触及有关热源的散热外壳,感觉微热,电脑运行正常。
如果热源的散热过程平面增加靠紧外壳内壁,由于主板的平面和外壳内壁平面都比较大,有利于防止cpu的边角被散热器压坏,同时,可以减小cpu核心的外封装厚度,这样,可以极大的提高cpu核心的散热效果。
本案热源靠紧外壳内壁进行屏蔽或散热方法,简化了结构,减轻了重量、减小了体积、降低了成本,增加了可靠性,方便了携带,可省略屏蔽罩或散热器及其相关配件的人力开支,加快生产速度,提高产品的成功率和合格率。减小了热源所占主板上的面积和空间,有利于更加减小产品的体积。
本案对于屏蔽的作用是由于多层主板的大量使用,表面层和中间层的大面积接地,如主板上的热源能够靠近外壳内壁,那么,靠紧在主板与外壳之间的热源对外壳内部的电磁辐射干扰必然减小,如将热源设计固定在电路板的正反二而,那么,热源的相互干扰和对组件的干扰必然更小。
本案对于散热的作用是尽量的减小了导热行程,极大的加大了导热和散热面积,提高了散热效果,免掉了体积较大的散热器件,改变了彩色显示屏配套的电子产品尤其是电脑必须依靠散热器才能完成散热的观念。
本案散热结构在通常情况下免掉了有源散热器件,无电扇或电泵的机械运动,所以无共振危害、无磨损损耗、无电能损耗,增加了可靠性,对笔记本机型延长了电池的使用时间,减少了电池的废弃量,解决了有源散热器件噪音问题,净化了环境,有利于环保,在通常环境中完全可以排除有源散热器件的使用,改变了电脑必须依靠有源散热器件才能完成散热的观念。
§4.附图概述

图1是本案以便携机型为例的举例说明。
图2,图3,图4是本案以台式机型为例的举例说明。
图5是本案以便携机型或手掌机型为例的举例说明。
§5.结合实例和附图构件编号的详细描述实例1,图1.在主板10的下方有多个热源,无源导热管12的二个端部,分别用二个螺栓26(图中∵是为纵向分布,∴仅显示其中的一个,后个已被挡住),分别固定有二个有螺孔的导热体25,上导热体25具有屏蔽和热源功能,热源11的能量经导热管12导向外壳内壁13。为了使主板10上的多个热源能够共同靠紧,首先考虑最大的热源24与主板10的固定平面,如果热源24比较高大则可以设计直接与外壳内壁靠紧,而后考虑与其它热源的相互协调。在外壳上,有位置、高低、大小与热源27对应的凹凸槽28,主板10上每个热源的二端,分别固定了二个螺母29.(图中∵是为纵向分布,∴仅显示其中的一个,后个已被挡住),用外壳外侧二对并列的螺栓30穿过外壳孔,可将热源27靠紧在主板10与外壳内壁13之间,从而具抑制热源27的高频辐射干扰并具有散热功能。
所述无源导热管12,参《热工学》193页,高教出版社,导热管是指在金属、陶瓷、玻璃或其它材料的密封容器内部,装有以金属丝网、玻璃纤维或其它材料的具有毛细作用的吸液芯,吸液芯润湿着饱和的水、甲醇或其它的液体,依靠液体的受热气化而传递热量的导热体。它的导热系数是金属铜的许多倍,冷热二端的温差仅几℃。是指在金属密封容器内部,装有纯水、硅油或其它的液体,主要依靠液体或液体的气化热传递热量的导热体。
实例2.图2.与主板10左侧热源31散热表面靠紧的厚度9mm的L形导热板32,该导热板32的另一部位与外壳内壁13靠紧,该导热板32的二个部位,分别有二个与外壳孔和主板孔对应的螺孔,分别依靠二个螺栓33和另二个螺栓34予以固定。
实例3.图3.将用金属块35替代了厚度9mm的L形导热板32,在外壳的外侧固定了平板散热器36,其它与实例2相同。
实例4.图4.在外壳内壁固定了有螺孔的加厚导热板50和有螺孔的金属件52,螺栓51和螺栓53经弹性条54将主板10有COM插座55平面的背面的热源56和有导热体38的热源37压紧。本案还设计了在主板10与外壳内壁13之间的热源39依靠金属件52和螺栓53,靠紧在外壳内壁。本案还设计了热源48依靠螺栓58和加厚导热板50的压紧并且依靠有多个空的绝缘块49的依托,靠紧在外壳内壁13。
实例5.图4.已知主板10的显示卡42专用卡槽41都是设计在主板的中部位置,本案将显卡专用卡槽41设计在主板卡槽群组的最靠主板旁边的位置,显卡42上固定有热源图像处理器43和显存44,本案设计了热源43和热源44分别依靠二端的(图中∵是为纵向分布,∴仅显示其中的一个,后个已被挡住)固定在显卡42上的四个螺母,配合外壳外侧的螺栓47压紧,热源43和热源44经共用的弹性物体45,靠外壳屏蔽和散热。
实例6.图4.已知主板10上的热源和热源插座40完全是与COM插座55设计在共同平面的,为了能够实现热源靠紧外壳进行屏蔽和散热,可以将个别热源和热源插座40设计在主板10有COM插座55的平面的背面,改变热源插座40的高度,能够使热源39的散热表面与外壳内壁13靠紧。
实例7.图4.已知的立式外壳内侧都有固定主板的专用金属件,该金属件增加了外壳结构的复杂、重量、成本。本案依靠固定在立式外壳内壁13的导热板50和金属件52,将主板10固定在外壳内壁。
实例8.图5.目前越来越多且越来越小的便携机型电脑的出现,对无源散热已提出了更高的要求,由于其外壳的材料很薄较软,为了使热源37和热源56能够靠紧外壳内壁13进行屏蔽和散热,在电路板10的左侧固定了螺母57和螺母58,螺栓59和螺栓60经弹性条54穿过外壳孔,压紧了热源37和热源56。
实例9.将外壳先电镀30~50μm的铜,再电镀10~20μm的银。
为使散热效果更为理想,还可以在外壳内壁,经冲压或喷砂或打磨等方法制造出纹理,进行外壳的‘打毛’散热辅助。
为使散热效果更为理想,还可以在外壳内壁,经加热或化学等方法产生‘发黑’的散热辅助。
以上所述的组合应用,可作参考,而非限制。
权利要求
1.一种彩色显示屏配套的电子产品硬性电路板上的热源,用多种方式靠紧金属外壳内壁从而实现无源散热或屏蔽等有益效果,其特征最少包括热源的散热平面直接靠紧外壳内壁、或者,将热源的散热平面靠紧导热体,导热体又靠紧外壳内壁,并且,导热体导热方向的横截面的,方形导热体的宽度和厚度或圆形导热体的直径都是1~5mm或≥5mm。
2.根据权利要求1,所述热源的散热平面直接靠紧外壳内壁,其特征最少包括外壳上有位置、高低、大小与热源对应的凹凸槽、或者,外壳上有与热源对应的导热板。
3.根据权利要求1,所述导热体,可以用有弹性的橡胶或塑料制造成弹性导热体,可以在其内部添加细小的金属体,其弹性导热体的特征是弹性导热体的内部混合有直径或厚度<5mm的金属物。
4.根据权利要求1,热源的散热平面与各种外形的导热体与外壳内壁三者顺序靠紧的具体配置,最少包括将无源导热管的一个部位与热源的散热表面靠紧,无源导热管的另个部位与外壳内壁靠紧、或者,‘L’形导热体的一个部位与热源的散热表面靠紧,‘L’形导热体的另个部位与外壳内壁靠紧、或者,方形体的一个部位与热源的散热表面靠紧,方形体的另个部位与外壳内壁靠紧。
5.根据权利要求1,所述热源的散热平面靠紧外壳内壁,其台式机型电脑主板的特征最少包括将显卡专用卡槽设计在主板的最靠边的位置、或者,热源或热源的插座,设计在主板有COM插座的平面的背面。
6.根据权利要求1,所述热源的散热平面靠紧外壳内壁,其立式机型电脑的外壳特征最少包括外壳内壁有适合固定主板的构件。
7.根据权利要求1,为了使热源能够更好的靠紧外壳内壁进行屏蔽或散热,外壳的特征最少包括在外壳的表层电镀了铜或银或金。
8.根据权利要求1,所述热源的散热平面用多种方式靠紧外壳内壁,其方式最少包括对热源靠紧导热体或热源靠紧外壳内壁的部位,在电路板有热源的平面的背面或外壳外侧,设计有朝向热源部位和方向进行挤压的弹性条。
9.根据权利要求1,所述热源用多种方式靠紧金属外壳内壁从而实现无源散热或屏蔽,其彩色电视机或彩色显示器的外壳特征是采用了0.5~3.5mm厚的金属罩或金属外壳。
10.根据权利要求1~9全部,所述外壳,是指电脑的机箱或机柜或最少具有外壳作用的构件。
全文摘要
热源的散热平面与各种外形的导热体与外壳内壁三者顺序靠紧的具体配置,最少包括将无源导热管的一个部位与热源的散热表面靠紧,无源导热管的另个部位与外壳内壁靠紧、或者,‘L’形导热体的一个部位与热源的散热表面靠紧,‘L’形导热体的另个部位与外壳内壁靠紧、或者,方形体的一个部位与热源的散热表面靠紧,方形体的另个部位与外壳内壁靠紧。
文档编号H04N5/64GK1443000SQ0211270
公开日2003年9月17日 申请日期2002年3月1日 优先权日2002年3月1日
发明者王松 申请人:王松
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