专利名称：针对硬度和传热进行优化的内部框架的制作方法
技术领域：
本发明涉及消费电子设备，更具体地，涉及与消费电子设备的热结构设计相关的方法和装置。
背景技术：
就视觉观点来说，用户经常发现紧凑和圆滑设计的消费电子设备在美观上更吸引人。举例来说，既薄又轻的便携式电子设备设计通常受到消费者的欢迎。在一些薄的设备设计中，设备的一面几乎完全贡献给显示器的可视部分，而其它输入/输出部件被布置在设备的侧面和与显示器相对的背部。典型地，显示器由薄外壳包围，显示器驱动器、主逻辑板、电池和其它接口电路全部被封装在该薄外壳内。在前面描述的设备中，诸如处理器和显示器的部件以及其它内部部件会发热。为了保持设备中的电子部件的寿命以及为了用户的舒适，希望防止热点(thermal hot spot) 在外壳内或在外壳的表面上发展。当使用薄且紧凑的外壳时，存在用于在外壳内提供热传导路径或用于增加充当热沉的热物质(thermal mass)的最小可用空间量。还有，当设备的整体重量被最小化并且考虑到设备的可制造性时，不希望包括其唯一目的仅在于处理热问题的零件。基于以上观点，希望外壳部件在满足与采用薄且紧凑外壳的轻质便携式电子设备相关的重量、结构和封装限制的同时处理热问题。
发明内容
广义上说，本文公开的实施例描述了非常适用于消费电子设备(诸如膝上型电脑、手机、上网本电脑、便携式媒体播放器和平板电脑)的结构部件。特别地，本文描述了这样的结构部件，其处理与具有薄且紧凑外壳的轻质消费电子设备的设计相关的强度和热问题。本文还描述了用于形成这些结构部件的方法。在一个实施例中，消费电子设备可以是带有显示器的薄型便携式电子设备。该薄型便携式电子设备的部件的内部布置可以被看作是多个堆叠的层。堆叠的层可以与相对于设备厚度的特定高度相关。各种设备部件，诸如但不限于显示电路、CPU、扬声器、存储器、无线通信电路和电池，可以被布置和分布在堆叠的层上。堆叠的层中的一层可以是内部框架。内部框架可以耦接到薄型便携式电子设备的外部壳体。内部框架可以被构造用于为位于与内部框架相邻的层中的发热的部件提供热分配能力，诸如散热。进一步地，内部框架可以被用来增加设备的整体结构硬度。另外，内部框架可以被用作设备中所使用的其它设备部件(诸如显示器)的附接点。在一个实施例中，内部框架可以是由多层不同金属形成的内部金属框架。例如，内部金属框架可以包括位于两个外部层之间的中间层，所述中间层由第一金属形成，所述两个外部层由第二金属形成。第一金属和第二金属可分别根据它们的强度和/或热传导特性来选择。此外，每个层的厚度可以是不同的，以加强其强度或热特征。在一个实施例中，内部金属框架的不同金属层可以利用覆层处理(cladding process)而结合。在特定实施例中，用于中间层的第一金属可以主要根据其热传导特性来选择，使得中间层能够充当散热器，而用于两个外部层的第二金属可以主要被选择为提升内部金属框架的强度，从而改善设备的整体硬度。总的来说，第一金属和第二金属可以被选择为改进热传导特性、强度特性(例如，硬度)、环境特性(例如，抗腐蚀性)和美观特性(例如，设备的外观)中的一个或多个。举例来说，中间层可以由铜形成，这是根据其热特性来选择的， 而两个外部层可以由不锈钢形成，这是根据其强度特性来选择的。在另一个实施例中，用于两个外部层的第二金属可以被选择为使得每个外部层都能充当散热器，而用于中间层的第一金属则可以根据其强度特性来选择。当用于内部金属框架的中间层的第一金属主要根据其热特性来选择以便中间层能够充当散热器时，可以在内部金属框架的外部层中设置一个或多个孔。每个孔可以被定位为邻近设备内的发热部件。可以提供热桥，以便经由外部层中邻近发热部件的孔将与该发热部件相关联的表面热联接到内部金属框架的中间层。在特定实施例中，热桥可以由焊接材料或导热粘合带来形成。通过以下结合附图的详细描述，本发明的其它方面和优点将变得显而易见，其中附图以举例的方式图示了本发明的原理。
通过以下结合附图的详细描述，所描述的实施例将变得易于理解，其中类似的附图标记表示类似的结构元件，并且其中图IA示出了根据所描述的实施例的便携式电子设备的顶视图。图IB示出了根据所描述的实施例的便携式电子设备的底视图。图IC示出了根据所描述的实施例的便携式电子设备的框图。图ID示出了根据所描述的实施例的便携式电子设备的截面图。图2A和2B示出了根据所描述的实施例的内部框架的顶视图和底视图。图2C示出了根据所描述的实施例的内部框架的顶视图。图3A-3B示出了根据所描述的实施例的内部框架的截面图。图4A-4B示出了根据所描述的实施例，热联接到多个设备部件的内部框架的截面图。图5是根据所描述的实施例，制造带有内部框架的便携式电子设备的方法的流程图，其中所述内部框架被设计为具有特定的热结构特性。图6是根据所描述的实施例，被构造为媒体播放器的便携式电子设备的框图。
具体实施例方式在以下的详细说明中，提出了大量特定细节以提供对所描述的实施例所基于的概念的全面了解。然而对于本领域技术人员来说很明显，所描述的实施例可以无需一些或所有这些特定细节而实践。在另一些情况中，为人所熟知的过程步骤没有被详细描述以避免对基本概念的不必要的干扰。在薄且紧凑型便携式电子设备的热结构设计中，可以考虑的首要因素可以是与用户接口相关的部件的布置。在确定这些部件的外部布置以后，就可以考虑关于壳体设计的因素，诸如内部封装、重量、在预期操作条件下为保护设备所需的强度和硬度。然后，可以考虑热问题，诸如防止内部热点的发展。当综合考虑这些设计因素时，它们可能彼此影响。因此，设备的设计可能是一个反复的过程。作为对便携式设备的热结构设计过程的例示，从上文中所述的因素的角度来讨论设备设计。典型地，便携式设备可以包括显示器。显示器和输入机构通常可以设置在设备的一面上。如果希望，薄轮廓的壳体可以被规定为围绕和包封除用户可见的显示器部分之外的一切。与显示器相对的面可以主要是与壳体相关的结构，但是可以包括用于诸如照相机等其它输入设备的孔。沿着壳体的边缘，可以布置各种输入/输出机构，诸如音量开关、电源按钮、数据和功率连接器、音频插口等。壳体可以包括容纳输入/输出机构的孔。可以选择布置输入/ 输出机构的位置以增强在想要操作设备的条件下接口的可用性。例如，对于想要用单手操作的设备，诸如音频控制开关之类的输入机构可以布置在当设备被握在手掌中时手指容易操作的位置。此外，诸如音频插口之类的输出机构可以布置在不会妨碍握持设备的位置，诸如在设备的顶部边缘上。—旦布置了用户接口的部件，连接到便携式电子设备并允许便携式电子设备为了其预期功能而操作的设备部件可以被封装在外壳内部。内部设备部件的示例可以包括扬声器、麦克风、具有处理器和存储器的主逻辑板、非易失存储设备、数据和功率接口板、显示驱动器和电池。在内部设备部件的位置方面可以提供一定灵活性，只要部件之间所需的连接器能够有足够的空间。还有，可以采用诸如定制形状的PCB或电池之类的途径来使可用内部空间能够被有效利用。一旦用户接口已经被设计并且内部部件被封装在合适的紧凑壳体内，就可以考虑热问题了。许多内部部件产生热。为了防止热在某些区域累积并且可能损坏内部部件，可能需要机构在内部消散和传导热。这些设备的紧凑设计可能几乎没有给对流冷却(即，允许空气在设备中循环以散热)留下空间。因此，可能需要其它途径来处理内部冷却问题。解决冷却问题的一种途径可以是提供一个或多个被构造为从设备内不同的内部位置导走热和将热传导至设备内不同的内部位置的结构。除了被用于冷却以外，该结构还能用于加强设备的结构特性，诸如增加设备的整体硬度。在特定实施例中，描述了被设计为满足与便携式电子设备的设计和操作相关的热限制和结构限制的内部框架。内部框架可以被构造为传导和消散在外壳内产生的热。此外，内部框架可以被构造为增加设备的整体强度。下文参考图1A-5对这些内部框架的热结构设计和它们在便携式电子设备中的使用进行讨论。但是，本领域技术人员将容易地意识到本文参照这些附图所给出的详细描述只是为了解释目的，而不应理解为限制性的。具体地，参照图1A-1D，描述了便携式电子设备的整体构造。设备可以包括具备导热能力的内部框架，该内部框架被构造为满足与所讨论设备的设计和操作相关的热限制和结构限制。在图2A-2C中，示出和讨论了内部框架的各种实施例。参照图3A和;3B，描述了与内部框架相关的内部结构和材料。参照图4A、4B和图5讨论了内部框架与各种设备部件的耦接以及相关的制造方法。最后，参照图6描述了被构造为媒体播放器的便携式计算设备。
图IA和IB示出了根据所描述的实施例的便携式电子设备10的顶视图和底视图。 设备10可以包括围绕显示器104的壳体100。壳体100可以设计有相对薄的轮廓。壳体 100提供开口 108，显示器104设置在该开口 108中。玻璃盖106设置在显示器104之上。 玻璃盖106帮助密封开口 108。设备10可以包括与显示器相关联的触摸屏(未示出)。设备10的顶面区域的很大部分被显示器104占据。该部分根据需要可更小和更大。而且，用于显示器的部分可以根据设备而不同。在某些实施例中，设备10甚至可以不包括显示器。如前所述，显示器104可以是与设备10相关联的用户接口中的部件。服务于用户接口或设备10的整体操作的其它设备部件分布在设备10的壳体100上的不同位置。这些部件的布置可能影响内部封装，并且因此影响设备内的发热部件的位置。作为设备部件的外部布置的一个示例，输入按钮114位于前表面上。在一个实施例中，输入按钮114可以被用来接收指示想让设备返回某特定状态(诸如“主界面(home)” 状态)的输入。音量开关112可以位于壳体100的一侧上，该音量开关可被用来调节与在设备上实施的各种音频应用相关的音量。电源开关110位于设备10的顶侧上，音频插口和用于数据/功率连接器的开口位于壳体100的与顶侧相对的底侧上。壳体100的底侧包括孔。照相机的镜头115可以设置在孔中。图IC示出了设备10的框图。显示器104、电池132、触摸屏122、无线通信接口 126、显示控制器120和音频部件124(例如，扬声器)均可以耦接到主逻辑板(MLB)105。设备10可以包括诸如Sim卡、麦克风和非易失性存储器等其它部件(未示出)，并且不限于图 IC中所示的部件。MLB 105可以包括处理器和存储器。处理器和存储器能够执行各种编程指令以允许设备实现各种功能。如上所述的用户接口可以被认为是允许用户选择和调整设备10上可用的各种功能。在特定实施例中，这些功能可以作为存储在设备上的用户可选择的应用程序而被提供。图ID示出了根据所描述的实施例的便携式电子设备10的截面图。外壳可以由顶玻璃106和壳体100构成。可以有其它外壳构造并且所描述的实施例不限于该示例。如图 ID中所示，壳体100可以提供由顶玻璃106覆盖的空腔。壳体100可以包括外表面和内部面，内表面的内部轮廓117可以与壳体100的外部轮廓不同。在外壳(诸如包括顶玻璃106和壳体100的外壳)内封装有各种内部设备部件， 诸如与用户接口相关联的、使设备10能够为其预期功能而工作的设备部件。为了讨论的目的，可以考虑将内部设备部件布置在多个堆叠的层中。堆叠的层中每一层的高度可以相对于设备的整体厚度136而规定。例如，顶玻璃106的中点(middle)的高度可以被规定为整体厚度136的第一分数(first fraction)，而电池132的高度可以被规定为整体厚度136 的第二分数。显示器104的显示屏可以位于顶玻璃106的直接下方。在一个实施例中，显示屏及其相关的显示驱动器电路可以被封装在一起作为显示器104的一部分。设备电路130(诸如主逻辑板或与其它部件相关联的电路)和为设备10供电的电池132可以位于显示器104 之下。如上所述且如图ID所示，内部部件可能被紧密封装从而几乎没有为允许经由空气循环为发热的内部部件实现有效冷却的路径留下空间。另一种可以结合或替代对流空气冷却来使用的处理内部热问题的途径是将导热材料邻近热源放置。导热材料可以吸收热并且将热从诸如发热的内部设备部件之类的内部热源导走，以降低在设备操作期间热源附近的温度。在一个实施例中，导热材料可以结合到与设备10相关联的内部结构中，诸如内部框架140中。内部框架140(将参照如下附图进行更详细的描述)可以被构造为将热从一个或多个设备部件导走并且增加设备的整体强度。例如，内部框架140可以被构造为增加设备10的整体硬度，诸如抵抗壳体100所经受的弯曲力矩的能力。在图ID中，内部框架140位于显示器104之下和设备电路130之上的某一高度处。 内部框架140可以被设置在该位置处以将显示电路所产生的热吸走。另外，与设备电路130 相关的一个或多个热源可以被定位为邻近内部框架140，以允许来自这些部件的热被传导到内部框架140内部并且从热源被导走。其它封装构造是可能的。因此，在其它实施例中，内部框架140可以相对于设备的整体厚度136位于不同的高度处，并且还可以被定位为邻近不同的设备部件。此外，诸如设备10的设备可以包括多个诸如框架140的框架，并且所描述的实施例不限于使用单个内部框架140。在一个实施例中，内部框架140可以被用作其它设备部件的附接点。例如，内部框架140可以经由紧固件或使用接合剂而附着到壳体100上的安装表面(诸如13 和134b)。 然后，诸如显示器104的其它设备部件可以耦接到内部框架140而不是直接耦接到壳体 100。将显示器104经由内部框架140耦接到壳体的一个优点是，显示器可以在某种程度上与和壳体100相关的弯曲力矩隔离，即，在壳体上产生的弯曲力矩可以消散到内部框架140 中。将显示器104与和壳体100相关的弯曲力矩隔离可以防止发生对显示器104的损坏， 诸如破裂。图2A和2B示出了根据所描述的实施例的内部框架140的顶部14 和底部142b 的视图。在一个实施例中，内部框架可以由多层的片材形成，诸如包括多个金属层的片材 (见图3A和:3B，其示出了包括其不同层的内部框架140的截面)。在特定实施例中，内部框架140可以通过使第一材料的中间层夹在第二材料的两个外部层之间而形成。用于中间层和外部层的材料可以根据它们的热特性(诸如导热性)和/或强度特性来选择。在一个实施例中，用于中间层的第一材料可以主要根据其热特性来选择，而用于外部层的第二材料可以主要根据其强度特性来选择。举例来说，铜的中间层可以夹在两层不锈钢(例如Iconel )之间。铜的导热性是Iconel 的大约25倍，而不锈钢远比铜更能抗弯曲，铜可能相当柔软。在一个实施例中，中间层可以占内部框架厚度的大约50%，而外部层的每一层可以占内部框架厚度的大约25%。当中间层是铜而外部层是不锈钢时，这种构造保留了仅由不锈钢制成的同样厚度的内部框架的硬度的大约94%。其它材料组合是可能的，而且在此所述的实施例不限于铜和不锈钢的组合。例如， 也可以采用其它金属组合，诸如铝和不锈钢。此外，非金属和金属材料或不同类型的非金属材料可以组合以形成诸如内部框架140的内部框架。在特定实施例中，铜层夹在两个不锈钢层之间的内部框架(诸如内部框架140)可以利用覆层处理形成。在覆层处理的一种实现中，可以在高压下将一片铜压在两片不锈钢之间以使这些片材结合。举例来说，作为覆层处理的一部分，可以利用高压在两个辊之间挤压片材。经由覆层处理形成的片材可以被切割以形成如图所示的内部框架140。在冶金学中，覆层(cladding)是将不同的金属结合在一起。这是一种不同于焊接或粘合的将金属紧固在一起的方法。覆层通常可以通过利用模具挤压两种金属以及在高压下将片材压紧或滚压在一起。覆层处理通过“冶金学方法”将金属结合在一起，产生出能够被退火、滚轧和切开的连续条带，以满足非常精确的电学、热学和/或机械方面的终端需求。在一个或两个基底金属表面上可以提供具有贵金属或非贵金属组合的覆层镶嵌或覆总的来说，覆层可以指一个沉积过程，在该沉积过程中，一种金属被涂敷以另一种金属，或者是基底材料(其可以是非金属的)被涂敷以另一种金属。在一些覆层处理中，金属可以被熔化到基底上，例如通过激光覆层处理。因而，此处描述的实施例不限于金属片材在高压下例如通过辊而结合在一起的覆层处理。对于诸如140的内部框架，其中中间导热层被夹在具有低得多的导热性的两个外部层之间，外部层可以包括一个或多个孔，所述一个或多个孔露出中间导热层。可以设置孔以允许在中间导热层和发热部件之间形成更好的热联接。在特定实施例中，发热部件的表面可以经由焊接材料或导热带热联接到中间导热层。双面导热带经常被用于将热沉结合到计算机应用中诸如处理器之类的部件。在此处所述的实施例中，双面导热带或焊接材料可以被用于将发热部件的表面接合到并从而热联接到内部框架140。在内部框架140上，孔的位置可以被选择为靠近便携式设备内的发热部件。多个孔150a-f被示出在内部框架140的顶部14 和底部142b中。如图所示，对于内部框架 140的顶部14 和底部142b，孔的位置可以不同。如在图2A和2B中所示，在顶部14 上的孔位置不同于在底部142b上的孔位置。此外，在内部框架140的顶部14 上有比在底部142b上更多的孔。总体来说，在内部框架140的外部层中的孔的位置可以根据每个设备所用的发热部件以及为每个设备所选择的内部封装方案而在不同设备之间有所变化。在一个实施例中，孔可以只位于内部框架的一面上，例如只在顶面或底面上。在另一个实施例中，外部层可以是导热的并且中间层可以提供强度，例如不锈钢层夹在两个铜层之间。在该示例中，外部层中的孔对于热联接的目的而言是不必要的，因为发热源的表面可以直接接合到导热的外部层。图2C示出了根据所描述的实施例的内部框架160的顶视图。在一个实施例中，内部框架160可以包括一个或多个完全穿过内部框架160的孔，诸如孔162。这一个或多个孔可以被用于放置部件，诸如穿过内部框架160的连接器。另外，可以设置完全穿过框架160 的孔以将内部框架160紧固到另一个部件，诸如参照图1A、1B和ID描述的设备壳体100。如上参照图2A和2B所述的，内部框架160可以在其外部层中包括一个或多个暴露固体中间层的孔。在一个实施例中，孔可以填充以与用于中间层的材料相同或不同的材料。孔150a是填充了的孔的一个示例。在另一个实施例中，孔可以不被填充，并因此在设置孔的地方有可能存在轻微的凹陷或空腔以暴露出中间导热层。孔164是在内部框架160 的外部层中形成空腔的孔的一个示例。在一个实施例中，可以设有诸如166的凸起的热连接器。凸起的热连接器166可以由诸如铜的导热材料形成。凸起的热连接器166可以用于将位于内部框架160之上某个高度处的热源热联接到内部框架的导热层，例如中间层。当发热部件位于凸起的热连接器上方一定距离处时可以使用该热连接器，其中该距离太大而不能利用直接焊接来提供热联接。在一个实施例中，凸起的热连接器166可以经由诸如168的外部隔热层而绝热。在特定实施例中，凸起的热连接器166可以在其形成之后耦接到内部框架160。例如，凸起的热连接器166可以焊接或粘牢到内部框架160上。在一个实施例中，当在外部层中设置孔以暴露导热中间层时，凸起的热连接器166可以设置在这些位置之一处，以经由连接器将发热设备部件的表面热联接到设备框架的中间层。以这种方式安放的凸起的热连接器的示例在参照图4B时也有描述。图3A-;3B示出了内部框架的截面图，例如能被用于诸如150或160(参照图2A-2C 描述了内部框架150和160)的内部框架中的截面。在图3A中，示出了包括三层的截面。这三层包括外部层170a和170b以及布置在这两个外部层之间的中间层172。中间层和外部层中的每一个的厚度可以改变。在一个实施例中，各个外部层的厚度可以大致相同。在另一个实施例中，各个外部层的厚度可以不同。中间层的厚度可以相同于或不同于两个外部层中的每一个的厚度。在特定实施例中，两个外部层中的每一个的厚度大致相同，而两个外部层的组合厚度大致等于中间层的厚度。每层的厚度可以改变以调整内部框架的强度、重量和/或热特性。举例来说，不锈钢层可以造得较厚以增加内部框架的整体强度。在另一个示例中，铜层可以造得较厚以增加内部框架的热物质。第一孔171a可以设置在顶外部层170a中，而第二孔171b可以设置在底外部层 170b中。顶外部层170a中的孔171a被示出为未被填充，从而邻近孔形成小空腔。在外部层170b中的孔171b被示出为填充有与中间层相同的材料。在下文中将描述填充诸如171b 的孔的一些方法。在一个实施例中，孔171b可以在覆层处理过程中被完全地或部分地被填充。例如，外部层和中间层可以被充分地挤压在一起，使得中间层的一部分伸到孔中。在另一个实施例中，孔可以在覆层处理之后被填充。孔可以被填充以与中间层的材料相同或不同的材料。例如，由孔形成的空腔可以被填充以焊接材料，设置所述焊接材料是为了将中间层172 热联接到发热部件的表面。作为另一个示例，内部框架可以浸入另一种材料中，以填充一个或多个孔。图IBB示出了可以被用于内部框架的截面的另一个实施例。在该实施例中，中间层 172被夹在两个外部层170a和170b之间。但是，中间层172的一部分在某种程度上与中间层的另一部分热隔离。热隔离由从顶层170a延伸到170b的材料173图示出。在一些实施例中，可能希望减少在内部框架的一部分与内部框架的另一部分之间的传热率。这可以通过在导热中间层的两个部分之间放置具有较低导热性的材料来实现。 例如，中间层172可以由两个或更多个单独的材料条组成，所述材料条被夹在包括外部层的片材之间。在覆层处理过程中，在材料条之间的空隙中，外部层可以被挤压在一起以将顶层和底层相连，并且提供在中间层172的部分之间的减小的传热率。如上面所述的类似处理可以被用于热联接两个层。例如，在图3B中，如果顶层是导热材料，诸如铜，而中间层是较不导热的材料，诸如由单独的条形成的不锈钢，则在覆层处理期间，顶部铜层和底部铜层可以通过不锈钢条中的空隙而被挤压在一起，以便热联接顶部铜层和底部铜层。
图4A-4B示出了根据所描述的实施例，热联接到多个设备部件的内部框架的截面图。由箭头表示热传输进入中间层的典型方向。在图4A中，不同的设备部件被示出为联接到图3A中所示的内部框架的截面。在该示例中，内部框架的中间层172可以由导热材料形成，诸如铜，而外部层可以由比铜强度大的材料形成，诸如不锈钢。可以在外部层中设置孔以露出中间层，以便允许在中间层和邻近每个孔的发热部件的表面之间形成更好的热联接。在图4A中，控制器电路186可以位于顶层170a上方。例如，控制器电路186可以是显示电路，如参照图ID所描述的那样。PCB180可以位于内部框架下方。PCB 180可以包括多个部件，诸如18 和182b。在一个实施例中，PCB可以是包括处理器和存储器的主逻辑板。在外部层170a中的孔171a可以位于与控制器电路186相关的高热区域188之下。孔171a未填充。诸如焊接材料之类的热桥184b可以用于在设备电路186的表面和中间层172之间提供热联接。可能希望使用热桥，因为高热区域和热桥之间的空气间隙可以充当隔热体以防止热被传导到中间层中。留出可以放置热桥的空腔可以允许控制器电路被放置得更靠近内部框架，因为内部框架和控制器电路的表面之间不需要另外的空间以用于热桥。在操作期间，在高热区域188中产生的热可以被传导到中间层172内，并且从高热区域188导走。因此，邻近高热区域的温度可以经由内部框架而被降低。在外部层170b中的孔171b被填充。在PCB部件182a的表面和中间层172之间设置热桥18如。因为孔171b被填充并且不提供热桥可以位于其中的空腔，热桥18 可能增大PCB部件18 和内部框架之间的空间。在一个实施例中，热桥18 可以是导热粘合剂，诸如双面粘合带。当热桥18 被用在诸如171b的孔附近时，热桥18 可以大于或小于孔的面积。 在图4A中的示例中，热桥被示出为大于孔171b。热桥(诸如184a)的面积可以被选择为确保在设备的操作期间保持适当的接合。如图4A中所示，只有PCB的某些部件(诸如产生最多热的部件)可能热联接到内部框架，而产生较少热的部件不热联接到内部框架。为了图示这一点，PCB部件18 被示出为热联接到内部框架，而PCB部件182b未被示出为热联接到内部框架。根据特定板的设计及其相关联的部件的数量，与板相关联的一个或多个部件可以热联接到内部框架。在图4B中，示出了热联接到内部框架的设备部件的截面图。在图4B中图示的截面中，内部框架的顶层170a包括暴露导热中间层172的两个孔。底层170b在该截面中不包括任何孔。在顶层170a上，邻近热桥194的一个孔被填充而邻近热桥196的另一个孔没有被填充。包括PCB部件192的PCB 190位于内部框架之上。不与PCB190相关联的另一个设备部件195被示出为位于PCB 190之上。PCB板被定向为使得PCB部件的发热表面面向内部框架。当采用导热内部框架时， 诸如PCB的其它内部部件的朝向/位置可以被调整以使得与发热部件相关的表面可以热联接到内部框架。此外，想要有助于PCB上的设备部件和内部框架之间的热联接的愿望也可以成为PCB设计中的一个因素，即，设备部件可以被布置在PCB上，使得容易实现热联接。在图4B中，PCB部件192 (其为发热部件)的表面被示出为经由热桥194热联接到内部框架的中间层172。另外，部件195(其也是发热部件)的表面被示出为经由热连接器198连接到内部框架的中间层172。热连接器198经由热桥196耦接到中间层172和设备部件195的表面。如上面参照图2C所述的，热连接器198可以包括包围导热芯的外部隔热层。在该示例中，热连接器198被示出为在PCB190的水平面上方延伸以到达发热部件195。图5是根据所描述的实施例、制造具有内部框架的便携式电子设备的方法200的流程图，其中所述内部框架被设计为具有特定热结构特性。在202，可以构造包括多个材料层的内部框架。构造过程可能涉及选择层的数量、每个层的厚度、以及所期望的每个层的强度和热特性。所期望的每个层的强度和热特性可能影响每个层所选的材料。在实施例中，由于其热特性而选择的层被夹在两个外部层之间，这两个外部层被选择用于增加内部框架的强度，可以在外部层中构造一个或多个孔。可以提供这些孔以允许在内部框架的中间层和内部设备部件的发热表面之间形成更好的热联接。在202，可以确定这些孔的布置。在204中，可以形成具有所选择的孔位置、热特性和强度特性的内部框架。在一个实施例中，内部框架可以利用覆层处理形成。在206，在电子设备的装配过程中，与电子设备内的发热部件相关联的表面可以热联接到内部框架。在208，内部框架可以机械联接到电子设备的壳体。在210，一个或多个设备部件可以机械联接到内部框架。在一些实施例中，诸如显示器之类的设备部件可以机械联接并且热联接到内部框架。在其它一些实施例中，设备部件可以机械联接到内部框架但不热联接到内部框架。在又一些实施例中，设备部件可以热联接到内部框架并且经由其它结构部件机械固定到壳体。在特定实施例中，便携式计算设备可以利用计算机辅助制造和装配过程来装配。 计算机辅助制造和装配过程可能涉及多个设备(诸如在装配线结构中配置的多个设备)的使用。例如，计算机辅助机器可以被配置为通过在覆层处理之后去除材料或者通过在覆层处理之前在片材中形成孔，而在不同位置形成孔。作为另一个示例，机器人设备可以被配置为诸如通过焊接工艺将发热部件热联接到内部框架。图6是根据所描述的实施例的媒体播放器300的框图。媒体播放器300包括处理器302，其属于用于控制媒体播放器300的全部操作的微处理器或控制器。媒体播放器300 在文件系统304和高速缓存(cache) 306中存储关于媒体项的媒体数据。典型地，文件系统 304是存储磁盘或多个盘。典型地，文件系统为媒体播放器300提供大容量存储能力。但是，由于对文件系统304的访问时间相对较慢，媒体播放器300还包括高速缓存306。高速缓存306例如是由半导体存储器提供的随机访问存储器(RAM)。对高速缓存306的相对访问时间大大短于对文件系统304的访问时间。然而高速缓存306不具有文件系统304的大存储容量。此外，文件系统304当激活时会比高速缓存306消耗更多功率。当媒体播放器300 是由电池(未示出)供电的便携式媒体播放器时，功率消耗尤其重要。媒体播放器300还包括用户输入设备308，其允许媒体播放器300的用户与媒体播放器300交互。例如，用户输入设备308可以采取多种形式，诸如按钮、小键盘、转盘等。另外，媒体播放器300包括显示器310 (屏幕显示器)，显示器可以由处理器302控制以向用户显示信息。数据总线311可以有助于至少在文件系统304、高速缓存306、处理器302和编解码器(CODEC) 312之间的数据传输。在一个实施例中，媒体播放器300用于在文件系统304中存储多个媒体项(例如歌曲)。当用户想要媒体播放器播放特定媒体项时，可用媒体项的列表会显示在显示器310 上。随后，利用用户输入设备308，用户可以选择可用媒体项之一。在接收到对特定媒体项的选择后，处理器302将特定媒体项的媒体数据(例如，音频文件)提供给编码器/解码器 (编解码器)312。编解码器312然后产生用于扬声器314的模拟输出信号。扬声器314可以是媒体播放器300内部的或媒体播放器300外部的扬声器。例如，连接到媒体播放器300 的头戴式耳机或耳机被认为是外部扬声器。所述实施例的各个方面、实施例、实施方式或特征可以被单独使用或以任意组合使用。所述实施例的各个方面可以通过软件、硬件或者硬件和软件的组合执行。所述实施例还可以体现为计算机可读介质上用于控制制造操作的计算机可读代码、或者计算机可读介质上用于控制生产线的计算机可读代码。计算机可读介质是任何可以存储数据的数据存储设备，所述数据可以在随后由计算机系统读取。计算机可读介质的示例包括只读存储器、 随机访问存储器、CD-R0M、DVD、磁带和光学数据存储设备。计算机可读介质还可以被分布在联网的计算机系统上，以便计算机可读代码以分布方式存储和执行。本发明的许多特征和优点从书面说明中显而易见，因此所附权利要求意图覆盖所有这些本发明的特征和优点。此外，由于对于本领域技术人员来说很容易进行大量修改和变化，所以本发明不应该限于所图示和描述的精确结构和操作。因此，所有适当的变型和等价物可以认为落入本发明的范围内。
权利要求
1.一种用于便携式计算设备的热结构部件，包括内部金属框架，所述内部金属框架由至少两种不同金属形成，其中所述至少两种不同金属被布置成多个层，所述内部金属框架包括两个外部金属层，所述两个外部金属层由第一金属形成并且被构造为给所述内部金属框架增加结构硬度；和中间金属层，所述中间金属层被设置在所述两个外部金属层之间，由导热性大于第一金属的第二金属形成，所述中间金属层被构造为传导由便携式计算设备中的发热部件产生的热以使其在所述内部金属框架的中间金属层内散开，其中所述两个外部金属层和所述中间金属层经由覆层处理而结合，其中所述两个外部金属层包括一个或多个孔，所述孔用于允许热桥将所述中间金属层热联接到所述发热部件的表面。
2.根据权利要求1所述的热结构部件，其中第一金属是不锈钢，而第二金属是铜。
3.根据权利要求1所述的热结构部件，其中所述一个或多个孔由导热材料填充。
4.根据权利要求3所述的热结构部件，其中所述导热材料是第二金属。
5.根据权利要求1所述的热结构部件，其中所述两个外部金属层由不锈钢形成，而所述中间金属层由铜形成，其中每个外部金属层的厚度是所述内部金属框架的厚度的大约 25%，而中间金属层的厚度是所述内部金属框架的厚度的大约50%。
6.一种便携式电子设备，包括具有厚度的壳体；多个布置在所述壳体内部相对于所述壳体的厚度的不同高度处的设备部件；主要设置在相对于所述壳体的厚度的一个高度处的内部框架，所述内部框架耦接到所述壳体，并且由至少两种不同材料形成，其中所述至少两种不同材料被布置成多个层，所述内部框架包括两个外部层，所述两个外部层由第一材料形成并且被构造为增加所述便携式电子设备的结构硬度；和中间层，所述中间层被设置在所述两个外部层之间，由导热性大于第一材料的第二材料形成，所述中间层被构造为传导由所述多个设备部件产生的热以使其在所述内部框架的中间层内散开，其中所述两个外部层包括多个孔，每个孔暴露所述中间层的一部分；以及多个热桥，每一个热桥被构造为将与所述多个设备部件之一相关联的发热表面经由所述多个孔中邻近该发热表面的一个孔而热联接到所述中间层。
7.根据权利要求6所述的便携式电子设备，其中所述两个外部层由第一金属形成，而所述中间层由第二金属形成。
8.根据权利要求7所述的便携式电子设备，其中所述两个外部层和所述中间层经由覆层处理而结合。
9.根据权利要求8所述的便携式电子设备，其中所述中间层的一部分在所述覆层处理的过程中被挤入每个所述孔中。
10.根据权利要求6所述的便携式电子设备，其中所述多个孔仅仅位于所述两个外部层之一中。
11.一种便携式电子设备，包括 具有厚度的壳体；多个布置在所述壳体内部相对于所述壳体的厚度的不同高度处的设备部件； 主要设置在相对于所述壳体的厚度的一个高度处的内部金属框架，所述内部金属框架耦接到所述壳体；通过附接到所述内部金属框架而固定在所述壳体内的显示器； 其中所述内部金属框架包括两个外部金属层，所述两个外部金属层由第一金属形成并且被构造为给所述便携式电子设备增加结构硬度；和中间金属层，所述中间金属层被设置在所述两个外部金属层之间，由导热性大于第一金属的第二金属形成，所述中间金属层被构造为传导至少由发热部件产生的热以使其在所述内部金属框架的中间金属层内散开，其中所述两个外部金属层和所述中间金属层经由覆层处理而结合；被构造为热联接所述发热部件的表面和所述内部金属框架的热桥。
12.根据权利要求11所述的便携式电子设备，其中所述发热部件的表面与显示器、主逻辑板和照相机之一相关联。
13.根据权利要求11所述的便携式电子设备，其中所述内部金属框架的形状近似为平面片状。
14.根据权利要求11所述的便携式电子设备，其中第二金属的导热性至少是第一金属的导热性的10倍。
15.根据权利要求11所述的便携式电子设备，其中所述两个外部金属层的组合厚度与所述中间金属层的厚度大致相等。
16.根据权利要求11所述的便携式电子设备，其中所述内部金属框架包括一个或多个孔。
17.—种制造便携式计算设备的方法，包括 选择用于内部框架的两个外部层的第一材料；选择用于内部框架的中间层的第二材料，其中所述第二材料比第一材料具有更高的导执性.y 、 J—L.，经由覆层处理将一片第二材料与两片第一材料结合，以形成所述内部框架的所述两个外部层和所述中间层；从所述外部层之一去除材料以形成暴露所述中间层的孔；并且在所述便携式计算设备中安装所述内部框架，其中所述两个外部层增加了所述便携式计算设备的结构硬度，并且发热部件经由所述孔热联接到所述中间层。
18.根据权利要求17所述的方法，其中在所述覆层处理之后，所述孔由导热材料填充。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述导热材料是所述第二材料。
20.根据权利要求17所述的方法，其中在所述覆层处理之前从所述外部层之一去除材料以形成暴露所述中间层的孔。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述中间层的一部分在所述覆层处理的过程中挤入所述孔中，以填充或部分填充所述孔。
22.根据权利要求17所述的方法，还包括确定孔图案，所述孔图案包括在所述两个外部层中的多个孔位置。
23.一种在计算机辅助制造工艺中使用的方法，包括在第一材料的第一片材或第二片材中形成一个或多个孔，其中第二材料的第三片材被夹在第一片材和第二金属片材之间并且经由覆层处理与第一片材和第二片材结合，所述第二材料比第一材料具有更高的导热性；切割所结合的第一、第二和第三片材以形成用于便携式计算设备的内部框架； 将一个或多个发热部件经由形成在第一片材或第二片材中的一个或多个孔而热联接到第三片材；和将所述内部框架安装在所述便携式计算设备中。
24.根据权利要求23所述的方法，其中所述第一材料是不锈钢，而所述第二材料是铜。
25.根据权利要求23所述的方法，其中所述一个或多个孔是在所述覆层处理之后形成的。
26.一种在计算机辅助制造工艺中使用的装置，包括用于在第一材料的第一片材或第二片材中形成一个或多个孔的部件，其中第二材料的第三片材被夹在第一片材和第二金属片材之间并且经由覆层处理与第一片材和第二片材结合，所述第二材料比第一材料具有更高的导热性；用于切割所结合的第一、第二和第三片材以形成用于便携式计算设备的内部框架的部件；用于将一个或多个发热部件经由形成在第一片材或第二片材中的一个或多个孔而热联接到第三片材的部件；和用于将所述内部框架安装在所述便携式计算设备中的部件。
27.根据权利要求沈所述的装置，其中所述第一材料是不锈钢，而所述第二材料是铜。
28.根据权利要求沈所述的装置，其中所述一个或多个孔是在所述覆层处理之后形成的。
全文摘要
本公开涉及针对硬度和传热进行优化的内部框架。描述了具有显示器的薄型便携式电子设备。电子设备的部件可以布置在外部壳体内的堆叠的层中，其中堆叠的层中的每个层位于相对于设备厚度的不同高度处。堆叠的层中的一层可以是内部金属框架。内部金属框架可以被构造作为位于邻近该内部框架的层中的发热部件的散热器。而且，内部金属框架可以被构造为增加设备的整体结构硬度。此外，内部金属框架可以被构造为为诸如显示器等设备部件提供附接点，从而设备部件可以经由内部金属框架而耦接到外部壳体。
文档编号H05K7/20GK102438423SQ20111023910
公开日2012年5月2日 申请日期2011年8月19日 优先权日2010年8月19日
发明者A·米特尔曼, A-K·施德莱特斯基, F·R·罗斯科普夫, P·M·霍布森 申请人:苹果公司