用于笔记本电脑的散热元件和冷却系统以及制造散热元件的方法与流程

本发明大体上涉及冷却系统领域，更具体地，涉及用于笔记本电脑冷却系统的散热元件、用于笔记本电脑的冷却系统以及制造用于笔记本电脑冷却系统的散热元件的方法。

背景技术：

1、随着技术的进步，笔记本电脑等计算设备在功能和输出生成方面变得更加先进。目前的笔记本电脑功率有所提高，因此笔记本电脑中(尤其是游戏笔记本电脑中)的中央处理单元(central processing unit，cpu)和/或图形处理单元(graphics processingunit，gpu)的发热量增加。但是，笔记本电脑或平板计算设备的空间存在限制，因此，为笔记本电脑(或其它便携式小型计算设备，如平板计算设备)生产高效和用户友好(即，噪声低、重量低、无主动维护)的冷却系统成为一项具有挑战性的任务。

2、传统上，在笔记本电脑液体冷却系统中，产生的热量(来自cpu和/或gpu)从笔记本电脑的桌面后盖表面消散。此外，存在充满液体的闭合环路，该液体作为载体工作。环路由位于笔记本电脑的键盘部分的冷板组成。冷板连接到发热单元(cpu和/或gpu)上，并借助冷板内部的冷却液吸收热量。加热液体使用微泵泵送到位于笔记本电脑的桌面部分中的其它(即第二)冷板上。第二冷板连接到笔记本电脑的金属后盖。因此，第二冷板将热量散发到环境中，从而冷却通过桌面部分中的散热冷板的液体。因此，液体返回到冷却的键盘部分，并准备再次吸收来自热源的热量，从而使冷却系统的环路闭合。

3、但是，由于桌面部分中可用于散热冷板的空间有限(例如仅一百微米的间隙)，所以存在与上述已知的液体冷却方案关联的问题。在给定的限制边界内，需要在散热冷板的压力损失与热效率之间取得平衡。热效率是指沿桌面后盖的温度分布，在给定的边界内尽可能均匀。换句话说，进入散热冷板的热液体必须能够冷却到最低可能温度，即环境空气的温度，之后移动回笔记本电脑的键盘部分内的冷板。否则，当返回到吸热冷板时，温度相对较高(即，高于环境温度水平)的冷却液在接收来自cpu和/或gpu的过量热量时被加热，并与先前的循环周期相比，以升高的温度进入桌面部分中的散热冷板。因此，这种冷却系统的稳态温度逐渐设置在比高热效率设计时可能设置的温度水平更高的水平。

4、此外，在一些系统中，桌面后盖可以由铝制成，铝的导热水平可以为例如200w/mk。在这种系统中，桌面后盖可以有效地成为液体冷却系统的一部分。但是，为了减轻笔记本电脑的重量，可能会减轻冷却系统的重量。因此，使用密度更低的材料，如al-mg合金。但是，合金的导热系数降至100w/mk以下。此外，这种al-mg合金的板很薄(即，小于1mm厚度)，因此与由铝制成的后盖的情况相比，热扩散能力下降。

5、一些传统的技术使用u形散热器或蛇形散热器。u形或蛇形设计在通道狭窄和有多匝流动的情况下会导致压力损失增加。在一些传统技术中，散热冷板是通过扩大液体(冷板壁)与桌面的金属后盖之间的接触面积来设计的。但是，在一些情况下，可能存在液体速度低(甚至接近零)的区域，导致尖区域中的热传递有限。

6、此外，在一些情况下，机械设计不当的散热器可能缺乏抵抗内部压力变化的机械强度，并且可能根据环路的内部压力与环境压力水平的关系膨胀或收缩。这进一步导致冷板与桌面的金属后盖之间的热接触损失，并降低整个冷却环路的整体热效率。因此，在传统的液体冷却系统中存在热效率降低和损失增加的技术问题。

7、因此，根据上述讨论，需要克服与笔记本电脑的传统冷却关联的上述缺点。

技术实现思路

1、本发明寻求提供一种用于笔记本电脑冷却系统的散热元件、用于笔记本电脑的冷却系统以及制造用于笔记本电脑冷却系统的散热元件的方法。本发明寻求提供一种解决传统冷却系统中热效率降低和压力损失增加的现有问题的方案。本发明的目的是提供一种方案，该方案至少部分克服了现有技术中遇到的问题，并提供改进的冷却系统，与传统冷却系统相比，该冷却系统提高了热效率和机械强度并提供受控的压力损失。

2、本发明的目的是通过所附独立权利要求中提供的方案实现的。在从属权利要求中进一步定义本发明的有利实现方式。

3、在一个方面中，本发明提供了一种用于笔记本电脑冷却系统的散热元件，包括：入口，布置在所述笔记本电脑的屏幕部分的下角中，并用于接收加热流体；出口，布置在所述屏幕部分的相对下角中以返回冷却流体；上升部分，布置成将所述流体从所述入口携带到所述屏幕部分的顶角；下降部分，布置成将所述流体从所述上升部分携带到所述出口。

4、本发明的散热元件提高了热性能，即用于吸收笔记本电脑热量的流体被冷却到环境温度水平。因此，与传统的散热元件相比，没有具有相对较高温度(即，高于环境温度水平)的流体返回用于吸热。因此，散热元件提高了冷却性能和/或提高了冷却效率。有益的是，本发明的散热元件提供均匀的热量分布，即，来自流体的热量在整个屏幕部分均匀地扩散。

5、在一种实现方式中，所述上升部分布置成沿着从所述入口到所述屏幕部分的所述相对顶角的基本上对角线路径。

6、通过基本上对角线路径，流体的热量由屏幕部分消散。屏幕部分沿着基本上对角线路径均匀地加热，即，使来自加热流体的热量均匀扩散。

7、在另一种实现方式中，所述下降部分布置成沿着从所述上升部分到所述出口的基本上垂直路径。

8、因此，在流体出去进行吸热之前，在基本上垂直路径中流动的流体被冷却到环境温度水平。因此，热性能得到提高。

9、在另一种实现方式中，所述散热元件被形成为覆盖小于所述笔记本电脑的所述屏幕部分的总面积的50％。

10、因此，与传统的散热元件相比，散热元件的重量和成本降低。此外，散热元件的覆盖小于总面积的50％，使得屏幕部分具有合适的散热，即具有高热效率的散热。

11、在另一种实现方式中，所述散热元件覆盖的面积与所述屏幕部分的所述总面积之间的面积比为1:4或更大。

12、因此，与传统的散热元件相比，重量和成本降低。此外，1:4的比值能够提高散热元件在屏幕部分内的容纳。

13、在另一种实现方式中，所述上升部分覆盖的面积和所述下降部分覆盖的面积基本上为1:1。

14、上升部分和下降部分的比值为1:1，确保了流体进出键盘部分和从键盘部分到屏幕部分的非恒定体积流动。该比值确保了上升部分和下降部分中的体积流速不同，达到了上升部分和下降部分中流体速度不同的热性能效益。

15、在另一种实现方式中，所述散热元件被形成为使得所述屏幕部分包括上自由三角形，所述上自由三角形不被所述散热元件覆盖，布置在所述入口上方所述屏幕部分的顶角中。

16、通过上自由三角形，散热元件的重量和流体的重量减小。

17、在另一种实现方式中，所述散热元件被形成为使得所述屏幕部分的下自由三角形不被所述散热元件覆盖，布置在所述入口与所述出口之间所述屏幕部分的下边缘上。

18、有益的是，两个三角形部分可以自由地将热量散发到环境中。因此，与传统设计的散热单元相比，散热元件的总重量减小。

19、在另一种实现方式中，所述散热元件包括扁平片和成形片，所述扁平片和成形片形成用于所述上升部分和所述下降部分的通道。

20、因此，流经通道的流体中的热量通过屏幕部分在上升部分中消散。此外，流经通道的流体在下降部分中进一步冷却。

21、在另一种实现方式中，所述扁平片和所述成形片中的一个与所述屏幕部分的盖一体形成。

22、因此，散热元件的一个壁被盖取代，使得桌面盖内表面作为散热元件的壁，并为散热元件提供机械结构支撑。此外，总体上节省了冷却系统的重量。

23、在另一种实现方式中，所述成形片包括形成在所述通道内并用于接触所述扁平片和支撑所述通道的多个柱。

24、多个柱为通道提供机械强度。有益的是，机械强度确保了在整个散热操作内与屏幕后盖稳定热接触。

25、在另一种实现方式中，所述成形片通过蚀刻工艺或冲压工艺形成。

26、通过蚀刻工艺形成的成形片具有提高的热效率，因为它们能够通过其柱的固体更好地传递热量。蚀刻工艺被冲压工艺取代，以能够减小散热元件的重量。

27、在另一种实现方式中，所述高导热板被布置成覆盖所述入口所在的所述屏幕部分的所述下角。

28、有益的是，高导热板能够沿着液体入口区域(流体具有最高温度)扩散热量。

29、在另一方面中，本发明提供了一种用于笔记本电脑的冷却系统，包括：热收集元件，布置在所述笔记本电脑的键盘部分中；根据上述权利要求中任一项所述的散热元件，布置在所述笔记本电脑的屏幕部分中；微泵，用于以闭合环路的方式使流体从所述热收集元件移动穿过所述散热元件并返回所述热收集元件。

30、本发明的冷却系统提高了热性能，即用于吸收笔记本电脑热量的流体被冷却到环境温度。因此，与传统的液体冷却系统相比，没有具有相对较高温度(即，高于环境温度水平)的流体返回用于吸热。因此，冷却系统提供了改进的冷却。有益的是，本发明的散热元件提供均匀的热量分布，即，来自流体的热量在整个屏幕部分均匀地扩散。此外，与液体冷却系统的传统散热元件相比，本发明的散热元件的总重量减小。此外，压力损失受控，机械强度增加。

31、在另一方面中，本发明提供了一种包括冷却系统的笔记本电脑。

32、笔记本电脑实现了本发明的冷却系统的所有优点和效果。

33、在另一方面中，本发明提供了一种制造用于笔记本电脑冷却系统的散热元件的方法，包括：形成上升部分，以将流体从布置在所述笔记本电脑的屏幕部分的下角中的入口携带到所述屏幕部分的相对顶角；形成下降部分，所述下降部分布置成将所述流体从所述上升部分携带到布置在所述屏幕部分的相对下角中的出口。

34、该方法实现了本发明的散热元件的所有优点和效果。

35、应当理解，所有上述实现方式都可以组合。本技术中描述的各种实体执行的所有步骤以及所描述的将由各种实体执行的功能旨在表明相应的实体适于或用于执行相应的步骤和功能。虽然在以下具体实施例的描述中，由外部实体执行的特定功能或步骤没有在执行该特定步骤或功能的该实体的具体详述元件的描述中反映，但是技术人员应该清楚，这些方法和功能可以在相应的硬件或软件元件或其任何组合中实现。应当理解，本发明的特征易于以各种组合进行组合，而不偏离由所附权利要求书定义的本发明的范围。

36、本发明的附加方面、优点、特征和目的从附图和结合以下所附权利要求书解释的说明性实现方式的详细描述中变得显而易见。