电子设备的制作方法

本申请属于电子设备散热技术领域，具体涉及一种电子设备。

背景技术：

在相关技术中，随着电子设备的性能和集成度的提升，电子设备的单位面积发热量急剧增加，如果热量积聚，会形成局部高温，导致电子产品故障甚至损坏，因此需要对电子设备进行散热。

目前的电子设备一般通过设置风扇等结构来对电子设备进行主动散热，或设置散热片等结构来使电子设备进行被动散热。其中设置风扇等主动散热结构需要占据较大的内部空间，不利于保证电子设备的结构紧凑性，而被动散热的散热能力有限，无法满足高强度散热需求。

因此，如何在保证电子设备的结构紧凑性的情况下提高散热效果，是亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本申请实施例的目的是提供一种电子设备，能够在保证结构紧凑的前提下，提高电子设备的散热效果。

为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

本申请实施例提供了一种电子设备，包括：

壳体；

主板，设置于壳体内；

储能件，设置于壳体内，储能件位于主板和壳体之间，并被配置为向主板供电；

半导体制冷件，设置于主板和储能件之间，以及设置于储能件和壳体之间，半导体制冷件能够将主板的热量传递至储能件，并将储能件的热量传递至壳体。

在本申请实施例中，通过在电子设备中设置半导体制冷件，来对电子设备的主板和储能件(如电池等)进行散热。具体地，由于半导体制冷件的工作原理利用了帕尔贴效应(peltiereffect)制冷原理，帕尔贴效应是指当有电流通过不同的导体组成的回路时，除产生不可逆的焦耳热外，在不同导体(金属/半导体)的接头处随着电流方向的不同会分别出现吸热、放热现象。

也就是说，半导体制冷件能够将其一端的热量“搬运”到另一端，从而实现热量的转移。因此，将半导体制冷件同时设置在主板和储能件之间，以及储能件和壳体之间，通过半导体制冷件将主板产生的热量传递至储能件上，并进一步地将储能件的热量传递至壳体散出，形成为层级式“递进”的散热结构。

其中，由于电子设备工作过程中，主要的发热件是芯片，因此主板的温度一般最高，而储能件，如电池在非充电过程中，其温度一般不会很高，因此首先通过第一层半导体制冷件，将主板的温度传递至储能件，能够有效地实现对主板的散热。进一步地，通过第二层半导体制冷件，将储能件的热量传递至壳体，能够将主板和电池的热量由壳体散发到外部，实现高效的散热。

应用了本申请实施例，通过设置结构紧凑、轻薄的半导体制冷件，对电子设备的主板和电池进行递进式散热，因此无需设置散热风扇，能够有效地节约电子设备的内部空间，有利于保证电子设备的结构紧凑性，同时半导体散热片能够“主动”对热量进行转移，因此相较于被动散热具有更好的散热效果，使得本申请实施例能够在有效保证结构紧凑的前提下，显著提高电子设备的散热效果。

附图说明

图1示出了根据本申请实施例的电子设备的结构示意图；

图2示出了根据本申请实施例的半导体制冷件的结构示意图；

图3示出了根据本申请实施例的半导体制冷件中p-n结组件的结构示意图；

图4示出了根据本申请实施例的半导体制冷件中p-n结组件排列方式的示意图之一；

图5示出了根据本申请实施例的半导体制冷件中p-n结组件排列方式的示意图之二。

其中，图1至图5中，附图标记和各部件的对应关系如下：

100电子设备，102壳体，104主板，106储能件，107第一半导体制冷件，108第二半导体制冷件，109导热件；

1072第一冷端，1074第一热端；

1082第二冷端，1084第二热端；

112冷端导热衬底，114热端导热衬底，116p-n结组件；

1162p型半导体，1164n型半导体，1166第一电极，1168第二电极。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的移动通信设备进行详细地说明。

在本申请的一些实施例中，图1示出了根据本申请实施例的电子设备100的结构示意图，具体地，如图1所示，电子设备100包括：

壳体102；

主板104，设置于壳体102内；

储能件106，设置于壳体102内，储能件106位于主板104和壳体102之间，并被配置为向主板104供电；

半导体制冷件，设置于主板104和储能件106之间，以及设置于储能件106和壳体102之间，半导体制冷件能够将主板104的热量传递至储能件106，并将储能件106的热量传递至壳体102。

在本申请实施例中，通过在电子设备100中设置半导体制冷件，来对电子设备100的主板104和储能件106(如电池等)进行散热。具体地，由于半导体制冷件的工作原理利用了帕尔贴效应(peltiereffect)制冷原理，帕尔贴效应是指当有电流通过不同的导体组成的回路时，除产生不可逆的焦耳热外，在不同导体(金属/半导体)的接头处随着电流方向的不同会分别出现吸热、放热现象。

也就是说，半导体制冷件能够将其一端的热量“搬运”到另一端，从而实现热量的转移。因此，将半导体制冷件同时设置在主板104和储能件106之间，以及储能件106和壳体102之间，通过半导体制冷件将主板104产生的热量传递至储能件106上，并进一步地将储能件106的热量传递至壳体102散出，形成为层级式“递进”的散热结构。

其中，由于电子设备100工作过程中，主要的发热件是芯片，因此主板104的温度一般最高，而储能件106，如电池在非充电过程中，其温度一般不会很高，因此首先通过第一层半导体制冷件，将主板104的温度传递至储能件106，能够有效地实现对主板104的散热。进一步地，通过第二层半导体制冷件，将储能件106的热量传递至壳体102，能够将主板104和电池的热量由壳体102散发到外部，实现高效的散热。

其中，主板104可以是承载电子元器件的pcb(printedcircuitboard，印刷电路板)主板104、双层主板104，也可以是多主板104设置中的任一个或多个主控板或从控板，还可以是电控板或供电板。本申请实施例对“主板104”的具体形态不做限定。

储能件106可以包括锂电芯、碳酸电池、超级电容等，本申请实施例对储能件106的具体形式不做限定。

在相关技术中，电子元件不断的向小型化和密集化发展，并且自身的功率也不断的提高，随着手机、平板、笔记本电脑等电子产品芯片运算处理能力的飞跃、屏幕刷新率的不断翻新、电池容量的不断扩大，也使得电子产品单位面积产生的热量急剧增加，如果热量不能及时散发，将会形成局部高温，从而使电子元件产生故障，影响其工作稳定性甚至缩短使用寿命。

相关研究表明，当电子元器件的温度每升高2℃，其可靠性会下降10％，如果工作温度达到50℃时，寿命也会减少到25℃的六分之一左右，因此，导热和散热能力的强弱是电子产品能否在新时期下稳定立足的关键，如何提高电子产品的散热性能也是目前极为重要的课题。

在当前的电子产品的热设计环节中，通常采用主动散热和被动散热。对于笔记本电脑、台式电脑等较大型的产品一般采用主动散热的方式，即通过风扇和散热器实现强制对流，为了充分保障气流的畅通，使得气流尽可能的流过散热器的每一个散热片，风扇的摆放位置通常位于散热器的下方，使得气流直接流过孔道，将热量带走。

而主动式散热需要较大的布置空间来容纳风扇、风道、散热片等结构，不适用于小型设备，且风扇在运转过程中会产生较大噪音，影响使用体验。

而对于手机、平板等小型化电子设备100一般采用被动的散热方式，但被动式散热的散热能力较差，在运行于较高的主频时，手机、平板的处理器容易过热。

而应用了本申请实施例，通过设置结构紧凑、轻薄的半导体制冷件，对电子设备100的主板104和电池进行递进式散热，因此无需设置散热风扇、散热片或风道等结构，一方面能够有效地节约电子设备100的内部空间，有利于保证电子设备100的结构紧凑性，能够适用于手机、平板等小型设备，另一方面在散热工作中不会产生噪音污染，因此不会对用户使用造成干扰。

同时，半导体散热片能够“主动”对热量进行转移，因此相较于被动散热技术具有更好的散热效果，在手机、平板等电子设备100运行于较高主频时，依然能够及时地将热量传递至外壳散出，避免出现热量堆积、处理器温度快速升高的情况，有利于提高手机、平板等电子设备100的性能和使用寿命。

因此本申请实施例能够在有效保证结构紧凑的前提下，显著提高电子设备100的散热效果。

在本申请的一些实施例中，图2示出了根据本申请实施例的半导体制冷件的结构示意图，图3示出了根据本申请实施例的半导体制冷件中p-n结组件116的结构示意图，如图2和图3所示，半导体制冷件包括：

冷端导热衬底112；

热端导热衬底114，热端导热衬底与冷端导热衬底层叠设置；

多个p-n结组件116，多个p-n结组件116位于冷端导热衬底112和热端导热衬底114之间，p-n结组件116包括：

p型半导体1162；

n型半导体1164，与p型半导体1162并列设置；

第一电极1166，与冷端导热衬底112相连接，p型半导体1162的第一端与一个第一电极1166相连接；

第二电极1168，与热端导热衬底114相连接，p型半导体1162的第二端和n型半导体1164的第一端，均与第二电极1168相连接。

在本申请实施例中，半导体制冷件包括冷端导热衬底112、热端导热衬底114和p-n结组件116。其中冷端导热衬底112和热端导热衬底114均为具有良好导热性能的材质制成。

p-n结组件116包括p型半导体1162、n型半导体1164、第一电极1166和第二电极1168。具体地，如图2所示，当一块n(negative)型半导体材料和一块p(positive)型半导体材料联结形成p-n结时，在该电路中接通直流电源，就能产生能量的转移。

通过一个n型半导体1164，一个p型半导体1162、第一电极1166和第二电极1168，即可形成为一个“p-n结组件116”。

电流由n型半导体1164流向p型半导体1162的接头时吸收热量，表现为制冷端，而电流由p型半导体1162流向n型半导体1164的接头时释放热量，表现为放热端。吸收与放出热量的大小由电流值、p-n结对数以及p型半导体1162流与n型半导体1164的帕尔贴系数决定。

吸收或释放的热量q满足以下关系：

q＝m(πn-πp)i；

其中，πn和πp分别是n型导体和p型导体的帕尔贴系数，i为流经半导体的电流值，m为p-n结对数。

具体地，冷端导热衬底112形成为半导体制冷件的冷端，热端导热衬底114形成为半导体制冷件的热端，半导体制冷件能够将热量由冷端搬运到热端，作为结果，半导体制冷件的冷端温度会降低，热端温度会升高。

根据输入的电流方向不同，半导体制冷件的冷端和热端能够进行转换。

在本申请的一些实施例中，如图1所示，半导体制件的数量为两个，分别为第一半导体制冷件107和第二半导体制冷件108；

第一半导体制冷件107位于主板104和储能件106之间，包括第一冷端1072和第一热端1074，第一冷端1072朝向主板104设置，第一热端1074朝向储能件106的第一侧设置；

第二半导体制冷件108位于储能件106和壳体102之间，包括第二冷端1082和第二热端1084，第二冷端1082朝向储能件106的第二侧设置，第二热端1084朝向壳体102设置。

在本申请实施例中，在主板104和储能件106之间设置第一半导体制冷件107，第一半导体制冷件107的冷端朝向主板104，热端朝向储能件106的第一侧，因此，通过第一半导体制冷件107能够将主板104的热量搬运到储能件106上，从而实现对主板104的主动散热。

在储能件106和壳体102之间设置第二半导体制冷件108，第二半导体制冷件108的冷端朝向储能件106，热端朝向壳体102，因此，通过第二半导体制冷件108能够将储能件106上的热量搬运到壳体102上，并由壳体102将热量散发至电子设备100的外部，从而实现层级式递进的主动散热。

其中，由于电子设备100工作过程中，主板104的温度最高，而储能件106的温度一般较低，先通过第一半导体制冷件107，将主板104的温度传递至储能件106，能够有效地实现对主板104的散热。

此时，储能件106的热量来自于主板104和自身发热，进一步地，通过第二半导体制冷件108，将储能件106的热量传递至壳体102，够将一并将主板104和电池的热量由壳体102散发到外部，实现高效的散热。

能够理解的是，将壳体102的材料设置为具有较高导热系数的材料，如金属铜、金属铝、碳纤维等，或在壳体102上设置散热结构，如散热孔等，能够进一步提高电子设备100的散热效果。

本申请实施例采用逐级降温的方式，依次对手机等电子产品内的产热源进行阶梯式降温，最后将热量传递至手机后壳及其散热孔道散发出去。其中，半导体制冷件，如半导体微型制冷薄膜器件与产热源大面积接触，并在电子产品中的结构排布主要介于主板、电池、(外壳)后盖之间，通过第一层半导体微型制冷薄膜器件将搭载有芯片或处理器的主板温度降低后，以热传导的方式传递给电池，然后再用第二层半导体微型制冷薄膜器件进一步给电池降温，整个手机等电子产品内部空间的热量最终被快速传递至后盖，使整个手机的运行温度降低。

需要说明的是，该一体化设计结构可以根据电子产品的实际内部空间结构灵活增加或者去除半导体制冷件的数量。

在本申请的一些实施例中，第一冷端1072与主板104相适配，且第一冷端1072贴合于主板104；

第一热端1074与储能件106的第一侧相适配，且第一热端1074贴合于储能件106的第一侧；

第二冷端1082与储能件106的第二侧相适配，且第二冷端1082贴合与储能件106的第二侧。

在本申请实施例中，第一冷端1072与主板104相适配，且第一冷端1072贴合在主板104的表面。其中，“相适配”指的是形状和尺寸相适配。具体地，由于半导体制冷件易于加工，且可以设置成很薄的“薄膜”形状，因此根据主板104的形状，将第一半导体制冷件107设置为与主板104的形状相适配的薄膜，作为结果，第一半导体制冷件107的第一冷端1072，与主板104相适配，因此使得第一半导体制冷件107的散热效果能够覆盖主板104整体，从而提高主板104的散热效果，保证主板104上温度均匀，防止出现散热未覆盖，导致局部高温的情况。

同样的，根据储能件106的形状，将第二半导体制冷件108设置为与储能件106第二侧的形状相适配的薄膜，作为结果，第二半导体制冷件108的第二冷端1082，与储能件106适配，因此使得第二半导体制冷件108的散热效果能够覆盖储能件106整体，从而提高储能件106的散热效果，保证储能件106上温度均匀，防止出现散热未覆盖，导致局部高温的情况。

在本申请的一些实施例中，如图1所示，电子设备100还包括：导热件109，导热件109位于第二热端1084和壳体102之间，导热件109的两侧分别与第二热端1084和壳体102相贴合。

在本申请实施例中，电子设备100还包括导热件109，导热件109设置在第二热端1084和壳体102之间，也就是第二半导体制冷件108与壳体102之间。导热件109为导热结构，导热件109可以是铝制导热片、导热硅脂片、碳导热片等。

导热片的两侧分别与第二半导体制冷件108的第二热端1084和壳体102相贴合，以保证热传递效果，进而提高散热效率。

在本申请的一些实施例中，图4示出了根据本申请实施例的半导体制冷件中p-n结组件116排列方式的示意图之一，具体地，如图4所示，多个p-n结组件116均串联连接。

在本申请实施例中，p-n结组件116按照串联的方式进行连接，当外部电源向p-n结组件116进行供电时，电流不断从p型半导体1162流入到n型半导体1164，而后又从n型半导体1164进入p型半导体1162，在电流流动过程中，电流流经的每一个p-n结的电流均相同，根据帕尔贴效应制冷原理，当电流从n型半导体1164进入p型半导体1162时，第一电极1166的结点处会不断吸收热量，起到降温制冷的效果。

在本申请的一些实施例中，如图4所示，多个p-n结组件116沿冷端导热衬底112和热端导热衬底114的内表面盘绕设置。

在本申请实施例中，多个p-n结组件116沿冷端导热衬底112和热端导热衬底114的内表面按照“π”型盘绕设置，进而在有限的面积中设置更多的p-n结组件116，从而提高散热效率。

在本申请的一些实施例中，图5示出了根据本申请实施例的半导体制冷件中p-n结组件116排列方式的示意图之二，具体地，如图5所示，多个p-n结组件116并联连接。

在本申请实施例中，p-n结组件116按照并联的方式进行连接，当外部电源向p-n结组件116进行供电时，每组p-n结组件116两端的电压均相等，因此在p-n结组件116的电阻相近的情况下，电流不断从p型半导体1162流入到n型半导体1164，而后又从n型半导体1164进入p型半导体1162的过程中，电流流经的每一个p-n结的电流也相近，根据帕尔贴效应制冷原理，当电流从n型半导体1164进入p型半导体1162时，第一电极1166的结点处会不断吸收热量，起到降温制冷的效果。

在本申请的一些实施例中，如图5所示，多个p-n结组件116中的至少两个p-n结组件116相串联成p-n结组件链；多个p-n结组件链并联连接。

在本申请实施例中，如图5所示，将多个p-n结组件116进行分组，得到若干个组，每个组中的至少两个p-n结组件116相串联，组成为一个p-n结组件链。

多个p-n结组件链再进行并联连接。其中，每个p-n结组件链中包括的p-n结组件116数量可以相等或不相等。

举例来说，在半导体指令件中共设置有16个p-n结组件116，其中每4个p-n结组件116相串联，形成为一个p-n结组件链，因此共可得到4个p-n结组件链。

进一步地，将得到的4个p-n结组件链进行并联，完成对p-n结组件116的布置。

本申请实施例通过选用帕尔贴系数尽可能高的p型半导体1162与n型半导体1164，并通过增加单位面积中p-n结组件116的数量来提高半导体制冷件的散热效果，得到一种制冷薄膜器件，有利于保证电子设备100的结构紧凑性，且具有良好的散热效果，能够在有效保证电子设备100的内部结构紧凑的前提下，显著提高电子设备100的散热效果。

在本申请的一些实施例中，如图3所示，相邻的两个p-n结组件116中，一个p-n结组件116的n型半导体1164的第二端，与另一个p-n结组件116的第一电极1166相连接。

在本申请实施例中，p-n结组件116包括p型半导体1162、n型半导体1164、第一电极1166和第二电极1168，其中同一个p-n结组件116的p型半导体1162、n型半导体1164均连接在同一个第二电极1168上，而相邻的两个p-n结组件116则共享一个第一电极1166。

具体地，以两个p-n结组件116相串联成p-n结组件链进行举例说明，第一个p-n结组件116的第一电极(1)作为p-n结组件链的电流流入端，第一个p-n结组件116的第一电极(2)同时与第一个p-n结组件116的n型半导体1164，和第二个p-n结组件116的p型半导体1162相连接，也就是说第一个p-n结组件116的第一电极(2)同时形成为第二个p-n结组件116的第一电极(1)。第二个p-n结组件116的第一电极(2)则作为p-n结组件链的电流流出端。

通过上述p-n结组件116的连接方式，能够高效的将多个p-n结组件116进行连接，同时降低生产成本，有利于增加单位面积中p-n结组件116的数量，提高半导体制冷件的散热效果。

在本申请的上述实施例中，电子设备包括手机、平板电脑、笔记本电脑、掌上电脑、车载电子设备、可穿戴设备、个人数字助理等。

能够理解的是，本申请实施例中的电子设备并不局限于上述举例提到的产品类型，任何具有散热需求的电子设备，均在本申请实施例的范畴之内。

本申请通过简单的一体化结构设计，通过多层半导体制冷件，如超薄的半导体微型制冷薄膜，即可对电子产品内部空间的温度场进行均匀化的降温，且不需要设置体积较大的各种散热器件，能够在不显著增大电子产品的厚度与重量的同时，维持电子产品内部温度范围的可控。同时，该结构设计可根据产品的实际内部空间灵活修正，效果长期稳定，可有效维持电子元器件运行的稳定性与产品性能。

在本申请实施例中，需要注意的是，移动通信设备指的是具有“通信”功能，且能够“移动”工作的电子设备，本申请实施例中的移动通信设备并不限于上述列举的电子产品类型，任何能够满足是具有“通信”功能，且能够“移动”工作的电子设备，均属于本申请的保护范围之内。

需要说明的是，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。