[发明专利]含有展开CPU模块的高散热效率的便携式计算机

说明书

                         发明背景

1．发明领域

本发明总的来说涉及便携式计算机的领域，特别是一种CPU和母板包含在大致为平面的模块内的膝上型和笔记本计算机的设计，计算机在使用时该模块能够与显示器模块产生机械分离。

定义

终端便携式计算机包括膝上型和笔记本型计算机和一些个人数字辅助装置。通常，这些计算机具有一个通过铰链与基体连接的平板显示器。这种显示器转运或存储时可被折合，使用时可被旋转打开。基体包括在顶面上的一个整体的或可活动的键盘，存储介质，电池及其它部件。便携式计算机还具有其它用户接口系统，例如代替键盘或除键盘外还有基于笔的接口。

CPU模块可定义为一个壳体，该壳体包含一个基本上是平面的印刷电路板或一般在同一平面内的板组件，至少还包含中央处理单元(CPU)，和可能的辅助集成电路及母板上的其它部件。

平板显示器模块定义为在由挡板和后盖组成的壳体中以夹层结构形式的平板显示器，例如液晶显示器。

2．现有技术的描述

便携式计算机市场的迅速发展表明计算机用户喜欢计算机能够在不同的地方灵活地工作。便携式计算机正日益为个人和大公司所购买以替代台式计算机。因此，对便携式计算机就有一种能够提供可与台式计算机性能相媲美的要求。这种性能可被认为是最快速CPU和后援电路系统的结合；处理许多诸如高容量硬磁盘驱动器和CD-ROM介质类型的能力；快速，高分辨率视频处理能力；及网络和其它端口所具有的连接功能度。遗憾的是，它们存在一个所有部件与单个小机壳相结合的问题。由于系统趋于热平衡，部件的总热量会使温度升高在部分或所有部件所规定的工作温度之上。特别是CPU在工作电源和热输出之间具有一个均衡的关系。

便携式计算机的另一个性能标准是电池的寿命。一些便携式计算机使用风扇来冷却发热部件。高性能，高热效输出部件和冷却它们的风扇的组合意味着增加了电源的损耗，这样就减少了电池寿命。

便携式计算机的体积是最重要性能约束因数之一。假定具有相同计算性能的特征，用户宁愿购买具有最小形式因数的产品。事实上，许多消费者是在产品所宣传的长度，宽度和厚度尺寸的基础上作出购买决定的。

U.S.专利5,313,362 Hatada等人(1994)公开了一种母板位于设备机架上的便携式计算机。此处所显示的设计没有作出新工艺的原因有以下几点。首先，母板的位置是在机架上，不是在机械的和热效的分离模块上。所有发热部件都位于机壳上，因此就产生热偶。在热平衡的作用下，CPU中的温度就受到最热敏件的限制。第二，图3是Hatada等人公开的一种位于机架后突部上的散热器。这种散热器基本上增加了计算机的覆盖范围，因此，它在台面空间利用价值较高的便携式或台式计算机中是不受欢迎的。图10是Hatada等人公开的一种能够远离平板显示器转动以便热量不会传输至显示器上的辅助散热器。Hatada等人的工艺是依靠主机壳上的通风孔的对流实现的。因此，机架不能有效地密封以防止外来物体，灰尘或溅出的液体的侵入。此外，由于空气流动必须具有足够不受限制的有效空间，因此冷却效率就与薄度成反比例关系。由于底端散热器与机壳之间的空间增大了，设备就会变得较高。而且，原高温散热器的底侧的自然对流效率大致是立式散热器的一半。如果不使用通风孔，Hatada等人依靠了热与用户能够接触到的外表面进行传导和对流。计算机辐射的总热量是由表面接触温度(在Hatada等人所示图6中为55℃)限定。在此情况下，散热量的提高仅能通过增加表面积来实现，因此就增加了设备的体积。最后，Hatada等人所示的图6不是计算机设计中热传输精确的或相符合的表示图。首先，与常用设备连接的线路显示散热器的温度比机壳还低。这是不可能的，因为机壳比散热器更远离热源。第二，由于经过改进的设备，散热器和机壳的温度是相同的。事实也是如此，二者之间的空气温度必定相同。如果没有温度差，就不会产生热传输，因此将不会有散热器的对流。

美国专利4,980,848 Griffin等人(1990)和美国专利4,084,213 Kirchner等人(1978)公开一种将电路板上的许多发热部件直接安装在单个机壳中的平板显示器后面的计算机。显示器组件打开时，母板处于倾斜位置。通风孔位于组件机壳顶端和底端以容许空气在平板显示器和母板之间通过。