[发明专利]安装有展开的CPU模块的高热效率的便携式计算机

说明书

发明背景

本发明总体上讲是涉及便携式计算机技术领域，更具体地讲是涉及膝上计算机和笔记本计算机的设计，其中CPU和主板容纳于一个大致平板状的模块中，当计算机处于使用状态时，该模块与一个显示器模块机械性地分离。定义

术语“便携式计算机”包括膝上计算机和笔记本计算机以及某些个人数字助理(PDA)。通常，这些计算机具有一个平板显示器，显示器通过铰接部件连接至一个基座。为了运输或储存，显示器可闭合，而为了使用，显示器可旋转打开。基座可以容纳位于上表面的一体的或可拆卸的键盘、存储媒体、电池和其它元件。为了替代键盘，或者除键盘之外，便携式计算机还可以具有其它用户接口系统，诸如基于笔的接口。

CPU模块被定义为这样一种壳体，它包含一个大致平面的印刷电路板或基本上处于同一平面内的多板组件，至少包含中央处理单元(CPU)以及可以装在主板上的可能的附加集成电路以及其它元件。

平板显示器模块被定义为处于一个壳体中的平板显示器，诸如液晶显示器，所述壳体由蛤壳结构的前盖和后盖构成。

现有技术的背景描述

便携式计算机市场的迅速发展表明：计算机用户更喜欢在这些计算机提供的不同位置自由地工作。便携式计算机越来越多地由个人和大公司所购买来替代台式计算机。结果，产生了对可以提供与台式计算机相似的特性的便携式计算机的需求。这种特性被认为是以下因素的结合：最快的CPU和配套电路、适应诸如高容量硬盘驱动器和CD-ROM之类的多种媒体的能力、快速高分辨率的视频处理以及由网络和其它端口提供的连接功能。遗憾的是，存在一个如何将所有这些元件组合于单个的小壳体中的问题。由于系统趋于热平衡，元件的总热量使得温度升高到高于某些或所有元件的规定工作温度。尤其是，CPU具有处理能力和热输出之间的比例关系。

便携式计算机的另一特性标准是电池寿命。有些便携式计算机采用风扇来冷却发热的元件。高的特性、高的热输出的元件和用于冷却元件的风扇的组合导致功耗增加，这就缩短了电池寿命。

便携式计算机的尺寸是最重要的特性制约因素之一。如果计算特性相似，用户更喜欢购买具有最小的形状系数的产品。实际上，许多消费者是根据广告宣传的产品的长度、宽度和厚度尺寸作出购买决定的。

1994年授予Hatada等人的美国专利5313362披露了一种便携式计算机，它具有设置在整机基座中的主板。由于几个方面的原因，这种设计没有预先考虑到这里展示的新技术。首先，主板的位置是处于基座中，而不是处于一个机械和热分离的模块中。所有发热元件都处于基座壳体内并且由此热耦合。在热平衡时，CPU中的温度将受到最为热敏感的元件的限制。第二，Hatada等人的专利的图3示出了一个散热器，它位于后部基座突出部分中。这个散热器明显地增大了计算机的底部面积，因此这是便携式计算机中或者在桌面空间很宝贵情况下的台式计算机中不希望的。Hatada等人的专利的图10示出了一个辅助散热器，它能够旋转离开平板显示器，使得热量不会传递到显示器。Hatada等人的技术依赖于通过主基座壳体中的通风孔的对流。由此，基座不能有效地被密封来防止外来杂物、灰尘或溅射液体的侵入。另外，冷却效率受到小的厚度的不利影响，因为空气流必须具有足够的自由空间才能有效流动。由于底部散热器和基座壳体之间的空间增大，整机变高。此外，从主要的高温散热器的底侧的自然对流大约只有垂直方向的散热器的一半效率。如果不采用通风孔，Hatada等人的技术只能依赖于从用户可以接触的外表面进行的热传导和对流。可以从计算机辐射出去的总热量受到表面触觉温度的限制，此温度在Hatada等人的专利的图6中显示为55℃。在这种情况下，散热的增加只能通过增大表面积来实现，由此会增大整机的尺寸。

1990年授予Griffin等人的美国专利4980848和1978年授予Kirchner等人的美国专利4084213示出了一种计算机，它具有一个电路板，电路板带有多个发热元件，这些元件直接安装在单个壳体中平板显示器的后面。当这个显示器组件打开时，主板位于一个倾斜位置。通风孔设置在组件壳体的顶部和底部，以允许空气在平板显示器和主板之间流动。