热管理系统

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年2月28日提交的美国临时专利申请第62/983,243号的优先权和权益，该美国临时专利申请的全部公开内容通过引用并入本文。

领域

本公开内容涉及热管理系统和包括该热管理系统的电子装置。更具体地，在一种实施方案中，本公开内容涉及热管理系统，该热管理系统包括第一元件、邻近第一元件的第二元件、以及任选的第三元件，该第三元件邻近第二元件并且与第一元件相对。第一元件和任选的第三元件包括柔性石墨物品，所述柔性石墨物品可以具有相同或不同的物理性质。第二元件包括隔热材料(insulation material)，诸如但不限于气凝胶。

背景

随着越来越复杂的电子装置的发展，可能产生相对极端的温度，该电子装置诸如手机、小型膝上型计算机(有时被称为“上网本”)、电子或数字助理(有时被称为“智能手机”)等，包括那些能够提高处理速度、显示分辨率、装置特征(诸如相机)和较高频率的电子装置。事实上，随着对于具有更复杂的功率要求并且表现出其他技术进步的小型装置的期望，热管理甚至更加重要，该小型装置诸如在电子和电气部件和系统中以及在诸如高功率光学装置的其他装置中的微处理器和集成电路。微处理器、集成电路、显示器、相机(特别是具有集成闪光灯的相机)和其他复杂的电子部件通常仅在一定的阈值温度范围内才能高效地操作。在这些部件的操作期间产生的过热不仅可能损害其自身的性能，而且还可能降低其他部件尤其是相邻部件以及整体系统的性能和可靠性，并且甚至可能引起系统故障。电子系统预计在其中操作的越来越广泛的环境条件，包括极端温度，加剧了这些负面影响。

此外，发热部件的存在可能产生热点，比周围区域更高温度的区域。这在诸如等离子体显示面板、OLED或LCD的显示器中确实如此，在这些显示器中，由部件或甚至由所生成的图像的性质引起的温差可以引起热应力，这降低期望的操作特性和装置的寿命。在其他电子装置中，热点可以对周围的部件产生有害的影响，并且还可以给用户带来不适，诸如在位于用户的膝上的膝上型电脑外壳的底部上的热点，或者在位于键盘上的触摸点上的热点，或者位于手机或智能手机的背面的热点等。在这些情况下，可能不需要热损耗，因为由装置产生的总热量不是极端的，但可能需要热扩散，其中来自热点的热量跨过装置更均匀地扩散，以减少或消除热点。

因此，随着电子装置变得更复杂并且产生更多的热量，并且特别是热点，热管理成为电子装置的设计中越来越重要的要素。因此，对于可以用于电子装置中以管理其中产生的热量以减少或消除热点的有效的热管理系统，在本领域中仍然存在需求。

概述

本文公开了热管理系统和包括该热管理系统的电子装置。本发明的热管理系统可以用于有效地管理由电子装置产生的热量，以减少或消除热点。

根据本公开内容的实施方案，提供了一种热管理系统。该热管理系统包括第一元件、第二元件和任选的第三元件。第一元件包括柔性石墨物品，该柔性石墨物品具有大于65微米至95微米的厚度、大于700W/mK直至950W/mK的面内热导率(in-plane thermalconductivity)、以及小于6W/mK的贯穿平面的热导率(through-plane thermalconductivity)。第二元件与第一元件相邻并且包括具有小于0.025W/mK的贯穿平面的热导率的隔热材料。任选的第三元件与第二元件相邻并且与第一元件相对，并且包括柔性石墨物品，该柔性石墨物品具有至少65微米直至500微米的厚度、大于700W/mK的面内热导率、以及小于6W/mK的贯穿平面的热导率。

根据本公开内容的另一种实施方案，提供了一种热管理系统。该热管理系统包括第一元件、第二元件和任选的第三元件。第一元件包括柔性石墨物品，该柔性石墨物品具有大于100微米直至500微米的厚度、大于1000W/mK的面内热导率和小于6W/mK的贯穿平面的热导率。第二元件与第一元件相邻并且包括具有小于0.025W/mK的贯穿平面的热导率的隔热材料。任选的第三元件与第二元件相邻并且与第一元件相对，并且包括柔性石墨物品，该柔性石墨物品具有大于100微米直至500微米的厚度和大于1000W/mK的面内热导率。

根据本公开内容的另外的实施方案，提供了一种热管理系统。该热管理系统包括第一元件、第二元件和任选的第三元件。第一元件包括柔性石墨物品，该柔性石墨物品具有至少100微米直至500微米的厚度、大于1000W/mK的面内热导率和小于6W/mK的贯穿平面的热导率。第二元件与第一元件相邻并且包括具有小于0.025W/mK的贯穿平面的热导率的隔热材料。任选的第三元件与第二元件相邻并且与第一元件相对，并且包括柔性石墨物品，该柔性石墨物品具有至少100微米直至500微米的厚度和大于1000W/mK的面内热导率。

根据本公开内容的另外的实施方案，提供了一种热管理系统。该热管理系统包括第一元件、第二元件和任选的第三元件。第一元件包括柔性石墨物品，该柔性石墨物品具有大于100微米直至500微米的厚度、大于1000W/mK的面内热导率和小于6W/mK的贯穿平面的热导率。第二元件与第一元件相邻并且包括具有小于0.05W/mK的贯穿平面的热导率的隔热材料。任选的第三元件与第二元件相邻并且与第一元件相对，并且包括柔性石墨物品，该柔性石墨物品具有至少100微米直至500微米的厚度和大于1000W/mK的面内热导率。

根据本公开内容的另外的实施方案，一种热管理系统包括：第一元件，该第一元件具有大于100微米直至500微米的厚度、大于1000W/mK的面内热导率和小于6W/mK的贯穿平面的热导率；和第二元件，该第二元件包括具有小于0.15W/mK的贯穿平面的热导率的隔热元件。第二元件可以具有至少等于第一元件的厚度直至不大于第一元件的厚度的十倍(10×)(优选地不大于七倍(7×)，更优选地不大于五倍(5×)，并且甚至更优选地不大于三倍(3×))的厚度。

本公开内容的热管理系统的另外的实施方案包括柔性石墨第一元件，该柔性石墨第一元件具有至少100微米的厚度、大于1000W/mK的面内热导率和不大于6W/mK的贯穿平面的热导率。该实施方案还包括与第一元件相邻的隔热材料第二元件，该第二元件具有不大于0.05W/mK的贯穿平面的热导率。

本公开内容的热管理系统的另外的实施方案包括柔性石墨第一元件，该柔性石墨第一元件具有至少100微米的厚度、至少1000W/mK的面内热导率和小于6W/mK的贯穿平面的热导率。该实施方案还包括与柔性石墨第一元件相邻的隔热材料第二元件，该第二元件具有小于0.05W/mK的贯穿平面的热导率。该实施方案还包括与第二元件相邻的柔性石墨第三元件，该第三元件具有至少100微米的厚度、至少1000W/mK的面内热导率和不大于6W/mK的贯穿平面的热导率。

根据本公开内容，提供了一种包括本公开内容的热管理系统的电子装置。电子装置包括热源、外表面和本公开内容的热管理系统。热管理系统被布置在电子装置中，使得第一元件或任选的第三元件与热源可操作的热连通，并且第一元件和任选的第三元件中的另一个面向外表面。

附图简述

鉴于以下详细描述，特别是当参考附图阅读时，本发明将被更好地理解，并且其优点将更明显。

图1是本公开内容的热管理系统的示例性实施方案的示意图。

图1a是本公开内容的热管理系统的示例性实施方案的示意图。

图2是包括本公开内容的热管理系统的电子装置的示例性实施方案的示意图。

图2a是包括本公开内容的热管理系统的电子装置的示例性实施方案的示意图。

图3是包括本公开内容的热管理系统的电子装置的示例性实施方案的示意图。

图3a是包括本公开内容的热管理系统的电子装置的示例性实施方案的示意图。

图4是包括本公开内容的热管理系统的电子装置的示例性实施方案的示意图。

图5是本公开内容的热管理系统的示例性实施方案的示意图。

图6a是包括本公开内容的热管理系统的电子装置的示例性实施方案的示意图。

图6b是包括本公开内容的热管理系统的电子装置的示例性实施方案的示意图。

图6c是包括本公开内容的热管理系统的电子装置的示例性实施方案的示意图。

图6d是包括本公开内容的热管理系统的电子装置的示例性实施方案的示意图。

图6e是包括本公开内容的热管理系统的电子装置的示例性实施方案的示意图。

图6f是包括本公开内容的热管理系统的电子装置的示例性实施方案的示意图。

图7是根据本公开内容的实施例I使用的实验装置的示意图。

图8图示了根据本公开内容的实施例I的样品的热测试的图。

图8a图示了来自本公开内容的实施例I的样品2相对于类似厚度的比较样品的模拟的图。

图9示出了根据本公开内容的实施例II的Google Pixel 3XL装置的屏幕(A)和后盖(B)的IR图像。无数的温标被示出以指示颜色和温度之间的方向趋势。表面热点由白色区域表示。

图10示出了根据本公开内容的实施例II的具有经由TIM附接的热电偶的GooglePixel 3XL装置的屏幕(A)和后盖(B)的图像。热电偶被精确地放置以测量表面热点位置处的温度。

图11示出了根据本公开内容的实施例II的具有七个编号的位置的Google Pixel3XL装置的图像，其中后盖被移除，在该七个编号的位置处通过顺从性聚合物测量存在的气隙厚度。

图12图示了根据本公开内容的实施例II使用的物理材料、材料的示例性配置和测试配置。

图13示出了根据本公开内容的实施例II的Google Pixel 3XL装置的后盖内部的零件(part)的放置(A)和几何形状(B)的图像。

图14a图示了根据本公开内容的实施例II的Google Pixel 3XL装置中横截面A-A的位置。

图14b示出了通过Google Pixel 3XL装置的厚度的图14a的截面A-A的示意图。

图15图示了根据本公开内容的实施例II的Google Pixel 3XL装置中测试的所有配置的稳态后盖热点温度(上图)和GPU最大温度(下图)的图。

图16示出了根据本公开内容的实施例II的Google Pixel 3XL装置中测试的所有配置的后盖热点上的放大的IR图像。

图17图示了在根据本公开内容的实施例II的Google Pixel 3XL装置中针对仅空气开箱节流(左)和配置D5固定频率(右)的瞬态(平滑的)基准得分(上图)、CPU频率(中图)和GPU频率(下图)的图。

图18图示了在根据本公开内容的实施例II的Google Pixel 3XL装置中针对仅空气开箱节流和配置D5固定频率的稳态后盖热点温度(上图)、Slingshot Extreme基准得分(中图)和每秒帧数(下图)的图。

详述

本文描述了热管理系统和包括该热管理系统的电子装置。本发明的热管理系统可以用于有效地管理由电子装置产生的热量，以减少或消除热点。

根据本公开内容的一些实施方案，热管理系统包括第一元件、与第一元件相邻的第二元件以及任选的第三元件，该任选的第三元件与第二元件相邻并且与第一元件相对。通常，第一元件和任选的第三元件包括柔性石墨物品(本文中还被称为“柔性石墨第一元件”和“柔性石墨第三元件”)，所述柔性石墨物品可以具有相同或不同的物理性质，并且第二元件包括隔热材料(本文中还被称为“隔热材料第二元件”)，其具有小于0.15W/mK，包括0.05W/mK或更小，并且优选地小于0.025W/mK的贯穿平面的热导率。

如所提及的，本公开内容的一些实施方案的热管理系统的第一元件和任选的第三元件各自包括柔性石墨物品。在本公开内容的实施方案中，柔性石墨物品是柔性石墨片材。在本公开内容的实施方案中，柔性石墨物品包括一层或更多层的石墨材料。在本公开内容的实施方案中，用于形成柔性石墨物品的石墨材料包括膨胀的石墨片材(有时被称为剥落的或膨胀的石墨的压缩颗粒的片材)、合成石墨(例如，热解石墨、石墨化的聚酰亚胺膜)及其组合。在本公开内容的实施方案中，柔性石墨物品是整体的。如本文使用的，术语“整体的”指的是不包括粘合剂的单一的、统一的结构。因此，整体的柔性石墨物品可以包括一个或多个(例如，两个、三个、四个)层的石墨材料，包括结合在一起以形成统一的结构而无需使用粘合剂的不同的石墨材料。

适合用于本公开内容的热管理系统的示例性柔性石墨物品在美国专利第9,267,745号中描述，该美国专利的全部内容通过引用并入本文。可以根据本公开内容的发明使用的示例性商业上可获得的柔性石墨物品包括从NeoGraf Solutions,LLC(Lakewood,Ohio)可获得的

如简要提及的，本公开内容的热管理系统的第一元件和任选的第三元件各自包括柔性石墨物品，所述柔性石墨物品可以具有相同或不同的物理性质。例如，第一元件和任选的第三元件可以包括具有相同或不同的物理性质的柔性石墨物品，物理性质包括但不限于厚度、面内热导率和贯穿平面的热导率。

在本公开内容的实施方案中，柔性石墨物品具有至少65微米至500微米的厚度。在本公开内容的实施方案中，柔性石墨物品具有至少65微米，包括从65微米至500微米，包括从80微米至450微米，从90微米至425微米，从100微米至400微米，从125微米至300微米，以及还包括从130微米至250微米的厚度。在本公开内容的实施方案中，柔性石墨物品具有大于65微米至95微米，包括从70微米至90微米，以及还包括从75微米至85微米的厚度。在本公开内容的实施方案中，柔性石墨物品具有大于100微米，包括大于100微米至500微米，从110微米至400微米，从125微米至300微米，以及还包括从130微米至250微米的厚度。在本公开内容的实施方案中，柔性石墨物品具有至少100微米，包括至少100微米至500微米，从110微米至400微米，从125微米至300微米，以及还包括从130微米至250微米的厚度。

在本公开内容的实施方案中，柔性石墨物品具有大于700W/mK至1500W/mK的面内热导率。在本公开内容的实施方案中，柔性石墨物品具有大于700W/mK，包括大于700W/mK至1500W/mK，从750W/mK至1400W/mK，从800W/mK至1350W/mK，从950W/mK至1300W/mK，以及还包括从1000W/mK至1200W/mK的面内热导率。在本公开内容的实施方案中，柔性石墨物品具有大于700W/mK，包括大于700W/mK至950W/mK，从725W/mK至900W/mK，以及还包括从750W/mK至850W/mK的面内热导率。在本公开内容的实施方案中，柔性石墨物品具有大于1000W/mK，包括大于1000W/mK至1500W/mK，从1025W/mK至1400W/mK，从1050W/mK至1300W/mK，以及还包括从1100W/mK至1200W/mK的面内热导率。在本公开内容的实施方案中，柔性石墨物品具有至少1000W/mK，包括至少1000W/mK至1500W/mK，从1025W/mK至1400W/mK，从1050W/mK至1300W/mK，以及还包括从1100W/mK至1200W/mK的面内热导率。

在本公开内容的实施方案中，柔性石墨物品具有小于6W/mK，包括从0.5W/mK至5.99W/mK，从1W/mK至5.75W/mK，从2W/mK至5.5W/mK，以及还包括从3W/mK至5W/mK的贯穿平面的热导率。在本公开内容的实施方案中，柔性石墨物品具有不大于6W/mK，包括从0.5W/mK至6W/mK，从1W/mK至5.75W/mK，从2W/mK至5.5W/mK，以及还包括从3W/mK至5W/mK的贯穿平面的热导率。在本公开内容的实施方案中，柔性石墨物品具有不大于4.5W/mK，包括从0.5W/mK至4.5W/mK，从0.75W/mK至4.25W/mK，从1W/mK至4W/mK，从1.25W/mK至3.75W/mK，从1.5W/mK至3.25W/mK，以及还包括从2W/mK至3W/mK的贯穿平面的热导率。在本公开内容的实施方案中，柔性石墨物品优选地具有3W/mK至5W/mK的贯穿平面的热导率。

在本公开内容的多种实施方案中的热管理系统的第二元件包括隔热材料，该隔热材料具有不大于0.15W/mK，包括0.05W/mK或更小，并且优选地小于0.025W/mK的贯穿平面的热导率。在本公开内容的某些方面中，第二元件包括具有不大于0.05W/mK的贯穿平面的热导率，包括0.01W/mK至0.049W/mK的贯穿平面的热导率，0.015W/mK至0.049W/mK的贯穿平面的热导率，0.02W/mK至0.049W/mK的贯穿平面的热导率，0.025W/mK至0.049W/mK的贯穿平面的热导率，0.03W/mK至0.049W/mK的贯穿平面的热导率，0.035W/mK至0.049W/mK的贯穿平面的热导率，0.04W/mK至0.049W/mK的贯穿平面的热导率，或0.045W/mK至0.049W/mK的贯穿平面的热导率的隔热材料。在本公开内容的某些方面中，第二元件包括具有不大于0.025W/mK的贯穿平面的热导率，包括0.01W/mK至0.025W/mK的贯穿平面的热导率，0.015W/mK至0.025W/mK的贯穿平面的热导率，以及还包括0.02W/mK至0.025W/mK的贯穿平面的热导率的隔热材料。

在本公开内容的实施方案中，第二元件具有小于2mm的厚度。在本公开内容的实施方案中，第二元件可以具有1微米至2mm，包括从5微米至2mm、从10微米至2mm、从20微米至2mm、从30微米至2mm、从50微米至2mm、从70微米至2mm、从0.1mm至1.5mm、从0.1mm至1mm、从0.1mm至0.5mm、从0.1mm至0.3mm，以及还包括从0.1mm至0.25mm的厚度。在本公开内容的实施方案中，第二元件可以具有30微米至2mm的厚度。在本公开内容的实施方案中，第二元件可以具有1微米、5微米、10微米、20微米、30微米、50微米、70微米、100微米、150微米、200微米、250微米、500微米、750微米、1mm、1.5mm或2mm的厚度。

在特定实施方案中，第二元件的厚度至少与第一元件和任选的第三元件中最厚的厚度一样厚。可选择地，第二元件具有不大于第一元件或任选的第三元件中最厚的厚度的十倍(10×)的厚度。优选地，第二元件具有不大于第一元件或任选的第三元件中最厚的厚度的七倍(7×)的厚度。另外优选地，第二元件的厚度不大于第一元件或任选的第三元件中最厚的厚度的五倍(5×)。甚至另外优选的是，第二元件可以具有不大于第一元件或任选的第三元件中最厚的厚度的三倍(3×)的厚度。

在本公开内容的实施方案中，隔热材料包括多孔聚合物基质。合适的多孔聚合物基质的一个实例是膨胀的聚四氟乙烯(ePTFE)膜。在实施方案中，ePTFE膜具有小于0.15W/mK，优选地小于0.05W/mK的贯穿平面的热导率，包括0.025W/mK至0.049W/mK的贯穿平面的热导率，以及还包括0.03W/mK至0.045W/mK的贯穿平面的热导率。在实施方案中，ePTFE膜具有0.025W/mK至不大于0.05W/mK的贯穿平面的热导率，包括0.025W/mK、0.03W/mK、0.035W/mK、0.04W/mK、0.045W/mK或0.05W/mK的贯穿平面的热导率。

ePTFE膜的优选的厚度是100微米或更小，包括从1微米至100微米、从1微米至90微米、从5微米至80微米、从10微米至75微米，以及还包括从20微米至60微米。在实施方案中，ePTFE膜可以具有1微米至50微米，包括从1微米至40微米，以及还包括从5微米至25微米的厚度。可以根据本公开内容的发明使用的示例性商业上可获得的ePTFE膜从W.L.Gore&Associates,Inc.(Newark,Delaware)可获得。

合适的ePTFE膜的实例可以包括至少40％和高达80％重量份的空气。ePTFE膜的孔隙率可以在从约40％至约97％的范围内。孔隙率测量仪器(“PMI”)可以用于测量孔隙率。孔径测量可以通过由Coulter Electronics,Inc.(Hialeah,Florida)制造的CoulterPorometer

适合于根据本公开内容使用的可选择的多孔聚合物基质材料包括但不限于，膨胀的聚乙烯膜，以下聚合物中的一种或更多种的纳米纤维网状物：聚乙烯(“PE”)、聚丙烯(“PP”)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(“PET”)，以下聚合物中的一种或更多种的编织纺织品或非编织纺织品：聚乙烯(“PE”)、聚丙烯(“PP”)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(“PET”)，及其组合。上文关于ePTFE膜的性质的描述同样适用于可选择的多孔聚合物基质材料。任选地，多孔聚合物基质材料可以包覆有粘合剂，诸如但不限于丙烯酸聚合物和/或硅酮聚合物。

在本公开内容的实施方案中，隔热材料包含气凝胶颗粒和聚四氟乙烯(PTFE)，并且具有小于0.025W/mK的贯穿平面的热导率(在大气条件，即约298.15K和约101.3kPa)，包括小于或等于0.02W/mK的贯穿平面的热导率，以及还包括小于或等于0.017W/mK的贯穿平面的热导率。在本公开内容的实施方案中，隔热材料包含气凝胶颗粒和聚四氟乙烯(PTFE)，并且具有0.025W/mK或更小的贯穿平面的热导率(在大气条件，即约298.15K和约101.3kPa)，包括0.01W/mK至0.025W/mK的贯穿平面的热导率，包括0.015W/mK至0.025W/mK的贯穿平面的热导率，以及还包括0.02W/mK至0.025W/mK的贯穿平面的热导率。适合用于本发明的隔热材料的实施方案的气凝胶颗粒包括无机气凝胶和有机气凝胶及其混合物。非穷尽的示例性的无机气凝胶可以包括在备选方案中由硅、铝、钛、锆、铪、钇、钒等的无机氧化物(包括其混合物)形成的那些无机气凝胶，其中二氧化硅气凝胶是特别优选的。有机气凝胶也适合用于本发明的隔热材料的实施方案，并且可以由以下中的任一种制备：碳、聚丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚氨酯、聚酰亚胺、聚糠醇、苯酚糠醇(phenol furfurylalcohol)、三聚氰胺甲醛、间苯二酚甲醛、甲酚、甲醛、聚氰尿酸酯、聚酰胺，诸如但不限于聚丙烯酰胺、环氧化物、琼脂、琼脂糖等。优选地，气凝胶颗粒具有小于70nm，包括从1nm至70nm，从5nm至70nm，以及还包括从10nm至60nm的平均孔直径。

除了气凝胶颗粒之外，根据本公开内容的实施方案的隔热材料还包括PTFE。PTFE可以用作粘合剂，其中如本文使用的术语“粘合剂”意味着PTFE组分使气凝胶的颗粒与其他气凝胶颗粒或另外的任选的组分保持在一起或粘在一起。在本公开内容的实施方案中，隔热材料包括气凝胶颗粒和PTFE颗粒的混合物，该混合物包含大于或等于约40wt％的气凝胶、大于或等于约60wt％的气凝胶或大于或等于约80wt％的气凝胶。

优选的气凝胶颗粒和PTFE颗粒的混合物包含从约40wt％至约95wt％的气凝胶，另外从约40wt％至约80wt％的气凝胶。PTFE颗粒优选地占气凝胶/PTFE混合物的小于或等于约60wt％，混合物的小于或等于约40wt％，或气凝胶/PTFE混合物的小于或等于约20wt％。

优选的混合物包括包含从约5wt％至约60wt％的PTFE和从约20wt％至约60wt％的PTFE的气凝胶/PTFE混合物。适合用于本公开内容的发明的示例性隔热材料在美国专利第7,118,801号中描述，该美国专利的全部内容通过引用并入本文。

可以根据本公开内容的发明使用的示例性商业上可获得的隔热材料从W.L.Gore&Associates,Inc.(Newark,Delaware)可获得。在优选的实施方案中，气凝胶/PTFE隔热物品是整体的。在其他实施方案中，气凝胶/PTFE隔热物品是均质的复合材料物品。在实施方案中，气凝胶/PTFE隔热物品可以在一个或更多个侧面上用多孔聚合物基质包覆，该多孔聚合物基质诸如ePTFE膜或上文描述的可选择的多孔聚合物基质材料中的一种。气凝胶/PTFE隔热物品的益处可以包括其高强度、高负载量和/或高温抗性。气凝胶/PTFE隔热物品可以在原始数量方面以及在每单位体积或厚度的基础上相对于许多其他选项具有上述改善的性质。气凝胶/PTFE隔热物品的特定实施方案可以具有30微米至2mm的厚度。

现在参考图1，图示了本公开内容的热管理系统100的实施方案。热管理系统100包括第一元件10、与第一元件10相邻的第二元件20、以及任选的第三元件30，该任选的第三元件30与第二元件20相邻并且与第一元件10相对。因此，热管理系统100可以具有夹层型结构或构造，其中第二元件20设置在第一元件10和任选的第三元件30之间。

如先前讨论的，热管理系统100的第一元件10和任选的第三元件30各自包括柔性石墨物品，所述柔性石墨物品可以具有相同或不同的物理性质，并且热管理系统100的第二元件20包括具有小于0.05W/mK、并且优选地小于0.025W/mK的贯穿平面的热导率的隔热材料。

在一种实施方案中，本公开内容的热管理系统100包括：第一元件10，该第一元件10包括柔性石墨物品，该柔性石墨物品具有大于65微米至95微米的厚度、大于700W/mK直至950W/mK的面内热导率、以及小于6W/mK的贯穿平面的热导率；邻近第一元件10的第二元件20，第二元件20包括具有小于0.025W/mK的贯穿平面的热导率的隔热材料；以及任选的第三元件30，该第三元件30与第二元件20相邻并且与第一元件10相对，该任选的第三元件30包括柔性石墨物品，该柔性石墨物品具有至少65微米的厚度、大于700W/mK的面内热导率、以及小于6W/mK的贯穿平面的热导率。

在第二实施方案中，本公开内容的热管理系统100包括：第一元件10，该第一元件10包括柔性石墨物品，该柔性石墨物品具有大于100微米的厚度和大于1000W/mK的面内热导率；邻近第一元件10的第二元件20，第二元件20包括具有小于0.025W/mK的贯穿平面的热导率的隔热材料；以及任选的第三元件30，该第三元件30与第二元件20相邻并且与第一元件10相对，该任选的第三元件30包括柔性石墨物品，该柔性石墨物品具有大于100微米的厚度和大于1000W/mK的面内热导率。在某些实施方案中，第一元件10或任选的第三元件30中的至少一个的厚度是至少125微米，包括至少130微米、至少150微米和高达500微米，并且第二元件的厚度小于2mm，包括小于1mm，并且还包括从0.1mm至0.25mm。

在另一种实施方案中，本公开内容的热管理系统100包括：第一元件10，该第一元件10包括柔性石墨物品，该柔性石墨物品具有至少100微米的厚度和大于1000W/mK的面内热导率；邻近第一元件10的第二元件20，第二元件20包括具有小于0.025W/mK的贯穿平面的热导率的隔热材料；以及任选的第三元件30，该第三元件30与第二元件20相邻并且与第一元件10相对，该任选的第三元件30包括柔性石墨物品，该柔性石墨物品具有至少100微米的厚度和大于1000W/mK的面内热导率。在某些实施方案中，第一元件10或任选的第三元件30中的至少一个的厚度是至少125微米，包括至少130微米、至少150微米和高达500微米，并且第二元件的厚度小于2mm，包括小于1mm，并且还包括从0.1mm至0.25mm。

在另外的实施方案中，本公开内容的热管理系统100包括：第一元件10，该第一元件10包括柔性石墨物品，该柔性石墨物品具有至少100微米的厚度和大于1000W/mK的面内热导率；邻近第一元件10的第二元件20，第二元件20包括具有小于0.05W/mK的贯穿平面的热导率的隔热材料；以及任选的第三元件30，该第三元件30与第二元件20相邻并且与第一元件10相对，该任选的第三元件30包括柔性石墨物品，该柔性石墨物品具有至少100微米的厚度和大于1000W/mK的面内热导率。在某些实施方案中，第一元件10或任选的第三元件30中的至少一个的厚度是至少125微米，包括至少130微米、至少150微米和高达500微米，并且第二元件的厚度小于2mm，包括小于1mm，并且还包括从0.1mm至0.25mm。

可以使用与所公开的热管理系统100的实施方案一致的第一元件10、第二元件20和任选的第三元件30的任何先前描述的材料和性质的范围(例如，厚度、面内热导率、贯穿平面的热导率)。

在本公开内容的实施方案中，热管理系统100的第一元件10和任选的第三元件30中的至少一个是整体的。在本公开内容的实施方案中，热管理系统100的第一元件10和任选的第三元件30两者都是整体的。

在本公开内容的实施方案中，第一元件10和任选的第三元件30被粘附至第二元件20的相对表面。第一元件10和任选的第三元件30可以使用双面胶带被粘附至第二元件20。优选地，双面胶带具有小于20微米的厚度，包括小于15微米的厚度，以及还包括小于10微米的厚度。双面胶带可以包括丙烯酸粘合材料或胶乳粘合材料或类似物。在本公开内容的实施方案中，双面胶带可以包括粘合剂中的标称气隙或孔。在本公开内容的实施方案中，双面胶带的粘合材料是非水基且非泡沫基粘合剂。

在本公开内容的实施方案中，热管理系统100可以包括在第一元件10和任选的第三元件30中的至少一个上的任选的包覆层。在某些实施方案中，包覆层包括以下中的一种或更多种：介电材料、塑料材料(例如，聚乙烯、聚酯(聚对苯二甲酸乙二醇酯)或聚酰亚胺)和在面向外的粘合材料上具有释放衬垫的双面胶带。优选的双面胶带包括具有不大于10微米的厚度的载体(例如，树脂膜)。

现在参考图1a，图示了根据本公开内容的热管理系统150的另一种实施方案。热管理系统150可以包括第一元件10，该第一元件10包括具有大于100微米的厚度和大于1,000W/mK的面内热导率的柔性石墨物品。对于电子装置中的应用，柔性石墨物品可以优选地呈片材的形式。

继续参考图1a，热管理系统150还包括第二元件20，该第二元件20包括具有小于0.05W/mK的贯穿平面的热导率的隔热材料。第二元件20的厚度包括至少与第一元件10的厚度相同的厚度，并且可以高达不大于第一元件10的厚度的十倍(10×)，包括不大于第一元件10的厚度的七倍(7×)，不大于第一元件10的厚度的五倍(5×)，以及还包括不大于第一元件10的厚度的三倍(3×)。用于第二元件20的合适的材料的非限制性实例包括如本文描述的基于气凝胶的材料，或多孔聚合物基质，诸如但不限于膨胀的聚四氟乙烯(ePTFE)膜。

当该实施方案被并入到电子装置200中时，热管理系统150与热源210(即，如本文描述的电子部件)可操作的热连通，并且热管理系统150的第二元件20与热源210相邻地对齐，如图2a中示出的。任选地，热源210和热管理系统150可以彼此间隔开，如图3a中图示的。气隙240可以位于热源210和热管理系统150的第二元件20之间。

转到厚度的具体实例，用于热管理系统150的该实施方案的第一元件10的厚度可以在从100微米至500微米的范围内。同样，第二元件20的厚度可以在从100微米直至约5mm的范围内。第二元件20的合适的厚度的其他实例包括以下中的任一种：第一元件10的厚度的1.1倍、1.25倍、1.5倍、1.75倍、2倍、2.25倍、2.5倍、3倍、3.5倍、4倍、5倍、6倍、7倍、8倍、9倍或10倍。

现在参考图2，图示了包括本公开内容的热管理系统100的电子装置200的实施方案。电子装置200包括热源210、外表面220和热管理系统100。热管理系统100的第一元件10或任选的第三元件30与热源210可操作的热连通，并且第一元件10和任选的第三元件30中的另一个面向外表面220。如在图2中看到的，电子装置200被图示出，其中热管理系统100的第一元件10与热源210可操作的热连通，并且热管理系统100的任选的第三元件30面向外表面220。

如本文使用的，当热量可以通过从颗粒到颗粒的动能传递而从一种材料传导至另一种材料而没有颗粒的净位移时，两种材料处于可操作的热连通。可操作的热连通可以包括其中热管理系统100、150与热源210物理接触的实施方案以及当在热管理系统100、150和热源210的邻近表面之间存在气隙(即，热管理系统100、150和热源210间隔开)时的实施方案。同样，关于热管理系统100、150的外表面，本文公开的实施方案可以包括热管理系统100、150的外表面与电子装置200的外表面220物理接触，或者热管理系统100、150的面向外的表面与电子装置200的外表面220间隔开(即，气隙在热管理系统100、150和外表面220之间)。在功能上，可操作的热连通将包括至少可测量的量的热量，该热量从第一主体转移至第二主体，使得第二主体的温度升高。第二主体的温度的升高是可测量的。

本公开内容的热管理系统100、150用于有效地管理由电子装置200的热源210产生的热量，以减少或消除电子装置200的外表面220上的热点。术语“热点”通常指的是具有比周围区域更高的温度的区域。本公开内容的热管理系统100、150跨过电子装置200更均匀地损耗和/或扩散由热源210产生的热量，以减少或消除热点。在电子装置200中使用的热管理系统100、150可以是本文描述的热管理系统100、150中的任一个。本公开内容的电子装置200的非限制性实例包括智能手机、平板电脑和膝上型电脑。

本公开内容的实施方案包括布置在电子装置200中的热管理系统100、150，使得气隙230在外表面220和面向(或接近)外表面220的热管理系统100、150的元件之间。如在图2中看到的，气隙230由外表面220和热管理系统100的面向外表面220的任选的第三元件30的表面之间的距离限定。

本公开内容的实施方案还包括电子装置200和热管理系统100、150，该电子装置200和热管理系统100、150被配置成使得外表面220的一部分与热管理系统100、150的面向外表面220的元件物理接触。在本公开内容的实施方案中，外表面220可以包括电子装置200的外壳或壳体。如在图3中看到的，电子装置200的外表面220的一部分与热管理系统100的任选的第三元件30物理接触。在本公开内容的其他实施方案中，与热管理系统100、150的元件物理接触的外表面220的部分具有与热管理系统100、150的面向外表面220的元件相同的表面积，并且任选地，与热管理系统100、150的元件物理接触的外表面220的部分没有偏移，使得不产生气隙。

参考图2和图3，在本公开内容的电子装置200的实施方案中，与热源210可操作的热连通的热管理系统100的元件(在这种情况下，第一元件10)的表面积大于与元件10可操作的热连通的热源210的部分的表面积。这样的实施方案增加热源210的有效表面积，以促进热损耗和热扩散，从而减少或消除热点。在一些实施方案中，与热源210可操作的热连通的热管理系统100的元件的表面积是与热管理系统100的元件可操作的热连通的热源210的部分的表面积的至少1.5倍大(例如，1.5倍大至5倍大)。

在本公开内容的实施方案中，热源210可以是电子部件。电子部件可以包括产生足够的热量以产生热点或者干扰电子部件或电子部件是其元件的电子装置200的操作(如果没有损耗)的任何部件。在本公开内容的实施方案中，热源210可以包括微处理器或计算机芯片、集成电路、用于像激光器或场效应晶体管(FET)的光学装置的控制电子器件、整流器、逆变器、转换器、变速驱动器、绝缘栅双极晶体管、晶闸管、放大器、电感器、电容器或其部件、或其他类似的电子元件。在其他实例中，热源210可以是无线充电部件，诸如例如感应线圈。

本文公开的热管理系统的实施方案应用于功率规格高达至少约100瓦(W)的电子装置。消费性电子器件的典型功率规格可以在从约2W或3W至约100W、从约2W至约100W、从约10W至约50W、从约50W至约100W，以及还包括从约2W至约10W的范围内。

在某些实施方案中，热源210的功率不大于10W。在某些实施方案中，热源210的功率不大于5W。在某些实施方案中，热源210的功率小于1W，包括从0.1W至0.95W、从0.1W至0.75W，以及还包括从0.1W至0.5W。在某些实施方案中，热源210的功率小于1W高达10W，包括从0.1W至10W、从0.25W至9W，以及还包括从0.5W至5W。

现在参考图4，示出了本公开内容的电子装置200的实施方案的示意性表示。如在图4中看到的，热管理系统100的第一元件10与热源210可操作的热连通，并且热管理系统100的任选的第三元件30面向电子装置的外表面220。如在图4中看到的，点T1指的是热管理系统100的第一元件10的表面上与热源210可操作的热连通的点处的温度。点T1还可以被称为结合温度。如结合图4中示出的实施方案使用的，术语“热点”指的是热管理系统100的元件的与热源210对齐(通常垂直对齐)的部分。电子装置200的外表面220上的用户界面热点通常将与热管理系统100的热点的位置一致。在图4中还图示了点T2和点T3，点T2指的是热管理系统100的任选的第三元件30的表面上与热源210对齐并且面向电子装置200的外表面220的点处的温度，点T3指的是热管理系统100的任选的第三元件30的表面上面向电子装置200的外表面220的与点T2相隔一距离的点处的温度。当点T2与热源210对齐时，点T2可以被认为是热点。点T3和点T2之间的距离在x-y平面中测量，并且可以是在x-y平面中从点T2延伸的半径。

在本公开内容的实施方案中，当点T2和点T3相隔高达100mm的距离时，点T2和点T3之间的温差小于2.5℃。在本公开内容的实施方案中，当点T2和点T3相隔高达100mm的距离时，点T2和点T3之间的温差小于2℃。在本公开内容的实施方案中，当点T2和点T3相隔60mm至100mm，包括从60mm至95mm、从70mm至90mm，以及还包括80mm的距离时，点T2和点T3之间的温差小于2.5℃。在本公开内容的实施方案中，当点T2和点T3相隔60mm至100mm，包括从60mm至95mm，从70mm至90mm，以及还包括80mm的距离时，点T2和点T3之间的温差小于2℃。在本公开内容的实施方案中，当点T2和点T3相隔高达50mm的距离时，点T2和点T3之间的温差小于2.5℃。在本公开内容的实施方案中，当点T2和点T3相隔高达50mm的距离时，点T2和点T3之间的温差小于2℃。在本公开内容的实施方案中，当点T2和点T3相隔35mm至50mm的距离时，点T2和点T3之间的温差小于2.5℃。在本公开内容的实施方案中，当点T2和点T3相隔35mm至50mm的距离时，点T2和点T3之间的温差小于2℃。

再次参考图4，点T1和点T2沿着热管理系统100的公共轴线Ca定位。在本公开内容的实施方案中，点T1和点T2之间的温差大于1.5℃。在本公开内容的实施方案中，点T1和点T2之间的温差是至少2℃。在本公开内容的实施方案中，点T1和点T2之间的温差大于2℃。在本公开内容的实施方案中，点T1和点T2之间的温差是至少3℃。在本公开内容的实施方案中，点T1和点T2之间的温差是从1.5℃至6℃，包括从1.5℃至5℃，以及还包括从2℃至4℃。

另外考虑本文公开的实施方案，结合温度(T

实际上，关于热管理系统在任何特定电子装置内的取向，本公开内容的热管理系统的使用具有多种要考虑的选项。取决于装置，这些选项可以彼此排斥或包含的，但这样的选项适用于本文公开的所有实施方案。这些选项是：

a.热源和热管理系统之间的空间(例如，气隙)；

b.热管理系统和电子装置的外表面之间的空间(例如，气隙)；

c.热源和热管理系统之间的空间(例如，气隙)以及热管理系统和电子装置的外表面之间的空间(例如，偏移)；和/或

d.热管理系统可以包括空间(例如，气隙)，例如，热管理系统的一部分可以与热源接触，并且热管理系统的另一部分可以与电子装置的外表面接触。

对于包括空间的那些实施方案，空间将形成用于自然对流热损耗的表面。

另一个任选的考虑是，热管理系统100的第一元件10和第三元件30(即，柔性石墨物品)和第二元件20(即，隔热材料)不要求具有相同的热连通表面积。在图5中图示了这样的配置的实例，其中第二元件20具有比第一元件10和第三元件30的热连通表面积更小的热连通表面积。图5中图示的概念也适用于图1-图4中图示的实施方案以及图6a-图6f的实施方案。

优选地，隔热[LU1]材料将具有至少等于热源的热连通表面积的热连通表面积。优选地，柔性石墨将具有比热源的热连通表面积更大的热连通表面积。柔性石墨的热连通表面积与热源的热连通表面积的比的实例是至少1.1:1、1.25:1、1.5:1、2:1、3:1、4:1、5:1、10:1、20:1、30:1、40:1、50:1、60:1、70:1、80:1、90:1和高达100:1。在其中隔热材料具有比热源更大的热连通表面积的情况下，可以应用相同的比。对于特定的电子装置和特定的型号，柔性石墨(或隔热材料)的热连通表面积与热源的热连通表面积的比可以高达约100:1或更小，或约50:1或更小。对于手机(还被称为“智能手机”)，柔性石墨(或隔热材料)的热连通表面积与热源的热连通表面积的比可以高达约30:1或更小，或约15:1或更小。

此外，热管理系统可以与热源对称地对齐，或者热管理系统的一个或更多个部件可以与热源不对称。尽管未示出，但热管理系统的所有部件可以与热源不对称地对齐。本段落中公开的概念同样适用于与热源而不是柔性石墨物品相邻的可操作的热连通的热管理系统的隔热材料。

包括所考虑的热管理系统的装置200a-200f的多种其他实施方案在图6a-图6f中图示出。在图6a中图示的热管理系统100a具有与在图1中图示的热管理系统100相反的构造。即，第一元件10a和任选的第三元件30a由先前描述的隔热材料中的一种或更多种构成，而不是由先前描述的柔性石墨物品中的一种或更多种构成。在图6a中示出的实施方案中，第一元件10a和任选的第三元件30a可以由相同或不同的隔热材料构成，如本文描述的。图6a中的第二元件20a可以是先前提及的柔性石墨材料中的任一种。最后，如所示出的，在装置外壳220a和热管理系统100a之间存在第一空间230a，并且在热源210a和热管理系统100a之间存在第二空间240a。然而，在图6a的替代实施方案中，热管理系统可以被粘附至热源而不是装置外壳，使得在热管理系统和装置外壳之间存在空间；或者在热管理系统的邻近的元件之间存在空间。

图6f类似于图1以及图6a中示出的热管理系统的实施方案，除了热管理系统100f可以包括柔性石墨物品或隔热材料或两者的至少一个另外的元件40f之外。所示出的实施方案包括四个元件10f、20f、30f、40f；这样的实施方案可以包括所需的尽可能多的元件，只要其多于三个。因此，在该实施方案以及本文公开的其他实施方案中，预期比所图示的更多的层。同样，图6f中示出的实施方案的概念可以包括邻近热源210f的柔性石墨物品或隔热材料。空间240f可以(如示出的)或可以不存在于热源210f和热管理系统100f之间。此外，空间230f可以(如示出的(通常包括未示出的偏移))或可以不存在于热管理系统100f和装置外壳220f之间。

图6b-图6e图示了具有双元件热管理系统150实施方案的多种配置的装置200。如图示的，隔热材料20邻近热源210，并且柔性石墨物品10邻近装置外壳。这些实施方案同样适用于其中柔性石墨物品邻近热源且隔热材料邻近装置外壳的热管理系统。此外，多种实施方案可以包括空间，或可以不包括空间。在包括空间245的实施方案中，空间245可以在示出的位置中的任一个位置处：(i)邻近热源210，如图6b中示出的；(ii)在热管理系统150的元件10、20之间，如图6c中示出的；或者(iii)邻近装置外壳220，如图6d中示出的。如在图6e中看到的，在热管理系统150、热源210或装置外壳之间可以不存在空间。在未示出的实施方案中，双元件实施方案(即，柔性石墨物品和隔热材料)可以包括两个空间。空间中的一个空间将邻近装置外壳，并且另一个空间可以在热管理系统的元件之间或邻近热源。

上述柔性石墨物品和隔热材料同样适用于关于图6a-图6f讨论的实施方案。

以下实施例描述了本公开内容的多种实施方案。这些实施例被提出以进一步说明本发明，并且不意图以任何方式限制本发明。

实施例

实施例I

样品1至样品4例示了本公开内容的热管理系统，而样品5和样品6是比较热管理装置。

样品1包括两个柔性石墨物品，每个柔性石墨物品具有约150微米的厚度、约1100W/mK的面内热导率和约4.5W/mK的贯穿平面的热导率。夹在两个柔性石墨物品之间的是具有小于0.025W/mK的贯穿平面的热导率和约250微米的厚度的隔热材料。样品1的热管理系统的总厚度是约550微米。

样品2包括两个柔性石墨物品，每个柔性石墨物品具有约100微米的厚度、约1100W/mK的面内热导率和约4.5W/mK的贯穿平面的热导率。夹在两个柔性石墨物品之间的是具有小于0.025W/mK的贯穿平面的热导率和约100微米的厚度的隔热材料。样品2的热管理系统的总厚度是约300微米。

样品3包括柔性石墨物品，该柔性石墨物品具有约150微米的厚度、约1100W/mK的面内热导率和约4.5W/mK的贯穿平面的热导率。将柔性石墨物品层压至具有小于0.025W/mK的贯穿平面的热导率和约250微米的厚度的隔热材料。样品3的热管理装置的总厚度是约400微米。

样品4包括柔性石墨物品，该柔性石墨物品具有约100微米的厚度、约1100W/mK的面内热导率和约4.5W/mK的贯穿平面的热导率。将柔性石墨物品层压至具有小于0.025W/mK的贯穿平面的热导率和约100微米的厚度的隔热材料。样品4的热管理装置的总厚度是约200微米。

样品5由柔性石墨物品组成，该柔性石墨物品具有约150微米的厚度、约1100W/mK的面内热导率和约4.5W/mK的贯穿平面的热导率。

样品6由柔性石墨物品组成，该柔性石墨物品具有约100微米的厚度、约1100W/mK的面内热导率和约4.5W/mK的贯穿平面的热导率。

在进行测试时，热源被允许达到稳定状态。在达到稳定状态之后，测量并且记录每个样品所经历的多种温度(即，环境温度、TC01、TC02、TC03和TC04)。为了去除由于外部温度引起的变化，TC01、TC02、TC03和TC04的温度数据被报告为超过环境温度的温度升高。例如，针对TC02报告的温度是在点TC02处测量的温度减去测量的环境温度。

TC01和TC02之间的温差(即，TC01-TC02的值)证明样品可以减少热点的有效性。TC02和TC04之间的温差(即，TC02-TC04的值)证明样品可以扩散热量的有效性。针对样品1-6收集的温度数据在下文表1中示出。

表1-温度数据

如通过表1中的数据可以看出的，样品1和样品2是用于减少热点的最有效的样品。样品1具有在约4℃的最高的TC01-TC02的值，并且样品2具有在约3.7℃的次最高的TC01-TC02的值。同样，样品1和样品2表现出分别在约7.5℃和约7.3℃的最低的TC02值(对应于热点或触摸温度)。在另一个方面，样品6表现出小于约0.5℃的TC01-TC02的值，该值被报告为0.2℃，这比通过根据本公开内容的样品1和样品2实现的热点减少小至少十(10)倍并且高达二十(20)倍。

图8是为了支持上文表1中示出的数据而呈现的。如图8中图示的，所要求保护的实施方案表现出TC01和TC02之间的最大温差以及TC02和TC04之间的最均匀温度，如上文描述的。

对上述数据的模拟结果还与上文呈现的上述实际数据在方向上匹配。为了证实上述样品1和样品2的显著性，针对样品2以及以下比较样品运行相同厚度的热管理系统的模拟：1)均为柔性石墨物品(标记为N-300)和2)三分之二柔性石墨物品和三分之一隔热材料，其中柔性石墨物品邻近外表面(标记为N200-A100)。如所陈述的，所有模拟都使用300微米的样品厚度。模拟结果证实，样品1和样品2的夹层构造对于降低表皮温度是最好的，如图8a中示出的。

实施例II-Google Pixel 3XL 3DMark应力测试

隔热材料通过小于0.020W/mK的其特殊地低的热导率来表征。优选地，隔热材料具有小于空气的平均自由程(约70nm)，例如小于70nm的平均孔直径。

购买现货的Google Pixel 3XL(“Pixel”)智能手机，并且进行修改，以允许在没有热节流的情况下恒定的功率应力。UL’s 3DMark-Slingshot Extreme被选择用于测试，因为它是用于对高端智能手机的物理(CPU)和图像(GPU)进行评分的广泛接受的基准。为了达到稳态测试结果，购买3DMark的专业版并且安装在Pixel上，以实现90秒Slingshot Extreme基准测试的无限循环。所有测试都是在具有严格控制的环境温度和湿度的静止空气环境中进行的。可用于测量的参数包括：经由热电偶的表面点温度、经由IR相机(Fluke，型号Ti55)的图像、经由内置热敏电阻的内部部件温度(CPU、GPU等)、CPU和GPU时钟频率以及经由Slingshot Extreme基准得分的系统性能。

最初的应力测试是在开箱的条件下用IR成像运行的(图9)。热点位置被确定并且被选择用于经由TIM放置热电偶(图10)。

Pixel后盖是借助于加热和破坏粘合剂来移除的。在片上系统(“SoC”)附近的七个不同位置处，将顺从性聚合物放置在后盖内侧(图11)，以确定可用于热管理系统的空间；然后将后盖放回原处，以将聚合物压缩到在每个位置处存在的气隙中。后盖再次被移除，并且所有位置处的厚度都经由压缩的聚合物上的外卡规来测量。该过程被再重复两次(2×)，并且每个位置的所有厚度测量值都被平均。厚度平均值在表2中详述。

表2：封闭的Pixel装置中SoC附近的气隙测量值

为了避免位置5和位置6中的机械压缩，针对所有热管理系统选择350μm的标称厚度。用于测试的物理材料包括110μm隔热片材、110μm石墨箔和5μm丙烯酸双面胶带。材料和示例性的配置在图12中描绘。

图13中示出的零件几何形状被选择成在对内部部件没有破坏或对内部部件具有最小破坏的情况下使面积最大化。零件面积被测量为是1,825mm

结果-Google Pixel 3XL 3DMark应力测试

后盖触摸温度研究

表3：在Pixel中来自后盖触摸温度研究的结果

所有测试配置都以高精度产生独特的后盖触摸温度，并且都明显低于对照(配置D1)。与模拟一致，配置D5在低于对照3.2℃时呈现出最大的后盖触摸温度降低。配置D6、配置D3和配置D2将后盖触摸温度分别降低了2.7℃、2.1℃和1.3℃。对于所有测试的配置，屏幕温度从对照增加小于1℃。对于所有测试的配置，CPU温度和GPU温度从对照增加小于1.5℃。Pixel后盖触摸温度研究结果验证了模拟研究中所模拟的配置的装置盖表面温度的方向趋势。

根据表3和图15和图16，结果有些违反直觉。具有最高隔热属性的配置D1和配置D2表现出最高的后盖温度(最高温度热点)。常规的想法是，具有最大隔热属性的配置将使热点温度最小化，根据所呈现的数据，这明显是不正确的。另外图示出的是，对照具有最低的GPU最高温度。

系统性能和用户舒适度研究

表4：Pixel中来自系统性能和用户舒适度研究的结果

在21.7℃在受控的测试环境下，在开箱节流期间获得的平均稳态盖触摸温度是38.7℃；该温度与UL 60950-1移动电子器件在延长的持续时间的触摸(表皮)温度有关。在该情况中，平均稳态基准得分和每秒帧数分别是3401和19.5。当配置D5被放置在后盖内侧时，基准得分提高至3822，并且每秒帧数提高至21.3，标志着系统性能的约12.4％的提高，同时保持了为开箱节流条件设置的表面温度限制。

结论

所有这样的重量因为它们与所列出的成分有关都是基于活性水平，并且因此，除非另外指定，否则不包括在商业上可获得的材料中可能包括的溶剂或副产物。

所有对本公开内容的单数特性或限制的提及应包括相应的复数特性或限制，并且反之亦然，除非另外指定或在进行提及的上下文中清楚地暗示为相反。因此，在本公开内容中，词语“一(a)”或“一(an)”应被视为包括单数和复数两者。相反地，对复数项的任何提及应在适当的情况下包括单数。

除非另外指示(例如，通过使用术语“精确地”)，否则表达如本说明书和权利要求中使用的量、性质诸如分子量、反应条件等的所有数字应当被理解为在所有情况下均由术语“约”修饰。因此，除非另外指示，否则在以下说明书和权利要求中阐述的数值性质是可以取决于在本发明的实施方案中寻求获得的期望性质而变化的近似。

如果本文没有陈述，则在室温和标准压力(1个大气压)提供热导率，或可选择地如果已知标准测试方案，诸如用于柔性石墨物品的贯穿平面的传导性的ASTM D 5470，则在适当的测试条件提供热导率。

如本文使用的方法或工艺步骤的所有组合可以以任何顺序进行，除非另外指定或在进行所提及的组合的上下文中清楚地暗示为相反。

本文公开的所有范围和参数，包括但不限于百分比、份数和比率，被理解为涵盖其中呈现和包含的任何和所有的子范围，以及端点之间的每个数字。例如，“1至10”的陈述的范围应被认为包括最小值1和最大值10之间(并且包括最小值1和最大值10)的任何和所有的子范围；也就是说，以最小值1或更大的值(例如，1至6.1)开始的、并且以最大值10或更小的值(例如，2.3至9.4、3至8、4至7)结束的所有子范围，并且最终认为包括在该范围内的每个数值1、2、3、4、5、6、7、8、9和10。

本公开内容的热管理系统和电子装置可以包括以下、由以下组成或基本上由以下组成：如本文描述的本公开内容的基本元件和限制，以及本文描述的或以其他方式在热管理系统和/或电子装置中有用的任何另外的或任选的成分、部件或限制。

就在本说明书或权利要求中使用术语“包括(include)”、“包括(includes)”或“包括(including)”来说，它们意图以类似于术语“包括(comprising)”的方式是包括性的，因为该术语当在权利要求中作为过渡词汇使用时是解释性的。此外，就采用术语“或”(例如，A或B)来说，其意图意指“A或B或者A和B两者”。当本申请人意图指示“仅A或B但非两者”时，那么术语“仅A或B但非两者”将被采用。因此，本文中术语“或”的使用是包括性的，并且不是排他性的使用。

在一些实施方案中，可以彼此组合地利用多种发明概念。此外，叙述为与特别公开的实施方案相关联的任何特定元件应被解释为可用于所有公开的实施方案，除非该特定元件的并入将与实施方案的明示术语相矛盾。另外的优点和修改对本领域技术人员将是容易明显的。因此，本公开内容在其更广泛的方面不限于其中呈现的特定细节、代表性设备或示出和描述的说明性实例。因此，在不脱离一般发明构思的精神或范围的情况下，可以依据这样的细节作出变更。

本公开内容的示例性实施方案

1.一种热管理系统，包括：

a.第一元件，其包括柔性石墨物品，所述柔性石墨物品具有大于65微米至95微米的厚度、大于700W/mK直至950W/mK的面内热导率和小于6W/mK的贯穿平面的热导率；

b.第二元件，其邻近所述第一元件，所述第二元件包括隔热材料，所述隔热材料具有小于0.025W/mK的贯穿平面的热导率，包括0.01W/mK至0.0249W/mK的贯穿平面的热导率，0.015W/mK至0.0249W/mK的贯穿平面的热导率，或0.02W/mK至0.0249W/mK的贯穿平面的热导率；以及

c.任选的第三元件，其与所述第二元件相邻并且与所述第一元件相对，所述第三元件包括柔性石墨物品，所述柔性石墨物品具有至少65微米直至500微米的厚度、大于700W/mK的面内热导率和小于6W/mK的贯穿平面的热导率。

2.根据段落1所述的热管理系统，其中所述热管理系统包括所述第三元件。

3.根据段落2所述的热管理系统，其中所述第三元件具有至少1000W/mK的面内热导率，包括1000W/mK至1500W/mK的面内热导率，1025W/mK至1400W/mK的面内热导率，1050W/mK至1300W/mK的面内热导率，或1100W/mK至1200W/mK的面内热导率。

4.根据段落1至3中任一项所述的热管理系统，其中所述第一元件和所述第三元件中的至少一个是整体的。

5.根据段落1至4中任一项所述的热管理系统，其中所述第二元件具有不大于2mm的厚度，包括1微米至2mm的厚度、5微米至2mm的厚度、10微米至2mm的厚度、20微米至2mm的厚度、30微米至2mm的厚度、50微米至2mm的厚度、70微米至2mm的厚度、0.1mm至1.5mm的厚度、0.1mm至1mm的厚度、0.1mm至0.5mm的厚度、0.1mm至0.3mm的厚度或0.1mm至0.25mm的厚度。

6.根据段落1至5中任一项所述的热管理系统，其中所述第二元件包括气凝胶。

7.一种电子装置，包括：

a.热源；

b.外表面；和

c.根据段落1至6中任一项所述的热管理系统，其中所述第一元件或所述第三元件与所述热源可操作的热连通，并且所述第一元件或所述第三元件中的另一个面向所述外表面。

8.根据段落7所述的电子装置，其中气隙在所述外表面和面向所述外表面的元件之间。

9.根据段落7所述的电子装置，其中所述外表面的一部分与面向所述外表面的元件物理接触。

10.根据段落9所述的电子装置，其中所述外表面的所述部分具有与面向所述外表面的元件的表面积相同的表面积，并且所述外表面的所述部分没有偏移。

11.根据段落7至10中任一项所述的电子装置，其中与所述热源可操作的热连通的元件的表面积是与所述元件可操作的热连通的所述热源的表面的该部分的表面积的至少1.5倍大。

12.一种热管理系统，包括：

a.第一元件，其包括柔性石墨物品，所述柔性石墨物品具有大于100微米直至500微米的厚度、大于1000W/mK的面内热导率和小于6W/mK的贯穿平面的热导率；

b.第二元件，其邻近所述第一元件，所述第二元件包括隔热材料，所述隔热材料具有小于0.025W/mK的贯穿平面的热导率，包括0.01W/mK至0.0249W/mK的贯穿平面的热导率，0.015W/mK至0.0249W/mK的贯穿平面的热导率，或0.02W/mK至0.0249W/mK的贯穿平面的热导率；以及

c.任选的第三元件，其与所述第二元件相邻并且与所述第一元件相对，所述第三元件包括柔性石墨物品，所述柔性石墨物品具有大于100微米直至500微米的厚度和大于1000W/mK的面内热导率。

13.根据段落12所述的热管理系统，其中所述第二元件具有不大于2mm的厚度，包括1微米至2mm的厚度、5微米至2mm的厚度、10微米至2mm的厚度、20微米至2mm的厚度、30微米至2mm的厚度、50微米至2mm的厚度、70微米至2mm的厚度、0.1mm至1.5mm的厚度、0.1mm至1mm的厚度、0.1mm至0.5mm的厚度、0.1mm至0.3mm的厚度或0.1mm至0.25mm的厚度。

14.根据段落12或段落13所述的热管理系统，其中所述第一元件或所述第三元件中的至少一个具有至少125微米的厚度。

15.根据段落12至14中任一项所述的热管理系统，其中所述第一元件和所述第三元件中的至少一个是整体的。

16.根据段落12至15中任一项所述的热管理系统，其中所述第二元件包括气凝胶。

17.一种电子装置，包括：

a.热源；

b.外表面；和

c.根据段落12至16中任一项所述的热管理系统，其中所述第一元件或所述第三元件与所述热源可操作的热连通，并且所述第一元件或所述第三元件中的另一个面向所述外表面。

18.根据段落17所述的电子装置，其中气隙在所述外表面和面向所述外表面的元件之间。

19.根据段落17所述的电子装置，其中所述外表面的一部分与面向所述外表面的元件物理接触。

20.根据段落19所述的电子装置，其中所述外表面的所述部分具有与面向所述外表面的元件的表面积相同的表面积，并且所述外表面的所述部分没有偏移。

21.根据段落17至20中任一项所述的电子装置，其中与所述热源可操作的热连通的元件的表面积是与所述元件可操作的热连通的所述热源的表面的该部分的表面积的至少1.5倍大。

22.根据段落17至21中任一项所述的电子装置，其中面向所述外表面的所述元件的表面上的第一点和面向所述外表面的所述元件的表面上的第二点之间的温差小于约2.5℃，其中所述第一点和所述第二点相隔不大于50mm。

23.根据段落22所述的电子装置，其中所述第一点和所述第二点相隔至少35mm。

24.根据段落17至23中任一项所述的电子装置，其中与所述热源可操作的热连通的元件的表面上的第一点和面向所述外表面的元件的表面上的第二点之间的温差大于1.5℃，其中所述第一点和所述第二点位于公共轴线上。

25.一种热管理系统，包括：

a.第一元件，其包括柔性石墨物品，所述柔性石墨物品具有至少100微米直至500微米的厚度、大于1000W/mK的面内热导率和小于6W/mK的贯穿平面的热导率；

b.第二元件，其邻近所述第一元件，所述第二元件包括隔热材料，所述隔热材料具有小于0.025W/mK的贯穿平面的热导率，包括0.01W/mK至0.0249W/mK的贯穿平面的热导率，0.015W/mK至0.0249W/mK的贯穿平面的热导率，或0.02W/mK至0.0249W/mK的贯穿平面的热导率；以及

c.任选的第三元件，其与所述第二元件相邻并且与所述第一元件相对，所述第三元件包括柔性石墨物品，所述柔性石墨物品具有至少100微米直至500微米的厚度和大于1000W/mK的面内热导率。

26.根据段落25所述的热管理系统，其中所述第一元件和所述第三元件中的至少一个是整体的。

27.根据段落25或段落26所述的热管理系统，其中所述第二元件具有小于2mm的厚度，包括1微米至2mm的厚度、5微米至2mm的厚度、10微米至2mm的厚度、20微米至2mm的厚度、30微米至2mm的厚度、50微米至2mm的厚度、70微米至2mm的厚度、0.1mm至1.5mm的厚度、0.1mm至1mm的厚度、0.1mm至0.5mm的厚度、0.1mm至0.3mm的厚度或0.1mm至0.25mm的厚度。

28.根据段落25至27中任一项所述的热管理系统，其中所述第二元件包括气凝胶。

29.一种电子装置，包括：

a.热源；

b.外表面；和

c.根据段落25至28中任一项所述的热管理系统，其中所述第一元件或所述第三元件与所述热源可操作的热连通，并且所述第一元件或所述第三元件中的另一个面向所述外表面。

30.根据段落29所述的电子装置，其中气隙在所述外表面和面向所述外表面的元件之间。

31.根据段落29所述的电子装置，其中所述外表面的一部分与面向所述外表面的元件物理接触。

32.根据段落31所述的电子装置，其中所述外表面的所述部分具有与面向所述外表面的元件的表面积相同的表面积，并且所述外表面的所述部分没有偏移。

33.根据段落29至32中任一项所述的电子装置，其中与所述热源可操作的热连通的元件的表面积是与所述元件可操作的热连通的所述热源的表面的该部分的表面积的至少1.5倍大。

34.根据段落29至33中任一项所述的电子装置，其中面向所述外表面的所述元件的表面上的第一点和面向所述外表面的所述元件的表面上的第二点之间的温差小于约2.5℃，其中所述第一点和所述第二点相隔不大于50mm。

35.根据段落34所述的电子装置，其中所述第一点和所述第二点相隔至少35mm。

36.根据段落29至35中任一项所述的电子装置，其中与所述热源可操作的热连通的元件的表面上的第一点和面向所述外表面的元件的表面上的第二点之间的温差大于1.5℃，其中所述第一点和所述第二点位于公共轴线上。

37.一种热管理系统，包括：

a.第一元件，其包括柔性石墨物品，所述柔性石墨物品具有大于100微米直至500微米的厚度、大于1000W/mK的面内热导率和小于6W/mK的贯穿平面的热导率；

b.第二元件，其邻近所述第一元件，所述第二元件包括隔热材料，所述隔热材料具有小于0.05W/mK的贯穿平面的热导率，包括0.01W/mK至0.049W/mK的贯穿平面的热导率，0.015W/mK至0.049W/mK的贯穿平面的热导率，0.02W/mK至0.049W/mK的贯穿平面的热导率，0.025W/mK至0.049W/mK的贯穿平面的热导率，0.03W/mK至0.049W/mK的贯穿平面的热导率，0.035W/mK至0.049W/mK的贯穿平面的热导率，0.04W/mK至0.049W/mK的贯穿平面的热导率，或0.045W/mK至0.049W/mK的贯穿平面的热导率；以及

c.任选的第三元件，其与所述第二元件相邻并且与所述第一元件相对，所述第三元件包括柔性石墨物品，所述柔性石墨物品具有大于100微米直至500微米的厚度和大于1000W/mK的面内热导率。

38.根据段落37所述的热管理系统，其中所述第一元件和所述第三元件中的至少一个是整体的。

39.根据段落37或段落38所述的热管理系统，其中所述第二元件具有不大于2mm的厚度，包括1微米至2mm的厚度、5微米至2mm的厚度、10微米至2mm的厚度、20微米至2mm的厚度、30微米至2mm的厚度、50微米至2mm的厚度、70微米至2mm的厚度、0.1mm至1.5mm的厚度、0.1mm至1mm的厚度、0.1mm至0.5mm的厚度、0.1mm至0.3mm的厚度或0.1mm至0.25mm的厚度。

40.根据段落37至39中任一项所述的热管理系统，其中所述第二元件包括气凝胶或膨胀的聚四氟乙烯膜中的至少一种。

41.一种电子装置，包括：

a.热源；

b.外表面；和

c.根据段落37至40中任一项所述的热管理系统，其中所述第一元件或所述第三元件与所述热源可操作的热连通，并且所述第一元件或所述第三元件中的另一个面向所述外表面。

42.根据段落41所述的电子装置，其中气隙在所述外表面和面向所述外表面的元件之间。

43.根据段落41所述的电子装置，其中所述外表面的一部分与面向所述外表面的元件物理接触。

44.根据段落43所述的电子装置，其中所述外表面的所述部分具有与面向所述外表面的元件的表面积相同的表面积，并且所述外表面的所述部分没有偏移。

45.根据段落41至44中任一项所述的电子装置，其中与所述热源可操作的热连通的元件的表面积是与所述元件可操作的热连通的所述热源的表面的该部分的表面积的至少1.5倍大。

46.一种热管理系统，包括：

a.第一元件，其包括柔性石墨物品，所述柔性石墨物品具有大于100微米直至500微米的厚度、大于1000W/mK的面内热导率和小于6W/mK的贯穿平面的热导率；以及

b.第二元件，其包括隔热材料，所述隔热材料具有小于0.15W/mK的贯穿平面的热导率，包括0.01W/mK至0.149W/mK的贯穿平面的热导率，0.015W/mK至0.149W/mK的贯穿平面的热导率，0.02W/mK至0.149W/mK的贯穿平面的热导率，0.025W/mK至0.149W/mK的贯穿平面的热导率，0.03W/mK至0.149W/mK的贯穿平面的热导率，0.035W/mK至0.149W/mK的贯穿平面的热导率，0.04W/mK至0.149W/mK的贯穿平面的热导率，0.045W/mK至0.149W/mK的贯穿平面的热导率，0.05W/mK至0.149W/mK的贯穿平面的热导率，0.06W/mK至0.149W/mK的贯穿平面的热导率，0.07W/mK至0.149W/mK的贯穿平面的热导率，0.08W/mK至0.149W/mK的贯穿平面的热导率，0.09W/mK至0.149W/mK的贯穿平面的热导率，0.1W/mK至0.149W/mK的贯穿平面的热导率，0.11W/mK至0.149W/mK的贯穿平面的热导率，0.12W/mK至0.149W/mK的贯穿平面的热导率，0.13W/mK至0.149W/mK的贯穿平面的热导率，或0.14W/mK至0.149W/mK的贯穿平面的热导率，其中所述第二元件的厚度包括至少与所述第一元件相同的厚度直至不大于所述第一元件的厚度的十倍。

47.根据段落46所述的热管理系统，其中所述隔热材料包括气凝胶或多孔聚合物基质中的至少一种。

48.根据段落46或段落47所述的热管理系统，其中所述隔热材料的贯穿平面的热导率包括小于0.05W/mK，包括0.01W/mK至0.049W/mK的贯穿平面的热导率，0.015W/mK至0.049W/mK的贯穿平面的热导率，0.02W/mK至0.049W/mK的贯穿平面的热导率，0.025W/mK至0.049W/mK的贯穿平面的热导率，0.03W/mK至0.049W/mK的贯穿平面的热导率，0.035W/mK至0.049W/mK的贯穿平面的热导率，0.04W/mK至0.049W/mK的贯穿平面的热导率，或0.045W/mK至0.049W/mK的贯穿平面的热导率。

49.根据段落46至48中任一项所述的热管理系统，其中所述第二元件的厚度包括不大于所述第一元件的厚度的七倍。

50.根据段落46至48中任一项所述的电子装置，其中所述第二元件的厚度包括不大于所述第一元件的厚度的三倍。

51.一种电子装置，包括段落46至50中任一项所述的热管理系统和热源，其中所述热管理系统与所述热源可操作的热连通，并且其中所述热管理系统的所述第一元件或所述第二元件中的一个与所述热源相邻地对齐。

52.根据段落51所述的电子装置，还包括在所述热源和所述热管理系统之间的气隙。

53.一种热管理系统，包括：

a.柔性石墨第一元件，其具有至少100μm的厚度、大于1000W/mK的面内热导率和不大于6W/mK的贯穿平面的热导率，以及

b.隔热材料第二元件，其邻近所述第一元件，所述第二元件具有不大于0.05W/mK的贯穿平面的热导率，包括0.025W/mK至0.05W/mK的贯穿平面的热导率，0.03W/mK至0.05W/mK的贯穿平面的热导率，0.035W/mK至0.05W/mK的贯穿平面的热导率，0.04W/mK至0.05W/mK的贯穿平面的热导率，或0.045W/mK至0.05W/mK的贯穿平面的热导率。