CN106928642A

CN106928642A - 移动终端的结构件和移动终端

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Publication number: CN106928642A
Application number: CN201710240076.5A
Authority: CN
Inventors: 陈冰
Original assignee: Shanghai Interest Electronic Technology Co Ltd
Current assignee: Shanghai Interest Electronic Technology Co Ltd
Priority date: 2017-04-13
Filing date: 2017-04-13
Publication date: 2017-07-07

Abstract

本发明提出一种移动终端及其结构件，所述移动终端的结构件至少部分由导热塑料组成，所述导热塑料的平面导热率在0.5W/m.K～15W/m.K之间，所述导热塑料由如下组成：(a)50～95wt％的热塑性聚合物；(b)5～50wt％的导热填料；(c)0～30％wt％添加剂；其中，(a)、(b)、(c)的总和为100wt％。根据本发明的移动终端的结构件，散热效果更好。

Description

移动终端的结构件和移动终端

技术领域

本发明涉及部分或全部由导热塑料组成的移动终端的结构件和具有该移动终端的结构件的移动终端。

背景技术

随着移动终端往轻、薄、高运算频率的方向发展，移动终端的散热问题也变得越来越显著。

目前常用在智能终端中的散热产品主要是：人工石墨、铜箔、导热硅胶硅脂等。虽然这些片材能够解决移动终端中的大部分发热件的散热问题，但在听筒、闪光灯、指纹识别、摄像头等结构件处的热点温度难以通过现有的散热片材进行有效的散热。同样，随着电子行业的发展，VR、AR、可穿戴设备在人们的生活中越来越流行，但是这些具有卓越性能的“潮”品在使用过程中伴随着大量的热量产生，给人们在体验的过程中带了负面的感官体验。

针对上述散热难题，人们试图通过应用外壳材料来改进。

当前移动终端和其他电子设备常用的外壳材料主要是：镁铝合金、PC、PC/ABS合金，也有少数使用钛合金、碳纤维、玻璃、陶瓷等材料。

镁铝合金具有高强度和高刚度，散热性能好，可使电气器件不致过热，但在制造过程中工序冗长、开模耗时相对长、成型后还需二次加工与后处理。并且原材料成本贵，安全生产条件苛刻，产品的良率不高，使镁铝合金成本偏高，且会屏蔽移动终端的信号，在实际移动终端的天线排布中需要做特别的处理。而钛合金、碳纤维、玻璃、陶瓷等材料则由于工艺不成熟及成本较高而没有被广泛使用。

塑料材料则具有高强度、耐磨及工艺简单的优点，也被广泛的用作移动终端后壳。然而随着移动终端性能的逐步提升，发热问题也将越来越显著，由于塑料本身导热率较低，使得移动终端的散热成为一个大难题。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种移动终端的结构件，其显示降低的移动终端的热点温度和/或允许使用不那么昂高贵的金属材料，同时对移动终端的结构件的工艺制造的难度和成本的限制更少，同时在保证塑料产品的强度的同时，提高其对电子设备的散热效率。

本发明的另一目的在于提出一种含有上述移动终端的结构件的移动终端。

根据本发明实施例的至少部分由导热塑料组成的移动终端的结构件，所述导热塑料的平面导热率在0.5W/m.K～15W/m.K之间，所述导热塑料由如下组成：

(a)50～95wt％的热塑性聚合物；

(b)5～50wt％的导热填料；

(c)0～30％wt％添加剂；

其中，(a)、(b)、(c)的总和为100wt％。

有利地，所述热塑性聚合物选自ABS、PC中的一种或两种的聚合物和/或共聚物。

有利地，所述导热填料选自无定形碳、碳纳米管、石墨烯中的任一种或他们的任意混合物。

有利地，所述导热填料选自氧化铝、氧化钙、氧化铍、氮化铝、氮化硼中的任一种或他们的任意混合物。

有利地，所述添加剂选自非传导性的填充剂、非传导性的增塑剂、增韧剂、抗氧化剂、相溶剂、偶联剂、分散助剂、加工助剂、UV稳定剂、UV热稳剂、色粉中的任一种以及他们的任意混合物。

根据本发明实施例的手持移动终端，包括上述任一项所述的移动终端的结构件。

有利地，所述移动终端包括移动终端、平板电脑、VR或AR。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是降温趋势-材料导热率曲线图；

图2是现有的移动终端的结构件的温度分布情况示意图；

图3是根据本发明一个实施例的移动终端的结构件的温度分布情况示意图；

图4是根据本发明另一实施例的移动终端的结构件的温度分布情况示意图；

图5是根据本发明又一实施例的移动终端的结构件的温度分布情况示意图。

具体实施方式

(a)50～95wt％的热塑性聚合物；

(b)5～50wt％的导热填料；

(c)0～30％wt％添加剂；

其中，(a)、(b)、(c)的总和为100wt％。

有利地，所述移动终端包括移动终端、平板电脑、VR或AR。

本发明的目的是提供下述移动终端的结构件：其显示降低的移动终端的热点温度和/或允许使用不那么昂高贵的金属材料，同时对移动终端的结构件的工艺制造的难度和成本的限制更少，同时在保证塑料产品的强度的同时，提高其对电子设备的散热效率。

已通过本发明的移动终端电池盖及移动终端后壳达成了该目的，其中结构件至少部分由具有至少0.5W/m.K(优选为0.5W/m.K～15W/m.K)的平面导热率的塑料组合物组成。根据本发明的具有至少0.5W/m.K平面导热率的移动终端结构件，尤其是移动终端电池盖(与外部空气对流)，单独或者与其他散热移动终端结构件(后壳等)组合使用的效果是使移动终端在温升测试项中背面的温度能够被有效的降低。

根据本发明的移动终端散热结构的另一个对应用及成本而言显著的优点是，导热塑料组合物可使用导热性能不同的填料进行不同程度的填充，以提高其导热性能，同时还可通过更换不同导热填料的性质，如导电性、介电性等来根据满足应用需求，同时根据实际的应用需求调整填料的用量，来达到控制成本的目的。

与现有技术镁铝合金金属壳相比，根据本发明的移动终端电池盖及结构件可通过使用绝缘的导热塑料，在达到散热目的的同时，避免了金属材料对天线信号的屏蔽，从而提高移动通信终端的设计的自由度，同时降低了工艺难度和制造成本；与传统的工程塑料相比，根据本发明的移动终端塑料结构件能够有效降低电子设备的热点温度，同时还能节省其他散热材料带来的散热成本。

塑料组合物的热导率在本文中被理解为材料特性，将塑料组合物注塑成为扁平的圆片使用Laser Flash Method,测定材料的热导率。针对导热塑料移动终端结构件的应用环境，对导热率的要求和力学要求也不尽相同，通常导热塑料的导热性能越高、该材料的力学性能就会越差，而在移动终端结构中，内部支架及后壳的强度要求较高，可适当降低对导热性能的要求，优选地，塑料聚合物具有至少0.5W/m.K的平面导热率；而移动终端电池盖的力学要求则想用的力学要求如抗冲击强度、韧性要求则不如其他结构材料要求高，且移动终端电池盖的外部是对流环境，因此导热性能越高越好。

塑料组合物的平面导热率可高达15W/m.k甚至更高，但根据一维散热模型，可得到如图1所示的温度-材料导热率曲线图，从图中可以看到导热率越高，温度的下降趋势就会越明显，但当材料的导热率达到一定的阈值之后，温度的下降趋势则趋于平稳。据此，制成本发明中用于与外部环境对流的结构件的导热聚合物具有至多15W/m.k的平面导热率，更优选的至多10W/m.K。而通常具有高导热性能的塑料组合物一般具有低的机械性能和/或差的流动性能，使得该材料不能制成薄壁的产品。据此，非常适当的是，导热塑料组合物的导热率在2～5W/m.K的范围内。

其中，q：热流密度，d：材料厚度，λ：材料导热率

降温趋势-材料导热率曲线图见图1。

本发明中的导热塑料组合物可通过注塑方法制造满足散热要求和力学要求的手机及其他电子设备的结构件。

本发明中的导热塑料组合物，除包含热塑性聚合物和分散在聚合物中的导热材料外，还可适当的包含其他组分。导热塑料壳包含用于制造成型塑料部件常规塑料组合物中使用的任何辅助添加剂作为所述的其他组分。

本发明中可使用的适用于导热聚合物的高分子基材为热塑性聚合物。

优选的，聚合物是常用于电子设备结构及外壳的工程塑料，这主要是由于该类材料在手机中的应用较为成熟，有成熟的工艺制度和产品标准。可用于手机及电子设备中的结构件散热的聚合物可以是，例如其聚碳酸酯聚碳酸酯(PC)/丙烯睛丁二烯苯乙烯三元共聚物(ABC)及其合金、聚甲醛(POM)、及尼龙(PA)，聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)及聚苯醚(PPE)及其混合物和/或共聚物中的一种或者几种的混合物和/或共聚物。

对于导热塑料组合物中的导热填料而言，可使用能够分散在热塑性聚合物并改进塑料组合物的热导率的任何材料。合适的导热填料包括包括金属(Ag、Al、Ca、Mg、Fe、Cu、Au等)；高导氧化物(BeO、MgO、Al2O3、CaO、NiO、)；碳化硅(SiC)；氮化物(氮化硼BN、氮化铝AlN等)；石墨及其衍生物(石墨、碳纤维、碳纳米管、石墨烯等)中的一种、两种或多种材料混合。

优选的，导热填料的形状可以是多样的组合的，例如颗粒可以是球状、片状、棒状、等几种的混合物。填料在本文中各形状的导热材料。适当的使用不同形状的颗粒，如球状的填料与棒状填料和/或纤维等材料的组合，能够在较少填充量时，达到较高的导热率。更优的，使用长宽比大于1:1的球状、片状材料与长宽比大于5:1的棒状材料和/或15:1的纤维组合使用。

导热填料的选择应取决于手机结构件的应用需求，填料所具有的导电性能，环保性能，力学性能等取决于手机结构件的应用环境，而填料的填充量则取决于导热填料的类型和所需要的导热率水平。根据本发明的手机结构件中的导热塑料组合物,适当的包含50～95％的热塑性聚合物和5％～50％的导热填料，优选的包含15％～40％的导热填料。

在本发明的一个优选的实施方案中，导热填充物包含氮化硼、氮化铝、碳化硅中的一种或几种混合物，该导热组分在制成的手机外壳的导热塑料中的优点是在保证高热导率的同时维持良好的电绝缘性能。

在本发明的另一个实施方案中，导热填充物包含无定形碳、碳纳米管、石墨烯等材料中的一种或几种混合物，该组分在制成手机外壳的导热塑料中的优点是在较低的填充量下可大大提高塑料的导热率。

制成本发明手机结构件的塑料组合除了包含热塑性聚合物和导热材料外，也可包含其他的组分，所述组分在本文中称作为助剂。该助剂是否适用于本发明的手机塑料结构件，可由制造手机结构件用聚合物组合领域中的技术人员通过常规测试和简单测试决定。此类助剂包括在非传导性的填充剂和非传导性的增塑剂、增韧剂、抗氧化剂、相溶剂、偶联剂、分散助剂、加工助剂、UV稳定剂和热稳剂，色粉等。适合用于非传导性无机填料或其他助剂是本领域技术人员已知的所有填充剂和增强剂。如果有的话，这些添加剂的总重为0～30％wt.％。

根据本发明的手机结构件可通过适用于制造成型的塑料部件的任何工艺制造，包括成型的塑料组合物制造领域技术人员已知的常规工艺。可使用注塑、浇铸、熔融挤出或其他合适的工艺将导热聚合物制成电子设备外壳及结构件。本发明中的优选工艺是注塑工艺。

本发明可以用于手机、平板电脑、VR/AR等可穿戴设备这些移动通信终端中的塑料结构件。

应用实例

以手机为例，针某款手机的充电游戏测试项目，使用根据本发明制造的手机电池盖及手机后壳。

测试要求：在充电情况使用该手机测试制定游戏5min、15min、30min的正面(屏幕)、背面(电池盖)的温度，并记录热点(温度最高点)温度。

使用热成像仪，在距离手机正上方15cm处拍照，留存手机正/反面温度分布。

[1.1]本发明中的热塑性聚合物为ABS、PC中的一种或两种聚合物和/或共聚物。导热填料为无定形碳、碳纳米管、石墨烯中的一种或几种混合物。手机结构件为手机电池盖。

手机电池盖中的导热塑料的组分为：

a)50～95wt％的PC、ABS、PC/ABS聚合物或共聚物中的一种或几种。

b)5～50w.％的无定形碳、碳纳米管、石墨烯中的一种或几种混合物

c)0～30％wt％添加剂。

[1.2]本发明中的热塑性聚合物为为ABS、PC中的一种或两种聚合物和/或共聚物。导热填料为氧化铝、氧化钙、氧化铍、氮化铝、氮化硼中的一种或几种混合物。手机结构件为手机后壳。

a)50～95wt％的PC、ABS、PC/ABS聚合物或共聚物中的一种或几种。

b)5～50wt％的氧化铝、氧化钙、氧化铍、氮化铝、氮化硼中的一种或几种混合物

c)0～30％wt.％添加剂。

[1.3]本发明中的热塑性聚合物为为ABS、PC中的一种或两种聚合物和/或共聚物。导热填料为氧化铝、氧化钙、氧化铍、氮化铝、氮化硼中的一种或几种混合物。手机结构件为手机电池盖。组分与含量同[1.2]。

对上述的实施例的应用进行测试，温升结果在表1中。

表1：对比原机PC材料和实施例[1.1]～[1.3]的温升情况。

测试时间	现有手机	实例[1.1]	实例[1.2]	实例[1.3]
					5	48.4℃	44.1℃	46.2℃	45.3℃
15	47.4℃	44.9℃	46.1℃	45.8℃
					30	48.5℃	44.3℃	45.3℃	45.5℃

移动终端的结构件的温度分布情况如图2至图5所示。

根据上述表1的数据以及附图2至5，可以看到根据本发明实施例的移动终端的结构件，其温升结果和温度分布情况均优于现有的移动终端结构件，由此表面，根据本发明实施例的移动终端的结构件，散热效果更好。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内对上述实施例进行变化、修改、替换和变型，均落入本发明的保护范围。

Claims

1.至少部分由导热塑料组成的移动终端的结构件，所述导热塑料的平面导热率在0.5W/m.K～15W/m.K之间，其特征在于，所述导热塑料由如下组成：

(a)50～95wt％的热塑性聚合物；

(b)5～50wt％的导热填料；

(c)0～30％wt％添加剂；

其中，(a)、(b)、(c)的总和为100wt％。

2.根据权利要求1所述的移动终端的结构件，其特征在于，所述热塑性聚合物选自ABS、PC中的一种或两种的聚合物和/或共聚物。

3.根据权利要求1所述的移动终端的结构件，其特征在于，所述导热填料选自无定形碳、碳纳米管、石墨烯中的任一种或他们的任意混合物。

4.根据权利要求1所述的移动终端的结构件，其特征在于，所述导热填料选自氧化铝、氧化钙、氧化铍、氮化铝、氮化硼中的任一种或他们的任意混合物。

5.根据权利要求1所述的移动终端的结构件，其特征在于，所述添加剂选自非传导性的填充剂、非传导性的增塑剂、增韧剂、抗氧化剂、相溶剂、偶联剂、分散助剂、加工助剂、UV稳定剂、UV热稳剂、色粉中的任一种以及他们的任意混合物。

6.手持移动终端，其特征在于，包括权利要求1-5中任一项所述的移动终端的结构件。

7.根据权利要求6所述的移动终端，其特征在于，所述移动终端包括移动终端、平板电脑、VR或AR。