CN107665015A - 笔记本电脑、笔记本电脑外壳及其制造方法 - Google Patents

笔记本电脑、笔记本电脑外壳及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种笔记本电脑，包括中央处理单元、存储器、液晶显示器以及笔记本电脑外壳，该笔记本电脑外壳从外到内依次由第一碳纤维复合材料层、第一金镀层、铝合金层、第二金镀层以及第二碳纤维复合材料层组成，其中，第一碳纤维复合材料层的厚度大于第二碳纤维复合材料层的厚度，第二金镀层的厚度小于第一金镀层的厚度，第一碳纤维复合材料层的厚度为1‑3mm，铝合金层的厚度为0.2‑0.3mm。该笔记本电脑外壳的制造方法包括：提供铝合金层；利用磁控溅射法，在铝合金层的表面镀敷第一金镀层和第二金镀层；制作第一碳纤维复合材料层与第二碳纤维复合材料层；热压成型。本发明的笔记本电脑显著提高了外壳的散热效果和力学性能，同时还降低了外壳的整体重量。

Description

笔记本电脑、笔记本电脑外壳及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种电脑、电脑外壳及其制造方法，特别涉及一种笔记本电脑、笔记本电脑外壳及其制造方法。
背景技术
从上世纪80年代笔记本电脑问世以来，已经经过了30多年的时间，在此期间，笔记本电脑的外观、性能、设计理念都发生了翻天覆地的变化，目前，笔记本电脑存在如下几个趋势：全息投影笔记本：全息投影技术早已不是什么惊奇的技术，不仅在大荧幕上它已经成为科幻电影的标准配备，在日常的娱乐生活中它也已经得到了广泛的应用。将全息投影应用于笔记本电脑不会是特别困难的技术，相信在未来，人们不仅能够通过语音、视频等方式与远方的朋友进行沟通，更可以借助全息投影的技术实现更丰富的联系。悬浮笔记本：笔记本电脑放在腿上使用会影响散热，那么悬浮技术就能够很好的解决这一问题，当然不局限于空气动力的悬浮装置，磁悬浮更适合小型设备，来自加利福尼亚州的Aerofex公司正在致力于将这样的悬浮笔记本变成现实。语音控制笔记本：只要说一句指令，机器就能够自动识别并且做出相应的反应行为。
笔记本电脑的外壳既是保护机体的最直接的方式，也是影响其散热效果、重量、美观度的重要因素。笔记本电脑常见的外壳用料有：铝镁合金与钛合金外壳、碳纤维、聚碳酸酯PC和ABS工程塑料外壳。
铝镁合金外壳：铝镁合金一般主要元素是铝，再掺入少量的镁或是其它的金属材料来加强其硬度。因本身就是金属，其导热性能和强度尤为突出。铝镁合金质坚量轻、密度低、散热性较好、抗压性较强，能充分满足3C产品高度集成化、轻薄化、微型化、抗摔撞及电磁屏蔽和散热的要求。但是镁铝合金外壳耐磨性差，成本较高，比较昂贵，而且成型难度大，所以笔记本电脑一般只把铝镁合金使用在顶盖上，很少有机型用铝镁合金来制造整个机壳。
钛合金外壳的缺点在于必须通过焊接等复杂的加工程序，才能做出结构复杂的笔记本电脑外壳，这些生产过程成本调高，因此钛合金外壳十分昂贵。
用聚碳酸酯PC和ABS工程塑料制作的笔记本电脑外壳，虽然其硬度较高，质量轻，并且生产工艺较为简单，可以加工为各种异形外壳形状，但是众所周知的是，塑料外壳导电性差、导热性差，所以使用塑料外壳的笔记本电脑的散热性能都比较差。
碳纤维外壳：据IBM公司的资料显示，碳纤维强韧性是铝镁合金的两倍，而且在非金属外壳中，散热效果最好。但是碳纤维外壳制造成本较高，并且相比于金属而言，其散热效果较差。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种笔记本电脑，从而克服现有技术的笔记本电脑外壳成本高、散热性能和力学性能较差的缺点。
为实现上述目的，本发明提供了一种笔记本电脑，包括中央处理单元、存储器、液晶显示器以及笔记本电脑外壳，其中，该笔记本电脑外壳从外到内依次由第一碳纤维复合材料层、第一金镀层、铝合金层、第二金镀层以及第二碳纤维复合材料层组成，其中，所述第一碳纤维复合材料层的厚度大于所述第二碳纤维复合材料层的厚度，所述第二金镀层的厚度小于所述第一金镀层的厚度，所述第一碳纤维复合材料层的厚度为1-3mm，所述铝合金层的厚度为0.2-0.3mm。
本发明的另一目的在于提供一种笔记本电脑外壳，笔记本电脑外壳从外到内依次由第一碳纤维复合材料层、第一金镀层、铝合金层、第二金镀层以及第二碳纤维复合材料层组成，其中第一碳纤维复合材料层的厚度大于第二碳纤维复合材料层的厚度，第二金镀层的厚度小于第一金镀层的厚度，第一碳纤维复合材料层的厚度为1-3mm，铝合金层的厚度为0.2-0.3mm。
优选地，上述技术方案中，第一碳纤维复合材料层的厚度是第二碳纤维复合材料层的厚度的2-5倍。
优选地，上述技术方案中，第二金镀层的厚度是第一金镀层的厚度的0.4-0.5倍。
优选地，上述技术方案中，第二金镀层的厚度为10-20nm。
优选地，上述技术方案中，第二碳纤维复合材料层的厚度为0.2-1mm。
优选地，上述技术方案中，第一金镀层的厚度为20-50nm。
本发明的另一目的在于提供一种笔记本电脑外壳的制造方法，该方法包括如下步骤：提供铝合金层；利用磁控溅射法，在铝合金层表面镀敷第一金镀层和第二金镀层；制作第一碳纤维复合材料层与第二碳纤维复合材料层：将多层碳纤维织物铺放入真空袋，随后，对真空袋抽真空，同时向真空袋内灌注环氧树脂，得到碳纤维复合材料预浸料，其中，多层碳纤维织物包括第一碳纤维织物、第二碳纤维织物、第三碳纤维织物、第四碳纤维织物、第五碳纤维织物、第六碳纤维织物以及第七碳纤维织物，第一碳纤维织物与第二碳纤维织物之间的夹角为90°，第二碳纤维织物与第三碳纤维织物之间的夹角为60°，第三碳纤维织物与第四碳纤维织物之间的夹角为30°，第四碳纤维织物与第五碳纤维织物之间的夹角为30°，第五碳纤维织物与第六碳纤维织物之间的夹角为60°，第六碳纤维织物与第七碳纤维织物的夹角为90°；热压成型：将镀敷有金镀层的铝合金层放置于两层碳纤维复合材料预浸料之间，得到层状结构，随后将层状结构整体置于热压机内，对热压机进行抽真空，在真空条件下，对层状结构进行热压，热压温度为200-400℃，热压压力为30-50MPa，热压时间为60-120s。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：1、本发明结合了碳纤维复合材料外壳加工工艺相对简单、易于成型为各种形状的优势以及金属材料导热性极佳的优势，提出了具有特定层结构的笔记本电脑外壳，这种笔记本电脑外壳的主体是碳纤维复合材料，所以能够通过改变模具形状，来制造各种形状的外壳；在碳纤维复合材料中夹入镀金的铝合金层，大幅度提高外壳的导热性，从而提高散热效果；2、将第一碳纤维复合材料层的厚度设计为大于第二碳纤维复合材料层的厚度，既能够达到保护电脑内部组件的目的，又能够降低外壳的整体重量；3、将第二金镀层的厚度设计为小于第一金镀层的厚度，更有利于在铝合金层的两面出现局部的温度梯度，也即较薄处的镀金层处的温度略高于较厚处的镀金层的温度，这样，更有利于外壳的散热；4、采用了一种全新的纤维排布方式，通过特别设置的碳纤维织物的排布方式，使得外壳的力学性能具有大幅度提升。
附图说明
图1是根据本发明的笔记本电脑外壳的结构示意图。
主要附图标记说明：
1-第一碳纤维复合材料层，2-第一金镀层，3-铝合金层，4-第二金镀层，5-第二碳纤维复合材料层。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
图1是根据本发明具体实施方式的笔记本电脑外壳的结构示意图，其中包括五层，分别是第一碳纤维复合材料层1，第一金镀层2，铝合金层3，第二金镀层4，第二碳纤维复合材料层5。
需要指出的是，本发明中所提及的“外”是指笔记本电脑的外部，本发明中所提及的“内”是指笔记本电脑的内部。
实施例1
笔记本电脑外壳从外到内依次由第一碳纤维复合材料层、第一金镀层、铝合金层、第二金镀层以及第二碳纤维复合材料层组成，其中第一碳纤维复合材料层的厚度大于第二碳纤维复合材料层的厚度，第二金镀层的厚度小于第一金镀层的厚度，第一碳纤维复合材料层的厚度为1mm，铝合金层的厚度为0.3mm。其中，第一碳纤维复合材料层的厚度是第二碳纤维复合材料层的厚度的5倍，第二金镀层的厚度是第一金镀层的厚度的0.5倍，第二金镀层的厚度为10nm，第二碳纤维复合材料层的厚度为0.2mm，第一金镀层的厚度为20nm。制造方法是：提供铝合金层；利用磁控溅射法，在铝合金层表面镀敷第一金镀层和第二金镀层；制作第一碳纤维复合材料层与第二碳纤维复合材料层：将多层碳纤维织物铺放入真空袋，随后，对真空袋抽真空，同时向真空袋内灌注环氧树脂，得到碳纤维复合材料预浸料，其中，多层碳纤维织物包括第一碳纤维织物、第二碳纤维织物、第三碳纤维织物、第四碳纤维织物、第五碳纤维织物、第六碳纤维织物以及第七碳纤维织物，第一碳纤维织物与第二碳纤维织物之间的夹角为90°，第二碳纤维织物与第三碳纤维织物之间的夹角为60°，第三碳纤维织物与第四碳纤维织物之间的夹角为30°，第四碳纤维织物与第五碳纤维织物之间的夹角为30°，第五碳纤维织物与第六碳纤维织物之间的夹角为60°，第六碳纤维织物与第七碳纤维织物的夹角为90°；热压成型：将镀敷有金镀层的铝合金层放置于两层碳纤维复合材料预浸料之间，得到层状结构，随后将层状结构整体置于热压机内，对热压机进行抽真空，在真空条件下，对层状结构进行热压，热压温度为200℃，热压压力为50MPa，热压时间为120s。
实施例2
笔记本电脑外壳从外到内依次由第一碳纤维复合材料层、第一金镀层、铝合金层、第二金镀层以及第二碳纤维复合材料层组成，其中第一碳纤维复合材料层的厚度大于第二碳纤维复合材料层的厚度，第二金镀层的厚度小于第一金镀层的厚度，第一碳纤维复合材料层的厚度为1-3mm，铝合金层的厚度为0.2-0.3mm。其中，第一碳纤维复合材料层的厚度是第二碳纤维复合材料层的厚度的2-5倍，第二金镀层的厚度是第一金镀层的厚度的0.4-0.5倍，第二金镀层的厚度为10-20nm，第二碳纤维复合材料层的厚度为0.2-1mm，第一金镀层的厚度为20-50nm。制造方法是：提供铝合金层；利用磁控溅射法，在铝合金层表面镀敷第一金镀层和第二金镀层；制作第一碳纤维复合材料层与第二碳纤维复合材料层：将多层碳纤维织物铺放入真空袋，随后，对真空袋抽真空，同时向真空袋内灌注环氧树脂，得到碳纤维复合材料预浸料，其中，多层碳纤维织物包括第一碳纤维织物、第二碳纤维织物、第三碳纤维织物、第四碳纤维织物、第五碳纤维织物、第六碳纤维织物以及第七碳纤维织物，第一碳纤维织物与第二碳纤维织物之间的夹角为90°，第二碳纤维织物与第三碳纤维织物之间的夹角为60°，第三碳纤维织物与第四碳纤维织物之间的夹角为30°，第四碳纤维织物与第五碳纤维织物之间的夹角为30°，第五碳纤维织物与第六碳纤维织物之间的夹角为60°，第六碳纤维织物与第七碳纤维织物的夹角为90°；热压成型：将镀敷有金镀层的铝合金层放置于两层碳纤维复合材料预浸料之间，得到层状结构，随后将层状结构整体置于热压机内，对热压机进行抽真空，在真空条件下，对层状结构进行热压，热压温度为400℃，热压压力为30MPa，热压时间为60s。
对比例1
笔记本电脑外壳从外到内依次由第一碳纤维复合材料层、铝合金层以及第二碳纤维复合材料层组成，其中第一碳纤维复合材料层的厚度大于第二碳纤维复合材料层的厚度，第一碳纤维复合材料层的厚度为1mm，铝合金层的厚度为0.3mm。其中，第一碳纤维复合材料层的厚度是第二碳纤维复合材料层的厚度的5倍，第二碳纤维复合材料层的厚度为0.2mm。制造方法同实施例1。分别使用实施例1和对比例1的结构和方法制造电脑外壳，随后使用电脑运行同样的专业计算软件，测定CPU温度以衡量散热效果。结果表明，使用对比例1的外壳制造的电脑的CPU温度高于使用实施例1的外壳制造的电脑的CPU温度10％以上。
对比例2
笔记本电脑外壳从外到内依次由第一碳纤维复合材料层、第一金镀层、铝合金层、第二金镀层以及第二碳纤维复合材料层组成，其中第一碳纤维复合材料层的厚度大于第二碳纤维复合材料层的厚度，第二金镀层的厚度大于第一金镀层的厚度，第一碳纤维复合材料层的厚度为1mm，铝合金层的厚度为0.3mm。其中，第一碳纤维复合材料层的厚度是第二碳纤维复合材料层的厚度的5倍，第二金镀层的厚度为50nm，第二碳纤维复合材料层的厚度为0.2mm，第一金镀层的厚度为20nm。制造方法同实施例1。分别使用实施例1和对比例2的结构和方法制造电脑外壳，随后使用电脑运行同样的专业计算软件，测定CPU温度以衡量散热效果。结果表明，使用对比例2的外壳制造的电脑的CPU温度高于使用实施例1的外壳制造的电脑的CPU温度7％以上。
对比例3
笔记本电脑外壳从外到内依次由第一碳纤维复合材料层、第一金镀层、铝合金层、第二金镀层以及第二碳纤维复合材料层组成，其中第一碳纤维复合材料层的厚度小于第二碳纤维复合材料层的厚度，第二金镀层的厚度大于第一金镀层的厚度，第一碳纤维复合材料层的厚度为1mm，铝合金层的厚度为0.3mm。其中，第二金镀层的厚度为10nm，第二碳纤维复合材料层的厚度为2mm，第一金镀层的厚度为20nm。随后，分别对实施例1制造的外壳和对比例3制造的外壳测试力学性能，并对两种外壳进行称重，发现实施例1制造的外壳的抗拉强度比对比例3制造的外壳的抗拉强度高20％以上，对比例3制造的外壳易于发生脱层失效，并且实施例1制造的外壳的重量小于对比例3制造的外壳。
对比例4
笔记本电脑外壳从外到内层结构与实施例1相同，制造方法是：提供铝合金层；利用磁控溅射法，在铝合金层表面镀敷第一金镀层和第二金镀层；制作第一碳纤维复合材料层与第二碳纤维复合材料层：将多层碳纤维织物铺放入真空袋，随后，对真空袋抽真空，同时向真空袋内灌注环氧树脂，得到碳纤维复合材料预浸料，其中，多层碳纤维织物包括第一碳纤维织物、第二碳纤维织物、第三碳纤维织物、第四碳纤维织物、第五碳纤维织物、第六碳纤维织物以及第七碳纤维织物，第一碳纤维织物与第二碳纤维织物之间的夹角为60°，第二碳纤维织物与第三碳纤维织物之间的夹角为60°，第三碳纤维织物与第四碳纤维织物之间的夹角为60°，第四碳纤维织物与第五碳纤维织物之间的夹角为60°，第五碳纤维织物与第六碳纤维织物之间的夹角为60°，第六碳纤维织物与第七碳纤维织物的夹角为60°；热压成型：将镀敷有金镀层的铝合金层放置于两层碳纤维复合材料预浸料之间，得到层状结构，随后将层状结构整体置于热压机内，对热压机进行抽真空，在真空条件下，对层状结构进行热压，热压温度为200℃，热压压力为50MPa，热压时间为120s。随后，分别对实施例1制造的外壳和对比例3制造的外壳测试力学性能，发现实施例1制造的外壳的抗拉强度比对比例3制造的外壳的抗拉强度高10％以上。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (8)

1.一种笔记本电脑，所述笔记本电脑包括中央处理单元、存储器、液晶显示器以及笔记本电脑外壳，其特征在于：所述笔记本电脑外壳从外到内依次由第一碳纤维复合材料层、第一金镀层、铝合金层、第二金镀层以及第二碳纤维复合材料层组成，其中，所述第一碳纤维复合材料层的厚度大于所述第二碳纤维复合材料层的厚度，所述第二金镀层的厚度小于所述第一金镀层的厚度，所述第一碳纤维复合材料层的厚度为1-3mm，所述铝合金层的厚度为0.2-0.3mm。
2.一种笔记本电脑外壳，其特征在于：所述笔记本电脑外壳从外到内依次由第一碳纤维复合材料层、第一金镀层、铝合金层、第二金镀层以及第二碳纤维复合材料层组成，其中，所述第一碳纤维复合材料层的厚度大于所述第二碳纤维复合材料层的厚度，所述第二金镀层的厚度小于所述第一金镀层的厚度，所述第一碳纤维复合材料层的厚度为1-3mm，所述铝合金层的厚度为0.2-0.3mm。
3.根据权利要求2所述的笔记本电脑外壳，其特征在于：所述第一碳纤维复合材料层的厚度是所述第二碳纤维复合材料层的厚度的2-5倍。
4.根据权利要求2所述的笔记本电脑外壳，其特征在于：所述第二金镀层的厚度是所述第一金镀层的厚度的0.4-0.5倍。
5.根据权利要求2所述的笔记本电脑外壳，其特征在于：所述第二金镀层的厚度为10-20nm。
6.根据权利要求2所述的笔记本电脑外壳，其特征在于：所述第二碳纤维复合材料层的厚度为0.2-1mm。
7.根据权利要求2所述的笔记本电脑外壳，其特征在于：所述第一金镀层的厚度为20-50nm。
8.根据权利要求2-7之一所述的笔记本电脑外壳的制造方法，其特征在于：所述制造方法包括如下步骤：
提供所述铝合金层；
利用磁控溅射法，在所述铝合金层的表面镀敷所述第一金镀层和第二金镀层；
制作所述第一碳纤维复合材料层与所述第二碳纤维复合材料层：将多层碳纤维织物铺放入真空袋，随后对所述真空袋抽真空，同时向所述真空袋内灌注环氧树脂，得到碳纤维复合材料预浸料，其中，所述多层碳纤维织物包括第一碳纤维织物、第二碳纤维织物、第三碳纤维织物、第四碳纤维织物、第五碳纤维织物、第六碳纤维织物以及第七碳纤维织物，所述第一碳纤维织物与第二碳纤维织物之间的夹角为90°，所述第二碳纤维织物与所述第三碳纤维织物之间的夹角为60°，所述第三碳纤维织物与第四碳纤维织物之间的夹角为30°，所述第四碳纤维织物与所述第五碳纤维织物之间的夹角为30°，所述第五碳纤维织物与所述第六碳纤维织物之间的夹角为60°，所述第六碳纤维织物与所述第七碳纤维织物的夹角为90°；
热压成型：将镀敷有金镀层的铝合金层放置于两层所述碳纤维复合材料预浸料之间，得到层状结构，随后将所述层状结构整体置于热压机内，对热压机进行抽真空，在真空条件下，对所述层状结构进行热压，热压温度为200-400℃，热压压力为30-50MPa，热压时间为60-120s。
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