CN110177447A - 散热机壳、其制造方法及应用其的电子装置 - Google Patents

散热机壳、其制造方法及应用其的电子装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种散热机壳、其制造方法及应用其的电子装置。散热机壳包括外壳及导热块。散热机壳包括肉厚部及至少一第一卡榫，第一卡榫从肉厚部的内表面朝向外壳内侧的方向延伸。导热块包括基部及至少一第二卡榫，第二卡榫从基部朝向外壳外侧的方向延伸。第一卡榫与第二卡榫彼此结合，使第一卡榫、第二卡榫、及基部共同形成从肉厚部的内表面朝向外壳内侧的方向延伸的一柱状体，外壳及导热块的导热系数皆大于0.5W/m‑k。本发明可以解决由于机壳的肉厚过厚处的内、外收缩程度不同，而造成的外观塌陷或内部空洞等收缩问题。

Description

散热机壳、其制造方法及应用其的电子装置
技术领域
本发明涉及一种机壳，且特别是有关于一种散热机壳、其制造方法及应用其的电子装置。
背景技术
现有电子装置的机壳基于空间匹配的考虑，肉厚分布通常难以一致。例如，为了抵接在某些元件上，机壳的局部肉厚必须增加。在机壳的射出成形工艺中，呈流动态的机壳材料须经过冷却阶段，以固化成机壳。然而，由于机壳的肉厚过厚处的内、外收缩程度不同，无可避免地会发生外观塌陷或内部空洞等收缩问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种散热机壳、其制造方法及应用其的电子装置，可改善前述现有问题。
为实现上述目的，本发明一实施例提出一种电子装置的散热机壳。散热机壳包括一外壳及一导热块。外壳包括肉厚部及至少一第一卡榫，至少一第一卡榫从肉厚部的内表面朝向外壳内侧的方向延伸。导热块包括基部及至少一第二卡榫，至少一第二卡榫从基部朝向外壳外侧的方向延伸。至少一第一卡榫与至少一第二卡榫彼此结合，使至少一第一卡榫、至少一第二卡榫及基部共同形成从肉厚部的内表面朝向外壳内侧的方向延伸的一柱状体，外壳及导热块的导热系数皆大于0.5W/m-k。
其中，该柱状体为一实心柱状体。
其中，该至少一第一卡榫间的空隙被该至少一第二卡榫的全部或部分所填满，该至少一第二卡榫间的空隙被该至少一第一卡榫的全部或部分所填满。
其中，该肉厚部具有一第一厚度，该至少一第一卡榫具有一第一宽度，该第一宽度小于或等于该第一厚度的一半，该基部具有一第二厚度，该第二卡榫具有一第二宽度，该第二宽度小于或等于该第二厚度的一半。
其中，该外壳与该导热块是通过二次射出成型技术或双料射出成形技术制成，该外壳与该导热块皆为导热系数大于0.5W/m-k的导热塑料。
其中，该外壳或该导热块更包括：至少一肋条，自该肉厚部的内表面延伸至该柱状体的侧面。
为实现上述目的，本发明另一实施例提出一种电子装置。电子装置包括一散热机壳、一发热元件及一导热片。散热机壳可以为前述的散热机壳。散热机壳包括一外壳及一导热块。外壳包括肉厚部及至少一第一卡榫，至少一第一卡榫从肉厚部的内表面朝向外壳内侧的方向延伸。导热块包括基部及至少一第二卡榫，至少一第二卡榫从基部朝向外壳外侧的方向延伸。至少一第一卡榫与至少一第二卡榫彼此结合，使至少一第一卡榫、至少一第二卡榫及基部共同形成从肉厚部的内表面朝向外壳内侧的方向延伸的一柱状体，外壳及导热块的导热系数皆大于0.5W/m-k。导热片夹在导热块的基部与发热元件之间。
为实现上述目的，本发明另一实施例提出一种电子装置的散热机壳的制造方法。制造方法包括以下步骤。形成一外壳与一导热块的一者；以及，形成外壳与导热块的另一者并使外壳与导热块结合，其中外壳包括肉厚部及至少一第一卡榫，至少一第一卡榫从肉厚部的内表面朝向外壳内侧的方向延伸。导热块包括基部及至少一第二卡榫，至少一第二卡榫从基部朝向外壳外侧的方向延伸。至少一第一卡榫与至少一第二卡榫彼此结合，使至少一第一卡榫、至少一第二卡榫及基部共同形成从肉厚部的内表面朝向外壳内侧的方向延伸的一柱状体，外壳及导热块的导热系数皆大于0.5W/m-k。
其中，形成该外壳与该导热块的该者的步骤及形成该外壳与该导热块的该另一者并使该外壳与该导热块结合的步骤是由二次射出成型技术或双料射出成形技术完成。
其中，在形成该外壳与该导热块的另一者并使该外壳与该导热块结合的步骤中，该柱状体为一实心柱状体。
在现有技术中，由于机壳的肉厚过厚处的内、外收缩程度不同，无可避免地会发生外观塌陷或内部空洞等收缩问题，本发明可以解决这一问题。
为了对本发明的上述及其它方面有更佳的了解，以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1A绘示本发明一实施例的内部示意图(局部以剖面表示)。
图1B绘示往图1A的内表面方向观看电子装置的散热机壳及发热元件的局部示意图。
图1C绘示图1A的散热机壳沿方向1C-1C’且平行于XZ平面的剖视图。
图2～图4绘示依照本发明其它实施例的散热机壳的外壳与导热块交界处的局部剖视图。
图5A绘示本发明一实施例的内部示意图(局部以剖面表示)。
图5B绘示往图5A的内表面方向观看电子装置的散热机壳及发热元件的局部示意图。
图6A～图6C绘示图1A的电子装置的散热机壳的制造过程图。
图6D绘示图1A的电子装置的制造过程图。
具体实施方式
请参照图1A～图1C，图1A绘示本发明一实施例的电子装置100的内部示意图(局部以剖面表示)，图1B绘示往图1A的内表面111s1的方向(如+Y方向)观看电子装置100的散热机壳110及发热元件130的局部示意图，而图1C绘示图1A的散热机壳110沿方向1C-1C’且平行于XZ平面的剖视图。
电子装置100例如是家庭网关(Home Gateway)、无线接入点(Wireless AccessPoint)、路由器(Router)、宽带接入设备(Broadband access device)，其中家庭网关例如是10G对称型/非对称型以太被动式无源光纤网络(Ethernet Passive Optical Network,EPON)家庭网关，或支持Z波(Z-Wave)通讯协议、蓝牙(Bluetooth,BT)通讯协议、802.11ax通讯协议的2.5G千兆位被动式光纤网络(Gigabit-Capable PON,GPON)家庭网关，或支持软件服务推送的智能家庭网关，路由器例如是11ax 4×4高速Wi-Fi路由器，而无线接入点例如是运用6GHz非授权频段的无线接入点或支持Wi-Fi EASY MESH标准的家用宽带接入设备。
电子装置100包括散热机壳110、导热片120、发热元件130及印刷电路板140。导热片120夹在发热元件130与散热机壳110之间，且可黏合散热机壳110与发热元件130。导热片120例如是导热胶(thermal adhesive)或导热垫(thermo pad)。发热元件130配置在印刷电路板140上。发热元件130例如是中央处理器(CPU)、Wi-Fi芯片(Wi-Fi chip)、Wi-Fi功率放大器(Wi-Fi Power Amplifier)、直流转换器(DC Converter)、音频放大器(AudioAmplifier)、电源管理电路(Power Management IC,PMIC)、双工次模块(Bi-directionaloptical subassembly,BOSA)、双工次模块线驱动器(BOSA Line Driver)、光源、晶体管或其它工作时会主动发热的元件。发热元件130工作中的发热可通过导热片120传导至散热机壳110，散热机壳110具有高导热性，因此能将发热元件130的发热快速发散(dissipate)至外界。外界空气的对流可以加速散热。
如图1A所示，散热机壳110包括对接的外壳111与113，以及导热块112。如图所示，本实施例的散热机壳110的外壳111以电子装置100的上盖为例，而外壳113以电子装置100的下盖为例。
外壳111包括肉厚部(wall thickness)1111及至少一第一卡榫(tenon)111p。肉厚部1111具有相对的内表面111s1与外表面111s2。第一卡榫111p从内表面111s1朝向外壳111的内侧方向(如-Y方向)延伸，且相邻二第一卡榫111p间的空隙形成一第二凹槽111r。
导热块112包括基部1121与至少一第二卡榫112p。第二卡榫112p从基部1121朝向外壳111的外侧方向(如+Y方向)延伸，且相邻二第二卡榫112p间的空隙形成一第一凹槽112r。第一凹槽112r自顶面112s1往电子装置100内部的方向(如-Y方向)延伸。
如图1A所示，第一卡榫111p与第二卡榫112p彼此结合，使第一卡榫111p、第二卡榫112p、及基部1121共同形成从肉厚部111的内表面111s1朝向外壳内侧的方向(如-Y方向)延伸的柱状体P1。
如图1A所示，第一卡榫111p嵌合于第一凹槽112r内，而第二卡榫112p嵌合于第二凹槽111r内。在实施例中，外壳111与导热块112可采用二次射出成型技术或双料射出成形技术结合，使第一凹槽112r可被第一卡榫111p的部分或完全填满，而第二凹槽111r可被第二卡榫112p的部分或完全填满。在本实施例中，第一凹槽112r被第一卡榫111p的材料完全填满，而第二凹槽111r被第二卡榫112p的材料完全填满，使柱状体P1成为实心柱状体。
在散热机壳110的射出工艺中，呈流动态的外壳材料及导热块材料会经过冷却阶段，以固化成外壳111及导热块112，其中材料在冷却过程会发生收缩现象。在本实施例中，由于外壳111与导热块112是分别形成，因此可将肉厚分拆于二个工艺步骤形成，如此可减少或甚至避免材料冷却时的不均匀收缩。
如图1A所示，以单独的外壳111来说，由于外壳111的数个第一卡榫111p间隔配置，因此可改善局部肉厚过厚所导致的收缩问题。相似地，以单独的导热块112来说，由于导热块112的第一凹槽112r的设计，因此可改善局部肉厚过厚所导致的收缩问题。
由于导热块112较无不均匀收缩，因此导热块112的底面112s2不会过度塌陷，而会相对平整。如此，能增加导热片120与底面112s2的接触面积，提升导热效率。此外，由于散热机壳110较无不均匀收缩，因此外壳111的肉厚部111的外表面111s2不会过度塌陷，故能避免外观不平整的问题。
一般塑料机壳的导热系数大多低于0.2W/m-k。本实施例的外壳111的导热系数及导热块112的导热系数大于0.5W/m-k，例如介于0.5W/m-k至约60W/m-k之间，因此能快速将发热元件130的发热发散至外界。在本实施例中，外壳111例如是散热机壳110或电子装置100最外层的部件，即，外壳111朝外的外表面111s2直接面对大气，未受到任何实体元件的包覆，可快速将发热元件130的发热更快速发散至散热机壳110外。
外壳111及/或导热块112可采用聚合物制成，如导热塑料，其可定义为导热系数大于0.5W/m-k的聚合物材质。例如，在一实施例中，外壳111及/或导热块112可采用聚碳酸酯树脂(Polycarbonate,PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(Acrylonitrile Butadiene Styrene,ABS)、聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)、液晶聚合物(Liquid Crystal Polyester Resin,LCP)、聚苯硫醚(Poly Phenylene Sulfide,PPS)或其组合等作为基材，并在基材内添加导热性高的材料，如石墨、陶瓷粉体、金属氧化物、导热粉体或石墨烯。此外，外壳111与导热块112的材料可相同，然只要二者可物理键结或化学键结，外壳111与导热块112也可采用相异材料制成。
综上，散热机壳110具有优良导热性，因此能够取代金属机壳的导热功能。此外，散热机壳110具有绝缘性，因此，较不会影响电子装置100收发无线讯号。
如图1A所示，导热块112的顶面112s1接触外壳111的内表面111s1。视工艺种类及/或工艺参数而定，外壳111与导热块112间可能具有明显的分界面，然分界面也可能不明显。相似地，第一卡榫111p与第一凹槽112r之间也可能具有明显的分界面，然分界面也可能不明显。
如图1A所示，外壳111的肉厚部1111具有第一厚度D1，第一卡榫111p具有第一宽度W1。第一宽度W1小于或等于第一厚度D1的一半。如此，可有效减少或避免材料冷却时的不均匀收缩。在一实施例中，第一厚度D1可介于约1毫米～3毫米之间，而第一宽度W1大致上等于或大于0.6毫米，此可确保第一卡榫111p在射出成形工艺中的成形性(呈流动态的卡榫材料能够顺利填满第一凹槽111r，而形成第一卡榫111p)。
如图1A所示，导热块112的基部1121具有第二厚度D2，各第二卡榫112p具有第二宽度W2，第二宽度W2小于或等于第二厚度D2的一半。如此，可有效减少或避免材料冷却时的不均匀收缩。
如图1A所示，导热块112的第二卡榫112p相对内表面111s1突出的一突出高度L1等于或大于3毫米。如此，在导热块112的形成工艺中，可确保呈流动态的卡榫材料能够填满第二凹槽112r，而形成第二卡榫112p。
本发明实施例的散热机壳110的卡榫可具有多种不同的几何型态。例如，以图1C的视角来看，外壳111的数个第一卡榫111p包含方形卡榫111p1及条形卡榫111p2，其中条形卡榫111p2的二端连接于方形卡榫111p1，且受到方形卡榫111p1的环绕。方形卡榫111p1与条形卡榫111p2之间形成第二凹槽111r。导热块112的数个第二卡榫112p包含方形卡榫112p1及数个条形卡榫112p2，方形卡榫112p1与条形卡榫112p2间形成第一凹槽112r。如图所示，第二凹槽111r被条形卡榫112p2完全填满，而第一凹槽112r被第一卡榫111p完全填满。以图1C的视角来看，第一卡榫111p与第二卡榫112p构成一互补结构，即，剖面区域不是由第一卡榫111p，就是由第二卡榫112p所填满。
在另一实施例中，第一卡榫111p的转角C1及/或第二卡榫112p的转角C2可以是导圆角，可减少热应力集中。如图1C所示，第二卡榫112p的外边界围绕成多边形，如正方形，然亦可围绕成矩形、圆形、椭圆形等。
请参照图2～图4，其绘示依照本发明其它实施例的散热机壳的外壳与导热块交界处的局部剖视图。图1A的电子装置100的散热机壳110可由图2的散热机壳210、图3的散热机壳310或图4的散热机壳410取代。这些散热机壳可以仅在外壳与导热块交界处的局部剖视图有差异，而在其它特征上则大致相同。
如图2所示，散热机壳210包括外壳211及导热块212。以图2的视角来看，外壳211的数个第一卡榫包含数个方形卡榫211p1及块状卡榫211p2，其中此些方形卡榫211p1彼此间隔且环绕块状卡榫211p2，且方形卡榫211p1与块状卡榫211p2间形成第二凹槽211r。导热块212的数个第二卡榫212p为方形卡榫，此些第二卡榫212p间形成第一凹槽212r。如图所示，第二凹槽211r被第二卡榫212p完全填满，而第一凹槽212r被方形卡榫211p1及块状卡榫211p2完全填满。此外，块状卡榫211p2的剖面形状为多边形，然亦可为圆形或椭圆形。
如图3所示，散热机壳310包括外壳311及导热块312。以图3的视角来看，外壳311的数个第一卡榫包含方形卡榫311p1及数个条状卡榫311p2，其中此些条状卡榫311p2彼此间隔且被方形卡榫311p1环绕，且方形卡榫311p1与条状卡榫311p2间形成第二凹槽311r。导热块312的数个第二卡榫312p为条状卡榫，此些第二卡榫312p间形成第一凹槽312r。如图所示，第二凹槽311r被第二卡榫312p完全填满，而第一凹槽312r由方形卡榫311p1及条状卡榫311p2完全填满。
如图4所示，散热机壳410包括外壳411及导热块412。以图4的视角来看，外壳411的第一卡榫411p为网状结构，其网格形成第二凹槽411r。导热块412的数个第二卡榫412p为块状卡榫，此些第二卡榫412p间形成第一凹槽412r。如图所示，第二凹槽411r被第二卡榫412p完全填满，而第一凹槽412r由第一卡榫411p完全填满。
请参照图5A及图5B，图5A绘示本发明一实施例的电子装置500的内部示意图(局部以剖面表示)，图5B绘示往图5A的内表面511s1的方向观看电子装置500的散热机壳510及发热元件130的局部示意图。本实施例的外壳511与前述实施例的外壳111不同处在于，外壳511更包括至少一肋条511p，其中肋条511p自导热块112的侧面112s3(或柱状体P1的侧面)延伸至外壳511的肉厚部5111的内表面511s1。相较于让肋条511p构成外壳511的一部分，亦可改成让肋条511p构成导热块112的一部分。
肋条511p可增强外壳511的强度。本发明实施例的散热机壳510具有优良导热性及强度，已具备足够条件取代金属机壳。此外，散热机壳510也具有绝缘性，较不会影响电子装置500收发无线信号。
请参照图6A～图6C，其绘示图1A的电子装置的100的散热机壳110的制造过程图。散热机壳110的外壳111与导热块112可采用二次射出成型技术或双料射出成形技术结合，图6A～图6C以双料射出成形技术为例说明。
如图6A所示，采用射出成形技术，以呈流动态的导热块材料112’填充模具10的模穴。在导热块材料112’冷却固化后，形成如图1A所示的导热块112。
如图6B所示，将固化后的导热块112放置于另一模具20的模穴中20r。
如图6C所示，采用射出成形技术，以呈流动态的外壳材料111’填充模具20的模穴20r。流动态的外壳材料111’流进导热块112的第一凹槽112r，以填满第一凹槽112r。在外壳材料111’冷却固化后，形成如图1A所示的外壳111。
由图6A～图6C的步骤可知，由于导热块112与外壳111是分别形成，因此可将肉厚分拆于二个工艺步骤(如图6A及图6C)形成，如此避免材料冷却时的不均匀收缩。
然后﹐如图6D所示，以导热片120配置在散热机壳110的导热块112与发热元件130之间，而形成如图1A所示的电子装置100。
在另一实施例中，可先形成外壳111，然后再形成导热块112以与外壳111结合，同样可形成散热机壳110。
此外，前述散热机壳210、310、410及510的制造方法类似或同于散热机壳110的制造方法，于此不再赘述。电子装置500的制造方法类似或同于电子装置100的制造方法，于此不再赘述。
综上所述，虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种电子装置的散热机壳，其特征在于，包括：
一外壳，包括一肉厚部及至少一第一卡榫，该至少一第一卡榫从该肉厚部的内表面朝向该外壳内侧的方向延伸；以及
一导热块，包括一基部及至少一第二卡榫，该至少一第二卡榫从该基部朝向该外壳外侧的方向延伸；
其中，该至少一第一卡榫与该至少一第二卡榫彼此结合，使该至少一第一卡榫、该至少一第二卡榫及该基部共同形成从该肉厚部的内表面朝向该外壳内侧的方向延伸的一柱状体，该外壳及该导热块的导热系数皆大于0.5 W/m-k。
2.根据权利要求1所述的散热机壳，其特征在于，该柱状体为一实心柱状体。
3.根据权利要求1所述的散热机壳，其特征在于，该至少一第一卡榫间的空隙被该至少一第二卡榫的全部或部分所填满，该至少一第二卡榫间的空隙被该至少一第一卡榫的全部或部分所填满。
4.根据权利要求1所述的散热机壳，其特征在于，该肉厚部具有一第一厚度，该至少一第一卡榫具有一第一宽度，该第一宽度小于或等于该第一厚度的一半，该基部具有一第二厚度，该第二卡榫具有一第二宽度，该第二宽度小于或等于该第二厚度的一半。
5.根据权利要求1所述的散热机壳，其特征在于，该外壳与该导热块是通过二次射出成型技术或双料射出成形技术制成，该外壳与该导热块皆为导热系数大于0.5 W/m-k的导热塑料。
6.根据权利要求1所述的散热机壳，其特征在于，该外壳或该导热块更包括：
至少一肋条，自该肉厚部的内表面延伸至该柱状体的侧面。
7.一种电子装置，其特征在于，包括：
权利要求1～6中任一者所述的散热机壳；
一发热元件；以及
一导热片，夹于该导热块的该基部与该发热元件之间。
8.一种电子装置的散热机壳的制造方法，其特征在于，包括：
形成一外壳与一导热块的一者；以及
形成该外壳与该导热块的另一者，并使该外壳与该导热块结合，其中该外壳包括一肉厚部及至少一第一卡榫，该至少一第一卡榫从该肉厚部的内表面朝向该外壳内侧的方向延伸，该导热块包括一基部及至少一第二卡榫，该至少一第二卡榫从该基部朝向该外壳外侧的方向延伸，至少一第一卡榫与该至少一第二卡榫彼此结合，使该至少一第一卡榫、该至少一第二卡榫及该基部共同形成从该肉厚部的内表面朝向该外壳内侧的方向延伸的一柱状体，该外壳及该导热块的导热系数皆大于0.5 W/m-k。
9.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，形成该外壳与该导热块的该者的步骤及形成该外壳与该导热块的该另一者并使该外壳与该导热块结合的步骤是由二次射出成型技术或双料射出成形技术完成。
10.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，在形成该外壳与该导热块的另一者并使该外壳与该导热块结合的步骤中，该柱状体为一实心柱状体。
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