CN110234216B - 壳体组件、其制备方法以及电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种壳体组件、其制备方法以及电子设备，其中壳体组件包括中框、金属层以及导热介质。中框包括边框和中板，边框连接于中板的边缘，中板具有第一表面以及与第一表面相互背离的第二表面，第一表面压铸形成凹槽，凹槽内形成有多个支撑柱；金属层贴合于第一表面，金属层支撑于支撑柱并覆盖凹槽，金属层以及中板围成介质腔，用于填充导热介质。通过中板形成散热结构，设置于中板的第二表面的元器件产生的热量可以直接经中板传导至介质腔，并由导热介质在整个介质腔范围内进行扩散、均匀。整个散热结构中不需要使用粘胶，降低了热传递的热阻，传热效率更高，更利于散热。同时还可以降低壳体组件的厚度，利于电子设备的轻薄化。

Description

壳体组件、其制备方法以及电子设备

技术领域

本申请涉及电子设备散热技术领域，具体涉及一种壳体组件、其制备方法以及电子设备。

背景技术

电子设备的电池或者其他电子器件在工作时会产生大量的热量，带来电子设备的整体温度升高，当温度急剧升高时，存在自燃风险。现在的一些电子设备在温度升高后都会自动采取部分降低功耗的措施，这导致电子设备的运行效率下降，导致电子设备变得卡顿；同时用户握持电子设备时会有烫手情形。

发明内容

本申请的目的在于提供一种壳体组件、其制备方法以及电子设备，其可以提高电子设备的散热效率。

第一方面，本申请实施例提供了一种壳体组件，包括中框、金属层以及导热介质。中框包括边框和由金属材质制成的中板，边框连接于中板的边缘并围绕中板设置，中板具有第一表面以及与第一表面相互背离的第二表面，第一表面压铸形成凹槽，凹槽内形成有多个与中板一体压铸成型的支撑柱；金属层贴合于第一表面，金属层支撑于支撑柱并覆盖凹槽，金属层以及中板围成介质腔，导热介质填充于介质腔内。

第二方面，本申请实施例提供了一种壳体组件的制备方法，包括：压铸形成中框，中框包括边框和中板，边框连接于中板的边缘并围绕中板设置，中板具有第一表面以及与第一表面相互背离的第二表面，第一表面压铸形成凹槽，凹槽内形成有多个与中板一体压铸成型的支撑柱。提供金属层，将金属层贴合于第一表面，并覆盖凹槽与中板围成介质腔，并预留注入口。经注入口对介质腔抽真空处理，并向介质腔内填充导热介质。

第三方面，本申请实施例提供了一种电子设备，包括发热元件以及上述的壳体组件。发热元件装设于中框内并位于中板的第二表面一侧。

本申请提供的壳体组件、其制备方法以及电子设备，直接利用中板形成散热结构，设置于中板的第二表面的元器件产生的热量可以直接经中板传导至介质腔，并由导热介质在整个介质腔范围内进行扩散、均匀。整个散热结构中不需要使用粘胶，降低了热传递的热阻，传热效率更高，更利于散热。同时还可以降低壳体组件的厚度，利于电子设备的轻薄化。

本申请的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种壳体组件的结构示意图；

图2是图1中沿A-A线的剖面结构图；

图3是图2中Ⅲ处的放大图；

图4是申请实施例提供的另一种壳体组件的结构示意图；

图5是本申请实施例提供的又一种壳体组件的结构示意图；

图6是图5中Ⅵ处的放大图；

图7是本申请实施例提供的一种电子设备的结构示意图；

图8是图7中沿B-B线的剖面图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

随着电子设备(例如移动终端)的快速发展，电子设备的耗电量也逐渐增大，随之，电子设备在工作过程中产生的热量也较大。以电池为例，现有的壳体组件，通过粘胶固定散热片，散热过程中，电池产生的热量经过中框片、粘胶后传递至散热片，散热效率低，同时整体装配后壳体组件的厚度较大，需要电子设备在厚度方向上预留较大的空间，导致电子设备的厚度偏大。因此，发明人提出了本申请实施例中的壳体组件、其制备方法以及电子设备。下面将结合附图具体描述本申请的各实施例。

请一并参阅图1以及图2，本实施例提供一种壳体组件100，包括中框30、金属层130、以及导热介质(图未示)。其中中框30包括边框31以及由金属材质制成的中板32。金属层130与中板32相对设置。中板32例如可以由铜、铝、镁或各类金属合金材料制成。

请参阅图3和图4，边框31连接于所述中板32的边缘并围绕所述中板32设置，中板32具有第一表面321以及与第一表面321相互背离的第二表面322，其中第二表面322可以用于设置各类元器件，例如各类发热元件。以将发热元件上产生的热量传导至中板32上。需要说明的是，此处的发热元件是指电子设备中的各类型发热元件，例如电池、主板、处理器、存储器等等。因此第二表面322可以设置成平整的平面或者设置成与发热元件的表面配合的形式，例如设置成曲面，这样在使用时，第二表面322可以与发热元件完全贴合，提高第二表面322与发热元件的接触面积，提高中板32的导热效率。

请一并参阅图1和图2，所述第一表面321开设有凹槽3211，凹槽3211通过与中板32一体压铸的形式形成，凹槽3211可以由第一表面321凹陷形成，可以理解凹槽3211可以呈条状延伸，也可以沿任意方向延伸设置，具体可以根据金属层130的设计而变动。可以理解，压铸是利用模具内腔对融化的金属施加高压。模具通常是用强度更高的合金加工而成的，

请一并参阅图3和图4，所述中板32还包括位于所述凹槽3211内的底壁323以及侧壁324，所述侧壁324围绕所述底壁323并连接于所述底壁323。可以理解，底壁323是指位于凹槽3211底部的壁，侧壁324是指位于凹槽3211的侧表面的壁，底壁323和侧壁324限定出所述凹槽3211。在一些实施方式中，底壁323呈大致的平面构型，并与第二表面322大致平行。侧壁324与底壁323以及第二表面322大致垂直，且侧壁324围成的区域可以是任意形状，如矩形、圆形等。

凹槽3211占据的第一表面321的范围可以根据需要进行设计，例如凹槽3211占据的第一表面321的范围可以是10％、20％、50％等。具体的可以根据需要设置发热元件的区域进行确定，以使得第一金属层41和第二金属层42的位置能与发热元件相互对应，便于传导发热元件产生的热量。

所述凹槽3211内形成有多个与所述中板32一体压铸成型的支撑柱170，可以理解，支撑柱170是与凹槽3211以及中板32一体成型的，这样可以省去后续焊接支撑柱170的工序，同时，支撑柱170的间隔均匀，金属层130在受力承重于支撑柱170时受力会更加分散，利于保持金属层130的平整。支撑柱170形成于底壁323并用于为金属层130提供支撑，因此支撑柱170的高度与凹槽3211的深度相同，以使得金属层130在设置时可以保持平整。

支撑柱170可以设置为各种不同形状，如圆柱体、多边形的棱柱体等等。可以理解，支撑柱170可以是一个或多个，当支撑柱170为多个时，多个支撑柱170可以间隔均匀分布。在压铸成型时，可以控制多个支撑柱170均匀分布，以均匀的分散承重金属层130。可以理解的是，多个支撑柱170中，每个支撑柱170的横截面积可以相同也可以不同。

同时由于支撑柱170与中板32一体压铸成型，支撑柱170与中板32的材质完全相同，使得导热介质很难对支撑柱170以及中板32造成腐蚀，可以延长设备的使用寿命。

金属层130贴合于第一表面322设置并与第一表面322连接，金属层130完全覆盖凹槽3211，金属层130与中板32之间形成介质腔121。可以理解，金属层130的朝向中板32的表面是完全与中板32直接接触贴合的，即金属层130与中板32之间无其他元件。导热介质设置于金属层130与底壁323之间的介质腔121内，其中，金属层130用于将从中板32、导热介质传导的热量向外散失。

金属层130可以是金属片(例如钢片、铜片、铝片等)、陶瓷片或者由其他的具有热传递功能的材料制成。在一些实施方式中，金属层130可以采用与中板32相同的金属材料制成，这样可以防止在后期注入导热介质后形成原电池效应，对金属层130以及中板32造成腐蚀。

可以理解，介质腔121为封闭的腔体，可以用于容纳液态的导热介质，并可以防止液态的导热介质外漏，其中液态介质可以是水、乙醇或者其他液态流体。液态介质的比热容通常更大，例如水的比热容很大，即使电子设备产生的热量较多，也不会造成导热介质急剧升至高温，可以有效避免电子设备的运行效率下降。在一些实施方式中，在注入液态的导热介质时，可以对介质腔121内进行抽真空处理，以防止介质腔121内产生气泡，避免其中的气体受热膨胀将金属层130挤压变形。

在一些实施方式中，可以在金属层130上预留开口作为注入口，用于向介质腔121内注入导热介质，待导热介质注入介质腔121后再焊接封闭注入口。

金属层130与底壁323之间的间距决定了整个介质腔121的体积，即决定了导热介质的体积，即凹槽3211的深度决定了介质腔121的体积，但凹槽3211开设得过深，会导致中板32的强度降低，不利于设置各类元器件，尤其是较大型的元器件。当金属层130与底壁323之间的间距较厚时，导热介质的体积更大，散热效果更好，但相应的会增大整个壳体组件100的中板32的厚度。因此，在一些实施方式中，金属层130与底壁323之间的间距可以设置为0.1mm-1mm，即凹槽3211的深度设置为0.1mm-1mm。在该间距内，散热效果较佳且不会造成厚度过大，且易于加工。可以理解，金属层130与底壁323之间的间距也可以小于0.5mm或者大于5mm。

参阅图3，在一些实施方式中，金属层130和底壁323之间还可以设置毛细结构层180，即毛细结构层180位于凹槽3211中。毛细结构层180的设置，可以供受热出现气化现象的导热介质再凝结液化，并将热量从高温区域传导至低温区域。毛细结构层180具有微孔结构，可以理解，微孔结构是指毛细结构层上形成有多个微孔，微孔的孔径例如可以是小于或等于0.1mm，这些微孔可以互相连通，导热介质可以扩散至微孔内，增大毛细结构层180与导热介质的接触面积，利于受热气化后的导热介质在毛细结构层180上冷凝液化。毛细结构层180可以直接连接于底壁323、金属层130。例如：毛细结构层180可以设置成金属网的形式，如铜制或其他金属制成的金属网。在一些实施方式中，毛细结构层180可以直接形成于支撑柱170上，即连接于支撑柱170，这样设置，便于预先固定毛细结构层180。此外，毛细结构层180也可以支撑于第一表面322或者金属层130上。

在一些实施方式中，请继续参阅图3，所述毛细结构层180连接于所述金属层130的朝向所述支撑柱170的表面并与所述支撑柱170连接。即支撑柱170的高度略低于凹槽3211的深度，毛细结构层180平铺于金属层130的表面并与支撑柱170相抵，并与支撑柱170形成连接。这种实施方式可以预先将毛细结构层180连接于金属层130，然后直接将毛细结构层180烧结于支撑柱170形成连接。作为一种方式，毛细结构层180也可以与支撑柱170一体压铸成型。这样可以进一步减少制造工序。

在一些实施方式中，参阅图4，所述毛细结构层180形成于所述支撑柱170的侧壁，并且毛细结构层180可以与支撑柱170一起，在形成支撑柱170的过程中一体压铸成型，毛细结构层180可以形成网状结构，这样避免了毛细结构层180在连接时产生杂质残留于介质腔内。同时易于控制毛细结构层180的精细结构。

在一些实施方式中，参阅图5和图6，所述毛细结构层180包括第一毛细结构层181和第二毛细结构层182，所述第一毛细结构层181形成于所述支撑柱170的侧壁，所述第二毛细结构层182连接于所述金属层130的朝向所述支撑柱170的表面并与所述支撑柱170连接。两层毛细结构层180的结构，可以大幅提高导热介质的接触面积，提高热传递效率。

作为一种实施方式，第一毛细结构层181和第二毛细结构层182之间可以形成间隙，即第一毛细结构层181和第二毛细结构层182不直接接触。这样设置的好处在于，第一毛细结构层181和第二毛细结构层182之间的间隙在充满导热介质后。当中板吸收发热元件的热量后，传导至介质腔内，此时导热介质受热气化后首先与第一毛细结构层181接触，部分导热介质液化，部分尚未液化的导热介质继续运动至间隙内，同时第一毛细结构层181的温度上升，对间隙内的导热介质进行传热，此时间隙内的导热介质开始气化并与第二毛细结构层182接触传热，也即是间隙内的导热介质和靠近底壁的导热介质可以同步进行气化，传热效率大大提升。

使用液态导热介质的壳体组件100的工作原理是：中板32从发热元件上吸收热量传递至介质腔121内，介质腔121内的导热介质受热气化，气化的导热介质遇到相对低温的金属层130或者介质腔121内的毛细结构层180时凝结，热量被传递至金属层130或毛细结构层180，然后热量在整个金属层130上扩散均热，部分热量最终经金属层130散出。在应用于电子设备时，热量可以直接被传导至手机中框上，由于导热介质的比热容较大，发热元件产生的热量不会使整个壳体组件100的温度急剧升高，因此用户使用时不会感觉到过烫，也避免了电子设备主动降耗引起运行效率下降。

本实施例中，由于在中板32上开槽形成介质腔121，整个散热结构突出于中板32的部分的厚度极小，因此电子设备在厚度方向上不需要预留空间，进而不需要增加电子设备的厚度。

本实施例同时还提供一种壳体组件100的制备方法，包括以下步骤：

S10：压铸形成中框30，所述中框30包括边框31和中板32，所述边框31连接于所述中板32的边缘并围绕所述中板32设置，所述中板32具有第一表面321以及与所述第一表面321相互背离的第二表面322。所述第一表面321压铸形成凹槽3211，所述凹槽3211内形成有多个与所述中板一体压铸成型的支撑柱170。

在一些实施方式中，在提供中框30时，还可以在所述凹槽3211内压铸形成毛细结构层180。这样实施后，后续直接将金属层130与第一表面321连接即可形成介质腔121，同时由于支撑柱170以及毛细结构层180直接通过压铸方式形成，其材料组成与中板32完全相同连接更为紧密，且不需要进行焊接等作业不会在介质腔121内残留焊接杂质。

S20：提供金属层130，将所述金属层130贴合于所述第一表面321，并覆盖所述凹槽3211与所述中板32围成介质腔121，并预留注入口。

例如：将所述金属层130与所述第一表面321贴合并连接，例如可以直接将金属层130焊接至第一表面321并覆盖凹槽3211，进而围成介质腔121，并预留注入口。金属层130可以是与中板32相同材质的金属层130。

在一些实施方式中，也在将金属层130连接第一表面321围成介质腔121之前，可以在所述第一表面321的朝向所述金属层130的表面烧结形成连接毛细结构层180。这样实施的好处在于，毛细结构层180形成于金属层130，在封边焊接时，毛细结构层180可以与支撑柱170相抵，介质腔121的大部分空间形成于靠近第一表面321的区域，这样应用于电子设备时，与中板连接的发热元件所产生的热量能够快速的被导热介质吸收，并在整个中框上进行均热，利于提高散热效率。可以理解的是，在一些实施方式中，也可以直接在支撑柱170上直接烧结形成毛细结构层180。

在一些实施方式中，形成注入口可以按以下方式进行：在封边焊接的过程中，预留部分开口不进行焊接形成注入口。

S30：经所述注入口对所述介质腔抽真空处理，并向所述介质腔内填充所述导热介质。

向所述介质腔121内注入导热介质，封闭所述注入口。抽真空过程中，可以重复多次进行，以提高介质腔121内的真空度。封闭注入口可以通过焊接等方式进行。

参阅图7，本实施例还提供一种电子设备10，电子设备10包括一个或多个发热元件50以及上述的壳体组件100，其中发热元件50设置于中框30内部，发热元件50例如为电池，也可以是主板、处理器等。

参阅图8，中框30包括边框31和中板32，其中中板32直接作为壳体组件100的中板32。所述边框31连接于所述中板32的边缘并围绕所述中板32设置。请一并参阅图4和图5，本实施例中，发热元件50为电池，中框30的边框31和中板32围成电池仓21，电池仓21的尺寸略大于发热元件50，以便于发热元件50的装配。金属层130与中板32的第一表面321相对设置。

可以理解，第二表面322可以完全与发热元件50贴合，也可以部分的与发热元件50贴合。在一些实施方式中，发热元件50直接贴合于第二表面322设置，这样发热元件50产生的热量直接传导至中板32并传导至介质腔121内实现均热。

参阅图8，电子设备10还包括显示屏60和前盖70，其中前盖70装配于中框30的边框31上，并位于中板32的靠近金属层130的一侧，显示屏60装配于中框30并由前壳70固定。显示屏60与壳体组件100位于中板32的相互背离的两侧。

上述的电子设备10，由于直接在中框30的中板32上形成散热结构，其不会增加电子设备10的厚度，因此中框30内部无需在厚度上预留空间，电子设备10可以设计得更为轻薄。同时由于壳体组件100中不需要使用粘胶，降低了热阻，使得热量传递效率更高。

本申请中的电子设备10可以为移动电话或智能电话(例如，基于iPhone TM，基于Android TM的电话)，便携式游戏设备(例如Nintendo DS TM，PlayStation Portable TM，Gameboy Advance TM，iPhone TM)、膝上型电脑、PDA、便携式互联网设备、音乐播放器以及数据存储设备，其他手持设备以及诸如手表、耳机、吊坠、耳机等，电子设备10还可以为其他的可穿戴设备(例如，诸如电子眼镜、电子衣服、电子手镯、电子项链、电子纹身、电子设备10或智能手表的头戴式设备(HMD))。

电子设备10还可以是多个电子设备10中的任何一个，多个电子设备10包括但不限于蜂窝电话、智能电话、其他无线通信设备、个人数字助理、音频播放器、其他媒体播放器、音乐记录器、录像机、照相机、其他媒体记录器、收音机、医疗设备、车辆运输仪器、计算器、可编程遥控器、寻呼机、膝上型计算机、台式计算机、打印机、上网本电脑、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)、运动图像专家组(MPEG-1或MPEG-2)音频层3(MP3)播放器，便携式医疗设备以及数码相机及其组合。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种壳体组件，其特征在于，包括：

中框，所述中框包括边框和由金属材质制成的中板，所述边框连接于所述中板的边缘并围绕所述中板设置，所述中板具有第一表面以及与所述第一表面相互背离的第二表面，所述第一表面压铸形成凹槽，所述凹槽内形成有多个与所述中板一体压铸成型的支撑柱；

金属层，所述金属层贴合于所述第一表面，所述金属层支撑于所述支撑柱并覆盖所述凹槽，所述金属层以及所述中板围成介质腔；

毛细结构层，所述毛细结构层位于凹槽内并与所述支撑柱一体压铸成型，所述毛细结构层包括第一毛细结构层和第二毛细结构层，所述第一毛细结构层形成于所述支撑柱的侧壁，所述第二毛细结构层连接于所述金属层的朝向所述支撑柱的表面并与所述支撑柱连接，所述第一毛细结构层和所述第二毛细结构层之间形成间隙；以及

导热介质，所述导热介质填充于所述介质腔内，且至少部分的导热介质填充于所述第一毛细结构层与所述凹槽的底壁之间。

2.根据权利要求1所述的壳体组件，其特征在于，所述金属层与所述中板由同种金属制成。

3.根据权利要求1所述的壳体组件，其特征在于，所述毛细结构层具有多个微孔结构，所述导热介质扩散至所述微孔结构内。

4.一种壳体组件的制备方法，其特征在于，包括：

压铸形成中框，所述中框包括边框和中板，所述边框连接于所述中板的边缘并围绕所述中板设置，所述中板具有第一表面以及与所述第一表面相互背离的第二表面，所述第一表面压铸形成凹槽，所述凹槽内形成有多个与所述中板一体压铸成型的支撑柱以及与所述支撑柱一体压铸成型的毛细结构层；

所述毛细结构层包括第一毛细结构层和第二毛细结构层，所述第一毛细结构层形成于所述支撑柱的侧壁；

提供金属层，所述第二毛细结构层连接于所述金属层的朝向所述支撑柱的表面并与所述支撑柱连接，使得所述第一毛细结构层和所述第二毛细结构层之间形成间隙，将所述金属层贴合于所述第一表面，并覆盖所述凹槽并与所述中板围成介质腔，并预留注入口；

经所述注入口对所述介质腔抽真空处理，并向所述介质腔内填充导热介质，且至少部分的所述导热介质填充于所述第一毛细结构层与所述凹槽的底壁之间。

5.一种电子设备，其特征在于，包括：

如权利要求1-3任一项所述的壳体组件；以及

发热元件，所述发热元件装设于所述中框内并位于所述中板的所述第二表面一侧。

6.根据权利要求5所述的电子设备，其特征在于，所述边框与所述中板围成电池仓，所述发热元件为电池，所述电池设于所述电池仓内并与所述第二表面贴合。

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