專利名稱：機殼及其制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于電子裝置的機殼，并且特別涉及一種有助于散熱的機殼及其 制作方法。
背景技術：
目前消費性電子產品如數碼相機、手機、筆記本電腦等，其具有的功能愈趨復雜繁 多，功率晶體的數量也不斷的增加，且機體要求輕薄短小，內部的空間甚為狹小，使熱能累 積的情況格外嚴重。為使功率晶體在正常的操作溫度下運行、保有產品正常的使用壽命，各 種電子裝置中大多設置有相對應的散熱模塊或散熱結構。此外，為降低產品的噪音及節(jié)約 可攜式裝置的電力消耗，排熱風扇的使用亦受一定限制，使得熱管理的問題愈加嚴苛。目前電子產品多半使用塑料及金屬合金(如鋁鎂合金)作為機殼。以塑料機殼的 電子產品為例，多在電子產品的塑料機殼內鋪設銅箔、鋁箔或石墨片，利用銅箔、鋁箔或石 墨片等較大的散熱面積進行散熱，以降低功率晶體的操作溫度。其中，塑料機殼具有成型容易、比重小，表面處理技術成熟且變化多樣等優(yōu)點。然 而，塑料機殼本身缺乏對電磁干擾(Electromagnetic Interference, EMI)及射頻干擾 (Radio Frequency Interference, RFI)的屏蔽效果，且塑料材料的熱傳導系數低、散熱性 能差，使得發(fā)熱元件溫度過高，縮短原件壽命。若是額外加貼銅箔、鋁箔及石墨片等材料，則 將使得產品生產時程加長且依賴大量人工，增加產品的成本及體積。另一方面，若采用金屬機殼(如鋁鎂合金)的電子產品，可直接利用鋁鎂機殼將熱 量導入外界，以進行散熱。鋁鎂合金比重小，電磁波及射頻遮蔽效果佳，高回收性利于環(huán)保， 且熱傳導系數高，散熱性能佳。然而，金屬機殼因導熱性能好，故在緊鄰發(fā)熱元件的局部機殼處表面容易發(fā)生熱 集中，使機殼溫度局部上升。若使用者操作該電子裝置并接觸到該處時，則可能感覺燙手而 不舒適，舉例來說，若筆記本電腦的置手處(palm rest)底下埋設有電源供應模塊、顯示芯 片或中央處理器等高功率發(fā)熱元件，則可能造成操作者不舒適的感受。

發(fā)明內容
為了解決已知電子裝置于散熱時部分殼體表面的熱集中問題，本發(fā)明提出一種機 殼以及機殼制作方法的概念，其利用對應發(fā)熱元件位置的熱屏障層，避免熱能直接傳導至 機殼本體表面上特定區(qū)域，以解決上述的熱集中問題。本發(fā)明的一目的在于提供一種機殼，應用于電子裝置，其中上述電子裝置內至少 包含有發(fā)熱元件。根據一具體實施例，機殼包含機殼本體、熱屏障層以及熱擴散層。其中，機殼本體 為金屬材料。熱屏障層設置于機殼本體的內壁上，且其位置對應發(fā)熱元件。熱擴散層設置 于熱屏障層與機殼本體的內壁上，且熱擴散層包含多個扁平狀的孔洞，上述這些孔洞的孔 洞方向平行于機殼本體的延伸方向。
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本發(fā)明的另一目的在于提供一種機殼制作方法，應用于制作電子裝置的機殼，其 中電子裝置內至少包含有發(fā)熱元件。根據一具體實施例，機殼制作方法包含下列步驟首先提供機殼本體。接著，于機 殼本體的內壁上形成熱屏障層，且熱屏障層的位置對應發(fā)熱元件。最后，于熱屏障層與機殼 本體的內壁上形成熱擴散層，其中熱擴散層包含多個扁平狀的孔洞，上述這些孔洞的孔洞 方向平行于機殼本體的延伸方向。關于本發(fā)明的優(yōu)點與精神可以利用以下的發(fā)明詳述及附圖得到進一步的了解。


圖1所示為根據本發(fā)明的一具體實施例中的電子裝置及其機殼的示意圖。圖2所示為根據本發(fā)明的一具體實施例中的機殼的剖面示意圖。圖3所示為根據本發(fā)明的一具體實施例中機殼的熱擴散層其熱能流動路徑示意 圖。圖4所示為根據本發(fā)明的一具體實施例中的機殼制作方法的方法流程圖。
具體實施例方式請參閱圖1，圖1所示為根據本發(fā)明的一具體實施例中的電子裝置2及其機殼1的 示意圖。如圖1所示，機殼1適用于設置在電子裝置2的表面上，電子裝置2可為筆記本電 腦、個人電腦系統(tǒng)、手機或各種其它電子裝置，電子裝置2內部設置可能各種運行所需的電 子元件，各種電子元件通電運行時都會產生不同程度的熱能，這些運行中的電子元件即為 發(fā)熱元件20。舉例來說，電子裝置2中常見的主要發(fā)熱元件20可為無線通信模塊、顯示模 塊、背光源、儲存媒體、電池、處理芯片或繪圖芯片等。在現今高效能且高頻處理的電子裝置 中，這些發(fā)熱元件20逸散的熱能將使得電子裝置2的內部溫度升高，若無法適當散熱，將降 低電子裝置2的穩(wěn)定性，甚至造成電子裝置2永久性的損壞。于此實施例中，機殼1有助于 發(fā)熱元件20的散熱。圖2所示為根據本發(fā)明的一具體實施例中的機殼1的剖面示意圖。如圖2所示，機殼1包含機殼本體10、熱屏障層12以及熱擴散層14。且于此實施 例中，機殼1進一步包含電絕緣導熱層16。于此實施例中的機殼1中，機殼本體10設置于 電子裝置2的外側表面上，暴露于外界空間中，舉例來說，機殼本體10的材料可為鎂合金、 鋁合金、鋼材或鐵材等，但本發(fā)明并不以此為限。機殼本體10本身為熱的良導體可與外界 進行熱交換，作為散熱之用。如圖2所示，于機殼本體10的內壁上設置有電絕緣導熱層16。于實際應用 中，電絕緣導熱層16可為采用熔射噴覆工藝方式噴涂粉末狀的電絕緣高導熱陶磁材料 (electrics-insulation and high-thermal-conductivity ceramic)，形成厚度介于 10 50μπι，且孔隙率(porosity)小于10 %的電絕緣導熱陶磁層。實際應用中，此電絕緣導熱 層16為導熱系數為10 200W/m ·Κ的高導熱陶磁材料，其材料可為氧化鋁(Al2O3)、氮化硅 (Si3N4)、氮化硼(BN)或氮化鋁(AlN)，或亦可采用其它具高導熱系數但電絕緣的材料，其中 以氮化鋁較佳，而陶磁粉末的顆粒尺寸可為10 500nm。于此實施例中，電絕緣導熱層16 可避免因異質材料之間(即機殼本體10相對熱屏障層12及熱擴散層14之間)的標準電位差引起的電化學腐蝕(如伽凡尼腐蝕，Galvanic corrosion)，增加機殼本體10其內部抗 腐蝕性。需特別說明的是，本發(fā)明并不限定必需于機殼本體10與熱擴散層14之間增設電 絕緣導熱層16，若電化學腐蝕效應不明顯時，亦可略去電絕緣導熱層16，由此降低制造成 本并精簡制造流程。本發(fā)明的熱屏障層12可直接設置于上述機殼本體10的內壁上。于此實施例中， 因機殼1進一步具有電絕緣導熱層16，故如圖2所示，熱屏障層12形成于熱擴散層14與 機殼本體10的內壁上的電絕緣導熱層16之間，也就是說電絕緣導熱層16設置于熱屏障層 12與機殼本體10的內壁間以及熱擴散層14與機殼本體10的內壁間，且熱屏障層12的位 置對應電子裝置2的上述發(fā)熱元件的所在。也就是說，本發(fā)明的機殼1在靠近發(fā)熱元件20 的處，可噴覆、涂布或以其它方式設置具低導熱系數的材料層，形成厚度約10 500 μ m且 孔隙率5 10%的熱屏障層12，其低導熱系數的材料可選自高分子聚合物(polymer)、玻璃 纖維、低導熱陶瓷材料或各式氧化物等等，但不以此為限。于另一實施例中，本發(fā)明的熱擴散層14可直接設置于熱屏障層12與機殼本體10 的內壁上。于此實施例中，因機殼1進一步具有電絕緣導熱層16，故如圖2所示，熱擴散層 14的一側連接熱屏障層12與電絕緣導熱層16，另一側則面向電子裝置2的發(fā)熱元件20。 如圖2所示，熱擴散層14可通過導熱界面材料18間接與發(fā)熱元件20接觸。此處的導熱界 面材料18可為導熱膏或導熱片等，本發(fā)明并不以此為限。于另一實施例中，本發(fā)明的熱擴 散層14亦可不通過導熱界面材料18，而直接與發(fā)熱元件20接觸。實際應用中，熱擴散層14的制作，可采用熔射噴覆工藝將具有高導熱系數的材料 (例如銅、銀、鋁、高導熱陶瓷材料、碳纖維、石墨、類鉆石等)熔融產生直徑約1 250 μ m 大小的熔融顆粒，高速撞擊基材并附著堆疊于基材表面上，以形成厚度約0. 1 1. Omm且孔 隙率約5 40%的熱擴散層14。需特別說明的是，在熱擴散層14的制作流程中，因單一熔融狀噴覆顆粒在高速撞 擊到基材表面時，分別形成扁平狀薄片，多個薄片分別凝固固化并累積堆疊，便形成連續(xù)的 覆膜層，在累積堆疊的薄片與薄片之間仍有細小的孔洞(void)，使得熱擴散層14具有多個 扁平狀的孔洞140，上述這些孔洞140的孔洞方向平行于機殼本體10的延伸方向(如圖2 所示)。因熔融顆粒撞擊的緣故，這些熱擴散層14中的孔洞140亦形成與薄片平行的扁平 形狀，因扁平狀孔洞140阻擋了熱能的傳遞路徑，使得熱擴散層14中垂直熱擴散層14的延 伸方向的垂直熱傳導系數下降，也就使得，熱擴散層14沿上述延伸方向的水平導熱速率大 于垂直上述延伸方向的垂直導熱速率。此一狀態(tài)導致多孔隙覆膜層(熱擴散層14)具有各 方向熱傳導系數不同的特性，而可以作為熱的橫向擴散層。請一并參閱圖3，圖3所示為機殼1中熱擴散層14其熱能流動路徑示意圖。于此 實施例的機殼1中，熱擴散層14本身水平方向的導熱速率大于垂直方向的導熱速率，且配 合低導熱系數的熱屏障層12的設置，其阻斷了發(fā)熱元件20至機殼本體10的直線路徑。當 電子裝置2中的發(fā)熱元件20產生熱能時，上述熱能可在熱擴散層14沿水平的延伸方向擴 散，最后平均傳導至機殼本體10上，由此可減少電子裝置2其機殼表面局部溫度偏高的現 象。請參閱圖4，圖4所示為根據本發(fā)明的一具體實施例中的機殼制作方法的方法流程圖。機殼制作方法應用于制作電子裝置的機殼，其中上述電子裝置內至少包含有發(fā)熱元 件。如圖4所示，上述機殼制作方法首先執(zhí)行步驟S100，提供機殼本體。接著，執(zhí)行步 驟S102，于上述機殼本體的內壁上形成電絕緣導熱層。接著，執(zhí)行步驟S104，于機殼本體的 內壁的電絕緣導熱層上形成熱屏障層，且上述熱屏障層的位置對應電子裝置的發(fā)熱元件的 所在。最后，執(zhí)行步驟S106，于熱屏障層與機殼本體的內壁的電絕緣導熱層上形成熱擴散 層，其中熱擴散層包含多個扁平狀的孔洞，上述這些孔洞的孔洞方向平行于機殼本體的延 伸方向。其中，步驟S102中形成電絕緣導熱層、步驟S104中形成熱屏障層以及步驟S106 中形成熱擴散層等制造流程皆可經由熔射噴覆工藝完成。其中，熱擴散層可用以直接接觸電子裝置的發(fā)熱元件。或于另一實施例中，亦可進 一步添加制造步驟以設置導熱界面材料于熱擴散層與發(fā)熱元件之間，使熱擴散層通過導熱 界面材料間接與發(fā)熱元件接觸。其中，上述實施例中，步驟S102于機殼本體與內側兩層(熱屏障層及熱擴散層) 之間形成電絕緣導熱層。于另一具體實施例中，亦可略去步驟S102中及其所形成的電絕緣 導熱層，使步驟S104中的熱屏障層直接形成于機殼本體上，同理使步驟S106中的熱擴散層 形成于機殼本體及熱屏障層上。需特別注意的是，其中以熔射噴覆工藝形成的熱擴散層包含多個扁平狀的孔洞， 上述這些孔洞的孔洞方向平行于機殼本體的延伸方向，使得熱擴散層的水平導熱速率大于 垂直上述延伸方向的垂直導熱速率。有關上述機殼制作方法其形成的機殼，采用的材料及制作方式可參閱上述實施例 的機殼的細部描述，故在此不另贅述。為改善已知的電子裝置其機殼表面溫度不均勻的現象，本發(fā)明提出的機殼及機殼 制作方法，其具有各方向的熱傳導系數不同的熱擴散層，使機殼溫度均勻化，避免機殼表面 局部溫度偏高。其中熱擴散層的孔洞呈扁平狀，且孔洞方向與機殼基材方向平行，使得熱擴 散層各方向的熱傳導系數不同，垂直方向的熱傳導系數比另外兩個方向小，使熱量大部分 以擴散方式散開，而較少直接穿透機殼，避免機殼表面局部溫度偏高。利用以上較佳具體實施例的詳述，希望能更清楚描述本發(fā)明的特征與精神，并非 以上述所揭露的較佳具體實施例對本發(fā)明的保護范圍加以限制。相反，其目的是希望能涵 蓋各種改變及具相等性的安排于本發(fā)明所附權利要求書所限定的范圍內。
權利要求
1.一種機殼，應用于電子裝置，其中上述電子裝置內至少包含有發(fā)熱元件，其特征是， 上述機殼包含機殼本體，為金屬材料；熱屏障層，設置于上述機殼本體的內壁上，且其位置對應上述發(fā)熱元件；以及熱擴散層，上述熱擴散層設置于上述熱屏障層與上述機殼本體的上述內壁上，且上述 熱擴散層包含多個扁平狀的孔洞，上述這些孔洞的孔洞方向平行于上述機殼本體的延伸方 向。
2.根據權利要求1所述的機殼，其特征是，上述機殼進一步包含電絕緣導熱層，該電絕 緣導熱層設置于上述熱屏障層與上述機殼本體的上述內壁之間及上述熱擴散層與上述機 殼本體的上述內壁之間。
3.根據權利要求2所述的機殼，其特征是，上述電絕緣導熱層的材料為陶瓷材料，其材 料可為氧化鋁、氮化硅、氮化硼或氮化鋁。
4.根據權利要求2所述的機殼，其特征是，上述電絕緣導熱層經由熔射噴覆工藝形成。
5.根據權利要求1所述的機殼，其特征是，上述熱屏障層與上述熱擴散層均經由熔射 噴覆工藝形成。
6.根據權利要求1所述的機殼，其特征是，上述熱擴散層具有延伸方向，上述熱擴散層 沿上述延伸方向的水平導熱速率大于垂直上述延伸方向的垂直導熱速率。
7.根據權利要求1所述的機殼，其特征是，上述熱擴散層通過導熱界面材料接觸上述 發(fā)熱元件。
8.根據權利要求7所述的機殼，其特征是，上述導熱界面材料為導熱膏或導熱片。
9.一種機殼制作方法，應用于制作電子裝置的機殼，其中上述電子裝置內至少包含有 發(fā)熱元件，其特征是，上述機殼制作方法包含下列步驟提供機殼本體；于上述機殼本體的內壁上形成熱屏障層，且上述熱屏障層的位置對應上述發(fā)熱元件；以及于上述熱屏障層與上述機殼本體的上述內壁上形成熱擴散層，其中上述熱擴散層包含 多個扁平狀的孔洞，上述這些孔洞的孔洞方向平行于上述機殼本體的延伸方向。
10.根據權利要求9所述的機殼制作方法，其特征是，在上述于上述機殼本體的上述內 壁上形成上述熱屏障層的步驟之前，上述機殼制作方法進一步包含下列步驟 于上述熱屏障層與上述機殼本體的上述內壁之間及上述熱擴散層與上述機殼本體的 上述內壁之間形成電絕緣導熱層。
11.根據權利要求10所述的機殼制作方法，其特征是，上述電絕緣導熱層的材料為陶 瓷材料，其材料可為氧化鋁、氮化硅、氮化硼或氮化鋁。
12.根據權利要求10所述的機殼制作方法，其特征是，上述于上述機殼本體的上述內 壁上形成上述電絕緣導熱層的步驟經由熔射噴覆工藝完成。
13.根據權利要求9所述的機殼制作方法，其特征是，上述形成上述熱屏障層與上述形 成上述熱擴散層的步驟均經由熔射噴覆工藝完成。
14.根據權利要求9所述的機殼制作方法，其特征是，上述熱擴散層具有延伸方向，上 述熱擴散層沿上述延伸方向的水平導熱速率大于垂直上述延伸方向的垂直導熱速率。
15.根據權利要求9所述的機殼制作方法，其特征是，在形成上述熱擴散層之后，上述 機殼制作方法進一步包含下列步驟于上述熱擴散層與上述發(fā)熱元件之間設置導熱界面材料，其中上述熱擴散層通過上述 導熱界面材料接觸于上述發(fā)熱元件。
16.根據權利要求15所述的機殼制作方法，其特征是，上述導熱界面材料為導熱膏或 導熱片。
全文摘要
本發(fā)明提供一種機殼及機殼制作方法，應用于電子裝置，其中電子裝置內至少包含有發(fā)熱元件。機殼包含機殼本體、熱屏障層以及熱擴散層。其中，機殼本體為金屬材料。熱屏障層設置于機殼本體的內壁上，且其位置對應發(fā)熱元件。熱擴散層設置于熱屏障層與機殼本體的內壁上，且熱擴散層包含多個扁平狀的孔洞，上述這些孔洞的孔洞方向平行于機殼本體的延伸方向。本發(fā)明利用對應發(fā)熱元件位置的熱屏障層，避免熱能直接傳導至機殼本體表面上特定區(qū)域，解決了熱集中的問題。
文檔編號H05K5/04GK102098886SQ200910258368
公開日2011年6月15日 申請日期2009年12月14日 優(yōu)先權日2009年12月14日
發(fā)明者劉睿凱, 鐘兆才 申請人:和碩聯(lián)合科技股份有限公司