电子装置的内部中框板的成型方法及其该内部中框板的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种电子装置的内部中框板及其成型方法。这种内部中框板包括主框板体与形成在主框板体上的特殊结构体，所述特殊结构体由粉体材料直接喷积结合在所述主框板体表面的喷积体所构成。所述内部中框板是使用高速冷喷在所述主框板体上形成特殊结构体，再通过少量的机加工或不需要机加工而成型的。所述内部中框板具有良好的散热管理功能，解决了现有技术中电子装置的内部中框板难以同时做到轻和薄又有良好的散热管理功能的问题。
【专利说明】电子装置的内部中框板的成型方法及其该内部中框板
【技术领域】
[0001]本发明涉及电子装置的内部中框板及其成型方法。
【背景技术】
[0002]许多3C 电子装置(Computers, Communication and Consumer electronics),尤其是移动电子装置有内部中框板，用于安装电子元器件和作为电子设备的承力结构件。电子装置的内部中框板有各种各样的设计，从结构和功能上分，内部中框板主要由两大部分组成。第一部分是构成主要结构的主框板体；第二部分是主框板体表面的特殊结构体，包括用于安装电子元器件的承力结构和/或用于散热管理等的功能结构。
[0003]由于材料性能的不同(参见表1)，以及内部中框板制造工艺的差异，现有技术中不同典型材料制备的移动电子装置的内部中框板的特点如下:
高分子材料(如塑料)比重低、强度低、弹性模量非常低，用注塑方式生产的高分子材料内部中框板虽较轻，但很厚；而且高分子材料的导热系数非常低，难以通过内部中框板将热量传导出去。强化高分子材料(如玻璃纤维强化塑料)的强度和弹性模量比普通高分子材料高，因此内部中框板厚度比高分子材料的薄一些；但其导热系数同样很低，不利于将热量传导出去。
[0004]钢(如不锈钢)的强度和弹性模量都高，使得用薄板冲压成型的不锈钢内部中框板是现有技术中最薄的内部中框板。而且由于薄，其重量也不大。但螺栓柱等立体结构不能冲压成型。另外不锈钢是导热系数很低的金属，尤其当材料很薄时，非常不利于将电子装置中的热量通过内部中框板传导散发出去。
[0005]压铸生产的镁合金内部中框板，重量较轻，导热系数比不锈钢高，但是材料弹性模量比不锈钢低很多，因此镁合金内部中框板的厚度比不锈钢的要厚很多。
[0006]由于材料的比重较大，弹性模量又低，压铸生产的锌合金内部中框板显得厚重。
[0007]对于导热系数不高的内部中框板，现有技术常通过在内部中框板上贴上薄铜皮和薄石墨层来增加导热性。但铜皮和石墨层往往太薄，且断面不能变化，难以进行有效的散热管理(thermal management)设计。
[0008]导热系数高的铜和铜合金，由于比重大于钢，强度和弹性模量又不及不锈钢，不适合用于重量要求轻的移动电子装置的内部中框板。
[0009]导热系数高、比重较低的铝合金，由于强度和弹性模量大大低于不锈钢，不能生产出像不锈钢一样的薄的内部中框板。
[0010]综上所述，现有的电子装置的各种内部中框板不能做到既轻又薄，且散热管理性能优异。
[0011]因此，有必要发明一种新型既轻又薄，且散热管理性能优异的电子装置内部中框板及其生产方法，以克服上述问题。
【发明内容】
[0012]本发明的目的在于提供一种电子装置的内部中框板及其成型方法。解决了现有技术中电子装置的内部中框板难以同时既轻又薄，且散热管理性能优异的问题。
[0013]为实现上述发明目的，本发明提供了一种内部中框板的成型方法，包括以下步骤:
(I)提供板材并制备成主框板体；
(2 )通过高速冷喷将所述粉体材料在所述主框板表面形成喷积体以获得所述内部中框
板。;
作为本发明的进一步改进，所述内部中框板的成型方法还包括位于步骤(2)之后的机加工步骤，所述机加工步骤为对所述喷积体进行机加工形成特殊结构体。
[0014]作为本发明的进一步改进，所述高速冷喷是由超音速的气体驱动所述粉体材料以250-1000米/秒的速度撞击到所述主框板体表面设定的部位以形成喷积体。
[0015]作为本发明的进一步改进，所述粉体材料选自金属粉末、合金粉末、塑料粉末、陶瓷粉末中的一种或多种的混合。
[0016]为实现前述发明目的，本发明还提供了一种内部中框板的成型方法制备的电子装置的内部中框板，所述内部中框板包括主框板体和形成在所述主框板体上的特殊结构体；所述特殊结构体由粉体材料直接喷积结合在所述主框板体表面的喷积体所构成。
[0017]作为本发明的进一步改进，所述主框板体表面与所述喷积体之间有结合界面存在；且所述结合界面上的显微结构无宏观间隙。
[0018]作为本发明的进一步改进，形成所述喷积体的各部分的所述粉体材料可以是一种或一种以上。
[0019]为实现本发明目的，本发明还提供了一种采电子装置的内部中框板，所述内部中框板包括主框板体和结合在所述主框板体表面设定部位的喷积体，所述喷积体包括喷积隔热层以及结合在所述喷积隔热层的外表面和周围的喷积导热层；所述喷积隔热层由隔热粉体材料直接喷积结合构成，所述喷积导热层由导热粉体材料直接喷积结合构成，所述隔热粉体材料的导热系数低于所述导热粉体材料的导热系数。
[0020]作为本发明的进一步改进，所述主框板体表面与所述喷积隔热层的表面之间是有结合界面存在，且所述结合界面上的显微结构无宏观间隙。
[0021]作为本发明的进一步改进，所述喷积导热层与所述喷积隔热层之间有结合界面存在，且所述结合界面上的显微结构无宏观间隙。
[0022]作为本发明的进一步改进，所述喷积导热层与所述主框板体表面之间有结合界面存在，且所述结合界面上的显微结构无宏观间隙。
[0023]作为本发明的进一步改进，所述隔热粉体材料是高分子材料粉末，或高分子材料粉末和陶瓷粉末的混合粉体。
[0024]作为本发明的进一步改进，所述导热粉体材料选自铜粉末、铝粉末、铜合金粉末、铝合金粉末或陶瓷粉末中的一种或多种的混合。
[0025]本发明的有益效果在于:通过将冷喷技术引入到电子装置的内部中框板的制备当中，在提高材料利用率的同时，扩大了材料种类的选择性，制备工艺简单，从而能够提供一种既轻又薄，且散热管理性能优异的新型电子装置内部中框板。【专利附图】
【附图说明】
[0026]图1为本发明电子装置的内部中框板立体示意图。
[0027]图2为图1内部中框板的俯视平面示意图。
[0028]图3为第一种主框板体示意图。
[0029]图4为第二种主框板体示意图。
[0030]图5为图1主框板体A-A断面示意图。
[0031]图6为图1主框板的B-B断面示意图。
[0032]图7为表面有导热层的内部中框板断面示意图。
[0033]图8为本发明制备内部中框板坯件的高速冷喷装置示意图。
[0034]图9为本发明制备内部中框板的工艺流程示意图。
【具体实施方式】
[0035]以下将结合附图，对本发明的各实施方式进行详细地描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
[0036]本发明使用高速冷喷涂的技术，将选择的粉体材料直接高速冷喷在主框板体表面上形成喷积体而制备出特殊结构体，根据所述特殊结构体的功能，所述粉体材料选自金属粉末、合金粉末、塑料粉末、陶瓷粉末中的一种或多种的混合；且根据不同的特殊结构的功能不同所需要的材料的性能不同，形成所述喷积体的各部分的所述粉体材料可以是一种或一种以上。然后通过少量的机加工成型为终形的电子装置内部中框板；在有些设计中，所述内部中框板坯件可以不需要经过机加工而直接成为终形的电子装置内部中框板。
[0037]高速冷喷涂(Gold Gas Dynamic Spray)是使用高速气体驱动金属和非金属的细微粉体喷涂在物体表面的一种较新的技术。被喷射表面在喷涂过程升温不高，故为“冷喷”，对被喷材料的性能影响很小。该技术的理论在荷兰Elsevier出版公司于2007年出版的A.Papyrin教授等编辑的《Cold Spray Technology》专著中有详述。在市场上已有高速冷喷涂设备出售。高速冷喷涂目前主要应用于金属表面防护，以及金属表面缺损的修复上。
[0038]图1所示为本发明应用于移动电子装置(如智能手机)的内部中框板10的立体示意图，图2是图1的俯视平面示意图。内部中框板10包括主框板体18，和形成在主框板体18上的特殊结构体。
[0039]主框板体18可以有两种结构，一种是如图3所示一体成型主框板体18A，包括主框板体底板20、边框22、边框24、螺栓柱42、螺栓柱44、凸台46，这些结构都是用一块金属或非金属材料(如塑料)成型的；一体成型主框板体18A的特征是主框板体各部位的厚度不同，通常是通过压铸金属或注塑成型的。主框板体18的另一种类型是如图4所示薄板型主框板体18B，包括的结构有主框板体底板20、边框22和边框24 ;薄板型主框板体18B的特征是主框板体各部位的厚度相同或基本相同，通常是用金属薄板通过钣金冲压成型的；其它结构，如螺栓柱42、螺栓柱44和凸台46，是通过铆接、焊接、粘接和螺丝等固定到主框板体18B上。在制备主框板体18时，根据设计可形成各种结构和形状，以及主框板体孔38和主框板体边框槽40等。内部中框板10的四周都可有边框，也可完全没有边框而只是主框板的边缘。[0040]图5和图6分别是图1的A-A和B-B断面图。紧贴热源体48的散热管理功能体50，在主框板体18的材料导热系数较低时，将热源体48的热量有效的传输到内部中框板10的周边散发出去。散热管理功能体50是用导热系数高的材料(如铝或铜)成形在主框板体18上的，其导热系数远高于主框板体18A或18B的主要材料塑料、镁合金或者不锈钢等。表I列举了一些可用于制备电子设备的内部中框板的材料的导热系数和力学性能。
【权利要求】
1.一种内部中框板的成型方法，其特征在于:包括以下步骤: (I)提供板材并制备成主框板体； (2 )通过高速冷喷将所述粉体材料在所述主框板表面形成喷积体以获得所述内部中框板。
2.如权利要求1所述的内部中框板的成型方法，其特征在于:还包括位于步骤(2)之后的机加工步骤，所述机加工步骤为对所述喷积体进行机加工形成特殊结构体。
3.如权利要求1所述的内部中框板的成型方法，其特征在于:所述高速冷喷是由超音速的气体驱动所述粉体材料以250-1000米/秒的速度撞击到所述主框板体表面设定的部位以形成喷积体。
4.如权利要求1所述的内部中框板的成型方法，其特征在于:所述粉体材料选自金属粉末、合金粉末、塑料粉末、陶瓷粉末中的一种或多种的混合。
5.一种采用如权利要求1-4所述的内部中框板的成型方法制备的电子装置的内部中框板，所述内部中框板包括主框板体和形成在所述主框板体上的特殊结构体；其特征在于:所述特殊结构体由粉体材料直接喷积结合在所述主框板体表面的喷积体所构成。
6.如权利要求5所述的内部中框板，其特征在于:所述主框板体表面与所述喷积体之间有结合界面存在；且所述结合界面上的显微结构无宏观间隙。
7.如权利要求5所述的内部中框板，其特征在于:形成所述喷积体的各部分的所述粉体材料可以是一种或一种以上。
8.一种采用如权利要求1-4所述的内部中框板的成型方法制备的电子装置的内部中框板，所述内部中框板包括主框板体和结合在所述主框板体表面设定部位的喷积体，其特征在于:所述喷积体包括喷积隔热层以及结合在所述喷积隔热层的外表面和周围的喷积导热层；所述喷积隔热层由隔热粉体材料直接喷积结合构成，所述喷积导热层由导热粉体材料直接喷积结合构成，所述隔热粉体材料的导热系数低于所述导热粉体材料的导热系数。
9.如权利要求8所述的内部中框板，其特征在于:所述主框板体表面与所述喷积隔热层的表面之间是有结合界面存在，且所述结合界面上的显微结构无宏观间隙。
10.如权利要求8所述的内部中框板，其特征在于:所述喷积导热层与所述喷积隔热层之间有结合界面存在，且所述结合界面上的显微结构无宏观间隙。
11.如权利要求8所述的内部中框板，其特征在于:所述喷积导热层与所述主框板体表面之间有结合界面存在，且所述结合界面上的显微结构无宏观间隙。
12.如权利要求8所述的内部中框板，其特征在于:所述隔热粉体材料是高分子材料粉末，或高分子材料粉末和陶瓷粉末的混合粉体。
13.如权利要求8所述的内部中框板，其特征在于:所述导热粉体材料选自铜粉末、铝粉末、铜合金粉末、铝合金粉末或陶瓷粉末中的一种或多种的混合。
【文档编号】H05K7/20GK103841784SQ201410099335
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年3月18日 优先权日:2014年3月18日
【发明者】彭跃南, 陈学军, 曲峰, 曲荣生, 李惠宇, 沈强 申请人:亚超特工业有限公司