壳体组件及包括其的电子器件的制作方法

1.本实用新型涉及一种用于天线内置的电子器件的壳体组件，以及包括所述壳体组件的电子器件。更具体而言，本实用新型涉及一种包括低导热塑料层和若干个高导热塑料嵌件结构的壳体组件，以及包括所述壳体组件的电子器件。


背景技术：

2.随着技术的发展，电子电器设备越来越普及，而且向着更强功能、更高能耗、更快信号传输速度的方向发展。例如，高功率且天线内置的电子电器产品
‑‑‑
5g基站和wi
‑
fi6路由器，它们的信号传输速度提高得非常多，但是在壳体内也产生了更多的热量。如果这些热量不能被及时散掉，将会导致工作温度变高，大大缩短芯片的使用寿命。由于金属完全屏蔽天线的信号传输，因此通常使用普通塑料作为电子产品的壳体前盖用于信号传输，而金属仅能用在壳体后盖进行散热。但即使结合使用金属铝和铜作为散热部件，散热还是不够充分，导致电子电器设备的工作温度还是太高。因此，期望可以利用壳体前盖来提高散热效果。目前，这些电子产品的壳体前盖普遍使用普通塑料，散热效果有限，难以满足现代高功率电子器件不断提高的散热需求。具有良好的信号传输性能且韧性好的低导热塑料可以替代普通塑料来提高散热效果，但是提高的程度有限。另外，在壳体前盖与电子器件内的热源(如芯片、电池等)不接触的情况下，由于前盖和热源之间的空气导热系数非常低(只有0.025w/m*k)，因此前盖的散热效果仍然十分有限。
3.cn 103140064a公开了一种便携式消费类电子产品(如mp3、mp4、手机、数据卡等)壳体的设计方法。该设计方法利用叠层设计来提高电子设备的散热能力，改善了用户体验，但是该方法不适用于高功率的电子电器设备。
4.因此，需要不断开发一种新的具有良好信号传输和散热功能的壳体组件以更好地适用于现代高功率电子器件的性能要求。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种结构设计合理的用于内置天线的电子器件的壳体组件。
6.本实用新型的用于内置天线的电子器件的壳体组件包括：
7.低导热塑料层，和
8.若干个高导热塑料嵌件，其一端与低导热塑料层连接，另一端用于与热源连接，并且所述高导热塑料嵌件的形状和数量与所述热源的形状和数量相适配。
9.本实用新型还提供一种具有内置天线的电子器件，其包括具有容置腔的外壳，所述外壳包括如上所述的壳体组件。
10.有益效果
11.1.本实用新型的壳体组件，所使用的低导热塑料具有良好的信号传输性能且韧性好，可以替代普通塑料提高散热效果。
12.2.本实用新型的壳体组件，所使用的高导热塑料嵌件可以作为散热通道部件，将电子器件内的热源和低导热塑料层连接起来而进一步提高散热效果。同时，高导热塑料的介电常数远远低于金属(例如，常用作散热材料的铝和铜)，电磁干扰的性能非常低，在与天线的距离保持至少10mm的情况下，对天线的信号传输性能基本没有影响，具有很高的设计灵活度。
附图说明
13.为了更清楚地说明本实用新型的实施例，下面将对实施例描述中所需要的附图作简单介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅是本实用新型的一些实施方案，对于本领域普通技术人员来说，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。
14.图1为本实用新型的用于内置天线的电子器件的壳体组件的结构示意图：
15.其中，1
‑
低导热塑料层，2
‑
高导热塑料嵌件，3
‑
内置天线在低导热塑料层1上的正投影区域，4
‑
连接件。
具体实施方式
16.下文将结合本实用新型的附图，对本实用新型中的实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
17.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“内”、“外”、“左”、“右”、“上”、“下”、“横向”、“纵向”、“垂直”、“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的构件或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“若干个”的含义是一个或多个。另外，术语“包括”及其任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
18.本实用新型提供了一种用于内置天线的电子器件的壳体组件，其包括：
19.低导热塑料层，和
20.若干个高导热塑料嵌件，其一端与低导热塑料层连接，另一端用于与热源连接，并且所述高导热塑料嵌件的形状和数量与所述热源的形状和数量相适配。
21.在本实用新型的壳体组件中，所述低导热塑料层与内置天线存在一定距离，该距离取决于天线频率。
22.在本实用新型的一个实施方案中，所述高导热塑料嵌件分布在内置天线在所述低导热塑料层上的正投影区域外围，并且以最接近所述正投影区域的高导热塑料嵌件计，所述高导热塑料嵌件的内侧与所述正投影区域的外边缘的距离d为至少10mm。
23.在本实用新型中，当提及“适配”一词时，就形状而言，其是指高导热塑料嵌件与热源连接的一端的截面积在热源面积的
±
20％的范围内变化；就数量而言，其是指高导热塑料嵌件的数量等于热源的数量。
24.优选地，所述高导热塑料嵌件呈若干个独立的实心体，有利于导热。在中空体的情况下，内部存留空气，不利于导热。在本实用新型的一个具体的实施方案中，至少有一个实
心体与所述低导热塑料层的表面呈85
‑
90度角。或者，实心体的倾斜角度为0
‑
5度角。
25.在优选的实施方案中，至少有一个实心体为台状体，即在连接低导热塑料层的一端处的面积较大，而在连接热源的另一端处的面积较小。
26.在优选的实施方案中，至少有一个实心体为柱状体。
27.在优选的实施方案中，在产品的内部空间允许的前提下，实心体的表面积越大越好，因为面积越大，嵌件从热源传导出的热量就越多，这样有助于吸收热源的热量，并且向低导热塑料层散发热量，如实心体的侧视图呈“工”字型设计。
28.优选地，所述实心体只在对应于有热源的区域设置。热源的中心位置通常是热量集中，同时又是散热较慢的区域，而边缘位置可以向周边散热。因此，更优选地，至少有一个实心体对应于热源的中心位置，有利于散热。
29.在本实用新型的一个优选实施方案中，所述热源为包括所述壳体组件的电子器件内的发热元件。优选地，所述发热元件为芯片、电池或其组合。
30.在本实用新型的一个具体的实施方案中，所述壳体组件为所述电子器件的壳体前盖。
31.在本实用新型的一个优选实施方案中，所述高导热塑料嵌件的一端与低导热塑料层为一体成型的整体，例如通过注塑或粘合剂进行连接，优选注塑。
32.在本实用新型的一个优选实施方案中，所述高导热塑料嵌件的另一端与热源通过导热胶进行连接，优选硅胶，以提高器件的散热效果。
33.在本实用新型的一个实施方案中，高导热塑料嵌件的一端与低导热塑料层通过注塑进行连接。具体地，注塑方式如下：首先根据热源的形状和数量设计合适的模具，并在模具内注塑成型高导热塑料嵌件，再将高导热塑料嵌件移入另一模具中注塑低导热塑料层。由此，高导热塑料嵌件的一端和低导热塑料层可以可靠地连接成一个整体。这种注塑方式，所用的注塑机设置有两套独立的注射系统，产品生产效率高，有利于提高产能。在高导热塑料嵌件的另一端与热源用导热胶连接后，能够大大提高散热效果。
34.在本实用新型的一个具体的实施方案中，所述壳体组件还包括连接件，其间隔地设置在所述低导热塑料层的四周边缘处。
35.在本实用新型的一个优选实施方案中，所述低导热塑料层的导热系数为0.5
‑
8w/(m*k)，优选0.5
‑
5w/(m*k)，更优选0.8
‑
4.0w/(m*k)。在本实用新型的另一个优选实施方案中，所述高导热塑料嵌件的导热系数为10
‑
50w/(m*k)，优选10
‑
40w/(m*k)，更优选12
‑
30w/(m*k)。
36.在本实用新型的一个优选实施方案中，所述低导热塑料层由低导热聚合物组合物制成。在一个实施方案中，低导热聚合物组合物包括塑料基材和低导热填料。优选地，所述塑料基材包括聚碳酸酯(pc)、丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯塑料(abc)、pc/abs复合塑料、尼龙中的一种或几种；所述低导热填料包括氮化硅、氮化铝、氮化硼、滑石粉、陶瓷填料及其任何混合物。在一个实施方案中，所述低导热塑料层的厚度为1.5
‑
5mm。太厚成本高，过薄则机械性能不够。
37.在本实用新型的一个优选实施方案中，所述高导热塑料嵌件由高导热聚合物组合物制成。在一个实施方案中，高导热塑料嵌件包括塑料基材和高导热填料。所述高导热塑料嵌件的塑料基材可与低导热塑料层的塑料基材相同。优选地，所述塑料基材包括聚碳酸酯
(pc)、丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯塑料(abc)、pc/abs复合塑料、尼龙中的一种或几种；所述高导热填料包括氢氧化镁mg(oh)2、滑石粉h2mg3(sio3)4、勃姆石氢氧化铝γ
‑
alo(oh)、一水硬铝石氢氧化铝α
‑
alo(oh)、三水铝石氢氧化铝al(oh)3、碳酸钙caco3、云母、氧化钡bao、硫酸钡baso4，硅酸钙casio3、氧化锆zro2、氧化硅sio2、玻璃珠、氧化铝镁mgo
·
xal2o3、碳酸钙镁camg(co3)2、陶瓷涂层、石墨、粘土及其任何混合物。
38.本实用新型还提供一种具有内置天线的电子器件，其包括具有容置腔的外壳，所述外壳包括如上所述的壳体组件。
39.在本实用新型的电子器件中，所述外壳的容置腔内设置有主板，所述主板上设置有若干个形成热源的发热元件，所述发热元件与所述壳体组件中的高导热塑料嵌件用导热胶连接，并且所述发热元件的形状和数量与所述高导热塑料嵌件的形状和数量相适配。
40.在本实用新型的一个具体的实施方案中，所述发热元件为芯片、电池或其组合。
41.在本实用新型的一个实施方案中，所述电子器件为5g基站或wi
‑
fi6路由器。
42.以下结合附图，对本实用新型的具体实施方案作说明，但是，本实用新型不受这些具体实施方案的限制。
43.图1示例了本实用新型的用于内置天线的电子器件的壳体组件的结构示意图。
44.如图1所示，本实用新型的用于内置天线的电子器件的壳体组件包括低导热塑料层1和八个高导热塑料嵌件2。所述高导热塑料嵌件2的一端与低导热塑料层1通过注塑连接为一体，另一端用于与热源(未示出)连接。
45.所述高导热塑料嵌件2为实心体，并且所述实心体与所述低导热塑料层1的表面呈90度角，其与热源连接的横截面与热源表面完全一致。内置天线在所述低导热塑料层1上的正投影区域3位于低导热塑料层1的中心位置。所述八个高导热塑料嵌件2围绕所述正投影区域3根据热源(未示出)的位置分布，其中六个高导热塑料嵌件2呈台状体，另两个高导热塑料嵌件2呈柱状体。所述八个高导热塑料嵌件2的内侧与所述正投影区域3的外边缘的距离d均为10mm。
46.在本实用新型的壳体组件中，在所述低导热塑料层1的四周边缘处间隔地设置有连接件4。
47.下面通过具体实施方式来进一步说明本实用新型，以下实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受下述实施例的限制。
48.天线效率的测试方法
49.a)调整具有三维转台的ota微波暗室测试系统环境温度，确保其在25℃左右。
50.b)系统校准：
51.1)设定测试频点范围；
52.2)安装标准天线，使标准天线在相位中心与系统几何中心重合，转台旋转90
°
，再次调整标准天线相位中心，然后开始测试；
53.3)计算天线效率校准数据，并将校准数据存于控制计算机。
54.c)天线测试：
55.1)将待测天线安装在具有实施例壳体组件的电子器件上，再把产品安装到测试工装上，确认测试天线信号穿透位置是在嵌件的外侧面，用测试线缆连接完好，调整待测天线使其相位中心与探头阵圆环中心相重合；
56.2)设定测试频点范围后开始测试。测试过程中，系统配套软件自动完成待测天线幅度和相位数据的采集、存储和计算；
57.3)通过系统配套软件可获得天线效率。
58.发明例1
59.本实施例的壳体组件如图1所示，包括低导热塑料层和高导热塑料嵌件，其中所述低导热塑料层由购自科思创的低导热聚碳酸酯组合物制成，导热系数为1.0w/(m*k)，厚度为3mm；所述高导热塑料嵌件由购自科思创的高导热聚碳酸酯组合物(高导热填料为石墨)制成，导热系数为16.0w/(m*k)。所述高导热塑料嵌件的一端与低导热塑料层通过注塑进行连接，另一端与电子器件内的热源连接。并且，所述高导热塑料嵌件围绕电子器件内的内置天线在低导热塑料层上的正投影区域根据热源的位置分布。所述高导热塑料嵌件的内侧与所述正投影区域的外边缘的距离d为10mm。在所述高导热塑料嵌件的外侧面测量天线效率，并与天线原始效率(不存在高导热塑料嵌件时的天线效率)进行对比，结果示于表1中。
60.发明例2
61.本实施例的壳体组件与发明例1的壳体组件结构类似，不同之处在于所述高导热塑料嵌件的内侧与所述正投影区域的外边缘的距离d为20mm。在所述高导热塑料嵌件的外侧面测量天线效率，并与天线原始效率(不存在高导热塑料嵌件时的天线效率)进行对比，结果示于表1中。
62.对比例1
63.本实施例的壳体组件与发明例1的壳体组件结构类似，不同之处在于所述高导热塑料嵌件的内侧与所述正投影区域的外边缘的距离d为0mm。在所述高导热塑料嵌件的外侧面测量天线效率，并与天线原始效率(不存在高导热塑料嵌件时的天线效率)进行对比，结果示于表1中。
64.对比例2
65.本实施例的壳体组件与发明例1的壳体组件结构类似，不同之处在于所述嵌件由金属铝制成，并且所述金属铝嵌件的内侧与所述正投影区域的外边缘的距离为0mm。在所述金属铝嵌件的外侧面测量天线效率，并与天线原始效率(不存在金属铝嵌件时的天线效率)进行对比，结果示于表1中。
66.对比例3
67.本实施例的壳体组件与发明例1的壳体组件结构类似，不同之处在于所述嵌件由金属铝制成，并且所述金属铝嵌件的内侧与所述正投影区域的外边缘的距离d为10mm。在所述金属铝嵌件的外侧面测量天线效率，并与天线原始效率(不存在金属铝嵌件时的天线效率)进行对比，结果示于表1中。
68.对比例4
69.本实施例的壳体组件与发明例1的壳体组件结构类似，不同之处在于所述嵌件由金属铝制成，并且所述金属铝嵌件的内侧与所述正投影区域的外边缘的距离d为20mm。在所述金属铝嵌件的外侧面测量天线效率，并与天线原始效率(不存在金属铝嵌件时的天线效率)进行对比，结果示于表1中。
70.表1：壳体组件的结构设计及对天线效率的影响
[0071][0072][0073]
从以上结果可以看出，当高导热塑料嵌件的内侧与所述正投影区域的外边缘的距离d为至少10mm时(发明例1和发明例2)，天线效率与天线原始效率非常接近，说明对天线的信号传输效率基本没有影响。而当高导热塑料嵌件的内侧与所述正投影区域的外边缘的距离d为0mm时，天线效率比天线原始效率下降很多，对天线的信号传输效率影响很大。
[0074]
此外，当嵌件由金属铝制成时，即使在铝嵌件内侧与所述正投影区域的外边缘之间的距离d足够大，甚至高达20mm时，在铝嵌件的外侧面也没有检测到天线信号，天线效率为0，说明金属铝的电磁干扰能力非常强，大大阻碍了天线的信号传输。
[0075]
以上描述了本实用新型的基本原理和示例性实施方案。本领域技术人员应了解到，本实用新型不受上述实施例的限制。以上描述只是为了说明本实用新型的目的。在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还可以有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本实用新型要求保护的范围内。