阅读说明：本技术 一种终端设备的壳体及其加工方法 (Shell of terminal equipment and processing method thereof ) 是由 杨善强 张新服 于 2018-06-19 设计创作，主要内容包括：本申请提供了一种终端设备的壳体及其加工方法,其中壳体包括：壳体本体,以及喷涂于壳体本体表面的导热层,导热层内包括纳米碳粒子和导热金属颗粒,导热层的表面具有凹凸不平的散热微结构。其中,纳米碳粒子具有优良的热传导和热辐射性能,热传导性能主要体现在热扩散传递,纳米碳粒子的热扩散速度≥200mm<Sup>2</Sup>/S,热辐射系数为0.92-0.95,具有优异的热传导性能；另外,纳米碳粒子在干燥后能够在壳体表面形成连续的导热通道,有利于加强热传导性能,使热量更快的传导出去。导热金属颗粒的粒径较大,纳米碳粒子与导热金属颗粒能够在壳体本体的表面形成凹凸不平的散热微结构,有利于增大热辐射面积,从而进一步提高导热层的散热性能。(The application provides a shell of terminal equipment and a processing method thereof, wherein the shell comprises: the shell body to and the spraying in the heat-conducting layer on shell body surface, including nano carbon particle and heat conduction metal particle in the heat-conducting layer, the surface of heat-conducting layer has unevenness's heat dissipation microstructure. Wherein the nano carbon particles have excellent heat conduction and heat radiation performance, the heat conduction performance is mainly reflected in heat diffusion transfer, and the heat diffusion speed of the nano carbon particles is more than or equal to 200mm 2 (S), the heat radiation coefficient is 0.92-0.95, and the heat conduction performance is excellent; in addition, the nano carbon particles can form a continuous heat conduction channel on the surface of the shell after being dried, so that the heat conduction performance is enhanced, and the heat is conducted out more quickly. The particle size of the heat conduction metal particles is large, and the uneven heat dissipation microstructure can be formed on the surface of the shell body by the nano carbon particles and the heat conduction metal particles, so that the heat radiation area is increased, and the heat dissipation performance of the heat conduction layer is further improved.)

一种终端设备的壳体及其加工方法

技术领域

本公开涉及散热技术领域，尤其涉及一种终端设备的壳体及其加工方法。

背景技术

目前，大规模集成电路的出现推动了智能终端行业的发展。同时，电子元器件密度不断增加，智能终端的轻薄化以及封装技术的紧凑化导致有效的热管理变得相当困难，智能终端在长时间工作时会出现局部过热的问题。

目前常见的散热手段包括贴附散热膜、导热硅胶以及镀铜等，其中，镀铜的方式能够在终端壳体上形成一层致密、光滑的铜层，该铜层具有良好的导热性能，并能够与终端壳体紧密贴合，从而促进智能终端向周围环境辐射热能。

但是，蒸镀铜层的散热方式主要基于热传导，纵向的散热能力不足，另外，铜层的光滑表面也限制了其热传导面积，降低散热效果。

发明内容

本发明实施例中提供了一种终端设备的壳体及其加工方法，以解决现有技术中终端设备的散热效果不佳的问题。

第一方面，本发明提供了一种终端设备的壳体，包括：壳体本体，以及喷涂于所述壳体本体表面的导热层，所述导热层内包括纳米碳粒子和导热金属颗粒，所述导热层的表面具有凹凸不平的散热微结构，所述散热微结构最高点与最低点的高度差为1-6μm，所述导热金属颗粒为1-3μm。

第二方面，本发明还提供了一种终端设备壳体的加工方法，包括：

提供一种壳体本体；

在所述壳体本体上喷涂纳米碳粒子和导热金属颗粒形成的导热层，所述导热层的表面具有凹凸不平的散热微结构。

本申请的有益效果如下：

本申请提供了一种终端设备的壳体及其加工方法，其中壳体包括：壳体本体，以及喷涂于所述壳体本体表面的导热层，所述导热层内包括纳米碳粒子和导热金属颗粒，所述导热层的表面具有凹凸不平的散热微结构。其中，纳米碳粒子具有优良的热传导和热辐射性能，热传导性能主要体现在热扩散传递，纳米碳粒子的热扩散速度≥200mm²/S，热辐射系数为0.92-0.95，具有优异的热传导性能；另外，纳米碳粒子在干燥后能够在壳体表面形成连续的导热通道，有利于加强热传导性能，使热量更快的传导出去。导热金属颗粒的粒径较大，纳米碳粒子与导热金属颗粒能够在壳体本体的表面形成凹凸不平的散热微结构，有利于增大热辐射面积，从而进一步提高导热层的散热性能。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请提供的一种终端设备的壳体的结构示意图；

图2为本申请提供的另一种终端设备的壳体的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

针对现有技术中终端设备的散热效果不佳的问题，本申请提出了一种终端设备的壳体及其加工方法。

本申请中，壳体本体1为金属壳体，可以是镁合金、锌合金、铝合金等材质，以便纳米碳粒子和导热金属颗粒能够有效附着在金属壳体的表面。导热金属颗粒可以为微米级的铜颗粒、银颗粒等，其导热系数应大于398W/MK，以保证散热效果。导热金属颗粒的粒径太小，则无法形成凹凸不平的微结构，导热金属颗粒的粒径太大，则会导致导热金属颗粒不连续，即在相同厚度的导热层下，粒径大的导热金属颗粒之间的连续性比粒径小的导热金属颗粒之间的连续性差，导热性能差。本申请中，导热金属颗粒的粒径优选为1-3μm，以确保形成明显的散热微结构，该散热微结构最高点与最低点的高度差为1-6μm。

请参考图1，所示为本申请提供的一种终端设备的壳体的结构示意图。由图1可见，本实施例提供的终端设备的壳体包括：壳体本体1，以及喷涂于所述壳体本体1表面的导热层2，导热层2又包括纳米碳层21和导热金属层22，导热金属层22形成于所述壳体本体1的表面，纳米碳层21形成于导热金属层22的表面。其中，纳米碳层21内包括纳米碳粒子210，导热金属层22内包括导热金属颗粒220。导热金属颗粒220的粒径较大，并且纳米碳层21和导热金属层22均以喷涂的方式形成于壳体本体1的表面，使得壳体本体1的表面能够形成凹凸不平的散热微结构，散热微结构最高点所在的水平线为H，最低点所在的水平线为L，线H与L之间的高度差为1-6μm。其中，纳米碳粒子210具有优良的热传导和热辐射性能，热传导性能主要体现在热扩散传递，本实施例中，纳米碳粒子210的热扩散速度≥200mm²/S，热辐射系数为0.92-0.95，具有优异的热传导性能；另外，纳米碳粒子210在干燥后能够在壳体表面形成连续的导热通道，有利于加强热传导性能，使热量更快的传导出去。导热金属颗粒220的粒径较大，纳米碳粒子210与导热金属颗粒220能够在壳体本体1的表面形成凹凸不平的散热微结构，有利于增大热辐射面积，从而进一步提高导热层2的散热性能。

请参考图2，所示为本申请提供的另一种终端设备的壳体的结构示意图。由图2可见，本实施例提供的终端设备的壳体包括：壳体本体1，以及喷涂于所述壳体本体1表面的导热层2，所述导热层2内包括纳米碳粒子210和导热金属颗粒220的混合物，粒径较小的纳米碳粒子210分散在粒径较大的导热金属颗粒220之间，能够在壳体本体1的表面形成凹凸不平的散热微结构。散热微结构最高点所在的水平线为H，最低点所在的水平线为L，线H与L之间的高度差为1-6μm。

本申请中，所述导热层的原料按照质量份数包括：水性聚氨酯树脂25-30份、表面活性剂0.2-0.5份、石墨8-10份和去离子水50-70份。另外，纳米碳粒子和导热金属颗粒的质量份数比为1：(1.3-1.4)。其中，石墨是形成纳米碳粒子的原料，水性聚氨酯树脂为涂料的主料，能够增加喷涂附着力，并且分散纳米碳粒子，表面活性剂可以为聚醚改性聚二甲基硅氧烷等具有流平、消泡作用的添加剂。

另外，本申请还提供了一种终端设备壳体的加工方法，包括：

步骤S100：提供一种壳体本体。

步骤S200：在所述壳体本体上喷涂所述纳米碳粒子和导热金属颗粒形成的导热层，所述导热层的表面具有凹凸不平的散热微结构。

导热层具体的形成方式可以包括两种方式，其中，第一种方式的步骤如下：

步骤S211：将水性聚氨酯树脂、表面活性剂、石墨、导热金属颗粒和去离子水按照预设的质量份数混合均匀，形成导热涂料。

步骤S212：将所述导热涂料采用静电喷涂的方式喷镀到所述壳体本体的表面。

第二种方式的步骤如下：

步骤S221：将导热金属颗粒采用静电喷涂的方式喷镀到所述壳体本体的表面。

步骤S222：将水性聚氨酯树脂、表面活性剂、石墨和去离子水按照预设的质量份数混合均匀，形成纳米碳涂料。

步骤S223：将所述纳米碳涂料采用静电喷涂的方式喷镀到所述导热金属颗粒的表面。

其中，第一种形成导热层的方式需要预先将水性聚氨酯树脂、表面活性剂、石墨、导热金属颗粒等原料进行预先混合，由于导热金属颗粒在水基的水性聚氨酯树脂、表面活性剂、石墨等形成的纳米碳浆内会出现沉淀现象，因此，在喷涂时需要同时搅拌导热涂料，以避免导热金属颗粒沉积在底部，影响导热涂料的均匀程度。第一种方式形成导热层的外观形态与第二种方式形成导热层的外观形态也有所不同，第一种方式形成导热层的外观形态为黑色中夹杂古铜色斑点的外观，第二种方式形成导热层的外观形态为黑色外观。

另外，本申请中喷涂的温度为90℃-130℃。喷涂温度过高，容易使壳体在高温下发生形变，喷涂温度过低，容易降低涂料的附着力。在喷涂完毕后，通常需要在80-120℃下干燥5-30min，以进一步提高涂料与壳体的结合力。下面结合具体实施例，对本方案做进一步描述。

实施例1

本实施例提供了一种终端设备壳体的加工方法，包括：

将水性聚氨酯树脂、表面活性剂、石墨、金属铜颗粒和去离子水按照水性聚氨酯树脂25份、表面活性剂0.2份、石墨10份、去离子水65份和金属铜颗粒10.4份的质量份数混合均匀，形成导热涂料；

将所述导热涂料采用静电喷涂的方式喷镀到所述壳体本体的表面。

实施例2

本实施例提供了一种终端设备壳体的加工方法，包括：

将水性聚氨酯树脂、表面活性剂、石墨、金属铜颗粒和去离子水按照水性聚氨酯树脂30份、表面活性剂0.5份、石墨8份、去离子水60份和金属铜颗粒14份的质量份数混合均匀，形成导热涂料；

将所述导热涂料采用静电喷涂的方式喷镀到手机上壳体左侧的表面。

实施例3

本实施例提供了一种终端设备壳体的加工方法，包括：

将水性聚氨酯树脂、表面活性剂、石墨、金属铜颗粒和去离子水按照水性聚氨酯树脂30份、表面活性剂0.5份、石墨8份、去离子水60份和金属铜颗粒14份的质量份数混合均匀，形成导热涂料；

将所述导热涂料采用静电喷涂的方式喷镀到手机上壳体和下壳体的表面。

实施例4

本实施例提供了一种终端设备壳体的加工方法，包括：

将水性聚氨酯树脂、表面活性剂、石墨、金属铜颗粒和去离子水按照水性聚氨酯树脂30份、表面活性剂0.5份、石墨10份、去离子水60份和金属铜颗粒14份的质量份数混合均匀，形成导热涂料；

将所述导热涂料采用静电喷涂的方式喷镀到手机的上壳体或下壳体的表面。

实施例5

本实施例提供了一种终端设备壳体的加工方法，包括：

将水性聚氨酯树脂、表面活性剂、石墨、金属银颗粒和去离子水按照水性聚氨酯树脂28份、表面活性剂0.3份、石墨9份、去离子水70份和金属银颗粒12份的质量份数混合均匀，形成导热涂料；

将所述导热涂料采用静电喷涂的方式喷镀到壳体本体的表面。

实施例6

本实施例提供了一种终端设备壳体的加工方法，包括：

将12份金属银颗粒采用静电喷涂的方式喷镀到所述壳体本体的表面，形成导热金属层；

将水性聚氨酯树脂、表面活性剂、石墨和去离子水按照水性聚氨酯树脂28份、表面活性剂0.3份、石墨9份和去离子水70份的质量份数混合均匀，形成纳米碳涂料；

将所述纳米碳涂料采用静电喷涂的方式喷镀到所述导热金属层的表面，形成纳米碳层。

本申请还对按照实施例1制得的壳体(为了便于对比，以下将实施例1制得的终端设备壳体简称实施例1，以下类似情况不再一一标注)、对比例1和对比例2提供的终端设备的壳体与壳体本体进行了温差测试(测试结果以实施例或对比例提供的壳体温度与壳体本体的温度差表示)。其中，对比例1提供的壳体上喷涂有碳浆涂层，该碳浆的成分按照质量份数包括水性聚氨酯树脂25份、表面活性剂0.2份、石墨8份和去离子水65份；对比例2提供的壳体上电镀有纳米铜离子、在纳米铜离子形成的铜层上喷涂有碳浆的混合层，该混合层的成分按照质量份数包括金属铜颗粒10.4份、水性聚氨酯树脂25份、表面活性剂0.2份、石墨8份和去离子水65份。实施例1、对比例1和对比例2的测试结果如表1所示。

表1：实施例1、对比例1和对比例2的温升测试结果

实施例	温度差(℃)
		实施例1	-3.8
对比例1	-2.9
		对比例2	-2.9

由表1可见，本申请按照实施例1提供的加工方法制得的终端设备壳体与壳体本体相比较，温度降低3.8℃，对比例1和对比例2提供的终端设备的壳体与壳体本体相比较，温度降低2.9℃，表明纳米炭浆与金属铜颗粒混合喷涂的方式较单独喷涂纳米炭浆或电镀纳米炭浆与纳米铜颗粒的方式，散热效果更好。

本申请还对实施例5和实施例6制得的终端设备的壳体与壳体本体进行了温差测试(测试结果以实施例或对比例提供的壳体温度与壳体本体的温度差表示)。实施例5和实施例6的测试结果如表2所示。

表2：实施例5和实施例6的温升测试结果

实施例	温度差(℃)
		实施例5	-4.2
实施例6	-4.8

由表2可见，本申请实施例5提供的终端设备的壳体与壳体本体相比较，温度降低4.2℃，实施例6提供的终端设备的壳体与壳体本体相比较，温度降低4.8℃，可见，虽然壳体本体上涂覆的散热材料的原料相同，但加工工艺也会影响散热材料的性能。本申请中，先涂覆导热金属层再涂覆纳米碳层的工艺较将导热金属、纳米碳离子混合涂覆的壳体散热性能更强。

本申请还对实施例2制得的终端设备壳体、对比例3、对比例4和对比例5提供的壳体的左端和右端进行温差测试，另外，将实施例2制得的终端设备壳体、对比例3、对比例4和对比例5提供的壳体与TP模组(触摸屏)组装后，左端和右端进行温差测试，其中，对比例3提供的壳体上喷涂有碳浆涂层，该碳浆的成分按照质量份数包括水性聚氨酯树脂30份、表面活性剂0.5份、石墨8份和去离子水60份；对比例4提供的壳体上喷涂有碳浆涂层，该碳浆的成分按照质量份数包括水性聚氨酯树脂30份、表面活性剂0.5份、石墨10份和去离子水60份，对比例4中碳浆涂层的厚度为8μm；对比例5提供的壳体上喷涂有碳浆涂层，该碳浆的成分按照质量份数包括水性聚氨酯树脂30份、表面活性剂0.5份、石墨10份和去离子水60份，对比例5中碳浆涂层的厚度为12μm。对比例4与对比例3相比较，对比例4中石墨的质量份数有所增加。实施例2、对比例3、对比例4和对比例5的测试结果见表3。

表3：实施例2、对比例3、对比例4和对比例5的温升测试结果

表3中素壳为没有涂覆任何涂料的智能终端壳体，其中温度单位为℃。由表3可见，无论是对壳体的单独测试还是对壳体加装TP模组进行的测试，实施例8提供的方案均具有最强的散热效果，其中，对壳体的单独测试时，壳体左端与右端的温差达到6℃，对壳体加装TP模组进行测试时，壳体左端与右端的温差为1℃，远高于实施例3-5提供的方案。另外，对于对比例4和对比例5提供的方案，散热效果不明显，(对比例4略好于对比例5)甚至在壳体加装TP模组的测试中，温度还略有升高。在自然空气中加强散热的方式有两种—平面扩散和强化热辐射，平面扩散就是通常所说的“将温度均匀开”；强化热辐射是通过提升物体表面黑度，通过红外线将更多热量散出去。平面扩散在任何情况下均会有一定作用，但强化热辐射只有在物体表面才有效果。对比例4与对比例5在碳浆的成分上相同，区别仅在于碳浆涂层的厚度，其中对比例5中碳浆涂层的厚度大于对比例4中碳浆涂层的厚度。对比例4和对比例5提供的方案只能够强化热辐射，在进行壳体测试时，涂料是暴露在机壳表面的，因此具有散热效果；当加装上TP模组后，涂料与TP模组共同封装于壳体内部，因此，热辐射的效果体现不明显，导致对比例4的散热效果不明显。实施例2提供的方案既能够强化热辐射也能够增强平面扩散，铜颗粒能够使得平面扩散能力进一步提升，因此，散热效果是最佳。

本申请还对实施例3制得的终端设备壳体、对比例3、对比例4和对比例5提供的壳体在不同应用环境下进行温差测试，测试结果见表4和表5。

表4：实施例3、对比例3、对比例4和对比例5在游戏场景下的温升测试结果

表5：实施例9、对比例3、对比例4和对比例5在待机状态下的温升测试结果

表4和表5中素壳为没有涂覆任何涂料的智能终端壳体，表4和表5中温度单位为℃。由表4和表5可见，智能终端在不同运行状态下，其散热效果也不同，智能终端的功耗越大(游戏状态下的功耗大于待机状态的功耗)，散热效果越明显。另外，本申请实施例3相对于对比例3、对比例4和对比例5，其上壳体与下壳体的温差更小，具有更好的散热效果，并且对于单独的上壳体或下壳体的降温效果也较为明显。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及系统实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上仅是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。