CN2865209Y - 具有热喷涂金属保形涂层的电子装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于具有外壳的电子装置的热耗散和电磁干扰（EMI）屏蔽件。外壳的内表面覆盖有保形金属层，其设置成与外壳内的一个或多个发热电子元件或其它发热源形成热邻接，并且可为装置提供热耗散和电磁干扰屏蔽。该层可在熔融状态下喷涂在内表面上，并固化以形成自粘附性涂层。

Description

具有热喷涂金属保形涂层的电子装置
技术领域
本实用新型涉及一种电子装置，其具有外壳和容纳于外壳中的至少一个发热源，外壳具有一个或多个部分，所述部分中的至少一个具有外表面和相对的内表面，以及保形金属层，其覆盖了所述外壳部分之一的内表面的至少一部分，该金属层设置成与容纳在外壳中的发热源传热式邻接，以便在两者之间形成间隙，还具有热界面材料。
背景技术
从事便携式和其它的电子系统和设备如电视、收音机、计算机、移动电话手机、医疗器械、商用机器、通信设备等设计的工程师们经常要面对与电磁干扰(EMI)有关的性能问题以及政府法规和行业规章。由于塑料外壳的电子装置不断地在尺寸方面变小以及在更高的时钟脉冲速度下运行，因此出现EMI问题的机率增加。射频(RF)和数字元件、载流迹线、导线和其它导体是大多数EMI辐射的典型来源。在一些情况下，可以将多数“噪声”元件移动至远离敏感区域。然而在大多数系统中，较小的装置和紧密组装的板减小了这种可能性。
归根结底，大多数高频系统要求在外壳层面上具有某种形式的EMI屏蔽。例如可为壳体、机柜、外罩或其部件如门或外盖的这些外壳可以由金属如钢、铝或镁形成，或者可以由塑料或其它聚合材料形成。尽管金属外壳是固有的有效EMI屏障，然而塑料的外壳部分必须被制成可导电以便用作EMI屏蔽件。这通常可通过导电层如涂料、填充有金属的弹性体、金属箔或涂层来实现，其可通过紧固、层压、加衬里、转印、重叠模制、喷涂、浸渍、包覆、电镀或金属化的方式来提供，或者，导电层可被涂覆或沉积在外罩的内表面或外表面上。尽管每种方法都可为设计者提供某些优点，然而在选择时几乎总是会存在必要的成本与性能之间的折衷。这些方法在共同转让的美国专利申请No.10/137229、共同转让的美国专利No.5566055、德国专利DE 19728839、美国专利No.5847317、5811050、5442153、5180639、5170009、5150282、5047260、4714623和WO00/29635、99/43191、99/40769、98/54942、98/47340、97/26782；以及在Parker Hannifin Corporation(Wobum，MA)的Chomerics部门的出版物：“CHO-SHIELD导电化合物”；“CHO-SHIELDEMI屏蔽外罩”，技术报告22，(1996)；“带有模制导电弹性垫片的CHO-VERSHIELDTM EMI屏蔽塑料外盖”，(1999)；“CHO-SHIELD2052导电涂层”，技术报告48，(2000)；“CHO-SHIELD2054导电涂层”，初始产品数据表，(2000)；“CHO-SHIELD2056高性能导电涂层”，初始产品数据表；和EcoplateTM金属保形涂层工艺中有进一步的介绍。这些方法中的最佳者可适应塑料外罩部分中的最深凹口，其中最小的不连续可提供用于杂散发射的通路。
文献US-A-049469公开了一种为集成电路提供热耗散和电磁屏蔽的装置，其形成为例如铍青铜合金的材料的表面。
热量管理对于保持便携式和其它电子设备的可靠性和延长其寿命也是至关重要的。已经存在有包括散热器、热管以及柔性金属或陶瓷的热散布器在内的大量冷却方案，用于分流走过多的元件热量。这些方案通常要求有连接在发热元件上的单独散热器或热散布器。然而对于某些应用而言，更优选的方案可以不需要这种单独的散热器或热散布器。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种具有外壳例如壳体、外罩或其一部分的电子装置，其散热性能优良。该目的通过下述电子装置来解决，该电子装置具有外壳和容纳于外壳中的至少一个发热源，外壳具有一个或多个部分，所述部分中的至少一个具有外表面和相对的内表面，以及保形金属层，其覆盖了所述外壳部分之一的内表面的至少一部分，该金属层设置成与容纳在外壳中的发热源传热式邻接，以便在两者之间形成间隙，还具有热界面材料。其中，所述热界面材料是热界面材料层，其插入在保形金属层与发热源之间并且至少部分地填充了所述间隙。
本实用新型还涉及一种外壳，例如用于移动电话手机和其它电子装置的壳体、外罩或其一部分如外罩半体或外盖。更具体地说，本实用新型涉及用于这种外壳的一种保形的金属或“金属化”涂层。已经发现，作为可导电的有效热导体，这种涂层可被有利地用来为装置同时提供电磁干扰(EMI)屏蔽和热管理即热散布。也就是说，当用作EMI屏蔽件时，这种涂层还可用来为装置提供热散布，因此可不必提供除EMI屏蔽件以外的单独的散热器或热散布器。
该涂层可通过热喷涂工艺而涂覆在外壳或外壳部分的表面上。在一个示例性实施例中，该涂层通过电弧喷涂将金属如锡、铜、锌、镍或其合金喷涂在外壳部分的内表面或其它表面上而形成，该外壳部分可由塑料材料例如聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、PC/ABS共混物、聚砜、丙烯酸树脂、聚氯乙烯(PVC)、聚苯醚(PPE)、聚苯乙烯(PS)、聚酰胺、尼龙、聚烯烃或者它们的共聚物或共混物通过压铸、冲压、机加工或通常通过模制来形成。这样形成的涂层是自身带粘附性的，并可顺应着凸筋、壁以及形成为外壳部分表面的不规则或不连续的其它结构。导电垫片可通过化学粘合或者自粘附到涂层上而被分布或模制在该外壳部分上。作为备选，该垫片可粘结式结合在涂层上，或者可在涂层的上方机械式紧固在外壳部分上。
当被提供到外壳部分的内表面或其它表面上时，涂层可设置成与装置的印制电路板(PCB)上的集成电路(IC)芯片和其它发热电子元件热邻接，以便耗散掉这些元件所产生的热量。就此而言，可使用传热界面材料的片层、垫层或其它层来填充涂层与一个或多个元件之间的间隙，以便提供用于更有效地将热量从元件传至涂层的较低热阻抗的路径，热量然后可耗散在涂层和外壳部分的表面积上，以便冷却装置。实验表明，这种金属保形涂层可具有约0.5-100密耳(0.0125-2.5毫米)之间的厚度，并且可用来提供EMI屏蔽效力即60dB或更大的衰减，同时使装置的温度降低30℃或更大。
因此，本实用新型包括物品和制造方法，其具有结构、部件组合以及部分和步骤的设置，这将在以下的详细公开中举例说明。本实用新型的优点包括保形金属化涂层，其可同时作为有效的热导体和EMI屏蔽件，并且可通过电弧热喷涂工艺而可靠且经济地形成于电子装置的塑料外罩或其它外壳的表面上。这样形成的涂膜带有较强的粘附性，具有较低的孔隙度和氧化性，并且不需要固化或进一步的处理。本领域的技术人员可根据本文所包含的公开内容而容易地领会这些和其它优点。
附图说明
为了更全面地理解本实用新型的性质和目的，应当参考以下详细介绍并结合附图，其中：
图1是代表用于本文所涉及外壳的典型应用的手持式电子通讯装置的分解透视图；
图2是图1所示外壳的后盖的透视图，显示了具有根据本实用新型的热喷涂式涂覆的保形金属化涂层的后盖内表面；
图3是图2所示的外壳部分沿着图2中的线3-3的剖视图；
图4是用于形成图2和图3所示的金属化保形涂层的代表性电弧热喷涂系统的示意性平面图；和
图5是放大且剖开的局部装配图，显示了根据本实用新型的代表性EMI屏蔽和热管理组件，其中图2-3中所示的外盖或其它外壳部分设置成与发热的电子元件传热式邻接，同时在这两者之间的间隙内填充有热界面材料。
下面将结合本实用新型的详细描述来进一步介绍附图。
具体实施方式
出于方便而非任何限制性的目的，在以下描述中采用了某些用语。例如，用语“向前”和“向后”、“前”和“后”、“右”和“左”、“高”和“低”、“顶部”和“底部”以及“右”和“左”表示所引用的附图中的方向，用语“向内”、“内”、“内部”或“内侧”以及“向外”、“外”、“外部”或“外侧”分别表示朝向和离开所引用部件的中心的方向，用语“径向”或“垂直”以及“轴向”或“水平”分别指垂直于和平行于所引用部件的纵向中心轴线的方向或平面，用语“下游”和“上游”分别指与流体流动的方向一致和相反的方向。对上述词汇以外的类似引用术语的使用同样地被视为是出于方便而无任何限制性意义的目的。同样，如本文中所使用的那样，“状态改变”可与“相变”可互换地使用，以避免与对单独的材料相、例如化合物或层内的连续相和分散相的介绍相混淆。
在附图中，具有字符标号的部件可以被整体地引用，或者可只引用标号中的数字部分，这从上下文中可以清楚。另外，附图中不同部件的组成部分可被标上单独的标号，其应被理解为指部件的组成部分而非整个部件。总体的引用以及对空间、表面、尺寸和范围的引用可以用箭头来表示。
出于阐明以下公开内容的目的，将结合电弧热喷涂工艺来介绍本文所涉及的本实用新型的保形金属涂层的制备。然而应当理解，也可以采用其它的喷涂工艺如火焰喷涂，其采用另选的点火源如氧、丙烷、乙炔、天然气或其它可燃气体。
然后参见附图，其中在所有这几幅图中采用相应的标号来表示相应的部件，等效的部件标有基本的或顺序的字符标号，在图1的分解透视图中大致显示了一个示例性的电子装置10，其包括壳体、外罩或外壳12，它根据本实用新型的方案而采用了金属化保形涂层14。出于例示性的目的，装置10显示为移动电话手机，但它也可以为另一手持式、便携式或其它电子装置，例如个人通信服务(PCS)手机、PCMCIA卡、调制解调器、无线通信基站、遥测装置或信息通讯装置、全球定位系统(GPS)、无线电接收机、个人数字助理(PDA)、笔记本式或台式个人计算机(PC)、无绳电话、网络路由器或服务器、医疗电子装置，等等。外壳12显示为两件式构造，包括后盖16a和前盖16b，各部分16a-b具有相应的内表面18a-b和外表面20a-b，其相连地延伸以形成相邻接的后壁和前壁22a-b、侧壁24a-b和26a-b，以及端壁28a-b和30a-b。一般来说，外壳部分16中之一或两者的内部被例如用于部分16a的壁32隔离或分隔成一个或多个单独的凹腔，用于提供装置10的电路所用的电磁隔离的隔室。如图所示，外壳12可容纳一个或多个印制电路板(PCB)34a-b，或者装置10的其它电路或部分，例如小键盘36。
部分16a-b的内表面18还延伸成围绕着各外壳部分16的周边限定了分界面40a-b，并且还在内壁或形成于部分16中的其它隔离结构上限定了用于壁32的分界面42。分界面40和42构造成用于与另一外壳部分16的配合分界面邻接或者直接或间接地接合，或者与装置10的PCB板34或其他部分的相应界面或接地迹线表面接合。可在配合界面或接地迹线表面之间插入可压缩垫片或其它密封件，在图中以标号50显示了其一段长度，并且可被结合或以其它方式支撑于分界面42上。根据具体应用的要求，垫片50可在部分16a-b之一或两者的全部或一部分分界面40和42上连续地或不连续地延伸。通常来说，垫片50可由导电材料或复合材料结构形成，以便提供电气连接以及可选的配合部分之间的周边密封。
可由相同或不同材料形成的外壳部分16a-b可由金属材料如铝、锌、镁、钢或其混合物或合金通过压铸、冲压或机加工而制成。或者，对于手持式或便携式应用而言，部分16可以由热塑性或热固性塑料或其它聚合材料通过注射模制、热成型或其它方式形成，这类聚合材料例如为聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚砜、丙烯酸树脂、聚氯乙烯、聚苯醚、聚苯乙烯、聚酰胺、尼龙、聚烯烃、聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、含氟聚合物、聚酯、乙缩醛、液晶聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯、聚苯醚、聚苯乙烯、环氧树脂、酚醛树脂，或者它们的共聚物或共混物。
由于由塑料材料形成，外壳部分16通常是不导电的，因此涂层14可作为导电的、优选为耐蚀的表面而设在部分16中之一或两者上。另外，参见其中更详细地显示了外壳部分16a的图2以及参见图3的放大剖视图可以见到，层14可被表征为粘附性的导电薄膜或者其它涂层等等，其可被涂覆以覆盖相应外壳部分16a-b的内表面18a-b中之一或这两者的至少一部分。对于许多应用而言，在图3中标为″t″的屏蔽层14的膜厚为约0.5-100密耳(0.0125-2.5毫米)，在图3中标为″T″的外壳部分16a-b的厚度为约0.020-0.250英寸(0.05-1厘米)。
在一个示例性实施例中，金属化涂层14例如通过标准电弧丝设备而被热喷涂在各个部分16a-b的内表面18和分界面40，42的至少一部分或通常是大致全部部分上。为了能够耐蚀，层14可由锡、镍或其合金形成。或者，层14可由铜、银、锌或其它金属或合金形成。通常来说，层14的组分可包括约80-95％重量的锡或镍，以及约5-20％重量之间的锌、铜或铝中的一种或多种。也可以存在有微量的其它金属、元素和有机或无机化合物。这种材料是经济的，并且在表面18上提供了抗蚀涂层。就此而言，当在约35℃下暴露于盐雾环境中约48小时之后，层14通常在表面抗蚀性方面展示出不足约5-15％的提高。当经受了-40℃至85℃的至少约5个循环的热循环、并且在各高温极限和低温极限处约两小时的停留时间之后，同样可观察到层14在表面抗蚀性方面没有显著的提高。
在根据本实用新型进行热喷涂之后，涂层14优选自粘附在内表面18上，就如结合于内表面18上一样。这种结合主要是通过机械力，但另外也可包括熔合焊力或化学键合力、和/或静电力、范德华力或者其它化合价力或吸引力，这取决于形成表面18的金属或塑料材料与形成金属化涂层14的金属材料的组分和相容性。通常来说，在根据ASTM测试方法D3359-97即“用于通过带测试来测量粘附性的标准测试方法”的0B-5B等级上进行测定时，可以观察到层14具有约″5B″的指定等级，即基本上没有涂层剥离，在上述测试方法中，通过在形成于涂层中的断口上施加和取下压敏带来评估涂层的粘附性。
在对其上的层14进行金属化之前，例如可通过压缩气体、化学或溶剂刻蚀/清洗、例如用氧化铝或其它磨料进行的喷砂处理或者其它已知的表面处理技术如电晕放电或等离子电离中的一种或多种来对表面18进行清理、蚀刻、粗糙化，或者进行其它的处理或改性。作为备选，可将化学粘合涂层、例如溶解于溶剂中的热塑性塑料涂在表面18上，并且干燥或以其它方式固化于其上，以便在表面与金属化层14之间形成中间粘结层。
作为上述表面处理的附加或备选，可以在较高的衬底温度如50℃或更高下进行金属化，以便提高表面18的表面能。然而，金属化也可在环境温度下进行，以便避免在衬底材料中出现热变形和其它尺寸变化、物理变化或化学变化的任何可能性。根据所涉及的特定应用的要求，表面18的区域可例如通过重叠切口而被掩蔽起来，以便防止在那些区域上沉积屏蔽层14。如上所述，从图3的剖视图中可以最佳地看到，根据本实用新型形成的涂层14是保形的，因为它能够覆盖凸筋、加强筋、螺丝柱、深冲部分、顶点和其它表面粗糙、不规则或不连续的部分，例如壁32的大致垂直面60a-b。
继续参见图3，可以看到，在对表面18进行了金属化之后，可在覆盖了分界面42的层14的部分62上设置垫片50。这种垫片50可设置成具有可提供间隙填充能力的弹性芯件，其被装载、包覆或涂覆上导电件。弹性芯件可以是发泡的或未发泡的、实心的或管状的，并且通常由弹性热塑性材料通过模制、挤压、冲切或其它方式来形成，这种热塑性材料例如为聚烯烃、聚氯乙烯或聚丙烯-EPDM共混物，或者热塑性或热固性橡胶如丁二烯、苯乙烯-丁二烯、腈、氯磺酸酯、氯丁橡胶、尿烷、硅酮或氟硅酮。
用于填料、包覆层或涂层的导电材料包括金属的或镀有金属的粒子、织物、网状物和纤维。优选的金属包括铜、镍、银、铝、锡或合金如蒙乃尔合金，优选的纤维和织物包括天然纤维或合成纤维，例如棉、羊毛、丝、纤维素、聚酯、聚酰胺、尼龙、聚酰亚胺。其它的导电粒子和纤维例如碳、石墨、镀膜玻璃或导电聚合材料也可代用。或者，垫片可设置成为全金属的、编织线的构造，或者为可固化的导电硅酮或尿烷组分的重叠注塑或就地成型(FIP)的卷边。对于FIP结构而言，组分以流态分散在表面42及其上面的层14的部分62上，然后通过施加热量或大气湿度、紫外线、辐射或其它能量源而就地地固化或发泡。
将垫片50固定在层部分62上的构件包括压敏胶粘带或其它层(未示出)，其可以被填充成导电的并插在层14的部分62与垫片之间。或者，可以采用机械连接件如夹子、紧固件、舌榫或其它干涉配合结构。在重叠注塑或FIP结构的情况下，垫片50可通过化学力、机械力或其它粘结力而自身结合在层14的部分62上。EMI屏蔽垫片及其制造方法和应用在美国专利No.6121545、6096413、5910524、5882729、5731541、5641438、5603514、5578790、5566055、5524908、5522602、5512709、5438423、5202536、5142101、5115104、5107070、5105056、5068493、5028739、5008485、4988550、4968854、4952448、4857668和3758123；WO 96/22672和98/54942；日本专利公开(Kokai)No.7177/1993；德国专利DE 19728839以及Severinsen，J.的“可阻挡EMI的垫片”，Machine Design，Vol.47，No.19，第74-77页(1975年8月7日)中有进一步介绍。
接下来参见图4，适于将屏蔽层14热喷涂在外壳部分16a的内表面18a上的代表性电弧丝系统的示意图通常以标号70表示。在系统70中，一对导电的自耗式丝状电极72a-b经由相应的滚子装置74a-b或其它机构而穿过一对导电铜管76a-b进给，管76a-b可容纳在喷枪或其它喷头的喷嘴78中。根据本实用新型，可具有相同或不同成分的各丝状电极72可提供为由锡、镍或者上文中进一步介绍的合金金属形成。丝的尺寸和供给速度可根据应用而变化，但通常按照惯例来设计成用于本文所涉及的电弧丝工艺中。
通过将导电铜管76a-b中之一保持在例如正电压电位例如V+下，而将管76a-b中的另一个保持在例如负电压电位如V-下，就可在丝状电极72中依靠其与管76上的相关电极导电接触来形成相应的电位差。这种电位差表现为间隙或“电弧区”中所产生的电弧，该间隙或“电弧区”大致位于保持在丝72的尖端之间的区域80中。当丝72被连续地供给到电弧区中时，由电弧因电阻而产生的热量将丝的温度升高至其相应的液相线温度以上，通常为约200-500℃之间，从而导致丝的尖端熔化。所产生的熔体被方向由箭头84表示的主气流雾化成微滴的喷雾82，该气流84可以是经由居中设置的管或其它通道86而供应到电弧区80中的压缩空气。可通过方向由标号88表示的辅助气流来进行喷雾82的附加雾化或限制，该气流88可被引入到喷嘴78中的围起了孔或出口92的防护罩90中。
雾化气流84和88的作用力还加速了喷雾82的微滴朝着工件的运动，工件在图4中由图1-3所示的外壳部分16a来表示，其可设置在桌子、传送装置或其它支撑件94上，相对于喷嘴78间隔开一段通常为约4-24英寸(10-60厘米)的距离。已经知道，喷嘴78或工件16a中之一或两者可相互间运动，以便通过喷雾82提供对衬底表面18的完全覆盖。例如，喷嘴78可安装成沿着台架或铰接式机械手上的一条或多条轴线运动。喷雾82的熔融微滴在冲击于表面18上之后快速地固化和熔合，从而在其上形成了本实用新型的屏蔽层14的粘附性涂层。根据所需的层14的厚度，可以在表面18上进行一次或多次喷雾82。
最后参见图5，根据本实用新型的代表性EMI屏蔽和热管理组件大体上以标号100表示。在组件100中，外罩半体、外盖或其它外壳部分，例如图1-4所示的具有如上所述地形成或以其它方式来提供的层14的部分16a被设在已装配的装置10(见图1)中，并且与一个或多个发热的模拟、数字或其它电子元件相互面对或传热式邻接，例如支撑于装置10中的PCB板34a或其它衬底上的元件102。
元件102可以是集成的微芯片、微处理器、晶体管或其它功率半导体器件、欧姆子组件或其它发热子组件，例如二极管、继电器、电阻器、变压器、放大器、双向开关二极管或电容器，或者作为备选，另一发热源通常为元件58将具有约60-100℃之间的工作温度。为了将元件102电连接在PCB板34a上，提供了一对或多对焊球、引线或插脚，其中一对标为104a-b，其设置成从元件102上伸入到与PCB板34a相连的钎焊接头或其它接头中。如图所示，引线104另外可将元件102支撑于PCB板34a之上，以便在这两者之间限定一个约3密耳(75微米)的间隙106。或者，元件102可直接设在PCB板34a上。
通过将具有涂层14的部分16a如图所示地设置成与一个或多个元件102相对或类似地热邻接，就在该层与所述一个或多个或各个元件102之间限定了间隙″g″，其例如处于约2密耳(0.05毫米)或以下至约100密耳(2.5毫米)或以上的范围内。为了至少部分地填充间隙g以提供较低的热阻抗路径，以便更有效地将热量从一个或多个或各个元件102传递至涂层14上，并随后使热量在层14和外壳部分16a的表面积上耗散以用于冷却装置10(图1)，可将热界面材料的片层、垫层或者其它层110插入在一个或多个或各个元件102与层14之间，或者在原位形成化合物的情况下，将它们分布在一个或多个或各个元件102与层14之间。
形成层110的这种材料可以是填料和树脂的混合物。填料通常是可传热的，并具有至少约20W/m-K的热导率，并且可包括氧化物、氮化物、碳化物、二硼化物、石墨或金属粒子，或者它们的混合物。树脂可以为均聚物、共聚物或共混物，并且可包括弹性体例如硅酮或聚氨酯或相变材料(PCM)。在如上所述地配制之后，例如根据ASTMD5470，混合材料可具有至少约0.5W/m-K的热导率。
在间隙g中，例如在通过与外壳部分16a-b相配合而产生的施加压力的作用下，材料通常具有顺应性以便至少部分地填充间隙g。根据特定应用的要求，材料110可选择成为在较低的作用力或者基本上没有作用力的情况下为保形的或是顺应性的，也就是说，例如，在约0.3psi(2kPa)下存在约25％的压缩变形或受迫变形，在约1psi(6kPa)或更小下为约50％。热界面材料在美国专利No.6096414、6054198、5798171、5766740、5679457、5545473、5533256、5510174、5471027、5359768、5321582、5309320、5298791、5250209、5213868、5194480、5137959、5167851、5151777、5060114、4979074、4974119、4965699、4869954、4842911、4782893、4764845、4685987、4654754、4606962、4602678、4473113、4466483、4299715和3928907中有进一步的介绍。也可采用另外的热界面材料来填充间隙106。
特别是在用于EMI屏蔽和热管理组件100中时，涂层14可形成为展示出不大于约0.10Ω/sq.的表面电阻，并可提供EMI屏蔽效力，例如根据CHO-TM-TP08 TP57(Chomerics测试程序，Parker公司的Chomerics部门，Woburn，美国马萨诸塞州)，其基本上在约10MHz和约2GHz之间的频率范围内可以为至少约60dB。另外，例如根据ASTM D5470，该层14可形成为展示出至少约5W/m-K的热导率。
如上所述，特别是为了耐蚀，尽管层14可由锡、镍或其合金形成，然而该层可由另一金属或合金如铜形成，其具有较高的热导率，因此允许减小涂层的膜厚度，同时提供相当的热性能。
尽管涂层14如图5所示地为大致均匀的，然而也可以采用两层或多层不同材料的复合即层叠设置，其中一层沉积在另一层之上。例如，可以是内层或外层的这些层中的第一层的导热性可以比这些层中的第二层更好或更差，而第二层的耐蚀性又比第一层更好或更差，或者在与表面18a的粘附性方面比第一层更好或更差。一个具体示例是将锡-锌合金层沉积在铜合金内层之上，以便保护铜不被氧化。
另外，尽管涂层14也在本文的附图中显示为覆盖了全部的或基本上全部的表面18a，然而应当理解，层14可沉积成特定的图案以便用作“热管”。在这种设置中，从元件102中传来的热量可沿着涂层图案所形成的路径传递至特定的点或部件如散热器处，以便耗散掉。
因此，已经介绍了使用热喷涂或其它方式沉积的金属和金属合金作为外壳、外壳部分等的表面上的保形涂层或其它覆盖层。这些层可用于组件如电子装置中，以便为装置提供EMI屏蔽或热管理，优选同时提供这两者，同时不必提供除EMI屏蔽件以外的单独的散热器或热散布器。
除非清楚地指出，否则以下示例中的所有百分比和比例都是按重量的，这些示例对于本文所涉及的本实用新型的实施而言是说明性的，不应被解释为具有任何限制性的意义。
示例
出于表征的目的，根据本实用新型的代表性涂层样品采用电弧热喷涂工艺来制备。在代表塑料外壳或壳体的0.125英寸(3.175毫米)厚的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)片材的单块面板上涂覆1.5、4.0、11.0或17.3密耳(0.04、0.10、0.28或0.44毫米)厚的80％锡和20％锌合金的层。涂覆后的片材被切成2×2英寸(5×5厘米)的面板以用于测试。
在每次测试中，将″T″型热电偶与导热胶粘带一起连接在各测试面板的未涂覆表面的中心，以便测量“表层”温度。将0.07英寸(1.78毫米)厚的传热热界面材料的0.75×0.75英寸(1.9×1.9厘米)垫层插入到热源与面板之间。在一侧包含有铝箔层的垫层连接在测试面板的中心，其中箔层表面与面板的涂层侧相邻。热源即TO220包装内的TIP31功率半导体器件通过其底座而连接在垫层的另一(弹性体)表面上。可以注意到，垫层的弹性体表面具有足够的粘性，以便在整个测试过程中保持与器件热接触。
TIP31器件连接在“Analysis Tech Phase 10”热分析仪上，以便为器件供能并进行温度测量。在建立了热平衡之后，记录器件的结点温度、环境温度以及塑料和塑料壳体的温度。热阻(R)值也被确定。所得结果概括在下表中。
                                表
  厚度(密耳)   功率(瓦)   T结点(℃)   T壳体(℃)   T环境(℃)   R结点-壳体(℃/W)   R结点-环境(℃/W)
  01.54.011.017.3   2.022.022.022.022.02   110.8103.794.586.881.3   74.667.360.254.048.0   22.221.221.820.922.1   17.818.017.016.216.4   43.840.735.932.529.2
这些数据显示，在薄至1.5密耳(0.04毫米)或以下的层中，本实用新型的金属保形涂层可有效地耗散掉半导体器件所产生的热量，并降低塑料壳体所必须耗散到环境中去的整体热负荷。这种热耗散性能降低了器件的结点温度，并减少了在壳体上存在热点的可能性。实际上，4.0密耳(0.10毫米)厚涂层样品的所得结果是尤其显著的效果，其中结点温度降低了15℃，并且壳体温度降低至60℃。壳体温度的这种降低在实践中是很重要的，因为壳体温度超过60℃会在触摸时造成灼伤。
可以设想对本实用新型进行某些变化而不脱离本文所涉及的方案，上述介绍中所包含的所有内容应被解释为说明性的，并不具有限制性的意义。包括本文所引用的任何和所有的优先权文件在内的所有引用文献均通过引用而明确地结合于本文中。

Claims (13)

1.一种电子装置(10)，具有外壳(12)和容纳于所述外壳(12)中的至少一个发热源(102)，所述外壳(12)具有一个或多个部分(16a，16b)，所述部分(16a，16b)中的至少一个具有外表面(20a，20b)和相对的内表面(18a，18b)，以及保形金属层(14)，其覆盖了所述外壳部分(16a，16b)之一的内表面(18a，18b)的至少一部分，所述金属层(14)设置成与容纳在所述外壳(12)中的发热源(102)传热式邻接，以便在两者之间形成间隙(g)，还具有热界面材料，
其特征在于，所述热界面材料是热界面材料层(110)，其插入在所述保形金属层(14)与发热源(102)之间并且至少部分地填充了所述间隙(g)。
2.根据权利要求1所述的电子装置(10)，其特征在于，所述金属层(14)包括金属或金属合金的自粘附性涂层。
3.根据权利要求2所述的电子装置(10)，其特征在于，所述金属层(14)包括锡、镍、铜、锌、铝、银或它们的合金。
4.根据权利要求1所述的电子装置(10)，其特征在于，用于所述发热源的所述电子装置(10)基本上包括所述保形金属层(14)和热界面材料。
5.根据权利要求1所述的电子装置(10)，其特征在于，所述热界面材料包括树脂和填料的混合物。
6.根据权利要求1所述的电子装置(10)，其特征在于，所述发热源是适用于电子装置(10)中的电子元件。
7.根据权利要求6所述的电子装置(10)，其特征在于，所述电子元件安装在电路板(34a，34b)上。
8.根据权利要求1所述的电子装置(10)，其特征在于，所述外壳部分(16a，16b)中之一由塑料形成。
9.根据权利要求8所述的电子装置(10)，其特征在于，所述塑料是聚碳酸酯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯、聚砜、丙烯酸树脂、聚氯乙烯、聚苯醚、聚苯乙烯、聚酰胺、尼龙、聚烯烃、聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、含氟聚合物、聚酯、乙缩醛、液晶聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氨酯、聚苯醚、聚苯乙烯、环氧树脂、酚醛树脂，或者它们的共聚物或共混物。
10.根据权利要求1所述的电子装置(10)，其特征在于，所述金属层(14)具有至少约5W/m-K的热导率。
11.根据权利要求1所述的电子装置(10)，其特征在于，所述金属层(14)具有基本上在约10MHz和约2GHz之间的频率范围内为至少约60dB的EMI屏蔽效力。
12.根据权利要求1所述的电子装置(10)，其特征在于，所述金属层(14)具有不大于约0.10Ω/sq的表面电阻。
13.根据权利要求1所述的电子装置(10)，其特征在于，所述金属层(14)具有在约0.0125-2.5毫米之间的厚度。
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