近年来，随着电子技术的迅猛发展，人类对电子设备小型化、微型化和高集成化的追求越来越强烈，使得大规模集成电路、高速集成电路、多芯片模块等电子技术很快发展并投入应用，增加了电子设备的复杂性及其功能的多样性。同时，电子设备的应用场合也越来越多，对电子设备的环境适应性提出了新的要求。不同的机箱材料可适用于不同的使用场合，综合研究不同材料的适应性对电子机箱的设计工作有着重要意义。
目前，常用的机箱材料主要有钢材、铝合金、镁合金、钛合金、工程塑料、碳纤维等，不同材料均有一定的优点及局限性。
1、钢材
钢材，以其低廉的价格、可靠的性能成为世界上使用最多的材料之一。以钢材制作电子机箱，性价比高，坚固耐用，但因为钢材的密度高，会导致机箱重量大重，而且钢材制作机箱不易加工，大多为钣金成型。
2、铝合金
铝合金密度为2.63-2.85g/cm3，有较高的强度，良好的铸造性能和塑性加工性能，良好的导电性能、导热性能，良好的耐腐蚀性和可焊接性。铝合金机箱结构轻巧紧凑、传热效率高、环境适应性好、易于加工，在电子行业有着广泛的应用，常用的加工工艺有：压铸、机加、冲压、铸造[1]。
3、镁合金
镁合金是以镁为基础加入其他元素组成的合金，使用最广的为镁铝合金。镁合金密度小，密度为铝合金的2/3、钢的1/4，强度高，可作为高强度材料使用，镁合金弹性模量大、消震性能好，在弹性范围内，镁合金受到冲击时，镁合金吸收的能量比铝合金大一半，具有良好的抗震减噪性能。但镁合金耐腐蚀性能差，不适合用于腐蚀性大的环境。
4、钛合金
钛合金是指钛与其他金属的合金，强度高、耐腐蚀性能好、耐热性能高。钛合金的密度4.51 g/cm3左右，为钢的60%，一些高强度的钛合金超过了合金钢的强度，可用于替代钢材制作高强、轻质的产品。但钛合金机加性能不佳，熔点高，对模具要求较高。
5、工程塑料
工程塑料（ABS、PC、PA等）具有易加工、减摩、耐磨、密度小的特点，其密度不足铝合金的1/2，但其热稳定性差、导热性差，无法满足电磁屏蔽的要求，在其产品内腔喷涂电磁屏蔽涂料可实现机壳的电磁屏蔽。导电涂料又称电磁屏蔽涂料，是用于解决各类电子信息设备、武器装备和安全设施中由于非金属壳体等材料不具备电磁屏蔽功能而引起的电磁辐射与电磁泄漏问题的一种复合型功能材料，由合成树脂、导电填料和溶剂配制而成，可将其涂覆于基材表面形成一层固化膜，从而产生导电屏蔽效果。工程塑料（ABS、PC、PA等）内腔喷涂导电涂料可满足散热需求小的场合，其轻质、手感好的特点，适合手持设备及小型车载设备；工程塑料可以通过机加工或注塑的方式成型，通过机加工的方式加工，与铝合金的成本相近，适合小批量的生产，注塑模具费用高，适合大批量生产[2]。
6、导电塑料
导电塑料是将树脂作为基材和导电添加剂混合，用塑料的加工成型方式进行加工的功能性高分子材料，基材包括：PC/ABS、PC、ABS、PA、PPE等；导电纤维主要有：镀镍碳纤维、不锈钢纤维。实现了从绝缘体到导电的巨大跨越，具有密度小、防腐性能好、易成型、电阻率可调节的特点。导电塑料零件的成型需开模制造，原材料及开模费较高，相比于工程塑料涂覆导电涂料的方式无明显优势。
7、碳纤维复合材料
碳纤维是由有机纤维经过一系列热处理转化而成的，含碳量大于90%的无机高性能纤维。碳纤维与树脂、金属、陶瓷等基体复合，制作成碳纤维复合材料，具有强度与刚度高、蠕变小、密度小、自润滑、耐腐蚀、抗疲劳、抗蠕变、导热率大、耐水性好等特点。碳纤维复合材料主要有以下类型[3]：
镀镍碳纤维电磁防护复合材料系列：电磁屏蔽性能优良，密度轻（相对铝型材减重30%）和力学性能优良，产品针对恶劣环境下民用电子设备的电磁防护要求，轻质且同时保证防潮、盐雾、温冲等环境适应性要求。
导电玻璃纤维电磁防护复合材料系列：电磁屏蔽性能好，可用于减重效果要求不严苛的民用装备或地面装备。
混杂纤维电磁防护复合材料系列：电磁屏蔽性能较好，减重效果好，推荐用于商业级别和普通军品场合。
碳纤维复合材料可满足产品的电磁兼容要求，其强度高、密度小的特点，可使产品机壳减重（相对铝型材）近30%。但碳纤维复合材料成型过程需使用大量树脂，导致其导热性能大大下降，导热系数不足10W/m•k（铝合金的导热系数大于200W/m•k）。目前碳纤维复合材料无法满足大功耗设备的散热需求。热管及均温板技术已经在铝合金机箱中得到广泛应用，而碳纤维复合材料与均温板（热管）技术的结合存在成型、焊接等诸多问题，还需技术突破。目前，在行业内碳纤维复合材料机箱的散热问题是个亟待解决的难点。碳纤维复合材料可作为部件及零件，在不需散热的场合替代铝合金零部件，实现部分减重，但碳纤维复合材料零件的加工只能通过开模，模具费用达数万元至数十万元，不适合小批量生产，因此碳纤维复合材料的应用需综合减重需求、散热需求及产品成本综合考虑。
综上所述，不同材料可适用于不同的使用场合，每种材料均存在一定的局限性。在进行产品设计时，需综合考虑产品性能、使用场合、生产批量、产品经济性等因素，选择合适的材料，不断进行优化，才能满足不同的产品需求。
参考文献：
[1]可望，杨龙，田沣.铝锂合金作为机载计算机机箱材料的应用探索[J].铝加工,2021(06):101-105.
[2]骆德军，张博，翁俊，等.工程塑料在电子设备减重方面的应用[J].电子机械工程,2022(02):52-59.
[3]王富强，刘鹏，张建东，等.某型舰载机碳纤维复合材料电源机箱及其核电磁脉冲防护性能[J].中国舰船研究,2021(03):24-30.
