CN101103323A - 用于便携装置的壳体 - Google Patents

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Abstract

通过压力加工等形成盒形金属结构，并且通过对树脂进行挤压模制，将树脂外壳整体模制到该金属结构的周边上。键开关的柔性电路板设置在金属结构的开关容纳表面上。该树脂外壳和盒形金属结构不结合在一起，但是树脂填充金属结构中的连接孔，从而该外壳和金属结构在模制之后保持在一起。从而获得用于便携装置的壳体，该壳体具有适合于获得减小厚度和尺寸减小的结构。

Description

用于便携装置的壳体
技术领域
本发明涉及用于便携电话或其它这种便携装置的壳体，尤其涉及壳体结构的改进，从而该壳体能够制作得更小和更薄，但能够确保强度。
背景技术
尽管便携电话中更广泛的需要已经对如照相机功能和更大屏幕之类的更高功能产生强烈需要，但是在便携性方面，也有对更小和更薄电话的强烈需要。响应于这些相矛盾的需要，已经提出各种结构。这些结构应用于PDA(个人数字助理：便携信息终端)和其它这种便携装置。一般地，在用于便携装置的壳体结构中，树脂部件或金属部件松散地配合在一起，并用爪等固定到位，或者通过螺钉紧固固定到位或封闭。在许多情况下，使用这些方法的组合。为了防止外部壳体中的变形到达内部，有时也连接缓冲垫等。由于键开关部分需要不将击键力传递给内部部件的构造，所以有时使用击键框架覆盖通常形成在安装基板上的屏蔽框架，或者有时使用刚性安装基板的两个表面，并且键开关形成在背表面上。有时采用如下构造，其中使用金属壳体，并且键开关连接在壳体的顶部上。而且，如专利文件1中所述，有时设置用于承受开关载荷的结构。
[专利文件1]日本专利申请特开No.2003-229938
发明内容
本发明要解决的问题
然而，专利文件1中公开的壳体结构易受几个问题的影响。第一个问题是，当采用形成在安装基板上的屏蔽框架承受载荷的结构时，该屏蔽框架的高度必须对准。这些安装部件的高度随每个部件而不同，但是在这种情况下，屏蔽框架的高度必须与最高的部件对准。而且，必须考虑安装屏蔽框架中的不一致性，并且必须在屏蔽框架上设置另一框架。这些和其它需要是生产更薄装置的障碍。
第二个问题是，在使用一结构承受安装的部件的背表面上的载荷的情况下，该基板受到来自击键的应力，并且对安装的部件的影响是关注的原因。具体地，为了保护安装的部件，需要用于减小基板中的变形的装置，或者基板的厚度增大到某种程度。这些和其它措施是使该装置变薄的障碍。
第三个问题是，在如专利文件1中所述使用单独部件的结构的情况下，该结构在减轻应力方面是有效的，但也是对生产更薄装置的障碍。在结构连接到壳体顶部上的情况下，由于对壳体部件的模制厚度的限制，所以必须确保一定厚度，这当然是使装置变薄的障碍。
鉴于这些问题，设计本发明，并且其目的是改进用于便携装置中开关的壳体的结构、和提供用于便携装置的壳体，该壳体具有适合于减小厚度和尺寸的结构。
解决问题的手段
根据本发明的用于便携装置的壳体的特征在于包括：具有第一底部凹面形状的内部金属结构；和树脂外壳，该树脂外壳具有框架形状，并通过外部材料的整体模制形成，在内部金属结构的外侧区域中和在与之连接的内侧区域中，该外部材料具有比内部金属结构的构成材料大的在冷却期间的热收缩。
在本发明中，通过拉伸薄金属板使该金属结构形成为底部凹面形状，因此该金属结构抵抗在扭转方向和弯曲方向上的变形。因此，该盒的表面设有用于容纳键开关的键开关保持表面，从而即使金属结构较薄，也能够充分承受开关表面上的击键应力，并且内部安装的部件不受影响。此外，由于通过挤压模制等将树脂外壳设置到金属结构的外侧表面，所以本发明的壳体保持薄和高刚性，同时树脂模制确保了外部的有吸引力的设计。
内部金属结构的材料优选是例如不锈钢、普通钢或钛，并且优选通过片状金属拉伸模制金属结构。还优选通过基于压铸、金属模制或金属注模的烧结形成该金属结构。
该树脂外壳优选使电池和具有安装部件的安装基板保持与该金属结构热接触。电池和安装的部件的热从而能够经由该金属结构辐射，并且能够提高热辐射。由于安装的部件用该金属结构覆盖，所以改进了电磁屏蔽。
而且，该金属结构优选具有盒形，该盒形由放置键开关的部分和与该部分连接的侧壁部分形成。从而更加可靠地保护内部部件。
而且，该树脂外壳可以具有铰链部分，另一壳体可转动地连接到该铰链部分上，并且该铰链部分可以由高弹性树脂材料形成。用高弹性材料构造该铰链部分能够：在便携装置下落等时吸收铰链部分中的冲击，保护坚固金属底部凹面形状中的内部部件，并减少整个壳体中的塑性变形量。
根据本发明的用于便携装置的其它壳体的特征在于包括：具有第一底部凹面形状的内部金属结构；和树脂外壳，该树脂外壳具有框架形状，并通过外部材料的整体模制形成，在内部金属结构的外侧区域中和在与之连接的内侧区域中，该外部材料具有比内部金属结构的构成材料大的在冷却期间的热收缩。
本发明的效果
根据本发明，键开关表面上的击键载荷不传递给内部部件，并能够从壳体的前表面到背表面有效分布。此外，根据本发明，由于树脂整体模制到金属结构上，所以能够减小金属中的塑性变形。而且，根据本发明，由于金属壳体和树脂壳体通过挤压模制等整体模制，所以它们不结合到一起，并且金属和树脂能够很容易分离和再循环。
附图的简单说明
附图1是透视图，示出了根据本发明实施例的便携装置壳体的结构，其中(a)是从上面观察的视图，并且(b)是从下面观察的视图；
附图2是分解视图，示出了正在与附图1中所示便携装置分离的壳体的金属结构100；
附图3是从反面观察的金属结构100的透视图；
附图4是附图1中所示壳体的剖视图；
附图5(a)至(c)是在具有开关的底部壳体已经被合并之后该便携装置的透视图；
附图6是附图5中所示便携装置的分解透视图；
附图7是组装的壳体的剖视图，其中(a)是沿着切过附图6中所示连接器501的线的水平剖视图，并且(b)是沿着切过电池600的线的水平剖视图；
附图8是示出本发明的第二实施例的金属结构100的透视图；
附图9是示出本发明的第三实施例的便携装置的分解视图；
附图10是示出用于本发明的第四实施例的便携装置的壳体的金属结构100b的透视图；
附图11是示出本发明的第五实施例的便携装置的壳体的金属结构100c和树脂外壳200的透视图；
附图12是透视图，从后面示出了在后盖已经去除之后的组装的便携装置；
附图13是分解透视图，示出了本发明第六实施例的便携装置的壳体的金属结构100c、树脂外壳200和高弹性金属框架800；
附图14是附图13的剖视图；
附图15是附图14的一部分的放大视图；并且
附图16(a)是示出高弹性金属框架800的变型的透视图，并且附图16(b)是示出正连接到金属结构100c上的该框架800的透视图。
附图标记的说明
100、100a、100b、100c    金属结构
101    开关容纳表面
102    肋
103    导线孔
104    侧开关孔
105    凹口
106    凹口
107    固定器
107    连接孔
108    键连接表面
109    形状
110    肋
111    凹口
112    肋
200    树脂外壳
201    肋
202    肋
203    肋
204    凸台
205    铰链部分
206    肋
207    按压孔
300    柔性电路板
301    导线
302    圆顶开关
303    背光灯
400    键盘纸单元
500    基板
501    连接器
502    侧开关
503    部件
600    电池
700    后盖
实施本发明的最佳模式
接下来，将参照附图描述本发明的实施例。附图1是透视图，示出了根据本发明实施例的便携装置壳体的结构，其中(a)是从上面观察的视图，并且(b)是从下面观察的视图。附图2是分解视图，示出了正在与附图1中所示的便携装置分离的壳体的金属结构100。附图3是从反面观察的金属结构100的透视图。附图4是附图1中所示壳体的剖视图。附图5(a)至(c)是在具有开关的底部壳体已经被合并之后该便携装置的透视图。附图6是附图5中所示便携装置的分解透视图。附图7是组装的壳体的剖视图，其中(a)是沿着切过附图6中所示连接器501的线的水平剖视图，并且(b)是沿着切过电池600的线的水平剖视图。
该金属结构100是通过薄板拉伸或加压模制而成形为底部凹面的金属板，并且是壳体的主要结构。该金属结构100设有：开关容纳表面101，用于键开关的柔性电路板设置在该开关容纳表面上；周边肋102，这些周边肋102设置在周边上，以便确保总体刚性；键开关电路板的导线通过的导线孔103；用于向纵向侧设置开关的侧开关孔104；用于将连接器容纳在横向侧中的连接器凹口105；用于将PCMCIA(个人计算机存储器卡国际联合会)卡等连接到纵向侧上的卡槽凹口106；以及用于在整体模制期间和树脂形成连接的连接固定器107。作为盒形金属壳体的该金属结构100为例如大约0.2毫米至0.5毫米厚，并通过将不锈钢薄板、薄钢板、钛薄板或其它这种金属的薄板压力加工获得。开关容纳表面101也用作第二底部凹面，并且通过加工硬化和通过增大截面二次轴矩来增大整个金属壳体的抗扭刚性和抗挠刚性。如果不使用薄板拉伸，而是通过由压铸、金属模制或金属注模所代表的烧结形成该金属结构，该金属结构仍然是有效的。烧结在减小该结构的厚度方面较差，但是烧结具有允许壳体内侧上的肋设置到金属结构上的优点。
树脂外壳200与金属结构100整体模制，以形成便携装置的壳体。具体地，通过将树脂挤压模制在金属结构100上的特定位置处，能够整体模制金属结构100和树脂外壳200。该树脂外壳200和盒形金属结构100不结合在一起，但是通过用树脂填充金属结构100的连接孔107，仍然将两个模制部分保持在一起。而且，从结构角度来说，由于盒形金属结构100整体模制从而树脂外壳200均匀地覆盖周边，所以，由于金属和树脂之间的热膨胀差，金属具有比树脂小的收缩率。因此，通过在树脂已经模制之后树脂部分的收缩，金属结构100和树脂外壳200密封在一起。该金属结构100此时将成形为规则的板，并且当该结构仅仅折叠时，由于在冷却期间的收缩，所以有时在壳体结构中发生翘曲。在本发明中，由于金属结构的底部凹面形状允许金属结构克服收缩的应力，所以模制之后的变形能够减小到最小。同样，在本例子中使用树脂外壳，但是可以用通过类似于树脂挤压模制的过程获得的金属外壳代替树脂。这些方法的例子包括镁合金的触变成型和镁、铝或锌合金的压铸。在这种情况下，金属结构的构成材料的热膨胀系数必须大于内部金属结构的构成材料的热膨胀系数。
树脂外壳200由用于固定内部安装基板的肋201、用于固定连接器的肋202、用于固定电池的肋203、用于固定后盖的螺钉凸台204、和铰链部分205构成，该铰链部分205用于和构成显示部分的顶部壳体(未示出)建立连接。而且，覆盖盒形金属结构100的周边肋102的周边的周边树脂肋206形成在树脂外壳200上。该周边树脂肋206还设有用于防止模制期间流出的树脂使周边肋102变形的按压孔207。
通过加压模制形成的片状金属部件通常具有较窄的弹性变形区域，并且因此高刚性但可塑性变形。为了减小塑性变形，必须增大片厚度，或者必须使用具有较宽弹性变形范围的材料。然而，从强度的角度需要将片厚度增大更多，但这与便携装置薄、小和轻的需要相矛盾。因此，优选使用具有较宽弹性变形区域的材料，但在这种情况下成型性减小。使用弹性变形区域在允许获得盒形金属结构100的形状的范围内的金属材料，可以形成本发明的结构，并且同时通过使用树脂外壳200减小金属结构100的塑性变形。具体地，由于周边肋102和周边树脂肋206以整体形式变形，所以周边肋102不可能增加周边树脂肋的载荷分布、或者在受到例如弯曲载荷时弯折，并且因此塑性变形量远小于只有一组肋的情况。
下面是主要参照附图6对根据本实施例的便携装置的底部壳体的装置构造和组装方法的描述。键开关的柔性电路板300安装在与盒形金属结构100整体模制的树脂外壳200上。具体地，该柔性电路板300的导线301通过金属结构100的导线孔103，以将柔性电路板300结合到金属结构100的开关容纳表面101上。圆顶开关302和LED(发光二极管)背光灯303安装在该柔性电路板300上。而且，键盘纸单元400连接在柔性电路板300上。该键盘纸单元400连接到键连接表面108上，而不是开关容纳表面101上。这能够防止水滴从上面进入。在本实施例中，使用LED背光灯303，而另一种可能是使用EL(电致发光)背光灯代替LED背光灯。在这种情况下，EL背光灯安装在键盘纸单元400中，或者EL背光灯插入在键盘纸单元400和柔性电路板300之间。
主基板500和电池600连接在树脂外壳200的背表面上。SIM连接器501、侧开关502和各种其它安装的部件安装在主基板500的两侧上。也可以安装无线部分的屏蔽部件和其它这种部件。
树脂外壳200和后盖700用固定螺钉(未示出)固定。为了获得更薄的装置，后盖700的材料可以是金属材料。该材料也可以是树脂材料、或者含有树脂和金属的整体模制材料。
由于电流的通过，使得电池600和安装在主基板500上的部件产生热。然而，在该结构中，这些部件与盒形金属结构100的内部接触，导致有效的热扩散和良好的热辐射。金属结构100也可以用于将导线接地。而且，该金属结构覆盖所有这些安装的部件，因此具有良好的屏蔽效果。
在用于如上所述构造的本实施例的便携装置的壳体中，由于该盒形，所以金属结构抵抗在弯曲方向和扭转方向上的变形。因此，即使较薄的壳体也能够毫无问题地承受开关表面中的击键应力。具体地，键盘纸单元400的键开关表面上的击键载荷能够从壳体的前表面到背表面有效地分布，而不传递给内部部件。在本实施例中，保持较小的厚度和较高的刚性，同时通过树脂模制安装外部部件，以确保有吸引力的设计。而且，能够使在金属壳体的情况下很容易发生的塑性变形最小化。在本实施例中，金属壳体(金属结构100)和树脂壳体(树脂外壳200)整体模制，而不是结合，并且因此金属部分和树脂部分能够很容易分离和再循环。
接下来，将参照附图8描述本发明的第二实施例。附图8是示出本实施例的金属结构100的透视图。本实施例的金属结构100a与附图2中所示金属结构100的不同之处在于，一端处的表面的一部分模制成铰链形状109。于是，在金属结构100a上形成铰链形状109使得模制形状更加复杂，但是也能够提高铰链部分的强度。
附图9是示出本发明的第三实施例的便携装置的分解视图。如附图9中所示，有效的是：使基板500和电池600具有与树脂外壳200大致相同的尺寸，以将所有安装部件503放置在基板500的一侧(例如，底表面)上，并用具有开关表面的树脂外壳200、金属结构100、基板500和电池600形成堆叠结构。因和金属结构100接触而导致的热辐射以及金属结构100的屏蔽效果在这种情况下也是有效的。在该构造中，由于安装部件503设置在一侧上，所以布线效率降低，但是由于能够不考虑安装在安装基板500上的部件的厚度来决定电池600的厚度，所以能够通过厚度任意调节电池容量。将安装部件503放置在一侧上导致放置安装基板500所需的较小空间，并且由于比传统基板薄的基板能够用作安装基板500，所以该结构能够制作得比传统结构薄。
附图10是一透视图，示出了用于本发明的第四实施例的便携装置的壳体的金属结构100b。在壳体如附图10中所示那样比较大的情况下，肋110可以模制在盒形金属结构100的开关容纳表面101上，以增强开关容纳表面101的刚性。采用该构造，即使开关容纳表面101较大，也能够提高开关容纳表面101的强度，并且能够支持由开关上的压力施加的载荷。该肋110作为支撑件以防止键盘纸单元400不重合也是有效的。
附图11是一透视图，示出了根据本发明第五实施例的便携装置的壳体的金属结构100c和树脂外壳200，并且附图12是一透视图，从后面示出了组装的便携装置，其中去除了后盖。在本实施例中，凹口111形成在金属结构100c的开关容纳表面101中，并且该部分能够朝后弯曲，以形成肋112。尽管开关不能放置在凹口111中，但是本实施例是有利的，因为用作电池和其它内部部件的分隔壁的肋112可以用薄金属板形成为金属结构100c的一部分。
附图13是一分解透视图，示出了根据本发明的第六实施例的便携装置的壳体的金属结构100c、树脂外壳200和高弹性金属框架800；附图14是附图13的剖视图，并且附图15是附图14的一部分的放大视图。而且，在具有较薄壳体的装置中，在PDA中，在笔记本个人电脑中，或者在平面面积和厚度之间的纵横比减小的任何其它情况下，当底部凹片金属不能提供足够强度或者当很容易发生塑性变形时，整体模制高弹性金属框架800也能获得甚至更高的刚性。在这种情况下，模制材料起到保持金属之间的连接的作用。
代替如附图13中所示的正方形，高弹性金属框架800的横截面形状可以是例如如附图16(a)中所示的圆形。在这种情况下，如附图16(b)中所示，该框架800连接到金属结构100c上。
在本实施例中，与通过增大金属结构100c的壁厚增强强度的情况相反，减小作为影响装置厚度的因素的板厚度，并且用高弹性金属框架800加强周边部分，可以认为有利于获得更薄的装置。具有显著弹簧性质的高弹性材料的缺点在于，当通过拉伸形成金属结构时，由于拉伸产生塑性变形，所以材料难以成形。然而，通过将高弹性金属框架用于框架部分，解决了该缺陷，并且能够很容易通过拉伸形成外部金属结构。
工业实用性
本发明可以用作便携电话、PDA或其它这种便携装置的壳体。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于便携装置的壳体，该壳体包括：
具有第一底部凹面形状的内部金属结构，该第一底部凹面形状由底表面和多个侧表面构成；和
树脂外壳，该树脂外壳具有框架形状，并通过外部材料的整体模制形成，在内部金属结构的外侧区域中和在与之连接的内侧区域中，该外部材料具有比内部金属结构的构成材料大的在冷却期间的热收缩。
2.如权利要求1所述的用于便携装置的壳体，其中，该第一底部凹面形状设有第二底部凹面形状，该第二底部凹面形状由底表面和多个侧表面构成，并用作键开关的承压表面。
3.如权利要求1或2所述的用于便携装置的壳体，其中，该内部金属结构的材料是不锈钢、普通钢或钛，并且通过片状金属拉伸或压力加工形成该金属结构。
4.如权利要求1或2所述的用于便携装置的壳体，其中，用基于压铸、金属模制或金属注模的烧结形成该内部金属结构。
5.如权利要求1至4中任一项所述的用于便携装置的壳体，其中，该树脂外壳使电池和具有安装部件的安装基板保持与该金属结构热接触。
6.如权利要求1至5中任一项所述的用于便携装置的壳体，其中，该金属结构具有盒形，该盒形由放置键开关的部分和与该部分连接的侧壁部分形成。
7.如权利要求1至6中任一项所述的用于便携装置的壳体，其中，该树脂外壳具有铰链部分，另一壳体可转动地连接到该铰链部分上，并且该铰链部分由高弹性树脂材料形成。
8.一种用于便携装置的壳体，该壳体包括：
具有第一底部凹面形状的内部金属结构；和
树脂外壳，该树脂外壳具有框架形状，并通过外部材料的整体模制形成，在内部金属结构的外侧区域中和在与之连接的内侧区域中，该外部材料具有比内部金属结构的构成材料大的在冷却期间的热收缩。
9.如权利要求1所述的用于便携装置的壳体，其中，具有第一底部凹面形状的内部金属结构具有形成在构成该凹面形状的侧壁中的凹口。
10.如权利要求8所述的用于便携装置的壳体，其中，通过使用具有比内部金属结构的构成材料高的热膨胀系数的材料触变成型或压铸来模制该金属外壳。
11.如权利要求1至10中任一项所述的用于便携装置的壳体，其中，在内部金属结构的底部中形成孔。
12.如权利要求1至11中任一项所述的用于便携装置的壳体，其中，用于加强和外部材料的连接的孔形成在内部金属结构的侧表面的与外部材料接触的部分中。

Claims (8)

1.一种用于便携装置的壳体，该壳体包括：
具有第一底部凹面形状的内部金属结构；和
树脂外壳，该树脂外壳具有框架形状，并通过外部材料的整体模制形成，在内部金属结构的外侧区域中和在与之连接的内侧区域中，该外部材料具有比内部金属结构的构成材料大的在冷却期间的热收缩。
2.如权利要求1所述的用于便携装置的壳体，其中，该第一底部凹面形状设有第二底部凹面形状，该第二底部凹面形状用作键开关的承压表面。
3.如权利要求1或2所述的用于便携装置的壳体，其中，该内部金属结构的材料是不锈钢、普通钢或钛，并且通过片状金属拉伸形成该金属结构。
4.如权利要求1或2所述的用于便携装置的壳体，其中，用基于压铸、金属模制或金属注模的烧结形成该内部金属结构。
5.如权利要求1至4中任一项所述的用于便携装置的壳体，其中，该树脂外壳使电池和具有安装部件的安装基板保持与该金属结构热接触。
6.如权利要求1至5中任一项所述的用于便携装置的壳体，其中，该金属结构具有盒形，该盒形由放置键开关的部分和与该部分连接的侧壁部分形成。
7.如权利要求1至6中任一项所述的用于便携装置的壳体，其特征在于，该树脂外壳具有铰链部分，另一壳体可转动地连接到该铰链部分上，并且该铰链部分由高弹性树脂材料形成。
8.一种用于便携装置的壳体，该壳体包括：
具有第一底部凹面形状的内部金属结构；和
树脂外壳，该树脂外壳具有框架形状，并通过外部材料的整体模制形成，在内部金属结构的外侧区域中和在与之连接的内侧区域中，该外部材料具有比内部金属结构的构成材料大的在冷却期间的热收缩。
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