CN108029212A - 壳体 - Google Patents

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Abstract

本发明一实施方式的壳体(1)，具备顶盖(4)、底盖(2)和具有开口部的加固构件(3)，加固构件(3)配置在由顶盖(4)和底盖(2)划分出的空间内，加固构件(3)与顶盖(4)或底盖(2)接合，壳体(1)的特征在于，加固构件(3)：(1)以23℃时的剥离载荷为60～5000N/cm2的范围内、且200℃时的剥离载荷为低于60N/cm2的范围内的方式，与底盖(2)或顶盖(4)接合；并且/或者(2)通过热熔接与顶盖(4)或底盖(2)接合。

Description

壳体
技术领域
本发明涉及内置电子设备部件的壳体(电子设备壳体)、以及手提公文包、手提箱等的壳体。
背景技术
近年来，为了实现电子设备的薄型化和轻量化并防止电子设备内部的部件破损，对壳体要求高刚性化。详细而言，在用单手握持电子设备并用另一只手操作时、电子设备的搬运时、监控器等的开闭时，会赋予不平衡的载荷，导致力会作用于壳体的扭动方向。因此，要求壳体具有高的抗扭刚性(torsional rigidity)。另外，为了削减壳体的成本，对于壳体要求高的生产率。详细而言，对于壳体，要求容易进行部件的安装作业和组装作业。从这样的背景出发，一直以来提出许多用于提高壳体的刚性和生产率的技术。另外，对于填装到电子设备内的电子部件，从电子设备的维持和事故防止的观点出发，需要使用户不容易触碰和访问电子部件。
具体而言，专利文献1记载了一种提高电气设备的外壳结构的刚性的发明，包含具有上下段的电气设备安装面的树脂制下部盒、以及具有与上段的电气设备安装面重叠的正面壁的上部盒。专利文献2中记载了一种通过将电子设备的壳体设为两枚板的表面被选择性地粘结接合而成的结构，来提高电子设备的壳体刚性的发明。专利文献3中记载了一种通过使在第1壳体的内表面形成的肋拱的顶端与第2壳体的内表面抵接，来提高电子设备的壳体刚性的发明。
在先技术文献
专利文献1：日本特开平10-150280号公报
专利文献2：日本特开平8-288681号公报
专利文献3：日本特开2011-22848号公报
发明内容
但是，专利文献1记载的发明中，利用螺丝将树脂制下部盒与下段的电气设备安装面进行机械接合。因此，根据专利文献1记载的发明，在轻量化的观点上无法适应市场需要。另外，为了将螺丝螺合，需要进行孔加工，因此在孔加工部分，构件的强度下降。
另外，专利文献2记载的发明中，通过使用粘结剂将内板与外板的整个面接合来提高电子设备的壳体刚性。但是，当使用粘结剂将构件整个面接合的情况下，需要预处理工序、涂布工序、固化工序等多个工序，并且粘结剂的固化所需要的时间非常长，因此生产率下降。
另外，专利文献3记载的发明中，仅肋拱的顶端与壳体的内表面接触。因此，根据专利文献3记载的发明，当由于对壳体赋予大载荷而发生扭转的情况下，肋拱的顶端相对于壳体的内表面相对滑动，因此仅能够抑制一定程度大小的扭转变形。另外，在通过螺丝等的机械接合和/或卡合进行接合时，能够将壳体容易地解体，无法抑制对电子部件的访问。再者，如果是由粘结剂进行接合，则难以将壳体解体，虽然能够抑制对电子部件的访问，但在电子部件的更换等的修理、分类废弃的情况下并不适用。
如上所述，根据以往的技术，无法在实现薄型化和轻量化的同时提高壳体的抗扭刚性和生产率。因此，期待提供一种能够在实现薄型化和轻量化的同时提高壳体的抗扭刚性和生产率的技术。而且，期待一种用户难以访问电子部件，并且在需要修理、分类等情况下能够容易解体的技术。
本发明是鉴于上述课题完成的，其目的在于提供一种用户难以访问电子部件，而在需要修理、分类等情况下能够容易解体，并且能够在实现薄型化和轻量化的同时提高抗扭刚性和生产率的壳体。
本发明涉及的壳体，具备顶盖、底盖和具有开口部的加固构件，所述加固构件配置在由所述顶盖和所述底盖划分出的空间内，所述加固构件与所述顶盖或所述底盖接合，所述壳体的特征在于，所述加固构件，(1)以23℃时的剥离载荷为60～5000N/cm2的范围内、且200℃时的剥离载荷为低于60N/cm2的范围内的方式，与所述底盖或所述顶盖接合，并且/或者(2)通过热熔接与所述顶盖或所述底盖接合。
本发明涉及的壳体，其特征在于，在上述发明中，在所述加固构件和与该加固构件接合的所述顶盖或所述底盖中的至少一者的接合部分设置有热塑性树脂，所述加固构件与顶盖或底盖经由所述热塑性树脂接合。
本发明涉及的壳体，其特征在于，在上述发明中，所述加固构件和与该加固构件接合的所述顶盖或所述底盖由纤维增强复合材料形成，所述纤维增强复合材料是将包含增强纤维和基质树脂的预浸料的层叠体固化得到的。
本发明涉及的壳体，其特征在于，在上述发明中，所述加固构件与所述顶盖或底盖直接接合。
本发明涉及的壳体，其特征在于，在上述发明中，所述基质树脂由热固性树脂构成。
本发明涉及的壳体，其特征在于，在上述发明中，所述加固构件由选自金属、使用玻璃纤维作为增强纤维的纤维增强复合材料、以及使用碳纤维作为增强纤维的纤维增强复合材料之中的至少一种材料制成，与所述加固构件接合的所述顶盖或底盖由选自金属、使用玻璃纤维作为增强纤维的纤维增强复合材料、以及使用碳纤维作为增强纤维的纤维增强复合材料之中的、并且与所述加固构件不同的至少一种材料制成。
本发明涉及的壳体，其特征在于，在上述发明中，与所述加固构件接合的所述底盖或所述顶盖的至少一部分由体积固有电阻低于1.0×10-2Ω·m的材料构成，所述加固构件由体积固有电阻为1.0×10-2Ω·m以上的材料构成。
本发明涉及的壳体，其特征在于，在上述发明中，所述加固构件由多个部件构成。
本发明涉及的壳体，其特征在于，在上述发明中，所述顶盖和/或底盖由多个部件构成。
根据本发明涉及的壳体，用户难以访问电子部件，并且在需要修理、分类等情况下能够容易解体，能够在实现薄型化和轻量化的同时使抗扭刚性和生产率提高。
附图说明
图1是表示作为本发明一实施方式的壳体结构的立体图。
图2是图1所示的壳体的分解立体图。
图3是表示加固构件结构的一例的剖视图。
图4是表示图2所示的加固构件结构的一例的剖视图。
图5是表示图2所示的加固构件结构的一例的剖视图。
图6是表示壳体结构的一例的剖视图。
图7是表示另一加固构件结构的平面图和剖视图。
图8是用于说明抗扭刚性试验的方法的示意图。
图9是用于说明抗弯刚性试验的方法的示意图。
图10是用于说明剥离载荷试验的方法的示意图。
图11是表示层叠体结构的示意图。
图12是用于说明压制成型方法的示意图。
图13是用于说明压制成型方法的示意图。
图14是用于说明壳体的制作方法的示意图。
图15是用于说明壳体的制作方法的示意图。
具体实施方式
以下，参照图1～图7，对本发明一实施方式涉及的壳体进行说明。再者，作为本发明的壳体的用途，可举出手提公文包、手提箱、内置电子设备部件的电子设备壳体等，更具体而言，可举出扬声器、显示器、HDD、笔记本电脑、手机、数码相机、PDA、等离子显示器、电视、照明、冰箱和游戏机，其中，优选用于要求抗扭刚性高且轻薄的翻盖型电脑和平板型电脑。
图1是表示本发明一实施方式涉及的壳体结构的立体图。如图1所示，本发明一实施方式涉及的壳体1，作为主要构成要素具备：俯视为矩形形状的底盖2、与底盖2接合且具有开口部的加固构件3、以及俯视为矩形形状的顶盖4。再者，以下，将与底盖2和顶盖4的短边平行的方向定义为x方向，将与底盖2和顶盖4的长边平行的方向定义为y方向，并将与x方向和y方向垂直的方向定义为z方向(铅垂方向)。
图2是图1所示的壳体1的分解立体图。如图2所示，底盖2具备：与xy平面平行的俯视为矩形形状的平面部21、和从平面部21的周缘部沿z的+方向立起设置的立壁部22。再者，形成底盖2的构件的厚度优选在0.1～0.8mm的范围内。另外，形成底盖2的构件的弹性模量优选在20～120GPa的范围内。
另外，底盖2优选由金属材料和纤维增强复合材料之中的任一种形成，也可以通过将它们组合来形成。从体现高的抗扭刚性的观点出发，底盖2优选是由同一材料形成的没有接缝的构件。另外，从生产率的观点出发，可以使用力学特性高的金属材料、纤维增强复合材料来形成形状简单的平面部21，并使用成型性优异的树脂材料利用射出成型等来形成形状复杂的立壁部22和接合部分。
作为金属材料，优选使用铝合金、镁合金、钛合金等轻金属材料。作为铝合金，可例示Al-Cu系的A2017、A2024、Al-Mn系的A3003、A3004、Al-Si系的A4032、Al-Mg系的A5005、A5052、A5083、Al-Mg-Si系的A6061、A6063、Al-Zn系的A7075等。作为镁合金，可例示Mg-Al-Zn系的AZ31、AZ61、AZ91等。作为钛合金，可例示11～23种添加了钯的合金、添加了钴和钯的合金、50种(α合金)、60种(α-β合金)、80种(β合金)所对应的Ti-6Al-4V等。
作为用于纤维增强复合材料的增强纤维，可以使用碳纤维、玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维、硼纤维、PBO纤维、高强力聚乙烯纤维、氧化铝纤维和碳化硅纤维等纤维，可以将这些纤维混合两种以上来使用。这些增强纤维可以作为沿单一方向并丝的长纤维、单一的短麻屑(tow)、织物、针织品、无纺布、垫子、线绳等的纤维结构物使用。其中，从力学特性和轻量性、电磁波屏蔽性的观点出发，优选碳纤维，从力学特性和天线特性(电波透过性)的观点出发，优选玻璃纤维。
作为基质树脂，可以使用环氧树脂、酚醛树脂、苯并嗪树脂和不饱和聚酯树脂等热固性树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚萘二甲酸乙二醇酯、液晶聚酯等聚酯系树脂、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚丁烯等聚烯烃、苯乙烯系树脂、聚氨酯树脂，此外，可以使用聚甲醛(POM)、聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯硫醚(PPS)、聚苯醚(PPE)、改性PPE、聚酰亚胺(PI)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚砜(PSU)、改性PSU、聚醚砜(PES)、聚酮(PK)、聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮酮(PEKK)、聚芳酯(PAR)、聚醚腈(PEN)、酚醛树脂和苯氧基树脂等热固性树脂。从生产率和力学特性的观点出发，优选使用热固性树脂，其中优选使用环氧树脂。从成型性的观点出发，可以使用热塑性树脂，其中从强度的观点出发优选使用聚酰胺树脂，从耐冲击性的观点出发优选使用聚碳酸酯树脂，从轻量性的观点出发优选使用聚丙烯树脂，从耐热性的观点出发优选使用聚苯硫醚树脂。另外，所述树脂不仅作为纤维增强复合材料的基质树脂，也可以作为由树脂本身构成的底盖、顶盖、加固构件使用。
在本发明中，从层叠等的处理性的观点出发，优选将上述包含增强纤维和基质树脂的预浸料(prepreg)作为各构件的材料使用。从高的力学特性和设计自由度的观点出发，优选使用单一方向连续纤维预浸料，从各向同性的力学特性、成型性的观点出发，优选使用织物预浸料。另外，也可以由这些预浸料的层叠体构成。
加固构件3是具有开口部的加固构件。具体而言，加固构件3具备：与xy平面平行的俯视为矩形形状的平面部31、以及从平面部31的周缘部向z的-方向立起设置的立壁部32。在与底盖2的平面部21相对的平面部31的表面填装有电子设备。加固构件3通过将立壁部32与底盖2的平面部21接合，以在平面部31和底盖2的平面部21之间形成有中空结构S1的状态与底盖2接合。在此所说的“具有开口部的加固构件”，是指在加固构件的一部分具有开口部的形状，可以是如图3(a)和(b)所示的具有平面部31和立壁部32以及将它们连接的面的构件，或具有曲面的构件。另外，具有开口部的加固构件的一例，如图3(c)所示，是具有平面部31、在平面部的周缘部立起设置的立壁部31、以及从立壁部32的周缘部延伸的接合部33的加固构件，或者是具有曲面部和从曲面部的周缘部延伸的接合部的加固构件。
与xy平面平行的平面的接合面积优选在10～100cm2的范围内。详细而言，接合面积低于10cm2的情况下，当对壳体1赋予伴随大变形的载荷的情况下，会发生加固构件3从底盖2剥落，无法体现本来的抗扭刚性的问题。另一方面，接合面积大于100cm2的情况下，会发生与接合面积增加相伴的壳体1的重量增加和中空结构S1的体积减少的问题。因此，接合面积优选设在10～100cm2的范围内。
加固构件3的平面部31和底盖2的平面部21之间的距离(从平面部21起的加固构件3的高度)h的最大值优选在3～30mm的范围内。在本发明中，加固构件3的高度h是体现抗扭刚性的原因之一。因此，当高度h的最大值低于3mm的情况下，会发生在壳体1中立壁部32的效果小，无法体现本来的抗扭刚性的问题。另一方面，当高度h的最大值大于30mm的情况下，需要立壁部32的厚度也变厚，结果发生壳体1的重量增加的问题。因此，高度h的最大值优选设在3～30mm的范围内。
图4和图5是表示图2所示的加固构件3的构成的一例的剖视图。可以如图4(a)所示，以从立壁部32的周缘部向与xy平面平行的外侧方向延伸的方式设置接合部33。另外，可以如图4(b)所示，以从立壁部32的周边部向与xy平面平行的内侧方向延伸的方式设置接合部33。另外，如图5(a)、(b)所示，优选立壁部32相对于底盖2的平面部21(或加固构件3的接合部33)的角度α在45°～135°的范围内。再者，图5(a)示出立壁部32的角度α为锐角的状态，图5(b)示出立壁部32的角度α为钝角的状态。
图6是表示壳体结构的一例的剖视图。如图6(a)、(b)所示，在由加固构件3与底盖2或顶盖4接合而形成的中空结构S1内配置有发热构件D1、D2。发热构件D1、D2优选配置在加固构件3的中空结构S1侧表面。通过这样的结构，能够使电子设备的用户会接触到的底盖2与发热构件D1、D2之间隔开距离，抑制底盖2的温度上升。再者，在本说明书中“发热构件”是指随着电子设备的工作而发热的部件，尤其是指随着电子设备的工作而发生10℃以上的温度上升的部件。作为这样的发热构件，可例示LED、冷凝器、变压器、反应堆元件、热敏电阻元件、功率晶体管元件、发动机、CPU、以及搭载它们的电子基板等。
也可以通过在加固构件3的平面部31和底盖2的平面部21之间形成的中空结构S1内配置另一加固构件，来提高抗弯刚性。图7(a)示出表示另一加固构件的结构的平面图，图7(b)示出图7(a)的A-A线剖视图。如图7(a)、(b)所示，另一加固构件5是被配置为在中空结构S1的y方向中央部沿x方向延伸的构件，底盖2的平面部21与加固构件3的平面部31连接。通过经由另一加固构件5使底盖2的平面部21和加固构件3的平面部31一体化，在受到载荷时底盖2和加固构件3同步地变形，因此能够提高壳体1的抗弯刚性。另外，通过底盖2的立壁部22和/或加固构件3的立壁部32与另一加固构件5一体化，底盖2和加固构件3的立壁部特别难以向壳体1的内侧方向变形，能够提高壳体1的抗扭刚性。
再者，另一加固构件5只要使底盖2的平面部21与加固构件3的平面部31连接，则可以是在中空结构S1的x方向中央部沿y方向延伸而配置的构件，也可以是沿中空结构S1的对角线方向延伸而配置的构件。尤其是另一加固构件5优选被配置为，在对厚度方向赋予载荷的情况下，从底盖2的平面部21的弯曲量变大的位置穿过，所配置的构件可以配置多个，构件彼此可以交叉。另外，另一加固构件5优选由具有弹性体、橡胶成分的树脂材料、凝胶等弹性优异的冲击吸收材料形成，由此，不仅是抗弯刚性，对于冲击也能够体现出效果。
本实施方式中，可以通过将平面部31设为曲面形状的构件而省略立壁部32。另外，从提高刚性的观点、有效利用空间的观点出发，也可以在平面部31形成凹凸形状。本实施方式中，加固构件3与底盖2接合，但也可以将加固构件3与顶盖4接合，在加固构件3的平面部31和顶盖4之间形成中空结构S1。
本实施方式中，在平面部31的每条边上形成的4个立壁部32全部形成有接合部33，但只要在4个立壁部32之中的至少一个形成有接合部33即可。另外，4个立壁部32之中，可以在相邻的两个以上的立壁部32形成有接合部33。另外，在1个立壁部32形成的接合部33的面积优选为1cm2以上。另外，形成加固构件3的构件的厚度，从壳体的轻量化和薄型化的观点出发优选在0.3～1.0mm的范围内。另外，形成加固构件3的构件的弹性模量优选在20～120GPa的范围内。
另外，加固构件3优选由上述的金属材料和纤维增强复合材料之中的任一种形成，可以根据加固构件3的目的选择材料。即，从体现高的加固效果的观点出发，可以使用弹性模量高的金属材料、纤维增强复合材料，从散热性的观点出发，可以使用热传导率高的金属构件，从体现电波透过性(天线特性)的观点出发，可以使用作为非导电性材料的树脂、玻璃纤维增强复合材料，从体现电磁波屏蔽性(电波遮蔽性)的观点出发，可以使用作为导电性材料的金属材料、碳纤维复合材料。
优选加固构件3和与加固构件3接合的顶盖4或底盖2使用不同的材料，通过这样的结构，能够使各构件具备功能，作为壳体结构的设计自由度提高。其中，优选：加固构件3由选自金属、使用玻璃纤维作为增强纤维的纤维增强复合材料、以及使用碳纤维作为增强纤维的纤维增强复合材料之中的至少一种材料制成，与加固构件3接合的底盖2或顶盖4由选自金属、使用玻璃纤维作为增强纤维的纤维增强复合材料、以及使用碳纤维作为增强纤维的纤维增强复合材料之中的、并且与加固构件3不同的至少一种材料制成。
此外，优选：与加固构件3接合的底盖2或顶盖4的至少一部分由体积固有电阻低于1.0×10-2Ω·m的材料构成，加固构件3由体积固有电阻为1.0×10-2Ω·m以上的材料构成，通过这样的结构，能够形成可以截断从电子部件向外部发出的电磁波，且使通信所需的电波透过(接收发送)的壳体。此外，当加固构件3由纤维增强复合材料形成的情况下，优选加固构件3由连续纤维预浸料的层叠体构成。另外，优选加固构件3的线膨胀系数相对于与加固构件3接合的底盖2的线膨胀系数之比在0.1～10的范围内。
另外，加固构件3通过热熔接而与底盖2的平面部21接合。优选23℃时的剥离载荷在60～5000N/cm2的范围内，更优选在100～5000N/cm2的范围内。作为热熔接方法，可例示嵌入射出法、外嵌射出法、振动熔接法、超声波熔接法、激光熔接法、热板熔接法等。另外，该情况下，优选加固构件3和平面部21的接合面在200℃时的剥离载荷低于60N/cm2。更优选200℃时的剥离载荷为30N/cm2以下。
另外，优选该剥离载荷在180℃时低于60N/cm2，能够在更低的温度区域容易剥离，这从解体性接合的观点出发是优选的。但是，如果解体的温度变低，则在作为壳体使用时，由于与电子部件的工作相伴的温度上升、使用环境的温度，可能会使加固构件剥离。因此，优选在使用壳体的温度区域以高的接合强度与加固构件接合，并且在解体的温度区域能够容易地剥离。因此，更优选80℃时的剥离载荷在60～5000N/cm2的范围内。
对于本实施方式，即使利用螺丝等的机械接合和/或粘结剂也能够牢固地接合，但在机械接合的情况下，用户能够容易地解体，能够容易地访问填装在电子设备内部的电子部件，在这方面不优选。另外，在使用粘结剂的情况下，如果一旦接合就难以剥离，因此当需要修理等情况下无法满足用户的需要。
再者，优选200℃时的剥离载荷越低越好，最优选为10N/cm2以下。并且，由于200℃时的剥离载荷越低越好，因此对于下限不特别限定，优选为0N/cm2以上，但如果过低则有时处理性差，因此更优选为1N/cm2以上。通过这样的结构，能够体现可以容易拆卸加固构件3的解体接合性，使电子设备的修理和循环处理变得容易。另外，优选加固构件3和与加固构件3接合的底盖2由纤维增强复合材料形成，在加固构件3和底盖2中的至少一者的接合部分设置有热塑性树脂，加固构件3和底盖2经由热塑性树脂接合。
作为在接合部分设置热塑性树脂的方法，可列举使用将热塑性树脂用作基质树脂的纤维增强片(预浸料片)，将加固构件3和与加固构件3接合的底盖2或顶盖4成型而得到的方法。如果是采用该方法得到的成型体，则在表面以高比例存在热塑性树脂，因此接合时能够具有大的接合面积，接合处的选择自由度变高，因此优选。从各构件的力学特性的观点出发，优选为将热固性树脂用作基质树脂的纤维增强复合材料，作为对这样的构件设置热塑性树脂的方法，可举出将加热热塑性树脂使其熔融的熔融物、或使热塑性树脂在溶剂中溶解得到的溶液进行涂布，从而对纤维增强复合材料设置热塑性树脂的方法。另外，在将使用热固性树脂作为基质树脂的纤维增强片(预浸料片)成型、固化时，可例示对于在纤维增强片(预浸料片)的最外层将由热塑性树脂构成的膜、无纺布层叠到其表面而得到的层叠体，进行加热、加压成型的方法。
另外，优选加固构件3与底盖2或顶盖4直接接合。通过使用在加固构件3和/或与加固构件3接合的底盖2或顶盖4的接合部具有热塑性树脂的纤维增强复合材料，不再需要使用各构件以外的粘结剂，能够将各构件直接接合，因此能够抑制壳体1的重量增加。用于将加固构件3与底盖2或顶盖4直接接合的优选方法有，在使用热固性树脂作为基质树脂的纤维增强片(预浸料片)的最外层将由热塑性树脂构成的膜、无纺布层叠到其表面而得到层叠体，并使用该层叠体的方法，作为在此使用的热塑性树脂，也可以从作为所述基质树脂例示的热塑性树脂中选择。
优选基质树脂选择熔点比将由热固性树脂构成的纤维增强片(预浸料片)成型、固化的成型温度低的热塑性树脂。对于热塑性树脂的熔点的下限不特别限定，从体现将本发明的壳体应用于电子设备时的耐热性的观点出发，优选为80℃以上，更优选为100℃以上。另外，对于热塑性树脂的形态不特别限定，可以例示膜、连续纤维、织物、粒子、无纺布等形态，从成型作业时的处理性的观点出发，优选为膜、无纺布的形态。通过选择这样的树脂，在成型时热塑性树脂熔融，在成型体表面，热塑性树脂以膜的形式扩展形成，在接合时接合面积变大，浸渗于纤维增强片的增强纤维中形成牢固的热塑性树脂层，能够体现高的剥离强度。可以在采用这些方法得到的加固构件3和与加固构件3接合的底盖2或顶盖4中的至少一者设置热塑性树脂，但优选在接合的构件中两方的接合构件都设置热塑性树脂。另外，优选所设置的热塑性树脂选择彼此实质相同的热塑性树脂。
在本说明书中，“解体性接合”不仅包括能够将加固构件3容易地卸下，也包括能够再接合，再接合时，为了体现接合性，可以赋予热塑性树脂，但优选能够不增加热塑性树脂等的重量进行再接合。另外，进行了再接合时的剥离载荷优选为原来的剥离载荷的50％以上，更优选为70％以上。本发明的解体性接合，是通过将作为热塑性树脂的特性的利用加热使树脂熔融而使力学特性下降这一点，以及在冷却或常温下固化而体现出树脂本来的高力学特性这一点应用于接合技术而实现的。
另外，可以在本发明的抗扭刚性不大幅下降的范围内，在加固构件3的平面部31和立壁部32形成孔部。通过这样的结构，能够配置配线缆线，用于将内置于中空结构S1中的电子部件、与配置于由底盖2和顶盖4划分出的空间中除了中空结构S1以外的空间的电子部件和/或顶盖4所对应的显示器、键盘等连接。该孔部从散热性的观点出发，优选以用于使空气流动良好的配置方式，例如在相对的立壁部32形成。这些孔部相对于加固构件3的表面积优选为30％以下，从抗扭刚性的观点出发更优选为15％以下。
顶盖4与底盖2的立壁部22的周缘部接合。在图1中，顶盖4为平滑的板状形状，但也可以是具有曲面、凹凸的板状形状。另外，顶盖4可以与底盖2的材料、形状相同，加固构件3可以在由底盖2和顶盖4划分的空间内配置多个并接合，通过这样的结构，能够得到无论对于哪个面都具有高的刚性的壳体1。另外，顶盖4可以是液晶显示器、键盘等电子设备部件，通过这样的结构，能够应用于翻盖型电脑和平板型电脑。
由以上的说明可知，本发明一实施方式涉及的壳体1，具备顶盖4、底盖2、以及配置于由顶盖4和底盖2划分出的中空结构S1内的具有开口部的加固构件3，底盖2具有朝向顶盖4立起设置、且其周缘部与顶盖4接合的立壁部22，加固构件3与底盖2接合，所述壳体的特征在于，加固构件3：(1)以23℃时的剥离载荷为60～5000N/cm2的范围内、且200℃时的剥离载荷为低于60N/cm2的范围内的方式，与底盖2或顶盖4接合；并且/或者(2)通过热熔接与顶盖4或底盖2接合。由此，用户难以访问电子部件，当需要修理和分类等情况下能够容易解体，并且能够在实现薄型化和轻量化的同时提高抗扭刚性和生产率。
再者，可以由具有开口部的构件构成加固构件3，并使加固构件3与底盖2或顶盖4接合，由此形成中空结构S1。该情况下，加固构件3向所接合的底盖2或顶盖4的方向的投影面积，优选被调整为所接合的底盖2或顶盖4的投影面积的60％～95％的范围内。再者，对于加固构件3的配置位置不特别限定，优选位于与底盖2或顶盖4的中心位置距离均等的位置，通过这样的配置，能够使向x方向或y方向的抗扭刚性各向同性。另外，从有效利用由底盖2和顶盖4划分出的空间之中除了中空结构S1以外的空间的观点出发，可以使加固构件3偏向底盖2或顶盖4中的某一方。
详细而言，当加固构件3的投影面积低于与加固构件3接合的底盖2或顶盖4的面积的60％的情况下，作为体现本发明的抗扭刚性的原因之一的立壁部会形成在接近底盖2或顶盖4的中心位置的位置，产生无法体现本来的抗扭刚性这样的问题。另一方面，当加固构件3的投影面积S大于与加固构件3接合的底盖2或顶盖4的面积的95％的情况下，虽然能够体现高的抗扭刚性，但中空结构S1以外的空间变小，因此难以配置用于构成电子设备的电子部件和配线等，产生难以作为壳体应用这样的问题。因此，向所接合的底盖2或顶盖4的方向的投影面积优选为所接合的底盖2或顶盖4的面积的60％～95％的范围内。
此时，对于加固构件3的投影面的形状、即平面部31的形状不特别限定，除了矩形形状以外，也可以是圆形形状或多边形形状，从体现高的抗弯刚性的观点出发，优选为与底盖2和/或顶盖4的形状相适应的形状。具体而言，加固构件3的投影面的形状优选为矩形形状。另外，从有效利用中空结构S1和中空结构S1以外的空间的观点出发，加固构件3的投影面的形状优选为与填装的电子部件的形状相适应的形状。另外，从对于任何载荷都能体现出各向同性的刚性的观点出发，加固构件3的投影面的形状优选为沿x方向和/或y方向的轴对称的形状。
另外，在由具有开口部的构件构成加固构件3，并通过加固构件3与底盖2或顶盖4接合来形成中空结构S1的情况下，优选底盖2的由加固构件3形成的中空结构S1的体积在由底盖2和顶盖4划分出的空间的体积的55％～95％的范围内。详细而言，在中空结构S1的体积低于由底盖2和顶盖4划分出的空间的体积的55％的情况下，作为体现本发明的抗扭刚性的原因之一的立壁部的高度低和/或加固构件3的投影面积小，会发生无法体现本来的抗扭刚性这样的问题。另一方面，在中空结构S1的体积大于由底盖2和顶盖4划分出的空间的体积的95％的情况下，虽然能够体现高的抗扭刚性，但中空结构S1以外的空间变小，难以配置用于构成电子设备的电子部件和配线等，会发生难以作为壳体应用这样的问题。因此，优选中空结构S1的体积设为由底盖2和顶盖4划分出的空间的体积的55％～95％的范围内。
再者，本实施方式中，加固构件3由1个部件构成，但也可以由多个部件构成加固构件3。同样地，底盖2和顶盖4由1个部件构成，但也可以由多个部件构成底盖2和/或顶盖4。关于由多个部件构成的加固构件、由多个部件构成的底盖、由多个部件构成的顶盖，作为用于形成加固构件3、底盖2和顶盖4的多个部件的接合方法不特别限定。作为多个部件的接合方法，例如可举出在部件上形成孔，利用螺丝、铆钉等进行紧固连结的方法，使用以能够彼此嵌合的方式成型的部件进行嵌合接合的方法等。另外，作为多个部件的其他接合方法，可列举涂布粘结剂将各部件接合的方法、经由热塑性树脂进行热熔接而将各部件接合的方法。并且作为热熔接方法，可以例示嵌入射出法、外嵌射出法、振动熔接法、超声波熔接法、激光熔接法和热板熔接法等。
以上，对于应用了由本发明人完成的发明的实施方式进行了说明，但本实施方式中作为本发明的公开的一部分的记载和附图并不限定本发明。即，本领域技术人员等基于本实施方式得到的其他实施方式、实施例和应用技术等全部包含在本发明的范围中。
实施例
以下，使用实施例对本发明进行具体说明。但本发明不限定于以下的实施例。
<评价·测定方法>
(1)抗扭刚性试验
如图8(a)所示，将壳体1的一边用U型固定夹具100固定，将与固定了的一边相对的另一边用支持夹具101保持，在该形态下固定于试验机后，如图8(b)所示，测定将角度θ的变化速度设为1°/min并赋予50N的载荷时的壳体1的位移量，将测定值设为壳体的抗扭刚性值。
(2)抗弯刚性试验
如图9所示，以能够从与加固构件接合的底盖2或顶盖4侧赋予拉伸载荷F的方式将壳体1设置于试验机。作为试验机使用“Instron”(注册商标)万能试验机4201型(英斯特朗公司制)。使用直径为20mm的压头102以1.0mm/min的十字头速度按压壳体1的中心位置，测定赋予100N的载荷时的底盖2或顶盖4的弯曲量，将测定值作为抗弯刚性值。
(3)弯曲弹性模量的评价
依据ASTM D-790的标准，评价加固构件3、底盖2和顶盖4所使用的材料的弯曲弹性模量。在将任意方向设为0°方向的情况下，对0°、+45°、-45°、90°方向这四个方向，从由实施例或比较例得到的各构件分别以宽度为25±0.2mm、厚度D与间距L的关系为L/D＝16的方式切取长度为间距L+20±1mm的弯曲试验片，从而制作试验片。对于各个方向的测定次数n为5次，将全部测定值(n＝20)的平均值作为弯曲弹性模量。作为试验机使用“Instron”(注册商标)万能试验机4201型(英斯特朗公司制)，使用3点弯曲试验夹具(压头直径10mm、支点直径10mm)将支持间距设定为试验片厚度的16倍，测定弯曲弹性模量。在试验片的水分率0.1质量％以下、气氛温度23℃和湿度50质量％的条件下进行试验。
(4)加固构件的剥离载荷试验(23℃和200℃)
基于JIS K6849(1994)规定的“粘结剂的拉伸粘结强度试验方法”评价加固构件的剥离载荷。本试验中的试验片使用实施例或比较例中得到的壳体。此时，为了测定加固构件的剥离强度，以不存在没有与加固构件接合的顶盖或底盖的状态(接合之前)进行评价。具体而言，如图10所示，将壳体1的底盖2或顶盖4用固定夹具103固定，将加固构件3用拉伸夹具104固定。然后，在保持将各构件固定的状态下赋予拉伸载荷F，直到加固构件3剥离或者拉伸夹具104从加固构件3脱落为止，进行评价。此时的接合面积，通过测定接合前的加固构件3的接合面的宽度、长度而算出。在部分接合的情况下，测定它们的面积并合计作为接合面积。由得到的拉伸载荷值和接合面积算出加固构件3的剥离载荷。另外，关于200℃时的加固构件3的剥离载荷，连同固定壳体1的夹具一起设置在恒温槽内，将恒温槽内的气氛温度升温到200℃。升温后，保持该状态10分钟后，与加固构件3的剥离载荷试验同样地赋予拉伸载荷，进行评价。
(5)体积固有电阻的测定
从各构件切取试验片，进行干燥成为绝对干燥状态(水分率0.1％以下)之后，使用卡尺或千分尺测定宽度、长度和厚度。测定后，在试验片的两端的截面上涂布导电性糊(藤仓化成(株)制DOTITE)，使导电性糊充分干燥后，将其两端压附在电极上，通过数字万用表(FLUKE公司制)测定电极间的电阻值。将测定出的电阻值减去测定设备、夹具等的接触电阻值而得到的值，乘以导电性糊涂布面的面积，并将所得到的值除以试验片长度，将最终得到的值作为体积固有电阻值(单位：Ω·m)。
<使用的材料>
将用于评价的材料示于以下。
[材料1]
准备东丽(株)制“torayca”预浸料P3252S-12作为材料1。材料1的特性示于以下的表1。
[材料2]
准备超级树脂工业(株)制SCF183EP-BL3作为材料2。材料2的特性示于以下的表1。
[材料3]
准备铝合金A5052作为材料3。材料3的特性示于以下的表1。
[材料4]
准备镁合金AZ31作为材料4。材料4的特性示于以下的表1。
[材料5]
准备钛合金Ti-6Al-4V作为材料5。材料5的特性示于以下的表1。
[材料6]
使用由90质量％的聚酰胺6树脂(东丽(株)制“AMILAN”(注册商标)CM1021T)、和10质量％的包含聚酰胺6/66/610的三元共聚聚酰胺树脂(东丽(株)制“AMILAN”(注册商标)CM4000)构成的母料，制作每单位面积重量为124g/m2的热塑性树脂薄膜，作为材料6。材料6的特性示于以下的表1。
(实施例1)
实施例1-(1)：底盖的制作
从材料1切取7枚具有预定尺寸的片。其中4枚以预浸料的纤维方向与纵向(图1中的x方向)平行的方式切割，其余3枚设为纤维方向与横向(图1中的y方向)平行的方式。在本实施例中，将横向(y方向)设为0°，如图11所示，以纤维方向为90°的预浸料片105a和纤维方向为0°的预浸料片105b对称层叠的方式，得到由7枚预浸料片构成的层叠体。
在此，使用压制成型装置和如图12(a)所示的一对模具106，在一对模具106内配置所得到的层叠体107。此时，压制成型装置的热盘温度设定为150℃，如图12(b)所示，使模具106移动，在保持1.0MPa的成型压力的状态下加压。30分钟后打开模具106，将成型品从模具106取出。进行修整以使所得到的成型品的立壁成为期望的高度，得到底盖。
实施例1-(2)：顶盖的制作
使用使所得到的成型品的形状变得平滑的模具，除此以外与实施例1-(1)同样地得到成型品。进行修整以使所得到的成型品的尺寸成为期望的大小，得到顶盖。
实施例1-(3)：加固构件的制作
使用如图13所示的模具106，除此以外与实施例1-(1)同样地得到成型品。进行修整以使得到的成型品的接合面成为期望的宽度，得到加固构件。
实施例1-(4)：壳体的制作
在实施例1-(1)～(3)中得到的各构件的接合部分，涂布140℃的通过热熔涂膜器熔融的热熔树脂(CEMEDINE(株)制HM712)，将加固构件重叠并从上方放置重物，保持3分钟的状态下进行接合。实施例1中的成型条件和评价结果示于以下的表2。
(实施例2)
实施例2-(1)～(3)：底盖和顶盖、加固构件的制作
在与各构件接合的一侧的面层叠由聚合聚酰胺树脂(东丽(株)制“AMILAN(注册商标)”CM8000)构成的厚度50μm的膜，得到层叠体。除了使用所得到的层叠体以外，与实施例1-(1)～(3)同样地得到各构件。
实施例2-(4)：壳体的制作
将实施例2-(1)中得到的底盖和实施例2-(3)中得到的加固构件重叠为接合形态，使用如图14所示的接合用夹具109，在以接合用夹具109的表面温度成为180℃的方式设定的压制成型装置中配置并进行加热、加压。1分钟后，将底盖2、加固构件3和接合用夹具109从压制成型装置取出冷却。5分钟后，卸下接合用夹具109，得到底盖2和加固构件3的一体化产品。同样地，将实施例2-(2)中得到的顶盖与底盖热熔接从而接合。实施例2中的成型条件和评价结果示于以下的表2。
(实施例3)
作为另一加固构件，以0°的预浸料片和90°的预浸料片交替地对称层叠的方式层叠25枚，使得材料1的厚度成为3mm。与实施例1-(1)同样地利用压制成型装置进行加热、加压，得到成型品。进行加工以使所得到的成型品的宽度成为7.2mm，得到表2所记载的尺寸的另一加固构件。将得到的另一加固构件如图7所示进行配置，利用粘结剂进行接合，除此以外与实施例2-(1)～(4)同样地得到壳体。实施例3中的成型条件和评价结果示于以下的表2。
(实施例4)
将表2所记载的尺寸的加固构件成型并进行使用，除此以外与实施例2-(1)～(4)同样地得到壳体。实施例4中的成型条件和评价结果示于以下的表2。
(实施例5)
作为底盖，使用表3所记载的材料，将热盘温度设为220℃，将成型压力设为10MPa，除此以外与实施例2同样地得到壳体。实施例5中的成型条件和评价结果示于以下的表3。
(实施例6)
作为底盖，使用表3所记载的材料，将热盘温度设为200℃，将成型压力设为10MPa，除此以外与实施例2同样地得到壳体。实施例6中的成型条件和评价结果示于以下的表3。
(实施例7)
作为底盖，使用表3所记载的材料，将热盘温度设为240℃，将成型压力设为10MPa，除此以外与实施例2同样地得到壳体。实施例7中的成型条件和评价结果示于以下的表3。
(实施例8)
将表3所记载的尺寸和材料的底盖成型并进行使用，除此以外与实施例2同样地得到壳体。实施例8中的成型条件和评价结果示于以下的表3。
(实施例9)
将表4所记载的材料的加固构件成型并进行使用，除此以外与实施例2-(1)～(4)同样地得到壳体。实施例9中的成型条件和评价结果示于以下的表4。
(实施例10)
将表4所记载的尺寸的底盖和顶盖成型并进行使用，除此以外与实施例2-(1)～(4)同样地得到壳体。实施例10中的成型条件和评价结果示于以下的表4。
(实施例11、12)
将表4所记载的尺寸的加固构件成型并进行使用，除此以外与实施例2-(1)～(4)同样地得到壳体。实施例11、12中的成型条件和评价结果示于以下的表4。
(实施例13)
实施例13-(1)：底盖的制作
使用将10枚表5记载的材料层叠成的层叠体、压制成型装置、以及图12(a)所示的一对模具106，将层叠体配置在一对模具106内。此时，压制成型装置的热盘温度设定为260℃，在保持成型压力为1.0MPa的状态下进行加压。10分钟后，向压制成型装置的热盘流动冷却水，开始冷却。模具温度达到100℃以下之后，打开模具106，将成型品从模具106取出。进行修整以使所得到的成型品的立壁成为期望的高度，得到底盖。
实施例13-(2)：加固构件和顶盖的制作
变更所使用的模具以得到表5记载的尺寸，除此以外与实施例13-(1)同样地得到加固构件和顶盖。
实施例13-(3)：壳体的制作
使用所得到的底盖和加固构件，除此以外与实施例1-(4)同样地使用粘结剂将顶盖接合。实施例13中的成型条件和评价结果示于以下的表5。
(实施例14)
实施例14-(1)、(2)：底盖和顶盖的制作
与实施例2-(1)、(2)同样地得到各构件。
实施例14-(3)：加固构件的制作
使用仅形成图2所示的加固构件的平面部31的模具，除此以外与实施例2-(3)同样地得到加固构件的平面部。接着，将所得到的加固构件的平面部嵌入射出成型模具，将玻璃纤维增强树脂(东丽(株)制CM1011G-30)，使用汽缸温度为260℃、模具温度为80℃的射出成型机，通过嵌入射出成型来形成图2所示的加固构件的立壁部32和接合部33，得到加固构件。
实施例14-(4)：壳体的制作
使用实施例14-(1)、(3)中得到的各构件，除此以外与实施例2-(4)同样地得到底盖2与加固构件3的一体化产品。同样地，将实施例14-(2)中得到的顶盖与底盖通过热熔接而接合。实施例14中的成型条件和评价结果示于以下的表5。
(实施例15)
实施例15-(1)：底盖的制作
使用仅形成图2所示的底盖的平面部21的模具，除此以外与实施例2-(1)同样地得到底盖的平面部。接着，将所得到的底盖的平面部嵌入射出成型模具，将碳纤维增强树脂(东丽(株)制TLP1060)，使用汽缸温度为260℃、模具温度为80℃的射出成型机，通过嵌入射出成型来形成图2所示的底盖的立壁部22，得到底盖。
实施例15-(2)、(3)：顶盖和加固构件的制作
与实施例2-(2)、(3)同样地得到顶盖和加固构件。
实施例15-(4)：壳体的制作
使用实施例15-(1)、(3)中得到的各构件，除此以外与实施例2-(4)同样地得到底盖2与加固构件3的一体化产品。同样地，将实施例15-(2)中得到的顶盖与底盖通过热熔接而接合。实施例15中的成型条件和评价结果示于以下的表5。
(参考例1)
设为表5所记载的尺寸，除此以外与实施例2同样地得到底盖和加固构件。在由底盖和加固构件形成的中空结构以及由底盖和顶盖形成的空间内配置电子部件，用超声波熔接机将接合处接合。另外，作为顶盖，准备液晶显示器，用双面胶带与底面构件接合。参考例1中得到的电子设备中的成型条件和评价结果示于以下的表5。
(比较例1)
使用双面胶带将构件接合，除此以外与实施例1-(1)～(4)同样地得到壳体。比较例1中的成型条件和评价结果示于以下的表6。
(比较例2)
使用螺丝将构件机械接合，除此以外与实施例1-(1)～(4)同样地得到壳体。比较例2中的成型条件和评价结果示于以下的表6。
(比较例3)
如图15所示，使用粘结剂108将构件接合，除此以外与实施例1-(1)～(4)同样地得到壳体。比较例3中的成型条件和评价结果示于以下的表6。
〔评价〕
确认实施例中得到的壳体的抗扭刚性高且能够容易解体。因此，体现出作为壳体的高的特性，并且在修理和循环处理的观点上优选。实施例2～13中，加固构件与底盖直接接合，因此与使用粘结剂、热熔树脂等的情况相比重量的增加少，从轻量化的观点出发优选。实施例3中，确认也有另一加固构件的效果，不仅是抗扭刚性，还体现出抗弯刚性。实施例4～13中，使用如图3(c)所示的具有接合部的加固构件，因此体现出更高的抗扭刚性。
实施例5～7中，通过使用底盖的力学特性高的金属材料，不仅是高的抗扭刚性，还体现出抗弯刚性。另外，由于也是热传导率高的材料，因此从热特性的观点出发也优选。实施例8中，底盖使用具有电磁波透过性的非导电材料，因此不仅具有高的抗扭刚性，从能够进行电波通信的观点出发也优选。实施例9中加固构件使用将力学特性高的碳纤维用作增强纤维的纤维增强复合材料，因此体现出更高的抗扭刚性。另外，与使用将玻璃纤维用作增强纤维的纤维增强复合材料作为加固材料的情况相比，在轻量化方面优异。实施例10、11谋求各构件的薄壁化，在维持抗扭刚性的同时，对轻量化和壳体的薄壁化也有贡献。实施例13中各构件使用树脂材料，确认虽然抗弯刚性差，但体现出抗扭刚性。实施例14、15通过利用成型性优异的纤维增强树脂形成形状复杂的立壁部、接合部，在体现抗扭刚性的同时，生产率也优异。另外，参考例1中作为壳体的利用方法，在中空结构内配置电子部件，作为顶盖使用液晶显示器，由此制作电子设备。确认通过满足本发明的条件，能够提供体现高抗扭刚性、抗弯刚性和解体性的电子设备。
另一方面，比较例1在抗扭刚性评价中，加固构件从底盖剥落，作为壳体不令人满意。比较例2、3中虽然抗扭刚性等与本发明相比并不逊色，但比较例2是用户能够容易分解的结构，比较例3虽然不能分解，但无法容易地分解而进行修理和分类，因此不满足市场所需的要求。
表2
表3
表4
表5
表6
产业上的可利用性
根据本发明，提供一种用户难以访问电子部件，并且在需要修理和分类等情况下能够容易解体，能够在实现薄型化和轻量化的同时提高抗扭刚性和生产率的壳体。
附图标记说明
1壳体
2底盖
3加固构件
4顶盖
5另一加固构件
21平面部
22立壁部
31平面部
32立壁部
33接合部

Claims (9)

1.一种壳体，具备顶盖、底盖和具有开口部的加固构件，所述加固构件配置在由所述顶盖和所述底盖划分出的空间内，所述加固构件与所述顶盖或所述底盖接合，
所述壳体的特征在于，
所述加固构件，(1)以23℃时的剥离载荷为60～5000N/cm2的范围内、且200℃时的剥离载荷为低于60N/cm2的范围内的方式，与所述底盖或所述顶盖接合，并且/或者(2)通过热熔接与所述顶盖或所述底盖接合。
2.根据权利要求1所述的壳体，其特征在于，
在所述加固构件和与该加固构件接合的所述顶盖或所述底盖中的至少一者的接合部分设置有热塑性树脂，所述加固构件与顶盖或底盖经由所述热塑性树脂接合。
3.根据权利要求1或2所述的壳体，其特征在于，
所述加固构件和与该加固构件接合的所述顶盖或所述底盖由纤维增强复合材料形成，所述纤维增强复合材料是将包含增强纤维和基质树脂的预浸料的层叠体固化得到的。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的壳体，其特征在于，
所述加固构件与所述顶盖或底盖直接接合。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的壳体，其特征在于，
所述基质树脂由热固性树脂构成。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的壳体，其特征在于，
所述加固构件由选自金属、使用玻璃纤维作为增强纤维的纤维增强复合材料、以及使用碳纤维作为增强纤维的纤维增强复合材料之中的至少一种材料制成，
与所述加固构件接合的所述顶盖或底盖由选自金属、使用玻璃纤维作为增强纤维的纤维增强复合材料、以及使用碳纤维作为增强纤维的纤维增强复合材料之中的、并且与所述加固构件不同的至少一种材料制成。
7.根据权利要求1～6中的任一项所述的壳体，其特征在于，
与所述加固构件接合的所述底盖或所述顶盖的至少一部分由体积固有电阻低于1.0×10-2Ω·m的材料构成，所述加固构件由体积固有电阻为1.0×10-2Ω·m以上的材料构成。
8.根据权利要求1～7中的任一项所述的壳体，其特征在于，
所述加固构件由多个部件构成。
9.根据权利要求1～8中的任一项所述的壳体，其特征在于，
所述顶盖和/或底盖由多个部件构成。
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