CN108029222B - 电子设备壳体 - Google Patents

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Abstract

本发明的一实施方式涉及的电子设备壳体(1),具备顶盖(4)、底盖(2)、分隔构件(3)和发热构件,底盖(2)具有面向顶盖(4)立起设置、且周缘部与顶盖(4)接合的立壁部(21),分隔构件(3)配置于由顶盖(4)和底盖(2)划分出的空间内,并具有开口部,电子设备壳体(1)的特征在于,分隔构件(3)通过与底盖(2)或顶盖(4)接合而形成中空结构(S1),发热构件配设于分隔构件(3)的中空结构(S1)侧表面。

Description

电子设备壳体
技术领域
本发明涉及内置电子设备部件的电子设备壳体。
背景技术
对于近年来电子设备快速的高性能化和小型化,中央运算处理装置的高性能化的贡献很大。但是,组装有该中央运算处理装置的所谓的主机板整体的发热量,会对电子设备的性能带来很大影响,因此多次尝试通过冷却风扇或散热器等散热部件的高性能化、将具有高热传导率的材料用于收纳主机板的壳体等对策,使电子设备的散热特性提高。另外,随着以智能手机、平板电脑为代表的可随身携带的电子设备的普及,电子设备的发热对人体产生低温灼伤的风险逐渐提高。并且,随着笔记本电脑、智能手机、平板电脑的薄型化,为了防止电子设备内部的部件破损,对电子设备壳体也需求高刚性化。详细而言,在电子设备的操作时(在电子设备的厚度方向上赋予载荷时)、落下时,扭转方向的力会作用于电子设备壳体,因此需求电子设备壳体具有高的抗扭刚性(torsional rigidity)。从这样的背景出发,一直以来提出许多提高电子设备壳体的热特性(例如散热性)、刚性的技术。
具体而言,作为提高散热性的技术,专利文献1记载了一种使用将100W/m·K以上的热传导性材料与聚苯硫醚树脂混合而成的材料制作散热特性高的树脂制壳体的发明。专利文献2记载了一种通过铝制的后机壳和碳纤维增强复合材料的加固片来确保刚性,并且有效利用铝的热传导性来提高散热性的发明。同样,专利文献3记载了一种在电子设备中靠近热源元件的部分的壳体表面设置热管而赋予散热特性,并且将热管本身设为刚体,由此提高刚性的发明。另外,作为提高刚性的技术,专利文献4记载了一种通过使设置于第1壳体的爪部与设置于第2壳体的被卡合部卡合,从而将第1壳体与第2壳体在侧面卡合的发明。专利文献5记载了一种提高电气设备的外壳结构刚性的发明,包含具有上下段的电气设备安装面的树脂制下部盒、和具有与上段的电气设备安装面重叠的正面壁的上部盒。
另外,近年来,为了电子设备的薄型化和轻量化、便携性的提高、防止电子设备内部的部件破损,对于电子设备壳体需求高刚性化。详细而言,在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、监视器等的开闭时,会受到不平衡的载荷,因此扭转方向的力会作用于壳体。另外,在搬运时不慎摔落电子设备的情况下,同样扭转方向的力会作用于壳体。因此,需求电子设备壳体具有高的抗扭刚性(torsional rigidity)。另外,在对电子设备壳体的厚度方向赋予载荷的情况下,内部的电子部件、显示器等液晶部件、特别是玻璃部件有可能破损,因此需求电子设备壳体具有高的抗弯刚性(flexural rigidity)。另一方面,在由导电性高的材料形成电子设备壳体的情况下,内置于电子设备壳体的天线的性能有时会降低。从这样的背景出发,一直以来提出许多能够确保天线性能并且提高刚性的电子设备壳体。
具体而言,专利文献6记载了一种关于内置天线和屏蔽构件的电子设备的发明。专利文献7记载了一种关于通过将金属制的加固板与树脂制的壳体接合来提高刚性的便携终端的发明。专利文献8记载了一种关于在树脂制的壳体内以不与天线重叠的方式配置有屏蔽构件的电子设备的发明。专利文献9记载了一种关于将在壳体的一部分形成的开口部用导电性低的材料覆盖,并在开口部的位置配置有天线的电子设备的发明。
并且,在电子设备中内置有电池的情况下,扭转方向的力会作用于电池,由此有可能引起电池的故障、起火。另外,能够容易访问电池的设备,在设备落下而盖摔落时电池会露出,其它部件与电池接触的可能性高,危险性进一步增加。因此,需求电子设备壳体具有高的抗扭刚性(torsionalrigidity)。从这样的背景出发,一直以来提出许多提高电子设备壳体的刚性的技术。
具体而言,专利文献5记载了一种提高电气设备的外壳结构刚性的发明,包含具有上下段的电气设备安装面的树脂制下部盒、和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3记载了一种通过将电子设备的壳体设为两枚板的表面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4记载了一种通过使形成于第1壳体内表面的肋拱的顶端与第2壳体的内表面抵接,来提高电子设备的壳体刚性的发明。专利文献10记载了一种关于通过背面侧壁的开闭能够访问电池的电子设备用壳体的发明。专利文献11记载了一种关于具备密闭空间的框体的发明,所述密闭空间是通过将两个框体构件用光敏型粘结剂密封而形成的。
在先技术文献
专利文献1:日本特许第5418102号公报
专利文献2:日本特开2012-124267号公报
专利文献3:日本特开平8-288681号公报
专利文献4:日本特开2011-22848号公报
专利文献5:日本特开平10-150280号公报
专利文献6:日本特开2015-70307号公报
专利文献7:日本特开2000-151132号公报
专利文献8:日本特开2006-293926号公报
专利文献9:日本特开2013-81000号公报
专利文献10:日本特开平10-117071号公报
专利文献11:日本特表2008-527686号公报
发明内容
但是,专利文献1记载的发明中,虽然与没有使用热传导性材料的树脂材料相比,通过使用具有高的热传导性的材料,利用来自于材料的热传导性使热特性提高,但是并没有提到用于确保刚性的壳体的结构,在电子设备受到大的载荷的情况下,无法保持形状。
另外,专利文献2记载的发明中,虽然通过铝确保热特性,通过碳纤维增强复合材料确保刚性,但铝材料的热特性在厚度方向和平面方向上差异较小,因此在制作将发热构件配置于人体接触的部位附近的电子设备壳体的情况下,人体的接触面会局部成为高温。
另外,专利文献3记载的发明中,虽然在壳体设置热管从而改善了热特性,但在电子设备壳体的结构方面,由于仅在底面具备刚性,因此无法期待有效利用壳体整个表面来提高刚性,结果抗扭刚性不足。
另外,专利文献4记载的发明中,由于爪部与被卡合部只是接触,并没有一体化,因此在受到大的载荷而发生扭转的情况下,爪部或被卡合部会破损,或者电气设备壳体分割成第1壳体和第2壳体。其结果,专利文献4记载的发明只能抑制一定程度大小的扭转变形。
另外,专利文献5记载的发明中,树脂制下部盒的上段的电气设备安装面与上部盒的正面壁通过压接而接合。因此,根据专利文献5记载的发明,无法提供具有市场所需大小的抗扭刚性的电子设备壳体。
如上所述,根据使电子设备壳体得到良好的热特性、并且提高刚性的以往技术,无法在实现薄型化和轻量化的同时赋予电子设备壳体良好的热特性和高的抗扭刚性。因此,期待提供一种能够在实现薄型化和轻量化的同时赋予电子设备壳体良好的热特性和高的抗扭刚性的技术。
另外,专利文献6记载的发明,通过插入垫片来确保天线与屏蔽构件之间的距离,但并没有关于天线与屏蔽构件之间的距离的规定,很难称得上是能够充分提高天线性能的距离。另外,在能够充分确保天线与屏蔽构件之间的距离时,是使用厚度较厚的垫片的情况,从重量增加、有效利用垫片的观点出发,没有满足市场所需的性能。并且,屏蔽构件仅局部配置,因此并没有满足电子设备壳体的抗扭刚性、抗弯刚性。
另一方面,专利文献7中对于天线没有记载,在将天线配置于印刷电路板的情况下,难以确保为得到充分的天线性能所需的天线与加固板之间的距离。另外,加固板的平面部与壳体接合,因此壳体的加固效果小,并没有满足壳体的抗扭刚性、抗弯刚性。
另外,专利文献8记载的发明中,没有考虑天线与屏蔽构件之间的面内方向的距离,因此无法得到充分的天线性能。另外,考虑到屏蔽构件是板状的构件,因此作为壳体无法满足抗扭刚性、抗弯刚性。
另外,专利文献9记载的发明中,需要在壳体形成开口部,并且在开口部安装由导电性材料形成的部件,因此生产率降低。并且,仅有壳体体现出刚性,因此无法体现出满足市场需求的抗扭刚性。
如上所述,根据以往技术,无法在确保天线性能的同时使抗扭刚性和抗弯刚性提高。因此,期待提供一种能够在确保天线性能的同时提高抗扭刚性和抗弯刚性的技术。
另外,专利文献5记载的发明中,树脂制下部盒的上段的电气设备安装面与上部盒的正面壁通过压接而接合。因此,根据专利文献5记载的发明,无法提供具有市场所需大小的抗扭刚性且便携性优异的电子设备壳体。
另外,专利文献3记载的发明中,将内板与外板的整个面接合,进行拉伸成型,由此形成热管流路,使冷却能力提高。但是,在通过拉伸成型而形成的热管流路中,板的厚度变薄,因此无法满足电子设备壳体所需的抗扭刚性。另外,在外板的整个面形成有内板,从轻量化的观点出发很难称得上是有效的刚性提高方法。
另外,专利文献4记载的发明中,肋拱的顶端仅与壳体的内表面接触。因此,根据专利文献4记载的发明,在壳体由于受到大的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,因此只能抑制一定程度大小的扭转变形。
另外,专利文献10记载的发明中,如果缺少知识或权限的人胡乱访问电池,有可能引起电池的故障或起火。另外,摔落电子设备时的撞击有可能使电池破损从而导致起火。并且,专利文献10中虽然记载了通过隔壁支撑外部压力,能够防止对配置在收纳空间中的电子部件组装体带来影响,但这只是局部的加固,无法满足市场需求的抗扭刚性。
另外,根据专利文献11记载的发明,难以无间隙地形成框体构件的接合部、光导部、光敏型粘结剂,因此生产率降低。另外,对于具有密闭空间的框体的力学特性没有任何考虑,因此无法满足市场需求的抗扭刚性,所装填的电池有可能在内部破损。
如上所述,根据以往技术,无法在实现薄型化和轻量化的同时有效抑制收纳于内部的电池破损。因此,期待提供一种能够在实现薄型化和轻量化的同时有效抑制收纳于内部的电池破损的技术。
本发明是鉴于上述课题而完成的,其目的是提供一种能够在实现薄型化和轻量化的同时提高热特性和抗扭刚性的电子设备壳体。
另外,本发明的另一目的是提供一种能够在确保天线性能的同时提高抗扭刚性和抗弯刚性的电子设备壳体。
另外,本发明的另一目的是提供一种能够在实现薄型化和轻量化的同时有效抑制收纳于内部的电池破损的电子设备壳体。
本发明的第1技术方案涉及的电子设备壳体,具备底盖、顶盖、分隔构件和发热构件,所述分隔构件配置于由所述底盖和所述顶盖划分出的空间内,并具有开口部,所述电子设备壳体的特征在于,所述分隔构件通过与所述底盖或所述顶盖接合而形成中空结构,所述发热构件配设于所述分隔构件的所述中空结构侧的表面。
本发明的第1技术方案涉及的电子设备壳体,在上述发明中,其特征在于,形成所述中空结构的所述底盖或所述顶盖具有孔部。
本发明的第1技术方案涉及的电子设备壳体,在上述发明中,其特征在于,所述中空结构的高度在所述空间的高度的50~90%的范围内。
本发明的第1技术方案涉及的电子设备壳体,在上述发明中,其特征在于,在所述中空结构内配设有冷却构件、送风构件和热传导构件之中的至少一种构件。
本发明的第1技术方案涉及的电子设备壳体,在上述发明中,其特征在于,所述分隔构件的面方向的热传导率在0.1~300W/m·K的范围内,并且,厚度方向的热传导率相对于面方向的热传导率之比在1~100的范围内。
本发明的第1技术方案涉及的电子设备壳体,在上述发明中,其特征在于,所述分隔构件和与该分隔构件接合的所述底盖或所述顶盖由纤维增强复合材料形成,在所述分隔构件和底盖中的至少一者的接合部分、或所述分隔构件和顶盖中的至少一者的接合部分设置有热塑性树脂,所述分隔构件与底盖或顶盖经由所述热塑性树脂接合。
本发明的第1技术方案涉及的电子设备壳体,在上述发明中,其特征在于,所述分隔构件与所述底盖或所述顶盖直接接合。
本发明的第2技术方案涉及的电子设备壳体,具备底盖、顶盖、分隔构件和天线,所述分隔构件配置于由所述底盖和所述顶盖划分出的空间内,所述分隔构件与所述底盖或所述顶盖接合,所述电子设备壳体的特征在于,第1材料与所述天线之间的最短距离为3mm以上,并满足以下的条件(A)或条件(B)。条件(A):所述天线配置于分隔构件,并且与所述分隔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小于1.0×10-2Ω·m的第1材料构成,所述分隔构件由体积固有电阻为1.0×10-2Ω·m以上的第2材料构成。条件(B):所述天线配置于与所述分隔构件接合的所述底盖或所述顶盖,并且所述分隔构件的至少一部分由体积固有电阻小于1.0×10-2Ω·m的第1材料构成,与所述分隔构件接合的所述底盖或所述顶盖由体积固有电阻为1.0×10-2Ω·m以上的第2材料构成。
本发明的第2技术方案涉及的电子设备壳体,在上述发明中,其特征在于,以所述底盖的内表面位置为基准位置,所述天线配置于所述空间的高度的50~95%的范围内。
本发明的第2技术方案涉及的电子设备壳体,在上述发明中,其特征在于,没有与所述分隔构件接合的所述顶盖或所述底盖的至少一部分由所述第2材料构成。
本发明的第2技术方案涉及的电子设备壳体,在上述发明中,其特征在于,所述天线与配置于所述分隔构件的除了所述天线以外的其它电子部件之间的最短距离为3mm以上。
本发明的第2技术方案涉及的电子设备壳体,在上述发明中,其特征在于,构成所述天线的至少信号发送部和信号接受部与所述第1材料之间的最短距离为3mm以上。
本发明的第2技术方案涉及的电子设备壳体,在上述发明中,其特征在于,所述分隔构件被接合到与所述分隔构件接合的所述底盖或所述顶盖的由所述第1材料构成的部分。
本发明的第2技术方案涉及的电子设备壳体,在上述发明中,其特征在于,所述分隔构件向与所述分隔构件接合的所述底盖或所述顶盖的方向的投影面积,在与所述分隔构件接合的所述底盖或所述顶盖的面积的60~95%的范围内。
本发明的第1和第2技术方案涉及的电子设备壳体,在上述发明中,其特征在于,所述分隔构件具有孔部。
本发明的第1和第2技术方案涉及的电子设备壳体,在上述发明中,其特征在于,通过与所述分隔构件接合的所述底盖或所述顶盖形成中空结构,所述中空结构的体积在所述空间的体积的55~95%的范围内。
本发明的第3技术方案涉及的电子设备壳体,具备底盖、顶盖和分隔构件,所述分隔构件配置于由所述底盖和所述顶盖划分出的空间内,并具有开口部,所述分隔构件与所述底盖或所述顶盖接合,所述电子设备壳体的特征在于,在通过所述分隔构件与底盖或顶盖接合而形成的中空结构内固定有电池。
本发明的第3技术方案涉及的电子设备壳体,在上述发明中,其特征在于,在所述电池和与所述分隔构件接合的所述底盖或所述顶盖之间具有1mm以上的空隙。
本发明的第3技术方案涉及的电子设备壳体,在上述发明中,其特征在于,在所述空隙中配置有缓冲构件。
本发明的第3技术方案涉及的电子设备壳体,在上述发明中,其特征在于,与所述分隔构件接合的所述底盖或所述顶盖是由同一材料形成的没有接缝的构件。
本发明的第3技术方案涉及的电子设备壳体,在上述发明中,其特征在于,所述电池配置于所述分隔构件的表面。
本发明的第3技术方案涉及的电子设备壳体,在上述发明中,其特征在于,所述分隔构件的弹性模量、和与所述分隔构件接合的所述底盖或所述顶盖的弹性模量,比没有与所述分隔构件接合的所述顶盖或所述底盖的弹性模量大。
本发明的第3技术方案涉及的电子设备壳体,在上述发明中,其特征在于,所述电池是能够进行非接触式充电的电池。
本发明的第3技术方案涉及的电子设备壳体,在上述发明中,其特征在于,所述分隔构件具备开口部,所述开口部的面积为所述分隔构件的表面的面积的30%以下。
本发明的第1、第2和第3技术方案涉及的电子设备壳体,在上述发明中,其特征在于,所述分隔构件通过热熔接与所述底盖或所述顶盖接合,使得所述分隔构件在23℃时的剥离载荷在60~5000N/cm2的范围内,并且200℃时的剥离载荷小于60N/cm2
本发明的第1、第2和第3技术方案涉及的电子设备壳体,在上述发明中,其特征在于,所述分隔构件由多个部件构成。
根据本发明涉及的电子设备壳体,能够在实现薄型化和轻量化的同时提高热特性和抗扭刚性。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式涉及的电子设备壳体结构的立体图。
图2是图1所示的电子设备壳体的分解立体图。
图3是表示分隔构件结构的一例的剖视图。
图4是表示图2所示的分隔构件结构的一例的剖视图。
图5是表示图2所示的分隔构件结构的一例的剖视图。
图6是表示另一分隔构件结构的平面图和剖视图。
图7是用于说明抗扭刚性试验的方法的立体图。
图8是用于说明抗弯刚性试验的方法的立体图。
图9是用于说明剥离载荷试验的方法的剖视图。
图10是用于说明压制成型方法的剖视图。
图11是用于说明使用接合用夹具将分隔构件与实施例5的底盖热熔接的剖视图。
图12是表示本发明的第2实施方式涉及的电子设备壳体的结构的立体图。
图13是图12所示的电子设备壳体的分解立体图。
图14是表示图13所示的分隔构件结构的一例的剖视图。
图15是表示图13所示的分隔构件结构的一例的剖视图。
图16是表示电子设备壳体结构的剖视图。
图17是表示另一分隔构件结构的平面图和剖视图。
图18是表示本发明的第2实施方式涉及的电子设备壳体中分隔构件结构的剖视图。
图19是用于说明天线性能的评价方法的示意图。
图20是用于说明压制成型方法的剖视图。
图21是表示信号发送用天线的配置位置的示意图。
图22是用于说明电子设备壳体的制作方法的剖视图。
图23是用于说明压制成型方法的剖视图。
图24是表示分隔构件的配置位置的示意图。
图25是表示分隔构件的配置位置的示意图。
图26是表示本发明的第3实施方式涉及的电子设备壳体结构的立体图。
图27是图26所示的电子设备壳体的分解立体图。
图28是表示图27所示的分隔构件结构的一例的剖视图。
图29是表示图27所示的分隔构件结构的一例的剖视图。
图30是表示电子设备壳体结构的剖视图。
图31是表示另一分隔构件结构的平面图和剖视图。
图32是表示本发明的第3实施方式涉及的电子设备壳体中分隔构件结构的剖视图。
图33是用于说明落球试验的方法的示意图。
图34是表示层叠体的结构的立体图。
具体实施方式
〔第1实施方式〕
首先,对本发明的第1实施方式涉及的电子设备壳体进行说明。再者,作为本发明的电子设备壳体的用途,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更轻更薄的翻盖型个人电脑和平板型个人电脑。
图1是表示本发明的第1实施方式涉及的电子设备壳体结构的立体图。如图1所示,本发明的第1实施方式涉及的电子设备壳体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接合的具有开口部的分隔构件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,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所示的电子设备壳体1的分解立体图。如图2所示,底盖2具备:相对于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通过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,可使用碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、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的纤维,也可以将这些纤维混合两种以上使用。这些增强纤维可以作为在一个方向上并丝而成的长纤维、单一的亚麻短纤维(tow)、织物、针织品、无纺布、垫子、线绳等纤维结构物使用。从高的力学特性和设计自由度的观点出发,优选使用单向连续纤维预浸料,从力学特性的各向同性、成型性的观点出发,优选使用织物预浸料。另外,增强纤维可以由这些预浸料的层叠体构成。
作为基质树脂,可以使用环氧树脂、酚醛树脂、苯并
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嗪树脂和不饱和聚酯树脂等的热固性树脂、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、液晶聚酯等的聚酯系树脂、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚丁烯等的聚烯烃、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)、酚醛树脂和苯氧树脂等的热固性树脂。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,上述树脂不仅可以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形成的底盖、顶盖、分隔构件使用。
分隔构件3是具有开口部的分隔构件。具体而言,分隔构件3具备:相对于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。可以在与底盖2的平面部21相对的平面部31的表面装填电子设备。分隔构件3通过与底盖2的平面部21接合,在平面部31与底盖2的平面部21之间形成中空结构S1的状态下与底盖2接合。这里提到的“具有开口部的分隔构件”是指在分隔构件的一部分具有开口部的形状,可以如图3(a)所示由平面部31、立壁部32构成,也可以如图3(b)所示通过将平面部31设为曲面形状的部件构成分隔构件3。即,可以通过将平面部31设为曲面形状的部件,从而省略立壁部32。另外,可以如图3(c)所示由平面部31、立壁部32、接合部33构成。另外,从提高刚性的观点、有效利用空间的观点出发,可以在平面部31形成凹凸形状。本实施方式中,分隔构件3与底盖2接合,但也可以将分隔构件3与顶盖4接合,在分隔构件3的平面部31与顶盖4之间形成中空结构S1。对于这些分隔构件3不特别限定,优选为具有开口部的构件,图3(a)~(c)所示的分隔构件只是一例。
相对于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,在接合面积小于10cm2的情况下,与大的变形相伴的载荷赋予电子设备壳体1时,会发生分隔构件3从底盖2剥离,无法体现出原本的抗扭刚性这样的问题。另一方面,在接合面积大于100cm2的情况下,随着接合面积的增加,会发生电子设备壳体1的重量的增加和中空结构S1的体积的减少之类的问题。因此,接合面积优选在10~100cm2的范围内。
分隔构件3的平面部31与底盖2的平面部21之间的距离(从平面部21起的分隔构件3的高度)h的最大值优选在3~30mm的范围内。本发明中,分隔构件3的高度h是体现抗扭刚性的一个因素。因此,在高度h的最大值小于3mm的情况下,电子设备壳体1中立壁部32的效果较小,产生无法体现出原本的抗扭刚性之类的问题。另一方面,在高度h的最大值大于30mm的情况下,需要使立壁部32的厚度增厚,其结果产生电子设备壳体1的重量增加之类的问题。所以,高度h的最大值优选在3~30mm的范围内。
图4和图5是表示图2所示的分隔构件3的结构一例的剖视图。如图4(a)所示,可以以从立壁部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,如图4(b)所示,也可以以从立壁部32的周缘部向与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,立壁部32相对于底盖2的平面部21(或分隔构件3的接合部33)的角度α优选在45°~135°的范围内。再者,图5(a)表示立壁部32的角度α为锐角的状态,图5(b)表示立壁部32的角度α为钝角的状态。
在通过分隔构件3与底盖2或顶盖4接合而形成的中空结构S1内的分隔构件3的表面配置有发热构件D1、D2(图2~6所示)。通过这样的结构,能够增大电子设备的使用者会触碰到的底盖2与发热构件D1、D2之间的距离,抑制底盖2的温度上升。在此,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构件,特别是指随着电子设备的工作会上升10℃以上的温度的构件。作为这样的发热构件,可例示LED、电容器、逆变器、电抗元件、热敏电阻元件、功率晶体管元件、电动机、CPU、搭载这些的电子基板等。
再者,分隔构件3优选具有用于将中空结构S1内的热向外部散热的孔部。另外,可以在形成中空结构S1的底盖2或顶盖4上,形成用于将中空结构S1内的热向外部散热的孔部。另外,中空结构S1的高度优选在由底盖2和顶盖4划分出的空间的高度的50~90%的范围内。另外,可以在中空结构S1内配置冷却构件、送风构件、热传导构件之中的至少一个构件。
可以通过在分隔构件3的平面部31与底盖2的平面部21之间形成的中空结构S1内配置另一分隔构件来提高抗弯刚性。图6(a)是表示另一分隔构件的结构的平面图,图6(b)是图6(a)的A-A线剖视图。如图6(a)、(b)所示,另一分隔构件5是以在中空结构S1的y方向中央部沿着x方向延伸的方式而配置的构件,底盖2的平面部21与分隔构件3的平面部31连接。通过经由另一分隔构件5将底盖2的平面部21与分隔构件3的平面部31一体化,使得在受到载荷时底盖2和分隔构件3同步地变形,因此能够提高电子设备壳体1的抗弯刚性。另外,通过底盖2的立壁部22、分隔构件3的立壁部32与另一分隔构件5一体化,底盖2和分隔构件3的立壁部22、32特别难以向电子设备壳体1的内侧方向变形,能够提高电子设备壳体1的抗扭刚性。
再者,另一分隔构件5只要与底盖2的平面部21和分隔构件3的平面部31连接,则也可以是以在中空结构S1的x方向中央部沿着y方向延伸的方式而配置的构件,也可以是以沿着中空结构S1的对角线方向延伸的方式而配置的构件。尤其是另一分隔构件5优选被配置为,在厚度方向上受到载荷的情况下,从底盖2的平面部21的挠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,另一分隔构件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,还能够体现出对于冲击的效果。
本实施方式中,可以通过将平面部31设为曲面形状的构件从而省略立壁部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,分隔构件3与底盖2接合,但也可以将分隔构件3与顶盖4接合,在分隔构件3的平面部31与顶盖4之间形成中空结构S1。
本实施方式中,在平面部31的每条边形成的四个立壁部32全都形成有接合部33,但也可以在四个立壁部32之中的至少一个形成有接合部33。另外,也可以在四个立壁部32之中相邻的两个以上立壁部32形成有接合部33。另外,在一个立壁部32形成的接合部33的面积优选为1cm2以上。另外,从电子设备壳体的轻量化和薄型化的观点出发,形成分隔构件3的构件的厚度优选在0.3~0.8mm的范围内。另外,形成分隔构件3的构件的弹性模量优选在20~120GPa的范围内。
另外,分隔构件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者形成,可以根据分隔构件3的目的来选择材料。即,从体现出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,从体现出电波透过性(天线性能)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,从体现出电磁波屏蔽性(电波屏蔽性)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。另外,在分隔构件3由纤维增强复合材料形成的情况下,分隔构件3优选由连续纤维预浸料的层叠体构成。另外,分隔构件3的线膨胀系数相对于与分隔构件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,分隔构件3从热特性、尤其是对于从符号D1、D2所示的发热构件产生的热的散热效率的观点出发,优选由面方向的热传导率在0.1~300W/m·K的范围内、并且厚度方向的热传导率相对于面方向的热传导率之比在1~100的范围内的材料形成。在此,热传导率的测定方法例如采用激光闪烁法测定比热和热扩散率,并由下式计算。
K=Cp·α·ρ
其中,K表示试料的热传导率,Cp表示试料的比热,α表示试料的热扩散率,ρ表示试料的比重。
另外,分隔构件3优选通过热熔接与底盖2的平面部21接合。23℃时的剥离载荷优选在60~5000N/cm2的范围内。另外,23℃时的剥离载荷更优选在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、激光溶接法、热板溶接法等。另外,该情况下,分隔构件3与平面部21的接合面在200℃时的剥离载荷优选低于60N/cm2。另外,200℃时的剥离载荷更优选为30N/cm2以下。
另外,优选该剥离载荷在150℃时低于60N/cm2,从解体性接合的观点出发,能够在更低的温度区域容易剥离。但是,如果解体的温度变低,则在作为电子设备壳体使用时,分隔构件有可能由于与电子部件的工作相伴的温度上升、使用环境的温度而剥离。因此,优选在使用电子设备壳体的温度区域中以高的接合强度接合分隔构件,而在解体的温度区域中能够容易剥离。为此,更优选80℃时的剥离载荷在60~5000N/cm2的范围内。
再者,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,因此对下限不特别限定,优选为0N/cm2以上,但如果过低则处理性差,因此更优选为1N/cm2以上。通过这样的结构,能够体现出可以容易地拆卸分隔构件3的解体接合性,使电子设备的修理、循环处理变得容易。另外,优选分隔构件3和与分隔构件3接合的底盖2由纤维增强复合材料形成,在分隔构件3和底盖2的至少一者的接合部分设置有热塑性树脂,分隔构件3与底盖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,可举出使用将热塑性树脂用作基质树脂的纤维增强片(预浸料片)将分隔构件3和与分隔构件3接合的底盖2或顶盖4成型而得到的方法。采用该方法得到的成型体,热塑性树脂以高比例存在于表面,因此在接合时能够具有大的接合面积,因而优选。从各构件的力学特性的观点出发,优选使用热固性树脂作为基质树脂的纤维增强复合材料,作为在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,从而在纤维增强复合材料设置热塑性树脂性的方法。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制成的薄膜、无纺布层叠到表面而得到的层叠体,进行加热、加压成型的方法。
另外,优选分隔构件3与底盖2或顶盖4直接接合。通过使用在分隔构件3和/或与分隔构件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,不再需要使用除了各构件以外的接合剂,能够将各构件直接接合,从而能够抑制电子设备壳体1的重量增加。适合于将分隔构件3与底盖2或顶盖4直接接合的方法有,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制成的薄膜、无纺布层叠到表面而得到层叠体,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形成的纤维增强片(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,可例示薄膜、连续纤维、织物、粒子、无纺布等形态,从成型作业时的操作性的观点出发,优选薄膜、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分隔构件3和与分隔构件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,所设置的热塑性树脂优选选择彼此实质相同的热塑性树脂。
优选基质树脂选择熔点比将由热固性树脂形成的纤维增强片(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,从体现本发明的电子设备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,可例示薄膜、连续纤维、织物、粒子、无纺布等形态,从成型作业时的操作性的观点出发,优选薄膜、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分隔构件3和与分隔构件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,所设置的热塑性树脂优选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”不仅包括能够将分隔构件3容易地卸下,还包括能够再接合,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,进行再接合时的剥离载荷优选为原来的剥离载荷的50%以上,进一步优选为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降低这一点,以及在冷却或常温下固化而体现出树脂原本的高的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会大幅度降低的范围中,在分隔构件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/或与顶盖4相对应的显示器、键盘等连接。从散热的观点出发,该孔部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。这些孔部相对于分隔构件3的表面积优选为30%以下,从抗扭刚性的观点出发进一步优选为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,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,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电子设备壳体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,能够应用于翻盖型个人电脑和平板型个人电脑。
由以上的说明可知,本发明的第1实施方式涉及的电子设备壳体1,具备顶盖4、具有立壁部22的底盖2、具有开口部的分隔构件3、以及发热构件D1、D2,立壁部22朝向顶盖4立起设置,其周缘部与顶盖4接合,分隔构件3配置于由顶盖4和底盖2划分出的中空结构S1内,分隔构件3通过与底盖2或顶盖4接合而形成中空结构S1,发热构件D1、D2配设于分隔构件3的中空结构S1侧的表面。由此,能够在实现薄型化和轻量化的同时提高热特性和抗扭刚性。
再者,可以通过具有开口部形状的部件构成分隔构件3,通过分隔构件3与底盖2或顶盖4接合而形成中空结构S1。该情况下,分隔构件3向与分隔构件3接合的底盖2或顶盖4的方向的投影面积优选调整为与分隔构件3接合的底盖2或顶盖4的投影面积的60~95%的范围内。再者,对于分隔构件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,可以使分隔构件3靠近底盖2或顶盖4的任一者。
详细而言,在分隔构件3的投影面积小于与分隔构件3接合的底盖2或顶盖4的面积的60%的情况下,作为本发明中体现抗扭刚性的一个因素的立壁部32形成在靠近底盖2或顶盖4的中心的位置,产生无法体现出原本的抗扭刚性之类的问题。另一方面,在分隔构件3的投影面积大于与分隔构件3接合的底盖2或顶盖4的面积的95%的情况下,虽然能够体现出高的抗扭刚性,但由于除了中空结构S1以外的空间变小,因此会产生难以配置用于构成电子设备的电子部件和布线等,难以适应作为电子设备壳体之类的问题。因此,分隔构件3向与其接合的底盖2或顶盖4的方向的投影面积,优选在与分隔构件3接合的底盖2或顶盖4的面积的60~95%的范围内。
此时,对于分隔构件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、多边形形状,从体现出高的抗弯刚性的观点出发,优选为与底盖2和/或顶盖4的形状相对应的形状。具体而言,分隔构件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和除了中空结构S1以外的空间的观点出发,分隔构件3的投影面的形状优选为与所装填的电子部件的形状相适合的形状。另外,从无论对于任何载荷都能体现出各向同性的刚性的观点出发,分隔构件3的投影面的形状优选为相对于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分隔构件3,并通过分隔构件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的由分隔构件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的体积小于由底盖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/或分隔构件3的投影面积小,会产生无法体现原本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,但除了中空结构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,会发生难以作为电子设备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,由一个部件构成分隔构件3,但也可以由多个部件构成分隔构件3。同样地,本实施方式中由一个部件构成底盖2和顶盖4,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分隔构件、由多个部件构成的底盖、由多个部件构成的顶盖,作为用于制成分隔构件3、底盖2和顶盖4的多个部件的接合方法,没有特别限定。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,或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,作为多个部件的其它接合方法,可举出涂布粘结剂将各部件接合的方法,或经由热塑性树脂进行热熔接而将各部件接合的方法。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、激光溶接法和热板溶接法等。
实施例
以下,利用实施例对本发明进行具体说明。但本发明并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7(a)所示,将电子设备壳体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7(b)所示,测定将角度θ的变化速度设为1°/min并赋予50N的载荷时的电子设备壳体1的位移量,将测定值设为电子设备壳体的抗扭刚性值。
(2)抗弯刚性试验
如图8所示,以能够从与分隔构件接合的底盖2或顶盖4侧赋予载荷F的方式将电子设备壳体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的十字头速度按压电子设备壳体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(1997)的标准,评价分隔构件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)分隔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”评价分隔构件的剥离载荷。本试验中的试验片使用实施例或比较例中得到的电子设备壳体。此时,为了测定分隔构件的剥离强度,以不存在没有与分隔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9所示,将电子设备壳体1的底盖2或顶盖4用固定夹具103固定,将分隔构件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,直到分隔构件3剥离或者拉伸夹具104从分隔构件3脱落为止,进行评价。此时的接合面积,通过测定接合前的分隔构件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分隔构件3的剥离载荷。另外,关于200℃时的分隔构件3的剥离载荷,连同固定电子设备壳体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,与分隔构件3的剥离载荷试验同样地赋予拉伸载荷,进行评价。
(5)热特性的评价
使用实施例和比较例中记载的供试验体进行热特性的评价。将筒式加热器插入铝块中制成发热构件。在分隔构件的平面方向的中心设置该铝块,以8W的工作量通电20分钟,由此使铝块发热。作为热特性的指标的温度测定,通过热电偶(K型)测定没有与该铝块接触的底盖的外表面(外部气体侧)的温度,利用所得到的温度进行热特性的评价。关于评价结果,○:小于30℃,△:小于35℃,×:40℃以上。在本评价中,○表示效果良好。
(6)材料的热传导率的测定
将本实施例中使用的材料1~4制成直径为10mm、厚度为3~6mm的圆板状,通过真空理工(株)制激光闪烁法热常数测定装置TC-3000测定比热和热扩散率,并通过下式算出。
K=Cp·α·ρ
在此,K表示热传导率,Cp表示比热,α表示热扩散率,ρ表示密度。
测定材料的厚度会根据进行测定的材料(以下记为试料)的热传导率而变化,热传导率大时较厚,热传导率小时较薄。具体而言,调节试料的厚度,使得在激光照射后,试料背面的温度上升,到达最高温度需要几十毫秒,而温度仅上升至此时的温度上升幅度ΔTm的1/2的时间t1/2成为10msec以上(最高15msec)。比热是通过在试料前面作为受光板贴附玻璃碳,利用与试料背面中央接合的R热电偶测定激光照射后的温度上升而求出的。
另外,将蓝宝石作为标准试料对测定值进行校正。关于热扩散率是通过碳喷雾在试料的两面附上皮膜使得刚好看不到表面,利用红外线检测器测定激光照射后的试料背面的温度变化而求出的。热传导率显示各向异性的情况下,将测定值的最大值作为代表值。采用上述方法,对试料分别测定厚度方向和面方向,将面方向的热传导率除以厚度方向的热传导率,求出热传导率(比)。各材料的面方向与厚度方向的热传导率和热传导率之比归纳示于表1。
<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。
表1
Figure GDA0001598754680000251
(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枚以纤维方向与横向(图1中的y方向)平行的方式切割。在本实施例中,将横向(y方向)设为0°,以纤维方向为90°的预浸料片与纤维方向为0°的预浸料片对称层叠的方式,得到7枚预浸料片构成的层叠体。
在此,使用压制成型装置和一对模具,在一对模具内配置所得到的层叠体。此时,压制成型装置的热盘温度设定为150℃,使模具移动,在保持1.0MPa成型压力的状态下加压。30分钟后打开模具,将成型品从模具中取出。进行修整以使所得到的成型品成为期望的高度,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):分隔构件的制作
除了使用如图10所示的模具106以外,与实施例1-(1)同样地得到成型品。另外,在向该分隔构件的高度方向突出的立壁部分,从短边侧的宽度方向中心起,等间距地切出三处5mm×20mm四边形形状的开口部。另外,进行修整以使所得到的成型品的接合面成为期望的宽度,得到分隔构件。
实施例1-(4):电子设备壳体的制作
使用粘结剂将实施例1-(1)~(3)中得到的各构件接合。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、3、4)
除了制成表2记载的尺寸的分隔构件以外,与实施例1同样地得到电子设备壳体。实施例2、3、4中的成型条件和评价结果示于以下的表2。
(实施例5)
实施例5-(1):底盖的制作
在与分隔构件的接合面侧的面上,层叠包含共聚聚酰胺树脂(东丽(株)制“AMILAN(注册商标)”CM8000)的厚度为50μm的薄膜,得到层叠体。使用所得到的层叠体,除此以外与实施例1-(1)同样地得到底盖。
实施例5-(2):顶盖的制作
与实施例5-(1)同样地在与底盖的接合面侧的面上,层叠包含共聚聚酰胺树脂(东丽(株)制“AMILAN(注册商标)”CM8000)的厚度为50μm的薄膜,得到层叠体。使用所得到的层叠体,除此以外与实施例1-(2)同样地得到顶盖。
实施例5-(3):分隔构件的制作
与实施例5-(1)同样地在与底盖的接合面侧的面上,层叠包含共聚聚酰胺树脂(东丽(株)制“AMILAN(注册商标)”CM8000)的厚度为50μm的薄膜,得到层叠体。使用所得到的层叠体,除此以外与实施例1-(3)同样地得到分隔构件。
实施例5-(4):电子设备壳体的制作
在实施例5-(1)中得到的底盖上将实施例5-(3)中得到的分隔构件以接合形态重叠,使用图11所示的接合用夹具109,配置于以接合用夹具109的表面温度成为180℃的方式设定的压制成型装置中,进行加热、加压。1分钟后,将底盖2、分隔构件3和接合用夹具109从压制成型装置中取出并进行冷却。5分钟后,将接合用夹具109取出,得到底盖2与分隔构件3的一体化产品。然后,与实施例1-(4)同样地使用粘结剂将顶盖4接合。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)
与实施例5同样地,设为表3记载的材料和尺寸,得到各构件。除此以外,与实施例5同样地得到电子设备壳体。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记载的材料,将热盘温度设为200℃,成型压力设为10MPa,除此以外与实施例5同样地得到电子设备壳体。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)
作为底盖,使用表3记载的材料,将热盘温度设为220℃,成型压力设为10MPa,除此以外与实施例5同样地得到电子设备壳体。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)
作为分隔构件,使用表4记载的材料,除此以外与实施例5同样地得到电子设备壳体。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)
实施例10-(1)、(2):底盖和顶盖的制作
与实施例5-(1)、(2)同样地得到各构件。
实施例10-(3):分隔构件的制作
除了使用仅制成分隔构件的平面部的模具以外,与实施例5-(3)同样地得到分隔构件的平面部。接着,将所得到的分隔构件的平面部装入射出成型模具中,使用射出成型机,设定汽缸温度为260℃、模具温度为80℃,将玻璃纤维增强树脂(东丽(株)制CM1011G-30)通过嵌件射出成型而形成分隔构件的立壁部,得到分隔构件。
实施例10-(4):壳体的制作
除了使用实施例10-(1)、(3)中得到的各构件以外,与实施例5-(4)同样地得到底盖2与分隔构件3的一体化产品。同样地,将实施例5-(2)中得到的顶盖通过热熔接与底盖接合。实施例10中的成型条件和评价结果示于以下的表4。
(参考例1)
除了设为表4记载的尺寸以外,与实施例5同样地得到底盖和分隔构件。在由底盖和分隔构件形成的中空结构S1内配置电子部件,通过超声波熔接机将接合部接合。另外,作为顶盖,准备液晶显示器,用双面胶与底面构件接合。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4。
(比较例1)
除了不使用分隔构件以外,与实施例1同样地得到电子设备壳体。比较例1中的成型条件和评价结果示于以下的表5。
(比较例2)
使用将材料1和材料2层叠而成的层叠体作为底盖的材料,除此以外与实施例1同样地得到电子设备壳体。比较例2中的成型条件和评价结果示于以下的表5。
(比较例3)
没有设置开口部,并且使用材料3作为底盖和顶盖的材料,除此以外与实施例1同样地得到电子设备壳体。比较例3中的成型条件和评价结果示于以下的表5。
〔评价〕
实施例的任一个中,通过设置开口部,都能够得到良好的热特性。这是设置于分隔构件的发热构件与底盖的距离产生了影响。即,启示了在认为人体会触碰到的底盖中,低温灼伤等的风险降低。特别是在实施例1、4~10和参考例1中得到了良好的结果。另外,实施例中得到的电子设备壳体,确认体现出高的抗扭刚性。其中,实施例1体现出非常高的抗扭刚性,并且中空结构的比例高,因此是在中空结构的内部能够搭载许多电子部件等的电子设备壳体。实施例5~10中通过热熔接将顶盖与分隔构件接合,因此体现出高的抗扭刚性、抗弯刚性,并且能够通过加热将接合部解体,因此从修理、循环利用的观点出发优选。另外,与使用粘结剂、热熔树脂等的情况相比,重量的增加较少,从轻量化的观点出发优选。
实施例7和8中,底盖使用热传导率高的材料,因此能够将在壳体内部产生的热迅速向底盖整体传递,没有产生局部的高温部。另外,由于力学特性也高,因此不仅是高的抗扭刚性,也体现出抗弯刚性,因而优选。另外,参考例1,作为电子设备壳体的利用方法,在中空结构内配置电子部件,使用液晶显示器作为顶盖制作电子设备。通过满足本发明的条件,确认能够提供除了优异的热特性以外还体现出高的抗扭刚性和抗弯刚性的电子设备。
另一方面,比较例1、2中,热特性差,抗扭刚性非常差,是内部的电子部件有可能破损的电子设备壳体。另外,比较例3中虽然也使用分隔构件,但没有满足本发明的条件,无法体现出令人满意的抗扭刚性。
表2
Figure GDA0001598754680000301
表3
Figure GDA0001598754680000311
表4
Figure GDA0001598754680000321
表5
Figure GDA0001598754680000331
〔第2实施方式〕
接着,对本发明的第2实施方式涉及的电子设备壳体进行说明。
图12是表示本发明的第2实施方式涉及的电子设备壳体结构的立体图。如图12所示,本发明的第2实施方式涉及的电子设备壳体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接合的分隔构件3、以及俯视为矩形形状的顶盖4。本实施方式中,底盖2和顶盖4与分隔构件3功能分离,其形状与目的相对应。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,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13是图12所示的电子设备壳体1的分解立体图。如图13所示,底盖2具备:相对于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,在天线配置于分隔构件3的情况下,与分隔构件3接合的底盖2的至少一部分由体积固有电阻小于1.0×10-2Ω·m的材料构成,在天线配置于与分隔构件3接合的底盖2或顶盖4的情况下,与分隔构件3接合的底盖2或顶盖4由体积固有电阻为1.0×10-2Ω·m以上的材料构成。
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通过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,可使用碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、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的纤维,也可以将这些纤维混合两种以上使用。这些增强纤维可以作为在一个方向上并丝而成的长纤维、单一的亚麻短纤维(tow)、织物、针织品、无纺布、垫子、线绳等纤维结构物使用。
作为基质树脂,可以使用环氧树脂、酚醛树脂、苯并
Figure GDA0001598754680000351
嗪树脂和不饱和聚酯树脂等的热固性树脂、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、液晶聚酯等的聚酯系树脂、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚丁烯等的聚烯烃、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)、酚醛树脂和苯氧树脂等的热固性树脂。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,上述树脂不仅可以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形成的底盖、顶盖、分隔构件使用。
在本发明中,从层叠等的操作性的观点出发,优选使用包含上述增强纤维和基质树脂的预浸料作为各构件的材料。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增强纤维。
分隔构件3具备:相对于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、以及从立壁部32的周缘部向与xy平面平行的外侧方向延伸的接合部33。分隔构件3通过接合部33与底盖2的平面部21接合,在平面部31与底盖2的平面部21之间形成中空结构S1的状态下与底盖2接合。使用具有该接合部33的分隔构件3,是本发明中进一步提高抗扭刚性的一个因素,优选接合部33与底盖2和顶盖4接合。另外,优选在该中空结构S1内装填电子部件,通过将电子部件配置于分隔构件3,能够使其和与分隔构件3接合的底盖2或顶盖4的距离更远,在这一点上优选。另外,在天线配置于分隔构件3的情况下,优选分隔构件3接合到与其接合的底盖2或顶盖4的由体积固有电阻小于1.0×10-2Ω·m的材料构成的部分,在天线配置于与分隔构件3接合的底盖2或顶盖4的情况下,优选分隔构件3接合到与其接合的底盖2或顶盖4的由体积固有电阻为1.0×10-2Ω·m以上的材料构成的部分。
相对于xy平面平行的平面中的接合部33的面积优选在10~100cm2的范围内。详细而言,在接合部33的面积小于10cm2的情况下,与大的变形相伴的载荷赋予电子设备壳体1时,会发生分隔构件3从底盖2剥离,无法体现出原本的抗扭刚性这样的问题。另一方面,在接合部33的面积大于100cm2的情况下,随着接合部33的面积的增加,会发生电子设备壳体1的重量的增加和中空结构S1的体积的减少之类的问题。因此,接合部33的面积优选在10~100cm2的范围内。
分隔构件3的平面部31与底盖2的平面部21之间的距离(从平面部21起的分隔构件3的高度)h的最大值优选在3~30mm的范围内。本发明中,分隔构件3的高度h是体现抗扭刚性的一个因素。因此,在高度h的最大值小于3mm的情况下,电子设备壳体1中立壁部32的效果较小,产生无法体现出原本的抗扭刚性之类的问题。另一方面,在高度h的最大值大于30mm的情况下,需要使立壁部32的厚度增厚,其结果产生电子设备壳体1的重量增加之类的问题。所以,高度h的最大值优选在3~30mm的范围内。
图14和图15是表示图13所示的分隔构件3的结构的一例的剖视图。如图14(a)所示,在本实施方式中,可以以从立壁部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,也可以如图4(b)所示,以从立壁部32的周缘部向与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15(a)、(b)所示,立壁部32相对于底盖2的平面部21(或分隔构件3的接合部33)的角度α优选在45°~135°的范围内。再者,图15(a)表示立壁部32的角度α为锐角的状态,图15(b)表示立壁部32的角度α为钝角的状态。
图16是表示电子设备壳体的结构的剖视图。如图16(a)、(b)所示,在通过分隔构件3与底盖2或顶盖4接合而形成的中空结构S1内配置有天线D3和除了天线D3以外的另一电子部件D4。在本说明书中,天线是指天线模块,包括发送电波的发送部、接收电波的接收部、控制天线的工作的IC芯片、安装这些部件的电路基板、以及接地部等。
再者,在天线D3配置于分隔构件3的情况下,与分隔构件3接合的底盖2或顶盖4的由体积固有电阻小于1.0×10-2Ω·m的材料构成的部分和天线D3之间的最短距离优选为3mm以上,在天线D3配置于与分隔构件3接合的底盖2或顶盖4的情况下,分隔构件3的由体积固有电阻小于1.0×10-2Ω·m的材料构成的部分与天线D3的最短距离优选为3mm以上。另外,以底盖2的内表面位置为基准位置,天线D3优选配置在由底盖2和顶盖4划分出的空间的高度的50~95%的范围内。另外,天线D3与另一电子部件D4之间的最短距离优选为3mm以上。另外,在天线配置于分隔构件3的情况下,构成天线D3的至少发送部和接收部,与接合到分隔构件3的底盖2或顶盖4的由体积固有电阻小于1.0×10-2Ω·m的材料构成的部分之间的最短距离优选为3mm以上,在天线D3配置于与分隔构件3接合的底盖2或顶盖4的情况下,构成天线D3的至少发送部和接收部,与分隔构件3的由体积固有电阻小于1.0×10-2Ω·m的材料构成的部分的最短距离优选为3mm以上。
本发明优选在分隔构件3和与分隔构件3接合的底盖2或顶盖4之间形成的中空结构S1内具备另一分隔构件。在该中空结构S1内具备的另一分隔构件,既可以仅与底盖2或顶盖4接合,也可以仅与分隔构件3接合。优选另一分隔构件与分隔构件3的内表面接合,并且还接合到与分隔构件3接合的底盖2或顶盖4。在此,分隔构件3的内表面是指分隔构件3中的中空结构S1内侧的表面。
可以通过在分隔构件3的平面部31与底盖2的平面部21之间形成的中空结构S1内,以将分隔构件3的内表面和与分隔构件3接合的底盖2或顶盖4接合的方式配置另一分隔构件,从而提高抗弯刚性。图17(a)是表示另一分隔构件的结构的平面图,图17(b)是图17(a)的A-A线剖视图。如图17(a)、(b)所示,另一分隔构件5是以在中空结构S1的y方向中央部沿着x方向延伸的方式而配置的构件,与底盖2的平面部21和分隔构件3的平面部31连接。通过经由另一分隔构件5将底盖2的平面部21与分隔构件3的平面部31一体化,使得在受到载荷时底盖2和分隔构件3同步地变形,因此能够提高电子设备壳体1的抗弯刚性。另外,通过底盖2的立壁部22、分隔构件3的立壁部32与另一分隔构件5一体化,底盖2和分隔构件3的立壁部特别难以向电子设备壳体1的内侧方向变形,能够提高电子设备壳体1的抗扭刚性。
再者,另一分隔构件5只要与底盖2的平面部21和分隔构件3的平面部31连接,则也可以是以在中空结构S1的x方向中央部沿着y方向延伸的方式而配置的构件,也可以是以沿着中空结构S1的对角线方向延伸的方式而配置的构件。尤其是另一分隔构件5优选被配置为,在厚度方向上受到载荷的情况下,从底盖2的平面部21的挠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,另一分隔构件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,还能够体现出对于冲击的效果。
本实施方式中,分隔构件3如图18(a)所示由平面部31、立壁部32和接合部33构成,但也可以如图18(b)所示将平面部31设为曲面形状的构件,在曲面形状的构件的周缘部形成接合部33,由此构成分隔构件3。即,可以通过将平面部31设为曲面形状的构件从而省略立壁部32。另外,分隔构件3也可以是图18(c)所示的L形状、图18(d)所示的S形状。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,分隔构件3与底盖2接合,但也可以将分隔构件3与顶盖4接合,在分隔构件3的平面部31与顶盖4之间形成中空结构S1。
本实施方式中,在平面部31的每条边形成的四个立壁部32全都形成有接合部33,但也可以在四个立壁部32之中的至少一个形成有接合部33。另外,也可以在四个立壁部32之中相邻的两个以上立壁部32形成有接合部33。另外,在一个立壁部32形成的接合部33的面积优选为1cm2以上。另外,从电子设备壳体的轻量化和薄型化的观点出发,形成分隔构件3的构件的厚度优选在0.3~1.0mm的范围内。另外,形成分隔构件3的构件的弹性模量优选在20~120GPa的范围内。
另外,在天线D3配置于分隔构件3的情况下,分隔构件3由体积固有电阻为1.0×10-2Ω·m以上的材料构成。分隔构件3优选由上述金属材料和纤维增强复合材料之中的任一者形成,可以根据分隔构件3的目的来选择材料。即,从体现出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材料。另外,在分隔构件3由纤维增强复合材料形成的情况下,分隔构件3优选由连续纤维预浸料的层叠体构成。另外,分隔构件3的线膨胀系数相对于与分隔构件3接合的底盖2或顶盖4的线膨胀系数之比优选在0.1~10的范围内。
另外,分隔构件3的接合部33优选通过热熔接与底盖2的平面部21接合。23℃时的剥离载荷更优选在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、激光溶接法、热板溶接法等。另外,该情况下,接合部33与平面部21的接合面在200℃时的剥离载荷优选低于60N/cm2。200℃时的剥离载荷更优选为30N/cm2以下。
另外,优选该剥离载荷在180℃时低于60N/cm2,从解体性接合的观点出发,能够在更低的温度区域容易剥离。但是,如果解体的温度变低,则在作为电子设备壳体使用时,分隔构件有可能由于与电子部件的工作相伴的温度上升、使用环境的温度而剥离。因此,优选在使用电子设备壳体的温度区域中以高的接合强度接合分隔构件,而在解体的温度区域中能够容易剥离。为此,更优选80℃时的剥离载荷在60~5000N/cm2的范围内。
再者,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,因此对下限不特别限定,优选为0N/cm2以上,但如果过低则处理性差,因此更优选为1N/cm2以上。通过这样的结构,能够体现出可以容易地拆卸分隔构件3的解体接合性,使电子设备的修理、循环处理变得容易。另外,优选分隔构件3和与分隔构件3接合的底盖2或顶盖4由纤维增强复合材料形成,在底盖2或顶盖4以及分隔构件3中的至少一者的接合部分设置有热塑性树脂,分隔构件3与底盖2或顶盖4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,可举出使用将热塑性树脂用作基质树脂的纤维增强片(预浸料片)将分隔构件3和与分隔构件3接合的底盖2或顶盖4成型而得到的方法。采用该方法得到的成型体,热塑性树脂以高比例存在于表面,因此在接合时能够具有大的接合面积,接合部位的选择自由度变高,因而优选。从各构件的力学特性的观点出发,优选使用热固性树脂作为基质树脂的纤维增强复合材料,作为在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,从而在纤维增强复合材料设置热塑性树脂性的方法。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制成的薄膜、无纺布层叠到表面而得到的层叠体,进行加热、加压成型的方法。
另外,优选分隔构件3与底盖2或顶盖4直接接合。通过使用在分隔构件3的接合部33和/或与接合部33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,不再需要使用除了各构件以外的接合剂,能够将各构件直接接合,从而能够抑制电子设备壳体1的重量增加。适合于将分隔构件3与底盖2或顶盖4直接接合的方法有,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制成的薄膜、无纺布层叠到表面而得到层叠体,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形成的纤维增强片(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,从体现本发明的电子设备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,可例示薄膜、连续纤维、织物、粒子、无纺布等形态,从成型作业时的操作性的观点出发,优选薄膜、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分隔构件3和与分隔构件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,所设置的热塑性树脂优选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”不仅包括能够将分隔构件3容易地卸下,还包括能够再接合,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,进行再接合时的剥离载荷优选为原来的剥离载荷的50%以上,进一步优选为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降低这一点,以及在冷却或常温下固化而体现出树脂原本的高的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提高的范围中,在分隔构件3的平面部31、立壁部32和接合部33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(后述的空间S3)的电子部件和/或与顶盖4相对应的显示器、键盘等连接。从放热性的观点出发,该孔部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。这些孔部相对于分隔构件3的表面积优选为30%以下,从抗扭刚性的观点出发进一步优选为15%以下。
再者,可以通过具有开口部的分隔部件构成分隔构件3,通过分隔构件3的周缘部与底盖2或顶盖4接合而形成中空结构S1。这里提到的“具有开口部的分隔构件”是指分隔构件的一部分具有开口部的形状,可以是上述图18(a)和(b)所示的具有接合部33的构件。也就是说,具有开口部的分隔构件的一例为具有平面部、在平面部的周缘部立起设置的立壁部、以及从立壁部的周缘部起延伸的接合部的分隔构件,或具有曲面部、从曲面部的周缘部起延伸的接合部的分隔构件。
顶盖4与底盖2的立壁部22的周缘部接合。在图12中,顶盖4为平滑的板状形状,也可以是具有曲面、凹凸的板状形状。另外,顶盖4的至少一部分由体积固有电阻小于1.0×10-2Ω·m的材料构成。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,能够应用于翻盖型个人电脑和平板型个人电脑。
由以上的说明可知,本发明的第2实施方式涉及的电子设备壳体1,具备底盖2、顶盖4、配置于由底盖2和顶盖4划分出的空间内的分隔构件3、天线D3、以及电子部件D4,分隔构件3与底盖2或顶盖4接合,该电子设备壳体的特征在于,满足以下的条件(A)或条件(B),并且第1材料与天线D3之间的最短距离为3mm以上。由此,能够提供可确保天线性能并且提高抗扭刚性和抗弯刚性的电子设备壳体。
条件(A):天线D3配置于分隔构件3,并且与分隔构件3接合的底盖2或顶盖4的至少一部分由体积固有电阻小于1.0×10-2Ω·m的第1材料构成,分隔构件3由体积固有电阻为1.0×10-2Ω·m以上的第2材料构成。
条件(B):天线D3配置于与分隔构件3接合的底盖2或顶盖4,并且分隔构件3的至少一部分由体积固有电阻小于1.0×10-2Ω·m的第1材料构成,与分隔构件3接合的底盖2或顶盖4由体积固有电阻为1.0×10-2Ω·m以上的第2材料构成。
再者,分隔构件3向与周缘部接合的底盖2或顶盖4的方向的投影面积S优选被调整为与周缘部接合的底盖2或顶盖4的投影面积R的60~95%的范围内。另外,对于分隔构件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S3的观点出发,可以使分隔构件3靠近底盖2或顶盖4的任一者。
详细而言,在投影面积S小于与分隔构件3接合的底盖2或顶盖4的面积的60%的情况下,作为本发明中体现抗扭刚性的一个因素的立壁部32,形成在靠近底盖2或顶盖4的中心位置的位置,产生无法体现出原本的抗扭刚性之类的问题。另一方面,投影面积S大于与分隔构件3接合的底盖2或顶盖4的面积的95%的情况下,虽然能够体现出高的抗扭刚性,但由于空间S3变小,因此会产生难以配置用于构成电子设备的电子部件和布线等,难以适应作为电子设备壳体之类的问题。因此,分隔构件3向与周缘部接合的底盖2或顶盖4的方向的投影面积,优选在与周缘部接合的底盖2或顶盖4的面积的60~95%的范围内。
本发明中,分隔构件3向与接合部33接合的底盖2或顶盖4的方向的投影面积,优选在与接合部33接合的底盖2或顶盖4的面积的60~95%的范围内,因此在本发明中,相比于分隔构件3与底盖2或顶盖4彼此在侧面接合的方式,例如如果是分隔构件3具有平面部、在平面部的周缘部立起设置的立壁部、以及从立壁部的周缘部起延伸的接合部,并且与分隔构件3接合的底盖2或顶盖4具有平面部的方式,则优选分隔构件3的接合部与底盖2或顶盖4的平面部接合。
此时,对于分隔构件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、多边形形状,从体现出高的抗弯刚性的观点出发,优选为与底盖2和/或顶盖4的形状相适合的形状。具体而言,如果是图12所示的情况,分隔构件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和除了中空结构S1以外的空间S3的观点出发,分隔构件3的投影面的形状优选为与所装填的电子部件的形状相适合的形状。另外,从无论对于任何载荷都能体现出各向同性的刚性的观点出发,分隔构件3的投影面的形状优选为相对于x方向和/或y方向的轴对称的形状。
另外,底盖2的由分隔构件3形成的中空结构S1的体积优选在由底盖2和顶盖4划分出的空间S2的体积的55~95%的范围内。详细而言,在中空结构S1的体积小于空间S2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32的高度低和/或分隔构件3的投影面积小,会产生无法体现原本的抗扭刚性这样的问题。另一方面,在中空结构S1的体积大于空间S2的体积的95%的情况下,虽然能够体现高的抗扭刚性,但空间S2中除了中空结构S1以外的空间S3变小,难以配置用于构成电子设备的电子部件和配线等,会发生难以作为电子设备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S2的体积的55%~95%的范围内。
再者,本实施方式中,由一个部件构成分隔构件3,但也可以由多个部件构成分隔构件3。同样地,本实施方式中由一个部件构成底盖2和顶盖4,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分隔构件、由多个部件构成的底盖、由多个部件构成的顶盖,作为用于制成分隔构件3、底盖2和顶盖4的多个部件的接合方法,没有特别限定。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,或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,作为多个部件的其它接合方法,可举出涂布粘结剂将各部件接合的方法,或经由热塑性树脂进行热熔接而将各部件接合的方法。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、激光溶接法和热板溶接法等。
以下,利用实施例对本发明进行具体说明。但本发明并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7(a)所示,将电子设备壳体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7(b)所示,测定将角度θ的变化速度设为1°/min并赋予50N的载荷时的电子设备壳体1的位移量,将测定值设为电子设备壳体的抗扭刚性值。
(2)抗弯刚性试验
如图8所示,以能够从与分隔构件接合的底盖2或顶盖4侧赋予载荷F的方式将电子设备壳体设置于试验机。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的十字头速度按压电子设备壳体的中心位置,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(1997)的标准,评价分隔构件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)分隔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”评价分隔构件的剥离载荷。本试验中的试验片使用实施例或比较例中得到的电子设备壳体。此时,为了测定分隔构件的剥离强度,以不存在没有与分隔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9所示,将电子设备壳体1的底盖2或顶盖4用固定夹具103固定,将分隔构件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,直到分隔构件3剥离或者拉伸夹具104从分隔构件3脱落为止,进行评价。此时的接合面积,通过测定接合前的分隔构件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分隔构件3的剥离载荷。另外,关于200℃时的分隔构件3的剥离载荷,连同固定电子设备壳体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,与分隔构件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(水分率为0.1%以下)之后,使用千分尺测定宽度、长度和厚度。测定后,向试验片的两端的截面涂布导电性糊(藤仓化成(株)制DOTITE),充分使导电性糊干燥后,将其两端压接到电极,通过数字万用表(FLUKE公司制)测定电极间的电阻值。由所述电阻值减去测定机器、夹具等的电阻值,然后乘以导电性糊涂布面的面积,再将所得到的值除以试验片的长度,作为体积固有电阻值(单位:Ω·m)。
(6)天线性能的评价
如图19所示,设置内部配置有信号发射用天线201的电子设备壳体1,在距离L为1.5m的位置设置信号接收用天线202。从信号发射用天线201发射信号,利用频谱分析仪203确认信号接收用天线202的接收状态。此时,将从信号发射用天线201到信号接收用天线202的信号强度的衰减量小于30[dB]的情况记为○,将30[dB]以上且小于50[dB]的情况记为△,将50[dB]以上记为×。
<使用的材料>
将用于评价的材料示于以下。
[材料11]
准备东丽(株)制“torayca”预浸料P3252S-12作为材料11。材料11的特性示于以下的表6。
[材料12]
准备超级树脂工业(株)制SCF183EP-BL3作为材料12。材料12的特性示于以下的表6。
[材料13]
准备铝合金A5052作为材料13。材料13的特性示于以下的表6。
[材料14]
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14。材料14的特性示于以下的表6。
表6
Figure GDA0001598754680000471
(实施例11)
实施例11-(1):底盖的制作
从材料11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12中的x方向)平行的方式切割,其余3枚以纤维方向与横向(图12中的y方向)平行的方式切割。在本实施例中,将横向(y方向)设为0°,以纤维方向为90°的预浸料片与纤维方向为0°的预浸料片对称层叠的方式,得到7枚预浸料片构成的层叠体。
在此,使用压制成型装置和图20(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20(b)所示,使模具106移动,在保持1.0MPa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中取出。进行修整使所得到的成型品的直立壁成为期望的高度,得到底盖。
实施例11-(2):顶盖的制作
使用材料12,并且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11-(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11-(3):分隔构件的制作
使用材料12,并且使用图10所示的模具106,除此以外与实施例11-(1)同样地得到成型品。进行修整以使所得到的成型品的接合面成为期望的宽度,得到分隔构件。如图21所示,在所得到的分隔构件3上,将信号发送用天线201配置为表7的位置。
实施例11-(4):电子设备壳体的制作
如图22所示,使用粘结剂108将实施例11-(1)~(3)中得到的各构件与实施例11-(3)中得到的分隔构件接合。此时,在各构件上形成孔部,供连结信号发送用天线和频谱分析仪的配线使用,使得配线从电子设备壳体的背面接出。实施例11中的成型条件和评价结果示于以下的表7。
(实施例12)
对于与实施例11-(1)和(2)同样得到的底盖和分隔构件,向分隔构件的接合部涂布140℃的利用热熔胶涂布器熔融的热熔树脂(CEMEDINE(株)制HM712),将分隔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。除了接合的方法以外,与实施例11-(1)~(4)同样地得到电子设备壳体。实施例12中的成型条件和评价结果示于以下的表7。
(实施例13)
实施例13-(1):底盖的制作
在与分隔构件的接合面侧的面上,层叠包含共聚聚酰胺树脂(东丽(株)制“AMILAN(注册商标)”CM8000)的厚度为50μm的薄膜,得到层叠体。使用所得到的层叠体,除此以外与实施例11-(1)同样地得到底盖。
实施例13-(2):顶盖的制作
与实施例13-(1)同样地在与底盖的接合面侧的面上,层叠包含共聚聚酰胺树脂(东丽(株)制“AMILAN(注册商标)”CM8000)的厚度为50μm的薄膜,得到层叠体。使用所得到的层叠体,除此以外与实施例13-(2)同样地得到顶盖。
实施例13-(3):分隔构件的制作
与实施例13-(1)同样地在与底盖的接合面侧的面上,层叠包含共聚聚酰胺树脂(东丽(株)制“AMILAN(注册商标)”CM8000)的厚度为50μm的薄膜,得到层叠体。使用所得到的层叠体,除此以外与实施例11-(3)同样地得到分隔构件。
实施例13-(4):电子设备壳体的制作
在实施例13-(1)中得到的底盖上将实施例13-(3)中得到的分隔构件以接合形态重叠,使用图23所示的接合用夹具109,配置于以接合用夹具109的表面温度成为180℃的方式设定的压制成型装置中,进行加热、加压。1分钟后,将底盖2、分隔构件3和接合用夹具109从压制成型装置中取出并进行冷却。5分钟后,将接合用夹具109取出,得到底盖2与分隔构件3的一体化产品。然后,与实施例11-(4)同样地利用粘结剂将顶盖4接合。实施例13中的成型条件和评价结果示于以下的表7。
(实施例14)
设为表7记载的尺寸进行成型而得到分隔构件,除此以外与实施例13同样地得到电子设备壳体。实施例14中的成型条件和评价结果示于以下的表7。
(实施例15)
使用材料13作为底盖的材料,将热盘温度设为220℃,成型压力设为10MPa,除此以外与实施例13同样地得到电子设备壳体。实施例15中的成型条件和评价结果示于以下的表8。
(实施例16)
除了使用表8记载的材料以外,与实施例13同样地得到各构件。将分隔构件与所得到的顶盖接合,除此以外与实施例13同样地得到电子设备壳体。实施例16中的成型条件和评价结果示于以下的表8。
(实施例17)
与实施例13同样地得到各构件。将信号发送用天线配置在分隔构件的底面侧,除此以外与实施例13同样地得到电子设备壳体。实施例17中的成型条件和评价结果示于以下的表8。
(实施例18)
使用表8记载的L形状的分隔构件,如图24所示进行配置,除此以外与实施例13同样地得到电子设备壳体。实施例18中的成型条件和评价结果示于以下的表8。
(实施例19)
使用表9记载的S形状的分隔构件,如图25所示进行配置,除此以外与实施例13同样地得到电子设备壳体。实施例19中的成型条件和评价结果示于以下的表9。
(实施例20)
实施例20-(1)、(2):底盖和顶盖的制作
与实施例13-(1)、(2)同样地得到各构件。
实施例20-(3):分隔构件的制作
除了使用仅制成分隔构件的平面部的模具以外,与实施例13-(3)同样地得到分隔构件的平面部。接着,将所得到的分隔构件的平面部装入射出成型模具中,使用射出成型机,设定汽缸温度为260℃、模具温度为80℃,将玻璃纤维增强树脂(东丽(株)制CM1011G-30)通过嵌件射出成型而形成分隔构件的立壁部,得到分隔构件。
实施例20-(4):壳体的制作
除了使用实施例20-(1)、(3)中得到的各构件以外,与实施例13-(4)同样地得到底盖2与分隔构件3的一体化产品。同样地,通过热熔接将实施例13-(2)中得到的顶盖与底盖接合。实施例20中的成型条件和评价结果示于以下的表9。
(比较例11)
使用表10记载的材料,将热盘温度设为220℃,成型压力设为10MPa,得到底盖和顶盖。此时,信号发送用天线配置于底盖。除此以外,与实施例11同样地得到电子设备壳体。比较例11中的成型条件和评价结果示于以下的表10。
(比较例12)
将材料14以表10记载的尺寸进行层叠,将所得到的层叠体配置于压制成型装置。此时,压制成型装置的热盘温度设定为260℃,在保持1.0MPa的成型压力的状态下进行加压。10分钟后,对压制成型装置的热盘流动冷却水,开始冷却。模具温度成为100℃以下之后,打开模具,将成型品从模具中取出。进行修整以使所得到的成型品的立壁部成为期望的高度。除了这些以及不使用分隔构件以外,与比较例11同样地得到电子设备壳体。比较例12中的成型条件和评价结果示于以下的表10。
(比较例13)
与实施例11同样地得到底盖和顶盖。对所得到的底盖的配置信号发送用天线的位置的周边进行开孔加工。接着,以填埋开口加工部位的方式配置材料14,与比较例12同样地得到一部分由材料14构成的底盖。除此以外与比较例11同样地得到电子设备壳体。比较例13中的成型条件和评价结果示于以下的表10。
〔评价〕
实施例中得到的电子设备壳体,确认为能够确保高的天线性能的电子设备壳体。其中,实施例11~17体现出非常高的抗扭刚性,并且中空结构的比例高,因此是能够在中空结构的内部配置许多电子部件的电子设备壳体。实施例13的电子设备壳体也体现出非常高的抗扭刚性,并且中空结构与其它空间的平衡优异。实施例12~20中通过热熔接将底盖或顶盖与分隔构件接合,因此体现出高的抗扭刚性、抗弯刚性,并且能够通过加热将接合部解体,从修理、循环利用的观点出发优选。另外,实施例12~20中分隔构件与底盖或顶盖直接接合,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15中底盖使用力学特性高的金属材料,由此不仅体现出高的抗扭刚性,还体现出抗弯刚性。另外,由于使热传导率高的材料,因此从热特性的观点出发也优选。实施例17是将分隔构件与顶盖接合的电子设备壳体,与其它实施例同样地体现出高的抗扭刚性。
另一方面,比较例11~13的电子设备壳体的结构正如以往所提出的,比较例1中采用体积固有电阻为1.0×10-2Ω·m以上的材料,屏蔽了信号,无法体现出天线性能。比较例12中采用体积固有电阻小于1.0×10-2Ω·m的材料,虽然没有屏蔽信号,体现出天线性能,但没能体现出抗扭刚性和抗弯刚性,并且生产率差。
表7
Figure GDA0001598754680000531
表8
Figure GDA0001598754680000541
表9
Figure GDA0001598754680000551
表10
Figure GDA0001598754680000561
〔第3实施方式〕
最后,对本发明的第3实施方式涉及的电子设备壳体进行说明。
图26是表示本发明的第3实施方式涉及的电子设备壳体的结构的立体图。如图26所示,本发明的第3实施方式涉及的电子设备壳体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接合的分隔构件3、以及俯视为矩形形状的顶盖4。本实施方式中,底盖2和顶盖4与分隔构件3功能分离,其形状与目的相对应。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,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27是图26所示的电子设备壳体1的分解立体图。如图27所示,底盖2具备:相对于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通过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,可使用碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、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的纤维,也可以将这些纤维混合两种以上使用。这些增强纤维可以作为在一个方向上并丝而成的长纤维、单一的亚麻短纤维(tow)、织物、针织品、无纺布、垫子、线绳等纤维结构物使用。
作为基质树脂,可以使用环氧树脂、酚醛树脂、苯并
Figure GDA0001598754680000581
嗪树脂和不饱和聚酯树脂等的热固性树脂、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、液晶聚酯等的聚酯系树脂、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚丁烯等的聚烯烃、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)、酚醛树脂和苯氧树脂等的热固性树脂。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,上述树脂不仅可以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形成的底盖、顶盖、分隔构件使用。
在本发明中,从层叠等的操作性的观点出发,优选使用包含上述增强纤维和基质树脂的预浸料作为各构件的材料。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增强纤维。
分隔构件3具备:相对于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、以及从立壁部32的周缘部向与xy平面平行的外侧方向延伸的接合部33。分隔构件3通过接合部33与底盖2的平面部21接合,在平面部31与底盖2的平面部21之间形成中空结构S1的状态下与底盖2接合。使用具有该接合部33的分隔构件3,是本发明中进一步提高抗扭刚性的一个因素,优选接合部33与底盖2和顶盖4接合。另外,优选在该中空结构S1内装填电子部件,通过将电子部件配置于分隔构件3,能够使其和与分隔构件3接合的底盖2或顶盖4的距离更远,在这一点上优选。
相对于xy平面平行的平面中的接合部33的面积优选在10~100cm2的范围内。详细而言,在接合部33的面积小于10cm2的情况下,与大的变形相伴的载荷赋予电子设备壳体1时,会发生分隔构件3从底盖2剥离,无法体现出原本的抗扭刚性这样的问题。另一方面,在接合部33的面积大于100cm2的情况下,随着接合部33的面积的增加,会发生电子设备壳体1的重量的增加和中空结构S1的体积的减少之类的问题。因此,接合部33的面积优选在10~100cm2的范围内。
分隔构件3的平面部31与底盖2的平面部21之间的距离(从平面部21起的分隔构件3的高度)h的最大值优选在3~30mm的范围内。本发明中,分隔构件3的高度h是体现抗扭刚性的一个因素。因此,在高度h的最大值小于3mm的情况下,电子设备壳体1中立壁部32的效果较小,产生无法体现出原本的抗扭刚性之类的问题。另一方面,在高度h的最大值大于30mm的情况下,需要使立壁部32的厚度增厚,其结果产生电子设备壳体1的重量增加之类的问题。所以,高度h的最大值优选在3~30mm的范围内。
图28和图29是表示图27所示的分隔构件3的结构的一例的剖视图。如图28(a)所示,在本实施方式中,可以以从立壁部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,也可以如图28(b)所示,以从立壁部32的周缘部向与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29(a)、(b)所示,立壁部32相对于底盖2的平面部21(或分隔构件3的接合部33)的角度α优选在45°~135°的范围内。再者,图29(a)表示立壁部32的角度α为锐角的状态,图29(b)表示立壁部32的角度α为钝角的状态。
图30是表示电子设备壳体的结构的剖视图。如图30(a)、(b)所示,在通过分隔构件3与底盖2或顶盖4接合而形成的中空结构S1内配置有电池D5和除了电池D5以外的另一电子部件D6。电池D5优选为能够进行非接触式充电的结构。通过这样的结构,能够将分隔构件3的孔部的形成抑制为最小限度,提高抗扭刚性。另外,由于气密性提高,从而也能够抑制尘埃和水的侵入。另外,为了抑制电池D5的穿透、提高热特性,优选在电池D5和与分隔构件3接合的底盖2或顶盖4之间形成1mm以上的空隙。由此,能够抑制与分隔构件3接合的底盖2或顶盖4接触电池D5。另外,可以在该空隙中配置缓冲构件。作为缓冲构件,可例示缓冲材料(防止穿透、吸收冲击)、隔热材料(抑制向底盖2或顶盖4的热移动)、高热传导率材料(提高散热性(抑制局部温度上升))等。通过配置这样的缓冲构件,即使万一电池D5接触到与分隔构件3接合的底盖2或顶盖4,也能够减轻接触时的冲击。
再者,优选分隔构件3的弹性模量和与分隔构件3接合的底盖2或顶盖4的弹性模量大于没有与分隔构件3接合的底盖2或顶盖4的弹性模量。由此,能够抑制电池D5的穿透。另外,分隔构件3优选具备面积为分隔构件3的表面面积的30%以下的开口部。
另外,本发明优选在分隔构件3和与分隔构件3接合的底盖2或顶盖4之间形成的中空结构S1内具备另一分隔构件。在该中空结构S1内具备的另一分隔构件,既可以仅与底盖2或顶盖4接合,也可以仅与分隔构件3接合。优选另一分隔构件与分隔构件3的内表面接合,并且还接合到与分隔构件3接合的底盖2或顶盖4。在此,分隔构件3的内表面是指分隔构件3中的中空结构S1内侧的表面。
可以通过在分隔构件3的平面部31与底盖2的平面部21之间形成的中空结构S1内,以将分隔构件3的内表面和与分隔构件3接合的底盖2或顶盖4接合的方式配置另一分隔构件,从而提高抗弯刚性。图31(a)是表示另一分隔构件的结构的平面图,图31(b)是图31(a)的A-A线剖视图。如图31(a)、(b)所示,另一分隔构件5是以在中空结构S1的y方向中央部沿着x方向延伸的方式而配置的构件,与底盖2的平面部21和分隔构件3的平面部31连接。通过经由另一分隔构件5将底盖2的平面部21与分隔构件3的平面部31一体化,使得在受到载荷时底盖2和分隔构件3同步地变形,因此能够提高电子设备壳体1的抗弯刚性。另外,通过底盖2的立壁部22、分隔构件3的立壁部32与另一分隔构件5一体化,底盖2和分隔构件3的立壁部特别难以向电子设备壳体1的内侧方向变形,能够提高电子设备壳体1的抗扭刚性。
再者,另一分隔构件5只要与底盖2的平面部21和分隔构件3的平面部31连接,则也可以是以在中空结构S1的x方向中央部沿着y方向延伸的方式而配置的构件,也可以是以沿着中空结构S1的对角线方向延伸的方式而配置的构件。尤其是另一分隔构件5优选被配置为,在厚度方向上受到载荷的情况下,从底盖2的平面部21的挠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,另一分隔构件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,还能够体现出对于冲击的效果。
本实施方式中,分隔构件3如图32(a)所示由平面部31、立壁部32和接合部33构成,但也可以如图32(b)所示将平面部31设为曲面形状的构件,在曲面形状的构件的周缘部形成接合部33,由此构成分隔构件3。即,可以通过将平面部31设为曲面形状的构件从而省略立壁部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,分隔构件3与底盖2接合,但也可以将分隔构件3与顶盖4接合,在分隔构件3的平面部31与顶盖4之间形成中空结构S1。
本实施方式中,在平面部31的每条边形成的四个立壁部32全都形成有接合部33,但也可以在四个立壁部32之中的至少一个形成有接合部33。另外,也可以在四个立壁部32之中相邻的两个以上立壁部32形成有接合部33。另外,在一个立壁部32形成的接合部33的面积优选为1cm2以上。另外,从电子设备壳体的轻量化和薄型化的观点出发,形成分隔构件3的构件的厚度优选在0.3~1.0mm的范围内。另外,形成分隔构件3的构件的弹性模量优选在20~120GPa的范围内。
另外,分隔构件3优选由UL94标准中比V-2的阻燃性高的材料形成。更优选分隔构件3和与分隔构件3接合的底盖2或顶盖4由UL94标准中比V-2的阻燃性高的材料形成。通过使用这样的材料,即使万一电池起火的情况下,也能够防止火蔓延到其它电子部件、用户烧伤等事故。分隔构件3优选由上述金属材料和纤维增强复合材料之中的任一者形成,可以根据分隔构件3的目的来选择材料。即,从体现出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材料。另外,在分隔构件3由纤维增强复合材料形成的情况下,分隔构件3优选由连续纤维预浸料的层叠体构成。另外,分隔构件3的线膨胀系数相对于与分隔构件3接合的底盖2或顶盖4的线膨胀系数之比优选在0.1~10的范围内。
另外,分隔构件3的接合部33优选通过热熔接与底盖2的平面部21接合。23℃时的剥离载荷更优选在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、激光溶接法、热板溶接法等。另外,该情况下,接合部33与平面部21的接合面在200℃时的剥离载荷优选低于60N/cm2。200℃时的剥离载荷更优选为30N/cm2以下。
另外,优选该剥离载荷在180℃时低于60N/cm2,从解体性接合的观点出发,能够在更低的温度区域容易剥离。但是,如果解体的温度变低,则在作为电子设备壳体使用时,分隔构件有可能由于与电子部件的工作相伴的温度上升、使用环境的温度而剥离。因此,优选在使用电子设备壳体的温度区域中以高的接合强度接合分隔构件,而在解体的温度区域中能够容易剥离。为此,更优选80℃时的剥离载荷在60~5000N/cm2的范围内。
再者,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,因此对下限不特别限定,优选为0N/cm2以上,但如果过低则处理性差,因此更优选为1N/cm2以上。通过这样的结构,能够体现出可以容易地拆卸分隔构件3的解体接合性,使电子设备的修理、循环处理变得容易。另外,优选分隔构件3和与分隔构件3接合的底盖2或顶盖4由纤维增强复合材料形成,在底盖2或顶盖4以及分隔构件3中的至少一者的接合部分设置有热塑性树脂,分隔构件3与底盖2或顶盖4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,可举出使用将热塑性树脂用作基质树脂的纤维增强片(预浸料片)将分隔构件3和与分隔构件3接合的底盖2或顶盖4成型而得到的方法。采用该方法得到的成型体,热塑性树脂以高比例存在于表面,因此在接合时能够具有大的接合面积,接合部位的选择自由度变高,因而优选。从各构件的力学特性的观点出发,优选使用热固性树脂作为基质树脂的纤维增强复合材料,作为在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,从而在纤维增强复合材料设置热塑性树脂性的方法。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制成的薄膜、无纺布层叠到表面而得到的层叠体,进行加热、加压成型的方法。
另外,优选分隔构件3与底盖2或顶盖4直接接合。通过使用在分隔构件3的接合部33和/或与接合部33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,不再需要使用除了各构件以外的接合剂,能够将各构件直接接合,从而能够抑制电子设备壳体1的重量增加。适合于将分隔构件3与底盖2或顶盖4直接接合的方法有,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制成的薄膜、无纺布层叠到表面而得到层叠体,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形成的纤维增强片(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,从体现本发明的电子设备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,可例示薄膜、连续纤维、织物、粒子、无纺布等形态,从成型作业时的操作性的观点出发,优选薄膜、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分隔构件3和与分隔构件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,所设置的热塑性树脂优选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”不仅包括能够将分隔构件3容易地卸下,还包括能够再接合,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,进行再接合时的剥离载荷优选为原来的剥离载荷的50%以上,进一步优选为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降低这一点,以及在冷却或常温下固化而体现出树脂原本的高的力学特性的特性应用于接合技术而实现的。
另外,分隔构件3可以通过粘结剂、螺丝钉等而与底盖2或顶盖4接合。另外,可以在本发明的抗扭刚性提高的范围中,在分隔构件3的平面部31、立壁部32和接合部33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(后述的空间S3)的电子部件和/或与顶盖4相对应的显示器、键盘等连接。从放热性的观点出发,该孔部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。这些孔部相对于分隔构件3的表面积优选为30%以下,从抗扭刚性的观点出发进一步优选为15%以下。
另外,可以通过具有开口部的分隔部件构成分隔构件3,通过分隔构件3的周缘部与底盖2或顶盖4接合而形成中空结构S1。这里提到的“具有开口部的分隔构件”是指分隔构件的一部分具有开口部的形状,可以是上述图32(a)和(b)所示的具有接合部33的构件。也就是说,具有开口部的分隔构件的一例为具有平面部、在平面部的周缘部立起设置的立壁部、以及从立壁部的周缘部起延伸的接合部的分隔构件,或具有曲面部、从曲面部的周缘部起延伸的接合部的分隔构件。
顶盖4与底盖2的立壁部22的周缘部接合。在图26中,顶盖4为平滑的板状形状,也可以是具有曲面、凹凸的板状形状。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,能够应用于翻盖型个人电脑和平板型个人电脑。
由以上的说明可知,本发明的第3实施方式涉及的电子设备壳体1,具备底盖2、顶盖4、配置于由底盖2和顶盖4划分出的空间内的分隔构件3、电池D5、以及电子部件D6,分隔构件3与底盖2或顶盖4接合,该电子设备壳体的特征在于,在通过分隔构件3与底盖2或顶盖4接合而形成的中空结构S1内固定有电池D5。由此,能够实现薄型化和轻量化,并且有效抑制收纳于内部的电池的破损。
再者,分隔构件3向与分隔构件3接合的底盖2或顶盖4的方向的投影面积S优选被调整为与分隔构件3接合的底盖2或顶盖4的投影面积R的60~95%的范围内。另外,对于分隔构件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S3的观点出发,可以使分隔构件3靠近底盖2或顶盖4的任一者。
详细而言,在投影面积S小于与分隔构件3接合的底盖2或顶盖4的面积的60%的情况下,作为本发明中体现抗扭刚性的一个因素的立壁部32,形成在靠近底盖2或顶盖4的中心位置的位置,产生无法体现出原本的抗扭刚性之类的问题。另一方面,投影面积S大于与分隔构件3接合的底盖2或顶盖4的面积的95%的情况下,虽然能够体现出高的抗扭刚性,但由于空间S3变小,因此会产生难以配置用于构成电子设备的电子部件和布线等,难以适应作为电子设备壳体之类的问题。因此,分隔构件3向与分隔构件3接合的底盖2或顶盖4的方向的投影面积S,优选在与分隔构件3接合的底盖2或顶盖4的面积R的60~95%的范围内。
本发明中,分隔构件3向与接合部33接合的底盖2或顶盖4的方向的投影面积,优选在与接合部33接合的底盖2或顶盖4的面积的60~95%的范围内,因此在本发明中,相比于分隔构件3与底盖2或顶盖4彼此在侧面接合的方式,例如如果是分隔构件3具有平面部、在平面部的周缘部立起设置的立壁部、以及从立壁部的周缘部起延伸的接合部,并且与分隔构件3接合的底盖2或顶盖4具有平面部的方式,则优选分隔构件3的接合部与底盖2或顶盖4的平面部接合。
此时,对于分隔构件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、多边形形状,从体现出高的抗弯刚性的观点出发,优选为与底盖2和/或顶盖4的形状相适合的形状。具体而言,如果是图26所示的情况,分隔构件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和除了中空结构S1以外的空间S3的观点出发,分隔构件3的投影面的形状优选为与所装填的电子部件的形状相适合的形状。另外,从无论对于任何载荷都能体现出各向同性的刚性的观点出发,分隔构件3的投影面的形状优选为相对于x方向和/或y方向的轴对称的形状。
另外,底盖2的由分隔构件3形成的中空结构S1的体积优选在由底盖2和顶盖4划分出的空间S2的体积的55~95%的范围内。详细而言,在中空结构S1的体积小于空间S2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32的高度低和/或分隔构件3的投影面积小,会产生无法体现原本的抗扭刚性这样的问题。另一方面,在中空结构S1的体积大于空间S2的体积的95%的情况下,虽然能够体现高的抗扭刚性,但空间S2中除了中空结构S1以外的空间S3变小,难以配置用于构成电子设备的电子部件和配线等,会发生难以作为电子设备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S2的体积的55%~95%的范围内。
再者,本实施方式中,由一个部件构成分隔构件3,但也可以由多个部件构成分隔构件3。同样地,本实施方式中由一个部件构成底盖2和顶盖4,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分隔构件、由多个部件构成的底盖、由多个部件构成的顶盖,作为用于制成分隔构件3、底盖2和顶盖4的多个部件的接合方法,没有特别限定。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,或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,作为多个部件的其它接合方法,可举出涂布粘结剂将各部件接合的方法,或经由热塑性树脂进行热熔接而将各部件接合的方法。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、激光溶接法和热板溶接法等。
以下,利用实施例对本发明进行具体说明。但本发明并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7(a)所示,将电子设备壳体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7(b)所示,测定将角度θ的变化速度设为1°/min并赋予50N的载荷时的电子设备壳体1的位移量,将测定值设为电子设备壳体的抗扭刚性值。
(2)抗弯刚性试验
如图8所示,以能够从与分隔构件接合的底盖2或顶盖4侧赋予载荷F的方式将电子设备壳体设置于试验机。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的十字头速度按压电子设备壳体的中心位置,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)落球试验
如图33所示,以底盖2成为上面的方式配置电子设备壳体,使直径为25mm、重量为66.7g的钢球201从1m的高度向电子设备壳体的中央自然落下。该试验时,代替配置的电池,配置了表面贴附有压敏片的与电池大小相同的木材。通过贴附的压敏片的颜色变化来了解底盖的接触。此时,关于压敏片的颜色变化的面积,将小于4cm2记为◎,将4cm2以上且小于10cm2记为○,将10cm2以上且小于30cm2记为△,将30cm2以上记为×。
(4)弯曲弹性模量的评价
依据ASTM D-790(1997)的标准,评价分隔构件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。
(5)分隔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”评价分隔构件的剥离载荷。本试验中的试验片使用实施例或比较例中得到的电子设备壳体。此时,为了测定分隔构件的剥离强度,以不存在没有与分隔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9所示,将电子设备壳体1的底盖2或顶盖4用固定夹具103固定,将分隔构件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,直到分隔构件3剥离或者拉伸夹具104从分隔构件3脱落为止,进行评价。此时的接合面积,通过测定接合前的分隔构件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分隔构件3的剥离载荷。另外,关于200℃时的分隔构件3的剥离载荷,连同固定电子设备壳体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,与分隔构件3的剥离载荷试验同样地赋予拉伸载荷,进行评价。
<使用的材料>
将用于评价的材料示于以下。
[材料21]
准备东丽(株)制“torayca”预浸料P3252S-12作为材料21。材料21的特性示于以下的表11。
[材料22]
准备超级树脂工业(株)制SCF183EP-BL3作为材料22。材料22的特性示于以下的表11。
[材料23]
准备铝合金A5052作为材料23。材料23的特性示于以下的表11。
[材料24]
准备镁合金AZ31作为材料24。材料24的特性示于以下的表11。
[材料25]
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25。材料25的特性示于以下的表11。
表11
Figure GDA0001598754680000701
(实施例21)
实施例21-(1):底盖的制作
从材料21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26中的x方向)平行的方式切割,其余3枚以纤维方向与横向(图26中的y方向)平行的方式切割。在本实施例中,将横向(y方向)设为0°,如图34所示,以纤维方向为90°的预浸料片105a与纤维方向为0°的预浸料片105b对称层叠的方式,得到7枚预浸料片构成的层叠体。
在此,使用压制成型装置和图20(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20(b)所示,使模具106移动,在保持1.0MPa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中取出。进行修整使所得到的成型品的直立壁成为期望的高度,得到底盖。
实施例21-(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21-(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21-(3):分隔构件的制作
除了使用图10所示的模具106以外,与实施例21-(1)同样地得到成型品。进行修整以使所得到的成型品的接合面成为期望的宽度,得到分隔构件。如图30所示将电池固定在所得到的分隔构件的内侧。
实施例21-(4):电子设备壳体的制作
如图22所示,使用粘结剂108将实施例21-(1)~(3)中得到的各构件接合。实施例21中的成型条件和评价结果示于以下的表12。
(实施例22)
对于与实施例21-(1)和(2)同样得到的底盖和分隔构件,向分隔构件的接合部涂布140℃的利用热熔胶涂布器熔融的热熔树脂(CEMEDINE(株)制HM712),将分隔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。除了接合的方法以外,与实施例21-(1)~(4)同样地得到电子设备壳体。实施例22中的成型条件和评价结果示于以下的表12。
(实施例23)
实施例23-(1):底盖的制作
在与分隔构件的接合面侧的面上,层叠包含共聚聚酰胺树脂(东丽(株)制“AMILAN(注册商标)”CM8000)的厚度为50μm的薄膜,得到层叠体。使用所得到的层叠体,除此以外与实施例21-(1)同样地得到底盖。
实施例23-(2):顶盖的制作
与实施例23-(1)同样地在与底盖的接合面侧的面上,层叠包含共聚聚酰胺树脂(东丽(株)制“AMILAN(注册商标)”CM8000)的厚度为50μm的薄膜,得到层叠体。使用所得到的层叠体,除此以外与实施例21-(2)同样地得到顶盖。
实施例23-(3):分隔构件的制作
与实施例23-(1)同样地在与底盖的接合面侧的面上,层叠包含共聚聚酰胺树脂(东丽(株)制“AMILAN(注册商标)”CM8000)的厚度为50μm的薄膜,得到层叠体。使用所得到的层叠体,除此以外与实施例21-(3)同样地得到分隔构件。
实施例23-(4):电子设备壳体的制作
在实施例23-(1)中得到的底盖上将实施例23-(3)中得到的分隔构件以接合形态重叠,使用图11所示的接合用夹具109,配置于以接合用夹具109的表面温度成为180℃的方式设定的压制成型装置中,进行加热、加压。1分钟后,将底盖2、分隔构件3和接合用夹具109从压制成型装置中取出并进行冷却。5分钟后,将接合用夹具109取出,得到底盖2与分隔构件3的一体化产品。然后,与实施例21-(4)同样地利用粘结剂将顶盖4接合。实施例23中的成型条件和评价结果示于以下的表12。
(实施例24)
作为分隔构件,设为表12记载的尺寸,除此以外与实施例23同样地得到电子设备壳体。实施例24中的成型条件和评价结果示于以下的表12。
(实施例25)
与实施例23同样地得到各构件。将厚度为3mm的软质聚氨酯泡沫配置于底盖,除此以外与实施例23同样地得到电子设备壳体。实施例25中的成型条件和评价结果示于以下的表13。
(实施例26)
作为另一分隔构件,将0°的预浸料片和90°的预浸料片以交替对称层叠的方式层叠25枚,使得材料21的厚度成为3mm。与实施例21-(1)同样地利用压制成型机进行加热、加压,得到成型品。进行加工使得所得到的成型品的宽度成为7.2mm,得到表13记载的尺寸的另一分隔构件。将所得到的另一分隔构件如图31所示进行配置,并利用粘结剂接合,除此以外与实施例23同样地得到电子设备壳体。实施例26中的成型条件和评价结果示于以下的表13。
(实施例27)
作为底盖,使用表13记载的材料,将热盘温度设为220℃,成型压力设为10MPa,除此以外与实施例23同样地得到电子设备壳体。实施例27中的成型条件和评价结果示于以下的表13。
(实施例28)
作为底盖,使用表13记载的材料,将热盘温度设为200℃,成型压力设为10MPa,除此以外与实施例23同样地得到电子设备壳体。实施例28中的成型条件和评价结果示于以下的表13。
(实施例29)
作为分隔构件,使用表14记载的材料,除此以外与实施例23同样地得到电子设备壳体。实施例29中的成型条件和评价结果示于以下的表14。
(实施例30)
除了将分隔构件与顶盖接合以外,与实施例23同样地得到电子设备壳体。实施例30中的成型条件和评价结果示于以下的表14。
(实施例31)
除了将电池固定在底盖表面以外,与实施例23同样地得到电子设备壳体。实施例31中的成型条件和评价结果示于以下的表14。
(实施例32)
实施例32-(1)、(2):底盖和顶盖的制作
与实施例23-(1)、(2)同样地得到各构件。
实施例32-(3):分隔构件的制作
除了使用仅制成分隔构件的平面部的模具以外,与实施例23-(3)同样地得到分隔构件的平面部。接着,将所得到的分隔构件的平面部装入射出成型模具中,使用射出成型机,设定汽缸温度为260℃、模具温度为80℃,将玻璃纤维增强树脂(东丽(株)制CM1011G-30)通过嵌件射出成型而形成分隔构件的立壁部,得到分隔构件。
实施例32-(4):壳体的制作
除了使用实施例32-(1)、(3)中得到的各构件以外,与实施例23-(4)同样地得到底盖2与分隔构件3的一体化产品。同样地,通过热熔接将实施例23-(2)中得到的顶盖与底盖接合。实施例32中的成型条件和评价结果示于以下的表14。
(比较例21)
比较例21-(1):底盖的制作
使用层叠10枚材料25而得到的层叠体、压制成型装置和一对模具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1.0MPa的成型压力的状态下进行加压。10分钟后,对压制成型装置的热盘流动冷却水,开始冷却。模具温度成为100℃以下之后,打开模具106,将成型品从模具106中取出。进行修整以使所得到的成型品的立壁部成为期望的高度,得到底盖。
比较例21-(2):顶盖的制作
变更为用于形成表15记载的尺寸的模具,除此以外与比较例21-(1)同样地得到顶盖。
比较例21-(3):电子设备壳体的制作
将所得到的底盖和顶盖重叠为接合形态,利用超声波熔接机进行接合。然后,不使用分隔构件,除此以外与实施例21同样地利用粘结剂将顶盖接合。比较例21中的成型条件和评价结果示于以下的表15。
(比较例22)
没有使用分隔构件,顶盖使用材料23,除此以外与实施例27同样地得到各构件。使用所得到的各构件,除此以外与实施例21同样地得到电子设备壳体。比较例22中的成型条件和评价结果示于以下的表15。
(比较例23)
与实施例21同样地得到各构件。在所得到的底盖形成孔部使得能够取出电池,并制作盖。将电池固定于作成的盖,除此以外与实施例21同样地得到电子设备壳体。比较例23中的成型条件和评价结果示于以下的表15。
〔评价〕
实施例中得到的电子设备壳体,确认能够有效抑制电池的破损。其中,实施例21~23、25~29即使在落球试验中对于电池的干扰也较小,能够有效抑制电池的破损。并且也体现出高的抗扭刚性和抗弯刚性。实施例24中通过使固定电池的中空结构S1较小,能够确保装填其它电子部件的空间,其结果成为能够有助于薄型化的电子设备壳体。实施例25中在底盖与电池的空隙中配置有缓冲构件,因此成为能够减轻对电池的冲击的电子设备壳体。实施例26中也具有另一分隔构件的效果,是冲击难以向电池传递的电子设备壳体。
实施例27、28中底盖使用力学特性高的金属材料,由此通过金属材料难以凹陷,有效抑制电池的破损。并且,由于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29中,分隔构件使用屏蔽电磁波的碳纤维增强复合材料,因此从屏蔽电池发出的噪音影响其它电子部件的观点出发也优选。实施例30中分隔构件与顶盖接合,来自底盖侧的冲击难以传递,有效抑制电池的破损。
另外,实施例22~32中,通过热熔接将顶盖与分隔构件接合,因此能够抑制电池的破损,体现出高的抗扭刚性、抗弯刚性,并且能够通过加热将接合部解体,从修理、循环利用的观点出发优选。另外,实施例22~32中分隔构件与底盖或顶盖直接接合,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。成为通常用户难以访问,仅在需要的情况下能够容易解体的电子设备壳体。
另一方面,比较例21、22的电子设备壳体的结构正如以往所提出的,比较例21中由树脂材料构成,因此在落球这样的冲击下无法抑制电池的破损。比较例23中由金属材料制成,因此虽然体现出来自金属材料的刚性,但并不充分。另外,由于没有使用分隔构件,无法在电池与底盖之间具备空隙,直接受到冲击、破损的可能性高。比较例23的结构与实施例21相同,但能够通过盖子打开和关闭,因此在取下盖子的状态下,在与其它构件接触的可能性、用户能够容易访问方面不优选。
表12
Figure GDA0001598754680000761
表13
Figure GDA0001598754680000771
表14
Figure GDA0001598754680000781
表15
Figure GDA0001598754680000791
产业可利用性
根据本发明,能提供一种能够在实现薄型化和轻量化的同时提高热特性和抗扭刚性的电子设备壳体。另外,根据本发明,能提供一种能够在确保天线性能的同时提高抗扭刚性和抗弯刚性的电子设备壳体。并且,根据本发明,能提供一种能够在实现薄型化和轻量化的同时有效抑制收纳于内部的电池破损的电子设备壳体。
附图标记说明
1 电子设备壳体
2 底盖
3 分隔构件
4 顶盖
5 另一分隔构件
21 平面部
22 立壁部
31 平面部
32 立壁部
33 接合部

Claims (30)

1.一种电子设备壳体,具备底盖、顶盖、分隔构件和发热构件,
所述分隔构件配置于由所述底盖和所述顶盖划分出的空间内,并具有开口部,
所述电子设备壳体的特征在于,
所述分隔构件通过其周缘部与所述底盖或所述顶盖接合而形成中空结构,
所述中空结构的体积在所述空间的体积的55~95%的范围内,
在由所述底盖和所述顶盖划分出的空间内存在除了所述中空结构以外的空间,
所述发热构件配设于所述分隔构件的所述中空结构侧的表面。
2.根据权利要求1所述的电子设备壳体,其特征在于,
形成所述中空结构的所述底盖或所述顶盖具有孔部。
3.根据权利要求1或2所述的电子设备壳体,其特征在于,
所述中空结构的高度在所述空间的高度的50~90%的范围内。
4.根据权利要求1或2所述的电子设备壳体,其特征在于,
在所述中空结构内配设有冷却构件、送风构件和热传导构件之中的至少一种构件。
5.根据权利要求1或2所述的电子设备壳体,其特征在于,
所述分隔构件的面方向的热传导率在0.1~300W/m·K的范围内,并且,面方向的热传导率相对于厚度方向的热传导率之比在1~100的范围内。
6.根据权利要求1或2所述的电子设备壳体,其特征在于,
所述分隔构件和与该分隔构件接合的所述底盖或所述顶盖由纤维增强复合材料形成,在所述分隔构件和底盖中的至少一者的接合部分、或所述分隔构件和顶盖中的至少一者的接合部分设置有热塑性树脂,所述分隔构件与底盖或顶盖经由所述热塑性树脂接合。
7.根据权利要求1或2所述的电子设备壳体,其特征在于,
所述分隔构件与所述底盖或所述顶盖直接接合。
8.根据权利要求1或2所述的电子设备壳体,其特征在于,
所述分隔构件具有孔部。
9.根据权利要求1或2所述的电子设备壳体,其特征在于,
所述分隔构件通过热熔接与所述底盖或所述顶盖接合,使得所述分隔构件在23℃时的剥离载荷在60~5000N/cm2的范围内,并且200℃时的剥离载荷小于60N/cm2
10.根据权利要求1或2所述的电子设备壳体,其特征在于,
所述分隔构件由多个部件构成。
11.一种电子设备壳体,具备底盖、顶盖、分隔构件和天线,
所述分隔构件配置于由所述底盖和所述顶盖划分出的空间内,
所述分隔构件通过其周缘部与所述底盖或所述顶盖接合而形成中空结构,
所述电子设备壳体的特征在于,
所述中空结构的体积在由所述底盖和所述顶盖划分出的空间的体积的55~95%的范围内,
在由所述底盖和所述顶盖划分出的空间内存在除了所述中空结构以外的空间,
第1材料与所述天线之间的最短距离为3mm以上,
并满足以下的条件(A)或条件(B),
条件(A):所述天线配置于分隔构件,并且与所述分隔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小于1.0×10-2Ω·m的第1材料构成,所述分隔构件由体积固有电阻为1.0×10-2Ω·m以上的第2材料构成,
条件(B):所述天线配置于与所述分隔构件接合的所述底盖或所述顶盖,并且所述分隔构件的至少一部分由体积固有电阻小于1.0×10-2Ω·m的第1材料构成,与所述分隔构件接合的所述底盖或所述顶盖由体积固有电阻为1.0×10-2Ω·m以上的第2材料构成。
12.根据权利要求11所述的电子设备壳体,其特征在于,
以所述底盖的内表面位置为基准位置,所述天线配置于所述空间的高度的50~95%的范围内。
13.根据权利要求11或12所述的电子设备壳体,其特征在于,
没有与所述分隔构件接合的所述顶盖或所述底盖的至少一部分由所述第2材料构成。
14.根据权利要求11或12所述的电子设备壳体,其特征在于,
所述天线与配置于所述分隔构件的除了所述天线以外的其它电子部件之间的最短距离为3mm以上。
15.根据权利要求11或12所述的电子设备壳体,其特征在于,
构成所述天线的至少信号发送部和信号接受部与所述第1材料之间的最短距离为3mm以上。
16.根据权利要求11或12所述的电子设备壳体,其特征在于,
所述分隔构件被接合到与所述分隔构件接合的所述底盖或所述顶盖的由所述第1材料构成的部分。
17.根据权利要求11或12所述的电子设备壳体,其特征在于,
所述分隔构件向与所述分隔构件接合的所述底盖或所述顶盖的方向的投影面积,在与所述分隔构件接合的所述底盖或所述顶盖的面积的60~95%的范围内。
18.根据权利要求11或12所述的电子设备壳体,其特征在于,
所述分隔构件具有孔部。
19.根据权利要求11或12所述的电子设备壳体,其特征在于,
所述分隔构件通过热熔接与所述底盖或所述顶盖接合,使得所述分隔构件在23℃时的剥离载荷在60~5000N/cm2的范围内,并且200℃时的剥离载荷小于60N/cm2
20.根据权利要求11或12所述的电子设备壳体,其特征在于,
所述分隔构件由多个部件构成。
21.一种电子设备壳体,具备底盖、顶盖和分隔构件,
所述分隔构件配置于由所述底盖和所述顶盖划分出的空间内,并具有开口部,
所述分隔构件与所述底盖或所述顶盖接合,
所述电子设备壳体的特征在于,
在通过所述分隔构件在其周缘部与底盖或顶盖接合而形成的中空结构内固定有电池,
所述中空结构的体积在由所述底盖和所述顶盖划分出的空间的体积的55~95%的范围内,
在由所述底盖和所述顶盖划分出的空间内存在除了所述中空结构以外的空间。
22.根据权利要求21所述的电子设备壳体,其特征在于,
在所述电池和与所述分隔构件接合的所述底盖或所述顶盖之间具有1mm以上的空隙。
23.根据权利要求22所述的电子设备壳体,其特征在于,
在所述空隙中配置有缓冲构件。
24.根据权利要求21~23中任一项所述的电子设备壳体,其特征在于,
与所述分隔构件接合的所述底盖或所述顶盖是由同一材料形成的没有接缝的构件。
25.根据权利要求21~23中任一项所述的电子设备壳体,其特征在于,
所述电池配置于所述分隔构件的表面。
26.根据权利要求21~23中任一项所述的电子设备壳体,其特征在于,
所述分隔构件的弹性模量、和与所述分隔构件接合的所述底盖或所述顶盖的弹性模量,比没有与所述分隔构件接合的所述顶盖或所述底盖的弹性模量大。
27.根据权利要求21~23中任一项所述的电子设备壳体,其特征在于,
所述电池是能够进行非接触式充电的电池。
28.根据权利要求21~23中任一项所述的电子设备壳体,其特征在于,
所述分隔构件具备开口部,所述开口部的面积为所述分隔构件的表面的面积的30%以下。
29.根据权利要求21~23中任一项所述的电子设备壳体,其特征在于,
所述分隔构件通过热熔接与所述底盖或所述顶盖接合,使得所述分隔构件在23℃时的剥离载荷在60~5000N/cm2的范围内,并且200℃时的剥离载荷小于60N/cm2
30.根据权利要求21~23中任一项所述的电子设备壳体,其特征在于,
所述分隔构件由多个部件构成。
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