CN109315074A - 筐体及筐体的制造方法 - Google Patents

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Abstract

筐体，其是由具有电子器件的壳体构成的筐体，所述筐体的特征在于，所述电子器件插入壳体的内部。提供由具有电子器件的壳体构成的筐体，其在维持作为筐体所需要的刚性的同时，提高筐体内部的收纳能力。

Description

筐体及筐体的制造方法
技术领域
本发明涉及用于收纳机械、电子部件的筐体。
背景技术
近年来，从有效利用生活空间、提高设备携带性的观点考虑，装置、电气·电子设备等制品的小型化在不断发展。详细而言，可举出通过收纳于筐体的内部的机械、电子部件(电路基板等)的小型化及设计优化来节省空间。另外，可举出通过用于筐体的材料的高刚性化从而使得筐体薄壁化、还提高筐体内部的收纳能力。根据这样的背景，提出了多种电子部件的小型化、筐体的设计优化等技术。
具体而言，专利文献1中记载了下述发明：对具有电路图案的金属薄板使用合成树脂进行嵌件成型并一体化而成的电路基板。专利文献2中记载了规定了柔性基板的配置位置的电子设备筐体的发明。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平3-240300号公报
专利文献2：日本特开平9-172287号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，专利文献1中记载的发明中，金属薄板被绝缘膜或绝缘层覆盖，且使用导电性树脂进行了模制一体化。因此，虽然可能针对电子部件的小型化及设计优化呈现出效果，但无法使用金属薄板制成大型的筐体进行使用。另外，专利文献2中记载的发明中，在筐体主体的内表面侧配置有柔性印刷基板作为电磁波屏蔽结构部。因此，虽然即使外部产生损伤也可能呈现出维持电磁波屏蔽的效果，但必须形成用于配置柔性基板的凸台(boss)、肋，无法满足小型化、节省空间化。
如上所述，利用涉及装置、电气·电子设备等制品的小型化的现有技术，无法有效地利用筐体内部的空间。因此，期待提供能够在维持作为筐体所需要的刚性的同时提高筐体内部的收纳能力的技术。
本发明是鉴于上述课题完成的，其目的在于，提供能够在维持作为筐体所需要的刚性的同时提高筐体内部的收纳能力的筐体。
用于解决课题的手段
解决上述课题的本发明如下。
(1)筐体，其是由具有电子器件的壳体构成的筐体，所述筐体的特征在于，所述电子器件插入壳体的内部。
(2)如(1)所述的筐体，其特征在于，所述壳体至少具有平面部，所述电子器件至少插入壳体的平面部的内部。
(3)如(1)或(2)所述的筐体，其特征在于，所述筐体具有用于配置电子部件的空间。
(4)如(1)～(3)中任一项所述的筐体，其特征在于，所述壳体的至少一部分为导电性材料。
(5)如(1)～(3)中任一项所述的筐体，其特征在于，所述壳体的至少一部分为非导电性材料。
(6)如(1)～(5)中任一项所述的筐体，其特征在于，所述壳体具有能够与电子器件连接的机构。
(7)如(1)～(6)中任一项所述的筐体，其特征在于，所述壳体的立壁部由与所述壳体的平面部同种的材料形成。
(8)筐体的制造方法，所述筐体由具有电子器件的壳体构成，所述电子器件插入壳体的内部，所述制造方法包括下述工序：以使电子器件位于内侧的方式将电子器件以及选自由预浸料坯、膜、及无纺布组成的组中的至少1种材料层合，从而得到预成型体的工序；及对所述预成型体进行加压及/或减压从而对其进行赋形的工序。
发明效果
利用本发明涉及的筐体，能够在维持筐体所需要的刚性的同时，提高筐体内部的收纳能力。
附图说明
[图1]图1为表示本发明的筐体的示意性剖面图。
[图2]图2为表示壳体的表面使用了导电性材料的本发明的筐体的示意性剖面图。
[图3]图3为表示具有能够与电子器件连接的机构的本发明的筐体的示意性剖面图。
[图4]图4为表示将壳体与其他构件接合·一体化而成的本发明的筐体的示意性剖面图。
[图5]图5为表示本发明的实施例1中使用的预成型体的示意性剖面图。
[图6]图6为表示本发明的实施例2中使用的预成型体的示意性剖面图。
[图7]图7为表示将电路直接印刷于本发明的实施例3中使用的预浸料坯的状态的示意图。
具体实施方式
本发明的发明人反复进行了锐意研究，结果发现，通过将电子器件插入构成筐体的壳体的内部，与电子器件未插入壳体内部的情况相比，能够在维持筐体所需要的刚性的同时，提高筐体内部的收纳能力。以下，参考附图对由上述发现想到的本发明的筐体进行详细说明。需要说明的是，作为本发明的筐体的用途，可举出电气·电子设备、办公自动化设备、家电设备、医疗器械等的筐体、用于运输的携带箱(carry case)等，其中，优选用于使用者携带使用的蛤壳(clam shell)型电脑、平板型电脑、手机、医疗用盒(cassette)。
本发明为由具有电子器件的壳体构成的筐体，所述筐体的特征在于，所述电子器件插入壳体的内部。以下，对本发明的筐体进行详细说明。
<电子器件>
本发明中的电子器件是应用电子的作用来发挥放大(amplification)等有源性的工作的元件，有晶体管、电子管等。另外，也可使用IC(集成电路)这样的包含电阻器、电容器、电感器及变压器等无源元件的元件作为电子器件，还可使用CPU(中央处理器)、具有AI(人工智能)功能的电子电路、天线、传感器、印刷基板等。另外，用于对它们进行连接的继电器、连接器也包含于电子器件。本发明中，这些电子器件可单独或组合2种以上进行使用。这些电子器件的厚度没有特别限定，优选为1mm以下的厚度，更优选为0.5mm以下，进一步优选为0.3mm以下。由此，能够使构成筐体的壳体的厚度变薄，也能够满足筐体整体的薄壁化及轻质化。
这些电子器件必须插入构成筐体的壳体内部。并且，此处所谓电子器件“插入壳体内部”，是指如图1(a)所示的那样电子器件被构成壳体的材料覆盖并密封的状态，并且电子器件存在于在构成壳体的材料的内侧形成的空隙部。此时，优选如图1(b)所示的那样、至少电子器件的上下与构成壳体的材料接触，进一步优选如图1(c)所示的那样、电子器件整体(表面)与构成壳体的材料接触。通过这样将电子器件插入壳体的内部，无需将图1(c)所示的电子器件配置在壳体的外侧且位于筐体的内部5，从而能够扩大筐体内部的空间，筐体的收纳能力提高。另外，通过将电子器件插入壳体内部，能够防止水向电子器件的侵入，从而也能够提供防水性高的筐体。此外，由于难以将电子器件卸下，因此，也可赋予高的安全性。
另外，也可通过将这些电子器件及成为其一部分的线路(电路)直接印刷于构成壳体的内侧的材料来得到在内部已插入电子器件的壳体。此时，通过直接印刷于用作壳体材料的膜、无纺布、预浸料坯等上，从而不需要作为电子器件基底的基板，从这一点考虑，可对筐体的轻质化及壳体的薄壁化作出贡献。
本发明中的电子器件优选如图1所示的那样至少插入壳体的平面部的内部。通过采用这样的配置，能够提高设计自由度。此处所谓平面部，是指筐体的除了角等弯曲部以外的平滑的面。此时，电子器件被插入内部的位置没有特别限定，对于厚度方向而言，配置于接近壳体的厚度中心的位置的方案由于外力所导致的变形、冲击等的影响小，因此是优选的。对于面方向而言，从保护电子器件的观点考虑，优选配置于筐体的立壁、加强部位的附近。
<壳体>
本发明中的壳体是筐体的构成要素之一。从削减成型工序等提高生产率的观点考虑，优选仅由壳体构成筐体的方案。另外，从提高形状等的设计自由度的观点考虑，优选将壳体与其他构件组合构成筐体的方案。目的在于，使用该壳体及/或壳体和其他构件，通过在形成如图1～4所示的那样的筐体的形状的同时，将电子器件插入内部来进行固定、保护。因此，作为构成壳体的材料，可根据设计目的而使用热固性树脂、热塑性树脂、向这些树脂中添加增强纤维而成的纤维增强树脂、金属等。从筐体的轻质性的观点考虑，优选使用比重低的树脂，从高刚性的观点考虑，优选使用纤维增强树脂、金属等。构成壳体的上述材料可单独使用或组合使用2种以上。
对于为了将这些电子器件插入壳体内部而使用的材料而言，从材料的操作性好、能够容易地制作预成型体的观点考虑，优选为膜、无纺布的形态。此外，从提高壳体的力学特性的观点考虑，膜中更优选预先使树脂含浸增强纤维而得到的预浸料坯。
本发明的壳体优选其至少一部分为导电性材料。通过将导电性材料用于壳体的至少一部分，能够向壳体赋予电磁波屏蔽性。此处所谓“导电性材料”，是指材料的体积电阻率小于1.0×10-2Ω·cm的材料。作为这样的导电性材料，可举出例如添加有碳纤维、金属纤维的纤维增强树脂、金属等。只要导电性材料存在于壳体的至少一部分中，则其配置的位置没有特别限定。因此，可将导电性材料选择性地配置于例如壳体中的期望遮蔽电磁波的位置，而如图2所示的那样、在壳体的表面配置有导电性材料的夹层结构的生产率高，因此是优选的。另外，导电性材料通常是导热性高的材料，因此，优选配置于需要散热的电子器件的附近、冷却风扇的附近。
本发明的壳体优选其至少一部分为非导电性材料。通过将非导电性材料用于壳体的至少一部分，能够向由该壳体构成的筐体赋予电波透过性。此处所谓“非导电性材料”，是指材料的体积电阻率为1.0×10-2Ω·cm以上的材料。作为这样的非导电性材料，可举出例如添加有玻璃纤维、芳族聚酰胺纤维的纤维增强树脂、树脂、陶瓷等。只要非导电性材料存在于壳体的至少一部分中，则其配置的位置没有特别限定。因此，优选配置于例如壳体的天线被插入内部的位置的周围。
本发明中的壳体优选如图3所示的那样具有能够与电子器件连接的机构。能够与电子器件连接的机构可设置在壳体及筐体的配置电子部件的一侧，也可设置在其相反侧。例如，在壳体及筐体的内部的空间配置有电池等电子器件的情况下，优选将该能够与电子器件连接的机构设置在壳体的内部侧。另一方面，在与筐体的外部侧的电子器件等外部的设备连接的情况下，优选将能够与该电子器件等连接的机构设置在壳体的外侧。
本发明中，得到内部已插入电子器件的壳体的手段没有特别限定，可举出：对内部已插入电子器件的预成型体进行加压成型或高压釜成型的方法；将电子器件配置在模内进行嵌件注塑成型的方法；将树脂涂布于电子器件并照射特定波长的光从而使树脂固化而成型的方法；将电子器件埋入形成有用于将电子器件插入内部的槽的壳体、加盖并进行成型的方法；等等。
本发明中的壳体优选如图1所示的那样、壳体的立壁部和壳体的平面部由同种的材料形成。并且，此处所谓“由同种的材料形成”，是指在构成各部所用材料的成分之中，占50质量％以上的成分相同。
此处，关于是否由同种的材料形成，对于热塑性树脂而言，通过赋予热塑性树脂的特征的结构的同一性来判断。例如，若为聚酰胺树脂，则判断具有包含酰胺键的重复单元的树脂是否在构成用于壳体立壁部和壳体平面部的各部的材料的成分中均占50质量％以上。同样地，若为聚酯树脂，则基于具有包含酯键的重复单元的树脂(若为聚碳酸酯树脂则是具有包含碳酸酯键的重复单元的树脂，若为聚丙烯树脂则是具有丙烯重复单元的树脂)是否在构成用于壳体立壁部和壳体平面部的各部的材料的成分中均占50质量％以上的观点进行判断。
作为具体例，聚酰胺6、聚酰胺11、聚酰胺12、聚酰胺66、聚酰胺610、聚酰胺612均属于具有包含酰胺键的重复单元的树脂，即属于聚酰胺树脂这一同种的材料。因此，构成壳体的立壁部的成分中占50质量％以上的成分为聚酰胺6、并且构成壳体的平面部的成分中占50质量％以上的成分为聚酰胺66的方案可判断为壳体的立壁部和壳体的平面部由同种的材料形成。
另外，若为铝合金，则根据壳体的立壁部和壳体的平面部这二者中，是否含有各构件整体的50质量％以上的铝来判断壳体的立壁部和壳体的平面部是否由同种的材料形成。例如，A2017、A4043、A5052、A6063、A7075等属于同种的材料(铝合金)。
但是，为含有增强纤维的纤维增强树脂、包含添加材料时，则根据在除了这些增强纤维、添加剂以外的成分中是否为同种来判断是否由同种的材料形成。
通过采用壳体的立壁部和壳体的平面部由同种的材料形成的组合，能够不使用粘合剂、而是利用嵌件注塑成型及基体上注塑成型(outsert injection molding)、超声波熔接等容易地进行接合·一体化。此外，可以是如图4(a)及(b)所示的那样、将壳体(平面部)与其他构件(立壁部)接合·一体化而成的筐体，也可以是如图4(c)所示的那样、用壳体形成平面部和立壁部的一部分、并与其他构件接合·一体化而成的筐体。其中，在如图1所示的那样、利用内部插入有电子器件的壳体形成平面部及立壁部、其他筐体所需要的形状的情况下，由于不需要使用后述的成型方法将壳体与其他构件接合·一体化而形成筐体的工序，因此，生产率提高。另外，由于不存在接合部，因此，从提高筐体的刚性的观点考虑是优选的。
<筐体>
本发明中的筐体优选具有用于配置电子部件的空间。通过制成这样的形状，能够良好地用作装载有显示器、电池、冷却风扇等电子部件的电气·电子设备、家电设备、医疗用设备等的筐体。尤其优选用于蛤壳型电脑、平板型电脑、手机、医疗用盒。
本发明中，作为得到筐体的方法没有特别限定，可举出：将内部已插入电子器件的壳体配置于模内、进行嵌件注塑成型或基体上注塑成型的方法；对由内部已插入电子器件的壳体和其他构件形成的预成型体进行加压成型的方法等。
<筐体的制造方法>
本发明的由具有电子器件的壳体构成、且所述电子器件插入壳体的内部的筐体可通过包括下述工序的制造方法制造，所述工序为：以使电子器件位于内侧的方式将电子器件以及选自由预浸料坯、膜、及无纺布组成的组中的至少1种材料层合，从而得到预成型体的工序；及对所述预成型体进行加压及/或减压从而对其进行赋形的工序。这样，通过预先将电子器件层合于用于筐体的材料的内侧而得到预成型体，能够容易地制造筐体。优选的是，使用在进行赋形工序中所使用的模制作预成型体，从而能够防止电子器件的位置在运输预成型体时偏移。另外，通过对预成型体进行加压及/或减压从而对其进行赋形，能够抑制在得到的筐体上产生的孔隙(微细的空隙)。
此外，在前述的得到预成型体的工序中，通过适当选择用于层合的各种材料，能够在得到的筐体的壳体的至少一部分中配置导电性材料、或配置非导电性材料。
实施例
以下举出实施例，进一步具体地说明本发明。首先，本发明中使用的材料如下所述。
<使用的材料>
[材料1]
准备由玻璃纤维形成的单位面积重量为200g/m2的玻璃布、及由包含主剂和固化剂的2液型环氧树脂，以使玻璃纤维的含量按质量比例(Wf)计成为50％的方式在玻璃布中含浸环氧树脂，得到材料1。
[材料2]
除了使用由玻璃纤维形成的单位面积重量为198g/m2的碳纤维布以外，与材料1同样地操作，在碳纤维布中含浸环氧树脂，得到材料2。
(实施例1)
如图5所示的那样，将材料1及作为电子器件的厚度0.7mm的IC芯片和厚度0.5mm的电阻器层合，得到预成型体1。将得到的预成型体1配置于温度已调节为50℃的模内，进行加压·加热加压成型。2小时后，打开模，得到筐体1。
(实施例2)
如图6所示的那样，将材料1及材料2、作为电子器件的厚度0.7mm的IC芯片和厚度0.5mm的电阻器层合，得到预成型体2。除了使用得到的预成型体2以外，与实施例1同样地操作，得到筐体2。
(实施例3)
如图7(a)所示的那样，准备使用导电糊剂直接将电路印刷于表面而成的预浸料坯，如图7(b)那样地层合，得到预成型体3。除此以外，与实施例1同样地操作，得到筐体3。
(实施例4)
使用实施例1中记载的预成型体1，成型如图4(a)所示的那样的平面部的壳体4。对于成为立壁部的其他构件而言，基体树脂包含Ny6树脂，使用碳纤维含有率(Wf)为30％的纤维增强粒料(东丽株式会社制“Torayca”粒料TLP1060)及注射成型机，成型其他构件4。使用粘合剂将得到的壳体4及其他构件4粘合，由此得到筐体4。
实施例中得到的筐体无需形成作为现有技术的用于配置电子器件的凸台、肋等，另外，无需将电子器件配置于筐体内部，因此，能够将筐体内的空间全部用于配置电子部件等，是收纳能力高的筐体。实施例1中，由于壳体及筐体仅由作为非导电性材料的玻璃纤维增强树脂形成，因此，电波透过性优异。另外，实施例2中，由于在壳体及筐体的表面配置有作为导电性材料的碳纤维增强树脂，因此，是针对从插入壳体内部的电子器件发出的电磁波呈现出高屏蔽性的筐体。因此，可适用于电气·电子设备、办公自动化设备、家电设备、医疗器械等的筐体、运输用的携带箱等广阔的领域。实施例3中得到的筐体未使用为了制作电子器件所必需的基板，因此，是抑制了重量增加的筐体。对于实施例4中得到的筐体而言，其使内部已插入电子器件的壳体成为仅单纯的形状即平面部，从而可使用成型性优异的注射成型材料形成立壁等形状复杂的其他构件，因此是具有高的设计自由度的筐体。
产业上的可利用性
本发明可适用于电气·电子设备、办公自动化设备、家电设备、医疗器械等的筐体、运输用的携带箱等广阔的领域。
附图标记说明
1 筐体
2 壳体
3 电子器件
4 空隙部
5 筐体的内部
6 导电性材料
7 非导电性材料
8 能够与电子器件连接的机构
9 电池
10 其他构件
11 材料1(玻璃纤维增强树脂)
12 预成型体
13 材料2(碳纤维增强树脂)
14 线路(电路)
15 印刷了线路(电路)的预浸料坯

Claims (8)

1.筐体，其是由具有电子器件的壳体构成的筐体，所述筐体的特征在于，所述电子器件插入壳体的内部。
2.如权利要求1所述的筐体，其特征在于，所述壳体至少具有平面部，
所述电子器件至少插入壳体的平面部的内部。
3.如权利要求1或2所述的筐体，其特征在于，所述筐体具有用于配置电子部件的空间。
4.如权利要求1～3中任一项所述的筐体，其特征在于，所述壳体的至少一部分为导电性材料。
5.如权利要求1～3中任一项所述的筐体，其特征在于，所述壳体的至少一部分为非导电性材料。
6.如权利要求1～5中任一项所述的筐体，其特征在于，所述壳体具有能够与电子器件连接的机构。
7.如权利要求1～6中任一项所述的筐体，其特征在于，所述壳体的立壁部由与所述壳体的平面部同种的材料形成。
8.筐体的制造方法，所述筐体由具有电子器件的壳体构成，所述电子器件插入壳体的内部，所述制造方法包括下述工序：
以使电子器件位于内侧的方式将电子器件以及选自由预浸料坯、膜、及无纺布组成的组中的至少1种材料层合，从而得到预成型体的工序；及
对所述预成型体进行加压及/或减压从而对其进行赋形的工序。
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