JP2007223323A - 電子機器筐体とその成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金属ケースに取付部と接着部を有する合成樹脂体を個別に接着させた構成の電子機器筐体とその成形方法である。
【解決手段】加工された金属ケース６の特定した所定位置に合成樹脂体を成形する。この合成樹脂体は、タップ穴等の複数の取付部８ａと金属ケース６に接着する部分の島からなる接着部８ｂを有している。接着部８ｂは個別に構成され、最小限の接着面積となっている。合成樹脂体を金属ケース６に射出する前に、金属ケース６に接着を強固にするための表面処理を施す。
【選択図】 図４

Description

本発明は、金属ケースに合成樹脂を成形して構成される電子機器筐体とその成形方法に関する。更に詳しくは、金属製のケースを補強したり、電子機器を取り付けたり、内装、外装を容易とするために合成樹脂を部分的に成形して一体化した電子機器筐体とその成形方法に関する。

マグネシウム合金、アルミニウム合金製等の金属製筐体を採用した携帯電話、モバイルコンピュータ、デジタルカメラ等の情報通信機器や家庭電化製品が増加している。例えば、マグネシウム合金で作られた電子機器の筐体は、メタリック的な色彩の美しさがある。プラスチックス樹脂より重量は、１．５倍程度重いが機械的強度が２倍から３倍も強いので薄肉にできるので結果として筐体が軽くなる。また、金属は電磁シールド作用があることから脚光を浴びている。マグネシウム合金の成形は、従来のダイカスト法から近年では射出成形法が実用化されている。

マグネシウム合金の射出成型は、専用の射出成形機を使ってマグネシウム合金を金型内に射出し電子部品、筐体等を完成するものであり、従来のダイカスト法ではできなかった高度の薄肉成形を可能にしたものである。しかしながら、得られる射出成形品は、いわゆるガス、フローマーク、バリを含み易く、表面処理加工を行う前工程として切削加工、研削加工等によるクリーンアップ処理が不可欠というのが現状であり、必ずしも生産性、コストの点で満足できるレベルまで達していない。一方、アルミニウム合金は、板状の部品からプレス加工で容易に成形品ができることで生産性にすぐれている。

このように、昨今、マグネシューム合金やアルミ合金にて金属プレス加工ができる素材の供給が可能になってきており、本発明者等はこれに着目している。しかしながら金属プレス加工は、板材から打抜き、切断、曲げ、絞り加工等を行うもので成形品形状は制限され、ケースそのものは射出成形品のような複雑な形状品を得ることはできない。

例えば、筐体の外形を所望のデザインでプレス加工できたとしても、筐体内に電子回路基板等を固定するためのビス穴、位置決め用のピン穴、スペーサー等が必要であり、更に筐体の断面係数を増加させるための内部の隔壁、補強リブ等が必要となる。このための構造を同一材料で同時に一体に筐体に形成することは困難である。

従来行われている筐体製造の例では、電子機器部品を取り付けるためのフレームを別に設け、ケースに差し込み固定する方法（特許文献１参照）や、金属筐体全体に樹脂を成形させその樹脂部に電子機器を取り付ける方法（特許文献２参照）あるいは、金属筐体を樹脂成形体に挿入して薄肉一体構成の成形品とする方法（特許文献３参照）等が知られている。

これらの電子機器筐体の製造について、例えば図９に示すように、リブ７を補強の一部とし金属ケース６全体に合成樹脂体を射出成形させ、金属ケース６との接着強化を図っている。又、最近はリブ７等の成形の前に金属ケース６の表面に少なくとも１層の有機質による被覆層３０による被覆、即ちライニング、又はコーティングを行い、熱可塑性樹脂との熱融着性を高める等の処置も行われている。

例えば、この被覆層３０を形成するために、ジ（１，３，５−トリアジンー２，４，６−トリチオール）トリエタノールアミン錯体（以下トリアジンチオール誘導体と称す。）を使用している。このトリアジンチオール誘導体が提案されている（例えば、特許文献４、５及び６参照）。

このように金属筐体と樹脂が一体となっている電子機器筐体は公知である。金属と樹脂の一体成形品で樹脂部に電子機器を取り付けるためには、樹脂を金属ケース全体に成形を施すようにして強固な構成にしなければならなかった。このため、構成が複雑になり、軽量化、コストの面ではなお改良の余地があり、電子機器筐体は、特に大量生産対象製品であるので、一層生産効率のよい製造方法、成形方法が要望されている。

特開平８−２３６９５１号公報 特開２００２−１５８４６１号公報 特開２０００−１１４７４２号公報 特開平２−２３３６６６号公報 特開２００２−２２５０７３号公報 特開２００３−１０３５６３号公報

本発明は上述のような技術背景のもとになされたものであり、特にアルミニウム合金の金属ケースに適用すると有用で、下記目的を達成する。
本発明の目的は、金属製の電子機器の筐体の良さと合成樹脂製の良さを生かし両者を部分的に一体化させ、軽量で簡素な構成にした電子機器筐体とその成形方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、生産性が高く量産性のある電子機器筐体とその成形方法を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、形状、構造の設計が自由にできる電子機器筐体とその成形方法を提供することにある。

本発明は、前記目的を達成するため次の手段を採る。
本発明１の電子機器筐体は、
電子機器を収納するために加工された金属ケースと、この金属ケース表面の所定位置に成形して設けられた独立した島であり、前記表面に接着される接着部、及び前記電子機器を設けるための取付部とを有する合成樹脂体と
からなる電子機器筐体において、
一つの前記島及び一つの前記接着部に、複数の前記取付部を有するものであることを特徴とする。
本発明でいう前記取付部とは、ビス穴、位置決め用のピン穴、スペーサー、隔壁、補強リブ等を意味する。

本発明３の電子機器筐体は、本発明１において、前記金属ケースの金属は、アルミニウム合金であることを特徴とする。

本発明４の電子機器筐体は、本発明３において、前記アルミニウム合金の表面は、アンモニア、ヒドラジン、及び水溶性アミン系化合物から選択される１種以上の水溶液で浸漬処理され、前記浸漬処理された前記アルミニウム合金の表面に、前記合成樹脂体であるポリブチレンテレフタレート、及び／又はポリフェニレンスルフィド樹脂が接着されていることを特徴とする。

本発明５の電子機器筐体の成形方法は、
電子機器収納のため加工された金属ケースを金型に設置する工程と、
この金属ケース表面の所定位置に成形して設けられた独立した島であり、前記表面に接着される接着部、及び前記電子機器を設けるための取付部とを有する合成樹脂体を接着させるためのキャビティを金型に区画する区画工程と、
前記キャビティに前記合成樹脂を射出して電子機器筐体を成形する成形工程とからなる電子機器筐体の成形方法において、
前記キャビティは、一つの前記島及び一つの前記接着部に複数の前記取付部を形成することを特徴とする。

本発明６の電子機器筐体の成形方法は、本発明５において、前記成形工程は、複数の前記キャビティに対して均一に成形可能な形状の複数のランナーを介して均一に各前記キャビティに合成樹脂を射出するようにしたものであることを特徴とする。

本発明７の電子機器筐体の成形方法は、発明５又は６において、
前記金属ケースは、アルミニウム合金製であり、前記区画工程の前に、前記アルミニウム合金の表面をアンモニア、ヒドラジン、及び水溶性アミン系化合物から選択される１種以上の水溶液で浸漬処理され、前記合成樹脂体はポリブチレンテレフタレート、及び／又はポリフェニレンスルフィド樹脂であることを特徴とする。

以上詳記したように、本発明の電子機器筐体は、金属ケースの取付部を有する熱可塑性合成樹脂を金属製ケースの表面に島状に個別に部分的に接着した構成にもかかわらず容易に剥がれことなく一体にできる構成である。この結果、金属ケースに対する接着部の合成樹脂の量を必要最小限にした製品を製造できる。従って、軽量化された製品が製造でき、しかも低コスト成形となり、特に大量生産には極めて効果のある電子機器筐体となった。

以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。本発明の電子機器筐体を携帯用電話器に採用した例で説明する。図１に示すものは、本発明の筐体を備えた携帯用電話器の正面図である。携帯用電話器１は、金属ケースと合成樹脂とからなる電話器本体２から構成されており、この電話器本体２の内部には電話の機能を実現するＩＣ等の電子機器が内装されている。

電話器本体２は、ケースカバー３と裏面本体４の２体からなり、その厚さ方向の中心の分割面で２分割される。即ち、電話器本体２の上面にはケースカバー３が配置され、この裏面には裏面本体４が配置されている。ケースカバー３は、制御パネルの機能を果たすものであり、複数の押ボタン５が配置されキー群を構成する。押ボタン５は、裏面本体４内に配置されたプリント基板上の接点類（図示せず）を駆動する。ケースカバー３と裏面本体４とは、ビス又はノッチ等の固定手段（図示せず）で一体に固定されている。

図２は、図１のＸ−Ｘ線で切断したときのケースカバー３の断面図である。ケースカバー３の外表面は、本例ではアルミニウム合金で作られた金属ケース６から形成されている。金属ケース６は、アルミニウム合金板をプレスして製造されるが、この加工方法については、公知でありここでは詳記せず、ケースは完成された金属ケース６として扱う。プレス加工の場合は、汎用の板材を使用でき、しかもプレス加工は生産性に優れているので低コストで製造が可能である。金属ケース６は、機械的な強度に優れているが、同時にＩＣ等の電子部品から発生する電磁波、又は他の電子機器等からの電磁波を効率良く遮蔽する機能もある。

金属ケース６は、耐腐食性、耐摩耗性、装飾性の向上等の要請からその表面に化成処理、塗装等の周知の方法による表面処理が通常なされている。又、金属ケース６の内面は、後述するように、合成樹脂体の成形接着性をよくするための処理がなされている。更に、金属ケース６の内面には、隔壁と補強のために部分的に熱可塑性樹脂製のリブ７と取付部を有する合成樹脂体８が一体に固着されている。本実施の形態でいうリブ７は必ずしも必要とする部材ではない。この固着は後述する方法により熱融着されて金属ケース６と一体化されている。

本発明の実施の形態において、リブ７や取付部を一体化して成形するための熱可塑性樹脂は、熱融着により、一体化して金属ケース６に固着されている。この熱可塑性樹脂は、機械的な強度、物性を有するものが好ましく、例えば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリアミド樹脂（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエステル樹脂、ＡＢＳ樹脂（ＡＢＳ）等から選択される１種以上から選択される。好ましくは、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、及び／又はポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂が、アルミニウム合金との接着（固定）が強いので好ましい。

この接着の理由は、定かではないがアルミニウム合金に吸着している前処理のためのアンモニア、ヒドラジン、又は水溶性アミン系化合物がポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、又はポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂と発熱反応していると推定される。場合によっては、これらの熱可塑性樹脂に線膨張率をアルミニウム合金に合わせるために金属繊維、炭素繊維、ガラス繊維等の高強度繊維を混入させると良い。

本実施の形態の表面処理方法として、特にアルミニウム合金を金属ケースに適用した場合として説明する。アルミニウム合金の金属ケースについては次の処理を行う。表面加工と洗浄処理をした後、前処理としてアルミニウム合金に対する熱可塑性樹脂の接着性を高めるため、アルミニウム合金表面に微細なエッチング面を形成するための処理を行う。

即ち、アルミニウム合金を先ず塩基性水溶液（ｐｈ＞７）に浸漬し、その後にアルミニウム合金を水洗いする。塩基性水溶液に浸漬することにより、アルミニウム合金の表面は水素を放ちつつアルミン酸イオンになって溶解しアルミニウム合金表面は削られて新しい面が出る。このようにアルカリエッチング処理を行うが酸エッチングでもよい。

次に、この処理がなされたアルミニウム合金の金属ケース６をアンモニア、ヒドラジン及び／又は水溶性アミン化合物から選択される１種以上の水溶液に浸漬する。この処理により金属ケース６の表面に微細な凹凸を生ぜしめるとともに、これら窒素含有化合物を吸着させる。このように合成樹脂を射出成形する前に、金属ケース６に合成樹脂体８が強固に接着するための処理を行う。このような処理がされた金属ケース６に以下に説明する方法で熱可塑性樹脂組成物である合成樹脂体８を射出成形させる。

図３は、取付部８ａを構成する合成樹脂体８を金属ケース６に成形する金型構成の断面を示している。本実施の形態でいう取付部８ａは、ビスをねじ込むためのタップ穴、軸に嵌り込むボス、ピンを挿入するピン穴、プリント基板を位置決めするためのスペーサ、金属ケース６の補強用のリブ、金属ケース６内部空間を区画のための隔壁等を意味する。可動金型９は金属ケース６の外形形状に合わせた形状に凹部が形成されており、この中に成形加工された金属ケース６が合致するように挿入される。固定金型１０には合成樹脂体８の溶融樹脂を射出するスプール１３が配置されていて、取付部８ａと金属ケース６に接着する部分の接着部８ｂに相当するキャビティが区画されている。

このキャビティに導通する状態でゲート１１が設けられ、このゲート１１にランナー１２とスプール１３が連なっている。キャビティは、取付部８ａと接着部８ｂを構成するように区画された空間である。可動金型９が閉じられた後、このキャビティにゲート１１を介して熱可塑性樹脂である合成樹脂体８を射出して取付部８ａを成形する。金属ケース６の表面に対しては、取付部８ａよりやや面積の大きい接着部８ｂを構成する。

取付部８ａの接着部８ｂは、金属ケース６全体に跨って接着することはしない。この取付部８ａの接着面は従来の場合に比し極めて小さいものであるが、前述の表面処理を行っているので、接着は強固に行われる。複数の取付部８ａがある場合には、各取付部８ａに熱可塑性樹脂である合成樹脂体８が均一に射出されるようにランナー１２の長さ、直径等の寸法が決められる。

即ち、１つのスプール１３から複数のランナー１２に対し、キャビティの大きさに合わせて均等に各取付部８ａが冷却され固まるようにランナー１２の形状を設定する。より具体的には、スプール１３から各ゲート１１への各長さＬ１とＬ２の長さが実質的に同一にすると一般的な成形条件としては良いことが知られている。各取付部８ａが金属ケース６の表面に島状に点在して配置されているために、スプール１３からゲートまでの長さＬ１とＬ２が実質的に同一に設計し易い。

図４は、同一の接着部８ｂにタップ穴等の複数の取付部８ａが設けられた例である。ゲート１１は接着部８ｂに設けられるので、本例ではゲート数は１つである。この場合は、取付部８ａが多くてもゲート１１の数を少なくすることができ、それに伴いランナー１２の数が少なくなり、製造効率の面では効果的である。近接している取付部８ａのある構成のものは、１つの接着部８ｂに複数の取付部８ａをまとめて、１つのゲート１１から合成樹脂を射出するようにすればよい。

図５はその例を示した他の例である。島Ａは５個の取付部８ａを１つの接着部８ｂでまとめたもので，島Ｂは３個の取付部８ａを１つの接着部８ｂでまとめたものである。接着部８ｂの大きさは、取付部８ａの大きさに合わせ、好ましくは実質的に同一の大きさ（樹脂の容量）で必要最小限度の大きさにする。又、この構成においても、各接着部８ｂに合成樹脂体８が可能な限り均一に同時間に射出されるように、ゲート数、ランナーの直径、長さ等を変化させる。

図５に示すものは、１つのスプール１３から２つのランナー１２に分岐され、島Ａ、島Ｂで示される合成樹脂体８が成形されるが、同時に射出を終了させるために、島Ａ部分の大きさと島Ｂ部分の容量は同一が好ましいが、例えば島Ａ部分に必要な樹脂量とのランナーは島Ｂ部分に必要な樹脂量とが違う場合、一方のランナー１２、ゲート１１の大きさを若干変えるとかして島Ａ及び島Ｂに同時に樹脂が流れ充填されるようにしても良い。

図６は、他の実施の形態を示すもので、取付部２１がモバイル型の電子機器の金属フレーム２０の枠側に配置された場合の構成例である。金属フレーム２０はアルミニウム合金等のプレスされた薄板状のフレームで、合成樹脂の取付部２１が成形により取り付けられたものである。配置された各取付部２１は、離間して独立した島状に設けられている。図７、図８は、この金属フレーム２０に接着部２２を介して取付部２１が成形される形態の構成を示したものである。図７は、１つのスプール２３から接着部２２の数に応じて設けられた複数のランナー２４を介して複数の接着部２２に射出する形態を示した図である。金属フレーム２０に合成樹脂を射出する形態を模式的にスケルトンで示した外観図である。

図８は、その金型構成の部分断面図を示している。部分的に１つの接着部２２に複数のランナー２４が設けられた構成になっているが、ランナー２４は均一に合成樹脂が射出され取付部２１及び接着部２２が固まるように設置されている。このように、金属フレーム２０に対して、１つのスプール２３から島状に離間した接着部２２に同時に射出することが出来、しかも前述の処理によって強固に接着が出来る。結果的に金属フレーム２０全体を合成樹脂で被覆する必要がなく、必要な一部のみの成形で可能になったので成形された製品が軽量化できる。

本発明の構成によれば、最小限に構成された取付部８ａ（２１）と接着部８ｂ（２２）とを有する合成樹脂体を金属ケース６（２０）のどの位置にも個別に設置することが可能であり、電子機器の取り付けの自由度は広くなる。

前述した実施の形態では、携帯電話の筐体、モバイルコンピュータの筐体であったが、これ以外にデジタルカメラ及びハードディスク等の情報通信機器や家庭電化製品等のあらゆる電子機器の筐体に適用できることはいうまでもない。

図１は、本発明を適用した携帯用電話器の筐体の正面図である。 図２は、図１のＸ−Ｘ線で切断したときのケースカバーの断面図である。 図３は、金属ケースの表面に一つの接着部に一つの取付部を有した合成樹脂体を射出成形するための金型構成を示す断面図である。 図４は、金属ケースの表面に一つの接着部に複数の取付部を有した合成樹脂体を射出成形するための金型構成を示す断面図である。 図５は、複数の取付部を有する接着部を島状に複数配置した構成を示す部分平面図である。 図６は、他の実施例であり、金属ケースの枠側に取付部が設けられた筐体構成を示す外観図である。 図７は、図６の筐体を成形するときのスプール、ランナの構成をスケルトンで示した外観図である。 図８は、図７の筐体の取付部を成形するときの金型構成を示す部分断面図である。 図９は、金属ケースに対する従来の合成樹脂体の接着構成を示す断面図である。

符号の説明

１…携帯用電話器
２…電話機本体
３…ケースカバー
５…押ボタン
６，２０…金属ケース
７…リブ
８…合成樹脂体
８ａ，２１…取付部
８ｂ，２２…接着部

Claims (6)

1. 電子機器を収納するために加工された金属ケースと、
   この金属ケース表面の所定位置に成形して設けられた独立した島であり、前記表面に接着される接着部、及び前記電子機器を設けるための取付部とを有する合成樹脂体と
   からなる電子機器筐体において、
   一つの前記島及び一つの前記接着部に、複数の前記取付部を有するものであることを特徴とする電子機器筐体。
2. 請求項１記載の電子機器筐体において、
   前記金属ケースの金属は、アルミニウム合金であることを特徴とする電子機器筐体。
3. 請求項２記載の電子機器筐体において、
   前記アルミニウム合金の表面は、アンモニア、ヒドラジン、及び水溶性アミン系化合物から選択される１種以上の水溶液で浸漬処理され、前記浸漬処理された前記アルミニウム合金の表面に、前記合成樹脂体であるポリブチレンテレフタレート、及び／又はポリフェニレンスルフィド樹脂が接着されている
   ことを特徴とする電子機器筐体。
4. 電子機器収納のため加工された金属ケースを金型に設置する工程と、
   この金属ケース表面の所定位置に成形して設けられた独立した島であり、前記表面に接着される接着部、及び前記電子機器を設けるための取付部とを有する合成樹脂体を接着させるためのキャビティを金型に区画する区画工程と、
   前記キャビティに前記合成樹脂を射出して電子機器筐体を成形する成形工程と
   からなる電子機器筐体の成形方法において、
   前記キャビティは、一つの前記島及び一つの前記接着部に複数の前記取付部を形成する
   ことを特徴とする電子機器筐体の成形方法。
5. 請求項４に記載の電子機器筐体の成形方法において、
   前記成形工程は、複数の前記キャビティに対して均一に成形可能な形状の複数のランナーを介して均一に各前記キャビティに合成樹脂を射出するようにしたものであることを特徴とする電子機器筐体の成形方法。
6. 請求項４又は５記載の電子機器筐体の成形方法において、
   前記区画工程の前に、前記アルミニウム合金の表面をアンモニア、ヒドラジン、及び水溶性アミン系化合物から選択される１種以上の水溶液で浸漬処理され、
   前記合成樹脂体はポリブチレンテレフタレート、及び／又はポリフェニレンスルフィド樹脂である
   ことを特徴とする電子機器筐体の成形方法。

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