JP2011230188A - 金属板微細成形プロセス及び成形型の細線を形成する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】筐体成形と同時に細線を形成できる便利かつ経済的な金属微細成形工程と、それにより作成された加圧成形金属筐体と、成形型の細線を形成する方法を提供する。
【解決手段】まずは金属板を成形装置内に載置する。成形装置は封止型と成形型を含む。成形型は筐体形状をなす表面を有し、表面はエッチングにより形成された第一細線を含む。次に金属板を加熱して多段的に気圧または液圧をかけ、金属板を成形型の表面に密着させて成形するとともに、第一細線を押印して第二細線を取得する。その後、加圧成形された金属板に対して打ち抜き加工を行い、加圧成形品を取得する。
【選択図】図５

Description

本発明は金属板成形プロセスに関し、特に加熱と多段プレス成形を行うと同時に、表面に細線（ｆｉｎｅ ｌｉｎｅ）を形成できる金属板微細成形プロセスに関する。

従来、電子製品の金属筐体の製作には押し抜き法を利用することが多い。例えば、雄型と雌型で金属板に対して押し抜き加工を行い、金属板筐体の形をつくる。しかし、このような方法は金属筐体の屈曲部に傷をつけやすい。それに鑑みて、大量生産が可能な圧縮空気（圧空）成形が開発された。しかし、このような方法は筐体しか成形できず、筐体の表面にパターンなどの細線をつくろうとすれば、成形後の金属筐体に対してエッチングなど後続の工程を実施しなければならない。

特開２００４−２４９３２０ではマグネシウム合金製品の製作方法を開示しており、その一実施例は図１に示すように、マグネシウム合金板１を金型２をなす成形型３と封止型４の間に挟み込む。成形型３は凹部５とエア抜き孔６を備える。加熱後、加圧ガス制御バルブ９を開き、加圧ガスを加圧ガス配管８に流し、加圧ガス流路７でマグネシウム合金板１と封止型４の間に吹き込み、マグネシウム合金板１を成形型３側に膨出させる。次に冷却液制御バルブ１４を開き、冷却液を冷却液配管１５に流し、冷却液流路１３でマグネシウム合金板１に吹き付けて急冷する。同特許の開示によれば、これはマグネシウム合金板１の組織を変化させ、展伸性を向上させることができる。冷却液の気化によりマグネシウム合金板１と封止型４の間に圧力が大きすぎるようになるのを防ぐために、冷却液の吹き付けは、加圧ガス制御バルブ９の閉鎖後、ガス抜きバルブ１０を開放した状態で行うことが好ましい。その後、ガス抜きバルブ１０を閉じ、マグネシウム合金板１を再度加熱し、再び加圧ガス制御バルブ９を開き、マグネシウム合金板１と封止型４の間に加圧し、マグネシウム合金板１を更に成形型３側に膨出させ、最後にマグネシウム合金板１を成形型３に密着させる。それからガス抜きバルブ１０を開いて加圧ガスを排出し、金型２を開放し、加圧成形された製品を取り出す。同特許は加圧成形の方法を開示しているが、製品の表面に細線をつくる方法については言及していない。

したがって、細線を形成できる便利かつ経済的な新規な金属板成形方法が求められている。

特開２００４−２４９３２０号公報 台湾特許１２７７４６４号明細書

本発明は、筐体成形と同時に細線を形成できる便利かつ経済的な金属微細成形工程と、それにより作成された加圧成形金属筐体を提供する。

本発明は更に、成形型の細線を形成する方法を提供する。それにより作成された細線を有する成形型は本発明による金属微細成形工程に適用される。

本発明による金属板微細成形工程は以下の段階を含む。まずは金属板を成形装置内に載置する。成形装置は封止型と成形型を含む。成形型は筐体形状をなす表面を有し、表面はエッチングにより形成された第一細線を含む。次に金属板を加熱して多段的に気圧または液圧をかけ、金属板を成形型の表面に密着させて成形するとともに、第一細線を押印して第二細線を取得する。その後、加圧成形された金属板に対して打ち抜き加工を行い、加圧成形品を取得する。

本発明による加圧成形金属筐体は、以上の金属板微細成形工程によって製作される。

本発明による成形型の細線を形成する方法は以下の段階を含む。まずはブロック材を提供する。それからブロック材にパターン化フォトレジスト層を形成する。下層にあるブロック材を露出させるために、パターン化フォトレジスト層は少なくとも１つの開口を備えている。その後、パターン化フォトレジスト層をマスクとしてブロック材に対してエッチング工程を行い、開口から露出したブロック材を一部除去し、ブロック材の表面に細線を形成する。

従来の技術に比べて、本発明による金属板微細成形工程は超塑性成形を利用する。アルミニウム押し抜きなど従来の技術と最大の違いは圧空成形にあり、そのため金型が簡単で安価である。また、金型の表面はエッチングにより形成された細線を有するので、成形性のよい金属板を使用すれば、加圧成形と同時に金型の細線を容易に転写することができる。

従来のマグネシウム合金製品の製作方法を表す断面図である。 本発明による金属板微細成形工程の実施例のフローチャートである。 本発明による金属板微細成形工程の実施例において、金型の開放と閉鎖を表す説明図である。 本発明による金属板微細成形工程の実施例において、金型の開放と閉鎖を表す説明図である。 本発明による金属板微細成形工程の実施例において、金属板の加圧成形後の成形装置の分解図である。 本発明による金属板微細成形工程の実施例において、圧力をかけるときの断面図である。 本発明による金属板微細成形工程により製作された加圧成形金属筐体の実施例の平面図である。 本発明による成形型の細線を形成する方法の実施例のフローチャートである。 本発明による成形型の細線を形成する方法の実施例を表す説明図である。 本発明による成形型の細線を形成する方法の実施例を表す説明図である。

本実施例による金属板微細成形工程の各段階について、図２に示すフローチャートを参照する。まずステップ１０１において、金属板を成形装置内に載置する。金属板は加温・加圧で成形しやすい金属板であり、例えば金属またはマグネシウム合金板などの合金板（例えばＡＺ３１とＡＺ９１。もっとも本実施例はそれに限らない）である。成形装置については金型の開放と閉鎖をそれぞれ示す図３及び図４と、金属板加圧成形後の成形装置の分解図である図５を参照する。成形装置２０は封止型２２と成形型２４を含む。成形型２４は筐体の形状をなす表面２６を有する。図示では凹面を示しているが、この表面は凹面か凸面に限らない。表面２６は更にエッチングにより形成された第一細線２８を含む。金属板３０を封止型２２と成形型２４の間に載置してから、金型を閉じる。

次にステップ１０２において、超塑性圧空成形を実行して細線を転写する。詳しくは図５と図６を参照する。金属板３０を加熱して多段的に気圧または液圧をかけることで、金属板３０を成形型の表面２６に密着させるとともに、第一細線２８を押印して第二細線３２を取得する。加熱温度は金属板３０の材料、使用される気圧または液圧、及び加圧の段階数に関係する。金型を加熱することで金型内の金属板３０を加熱するために、加熱装置は成形装置２０の外表面と結合してよい（例えば加熱コイルまたは加熱板を利用することが可能である。もっとも本実施例はそれに限らない）。

高圧ガスまたは液体は配管で封止型２２の入口３４と接続される圧縮機で供給され、流路３６から封止型２２の穴に流れ込む。高圧ガスまたは液体３８は金属板３０を加圧し、金属板３０を成形型２４の表面２６に密着させ、金属筐体として成形する。

その後ステップ１０３において、製品の打ち抜き加工を行う。加圧成形された金属板３０に対して外形の打ち抜き加工を実施し、加圧成形品を取得する。

ステップ１０３で製品の打ち抜きを行った後、ステップ１０４においてオプションとして表面被覆層化成工程を行い、加圧成形品の表面に被覆層を形成することができる。この被覆層は保護機能を有し、従来の方法で形成してよい。その後、美観を高めるために、ステップ１０５においてオプションとして表面スプレー塗装を行い、被覆層に塗装層を吹き付けることができる。その後、電子製品への装着を容易にするために、ステップ１０６においてオプションとしてアクセサリー貼付を行い、加圧成形品にネジ受けや他の止め具などのアクセサリーを貼付することができる。

更に、加圧成形された金属板を熱いうちに取り出し、形状決めジグに置いて冷却することができる。そうすれば、加圧成形された金属板を形状決めジグと同じような形状、例えば平面またはやや湾曲する曲面に形成することができる。

成形装置２０において、封止型２２と成形型２４の設置は前者が上で後者が下、または前者が下で後者が上、または両者を左右に設置することができ、限定的ではない。成形型２４の筐体形状をなす表面は凹面か凸面に限らない。凹面の場合、金属板と凹面との密着により形成された加圧成形製品の筐体の凸面に転写された細線は、よりはっきりしている。成形型２４の筐体形状をなす表面が凸面の場合、金属板とこの凸面との密着により形成された加圧成形製品の筐体の凹面に転写された細線は、深くてはっきりしている。その反面、すなわち凸面に転写された細線は相対的に浅い。

成形型２４は所要の筐体形状をなす表面を有する単一の金型、または所要の筐体形状をなす複数の中子ブロックを含む金型である。後者の場合、エッチングにより形成される第一細線は１個または複数の中子ブロックの表面に位置する。

図７は本発明による金属板微細成形工程により製作された加圧成形金属筐体（すなわち加圧成形品）の実施例を示す。図に示すように、加圧成形金属筐体３１の表面は細線を有し、そのうち高さ４ｍｍの漢字３３と高さ３ｍｍのアルファベット３５ははっきりと転写され、星状パターン３７もはっきりと転写されている。

本実施例による金属板微細成形工程に用いる成形型の細線の形成方法については、図８のフローチャートを参照する。まずステップ２０１において、ブロック材を提供する。ブロック材は単一の成形型、または成形型を構成するブロックの１つ、または中子ブロックの１つとされ、望ましくは金属（例えばステンレス鋼）である。それより高温と高圧に耐えるもの、例えばＮＡＫ８０、ＳＴＡＶＡＸ、または硬度４０〜５０で５００℃の高温と１５０ｋｇ／ｃｍ^２の高圧に耐える鋼材がもっと望ましい。次にステップ２０２において、パターン化フォトレジスト層を形成して下層のブロック材を一部露出させる。詳しく言えば、フォトレジスト剤でブロック材にフォトレジスト層を形成し、このフォトレジスト層に対して露光現像工程を行い、パターン化フォトレジスト層を作成する。パターン化フォトレジスト層は１個または複数の開口を備えながら、下層のブロック材が露出している。次にステップ２０３において、エッチングを行う。パターン化フォトレジスト層をマスクとしてブロック材に対してエッチング工程を行い、開口から露出したブロック材を一部除去し、ブロック材の表面に細線を形成する。

以上により形成される細線の深さは、エッチング工程のエッチング時間とエッチング回数によって制御できる。時間が長ければ長いほど、または回数が多ければ多いほど、エッチングの程度が高く、それにより形成される細線が深い。複数回エッチングを行った後、細線の尖った立体曲がり角は滑らかな立体曲がり角に変わる。多重エッチングは更にアンダーカットを防止する効果がある。このようなエッチング法で作成した細線パターンは要求に応じて定めることができる。例えば、細線の深さが０．１ｍｍの場合、字幅は０．１５ｍｍに縮小し、細線の深さが０．０５ｍｍの場合、字幅は０．０５ｍｍに縮小することができ、いずれも転写結果が良好である。言い換えれば、細線深さ０．０５〜０．１０、幅０．０５〜０．１５の成形型は、本実施例による成形工程で利用することができる。

パターン化フォトレジスト層のパターンは縁部がはっきりしたパターンか、または縁部の格子状ピクセルの密度が漸次変化する格子状ピクセルからなるパターンである。前者の場合、図９に示すように、平面図に示すブロック材４０の上のパターン化フォトレジスト層４２は縁部がはっきりしたパターンであるため、ブロック材４０をエッチングして得た細線４４の境界は断面図に示すように急峻である。したがって、加圧成形品の転写後に得た細線も境界がはっきりしている。後者の場合、図１０に示すように、平面図に示すブロック材４６の上のパターン化フォトレジスト層４８は縁部の格子状ピクセルの密度は漸次変化する。この現象を利用してエッチング液がブロック材の表面で拡散する程度を制御すればさまざまなエッチング程度が得られ、ブロック材４６をエッチングして得た細線５０は、断面図に示すように高さと深さが漸次変化するか、または境界が曲面を呈する。したがって、加圧成形品の転写後に得た細線の高さと深さも漸次変化するか、または曲面を呈する。このような細線を有するパターンは立体感に富んでいる。これも本実施例による微細成形工程の特長である。

また、ブロック材をエッチングする前に、ブロック材に対して高圧・高熱処理を行ってから、それを研磨して所要の寸法にすることができる。これは、加熱膨張により寸法が乱れるのを防止することができる。

特定の実施例では、厚さ０．５ｍｍのＡＺ３１マグネシウム合金板を３５０℃〜４５０℃まで加熱し、更に０〜１５０ｋｇ／ｃｍ^２まで２０段で気圧をかけ、マグネシウム合金板を加圧成形する場合、成形型の細線幅を０．１５ｍｍ、深さを０．１ｍｍとすれば、加圧成形品の細線転写率（成形度ともいう）は８０％に達する。

以上は本発明に好ましい実施例であって、本発明の実施の範囲を限定するものではない。よって、当業者のなし得る修正、もしくは変更であって、本発明の精神の下においてなされ、本発明に対して均等の効果を有するものは、いずれも本発明の特許請求の範囲に属するものとする。

１ マグネシウム合金板
２ 金型
３、２４ 成形型
４、２２ 封止型
５ 凹部
６ エア抜き孔
７ 加圧ガス流路
８ 加圧ガス配管
９ 加圧ガス制御バルブ
１０ ガス抜きバルブ
１３ 冷却液流路
１４ 冷却液制御バルブ
１５ 冷却液配管
２０ 成形装置
２６ 表面
２８ 第一細線
３０ 金属板
３１ 加圧成形金属筐体
３２ 第二細線
３３ 漢字
３４ 入口
３５ アルファベット
３６ 流路
３７ 星状パターン
３８ 高圧ガスまたは液体
４０、４６ ブロック材
４２、４８ パターン化フォトレジスト層
４４、５０ 細線

Claims (18)

1. 金属板微細成形工程であって、
   封止型と、エッチングにより形成された第一細線を含む筐体形状をなす表面を有する成形型とを含む成形装置内に金属板を載置する段階と、
   前記金属板を加熱して多段的に気圧または液圧をかけ、前記金属板を前記成形型の前記表面に密着させて成形するとともに、前記第一細線を押印して第二細線を取得する段階と、
   加圧成形された前記金属板に対して打ち抜き加工を行い、加圧成形品を取得する段階と
   を含む、金属板微細成形工程。
2. 前記成形型は複数の中子ブロックを含み、これらの中子ブロックは合わせて筐体形状をなす表面を有し、前記エッチングにより形成された第一細線はこの中子ブロックのうち少なくとも１つの表面に位置する、請求項１に記載の金属板微細成形工程。
3. 前記金属板微細成形工程は更に、前記加圧成形品の表面に被覆層を形成する段階を含む、請求項１または２に記載の金属板微細成形工程。
4. 前記金属板微細成形工程は更に、前記被覆層に塗装層を吹き付ける段階を含む、請求項３に記載の金属板微細成形工程。
5. 前記金属板微細成形工程は更に、前記加圧成形品にアクセサリーを貼付する段階を含む、請求項３または４に記載の金属板微細成形工程。
6. 前記第一細線の高さと深さは漸次変化する、請求項１から５の何れか１項に記載の金属板微細成形工程。
7. 前記金属板に押印して得た第二細線の高さと深さは漸次変化する、請求項６に記載の金属板微細成形工程。
8. 前記成形型の筐体形状をなす表面は凹面であり、前記金属板は加圧され当該凹面に密着される、請求項１から７の何れか１項に記載の金属板微細成形工程。
9. 前記成形型の筐体形状をなす表面は凸面であり、前記金属板は加圧され当該凸面に密着される、請求項１から７の何れか１項に記載の金属板微細成形工程。
10. 前記金属板微細成形工程は更に、加圧成形された前記金属板を熱いうちに取り出し、形状決めジグに置いて冷却する段階を含む、請求項１から９の何れか１項に記載の金属板微細成形工程。
11. 請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の金属板微細成形工程で作成された、加圧成形金属筐体。
12. 成形型の細線を形成する方法であって、
    ブロック材を提供する段階と、
    下層にある前記ブロック材を露出させるために、少なくとも１つの開口を備えるパターン化フォトレジスト層を前記ブロック材に形成する段階と、
    前記パターン化フォトレジスト層をマスクとして前記ブロック材に対してエッチング工程を行い、前記開口から露出した前記ブロック材を一部除去し、前記ブロック材の表面に細線を形成する段階とを含む、成形型細線の形成方法。
13. 前記細線の深さは前記エッチング工程のエッチング時間とエッチング回数によって制御される、請求項１２に記載の成形型細線の形成方法。
14. 前記エッチング工程を複数回行った後、前記細線は滑らかな立体曲がり角を有するようになる、請求項１３に記載の成形型細線の形成方法。
15. 前記成形型細線の形成方法は更に、前記ブロック材に対してエッチング工程を行う前に、前記ブロック材を加熱処理してから、それを研磨して所要の寸法にする段階を含む、請求項１２から１４の何れか１項に記載の成形型細線の形成方法。
16. 前記パターン化フォトレジスト層は格子状ピクセルからなるパターンを含み、前記パターンの縁部にある格子状ピクセルの密度は漸次変化する、請求項１２から１５の何れか１項に記載の成形型細線の形成方法。
17. 前記ブロック材に形成された前記細線は高さまたは深さが漸次変化する、請求項１６に記載の成形型細線の形成方法。
18. 前記成形型は中子ブロックである、請求項１２から１７の何れか１項に記載の成形型細線の形成方法。

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