JP2013021054A - 電子機器筐体 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の解決しようとする課題は、複合樹脂材料を用いた電子機器用筐体において、十分なねじのすべり強度を確保することが可能な電子機器筐体さらには、取り付け用ねじ孔が直交する２方向に対して接近して設けられているような場合であっても、十分なねじすべり強度を有する電子機器筺体を提案するものである。
【解決手段】電子機器または電子部品を収容する筐体に用いる複合樹脂材料からなる電子機器筐体であって、前記複合樹脂材料を用いて射出成形されたボトムハウジングと、前記複合樹脂材料と金属部品とが一体で射出成形されたカバーハウジングとを有し、前記カバーハウジングの前記金属部品に、ねじタップ加工部を形成したことを特徴とする電子機器筐体である。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子機器や電子部品を収容する筐体に関する。

電子機器や電子部品を収容する筐体は、内部の電子機器や電子部品を物理的衝撃から保護するための機械的強度に加え、発生した熱を外部に逃がすための熱伝導性（放熱性）、外部からの電磁波による誤動作等を防ぐための電界遮蔽性および導電性、非帯電性等が要求される。さらに、筐体自身の組み立てや、収容する電子機器等の取り付け、他の機器との連結等のために筐体をねじ止めする場合、確実にねじ止めできるように、ねじのすべり強度が要求される。

これらの要求品質を満たすために、従来、電子機器の筺体としては、金属材料を用いた筺体が一般的に用いられてきた。すなわち、アルミニウム合金やマグネシウム合金によるダイキャスト筺体や、板金組付け筺体等である。しかし最終製品の小型化、軽量化等への要求から、電子機器筺体に対しても重量、生産性、コスト等の観点から、従来の金属製の筺体に替る新たな筺体が要望されている。

電子機器用の新たな筺体として、金属に替って導電性の複合樹脂材料を用いた筺体や、金属と樹脂を複合した複合筺体と呼ばれる筺体が提案されている。

特許文献１には、所定形状から成る金属板の周囲に、この金属板の厚さの２〜１０倍の厚さに設定した合成樹脂材料により壁部を一体成形して成る複合筐体が記載されている。この複合筐体は、金属のみ、あるいは樹脂のみでは達成できない上記の種々の特性を満足するために提案されたものである。壁部に金属板をインサート成型することにより、電磁波シールド性や放熱性を確保し、さらに樹脂の成形性の良さを生かして、それ以外の特性についても満足しうるようにしたものである。

一方導電性の複合樹脂材料を用いた筺体は、重量、生産性、コスト等に優れ、樹脂材料の配合を工夫することにより、必要な熱伝導性や、電界遮蔽性、導電性、非帯電性等を満足することができるが、ねじのすべり強度の点において必ずしも十分ではなかった。特に筺体を機器に取付けるための規格によっては、ねじ孔の位置が複雑なため、ねじのすべり強度を高めるために金属製のナットをインサート成型する方法が採用できない場合があり、このねじのすべり強度が問題となることがあった。

このような例として、近年急速に普及している半導体メモリーを用いた記憶装置であるＳＳＤ（Solid State Drive）の例を挙げることができる。ＳＳＤ筐体は、ストレージデバイスの業界団体であるＥＩＡ（Electronic Industries Association）やＡＳＣ（Accredited Standards Committee）によって規格化されており、特に2.5インチドライブの場合のＳＦＦ（Small Form Factor）においては、取り付け用のねじ孔が、直交する２方向に対して接近して設けられており、上記の問題が生じる。

特開平11-298158号公報

特許文献１に記載された複合筺体においても、筺体を機器に取付けるためのねじ孔部は、従来の金属ナットをインサートしたボスかあるいは樹脂だけのボスを使用しており、上記したような場合におけるねじのすべり強度の問題は依然として解決されていない。

本発明の解決しようとする課題は、複合樹脂材料を用いた電子機器用筐体において、十分なねじのすべり強度を確保することが可能な電子機器筐体さらには、取り付け用ねじ孔が直交する２方向に対して接近して設けられているような場合であっても、十分なねじすべり強度を有する電子機器筺体を提案するものである。

上記の課題を解決するための手段として、請求項１に記載の発明は、電子機器または電子部品を収容する筐体に用いる複合樹脂材料からなる電子機器筐体であって、前記複合樹脂材料を用いて射出成形されたボトムハウジングと、前記複合樹脂材料と金属部品とが一体で射出成形されたカバーハウジングとを有し、前記カバーハウジングの前記金属部品に、ねじタップ加工部を形成したことを特徴とする電子機器筐体である。

また、請求項２に記載の発明は、前記金属部品が、アルミニウム合金製であり、複合樹脂材料と一体に射出成形されることによって前記カバーハウジングに固定されることを特徴とする請求項１に記載の電子機器筐体である。

また、請求項３に記載の発明は、前記ねじタップ加工部が、ねじ山２．５山の掛かり代で、ねじすべり強度が３０Ｎｃｍ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の電子機器筐体である。なおここでいうねじすべり強度とは、タップ加工部にねじ山が２．５山だけ掛るようにおねじを挿入してそれ以上回転しないように固定した後、トルクレンチを用いておねじに回転トルクを加えた時に、タップ加工部のめねじが破壊されてすべり始める時の最大トルクをいう。

また、請求項４に記載の発明は、前記金属部品が、Ｌ字型にプレス曲げ加工により、９０度に曲げられており、水平方向のタップ穴をもつねじタップ加工部と、垂直方向のタップ穴をもつねじタップ加工部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子機器筐体である。

また、請求項５に記載の発明は、前記複合樹脂材料が、ＰＡ６樹脂（ポリアミド６＝６ナイロン樹脂）とＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル・ブジエン・スチレン・共重合合成樹脂）と炭素繊維とを含み、１ＧＨｚ帯での電界遮蔽性が２０ｄＢ以上であり、かつ、熱伝導率が１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子機器筐体である。

また、請求項６に記載の発明は、前記ＰＡ６樹脂および前記ＡＢＳ樹脂が、重量比１：３〜３：１で混合されていることを特徴とする、請求項５に記載の電子機器筐体である。

また、請求項７に記載の発明は、前記炭素繊維が、平均直径が１〜３０μｍであり、繊維長が２ｍｍ以下である短繊維と、繊維長が３〜１０ｍｍである長繊維とが、重量比１：３〜３：１で混合されていることを特徴とする請求項５または６に記載の電子機器筐体である。

また、請求項８に記載の発明は、前記炭素繊維が、前記ＰＡ６樹脂および前記ＡＢＳ樹脂の合計に対して、重量比１０〜３０％で混合されていることを特徴とする請求項７に記載の電子機器筐体である。

本発明に係る電子機器筐体は、樹脂材料を用いて射出成形法によって成型されるものであるため、軽量で形状の自由度が高く、しかも生産性に優れる。

また、カバーハウジングは、樹脂材料と金属部品を用いてインサート射出成形法によって一体に成形されており、しかも該金属部品はＬ字型断面を有し、直交する２面のそれぞれに、筐体を取り付けるためのねじ孔であるねじタップ加工部を有するものであるため、筐体を取り付けるに当って、ねじの保持強度を十分に確保することができると共に、取り付け用のねじ孔の位置が接近しているような場合であっても、直交する２面のいずれの面でも取り付けることが可能である。

また、さらにねじタップ加工部のねじすべり強度が、ねじ山２．５山以上の掛り代において３０Ｎｃｍ以上である場合においては、ＳＳＤ用のＳＦＦ筐体としての規格を満足することが可能となる。

また、前記樹脂材料が、ポリアミド６樹脂とＡＢＳ樹脂と炭素繊維とを含み、熱伝導率が１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であり、さらに筐体の１ＧＨｚ帯における電界遮蔽性が２０ｄＢ以上である場合においては、放熱特性や電磁波シールド性を要求されるような用途に対しても対応することが可能となる。

図１は、本発明に係る電子機器筐体の一実施態様を示した斜視模式図である。 図２（ａ）は、図１のＡ面における断面模式図であり、図２（ｂ）は、図１のＢ面における断面模式図である。 図３は、本発明に係る電子機器筐体に用いる金属部品の製造工程の一例を示した説明図であり、図３（１）は、金属板に固定用孔を設けた状態を示した平面模式図である。また図３（２）は、さらにねじタップ加工部を設ける途中の状態を示した平面模式図である。また図３（３）は、完成した金属部品を示した斜視図である。 図４は、本発明に係る電子機器筺体に用いる金属部品の他の実施形態を示した断面模式図である。

以下図面を参照しながら、本発明に係る電子機器筺体について詳細に説明する。
図１は、本発明に係る電子機器筐体の一実施態様を示した斜視模式図である。また図２（ａ）は、図１のＡ面における断面模式図であり、図２（ｂ）は、図１のＢ面における断面模式図である。

本発明に係る電子機器筺体（１）は、電子機器を収納するための中空箱形の筐体であって、複合樹脂材料を用いて射出成形法によって成型されるボトムハウジング（２）と、カバーハウジング（３）とを有し、カバーハウジング（３）は、前記複合樹脂材料と金属部品（１０）を用いてインサート射出成形法によって一体に成形されている。

ボトムハウジング（２）には、カバーハウジング（３）を取り付けるためのねじを受けるボス（５）が設けられており、ハウジング固定用ねじ孔（４）から挿入したねじによって両者を一体に固定することができる。

金属部品（１０）は、Ｌ字型断面を有し、直交する２面のそれぞれに、筐体（１）を他の機器に取り付けるためのねじ孔であるねじタップ加工部（６）を有する。この例では、金属部品（１０）は、筺体の長辺に沿って２本挿入されており、各面にねじタップ加工部（６）が２個づつ設けられている。

図２は、金属部品（１０）の断面構造を示した図であり、図２（ａ）は、図１のＡ面における断面模式図である。また、図２（ｂ）は、図１のＢ面における断面模式図である。金属部品（１０）は、金属板を９０°に折り曲げた、断面がＬ字型のアングル形状であり、ねじタップ加工部（６）と、必要に応じて固定用孔（１２）が設けられている。

図２（ａ）に示したように、金属部品（１０）は、この例では、金属板にプレス絞り成型を施して、凸状の絞り加工部（１３）を形成した後、さらにバーリング加工部（１４）を形成し、タップ加工を施してねじタップ加工部（６）としている。

ねじの掛り代を増やす意味で、バーリング加工は多くの場合必須であるが、プレス絞り加工は不要な場合もある。図４に示した金属部品（１０）の断面模式図には、バーリング加工部（１４）のみが形成されている例が示されている。

なおプレス加工時の型を工夫することにより、絞り加工とバーリング加工を一挙に形成することも可能である。

金属部品（１０）は、インサート射出成形法によって複合樹脂材料と一体に成形されるが、樹脂と金属部品との結合を強固なものとするために、固定用孔（１２）を設けて、この孔から樹脂材料がはみだして広がるように、樹脂のはみ出し部（８）を作ることにより、金属部品（１０）が確実に固定される。

金属部品（１０）の表面に、脱脂処理、化成処理、アンカー処理などの表面処理を施すことは、金属部品（１０）と複合樹脂材料との接着性を高める上で有効である。
金属部品（１０）に使用する材料としては、アルミニウム合金板（Ａ５０５２Ｐなど）が使用できる。これらの材料には、プレス加工時の潤滑性を高める潤滑処理、さらには導電性を高める処理等の表面処理が予め施されているものを使用しても良い。

図３は、金属部品（１０）の製造工程の一例を示した説明図であり、図３（１）は、金属板（１１）に固定用孔（１２）を設けた状態を示した平面模式図である。また図３（２）は、さらにねじタップ加工部（６）を設ける途中の状態を示した平面模式図である。また図３（３）は、完成した金属部品（１０）を示した斜視図である。

まず図３（１）に示したように、金属板（１１）に固定用孔（１２）を、この例では６個、パンチングによって形成する。

次に、図３（２）に示したように、４箇所にプレス加工によって絞り加工部（１３）を形成し、さらにバーリング加工を施した後、タップ加工を施してねじタップ加工部（６）を形成する。次いでこれを折曲線（１５）に沿って９０°に折り曲げて、折り曲げ加工部（１６）を形成すると図３（３）に示した金属部品（１０）が完成する。

本発明に係る電子機器筺体（１）に用いる樹脂材料としては、特に限定されるものではなく、射出成形が可能な熱可塑性樹脂であれば、使用することができる。具体的には、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂（ＡＢＳ樹脂）、アクリロニトリル−スチレン共重合樹脂（ＡＳ樹脂）、ポリプロピレン樹脂（ＰＰ）、ポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）、
ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂等の熱可塑性樹脂、およびこれらのポリマーブレンド樹脂や、さらにこれらをガラス繊維や炭素繊維によって強化した繊維強化複合樹脂材料を使用することができる。

樹脂材料の好ましい例として、ポリアミド６樹脂とＡＢＳ樹脂と炭素繊維を含む複合樹脂材料を挙げることができる。ＰＡ６樹脂とＡＢＳ樹脂とを混合すると、成形体には、ＰＡ６樹脂のみからなる表面スキン層は発生せず、成形体表面に炭素繊維を露出させることができる。これにより、成形体の表面抵抗が下がり、導電・非帯電性および電界遮蔽性の低下を防止できる。また、成形体表面は、強固な平滑面となり、他の平滑面との接触面積が大きくなり、成形体外部に対する熱伝導性の低下も防止できる。このような効果が得られるＰＡ６樹脂およびＡＢＳ樹脂の好適な混合比率は重量比１：３〜３：１である。

また炭素繊維としては、長繊維のものと短繊維のものとを混合して用いるのが好ましい。炭素繊維の導電・非帯電性、電界遮蔽性および熱伝導性は、短繊維より長繊維のほうが優れている。ただし、長繊維のみを炭素繊維として用いた場合、炭素繊維の混合比率が高くなると、射出成形時に炭素繊維が射出ゲート部や金型ランナー部に詰まり、成形品質が低下してしまう。特に、炭素繊維の混合比率が、複合樹脂全体に対して重量比２５％を超えたとき、この長繊維の詰まりの発生が顕著となる。

長短混合した炭素繊維を用いることで、炭素繊維が射出ゲート部や金型ランナー部に詰まるのを防止しつつ、炭素繊維の混合比率を高くすることができる。これにより、従来の樹脂と同様、射出成形が可能であり、低い加工コストを維持しながら、導電・非帯電性、電界遮蔽性および熱伝導性を向上できる。長繊維の一例として、長さ３〜１０ｍｍ、平均直径１〜３０μｍのもの、短繊維の一例として、長さ２ｍｍ以下、平均直径１〜３０μｍのものが挙げられる。
以下実施例に基づき、本発明に係る電子機器筺体についてさらに具体的に説明する。

金属板として、厚さ０．６ｍｍのアルミニウム合金板（神戸製鋼社製 導電潤滑性プレコートアルミニウム材、ＫＳ７２４）を用い、図３に示したような工程に従い、図３（３）に示したような金属部品（１０）を作成した。
もとの金属板の寸法は、約８７ｍｍ×約１４ｍｍである。固定用孔（１２）の直径は４ｍｍとした。ねじタップ加工部（６）としては、高さ０．５ｍｍ直径５ｍｍの凸状に絞り加工した後、直径２．５ｍｍのバーリング加工を施し、Ｍ３タップ加工を施した。折曲線（１５）に沿ってプレス曲げ加工を施し、図３（３）に示したような金属部品（１０）を得た。

樹脂材料として、ポリアミド６樹脂、ＡＢＳ樹脂、長繊維炭素繊維、短繊維炭素繊維を５５：２０：１５：１０（重量比）の割合で混合した複合樹脂材料を使用した。炭素繊維はＰＡＮ系であり、長繊維は、平均長さ６ｍｍ、直径５〜７μｍ、短繊維は、平均長さ１ｍｍ、直径５〜７μｍのものを使用した。

上記金属部品を射出成形型内にセットして、上記複合樹脂材料を射出成形し、図１に示したようなカバーハウジング（３）を作成した。製品の寸法は、およそ１００ｍｍ×７０ｍｍ×６ｍｍである。また同じ複合樹脂材料を用いて、金属部品を挿入しないボトムハウジング（２）を作成した。ボトムハウジングの寸法は、およそ１００ｍｍ×７０ｍｍ×１０ｍｍである。

＜比較例１＞
比較例１として、実施例と同じ複合樹脂材料と成形型を用いて、金属部品を挿入しないカ
バーハウジングを作成した。

＜比較例２＞
比較例２として、実施例に用いたものとは、種類の異なる複合樹脂材料を用い、金属部品を挿入しないカバーハウジングを作成した。

実施例と比較例のカバーハウジングについて、Ｍ３ねじによるねじすべり強度を測定した。
ねじすべり強度の測定方法：それぞれ４個のサンプルにＭ３ねじを取り付け、２．５回転で止るようにワッシャを入れて調整して締付けた後、トルクドライバ（東日ＦＴＤ１００ＣＮ２−Ｓ）を使用し、さらに締め込むことで、ねじが滑り出す時のトルクを測定する。

以上の測定を筺体の上面と側面について測定した測定結果を表１に示す。

このように、金属部品の有無により、ねじすべり強度において差が見られた。

実施例の筺体について、さらに熱伝導率と電界遮蔽性について測定したところ、熱伝導率については、１．２２Ｗ／ｍ・Ｋであり、１ＧＨｚ帯における電界遮蔽性は、２９ｄＢであった。その結果、金属部品を使用した本発明に係る筺体は、ＳＳＤ用のＳＦＦ筐体としての規格を満足することが分った。

１・・・電子機器筺体
２・・・ボトムハウジング
３・・・カバーハウジング
４・・・ハウジング固定用ねじ孔
５・・・ボス
６・・・ねじタップ加工部
７・・・樹脂部
８・・・樹脂のはみ出し部
１０・・・金属部品
１１・・・金属板
１２・・・固定用孔
１３・・・絞り加工部
１４・・・バーリング加工部
１５・・・折曲線
１６・・・折り曲げ加工部

Claims (8)

1. 電子機器または電子部品を収容する筐体に用いる複合樹脂材料からなる電子機器筐体であって、前記複合樹脂材料を用いて射出成形されたボトムハウジングと、前記複合樹脂材料と金属部品とが一体で射出成形されたカバーハウジングとを有し、前記カバーハウジングの前記金属部品に、ねじタップ加工部を形成したことを特徴とする電子機器筐体。
2. 前記金属部品は、アルミニウム合金製であり、複合樹脂材料と一体に射出成形されることによって前記カバーハウジングに固定されることを特徴とする請求項１に記載の電子機器筐体。
3. 前記ねじタップ加工部は、ねじ山２．５山の掛かり代で、ねじすべり強度が３０Ｎｃｍ以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の電子機器筐体。
4. 前記金属部品は、Ｌ字型にプレス曲げ加工により、９０度に曲げられており、水平方向のタップ穴をもつねじタップ加工部と、垂直方向のタップ穴をもつねじタップ加工部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子機器筐体。
5. 前記複合樹脂材料は、ＰＡ６樹脂（ポリアミド６＝６ナイロン樹脂）とＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル・ブジエン・スチレン・共重合合成樹脂）と炭素繊維とを含み、１ＧＨｚ帯での電界遮蔽性が２０ｄＢ以上であり、かつ、熱伝導率が１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子機器筐体。
6. 前記ＰＡ６樹脂および前記ＡＢＳ樹脂は、重量比１：３〜３：１で混合されていることを特徴とする、請求項５に記載の電子機器筐体。
7. 前記炭素繊維は、平均直径が１〜３０μｍであり、繊維長が２ｍｍ以下である短繊維と、繊維長が３〜１０ｍｍである長繊維とが、重量比１：３〜３：１で混合されていることを特徴とする請求項５または６に記載の電子機器筐体。
8. 前記炭素繊維は、前記ＰＡ６樹脂および前記ＡＢＳ樹脂の合計に対して、重量比１０〜３０％で混合されていることを特徴とする請求項７に記載の電子機器筐体。

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