JP2017527460A - 電子筐体および他の装置のための薄壁複合物 - Google Patents

Abstract

一実施形態では、Ａ−Ｂ−Ａ構造体は、第１の密度（Ｙ）を有する第１の熱可塑性材料を含むコア層であって、コア層はコア厚を有し、コア層は、（ｉ）０．１Ｗ／ｍＫ以上の面貫通熱伝導率、および（ｉｉ）Ｘ≧０．８Ｙであるコア層密度（Ｘ）の少なくとも１つを有する、コア層と、コア層の第１の側に配置された第２の熱可塑性材料を含む第１の外層と、第１の側と反対のコア層の第２の側に配置された第２の熱可塑性材料を含む第２の外層とを備え、コア厚は、Ａ−Ｂ−Ａ構造体の全厚の３０％から７５％である。

Description

電子筐体および他の装置のための薄壁複合物の技術に関する。

ノートブック、ノートパッドおよびスマートフォン筐体などの電子装置のためのハウジングは、ある一定の機械的特性の利益を享受することができる。例えば、業界動向は、薄く、軽量で、低コストで製造することができるハウジングの利益を享受する。産業需要を満たそうとして、様々な材料が電子装置ハウジングのために使用されている。しかしながら、異なる材料および製造方法を使用してより薄く、より軽いハウジングを製造しようとして、望ましくない性能およびコストトレードオフがもたらされることとなっている。

米国特許第８，３７２，４９５号明細書は、層状構造で形成された、電子装置または他の物体のためのハウジングを開示する。層またはサンドイッチ構造は、ハウジングに強度および剛性を付与する一方、全重量を減少させる。ケース／ハウジングは第１の材料から形成された第１の層および第２の層を有してもよい。ケースはまた、第２の材料から形成されたコアを含んでもよい。この場合、第１の層はコアの上面に接着されてもよく、第２の層はコアの底面に接着されてもよい。

国際公開第２０１３／０７０４４７号は、透明なスーパーストレート、ジメチルビスフェノールシクロヘキサンカーボネート繰り返し単位およびビスフェノール−Ａを含む第１のポリカーボネートであって、第１のポリカーボネートはジメチルビスフェノールシクロヘキサンカーボネート繰り返し単位が、コア組成物中の総繰り返し単位に基づき、１０ｗｔ％から５０ｗｔ％の量で存在する構造を有する第１のポリカーボネート、ならびにビスフェノール−Ａポリカーボネートホモポリマ、ポリフタレートカーボネートコポリマ、２−フェニル−３，３−ビス（４−ヒドロキシフェニル）フタルイミジンカーボネートおよびビスフェノール−Ａカーボネート繰り返し単位を含むポリカーボネートコポリマ、ビスフェノール−ＡカーボネートおよびテトラブロモビスフェノールＡカーボネート繰り返し単位を含むポリカーボネートコポリマ、および前記の少なくとも１つを含む組み合わせからなる群より選択される第２のポリカーボネートから形成されたコア組成物を含むコア層を備えるバックシート、ならびに、スーパーストレートとバックシートの間の太陽電池、を備える太陽電池モジュールを開示する。

米国特許第８，３７２，４９５号明細書 特開２０１４−１２７５１８号明細書 国際公開第２０１３／０７０４４７号

Ａ−Ｂ−Ａ構造体、その構造体を備えるハウジング、およびこれを製造する方法が本明細書で開示される。

一実施形態では、Ａ−Ｂ−Ａ構造体は、第１の密度（Ｙ）を有する第１の熱可塑性材料を含むコア層であって、コア層はコア厚を有し、コア層は（ｉ）０．１Ｗ／ｍＫ以上の面貫通熱伝導率（ｔｈｒｏｕｇｈ ｐｌａｎｅ ｔｈｅｒｍａｌ ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔy）、および（ｉｉ）Ｘ≧０．８Ｙであるコア層密度（Ｘ）の少なくとも１つを有する、コア層と、コア層の第１の側に配置された第２の熱可塑性材料を含む第１の外層と、第１の側と反対のコア層の第２の側に配置された第２の熱可塑性材料を含む第２の外層とを備えることができ、コア厚は、Ａ−Ｂ−Ａ構造体の全厚の３０％から７５％である。

上記および他の特徴は下記図および詳細な説明により例示される。

以下、図について言及する。これらは例示的な実施形態であり、その中で、同様の要素には同様の番号が付される。

Ａ−Ｂ−Ａ構造体の一実施形態の横断側面図である。 ハウジングとして使用することができるフレームを有するＡ−Ｂ−Ａ構造体の一実施形態の横断側面図である。 ハウジングとして使用することができるフレームを有するＡ−Ｂ−Ａ構造体の一実施形態の横断側面図である。 ハウジングとして使用することができるフレームを有するＡ−Ｂ−Ａ構造体の一実施形態の上面図である。 図１−４のＡ−Ｂ−Ａ構造体を形成するためのプロセスを描く流れ図である。 図１−４のＡ−Ｂ−Ａ構造体を形成するためのプロセスを描く流れ図である。 目標剛性でシミュレートした部分の部分厚さを示すチャートである。 目標剛性でシミュレートした部分の部分重量を示すチャートである。 目標剛性でシミュレートした部分の推定コストを示すチャートである。 図６の方法により製造したハウジングとして使用することができるフレームを有するＡ−Ｂ−Ａ構造体の一実施形態の写真である。 図６の方法により製造したハウジングとして使用することができるフレームを有するＡ−Ｂ−Ａ構造体の一実施形態の写真である。 図６の方法により製造したハウジングとして使用することができるフレームを有するＡ−Ｂ−Ａ構造体の一実施形態の写真である。 図６の方法により製造したハウジングとして使用することができるフレームを有するＡ−Ｂ−Ａ構造体の一実施形態の上面図の写真である。 図１３のタブレットサイズのＡ−Ｂ−Ａ構造体の底面図の写真である。 表１の構成を試験するための中心荷重プレート固定の写真である。 Ａ−Ｂ−Ａ構造体の「Ａ」層において使用するためのパターン化ファブリックの一実施形態の予測図である。 電子装置のためなどの、ハウジングとして使用することができるフレームを有するＡ−Ｂ−Ａ構造体の一実施形態の横断側面図である。

Ａ−Ｂ−Ａ構造体、ハウジング（例えば、電子装置用）、およびこれを製造する方法が本明細書で開示される。

国際公開第２０１３／０７０４４７号は、電子装置ハウジングのためのサンドイッチ構造の使用を開示せず、示唆しない。よって、国際公開第２０１３／０７０４４７号は、電子装置のためのハウジングの機械的要求を満たすことができる軽量で薄い筐体の製造の問題を識別し、解決していない。

米国特許第８，３７２，４９５号明細書は、一方向性炭素繊維強化ポリマ（ＣＦＲＰ）外皮および低密度コアを含むサンドイッチ構造の使用を開示する。ＣＦＲＰ材料は、一般に、炭素繊維の長さに直角の方向で適用される曲げまたは応力に抵抗しない。低い横剛性および強度を補償するために、一方向性ＣＦＲＰから製造されたサンドイッチ外皮は層状にされ、擬似等方性構造が生成されなければならない。層状ＣＦＲＰ外皮はサンドイッチ構造のコスト、複雑さおよび厚さを増加させる。加えて、米国特許第８，３７３，４９５号明細書は、フォームまたはハニカム構造体から製造された低密度コアを記載する。これらのコアの熱伝導率および拡散率は、固体構造体よりずっと低い。というのも、コア体積の大部分は、空気から構成されるからである。フォームおよびハニカム構造体は、０．０２ワット毎メートル毎ケルビン（Ｗ／ｍＫ）未満となり得る熱伝導率を有する。壁伝導率が低いほど、内部温度が高くなり、これは、電子装置ハウジングに対し望ましくない効果となる。加えて、フォームまたはハニカムコアのための外皮接着は、外皮とハニカム間の小さな接触面積により制限される。低密度フォームまたはハニカムコアを使用して製造されるサンドイッチ構造は２つの機械的欠点を有する。第１は、局部貫入に対する低い抵抗性に関する。例えば、鋭い局部荷重は主に外皮により抵抗され、コアは貫入抵抗を著しくは増大させない。第２に、フォームまたはハニカムコアを用いて構築されたサンドイッチ構造は、曲げて置いても圧縮できない。フォームまたはハニカムは外皮破壊応力に到達する前に、外皮下で潰れてしまう。よって、フォームまたはハニカムコアを有するサンドイッチ構造に対する破壊ひずみは、固体コアが使用された場合に起こるであろうものよりも低くなる。

本明細書で記載される、特徴となるＡ−Ｂ−Ａ構造体、ハウジング、および製造方法は、高い剛性、高い熱伝導率、高い曲げ強度、および高い剥離強度を有する軽量薄壁構造体を提供する。特に、Ａ−Ｂ−Ａ構造体は、外層間のコア層を備えることができ、コア層は０．１ワット毎メートル−ケルビン（Ｗ／ｍＫ）以上の面貫通熱伝導率を有し、コア層の厚さは、Ａ−Ｂ−Ａ構造体の全厚の３０％から７５％である。例えば、Ａ−Ｂ−Ａ構造体は、第１の熱可塑性材料、コア層の第１の側に、これと物理的に接触して配置された第２の熱可塑性材料を含む第１の外層、第１の側と反対のコア層の第２の側に、コア層と物理的に接触して配置された第２の熱可塑性材料を含む第２の外層を備えることができ、コア層は０．１ワット毎メートル−ケルビン（Ｗ／ｍＫ）以上の面貫通熱伝導率を有し、コア層の厚さは、Ａ−Ｂ−Ａ構造体の全厚の３０％から７５％である。ハウジングはＡ−Ｂ−Ａ構造体を、構造体の周りに配置されたフレームと共に備えることができ、また、任意でフレームには、リブ（複数可）および／またはアタッチメント特徴（ａｔｔａｃｈｍｅｎｔ ｆｅａｔｕｒｅｓ）を取り付けることができる。ハウジングが電子装置のために使用される場合、ハウジングはさらに、バッキングを備えることができ、バッキングは、Ａ−Ｂ−Ａ構造体にフレーム上のアタッチメント特徴を介して連結し、電子部品は、Ａ−Ｂ−Ａ構造体とバッキングの間に配置させることができる。

特に、電子装置のためのハウジングは、第１の熱可塑性材料を含む固体コア層と、コア層の第１の側に配置された第２の熱可塑性材料を含む第１の外層と、第１の側と反対のコア層の第２の側に配置された第２の熱可塑性材料を含む第２の外層とを備えることができ、コア層は０．１ワット毎メートル−ケルビン（Ｗ／ｍＫ）以上の面貫通熱伝導率を有し、コア層の厚さは、Ａ−Ｂ−Ａ構造体の全厚の３０％から７５％である。

この開示はＡ−Ｂ−Ａ構造体、Ａ−Ｂ−Ａ構造体を備えるハウジング、およびこれを製造する方法に関する。特に、熱可塑性複合構造を含む薄壁Ａ−Ｂ−Ａ構造体が本明細書で開示される。複合構造は、強化材料の外層を、強化されても、されなくてもよい熱可塑性材料の内側コアと共に含むサンドイッチ構造を含むことができる。内側コアは固体熱可塑性材料または実質的に固体の熱可塑性材料とすることができる。本開示は、より有益である例と対比するために、いくつかのより有益でない例を記載する。

１つのより有益でないアプローチでは、連続して強化された熱可塑性「厚さ貫通（ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）」複合物（全体を通して、１つの組成物の連続強化層（複数可））が、薄壁筐体を形成するために使用され得る。ファブリック強化系は、機械的特性（例えば、剛性、強度、および面内等方性）および成形性において利益を提供する。しかしながら、２つの因子が、これらの材料の筐体での使用を制限してきた。第１に、連続して強化された系のコストは、最高性能短炭素充填熱可塑性物質よりも４から５倍高い。

別のより有益でないアプローチでは、完全「厚さ貫通」多層複合積層物（言い換えれば、全体を通して連続強化、すなわち、全ての層で同じ材料）は、低体積、ハイエンドノートブック筐体において使用することができる。典型的には、これらの材料は、航空宇宙産業において使用されるものと同様の熱硬化材料とすることができる。しかしながら、これらの硬い軽量構造体の性能利益を、材料コストおよび時間のかかる製造方法が上回る。この因子の組み合わせは、より広い筐体市場でのそれらの使用を制限してきた。いくつかの製造業者が、機械加工アルミニウムを材料溶液として採用してきた。しかしながら、このアプローチは、「厚さ貫通」積層物と同じ欠点に苦しむ。

ガラス、炭素および他の短繊維強化が筐体を形成するために使用されてきたが、より薄い壁厚（例えば、１．０ミリメートル（ｍｍ）未満）への傾向により、挑戦的な加工処理条件が生じている。これは、内壁はより高い機械的特性を要求し、これは、より硬い／高いアスペクト比強化を得るためのより高い強化物ローディングを意味するという事実により複雑になる。これらの特別な短繊維強化化合物は高い溶融粘度を有し、これにより、成形するのが困難になっている。加えて、高いアスペクト比強化物により、正常流よりも高い流れにより誘導される繊維配向および（そのため）機械的性能可変性が得られる。ノートブック、ノートパッドおよびスマートフォンの製造業者は、より良好な機械的特性、より低い面内異方性レベル、および障害のないパッケージ空間を提供する材料を積極的に探している。

外皮層間でハニカムまたは他の低密度フォーム構造体を使用する試みがなされており、この場合、外皮層は、合計して、全体構造の厚さの１０％以下を形成する。しかしながら、これらの積層物は低い剥離強度を示し（典型的には１０ｉｎ−ｌｂ／ｉｎ未満であるが、時折２５ｉｎ−ｌｂ／ｉｎまでである（材料によっては）、というのも、外皮層は、軽量コアと持続的に接触してはいないからである。例えば、ハニカム構造体の壁間隙間は、外皮層と接触していない。加えて、これらの積層物は、同じ材料の固体構造体よりも低い熱伝導率および拡散率を有する。そのようなものとして、熱はこれらの構造体により捕捉され、それは電子装置のためのハウジングには有利ではなく、装置の性能にマイナスの影響を与える可能性がある。最後に、ハニカムおよびフォームなどの低密度コアにより、局部貫入に対する抵抗性が低下する。これは、電気筐体にとってとりわけ重要な属性であり、この場合、内部配線および回路網の曝露は安全性リスクを引き起こす可能性がある。加えて、低密度コアを用いて構築された構造体は、めったにそれらの最大理論的機械的能力を達成しない。というのも、コアが外皮破裂前に圧縮に失敗するからである。これらの属性は、より低い熱伝導率レベルと組み合わされると、電気筐体のためのサンドイッチ構造体においてより有用でない低密度コアとしてしまう。

したがって、薄く、軽量であり（同じ剛性を有し、同じ材料を使用した厚さ貫通構造体と比べて、厚さ貫通構造体よりも１２％以上、例えば、１５％以上軽い重量を有する）、費用効率が高く、好適な熱伝導率および機械的特性を有する電子装置のためのハウジングが必要である。

本明細書で記載されるより有益なアプローチは、電子装置のための薄壁ハウジングおよびこれを製造する方法を含む。本明細書で得られる有利な結果（例えば、薄く、軽量で、高い強度のＡ−Ｂ−Ａ構造体）は、熱可塑性複合物外層間に熱可塑性コア（例えば、固体熱可塑性コア）を含むサンドイッチ構造により達成することができると考えられる。特定のパラメータ最大および最小が、望ましい性能を有するある一定の例を強調するために開示される。

本明細書で開示されるＡ−Ｂ−Ａ構造体は、Ａ−Ｂ−Ａサンドイッチ構造であり、この中で「Ａ」材料は第１の外層および、「Ｂ」材料から形成された固体コア層の反対側に配置された第２の外層を形成する。固体コアは第１の熱可塑性材料を含むことができ、第１の外層および第２の外層は、第２の熱可塑性材料を含むことができる。第１および第２の熱可塑性材料は、適合性がある（よって、互いに接着する）。これらの材料は同じ型の熱可塑性材料で、異なる粘度を有することができる（例えば、異なる分子量を有し、および／または異なる強化物ローディングを有する）。Ａ−Ｂ−Ａ構造体は、高充填された（例えば、外層の総体積に基づき、３５体積パーセント（ｖｏｌ％）以上、例えば、３５ｖｏｌ％から７０ｖｏｌ％の強化材料）外層（「Ａ」）を使用することができる。外層は連続して強化させることができ、例えば、連続形態で生成された繊維を含むことができる。

Ａ−Ｂ−Ａ構造体の全厚は１．６ミリメートル（ｍｍ）以下、例えば、１．５ｍｍ以下、または１．２５ｍｍ以下、または１．０ｍｍ以下とすることができる。Ａ−Ｂ−Ａ構造体の全厚は０．５ｍｍから１．５ｍｍ、例えば０．５ｍｍから１．２５ｍｍ、または０．７５ｍｍから１．１ｍｍとすることができる。コア層はＡ−Ｂ−Ａ構造体の全厚の３０％から７５％を含む（のコア厚（ｔ_ｃ）を有する）ことができる。コア層はＡ−Ｂ−Ａ構造体の全厚の４０％から６０％を含むことができる。コア層はＡ−Ｂ−Ａ構造体の全厚の４５％から５５％を含むことができる。コア層はＡ−Ｂ−Ａ構造体の全厚の５５％から７０％を含むことができる。Ａ−Ｂ−Ａ構造体の曲げ弾性率は、２，０００，０００ポンド毎平方インチ（ｐｓｉ）（１３．８ギガパスカル（ＧＰａ））以上、例えば、５，０００，０００ｐｓｉ（３４．５ＧＰａ）以上とすることができる。

ハウジングは、Ａ−Ｂ−Ａ構造体の少なくとも一部の周囲の周りに配置することができるフレームを備えることができる。フレームは、Ａ−Ｂ−Ａ構造体と適合性を有する材料、望ましくは、フレームが取り付けられる前（初期形状）と後（最終形状）のＡ−Ｂ−Ａ構造体の形状を最小限にしか変化させない材料（例えば、初期形状から最終形状までの変化が２ｍｍ以下、特定的には１ｍｍ以下、または０．２ｍｍ以下のそりであるか、あるいは変化なし）を含むことができる。例えば、Ａ−Ｂ−Ａ構造体が平坦（湾曲なし）である場合、そうすると、平坦からの変化（例えば、平面からの分離）は２ｍｍ以下、特定的には１ｍｍ以下、または０．２ｍｍ以下であり、あるいは（顕微鏡なしで測定可能な）分離なしである。望ましくは、Ａ−Ｂ−Ａ構造体の形状に変化はない（例えば、０％の初期形状から最終形状までの撓み）。例えば、平坦な最終物品が望ましい場合、フレームは、Ａ−Ｂ−Ａ積層物の熱膨張係数とは異なる熱膨張係数を有する材料を含むことができ、そのため、フレームが取り付けられる前、およびフレームがＡ−Ｂ−Ａ積層上に成形された後、Ａ−Ｂ−Ａ積層物は平坦なままである。例えば、フレームは熱可塑性材料（例えば、第１の熱可塑性材料または第２の熱可塑性材料）および強化物（例えば、フィラーまたは強化材料）を含むことができる。可能な強化物としては繊維（例えば、短繊維（例として、１０ｍｍ以下の長さを有する繊維）が挙げられる。強化材料は、以下で記載されるＡ−Ｂ−Ａ構造体におけるフィラーまたは強化材料のために使用される材料のいずれかとすることができる。例えば、強化物は高い剛性の無機繊維（例えば、ガラス、炭素、石英、ホウ素、および前記の少なくとも１つを含む組み合わせ）を含むことができ、ここで、高い剛性は、３５ＧＰａ以上の引張弾性率、例えば、４５ＧＰａ以上の引張弾性率を示す。

任意で、フレームは金属フレーム、例えばマグネシウムまたはアルミニウムとすることができる。例えば、フレームは、Ａ−Ｂ−Ａ構造体（例えば、第１および／または第２の材料）への機械的接着を推進するように穴が開けられた金属材料のチューブとすることができる。

フレームは、Ａ−Ｂ−Ａ積層物の厚さ（例えば、１つのＡ層の外面からもう１つのＡ層の外面までで測定される）を超える厚さを有することができる。フレームはＡ−Ｂ−Ａ積層物の厚さ以下の厚さを有することができる。フレームは、アタッチメント特徴、リブ、およびコーナー半径を含むことを可能にする。

コア層は、電子装置からの熱の放散を可能にする熱伝導率を有することができる。例えば、第１の熱可塑性材料は、０．１Ｗ／ｍＫ以上の面貫通熱伝導率を有することができる。

熱伝導率は、ＡＳＴＭ Ｅ１４６１にしたがい、レーザフラッシュ法を使用し、ネッチ（Ｎｅｔｚｓｃｈ）から入手可能なナノフラッシュ（Ｎａｎｏｆｌａｓｈ）ＬＦＡ４４７キセノンフラッシュ装置を用いて決定する。面貫通熱伝導率に対しては、試験片は、射出成形８０×１０×３ｍｍＩＺＯＤバーから１０×１０×３ｍｍ四角サンプルに切り分けた。熱伝導率（ｋ（Ｔ））は、Ｗ／ｍＫの単位で計算する。熱拡散率（α（Ｔ））は、平方センチメートル毎秒（ｃｍ^２／ｓ）の単位で測定し、これは、前面上での短いエネルギーパルス入力後に、薄いディスク試料の後面が最高温度上昇を達成するのに必要とされる時間の測定により決定することができる。パルスはキセノンフラッシュランプにより、出力、フィルタ、パルス幅、プリアンプおよびメインアンプに関する固定したパラメータ設定を用いて放出させる。熱拡散率は、下記式（１）に示されるように計算することができる。
α＝０．１３８８^＊ｄ^２／ｔ_５０ （１）
式において、ｄはマイクロメートルで測定されるサンプルの厚さであり、ｔ_５０は後面が最高温度上昇を達成する時間の半分である。比熱（Ｃｐ）は、ジュール毎グラム毎ケルビン（Ｊ／ｇＫ）で測定し、密度（ρ）は、グラム毎立方センチメートル（ｇ／ｃｍ^３）で測定する。比熱は、試験サンプルと公知の比熱の標準サンプルの間の比較により測定する。密度は水浸法（ＡＳＴＭ Ｄ７９２）を用いて決定する。熱伝導率は、下記式（２）に示されるように計算することができる。
ｋ（Ｔ）＝α（Ｔ）^＊ｃ_ｐ（Ｔ）^＊ρ（Ｔ） （２）
式において、ｋ（Ｔ）は、熱伝導率を示し、α（Ｔ）は熱拡散率を示し、ｃ_ｐ（Ｔ）は、比熱を示し、およびρ（Ｔ）は、試料の密度を示す。

コア層は固体とすることができ、ここで、コア層は空気ポケットまたは構造設計、例えばハニカム構造により低減されない密度を含むことができる。例えば、コア層は、第１の熱可塑性材料の密度（Ｙ）以上である密度（Ｘ）を有することができる。別の実施形態では、コア層は、構造発泡体とすることができ、この場合、コア層は、Ｘ≧０．８Ｙである密度（Ｘ）を含むことができる。

第１の熱可塑性材料、第２の熱可塑性材料、または第１の熱可塑性材料と第２の熱可塑性材料の両方としては、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、アクリルゴム、エチレン−酢酸ビニル（ＥＶＡ）、エチレンビニルアルコール（ＥＶＯＨ）、液晶ポリマ（ＬＣＰ）、メタクリレートスチレンブタジエン（ＭＢＳ）、ポリアセタール（ＰＯＭまたはアセタール）、ポリアクリレートおよびポリメタクリレート（集合的に、アクリルとしても知られている）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリアミド（ＰＡ、ナイロンとしても知られている）、ポリアミド−イミド（ＰＡＩ）、ポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）、ポリブタジエン（ＰＢＤ）、ポリブチレン（ＰＢ）、ポリエステル、例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレート（ＰＣＴ）、およびポリヒドロキシアルカノエート（ＰＨＡ）、ポリケトン（ＰＫ）、ポリオレフィン、例えばポリエチレン（ＰＥ）およびポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリスルホン、ポリイミド（ＰＩ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）、ポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリスルホン（ＰＳＵ）、ポリフェニルスルホン、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、ポリウレタン（ＰＵ）、スチレン−アクリロニトリル（ＳＡＮ）、または前記の少なくとも１つを含む任意の組み合わせが挙げられる。例えば、第１の熱可塑性材料は、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンオキシド、およびナイロン、ならびに前記の少なくとも１つを含む組み合わせを含むことができる。ＡＢＳ、ＳＡＮ、ＰＢＴ、ＰＥＴ、ＰＣＴ、ＰＥＩ、ＰＴＦＥ、またはそれらの組み合わせとのポリカーボネートブレンドは、融液流動、耐衝撃性および耐化学性などの望ましい特性のバランスをとるために特に注目すべきである。第１の熱可塑性材料としては、サビックイノベーティブプラスチックス（ＳＡＢＩＣ Ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅ Ｐｌａｓｔｉｃｓ）から市販されている、サビック（ＳＡＢＩＣ）レキサン（ＬＥＸＡＮ）（商標）１２１、サビックサーモコンプ（Ｔｈｅｒｍｏｃｏｍｐ）ＤＣ００４９ＸＦ、および同様の材料が挙げられる。

コア層（「Ｂ」層）は純粋とすることができる（強化なし）。あるいは、コア層は強化材料を含むことができる。強化材料としては繊維（連続、短、織り、など）が挙げられる。コア層は０から３５ｖｏｌ％の強化材料および１００から６５ｖｏｌ％の第１の熱可塑性材料を含むことができる。コア層は約１０ｖｏｌ％から３５ｖｏｌ％の強化材料（例えば、ガラス繊維）および９０から６５ｖｏｌ％の第１の熱可塑性材料を含むことができる。コア層は、約５ｖｏｌ％から３０ｖｏｌ％の強化材料（例えば、炭素繊維）および９５から７０ｖｏｌ％の第１の熱可塑性材料を含むことができる。コア層は、約５ｖｏｌ％から２５ｖｏｌ％の強化材料（例えば、炭素繊維）および９５から７５ｖｏｌ％の第１の熱可塑性材料を含むことができる。コア層は短繊維（例えばガラス短繊維）を含むことができる。

「Ａ」層は、ファブリックに基づく複合物（例えば、第２の熱可塑性材料のマトリクス中のファブリックの形態の強化材料）を含むことができる。例えば、朱子織スタイル織りおよび低目付「スプレッドトウ（ｓｐｒｅａｄ ｔｏｗ）」ファブリックが使用され得る。本明細書では、低目付は５０グラム毎平方メートル（ｇｓｍ）未満である。ファブリックに基づく複合物は５０から５００ｇｓｍの目付を有することができる。ファブリックに基づく複合物は１００から４００ｇｓｍの目付を有することができる。ファブリックに基づく複合物は、２００から４００ｇｓｍの目付を有することができる。

第２の熱可塑性材料は、混合、交織および牽切ヤーンファブリックを含むことができる。様々な技術織りを使用することができ、限定はされないが、平織り、綾織り、バスケット織り、もじり織りおよび朱子織りが挙げられる。ファブリックはパターン化繊維層、例えば、第２の材料内のパターン化ファブリックとすることができる。材料のパターンは、強度を維持しながら、繊維の量（よって、重量）を低減させるように設計することができる。そのため、「Ａ」層は、使用中より高い応力がかかる領域において構造統合性を増強させるために繊維が配向される特定の適用のためにカスタム設計することができる。パターン化ファブリックのいくつかの例としては、多角形セル（例えば、六角セル（図１６を参照されたい）、三角セル、五角セル）、円セル、または前記の少なくとも１つを含む組み合わせが挙げられ、例えば、パターン化ファブリックは六角セルとすることができる。いくつかの実施形態では、パターン化ファブリックは、有孔材料とすることができる。本明細書では、パターン化ファブリックは物品の適用のために強度および剛性を獲得するために、必要な場合にファブリックを配置するオーダーメイドパターンである。いくつかの実施形態では、パターン化ファブリックは、均一に繰り返されるパターンではない。パターン化ファブリックは、粗い織りとすることができる（例えば、隣接する糸間に空間を有する織布）。パターン化ファブリックは、例えば図１６に示されるように、ファブリック全体にわたり不均一な密度を有することができ、この場合、ファブリックを含む領域もあれば、ファブリックを含まない領域もある。図１７は、Ａ−Ｂ−Ａ構造体を示し、この場合、外層「Ａ」はパターン化ファブリックを含む。

強化材料は、アラミド、炭素、玄武岩、ガラス、プラスチック（例えば、熱可塑性ポリマ、熱硬化ポリマ）、石英、ホウ素、セルロース、または天然繊維、ならびに前記の少なくとも１つを含む組み合わせ、例えば高剛性無機繊維（例えば、ガラス、炭素、石英、ホウ素、および前記の少なくとも１つを含む組み合わせ）を含むことができる。高い剛性は、３５ＧＰａ以上の引張弾性率を示す。例えば、繊維は、液晶ポリマ、強力ポリマ（例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ（ヘキサノ−６−ラクタム）、ポリ［イミノ（１，６−ジオキソヘキサメチレン）イムノヘキサメチレン］）、ならびに前記の少なくとも１つを含む組み合わせから形成することができる。例示的な繊維充填樹脂は、サビックイノベーティブプラスチックスから市販されているレキサン（商標）樹脂である。別の例示的な繊維材料としては、繊維強化熱可塑性物質、例えばＵＬＴＥＭ（商標）樹脂（サビックイノベーティブプラスチックスから市販されている）が挙げられる。例えば、様々な強化繊維が外層のために使用されてもよい。例えば、Ｅ−ガラス、Ｓ−ガラスおよび様々な炭素に基づく系、および前記の少なくとも１つを含む組み合わせ、例えば、ガラス（例えばＥ−ガラス）−炭素ハイブリッドファブリックが使用されてもよい。外層は、コア層とは異なる強化材料を有することができる。ある一定の筐体適用では、高周波透明性が必要とされ得る。よって、ガラス強化が、これらの適用における外層において使用され得る。例示的な強化材料（例えば、外層用）は、テンケートアドバンストコンポジッツ（Ｔｅｎ Ｃａｔｅ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ）から市販されているテンケートセテックス（Ｔｅｎｃａｔｅ ＣＥＴＥＸ）ＴＣ９２５ＦＳＴまたはテンケートセテックスＴＣ１０００である。

第２の熱可塑性材料は、第１の熱可塑性材料に対して以上で列挙された材料のいずれかとすることができる。例えば、第２の熱可塑性材料としては、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、などが挙げられる。外層は、外層の総重量に基づき、３５体積パーセント（ｖｏｌ％）以上の強化材料ローディングレベル、例えば、３５ｖｏｌ％から７０ｖｏｌ％の強化材料、または４０ｖｏｌ％から６０ｖｏｌ％の強化材料を含むことができる。

第２の熱可塑性材料は、第１の熱可塑性材料と化学的適合性を有することができ、外層とコア層間の接着が促進される。よって、コア層と外層間での接着剤の使用は、最小に抑えられ、または完全に排除され得る。例えば、第１の熱可塑性材料および第２の熱可塑性材料は同じ基本ポリマ（例えば、異なる量および／または型の強化材料を有するポリカーボネート）を有することができる。第１の熱可塑性材料の粘度は、第２の熱可塑性材料の粘度と異なるものとすることができる。例えば、第１の熱可塑性材料は第２の熱可塑性材料より高い粘度を有することができる。よって、より高い粘度の第１の熱可塑性材料から製造したコア層は、動作を実施する際の「絞り出し」に抵抗することができる。第２の熱可塑性材料対第１の熱可塑性材料に対するメルトフローレートの差は、第２の熱可塑性材料のメルトフローレート≧２×第１の熱可塑性材料のメルトフローレート、例えば、第２の熱可塑性材料のメルトフローレート≧３×第１の熱可塑性材料のメルトフローレートとなるようにすることができる。例えば、ポリカーボネートに基づく材料では、第２の熱可塑性材料は１０分あたり２５グラム（ｇ／１０ｍｉｎ）以上、または４５ｇ／１０ｍｉｎ以上、または５０ｇ／１０ｍｉｎ以上のメルトフローレートを有することができる。第１の熱可塑性材料は、１０ｇ／１０ｍｉｎ以下のメルトフローレートを有することができる。メルトフローレートは、ＡＳＴＭ Ｄ１２３８にしたがい、標準において特定される層の材料に適切な温度および荷重を用いて決定される。

第１および第２の熱可塑性材料は、「適合された」熱膨張係数を有することができる。本明細書では、「適合された」は、平坦なＡ−Ｂ−Ａ構造体を形成させることができることを意味する（例えば、コア層を外層に接着させることができ、いったん冷却されると、構造体はそらない）。例えば、Ａ−Ｂ−Ａ構造体は平坦面から２ｍｍ以下、例えば、平坦面から１ｍｍ以下、または平坦面から２ｍｍ以下、例えば平坦面から（顕微鏡なしで）測定可能な距離なしであるそりを有することができる。本明細書では、「適合された」は、２０％以下だけ異なる値を有することを意味する。第１の熱可塑性材料および第２の熱可塑性材料に対する熱膨張係数は、１０％以下だけ異なり得る。第１の熱可塑性材料および第２の熱可塑性材料に対する熱膨張係数は５％以下だけ異なり得る。

ハウジングおよびフレームは、単一工程で射出成形により製造することができる。例えば、「Ａ」または外層（例えば、前もって形成されたパターン化ファブリック含浸外層または強化外層）は、射出金型の反対側に前もって配置することができる。任意で、静電荷、機械的ホルダ（例えば、ピン）、真空、または他の方法を使用して、予め切断された層を定位置に保持してもよい。この実施形態では、移動可能な金型半部上に置くことができる層はホットドロップおよびリブおよび鋳込み特徴のために、予め穴をあけることができる。金型を閉じ、「Ｂ」またはコア層を「Ａ」または外層間に射出させる。このようにして、中心Ａ−Ｂ−Ａ領域を形成させる。完全に「Ｂ」層から構成されるフレームは、同時に形成させることができ、中心Ａ−Ｂ−Ａを取り囲む。

他では、適合性樹脂を含む予め成形されたフレームを、金型内に、「Ａ」または外層と共に配置させる。小さな隙間（１−１０ｍｍ）をフレームと「Ａ」層の間に残す。金型を閉じ、充填プロセスを前に記載されるように開始させる。「Ｂ」層を使用して、予め成形されたフレームを中心Ａ−Ｂ−Ａ積層物に接着させる。よって、未強化（例えば、フィラーなし）「Ｂ」層を使用することができ、フレーム材料は、「Ｂ」層と適合性を有する別の材料を含むことができる。

別の方法によれば、Ａ−Ｂ−Ａサンドイッチハウジングを射出成形ツールに入れる。「Ａ」材料は第２の熱可塑性材料とすることができ、「Ｂ」材料は第１の熱可塑性材料とすることができる。フレームをその後、オーバーモールド動作において、ハウジングの周りに成形させる。フレーム樹脂は、ハウジング材料と物理的および熱弾性的適合性を有するように選択される。任意で、ハウジングはトリミングすることができ、または別様に、オーバーモールドプロセス前に処理して、フレームのコア材料への接着を増強させることができる。処理は、粗面化、スロッティング、ドリル加工、などを含むことができる。

他では、Ａ−Ｂ−Ａサンドイッチハウジングは、フレームと別に形成させ、その後に、例えば、超音波溶接などの溶接により一緒にすることができる。

外層は、例えば、連続強化外層またはパターン化ファブリック強化外層として前もって形成させることができる。これらの前もって形成された外層はその後、以上で記載されるプロセスにおいて使用することができる。

本明細書で開示される構成要素、プロセス、および装置のより完全な理解は、添付の図面を参照することにより得ることができる。これらの図面（本明細書では「図」とも呼ばれる）は、本開示を説明する利便性および容易さに基づく単なる概略図にすぎず、そのため、装置またはその構成要素の相対的なサイズおよび寸法を示すこと、および／または例示的な実施形態の範囲を規定し、または制限することは意図されない。明確にするために下記記載において特定の用語が使用されるが、これらの用語は、図面における説明のために選択される実施形態の特定の構造を示すにすぎないことが意図され、開示の範囲を規定し、または制限することは意図されない。図面および下記記載においては、同様の数字表示は、同様の機能の構成要素を示すことが理解されるべきである。

図１はＡ−Ｂ−Ａサンドイッチ構造を示す。図１に示されるように、Ａ−Ｂ−Ａ構造体は、コア層４の第１の表面上に配置された第１の外層２を含む。第２の外層３は、第１の表面と反対の、コア層４の第２の表面上に配置される。コア層４は、第１の熱可塑性材料およびコア厚（ｔ_ｃ）を含むことができる。第１の外層２および第２の外層３は、第２の熱可塑性材料を含むことができる。Ａ−Ｂ−Ａ構造体は全厚ｔを含み、これは、コア厚（ｔ_ｃ）、ならびに第１の外層および第２の外層の厚さを含む。

図２は、Ａ−Ｂ−Ａ構造体のコア層４の少なくとも一部を封入するフレーム５を組み入れたハウジング１を示す。図２に示されるように、フレーム５は、コア層４の厚さ以下である厚さを有することができる。図３に示されるように、フレームは、コア層４の厚さを超える厚さを有することができる。例えば、フレーム５は、ハウジング１の厚さ（例えば、第１の外層２、第２の外層３、およびコア層４）以下の厚さを有することができる。

図４はフレーム５およびＡ−Ｂ−Ａ構造体を含むハウジング１の上面図である。図４に示されるように、フレーム５は第１の外層２を超えて各方向において外に向かって延在することができる。フレーム５は、１つ以上のアタッチメント部分６を含むことができ、これはフレーム５上のいずれの場所でも配置することができる。加えて、フレーム５は、１つ以上の強化構造７、例えばリブ、などを含むことができる。フレーム５はまた、円形縁を有する部分を含むことができる（例えば、コーナー半径）（例えば、図１３および１４を参照されたい）。

図５は、Ａ−Ｂ−Ａ構造体またはハウジングを製造するためのプロセスを示す。図５に示されるように、工程１００は射出金型の第１の側に第１の外層２を配置することを含む。工程１０１では、第２の外層３を、第１の側の反対の、射出金型の第２の側に配置する。工程１０２では、金型を閉じる。工程１０３で、第１の熱可塑性材料を第１の外層２と第２の外層３の間に射出し、コア層４を形成させる。任意で、第１の熱可塑性材料は第１の外層２および第２の外層３を超えて延在することができ、コア層４から延びるフレーム５が形成されるハウジングを形成させることができる。工程１０４では、金型を開き、第１の外層２、コア層４、第２の外層４、および任意でフレーム５を含むＡ−Ｂ−Ａ構造体またはハウジング１を金型から取り出す。

図６は、例えば、電子装置のためのハウジングを製造するためのプロセスを示す。図６に示されるように、工程２００は、Ａ−Ｂ−Ａ構造体を射出金型内に配置することを含む。ハウジングは、本明細書で記載されるハウジングのいずれも含むことができる。特に、図１のＡ−Ｂ−Ａ構造体を、工程２０において使用することができる。例えば、Ａ−Ｂ−Ａ構造体は、第１の熱可塑性材料から形成された固体コア層４、コア層４の第１の側に配置された第２の熱可塑性材料を含む第１の外層２、第１の側の反対の、コア層４の第２の側に配置された第２の熱可塑性材料を含む第２の外層３を含むことができる。工程２０１は金型を閉じることを含む。工程２０２では、熱可塑性材料を、Ａ−Ｂ−Ａ構造体の周りに射出し、Ａ−Ｂ−Ａ構造体に取り付けられたフレーム５を形成させることができる。フレームおよびＡ−Ｂ−Ａ構造体の少なくとも１つの層（例えば、コア層４）は、溶融相接合により結合させることができる。工程２０３では、金型を開き、フレーム付きハウジングを取り出す。

１組の多スパン曲げ試験（ｍｕｌｔｉ−ｓｐａｎ ｆｌｅｘｕｒａｌ ｔｅｓｔ）を実施し、Ａ−Ｂ−Ａ構造の有効性を評価した。単一プライ０．２５ｍｍテンケートセテックスＴＣ９２５ＦＳＴ外層（７５８１スタイルＥ−ガラスファブリックを含むポリカーボネートマトリクス、５０ｖｏｌ％ローディング、０．２４ｍｍの厚さ）および０．５０ｍｍ未強化レキサン（商標）８Ｂ３５コアから構成される薄壁サンドイッチ複合物を真空補助プレスにおいて積層させた。総積層厚さは１．００ｍｍであり、コア／外層厚さ比は０．５０であった。称呼曲げ寸法は２５ｍｍ×１００ｍｍとした。サンプルを、４スパンで試験し、幾何学的およびせん断関連効果を排除した。サンプルはまた、異方性に対して試験するために３つの方向でとった。特定的には、曲げサンプルを外層の「縦糸」、「横糸」および「オフ」方向に対応する向きで機械加工した。ＴＣ９２５ＦＳＴは７５８１Ｅ−ガラスファブリックを使用する。これは比較的「均衡のとれた」構造を有する８枚朱子織である。指向性サンプルを生成させ、積層異方性の理解を助けた。同一の組のサンプルおよび試験を、生成時の１．００ｍｍのセテックスＴＣ９２５ＦＳＴ積層物について実施した。これらの４層厚さ貫通対照は、この樹脂（ＰＣ）および強化（７５８１スタイルＥ−ガラスファブリック）の組み合わせでの最大達成可能特性を表す。結果を、表１に示す。

注：「Ａ」層は０．２５ｍｍテンケートセテックスＴＣ９２５ＦＳＴである。「Ｂ」は０．５０ｍｍレキサン８Ｂ３５未強化ＰＣフィルムである

ジョンソンおよびシムズ（Ｊｏｈｎｓｏｎ ａｎｄ Ｓｉｍｓ）^１により提案された数学的モデルは、厚さ貫通値の８７％である曲げ弾性率を予測する（コア／全厚比＝０．５０と仮定）。実験結果はこれらの予測に近い。データおよび理論は、厚さ貫通複合物は、電子筐体において使用するための硬く薄い構造体を作製するために要求されないという概念を支持する。直接的な利益は、軽量および低コストである。この場合、複合積層物の５０％がコアから除かれ、剛性がわずかに１５％−２０％低減する。

追加のキャラクタリゼーション研究を実施し、ラップトップカバー荷重シナリオにおけるＡ−Ｂ−Ａ積層物の有用性を証明した。表２に記載される構造の２２０ｍｍ×３３５ｍｍ積層物を、中心荷重プレート固定において試験した（図１５）。１００ニュートン（Ｎ）荷重を完全に支持されたプレートの中心に、１３ｍｍ円形荷重ノーズを用いて適用した。積層物をセテックスＴＣ９２５ＦＳＴ外層の「縦糸」および「横糸」方向と整合させた長いプレート寸法（３３５ｍｍ）を用いて試験した。加えて、第３の積層物を「オフ」方向で−縦糸および横糸から４５度ずらして取った。サンプルを７Ｎに予荷重し、残留する積層物「ねじれ」を除去した。最終撓みは、追加の９３Ｎの適用後の動きを反映する。同様の手順は、ラップトップ製造業者によりＡ−カバー資格認定に対して使用された。結果を、表２に示す。

^１Ａ層は０．２４ｍｍの厚さを有するセテックスである。
^２厚さ貫通はセテックス多層シートである。
^３アルミニウムシート。
１側および２側は、同じサンプルを両側で試験したことを示す（試験、反転、および再試験）。結果の差は構造におけるひずみ／そりによる。

１．００ｍｍ厚さ（０．５０のコア／外皮比）での完全に支持されたセテックスＴＣ９２５ＦＳＴ Ａ−Ｂ−Ａ構造の撓みは厚さ貫通撓みよりも１７％大きい。これは曲げ結果と一致し、薄壁電子筐体のためのＡ−Ｂ−Ａ構造の利益のさらなる証拠となる。完全に支持されたプレートの曲げは単純な曲げ荷重より複雑である。というのも、大きな面内引張応力がしばしば存在するからである。この文書で特定される比較的「厚い」外層は、従来のＡ−Ｂ−Ａ構造で使用される「薄い」外皮よりも引張応力をよりうまく扱うことができる。この特質は表２における実験結果により支持される。この表におけるデータはまた、コア厚の実質的な増加（４０％）は直ちに、電子筐体のために必要とされる壁厚での、収益逓減、例えばより低い撓みを経験することを示す。この文書の実施形態および特許請求の範囲で記載されるコア−厚さ比は、剛性とコスト／重量低減の良好な均衡を提供する。

図７−９は、２０％短炭素充填ポリカーボネートをベースラインとして使用するポリカーボネートに基づくサンドイッチ構造の性能を比較する。様々なＡ−Ｂ−Ａサンドイッチ構造を重量、剛性および現在コストに基づいて比較する。この場合の「目標」は０．０５９インチ（ｉｎ）（１．５ｍｍ）の壁厚、０．２６７ポンド（ｌｂ）（１２１グラム（ｇ））の重量および９５．４平方インチ（ｉｎ^２）（６１５．８平方センチメートル（ｃｍ^２））の型打ち面積を有する仮定２０％炭素強化ＰＣに基づくノートブックハウジングである。ハウジングに対する曲げ剛性は、２７．６ｌｂ−ｉｎ^２（０．１９メガパスカル（ＭＰａ））である。全ての系を、この値に等しい曲げ剛性で比較する。図７−９で使用されるように、「ＴＣ９２５」は、０．００９４ｉｎ（０．２４ｍｍ）の厚さを有するポリカーボネートに基づく６６ｗｔ％Ｅ−ガラス強化（７５８１ファブリック）積層物（例えば、テンケートセテックスＴＣ９２５ＦＳＴ−７５８１積層物）を示す。「１２１」は、未強化ポリカーボネート（例えば、サビックレキサン（商標）１２１）を示す。「３４１２ＨＦ」は、２０％短ガラス強化ポリカーボネート射出成形化合物（例えば、サビックレキサン（商標）３４１２ＨＦ）を示す。「ＤＣ００４９ＸＦ」は、２０％短炭素強化ポリカーボネート射出成形化合物（例えば、サビックサーモコンプ（商標）ＤＣ００４９ＸＦ）を示す。Ａ−Ｂ−Ａ構造はＴＣ９２５積層物の単一層（Ａ−層）と、１２２、３４１２ＨＦ、またはＤＣ００４９ＸＦのＢ−層を含む。

図７および８に示されるように、Ａ−Ｂ−Ａ構造は、２７．６ｌｂ−ｉｎ^２の同じ曲げ剛性で、厚さおよび重量において射出成形ポリカーボネートを超える著しい利益を提供する。図９に示されるように、Ａ−Ｂ−Ａ構造は、コストの観点から、ＴＣ９２５厚さ貫通複合物に比べ、著しい節約を提供する。

図１０−１２は、フレームをＡ−Ｂ−Ａ構造上にオーバーモールドことにより製造された薄壁複合ハウジングの例を示す。図１０−１２のＡ−Ｂ−Ａ構造は、Ｅ−ガラス強化ポリカーボネートコアを含み、射出成形されたフレーム材料はそれぞれ、未強化ポリカーボネート（図１０）、１０ｗｔ％短ガラス強化ポリカーボネート（図１１）、および２０％短炭素繊維強化ポリカーボネート（図１２）である。図１０に示されるように、フレーム材料と積層材料の間の熱膨張係数の差のために著しいそりが生じる。対照的に、図１１および１２のフレーム材料は、Ａ−Ｂ−Ａ構造体の熱膨張係数に厳密に適合する熱膨張係数を有する。よって、図１１および１２の例は、フレーム材料および積層材料に対する熱膨張係数が厳密に適合された場合、平坦サンプルを製造することができることを示す。

図１３および１４は、図６の方法により製造した、例えば、電子装置のためのタブレットサイズのハウジングの写真である。このハウジングは、本明細書で開示される原理を示す。この例では、オーバーモールドされた積層物は６６ｗｔ％Ｅ−ガラス外層および未強化ポリカーボネートコアを有するポリカーボネートに基づく構造である。Ａ−Ｂ−Ａ構造体全厚（ｔ）は１．００ｍｍであり、コア（「Ｂ」）層厚さ（ｔ_ｃ）は０．５０ｍｍであり、よってｔ_ｃ／ｔは０．５０である。オーバーモールド樹脂はまたポリカーボネートに基づく系である。それは、ポリカーボネートＡ−Ｂ−Ａ構造体の全体的な熱弾性特性に適合するように選択された熱膨張係数を有するＥ−ガラス短繊維充填化合物である。結果として、よく接着され、寸法的に安定な部品が得られる。

図１に示される未強化コアを使用するＡ−Ｂ−Ａ構造は、オーバーモールド動作にとりわけよく適している。未強化コアの使用は、Ａ−Ｂ−Ａ積層物の有効ＣＴＥを低下させ、より低いフィラーレベルを有するオーバーモールド樹脂の使用を可能にする。これは望ましく、というのも、射出樹脂における高いフィラーローディングレベルは、高い粘度および充填圧力を引き起こすためである。加えて、厚さ貫通構造でのＣＴＥおよび積層物収縮に適合するために必要とされる非常に高いフィラーレベルは、より低い衝撃性能を示す。高い充填圧力および低い衝撃性能はオーバーモールドフレームに対して望ましくない特性である。

本明細書で開示される、ハウジングおよびハウジングの製造方法のいくつかの実施形態が下記に明記される。

実施形態１：第１の密度（Ｙ）を有する第１の熱可塑性材料を含むコア層であって、コア層はコア厚を有し、コア層は、（ｉ）０．１Ｗ／ｍＫ以上の面貫通熱伝導率、および（ｉｉ）Ｘ≧０．８Ｙであるコア層密度（Ｘ）の少なくとも１つを有する、コア層と、コア層の第１の側に配置された第２の熱可塑性材料を含む第１の外層と、第１の側と反対のコア層の第２の側に配置された第２の熱可塑性材料を含む第２の外層とを備え、コア厚は、Ａ−Ｂ−Ａ構造体の全厚の３０％から７５％である、Ａ−Ｂ−Ａ構造体。

実施形態２：全厚は０．５ｍｍから１．５ｍｍ、好ましくは０．５ｍｍから１．２５ｍｍ、または０．７５ｍｍから１．１ｍｍである、請求項１に記載の構造体。

実施形態３：コア厚は全厚の３０％から７５％、好ましくは全厚の４０％から６０％、または全厚の４５％から５５％、または全厚の５５％から７０％である、前記実施形態のいずれかの構造体。

実施形態４：第１の熱可塑性材料はポリプロピレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、および前記の少なくとも１つを含む組み合わせを含み、好ましくは、第１の熱可塑性材料は、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンオキシド、およびナイロン、および前記の少なくとも１つを含む組み合わせを含むことができ、あるいは好ましくは、第１の熱可塑性材料および第２の熱可塑性材料はポリカーボネートを含む、前記実施形態のいずれかの構造体。

実施形態５：コア層は０ｗｔ％の強化材料を含む、前記実施形態のいずれかの構造体。

実施形態６：コア層は、コア層の総体積に基づき、５ｖｏｌ％から３５ｖｏｌ％の強化材料、好ましくは５ｖｏｌ％から３０ｖｏｌ％の強化材料、または好ましくは５ｖｏｌ％から２５ｖｏｌ％の強化材料、または１０ｖｏｌ％から３５ｖｏｌ％の強化材料を含む、実施形態１−４のいずれかの構造体。

実施形態７：第１の外層は第１の外層の総重量に基づき、３５ｖｏｌ％以上の強化材料、好ましくは３５ｖｏｌ％から７０ｖｏｌ％の強化材料、または４０ｖｏｌ％から６０ｖｏｌ％の強化材料を含み、ならびに第２の外層は第２の外層の総重量に基づき、３５ｖｏｌ％以上の強化材料、好ましくは３５ｖｏｌ％から７０ｖｏｌ％の強化材料、または４０ｖｏｌ％から６０ｖｏｌ％の強化材料を含む、実施形態１−１０のいずれかの構造体。

実施形態８：強化材料はファブリックであり、好ましくは、強化材料はパターン化ファブリックである、実施形態７の構造体。

実施形態９：強化材料はパターン化ファブリックであり、パターン化ファブリックは、（ｉ）均一に繰り返されるパターンではないパターン、（ｉｉ）粗い織りのファブリック、（ｉｉｉ）ファブリックにわたって不均一な密度を有するファブリック、ならびに（ｉｖ）必要な場合に物品の適用のために強度および剛性を獲得するためのファブリックを用いたオーダーメイドパターンの少なくとも１つを含み、好ましくは、強化材料はパターン化ファブリックであり、パターン化ファブリックは、（ｉ）均一に繰り返されるパターンではないパターン、ならびに（ｉｉ）粗い織りのファブリック、（ｉｉｉ）ファブリックにわたって不均一な密度を有するファブリックの少なくとも１つを含む、実施形態８の構造体。

実施形態１０：強化材料はパターン化ファブリックであり、パターン化ファブリックは、均一に繰り返されるパターンではないパターンを含む、実施形態８の構造体。

実施形態１１：強化材料はパターン化ファブリックであり、パターン化ファブリックは粗い織りのファブリックを含む、実施形態８の構造体。

実施形態１２：強化材料はパターン化ファブリックであり、パターン化ファブリックはファブリックにわたって不均一な密度を有するファブリックを含む、実施形態８の構造体。

実施形態１３：強化材料は、３５ＧＰａ以上のモジュラスを有する、好ましくは４５ＧＰａ以上のモジュラスを有する高剛性無機繊維を含み、好ましくは、強化材料はガラス、炭素、石英、ホウ素、および前記の少なくとも１つを含む組み合わせを含む、実施形態６−１２のいずれかの構造体。

実施形態１４：コア層は１Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有する、前記実施形態のいずれかの構造体。

実施形態１５：コア層密度（Ｘ）はＸ≧０．８Ｙであり、好ましくは、コア層密度（Ｘ）はＸ≧Ｙである、前記実施形態のいずれかの構造体。

実施形態１６：第１の熱可塑性材料は第１のメルトフローレートを有し、第２の熱可塑性材料は第２のメルトフローレートを有し、第２のメルトフローレートは２×第１のメルトフローレート以上であり、好ましくは、第２のメルトフローレートは３×第１のメルトフローレート以上である、前記実施形態のいずれかの構造体。

実施形態１７：第１の熱可塑性材料は第１のメルトフローレートを有し、第２の熱可塑性材料は第２のメルトフローレートを有し、第２のメルトフローレートは２５ｇ／１０ｍｉｎ以上であり、好ましくは、第２のメルトフローレートは４５ｇ／１０ｍｉｎ以上であり、または第２のメルトフローレートは５０ｇ／１０ｍｉｎ以上であり、ならびに第１のメルトフローレートは１０ｇ／１０ｍｉｎ以下である、前記実施形態のいずれかの構造体。

実施形態１８：平面上に置かれると、構造体は平面から、２ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下、または０．２ｍｍ以下の分離を含む、あるいは顕微鏡なしで測定可能な分離なしである、前記実施形態のいずれかの構造体。

実施形態１９：第２の熱可塑性材料および第２の熱可塑性材料はポリプロピレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、および前記の少なくとも１つを含む組み合わせを含み、好ましくは、第２の熱可塑性材料は、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンオキシド、およびナイロン、および前記の少なくとも１つを含む組み合わせを含むことができ、または好ましくは、第２の熱可塑性材料および第２の熱可塑性材料はポリカーボネートを含む、前記実施形態のいずれかの構造体。

実施形態２０：コア層は純粋であり、またはコア層は短繊維、好ましくはガラス短繊維を含む、前記実施形態のいずれかの構造体。

実施形態２１：第１の外層および第２の外層はガラス−炭素ハイブリッドファブリックを含み、好ましくは、第１の外層および第２の外層はＥ−ガラス−炭素ハイブリッドファブリックを含む、前記実施形態のいずれかの構造体。

第１の外層を射出金型の第１の側に配置する工程、第２の外層を射出金型の第２の側に配置する工程、金型を閉じる工程、第１の熱可塑性材料を第１の外層と第２の外層の間に射出することにより、コア層を形成し、Ａ−Ｂ−Ａ構造体を形成させる工程、金型を開き、Ａ−Ｂ−Ａ構造体を取り出す工程を含む、前記実施形態のいずれかのＡ−Ｂ−Ａ構造体を製造するための方法。

実施形態２１：Ａ−Ｂ−Ａ構造体の周りにフレームを形成する工程を含む、前記実施形態のいずれかのＡ−Ｂ−Ａ構造体を備えるハウジングを形成するための方法。

実施形態２２：フレームはＡ−Ｂ−Ａ構造体と適合性を有する材料を含み、そのため、Ａ−Ｂ−Ａ構造体は、フレームがＡ−Ｂ−Ａ構造体の周りに形成される前、最初は平坦であり、Ａ−Ｂ−Ａ構造体が形成された後、平面上で測定されると平面から２ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下、または０．２ｍｍ以下の分離を有し、または顕微鏡なしで測定可能な分離なしである最終形状を有する、実施形態２０の方法。

実施形態２３：フレームは第１の熱可塑性材料を含む、実施形態２１−２２のいずれかの方法。

実施形態２４：フレームを形成する工程は、熱可塑性材料をＡ−Ｂ−Ａ構造体の周りに射出する工程を含み、またはフレームを形成する工程は、第１の熱可塑性材料を第１の外層と第２の外層の間に射出する時に第１の熱可塑性材料からフレームを形成する工程を含む、実施形態２１−２３のいずれかの方法。

実施形態２５：フレームに取り付けられるリブおよびアタッチメント特徴を形成する工程をさらに備える、実施形態２１-２４のいずれかの方法。

実施形態２６：バッキングをさらに含む実施形態２１−２５のいずれかのハウジングと、Ａ−Ｂ−Ａ構造体とバッキングの間に配置された電子部品とを備える電子装置。

発明は、代替的に、本明細書で開示される任意の適切な構成要素を含む、これらから構成される、またはこれらから本質的に構成され得る。発明は加えて、またはその代わりに、先行技術材料で使用される、または、そうでなければ、本発明の機能および／または目的の達成に必要でない任意の構成要素、材料、材料成分、アジュバントまたは種を欠く、または実質的に含まないように策定することができる。

本明細書で開示される全ての範囲は終点を含み、終点は独立して互いに組み合わせ可能である（例えば、「２５ｗｔ％まで、または、より特定的には、５ｗｔ％から２０ｗｔ％」の範囲は、終点および「５ｗｔ％から２５ｗｔ％」の範囲の全ての中間値を含む、など）。「組み合わせ」は、ブレンド、混合物、合金、反応生成物、などを含む。さらに、「第１の」「第２の」などの用語は、本明細書ではいずれの順、量、または重要性も示さないが、むしろ、１つの要素を別の要素と比較して示すために使用される。「１つの（ａ、ａｎ）」および「その（ｔｈｅ）」という用語は本明細書では、量の制限を示さず、本明細書で別記されない限り、または文脈により明確に反対されない限り、単数形および複数形の両方を含むと解釈されるべきである。添え字「（複数可）」は、本明細書では、これが修飾する用語の単数形および複数形の両方を含むことが意図され、よって、１つ以上のその用語を含む（例えば、フィルム（複数可）は１つ以上のフィルムを含む）。明細書を通して、「１つの実施形態」、「別の実施形態」、「一実施形態」、などへの言及は、実施形態に関連して記載される特定の要素（例えば、特徴、構造、および／または特性）が、本明細書で記載される少なくとも１つの実施形態に包含され、他の実施形態では存在してもよく、または存在しなくてもよいことを意味する。加えて、記載される要素は、様々な実施形態において任意の好適な様式で組み合わせることができることが理解されるべきである。本明細書では、剥離強度は、ＡＳＴＭ Ｄ１７８１（１９９４）：接着剤のためのクライミングドラム剥離に対する標準試験方法にしたがい決定される。特に別記されない限り、本明細書で明記される標準は、２０１４年７月９日の最近のバージョンである。

特定の実施形態について記載してきたが、現在のところ予期されないまたは予期され得ない代替案、改変、変更、改善および実質的な等価物は、出願人または他の当業者であれば思いつくことができる。したがって、出願された、および補正される可能性のある添付の特許請求の範囲は、そのような代替案、改変、変更、改善および実質的な等価物を全て包含することが意図される。

米国特許第８，３７２，４９５号は、層状構造で形成された、電子装置または他の物体のためのハウジングを開示する。層またはサンドイッチ構造は、ハウジングに強度および剛性を付与する一方、全重量を減少させる。ケース／ハウジングは第１の材料から形成された第１の層および第２の層を有してもよい。ケースはまた、第２の材料から形成されたコアを含んでもよい。この場合、第１の層はコアの上面に接着されてもよく、第２の層はコアの底面に接着されてもよい。特開２０１４−１２７５１８号公報は、グラフェン粒子を有する熱放散層を備える熱放散フィルムに関する。この開示は、放熱能力に焦点を当てている。

Claims (20)

1. 第１の密度（Ｙ）を有する第１の熱可塑性材料を含むコア層であって、前記コア層はコア厚を有し、前記コア層は、
   ０．１Ｗ／ｍＫ以上の面貫通熱伝導率、および
   Ｘ≧０．８Ｙであるコア層密度（Ｘ）
   の少なくとも１つを有する、コア層と、
   前記コア層の第１の側に配置された第２の熱可塑性材料を含む第１の外層と、
   前記第１の側と反対の前記コア層の第２の側に配置された前記第２の熱可塑性材料を含む第２の外層と
   を備える、Ａ−Ｂ−Ａ構造体であって
   前記コア厚は、前記Ａ−Ｂ−Ａ構造体の全厚の３０％から７５％である、Ａ−Ｂ−Ａ構造体。
2. 全厚は０．５ｍｍから１．５ｍｍ、好ましくは０．５ｍｍから１．２５ｍｍ、または０．７５ｍｍから１．１ｍｍである、請求項１に記載の構造体。
3. 前記コア厚は前記全厚の３０％から７５％、好ましくは前記全厚の４０％から６０％、または前記全厚の４５％から５５％、または前記全厚の５５％から７０％である、前記請求項のいずれか一項に記載の構造体。
4. 前記第１の熱可塑性材料および前記第２の熱可塑性材料はポリプロピレン、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、および前記の少なくとも１つを含む組み合わせを含み、好ましくは、前記第１の熱可塑性材料および前記第２の熱可塑性材料はポリカーボネートを含む、前記請求項のいずれか一項に記載の構造体。
5. 前記コア層は０ｗｔ％の強化材料を含む、前記請求項のいずれか一項に記載の構造体。
6. 前記コア層は、前記コア層の総体積に基づき、５ｖｏｌ％から３５ｖｏｌ％の強化材料、好ましくは５ｖｏｌ％から３０ｖｏｌ％の強化材料、または好ましくは５ｖｏｌ％から２５ｖｏｌ％の強化材料、または１０ｖｏｌ％から３５ｖｏｌ％の強化材料を含む、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の構造体。
7. 前記第１の外層は、前記第１の外層の総重量に基づき、３５ｖｏｌ％以上の強化材料、好ましくは３５ｖｏｌ％から７０ｖｏｌ％の強化材料、または４０ｖｏｌ％から６０ｖｏｌ％の強化材料を含み、ならびに、前記第２の外層は前記第２の外層の総重量に基づき、３５ｖｏｌ％以上の強化材料、好ましくは３５ｖｏｌ％から７０ｖｏｌ％の強化材料、または４０ｖｏｌ％から６０ｖｏｌ％の強化材料を含む、請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の構造体。
8. 前記強化材料はファブリックであり、好ましくは、前記強化材料はパターン化ファブリックである、請求項７に記載の構造体。
9. 前記強化材料は前記パターン化ファブリックであり、前記パターン化ファブリックは、
   必要な場合に物品の適用のために強度および剛性を獲得するためのファブリックを用いたオーダーメイドパターン、
   均一に繰り返されるパターンではないパターン、
   粗い織りのファブリック、ならびに
   前記ファブリックにわたって不均一な密度を有するファブリック、
   の少なくとも１つを含む、請求項８に記載の構造体。
10. 前記強化材料は、３５ＧＰａ以上のモジュラスを有する、好ましくは４５ＧＰａ以上のモジュラスを有する高剛性無機繊維を含み、好ましくは、前記強化材料はガラス、炭素、石英、ホウ素、および前記の少なくとも１つを含む組み合わせを含む、請求項６ないし１０のいずれか一項に記載の構造体。
11. 前記コア層は、１Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有する、前記請求項のいずれか一項に記載の構造体。
12. 前記コア層密度（Ｘ）はＸ≧０．８Ｙであり、好ましくは、前記コア層密度（Ｘ）はＸ≧Ｙである、前記請求項のいずれか一項に記載の構造体。
13. 前記第１の熱可塑性材料は第１のメルトフローレートを有し、前記第２の熱可塑性材料は第２のメルトフローレートを有し、前記第２のメルトフローレートは２×前記第１のメルトフローレート以上であり、好ましくは、前記第２のメルトフローレートは３×前記第１のメルトフローレート以上である、前記請求項のいずれか一項に記載の構造体。
14. 前記第１の熱可塑性材料は第１のメルトフローレートを有し、前記第２の熱可塑性材料は第２のメルトフローレートを有し、
    前記第２のメルトフローレートは２５ｇ／１０ｍｉｎ以上、好ましくは、前記第２のメルトフローレートは４５ｇ／１０ｍｉｎ以上であり、または前記第２のメルトフローレートは５０ｇ／１０ｍｉｎ以上であり、ならびに
    前記第１のメルトフローレートは１０ｇ／１０ｍｉｎ以下である、前記請求項のいずれか一項に記載の構造体。
15. 平面上に置かれると、前記構造体は前記平面から、２ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下、または０．２ｍｍ以下の分離を含み、あるいは顕微鏡なしで測定可能な分離なしである、前記請求項のいずれか一項に記載の構造体。
16. 前記第１の外層を射出金型の第１の側に配置する工程、
    前記第２の外層を射出金型の第２の側に配置する工程、
    前記金型を閉じる工程、
    前記第１の熱可塑性材料を前記第１の外層と前記第２の外層の間に射出することにより、前記コア層を形成し、前記Ａ−Ｂ−Ａ構造体を形成させる工程、
    前記金型を開き、前記Ａ−Ｂ−Ａ構造体を取り出す工程
    を含む、前記請求項のいずれか一項に記載のＡ−Ｂ−Ａ構造体を製造するための方法。
17. 前記Ａ−Ｂ−Ａ構造体の周りにフレームを形成する工程を含む、前記請求項のいずれか一項に記載のＡ−Ｂ−Ａ構造体を備えるハウジングを形成するための方法。
18. 前記フレームは前記Ａ−Ｂ−Ａ構造体と適合性を有する材料を含み、そのため、前記Ａ−Ｂ−Ａ構造体は、前記フレームが前記Ａ−Ｂ−Ａ構造体の周りに形成される前、最初は平坦であり、前記Ａ−Ｂ−Ａ構造体が形成された後、平面上で測定されると前記平面から２ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以下、または０．２ｍｍ以下の分離を有し、または顕微鏡なしで測定可能な分離なしである最終形状を有する、請求項１７に記載の方法。
19. 前記フレームは前記第１の熱可塑性材料を含む、請求項１７ないし１８のいずれか一項に記載の方法。
20. バッキングをさらに含む請求項１７ないし１９のいずれか一項に記載のハウジングと、
    前記Ａ−Ｂ−Ａ構造体と前記バッキングの間に配置された電子部品と
    を備え、
    熱可塑性材料を前記ハウジングの周りに射出し、前記ハウジングに取り付けられたフレームを形成させる工程、
    前記金型を開き、前記フレーム付きハウジングを取り出す工程
    を含む、電子装置。

Images