JP2019149519A - 板材、筐体、及び電子装置 - Google Patents
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Abstract
Description
板状の金属部材と、
前記金属部材の一部であって、前記金属部材の本体に部分的に繋がった状態を維持しつつ、前記金属部材の一面側に向けて折り曲げられている凸部と、
前記金属部材の本体と前記凸部のそれぞれに接合している第1樹脂部材と、
を備える板材。
[2]1に記載の板材において、
前記一面に接合され、前記一面に沿って延在している第2樹脂部材を備え、
前記第1樹脂部材と前記第2樹脂部材はつながっている板材。
[3]2に記載の板材において、
前記第1樹脂部材と前記第2樹脂部材とは樹脂組成が同じである板材。
[4]1〜3のいずれか一つに記載の板材において、
前記凸部は、第1部分と、前記第1部分よりも前記金属部材の本体から離れている第2部分と、を有し、
前記第1部分は、前記金属部材の本体に繋がりつつ、当該本体から離れる向きに延在しており、
前記第2部分は、前記第1部分と比較して、前記金属部材の本体に平行に近い向きに延在している板材。
[5]4に記載の板材において、
前記第2樹脂部材は、前記第1部分を覆うとともに、前記第2部分の少なくとも一部を覆っていない板材。
[6]5に記載の板材において、
前記第2部分のうち前記第1樹脂部材で覆われていない部分に設けられた貫通孔を有している板材。
[7]6に記載の板材において、
前記第2部分には、前記貫通孔を用いて電子部品が固定される板材。
[8]1〜7のいずれか一つに記載の板材において、
前記金属部材は、少なくとも前記第1樹脂部材との接合部の表面に微細凹凸構造を有し、
前記微細凹凸構造に前記第1樹脂部材の一部分がそれぞれ位置している板材。
[9]1〜8のいずれか一つに記載の板材において、
前記第2樹脂部材は、前記金属部材の表面に骨組状に形成されている板材。
[10]1〜9のいずれか一つに記載の板材において、
前記金属部材は立体を展開した展開図状である板材。
[11]1〜10のいずれか一つに記載の板材において、
前記金属部材の平面形状は、立体を展開した展開図の少なくとも一部である板材。
[12]11に記載の板材において、
前記第2樹脂部材は前記立体の辺とは重なっていない板材。
まず、本実施形態に係る電子機器用筐体100について図1および図2を例に取って説明する。
図1は、本発明に係る実施形態の電子機器用筐体100の構造の一例を模式的に示した斜視図である。図2は、本発明に係る実施形態の蓋板203の構造の一例を模式的に示した斜視図である。
ここで、側板202同士は、例えば、機械的手段で係合されていることが好ましい。機械的係合手段(物理的係合手段とも呼ぶ。)は特に限定されないが、例えば、ネジ止め等が挙げられる。側板202と必要に応じて設けられる蓋板203とは、上記の機械的手段で係合されていてもよいし、任意の側板1枚に一体的に折り曲げられて連結されていてもよい。図1では、側板は202−1、202−2、202−3、および202−4の4枚としているが、本発明では側板がこれらから選ばれる3枚である実施態様も包含する。ただし、この場合は蓋板が上記3枚の側板のいずれかに一体的に折り曲げられて連結していることが好ましい。
また、本実施形態に係る電子機器用筐体100は、その一部に金属製の底板201と金属製の側板202を備えることにより、筐体全体が金属部材により構成されている従来の筐体と同等の電磁波シールド機能を得ることができる。
さらに、本実施形態に係る電子機器用筐体100は、少なくとも底板201および側板202からなる金属部材(M)を熱可塑性樹脂部材301により補強することにより、金属部材(M)の厚みを薄くすることによる電子機器用筐体100の機械的強度の低下を抑制することができる。すなわち、電子機器用筐体100の軽量化を実現しながら、機械的強度の維持が可能である。
さらに、本実施形態に係る電子機器用筐体100は、金属製の底板201と金属製の側板202とが一体的に連結されているため、底板と側板とを連結する部品が不要となり、部品点数を削減することができ、その結果、工程管理を簡素化できる。また、アース設置個所の削減も可能である。そして、本実施形態に係る電子機器用筐体100は、部品点数やアース設置個所を削減できるため、より軽量な電子機器用筐体100を実現することができる。
さらに、板状の金属部材(M)の表面の一部分のみに、熱可塑性樹脂部材301が形成されているため、熱可塑性樹脂部材301によって金属部材(M)の表面全体が覆われてしまうことを抑制でき、電子機器用筐体100の放熱特性を良好に維持することができる。
また、本実施形態に係る電子機器用筐体100において、熱可塑性樹脂部材301の少なくとも一部は、例えば、図1〜4に示すように、金属部材(M)の表面に骨組状に形成されていることが好ましい。骨組状としては、例えば、筋交い状、格子状、トラス状およびラーメン状から選択される少なくとも一種の形状が挙げられる。金属部材(M)の表面に熱可塑性樹脂部材301を骨組状に形成することにより、より少量の熱可塑性樹脂部材301で金属部材(M)をより効果的に補強することができるので好ましい。
さらに、金属部材(M)の表面に熱可塑性樹脂部材301を骨組状に形成することにより、熱可塑性樹脂部材301の使用量を減らすことができるため、熱可塑性樹脂部材301の成形時の収縮により金属部材(M)が変形してしまうことや、熱可塑性樹脂部材301によって電子機器用筐体100の放熱特性が低下してしまうことを抑制することができる。
本実施形態に係る電子機器用筐体100において、金属部材(M)の表面に接合される熱可塑性樹脂部材301の平均厚みは、金属部材(M)の平均厚みや筐体全体の大きさにもよるが、例えば1.0mm〜10mm、好ましくは1.5mm〜8mm、より好ましくは1.5mm〜5.0mmである。
熱可塑性樹脂部材301の平均厚みが上記下限値以上であることにより、得られる電子機器用筐体100の機械的強度をより良好にすることができる。
熱可塑性樹脂部材301の平均厚みが上記上限値以下であることにより、得られる電子機器用筐体100をより軽量にすることができる。また、熱可塑性樹脂部材301の使用量を減らすことができるため、熱可塑性樹脂部材301の成形時の収縮により金属部材(M)が変形してしまうことを抑制することができる。
このような微細凹凸構造に熱可塑性樹脂部材301の一部分が侵入して位置するため、金属部材(M)または蓋板203に熱可塑性樹脂部材301が接合することができる。こうすることによって、金属部材(M)または蓋板203と熱可塑性樹脂部材301との間に物理的な抵抗力(アンカー効果)が効果的に発現し、金属部材(M)または蓋板203と熱可塑性樹脂部材301とをより強固に接合することが可能になる。
また、側板202にスリット209を有することで、開口部207から取り入れた風を電子機器用筐体100の外部に排出することができる。なお、開口部207やスリット209は底板201に設けられていてもよい。
本実施形態に係る金属部材(M)は、底板201と、側板202−1、側板202−2、側板202−3、および側板202−4から選択される少なくとも一つの側板202とからなる。好ましい態様の一は、底板201、側板202−1、側板202−2、側板202−3、および側板202−4からなる。好ましい態様の二は、底板201、側板(前面板)202−1、側板(両側板)202−2並びに202−4および蓋板203からなる。好ましい態様の三は、底板201、側板202−1、側板202−2、側板202−3、側板202−4、および蓋板203からなる。これらの態様の中でも、態様の二および三が特に好ましい。
こうすることで、電子機器用筐体100の部品点数をより削減することができ、その結果、工程管理をより容易にできたり、アース設置個所をより削減できたりすることができる。そして、部品点数やアース設置個所をより削減できるため、より一層軽量な電子機器用筐体100を実現することができる。
これらの中でも、軽量、安価、および高強度の点から、アルミニウム(アルミニウム単体)およびアルミニウム合金が好ましく、アルミニウム合金がより好ましい。
本実施形態に係るアルミニウム合金としては、日本工業規格(JIS H4140)で規定されている国際アルミニウム合金名の4桁の数字が、2000番台のアルミニウム/銅系合金、3000番台のアルミニウム/マンガン系合金、4000番台のアルミニウム/ケイ素系合金、5000番台のアルミニウム/マグネシウム系合金、6000番台のアルミニウム/マグネシウム/ケイ素系合金、7000番台のアルミニウム/亜鉛/マグネシウム系合金、アルミニウム/亜鉛/マグネシウム/銅系合金等が好適に用いられる。これらの中でも、入手容易性、機械・熱特性の視点から5000番台のアルミニウム/マグネシウム合金が特に好んで用いられる。
金属部材(M)の平均厚みが上記下限値以上であることにより、得られる電子機器用筐体100の機械的強度、放熱特性および電磁波シールド特性をより良好にすることができる。
金属部材(M)の平均厚みが上記上限値以下であることにより、得られる電子機器用筐体100をより軽量にすることができる。さらに金属部材(M)の平均厚みが上記上限値以下であることにより、金属部材(M)を折り曲げることがより容易となり、電子機器用筐体100の生産性をより向上させることができる。
ここで、微細凹凸構造の間隔周期は凸部から隣接する凸部までの距離の平均値であり、電子顕微鏡またはレーザー顕微鏡で撮影した写真、あるいは表面粗さ測定装置を用いて求めることができる。
電子顕微鏡またはレーザー顕微鏡により測定される間隔周期は通常500nm未満の間隔周期であり、具体的には金属部材(M)のうち熱可塑性樹脂部材301との接合部の表面を撮影する。その写真から、任意の凸部を50個選択し、それらの凸部から隣接する凸部までの距離をそれぞれ測定する。凸部から隣接する凸部までの距離の全てを積算して50で除したものを間隔周期とする。一方、500nmを超える間隔周期は通常、表面粗さ測定装置を用いて求める。
なお、通常、金属部材(M)の接合部表面だけでなく、金属部材(M)の表面全体に対し、表面粗化処理が施されているため、金属部材(M)の接合部表面と同一面で、接合部表面以外の箇所から間隔周期を測定することもできる。
上記間隔周期が上記下限値以上であると、微細凹凸構造の凹部に熱可塑性樹脂部材301を構成する熱可塑性樹脂組成物(P)が十分に進入することができ、金属部材(M)と熱可塑性樹脂部材301との接合強度をより向上させることができる。また、上記間隔周期が上記上限値以下であると、金属部材(M)と熱可塑性樹脂部材301との接合部分に隙間が生じるのを抑制できる。その結果、金属―樹脂界面の隙間から水分等の不純物が浸入することを抑制できるため、電子機器用筐体100を高温、高湿下で用いた際、強度が低下することを抑制できる。
(1)切断レベル20%、評価長さ4mmにおける粗さ曲線の負荷長さ率(Rmr)が30%以下である直線部を1直線部以上含む
(2)すべての直線部の、評価長さ4mmにおける十点平均粗さ(Rz)が2μmを超える
上記6直線部は、例えば、図15に示すような6直線部B1〜B6を選択することができる。まず、基準線として、金属部材(M)の接合部表面104の中心部Aを通る中心線B1を選択する。次いで、中心線B1と平行関係にある直線B2およびB3を選択する。次いで、中心線B1と直交する中心線B4を選択し、中心線B1と直交し、中心線B4と並行関係にある直線B5およびB6を選択する。ここで、各直線間の垂直距離D1〜D4は、例えば、2〜5mmである。
なお、通常、金属部材(M)は、金属部材(M)の熱可塑性樹脂部材301との接合部表面104のみならず、金属部材(M)全体に対し、表面粗化処理が施されているため、例えば、金属部材(M)の熱可塑性樹脂部材301との接合部表面104と同一面、または反対面で、接合部表面104以外の箇所から6直線部を選択してもよい。
(1A)切断レベル20%、評価長さ4mmにおける粗さ曲線の負荷長さ率(Rmr)が30%以下である直線部を好ましくは2直線部以上、より好ましくは3直線部以上、最も好ましくは6直線部含む
(1B)切断レベル20%、評価長さ4mmにおける粗さ曲線の負荷長さ率(Rmr)が20%以下である直線部を好ましくは1直線部以上、より好ましくは2直線部以上、さらに好ましくは3直線部以上、最も好ましくは6直線部含む
(1C)切断レベル40%、評価長さ4mmにおける粗さ曲線の負荷長さ率(Rmr)が60%以下である直線部を好ましくは1直線部以上、より好ましくは2直線部以上、さらに好ましくは3直線部以上、最も好ましくは6直線部含む
なお、上記負荷長さ率(Rmr)の平均値は、前述の任意の6直線部の負荷長さ率(Rmr)を平均したものを採用することができる。
本実施形態においては、特にエッチング剤の種類および濃度、粗化処理の温度および時間、エッチング処理のタイミング等が、上記負荷長さ率(Rmr)を制御するための因子として挙げられる。
(2A)すべての直線部の、評価長さ4mmにおける十点平均粗さ(Rz)が好ましくは5μm超、より好ましくは10μm以上、さらに好ましくは15μm以上である
なお、上記十点平均粗さ(Rz)の平均値は、前述の任意の6直線部の十点平均粗さ(Rz)を平均したものを採用することができる。
(4)すべての直線部の、粗さ曲線要素の平均長さ(RSm)が10μmを超え300μm未満であり、より好ましくは20μm以上200μm以下である。
なお、上記粗さ曲線要素の平均長さ(RSm)の平均値は、前述の任意の6直線部の十点平均粗さ(Rz)を平均したものを採用することができる。
ここで、本実施形態において、金属部材(M)の平均厚みが500μm以上の範囲である場合、上記粗さ曲線要素の平均長さ(RSm)の平均値が上記間隔周期となる。
本実施形態においては、特に粗化処理の温度および時間、エッチング量等が、上記十点平均粗さ(Rz)および粗さ曲線要素の平均長さ(RSm)を制御するための因子として挙げられる。
このような金属部材(M)は、例えば、エッチング剤を用いて金属部材の表面を粗化処理することにより形成することができる。
以下、上記間隔周期、負荷長さ率(Rmr)、十点平均粗さ(Rz)、粗さ曲線要素の平均長さ(RSm)等を満たす金属部材(M)を得るための金属部材の粗化処理方法の一例を示す。ただし、本実施形態に係る金属部材の粗化処理方法は、以下の例に限定されない。
まず、金属部材は、熱可塑性樹脂部材301との接合側の表面に酸化膜や水酸化物等からなる厚い被膜がないことが望ましい。このような厚い被膜を除去するため、次のエッチング剤で処理する工程の前に、サンドブラスト加工、ショットブラスト加工、研削加工、バレル加工等の機械研磨や、化学研磨により表面層を研磨してもよい。また、熱可塑性樹脂部材301との接合側の表面に機械油等の著しい汚染がある場合は、水酸化ナトリウム水溶液や水酸化カリウム水溶液等のアルカリ性水溶液による処理や、脱脂を行なうことが好ましい。
本実施形態において金属部材の表面粗化処理方法としては、後述する酸系エッチング剤による処理を特定のタイミングで行うことが好ましい。具体的には、該酸系エッチング剤による処理を表面粗化処理工程の最終段階で行うことが好ましい。
本実施形態では、上記表面粗化処理工程の後、通常、水洗および乾燥を行うことが好ましい。水洗の方法については特に制限はないが浸漬または流水にて所定時間洗浄することが好ましい。
本実施形態において、金属部材表面の粗化処理に用いられるエッチング剤としては、後述する特定の酸系エッチング剤が好ましい。上記特定のエッチング剤で処理することにより、金属部材の表面に、熱可塑性樹脂部材301との間の密着性向上に適した微細凹凸構造が形成され、そのアンカー効果により金属部材(M)と熱可塑性樹脂部材301との間の接合強度がより一層向上するものと考えられる。
上記第二鉄イオンは、金属部材を酸化する成分であり、第二鉄イオン源を配合することによって、酸系エッチング剤中に該第二鉄イオンを含有させることができる。上記第二鉄イオン源としては、硝酸第二鉄、硫酸第二鉄、塩化第二鉄等が挙げられる。上記第二鉄イオン源のうちでは、塩化第二鉄が溶解性に優れ、安価であるという点から好ましい。
上記第二銅イオンは金属部材を酸化する成分であり、第二銅イオン源を配合することによって、酸系エッチング剤中に該第二銅イオン含有させることができる。上記第二銅イオン源としては、硫酸第二銅、塩化第二銅、硝酸第二銅、水酸化第二銅等が挙げられる。上記第二銅イオン源のうちでは、硫酸第二銅、塩化第二銅が安価であるという点から好ましい。
上記酸系エッチング剤には、金属部材表面をむらなく一様に粗化するために、マンガンイオンが含まれていてもよい。マンガンイオンは、マンガンイオン源を配合することによって、酸系エッチング剤中に該マンガンイオンを含有させることができる。上記マンガンイオン源としては、硫酸マンガン、塩化マンガン、酢酸マンガン、フッ化マンガン、硝酸マンガン等が挙げられる。上記マンガンイオン源のうちでは、硫酸マンガン、塩化マンガンが安価である等の点から好ましい。
上記酸は、第二鉄イオンおよび/または第二銅イオンにより酸化された金属を溶解させる成分である。上記酸としては、塩酸、臭化水素酸、硫酸、硝酸、リン酸、過塩素酸、スルファミン酸等の無機酸や、スルホン酸、カルボン酸等の有機酸が挙げられる。上記カルボン酸としては、ギ酸、酢酸、クエン酸、シュウ酸、リンゴ酸等が挙げられる。上記酸系エッチング剤には、これらの酸を一種または二種以上配合することができる。上記無機酸のうちでは、臭気がほとんどなく、安価である点から硫酸が好ましい。また、上記有機酸のうちでは、粗化形状の均一性の観点から、カルボン酸が好ましい。
本実施形態において使用できる酸系エッチング剤には、指紋等の表面汚染物による粗化のむらを防ぐために界面活性剤を添加してもよく、必要に応じて他の添加剤を添加してもよい。他の添加剤としては、深い凹凸を形成するために添加されるハロゲン化物イオン源、例えば、塩化ナトリウム、塩化カリウム、臭化ナトリウム、臭化カリウム等を例示できる。あるいは、粗化処理速度を上げるために添加されるチオ硫酸イオン、チオ尿素等のチオ化合物や、より均一な粗化形状を得るために添加されるイミダゾール、トリアゾール、テトラゾール等のアゾール類や、粗化反応を制御するために添加されるpH調整剤等も例示できる。これら他の成分を添加する場合、その合計含有量は、酸系エッチング剤中に0.01〜10質量%程度であることが好ましい。
以下、本実施形態に係る熱可塑性樹脂部材301について説明する。
本実施形態に係る熱可塑性樹脂部材301は熱可塑性樹脂組成物(P)により構成されている。熱可塑性樹脂組成物(P)は、熱可塑性樹脂(P1)を必須成分として含み、必要に応じてその他の配合剤(P2)を含む。なお、便宜上、熱可塑性樹脂部材301が熱可塑性樹脂(P1)のみからなる場合であっても、熱可塑性樹脂部材301は熱可塑性樹脂組成物(P)により構成されていると記載する。
熱可塑性樹脂(P1)としては特に限定されないが、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリ(メタ)アクリル酸メチル樹脂等の(メタ)アクリル系樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアルコール−ポリ塩化ビニル共重合体樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、無水マレイン酸−スチレン共重合体樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂等の芳香族ポリエーテルケトン、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、スチレン系エラストマー、ポリオレフィン系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、アイオノマー、アミノポリアクリルアミド樹脂、イソブチレン無水マレイン酸コポリマー、ABS、ACS、AES、AS、ASA、MBS、エチレン−塩化ビニルコポリマー、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、エチレン−酢酸ビニル−塩化ビニルグラフトポリマー、エチレン−ビニルアルコールコポリマー、塩素化ポリ塩化ビニル樹脂、塩素化ポリエチレン樹脂、塩素化ポリプロピレン樹脂、カルボキシビニルポリマー、ケトン樹脂、非晶性コポリエステル樹脂、ノルボルネン樹脂、フッ素プラスチック、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、フッ素化エチレンポリプロピレン樹脂、PFA、ポリクロロフルオロエチレン樹脂、エチレンテトラフルオロエチレンコポリマー、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリフッ化ビニル樹脂、ポリアリレート樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリパラメチルスチレン樹脂、ポリアリルアミン樹脂、ポリビニルエーテル樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂、ポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、オリゴエステルアクリレート、キシレン樹脂、マレイン酸樹脂、ポリヒドロキシブチレート樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリ乳酸樹脂、ポリグルタミン酸樹脂、ポリカプロラクトン樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、スチレン−アクリロニトリル共重合体樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体樹脂、ポリアセタール樹脂等が挙げられる。これらの熱可塑性樹脂は一種単独で使用してもよいし、二種以上組み合わせて使用してもよい。
上記ポリオレフィン系樹脂を構成するオレフィンとしては、例えば、エチレン、α−オレフィン、環状オレフィン、極性オレフィン等が挙げられる。
熱可塑性樹脂組成物(P)には、個々の機能を付与する目的でその他の配合剤(P2)を含んでもよい。上記配合剤(P2)としては、充填材、難燃剤、難燃助剤、熱安定剤、酸化防止剤、顔料、耐候剤、可塑剤、分散剤、滑剤、離型剤、帯電防止剤、耐衝撃性改質剤等が挙げられる。
上記充填材としては、例えば、ハイドロタルサイト類、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維、有機繊維、炭素粒子、粘土、タルク、シリカ、ミネラル、セルロース繊維からなる群から一種または二種以上を選ぶことができる。これらのうち、好ましくは、ハイドロタルサイト類、ガラス繊維、炭素繊維、タルク、ミネラルから選択される一種または二種以上である。
上記充填材の形状は特に限定されず、繊維状、粒子状、板状等どのような形状であってもよい。
これにより、成形後の熱可塑性樹脂部材301の収縮を抑制することができるため、金属部材(M)と熱可塑性樹脂部材301との接合をより強固なものとすることができる。
熱可塑性樹脂組成物(P)の製造方法は特に限定されず、一般的に公知の方法により製造することができる。例えば、以下の方法が挙げられる。まず、熱可塑性樹脂(P1)、必要に応じてその他の配合剤(P2)を、バンバリーミキサー、単軸押出機、2軸押出機、高速2軸押出機等の混合装置を用いて、混合または溶融混合することにより、熱可塑性樹脂組成物(P)が得られる。
次に、本実施形態に係る電子機器用筐体100の製造方法について説明する。
図3、4および5は、本発明に係る実施形態の熱可塑性樹脂部材301が接合された展開図状金属板(展開図状金属樹脂接合板20、板材)の構造の一例を模式的に示した斜視図である。
本実施形態に係る電子機器用筐体100の製造方法は、例えば、以下の工程(A)〜(C)を含む。
(A)金属製の底板201と、金属製の底板201に一体的に連結された金属製の側板202(202−1、202−2、202−3、および202−4)と、を備え、少なくとも熱可塑性樹脂部材301が接合される接合部表面に微細凹凸構造を有する展開図状金属板を準備する工程
(B)展開図状金属板を金型内に設置し、熱可塑性樹脂組成物(P)を上記金型内に注入して展開図状金属板の表面に熱可塑性樹脂部材301を接合して展開図状金属樹脂接合板20を製造する工程
(C)展開図状金属樹脂接合板20の底板201と側板202との境界線部205を折り曲げて、展開図状金属樹脂接合板20を箱型状にする工程
本実施形態に係る電子機器用筐体100の製造方法は、折り曲げ加工前の中間製品である展開図状金属板や展開図状金属樹脂接合板20の形状が平板状であるので、大量中間製品の保管効率や運搬効率が向上するというメリットがある。
はじめに、金属製の底板201と、金属製の底板201に一体的に連結された金属製の側板202(202−1、202−2、202−3、および202−4)と、を備え、少なくとも熱可塑性樹脂部材301が接合される接合部表面に微細凹凸構造を有する、電子機器用筐体100の展開図の形状である展開図状金属板を準備する。ここで、展開図状金属樹脂接合板20は、電子機器用筐体100の展開図の一部(例えば2面以上)であってもよい。例えば、展開図状金属板は、図3に示すように、一つの側板202に一体的に連結された金属製の蓋板203をさらに備えてもよいし、図5に示すように蓋板203を備えていなくてもよい。また図4に示すように側板の一つ(背面板)202−3を備えていなくてもよい。蓋板203を備えていない場合は、図2に示す蓋板203を別途準備し、一つの側板202に蓋板203を、例えば上記機械的係合手段で係合することができる。同様に、背面板202−3を備えていない場合は、背面板202−3(図示せず)を別途準備し、底板201、両側板202−2、202−4および蓋板203からなる面に、例えば上記機械的係合手段で係合することができる。
ここで、展開図状金属板は電子機器用筐体100を構成する金属部材(M)に相当し、例えば、板状の金属部材を打ち抜きなどにより図3、図4、および図5に示す展開図状に加工し、少なくとも熱可塑性樹脂部材301が接合される接合部表面に前述した粗化処理を施すことによって得ることができる。
金属部材および粗化処理の詳細はここでは省略する。
次いで、展開図状金属樹脂接合板20を金型内に設置し、熱可塑性樹脂組成物(P)を上記金型内に注入して展開図状金属樹脂接合板20の表面に熱可塑性樹脂部材301を接合する。
熱可塑性樹脂部材301を接合する方法としては、例えば、射出成形法、トランスファー成形法、圧縮成形法、反応射出成形法、ブロー成形法、熱成形法、プレス成形法等が挙げられる。これらの中でも射出成形法が好ましい。すなわち、熱可塑性樹脂部材301は射出成形体であることが好ましい。以下、射出成形法を用いた例について説明する。
(i)展開図状金属樹脂接合板20を射出成形用金型内に配置する工程
(ii)熱可塑性樹脂部材301の少なくとも一部が展開図状金属樹脂接合板20と接するように、金型内に熱可塑性樹脂組成物(P)を射出成形し、熱可塑性樹脂部材301を成形する工程
以下、具体的に説明する。
これにより、熱可塑性樹脂組成物(P)が軟化した状態に保ちながら、展開図状金属板の表面に熱可塑性樹脂組成物(P)を高圧でより長い時間接触させることができる。
その結果、展開図状金属板と熱可塑性樹脂部材301との間の接着性を向上できるため、接合強度により一層優れた電子機器用筐体100をより安定的に得ることができる。
上記時間が上記下限値以上であると熱可塑性樹脂部材301を溶融させた状態に保ちながら、展開図状金属樹脂接合板20の上記微細凹凸構造に熱可塑性樹脂部材301を高圧でより長い時間接触させることができる。これにより、接合強度により一層優れた電子機器用筐体100をより安定的に得ることができる。
また、上記時間が上記上限値以下であると、電子機器用筐体100の成形サイクルを短縮できるため、電子機器用筐体100をより効率よく得ることができる。
こうすることで、底板201と側板202との境界線部205には熱可塑性樹脂部材301が接合されていない展開図状金属樹脂接合板20を得ることができ、その結果、底板201と側板202との境界線部205を折り曲げることがより容易となり、展開図状金属樹脂接合板20を箱型状にすることがより容易となる。そのため、電子機器用筐体100の生産性をより向上させることができる。
次いで、底板201と側板202との境界線部205を折り曲げて、展開図状金属樹脂接合板20を箱型状にすることにより、電子機器用筐体100を得る。
展開図状金属樹脂接合板20を箱型状にする方法は特に限定されず、一般的に公知の方法を用いることができる。例えば、底板201と側板202との境界線部205を折り曲げ、必要に応じて蓋板203を取り付けることにより電子機器用筐体100が得られる。
この際、隣接する側板202同士、および側板202と必要に応じて連結された蓋板203とを機械的手段で係合してもよい。機械的係合手段としては特に限定されないが、ネジ止め等が挙げられる。
実施例1においては、本実施形態に係る電子機器用筐体の一部を構成する金属樹脂接合板に着目した。金属樹脂接合板を構成する金属部材をアルミニウム合金とし、金属部材の両面に熱可塑性樹脂部材を接合して金属樹脂接合板E10を作製した。次いで、金属樹脂接合板E10が、既存技術である鋼板材(SECC)のみからなる比較例1で用いた金属板に比べて遜色ない強度を維持しつつ、高い軽量化効果を発現する実験結果を示す。
形状が180mm(横幅)×129mm(縦幅)×0.3mm(厚み)であるアルミニウム合金板(JIS H4000に規定された合金番号5052)を準備した。なお、このアルミニウム合金板には、樹脂が固定側(キャビティ側)から可動側(コア側)に流動連通が可能なように複数個の樹脂貫通用の小孔(図示せず)が設けられている。
次いで、上記アルミニウム合金板を市販の脱脂剤を用いて脱脂処理した後、水酸化ナトリウムを15質量%と酸化亜鉛を3質量%含有するアルカリ系エッチング剤(30℃)が充填された処理槽1に3分間浸漬(以下の説明では「アルカリ系エッチング剤処理」と略称する場合がある)後、30質量%の硝酸(30℃)にて、1分間浸漬し、アルカリ系エッチング剤処理をさらに1回繰り返し実施した。次いで、得られたアルミニウム合金板を、塩化第二鉄を3.9質量%と、塩化第二銅を0.2質量%と、硫酸を4.1質量%とを含有する酸系エッチング水溶液が充填された処理槽2に、30℃下で5分間浸漬し搖動させた(以下の説明では「酸系エッチング剤処理」と略称する場合がある)。次いで、流水で超音波洗浄(水中、1分間)を行い、その後乾燥させることによって粗化アルミニウム合金板E101を得た。
・切断レベル20%、評価長さ4mmにおける粗さ曲線の負荷長さ率(Rmr):長手3点=6.4%/4.0%/3.7%、短手3点=6.9%/2.0%/6.4%
・切断レベル40%、評価長さ4mmにおける粗さ曲線の負荷長さ率(Rmr):長手3点:28.5%/28.3%/26.5%、短手3点=38.5%/18.4%/19.3%
・十点平均粗さ(Rz):長手3点=17.0μm/18.4μm/16.6μm、短手3点=17.9μm/18.0μm/19.8μm
・粗さ曲線要素の平均長さ(RSm):長手3点=120μm/165μm/127μm、短手3点=119μm/145μm/156μm
日本製鋼所社製の射出成形機(JSW J180AD110H)に専用の金属インサート金型を装着し、該金型内に上記方法で得られた粗化アルミニウム合金板E101を設置した。次いで、その金型内に熱可塑性樹脂組成物として、ガラス繊維強化ポリプロピレン(プライムポリマー社製V7100、ポリプロピレン(230℃、2.16kg荷重のMFR=18g/10分)80質量部、ガラス繊維20質量部)を、シリンダー温度230℃、金型温度100℃、射出速度100mm/秒、保圧80MPa、保圧時間5秒、冷却時間50秒条件にて射出成形を行い、金属樹脂接合板E10を作製した。なお、金属樹脂接合板E10において、全ての熱可塑性樹脂部材E102は粗化アルミニウム合金板E101の両面に対向するように接合されている。接合された熱可塑性樹脂部材(以下、樹脂リブ部と呼ぶ場合がある)の幅は共通して3.6mm、樹脂リブ部高さは共通して2.1mmであった。金属樹脂接合板E10の合計重量は39.6gであった。
また、接合部面積率は14面積%であった。
島津製作所製の曲げたわみ測定装置オートグラフを用いて、金属樹脂接合板E10のセンター部位に垂直方向2kgfの応力をかけた場合(図12における符号F)の変位量を測定(25℃)した結果、1.8mmであった。
実施例1の変位量測定と同様な方法で、2kgfの応力をかけた際に、実施例1で得られた金属樹脂接合板E10と同一の変位量(1.8mm)を示す既存材料(亜鉛めっき鋼板;SECC)の厚みを求めた。すなわち、実施例1で用いたアルミニウム合金板と同一の縦横寸法を持ち、厚みのみが異なる市販SECC材について2kgf浮力をかけた際の変位量を測定した結果、0.8mm厚みのSECCが実施例1で得られた金属樹脂接合板E10と同一の変位量(1.8mm)を示すことが分かった。このSECC板の合計重量は146.2gであった。
(展開図状金属樹脂接合板E30を構成する金属部材である粗化アルミニウム合金板E20の作製)
市販の0.3mm厚みのアルミニウム合金板(JIS H4000に規定された合金番号5052)を図13に示した形状(単位;mm)に切断するとともに、板金加工等することによって図13に示した開口部E207やスリット部E209を設けた。またアルミニウム合金板(素板)には、樹脂が固定側(キャビティ側)から可動側(コア側)に流動連通が可能なように複数個の樹脂貫通用の小孔(図示せず)が設けられている。樹脂貫通用の小孔の数は特に限定されないが、通常側板、各側板、蓋板1枚当たり、2〜5個である。
日本製鋼所社製の射出成形機(JSW J180AD110H)に専用の金属インサート金型を装着し、該金型内に上記方法で得られた粗化アルミニウム合金板E20を設置した。次いで、その金型内に熱可塑性樹脂組成物として、ガラス繊維強化ポリプロピレン(プライムポリマー社製V7100、ポリプロピレン(230℃、2.16kg荷重のMFR=18g/10分)80質量部、ガラス繊維20質量部)を、シリンダー温度230℃、金型温度100℃、射出速度100mm/秒、保圧80MPa、保圧時間5秒、冷却時間50秒の条件にて射出成形を行い、図14に示す展開図状金属樹脂接合板E30を作製した。図14に示されるように、粗化アルミニウム合金板E20の両面に熱可塑性樹脂部材が接合されていることが確認できた(図14では、裏面側の樹脂部を図示せず)。なお、図14には図示していないが、熱可塑性樹脂部材の任意の箇所には、蓋板と側板同士をスナップフィット係合できるように凸部(ツメ部)と凹部が形成されている。
得られた展開図状金属樹脂接合板E30の、各境界線部E205を内側に直角状に折り曲げたのち、樹脂部に設けられた凸部と凹部をスナップフィット止めすることによって箱型状の電子機器用筐体を作製した。この電子機器用筐体には反りや金属と樹脂の剥がれは全く認められなかった。この筐体をヒートサイクル試験機中でヒートサイクル試験(試験条件;−20℃に2時間保持後、80℃に2時間保持、昇温、降温にそれぞれ1時間かけるヒートサイクルを1日に4回、7日間繰り返し)した結果、金属部材と熱可塑性樹脂部材は強固に接合された状態を維持しており、反りや剥がれ現象の発生は全く認められなかった。
また、接合部面積率は21面積%であった。
実施例2において、樹脂貫通用の小孔を全く持たないアルミニウム合金板(素板)を用いた以外は実施例2と全く同様な条件で同様な操作を行った。インサート成形によって、展開図状金属板の固定側(キャビティ側)のみに熱可塑性樹脂組成物が接合された展開図状金属樹脂接合板を得た。成形直後に、既に金属部材と熱可塑性樹脂部材の一部に剥がれが目視で観察された。この片面のみに樹脂が接合された展開図状金属樹脂接合板を実施例2と同様にして折り曲げて箱型状にした。この際、接合された熱可塑性樹脂部材が箱の内側になるように折り曲げている。次いでこの電子機器用筐体を実施例2と同様にしてヒートサイクル試験にかけた。その結果、底板、全側板および蓋板の全てについて各面が凸状に変形し、また金属部材と熱可塑性樹脂部材との接合部の大部分(接合部全体面積の90%以上)が剥がれ、また各面の辺同士を連結する境界線も変形して隙間が出来ていることが確認された。
100 電子機器用筐体
104 接合部表面
201 底板
202 側板
202−1 側板
202−2 側板
202−3 側板
202−4 側板
203 蓋板
205 境界線部
207 開口部
209 スリット
301 熱可塑性樹脂部材(第2樹脂部材)
400 突出部
420 凸部
422 第1部分
424 第2部分
426 貫通孔
440 熱可塑性樹脂部材(第1樹脂部材)
442 穴
Claims (14)
- 電子部品を収容する筐体に用いられる板材であって、
板状の金属部材と、
前記金属部材の一部であって、前記金属部材の本体に部分的に繋がった状態を維持しつつ、前記金属部材の一面側に向けて折り曲げられている凸部と、
前記金属部材の本体と前記凸部のそれぞれに接合している第1樹脂部材と、
を備える板材。 - 請求項1に記載の板材において、
前記一面に接合され、前記一面に沿って延在している第2樹脂部材を備え、
前記第1樹脂部材と前記第2樹脂部材はつながっている板材。 - 請求項2に記載の板材において、
前記第1樹脂部材と前記第2樹脂部材とは樹脂組成が同じである板材。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載の板材において、
前記凸部は、第1部分と、前記第1部分よりも前記金属部材の本体から離れている第2部分と、を有し、
前記第1部分は、前記金属部材の本体に繋がりつつ、当該本体から離れる向きに延在しており、
前記第2部分は、前記第1部分と比較して、前記金属部材の本体に平行に近い向きに延在している板材。 - 請求項4に記載の板材において、
前記第2樹脂部材は、前記第1部分を覆うとともに、前記第2部分の少なくとも一部を覆っていない板材。 - 請求項5に記載の板材において、
前記第2部分のうち前記第1樹脂部材で覆われていない部分に設けられた貫通孔を有している板材。 - 請求項6に記載の板材において、
前記第2部分には、前記貫通孔を用いて電子部品が固定される板材。 - 請求項1〜7のいずれか一項に記載の板材において、
前記金属部材は、少なくとも前記第1樹脂部材との接合部の表面に微細凹凸構造を有し、
前記微細凹凸構造に前記第1樹脂部材の一部分がそれぞれ位置している板材。 - 請求項1〜8のいずれか一項に記載の板材において、
前記第2樹脂部材は、前記金属部材の表面に骨組状に形成されている板材。 - 請求項1〜9のいずれか一項に記載の板材において、
前記金属部材は立体を展開した展開図状である板材。 - 請求項1〜10のいずれか一項に記載の板材において、
前記金属部材の平面形状は、立体を展開した展開図の少なくとも一部である板材。 - 請求項11に記載の板材において、
前記第2樹脂部材は前記立体の辺とは重なっていない板材。 - 請求項1〜12のいずれか一項に記載の板材を有する筐体。
- 請求項13に記載の筐体と、前記筐体に収容された電子部品とを備える電子装置。
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