JP5131179B2

JP5131179B2 - 電子機器筐体の製造方法

Info

Publication number: JP5131179B2
Application number: JP2008325336A
Authority: JP
Inventors: 賢伸石塚
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2008-12-22
Filing date: 2008-12-22
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2028-12-22
Also published as: JP2010147376A

Description

本件は、電子機器筐体の製造方法、電子機器筐体、および、電子機器筐体を有する電子機器に関する。

電子機器には、益々の軽量化が求められており、電子機器筐体についても、肉厚が薄く軽量でありながら高い剛性を持つ筐体部品が求められている。

一般に薄肉高強度の筐体部品を製造する方法として、
（１）ガラス繊維や炭素繊維を充填した繊維強化熱可塑性樹脂を射出成形する方法
（２）アルミニウム合金やマグネシウム合金の圧延板をプレス加工する方法
（３）アルミニウム合金やマグネシウム合金を射出成形（ダイカストチクソモールド）する方法
（４）金属板や繊維強化樹脂板と熱可塑性樹脂とを一体成形する方法
などが用いられている。このうち、（４）の板状部品と熱可塑性樹脂とを一体成形する製造方法において、熱可塑性樹脂部分の耐食性はあまり問題にはならないが、金属製の板状部品（特にマグネシウム合金のような腐食に弱い材料）は大気中や人手から付着する水分および塩分等により腐食が進行してしまい、強度低下や外観不良の原因となる。

また、電子機器筐体の製品面には塗装処理がほどこされる場合が多いが、金属面と樹脂面との２種の異なる材質が表面に露出する一体成形品の場合、両方の材質に対して密着性を保つ塗装を行うことは通常は困難である（一般に金属については焼付け塗装、樹脂については溶剤塗装のように異なる塗料や塗装方法が必要である）。

一体成形品において、金属および樹脂からなる部品の耐食性および外観性を保つため、金属表面に溶剤塗装に対して密着性を向上するプライマ層を形成すれば、塗装処理を行うことは一応可能である。

また予め樹脂フィルムによりラミネートされた、あるいは塗装処理を施した金属部品を一体成形することにより、成形と同時に意匠表面を得る技術も提案されている。

しかし金属面にプライマ層を形成する方法では金属表面における塗装密着性が不十分であるため、塗装の浮きや剥離が発生し、耐食性や外観性が失われてしまうおそれがある。

また、これら従来技術では板状部品の加工面（切削やプレス等により形状加工を施した際の金属露出面）や製品裏面の耐食性が確保できないため、加工部断面等から金属部品の腐食が進行し、成形品が破壊したり外観に影響がでることが多い。

特に耐食性に劣るリチウムを含有するマグネシウム合金を用いた場合には、腐食を抑制することが困難であった。

さらに、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）のように特に難燃性を要求される製品では、筐体材料の燃え難さも重要である。ここで、マグネシウム合金はＳＵＳやアルミニウム合金に比較して燃焼し易いことに加え一度着火すると容易には消火できない。
特開２００１−３１５１６２号公報特開２００４−２９１３０１号公報特許第３９０６３１９号公報特許第３６４５７７１号公報

上記の事情に鑑み、本件の課題は、耐食性と難燃性を保持しつつ、薄肉軽量性と高い剛性を有する電子機器筐体を提供することにある。

本件開示の電子機器筐体の製造方法は、マグネシウム合金からなる基材全体を樹脂層で被覆する被覆ステップと、樹脂層で全体が被覆された基材と樹脂製の部品とを一体成形する成形ステップとを有する製造方法である。

また、本件開示の電子機器筐体は、マグネシウム合金からなる基材全体が樹脂層で被覆された部品と樹脂製の部品とが一体成形されてなる部材を有する電子機器筐体である。

また、本件開示の電子機器は、本件開示の電子機器筐体を備えた電子機器である。

本件によれば、マグネシウム合金からなる基材を用いているため薄肉軽量性と高い剛性を有する。また、この基材全体を樹脂層で被覆しているため、耐食性と難燃性も高められている。

以下、本件の実施形態について説明する。

図１は、本件の一実施形態としての筐体部品を示す斜視図である。また図２は、図１に示す矢印Ａ−Ａ´に沿う断面図である。

この筐体部品１０は、マグネシウム合金板からなる薄肉軽量な基材１１（図２参照）の、端面を含む全体が樹脂層１２で被覆されており、接着層１３を介して枠体１４ａやボス１４ｂなどの樹脂製の部品１４が配置されている。樹脂層１２で被覆された基材１１と樹脂製の部品１４は一体形成されている。

図３は、図１、図２に示す筐体部品の製造方法を示す工程フロー図である。また図４〜図７は各製造工程の説明図である。

ここでは先ず、Ｍｇ−Ｌｉ合金からなる板材に、プレスやワイヤカットなどによる形状加工が施される（図３ステップＳ１、図４）。

Ｍｇ−Ｌｉ合金は軽量かつ高い剛性を持つ材料として知られており、ここでは、Ｍｇ−Ｌｉ合金を採用している。ただし、Ｍｇ−Ｌｉ合金は、下記の表１に示すように難燃性に問題があり、また、後述する表４に示すように耐食性についても問題がある。

Ｌｉ−Ｍｇ合金からなる基材を所望の形状に加工するにあたっては、切削やプレス等の一般的な金属板の加工方法を採用することができる。

プレス加工の場合、通常、マグネシウム合金は伸びが少なく、アルミニウム合金等に比較して加工時にワレ易いため、３００〜４００℃に加熱しながら加工を行う。一方、Ｌｉ−Ｍｇ合金は（組成にもよるが）良好な伸びを示すため、アルミニウム合金と同様に冷間加工も可能であり、工程削減、エネルギー削減による製造コストの削減は非常に大きい。

リチウムの含有率は軽量性を重視するならば２０ｗｔ％程度、耐食性を重視ならば５ｗｔ％程度が良い。

一般には下記の表２に示すＬＡ１４１Ａ合金（リチウム含有率は約１４ｗｔ％、宇宙分野で使用実績がある）が入手できる。

この合金は非常に軽く、携帯電話機やノート型パーソナルコンピュータ（ノートＰＣ）用の筐体材料である繊維強化樹脂と同等の比重でありながら、弾性率は３倍以上であり、軽くて強い筐体を製造することが可能な材料として期待できる。

しかし上述の通り、マグネシウム合金の場合、耐食性と難燃性の低さが実用上の弊害となっていた。

ここで、形状加工後に、防食処理を施しても良い。マグネシウム合金用としてノンクロムのリン酸系処理液が市販されている。

次に、樹脂製かつ難燃性の袋状フィルムの内部に清浄状態のマグネシウム合金板を設置し、フィルム内部の空気を真空ポンプ等により吸引減圧する（図３ステップＳ２、図５）。

フィルムの厚さは限定されないが、入手性および加工性の観点から２０μ〜３００μｍ程度が良い。５００μｍ以上では袋状に加工することが困難になり、重量増加にもつながる。

袋状にする手法は２枚のフィルムの端部を熱溶着や接着剤等で貼り合わせる、または１枚のフィルムを半分に折り曲げた後、端部を貼り合わせてもよい。

熱溶着には市販の熱ラミネータが使用できる。接着剤はインサート成形時に加わる熱に耐えられるもの、また製品に要求される耐久性を満たすものがよく、ゴム系接着剤やホットメルト接着剤が使用可能である。

袋状フィルムの内部を減圧する際、その袋全体を収容することが可能なチャンバ内に設置してチャンバ内を真空吸引する、あるいは、袋の吸引口に真空ポンプを使用して袋内部のみを真空吸引しても良い。

また、袋全体を加熱しながら吸引すると、袋内部に設置した板とフィルムの密着性がさらに向上するため、耐食性や難燃性の向上が期待できる。

加熱温度は素材の軟化温度およびフィルムの厚さによって最適値があるが、およそ、ポリカーボネート系フィルムは１８０℃前後、ＡＢＳ樹脂系フィルムは１２０℃前後が適正である。

吸引後は板の端部にそって余分なフィルムをトリミングし、さらに端部の口も熱溶着等で貼り合わせ、基材全体を樹脂フィルムからなる層で完全に被覆する。

マグネシウム合金とフィルムとの密着性をさらに向上するため、フィルム内面やマグネシウム合金の表面に接着剤（ゴム系接着剤やホットメルト接着剤）を塗布し加熱処理を加えても良い。加熱処理によりフィルムが軟化し、穴加工部や絞り加工部のような三次元形状部にもフィルムがよく密着する。

このようにして、加工面（端面）も含めマグネシウム合金表面はすべて樹脂に覆われるため、耐食性が著しく向上する。

袋状にする樹脂フィルムは、素材自体の難燃性が高いポリカーボネートやＡＢＳ樹脂を用いる。難燃剤を添加して耐燃性を向上したフィルムがさらに良い。

表面を難燃性樹脂に覆われたマグネシウム合金は、燃焼時に種火が直接接触しないことや難燃剤から発生する不燃ガスおよび炭化した樹脂により酸素の供給が遮断され、耐燃性も著しく向上する。

以降の実施例で使用したサンプルは、表３の素材および装置でＬｉ−Ｍｇ合金を被覆したものである。

表４は、５％食塩水に２４時間浸漬する方法と、ＵＬ規格（ＵＬ−９４）に準拠した方法とにより、難燃性フィルムで被覆したマグネシウム合金の耐食性および難燃性を調査した結果である。自己消火性の付与には至らないが、燃焼のし難さと耐食性は大幅に改善されている。

次に、樹脂フィルムで被覆したマグネシウム合金の必要な面に、一体成形用の接着層を形成する。（図３ステップＳ３、図６）。

接着層を形成するにあたっては、ゴム系接着剤をスクリーン印刷またはスプレー塗布する方法が最も簡便である。

本実施例では、上記クロロプレンゴム接着剤をトルエンに約３０％溶解させ、市販の塗装用スプレーガンでフィルム被覆したＬｉ−Ｍｇ合金の表面に塗布した。

その後、８０℃の温風乾燥機内で１０分間乾燥し、接着層が形成された板材を得た。

次に、樹脂フィルムで被覆され、さらに接着層を形成したマグネシウム合金板を金型内に設置し、インモールド成形を行い、一体成形品を得る（図３ステップＳ４、図７）。

射出樹脂は従来技術のとおり、成形品の変形を防ぐため繊維強化樹脂を用いるのがよい。本実施例ではガラス繊維を２０ｗｔ％含むポリカーボネート樹脂を用い、表５の条件で成形を行った。

さらに、成形品表面に塗装を施す（図３ステップＳ５）。

成形品表面に塗装を施すにあたっては、通常の樹脂用の溶剤系塗装がそのまま使用できる。

塗装したサンプルの耐久試験を行った結果、表６のとおり良好な塗膜特性が得られた。

この表６において、「真空被覆Ｌｉ−Ｍｇ合金」は、樹脂フィルムで被覆するにあたり真空吸引したもの、「被覆Ｌｉ−Ｍｇ合金」は樹脂フィルムを真空吸引なしで被覆したものである。

また、「密着性（クロスカット）」はカッタ−で塗装表面を縦横に切断して１００個の塗装小片を形成し、その上に粘着テープを貼って剥がしたときに剥げずに残った塗装小片の数を表わしている。また「鉛筆硬度」は、そこに記されている硬度の鉛筆の芯で塗装表面を引っ掻いたときに塗装表面が剥げなかった硬度を記したものである。

以上から、本件によれば、耐食性および外観性にすぐれた薄肉軽量の複合筐体を製造できることが分かる。

図８は、ノートＰＣの外観斜視図である。

本件の電子機器筐体は、一例としてこの様なノートＰＣに採用される。

このノートＰＣ９０は、本体ユニット９１と表示ユニット９２を備えており、表示ユニット９２はヒンジ９３により開閉自在に本体ユニット９１に連結されている。

本体ユニット９１は、上面にキーボード９１１を有し、内部にＣＰＵ等が搭載された回路基板（図示せず）が備えられている。また、表示ユニット９２には、表示画面９２１が備えられている。ここで、本体ユニット９１の筐体や表示ユニット９２の筐体として、本件の電子機器筐体が採用されている。ノートＰＣ９０自体の構成は広く知られており、ノートＰＣ自体についてのこれ以上の詳細説明は省略する。

尚、ここではノートＰＣについて例示したが、本件の電子機器筐体はノートＰＣに限られず、筐体を有する電子機器全般に使用可能であり、携帯型電子機器において特に有用である。

本件の一実施形態としての筐体部品を示す斜視図である。図１に示す矢印Ａ−Ａ´に沿う断面図である。図１、図２に示す筐体部品の製造方法を示す工程フロー図である。製造工程（図３ステップＳ１）の説明図である。製造工程（図３ステップＳ２）の説明図である。製造工程（図３ステップＳ３）の説明図である。製造工程（図３ステップＳ４）の説明図である。ノートＰＣの外観斜視図である。

符号の説明

１０筐体部品
１１基材
１２樹脂層
１３接着層
１４樹脂製の部品
１４ａ枠体
１４ｂボス
９０ノートＰＣ
９１本体ユニット
９２表示ユニット

Claims

マグネシウム合金からなる基材を、口が開いた袋状樹脂フィルム内に入れ、該袋状樹脂フィルム内部を吸引減圧して、該袋状樹脂フィルムの口を密着することで前記基材全体を該袋状樹脂フィルム由来の樹脂層で被覆する被覆ステップと、樹脂層で全体が被覆された基材と樹脂製の部品とを一体成形する成形ステップとを有することを特徴とする電子機器筐体の製造方法。
前記基体が、リチウムを含有するマグネシウム合金からなる基体であることを特徴とする請求項１記載の電子機器筐体の製造方法。
前記樹脂層が、ポリカーボネート又はＡＢＳ樹脂からなることを特徴とする請求項１又は２記載の電子機器筐体の製造方法。
一体成形後の、樹脂層で全体が被覆された基材と樹脂製の部品とからなる部材に、塗装処理を施す塗装ステップをさらに有することを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項記載の電子機器筐体の製造方法。