JP5354950B2 - 携帯電話機ケースの表面処理方法およびそれによる携帯電話機ケース - Google Patents

Description

本願発明は、携帯電話機ケースの表面処理方法およびそれによる携帯電話機ケースに関するものである。

近年、携帯電話機の需要は急激な発展をしており、その需要の多様化も多岐に亘ってきている。特に最近の傾向として、その形態として小型軽量特に薄型を好む傾向が強くなり、各社その開発に凌ぎ削っている。
外装ケース内の隙間から磁性体板およびその固定治具など構成を設けない工夫や、外装ケースの板厚や形状を小さくすることにより薄型化を図る試みがなされている。（例えば、特許文献１参照）

しかしながら、この薄型化は外装ケースの強度に関してはマイナスに働くものであり、このため従来のプラスチックケースに替わりに金属製薄板により、これに対処することが行われている。
特開２００２−２３２３１６号公報

上記のごとく市場要求として、金属製薄板の成形による外装ケースが強く求められてきている。しかしながら、この金属製薄板の成形による外装ケースも必ずしも良い面ばかりではなく、特に携帯電話機の外装として求められる表面化粧へのより美的な要素が求められるのに対し、金属製薄板の成形によるケースの曲部等に生じる微細クラックやピンホールによる表面化粧層の不具合が多く発生し、これがために該ケースの製造合格率の低下をもたらす結果にもなっている。
本発明は、上記に鑑み、金属製薄板により成形された表面化粧構造体、とくには携帯電話機の外装ケースのより美しい、且つ製造合格率の向上した表面処理方法を提供するのをその目的としている。

本発明の携帯電話機ケースの表面処理方法は、
１）薄板製の携帯電話機ケースの表面処理方法であって、金属製薄板をプレス、深絞りまたは圧延により構造体を成型する第１工程と、該成型された構造体に、少なくとも成型により表面に発生した微細クラックまたはピンホールが存在する部分に、洗浄処理を介して、つきまわり、均一電着性に富む金属電解メッキまたは非電解メッキを施す第２工程と、該電解メッキまたは非電解メッキ部をバッフィングまたはポリシングする第３工程と、または第３工程を省略して、さらに前工程後にケース表面全体に印刷インキまたは塗料の塗布、または電着塗装、による表面化粧被覆を施す第４工程を有し、
前記つきまわり、均一電着性に富む金属電解メッキまたは非電解メッキの金属がＣｕ、Ｓｎ、Ｉｎ、またはそれらの合金であり、メッキ厚さが０．１〜３μｍであることを特徴とするものである。
２）また、上述１において、前記金属製薄板がステンレススチール製薄板であり、前記微細クラックまたはピンホールの各クラック溝幅、ピンホール平均直径の範囲が５μｍ以下、各クラック深さ、ピンホール深さの範囲が５μｍ以下であるものである。

また、本発明の携帯電話機ケースは、
３）上述の１）または２）記載の表面処理方法により作成された携帯電話機ケースである。

すなわち、金属製薄板をプレス、深絞り、圧延等により構造体、特には携帯電話機の外装ケースを成型する場合には、多かれ少なかれ表面にクラックやピンホールが発生する。
この表面に表面化粧被覆をほどこすと、該クラックやピンホール部分の表面化粧被覆に欠陥を生じる場合がある。この欠陥は表面不良として、表面化粧構造体、特には携帯電話機ケースの合格率を押し下げコスト高をもたらす。
本発明の表面処理方法は、これを解決するものである。

本発明により、市場要求が強い金属薄板の成型品である表面化粧構造体、特には携帯電話機の外装ケースの製作合格率を向上させ、且つ美的にも勝れた表面化粧をもたらすものである。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施例１における、表面化粧構造体の表面処理方法の工程を示す説明図である。
図２は、構造体の成型後における表面断面の１例を示す説明図である。
図３は、図１の各工程に対応する表面を示す拡大参考説明図である。（ａ）はピンホール断面、（ｂ）はクラック断面である。
図４は、ピンホール直径が塗装皮膜に及ぼす欠陥率を示す線図である。
図５は、メッキ材料によるクラック充填率を示す参考線図である。
図において、１は構造体、１０は構造体表面、１１は構造体のコーナー部、２はクラックまたはピンホール、３は金属メッキ、３１は孔欠陥により生じた金属メッキ表面の凹凸、３２はＯＰ３後の金属メッキ表面、４は表面化粧被覆である。

本発明は、金属薄板を工程１（ＯＰ１）において、プレス、深絞り等により成型した構造体１を成型し、最終に該構造体表面１０に商品として欠陥のない表面被覆４を施すものである。工程１（ＯＰ１）により成型された構造品表面には成型加工による欠陥が多かれ少なかれ生じ、特にはコーナー部等に多く認められる。この欠陥の内、特に構造体１のコーナー部１１等に見られるクラックやピンホール２（以下、孔欠陥２と云う）は、最終の表面被覆４の仕上がり状態と密接な関係を有しており、製品の製造合格率を大きく左右する。この孔欠陥２の発生具合は、基本的に構造体１の設計構造や、成型条件により解決を図られることが重要であるが、例えば成型速度を遅くし改善を図ることも可能であるが、それによる工数の増加が大きく採用できない。

従って、或程度の孔欠陥２の発生を前提として、最終合格率を向上させる手段が求められている。本出願人は、これら孔欠陥２と最終表面化粧被覆４との間の関係を精査して、孔欠陥２の形態条件に関連して最終表面化粧被覆工程（ＯＰ４）に至る工程を吟味し、製品の製造合格率を向上させようとするものである。

商品的に要求される表面化粧被覆４の粘度ρでは、孔欠陥２の大きさ約３μｍ以下では面化粧被覆材は粘度／表面張力により孔欠陥２内に侵入できず孔欠陥２内に空気を閉じこめた状態で孔欠陥２を蓋する状態となり、後に該空気が気泡となって表面から放出され、表面化粧被覆４に小孔の不良欠陥を生じさせる。
孔欠陥２の大きさ約３μｍ以上の場合は、表面化粧被覆材が通常の粘度／表面張力の範囲内では、孔欠陥２内に十分侵入し、孔欠陥２に影響されて生じる表面化粧被覆４の凹みは表面化粧被覆材の表面張力によりほぼ平坦面となる。

図４は、ピンホール直径が塗装皮膜に及ぼす欠陥率を示す線図であり、厚さ０．５ｍｍのステンレススチール板をプレス加工により携帯電話機用外装ケースを成型し、プレス加工条件（特に、プレス速度）を変化させて種々の大きさのピンホール、クラックをコーナー部に発生させたものを試料とした。該試料に通常使用される粘度（ρ₁ 、ρ₂ 、ρ₃ ）の異なる塗装により、厚さ１０μｍの被覆を施し、被覆面における孔欠陥２に起因する表面凹凸、および気泡によるピンホールの有無をルーペにより観察した。
図４から、粘度（ρ₁ 、ρ₂ 、ρ₃ ）により差はあるが、ほぼ同一の傾向を示し、孔欠陥２の大きさ有る限度を下回ると、急激に被覆表面のダメージ率（孔欠陥２のうちダメージとして認識される個数率）の状態が高くなることが判った。本粘度範囲では、孔欠陥２の大きさ１〜５μｍ程度に表面ダメージをもたらす変極点が存在する。

従って、３μｍを境界値として、孔欠陥２の大きさが、この境界値を下回る場合には、何らかの手段を必要とする。勿論、その測定選別の煩雑さを避けて、全ての成形された構造体１に対し該手段を施すことができる。

該手段は、本発明においてはＯＰ２、ＯＰ３の、メッキを施す第２工程と、第２工程後の表面状態により該メッキ部をバッフィングまたはポリシングする第３工程を適用するものである。第２工程後の表面状態が良好であれば第３工程は省略できる。
なお、通常薄板成型においては、加工潤滑剤を併用するケースが多く、従って、この場合前記メッキ工程（ＯＰ２）に先立ち表面を清浄活性化する工程を施す必要がある。

前記ＯＰ２におけるメッキは、先の成型時に発生する孔欠陥２による表面矯正が目的であり孔欠陥２が埋まり、且つその表面凹み状態が当初の孔欠陥２のきた表面凹みが浅く改善されなければならない。このためには、つきまわり、均一電着性が良好であると、同時にエッジ効果（ｅｄｇｅ ｅｆｆｅｃｔ）の小さいことが要求される。
メッキにおける、つきまわり、均一電着性（ＪＩＳ Ｈ０４００,ａ）一般）およびエッジ効果は、メッキに使用される基材の材料やメッキ電着条件により大きく異なり、特に本発明における孔欠陥２は、回路板基材におけるスルーホール（５０μｍ〜３ｍｍ）などと異なり、大きさも５μｍを下回るものを対象としており、該特性の選択が要求される。

図５は，標準的なＣｕ（＃１）、Ｓｎ（＃２）、Ｎｉ（＃３）、Ｉｎ（＃４）、Ｃｒ（＃５）各メッキ浴によるメッキによって、孔欠陥２内に該金属メッキが如何に充填されるかを試験したものである。図５におけるクラック充填率とは、当初のクラック断面積に対して面積が充填されている度合いを云う。メッキ厚はいずれも１μｍであり，試料は図４と同一レベルの試料を用いた。
Ｃｒメッキの場合は、いずれのクラック幅の状態でも殆ど充填はされず、むしろクラック幅は増大する。
また、Ｃｕメッキは、３μｍでは約９０％以上が充填され、エッジ効果と均一電着性が円滑な相乗効果を示し０．１μｍでも約６０％程度以上の充填が得られる。
Ｎｉ、Ｉｎメッキでは、クラック幅の大きな領域ではほぼ７０％程度の充填率が得られるが、幅の小さい領域ではむしろ充填率は低下する。従って、平均して充填率を上げるためにはＮｉ、Ｉｎメッキの場合比較的にメッキ厚さを厚めにする必要がある。
Ｓｎメッキの場合は、クラック幅に対する充填率は、比較的平均して良好な値が得られる。

従って、前記メッキの金属は、Ｃｕ、Ｓｎまたはそれらの合金によるものが最も好ましく、また、Ｎｉ、Ｉｎメッキの場合は、比較的にメッキ厚さを１μｍより厚めにする必要がある。
Ｃｕメッキの場合、既にスルーホール用の電解メッキとして用いられている硫酸銅浴（ハイスロー浴）にストライク条件を併用することによるメッキが好ましい。ただ、前述のごとく、そのメッキ条件は、均一電着性とエッジ効果との兼ね合いにより、表面凹凸の、より少ない平滑面を得るように選択される。
また、メッキ厚さは、０．１〜３μｍが好ましい。０．１μｍ以下では孔欠陥２への充填度Ｆが十分でなく、３μｍ以上ではむしろエッジ効果が強調され表面凹凸が劣化する。

ＯＰ２工程により被膜されたメッキ面３は、必要によりＯＰ３工程の表面平滑化処理においてバッフィングまたはポリッシングによる表面平滑化を図られる。本工程は、表面を加工研削することが目的ではなく、前工程後の表面凹凸を単に修正するものであり、表面化粧被覆４の下地面としての平滑面３２に調整するものである。ＯＰ３工程後の表面アラサは、表面化粧被覆４の被膜接着強度の面から、アラサ最大高さＲｍａｘで１．６Ｓ以下とすることが好ましい。

ＯＰ４工程において最終表面化粧被覆処理を施す。これは通常の印刷または塗装工程であり、通常の色彩模様印刷またはベタ塗装により被覆される。
本発明は、実施の形態１に記載の方法により、市場に要求される薄型化に伴う金属製構造体、特には、薄型携帯電話機用外装ケースの美しい表面化粧の商品を安定して提供することができる。

被表面化粧構造体（携帯電話機外装ケース Ａ社製ｘｘｘ型） １０個
ステンレススチール 厚さｔ；０．５ｍｍ 最小コーナーＲ；５ｍｍ
成型加工； 切断プレス加工（１０トン油圧プレス）
ストローク×ショット数 １００ｍｍ×１００ｓｔ／ｍｉｎ
電解メッキ； 硫酸銅浴（硫酸銅 １００ｇ／Ｌ、硫酸 ２００ ｇ／Ｌ、
塩化物イオン１００ｇ／Ｌ その他添加剤）
メッキ条件（浴温度Ｔ２０℃電流密度φ（カソード）５Ａ／ｄｍ² ）
メッキ厚さ（平均） １μｍ
（ポリッシング処理；平布（圧力ｐ 約３００ｇ／ｃｍ² 、１０ストローク）５個）
（ポリッシング処理なし； ５個）
表面化粧被覆；塗装厚さ １０μｍ

成型加工後において各構造体の表面全体的に多数の孔欠陥２を検出した。表面全体的には微細ピンホール（約２μｍ以下）が多数を占め、最小コーナー部には幅約２μｍ程度のクラックを複数検出した。
脱脂洗浄後、各構造体に前記電解Ｃｕメッキ１μｍを施した。メッキ後のクラックおよびピンホール部の状態は、良好で各クラック、ピンホールの凹凸は、消失乃至ほぼ凹凸深さは半減していることが確認された。
５個については全体的に更に平布によりハンドラップによるポリッシング処理を行い、５個についてはポリッシング処理を省略した。その後、最終工程として塗装厚さ約１０μｍの表面化粧被覆を施した。
最終における表面化粧被覆の状態は、ポリッシング処理を行ったものについては若干の光沢の良化が認められているが、いずれのものもクラック、ピンホールによる孔欠陥の表面化粧被覆による改善は確認された。

前記実施の形態および実施例においては、表面化粧構造体を携帯電話機外装ケースを対象として述べられているが、本発明の表面処理方法は、成型時に孔欠陥２を生じる表面化粧構造体であれば、いずれの構造体にも適用できる。

本発明の実施例１における、表面化粧構造体の表面処理方法の工程を示す説明図である。 構造体の成型後における表面断面の１例を示す説明図である。 図１の工程に対応する表面を示す拡大参考説明図である。 ピンホール直径が塗装皮膜に及ぼす欠陥率を示す線図である。 メッキ材料によるクラック充填率を示す参考線図である。

符号の説明

１ 構造体、
１０ 構造体表面、
１１ 構造体のコーナー部、
２ クラックまたはピンホール、
３ 金属メッキ、
３１ 孔欠陥により生じた金属メッキ表面の凹凸、
３２ ＯＰ３後の金属メッキ表面、
４ 表面化粧被覆。

Claims (3)

1. 薄板製の携帯電話機ケースの表面処理方法であって、金属製薄板をプレス、深絞りまたは圧延により構造体を成型する第１工程と、該成型された構造体に、少なくとも成型により表面に発生した微細クラックまたはピンホールが存在する部分に、洗浄処理を介して、つきまわり、均一電着性に富む金属電解メッキまたは非電解メッキを施す第２工程と、該電解メッキまたは非電解メッキ部をバッフィングまたはポリシングする第３工程と、または第３工程を省略して、さらに前工程後にケース表面全体に印刷インキまたは塗料の塗布、または電着塗装、による表面化粧被覆を施す第４工程を有し、
   前記つきまわり、均一電着性に富む金属電解メッキまたは非電解メッキの金属がＣｕ、Ｓｎ、Ｉｎ、またはそれらの合金であり、メッキ厚さが０．１〜３μｍであることを特徴とする携帯電話機ケースの表面処理方法。
2. 前記金属製薄板がステンレススチール製薄板であり、前記微細クラックまたはピンホールの各クラック溝幅、ピンホール平均直径の範囲が５μｍ以下、各クラック深さ、ピンホール深さの範囲が５μｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の携帯電話機ケースの表面処理方法。
3. 請求項１または２記載の表面処理方法により作成された携帯電話機ケース。

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