JP6067624B2 - 筐体用材料、電子機器用筐体及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、繊維強化プラスチックであるプリプレグを複数層積層して構成された筐体用材料、該筐体用材料を用いた電子機器用筐体及び該電子機器用筐体を用いた電子機器に関する。

ノートブック型のパーソナルコンピュータ（ノート型ＰＣ）、タブレット型のパーソナルコンピュータ（タブレット型ＰＣ）、スマートフォン及び携帯電話等の各種の電子機器の筐体は、軽量、薄型且つ高強度である必要がある。そこで、電子機器の筐体には、炭素繊維等の強化繊維にエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグ（繊維強化プラスチック）を複数層積層して成形した筐体用材料が広く用いられている。

ところで、上記のような電子機器は所定の電磁波シールド性を有する必要がある。例えば、特許文献１には、プリプレグで形成した筐体用材料の表面に金属箔を貼り付けることで所望の電磁波シールド性を確保する構成が開示されている。

特開２０１０−１５０３９０号公報

ところが、上記のような従来技術では、プリプレグを複数層積層して形成された筐体用材料の表面の広い領域に這わせるようにして、後付け作業によって金属箔を貼り付ける必要がある。従って、取り扱い性や貼り付け易さを考慮した場合、金属箔はある程度の厚み、例えば０．２ｍｍ程度の厚みを有する必要がある。このため、この金属箔の厚み分だけ電子機器用筐体の厚みが増加することになり、電子機器全体の薄型化に対する障壁となっている。特に、ノート型ＰＣ等の携帯用情報機器に対する薄型化の要望は強く、僅かな厚みであっても削減できることが望ましい。

本発明は、上記従来技術の課題を考慮してなされたものであり、十分な導電性の確保と薄型化とを両立することができる筐体用材料、該筐体用材料を用いた電子機器用筐体及び該電子機器用筐体を用いた電子機器を提供することを目的とする。

本発明に係る筐体用材料は、導電性を有する強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグを複数層積層して構成され、電子機器に用いられる筐体用材料であって、表面の一部に導電性を有する接地部材が配設されると共に、該接地部材が前記強化繊維と電気的に接続されていることを特徴とする。

このような構成によれば、表面の一部に露出した接地部材と筐体用材料の全域に渡って延在する導電性を有する強化繊維との間の導通が確保される。このため、筐体用材料の表面の広い領域に渡って金属箔を貼り付けることなく、十分な導電性及び電磁波シールド性の確保と薄型化とを両立させることができる。

前記プリプレグの層間に金属箔を挟んで一体化され、前記強化繊維を介して前記接地部材と前記金属箔とが電気的に接続されていると、導電性をより確実に確保することができる。

前記強化繊維は炭素繊維であるとよい。

表面に前記接地部材を配置した状態で加熱しながら加圧して一体化したことで、隣接するプリプレグの層同士の炭素繊維が互いに接触配置されていると、接地部材をプリプレグと確実に一体化させることができる。また、接地部材によってプリプレグの各層を押圧して圧縮することができるため、各層間の強化繊維同士を容易に接触させることができる。

前記接地部材は、前記プリプレグに対して積層方向に刺し込まれて前記金属箔と接触した突起部を有すると、金属箔と接地部材との間を確実に導通させることができる。

前記接地部材の外面と、前記接地部材が配設されていない部分の表面とが、面一であると、接地部材が筐体用材料の表面上で突出することがない。

本発明に係る電子機器用筐体は、上記構成の筐体用材料を用いたことを特徴とする。

この場合、筐体内側となる表面に前記接地部材が配設されていると、接地部材が電子機器用筐体の外面に露出せず、また筐体内部での導通を容易に確保できる。

本発明に係る電子機器は、上記構成の電子機器用筐体を用いたことを特徴とする。

この場合、ディスプレイ装置を設ける筐体として前記電子機器用筐体を用いると、液晶ディスプレイ等のディスプレイ装置部分での電磁波シールド性を確実に確保することができる。

内部に無線通信用のアンテナを設ける筐体として前記電子機器用筐体を用いると共に、該電子機器用筐体は少なくとも前記アンテナと重なる位置に前記接地部材を有すると、アンテナでの電磁波シールド構造において接地部材から炭素繊維や金属箔を介して容易に接地することができる。

本発明によれば、接地部材と導電性を有する強化繊維との間の導通が確保され、筐体用材料の表面に金属箔を後付け作業によって貼り付ける必要がないため、十分な導電性及び電磁波シールド性の確保と薄型化とを両立させることができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る筐体用材料で形成された電子機器用筐体で構成した蓋体を備える電子機器の斜視図である。 図２は、電子機器用筐体の背面カバーの構成を模式的に示す平面図である。 図３は、本発明の一実施形態に係る筐体用材料の構成を模式的に示す一部切欠斜視図である。 図４は、図３に示す筐体用材料の構成を模式的に示す断面図である。 図５は、図３に示す筐体用材料の接地部材が配設された部分での構成を模式的に示す断面図である。 図６は、変形例に係る接地部材の構成図であり、図６（Ａ）は、正面図であり、図６（Ｂ）は、底面図である。 図７は、図６に示す接地部材を用いた筐体用材料の構成を模式的に示す断面図である。

以下、本発明に係る筐体用材料について、この材料で形成した電子機器用筐体を備えた電子機器との関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る筐体用材料１０で形成された電子機器用筐体１２で構成した蓋体１４を備える電子機器１６の斜視図である。本実施形態では、筐体用材料１０で形成された電子機器用筐体１２をノート型ＰＣである電子機器１６の蓋体１４に利用した構成を例示する。筐体用材料１０は、デスクトップ型ＰＣ、タブレット型ＰＣ、スマートフォン又は携帯電話等、各種の電子機器の筐体用材料として利用可能である。

図１に示すように、電子機器１６は、キーボード装置１８を有する機器本体２０と、液晶ディスプレイ等からなるディスプレイ装置２２を有する蓋体１４とを備える。蓋体１４は、左右一対のヒンジ２４により機器本体２０に対して開閉可能に連結されている。

機器本体２０は、上面カバー２６ａと底面カバー２６ｂとを有する本体筐体２６を備える。上面カバー２６ａは、機器本体２０の上面をキーボード装置１８等と共に覆うカバー部材である。底面カバー２６ｂは、機器本体２０の側面及び底面を覆うカバー部材である。本体筐体２６の内部には、図示しない基板、演算処理装置、ハードディスク装置及びメモリ等の各種電子部品が収納されている。機器本体２０の上面には、入力装置として、キーボード装置１８、ポインティングスティック２８及びタッチパッド３０が設けられている。

蓋体１４は、背面カバー１２ａと正面カバー１２ｂとを有する電子機器用筐体１２を備える。背面カバー１２ａは、蓋体１４の側面及び背面を覆うカバー部材であり、本実施形態に係る筐体用材料１０によって形成されている。正面カバー１２ｂは、蓋体１４の正面をディスプレイ装置２２と共に覆うカバー部材である。蓋体１４の正面に設けられたディスプレイ装置２２は、蓋体１４が機器本体２０に対して閉じられた場合にキーボード装置１８等と対面した状態で蓋体１４と機器本体２０との間で収納される。電子機器用筐体１２内部の上端部付近には、左右一対のアンテナ３２，３２が設けられている。各アンテナ３２は、無線通信等で用いる電波の送受信に用いられる。

次に、電子機器用筐体１２を構成する背面カバー１２ａ及びこの背面カバー１２ａを形成する筐体用材料１０の構成について具体的に説明する。

図２は、電子機器用筐体１２の背面カバー１２ａの構成を模式的に示す平面図であり、ディスプレイ装置２２等が収納される背面カバー１２ａの内面を示した図である。

図２に示すように、背面カバー１２ａは、周縁部に電子機器用筐体１２の側面となる壁部が起立形成されたパネル状のカバー部材である。背面カバー１２ａは、蓋体１４の背面となる面が筐体用材料１０によって形成されている。背面カバー１２ａの下縁部には、一対のヒンジ２４，２４が配設される一対の凹部３４，３４が切欠き形成されている。

図３は、本発明の一実施形態に係る筐体用材料１０の構成を模式的に示す一部切欠斜視図である。

図３に示すように、筐体用材料１０は、導電性を有する強化繊維である炭素繊維３６にエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂３８を含浸させたプリプレグ４０ａ，４０ｂを積層して形成されており、中間にアルミ箔４２を挟み込んだものである。

炭素繊維３６は、引き揃えることによって整列させたものであり、一方のプリプレグ４０ａと他方のプリプレグ４０ｂとでは、炭素繊維３６の配列が直交している。プリプレグ４０ａ，４０ｂの積層構造はアルミ箔４２を境にして対称に構成してあり、中間層となるアルミ箔４２から上下面に向かってプリプレグ４０ａ、プリプレグ４０ｂの順に積層してある。

本実施形態では、このように上面から下面に向かってプリプレグ４０ｂ、プリプレグ４０ａ、アルミ箔４２、プリプレグ４０ａ、プリプレグ４０ｂの順に５層（プリプレグ４０ａ，４０ｂのみでは４層）積層した構成を例示するが、プリプレグ４０ａ，４０ｂの積層数や積層順は適宜変更可能であり、アルミ箔４２の設置枚数も適宜変更可能である。但し、筐体用材料１０の反りを考慮すると、プリプレグ４０ａ，４０ｂとアルミ箔４２とが積層方向で中間から上下面に向かって対称構造となっていることが好ましい。

筐体用材料１０の表面には、金属製の接地部材４４が配設されている。接地部材４４は、アルミニウムや銅等の導電性を有する金属板である。詳細は後述するが、接地部材４４は、プリプレグ４０ａ，４０ｂ及びアルミ箔４２を加熱しながら加圧して積層体である筐体用材料１０を形成する際に一体的に配設される。これにより、接地部材４４の外面は筐体用材料１０の表面と面一となり、その大部分は筐体用材料１０の内部に埋没している。

筐体用材料１０の各寸法は適宜変更可能であるが、例えば、筐体用材料１０の積層方向の厚みが１ｍｍ程度であり、プリプレグ４０ａ，４０ｂの厚みが０．２ｍｍ程度であり、接地部材４４の厚みが０．５ｍｍ程度である。アルミ箔４２は、アルミニウムを厚さ０.２ｍｍ〜０．００６ｍｍ程度まで圧延で薄く伸ばしたものである。アルミ箔４２は、筐体用材料１０の全域に渡る外形を有するものであり、アルミ箔に代えて銅箔等、各種の金属箔を用いてもよい。また、炭素繊維３６の直径は、例えば０．００７ｍｍ程度である。本実施形態の場合、各プリプレグ４０ａ，４０ｂ内には、それぞれ６０〜７０重量パーセント程度の炭素繊維３６が含まれる。

図４は、図３に示す筐体用材料１０の構成を模式的に示す断面図であり、図５は、図３に示す筐体用材料１０の接地部材４４が配設された部分での構成を模式的に示す断面図である。図４及び図５では、プリプレグ４０ａ，４０ｂ中に含まれる炭素繊維３６の状態を明示するために炭素繊維３６の直径を大きく誇張して図示しているが、実際の炭素繊維３６は上記の通りプリプレグ４０ａ，４０ｂの厚みよりも相当に小さな直径を有するものであり、図７についても同様な図示としている。

筐体用材料１０は、上記した積層構造となるように、プリプレグ４０ａ，４０ｂを形成するための炭素繊維３６及び熱硬化性樹脂３８とアルミ箔４２とを積層し、その上面の所望の位置に接地部材４４を配置し、所定の金型で例えば１８０℃程度に加熱しながら加圧成形して熱硬化性樹脂３８を硬化させる。

これにより、接地部材４４が配置されていない部分では、図４に示すように、プリプレグ４０ａ，４０ｂ及びアルミ箔４２が積層された筐体用材料１０が形成される。

一方、接地部材４４が配置された部分では、図５に示すように、接地部材４４の直下に位置するプリプレグ４０ａ，４０ｂ及びアルミ箔４２が押圧されて積層方向に圧縮される。この部分では、各プリプレグ４０ａ，４０ｂの炭素繊維３６が接地部材４４からの押圧力を受けて移動しながら互いに接触し、硬化前の熱硬化性樹脂３８を押し出す。これにより、隣接する層同士の炭素繊維３６が互いに接触した状態でその周囲に熱硬化性樹脂３８が含浸された状態に成形される。具体的には、最上層のプリプレグ４０ｂの炭素繊維３６とその下層のプリプレグ４０ａの炭素繊維３６とが互いに接触し、同様に最下層のプリプレグ４０ｂの炭素繊維３６とその上層のプリプレグ４０ａの炭素繊維３６とが互いに接触した状態にある。さらに、アルミ箔４２を挟むプリプレグ４０ａ，４０ａの炭素繊維３６とアルミ箔４２とが互いに接触した状態にある。

これにより、筐体用材料１０では、接地部材４４とアルミ箔４２との間が炭素繊維３６を介して電気的に接続されている。すなわち、筐体用材料１０は、その表面の大部分は熱硬化性樹脂３８で覆われているため導電性を持たないが、接地部材４４の部分に導電性を有し、この接地部材４４と電気的に接続された炭素繊維３６及びアルミ箔４２がその外形全域に渡って延在していることになる。

図６は、変形例に係る接地部材４６の構成図であり、図６（Ａ）は、正面図であり、図６（Ｂ）は、底面図である。また、図７は、図６に示す接地部材４６を用いた筐体用材料１０の構成を模式的に示す断面図である。

上記では、薄い直方体形状の金属板からなる接地部材４４を用いた構成を例示したが、この接地部材４６は、金属板４６ａの下面に針状の突起部４６ｂを複数設けた構成からなる。図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すように、本実施形態では金属板４６ａの下面に突起部４６ｂを６本配列した構成を例示しているが、突起部４６ｂの設置数や設置位置は適宜変更可能である。金属板４６ａ及び突起部４６ｂは、アルミニウムや銅等の導電性を有する金属で形成されている。

接地部材４６を用いた筐体用材料１０の場合にも、上記した積層構造となるように、プリプレグ４０ａ，４０ｂを形成するための炭素繊維３６及び熱硬化性樹脂３８とアルミ箔４２とを積層し、その上面の所望の位置に接地部材４６を配置し、所定の金型で例えば１８０℃程度に加熱しながら加圧成形する。なお接地部材３６の突起部４６ｂは先端が尖っているため、積層体の上面に容易に且つ安定して位置決め配置した状態で成形を行うことができる。

これにより、接地部材４６が配置された部分では、図７に示すように、接地部材４６の直下に位置するプリプレグ４０ａ，４０ｂ及びアルミ箔４２が押圧されて積層方向に圧縮される。この際、接地部材４６の突起部４６ｂが炭素繊維３６を押し分けながら積層方向に進入し、アルミ箔４２に刺し込まれて接触した状態となる。そのため、接地部材４６を構成する金属板４６ａとアルミ箔４２との間が突起部４６ｂを介して電気的に接続される。さらに、この部分では、図５に示す構成例と同様に、各プリプレグ４０ａ，４０ｂの炭素繊維３６が接地部材４６からの押圧力を受けて移動しながら互いに接触すると共に、隣接する層同士の炭素繊維３６が互いに接触した状態でその周囲に熱硬化性樹脂３８が含浸された状態である。このため、金属板４６ａ及び突起部４６ｂとアルミ箔４２との間が炭素繊維３６によっても電気的に接続されている。

接地部材４６を構成する金属板４６ａは上記した接地部材４４と同程度の厚み寸法でよく、また、突起部４６ｂは、図７に示すようにアルミ箔４２まで到達可能であり且つ最下層のプリプレグ４０ｂを突き抜けない長さ寸法に設定されるとよい。

なお、接地部材４６では、表面に露出する金属板４６ａとアルミ箔４２との間を突起部４６ｂによって確実に導通させることができる。従って、接地部材４６とアルミ箔４２とを用いる場合には、図５に示す接地部材４４のように必ずしも炭素繊維３６を圧縮して炭素繊維３６同士を接触させる必要はない。このため、接地部材４６の金属板４６ａは接地部材４４に比べて大幅に薄いものを用いることもできる。

以上のような接地部材４４（４６）は、図２に示すように、例えば、電子機器用筐体１２の背面カバー１２ａの内面において、ヒンジ２４に近接する位置と、アンテナ３２と重なる位置に対応するように配置される。

本実施形態に係る電子機器１６では、蓋体１４から機器本体２０への配線はヒンジ２４に通されている。そこで、接地部材４４（４６）をヒンジ２４に近接する位置に配置することにより、蓋体１４の背面カバー１２ａでの電磁波シールド構造においてヒンジ２４を介して機器本体２０へと容易に接地することができる。また、アンテナ３２と重なる位置に接地部材４４（４６）を配置することにより、アンテナ３２での電磁波シールド構造において、接地部材４４（４６）からアルミ箔４２及び炭素繊維３６を介してヒンジ２４から機器本体２０へと接地することができる。

なお、本実施形態に係る筐体用材料１０では、上記のように接地部材４４（４６）による押圧により各層間の炭素繊維３６が互いに接触して導通する。このため、アルミ箔４２を省略してもよく、その場合にも筐体用材料１０の全域に渡って十分な電磁波シールド性を確保することができる。勿論、アルミ箔４２を設けることで成形時に全ての炭素繊維３６同士が十分に接触されなかった場合であっても確実に電磁波シールド性を確保できる。

以上のように、本実施形態に係る筐体用材料１０は、表面の一部に導電性を有する接地部材４４（４６）が配設されると共に、接地部材４４（４６）が炭素繊維３６と電気的に接続されている。これにより、表面の一部に露出した接地部材４４（４６）と筐体用材料１０の全域に渡って延在する炭素繊維３６との間の導通が確保される。このため、従来技術のように筐体用材料１０の表面の広い領域に渡って金属箔を貼り付けずに、筐体用材料１０の十分な導電性及び電磁波シールド性の確保と薄型化とを両立させることができる。

筐体用材料１０では、プリプレグ４０ａ，４０ｂの層間にアルミ箔４２を挟んで一体化され、炭素繊維３６を介して接地部材４４（４６）とアルミ箔４２とが電気的に接続されているため、筐体用材料１０の導電性がより確実に確保されている。なお、従来は筐体用材料の表面に対して金属箔を後付け作業によって貼り付ける必要があったため、ある程度の厚みを持った金属箔を使用する必要があり、筐体用材料の薄型化の障壁となっていた。これに対し、本実施形態に係る筐体用材料１０の場合には、その成形時に一体的にアルミ箔４２を挟み込むため、後付け作業の場合よりもアルミ箔４２の取り扱い性や配置のし易さの点で優位性があり、より薄いアルミ箔４２を用いることができ、アルミ箔４２によって筐体用材料１０の厚みが増加することはない。

また、筐体用材料１０では、表面に接地部材４４（４６）を配置した状態で加熱しながら加圧して一体化することで、接地部材４４（４６）の外面が筐体用材料１０の表面と面一となる。そのため、接地部材４４（４６）によって筐体用材料１０の厚みが増加することもない。

なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。

例えば、上記実施形態では、筐体用材料１０を電子機器１６を構成する蓋体１４の電子機器用筐体１２に用いた構成を例示したが、筐体用材料１０は機器本体２０を構成する本体筐体２６の底面カバー２６ｂ等に用いてもよく、図示しないタブレット型ＰＣやスマートフォンではその背面カバーに用いるとよい。

１０ 筐体用材料
１２ 電子機器用筐体
１２ａ 背面カバー
１２ｂ 正面カバー
１４ 蓋体
１６ 電子機器
１８ キーボード装置
２０ 機器本体
２２ ディスプレイ装置
２４ ヒンジ
２６ 本体筐体
２６ａ 上面カバー
２６ｂ 底面カバー
３２ アンテナ
３６ 炭素繊維
３８ 熱硬化性樹脂
４０ａ，４０ｂ プリプレグ
４２ アルミ箔
４４，４６ 接地部材
４６ａ 金属板
４６ｂ 突起部

Claims (10)

1. 導電性を有する強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸させたプリプレグを複数層積層して構成され、電子機器に用いられる筐体用材料であって、
   表面の一部に導電性を有する接地部材が配設されると共に、該接地部材が前記強化繊維と電気的に接続されており、
   さらに、前記プリプレグの層間に金属箔を挟んで一体化され、前記強化繊維を介して前記接地部材と前記金属箔とが電気的に接続されていることを特徴とする筐体用材料。
2. 請求項１記載の筐体用材料において、
   前記強化繊維は炭素繊維であることを特徴とする筐体用材料。
3. 請求項２記載の筐体用材料において、
   表面に前記接地部材を配置した状態で加熱しながら加圧して一体化したことで、隣接するプリプレグの層同士の炭素繊維が互いに接触配置されていることを特徴とする筐体用材料。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の筐体用材料において、
   前記接地部材は、前記プリプレグに対して積層方向に刺し込まれて前記金属箔と接触した突起部を有することを特徴とする筐体用材料。
5. 請求項３記載の筐体用材料において、
   前記接地部材の外面と、前記接地部材が配設されていない部分の表面とが、面一であることを特徴とする筐体用材料。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の筐体用材料を用いたことを特徴とする電子機器用筐体。
7. 請求項６記載の電子機器用筐体において、
   筐体内側となる表面に前記接地部材が配設されていることを特徴とする電子機器用筐体。
8. 請求項６又は７記載の電子機器用筐体を用いたことを特徴とする電子機器。
9. 請求項８記載の電子機器において、
   ディスプレイ装置を設ける筐体として前記電子機器用筐体を用いたことを特徴とする電子機器。
10. 請求項８又は９記載の電子機器において、
    内部に無線通信用のアンテナを設ける筐体として前記電子機器用筐体を用いると共に、該電子機器用筐体は少なくとも前記アンテナと重なる位置に前記接地部材を有することを特徴とする電子機器。
    
    

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