JP6273684B2 - 電子機器の外装部材、電子機器、電子機器の外装部材の製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、電子機器の外装部材、電子機器、及び、電子機器の外装部材の製造方法に関する。

従来から、外観を成す第１のフィルムと、導電パターンを備えた可撓性を有する第２のフィルムと、前記第１のフィルムと前記第２のフィルムとの間に設けられた合成樹脂からなるベースとを備え、第１のフィルムをベースの外面に露出させた状態で、ベースに、第１と第２のフィルムを埋設して一体化したことを特徴とする電子機器用外観ケースが知られている（例えば、特許文献１参照）。この電子機器用外観ケースでは、第２のフィルムは、ベース内に埋設されない延出部を有し、この延出部に導電パターンが引き出されている。

特開2009-130283号公報

しかしながら、上記の特許文献１に記載の構成では、導電パターンが形成される層が第２のフィルムの一層のみの構成である。また、上記の特許文献１に記載の構成では、第２のフィルムの導体パターンから各信号を取り出すために、第２のフィルムにおいてベース内に埋設されない延出部を形成し、延出部を介してケース側の導体パターンとプリント基板の配線パターンとを接続している。このため、上記の特許文献１に記載の構成では、電子機器内の電子部品間の接続のための配線設計の自由度及び電子部品のレイアウト設計の自由度が低くなる等の問題がある。

そこで、開示の技術は、複数層の導体パターン及びスルーホールを有する電子機器の外装部材の提供を目的とする。

本開示の一局面によれば、導電性パターンがそれぞれ形成された複数のシート材の積層体と、
前記積層体に形成されるスルーホールと、
前記積層体に設けられかつ非金属材料により形成される耐熱材であって、前記スルーホールの形成時の熱に対して貫通しない耐熱性を有し、前記スルーホールが貫通せずに終端する耐熱材とを含む、電子機器の外装部材が提供される。

本開示の技術によれば、複数層の導体パターン及びスルーホールを有する電子機器の外装部材が得られる。

電子機器の外装部材１の一例を概略的に示す断面図である。 外装部材１の製造方法の流れの一例を概略的に示す図である。 図２の外装部材１の製造方法の説明図（その１）である。 図２の外装部材１の製造方法の説明図（その２）である。 図２の外装部材１の製造方法の説明図（その３）である。 電子機器１００の一例を示す外観図である。 図６のＡ−Ａ断面の一部の一例を概略的に示す断面図である。 図６のＡ−Ａ断面の一部の他の一例を概略的に示す断面図である。

以下、添付図面を参照しながら各実施態様について詳細に説明する。

図１は、電子機器の外装部材１の一例を概略的に示す断面図である。外装部材１は、任意の電子機器で使用されてもよい。電子機器は、典型的には、小型の電子機器であり、例えば、携帯電話、スマートフォン、ＰＤＡ(personal digital assistant)、タブレットのような携帯型情報端末、携帯ゲーム機、携帯音楽プレーヤ、ラップトップコンピューター等であってもよい。或いは、電子機器は、サーバー等のように固定型であってよいし、大型の電子機器であってよい。また、電子機器は、車両等に搭載又は埋設される電子機器であってもよい。

外装部材１は、電子機器の外装を構成する。即ち外装部材１は、電子機器の筐体を構成する。外装部材１は、複数のパーツを組み合わせて1つの電子機器に対する筐体を構成してもよい。この場合、図１に示す構成は、１つのパーツの断面と考えてよい。外装部材１の形状やサイズは任意である。尚、図1に示す例では、外装部材１は、平面状であるが、電子機器の意匠に応じて曲面等を含んでよいし、開口部等を含んでもよい。

外装部材１は、複数のシート材１０ａ，１０ｂ，１０ｃの積層体１０と、耐熱材１４と、スルーホール１６とを含む。尚、図１において、上側（Ｙ１方向）が電子機器の外面側であり、以下では、上側の面を"外面"ともいい、下側の面（電子機器の内部側の面）を"内面"ともいう。

シート材１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、例えば樹脂基材（樹脂シート）であってよい。シート材１０ａ，１０ｂ，１０ｃには、それぞれ、導電性パターン１２ａ，１２ｂ，１２ｃが形成される。導電性パターン１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、任意の態様で形成されてよいが、好ましくは、シート材１０ａ，１０ｂ，１０ｃに導電性インクを印刷して形成される。プリンテッドエレクトロニクス技術によれば、樹脂基材に導電性インクをスクリーン印刷やインクジェット印刷により形成できるため、マスク不要で大量生産が可能となる。尚、図１に示す例では、シート材１０ａ及び１０ｃは、外面側のみ導電性パターン１２ａ及び１２ｃが形成されており、シート材１０ｂは、外面側と内面側の双方に導電性パターン１２ｃが形成されている。このように、導電性パターン１２ａ，１２ｂ，１２ｃは、シート材１０ａ，１０ｂ，１０ｃの任意の面に形成されてもよい。導電性パターン１２ａ，１２ｂ，１２ｃの用途は任意であり、通信用のパターンであってもよいし、電源関連のパターン（例えば、グラウンド用のベタパターン）であってもよい。

尚、積層体１０におけるシート材の数（即ち積層数）は、異なる２層以上に導電性パターンが形成される態様である限り任意である。また、積層体１０は、導電性パターンが形成されないシート材を含んでもよい（図３参照）。

耐熱材１４は、積層体１０の外面に設けられる。耐熱材１４は、後述の如くスルーホール１６のストッパとして機能する。この目的のため、耐熱材１４は、スルーホール１６の形成時に生じる熱に対して耐熱性を有する。具体的には、耐熱材１４は、高融点樹脂、金属、カーボン、ガラス、セラミックスなどを含んでよい。また、耐熱材１４の材質は、外装部材１の剛性を補完するため弾性率が高い素材や薄板に加工しやすい素材が好ましい。耐熱材１４は、シート材１０ａ，１０ｂ，１０ｃの積層体１０の外面全体を覆うように設けられてもよいし、シート材１０ａ，１０ｂ，１０ｃの積層体１０の外面の一部を覆うように局所的に設けられてもよい。

スルーホール１６は、導電性パターン１２ａ，１２ｂ，１２ｃ間の電気的接続や、導電性パターン１２ａ，１２ｂ，１２ｃと電子部品（後述）間の電気的接続等のために形成されてよい。スルーホール１６は、レーザ切削などの機械加工により形成されてよい。スルーホール１６の形成位置は任意であるが、耐熱材１４が存在する範囲内に形成される。スルーホール１６内には、導電性材料が設けられる。

図２は、外装部材１の製造方法の流れの一例を概略的に示す図である。図３乃至図５は、図２の外装部材１の製造方法の説明図であり、製造工程中の状態を概略的に示す断面図である。尚、説明の便宜上、図３乃至図５に示す外装部材１の断面は、図１に示した外装部材１の断面とは異なる。

ステップ２００では、図３に示すように、複数のシート材１０ａ〜１０ｄと、耐熱材１４とを金型に設置する。図３に示す例では、この段階では、複数のシート材１０ａ〜１０ｄは、一体化されておらず、従って、金型に積層して設置される。但し、複数のシート材１０ａ〜１０ｄは、仮接着した状態で金型に設置されてもよいし、一体化された状態で設置されてもよい。尚、図３に示す例では、複数のシート材１０ａ〜１０ｄのうち、複数のシート材１０ａ、１０ｂ、１０ｄは、金型に設置される前に、導電性パターン１２ａ，１２ｂ，１２ｄがそれぞれ形成されている。また、図３に示す例では、耐熱材１４は、図１に示した例とは異なり、局所的に複数個設置される。耐熱材１４は、図３に示すように、複数のシート材１０ａ〜１０ｄとは別に設置されてもよいし、予め（金型への設置前に）シート材１０ｄに接着される等により一体化されていてもよい。

ステップ２０２では、図４に示すように、金型を閉めて、圧縮成形を実施する。圧縮成形は、熱及び圧力の付与を伴う加熱圧縮成形であってよい。尚、圧縮成形に代えて、ブロー成形など他の成形方法が利用されてもよい。これにより、複数のシート材１０ａ〜１０ｄと、耐熱材１４とは、一体化されると共に、金型の形状に対応した筐体形状が付与される。即ち、複数のシート材１０ａ〜１０ｄの積層体１０と耐熱材１４とが一体化され、外装部材１の形状が付与される。尚、図４に示す例では、外装部材１の断面形状は、左右の端部が内方へと湾曲する形状である。

ステップ２０４では、図５に示すように、積層体１０と耐熱材１４の一体物（成形品）に対して、例えばレーザ加工機５０によりレーザ５２を照射して、スルーホール１６を形成する。レーザ５２は、図５に示すように、外装部材１の内面側（内側）から照射される。また、レーザ５２は、図５に示すように、シート材１０ａ〜１０ｄを貫通して耐熱材１４に当たる位置に照射される。換言すると、耐熱材１４は、レーザ５２の照射位置に対応して設けられる。これにより、レーザ５２による加工範囲（深さ方向の加工範囲）は、耐熱材１４までの領域に限定される。即ち、スルーホール１６は、耐熱材１４を貫通せず、耐熱材１４までのシート材１０ａ〜１０ｄの積層体（及びそこに形成される導電性パターン１２ａ，１２ｂ，１２ｄ）のみ貫通する態様で形成される。これにより、外装部材１の外面に孔が形成されることが無く、外装部材１の最外面の意匠性を保つことができる。従って、このようにして形成された外装部材１は、外面に新たな層（意匠層）を形成せずに使用することができる。但し、このようにして形成された外装部材１の外面には、塗装等が施されてもよい。

尚、ステップ２０４の後、スルーホール１６に導電性材料が設けられてもよい。例えばスルーホール１６には、導体メッキ等が施されてもよいし、後述の如く、導電性インク、導電性接着剤や低温半田等が充填されてもよい。

以上説明した外装部材１によれば、複数層の導体パターン（例えば、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）及びスルーホール１６を備える構成とすることができる。スルーホール１６を所望の場所に形成可能であるので、電気機器の電子部品の高集積化による部品容積の低減、部品レイアウトの自由度向上が可能となる。また、スルーホール１６が耐熱材１４を貫通しないため、意匠性に優れた構成とすることができる。また、外装部材１を利用して、電気機器の電子部品間の接続等が可能となり、電気機器の電子部品間の接続ための筐体内部の基板が不要となり（又は多層化が不要となり）、電気機器の薄肉軽量化を図ることができる。

発明者は、上記の外装部材１の効果を確認するために、以下の実施例を行った。

先ず、以下のように、シート材としての樹脂フィルムに導体パターンを付与した。ここでは、以下のような２枚の樹脂フィルムを使用した。樹脂フィルムは、t=0.25mmのPEIフィルム (商品名：スミライト 住友ベークライト社)を使用した。１枚は、サイズ幅100 x 長さ150mmのフィルム中央部外面に、幅0.5mm×長さ40mmの寸法で導電性インクをスクリーン印刷して10μm厚のパターンを形成した後、約150℃で1h焼成した。もう１枚は、幅0.5mm×長さ60mmの寸法で導電性インクをスクリーン印刷して10μm厚のパターンを形成した後、約150℃で1h焼成した。導電性インクは、商品名：ナノ銀ペースト（ハリマ化成社)を使用した。その後、長さ60mmのパターン端部の印刷反対面に10mm角のガラスクロステープ（商品名ガラスクロステープ t=0.2mm、３Ｍ社)を耐熱材１４として貼り付けた。

その後、以下のように、圧縮成形を行った。小型プレス機（商品名：ミニテストプレス 東洋精機製作所社）を使い、樹脂フィルム2枚をパターン長手の端部が揃う様に（長さ40mmパターンが内面側になるように）Ｖ字に重ね合わせ、金型に設置してあるPEIフィルムと重ね合わせて圧縮成形した。これにより、２層配線を内蔵する一体成形品(60x80x5mm 肉厚約0.6mm)を得た。加工条件は加熱温度280℃、ゲージ圧30MPaとした。

その後、圧縮成形で得られた成形品において、2本のパターンが重なった部分にレーザ加工機（商品名：レーザマーカMD キーエンス社）で孔を加工した。照射エネルギー20Jとし、直線パターン重なり部に孔を加工した。このとき、筐体外面（外装部材）には孔が開かず、良好な意匠性を維持していた。その後、孔に導電性インクを流しこんで焼成し、層間が結線された回路を形成した。その後、各パターンの重なっていない端部の表層樹脂を加熱したSUS製のピンで溶融除去し、テスターで電気抵抗を測定した結果、比抵抗として10^-8乗オーダの良好な電気抵抗を得た。

次に、上述した外装部材１が筐体を構成する電子機器について説明する。

図６は、電子機器１００の一例を示す外観図である。図６に示す例では、電子機器１００は、スマートフォンである。図７は、図６のＡ−Ａ断面の一部の一例を概略的に示す断面図である。

電子機器１００は、図６及び図７に示すように、外装部材１を含む筐体１０２と、筐体１０２内部に設けられる電子部品５０を含む。尚、図７に示す断面部分は、電子機器１００の裏側の外装部材１に関する。電子機器１００の筐体１０２は、電子機器１００の裏側の外装部材１と、表側の外装部材１とを結合して構成されてよい。

電子部品５０は、電子機器１００に含まれる任意の電子部品であってよい。電子部品５０は、例えば、ＬＳＩ（Large-Scale Integration）などのＩＣパッケージであってよいし、素子自体であってもよい。

電子部品５０は、任意の態様で外装部材１に接続されてよい。図７に示す例では、電子部品５０は、外装部材１のスルーホール１６内の導電性材料１８に接続ピン５６を介して接続されている。尚、導電性材料１８は、導電性接着剤や低温半田（ビスマス等）により構成されてよい。その他、電子部品５０は、プレスフィットピン等でスルーホール１６内の導電性材料１８に接続されてもよい。

電子部品５０は、任意の態様で外装部材１に搭載されてもよい。図７に示す例では、電子部品５０は、積層体１０の内面に粘着シート５４により搭載されている。電子部品５０は、電子機器１００の筐体１０２内に設けられてよい基板（図示せず）に搭載されてもよい。この場合、電子部品５０は、基板を介して外装部材１のスルーホール１６内の導電性材料１８に接続されてよい。

電子部品５０は、外装部材１を介して他の電子部品（図示せず）に接続されてよい。他の電子部品は、図７に示す電子部品５０と同様の態様で外装部材１に搭載された電子部品であってもよい。或いは、他の電子部品は、外装部材１に対して離間した位置（例えば、電子機器１００内に設けられてよい基板であって、外装部材１に接続されてよい基板）に設けられた電子部品であってもよい。或いは、他の電子部品は、電子機器１００に接続される外部の電子部品（例えば、メモリカード等）であってもよい。いずれの場合も、電子部品５０は、外装部材１内の導電性パターン１２ａ，１２ｂ，１２ｃを介して、他の電子部品に接続されてよい。図７に示す例では、電子部品５０の左側の端子は、導電性パターン１２ａ，１２ｂを介して他の電子部品（例えば、２つの別の他の電子部品）に接続されている。同様に、電子部品５０の右側の端子は、導電性パターン１２ｂ，１２ｃを介して他の電子部品（例えば、２つの別の他の電子部品）に接続されている。

図８は、図６のＡ−Ａ断面の一部の他の一例を概略的に示す断面図である。

図８に示す例では、スルーホール１６内の導電性材料１８は、外装部材１内の導電性パターン１２ａ，１２ｂ，１２ｃ間（即ち層間）を接続している。具体的には、左側のスルーホール１６内の導電性材料１８は、導電性パターン１２ａ，１２ｂ間を接続し、右側のスルーホール１６内の導電性材料１８は、導電性パターン１２ｂ，１２ｃ間を接続している。このように、電子機器１００内外の複数の電子部品間の接続は、スルーホール１６内の導電性材料１８による層間の接続を介して実現されてもよい。尚、スルーホール１６内の導電性材料１８は、スタブ長を低減する観点から、必要に応じて、バックドリルで部分的に除去されてもよい。

以上、各実施態様について詳述したが、特定の実施態様に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施態様の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。

例えば、上述した実施態様では、耐熱材１４は、積層体１０の外面に設けられているが、積層体１０の中間層に設置してもよい。即ち、耐熱材１４は、積層体１０の内部に埋設されてもよい。この場合も、耐熱材１４は、積層体１０に形成されるスルーホール１６に対してストッパとして機能することができる。

なお、以上の実施態様に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
導電性パターンがそれぞれ形成された複数のシート材の積層体と、
前記積層体に形成されるスルーホールと
前記積層体に設けられる断熱材であって、前記スルーホールの形成時の熱に対して貫通しない耐熱性を有し、前記スルーホールが貫通せずに終端する耐熱材とを含む、電子機器の外装部材。
（付記２）
前記断熱材は、前記積層体の外面に設けられる、付記１に記載の電子機器の外装部材。
（付記３）
前記スルーホールに設けられる導電性材料を含む、付記１又は２に記載の電子機器の外装部材。
（付記４）
外装部材を含む筐体と、
筐体内部に設けられる電子部品とを含み、
前記外装部材は、
導電性パターンがそれぞれ形成された複数のシート材の積層体と、
前記積層体に形成されるスルーホールと
前記積層体に設けられる断熱材であって、前記スルーホールの形成時の熱に対して貫通しない耐熱性を有し、前記スルーホールが貫通せずに終端する耐熱材と、
前記スルーホールに設けられ、前記電子部品に接続される導電性材料とを含む、電子機器。
（付記５）
前記断熱材は、前記積層体の外面に設けられる、付記４に記載の電子機器の外装部材。
（付記６）
前記電子部品は、前記積層体の内面側に取り付けられる、付記４又は５に記載の電子機器の外装部材。
（付記７）
導電性パターンがそれぞれ形成された複数のシート材と、スルーホールの形成時の熱に対して貫通しない耐熱性を備える耐熱材とを金型内に設置し、熱及び圧力を付与して一体化し、
前記一体化後、前記複数のシート材に、前記耐熱材を貫通せずに終端するスルーホールを形成することを含む、電子機器の外装部材の製造方法。
（付記８）
前記熱及び圧力を付与して一体化することは、加熱圧縮成形により実現される、付記７に記載の電子機器の外装部材の製造方法。
（付記９）
導電性パターンがそれぞれ形成された複数のシート材と、スルーホールの形成時の熱に対して貫通しない耐熱性を備える耐熱材とを金型内に設置し、熱及び圧力を付与して一体化し、
前記一体化された前記複数のシート材に、前記耐熱材を貫通せずに終端するスルーホールを形成し、
前記スルーホールに導電性材料を設け、
前記導電性材料に電子部品を接続することを含む、電子機器の製造方法。
（付記１０）
前記熱及び圧力を付与して一体化することは、加熱圧縮成形により実現される、付記９に記載の電子機器の製造方法。

１ 外装部材
１０ 積層体
１０ａ〜１０ｄ シート材
１２ａ〜１２ｄ 導電性パターン
１４ 耐熱材
１６ スルーホール
１８ 導電性材料
５０ 電子部品
５２ レーザ
５４ 粘着シート
１００ 電子機器
１０２ 筐体

Claims (5)

1. 導電性パターンがそれぞれ形成された複数のシート材の積層体と、
   前記積層体に形成されるスルーホールと、
   前記積層体に設けられかつ非金属材料により形成される耐熱材であって、前記スルーホールの形成時の熱に対して貫通しない耐熱性を有し、前記スルーホールが貫通せずに終端する耐熱材とを含む、電子機器の外装部材。
2. 前記耐熱材は、前記積層体の外面に設けられる、請求項１に記載の電子機器の外装部材。
3. 外装部材を含む筐体と、
   筐体内部に設けられる電子部品とを含み、
   前記外装部材は、
   導電性パターンがそれぞれ形成された複数のシート材の積層体と、
   前記積層体に形成されるスルーホールと、
   前記積層体に設けられかつ非金属材料により形成される耐熱材であって、前記スルーホールの形成時の熱に対して貫通しない耐熱性を有し、前記スルーホールが貫通せずに終端する耐熱材と、
   前記スルーホールに設けられ、前記電子部品に接続される導電性材料とを含む、電子機器。
4. 前記耐熱材は、前記積層体の外面に設けられる、請求項３に記載の電子機器の外装部材。
5. 導電性パターンがそれぞれ形成された複数のシート材と、非金属材料により形成されかつスルーホールの形成時の熱に対して貫通しない耐熱性を備える耐熱材とを金型内に設置し、熱及び圧力を付与して一体化し、
   前記一体化後、前記複数のシート材に、前記耐熱材を貫通せずに終端するスルーホールを形成することを含む、電子機器の外装部材の製造方法。

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