JP6834489B2 - 電子機器筐体 - Google Patents
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Description
まず、本発明の第1の実施形態である電子機器筐体について説明する。なお、本発明の電子機器筐体の用途としては、スピーカー、ディスプレイ、HDD、ノートパソコン、携帯電話、デジタルスチルカメラ、PDA、プラズマディスプレイ、テレビ、照明、冷蔵庫、およびゲーム機が挙げられ、中でも、ねじり剛性が高く、且つ、軽量および薄肉が要求される、クラムシェル型パソコンやタブレット型パソコンに好ましく用いられる。
ここで、Kは試料の熱伝導率、Cpは試料の比熱、αは試料の熱拡散率、ρは試料の比重を表す。
(1)ねじり剛性試験
図7(a)に示すように電子機器筐体1の1辺をコの字型の固定治具100で固定し、固定した1辺に対向するもう一方の辺を支持治具101で保持する形で試験機に固定した後、図7(b)に示すように角度θの変化速度を1°/minとして50Nの荷重を付与した時の電子機器筐体1の変位量を測定し、測定値を電子機器筐体のねじり剛性値とした。
図8に示すように、仕切部材が接合された底面カバー2または天面カバー4側から荷重Fを付与できるように電子機器筐体を試験機に設置した。試験機として“インストロン”(登録商標)万能試験機4201型(インストロン社製)を用いた。直径20mmの圧子102を用いて電子機器筐体1の中心位置をクロスヘッド速度1.0mm/minで押し、100Nの荷重を付与したときの底面カバー2または天面カバー4のたわみ量を測定し、測定値をたわみ剛性値とした。
ASTM D−790(1997)の規格に準拠し、仕切部材3、底面カバー2、および天面カバー4に用いる材料の曲げ弾性率を評価した。実施例または比較例により得られた各部材からそれぞれ、幅25±0.2mm、厚みDとスパンLの関係がL/D=16となるように、長さをスパンL+20±1mmの曲げ試験片を、任意の方向を0°方向とした場合に、0°、+45°、−45°、90°方向の4方向について切り出して試験片を作製した。それぞれの方向について測定回数nは5回とし、全ての測定値(n=20)の平均値を曲げ弾性率とした。試験機として“インストロン”(登録商標)万能試験機4201型(インストロン社製)を用い、3点曲げ試験冶具(圧子直径10mm、支点直径10mm)を用いて支持スパンを試験片の厚みの16倍に設定し、曲げ弾性率を測定した。試験片の水分率0.1質量%以下、雰囲気温度23℃、および湿度50質量%の条件下において試験を行った。
JIS K6849(1994)に規定される「接着剤の引張接着強さ試験方法」に基づいて仕切部材の引き剥がし荷重を評価した。本試験における試験片は、実施例または比較例で得られる電子機器筐体を用いた。この時、仕切部材の引き剥がし強度を測定するために、仕切部材が接合されていない天面カバーまたは底面カバーがない状態(接合される前)で評価を行った。具体的には、図9に示すように電子機器筐体1の底面カバー2または天面カバー4を固定治具103で固定し、仕切部材3を引張治具104で固定した。そして、各部材を固定した状態のまま引張荷重Fを付与し、仕切部材3が剥がれるまたは引張治具104が仕切部材3から外れるまで評価を行った。この時の接合面積は、接合前の仕切部材3の接合面の幅や長さを測定して算出した。接合が部分的になされている場合は、それらの面積を測定し、合算して接合面積とした。得られた引張荷重値と接合面積から仕切部材3の引き剥がし荷重を算出した。また、200℃における仕切部材3の引き剥がし荷重は、電子機器筐体1を固定する治具ごと恒温槽内に設置し、恒温槽内の雰囲気温度を200℃まで昇温した。昇温後、10分間その状態を保持した後、仕切部材3の引き剥がし荷重試験と同様に引張荷重を付与し、評価を行った。
実施例および比較例に記載の供試体を用いて熱特性の評価を行った。アルミニウムブロックにカートリッジヒーターを差し込み発熱部材とした。仕切部材の平面方向の中心に該アルミブロックを設置し、8Wの仕事量を20分の間、通電をすることで、アルミブロックを発熱させた。熱特性の指標になる温度測定は、該アルミブロックとは接していない底面カバーの外表面(外気側)の温度を熱電対(Kタイプ)により測定をし、得られた温度を用いて、熱特性の評価とした。評価結果は、○:30℃未満、△35℃未満、×40℃以上とした。本評価においては、○が良好な効果である。
本実施例で使用する材料1から4を直径10mm、厚さ3〜6mmの円板状とし、真空理工(株)製レーザーフラッシュ法熱定数測定装置TC−3000によって、比熱と熱拡散率を測定し、次式によって算出した。
K=Cp・α・ρ
ここで、Kは熱伝導率、Cpは比熱、αは熱拡散率、ρは密度を表す。
評価に用いた材料を以下に示す。
東レ(株)製“トレカ”プリプレグP3252S−12を材料1として準備した。材料1の特性は以下の表1に示す。
スーパーレジン工業(株)製SCF183 EP−BL3を材料2として準備した。材料2の特性は以下の表1に示す。
アルミニウム合金A5052を材料3として準備した。材料3の特性は以下の表1に示す。
マグネシウム合金AZ31を材料4として準備した。材料4の特性は以下の表1に示す。
実施例1−(1):底面カバーの作製
材料1から所定の大きさを有するシートを7枚切り出した。このうち4枚は、プリプレグの繊維方向が縦方向(図1でいうx方向)と平行となるようにしてカットし、残りの3枚は繊維方向が横方向(図1でいうy方向)と平行となるようにした。本実施例においては、横方向(y方向)を0°とし、繊維方向が90°のプリプレグシートと繊維方向が0°のプリプレグシートとの対称積層となるように7枚のプリプレグシートからなる積層体を得た。ここで、プレス成形装置と一対の金型を用い、一対の金型内に得られた積層体を配置した。このとき、プレス成形装置の熱盤温度が150℃となるように設定しており、金型を移動させ、成形圧力1.0MPaを保持した状態で加圧した。そして、30分後、金型を開放し、成形品を金型から取り出した。得られた成形品の立ち壁が所望の高さとなるようにトリミングを行い、底面カバーを得た。
得られる成形品の形状が平滑となる金型を用いること以外は、実施例1−(1)と同様にして成形品を得た。得られた成形品の寸法が所望の大きさとなるようにトリミングを行ない、天面カバーを得た。
図10に示すような金型106を用いること以外は、実施例1−(1)と同様にして成形品を得た。さらに、該仕切部材の高さ方向に張り出す立ち壁部分に、短辺側の幅方向中心から等間隔に、5mm×20mm四角形状の開口部を3カ所、切り出した。また、得られた成形品の接合面が所望の幅となるようにトリミングを行い、仕切部材を得た。
実施例1−(1)〜(3)で得た各部材を接着剤を用いて接着した。実施例1における成形条件および評価結果は以下の表2に示す。
表2に記載の寸法となる仕切部材とすること以外は、実施例1と同様にして、電子機器筐体を得た。実施例2,3,4における成形条件および評価結果は以下の表2に示す。
実施例5−(1):底面カバーの作製
仕切部材との接合面となる側の面に共重合ポリアミド樹脂(東レ(株)製“アミラン(登録商標)”CM8000)からなる厚み50μmとなるフィルムを積層して積層体を得た。得られた積層体を用いること以外は実施例1−(1)と同様にして、底面カバーを得た。
実施例5−(1)と同様に底面カバーとの接合面となる側の面に共重合ポリアミド樹脂(東レ(株)製“アミラン(登録商標)”CM8000)からなる厚み50μmとなるフィルムを積層して積層体を得た。得られた積層体を用いること以外は実施例1−(2)と同様にして、天面カバーを得た。
実施例5−(1)と同様に底面カバーとの接合面となる側の面に共重合ポリアミド樹脂(東レ(株)製“アミラン(登録商標)”CM8000)からなる厚み50μmとなるフィルムを積層して積層体を得た。得られた積層体を用いること以外は実施例1−(3)同様にして、仕切部材を得た。
実施例5−(1)で得た底面カバーと実施例5−(3)で得た仕切部材を接合形態に重ね合わせ、図11に示すような接合用治具109を用い、接合用治具109の表面温度が180℃となるように設定したプレス成形装置の中に配置して加熱・加圧した。1分後、底面カバー2、仕切部材3、および接合用治具109をプレス成形装置から取り出し冷却した。5分後、接合用治具109を取り外して底面カバー2と仕切部材3の一体化品を得た。その後、実施例1−(4)と同様にして天面カバー4を接着剤を用いて接合した。実施例5における成形条件および評価結果は以下の表3に示す。
実施例5と同様にして、表3に記載の材料と寸法になるようにして、各部材を得た。これら以外は、実施例5と同様にして、電子機器筐体を得た。実施例6における成形条件および評価結果は以下の表3に示す。
底面カバーとして、表3に記載の材料を用い、熱盤温度を200℃、成形圧力を10MPaとすること以外は、実施例5と同様にして、電子機器筐体を得た。実施例7における成形条件および評価結果は以下の表3に示す。
底面カバーとして、表3に記載の材料を用い、熱盤温度を220℃、成形圧力を10MPaとすること以外は、実施例5と同様にして、電子機器筐体を得た。実施例8における成形条件および評価結果は以下の表3に示す。
仕切部材として、表4に記載の材料を用いること以外は、実施例5と同様にして、電子機器筐体を得た。実施例9における成形条件および評価結果は以下の表4に示す。
実施例10−(1)、(2):底面カバーおよび天面カバーの作製
実施例5−(1)、(2)と同様にして、各部材を得た。
仕切部材の平面部のみとなる金型を用いること以外は実施例5−(3)と同様にして、仕切部材の平面部を得た。次いで、得られた仕切部材の平面部を射出成形金型にインサートし、ガラス繊維強化樹脂(東レ(株)製CM1011G−30)を、シリンダ温度を260℃、金型温度を80℃とした射出成形機を用いて仕切部材の立ち壁部をインサート射出成形によって形成し、仕切部材を得た。
実施例10−(1)、(3)で得られた各部材を用いること以外は実施例5−(4)と同様にして、底面カバー2と仕切部材3の一体化品を得た。同様に、実施例5−(2)で得た天面カバーを底面カバーに熱溶着して接合した。実施例10における成形条件および評価結果は以下の表4に示す。
表4に記載の寸法とすること以外は実施例5と同様にして、底面カバーと仕切部材を得た。底面カバーと仕切部材によって形成される中空構造S1内に電子部品を配置し、接合部を超音波溶着機で接合した。また、天面カバーとして、液晶ディスプレイを準備し、両面テープで底面部材と接合した。参考例1で得られた電子機器における成形条件および評価結果は以下の表4に示す。
仕切部材を用いないこと以外は、実施例1と同様にして、電子機器筐体を得た。比較例1における成形条件および評価結果は以下の表5に示す。
材料1と材料2を積層した積層体を底面カバーの材料として用いること以外は、実施例1と同様にして、電子機器筐体を得た。比較例2における成形条件および評価結果は以下の表5に示す。
開口部を設けないこと、底面カバーおよび天面カバーの材料に材料3を用いたこと以外は、実施例1と同様にして、電子機器筐体を得た。比較例3における成形条件および評価結果は以下の表5に示す。
実施例のいずれにおいても、開口部を設けることにより、良好な熱特性を得ることができた。これは、仕切部材に設置された発熱部材と底面カバーとの距離が影響している。すなわち、人体が触れることを想定した底面カバーにおいては、低温やけどなどのリスクが低くなっていることを示唆している。とりわけ、実施例1,4〜10および参考例1において良好な結果となった。さらに、実施例で得られた電子機器筐体は、高いねじり剛性を発現することが確認された。中でも、実施例1は非常に高いねじり剛性を発現しつつ、中空構造の割合が高いため、中空構造の内部に電子部品などを多く搭載可能な電子機器筐体であった。実施例5〜10は熱溶着により天面カバーと仕切部材が接合されているため、高いねじり剛性やたわみ剛性を発現しつつ、加熱により接合部を解体することが可能であるため、修理やリサイクルの観点で好ましい。また、接着剤やホットメルト樹脂などを用いた場合と比較して重量の増加が少なく、軽量化の観点から好ましい。
次に、本発明の第2の実施形態である電子機器筐体について説明する。
(1)ねじり剛性試験
図7(a)に示すように電子機器筐体1の1辺をコの字型の固定治具100で固定し、固定した1辺に対向するもう一方の辺を支持治具101で保持する形で試験機に固定した後、図7(b)に示すように角度θの変化速度を1°/minとして50Nの荷重を付与した時の電子機器筐体1の変位量を測定し、測定値を電子機器筐体のねじり剛性値とした。
図8に示すように、仕切部材が接合された底面カバー2または天面カバー4側から荷重Fを付与できるように電子機器筐体を試験機に設置した。試験機として“インストロン”(登録商標)万能試験機4201型(インストロン社製)を用いた。直径20mmの圧子102を用いて電子機器筐体1の中心位置をクロスヘッド速度1.0mm/minで押し、100Nの荷重を付与したときの底面カバー2または天面カバー4のたわみ量を測定し、測定値をたわみ剛性値とした。
ASTM D−790(1997)の規格に準拠し、仕切部材3、底面カバー2、および天面カバー4に用いる材料の曲げ弾性率を評価した。実施例または比較例により得られた各部材からそれぞれ、幅25±0.2mm、厚みDとスパンLの関係がL/D=16となるように、長さをスパンL+20±1mmの曲げ試験片を、任意の方向を0°方向とした場合に、0°、+45°、−45°、90°方向の4方向について切り出して試験片を作製した。それぞれの方向について測定回数nは5回とし、全ての測定値(n=20)の平均値を曲げ弾性率とした。試験機として“インストロン”(登録商標)万能試験機4201型(インストロン社製)を用い、3点曲げ試験冶具(圧子直径10mm、支点直径10mm)を用いて支持スパンを試験片の厚みの16倍に設定し、曲げ弾性率を測定した。試験片の水分率0.1質量%以下、雰囲気温度23℃、および湿度50質量%の条件下において試験を行った。
JIS K6849(1994)に規定される「接着剤の引張接着強さ試験方法」に基づいて仕切部材の引き剥がし荷重を評価した。本試験における試験片は、実施例または比較例で得られる電子機器筐体を用いた。この時、仕切部材の引き剥がし強度を測定するために、仕切部材が接合されていない天面カバーまたは底面カバーがない状態(接合される前)で評価を行った。具体的には、図9に示すように電子機器筐体1の底面カバー2または天面カバー4を固定治具103で固定し、仕切部材3を引張治具104で固定した。そして、各部材を固定した状態のまま引張荷重Fを付与し、仕切部材3が剥がれるまたは引張治具104が仕切部材3から外れるまで評価を行った。この時の接着面積は、接合前の仕切部材3の接合面の幅や長さを測定して算出した。接合が部分的になされている場合は、それらの面積を測定し、合算して接合面積とした。得られた引張荷重値と接合面積から仕切部材3の引き剥がし荷重を算出した。また、200℃における仕切部材3の引き剥がし荷重は、電子機器筐体1を固定する治具ごと恒温槽内に設置し、恒温槽内の雰囲気温度を200℃まで昇温した。昇温後、10分間その状態を保持した後、仕切部材3の引き剥がし荷重試験と同様に引張荷重を付与し、評価を行った。
各部材より試験片を切り出し、絶乾状態(水分率0.1%以下)となるように乾燥させた後、幅および長さ、厚みをノギスまたはマイクロメーターを用いて測定した。測定後、試験片の両端の断面に導電性ペースト(藤倉化成(株)製ドータイト)を塗布し、十分に導電性ペーストを乾燥させてから、その両端を電極に圧着し、電極間の電気抵抗値をデジタルマルチメーター(FLUKE社製)にて測定した。前記電気抵抗値から測定機器、治具などの接触抵抗値を減じた値に、導電性ペースト塗布面の面積を乗じ、その値を試験片の長さで除したものを体積固有抵抗値(単位:Ω・m)とした。
図19に示すように内部に信号発信用アンテナ201を配置した電子機器筐体1を設置し、距離Lが1.5mとなる位置に信号受信用アンテナ202を設置した。そして、信号発信用アンテナ201から信号を発信し、スペクトラムアナライザー203を利用して信号受信用アンテナ202の受信状態を確認した。このとき、信号発信用アンテナ201から信号受信用アンテナ202までの信号強度の減衰量が30[dB]未満の場合を○、30[dB]以上50[dB]未満の場合を△、50[dB]以上を×とした。
評価に用いた材料を以下に示す。
東レ(株)製“トレカ”プリプレグP3252S−12を材料11として準備した。材料11の特性は以下の表6に示す。
スーパーレジン工業(株)製SCF183 EP−BL3を材料12として準備した。材料12の特性は以下の表6に示す。
アルミニウム合金A5052を材料13として準備した。材料13の特性は以下の表6に示す。
ポリアミド6樹脂(東レ(株)製“アミラン”(登録商標)CM1021T)90質量%と、ポリアミド6/66/610からなる3元共重合ポリアミド樹脂(東レ(株)製 “アミラン”(登録商標)CM4000)10質量%とからなるマスターバッチを用いて、目付124g/m2の熱可塑性樹脂フィルムを作製し、材料14として準備した。材料14の特性は以下の表6に示す。
実施例11−(1):底面カバーの作製
材料11から所定の大きさを有するシートを7枚切り出した。このうち4枚は、プリプレグの繊維方向が縦方向(図12でいうx方向)と平行となるようにしてカットし、残りの3枚は繊維方向が横方向(図12でいうy方向)と平行となるようにした。本実施例においては、横方向(y方向)を0°とし、繊維方向が90°のプリプレグシートと繊維方向が0°のプリプレグシートとの対称積層となるように7枚のプリプレグシートからなる積層体を得た。
材料12を用いることと得られる成形品の形状が平滑となる金型を用いること以外は、実施例11−(1)と同様にして成形品を得た。得られた成形品の寸法が所望の大きさとなるようにトリミングを行い、天面カバーを得た。
材料12を用いることと図10に示すような金型106を用いること以外は、実施例11−(1)と同様にして成形品を得た。得られた成形品の接合面が所望の幅となるようにトリミングを行い、仕切部材を得た。得られた仕切部材3に図21に示すように信号送信用アンテナ201を表7の位置となるように配置した。
実施例11−(3)で得た仕切部材に実施例11−(1)〜(3)で得た各部材を図22に示すように接着剤108を用いて接合した。このとき、信号送信用アンテナとスペクトラムアナライザーを結ぶ配線用に各部材に孔部を形成し、電子機器筐体の背面から配線がでるようにした。実施例11における成形条件および評価結果は以下の表7に示す。
実施例11−(1)および(2)と同様にして得られた底面カバーと仕切部材を、仕切部材の接合部に140℃のホットメルトアプリケーターで溶融させたホットメルト樹脂(セメダイン(株)製HM712)を塗布し、仕切部材を重ね合わせ上から錘を乗せ、3分間そのままの状態として接合した。接合の仕方以外は、実施例11−(1)〜(4)と同様にして電子機器筐体を得た。実施例12における成形条件および評価結果は以下の表7に示す。
実施例13−(1):底面カバーの作製
仕切部材との接合面となる側の面に共重合ポリアミド樹脂(東レ(株)製“アミラン(登録商標)”CM8000)からなる厚み50μmとなるフィルムを積層して積層体を得た。得られた積層体を用いること以外は実施例11−(1)と同様にして、底面カバーを得た。
実施例13−(1)と同様に底面カバーとの接合面となる側の面に共重合ポリアミド樹脂(東レ(株)製“アミラン(登録商標)”CM8000)からなる厚み50μmとなるフィルムを積層して積層体を得た。得られた積層体を用いること以外は実施例13−(2)と同様にして、天面カバーを得た。
実施例13−(1)と同様に底面カバーとの接合面となる側の面に共重合ポリアミド樹脂(東レ(株)製“アミラン(登録商標)”CM8000)からなる厚み50μmとなるフィルムを積層して積層体を得た。得られた積層体を用いること以外は実施例11−(3)と同様にして、仕切部材を得た。
実施例13−(1)で得た底面カバーと実施例13−(3)で得た仕切部材を接合形態に重ね合わせ、図23に示すような接合用治具109を用い、接合用治具109の表面温度が180℃となるように設定したプレス成形装置の中に配置して加熱・加圧した。1分後、底面カバー2、仕切部材3、および接合用治具109をプレス成形装置から取り出し冷却した。5分後、接合用治具109を取り外して底面カバー2と仕切部材3の一体化品を得た。その後、実施例11−(4)と同様にして天面カバー4を接着剤を用いて接合した。実施例13における成形条件および評価結果は以下の表7に示す。
表7に記載の寸法となるようにして仕切部材を成形して得たこと以外は、実施例13と同様にして、電子機器筐体を得た。実施例14における成形条件および評価結果は以下の表7に示す。
材料13を底面カバーの材料として用い、熱盤温度を220℃、成形圧力を10MPaとすること以外は、実施例13と同様にして、電子機器筐体を得た。実施例15における成形条件および評価結果は以下の表8に示す。
表8に記載の材料を用いること以外は、実施例13と同様にして各部材を得た。得られた天面カバーに仕切部材を接合すること以外は、実施例13と同様にして、電子機器筐体を得た。実施例16における成形条件および評価結果は以下の表8に示す。
実施例13と同様にして各部材を得た。信号送信用アンテナを仕切部材の底面側に配置したこと以外は、実施例13と同様にして、電子機器筐体を得た。実施例17における成形条件および評価結果は以下の表8に示す。
表8に記載のL字形状をした仕切部材を用い、図24に示すように配置すること以外は、実施例13と同様にして、電子機器筐体を得た。実施例18における成形条件および評価結果は以下の表8に示す。
表9に記載のS字形状をした仕切部材を用い、図25に示すように配置すること以外は、実施例13と同様にして、電子機器筐体を得た。実施例19における成形条件および評価結果は以下の表9に示す。
実施例20−(1)、(2):底面カバーおよび天面カバーの作製
実施例13−(1)、(2)と同様にして、各部材を得た。
仕切部材の平面部のみとなる金型を用いること以外は実施例13−(3)と同様にして、仕切部材の平面部を得た。次いで、得られた仕切部材の平面部を射出成形金型にインサートし、ガラス繊維強化樹脂(東レ(株)製CM1011G−30)を、シリンダ温度を260℃、金型温度を80℃とした射出成形機を用いて仕切部材の立ち壁部をインサート射出成形によって形成し、仕切部材を得た。
実施例20−(1)、(3)で得られた各部材を用いること以外は実施例13−(4)と同様にして、底面カバー2と仕切部材3の一体化品を得た。同様に、実施例13−(2)で得た天面カバーを底面カバーに熱溶着して接合した。実施例20における成形条件および評価結果は以下の表9に示す。
表10に記載の材料を用い、熱盤温度を220℃、成形圧力を10MPaとして、底面カバーおよび天面カバーを得た。このとき、信号送信用アンテナは、底面カバーに配置した。これら以外は、実施例11と同様にして、電子機器筐体を得た。比較例11における成形条件および評価結果は以下の表10に示す。
材料14を表10に記載の寸法となるように積層した積層体をプレス成形装置に配置した。このとき、プレス成形装置の熱盤温度が260℃となるように設定しており、成形圧力1.0MPaを保持した状態で加圧した。そして、10分後、プレス成形装置の熱盤に冷却水を流し、冷却を開始した。金型温度が100℃以下となってから、金型を開放し、成形品を金型から取り出した。得られた成形品の立ち壁が所望の高さとなるようにトリミングを行った。これらと仕切部材を用いないこと以外は、比較例11と同様にして、電子機器筐体を得た。比較例12における成形条件および評価結果は以下の表10に示す。
実施例11と同様にして、底面カバーおよび天面カバーを得た。得られた底面カバーの信号送信用アンテナを配置する位置の周辺に穴あけ加工を行った。ついで、穴あけ加工した箇所を埋めるように材料14を配置して、比較例12と同様にして、一部が材料14で構成された底面カバーを得た。これら以外は比較例11と同様にして、電子機器筐体を得た。比較例13における成形条件および評価結果は以下の表10に示す。
実施例で得られた電子機器筐体は、高いアンテナ性能を確保可能な電子機器筐体であることが確認された。中でも、実施例11〜17は、非常に高いねじり剛性を発現しつつ、中空構造の割合が高いため、中空構造の内部に電子部品などを多く搭載可能な電子機器筐体であった。実施例13も、非常に高いねじり剛性を発現しつつ、中空構造と他の空間のバランスに優れた電子機器筐体であった。実施例12〜20は、熱溶着により底面カバーまたは天面カバーと仕切部材が接合されているため、高いねじり剛性やたわみ剛性を発現しつつ、加熱により接合部を解体することが可能であるため、修理やリサイクルの観点で好ましい。また、実施例12〜20は、仕切部材と底面カバーまたは天面カバーとが直接接合されているため、接着剤やホットメルト樹脂などを用いた場合と比較して重量の増加が少なく、軽量化の観点から好ましい。
最後に、本発明の第3の実施形態である電子機器筐体について説明する。
(1)ねじり剛性試験
図7(a)に示すように電子機器筐体1の1辺をコの字型の固定治具100で固定し、固定した1辺に対向するもう一方の辺を支持治具101で保持する形で試験機に固定した後、図7(b)に示すように角度θの変化速度を1°/minとして50Nの荷重を付与した時の電子機器筐体1の変位量を測定し、測定値を電子機器筐体のねじり剛性値とした。
図8に示すように、仕切部材が接合された底面カバー2または天面カバー4側から荷重Fを付与できるように電子機器筐体を試験機に設置した。試験機として“インストロン”(登録商標)万能試験機4201型(インストロン社製)を用いた。直径20mmの圧子102を用いて電子機器筐体1の中心位置をクロスヘッド速度1.0mm/minで押し、100Nの荷重を付与したときの底面カバー2または天面カバー4のたわみ量を測定し、測定値をたわみ剛性値とした。
図33に示すように、底面カバー2が上面となるように電子機器筐体を配置し、電子機器筐体の中央に直径25mm、重さ66.7gの鋼球201を1mの高さから自然落下させた。この試験の際、配置するバッテリーの代わりに表面に感圧シートを貼り付けたバッテリーと同じ大きさの木材を配置した。貼り付けた感圧シートの色の変化により、底面カバーの接触が分かるようにした。このとき、感圧シートの色が変化した面積が、4cm2未満を◎、4cm2以上、10cm2未満を○、10cm2以上、30cm2未満を△、30cm2以上を×とした。
ASTM D−790(1997)の規格に準拠し、仕切部材3、底面カバー2、および天面カバー4に用いる材料の曲げ弾性率を評価した。実施例または比較例により得られた各部材からそれぞれ、幅25±0.2mm、厚みDとスパンLの関係がL/D=16となるように、長さをスパンL+20±1mmの曲げ試験片を、任意の方向を0°方向とした場合に、0°、+45°、−45°、90°方向の4方向について切り出して試験片を作製した。それぞれの方向について測定回数nは5回とし、全ての測定値(n=20)の平均値を曲げ弾性率とした。試験機として“インストロン”(登録商標)万能試験機4201型(インストロン社製)を用い、3点曲げ試験冶具(圧子直径10mm、支点直径10mm)を用いて支持スパンを試験片の厚みの16倍に設定し、曲げ弾性率を測定した。試験片の水分率0.1質量%以下、雰囲気温度23℃、および湿度50質量%の条件下において試験を行った。
JIS K6849(1994)に規定される「接着剤の引張接着強さ試験方法」に基づいて仕切部材の引き剥がし荷重を評価した。本試験における試験片は、実施例または比較例で得られる電子機器筐体を用いた。この時、仕切部材の引き剥がし強度を測定するために、仕切部材が接合されていない天面カバーまたは底面カバーがない状態(接合される前)で評価を行った。具体的には、図9に示すように電子機器筐体1の底面カバー2または天面カバー4を固定治具103で固定し、仕切部材3を引張治具104で固定した。そして、各部材を固定した状態のまま引張荷重Fを付与し、仕切部材3が剥がれるまたは引張治具104が仕切部材3から外れるまで評価を行った。この時の接着面積は、接合前の仕切部材3の接合面の幅や長さを測定して算出した。接合が部分的になされている場合は、それらの面積を測定し、合算して接合面積とした。得られた引張荷重値と接合面積から仕切部材3の引き剥がし荷重を算出した。また、200℃における仕切部材3の引き剥がし荷重は、電子機器筐体1を固定する治具ごと恒温槽内に設置し、恒温槽内の雰囲気温度を200℃まで昇温した。昇温後、10分間その状態を保持した後、仕切部材3の引き剥がし荷重試験と同様に引張荷重を付与し、評価を行った。
評価に用いた材料を以下に示す。
東レ(株)製“トレカ”プリプレグP3252S−12を材料21として準備した。材料21の特性は以下の表11に示す。
スーパーレジン工業(株)製SCF183 EP−BL3を材料22として準備した。材料22の特性は以下の表11に示す。
アルミニウム合金A5052を材料23として準備した。材料23の特性は以下の表11に示す。
マグネシウム合金AZ31を材料24として準備した。材料24の特性は以下の表11に示す。
ポリアミド6樹脂(東レ(株)製“アミラン”(登録商標)CM1021T)90質量%と、ポリアミド6/66/610からなる3元共重合ポリアミド樹脂(東レ(株)製 “アミラン”(登録商標)CM5000)10質量%とからなるマスターバッチを用いて、目付124g/m2の熱可塑性樹脂フィルムを作製し、材料25として準備した。材料25の特性は以下の表11に示す。
実施例21−(1):底面カバーの作製
材料21から所定の大きさを有するシートを7枚切り出した。このうち4枚は、プリプレグの繊維方向が縦方向(図26でいうx方向)と平行となるようにしてカットし、残りの3枚は繊維方向が横方向(図26でいうy方向)と平行となるようにした。本実施例においては、横方向(y方向)を0°とし、図34に示すように、繊維方向が90°のプリプレグシート105aと繊維方向が0°のプリプレグシート105bとの対称積層となるように7枚のプリプレグシートからなる積層体を得た。
得られる成形品の形状が平滑となる金型を用いること以外は、実施例21−(1)と同様にして成形品を得た。得られた成形品の寸法が所望の大きさとなるようにトリミングを行い、天面カバーを得た。
図10に示すような金型106を用いること以外は、実施例21−(1)と同様にして成形品を得た。得られた成形品の接合面が所望の幅となるようにトリミングを行い、仕切部材を得た。得られた仕切部材の内側に図30に示すようにバッテリーを固定した。
実施例21−(1)〜(3)で得た各部材を図22に示すように接着剤108を用いて接合した。実施例21における成形条件および評価結果は以下の表12に示す。
実施例21−(1)および(2)と同様にして得られた底面カバーと仕切部材を、仕切部材の接合部に140℃のホットメルトアプリケーターで溶融させたホットメルト樹脂(セメダイン(株)製HM712)を塗布し、仕切部材を重ね合わせ上から錘を乗せ、3分間そのままの状態として接合した。接合の仕方以外は、実施例21−(1)〜(4)と同様にして電子機器筐体を得た。実施例22における成形条件および評価結果は以下の表12に示す。
実施例23−(1):底面カバーの作製
仕切部材との接合面となる側の面に共重合ポリアミド樹脂(東レ(株)製“アミラン(登録商標)”CM8000)からなる厚み50μmとなるフィルムを積層して積層体を得た。得られた積層体を用いること以外は実施例21−(1)と同様にして、底面カバーを得た。
実施例23−(1)と同様に底面カバーとの接合面となる側の面に共重合ポリアミド樹脂(東レ(株)製“アミラン(登録商標)”CM8000)からなる厚み50μmとなるフィルムを積層して積層体を得た。得られた積層体を用いること以外は実施例21−(2)と同様にして、天面カバーを得た。
実施例23−(1)と同様に底面カバーとの接合面となる側の面に共重合ポリアミド樹脂(東レ(株)製“アミラン(登録商標)”CM8000)からなる厚み50μmとなるフィルムを積層して積層体を得た。得られた積層体を用いること以外は実施例21−(3)同様にして、仕切部材を得た。
実施例23−(1)で得た底面カバーと実施例23−(3)で得た仕切部材を接合形態に重ね合わせ、図11に示すような接合用治具109を用い、接合用治具109の表面温度が180℃となるように設定したプレス成形装置の中に配置して加熱・加圧した。1分後、底面カバー2、仕切部材3、および接合用治具109をプレス成形装置から取り出し冷却した。5分後、接合用治具109を取り外して底面カバー2と仕切部材3の一体化品を得た。その後、実施例21−(4)と同様にして天面カバー4を接着剤を用いて接合した。実施例23における成形条件および評価結果は以下の表12に示す。
仕切部材として、表12に記載の寸法とする以外は、実施例23と同様にして、電子機器筐体を得た。実施例24における成形条件および評価結果は以下の表12に示す。
実施例23と同様にして、各部材を得た。底面カバーに厚み3mmの軟質ウレタンフォームを配置したこと以外は、実施例23と同様にして電子機器筐体を得た。実施例25における成形条件および評価結果は以下の表13に示す。
別の仕切部材として、材料21を厚み3mmとなるように0°のプリプレグシートと90°のプリプレグシートを交互に対称積層となるように25枚積層した。実施例21−(1)と同様にしてプレス成形機で加熱・加圧を行い、成形品を得た。得られた成形品を幅7.2mmとなるように加工を行い、表13に記載の寸法となる別の仕切部材を得た。得られた別の仕切部材を図31に示すように配置して接着剤で接合し、その他は実施例23と同様にして、電子機器筐体を得た。実施例26における成形条件および評価結果は以下の表13に示す。
底面カバーとして、表13に記載の材料を用い、熱盤温度を220℃、成形圧力を10MPaとすること以外は、実施例23と同様にして、電子機器筐体を得た。実施例27における成形条件および評価結果は以下の表13に示す。
底面カバーとして、表13に記載の材料を用い、熱盤温度を200℃、成形圧力を10MPaとすること以外は、実施例23と同様にして、電子機器筐体を得た。実施例28における成形条件および評価結果は以下の表13に示す。
仕切部材として、表14に記載の材料を用いること以外は、実施例23と同様にして、電子機器筐体を得た。実施例29における成形条件および評価結果は以下の表14に示す。
仕切部材を天面カバーに接合すること以外は、実施例23と同様にして、電子機器筐体を得た。実施例30における成形条件および評価結果は以下の表14に示す。
バッテリーを底面カバー表面に固定したこと以外は、実施例23と同様にして、電子機器筐体を得た。実施例31における成形条件および評価結果は以下の表14に示す。
実施例32−(1)、(2):底面カバーおよび天面カバーの作製
実施例23−(1)、(2)と同様にして、各部材を得た。
仕切部材の平面部のみとなる金型を用いること以外は実施例23−(3)と同様にして、仕切部材の平面部を得た。次いで、得られた仕切部材の平面部を射出成形金型にインサートし、ガラス繊維強化樹脂(東レ(株)製CM1011G−30)を、シリンダ温度を260℃、金型温度を80℃とした射出成形機を用いて仕切部材の立ち壁部をインサート射出成形によって形成し、仕切部材を得た。
実施例32−(1)、(3)で得られた各部材を用いること以外は実施例23−(4)と同様にして、底面カバー2と仕切部材3の一体化品を得た。同様に、実施例23−(2)で得た天面カバーを底面カバーに熱溶着して接合した。実施例32における成形条件および評価結果は以下の表14に示す。
比較例21−(1):底面カバーの作製
材料25を10枚積層した積層体とプレス成形装置と一対の金型106を用い、一対の金型106内に積層体を配置した。このとき、プレス成形装置の熱盤温度が260℃となるように設定しており、成形圧力1.0MPaを保持した状態で加圧した。そして、10分後、プレス成形装置の熱盤に冷却水を流し、冷却を開始した。金型温度が100℃以下となってから、金型106を開放し、成形品を金型106から取り出した。得られた成形品の立ち壁が所望の高さとなるようにトリミングを行い、底面カバーを得た。
表15に記載の寸法となるように用いる金型を変更した以外は、比較例21−(1)と同様にして、天面カバーを得た。
得られた底面カバーおよび天面カバーを接合形態に重ね合わせ、超音波溶着機を用いて接合を行った。その後、仕切部材を用いないこと以外は実施例21と同様にして天面カバーを接着剤を用いて接合した。比較例21における成形条件および評価結果は以下の表15に示す。
仕切部材を用いない、天面カバーに材料23を用いること以外は、実施例27と同様にして、各部材を得た。得られた各部材を用いること以外は、実施例21と同様にして、電子機器筐体を得た。比較例22における成形条件および評価結果は以下の表15に示す。
実施例21と同様にして、各部材を得た。得られた底面カバーにおいて、バッテリーが取り出し可能となるように孔部を形成し、蓋を作製した。作成した蓋にバッテリーを固定すること以外は、実施例21と同様にして、電子機器筐体を得た。比較例23における成形条件および評価結果は以下の表15に示す。
実施例で得られた電子機器筐体は、バッテリーの破損を効果的に抑制可能であることが確認された。中でも、実施例21〜23,25〜29は、落球試験においてもバッテリーへの干渉が小さく、バッテリーの破損を効果的に抑制可能であった。また高いねじり剛性およびたわみ剛性も発現していた。実施例24は、バッテリーを固定する中空構造S1を小さくすることで、他の電子部品を装填するスペースを確保でき、結果として薄型化に貢献可能な電子機器筐体であった。実施例25は、底面カバーとバッテリーの空隙に緩衝部材を配置したため、バッテリーへの衝撃が軽減可能な電子機器筐体であった。実施例26は、別の仕切部材の効果もあり、バッテリーに衝撃が伝わりにくい電子機器筐体であった。
2 底面カバー
3 仕切部材
4 天面カバー
5 別の仕切部材
21 平面部
22 立ち壁部
31 平面部
32 立ち壁部
33 接合部
Claims (25)
- 底面カバーと、天面カバーと、前記底面カバーと前記天面カバーとによって区画された空間内に配置された、開口部を有する仕切部材と、発熱部材と、を備える電子機器筐体であって、
前記仕切部材は、前記底面カバーまたは前記天面カバーに接合されることによって中空構造を形成し、前記発熱部材は、前記仕切部材の前記中空構造側表面に配設されていることを特徴とする電子機器筐体。 - 前記中空構造を形成している前記底面カバーまたは前記天面カバーが孔部を有することを特徴とする請求項1に記載の電子機器筐体。
- 前記中空構造内に、冷却部材、送風部材、および熱伝導部材のうちの少なくとも一つの部材が配設されていることを特徴とする請求項1または2に記載の電子機器筐体。
- 前記仕切部材は、面方向の熱伝導率が0.1W/m・K以上、300W/m・K以下の範囲内にあり、且つ、厚み方向の熱伝導率に対する面方向の熱伝導率の比が1.3以上、6.6以下の範囲内にあることを特徴とする請求項1〜3のうち、いずれか1項に記載の電子機器筐体。
- 前記仕切部材および該仕切部材が接合されている前記底面カバーまたは前記天面カバーが繊維強化複合材料によって形成され、前記仕切部材と底面カバーまたは天面カバーとの少なくとも一方の接合部分に熱可塑性樹脂が設けられ、前記仕切部材と底面カバーまたは天面カバーとが前記熱可塑性樹脂を介して接合されていることを特徴とする請求項1〜4のうち、いずれか1項に記載の電子機器筐体。
- 前記仕切部材と前記底面カバーまたは前記天面カバーとが接着剤を用いずに接合されていることを特徴とする請求項1〜5のうち、いずれか1項に記載の電子機器筐体。
- 底面カバーと、天面カバーと、前記底面カバーと前記天面カバーとによって区画された空間内に配置された仕切部材と、アンテナと、を備え、前記仕切部材が前記底面カバーまたは前記天面カバーに接合されている電子機器筐体であって、
以下の条件(A)または条件(B)を満たし、
第1の材料と前記アンテナとの間の最短距離が3mm以上であることを特徴とする電子機器筐体。
条件(A):前記アンテナが仕切部材に配置され、さらに前記仕切部材と接合されている前記底面カバーまたは前記天面カバーの少なくとも一部の体積固有抵抗が1.0×10−2Ω・m未満の第1の材料で構成され、前記仕切部材は体積固有抵抗が1.0×10−2Ω・m以上の第2の材料で構成されている。
条件(B):前記アンテナが、前記仕切部材が接合されている前記底面カバーまたは前記天面カバーに配置され、さらに前記仕切部材の少なくとも一部は体積固有抵抗が1.0×10−2Ω・m未満の第1の材料で構成され、前記仕切部材が接合されている前記底面カバーまたは前記天面カバーは体積固有抵抗が1.0×10−2Ω・m以上の第2の材料で構成されている。 - 前記アンテナが、前記底面カバーの内面位置を基準位置とした前記空間の高さの50%以上95%以下の範囲内に配置されていることを特徴とする請求項7に記載の電子機器筐体。
- 前記仕切部材と接合されていない前記天面カバーまたは前記底面カバーの少なくとも一部が前記第2の材料で構成されていることを特徴とする請求項7または8に記載の電子機器筐体。
- 前記アンテナと前記仕切部材に配置されている前記アンテナ以外の他の電子部品との間の最短距離が3mm以上であることを特徴とする請求項7〜9のうち、いずれか1項に記載の電子機器筐体。
- 前記アンテナを構成する少なくとも送信部および受信部と、前記第1の材料との間の最短距離が3mm以上であることを特徴とする請求項7〜10のうち、いずれか1項に記載の電子機器筐体。
- 前記仕切部材が、前記仕切部材と接合される前記底面カバーまたは前記天面カバーの前記第1の材料で構成されている部分と接合されていることを特徴とする請求項7〜11のうち、いずれか1項に記載の電子機器筐体。
- 前記仕切部材が接合されている前記底面カバーまたは前記天面カバーの方向への前記仕切部材の投影面積が、前記仕切部材が接合されている前記底面カバーまたは前記天面カバーの面積の60%以上、95%以下の範囲内にあることを特徴とする請求項7〜12のうち、いずれか1項に記載の電子機器筐体。
- 前記仕切部材が、孔部を有することを特徴とする請求項1〜13のうち、いずれか1項に記載の電子機器筐体。
- 前記仕切部材と接合されている前記底面カバーまたは前記天面カバーによって中空構造が形成され、前記中空構造の体積が、前記空間の体積の55%以上、95%以下の範囲内にあることを特徴とする請求項1〜14のうち、いずれか1項に記載の電子機器筐体。
- 底面カバーと、天面カバーと、前記底面カバーと前記天面カバーとによって区画された空間内に配置された、開口部を有する仕切部材と、を備え、前記仕切部材が、前記底面カバーまたは前記天面カバーに熱溶着により接合されている電子機器筐体であって、
前記仕切部材が底面カバーまたは天面カバーと接合することによって形成された中空構造内にバッテリーが固定されていることを特徴とする電子機器筐体。 - 前記バッテリーと前記仕切部材と接合されている前記底面カバーまたは前記天面カバーとの間に1mm以上の空隙を有することを特徴とする請求項16に記載の電子機器筐体。
- 前記空隙に緩衝部材が配置されていることを特徴とする請求項17に記載の電子機器筐体。
- 前記仕切部材と接合されている前記底面カバーまたは前記天面カバーが、同一材料によって形成された継ぎ目のない部材であることを特徴とする請求項16〜18のうち、いずれか1項に記載の電子機器筐体。
- 前記バッテリーが前記仕切部材の表面に配置されていることを特徴とする請求項16〜19のうち、いずれか1項に記載の電子機器筐体。
- 前記仕切部材の弾性率と、前記仕切部材と接合されている前記底面カバーまたは前記天面カバーの弾性率とが、前記仕切部材と接合されていない前記天面カバーまたは前記底面カバーの弾性率よりも大きいことを特徴とする請求項16〜20のうち、いずれか1項に記載の電子機器筐体。
- 前記バッテリーが非接触充電可能なバッテリーであることを特徴とする請求項16〜21のうち、いずれか1項に記載の電子機器筐体。
- 前記仕切部材が、前記仕切部材の表面の面積の30%以下の面積を有する開口部を備えることを特徴とする請求項16〜22のうち、いずれか1項に記載の電子機器筐体。
- 前記仕切部材が、23℃における引き剥がし荷重が60N/cm2以上、5000N/cm2以下の範囲内になり、且つ、200℃における引き剥がし荷重が60N/cm2未満となるように、前記底面カバーまたは前記天面カバーに熱溶着によって接着されていることを特徴とする請求項1〜23のうち、いずれか1項に記載の電子機器筐体。
- 前記仕切部材が複数の部品から構成されていることを特徴とする請求項1〜24のうち、いずれか1項に記載の電子機器筐体。
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