KR20190136886A - 전자 인클로저용 이중 전단 용접 조인트 - Google Patents

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KR20190136886A
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tongue
enclosure
cover
groove
pair
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로스 씨. 헤이맨
세자르 로자노 비야레알
조나단 디. 시메로스
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애플 인크.
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Abstract

전자 디바이스용 인클로저는 전자 조립체를 내부에 수용하도록 구성된 공동을 한정하는 벽을 갖는 하우징을 포함한다. 벽은 설부(tongue)를 갖는 원위 단부를 포함한다. 캡은, 캡의 주연부에 형성된 대응하는 홈에 의해 하우징에 부착되도록 크기설정된다. 이중 전단 용접 조인트는 설부와 홈 사이에 형성되어서, 용접으로부터의 플래시(flash)가 인클로저 내에 포함되어 인클로저의 외부 표면 상에서 가시적이지 않게 한다.

Description

전자 인클로저용 이중 전단 용접 조인트{DOUBLE SHEAR WELD JOINT FOR ELECTRONIC ENCLOSURES}
다른 출원에 대한 상호 참조
본 출원은, 모든 목적을 위하여 전체적으로 참고로 포함된, 2018년 5월 31일자로 출원되고 발명이 명칭이 "DOUBLE SHEAR WELD JOINT FOR ELECTRONIC ENCLOSURES"인 미국 가특허 출원 제62/678,692호 및 2018년 9월 10일자로 출원되고 발명의 명칭이 "DOUBLE SHEAR WELD JOINT FOR ELECTRONIC ENCLOSURES"인 미국 특허 출원 제16/127,075호의 우선권을 주장한다.
기술분야
기술된 실시예는 대체적으로, 둘 이상의 플라스틱 구성요소들로 제조되고 구성요소들이 서로 결합되는 심미적으로 만족스러운 계면을 갖는 인클로저(enclosure)에 관한 것이다. 더 구체적으로는, 본 실시예는, 하나 이상의 전자 조립체를 하우징하고 외부에서 가시적이지 않은 용접 조인트를 포함하고 용접 조인트에서 가시적인 외부 용접 플래시(weld flash)를 갖지 않는 플라스틱 인클로저에 관한 것이다.
현재, 전자 디바이스의 사용을 용이하게 하고 심미적 외관을 제공하는 외부 인클로저를 갖는 매우 다양한 전자 디바이스가 존재한다. 그러나, 종종 그러한 인클로저는 인클로저의 플라스틱 구성요소들이 서로 결합되는 하나 이상의 시임(seam)을 갖는다. 시임의 외관은 대량 생산 동안 균일하게 제어하기 어려울 수 있고, 때때로, 손상 및/또는 분리되기 쉬운 인클로저의 비교적 취약한 영역을 야기할 수 있다. 이는 특히, 시임이 파손 또는 분리된다면 노출될 고전압 전자 구성요소를 포함하는 인클로저의 경우에 문제가 될 수 있다. 인클로저 시임이 제조 동안 더 균일하고 심미적으로 만족스럽고 개선된 구조적 무결성을 갖도록 하는 새로운 인클로저 및 인클로저 구성요소들을 결합하기 위한 새로운 방법이 필요하다.
본 발명의 일부 실시예는 전자 디바이스용 인클로저에 관한 것이다. 다양한 실시예는 용접 시임과 함께 결합되는 둘 이상의 구성요소로부터 제조되는 플라스틱 인클로저에 관한 것이다. 하나의 구성요소는 설부(tongue)를 가질 수 있고 다른 구성요소는 대응하는 홈을 가질 수 있는데, 이들은 서로 용접되어 이중 전단 용접 조인트를 형성한다. 용접으로부터의 플래시는 인클로저 내에 완전히 포함될 수 있어서 인클로저는 심미적으로 매력적인 외형을 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 전자 디바이스용 인클로저는 하부 벽 및 하부 벽으로부터 연장된 적어도 하나의 측벽을 포함하여 공동을 한정하는 하우징을 포함하고, 적어도 하나의 측벽은 원위 단부 영역을 갖는다. 설부가 원위 단부 영역의 일부를 형성하고 복수의 세그먼트를 포함하며, 복수의 세그먼트는 복수의 세그먼트 중 인접한 세그먼트들이 일정 간격(gap)으로 분리된 상태로 설부의 길이를 따라 분포된다. 커버가 하우징의 원위 단부 영역에 부착되는데, 커버는 커버의 주연부 영역을 따라서 위치된 한 쌍의 평행한 벽을 포함하고, 한 쌍의 평행한 벽은 이들 사이에 홈을 한정하고, 설부는 홈과 정렬되고 홈 내에 위치된다. 복수의 지지부가 홈 내에 배치되고 한 쌍의 평행한 벽 사이에서 연장되며, 복수의 지지부의 각각은 대응하는 간격과 정렬된다.
일부 실시예에서, 설부는 한 쌍의 평행한 벽에 용접되어, 이중 전단 용접 조인트를 형성한다. 다양한 실시예에서, 인클로저는 커버로부터 연장되고 대응하는 리셉터클 커넥터와 정합하도록 구성된 복수의 전기 프롱(prong)을 추가로 포함한다. 일부 실시예에서, 인클로저는 공동 내에 위치된 전자 조립체를 추가로 포함한다. 다양한 실시예에서, 전자 조립체는 대응하는 리셉터클 커넥터로부터 수신된 AC 전력을 외부 전자 디바이스에 공급되는 DC 전력으로 변환시키는 AC-DC 변환기이다.
일부 실시예에서, 인클로저는 외부 전자 디바이스가 전자 조립체에 전기적으로 결합되는 것을 가능하게 하는, 인클로저 내에 형성된 수용 개구를 추가로 포함한다. 다양한 실시예에서, 인클로저는 원위 단부 영역의 일부를 형성하는 주변부 벽을 추가로 포함하고, 주변부 벽은 설부에 평행하고 설부로부터 이격된다.
일부 실시예에서, 플라스틱 조립체가 원위 단부 영역을 갖는 적어도 하나의 벽을 포함하는 제1 플라스틱 구성요소를 포함한다. 설부가 원위 단부 영역의 일부를 형성하고 복수의 세그먼트를 포함하며, 복수의 세그먼트는 복수의 세그먼트 중 인접한 세그먼트들이 일정 간격으로 분리된 상태로 설부의 길이를 따라 분포된다. 제2 플라스틱 구성요소가 제1 플라스틱 구성요소의 원위 단부 영역에 부착되는데, 제2 플라스틱 구성요소는 홈을 사이에 한정하는 한 쌍의 평행한 벽을 포함하고, 설부는 홈과 정렬되고 홈 내에 위치된다. 복수의 지지부가 홈 내에 배치되고 한 쌍의 평행한 벽 사이에서 연장되며, 복수의 지지부의 각각은 대응하는 간격과 정렬된다.
일부 실시예에서, 제1 플라스틱 구성요소는 하부 벽을 포함하고, 적어도 하나의 벽은 하부 벽으로부터 연장되어 공동을 한정한다. 다양한 실시예에서, 플라스틱 조립체는 공동 내에 위치된 전자 조립체를 추가로 포함한다. 일부 실시예에서, 전자 조립체는 대응하는 리셉터클 커넥터로부터 수신된 AC 전력을 외부 전자 디바이스에 공급되는 DC 전력으로 변환시키는 AC-DC 변환기이다. 다양한 실시예에서, 플라스틱 조립체는 외부 전자 디바이스의 커넥터가 전자 조립체에 전기적으로 결합되는 것을 가능하게 하는, 외부 표면에 위치된 수용 개구를 추가로 포함한다.
일부 실시예에서, 제2 플라스틱 구성요소는 커버이고 한 쌍의 평행한 벽은 커버의 주연부 영역을 따라서 위치된다. 다양한 실시예에서, 플라스틱 조립체는 제2 플라스틱 구성요소로부터 연장되고 대응하는 리셉터클 커넥터와 정합하도록 구성된 복수의 전기 프롱을 추가로 포함한다. 일부 실시예에서, 설부는 한 쌍의 평행한 벽에 용접되어, 이중 전단 용접 조인트를 형성한다.
일부 실시예에서, 전자 디바이스를 형성하는 방법은 하부 벽 및 하부 벽으로부터 연장된 적어도 하나의 측벽을 포함하여 공동을 한정하는 하우징을 형성하는 단계를 포함한다. 적어도 하나의 측벽은 적어도 하나의 측벽의 원위 단부 영역의 일부를 형성하는 설부를 포함하고, 설부는 복수의 세그먼트를 포함하고, 복수의 세그먼트는 복수의 세그먼트 중 인접한 세그먼트들이 일정 간격으로 분리된 상태로 설부의 길이를 따라 분포된다. 본 방법은 공동 내에 전자 조립체를 배치하는 단계; 및 주연부 영역을 따라서 위치된 한 쌍의 평행한 벽을 포함하는 커버를 형성하는 단계를 추가로 포함하고, 한 쌍의 평행한 벽은 그들 사이에 홈을 한정하고, 커버는 홈 내에 배치되고 한 쌍의 평행한 벽 사이에서 연장된 복수의 지지부를 추가로 포함한다. 본 방법은 설부가 홈과 정렬되고 홈 내에 위치되도록 그리고 복수의 지지부의 각각이 대응하는 간격과 정렬되도록 하우징의 원위 단부 영역에서 커버를 정렬하는 단계; 및 설부를 한 쌍의 평행한 벽에 부착하는 단계를 추가로 포함한다.
일부 실시예에서, 설부는 이중 전단 용접 조인트에 의해 한 쌍의 평행한 벽에 부착된다. 다양한 실시예에서, 하우징은 외부 전자 디바이스의 커넥터를 수용하도록 구성된 수용 개구를 포함한다. 일부 실시예에서, 전자 조립체는 벽 리셉터클로부터 수신된 AC 전력을 커넥터를 통하여 외부 전자 디바이스에 공급되는 DC 전력으로 변환시키는 AC-DC 변환기이다. 다양한 실시예에서, 전자 디바이스는 외부 표면으로부터 연장된 복수의 전기 프롱을 포함한다.
본 발명의 특성 및 이점을 더욱 명확하게 이해하기 위해, 하기의 설명 및 첨부 도면이 참조되어야 한다. 그러나, 도면들 각각은 단지 예시의 목적으로 제공되고, 본 발명의 범주의 한계의 한정으로 의도되지 않는 것이 이해되어야 한다. 또한, 일반적으로, 그리고 설명으로부터 반대인 것이 명백하지 않은 한, 상이한 도면들의 요소들이 동일한 도면 부호들을 사용하는 경우에, 요소들은 기능 또는 목적에 있어서 대체로 동일하거나 적어도 유사하다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예에 따른, 인클로저를 갖는 전자 디바이스의 전방 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 인클로저의 부분 분해도이다.
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 커버의 부분 사시도이다.
도 4는 용접 공정 전의 도 1 내지 도 3에 도시된 인클로저의 하우징과 커버 사이의 계면의 부분 단면도이다.
도 5는 용접 공정 후의 도 4에 도시된 계면의 부분 단면도이다.
도 6은 지지부 및 간격의 영역 내의 도 1 내지 도 5에 도시된 커버 및 하우징의 일부의 부분 단면도이다.
도 7은 홈의 영역 내의 도 1 내지 도 5에 도시된 커버의 일부의 부분 단면도이다.
도 8은 설부의 영역 내의 도 1 내지 도 5에 도시된 하우징의 일부의 부분 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일부 실시예에 따른, 인클로저를 갖는 전자 디바이스의 상부 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일부 실시예에 따른 인클로저를 형성하기 위한 공정을 나타내는 흐름도이다.
본 발명의 일부 실시예는, 둘 이상의 플라스틱 구성요소들 - 이들은 이들 사이에 형성된 시임 또는 조인트에서 서로 결합됨 - 을 갖는 전자 인클로저에 관한 것이다. 본 발명이 매우 다양한 구성에 유용할 수 있지만, 본 발명의 일부 실시예는 심미적으로 매력적인 외부 표면을 갖고 그리고/또는 인클로저가 분리된 경우에 사용자에게 위험할 수 있는 고전압의 전자 조립체를 봉입하는 전자 인클로저에 특히 유용한데, 이는 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같다.
예를 들어, 일부 실시예에서, 둘 이상의 플라스틱 구성요소의 결합은 초음파 용접과 같은 당업계에 공지된 공정에 의해 수행될 수 있다. 다양한 실시예에서, 조인트는 전체 용접 조인트 및 임의의 연관된 용접 잔류물 - 본 명세서에서 "플래시"로도 또한 지칭됨 - 이 인클로저 내에 숨겨지도록 제1 플라스틱 구성요소의 설부가 제2 플라스틱 구성요소 내의 홈에 용접되는 초음파로 용접된 구성을 사용하여 형성된다.
일부 실시예에서, 설부는 홈의 양 측부에 용접되어, "이중 전단" 용접 조인트를 형성한다. 이중 전단 용접 조인트는 용접 동안 인가된 힘들의 균형을 유지하여, 응력 및 변형이 설부의 각각의 측부 상에 동일하게 분포되게 한다. 결과적으로, 이중 전단 조인트는 결합 중에 커버와 하우징의 비틀림을 작게 할 수 있고, 결합 공정 동안 커버와 하우징이 비틀어지지 않도록 하는 데 작은 고정력(fixturing)을 필요로 할 수 있고, 비교가능한 단일 면 전단 조인트보다 더 강한 조인트를 또한 형성할 수 있어서, 인클로저를 더 강하게 만들 수 있는데, 이는 고전압 및/또는 고전류에서 작동하는 전자 조립체를 보호하는 데 유용할 수 있다. 더욱이, 이중 전단 조인트가 응력을 더 균일하게 분포시키기 때문에, 용접 공정은 대량 제조 동안 더 일관되게 제어될 수 있어서, 더 일관된 심미적 외관을 가져온다. 이들 및 다른 특징부는 본 명세서에서 더 상세히 설명될 것이다.
본 발명에 따른 설부 및 홈 이중 전단 용접 조인트를 갖는 플라스틱 인클로저의 특징부 및 태양을 더 잘 이해하기 위하여, 본 발명의 추가의 사항이 본 발명의 실시예에 따른 전자 인클로저의 하나의 특정 구현예를 논의함으로써 하기 섹션에서 제공된다. 이들 실시예는 단지 예를 위한 것이고, 다른 실시예가 무선 라우터(router), 무선 텔레비전 디바이스, 컴퓨터, 시계, 미디어 플레이어 및 다른 디바이스와 같은, 그러나 그에 제한되지 않는, 다른 전자 디바이스에서 채용될 수 있다.
도 1은 인클로저(105)를 갖는 AC-DC 어댑터를 포함하는 전자 디바이스(100)의 단순화된 사시도를 도시한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 인클로저(105)는 하우징(115) 내에 적어도 부분적으로 위치되고 설부 및 홈 이중 전단 용접 조인트에 의해 하우징에 고정된 커버(110)를 포함할 수 있는데, 이는 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같다.
일부 실시예에서, 이중 전단 용접 조인트는 커버(110)의 외부 표면(145)이 하우징의 적어도 하나의 측벽(155)의 상부 표면(150)과 실질적으로 동일평면이 되는 것을 가능하게 하는 데 사용될 수 있어서, 인클로저가 심미적 외형 및 느낌을 갖게 한다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 이중 전단 조인트가 커버(110)와 하우징(115) 사이에 형성되는데, 이는 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같다.
커버(110)는 커버로부터 멀리 연장되고 AC 전력을 수신하기 위하여 AC 벽 콘센트 내로 끼워지도록 구성된 3개의 격납가능한 전기 프롱(130a, 130b, 130c)을 갖는다. 도 1에 도시된 실시예에서, 전기 프롱(130a, 130b, 130c)은 격납가능하고, 부분적으로 격납된 위치로 도시되어 있다. 완전히 격납된 경우, 각각의 전기 프롱(130a, 130b, 130c)은 대응하는 포켓(133a, 133b, 133c) 내에 위치될 것이다. 완전히 전개된 경우, 각각의 전기 프롱(130a, 130b, 130c)은 전기 프롱이 대응하는 벽 리셉터클 커넥터와 정합될 수 있도록 커버(110)의 외부 표면(145)에 실질적으로 수직하게 연장될 것이다. 도 1에 도시된 3개의 전기 프롱(130a, 130b, 130c)이 선택된 영국 리셉터클 벽 리셉터클 커넥터와 호환가능하지만, 다른 실시예에서, 미국, 일본 및 중국과 같은, 그러나 그에 제한되지 않는 다른 리셉터클 표준과 호환가능한 상이한 구성 및/또는 개수의 프롱이 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 인클로저(105)는 3개의 전기 프롱이 벽 리셉터클과 결합되는 경우 전기 프롱(130a, 130b, 130c)을 통하여 전력(예컨대, 120 볼트 AC)을 수신할 수 있는 AC-DC 전자 조립체(140)를 감싼다. 전자 조립체(140)는 리셉터클 커넥터로부터 수신된 AC 전력을 수용 개구(도 1에는 도시되어 있지 않음) 내에 삽입된 정합 커넥터를 통하여 전자 컴퓨팅 디바이스에 공급될 수 있는 DC 전력(예컨대, 5 볼트 DC)으로 변환하도록 구성될 수 있는데, 이는 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같다.
도 2는 커버(110)로부터 제거된 하우징(115)의 부분 사시도를 도시한다. 일부 실시예에서, 하우징(115)은 하부 벽(205) 및 하부 벽으로부터 연장된 적어도 하나의 측벽(155)을 포함하고, 적어도 하나의 측벽은 원위 단부 영역(230)을 갖는다. 원위 단부 영역(230)은, 하부 벽(205)으로부터 멀리 연장되고 적어도 하나의 측벽(155)의 내부 표면(232)의 일부로부터 형성될 수 있는 설부(235)를 포함한다. 일부 실시예에서, 설부(235)는 세그먼트화되어, 각각의 인접한 세그먼트 사이에 배치된 간격(245)을 갖는데, 이는 아래에서 더 상세히 논의되는 바와 같다. 원위 단부 영역(230)은 또한, 채널(243)이 설부와 주변부 벽 사이에 한정되도록, 설부(235)에 평행하게 위치되고 그로부터 이격되며 적어도 하나의 측벽(155)의 외부 표면(234)의 일부로부터 형성된 주변부 벽(233)을 포함할 수 있다. 하부 벽(205) 및 적어도 하나의 측벽(155)은 하부 벽에 대향하여 위치되고 전자 조립체(140)(도 1 참조)를 수용하도록 크기설정된 개구(240)를 갖는 공동(237)을 형성할 수 있다. 적어도 하나의 측벽(155)에 형성된 수용 개구(250)는 전자 조립체(140)(도 1 참조)로부터의 DC 에너지를 외부 전자 디바이스에 커플링할 수 있는 정합 커넥터를 수용하도록 구성된다.
도 2는 또한, 상부 벽(260), 및 인클로저(105)의 개구부(263) 내에 끼워맞춤되도록 크기설정된 커버의 주연부를 형성하도록 상부 벽으로부터 연장된 주연부 에지(265)를 포함할 수 있는 커버(110)를 도시한다. 더 구체적으로, 일부 실시예에서, 커버(110)는 하우징(115)의 일부 내에 끼워맞춤되도록 구성되어 커버(110)의 외부 표면(145)이 하우징의 적어도 하나의 측벽(155)의 상부 표면(150)과 실질적으로 동일평면이 되게 하여, 인클로저가 심미적 외형 및 느낌을 갖게 한다. 홈(270)이 커버(110)의 주연부 영역(275) 둘레에 형성될 수 있고, 하우징(115)의 설부(235)를 수용하도록 크기설정될 수 있고, 초음파 용접, 접착제, 용매 또는 다른 공정을 이용하여 상기 설부에 결합될 수 있다. 홈(270)은, 주연부 에지로부터 형성되고 주연부 영역 둘레에서 연장된 제1 벽(280)으로부터, 그리고 제1 벽에 평행하게 위치되고 제1 벽으로부터 홈의 폭만큼 이격된 제2 벽(285)으로부터 형성될 수 있다.
도 3은 커버(110)에 형성된 홈(270)의 확대 사시도를 도시한다. 일부 실시예에서, 홈의 제1 벽(280)과 제2 벽(285)을 각각 서로 인접시키는 하나 이상의 지지부(310)가 홈(270) 내에 형성될 수 있다. 홈(270)을 설부(235)에 용접하는 이중 전단 조인트의 형성 동안, 지지부(310)는 제1 벽(280) 및 제2 벽(285)이 각각 설부(235)로부터 멀리 외향으로 만곡되지 않도록 하는 데 이용될 수 있다. 지지부(310)의 위치는 제1 벽(280) 및 제2 벽(285)의 비틀림을 각각 최소화하도록 최적화될 수 있어서, 용접 동안 제1 벽 및 제2 벽을 제자리에 유지하기 위하여 최소의 고정력이 필요하게 한다. 일부 실시예에서, 지지부(310)는 설부(235) 내에 형성된 간격(245)과 정렬하여 지지부에 대한 간극을 제공함으로써 용접 공정으로부터의 에너지가 이중 전단 조인트 상에만 집중되게 한다. 간격(245)은 또한 공기 및/또는 플래시가 용접 공정 동안 빠져나가는 것을 허용하는 데 사용될 수 있다. 더 구체적으로, 이중 전단 조인트가 형성되고 설부(235)가 홈(270) 내로 활주됨에 따라, 설부 및 홈 조인트 내의 공기량은 감소하고 하나 이상의 간격을 통하여 빠져나가는 것이 허용된다.
도 4 및 도 5는 각각 용접 조인트 형성 전후의 커버(110)와 하우징(115) 사이의 계면의 확대 부분 단면도를 도시한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 커버(210)는 하우징(215)의 설부(235)와 정렬되는 홈(270)을 포함한다. 일부 실시예에서, 홈(270)은 설부(235)에 대해 헐거운 끼워 맞춤을 갖는 정렬 부분(410)을 가질 수 있어서, 용접 조인트가 형성되기 전에 설부가 홈과 정렬되게 한다. 다양한 실시예에서, 설부(235)와 홈(270)의 어느 일 측부 사이의 간극은 2 내지 5 마이크로미터이다. 일부 실시예에서, 커버(210)는 설부(235)와 물리적으로 접촉하는 커버(210)의 제1 부분인 하나 이상의 용접 초기점(405)을 포함할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 이중 전단 용접 조인트(505)는 초음파 용접을 이용하여 커버(110)와 하우징(115) 사이에 형성되었다. 초음파 용접은 고주파(예컨대, 10 ㎑ 내지 40 ㎑ 범위) 음향 진동을 커버(110) 및 하우징(115)에, 이들 2개의 구성요소가 가압 하에서 서로 보유되어 있는 동안, 인가하여 고체 상태 용접부를 생성하는 것을 수반한다. 용접 공정 동안 커버(110)와 하우징(115)을 서로 밀도록 힘이 이들에 인가될 수 있다. 진동은 커버(110)와 하우징(115)이 서로 접촉 상태에 있는 계면들에서, 표면들 사이의 마찰의 결과로서, 열이 발생되게 한다. 열은 커버(110) 및 하우징(115)의 국소화된 영역이 용융되어 용접 조인트를 형성하게 한다. 각각의 용접 조인트에서는, 용접부의 외부로 압출된 플래시가 생성된다.
도 5에 추가로 도시된 바와 같이, 용접 공정 동안, 커버(110)는 하우징(115)을 향하여 그 내로 이동하여 커버(110)의 외부 표면(145)이 하우징의 적어도 하나의 측벽(155)의 상부 표면(150)과 실질적으로 동일평면이 되게 하여, 인클로저가 심미적 외형 및 느낌을 갖게 한다. 일부 실시예에서, 외부 표면(145)과 상부 표면(150)의 동일 평면도는 2 마이크로미터 내지 100 마이크로미터인 한편, 다양한 실시예에서, 이는 4 마이크로미터 내지 20 마이크로미터이고, 일 실시예에서는 5 마이크로미터 이하이다.
이중 전단 용접 조인트(505)의 사용은 인클로저(105)의 높은 장식 품질 레벨을 가능하게 하면서, 또한 강하고 신뢰성 있는 계면을 제공하여 인클로저 내의 고전압 회로가 노출되는 것을 보호할 수 있다. 더 구체적으로, 이중 전단 용접 조인트(505)는 상부 표면(150)과의 외부 표면(145)의 동일 평면도의 더 나은 제어, 및 이중 전단 조인트와 유사한 강도를 달성하기 위하여 더 큰 용융물 부피 및/또는 증가된 용접 시간을 필요로 할 수 있는 다른 유형의 용접 조인트보다 더 나은 강도를 가능하게 할 수 있다.
이중 전단 용접 조인트(505)는 설부(235)와 제1 벽(280) 사이에 형성된 제1 용접 조인트(510a) 및 설부와 제2 벽(285) 사이에 형성된 제2 용접 조인트(501b)를 포함한다. 용접 플래시(515)가 홈(270)의 하부 부분(520)에 수집되었다. 제1 벽(280)은 주변부 벽(233)과 설부(235) 사이에 위치된 채널(530) 내에 끼워맞춤된다. 용접 동안, 공기는 간격(245)(도 2 참조)을 통하여 홈(270)으로부터 빠져나갔다. 용접 플래시(515)가 인클로저(105) 내에 위치된 홈(270)의 하부 부분(520) 내에 수집되기 때문에, 용접 플래시는 인클로저의 외부에서 가시적이지 않아서, 심미적인 외관을 제공한다.
도 6은 지지부(310)의 영역 내의 인클로저(105)의 단순화된 부분 단면도를 도시한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 세그먼트화된 설부(235)는 각각의 인접한 세그먼트 사이에 위치된 간격(245)을 포함하고, 지지부(310)는 대응하는 간격 내에 위치된다. 도시된 바와 같이, 이중 전단 용접 조인트(505)(도 5 참조)의 형성 중에 공기가 빠져나가는 것을 허용하는 간극이 지지부(310)와 간격(245) 사이에 형성된다. 일 실시예에서, 지지부(310)는 폭이 0.5 밀리미터 내지 0.7 밀리미터이고, 0.2 밀리미터 내지 0.4 밀리미터의 간극이 간격과 지지부 사이에 형성된다.
도 7은 커버(110)에 형성된 홈(270)의 확대 부분 단면도를 도시한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 홈(270)은 설부(235)(도 4 참조)와 물리적으로 접촉하는 커버(110)의 제1 부분인 하나 이상의 용접 초기점(405)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 홈 폭(705)은 0.2 내지 0.7 밀리미터, 다양한 실시예에서 0.4 내지 0.6 밀리미터, 그리고 일 실시예에서 대략 0.55 밀리미터일 수 있다. 다른 실시예는 상이한 치수를 가질 수 있다. 추가 실시예에서, 홈은 하우징 내에 형성될 수 있고 설부는 캡 상에 형성될 수 있는데, 이는 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같다.
도 8은 하우징(115)의 일부로서 형성된 설부(235)의 확대 부분 단면도를 도시한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 설부(235)는 설부 폭(805)이 0.5 밀리미터 내지 1.0 밀리미터, 일부 실시예에서, 0.7 밀리미터 내지 0.9 밀리미터, 그리고 일 실시예에서, 대략 0.80 밀리미터일 수 있다. 다른 실시예는 상이한 치수를 가질 수 있다.
앞서 논의된 바와 같이, 도 1 내지 도 8의 실시예는 설부(235)를 갖는 하우징(115) 및 홈(270)을 갖는 커버(110)를 포함한다. 그러나, 다른 실시예는 홈을 갖는 하우징 및 설부를 갖는 커버를 가질 수 있다. 본 명세서에서 개시된 이중 전단 용접 조인트의 특징부는 하나의 구성요소 또는 다른 구성요소 상에 배치되는 것으로 제한되지 않는다. 추가로, 일부 실시예에서, 커버(110)는 챔버를 형성하도록 연장된 하나 이상의 벽을 포함하는데, 하나 이상의 벽은 설부 또는 홈 용접 특징부를 포함하는 원위 단부를 갖는다. 본 명세서에서 논의되는 실시예는 무수한 인클로저들에 적용될 수 있다.
예를 들어, 도 9는, 예컨대, 본 발명의 일부 실시예에 따른 수중 다이빙 디바이스로서 사용될 수 있는 전자 디바이스(900)의 단순화된 사시도를 도시한다. 전자 디바이스(900)가 도 1 내지 도 8에 도시된 것과 유사한 이중 전단 용접 조인트에 의해 하우징(915)에 결합된 커버(910)로부터 제조되는 인클로저(905)를 포함할 수 있지만, 본 실시예에서, 커버(910)는 챔버를 내부에 형성하도록 상부 벽(925)으로부터 연장된 하나 이상의 벽(920)을 포함한다. 하나 이상의 벽(920)의 원위 단부(930)에, 설부 또는 홈 특징부가 형성되고, 이는 도 1 내지 도 8에서 앞서 예시된 바와 같다.
이중 전단 용접 조인트는 커버(910)와 하우징(915)의 비틀림을 작게 할 수 있고 다른 조인트와 비교하여 개선된 강도를 나타낼 수 있다. 이중 전단 용접 조인트는 또한 다른 용접 조인트와 비교하여 커버(910)와 하우징(915)의 비틀림을 더 작게 할 수 있다. 일부 실시예에서, 장식적 간격(935)이 하우징(915)과 커버(910) 사이에 형성될 수 있다.
인클로저(905)는 디스플레이(940)(예컨대, 터치 디스플레이) 및 입력 버튼(945)을 포함하는 것으로 도시되어 있지만, 다른 실시예는 상이한 사용자 인터페이스 특징부를 가질 수 있다. 인클로저(905)가, 일부 실시예에서, 전자 조립체를 완전히 에워쌀 수 있기 때문에, 인클로저 내의 전자 조립체는 별도의 유도 충전 스테이션으로 유도 충전될 수 있어서 관통부가 인클로저(905)를 관통할 필요가 없고 인클로저가 액밀 상태로 되게 한다. 추가 실시예에서, 인클로저(905)는 그 내부에 배터리 또는 다른 전원을 가질 수 있다. 본 발명의 실시예는 어떠한 특정 전자 디바이스로도 제한되지 않는다. 일부 실시예에서, 인클로저(905)는 도 9에 도시되거나 설명되는 것과는 상이한 구성요소 및/또는 특징부를 갖는 전자 디바이스에 대해 사용될 수 있다.
예를 들어, 일부 실시예에서, 인클로저(905)는, 스마트폰, 태블릿 컴퓨터, 랩톱 또는 다른 유형의 컴퓨터, 시계, 무선 통신 송수신기, 무선 라우터, RFID 디바이스, 또는 분실된 열쇠를 찾기 위한 무선 활성화 태그(tag)와 같은, 그러나 그로 제한되지 않는, 전자 조립체를 봉입하기 위하여 사용될 수 있다. 일례에서, 인클로저(905)는 무선 송수신기, 재충전가능 배터리, 및 내부 배터리를 충전하기 위한 무선 충전 인터페이스를 감싸기 위하여 사용될 수 있다. 인클로저는 인클로저를 통과하는 관통부 없이 형성될 수 있어서, 내부 전자 조립체가 완전히 감싸여서 물, 수분, 먼지 또는 다른 환경적 오염물로부터 보호되게 한다. 추가 실시예에서, 인클로저(905)는 전자 디바이스를 봉입하는 것 이외의 목적으로 사용될 수 있다. 일례에서, 인클로저(905)는 손상 및/또는 환경에 대한 노출로부터 보호될 필요가 있는 골동품(예컨대, 동전 또는 오래된 미술품)을 위한 심미적으로 매력적인 인클로저를 형성하는 데 사용될 수 있다.
본 명세서에서 정의된 바와 같이, 액밀(liquid-tight)은 I.P. 68 등급으로도 알려질 수 있는 국제 보호 등급(International Protection Rating) 및 국제 전기기술 위원회(International Electrotechnical Commission, IEC) 60529에 의해 정의되는 바와 같은 다음의 등급들 중 하나 이상에 부합하는 시일(seal)을 의미할 것이다. 일부 실시예에서, 액밀 시일은 물의 해로운 유입에 대해 전자 조립체를 보호하고 1(낙수(dripping water))과 8(1 미터 초과의 침지(immersion)) 사이의 "액체 유입" 등급을 가질 것이다. 다양한 실시예에서, 액밀 시일은 1(낙수)과 4(튀는 물(splashing water)) 사이로 평가되는 한편, 일부 실시예에서, 액밀 시일은 2(디바이스가 15도 기울어진 상태에서의 낙수)와 5(워터 제트(water jet)) 사이로 평가될 것이다. 다양한 실시예에서, 액밀 시일은 3(살포되는 물(spraying water))과 6(강력한 워터 제트) 사이로 평가되는 한편, 일부 실시예에서, 액밀 시일은 4(튀는 물)와 7(1 미터까지의 침지) 사이로 평가될 것이다. 다양한 실시예에서, 액밀 시일은 5(워터 제트)와 8(1 미터 초과의 침지) 사이로 평가되는 한편, 일부 실시예에서, 액밀 시일은 시일이 30분 동안 100 피트까지의 액체 유입에 대해 전자 디바이스를 보호할 것임을 의미할 것이다.
도 10은 인클로저(도 1 내지 도 9의 105 또는 도 9의 900)와 같은 인클로저를 제조하기 위한 방법(1000)을 예시한다. 단계(1005)에서, 하우징이 형성된다. 일 실시예에서, 하우징은 후방 벽, 및 후방 벽으로부터 연장된 하나 이상의 측벽을 가져서 공동을 형성할 수 있다. 단계(1010)에서, 전자 조립체가 공동 내에 배치된다. 단계(1015)에서, 커버가 형성된다. 커버는 단계(1005)에서의 하우징의 형성 전에, 그와 동시에, 또는 그 후에 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 커버는 상부 벽, 및 상부 벽으로부터 연장된 하나 이상의 외부 벽을 포함하여 개구가 상부 벽에 대향하여 위치된 챔버를 형성한다. 단계(1020)에서, 커버는 하우징의 설부가 커버 상의 홈과 정렬되도록 하우징 상에 위치된다. 단계(1025)에서, 초음파 용접이 커버와 하우징 사이에서 수행되어, 이들을 하나의 인클로저로서 서로 결합시킨다. 용접 조인트는 설부와 홈 사이에 형성된 이중 전단 용접 조인트일 수 있는데, 이는 위에서 상세히 설명된 바와 같다. 모든 용접 플래시가 인클로저 내에 담겨 있어서 전술된 바와 같이 플래시는 인클로저의 외부 표면에서 가시적이지 않다.
앞서 논의된 바와 같이, 본 발명의 실시예는 무수한 전자 디바이스와 함께 사용하기에 적합하다. 예를 들어, 오디오, 비디오 또는 데이터 신호들을 송신 또는 수신하는 임의의 디바이스가 본 발명의 실시예와 함께 사용될 수 있다. 일부 경우에, 본 발명의 실시예는 특히 휴대용 전자 미디어 디바이스와 함께 사용하기에 매우 적합한데, 이는 그의 잠재적으로 작은 폼 팩터(form factor) 및 심미적으로 매력적인 인클로저에 대한 필요성 때문이다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 전자 미디어 디바이스는 인간-인지가능 미디어를 제시하는 데 사용될 수 있는 적어도 하나의 전자 컴포넌트를 갖는 임의의 디바이스를 포함한다. 그러한 디바이스는, 예를 들어, 휴대용 뮤직 플레이어(예컨대, MP3 디바이스 및 애플(Apple)의 아이팟(iPod) 디바이스), 휴대용 비디오 플레이어(예컨대, 휴대용 DVD 플레이어), 셀룰러 폰(예컨대, 애플의 아이폰 디바이스와 같은 스마트폰), 비디오 카메라, 디지털 스틸 카메라, 프로젝션 시스템(예컨대, 홀로그래픽 프로젝션 시스템), 게이밍 시스템, PDA, 그리고 태블릿(예컨대, 애플의 아이패드 디바이스), 랩톱 또는 다른 모바일 컴퓨터를 포함할 수 있다. 이들 디바이스 중 일부는 오디오, 비디오 또는 다른 데이터 또는 감각 출력을 제공하도록 구성될 수 있다.
단순화를 위하여, 전자 디바이스(100, 900)(도 1 및 도 9 참조)의 다양한 내부 컴포넌트, 예컨대, AC/DC 변환기 회로, 전력 전달 회로, 내부 커넥터 및 다른 구성요소가 도면에는 도시되어 있지 않다.
전술한 명세서에서, 본 발명의 실시예는 구현예에 따라 변할 수 있는 많은 구체적인 상세사항을 참조하여 기술되었다. 따라서, 명세서 및 도면은 제한적인 의미보다는 예시적인 의미로 간주되어야 한다. 본 발명의 범주의 유일하고 배타적인 지표, 및 출원인에 의해 본 발명의 범주에 있는 것으로 의도된 것은, 임의의 후속하는 수정을 비롯한, 청구범위가 게재하는 특정 형태로 본 출원으로부터 나오는 그러한 청구범위의 기본적이고 등가인 범주이다. 특정 실시예의 구체적인 상세사항은 본 발명의 실시예의 사상 및 범주를 벗어남 없이 임의의 적절한 방식으로 조합될 수 있다.
추가적으로, 공간적으로 관련된 용어들, 예컨대 "저부" 또는 "상부" 등은, 예를 들어, 도면들에서 예시되는 바와 같이, 다른 요소(들) 및/또는 특징부(들)에 대한 요소 및/또는 특징부의 관계를 설명하는 데 사용될 수 있다. 공간적으로 관련된 용어들은 도면에 도시된 배향에 추가적으로 사용 및/또는 동작에서 디바이스의 상이한 배향들을 포함하도록 의도됨을 이해할 것이다. 예를 들어, 도면들에서의 디바이스가 뒤집혀 있는 경우, "하부" 표면으로 설명된 요소들은 다른 요소들 또는 특징부들 "위에" 배향될 수 있다. 디바이스는 다른 방식으로 배향될 수 있고(예를 들어, 90도 회전 또는 다른 배향), 본 명세서에 사용되는 공간적으로 관련된 기술어들은 그에 따라 해석된다.

Claims (20)

  1. 전자 디바이스용 인클로저(enclosure)로서,
    하부 벽 및 상기 하부 벽으로부터 연장된 적어도 하나의 측벽을 포함하여 공동을 한정하는 하우징 - 상기 적어도 하나의 측벽은 원위 단부 영역을 가짐 -;
    상기 원위 단부 영역의 일부를 형성하고 복수의 세그먼트를 포함하는 설부(tongue) - 상기 복수의 세그먼트는 상기 복수의 세그먼트 중 인접한 세그먼트들이 일정 간격(gap)으로 분리된 상태로 상기 설부의 길이를 따라 분포됨 -;
    상기 하우징의 원위 단부 영역에 부착된 커버 - 상기 커버는 상기 커버의 주연부 영역을 따라서 위치된 한 쌍의 평행한 벽을 포함하고, 상기 한 쌍의 평행한 벽은 이들 사이에 홈을 한정하고, 상기 설부는 상기 홈과 정렬되고 상기 홈 내에 위치됨 -; 및
    상기 홈 내에 배치되고 상기 한 쌍의 평행한 벽 사이에서 연장된 복수의 지지부 - 상기 복수의 지지부의 각각은 대응하는 간격과 정렬됨 - 를 포함하는, 인클로저.
  2. 제1항에 있어서, 상기 설부는 상기 한 쌍의 평행한 벽에 용접되어, 이중 전단 용접 조인트를 형성하는, 인클로저.
  3. 제1항에 있어서, 상기 커버로부터 연장되고 대응하는 리셉터클 커넥터와 정합하도록 구성된 복수의 전기 프롱(prong)을 추가로 포함하는, 인클로저.
  4. 제3항에 있어서, 상기 공동 내에 위치된 전자 조립체를 추가로 포함하는, 인클로저.
  5. 제4항에 있어서, 상기 전자 조립체는 상기 대응하는 리셉터클 커넥터로부터 수신된 AC 전력을 외부 전자 디바이스에 공급되는 DC 전력으로 변환시키는 AC-DC 변환기인, 인클로저.
  6. 제5항에 있어서, 상기 외부 전자 디바이스가 상기 전자 조립체에 전기적으로 결합되는 것을 가능하게 하는, 상기 인클로저 내에 형성된 수용 개구를 추가로 포함하는, 인클로저.
  7. 제1항에 있어서, 상기 원위 단부 영역의 일부를 형성하는 주변부 벽을 추가로 포함하고, 상기 주변부 벽은 상기 설부에 평행하고 상기 설부로부터 이격된, 인클로저.
  8. 플라스틱 조립체로서,
    원위 단부 영역을 갖는 적어도 하나의 벽을 포함하는 제1 플라스틱 구성요소;
    상기 원위 단부 영역의 일부를 형성하고 복수의 세그먼트를 포함하는 설부 - 상기 복수의 세그먼트는 상기 복수의 세그먼트 중 인접한 세그먼트들이 일정 간격으로 분리된 상태로 상기 설부의 길이를 따라 분포됨 -;
    상기 제1 플라스틱 구성요소의 상기 원위 단부 영역에 부착된 제2 플라스틱 구성요소 - 상기 제2 플라스틱 구성요소는 홈을 사이에 한정하는 한 쌍의 평행한 벽을 포함하고, 상기 설부는 상기 홈과 정렬되고 상기 홈 내에 위치됨 -; 및
    상기 홈 내에 배치되고 상기 한 쌍의 평행한 벽 사이에서 연장된 복수의 지지부 - 상기 복수의 지지부의 각각은 대응하는 간격과 정렬됨 - 를 포함하는, 플라스틱 조립체.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1 플라스틱 구성요소는 하부 벽을 포함하고, 상기 적어도 하나의 벽은 상기 하부 벽으로부터 연장되어 공동을 한정하는, 플라스틱 조립체.
  10. 제9항에 있어서, 상기 공동 내에 위치된 전자 조립체를 추가로 포함하는, 플라스틱 조립체.
  11. 제10항에 있어서, 상기 전자 조립체는 대응하는 리셉터클 커넥터로부터 수신된 AC 전력을 외부 전자 디바이스에 공급되는 DC 전력으로 변환시키는 AC-DC 변환기인, 플라스틱 조립체.
  12. 제11항에 있어서, 상기 외부 전자 디바이스의 커넥터가 상기 전자 조립체에 전기적으로 결합되는 것을 가능하게 하는, 외부 표면에 위치된 수용 개구를 추가로 포함하는, 플라스틱 조립체.
  13. 제8항에 있어서, 상기 제2 플라스틱 구성요소는 커버이고 상기 한 쌍의 평행한 벽은 상기 커버의 주연부 영역을 따라서 위치된, 플라스틱 조립체.
  14. 제8항에 있어서, 상기 제2 플라스틱 구성요소로부터 연장되고 대응하는 리셉터클 커넥터와 정합하도록 구성된 복수의 전기 프롱을 추가로 포함하는, 플라스틱 조립체.
  15. 제8항에 있어서, 상기 설부는 상기 한 쌍의 평행한 벽에 용접되어, 이중 전단 용접 조인트를 형성하는, 플라스틱 조립체.
  16. 전자 디바이스를 형성하는 방법으로서,
    하부 벽 및 상기 하부 벽으로부터 연장된 적어도 하나의 측벽을 포함하여 공동을 한정하는 하우징을 형성하는 단계 - 상기 적어도 하나의 측벽은 상기 적어도 하나의 측벽의 원위 단부 영역의 일부를 형성하는 설부를 갖고, 상기 설부는 복수의 세그먼트를 포함하고, 상기 복수의 세그먼트는 상기 복수의 세그먼트 중 인접한 세그먼트들이 일정 간격으로 분리된 상태로 상기 설부의 길이를 따라 분포됨 -;
    상기 공동 내에 전자 조립체를 배치하는 단계;
    커버를 형성하는 단계 - 상기 커버는 상기 커버의 주연부 영역을 따라서 위치된 한 쌍의 평행한 벽을 포함하고, 상기 한 쌍의 평행한 벽은 그들 사이에 홈을 한정하고, 상기 커버는 상기 홈 내에 배치되고 상기 한 쌍의 평행한 벽 사이에서 연장된 복수의 지지부를 추가로 포함함 -;
    상기 설부가 상기 홈과 정렬되고 상기 홈 내에 위치되도록 그리고 상기 복수의 지지부의 각각이 대응하는 간격과 정렬되도록 상기 하우징의 원위 단부 영역에서 상기 커버를 정렬하는 단계; 및
    상기 설부를 상기 한 쌍의 평행한 벽에 부착하는 단계를 포함하는, 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 설부는 이중 전단 용접 조인트에 의해 상기 한 쌍의 평행한 벽에 부착되는, 방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 하우징은 외부 전자 디바이스의 커넥터를 수용하도록 구성된 수용 개구를 포함하는, 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 전자 조립체는 벽 리셉터클로부터 수신된 AC 전력을 상기 커넥터를 통하여 상기 외부 전자 디바이스에 공급되는 DC 전력으로 변환시키는 AC-DC 변환기인, 방법.
  20. 제16항에 있어서, 상기 전자 디바이스는 외부 표면으로부터 연장된 복수의 전기 프롱을 포함하는, 방법.
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