TW201313455A - 將塑膠機構固著於金屬殼體之方法 - Google Patents

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Yu-Chih Chang
Shih-Pu Yu
Chang-Li Liu
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Ichia Tech Inc
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    • B29C45/1671—Making multilayered or multicoloured articles with an insert

Abstract

一種將塑膠機構固著於金屬殼體之方法。首先成型一金屬殼體，使其具有一內側面與一外側面，且該金屬殼體具有至少一鏤空區域。再以物理加工方式成型一貼合面區域於該金屬殼體之該內側面。接著成型一接著層覆蓋於該貼合面區域之相對位置上。再進行一第一次射出，成型一塑膠機構件於該接著層上。最後進行一第二次射出，於該鏤空區域，成型一光學塑膠件。

Description

將塑膠機構固著於金屬殼體之方法
本發明係有關於金屬塑膠複合件之製造方法，特別是有關於利用埋入射出(insert injection)技術以於金屬件或金屬殼體上直接成型塑膠機構件、商品標誌上之導光圖案、相機鏡頭鏡片及/或補(閃)光燈鏡片之製造方法。
近年來，由於可攜式電子產品朝輕、薄、短、小之趨勢發展，需採用輕化且具備高剛性之金屬機殼，這使得金屬機殼結合塑膠機構件的複合材料結構技術成為業界的發展重點。過去傳統的作法是分別將金屬件與塑膠件成型後，再於金屬件上塗膠，然後將金屬件與塑膠件對準疊放，最後施以壓合膠合。然而，應用於3C產品的金屬機殼通常不是單純的平面結構，而是具有不規則曲面，塑膠件亦具相對應的曲面，此曲面對曲面之膠合製程十分困難，因此造成良率無法提升。
在相關的先前技藝中，日本特開2011-73191公開號揭示了一種將碳纖強化塑膠(CFRP)預浸材(prepreg)與金屬合金強力固接的方法，參見第1圖，其特徵係先將CFRP預浸材12與金屬合金11之預定表面加以粗化後，再分別施以單液性(one-pack type)環氧樹脂接著劑，之後使塗有接著劑之表面相接觸、固化並膠合。其中將金屬合金11之預定表面粗化需施以特殊藥水，形成奈米孔洞表面。
日本特開2010-274600公開號則揭示了一種金屬合金與熱硬化樹脂的複合體的製造方法，參見第2圖，其特徵係先將金屬合金件1的表面施以特殊藥水，蝕出奈米孔洞表面，繼之，還需要再形成金屬氧化物或金屬磷化物之表面層，最後以埋入射出成型技術將塑膠件4成型在此金屬合金件1之表面。
日本特開2007-179952公開號則揭示了一種按鍵的製造方法，其特徵係將一外按鍵部(outside keytop piece)的一金屬塗膜與一內按鍵部(inside keytop piece)的一白色塗膜透過一融著層(fusion layer)組合固著。
日本特開2009-81030公開號則揭示了一種壓釦的製造方法，其特徵係將用來接著蓋件(cover member)與按鍵(key top)的黏著劑以點狀陣列形成在該蓋件與該按鍵之間，以方便製造過程中的除氣(degassing)。
中國CN1827839專利公開號則是揭露了一種金屬表面處理方法，其特徵係先將金屬件施以底漆塗佈，繼之，以真空鍍膜披覆金屬薄膜層，後再施以透明硬膜噴塗保護，該方法主要是藉由真空鍍膜製程進行鎂合金外觀件之表面處理，以產生具有金屬外觀質感之鎂合金產品。
日本特開2011-11505公開號揭示了一種以射出成型製作金屬樹脂複合品之方法，參見第3圖，可以在金屬件20的背面模塑成型樹脂機構的同時，在金屬件20的外觀面以裝飾片(decorative sheet)F形成裝飾。
日本特開2011-11505公開號揭示了一種複合品之製造方法，藉由射出溶融樹脂時，同時將加飾層形成在金屬體之一面，並使金屬體及射出樹脂之複合品模塑成模具所期之形狀。
日本特開2011-73314公開號揭示了一種與透明埋入材料射出成型樹脂之方法，參見第4圖，可以提高成型於透明埋入材料3周邊的樹脂件的強度，其特徵係在透明埋入材料3周圍提供一金屬框體4，再將一接著層5貼合於該透明埋入材料與該金屬框體構成之一面，然後射出成型樹脂，形成一圍繞該透明埋入材料之樹脂件7，且使該樹脂件至少與該金屬框體之週緣接合。
本發明之主要目的在提供一種改良之金屬塑膠複合件之製造方法，以解決先前技藝之不足與缺點。
本發明之另一目的在提供一種利用埋入射出技術以於金屬件或金屬殼體上直接成型塑膠機構件、商品標誌上之導光圖案、相機鏡頭鏡片及/或補(閃)光燈鏡片之製造方法。
根據本發明之一實施例，本發明提供一種將塑膠機構固著於金屬殼體之方法。首先成型一金屬殼體，使其具有一內側面與一外側面，且該金屬殼體具有至少一鏤空區域。再以物理加工方式成型一貼合面區域於該金屬殼體之該內側面。接著成型一接著層覆蓋於該貼合面區域之相對位置上。再進行一第一次射出，成型一塑膠機構件於該接著層上。最後進行一第二次射出，於該鏤空區域，成型一光學塑膠件。
為了使　貴審查委員能更進一步了解本發明之特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明之詳細說明與附圖。然而所附圖式僅供參考與輔助說明用，並非用來對本發明加以限制者。
在下文的細節描述中，元件符號會被用來標示在隨附的圖示中成為其中的一部份，並且以可實行該實施例之特例描述方式來表示。這類實施例會說明足夠的細節俾使該領域之一般技藝人士得以具以實施。閱者須瞭解到本發明中亦可採行其他的實施例，或是在不悖離文中所述實施例的前提下作出任何結構性、邏輯性、及步驟順序上的改變。因此，下文之細節描述將不欲被視為是一種限定，反之，其中所包含的實施例將由隨附的申請專利範圍來加以界定。
請參閱第5圖及第6圖，其中第5圖為本發明金屬殼體具有塑膠機構之複合件之側視圖，第6圖為第5圖之金屬殼體具有塑膠機構之複合件，沿著切線I-I’之剖面示意圖。本發明金屬殼體具有塑膠機構之複合件可以是手機機殼或電池背蓋等等，其特色是在機殼或電池背蓋上設有鏤空且具有隱藏背光效果(hidden backlight effect)的商品標誌，例如文字或圖案。如第5圖及第6圖所示，本發明金屬殼體具有塑膠機構之複合件1包含一金屬殼體10以及一成型於金屬殼體10的內側面S1上的塑膠機構件12，其中，塑膠機構件12包括訊號接孔12a、組裝結構12b及/或結構補強結構12c。在其它實施例中，金屬殼體10也可以具有曲面。
塑膠機構件12係射出成型在金屬殼體10的一內側面S1的一貼合面SB上，詳細言之，貼合面SB係在進行射出前，預先以物理方式或化學方式成型，並於貼合面SB上設置一接著層112，而塑膠機構件12係射出成型在接著層112上，而與金屬殼體10構成緊密結合。前述用以成型貼合面SB之以物理方式可以包括有噴砂粗化處理、雷射蝕刻粗化處理、電漿處理(plasma)、紫外光電漿處理(UV Plasma)或模具壓合成型，而化學方式可以包括有化學蝕刻處理、成型。
根據本發明之較佳實施例，金屬殼體10上另設有鏤空的商品標誌區域10a，如第5圖中英文大寫「LOGO」之虛線區域所例示。鏤空的商品標誌區域10a可以是任何的文字、圖案等，可以利用雷射、沖壓成型等方式形成。根據本發明之較佳實施例，利用射出成型技術，將光學塑膠件14，例如，光學級聚碳酸酯(polycarbonate,PC)樹脂或聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate,PMMA)壓克力等光學級塑料，填滿鏤空的商品標誌區域10a。光學塑膠件14之一外側面14a係與金屬殼體10的一外側面S0齊平且實質上幾無縫隙。在光學塑膠件14之一內側面14b上，可提供一導光圖案結構114。導光圖案結構114是一種光學微結構，其可以在射出成型光學塑膠件14之同時一併形成在光學塑膠件14之內側面14b上，或者，也可以另外進行一次射出成型，以形成導光圖案結構114。緊鄰於光學塑膠件14之一側邊，則設置有一光源22，例如，發光二極體(LED)光源，其係安裝在一電路板24上，例如，軟性電路板或印刷電路板。其中，光源22產生之光線可以由光學塑膠件14之側邊通過，再藉由導光圖案結構114將光線導引通過商品標誌區域10a，產生機殼上具有發光商品標誌之效果。
根據本發明之實施例，在金屬殼體10的一外側面S0上，可以披覆一表面裝飾層101，以獲得不同外觀質感表現。另外，為使金屬殼體10的外側面S0在光源22不發光或關閉時，能呈現整體一致的金屬質感，而讓使用者不易察覺到金屬殼體10的商品標誌，可以利用PVD鍍膜技術，在金屬殼體10的外側面S0與光學塑膠件14之外側面14a鍍上一層鎳金屬薄膜，如此提供出具有隱藏背光效果的商品標誌。
根據本發明之另一實施例，光學塑膠件14也可以是整合在金屬殼體10上的相機鏡頭鏡片或者閃(補)光燈鏡片，其中若光學塑膠件14整合在金屬殼體10上的閃(補)光燈鏡片，則可直接於內側面上形成光學擴散圖案或菱鏡圖案。
請參閱第7圖，其為依據本發明一較佳實施例所繪示的製作金屬殼體具有塑膠機構之複合件的流程示意圖。如第7圖所示，本發明製作金屬殼體具有塑膠機構之複合件之方法包含有兩個子流程S100及S102，其中子流程S100係金屬殼體之製備步驟，而S102主要為埋入射出成型、表面處理步驟及後段產品品管檢查。首先，進行金屬素材進料(步驟M01)及進料檢查，其中上述金屬素材可以是不鏽鋼、鎂合金、鋁合金或鎂鋁合金等等。接著，將上述金屬素材進行沖壓成型(步驟M02)，以獲得所要的金屬殼體形狀，例如，手機機殼或電池背蓋等等，繼之，進行銑削加工(步驟M03)，接著，進行去毛邊步驟(步驟M04)。
在完成去毛邊步驟之後，接著，於金屬殼體之內側面成型貼合面(步驟M05)。根據本發明之較佳實施例，上述貼合面可以利用物理方式進行表面處理，例如，噴砂粗化處理。當然，亦可以選用其它物理方式進行表面粗化，例如，雷射蝕刻粗化處理、電漿處理、紫外光電漿處理或模具壓合成型等。此外，亦可選擇以化學方式成型貼合面，例如，化學蝕刻處理、成型。接著，進行清潔步驟(步驟M06)。然後，進行披覆接著劑之步驟(步驟M07)，例如，以噴塗、點膠或印刷等方式，將接著劑(adhesive)或者耦合劑(primer)等，塗佈於表面處理加工過的貼合面，俾於該貼合面上形成接著層。接下來，進行烘烤(步驟M08)，如此完成子流程S100。經過子流程S100處理的金屬殼體，則等待進行後續的埋入射出成型加工，亦即，子流程S102。
以下將詳述子流程S102，首先，進行塑料進料(步驟P01)及檢查，其中上述塑料可以是聚碳酸酯(polycarbonate,PC)樹脂、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(acrylonitrile butadiene styrene,ABS)樹脂或聚苯硫醚(polyphenylene sulfide,PPS)樹脂等等。接著，進行乾燥處理(步驟P02)。然後，進行第一次埋入射出製程(步驟P03)，將塑料或塑膠射出成型於經過子流程S100處理的金屬殼體上。更明確的說，塑膠係直接射出成型於金屬殼體的貼合面的接著層上。舉例來說，金屬殼體可以是手機機殼或電池背蓋等，而射出成型之塑膠機構件則可以是訊號接孔、組裝結構及/或結構補強結構。由於埋入射出成型製程已是週知技術，因此不再贅述。之後，進行去毛邊步驟(步驟P04)。然後，繼續進行第二次埋入射出製程(步驟P05)，於金屬殼體上的鏤空商品標誌區域射出成型光學塑膠件，同時在光學塑膠件之內側面形成導光圖案結構。其中，光學塑膠件可以是由光學級聚碳酸酯(polycarbonate,PC)樹脂或聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate,PMMA)壓克力等所構成。繼之，可選擇進行金屬殼體的表面裝飾處理(步驟P06)，例如，噴砂、髮絲處理、PVD處理、陽極處理或噴塗處理等等。其中，值得注意的是，上述PVD處理又包含有鍍鎳膜處理，其可以在機殼表面上展現出隱藏字體之特殊效果。另外，亦可在金屬殼體之外側面上設置一裝飾層，例如，以印刷、塗裝、鋁陽極處理等方式，形成各種顏色、圖案及花紋。最後，進行整形(步驟P07)及後段品管步驟(步驟P08)，完成子流程S102。
請參閱第8圖，其為依據本發明另一較佳實施例所繪示的製作金屬殼體具有塑膠機構之複合件的流程示意圖。如第8圖所示，本發明另一較佳實施例以製作金屬殼體具有塑膠機構之複合件之方法，同樣包含有兩個子流程S200及S202，其中子流程S200係金屬殼體之製備步驟，而S202主要為埋入射出成型及後段產品品管檢查。以下詳述子流程S202，首先，進行金屬素材進料(步驟M11)及進料檢查，其中上述金屬素材可以是不鏽鋼、鎂合金、鋁合金或鎂鋁合金等等。於金屬殼體之內側面成型貼合面(步驟M12)。根據本發明之較佳實施例，上述貼合面係以物理方式進行表面處理，例如，噴砂粗化處理。當然，亦可以選用其它物理方式進行表面粗化，例如，雷射蝕刻粗化處理、電漿處理、紫外光電漿處理或模具壓合成型等。此外，亦可選擇以化學方式成型貼合面，例如，化學蝕刻處理、成型。接著，將上述金屬素材進行沖壓成型(步驟M13)，以獲得所要的金屬殼體形狀，例如，手機機殼或電池背蓋等等，繼之，進行銑削加工(步驟M14)，接著，進行去毛邊步驟(步驟M15)。接著，進行清潔步驟(步驟M16)。
完成清潔步驟之後，接下來進行表面裝飾處理(步驟M17)，例如，噴砂、髮絲處理、PVD處理、陽極處理或噴塗處理等等。其中，值得注意的是，上述PVD處理又包含有鍍鎳膜處理，其可以在機殼表面上展現出隱藏字體之特殊效果。另外，亦可在金屬殼體之外側面上設置一裝飾層，例如，以印刷、塗裝、鋁陽極處理等方式，形成各種顏色、圖案及花紋。然後，進行披覆接著劑之步驟(步驟M18)，例如，以噴塗、點膠或印刷等方式，將接著劑(adhesive)或者耦合劑(primer)等，塗佈於表面處理加工過的貼合面，俾於該貼合面上形成接著層。接下來，進行烘烤(步驟M19)，如此完成子流程S200。經過子流程S200處理的金屬殼體，則等待進行後續的埋入射出成型加工，亦即，子流程S202。
以下將詳述子流程S202，首先，進行塑料進料(步驟P11)及檢查，其中上述塑料可以是PC樹脂、ABS樹脂或PPS樹脂等等。接著，進行乾燥處理(步驟P12)。然後，進行第一次埋入射出製程(步驟P13)，將塑料或塑膠射出於經過子流程S200處理的金屬殼體上。更明確的說，塑膠係直接射出成型於金屬殼體的貼合面的接著層上。舉例來說，金屬殼體可以是手機機殼或電池背蓋等，而射出成型之塑膠機構件則可以是訊號接孔、組裝結構及/或結構補強結構。由於埋入射出成型製程已是週知技術，因此不再贅述。之後，進行去毛邊步驟(步驟P14)。然後，繼續進行第二次埋入射出製程(步驟P15)，於金屬殼體上的鏤空商品標誌區域射出成型光學塑膠件，同時在光學塑膠件之內側面形成導光圖案結構。其中，光學塑膠件可以是由光學級聚碳酸酯(PC)樹脂或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)壓克力等所構成。最後，進行整形(步驟P16)及後段品管步驟(步驟P17)，完成子流程S202。
以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。
1．．．金屬殼體具有塑膠機構之複合件
10．．．金屬殼體
10a．．．商品標誌區域
12．．．塑膠機構件
12a．．．訊號接孔
12b．．．組裝結構
12c．．．結構補強結構
14．．．光學塑膠件
14a．．．外側面
14b．．．內側面
22．．．光源
24．．．電路板
101．．．裝飾層
112．．．接著層
114．．．導光圖案結構
S0．．．內側面
S1．．．外側面
SB．．．貼合面
S100．．．子流程
S102．．．子流程
S200．．．子流程
S202．．．子流程
M01．．．金屬素材進料
M02．．．沖壓成型
M03．．．銑削加工
M04．．．去毛邊
M05．．．貼合面表面處理
M06．．．清潔
M07．．．披覆接著劑
M08．．．烘烤
M11．．．金屬素材進料
M12．．．貼合面表面處理
M13．．．沖壓成型
M14．．．銑削加工
M15．．．去毛邊
M16．．．清潔
M17．．．表面裝飾處理
M18．．．披覆接著劑
M19．．．烘烤
P01．．．塑料進料
P02．．．乾燥
P03．．．第一次埋入射出
P04．．．去毛邊
P05．．．第二次埋入射出製程
P06．．．表面裝飾處理
P07．．．整形
P08．．．後段品管步驟
P11．．．塑料進料
P12．．．乾燥
P13．．．第一次埋入射出
P14．．．去毛邊
P15．．．第二次埋入射出製程
P16．．．整形
P17．．．後段品管步驟
本說明書含有附圖併於文中構成了本說明書之一部分，俾使閱者對本發明實施例有進一步的瞭解。該些圖示係描繪了本發明一些實施例並連同本文描述一起說明了其原理。在該些圖示中：
第1圖為日本特開2011-73191公開號之碳纖強化塑膠預浸材與金屬合金強力固接之示意圖。
第2圖為日本特開2010-274600公開號之金屬合金與熱硬化樹脂的複合體之示意圖。
第3圖為日本特開2011-11505公開號之一種以射出成型製作金屬樹脂複合品之示意圖。
第4圖為日本特開2011-73314公開號之一種與透明埋入材料射出成型樹脂之方法之示意圖。
第5圖例示本發明金屬殼體具有塑膠機構之複合件之側視圖。
第6圖為第5圖之金屬殼體具有塑膠機構之複合件，沿著切線I-I’之剖面示意圖。
第6A圖為第6圖中圓圈處之放大示意圖。
第7圖為依據本發明一較佳實施例所繪示的製作金屬殼體具有塑膠機構之複合件的流程示意圖。
第8圖為依據本發明另一較佳實施例所繪示的製作金屬殼體具有塑膠機構之複合件的流程示意圖。
須注意本說明書中的所有圖示皆為圖例性質。為了清楚與方便圖示說明之故，圖示中的各部件在尺寸與比例上可能會被誇大或縮小地呈現。圖中相同的參考符號一般而言會用來標示修改後或不同實施例中對應或類似的特徵。
S100．．．子流程
S102．．．子流程
M01．．．金屬素材進料
M02．．．沖壓成型
M03．．．銑削加工
M04．．．去毛邊
M05．．．貼合面表面處理
M06．．．清潔
M07．．．披覆接著劑
M08．．．烘烤
P01．．．塑料進料
P02．．．乾燥
P03．．．第一次埋入射出
P04．．．去毛邊
P05．．．第二次埋入射出製程
P06．．．表面裝飾處理
P07．．．整形
P08．．．後段品管步驟

Claims (15)

  1. 一種將塑膠機構固著於金屬殼體之方法，步驟包含有：成型一金屬殼體，使其具有一內側面與一外側面，且該金屬殼體具有至少一鏤空區域；以物理加工方式成型一貼合面區域於該金屬殼體之該內側面；成型一接著層覆蓋於該貼合面區域之相對位置上；進行一第一次射出，成型一塑膠機構件於該接著層上；以及進行一第二次射出，於該鏤空區域，成型一光學塑膠件。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之一種將塑膠機構固著於金屬殼體之方法，其中該物理加工方式包含有噴砂粗化處理、雷射蝕刻粗化處理、電漿處理(plasma)、紫外光電漿處理(UV Plasma)或模具壓合成型。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之一種將塑膠機構固著於金屬殼體之方法，其中該接著層係以噴塗、點膠或印刷方式成型。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之一種將塑膠機構固著於金屬殼體之方法，其中該接著層包含有一接著劑。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之一種將塑膠機構固著於金屬殼體之方法，其中該接著層包含有一耦合劑。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之一種將塑膠機構固著於金屬殼體之方法，其中成型該接著層之後，進行一烘烤製程。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之一種將塑膠機構固著於金屬殼體之方法，其中另包含有一表面裝飾處理步驟。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之一種將塑膠機構固著於金屬殼體之方法，其中另包含有：於該金屬殼體之該外側面上設置一裝飾層。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之一種將塑膠機構固著於金屬殼體之方法，其中該裝飾層係以印刷、塗裝或鋁陽極處理，該金屬殼體之該外側面上形成各種顏色、圖案及花紋。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之一種將塑膠機構固著於金屬殼體之方法，其中該光學塑膠件係由光學級聚碳酸酯(polycarbonate,PC)樹脂或聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate,PMMA)壓克力所構成。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之一種將塑膠機構固著於金屬殼體之方法，其中另包含有：於該光學塑膠件之一內側面上，提供一導光圖案結構。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之一種將塑膠機構固著於金屬殼體之方法，其中該導光圖案結構係在進行該第二次射出時，與該光學塑膠件同時成型。
  13. 一種將塑膠機構固著於金屬殼體之方法，步驟包含有：成型一金屬殼體，使其具有一內側面與一外側面，且該金屬殼體具有至少一鏤空區域；以及分別於內側面之一貼合面區域及該鏤空區域，射出成型一塑膠機構件及一光學塑膠件。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之一種將塑膠機構固著於金屬殼體之方法，其中另包含有：以物理加工方式成型該貼合面區域；以及成型一接著層覆蓋於該貼合面區域。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之一種將塑膠機構固著於金屬殼體之方法，其中該物理加工方式包含有噴砂粗化處理、雷射蝕刻粗化處理、電漿處理(plasma)、紫外光電漿處理(UV Plasma)或模具壓合成型。
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