TWI418284B - 電子裝置機殼結構及其製造方法 - Google Patents

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Description

電子裝置機殼結構及其製造方法
本發明有關於一種電子裝置機殼結構及其製造方法，特別是有關於結合金屬件及塑膠件之電子裝置機殼結構及其製造方法。
隨著科技的迅速發展，電子裝置，例如筆記型電腦、行動電話或個人數位助理(PDA，Personal Digital Assistant)開始被廣泛地使用。目前，電子裝置機殼上將金屬件與塑膠件之結合方式主要有結構鎖螺絲方式、塑膠結構熱熔方式、塗佈膠合劑黏合以及埋入金屬件射出成型於等方式。
當電子裝置之金屬外殼厚度減小到一定程度時，並沒有足夠的空間採用螺絲、卡勾卡合及熱熔鉚接之機構，同時也容易因為強度不夠而導致金屬件與塑膠件之間容易脫落，影響產品之品質。
本發明揭露一種電子裝置機殼結構及其製造方法，使經處理之金屬件與塑膠件一體成形，其間不須塗布任何黏著劑及介面劑，即可產生強固之結合力
本發明之電子裝置機殼結構之製造方法，包括步驟如下。提供一金屬件。對金屬件之表面進行陽極氧化處理，並於金屬件之表面形成一氧化膜。氧化膜具有複數個奈米級孔洞(40~50nm)，各奈米級孔洞內具有平直均勻之內壁。對此些奈米級孔洞進行侵蝕處理，用以加大各奈米級孔洞之尺寸，因此形成一微型錨孔洞，且各微型錨孔洞具有凹凸不均或不規則之內壁。將一熔融後之塑料採用射出成型方式結合於金屬件之表面，且塑料填滿此些微型錨孔洞時，並完全依附於微型錨孔洞之內壁。
本發明之一實施例中，此些微型錨孔洞之間係藉由氧化膜之阻障層所隔開，此些阻障層因侵蝕處理產生擴孔或破孔致使相互貫通。
本發明之一實施例中，對於金屬件進行陽極氧化處理之步驟，包括將一酸性溶液接觸並作用於金屬件之表面進行陽極氧化處理。
本發明之另一實施例中，對此些奈米級孔洞進行侵蝕處理之步驟，更包括將一化學溶液接觸並作用於金屬件具奈米級孔洞之表面，使得化學溶液滲入並侵蝕此些奈米級孔洞，並擴大此些奈米級孔洞之深度、口徑，及表面粗糙化各奈米級孔洞之內壁以產生凹凸不均之內壁。
本發明之再一實施例中，提供金屬件之步驟，包括在金屬件上印壓出一凹痕部，如此可針對特定區域產生微型錨孔洞。對金屬件之表面進行陽極氧化處理之步驟包括對凹痕部之內側表面進行陽極氧化處理。再針對凹痕部的奈米級孔洞進行侵蝕處理。
本發明之電子裝置機殼結構包括一金屬件及一塑膠件。金屬件之表面排列有複數個微型錨孔洞。各微型錨孔洞具有凹凸不均之內壁。塑膠件採用射出成型方式結合於金屬件之表面，其中塑膠件填滿於此些微型錨孔洞中，並完全附著於此些微型錨孔洞之內壁上。
本發明之一實施例中，金屬件之材料係為鎂、鋁、鈦或其合金。
本發明之又一實施例中，塑膠件具一空心凸柱、實心凸柱、凸肋、卡勾或凸緣。
本發明之又一實施例中，金屬件具有一凹痕部，此些微型錨孔洞位於凹痕部內之表面。
如此，藉由本發明微型錨孔洞凹凸不均之內壁，以及阻障層因侵蝕處理而使微型錨孔洞相互貫通。藉著高速高壓射出成型將塑料射出充填於微型錨孔洞，待塑料冷卻成型為塑膠件後，塑膠件將穩固地抓握於微型錨孔洞內，進而提高塑膠件與金屬件彼此間更大之拉力及結合力，便可降低塑膠件脫離金屬件之機率。
以下將以圖示及詳細說明清楚說明本發明之精神，如熟悉此技術之人員在瞭解本發明之實施例後，當可由本發明所教示之技術，加以改變及修飾，其並不脫離本發明之精神與範圍。
有鑑於電子裝置之機殼於埋入射出製作過程中，塑膠件射出成型至金屬件上之氧化膜時，由於彼此間之結合力不足，使得塑膠件容易於金屬件上脫落及斷裂，本發明進一步改良其製造方法，主要於一塑膠件射出成型於一金屬件表面之前，將金屬件經陽極處理以形成排列整齊之奈米級孔洞，再經酸蝕後，使奈米級孔洞擴大，當塑料注入擴大後之孔洞內，產生如锚的作用力，以達避免塑膠件脫離金屬件之目的。
請參閱第1圖所示，第1圖繪示本發明電子裝置機殼結構之製造方法於一實施例下之流程圖。本發明之電子裝置機殼結構之製造方法於一實施例中，其步驟包括如下：
步驟(101)提供一金屬件200(見第2A圖，第2A圖繪示本發明電子裝置機殼結構之金屬件200於進行第1圖之步驟(101)時之示意圖)。
提供金屬件200之步驟中，此電子裝置機殼結構之金屬件200可藉由壓鑄、擠壓或鍛造等各種金屬成型工藝所成型。金屬件200之材料可為鋁或鈦或其合金。
步驟(102)對金屬件200進行前處理：此步驟中，更包含細部步驟如下。(1)金屬件200浸泡於一丙酮(Pyruvic acid，CH3COCOOH)溶液；(2)以純水對浸泡丙酮溶液後之金屬件200進行第一次超音波洗淨；(3)將超音波洗淨後之金屬件200浸泡於一氫氧化鉀(KOH)溶液；(4)對金屬件200進行電解拋光程序；以及(5)對金屬件200進行第二次超音波洗淨。
步驟(103)對金屬件200之表面進行陽極氧化處理(見第2B圖，第2B圖繪示本發明電子裝置機殼結構之金屬件於進行第1圖之步驟(103)後之示意圖)。
此步驟中，當使用酸性溶液對金屬件200之表面進行陽極氧化處理時，金屬件200之表面將產生一氧化膜210。此氧化膜210佈滿於金屬件200之表面並均勻排列有孔洞列陣，由於此些孔洞列陣之口徑(例如為40-50nm)具奈米級尺寸大小，故稱之為奈米級孔洞220。此外，各奈米級孔洞220內具有平直均勻之內壁221。需說明的是，此些奈米級孔洞220並未貫穿氧化膜210。
步驟(104)清潔金屬件200。
此步驟中，待金屬件200形成有此些奈米級孔洞220後，便可以純水對金屬件200包含此些奈米級孔洞220進行超音波洗淨。
步驟(105)對此金屬件200之此些奈米級孔洞220進行侵蝕處理(第2B圖及第2C圖，第2C圖繪示本發明電子裝置機殼結構之金屬件200於進行第1圖之步驟(105)後之示意圖)。
發明人於反覆實驗中，發現當金屬件200於步驟(103)形成奈米級孔洞220後即送入塑料射出成型模具時，由於塑料注入奈米級孔洞220之深度及粗燥度不足，其拉力及結合力仍顯不足，容易產生塑料脫落及斷裂之情事。
因此，此步驟(105)中，本發明繼續對此金屬件200之此些奈米級孔洞220進行侵蝕處理。
此步驟中，將一化學溶液接觸奈米級孔洞220之表面，使得化學溶液侵蝕此些奈米級孔洞220，進而加大各奈米級孔洞220之尺寸。化學溶液之種類及細節將揭露於後文。由於各奈米級孔洞220之口徑已擴大至微米級之大小，故各奈米級孔洞220受到侵蝕後之孔洞稱為微型錨孔洞230。
步驟(106)清潔並乾燥金屬件200。
此步驟中，待金屬件200形成微型錨孔洞230後，便可對金屬件200進行電解拋光，並以純水對金屬件200包含此些微型錨孔洞230進行超音波洗淨，接著將金屬件200完全乾燥。
步驟(107)送入塑料射出成型模具(見第2D圖，第2D圖繪示本發明電子裝置機殼結構之金屬件於進行第1圖之步驟(107)後之示意圖)。
此步驟中，當金屬件200置入塑料射出成型模具後，將一熔融後之塑料採用射出成型方式結合於金屬件200之表面，且塑料填滿此些微型錨孔洞230時，完全依附於微型錨孔洞230之內壁231，以形成塑膠件400，進而產生金屬件200與塑膠件400一體成形之電子裝置機殼結構。
復見第2B圖所示，本發明之一實施例中，當進行步驟(103)對金屬件200之表面進行陽極氧化處理時，例如為草酸(C2H2O4，Oxalic acid)或硫酸(H2SO4，sulfuric acid)之酸性溶液接觸並作用於金屬件200之表面，使得金屬件200之表面產生氧化膜210。
此外，當對金屬件200之整體表面進行陽極氧化處理時，可將金屬件200置於具有上述酸性溶液之電解槽中及陽電極上。電解槽可調控至一穩定溫度後，即可開始進行陽極氧化處理；待完成並取出金屬件200後，可以去離子水清洗金屬件200表面所殘留的陽極處理溶液。
復見第2B圖及第2C圖所示，本發明之另一實施例中，當進行步驟(105)時，可將一化學溶液，例如酸性溶液(如磷酸(phosphoric acid)或硫酸(H2SO4，sulfuric acid))浸泡作用於金屬件200具奈米級孔洞220之表面，使得化學溶液侵蝕此些奈米級孔洞220，進而加大各奈米級孔洞220之尺寸以及粗糙化各奈米級孔洞220之內壁221。
詳細來說，加大奈米級孔洞220之尺寸包括加深此些奈米級孔洞220之深度以及擴大此些奈米級孔洞220之口徑大小，且各奈米級孔洞220之深度、口徑不一。此外，同時藉由化學溶液之侵蝕，各微型錨孔洞230之內壁231形成不規則樹枝狀分布，而呈現出凹凸不均之粗糙表面。此外，於一較佳實施例中，此些微型錨孔洞230之孔徑大小係介於5~6微米以下之範圍中。
在侵蝕處理之過程中有許多要注意的因素，如酸蝕液溫度以及酸蝕液的濃度等等(例如重量百分比為5%以及溫度20 ℃的參數條件)，溫度越高，侵蝕速度越快；而化學溶液(即侵蝕溶液)濃度越高，侵蝕速度也越快；只要是強酸溶液或者是強鹼溶液都可以達到蝕刻的效果。
此些微型錨孔洞230之間係藉由氧化膜210之阻障層240所隔開。阻障層240可經由陽極製程參數的控制之下，使氧化膜210的阻障層240顆粒分離且大小均一，阻障層240在經過侵蝕處理之後，阻障層240的顆粒開始形成破損、擴孔，致使彼此相通(第2C圖)，如此，當進行步驟(107)時，塑料填滿此些微型錨孔洞230後，產生如錨的拉力，更可增加塑膠件400與金屬件200彼此間更大之結合力。
請參閱第3圖所示，第3圖繪示本發明電子裝置機殼結構之金屬件200具有凹痕部250之示意圖。本發明之又一實施例中，當金屬件200僅需其局部表面產生微型錨孔洞230時，金屬件200於步驟(101)之壓鑄、擠壓或鍛造等各種金屬成型工藝所成型時，可在金屬件200之局部表面印壓出一凹痕部250。
當具有凹痕部250之金屬件200於進行步驟(103)時，首先進行陽極氧化處理，進而於凹痕部250中之內表形成氧化膜210，以及奈米級孔洞220(第2B圖)。
當具有凹痕部250之金屬件200於進行步驟(105)時，可將上述化學溶液倒入凹痕部250中，使得上述化學溶液僅接觸凹痕部250中之內表面，並對凹痕部250之內表面之奈米級孔洞220進行侵蝕處理，進而形成微型錨孔洞230(第2C圖及第2D圖)。此外，凹痕部250可使化學溶液集合其中，並限制化學溶液在規劃好的凹痕部250內，由於步驟(105)是在整齊的凹痕裡進行，因此所成型之微型錨孔洞230具有排列整齊之效果。如此亦可節省於大面積中形成微型錨孔洞230所需之費用。
復請參閱第2D圖所示，本發明揭露一種電子裝置機殼結構100。電子裝置機殼結構100包括一金屬件200及一塑膠件400。金屬件200之表面排列有多個微型錨孔洞230。各微型錨孔洞230具有凹凸不均之內壁231。塑膠件400採用射出成型方式結合於金屬件200之表面，其中塑膠件400填滿於此些微型錨孔洞230中，並完全依附於此些微型錨孔洞230之內壁231上。
本發明之一實施例中，金屬件200呈板狀。塑膠件400之外型變化可為空心凸柱、實心凸柱、凸肋、卡勾或凸緣。
請參閱第4圖所示，第4圖繪示本發明電子裝置機殼結構，其金屬件於一實施例下之示意圖。塑膠件400之一變化中，金屬件200具有一破口。塑膠件400包括一空心凸柱410及延伸部420，空心凸柱410穿過破口並結合於金屬件200上，延伸部420與空心凸柱410一體成型並貼覆於金屬件200之一面。
請參閱第5A圖及第5B圖所示，第5A圖繪示本發明電子裝置機殼結構之金屬件於一變化下之示意圖。第5B圖繪示第5A圖之5B-5B剖面圖。塑膠件400之另一變化中，塑膠件400為一凸肋430，凸肋430圍繞於金屬件200之邊緣，並結合於金屬件200之表面。
請參閱第6圖所示，第6圖繪示本發明電子裝置機殼結構100之金屬件200於又一變化下之示意圖。塑膠件400之又一變化中，塑膠件400為一凸緣440，凸緣440位於金屬件200之邊緣，並結合於金屬件200之表面。
綜上所述，如此，藉由微型錨孔洞凹凸不均之內壁，塑料便可填滿於微型錨孔洞中，並依據微型錨孔洞內壁之形狀完全依附於微型錨孔洞之內壁，待塑料冷卻成型為塑膠件後，塑膠件被牢牢地抓握於微型錨孔洞內，使得塑膠件與微型錨孔洞之內壁形狀對應之部份便無法由微型錨孔洞中被拔出，進而提高塑膠件與金屬件彼此間更大之拉力及結合力，便可降低塑膠件脫離金屬件之機率。
本發明所揭露如上之各實施例中，並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100．．．機殼結構
200．．．金屬件
210．．．氧化膜
220．．．奈米級孔洞
221．．．內壁
230．．．微型錨孔洞
231．．．內壁
240．．．阻障層
250．．．凹痕部
300．．．保護膜
400．．．塑膠件
410．．．空心凸柱
420．．．延伸部
430．．．凸肋
440．．．凸緣
101-107．．．步驟
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之詳細說明如下：
第1圖繪示本發明電子裝置機殼結構之製造方法於一實施例下之流程圖。
第2A圖繪示本發明電子裝置機殼結構之金屬件於進行第1圖之步驟(101)後之示意圖。
第2B圖繪示本發明電子裝置機殼結構之金屬件於進行第1圖之步驟(103)後之示意圖。
第2C圖繪示本發明電子裝置機殼結構之金屬件於進行第1圖之步驟(105)後之示意圖。
第2D圖繪示本發明電子裝置機殼結構之金屬件於進行第1圖之步驟(107)後之示意圖。
第3圖繪示本發明電子裝置機殼結構之金屬件具有凹痕部之側視圖。
第4圖繪示本發明電子裝置機殼結構之金屬件於一實施例下之示意圖。
第5A圖繪示本發明電子裝置機殼結構之金屬件於一實施例下之示意圖。
第5B圖繪示第5A圖之5B-5B剖面圖。
第6圖繪示本發明電子裝置機殼結構之金屬件於又一變化下之示意圖。
101-107．．．步驟

Claims (8)

  1. 一種電子裝置機殼結構之製造方法，其包括：提供一金屬件，並在該金屬件上印壓出一凹痕部；將一陽極處理溶液倒入該凹痕部，僅對該凹痕部之表面進行陽極氧化處理，並於該凹痕部之表面形成一氧化膜，其中該氧化膜具有複數個奈米級孔洞，每一該些奈米級孔洞內具有平直均勻之內壁；對該些奈米級孔洞進行侵蝕處理，加深該些奈米級孔洞之深度以及擴大該些奈米級孔洞之口徑大小，以使每一該些奈米級孔洞形成一微型錨孔洞，其中每一該些微型錨孔洞之內壁形成不規則樹枝狀分布，而呈現出凹凸不均之粗糙表面，且部份之該些微型錨孔洞之內壁彼此接通；以及將一熔融塑料採用射出成型方式結合於該凹痕部之表面，其中該熔融塑料填滿該些微型錨孔洞，並完全依附於該微型錨孔洞之內壁，且該熔融塑料填滿該些微型錨孔洞後便於部份之該些微型錨孔洞內彼此連接。
  2. 如請求項1所述之電子裝置機殼結構之製造方法，其中每一該些奈米級孔洞之孔徑大小係介於40奈米至50奈米；每一該些微型錨孔洞之孔徑大小係為5微米以下。
  3. 如請求項1所述之電子裝置機殼結構之製造方法，其中該些微型錨孔洞之間係藉由該氧化膜之阻障層所隔開，該些阻障層因侵蝕處理產生擴孔或破孔致使相互貫通。
  4. 如請求項1所述之電子裝置機殼結構之製造方法，其中對該凹痕部之表面進行陽極氧化處理之步驟包括：將該陽極處理溶液接觸並作用於該凹痕部之表面以進行陽極氧化處理。
  5. 如請求項4所述之電子裝置機殼結構之製造方法，其中對該些奈米級孔洞進行侵蝕處理之步驟包括：將一化學溶液倒入該凹痕部，該化學溶液接觸並作用於該凹痕部具該些奈米級孔洞之表面，使得該化學溶液滲入並侵蝕該些奈米級孔洞，並擴大該些奈米級孔洞之深度、口徑，及粗糙化每一該些奈米級孔洞之內壁。
  6. 一種電子裝置機殼結構，其包括：一金屬件，該金屬件具有一凹痕部與複數個微型錨孔洞，該些微型錨孔洞僅排列於該凹痕部內之表面，其中每一該些微型錨孔洞具有凹凸不均之內壁，其中每一該些微型錨孔洞之內壁形成不規則樹枝狀分布，而呈現出凹凸不均之粗糙表面，且部份之該些微型錨孔洞之內壁彼此接通；以及一塑膠件，採用射出成型方式結合於該凹痕部內之表面，其中該塑膠件填滿於該些微型錨孔洞中，並完全依附於該凹凸不均之內壁上，且該塑膠件於部份之該些微型錨孔洞內彼此連接。
  7. 如請求項6所述之電子裝置機殼結構，其中該金屬件之材料係選自於由鋁合金或鈦合金所組成之群組。
  8. 如請求項6所述之電子裝置機殼結構，其中該塑膠件具一空心凸柱、實心凸柱、凸肋、卡勾或凸緣。
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