TWI438073B - 包含複數層材料之殼體及其製造方法與裝置 - Google Patents

Description

包含複數層材料之殼體及其製造方法與裝置

本發明涉及一種製造殼體的方法及裝置，尤其是一種製造包含有複數層材料之殼體的方法及裝置。

隨著電子產品日新月異的更迭，消費者對於電子產品的要求不僅考慮其實質上表現，例如掌上型電腦或平板電腦的處理速度、儲存能力、手機的通信傳輸等等表現，對於電子產品的外觀及耐用性的要求也越來越高。精緻質感的外觀及具有高強度、高延展性但重量較輕的外殼，將是消費性電子產品及各類產品的新趨勢。

傳統電子產品多色彩的塑膠外殼易受外力撞擊而破裂，而單層金屬的外殼又可能因受環境因素而面臨銹蝕的問題，或因材料性質限制，無法進行後續表面處理。人們希望以防銹蝕、抗刮磨、高強度又精緻美觀的複數層材料取代單層材料的種種問題。然而，現有技術以真空蒸鍍或離子濺鍍方式製備雙層材料或通過機械覆合之材料的消費型電子設備外殼，然而，此種製造成本卻相當高昂。

本發明旨在消除現有技術的缺點而導致的問題，並以成本低廉並高產能的方式，製造包含複數層材料之殼體，按用量來備料，比較現時市場在用的技術更環保，節省浪費。同時，可按產品之需要而設計雙層或多層之不同材料完全或局部地包著基材，以同時達到外觀及機械性的需要，此發明解決了單一材料不能同時面對外觀處理及強度的問題，同時可省卻大量研製很多不同合金材料的工作，節省地球資源。

本發明的方法及裝置，可以達到複數層材料間良好的附著性，提高緻密度及表面平整度，並且利於後續表面處理。

本發明的一實施例係提供一種製造包含複數層材料之殼體的方法，包含在一模具中將一不同於一第一材料層之材料的第二液態材料注入於置於該模具中以該第一材料層形成之殼體上，以在該第一材料層上形成一第二材料層；及以一擠壓力在該模具中擠壓該第二材料層，其中形成該第二材料層之步驟更包含利用該模具中之一腔在該第二材料層上形成一樞紐或一機械構件，或將已預先形成的該樞紐或機械構件附著於該第二材料層。

本發明的另一實施例係提供一種製造包含複數層材料之殼體的裝置，包含一模具，用以將一不同於一第一材料層之材料的第二液態材料注入於置於該模具中以該第一材料層形成之殼體上，以在該第一材料層上形成一第二材料層，其中該模具包含一腔，其係用以形成一樞紐或一機械構件，或用以置放已預先形成的該樞紐或機械構件；及一擠壓構件，以對位於該模具中之該第二材料層施加一擠壓力。

本發明的一實施例另提供依前述方法所製成之殼體。

本發明所提供之方法的一實施例如圖1所示，該方法包含在一模具中將不同於第一材料層之材料的第二液態材料注入於置於該模具中以該第一材料層形成之殼體上，以在該第一材料層上形成一第二材料層(S101)(例如包覆或層壓(laminate)於第一材料層)，並以一擠壓力在該模具中擠壓該第二材料層(S102)。依實際需求，本發明可重複此動作，注射第三液態材料來包覆或層壓於第二材料層上，如此類推。

該注入之動作包含高壓/低壓注塑、倒入或流入等不同態樣。而注入第二液態材料的溫度，依其熔點決定，可能是在高溫範圍(攝氏1000度以上)，或低溫範圍(常溫至攝氏1000度)。此外，該擠壓力有助於改善第一材料層與第二材料層之附著性，排除液態的第二材料內的氣泡，提高第二材料層的緻密度，使第二材料層冷卻固化後不會有孔洞殘留，進而達到複合材料強度的優點。此外，並可以消除第二液態材料在注入期間，液態材料流動時所形成的液體流印記(flow mark)。擠壓第二材料層的過程，亦可使多餘的第二液態材料溢流。

此外，在形成第二材料層時可同時利用模具中之一腔(cavity)中，在第二材料層上形成一樞紐，或一機械構件，亦可將已預先形成的樞紐或機械構件置放於模具的腔中，使第二液態材料附著於已預先形成的樞紐或機械構件之部分，可能是疊置或包覆，使得該已預先形成的樞紐或機械構件之部分成為殼體第二材料層的一部分，使提高殼體之功能性，例如樞紐可與其他元件接合，或與其他元件相扣之機械構件。此等樞紐或機械構件與殼體之主體部分在同一模具(co-molding)中一體形成有複數功能，例如可以簡化製程，進而降低成本及增加強度。

根據本發明的方法所製作的複數層材料殼體不僅具有複合材料的強度及彈性，而殼體也可依需求做後續的表面處理，例如熱處理、陽極表面處理、一般水鍍處理、真空鍍膜/薄膜處理、塗層處理、噴油處理、抗腐蝕處理，及其它可使用於材料的任何表面處理等等，可進一步提高複數層間附著性，強度及抗腐蝕性，並使殼體的外觀設計更有彈性。而一體成型的殼體之主體部分與樞紐或其他機械構件，不以傳統焊接方式接合，可以提高接合處的強度。

在一較佳實施例中，第一材料層及第二材料層之材料分別可以包含金屬、陶瓷、玻璃、矽、聚碳酸酯(PC)、玻璃纖維及有機材料至少之一者。

在另一較佳實施例中，第一材料層及第二材料層可分別為不銹鋼、鋅、鉛、錫、鋁、鎂、鉻、鈦、銅、鈹、鎳或其合金之一，也可能是含有金屬離子的高分子材料或有機材料，或其他各種未來可能開發的有機材料。在實際製造過程中，可以先形成低熔點的第一材料層，再形成高熔點的第二材料層；也可以先形成高熔點的第一材料層，再形成低熔點的第二材料層。例如，以鎂合金、鋁合金或矽形成第一材料層，以不銹鋼或鈦形成第二材料層，可達到複合材料的強度，並使第二層材料可以進行後續陽極表面處理。又例如，以不銹鋼或鈦形成第一材料層，再以鎂合金、鋁合金或矽形成第二材料層，可以使第二材料層表面便於進行後續直流電鍍或真空蒸鍍等處理，進一步形成後續之材料層。

在另一較佳實施例中，第一材料層可以藉由多種方式形成，例如：壓印成型(stamping)、鍛造成型(forging)、金屬注入成型(metal injection molding)、陶瓷注入成型、玻璃注入成型及/或鑄壓成型(die casting)。在以上述方式之一形成後之第一材料層(殼體)再置放於一模具中以形成第二材料層。

本發明的另一較佳實施例揭示一種利用前述方法製造之殼體，其具體構成與前述較佳實施例類同，不另贅述。

本發明的另一較佳實施例揭示一種用以製造包含複數層材料之殼體的裝置，圖2-1顯示本發明之一較佳實施例之裝置201之開啟狀態，裝置201包含模具202，將以第一材料形成之殼體(第一材料層203)置於模具202中(即後模207上)，圖2-2顯示裝置201之閉合狀態，在閉合狀態中將不同於第一材料層203之材料的第二液態材料2041注入(或倒入、注塑)於置於該模具202中以該第一材料層203形成之殼體上，以在該第一材料層203上形成一第二材料層204(例如包覆或層壓於第一材料層203)。其中該模具202包含一用以形成一樞紐或一機械構件之腔208，此外，該腔208也可將已預先形成的樞紐或機械構件置放其中，使裝置201形成第二材料層204時，能使第二液態材料附著於已預先形成的樞紐或機械構件之部分，使得該已預先形成的樞紐或機械構件之部分包含於殼體的第二材料層204。

圖2-3係圖2-2之局部放大。其中該模具202包含一擠壓構件205，以對位於模具202中之第二材料層204施加一擠壓力。

在一較佳實施例中，第一材料層及第二材料層之材料分別可以包含金屬、陶瓷及玻璃或有機材料至少之一者。

在一較佳實施例中，在後模207與該擠壓構件205間可具有一預留空間，以使該第二液態材料2041可以注入該預留空間，此外，可在該模具202額外包含溢流口206，以使擠壓構件205對第二材料層204擠壓時，使多餘的該第二液態材料經該溢流口206溢流。

在另一較佳實施例中，製造包含複數層材料之殼體的裝置更包含了形成第一材料之器件，可以係壓印成型器件、鍛造成型器件、金屬注入成型器件、陶瓷注入成型器件及鑄壓成型器件至少之一者。

圖3-1及3-2係根據本發明之方法所形成之一殼體301，包含有一樞紐302及一機械構件303，圖3-1及3-2分別顯示殼體之正反面。

本發明亦可依據需要以相同之方式形成三層或更多層之材料殼體。例如，額外增加一模具或一前模並以前述之方式完成三層材料之殼體。

根據本發明的方法所製作的複數層材料殼體不僅具有複合材料的強度及彈性，而殼體也可依需求做後續的表面處理，例如熱處理、陽極表面處理、一般水鍍處理、真空鍍膜/薄膜處理、塗層處理、噴油處理抗腐蝕處理，及其它可使用於材料的任何表面處理等等，可進一步提高複數層間附著性，強度及抗腐蝕性，並使殼體的外觀設計更有彈性。

雖然本發明的技術內容與特徵如上所述，然而，所屬領域的技術人員仍可在不背離本發明的教示與揭示內容的情況下進行許多變化與修改。因此，本發明的範圍並非限定於已揭示的實施例，而包含不背離本發明的其他變化與修改，其為如所附申請專利範圍所涵蓋的範圍。

S101、S102．．．步驟

201．．．裝置

202．．．模具

203．．．第一材料層

204．．．第二材料層

2041．．．第二液態材料

205．．．擠壓構件

206．．．溢流口

207．．．後模

208．．．腔

301．．．殼體

302．．．樞紐

303．．．機械構件

圖1顯示本發明之一較佳實施例的方法。

圖2-1顯示本發明之一較佳實施例之裝置之開啟狀態。

圖2-2顯示本發明之一較佳實施例之裝置之閉合狀態。

圖2-3顯示圖2-2之局部放大。

圖3-1及3-2顯示以本發明之方法所製成之一殼體。

S101、S102．．．步驟

Claims (14)

1. 一種製造包含複數層材料之殼體的方法，包含：在一模具中將一不同於一第一材料層之材料的第二液態材料注入於置於該模具中以該第一材料層形成之殼體上，以在該第一材料層上形成一第二材料層；及利用一擠壓構件以一擠壓力在該模具中擠壓該第二材料層，其中形成該第二材料層之步驟更包含利用該模具中之一腔在該第二材料層上形成一樞紐或一機械構件，或將已預先形成的一樞紐或機械構件附著於該第二材料層。
2. 如請求項1之方法，其中該第一材料層及第二材料層之材料分別包含下列材料至少之一者：金屬、陶瓷、玻璃、矽、聚碳酸酯、玻璃纖維及有機材料。
3. 如請求項1之方法，其中該第一材料層及第二材料層之材料分別包含不銹鋼、鋅、鉛、錫、鋁、鎂、鉻、鈦、銅、鈹、鎳或其合金之一。
4. 如請求項1之方法，其中該第一材料層係由下列方法至少之一者所形成：壓印成型、鍛造成型、金屬注入成型、陶瓷注入成型、玻璃注入成型及鑄壓成型。
5. 一種製造包含複數層材料之殼體的裝置，包含：一模具，用以將一不同於一第一材料層之材料的第二液態材料注入於置於該模具中以該第一材料層形成之殼體上，以在該第一材料層上形成一第二材料層，其中該模具包含一腔，其係用以形成一樞紐或一機械構件，或 用以置放已預先形成的一樞紐或機械構件；及一擠壓構件，以對位於該模具中之該第二材料層施加一擠壓力。
6. 如請求項5之裝置，該第一材料層及第二材料層之材料分別包含下列材料至少之一者：金屬、陶瓷、玻璃、矽、聚碳酸酯、玻璃纖維及有機材料。
7. 如請求項5之裝置，其中該模具包含一溢流口，以在該擠壓構件對該第二材料層擠壓時，使多餘的該第二液態材料經該溢流口溢流。
8. 如請求項5之裝置，其中該模具包含一後模，該後模與該擠壓構件間具有一預留空間，以使該第二液態材料可以注入該預留空間。
9. 如請求項5之裝置，其中該第一材料層及第二材料層之材料分別包含不銹鋼、鋅、鉛、錫、鋁、鎂、鉻、鈦、銅、鈹、鎳或其合金之一。
10. 如請求項5之裝置，更包含下列器件至少之一者：壓印成型器件、鍛造成型器件、金屬注入成型器件、陶瓷注入成型器件、玻璃注入成型器件及鑄壓成型器件，以形成該以第一材料形成之殼體。
11. 一種包含複數層材料之殼體，包含：一以第一材料形成之第一材料層；及一以不同於該第一材料之第二材料形成之第二材料層，其中該第二材料層係在液態之狀態下包覆或層壓於該第一材料層，及該第二材料層更包含與其呈一體成型 的一樞紐或一機械構件，或包含預先形成並附著其上的一樞紐或機械構件。
12. 如請求項11之殼體，其中該第一材料層及第二材料層之材料分別包含下列材料至少之一者：金屬、陶瓷、玻璃、矽、聚碳酸酯、玻璃纖維及有機材料。
13. 如請求項11之殼體，其中該第一材料層及第二材料層之材料分別包含不銹鋼、鋅、鉛、錫、鋁、鎂、鉻、鈦、銅、鈹、鎳或其合金之一。
14. 如請求項11之殼體，其中該第一材料層係由下列方法至少之一者所形成：壓印成型、鍛造成型、金屬注入成型、陶瓷注入成型及鑄壓成型。