TWI488025B - 電子裝置之殼體及其製法 - Google Patents

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Description

電子裝置之殼體及其製法
本發明有關於一種電子裝置之殼體，特別尤指一種多個層疊之纖維布被包覆於一樹脂層內之殼體。
近年來，各種可攜式裝置在市場上發展快速，功能也越來越多元化，其中，手機及筆記型電腦更是各種可攜式裝置中，特別受到歡迎的工作、娛樂平台。
特別來說，筆記型電腦為了增加可攜性，不斷地想要縮小其厚度、重量、並增加其結構強度。但其中縮小其厚度與增加筆記型電腦的結構強度，在某些設計的特點上，是互相牴觸的。
所以改變可攜式電子裝置外殼的設計，讓可攜式電子裝置能夠在厚度及可承受強度上都可以有令人滿意的表現，不僅是可攜式電子裝置設計者的目標，更是廣大消費者的願望。因此，如何能有效地解決上述之難處，實屬當前重要研發課題之一，亦成為當前相關領域亟需改進的目標。
本發明揭露一種電子裝置之殼體及其製法，藉由複合材料所製成之殼體，用以提供輕薄之外型與高可承受強度之特性。
由於複合材料內含不同材料以及材料收縮量的差 異，材料由成型的高溫冷卻到室溫時，會產生殘留應力而且堆疊方向不對稱時將產生嚴重的變形，故，本發明揭露一種電子裝置之殼體及其製法，藉由控制各堆疊之纖維布之纖維束之分布情形及取向(如材料堆疊方向夾角及層數)以得到厚度、強度、低變型量以求符合設計要求之成品。
本發明依據一實施方式所提供之一種電子裝置之殼體包含一複合材料層疊板。複合材料層疊板包含一樹脂層及多個纖維布。此些纖維布相互層疊且彼此間隔地被包覆於樹脂層內。各纖維布包含多個纖維束。此些纖維布中，任二對稱之纖維束之取向完全相同。
此實施方式中，更提供一種電子裝置之殼體之製法，其步驟包含提供一纖維布與二樹脂膜片；將此二樹脂膜片分別壓合於纖維布之二相對側以形成一疊合結構；對此疊合結構進行加熱，軟化此二樹脂膜片；分別加壓軟化後之此二樹脂膜片，使得軟化後之此二樹脂膜片滲入纖維布之纖維束之間以形成一纖維布片層；固化此纖維布片層；以及疊合並熱壓多個所述之纖維布片層以形成一複合材料層疊板。此些疊合之纖維布中，二相對最外層之纖維布表面所排列出之紋路相同，且此二纖維布之纖維束取向相同。
綜上所述，本發明之技術方案與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。藉由上述技術方案，可達到相當的技術進步性及實用性，並具有產業上的廣泛利用價值，其至少具有下列優點：
1.提供輕薄之外型與高可承受強度之特性。
2.藉由控制各堆疊之纖維布之纖維束之分布情形及取 向以得到厚度、強度、低變型量進而避免疊之織物產生偏移，造成拉伸強度降低及變型問題衍生。
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。
發明人發現由於複合材料內含不同材料以及材料收縮量的差異，材料由成型的高溫冷卻到室溫時，會產生殘留應力而且堆疊方向不對稱時將產生嚴重的變形。此外，當織物含浸樹脂製程經常產生織物表面的布紋歪斜及纖維方向校準不良，而導致層疊之織物產生偏移，造成拉伸強度降低及變型問題衍生。如此，本發明電子裝置之殼體藉由具有相同的取向之纖維布對稱地堆疊以形成一複合材料層疊板時，此複合材料層疊板不致產生嚴重的變形，進而避免降低拉伸強度。
需特別說明的是，若纖維布之數量為偶數個時，則纖維布由內而外需兩兩對稱排列(如4個，第1A圖)；若纖維布之數量為奇數個時(如5個，第1B圖)，則位於外層之纖維布需相對位於中位數之纖維布對稱排列。
第1A圖為本發明電子裝置之殼體100之複合材料層疊板200於一變化下之局部剖視圖。此殼體100是由一複合材料層疊板200所製成。此複合材料層疊板200包含一樹脂層210及4個纖維布220(複合材料層疊板200之製 程詳後述)。樹脂層210內主要成份為樹脂211或熱固性材料，例如環氧樹脂、酚醛樹脂、熱塑性之PET、PC、PC/ABS、PMMA及PA樹脂等。此些纖維布220相互層疊地且彼此相互間隔地被包覆於此樹脂層210內，意即，此些纖維布220之間皆被樹脂層210之樹脂211所隔開。此外，各個纖維布220由多個纖維束221所組成，例如由多個纖維束221由縱向與橫向所編織而成或由多個纖維束221所單向排列而形成不同之取向，且此樹脂層210之樹脂211填滿於各個纖維布220之纖維束221之間。
於此實施例中，二相對最外層之纖維布220U具有相同之取向(orientation)或紋路，二相對次外層之纖維布220U1亦具有相同之取向，故此複合材料層疊板200不致產生嚴重的變形，進而避免降低拉伸強度。
第1B圖為本發明電子裝置之殼體100之複合材料層疊板201於另一變化下之局部剖視圖。與上述第1A圖之差異在於纖維布220為5個(奇數個)，包括處於一中位數之纖維布220M(第三個纖維布)，此中位數之纖維布220M之兩相對側之最外層之二纖維布220U具有相同取向之纖維束221之纖維布(如同為取向0°或90°之單向纖維布)。此中位數之纖維布220M之兩相對側之次外層之二纖維布220U1亦具有相同取向之纖維束221之纖維布(如同為取向0°或90°之單向纖維布)。
需說明的是，設計人員可依需求選擇其不同、相同或混合種類之纖維布，例如複合材料層疊板201內之此些纖維布220皆為碳纖維布、玻璃纖維布或克維拉(Kevlar) 纖維布；或者，複合材料層疊板201內之此些纖維布220為碳纖維布與玻璃纖維布之混合、碳纖維布與克維拉纖維布之混合，或是玻璃纖維布與克維拉纖維布之混合。此外，設計人員也可依需求選擇不同或相同之編織法或不同或相同之編織圖案所製成之纖維布，例如複合材料層疊板201內之此些纖維布220同樣/分別為平織纖維十字布、針織纖維布、緞紋編織纖維布或特殊圖案編織纖維步。或者，設計人員也可依需求選擇每一纖維束221內不同或相同之纖維數量所製成之纖維布，例如複合材料層疊板201內之此些纖維布220之每一該些纖維束221內之纖維數量同樣/分別為具1000根(1K)、3000根(3K)、6000根(6K)或12000根(12K)之碳纖維布。或者，設計人員也可依需求選擇其纖維束221為取向不同或相同之纖維布，例如複合材料層疊板201內之此些纖維布220之纖維束221同樣/分別為取向0°、45°、90°或135°之單向(Unidirectional)纖維布。
於一較佳實施例中，相對稱的纖維布220亦具有相同種類之纖維布(如同為碳纖維布、玻璃纖維布或克維拉纖維布)、相同編織法所製成之纖維布(如同為平織纖維十字布、針織纖維布或緞紋編織纖維布)及相同纖維數量之纖維布。
請參閱第2A圖~第2N圖所示。第2A圖~第2N圖為本發明電子裝置之殼體100之複合材料層疊板200、201於一變化下之依次分解圖。
請參閱第2A圖所示。由如第1B圖之5個纖維布220 為例，第2A圖中，複合材料層疊板201內之此些纖維布220依序為3K碳織布220C、取向0°之單向玻璃纖維布220G、取向90°之單向玻璃纖維布220G、取向0°之單向玻璃纖維布220G與3K碳織布220C，且此複合材料層疊板201之厚度可例如為0.6mm~1.0mm。其中中位數之纖維布220M為取向90°之單向玻璃纖維布220G，其兩相對側之最外層的3K碳織布220C與次外層的取向0°之單向玻璃纖維布220G不只為具有相同種類之纖維布，也是具有相同取向之纖維束221。於一具體實施例中，第3順位之纖維布220G(即中位數之纖維布)也可依選擇改為取向0°之單向玻璃纖維布、第2順位與第4順位之纖維布220G也可依選擇改為取向90°之單向玻璃纖維布，只要中位數之纖維布之兩相對側之兩兩對稱之纖維束221之取向完相同，及種類相同即可。
請參閱第2B圖所示。複合材料層疊板201內之此些纖維布220依序為3K碳織布220C、取向90°之單向玻璃纖維布220G、玻璃纖維平織十字布220G、取向90°之單向玻璃纖維布220G與3K碳織布220C，且此複合材料層疊板201之厚度例如為0.8mm~1.2mm。其中中位數之纖維布220M為玻璃纖維平織十字布220G，其兩相對側之最外層的3K碳織布220C與次外層的取向90°之單向玻璃纖維布220G不只為具有相同種類之纖維布，也是具有相同取向之纖維束221。於一具體實施例，第2順位與第4順位之纖維布220G也可選擇改為取向0°之單向玻璃纖維布。
請參閱第2C圖所示。複合材料層疊板201內之此些纖 維布220依序為玻璃纖維平織十字布220G、取向90°之單向碳纖維布220C、取向0°之單向碳纖維布220C、取向90°之單向碳纖維布220C、玻璃纖維平織十字布220G，且此複合材料層疊板201之厚度可例如為0.6mm~1.0 mm。其中中位數之纖維布220M為取向0°之單向碳纖維布220C，其兩相對側之次外層的取向90°之單向碳纖維布220G與最外層的玻璃纖維平織十字布220G不只為具有相同種類之纖維布，也是具有相同取向之纖維束221。於一具體實施例，第2順位與第4順位之纖維布220C也可改為取向0°之單向碳纖維布；第1順位與第5順位之纖維布220G也可改為取向0°之單向碳纖維布220C。
請參閱第2D圖所示。複合材料層疊板201內之此些纖維布220為二個3K玻璃纖維布220G與三個玻璃纖維平織十字布220G，此些玻璃纖維平織十字布220G位於此二3K玻璃纖維布220G之間，且此複合材料層疊板201之厚度可例如為0.8mm~1.5mm。其中中位數之纖維布220M為中間之玻璃纖維平織十字布220G，其兩相對側之次外層的二玻璃纖維平織十字布220G與最外層的3K玻璃纖維布220G不只為具有相同種類之纖維布，也是具有相同取向之纖維束221。
請參閱第2E圖所示。複合材料層疊板201內之此些纖維布220為五個玻璃纖維平織十字布220G，且此複合材料層疊板201之厚度可例如為0.8mm~1.5mm。其中中位數之纖維布220M為第三順位之玻璃纖維平織十字布220G，其餘之玻璃纖維平織十字布220G為具有相同種類之纖維 布、也是具有相同取向之纖維束221。
請參閱第2F圖所示。複合材料層疊板201內之此些纖維布220為三個3K玻璃纖維布220G與二個玻璃纖維平織十字布220G，各玻璃纖維平織十字布220G介於任二3K玻璃纖維布220G之間，且此複合材料層疊板201之厚度可例如為0.8mm~1.5mm。其中中位數之纖維布220M為3K玻璃纖維布220G，其兩相對側之次外層的玻璃纖維平織十字布220G與最外層的3K玻璃纖維布220G不只為具有相同種類之纖維布，也是具有相同取向之纖維束221。
請參閱第2G圖所示。由如3個纖維布為例，第2G圖中，此些纖維布依序為3K玻璃纖維布220G、3K克維拉纖維布220K與3K玻璃纖維布220G，且此複合材料層疊板201之厚度可例如為0.8mm~1.5mm。其中中位數之纖維布220M為3K克維拉纖維布220K，其兩相對側的3K玻璃纖維布220G不只為具有相同種類之纖維布，也是具有相同取向之纖維束221。
請參閱第2H圖所示。由如第1A圖之4個纖維布220為例，複合材料層疊板200內之此些纖維布220依序為3K玻璃纖維布220G、克維拉纖維平織十字布220K、克維拉纖維平織十字布220K與3K玻璃纖維布220G，且此複合材料層疊板200之厚度可例如為0.8mm~1.2mm。二最外側之纖維布220U為3K玻璃纖維布220G，不只為具有相同種類之纖維布，也是具有相同取向之纖維束221。二次外側之纖維布220U1為克維拉纖維平織十字布220K，不只為具有相同種類之纖維布，也是具有相同取向之纖維束 221。
請參閱第2I圖所示。由如第1B圖之5個纖維布220為例，複合材料層疊板201內之此些纖維布220為3K玻璃纖維布220G、取向0°之單向克維拉纖維布220K、取向90°之單向克維拉纖維布220K、取向0°之單向克維拉纖維布220K與3K玻璃纖維布220G，且此複合材料層疊板201之厚度可例如為0.6mm~1.2 mm。其中中位數之纖維布220M為取向90°之單向克維拉纖維布220K，其兩相對側之次外層的取向0°之單向克維拉纖維布220K與最外層的3K玻璃纖維布220G不只為具有相同種類之纖維布，也是具有相同取向之纖維束221。
請參閱第2J圖所示。由如4個纖維布220為例，複合材料層疊板201內之此些纖維布220為3K玻璃纖維布220G、取向45°之單向克維拉纖維布220K、取向135°之單向克維拉纖維布220K與3K玻璃纖維布220G，且此複合材料層疊板201之厚度可例如為0.6mm~0.8mm。
請參閱第2K圖所示。由如4個纖維布220為例，複合材料層疊板201內之此些纖維布220為3K克維拉纖維布220K、取向45°之玻璃纖維布220G、取向135°之玻璃纖維布220G與3K克維拉纖維布220K，且此複合材料層疊板201之厚度可例如為0.6mm~0.8mm。
請參閱第2L圖所示。由如第1B圖之5個纖維布220為例，複合材料層疊板201內之此些纖維布220為3K克維拉纖維布220K、取向0°之單向玻璃纖維布220G、取向90°之單向玻璃纖維布220G、取向0°之單向玻璃纖維布 220G與3K克維拉纖維布220K。此複合材料層疊板201之厚度可例如為0.6mm~1.2mm。其中中位數之纖維布220M為取向90°之單向玻璃纖維布220G，其兩相對側之次外層的取向0°之單向玻璃纖維布220G與最外層的3K克維拉纖維布220K不只為具有相同種類之纖維布，也是具有相同取向之纖維束221。
請參閱第2M圖所示。由如3個纖維布220為例，複合材料層疊板201內之此些纖維布220為3K克維拉纖維布220K、玻璃纖維平織十字布220G與3K克維拉纖維布220K，且此複合材料層疊板201之厚度可例如為0.6mm~0.8mm。
請參閱第3圖所示。第3圖為本發明電子裝置之殼體100之製法於一實施例下配合一設備300之流程示意圖。
此設備300包含一纖維布輸送裝置310、二膜片輸送裝置320、加熱裝置330(如烤箱331等)、壓合裝置340(如二壓合滾輪341等)、固化裝置350(如冷卻箱351或冷風機等)、除靜電裝置360(如熱風機361等)、裁切裝置370(如裁切刀371等)與集中裝置380(如容器)。纖維布輸送裝置310包含一代表輸出端之第一滾輪311。第一滾輪311上可承載一捆裝之纖維布220，此纖維布220尚未浸泡液態樹脂。各膜片輸送裝置320包含一代表輸出端之第二滾輪321。第二滾輪321上可承載一捆裝之樹脂膜片400。樹脂膜片400為熱塑性，意即，常溫下呈固狀，受熱至適當溫度後邊可呈液狀或膏狀。如此，本發明電子裝置之殼體100之製法應用所述之設備300進行如下步驟。
首先，提供一纖維布220與二樹脂膜片400，纖維布220不限上述分類。具體來說，藉由輸送輪342之帶動，此纖維布220朝一移動方向D，連續地自第一滾輪311輸出；藉由輸送輪342之帶動，此二樹脂膜片400朝此移動方向D，分別連續地自此二第二滾輪321輸出。
接著，將此二樹脂膜片400分別壓合於纖維布220之二相對側，使得纖維布220被疊合於此二樹脂膜片400之間以形成一疊合結構410。具體來說，藉由輸送輪342之帶動，此二樹脂膜片400可分別地直接附著於此纖維布220之兩相對側，故，此二樹脂膜片400與此纖維布220共同形成一連續帶狀之疊合結構410。
接著，對此疊合結構410進行加熱，軟化此纖維布220之兩相對側之樹脂膜片400。具體來說，此疊合結構410被持續帶動而經過上述之加熱裝置330，例如烤箱331。如此，經烤箱331烘烤下，此纖維布220之兩相對側之樹脂膜片400便因此產生軟化。
接著，分別加壓軟化後之此二樹脂膜片400。具體來說，藉由壓合裝置340(如二壓合滾輪341)分別朝纖維布220之二相對側滾壓軟化後之此二樹脂膜片400，使得軟化後之此二樹脂膜片400滲入纖維布220之纖維束221(見第2圖)之間以形成一整體帶狀之纖維布片層420。所述壓合裝置340(如二壓合滾輪341)於壓合此疊合結構410之同時，亦可持續帶動此纖維布片層420移動。
接著，固化纖維布片層420。具體來說，藉由輸送輪342之帶動，將所述之纖維布片層420浸泡至固化裝置350 中，例如冷卻箱351。冷卻箱351使得所述之纖維布片層420內之樹脂401之溫度降至常溫，以致纖維布220被包(埋)覆於固態樹脂401中。
接著，藉由輸送輪342之帶動，將冷卻後之纖維布片層420移出冷卻箱351，並移至除靜電裝置360處。
接著，切斷後之纖維布片層420。具體來說，藉由輸送輪342之帶動，將乾燥後之纖維布片層420移至裁切裝置370。舉例來說，裁切刀371將連續之纖維布片層420裁切為非連續之纖維布片層420。集中裝置380再將此些非連續之纖維布片層420加以收集。
簡單來說，此非連續之纖維布片層420可被理解為上述之樹脂層中具有單一纖維布。
最後，形成一所述之複合材料層疊板200、201。具體來說，請參閱第4A圖所述，第4A圖為本發明電子裝置之殼體100之製法於此實施例之一變化下之操作示意圖。
將多個上述經裁切後之纖維布片層420相互疊合，並藉由一高溫壓合工具500對此些纖維布片層420進行熱壓，使得所有之樹脂401皆融合為一體，以形成所述之複合材料層疊板200、201。
或者，請參閱第4B圖所述，第4B圖為本發明電子裝置之殼體100之製法於此實施例之另一變化下之操作示意圖。可將至少一未經上述步驟之纖維布600與一或多個上述之纖維布片層420相互疊合，並藉由一高溫壓合工具500進行熱壓，使得所有之樹脂401皆融合為一體，以形成所述之複合材料層疊板201。
需瞭解到，由於所述樹脂膜片400的厚度可依需求而更改，如此，此二最外層之纖維布220U的表面至樹脂層210表面之最小距離T(如第1B圖)便可被精準地控制，甚至皆相同一致。
故，當所述樹脂膜片400的厚度足夠時，所製出之複合材料層疊板201之樹脂層210之表面便無法立體地浮現最外層之纖維布220U之紋路，反之，當所述樹脂膜片400的厚度不足時，所製出之複合材料層疊板之樹脂層之表面便可立體地浮現出最外層之纖維布之紋路。
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‧‧‧殼體
200、201‧‧‧複合材料層疊板
210‧‧‧樹脂層
211、401‧‧‧樹脂
220、600‧‧‧纖維布
220M‧‧‧中位數之纖維布
220U‧‧‧最外層之纖維布
220U1‧‧‧次外層之纖維布
220C‧‧‧碳纖維布
220G‧‧‧玻璃纖維布
220K‧‧‧克維拉纖維布
221‧‧‧纖維束
300‧‧‧設備
310‧‧‧纖維布輸送裝置
311‧‧‧第一滾輪
320‧‧‧膜片輸送裝置
321‧‧‧第二滾輪
330‧‧‧加熱裝置
331‧‧‧烤箱
340‧‧‧壓合裝置
341‧‧‧壓合滾輪
342‧‧‧輸送輪
350‧‧‧固化裝置
351‧‧‧冷卻箱
360‧‧‧除靜電裝置
361‧‧‧熱風機
370‧‧‧裁切裝置
371‧‧‧裁切刀
380‧‧‧集中裝置
400‧‧‧樹脂膜片
410‧‧‧疊合結構
420‧‧‧纖維布片層
500‧‧‧高溫壓合工具
D‧‧‧移動方向
T‧‧‧最外層之纖維布的表面至樹脂層表面之最小距離
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1A圖為本發明電子裝置之殼體之複合材料層疊板於一變化下之局部剖視圖。
第1B圖為本發明電子裝置之殼體之複合材料層疊板於另一變化下之局部剖視圖。
第2A圖~第2M圖為本發明電子裝置之殼體之複合材料層疊板於一變化下之依次分解圖。
第3圖為本發明電子裝置之殼體之製法於一實施例下所應用設備之流程示意圖。
第4A圖為本發明電子裝置之殼體之製法於此實施例之一變化下之操作示意圖。
第4B圖為本發明電子裝置之殼體之製法於此實施例之另一變化下之操作示意圖。
100‧‧‧殼體
201‧‧‧複合材料層疊板
210‧‧‧樹脂層
211‧‧‧樹脂
220‧‧‧纖維布
220M‧‧‧中位數之纖維布
220U‧‧‧最外層之纖維布
220U1‧‧‧次外層之纖維布
221‧‧‧纖維束
T‧‧‧最外層之纖維布的表面至樹脂層表面之最小距離

Claims (8)

  1. 一種電子裝置之殼體之製法，包含：提供一纖維布與二樹脂膜片；將該二樹脂膜片分別壓合於該纖維布之二相對側以形成一疊合結構；對該疊合結構進行加熱，軟化該二樹脂膜片；分別加壓軟化後之該二樹脂膜片，使得軟化後之該二樹脂膜片滲入該纖維布之多個纖維束之間以形成一纖維布片層；固化該纖維布片層；以及疊合並熱壓多個該纖維布片層以形成一複合材料層疊板。
  2. 一種電子裝置之殼體，係由請求項1之製作方法所製成，包括一複合材料層疊板，該複合材料層疊板包含一樹脂層及多個纖維布，該些纖維布相互層疊且彼此間隔地被包覆於該樹脂層內，且每一該些纖維布包含多個纖維束，其中層疊之該些纖維布中，任二對稱之纖維布之該些纖維束之取向相同。
  3. 如請求項2所述之電子裝置之殼體，其中該些纖維布之種類係選自於由碳纖維布、玻璃纖維布與克維拉(Kevlar)纖維布所組成之群組；且該任二對稱之纖維布之種類相同。
  4. 如請求項2所述之電子裝置之殼體，其中該纖維布為平織纖維十字布、針織纖維布或緞紋編織纖維布。
  5. 如請求項2所述之電子裝置之殼體，其中該纖維布之每一該些纖維束內之纖維數量為1、3、6或12千根。
  6. 如請求項2所述之電子裝置之殼體，其中該些纖維束為取向0°、45°、90°或135°之單向纖維布。
  7. 如請求項2所述之電子裝置之殼體，其中該二相對最外層之纖維布表面至該樹脂層表面之最小距離皆一致。
  8. 如請求項2所述之電子裝置之殼體，其中最外層之該任二對稱之纖維布之取向浮現於該樹脂層之表面。
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