TWI576035B - Manufacture of enclosures and enclosures - Google Patents

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TWI576035B
TWI576035B TW102124679A TW102124679A TWI576035B TW I576035 B TWI576035 B TW I576035B TW 102124679 A TW102124679 A TW 102124679A TW 102124679 A TW102124679 A TW 102124679A TW I576035 B TWI576035 B TW I576035B
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TW
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casing
thickness
sus
coating material
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TW102124679A
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Inventor
Yoshimitsu Oda
Keita Watanabe
Masaaki Ishio
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Hitachi Metals Ltd
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Description

機殼及機殼之製造方法
本發明係關於一種適於例如內設有伴有散熱之電子零件之可攜式機器用途之機殼及該機殼之製造方法，尤其係關於一種使用不鏽鋼及Cu之機殼及該機殼之製造方法。
習知，於可攜式機器等中，為了保護用以顯示圖像之顯示部免受來自外部之衝擊，而使用由具有較高之機械強度之不鏽鋼形成之機殼。例如，於日本專利特開2006-113589號公報中揭示有一種具備面板單元以及用以固定及支持面板單元之機殼之顯示裝置。再者，於日本專利特開2006-113589號公報中雖未明確記載，但可認為顯示裝置之機殼係由一般機殼之板厚為約0.3mm~約0.4mm之板厚之不鏽鋼形成。
另一方面，近年來，期望同時實現可攜式機器之高性能化與小型化(薄型化)。於使可攜式機器高性能化之情形時，由於中央處理單元(CPU，Central Processing Unit)等之積體電路(IC，Integrated Circuit)中之處理速度之高速化或伴隨其之電力消耗之增大等，而導致可攜式機器之電子零件中之發熱量增大。因此，為了確保充分之散熱性能並且進行可攜式機器之小型化，要求使可攜式機器之機殼具備作為散熱構件之功能。
又，為了提高電子零件與機殼之間之導熱性，例如於日 本專利特開2012-7090號公報中揭示有在電子零件與機殼之間設置含有氧化鋁而使導熱性提高之導熱性感壓接著性片材。
然而，於日本專利特開2006-113589號公報中所記載之不鏽鋼製機殼中，由於不鏽鋼之導熱率相對較低，因此即便於使用日本專利特開2012-7090號公報中所記載之導熱性感壓接著性片材之情形時，亦存在機殼之散熱性能不充分之不良情況。
又，藉由對於日本專利特開2006-113589號公報中所記載之不鏽鋼製機殼貼合例如日本專利特開2010-215441號公報中所記載之石墨片材、或較石墨片材廉價之Cu箔等，可使散熱性能提高。然而，存在因追加之石墨片材等而導致零件數量增大或可攜式機器之厚度增大等不良情況，期望機殼自身之散熱性能之提高。
因此，作為用以使機殼自身之散熱性能提高之構造，例如於日本專利特開2007-12928號公報中提出有一種使用機械強度較高之不鏽鋼與導熱率較高之Cu合金之散熱基板(機殼)。
於日本專利特開2007-12928號公報中揭示有一種散熱基板602，其如圖14所示般具備：由Cu-Mo複合材料組成之矩形狀之嵌合零件622；及由供嵌合零件622壓入之矩形狀孔部621a所形成之SUS304組成之基材621。該散熱基板602之嵌合零件622形成為上表面622a小於下表面622b，於外側面形成有階差622c。又，供嵌合零件622壓入之基材621之孔部621a係以對應於嵌合零件622之形狀之方式形成，於孔部621a之內側面形成有階差621b。而且，藉由將嵌合零件622以自下方(Z2側)插入至基材621之孔部621a之狀態相互嵌合，而將嵌合零件622與基材621接合。
然而，於日本專利特開2007-12928號公報中所揭示之散 熱基板602(機殼)中，使用由導熱率較高之Cu-Mo複合材料組成之嵌合零件622與由機械強度較高之SUS304組成之基材621，另一方面，為了對嵌合零件622與基材621分別形成階差622c及621b，必需於嵌合零件622與基材621之兩者中某種程度地確保厚度。因此，存在機殼之厚度增大，而難以使利用機殼之可攜式機器等薄型化之問題。又，於自上方(Z1側)對機殼施加外力之情形時，插入至基材621之孔部621a之嵌合零件622有可能脫落，因此亦存在作為機殼在構造上強度不足之問題。
本發明係為了解決如上所述之課題，且亦考慮到機殼接觸大氣而完成者，本發明之一目的在於提供一種運用使用機械強度較高之不鏽鋼及導熱率較高之Cu或Cu合金之習知技術之有效性，將不鏽鋼部分與Cu或Cu合金部分以構造上較高之強度接合且經薄壁化之機殼及該機殼之製造方法。
本發明之第1態樣之機殼係由使藉由沃斯田系不鏽鋼形成的第1層、藉由Cu或Cu合金形成且積層於第1層的第2層、及藉由沃斯田系不鏽鋼形成且積層於第2層之與第1層為相反側的第3層軋壓接合而成之包覆材料所組成；第2層之厚度為包覆材料之厚度之15%以上。
如上所述，本發明之第1態樣之機殼，係由沃斯田系不鏽鋼形成第1層及第3層，於兩層之間夾入由Cu或Cu合金形成之第2層並進行軋壓接合而成的包覆材料組成。包覆材料係於各層不形成階差等而進行軋壓接合而成者。因此，藉由將包層材料應用於機殼，可使機殼之厚度較習知未設置上述階差之程度以上更薄壁化。又，應用 包覆材料之機殼無需成為原本如圖14所示之零件彼此之嵌合構造。因此，亦無需擔憂機殼之一部分之脫落，可抑制因於通常之使用形態中受到之外力而導致之機殼之破損。
再者，本發明中所謂之「機殼」係指必需良好之散熱性能與較高之機械強度之用途者。例如，包括用以保護用以顯示圖像之顯示部免受來自外部之衝擊之機殼、或用以保護安裝於可攜式機器之基板之積體電路之機殼等用以保護可攜式機器中之電子零件之機殼。進而，亦包括可攜式機器之殼體等用以使可攜式機器整體之機械強度提高之機殼、具有用以電性連接之引線之功能之機殼、及用以阻斷電磁之機殼等。
又，藉由將沃斯田系不鏽鋼應用於接觸大氣之面積較大之第1層及第3層，可對機殼之表面賦予耐蝕性，因此可抑制因磁化或鏽所致之不良情況。又，將金屬材料中散熱性能優異之Cu或Cu合金應用於由第1層與第3層夾入之第2層。而且，藉由將該第2層之厚度設為包覆材料之厚度之15%以上，可充分地確保由導熱性優異之Cu或Cu合金形成之第2層之厚度。例如，可獲得於上述不鏽鋼製機殼貼合石墨片材而成之機殼中所獲得的與貼合前後之溫度差(20℃左右)同等以上之良好之散熱性能。藉此，可將來自容易發熱之電子零件之熱迅速地分散至機殼之整體而進行散熱。再者，關於該方面，藉由下述之發明者之測定而完成確認。而且認為，第2層之厚度於實用上容許機械強度降低之範圍內較15%大多少均可，藉由將第2層之厚度設為包覆材料之厚度之例如80%以下，可獲得優異之散熱性能。
又，藉由用沃斯田系不鏽鋼形成第1層及第3層，與由強磁性體之肥粒鐵系不鏽鋼或麻田散系不鏽鋼等形成第1層及第3層 之情形不同，可抑制第1層及第3層磁化(被磁化)。藉此，可抑制因磁化之第1層及第3層之磁力而導致機殼所使用之可攜式機器等產生不良情況。又，與由肥粒鐵系不鏽鋼形成第1層及第3層之情形不同，可抑制於第1層及第3層產生銹。
於上述第1態樣之機殼中，第2層之厚度之較佳下限為包覆材料之厚度之20%以上，更佳下限為包覆材料之厚度之30%以上。若以此方式構成，則導熱性優於不鏽鋼之Cu或Cu合金所占之比例增加，因此可獲得進而良好之散熱性能。再者，關於該方面，亦藉由下述之發明者之測定而完成確認。
又，於上述第1態樣之機殼中，第2層之厚度之較佳上限為包覆材料之厚度之60%以下，更佳上限為包覆材料之厚度之50%以下。若以此方式構成，則可充分地確保由機械強度較高之沃斯田系不鏽鋼形成之第1層及第3層之厚度。例如，於以0.2%耐力評估之情形時，就防止機殼之變形之觀點而言，可獲得一般要求之400MPa左右之機械強度或超過其之較高之機械強度。
又，於上述第1態樣之機殼中，較佳為由沃斯田系不鏽鋼形成第1層及第3層。於此情形時，第3層之厚度之平均值較佳為第1層之厚度之平均值之95%以上且105%以下。若以此方式構成，則可使機殼成為在厚度方向上大致對稱之構造。即，可成為相同之材質(沃斯田系不鏽鋼)且大致相同之厚度，因此無需區分機殼之表背，而可使製造過程等中之操作容易化。而且，藉由使第3層之硬度為第1層之硬度之±30HV之硬度，於包覆材料之形成時或壓製加工時等，可降低因第1層之特性與第3層之特性不同而產生機殼之製作及加工之不良情況之風險。
又，於上述第1態樣之機殼中，包覆材料之厚度可薄壁化至0.3mm以下。即便於以此方式使機殼薄壁化之情形時，亦可藉由占由包覆材料之厚度之15%以上的第2層之良好之散熱性能與沃斯田系不鏽鋼組成之第1層及第3層之較高之機械強度，而獲得足以耐於實用之兼具散熱性能及機械強度之機殼。
又，於上述第1態樣之機殼中，較佳為由沃斯田系不鏽鋼形成第1層及第3層後，由Cu形成第2層。若以此方式構成，則可藉由利用導熱率更高之Cu形成之第2層，使機殼之散熱性能進一步提高。
如上所述，於對第1層及第3層應用沃斯田系不鏽鋼之情形時，較佳為選定一般經常使用且容易獲取或再利用之SUS304。再者，雖然SUS304會因包覆材料之形成時或壓製加工時等之加工而導致組織麻田散化而帶有磁性，但藉由製造過程中實施之熱處理等而得以退磁，推斷最終獲得之機殼被磁化之可能性極低。又，對使材質相同之第1層及第3層選定SUS301亦較佳。SUS301係與SUS304同樣地容易獲取或再利用，而且如下所述般機械強度高於SUS304，因此可使機殼之機械強度提高。再者，關於Ni量少於SUS304之SUS301，亦推斷被磁化之可能性同樣較低。
又，於上述第1態樣之機殼中，較佳為於機殼之表面之至少一部分形成表面金屬層。若以此方式構成，則於機殼中，可藉由表面金屬層謀求耐蝕性之提高、或接觸電阻之降低、焊接性之提高等。又，更佳為於機殼之整個面形成表面金屬層。藉此，於機殼之表面之整個面，可謀求耐蝕性之提高、或接觸電阻之降低、焊接性之提高等。
又，於形成有表面金屬層之機殼中，較佳為藉由鍍敷而 於機殼之表面之至少一部分形成表面金屬層。藉此，可容易地形成表面金屬層。尤其，於在機殼之表面之整個面形成表面金屬層之情形時，無需於未形成表面金屬層之位置形成遮罩，因此可藉由鍍敷而更容易地形成表面金屬層。再者，作為鍍敷之形成方法，可為電解鍍敷，亦可為無電解鍍敷。
又，於形成有表面金屬層之機殼中，較佳為於機殼之至少一部分軋壓接合有表面金屬層。若以此方式構成，則除第1層、第2層及第3層以外亦一併將表面金屬層軋壓接合，藉此無需於由第1層、第2層及第3層組成之包覆材料上另外形成表面金屬層之步驟，因此可簡化製造步驟而提高生產性。
又，於具有表面金屬層之機殼中，機殼之至少一部分之表面金屬層較佳為由Sn或Sn合金組成之表面金屬層(例如鍍敷層)。於將不具有由Sn或Sn合金形成之表面金屬層(Sn系表面金屬層)之機殼焊接於支持部等之情形時，存在焊料中所含之Sn異常成長(晶鬚)之情況，因此較佳為於機殼之表面之至少參與焊接之部分形成Sn系表面金屬層。若考慮生產性等，則更佳為於機殼之由沃斯田系不鏽鋼形成之表背面(兩面)之大致整個面具有該Sn系表面金屬層。
又，於具有表面金屬層之機殼中，較佳為表面金屬層由Ni或Ni合金組成。若以此方式構成，則可藉由由Ni或Ni合金組成之表面金屬層(Ni系表面金屬層)，而抑制機殼與其他構件之接觸部分之電阻(接觸電阻)增大，因此不僅可將機殼作為散熱構件或用以保護免受衝擊之構造構件，亦可作為用以取得電路之接地(earth)之電流路徑。即，可更有效地使用機殼。又，藉由於機殼之表面具有由耐蝕性較高之Ni或Ni合金組成之表面金屬層，可使機殼之耐蝕性提高。再者， 較佳為於機殼之至少連接於電路之部分形成由Ni或Ni合金組成之表面金屬層。再者，若考慮生產性等，則更佳為於表背面(兩面)之大致整個面具有該由Ni或Ni合金組成之表面金屬層。
又，本發明之機殼可作為內設有伴有散熱之電子零件之可攜式機器之機殼。藉由將上述之本發明之可薄壁化之機殼應用於小型化所要求之可攜式機器，可使可攜式機器至少機殼之厚度之降低量小型化(薄型化)及輕量化。又，可使來自容易發熱之電子零件之熱通過本發明之機殼而高效率地散熱，因此對電子零件之蓄熱得到抑制，從而可抑制因蓄熱所引起之電子零件之誤動作。又，於伴有散熱之電子零件接觸機殼之情形時，可使來自電子零件之熱進而高效率地散熱。再者，「電子零件」不僅係顯示器或積體電路(IC)等利用電力之零件，亦包括電池等供給電力之零件。
本發明之第2態樣之機殼之製造方法係：具備於依序積層有由沃斯田系不鏽鋼形成之第1層、由Cu或Cu合金形成之第2層及由沃斯田系不鏽鋼形成之第3層之狀態下，藉由軋壓接合，以第2層之厚度成為包覆材料之厚度之15%以上之方式形成包覆材料之步驟；且形成包覆材料之步驟包含於使第1層、第2層及第3層積層之狀態下進行軋壓之步驟、及對包覆材料進行擴散退火之步驟。
本發明之第2態樣之機殼之製造方法係如上所述般，於依序積層有由沃斯田系不鏽鋼形成之第1層、由Cu或Cu合金形成之第2層及由沃斯田系不鏽鋼形成之第3層之狀態下，藉由軋壓接合，以第2層之厚度成為包覆材料之厚度之15%以上之方式形成包覆材料。包覆材料係於各層不形成階差等而進行軋壓接合而成者。因此，藉由將包覆材料應用於機殼，可使機殼之厚度較習知未設置上述階差 之程度以上更薄壁化。又，可提供如下之製造方法：由於無需成為嵌合構造，故而亦無需擔憂機殼之一部分之脫落，可抑制因於通常之使用形態中受到之外力而導致之機殼之破損。
又，形成包覆材料之步驟包含於使第1層、第2層及第3層積層之狀態下進行軋壓之步驟、及對包覆材料進行擴散退火之步驟，藉此，於軋壓步驟中，即便於由沃斯田系不鏽鋼形成之第1層及第3層麻田散化而帶有磁性之情形時，亦可於擴散退火步驟中進行退磁。藉此，可抑制製造被磁化之機殼。
又，於上述第2態樣之機殼之製造方法中，較佳為，於使第1層、第2層及第3層積層之狀態下進行軋壓之步驟與對包覆材料進行擴散退火之步驟交替地進行數次。藉此，即便於藉由進行數次軋壓步驟，將包覆材料逐漸軋壓而使其薄板化之情形時，亦可於其後之擴散退火步驟中進行退磁，因此可確實地抑制製造被磁化之機殼。
1‧‧‧顯示器
2、402、502‧‧‧機殼
3、303、403‧‧‧基板
4、304‧‧‧電池
21、23‧‧‧SUS層
22‧‧‧Cu層
31‧‧‧CPU
31a‧‧‧加熱器
100、300‧‧‧可攜式機器
102‧‧‧包覆材料
105‧‧‧輥
121、123‧‧‧SUS板材
122‧‧‧Cu板材
202‧‧‧板材
202a‧‧‧Cu箔層
402b、433a‧‧‧Sn系鍍敷層
432‧‧‧焊料
433‧‧‧支持部
502b‧‧‧Ni層
602‧‧‧散熱基板
621‧‧‧基材
621a‧‧‧孔部
621b、622c‧‧‧階差
622‧‧‧嵌合零件
622a‧‧‧上表面
622b‧‧‧下表面
L1、L2、L3‧‧‧長度
t1、t2、t3、t4、t5、t6、t7‧‧‧厚度
X、Y、Z、Z1、Z2‧‧‧方向
圖1係表示本發明之一實施形態之可攜式機器之內部構成之透視圖。
圖2係表示本發明之一實施形態之可攜式機器之內部構成之分解透視圖。
圖3係表示本發明之一實施形態之可攜式機器之機殼之構造之剖面圖。
圖4係用以說明本發明之一實施形態之可攜式機器之機殼之製造製程之模式圖。
圖5係表示本發明之比較例之形成有Cu箔層之板材之構造之剖面 圖。
圖6係用以說明為了確認本發明之效果而進行之機殼及板材之溫度狀態之觀察的模式圖。
圖7係表示為了確認本發明之效果而進行之測定中之使用SUS304之情形時之機殼及板材之測定結果的表。
圖8係表示為了確認本發明之效果而進行之測定中之使用SUS301之情形時之機殼及板材之測定結果的表。
圖9係表示為了確認本發明之效果而進行之測定中之Cu板厚比率與溫度差之關係之圖表。
圖10係表示為了確認本發明之效果而進行之測定中之Cu板厚比率與0.2%耐力之關係之圖表。
圖11係表示本發明之一實施形態之第1變形例之可攜式機器之內部構成的分解透視圖。
圖12係表示本發明之一實施形態之第2變形例之機殼及基板之剖面圖。
圖13係表示本發明之一實施形態之第3變形例之機殼及基板之剖面圖。
圖14係用以說明日本專利特開2007-12928號公報中所揭示之先前技術之剖面圖。
以下，基於圖式對將本發明具體化之實施形態進行說明。
首先，參照圖1至圖3，對本發明之一實施形態之可攜式機器100之內部構成進行說明。
於本實施形態之可攜式機器100中，如圖1及圖2所示，自上方(Z1側)依序配置有顯示器1、機殼2、基板3及電池4。再者，顯示器1、機殼2及基板3於俯視觀察時形成為在長邊方向上具有約100mm之長度L1並且在短邊方向上具有約50mm之長度L2之大致長方形形狀。又，電池4於俯視觀察時形成為較基板3小之矩形形狀。
顯示器1包含液晶顯示器或有機電致發光(EL，Electroluminescence)顯示器等，具有於Z1側之上表面顯示圖像之功能。該顯示器1之Z2側之下表面抵接(接觸)於機殼2之Z1側之上表面。即，顯示器1配置於機殼2之附近。再者，顯示器1之構成為於顯示圖像時發熱，且顯示器1中所產生之熱主要經由機殼2而釋出至外部。再者，顯示器1為本發明之「電子零件」之一例。
機殼2係由於Z方向上具有約0.3mm之厚度t1之大致長方形形狀之板材組成。該機殼2具有保護顯示器1免受來自外部之衝擊之功能與將來自顯示器1及CPU31之熱釋出至外部之功能。電池4具有對顯示器1或基板3等供給電力之功能，配置於基板3之Z2側之下表面。
又，於基板3之Z1側之上表面設置有執行用以控制可攜式機器100之程式等之CPU31。該CPU31之Z1側之上表面抵接(接觸)於機殼2之Z2側之下表面。即，CPU31係配置於機殼2之附近。再者，CPU31之構成為藉由執行用以控制可攜式機器100之整體之程式等而發熱，且CPU31中所產生之熱主要經由機殼2而釋出至外部。再者，CPU31為本發明之「電子零件」之一例。
此處，於本實施形態中，如圖3所示，機殼2係由SUS(Steel Use Stainless)層21、於SUS層21之Z2側之下表面積層之 Cu層22、及於Cu層22之Z2側之下表面(與積層有SUS層21之Z1側之上表面為相反側)積層之SOS層23壓接接合而成之3層包覆材料構成。該SUS層21及23與Cu層22藉由軋壓接合而相互牢固地接合。再者，SUS層21、Cu層22及SUS層23分別為本發明之「第1層」、「第2層」及「第3層」之一例。
SUS層21與SUS層23均由沃斯田系不鏽鋼之SUS304或SUS301形成。即，SUS層21與SUS層23係由化學成分或組織形態等材質相同之沃斯田系不鏽鋼形成。再者，SUS304及SUS301在材質上為非磁性體，通常具有不帶有磁性之性質。Cu層22係由無氧銅、精銅及磷脫氧銅等純度99.9%以上之Cu形成。
又，SUS304及SUS301具有約15W/(m×K)之導熱率。另一方面，Cu具有約400W/(m×K)之導熱率。即，Cu具有高於SUS304及SUS301之導熱率。
又，SUS304具有約840MPa之0.2%耐力，SUS301具有與SUS304同等或略微超過之程度之0.2%耐力。另一方面，Cu具有約200MPa之0.2%耐力。即，SUS304及SUS301之機械強度高於Cu。
又，於本實施形態中，SUS層21、Cu層22、SUS層23分別於Z方向上具有厚度t2、t3、t4。此處，SUS層21之厚度t2與SUS層23之厚度t4大致同等。此處，SUS層21、Cu層22、SUS層23之各個界面並非平坦面狀，存在如波浪起伏般形成之情況。於此種情形時，於SUS層21之厚度t2之平均值為SUS層23之厚度t4之平均值之95%以上且105%以下之情形時，在實際之製造中，即便將SUS層21之厚度t2與SUS層23之厚度t4視為大致同等而操作，亦毫無障礙。
又，Cu層22之厚度t3相對於機殼2之厚度t1(=t2+t3+t4)之板厚比率形成為15%以上。再者，Cu層22之厚度t3之板厚比率較佳為機殼2之厚度t1之約20%以上，更佳為機殼2之厚度t1之約30%以上。又，Cu層22之厚度t3之板厚比率較佳為機殼2之厚度t1之約60%以下，更佳為機殼2之厚度t1之約50%以下。
其次，參照圖1、圖3及圖4，對本發明之一實施形態之機殼2之製造製程進行說明。
首先，如圖4所示，準備由SUS304或SUS301中之任一者所形成之SUS板材121及SUS板材123、與由Cu形成之Cu板材122。此時，以使SUS板材121之厚度與SUS板材123之厚度大致同等，並且使Cu板材122之厚度成為SUS板材121之厚度、Cu板材122之厚度及SUS板材123之厚度合計所得之厚度之15%以上之方式，調整各個板材之厚度。
然後，於在SUS板材121與SUS板材123之間配置有Cu板材122之狀態下，使用輥105以約60%之軋縮率連續地進行軋壓接合。藉此，連續地形成具有約1mm之厚度並且依序積層有SUS層21、Cu層22及SUS層23之包覆材料102。
其後，於約1000℃之還原環境下使所形成之包覆材料102擴散退火。然後，連續地進行軋壓直至使包覆材料102成為約1/3之厚度(目標值：0.33mm)為止。然後，又，於約1000℃之還原環境下再次使包覆材料102擴散退火後，以約10%之軋縮率連續地進行軋壓。藉此，連續地形成具有約0.3mm之厚度t1(參照圖3)之包覆材料102。此處，SUS304及SUS301於以較大之軋縮率進行軋壓加工之情形時，存在因加工導致組織麻田散化而帶有磁性之情況。但是，由於經由上 述擴散退火而得以退磁，故而可以說不會產生特別之問題。
其後，如圖1所示，藉由將包覆材料102(參照圖4)沖裁成於長邊方向上具有約100mm之長度L1並且於短邊方向上具有約50mm之長度L2之大致長方形形狀，而製造機殼2。再者，機殼2係藉由壓製加工等而加工成特定之形狀。
於本實施形態中，如上所述，使機殼2由SUS層21、積層於SUS層21之Z2側之下表面的Cu層22、及積層於Cu層22之Z2側之下表面的SUS層23壓接接合而成之3層包覆材料構成。藉此，各層不形成階差即可接合，可使機殼2之厚度t1薄壁化。其結果，可使可攜式機器100至少機殼2之厚度t1之降低量小型化(薄型化)或輕量化。又，由於無需成為如圖14所示之嵌合構造，故而無需擔憂機殼2之一部分之脫落，可抑制因於通常之使用形態中受到之外力而導致之機殼2之破損。
又，於本實施形態中，於各層積層之狀態下藉由軋壓而牢固地接合，因此由SUS304或SUS301形成之SUS層21及23與由Cu形成之Cu層22之接合不會因厚度方向(Z方向)之外力而容易剝離。
又，於本實施形態中，屬於機械強度較高之沃斯田系不鏽鋼之SUS304或SUS301位於機殼2之Z1側及Z2側之兩側，因此可容易地使機殼2之機械強度提高。又，可對機殼2之表面賦予耐蝕性，因此可抑制因磁化或鏽所致之不良情況。
又，於本實施形態中，藉由將Cu層22之厚度t3設為機殼2之厚度t1之15%以上，而可充分地確保由導熱性優異之Cu形成之Cu層22之厚度t3，因此可將來自CPU31之熱迅速地分散至機殼2之整體而進行散熱。藉此，可自機殼2之整體散熱至外部，因此可獲 得良好之散熱性能。又，例如，較佳為將Cu層22之厚度t3設為機殼2之厚度t1之60%以下，更佳為設為機殼2之厚度t1之50%以下。藉由以此方式構成，具有由Cu層22產生之散熱特性，且可充分地確保由機械強度較高之SUS304或SUS301形成之SUS層21之厚度t2及SUS層23之厚度t4。
又，於本實施形態中，SUS層21、23由材質上為非磁性之沃斯田系不鏽鋼之SUS304或SUS301形成，藉此可抑制SUS層21、23磁化(被磁化)。因此，可抑制因機殼之磁化所引起之磁力而導致可攜式機器產生不良情況。即，最終形成於機殼2之SUS層21、23之磁化得到抑制。又，藉由由耐蝕性良好之沃斯田系不鏽鋼組成之SUS層21、23，可抑制產生銹。進而，將可容易獲取之SUS304或SUS301用於SUS層21、23，因此可降低機殼2之製造成本。
又，於本實施形態中，若將Cu層22之厚度t3設為機殼2之厚度t1之約20%以上，則獲得更良好之散熱性能，若將Cu層22之厚度t3設為機殼2之厚度t1之約30%以上，則獲得進而良好之散熱性能。
又，於本實施形態中，由化學成分或組織形態等材質相同之沃斯田系不鏽鋼構成SUS層21及23，並且使SUS層21之厚度t2與SUS層23之厚度t4大致相等，藉此無需區分機殼2之表背，而可使製造過程等中之操作容易化。又，由於可使SUS層21與SUS層23之加工特性實質上同等，故而於包覆材料102之形成時或壓製加工時等，可降低因SUS層21與SUS層23之加工特性不同而產生機殼2之製作及加工之不良情況之風險。
又，於本實施形態中，亦可如上述般將包覆材料之厚度 設為0.3mm，因此藉由使用該包覆材料，機殼2之厚度t1充分地薄壁化，因此可易於使可攜式機器100薄型化及輕量化。又，藉由利用導熱率更高之Cu形成Cu層22，可使機殼2之導熱性有效地提高。
又，於本實施形態中，於由Ni量多於SUS301之SUS304形成SUS層21、23之情形時，就包覆材料102之形成時或壓製加工時不易磁化之觀點而言較為有利。即，對於SUS層21、23，使用SUS304較SUS301更易於抑制最終獲得之機殼2之磁化。
又，於本實施形態中，於由S機械強度高於SUS304之SUS301形成SUS層21、23之情形時，可確保機殼2之散熱性能並且可提高機械強度。關於該方面，基於圖8於下文進行敍述。
又，於本實施形態中，如圖1所示，藉由將顯示器1或CPU31配置於具有良好之散熱性能之機殼2之附近，而可將來自顯示器1或CPU31之熱自機殼2有效地散熱。進而，藉由使顯示器1或CPU31抵接於具有良好之散熱性能之機殼2，而可將來自顯示器1或CPU31之熱自機殼2更有效地散熱。藉此，可抑制於顯示器1或CPU31中蓄積熱，因此可抑制因熱而導致顯示器1或CPU31誤動作。
又，於本實施形態中，於在SUS板材121與SUS板材123之間配置有Cu板材122之狀態下，使用輥105以約60%之軋縮率連續地進行軋壓接合後，於約1000℃之還原環境下使所形成之包覆材料102擴散退火。然後，對包覆材料102連續地進行軋壓直至成為約1/3之厚度為止。然後，又，於約1000℃之還原環境下再次使包覆材料102擴散退火後，以約10%之軋縮率連續地進行軋壓。藉由通過此種製造步驟，即便於由沃斯田系不鏽鋼形成之SUS層21及23麻田散化而帶有磁性之情形時，亦可於擴散退火步驟中進行退磁。進而，即便於 藉由進行數次軋壓步驟，將包覆材料102逐漸軋壓而使其薄板化之情形時，亦可於其後之擴散退火步驟中進行退磁。其結果，可確實地抑制製造被磁化之機殼2。
(實施例)
其次，參照圖2、圖3、圖5至圖10，對為了確認本發明之效果而進行之散熱性能之測定與機械強度之測定進行說明。再者，若無特別記載，則「厚度」或「板厚」意指平均值。
於本實施例中，使用圖3所示之上述實施形態之機殼2。具體而言，作為實施例1~8(參照圖7)，使用由依序積層有由SUS304形成之SUS層21、由Cu形成之Cu層22及由SUS304形成之SUS層23而成之包覆材料組成的機殼2。又，作為實施例9~13(參照圖8)，使用由依序積層有由SUS301形成之SUS層21、由Cu形成之Cu層22及由SUS301形成之SUS層23而成之包覆材料組成的機殼2。
又，於實施例1~13中，將機殼2之厚度t1(=t2+t3+t4，總板厚)設為0.3mm，並且使SUS層21之厚度t2與SUS層23之厚度t4相同。又，於使用SUS304之實施例1~8(參照圖7)中，將Cu層22之厚度t3相對於機殼2之厚度t1之比率(Cu板厚比率)分別設為15.0%、20.0%、30.0%、34.0%、42.8%、50.0%、55.6%及60.0%。又，於使用SUS301之實施例9~13(參照圖8)中，將Cu層22之厚度t3之比率(Cu板厚比率)分別設為34.0%、42.8%、50.0%、55.6%及60.0%。
又，作為比較例1(參照圖7及圖8)，使用具有0.3mm之厚度之SUS304之單一板材。又，作為比較例2(參照圖7)，與上述實施例1~8同樣地，使用由依序積層有由SUS304形成之SUS層、由 Cu形成之Cu層及由SUS304形成之SUS層之具有0.3mm之厚度之3層包覆材料組成的板材。再者，於比較例2中，將Cu板厚比率設為14.0%。又，作為比較例3(參照圖7及圖8)，使用具有0.3mm之厚度之Cu之單一板材。又，作為比較例4(參照圖7)，使用於由具有0.3mm之厚度之SUS304組成之平板，在Z1側(參照圖3)之上表面上貼合厚度30μm之石墨片材而成之板材。再者，石墨片材之厚度相對於上述由SUS304組成之平板之厚度之比率(片材厚/SUS304厚)為10.0%。
進而，作為比較例5(參照圖7)，使用具有較比較例1之上述厚度(0.3mm)大之0.4mm之厚度之SUS304之單一板材。又，作為比較例6(參照圖7)，如圖5所示，使用由具有0.4mm之厚度t5之SUS304組成並且於Z1側之上表面上形成有具有30μm之厚度t6之Cu箔層202a的板材202。於該比較例6中，為了使板材202之散熱性能提高而形成Cu箔層202a。再者，Cu箔層202a之厚度t6相對於板材202之厚度t5之比率(Cu箔厚/SUS304厚)為7.5%。
(散熱性能)
為了進行散熱性能之評估，關於實施例1~13之各個機殼2與比較例1~6之各個板材，觀察於其表面上配置有發熱源之情形時之溫度分佈。具體而言，如圖6所示，準備於長邊方向(X方向)上具有100mm之長度L1並且於短邊方向(Y方向)上具有50mm之長度L2之實施例1~13之各個機殼2與比較例1~6之各個板材。然後，將與作為本實施形態之發熱源之CPU31(參照圖2)對應之加熱器31a貼附於各個機殼2或板材之Z2側之下表面上。該加熱器31a於X方向及Y方向上具有10mm之長度L3。再者，於比較例4及比較例6中，將加 熱器31a貼附於與Z1側之上表面為相反側之Z2側之下表面。
其後，藉由對加熱器31a供給1W之電力而將加熱器31a加熱。然後，使用紅外線熱影像裝置自上方(Z1側)觀察5分鐘後之機殼2及板材之溫度分佈。然後，測定各個機殼2或板材中溫度變得最高之部位之溫度，將其測定值設為最高溫度。其後，求出由具有0.3mm之厚度之SUS304之單一板材組成之比較例1之最高溫度(76.7℃)與實施例1~13及比較例2~6之各個之最高溫度的差作為與比較例1之溫度差量(以下稱為「溫度差」)。
於實施例1~13之各個機殼2與比較例1~3之各個板材中，如圖7~圖9所示，隨著Cu板厚比率增大，最高溫度減小，溫度差增大。認為其原因為，由於導熱率(約400W/(m×K))較高之Cu之比例增加，故而各個機殼2或板材之導熱性提高，結果最高溫度減小。
此處，於Cu板厚比率為15.0%以上之實施例1~13或比較例3中，溫度差為20℃以上。另一方面，於Cu板厚比率未滿15.0%(14.0%)之比較例2中，溫度差未滿20℃(19.4℃)。於該比較例2中產生之溫度差(19.4℃)小於具有較比較例1之厚度(0.3mm)大之厚度(0.4mm)之比較例5中產生之溫度差(20.6℃)。藉此明確，雖然認為比較例2之板材較厚度相同之比較例1之板材散熱性能提高，但較具有更大厚度之比較例5之板材散熱性能差。其結果，認為比較例2之板材雖使厚度變小，但對於獲得良好之散熱性能不充分。另一方面確認到，實施例1~13之各個機殼2與比較例3之板材可使厚度變小並且獲得良好之散熱性能。
又，實施例1中產生之溫度差(21.3℃)與貼合有石墨片材之比較例4中產生之溫度差(21.7℃)為微差，實施例2~13或比較例 3中產生之溫度差較比較例4中產生之溫度差明顯變大。根據該情況亦確認到，實施例1~13之各個機殼2與比較例3之板材可使厚度變小並且獲得良好之散熱性能。
又，於Cu板厚比率為20.0%以上之實施例2~13或比較例3中，溫度差為25℃以上。藉此確認到，實施例2~13之各個機殼2與比較例3之板材可使厚度變小並且獲得更良好之散熱性能。
進而，於Cu板厚比率為30.0%以上之實施例3~13或比較例3中，溫度差為30℃以上。該溫度差較形成有用以提高散熱性能之Cu箔層202a(參照圖5)且具有較大之厚度(0.4mm)的比較例6中產生之溫度差(28.8℃)明顯較大。藉此確認到，實施例3~13之各個機殼2與比較例3之板材即便不設置用以提高散熱性能之Cu箔層亦可獲得充分之散熱性能，因此可使厚度變小並且獲得進而良好之散熱性能。
又，自圖7及圖9所示之實施例1~8或比較例1~3之結果確認，隨著Cu板厚比率即Cu層(第2層)之厚度相對於包覆材料之厚度之比率增大，與比較例1之溫度差之增加比例減小。又，自圖7~圖9所示之實施例4~7或實施例9~12之結果可知，與由SUS301形成SUS層21、23之情形相比，於由SUS304形成SUS層21、23之情形時，溫度差略微減小。但是，確認到該程度之變化並非被視為明顯之差異，沃斯田系不鏽鋼之材質並不會對散熱性能之優劣造成較大之影響。
(機械強度)
又，為了進行機械強度之評估，關於實施例1~13之各個機殼2與比較例1~6之各個板材，測定應力應變線圖，求出產生0.2% 之永久應變時之應力(0.2%耐力)。
如圖7、圖8及圖10所示，各個機殼2或板材之0.2%耐力隨著Cu板厚比率增大而減小。此處，於Cu板厚比率為60%以下之實施例1~13、比較例1、2中，0.2%耐力達到400MPa以上。再者，實施例8之0.2%耐力(395MPa)未滿400MPa，但推斷為製造不均。另一方面，於Cu板厚比率大於60%(100.0%)之比較例3中，0.2%耐力未滿400MPa(210MPa)。藉此認為，比較例3之板材雖使厚度變小，但對於獲得較高之機械強度並不充分。另一方面確認到，實施例1~13之各個機殼2與比較例1、2之各個板材可使厚度減小並且獲得較高之機械強度。
進而，於由SUS304形成SUS層21、23之情形時且Cu板厚比率為42.8%以下之實施例1~5、比較例1、2中，0.2%耐力達到500MPa以上。同樣地，於由SUS301形成SUS層21、23之情形時且Cu板厚比率為50.0%以下之實施例9~11中，0.2%耐力達到500MPa以上。藉此確認到，實施例1~5或實施例9~11之各個機殼2與比較例1、2之各個板材可使厚度減小並且獲得進而較高之機械強度。
又，自實施例4~8或實施例9~13之結果可知，藉由利用SUS301形成SUS層21、23，與由SUS304形成SUS層21、23之情形相比，0.2%耐力略微增大。例如，於Cu板厚比率為34.0%之情形時，實施例9(SUS301)之0.2%耐力(649MPa)較實施例4(SUS304)之0.2%耐力(583MPa)增大66MPa。其結果，確認到藉由利用SUS301形成SUS層21、23，可獲得具有更高之機械強度之機殼2。
基於上述散熱性能及機械強度之評估可明確，隨著Cu板厚比率增大，與比較例1之溫度差量(溫度差)增大，散熱性能提高， 另一方面，0.2%耐力減小，機械強度降低。其中，明確Cu板厚比率為15.0%以上之實施例1~13之各個機殼2可使厚度變小並且獲得良好之散熱性能。進而，明確Cu板厚比率為30.0%以上之實施例3~5或實施例9~11之各個機殼2可使厚度變小並且獲得進而良好之散熱性能。而且明確，為了實現具有上述之良好之散熱性能且具有更高之機械強度之機殼，較佳之Cu板厚比率之上限為60%以下，更佳為50%以下。
再者，應認為，此次揭示之實施形態及實施例全部內容均為例示，而非對本發明之限制。本發明之範圍並非由上述之實施形態及實施例之說明表示而是由申請專利範圍表示，且進而包含與申請專利範圍均等之含義及範圍內之所有變更。
例如，於上述實施形態中，例示了將電池4配置於基板3之Z2側之下表面側之例，但本發明並不限定於此。於本發明中，亦可如圖11所示之上述實施形態之第1變形例之可攜式機器300般，構成為以與基板303在短邊方向(Y方向)上相鄰之方式配置電池304，並且將CPU31與電池304均抵接於機殼2。藉此，不僅來自顯示器1或CPU31之熱，且來自電池304之熱亦可自機殼2高效率地釋出。再者，電池304為本發明之「電子零件」之一例。
又，於上述實施形態中，圖1中例示了使CPU31之Z1側之上表面抵接於機殼2之Z2側之下表面之例，但本發明並不限定於此。於本發明中，亦可不使CPU抵接於機殼。例如，如圖12所示之上述實施形態之第2變形例般，使用焊料432將包圍CPU31之框狀之支持部433接合於基板403之上表面(Z1側之面)。而且，亦可以由3層包覆材料組成之蓋狀之機殼402之下表面(Z2側之面)抵接於支持部 433之上表面之方式將機殼402固定於支持部433。藉此，具有良好之散熱性能與較高之機械強度之機殼402配置於CPU31之附近，因此可將來自容易發熱之CPU31之熱自機殼402有效地散熱，並且確保設置有基板403之行動終端之機械強度。此時，較佳為由SUS304等沃斯田系不鏽鋼形成支持部433。
又，如圖12所示，較佳為於機殼402之表面形成Sn系鍍敷層402b。又，較佳為於支持部433之表面形成Sn系鍍敷層433a。機殼402對支持部433之安裝亦可機械地利用螺釘或鉚釘進行，但於電子零件等領域中較多為利用焊接進行。於將不具有Sn系鍍敷層之機殼焊接於支持部等之情形時，存在焊料中所含之Sn異常成長(晶鬚)之情況。因此，較佳為於機殼402之至少參與焊接之部分形成Sn系鍍敷層402b。該Sn系鍍敷層402b可於形成為機殼402前之包覆材料之表面形成，亦可於製成機殼402之形狀後形成於機殼402之表面。若考慮生產性或鍍敷形成所需要之治具等，則較佳為於機殼402之由沃斯田系不鏽鋼組成之表背面(兩面)之大致整個面形成Sn系鍍敷層402b。再者，作為Sn系鍍敷，可應用由Sn或Sn合金組成者，更佳為由純度99%以上之Sn組成者。再者，Sn系鍍敷層402b為本發明之「表面金屬層」之一例。
又，於上述實施形態中，例示了機殼2由3層包覆材料構成之例，但本發明並不限定於此。於本發明中，亦可如圖13所示之上述實施形態之第3變形例般，遍及機殼502之表面之大致整個面地形成Ni層502b。亦可藉由鍍敷形成該Ni層502b，亦可於依序積層有Ni層、第1層、第2層、第3層及Ni層之狀態下進行軋壓接合，藉此作為包覆材料而與機殼502一體地形成。藉此，可抑制機殼502與電 路之接觸部分之電阻(接觸電阻)增大，因此亦可將機殼502作為用以取得電路之接地(earth)之電流電路。再者，Ni層502b只要形成於機殼502之表面中至少與可攜式機器之電子零件接觸之位置即可。又，藉由Ni層502b，亦可使機殼502之耐蝕性提高。又，作為構成Ni層502b之金屬材料，可應用由Ni或Ni-P合金等Ni合金組成者。再者，Ni層502b為本發明之「表面金屬層」之一例。
又，於上述實施形態中，例示了將機殼2設置於具備顯示器1之可攜式機器100之例，但本發明並不限定於此。例如，亦可將機殼設置於不具有顯示器之可攜帶之路由器等。於此情形時，可藉由機殼而高效率地釋出來自路由器之電池或CPU之熱。又，亦可將機殼用於固定型之小型機器。
又，於上述實施形態中，例示了使用顯示器1及CPU31作為容易發熱之電子零件之例，於上述變形例中，例示了使用顯示器1、CPU31及電池304作為容易發熱之電子零件之例，但本發明並不限定於此。於本發明中，作為容易發熱之電子零件，例如亦可使用電源電路等電子零件。
又，於上述實施形態中，例示了將機殼2之厚度t1設為0.3mm之例，但本發明並不限定於此。
又，於上述實施形態中，例示了使用1個由3層包覆材料構成之機殼2之例，但本發明並不限定於此。於本發明中，亦可使用數個由3層包覆材料組成之機殼用構件而構成本發明之機殼。
又，於上述實施形態中，例示了均由SUS304形成、或均由SUS301形成SUS層21(第1層)及SUS層23(第3層)之例，但本發明並不限定於此。於本發明中，亦可由SUS304或SUS301以外之沃 斯田系不鏽鋼形成第1層或第3層。例如，藉由均由Ni量多於SUS304之SUS316形成第1層及第3層，可提高對第1層及第3層之磁化之抑制效果。又，亦可由相互不同之沃斯田系不鏽鋼形成第1層及第3層。例如，可根據使用條件等而考慮SUS304與SUS301、SUS316與SUS304等幾種組合。
又，於上述實施形態中，例示了由純度99.9%以上之Cu形成Cu層22之例，但本發明並不限定於此。於本發明中，亦可藉由由Cu-2.30Fe-0.10Zn-0.03P組成之C19400(CDA規格)等Cu之純度為97%以上之Cu合金形成Cu層。該等Cu合金之機械強度高於上述Cu，因此可進一步提高機殼之機械強度。
又，於上述實施形態中，例示了於機殼2之上表面未形成任何構件之例，但本發明並不限定於此。於本發明中，亦可如圖5所示之比較例6般於本發明之機殼之上表面上形成Cu箔層，亦可於本發明之機殼之上表面上配置用以接著顯示器之導熱性接著片材。可推斷，若為具有此種構成之機殼，則作為具有優異之散熱性能之薄壁之機殼，在市場上之有用性進一步提高。
又，於上述實施形態中，例示了CPU31之Z1側之上表面抵接於機殼2之Z2側之下表面之例，但本發明並不限定於此。於本發明中，CPU與機殼可經由接著劑而接著，亦可經由其他構件而配置CPU與機殼。
2‧‧‧機殼
21、23‧‧‧SOS層
22‧‧‧Cu層
t1、t2、t3、t4‧‧‧厚度
Z、Z1、Z2‧‧‧方向

Claims (20)

  1. 一種機殼，係由使第1層、第2層與第3層軋壓接合而成之包覆材料所組成；上述第1層係由沃斯田系不鏽鋼所形成，上述第2層係由Cu或Cu合金所形成且積層於上述第1層，上述第3層係由沃斯田系不鏽鋼所形成且積層於上述第2層之與上述第1層為相反側；上述第2層之厚度為上述包覆材料之厚度之15%以上，其作為包含伴有散熱之電子零件之機器之機殼而使用。
  2. 如申請專利範圍第1項之機殼，其中，上述第2層之厚度為上述包覆材料之厚度之20%以上。
  3. 如申請專利範圍第2項之機殼，其中，上述第2層之厚度為上述包覆材料之厚度之30%以上。
  4. 如申請專利範圍第1項之機殼，其中，上述第2層之厚度為上述包覆材料之厚度之60%以下。
  5. 如申請專利範圍第4項之機殼，其中，上述第2層之厚度為上述包覆材料之厚度之50%以下。
  6. 如申請專利範圍第1項之機殼，其中，上述第1層及上述第3層係由沃斯田系不鏽鋼形成，上述第3層之厚度之平均值為上述第1層之厚度之平均值之95%以上且105%以下。
  7. 如申請專利範圍第1項之機殼，其中，上述包覆材料之厚度為0.3mm以下。
  8. 如申請專利範圍第1項之機殼，其中，上述第2層係由Cu形成。
  9. 如申請專利範圍第8項之機殼，其中，上述第1層及上述第3層係由SUS304形成。
  10. 如申請專利範圍第8項之機殼，其中，上述第1層及上述第3層係 由SUS301形成。
  11. 如申請專利範圍第1項之機殼，其中，上述機器係可攜式機器。
  12. 如申請專利範圍第11項之機殼，其中，伴有散熱之上述電子零件接觸上述機殼。
  13. 如申請專利範圍第1項之機殼，其中，於上述機殼之至少一部分具有表面金屬層。
  14. 如申請專利範圍第13項之機殼，其中，於上述機殼之大致整個面具有上述表面金屬層。
  15. 如申請專利範圍第13項之機殼，其中，於上述機殼之至少一部分具有利用鍍敷形成之上述表面金屬層。
  16. 如申請專利範圍第13項之機殼，其中，於上述機殼之至少一部分具有利用軋壓接合形成之上述表面金屬層。
  17. 如申請專利範圍第13項之機殼，其中，上述表面金屬層係由Sn或Sn合金組成。
  18. 如申請專利範圍第13項之機殼，其中，上述表面金屬層係由Ni或Ni合金組成。
  19. 一種機殼之製造方法，上述機殼係作為包含伴有散熱之電子零件之機器之機殼而使用，該機殼之製造方法係具備：於依序積層有由沃斯田系不鏽鋼形成之第1層、由Cu或Cu合金形成之第2層及由沃斯田系不鏽鋼形成之第3層之狀態下，藉由軋壓接合，以上述第2層之厚度成為包覆材料之厚度之15%以上之方式形成上述包覆材料之步驟；且形成上述包覆材料之步驟包含：於使上述第1層、上述第2層及上述第3層積層之狀態下進行軋壓之步驟、及對上述包覆材料進行擴 散退火之步驟。
  20. 如申請專利範圍第19項之機殼之製造方法，其中，將於使上述第1層、上述第2層及上述第3層積層之狀態下進行軋壓之步驟與對上述包覆材料進行擴散退火之步驟交替地進行數次。
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