TWI599299B - 保護殼體 - Google Patents

Description

保護殼體

本揭露係關於一種電子裝置及其元件，特別係一種具有防水功能之電子裝置及其保護殼體。

在特殊環境下使用的電子產品需要符合一些必要條件，例如可沈入水中、或者在低溫中使用等。舉例而言，現有之電子產品多不具備防水功能，或者僅具有較差之氣密功能，一旦電子產品因使用者失誤而落入水中，便會損壞，無法再使用。

目前業界對這個問題之解決方案，係於電子產品殼體之間放置密封圈。然而，傳統的密封圈係在垂直方向上受到二個殼件的壓迫。如此一來，殼件需要在水平方向上提供一接觸表面以壓迫密封圈。上述結構將造成殼件在水平方向上厚度的增加，不利產品小型化。

另一方面，現有之具有防水功能之保護殼體在具有較大水壓的環境下使用時，其結構將因過大的壓力而產生變形。上述結構上的變形將導致應用上述保護殼體之電子產品原先設計之防水功能失效，內部的電子元件因接觸水份而無法正常運作。

本揭露之一目的在於提供一種具有水密以及/或者氣密功能之保護殼體。本揭露之另一目的在提供一種可在具有較大 壓力之環境下使用之保護殼體。

根據本揭露之部分實施例，上述保護殼體包括：一下殼件、一上殼件、及一密封元件。下殼件具有一下基板及一溝槽，溝槽環繞下基板。上殼件具有一上基板以及一上側邊框。上側邊框自上基板朝下殼件延伸並覆蓋溝槽之開口。密封元件設置於溝槽內並受溝槽之內壁面及上側邊框所壓迫。

在上述實施例中，下殼件包括一下側邊框自下基板朝上殼件延伸並終止於一端部，溝槽位於下側邊框之端部。

在上述實施例中，下殼件更包括一下側邊框，下側邊框連結下基板。另外，下殼件更包括二個延伸區段，二個延伸區段彼此相隔一間距並自下側邊框朝外凸出，其中溝槽由下側邊框及二個延伸區段定義。

在上述實施例中，一軸心穿設上殼件與下殼件之實質中心，二個延伸區段係沿垂直軸心的方向自下側邊框朝外凸出。

在上述實施例中，上側邊框之內表面包括一平面，平面沿平行軸心的方向延展。

在上述實施例中，保護殼體更包括一結構強化單元連結下側邊框之內表面，結構強化單元配置用以增加下殼件之結構強度。在部分實施例中，結構強化單元包括複數個中空之柱狀結構。或者，結構強化單元包括複數個T形肋條。或者，結構強化單元包括一桁架結構連結下側邊框之內表面與下基板。桁架結構定義複數個凹槽於下基板之上。

在上述實施例中，密封元件包括一O-ring，且係選 自於由天然橡膠、丁腈橡膠(Nitrile Butadiene Rubber，NBR)、三元乙丙橡膠(Ethylene Propylene Diene Monomer，EPDM)及其組合所構成之群組之材料所製成。

1、1a、1b、1c‧‧‧保護殼體

10、10c‧‧‧上殼件

11、11c‧‧‧上基板

110‧‧‧內表面

111c‧‧‧開口

12‧‧‧上側邊框

120‧‧‧內表面

20‧‧‧下殼件

21‧‧‧下基板

210‧‧‧內表面

22‧‧‧下側邊框

220‧‧‧內表面

221‧‧‧第一次區段

223‧‧‧第二次區段

224‧‧‧平台

225‧‧‧第三次區段

226‧‧‧端部

227‧‧‧延伸區段

228‧‧‧溝槽

229‧‧‧延伸區段

30‧‧‧密封元件

40、40a、40b‧‧‧結構強化單元

41、41a、41b‧‧‧肋條

42‧‧‧柱狀結構

43‧‧‧凸出件

43a‧‧‧T形肋條

44b‧‧‧桁架結構

45b‧‧‧溝槽

50‧‧‧支撐結構

51‧‧‧第一凸出結構

52‧‧‧第二凸出結構

521‧‧‧凹槽

60‧‧‧電子元件

61‧‧‧保護基板

62‧‧‧顯示面板

63‧‧‧電路板

64‧‧‧電源組件

100‧‧‧電子裝置

101c‧‧‧腔體

C‧‧‧軸心

D1‧‧‧間距

D2‧‧‧間距

M‧‧‧區域

第1圖顯示本揭露之部分實施例之保護殼體之結構爆炸圖。

第2圖顯示本揭露之部分實施例之保護殼體之剖面圖。

第3圖顯示第2圖之M區域之放大圖。

第4圖顯示本揭露之部分實施例之保護殼體之部分結構之上視圖。

第5圖顯示本揭露之部分實施例之保護殼體之部分結構之上視圖

第6圖顯示本揭露之部分實施例之保護殼體之部分結構之剖面圖。

第7圖顯示本揭露之部分實施例之保護殼體之部分結構之上視圖。

第8圖顯示本揭露之部分實施例之保護殼體之部分結構之剖面圖。

第9圖顯示本揭露之部分實施例應用保護殼體之電子裝置之剖面圖。

為了讓本揭露之目的、特徵、及優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖示做詳細之說明。其中，實施例 中的各元件之配置係為說明之用，並非用以限制本揭露。且實施例中圖式標號之部分重複，係為了簡化說明，並非意指不同實施例之間的關聯性。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本揭露。

必需了解的是，為特別描述或圖示之元件可以此技術人士所熟知之各種形式存在。此外，當某層在其它層或基板「上」時，有可能是指「直接」在其它層或基板上，或指某層在其它層或基板上，或指其它層或基板之間夾設其它層。

此外，實施例中可能使用相對性的用語，例如「較低」或「底部」及「較高」或「頂部」，以描述圖示的一個元件對於另一元件的相對關係。能理解的是，如果將圖示的裝置翻轉使其上下顛倒，則所敘述在「較低」側的元件將會成為在「較高」側的元件。

在此，「約」、「大約」之用語通常表示在一給定值或範圍的20%之內，較佳是10%之內，且更佳是5%之內。在此給定的數量為大約的數量，意即在沒有特定說明的情況下，仍可隱含「約」、「大約」之含義。

參照第1圖，第1圖顯示本揭露之部分實施例之保護殼體1之結構爆炸圖。在部分實施例中，保護殼體1係配置用於容置至少一電子元件於其中，一示範性實施例將顯示於第9圖。由於保護殼體1具有水密、氣密等功能，設置於保護殼體1內部之電子 元件可免於因水氣或異物侵入而造成之損害。在部分實施例中，一應用如本揭露之保護殼體1之穿戴性電子裝置(例如：手錶)係符合IP*7(浸入水中1公尺深且超過30分鐘)以上之防水等級，並且可使用於具有高水壓之環境當中。關於保護殼體1的多種實施方式說明如下：參照第1圖，保護殼體1包括一上殼件10、一下殼件20、及一密封元件30。保護殼體10之元件數量可依照需求增加或減少，並不限於此實施例。密封元件30設置於上殼件10與下殼件20之間，上、下殼件10、20分別提供一側向壓力抵靠密封元件30，以達到密封之功效。

參照第2圖，其顯示根據本揭露之部分實施例之保護殼體10之剖面圖。在部分實施例中，下殼件20包括一下基板21、一下側邊框22、及複數個定位孔23。定位孔23形成於下基板21位於下側邊框22之內側。定位件(例如：螺絲，未顯示於圖中)在裝置內部(screw inside)對上、下殼件10、20進行固定。但應當理解的是，本揭露並不僅此為限，在其他未圖示之實施例中，定位孔23係形成於下基板21位於下側邊框22之外側。定位件(例如：螺絲，未顯示於圖中)在裝置外部(screw outside)對上、下殼件10、20進行固定。

在部分實施例中，下側邊框22係自下基板21朝上殼件10之方向延伸。下側邊框22與下基板21可利用射出成形等方式以一體成形製成。為清楚揭露下側邊框22之結構，以下內容中， 如第3圖所示，下側邊框22將分作第一次區段221、第二次區段223、第三次區段225進行說明。在部分實施例中，第一次區段221連結下基板21之最外緣，並沿平行軸心C(第3圖)之方向朝上殼件10延伸。第二次區段223連結第一次區段221之末端，並沿垂直軸心C(第3圖)之方向向外延伸。第三次區段225連結第二次區段223之末端，並沿平行軸心C(第3圖)之方向朝上殼件10延伸。如此一來，一平台224定義於下側邊框22對應於第二次區段223之內表面220之位置。

另一方面，下殼件20更包括二個延伸區段227、229以彼此相隔一間距之方式形成於第三次區段225，並朝外側凸出。在部分實施例中，二個延伸區段227、229係沿垂直軸心C(第3圖)之方向向外延伸。二個延伸區段227、229環繞軸心C設置。如此一來，一由下側邊框22之第三次區段225以及二個延伸區段227、229所定義之溝槽228係位於下側邊框22之端部226之鄰近處。

繼續參照第3圖，上殼件10包括一上基板11以及一上側邊框12。上側邊框12自上基板11朝下殼件20延伸並覆蓋溝槽228之開口。在部分實施例中，上側邊框12之內表面120包括一平面。上述平面係沿平行於軸心C(第3圖)的方向自上基板11之內表面110延伸至上側邊框12之端部122。在部分實施例中，在平行於軸心C(第3圖)的方向上，上側邊框12不具有厚度變化。亦即，上側邊框12具有相同的厚度。

密封元件30係設置於溝槽228當中並同時受上側邊 框12之內表面120以及溝槽228之內壁面所壓迫。在部分實施例中，如第2圖所示，密封元件30為一O-ring。密封元件30係選自於由天然橡膠、丁腈橡膠(Nitrile Butadiene Rubber，NBR)、三元乙丙橡膠(Ethylene Propylene Diene Monomer，EPDM)及其組合所構成之群組之材料所製成。密封元件30在受壓時產生彈性變形。

在部分實施例中，密封元件30之內徑係略小於位於軸心C相對二側之溝槽228之內壁面之間距D1，且密封元件30之外徑係實質相同於位於軸心C相對二側之溝槽228之開口之間距D2且實質相同於位於軸心C相對二側之上側邊框12之內表面120之間距D2。

舉例而言，密封元件30之內徑為38.0mm，密封元件30之外徑40.0mm，間距D1為38.2mm，間距D2為40.0mm。於是，當密封元件30設置於溝槽228時，密封元件30與溝槽228之內壁面產生干涉，但未與上側邊框12產生干涉或產生些微干涉。在上、下殼件10、20進行結合前，密封元件30首先設置於溝槽228內。由於密封元件30與溝槽228之內壁面產生干涉，密封元件30將穩定設置於溝槽228當中，不會自溝槽228脫落。接著，在上、下殼件10、20進行的過程中，由於密封元件30未與上側邊框12之內側表面120產生干涉或產生些微干涉，因此可避免密封元件30與上側邊框12產生側向摩擦所造成的磨損，並可防止保護殼體1喪失水密或氣密之功能。另一方面，在上、下殼件10、20相互結合後，上側邊框 12相對於溝槽228之內表面120係完全為密封元件30所貼合，水氣與灰塵無法進入保護殼體1之內部。

值得注意的是，由於上、下殼件10、20係在側邊方向上提供密封元件30壓力而使保護殼體1具有水密或氣密之功效，相較於在垂直方向上提供密封元件30壓力之保護殼體而言，本實施例之上殼件10不需增加在側邊方向上之結構，以抵靠密封元件30。因此，上殼件10在側邊方向上之厚度可以進行縮減，在保護殼體1具有相同外尺寸的情況下，保護殼體1內部可以空出更多空間容置其餘電子元件。

參照第4圖，其顯示下殼件20包括結構強化單元40及支撐結構50之上視圖。在部分實施例中，為加強下殼件20之下側邊框22之結構強度，以避免保護結構1之密封功能因上、下殼件10、20之變形而失效，保護殼體1更包括一結構強化單元40設置於下殼件20上。

詳而言之，結構強化單元40包括複數個肋條41及複數個柱狀結構42。在部分實施例中，每五個肋條41視為一個支撐單元，上述支撐單元係以在周向上相隔相同間距的方式設置於下側邊框22之平台224上。每一柱狀結構42係以相對於上述支撐單元之中心的方式連結下側邊框22之內表面220與下基板21之內表面210之間。在部分實施例中，如第2圖所示，柱狀結構42為中空之柱體。並且，結構強化單元40更包括複數個凸出件43相對於柱狀結構42設置於上基板11之內表面110。當上、下殼件10、20進行結 合後，每一凸出件43分別設置於一柱狀結構42當中，以增加上、下基板11、21之結構強度。在部分實施例中，結構強化單元40省略設置，保護殼體1藉由增加下殼件20之硬度或厚度達到避免上、下殼件10、20變形之目的。

參照第1圖，在部分實施例中，保護殼體1更包括一支撐結構50。支撐結構50係配置提供殼體10整體結構強度，並在組裝時用於定位，避免旋轉偏移。。在部分實施例中，支撐結構50包括一T形之第一凸出結構51形成於上基板11之內表面110。並且，支撐結構50包括一第二凸出結構52形成於下基板21之內表面210。第二凸出結構52定義相對於第一凸出結構51之形狀之凹槽521。當上、下殼件10、20進行組裝時，第一凸出結構51位於第二凸出結構52定義之凹槽521內。在部分實施例中，支撐結構50省略設置。複數個電子元件係設置於上、下殼件10、20之間。

應當理解的是，本揭露之結構強化單元40不應以上述實施例為限，以下示範性提供多個不同結構強化單元之說明。

參照第5、6圖，第5圖顯示本揭露之部分實施例之保護殼體1a之部分元件之示意圖，第6圖顯示沿第5圖之B-B截線所視之剖面圖。在在第5、6圖的實施例中與第1-4圖的實施例相同的元件將施予相同的符號，且其特徵不再重複，以簡化說明。保護殼體1a與保護殼體1之差異包括，在保護殼體1a中，保護殼體1之結構強化單元40以結構強化單元40a取代。

在部分實施例中，結構強化單元40a包括複數個長條 型肋條41a及複數個T形肋條43a。在部分實施例中，每四個長條型肋條41a與一個T形肋條43a視為一個支撐單元，上述支撐單元係以在周向上相隔相同間距的方式設置於下側邊框22之平台224上。每一T形肋條43a係以相對於上述支撐單元之中心的方式設置於下側邊框22之平台224上。如第6圖所示，T形肋條43a之末端係與下側邊框22之內表面220並接。藉由結構強化單元40a之設置，下側邊框22之結構強度因此獲得加強，進而維持保護殼體1a之水密或氣密之功能。

參照第7、8圖，第7圖顯示本揭露之部分實施例之保護殼體1b之部分元件之示意圖，第8圖顯示沿第5圖之C-C截線所視之剖面圖。在第7、8圖的實施例中與第1-4圖的實施例相同的元件將施予相同的符號，且其特徵不再重複，以簡化說明。保護殼體1b與保護殼體1之差異包括，在保護殼體1b中，保護殼體1之結構強化單元40以結構強化單元40b取代。

在部分實施例中，結構強化單元40b包括複數個肋條41b及一桁架結構44b。在部分實施例中，每五個肋條41b視為一個支撐單元，上述支撐單元係以在周向上相隔相同間距的方式設置於下側邊框22之平台224上。桁架結構44b連結下側邊框22之內表面220與下基板21之內表面210之間。桁架結構44b定義複數個凹槽45b於下基板21之上。

具體而言，桁架結構44b包括複數個支架，彼此相隔一間距自下側邊框22之內表面220朝內延伸。在部分實施例 中，上述支架係連結於下側邊框22之內表面220與支撐結構50之間。在部分實施例中，支撐結構50省略設置，上述支架自下側邊框22之一側延伸至下側邊框22之另一側。藉由強化單元40b之配置，下側邊框22之結構強度因此獲得加強，進而維持保護殼體1b之水密或氣密之功能。另一方面，下基板21之結構強度也因此獲得加強。當保護殼體1b位於水壓較大之環境時，下基板21不會因壓力而產生變形，進一步確保保護殼體1b之水密或氣密之功能。

在部分實施例中，上述各實施例之結構強化單元相互組合，以加強保護殼體之結構強度。本揭露並不限制於上述實施例。

第9圖顯示本揭露之部分實施例之保護殼體1c應用於一電子裝置100之剖面圖。在部分實施例中，電子裝置100包括一保護殼體1c以及一電子元件60。在第9圖的實施例中與第1-4圖的實施例相同的元件將施予相同的符號，且其特徵不再重複，以簡化說明。保護殼體1c與保護殼體1之差異包括，在保護殼體1c中，保護殼體1之支撐結構50省略設置，且保護殼體1之上殼件10由上殼件10c所取代，其中上殼件10c之上基板11c具有一開口111c。

電子元件60包括一保護基板61、一顯示面板62、一電路板63、及一電源組件64。保護基板61例如一玻璃係設置於電子元件60之最外側，用於保護電子元件60。顯示面板62設置於保 護基板61下方。顯示面板62根據電路板63提供之電子訊號顯示一影像。在部分實施例中，顯示面板62為一具有觸控功能之顯示面板，使用者可以相對顯示面板62所顯示之畫面操控電子元件60。電源組件64設置於電路板63之下方，用於供應電子元件60作動所需之電力。

在此實施例中，由於電子元件60係設置於保護殼體1c所定義之腔體101c當中，保護殼體1c阻隔來自外界之水氣以及異物，電子元件60的使用壽命得以增加。另一方面，由於電子元件60受保護殼體1c所保護，電子裝置100可在具有較大水壓之環境下使用。

本揭露之保護殼體之上、下殼件在側向上提供外力固定密封元件，因此保護殼體之結構可以獲得簡化，增加保護殼體內部可供其他元件利用之空間。另一方面，藉由結構強化單元之設置，上、下殼件之接縫處不會因過大外壓的擠壓而產生變形，保護殼體除了具有相當程度水密及氣密之功能，更可應用於高壓環境中。在一測試實驗中，本揭露之保護殼體接通過超過5atm之壓力測試，較傳統之保護結構耐用。

雖然本揭露已以較佳實施例揭露於上，然其並非用以限定本揭露，任何熟習此項技術者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本揭露之保護範圍當視申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧保護殼體

10‧‧‧上殼件

11‧‧‧上基板

12‧‧‧上側邊框

20‧‧‧下殼件

21‧‧‧下基板

22‧‧‧下側邊框

228‧‧‧溝槽

30‧‧‧密封元件

42‧‧‧柱狀結構

43‧‧‧凸出件

50‧‧‧支撐結構

51‧‧‧第一凸出結構

52‧‧‧第二凸出結構

D1‧‧‧間距

D2‧‧‧間距

C‧‧‧軸心

M‧‧‧區域

Claims (9)

1. 一種保護殼體，包括：一下殼件，具有一下基板以及一連結該下基板的下側邊框，且該下側邊框具有一端部，其中該端部沿垂直於該下殼件的一軸心方向凸出於該下基板；一上殼件，具有一上基板以及一連結該上基板的上側邊框，其中，該下側邊框自該下基板朝該上殼件延伸，且該上側邊框自該上基板朝該下殼件延伸；一溝槽，形成並環繞於該下側邊框之該端部，其中該上側邊框覆蓋該溝槽的開口；以及一密封元件，設置於該溝槽內並受該溝槽之內壁面及該上側邊框所壓迫。
2. 如申請專利範圍第1項所述之保護殼體，其中該下殼件更包括二個延伸區段，彼此相隔一間距並自該下側邊框朝外凸出，其中該溝槽由該下側邊框及該二個延伸區段定義。
3. 如申請專利範圍第2項所述之保護殼體，其中該二個延伸區段係沿垂直該軸心的方向自該下側邊框朝外凸出。
4. 如申請專利範圍第1項所述之保護殼體，其中該上側邊框之內表面包括一平面，該平面沿平行該軸心的方向延展。
5. 如申請專利範圍第1項所述之保護殼體，更包括一結構強化單元連結該下殼件之內表面，該結構強化單元配置用以增加該下殼件之結構強度。
6. 如申請專利範圍第5項所述之保護殼體，其中該結構強化單元包括複數個中空之柱狀結構。
7. 如申請專利範圍第5項所述之保護殼體，其中該結構強化單元包括複數個T形肋條。
8. 如申請專利範圍第5項所述之保護殼體，其中該結構強化單元包括一桁架結構，該桁架結構定義複數個凹槽於該下基板之上。
9. 如申請專利範圍第1項所述之保護殼體，其中該密封元件包括一O-ring，且係選自於由天然橡膠、丁腈橡膠(Nitrile Butadiene Rubber，NBR)、三元乙丙橡膠(Ethylene Propylene Diene Monomer，EPDM)及其組合所構成之群組之材料所製成。