TWI690419B - 用於無線通訊的複合材料外殼、其製造方法及使用其的無線通訊裝置 - Google Patents

Abstract

本發明公開一種用於無線通訊的複合材料外殼、其製造方法及使用其的無線通訊裝置，其中複合材料外殼包括一基底層、一外覆層以及至少一中間層。外覆層與基底層相對設置，中間層設置在基底層與外覆層之間，且具有基於碳纖維的一訊號遮蔽區以及基於玻璃纖維的一訊號穿透區。基底層與外覆層均為玻璃纖維形成，且具有相同的機械性質。藉此，外殼的整體結構不會因為受到壓合應力而發生翹曲。

Description

用於無線通訊的複合材料外殼、其製造方法及使用其的無線 通訊裝置

本發明涉及一種電子裝置的外殼、其製造方法及其應用，特別是涉及一種用於無線通訊的複合材料外殼、其製造方法及使用其的無線通訊裝置。

隨著電子產業的快速發展，高科技電子產品持續推陳出新，近年來，便攜式通訊裝置更成為電子產業的發展重心。為符合消費者愈來愈高的使用需求，各家廠商不斷地追求創新及產品改良，以滿足現代便攜式通訊裝置強調完整性、多功能化與輕薄化等設計趨勢。以智慧型手機為例，為實現機身的輕薄化，外殼的厚度和重量也需要儘量減小。

進一步地說，智慧型手機的外殼從常見的金屬、塑膠、玻璃等材質，現今又發展出以纖維強化塑膠之複合材料(如玻璃纖維強化塑膠)。這類複合材料在電子產品的應用上常被拿來與金屬和塑膠材料做比較；舉例來說，當這類複合材料用於手機外殼時，需具有如塑膠材料一般質輕的特性及如金屬材料一般的機械性能和金屬質感。由此可知，如何能在輕薄化的設計要求下維持外殼的機械性能同時增加其美觀性，是複合材料外殼升級的關鍵。

在複合材料外殼上，為避免無線訊號受到阻隔，一般的做法 會在內置天線處使用玻璃纖維等不導電材料，其他地方則使用碳纖維等高強度材料。然而，這種作法在製作上會面臨到兩個問題，其中一個問題是，由於各層間的機械性質不同，在壓合後常會出現翹曲的現象；另外一個問題是，由於玻纖層的色澤與編織孔隙會將內部構件顯露於外，例如在外觀上會看到天線區與非天線區的區隔。雖然可使用深色塗料來遮蔽內部構件，但是深色塗料不具金屬光澤，且其會累積於交接縫隙，使纖維壓合後喪失織物的立體光澤與質感。

此外，複合材料外殼在製作上，是將欲堆疊的纖維布以熱固性樹脂含浸後，預烘烤成為纖維預浸布，再裁切並逐層堆疊為板材，然後進行熱壓成型。然而，纖維布從樹脂預浸、與預烘烤、裁切乃至堆疊等程序，纖維布織紋容易因外力作用而歪斜變形，此一情況若發生在外表面則會影響美觀性，尤其纖維布周邊更容易因不當外力拉扯而變形，此時便需要將外觀瑕疵部位切除，這樣造成了材料的浪費。

本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種用於無線通訊的複合材料外殼，其重量輕、機械強度高、且能滿足訊號的傳送與接收要求。並且，提供此複合材料外殼的製造方法及使用此複合材料外殼的無線通訊裝置。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是：一種用於無線通訊的複合材料外殼，其包括一基底層、一外覆層以及至少一中間層。所述外覆層與所述基底層相對設置，所述中間層設置在所述基底層與所述外覆層之間，且具有基於碳纖維的一訊號遮蔽區以及基於玻璃纖維的一訊號穿透區。所述基底層與所述外覆層均為玻璃纖維形成，且具有相同的機械性質。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的另外一技術方案 是：一種無線通訊裝置，其包括所述用於無線通訊的複合材料外殼以及一天線結構。所述用於無線通訊的複合材料外殼具有一收容空間，所述天線結構設置在所述收容空間內，且其位置對應所述訊號穿透區。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的另外再一技術方案是：一種用於無線通訊的複合材料外殼的製造方法，其包括以下步驟。首先，提供一基底層、一外覆層與至少一中間層，其中所述基底層與所述外覆層均為玻璃纖維形成，且具有相同的機械性質，所述中間層具有基於碳纖維的一訊號遮蔽區及基於玻璃纖維的一訊號穿透區；接著，通過熱壓的方式將所述基底層、所述外覆層與所述中間層結合在一起，以形成一外殼半成品，其中所述中間層設置在所述基底層與所述外覆層之間；然後，將所述外殼半成品加工形成預定的立體形狀。

本發明的其中一有益效果在於，其能通過“中間層設置在基底層與外覆層之間，且具有基於碳纖維的訊號遮蔽區以及基於玻璃纖維的訊號穿透區”以及“基底層與外覆層均為玻璃纖維形成，且具有相同的機械性質”的技術特徵，以能滿足無線訊號的傳輸要求，且外殼的整體結構不會因為受到壓合應力而發生翹曲。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

D:無線通訊裝置

1:複合材料外殼

11:基底層

12:外覆層

13:中間層

S:訊號遮蔽區

T:訊號穿透區

131:經向玻璃纖維束

132:多條緯向碳纖維束

14:金屬層

15:裝飾層

151:基面層

152:顏色層

153:保護層

16:熱熔膠片

2:天線結構

21:天線

22:基材

3:成型模具

31:上模

32:下模

圖1為本發明第一實施例的複合材料外殼的立體示意圖。

圖2為本發明第一實施例的複合材料外殼的剖面示意圖。

圖3為本發明第二實施例的複合材料外殼的立體示意圖。

圖4為本發明第二實施例的複合材料外殼的剖面示意圖。

圖5為本發明的複合材料外殼中的中間層的結構示意圖。

圖6為本發明第三實施例的複合材料外殼的剖面示意圖。

圖7為圖6中VII部分的局部放大圖。

圖8為本發明的無線通訊裝置的其中一剖面示意圖。

圖9為本發明的無線通訊裝置的另外一剖面示意圖。

圖10為本發明實施例的複合材料外殼的成型過程示意圖。

圖11為本發明的複合材料外殼的製造方法的流程圖。

圖12為本發明的複合材料外殼的製造方法的製程示意圖。

圖13顯示碳纖維層與經表面處理的玻璃纖維層的外觀。

目前無線通訊裝置(如智慧型手機)的外殼主要有金屬與工程塑膠兩大類。在材料科技的進步之下，高玻纖外殼被發展出來，其同時具備塑膠外殼材質輕、結構堅固、不會干擾無線訊號等優點；隨著加工與表面處理技術的進步，高玻纖外殼的質感不一定比金屬外殼的質感要差，且其強度和厚薄度都可以做到和金屬外殼不相上下，但成本卻只有金屬外殼的三分之一，甚至四分之一。因此，本發明提供一種基於玻璃纖維的複合材料外殼，其能滿足無線訊號的傳輸要求。

以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“複合材料外殼、其製造方法及使用其的無線通訊裝置”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。

應當可以理解的是，雖然本文中可能會使用到“第一”、 “第二”、“第三”等術語來描述各種元件或者信號，但這些元件或者信號不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件，或者一信號與另一信號。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。

參閱圖1至圖4所示，本發明實施例提供一種用於無線通訊的複合材料外殼1，其主要包括一基底層11、一外覆層12及至少一中間層13。基底層11與外覆層12相對設置，中間層13設置在基底層11與外覆層12之間。值得注意的是，基底層11與外覆層12均為玻璃纖維形成，且具有相同的機械性質，中間層13具有一訊號遮蔽區S及一訊號穿透區T；因此，外殼的整體結構不會因為受到壓合應力而發生翹曲，且能滿足訊號的傳送與接收要求。

在本實施例中，基底層11與外覆層12可具有相同的厚度，例如0.2微米至0.4微米，中間層13的厚度可為0.2微米至0.4微米；基底層11與外覆層12之間可具有一層或多層中間層13，較佳為一至四層。舉例來說，如圖1及圖2所示，為了滿足無線通訊裝置的薄型化需求，中間層13的數量可以只有一層；另外，如圖3及圖4所示，為了提高外殼的強度，中間層13的數量可以有三層。

參閱圖5，中間層13的訊號遮蔽區S可完全由碳纖維編織而成，或大部分是由碳纖維編織而成，以阻擋或衰減無線訊號。中間層13的訊號穿透區T可完全由玻璃纖維編織而成，以允許無線訊號通過。進一步地說，如圖5所示，訊號遮蔽區S可包括相互交織的多條經向玻璃纖維束131與多條緯向碳纖維束132。在其他實施例中，訊號遮蔽區S也可完全由碳纖維編織而成，此時，訊號遮蔽區S與訊號穿透區T的結合須以其他方式(如拼接)取代編織。另外，訊號穿透區T可包括相互交織的多條經向玻璃纖維束與多條緯向玻璃纖維束(如圖中未標號)。然而，本發明不以上 述所舉的例子為限。在本實施例中，每一條經向玻璃纖維束131可由1000至48000根玻璃纖維絲構成，每一條緯向碳纖維束132的直徑可為1微米至10微米。

複參閱圖2及圖4所示，本發明的複合材料外殼1可再包括一不連續的金屬層14，金屬層14形成於外覆層12上，且其材料可為鈦(Ti)、鋁(Al)、銦(In)、錫(Sn)或其合金。藉此，複合材料外殼1能具有金屬光澤與質感，且其內側可形成一不可視的收容空間，以使得內部構件不會通過外覆層12的鏤空處顯露於外。在本實施例中，金屬層14可通過濺鍍的方式形成，且其厚度可為10奈米至50奈米，但本發明並不限制於此。

參閱圖6及圖7所示，本發明的複合材料外殼1可再包括一裝飾層15，裝飾層15形成於金屬層14上，用以增加外觀多樣性。在本實施例中，裝飾層15可為一多層結構，其包括一基面層151、一形成於基面層151上的顏色層152及一形成於顏色層152上的保護層153。進一步地說，基面層151用以平整金屬層14的外表面，進而提高後續塗層的結合力，基面層151可為一底漆層，且可通過噴塗的方式形成。顏色層152用以使外殼具有所需顏色，顏色層152可為一黑色塗層，且可通過噴塗的方式形成。保護層153能防止外殼表面受損，保護層153可為一透明面漆層，且可通過噴塗的方式形成。然而，上述所舉的例子只是其中一可行的實施例而並非用以限定本發明。

參閱圖8所示，本發明的複合材料外殼1可用於無線通訊裝置D，例如智慧型手機或平板電腦。無線通訊裝置D可包括一複合材料外殼1及一天線結構2，天線結構2設置在複合材料外殼1的內側，其中天線結構2的天線21的位置對應複合材料外殼1的訊號穿透區T，如此可以避免從天線21發出的無線訊號被複合材料外殼1遮蔽。在本實施例中，天線結構2可包括一基材22用以承載天線21，其中基材22的形狀與複合材料外殼1的形狀相匹 配；基材22可為一內殼，但不限制於此。

參閱圖9及圖10所示，根據實際需要，可通過成型模具3使複合材料外殼1具有預定的立體形狀。進一步地說，可將複合材料外殼1置於成型模具3的上模31與下模32之間，然後，上模31與下模32可在適當的溫度下合模，其中上模31與下模32可被加熱至相同或不同的溫度；上模31與下模32合模後形成的模腔(圖中未標號)可將複合材料外殼1加工出所需的立體形狀。實務上，可先通過裁切或沖切等方式使複合材料外殼1具有預定的平面形狀和尺寸，再進行成型加工。

參閱圖11所示，本發明的複合材料外殼可通過特定的步驟製成。首先，執行步驟S1，提供一基底層、一外覆層與至少一中間層；接著，執行步驟S2，通過熱壓的方式將基底層、外覆層與中間層結合在一起，以形成一外殼半成品；然後，執行步驟S3，將外殼半成品加工形成預定的立體形狀。

參閱圖12並配合圖2所示，在本實施例中，是在中間層13與基底層11及外覆層12之間分別置入一熱熔膠片16，熱熔膠片16會在熱壓過程中熔化並均勻滲透至各層之中，待膠固化後即形成外殼半成品(即未進行成型加工的複合材料外殼)；熱壓溫度可為200℃至250℃，熱壓壓力可為100psi至500psi，熱熔膠片16的材料可為聚碳酸酯；藉此，能避免因使用濕式含浸法而造成纖維織紋歪斜變形的問題。然而，上述所舉的例子只是其中一可行的實施例而並非用以限定本發明。

複參閱圖2及圖4所示，根據實際需要，可在步驟S1與步驟S2之間，形成一金屬層14於外覆層12上；並且，可在步驟S3之後形成一裝飾層15於金屬層14上。關於金屬層14與裝飾層15的特徵已於前面詳述過，於此便不再贅述。

[實施例的有益效果]

本發明的其中一有益效果在於，其能通過“中間層設置在基底層與外覆層之間，且具有基於碳纖維的訊號遮蔽區以及基於玻璃纖維的訊號穿透區”以及“基底層與外覆層均為玻璃纖維形成，且具有相同的機械性質”的技術特徵，以能滿足無線訊號的傳輸要求，且外殼的整體結構不會因為受到壓合應力而發生翹曲。

更進一步地說，可在外覆層上形成一金屬層，金屬層的材料可為鈦、鋁、銦、錫或其合金；藉此，複合材料外殼能具有金屬光澤與質感，且其內側可形成一不可視的收容空間，以使得內部構件不會通過外覆層的鏤空處顯露於外。此外，可在金屬層上形成一裝飾層，其可具有單層或多層結構，以增加複合材料外殼的外觀多樣性。

參閱圖13A及圖13B所示，圖13A顯示一碳纖維層，圖13B顯示一玻璃纖維層，其表面上同樣形成有一金屬層與一具有黑色外觀的裝飾層。圖13A與圖13B相較可見，本發明的複合材料外殼可具有碳纖的色澤與金屬的質感。

以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。

1‧‧‧複合材料外殼

11‧‧‧基底層

12‧‧‧外覆層

13‧‧‧中間層

14‧‧‧金屬層

Claims (8)

1. 一種複合材料外殼，用於無線通訊裝置，所述複合材料外殼包括：一基底層；一外覆層，其與所述基底層相對設置；以及至少一中間層，其設置在所述基底層與所述外覆層之間，且具有基於碳纖維的一訊號遮蔽區以及基於玻璃纖維的一訊號穿透區，其中，所述訊號遮蔽區包括相互交織的多條經向玻璃纖維束與多條緯向碳纖維束，每一條所述經向玻璃纖維束是由1000至48000根玻璃纖維絲構成，每一條所述緯向碳纖維束的直徑為1微米至10微米；其中，所述基底層與所述外覆層均為玻璃纖維形成，且具有相同的機械性質。
2. 如請求項1所述的複合材料外殼，其還包括形成於所述外覆層上的一金屬層，且所述金屬層的材料為鈦、鋁、銦或其合金。
3. 如請求項2所述的複合材料外殼，其中，所述金屬層的厚度為10奈米至50奈米。
4. 如請求項2所述的複合材料外殼，其還包括形成於所述金屬層上的一裝飾層。
5. 一種無線通訊裝置，其包括一如請求項1至4中任一項所述的複合材料外殼以及一天線結構，所述天線結構設置在所述複合材料外殼的內側，且其位置對應所述訊號穿透區。
6. 一種複合材料外殼的製造方法，其包括：提供一基底層、一外覆層與至少一中間層，其中所述基底層與所述外覆層均為玻璃纖維形成，且具有相同的機械性質，所述中間層具有基於碳纖維的一訊號遮蔽區及基於玻璃纖維的一訊號穿透區，其中，所述訊號遮蔽區包括相互交織的多條經向玻璃纖維束與多條緯向碳纖維束，每一條所述經向玻璃纖維束是由1000至48000根玻璃纖維絲構成，每一條所述緯向碳纖維束的直徑為1微米至10微米；通過熱壓的方式將所述基底層、所述外覆層與所述中間層結合在一起，以形成一外殼半成品，其中所述中間層設置在所述基底層與所述外覆層之間；以及將所述外殼半成品加工形成預定的立體形狀。
7. 如請求項6所述的複合材料外殼的製造方法，其中，在提供所述外覆層的步驟與熱壓合的步驟之間，還包括：形成一金屬層於所述外覆層上，所述金屬層的材料為鈦、鋁、銦或其合金，且所述金屬層的厚度為10奈米至50奈米。
8. 如請求項6所述的複合材料外殼的製造方法，其中，在將所述外殼半成品加工形成預定的立體形狀的步驟之後，還包括：形成一裝飾層於所述金屬層上。

Images