WO2015159518A1

WO2015159518A1 - 電子機器及びその筐体の製造方法

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Publication number: WO2015159518A1
Application number: PCT/JP2015/001998
Authority: WO
Inventors: 克彦源内; 基紀佐藤
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2014-04-18
Filing date: 2015-04-09
Publication date: 2015-10-22
Anticipated expiration: 2016-10-18

Abstract

　少なくとも一部が外観に現れる金属フレーム本体（３１）に少なくとも１つの金属部材（補強板金（３２）、接点部品）を接合した状態でインサート成形により、樹脂部（３３）を設ける。これにより、必要な部分に金属を使用した安価で軽量かつ剛性の高い筐体を得る。

Description

電子機器及びその筐体の製造方法

　本発明は、電子機器及びその筐体の製造方法に関するものである。

　従来より、例えば、特許文献１のように、加工された金属製の金属フレームと、金属フレームの表面に被覆され、表面に付着された熱硬化性合成樹脂を含むコーティング材と、コーティング材の上面に一体に熱融着により成形されもので、かつ熱可塑性合成樹脂製で金属フレームと共に電子機器筐体の形状、構造を形成するための構造部とからなる電子機器筐体は知られている。この筐体では、樹脂部で必要となる凹凸のある形状を実現している。

特開２００１－２９８２７７号公報

　しかしながら、従来の電子機器では、金属フレームに樹脂製の凹凸のあるリブ等をインサート成形することはできるが、リブなどの突出部分を金属製のものとする場合、金属部材の削り出しや金属成形品を用いる必要がある。金属板を用いる場合、削り出しなどの機械加工の費用を必要としないが、リブなどの凹凸のある複雑な形状とすることができない。

　本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、必要な部分に金属を使用した安価で軽量かつ剛性の高い筐体を得ることにある。

　上記の目的を達成するために、この発明では、少なくとも一部が外観に現れる金属フレーム本体と金属部材とを接続したものをインサート成形するようにした。

　具体的には、本発明では、金属フレーム本体を有する筐体を備えた電子機器を前提とし、上記筐体は、上記金属フレーム本体に少なくとも１つの金属部材を接合した状態で該金属フレーム本体と該金属部材との接合部の少なくとも一部が樹脂材料で覆われた樹脂成形品よりなるものとする。

　上記の構成によると、筐体の金属で構成される部分を複数の金属部材で構成するので、１つの金属成形品で構成するものに比べ、最適な材質、厚さ等の金属を使用でき、設計自由度が高くなる。また、厚い金属板から削り出しによって突起などを設ける必要がなく、加工費が大幅に削減されると共に、不要な部分を省きやすくなって筐体が軽くなる。また、筐体内部で発生した熱を金属部材を介して金属フレーム本体に伝達し放熱することができる。さらに金属フレーム本体と金属部材との接合部の少なくとも一部を樹脂材料で覆っているので、接合部が外れにくく強度が高い。

　また、本発明では、金属フレーム本体を有する電子機器の筐体の製造方法を前提とし、この製造方法は、
　１枚の金属シートを筒状に絞るプレス工程と、
　上記筒状の金属シートの側壁端部を切断する端部切断工程と、
　上記側壁端部を切断した金属シートから形成した金属フレーム本体に少なくとも１つの金属部材を接合する接合工程と、
　上記金属部材が接合された金属フレーム本体を射出成形型に載置した状態で溶融樹脂を射出し、上記金属フレーム本体と上記金属部材との接合部の少なくとも一部を樹脂材料で覆うインサート成形工程とを含む構成とする。

　上記の構成によると、一枚のシートから金属フレーム本体をプレス加工等により成形できるので、金属ブロックからの削り出しに比べ、最適な材質、厚さ等の金属を使用でき、機械加工の時間及び費用が大幅に低減される。また、筐体の金属で構成される部分を複数の金属部材で構成するので、１つの金属成形品で構成するものに比べ、設計自由度が高くなると共に、不要な部分を省きやすくなって筐体が軽くなる。また、筐体内部で発生した熱を金属部材を介して金属フレーム本体に伝達し放熱することができる。さらに金属フレーム本体と金属部材との接合部の少なくとも一部を樹脂材料で覆っているので、接合部が外れにくく強度が高い。

　以上説明したように、本発明によれば、筐体を金属フレーム本体に少なくとも１つの金属部材を接合した状態でインサート成形された樹脂成形品で構成したので、必要な部分に金属を使用した安価で軽量かつ剛性の高い筐体を得ることができる。

図４（ｂ）のＩ－Ｉ線拡大断面図である。本発明の実施形態１に係る携帯電話機を示し、（ａ）が正面から見た斜視図で、（ｂ）が背面から見た斜視図である。携帯電話機を示す分解斜視図である。筐体を示し、（ａ）が正面から見た斜視図で、（ｂ）が背面から見た斜視図である。樹脂部分を取り除いた図４相当図で、（ａ）が正面から見た斜視図で、（ｂ）が背面から見た斜視図である。金属フレーム本体をさらに取り除いた図５相当図で、（ａ）が正面から見た斜視図で、（ｂ）が背面から見た斜視図である。図２（ａ）のVII－VII線拡大断面図である。図４（ｂ）のVIII－VIII線拡大断面図である。金属フレーム本体の成形手順を示し、（ａ）が１枚の金属シートを示す斜視図で、（ｂ）がプレス工程後を示す斜視図で、（ｃ）が端部切断工程後を示す斜視図である。本発明の実施形態２に係る筐体を示し、（ａ）が正面から見た斜視図で、（ｂ）が正面図である。図１０（ｂ）のXI－XI線拡大断面図である。図１０（ｂ）のXII－XII線拡大断面図である。図１０（ｂ）のXIII－XIII線拡大断面図である。図１０（ｂ）のXIV－XIV線拡大断面図である。樹脂部分を取り除いた筐体を示す斜視図である。

　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

　（実施形態１）
　図２及び図３は、本発明の実施形態１の電子機器としての携帯電話機１を示し、この携帯電話機１は、例えば、正面側に表示部２が収容された筐体３を備え、その背後が背面側キャビネット４で覆われ、その背面が平板状のリアプレート５で覆われている。筐体３の背面とリアプレート５の正面との間には、例えばメイン基板６、充電池７、防水パッキン８等が収容されている。

　図４～図６に示すように、本実施形態の筐体３は、矩形枠状の金属フレーム本体３１と、矩形板状の金属部材としての補強板金３２等がインサート成形されて枠状の樹脂部３３が一体成形されている。金属フレーム本体３１は、外壁部３１ａとその下側の樹脂部３３で分断されたアンテナ部３１ｂとを有する。アンテナ部３１ｂを電気的に分断するため、樹脂部３３は、絶縁材よりなる。外壁部３１ａには、補強板金３２の周縁に垂直に折り曲げられた折曲部３２ａがスポット溶接により接合されている。図８にも示すように、アンテナ部３１ｂには、金属部材としての接点部品３４が同様に接合されている。本実施形態では、板厚が薄くてよい補強板金３２よりも接点部品３４の板厚が大きくなっている。これらの接合方法は、接着、嵌め込み等でもよい。金属フレーム本体３１、補強板金３２及び接点部品３４の材質は特に限定されず、アルミニウム合金、ステンレス鋼板等よりなる。なお、図８に示す金属製ナット３５は、金属フレーム本体３１には接合されてはおらず、インサート成形時又はその後に取り付けられる。

　図１及び図７に示すように、金属フレーム本体３１の内側周縁は矩形枠状に樹脂部３３で覆われており、背面側キャビネット４との間で密閉性を保つために挟み込む防水パッキン８が当接するほぼ連続した合わせ面としての平坦面３３ａが形成されている。平坦面３３ａは、防水パッキン８が当たる場合だけでなく、両面テープや接着材によって接着が行われる場合もある。このように、筐体３が金属フレーム本体３１と補強板金３２及び接点部品３４とを含むような構成でも、インサート成形される樹脂部３３であれば連続した平坦面３３ａを有する複雑な形状でも形成しやすく、筐体３に高い防水性能を発揮させることができる。

　　－筐体の製造方法－
　次に、本実施形態に係る筐体３の製造方法について簡単に説明する。まず、アルミニウム合金などよりなる１枚の金属シート３１’を用意し、外形カット工程において、図９（ａ）に示すように適切な形状にカットする。

　次いで、プレス工程において、例えばプレス機械を用いて図９（ｂ）に示すように筒状の金属シート３１’’に成形する。

　次いで、端部切断工程において、筒状の金属シート３１’’の側壁端部３１’’ａを切断する。このとき、底板３１’’ｂも切断することにより、図９（ｃ）に示すように、矩形のリング状に金属シート３１’’’が成形される。そして、例えば外壁部３１ａとアンテナ部３１ｂとの境界にスリット３１’’’ａを設けておく。このスリット３１’’’ａ以外は、特に図示しないが、必要な貫通孔等も設けておく。

　次いで、接合工程において、リング状の金属シート３１’’’に複数の金属部材をスポット溶接等により接合する。具体的には、外壁部３１ａに補強板金３２の折曲部３２ａをスポット溶接し、アンテナ部３１ｂとなる、スリット３１’’’ａよりも下側部分には、複数の接点部品３４をスポット溶接する。スポット溶接であれば、熱変形などの悪影響を受けにくい。

　次いで、インサート成形工程において、補強板金３２及び接点部品３４が接合された金属フレーム本体３１を射出成形型に載置した状態で溶融樹脂を射出する。このとき、少なくとも外壁部３１ａと補強板金３２の接合部３６及びアンテナ部３１ｂと接点部品３４の接合部３６の全体をそれぞれ樹脂材料で覆う。このようにすれば、スポット溶接のように比較的強度の弱い接合であっても、樹脂部３３で覆うことで、強度が向上する上に接合部３６が空気に触れて劣化することがない。

　次いで、インサート成形後にリング状の金属シート３１’’’の厚さ方向両端部をカットしてリング状に切断する。このとき、スリット３１’’’ａの厚さ方向両端部も切断することで、アンテナ部３１ｂが絶縁材よりなる樹脂材料で電気的に分断される。また、アンテナ部３１ｂと外壁部３１ａとは樹脂部３３で連結されているので、必要な強度は確保されている。このことで、アンテナ部３１ｂは、電気的に外壁部３１ａ及び補強板金３２と絶縁されながら、接点部品３４を介してメイン基板６と電気的に接合可能となる。このようにすれば、アンテナ部材を別部品として構成する複数部品からなるものに比べて製造が容易であり、また必要なスペースを小さくしながら、強度も確保することができる。

　このように、一枚の金属シート３１’から金属フレーム本体３１をプレス加工等により成形できるので、金属ブロックからの削り出しに比べ、機械加工の時間及び費用が大幅に低減される。

　また、筐体３の金属で構成される部分を複数の部材（金属フレーム本体３１、補強板金３２及び接点部品３４）で構成するので、最適な材質、厚さ等の金属を使用でき、設計自由度が高くなる。また、厚い金属板から削り出しによって突起などを設ける必要がなく、加工費が大幅に削減されると共に、不要な部分を省きやすくなって筐体３が軽くなる。

　本実施形態では、金属フレーム本体３１と補強板金３２及び接点部品３４との接合部３６の全体を樹脂材料で覆ったので、補強板金３２及び接点部品３４が金属フレーム本体３１から外れるのが防止され、剛性も向上する。また樹脂で覆われた溶接部分は空気に触れないので、劣化しにくい。

　また、本実施形態では、リング形状の金属フレーム本体３１（外壁部３１ａ）の内周面に平板状の補強板金３２を接続したので、筐体３の内部でメイン基板６や充電池７において発生した熱を補強板金３２からリング形状の金属フレーム本体３１に伝達させて効果的に外部に放熱させることができる。

　また、本実施形態では、リング形状の金属フレーム本体３１の一部が樹脂部３３によって分離されてアンテナ部３１ｂを構成し、そのアンテナ部３１ｂに接点部品３４を接合した上でインサート成形するようにしたので、感度のよいアンテナ部３１ｂを簡単かつ安価な方法で設けることができる。

　したがって、本実施形態に係る携帯電話機１によると、必要な部分に金属を使用した安価で軽量かつ剛性の高い筐体３を得ることができる。

　（実施形態２）
　図１０～図１５は、本発明の実施形態２を示し、主に金属フレーム本体１３１の形状が異なる点で上記実施形態１と異なる。なお、本実施形態では、図１～図９と同じ部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

　本実施形態では、金属フレーム本体１３１は、上記実施形態１と異なり、底板１３１ｃを有する。このため、プレス工程後の端部切断工程において、底板１３１ｃは切り離さないが、下側の側壁が切り離されている。この下側部分は、樹脂部１３３で覆われている。底板１３１ｃがある分だけ金属フレーム本体１３１の剛性は高く、内部の熱を放熱しやすくなっているが、その分だけ質量は重くなっている。

　図１１に示すように、筐体取付用ナット１３５がアンテナ部１３１ｂに例えばスポット溶接等により、接合されている。この接合部１３６は、樹脂部１３３で完全に覆われているので、接合部１３６が補強されると共に、空気に触れて劣化することはない。筐体取付用ナット１３５は接合部１３６以外の部分は露出しており、例えば、図示しないメイン基板に接続することで、アンテナ部１３１ｂをアンテナとして使用できる。本実施形態においても、樹脂部１３３には、連続した、合わせ面としての平坦面１３３ａが形成されており、図示しない防水パッキンが当接するようになっている。

　また図１２に示すように、底板１３１ｃには、接点部品１３４が接合されている。この断面では、接合部１３６の一部が樹脂部１３３で覆われているが、一部は露出している。この弾性を有する接点部品１３４に図示しないメイン基板が接続されることで、グランドを取ったり、底板１３１ｃをアンテナとして使用したりすることができる。

　また図１３及び図１４に示すように、筐体１０３の下側には、断面Ｌ字状の補強板１３７を埋設させることで、筐体１０３の補強が行われている。外壁部１３１ａ側では、接合部１３６を含め補強板１３７の全体が覆われている。底板１３１ｃ側では、接合部１３６が樹脂部１３３で覆われているが、補強板１３７の一部は露出している。

　したがって、本実施形態に係る携帯電話機１においても、必要な部分に金属を使用した安価で軽量かつ剛性の高い筐体３を得ることができる。

　（その他の実施形態）
　本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

　すなわち、上記実施形態では、矩形皿状の筐体３について説明したが、その形状は特に限定されず、矩形枠状、円形皿状、楕円皿状等でもよい。

　上記実施形態では、電子機器は、携帯電話機１としたが、タブレット端末、ＰＨＳ（Personal Handy-phone System ）、ＰＤＡ(Personal Digital Assistant)、パソコン、モバイルツール、電子辞書、電卓、ゲーム機等であってもよく、特に小型の液晶ディスプレイ、液晶テレビ、ブルーレイディスクレコーダ、ＤＶＤレコーダ等であってもよい。

　なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。また、各実施形態に記載された技術的特徴は、互いに組合せ可能であり、組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

　　　　　　１　　　携帯電話機（電子機器）
　　　　　　２　　　表示部
　　　　　　３　　　筐体
　　　　　　４　　　背面側キャビネット
　　　　　　５　　　リアプレート
　　　　　　６　　　メイン基板
　　　　　　７　　　充電池
　　　　　　８　　　防水パッキン
　　　　　３１　　　金属フレーム本体
　　　　　３１ａ　　外壁部
　　　　　３１ｂ　　アンテナ部
　　　　　３２　　　補強板金（金属部材）
　　　　　３２ａ　　折曲部
　　　　　３３　　　樹脂部
　　　　　３３ａ　　平坦面（合わせ面）
　　　　　３４　　　接点部品（金属部材）
　　　　　３５　　　金属製ナット
　　　　　３６　　　接合部
　　　　　３１’　　１枚の金属シート
　　　　　３１’’　　筒状の金属シート
　　　　　３１’’ｂ　　底板
　　　　　３１’’ａ　　側壁端部
　　　　　３１’’’　　リング状の金属シート
　　　　　３１’’’ａ　　スリット
　　　　１０３　　　筐体
　　　　１３１　　　金属フレーム本体
　　　　１３１ａ　　外壁部
　　　　１３１ｂ　　アンテナ部
　　　　１３１ｃ　　底板
　　　　１３３　　　樹脂部
　　　　１３３ａ　　平坦面（合わせ面）
　　　　１３４　　　接点部品
　　　　１３５　　　筐体取付用ナット
　　　　１３６　　　接合部
　　　　１３７　　　補強板

Claims

　少なくとも一部が外観に現れる金属フレーム本体を有する筐体を備えた電子機器において、
　上記筐体は、上記金属フレーム本体に少なくとも１つの金属部材を接合した状態で該金属フレーム本体と該金属部材との接合部の少なくとも一部が樹脂材料で覆われた樹脂成形品よりなる
ことを特徴とする電子機器。
　請求項１に記載の電子機器において、
　上記金属フレーム本体と上記金属部材との接合部の全体が樹脂材料で覆われている
ことを特徴とする電子機器。
　請求項１又は２に記載の電子機器において、
　上記金属フレーム本体の周縁は、樹脂材料で覆われ、他の部品との合わせ面となる平坦面を有する
ことを特徴とする電子機器。
　請求項１から３のいずれか１つに記載の電子機器において、
　上記金属フレーム本体は、リング形状であり、
　上記金属部材は、上記リング形状の金属フレーム本体の内周面に接続された平板状の補強板金である
ことを特徴とする電子機器。
　請求項４に記載の電子機器において、
　上記リング形状の金属フレーム本体の一部は上記樹脂材料によって分離されてアンテナ部を構成し、
　上記金属部材は、上記アンテナ部に接続される接点部品である
ことを特徴とする電子機器。
　金属フレーム本体を有する電子機器の筐体の製造方法において、
　１枚の金属シートを筒状に絞るプレス工程と、
　上記筒状の金属シートの側壁端部を切断する端部切断工程と、
　上記側壁端部を切断した金属シートから形成した金属フレーム本体に少なくとも１つの金属部材を接合する接合工程と、
　上記金属部材が接合された金属フレーム本体を金型に載置した状態で溶融樹脂を注入し、上記金属フレーム本体と上記金属部材との接合部の少なくとも一部を樹脂材料で覆うインサート成形工程とを含む
ことを特徴とする電子機器の筐体の製造方法。
　請求項６に記載の電子機器の筐体の製造方法において、
　上記インサート成形工程の後に上記金属フレーム本体をリング状に切断し、一部をアンテナ部として上記樹脂材料で分断する工程とを含み、
　上記アンテナ部は、上記金属部材としての接点部品が接合されている
ことを特徴とする電子機器の筐体の製造方法。