WO2018084443A1 - 휴대용 단말기의 메탈프레임 제조방법 - Google Patents

휴대용 단말기의 메탈프레임 제조방법 Download PDF

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WO2018084443A1
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metal
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flange
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Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a metal frame of a portable terminal that can significantly reduce the manufacturing time when manufacturing the metal frame of the portable terminal, significantly reducing the manufacturing cost by using the raw materials used.
  • a portable terminal such as a smart phone, a mobile phone, a tablet PC, etc. is required to protect or fix various electronic components mounted therein, and to apply a metal frame to enhance durability and to enhance the appearance of a frame to serve as a housing. Required.
  • the metal frame 10 of the portable terminal 1 includes a body part 11 made of metal, a resin injection part 12 supporting an electronic component, and the like. 11 is divided into a rear plate 11a constituting the entire exterior of the rear of the portable terminal 1 and a rim side wall 11b formed in a hollow shape to form an outer edge of the portable terminal 1.
  • a method of manufacturing the metal frame 10 having the above structure a method of forming a rear plate (11a) and the edge side wall (11b) by cutting a metal material of sufficient thickness, such as the iPhone series from beginning to end, Method of separately fabricating the rear plate 11a and the edge side wall 11b as in the 'Method of manufacturing a metal case' of Korean Patent Publication No. 10-1618694 and 'Processing by Press of Publication No. 10-2016-0108102
  • the metal frame 10 is manufactured only by cutting, the dimensional accuracy is high, but due to the characteristics of the cutting process, it is difficult to realize a complicated shape product, the processing time is very long, and the material loss is very large. ) And the method of separately fabricating the edge side wall (11b) has a number of assembly parts, productivity is low, there is a problem that the failure rate is high due to product tolerances.
  • An object of the present invention devised to solve the above problems is to produce a metal frame integrally formed with the rear plate and the edge side wall through a multi-stage pressing process, and to form a connection between the metal to be separated when forming the segment hole
  • the present invention also provides a method for manufacturing a metal frame of a portable terminal that can easily realize the surface color of the metal frame through a connection part during anodizing.
  • the metal frame manufacturing method of the portable terminal according to the present invention is a continuous and stepped multi-stage process of the metal material protruding from one side of the rear plate and the rear plate to form the entire outside of the rear of the portable terminal.
  • the forming of the metal body may include forming a flange protruding outwardly along the circumference of the edge side wall during multi-stage press processing, and forming a segmented hole in the edge side wall at the position where the antenna of the portable terminal is installed.
  • the rear flap on the edge side wall where a segmented hole is formed and separated Forming a connection portion connected to a sheet; and the resin injection molding step is injection molded to expose the connection part while the resin injection part closes the segment hole, and is performed after the resin injection molding step, and the flange is formed on the edge.
  • a connection part cutting step of cutting and removing the exposed connection part is
  • the metal body forming step and the resin injection molding step is carried out, characterized in that it further comprises a surface treatment step of surface treatment of the metal body to increase the bonding force of the resin injection portion to the metal body.
  • the surface treatment step to increase the oxygen content on the surface of the metal body to form an oxygen-containing film containing oxygen
  • the resin injection portion is the thermoplastic resin composition
  • An additive compound having a functional group reacting with an oxygen-containing film wherein the additive compound includes a carboxyl group and salts thereof and esters thereof, epoxy groups, glycidyl groups, isocyanate groups, carbodiimide groups, amino groups and salts thereof, acid anhydride groups, and It is characterized by having at least 1 type of functional group chosen from the group containing the ester.
  • the flange cutting step and the anodizing step characterized in that it further comprises a sandblasting step of sandblasting treatment to make the surface of the metal body beautiful.
  • Metal frame manufacturing method of a portable terminal according to the present invention through the multi-stage pressing process to produce a metal frame integrally formed with the rear plate and the edge side wall, and to form a connection between the metal is separated when forming a segment hole for the antenna characteristics Even when anodizing, there is an effect that can easily achieve the surface color of the metal frame through the connecting portion.
  • 1 and 2 is an exploded perspective view of a smartphone that has been recently released and used
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating a metal frame in the embodiments of FIGS. 1 and 2;
  • Figure 4 is a flow chart showing an embodiment of a metal frame manufacturing method of a portable terminal according to the present invention
  • FIG. 5 is a perspective view illustrating a metal body formed by the metal body forming step of the embodiment of FIG.
  • FIG. 6 is an enlarged perspective view illustrating main parts of a metal body in which an antenna of a portable terminal is located in the embodiment of FIG. 5;
  • FIG. 7 is a perspective view illustrating a state in which the resin injection unit is integrally injection molded to the metal body by the resin injection molding step of the embodiment of FIG. 4;
  • FIG. 8 is an enlarged perspective view of a main portion of a metal body in which an antenna of a portable terminal is located in the embodiment of FIG. 7;
  • FIG. 9 is a perspective view illustrating a metal body in which a flange is cut by a flange cutting step of the embodiment of FIG. 4;
  • FIG. 10 is an enlarged perspective view illustrating main parts of a metal body in which an antenna of a portable terminal is located in the embodiment of FIG. 9;
  • connection part cutting step of the embodiment of FIG. 4 is an enlarged perspective view illustrating a main portion of the metal body in which the connection part is cut by the connection part cutting step of the embodiment of FIG. 4;
  • FIG. 12 is a flowchart illustrating another embodiment of a method of manufacturing a metal frame of a portable terminal according to the present invention.
  • Metal body forming step (S100) is a back plate 110 forming the entire outside of the rear of the portable terminal 1 by pressing a continuous multi-stage metal material as shown in Figures 5 and 6 with reference to FIGS. ) And a metal body 100 integrally formed with a hollow edge side wall 120 protruding from one surface of the rear plate 110.
  • a flange 130 protruding outward is formed along the circumference of the edge side wall 120, and an antenna (not shown) of the portable terminal 1 is installed.
  • a segment 150 is formed in the edge side wall 120 at a position where the segment hole 140 is formed and is connected to the rear plate 110 at the edge side wall 120 where the segment hole 140 is separated. To form.
  • a flange 130 protruding outward along the circumference of the edge side wall 120 is formed, and this flange 130 is formed when the edge side wall 120 is formed. It assists the material as much as thickness and height, and helps to form the edge side wall 120 precisely by fixing the rear plate 110 and the flange 130 relative to the edge side wall 120 on the upper and lower pressing molds. .
  • the antenna (not shown) of the portable terminal 10 is a device for transmitting and receiving radio waves, which has been rapidly developed due to the recent development of wireless communication technology, and is becoming more compact and lighter.
  • external antennas such as helical, monopole, and sleeve dipole antennas were used, but recently, internal antennas such as Planer Inverted F Antenna (PIFA), small loop antenna, chip antenna, SMD antenna, and DRA are mainly used in the portable terminal 10. It is mounted inside to show antenna characteristics.
  • PIFA Planer Inverted F Antenna
  • small loop antenna chip antenna
  • SMD antenna SMD antenna
  • DRA Planer Inverted F Antenna
  • It is mounted inside to show antenna characteristics.
  • built-in antennas are mainly used, and when mounted on the metal body 100 as in the present invention, when the metal body 100 is completely closed by the metal body, the transmission and reception characteristics of the antenna are degraded.
  • an opening is formed in the metal body 100 on which the antenna is mounted, and closed by the resin injection unit 200 to be described later. At this time, since the openings should be formed in front, rear, left, and right positions where the antenna is mounted, there is a problem that the metal body 100 should be separated.
  • the openings may be formed at positions where the above-described antennas are mounted while being manufactured by multi-stage pressing integrally, and in the anodizing step (S400), which will be described later.
  • the segment part hole 140 and the connection part 150 are provided together with the flange 130 to maintain the metal part of the connection part. That is, the flange 130 connects the metal parts based on the segment holes 140 so as not to be separated when the segment holes 140 are formed, and the segment holes 140 are removed even after the resin injection molding step (S200).
  • the resin injection unit 200 is filled in to serve to be coupled to each other.
  • connection part 150 the metal part between the metal parts is maintained through the separate connection part 150 in a state where the metal coupling between the metal parts is separated based on the segment hole 140 during the anodizing process so that a current flows.
  • the anodizing process can be easily performed and then removed.
  • the metal body 100 having the above configuration is formed with a rear plate 110, an edge side wall 120, a flange 130, a segment hole 140, and a connection part 150.
  • a resin injection molding step S200
  • the resin injection molding step (S200) is injection molding the resin injection unit 200 to the metal body 100 by insert injection molding using the metal body 100 as an insert.
  • the resin injection unit 200 is injection molded according to a shape designed to fix various electronic components, and the like, in particular, as shown in FIGS. 7 and 8, the resin injection unit 200 closes the segment hole 140. While being injection molded so that the connection portion 150 is exposed.
  • the reason why the resin injection unit 200 is injection molded to close the segment hole 140 is that the metal part is separated based on the segment hole 140 even if the flange 130 is removed through the flange cutting step S300 described later. To maintain the coupling of the resin injection portion 200 filled in the segment hole 140 can ensure the antenna characteristics of the portable terminal (1).
  • the reason why the resin injection part 200 is injected to expose the connection part 150 is to easily remove the connection part 150 by the connection part cutting step S500 described later.
  • a surface treatment step S150 is performed between the metal body forming step S100 and the resin injection molding step S200, as shown in FIG. 12, and the surface treatment step S150 is performed on the metal body 100.
  • the surface treatment step S150 is performed on the metal body 100.
  • a surface treatment for increasing the bonding force by injection molding the resin injection unit 200 by inserting the metal body 100 of the metal material there may be a mechanical insertion method by the concave shape and the convex shape.
  • the bonding force with the resin injection unit 200 may be increased by chemical treatment such as etching on the metal body 100 of the metal material.
  • an oxygen-containing film is formed on the surface of the metal body 100, the oxygen-containing film and the resin injection unit 200 and By containing an additive compound having a functional group to react can be obtained a strong binding force between the two dissimilar materials. That is, the surface treatment step S150 is performed to increase the oxygen content on the surface of the metal body 100 formed by the metal body forming step S100 to form an oxygen-containing film containing oxygen.
  • the resin injection molding step (S200) contains the additive compound having a functional group reacting with the oxygen-containing film as the resin injection unit 200 as a thermoplastic resin composition
  • the additive compound is a carboxyl group and salts and esters thereof, It has at least 1 type of functional group chosen from the group containing an epoxy group, a glycidyl group, an isocyanate group, a carbodiimide group, an amino group, its salt, an acid anhydride group, and its ester.
  • the surface treatment step (S150) to increase the oxygen content on the surface of the metal body 100 to form an oxygen-containing film first forming a zinc-containing film to form a metal body (100) in an aqueous zinc ion-containing sodium solution (100) Immersed), and then washed with water, and then formed a zinc-containing film containing zinc element as an oxygen-containing film on the surface, or a second hydrated oxide film by hot water, and a third hydrated oxide film by hot water.
  • the fourth oxide film is formed by laser treatment to form an oxide film on the surface of the metal body 100 by laser etching.
  • the resin injection part 200 containing the additive compound having a functional group reacting with the oxygen-containing film is injected into the thermoplastic resin composition by inserting the metal body 100 surface-treated to form the oxygen-containing film as described above. It can have a strong bonding force.
  • the metal body 100 and the resin injection unit 200 are formed through the metal body forming step S100 and the resin injection molding step S200, and the metal body 100 is formed on the metal body 100.
  • the flange cutting step S300, the anodizing step S400, and the connection part cutting step S500 which will be described later are performed.
  • Flange cutting step (S300) is performed after the resin injection molding step (S200), the connection function for each metal part before forming the resin injection unit 200 of the flange 130 by the resin injection unit 200 by the formation Since it is completed, the flange 300 is removed by cutting from the edge side wall 120.
  • the flange 300 is removed by the flange cutting step (S300) as shown in Figures 9 and 10 as shown in Figures 9 and 10, the overall shape except the connection portion 150 is the same as the finished product.
  • anodizing step S400 is performed to apply a desired color to the metal body 100 from which the flange 300 is removed through the flange cutting step S300.
  • Anodizing step (S400) after the anodizing treatment on the surface of the metal body 100 to absorb the organic dye to implement the color.
  • Anodizing that is, anodizing, uses the metal body 100 as an anode, immersed in an aqueous solution of sulfuric acid, nitric acid, and the like, and then, when current flows, oxygen is generated from the metal body 100 as the anode by electrolysis. By oxidizing the part to form an oxide film on the surface, the film does not melt away when exposed to the solution and acid, thereby protecting the metal.
  • various desired colors can be expressed.
  • connection part 150 is removed for the smooth performance of the anodizing step (S400) by the connection part cutting step (S500) described later.
  • a sandblasting step S350 may be performed as shown in FIG. 12. That is, the sand blasting step S350 is performed between the flange cutting step S300 and the anodizing step S400, and sandblasting is performed to make the surface of the metal body 100 beautiful. Sandblasting is to mix the sand with high-pressure water to spray the surface of the metal body 100 to remove the dirt or oil, such as dirt, to enhance the strength and the surface is very beautiful effect.
  • connection part cutting step (S500) is performed, and the connection part cutting step (S500) is performed after the anodizing step (S400), and cutting the connection part 150 exposed from the resin injection part 200. To remove it.
  • the method of manufacturing a metal frame of a portable terminal manufactures a metal frame in which the rear plate 110 and the edge side wall 120 are integrally formed through a multi-stage pressing process, and segmented holes (for antenna characteristics).
  • the connection between the metals to be separated is achieved through the connecting portion 150, even when anodizing, there is an effect that can easily achieve the surface color of the metal frame.

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Abstract

본 발명은 연속적이며 단계적으로 금속소재를 다단 프레스 가공하여 휴대용 단말기의 후면 외부 전체를 이루는 후면플레이트 및 상기 후면플레이트의 일면으로부터 돌출된 중공의 테두리측벽을 포함하는 메탈바디를 일체로 형성하는 메탈바디형성단계와, 상기 메탈바디를 인서트로 하여 수지사출부를 인서트 사출성형에 의해 상기 메탈바디에 사출성형하는 수지사출성형단계를 포함하고, 상기 메탈바디형성단계는, 다단 프레스 가공시 상기 테두리측벽의 둘레를 따라 외측방향으로 돌출된 플랜지를 형성하고, 상기 휴대용 단말기의 안테나가 설치되는 위치의 상기 테두리측벽에 분절홀을 형성하며, 상기 분절홀이 형성되어 분리되는 상기 테두리측벽에 상기 후면플레이트와 연결되는 연결부를 형성하고, 상기 수지사출성형단계는, 상기 수지사출부가 상기 분절홀을 폐쇄하면서 상기 연결부가 노출되도록 사출성형되고, 상기 수지사출성형단계 이후에 수행되고, 상기 플랜지를 상기 테두리측벽으로부터 절삭가공하여 제거하는 플랜지절삭단계와, 상기 메탈바디의 표면에 양극산화처리를 한 후 유기염료를 흡착시켜 색상을 구현하는 아노다이징단계와, 상기 아노다이징단계 이후에 수행되고, 상기 수지사출부로부터 노출된 상기 연결부를 절삭가공하여 제거하는 연결부절삭단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 메탈프레임 제조방법에 관한 것이다.

Description

휴대용 단말기의 메탈프레임 제조방법
본 발명은 휴대용 단말기의 메탈프레임 제조시 가공시간이 현저히 단축되고, 사용되는 원재료 사용량을 줄여 제조원가를 대폭 줄일 수 있는 휴대용 단말기의 메탈프레임 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 스마트폰, 휴대폰, 태블릿 PC 등의 휴대용 단말기는 내부에 실장되는 각종 전자부품을 보호하거나 고정하기 위한 용도 및 금속테두리 적용으로 내구성을 높이고 외관의 고급화를 목적으로 하우징 역할을 하는 프레임이 필수적으로 요구된다.
최근 들어서는 외부 충격에 대한 내구성을 높이기 위해, 외곽 테두리가 금속으로 제작되거나 후면 전체가 금속으로 이루어진 메탈프레임의 사용이 증가되고 있다. 이러한 메탈프레임은 도 1에 도시된 바와 같이 애플사의 아이폰 시리즈와 더불어 도 2에 도시된 바와 같이 최근에는 삼성 갤럭시 S7 제품이 이러한 외곽 테두리 및 후면 전체가 금속으로 이루어진 메탈프레임(10)을 사용하고 있다. 기타 도면상 도시된 전면프레임, 디스플레이, 배터리 및 각종 전자부품에 대한 설명은 생략한다.
이러한 휴대용 단말기(1)의 메탈프레임(10)은 도 3에 도시된 바와 같이 금속재질의 바디부(11)와, 전자부품 등을 지지하는 수지사출부(12)로 구성되고, 상기 바디부(11)는 휴대용 단말기(1)의 후면 외부 전체를 이루는 후면플레이트(11a)와, 중공 형상으로 이루어져 휴대용 단말기(1)의 외곽 테두리를 형성하는 테두리측벽(11b)으로 구분된다.
상기와 같은 구조의 메탈프레임(10)을 제조하는 방법으로는, 아이폰 시리즈와 같이 충분한 두께의 메탈소재를 처음부터 끝까지 절삭가공하여 후면플레이트(11a) 및 테두리측벽(11b)을 형성하는 방법과, 등록특허공보 제10-1618694호의 '금속 케이스 제조방법'과 같이 후면플레이트(11a) 및 테두리측벽(11b)을 별도 제작하여 상호 조립하는 방법 및 공개특허공보 제10-2016-0108102호의 '프레스로 가공되는 휴대폰 메탈 케이스'와 같이 프레스 가공에 의해 후면플레이트(11a) 및 테두리측벽(11b)을 일체로 형성하는 방법 등이 있다.
그러나 절삭에 의해서만 메탈프레임(10)을 제조할 경우 치수정밀도는 높지만 절삭가공의 특성상 복잡한 형상의 제품구현이 난해하고, 가공시간이 매우 길어지며, 재료 손실이 아주 큰 문제가 있고, 후면플레이트(11a) 및 테두리측벽(11b)을 별도 제작하여 상호 조립하는 방법은 조립부품수가 많고 생산성이 떨어지며 제품공차에 의해 불량발생율이 높은 문제가 있다.
이러한 점에서 금속플레이트 소재를 프레스 가공에 의해 일체로 형성하는 방법으로 최근 연구개발이 활발히 이루어지고 있으며, 다만 프레스 가공시 후면플레이트(11a)에 테두리측벽(11b)이 형성되도록 프레싱할 경우 모서리의 라운드진 부분을 살리면서도 찢어지거나 터지지 않아야 하며, 안테나의 특성을 살리기 위해 안테나가 설치되는 부분에 분절홀을 형성해야 하는 문제와 더불어 메탈프레임(10)의 표면 칼라구현을 위해 아노다이징시 분리되는 금속 간의 연결부를 어떻게 구현할 것인지 등이 문제로 꼽히고 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 본 발명의 목적은, 다단 프레싱공정을 통해 후면플레이트 및 테두리측벽이 일체로 형성된 메탈프레임을 제조하고, 분절홀을 형성할 때 분리되는 금속 간의 연결을 이루어내어 아노다이징 시에도 연결부를 통해 메탈프레임의 표면 칼라구현을 용이하게 이루어낼 수 있는 휴대용 단말기의 메탈프레임 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관된 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 휴대용 단말기의 메탈프레임 제조방법은, 연속적이며 단계적으로 금속소재를 다단 프레스 가공하여 휴대용 단말기의 후면 외부 전체를 이루는 후면플레이트 및 상기 후면플레이트의 일면으로부터 돌출된 중공의 테두리측벽을 포함하는 메탈바디를 일체로 형성하는 메탈바디형성단계와, 상기 메탈바디를 인서트로 하여 수지사출부를 인서트 사출성형에 의해 상기 메탈바디에 사출성형하는 수지사출성형단계를 포함하고, 상기 메탈바디형성단계는, 다단 프레스 가공시 상기 테두리측벽의 둘레를 따라 외측방향으로 돌출된 플랜지를 형성하고, 상기 휴대용 단말기의 안테나가 설치되는 위치의 상기 테두리측벽에 분절홀을 형성하며, 상기 분절홀이 형성되어 분리되는 상기 테두리측벽에 상기 후면플레이트와 연결되는 연결부를 형성하고, 상기 수지사출성형단계는, 상기 수지사출부가 상기 분절홀을 폐쇄하면서 상기 연결부가 노출되도록 사출성형되고, 상기 수지사출성형단계 이후에 수행되고, 상기 플랜지를 상기 테두리측벽으로부터 절삭가공하여 제거하는 플랜지절삭단계와, 상기 메탈바디의 표면에 양극산화처리를 한 후 유기염료를 흡착시켜 색상을 구현하는 아노다이징단계와, 상기 아노다이징단계 이후에 수행되고, 상기 수지사출부로부터 노출된 상기 연결부를 절삭가공하여 제거하는 연결부절삭단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 메탈바디형성단계와 수지사출성형단계 사이에 수행되고, 상기 메탈바디에 상기 수지사출부의 결합력을 높이기 위하여 상기 메탈바디를 표면처리하는 표면처리단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 표면처리단계는, 상기 메탈바디의 표면에 산소 함유량을 증가시키는 처리를 실시하여 산소를 함유하는 산소함유피막을 형성하고, 상기 수지사출성형단계는, 상기 수지사출부가 열가소성 수지조성물로서 상기 산소함유피막과 반응하는 관능기를 갖는 첨가제 화합물을 함유하고, 상기 첨가제 화합물은 카르복실기 및 그 염 및 그 에스테르, 에폭시기, 글리시딜기, 이소시아네이트기, 카르보디이미드기, 아미노기 및 그 염, 산무수물기 및 그 에스테르를 포함하는 군 중에서 선택되는 적어도 1종의 관능기를 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 플랜지절삭단계 및 아노다이징단계 사이에 수행되고, 상기 메탈바디의 표면을 미려하게 하기 위하여 샌드블라스팅 처리하는 샌드블라스팅단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 휴대용 단말기의 메탈프레임 제조방법은, 다단 프레싱공정을 통해 후면플레이트 및 테두리측벽이 일체로 형성된 메탈프레임을 제조하고, 안테나특성을 위해 분절홀을 형성할 때 분리되는 금속 간의 연결을 이루어내어 아노다이징 시에도 연결부를 통해 메탈프레임의 표면 칼라구현을 용이하게 이루어낼 수 있는 효과가 있다.
도 1 및 2는 최근 출시되어 사용되고 있는 스마트폰의 분해사시도이고,
도 3은 도 1 및 2의 실시예 중 메탈프레임을 도시한 사시도이며,
도 4는 본 발명에 따른 휴대용 단말기의 메탈프레임 제조방법의 일 실시예를 도시한 순서도이고,
도 5는 도 4의 실시예 중 메탈바디형성단계에 의해 형성된 메탈바디를 도시한 사시도이며,
도 6은 도 5의 실시예 중 휴대용 단말기의 안테나가 위치하는 메탈바디의 요부를 확대 도시한 사시도이고,
도 7은 도 4의 실시예 중 수지사출성형단계에 의해 메탈바디에 수지사출부가 일체로 사출성형된 상태를 도시한 사시도이며,
도 8은 도 7의 실시예 중 휴대용 단말기의 안테나가 위치하는 메탈바디의 요부를 확대 도시한 사시도이고,
도 9는 도 4의 실시예 중 플랜지절삭단계에 의해 플랜지가 절삭된 메탈바디를 도시한 사시도이며,
도 10은 도 9의 실시예 중 휴대용 단말기의 안테나가 위치하는 메탈바디의 요부를 확대 도시한 사시도이고,
도 11은 도 4의 실시예 중 연결부절삭단계에 의해 연결부가 절삭된 메탈바디의 요부를 확대 도시한 사시도이며,
도 12는 본 발명에 따른 휴대용 단말기의 메탈프레임 제조방법의 다른 실시예를 도시한 순서도이다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조로 휴대용 단말기의 메탈프레임 제조방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명에 따른 휴대용 단말기의 메탈프레임 제조방법은, 도 4에 도시된 바와 같이 메탈바디형성단계(S100), 수지사출성형단계(S200), 플랜지절삭단계(S300), 아노다이징단계(S400) 및 연결부절삭단계(S500)를 포함하여 이루어지고, 도 12에 도시된 바와 같이 표면처리단계(S150) 및 샌드블라스팅단계(S350)를 더 포함할 수 있다.
메탈바디형성단계(S100)는 도 1 내지 3을 참조하여 도 5 및 6에 도시된 바와 같이 연속적이며 단계적으로 금속소재를 다단 프레스 가공하여 휴대용 단말기(1)의 후면 외부 전체를 이루는 후면플레이트(110) 및 상기 후면플레이트(110)의 일면으로부터 돌출된 중공의 테두리측벽(120)을 포함하는 메탈바디(100)를 일체로 형성한다.
이러한 메탈바디형성단계(S100)에서 다단 프레스 가공시 상기 테두리측벽(120)의 둘레를 따라 외측방향으로 돌출된 플랜지(130)를 형성하고, 상기 휴대용 단말기(1)의 안테나(미도시)가 설치되는 위치의 상기 테두리측벽(120)에 분절홀(140)을 형성하며, 상기 분절홀(140)이 형성되어 분리되는 상기 테두리측벽(120)에 상기 후면플레이트(110)와 연결되는 연결부(150)를 형성한다.
종래 프레스 가공에 의해 후면플레이트(110) 및 테두리측벽(120)만을 곧바로 형성할 경우 테두리측벽(120)의 두께 및 높이가 일정하게 형성되지 못하는 문제와 함께 라운드진 모서리부가 터지거나 찢어지는 등의 불량발생율이 높다. 이러한 문제를 해결하고자 도 5 및 6에 도시된 바와 같이 테두리측벽(120)의 둘레를 따라 외측방향으로 돌출된 플랜지(130)를 형성하게 되는데, 이러한 플랜지(130)는 테두리측벽(120) 형성시 두께 및 높이만큼의 재료를 보조하고, 상하 프레싱 금형상 테두리측벽(120)을 기준으로 후면플레이트(110) 및 플랜지(130)가 위치고정됨으로써 테두리측벽(120)을 정밀하게 형성할 수 있도록 도와준다.
또한, 휴대용 단말기(10)의 안테나(미도시)의 경우 전파를 송수신하는 장치로서, 최근 무선 통신 기술의 발달로 인해 빠르게 발전하였고, 보다 소형화 및 경량화되어가는 추세이다. 초기에는 외장형 안테나인 헬리컬, 모노폴, 슬리브 다이폴 안테나 등이 사용되었으나, 최근에는 주로 내장형 안테나인 PIFA(Planer Inverted F Antenna), 스몰룹 안테나, 칩 안테나, SMD 안테나 및 DRA 등이 휴대용 단말기(10)의 내부에 장착되어 안테나 특성을 나타낸다. 스마트폰의 경우 이러한 내장형 안테나를 주로 사용하는데, 본 발명에서와 같이 메탈바디(100)에 장착될 경우 메탈바디(100)에 의해 완전히 폐쇄되면 안테나의 송수신 특성이 저하된다. 이러한 문제를 해결하고자, 안테나가 장착되는 메탈바디(100)에 개구부를 형성하고, 후술하는 수지사출부(200)로 폐쇄한다. 이때, 안테나가 장착되는 위치에 전후좌우로 개구부가 형성되어야 하므로 메탈바디(100)가 분리되어야 하는 문제가 있다.
이러한 메탈바디(100)의 분리시 별도의 파트별로 제작하지 않고, 일체로 다단 프레싱에 의해 제작되면서도 상술한 안테나가 장착되는 위치에 개구부를 형성할 수 있고, 또한 후술하는 아노다이징단계(S400)에서 각각의 금속파트가 연결된 상태를 유지할 수 있도록 상기 플랜지(130)와 함께 분절홀(140) 및 연결부(150)가 구비되는 것이다. 즉, 플랜지(130)는 분절홀(140)을 형성시 분절홀(140)을 기준으로 금속파트가 분리되지 않도록 연결시켜주고, 차후 수지사출성형단계(S200) 이후에 제거되더라도 분절홀(140)에 수지사출부(200)가 채워져 상호 결합되어 지도록 하는 역할도 수행한다. 또한, 연결부(150)의 경우 아노다이징 처리시 분절홀(140)을 기준으로 금속파트간 금속결합이 분리된 상태에서 별도의 연결부(150)를 통해 금속파트간 금속결합을 유지시켜 전류가 통하도록 하여 아노다이징 처리를 용이하게 수행하도록 한 후 제거되어지는 역할을 수행하게 된다.
상기와 같은 구성을 가진 메탈바디(100)를 도 5 및 6에 도시된 바와 같이 후면플레이트(110), 테두리측벽(120), 플랜지(130), 분절홀(140) 및 연결부(150)가 형성되도록 다단 프레싱 가공하여 형성한 후 수지사출성형단계(S200)를 수행하게 된다.
즉, 수지사출성형단계(S200)는 상기 메탈바디(100)를 인서트로 하여 수지사출부(200)를 인서트 사출성형에 의해 상기 메탈바디(100)에 사출성형한다. 이때, 수지사출부(200)는 각종 전자부품 등이 고정되도록 설계된 형상에 따라 사출성형되고, 특히 도 7 및 8에 도시된 바와 같이 상기 수지사출부(200)가 상기 분절홀(140)을 폐쇄하면서 상기 연결부(150)가 노출되도록 사출성형된다. 수지사출부(200)가 분절홀(140)을 폐쇄하도록 사출성형되는 이유는, 후술하는 플랜지절삭단계(S300)를 통해 플랜지(130)가 제거되더라도 분절홀(140)을 기준으로 분리되는 금속파트의 연결 결합을 유지하기 위한 것이고, 이러한 분절홀(140)에 채워진 수지사출부(200)는 휴대용 단말기(1)의 안테나 특성을 보장할 수 있다. 또한, 수지사출부(200)가 연결부(150)가 노출되도록 사출되는 이유는, 후술하는 연결부절삭단계(S500)에 의해 연결부(150)를 용이하게 제거하기 위한 것이다.
한편, 상기 메탈바디형성단계(S100)와 수지사출성형단계(S200) 사이에 도 12에 도시된 바와 같이 표면처리단계(S150)가 수행되는데, 표면처리단계(S150)는 상기 메탈바디(100)에 상기 수지사출부(200)의 결합력을 높이기 위하여 상기 메탈바디(100)를 표면처리한다. 보다 구체적으로, 금속소재의 메탈바디(100)를 인서트로 하여 수지사출부(200)를 사출성형에 의해 결합력을 높이기 위한 표면처리로는, 오목형상 및 볼록 형상에 의해 기계적인 끼움 삽입방식이 있을 수 있고, 금속소재의 메탈바디(100)에 에칭과 같은 화학적 처리를 통해 수지사출부(200)와의 결합력을 높일 수도 있다.
본 발명에서는 금속소재의 메탈바디(100)와 수지사출부(200) 간의 결합력을 극대화시키기 위하여 메탈바디(100)의 표면에 산소함유피막을 형성하고, 수지사출부(200)에 산소함유피막과 반응하는 관능기를 갖는 첨가제 화합물을 함유시켜 두 이종재질간의 강력한 결합력을 얻을 수 있다. 즉, 표면처리단계(S150)는 상기 메탈바디형성단계(S100)에 의해 형성된 상기 메탈바디(100)의 표면에 산소 함유량을 증가시키는 처리를 실시하여 산소를 함유하는 산소함유피막을 형성한다. 이때 상기 수지사출성형단계(S200)는 상기 수지사출부(200)가 열가소성 수지조성물로서 상기 산소함유피막과 반응하는 관능기를 갖는 첨가제 화합물을 함유하고, 상기 첨가제 화합물은 카르복실기 및 그 염 및 그 에스테르, 에폭시기, 글리시딜기, 이소시아네이트기, 카르보디이미드기, 아미노기 및 그 염, 산무수물기 및 그 에스테르를 포함하는 군 중에서 선택되는 적어도 1종의 관능기를 갖는다.
상기 표면처리단계(S150)에서 상기 메탈바디(100)의 표면에 산소 함유량을 증가시켜 산소함유피막을 형성하는 처리방법으로서, 첫째 아연함유피막을 형성시키는 것으로 아연이온함유 나트륨 수용액 중에 메탈바디(100)를 침지하고 그 후 수세한 후 표면에 산소함유피막으로서 아연원소를 함유하는 아연함유피막을 형성하거나, 둘째 열수에 의한 수화산화물피막을 형성시키는 것과, 셋째 온수에 의한 수화산화물피막을 형성시키는 것, 및 넷째 레이저 처리에 의한 산화물피막을 형성시키는 것으로 레이저 에칭처리에 의해 메탈바디(100)의 표면에 산화물피막을 형성시키는 것이다.
이렇게 산소함유피막이 형성되도록 표면 처리된 메탈바디(100)를 인서트로 하여 상기 열가소성 수지조성물로서 상기 산소함유피막과 반응하는 관능기를 갖는 첨가제 화합물을 함유하는 수지사출부(200)가 사출 성형되어 강력하고 견고한 결합력을 가질 수 있다.
이렇게 메탈바디형성단계(S100) 및 수지사출성형단계(S200)를 통해 도 7 및 8에 도시된 바와 같이 메탈바디(100) 및 수지사출부(200)가 형성되고, 이러한 메탈바디(100)에 완제품으로서 불필요한 부분을 제거하고, 색상을 구현하기 위하여 후술하는 플랜지절삭단계(S300), 아노다이징단계(S400) 및 연결부절삭단계(S500)가 수행된다.
플랜지절삭단계(S300)는 상기 수지사출성형단계(S200) 이후에 수행되고, 상기 플랜지(130)의 수지사출부(200) 형성 전 금속파트별 연결기능이 수지사출부(200)의 형성에 의해 완료되었으므로 상기 플랜지(300)를 상기 테두리측벽(120)으로부터 절삭가공하여 제거한다. 이렇게 플랜지절삭단계(S300)에 의해 플랜지(300)가 제거되면 도 9 및 10에 도시된 바와 같이 연결부(150)를 제외한 전체적인 형상은 완제품과 같다.
따라서, 플랜지절삭단계(S300)를 통해 플랜지(300)가 제거된 메탈바디(100)에 원하는 색상을 입히기 위해 아노다이징단계(S400)를 수행하게 된다. 아노다이징단계(S400)는 상기 메탈바디(100)의 표면에 양극산화처리를 한 후 유기염료를 흡착시켜 색상을 구현한다. 양극산화처리, 즉 아노다이징은 메탈바디(100)를 양극으로 하고 전해질인 황산, 질산 등의 수용액에 담근다음, 전류를 흘리면 전기분해에 의해 양극인 메탈바디(100)에서 산소가 발생하며 이 산소가 부품을 산화시켜 표면에 산화피막을 형성하는 것으로, 이 피막은 용액 및 산에 노출되어도 녹아 없어지지 않아 금속을 보호하게 된다. 또한, 이렇게 생성된 피막에 유기염료를 흡착시키면 여러가지 원하는 색상을 표현할 수 있다.
이러한 아노다이징단계(S400)에서 메탈바디(100)가 양극이 되어 전류가 흘러야 하므로 분절홀(140)에 의해 금속파트 별로 분리될 경우 금속파트별로 극을 형성해야 하는 번거로운 문제가 발생한다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 분절홀(140)에 의해 금속파트 별로 분리되더라도 연결부(150)를 통해 각 금속파트 간 연결되어 있어 서로 전류가 흘러갈 수 있도록 연결되어 지는 것이다. 이러한 연결부(150)는 아노다이징단계(S400)의 원활한 수행을 위한 것으로 후술하는 연결부절삭단계(S500)에 의해 제거된다.
한편, 상기 아노다이징단계(S400)를 수행하기 전에 메탈바디(100)의 표면을 미려하게 하기 위하여, 도 12에 도시된 바와 같이 샌드블라스팅단계(S350)를 실시할 수 있다. 즉, 샌드블라스팅단계(S350)는 상기 플랜지절삭단계(S300) 및 아노다이징단계(S400) 사이에 수행되고, 상기 메탈바디(100)의 표면을 미려하게 하기 위하여 샌드블라스팅 처리한다. 샌드블라스팅은 모래를 고압수에 혼합하여 메탈바디(100)의 표면에 분사함으로써 먼지나 기름 등의 불결한 부분을 제거하며, 강도를 강화시키고 표면이 매우 미려해지는 효과가 있다.
상기 아노다이징단계(S400)를 통해 메탈바디(100)에 원하는 색상까지 구현되었다면, 연결부(150)만 제거할 경우 완제품이 된다. 따라서, 최종 연결부절삭단계(S500)를 수행하게 되며, 연결부절삭단계(S500)는 상기 아노다이징단계(S400) 이후에 수행되고, 상기 수지사출부(200)로부터 노출된 상기 연결부(150)를 절삭가공하여 제거한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 휴대용 단말기의 메탈프레임 제조방법은, 다단 프레싱공정을 통해 후면플레이트(110) 및 테두리측벽(120)이 일체로 형성된 메탈프레임을 제조하고, 안테나특성을 위해 분절홀(140)을 형성할 때 분리되는 금속 간의 연결을 이루어내어 아노다이징 시에도 연결부(150)를 통해 메탈프레임의 표면 칼라구현을 용이하게 이루어낼 수 있는 효과가 있다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시예는, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

Claims (4)

  1. 연속적이며 단계적으로 금속소재를 다단 프레스 가공하여 휴대용 단말기의 후면 외부 전체를 이루는 후면플레이트 및 상기 후면플레이트의 일면으로부터 돌출된 중공의 테두리측벽을 포함하는 메탈바디를 일체로 형성하는 메탈바디형성단계와,
    상기 메탈바디를 인서트로 하여 수지사출부를 인서트 사출성형에 의해 상기 메탈바디에 사출성형하는 수지사출성형단계를 포함하고,
    상기 메탈바디형성단계는,
    다단 프레스 가공시 상기 테두리측벽의 둘레를 따라 외측방향으로 돌출된 플랜지를 형성하고, 상기 휴대용 단말기의 안테나가 설치되는 위치의 상기 테두리측벽에 분절홀을 형성하며, 상기 분절홀이 형성되어 분리되는 상기 테두리측벽에 상기 후면플레이트와 연결되는 연결부를 형성하고,
    상기 수지사출성형단계는,
    상기 수지사출부가 상기 분절홀을 폐쇄하면서 상기 연결부가 노출되도록 사출성형되고,
    상기 수지사출성형단계 이후에 수행되고, 상기 플랜지를 상기 테두리측벽으로부터 절삭가공하여 제거하는 플랜지절삭단계와,
    상기 메탈바디의 표면에 양극산화처리를 한 후 유기염료를 흡착시켜 색상을 구현하는 아노다이징단계와,
    상기 아노다이징단계 이후에 수행되고, 상기 수지사출부로부터 노출된 상기 연결부를 절삭가공하여 제거하는 연결부절삭단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 메탈프레임 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메탈바디형성단계와 수지사출성형단계 사이에 수행되고, 상기 메탈바디에 상기 수지사출부의 결합력을 높이기 위하여 상기 메탈바디를 표면처리하는 표면처리단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 메탈프레임 제조방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 표면처리단계는,
    상기 메탈바디의 표면에 산소 함유량을 증가시키는 처리를 실시하여 산소를 함유하는 산소함유피막을 형성하고,
    상기 수지사출성형단계는,
    상기 수지사출부가 열가소성 수지조성물로서 상기 산소함유피막과 반응하는 관능기를 갖는 첨가제 화합물을 함유하고, 상기 첨가제 화합물은 카르복실기 및 그 염 및 그 에스테르, 에폭시기, 글리시딜기, 이소시아네이트기, 카르보디이미드기, 아미노기 및 그 염, 산무수물기 및 그 에스테르를 포함하는 군 중에서 선택되는 적어도 1종의 관능기를 갖는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 메탈프레임 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 플랜지절삭단계 및 아노다이징단계 사이에 수행되고, 상기 메탈바디의 표면을 미려하게 하기 위하여 샌드블라스팅 처리하는 샌드블라스팅단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 단말기의 메탈프레임 제조방법.
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