專利名稱：具有輔助部件粘合在外殼底板上的金屬外殼的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用來生產(chǎn)電子裝置如筆記本電腦或個人數(shù)字助理(PDA)的金屬外殼。
移動電子裝置如筆記本電腦和PDA為便于攜帶要求重量輕、體積小。輕型裝置要求使用輕型部件。在移動電子裝置中，金屬外殼常占總重的30％以上，因此通過減輕外殼重量來減輕移動裝置的總重是很重要的。適合于制作輕型外殼的材料為輕型金屬如鎂(Mg)和鋁(Al)或其主要成分為這些輕型材料之一的輕型合金。在上述材料中，鎂由于單位抗拉強度高、傳熱性能(比鋁)好和比重小(只有鋁的比重的約70％)，因此最常被用來制作金屬外殼。
如本領域所公知，可用輕型材料用各種制作方法如金屬板成形、模鑄或觸變模制(thixo molding)制作金屬外殼。
為用金屬板成形工藝制作金屬外殼，可用“深拉”比方說制成外殼的側壁。但光用深拉無法獲得外殼所需的某些形狀。此外，金屬板成形工藝無法同時生成外殼主要部件(或供裝在外殼中的電路接地的主體)和輔助部件(圓凸、拱肋等)。為生成完整外殼，須分別制備輔助部件和主體，比方說用螺絲把輔助部件固定在外殼主體上。例如JP-A-5(1993)-49114和JP-A-10(1998)-107475公開了這種螺絲固定技術。但是，螺絲固定過程費時，因此降低了生產(chǎn)率。
另一方面，模鑄和觸變模制工藝為比金屬板成形工藝更有效的金屬外殼制作方法。按照這兩種方法，通過把熔融金屬注入與所需形狀對應的模腔中可把輔助部件與外殼主體制成一體。
但用模鑄和觸變模制制作金屬外殼也存在問題。為生成輕型外殼，模腔應當窄，以使所得鑄件(即外殼)有盡可能多的薄壁部分。但是，模腔的狹窄空間妨礙熔融金屬順利流動。
即使模腔能為熔融金屬提供足夠?qū)挼耐ǖ溃＞哂脕硇纬膳c外殼主體制成一體的輔助部件(側壁部、圓凸和拱肋等)的復雜內(nèi)部構型也會造成妨礙流動問題。由于該構型復雜性，熔融金屬無法在模腔中順利流動。因此，熔融金屬仍有可能流不到模腔的某些部分，從而生成金屬外殼次品。
按照本發(fā)明，提供一種金屬外殼，包括一用金屬制成的外殼底板(housing base)；用金屬制成的第一外殼部件和含有由金屬粒子構成的金屬粉末的粘合劑。該外殼部件用該粘合劑固定在外殼底板上。
該外殼底板一般為構成金屬外殼產(chǎn)品的頂蓋和底蓋的金屬平板。該外殼底板可用金屬板成形工藝制備，金屬板成形工藝包括剪切、沖壓、彎曲等。用金屬板成形比例如用模鑄可以以更高生產(chǎn)率和更正確地制作薄的外殼底板。
外殼部件如側壁、圓凸和拱肋等可用比方說模鑄、觸變模制或鍛造制備。特別是，用模鑄或觸變模制比金屬板成形工藝可更方便、生產(chǎn)率更高地制作粘合到外殼底板上的側壁。
最好是，金屬粉末由與外殼底板或外殼部件相同的金屬制成。
最好是，金屬粉末的成份與外殼底板或外殼部件的成份相同。
最好是，本發(fā)明金屬外殼可進一步包括用金屬制成、用含有由金屬粒子構成的金屬粉末的粘合劑固定在外殼底板上的第二外殼部件。此時，第一外殼部件可與所述外殼底板電連接，而第二外殼部件不與所述外殼底板電連接。
最好是，金屬粒子可用絕緣樹脂層微包裝(microencapsulated)。此時，把第一外殼部件固定在外殼底板上的粘合劑中的金屬粒子因絕緣樹脂層破裂而保持直接接觸，從而第一外殼部件與所述外殼底板電連接。
最好是，外殼底板或外殼部件可由金屬制成，該類金屬包括鎂、鋁、鎂合金和鋁合金。
最好是，金屬粒子可由金屬制成，該類金屬包括鎂、鋁、鎂合金和鋁合金。
最好是，粘合劑可含有樹脂，該類樹脂包括環(huán)氧樹脂、丙烯酸類樹脂(acrylic resin)和尿烷樹脂(urethane resin)。
最好是，粘合劑可含有熱塑性樹脂如聚乙烯、聚丙烯或聚苯乙烯。
一般來說，在筆記本電腦中，印刷電路板經(jīng)比方說一中間圓凸或拱肋在外殼底板上接地。JP-A-7(1995)-221482公開了這樣一種接地技術，按照該技術，電路板與金屬外殼的任何部分電連接。但是，有時要求印刷電路板只與金屬外殼的一部分電連接(例如為接地)，而不應與外殼的另一部分連接(例如為了避免在外殼中生成的電磁場的負效應)。
本發(fā)明金屬外殼可由一外殼底板(主要部件)和一固定在該外殼底板上的側壁(輔助部件)構成，其中，用含有導電金屬粒子的粘合劑實現(xiàn)該固定。通過控制金屬粒子之間的接觸(或非接觸)狀態(tài)，可防止側壁與外殼底板電連接。這一結構可使印刷電路板在不與側壁電連接的外殼底板上接地。
從以下結合附圖的詳細說明中可清楚看出本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點。


圖1為實施本發(fā)明的一金屬外殼的立體圖；圖2為沿圖1中II-II線剖取的剖面圖；圖3A-3B示出如何制備圖1中金屬外殼的外殼底板；圖4示出用來生成圖1中金屬外殼的輔助部件；以及圖5示出如何把輔助部件固定到外殼底板上。
圖1和2示出實施本發(fā)明的一金屬外殼10。確切說，圖1為外殼10的立體圖，圖2為沿圖1中II-II線剖取的剖面圖。用于筆記本電腦的所示金屬外殼10由一外殼底板1和包括一側壁2、圓凸3和一拱肋4的輔助部件或零件構成。外殼底板1可用輕型金屬如鎂、鋁和鈦或其主要成分為這些輕型金屬之一的輕型合金制成。外殼底板1的厚度可為約0.8mm。側壁2、圓凸3和拱肋4也可用輕型金屬如鎂、鋁和鈦或其主要成分為這些輕型金屬之一的輕型合金制成。如圖2所示，這些輔助部件用粘合劑5固定在外殼底板1上。
外殼底板1和側壁2可用鋁或鋁基合金制成。鋁制外殼底板1和側壁2可受陽極化處理而形成所需裝飾表面。側壁2上可有用于接合的突起或孔，用來與一顯示板或鍵盤組件連接。
粘合劑5包括基本樹脂(base resin)6和其表面涂有絕緣樹脂層8的金屬粒子7(這些粒子在下文中可稱為“微包裝粒子”)。為粘得牢固，基本樹脂6可為環(huán)氧樹脂、丙烯酸類樹脂或尿烷樹脂。為便于更換斷裂的輔助部件，可在粘合劑5的基本樹脂6中加入熱塑性樹脂如聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯。使用這一結構，只要加熱施加在斷裂部件與外殼底板1之間的粘合劑5即可從外殼底板1上取下粘上的輔助部件。為使得輔助部件既粘得牢固又便于更換，可用基于腈橡膠或氯丁橡膠的粘合劑。粘合劑5中的金屬粒子7可用輕型金屬如鎂、鋁和鈦或其主要成分為這些輕型金屬之一的輕型合金制成。粒子7的制作材料可與外殼底板1、圓凸3或拱肋4的相同。此外，粒子7所用材料的成分可與外殼底板1、圓凸3或拱肋4的相同。
在所示實施例中，粘合劑5a(施加在外殼底板1與圓凸3a之間)導電，而粘合劑5b(施加在外殼底板1與側壁2、圓凸3b、拱肋4之間)不導電。在導電粘合劑5a中，如圖2放大圖所示，由于粒子7上絕緣層8的一部分破裂，因此相鄰金屬粒子7互相電連接。這些相鄰粒子7生成的導電路徑連接圓凸3a與外殼底板1。另一方面，在非導電粘合劑5b中，金屬粒子7不電連接。因此，側壁2、圓凸3b和拱肋4不與外殼底板1電連接。
可對粘合劑施加不同壓力實現(xiàn)粘合劑5的上述兩種狀態(tài)(即導電和不導電)。確切說，當要求粘合劑5導電時(如外殼底板1與圓凸3a之間的粘合劑)，用較高壓力壓縮施加在兩物體(例如外殼底板1與圓凸3a)之間的粘合劑，使得粒子7的絕緣層8的一部分破裂。如上所述，其絕緣層破裂的粒子7互相電連接，從而在兩物體之間生成一導電路徑。另一方面，當不需要粘合劑5導電時(如在外殼底板1與圓凸3b之間的粘合劑)，用較小壓力壓縮該粘合劑，從而不造成粒子7的絕緣層8破裂。因此，粘合劑5中的粒子7保持不連接，從而兩物體(例如外殼底板1與圓凸3b)絕緣。
如上所述，在本發(fā)明金屬外殼10中，圓凸3a、3b可選擇性地與同一外殼底板1電連接(或不電連接)。通過這些圓凸，可選擇性地使外殼10中的印刷電路板接地。
在所示實施例中，外殼底板1可與側壁2電絕緣。因此，通過圓凸3a在外殼底板1上接地的印刷電路板與側壁電絕緣。
在某些應用場合，側壁2或拱肋4可與外殼底板1電連接。
圖3A-3B和5A-5B示出制作金屬外殼10的方法。首先，通過加工一金屬板制備金屬外殼10的外殼底板1。確切說，金屬板經(jīng)剪切和沖壓生成其中有一矩形開口的外殼底板半成品1’(見圖3A)。該金屬板可用輕型金屬如鎂、鋁和鈦或其主要成分為這些輕型金屬之一的輕型合金制成。然后，彎曲外殼底板半成品1’，使得矩形開口位于所得直立壁中。
如圖4所示，外殼10的其他部件即側壁2、圓凸3和拱肋4與外殼底板1分開制備。側壁2可用輕型金屬如鎂、鋁和鈦或其主要成分為這些輕型金屬之一的輕型合金用模鑄、觸變模制或鍛造工藝制成。所生成的側壁2經(jīng)去毛刺工序除去鑄件上的毛刺。去毛刺工序一般包括兩個步驟去毛刺的沖切步驟和隨后的修整或研磨去毛刺部位(以及其他部位)、使得表面光滑的拋光步驟。但是，在該實施例中，對側壁2只進行去毛刺步驟，不進行修整或研磨步驟。因此，在側壁2中，與外殼底板1連接的部位(以及其他部位)的表面保持粗糙。其技術意義見下文。
圓凸3和拱肋4可用桿狀或板狀輕型金屬如鎂、鋁和鈦或其主要成分為這些輕型金屬之一的輕型合金切割而成。至于圓凸3，切割的金屬段用螺絲攻攻出螺紋孔。
參見圖5A，制備好上述部件后，把粘合劑5涂在外殼底板1的預定部位上。然后，如圖5B所示，使側壁2、圓凸3a、3b和拱肋4就位。按照預定電路設計使得所涂粘合劑5的各涂覆部分(deposits)導電或不導電。在所示實施例中，用較大力使圓凸3b壓靠外殼底板1，從而使得相應的粘合劑涂覆部分導電。另一方面，用較小力使其他部件(側壁2、圓凸3a和拱肋4)壓靠外殼底板1，從而使得相應的粘合劑涂覆部分不導電。
然后，為了加速所施加的粘合劑5的硬化，把臨時裝配的外殼件(圖5B)置于一恒溫室中加熱粘合劑。
在上述實施例中，粘合劑5中的粒子7表面涂有一絕緣層8(圖2)。但是，按照本發(fā)明，可無該絕緣層，因此金屬粒子7可能受到基本樹脂6的影響。此時，外殼底板1可與金屬外殼10的所有輔助部件電連接。
下面說明金屬外殼的例子。
制作一側壁、一定數(shù)量的圓凸和一外殼底板。確切說，側壁用鎂合金(AZ91D)用觸變模制制成。側壁上生成的毛刺通過沖切除去。把一鎂合金桿(AZ91D，直徑為5mm)切割成10mm長的一段段制成圓凸，然后在每一圓凸中攻出螺紋孔(直徑為2.5mm)。用鎂合金(AZ31D，厚度為0.8mm)板用金屬板成形制成外殼底板。然后，為固定側壁和圓凸，如圖5A實施例那樣把粘合劑涂在外殼底板預定部分。粘合劑包括用作基本樹脂的環(huán)氧樹脂(Ciba-Geigy Japan Ltd生產(chǎn)的商標名為“Araldite”)和10％重量百分比的平均粒度為10μm的鎂粉末。使用該粘合劑把側壁和圓凸臨時固定在外殼底板上。為臨時固定，側壁和圓凸壓靠外殼底板，使得5kgf/cm2的一壓力作用在外殼底板與各輔助部件(即，側壁和圓凸)之間。臨時固定后，在一恒溫室中加熱該裝配好的外殼，加速粘合劑的硬化。
輔助部件完全固定在外殼底板上后，進行導電率檢查，來確定輔助部件與外殼底板是否電連接。結果表明，側壁和圓凸都經(jīng)粘合劑與外殼底板電連接。這是因為粘合劑中的鎂粒子在進行臨時固定時所施加的壓力作用下互相接觸。
例1的金屬外殼的優(yōu)點是由于外殼底板、粘合劑中的金屬粒子和輔助部件(即側壁和圓凸)由相同材料(即鎂合金)制成而基本上不會發(fā)生電解腐蝕。此外，用一螺絲(直徑為2.5mm)對在每一有螺紋的圓凸(用34Ncm的轉矩)旋進旋出數(shù)十次以確定圓凸是否牢牢固定在外殼底板上。結果表明，螺絲反復旋進旋出并不造成圓凸從外殼上脫落。此外，螺絲在圓凸螺紋孔中不發(fā)生滑牙，螺紋也不發(fā)生碎裂。
從模子中取出后，沖切側壁除去毛刺，但不進行修整或研磨而對表面進行精加工。因此側壁與外殼底板接觸部位十分粗糙。側壁的這些粗糙部位有利于牢牢固定在外殼底板上(“錨固效應”)。由于不進行表面精加工，因此有可能簡化金屬外殼制作過程，降低生產(chǎn)成本。
用鋁合金(ADC12)用模鑄制成一側壁。模制后，鑄件經(jīng)沖切加工除去毛刺。然后在側壁預定表面上噴漆。把一鎂合金桿(AZ91D，直徑為5mm)切割成10mm長的一段段制成預定數(shù)量的圓凸，然后在每一圓凸中攻出螺紋孔(直徑為2.5mm)。至于外殼底板，一鋁合金板(A5052，厚0.7mm)經(jīng)陽極化處理著色后用金屬板成形生成所需外殼底板。然后，在側壁或外殼底板待粘合部位上涂粘合劑。粘合劑包括用作基本樹脂的丙烯酸類樹脂(Nogawa Chemical生產(chǎn)的商標名為“Diabond”)、10％重量百分比的聚乙烯粉末(平均直徑為10μm)和10％重量百分比的鋁合金粉末(A1100，平均直徑為10μm)。與例1一樣，為臨時固定，在5kgf/cm2的力的作用下使側壁和圓凸壓靠施加粘合劑部位。臨時固定后，把該裝配好的外殼在一恒溫室中加熱到60℃，以加速粘合劑的硬化。
在例2中，同樣發(fā)現(xiàn)圓凸和側壁與外殼底板電連接。此外，與例1一樣，圓凸牢牢固定在外殼底板上，外殼底板與側壁之間也獲得錨固效應。而且，金屬外殼在一恒溫室中保持溫度為100℃而放置30分鐘后即可方便地從外殼底板上取下側壁和圓凸。
用鎂合金(AZ91D)用模鑄工藝制成一側壁。模制后，鑄件經(jīng)沖切加工除去毛刺。把一鋁合金桿(A5052，直徑為5mm)切割成10mm長的一段段制成預定數(shù)量的圓凸，然后在每一圓凸中攻出螺紋孔(直徑為2.5mm)。至于外殼底板，一鋁合金板(A5052，厚0.7mm)經(jīng)金屬板成形生成所需外殼底板。然后，在側壁或圓凸待粘合部位上涂粘合劑。粘合劑包括用作基本樹脂的非發(fā)黃型尿烷樹脂(Sumitomo BayerUrethane生產(chǎn)的商標名為“Mophen”)和10％重量百分比的鋁合金粉末(A1100，平均直徑為10μm)，從而鋁合金粉末的各粒子為環(huán)氧樹脂包圍。為臨時連接，圓凸在5kgf/cm2的力的作用下壓靠施加粘合劑部位，而側壁在1kgf/cm2的力的作用下壓靠施加粘合劑部位。臨時連接后，把該裝配好的外殼在一恒溫室中加熱到60℃，以加速粘合劑的硬化。
在例3中，發(fā)現(xiàn)圓凸與外殼底板電連接，而側壁與外殼底板絕緣。與例1一樣，圓凸牢牢連接在外殼底板上，外殼底板與側壁之間也獲得錨固效應。
以上說明了本發(fā)明，顯然可對本發(fā)明作出種種改動。這些改動不應看成與本發(fā)明的精神和范圍相背離，對本領域普通技術人員顯而易見的所有這些改動包括在后附權利要求的范圍內(nèi)。
權利要求
1.一種金屬外殼，包括一用金屬制成的外殼底板；用金屬制成的第一外殼部件；以及含有由金屬粒子構成的金屬粉末的粘合劑；其中，用該粘合劑把該外殼部件固定在該外殼底板上。
2.按權利要求1所述的金屬外殼，其特征在于，用金屬板成形制備外殼底板，用模鑄法、觸變模制法和鍛造法之一制備所述外殼部件。
3.按權利要求1所述的金屬外殼，其特征在于，所述金屬粉末包括與外殼底板和外殼部件至少之一相同的金屬。
4.按權利要求3所述的金屬外殼，其特征在于，金屬粉末的金屬成分與外殼底板和外殼部件至少之一相同。
5.按權利要求1所述的金屬外殼，進一步包括用金屬制成、用含有由金屬粒子構成的金屬粉末的粘合劑固定在該外殼底板上的第二外殼部件，其特征在于，第一外殼部件與外殼底板電連接，第二外殼部件不與外殼底板電連接。
6.按權利要求5所述的金屬外殼，其特征在于，所述金屬粒子由一絕緣樹脂層微包裝；把第一外殼部件固定在外殼底板上的粘合劑中的金屬粒子因該絕緣樹脂層破裂而保持直接接觸。
7.按權利要求1所述的金屬外殼，其特征在于，外殼底板和外殼部件的至少之一用金屬制成，該金屬選自包括鎂、鋁、鎂合金和鋁合金的一類金屬。
8.按權利要求1所述的金屬外殼，其特征在于，所述金屬粒子用金屬制成，該金屬選自包括鎂、鋁、鎂合金和鋁合金的一類金屬。
9.按權利要求1所述的金屬外殼，其特征在于，粘合劑包括樹脂，該樹脂選自包括環(huán)氧樹脂、丙烯酸類樹脂和尿烷樹脂的一類樹脂。
10.按權利要求1所述的金屬外殼，其特征在于，所述粘合劑包括熱塑性樹脂。
11.按權利要求10所述的金屬外殼，其特征在于，所述熱塑性樹脂選自包括聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯的一類熱塑性樹脂。
全文摘要
一種由一外殼底板和輔助部件如一側壁、有陰螺紋的圓凸和一拱肋構成的金屬外殼。該外殼底板用金屬板成形工藝制備，而輔助部件用模鑄、觸變模制或鍛造工藝制備。輔助部件用含有由金屬粒子構成的金屬粉末的粘合劑固定在外殼底板上。
文檔編號H05K5/04GK1441633SQ0215269
公開日2003年9月10日 申請日期2002年11月29日 優(yōu)先權日2002年2月27日
發(fā)明者木村浩一, 西井耕太 申請人:富士通株式會社