專利名稱：一體式殼體的制作方法
技術領域：
本實用新型通常涉及電子設備，尤其是涉及電子設備的封閉殼體的形成。
背景技術：
個人計算和電子設備，諸如膝上電腦、媒體播放器、和手機等正變得越來越精密、功能強大和用戶友好。制造這些設備各種小尺寸組件同時仍保持或增加這些設備的能力、操作速度和美觀的能力對這一趨勢貢獻良多。不幸的是，這種便攜式計算設備更小、更輕、更強的趨勢在這些設備的一些組件的實際形成方面帶來了持續(xù)的設計挑戰(zhàn)。與此類電子設備及其組件有關的一個設計挑戰(zhàn)是形成用于在其中容納各種內部設備部件的外部封裝或殼體。具體地，許多電子設備具有這樣的殼體，該殼體由數(shù)個不同部分以及也必須連接或附接到殼體的復雜機械結構、構件和/或其它內部部件制成。即使在設計更加復雜的電子設備中，外殼通常仍然由多個部件形成，如果沒有露出的螺釘、突起或其他組件緊固件的話，這往往至少會導致接縫或者其他不連續(xù)處。例如，只由兩個主要部分制成的外殼通常包括上殼和下殼，它們彼此疊放并使用螺釘或其他緊固手段被固定在一起。此類技術通常使殼體設計更復雜，并由于配合表面上的不希望的裂紋、接縫、間隙或裂口，以及沿著殼體表面放置的暴露的緊固件，而使得難以實現(xiàn)美觀。在使用上、下殼時，即使從電子設備的外表面整體隱藏或移除了緊固件，也經常會產生圍繞整個封裝的配合線或接縫。盡管此類接縫或間隙往往會減少設備的整體美觀方面的吸引力，但是為了至少在設備或組件的制造過程中需要進入電子設備或組件的內部區(qū)域這一簡單原因，采用多個部分構造設備殼體通常仍然是必需的。然而，在一旦設備被制造成就實際上不需要進入設備或組件的內部區(qū)域的情況下，配合線、間隙、接縫或其他制造產物的存在通常都是不必要的或是制造過程中的不恰當?shù)母碑a品。盡管用于提供電子設備和組件的外殼的許多設計和技術過去已普遍很好地適用，但是總是期待為新的美觀的設備提供可替代的殼體設計和技術。

實用新型內容本公開的一個實施例的一個目的是為電子設備提供一種單個一體式殼體，在其表面上沒有明顯的接縫或其它制造產物。這可以至少部分地通過使用如下殼體組件來實現(xiàn)該殼體組件已經與已放置在殼體內部的相關內部部件超聲焊接在一起以形成可作為單個物體在其外表面進行機械加工和再整修的單個一體式殼體。根據(jù)一個實施例，提供了一體式殼體，所述一體式殼體包括具有開放空腔的第一殼體組件，適于在其中支持或容納一個或多個內部組件，并且其至少一部分由金屬形成，其中所述金屬部分包括緊接所述開放空腔設置的第一金屬表面區(qū)域；和第二殼體組件，包括跨所述開放空腔設置的多個層疊金屬箔層，其中所述多個層疊金屬箔層通過一次或多次超聲結合而被附接到所述第一金屬表面區(qū)域，以形成其內設置有所述開放空腔的密封外殼。根據(jù)該實施例的一個方面，所述第一殼體組件到所述第二殼體組件的超聲結合使用了支撐構件，所述支撐構件被設置在所述開放空腔內并被安排成在所述超聲結合期間支撐跨所述開放空腔設置的多個層疊金屬箔層中的至少一些層疊金屬箔層。根據(jù)該實施例的另一個方面，所述第二殼體組件是通過首先將第一單個層疊金屬箔層超聲結合到第一殼體組件的第一金屬表面區(qū)域，然后將第二殼體組件的其余層疊金屬箔層一個接一個地超聲結合到第二殼體組件的上表面而形成的組件。根據(jù)該實施例的另一個方面，所述一體式殼體的外面部分完全沒有接縫和附接構件。 根據(jù)該實施例的另一個方面，所述一個或多個內部組件是與電子設備相關聯(lián)的電子設備組件。根據(jù)該實施例的另一個方面，所述第一和第二殼體組件中的至少一個是在將所述第一和第二殼體組件相互超聲結合之后進行了進一步整修的組件。根據(jù)該實施例的另一個方面，所述整修包括機械加工。根據(jù)本公開的一個實施例的一個技術效果是提供了一種在其表面上沒有明顯的接縫或其它制造產物的單個一體式殼體。

所包括的附圖用于解釋的目的，并且只用于提供所公開的電子設備的一體式殼體的可能結構和配置的示例。所述附圖絕非限制本領域技術人員在不脫離本實用新型的主旨和范圍的情況下對本實用新型做出的形式和細節(jié)的變化。圖IA給出了被超聲焊接在一起的示例性金屬箔堆疊的前視圖。圖IB給出了在焊接過程之后圖IA中的示例性金屬箔堆疊的側向正視圖。圖2A給出了根據(jù)本實用新型一個實施例的示例性電子設備在完全封閉之前的部分暴露的前視圖。圖2B給出了根據(jù)本實用新型一個實施例的圖2A中的示例性電子設備在組裝和完全封閉之后的前視圖。圖3A給出了根據(jù)本實用新型一個實施例的圖2B中的示例性電子設備在機械加工和整修其外表面之后的前視圖。圖3B給出了根據(jù)本實用新型一個實施例的圖3A中的示例性電子設備的側向剖面圖。圖4A給出了根據(jù)本實用新型一個實施例的可替代的示例性電子設備在完全封閉之前的部分暴露的前視圖。圖4B給出了根據(jù)本實用新型一個實施例的圖4A中的示例性電子設備在組裝和完全封閉之后的前視圖。圖5A給出了根據(jù)本實用新型一個實施例的在第一單個層疊箔層與其結合之前示例性電子設備的前視圖。[0026]圖5B給出了根據(jù)本實用新型一個實施例的在所有層疊箔層與其結合并完全封閉之后圖5A中的示例性電子設備的前視圖。
具體實施方式
本節(jié)將描述根據(jù)本實用新型的裝置和方法的示例性應用。這些例子僅被提供來增加上下文以及幫助對本實用新型的理解。因此，本領域技術人員將可明白可在缺少一些或所有的這些特定細節(jié)的情況下實施本實用新型。 在其他情況下，公知的處理步驟將不再詳細描述，以免使本實用新型不必要地模糊。其他應用也是可能的，從而下述例子并非作為限制性的。在以下詳細說明中，附圖將作為參考并成為說明書的一部分，在其中本實用新型的特定實施例以解釋說明的方式被示出。盡管這些實施例被描述的足夠詳細以使得本領域技術人員可以實施本實用新型，但仍需了解，這些示例并非限制；這樣在不脫離本實用新型主旨和范圍的情況下可采用其他實施例，并且可以做出一些變化。本實用新型的各種實施例涉及個人電子設備或組件，諸如手機、媒體播放器、PDA、手持電子游戲機、遙控器、膝上電腦或其他類似設備。此類電子設備或組件可包括一體式外殼，這樣在設備的任何外表面上都沒有明顯可見的接縫或間隙。其結果便是電子設備由單個一體式殼體形成，這為很多用戶提供了更強的美感。此類設備可通過以特定方式，諸如通過將組件超聲焊接在一起，將兩個或更多個外殼組件緊固到一起來形成。在本實用新型的各種實施例中，提供了具有金屬表面區(qū)域的第一金屬或部分金屬外殼組件。所述金屬表面區(qū)域可經過特殊處理，以方便與組件的另一部分超聲結合(ultrasonic bond)。在一些實施例中，可在金屬表面區(qū)域上以便于在適當施加超聲能量時與其他組件焊接或結合的方式形成各種切口或其他表面不規(guī)則處。在其他實施例中，即使金屬表面未經特殊的表面處理，此類超聲結合或焊接(weld)也可熔合第一和第二殼體組件。從圖IA開始,在前視圖中示出了示例性金屬箔堆疊(stack)被超聲焊接到一起。超聲結合系統(tǒng)I可包括基板10、放置在堆疊20中的多個薄材料層，以及超聲震蕩輥子30，在將向下的力35施加到輥子30上的同時，輥子30滾過堆疊的頂層。在一些實施例中，堆疊20的薄層可由金屬箔形成，這樣超聲結合實質上是低溫金屬“焊接”。在其他實施例中，所述薄層可為其他類型的材料，諸如特別適配的紙或適于超聲結合的熱塑性材料。另外的其它實施例可包括具有多個不同類型的材料層的堆疊20，其可根據(jù)期望被用于特定的整修組件。在一些實施例中，可逐個將堆疊20的各層添加在彼此頂上，并且通過超聲輥子30幫助進行將每個新層結合到其下已經形成的堆疊上。此外，盡管所示的簡單基板10用作對薄層堆疊20的支撐，但是此類基板也可包括多個組件，以方便這種超聲結合過程。例如，基板可包括放置于加熱板或砧之上的剛性板，所述加熱板或砧適于為基板和層堆疊提供結合過程所需的任何熱量。與薄層層疊物制造(“L0M”)的不同形式有關的各種附加項目、特性和處理也可根據(jù)期望采用。繼續(xù)參見圖1B，其中說明了在焊接過程之后圖IA中的示例性堆疊的側向正視圖。如圖所示，基板10支撐薄層堆疊，并在堆疊層21和22上施加一個向上的力15，以抵消超聲輥子向下的力35。由于輥子的超聲震蕩，結果使得超聲機械振動25通過層21和22的材料被傳遞。如放大區(qū)域26中所示，向上力15、向下力35以及這些超聲振動或力25的組合用來將薄層的材料結合在一起。總之，適當施加的超聲振動可以通過塑性變形和/或原子擴散的方式將不同層的材料熔融在一起。正如已經理解的那樣，超聲振動的振幅和頻率可隨著薄層厚度、所需的結合強度和被結合材料的類型而適當變化。例如，在10到IOOkHz范圍內的頻率適于多種材料和厚度。接著參見圖2A，示例性電子設備在完全封閉之前如部分暴露的前視圖所示。電子設備100可包括其中形成有開放空腔142的第一殼體組件140，以及設置在所述開放空腔周圍的第一表面區(qū)域144。例如，該第一或基礎殼體組件140可由金屬形成，并且所述的表面區(qū)域144可特別適于附接到另一外殼組件?；A殼體組件140可以是例如機械加工、鍛造、鑄造、軋制或以多種適當方式中的任一種形成。當空腔保持開放且可入時，空腔142內可安裝一個或多個內部電子設備部件150。電子設備部件150可以是例如完成的電路板，該電路 板上設置有一個或多個處理器、存儲器等。電子設備部件150的安裝可以通過例如螺釘、按扣(snap)、鉚釘、膠水、壓合或任何其他適當?shù)陌惭b方式進行。圖2B給出了圖2A中的示例性電子設備在組裝和完全封閉之后的前視圖?？赏ㄟ^將第二殼體組件120附接到第一殼體組件140之上，以使得空腔142和部件150完全封裝在這些殼體組件之內來完全封閉電子設備102。所述第二或蓋殼體組件120可基本類似于前述的層堆疊20，并且實際上圖中的封閉部分示出了所述組件包括結合在一起的多個層128。第一和第二外殼組件的超聲結合的結果便是形成了單個一體式殼體，如果沒有其他開口存在，內部空腔和部件便被密封地封閉到了其中。在一個實施例中，該第二殼體組件120在附接到第一殼體組件140之前被單獨形成為結合的堆疊單元，而在其他實施例中則是在第一殼體組件和設備部件的組合之上逐層地形成的。也就是說，第二殼體組件120可以在第一殼體組件140的上表面144以及空腔142中放置的一個或多個支撐構件之上一次一層地構建。在一些實施例中，支撐構件可以是電子設備部件150本身，諸如其上表面。在蓋殼體組件的最先幾層被形成在其上時，此類支撐構件對于在基礎殼體組件的空腔區(qū)域中提供有效的“基板”是特別有用的。作為特定示例，圖2A的電子設備100可以與合適地放置在空腔142中的電子部件150組裝在一起。然后，單個薄層128可被超聲結合或焊接到頂表面144和部件150的上表面(或可替換地，任何其他合適的支撐構件上)。在結合了第一薄層之后，第二薄層被堆疊在第一層頂部并再次進行超聲結合。額外的層可以類似地形成在這些層的頂上，直到達到了殼體組件120的最終期望的厚度?？梢灶愃朴诶缜笆龅某暯Y合系統(tǒng)I中所示的那樣滾動形成這種超聲結合。繼續(xù)參見圖3A，圖3A示出了根據(jù)本實用新型一個實施例的圖2B中的示例性電子設備在機械加工和整修其外表面之后的前視圖?？梢岳斫猓瑘D2B中所示的結果產品不一定是最終產品。那么，可對外殼進行各種精制處理過程以獲得最終的電子設備產品104。例如，可以如圖所示在各個區(qū)域中對蓋組件120和基礎組件140 二者都進行機械加工和整修，以便生產出具有無明顯接縫、間隙或缺陷的一體式外殼的最終圓形產品。在一些實施例中，此類機械加工和整修過程可在塊102被結合在一起之后進行，而在其他實施例中，部分機械加工和整修可在結合過程中進行。[0039]圖3B給出了圖3A中的示例性電子設備的側向剖面圖?？梢岳斫?，內部電子設備部件(一個或多個)150仍保持在空腔142中，所述開放空腔142現(xiàn)在已經被第一殼體組件140和第二殼體組件120封閉在其中。而且可以看出，這些殼體組件120、140已經經過機械加工和整修而成為最終形態(tài)104，這樣便精制了設備102原始的塊形狀。接著參見圖4A，其給出了根據(jù)本實用新型另一個實施例的可替代的示例性電子設備在完全封閉之前的部分暴露的前視圖。電子設備200與上述設備100基本相同，其可包括其中形成有開放空腔262的第一殼體組件260，以及設置在空腔周圍的且適于結合到第二殼體組件的表面區(qū)域。同樣地，該第一或基礎殼體組件260可由例如金屬制成。類似地，空腔262中可安裝一個或多個電子設備組件250，諸如電路板。然而，第一或基礎殼體組件260與之前的實施例的不同之處在于該底組件也可由薄層堆疊超聲結合過程形成。如圖放大部分所示，第一殼體組件260可包括以類似于前述方式的方式結合在彼此之上的多個薄層268。這樣，可在對最終的堆疊和結合材料塊進行·機械加工和整修過程之后形成空腔262?？商鎿Q地，每個薄層或箔在過程進行階段都可以被特別地形成或成形。例如，殼體組件260底部的開始幾層可以是整張的，而中間和上邊的層每一個都可以具有合適的大小并且中間形成有洞。圖4B給出了在組裝和完全封閉之后的圖4A中的示例性電子設備。電子設備202可通過將第二或蓋殼體組件220結合到第一或基礎殼體組件260上而形成。這可通過基本上類似于上述電子設備102的方式來完成，其中明顯的區(qū)別在于第一殼體組件260本身由結合的層堆疊形成。盡管未示出，仍然不難看出，可執(zhí)行各種塊后機械加工和整修過程，以獲得與之前公開的設備104基本上相似的最終產品。繼續(xù)參見圖5A，其給出了在第一單個層疊箔層與其結合之前示例性電子設備的前視圖。電子設備400可完全或基本上類似于上述的電子設備100，并且提供本例僅僅是強調在下部或第一殼體組件440上逐層地形成第二或上部殼體組件的能力。類似于前述實施例，第一殼體組件440中可具有開放空腔，該開放空腔中安裝了一個或多個內部電子設備部件450，同時該空腔保持開放和可進入。同樣地，電子設備部件450可以是例如完成的電路板，該電路板上設置有一個或多個處理器、存儲器等，并且電子設備部件的安裝可以通過例如螺釘、按扣、鉚釘、膠水、壓合或任何其他適當?shù)陌惭b方式進行。然后，單個層疊金屬箔層428可在一個或多個上表面區(qū)域或位置445被超聲結合到第一殼體組件440的頂部。盡管單個層428被示為部分開放以暴露出空腔和其中的電子設備部件450的一部分，仍然不難理解這種位置并不必需是形成或結合過程的一部分，并且在結合完成時，優(yōu)選地圍繞空腔的整個周邊將所述整個單個層結合到第一殼體組件。一旦第一單個層428與第一或主殼體組件的超聲結合或焊接完成，接著將第二單個層完全超聲結合到第一單個層之上。然后第三單層被結合到第二層之上，以此類推，直到需要的所有數(shù)目的層都被依次結合到彼此之上。以這種方式，第二殼體組件便形成在第一殼體組件的頂部上。圖5B給出了根據(jù)本實用新型一個實施例的在所有層疊箔層與其結合并完全封閉之后圖5A的示例性電子設備的前視圖。完全封閉的電子設備402可以完全或基本上類似于上述的電子設備102，其在此只是為了說明的目的而被提供，以便示出通過逐層的結合過程完全封閉的設備，從而獲得結合在一起以形成第二殼體組件420的多個層429，所述第二殼體組件420通過將第一層428初始結合到第一殼體組件的方式而被結合到第一殼體組件420的上表面(一個或多個)。同樣地，一個或多個內部構件，諸如所述電子設備部件上的物體(一個或多個)，可在第一層428被結合時用于為跨空腔區(qū)域的結合提供支撐，而封閉設備402可在結合過程之后進行機械加工，以獲得最終的產品形狀。同樣地，可以理解，此處的步驟順序可以變化，并且某些步驟可以同時進行。例如，在與任何薄金屬箔層超聲結合之前，第一殼體組件可被機械加工成其最終形態(tài)。此外，可以 理解以超聲結合以及進一步機械加工或整修最終產品這一方式形成外殼的這一特定方法會使得殼體看起來沒有任何接縫、接合、螺釘或多片殼體的其他難看的副產品。此類完成產品的美觀是對具有多個組件和此類接縫或附接構件的其他殼體的改進。盡管以說明和舉例的方式出于澄清和理解的目的詳細說明了上述實用新型，但是仍需認識到，上述實用新型可以以各種其他特定變化和實施方式來實現(xiàn)，而不會脫離本實用新型的主旨或基本特征?？蓪嵤┮欢ǖ母淖兓蛐薷?，并且可以理解，本實用新型并非由上述細節(jié)來限定，而是由所附權利要求的范圍來限定。
權利要求1.一種一體式殼體，其特征在于，包括 具有開放空腔的第一殼體組件，適于在其中支持或容納一個或多個內部組件，并且其至少一部分由金屬形成，其中所述金屬部分包括緊接所述開放空腔設置的第一金屬表面區(qū)域；和 第二殼體組件，包括跨所述開放空腔設置的多個層疊金屬箔層，其中所述多個層疊金屬箔層通過一次或多次超聲結合而被附接到所述第一金屬表面區(qū)域，以形成其內設置有所述開放空腔的密封外殼。
2.如權利要求I所述的一體式殼體，其特征在于，所述第一殼體組件到所述第二殼體組件的超聲結合使用了支撐構件，所述支撐構件被設置在所述開放空腔內并被安排成在所述超聲結合期間支撐跨所述開放空腔設置的多個層疊金屬箔層中的至少一些層疊金屬箔層。
3.如權利要求I所述的一體式殼體，其特征在于，所述第二殼體組件是通過首先將第一單個層疊金屬箔層超聲結合到第一殼體組件的第一金屬表面區(qū)域，然后將第二殼體組件的其余層疊金屬箔層一個接一個地超聲結合到第二殼體組件的上表面而形成的組件。
4.如權利要求I所述的一體式殼體，其特征在于，所述一體式殼體的外面部分完全沒有接縫和附接構件。
5.如權利要求I所述的一體式殼體，其特征在于，所述一個或多個內部組件是與電子設備相關聯(lián)的電子設備組件。
6.如權利要求I所述的一體式殼體，其特征在于，所述第一和第二殼體組件中的至少一個是在將所述第一和第二殼體組件相互超聲結合之后進行了進一步整修的組件。
7.如權利要求6所述的一體式殼體，其特征在于,所述整修包括機械加工。
專利摘要本公開涉及一體式殼體，所述一體式殼體包括具有開放空腔的第一殼體組件，適于在其中支持或容納一個或多個內部組件，并且其至少一部分由金屬形成，其中所述金屬部分包括緊接所述開放空腔設置的第一金屬表面區(qū)域；和第二殼體組件，包括跨所述開放空腔設置的多個層疊金屬箔層，其中所述多個層疊金屬箔層通過一次或多次超聲結合而被附接到所述第一金屬表面區(qū)域，以形成其內設置有所述開放空腔的密封外殼。本公開的一個實施例解決的一個問題是為電子設備提供一種單個一體式殼體，在其表面上沒有明顯的接縫或其它制造產物。根據(jù)本公開的一個實施例的一個用途是為電子設備提供了這種單個一體式殼體。
文檔編號H05K5/06GK202773227SQ20122030054
公開日2013年3月6日 申請日期2011年11月11日 優(yōu)先權日2010年11月12日
發(fā)明者C·D·普雷斯特, S·P·扎德斯基, T·韋伯, L·E·布朗寧 申請人:蘋果公司