便携装置、用于便携装置的壳体和用于制造该壳体的方法

专利名称：便携装置、用于便携装置的壳体和用于制造该壳体的方法
技术领域：
本发明涉及用于便携电话或其它这种便携装置的壳体，尤其涉及 壳体结构的改进，从而该壳体能够制作得更小和更薄，但能够确保强 度。
背景技术：
尽管便携电话中更广泛的需要已经对如照相机功能和更大屏幕之 类的更高功能产生强烈需要，但是在便携性方面，也有对更小和更薄 电话的强烈需要。响应于这些相矛盾的需要，已经提出各种结构。这 些结构应用于PDA(个人数字助理便携信息终端)和其它这种便携装 置。 一般地，在用于便携装置的壳体结构中，树脂部件或金属部件松 散地配合在一起，并用爪等固定到位，或者通过螺钉紧固固定到位或 封闭。在许多情况下，使用这些方法的组合。为了防止外部壳体中的 变形到达内部，有时也连接缓冲垫等。由于键开关部分需要不将击键 力传递给内部部件的构造，所以有时使用击键框架覆盖通常形成在安 装基板上的屏蔽框架，或者有时使用刚性安装基板的两个表面，并且 键开关形成在背表面上。有时采用如下构造，其中使用金属壳体，并 且键开关连接在壳体的顶部上。而且，如专利文件1中所述，有时设 置用于承受开关载荷的结构。日本专利申请特开No.2003-229938

发明内容
本发明要解决的问题
然而，专利文件1中公开的壳体结构易受几个问题的影响。第一 个问题是，当采用形成在安装基板上的屏蔽框架承受载荷的结构时， 该屏蔽框架的高度必须对准。这些安装部件的高度随每个部件而不同， 但是在这种情况下，屏蔽框架的高度必须与最高的部件对准。而且， 必须考虑安装屏蔽框架中的不一致性，并且必须在屏蔽框架上设置另 一框架。这些和其它需要是生产更薄装置的障碍。
第二个问题是，在使用一结构承受安装的部件的背表面上的载荷 的情况下，该基板受到来自击键的应力，并且对安装的部件的影响是 关注的原因。具体地，为了保护安装的部件，需要用于减小基板中的 变形的装置，或者基板的厚度增大到某种程度。这些和其它措施是使 该装置变薄的障碍。
第三个问题是，在如专利文件1中所述使用单独部件的结构的情 况下，该结构在减轻应力方面是有效的，但也是对生产更薄装置的障 碍。在结构连接到壳体顶部上的情况下，由于对壳体部件的模制厚度 的限制，所以必须确保一定厚度，这当然是使装置变薄的障碍。
鉴于这些问题，设计本发明，并且其目的是改进用于便携装置中 开关的壳体的结构、和提供用于便携装置的壳体，该壳体具有适合于 减小厚度和尺寸的结构。
解决问题的手段
根据本发明的用于便携装置的壳体的特征在于包括具有第一底 部凹面形状的内部金属结构；和树脂外壳，该树脂外壳具有框架形状， 并通过外部材料的整体模制形成，在内部金属结构的外侧区域中和在 与之连接的内侧区域中，该外部材料具有比内部金属结构的构成材料 大的在冷却期间的热收縮。在本发明中，通过拉伸薄金属板使该金属结构形成为底部凹面形 状，因此该金属结构抵抗在扭转方向和弯曲方向上的变形。因此，该 盒的表面设有用于容纳键开关的键开关保持表面，从而即使金属结构 较薄，也能够充分承受开关表面上的击键应力，并且内部安装的部件 不受影响。此外，由于通过挤压模制等将树脂外壳设置到金属结构的 外侧表面，所以本发明的壳体保持薄和高刚性，同时树脂模制确保了 外部的有吸引力的设计。
内部金属结构的材料优选是例如不锈钢、普通钢或钛，并且优选 通过片状金属拉伸模制金属结构。还优选通过基于压铸、金属模制或 金属注模的烧结形成该金属结构。
该树脂外壳优选使电池和具有安装部件的安装基板保持与该金属 结构热接触。电池和安装的部件的热从而能够经由该金属结构辐射， 并且能够提高热辐射。由于安装的部件用该金属结构覆盖，所以改进 了电磁屏蔽。
而且，该金属结构优选具有盒形，该盒形由放置键开关的部分和 与该部分连接的侧壁部分形成。从而更加可靠地保护内部部件。
而且，该树脂外壳可以具有铰链部分，另一壳体可转动地连接到 该铰链部分上，并且该铰链部分可以由高弹性树脂材料形成。用高弹 性材料构造该铰链部分能够在便携装置下落等时吸收铰链部分中的 冲击，保护坚固金属底部凹面形状中的内部部件，并减少整个壳体中 的塑性变形量。
根据本发明的用于便携装置的其它壳体的特征在于包括具有第 一底部凹面形状的内部金属结构；和树脂外壳，该树脂外壳具有框架
形状，并通过外部材料的整体模制形成，在内部金属结构的外侧区域中和在与之连接的内侧区域中，该外部材料具有比内部金属结构的构 成材料大的在冷却期间的热收缩。
本发明的效果
根据本发明，键开关表面上的击键载荷不传递给内部部件，并能 够从壳体的前表面到背表面有效分布。此外，根据本发明，由于树脂 整体模制到金属结构上，所以能够减小金属中的塑性变形。而且，根 据本发明，由于金属壳体和树脂壳体通过挤压模制等整体模制，所以 它们不结合到一起，并且金属和树脂能够很容易分离和再循环。
附图的简单说明
附

图1是透视图，示出了根据本发明实施例的便携装置壳体的结 构，其中(a)是从上面观察的视图，并且(b)是从下面观察的视附图2是分解视图，示出了正在与附图1中所示便携装置分离的
壳体的金属结构100;
附图3是从反面观察的金属结构100的透视图； 附图4是附图1中所示壳体的剖视附图5(a)至(c)是在具有开关的底部壳体已经被合并之后该便携装 置的透视附图6是附图5中所示便携装置的分解透视附图7是组装的壳体的剖视图，其中(a)是沿着切过附图6中所示 连接器501的线的水平剖视图，并且(b)是沿着切过电池600的线的水 平剖视附图8是示出本发明的第二实施例的金属结构100的透视附图9是示出本发明的第三实施例的便携装置的分解视附图10是示出用于本发明的第四实施例的便携装置的壳体的金
属结构100b的透视附图11是示出本发明的第五实施例的便携装置的壳体的金属结
构100c和树脂外壳200的透视附图12是透视图，从后面示出了在后盖已经去除之后的组装的便
9携装置；
附图13是分解透视图，示出了本发明第六实施例的便携装置的壳 体的金属结构100c、树脂外壳200和髙弹性金属框架800;
附图14是附图13的剖视附图15是附图14的一部分的放大视图；并且
附图16(a)是示出高弹性金属框架800的变型的透视图，并且附图 16(b)是示出正连接到金属结构100c上的该框架800的透视图。
附图标记的说明
100、 100a、 100b、 100c 金属结构
101开关容纳表面
102肋
103导线孔
104侧开关孔
105凹口
106凹口
107固定器
107连接孔
108键连接表面
109形状
110肋
111凹口
112肋
200树脂外壳
201肋
202肋
203肋
204凸台
205铰链部分
206肋按压孔
300柔性电路板
301导线
302圆顶开关
303背光灯
400键盘纸单元
500基板
501连接器
502侧开关
503部件
600电池
700后盖
实施本发明的最佳模式
接下来，将参照附图描述本发明的实施例。附图1是透视图，示
出了根据本发明实施例的便携装置壳体的结构，其中(a)是从上面观察 的视图，并且(b)是从下面观察的视图。附图2是分解视图，示出了正 在与附图1中所示的便携装置分离的壳体的金属结构100。附图3是从 反面观察的金属结构100的透视图。附图4是附图1中所示壳体的剖 视图。附图5(a)至(c)是在具有开关的底部壳体已经被合并之后该便携 装置的透视图。附图6是附图5中所示便携装置的分解透视图。附图7 是组装的壳体的剖视图，其中(a)是沿着切过附图6中所示连接器501 的线的水平剖视图，并且(b)是沿着切过电池600的线的水平剖视图。
该金属结构100是通过薄板拉伸或加压模制而成形为底部凹面的 金属板，并且是壳体的主要结构。该金属结构100设有开关容纳表 面101，用于键开关的柔性电路板设置在该开关容纳表面上；周边肋 102，这些周边肋102设置在周边上，以便确保总体刚性；键开关电路
板的导线通过的导线孔103;用于向纵向侧设置开关的侧开关孔104;
用于将连接器容纳在横向侧中的连接器凹口 105;用于将PCMCIA(个联合会)卡等连接到纵向侧上的卡槽凹口 106;
以及用于在整体模制期间和树脂形成连接的连接固定器107。作为盒形 金属壳体的该金属结构100为例如大约0.2毫米至0.5毫米厚，并通过 将不锈钢薄板、薄钢板、钛薄板或其它这种金属的薄板压力加工获得。 开关容纳表面101也用作第二底部凹面，并且通过加工硬化和通过增 大截面二次轴矩来增大整个金属壳体的抗扭刚性和抗挠刚性。如果不 使用薄板拉伸，而是通过由压铸、金属模制或金属注模所代表的烧结 形成该金属结构，该金属结构仍然是有效的。烧结在减小该结构的厚 度方面较差，但是烧结具有允许壳体内侧上的肋设置到金属结构上的 优点。
树脂外壳200与金属结构IOO整体模制，以形成便携装置的壳体。 具体地，通过将树脂挤压模制在金属结构100上的特定位置处，能够 整体模制金属结构100和树脂外壳200。该树脂外壳200和盒形金属结 构IOO不结合在一起，但是通过用树脂填充金属结构100的连接孔107, 仍然将两个模制部分保持在一起。而且，从结构角度来说，由于盒形 金属结构100整体模制从而树脂外壳200均匀地覆盖周边，所以，由 于金属和树脂之间的热膨胀差，金属具有比树脂小的收縮率。因此， 通过在树脂已经模制之后树脂部分的收縮，金属结构100和树脂外壳 200密封在一起。该金属结构IOO此时将成形为规则的板，并且当该结 构仅仅折叠时，由于在冷却期间的收縮，所以有时在壳体结构中发生 翘曲。在本发明中，由于金属结构的底部凹面形状允许金属结构克服 收縮的应力，所以模制之后的变形能够减小到最小。同样，在本例子 中使用树脂外壳，但是可以用通过类似于树脂挤压模制的过程获得的 金属外壳代替树脂。这些方法的例子包括镁合金的触变成型和镁、铝 或锌合金的压铸。在这种情况下，金属结构的构成材料的热膨胀系数 必须大于内部金属结构的构成材料的热膨胀系数。
树脂外壳200由用于固定内部安装基板的肋201、用于固定连接 器的肋202、用于固定电池的肋203、用于固定后盖的螺钉凸台204、和铰链部分205构成，该铰链部分205用于和构成显示部分的顶部壳 体(未示出)建立连接。而且，覆盖盒形金属结构100的周边肋102的周 边的周边树脂肋206形成在树脂外壳200上。该周边树脂肋206还设 有用于防止模制期间流出的树脂使周边肋102变形的按压孔207。
通过加压模制形成的片状金属部件通常具有较窄的弹性变形区 域，并且因此高刚性但可塑性变形。为了减小塑性变形，必须增大片 厚度，或者必须使用具有较宽弹性变形范围的材料。然而，从强度的 角度需要将片厚度增大更多，但这与便携装置薄、小和轻的需要相矛 盾。因此，优选使用具有较宽弹性变形区域的材料，但在这种情况下 成型性减小。使用弹性变形区域在允许获得盒形金属结构100的形状 的范围内的金属材料，可以形成本发明的结构，并且同时通过使用树 脂外壳200减小金属结构100的塑性变形。具体地，由于周边肋102 和周边树脂肋206以整体形式变形，所以周边肋102不可能增加周边 树脂肋的载荷分布、或者在受到例如弯曲载荷时弯折，并且因此塑性 变形量远小于只有一组肋的情况。
下面是主要参照附图6对根据本实施例的便携装置的底部壳体的 装置构造和组装方法的描述。键开关的柔性电路板300安装在与盒形 金属结构100整体模制的树脂外壳200上。具体地，该柔性电路板300 的导线301通过金属结构100的导线孔103，以将柔性电路板300结合 到金属结构100的开关容纳表面101上。圆顶开关302和LED(发光二 极管)背光灯303安装在该柔性电路板300上。而且，键盘纸单元400 连接在柔性电路板300上。该键盘纸单元400连接到键连接表面108 上，而不是开关容纳表面101上。这能够防止水滴从上面进入。在本 实施例中，使用LED背光灯303，而另一种可能是使用EL(电致发光) 背光灯代替LED背光灯。在这种情况下，EL背光灯安装在键盘纸单元 400中，或者EL背光灯插入在键盘纸单元400和柔性电路板300之间。
主基板500和电池600连接在树脂外壳200的背表面上。SIM连接器501、侧开关502和各种其它安装的部件安装在主基板500的两侧 上。也可以安装无线部分的屏蔽部件和其它这种部件。
树脂外壳200和后盖700用固定螺钉(未示出)固定。为了获得更薄
的装置，后盖700的材料可以是金属材料。该材料也可以是树脂材料、 或者含有树脂和金属的整体模制材料。
由于电流的通过，使得电池600和安装在主基板500上的部件产 生热。然而，在该结构中，这些部件与盒形金属结构IOO的内部接触， 导致有效的热扩散和良好的热辐射。金属结构100也可以用于将导线 接地。而且，该金属结构覆盖所有这些安装的部件，因此具有良好的 屏蔽效果。
在用于如上所述构造的本实施例的便携装置的壳体中，由于该盒 形，所以金属结构抵抗在弯曲方向和扭转方向上的变形。因此，即使 较薄的壳体也能够毫无问题地承受开关表面中的击键应力。具体地， 键盘纸单元400的键开关表面上的击键载荷能够从壳体的前表面到背 表面有效地分布，而不传递给内部部件。在本实施例中，保持较小的 厚度和较高的刚性，同时通过树脂模制安装外部部件，以确保有吸引 力的设计。而且，能够使在金属壳体的情况下很容易发生的塑性变形 最小化。在本实施例中，金属壳体(金属结构IOO)和树脂壳体(树脂外壳 200)整体模制，而不是结合，并且因此金属部分和树脂部分能够很容易 分离和再循环。
接下来，将参照附图8描述本发明的第二实施例。附图8是示出 本实施例的金属结构IOO的透视图。本实施例的金属结构100a与附图 2中所示金属结构100的不同之处在于， 一端处的表面的一部分模制成 铰链形状109。于是，在金属结构100a上形成铰链形状109使得模制 形状更加复杂，但是也能够提高铰链部分的强度。附图9是示出本发明的第三实施例的便携装置的分解视图。如附 图9中所示，有效的是使基板500和电池600具有与树脂外壳200 大致相同的尺寸，以将所有安装部件503放置在基板500的一侧(例如， 底表面)上，并用具有开关表面的树脂外壳200、金属结构100、基板 500和电池600形成堆叠结构。因和金属结构100接触而导致的热辐射 以及金属结构100的屏蔽效果在这种情况下也是有效的。在该构造中， 由于安装部件503设置在一侧上，所以布线效率降低，但是由于能够 不考虑安装在安装基板500上的部件的厚度来决定电池600的厚度， 所以能够通过厚度任意调节电池容量。将安装部件503放置在一侧上 导致放置安装基板500所需的较小空间，并且由于比传统基板薄的基 板能够用作安装基板500，所以该结构能够制作得比传统结构薄。
附图IO是一透视图，示出了用于本发明的第四实施例的便携装置 的壳体的金属结构100b。在壳体如附图10中所示那样比较大的情况下， 肋110可以模制在盒形金属结构100的开关容纳表面101上，以增强 开关容纳表面101的刚性。采用该构造，即使开关容纳表面101较大， 也能够提高开关容纳表面101的强度，并且能够支持由开关上的压力 施加的载荷。该肋110作为支撑件以防止键盘纸单元400不重合也是 有效的。
附图ll是一透视图，示出了根据本发明第五实施例的便携装置的 壳体的金属结构100c和树脂外壳200,并且附图12是一透视图，从后 面示出了组装的便携装置，其中去除了后盖。在本实施例中，凹口 111 形成在金属结构100c的开关容纳表面101中，并且该部分能够朝后弯 曲，以形成肋112。尽管开关不能放置在凹口 111中，但是本实施例是 有利的，因为用作电池和其它内部部件的分隔壁的肋112可以用薄金 属板形成为金属结构100c的一部分。
附图13是一分解透视图，示出了根据本发明的第六实施例的便携 装置的壳体的金属结构100c、树脂外壳200和高弹性金属框架800;附图14是附图13的剖视图，并且附图15是附图14的一部分的放大视 图。而且，在具有较薄壳体的装置中，在PDA中，在笔记本个人电脑 中，或者在平面面积和厚度之间的纵横比减小的任何其它情况下，当 底部凹片金属不能提供足够强度或者当很容易发生塑性变形时，整体 模制高弹性金属框架800也能获得甚至更高的刚性。在这种情况下， 模制材料起到保持金属之间的连接的作用。
代替如附图13中所示的正方形，高弹性金属框架800的横截面形 状可以是例如如附图16(a)中所示的圆形。在这种情况下，如附图16(b) 中所示，该框架800连接到金属结构100c上。
在本实施例中，与通过增大金属结构100c的壁厚增强强度的情况 相反，减小作为影响装置厚度的因素的板厚度，并且用高弹性金属框 架800加强周边部分，可以认为有利于获得更薄的装置。具有显著弹 簧性质的高弹性材料的缺点在于，当通过拉伸形成金属结构时，由于 拉伸产生塑性变形，所以材料难以成形。然而，通过将高弹性金属框 架用于框架部分，解决了该缺陷，并且能够很容易通过拉伸形成外部 金属结构。
工业实用性
本发明可以用作便携电话、PDA或其它这种便携装置的壳体。
权利要求
1.一种用于便携装置的壳体，该壳体包括具有第一底部凹面形状的金属结构，该第一底部凹面形状由第一底表面和设置在该第一底表面的周边上的第一侧表面构成；和树脂外壳，该树脂外壳整体设置在该金属结构的外侧，其中该树脂外壳在对置的第一侧表面上都设有第一区域，并且该金属结构被夹在所述第一区域之间。
2. 如权利要求l所述的用于便携装置的壳体，其中 所述树脂外壳在所述第一底部凹面形状的外侧上具有开口。
3. 如权利要求1或2所述的用于便携装置的壳体，其中 在所述第一侧表面上形成有第一孔，并且所述树脂外壳的材料填充所述第一孔。
4. 如权利要求1或2所述的用于便携装置的壳体，其中所述金属结构的材料的热收縮率小于所述树脂外壳的材料的热收 縮率。
5. 如权利要求l所述的用于便携装置的壳体，其中所述树脂外壳包括第二区域，所述第二区域整体设有所述第一底 表面，并且所述第一区域和所述第二区域至少部分地连接。
6. —种用于便携装置的壳体，该壳体包括具有第一底部凹面形状的金属结构，该第一底部凹面形状由第一底表面和设置在该第一底表面的周边上的第一侧表面构成；和 外壳，该外壳整体设置在该金属结构的外侧，其中 所述金属结构的材料的热收縮率小于所述外壳的材料的热收縮率，该外壳在对置的第一侧表面上都设有第一区域，并且 该金属结构被夹在所述第一区域之间。
7. 如权利要求6所述的用于便携装置的壳体，其中 所述外壳在所述第一底部凹面形状的外侧上具有开口。
8. 如权利要求6或7所述的用于便携装置的壳体，其中 在所述第一侧表面上形成有第一孔，并且所述外壳的材料填充所述第一孔。
9. 如权利要求6所述的用于便携装置的壳体，其中 所述外壳包括第二区域，所述第二区域整体设有所述第一底表面，并且所述第一区域和所述第二区域至少部分地连接。
10. 如权利要求1或6所述的用于便携装置的壳体，其中 所述第一底表面设有第二底部凹面形状，所述第二底部凹面形状由第二底表面和第二侧表面构成。
11. 如权利要求IO所述的用于便携装置的壳体，其中 在所述第二底表面或所述第二侧表面中的至少一个表面上形成有第二孔。
12. 如权利要求10所述的用于便携装置的壳体，其中 在所述第二底表面上形成有肋。
13. 如权利要求IO所述的用于便携装置的壳体，其中 所述第二底表面的一部分被切去并弯曲出凹口。
14. 如权利要求1或6所述的用于便携装置的壳体，其中 所述金属结构的材料是不锈钢、普通钢或钛。
15. 如权利要求1或6所述的用于便携装置的壳体，其中 通过片状金属拉伸或压力加工形成所述金属结构。
16. 如权利要求1或6所述的用于便携装置的壳体，其中 用基于压铸、金属模制或金属注模的烧结形成所述金属结构。
17. 如权利要求1或6所述的用于便携装置的壳体，其中 所述第一区域以连续方式设置在所述第一侧表面的外周上。
18. 如权利要求5或9所述的用于便携装置的壳体，其中 所述第二区域以连续方式设置在所述第一底表面的周边上。
19. 一种便携装置，包括如权利要求1或6所述的用于便携装置 的壳体。
20. 如权利要求19所述的便携装置，其中 电池或具有安装部件的安装基板与所述金属结构热接触。
21. 如权利要求19所述的便携装置，其中所述第一底表面设有第二底部凹面形状，所述第二底部凹面形状 由第二底表面和第二侧表面构成。
22. 如权利要求21所述的便携装置，其中 在所述第二底部凹面形状中放置键开关。
23. —种用于制造如权利要求1或6所述的用于便携装置的壳体 的方法，其中通过片状金属拉伸或压力加工形成所述金属结构。
24. —种用于制造如权利要求1或6所述的用于便携装置的壳体 的方法，其中用基于压铸、金属模制或金属注模的烧结形成所述金属结构。
全文摘要
便携装置、用于便携装置的壳体和用于制造该壳体的方法。该壳体包括具有第一底部凹面形状的金属结构，该第一底部凹面形状由第一底表面和设置在该第一底表面的周边上的第一侧表面构成；和树脂外壳，该树脂外壳整体设置在该金属结构的外侧，其中该树脂外壳在对置的第一侧表面上都设有第一区域，并且该金属结构被夹在所述第一区域之间。该便携装置包括该壳体。该方法包括通过片状金属拉伸或压力加工形成所述金属结构。本发明改进用于便携装置中开关的壳体的结构、和提供用于便携装置的壳体，该壳体具有适合于减小厚度和尺寸的结构。
文档编号H04M1/02GK101605156SQ20091013952
公开日2009年12月16日 申请日期2006年8月23日 优先权日2005年8月25日
发明者小胜俊亘 申请人:日本电气株式会社