专利名称：具有辅助部件粘合在外壳底板上的金属外壳的制作方法
技术领域：
本发明涉及用来生产电子装置如笔记本电脑或个人数字助理(PDA)的金属外壳。
移动电子装置如笔记本电脑和PDA为便于携带要求重量轻、体积小。轻型装置要求使用轻型部件。在移动电子装置中，金属外壳常占总重的30％以上，因此通过减轻外壳重量来减轻移动装置的总重是很重要的。适合于制作轻型外壳的材料为轻型金属如镁(Mg)和铝(Al)或其主要成分为这些轻型材料之一的轻型合金。在上述材料中，镁由于单位抗拉强度高、传热性能(比铝)好和比重小(只有铝的比重的约70％)，因此最常被用来制作金属外壳。
如本领域所公知，可用轻型材料用各种制作方法如金属板成形、模铸或触变模制(thixo molding)制作金属外壳。
为用金属板成形工艺制作金属外壳，可用“深拉”比方说制成外壳的侧壁。但光用深拉无法获得外壳所需的某些形状。此外，金属板成形工艺无法同时生成外壳主要部件(或供装在外壳中的电路接地的主体)和辅助部件(圆凸、拱肋等)。为生成完整外壳，须分别制备辅助部件和主体，比方说用螺丝把辅助部件固定在外壳主体上。例如JP-A-5(1993)-49114和JP-A-10(1998)-107475公开了这种螺丝固定技术。但是，螺丝固定过程费时，因此降低了生产率。
另一方面，模铸和触变模制工艺为比金属板成形工艺更有效的金属外壳制作方法。按照这两种方法，通过把熔融金属注入与所需形状对应的模腔中可把辅助部件与外壳主体制成一体。
但用模铸和触变模制制作金属外壳也存在问题。为生成轻型外壳，模腔应当窄，以使所得铸件(即外壳)有尽可能多的薄壁部分。但是，模腔的狭窄空间妨碍熔融金属顺利流动。
即使模腔能为熔融金属提供足够宽的通道，模具用来形成与外壳主体制成一体的辅助部件(侧壁部、圆凸和拱肋等)的复杂内部构型也会造成妨碍流动问题。由于该构型复杂性，熔融金属无法在模腔中顺利流动。因此，熔融金属仍有可能流不到模腔的某些部分，从而生成金属外壳次品。
按照本发明，提供一种金属外壳，包括一用金属制成的外壳底板(housing base)；用金属制成的第一外壳部件和含有由金属粒子构成的金属粉末的粘合剂。该外壳部件用该粘合剂固定在外壳底板上。
该外壳底板一般为构成金属外壳产品的顶盖和底盖的金属平板。该外壳底板可用金属板成形工艺制备，金属板成形工艺包括剪切、冲压、弯曲等。用金属板成形比例如用模铸可以以更高生产率和更正确地制作薄的外壳底板。
外壳部件如侧壁、圆凸和拱肋等可用比方说模铸、触变模制或锻造制备。特别是，用模铸或触变模制比金属板成形工艺可更方便、生产率更高地制作粘合到外壳底板上的侧壁。
最好是，金属粉末由与外壳底板或外壳部件相同的金属制成。
最好是，金属粉末的成份与外壳底板或外壳部件的成份相同。
最好是，本发明金属外壳可进一步包括用金属制成、用含有由金属粒子构成的金属粉末的粘合剂固定在外壳底板上的第二外壳部件。此时，第一外壳部件可与所述外壳底板电连接，而第二外壳部件不与所述外壳底板电连接。
最好是，金属粒子可用绝缘树脂层微包装(microencapsulated)。此时，把第一外壳部件固定在外壳底板上的粘合剂中的金属粒子因绝缘树脂层破裂而保持直接接触，从而第一外壳部件与所述外壳底板电连接。
最好是，外壳底板或外壳部件可由金属制成，该类金属包括镁、铝、镁合金和铝合金。
最好是，金属粒子可由金属制成，该类金属包括镁、铝、镁合金和铝合金。
最好是，粘合剂可含有树脂，该类树脂包括环氧树脂、丙烯酸类树脂(acrylic resin)和尿烷树脂(urethane resin)。
最好是，粘合剂可含有热塑性树脂如聚乙烯、聚丙烯或聚苯乙烯。
一般来说，在笔记本电脑中，印刷电路板经比方说一中间圆凸或拱肋在外壳底板上接地。JP-A-7(1995)-221482公开了这样一种接地技术，按照该技术，电路板与金属外壳的任何部分电连接。但是，有时要求印刷电路板只与金属外壳的一部分电连接(例如为接地)，而不应与外壳的另一部分连接(例如为了避免在外壳中生成的电磁场的负效应)。
本发明金属外壳可由一外壳底板(主要部件)和一固定在该外壳底板上的侧壁(辅助部件)构成，其中，用含有导电金属粒子的粘合剂实现该固定。通过控制金属粒子之间的接触(或非接触)状态，可防止侧壁与外壳底板电连接。这一结构可使印刷电路板在不与侧壁电连接的外壳底板上接地。
从以下结合附图的详细说明中可清楚看出本发明的其他特征和优点。
图1为实施本发明的一金属外壳的立体图；图2为沿图1中II-II线剖取的剖面图；图3A-3B示出如何制备图1中金属外壳的外壳底板；图4示出用来生成图1中金属外壳的辅助部件；以及图5示出如何把辅助部件固定到外壳底板上。
图1和2示出实施本发明的一金属外壳10。确切说，图1为外壳10的立体图，图2为沿图1中II-II线剖取的剖面图。用于笔记本电脑的所示金属外壳10由一外壳底板1和包括一侧壁2、圆凸3和一拱肋4的辅助部件或零件构成。外壳底板1可用轻型金属如镁、铝和钛或其主要成分为这些轻型金属之一的轻型合金制成。外壳底板1的厚度可为约0.8mm。侧壁2、圆凸3和拱肋4也可用轻型金属如镁、铝和钛或其主要成分为这些轻型金属之一的轻型合金制成。如图2所示，这些辅助部件用粘合剂5固定在外壳底板1上。
外壳底板1和侧壁2可用铝或铝基合金制成。铝制外壳底板1和侧壁2可受阳极化处理而形成所需装饰表面。侧壁2上可有用于接合的突起或孔，用来与一显示板或键盘组件连接。
粘合剂5包括基本树脂(base resin)6和其表面涂有绝缘树脂层8的金属粒子7(这些粒子在下文中可称为“微包装粒子”)。为粘得牢固，基本树脂6可为环氧树脂、丙烯酸类树脂或尿烷树脂。为便于更换断裂的辅助部件，可在粘合剂5的基本树脂6中加入热塑性树脂如聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯。使用这一结构，只要加热施加在断裂部件与外壳底板1之间的粘合剂5即可从外壳底板1上取下粘上的辅助部件。为使得辅助部件既粘得牢固又便于更换，可用基于腈橡胶或氯丁橡胶的粘合剂。粘合剂5中的金属粒子7可用轻型金属如镁、铝和钛或其主要成分为这些轻型金属之一的轻型合金制成。粒子7的制作材料可与外壳底板1、圆凸3或拱肋4的相同。此外，粒子7所用材料的成分可与外壳底板1、圆凸3或拱肋4的相同。
在所示实施例中，粘合剂5a(施加在外壳底板1与圆凸3a之间)导电，而粘合剂5b(施加在外壳底板1与侧壁2、圆凸3b、拱肋4之间)不导电。在导电粘合剂5a中，如图2放大图所示，由于粒子7上绝缘层8的一部分破裂，因此相邻金属粒子7互相电连接。这些相邻粒子7生成的导电路径连接圆凸3a与外壳底板1。另一方面，在非导电粘合剂5b中，金属粒子7不电连接。因此，侧壁2、圆凸3b和拱肋4不与外壳底板1电连接。
可对粘合剂施加不同压力实现粘合剂5的上述两种状态(即导电和不导电)。确切说，当要求粘合剂5导电时(如外壳底板1与圆凸3a之间的粘合剂)，用较高压力压缩施加在两物体(例如外壳底板1与圆凸3a)之间的粘合剂，使得粒子7的绝缘层8的一部分破裂。如上所述，其绝缘层破裂的粒子7互相电连接，从而在两物体之间生成一导电路径。另一方面，当不需要粘合剂5导电时(如在外壳底板1与圆凸3b之间的粘合剂)，用较小压力压缩该粘合剂，从而不造成粒子7的绝缘层8破裂。因此，粘合剂5中的粒子7保持不连接，从而两物体(例如外壳底板1与圆凸3b)绝缘。
如上所述，在本发明金属外壳10中，圆凸3a、3b可选择性地与同一外壳底板1电连接(或不电连接)。通过这些圆凸，可选择性地使外壳10中的印刷电路板接地。
在所示实施例中，外壳底板1可与侧壁2电绝缘。因此，通过圆凸3a在外壳底板1上接地的印刷电路板与侧壁电绝缘。
在某些应用场合，侧壁2或拱肋4可与外壳底板1电连接。
图3A-3B和5A-5B示出制作金属外壳10的方法。首先，通过加工一金属板制备金属外壳10的外壳底板1。确切说，金属板经剪切和冲压生成其中有一矩形开口的外壳底板半成品1’(见图3A)。该金属板可用轻型金属如镁、铝和钛或其主要成分为这些轻型金属之一的轻型合金制成。然后，弯曲外壳底板半成品1’，使得矩形开口位于所得直立壁中。
如图4所示，外壳10的其他部件即侧壁2、圆凸3和拱肋4与外壳底板1分开制备。侧壁2可用轻型金属如镁、铝和钛或其主要成分为这些轻型金属之一的轻型合金用模铸、触变模制或锻造工艺制成。所生成的侧壁2经去毛刺工序除去铸件上的毛刺。去毛刺工序一般包括两个步骤去毛刺的冲切步骤和随后的修整或研磨去毛刺部位(以及其他部位)、使得表面光滑的抛光步骤。但是，在该实施例中，对侧壁2只进行去毛刺步骤，不进行修整或研磨步骤。因此，在侧壁2中，与外壳底板1连接的部位(以及其他部位)的表面保持粗糙。其技术意义见下文。
圆凸3和拱肋4可用杆状或板状轻型金属如镁、铝和钛或其主要成分为这些轻型金属之一的轻型合金切割而成。至于圆凸3，切割的金属段用螺丝攻攻出螺纹孔。
参见图5A，制备好上述部件后，把粘合剂5涂在外壳底板1的预定部位上。然后，如图5B所示，使侧壁2、圆凸3a、3b和拱肋4就位。按照预定电路设计使得所涂粘合剂5的各涂覆部分(deposits)导电或不导电。在所示实施例中，用较大力使圆凸3b压靠外壳底板1，从而使得相应的粘合剂涂覆部分导电。另一方面，用较小力使其他部件(侧壁2、圆凸3a和拱肋4)压靠外壳底板1，从而使得相应的粘合剂涂覆部分不导电。
然后，为了加速所施加的粘合剂5的硬化，把临时装配的外壳件(图5B)置于一恒温室中加热粘合剂。
在上述实施例中，粘合剂5中的粒子7表面涂有一绝缘层8(图2)。但是，按照本发明，可无该绝缘层，因此金属粒子7可能受到基本树脂6的影响。此时，外壳底板1可与金属外壳10的所有辅助部件电连接。
下面说明金属外壳的例子。
制作一侧壁、一定数量的圆凸和一外壳底板。确切说，侧壁用镁合金(AZ91D)用触变模制制成。侧壁上生成的毛刺通过冲切除去。把一镁合金杆(AZ91D，直径为5mm)切割成10mm长的一段段制成圆凸，然后在每一圆凸中攻出螺纹孔(直径为2.5mm)。用镁合金(AZ31D，厚度为0.8mm)板用金属板成形制成外壳底板。然后，为固定侧壁和圆凸，如图5A实施例那样把粘合剂涂在外壳底板预定部分。粘合剂包括用作基本树脂的环氧树脂(Ciba-Geigy Japan Ltd生产的商标名为“Araldite”)和10％重量百分比的平均粒度为10μm的镁粉末。使用该粘合剂把侧壁和圆凸临时固定在外壳底板上。为临时固定，侧壁和圆凸压靠外壳底板，使得5kgf/cm2的一压力作用在外壳底板与各辅助部件(即，侧壁和圆凸)之间。临时固定后，在一恒温室中加热该装配好的外壳，加速粘合剂的硬化。
辅助部件完全固定在外壳底板上后，进行导电率检查，来确定辅助部件与外壳底板是否电连接。结果表明，侧壁和圆凸都经粘合剂与外壳底板电连接。这是因为粘合剂中的镁粒子在进行临时固定时所施加的压力作用下互相接触。
例1的金属外壳的优点是由于外壳底板、粘合剂中的金属粒子和辅助部件(即侧壁和圆凸)由相同材料(即镁合金)制成而基本上不会发生电解腐蚀。此外，用一螺丝(直径为2.5mm)对在每一有螺纹的圆凸(用34Ncm的转矩)旋进旋出数十次以确定圆凸是否牢牢固定在外壳底板上。结果表明，螺丝反复旋进旋出并不造成圆凸从外壳上脱落。此外，螺丝在圆凸螺纹孔中不发生滑牙，螺纹也不发生碎裂。
从模子中取出后，冲切侧壁除去毛刺，但不进行修整或研磨而对表面进行精加工。因此侧壁与外壳底板接触部位十分粗糙。侧壁的这些粗糙部位有利于牢牢固定在外壳底板上(“锚固效应”)。由于不进行表面精加工，因此有可能简化金属外壳制作过程，降低生产成本。
用铝合金(ADC12)用模铸制成一侧壁。模制后，铸件经冲切加工除去毛刺。然后在侧壁预定表面上喷漆。把一镁合金杆(AZ91D，直径为5mm)切割成10mm长的一段段制成预定数量的圆凸，然后在每一圆凸中攻出螺纹孔(直径为2.5mm)。至于外壳底板，一铝合金板(A5052，厚0.7mm)经阳极化处理着色后用金属板成形生成所需外壳底板。然后，在侧壁或外壳底板待粘合部位上涂粘合剂。粘合剂包括用作基本树脂的丙烯酸类树脂(Nogawa Chemical生产的商标名为“Diabond”)、10％重量百分比的聚乙烯粉末(平均直径为10μm)和10％重量百分比的铝合金粉末(A1100，平均直径为10μm)。与例1一样，为临时固定，在5kgf/cm2的力的作用下使侧壁和圆凸压靠施加粘合剂部位。临时固定后，把该装配好的外壳在一恒温室中加热到60℃，以加速粘合剂的硬化。
在例2中，同样发现圆凸和侧壁与外壳底板电连接。此外，与例1一样，圆凸牢牢固定在外壳底板上，外壳底板与侧壁之间也获得锚固效应。而且，金属外壳在一恒温室中保持温度为100℃而放置30分钟后即可方便地从外壳底板上取下侧壁和圆凸。
用镁合金(AZ91D)用模铸工艺制成一侧壁。模制后，铸件经冲切加工除去毛刺。把一铝合金杆(A5052，直径为5mm)切割成10mm长的一段段制成预定数量的圆凸，然后在每一圆凸中攻出螺纹孔(直径为2.5mm)。至于外壳底板，一铝合金板(A5052，厚0.7mm)经金属板成形生成所需外壳底板。然后，在侧壁或圆凸待粘合部位上涂粘合剂。粘合剂包括用作基本树脂的非发黄型尿烷树脂(Sumitomo BayerUrethane生产的商标名为“Mophen”)和10％重量百分比的铝合金粉末(A1100，平均直径为10μm)，从而铝合金粉末的各粒子为环氧树脂包围。为临时连接，圆凸在5kgf/cm2的力的作用下压靠施加粘合剂部位，而侧壁在1kgf/cm2的力的作用下压靠施加粘合剂部位。临时连接后，把该装配好的外壳在一恒温室中加热到60℃，以加速粘合剂的硬化。
在例3中，发现圆凸与外壳底板电连接，而侧壁与外壳底板绝缘。与例1一样，圆凸牢牢连接在外壳底板上，外壳底板与侧壁之间也获得锚固效应。
以上说明了本发明，显然可对本发明作出种种改动。这些改动不应看成与本发明的精神和范围相背离，对本领域普通技术人员显而易见的所有这些改动包括在后附权利要求的范围内。
权利要求
1.一种金属外壳，包括一用金属制成的外壳底板；用金属制成的第一外壳部件；以及含有由金属粒子构成的金属粉末的粘合剂；其中，用该粘合剂把该外壳部件固定在该外壳底板上。
2.按权利要求1所述的金属外壳，其特征在于，用金属板成形制备外壳底板，用模铸法、触变模制法和锻造法之一制备所述外壳部件。
3.按权利要求1所述的金属外壳，其特征在于，所述金属粉末包括与外壳底板和外壳部件至少之一相同的金属。
4.按权利要求3所述的金属外壳，其特征在于，金属粉末的金属成分与外壳底板和外壳部件至少之一相同。
5.按权利要求1所述的金属外壳，进一步包括用金属制成、用含有由金属粒子构成的金属粉末的粘合剂固定在该外壳底板上的第二外壳部件，其特征在于，第一外壳部件与外壳底板电连接，第二外壳部件不与外壳底板电连接。
6.按权利要求5所述的金属外壳，其特征在于，所述金属粒子由一绝缘树脂层微包装；把第一外壳部件固定在外壳底板上的粘合剂中的金属粒子因该绝缘树脂层破裂而保持直接接触。
7.按权利要求1所述的金属外壳，其特征在于，外壳底板和外壳部件的至少之一用金属制成，该金属选自包括镁、铝、镁合金和铝合金的一类金属。
8.按权利要求1所述的金属外壳，其特征在于，所述金属粒子用金属制成，该金属选自包括镁、铝、镁合金和铝合金的一类金属。
9.按权利要求1所述的金属外壳，其特征在于，粘合剂包括树脂，该树脂选自包括环氧树脂、丙烯酸类树脂和尿烷树脂的一类树脂。
10.按权利要求1所述的金属外壳，其特征在于，所述粘合剂包括热塑性树脂。
11.按权利要求10所述的金属外壳，其特征在于，所述热塑性树脂选自包括聚乙烯、聚丙烯和聚苯乙烯的一类热塑性树脂。
全文摘要
一种由一外壳底板和辅助部件如一侧壁、有阴螺纹的圆凸和一拱肋构成的金属外壳。该外壳底板用金属板成形工艺制备，而辅助部件用模铸、触变模制或锻造工艺制备。辅助部件用含有由金属粒子构成的金属粉末的粘合剂固定在外壳底板上。
文档编号H05K5/04GK1441633SQ0215269
公开日2003年9月10日 申请日期2002年11月29日 优先权日2002年2月27日
发明者木村浩一, 西井耕太 申请人:富士通株式会社