提供围绕在双材料外壳周边的密封件的装置和方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]移动设备制造商正在不断努力，以使移动设备更薄。一种用于使移动设备更薄的方法包括将一种较薄材料(例如，金属板)用于壳体/外壳，取代典型的较厚材料(例如，通常用于外壳的塑料)，或者除典型的较厚材料之外使用。然而，较薄外壳具有与较厚的外壳相同的强度是很重要的。保持包括较薄材料外壳的强度的一种途径，是将预制的较薄材料(例如，金属板)包覆成型到较厚材料(例如，塑料外壳)。考虑一个示例，其中，在移动设备的前壳体的按键板隔室中，通过将按键板槽框(bezel)和聚酯薄膜叠层(stack)包覆成型到金属板而不是较厚塑料，来降低附连到按键板聚酯薄膜叠层上的塑料按键板槽框的背衬厚度。在一些情况下，金属板的厚度可以为0.5毫米(mm)，而塑料的厚度可以为1.2mm,减少高达58%的外壳厚度。对具有不同的厚度和特性的两种不同的材料包覆成型的工艺(例如，将预制金属板包覆成型到塑料)在本文中称为双材料工艺。
[0002]当移动设备外壳包括包覆成型到较厚材料的较薄材料时，如涵盖电气设备的外壳的标准中阐述的那样，外壳必须提供一定程度的保护。例如，由国际电工委员会(IEC)所发表的IP代码、进入防护等级，对具有电子组件的、必须提供防入侵、防尘、防意外接触和防水的保护机械壳的等级，进行的分类和定级。特别是，IPX7和IPX8标准中阐述了对机械壳要求的保护程度包括:防止水侵入电气设备(本文中称为进入防护要求)。例如，根据IPX7标准制造的设备，必须能够在三十分钟内在深达I米的水中被浸没而没有水通过外壳进入，并且根据IPX8标准制造的设备，必须能够在由生产商设定的，大于三十分钟的一段时间内，在I米以上水中被浸没而没有水通过外壳进入。虽然使用双材料工艺的制造的外壳必须满足进入防护要求，但是材料成型在一起之后，在两种材料的周边接合处，可能存在泄漏路径(即通路，水通过通路可以进入外壳，并且到达电子组件)。虽然双材料工艺被广泛应用于移动设备的设计，但是目前的双材料工艺不能提供集成两种不同的材料，并由此提供足够的进入防护的可靠稳定的密封特征。
[0003]因此，需要提供围绕在双材料外壳周边的密封件的装置和方法。
【附图说明】
[0004]贯穿各个视图，其中，相同的附图标记表示相同或功能相似的元件的附图与下面的详细描述一起，被包含在说明书中并形成说明书的一部分，并且用于进一步说明包括所要保护的发明的思想的实施例，并解释那些实施例的各种原理和优点。
[0005]图1A和IB阐述了根据一些实施例使用的外壳的剖视图。
[0006]图2A提供了根据一些实施例使用的外壳的等距视图。
[0007]图2B是根据一些实施例的子组件的示图。
[0008]图3A-3C阐述了根据一些实施例，在成型前、成型后和温度冲击期间的高温密封件的形状的剖视图。
[0009]图4阐述了根据一些实施例实施的步骤。
[0010]本领域技术人员将理解，图中的元件是为了简单和清楚而被示出的，并且不必按比例绘制。例如，附图中某些元件的尺寸可相对于其它元件放大，以帮助增进对本发明实施例的理解。
[0011]通过附图中常规的符号，适当地表示装置和方法组件，在附图中，仅示出了与理解本发明的实施例有关的那些特定细节，从而不会因为细节而使本公开内容含糊不清，这些细节对于受益于此处的描述的本领域技术人员来说是显而易见的。
【具体实施方式】
[0012]某些实施例涉及由双材料工艺制造外壳的方法和装置。所述外壳包括密封件，密封件被共成型到第一材料，以形成子组件，其中，所述第一材料被牢固地粘附到密封件。所述密封件被设计成在注射成型工艺期间在特定方向上坍缩。外壳还包括在注射成型工艺期间被包覆成型在该子组件上的第二材料。密封件在注射成型工艺期间，在所述特定方向上被压缩，以在所述密封件和所述包覆成型的第二材料之间的至少一个所希望的周边接合处产生持续浸湿，形成双材料外壳。所述第一材料和第二材料是具有不同的热膨胀特性的不同材料。
[0013]图1A和IB阐述了根据一些实施例使用的外壳的剖视图。外壳100是使用双材料工艺制造的，如图1A所示，其中，较厚材料104 (例如，塑料)被包覆成型到较薄材料102 (例如，金属板)上。较薄材料102 (也称为第一材料102或简称材料102)和较厚材料104 (也称为第二材料104或简称材料104)是具有不同的性能的不同的材料。例如，材料102和104可具有不同程度的厚度和不同的热膨胀特性。使用双材料工艺制造的外壳100可以被用在，例如，按键板隔室、扬声器隔室、电池隔室、显示屏隔室和/或便携式无线电收发机的前壳体隔室。
[0014]较厚材料104被包覆成型到较薄材料102之后，当材料102和104经受温度循环和冲击时，较薄材料102和较厚材料104可能会发生热膨胀。经过多次温度循环，由于材料102和104的固有热膨胀系数(CTE)不同，材料102和104之间的接合处的裂缝可能会变得明显。换句话说，经过多次温度循环，由于具有不同的CTE的两种不同材料的热膨胀，包覆成型材料102和104的接合可能会减弱。由于经受多次温度循环和冲击的材料102和104减弱了材料102和104之间的接合完整性，水有可能通过泄漏路径泄漏到外壳100内，如图中箭头106所示，或在材料102和104之间有可能形成真空。
[0015]如图1B中所示，为了阻断泄漏路径106，高温密封件/垫圈108(例如，高温硅橡胶)被插在泄漏路径106中。被选择用于高温密封件108的材料是一种能经受温度高达300摄氏度的注射成型工艺并且不熔化的材料。因此，在较厚材料104的树脂(例如，塑料树脂)被包覆成型到包含较薄材料102和高温密封件108的子组件上时，高温密封件108的软化温度要高于在注射成型工艺期间呈现的树脂加工温度。被选择用于高温密封件108的材料，还应该在高温冲击期间，在材料102和104之间存在膨胀时，提供所需的压缩。
[0016]在一个实施例中，使用共成型工艺，可使高温密封件108被牢固地粘附到较薄材料102上。在高温密封件108被牢固地粘附到较薄材料102上之后，较薄材料102/高温密封件108的子组件被包覆成型到塑料包覆成型工具上，以用于后续注射较厚材料104的树月旨。共成型工艺防止了在子组件中的任何泄漏路径。在后续的注射成型工艺期间，例如，其中，塑料树脂被包覆成型到子组件上，高温密封件108根据树脂流动前沿(由于在注射成型中塑性流动的影响)在特定方向上被压缩，并且在高温密封件108和新包覆成型塑料树脂(即，较厚材料)之间将产生浸湿，以在较薄材料102和较厚材料104之间产生牢固的密封件，并阻止在材料102和104之间形成任何泄漏路径或真空。
[0017]图2A提供了根据一些实施例使用的外壳的等距视图。带有微图案的槽202被蚀刻到预制的较薄材料102，以加强高温密封件108与较薄材料102的粘附。薄层的处理剂(例如，胶水)可在蚀刻工艺之后被应用，以提高较薄材料102和高温密封件108之间的粘附强度。在后续期间，高温密封件108被共成型于已经蚀刻在预制较薄材料102上的槽202上。在随后的包覆成型工艺(在图2A中未示出)期间，较厚材料104的树脂(例如，塑料树脂)被包覆成型在较薄材料102/高温密封件108的子组件204上。在实施例中，高温密封件108的形状不是对称的，以使得高温密封件108在特定方向上能够更容易坍缩。图2B示出子组件204的进一步示图，其中，在图2B中提供的子组件204可以用在例如便携式无线电收发机的电池隔室。
[0018]图3A-3C阐述了根据一些实施例，在成型前、成型后和温度冲击期间的高温密封件形状的剖视图。图3A示出了在高温密封件108和较薄材料102的子组件被与较厚材料104成型之前，高温密封件108的肋300如何被定位。高温密封件108的肋300偏心，其中，所述肋300的角度由A°表示。这确保了在注射成型工艺期间，高温密封件108的肋300将在所需的方向上(即，对应于肋300的位置的方向)坍缩。如果高温密封件108的肋300被设计为非偏心，在注射成型工艺期间，所述肋将要坍缩的方向将不会被正确定义。
[0019]在成型工艺期间，当较厚材料104的树脂被包覆成型到高温密封件108和较薄材料102的子组件上时，由于树脂流动到高温密封件108上，它会在树脂的流动的方向上变形。如图3B所示，当高温密封件108在注射成型工艺中被树脂流前沿压缩时，高温密封件108的非对称的肋300将因此使高温密封件108在一侧坍缩。因此，在成型工艺之后，高温密封件108的肋300将进一步偏离中心，其中，所述肋的角度由B。表示。此后，在温度冲击循环期间，当包覆成型的较薄材料102和较厚材料104中至少一个有热膨胀时，材料102和104将会以不同的速率膨胀。例如，当塑料(例如，较厚材料104)膨胀时，高温密封件108的肋300可能会变得松弛到或恢复到接近其原来的形状。在肋300恢复到接近其原来的形状之前的肋300的形状，在图3C中由虚线内的区域表示。如图3C所示，当塑料膨胀时，由于在高温密封件108的肋300和塑料基板之间产生足够的压紧，在温度冲击过程期间，高温密封件108的肋300将牢固地粘附到塑料基板上，而产生密封不漏水且不含真空的双材料外壳。因此，在温度冲击循环期间，与在成型工艺之后相比，高温密封件108的肋300移动到更靠近中心处。温度冲击循环的肋的角度由C。表示，其中B。大于C。，C°大于A°。
[0020]图4阐述了根据一些实施例实施的步骤。在405中，在设计中预制薄材料(例如，金属板)。在410，蚀刻带有微图案的槽到金属板设计上。在415中，将处理剂应用