(57)【要約】【課題】電子機器用の筐体材料及びその製造方法に関し、剛性を低下することなく軽量化・薄肉化でき、薄肉化することで生じやすい表面凹凸を抑制しうる筐体材料及びその製造方法を提供する。【解決手段】マグネシウム合金を含むマトリックス材料２２と、マトリックス材料２２中に分散された複数の中空粒子２４とを有する板状体により形成され、複数の中空粒子２４は、板状体の一方の表面側に偏在するように、マトリックス材料２４中に分散されている【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネシウム合金を含むマトリックス材料と、前記マトリックス材料中に分散された複数の中空粒子とを有する板状体により形成され、
複数の前記中空粒子は、前記板状体の一方の表面側に偏在するように、前記マトリックス材料中に分散されている
ことを特徴とする筐体材料。
【請求項２】
マグネシウム合金を含むマトリックス材料と、前記マトリックス材料中に分散された複数の中空粒子とを有する板状体により形成され、
複数の前記中空粒子は、前記板状体の表面から一定の深さの領域に偏在するように、前記マトリックス材料中に分散されている
ことを特徴とする筐体材料。
【請求項３】
マグネシウム合金を含むマトリックス材料の溶融体を、一対の圧延ローラによって圧延成形することにより、前記マトリックス材料が板状体に成形された筐体材料を形成するに際し、
一方の圧延ローラ部に、複数の中空粒子を添加しながら前記溶融体を圧延成形することにより、複数の前記中空粒子を前記板状体の一方の表面側に偏在して分散させる
ことを特徴とする筐体材料の製造方法。
【請求項４】
請求項３記載の筐体材料の製造方法において、
前記マトリックス材料の前記溶融体に、前記マトリックス材料に難燃性を付与するための難燃剤を添加する
ことを特徴とする筐体材料の製造方法。
【請求項５】
請求項３又は４記載の筐体材料の製造方法において、
複数の前記中空粒子を混入する際に、前記マトリックス材料の溶融体は、半溶融状態である
ことを特徴とする筐体材料の製造方法。
【請求項６】
請求項３乃至５のいずれか１項に記載の筐体材料の製造方法において、
複数の前記中空粒子を添加する際に、前記一方の圧延ローラを帯電し、前記中空粒子を前記一方の圧延ローラに吸着させる
ことを特徴とする筐体材料の製造方法。
【請求項７】
請求項６記載の筐体材料の製造方法において、
前記圧電ローラを部分的に帯電することにより、前記板状体の所定の領域に複数の前記中空粒子を選択的に分散させる
ことを特徴とする筐体材料の製造方法。
【請求項８】
請求項１又は２記載の筐体材料により形成された筐体と、
前記筐体の内部に収容された電子装置と
を有することを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筐体材料及びその製造方法に係り、特に、Ｍｇ合金を用いた筐体材料及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話やノートパソコンなどの情報機器には、モバイル性を向上する等の観点から小型軽量化・薄型化が要求されている。それに伴い、機器全体の３０％程度をも占める筐体についても、軽量化・薄肉化が必要となってきている。
【０００３】
軽量化・薄肉化に有効な筐体材料として、比強度が高く低比重のＭｇ合金が注目されている。Ｍｇ合金は、樹脂材料と比較して強度が高いため、必要な強度を確保しつつ厚さ１ｍｍ以下の筐体を成形することも可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−０１３１５５号公報
【特許文献２】特開２００４−１４００３３号公報
【特許文献３】特開２００７−０７０６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、金属の中でも軽量のＭｇ合金材料とはいえ、その比重は樹脂材料よりも１．８倍程度大きい。そのため、筐体を薄肉化したときにも、高い強度を維持しつつ更なる軽量化を実現できるＭｇ合金材料が待望されている。
【０００６】
Ｍｇ合金の軽量化の手段としては、Ｍｇ合金中に発泡剤や低密度フィラーを混合することが考えられる。しかしながら、Ｍｇ系材料は燃えやすい特性を有するため、成形加工の際の溶解中に気泡率の高い物質を添加すると、燃焼などの危険を伴うため困難であった。また、不規則な構造の中空層若しくは低密度の物質を添加した場合、著しい強度の低下や表面凹凸が生じる可能性があった。
【０００７】
本発明の目的は、剛性を低下することなく軽量化・薄肉化でき、薄肉化することで生じやすい表面凹凸を抑制しうる筐体材料及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態の一観点によれば、マグネシウム合金を含むマトリックス材料と、前記マトリックス材料中に分散された複数の中空粒子とを有する板状体により形成され、複数の前記中空粒子は、前記板状体の一方の表面側に偏在するように、前記マトリックス材料中に分散されている筐体材料が提供される。
【０００９】
また、実施形態の他の観点によれば、マグネシウム合金を含むマトリックス材料の溶融体を、一対の圧延ローラによって圧延成形することにより、前記マトリックス材料が板状体に成形された筐体材料を形成するに際し、一方の圧延ローラ部に、複数の中空粒子を添加しながら前記溶融体を圧延成形することにより、複数の前記中空粒子を前記板状体の一方の表面側に偏在して分散させる筐体材料の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
開示の筐体材料及びその製造方法によれば、マグネシウム合金を含むマトリックス材料中に中空粒子が分散された筐体材料において、中空粒子を筐体材料の一方の表面側に偏在させることができる。これにより、薄肉化することにより生じやすい表面凹凸を抑制することができる。また、筐体材料の仕上げ加工として他方の表面側を切削加工したときに、切削面に中空粒子が表面に露出することを防止することができる。これにより、ピンホール補修などの工程を削減することができる。また、切削量の制約を制御することができるため、加工歩留まりを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、電子機器の筐体の一例を示す斜視図である。
【図２】図２は、一実施形態による筐体材料の構造を示す概略断面図である。
【図３】図３は、一実施形態による筐体材料を用いて形成した筐体の一例を示す概略断面図である。
【図４】図４は、一実施形態による筐体材料の製造方法を示す概略図（その１）である。
【図５】図５は、一実施形態による筐体材料の製造方法を示す概略図（その２）である。
【図６】図６は、一実施形態による筐体材料の製造方法により製造した筐体の断面構造を示す図である。
【図７】図７は、一実施形態の変形例による筐体材料の構造を示す概略断面図である。
【図８】図８は、一実施形態の変形例による筐体材料の製造方法を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
一実施形態による筐体材料及びその製造方法について図１乃至図６を用いて説明する。
【００１３】
図１は、電子機器の筐体の一例を示す斜視図である。図２は、本実施形態による筐体材料の構造を示す概略断面図である。図３は、本実施形態による筐体材料を用いて形成した筐体の一例を示す概略断面図である。図４及び図５は、本実施形態による筐体材料の製造方法を示す概略図である。図６は、本実施形態による筐体材料の製造方法により製造した筐体の断面構造を示す図である。
【００１４】
はじめに、本実施形態による筐体材料の構造について図１及び図２を用いて説明する。
【００１５】
本実施形態による筐体材料は、特に限定されるものではないが、電子装置等を収容するための箱体であり、例えば図１に示すような携帯電話の外装部品（筐体１０）や、ノートパソコンの外装部品などに適用可能なものである。本実施形態による筐体材料をプレス成形等することにより、図１に示すような電子機器用の筐体を形成することができる。
【００１６】
本実施形態による筐体材料２０は、図２に示すように、マトリックス材料としてのＭｇ（マグネシウム）合金２２内に、中空ガラスなどの中空粒子２４が分散された構造を有している。Ｍｇ合金２２中に中空粒子２４を分散させることにより、筐体材料２０の実質的な密度を低減することができ、軽量化を図ることができる。また、中空粒子２４によって筐体材料２０に加わる応力が分散されるため、強度を向上することができる。
【００１７】
中空粒子２４は、表面から一定の深さの領域に偏在している。すなわち、中空粒子２４は、例えば図２（ａ）に示すように、筐体材料２０の一方の表面側に偏在しており、他方の表面側には分布していない。中空粒子２４は、筐体材料２０を平面的に見て、必ずしも筐体材料２０の全面に分散されている必要はない。例えば図２（ｂ）に示すように、部分的に中空粒子２４が分散されていない領域を設けるようにしても。以後の説明では、筐体材料２０中の中空粒子２４が分散された領域を、中空粒子分散領域２６と呼ぶこととする。
【００１８】
中空粒子分散領域２６を筐体材料２０内の一方の表面側に偏在させることにより、薄肉化することにより生じやすい表面凹凸を抑制することができる。また、筐体材料２０の仕上げ加工として他方の表面側を切削加工したときに、切削面に中空粒子２４が表面に露出することを防止することができる。これにより、ピンホール補修などの工程を削減することができる。また、切削量の制約を制御することができるため、加工歩留まりを向上することができる。
【００１９】
また、図２（ｂ）に示す筐体材料において、中空粒子２４が分散されていない領域は、中空構造を必要としない領域、例えば、筐体１０への加工の際に中空粒子２４が表面に露出して欠陥となる虞のある領域とすることができる。このような領域は、例えば、筐体１０の外周部、穴開け予定部、折り曲げ予定部等が挙げられる。
【００２０】
図３は、図１に示す筐体１０の点線部分の構造の一例を示す概略断面図である。図３に示す筐体１０では、筐体１０の外周部３０、穴開け部３２、折り曲げ部３４を除く部分の一方の表面（裏面）側に、中空粒子分散領域２６を設けている。
【００２１】
図２及び図３に示すような構造の筐体材料は、後述する本実施形態による筐体材料の製造方法によって実現することができる。
【００２２】
Ｍｇ合金２２は、特に限定されるものではないが、例えば、Ｍｇ−Ａｌ合金、Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ合金、Ｍｇ−Ａｌ−Ｍｎ合金、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｚｒ合金、Ｍｇ−希土類元素合金、Ｍｇ−Ｚｎ−希土類元素合金等を適用することができる。より具体的には、ＡＺ９１Ｄ合金、ＡＺ３１合金、ＺＫ６１合金、ＡＥ４２合金、ＺＥ４１合金などを適用することができる。
【００２３】
また、Ｍｇ合金２２には、難燃剤を添加してもよい。特に、難燃剤としてＣａ（カルシウム）系材料を用いた場合には、Ｍｇ合金２２に難燃性を付与することに加え、Ｍｇ合金２２の融点を下げることができる。Ｍｇ合金２２の融点を下げることには、中空粒子２４の残留率を高める効果がある。なお、難燃剤としては、例えば、Ｃａを、０．５ｗｔ％〜１０．０ｗｔ％程度の濃度範囲で添加することが好適である。
【００２４】
中空粒子２４は、粒子の内部に独立気泡が形成されている構造を有するものである。中空粒子２４は、特に限定されるものではないが、例えば、ガラスやセラミックなどの非金属無機物質の粒子を適用することができる。より具体的には、シリカ、アルミナ、ジルコニア、炭化ケイ素などを適用することができる。中空粒子２４の粒径は、特に限定されるものではないが、平均粒径で１０〜１００μｍ程度が好適である。
【００２５】
次に、本実施形態による筐体材料の製造方法について図４乃至図６を用いて説明する。
【００２６】
まず、マトリックス材料となるＭｇ合金を、溶鉱炉内で溶融する。Ｍｇ合金は、特に限定されるものではないが、例えば上述の、Ｍｇ−Ａｌ合金、Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ合金、Ｍｇ−Ａｌ−Ｍｎ合金、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｚｒ合金、Ｍｇ−希土類元素合金、Ｍｇ−Ｚｎ−希土類元素合金等を適用することができる。
【００２７】
Ｍｇ合金の溶融状態の温度が低いほど、後工程で添加する中空粒子２４の残存率が高くなる。そのため、Ｍｇ合金は、半溶融状態近傍の状態であることが望ましい。なお、半溶融状態とは、一部分が溶けて液体状であり残りの部分が固体状である状態である。Ｍｇ合金として例えばＡＺ９１Ｄを用いた場合、溶融温度としては、６００℃程度の温度が好適である。
【００２８】
マトリックス材料には、Ｍｇ合金に加え、必要に応じて難燃剤を添加してもよい。Ｍｇ合金は燃えやすい特性を有する金属材料であるため、難燃剤を添加することにより燃焼などの危険性を低下することができる。これにより、溶融状態の加工時の作業効率が向上し、また、安全性を高めることができる。
【００２９】
難燃剤としては、Ｃａ系材料を適用することができる。Ｃａ系材料は、Ｍｇ合金材料の融点を下げる作用があるため、Ｃａ系材料の難燃剤を添加することにより、より低温でＭｇ合金材料を溶融することができ、中空粒子の残存率を高めることができる。難燃剤としては、例えば、Ｃａを、０．５ｗｔ％〜１０．０ｗｔ％程度添加することが望ましい。
【００３０】
Ｍｇ合金を溶融する温度は、Ｍｇ合金の種類や難燃剤の添加量等に応じて適宜設定することが望ましい。
【００３１】
次いで、例えば図４に示すようなローラ式圧延装置４０を用い、Ｍｇ合金を含むマトリックス材料の溶融体を圧延成形し、板状体の筐体材料２０となるＭｇ合金板５０を形成する。図４に示すローラ式圧延装置４０は、溶鉱炉４２で溶融されたマトリックス材料の溶融体４４を所定の厚さに圧延・成形する圧延ローラ部４６を有している。また、圧延・成形したＭｇ合金板５０を冷却する冷却ゾーンローラ部４８を有している。また、圧延ローラ部４６に中空粒子２４を供給する中空粒子供給装置５２を有している。
【００３２】
このようなローラ式圧延装置４０を用い、圧延ローラ部４６の一方の圧延ローラ側に中空粒子２４を添加しながらマトリックス材料の溶融体４４を圧延ローラ部４６に供給する。そして、冷却ゾーンローラ部４８で圧延したマトリックス材料の溶融体４４を冷却することにより、中空粒子２４が分散されたＭｇ合金板５０を形成する。この際、中空粒子２４は内部に独立気泡を有しておりＭｇ合金の溶融体４４内に沈み込まないため、中空粒子２４をＭｇ合金板５０の片面側に偏在させることができる。
【００３３】
中空粒子２４を添加する際、中空粒子２４を添加する側の圧延ローラ部４６の圧延ローラを帯電させることにより、圧延ローラの表面に均一に中空粒子２４を吸着させることができる。これにより、Ｍｇ合金板５０内に分散する中空粒子２４がムラ・ダマになることを防止することができる。また、帯電量によって、吸着する中空粒子２４の量、すなわち中空粒子分散領域２６の厚さを制御することができる。
【００３４】
また、例えば図５に示すように、トナー式プリンタなどと同様の手法により、圧延ローラを部分的に帯電させることにより、中空粒子２４を圧延ローラの任意の帯電領域にだけ吸着させることができる。これにより、Ｍｇ合金板５０の任意の領域（中空粒子分散領域２６）だけに中空粒子２４を分散させることができる。中空粒子２４を分散させない領域としては、中空構造を必要としない領域、例えば、筐体１０への加工の際に中空粒子２４が表面に露出して欠陥となる虞のある領域等がある。このような領域としては、前述のように、筐体１０の外周部、穴開け予定部、折り曲げ予定部等が挙げられる。
【００３５】
このようにして、Ｍｇ合金板５０を圧延成形し、本実施形態による筐体材料２０を製造する。
【００３６】
この後、このように形成した筐体材料２０をプレス成形等により加工し、所望の形状の筐体１０を形成する。例えば図３に示す筐体１０を形成する際には、筐体１０の外周部３０、穴開け部３２、折り曲げ部３４等を除く部分の一方の表面（裏面）側に中空粒子分散領域２６が形成されるように、筐体材料２０を形成しておく。これにより、筐体材料２０を加工して筐体１０を形成する際に、中空粒子２４が表面に露出して欠陥になるなどの不具合を防止することができる。また、他方の表面側（表面）に中空粒子分散領域２６を形成しないことにより、ピンホール補修などの工程を削減することができる。
【００３７】
図６は、本実施形態による製造方法により形成した筐体材料２０の断面構造を示す図である。図示するように、中空粒子分散領域２６が一方の表面側に偏在した筐体材料２０を形成することができた。
【００３８】
このように、本実施形態によれば、マグネシウム合金を含むマトリックス材料中に中空粒子が分散された筐体材料を形成するので、軽量で寸法安定性を有し、薄肉で高強度な構造の筐体材料を得ることができる。また、中空粒子を筐体材料の一方の表面側に偏在させるので、薄肉化することにより生じやすい表面凹凸を抑制することができる。また、筐体材料の仕上げ加工として他方の表面側を切削加工したときに、切削面に中空粒子が表面に露出することを防止することができる。これにより、ピンホール補修などの工程を削減することができる。また、切削量の制約を制御することができるため、加工歩留まりを向上することができる。
【００３９】
また、マトリックス材料の溶融体を一対の圧延ローラによって圧延成形する際に、一方の圧延ローラ部に中空粒子を添加することにより、中空粒子を筐体材料の一方の表面側に偏在させることができる。また、圧延ローラを帯電させることにより、圧延ローラの表面に均一に中空粒子を吸着させることができる。これにより、筐体材料内に分散させる中空粒子がムラ・ダマになることを防止することができる。また、圧延ローラを部分的に帯電させることにより、中空粒子を圧延ローラの任意の帯電領域にだけ吸着させることができる。これにより、筐体材料の任意の領域だけに中空粒子を分散させることができる。
【００４０】
［変形実施形態］
本発明は上記実施形態に限らず種々の変形が可能である。
【００４１】
例えば、上記実施形態では、一方の表面側に中空粒子２４を偏在した筐体材料２０及びその製造方法を示したが、中空粒子２４を偏在させる領域は、表面から一定の深さの領域であればよく、必ずしも筐体材料２０の一方の表面側に限定されるものではない。
【００４２】
例えば図７に示すように、筐体材料２０の中央部分に、中空粒子分散領域２６を偏在させるようにしてもよい。図７に示す筐体材料２０は、例えば図８に示すようなローラ式圧延装置４０により形成することができる。
【００４３】
図８に示すローラ式圧延装置４０は、図４に示すローラ式圧延装置４０と同様、溶鉱炉４２で溶融されたマトリックス材料の溶融体４４を所定の厚さに圧延・成形する圧延ローラ部４６を有している。また、圧延・成形したＭｇ合金板５０を冷却する冷却ゾーンローラ部４８を有している。また、圧延ローラ部４６に中空粒子２４を供給する中空粒子供給装置５２を有している。このようなローラ式圧延装置４０を用い、圧延ローラ部４６の中央部分に中空粒子２４を添加しながら、２つの溶鉱炉４２で溶融されたマトリックス材料の溶融体４４を、圧延ローラ部４６の一対の圧延ローラの両側からそれぞれ供給する。これにより、中空粒子２４が中央部分に偏在したＭｇ合金板５０を形成することができる。また、２つの溶鉱炉４２から供給するマトリックス材料の量を適宜制御することにより、中空粒子２４を、筐体材料２０内の任意の深さに偏在させることができる。
【００４４】
また、上記実施形態では、筐体材料及びその製造方法を主に説明したが、上記実施形態の筐体材料は、種々の電子機器用の筐体として、広く適用することができる。筐体の軽量化や薄肉化が特に求められている小型電子機器への適用は、極めて有効である。
【００４５】
また、上記実施形態に開示した構成材料や製造条件は、代表的な例を示しているにすぎず、当該開示に限定されるものではなく、目的等に応じて適宜変更が可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１０…筐体
２０…筐体材料
２２…Ｍｇ合金
２４…中空粒子
２６…中空粒子分散領域
３０…外周部
３２…穴開け部
３４…折り曲げ部
４０…ローラ式圧延装置
４２…溶鉱炉
４４…溶融体
４６…圧延ローラ部
４８…冷却ゾーンローラ部
５０…Ｍｇ合金板
５２…中空粒子供給装置
【図１】
2010161699.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
2010161699.tif 000009
【図６】
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