(57)【要約】      （修正有）【課題】ポータブル電子デバイス用のマルチピースエンクロージャの提供。【解決手段】エンクロージャは、金属基板２０４と、金属基板を覆う金属酸化物層２０６とを含む金属部分２４０を含み、金属酸化物層は、アンダーカット領域に通じる開口部を含む外部面２５４を有する。開口部は、第１の幅を有するものとして特徴付けられ、アンダーカット領域は、第１の幅よりも大きい第２の幅を有するものとして特徴付けられる。エンクロージャは、非金属バルク層が金属部分とインターロックされるように、アンダーカット領域内に延びる突出部分を含む非金属バルク層を更に含む。【選択図】図２Ｆ
2019049051.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポータブル電子デバイス用のマルチピースエンクロージャであって、
金属基板と前記金属基板を覆う金属酸化物層とを含む金属部分であって、前記金属酸化物層が、アンダーカット領域に通じる開口部を含む外部面を有し、前記開口部が第１の幅を有するものとして特徴付けられ、前記アンダーカット領域が前記第１の幅よりも大きい第２の幅を有するものとして特徴付けられた、金属部分と、
非金属バルク層であって、前記非金属バルク層が前記金属部分とインターロックされるように前記アンダーカット領域内へと延びる突出部分を含む、非金属バルク層と、を備える、マルチピースエンクロージャ。
【請求項２】
前記アンダーカット領域が前記第２の幅未満の深さを有するものとして特徴付けられた、請求項１に記載のマルチピースエンクロージャ。
【請求項３】
前記アンダーカット領域がテクスチャ加工された表面を有するエッチングされた壁によって画定されており、前記非金属バルク層が前記アンダーカット領域を実質的に充填している、請求項１に記載のマルチピースエンクロージャ。
【請求項４】
前記開口部が前記外部面に沿って均等に分布している、請求項１に記載のマルチピースエンクロージャ。
【請求項５】
前記金属酸化物層が前記アンダーカット領域を画定する前記金属基板の領域を実質的に覆っており、前記金属酸化物層が０．５マイクロメートル以上の厚さを有する、請求項１に記載のマルチピースエンクロージャ。
【請求項６】
前記突出部分が前記金属酸化物層の細孔内へと延びる、請求項１に記載のマルチピースエンクロージャ。
【請求項７】
前記開口部が前記外部面の約２５％〜約７５％に相当する、請求項１に記載のマルチピースエンクロージャ。
【請求項８】
前記金属部分がアルミニウム合金を含み、前記非金属バルク層がポリマーを含む、請求項１に記載のマルチピースエンクロージャ。
【請求項９】
ポータブル電子デバイス用の複合エンクロージャであって、
金属酸化物層で覆われた金属基板を含む部品であって、前記部品が、開口部を有し、前記部品の外部面から延び前記金属基板の近くで終端する凹状インターロッキング構造体を含み、前記凹状インターロッキング構造体が、（ｉ）アンダーカットの幾何学的形状を有するものとして特徴付けられ、（ｉｉ）前記金属酸化物層によって覆われた、部品と、
前記凹状インターロッキング構造体内へと延び前記凹状インターロッキング構造体とインターロックされた突出特徴部を含むバルク部分を有する非金属部分と、を備える、複合エンクロージャ。
【請求項１０】
前記開口部が第１の幅を有するものとして特徴付けられ、前記凹状インターロッキング構造体が前記第１の幅よりも大きい第２の幅を有する、請求項９に記載の複合エンクロージャ。
【請求項１１】
前記開口部が前記外部面の約２５％〜約７５％に相当する、請求項９に記載の複合エンクロージャ。
【請求項１２】
前記開口部及び前記凹状インターロッキング構造体がテクスチャ化された表面を有するエッチングされた壁によって画定されており、前記非金属部分が前記凹状インターロッキング構造体を実質的に充填している、請求項９に記載の複合エンクロージャ。
【請求項１３】
前記非金属部分の非金属材料が、前記金属酸化物層の細孔内へと延び、前記金属酸化物層の細孔とインターロックしている、請求項１２に記載の複合エンクロージャ。
【請求項１４】
前記凹状インターロッキング構造体が約１０マイクロメートル〜約２０マイクロメートルの深さを有する、請求項９に記載の複合エンクロージャ。
【請求項１５】
マルチピースエンクロージャを形成する方法であって、前記マルチピースエンクロージャが金属酸化物層によって覆われた金属基板を含み、前記方法が、
前記金属基板を電気化学エッチングプロセスに曝露することによって前記金属基板内にアンダーカット領域を形成することと、
前記アンダーカット領域を画定する前記金属基板の領域を覆う金属酸化物層を形成することであって、前記金属酸化物層が、前記アンダーカット領域に通じる開口部を有する外部面を含む、ことと、
前記アンダーカット領域に非金属層の突出部分を充填することによって前記非金属層を前記金属酸化物層に接合することと、を含む、方法。
【請求項１６】
前記金属酸化物層が細孔を含み、前記非金属層の非金属材料が前記金属酸化物層の細孔内を充填する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記アンダーカット領域を形成することが、前記アンダーカット領域が形成されるマスクされていない領域に隣接する前記外部面の領域をマスクすることを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記電気化学エッチングプロセスが、リン酸、塩化第二鉄、又は硝酸ナトリウムを含むエッチング溶液を使用する、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記アンダーカット領域を形成することに続いて、前記方法が、
前記外部面から任意の残留エッチング液を除去することを更に含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記アンダーカット領域が、前記開口部よりも大きい幅を有するものとして特徴付けられる、請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
第１の材料から形成され、かつ基板内へと延びるインターロッキング構造体がランダムに分布する外部面を有する前記基板を含む第１の部品であって、前記インターロッキング構造体が、前記外部面において第１の幅を有するものとして特徴付けられ、かつ前記第１の幅よりも大きい第２の幅を有するものとして特徴付けられたアンダーカット領域に通じる開口部を含む、第１の部品と、
第２の材料から形成され、かつ前記外部面にあるバルク層と、（ｉ）前記バルク層から前記開口部を貫通して延びる第１の部分と（ｉｉ）前記第１の部分から延び前記アンダーカット領域内を完全に充填し前記アンダーカット領域内に保持される第２の部分とを含む微細部分とを含む、第２の部品と、を備える複合部品。
【請求項２２】
前記第１の幅と前記第２の幅との間の比が０．５：１以上である、請求項２１に記載の複合部品。
【請求項２３】
前記基板内へと延びる前記インターロッキング構造体が、約２５マイクロメートル〜約２００マイクロメートルの侵入の深さを有するものとして特徴付けられた、請求項２１に記載の複合部品。
【請求項２４】
前記基板がパッシベーション層を含み、前記インターロッキング構造体の位置が、前記パッシベーション層の前記外部面における欠陥に対応する、請求項２１に記載の複合部品。
【請求項２５】
前記アンダーカット領域が、湿気が前記基板に到達するのを防止する蛇行経路を画定する多角側面を有するエッチングされた壁によって画定されている、請求項２１に記載の複合部品。
【請求項２６】
前記多角側面が、前記第２の材料を充填されたクラックを画定している、請求項２５に記載の複合部品。
【請求項２７】
前記第１の材料が鋼合金を含み、前記第２の材料がポリマー材料を含む、請求項２１に記載の複合部品。
【請求項２８】
電子デバイス用のマルチピースエンクロージャであって、
金属酸化物層によって覆われた金属基板を含む第１のピースであって、前記金属酸化物層が外部面を有し、前記外部面にわたって、第２の幅を有する凹状構造体に通じる、第１の幅を有する開口部がランダムに分布しており、前記凹状構造体が前記外部面から前記金属基板内へと延び、前記凹状構造体が、（ｉ）少なくとも最小分離距離だけ互いに分離されており、（ｉｉ）アンダーカットの幾何学的形状を有するものとして特徴付けられている、第１のピースと、
突出特徴部を有するバルク部分を有する非金属材料から形成された第２のピースであって、前記突出特徴部が、前記第１のピース及び前記第２のピースが互いにロックされるように、前記開口部を貫通して前記凹状構造体内へと延び、前記凹状構造体内を充填している、第２のピースと、を備える、マルチピースエンクロージャ。
【請求項２９】
前記凹状構造体における前記第１のピースと前記第２のピースとの間の接合部が、前記接合部を通る液体の流れを防止する蛇行経路を提供する、請求項２８に記載のマルチピースエンクロージャ。
【請求項３０】
前記凹状構造体が、前記蛇行経路を画定する多角側面を有するエッチングされた壁を含む、請求項２９に記載のマルチピースエンクロージャ。
【請求項３１】
前記凹状構造体の前記エッチングされた壁が構造的に完全である、請求項３０に記載のマルチピースエンクロージャ。
【請求項３２】
前記突出特徴部が前記凹状構造体内へと延び、前記凹状構造体を充填する、請求項２８に記載のマルチピースエンクロージャ。
【請求項３３】
前記外部面の総表面積が前記開口部を含み、前記開口部が前記総表面積の約２５％〜約６５％を占める、請求項２８に記載のマルチピースエンクロージャ。
【請求項３４】
一次金属酸化物層によって覆われた金属基板を含む部品の外部面において複数のインターロッキング構造体を形成する方法であって、前記方法が、
前記部品を金属エッチング溶液に曝露することによって、前記一次金属酸化物層の外部面における一次金属酸化物欠陥に対応する位置において第１のインターロッキング構造体を形成することであって、前記第１のインターロッキング構造体が、第１の幅よりも大きい第２の幅を有するアンダーカットの幾何学的形状を有する一次凹状部分につながる、前記外部面における前記第１の幅を有する開口部を含む、ことと、
前記第１のインターロッキング構造体を形成することに続いて、前記部品を前記金属エッチング溶液から除去し、前記部品を自然の雰囲気に曝露することによって、自然酸化物層の形成を可能にすることと、
前記部品を前記金属エッチング溶液に曝露することによって、前記自然の酸化物層の自然の酸化物欠陥に対応する位置において第２のインターロッキング構造体を形成することと、を含む、方法。
【請求項３５】
前記部品の前記外部面上に非金属基板をつけることであって、前記第１及び第２のインターロッキング構造体が前記非金属基板の突出部分を受け入れることができる、ことを更に含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記第１及び第２のインターロッキング構造体を形成することに続いて、前記方法が、
前記第１及び第２のインターロッキング構造体によって占められる前記外部面の総表面積が閾値量を満たすかどうかを判定することと、
前記総表面積が前記閾値量を満たしていないと判定したことに応答して、
前記外部面において追加のインターロッキング構造体を形成することと、を更に含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記第２のインターロッキング構造体が前記アンダーカットの幾何学的形状を有するものとして特徴付けられる、請求項３４に記載の方法。
【請求項３８】
前記第２のインターロッキング構造体のうちの一部が、対応する一次凹状部分から形成された二次凹状部分を有するものとして特徴付けられた複合インターロッキング構造体である、請求項３４に記載の方法。
【請求項３９】
前記第１のインターロッキング構造体を形成することの前に、前記方法が、
前記第１のインターロッキング構造体が、前記一次金属酸化物欠陥に対応する前記位置に隣接する前記外部面の領域において形成されることが防止されるように、前記領域をマスクすることを更に含む、請求項３４に記載の方法。
【請求項４０】
前記部品を前記金属エッチング溶液から除去することに続いて、前記方法が、
前記第１のインターロッキング構造体の成長を防止することなどのために、前記外部面から任意の残留金属エッチング溶液を除去することを更に含む、請求項３４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
記載されている実施形態は、全体的に、金属部分の表面をエッチングする技法に関する。より具体的には、記載されている実施形態は、ポリマー材料を金属部分に取り付ける金属部分の表面においてインターロッキング構造体を形成するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
家庭用デバイス用のエンクロージャは、典型的には、機能的、構造的及び装飾的拡張を提供するために、金属材料と非金属材料の組み合わせから構成される。しかしながら、金属は、これらの非金属材料に付着する自然の能力が欠けている場合がある。非金属材料への付着を容易にするために金属を改質する技法は、かなりの時間、費用及び努力を必要とする可能性がある。更に、非金属材料を金属材料に取り付けることができるにもかかわらず、これらの技法は、金属と非金属材料との間の必要な量の引張り強度を提供することができない場合がある。加えて、これらの技法は、基礎をなす金属が湿気及び汚染物質に曝されることを抑制することができず、それによって金属の耐用年数を大幅に短縮する場合がある。
【発明の概要】
【０００３】
本文書は、金属部分の表面をエッチングする技法に関する各種実施形態を記載している。特に、各種実施形態は、ポリマー材料を金属部分に取り付ける金属部分の表面におけるインターロッキング構造体を形成するシステム及び方法に関する。
【０００４】
一部の実施形態によれば、ポータブル電子デバイス用のマルチピースエンクロージャが記載されている。マルチピースエンクロージャは、金属基板と、金属基板を覆う金属酸化物層とを含み、金属酸化物層は、アンダーカット領域に通じる開口部を含む外部面を有し、開口部は、第１の幅を有するものとして特徴付けられ、アンダーカット領域は、第１の幅よりも大きい第２の幅を有するものとして特徴付けられている。マルチピースエンクロージャは、非金属バルク層が金属部分とインターロックされるようにアンダーカット領域内に延びる突出部分を含む非金属バルク層を更に含む。
【０００５】
一部の実施形態によれば、ポータブル電子デバイス用の複合エンクロージャが記載されている。複合エンクロージャは、金属酸化物層によって覆われた金属基板を含む部品を含み、部品は、開口部を有し、第１の部品の外部面から延び、金属基板の近くで終端する凹状インターロッキング構造体を含み、凹状インターロッキング構造体は、（ｉ）アンダーカットの幾何学的形状を有するものとして特徴付けられ、（ｉｉ）金属酸化物層によって覆われている。複合エンクロージャは、凹状インターロッキング構造体内に延び、凹状インターロッキング構造体にインターロックされた突出特徴部を含むバルク部分を有する非金属部分を更に含む。
【０００６】
一部の実施形態によれば、マルチピースエンクロージャを形成する方法であって、マルチピースエンクロージャが、金属酸化物層によって覆われた金属基板を含む、方法が記載されている。方法は、金属基板を電気化学エッチングプロセスに曝すことによって金属基板内にアンダーカット領域を形成することを含む。方法は、アンダーカット領域を画定する金属基板の領域を覆う金属酸化物層を形成することを更に含み、金属酸化物層は、アンダーカット領域に通じる開口部を有する外部面を含む。方法は、アンダーカット領域に非金属層の突出部分を充填することによって非金属層を金属酸化物層に接合することを更に含む。
【０００７】
別の実施形態によれば、複合部品が記載されている。複合部品は、第１の材料と、基板内に延びるランダムに分布するインターロッキング構造体を横切る外部面とを有する基板を有する第１の部品を含むことができ、インターロッキング構造体は、外部面において第１の幅を有するものとして特徴付けられ、第１の幅よりも大きい第２の幅を有するものとして特徴付けられたアンダーカット領域内に通じる開口部を含む。複合部品は、第２の材料から形成され、外部面にあるバルク層と、（ｉ）バルク層から開口部を貫通して延びる第１の部分と、（ｉｉ）第１の部分から延び、アンダーカット領域内を完全に充填しアンダーカット領域内に保持される第２の部分とを有する微細部分とを含む第２の部品を更に含むことができる。
【０００８】
一部の実施形態によれば、電子デバイス用のマルチピースエンクロージャが記載されている。マルチピースエンクロージャは、金属酸化物層によって覆われた金属基板を含む第１のピースを含むことができ、金属酸化物層は、第２の幅を有する凹状構造体内に通じ、第１の幅を有する開口部がランダムに分布しており、凹状構造体が外部面から金属基板内に延びる、外部面を有し、凹状構造体は、（ｉ）少なくとも最小分離距離だけ互いに分離され、（ｉｉ）アンダーカットの幾何学的形状を有するものとして特徴付けられている。マルチピースエンクロージャは、第１のピースと第２のピースとが一緒にロックされるように、開口部を貫通して凹状構造体内に延び、凹状構造体を充填する突出特徴部を有するバルク部分を有する非金属材料で形成された第２のピースを更に含むことができる。
【０００９】
一部の実施形態によれば、一次金属酸化物層によって覆われた金属基板を含む部品の外部面において複数のインターロッキング構造体を形成する方法が説明されている。方法は、金属エッチング溶液に曝すことによって一次金属酸化物層の外部面における一次金属酸化物欠陥部に対応する位置において第１のインターロッキング構造体を形成することを含むことができ、第１のインターロッキング構造体は、第１の幅よりも大きい第２の幅を有するアンダーカットの幾何学的形状を有する一次凹状部分に通じる、外部面における第１の幅を有する開口部を含む。方法は、第１のインターロッキング構造体を形成することに続いて、部品を金属エッチング溶液から除去し、部品を自然の雰囲気に曝すことによって、自然酸化物層の形成を可能にすることを更に含むことができる。方法は、部品を金属エッチング溶液に曝すことによって、自然酸化物層の自然酸化物欠陥部に対応する位置において第２のインターロッキング構造体を形成することを更に含むことができる。
【００１０】
本発明の他の態様及び利点は、記述する実施形態の原理を例として例示する添付図面と併せて、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【００１１】
この「発明の概要」は、本明細書で説明する主題の一部の態様の基本的理解を提供するように、一部の例示的実施形態を要約することを目的として提供されるものに過ぎない。したがって、上述の特徴は単なる例であり、本明細書に記載される主題の範囲又は趣旨を決して狭めるように解釈すべきではないことが理解されよう。本明細書に記載された主題の他の特徴、態様、及び利点は、以下の詳細な説明、図面及び特許請求の範囲から明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
本開示は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明によって容易に理解され、同様の参照番号は同様の構造要素を示す。
【００１３】
【図１】一部の実施形態に係る、本明細書で説明される技法を使用して処理され得る金属表面を有する様々なデバイスの斜視図を示す。
【００１４】
【図２Ａ】一部の実施形態に係る、金属部分の外部面においてインターロッキング構造体を形成するプロセスの断面図を示す。
【図２Ｂ】一部の実施形態に係る、金属部分の外部面においてインターロッキング構造体を形成するプロセスの断面図を示す。
【図２Ｃ】一部の実施形態に係る、金属部分の外部面においてインターロッキング構造体を形成するプロセスの断面図を示す。
【図２Ｄ】一部の実施形態に係る、金属部分の外部面においてインターロッキング構造体を形成するプロセスの断面図を示す。
【図２Ｅ】一部の実施形態に係る、金属部分の外部面においてインターロッキング構造体を形成するプロセスの断面図を示す。
【図２Ｆ】一部の実施形態に係る、金属部分の外部面においてインターロッキング構造体を形成するプロセスの断面図を示す。
【図２Ｇ】一部の実施形態に係る、金属部分の外部面においてインターロッキング構造体を形成するプロセスの断面図を示す。
【００１５】
【図３】一部の実施形態に係る、インターロッキング構造体を有する金属部分の断面図を示す。
【００１６】
【図４】一部の実施形態に係る、複数のインターロッキング構造体を有する金属部分の図を示す。
【図５】一部の実施形態に係る、複数のインターロッキング構造体を有する金属部分の図を示す。
【００１７】
【図６Ａ】一部の実施形態に係る、インターロッキング構造体を有する金属部分の一部の断面図を示す。
【００１８】
【図６Ｂ】一部の実施形態に係る、架橋されたインターロッキング構造体を有する金属部分の断面図を示す。
【００１９】
【図７Ａ】一部の実施形態に係る、本明細書で説明される技法を使用するインターロッキング構造体を有する金属部分の図の例示的な画像を示す。
【図７Ｂ】一部の実施形態に係る、本明細書で説明される技法を使用するインターロッキング構造体を有する金属部分の図の例示的な画像を示す。
【００２０】
【図８】一部の実施形態に係る、金属部分を処理する方法を示す。
【００２１】
【図９】一部の実施形態に係る、金属部分を処理する方法を示す。
【００２２】
【図１０】一部の実施形態に係る、金属部分のアンダーカット比と引張り強度との間の関係を示すグラフを示す。
【００２３】
【図１１】一部の実施形態に係る、金属部分のエッチング時間とエッチング深さとの間の関係を示すグラフを示す。
【００２４】
【図１２Ａ】一部の実施形態に係る、陽極酸化金属部分の外部面においてインターロッキング構造体を形成するプロセスの断面図を示す。
【図１２Ｂ】一部の実施形態に係る、陽極酸化金属部分の外部面においてインターロッキング構造体を形成するプロセスの断面図を示す。
【図１２Ｃ】一部の実施形態に係る、陽極酸化金属部分の外部面においてインターロッキング構造体を形成するプロセスの断面図を示す。
【図１２Ｄ】一部の実施形態に係る、陽極酸化金属部分の外部面においてインターロッキング構造体を形成するプロセスの断面図を示す。
【図１２Ｅ】一部の実施形態に係る、陽極酸化金属部分の外部面においてインターロッキング構造体を形成するプロセスの断面図を示す。
【００２５】
【図１３Ａ】一部の実施形態に係る、インターロッキング構造体を有する陽極酸化金属部分の断面図を示す。
【図１３Ｂ】一部の実施形態に係る、インターロッキング構造体を有する陽極酸化金属部分の断面図を示す。
【図１３Ｃ】一部の実施形態に係る、インターロッキング構造体を有する陽極酸化金属部分の断面図を示す。
【００２６】
【図１４Ａ】一部の実施形態に係る、非金属部分に接合された陽極酸化金属部分の断面図を示す。
【図１４Ｂ】一部の実施形態に係る、非金属部分に接合された陽極酸化金属部分の様々な断面図を示す。
【図１４Ｃ】一部の実施形態に係る、非金属部分に接合された陽極酸化金属部分の断面図を示す。
【００２７】
【図１５Ａ】一部の実施形態に係る、複数のインターロッキング構造体を有する陽極酸化金属部分の図を示す。
【図１５Ｂ】一部の実施形態に係る、複数のインターロッキング構造体を有する陽極酸化金属部分の図を示す。
【００２８】
【図１６】一部の実施形態に係る、金属部分を処理する方法を示す。
【００２９】
【図１７】一部の実施形態に係る、金属部分を処理する方法を示す。
【００３０】
【図１８】一部の実施形態に係る、陽極酸化金属部分の陽極酸化プロセスと引張り強度との間の関係を示すグラフを示す。
【００３１】
【図１９】一部の実施形態に係る、陽極酸化金属部分の陽極酸化プロセスと空気漏れとの間の関係を示すグラフを示す。
【００３２】
【図２０】一部の実施形態に係る、陽極酸化金属部分の陽極酸化プロセスのタイプと空気漏れとの間の関係を示すグラフを示す。
【００３３】
【図２１Ａ】一部の実施形態に係る、本明細書に記載のプロセスを使用して非金属部分に接合された陽極酸化金属部分の図の例示的な画像を示す。
【図２１Ｂ】一部の実施形態に係る、本明細書に記載のプロセスを使用して非金属部分に接合された陽極酸化金属部分の図の例示的な画像を示す。
【図２１Ｃ】一部の実施形態に係る、本明細書に記載のプロセスを使用して非金属部分に接合された陽極酸化金属部分の図の例示的な画像を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本出願による方法及び装置の代表的な適用例を、本セクションで説明する。これらの例は、更なる前後関係を提供し、説明する実施形態の理解を助けることのみを目的として提供される。それゆえ、説明される実施形態は、これらの具体的な詳細の一部又はすべてを伴わずに実践することができる点が、当業者には明らかとなるであろう。他の実例では、説明される実施形態を不必要に不明瞭化することを回避するために、周知のプロセスステップは、詳細には説明されていない。他の適用例が可能であり、それゆえ以下の実施例は、限定的なものとして解釈されるべきではない。
【００３５】
以下の「発明を実施するための形態」では、説明の一部を成し、記載された実施形態による具体的な実施形態が例示として示される添付の図面が参照される。これらの実施形態は、説明する実施形態を当業者が実施し得る程度に詳細に説明されるが、これらの実施例は限定するものとして理解されず、したがって、他の実施形態を使用してもよく、説明する実施形態の趣旨及び範囲から逸脱することなく変更を行ってもよい。
【００３６】
本明細書で説明される実施形態は、非金属材料（たとえば、ポリマー材料など）を金属部分に取り付けるのを容易にするために、金属部分の表面においてインターロッキング構造体を形成する技法を記載する。特に、ポータブル電子デバイス用のエンクロージャは、これらのエンクロージャに構造的改善及び／又は装飾的改善の組み合わせを提供するために、金属材料と非金属材料の組み合わせを利用することができる。しかしながら、金属は、非金属材料（たとえば、ポリマー、ガラス、セラミックなど）に付着する自然の能力を欠いている可能性がある。たとえば、ステンレス鋼及び陽極酸化アルミニウムなどの特定の材料は、金属基板と、金属基板を覆う金属酸化物層とを含むことができる。特に、金属酸化物層は、一般に、そうでなければ金属部分の耐用年数を短縮する液体及び他の汚染物質によって引き起こされる基礎をなす金属基板の腐食を防止する。金属酸化物層は、基礎をなす金属基板の腐食を抑制するのに有益であり得るが、金属／酸化物は、非金属材料を外部面に取り付ける際に困難に寄与する可能性がある、平滑かつ平坦な外部面仕上げを有するものとして特徴付けられ得る。
【００３７】
非金属材料を金属部分に取り付ける他の技法は、金属部分の外部面にノッチを機械加工することを含むことができる。しかしながら、この機械加工プロセスは、機械加工プロセスがかなりの時間、費用及び労力を伴う可能性があるので、大量のエンクロージャを製造することに依存するとき、欠点を有する場合がある。更に、金属部分の外部面において形成されたノッチは、概ね平滑な表面を有するものとして特徴付けられ得る。しかしながら、これらの平滑な表面は、湿気及び他の汚染物質が金属部分の基礎をなす金属基板に達するのを抑制することができる水密シールを欠いている可能性がある。特に、これらの平滑な表面は、金属部分の外部面から基礎をなす金属基板への直接的な漏れ経路を画定する。更に、射出成形プロセスなどによってこれらのノッチにポリマー材料を充填することは、ポリマー材料の形状がこれらのノッチの平滑な表面を単純に反映するので、一般にこの問題を取り除くことができない。
【００３８】
本明細書で説明される実施形態は、金属部分の外部面において別々に個別インターロッキング構造体を形成する技法を記載する。特に、これらの個別インターロッキング構造体のそれぞれは、非金属材料のアタッチメント特徴部を受け入れることができる。一部の例では、これらの別々のインターロッキング構造体は、金属部分をエッチングプロセスに曝す結果として形成されたエッチングされたインターロッキング構造体と呼ばれる場合がある。一部の例では、これらのインターロッキング構造体のそれぞれは、アタッチメント特徴部を補足するアンダーカット領域を含むことができる。一部の例では、これらのインターロッキング構造体のそれぞれは、引張り強度を更に増加させ、耐湿性を増加させるために、金属酸化物層によって覆われ得る。
【００３９】
一部の実施形態によれば、非金属材料が金属部分から強く引き離されることを防止するためなど、非金属材料のアタッチメント特徴部に対してかなりの量の取り付け強度及ぼすことができることが好ましい。たとえば、ポータブルデバイスのエンクロージャが床に落とされるか、又は物理的な損傷を受けた場合、非金属材料は、金属部分から分離しようとする可能性がある。有益なことには、これらのインターロッキング構造体の取り付け強度（たとえば、引張り強度）が大きいほど、非金属材料が金属部分から分離する可能性は低くなる。
【００４０】
本明細書で説明される実施形態における技法は、インターロッキング構造体を有する金属部分の外部面のオーバエッチングを防止することができることに留意されたい。特に、外部面におけるインターロッキング構造体のオーバエッチングは、適量のエッチングを有する外面に対して、金属部分と非金属材料との間の取り付け強度を実際に大幅に低下させる可能性があるという点で望ましくない可能性がある。本明細書で説明するように、外部面のオーバエッチングは、外部面の総表面積の約８０％〜約１００％をカバーするインターロッキング構造体の形成を指すことができる。対照的に、外部面の適量のエッチングは、外部面の総表面積の約２５％〜約７０％をカバーするインターロッキング構造体の形成を指すことができる。特に、外部面のオーバエッチングは、単一の領域における単一の千鳥状インターロッキング構造体の形成をもたらす、単一の領域において互いに重畳する複数の空所によって特徴付けられる。千鳥状インターロッキング構造体は、千鳥状インターロッキング構造体が、開口部の下に併置された捕獲領域によりも大きいサイズ（たとえば、直径）を有する開口部を含むという点で、インターロッキング構造体とは対照的である。一部の例では、外部面のオーバエッチングが、外部面から離れるのではなく、外部面に近づく金属部分の材料の大部分をエッチング除去するので、千鳥状インターロッキング構造体の開口部は、捕獲領域よりも大きい。実際に、オーバエッチングされた外部面は、粗くかつ不均一な外部面を有するものとして特徴付けられる。更に、外部面のオーバエッチングは、複数のインターロッキング構造体を互いの上に部分的に形成させる可能性があり、それは、これらのインターロッキング構造体間の分離距離の減少、単一の領域における空所形成密度の増加、並びに各インターロッキング構造体の明確に画定された形状及びサイズの毀損につながる可能性がある。たとえば、外部面のオーバエッチングの結果として形成された千鳥状インターロッキング構造体は、互いに隣接又は重畳して配置される。結果として、これらの千鳥状インターロッキング構造体が非金属材料への取り付けを維持する能力は、大きく影響を受ける。特に、金属部分のオーバエッチングに関連付けられた千鳥状インターロッキング構造体は、金属部分の構造的完全性を損ない、非金属材料を金属部分に取り付ける不均一な取り付け面を形成する可能性がある。加えて、オーバエッチングは、金属部分の幾何学的形状又は寸法を変更する可能性もあり、それは、結果として、金属部分を指定された製造公差レベル外にする。更に、オーバエッチングは、金属部分の隙間及び構造を変える可能性がある。隙間のサイズ及びアンテナスプリットの構造を変えることは、エンクロージャのキャビティ内に含まれる無線アンテナの性能に悪影響を及ぼす可能性があるので、これは、アンテナスプリット又はラインを有するエンクロージャの金属部分において特に重要である。たとえば、スプリットにおいて形成されたエッチングされたインターロッキング構造体は、非金属材料（たとえば、射出成形プラスチック）を受け入れることができる。しかしながら、インターロッキング構造体がこれらのスプリットにおいてオーバエッチングされた場合、金属部分と非金属材料との間の接合強度の低下につながる可能性がある。
【００４１】
一部の実施形態によれば、インターロッキング構造体は、適量のエッチング（たとえば、外部面の総表面積の約２５％〜約７０％）を有する外部面に関連付けられ得る。互いに重畳して又は接触して形成された千鳥状インターロッキング構造体とは対照的に、インターロッキング構造体は、一般に各インターロッキング構造体のそれぞれの取り付け強度におけるいかなる妥協も防止する十分な量の分離距離によって一般に分離される。加えて、適量のエッチングを有する外部面は、オーバエッチングされた外部面に対して低下したピット密度を示す。更に、インターロッキング構造体は、開口部の下に配置されたアンダーカット領域よりも小さいサイズ（たとえば、直径）を有する開口部を有するものとしても特徴付けられる。一部の実施形態では、インターロッキング構造体のアンダーカット領域は、金属部分の材料（たとえば、金属酸化物、金属基板など）がオーバハングし、アンダーカット領域を画定するので、そのように呼ばれる場合がある。一部の例では、インターロッキング構造体の開口部のサイズは、表面における金属部分の材料の大部分が元のままであるので、アンダーカット領域のサイズよりもはるかに小さい。実際に、インターロッキング構造体を有する適度にエッチングされた表面は、概して平滑な表面を示し、場合によっては、開口部を画定する金属部分の側は、概して均一な厚さを有する。
【００４２】
アルミニウムは、家庭用グレードのポータブル電子デバイスのための選択材料として頻繁に引用されている。実際に、アルミニウムは、高い比強度及び剛性などの望ましい属性を有し、機械加工が比較的容易である。更に、アルミニウムは、毎日の取り扱いによる劣化に耐える広い範囲の耐久性のある美的な仕上げをもたらすために陽極酸化され得る。アルミニウムは、ガラス及びポリマーなどの非金属材料と組み合わせて使用され得る。たとえば、ポータブル電子デバイスのディスプレイは、エンクロージャ用のアルミニウムフレームに接合され得る。アルミニウムフレームは、しばしば、エンクロージャ内に担持されるアンテナの電磁干渉を防止するなどのために、様々な電気的に分離された部分に細分される。たとえば、アルミニウムは、ディスプレイが一方の面に接合され、ガラスが対向する面に接合されるように、エンクロージャの縁の周りに構造的バンドを形成するために使用される。更に、電気的分離スプリットは、エンクロージャの周辺部のあたりに形成され得る。
【００４３】
構造的バンドがエンクロージャにその有効期間にわたり十分な構造的強度、ロバスト性、剛性、並びに耐熱性及び耐湿性を付与するために、エンクロージャは、金属（たとえば、アルミニウム）と非金属材料（たとえば、ポリマー）との間に強い接着接合が形成されることを必要とする。実際に、これらの要件は、（改善されたアンテナ性能のための）追加の絶縁スプリット及び更により小さい接着の領域（重量及びスペースを最小限に抑えるため）に直面して満足するための更により技術的な課題である。更に、耐水性エンクロージャの必要性の高まりは、エンクロージャが多くの歪みサイクルを受けた後であっても、これらの接着接合が、強度を維持するだけでなく、湿気の漏れを防ぐ必要もあることを要求する。更に、航空宇宙産業では、機械的締め具（たとえば、リベット）などの金属を非金属材料に固定する既存の機構は、金属部分間の電気的分離の必要性のために、ポータブル電子デバイスでは使用することができないことに留意すべきである。たとえば、非金属材料（たとえば、ポリマー）は、一緒に取り付けられた異なる金属部分を電気的に分離するために使用される。たとえば、クロム酸陽極酸化及び硫酸陽極酸化等の代替物は、一般に劣った接着性能を示す。実際に、これらのプロセスは、一般に、軽いスカロップ状の構造を生成し、それは、厳しい環境における家庭での使用に耐えるために必要な取り付け強度、耐水性及び引張り強度を提供することができない。実際に、ポータブル電子デバイス用のエンクロージャがより小さくなるにつれて及び／又はこれらのエンクロージャの設計が単なる周辺部の金属バンドに変わるにつれて、金属と非金属との間の接合が可能になる領域は、大幅に縮小される。したがって、よりロバストな金属対非金属の接合の重要性が増している。本明細書でより詳細に説明されているように、金属を非金属に取り付ける本明細書で説明される実施形態は、既存の機構に対して少なくとも５０％の改善を与える。
【００４４】
本明細書で使用される場合、陽極皮膜、陽極酸化膜、陽極層、陽極酸化層、陽極酸化物コーティング、陽極層、陽極酸化層、金属酸化物層、酸化物皮膜、酸化層、パッシベーション層、パッシベーション皮膜、及び酸化物層という用語は、交換可能に使用されることが可能であり、任意の適切な酸化物層を指すことができる。酸化物層は、金属基板の金属表面上に形成される。金属基板はいくつかの好適な金属又は金属合金のうちの任意のものを含むことができる。一部の実施形態では、金属基板は、鋼合金（たとえば、ステンレス鋼）を含むことができる。ステンレス鋼のタイプは、３１６Ｌタイプのステンレス鋼などの任意の数の例を含むことができる。一部の実施形態では、金属基板は、アルミニウムを含むことができ、アルミニウムは、酸化されたときにアルミニウム酸化物を形成することができる。一部の実施形態では、金属基板は、アルミニウム合金を含むことができる。一部の実施形態では、金属基板は、チタン又はチタン合金を含むことができる。一部の実施形態では、非金属層は、非金属層が大部分非金属材料からなるように、金属材料と混合されるか、又は金属材料と組み合わせた大部分の非金属材料を含むことができる。他の実施形態では、金属からなる部分も、本明細書で説明されるのと同じプロセス及び技法を利用して金属部分に取り付けられ得る。本明細書で使用される場合、部分、層、セグメント及びセクションという用語は、必要に応じて交換可能に使用され得る。
【００４５】
これら及び他の実施形態は、図１、図２Ａ〜図２Ｇ、図３、図４〜図５、図６Ａ〜図６Ｂ、図７Ａ〜図７Ｂ、図８〜図１１、図１２Ａ〜図１２Ｅ、図１３Ａ〜図１３Ｃ、図１４Ａ〜図１４Ｃ、図１５Ａ〜図１５Ｂ及び図１６〜図２１を参照して以下で議論される。しかしながら、これらの図に関して本明細書に記載される詳細な説明は、説明を目的とするものに過ぎず、限定するものとして解釈するべきではないことが、当業者には容易に理解されるであろう。
【００４６】
図１は、本明細書で説明される技法を使用して処理され得る様々なポータブルデバイスを示す。本明細書で説明される技法は、家庭での使用のためのポータブルデバイスのエンクロージャの金属表面（たとえば、金属酸化物層など）を処理するために使用され得る。図１は、スマートフォン１０２と、タブレットコンピュータ１０４と、スマートウォッチ１０６と、ポータブルコンピュータ１０８とを示す。一部の実施形態によれば、金属表面は、金属酸化物層によって覆われた金属基板を指すことができる。一部の例では、金属酸化物層は、金属基板から形成され得る。特に、金属酸化物層は、たとえば、これらのポータブルデバイスが落とされるか、引っかかれるか、欠けるか、又は摩耗させられるとき、金属基板を保護するための追加の保護コーティングとして機能することができる。
【００４７】
金属基板がアルミニウム又はアルミニウム合金を含む場合などの一部の例では、金属酸化物層は、金属基板の上に形成され得、細孔構造体を含むことができ、細孔構造は、金属酸化物層を貫通して形成され、金属酸化物層の外部面から、金属酸化物層を、基礎をなす金属基板から分離するバリア層まで延びることができる。加えて、一部の実施形態によれば、金属酸化物層の細孔構造のそれぞれは、染料粒子に関連付けられた特定の色で金属酸化物層を染めることができる染料粒子を受け入れることができる。一部の例では、金属酸化物層は、複数の異なる染料色を含むことができる。
【００４８】
一部の実施形態によれば、非金属材料（又はバルク層）は、金属表面の外部面に取り付けられ得る。特に、金属材料と非金属材料の組み合わせを含むこれらのポータブルデバイスの多層エンクロージャは、改善された構造的干渉及び電磁干渉の低減の利点をこれらのポータブルデバイスの機能に提供することができる。一例では、これらのポータブルデバイスは、他の電子デバイスとのデータ信号を受信及び送信することができる無線アンテナ／送受信機を含むことができる。しかしながら、無線アンテナを直接覆う金属表面は、これらのデータ信号を受信及び／又は送信するポータブルデバイスの能力に影響を与える可能性がある量の望ましくない電磁干渉を引き起こす可能性がある。しかしながら、熱可塑性物質などの非金属材料は、一般に非導電性（すなわち誘電体）であり、したがって、十分な量の構造剛性及び保護品質をポータブルデバイスのエンクロージャに依然として付与しながら、ポータブルデバイスに影響を及ぼす電磁干渉の量を最小限に抑えることができる。一部の例では、非金属材料は、染料粒子に関連付けられた特定の色で非金属材料を染めるなどのために、染料粒子を含むこともできる。一部の例では、非金属材料は、非金属材料を特定の色で染めるため、並びに強化された機械的強度のために、無機顔料と充填材とを含むことができる。
【００４９】
本明細書でより詳細に説明されているように、金属表面は、非金属材料が金属部分から強く引き離される及び／又は分離されることを防ぐなどのために、非金属材料を受け入れ、保持することができるインターロッキング構造体を含むことができる。たとえば、これらのポータブルデバイス１０２、１０４、１０６、１０８が落とされるか又は物理的損傷を受けた場合、非金属材料は、金属部分から引き離される傾向を示す場合がある。有益なことには、これらのインターロッキング構造体は、非金属材料が金属部分から分離するのを防ぐことができ、したがって、エンクロージャの全体的な構造上の構成を維持することができる。これらのポータブルデバイス１０２、１０４、１０６、１０８のいずれかの金属表面を形成する技法は、図２Ａ〜図２Ｇ、図３、図４〜図５、図６Ａ〜図６Ｂ、図７Ａ〜図７Ｂ、図８〜図１１、図１２Ａ〜図１２Ｅ、図１３Ａ〜図１３Ｃ、図１４Ａ〜図１４Ｃ、図１５Ａ〜図１５Ｂ及び図１６〜図２１を参照して説明されている様々な実施形態を参照して以下で議論される。
非金属材料を金属部分に接合するエッチング
【００５０】
図２Ａ〜図２Ｆは、一部の実施形態による、金属部分の外部面においてインターロッキング構造体を形成するプロセスを受ける金属部分の断面図を示す。図２Ａは、金属部分２００の外部面２０２においてインターロッキング構造体を形成するプロセスを受ける前の金属部分２００を示す。一部の実施形態では、金属部分２００は、それによって外部面がエッチング溶液に曝されるその後のエッチングプロセスに適した任意の厚さを有することができる。一部の実施形態では、金属部分２００は、ポータブルデバイス１０２、１０４、１０６及び１０８のエンクロージャなどの最終部品のほぼ正味の形状を有する。外部面２０２は、金属部分に非金属層を取り付ける取り付け面又は界面に対応することができる。
【００５１】
一部の実施形態によれば、図２Ａに示す金属部分２００は、非電解パッシベーションプロセスなどの表面処理プロセスに続く金属部分２００を表す。特に、金属部分２００は、非電解パッシベーションプロセスの結果として金属基板２０４の上に配置される金属酸化物層２０６を含むことができる。一部の例では、金属基板２０４の表面は、パッシベーションプロセスを受ける前に洗浄される。一部の例では、非電解パッシベーションプロセスの間、金属基板２０４は、金属基板２０４を空気又は湿気に曝すことによって、自発的プロセスによって自然な金属酸化物層を形成するために酸化され得る。たとえば、金属基板２０４は、鋼合金（たとえば、ステンレス鋼）を含むことができる。特に、ステンレス鋼は、約７２％の鉄と、約１６％〜１８％のクロムとを含むことができる。ステンレス鋼中に存在するクロム合金要素は、酸素と反応することができ、金属基板２０４の上に配置された金属酸化物層２０６（たとえば、クロム酸化物）を形成するなどのために、金属基板２０４が非電解パッシベーションプロセスの影響を受けやすくなるようにすることができる。一部の例では、金属酸化物層２０６は、クロム酸化物皮膜を含むことができ、クロム酸化物皮膜は、ステンレス鋼を含む金属基板２０４の上に形成されたパッシベーション層と呼ばれる場合もある。いくつかの例では、クロム酸化物皮膜は、Ｃｒ２Ｏ３酸化物を含むことができる。加えて、パッシベーション層の外側に形成された多孔質酸化物は、Ｎｉ／Ｆｅ酸化物を含むことができる。
【００５２】
一部の例によれば、金属基板２０４は、高さ、幅及び深さを有する３次元構造であり、金属基板２０４は、金属酸化物層２０６を形成し、非金属層を金属部分２００に取り付けるのに適した任意のタイプの幾何学的形状を有することができる。一部の例では、金属基板２０４の幾何学的形状は、矩形、多角形、円形、傾斜端部、角端部、楕円形などを含むことができる。一部の例では、金属基板のテクスチャは、概して平坦又は非平坦面であり得る。
【００５３】
金属酸化物層２０６がアルミニウム又はアルミニウム合金を含む他の例では、金属酸化物層２０６は、電解陽極酸化プロセスによって形成され得る。一部の実施形態では、金属基板２０４の一部は、金属酸化物層２０６に変換されるか、又は金属酸化物層２０６への変換によって消費される。他の例では、金属酸化物層２０６は、任意の適切な陽極酸化プロセスによって形成され得る。
【００５４】
一部の例によれば、金属酸化物層２０６は、約１ナノメートル〜数百ナノメートルの厚さを有することができる。一部の例では、厚さは、約３ナノメートル〜約５００ナノメートルである。一部の例では、金属酸化物層２０６の厚さは、約１０ナノメートル〜約１００ナノメートルである。金属酸化物層２０６の厚さは、金属基板２０４がパッシベーションプロセスに曝される時間を調整することによって制御され得る。金属酸化物層２０６がアルミニウム又はアルミニウム合金を含む一部の実施形態によれば、金属酸化物層２０６は、金属部分２００の外部面２０２の中心面に略垂直な方向に細長い略円柱形状を有するものとして特徴付けられる細孔壁によって画定された細孔構造体を含むことができる。
【００５５】
図２Ｂは、金属部分２１０の外部面２０２において第１のインターロッキング構造体２１２を形成するプロセスを受けた後の金属部分２１０の断面図を示す。一部の実施形態によれば、第１のインターロッキング構造体２１２を形成するプロセスは、金属部分２００をエッチング溶液に曝すことなどによって、金属部分２００をエッチングすることを含むことができる。一部の実施形態によればエッチング溶液は、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ３）を含むことができる。一部の例では、エッチング溶液中に存在するＦｅＣｌ３の濃度は、約１５０ｇ／Ｌ〜約２５０ｇ／Ｌである。特に、金属部分２１０が第１のサイクルの間エッチング溶液に曝されると、エッチング溶液は、金属部分２１０の外部面２０２において第１のインターロッキング構造体２１２を形成させることができる。一部の例では、第１のインターロッキング構造体２１２は、多角側面又は複数のクラックを有するエッチングされた構造体を指すことができる。
【００５６】
一部の例では、第１のインターロッキング構造体２１２は、金属酸化物層２０６内に脆弱性又は欠陥が存在する外部面２０２の第１の領域２１１である反応部位において形成される。一部の例では、エッチング溶液は、第１のインターロッキング構造体２１２を形成するために第１のインターロッキング構造体２１２の位置に対応する金属酸化物層２０６の一部を除去させることができる。一部の例では、第１のインターロッキング構造体２１２は、図２Ｇを参照してより詳細に説明されているように、金属酸化物層２０６の複数の弱化領域において形成されたいくつかのインターロッキング構造体を指すことができることに留意されたい。たとえば、ＦｅＣｌ３中に存在する塩化物は、金属酸化物層２０６中に存在する金属酸化物と相互作用し、したがって、金属酸化物接合を溶解し、金属基板２０４を露出させることができる。
【００５７】
一部の例によれば、エッチングプロセスの各エッチングサイクルは、約３０秒〜約３００秒の持続時間を有する。他の例では、各エッチングサイクルは、約６０秒〜約１５０秒の持続時間である。特に、エッチングサイクルの持続時間を調整することは、外部面２０２において形成されたインターロッキング構造体のそれぞれのサイズ（たとえば、直径、幅など）に直接影響を及ぼすことができる。加えて、エッチング溶液の化学的性質も、インターロッキング構造体のそれぞれのサイズに直接影響を及ぼすことができる。たとえば、より高い濃度のエッチング溶液（たとえば、ＦｅＣｌ３）は、インターロッキング構造体のそれぞれのサイズを増加させることに直接寄与することができる。
【００５８】
図２Ｃに示されているように、金属部分２２０は、第１のインターロッキング構造体２１２の上に形成されたパッシベーション酸化物層２２２を形成することができる。第１のエッチングサイクルを完了した後、金属部分２１０は、第１のインターロッキング構造体２１２に対応する露出された金属基板２０４の上のパッシベーション酸化物層の形成を促進するために、エッチング溶液から除去され、空気中の酸素に曝され得る。一部の例では、金属部分２１０は、約１０秒の持続時間の間酸素に曝され得る。他の例では、曝露の持続時間は、約１分〜約５分である。加えて、金属部分２１０の外部面２０２は、第１のインターロッキング構造体２１２の露出された金属基板２０４の上のパッシベーション酸化物層の形成を更に促進するために、存在し得る任意の液体又は汚染物質を除去するように洗浄され得る。たとえば、外部面２０２は、ＦｅＣｌ３の任意の残留物を除去するために、水道水又は脱イオン水で洗浄及びリンスされ得る。加えて、ＦｅＣｌ３の任意の残留物を除去するために、逆浸透水も使用され得る。一部の例では、外部面２０２の洗浄は、外部面２０２の他の領域における追加のインターロッキング構造体の形成及び成長を促進するために、第１のインターロッキング構造体２１２の成長を抑制又は停止するために好ましい場合がある。加えて、外部面２０２は、外部面２０２の新しい領域（すなわち、エッチングされていない領域）の成長及び形成を促進するために、各エッチングサイクル後（すなわち、各インターロッキング構造体の形成に続いて）洗浄され得る。
【００５９】
一部の例では、パッシベーション酸化物層２２２は、約１０ナノメートルである。一部の実施形態によれば、パッシベーション酸化物層２２２は、金属基板２０４を封止し、汚染物質が金属基板２０４に到達するのを防止するのに十分な厚さまで成長する。加えて、パッシベーション酸化物層２２２は、金属基板２０４を封止するので、パッシベーション酸化物層２２２は、基礎をなす金属基板２０４の金属腐食を防止するためのバリアとして作用することができる。一部の例では、パッシベーション酸化物層２２２は、再パッシベーションプロセスによって形成された再パッシベーション層と呼ばれる場合もある。再パッシベーションプロセスの間、パッシベーション酸化物層２２２は、欠陥を有する金属基板２０４の第１の領域の上に成長する。有益なことには、この第１の領域の上に再パッシベーション層を形成することは、後続のエッチングサイクルの間に同じ領域において別のインターロッキング構造体を開始又は形成することをより困難にすることができる。有益なことには、このようにして、金属部分２２０が後続のエッチングサイクルの間にエッチング溶液に再曝露されたとき、第１の領域２１１は、もはや最も化学的にエッチングされやすくはないので、エッチング溶液は、第１の領域２１１とは異なる他の領域にインターロッキング構造体を形成させることができる。一部の実施形態ではあるが、エッチング溶液への金属部分２２０の再曝露は、第１の領域２１１において補助的なインターロッキング構造体を形成することができる。しかしながら、これらの補助的なインターロッキング構造体は、第１のインターロッキング構造体２１２のサイズよりもかなり小さいサイズを有し、一般に、第１のインターロッキング構造体２１２の構造的完全性に影響を及ぼさない。
【００６０】
第１のインターロッキング構造体２１２の上にパッシベーション酸化物層２２２形成した後、金属部分２２０は、図２Ｄを参照して説明されているように、後続のエッチングプロセス（第２のエッチングサイクル）に曝される。図２Ｄは、金属部分２３０がエッチング溶液に再び曝される次のエッチングプロセスを受けた後の金属部分２３０の断面図を示す。パッシベーション酸化物層２２２が第１のインターロッキング構造体２１２の上に形成されると、第１のインターロッキング構造体２１２は、第１の領域２１１において後続のインターロッキング構造体を成長させること、又は既存の第１のインターロッキング構造体２１２のサイズを増加させることにはるかにより影響されにくい。一部の例では、低下した感受性は、第１のインターロッキング構造体２１２の上に形成されたパッシベーション酸化物層２２２が腐食に対してより耐性があり得ることに起因し得る。一部の例では、低下した感受性は、図２Ｆを参照してより詳細に説明されるように、第１の領域における電気化学的電位の低下に起因し得る。代わりに、エッチング溶液は、第２のインターロッキング構造体２３２を外部面２０２の第２の領域２３３において形成させることができる。一部の例では、第２のインターロッキング構造体２３２は、図２Ｇを参照してより詳細に説明されているように、金属酸化物層２０６の複数の弱化領域において形成されたいくつかのインターロッキング構造体を指すことができる。一部の例であるが、第１のインターロッキング構造体２１２上に追加の空隙を追加することによって、金属部分２２０をエッチング溶液に再曝露したとき、既存の第１のインターロッキング構造体２１２を更に成長させることが好ましい場合がある。一部の例では、二次／補助インターロッキング構造体が第１のインターロッキング構造体２１２から成長し形成され得る。しかしながら、第１のインターロッキング構造体２１２の構造は、このシナリオでは概してそのまま残ることに留意すべきである。
【００６１】
一部の例では、エッチング溶液は、金属酸化物層２０６における欠陥又は脆弱性を有する領域に対応する第２の領域２３３をエッチング除去する。たとえば、領域内の欠陥は、金属酸化物層２０６中に存在するクロムの量の不足を指すことができる。別の例では、領域内の欠陥は、結晶粒界の上に形成された高応力下のパッシベーション酸化物層、たとえば、２２２を指すことができる。別の例では、領域内の欠陥は、高応力下の縁部を指すことができる。一部の実施形態によれば、金属酸化物層２０６は、インターロッキング構造体を形成することができるいくつかの反応部位（たとえば、エッチングされるのに役立つ）を含むことができる。図２Ｇを参照して本明細書で説明されているように、反応部位、たとえば、第１の領域２１１は、インターロッキング構造体２１２、２３２を形成するためにエッチングされるのに役立つことができる。加えて、反応部位、たとえば、第２の領域２３３は、インターロッキング構造体２４２、２４４を形成するためにエッチングされるのに役立つことができる。更に、反応部位、たとえば、第３の領域２５５は、インターロッキング構造体２４６を形成するためにエッチングされるのに役立つことができる。第２のエッチングサイクルに続いて、金属部分２３０は、金属部分２３０がもう一度空気に曝されるように、エッチング溶液から除去され、第２のインターロッキング構造体２３２が非電解パッシベーションプロセスを受ける。非電解パッシベーションプロセスの結果として、パッシベーション酸化物層２３４が、第２のインターロッキング構造体２３２の上に形成される。
【００６２】
一部の実施形態によれば、インターロッキング構造体、たとえば、２１２、２３２の全体的なサイズは、それらのそれぞれの引張り強度（たとえば、金属部分と非金属層との間の取り付け強度）に直接影響を及ぼすことができる。一部の例では、金属部分がエッチングサイクル（たとえば、第１のエッチングサイクル、第２のエッチングサイクルなど）に曝される持続時間は、インターロッキング構造体の全体的なサイズに直接影響を及ぼすことができる。たとえば、あるシナリオでは、約４５秒の持続時間の第１のエッチングサイクルに金属部分２００を曝すことは、第１のインターロッキング構造体２１２に、約３０秒の持続時間の第２のエッチングサイクルに曝される第２のインターロッキング構造体２３２よりも大きい引張り強度を持たせることができる。
【００６３】
一部の実施形態によれば、金属部分、たとえば、２３０内への侵入深さの量は、各それぞれのインターロッキング構造体、たとえば、２１２、２３２の全体的なサイズの特性とみなされ得る。一部の例では、インターロッキング構造体２１２、２３２は、約２５マイクロメートル〜約２００マイクロメートルである金属部分２３０内への侵入の深さを有することができる。これらのインターロッキング構造体のそれぞれの全体的な侵入の深さは、インターロッキング構造体を形成する役割を果たすエッチングサイクルの持続時間に直接起因することができることに留意すべきである。
【００６４】
一部の実施形態によれば、金属部分２３０の第１のインターロッキング構造体２１２は、図２Ｆを参照してより詳細に説明されているように、非金属材料のアタッチメント特徴部（又は微細部分）を受け入れることができる。一部の実施形態によれば、金属部分２３０の第１のインターロッキング構造体２１２は、アンダーカット領域（Ｗｕ１）に通じる開口部（Ｗｏ１）を有するものとして特徴付けられ得る。一部の例では、第１のインターロッキング構造体２１２は、金属基板２０４内に延びる凹状構造体として特徴付けられ得、アンダーカット領域は、アンダーカットの幾何学的形状を有する。開口部（Ｗｏ１）のサイズは、アンダーカット領域（Ｗｕ１）のサイズよりも小さい幅又は直径を有するものとして特徴付けられ得る。一部の例では、アンダーカット領域（Ｗｕ１）の幅に対する開口部（Ｗｏ１）の幅の比は、０．５：１以上である。一部の例では、比は、少なくとも０．５：１〜約１：６である。しかしながら、開口部及びアンダーカット領域の幅は、開口部のサイズがアンダーカット領域のサイズ未満である限り、金属部分上にその後に配置される非金属材料の一部を捕獲し保持するのに十分な任意のサイズであることに留意すべきである。
【００６５】
図２Ｄに更に示されているように、金属部分２３０の第２のインターロッキング構造体２３２も、非金属材料のアタッチメント特徴部を受け入れることができる。一部の例では、第１及び第２のインターロッキング構造体２１２、２３２は、同等の持続時間のそれぞれのエッチングサイクルに曝された結果として、同様の全体的なサイズ（たとえば、侵入の深さ、幅など）を有することができる。
【００６６】
その後、金属部分２３０は、外部面２０２の異なる領域において追加のインターロッキング構造体を形成するために、必要に応じて追加のエッチングサイクルを受けることができる。金属部分のそれぞれの反復をエッチング溶液に曝した後、金属部分２３０は、エッチング溶液から除去され、エッチング溶液をリンスされ、最近形成されたインターロッキング構造体内にパッシベーション酸化物層を形成するために空気に曝され得る。たとえば、図２Ｅに示されているように、金属部分２３０は、追加のインターロッキング構造体を形成するために追加のプロセスを更に受けることができる。図２Ｅに示されているように、金属部分２４０は、追加のインターロッキング構造体、たとえば、第３のインターロッキング構造体２４２、第４のインターロッキング構造体２４４及び第５のインターロッキング構造体２４６を含むことができる。一部の実施形態では、任意の単一のエッチングサイクルが、図２Ｇを参照してより詳細に説明されるように、欠陥を有する金属酸化物層２０６の領域においていくつかの又は多数のインターロッキング構造体を生成することができる。これらの追加のインターロッキング構造体が空気に曝され、エッチング溶液をリンスされると、これらのインターロッキング構造体に対応する金属基板２０４の露出された部分の上にパッシベーション酸化物層が形成され得る。露出された部分の上に形成されたパッシベーション酸化物層は、金属酸化物層２０６と少なくとも同じ品質であることに留意すべきである。たとえば、それぞれのインターロッキング構造体のパッシベーション酸化物層は、インターロッキング構造体の位置に対応する以前に形成された金属酸化物層２０６と実質的に同じ厚さであり得る。一部の例では、インターロッキング構造体の上に形成されたそれぞれのパッシベーション酸化物層は、基礎をなす金属基板２０４を汚染物質への曝露から保護することができる。加えて、一部の例では、それぞれのパッシベーション酸化物層は、対応するインターロッキング構造体の形状に概ね対応する形状（たとえば、境界）をとる。１以上の以前に形成されたインターロッキング構造体２１２、２３２のそれぞれのパッシベーション酸化物層は、金属部分、たとえば、金属部分２３０がエッチング溶液から除去され、空気に曝されると、更に成長／増加することができることにも留意すべきである。
【００６７】
図２Ｅに示されているように、インターロッキング構造体、たとえば、２１２、２３２、２４２、２４４及び２４６の開口部は、最小分離距離よりも大きい分離距離だけ互いに分離され得る。一部の例では、最小分離距離は、隣接するインターロッキング構造体の開口部が互いに重なり合わず、隣接するインターロッキング構造体のそれぞれのエッチングされた壁の不安定化をもたらさないように、数十〜数百マイクロメートル程度である。いくつかの例では、最小分離距離は、略完全なアンダーカット領域を画定するエッチングされた壁に対応する。たとえば、図２Ｅを参照すると、インターロッキング構造体２４２及び２４４の開口部は、それぞれのインターロッキング構造体のそれぞれのアンダーカット領域を画定する壁が隣接するインターロッキング構造体によって不安定化されないように、分離距離（Ｓｄ３）だけ分離される。このようにして、アンダーカット領域の形状及びサイズは、概して維持される。一部の例では、任意の数のインターロッキング構造体、たとえば、２１２、２３２、２４２、２４４及び２４６が、互いに離散的かつ独立して形成され得る。加えて、図２Ｅは、金属酸化物層２０６内に欠陥が存在する場所でインターロッキング構造体が形成する可能性があるので、インターロッキング構造体、たとえば、２１２、２３２、２４２、２４４及び２４６の開口部間の分離距離が概して変化し得ることを示す。たとえば、インターロッキング構造体、たとえば、２１２、２３２、２４２、２４４及び２４６のうちの少なくとも１つは、外部面２０２全体にわたってランダムに分布し、ランダムに形成される。本明細書で先に説明されているように、インターロッキング構造体のいずれか１つは、欠陥又は脆弱性を有する金属酸化物層２０６の領域内に形成され得る。しかしながら、他の例では、インターロッキング構造体の開口部間の分離距離は、概して均一であり得る。更に別の例では、インターロッキング構造体、たとえば、２１２、２３２、２４２、２４４及び２４６の開口部間の分離距離は、図９を参照してより詳細に説明されるように、外部面２０２の領域をエッチングされることからマスクすることなどによって、個別に調整及び制御され得る。他の例では、インターロッキング構造体、たとえば、２１２、２３２、２４２、２４４及び２４６のそれぞれのそれぞれのサイズは、ランダムであり得る。
【００６８】
一部の実施形態では、図２Ｅに示されている金属部分２４０は、適量のエッチングを示し、それによって、金属部分２４０の外部面２０２の約２５％〜６５％がインターロッキング構造体でエッチングされる。他の例では、インターロッキング構造体は、外部面の約４０％〜約５０％をカバーする。一部の例では、これらのインターロッキング構造体の開口部は、外部面２０２の約４０％〜約６０％をカバーする。外部面の適度なエッチングを行うことによって、各インターロッキング構造体のそれぞれの引張り強度が最適になり得る。有益なことには、適度にエッチングされた外部面を有するものとして特徴付けられた金属部分２４０は、図２Ｆに示されているように、金属部分２４０と非金属層（たとえば、ポリマー層など）との間に強力な接着量を付与する。
【００６９】
図２Ｆは、一部の実施形態による、金属部分２４０の上に配置された非金属層２５２を有する多層部品２５０（たとえば、複合部品）の断面図を示す。一部の実施形態では、非金属層２５２は、金属部分２４０に接合又は取り付けられる。一部の例では、非金属層２５２は、突出特徴部を有するバルク層として特徴付けられ得る。たとえば、非金属層２５２は、融解状態にある間に金属部分２４０のインターロッキング構造体、たとえば、２１２、２３２、２４２、２４４、２４６に流入させることができるポリブチレンテレフタレート（polybutylene terephthalate、ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（polyethylene terephthalate、ＰＥＴ）、ポリアリールエーテルケトン（polyaryletherketone、ＰＡＥＫ）又はポリエーテルエーテルケトン（polyether ether ketone、ＰＥＥＫ）などのポリマー材料を指すことができる。一部の例では、非金属層２５２は、非金属層２５２が十分でインターロッキング構造体によって受け入れられることができる限り、他の材料（たとえば、金属、非金属など）に加えて非金属材料を含むことができる。一部の例では、非金属層２５２は、金属部分２４０の外部面２０２に付着するのに十分な任意の量の粘度又は表面張力を有することができる。ポリマー材料がこれらのインターロッキング構造体に流入すると、ポリマーは、これらのインターロッキング構造体のアンダーカット領域（Ｗｕ）内に侵入し、アンダーカット領域（Ｗｕ）、並びにこれらのアンダーカット領域（Ｗｕ）を画定する壁の多角側面を満たす。これらのアンダーカット領域（Ｗｕ）に流入した後、ポリマー材料は、硬化されて突出部分又はアタッチメント特徴部２５６にされ得る。したがって、ポリマー材料は、溶融状態から固体状態にされ得る。固体状態に変化すると、ポリマー材料は、多層部品２５０を形成するために非金属層２５２が金属部分２４０に付着又は接合することを可能にすることができる。図２Ｆに示されているように、固体状態の非金属層２５２は、金属部分２４０の外部面２０２と比較的同一平面になるように配置され得る。結果として形成された多層部品２５０は、ポータブルデバイス、たとえば、１０２、１０４、１０６及び１０８の外部面に対応することができる外部面２５４を有することができる。
【００７０】
図２Ｆに示されているように、非金属層２５２のアタッチメント特徴部２５６を受け入れ、それに取り付けられたときの金属部分２４０のインターロッキング構造体、たとえば、２１２、２３２、２４２、２４４、２４６は、非金属層２５２を金属部分２４０に捕獲し保持することができるアンカー部分、たとえば、Ａｐ１〜５を画定することができる。一部の例では、アンダーカット領域（Ｗｕ）を有するインターロッキング構造体を有する多層部分２５０の特徴は、従来のプロセスによって形成された千鳥状インターロッキング構造体を有する金属部分に対して、非金属層２５２を金属部分２４０から引き離すか又は分離することをはるかにより困難にすることである。
【００７１】
図２Ｇに示されているように、単一のエッチングサイクルの結果として、金属酸化物層２０６において複数のインターロッキング構造体が形成され得る。特に、単一のエッチングサイクルは、欠陥を有する金属酸化物層２０６の領域において多数のインターロッキング構造体を生成することができる。たとえば、図２Ｇは、第１のエッチングサイクル後に金属酸化物層２０６の第１の領域２１１においてインターロッキング構造体、たとえば、２１２、２３２が形成され得ることを示す。加えて、図２Ｇは、第２のエッチングサイクル後に金属酸化物層２０６の第２の領域２３３においてインターロッキング構造体、たとえば、２４２、２４４が形成され得ることを示す。更に、図２Ｇは、第３のエッチングサイクル後に金属酸化物層２０６の第３の領域２５５においてインターロッキング構造体、たとえば、２４６が形成され得ることを示す。一部の例では、インターロッキング構造体２４６は、第２の領域２３３のインターロッキング構造体、たとえば、２４２、２４４の間に形成され得る。エッチングサイクル後に欠陥を有する金属酸化物層２０６の領域において任意の数のインターロッキング構造体が形成され得るが、単一のエッチングサイクルの結果として形成されるインターロッキング構造体の数は、金属酸化物層２０６の総表面積の大部分（たとえば、＞６５％）を超過してカバーしない。特に、金属酸化物層２０６の構造剛性を犠牲にすることなく、金属酸化物層２０６の外部面（たとえば、２５％〜約６５％）をカバーするのに十分な追加のインターロッキング構造体を形成するために、後続のエッチングサイクルが必要とされ得る。特に、後続のエッチングサイクルは、各インターロッキング構造体をそのそれぞれの隣接するインターロッキング構造体に成長させることなく、かつ隣接するインターロッキング構造体の壁の不安定化を引き起こすことなく、外部面をカバーするためにできるだけ多くの追加のインターロッキング構造体を形成することができる。
【００７２】
一部の実施形態によれば、エッチング溶液は、１つ以上の異なるタイプの化学物質を含むことができる。特に、金属部分２００をエッチングするために、金属部分２００の外部面２０２上に形成されたパッシベーション酸化物層を弱化又は破壊するステップを必要とすることがある。第１に、エッチング溶液は、金属部分２００の外部面２０２上に形成されたパッシベーション酸化物層を弱化するために塩化物（Ｃｌ−）を含むことができる。エッチング溶液中の塩化物は、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ３）若しくは塩酸（ＨＣｌ）のいずれか、又はそれらの陰イオンとしてＣｌを有する任意の他の塩及び酸によって提供され得る。一部の例では、第二鉄イオンは、インターロッキング構造体の形成を促進するために金属部分２００を酸化することができる。たとえば、ステンレス鋼中に存在するより高いクロム濃度（たとえば、通常は１３％よりも高い）は、パッシベーション酸化物層の形成をもたらすことができる。特に、パッシベーション酸化物層の存在は、ステンレス鋼をエッチングすることを困難にすることができる。加えて、ステンレス鋼は、高い電気化学的電位を有するので、金属部分２００の外部面２０２におけるエッチングされたインターロッキング構造体の形成を促進するために、パッシベーション酸化物層をエッチングすることができる化学物質（すなわち、酸化剤）は、ほとんどない。第２に、パッシベーション酸化物層が高温（たとえば、約７０℃〜約８５℃）において塩化物（Ｃｌ−）によって十分に弱化又は破壊されると、基礎をなす金属基板２０４は、エッチング溶液に曝され得る。一部の例では、ステンレス鋼の真の電気化学的電位は、約−０．４６Ｖ（パッシベーションなし）である。この場合、−０．４６Ｖよりも高い電気化学的電位を有する任意の酸化剤が、エッチングを生じさせるためにアノードとして使用され得るステンレス鋼を有する電気化学セル（又はバッテリ）を形成するためにカソードとして使用され得る。
【００７３】
一部の例では、パッシベーション酸化物層のエッチングは、電解プロセスによって生じることができる。たとえば、電解エッチング溶液は、ＨＣｌ、Ｈ２ＳＯ４、ＨＮＯ３、又はＨ３ＰＯ４のうちの少なくとも１つを含むことができる。一部の例では、パッシベーション酸化物層のエッチングは、無電解プロセスによって生じることができる。一部の例では、無電解エッチング溶液は、ＨＣｌ、ＦｅＣｌ３、Ｈ２Ｏ２、ＣｕＣｌ２、Ｈ２ＳＯ４、ＨＦ、又はＨＮＯ３のうちの少なくとも１つを含むことができる。特に、フッ化物の使用は、パッシベーション酸化物層を溶解することができる。一部の例では、酸化剤は、約０Ｖ〜約２．４Ｖの電気化学的電位を有する。したがって、これらの上述した酸化剤のいずれかは、ステンレス鋼のアノードを有する電気化学セルを形成するためにカソードとして使用され得る。
【００７４】
一部の例によれば、エッチング溶液は、複数のインターロッキング構造体、たとえば、２１２、２３２、２４２、２４４、２４６の形成を促進するために、少なくとも≧１５０ｇ／Ｌの濃度のＦｅＣｌ３を含むことができる。更に、複数のインターロッキング構造体の形成を促進するために、エッチング溶液の温度は、約５０℃〜約９０℃であり得る。更に、本明細書で上述されているように、複数のインターロッキング構造体のそれぞれの全体的なサイズ（たとえば、侵入深さ、幅など）は、各それぞれのエッチングサイクルの持続時間に直接依存することができる。したがって、インターロッキング構造体のそれぞれの形成及び成長を慎重に制御するために、これらの要因は、エッチングサイクルのそれぞれの間慎重に監視されるべきであることが好ましいことに留意されたい。たとえば、エッチング溶液が高すぎる（たとえば、＞３００ｇ／Ｌ）場合、得られるインターロッキング構造体は、平滑な壁面を有する（すなわち、複数のクラックがない）。その結果、これらのインターロッキング構造体のアンダーカット領域（Ｗｕ）を画定する壁に沿った表面起伏の欠如は、非金属層２５２と金属部分、たとえば、２４０との間の接着量を著しく損なう可能性がある。加えて、ＦｅＣｌ３の濃度が高すぎる場合、隣接するインターロッキング構造体が互いに成長し、エッチングされた壁の不安定化を招くように多すぎるインターロッキング構造体を形成することにつながる可能性があることに留意すべきである。加えて、エッチングサイクルの持続時間が長すぎる（たとえば、＞１５０秒）場合、インターロッキング構造体は、もはや非金属層２５２を捕獲し保持するために有効又は有用ではない全体的なサイズ（たとえば、＞１５０マイクロメートル）まで成長する可能性がある。その結果、インターロッキング構造体２１２を画定する壁は、もはや互いに明確に分離されず、インターロッキング構造体は、代わりに千鳥状インターロッキング構造体として特徴付けられる。
【００７５】
千鳥状インターロッキング構造体は、千鳥状インターロッキング構造体が、開口部の下に配置された捕獲領域よりも大きいサイズ（たとえば、幅など）を有する開口部を含む点で、インターロッキング構造体とは対照的である。一部の例では、外部面のオーバエッチングが、外部面から離れるのではなく、外部面に近づく金属部分の材料の大部分をエッチング除去するので、千鳥状インターロッキング構造体の開口部は、捕獲領域よりも大きい。実際に、千鳥状インターロッキング構造体は、一般に、約１５０マイクロメートルよりも大きい侵入の深さを有し、一般に、たとえば、＞１５０秒を超えるエッチングサイクルの兆候である。更に、外部面のオーバエッチングは、長い持続時間（たとえば、＞１５０秒）の間の単一のサイクルのためのエッチングプロセスに曝される金属部分の兆候であり得る。その結果、千鳥状インターロッキング構造体を形成するように、外部面の同じ領域において複数の空所が互いの上に形成される。
【００７６】
加えて、エッチング溶液は、第１のインターロッキング構造体２１２の成長をそれが最初に形成された後に促進することができる塩酸（ＨＣｌ）、又は硫酸を含む塩酸などの酸を含むことができる。一部の実施形態では、第１のインターロッキング構造体２１２は、非金属層２５２の一部を捕獲し保持するのに十分なサイズ及び形状を有するように成長することができる。特に、酸の存在は、実際に壁を平滑化することができ、それによって、第１のインターロッキング構造体２１２の開口部及びアンダーカット領域を画定する壁に沿った複数のクラック又は多角側面の形成を低減する。一般に、インターロッキング構造体は、外部面２０２における酸の存在が洗浄プロセスによって除去されたとき、成長を停止する。
【００７７】
図３は、一部の実施形態による、多層部品、たとえば、多層部品２５０の拡大断面図３００を示す。各エッチングサイクルの間、エッチング溶液は、一般に、エッチングの影響を受けやすい金属酸化物層２０６の部分（たとえば、クロムの欠乏、結晶粒界の上のパッシベーション皮膜、高応力下の縁部などを有する）のみに影響を及ぼす。図３は、多層部品２５０が、外部面２０２から金属基板２０４に向かって延びるインターロッキング構造体２１２を含むことができることを示す。インターロッキング構造体２１２は、金属基板２０４の一部内へと延び、したがって、エッチングサイクル後に金属基板２０４の一部を空気に曝すことができる。続いて、金属基板２０４の露出部分は、金属酸化物層２０６と品質において略同様であり得るパッシベーション酸化層３０６を形成するために酸化され得る。一部の例では、パッシベーション酸化層３０６は、インターロッキング構造体２１２の形状に略対応する形状をとることができる。
【００７８】
一部の実施形態では、インターロッキング構造体２１２は、非金属層２５２のアタッチメント特徴部２５６を捕獲し保持することができるアンダーカット領域（Ｗｕ）に通じる開口部（Ｗｏ）を含むことができる。アンダーカット領域（Ｗｕ）はまた、概ね曲線状又は三角形状の形状を有し、開口部（Ｗｏ）をアンダーカット領域（Ｗｕ）から分離するオーバハング３０４によって画定され得る。一部の実施形態では、開口部（Ｗｏ）及びアンダーカット領域（Ｗｕ）は、多角側面３２６ａ〜ｂ（又は複数のクラック）を有する壁によって画定される。特に、多角側面３２６ａ〜ｂは、非金属層２５２と金属部分２４０との間のより大きい接着強度を促進するために溶融状態にある間、非金属層２５２で充填され得る複数のポケットを独自に画定することができる。特に、非金属層２５２の材料は、多角側面３２６ａ〜ｂによって画定されたポケットを充填するので、アタッチメント特徴部２５６をインターロッキング構造体２１２から分離する空隙又は間隔がない場合がある。したがって、非金属層２５２の材料は、多角側面３２６ａ〜ｂと同一平面であり得る。加えて、多角側面３２６ａ〜ｂは、湿気が金属基板２０４に到達することを阻止することができる漏れ防止経路３２８を画定することができる。特に、多角側面３２６ａ〜ｂは、非金属層２５２で充填され得る複数のポケットを画定するので、漏れ防止経路３２８は、不均一な幅を有し、開口部（Ｗｏ）経由で入る湿気が金属基板２０４に到達するようにアンダーカット領域（Ｗｕ）をバイパスすることを防止することができる曲がりくねった鋭いターン、ねじれ、角度の劇的な変化、及び鋭い合流点を有するものとして特徴付けられる。一部の実施形態では、漏れ防止経路３２８は、湿気が金属基板２０４に到達することを防止する蛇行経路であるものとして特徴付けられる。
【００７９】
一部の実施形態によれば、エッチングサイクル後にインターロッキング構造体２１２から１つ以上の二次インターロッキング構造体（Ｗｓ）が形成され得る。一部の例では、二次インターロッキング構造体（Ｗｓ）は、インターロッキング構造体２１２よりも小さいサイズを有する。一部の例では、二次インターロッキング構造体（Ｗｓ）も、湿気が金属基板２０４に到達することを防止する蛇行経路を画定する多角側面を有するものとして特徴付けられる。加えて、二次インターロッキング構造体（Ｗｓ）は、アンダーカット領域（Ｗｕ）の総面積を更に拡張するために、インターロッキング構造体２１２の下、オフセット、又は隣接のうちの少なくとも１つである金属基板２０４の基礎をなす領域を露出させることによって形成され得る。この二次インターロッキング構造体を形成した後、金属基板２０４の露出部分を封止し、汚染物質が金属基板２０４に到達することを防止するために、二次パッシベーション酸化物層３０８も形成され得る。一部の例では、これらの二次インターロッキング構造体（Ｗｓ）は、金属部分、たとえば、金属部分２４０をエッチング溶液に再曝露することによって形成され得る。たとえば、パッシベーション酸化物層３０６内の欠陥は、インターロッキング構造体２１２を依然として更にエッチングされることに影響されやすくすることができる。しかし、異なる領域において別のインターロッキング構造体、たとえば、インターロッキング構造体２３２を形成することに対して、以前に形成されたインターロッキング構造体２１２上に二次インターロッキング構造体（Ｗｓ）を形成することは、より困難であり得る。一部の例では、既存の第１のインターロッキング構造体２１２内に成長することが好ましい場合がある。しかしながら、このシナリオでは、第１のインターロッキング構造体２１２の形状は、概して完全なままであり、多角側面３２６ａ〜ｂも概して完全であることに留意すべきである。
【００８０】
図４〜図５は、一部の実施形態による、部分４００の外部面において配置された複数のインターロッキング構造体を有するエンクロージャの部分４００の異なる斜視図を示す。図４は、部分４００の外部面４０４の複数の領域にエッチングされたインターロッキング構造体４１０ａ〜ｃを有する部分４００の上面図を示す。一部の例では、これらのインターロッキング構造体４１０ａ〜ｃは、各インターロッキング構造体４１０が別の構造と物理的に干渉しないように、互いに独立しているか又は離散的に形成されているものとして特徴付けられ得る。一部の例では、これらのインターロッキング構造体４１０ａ〜ｃの開口部のそれぞれは、隣接するインターロッキング構造体４１０が互いに重なり合うか又は不安定化する壁を持たない（たとえば、アンダーカット領域の形状又はサイズに影響を及ぼさない）ように、最小分離距離よりも長い分離距離だけ分離され得る。一部の例では、少なくともインターロッキング構造体４１０ａ、ｂ、ｃは、外部面４０４全体にわたってランダムに分布し、ランダムに形成される。
【００８１】
一部の例では、インターロッキング構造体４１０ａ〜ｃのそれぞれは、個々のエッチングサイクルの結果として形成される。一部の例では、エッチングサイクルは、約３０秒〜約３００秒の持続時間を有する。各インターロッキング構造体の形成に続いて、部分４００は、エッチング溶液から除去され、洗浄され、別の画定されたインターロッキング領域が新しい領域（すなわち、エッチングされていない領域）において形成されるように、エッチング溶液に再曝露され得る。結果として、複数のインターロッキング構造体４１０ａ〜ｃが外部面４０４の複数の領域において形成される。一部の例では、部分４００は、外部面４０４の総表面積の約２５％〜約６５％をカバーするインターロッキング構造体４１０を備える適度にエッチングされた表面を有するものとして特徴付けられ得る。他の例では、部分４００は、過度にエッチングされた部分のピット密度値よりも低いピット密度値を有するものとして特徴付けられ得る。
【００８２】
適度にエッチングされた表面を有する部分４００とは対照的に、既存のプロセスは、千鳥状インターロッキング構造体を有するものとして特徴付けられる過度にエッチングされた部分をもたらし得る。過度にエッチングされた部分は、千鳥状インターロッキング構造体を構成する空所でカバーされた外部面の総表面積の約８０％〜約１００％を有するものとして特徴付けられる。特に、千鳥状インターロッキング構造体は、単一のエッチングサイクルの結果として外部面にエッチングされた複数の個々の空所を含むことができ、これらの複数の個々の空所は、互いの上に成長し／互いに重なり合う。言い換えれば、これらの空所のそれぞれの間には分離距離がない。加えて、過度にエッチングされた部分の千鳥状インターロッキング構造体は、約１５０〜約４００マイクロメートルの侵入深さを有する。
【００８３】
図５は、図５中の基準線４０７によって示された部分４００の斜視断面図を示す。図５に示されているように、部分４００は、明確なアンダーカット領域（Ｗｕ）を有する複数のインターロッキング構造体４１０ａ〜ｃを有する。言い換えれば、インターロッキング構造体４１０の明確なアンダーカット領域は、同じインターロッキング構造体４１０の開口部（Ｗｏ）よりも大きいサイズ（Ｗｕ）を有するものとして特徴付けられる。言い換えれば、開口部（Ｗｏ）とアンダーカット領域（Ｗｕ）との間のサイズの比は、０．５：１以上である。一部の例では、比は、約０．５：１〜約１：６である。有益なことには、インターロッキング構造体４１０は、千鳥状インターロッキング構造体に対して著しく増加した引張り強度を有する。
【００８４】
対照的に、過度にエッチングされた部分は、捕獲領域のサイズに少なくとも等しいか又はそれよりも大きいサイズ（たとえば、幅、直径）を有する千鳥状インターロッキング構造体を有する。言い換えれば、開口部と捕獲領域との間のサイズの比は、０．５：１以上である。したがって、千鳥状インターロッキング構造体は、インターロッキング構造体、たとえば、２１２、２３２に対して減少した引張り強度を有する。加えて、千鳥状インターロッキング構造体は、平滑な側面を有する壁を有し（すなわち、多角の欠如）、したがって、開口部と捕獲領域との間のサイズの違いの一般的な欠如に寄与する。加えて、千鳥状インターロッキング構造体を構成する空所の壁は、不安定化されているか及び／又は壁が欠如していることに留意されたい。その結果、平滑な側面は、バルク層と壁との間の接合部に沿って空隙が存在するようにバルク層に完全に取り付けられるか又は接合されることが不可能であり、その結果、湿気及び他の汚染物質が金属基板に容易に到達することを可能にする可能性がある。加えて、オーバエッチングされた表面の外部面は、互いに重なり合う複数の空所により概して不均一である（すなわち、全体的に平坦な表面を欠く）。その結果、過度にエッチングされた部分がバルク層との密封シールを形成することは困難である。
【００８５】
加えて、図５は、インターロッキング構造体４１０が約２５〜約２００マイクロメートルの侵入深さ（Ｈ２）を有することを示す。各インターロッキング構造体４１０の低減した侵入深さのため、インターロッキング構造体４１０のそれぞれと、それらのそれぞれの壁４１２との間の離散的な分離が存在し得る（すなわち、壁４１２は、完全である）。更に、図６Ａを参照してより詳細に説明されるように、インターロッキング構造体４１０は、多角側面又は複数のクラックを有する壁４１２を有し、したがって、開口部（Ｗｏ）とアンダーカット領域（Ｗｕ）との間のサイズの優位な差に寄与する。本明細書で説明されているように、インターロッキング構造体４１０のアンダーカット領域という用語は、開口部（Ｗｏ）をアンダーカット領域（Ｗｕ）から分離するオーバハングを形成する壁４１２を有する金属部分又はエンクロージャの内部領域を指すことができる。
【００８６】
図６Ａは、一部の実施形態による、インターロッキング構造体６１２を有する金属部分６１０の断面図を示す。一部の例では、金属部分６１０は、適度にエッチングされた外部面（たとえば、約２５％〜約６５％）を有するものとして特徴付けられる。インターロッキング構造体６１２は、アンダーカット領域（Ｗｕ）を画定する壁６１６を含むオーバハング６１３を有するものとして特徴付けられる。インターロッキング構造体６１２は、アンダーカット領域（Ｗｕ）のサイズよりも小さいサイズ（たとえば、幅、直径など）を有する開口部（Ｗｏ）を有するものとして特徴付けられる。特に、アンダーカット領域（Ｗｕ）は、オーバハング６１３と、壁６１６に沿って形成された多角側面及びクラックとの存在により、不均一な幅を有するものとして特徴付けられる。アンダーカット領域（Ｗｕ）及びこれらの複数のクラックは、湿気が金属基板２０４に到達するのを防止する漏れ防止経路を画定するために基板６０８で充填され得る。
【００８７】
加えて、金属部分６１０の外部面６０３は、適度にエッチングされた金属部分６１０内に形成された空所の欠如のため、略平坦であるものとして特徴付けられることに留意されたい。有益なことには、湿気が金属基板２０４に到達するのを更に防止するために、金属部分６１０に取り付けられた層６０８の間に密封シールが形成され得る。
【００８８】
図６Ｂは、一部の実施形態による、架橋されたインターロッキング構造体６２２を有する金属部分６２０の断面図を示す。架橋されたインターロッキング構造体６２２は、架橋領域（Ｗｂ）につながる複数の開口部Ｗｏ１、Ｗｏ２を含むことができる。一部の例では、架橋領域（Ｗｂ）は、架橋されたインターロッキング構造体２１２及び２３２の合計幅がそれらのそれぞれの開口部Ｗｏ１、Ｗｏ２の合計サイズよりも大きくなるように、隣接して形成されたインターロッキング構造体、たとえば、インターロッキング構造体２１２、２３２を一緒に接続又は架橋することができる。開口部Ｗｏ１及びＷｏ２は、金属部分６２０の金属酸化物層２０６又は金属基板２０４の一部によって分離され得る。一部の例では、金属部分６２０は、適度にエッチングされたものとして特徴付けられ得る。一部の例では、金属部分６２０は、略平坦な外部面６０３を有すものとして特徴付けられ得る。
【００８９】
加えて、架橋領域（Ｗｂ）を画定する水平壁６２６は、水平壁６２６に沿って形成された多角側面及びクラックを含むことができる。これらの複数のクラックは、湿気が金属基板２０４に到達するのを防止する漏れ防止経路を画定するために層６０８で充填され得る。金属部分６２０は、本明細書で説明されているプロセスのいずれか１つによって形成され得ることに留意されたい。
【００９０】
一部の例では、架橋されたインターロッキング構造体６２２は、隣接するインターロッキング構造体２１２、２３２が、それらのそれぞれのアンダーカット領域（Ｗｕ１、Ｗｕ２）が互いに接続するように互いに近接して形成されたときに形成され得る。図６Ｂに示されているこのシナリオは、図３を参照して説明されているように、二次インターロッキング構造体（Ｗｓ）を形成する技法の変形例を示すこともできる。一緒に架橋されたインターロッキング構造体２１２、２３２のそれぞれの全体的な形状は維持されることに留意されたい。しかしながら、多角側面を画定する壁６１６の一部が露出される。これらのインターロッキング構造体２１２、２３２の間の最小分離距離も維持されることにも留意すべきである。
【００９１】
図７Ａ〜図７Ｂは、一部の実施形態による、エッチングプロセス後の金属部分の例示的な電子顕微鏡画像を示す。図７Ａは、金属部分７００の外部面７０４の上面図を示し、金属部分７００は、適度にエッチングされた外部面を有するものとして特徴付けられ得る。図７Ａに示されているように、複数のインターロッキング構造体７０２ａ〜ｃは、外部面７０４の異なる領域において形成され、隣接するインターロッキング構造体７０２ａ〜ｃの開口部が互いに概ね重なり合わないように、最小分離距離よりも大きい分離距離（Ｓｄ）だけ分離されたそれぞれの開口部を有する。一部の例では、隣接するインターロッキング構造体７０２ａ〜ｃ間の分離距離は、約１０マイクロメートル〜約５００マイクロメートルである。他の例では、インターロッキング構造体７０２ａと７０２ｂとの間の分離距離は、約１５０マイクロメートルである。
【００９２】
図７Ｂは、金属部分７００の外部面７０４の１０倍拡大された領域７０６の上面図を示す。特に、図７Ｂは、拡大領域７０６のインターロッキング構造体７０２ｂ〜ｃが、これらのインターロッキング構造体の開口部を、それをアンダーカット領域にする複数のクラック及び多角側面と共に画定する粗くされた側面を有することを示す。
【００９３】
図８は、一部の実施形態による、金属部分の外部面においてインターロッキング構造体を形成する方法８００を示す。図８に示されているように、方法８００は、ステップ８０２において任意選択的に開始することができ、部分、たとえば、金属基板２０４が、金属基板２０４の上に配置された金属酸化物層２０６を形成するために、金属基板２０４の一部を酸化することによって任意選択的に処理される。一部の例では、金属酸化物層２０６は、非電解パッシベーションプロセス又は電解陽極酸化プロセスのうちの少なくとも１つによって形成され得る。他の例では、金属基板２０４の外部面はまた、金属基板２０４に洗浄処理又はテクスチャ化プロセスを受けさせることによって任意選択的に処理され得る。特に、テクスチャ化プロセスは、これらの粗くされた領域における金属酸化物層２０６の成長を促進することができる粗くされた外部面を提供するのに有益であり得る。
【００９４】
ステップ８０４において、インターロッキング構造体、たとえば、第１のインターロッキング構造体２１２が、金属部分２００をエッチング溶液に曝すことによって金属部分２００の外部面２０２の第１の領域において形成され得る。特に、エッチング溶液は、パッシベーション酸化物層を弱化又は破壊する塩化物（Ｃｌ−）と、弱化されたパッシベーション酸化物層をエッチングする酸化剤（たとえば、ＦｅＣｌ３、ＨＣｌなど）の組み合わせを含み、それによって、外部面２０２において第１のインターロッキング構造体２１２を形成することができる。
【００９５】
続いて、ステップ８０６において、金属部分２１０は、エッチング溶液から除去される。一部の例では、外部面２０２上に存在するエッチング溶液からの任意の残存する酸（ＨＣｌ）が、第１のインターロッキング構造体２１２のサイズを増加させることに更に寄与することができる。金属部分２１０がエッチング溶液から除去されると、第１のインターロッキング構造体２１２が形成された金属基板２０４の露出部分は、酸化され得る。特に、形成されたパッシベーション酸化物層２２２は、エッチング溶液の金属部分２１０をリンスし、空気に曝露することによって生じることができ、それは、金属基板２０４の露出部分を湿気及び汚染物質から封止するように作用することができる。
【００９６】
ステップ８０８において、金属部分２２０は、金属部分２２０の外部面２０２からエッチング溶液のいずれかを除去するように、任意選択的に洗浄され得る。たとえば、洗浄プロセスは、脱イオン水で外部面２０２をリンスすることを含むことができる。事実上、洗浄プロセスは、第１のインターロッキング構造体２１２の成長を停止させることもできる。
【００９７】
ステップ８１０において、別のインターロッキング構造体、たとえば、第２のインターロッキング構造体２３２が、金属部分２２０をエッチング溶液に再曝露することによって、金属部分２２０の外部面２０２の第２の領域において形成され得る。
【００９８】
続いて、ステップ８１２において、プロセス（たとえば、ユーザ、コンピューティングデバイスなど）は、金属部分２３０の外部面２０２において形成されたインターロッキング構造体、たとえば、２１２、２３２の量が、外部面２０２の表面積をカバーするインターロッキング構造体の閾値を満たすかどうかを判定することを含むことができる。たとえば、閾値は、適度にエッチングされた表面に対応することができる、総表面積の約２５％〜約６５％である。閾値量は、金属部分２３０の著しく損なわれた引張り強度をもたらす可能性があるので、８０％未満であることが好ましいことに留意すべきである。一部の例では、インターロッキング構造体の量が閾値量を満たすかどうかを判定するために、電子顕微鏡又は任意の適切な３−Ｄ画像走査システムが利用され得る。
【００９９】
ステップ８１４において、インターロッキング構造体の量が閾値量を満たすと判定したことに応答して、方法は、金属部分２３０に対して仕上げ加工プロセスを実行することに進むことができる。一部の実施形態では、仕上げ加工プロセスは、非金属層２５２を金属部分２３０に取り付けることを含むことができる。特に、非金属層２５２は、金属部分２３０に接合又は付着され得る。たとえば、非金属層２５２が高温下で溶融状態にある間、金属部分２３０のインターロッキング構造体、たとえば、２１２、２３２に流れ込ませることが可能である。ポリマー材料がこれらのインターロッキング構造体に流れ込むと、ポリマーは、これらのインターロッキング構造体のアンダーカット領域（Ｗｕ）内に侵入し、これらのアンダーカット領域を画定する壁の多角側面内を満たすことができる。これらのアンダーカット領域（Ｗｕ）に流れ込んだ後、ポリマー材料は、硬化されて突出部分又はアタッチメント特徴部２５６にされ得る。固体状態に変化すると、非金属層２５２は、多層部分２５０を形成するために金属部分２４０に物理的に付着又は接合する。他の例では、仕上げ加工プロセスは、金属部分２３０の外部面２０２に対して仕上げ加工プロセス又は洗浄プロセスを実行することを含むことができる。
【０１００】
ここでステップ８１２に戻ると、インターロッキング構造体の量が閾値量を満たさない場合、追加のインターロッキング構造体が金属部分２３０の外部面２０２において形成され得る。追加のインターロッキング構造体の形成に続いて、十分な量のインターロッキング構造体が外部面をカバーするかどうかを判定するために、３−Ｄマッピングが実行され得る。これらのステップは、インターロッキング構造体の量が閾値量を満たすまで繰り返され得る。
【０１０１】
図９は、一部の実施形態による、金属部分の外部面においてインターロッキング構造体を形成する方法９００を示す。図９に示されているように、方法９００は、ステップ９０２において開始することができ、金属部分２００の外部面２０２が、３−Ｄ画像走査システム、電子顕微鏡、又は他の適切なシステムを使用して走査される。ステップ９０４において、一部の例では、金属部分２００の外部面２０２は、これらの領域を後続のエッチングプロセスの間にエッチングされやすくすることができる欠陥（たとえば、存在するクロムの欠乏、高応力下のパッシベーション酸化物皮膜など）を有する金属酸化物層２０６の領域を決定するために走査され得る。他の例では、外部面２０２は、それらの領域が多層エンクロージャ又は複合部品を有する外部面の一部に対応する場合など、非金属層２５２が金属部分２００のそれらの特定の領域に取り付けられることが望まれる領域を識別するために走査され得る。たとえば、外部面２０２は、非金属層２５２を受け入れる領域を決定するために走査され得る。
【０１０２】
ステップ９０６において、外部面２０２の領域のうちの１つ以上が、エッチングされやすい金属酸化物層２０６内の欠陥又は脆弱性を作成するために、１つ以上の特定の領域に対してテクスチャ化プロセスを実行することなどによって、任意選択的に変更され得る。たとえば、金属基板２０４の上に配置された金属酸化物層２０６は、金属酸化物層２０６の領域内に存在するクロムの量に影響を及ぼすために、意図的にテクスチャ化され得る。このようにして、ユーザは、インターロッキング構造体を形成するために外部面２０２のどの領域がエッチングされるのかを制御することができる。他の例では、エッチング溶液は、機械加工欠陥、結晶粒界脆弱性、又は金属酸化物層２０６内に存在する粒子の脆弱性を有する金属酸化物層２０６の領域を攻撃することができる。他の例では、これらの１つ以上の領域は、レーザエッチングされ得る。他の例では、他の領域がエッチングされやすくされ得るように、これらの他の領域よりも多い量のクロムを有するより厚い金属酸化物層２０６を形成するために、特定の領域が意図的に誘発され得る。
【０１０３】
加えて、ステップ９０８において、エッチングプロセスを受けやすいものとして識別された領域のうちの１つ以上が、フォトリソグラフィプロセスを使用することなどによって、任意選択的にマスクされ得る。これらの１つ以上の領域をマスクすることによって、それらは、それらの１つ以上の化学的又は冶金学的特性にかかわらず、カバーされ、一般にエッチングプロセスに曝されることから防止される。これらの１つ以上の領域は、エッチングプロセスの結果としてエッチングされたインターロッキング構造体を形成されやすいものとして識別された領域を含むことができることに留意されたい。
【０１０４】
ステップ９１０において、マスクされた領域がエッチングされることを防止しながら、マスクされていない外部面２０２のそれらの領域をエッチングプロセスに曝すことによって、外部面２０２の１つ以上の異なる領域においてインターロッキング構造体、たとえば、２１２、２３２が最初に形成され得る。ステップ９１２において、金属部分２３０は、エッチングプロセスを停止するためにエッチング溶液から除去され得る。一部の例では、インターロッキング構造体が更に成長することを防止するために、外部面２０２上に存在する任意の残存するエッチング溶液が、脱イオン水を使用することによって洗浄され得る。
【０１０５】
ステップ９１４において、インターロッキング構造体の量が閾値量を満たすと判定したことに応答して、方法は、金属部分２３０に対して仕上げ加工プロセスを実行することに進むことができる。一部の実施形態では、仕上げ加工プロセスは、非金属層２５２を金属部分２３０に取り付けることを含むことができる。特に、非金属層２５２は、金属部分２３０に接合又は付着され得る。他の例では、仕上げ加工プロセスは、金属部分２３０の外部面２０２に対して仕上げ加工プロセス又は洗浄プロセスを実行することを含むことができる。
【０１０６】
図１０は、一部の実施形態による、アンダーカット比の関数としての引張り強度の関係を示すグラフを示す。特に、グラフは、アンダーカット比（すなわち、アンダーカット領域（Ｗｕ）と開口部（Ｗｏ）との間の比）と、金属部分の引張り強度（ＭＰａ）に対する影響との間の因果関係を示す。一部の例示的な試みによれば、金属部分がインターロッキング構造体を形成するためにエッチングされた。エッチングされたインターロッキング構造体は、約０．７〜約０．９５のアンダーカット比の範囲を示した。約０．７のアンダーカット比を有するエッチングされたインターロッキング構造体を有する金属部分の試料は、約７ＭＰａの引張り強度を示した。約０．７５〜約０．８５のアンダーカット比を有するエッチングされたインターロッキング構造体を有する金属部分の試料は、約１２〜１３ＭＰａの引張り強度を示した。約０．９２のアンダーカット比を有するエッチングされたインターロッキング構造体を有する金属部分の試料は、約２０の引張り強度を示した。引張り強度における増加は、特に、金属部分が物理的酷使を受けたとき、金属部分と非金属材料との間の付着を維持する上で有益であることに留意すべきである。
【０１０７】
図１１は、一部の例による、エッチング時間の関数としてのエッチング深さの関係を示すグラフを示す。特に、グラフは、エッチング時間（秒）と、金属部分のエッチング深さ（マイクロメートル）に対する影響との間の因果関係を示す。一部の例示的な試みによれば、金属部分が、３０秒又は６０秒のいずれかの持続時間の間エッチングされた。３０秒の持続時間の間エッチングされた金属部分は、約２９〜約３１マイクロメートルのエッチング侵入深さを示した。６０秒の持続時間の間エッチングされた金属部分は、約３９マイクロメートルのエッチング侵入深さを示した。したがって、これらの例示的な試みは、これらのインターロッキング構造体のそれぞれの全体的な侵入の深さがエッチングサイクルの持続時間に直接起因し得ることを支持する。
【０１０８】
加えて、本明細書で説明されているように、エッチングされた金属部分に対して他の実験的な試みが実行された。一部の例示的な試みでは、エッチングされた金属部分の境界領域のクーポン引張り強度試験が実行された。エッチングされた金属部分と非金属材料との間の境界領域位（又は接着領域）は、５０ｍｍ２又は０．５ｃｍ２であった。非金属材料は、ポリアリールエーテルケトン（polyaryletherketone、ＰＡＥＫ）であるプラスチック樹脂ＡＶ６５１を含む。例示的な試みでは、エッチングされたインターロッキング構造体のないエッチングされていない金属部分は、０のクーポン引張り強度を示した。言い換えれば、０のクーポン引張り強度は、金属部分と非金属材料との間の接着（又は接合）の欠如を示す。対照的に、エッチングされたインターロッキング構造体を有するエッチングされた金属部分は、３７ｋｇｆ又は７４ｋｇｆ／ｃｍ２のクーポン引張り強度を示した。加えて、エッチングされたインターロッキング構造体を有するエッチングされた金属部分は、６０〜１００ｋｇｆ／ｃｍ２のクーポン引張り強度範囲を示した。
【０１０９】
一部の例示的な試みでは、バンド引張り強度試験が実行された。一部の例では、バンド引張り強度試験は、本明細書で説明されているように、エッチングされたインターロッキング構造体を有する金属部分を含む電子デバイス（たとえば、スマートフォン１０２）の略矩形の内部フレームに対して実行された。内部フレームは、それぞれ個別にスプリットと呼ばれ得る４つの角を含むことができる。これらのスプリットは、成形されたプラスチックを受け入れることができ、したがって、境界領域と呼ばれ得る。内部フレームの４つの角のそれぞれは、エッチングプロセスの前に内部フレームと一体的に形成された機械加工されたインターロッキング構造体を含むことができる。続いて、内部フレームの角のうちのいくつかは、エッチングされたインターロッキング構造体を形成するためにエッチングプロセスに曝された。加えて、成形されたプラスチック（たとえば、ＡＶ６５１）が、機械加工されたインターロッキング構造体及びエッチングされたインターロッキング構造体に挿入された。例示的な試みでは、（エッチングされたインターロッキング構造体のない）左上角を有する内部フレームの試料は、約２８ｋｇｆのバンド引張り強度（ＴＬ）を示した。対照的に、エッチングされたインターロッキング構造体を有する左上角を有する内部フレームの試料は、約１０１ｋｇｆのバンド引張り強度（ＴＬ）を示した。したがって、これらの例示的な試みは、エッチングされたインターロッキング構造体の存在が、機械加工されたインターロッキング構造体に対する非金属材料への取り付けを維持する優れた能力を示すことを支持する。
【０１１０】
一部の例示的な試みでは、電子デバイス（たとえば、スマートフォン１０２）のエッチングされた金属部分に対して空気漏れ試験が実行された。特に、空気漏れ試験は、本明細書で説明されているように、エッチングされたインターロッキング構造体を有する金属部分を含む電子デバイスの略矩形の内部フレームのスプリットに対して実行された。空気漏れ試験は、スプリットの封止能力を判定するために使用され得る。内部フレームのスプリットは、一般に、エッチングされたインターロッキング構造体を形成するためにエッチングされた内部フレームの唯一の領域であるので、これは、特に注目に値する。一部の例では、内部フレームのスプリットは、エッチングされたインターロッキング構造体に注入された成形されたプラスチック間のシーラントとして作用するＰＵコーティングを含む。試みでは、エッチングされたインターロッキング構造体を有するスプリットを有する内部フレームの試料は、−０．５バールの試験圧力を受け、０．０５標準毎分立方センチメートル（standard cubic centimeter per minute、ｓｃｃｍ）の漏れ率を示した。他の試料では、エッチングされたインターロッキング構造体を有するスプリットを有する内部フレームは、約０．０５ｓｃｃｍ〜０．２ｓｃｃｍの漏れ率を示した。対照的に、エッチングされたインターロッキング構造体のないスプリット（たとえば、機械加工されたインターロッキング構造体）を有する内部フレームの試料は、１．０ｓｃｃｍよりも大きい漏れ率を示した。電子デバイスは、一般に０．２ｓｃｃｍの許容可能な許容限界を有することに留意すべきである。したがって、エッチングされたインターロッキング構造体のない内部フレームの試料は、０．２ｓｃｃｍの許容可能な許容限界内の許容可能な漏れ率を付与することができなかった。その結果、エッチングされたインターロッキング構造体のない内部フレームは、エッチングされたインターロッキング構造体を有する内部フレームに対して劣った水シーラント品質を証明している。
非金属材料を陽極酸化金属部分に接合するエッチング
【０１１１】
図１２Ａ〜図１２Ｅは、一部の実施形態による、金属部分の外部面においてインターロッキング構造体を形成するプロセスを受ける金属部分の断面図を示す。図１２Ａは、インターロッキング構造体を形成する電気化学エッチングプロセスを受ける前の金属部分１２００を示す。一部の例では、金属部分１２００は、ポータブルデバイス１０２、１０４、１０６及び１０８のエンクロージャなどの最終部品のニアネットシェイプを有する。一部の例では、金属部分１２００は、ポータブルデバイス１０２、１０４、１０６及び１０８のエンクロージャなどの最終部品を成すために非金属部分に接合され得る。本明細書で説明されている技法は、非金属材料を陽極酸化金属部分に接合するエッチングに限定されず、ステンレス鋼などの金属部分の一般的なエッチングにも利用され得ることに更に留意すべきである。
【０１１２】
図１２Ａに示されているように、金属部分１２００は、金属基板１２０４を含む。金属基板１２０４は、電気化学エッチング処理の後に非金属材料基板で形成されたバルク部分を受け入れることができる外部面１２０２を含む。一部の例では、金属基板１２０４は、アルミニウムからなるか、又はアルミニウム合金である。加えて、金属基板１２０４は、マグネシウム、亜鉛、シリコン、鉄、ジルコニウム、銅などの合金元素を含むことができる。一部の実施形態によれば、金属基板１２０４は、金属酸化物層を形成し、非金属層を金属部分１２００に取り付けるのに適した幾何学的形状を有する３次元構造である。一部の例では、金属基板１２０４は、矩形、多角形、円形、傾斜端部、非線形、角端部、楕円形などであるものとして特徴付けられる幾何学的形状を有する。
【０１１３】
一部の実施形態によれば、図１２Ｂは、電気化学エッチングプロセスなどの表面処理プロセスの後のエッチングされた金属部分１２１０を表す。特に、図１２Ｂは、電気化学エッチングプロセスに続いて、エッチングされた金属部分１２１０の外部面１２０２が、第１のインターロッキング構造体１２１４−１、第２のインターロッキング構造体１２１４−２、第３のインターロッキング構造体１２１４−３及び第４のインターロッキング構造体１２１４−４の開口部を含むことを示す。一部の実施形態によれば、インターロッキング構造体、たとえば、１２１４−１、２、３、４のそれぞれは、単一の電気化学エッチングプロセス又は複数の電気化学エッチングプロセスの結果として形成され得る。たとえば、第１及び第２のインターロッキング構造体１２１４−１、２は、第１の電気化学エッチングプロセスへの金属基板１２０４の曝露の結果として形成される。その後、第２の電気化学エッチングプロセスが金属基板１２０４に対して実行され、それによって、第３及び第４のインターロッキング構造体１２１４−３、４を形成する。
【０１１４】
一部の実施形態によれば、エッチングされた金属部分１２１０へのインターロッキング構造体１２１４−１、２、３、４の侵入深さの量は、インターロッキング構造体１２１４のそれぞれのそれぞれのサイズに基づく。一部の例では、インターロッキング構造体１２１４−１、２、３、４は、５マイクロメートルよりも大きい外部面２０２内への長さ（すなわち、侵入の深さ）を有する。好ましくは、インターロッキング構造体１２１４−１、２、３、４は、非金属層への取り付けを容易にするために、少なくとも５０マイクロメートルの深さを有する。これらのインターロッキング構造体１２１４−１、２、３、４のそれぞれの全体的な侵入の深さは、電気化学エッチングプロセスのパラメータ（たとえば、持続時間、電流密度、溶液の濃度など）に直接起因することができることに留意すべきである。一部の実施形態によれば、インターロッキング構造体１２１４−１、２、３、４は、直径約２０マイクロメートル〜約７０マイクロメートルの直径を有する。
【０１１５】
一部の実施形態によれば、エッチングされた金属部分１２１０のインターロッキング構造体１２１４−１、２、３、４のそれぞれは、図１２Ｄを参照してより詳細に説明されているように、非金属材料のアタッチメント特徴部（又は微細部分）を受け入れることができる。一部の実施形態によれば、インターロッキング構造体、たとえば、第１のインターロッキング構造体１２１４−１は、アンダーカット領域（Ｗｕ１）に通じる開口部（Ｗｏ１）を有するものとして特徴付けられる。一部の例では、第１のインターロッキング構造体１２１４−１の開口部（Ｗｏ１）は、金属基板１２０４のアンダーカット領域（Ｗｕ１）内に延びる。インターロッキング構造体、たとえば、１２１４−１、２、３、４は、アンダーカットの幾何学的形状を有するものとして特徴付けられ得る。アンダーカットの幾何学的形状は、アンダーカット領域（Ｗｕ１）の幅よりも小さい開口部（Ｗｏ１）の幅として画定される。加えて、アンダーカットの幾何学的形状は、インターロッキング構造体の深さ（Ｄ）が開口部（Ｗｏ１）よりも大きいこととして画定もされ得る。一部の例では、アンダーカット領域（Ｗｕ１）の幅に対する開口部（Ｗｏ１）の幅の比は、約１：１．１〜１：１．３であり、一部の例では、アンダーカット領域（Ｗｕ１）の幅に対する開口部（Ｗｏ１）の幅の比は、１：２である。Ｗｏ１：Ｗｕ１の比が１：１未満である限り、Ｗｏ１及びＷｕ１の幅は、非金属層の一部を捕獲し保持するのに十分な任意のサイズであり得ることに留意すべきである。
【０１１６】
加えて、開口部（Ｗｏ）とアンダーカット領域（Ｗｕ）とを画定する金属基板１２０４は、多角側面とクラックとを含むことができる。続いて、これらのインターロッキング構造体に非金属材料を充填しながら、これらの多角側面は、外部の湿気が金属基板２０４に到達するのを防ぐように、非金属材料で充填及び／又は裏打ちされる。
【０１１７】
図１２Ｂに示されているように、インターロッキング構造体、たとえば、１２１４−１、２、３、４の開口部（Ｗｏ）は、最小分離距離（Ｓｄ）だけ分離され得る。一部の例では、開口部は、これらの開口部の間に略均一な分離距離が存在するように、互いに略均等に分布している。たとえば、図１２Ｂは、開口部（Ｗｏ２）は、開口部（Ｗｏ１）及び開口部（Ｗｏ３）に均等に分布していることを示す。しかしながら、他の例では、開口部は、互いにランダムに分布してもよい。実際には、電気化学エッチングプロセスの間、外部面１２０２の一部は、インターロッキング構造体１２１４の所定のパターンが金属部分１２１０において形成され得るように、インターロッキング構造体の形成を防止するためにマスクされ得ることに留意すべきである。
【０１１８】
一部の例では、最小分離距離は、隣接するインターロッキング構造体の開口部が互いに重なり合わず、隣接するインターロッキング構造体のそれぞれのエッチングされた壁１２１６の不安定化をもたらさないように、数十〜数百マイクロメートル程度である。いくつかの例では、最小分離距離は、略完全なアンダーカット領域（Ｗｕ）を画定するエッチングされた壁に対応する。たとえば、図１２Ｂを参照すると、インターロッキング構造体１２１４−３及び１２１４−４の開口部（Ｗｏ）は、それぞれのインターロッキング構造体１２１４−３、４のそれぞれのアンダーカット領域（Ｗｕ）を画定する壁１２１６が隣接するインターロッキング構造体によって不安定化されないように、分離距離（Ｓｄ３）だけ分離される。このようにして、アンダーカット領域（Ｗｕ）の形状及びサイズは、概して維持される。一部の例では、任意の数のインターロッキング構造体、たとえば、１２１４−１、２、３、４が、互いに離散的かつ独立して形成され得る。しかしながら、インターロッキング構造体は、外部面２３０３の約２５％〜約７０％を構成することに留意すべきである。外部面１２０２の適度なエッチングを施すことによって、各インターロッキング構造体に関するそれぞれの引張り強度が最適になり得る。有益なことには、エッチングされた金属部分１２１０は、図１２Ｃを参照してより詳細に説明されているように、エッチングされた金属部分１２１０と非金属層（たとえば、ポリマー層など）との間に強力な接着量を付与する適度にエッチングされた外部面を有するものとして特徴付けられる。
【０１１９】
一部の実施形態によれば、電気化学エッチングプロセスの前に、金属基板１２０４の外部面１２０２は、比較的平坦である。電気化学エッチングプロセスに続いて、外部面１２０２は、金属部分１２００の既存の幾何学的形状（たとえば、形状）を維持するために、比較的平坦なままであり得る。
【０１２０】
一部の実施形態によれば、電気化学エッチングプロセスは、外部面１２０２に異なるテクスチャを付与するために、金属基板１２０４の外部面１２０２からある量の金属材料を除去することを指す。一部の例では、電気化学エッチングプロセスは、２〜１５ｇ／Ｌの範囲の硝酸ナトリウムを有するアルカリ溶液に金属基板１２０４を曝すことを含む。硝酸ナトリウムは、脱酸素剤である。金属基板１２０４は、９〜１１の任意のｐＨレベルにおいて、約２０℃〜約５０℃の任意の温度範囲において溶液に曝される。加えて、金属基板１２０４は、１〜１５分の任意の持続時間の間、１〜１０Ａｍｐｓ／ｄｍ２のいずれかの陽極電流密度において溶液に曝される。特に、印加される電流密度を調整することは、サイズ（たとえば、インターロッキング構造体の直径など）、インターロッキング構造体の密度、及びインターロッキング構造体の数に直接影響を及ぼすことができる。
【０１２１】
更に、電気化学エッチングプロセスは、好ましくは塩化物を使用しないプロセスを利用することができることに留意すべきである。実際には、塩酸などの塩化物ベースの溶液の使用は、アルミニウム合金から形成されたそれらの金属基板の腐食に寄与する可能性がある。更に、既存の電解グレーニングプロセス（たとえば、フォトリソグラフィなど）において使用される多くの典型的な強酸（たとえば、塩酸、硝酸など）は、本明細書で説明されているように、インターロッキング構造体、たとえば、１２１４−１、２、３、４を形成するのに不適当であることに留意すべきである。特に、電解グレーニングプロセスに使用されるこれらの典型的な強酸は、交流処理設備を必要とし、したがって、陽極酸化設備及びプロセスと容易に適合しない。更に、電解グレーニングプロセス用のこれらの強酸が利用されたとしても、それらは、本明細書で説明されているようにインターロッキング構造体の特有の特徴であるアンダーカットの幾何学的形状を生成することができない。代わりに、これらのタイプの強酸（たとえば、硫酸クロム、硫酸第二鉄、硫酸など）は、陽極酸化金属部分のエッチングプロセスの間に、ミクロンスケールの起伏を有する半球状の細孔又は浅い軽いスカロップ状の切れ目を形成する。これらの軽いスカロップ状の切れ目は、必要な防水及び引張り強度を有する構造的なバンドを有するポータブル電子デバイス用のエンクロージャを提供するために必要とされる必要な金属及び非金属の接合強度を提供するには一般に不十分であることに留意すべきである。対照的に、インターロッキング構造体は、アンダーカットの幾何学的形状又は楕円形状を有するものとして特徴付けられる。
【０１２２】
いくつかの実施形態によれば、図１２Ｃは、陽極酸化プロセス後の陽極酸化金属部分１２２０を表す。特に、図１２Ｃは、陽極酸化プロセス後に、金属酸化物層１２２４が、インターロッキング構造体、たとえば、１２１４−１、２、３、４を画定する金属基板１２０４の金属材料を含む、金属基板１２０４の材料から形成されることを示す。図１２Ｃに示されているように、金属酸化物層１２２４は、外部面１２０２の比較的平坦な領域並びに金属基板１２０４のインターロッキング構造体１２１４−１、２、３、４を覆う。有益なことには、金属酸化物層１２２４は、外部汚染物質が基礎をなす金属基板１２０４に到達することを防止／最小化するバリアとして作用する。実際には、金属酸化物層１２２４は、陽極酸化金属部分１２２０に耐腐食性を付与することができる。
【０１２３】
加えて、金属酸化物層１２２４は、インターロッキング構造体のそれぞれの開口部（Ｗｏ）及びアンダーカット領域（Ｗｕ）を画定する壁１２１６の上に形成される。金属酸化物層１２２４は、インターロッキング構造体の基礎をなす形状に対応する形状を有することができる。したがって、金属酸化物層１２２４は、多角側面及びクラックを含むこともできる。続いて、これらのインターロッキング構造体に非金属材料を充填しながら、これらの多角側面は、外部の湿気が金属基板２０４に到達するのを防止するように、非金属材料で充填される。
【０１２４】
一部の例によれば、金属酸化物層１２２４は、約５００マイクロメートル〜約７００マイクロメートルの厚さを有する。更に、金属酸化物層１２２４は、約４０ナノメートルの細孔サイズを有する細孔構造（図示せず）を含む。酸化された金属基板１２０４の材料からの金属酸化物層１２２４の形成は、開口部（Ｗｏ）のサイズ及び／又はアンダーカット領域（Ｗｕ）のサイズを減少させる場合があるが、インターロッキング構造体１２１４は、アンダーカットの幾何学的形状を依然として保持することに留意すべきである。有益なことには、細孔構造は、非金属層を陽極酸化金属部分１２２０に取り付けることを容易にするためにインターロッキング構造体１２１４と結合する。
【０１２５】
一部の例では、陽極酸化プロセスを受ける前に、エッチングされた金属部分１２１０は、エッチング溶液（たとえば、硝酸ナトリウムなど）を除去するために２段階逆流リンスを受ける。陽極酸化プロセスの間、エッチングされた金属部分１２１０は、リン酸などの陽極酸化溶液に曝される。一部の例では、リン酸は、約１０重量％〜約１２重量％の濃度において使用され得る。加えて、約０．５〜約０．８Ａ／ｄｍ２の電流密度がエッチングされた金属部分１２１０に印加される。エッチングされた金属部分１２２０は、約２０分〜約２５分の持続時間の間、約２０℃〜約２４℃の温度に曝される。特に、リン酸陽極酸化は、数十ナノメートルのスケールの気孔率を有し約５００ｎｍ〜７００ｎｍの厚さを有する金属酸化物層１２２４を生成する。得られた金属酸化物層１２２４は、強い接着接合を形成するように非金属材料（たとえば、エポキシ）によって容易に濡らされ得る。他の例では、エッチングされた金属部分１２１０は、約２０分〜約６０分の期間の間、約１〜３Ａ／ｄｍ２の電流密度において、約２０℃の温度において、２００ｇ／Ｌの硫酸などの硫酸陽極酸化溶液に曝される。他の例では、エッチングされた金属部分１２１０は、ホウ酸−硫酸陽極酸化プロセスに曝される。
【０１２６】
一部の実施形態では、陽極酸化プロセスの間、金属部分１２１０は、非金属層の陽極酸化金属部分１２２０への接着性を高めるために、結果として生じる金属酸化物層１２２４に適用され得るエッチングプロセス（たとえば、リン酸への曝露）に曝される。陽極酸化プロセスに続いて、陽極酸化金属部分１２２０は、陽極酸化溶液をリンス及び乾燥され得る。その後、陽極酸化金属部分１２２０は、図１２Ｄを参照して説明されているように、非金属層に接合され得る。
【０１２７】
図１２Ｄは、一部の実施形態による、陽極酸化金属部分１２２０に取り付けられた非金属層１２３２を有する多層部分１２３０（たとえば、複合部品）の断面図である。一部の例では、非金属層１２３２は、突出特徴部を有するバルク層として特徴付けられ得る。たとえば、非金属層１２３２は、溶融状態又は液体状態の間に陽極酸化金属部分１２３０のインターロッキング構造体１２１４−１、２、３、４に流れ込ませることができる、ポリエチレンテレフタレート（「ＰＥＴ」）、ポリアリールエーテルケトン（「ＰＡＥＫ」）、又はポリエーテルエーテルケトン（「ＰＥＥＫ」）などのポリマー材料を指すことができる。一部の例では、非金属層１２３２は、非金属層１２３２が十分であり、インターロッキング構造体によって受け入れられ得る限り、他の材料（たとえば、金属、非金属など）に加えて非金属材料を含むことができる。一部の例では、非金属層１２３２は、陽極酸化金属部分１２２０の外部面１２２２に付着するのに十分な任意の量の粘度又は表面張力を有することができる。非金属材料がインターロッキング構造体に流入すると、ポリマーは、これらのインターロッキング構造体１２１４−１、２、３、４のアンダーカット領域（Ｗｕ）内に侵入し、アンダーカット領域（Ｗｕ）内、並びに金属酸化物層１２２４の細孔構造内を満たすことができる。これらのアンダーカット領域（Ｗｕ）及び細孔構造に流入した後、非金属材料は、硬化されて突出部分又はアタッチメント特徴部１２３６にされ得る。特に、図１２Ｄは、第１の突出部分１２３６−１が第１のインターロッキング構造体１２１４−１に接合され、第２の突出部分１２３６−２が第２のインターロッキング構造体１２１４−２に接合され、第３の突出部分１２３６−３が第３のインターロッキング構造体１２１４−３に接合され、第４の突出部分１２３６−４が第４のインターロッキング構造体１２１４−４に接合されていることを示す。更に、非金属層１２３４の非金属材料は、金属酸化物層１２２４の細孔構造（図示せず）内に充填され、それによって保持され得る。その後、非金属材料は、液体状態から固体状態に移行することができる。固体状態に変化すると、非金属層１２３４は、多層部分１２３０を形成するために陽極酸化金属部分１２２０に物理的に付着又は接合される。図１２Ｄに示されているように、固体状態の非金属層１２３４は、それが陽極酸化金属部分１２２０の外部面１２２２と比較的同一平面になるように配置され得る。結果として形成される多層部分１２３０は、ポータブルデバイス、たとえば、１０２、１０４、１０６及び１０８のエンクロージャに対応することができる外部面１２３４を有することができる。多層部分１２３０は、非金属層１２３４がエンクロージャの異なる金属セクションの間に電気的分離を付与することができる、エンクロージャを囲む周辺部バンドを指すことができることに留意すべきである。
【０１２８】
図１２Ｅは、一部の実施形態による、架橋陽極酸化金属部分１２４０の断面図を示す。特に、架橋陽極酸化金属部分１２４０は、架橋インターロッキング構造体１２４４を含むことを除いて陽極酸化金属部分１２２０と同様である。架橋インターロッキング構造体１２４４は、互いに架橋又は接続する複数のインターロッキング構造体１２１４を含むことができる。一部の例では、架橋インターロッキング構造体１２４４は、隣接するインターロッキング構造体が、それらのそれぞれのアンダーカット領域（Ｗｕ４、Ｗｕ５）が接続するように互いに近接して形成されたときに形成される。
【０１２９】
図１３Ａ〜図１３Ｃは、一部の実施形態による、インターロッキング構造体を有する陽極酸化金属部分の様々な断面図を示す。図１３Ａは、陽極酸化金属部分１２２０に対応することができる陽極酸化金属部分１３００を示す。図１３Ａは、陽極酸化金属部分１３００が、外部面１３０２から金属基板１３０４に向かって延びるインターロッキング構造体１３１４を含むことを示す。インターロッキング構造体１３１４は、金属基板１３０４の一部内へと延び、したがって、金属基板１３０４の一部を露出させる可能性がある。しかしながら、金属酸化物層１３０６は、金属基板１３０４を覆う。金属酸化物層１３０４は、インターロッキング構造体１３１４の形状に概ね対応する形状をとることができる。
【０１３０】
図１３Ｂは、一部の実施形態による、図１３Ａのインターロッキング構造体１３１４の拡大断面図を示す。インターロッキング構造体１３１４は、本明細書でより詳細に説明されているように、非金属層１２３２の突出部分、たとえば、１２３６を捕獲及び保持することができるアンダーカット領域（Ｗｕ）に通じる幅（Ｗ１）を有する開口部（Ｗｏ）を含む。アンダーカット領域（Ｗｕ）は、（Ｗ１）よりも大きい幅（Ｗ２）を有する。アンダーカット領域（Ｗｕ）は、開口部（Ｗｏ）をアンダーカット領域（Ｗｕ）から分離するステップ形状を有するオーバハング１３２０によって画定される。一部の実施形態では、開口部（Ｗｏ）及びアンダーカット領域（Ｗｕ）は、多角側面１３２２を有する壁１３２４によって画定される。一部の例では、壁１３２４は、金属酸化物材料で形成される。壁１３２４は、エッチングされた金属部分１２１０のエッチングされた壁からの形状をとることができることに留意すべきである。
【０１３１】
加えて、図１３Ｂは、インターロッキング構造体１３１４が開口部（Ｗｏ）の幅（Ｗ１）よりも大きい深さ（Ｄ）を有することを示す。一部の例では、幅：深さの比は、約０．６〜約０．９である。
【０１３２】
図１３Ｃは、一部の実施形態による、陽極酸化金属部分１３００の外部面１３０２の拡大断面図を示す。特に、図１３Ｃは、金属酸化物層１３０６が外部面１３０２から金属基板１３０４に向かって延びる細孔構造１３１２を含むことを示す。細孔構造１３１２は、陽極酸化金属部分１３００の外部面１３０２の中心面に略垂直な方向において細長い略円柱形の形状である。更に、細孔構造１３１２は、壁１３１６によって画定される。加えて、細孔構造１３１２は、非金属材料で充填され得る下端面１３１８を含む。細孔構造１３１２は、少なくとも、インターロッキング構造体１３１４が電気化学エッチングプロセスの結果として形成される点で、インターロッキング構造体１３１４と異なることに留意すべきである。
【０１３３】
図１４Ａ〜図１４Ｃは、一部の実施形態による、インターロッキング構造体を有するマルチピース部品の様々な断面図を示す。図１４Ａは、マルチピース部品１２３０に対応することができるマルチピース部品１４００を示す。図１４Ａは、図１３Ａ〜図１３Ｃの陽極酸化金属部分１３００が、陽極酸化金属部分１３００のインターロッキング構造体１３１４内へと延びそれによって保持される固定特徴部１４３０を含む非金属層１４０８に接合されていることを示す。図１４Ａに示されているように、インターロッキング構造体１３１４を画定する金属基板１３０４の材料（たとえば、アルミニウム）は、金属酸化物層１３０６によって覆われている。
【０１３４】
図１４Ｂは、一部の実施形態による、図１４Ａのインターロッキング構造体１３１４の拡大断面図を示す。インターロッキング構造体１３１４は、非金属層１４０８の固定特徴部１４３０を捕獲及び保持することができるアンダーカット領域（Ｗｕ）内に通じる幅（Ｗ１）を有する開口部（Ｗｏ）を含む。開口部（Ｗｏ）をアンダーカット領域（Ｗｕ）から分離するステップ形状は、インターロッキング構造体１３１４と非金属層１４０８との間の増大された保持を提供する上で有益である。開口部（Ｗｏ）及びアンダーカット領域（Ｗｕ）は、多角側面１３２２を有する壁１３２４によって画定される。
【０１３５】
図１４Ｂは、多角側面１３２２が、非金属材料、たとえば、固定特徴部１４３０で充填又は裏打ちされ得ることを示す。有益なことには、非金属材料は、多角側面１３２２によって形成されたポケット内を満たすので、突出部分と壁１３２４との間の空隙又は間隔は、存在しない場合がある。加えて、多角側面１３２２は、湿気が金属基板１３０４に到達することを防止することができる漏れ防止経路を画定することができることに留意されたい。特に、多角側面１３２２は、非金属材料で充填することができる複数のポケットを画定するので、漏れ防止経路は、不均一な幅を有し、開口部（Ｗｏ）経由で入る湿気が金属基板１３０４に到達するようにアンダーカット領域（Ｗｕ）をバイパスすることを防止することができる曲がりくねった蛇行経路を有するものとして特徴付けられる。
【０１３６】
図１４Ｃは、一部の実施形態による、マルチピース部品１４００の外部面１４０２の拡大断面図を示す。特に、図１４Ｃは、金属酸化物層１３０６の細孔構造１３１２が非金属材料で充填され得ることを示す。たとえば、細孔構造１３１２は、非金属層１４０８の固定特徴部１４３０で充填され得る。有益なことには、図１４Ａ〜図１４Ｃは、非金属層１４０８が、インターロッキング構造体、たとえば、１３１４と、細孔構造、たとえば、１３１２とを介して陽極酸化金属部分１３００に取り付けられ、それによって、陽極酸化金属部分１３００と非金属層１４０８との間の保持及び引張りに対する抵抗力を高める。一部の例では、細孔構造１３１２内を満たし及び／又はその中に保持される非金属層１４０８の非金属材料は、ナノメートルスケールの化学的接合と呼ばれる場合があり、インターロッキング構造体１３１４内を満たし及び／又はその中に保持される固定特徴部１４３０は、マイクロメートルスケールの機械的接合と呼ばれる場合がある。
【０１３７】
図１５Ａ〜図１５Ｂは、一部の実施形態による、部品１５００の外部面を貫通して形成された複数のインターロッキング構造体を有する部品１５００の異なる斜視図を示す。図１５Ａは、部品１５００の外部面１５０２の異なる領域にエッチングされたインターロッキング構造体１５１４−１、２、３を有する部品１５００の上面図を示す。図１５Ａは、インターロッキング構造体１５１４−１、２、３が互いに離散的に形成されていることを示しているが、インターロッキング構造体１５１４は、互いに交差してもよいことに留意すべきである。一部の例では、インターロッキング構造体１５１４−１、２、３のそれぞれの開口部は、壁が互いに重なり合わず、互いに不安定化しない（たとえば、アンダーカット領域の形状又はサイズに影響を及ぼさない）ように、最小分離距離だけ分離される。
【０１３８】
一部の例によれば、インターロッキング構造体１５１４は、外部面１５０２の総表面積の約２５％〜約７０％をカバーすることができる。外部面１５０２のオーバエッチング（Ｘ＞７０％）は、インターロッキング構造体１５１４のそれぞれを分離する壁の不安定化を引き起こす可能性があることに留意すべきである。加えて、外部面１５０２のアンダーエッチング（Ｘ＜２５％）は、非金属層、たとえば、非金属層１２３２への十分な取り付け点を可能にしない可能性がある。
【０１３９】
図１５Ｂは、図１５Ａにおける基準線１５１０によって示された部品１５００の斜視断面図を示す。図１５Ｂに示されているように、部品１５００は、複数のインターロッキング構造体１５１４−１、２、３を有する。インターロッキング構造体１５１４のそれぞれは、アンダーカット領域（Ｗｕ）内に延びる開口部（Ｗｏ）を含む。一部の例では、アンダーカット領域（Ｗｕ）の幅に対する開口部（Ｗｏ）の幅の比は、約１：１．１〜１：１．３であり、一部の例では、アンダーカット領域（Ｗｕ）の幅に対する開口部（Ｗｏ）の幅の比は、１：２である。実際には、一部の例では、アンダーカット領域（Ｗｕ）の幅に対する開口部（Ｗｏ）の幅における差異を増加させることは、部品１５００と、非金属層、たとえば、非金属層１２３２との間の引張り強度を増加させることができる。
【０１４０】
加えて、図１５Ｂは、インターロッキング構造体１５１４−１、２、３が金属酸化物層１５０６によって覆われていることを示す。インターロッキング構造体１５１４−１、２、３は、約２０マイクロメートル〜約７０マイクロメートルの直径を有する。インターロッキング構造体１５１４は、少なくとも５マイクロメートルの厚さを有する。しかし、インターロッキング構造体１５１４は、インターロッキング構造体１５１４が、３０％のガラス充填材を有するポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などの材料からの、非金属層１２３２からのガラス繊維を受け入れるために、少なくとも５０マイクロメートルの厚さを有することができる。
【０１４１】
図１６は、一部の実施形態による、ポリマー層を金属部分に接合する方法１６００を示す。図１６に示されているように、方法１６００は、ステップ１６０２において任意選択的に開始することができ、部品、たとえば、金属基板１２０４が任意選択的に仕上げ加工プロセスで処理される。一部の例では、仕上げ加工プロセスは、金属基板１２０４の外部面をバフ研磨すること、研磨すること、成形すること、又はテクスチャ化することのうちの少なくとも１つを含むことができる。一部の例では、仕上げ加工プロセスは、金属基板１２０４の外部面を化学洗浄（たとえば、脱脂、酸エッチングなど）すること又はリンスすることを含むことができる。
【０１４２】
ステップ１６０４において、金属基板１２０４を電気化学エッチングプロセスに曝すことによって、ロッキング構造、たとえば、インターロッキング構造体１２１４が金属部分１２００の外部面１２０２の１つ又は異なる領域において形成され得る。特に、電気化学エッチングプロセスは、金属部分１２００をエッチング溶液に曝すことを含む。一部の例では、エッチング溶液は、約２〜１５ｇ／Ｌの濃度における硝酸ナトリウムのアルカリ溶液を含むことができる。しかしながら、他の例では、エッチング溶液は、約１５０〜２５０ｇ／Ｌの濃度における塩化第二鉄（ＦｅＣｌ３）を含むことができる。金属部分１２００は、約１〜１５分の期間の間、１〜１０Ａｍｐｓ／ｄｍ２の陽極電流密度で９〜１１のｐＨに曝され得る。一部の例では、外部面１２０２の所定の領域は、電気化学エッチングプロセスの間、ワックス、テープ、又は他の遮蔽技法の組み合わせを使用してマスクされ得る。
【０１４３】
一部の例では、金属部分１２００は、硝酸塩溶液を使用してエッチングされ得る。たとえば、金属部分１２００は、３５℃〜４５℃の温度において、９００秒の曝露時間、約９〜１２のｐＨレベル、及び０．５〜２ｇ／Ｌの硝酸ナトリウム溶液の電気化学エッチングプロセスに曝され得る。他の例では、金属部分１２００は、約１〜１０Ａ／ｄｍ２の印加電流密度を受けた。
【０１４４】
続いて、ステップ１６０６において、金属酸化物層１２２４は、陽極酸化金属部分１２２０を形成するように陽極酸化プロセスの結果として金属基板１２０４から形成される。金属酸化物層１２２４は、金属基板１２０４及びインターロッキング構造体１２１４を覆う。一部の例では、陽極酸化プロセスは、金属基板１２０４をリン酸溶液、塩化第二鉄、又は硝酸ナトリウムに曝すことを含む。
【０１４５】
ステップ１６０８において、陽極酸化プロセスに続いて及び／又はその間に、方法１６００は、金属基板１２０４をエッチングプロセスに曝すことを任意選択的に含む。たとえば、金属基板１２０４は、硝酸ナトリウムに曝され、それは、金属酸化物材料をエッチングし、インターロッキング構造体１３１４を画定する金属酸化物層１２２４の壁１３２４内に多角側面１３２２を形成することができる。有益なことには、多角側面１３２２は、湿気が金属基板１３０４に到達することを防止する蛇行経路を画定することができる。更に、多角側面１３２２は、非金属層１４０８の陽極酸化金属部分１３００への接着を増加させることができる。
【０１４６】
ステップ１６１０において、ポリマー層、たとえば、非金属層１２３２は、金属酸化物層１２２４に取り付けられる。特に、非金属層１２３２は、液体状態の間に陽極酸化金属部分１２２０のインターロッキング構造体１２１４に流入することができる非金属材料を指すことができる。非金属材料がこれらのインターロッキング構造体１２１４に流入すると、非金属材料は、これらのインターロッキング構造体１２１４のアンダーカット領域（Ｗｕ）内に突出し、アンダーカット領域（Ｗｕ）並びに金属酸化物層１２２４の細孔構造内を満たすことができる。これらのアンダーカット領域（Ｗｕ）及び細孔構造に流入した後、非金属材料は、硬化されて突出部分又はアタッチメント特徴部１２３６にされ得る。
【０１４７】
図１７は、一部の実施形態による、非金属層を金属部分に接合する方法１７００を示す。図１７に示されているように、方法１７００は、ステップ１７０２において開始し、部品、たとえば、金属基板１２０４の外部面が、３−Ｄ画像走査システム、電子顕微鏡、又は他の好適なシステムを使用して走査される。
【０１４８】
ステップ１７０４において、外部面１２０２は、それらの領域が多層エンクロージャ又は複合部品を有する外部面の部分に対応する場合など、非金属層１２３２が金属基板１２０４のそれらの特定の領域に取り付けられることが望ましい領域を識別するために走査され得る。
【０１４９】
ステップ１７０６において、外部面１２０２の領域は、フォトリソグラフィプロセスを使用することなどによってマスクされ得る。これらの１つ以上の領域をマスクすることによって、それらは、カバーされ、一般に、これらの１つ以上の領域の化学的特性又は冶金学的特性にかかわらず、エッチングプロセスに曝されることから防止される。
【０１５０】
ステップ１７０８において、マスクされた領域をエッチングされることから防止しながら、外部面１２０２のマスクされていない領域を電気化学エッチングプロセスに曝すことによって、外部面１２０２の１つ以上の選択された領域においてロッキング構造、たとえば、インターロッキング構造体１２１４が形成され得る。マスキングに加えて、エッチングを必要としない外部面１２０２の他の領域は、テープ、ワックス、又はポリマーを使用する電解質からの遮蔽を使用して保護され得る。電気化学エッチングプロセスに続いて、インターロッキング構造体１２１４が更に成長するのを防ぐなどのために、脱イオン水を使用することによって、外部面１２０２上に存在する任意の残存するエッチング溶液が洗浄され得る。ステップ１７０８と併せて、外部面１２０２内に形成されるインターロッキング構造体１２１４の密度及び／又は数が監視及び制御され得る。加えて、インターロッキング構造体１２１４の直径及び厚さが監視及び制御され得る。
【０１５１】
ステップ１７１０において、陽極酸化金属部分１２２０を形成するために、陽極酸化プロセスの結果として、金属酸化物層１２２４が金属基板１２０４から形成され得る。金属酸化物層１２２４は、金属基板１２０４とインターロッキング構造体１２１４とを覆う。一部の例では、陽極酸化プロセスは、金属基板１２０４をリン酸溶液に曝すことを含む。一部の例では、陽極酸化プロセスは、金属基板１２０４をエッチングプロセスに曝すことを含む。
【０１５２】
ステップ１７１２において、方法１７００は、複合部品１２３０を形成するために、非金属層１２３２を陽極酸化金属部分１２２０に任意選択的に取り付けることを含む。特に、非金属層１２３２は、陽極酸化金属部分１２２０に接合又は付着され得る。一部の例では、仕上げ加工プロセス又は洗浄プロセスが複合部品１２３０に対して実行され得る。
【０１５３】
図１８は、金属部分の処理のタイプの関数としての引張り強度の関係を示すグラフを示す。例示的な試みでは、非金属層に取り付けられた異なる金属部分が引張り強度について個別に試験された。（ｉ）アルミニウム部分と、（ｉｉ）陽極酸化アルミニウム部分と、（ｉｉｉ）エッチングされた陽極酸化アルミニウム部分とを含む異なる金属部分が試験された。アルミニウム部分は、インターロッキング構造体を形成するためにエッチングもされず、陽極酸化もされなかった。例示的な試みでは、アルミニウム部分は、約０ｋｇ／Ｆの引張り力を示した。陽極酸化アルミニウム部分は、リン酸溶液を使用して陽極酸化された。陽極酸化アルミニウム部分は、約７８〜１３５ｋｇ／Ｆの引張り力を示した。エッチングされた陽極酸化アルミニウム部分は、硝酸塩溶液を使用してインターロッキング構造体を形成するためにエッチングされ、続いてリン酸溶液を使用して陽極酸化された。エッチングされた陽極酸化アルミニウム部分は、約１３０〜２１０ｋｇ／Ｆの引張り力を示した。一部の例では、エッチングされた陽極酸化アルミニウム部分は、特に、１５７±２１ｋｇ／Ｆの引張り力を示した。インターロッキング構造体を形成するために硝酸塩溶液を用いて陽極酸化アルミニウム部分をエッチングするプロセスは、エッチングされた陽極酸化アルミニウム部分と非金属層との間の引張り強度を増加させるのに有益であることに留意すべきである。
【０１５４】
図１９は、金属部分の処理のタイプの関数としての空気漏れの関係を示すグラフを示す。例示的な試みでは、非金属層に取り付けられた異なる金属部分が空気漏れについて個別に試験された。（ｉ）平坦な表面を有する金属部分と、（ｉｉ）陽極酸化アルミニウム部分と、（ｉｉｉ）エッチングされた陽極酸化アルミニウム部分とを含む異なる金属部分が試験された。平坦な表面を有する金属部分は、エッチングも陽極酸化もされなかった。例示的な試みでは、平坦な表面を有する金属部分のすべては、耐空気漏れに関連付けられた閾値を十分に下回る空気漏れを示した。陽極酸化アルミニウム部分は、リン酸溶液を使用して陽極酸化された。エッチングされた陽極酸化部分のすべては、耐空気漏れに関する閾値を満たす空気漏れ評価を示した。したがって、例示的な試みは、インターロッキング構造体を形成するために硝酸塩溶液で金属部分をエッチングすることが、エッチングされた陽極酸化アルミニウム部分と非金属層との間の空気漏れも減少させることを実証している。これは、陽極酸化アルミニウム部分に対して、エッチングされた陽極酸化アルミニウム部分が、エッチングされた陽極酸化アルミニウム部分と非金属層との間の空気漏れ接合部の数及び／又はサイズを最小にすることを実証することができる。
【０１５５】
図２０は、金属部分の処理のタイプの関数としての空気漏れの関係を示すグラフを示す。例示的な試みでは、非金属層に取り付けられた異なる金属部分が空気漏れについて個別に試験された。異なる金属部分は、両方共リン酸を用いて陽極酸化された（ｉ）陽極酸化アルミニウム部分と（ｉｉ）エッチングされた陽極酸化アルミニウム部分とを含む。陽極酸化アルミニウム部分の９０％は、空気漏れに関連付けられた閾値未満の空気漏れの量を示した。対照的に、エッチングされた陽極酸化アルミニウム部分の９７％は、空気漏れに関連付けられた閾値を満たす又は超える空気漏れの量を示した。一部の例では、陽極酸化アルミニウム部分の空気漏れは、０．６バールにおいてＸ＜０．２ｓｃｃｍにおいて測定された。
【０１５６】
図２１Ａ〜図２１Ｃは、一部の実施形態による、陽極酸化金属部分の例示的な電子顕微鏡画像を示す。図２１Ａは、陽極酸化金属部分２１０２の断面図を示す。図２１Ａに示されているように、陽極酸化金属部分２１０２は、ガラス強化プラスチックを含むポリマー層２１１０に取り付けられている。位置Ａにおいて、ポリマー層２１１０は、平坦な表面２１０４において陽極酸化金属部分２１０２に取り付けられている。位置Ｂにおいて、ポリマー層２２１１０は、インターロッキング構造体２１０６を介して陽極酸化金属部分２１０２に取り付けられている。
【０１５７】
図２１Ｂは、位置Ｂの拡大断面図を示す。特に、ポリマー層２１１０のガラス繊維２１１４及びポリマー材料２１１２は、インターロッキング構造体２１０６内を満たしている。一部の例では、インターロッキング構造体２１０６は、ガラス繊維２１１４を受け入れるために少なくとも５マイクロメートルの厚さを有する。インターロッキング構造体２１０のオーバハング２１０８は、さもなければポリマー材料２１１０をインターロッキング構造体２１０６から取り外すために必要とされる引張り強度の量を増加させる。
【０１５８】
図２１Ｃは、位置Ａの拡大断面図を示す。特に、陽極酸化金属部分２１０２の金属酸化物層の細孔構造は、ガラス繊維２１１４を受け入れるのに十分な大きさではない場合がある。しかしながら、細孔構造は、非金属材料（たとえば、ポリマー材料２１１２）を受け入れ、それで充填されることが可能である。
【０１５９】
説明した実施形態の様々な態様、実施形態、実装形態、又は特徴は、個別に又は任意の組み合わせで用いることができる。説明した実施形態の各種の態様をソフトウェア、ハードウェア、又はハードウェアとソフトウェアの組み合わせにより実施することができる。説明された実施形態はまた、製造作業を制御するための、コンピュータ可読媒体上のコンピュータ可読コードとして、又は製造ラインを制御するための、コンピュータ可読媒体上のコンピュータ可読コードとして、具現化することもできる。このコンピュータ可読媒体は、後でコンピュータシステムによって読み込むことが可能なデータを記憶することができる任意のデータ記憶装置である。コンピュータ可読媒体の例としては、読み取り専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＨＤＤ、ＤＶＤ、磁気テープ、及び光学的データ記憶装置が挙げられる。コンピュータ可読コードが分散形式で記憶及び実行されるように、コンピュータ可読媒体をネットワークに結合されたコンピュータシステムにわたって分散させることもできる。
【０１６０】
前述の記載では、記載した実施形態について十分な理解をもたらすため、説明のために特定の専門用語を用いた。しかしながら、記載した実施形態を実施するために、特定の詳細は必要でないことが、当業者には明らかであろう。それゆえ、上述の具体的な実施形態の説明は、例示及び説明の目的のために提示される。それらの説明は、網羅的であることも、又は開示される厳密な形態に、説明した実施形態を限定することも意図するものではない。上記の教示を考慮すれば、多くの変更及び変形が可能であることが、当業者には明らかであろう。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図２Ｇ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１２Ｅ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２１Ｃ】
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【外国語明細書】
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