耦接电子设备被电隔离的部件的双注模关节及其制造方法与流程

技术领域

公开了用于耦接电子设备的各部件的系统和方法。具体地，电子设备的各组件可由两个或更多的部件组装，其中这些部件可使用双注模关节(two-shot knuckle)耦接在一起。

背景技术：

便携式电子设备可使用不同的方法构造。在一些情况下，电子设备可通过将几个组件组装在一起而构造。这些“组件”可包括结合起来形成设备外框(例如，设备“外壳”)的外部组件，以及可用于提供电子设备的结构支撑或其它功能的内部组件(例如，内部组件可为微芯片)。根据电子设备的设计，组件可由任意合适的材料例如金属、塑料或任何其它材料形成。

在一些情况下，电子设备的各种组件可用作电路的一部分。例如，特定的组件可用作电子设备的另一部分的电阻或电容。作为另一个例子，一个组件可作为电子设备的天线装置的一部分。如果该组件只用在单个的电路中，那么该组件可以由单片的导电材料构造。但是，如果是相同的组件用在若干不同的电路中，该组件可能需要由几个不同的“部件”构造，其中部件由导电元件构成。但是，在这种情况下，可能需要用绝缘或者其它非导电的材料将各个导电部件分开，以确保每一部件在其各自的电路中正确运行。在一些情况下，可能期望绝缘材料既展现所期望的外饰(cosmetic)特点又完成它的将各部件耦接在一起和使各部件电隔离的功能职责。

技术实现要素：

提供用于耦接电子设备的被电隔离的部件的双注模关节及其制造方法。在一些实施例中，电子设备可由若干组件形成，例如外部周界组件和/或其它组件。外部周界组件可以通过包围电子设备来为电子设备提供一个外壳结构。在一些情况下，这个外部周界组件可由两个或更多“部件”组装而成。然后关节可以用于将这些部件耦接在一起。

关节的形状和结构可基于各种设计考虑。双注模关节包括第一注模组件和第二注模组件。

这两个注模组件都由不同的介电材料组成，其中第一注模组件由相对高强度结构材料组成且第二注模组件由装饰性材料组成。第一注模组件可通过与每个部件的耦接结构界面连接来将两个导电部件物理地耦接在一起。第一注模组件包括第二注模保持区域和外饰区域。第二注模组件占据该外饰区域且使用第二注模保持区域将自己锚接至第一注模组件。第二注模组件可以仅仅是双注模关节的对于电子设备的使用者来说可见的部分且可以展现为任意期望的颜色。

附图说明

结合附图，考虑下面的具体描述，本发明的上述和其它的特征及其特性和各种优点将会更加明显，其中：

附图1示出根据本发明的一些实施例所述的电子设备的示例性的组件的示意图；

附图2A-2G示出根据本发明的一些实施例的示例性的支架的若干视图；

附图2H-2N示出根据本发明的一些实施例的另一示例性的支架的若干视图；

附图3A和3B示出根据本发明的一些实施例的焊接至部件的支架的若干示例性视图；

附图4示出根据本发明的一些实施例的另一焊接至部件的支架的若干示例性视图；

附图5A和5B示出根据本发明的一实施例的特定的关节设计的各种视图；

附图6A-6C示出根据本发明的一实施例的另一特定的关节设计的各种示意图；

附图7示出根据本发明的一实施例的附图6A所示的关节的横截面视图；

附图8A-8C示出根据本发明的一实施例的又一特定的关节设计的各种示意图；

附图9示出根据本发明的一些实施例的双注模关节；

附图10示出根据本发明的实施例的如附图9所示的关节的沿线A-A的横截面视图；

附图11A-11B,12A-12B,13A-13B,和14A-14B示出根据本发明的一些实施例的用于制造双注模关节的一系列工艺步骤的示例性视图；以及

附图15示出根据本发明的一些实施例的用双注模关节将两个导电部件机械性地耦接在一起的示例性工艺。

具体实施方式

电子设备可以包括组装在一起来形成电子设备的内部和/或外部特征的若干组件。例如，一个或多个内部组件(例如，电路系统和/或内部支撑结构)可设置在外部组件(例如外壳结构)内来提供具有预期功能所述的电子设备。如在此用到的术语“组件”指电子设备的区别实体，例如特定的电路(例如，微芯片)，形成电子设备的外壳的一部分(例如，背板，外部周界组件等等)，内部支撑结构(例如，中间板)等等。

在一些情况下，组件可通过将两个或者更多个不同的单个元件(例如，“部件”)组装和连接在一起而制造成，在此所使用的术语“部件”指组件的单个部分，其中那个组件可以由多个部件形成。那么组件的各个部件可以用“关节”耦接起来。基于组件和其部件的预期功能和设计，这些关节可展现各种形状和结构。例如，关节可包括在高机械应变区域加固关节的结构设计、在高扭转区域抵消扭曲运动的结构设计、将两个部件互锁在一起使得它们机械地耦接在一起的结构设计、在部件间提供电隔离的结构设计等等。

附图1示出根据本发明的一些实施例所述的电子设备的示例性的组件的示意图。具体地，图1示出可通过将诸如部件110、120、130和140之类的若干部件连接在一起而构造成的外部周界组件100。可构造外部周界组件100以形成用于电子设备的外部的、周界的表面。具体地，外部周界组件100可包围或包裹电子设备的一些或所有的内部组件(例如，电路、内部支撑结构等等)。换而言之，外部周界组件100可限定可放置内部组件的内部容积。

外部周界组件100的厚度、长度、高度以及横截面可根据任何合适的标准而选择，例如根据结构要求(例如，对特定方向上的弯曲、压缩、拉伸或扭曲的刚度或抵抗力)。在一些实施例中，外部周界组件100可作为其它电子设备组件可安装到它的结构组件。外部周界组件100的一些结构完整性可来自其限定的闭合形状(例如，外部周界组件100形成环，由此提高结构完整性)。

外部周界组件100可具有任意合适形状的横截面。例如，外部周界组件100可具有实质上矩形的横截面。该实质上矩形的横截面的每一角的形状可为圆的，由此形成“方栓(spline)”。如此处所使用的，术语“方栓”指外部周界组件的圆形的角部分。在一些实施例中，外部周界组件100可具有任意其它合适的形状的横截面，包括，例如，圆形、椭圆形、多边形或曲形。在一些实施例中，外部周界组件100的横截面的形状或尺寸可随着电子设备的长度或宽度而变化(例如，沙漏形状的横截面)。

电子设备的外部周界组件100可使用任意合适的工艺而构造。在一些实施例中，外部周界组件100可通过在接口112处将部件110和部件120连接在一起、在接口122处将部件120和部件130连接在一起、在接口132处将部件130和部件140连接在一起以及在接口142处将部件140和部件110连接在一起而构造。虽然在图1中示例的外部周界组件100由4个部件构造，但是，本领域技术人员可理解，外部周界组件100可替换地可由两个或更多个的任意合适数目的部件形成，且部件之间的接口可位于外部周界组件100的任意位置。

每一部件110、120、130和140可独立地构造且然后被组装以形成外部周界组件100。例如，可使用冲压、抛光、施工、浇铸中的一者或多者或其任意组合而独立地构造每一部件。在一些实施例中，为部件110、120、130和/或140选择的材料可为导电的，由此容许这些部件为电子设备提供电功能。例如，部件110、120、130和/或140可由导电材料如不锈钢或铝形成。在一些实施例中，每一部件可作为用于电子设备的天线。

为了机械地将各个部件耦接在一起，关节114、124、134和144可分别位于接口112、122、132和134处。在一些实施例中，每一关节可由一材料构造，该材料起始为第一状态且可随后变化至第二状态。作为示例，关节可由开始为第一状态即液态且然后随即变化至第二状态即固态的塑料构造而成。在液态时，该塑料可被容许流入接口112、122、132和142。流入这些接口后，塑料材料可随后被容许硬化成关节114、124、134和144(例如，塑料材料可被容许变化至第二状态即固态)。变化为固态后，塑料材料可然后分别将部件110和120、120和130以及140和110键合在一起，由此形成单个的新组件(例如，外部周界组件100)。在一实施例中，关节134可为装饰且不是物理地将部件130和140耦接在一起。在此实施例中，部件130和140可被焊接在一起以使其物理地耦接且电耦接。在另一实施例中，根据本发明的原理，关节可物理地将部件130和140耦接在一起。

关节114、124和144不仅分别物理地将部件110和120、120和130以及140和110耦接在一起，他们还将部件110与部件120，部件120与部件130，以及部件140与部件110电隔离。为了讨论的目的，假定部件130和140是电性地相同的，因为它们是焊接在一起的，且关节134是装饰。如下面将更具体地说明的，关节114、124和144密封耦接结构和/或与耦接结构同在，耦接结构贴至或整体地形成为部件110、120、130和140的部分。即，当关节在其第一状态(例如，液态)时，其流入耦接结构中和/或围绕耦接结构。阀卡设备(未示出)可位于每一接口处以在关节转化至其第二状态(例如，固态)时成型该关节。如图1中所示，关节114和124在形状上是非对称的而关节144在形状上是对称的。

耦接结构(未示出)在部件110、120、130和140上。一些部件(例如，部件110和120)可具有两个耦接结构，而其它部件(例如，部件130和140)具有用于与关节界面连接(interface)的一个耦接结构。在一些实施例中，耦接结构可为支架，例如，图2中所示的。支架可贴至或焊接至部件的内侧表面。在另一实施例中，耦接结构可以是部件的整体地形成的部分，其原来为部件的部分。在图1中，关节114与支架界面连接且整体地形成耦接结构并且关节124和144与两个支架界面连接。

任何合适的工艺可用于将关节材料放入接口112、122、132和142中，且任何合适的工艺可用于将关节材料从第一状态改变至第二状态。在一些实施例中，可以使用“成型工艺”，其中，关节材料起始地以液态插入且然后随即硬化的。例如，可使用注射成型、压塑、传递成型、挤出成型、吸塑、热塑、真空成形或滚塑工艺中的一者或多者。在此情况下，可以使用“一次注模”工艺，其中关节材料是在单个步骤中插入的，且然后独立地变化至其第二状态。换而言之，关节可在单个步骤(例如在“一次注模”)中形成，无需额外的步骤或制造工艺。

关节材料可为适合用于机械地将两个部件耦接在一起且电隔离这两个部件的任意材料。关节材料可为塑料例如热性塑料。在一实施例中，关节材料可为玻璃填充的尼龙。

图2A-G示出根据本发明的实施例的可安装至部件中的一个的示例性的支架200的若干视图。具体地，图2A-G分别示出支架200的后视图、俯视图、正视图、左视图、右视图、仰视图和轴侧图。支架200可包括三个支脚210、220和230，其从板组件(planer member)240延伸开。支脚210和220均可从板组件240以直角(例如，90度)延伸开，而支脚230可从板组件240以介于1和90度之间的角度延伸开。支脚230可具有槽232以促进关节材料在当其在其第一状态时的流动。此外，板240可具有通孔242或任意合适形状的切口以促进关节材料在当其在其第一状态时的流动。支脚210、220和230可分别具有脚214、224和234，用于焊接至部件之一的表面。

支架200可由任意合适的材料构造。在一些实施例中，支架200由导电材料如金属(例如，钢铁或铝)构造。在一些实施例中，支架200由与其将焊接至的部件相同的材料构造。例如，支架200和其将焊接至的该部件可均由不锈钢构造。

可理解，任意合适构造的支架可用于与部件连接。例如，图2H-2N示出根据本发明的实施例构造的支架250的若干视图。由于支架250包括支脚和焊接脚以及用于促进关节材料流动的切口，因此其与支架200在许多方面类似。

现在参考图3A-3B，示出支架200焊接至部件300的示例性视图。具体地，图3A示出示例性的横截面视图且图3B示出示例性的俯视图。支架200示出为位于部件300的凹部310内。凹部310可在部件300制造过程中或之后从部件300中加工得到。凹部310可以作为容器以当关节部分从第一状态变为第二状态时容纳关节的部分。如示出的，脚214、224和234焊接至凹部310。此焊接将支架200物理地锚接至部件300且将支架电耦接至部件300。

支架200的边缘与部件300的边缘对齐。此对齐可为切割操作的结果，其物理地切掉支架200和部件300的一部分。支架200和部件300的对齐的边缘的整个横截面面积控制将两个部件耦接在一起的关节的电容。更小的横截面一般导致更小的电容。在部件作为天线的实施例中，更小的电容增强天线的性能。横截面面积可改变，例如，通过增加支架200的厚度或使用具有不同的横截面形状的支架。参见图4，作为具有不同的横截面形状的另一支架400的例子。

图5A示出根据本发明的一实施例的具有各自焊接至其的支架200的部件110和140(图1的)的示例性的放大的透视图。图5A也示出焊接至每一支架200的板组件的顶部的接触组件520和540。接触组件520和540具有效仿支架200的切口242的切口且其促进关节材料在当其在其第一状态时的流动。在关节材料密封支架200和组件520和540之后，接触组件520和540的一部分将留下且暴露。暴露的部分可为连接导体(例如，天线导体)提供焊盘以使其电耦接至部件120或140中的一个。

在部件110和140的侧壁之间存在间隙510。间隙510可具有在施加关节材料时在侧壁和支架200之间保持的预定的距离。当材料施加后，其可流入且围绕支架200、组件520和540，以及填充支架200所在的凹部。材料固化后，提供了所得的关节144(图5B)。

图5B示出根据本发明的实施例的关节144的透视图。如所示，关节144物理地将部件110和140耦接在一起，但是通过间隙510的距离保证它们电隔离。即使关节144固化，接触组件520和540的一部分仍暴露。可理解，接触组件520和540对于每一关节而言是可选的且不是必须的。例如，关节124可不密封任何接触组件。

图6A示出根据本发明的实施例的图1的关节124的透视图。关节124可密封两个支架(未示出)以及机械地将部件120和130耦接在一起，且通过间隙710将它们电隔离。图6B和6C分别示出安装至部件120和130的支架200和250的各自的透视图和俯视图。支架250尺寸上比其相对的支架200稍微更小且由此可更好地适于安装在弯曲的部分中，例如部件120。

图7示出沿着图6A的A-A线的横截面视图。该横截面视图示出部件130的侧壁732、关节24和支架200。也示出垂直中心轴701，其与板组件240对齐。也示出水平中心轴702平分板组件240。关节124在中心轴701和702的两侧具有相同厚度。这保证关节124平均地分布在支架周围且提供优化的机械耦接强度。

图8A-C示出根据本发明的实施例的接口112的各种示例性视图。图8A示出安装至部件120的支架250以及其也示出整体耦接的结构850。图8B和8C示出与支架250和耦接结构850界面连接的关节114。

图9示出根据本发明的实施例的双注模关节。如所示，双注模关节910机械地将部件920和930耦接在一起。部件920和930可为任意合适的导电部件，每一部件具有耦接结构(例如，焊接到其上的支架或整体地形成的结构)。例如，部件920和930可各自具有焊接到其上的支架。作为另一个例子，部件920可具有焊接到其上的支架且部件930可具有整体地形成的结构。在又一例子中，部件920和930均可具有整体地形成的结构。

双注模关节910包括第一注模组件912和第二注模组件918。第一注模组件912物理地将部件920和930耦接在一起。即，由于第一注模组件912密封两个类似于上面结合图5-8讨论的耦接结构，因此第一注模组件912提供机械耦接。此外，相比于第二注模组件918，第一注模组件912由更适于将部件920和930进行耦接的材料构造而成。例如，第一注模材料912可为由玻璃填充的尼龙构成而第二注模材料可由非填充的尼龙构成。第一和第二注模组件912和918均使部件920和930彼此电隔离。

第二注模组件918驻留在第二注模保持区域913中且在驻留在部件920和930之间的空隙内。由于第二注模组件918驻留在空隙内，所以当使用关节910和部件920以及930的电子设备完全组装好时，其是使用者可见的那部分。如此，第二注模918用作外饰组件并且可由具有任意合适的颜色的材料构成。例如，第二注模组件918可以是白色、蓝色、紫色、红色、绿色、橙色、黄色或灰色的。

图10示出根据本发明的实施例的沿着图9的A-A线截取的关节910的横截面视图。图10示出具有第二注模保持区域913的第一注模组件912。第二注模保持区域913可为在第一注模成型工艺期间在组件912中形成的腔。这些腔用作耦接机构，其使得第二注模组件918能够将其自身锚接至第一注模组件912。在一些实施例中，第二注模组件918可由在其固化后无法化学地键合至第一注模材料912的材料构成。这可以是因为期望在其固化后不会再熔接第一注模组件912的任何部分。这样，通过借助第二注模保持区域913，第二注模组件918在其固化后将其自身锚接至第一注模组件912。

图11A-B至14A-B示出根据本发明的实施例的用于制造双注模关节的一连串的工艺步骤。以字母A结尾的图示出俯视图且以字母B结尾的图示出横截面视图。该双注模关节可为图9中的关节910，但是，可以理解，可以形成任意其它合适的关节。

图11A-B示出第一注模组件1112被施加且固化后的结果。第一注模组件1112被示出为邻接部件1120和1130的内表面并且从空隙1150中突出。此外，第一注模组件1112被示出为密封耦接结构1140(此处示出为支架)。此外第二注模保持区域1113被示出为是第一注模组件1112的一部分。保持区域1113可通过金属嵌件形成，其在成型工艺中被保持在适当的位置。在模型固化之后，金属嵌件被移除，从而留下保持区域1113。

图12A-B示出从第一注模组件1112加工出的外饰部分1114。外饰部分1114的形成也切割部件1120和1130至合适的尺寸以使得具有预定距离的空隙1160存在其间。空隙1160可具有大于空隙1150的距离的预定距离。图12B示出外饰部分1114以一角度在第一注模部件1112的边缘切割第一注模部件1112。图12B也示出切割工具1170如何通过沿着路径1172加工去掉外饰部分1114。具有角度的切割提供一口袋，在第二注模组件的成型过程中，第二注模组件的材料可流入其中。

图13A-B示出第二注模组件1118如何使用第二注模保持区域1113将其自身锚接至第一注模组件1112。图13A-B也示出第二注模组件1118延伸穿过空隙1160。图14A-B示出在去除任何多余的第二注模1118的精整工艺(finishing process)被施加之后的关节1110。

图15示出根据本发明的实施例的用于采用双注模关节将两个导电部件机械地耦接在一起的示例性的工艺。开始于步骤1510，提供具有第一耦接结构和第一侧壁的第一导电部件。在步骤1515，提供具有第二耦接结构和第二侧壁的第二导电部件。该第一和第二部件被稳固在适当的位置以使得第一和第二侧壁之间存在第一空隙。该第一耦接结构可为支架或整体结构。类似地，第二耦接结构可为支架或整体结构。

在步骤1520，第一注模组件被成型到第一空隙中，第一注模组件与第一和第二耦接结构界面连接以将第一和第二导电部件物理地耦接在一起，并且包括第二注模保持区域。例如，该第一注模组件可被注射成型。

在步骤1530，从第一注模组件以及第一和第二导电部件加工出外饰区域，该外饰区域包括存在于第一和第二侧壁之间的第二空隙。然后，在步骤1540，第二注模被成型到该外饰区域中。

在步骤1550，对这些部件和关节施加外饰精整工艺。

此工艺可包括修饰掉关节的一部分以及抛光部件以满足期望的美观。

应理解，上述的工艺仅是示例性的。在不脱离本发明的范围的情况下，可去除、修改或组合任意步骤，以及可添加任意步骤或以不同的顺序执行这些步骤。

根据本公开的一个实施例，提供一种电子设备的外部周界组件，所述外部周界组件包括：第一导电部件；第二导电部件；以及第三导电部件；第一双注模关节；第二双注模关节；以及第三双注模关节，并且其中：所述第一双注模关节将所述第一导电部件耦接至所述第二导电部件；所述第二双注模关节将所述第二导电部件耦接至所述第三导电部件；所述第三双注模关节将所述第三导电部件耦接至所述第一导电部件；并且其中所述第一双注模关节、所述第二双注模关节和所述第三双注模关节中的每个都包括机械地耦接相应的部件的第一注模和提供外饰精整的第二注模。

根据本公开的一个实施例，所述第一注模和所述第二注模由介电材料组成。

根据本公开的一个实施例，所述第一注模由玻璃填充的尼龙组成。

根据本公开的一个实施例，所述第二注模由非填充的尼龙组成。

根据本公开的一个实施例，所述第二注模是外饰的且表现出多种颜色中的任意一种。

根据本公开的一个实施例，所述第二注模的颜色是白色的。

根据本公开的一个实施例，提供一种电子设备，包括：第一导电部件，其具有第一耦接结构和侧壁；第二导电部件，其具有第二耦接结构和侧壁，其中在所述第一导电部件的侧壁和所述第二导电部件的侧壁之间存在第一空隙；以及第一注模，其被成型到所述第一空隙中，所述第一注模与所述第一耦接结构和所述第二耦接结构界面连接以物理地将所述第一导电带和所述第二导电带耦接在一起，并且包括第二注模保持区域；外饰区域，其从所述第一注模和所述第一导电带和所述第二导电带被加工出，所述外饰区域包括存在于所述第一导电带的侧壁和所述第二导电带的侧壁之间的第二空隙；以及第二注模，其被成型到所述外饰区域中。

根据本公开的一个实施例，所述第一注模包括使用金属嵌件创建的第二注模保持区域。

根据本公开的一个实施例，所述第一注模是玻璃填充的尼龙而所述第二注模是未填充的尼龙。

根据本公开的一个实施例，所述第一注模包括通过注射成型所成型的第一注模。

根据本公开的一个实施例，所述第二注模包括通过注射成型所成型的第二注模。

根据本公开的一个实施例，所述第二注模的一部分被抛光。

根据本公开的一个实施例，所述第二注模将其自身锚接至所述第一注模的所述第二注模保持区域。

根据本公开的一个实施例，提供一种电子设备，包括如上所述的外部周界组件。

出于示例而非限定的目的展示本发明的描述的实施例。

此专利合作条约专利申请要求2011年8月31日申请的标题为“Two-Shot Knuckles for Coupling Electrically Isolated Sections of an Electronic Device and Methods for Making the Same”的美国临时专利申请No.61/529728以及2011年9月30日申请的标题为“Two-Shot Knuckles for Coupling Electrically Isolated Sections of an Electronic Device and Methods for Making the Same”的美国临时专利申请No.13/251,026的优先权，其均被通过引用而全部结合于此。