树脂封装的便携式媒体设备的制造方法
【专利说明】树脂封装的便携式媒体设备
[0001]背景
[0002]多年以来，便携式多媒体设备(PMD)设计已经不断地发展成高度复杂、紧密集成以及全功能的产品，如智能手机、平板电脑、电子阅读器以及其他设备。由于PMD的复杂性，此类设备的制造商通常从不同的供应商购买部件，所述供应商反过来可从其他供应商购买子部件，等等。因此，许多部件经常被模块化或标准化，例如，半导体芯片包装、显示屏幕模块、触摸屏幕模块、连接器、布线等，允许PMD制造商在部件选择和特征挑选中有很大程度的灵活性。随后，PMD制造商必须根据各种约束如整体设备尺寸、重量、人体工程学考虑、平衡等布置这些部件和子部件。
[0003]部件和子部件的这种布置通常依靠提供整体结构支撑框架，所述整体结构支撑框架不同于提供电气功能、仅为一个PMD设计或类似PMD设计家族而特定制造的许多部件或子部件。这种结构支撑框架通常包括在工业中被称作“中间框架”的部件。这种结构支撑框架还可或替代地包括如外壳或外罩的部件，所述部件可采用多种形式，包括前/后盖，其是卡扣的、拧紧的、胶合的、或者以其他方式保持在一起或到中间框架。在一些实例中，中间框架可以完全或基本上是内部部件，尽管在其他实例中，中间框架的部分可形成设备外部的零件或基本零件。这些主要结构部件经常是十分复杂的，并且由于PMD中所需的紧密性必须经常从PMD组装工艺异位制造并精确公差。这可增加此类部件的制造成本。
[0004]附图简述
[0005]可参照以下附图来更好地理解本公开的许多方面。附图中的部件未必按比例绘制，而是将重点放在清楚地示出本公开的原理。此外，在附图中，贯穿若干视图相同参考标号始终指示对应零件。
[0006]图1描绘常规便携式多媒体设备(PMD)的分解图。
[0007]图2描绘图1的PMD的本质上不是主要结构的部件的分解图。
[0008]图3描绘图1的PMD的本质上是主要结构的部件的分解图。
[0009]图4描绘PMD的前部和后部的照片，其中外罩和中间框架已经被固化半透明树脂代替。
[0010]图5是一种用于不需要使用中间框架或其他单独制造的主要结构部件而制造PMD的技术的流程图。
[0011]图6A到图6L”’描绘在用于制造树脂基质PMD的制造技术的各种阶段的简化的截面侧视图。
[0012]图7A和图7B描绘在图6A到图6L”’的技术上的变化形式的一些阶段的简化的截面侧视图。
[0013]详述
[0014]本文描述的是各种PMD设计和它们的制造技术，所述技术通过使用共形树脂基质来支撑各种内部功能部件，不需要在常规、非基质PMD设计中发现的典型结构零件，例如，其不需要中间框架、外壳等。PMD的各种功能部件可电组装到设备组件中，所述设备组件随后放入模腔中。随后，液态树脂可流入模腔中来基本上封装设备组件，尽管设备组件的一些部分，例如，插头、插孔、连接器、扬声器、触摸/显示表面等可从模腔中隔开或以其他方式不含树脂。随后，树脂可固化到固态基质中，从而提供整体结构部件，所述整体结构部件对基本上所有的功能内部部件提供共形支撑。
[0015]本文可参照“结构的”或“主要结构的”部件和“功能的”或“主要功能的”部件。应理解，术语“结构的”或“主要结构的”部件指的是主要存在来充当用于将其他部件以基本刚性方式相对于彼此定位在空间中的框架，并在PMD的正常操作期间支撑那些部件的部件。结构的或主要结构的部件还可用作用于将PMD的外部负载转移到功能部件的外部处理表面。如先前讨论的，结构的或主要结构的部件也可提供其他功能性，但是这种其他的功能性是由这样的部件提供的结构框架的辅助。
[0016]如用来描述它们的术语建议的，主要结构部件的作用本质上是主要结构的。主要结构部件有时可包括提供其他功能性的部件或部件的子部分，如人体工学夹具、天线框架、按钮盖、或提供其他功能性的其他零件。主要结构部件可提供框架，其他部件，例如，通常不比主要结构部件稳健的部件，可直接安装或通过其他部件或子部件间接安装在所述框架上。
[0017]相反，术语“功能的”或“主要功能的”部件指的是主要存在来将电气功能性的一些方面提供到PMD的部件。当然，功能的或主要功能的部件还可有利于支撑其他部件(或其自身)或有利于PMD的整体硬度和强度，但是这不是它们主要的功能，并且它们一般不可以用基本上非电气部件代替而不使得PMD不起作用或不牺牲至少一些PMD电气功能性。例如，PMD可包括电源，例如，电池，其可包含在电池外壳内；电池包括在PMD中以便提供电功率而不是用于结构目的。然而，由于电池自身的结构，电池还可有利于PMD的整体刚度和强度。移除电池并用主要结构部件代替它将引起PMD由于断电而停止运转。类似地，为了将电信号变成外部可观察的图形内容的目的，包括PMD的显示模块。当然，显示模块也可提供一些结构元件，例如，盖玻璃，其防止使用的显示元件受到来自外部源或灰尘的损害，并且其可有利于PMD的整体刚度和强度。然而，显示模块整体不是具有提供结构支撑的主要目的的部件，且因此将不会分类为主要结构部件。
[0018]在本公开中，参照“结构部件”或“主要结构部件”还应理解为指的是主要提供结构支撑并相对于PMD组装工艺异位加工或成形的部件，如加工或注射模制的中间框架，而不是相对于PMD组装工艺同位加工或成形的部件，如树脂基质。
[0019]如先前提到的，在许多当前的PMD中广泛使用的结构部件的一种类型是中间框架。在一些实例中，中间框架可以完全或基本上是内部部件，尽管在其他实例中，中间框架的部分可形成设备外部的零件或基本零件，例如，iPhone 4?中间框架组件的外部周长实际上形成iPhone 4?的外侧。许多中间框架可具有基本上对应于PMD的整体覆盖面积的覆盖面积，尽管如果完全内部的话，它们可以是稍小以在PMD的外包壳内安装。
[0020]PMD的中间框架和其他主要结构部件通常由刚性材料(如金属、塑料、或复合材料)制造，并可使用净形或近净形制造技术(如铸造或注塑)来加工或生产。如较早提到的，这些主要结构部件经常非常复杂，并由于PMD中所需的紧密型，必须经常制造到精确公差。这种主要结构部件可包括许多特征件，如螺纹孔、通孔、凸耳、脊、支撑凸台、埋头孔、电缆窗口等，以便有助于在组装线中的各种组装阶段处将部件和子部件安装到主要结构部件。另外，主要结构部件可包括将此类安装特征件连接到单一集成的零件或组件中的结构特征件。此类结构特征件可包括梁、板、肋、切口等。
[0021]因此，例如，显示模块和具有用于焊接至它的PMD的处理器的印刷电路板可通过多个螺钉安装到中间框架。电池也可利用单独多个螺钉连接到中间框架。无线模块，例如，无线天线模块，也可通过另一些多个螺钉与中间框架连接。
[0022]由于对较小、较轻和较薄的电子设备的需求，设计中间框架和其他主要结构部件的工程师必须经常推动用来制造此类部件的材料的性能限制。可花费大量努力来确定用于中间框架的各种部分的最小尺寸是什么，中间框架的各种部分将在仍然允许连接到中间框架的部件安装在PMD的目标包封内时提供整体PMD刚度和强度的所需程度。由于现代分析软件，设计最优化可导致一些此类尺寸被减小到数百分之一或数千分之一英寸的量级的某处。在此类情况下，正常工程公差，例如，±0.005，可实际上对零件的强度具有显著影响，并且，因此，必须被更精确的公差代替。这可增加此类部件的制造成本。
[0023]图1描绘PMD的分解图。在图1中示出的PMD 100包括前盖102(其在这种情况下也充当显示面板)、显示模块106、无线模块108、中间框架110、框架112、印刷电路板(PCB) 114、电池116和后盖118。其他PMD可包括类似的部件，尽管一些部件可被省略或与其他部件组合和可包括另外的部件(例如，扬声器)。应理解，本文讨论的概念可应用到多个不同的PMD设计，并且这些另外的执行落入本公开的范围内。
[0024]当完全组装时，中间框架110可对PCB 114、显示模块106和电池116提供结构支撑。框架110可反过来被框架112支撑，所述框架112还可支撑前盖102和后盖118。这些部件中的一些可拧紧在一起，例如，螺钉可以穿过中间框架110周长周围的孔或槽孔并进入位于框架112上的螺纹孔中以便将中间框架110夹到框架112。这些部件中的一些可卡扣在一起或以其他方式连接。例如，前盖可卡扣或胶合(或使用双面胶压胶)到框架112。大部分，示出的各种部件可被组装以便随后在很少损坏或无损坏部件的情况下拆卸，例如，螺钉和其他可移除紧固系统的使用可允许拆卸设备以便修理、定制或其他的目的并随后重新组装(当然，一些部件可需要更换，例如，在这种组装中使用的双面胶可需要被新的双面胶代替)。一般来说，PMD的制造商已经避免采取导致此类PMD被不可逆地组装(至少，在不招致对此类PMD的内部部件的大量损害的情况下不可逆)的产品设计和制造方法。
[0025]本发明者已经意识到，可在基本上没有单独生产的主要结构部件(例如，没有中间框架、框架、前盖或后盖中的一个或多个)的情况下，通过将PMD的显示模块的部分以及基本上所有的PMD的内部、功能部件嵌入在随后被固化成固态树脂基质的液态树脂基质中来制造PMD。这可具有将PMD变成在内部具有很少或没有孔隙空间或自由气隙的基本固态组件的效果。功能部件可以跨过功能部件的可与树脂基质接触的部分的分布方式悬浮在树脂基质内并由树脂基质支撑。
[0026]除了在结构上支撑功能部件，树脂基质还可用于密封内部功能部件免于暴露于湿气或其他环境污染物(例如，灰尘)。这可使大部分或所有PMD防水，使得其适合用在通常被视为对电子设备不利的环境中，例如，游泳池、恶劣天气、海滩、建筑工地等。因为液态树脂可在功能部件周围流动，并随后固化成固态树脂基质，所以树脂可占据相同的流体流动路径，湿气稍后可试图占据所述相同的流体流动路径，因此防止液体和微粒到达嵌入在基质内的功能部件。
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