专利名称：包覆成型的电子器件外壳的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种包覆成型的电子器件外壳。
背景技术：
众所周知，利用金属或聚合物材料制造用于电路板和其它电子部件的外壳，每种 材料具有这些方面的优点可制造性、成本、强度、热性能、电性能、重量等。同样公知的是使 用金属和聚合物材料相结合来制造电子器件外壳，其中，所述外壳的金属部分和聚合物部 分单独地制造，然后使用紧固件和类似的装置组装到一起以限定所述外壳。所有这些现有 的外壳结构表现出这些方面的一些缺点物理性能、成本、可制造性、复杂性等。因此，根据 本发明，期望提供一种新的用于电子器件的外壳，所述外壳部分地由金属且部分地由聚合 物材料限定而成，但是与诸如上面所述的那些现有的外壳相比，其不需要分别制造金属部 件和聚合物部件并进行组装以限定出所述外壳，并且具有其它好处和优点。
发明内容
根据本发明的一个方面，一种用于电子器件的外壳包括限定有凹部的本体，所述 凹部适于容纳至少一个相联的电子部件。所述本体包括金属部件和至少一个聚合物部件， 所述至少一个聚合物部件在所述金属部件上包覆成型，使得所述至少一个聚合物部件与所 述金属部件相结合和机械地相互连接。聚合物部件包括至少一个电绝缘区，所述至少一个 电绝缘区使得金属部件与位于凹部中的电子部件电绝缘。聚合物部件还包括至少一个附 装零件，所述至少一个附装零件固定凹部中的相联的电子部件。根据本发明的另一方面，一种制造电子器件外壳的方法包括提供限定外壳本体 的第一部分的金属部件。该金属部件限定有散热器。所述方法还包括将金属部件放置在 模具中并且通过注塑成型工艺将聚合物部件包覆成型于金属部件的部分上，从而使得聚合 物部件限定外壳本体的与金属部件机械地互锁的第二部分。完整的外壳本体由外壳本体的 第一部分和第二部分限定而成，并且包括适于容纳与保持相联的电子部件的凹部。聚合物 部件限定有至少一个电绝缘区，所述电绝缘区覆盖金属部件的第一部分并使得所述第一部 分与相联的电子部件电绝缘。电绝缘区包括至少一个开口，所述至少一个开口使金属部件 的第二部分暴露从而使得暴露的金属部件的第二部分限定适于与相联的电子部件的电接 地连接部相连的电接触部。根据本发明的另一方面，用于电子器件的外壳包括本体，所述本体包括金属部 件和聚合物部件，所述聚合物部件包覆成型于金属部件上以便与金属部件相连而无需紧固 件。所述本体限定有凹部。金属部件中限定有散热器。印制电路板设置在凹部中并且包括 安装在其上的多个电子部件。聚合物部件包括至少一个附装零件，所述附装零件将印制电 路板固定于凹部中的选定位置以使得(i)至少电子部件的第一个与金属部件的通过所述 聚合物部件的一部分而暴露的接触区电连接；(ii)至少电子部件的第二个通过聚合物部 件的电绝缘区而与金属部件电绝缘；以及(iii)至少电子部件的第三个设置成与金属部件的热传递区相邻，所述金属部件的热传递区位于散热器的下方。热传递区并未被聚合物部 件覆盖以便暴露在凹部中。
图1是从根据本发明而形成的电子器件外壳的上方观察的立体图；图2是从图1的电子器件外壳下方观察的立体图；图3是在图1的线3-3处所截取的截面图；图4是图1所示的电子器件外壳的分解立体图；图5与图2类似，并且示出安装于外壳中的印制电路板，所述印制电路板包括电子 部件。
具体实施例方式图1-5示出了根据本发明形成的电子器件外壳E。术语“电子器件外壳”用于包括 一种结构，其限定有适于容纳与保持诸如一个或多个印制电路板这样的电子部件的空间或 凹部，所述一个或多个印制电路板包括安装于其上的电子部件。在这一方面，外壳E包括 本体B，所述本体B包括限定周界的多个侧壁S1、S2、S3、S4 ；外壳E还包括顶壁T，所述顶壁 T在侧壁S1-S4之间延伸并使得侧壁S1-S4的一个端部相互连接。侧壁S1-S4和顶壁T限 定适于容纳与保持诸如至少一个印制电路板这样的电子部件的空间或凹部R，所述至少一 个印制电路板PCB包括如图5所示的安装在其上的电子部件。本体B包括单独的机械套件或部件，其由单个金属本体部件M(图4)以及一个或 多个聚合物本体部件P (图4)限定而成，所述聚合物本体部件P在金属部件上包覆成型以 便与金属本体部件M结合或粘合并机械地互锁，因此在对金属本体部件M和/或聚合物本 体部件P无物理损坏的情况下其不可能与金属本体部件M分离。无需使用诸如螺钉、铆钉 或夹子这样的紧固件将聚合物部件P与金属部件M相互连接。在图示的示例中，本体B只 包括一个单个的、一体式的聚合物本体部件P。图4是分解立体视图，其示出单个的金属本体部件M和单个的聚合物本体部件P， 所述单个的聚合物本体部件P在金属本体部件M上包覆成型，以便限定单个部件的本体B。 金属部件M限定为诸如铝、钢合金等的导电和导热的金属，并且铸造成和/或否则限定为 一体式结构。聚合物部件P由注塑成型的聚合物(“塑料”)限定而成，所述注塑成型的聚 合物在将金属部件放置于模具中以后在金属部件M上包覆成型。相应地，聚合物材料流入 金属部件M中限定的空隙中以及在金属部件M和相联的模具部件之间限定的空隙中，所述 金属部件M在模制过程中定位于所述相联的模具部件中。因此，聚合物部件P包括在用于 模制聚合物部件P的聚合物冷却和硬化或固化后与金属部件M机械地互锁的各个部分，从 而使得金属部件M和聚合物部件P不但粘结在一起，而且通过包覆成型过程永久地机械地 互相连接，在所述包覆成型过程中，熔化的聚合物材料流入金属部件M的空隙中，从而使得 一旦模制过程完成并且聚合物冷却和硬化或固化后，在不损坏金属部件和/或聚合物部件 的情况下不能将聚合物部件P从金属部件M中分开。在示出的实施方式中，顶壁T和侧壁 S1-S4中的至少一个通过金属部件M的部分以及聚合物部件P的一个或多个部分相结合而 限定而成。
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与聚合物部件P相比(或者与全聚合物的外壳本体相比)，外壳本体B的金属部 件M有利地为外壳E提供第一组特征和特性。例如，金属部件M的强度使得其成为用于多 个安装突部MT的理想位置，所述多个安装突部MT包括各自的开孔，该开孔适于被相联的紧 固件接合以用于将外壳E固定于期望的安装位置或者配合外壳E。安装突部MT位于凹部R 的外部。金属部件M还提供用于功能性的电/逻辑接地的装置。在示出的示例中，金属部 件M包括一个或多个电接触区EC，所述一个或多个电接触区EC设置在凹部R中并且适于 与设置在凹部R中的一个或多个电子部件电连接，例如印制电路板PCB的接地电路或者安 装于其上的电子部件EB。如图所示，电接触区EC与印制电路板PCB电连接以提供用于安 装在印制电路板PCB上的电子部件的电接地。如本领域中众所周知的，金属部件M自身可 连接于另一个电接地位置，例如安装导轨、机座等，从而使得金属部件M提供了容纳在凹部 R中的电子部件PCB和与金属部件M电连接的相联的电接地位置之间的电接地路径。应该 注意，金属部件M还将凹部R中的电子器件屏蔽免遭电磁干扰(EMI)。金属部件M还提供了热路径以将热量从外壳的凹部R中导出。具体地，金属部件 包括或限定至少一个散热器HS。如图所示，散热器HS通过多个散热片F限定而成，所述多 个散热片F通过气流通道AP相互分隔开。散热片F沿着曲线路径以使与流过通道AP的周 围空气相接触的表面积最大化。与金属部件M相比之下(或与全金属的外壳本体相比之下)，外壳本体B的聚合物 部件P有利地为外壳E提供第二组特性与特征。例如，聚合物部件P提供了更优的结构适 应性和电绝缘能力。参考图2和3，可以看出聚合物部件P的部分Pl和P2分别覆盖外壳顶壁T中的金 属部件M的部分M1、M2的内表面以使得部分M1、M2与容纳在外壳凹部R中的电子部件电绝 缘。因此，聚合物部件P的部分P1、P2限定电绝缘区，所述电绝缘区有助于保护使用者和其 他人免受高电压或电荷，所述高电压或电荷否则将被通过金属部件M传导。如在此处所示， 部分或全部的电接触区EC由电绝缘区Pl、P2中特别设定的开口或空隙限定而成，所述开口 或空隙暴露出下面的金属部件M以用于与电子部件PCB的期望的电接地连接。优选地，在 每个/所述的散热器HS下方的金属部件M的热传递区TR(图2)被暴露并且并未由聚合物 部件P的绝缘区覆盖，以使得从设置在凹部R中的电子部件至散热器HS的热传递最大化。关于结构的适应性，包覆成型于金属部件M上的聚合物部件P包括多个附装零件 AF，所述多个附装零件AF用于将一个或多个诸如印制电路板PCB这样的电子部件紧固在凹 部R中。在此处所示的一种示例中，聚合物部件P的第一侧壁部分PSl限定外壳本体侧壁 Sl的部分，并且聚合物部件P的第二侧壁部分PS2限定外壳本体侧壁S2的部分，而附装零 件AF限定成第一和第二侧壁部分PS1、PS2的部分。如在此处所示，示出的实施方式中的附 装零件AF设有一个或多个印制电路板保持突起N，所述保持突起N由聚合物部件P的第一 侧壁部分PSl和/或第二侧壁部分PS2限定而成。特别地，每个突起N定尺寸成和调适成 将印制电路板固定于凹部中。具体地，印制电路板PCB固定在聚合物部分P的每一个突起N 和由金属M或聚合物部件P所限定的本体的另一部分之间。如图所示，突起N将电路板PCB 固定抵靠于由金属部件M或聚合物部件P限定的支承件ST上。如在此示出的，优选地是设 置在侧壁部分PS1、PS2中的至少一个上的每一个突起N由从所述侧壁部分PS1、PS2分出的斜表面m限定而成，所述斜表面m在其朝向顶壁T更深地延伸至凹部R中时从所述侧 壁部分PS1、PS2中伸出。斜表面m和聚合物部分P的侧壁部分PS1、PS2的自然的弹性有 助于使印制电路板PCB滑动锁扣接合在凹部R中如图5所示的其被突起N固定在凹部R中 的位置处，而不需要使用另外的紧固件。此外，可通过聚合物侧壁部分PS1、PS2的弹性挠曲 将印制电路板PCB从凹部R中移除以使得印制电路板PCB从各突起N脱开。可替代地，附 装零件AF包括聚合物部件P的其它结构或由聚合物部件P的其它结构限定，该聚合物部件 P的其它结构提供用于将印制电路板PCB或其它的电子部件与本体B的锁扣接合以将印制 电路板PCB或其它的电子部件保持在凹部R中选定的期望位置，在该位置处至少一个电子 部件EB通过接触区EC与金属部件M电连接，至少一个电子部件EB通过聚合物部件P的电 绝缘区P1、P2与金属部件M电绝缘，并且其中至少另一个电子部件EB设置成与金属部件M 的未被覆盖的热传递区TR相邻，以便设置成将热量传递至热传递区TR和相联的散热器HS 中，热传递区TR设置在所述散热器HS的邻近处/下方。聚合物部件P也优选地与金属部件M相关以限定外壳本体B中的空气流动槽口 U 和其它开口。聚合物部件P注塑成型为包括这样的槽口 U和其它用于接头或类似物的开口， 从而使得一旦聚合物部件P在金属部件M上包覆成型，不需要进行金属部件M的铣削或者 其它的无论是金属部件M还是聚合物部件P的后处理。已经参考优选的实施方式描述了本发明。本领域的普通技术人员应该知道能够对 优选的实施方式的改进和变形。公开的优选的实施方式并不意在限制下述权利要求的范 围，所述权利要求可尽可能广义地解释，无论是字面上还是根据等效原则都是这样。
权利要求
一种用于电子器件的外壳，所述外壳包括本体，所述本体包括金属部件和聚合物部件，所述聚合物部件在所述金属部件上包覆成型以便与所述金属部件相连而不需要紧固件，所述本体限定有凹部；限定于所述金属部件中的散热器；设置在所述凹部中的印制电路板，所述印制电路板包括安装在其上的多个电子部件；所述聚合物部件包括至少一个附装零件，所述至少一个附装零件将所述印制电路板固定于所述凹部中的选定位置，使得(i)至少所述电子部件的第一个与所述金属部件的接触区电连接，所述接触区通过所述聚合物部件的一个部分而暴露在外；(ii)至少所述电子部件的第二个通过所述聚合物部件的电绝缘区而与所述金属部件电绝缘；以及(iii)至少所述电子部件的第三个设置成与所述金属部件的热传递区相邻，所述热传递区位于所述散热器的下方，所述热传递区并未被所述聚合物部件覆盖以便暴露在所述凹部中。
2.一种用于电子器件的外壳，所述外壳包括本体，所述本体限定有适于容纳至少一个相联的电子部件的凹部，所述本体包括金属 部件和至少一个聚合物部件，所述至少一个聚合物部件在所述金属部件上包覆成型，使得 所述至少一个聚合物部件与所述金属部件相结合和机械地相互连接，所述至少一个聚合物 部件包括至少一个电绝缘区，所述至少一个电绝缘区使得所述金属部件与位于所述凹部中的所 述至少一个相联的电子部件电绝缘；至少一个附装零件，所述至少一个附装零件用于将所述至少一个相联的电子部件固定 于所述凹部中。
3.如权利要求1或2所述的电子器件外壳，其中，所述至少一个聚合物部件包括单个 的、一体式的聚合物部件。
4.如权利要求1或2所述的电子器件外壳，其中，所述本体包括多个侧壁和顶壁，所述 顶壁在所述多个侧壁之间延伸并使所述多个侧壁相互连接，以及其中，所述凹部限定于所 述多个侧壁与所述顶壁之间。
5.如权利要求4所述的电子器件外壳，其中，所述至少一个附装零件包括至少一个突 起，所述至少一个突起从所述侧壁中的一个侧壁向外延伸进入所述凹部，其中，所述至少一 个突起定尺寸成并且调造成将所述至少一个相联的电子部件固定在所述凹部中。
6.如权利要求5所述的电子器件外壳，其中，所述至少一个突起包括斜表面，所述斜表 面在所述斜表面向所述顶壁延伸时从与所述突起相连的所述侧壁分离。
7.如权利要求2所述的电子器件外壳，还包括散热器，所述散热器限定为所述一体式金属部件的部分。
8.如权利要求7所述的电子器件外壳，其中，所述散热器包括被空气流动通道彼此分 离的多个散热片。
9.如权利要求7所述的电子器件外壳，其中，所述金属部件的在所述散热器下方并且 位于所述凹部中的一部分并未被所述至少一个聚合物部件覆盖以便增加从所述凹部至所 述散热器的热传递。
10.如权利要求1或2所述的电子器件外壳，还包括多个安装突部，所述多个安装突部 限定为所述金属部件的部分并位于所述凹部之外，每一个所述安装突部限定适于容纳相联的紧固件的开孔。
11.如权利要求2所述的电子器件外壳，其中，所述至少一个电绝缘区中包括开口，所 述开口使所述金属部件的限定电接触部的部分暴露，所述电接触部适于与所述至少一个电 子部件的电接地连接部配合。
12.如权利要求1或2所述的电子器件外壳，其中，所述金属部件是一体式的构造。
全文摘要
一种用于电子器件的外壳，所述外壳包括具有金属部件和聚合物部件的本体，所述聚合物部件在所述金属部件上包覆成型以便在没有紧固件的情况下与所述金属部件相连。所述本体限定有凹部。所述金属部件中限定有散热器。印制电路板定位于所述凹部中并且包括安装在其上的多个电子部件。所述聚合物部件包括至少一个附装零件，所述附装零件将所述印制电路板固定于所述凹部中的选定位置从而使得(i)至少所述电子部件的第一个与所述金属部件的接触区电连接，所述接触区通过所述聚合物部件的一个部分而暴露在外；(ii)至少所述电子部件的第二个通过所述聚合物部件的电绝缘区与所述金属部件电绝缘；以及(iii)至少所述电子部件的第三个设置成与所述金属部件的热传递区相邻，所述热传递区位于所述散热器的下方。所述热传递区并未被所述聚合物部件覆盖以便暴露在所述凹部中。
文档编号H05K5/02GK101945550SQ201010224598
公开日2011年1月12日 申请日期2010年7月6日 优先权日2009年7月6日
发明者安德鲁·P·考夫曼, 道格拉斯·R·博德曼 申请人:洛克威尔自动控制技术股份有限公司