DE60221127T2

DE60221127T2 - Verbesserter metallrahmen für elektronische geräte und flachbildschirme

Info

Publication number: DE60221127T2
Application number: DE60221127T
Authority: DE
Inventors: Atakan Aliso Viejo PEKER; William L. Pasadena JOHNSON
Original assignee: Liquidmetal Technologies Inc
Current assignee: Crucible Intellectual Property LLC
Priority date: 2001-06-07
Filing date: 2002-06-07
Publication date: 2008-03-13
Anticipated expiration: 2022-06-08
Also published as: ATE366829T1; DE60221127D1; JP2005509090A; WO2003009088A2; JP2012046826A; EP1404884A2; EP1404884B1; EP1404884A4; WO2003009088A3; AU2002332399A1; US6771490B2; KR100908420B1; KR20040007668A; JP5374562B2; CN1526030A; CN1239730C; JP5244282B2; US20030062811A1

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung betrifft einen verbesserten Metallrahmen für elektronische Hardware und vorzugsweise Metallrahmen, die aus amorphen Formmassenverfestigungslegierungen und amorphen Formmassenverfestigungslegierungs-Verbundmaterialien auf Fe- und Zr-Basis hergestellt sind.
Allgemeiner Stand der Technik
Eine herkömmliche elektronische Vorrichtung kann aus praktischen Gründen der Funktion nach in zwei Abschnitte unterteilt sein: einen Elektronikabschnitt, der den funktionalen Nutzen der elektronischen Vorrichtung bereitstellt, und einen externen Rahmen, der physischen Schutz für den Elektronikabschnitt bereitstellt. Um für optimalen Schutz zu sorgen, kapselt der Rahmen die Arbeitskomponenten (wie etwa unter anderem einen oder mehrere Mikroprozessoren und Speichervorrichtungen) der elektronischen Vorrichtung, etwa eines tragbaren Computers, eines Personal Data Assistants („PDA", ein kleiner Handcomputer) oder eines Mobiltelefons, physisch ein.
Beispielsweise wird bei tragbaren Personalcomputern, die gemeinhin als Notebook-Computer bezeichnet werden, ein Gesamtgehäuse, das aus einem oberen Gehäuse und einem unteren Gehäuse gebildet ist, dazu verwendet, einen Bildschirm, einen Computer und Schnittstellenvorrichtungen zu lagern und unterzubringen. Das Gehäuse bildet zudem typischerweise eine Einbaustruktur zum Verbinden der verschiedenen Komponenten, die den Computer bilden. Die verschiedenen Komponenten, einschließlich der Hauptplatine und der Plattenlaufwerke, sind mittels Schrauben oder anderer derartiger Befestigungsmittel entweder an der oberen oder der unteren Hälfte des Gehäuses angebracht. Schutz vor elektromagnetischer Störbeeinflussung („EMI") wird im Gehäuse bereitgestellt, indem eine Lage aus einem Abschirmmaterial im Inneren der beiden Hälften angeordnet wird oder indem die relevanten Komponenten mit einer Metallstruktur umgeben werden, die diese von der Umgebung isoliert. Beim Bau eines typischen Gehäuses eines Notebook-Computers oder eines Gehäuses für eine beliebige tragbare elektronische Vorrichtung wird darauf geachtet, das Gesamtgewicht zu minimieren und gleichzeitig die Verarbeitungsleistung, die Speicherkapazität und die Stoßbeständigkeit der Vorrichtung zu maximieren.
Zur Erreichung dieses Ziels werden zahlreiche Ausgestaltungselemente benutzt. Erstens werden zur Minimierung der Größe der elektronischen Vorrichtung die elektronischen Komponenten verkleinert und leichtgewichtige, dünne Anzeigen in die Vorrichtungen eingebaut. Zweitens wird die Struktur, die für die Befestigung und die Stoßisolierung der verschiedenen Komponenten des Computers verwendet wird, möglichst gering gehalten, und in der Tat weist das Gehäuse typischerweise angeformte Verstärkungen, Rippen und Befestigungsvorsprünge entlang seiner geformten Innenseite auf, an denen die Komponenten angebracht werden. Typischerweise werden die verschiedenen Leiterplatten im Inneren des Notebook-Computers mithilfe von Befestigungsmitteln direkt an den angeformten Vorsprüngen und Rippen angebracht. Schlussendlich werden zur Minimierung des Gewichts der Vorrichtung die meisten Gehäuse für derartige Computer aus Bauteilen aus einem leichtgewichtigen, äußerst steifen Kunststoff- oder Verbundmaterial hergestellt.
Auch wenn diese Verfahren zum Bau von tragbaren Computern annehmbar sind, gibt es Raum für Verbesserungen. Beispielsweise weisen vom Standpunkt des Materials aus betrachtet Kunststoff- und Verbundmaterialien zwar ein geringes Gewicht auf und sind leicht zu den komplexen Formen, die für die meisten elektronischen Gehäuse erforderlich sind, bearbeitbar, aber die Strukturfestigkeit und Widerstandsfähigkeit, die mit einem Kunststoff- oder Verbundmaterial erhalten werden können, sind typischerweise weniger gut als jene, die mit Metall erzielt werden können. Zudem muss bei der Verwendung eines Kunststoff- oder Verbundmaterials anstelle eines Metalls eine separate EMI-Schutzschicht zwischen dem Gehäuse und der Elektronik angeordnet werden.
Jedoch sind, mit der Ausnahme von Sondermärkten wie etwa dem Militär, die Nachteile hinsichtlich Gewicht und Kosten, die sich durch die Herstellung des gesamten Gehäuses aus Metall ergeben, üblicherweise zu groß für eine tragbare elektronische Vorrichtung. Beispielsweise wurden Versuche unternommen, die in Zusammenhang mit Kunststoffgehäusen auftretenden Probleme der Festigkeit und Widerstandsfähigkeit durch den Bau eines tragbaren Computers zu lösen, dessen Gehäuse aus einer oberen und einer unteren Hälfte aus einem Metalldruckgussteil besteht. Dies ergibt zwar einen relativ festen und widerstandsfähigen Computer, doch wiegt er für Zwecke der einfachen Tragbarkeit zu viel, und die Kosten eines solchen Computers sind zu hoch. Andere Hersteller haben verschiedenste Unteranordnungen aus Blech hergestellt, was aber die Festigkeit des erhaltenen Computers nicht merklich anhob. Zudem kann den meisten gewöhnlichen Metallen nur schwer eine angemessene Form verliehen werden.
Jüngste Bemühungen beschäftigten sich mit Magnesiumlegierungen, da diese eine relativ niedrige Dichte und hohe Festigkeitseigenschaften aufweisen. Derartige Legierungen weisen jedoch deutlich schlechtere Eigenschaften für die plastische Bearbeitung als herkömmliche Legierungen, wie etwa Legierungen auf Al-Basis, auf. Dementsprechend werden derzeit Magnesiumlegierungen üblicherweise als Druckgussteile bereitgestellt. Druckgussteile aus Magnesiumlegierungen sind jedoch noch immer auf relativ dicke Produkte eingeschränkt, da es äußerst schwierig ist, Magnesiumlegierungen zu dünnen Produkten zu gießen. Zudem können in den Magnesiumlegierungsgussstücken Gießfehler, wie etwa Poren, und Einschlüsse, etwa von Oxiden, die beim Gießen unvermeidlich sind, vorhanden sein und an der Oberfläche derselben zutage treten. Die Gießfehler und Einschlüsse verschlechtern die mechanische Festigkeit der Magnesiumlegierungsgussstücke, und sie beeinträchtigen die Korrosionsbeständigkeit und das Aussehen der Oberfläche der Gussstücke, wenn sie an der Oberfläche zutage treten.
Selbst wenn die Korrosionsbeständigkeit solch geschmiedeter Magnesiumlegierungen oder anderer hybrider, kristalliner Legierungsmaterialien verbessert werden kann und diese eine mit herkömmlichen Metallen gleichwertige mechanische Festigkeit in einem leichteren Rahmen bieten können, so wurde dennoch bisher der Dehnungsgrenze (der Fähigkeit eines Materials, sich vor der bleibenden Verformung elastisch zu verformen) solcher Materialien keine Beachtung geschenkt. Dementsprechend werden Gehäuse für elektronische Produkte im Allgemeinen mit Metallen hergestellt, die äußerst schlechte Dehnungsgrenzen aufweisen, was die Fähigkeit derartiger Gehäuse zur elastischen Aufnahme von Spannungsenergie verringert und die Gefahr einer bleibenden Verformung des Elektronikrahmens erhöht, wenn dieser einer Verformungsspannung ausgesetzt ist.
Die Schrift US-A-4 766 407 offenbart einen Metallrahmen, der eine Umhüllung definiert und dazu geeignet ist, darin elektronische Hardware unterzubringen.
Demzufolge besteht Bedarf an einem Elektronikgehäuse, das die Strukturintaktheit und Widerstandsfähigkeit einer tragbaren elektronischen Vorrichtung verbessert, ohne deren Gewicht oder Herstellungskosten anzuheben.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Metallrahmen für elektronische Hardware mit verbesserten physikalisch-mechanischen Eigenschaften, einschließlich einer Dehnungsgrenze des Metallrahmens von mindestens etwa 1,5 % und vorzugsweise von mehr als etwa 2,0 %; und vorzugsweise betrifft sie äußerst gut bearbeitbare Metallrahmen, wobei mindestens ein Abschnitt des Rahmens aus amorphen Formmassenverfestigungslegierungen und amorphen Formmassenverfestigungslegierungs-Verbundmaterialien auf Zr/Ti- oder auf Fe-Basis hergestellt ist.
In einer Ausführungsform sind die amorphen Formmassenverfestigungslegierungen aus der Familie ausgewählt, die durch die folgende Molekularformel beschrieben ist: (Zr,Ti)_a(Ni,Cu,Fe)_b(Be,Al,Si,B)_c, wobei a im Bereich von 30 bis 75, b im Bereich von 5 bis 60 und c im Bereich von 0 bis 50 in Atomprozentanteilen liegt. In einer anderen derartigen Ausführungsform können die Legierungen wesentliche Mengen anderer Übergangsmetalle von bis zu 20 Atomprozentanteilen und noch bevorzugter Metalle wie etwa Nb, Cr, V, Co, enthalten.
In einer anderen Ausführungsform handelt es sich bei der Legierungsfamilie um (Zr,Ti)_a(Ni,Cu)_b(Be)_c, wobei a im Bereich von 40 bis 75, b im Bereich von 5 bis 50 und c im Bereich von 5 bis 50 in Atomprozentanteilen liegt.
In einer anderen Ausführungsform werden Verbunde amorpher Legierungen verwendet, um dem Rahmen wunschgemäß bestimmte Eigenschaften der Steifigkeit, Stoßbeständigkeit und Wärmeleitfähigkeit zu verleihen. In einer solchen Ausführungsform kann es sich bei den Verstärkungsmaterialien für verbesserte Steifigkeit um Kohlenstofffasern und Vorformlinge oder um SiC-Fasern und Vorformlinge handeln. In einer solchen Ausführungsform machen die Verstärkungsmaterialien vorzugsweise einen Anteil von 20 % bis 80 % des Volumens des Verbunds aus. In einer weiteren Ausführungsform kann die Richtung und Form der Verstärkungsmaterialien wunschgemäß bestimmt werden, beispielsweise können die Materialien derart ausgerichtet sein, dass die gewünschten Eigenschaften (wie etwa der Elastizitätsmodul) in der parallel zur Länge und Breite des Metallrahmens verlaufenden Richtung optimiert werden.
In einer anderen Ausführungsform kann die Geometrie des Rahmens wunschgemäß bestimmt werden, um eine bessere Kombination aus Steifigkeit und Biegsamkeit bereitzustellen. In einer solchen Ausführungsform kann jedwede gewünschte Konfiguration verwendet werden, wie etwa Honigwaben- und Wellenstrukturen.
In einer anderen Ausführungsform kann der Metallrahmen ferner andere Teile aufweisen, die aus unterschiedlichen Materialien, etwa aus Kunststoff, Aluminium usw., hergestellt sind.
In einer anderen Ausführungsform sind die amorphen Legierungen so gewählt, dass sie einen Härtewert von etwa 4 GPa oder mehr, vorzugsweise von 5,5 GPa oder mehr, bereitstellen.
In einer anderen Ausführungsform sind die amorphen Legierungen so gewählt, dass sie eine Streckfestigkeit von etwa 2 GPa oder mehr bereitstellen.
In einer anderen Ausführungsform sind die amorphen Legierungen so gewählt, dass sie eine Bruchzähigkeit von etwa 10 ksi-sqrt(in)(sqrt = Quadratwurzel) oder mehr, vorzugsweise von etwa 20 ksi-sqrt(in) oder mehr, bereitstellen.
In einer anderen Ausführungsform sind die amorphen Legierungen so gewählt, dass sie eine Dichte von 6,5 g/cm³ oder weniger, vorzugsweise von 4,5 g/cm³ oder weniger, bereitstellen.
In einer anderen Ausführungsform sind die amorphen Legierungen so gewählt, dass sie mindestens zwei Eigenschaften aufweisen, wobei eine dieser die Dehnungsgrenze ist und die andere aus der aus Härte, Streckfestigkeit, Bruchzähigkeit und Dichte, wobei die Werte in den oben aufgeführten Bereichen liegen, bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
In einer anderen Ausführungsform sind die amorphen Legierungen so gewählt, dass sie mindestens drei Eigenschaften aufweisen, wobei eine dieser die Dehnungsgrenze ist und die anderen zwei aus der aus Härte, Streckfestigkeit, Bruchzähigkeit und Dichte, wobei die Werte in den oben aufgeführten Bereichen liegen, bestehenden Gruppe ausgewählt sind.
In einer anderen Ausführungsform umfasst der erfindungsgemäße Metallrahmen mindestens ein Teil zur Bildung der Metallrahmenanordnung. In einer Ausführungsform, in der der Rahmen aus mindestens zwei Teilen hergestellt ist, kann in einem Teil getrennt die elektronische Hardware eingebaut sein, und im anderen Teil kann die Flachbildanzeige eingebaut sein. In einer derartigen Ausführungsform können die Teile des Metallrahmens durch verschiedene Methoden, etwa durch Bolzen, Klemmverbindungen, Klebstoffe, Nieten oder durch Schweißen, verbunden sein, um die Inhalte zu sichern.
In einer anderen Ausführungsform sind die Rahmen aus amorphen Legierungen so ausgestaltet, dass sie Strukturen, wie etwa Rippen oder Trägerflächen, bereitstellen, um Stöße und Vibrationen für empfindliche Komponenten im Inneren, wie etwa Festplattenlaufwerke, zu dämpfen.
In einer anderen Ausführungsform sind die amorphen Legierungen und Verbundmaterialrahmen in komplexen Ausgestaltungen (sie enthalten beispielsweise Merkmale komplizierter Gestalt für funktionale, ergonomische und ästhetische Zwecke), wie etwa mit Merkmalen mit einer Größe von weniger als 1 Mikron, hergestellt.
In einer anderen Ausführungsform betrifft die Erfindung einen Rahmen, der spezifisch für eine tragbare elektronische Vorrichtung, etwa einen PDA, ein Mobiltelefon oder einen Notebook-Computer, ausgestaltet ist.
In einer anderen Ausführungsform betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Rahmens für elektronische Vorrichtungen aus einer amorphen Legierung. In einer derartigen Ausführungsform kann die amorphe Legierung bei in etwa der Glasübergangstemperatur des Materials gegossen oder geformt werden, um Details zu duplizieren oder komplexere Ausgestaltungen des Metallgehäuses bereitzustellen.
In einer anderen Ausführungsform wird der Metallrahmen aus Lagen amorpher Legierungen und Verbundmaterialien durch Stanzen und/oder Gesenkformen hergestellt. In einer solchen Ausführungsform werden die Vorgänge des Stanzens und Gesenkformens vorzugsweise in etwa bei den Glasübergangstemperaturen durchgeführt. In einer anderen derartigen Ausführungsform kann der Metallrahmen auch aus Lagen amorpher Legierungen und Verbundmaterialien durch maschinelle Bearbeitungs- und Schneidevorgänge, etwa durch Wasserstrahl-, Laserschneiden und elektroerosive Bearbeitung, hergestellt werden. Der Metallrahmen kann auch durch verschiedenste Arten von Gießvorgängen, etwa durch Formguss- und Schmelzeninfiltrierungsverfahren für amorphe Legierungsverbundmaterialien, hergestellt werden.
In einer anderen Ausführungsform wird der Metallrahmen maschinell bearbeitet, geschnitten, gestanzt oder gesenkgeformt, so dass er verschiedene Schlitze und Löcher aufweist, um für die durch den Betrieb der elektronischen Hardware und der Flachbildanzeige erzeugte Wärme eine verbesserte Kühlung bereitzustellen. In einer derartigen Ausführungsform kann der Metallrahmen auch maschinell bearbeitet, geschnitten, gestanzt oder gesenkgeformt werden, so dass er verschiedene Schlitze und Löcher aufweist, um für eine bessere Leistung der internen Tonanlage und Lautsprecher zu sorgen. Schlussendlich kann in einer derartigen Ausführungsform der Metallrahmen auch maschinell bearbeitet, geschnitten, gestanzt oder gesenkgeformt werden, so dass er verschiedene Schlitze und Löcher aufweist, um Raum für Tastatur, Maus, Touchpad und verschiedenes anderes Zubehör und andere Zusatzeinrichtungen bereitzustellen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Diese und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung, den beigefügten Ansprüchen und den zugehörigen Zeichnungen hervor, in denen:
1 eine schematische Ansicht eines Tastaturrahmens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
2 eine schematische Ansicht eines Flachbildschirmrahmens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
3 eine schematische Ansicht eines Tastatur-Flachbildanzeige- Kombinationsrahmens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
4 eine schematische Ansicht eines Flachbildschirmrahmens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
5 eine schematische Ansicht eines Klapprahmens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;
6 eine graphische Darstellung der Eigenschaften der amorphen Materialien für den Rahmen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
7 einen graphischen Vergleich der Eigenschaften der amorphen Materialien für den Rahmen gemäß der vorliegenden Erfindung und herkömmlicher Materialien zeigt;
8 einen graphischen Vergleich der Eigenschaften der amorphen Materialien für den Rahmen gemäß der vorliegenden Erfindung und herkömmlicher Materialien zeigt;
9 einen graphischen Vergleich der Eigenschaften der amorphen Materialien für den Rahmen gemäß der vorliegenden Erfindung und herkömmlicher Materialien zeigt;
10 einen graphischen Vergleich der Eigenschaften der amorphen Materialien für den Rahmen gemäß der vorliegenden Erfindung und herkömmlicher Materialien zeigt;
11 einen graphischen Vergleich der Eigenschaften der amorphen Materialien für den Rahmen gemäß der vorliegenden Erfindung und herkömmlicher Materialien zeigt;
12 einen graphischen Vergleich der Eigenschaften der amorphen Materialien für den Rahmen gemäß der vorliegenden Erfindung und herkömmlicher Materialien zeigt;
13 einen graphischen Vergleich der Eigenschaften der amorphen Materialien für den Rahmen gemäß der vorliegenden Erfindung und herkömmlicher Materialien zeigt; und
14 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines Rahmens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Rahmen für eine Elektronikvorrichtung mit verbesserten physikalisch-mechanischen Eigenschaften, wobei mindestens ein Abschnitt des Rahmens aus einem Material mit einer Dehnungsgrenze für den Metallrahmen von mindestens etwa 1,5 % und vorzugsweise von mehr als etwa 2,0 % hergestellt ist; und vorzugsweise betrifft sie einen Rahmen, der aus einem äußerst gut bearbeitbaren Material hergestellt ist, wie etwa aus amorphen Formmassenverfestigungslegierungen und amorphen Formmassenverfestigungslegierungs-Verbundmaterialien auf Zr/Ti- oder auf Fe-Basis, amorphen Formmassenverfestigungslegierungsmaterialien oder amorphen Verbund-Formmassenverfestigungslegierungsmaterialien. Diese Rahmen werden hierin als Elektronikrahmen/-gehäuse oder als amorphe Formmassenverfestigungsrahmen/-gehäuse bezeichnet.
Repräsentative Beispiele für die Elektronikrahmen gemäß dieser Erfindung sind in den 1 bis 5 dargestellt. Wie gezeigt ist, definiert jeder Metallrahmen 10 mindestens eine Umhüllung 20, die durch die Wände 30 des Metallrahmens definiert ist, in dem die Komponenten 40 der elektronischen Vorrichtung enthalten sein können, und mindestens eine Öffnung 50, um Zugang zu oder Interaktion mit der darin enthaltenen elektronischen Komponente 40 zu ermöglichen. Obwohl alle Metallrahmen dieser Erfindung diese Grundkomponenten enthalten, so wie in den 1 bis 5 gezeigt ist, können das Gehäuse selbst, die Anzahl, Größe und Form der Umhüllungen und Öffnungen sowie die Art, Form und Größe der darin enthaltenen Elektronikkomponenten je nach Art der elektronischen Vorrichtung variieren. Beispielsweise können die Rahmen dieser Erfindung für beliebige elektronische Vorrichtungen, beispielsweise für Datenspeicher- und Datenbearbeitungsvorrichtungen, wie etwa PDAs und Notebook-Computer, für Multimedia-Aufzeichnungsvorrichtungen, wie etwa Digitalkameras und Videokameras, für Multimedia-Abspielgeräte, wie etwa CD- und DVD-Player, für Kommunikationsvorrichtungen, wie etwa Pager und Mobiltelefone, usw. verwendet werden.
Die 1 bis 4 zeigen beispielhafte Ausführungsformen geeigneter Metallrahmenausgestaltungen für verschiedenste elektronische Vorrichtungen. Beispielsweise zeigt 1 ein Gehäuse 10 mit einer einzigen Öffnung 50 für eine Benutzerschnittstelle, wie etwa eine Tastatur 40, das als selbstständige Einheit, wie etwa als Fernbedienung, oder als Komponente eines stationären oder tragbaren Computers verwendet werden könnte. 2 zeigt ein Gehäuse 10 mit zwei Öffnungen 50 für eine Flachbildanzeige 40 und eine Benutzerschnittstelle oder Zugangsstelle 40', wobei eine solche Ausgestaltung für einen tragbaren DVD-Player oder als Komponente eines tragbaren Computers verwendet werden könnte. 3 zeigt ein Gehäuse für ein Mobiltelefon oder einen PDA, bei dem Öffnungen 50 für eine Flachbildanzeige 40 und eine Benutzerschnittstelle, wie etwa eine Reihe von Steuerknöpfen 40', bereitgestellt sind. 4 zeigt hingegen ein Gehäuse 10 mit einer einzigen, großen Öffnung 50 für eine Darstellungsanzeige, etwa für einen Flachbildschirm-Fernseher.
Wie dargestellt ist, umfasst jede der vorgeschlagenen Rahmenausgestaltungen Umhüllungen 20 von verschiedenster Größe und Form, Wände 30 von verschiedenster Größe und Form, elektronische Komponenten 40 von verschiedenster Größe und Form und Öffnungen 50 von verschiedenster Größe und Form. Obwohl nur Vorrichtungen dargestellt sind, die zwei oder weniger Öffnungen aufweisen, versteht es sich dennoch, dass die Anzahl und die Anordnungsstellen solcher Öffnungen nur vom vorgesehenen Verwendungszweck abhängig sind. Beispielsweise können zur Ermöglichung einer angemessenen Kühlung und angemessenen Wartung oder zur Ermöglichung der Befestigung verschiedener Zusatzeinrichtungen in beliebiger Größe, Form und Anzahl zusätzliche Öffnungen bereitgestellt sein.
Die 1 bis 4 zeigen Gehäuse- und Rahmenausgestaltungen, bei denen die Arbeitskomponenten der elektronischen Vorrichtung in einer einzigen Struktur eingebaut sind, jedoch können diese auch in separaten Strukturen untergebracht sein, die getrennt oder verbunden vorliegen. Ein Beispiel ist in 5 dargestellt. 5 zeigt ein Gehäuse mit zwei separaten Abschnitten, die über ein Scharnier miteinander verbunden sind. Ein Abschnitt 60 des Gehäuses ist zur Aufnahme einer Flachbildanzeige ausgestaltet, und der zweite Abschnitt 70 ist zur Aufnahme einer Benutzerschnittstelle und anderer Arbeitskomponenten ausgestaltet.
Auch wenn keine detaillierten Baupläne der Gehäuse bereitgestellt sind, versteht es sich, dass die Teile des Metallrahmens durch verschiedene Methoden, etwa durch Bolzen, Klemmverbindungen, Klebstoffe, Nieten oder durch Schweißen, verbunden sein können, um die Inhalte zu sichern, wenn dies wie im Fall des aus mindestens zwei Teilen hergestellten Rahmens (wie in 5 gezeigt ist) erforderlich ist. Zudem können die Legierungsrahmen so ausgestaltet sein, dass sie Strukturen, wie etwa Rippen oder Trägerflächen, bereitstellen.
Obwohl nur die perspektivische Vorderansicht der oben erwähnten beispielhaften Gehäuse dargestellt ist, versteht es sich, dass der Metallrahmen die Ränder und die Rückseite der Darstellungsanzeige bedecken kann. Außerdem versteht sich, dass die Metallrahmen der vorliegenden Erfindung jede beliebige Form und Größe annehmen können, die für die Umhüllung und den Schutz der elektronischen Komponenten einer elektronischen Vorrichtung geeignet sind, obwohl die Figuren nur fünf Beispiele potentieller Gehäuseausgestaltungen zeigen. Geeignete Metallrahmenausgestaltungen für tragbare Computer sind beispielsweise in den US-Patenten Nr. 5.237.486 und Nr. 4.571.456 offenbart.
Zusätzlich zu den Gehäusen und Rahmen, die in den 1 bis 5 dargestellt sind und die als Primärumhüllung zur Ummantelung der elektronischen Komponenten ausgestaltet sind, versteht es sich, dass die Elektronikrahmen der vorliegenden Erfindung auch dazu verwendet werden können, eine bereits vollständig ummantelte elektronische Vorrichtung zu umhüllen. Beispielsweise könnte die vorliegende Erfindung ein Zusatztragegehäuse zur Ummantelung eines PDA, eines Mobiltelefons oder eines Notebook-Computers betreffen und dadurch eine zusätzliche Schutzschicht für die Vorrichtung bereitstellen.
Die obige Erörterung hat sich allgemein auf die Struktur, die Ausgestaltung und die Funktion der Elektronikrahmen in der vorliegenden Erfindung konzentriert. Wie jedoch bei der Darlegung des allgemeinen Stands der Technik angesprochen wurde, besteht ein Hauptproblem im Zusammenhang mit Elektronikrahmen im Abwägen zwischen der Widerstandsfähigkeit des Gehäuses und dem Gesamtgewicht des Gehäuses. Gehäuse und Rahmen für Elektronikvorrichtungen müssen ein gewisses Maß der Widerstandsfähigkeit pro Gewichtseinheit aufweisen, so dass der Rahmen angemessenen Schutz bietet, weiterhin aber ein geeignetes leichtes Gewicht aufweist.
Bei der Bestimmung der Widerstandsfähigkeit des Gehäuses müssen mehrere wichtige physikalische Parameter beachtet werden, wenn das Rahmenmaterial gewählt wird. Bei herkömmlichen Elektronikrahmen und Gehäusen erachten die Ingenieure typischerweise eine höhere Reißfestigkeit (σ_uts), die als die maximale Spannung definiert ist, der ein Material unterworfen sein kann, bevor es reißt, und einen höheren Elastizitätsmodul (Young'scher Modul oder Biegemodul, je nach Lastgeometrie) als von oberster Bedeutung bei der Wahl des Materials. Außerdem werden zur Herstellung von leichtgewichtigen Rahmen für herkömmliche Elektronikrahmen Materialien gewählt, die eine höhere spezifische Reißfestigkeit (das Verhältnis der Reißfestigkeit zur Dichte) und einen höheren spezifischen Elastizitätsmodul (das Verhältnis des Elastizitätsmoduls zur Dichte) aufweisen. Diese Materialparameter geben typischerweise die maximale Gesamtbelastbarkeit vor dem Reißen bzw. die Gesamtdurchbiegung des Rahmens an. Es spielen jedoch auch spezifische Ausgestaltungsmerkmale des Rahmens bei der Bestimmung der Gesamtbelastbarkeit (vor dem Reißen) und der Gesamtdurchbiegung des Rahmens eine wichtige Rolle (möglicherweise eine bestimmende Rolle).
Für ein gegebenes Gewicht desselben Materials ist beispielsweise ein I-Träger wirksamer zur Bereitstellung der Gesamtbelastbarkeit zur Minimierung der Durchbiegung als ein massiver Stab. Demzufolge können komplizierte Ausgestaltungsmerkmale strukturelle Unzulänglichkeiten des Materials bis zu einem gewissen Grad einfach und wirksam wettmachen, vorausgesetzt, das Material kann zu den notwendigen komplexen Formen bearbeitet und hergestellt werden.
Diese Eigenschaften geben zwar die Gesamtbelastbarkeit des Rahmens an und stellen auch eine gewisse Maßangabe der Fähigkeit des Rahmens zur Verformung und Durchbiegung bereit, sie geben jedoch nicht ausreichend Aufschluss über die allgemeine Widerstandsfähigkeit des Rahmens und dessen Fähigkeit, die umschlossenen elektronischen Komponenten vor den durch die physische Umgebung verursachten Spannungen, wie etwa vor Eindringungen, Einbeulungen, Einstichen usw., zu schützen. Zudem definieren diese Parameter die Reaktion des Gehäuses auf Verformung, die etwa durch eine Verformungsspannung verursacht wird, nicht angemessen. Es ist ferner wichtig hervorzuheben, dass die oben beschriebenen Ausgestaltungsmerkmale zwar imstande sind, einige Unzulänglichkeiten der physikalischen Merkmale des gewählten Materials wettzumachen, jedoch nicht dazu verwendet werden können, die Probleme, die in Zusammenhang mit unangemessener Widerstandfähigkeit und unangemessenem Schutz vor der physischen Umgebung stehen, zu lösen.
Um die Reaktion eines Gehäuses auf derartige Verformungen zu beschreiben, ist es erforderlich, die Dehnungsgrenze (ε_f) des verwendeten Materials zu berücksichtigen. Die Dehnungsgrenze ist als die Menge an physischer Verformung definiert, die ein Material aushalten kann, bevor es bleibend verformt wird. Die Beziehung der Dehnungsgrenze zur Streckfestigkeit ist graphisch in der Spannungs-Dehnungs-Kennlinie in 6 dargestellt.
Die Bedeutung der Dehnungsgrenze bei der Bestimmung der Eignung eines Materials für die Herstellung eines Elektronikgehäuses ist 7 am besten zu entnehmen. Diese Figur zeigt Spannungs-Dehnungs-Kennlinien, die einen Vergleich zwischen einem sehr harten, leichtgewichtigen Material, wie etwa einer herkömmlichen Ti-Legierung, die häufig als Premiummaterial bei der Herstellung von Elektronikgehäusen eingesetzt wird, und einem Formmassenverfestigungsmaterial, so wie in der vorliegenden Erfindung beschrieben, zeigen. Wie dargestellt ist, weist das herkömmliche Material eine relativ hohe Streckfestigkeit auf, doch wenn die Dehnungsgrenze des Materials niedrig ist, dann führt jedwede leichte Verformung des Materials zu einer bleibenden Verformung. Im Gegensatz dazu sind die Gehäuse der vorliegenden Erfindung so ausgestaltet, dass sie imstande sind, eine hohe Streckfestigkeit aufzuweisen und relativ hohe elastische Verformungen auszuhalten.
Die Bedeutung der Dehnungsgrenze für die Bereitstellung verbesserter Widerstandsfähigkeit der Gehäuse gemäß der vorliegenden Erfindung ist in 8 durch den Vergleich der schematischen Kennlinien graphisch dargestellt. Spezifisch stellt der Bereich unter den beiden Graphenkurven in 8 die Fähigkeit zweier gedachter Materialien zur elastischen (d.h. ohne bleibende Beschädigung) Aufnahme der Energie aus einer Spannung, etwa einem Sturz oder Aufprall, dar. Wie dargestellt ist, ist der fertige Elektronikrahmen durch die Wahl eines Materials mit einer hohen Dehnungsgrenze imstande, signifikant mehr Energie zu absorbieren (unter elastischer Verformung) als das herkömmliche Material mit gleich hoher Streckfestigkeit. Demzufolge ist ein Rahmen, der gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, aus einem Material auszubilden, das eine Dehnungsgrenze von mindestens 1,5 % aufweist, wodurch ein Rahmen bereitgestellt wird, der weniger anfällig für bleibende Verformungen oder völliges Versagen während seiner Verwendung ist.
Alle obgenannten Eigenschaften können weiter definiert werden, indem die Dichte des Materials (ρ) beachtet wird, die das Gewicht pro Volumen der Materialien definiert. Beispielsweise kann das Verhältnis der Streckfestigkeit oder der Dehnungsgrenze zum Gewicht herangezogen werden, um die Eignung eines amorphen Legierungsmaterials zur Verwendung in den Elektronikrahmen der vorliegenden Erfindung zu bestimmen. Ein sehr nützlicher Messwert für ein Material ist durch das Verhältnis der Dehnungsgrenze zur Dichte definiert, so wie durch die nachstehende Formel definiert ist:
Außerdem kann auch das Verhältnis der Streckfestigkeit zur Dichte in Kombination mit dem obigen Verhältnis verwendet werden, um verbesserte Rahmen zu erhalten:
Es kann entweder das Verhältnis der Dehnungsgrenze oder vorzugsweise eine Kombination der obigen Verhältnisse dazu verwendet werden, eine Palette an geeigneten Materialien zu bestimmen.
Zusätzlich zu den oben erörterten gewünschten mechanischen Eigenschaften ist auch die Korrosionsbeständigkeit für Elektronikrahmen, insbesondere für tragbare Elektronikvorrichtungen, die strengen Umgebungen und harten Betriebsbedingungen ausgesetzt sind, von großer Bedeutung.
Schlussendlich besteht ein zweites Hauptproblem, das im Zusammenhang mit aus Metall hergestellten Elektronikrahmen auftritt, in der effizienten Herstellung der komplexen Formen, die erforderlich sind, wie schon bei der Erörterung des allgemeinen Stands der Technik angesprochen wurde. Zur Herstellung dieser komplexen Formen werden am besten Form- und Gussverfahren eingesetzt, ansonsten müssen umfangreiche maschinelle Nachbearbeitungsvorgänge, wie etwa Schmiedeverfahren, ausgeführt werden. Die meisten herkömmlichen Materialien, wie etwa Legierungen auf Al-Basis, weisen jedoch äußerst schlechte Form- und Gusseigenschaften auf. Demzufolge muss das für die Gehäuse und Rahmen gewählte Material ein Mindestmaß an Bearbeitbarkeit aufweisen.
Die Bearbeitbarkeit des Materials kann auf verschiedenste Weisen definiert werden, beispielsweise durch die kleinste Größe der Merkmale, die das Material imstande ist, aus dem Formhohlraum zu reproduzieren, durch die während des Formens erforderlichen Formgebungstemperaturen oder Umformgeschwindigkeiten und durch die Maßtoleranzen des fertigen Produkts, die das Material imstande ist zu bilden.
So können beispielsweise aufgrund der feinen Abmessungen, die für die Elektronikgehäuse der vorliegenden Erfindung erforderlich sind, nur Materialien mit einem Mindestmaß an Bearbeitbarkeit verwendet werden. In einer Ausführungsform der Erfindung sind beispielsweise nur solche Materialien zur Ausbildung der Elektronikrahmen der vorliegenden Erfindung geeignet, die Oberflächenmerkmale in der Größenordnung von 100 Mikron reproduzieren können.
Zur Bereitstellung geeigneter mechanischer Widerstandsfähigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Bearbeitbarkeit betrifft die vorliegende Erfindung einen Elektronikrahmen, der aus einer amorphen Formmassenverfestigungslegierung hergestellt ist, und insbesondere einen Elektronikrahmen, der aus einer amorphen Formmassenverfestigungslegierung auf Fe- oder Zr/Ti-Basis hergestellt ist.
Formmassenverfestigungslegierungen beziehen sich auf die Familie amorpher Legierungen, die mit niedrigen Abkühlgeschwindigkeiten wie 500 K/s oder weniger abgekühlt werden können und im Wesentlichen ihre amorphe Atomstruktur beibehalten. Derartige amorphe Formmassenverfestigungslegierungen können mit einer Dicke von 0,5 mm oder mehr hergestellt werden, also wesentlich dicker als herkömmliche amorphe Legierungen, die eine maximale gießbare Dicke von 0,020 mm aufweisen und die Abkühlgeschwindigkeiten von 10⁵ K/s oder mehr benötigen. Zudem können amorphe Formmassenverfestigungslegierungen aufgrund ihrer Abkühlgeschwindigkeitseigenschaften durch viele unterschiedliche Verfahren, einschließlich Gießen, Formen und sogar thermoplastisches Gießen, wie dies bei Kunststoffmaterialien durchgeführt wird, bearbeitet werden.
Wie in 9 dargestellt ist, weisen amorphe Formmassenverfestigungslegierungen eine Dehnungsgrenze von mehr als 1,5 % auf, und im Allgemeinen beträgt ihre Dehnungsgrenze in etwa 2,0 %. Im Vergleich dazu weisen herkömmliche Materialien eine Dehnungsgrenze von 0,6 % oder weniger auf. Wie oben erörtert wurde, ist die Dehnungsgrenze ein wichtiger Faktor, da eine höhere Dehnungsgrenze wirksamere Bedingungen für Elektronikvorrichtungen schafft. Erfährt ein Elektronikgehäuse beispielsweise einen Sturz oder einen Aufprall, so wird das umgebende Metall dazu gezwungen, sich zu dehnen, und seine Fähigkeit, diesen Aufprall aufzunehmen und elastisch darauf zu reagieren, ist ein wichtiger Faktor zur Verhinderung bleibender Beschädigung an den darin eingeschlossenen Elektronikkomponenten. Demzufolge gilt, je höher die Dehnungsgrenze, desto besser die Fähigkeit des Elektronikgehäuses, die internen Elektronikkomponenten sicher zu lagern. Außerdem weisen amorphe Formmassenverfestigungslegierungen, wie in 10 gezeigt ist, Streckfestigkeiten von 1,6 GPa und mehr auf, was deutlich höher ist als bei herkömmlichen Metallen. Je höher die Streckfestigkeit des Materials, desto höher die Beständigkeit gegenüber potentiell schädlichen Kräften. Außerdem bieten amorphe Formmassenverfestigungslegierungen aufgrund ihrer einzigartigen Atomstruktur bessere Stoß- und Vibrationsdämpfung für stoßempfindliche elektronische Komponenten, wie etwa Datenspeichervorrichtungen, wie etwa CDs oder DVDs oder gewöhnliche Festplattenlaufwerke.
Demzufolge weisen amorphe Formmassenverfestigungslegierungen eine einzigartige Kombination aus hoher Streckfestigkeit und hoher Dehnungsgrenze auf, was diese amorphen Formmassenmetalle zu äußerst geeigneten Metallen zur Ummantelung von Elektronikkomponenten macht. Beispielhafte Ausführungsformen amorpher Legierungen sind in den US-Patenten Nr. 5.288.344 , Nr. 5.368.659 , 5.618.359 und 5.735.975 offenbart.
Gemäß der obigen Erörterung kann in der vorliegenden Erfindung jedwede amorphe Formmassenverfestigungslegierung verwendet werden, die bei der Formung zu einem Elektronikrahmen eine Dehnungsgrenze von mindestens etwa 1,5 %, vorzugsweise von mehr als etwa 2,0 %, sowie mindestens eine physikalische Eigenschaft aufweist, die aus den folgenden ausgewählt ist: einem Härtewert von etwa 4 GPa oder mehr, vorzugsweise von 5,5 GPa oder mehr, einer Streckfestigkeit von etwa 2 GPa oder mehr und einer Bruchzähigkeit von etwa 10 ksi-sqrt(in) (sqrt = Quadratwurzel) oder mehr, noch bevorzugter von 20 ksi-sqrt(in) oder mehr.
Zusätzlich sollte eine Dichte von etwa 8,5 g/cm³ oder weniger gewählt werden, so dass das Material ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht aufweist. Dementsprechend ist im Fall des Verhältnisses der Streckfestigkeit zur Dichte eines Materials (Gleichung 1) ein Verhältnis von mindestens 0,2 bevorzugt, während das Verhältnis der Dehnungsgrenze zur Dichte (Gleichung 2) vorzugsweise mindestens 0.17 beträgt.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die amorphen Formmassenverfestigungslegierungen so gewählt, dass sie mindestens zwei der obgenannten Eigenschaften in Kombination mit der Dehnungsgrenze in den oben beschriebenen Bereichen aufweisen. In einer am meisten bevorzugten Ausführungsform weist die gewählte amorphe Formmassenverfestigungslegierung oder das gewählte amorphe Formmassenverfestigungslegierungs-Verbundmaterial mindestens drei der obgenannten Eigenschaften in Kombination mit der Dehnungsgrenze in den oben beschriebenen Bereichen auf.
Diese Eigenschaften können auf verschiedene Weisen kombiniert werden, je nach Typ des gewünschten Elektronikgehäuses. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Metallelektronikrahmen beispielsweise aus einem Metall mit einer Dehnungsgrenze von 1,5 % oder mehr hergestellt. In einer anderen Ausführungsform ist das Gehäuse aus einem Metall mit einer Dehnungsgrenze von 1,5 % oder mehr und einer Härte von 4 GPa oder mehr hergestellt. In einer anderen Ausführungsform ist dieses aus einem Metall mit einer Dehnungsgrenze von 1,5 % oder mehr und einer Härte von 5,5 GPa oder mehr hergestellt. In einer wiederum anderen Ausführungsform ist das Gehäuse aus einem Metall mit einer Dehnungsgrenze von 1,5 % oder mehr und einer Bruchzähigkeit von 10 ksi-sqrt(in) oder mehr hergestellt. In noch einer anderen Ausführungsform ist dieses aus einem Metall mit einer Dehnungsgrenze von 1,5 % oder mehr und einer Bruchzähigkeit von 20 ksi-sqrt(in) oder mehr hergestellt. In einer wiederum anderen Ausführungsform ist dieses aus einem Metall mit einer Dehnungsgrenze von 1,5 % oder mehr und einer Streckfestigkeit von 2 GPa oder mehr hergestellt.
In einer Ausführungsform, bei der eine Vielzahl an Eigenschaften erforderlich ist, kann der Metallelektronikrahmen aus einem Metall mit einer Dehnungsgrenze von 1,5 % oder mehr, mit einer Härte von 4 GPa oder mehr und mit einer Bruchzähigkeit von 10 ksi-sqrt(in) oder mehr, oder aber mit einer Dehnungsgrenze von 1,5 % oder mehr, mit einer Härte von 5,5 GPa oder mehr und mit einer Bruchzähigkeit von 20 ksi-sqrt(in) oder mehr hergestellt sein.
In einer Ausführungsform, bei der die Dichte des Materials berücksichtigt ist, kann der Metallelektronikrahmen aus einem Metall mit einer Dehnungsgrenze von 1,5 % oder mehr und mit einer Dichte von 6,5 g/cm³, oder alternativ dazu von 4,5 g/cm³ oder weniger, hergestellt sein.
Kurz gesagt ist für die Elektronikgehäuse ein Metallmaterial mit einer Dehnungsgrenze von 1,5 % oder mehr zu verwenden. Des Weiteren weist in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung das in der elektronischen Hardware verwendete Metallmaterial eine Härte von 4 GPa, noch bevorzugter von 5,5 GPa oder mehr, auf. In der stärker bevorzugten Ausführungsform weist das Metallmaterial zudem eine Bruchzähigkeit von 10 ksi-sqrt(in) oder mehr, noch bevorzugter von 20 ksi-sqrt(in) oder mehr, auf. In der noch stärker bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt die Dichte des Metallmaterials weniger als 6,5 g/cm³. Es versteht sich, dass dies die gewünschten Eigenschaften des Materials im Rahmen und nicht Struktureigenschaften des Metallrahmens sind. Einzig die Verwendung von amorphen Formmassenverfestigungslegierungen stellt derartige gewünschte Eigenschaften der vorliegenden Erfindung bereit.
Aufgrund der vielen verschiedenen und Ecken und Winkel, die bei den meisten Elektronikrahmen und -gehäusen erforderlich sind, müssen die amorphen Legierungsmaterialien zudem über einen längeren Zeitraum hinweg formbar bleiben. Da amorphe Formmassenlegierungen den flüssigen Zustand von über der Schmelztemperatur bis hin zur Glasübergangstemperatur beibehalten, akkumulieren sie bis hin zu unter ihrer Glasübergangstemperatur keine signifikante Spannung, wie in den 11 bis 13 dargestellt ist. Außerdem ist die Erstarrungsschwindung amorpher Formmassenlegierungen deutlich geringer als die Erstarrungsschwindung herkömmlicher Metalle. Durch diese Eigenschaften können amorphe Formmassenlegierungen geformt oder gegossen werden, um die hochkomplexen Formen, die Elektronikgehäuse aufweisen, zu reproduzieren, ohne dass Verformungen auftreten und ohne Notwendigkeit kostenintensiver Fertigungsschritte nach ihrer Ausbildung.
Dementsprechend werden in einer Ausführungsform nur jene amorphen Formmassenverfestigungslegierungen verwendet, die einen ΔTsc (Bereich der unterkühlten Schmelze) von mehr als 30 °C, bestimmt durch Messungen der Differentialscanning-Kalorimetrie (DSC) bei 20 °C/min, noch bevorzugter einen ΔTsc von mehr als 60 °C, und am meisten bevorzugt einen ΔTsc von mehr als 90 °C aufweisen, sodass das Material über einen längeren Zeitraum hinweg bei Temperaturen von in etwa der Glasübergangstemperatur geformt werden kann. In einer derartigen Ausführungsform bedeutet „Temperaturen von in etwa der Glasübergangstemperatur", dass das Formgebungsverfahren über der Glasübergangstemperatur, leicht unter der Glasübergangstemperatur oder bei der Glasübergangstemperatur durchgeführt werden kann, mindestens aber unter der Kristallisationstemperatur Tx ausgeführt wird. Um sicherzustellen, dass das fertige Formprodukt die hohe Dehnungsgrenze des amorphen Legierungsausgangsmaterials beibehält, werden die Temperatur und die Zeit des Formverfahrens vorzugsweise den in der nachfolgenden Tabelle 1 aufgeführten Temperaturhöchstwerten entsprechend eingeschränkt (Temperaturangaben in °C).

Tabelle 1: Formtemperatureinschränkungen

T Tmax Tmax (bev.) Tmax (m. bev.)

Tsc > 90 Tsc + ½ Tsc Tsc + ¼ Tsc Tsc

Tsc > 60 Tsc + ¼ Tsc Tsc Tg

Tsc > 30 Tsc Tg Tg – 30
Hierin ist Tmax die zulässige Höchsttemperatur während des Formverfahrens, Tmax (bev.) ist die bevorzugte zulässige Höchsttemperatur und Tmax (m. bev.) ist die am meisten bevorzugte zulässige Höchsttemperatur während des Formverfahrens.
In der obigen Tabelle werden Tg, Tsc und Tx durch DSC-Standardscans bei 20 °C/min bestimmt. Tg ist als die Anfangstemperatur des Glasübergangs definiert, Tsc ist als die Anfangstemperatur des Bereichs der unterkühlten Schmelze definiert, und Tx ist als die Anfangstemperatur der Kristallisation definiert. ΔTsc ist als die Differenz zwischen Tx und Tsc definiert. Alle Temperaturen sind in °C angegeben.
Eine Familie amorpher Formmassenverfestigungslegierungen auf Zr- und Ti-Basis, welche den obgenannten mechanischen, korrosions- und bearbeitbarkeitsbezogenen Anforderungen genügen, ist durch die folgende Molekularformel beschrieben: (Zr,Ti)_a(Ni,Cu,Fe)_b(Be,Al,Si,B)_c, wobei a im Bereich von etwa 30 bis 75, b im Bereich von etwa 5 bis 60 und c im Bereich von etwa 0 bis 50 in Atomprozentanteilen liegt. Es versteht sich, dass die obige Formel auf keinen Fall alle Klassen amorpher Formmassenverfestigungslegierungen umfasst. Beispielsweise können in derartigen Formmassenverfestigungslegierungen wesentliche Konzentrationen anderer Übergangsmetalle enthalten sein, und zwar bis zu etwa 20 % Atomprozentanteile von Übergangsmetallen, wie etwa Nb, Cr, V. Co. Eine beispielhafte Familie amorpher Formmassenverfestigungslegierungen ist durch die folgende Molekularformel definiert: (Zr,Ti)_a(Ni,Cu)_b(Be)_c, wobei a im Bereich von etwa 40 bis 75, b im Bereich von etwa 5 bis 50 und c im Bereich von etwa 5 bis 50 in Atomprozentanteilen liegt. Eine beispielhafte Zusammensetzung einer amorphen Formmassenverfestigungslegierung ist Zr₄₁Ti₁₄Ni₁₀Cu_12,5Be_22,5. Eine noch bevorzugtere Zusammensetzung ist durch (Zr,Ti)_a(Ni,Cu)_b(Be)_c definiert, wobei a im Bereich von etwa 45 bis 65, b im Bereich von etwa 7,5 bis 35 und c im Bereich von etwa 10 bis 37,5 in Atomprozentanteilen liegt. Eine weitere bevorzugte Nicht-Be-Legierungsfamilie auf Zr/Ti-Basis ist durch die Formel (Zr)_a(Nb,Ti)_b(Ni,Cu)_c(Al)_d definiert, wobei a im Bereich von 40 bis 65, b im Bereich von 0 bis 10, c im Bereich von 20 bis 40 und d im Bereich von 7,5 bis 15 in Atomprozentanteilen liegt. Zudem weisen diese amorphen Formmassenverfestigungslegierungen auf Zr/Ti-Basis eine sehr hohe Korrosionsbeständigkeit auf.
Ein weiterer Satz geeigneter amorpher Formmassenverfestigungslegierungen besteht aus Zusammensetzungen, die auf eisenartigen Metallen basieren (Fe, Ni, Co). Beispiele für derartige Zusammensetzungen sind im US-Patent Nr. 6.325.868 , in A. Inoue et al., Appl. Phys. Lett., Band 71, S. 464 (1997), in Shen et al., Mater. Trans., JIM, Band 42, S. 2136 (2001) und in der japanischen Patentanmeldung Nr. 2000126277 (Veröffentlichungsnummer 2001303218 A offenbart. Eine beispielhafte Zusammensetzung solcher Legierungen ist Fe₇₂Al₅Ga₂P₁₁C₆B₄. Eine weitere beispielhafte Zusammensetzung solcher Legierungen ist Fe₇₂Al₇Zr₁₀Mo₅W₂B₁₅. Obwohl diese Legierungszusammensetzungen nicht so gut bearbeitbar wie Legierungssysteme auf Zr-Basis sind, können diese Materialien noch immer mit einer Dicke von etwa 0,5 mm oder mehr bearbeitet werden, was ausreichend ist, um in der vorliegenden Offenbarung verwendet zu werden. Außerdem ist zwar die Dichte dieser Materialien im Allgemeinen höher, von 6,5 g/cm³ bis 8,5 g/cm³, aber auch die Härte der Materialien ist höher, von 7,5 GPa bis 12 GPa oder mehr, wodurch sie besonders für einige Hochverschleißanwendungen interessant sind. Ähnlich dazu weisen diese Materialien auch eine Dehnungsgrenze von über 1,2 % und Streckfestigkeiten von 2,5 GPa bis 4 GPa auf.
Die Familien amorpher Formmassenverfestigungslegierungen auf Zr/Ti- und Fe-Basis sind aufgrund der einzigartigen Kombination der physikalischen Eigenschaften dieser Materialien für den Bau der Elektronikrahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt.
Wie die 7 bis 13 zeigen, können die amorphen Formmassenverfestigungslegierungen der vorliegenden Erfindung Beanspruchungen von 1,5 % oder mehr aushalten, ohne dauerhaft verformt zu werden oder zu reißen, und/oder weisen eine hohe Bruchzähigkeit von etwa 10 ksi-%in oder mehr, noch spezifischer von etwa 20 ksi-%in oder mehr, auf, und/oder weisen hohe Härtewerte von etwa 4 GPa oder mehr, noch spezifischer von etwa 5,5 GPa oder mehr, auf. Im Vergleich zu herkömmlichen Materialien weisen geeignete amorphe Formmassenlegierungen Streckfestigkeitsgrade von bis zu etwa 2 GPa oder mehr auf, was den derzeitigen Wert von Titanlegierungen überschreitet.
Im Allgemeinen sind kristalline Abscheideprodukte in amorphen Formmassenlegierungen höchst schädlich für die oben erörterten physikalischen Eigenschaften, insbesondere für die Härte und Festigkeit, und daher im Allgemeinen im kleinst möglichen Volumenanteil erwünscht. Es gibt jedoch Fälle, in denen verformbare Metallabscheideprodukte der kristallinen Phase in situ während der Bearbeitung amorpher Formmassenlegierungen ausfällen, und diese verformbaren Abscheideprodukte können für die Eigenschaften amorpher Formmassenlegierungen, insbesondere für die Härte und Verformbarkeit, von Vorteil sein. Dementsprechend sind amorphe Formmassenlegierungen, die derartige vorteilbringende Abscheideprodukte umfassen, in der vorliegenden Erfindung eingeschlossen. Ein beispielhafter Fall ist in C.C. Hays et al., Physical Review Letters, Band 84, S. 2901 (2000), offenbart.
Auch wenn im Obigen reine amorphe Formmassenlegierungen beschrieben wurden, können sie auch in verschiedensten Verbundstrukturen mit anderen Materialien, wie beispielsweise mit SiC, Diamant und Kohlenstofffasern, und mit Metallen, wie etwa Molybdän, hergestellt sein. Verschiedenste Verfahren können eingesetzt werden, um diese amorphen Formmassenmatrix-Verbundmaterialien zu bilden, einschließlich Schmelzeninfiltration und thermoplastische Ausbildung. Amorphe Formmassenmetallverbunde sind in den US-Patenten Nr. 5.886.254 und Nr. 5.567.251 offenbart. Da die amorphen Formmassenmatrix-Verbundmaterialien verschiedenste Verstärkungen, wie etwa Kohlenstofffasern, aufweisen können, können die mechanischen Eigenschaften spezifischen Erfordernissen entsprechend wunschgemäß bestimmt werden. Obwohl oben nur einige wenige Beispiele aufgeführt sind, versteht es sich, dass die mechanischen Eigenschaften der amorphen Formmassenmatrix-Verbundmaterialien spezifischen Erfordernissen entsprechend wunschgemäß bestimmt werden können, da diese Materialien verschiedenste Verstärkungen, wie etwa Kohlenstofffasern, umfassen können. Zum Beispiel wird durch die Verwendung von Verstärkungen aus Kohlensstofffasern von beispielsweise bis zu 50 % des Volumens die Dichte des Materials gegebenenfalls auf einen niedrigen Wert von 3,5 g/cm³ reduziert und der Elastizitätsmodul gegebenenfalls auf einen hohen Wert von 300 GPa gesteigert, wodurch eine hohe spezifische Steifigkeit (Young'scher Modul/Dichte) bereitgestellt ist. Diese Werte können mit höheren Volumenanteilen von Kohlenstofffasern oder anderen Materialien, wie etwa Teilchen und Fasern aus SiC, noch weiter verbessert werden. Noch bevorzugter sind Mischverbundmaterialien amorpher Legierungen gegebenenfalls mit Kombinationen aus Kohlenstofffasern, SiC-Teilchen und anderen Metallen, wie etwa Molybdän, hergestellt, um Ausnahmekombinationen von Biegefestigkeiten von bis zu 5 GPa und mehr, Härte und einem hohen Modul bei einer wesentlich niedrigeren Dichte von 3 g/cm³ bis zu 6 g/cm³ bereitzustellen. In einer derartigen Ausführungsform machen die Verstärkungsmaterialien vorzugsweise einen Anteil von 20 % bis zu 80 % des Volumens des Verbunds aus.
Obwohl die obige Erörterung keine Einzelheiten über die Konstruktion der Verbundmaterialien enthält, versteht es sich, dass die Ausrichtung und die Form der Verstärkungsmaterialien wunschgemäß bestimmt werden können, beispielsweise können die Materialien so ausgerichtet werden, dass die gewünschten Eigenschaften (wie etwa Steifigkeit) in der parallel zur Länge und zur Breite des Metallrahmens verlaufenden Richtung optimiert sind. Zudem können die Verbundverstärkungsmaterialien in Faser-, Teilchen- und Whiskerform sowie in anderer geeigneter Gestalt bereitgestellt sein, um die Eigenschaften des Materials für einen spezifischen Verwendungszweck wunschgemäß zu bestimmen.
Der Metallrahmen aus amorphen Formmassenverfestigungslegierungen und deren Verbundmaterialien können so hergestellt werden, dass sie eine noch höhere Härte aufweisen und somit widerstandsfähiger sind, indem Beschichtungen aus hochhitzebeständigen und sehr harten Materialien, wie etwa Diamant, TiN, SiC, mit einer Dicke von bis zu 0,010 mm aufgebracht werden. Da die amorphen Formmassenverfestigungslegierungen einen hoch wirksamen Träger für diese dünnen Beschichtungen bereitstellen, sind sie vor Zerkratzen und Absplitterungen besser geschützt.
Außerdem können die Metallrahmen weiter behandelt werden, um das Erscheinungsbild und die Farben des Metallrahmens zu verbessern. Beispielsweise kann der Metallrahmen einer beliebigen geeigneten elektrochemischen Bearbeitungsbehandlung unterzogen werden, etwa einer Anodisierung (elektrochemischen Oxidation des Metalls), um ihm für ein verbessertes Erscheinungsbild die gewünschten Farben, wie etwa blau, violett usw., zu verleihen. Da solche anodischen Überzüge auch sekundäre Infusionen (d.h. organische und anorganische Farbstoffe, Schmierfähigkeits-Hilfsmittel usw.) zulassen, können auf dem anodisierten Metallrahmen zusätzliche Bearbeitungsvorgänge zu ästhetischen oder funktionalen Zwecken durchgeführt werden. In einer derartigen Ausführungsform kann jedwedes geeignete herkömmliche Anodisierungsverfahren eingesetzt werden.
Obwohl sich die obige Erörterung auf die Verwendung von amorphen Formmassenverfestigungslegierungsmaterialien in den Metallrahmen der vorliegenden Erfindung konzentriert hat, versteht es sich, dass beim Bau der der anderen Abschnitte der Rahmen auch herkömmliche Materialien verwendet werden können. Beispielsweise kann die Innen- oder Außenwand des Rahmens eine oder mehrere Dekorations- oder Schutzschichten umfassen, die im Allgemeinen aus einem thermoplastischen Material, wie etwa einem Polyurethan, einem Polycarbonat, einem Polyamid, einem Polyamid-Copolymer usw., hergestellt sind. Zudem kann eine Füllmaterialeinlage, die vorzugsweise aus einem synthetischen, wärmehärtbaren Schaum hergestellt ist, umgeben von einem Klebefilm zur Bereitstellung der Haftung zwischen dem Metallrahmen und einer Dekorations- oder Schutzaußenwand, vorhanden sein.
Die Erfindung betrifft auch Verfahren zur Herstellung von Metallelektronikrahmen aus amorphen Formmassenverfestigungslegierungen. 14 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Ausbildung der Gegenstände aus amorphen Formmassenverfestigungslegierungen der Erfindung, umfassend: das Bereitstellen eines Ausgangsmaterials (Schritt 1), wobei es sich im Falle des Formverfahrens beim Ausgangsmaterial um einen Festkörper in amorpher Form handelt, während es sich im Falle eines Gussverfahrens beim Ausgangsmaterial um eine geschmolzene, flüssige Legierung über den Schmelztemperaturen handelt, und danach wird entweder das Ausgangsmaterial bei oder über der Schmelztemperatur unter Kühlung in die gewünschte Gestalt gegossen (Schritt 2a) oder das Ausgangsmaterial auf die Glasübergangstemperatur oder darüber erwärmt und die Legierung zur gewünschten Gestalt geformt (Schritt 2b). Jedwedes geeignete Gussverfahren kann in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, wie etwa Dauerformguss, Druckguss oder ein kontinuierliches Verfahren, wie etwa das so genannte „Planar Flow Casting"-Verfahren. Ein derartiges Druckgussverfahren ist im US-Patent Nr. 5.711.363 offenbart. Gleichermaßen können auch verschiedenste Formverfahren eingesetzt werden, wie etwa Blasformen (Einspannen eines Abschnitts des Ausgangsmaterials und Anlegen einer Druckdifferenz an gegenüberliegenden Flächen des nicht eingespannten Bereichs), Gesenkformen (Pressen des Ausgangsmaterials in einen Formhohlraum) und Replizieren von Oberflächenmerkmalen aus einer Replikationsform. Die US-Patente Nr. 6.027.586 , Nr. 5.950.704 , Nr. 5.896.642 , Nr. 5.324.368 und Nr. 5.306.463 offenbaren Verfahren zur Bildung von Formgegenständen aus amorphen Formmassenlegierungen unter Ausnützung ihrer Glasübergangseigenschaften. Obwohl nachfolgende Bearbeitungsschritte ausgeführt werden können, um die amorphen Legierungsgegenstände der vorliegenden Erfindung fertig zu stellen (Schritt 3), versteht es sich, dass die mechanischen Eigenschaften der amorphen Formmassenlegierungen und deren Verbundmaterialien im roh gegossenen/geformten Zustand erhalten werden können, ohne dass dafür nachfolgende Verfahren, wie etwa eine Wärmebehandlung oder mechanische Bearbeitung, notwendig sind. In einer Ausführungsform werden die amorphen Formmassenlegierungen und deren Verbundmaterialien im Zwei-Schritte-Verfahren zu komplexen, endformnahen Gestalten ausgebildet. In einer derartigen Ausführungsform werden die Präzision und die endformnahe Gestalt der Gussstücke und Formteile beibehalten.
Alternativ dazu kann der Metallrahmen aus Lagen aus amorphen Formmassenverfestigungslegierungen und Verbundmaterialien dieser durch Stanz- und/oder Gesenkformverfahren hergestellt werden. Vorzugsweise werden die Stanz- und/oder Gesenkformverfahren in etwa bei Glasübergangstemperaturen durchgeführt, wie in den US-Patenten Nr. 5.324.368 und Nr. 5.896.642 beschrieben ist.
Der Metallrahmen kann aus Lagen aus amorphen Formmassenverfestigungslegierungen und Verbundmaterialien dieser durch maschinelle Bearbeitungs- oder Schneideverfahren hergestellt werden. Beispiele für bevorzugte maschinelle Bearbeitungs- oder Schneideverfahren sind Wasserstrahl- und Laserschneiden und elektroerosive Bearbeitung.
Vorzugsweise werden die Stanz- und/oder Gesenkformverfahren in etwa bei Glasübergangstemperaturen durchgeführt, wie in den US-Patenten Nr. 5.324.368 und Nr. 5.896.642 beschrieben ist. Außerdem kann der Metallrahmen maschinell bearbeitet, geschnitten, gestanzt oder gesenkgeformt werden, so dass er verschiedene Schlitze und Löcher aufweist, um für die durch den Betrieb der elektronischen Hardware und der Flachbildanzeige erzeugte Wärme eine verbesserte Kühlung bereitzustellen. In einer derartigen Ausführungsform kann der Metallrahmen auch maschinell bearbeitet, geschnitten, gestanzt oder gesenkgeformt werden, so dass er verschiedene Schlitze und Löcher aufweist, um für eine bessere Leistung der internen Tonanlage und Lautsprecher zu sorgen. Schlussendlich kann in einer weiteren derartigen Ausführungsform der Metallrahmen auch maschinell bearbeitet, geschnitten, gestanzt oder gesenkgeformt werden, so dass er verschiedene Schlitze und Löcher aufweist, um Raum für Tastatur, Maus, Touchpad und verschiedenes anderes Zubehör und andere Zusatzeinrichtungen bereitzustellen.
Unabhängig vom tatsächlich eingesetzten Ausbildungsverfahren wird der Rest des Elektronikrahmens unter Einsatz herkömmlicher Herstellungsverfahren um die Komponenten aus der amorphen Formmassenverfestigungslegierung herum ausgebildet (Schritt 4). Ein Verfahren zur Ausbildung eines Elektronikrahmens für einen tragbaren Computer gemäß der vorliegenden Erfindung ist beispielsweise im US-Patent Nr. 5.237.486 offenbart.
Obwohl in den 1 bis 5 relativ einfache Ausgestaltungen von Elektronikrahmen dargestellt sind, versteht es sich, dass unter Verwendung solcher endformnaher Verfahren zum Bilden von Strukturen, die aus den amorphen Formmassenverfestigungsmetallen und Verbundmaterialien hergestellt sind, auch komplexere und fortschrittlichere Ausgestaltungen von Elektronikrahmen und Verbundstrukturen erreicht werden können, welche die verbesserten mechanischen Eigenschaften aufweisen.

Claims

Metallelektronikrahmen, umfassend: einen Körper mit mindestens eine Umhüllung definierenden Wänden; wobei die Umhüllung dazu vorgesehen ist, mindestens eine elektronische Komponente zumindest teilweise zu umschließen, wobei mindestens ein Teil des Körpers aus einem amorphen Formmassenverfestigungslegierungsmaterial geformt ist und wobei das Formmassenverfestigungslegierungsmaterial eine Dehnungsgrenze von 1,5 % oder mehr aufweist.
Metallelektronikrahmen wie in Anspruch 1 beschrieben, wobei die amorphe Formmassenlegierung durch die folgende Molekularformel beschrieben ist: (Zr,Ti)_a(Ni,Cu,Fe)_b(Be,Al,Si,B)_c, wobei „a" im Bereich von 30 bis 75, „b" im Bereich von 5 bis 60 und „c" im Bereich von 0 bis 50 in Atomprozentanteilen liegt.
Metallelektronikrahmen wie in Anspruch 1 beschrieben, wobei die amorphe Formmassenverfestigungslegierung durch die folgende Molekularformel beschrieben ist: (Zr,Ti)_a(Ni,Cu)_b(Be)_c, wobei „a" im Bereich von 40 bis 75, „b" im Bereich von 5 bis 50 und „c" im Bereich von 5 bis 50 in Atomprozentanteilen liegt.
Metallelektronikrahmen wie in Anspruch 1 beschrieben, wobei die amorphe Formmassenverfestigungslegierung durch die folgende Molekularformel beschrieben ist: (Zr)_a(Nb,Ti)_b(Ni,Cu)_c(Al)_d, wobei „a" im Bereich von 40 bis 65, „b" im Bereich von 0 bis 10, „c" im Bereich von 20 bis 30 und „d" im Bereich von 7,5 bis 15 in Atomprozentanteilen liegt.
Metallelektronikrahmen wie in Anspruch 1 beschrieben, wobei die amorphe Formmassenverfestigungslegierung durch die folgende Molekularformel beschrieben ist: Zr₄₁Ti₁₄Ni₁₀Cu_12,5Be_22,5.
Metallelektronikrahmen wie in Anspruch 1 beschrieben, wobei die amorphe Formmassenverfestigungslegierung durch eine Molekularformel beschrieben ist, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: Fe₇₂Al₅Ga2P₁₁C₆B₄ und Fe₇₂A₁₇Zr₁₀Mo₅W₂B₁₅
Metallelektronikrahmen wie in Anspruch 1 beschrieben, wobei die amorphe Formmassenverfestigungslegierung eine hohe Bruchzähigkeit von mindestens 10 ksi-√in aufweist.
Metallelektronikrahmen wie in Anspruch 1 beschrieben, wobei die amorphe Formmassenverfestigungslegierung eine hohe Bruchzähigkeit von mindestens 20 ksi-√in aufweist.
Metallelektronikrahmen wie in Anspruch 1 beschrieben, wobei die amorphe Formmassenverfestigungslegierung einen hohen Härtewert von mindestens 4 GPa aufweist.
Metallelektronikrahmen wie in Anspruch 1 beschrieben, wobei die amorphe Formmassenverfestigungslegierung einen hohen Härtewert von mindestens 5,5 GPa aufweist.
Metallelektronikrahmen wie in Anspruch 1 beschrieben, wobei die amorphe Formmassenverfestigungs legierung eine Dehnungsgrenze von mindestens 2,0 % aufweist.
Metallelektronikrahmen wie in Anspruch 1 beschrieben, wobei die amorphe Formmassenverfestigungslegierung auf der Basis von eisenartigen Metallen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Fe, Ni und Co vorliegt.
Metallelektronikrahmen wie in Anspruch 1 beschrieben, wobei die amorphe Formmassenverfestigungslegierung eine Streckfestigkeit von größer als 2,0 GPa oder mehr aufweist.
Metallelektronikrahmen wie in Anspruch 1 beschrieben, wobei die amorphe Formmassenverfestigungslegierung auf der Basis von eisenartigen Metallen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Fe, Ni und Co vorliegt; wobei die Dehnungsgrenze der amorphen Formmassenverfestigungslegierung 1,5 % und höher, die Härte der amorphen Formmassenverfestigungslegierung 7,5 GPa und höher beträgt.
Metallelektronikrahmen wie in Anspruch 1 beschrieben, wobei die amorphe Formmassenverfestigungslegierung auf der Basis von eisenartigen Metallen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Fe, Ni und Co vorliegt; wobei die Dehnungsgrenze der amorphen Formmassenverfestigungslegierung 1,5 % und höher, die Bruchzähigkeit der amorphen Formmassenverfestigungslegierung mindestens 20 ksi-√in und die Dichte der amorphen Formmassenverfestigungslegierung 6,5 g/cm³ oder weniger beträgt.
Metallelektronikrahmen wie in Anspruch 1 beschrieben, wobei der mindestens eine Teil, der aus der amorphen Formmassenverfestigungslegierung geformt ist, mit einer Trägerstruktur versehen ist, die ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Rippen, Honigwaben und I-Strahlen, so dass der Metallelektronikrahmen bei Beanspruchungsgraden von mindestens 1,5 % keine plastische Verformung durchmacht.
Metallelektronikrahmen wie in Anspruch 1 beschrieben, wobei die amorphe Formmassenverfestigungslegierung ferner ein verformbares Metallabscheideprodukt der kristallinen Phase umfasst.
Metallelektronikrahmen wie in Anspruch 1 beschrieben, ferner umfassend mindestens eine Öffnung.
Metallelektronikrahmen wie in Anspruch 18 beschrieben, wobei die Öffnung dazu vorgesehen ist, Zugang zu mindestens einer elektronischen Komponente zu ermöglichen.
Metallelektronikrahmen wie in Anspruch 1 beschrieben, wobei der Elektronikrahmen mindestens zwei Einzelstücke umfasst.
Metallelektronikrahmen wie in Anspruch 20 beschrieben, wobei die zwei Einzelstücke des Metallelektronikrahmens entweder fest oder beweglich angebracht sind.
Metallelektronikrahmen wie in Anspruch 21 beschrieben, wobei die zwei Einzelstücke des Metallelektronikrahmens durch eine der Verbindungen aus der Gruppe bestehend aus Klebstoffen, Schrauben und Schnappverbindungen miteinander verbunden sind.
Metallelektronikrahmen wie in Anspruch 1 beschrieben, wobei mindestens ein Teil des Metallelektronikrahmens ferner mit einem sehr harten Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: TiN, SiC und Diamant beschichtet ist.
Metallelektronikrahmen wie in Anspruch 1 beschrieben, wobei zumindest der Teil des Metallelektronikrahmens, der aus der amorphen Formmassenverfestigungslegierung hergestellt ist, anodisiert ist.
Metallelektronikrahmen wie in Anspruch 1 beschrieben, wobei zumindest der Teil des Metallelektronikrahmens, der aus der amorphen Formmassenverfestigungslegierung hergestellt ist, anodisiert ist, um Regenbogenfarben bereitzustellen.
Metallelektronikrahmen wie in Anspruch 1 beschrieben, wobei der mindestens eine Teil, der aus der amorphen Formmassenverfestigungslegierung geformt ist, eine Dicke von mindestens 0,5 mm aufweist.
Metallelektronikrahmen wie in Anspruch 1 beschrieben, wobei der Metallelektronikrahmen in Form eines Gehäuses für eine Vorrichtung ausgewählt aus der Gruppe von Mobiltelefonen, PDA, tragbaren Rechnern und Digitalkameras vorliegt.
Metallelektronikrahmen wie in Anspruch 1 beschrieben, wobei der Metallelektronikrahmen für die elektronische Komponente zumindest einen Teilschutz vor elektronischer Störbeeinflussung bereitstellt.
Metallelektronikrahmen wie in Anspruch 1 beschrieben, wobei das amorphe Formmassenverfestigungslegierungsmaterial ein Verhältnis von Dehnungsgrenze zu Dichte von mindestens 0,17 aufweist.
Metallelektronikrahmen wie in Anspruch 1 beschrieben, wobei das amorphe Formmassenverfestigungslegierungsmaterial ein Verhältnis von Streckfestigkeit zu Dichte von mindestens 0,25 aufweist.
Metallelektronikrahmen wie in Anspruch 1 beschrieben, wobei der amorphe Formmassenverfestigungslegierungsteil des Metallelektronikrahmens Oberflächenmerkmale von 100 Mikron oder weniger aufweist.
Metallelektronikrahmen wie in Anspruch 1 beschrieben, wobei das amorphe Formmassenverfestigungslegierungsmaterial einen ΔTsc von mehr als 30 °C aufweist.
Metallelektronikrahmen wie in Anspruch 1 beschrieben, wobei das amorphe Formmassenverfestigungslegierungsmaterial einen ΔTsc von mehr als 60 °C aufweist.
Metallelektronikrahmen nach Anspruch 1, umfassend: einen ΔTsc von mehr als 30 °C; und wobei die amorphe Formmassenverfestigungslegierung auch mindestens zwei der physikalischen Eigenschaften ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einer Streckfestigkeit von 2,0 GPa oder größer, einer Härte von 4,5 GPa oder größer, einer hohen Bruchzähigkeit von mindestens 10 ksi-√in und einer Dichte von 6,5 g/cm³ oder weniger aufweist.
Metallelektronikrahmen nach Anspruch 34, umfassend: einen ΔTsc von mehr als 30 °C; und wobei die amorphe Formmassenverfestigungslegierung auch mindestens zwei der physikalischen Eigenschaften ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einer Streckfestigkeit von 2,0 GPa oder größer, einer Härte von 5,5 GPa oder größer, einer hohen Bruchzähigkeit von mindestens 20 ksi-√in und einer Dichte von 6,5 g/cm³ oder weniger aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Metallelektronikrahmens nach Anspruch 1, umfassend: Bereitstellen eines Rohlings aus einer amorphen Formmassenverfestigungslegierung mit einer Dehnungsgrenze von mindestens 1,5 und einem ΔTsc von mehr als 30 °C; Erwärmen des Rohlings auf etwa die Glasübergangstemperatur der amorphen Formmassenverfestigungslegierung; und Formen des Rohlings zum Bilden zumindest eines Teils eines Metallelektronikrahmens zum Umschließen mindestens einer elektronischen Komponente.
Verfahren wie in Anspruch 36 beschrieben, wobei die amorphe Formmassenverfestigungslegierung durch die folgende Molekularformel beschrieben ist: (Zr,Ti)_a(Ni,Cu)_b(Be)_c, wobei „a" im Bereich von 40 bis 75, „b" im Bereich von 5 bis 50 und „c" im Bereich von 5 bis 50 in Atomprozentanteilen liegt.
Verfahren wie in Anspruch 36 beschrieben, wobei die amorphe Formmassenverfestigungslegierung durch die folgende Molekularformel beschrieben ist: (Zr)_a(Nb,Ti)_b(Ni,Cu)_c(Al)_d, wobei „a" im Bereich von 40 bis 65, „b" im Bereich von 0 bis 10, „c" im Bereich von 20 bis 30 und „d" im Bereich von 7,5 bis 15 in Atomprozentanteilen liegt.
Verfahren wie in Anspruch 36 beschrieben, wobei die amorphe Formmassenverfestigungslegierung auf der Basis von eisenartigen Metallen vorliegt, wobei die Härte der amorphen Formmassenverfestigungslegierung 7,5 GPa und höher und die Dichte der amorphen Formmassenverfestigungslegierung 8,5 g/cm³ oder weniger beträgt.
Verfahren wie in Anspruch 36 beschrieben, wobei die amorphe Formmassenverfestigungslegierung ferner ein verformbares Metallabscheideprodukt der kristallinen Phase umfasst.
Verfahren wie in Anspruch 36 beschrieben, wobei der gesamte Metallelektronikrahmen aus einer amorphen Formmassenverfestigungslegierung geformt ist.
Verfahren wie in Anspruch 36 beschrieben, ferner umfassend das Einschneiden des geformten Metallelektronikrahmens zum Bilden mindestens einer Öffnung im Metallelektronikrahmen, um Zugang zu mindestens einer der mindestens einen elektronischen Komponente bereitzustellen.
Verfahren wie in Anspruch 36 beschrieben, ferner umfassend das Beschichten zumindest eines Teils des Metallelektronikrahmens mit einem sehr harten Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: SiC, Diamant und TiN.
Verfahren wie in Anspruch 36 beschrieben, ferner umfassend das Befestigen eines zweiten Metallelektronikrahmens auf dem Metallelektronikrahmen.
Verfahren wie in Anspruch 36 beschrieben, ferner umfassend das Anodisieren zumindest des Teils des Metallelektronikrahmens, der aus der amorphen Formmassenverfestigungslegierung hergestellt ist.
Verfahren wie in Anspruch 36 beschrieben, ferner umfassend das Anodisieren zumindest des Teils des Metallelektronikrahmens, der aus der amorphen Formmassenverfestigungslegierung hergestellt ist, um eine oder mehrere Regenbogenfarben bereitzustellen.
Verfahren wie in Anspruch 36 beschrieben, wobei die Härte der amorphen Formmassenverfestigungslegierung 5,5 GPa und höher beträgt.
Verfahren wie in Anspruch 36 beschrieben, wobei die hohe Bruchzähigkeit der amorphen Formmassenverfestigungslegierung mindestens 10 ksi-√in beträgt.
Verfahren wie in Anspruch 36 beschrieben, wobei die Dichte der amorphen Formmassenverfestigungslegierung 6,5 g/cm³ oder weniger beträgt.
Verfahren wie in Anspruch 36 beschrieben, wobei das amorphe Formmassenverfestigungslegierungsmaterial ein Verhältnis von Dehnungsgrenze zu Dichte von mindestens 0,17 aufweist.
Verfahren wie in Anspruch 36 beschrieben, wobei das amorphe Formmassenverfestigungslegierungsmaterial ein Verhältnis von Streckfestigkeit zu Dichte von mindestens 0,25 aufweist.
Verfahren wie in Anspruch 36 beschrieben, wobei die Dehnungsgrenze der amorphen Formmassenverfestigungslegierung 2,0 % oder höher beträgt.
Verfahren wie in Anspruch 36 beschrieben, wobei der Schritt des Formens des Rohlings ferner das Replizieren von Oberflächenmerkmalen von 100 Mikron oder weniger umfasst.
Metallelektronikrahmen wie in Anspruch 36 beschrieben, wobei das amorphe Formmassenverfestigungslegierungsmaterial einen ΔTsc von mehr als 60 °C aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Metallelektronikrahmens nach Anspruch 36, wobei die amorphe Formmassenverfestigungslegierung eine Dehnungsgrenze von 1,5 % oder größer, einen ΔTsc von mehr als 30 °C und mindestens zwei der physikalischen Eigenschaften ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einer Streckfestigkeit von 2,0 GPa oder größer, einer Härte von 4,0 GPa oder größer, einer hohen Bruchzähigkeit von mindestens 10 ksi-√in und einer Dichte von 6,5 g/cm³ oder weniger aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Metallelektronikrahmens nach Anspruch 55 wobei die amorphe Formmassenverfestigungslegierung eine Dehnungsgrenze von 2,0 % oder größer, einen ΔTsc von mehr als 60 °C und mindestens zwei der physikalischen Eigenschaften ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einer Streckfestigkeit von 2,0 GPa oder größer, einer Härte von 5,5 GPa oder größer, einer hohen Bruchzähigkeit von mindestens 20 ksi-√in und einer Dichte von 6,5 g/cm³ oder weniger aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Metallelektronikrahmens nach Anspruch 1, umfassend: Bereitstellen eines Ausgangsmaterials in Form einer geschmolzenen Legierung über der Schmelztemperatur; und Gießen des Ausgangsmaterials zum Formen eines Teils eines Metallelektronikrahmens aus einer amorphen Formmassenverfestigungslegierung mit einer Dehnungsgrenze von mindestens 1,5 % und einem ΔTsc von mehr als 30 °C, wobei der Metallelektronikrahmen zum Umschließen mindestens einer elektronischen Komponente vorgesehen ist.
Verfahren wie in Anspruch 57 beschrieben, wobei die amorphe Formmassenverfestigungslegierung durch die folgende Molekularformel beschrieben ist: (Zr,Ti)_a(Ni,Cu)_b(Be)_c, wobei „a" im Bereich von 40 bis 75, „b" im Bereich von 5 bis 50 und „c" im Bereich von 5 bis 50 in Atomprozentanteilen liegt.
Verfahren wie in Anspruch 57 beschrieben, wobei die amorphe Formmassenverfestigungslegierung durch die folgende Molekularformel beschrieben ist: (Zr)_a(Nb,Ti)_b(Ni,Cu)_c(Al)_d, wobei „a" im Bereich von 40 bis 65, „b" im Bereich von 0 bis 10, „c" im Bereich von 20 bis 30 und „d" im Bereich von 7,5 bis 15 in Atomprozentanteilen liegt.
Verfahren wie in Anspruch 57 beschrieben, wobei die amorphe Formmassenverfestigungslegierung auf der Basis von eisenartigen Metallen vorliegt, wobei die Härte der amorphen Formmassenverfestigungslegierung etwa 7,5 GPa und höher und die Dichte der amorphen Formmassenverfestigungslegierung 8,5 g/cm³ oder weniger beträgt.
Verfahren wie in Anspruch 57 beschrieben, wobei die amorphe Formmassenverfestigungslegierung ferner ein verformbares Metallabscheideprodukt der kristallinen Phase umfasst.
Verfahren wie in Anspruch 57 beschrieben, wobei der gesamte Metallelektronikrahmen aus einer amorphen Formmassenverfestigungslegierung geformt ist.
Verfahren wie in Anspruch 57 beschrieben, ferner umfassend das Einschneiden des geformten Metallelektronikrahmens zum Bilden mindestens einer Öffnung im Metallelektronikrahmen, um Zugang zu mindestens einer der mindestens einen elektronischen Komponente bereitzustellen.
Verfahren wie in Anspruch 57 beschrieben, ferner umfassend das Beschichten zumindest eines Teils des Metallelektronikrahmens mit einem sehr harten Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: SiC, Diamant und TiN.
Verfahren wie in Anspruch 57 beschrieben, ferner umfassend das Befestigen eines zweiten Metallelektronikrahmens auf dem Metallelektronikrahmen.
Verfahren wie in Anspruch 57 beschrieben, ferner umfassend das Anodisieren zumindest des Teils des Metallelektronikrahmens, der aus der amorphen Formmassenverfestigungslegierung hergestellt ist.
Verfahren wie in Anspruch 57 beschrieben, ferner umfassend das Anodisieren zumindest des Teils des Metallelektronikrahmens, der aus der amorphen Formmassenverfestigungslegierung hergestellt ist, um eine oder mehrere Regenbogenfarben bereitzustellen.
Verfahren wie in Anspruch 57 beschrieben, wobei die Härte der amorphen Formmassenverfestigungslegierung 5,5 GPa und höher beträgt.
Verfahren wie in Anspruch 57 beschrieben, wobei die hohe Bruchzähigkeit der amorphen Formmassenverfestigungslegierung mindestens 10 ksi-√in beträgt.
Verfahren wie in Anspruch 57 beschrieben, wobei die Dichte der amorphen Formmassenverfestigungslegierung 6,5 g/cm³ oder weniger beträgt.
Verfahren wie in Anspruch 57 beschrieben, wobei die amorphe Formmassenverfestigungslegierung ein Verhältnis von Dehnungsgrenze zu Dichte von mindestens 0,17 aufweist.
Verfahren wie in Anspruch 57 beschrieben, wobei die amorphe Formmassenverfestigungslegierung ein Verhältnis von Streckfestigkeit zu Dichte von mindestens 0,25 aufweist.
Verfahren wie in Anspruch 57 beschrieben, wobei die Dehnungsgrenze der amorphen Formmassenverfestigungslegierung 2,0 % oder höher beträgt.
Verfahren wie in Anspruch 57 beschrieben, wobei der Schritt des Formens des Rohlings ferner das Replizieren von Oberflächenmerkmalen von 100 Mikron oder weniger umfasst.
Metallelektronikrahmen wie in Anspruch 57 beschrieben, wobei das amorphe Formmassenverfestigungslegierungsmaterial einen ΔTsc von mehr als 60 °C aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Metallelektronikrahmens nach Anspruch 57, wobei die amorphe Formmassenverfestigungslegierung eine Dehnungsgrenze von 1,5 % oder größer, einen ΔTsc von mehr als 30 °C und mindestens zwei der physikalischen Eigenschaften ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einer Streckfestigkeit von 2,0 GPa oder größer, einer Härte von 4,0 GPa oder größer, einer hohen Bruchzähigkeit von mindestens 10 ksi-√in und einer Dichte von 6,5 g/cm³ oder weniger aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Metallelektronikrahmens nach Anspruch 76 wobei die amorphe Formmassenverfestigungslegierung eine Dehnungsgrenze von 2,0 oder größer, einen ΔTsc von mehr als 60 °C und mindestens zwei der physikalischen Eigenschaften ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einer Streckfestigkeit von 2,0 GPa oder größer, einer Härte von 5,5 GPa oder größer, einer hohen Bruchzähigkeit von mindestens 20 ksi-√in und einer Dichte von 6,5 g/cm³ oder weniger aufweist.