JP2019049051A - Etching for bonding polymer material to anodized metal - Google Patents

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Abstract

To provide a multi-piece enclosure for a portable electronic device.SOLUTION: The enclosure includes a metal part 240 including a metal substrate 204 and a metal oxide layer 206 overlaying the metal substrate, the metal oxide layer having an external surface 254 that includes openings that lead into undercut regions. The openings are characterized as having a first width, and the undercut regions are characterized as having a second width that is greater than the first width. The enclosure further includes a non-metallic bulk layer including protruding portions that extend into the undercut regions such that the non-metallic bulk layer is interlocked with the metal part.SELECTED DRAWING: Figure 2F

Description

記載されている実施形態は、全体的に、金属部分の表面をエッチングする技法に関する。より具体的には、記載されている実施形態は、ポリマー材料を金属部分に取り付ける金属部分の表面においてインターロッキング構造体を形成するシステム及び方法に関する。   The described embodiments relate generally to techniques for etching the surface of metal parts. More specifically, the described embodiments relate to systems and methods for forming interlocking structures at the surface of a metal portion that attaches a polymer material to the metal portion.

家庭用デバイス用のエンクロージャは、典型的には、機能的、構造的及び装飾的拡張を提供するために、金属材料と非金属材料の組み合わせから構成される。しかしながら、金属は、これらの非金属材料に付着する自然の能力が欠けている場合がある。非金属材料への付着を容易にするために金属を改質する技法は、かなりの時間、費用及び努力を必要とする可能性がある。更に、非金属材料を金属材料に取り付けることができるにもかかわらず、これらの技法は、金属と非金属材料との間の必要な量の引張り強度を提供することができない場合がある。加えて、これらの技法は、基礎をなす金属が湿気及び汚染物質に曝されることを抑制することができず、それによって金属の耐用年数を大幅に短縮する場合がある。   Enclosures for household devices are typically composed of a combination of metallic and non-metallic materials to provide functional, structural and decorative extensions. However, metals may lack the natural ability to adhere to these non-metallic materials. Techniques for modifying metals to facilitate adhesion to non-metallic materials can require considerable time, expense and effort. Furthermore, although non-metallic materials can be attached to metallic materials, these techniques may not be able to provide the required amount of tensile strength between metal and non-metallic materials. In addition, these techniques can not suppress the exposure of the underlying metal to moisture and contaminants, which may significantly reduce the service life of the metal.

本文書は、金属部分の表面をエッチングする技法に関する各種実施形態を記載している。特に、各種実施形態は、ポリマー材料を金属部分に取り付ける金属部分の表面におけるインターロッキング構造体を形成するシステム及び方法に関する。   This document describes various embodiments of techniques for etching the surface of metal parts. In particular, various embodiments relate to systems and methods for forming interlocking structures on the surface of a metal portion that attach polymeric material to the metal portion.

一部の実施形態によれば、ポータブル電子デバイス用のマルチピースエンクロージャが記載されている。マルチピースエンクロージャは、金属基板と、金属基板を覆う金属酸化物層とを含み、金属酸化物層は、アンダーカット領域に通じる開口部を含む外部面を有し、開口部は、第１の幅を有するものとして特徴付けられ、アンダーカット領域は、第１の幅よりも大きい第２の幅を有するものとして特徴付けられている。マルチピースエンクロージャは、非金属バルク層が金属部分とインターロックされるようにアンダーカット領域内に延びる突出部分を含む非金属バルク層を更に含む。   According to some embodiments, a multi-piece enclosure for portable electronic devices is described. The multi-piece enclosure includes a metal substrate and a metal oxide layer covering the metal substrate, the metal oxide layer having an outer surface including an opening leading to the undercut region, the opening having a first width And the undercut region is characterized as having a second width greater than the first width. The multi-piece enclosure further includes a non-metallic bulk layer including a protruding portion extending into the undercut area such that the non-metallic bulk layer interlocks with the metal portion.

一部の実施形態によれば、ポータブル電子デバイス用の複合エンクロージャが記載されている。複合エンクロージャは、金属酸化物層によって覆われた金属基板を含む部品を含み、部品は、開口部を有し、第１の部品の外部面から延び、金属基板の近くで終端する凹状インターロッキング構造体を含み、凹状インターロッキング構造体は、（ｉ）アンダーカットの幾何学的形状を有するものとして特徴付けられ、（ｉｉ）金属酸化物層によって覆われている。複合エンクロージャは、凹状インターロッキング構造体内に延び、凹状インターロッキング構造体にインターロックされた突出特徴部を含むバルク部分を有する非金属部分を更に含む。   According to some embodiments, a composite enclosure for portable electronic devices is described. The composite enclosure includes a component including a metal substrate covered by a metal oxide layer, the component having an opening, a concave interlocking structure extending from an outer surface of the first component and terminating near the metal substrate The body, the concave interlocking structure is characterized as (i) having an undercut geometry and (ii) covered by a metal oxide layer. The composite enclosure further includes a non-metallic portion having a bulk portion extending into the concave interlocking structure and including the projecting feature interlocked to the concave interlocking structure.

一部の実施形態によれば、マルチピースエンクロージャを形成する方法であって、マルチピースエンクロージャが、金属酸化物層によって覆われた金属基板を含む、方法が記載されている。方法は、金属基板を電気化学エッチングプロセスに曝すことによって金属基板内にアンダーカット領域を形成することを含む。方法は、アンダーカット領域を画定する金属基板の領域を覆う金属酸化物層を形成することを更に含み、金属酸化物層は、アンダーカット領域に通じる開口部を有する外部面を含む。方法は、アンダーカット領域に非金属層の突出部分を充填することによって非金属層を金属酸化物層に接合することを更に含む。   According to some embodiments, a method of forming a multi-piece enclosure is described, wherein the multi-piece enclosure comprises a metal substrate covered by a metal oxide layer. The method includes forming an undercut region in the metal substrate by exposing the metal substrate to an electrochemical etching process. The method further includes forming a metal oxide layer covering a region of the metal substrate that defines the undercut region, the metal oxide layer including an outer surface having an opening leading to the undercut region. The method further includes bonding the non-metallic layer to the metal oxide layer by filling the undercut region with the protruding portion of the non-metallic layer.

別の実施形態によれば、複合部品が記載されている。複合部品は、第１の材料と、基板内に延びるランダムに分布するインターロッキング構造体を横切る外部面とを有する基板を有する第１の部品を含むことができ、インターロッキング構造体は、外部面において第１の幅を有するものとして特徴付けられ、第１の幅よりも大きい第２の幅を有するものとして特徴付けられたアンダーカット領域内に通じる開口部を含む。複合部品は、第２の材料から形成され、外部面にあるバルク層と、（ｉ）バルク層から開口部を貫通して延びる第１の部分と、（ｉｉ）第１の部分から延び、アンダーカット領域内を完全に充填しアンダーカット領域内に保持される第２の部分とを有する微細部分とを含む第２の部品を更に含むことができる。   According to another embodiment, a composite part is described. The composite component can include a first component having a substrate having a first material and an outer surface across the randomly distributed interlocking structure extending into the substrate, the interlocking structure being an outer surface And an opening into the undercut region characterized as having a second width greater than the first width. The composite part is formed from the second material and extends from the first portion to the bulk layer at the outer surface, (i) the first portion extending through the opening from the bulk layer, and (ii) the first portion It may further include a second part including: a minute part that completely fills the cut area and has a second part held in the undercut area.

一部の実施形態によれば、電子デバイス用のマルチピースエンクロージャが記載されている。マルチピースエンクロージャは、金属酸化物層によって覆われた金属基板を含む第１のピースを含むことができ、金属酸化物層は、第２の幅を有する凹状構造体内に通じ、第１の幅を有する開口部がランダムに分布しており、凹状構造体が外部面から金属基板内に延びる、外部面を有し、凹状構造体は、（ｉ）少なくとも最小分離距離だけ互いに分離され、（ｉｉ）アンダーカットの幾何学的形状を有するものとして特徴付けられている。マルチピースエンクロージャは、第１のピースと第２のピースとが一緒にロックされるように、開口部を貫通して凹状構造体内に延び、凹状構造体を充填する突出特徴部を有するバルク部分を有する非金属材料で形成された第２のピースを更に含むことができる。   According to some embodiments, a multi-piece enclosure for an electronic device is described. The multi-piece enclosure can include a first piece that includes a metal substrate covered by a metal oxide layer, the metal oxide layer communicates into a concave structure having a second width and has a first width The openings have a random distribution and the concave structure has an outer surface extending from the outer surface into the metal substrate, the concave structures being separated from one another by at least a minimum separation distance, It is characterized as having an undercut geometry. The multi-piece enclosure extends through the opening into the concave structure such that the first piece and the second piece are locked together, the bulk portion having the projecting feature filling the concave structure It can further include a second piece formed of a non-metallic material.

一部の実施形態によれば、一次金属酸化物層によって覆われた金属基板を含む部品の外部面において複数のインターロッキング構造体を形成する方法が説明されている。方法は、金属エッチング溶液に曝すことによって一次金属酸化物層の外部面における一次金属酸化物欠陥部に対応する位置において第１のインターロッキング構造体を形成することを含むことができ、第１のインターロッキング構造体は、第１の幅よりも大きい第２の幅を有するアンダーカットの幾何学的形状を有する一次凹状部分に通じる、外部面における第１の幅を有する開口部を含む。方法は、第１のインターロッキング構造体を形成することに続いて、部品を金属エッチング溶液から除去し、部品を自然の雰囲気に曝すことによって、自然酸化物層の形成を可能にすることを更に含むことができる。方法は、部品を金属エッチング溶液に曝すことによって、自然酸化物層の自然酸化物欠陥部に対応する位置において第２のインターロッキング構造体を形成することを更に含むことができる。   According to some embodiments, a method of forming a plurality of interlocking structures on the exterior surface of a component comprising a metal substrate covered by a primary metal oxide layer is described. The method can include forming a first interlocking structure at a location corresponding to a primary metal oxide defect on an outer surface of the primary metal oxide layer by exposing to a metal etching solution, the first interlocking structure The interlocking structure includes an opening having a first width in the outer surface leading to a primary concave portion having an undercut geometry having a second width greater than the first width. The method further comprises, following formation of the first interlocking structure, removing the part from the metal etching solution and exposing the part to a natural atmosphere to enable formation of the native oxide layer. Can be included. The method can further include forming the second interlocking structure at a location corresponding to a native oxide defect in the native oxide layer by exposing the component to a metal etching solution.

本発明の他の態様及び利点は、記述する実施形態の原理を例として例示する添付図面と併せて、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。   Other aspects and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description, taken in conjunction with the accompanying drawings which illustrate, by way of example, the principles of the described embodiments.

この「発明の概要」は、本明細書で説明する主題の一部の態様の基本的理解を提供するように、一部の例示的実施形態を要約することを目的として提供されるものに過ぎない。したがって、上述の特徴は単なる例であり、本明細書に記載される主題の範囲又は趣旨を決して狭めるように解釈すべきではないことが理解されよう。本明細書に記載された主題の他の特徴、態様、及び利点は、以下の詳細な説明、図面及び特許請求の範囲から明らかとなるであろう。   This "Summary of the Invention" is merely provided for the purpose of summarizing some exemplary embodiments so as to provide a basic understanding of some aspects of the subject matter described herein. Absent. Accordingly, it is to be understood that the above-described features are only examples and should not be construed as narrowing the scope or spirit of the subject matter described herein. Other features, aspects, and advantages of the subject matter described herein will become apparent from the following detailed description, the drawings, and the claims.

本開示は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明によって容易に理解され、同様の参照番号は同様の構造要素を示す。   The present disclosure will be readily understood by the following detailed description in conjunction with the accompanying drawings, and like reference numerals indicate like structural elements.

一部の実施形態に係る、本明細書で説明される技法を使用して処理され得る金属表面を有する様々なデバイスの斜視図を示す。FIG. 10A shows a perspective view of various devices having metal surfaces that can be processed using the techniques described herein according to some embodiments.

一部の実施形態に係る、金属部分の外部面においてインターロッキング構造体を形成するプロセスの断面図を示す。FIG. 10 illustrates a cross-sectional view of a process of forming an interlocking structure at an outer surface of a metal portion, according to some embodiments. 一部の実施形態に係る、金属部分の外部面においてインターロッキング構造体を形成するプロセスの断面図を示す。FIG. 10 illustrates a cross-sectional view of a process of forming an interlocking structure at an outer surface of a metal portion, according to some embodiments. 一部の実施形態に係る、金属部分の外部面においてインターロッキング構造体を形成するプロセスの断面図を示す。FIG. 10 illustrates a cross-sectional view of a process of forming an interlocking structure at an outer surface of a metal portion, according to some embodiments. 一部の実施形態に係る、金属部分の外部面においてインターロッキング構造体を形成するプロセスの断面図を示す。FIG. 10 illustrates a cross-sectional view of a process of forming an interlocking structure at an outer surface of a metal portion, according to some embodiments. 一部の実施形態に係る、金属部分の外部面においてインターロッキング構造体を形成するプロセスの断面図を示す。FIG. 10 illustrates a cross-sectional view of a process of forming an interlocking structure at an outer surface of a metal portion, according to some embodiments. 一部の実施形態に係る、金属部分の外部面においてインターロッキング構造体を形成するプロセスの断面図を示す。FIG. 10 illustrates a cross-sectional view of a process of forming an interlocking structure at an outer surface of a metal portion, according to some embodiments. 一部の実施形態に係る、金属部分の外部面においてインターロッキング構造体を形成するプロセスの断面図を示す。FIG. 10 illustrates a cross-sectional view of a process of forming an interlocking structure at an outer surface of a metal portion, according to some embodiments.

一部の実施形態に係る、インターロッキング構造体を有する金属部分の断面図を示す。FIG. 10 shows a cross-sectional view of a metal portion having an interlocking structure, according to some embodiments.

一部の実施形態に係る、複数のインターロッキング構造体を有する金属部分の図を示す。FIG. 10 shows a view of a metal portion having a plurality of interlocking structures according to some embodiments. 一部の実施形態に係る、複数のインターロッキング構造体を有する金属部分の図を示す。FIG. 10 shows a view of a metal portion having a plurality of interlocking structures according to some embodiments.

一部の実施形態に係る、インターロッキング構造体を有する金属部分の一部の断面図を示す。FIG. 10 illustrates a cross-sectional view of a portion of a metal portion having an interlocking structure, according to some embodiments.

一部の実施形態に係る、架橋されたインターロッキング構造体を有する金属部分の断面図を示す。FIG. 10 shows a cross-sectional view of a metal portion having a cross-linked interlocking structure according to some embodiments.

一部の実施形態に係る、本明細書で説明される技法を使用するインターロッキング構造体を有する金属部分の図の例示的な画像を示す。FIG. 10 shows an exemplary image of a view of a metal portion having an interlocking structure using the techniques described herein, according to some embodiments. 一部の実施形態に係る、本明細書で説明される技法を使用するインターロッキング構造体を有する金属部分の図の例示的な画像を示す。FIG. 10 shows an exemplary image of a view of a metal portion having an interlocking structure using the techniques described herein, according to some embodiments.

一部の実施形態に係る、金属部分を処理する方法を示す。7 illustrates a method of processing a metal portion, according to some embodiments.

一部の実施形態に係る、金属部分を処理する方法を示す。7 illustrates a method of processing a metal portion, according to some embodiments.

一部の実施形態に係る、金属部分のアンダーカット比と引張り強度との間の関係を示すグラフを示す。7 shows a graph illustrating the relationship between the undercut ratio of metal portions and the tensile strength according to some embodiments.

一部の実施形態に係る、金属部分のエッチング時間とエッチング深さとの間の関係を示すグラフを示す。FIG. 7 shows a graph illustrating the relationship between etch time of metal portions and etch depth according to some embodiments.

一部の実施形態に係る、陽極酸化金属部分の外部面においてインターロッキング構造体を形成するプロセスの断面図を示す。FIG. 7 illustrates a cross-sectional view of a process of forming an interlocking structure on an outer surface of an anodized metal portion, according to some embodiments. 一部の実施形態に係る、陽極酸化金属部分の外部面においてインターロッキング構造体を形成するプロセスの断面図を示す。FIG. 7 illustrates a cross-sectional view of a process of forming an interlocking structure on an outer surface of an anodized metal portion, according to some embodiments. 一部の実施形態に係る、陽極酸化金属部分の外部面においてインターロッキング構造体を形成するプロセスの断面図を示す。FIG. 7 illustrates a cross-sectional view of a process of forming an interlocking structure on an outer surface of an anodized metal portion, according to some embodiments. 一部の実施形態に係る、陽極酸化金属部分の外部面においてインターロッキング構造体を形成するプロセスの断面図を示す。FIG. 7 illustrates a cross-sectional view of a process of forming an interlocking structure on an outer surface of an anodized metal portion, according to some embodiments. 一部の実施形態に係る、陽極酸化金属部分の外部面においてインターロッキング構造体を形成するプロセスの断面図を示す。FIG. 7 illustrates a cross-sectional view of a process of forming an interlocking structure on an outer surface of an anodized metal portion, according to some embodiments.

一部の実施形態に係る、インターロッキング構造体を有する陽極酸化金属部分の断面図を示す。FIG. 10 shows a cross-sectional view of an anodized metal portion having an interlocking structure, according to some embodiments. 一部の実施形態に係る、インターロッキング構造体を有する陽極酸化金属部分の断面図を示す。FIG. 10 shows a cross-sectional view of an anodized metal portion having an interlocking structure, according to some embodiments. 一部の実施形態に係る、インターロッキング構造体を有する陽極酸化金属部分の断面図を示す。FIG. 10 shows a cross-sectional view of an anodized metal portion having an interlocking structure, according to some embodiments.

一部の実施形態に係る、非金属部分に接合された陽極酸化金属部分の断面図を示す。FIG. 10A shows a cross-sectional view of an anodized metal portion bonded to a non-metal portion, according to some embodiments. 一部の実施形態に係る、非金属部分に接合された陽極酸化金属部分の様々な断面図を示す。FIG. 7 shows various cross-sectional views of anodized metal portions joined to non-metallic portions in accordance with some embodiments. 一部の実施形態に係る、非金属部分に接合された陽極酸化金属部分の断面図を示す。FIG. 10A shows a cross-sectional view of an anodized metal portion bonded to a non-metal portion, according to some embodiments.

一部の実施形態に係る、複数のインターロッキング構造体を有する陽極酸化金属部分の図を示す。FIG. 7 shows a view of an anodized metal portion having a plurality of interlocking structures according to some embodiments. 一部の実施形態に係る、複数のインターロッキング構造体を有する陽極酸化金属部分の図を示す。FIG. 7 shows a view of an anodized metal portion having a plurality of interlocking structures according to some embodiments.

一部の実施形態に係る、金属部分を処理する方法を示す。7 illustrates a method of processing a metal portion, according to some embodiments.

一部の実施形態に係る、金属部分を処理する方法を示す。7 illustrates a method of processing a metal portion, according to some embodiments.

一部の実施形態に係る、陽極酸化金属部分の陽極酸化プロセスと引張り強度との間の関係を示すグラフを示す。7 shows a graph illustrating the relationship between the anodization process of anodized metal portion and tensile strength, according to some embodiments.

一部の実施形態に係る、陽極酸化金属部分の陽極酸化プロセスと空気漏れとの間の関係を示すグラフを示す。7 shows a graph illustrating the relationship between the anodization process of the anodized metal portion and air leakage, according to some embodiments.

一部の実施形態に係る、陽極酸化金属部分の陽極酸化プロセスのタイプと空気漏れとの間の関係を示すグラフを示す。FIG. 7 shows a graph illustrating the relationship between the type of anodizing process of anodized metal portions and air leakage, according to some embodiments.

一部の実施形態に係る、本明細書に記載のプロセスを使用して非金属部分に接合された陽極酸化金属部分の図の例示的な画像を示す。FIG. 10 shows an exemplary image of a view of an anodized metal portion bonded to a non-metal portion using the processes described herein according to some embodiments. 一部の実施形態に係る、本明細書に記載のプロセスを使用して非金属部分に接合された陽極酸化金属部分の図の例示的な画像を示す。FIG. 10 shows an exemplary image of a view of an anodized metal portion bonded to a non-metal portion using the processes described herein according to some embodiments. 一部の実施形態に係る、本明細書に記載のプロセスを使用して非金属部分に接合された陽極酸化金属部分の図の例示的な画像を示す。FIG. 10 shows an exemplary image of a view of an anodized metal portion bonded to a non-metal portion using the processes described herein according to some embodiments.

本出願による方法及び装置の代表的な適用例を、本セクションで説明する。これらの例は、更なる前後関係を提供し、説明する実施形態の理解を助けることのみを目的として提供される。それゆえ、説明される実施形態は、これらの具体的な詳細の一部又はすべてを伴わずに実践することができる点が、当業者には明らかとなるであろう。他の実例では、説明される実施形態を不必要に不明瞭化することを回避するために、周知のプロセスステップは、詳細には説明されていない。他の適用例が可能であり、それゆえ以下の実施例は、限定的なものとして解釈されるべきではない。   Representative applications of the method and apparatus according to the present application are described in this section. These examples are provided only to provide further context and to aid in the understanding of the described embodiments. Thus, it will be apparent to one skilled in the art that the described embodiments can be practiced without some or all of these specific details. In other instances, well known process steps have not been described in detail in order to avoid unnecessarily obscuring the described embodiments. Other applications are possible and therefore the following examples should not be construed as limiting.

以下の「発明を実施するための形態」では、説明の一部を成し、記載された実施形態による具体的な実施形態が例示として示される添付の図面が参照される。これらの実施形態は、説明する実施形態を当業者が実施し得る程度に詳細に説明されるが、これらの実施例は限定するものとして理解されず、したがって、他の実施形態を使用してもよく、説明する実施形態の趣旨及び範囲から逸脱することなく変更を行ってもよい。   DETAILED DESCRIPTION In the following Detailed Description, reference is made to the accompanying drawings, which form a part of the description and in which specific embodiments in accordance with the described embodiments are shown by way of illustration. While these embodiments are described in detail to the extent that one of ordinary skill in the art can practice the described embodiments, these examples are not to be understood as limiting, and thus other embodiments may be used. Changes may be made without departing from the spirit and scope of the described embodiments.

本明細書で説明される実施形態は、非金属材料（たとえば、ポリマー材料など）を金属部分に取り付けるのを容易にするために、金属部分の表面においてインターロッキング構造体を形成する技法を記載する。特に、ポータブル電子デバイス用のエンクロージャは、これらのエンクロージャに構造的改善及び／又は装飾的改善の組み合わせを提供するために、金属材料と非金属材料の組み合わせを利用することができる。しかしながら、金属は、非金属材料（たとえば、ポリマー、ガラス、セラミックなど）に付着する自然の能力を欠いている可能性がある。たとえば、ステンレス鋼及び陽極酸化アルミニウムなどの特定の材料は、金属基板と、金属基板を覆う金属酸化物層とを含むことができる。特に、金属酸化物層は、一般に、そうでなければ金属部分の耐用年数を短縮する液体及び他の汚染物質によって引き起こされる基礎をなす金属基板の腐食を防止する。金属酸化物層は、基礎をなす金属基板の腐食を抑制するのに有益であり得るが、金属／酸化物は、非金属材料を外部面に取り付ける際に困難に寄与する可能性がある、平滑かつ平坦な外部面仕上げを有するものとして特徴付けられ得る。   Embodiments described herein describe techniques for forming interlocking structures on the surface of metal portions to facilitate attaching non-metallic materials (eg, polymeric materials, etc.) to the metal portions. . In particular, enclosures for portable electronic devices can utilize a combination of metallic and non-metallic materials to provide these enclosures with a combination of structural and / or decorative improvements. However, metals can lack the natural ability to adhere to non-metallic materials (eg, polymers, glasses, ceramics, etc.). For example, certain materials, such as stainless steel and anodized aluminum, can include a metal substrate and a metal oxide layer covering the metal substrate. In particular, the metal oxide layer generally prevents corrosion of the underlying metal substrate caused by liquids and other contaminants that would otherwise reduce the useful life of the metal part. While metal oxide layers may be beneficial in suppressing corrosion of the underlying metal substrate, metal / oxides may contribute to difficulties in attaching non-metallic materials to external surfaces, smooth And may be characterized as having a flat outer surface finish.

非金属材料を金属部分に取り付ける他の技法は、金属部分の外部面にノッチを機械加工することを含むことができる。しかしながら、この機械加工プロセスは、機械加工プロセスがかなりの時間、費用及び労力を伴う可能性があるので、大量のエンクロージャを製造することに依存するとき、欠点を有する場合がある。更に、金属部分の外部面において形成されたノッチは、概ね平滑な表面を有するものとして特徴付けられ得る。しかしながら、これらの平滑な表面は、湿気及び他の汚染物質が金属部分の基礎をなす金属基板に達するのを抑制することができる水密シールを欠いている可能性がある。特に、これらの平滑な表面は、金属部分の外部面から基礎をなす金属基板への直接的な漏れ経路を画定する。更に、射出成形プロセスなどによってこれらのノッチにポリマー材料を充填することは、ポリマー材料の形状がこれらのノッチの平滑な表面を単純に反映するので、一般にこの問題を取り除くことができない。   Other techniques for attaching non-metallic materials to metal parts can include machining notches in the outer surface of the metal parts. However, this machining process may have drawbacks when relying on manufacturing a large number of enclosures, as the machining process can be quite time consuming, costly and labor intensive. In addition, the notches formed in the outer surface of the metal portion can be characterized as having a generally smooth surface. However, these smooth surfaces may lack a water tight seal that can inhibit moisture and other contaminants from reaching the metal substrate underlying the metal portion. In particular, these smooth surfaces define a direct leakage path from the outer surface of the metal part to the underlying metal substrate. Furthermore, filling these notches with polymer material, such as by an injection molding process, generally can not eliminate this problem, as the shape of the polymer material simply reflects the smooth surface of these notches.

本明細書で説明される実施形態は、金属部分の外部面において別々に個別インターロッキング構造体を形成する技法を記載する。特に、これらの個別インターロッキング構造体のそれぞれは、非金属材料のアタッチメント特徴部を受け入れることができる。一部の例では、これらの別々のインターロッキング構造体は、金属部分をエッチングプロセスに曝す結果として形成されたエッチングされたインターロッキング構造体と呼ばれる場合がある。一部の例では、これらのインターロッキング構造体のそれぞれは、アタッチメント特徴部を補足するアンダーカット領域を含むことができる。一部の例では、これらのインターロッキング構造体のそれぞれは、引張り強度を更に増加させ、耐湿性を増加させるために、金属酸化物層によって覆われ得る。   The embodiments described herein describe techniques for forming separate interlocking structures separately at the outer surface of the metal portion. In particular, each of these individual interlocking structures can receive an attachment feature of non-metallic material. In some instances, these separate interlocking structures may be referred to as etched interlocking structures formed as a result of exposing the metal portion to the etching process. In some instances, each of these interlocking structures can include an undercut region that complements the attachment feature. In some instances, each of these interlocking structures can be covered by a metal oxide layer to further increase tensile strength and to increase moisture resistance.

一部の実施形態によれば、非金属材料が金属部分から強く引き離されることを防止するためなど、非金属材料のアタッチメント特徴部に対してかなりの量の取り付け強度及ぼすことができることが好ましい。たとえば、ポータブルデバイスのエンクロージャが床に落とされるか、又は物理的な損傷を受けた場合、非金属材料は、金属部分から分離しようとする可能性がある。有益なことには、これらのインターロッキング構造体の取り付け強度（たとえば、引張り強度）が大きいほど、非金属材料が金属部分から分離する可能性は低くなる。   According to some embodiments, it may be preferable to be able to exert a significant amount of attachment strength to the attachment features of the non-metallic material, such as to prevent the non-metallic material from being strongly pulled away from the metal part. For example, if the portable device enclosure is dropped to the floor or physically damaged, the non-metallic material may try to separate from the metal part. Advantageously, the greater the attachment strength (e.g., tensile strength) of these interlocking structures, the less likely the non-metallic material will separate from the metal part.

本明細書で説明される実施形態における技法は、インターロッキング構造体を有する金属部分の外部面のオーバエッチングを防止することができることに留意されたい。特に、外部面におけるインターロッキング構造体のオーバエッチングは、適量のエッチングを有する外面に対して、金属部分と非金属材料との間の取り付け強度を実際に大幅に低下させる可能性があるという点で望ましくない可能性がある。本明細書で説明するように、外部面のオーバエッチングは、外部面の総表面積の約８０％〜約１００％をカバーするインターロッキング構造体の形成を指すことができる。対照的に、外部面の適量のエッチングは、外部面の総表面積の約２５％〜約７０％をカバーするインターロッキング構造体の形成を指すことができる。特に、外部面のオーバエッチングは、単一の領域における単一の千鳥状インターロッキング構造体の形成をもたらす、単一の領域において互いに重畳する複数の空所によって特徴付けられる。千鳥状インターロッキング構造体は、千鳥状インターロッキング構造体が、開口部の下に併置された捕獲領域によりも大きいサイズ（たとえば、直径）を有する開口部を含むという点で、インターロッキング構造体とは対照的である。一部の例では、外部面のオーバエッチングが、外部面から離れるのではなく、外部面に近づく金属部分の材料の大部分をエッチング除去するので、千鳥状インターロッキング構造体の開口部は、捕獲領域よりも大きい。実際に、オーバエッチングされた外部面は、粗くかつ不均一な外部面を有するものとして特徴付けられる。更に、外部面のオーバエッチングは、複数のインターロッキング構造体を互いの上に部分的に形成させる可能性があり、それは、これらのインターロッキング構造体間の分離距離の減少、単一の領域における空所形成密度の増加、並びに各インターロッキング構造体の明確に画定された形状及びサイズの毀損につながる可能性がある。たとえば、外部面のオーバエッチングの結果として形成された千鳥状インターロッキング構造体は、互いに隣接又は重畳して配置される。結果として、これらの千鳥状インターロッキング構造体が非金属材料への取り付けを維持する能力は、大きく影響を受ける。特に、金属部分のオーバエッチングに関連付けられた千鳥状インターロッキング構造体は、金属部分の構造的完全性を損ない、非金属材料を金属部分に取り付ける不均一な取り付け面を形成する可能性がある。加えて、オーバエッチングは、金属部分の幾何学的形状又は寸法を変更する可能性もあり、それは、結果として、金属部分を指定された製造公差レベル外にする。更に、オーバエッチングは、金属部分の隙間及び構造を変える可能性がある。隙間のサイズ及びアンテナスプリットの構造を変えることは、エンクロージャのキャビティ内に含まれる無線アンテナの性能に悪影響を及ぼす可能性があるので、これは、アンテナスプリット又はラインを有するエンクロージャの金属部分において特に重要である。たとえば、スプリットにおいて形成されたエッチングされたインターロッキング構造体は、非金属材料（たとえば、射出成形プラスチック）を受け入れることができる。しかしながら、インターロッキング構造体がこれらのスプリットにおいてオーバエッチングされた場合、金属部分と非金属材料との間の接合強度の低下につながる可能性がある。   It should be noted that the techniques in the embodiments described herein can prevent over-etching of the outer surface of the metal portion having the interlocking structure. In particular, over-etching of the interlocking structure on the outer surface may actually substantially reduce the attachment strength between the metal part and the non-metallic material to the outer surface with an adequate amount of etching. It may not be desirable. As described herein, overetching of the outer surface can refer to the formation of an interlocking structure that covers about 80% to about 100% of the total surface area of the outer surface. In contrast, proper etching of the outer surface can refer to the formation of an interlocking structure that covers about 25% to about 70% of the total surface area of the outer surface. In particular, the over-etching of the outer surface is characterized by a plurality of voids overlapping one another in a single region, resulting in the formation of a single staggered interlocking structure in a single region. The staggered interlocking structure and the interlocking structure in that the staggered interlocking structure includes an opening having a larger size (e.g., diameter) than the capture area juxtaposed beneath the opening. Is in contrast. In some instances, the openings in the staggered interlocking structure are captured because the over-etching of the outer surface etches away most of the material of the metal portion approaching the outer surface, rather than leaving the outer surface. Larger than the area. In fact, the over-etched outer surface is characterized as having a rough and uneven outer surface. Furthermore, overetching of the outer surface can cause multiple interlocking structures to be partially formed on top of one another, which reduces the separation distance between these interlocking structures, in a single region This can lead to an increase in void formation density, as well as damage to the well-defined shape and size of each interlocking structure. For example, the staggered interlocking structures formed as a result of overetching of the outer surface may be arranged adjacent to or overlapping one another. As a result, the ability of these staggered interlocking structures to maintain attachment to non-metallic materials is greatly affected. In particular, the staggered interlocking structure associated with over-etching of the metal portion can compromise the structural integrity of the metal portion and can form a non-uniform mounting surface that attaches non-metallic materials to the metal portion. In addition, over-etching can also change the geometrical shape or dimensions of the metal part, which as a result brings the metal part outside the specified manufacturing tolerance level. Furthermore, overetching can alter the interstices and structures of the metal parts. This is particularly important in the metal part of the enclosure with antenna splits or lines, as changing the size of the gap and the structure of the antenna split can adversely affect the performance of the radio antenna contained within the cavity of the enclosure. It is. For example, an etched interlocking structure formed in a split can receive non-metallic materials (eg, injection molded plastic). However, if the interlocking structure is over-etched in these splits, it can lead to a reduction in the bond strength between the metal part and the non-metallic material.

一部の実施形態によれば、インターロッキング構造体は、適量のエッチング（たとえば、外部面の総表面積の約２５％〜約７０％）を有する外部面に関連付けられ得る。互いに重畳して又は接触して形成された千鳥状インターロッキング構造体とは対照的に、インターロッキング構造体は、一般に各インターロッキング構造体のそれぞれの取り付け強度におけるいかなる妥協も防止する十分な量の分離距離によって一般に分離される。加えて、適量のエッチングを有する外部面は、オーバエッチングされた外部面に対して低下したピット密度を示す。更に、インターロッキング構造体は、開口部の下に配置されたアンダーカット領域よりも小さいサイズ（たとえば、直径）を有する開口部を有するものとしても特徴付けられる。一部の実施形態では、インターロッキング構造体のアンダーカット領域は、金属部分の材料（たとえば、金属酸化物、金属基板など）がオーバハングし、アンダーカット領域を画定するので、そのように呼ばれる場合がある。一部の例では、インターロッキング構造体の開口部のサイズは、表面における金属部分の材料の大部分が元のままであるので、アンダーカット領域のサイズよりもはるかに小さい。実際に、インターロッキング構造体を有する適度にエッチングされた表面は、概して平滑な表面を示し、場合によっては、開口部を画定する金属部分の側は、概して均一な厚さを有する。   According to some embodiments, the interlocking structure may be associated with an external surface having a suitable amount of etching (eg, about 25% to about 70% of the total external surface area). In contrast to the staggered interlocking structures formed one over the other or in contact with one another, the interlocking structures are generally in a sufficient amount to prevent any compromise in the respective attachment strength of each interlocking structure. It is generally separated by separation distance. In addition, the external surface with the proper amount of etching exhibits a reduced pit density relative to the over-etched external surface. Further, the interlocking structure is also characterized as having an opening having a smaller size (e.g., diameter) than the undercut area disposed below the opening. In some embodiments, the undercut region of the interlocking structure may be so called because the material of the metal portion (eg, metal oxide, metal substrate, etc.) overhangs and defines the undercut region. is there. In some instances, the size of the opening in the interlocking structure is much smaller than the size of the undercut area, as most of the material of the metal part at the surface remains intact. In fact, a moderately etched surface having an interlocking structure exhibits a generally smooth surface, and in some cases, the side of the metal portion defining the opening has a generally uniform thickness.

アルミニウムは、家庭用グレードのポータブル電子デバイスのための選択材料として頻繁に引用されている。実際に、アルミニウムは、高い比強度及び剛性などの望ましい属性を有し、機械加工が比較的容易である。更に、アルミニウムは、毎日の取り扱いによる劣化に耐える広い範囲の耐久性のある美的な仕上げをもたらすために陽極酸化され得る。アルミニウムは、ガラス及びポリマーなどの非金属材料と組み合わせて使用され得る。たとえば、ポータブル電子デバイスのディスプレイは、エンクロージャ用のアルミニウムフレームに接合され得る。アルミニウムフレームは、しばしば、エンクロージャ内に担持されるアンテナの電磁干渉を防止するなどのために、様々な電気的に分離された部分に細分される。たとえば、アルミニウムは、ディスプレイが一方の面に接合され、ガラスが対向する面に接合されるように、エンクロージャの縁の周りに構造的バンドを形成するために使用される。更に、電気的分離スプリットは、エンクロージャの周辺部のあたりに形成され得る。   Aluminum is frequently cited as the material of choice for household grade portable electronic devices. In fact, aluminum has desirable attributes such as high specific strength and stiffness, and is relatively easy to machine. Additionally, the aluminum can be anodized to provide a wide range of durable aesthetic finish that resists degradation from daily handling. Aluminum may be used in combination with non-metallic materials such as glass and polymers. For example, the display of the portable electronic device can be bonded to an aluminum frame for the enclosure. Aluminum frames are often subdivided into various electrically isolated parts, such as to prevent electromagnetic interference of the antenna carried in the enclosure. For example, aluminum is used to form a structural band around the edge of the enclosure so that the display is bonded to one side and the glass is bonded to the opposite side. In addition, electrical isolation splits may be formed around the perimeter of the enclosure.

構造的バンドがエンクロージャにその有効期間にわたり十分な構造的強度、ロバスト性、剛性、並びに耐熱性及び耐湿性を付与するために、エンクロージャは、金属（たとえば、アルミニウム）と非金属材料（たとえば、ポリマー）との間に強い接着接合が形成されることを必要とする。実際に、これらの要件は、（改善されたアンテナ性能のための）追加の絶縁スプリット及び更により小さい接着の領域（重量及びスペースを最小限に抑えるため）に直面して満足するための更により技術的な課題である。更に、耐水性エンクロージャの必要性の高まりは、エンクロージャが多くの歪みサイクルを受けた後であっても、これらの接着接合が、強度を維持するだけでなく、湿気の漏れを防ぐ必要もあることを要求する。更に、航空宇宙産業では、機械的締め具（たとえば、リベット）などの金属を非金属材料に固定する既存の機構は、金属部分間の電気的分離の必要性のために、ポータブル電子デバイスでは使用することができないことに留意すべきである。たとえば、非金属材料（たとえば、ポリマー）は、一緒に取り付けられた異なる金属部分を電気的に分離するために使用される。たとえば、クロム酸陽極酸化及び硫酸陽極酸化等の代替物は、一般に劣った接着性能を示す。実際に、これらのプロセスは、一般に、軽いスカロップ状の構造を生成し、それは、厳しい環境における家庭での使用に耐えるために必要な取り付け強度、耐水性及び引張り強度を提供することができない。実際に、ポータブル電子デバイス用のエンクロージャがより小さくなるにつれて及び／又はこれらのエンクロージャの設計が単なる周辺部の金属バンドに変わるにつれて、金属と非金属との間の接合が可能になる領域は、大幅に縮小される。したがって、よりロバストな金属対非金属の接合の重要性が増している。本明細書でより詳細に説明されているように、金属を非金属に取り付ける本明細書で説明される実施形態は、既存の機構に対して少なくとも５０％の改善を与える。   The enclosure comprises a metal (eg, aluminum) and a non-metallic material (eg, a polymer) to provide the enclosure with sufficient structural strength, robustness, stiffness, and heat and moisture resistance over its lifetime. ) And a strong adhesive bond needs to be formed. In fact, these requirements are further satisfied in the face of additional insulation splits (for improved antenna performance) and smaller areas of adhesion (to minimize weight and space). It is a technical issue. Furthermore, the growing need for water resistant enclosures is that these adhesive joints need to not only maintain strength, but also prevent moisture leaks, even after the enclosure has been subjected to many strain cycles Request. Furthermore, in the aerospace industry, existing mechanisms for securing metals to non-metallic materials, such as mechanical fasteners (eg rivets), are used in portable electronic devices due to the need for electrical isolation between metal parts It should be noted that you can not. For example, non-metallic materials (e.g., polymers) are used to electrically separate different metal parts attached together. For example, alternatives such as chromic acid anodization and sulfuric acid anodization generally exhibit poor adhesion performance. In fact, these processes generally produce light scalloped structures, which can not provide the necessary mounting strength, water resistance and tensile strength to withstand household use in harsh environments. In fact, as the enclosures for portable electronic devices get smaller and / or as the design of these enclosures changes to just a metal band in the periphery, the area where bonding between metal and non-metal is possible is substantially Reduced to Thus, the importance of more robust metal-to-metal junctions is increasing. As described in more detail herein, the embodiments described herein that attach metals to non-metals provide at least a 50% improvement over existing features.

本明細書で使用される場合、陽極皮膜、陽極酸化膜、陽極層、陽極酸化層、陽極酸化物コーティング、陽極層、陽極酸化層、金属酸化物層、酸化物皮膜、酸化層、パッシベーション層、パッシベーション皮膜、及び酸化物層という用語は、交換可能に使用されることが可能であり、任意の適切な酸化物層を指すことができる。酸化物層は、金属基板の金属表面上に形成される。金属基板はいくつかの好適な金属又は金属合金のうちの任意のものを含むことができる。一部の実施形態では、金属基板は、鋼合金（たとえば、ステンレス鋼）を含むことができる。ステンレス鋼のタイプは、３１６Ｌタイプのステンレス鋼などの任意の数の例を含むことができる。一部の実施形態では、金属基板は、アルミニウムを含むことができ、アルミニウムは、酸化されたときにアルミニウム酸化物を形成することができる。一部の実施形態では、金属基板は、アルミニウム合金を含むことができる。一部の実施形態では、金属基板は、チタン又はチタン合金を含むことができる。一部の実施形態では、非金属層は、非金属層が大部分非金属材料からなるように、金属材料と混合されるか、又は金属材料と組み合わせた大部分の非金属材料を含むことができる。他の実施形態では、金属からなる部分も、本明細書で説明されるのと同じプロセス及び技法を利用して金属部分に取り付けられ得る。本明細書で使用される場合、部分、層、セグメント及びセクションという用語は、必要に応じて交換可能に使用され得る。   As used herein, anodic film, anodic oxide film, anodic layer, anodic oxide layer, anodic oxide coating, anodic layer, anodic oxide layer, metal oxide layer, oxide film, oxide layer, passivation layer, The terms passivation film and oxide layer can be used interchangeably and can refer to any suitable oxide layer. An oxide layer is formed on the metal surface of the metal substrate. The metal substrate can comprise any of several suitable metals or metal alloys. In some embodiments, the metal substrate can comprise a steel alloy (eg, stainless steel). The stainless steel type can include any number of examples, such as 316L type stainless steel. In some embodiments, the metal substrate can include aluminum, which can form an aluminum oxide when oxidized. In some embodiments, the metal substrate can comprise an aluminum alloy. In some embodiments, the metal substrate can comprise titanium or a titanium alloy. In some embodiments, the non-metallic layer may comprise the majority of non-metallic material mixed with or in combination with the metallic material such that the non-metallic layer consists mostly of the non-metallic material it can. In other embodiments, the metallic portion may also be attached to the metallic portion utilizing the same processes and techniques as described herein. As used herein, the terms part, layer, segment and section may be used interchangeably as needed.

これら及び他の実施形態は、図１、図２Ａ〜図２Ｇ、図３、図４〜図５、図６Ａ〜図６Ｂ、図７Ａ〜図７Ｂ、図８〜図１１、図１２Ａ〜図１２Ｅ、図１３Ａ〜図１３Ｃ、図１４Ａ〜図１４Ｃ、図１５Ａ〜図１５Ｂ及び図１６〜図２１を参照して以下で議論される。しかしながら、これらの図に関して本明細書に記載される詳細な説明は、説明を目的とするものに過ぎず、限定するものとして解釈するべきではないことが、当業者には容易に理解されるであろう。   These and other embodiments are illustrated in FIGS. 1, 2A-2G, 3, 4 4-5, 6A-6B, 7A-7B, 8-11 and 12A-12E, respectively. 13A-13C, 14A-14C, 15A-15B and 16-21 will be discussed below with reference. However, it will be readily understood by those skilled in the art that the detailed description set forth herein with respect to these figures is for the purpose of illustration only and is not to be construed as limiting. I will.

図１は、本明細書で説明される技法を使用して処理され得る様々なポータブルデバイスを示す。本明細書で説明される技法は、家庭での使用のためのポータブルデバイスのエンクロージャの金属表面（たとえば、金属酸化物層など）を処理するために使用され得る。図１は、スマートフォン１０２と、タブレットコンピュータ１０４と、スマートウォッチ１０６と、ポータブルコンピュータ１０８とを示す。一部の実施形態によれば、金属表面は、金属酸化物層によって覆われた金属基板を指すことができる。一部の例では、金属酸化物層は、金属基板から形成され得る。特に、金属酸化物層は、たとえば、これらのポータブルデバイスが落とされるか、引っかかれるか、欠けるか、又は摩耗させられるとき、金属基板を保護するための追加の保護コーティングとして機能することができる。   FIG. 1 shows various portable devices that may be processed using the techniques described herein. The techniques described herein may be used to treat metal surfaces (eg, metal oxide layers, etc.) of an enclosure of a portable device for home use. FIG. 1 shows a smartphone 102, a tablet computer 104, a smart watch 106, and a portable computer 108. According to some embodiments, the metal surface can refer to a metal substrate covered by a metal oxide layer. In some cases, the metal oxide layer can be formed from a metal substrate. In particular, the metal oxide layer can function as an additional protective coating to protect the metal substrate, for example, when these portable devices are dropped, scratched, chipped or worn.

金属基板がアルミニウム又はアルミニウム合金を含む場合などの一部の例では、金属酸化物層は、金属基板の上に形成され得、細孔構造体を含むことができ、細孔構造は、金属酸化物層を貫通して形成され、金属酸化物層の外部面から、金属酸化物層を、基礎をなす金属基板から分離するバリア層まで延びることができる。加えて、一部の実施形態によれば、金属酸化物層の細孔構造のそれぞれは、染料粒子に関連付けられた特定の色で金属酸化物層を染めることができる染料粒子を受け入れることができる。一部の例では、金属酸化物層は、複数の異なる染料色を含むことができる。   In some cases, such as when the metal substrate comprises aluminum or an aluminum alloy, the metal oxide layer can be formed on a metal substrate, can include a pore structure, and the pore structure can be a metal oxide The material layer can be formed through and extend from the outer surface of the metal oxide layer to the barrier layer separating the metal oxide layer from the underlying metal substrate. In addition, according to some embodiments, each of the pore structures of the metal oxide layer can receive dye particles capable of dyeing the metal oxide layer with a specific color associated with the dye particles . In some cases, the metal oxide layer can include multiple different dye colors.

一部の実施形態によれば、非金属材料（又はバルク層）は、金属表面の外部面に取り付けられ得る。特に、金属材料と非金属材料の組み合わせを含むこれらのポータブルデバイスの多層エンクロージャは、改善された構造的干渉及び電磁干渉の低減の利点をこれらのポータブルデバイスの機能に提供することができる。一例では、これらのポータブルデバイスは、他の電子デバイスとのデータ信号を受信及び送信することができる無線アンテナ／送受信機を含むことができる。しかしながら、無線アンテナを直接覆う金属表面は、これらのデータ信号を受信及び／又は送信するポータブルデバイスの能力に影響を与える可能性がある量の望ましくない電磁干渉を引き起こす可能性がある。しかしながら、熱可塑性物質などの非金属材料は、一般に非導電性（すなわち誘電体）であり、したがって、十分な量の構造剛性及び保護品質をポータブルデバイスのエンクロージャに依然として付与しながら、ポータブルデバイスに影響を及ぼす電磁干渉の量を最小限に抑えることができる。一部の例では、非金属材料は、染料粒子に関連付けられた特定の色で非金属材料を染めるなどのために、染料粒子を含むこともできる。一部の例では、非金属材料は、非金属材料を特定の色で染めるため、並びに強化された機械的強度のために、無機顔料と充填材とを含むことができる。   According to some embodiments, non-metallic materials (or bulk layers) may be attached to the outer surface of the metal surface. In particular, the multilayer enclosures of these portable devices that contain a combination of metallic and non-metallic materials can provide the benefits of improved structural interference and reduced electromagnetic interference to the functionality of these portable devices. In one example, these portable devices can include a wireless antenna / transceiver that can receive and transmit data signals with other electronic devices. However, metal surfaces directly covering the wireless antenna can cause an amount of unwanted electromagnetic interference that can affect the ability of the portable device to receive and / or transmit these data signals. However, non-metallic materials such as thermoplastics are generally non-conductive (ie dielectrics) and thus affect portable devices while still providing a sufficient amount of structural rigidity and protection quality to the portable device enclosure Can minimize the amount of electromagnetic interference. In some instances, non-metallic materials can also include dye particles, such as for dyeing non-metallic materials in a particular color associated with the dye particles. In some instances, non-metallic materials can include inorganic pigments and fillers to dye non-metallic materials in specific colors as well as for enhanced mechanical strength.

本明細書でより詳細に説明されているように、金属表面は、非金属材料が金属部分から強く引き離される及び／又は分離されることを防ぐなどのために、非金属材料を受け入れ、保持することができるインターロッキング構造体を含むことができる。たとえば、これらのポータブルデバイス１０２、１０４、１０６、１０８が落とされるか又は物理的損傷を受けた場合、非金属材料は、金属部分から引き離される傾向を示す場合がある。有益なことには、これらのインターロッキング構造体は、非金属材料が金属部分から分離するのを防ぐことができ、したがって、エンクロージャの全体的な構造上の構成を維持することができる。これらのポータブルデバイス１０２、１０４、１０６、１０８のいずれかの金属表面を形成する技法は、図２Ａ〜図２Ｇ、図３、図４〜図５、図６Ａ〜図６Ｂ、図７Ａ〜図７Ｂ、図８〜図１１、図１２Ａ〜図１２Ｅ、図１３Ａ〜図１３Ｃ、図１４Ａ〜図１４Ｃ、図１５Ａ〜図１５Ｂ及び図１６〜図２１を参照して説明されている様々な実施形態を参照して以下で議論される。
非金属材料を金属部分に接合するエッチング As described in more detail herein, the metal surface receives and holds the non-metallic material, such as to prevent the non-metallic material from being strongly pulled away and / or separated from the metal part Can include an interlocking structure that can. For example, if these portable devices 102, 104, 106, 108 are dropped or physically damaged, non-metallic materials may exhibit a tendency to be pulled away from metal parts. Beneficially, these interlocking structures can prevent non-metallic materials from separating from the metal parts, thus maintaining the overall structural configuration of the enclosure. The techniques for forming the metal surface of any of these portable devices 102, 104, 106, 108 are shown in FIGS. 2A-2G, 3, 4-45, 6A-6B, 7A-7B, 8 to 11, 12A to 12E, 13A to 13C, 14A to 14C, 15A to 15B and 16 to 21 with reference to various embodiments described. Is discussed below.
Etching to bond non-metallic materials to metal parts

図２Ａ〜図２Ｆは、一部の実施形態による、金属部分の外部面においてインターロッキング構造体を形成するプロセスを受ける金属部分の断面図を示す。図２Ａは、金属部分２００の外部面２０２においてインターロッキング構造体を形成するプロセスを受ける前の金属部分２００を示す。一部の実施形態では、金属部分２００は、それによって外部面がエッチング溶液に曝されるその後のエッチングプロセスに適した任意の厚さを有することができる。一部の実施形態では、金属部分２００は、ポータブルデバイス１０２、１０４、１０６及び１０８のエンクロージャなどの最終部品のほぼ正味の形状を有する。外部面２０２は、金属部分に非金属層を取り付ける取り付け面又は界面に対応することができる。   2A-2F show cross-sectional views of a metal portion that is subject to a process of forming an interlocking structure at the outer surface of the metal portion, according to some embodiments. FIG. 2A shows the metal portion 200 prior to undergoing the process of forming the interlocking structure at the outer surface 202 of the metal portion 200. In some embodiments, the metal portion 200 can have any thickness suitable for the subsequent etching process by which the external surface is exposed to the etching solution. In some embodiments, metal portion 200 has an approximately net shape of the final part, such as an enclosure of portable devices 102, 104, 106 and 108. The outer surface 202 can correspond to an attachment surface or interface that attaches the non-metal layer to the metal portion.

一部の実施形態によれば、図２Ａに示す金属部分２００は、非電解パッシベーションプロセスなどの表面処理プロセスに続く金属部分２００を表す。特に、金属部分２００は、非電解パッシベーションプロセスの結果として金属基板２０４の上に配置される金属酸化物層２０６を含むことができる。一部の例では、金属基板２０４の表面は、パッシベーションプロセスを受ける前に洗浄される。一部の例では、非電解パッシベーションプロセスの間、金属基板２０４は、金属基板２０４を空気又は湿気に曝すことによって、自発的プロセスによって自然な金属酸化物層を形成するために酸化され得る。たとえば、金属基板２０４は、鋼合金（たとえば、ステンレス鋼）を含むことができる。特に、ステンレス鋼は、約７２％の鉄と、約１６％〜１８％のクロムとを含むことができる。ステンレス鋼中に存在するクロム合金要素は、酸素と反応することができ、金属基板２０４の上に配置された金属酸化物層２０６（たとえば、クロム酸化物）を形成するなどのために、金属基板２０４が非電解パッシベーションプロセスの影響を受けやすくなるようにすることができる。一部の例では、金属酸化物層２０６は、クロム酸化物皮膜を含むことができ、クロム酸化物皮膜は、ステンレス鋼を含む金属基板２０４の上に形成されたパッシベーション層と呼ばれる場合もある。いくつかの例では、クロム酸化物皮膜は、Ｃｒ２Ｏ３酸化物を含むことができる。加えて、パッシベーション層の外側に形成された多孔質酸化物は、Ｎｉ／Ｆｅ酸化物を含むことができる。 According to some embodiments, the metal portion 200 shown in FIG. 2A represents the metal portion 200 following a surface treatment process, such as a non-electrolytic passivation process. In particular, the metal portion 200 can include a metal oxide layer 206 disposed on the metal substrate 204 as a result of the non-electrolytic passivation process. In some cases, the surface of metal substrate 204 is cleaned prior to undergoing a passivation process. In some cases, during the non-electrolytic passivation process, the metal substrate 204 can be oxidized to form a natural metal oxide layer by a spontaneous process by exposing the metal substrate 204 to air or moisture. For example, metal substrate 204 can include a steel alloy (eg, stainless steel). In particular, stainless steel can include about 72% iron and about 16% to 18% chromium. Chromium alloy elements present in stainless steel can react with oxygen, such as to form metal oxide layer 206 (eg, chromium oxide) disposed on metal substrate 204, etc. 204 can be made susceptible to the non-electrolytic passivation process. In some instances, the metal oxide layer 206 can include a chromium oxide film, which may be referred to as a passivation layer formed on a metal substrate 204 comprising stainless steel. In some instances, the chromium oxide film can include Cr 2 O 3 oxide. In addition, the porous oxide formed on the outside of the passivation layer can include Ni / Fe oxide.

一部の例によれば、金属基板２０４は、高さ、幅及び深さを有する３次元構造であり、金属基板２０４は、金属酸化物層２０６を形成し、非金属層を金属部分２００に取り付けるのに適した任意のタイプの幾何学的形状を有することができる。一部の例では、金属基板２０４の幾何学的形状は、矩形、多角形、円形、傾斜端部、角端部、楕円形などを含むことができる。一部の例では、金属基板のテクスチャは、概して平坦又は非平坦面であり得る。   According to some examples, the metal substrate 204 is a three-dimensional structure having height, width and depth, and the metal substrate 204 forms a metal oxide layer 206 and a non-metal layer on the metal portion 200. It can have any type of geometric shape suitable for mounting. In some instances, the geometric shape of the metal substrate 204 can include rectangular, polygonal, circular, angled ends, corner ends, ovals, and the like. In some cases, the texture of the metal substrate can be generally flat or non-planar.

金属酸化物層２０６がアルミニウム又はアルミニウム合金を含む他の例では、金属酸化物層２０６は、電解陽極酸化プロセスによって形成され得る。一部の実施形態では、金属基板２０４の一部は、金属酸化物層２０６に変換されるか、又は金属酸化物層２０６への変換によって消費される。他の例では、金属酸化物層２０６は、任意の適切な陽極酸化プロセスによって形成され得る。   In other examples where metal oxide layer 206 comprises aluminum or an aluminum alloy, metal oxide layer 206 may be formed by an electrolytic anodization process. In some embodiments, a portion of the metal substrate 204 is converted to the metal oxide layer 206 or consumed by conversion to the metal oxide layer 206. In other examples, metal oxide layer 206 may be formed by any suitable anodization process.

一部の例によれば、金属酸化物層２０６は、約１ナノメートル〜数百ナノメートルの厚さを有することができる。一部の例では、厚さは、約３ナノメートル〜約５００ナノメートルである。一部の例では、金属酸化物層２０６の厚さは、約１０ナノメートル〜約１００ナノメートルである。金属酸化物層２０６の厚さは、金属基板２０４がパッシベーションプロセスに曝される時間を調整することによって制御され得る。金属酸化物層２０６がアルミニウム又はアルミニウム合金を含む一部の実施形態によれば、金属酸化物層２０６は、金属部分２００の外部面２０２の中心面に略垂直な方向に細長い略円柱形状を有するものとして特徴付けられる細孔壁によって画定された細孔構造体を含むことができる。   According to some examples, the metal oxide layer 206 can have a thickness of about 1 nanometer to several hundreds of nanometers. In some instances, the thickness is about 3 nanometers to about 500 nanometers. In some instances, the thickness of the metal oxide layer 206 is about 10 nanometers to about 100 nanometers. The thickness of the metal oxide layer 206 can be controlled by adjusting the time that the metal substrate 204 is exposed to the passivation process. According to some embodiments in which the metal oxide layer 206 comprises aluminum or an aluminum alloy, the metal oxide layer 206 has a generally cylindrical shape elongated in a direction substantially perpendicular to the central plane of the outer surface 202 of the metal portion 200. It can include pore structures defined by pore walls characterized as ones.

図２Ｂは、金属部分２１０の外部面２０２において第１のインターロッキング構造体２１２を形成するプロセスを受けた後の金属部分２１０の断面図を示す。一部の実施形態によれば、第１のインターロッキング構造体２１２を形成するプロセスは、金属部分２００をエッチング溶液に曝すことなどによって、金属部分２００をエッチングすることを含むことができる。一部の実施形態によればエッチング溶液は、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ３）を含むことができる。一部の例では、エッチング溶液中に存在するＦｅＣｌ３の濃度は、約１５０ｇ／Ｌ〜約２５０ｇ／Ｌである。特に、金属部分２１０が第１のサイクルの間エッチング溶液に曝されると、エッチング溶液は、金属部分２１０の外部面２０２において第１のインターロッキング構造体２１２を形成させることができる。一部の例では、第１のインターロッキング構造体２１２は、多角側面又は複数のクラックを有するエッチングされた構造体を指すことができる。 FIG. 2B shows a cross-sectional view of the metal portion 210 after undergoing the process of forming the first interlocking structure 212 at the outer surface 202 of the metal portion 210. According to some embodiments, the process of forming the first interlocking structure 212 can include etching the metal portion 200, such as by exposing the metal portion 200 to an etching solution. According to some embodiments, the etching solution can include ferric chloride (FeCl 3 ). In some instances, the concentration of FeCl 3 present in the etching solution is about 150 g / L to about 250 g / L. In particular, when the metal portion 210 is exposed to the etching solution during the first cycle, the etching solution can cause the first interlocking structure 212 to form at the outer surface 202 of the metal portion 210. In some instances, the first interlocking structure 212 can refer to an etched structure having a polygonal side or a plurality of cracks.

一部の例では、第１のインターロッキング構造体２１２は、金属酸化物層２０６内に脆弱性又は欠陥が存在する外部面２０２の第１の領域２１１である反応部位において形成される。一部の例では、エッチング溶液は、第１のインターロッキング構造体２１２を形成するために第１のインターロッキング構造体２１２の位置に対応する金属酸化物層２０６の一部を除去させることができる。一部の例では、第１のインターロッキング構造体２１２は、図２Ｇを参照してより詳細に説明されているように、金属酸化物層２０６の複数の弱化領域において形成されたいくつかのインターロッキング構造体を指すことができることに留意されたい。たとえば、ＦｅＣｌ３中に存在する塩化物は、金属酸化物層２０６中に存在する金属酸化物と相互作用し、したがって、金属酸化物接合を溶解し、金属基板２０４を露出させることができる。 In some instances, the first interlocking structure 212 is formed at a reaction site, which is the first region 211 of the outer surface 202 where there is a weakness or defect in the metal oxide layer 206. In some cases, the etching solution can cause a portion of the metal oxide layer 206 corresponding to the location of the first interlocking structure 212 to be removed to form the first interlocking structure 212. . In some instances, the first interlocking structure 212 may be formed of several interdigitated regions of the metal oxide layer 206, as described in more detail with reference to FIG. 2G. It should be noted that the locking structure can be pointed out. For example, the chloride present in FeCl 3 can interact with the metal oxide present in the metal oxide layer 206, thus dissolving the metal oxide bond and exposing the metal substrate 204.

一部の例によれば、エッチングプロセスの各エッチングサイクルは、約３０秒〜約３００秒の持続時間を有する。他の例では、各エッチングサイクルは、約６０秒〜約１５０秒の持続時間である。特に、エッチングサイクルの持続時間を調整することは、外部面２０２において形成されたインターロッキング構造体のそれぞれのサイズ（たとえば、直径、幅など）に直接影響を及ぼすことができる。加えて、エッチング溶液の化学的性質も、インターロッキング構造体のそれぞれのサイズに直接影響を及ぼすことができる。たとえば、より高い濃度のエッチング溶液（たとえば、ＦｅＣｌ３）は、インターロッキング構造体のそれぞれのサイズを増加させることに直接寄与することができる。 According to some examples, each etch cycle of the etch process has a duration of about 30 seconds to about 300 seconds. In another example, each etch cycle is about 60 seconds to about 150 seconds in duration. In particular, adjusting the duration of the etching cycle can directly affect the size (e.g., diameter, width, etc.) of each of the interlocking structures formed in the outer surface 202. In addition, the chemistry of the etching solution can also directly affect the size of each of the interlocking structures. For example, higher concentrations of etching solution (eg, FeCl 3 ) can directly contribute to increasing the size of each of the interlocking structures.

図２Ｃに示されているように、金属部分２２０は、第１のインターロッキング構造体２１２の上に形成されたパッシベーション酸化物層２２２を形成することができる。第１のエッチングサイクルを完了した後、金属部分２１０は、第１のインターロッキング構造体２１２に対応する露出された金属基板２０４の上のパッシベーション酸化物層の形成を促進するために、エッチング溶液から除去され、空気中の酸素に曝され得る。一部の例では、金属部分２１０は、約１０秒の持続時間の間酸素に曝され得る。他の例では、曝露の持続時間は、約１分〜約５分である。加えて、金属部分２１０の外部面２０２は、第１のインターロッキング構造体２１２の露出された金属基板２０４の上のパッシベーション酸化物層の形成を更に促進するために、存在し得る任意の液体又は汚染物質を除去するように洗浄され得る。たとえば、外部面２０２は、ＦｅＣｌ３の任意の残留物を除去するために、水道水又は脱イオン水で洗浄及びリンスされ得る。加えて、ＦｅＣｌ３の任意の残留物を除去するために、逆浸透水も使用され得る。一部の例では、外部面２０２の洗浄は、外部面２０２の他の領域における追加のインターロッキング構造体の形成及び成長を促進するために、第１のインターロッキング構造体２１２の成長を抑制又は停止するために好ましい場合がある。加えて、外部面２０２は、外部面２０２の新しい領域（すなわち、エッチングされていない領域）の成長及び形成を促進するために、各エッチングサイクル後（すなわち、各インターロッキング構造体の形成に続いて）洗浄され得る。 As shown in FIG. 2C, the metal portion 220 can form a passivation oxide layer 222 formed on the first interlocking structure 212. After completing the first etch cycle, metal portion 210 is removed from the etching solution to promote the formation of a passivation oxide layer on the exposed metal substrate 204 corresponding to the first interlocking structure 212. It can be removed and exposed to oxygen in the air. In some cases, the metal portion 210 can be exposed to oxygen for a duration of about 10 seconds. In another example, the duration of exposure is from about 1 minute to about 5 minutes. In addition, the outer surface 202 of the metal portion 210 may be any liquid or material that may be present to further facilitate the formation of a passivation oxide layer on the exposed metal substrate 204 of the first interlocking structure 212. It can be cleaned to remove contaminants. For example, the exterior surface 202 can be washed and rinsed with tap water or deionized water to remove any residual FeCl 3 . In addition, reverse osmosis water can also be used to remove any residual FeCl 3 . In some instances, cleaning of the outer surface 202 may inhibit or inhibit the growth of the first interlocking structure 212 to promote the formation and growth of additional interlocking structures in other regions of the outer surface 202. It may be desirable to stop. In addition, the outer surface 202 can be used after each etch cycle (ie, following the formation of each interlocking structure) to facilitate the growth and formation of new regions (ie, unetched regions) of the outer surface 202. ) Can be washed.

一部の例では、パッシベーション酸化物層２２２は、約１０ナノメートルである。一部の実施形態によれば、パッシベーション酸化物層２２２は、金属基板２０４を封止し、汚染物質が金属基板２０４に到達するのを防止するのに十分な厚さまで成長する。加えて、パッシベーション酸化物層２２２は、金属基板２０４を封止するので、パッシベーション酸化物層２２２は、基礎をなす金属基板２０４の金属腐食を防止するためのバリアとして作用することができる。一部の例では、パッシベーション酸化物層２２２は、再パッシベーションプロセスによって形成された再パッシベーション層と呼ばれる場合もある。再パッシベーションプロセスの間、パッシベーション酸化物層２２２は、欠陥を有する金属基板２０４の第１の領域の上に成長する。有益なことには、この第１の領域の上に再パッシベーション層を形成することは、後続のエッチングサイクルの間に同じ領域において別のインターロッキング構造体を開始又は形成することをより困難にすることができる。有益なことには、このようにして、金属部分２２０が後続のエッチングサイクルの間にエッチング溶液に再曝露されたとき、第１の領域２１１は、もはや最も化学的にエッチングされやすくはないので、エッチング溶液は、第１の領域２１１とは異なる他の領域にインターロッキング構造体を形成させることができる。一部の実施形態ではあるが、エッチング溶液への金属部分２２０の再曝露は、第１の領域２１１において補助的なインターロッキング構造体を形成することができる。しかしながら、これらの補助的なインターロッキング構造体は、第１のインターロッキング構造体２１２のサイズよりもかなり小さいサイズを有し、一般に、第１のインターロッキング構造体２１２の構造的完全性に影響を及ぼさない。   In some cases, passivation oxide layer 222 is about 10 nanometers. According to some embodiments, passivation oxide layer 222 seals metal substrate 204 and is grown to a thickness sufficient to prevent contaminants from reaching metal substrate 204. In addition, passivation oxide layer 222 seals metal substrate 204 so that passivation oxide layer 222 can act as a barrier to prevent metal corrosion of the underlying metal substrate 204. In some cases, passivation oxide layer 222 may be referred to as a repassivation layer formed by a repassivation process. During the repassivation process, a passivation oxide layer 222 is grown over the first region of the defective metal substrate 204. Advantageously, forming a repassivation layer over this first area makes it more difficult to initiate or form another interlocking structure in the same area during subsequent etching cycles be able to. Beneficially, in this way, when metal portion 220 is re-exposed to the etching solution during a subsequent etching cycle, first region 211 is no longer most likely to be chemically etched. The etching solution can form the interlocking structure in another area different from the first area 211. In some embodiments, re-exposure of the metal portion 220 to the etching solution can form an auxiliary interlocking structure in the first region 211. However, these ancillary interlocking structures have a size much smaller than the size of the first interlocking structure 212 and generally affect the structural integrity of the first interlocking structure 212. It does not exert.

第１のインターロッキング構造体２１２の上にパッシベーション酸化物層２２２形成した後、金属部分２２０は、図２Ｄを参照して説明されているように、後続のエッチングプロセス（第２のエッチングサイクル）に曝される。図２Ｄは、金属部分２３０がエッチング溶液に再び曝される次のエッチングプロセスを受けた後の金属部分２３０の断面図を示す。パッシベーション酸化物層２２２が第１のインターロッキング構造体２１２の上に形成されると、第１のインターロッキング構造体２１２は、第１の領域２１１において後続のインターロッキング構造体を成長させること、又は既存の第１のインターロッキング構造体２１２のサイズを増加させることにはるかにより影響されにくい。一部の例では、低下した感受性は、第１のインターロッキング構造体２１２の上に形成されたパッシベーション酸化物層２２２が腐食に対してより耐性があり得ることに起因し得る。一部の例では、低下した感受性は、図２Ｆを参照してより詳細に説明されるように、第１の領域における電気化学的電位の低下に起因し得る。代わりに、エッチング溶液は、第２のインターロッキング構造体２３２を外部面２０２の第２の領域２３３において形成させることができる。一部の例では、第２のインターロッキング構造体２３２は、図２Ｇを参照してより詳細に説明されているように、金属酸化物層２０６の複数の弱化領域において形成されたいくつかのインターロッキング構造体を指すことができる。一部の例であるが、第１のインターロッキング構造体２１２上に追加の空隙を追加することによって、金属部分２２０をエッチング溶液に再曝露したとき、既存の第１のインターロッキング構造体２１２を更に成長させることが好ましい場合がある。一部の例では、二次／補助インターロッキング構造体が第１のインターロッキング構造体２１２から成長し形成され得る。しかしながら、第１のインターロッキング構造体２１２の構造は、このシナリオでは概してそのまま残ることに留意すべきである。   After forming passivation oxide layer 222 over first interlocking structure 212, metal portion 220 is subjected to a subsequent etching process (second etching cycle) as described with reference to FIG. 2D. Exposed. FIG. 2D shows a cross-sectional view of metal portion 230 after undergoing a subsequent etching process where metal portion 230 is again exposed to the etching solution. Once the passivation oxide layer 222 is formed on the first interlocking structure 212, the first interlocking structure 212 may grow a subsequent interlocking structure in the first region 211, or It is much less susceptible to increasing the size of the existing first interlocking structure 212. In some instances, the reduced sensitivity may be due to the passivation oxide layer 222 formed on the first interlocking structure 212 may be more resistant to corrosion. In some instances, the reduced sensitivity may be due to the reduction of the electrochemical potential in the first region, as described in more detail with reference to FIG. 2F. Alternatively, the etching solution can form a second interlocking structure 232 in the second region 233 of the outer surface 202. In some instances, the second interlocking structure 232 may be formed of several interdigitated regions of the metal oxide layer 206, as described in more detail with reference to FIG. 2G. It can point to a locking structure. As an example, when the metal portion 220 is re-exposed to the etching solution by adding an additional void above the first interlocking structure 212, the existing first interlocking structure 212 Further growth may be preferred. In some cases, a secondary / auxiliary interlocking structure can be grown and formed from the first interlocking structure 212. However, it should be noted that the structure of the first interlocking structure 212 generally remains in this scenario.

一部の例では、エッチング溶液は、金属酸化物層２０６における欠陥又は脆弱性を有する領域に対応する第２の領域２３３をエッチング除去する。たとえば、領域内の欠陥は、金属酸化物層２０６中に存在するクロムの量の不足を指すことができる。別の例では、領域内の欠陥は、結晶粒界の上に形成された高応力下のパッシベーション酸化物層、たとえば、２２２を指すことができる。別の例では、領域内の欠陥は、高応力下の縁部を指すことができる。一部の実施形態によれば、金属酸化物層２０６は、インターロッキング構造体を形成することができるいくつかの反応部位（たとえば、エッチングされるのに役立つ）を含むことができる。図２Ｇを参照して本明細書で説明されているように、反応部位、たとえば、第１の領域２１１は、インターロッキング構造体２１２、２３２を形成するためにエッチングされるのに役立つことができる。加えて、反応部位、たとえば、第２の領域２３３は、インターロッキング構造体２４２、２４４を形成するためにエッチングされるのに役立つことができる。更に、反応部位、たとえば、第３の領域２５５は、インターロッキング構造体２４６を形成するためにエッチングされるのに役立つことができる。第２のエッチングサイクルに続いて、金属部分２３０は、金属部分２３０がもう一度空気に曝されるように、エッチング溶液から除去され、第２のインターロッキング構造体２３２が非電解パッシベーションプロセスを受ける。非電解パッシベーションプロセスの結果として、パッシベーション酸化物層２３４が、第２のインターロッキング構造体２３２の上に形成される。   In some cases, the etching solution etches away a second region 233 corresponding to the defective or fragile region in the metal oxide layer 206. For example, defects in the region can indicate a lack of the amount of chromium present in the metal oxide layer 206. In another example, defects in the region can point to a high stress passivation oxide layer, eg, 222, formed on grain boundaries. In another example, a defect in the area can point to the edge under high stress. According to some embodiments, metal oxide layer 206 can include a number of reactive sites (e.g., serving to etch) that can form an interlocking structure. As described herein with reference to FIG. 2G, reaction sites, eg, first region 211, can serve to be etched to form interlocking structures 212, 232. . In addition, reaction sites, eg, second region 233, can serve to be etched to form interlocking structures 242, 244. In addition, reaction sites, eg, third region 255, can serve to be etched to form interlocking structure 246. Following the second etch cycle, metal portion 230 is removed from the etching solution such that metal portion 230 is once again exposed to air, and second interlocking structure 232 undergoes a non-electrolytic passivation process. A passivation oxide layer 234 is formed on the second interlocking structure 232 as a result of the non-electrolytic passivation process.

一部の実施形態によれば、インターロッキング構造体、たとえば、２１２、２３２の全体的なサイズは、それらのそれぞれの引張り強度（たとえば、金属部分と非金属層との間の取り付け強度）に直接影響を及ぼすことができる。一部の例では、金属部分がエッチングサイクル（たとえば、第１のエッチングサイクル、第２のエッチングサイクルなど）に曝される持続時間は、インターロッキング構造体の全体的なサイズに直接影響を及ぼすことができる。たとえば、あるシナリオでは、約４５秒の持続時間の第１のエッチングサイクルに金属部分２００を曝すことは、第１のインターロッキング構造体２１２に、約３０秒の持続時間の第２のエッチングサイクルに曝される第２のインターロッキング構造体２３２よりも大きい引張り強度を持たせることができる。   According to some embodiments, the overall size of the interlocking structures, e.g., 212, 232, is directly upon their respective tensile strength (e.g., the attachment strength between the metal portion and the non-metal layer) It can affect. In some instances, the duration that the metal portion is exposed to the etch cycle (e.g., the first etch cycle, the second etch cycle, etc.) directly affects the overall size of the interlocking structure. Can. For example, in one scenario, exposing the metal portion 200 to a first etch cycle of about 45 seconds duration causes the first interlocking structure 212 to undergo a second etch cycle of about 30 seconds duration. It can have a greater tensile strength than the exposed second interlocking structure 232.

一部の実施形態によれば、金属部分、たとえば、２３０内への侵入深さの量は、各それぞれのインターロッキング構造体、たとえば、２１２、２３２の全体的なサイズの特性とみなされ得る。一部の例では、インターロッキング構造体２１２、２３２は、約２５マイクロメートル〜約２００マイクロメートルである金属部分２３０内への侵入の深さを有することができる。これらのインターロッキング構造体のそれぞれの全体的な侵入の深さは、インターロッキング構造体を形成する役割を果たすエッチングサイクルの持続時間に直接起因することができることに留意すべきである。   According to some embodiments, the amount of penetration depth into the metal portion, eg, 230, may be considered as a characteristic of the overall size of each respective interlocking structure, eg, 212, 232. In some instances, the interlocking structures 212, 232 can have a penetration depth into the metal portion 230 that is about 25 micrometers to about 200 micrometers. It should be noted that the overall penetration depth of each of these interlocking structures can be directly attributable to the duration of the etching cycle which serves to form the interlocking structure.

一部の実施形態によれば、金属部分２３０の第１のインターロッキング構造体２１２は、図２Ｆを参照してより詳細に説明されているように、非金属材料のアタッチメント特徴部（又は微細部分）を受け入れることができる。一部の実施形態によれば、金属部分２３０の第１のインターロッキング構造体２１２は、アンダーカット領域（Ｗｕ１）に通じる開口部（Ｗｏ１）を有するものとして特徴付けられ得る。一部の例では、第１のインターロッキング構造体２１２は、金属基板２０４内に延びる凹状構造体として特徴付けられ得、アンダーカット領域は、アンダーカットの幾何学的形状を有する。開口部（Ｗｏ１）のサイズは、アンダーカット領域（Ｗｕ１）のサイズよりも小さい幅又は直径を有するものとして特徴付けられ得る。一部の例では、アンダーカット領域（Ｗｕ１）の幅に対する開口部（Ｗｏ１）の幅の比は、０．５：１以上である。一部の例では、比は、少なくとも０．５：１〜約１：６である。しかしながら、開口部及びアンダーカット領域の幅は、開口部のサイズがアンダーカット領域のサイズ未満である限り、金属部分上にその後に配置される非金属材料の一部を捕獲し保持するのに十分な任意のサイズであることに留意すべきである。   According to some embodiments, the first interlocking structure 212 of the metal portion 230 is an attachment feature (or microportion) of a non-metallic material, as described in more detail with reference to FIG. 2F. Can accept). According to some embodiments, the first interlocking structure 212 of the metal portion 230 may be characterized as having an opening (Wo1) leading to the undercut region (Wu1). In some instances, the first interlocking structure 212 may be characterized as a concave structure extending into the metal substrate 204, and the undercut region has an undercut geometry. The size of the opening (Wo1) can be characterized as having a width or diameter smaller than the size of the undercut area (Wu1). In some cases, the ratio of the width of the opening (Wo1) to the width of the undercut region (Wu1) is 0.5: 1 or more. In some instances, the ratio is at least 0.5: 1 to about 1: 6. However, the widths of the openings and the undercut area are sufficient to capture and retain a portion of the non-metallic material subsequently disposed on the metal portion as long as the size of the opening is less than the size of the undercut area It should be noted that the size is arbitrary.

図２Ｄに更に示されているように、金属部分２３０の第２のインターロッキング構造体２３２も、非金属材料のアタッチメント特徴部を受け入れることができる。一部の例では、第１及び第２のインターロッキング構造体２１２、２３２は、同等の持続時間のそれぞれのエッチングサイクルに曝された結果として、同様の全体的なサイズ（たとえば、侵入の深さ、幅など）を有することができる。   As further shown in FIG. 2D, the second interlocking structure 232 of the metal portion 230 can also receive an attachment feature of non-metallic material. In some instances, the first and second interlocking structures 212, 232 have similar overall sizes (eg, penetration depths) as a result of being exposed to respective etch cycles of equal duration. , Width, etc.).

その後、金属部分２３０は、外部面２０２の異なる領域において追加のインターロッキング構造体を形成するために、必要に応じて追加のエッチングサイクルを受けることができる。金属部分のそれぞれの反復をエッチング溶液に曝した後、金属部分２３０は、エッチング溶液から除去され、エッチング溶液をリンスされ、最近形成されたインターロッキング構造体内にパッシベーション酸化物層を形成するために空気に曝され得る。たとえば、図２Ｅに示されているように、金属部分２３０は、追加のインターロッキング構造体を形成するために追加のプロセスを更に受けることができる。図２Ｅに示されているように、金属部分２４０は、追加のインターロッキング構造体、たとえば、第３のインターロッキング構造体２４２、第４のインターロッキング構造体２４４及び第５のインターロッキング構造体２４６を含むことができる。一部の実施形態では、任意の単一のエッチングサイクルが、図２Ｇを参照してより詳細に説明されるように、欠陥を有する金属酸化物層２０６の領域においていくつかの又は多数のインターロッキング構造体を生成することができる。これらの追加のインターロッキング構造体が空気に曝され、エッチング溶液をリンスされると、これらのインターロッキング構造体に対応する金属基板２０４の露出された部分の上にパッシベーション酸化物層が形成され得る。露出された部分の上に形成されたパッシベーション酸化物層は、金属酸化物層２０６と少なくとも同じ品質であることに留意すべきである。たとえば、それぞれのインターロッキング構造体のパッシベーション酸化物層は、インターロッキング構造体の位置に対応する以前に形成された金属酸化物層２０６と実質的に同じ厚さであり得る。一部の例では、インターロッキング構造体の上に形成されたそれぞれのパッシベーション酸化物層は、基礎をなす金属基板２０４を汚染物質への曝露から保護することができる。加えて、一部の例では、それぞれのパッシベーション酸化物層は、対応するインターロッキング構造体の形状に概ね対応する形状（たとえば、境界）をとる。１以上の以前に形成されたインターロッキング構造体２１２、２３２のそれぞれのパッシベーション酸化物層は、金属部分、たとえば、金属部分２３０がエッチング溶液から除去され、空気に曝されると、更に成長／増加することができることにも留意すべきである。   The metal portions 230 can then be subjected to additional etch cycles as needed to form additional interlocking structures in different regions of the outer surface 202. After exposing each repetition of the metal portion to the etching solution, the metal portion 230 is removed from the etching solution, rinsed with the etching solution, and air to form a passivation oxide layer within the recently formed interlocking structure. Can be exposed to For example, as shown in FIG. 2E, metal portion 230 can be further subjected to an additional process to form an additional interlocking structure. As shown in FIG. 2E, metal portion 240 may be configured with additional interlocking structures, such as third interlocking structure 242, fourth interlocking structure 244 and fifth interlocking structure 246. Can be included. In some embodiments, any single etch cycle may be interlocked with some or many interlockings in the area of metal oxide layer 206 having defects, as described in more detail with reference to FIG. 2G. Structures can be generated. When these additional interlocking structures are exposed to air and rinsed with the etching solution, passivation oxide layers may be formed on the exposed portions of the metal substrate 204 corresponding to these interlocking structures. . It should be noted that the passivation oxide layer formed on the exposed portion is at least as good as the metal oxide layer 206. For example, the passivation oxide layer of each interlocking structure may be substantially the same thickness as the previously formed metal oxide layer 206 corresponding to the location of the interlocking structure. In some instances, each passivation oxide layer formed on the interlocking structure can protect the underlying metal substrate 204 from exposure to contaminants. In addition, in some instances, each passivation oxide layer has a shape (eg, boundary) that generally corresponds to the shape of the corresponding interlocking structure. The passivation oxide layer of each of the one or more previously formed interlocking structures 212, 232 further grows / increases when metal portions, eg, metal portions 230, are removed from the etching solution and exposed to air. It should also be noted that it can be done.

図２Ｅに示されているように、インターロッキング構造体、たとえば、２１２、２３２、２４２、２４４及び２４６の開口部は、最小分離距離よりも大きい分離距離だけ互いに分離され得る。一部の例では、最小分離距離は、隣接するインターロッキング構造体の開口部が互いに重なり合わず、隣接するインターロッキング構造体のそれぞれのエッチングされた壁の不安定化をもたらさないように、数十〜数百マイクロメートル程度である。いくつかの例では、最小分離距離は、略完全なアンダーカット領域を画定するエッチングされた壁に対応する。たとえば、図２Ｅを参照すると、インターロッキング構造体２４２及び２４４の開口部は、それぞれのインターロッキング構造体のそれぞれのアンダーカット領域を画定する壁が隣接するインターロッキング構造体によって不安定化されないように、分離距離（Ｓｄ３）だけ分離される。このようにして、アンダーカット領域の形状及びサイズは、概して維持される。一部の例では、任意の数のインターロッキング構造体、たとえば、２１２、２３２、２４２、２４４及び２４６が、互いに離散的かつ独立して形成され得る。加えて、図２Ｅは、金属酸化物層２０６内に欠陥が存在する場所でインターロッキング構造体が形成する可能性があるので、インターロッキング構造体、たとえば、２１２、２３２、２４２、２４４及び２４６の開口部間の分離距離が概して変化し得ることを示す。たとえば、インターロッキング構造体、たとえば、２１２、２３２、２４２、２４４及び２４６のうちの少なくとも１つは、外部面２０２全体にわたってランダムに分布し、ランダムに形成される。本明細書で先に説明されているように、インターロッキング構造体のいずれか１つは、欠陥又は脆弱性を有する金属酸化物層２０６の領域内に形成され得る。しかしながら、他の例では、インターロッキング構造体の開口部間の分離距離は、概して均一であり得る。更に別の例では、インターロッキング構造体、たとえば、２１２、２３２、２４２、２４４及び２４６の開口部間の分離距離は、図９を参照してより詳細に説明されるように、外部面２０２の領域をエッチングされることからマスクすることなどによって、個別に調整及び制御され得る。他の例では、インターロッキング構造体、たとえば、２１２、２３２、２４２、２４４及び２４６のそれぞれのそれぞれのサイズは、ランダムであり得る。 As shown in FIG. 2E, the openings of the interlocking structures, eg, 212, 232, 242, 244 and 246, may be separated from one another by a separation distance that is greater than the minimum separation distance. In some instances, the minimum separation distance is a number such that the openings of adjacent interlocking structures do not overlap one another and result in the destabilization of the etched walls of each of the adjacent interlocking structures It is about ten to several hundred micrometers. In some instances, the minimum separation distance corresponds to an etched wall that defines a near perfect undercut area. For example, referring to FIG. 2E, the openings of interlocking structures 242 and 244 are such that the walls defining the respective undercut regions of the respective interlocking structures are not destabilized by the adjacent interlocking structures. , Separated by a separation distance (Sd 3 ). In this way, the shape and size of the undercut area is generally maintained. In some instances, any number of interlocking structures, e.g., 212, 232, 242, 244 and 246, may be formed discretely and independently of one another. In addition, FIG. 2E shows that the interlocking structure may form where there is a defect in the metal oxide layer 206, such as interlocking structures, eg, 212, 232, 242, 244 and 246. It shows that the separation distance between the openings can generally vary. For example, at least one of the interlocking structures, e.g., 212, 232, 242, 244 and 246, may be randomly distributed and randomly formed across the exterior surface 202. As previously described herein, any one of the interlocking structures may be formed in the area of the metal oxide layer 206 having defects or fragility. However, in other examples, the separation distance between the openings of the interlocking structure may be generally uniform. In yet another example, the separation distance between the openings of the interlocking structures, e.g. 212, 232, 242, 244 and 246 may be of the outer surface 202, as will be described in more detail with reference to FIG. The areas can be individually adjusted and controlled, such as by masking them from being etched. In other examples, the size of each of the interlocking structures, eg, 212, 232, 242, 244 and 246, may be random.

一部の実施形態では、図２Ｅに示されている金属部分２４０は、適量のエッチングを示し、それによって、金属部分２４０の外部面２０２の約２５％〜６５％がインターロッキング構造体でエッチングされる。他の例では、インターロッキング構造体は、外部面の約４０％〜約５０％をカバーする。一部の例では、これらのインターロッキング構造体の開口部は、外部面２０２の約４０％〜約６０％をカバーする。外部面の適度なエッチングを行うことによって、各インターロッキング構造体のそれぞれの引張り強度が最適になり得る。有益なことには、適度にエッチングされた外部面を有するものとして特徴付けられた金属部分２４０は、図２Ｆに示されているように、金属部分２４０と非金属層（たとえば、ポリマー層など）との間に強力な接着量を付与する。   In some embodiments, the metal portion 240 shown in FIG. 2E exhibits a suitable amount of etching whereby approximately 25% to 65% of the outer surface 202 of the metal portion 240 is etched with the interlocking structure Ru. In another example, the interlocking structure covers about 40% to about 50% of the outer surface. In some instances, the openings in these interlocking structures cover about 40% to about 60% of the outer surface 202. By proper etching of the outer surface, the respective tensile strength of each interlocking structure may be optimized. Beneficially, metal portion 240 characterized as having a moderately etched exterior surface, as shown in FIG. 2F, includes metal portion 240 and a non-metal layer (eg, a polymer layer, etc.) Give a strong bond between them.

図２Ｆは、一部の実施形態による、金属部分２４０の上に配置された非金属層２５２を有する多層部品２５０（たとえば、複合部品）の断面図を示す。一部の実施形態では、非金属層２５２は、金属部分２４０に接合又は取り付けられる。一部の例では、非金属層２５２は、突出特徴部を有するバルク層として特徴付けられ得る。たとえば、非金属層２５２は、融解状態にある間に金属部分２４０のインターロッキング構造体、たとえば、２１２、２３２、２４２、２４４、２４６に流入させることができるポリブチレンテレフタレート（polybutylene terephthalate、ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（polyethylene terephthalate、ＰＥＴ）、ポリアリールエーテルケトン（polyaryletherketone、ＰＡＥＫ）又はポリエーテルエーテルケトン（polyether ether ketone、ＰＥＥＫ）などのポリマー材料を指すことができる。一部の例では、非金属層２５２は、非金属層２５２が十分でインターロッキング構造体によって受け入れられることができる限り、他の材料（たとえば、金属、非金属など）に加えて非金属材料を含むことができる。一部の例では、非金属層２５２は、金属部分２４０の外部面２０２に付着するのに十分な任意の量の粘度又は表面張力を有することができる。ポリマー材料がこれらのインターロッキング構造体に流入すると、ポリマーは、これらのインターロッキング構造体のアンダーカット領域（Ｗｕ）内に侵入し、アンダーカット領域（Ｗｕ）、並びにこれらのアンダーカット領域（Ｗｕ）を画定する壁の多角側面を満たす。これらのアンダーカット領域（Ｗｕ）に流入した後、ポリマー材料は、硬化されて突出部分又はアタッチメント特徴部２５６にされ得る。したがって、ポリマー材料は、溶融状態から固体状態にされ得る。固体状態に変化すると、ポリマー材料は、多層部品２５０を形成するために非金属層２５２が金属部分２４０に付着又は接合することを可能にすることができる。図２Ｆに示されているように、固体状態の非金属層２５２は、金属部分２４０の外部面２０２と比較的同一平面になるように配置され得る。結果として形成された多層部品２５０は、ポータブルデバイス、たとえば、１０２、１０４、１０６及び１０８の外部面に対応することができる外部面２５４を有することができる。   FIG. 2F illustrates a cross-sectional view of a multilayer component 250 (eg, a composite component) having a non-metallic layer 252 disposed on a metal portion 240, according to some embodiments. In some embodiments, non-metallic layer 252 is bonded or attached to metal portion 240. In some instances, non-metallic layer 252 may be characterized as a bulk layer having protruding features. For example, the non-metallic layer 252 may be polybutylene terephthalate (PBT), which can flow into the interlocking structure of the metal portion 240, eg, 212, 232, 242, 244, 246 while in the molten state. It can refer to polymeric materials such as polyethylene terephthalate (PET), polyaryletherketone (PAEK) or polyetheretherketone (PEEK). In some instances, non-metallic layer 252 may include non-metallic materials in addition to other materials (eg, metals, non-metallics, etc.) as long as non-metallic layer 252 is sufficient and can be accepted by the interlocking structure. Can be included. In some instances, non-metallic layer 252 can have any amount of viscosity or surface tension sufficient to adhere to the outer surface 202 of metal portion 240. As the polymer material flows into these interlocking structures, the polymer penetrates into the undercut regions (Wu) of these interlocking structures, and the undercut regions (Wu) as well as the undercut regions (Wu) of these Fill the polygonal side of the wall that defines the After flowing into these undercut regions (Wu), the polymeric material may be cured into protrusions or attachment features 256. Thus, the polymeric material can be brought from the molten state to the solid state. Once in the solid state, the polymeric material can allow the non-metallic layer 252 to adhere or bond to the metal portion 240 to form the multilayer component 250. As shown in FIG. 2F, the solid state non-metallic layer 252 may be disposed to be relatively flush with the outer surface 202 of the metal portion 240. The resulting multi-layer component 250 can have an outer surface 254 that can correspond to the outer surfaces of portable devices, eg, 102, 104, 106 and 108.

図２Ｆに示されているように、非金属層２５２のアタッチメント特徴部２５６を受け入れ、それに取り付けられたときの金属部分２４０のインターロッキング構造体、たとえば、２１２、２３２、２４２、２４４、２４６は、非金属層２５２を金属部分２４０に捕獲し保持することができるアンカー部分、たとえば、Ａｐ１〜５を画定することができる。一部の例では、アンダーカット領域（Ｗｕ）を有するインターロッキング構造体を有する多層部分２５０の特徴は、従来のプロセスによって形成された千鳥状インターロッキング構造体を有する金属部分に対して、非金属層２５２を金属部分２４０から引き離すか又は分離することをはるかにより困難にすることである。   As shown in FIG. 2F, the interlocking structure of the metal portion 240, eg, 212, 232, 242, 244, 246 when received and attached to the attachment feature 256 of the non-metallic layer 252, Anchoring portions capable of capturing and holding the non-metallic layer 252 in the metal portion 240 can be defined, for example, Ap1-5. In some instances, the features of multi-layer portion 250 having an interlocking structure having an undercut region (Wu) are non-metallic relative to a metal portion having a staggered interlocking structure formed by conventional processes It is much more difficult to pull or separate layer 252 from metal portion 240.

図２Ｇに示されているように、単一のエッチングサイクルの結果として、金属酸化物層２０６において複数のインターロッキング構造体が形成され得る。特に、単一のエッチングサイクルは、欠陥を有する金属酸化物層２０６の領域において多数のインターロッキング構造体を生成することができる。たとえば、図２Ｇは、第１のエッチングサイクル後に金属酸化物層２０６の第１の領域２１１においてインターロッキング構造体、たとえば、２１２、２３２が形成され得ることを示す。加えて、図２Ｇは、第２のエッチングサイクル後に金属酸化物層２０６の第２の領域２３３においてインターロッキング構造体、たとえば、２４２、２４４が形成され得ることを示す。更に、図２Ｇは、第３のエッチングサイクル後に金属酸化物層２０６の第３の領域２５５においてインターロッキング構造体、たとえば、２４６が形成され得ることを示す。一部の例では、インターロッキング構造体２４６は、第２の領域２３３のインターロッキング構造体、たとえば、２４２、２４４の間に形成され得る。エッチングサイクル後に欠陥を有する金属酸化物層２０６の領域において任意の数のインターロッキング構造体が形成され得るが、単一のエッチングサイクルの結果として形成されるインターロッキング構造体の数は、金属酸化物層２０６の総表面積の大部分（たとえば、＞６５％）を超過してカバーしない。特に、金属酸化物層２０６の構造剛性を犠牲にすることなく、金属酸化物層２０６の外部面（たとえば、２５％〜約６５％）をカバーするのに十分な追加のインターロッキング構造体を形成するために、後続のエッチングサイクルが必要とされ得る。特に、後続のエッチングサイクルは、各インターロッキング構造体をそのそれぞれの隣接するインターロッキング構造体に成長させることなく、かつ隣接するインターロッキング構造体の壁の不安定化を引き起こすことなく、外部面をカバーするためにできるだけ多くの追加のインターロッキング構造体を形成することができる。   As shown in FIG. 2G, multiple interlocking structures can be formed in the metal oxide layer 206 as a result of a single etch cycle. In particular, a single etch cycle can produce multiple interlocking structures in the area of the metal oxide layer 206 with defects. For example, FIG. 2G shows that interlocking structures, eg, 212, 232, can be formed in the first region 211 of the metal oxide layer 206 after the first etch cycle. In addition, FIG. 2G shows that interlocking structures, eg, 242, 244, can be formed in the second region 233 of the metal oxide layer 206 after the second etch cycle. Further, FIG. 2G shows that an interlocking structure, eg, 246, can be formed in the third region 255 of the metal oxide layer 206 after the third etch cycle. In some cases, the interlocking structure 246 may be formed between the interlocking structures of the second region 233, eg, 242, 244. Although any number of interlocking structures may be formed in the area of the metal oxide layer 206 having defects after the etch cycle, the number of interlocking structures formed as a result of a single etch cycle is the metal oxide Do not cover most (eg,> 65%) of the total surface area of layer 206. In particular, forming additional interlocking structures sufficient to cover the outer surface (eg, 25% to about 65%) of metal oxide layer 206 without sacrificing the structural rigidity of metal oxide layer 206. In order to do so, a subsequent etch cycle may be required. In particular, subsequent etching cycles do not grow each interlocking structure onto its respective adjacent interlocking structure, and do not cause destabilization of the walls of adjacent interlocking structures. As many additional interlocking structures as possible can be formed to cover.

一部の実施形態によれば、エッチング溶液は、１つ以上の異なるタイプの化学物質を含むことができる。特に、金属部分２００をエッチングするために、金属部分２００の外部面２０２上に形成されたパッシベーション酸化物層を弱化又は破壊するステップを必要とすることがある。第１に、エッチング溶液は、金属部分２００の外部面２０２上に形成されたパッシベーション酸化物層を弱化するために塩化物（Ｃｌ−）を含むことができる。エッチング溶液中の塩化物は、塩化第二鉄（ＦｅＣｌ３）若しくは塩酸（ＨＣｌ）のいずれか、又はそれらの陰イオンとしてＣｌを有する任意の他の塩及び酸によって提供され得る。一部の例では、第二鉄イオンは、インターロッキング構造体の形成を促進するために金属部分２００を酸化することができる。たとえば、ステンレス鋼中に存在するより高いクロム濃度（たとえば、通常は１３％よりも高い）は、パッシベーション酸化物層の形成をもたらすことができる。特に、パッシベーション酸化物層の存在は、ステンレス鋼をエッチングすることを困難にすることができる。加えて、ステンレス鋼は、高い電気化学的電位を有するので、金属部分２００の外部面２０２におけるエッチングされたインターロッキング構造体の形成を促進するために、パッシベーション酸化物層をエッチングすることができる化学物質（すなわち、酸化剤）は、ほとんどない。第２に、パッシベーション酸化物層が高温（たとえば、約７０℃〜約８５℃）において塩化物（Ｃｌ−）によって十分に弱化又は破壊されると、基礎をなす金属基板２０４は、エッチング溶液に曝され得る。一部の例では、ステンレス鋼の真の電気化学的電位は、約−０．４６Ｖ（パッシベーションなし）である。この場合、−０．４６Ｖよりも高い電気化学的電位を有する任意の酸化剤が、エッチングを生じさせるためにアノードとして使用され得るステンレス鋼を有する電気化学セル（又はバッテリ）を形成するためにカソードとして使用され得る。 According to some embodiments, the etching solution can include one or more different types of chemicals. In particular, to etch the metal portion 200, it may be necessary to weaken or destroy the passivation oxide layer formed on the outer surface 202 of the metal portion 200. First, the etching solution can include chloride (Cl −) to weaken the passivation oxide layer formed on the outer surface 202 of the metal portion 200. Chloride in the etching solution may be provided by either ferric chloride (FeCl 3 ) or hydrochloric acid (HCl), or any other salt and acid having Cl as their anion. In some instances, ferric ions can oxidize metal portion 200 to promote the formation of interlocking structures. For example, the higher chromium concentrations (eg, typically greater than 13%) present in stainless steel can result in the formation of a passivation oxide layer. In particular, the presence of the passivation oxide layer can make it difficult to etch stainless steel. In addition, because stainless steel has a high electrochemical potential, the passivation oxide layer can be etched to promote the formation of etched interlocking structures on the outer surface 202 of the metal portion 200. There is almost no substance (ie, oxidizing agent). Second, the underlying metal substrate 204 is exposed to the etching solution when the passivation oxide layer is sufficiently weakened or destroyed by chloride (Cl-) at high temperatures (eg, about 70 ° C. to about 85 ° C.) It can be done. In some instances, the true electrochemical potential of stainless steel is about -0.46 V (without passivation). In this case, the cathode to form an electrochemical cell (or battery) with stainless steel, any oxidizing agent having an electrochemical potential higher than -0.46 V can be used as an anode to cause etching. It can be used as

一部の例では、パッシベーション酸化物層のエッチングは、電解プロセスによって生じることができる。たとえば、電解エッチング溶液は、ＨＣｌ、Ｈ２ＳＯ４、ＨＮＯ３、又はＨ３ＰＯ４のうちの少なくとも１つを含むことができる。一部の例では、パッシベーション酸化物層のエッチングは、無電解プロセスによって生じることができる。一部の例では、無電解エッチング溶液は、ＨＣｌ、ＦｅＣｌ３、Ｈ２Ｏ２、ＣｕＣｌ２、Ｈ２ＳＯ４、ＨＦ、又はＨＮＯ３のうちの少なくとも１つを含むことができる。特に、フッ化物の使用は、パッシベーション酸化物層を溶解することができる。一部の例では、酸化剤は、約０Ｖ〜約２．４Ｖの電気化学的電位を有する。したがって、これらの上述した酸化剤のいずれかは、ステンレス鋼のアノードを有する電気化学セルを形成するためにカソードとして使用され得る。 In some cases, etching of the passivation oxide layer can occur by an electrolytic process. For example, the electrolytic etching solution can include at least one of HCl, H 2 SO 4 , HNO 3 , or H 3 PO 4 . In some cases, etching of the passivation oxide layer can occur by an electroless process. In some cases, the electroless etching solution can include at least one of HCl, FeCl 3, H 2 O 2 , CuCl 2 , H 2 SO 4 , HF, or HNO 3 . In particular, the use of fluoride can dissolve the passivation oxide layer. In some cases, the oxidizing agent has an electrochemical potential of about 0V to about 2.4V. Thus, any of these aforementioned oxidizers can be used as a cathode to form an electrochemical cell having a stainless steel anode.

一部の例によれば、エッチング溶液は、複数のインターロッキング構造体、たとえば、２１２、２３２、２４２、２４４、２４６の形成を促進するために、少なくとも≧１５０ｇ／Ｌの濃度のＦｅＣｌ３を含むことができる。更に、複数のインターロッキング構造体の形成を促進するために、エッチング溶液の温度は、約５０℃〜約９０℃であり得る。更に、本明細書で上述されているように、複数のインターロッキング構造体のそれぞれの全体的なサイズ（たとえば、侵入深さ、幅など）は、各それぞれのエッチングサイクルの持続時間に直接依存することができる。したがって、インターロッキング構造体のそれぞれの形成及び成長を慎重に制御するために、これらの要因は、エッチングサイクルのそれぞれの間慎重に監視されるべきであることが好ましいことに留意されたい。たとえば、エッチング溶液が高すぎる（たとえば、＞３００ｇ／Ｌ）場合、得られるインターロッキング構造体は、平滑な壁面を有する（すなわち、複数のクラックがない）。その結果、これらのインターロッキング構造体のアンダーカット領域（Ｗｕ）を画定する壁に沿った表面起伏の欠如は、非金属層２５２と金属部分、たとえば、２４０との間の接着量を著しく損なう可能性がある。加えて、ＦｅＣｌ３の濃度が高すぎる場合、隣接するインターロッキング構造体が互いに成長し、エッチングされた壁の不安定化を招くように多すぎるインターロッキング構造体を形成することにつながる可能性があることに留意すべきである。加えて、エッチングサイクルの持続時間が長すぎる（たとえば、＞１５０秒）場合、インターロッキング構造体は、もはや非金属層２５２を捕獲し保持するために有効又は有用ではない全体的なサイズ（たとえば、＞１５０マイクロメートル）まで成長する可能性がある。その結果、インターロッキング構造体２１２を画定する壁は、もはや互いに明確に分離されず、インターロッキング構造体は、代わりに千鳥状インターロッキング構造体として特徴付けられる。 According to some examples, the etching solution comprises FeCl 3 at a concentration of at least 150150 g / L to promote formation of a plurality of interlocking structures, eg, 212, 232, 242, 244, 246. be able to. Further, the temperature of the etching solution may be about 50 ° C. to about 90 ° C. to facilitate the formation of the plurality of interlocking structures. Further, as described herein above, the overall size (eg, penetration depth, width, etc.) of each of the plurality of interlocking structures is directly dependent on the duration of each respective etching cycle be able to. Thus, it should be noted that these factors should preferably be carefully monitored during each of the etch cycles in order to carefully control the formation and growth of each of the interlocking structures. For example, if the etching solution is too high (eg,> 300 g / L), the resulting interlocking structure has smooth walls (ie, no cracks). As a result, the lack of surface relief along the walls defining the undercut regions (Wu) of these interlocking structures can significantly impair the amount of adhesion between the non-metallic layer 252 and the metal part, eg 240 There is sex. In addition, if the concentration of FeCl 3 is too high, adjacent interlocking structures can grow together, leading to the formation of too much interlocking structure to cause destabilization of the etched walls. It should be noted that In addition, if the etch cycle duration is too long (eg,> 150 seconds), the interlocking structure is no longer effective or useful for capturing and holding the non-metallic layer 252 (eg, Can grow to> 150 micrometers. As a result, the walls defining the interlocking structure 212 are no longer clearly separated from one another, and the interlocking structure is instead characterized as a staggered interlocking structure.

千鳥状インターロッキング構造体は、千鳥状インターロッキング構造体が、開口部の下に配置された捕獲領域よりも大きいサイズ（たとえば、幅など）を有する開口部を含む点で、インターロッキング構造体とは対照的である。一部の例では、外部面のオーバエッチングが、外部面から離れるのではなく、外部面に近づく金属部分の材料の大部分をエッチング除去するので、千鳥状インターロッキング構造体の開口部は、捕獲領域よりも大きい。実際に、千鳥状インターロッキング構造体は、一般に、約１５０マイクロメートルよりも大きい侵入の深さを有し、一般に、たとえば、＞１５０秒を超えるエッチングサイクルの兆候である。更に、外部面のオーバエッチングは、長い持続時間（たとえば、＞１５０秒）の間の単一のサイクルのためのエッチングプロセスに曝される金属部分の兆候であり得る。その結果、千鳥状インターロッキング構造体を形成するように、外部面の同じ領域において複数の空所が互いの上に形成される。   The staggered interlocking structure and the interlocking structure are such that the staggered interlocking structure includes an opening having a size (e.g., width, etc.) larger than the capture area disposed below the opening. Is in contrast. In some instances, the openings in the staggered interlocking structure are captured because the over-etching of the outer surface etches away most of the material of the metal portion approaching the outer surface, rather than leaving the outer surface. Larger than the area. In fact, the staggered interlocking structures generally have penetration depths greater than about 150 micrometers, and are generally indicative of an etch cycle, for example, greater than> 150 seconds. Furthermore, overetching of the outer surface can be an indication of a metal part that is exposed to the etching process for a single cycle for a long duration (e.g.> 150 seconds). As a result, multiple voids are formed on top of each other in the same area of the outer surface to form a staggered interlocking structure.

加えて、エッチング溶液は、第１のインターロッキング構造体２１２の成長をそれが最初に形成された後に促進することができる塩酸（ＨＣｌ）、又は硫酸を含む塩酸などの酸を含むことができる。一部の実施形態では、第１のインターロッキング構造体２１２は、非金属層２５２の一部を捕獲し保持するのに十分なサイズ及び形状を有するように成長することができる。特に、酸の存在は、実際に壁を平滑化することができ、それによって、第１のインターロッキング構造体２１２の開口部及びアンダーカット領域を画定する壁に沿った複数のクラック又は多角側面の形成を低減する。一般に、インターロッキング構造体は、外部面２０２における酸の存在が洗浄プロセスによって除去されたとき、成長を停止する。   In addition, the etching solution can include an acid such as hydrochloric acid (HCl) or hydrochloric acid including sulfuric acid that can promote the growth of the first interlocking structure 212 after it is initially formed. In some embodiments, the first interlocking structure 212 can be grown to have a size and shape sufficient to capture and retain a portion of the non-metallic layer 252. In particular, the presence of the acid can actually smooth the wall, whereby a plurality of cracks or polygonal sides along the wall defining the opening and undercut area of the first interlocking structure 212. Reduce formation. In general, the interlocking structure stops growing when the presence of acid at the outer surface 202 is removed by the cleaning process.

図３は、一部の実施形態による、多層部品、たとえば、多層部品２５０の拡大断面図３００を示す。各エッチングサイクルの間、エッチング溶液は、一般に、エッチングの影響を受けやすい金属酸化物層２０６の部分（たとえば、クロムの欠乏、結晶粒界の上のパッシベーション皮膜、高応力下の縁部などを有する）のみに影響を及ぼす。図３は、多層部品２５０が、外部面２０２から金属基板２０４に向かって延びるインターロッキング構造体２１２を含むことができることを示す。インターロッキング構造体２１２は、金属基板２０４の一部内へと延び、したがって、エッチングサイクル後に金属基板２０４の一部を空気に曝すことができる。続いて、金属基板２０４の露出部分は、金属酸化物層２０６と品質において略同様であり得るパッシベーション酸化層３０６を形成するために酸化され得る。一部の例では、パッシベーション酸化層３０６は、インターロッキング構造体２１２の形状に略対応する形状をとることができる。   FIG. 3 shows an enlarged cross-sectional view 300 of a multi-layer component, eg, multi-layer component 250, according to some embodiments. During each etching cycle, the etching solution generally has portions of the metal oxide layer 206 that are susceptible to etching (e.g., chromium depletion, passivation films above grain boundaries, high stressed edges, etc.) Only affect FIG. 3 shows that the multilayer component 250 can include interlocking structures 212 extending from the outer surface 202 towards the metal substrate 204. Interlocking structure 212 extends into a portion of metal substrate 204 so that a portion of metal substrate 204 can be exposed to air after an etch cycle. Subsequently, the exposed portions of metal substrate 204 can be oxidized to form passivation oxide layer 306, which can be substantially similar in quality to metal oxide layer 206. In some instances, passivation oxide layer 306 may have a shape that generally corresponds to the shape of interlocking structure 212.

一部の実施形態では、インターロッキング構造体２１２は、非金属層２５２のアタッチメント特徴部２５６を捕獲し保持することができるアンダーカット領域（Ｗｕ）に通じる開口部（Ｗｏ）を含むことができる。アンダーカット領域（Ｗｕ）はまた、概ね曲線状又は三角形状の形状を有し、開口部（Ｗｏ）をアンダーカット領域（Ｗｕ）から分離するオーバハング３０４によって画定され得る。一部の実施形態では、開口部（Ｗｏ）及びアンダーカット領域（Ｗｕ）は、多角側面３２６ａ〜ｂ（又は複数のクラック）を有する壁によって画定される。特に、多角側面３２６ａ〜ｂは、非金属層２５２と金属部分２４０との間のより大きい接着強度を促進するために溶融状態にある間、非金属層２５２で充填され得る複数のポケットを独自に画定することができる。特に、非金属層２５２の材料は、多角側面３２６ａ〜ｂによって画定されたポケットを充填するので、アタッチメント特徴部２５６をインターロッキング構造体２１２から分離する空隙又は間隔がない場合がある。したがって、非金属層２５２の材料は、多角側面３２６ａ〜ｂと同一平面であり得る。加えて、多角側面３２６ａ〜ｂは、湿気が金属基板２０４に到達することを阻止することができる漏れ防止経路３２８を画定することができる。特に、多角側面３２６ａ〜ｂは、非金属層２５２で充填され得る複数のポケットを画定するので、漏れ防止経路３２８は、不均一な幅を有し、開口部（Ｗｏ）経由で入る湿気が金属基板２０４に到達するようにアンダーカット領域（Ｗｕ）をバイパスすることを防止することができる曲がりくねった鋭いターン、ねじれ、角度の劇的な変化、及び鋭い合流点を有するものとして特徴付けられる。一部の実施形態では、漏れ防止経路３２８は、湿気が金属基板２０４に到達することを防止する蛇行経路であるものとして特徴付けられる。   In some embodiments, the interlocking structure 212 can include an opening (Wo) leading to an undercut region (Wu) that can capture and retain the attachment feature 256 of the non-metallic layer 252. The undercut region (Wu) may also be defined by an overhang 304 which has a generally curvilinear or triangular shape and separates the opening (Wo) from the undercut region (Wu). In some embodiments, the openings (Wo) and the undercut area (Wu) are defined by walls having polygonal sides 326a-b (or multiple cracks). In particular, polygonal sides 326a-b uniquely have multiple pockets that can be filled with non-metallic layer 252 while in the molten state to promote greater adhesion strength between non-metallic layer 252 and metal portion 240. It can be defined. In particular, the material of the non-metallic layer 252 fills the pockets defined by the polygonal sides 326a-b so that there may not be a void or spacing separating the attachment feature 256 from the interlocking structure 212. Thus, the material of non-metallic layer 252 may be coplanar with polygonal sides 326a-b. In addition, the polygonal side surfaces 326a-b can define a leakproof path 328 that can prevent moisture from reaching the metal substrate 204. In particular, because the polygonal sides 326a-b define a plurality of pockets that can be filled with the non-metallic layer 252, the leakproof path 328 has a non-uniform width and the moisture entering via the opening (Wo) is metallic It is characterized as having a serpentine sharp turn, twist, a dramatic change in angle, and a sharp junction that can prevent bypassing the undercut region (Wu) to reach the substrate 204. In some embodiments, the leakproof path 328 is characterized as being a serpentine path that prevents moisture from reaching the metal substrate 204.

一部の実施形態によれば、エッチングサイクル後にインターロッキング構造体２１２から１つ以上の二次インターロッキング構造体（Ｗｓ）が形成され得る。一部の例では、二次インターロッキング構造体（Ｗｓ）は、インターロッキング構造体２１２よりも小さいサイズを有する。一部の例では、二次インターロッキング構造体（Ｗｓ）も、湿気が金属基板２０４に到達することを防止する蛇行経路を画定する多角側面を有するものとして特徴付けられる。加えて、二次インターロッキング構造体（Ｗｓ）は、アンダーカット領域（Ｗｕ）の総面積を更に拡張するために、インターロッキング構造体２１２の下、オフセット、又は隣接のうちの少なくとも１つである金属基板２０４の基礎をなす領域を露出させることによって形成され得る。この二次インターロッキング構造体を形成した後、金属基板２０４の露出部分を封止し、汚染物質が金属基板２０４に到達することを防止するために、二次パッシベーション酸化物層３０８も形成され得る。一部の例では、これらの二次インターロッキング構造体（Ｗｓ）は、金属部分、たとえば、金属部分２４０をエッチング溶液に再曝露することによって形成され得る。たとえば、パッシベーション酸化物層３０６内の欠陥は、インターロッキング構造体２１２を依然として更にエッチングされることに影響されやすくすることができる。しかし、異なる領域において別のインターロッキング構造体、たとえば、インターロッキング構造体２３２を形成することに対して、以前に形成されたインターロッキング構造体２１２上に二次インターロッキング構造体（Ｗｓ）を形成することは、より困難であり得る。一部の例では、既存の第１のインターロッキング構造体２１２内に成長することが好ましい場合がある。しかしながら、このシナリオでは、第１のインターロッキング構造体２１２の形状は、概して完全なままであり、多角側面３２６ａ〜ｂも概して完全であることに留意すべきである。   According to some embodiments, one or more secondary interlocking structures (Ws) may be formed from the interlocking structure 212 after an etch cycle. In some cases, the secondary interlocking structure (Ws) has a smaller size than the interlocking structure 212. In some instances, the secondary interlocking structures (Ws) are also characterized as having polygonal sides that define a serpentine path that prevents moisture from reaching the metal substrate 204. In addition, the secondary interlocking structure (Ws) is at least one of below, offset or adjacent to the interlocking structure 212 to further extend the total area of the undercut region (Wu) It can be formed by exposing the underlying region of the metal substrate 204. After forming the secondary interlocking structure, a secondary passivation oxide layer 308 may also be formed to seal the exposed portions of the metal substrate 204 and to prevent contaminants from reaching the metal substrate 204. . In some cases, these secondary interlocking structures (Ws) may be formed by re-exposure of metal portions, eg, metal portions 240, to an etching solution. For example, defects in the passivation oxide layer 306 can make the interlocking structure 212 susceptible to further etching. However, a secondary interlocking structure (Ws) is formed on the interlocking structure 212 previously formed relative to forming another interlocking structure, eg interlocking structure 232, in different regions Doing can be more difficult. In some instances, it may be preferable to grow into the existing first interlocking structure 212. However, it should be noted that in this scenario, the shape of the first interlocking structure 212 remains generally complete, and the polygonal sides 326a-b are also generally complete.

図４〜図５は、一部の実施形態による、部分４００の外部面において配置された複数のインターロッキング構造体を有するエンクロージャの部分４００の異なる斜視図を示す。図４は、部分４００の外部面４０４の複数の領域にエッチングされたインターロッキング構造体４１０ａ〜ｃを有する部分４００の上面図を示す。一部の例では、これらのインターロッキング構造体４１０ａ〜ｃは、各インターロッキング構造体４１０が別の構造と物理的に干渉しないように、互いに独立しているか又は離散的に形成されているものとして特徴付けられ得る。一部の例では、これらのインターロッキング構造体４１０ａ〜ｃの開口部のそれぞれは、隣接するインターロッキング構造体４１０が互いに重なり合うか又は不安定化する壁を持たない（たとえば、アンダーカット領域の形状又はサイズに影響を及ぼさない）ように、最小分離距離よりも長い分離距離だけ分離され得る。一部の例では、少なくともインターロッキング構造体４１０ａ、ｂ、ｃは、外部面４０４全体にわたってランダムに分布し、ランダムに形成される。   FIGS. 4-5 show different perspective views of a portion 400 of an enclosure having a plurality of interlocking structures disposed at an outer surface of the portion 400, according to some embodiments. FIG. 4 shows a top view of a portion 400 having interlocking structures 410a-c etched in a plurality of regions of the outer surface 404 of the portion 400. FIG. In some instances, these interlocking structures 410a-c are independent or discrete from one another so that each interlocking structure 410 does not physically interfere with another structure It can be characterized as In some instances, each of the openings in these interlocking structures 410a-c does not have walls where adjacent interlocking structures 410 overlap or destabilize each other (e.g., the shape of the undercut region) Or it may be separated by a separation distance longer than the minimum separation distance so as not to affect the size). In some instances, at least the interlocking structures 410a, b, c are randomly distributed across the outer surface 404 and are randomly formed.

一部の例では、インターロッキング構造体４１０ａ〜ｃのそれぞれは、個々のエッチングサイクルの結果として形成される。一部の例では、エッチングサイクルは、約３０秒〜約３００秒の持続時間を有する。各インターロッキング構造体の形成に続いて、部分４００は、エッチング溶液から除去され、洗浄され、別の画定されたインターロッキング領域が新しい領域（すなわち、エッチングされていない領域）において形成されるように、エッチング溶液に再曝露され得る。結果として、複数のインターロッキング構造体４１０ａ〜ｃが外部面４０４の複数の領域において形成される。一部の例では、部分４００は、外部面４０４の総表面積の約２５％〜約６５％をカバーするインターロッキング構造体４１０を備える適度にエッチングされた表面を有するものとして特徴付けられ得る。他の例では、部分４００は、過度にエッチングされた部分のピット密度値よりも低いピット密度値を有するものとして特徴付けられ得る。   In some instances, each of the interlocking structures 410a-c is formed as a result of an individual etch cycle. In some instances, the etch cycle has a duration of about 30 seconds to about 300 seconds. Following the formation of each interlocking structure, portion 400 is removed from the etching solution and cleaned so that another defined interlocking region is formed in the new region (ie, the unetched region) , May be re-exposed to the etching solution. As a result, a plurality of interlocking structures 410 a-c are formed in the plurality of regions of the outer surface 404. In some instances, portion 400 may be characterized as having a moderately etched surface comprising interlocking structure 410 that covers about 25% to about 65% of the total surface area of outer surface 404. In another example, portion 400 may be characterized as having a pit density value that is lower than the pit density value of the over-etched portion.

適度にエッチングされた表面を有する部分４００とは対照的に、既存のプロセスは、千鳥状インターロッキング構造体を有するものとして特徴付けられる過度にエッチングされた部分をもたらし得る。過度にエッチングされた部分は、千鳥状インターロッキング構造体を構成する空所でカバーされた外部面の総表面積の約８０％〜約１００％を有するものとして特徴付けられる。特に、千鳥状インターロッキング構造体は、単一のエッチングサイクルの結果として外部面にエッチングされた複数の個々の空所を含むことができ、これらの複数の個々の空所は、互いの上に成長し／互いに重なり合う。言い換えれば、これらの空所のそれぞれの間には分離距離がない。加えて、過度にエッチングされた部分の千鳥状インターロッキング構造体は、約１５０〜約４００マイクロメートルの侵入深さを有する。   In contrast to portions 400 having moderately etched surfaces, existing processes may result in over-etched portions characterized as having staggered interlocking structures. The over-etched portion is characterized as having about 80% to about 100% of the total surface area of the void-covered exterior surface that constitutes the staggered interlocking structure. In particular, the staggered interlocking structure can include a plurality of individual cavities etched on the outer surface as a result of a single etching cycle, the plurality of individual cavities lying on top of each other Grow / overlap each other. In other words, there is no separation distance between each of these vacancies. In addition, the staggered interlocking structure in the over-etched portion has a penetration depth of about 150 to about 400 micrometers.

図５は、図５中の基準線４０７によって示された部分４００の斜視断面図を示す。図５に示されているように、部分４００は、明確なアンダーカット領域（Ｗｕ）を有する複数のインターロッキング構造体４１０ａ〜ｃを有する。言い換えれば、インターロッキング構造体４１０の明確なアンダーカット領域は、同じインターロッキング構造体４１０の開口部（Ｗｏ）よりも大きいサイズ（Ｗｕ）を有するものとして特徴付けられる。言い換えれば、開口部（Ｗｏ）とアンダーカット領域（Ｗｕ）との間のサイズの比は、０．５：１以上である。一部の例では、比は、約０．５：１〜約１：６である。有益なことには、インターロッキング構造体４１０は、千鳥状インターロッキング構造体に対して著しく増加した引張り強度を有する。   FIG. 5 shows a perspective cross-sectional view of the portion 400 indicated by the reference line 407 in FIG. As shown in FIG. 5, portion 400 includes a plurality of interlocking structures 410a-c having a defined undercut region (Wu). In other words, the clear undercut region of the interlocking structure 410 is characterized as having a size (Wu) larger than the opening (Wo) of the same interlocking structure 410. In other words, the size ratio between the opening (Wo) and the undercut area (Wu) is 0.5: 1 or more. In some instances, the ratio is about 0.5: 1 to about 1: 6. Advantageously, interlocking structure 410 has a significantly increased tensile strength relative to the staggered interlocking structure.

対照的に、過度にエッチングされた部分は、捕獲領域のサイズに少なくとも等しいか又はそれよりも大きいサイズ（たとえば、幅、直径）を有する千鳥状インターロッキング構造体を有する。言い換えれば、開口部と捕獲領域との間のサイズの比は、０．５：１以上である。したがって、千鳥状インターロッキング構造体は、インターロッキング構造体、たとえば、２１２、２３２に対して減少した引張り強度を有する。加えて、千鳥状インターロッキング構造体は、平滑な側面を有する壁を有し（すなわち、多角の欠如）、したがって、開口部と捕獲領域との間のサイズの違いの一般的な欠如に寄与する。加えて、千鳥状インターロッキング構造体を構成する空所の壁は、不安定化されているか及び／又は壁が欠如していることに留意されたい。その結果、平滑な側面は、バルク層と壁との間の接合部に沿って空隙が存在するようにバルク層に完全に取り付けられるか又は接合されることが不可能であり、その結果、湿気及び他の汚染物質が金属基板に容易に到達することを可能にする可能性がある。加えて、オーバエッチングされた表面の外部面は、互いに重なり合う複数の空所により概して不均一である（すなわち、全体的に平坦な表面を欠く）。その結果、過度にエッチングされた部分がバルク層との密封シールを形成することは困難である。   In contrast, the over-etched portion has a staggered interlocking structure having a size (eg, width, diameter) at least equal to or greater than the size of the capture area. In other words, the size ratio between the opening and the capture area is 0.5: 1 or more. Thus, the staggered interlocking structure has reduced tensile strength relative to the interlocking structure, eg, 212, 232. In addition, the staggered interlocking structure has walls with smooth sides (ie lack of polygons), thus contributing to the general lack of size differences between the opening and the capture area . In addition, it should be noted that the walls of the void constituting the staggered interlocking structure are destabilized and / or lack of a wall. As a result, the smooth side can not be completely attached or joined to the bulk layer such that there is an air gap along the junction between the bulk layer and the wall, as a result of which moisture And other contaminants may allow the metal substrate to easily reach. In addition, the outer surface of the over-etched surface is generally non-uniform (i.e., lacking a generally flat surface) due to the plurality of voids that overlap one another. As a result, it is difficult for the over-etched part to form a hermetic seal with the bulk layer.

加えて、図５は、インターロッキング構造体４１０が約２５〜約２００マイクロメートルの侵入深さ（Ｈ２）を有することを示す。各インターロッキング構造体４１０の低減した侵入深さのため、インターロッキング構造体４１０のそれぞれと、それらのそれぞれの壁４１２との間の離散的な分離が存在し得る（すなわち、壁４１２は、完全である）。更に、図６Ａを参照してより詳細に説明されるように、インターロッキング構造体４１０は、多角側面又は複数のクラックを有する壁４１２を有し、したがって、開口部（Ｗｏ）とアンダーカット領域（Ｗｕ）との間のサイズの優位な差に寄与する。本明細書で説明されているように、インターロッキング構造体４１０のアンダーカット領域という用語は、開口部（Ｗｏ）をアンダーカット領域（Ｗｕ）から分離するオーバハングを形成する壁４１２を有する金属部分又はエンクロージャの内部領域を指すことができる。 In addition, FIG. 5 shows that the interlocking structure 410 has a penetration depth (H 2 ) of about 25 to about 200 micrometers. Due to the reduced penetration depth of each interlocking structure 410, there may be a discrete separation between each of the interlocking structures 410 and their respective walls 412 (ie, the walls 412 are completely Is). Further, as will be described in more detail with reference to FIG. 6A, the interlocking structure 410 has a polygonal side or a wall 412 with a plurality of cracks, and thus an opening (Wo) and an undercut area ( Contribute to the dominant difference in size between Wu). As described herein, the term undercut region of interlocking structure 410 is a metal portion or wall having walls 412 forming an overhang that separates the opening (Wo) from the undercut region (Wu). It can point to the inner area of the enclosure.

図６Ａは、一部の実施形態による、インターロッキング構造体６１２を有する金属部分６１０の断面図を示す。一部の例では、金属部分６１０は、適度にエッチングされた外部面（たとえば、約２５％〜約６５％）を有するものとして特徴付けられる。インターロッキング構造体６１２は、アンダーカット領域（Ｗｕ）を画定する壁６１６を含むオーバハング６１３を有するものとして特徴付けられる。インターロッキング構造体６１２は、アンダーカット領域（Ｗｕ）のサイズよりも小さいサイズ（たとえば、幅、直径など）を有する開口部（Ｗｏ）を有するものとして特徴付けられる。特に、アンダーカット領域（Ｗｕ）は、オーバハング６１３と、壁６１６に沿って形成された多角側面及びクラックとの存在により、不均一な幅を有するものとして特徴付けられる。アンダーカット領域（Ｗｕ）及びこれらの複数のクラックは、湿気が金属基板２０４に到達するのを防止する漏れ防止経路を画定するために基板６０８で充填され得る。   FIG. 6A illustrates a cross-sectional view of a metal portion 610 having an interlocking structure 612, according to some embodiments. In some instances, metal portion 610 is characterized as having a moderately etched outer surface (eg, about 25% to about 65%). Interlocking structure 612 is characterized as having an overhang 613 that includes a wall 616 defining an undercut area (Wu). Interlocking structure 612 is characterized as having an opening (Wo) having a size (eg, width, diameter, etc.) smaller than the size of the undercut region (Wu). In particular, the undercut region (Wu) is characterized as having a non-uniform width by the presence of overhangs 613 and polygonal sides and cracks formed along wall 616. The undercut regions (Wu) and these multiple cracks may be filled with the substrate 608 to define a leakproof path that prevents moisture from reaching the metal substrate 204.

加えて、金属部分６１０の外部面６０３は、適度にエッチングされた金属部分６１０内に形成された空所の欠如のため、略平坦であるものとして特徴付けられることに留意されたい。有益なことには、湿気が金属基板２０４に到達するのを更に防止するために、金属部分６１０に取り付けられた層６０８の間に密封シールが形成され得る。   In addition, it should be noted that the outer surface 603 of the metal portion 610 is characterized as generally flat due to the lack of voids formed in the moderately etched metal portion 610. Beneficially, a hermetic seal may be formed between the layers 608 attached to the metal portion 610 to further prevent moisture from reaching the metal substrate 204.

図６Ｂは、一部の実施形態による、架橋されたインターロッキング構造体６２２を有する金属部分６２０の断面図を示す。架橋されたインターロッキング構造体６２２は、架橋領域（Ｗｂ）につながる複数の開口部Ｗｏ１、Ｗｏ２を含むことができる。一部の例では、架橋領域（Ｗｂ）は、架橋されたインターロッキング構造体２１２及び２３２の合計幅がそれらのそれぞれの開口部Ｗｏ１、Ｗｏ２の合計サイズよりも大きくなるように、隣接して形成されたインターロッキング構造体、たとえば、インターロッキング構造体２１２、２３２を一緒に接続又は架橋することができる。開口部Ｗｏ１及びＷｏ２は、金属部分６２０の金属酸化物層２０６又は金属基板２０４の一部によって分離され得る。一部の例では、金属部分６２０は、適度にエッチングされたものとして特徴付けられ得る。一部の例では、金属部分６２０は、略平坦な外部面６０３を有すものとして特徴付けられ得る。   FIG. 6B illustrates a cross-sectional view of a metal portion 620 having a cross-linked interlocking structure 622 according to some embodiments. The cross-linked interlocking structure 622 can include a plurality of openings Wo1, Wo2 leading to the cross-linked area (Wb). In some cases, the cross-linked regions (Wb) are formed adjacent to each other such that the combined width of the cross-linked interlocking structures 212 and 232 is greater than the combined size of their respective openings Wo1, Wo2. Interlocking structures, eg interlocking structures 212, 232, can be connected or bridged together. The openings Wo1 and Wo2 may be separated by the metal oxide layer 206 of the metal portion 620 or part of the metal substrate 204. In some instances, metal portion 620 may be characterized as moderately etched. In some cases, the metal portion 620 can be characterized as having a generally flat outer surface 603.

加えて、架橋領域（Ｗｂ）を画定する水平壁６２６は、水平壁６２６に沿って形成された多角側面及びクラックを含むことができる。これらの複数のクラックは、湿気が金属基板２０４に到達するのを防止する漏れ防止経路を画定するために層６０８で充填され得る。金属部分６２０は、本明細書で説明されているプロセスのいずれか１つによって形成され得ることに留意されたい。   In addition, the horizontal wall 626 defining the bridging region (Wb) can include polygonal sides and cracks formed along the horizontal wall 626. These multiple cracks may be filled with layer 608 to define a leakproof path that prevents moisture from reaching the metal substrate 204. It should be noted that metal portion 620 may be formed by any one of the processes described herein.

一部の例では、架橋されたインターロッキング構造体６２２は、隣接するインターロッキング構造体２１２、２３２が、それらのそれぞれのアンダーカット領域（Ｗｕ１、Ｗｕ２）が互いに接続するように互いに近接して形成されたときに形成され得る。図６Ｂに示されているこのシナリオは、図３を参照して説明されているように、二次インターロッキング構造体（Ｗｓ）を形成する技法の変形例を示すこともできる。一緒に架橋されたインターロッキング構造体２１２、２３２のそれぞれの全体的な形状は維持されることに留意されたい。しかしながら、多角側面を画定する壁６１６の一部が露出される。これらのインターロッキング構造体２１２、２３２の間の最小分離距離も維持されることにも留意すべきである。   In some instances, the cross-linked interlocking structures 622 are formed adjacent to one another such that adjacent interlocking structures 212, 232 connect their respective undercut regions (Wu1, Wu2) to one another It can be formed when done. This scenario, shown in FIG. 6B, may also show a variation of the technique for forming the secondary interlocking structure (Ws), as described with reference to FIG. It should be noted that the overall shape of each of the interlocking structures 212, 232 bridged together is maintained. However, a portion of the wall 616 defining the polygonal side is exposed. It should also be noted that the minimum separation distance between these interlocking structures 212, 232 is also maintained.

図７Ａ〜図７Ｂは、一部の実施形態による、エッチングプロセス後の金属部分の例示的な電子顕微鏡画像を示す。図７Ａは、金属部分７００の外部面７０４の上面図を示し、金属部分７００は、適度にエッチングされた外部面を有するものとして特徴付けられ得る。図７Ａに示されているように、複数のインターロッキング構造体７０２ａ〜ｃは、外部面７０４の異なる領域において形成され、隣接するインターロッキング構造体７０２ａ〜ｃの開口部が互いに概ね重なり合わないように、最小分離距離よりも大きい分離距離（Ｓｄ）だけ分離されたそれぞれの開口部を有する。一部の例では、隣接するインターロッキング構造体７０２ａ〜ｃ間の分離距離は、約１０マイクロメートル〜約５００マイクロメートルである。他の例では、インターロッキング構造体７０２ａと７０２ｂとの間の分離距離は、約１５０マイクロメートルである。   7A-7B show exemplary electron microscope images of metal portions after an etching process, according to some embodiments. FIG. 7A shows a top view of the outer surface 704 of the metal portion 700, which may be characterized as having a moderately etched outer surface. As shown in FIG. 7A, a plurality of interlocking structures 702a-c are formed in different regions of the outer surface 704, and the openings of adjacent interlocking structures 702a-c generally do not overlap one another. , Have respective openings separated by a separation distance (Sd) greater than the minimum separation distance. In some examples, the separation distance between adjacent interlocking structures 702a-c is about 10 micrometers to about 500 micrometers. In another example, the separation distance between interlocking structures 702a and 702b is about 150 micrometers.

図７Ｂは、金属部分７００の外部面７０４の１０倍拡大された領域７０６の上面図を示す。特に、図７Ｂは、拡大領域７０６のインターロッキング構造体７０２ｂ〜ｃが、これらのインターロッキング構造体の開口部を、それをアンダーカット領域にする複数のクラック及び多角側面と共に画定する粗くされた側面を有することを示す。   FIG. 7B shows a top view of the 10 × magnified area 706 of the outer surface 704 of the metal portion 700. In particular, FIG. 7B illustrates the roughened side surfaces where the interlocking structures 702b-c of the enlarged area 706 define the openings of these interlocking structures with the plurality of cracks and polygonal sides that make it an undercut Indicates that the

図８は、一部の実施形態による、金属部分の外部面においてインターロッキング構造体を形成する方法８００を示す。図８に示されているように、方法８００は、ステップ８０２において任意選択的に開始することができ、部分、たとえば、金属基板２０４が、金属基板２０４の上に配置された金属酸化物層２０６を形成するために、金属基板２０４の一部を酸化することによって任意選択的に処理される。一部の例では、金属酸化物層２０６は、非電解パッシベーションプロセス又は電解陽極酸化プロセスのうちの少なくとも１つによって形成され得る。他の例では、金属基板２０４の外部面はまた、金属基板２０４に洗浄処理又はテクスチャ化プロセスを受けさせることによって任意選択的に処理され得る。特に、テクスチャ化プロセスは、これらの粗くされた領域における金属酸化物層２０６の成長を促進することができる粗くされた外部面を提供するのに有益であり得る。   FIG. 8 illustrates a method 800 of forming an interlocking structure at an outer surface of a metal portion, according to some embodiments. As shown in FIG. 8, method 800 may optionally begin at step 802, where a portion, eg, metal oxide layer 206, wherein metal substrate 204 is disposed on metal substrate 204. Are optionally processed by oxidizing a portion of the metal substrate 204. In some cases, metal oxide layer 206 may be formed by at least one of a non-electrolytic passivation process or an electrolytic anodization process. In another example, the outer surface of the metal substrate 204 can also be optionally treated by subjecting the metal substrate 204 to a cleaning process or texturing process. In particular, the texturing process may be beneficial to provide a roughened external surface that can promote the growth of the metal oxide layer 206 in these roughened areas.

ステップ８０４において、インターロッキング構造体、たとえば、第１のインターロッキング構造体２１２が、金属部分２００をエッチング溶液に曝すことによって金属部分２００の外部面２０２の第１の領域において形成され得る。特に、エッチング溶液は、パッシベーション酸化物層を弱化又は破壊する塩化物（Ｃｌ−）と、弱化されたパッシベーション酸化物層をエッチングする酸化剤（たとえば、ＦｅＣｌ３、ＨＣｌなど）の組み合わせを含み、それによって、外部面２０２において第１のインターロッキング構造体２１２を形成することができる。 At step 804, an interlocking structure, eg, a first interlocking structure 212, may be formed at a first region of the outer surface 202 of the metal portion 200 by exposing the metal portion 200 to an etching solution. In particular, the etching solution comprises a combination of chloride (Cl −) which weakens or destroys the passivation oxide layer and an oxidizing agent (eg FeCl 3 , HCl etc.) which etches the weakened passivation oxide layer, Thus, the first interlocking structure 212 can be formed on the outer surface 202.

続いて、ステップ８０６において、金属部分２１０は、エッチング溶液から除去される。一部の例では、外部面２０２上に存在するエッチング溶液からの任意の残存する酸（ＨＣｌ）が、第１のインターロッキング構造体２１２のサイズを増加させることに更に寄与することができる。金属部分２１０がエッチング溶液から除去されると、第１のインターロッキング構造体２１２が形成された金属基板２０４の露出部分は、酸化され得る。特に、形成されたパッシベーション酸化物層２２２は、エッチング溶液の金属部分２１０をリンスし、空気に曝露することによって生じることができ、それは、金属基板２０４の露出部分を湿気及び汚染物質から封止するように作用することができる。   Subsequently, at step 806, the metal portion 210 is removed from the etching solution. In some instances, any remaining acid (HCl) from the etching solution present on the outer surface 202 can further contribute to increasing the size of the first interlocking structure 212. When the metal portion 210 is removed from the etching solution, the exposed portion of the metal substrate 204 on which the first interlocking structure 212 is formed may be oxidized. In particular, the passivation oxide layer 222 formed can be produced by rinsing the metal part 210 of the etching solution and exposing it to air, which seals the exposed part of the metal substrate 204 from moisture and contaminants. Can act as.

ステップ８０８において、金属部分２２０は、金属部分２２０の外部面２０２からエッチング溶液のいずれかを除去するように、任意選択的に洗浄され得る。たとえば、洗浄プロセスは、脱イオン水で外部面２０２をリンスすることを含むことができる。事実上、洗浄プロセスは、第１のインターロッキング構造体２１２の成長を停止させることもできる。   In step 808, the metal portion 220 can optionally be cleaned to remove any of the etching solution from the outer surface 202 of the metal portion 220. For example, the cleaning process can include rinsing the exterior surface 202 with deionized water. In fact, the cleaning process can also stop the growth of the first interlocking structure 212.

ステップ８１０において、別のインターロッキング構造体、たとえば、第２のインターロッキング構造体２３２が、金属部分２２０をエッチング溶液に再曝露することによって、金属部分２２０の外部面２０２の第２の領域において形成され得る。   In step 810, another interlocking structure, eg, the second interlocking structure 232, is formed in the second region of the outer surface 202 of the metal portion 220 by re-exposure of the metal portion 220 to the etching solution It can be done.

続いて、ステップ８１２において、プロセス（たとえば、ユーザ、コンピューティングデバイスなど）は、金属部分２３０の外部面２０２において形成されたインターロッキング構造体、たとえば、２１２、２３２の量が、外部面２０２の表面積をカバーするインターロッキング構造体の閾値を満たすかどうかを判定することを含むことができる。たとえば、閾値は、適度にエッチングされた表面に対応することができる、総表面積の約２５％〜約６５％である。閾値量は、金属部分２３０の著しく損なわれた引張り強度をもたらす可能性があるので、８０％未満であることが好ましいことに留意すべきである。一部の例では、インターロッキング構造体の量が閾値量を満たすかどうかを判定するために、電子顕微鏡又は任意の適切な３−Ｄ画像走査システムが利用され得る。   Subsequently, at step 812, the process (eg, user, computing device, etc.) receives the interlocking structures, eg, 212, 232, formed on the outer surface 202 of the metal portion 230, the surface area of the outer surface 202. And determining whether the threshold of the interlocking structure covering. For example, the threshold is about 25% to about 65% of the total surface area, which can correspond to a moderately etched surface. It should be noted that the threshold amount is preferably less than 80% as it may result in significantly impaired tensile strength of the metal part 230. In some instances, an electron microscope or any suitable 3-D image scanning system may be utilized to determine whether the amount of interlocking structure meets the threshold amount.

ステップ８１４において、インターロッキング構造体の量が閾値量を満たすと判定したことに応答して、方法は、金属部分２３０に対して仕上げ加工プロセスを実行することに進むことができる。一部の実施形態では、仕上げ加工プロセスは、非金属層２５２を金属部分２３０に取り付けることを含むことができる。特に、非金属層２５２は、金属部分２３０に接合又は付着され得る。たとえば、非金属層２５２が高温下で溶融状態にある間、金属部分２３０のインターロッキング構造体、たとえば、２１２、２３２に流れ込ませることが可能である。ポリマー材料がこれらのインターロッキング構造体に流れ込むと、ポリマーは、これらのインターロッキング構造体のアンダーカット領域（Ｗｕ）内に侵入し、これらのアンダーカット領域を画定する壁の多角側面内を満たすことができる。これらのアンダーカット領域（Ｗｕ）に流れ込んだ後、ポリマー材料は、硬化されて突出部分又はアタッチメント特徴部２５６にされ得る。固体状態に変化すると、非金属層２５２は、多層部分２５０を形成するために金属部分２４０に物理的に付着又は接合する。他の例では、仕上げ加工プロセスは、金属部分２３０の外部面２０２に対して仕上げ加工プロセス又は洗浄プロセスを実行することを含むことができる。   In response to determining that the amount of interlocking structures meet the threshold amount at step 814, the method may proceed to perform a finishing process on metal portion 230. In some embodiments, the finishing process can include attaching the non-metallic layer 252 to the metal portion 230. In particular, non-metallic layer 252 may be bonded or attached to metal portion 230. For example, while the non-metallic layer 252 is in a molten state under high temperature, it may be allowed to flow into the interlocking structure of the metal portion 230, eg, 212, 232. When the polymer material flows into these interlocking structures, the polymer penetrates into the undercut regions (Wu) of these interlocking structures and fills in the polygonal side of the wall defining these undercut regions Can. After flowing into these undercut regions (Wu), the polymeric material may be cured into protrusions or attachment features 256. Once in the solid state, the non-metallic layer 252 physically adheres or bonds to the metal portion 240 to form the multi-layer portion 250. In other examples, the finishing process can include performing a finishing process or a cleaning process on the outer surface 202 of the metal portion 230.

ここでステップ８１２に戻ると、インターロッキング構造体の量が閾値量を満たさない場合、追加のインターロッキング構造体が金属部分２３０の外部面２０２において形成され得る。追加のインターロッキング構造体の形成に続いて、十分な量のインターロッキング構造体が外部面をカバーするかどうかを判定するために、３−Ｄマッピングが実行され得る。これらのステップは、インターロッキング構造体の量が閾値量を満たすまで繰り返され得る。   Returning now to step 812, additional interlocking structures may be formed on the outer surface 202 of the metal portion 230 if the amount of interlocking structures does not meet the threshold amount. Following formation of the additional interlocking structure, 3-D mapping may be performed to determine if a sufficient amount of interlocking structure covers the exterior surface. These steps may be repeated until the amount of interlocking structure meets the threshold amount.

図９は、一部の実施形態による、金属部分の外部面においてインターロッキング構造体を形成する方法９００を示す。図９に示されているように、方法９００は、ステップ９０２において開始することができ、金属部分２００の外部面２０２が、３−Ｄ画像走査システム、電子顕微鏡、又は他の適切なシステムを使用して走査される。ステップ９０４において、一部の例では、金属部分２００の外部面２０２は、これらの領域を後続のエッチングプロセスの間にエッチングされやすくすることができる欠陥（たとえば、存在するクロムの欠乏、高応力下のパッシベーション酸化物皮膜など）を有する金属酸化物層２０６の領域を決定するために走査され得る。他の例では、外部面２０２は、それらの領域が多層エンクロージャ又は複合部品を有する外部面の一部に対応する場合など、非金属層２５２が金属部分２００のそれらの特定の領域に取り付けられることが望まれる領域を識別するために走査され得る。たとえば、外部面２０２は、非金属層２５２を受け入れる領域を決定するために走査され得る。   FIG. 9 illustrates a method 900 of forming an interlocking structure at an outer surface of a metal portion, according to some embodiments. As shown in FIG. 9, method 900 may begin at step 902, where the external surface 202 of the metal portion 200 uses a 3-D image scanning system, an electron microscope, or other suitable system. Will be scanned. In step 904, in some instances, the outer surface 202 of the metal portion 200 may have defects (eg, a lack of chromium present, high stress, etc.) that may make these regions susceptible to etching during subsequent etching processes. Can be scanned to determine the area of the metal oxide layer 206 having a passivation oxide film or the like. In another example, non-metallic layers 252 may be attached to specific areas of metal portion 200 such that external areas 202 correspond to portions of the external areas having multilayer enclosures or composite parts. Can be scanned to identify areas where it is desired. For example, the outer surface 202 can be scanned to determine the area that will receive the non-metallic layer 252.

ステップ９０６において、外部面２０２の領域のうちの１つ以上が、エッチングされやすい金属酸化物層２０６内の欠陥又は脆弱性を作成するために、１つ以上の特定の領域に対してテクスチャ化プロセスを実行することなどによって、任意選択的に変更され得る。たとえば、金属基板２０４の上に配置された金属酸化物層２０６は、金属酸化物層２０６の領域内に存在するクロムの量に影響を及ぼすために、意図的にテクスチャ化され得る。このようにして、ユーザは、インターロッキング構造体を形成するために外部面２０２のどの領域がエッチングされるのかを制御することができる。他の例では、エッチング溶液は、機械加工欠陥、結晶粒界脆弱性、又は金属酸化物層２０６内に存在する粒子の脆弱性を有する金属酸化物層２０６の領域を攻撃することができる。他の例では、これらの１つ以上の領域は、レーザエッチングされ得る。他の例では、他の領域がエッチングされやすくされ得るように、これらの他の領域よりも多い量のクロムを有するより厚い金属酸化物層２０６を形成するために、特定の領域が意図的に誘発され得る。   In step 906, one or more of the areas of the outer surface 202 may be textured with one or more specific areas to create defects or fragility in the metal oxide layer 206 that is susceptible to etching. Can be optionally changed, such as by performing For example, the metal oxide layer 206 disposed on the metal substrate 204 can be intentionally textured to affect the amount of chromium present in the region of the metal oxide layer 206. In this manner, the user can control which areas of the outer surface 202 are etched to form the interlocking structure. In other examples, the etching solution can attack areas of the metal oxide layer 206 that have machining defects, grain boundary brittleness, or particle brittleness present in the metal oxide layer 206. In other examples, one or more of these areas may be laser etched. In other instances, certain regions may be purposefully formed to form a thicker metal oxide layer 206 having a higher amount of chromium than other regions, such that other regions may be susceptible to etching. It can be triggered.

加えて、ステップ９０８において、エッチングプロセスを受けやすいものとして識別された領域のうちの１つ以上が、フォトリソグラフィプロセスを使用することなどによって、任意選択的にマスクされ得る。これらの１つ以上の領域をマスクすることによって、それらは、それらの１つ以上の化学的又は冶金学的特性にかかわらず、カバーされ、一般にエッチングプロセスに曝されることから防止される。これらの１つ以上の領域は、エッチングプロセスの結果としてエッチングされたインターロッキング構造体を形成されやすいものとして識別された領域を含むことができることに留意されたい。   In addition, at step 908, one or more of the regions identified as being susceptible to the etching process may optionally be masked, such as by using a photolithographic process. By masking these one or more regions, they are covered and generally prevented from being exposed to the etching process, regardless of their one or more chemical or metallurgical properties. It should be noted that one or more of these areas may include areas identified as likely to form etched interlocking structures as a result of the etching process.

ステップ９１０において、マスクされた領域がエッチングされることを防止しながら、マスクされていない外部面２０２のそれらの領域をエッチングプロセスに曝すことによって、外部面２０２の１つ以上の異なる領域においてインターロッキング構造体、たとえば、２１２、２３２が最初に形成され得る。ステップ９１２において、金属部分２３０は、エッチングプロセスを停止するためにエッチング溶液から除去され得る。一部の例では、インターロッキング構造体が更に成長することを防止するために、外部面２０２上に存在する任意の残存するエッチング溶液が、脱イオン水を使用することによって洗浄され得る。   Interlocking in one or more different regions of the outer surface 202 by exposing those regions of the unmasked outer surface 202 to an etching process while preventing the masked regions from being etched in step 910 Structures, eg, 212, 232, may be formed first. At step 912, the metal portion 230 can be removed from the etching solution to stop the etching process. In some cases, any remaining etching solution present on the outer surface 202 can be cleaned by using deionized water to prevent the interlocking structure from further growing.

ステップ９１４において、インターロッキング構造体の量が閾値量を満たすと判定したことに応答して、方法は、金属部分２３０に対して仕上げ加工プロセスを実行することに進むことができる。一部の実施形態では、仕上げ加工プロセスは、非金属層２５２を金属部分２３０に取り付けることを含むことができる。特に、非金属層２５２は、金属部分２３０に接合又は付着され得る。他の例では、仕上げ加工プロセスは、金属部分２３０の外部面２０２に対して仕上げ加工プロセス又は洗浄プロセスを実行することを含むことができる。   In response to determining that the amount of interlocking structures meet the threshold amount at step 914, the method may proceed to perform a finishing process on metal portion 230. In some embodiments, the finishing process can include attaching the non-metallic layer 252 to the metal portion 230. In particular, non-metallic layer 252 may be bonded or attached to metal portion 230. In other examples, the finishing process can include performing a finishing process or a cleaning process on the outer surface 202 of the metal portion 230.

図１０は、一部の実施形態による、アンダーカット比の関数としての引張り強度の関係を示すグラフを示す。特に、グラフは、アンダーカット比（すなわち、アンダーカット領域（Ｗｕ）と開口部（Ｗｏ）との間の比）と、金属部分の引張り強度（ＭＰａ）に対する影響との間の因果関係を示す。一部の例示的な試みによれば、金属部分がインターロッキング構造体を形成するためにエッチングされた。エッチングされたインターロッキング構造体は、約０．７〜約０．９５のアンダーカット比の範囲を示した。約０．７のアンダーカット比を有するエッチングされたインターロッキング構造体を有する金属部分の試料は、約７ＭＰａの引張り強度を示した。約０．７５〜約０．８５のアンダーカット比を有するエッチングされたインターロッキング構造体を有する金属部分の試料は、約１２〜１３ＭＰａの引張り強度を示した。約０．９２のアンダーカット比を有するエッチングされたインターロッキング構造体を有する金属部分の試料は、約２０の引張り強度を示した。引張り強度における増加は、特に、金属部分が物理的酷使を受けたとき、金属部分と非金属材料との間の付着を維持する上で有益であることに留意すべきである。   FIG. 10 shows a graph illustrating the relationship of tensile strength as a function of undercut ratio, according to some embodiments. In particular, the graph shows a causal relationship between the undercut ratio (ie the ratio between the undercut area (Wu) and the opening (Wo)) and the effect on the tensile strength (MPa) of the metal part. According to some exemplary attempts, metal portions have been etched to form an interlocking structure. The etched interlocking structures exhibited an undercut ratio range of about 0.7 to about 0.95. The sample of the metal part having the etched interlocking structure with an undercut ratio of about 0.7 showed a tensile strength of about 7 MPa. Samples of the metal portion having an etched interlocking structure having an undercut ratio of about 0.75 to about 0.85 exhibited a tensile strength of about 12 to 13 MPa. The sample of the metal portion having the etched interlocking structure having an undercut ratio of about 0.92 exhibited a tensile strength of about 20. It should be noted that the increase in tensile strength is beneficial in maintaining the adhesion between the metallic part and the non-metallic material, especially when the metallic part is subjected to physical abuse.

図１１は、一部の例による、エッチング時間の関数としてのエッチング深さの関係を示すグラフを示す。特に、グラフは、エッチング時間（秒）と、金属部分のエッチング深さ（マイクロメートル）に対する影響との間の因果関係を示す。一部の例示的な試みによれば、金属部分が、３０秒又は６０秒のいずれかの持続時間の間エッチングされた。３０秒の持続時間の間エッチングされた金属部分は、約２９〜約３１マイクロメートルのエッチング侵入深さを示した。６０秒の持続時間の間エッチングされた金属部分は、約３９マイクロメートルのエッチング侵入深さを示した。したがって、これらの例示的な試みは、これらのインターロッキング構造体のそれぞれの全体的な侵入の深さがエッチングサイクルの持続時間に直接起因し得ることを支持する。   FIG. 11 shows a graph illustrating etch depth as a function of etch time, according to some examples. In particular, the graph shows the causality between the etching time (seconds) and the influence on the etching depth (micrometers) of the metal part. According to some exemplary attempts, the metal portion was etched for a duration of either 30 seconds or 60 seconds. The metal portions etched for a 30 second duration exhibited an etch penetration depth of about 29 to about 31 micrometers. The metal portion etched for a duration of 60 seconds exhibited an etch penetration depth of about 39 micrometers. Thus, these exemplary attempts support that the overall penetration depth of each of these interlocking structures can be directly attributable to the duration of the etch cycle.

加えて、本明細書で説明されているように、エッチングされた金属部分に対して他の実験的な試みが実行された。一部の例示的な試みでは、エッチングされた金属部分の境界領域のクーポン引張り強度試験が実行された。エッチングされた金属部分と非金属材料との間の境界領域位（又は接着領域）は、５０ｍｍ２又は０．５ｃｍ２であった。非金属材料は、ポリアリールエーテルケトン（polyaryletherketone、ＰＡＥＫ）であるプラスチック樹脂ＡＶ６５１を含む。例示的な試みでは、エッチングされたインターロッキング構造体のないエッチングされていない金属部分は、０のクーポン引張り強度を示した。言い換えれば、０のクーポン引張り強度は、金属部分と非金属材料との間の接着（又は接合）の欠如を示す。対照的に、エッチングされたインターロッキング構造体を有するエッチングされた金属部分は、３７ｋｇｆ又は７４ｋｇｆ／ｃｍ２のクーポン引張り強度を示した。加えて、エッチングされたインターロッキング構造体を有するエッチングされた金属部分は、６０〜１００ｋｇｆ／ｃｍ２のクーポン引張り強度範囲を示した。 In addition, other experimental attempts have been performed on the etched metal portions as described herein. In some exemplary attempts, coupon tensile strength testing of the interface area of the etched metal portion was performed. The boundary area (or adhesion area) between the etched metal portion and the nonmetallic material was 50 mm 2 or 0.5 cm 2 . Non-metallic materials include plastic resin AV651 which is polyaryletherketone (PAEK). In an exemplary attempt, the unetched metal portion without the etched interlocking structure exhibited a coupon tensile strength of zero. In other words, a coupon tensile strength of 0 indicates a lack of adhesion (or bonding) between the metal part and the non-metallic material. In contrast, the etched metal portion with the etched interlocking structure exhibited a coupon tensile strength of 37 kgf or 74 kgf / cm 2 . In addition, the etched metal portion with the etched interlocking structure exhibited a coupon tensile strength range of 60-100 kgf / cm 2 .

一部の例示的な試みでは、バンド引張り強度試験が実行された。一部の例では、バンド引張り強度試験は、本明細書で説明されているように、エッチングされたインターロッキング構造体を有する金属部分を含む電子デバイス（たとえば、スマートフォン１０２）の略矩形の内部フレームに対して実行された。内部フレームは、それぞれ個別にスプリットと呼ばれ得る４つの角を含むことができる。これらのスプリットは、成形されたプラスチックを受け入れることができ、したがって、境界領域と呼ばれ得る。内部フレームの４つの角のそれぞれは、エッチングプロセスの前に内部フレームと一体的に形成された機械加工されたインターロッキング構造体を含むことができる。続いて、内部フレームの角のうちのいくつかは、エッチングされたインターロッキング構造体を形成するためにエッチングプロセスに曝された。加えて、成形されたプラスチック（たとえば、ＡＶ６５１）が、機械加工されたインターロッキング構造体及びエッチングされたインターロッキング構造体に挿入された。例示的な試みでは、（エッチングされたインターロッキング構造体のない）左上角を有する内部フレームの試料は、約２８ｋｇｆのバンド引張り強度（ＴＬ）を示した。対照的に、エッチングされたインターロッキング構造体を有する左上角を有する内部フレームの試料は、約１０１ｋｇｆのバンド引張り強度（ＴＬ）を示した。したがって、これらの例示的な試みは、エッチングされたインターロッキング構造体の存在が、機械加工されたインターロッキング構造体に対する非金属材料への取り付けを維持する優れた能力を示すことを支持する。   In some exemplary attempts, band tensile strength tests were performed. In some instances, the band tensile strength test is a generally rectangular inner frame of an electronic device (e.g., smartphone 102) that includes a metal portion having an etched interlocking structure, as described herein. Was run against The inner frame can include four corners, each of which can be individually referred to as a split. These splits can accept molded plastic and can therefore be referred to as border areas. Each of the four corners of the inner frame can include a machined interlocking structure integrally formed with the inner frame prior to the etching process. Subsequently, some of the corners of the inner frame were exposed to the etching process to form an etched interlocking structure. In addition, molded plastic (e.g., AV 651) was inserted into the machined interlocking structure and the etched interlocking structure. In an exemplary attempt, a sample of the inner frame having the top left corner (without the etched interlocking structure) exhibited a band tensile strength (TL) of about 28 kgf. In contrast, the sample in the inner frame having the top left corner with the etched interlocking structure exhibited a band tensile strength (TL) of about 101 kgf. Thus, these exemplary attempts support that the presence of the etched interlocking structure exhibits an excellent ability to maintain attachment to non-metallic materials relative to the machined interlocking structure.

一部の例示的な試みでは、電子デバイス（たとえば、スマートフォン１０２）のエッチングされた金属部分に対して空気漏れ試験が実行された。特に、空気漏れ試験は、本明細書で説明されているように、エッチングされたインターロッキング構造体を有する金属部分を含む電子デバイスの略矩形の内部フレームのスプリットに対して実行された。空気漏れ試験は、スプリットの封止能力を判定するために使用され得る。内部フレームのスプリットは、一般に、エッチングされたインターロッキング構造体を形成するためにエッチングされた内部フレームの唯一の領域であるので、これは、特に注目に値する。一部の例では、内部フレームのスプリットは、エッチングされたインターロッキング構造体に注入された成形されたプラスチック間のシーラントとして作用するＰＵコーティングを含む。試みでは、エッチングされたインターロッキング構造体を有するスプリットを有する内部フレームの試料は、−０．５バールの試験圧力を受け、０．０５標準毎分立方センチメートル（standard cubic centimeter per minute、ｓｃｃｍ）の漏れ率を示した。他の試料では、エッチングされたインターロッキング構造体を有するスプリットを有する内部フレームは、約０．０５ｓｃｃｍ〜０．２ｓｃｃｍの漏れ率を示した。対照的に、エッチングされたインターロッキング構造体のないスプリット（たとえば、機械加工されたインターロッキング構造体）を有する内部フレームの試料は、１．０ｓｃｃｍよりも大きい漏れ率を示した。電子デバイスは、一般に０．２ｓｃｃｍの許容可能な許容限界を有することに留意すべきである。したがって、エッチングされたインターロッキング構造体のない内部フレームの試料は、０．２ｓｃｃｍの許容可能な許容限界内の許容可能な漏れ率を付与することができなかった。その結果、エッチングされたインターロッキング構造体のない内部フレームは、エッチングされたインターロッキング構造体を有する内部フレームに対して劣った水シーラント品質を証明している。
非金属材料を陽極酸化金属部分に接合するエッチング In some exemplary attempts, an air leak test was performed on the etched metal portion of the electronic device (e.g., smartphone 102). In particular, the air leak test was performed on a split of the generally rectangular inner frame of an electronic device that includes a metal portion having etched interlocking structures as described herein. An air leak test may be used to determine the sealing ability of the split. This is particularly noteworthy as the split of the inner frame is generally the only area of the inner frame etched to form the etched interlocking structure. In some instances, the split of the inner frame includes a PU coating that acts as a sealant between the molded plastic injected into the etched interlocking structure. In an attempt, a sample of the inner frame having a split with the etched interlocking structure is subjected to a test pressure of -0.5 bar and leaks of 0.05 standard cubic centimeter per minute (sccm). The rate is shown. For the other samples, the inner frame with the split with the etched interlocking structure showed a leak rate of about 0.05 sccm to 0.2 sccm. In contrast, samples of the inner frame having a split without etched interlocking structures (eg, machined interlocking structures) exhibited a leakage rate greater than 1.0 sccm. It should be noted that electronic devices generally have an acceptable tolerance of 0.2 sccm. Thus, samples of the inner frame without the etched interlocking structure could not provide an acceptable leak rate within an acceptable tolerance of 0.2 sccm. As a result, the inner frame without the etched interlocking structure demonstrates inferior water sealant quality to the inner frame with the etched interlocking structure.
Etching to bond non-metallic materials to anodized metal parts

図１２Ａ〜図１２Ｅは、一部の実施形態による、金属部分の外部面においてインターロッキング構造体を形成するプロセスを受ける金属部分の断面図を示す。図１２Ａは、インターロッキング構造体を形成する電気化学エッチングプロセスを受ける前の金属部分１２００を示す。一部の例では、金属部分１２００は、ポータブルデバイス１０２、１０４、１０６及び１０８のエンクロージャなどの最終部品のニアネットシェイプを有する。一部の例では、金属部分１２００は、ポータブルデバイス１０２、１０４、１０６及び１０８のエンクロージャなどの最終部品を成すために非金属部分に接合され得る。本明細書で説明されている技法は、非金属材料を陽極酸化金属部分に接合するエッチングに限定されず、ステンレス鋼などの金属部分の一般的なエッチングにも利用され得ることに更に留意すべきである。   12A-12E illustrate cross-sectional views of a metal portion that is subjected to a process of forming an interlocking structure on the outer surface of the metal portion, according to some embodiments. FIG. 12A shows the metal portion 1200 prior to undergoing an electrochemical etching process to form an interlocking structure. In some instances, metal portion 1200 has a near net shape of the final part, such as an enclosure of portable devices 102, 104, 106 and 108. In some instances, metal portion 1200 may be bonded to non-metal portions to form a final part, such as an enclosure for portable devices 102, 104, 106 and 108. It should be further noted that the techniques described herein are not limited to etching to bond non-metallic materials to anodized metal portions, but may also be utilized for general etching of metal portions such as stainless steel It is.

図１２Ａに示されているように、金属部分１２００は、金属基板１２０４を含む。金属基板１２０４は、電気化学エッチング処理の後に非金属材料基板で形成されたバルク部分を受け入れることができる外部面１２０２を含む。一部の例では、金属基板１２０４は、アルミニウムからなるか、又はアルミニウム合金である。加えて、金属基板１２０４は、マグネシウム、亜鉛、シリコン、鉄、ジルコニウム、銅などの合金元素を含むことができる。一部の実施形態によれば、金属基板１２０４は、金属酸化物層を形成し、非金属層を金属部分１２００に取り付けるのに適した幾何学的形状を有する３次元構造である。一部の例では、金属基板１２０４は、矩形、多角形、円形、傾斜端部、非線形、角端部、楕円形などであるものとして特徴付けられる幾何学的形状を有する。   As shown in FIG. 12A, metal portion 1200 includes a metal substrate 1204. The metal substrate 1204 includes an outer surface 1202 that can receive a bulk portion formed of a non-metallic material substrate after the electrochemical etching process. In some cases, the metal substrate 1204 is made of aluminum or is an aluminum alloy. In addition, the metal substrate 1204 can include alloying elements such as magnesium, zinc, silicon, iron, zirconium, copper and the like. According to some embodiments, metal substrate 1204 is a three-dimensional structure having a geometry suitable to form a metal oxide layer and attach a non-metal layer to metal portion 1200. In some instances, the metal substrate 1204 has a geometric shape that is characterized as being rectangular, polygonal, circular, angled end, non-linear, angular end, elliptical, etc.

一部の実施形態によれば、図１２Ｂは、電気化学エッチングプロセスなどの表面処理プロセスの後のエッチングされた金属部分１２１０を表す。特に、図１２Ｂは、電気化学エッチングプロセスに続いて、エッチングされた金属部分１２１０の外部面１２０２が、第１のインターロッキング構造体１２１４−１、第２のインターロッキング構造体１２１４−２、第３のインターロッキング構造体１２１４−３及び第４のインターロッキング構造体１２１４−４の開口部を含むことを示す。一部の実施形態によれば、インターロッキング構造体、たとえば、１２１４−１、２、３、４のそれぞれは、単一の電気化学エッチングプロセス又は複数の電気化学エッチングプロセスの結果として形成され得る。たとえば、第１及び第２のインターロッキング構造体１２１４−１、２は、第１の電気化学エッチングプロセスへの金属基板１２０４の曝露の結果として形成される。その後、第２の電気化学エッチングプロセスが金属基板１２０４に対して実行され、それによって、第３及び第４のインターロッキング構造体１２１４−３、４を形成する。   According to some embodiments, FIG. 12B depicts an etched metal portion 1210 after a surface treatment process, such as an electrochemical etching process. In particular, FIG. 12B shows that, following the electrochemical etching process, the outer surface 1202 of the etched metal portion 1210 is a first interlocking structure 1214-1, a second interlocking structure 1214-2, a third. And the openings of the fourth interlocking structure 1214-4. According to some embodiments, the interlocking structures, eg, each of 1214-1, 2, 3, 4 may be formed as a result of a single electrochemical etching process or multiple electrochemical etching processes. For example, the first and second interlocking structures 1214-1,2 are formed as a result of the exposure of the metal substrate 1204 to a first electrochemical etching process. Thereafter, a second electrochemical etching process is performed on the metal substrate 1204, thereby forming the third and fourth interlocking structures 1214-3,4.

一部の実施形態によれば、エッチングされた金属部分１２１０へのインターロッキング構造体１２１４−１、２、３、４の侵入深さの量は、インターロッキング構造体１２１４のそれぞれのそれぞれのサイズに基づく。一部の例では、インターロッキング構造体１２１４−１、２、３、４は、５マイクロメートルよりも大きい外部面２０２内への長さ（すなわち、侵入の深さ）を有する。好ましくは、インターロッキング構造体１２１４−１、２、３、４は、非金属層への取り付けを容易にするために、少なくとも５０マイクロメートルの深さを有する。これらのインターロッキング構造体１２１４−１、２、３、４のそれぞれの全体的な侵入の深さは、電気化学エッチングプロセスのパラメータ（たとえば、持続時間、電流密度、溶液の濃度など）に直接起因することができることに留意すべきである。一部の実施形態によれば、インターロッキング構造体１２１４−１、２、３、４は、直径約２０マイクロメートル〜約７０マイクロメートルの直径を有する。   According to some embodiments, the amount of penetration depth of the interlocking structures 1214-1,2,3,4 into the etched metal portion 1210 is equal to the size of each of the interlocking structures 1214. Based on. In some instances, the interlocking structures 1214-1,2,3,4 have a length (ie, depth of penetration) into the outer surface 202 that is greater than 5 micrometers. Preferably, the interlocking structures 1214-1,2,3,4 have a depth of at least 50 micrometers to facilitate attachment to the non-metallic layer. The overall penetration depth of each of these interlocking structures 1214-1,2,3,4 is directly attributable to the parameters of the electrochemical etching process (eg, duration, current density, concentration of solution, etc.) It should be noted that it can be done. According to some embodiments, the interlocking structures 1214-1,2,3,4 have a diameter of about 20 micrometers to about 70 micrometers in diameter.

一部の実施形態によれば、エッチングされた金属部分１２１０のインターロッキング構造体１２１４−１、２、３、４のそれぞれは、図１２Ｄを参照してより詳細に説明されているように、非金属材料のアタッチメント特徴部（又は微細部分）を受け入れることができる。一部の実施形態によれば、インターロッキング構造体、たとえば、第１のインターロッキング構造体１２１４−１は、アンダーカット領域（Ｗｕ１）に通じる開口部（Ｗｏ１）を有するものとして特徴付けられる。一部の例では、第１のインターロッキング構造体１２１４−１の開口部（Ｗｏ１）は、金属基板１２０４のアンダーカット領域（Ｗｕ１）内に延びる。インターロッキング構造体、たとえば、１２１４−１、２、３、４は、アンダーカットの幾何学的形状を有するものとして特徴付けられ得る。アンダーカットの幾何学的形状は、アンダーカット領域（Ｗｕ１）の幅よりも小さい開口部（Ｗｏ１）の幅として画定される。加えて、アンダーカットの幾何学的形状は、インターロッキング構造体の深さ（Ｄ）が開口部（Ｗｏ１）よりも大きいこととして画定もされ得る。一部の例では、アンダーカット領域（Ｗｕ１）の幅に対する開口部（Ｗｏ１）の幅の比は、約１：１．１〜１：１．３であり、一部の例では、アンダーカット領域（Ｗｕ１）の幅に対する開口部（Ｗｏ１）の幅の比は、１：２である。Ｗｏ１：Ｗｕ１の比が１：１未満である限り、Ｗｏ１及びＷｕ１の幅は、非金属層の一部を捕獲し保持するのに十分な任意のサイズであり得ることに留意すべきである。   According to some embodiments, each of the interlocking structures 1214-1,2,3,4 of the etched metal portion 1210 is non-contacting, as described in more detail with reference to FIG. 12D. An attachment feature (or micropart) of a metallic material can be received. According to some embodiments, the interlocking structure, eg, the first interlocking structure 1214-1 is characterized as having an opening (Wo1) leading to the undercut region (Wu1). In some examples, the opening (Wo1) of the first interlocking structure 1214-1 extends into the undercut region (Wu1) of the metal substrate 1204. The interlocking structures, e.g. 1214-1, 2, 3, 4 may be characterized as having an undercut geometry. The undercut geometry is defined as the width of the opening (Wo1) which is smaller than the width of the undercut area (Wu1). In addition, the undercut geometry may also be defined as the depth (D) of the interlocking structure being greater than the opening (Wo1). In some cases, the ratio of the width of the opening (Wo1) to the width of the undercut region (Wu1) is about 1: 1.1 to 1: 1.3, and in some cases the undercut region The ratio of the width of the opening (Wo1) to the width of (Wu1) is 1: 2. It should be noted that the width of Wo1 and Wu1 may be any size sufficient to capture and retain a portion of the non-metallic layer as long as the ratio of Wo1: Wu1 is less than 1: 1.

加えて、開口部（Ｗｏ）とアンダーカット領域（Ｗｕ）とを画定する金属基板１２０４は、多角側面とクラックとを含むことができる。続いて、これらのインターロッキング構造体に非金属材料を充填しながら、これらの多角側面は、外部の湿気が金属基板２０４に到達するのを防ぐように、非金属材料で充填及び／又は裏打ちされる。   In addition, the metal substrate 1204 defining the opening (Wo) and the undercut region (Wu) can include polygonal side surfaces and cracks. Subsequently, while filling these interlocking structures with a non-metallic material, these polygonal sides are filled and / or backed with a non-metallic material to prevent external moisture from reaching the metal substrate 204. Ru.

図１２Ｂに示されているように、インターロッキング構造体、たとえば、１２１４−１、２、３、４の開口部（Ｗｏ）は、最小分離距離（Ｓｄ）だけ分離され得る。一部の例では、開口部は、これらの開口部の間に略均一な分離距離が存在するように、互いに略均等に分布している。たとえば、図１２Ｂは、開口部（Ｗｏ２）は、開口部（Ｗｏ１）及び開口部（Ｗｏ３）に均等に分布していることを示す。しかしながら、他の例では、開口部は、互いにランダムに分布してもよい。実際には、電気化学エッチングプロセスの間、外部面１２０２の一部は、インターロッキング構造体１２１４の所定のパターンが金属部分１２１０において形成され得るように、インターロッキング構造体の形成を防止するためにマスクされ得ることに留意すべきである。   As shown in FIG. 12B, the openings (Wo) of the interlocking structures, eg, 1214-1,2,3,4, may be separated by a minimum separation distance (Sd). In some instances, the openings are substantially evenly distributed with one another such that a substantially uniform separation distance exists between the openings. For example, FIG. 12B shows that the openings (Wo2) are evenly distributed in the openings (Wo1) and the openings (Wo3). However, in other examples, the openings may be randomly distributed from one another. In fact, during the electrochemical etching process, a portion of the outer surface 1202 prevents formation of the interlocking structure such that a predetermined pattern of the interlocking structure 1214 can be formed in the metal portion 1210 It should be noted that it can be masked.

一部の例では、最小分離距離は、隣接するインターロッキング構造体の開口部が互いに重なり合わず、隣接するインターロッキング構造体のそれぞれのエッチングされた壁１２１６の不安定化をもたらさないように、数十〜数百マイクロメートル程度である。いくつかの例では、最小分離距離は、略完全なアンダーカット領域（Ｗｕ）を画定するエッチングされた壁に対応する。たとえば、図１２Ｂを参照すると、インターロッキング構造体１２１４−３及び１２１４−４の開口部（Ｗｏ）は、それぞれのインターロッキング構造体１２１４−３、４のそれぞれのアンダーカット領域（Ｗｕ）を画定する壁１２１６が隣接するインターロッキング構造体によって不安定化されないように、分離距離（Ｓｄ３）だけ分離される。このようにして、アンダーカット領域（Ｗｕ）の形状及びサイズは、概して維持される。一部の例では、任意の数のインターロッキング構造体、たとえば、１２１４−１、２、３、４が、互いに離散的かつ独立して形成され得る。しかしながら、インターロッキング構造体は、外部面２３０３の約２５％〜約７０％を構成することに留意すべきである。外部面１２０２の適度なエッチングを施すことによって、各インターロッキング構造体に関するそれぞれの引張り強度が最適になり得る。有益なことには、エッチングされた金属部分１２１０は、図１２Ｃを参照してより詳細に説明されているように、エッチングされた金属部分１２１０と非金属層（たとえば、ポリマー層など）との間に強力な接着量を付与する適度にエッチングされた外部面を有するものとして特徴付けられる。 In some instances, the minimum separation distance is such that the openings of adjacent interlocking structures do not overlap one another, resulting in destabilization of the etched walls 1216 of each of the adjacent interlocking structures. It is about several tens to several hundreds of micrometers. In some instances, the minimum separation distance corresponds to an etched wall that defines a near perfect undercut area (Wu). For example, referring to FIG. 12B, the openings (Wo) of the interlocking structures 1214-3 and 1214-4 define the respective undercut regions (Wu) of the respective interlocking structures 1214-3,4. A separation distance (Sd 3 ) is separated so that the walls 1216 are not destabilized by the adjacent interlocking structure. In this way, the shape and size of the undercut area (Wu) is generally maintained. In some instances, any number of interlocking structures, e.g., 1214-1, 2, 3, 4 may be formed discretely and independently of one another. However, it should be noted that the interlocking structure comprises about 25% to about 70% of the outer surface 2303. By proper etching of the outer surface 1202, the respective tensile strength for each interlocking structure may be optimized. Beneficially, the etched metal portion 1210 is between the etched metal portion 1210 and a non-metal layer (eg, a polymer layer, etc.) as described in more detail with reference to FIG. 12C. It is characterized as having a moderately etched outer surface which imparts a strong amount of adhesion.

一部の実施形態によれば、電気化学エッチングプロセスの前に、金属基板１２０４の外部面１２０２は、比較的平坦である。電気化学エッチングプロセスに続いて、外部面１２０２は、金属部分１２００の既存の幾何学的形状（たとえば、形状）を維持するために、比較的平坦なままであり得る。   According to some embodiments, the outer surface 1202 of the metal substrate 1204 is relatively flat prior to the electrochemical etching process. Following the electrochemical etching process, the outer surface 1202 may remain relatively flat to maintain the existing geometrical shape (eg, shape) of the metal portion 1200.

一部の実施形態によれば、電気化学エッチングプロセスは、外部面１２０２に異なるテクスチャを付与するために、金属基板１２０４の外部面１２０２からある量の金属材料を除去することを指す。一部の例では、電気化学エッチングプロセスは、２〜１５ｇ／Ｌの範囲の硝酸ナトリウムを有するアルカリ溶液に金属基板１２０４を曝すことを含む。硝酸ナトリウムは、脱酸素剤である。金属基板１２０４は、９〜１１の任意のｐＨレベルにおいて、約２０℃〜約５０℃の任意の温度範囲において溶液に曝される。加えて、金属基板１２０４は、１〜１５分の任意の持続時間の間、１〜１０Ａｍｐｓ／ｄｍ２のいずれかの陽極電流密度において溶液に曝される。特に、印加される電流密度を調整することは、サイズ（たとえば、インターロッキング構造体の直径など）、インターロッキング構造体の密度、及びインターロッキング構造体の数に直接影響を及ぼすことができる。 According to some embodiments, the electrochemical etching process refers to removing an amount of metal material from the outer surface 1202 of the metal substrate 1204 to impart different textures to the outer surface 1202. In some instances, the electrochemical etching process includes exposing the metal substrate 1204 to an alkaline solution having sodium nitrate in the range of 2-15 g / L. Sodium nitrate is an oxygen scavenger. The metal substrate 1204 is exposed to the solution in any temperature range of about 20 ° C. to about 50 ° C. at any pH level of 9-11. In addition, the metal substrate 1204 is exposed to the solution at any anodic current density of 1 to 10 Amps / dm 2 for any duration of 1 to 15 minutes. In particular, adjusting the applied current density can directly affect the size (eg, diameter of the interlocking structure, etc.), the density of the interlocking structure, and the number of interlocking structures.

更に、電気化学エッチングプロセスは、好ましくは塩化物を使用しないプロセスを利用することができることに留意すべきである。実際には、塩酸などの塩化物ベースの溶液の使用は、アルミニウム合金から形成されたそれらの金属基板の腐食に寄与する可能性がある。更に、既存の電解グレーニングプロセス（たとえば、フォトリソグラフィなど）において使用される多くの典型的な強酸（たとえば、塩酸、硝酸など）は、本明細書で説明されているように、インターロッキング構造体、たとえば、１２１４−１、２、３、４を形成するのに不適当であることに留意すべきである。特に、電解グレーニングプロセスに使用されるこれらの典型的な強酸は、交流処理設備を必要とし、したがって、陽極酸化設備及びプロセスと容易に適合しない。更に、電解グレーニングプロセス用のこれらの強酸が利用されたとしても、それらは、本明細書で説明されているようにインターロッキング構造体の特有の特徴であるアンダーカットの幾何学的形状を生成することができない。代わりに、これらのタイプの強酸（たとえば、硫酸クロム、硫酸第二鉄、硫酸など）は、陽極酸化金属部分のエッチングプロセスの間に、ミクロンスケールの起伏を有する半球状の細孔又は浅い軽いスカロップ状の切れ目を形成する。これらの軽いスカロップ状の切れ目は、必要な防水及び引張り強度を有する構造的なバンドを有するポータブル電子デバイス用のエンクロージャを提供するために必要とされる必要な金属及び非金属の接合強度を提供するには一般に不十分であることに留意すべきである。対照的に、インターロッキング構造体は、アンダーカットの幾何学的形状又は楕円形状を有するものとして特徴付けられる。   Furthermore, it should be noted that the electrochemical etching process may utilize a process that preferably does not use chloride. In fact, the use of chloride based solutions such as hydrochloric acid can contribute to the corrosion of those metal substrates formed from aluminum alloys. Furthermore, many typical strong acids (eg, hydrochloric acid, nitric acid, etc.) used in existing electrolytic graining processes (eg, photolithography etc.) have interlocking structures, as described herein. It should be noted that, for example, it is unsuitable to form 1214-1,2,3,4. In particular, these typical strong acids used in electrolytic graining processes require AC processing equipment and thus are not easily compatible with anodic oxidation equipment and processes. Furthermore, even if these strong acids for the electrolytic graining process are utilized, they produce undercut geometries that are characteristic features of interlocking structures as described herein. Can not do it. Instead, these types of strong acids (e.g., chromium sulfate, ferric sulfate, sulfuric acid, etc.) have hemispherical pores or shallow light scallops with micron-scale relief during the etching process of the anodized metal portion. Form a break in the shape of a letter. These light scalloped cuts provide the necessary metallic and non-metallic joint strength needed to provide an enclosure for a portable electronic device having a structural band with the necessary waterproof and tensile strength. It should be noted that it is generally inadequate for In contrast, the interlocking structure is characterized as having an undercut geometry or an oval shape.

いくつかの実施形態によれば、図１２Ｃは、陽極酸化プロセス後の陽極酸化金属部分１２２０を表す。特に、図１２Ｃは、陽極酸化プロセス後に、金属酸化物層１２２４が、インターロッキング構造体、たとえば、１２１４−１、２、３、４を画定する金属基板１２０４の金属材料を含む、金属基板１２０４の材料から形成されることを示す。図１２Ｃに示されているように、金属酸化物層１２２４は、外部面１２０２の比較的平坦な領域並びに金属基板１２０４のインターロッキング構造体１２１４−１、２、３、４を覆う。有益なことには、金属酸化物層１２２４は、外部汚染物質が基礎をなす金属基板１２０４に到達することを防止／最小化するバリアとして作用する。実際には、金属酸化物層１２２４は、陽極酸化金属部分１２２０に耐腐食性を付与することができる。   According to some embodiments, FIG. 12C depicts anodized metal portion 1220 after an anodization process. In particular, FIG. 12C shows that, after the anodization process, metal oxide layer 1224 comprises the metal material of metal substrate 1204 defining interlocking structures, eg, 1214-1,2,3,4. It shows that it is formed of a material. As shown in FIG. 12C, the metal oxide layer 1224 covers the relatively flat area of the outer surface 1202 as well as the interlocking structures 1214-1,2,3,4 of the metal substrate 1204. Beneficially, the metal oxide layer 1224 acts as a barrier to prevent / minimize external contaminants from reaching the underlying metal substrate 1204. In practice, the metal oxide layer 1224 can provide corrosion resistance to the anodized metal portion 1220.

加えて、金属酸化物層１２２４は、インターロッキング構造体のそれぞれの開口部（Ｗｏ）及びアンダーカット領域（Ｗｕ）を画定する壁１２１６の上に形成される。金属酸化物層１２２４は、インターロッキング構造体の基礎をなす形状に対応する形状を有することができる。したがって、金属酸化物層１２２４は、多角側面及びクラックを含むこともできる。続いて、これらのインターロッキング構造体に非金属材料を充填しながら、これらの多角側面は、外部の湿気が金属基板２０４に到達するのを防止するように、非金属材料で充填される。   In addition, a metal oxide layer 1224 is formed on the walls 1216 defining the respective openings (Wo) and the undercut area (Wu) of the interlocking structure. The metal oxide layer 1224 can have a shape that corresponds to the shape underlying the interlocking structure. Thus, the metal oxide layer 1224 can also include polygonal sides and cracks. Subsequently, while filling these interlocking structures with a non-metallic material, these polygonal sides are filled with a non-metallic material to prevent external moisture from reaching the metal substrate 204.

一部の例によれば、金属酸化物層１２２４は、約５００マイクロメートル〜約７００マイクロメートルの厚さを有する。更に、金属酸化物層１２２４は、約４０ナノメートルの細孔サイズを有する細孔構造（図示せず）を含む。酸化された金属基板１２０４の材料からの金属酸化物層１２２４の形成は、開口部（Ｗｏ）のサイズ及び／又はアンダーカット領域（Ｗｕ）のサイズを減少させる場合があるが、インターロッキング構造体１２１４は、アンダーカットの幾何学的形状を依然として保持することに留意すべきである。有益なことには、細孔構造は、非金属層を陽極酸化金属部分１２２０に取り付けることを容易にするためにインターロッキング構造体１２１４と結合する。   According to some examples, metal oxide layer 1224 has a thickness of about 500 micrometers to about 700 micrometers. Further, the metal oxide layer 1224 includes a pore structure (not shown) having a pore size of about 40 nanometers. The formation of the metal oxide layer 1224 from the material of the oxidized metal substrate 1204 may reduce the size of the opening (Wo) and / or the size of the undercut region (Wu), but the interlocking structure 1214 It should be noted that still retain the undercut geometry. Beneficially, the pore structure combines with the interlocking structure 1214 to facilitate attaching a non-metal layer to the anodized metal portion 1220.

一部の例では、陽極酸化プロセスを受ける前に、エッチングされた金属部分１２１０は、エッチング溶液（たとえば、硝酸ナトリウムなど）を除去するために２段階逆流リンスを受ける。陽極酸化プロセスの間、エッチングされた金属部分１２１０は、リン酸などの陽極酸化溶液に曝される。一部の例では、リン酸は、約１０重量％〜約１２重量％の濃度において使用され得る。加えて、約０．５〜約０．８Ａ／ｄｍ２の電流密度がエッチングされた金属部分１２１０に印加される。エッチングされた金属部分１２２０は、約２０分〜約２５分の持続時間の間、約２０℃〜約２４℃の温度に曝される。特に、リン酸陽極酸化は、数十ナノメートルのスケールの気孔率を有し約５００ｎｍ〜７００ｎｍの厚さを有する金属酸化物層１２２４を生成する。得られた金属酸化物層１２２４は、強い接着接合を形成するように非金属材料（たとえば、エポキシ）によって容易に濡らされ得る。他の例では、エッチングされた金属部分１２１０は、約２０分〜約６０分の期間の間、約１〜３Ａ／ｄｍ２の電流密度において、約２０℃の温度において、２００ｇ／Ｌの硫酸などの硫酸陽極酸化溶液に曝される。他の例では、エッチングされた金属部分１２１０は、ホウ酸−硫酸陽極酸化プロセスに曝される。 In some instances, the etched metal portion 1210 is subjected to a two-step reverse rinse to remove the etching solution (eg, sodium nitrate, etc.) prior to undergoing the anodization process. During the anodization process, the etched metal portion 1210 is exposed to an anodization solution such as phosphoric acid. In some instances, phosphoric acid may be used at a concentration of about 10% to about 12% by weight. In addition, a current density of about 0.5 to about 0.8 A / dm 2 is applied to the etched metal portion 1210. The etched metal portion 1220 is exposed to a temperature of about 20 ° C. to about 24 ° C. for a duration of about 20 minutes to about 25 minutes. In particular, phosphoric acid anodization produces a metal oxide layer 1224 having a porosity on the order of tens of nanometers and a thickness of about 500 nm to 700 nm. The resulting metal oxide layer 1224 can be easily wetted by non-metallic materials (eg, epoxy) to form a strong adhesive bond. In another example, the metal part 1210 The etched for about 20 minutes to about 60 minutes of time at a current density of about. 1-3A / dm 2, at a temperature of about 20 ° C., of 200 g / L and sulfuric acid Exposed to sulfuric acid anodizing solution. In another example, the etched metal portion 1210 is exposed to a boric acid-sulfuric acid anodization process.

一部の実施形態では、陽極酸化プロセスの間、金属部分１２１０は、非金属層の陽極酸化金属部分１２２０への接着性を高めるために、結果として生じる金属酸化物層１２２４に適用され得るエッチングプロセス（たとえば、リン酸への曝露）に曝される。陽極酸化プロセスに続いて、陽極酸化金属部分１２２０は、陽極酸化溶液をリンス及び乾燥され得る。その後、陽極酸化金属部分１２２０は、図１２Ｄを参照して説明されているように、非金属層に接合され得る。   In some embodiments, a metal portion 1210 may be applied to the resulting metal oxide layer 1224 to enhance the adhesion of the non-metal layer to the anodized metal portion 1220 during the anodization process. Exposed to (eg, exposure to phosphoric acid). Following the anodization process, the anodized metal portion 1220 can be rinsed and dried with the anodizing solution. Thereafter, the anodized metal portion 1220 can be bonded to the non-metal layer as described with reference to FIG. 12D.

図１２Ｄは、一部の実施形態による、陽極酸化金属部分１２２０に取り付けられた非金属層１２３２を有する多層部分１２３０（たとえば、複合部品）の断面図である。一部の例では、非金属層１２３２は、突出特徴部を有するバルク層として特徴付けられ得る。たとえば、非金属層１２３２は、溶融状態又は液体状態の間に陽極酸化金属部分１２３０のインターロッキング構造体１２１４−１、２、３、４に流れ込ませることができる、ポリエチレンテレフタレート（「ＰＥＴ」）、ポリアリールエーテルケトン（「ＰＡＥＫ」）、又はポリエーテルエーテルケトン（「ＰＥＥＫ」）などのポリマー材料を指すことができる。一部の例では、非金属層１２３２は、非金属層１２３２が十分であり、インターロッキング構造体によって受け入れられ得る限り、他の材料（たとえば、金属、非金属など）に加えて非金属材料を含むことができる。一部の例では、非金属層１２３２は、陽極酸化金属部分１２２０の外部面１２２２に付着するのに十分な任意の量の粘度又は表面張力を有することができる。非金属材料がインターロッキング構造体に流入すると、ポリマーは、これらのインターロッキング構造体１２１４−１、２、３、４のアンダーカット領域（Ｗｕ）内に侵入し、アンダーカット領域（Ｗｕ）内、並びに金属酸化物層１２２４の細孔構造内を満たすことができる。これらのアンダーカット領域（Ｗｕ）及び細孔構造に流入した後、非金属材料は、硬化されて突出部分又はアタッチメント特徴部１２３６にされ得る。特に、図１２Ｄは、第１の突出部分１２３６−１が第１のインターロッキング構造体１２１４−１に接合され、第２の突出部分１２３６−２が第２のインターロッキング構造体１２１４−２に接合され、第３の突出部分１２３６−３が第３のインターロッキング構造体１２１４−３に接合され、第４の突出部分１２３６−４が第４のインターロッキング構造体１２１４−４に接合されていることを示す。更に、非金属層１２３４の非金属材料は、金属酸化物層１２２４の細孔構造（図示せず）内に充填され、それによって保持され得る。その後、非金属材料は、液体状態から固体状態に移行することができる。固体状態に変化すると、非金属層１２３４は、多層部分１２３０を形成するために陽極酸化金属部分１２２０に物理的に付着又は接合される。図１２Ｄに示されているように、固体状態の非金属層１２３４は、それが陽極酸化金属部分１２２０の外部面１２２２と比較的同一平面になるように配置され得る。結果として形成される多層部分１２３０は、ポータブルデバイス、たとえば、１０２、１０４、１０６及び１０８のエンクロージャに対応することができる外部面１２３４を有することができる。多層部分１２３０は、非金属層１２３４がエンクロージャの異なる金属セクションの間に電気的分離を付与することができる、エンクロージャを囲む周辺部バンドを指すことができることに留意すべきである。   FIG. 12D is a cross-sectional view of a multi-layer portion 1230 (eg, a composite part) having a non-metal layer 1232 attached to an anodized metal portion 1220 according to some embodiments. In some instances, non-metallic layer 1232 may be characterized as a bulk layer having protruding features. For example, non-metal layer 1232 may be allowed to flow into interlocking structures 1214-1, 2, 3, 4 of anodized metal portion 1230 while in a molten or liquid state, polyethylene terephthalate ("PET"), It can refer to polymeric materials such as polyaryletherketone ("PAEK") or polyetheretherketone ("PEEK"). In some instances, non-metallic layer 1232 may include non-metallic materials in addition to other materials (eg, metals, non-metallics, etc.) as long as non-metallic layer 1232 is sufficient and can be accepted by the interlocking structure. Can be included. In some examples, non-metal layer 1232 can have any amount of viscosity or surface tension sufficient to adhere to the outer surface 1222 of the anodized metal portion 1220. When a non-metallic material flows into the interlocking structure, the polymer penetrates into the undercut region (Wu) of these interlocking structures 1214-1, 2, 3, 4 and within the undercut region (Wu), And the pore structure of the metal oxide layer 1224 can be filled. After flowing into these undercut regions (Wu) and pore structure, the non-metallic material can be hardened into protrusions or attachment features 1236. In particular, FIG. 12D shows that the first protruding portion 1236-1 is joined to the first interlocking structure 1214-1 and the second protruding portion 1236-2 is joined to the second interlocking structure 1214-2. And the third protruding portion 1236-3 is joined to the third interlocking structure 1214-3 and the fourth protruding portion 1236-4 is joined to the fourth interlocking structure 1214-4. Indicates Additionally, the non-metallic material of non-metallic layer 1234 may be filled into and retained by the pore structure (not shown) of metal oxide layer 1224. The non-metallic material can then transition from the liquid state to the solid state. Once in the solid state, non-metallic layer 1234 is physically attached or bonded to anodized metal portion 1220 to form multilayer portion 1230. As shown in FIG. 12D, the solid state non-metallic layer 1234 may be disposed such that it is relatively flush with the outer surface 1222 of the anodized metal portion 1220. The resulting multilayer portion 1230 can have an exterior surface 1234 that can correspond to the enclosures of portable devices, eg, 102, 104, 106 and 108. It should be noted that multi-layer portion 1230 can refer to a peripheral band surrounding the enclosure where non-metallic layer 1234 can provide electrical isolation between different metal sections of the enclosure.

図１２Ｅは、一部の実施形態による、架橋陽極酸化金属部分１２４０の断面図を示す。特に、架橋陽極酸化金属部分１２４０は、架橋インターロッキング構造体１２４４を含むことを除いて陽極酸化金属部分１２２０と同様である。架橋インターロッキング構造体１２４４は、互いに架橋又は接続する複数のインターロッキング構造体１２１４を含むことができる。一部の例では、架橋インターロッキング構造体１２４４は、隣接するインターロッキング構造体が、それらのそれぞれのアンダーカット領域（Ｗｕ４、Ｗｕ５）が接続するように互いに近接して形成されたときに形成される。   FIG. 12E shows a cross-sectional view of a bridged anodized metal portion 1240 according to some embodiments. In particular, the bridged anodized metal portion 1240 is similar to the anodized metal portion 1220 except that it includes a bridged interlocking structure 1244. Crosslinking interlocking structure 1244 can include a plurality of interlocking structures 1214 that crosslink or connect to one another. In some instances, bridging interlocking structures 1244 are formed when adjacent interlocking structures are formed close to one another such that their respective undercut regions (Wu4, Wu5) connect. Ru.

図１３Ａ〜図１３Ｃは、一部の実施形態による、インターロッキング構造体を有する陽極酸化金属部分の様々な断面図を示す。図１３Ａは、陽極酸化金属部分１２２０に対応することができる陽極酸化金属部分１３００を示す。図１３Ａは、陽極酸化金属部分１３００が、外部面１３０２から金属基板１３０４に向かって延びるインターロッキング構造体１３１４を含むことを示す。インターロッキング構造体１３１４は、金属基板１３０４の一部内へと延び、したがって、金属基板１３０４の一部を露出させる可能性がある。しかしながら、金属酸化物層１３０６は、金属基板１３０４を覆う。金属酸化物層１３０４は、インターロッキング構造体１３１４の形状に概ね対応する形状をとることができる。   13A-13C show various cross-sectional views of anodized metal portions having interlocking structures according to some embodiments. FIG. 13A shows an anodized metal portion 1300 that can correspond to anodized metal portion 1220. FIG. 13A shows that the anodized metal portion 1300 includes an interlocking structure 1314 extending from the outer surface 1302 towards the metal substrate 1304. Interlocking structure 1314 may extend into a portion of metal substrate 1304, thus exposing a portion of metal substrate 1304. However, metal oxide layer 1306 covers metal substrate 1304. The metal oxide layer 1304 can have a shape generally corresponding to the shape of the interlocking structure 1314.

図１３Ｂは、一部の実施形態による、図１３Ａのインターロッキング構造体１３１４の拡大断面図を示す。インターロッキング構造体１３１４は、本明細書でより詳細に説明されているように、非金属層１２３２の突出部分、たとえば、１２３６を捕獲及び保持することができるアンダーカット領域（Ｗｕ）に通じる幅（Ｗ１）を有する開口部（Ｗｏ）を含む。アンダーカット領域（Ｗｕ）は、（Ｗ１）よりも大きい幅（Ｗ２）を有する。アンダーカット領域（Ｗｕ）は、開口部（Ｗｏ）をアンダーカット領域（Ｗｕ）から分離するステップ形状を有するオーバハング１３２０によって画定される。一部の実施形態では、開口部（Ｗｏ）及びアンダーカット領域（Ｗｕ）は、多角側面１３２２を有する壁１３２４によって画定される。一部の例では、壁１３２４は、金属酸化物材料で形成される。壁１３２４は、エッチングされた金属部分１２１０のエッチングされた壁からの形状をとることができることに留意すべきである。   FIG. 13B shows an enlarged cross-sectional view of the interlocking structure 1314 of FIG. 13A according to some embodiments. Interlocking structure 1314 has a width (Wu) to an undercut region (Wu) that can capture and hold the protruding portion of non-metallic layer 1232, eg, 1236, as described in more detail herein. It includes an opening (Wo) having W1). The undercut region (Wu) has a width (W2) larger than (W1). The undercut region (Wu) is defined by an overhang 1320 having a step shape that separates the opening (Wo) from the undercut region (Wu). In some embodiments, the opening (Wo) and the undercut area (Wu) are defined by a wall 1324 having a polygonal side 1322. In some instances, wall 1324 is formed of a metal oxide material. It should be noted that the wall 1324 can take the form of an etched wall of the etched metal portion 1210.

加えて、図１３Ｂは、インターロッキング構造体１３１４が開口部（Ｗｏ）の幅（Ｗ１）よりも大きい深さ（Ｄ）を有することを示す。一部の例では、幅：深さの比は、約０．６〜約０．９である。   In addition, FIG. 13B shows that the interlocking structure 1314 has a depth (D) greater than the width (W1) of the opening (Wo). In some instances, the width: depth ratio is about 0.6 to about 0.9.

図１３Ｃは、一部の実施形態による、陽極酸化金属部分１３００の外部面１３０２の拡大断面図を示す。特に、図１３Ｃは、金属酸化物層１３０６が外部面１３０２から金属基板１３０４に向かって延びる細孔構造１３１２を含むことを示す。細孔構造１３１２は、陽極酸化金属部分１３００の外部面１３０２の中心面に略垂直な方向において細長い略円柱形の形状である。更に、細孔構造１３１２は、壁１３１６によって画定される。加えて、細孔構造１３１２は、非金属材料で充填され得る下端面１３１８を含む。細孔構造１３１２は、少なくとも、インターロッキング構造体１３１４が電気化学エッチングプロセスの結果として形成される点で、インターロッキング構造体１３１４と異なることに留意すべきである。   FIG. 13C shows an enlarged cross-sectional view of the outer surface 1302 of the anodized metal portion 1300, according to some embodiments. In particular, FIG. 13C shows that the metal oxide layer 1306 includes a pore structure 1312 extending from the outer surface 1302 towards the metal substrate 1304. The pore structure 1312 has a substantially cylindrical shape elongated in a direction substantially perpendicular to the central surface of the outer surface 1302 of the anodized metal portion 1300. Further, pore structure 1312 is defined by wall 1316. In addition, the pore structure 1312 includes a lower end surface 1318 that can be filled with a non-metallic material. It should be noted that the pore structure 1312 differs from the interlocking structure 1314 at least in that the interlocking structure 1314 is formed as a result of the electrochemical etching process.

図１４Ａ〜図１４Ｃは、一部の実施形態による、インターロッキング構造体を有するマルチピース部品の様々な断面図を示す。図１４Ａは、マルチピース部品１２３０に対応することができるマルチピース部品１４００を示す。図１４Ａは、図１３Ａ〜図１３Ｃの陽極酸化金属部分１３００が、陽極酸化金属部分１３００のインターロッキング構造体１３１４内へと延びそれによって保持される固定特徴部１４３０を含む非金属層１４０８に接合されていることを示す。図１４Ａに示されているように、インターロッキング構造体１３１４を画定する金属基板１３０４の材料（たとえば、アルミニウム）は、金属酸化物層１３０６によって覆われている。   14A-14C show various cross-sectional views of a multi-piece component having an interlocking structure, according to some embodiments. FIG. 14A shows a multi-piece component 1400 that can correspond to multi-piece component 1230. 14A shows that the anodized metal portion 1300 of FIGS. 13A-13C is joined to a non-metal layer 1408 including anchoring features 1430 which extend into and retained by the interlocking structure 1314 of the anodized metal portion 1300. Show that. As shown in FIG. 14A, the material (eg, aluminum) of metal substrate 1304 defining interlocking structure 1314 is covered by metal oxide layer 1306.

図１４Ｂは、一部の実施形態による、図１４Ａのインターロッキング構造体１３１４の拡大断面図を示す。インターロッキング構造体１３１４は、非金属層１４０８の固定特徴部１４３０を捕獲及び保持することができるアンダーカット領域（Ｗｕ）内に通じる幅（Ｗ１）を有する開口部（Ｗｏ）を含む。開口部（Ｗｏ）をアンダーカット領域（Ｗｕ）から分離するステップ形状は、インターロッキング構造体１３１４と非金属層１４０８との間の増大された保持を提供する上で有益である。開口部（Ｗｏ）及びアンダーカット領域（Ｗｕ）は、多角側面１３２２を有する壁１３２４によって画定される。   FIG. 14B shows an enlarged cross-sectional view of the interlocking structure 1314 of FIG. 14A according to some embodiments. Interlocking structure 1314 includes an opening (Wo) having a width (W1) leading into the undercut region (Wu) capable of capturing and holding stationary feature 1430 of non-metallic layer 1408. The step shape that separates the opening (Wo) from the undercut region (Wu) is beneficial in providing increased retention between the interlocking structure 1314 and the non-metallic layer 1408. The opening (Wo) and the undercut area (Wu) are defined by a wall 1324 having a polygonal side 1322.

図１４Ｂは、多角側面１３２２が、非金属材料、たとえば、固定特徴部１４３０で充填又は裏打ちされ得ることを示す。有益なことには、非金属材料は、多角側面１３２２によって形成されたポケット内を満たすので、突出部分と壁１３２４との間の空隙又は間隔は、存在しない場合がある。加えて、多角側面１３２２は、湿気が金属基板１３０４に到達することを防止することができる漏れ防止経路を画定することができることに留意されたい。特に、多角側面１３２２は、非金属材料で充填することができる複数のポケットを画定するので、漏れ防止経路は、不均一な幅を有し、開口部（Ｗｏ）経由で入る湿気が金属基板１３０４に到達するようにアンダーカット領域（Ｗｕ）をバイパスすることを防止することができる曲がりくねった蛇行経路を有するものとして特徴付けられる。   FIG. 14B shows that the polygonal side 1322 can be filled or lined with a non-metallic material, eg, fixation feature 1430. Advantageously, since the non-metallic material fills in the pocket formed by the polygonal side 1322, there may be no air gap or spacing between the protruding portion and the wall 1324. In addition, it should be noted that the polygonal side surface 1322 can define a leakproof path that can prevent moisture from reaching the metal substrate 1304. In particular, the polygonal side surface 1322 defines a plurality of pockets which can be filled with non-metallic material, so that the leak-proof path has a non-uniform width and metal substrate 1304 with moisture entering via the opening (Wo) Are characterized as having a serpentine serpentine path that can be prevented from bypassing the undercut region (Wu).

図１４Ｃは、一部の実施形態による、マルチピース部品１４００の外部面１４０２の拡大断面図を示す。特に、図１４Ｃは、金属酸化物層１３０６の細孔構造１３１２が非金属材料で充填され得ることを示す。たとえば、細孔構造１３１２は、非金属層１４０８の固定特徴部１４３０で充填され得る。有益なことには、図１４Ａ〜図１４Ｃは、非金属層１４０８が、インターロッキング構造体、たとえば、１３１４と、細孔構造、たとえば、１３１２とを介して陽極酸化金属部分１３００に取り付けられ、それによって、陽極酸化金属部分１３００と非金属層１４０８との間の保持及び引張りに対する抵抗力を高める。一部の例では、細孔構造１３１２内を満たし及び／又はその中に保持される非金属層１４０８の非金属材料は、ナノメートルスケールの化学的接合と呼ばれる場合があり、インターロッキング構造体１３１４内を満たし及び／又はその中に保持される固定特徴部１４３０は、マイクロメートルスケールの機械的接合と呼ばれる場合がある。   FIG. 14C shows an enlarged cross-sectional view of the outer surface 1402 of the multi-piece component 1400, according to some embodiments. In particular, FIG. 14C shows that the pore structure 1312 of the metal oxide layer 1306 can be filled with a non-metallic material. For example, pore structure 1312 may be filled with anchoring features 1430 of non-metallic layer 1408. Beneficially, FIGS. 14A-14C show that non-metallic layer 1408 is attached to anodized metal portion 1300 via an interlocking structure, eg, 1314, and a pore structure, eg, 1312; Enhance the resistance to retention and tension between the anodized metal portion 1300 and the nonmetal layer 1408. In some instances, the non-metallic material of non-metallic layer 1408 that fills in and / or is retained within pore structure 1312 may be referred to as nanometer scale chemical bonding and interlocking structure 1314 Fixed features 1430 that fill and / or are held within may be referred to as micrometer scale mechanical bonds.

図１５Ａ〜図１５Ｂは、一部の実施形態による、部品１５００の外部面を貫通して形成された複数のインターロッキング構造体を有する部品１５００の異なる斜視図を示す。図１５Ａは、部品１５００の外部面１５０２の異なる領域にエッチングされたインターロッキング構造体１５１４−１、２、３を有する部品１５００の上面図を示す。図１５Ａは、インターロッキング構造体１５１４−１、２、３が互いに離散的に形成されていることを示しているが、インターロッキング構造体１５１４は、互いに交差してもよいことに留意すべきである。一部の例では、インターロッキング構造体１５１４−１、２、３のそれぞれの開口部は、壁が互いに重なり合わず、互いに不安定化しない（たとえば、アンダーカット領域の形状又はサイズに影響を及ぼさない）ように、最小分離距離だけ分離される。   15A-15B show different perspective views of a part 1500 having a plurality of interlocking structures formed through the outer surface of the part 1500, according to some embodiments. FIG. 15A shows a top view of a part 1500 having interlocking structures 1514-1, 152-3 etched in different regions of the outer surface 1502 of part 1500. Although FIG. 15A shows that the interlocking structures 1514-1, 2, 3, 4 are formed discretely from one another, it should be noted that the interlocking structures 1514 may intersect one another. is there. In some instances, the openings in each of the interlocking structures 1514-1, 2, 3, 4 do not overlap each other and do not destabilize each other (eg, affecting the shape or size of the undercut region) Not separated) by the minimum separation distance.

一部の例によれば、インターロッキング構造体１５１４は、外部面１５０２の総表面積の約２５％〜約７０％をカバーすることができる。外部面１５０２のオーバエッチング（Ｘ＞７０％）は、インターロッキング構造体１５１４のそれぞれを分離する壁の不安定化を引き起こす可能性があることに留意すべきである。加えて、外部面１５０２のアンダーエッチング（Ｘ＜２５％）は、非金属層、たとえば、非金属層１２３２への十分な取り付け点を可能にしない可能性がある。   According to some examples, the interlocking structure 1514 can cover about 25% to about 70% of the total surface area of the outer surface 1502. It should be noted that over-etching (X> 70%) of the outer surface 1502 can cause destabilization of the walls separating each of the interlocking structures 1514. In addition, under-etching (X <25%) of the outer surface 1502 may not allow a sufficient attachment point to the non-metallic layer, eg, the non-metallic layer 1232.

図１５Ｂは、図１５Ａにおける基準線１５１０によって示された部品１５００の斜視断面図を示す。図１５Ｂに示されているように、部品１５００は、複数のインターロッキング構造体１５１４−１、２、３を有する。インターロッキング構造体１５１４のそれぞれは、アンダーカット領域（Ｗｕ）内に延びる開口部（Ｗｏ）を含む。一部の例では、アンダーカット領域（Ｗｕ）の幅に対する開口部（Ｗｏ）の幅の比は、約１：１．１〜１：１．３であり、一部の例では、アンダーカット領域（Ｗｕ）の幅に対する開口部（Ｗｏ）の幅の比は、１：２である。実際には、一部の例では、アンダーカット領域（Ｗｕ）の幅に対する開口部（Ｗｏ）の幅における差異を増加させることは、部品１５００と、非金属層、たとえば、非金属層１２３２との間の引張り強度を増加させることができる。   FIG. 15B shows a perspective cross-sectional view of the part 1500 indicated by the reference line 1510 in FIG. 15A. As shown in FIG. 15B, the part 1500 has a plurality of interlocking structures 1514-1,2,3. Each of the interlocking structures 1514 includes an opening (Wo) extending into the undercut region (Wu). In some cases, the ratio of the width of the opening (Wo) to the width of the undercut region (Wu) is about 1: 1.1-1: 1.3, and in some cases the undercut region The ratio of the width of the opening (Wo) to the width of (Wu) is 1: 2. In fact, in some instances, increasing the difference in the width of the opening (Wo) relative to the width of the undercut region (Wu) may result in a difference between the part 1500 and the non-metallic layer, eg, non-metallic layer 1232 The tensile strength between can be increased.

加えて、図１５Ｂは、インターロッキング構造体１５１４−１、２、３が金属酸化物層１５０６によって覆われていることを示す。インターロッキング構造体１５１４−１、２、３は、約２０マイクロメートル〜約７０マイクロメートルの直径を有する。インターロッキング構造体１５１４は、少なくとも５マイクロメートルの厚さを有する。しかし、インターロッキング構造体１５１４は、インターロッキング構造体１５１４が、３０％のガラス充填材を有するポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などの材料からの、非金属層１２３２からのガラス繊維を受け入れるために、少なくとも５０マイクロメートルの厚さを有することができる。   In addition, FIG. 15B shows that the interlocking structures 1514-1, 152-3 are covered by the metal oxide layer 1506. The interlocking structures 1514-1, 2 and 3 have a diameter of about 20 micrometers to about 70 micrometers. Interlocking structure 1514 has a thickness of at least 5 micrometers. However, the interlocking structure 1514 is at least for the interlocking structure 1514 to receive glass fibers from the non-metallic layer 1232 from a material such as polybutylene terephthalate (PBT) with 30% glass filler. It can have a thickness of 50 micrometers.

図１６は、一部の実施形態による、ポリマー層を金属部分に接合する方法１６００を示す。図１６に示されているように、方法１６００は、ステップ１６０２において任意選択的に開始することができ、部品、たとえば、金属基板１２０４が任意選択的に仕上げ加工プロセスで処理される。一部の例では、仕上げ加工プロセスは、金属基板１２０４の外部面をバフ研磨すること、研磨すること、成形すること、又はテクスチャ化することのうちの少なくとも１つを含むことができる。一部の例では、仕上げ加工プロセスは、金属基板１２０４の外部面を化学洗浄（たとえば、脱脂、酸エッチングなど）すること又はリンスすることを含むことができる。   FIG. 16 illustrates a method 1600 of bonding a polymer layer to a metal portion, according to some embodiments. As shown in FIG. 16, method 1600 can optionally begin at step 1602, where the component, eg, metal substrate 1204, is optionally processed in a finishing process. In some examples, the finishing process can include at least one of buffing, polishing, shaping, or texturing the outer surface of the metal substrate 1204. In some examples, the finishing process can include chemical cleaning (eg, degreasing, acid etching, etc.) or rinsing the exterior surface of the metal substrate 1204.

ステップ１６０４において、金属基板１２０４を電気化学エッチングプロセスに曝すことによって、ロッキング構造、たとえば、インターロッキング構造体１２１４が金属部分１２００の外部面１２０２の１つ又は異なる領域において形成され得る。特に、電気化学エッチングプロセスは、金属部分１２００をエッチング溶液に曝すことを含む。一部の例では、エッチング溶液は、約２〜１５ｇ／Ｌの濃度における硝酸ナトリウムのアルカリ溶液を含むことができる。しかしながら、他の例では、エッチング溶液は、約１５０〜２５０ｇ／Ｌの濃度における塩化第二鉄（ＦｅＣｌ３）を含むことができる。金属部分１２００は、約１〜１５分の期間の間、１〜１０Ａｍｐｓ／ｄｍ２の陽極電流密度で９〜１１のｐＨに曝され得る。一部の例では、外部面１２０２の所定の領域は、電気化学エッチングプロセスの間、ワックス、テープ、又は他の遮蔽技法の組み合わせを使用してマスクされ得る。 At step 1604, a locking structure, eg, interlocking structure 1214, may be formed at one or a different area of the outer surface 1202 of the metal portion 1200 by exposing the metal substrate 1204 to an electrochemical etching process. In particular, the electrochemical etching process involves exposing metal portion 1200 to an etching solution. In some cases, the etching solution can include an alkaline solution of sodium nitrate at a concentration of about 2-15 g / L. However, in other examples, the etching solution can include ferric chloride (FeCl 3 ) at a concentration of about 150-250 g / L. The metal portion 1200 can be exposed to a pH of 9-11 at an anodic current density of 1-10 Amps / dm 2 for a period of about 1-15 minutes. In some instances, predetermined regions of the outer surface 1202 may be masked using a combination of wax, tape, or other shielding techniques during the electrochemical etching process.

一部の例では、金属部分１２００は、硝酸塩溶液を使用してエッチングされ得る。たとえば、金属部分１２００は、３５℃〜４５℃の温度において、９００秒の曝露時間、約９〜１２のｐＨレベル、及び０．５〜２ｇ／Ｌの硝酸ナトリウム溶液の電気化学エッチングプロセスに曝され得る。他の例では、金属部分１２００は、約１〜１０Ａ／ｄｍ２の印加電流密度を受けた。 In some cases, metal portion 1200 can be etched using a nitrate solution. For example, metal portion 1200 is exposed to 900 seconds of exposure time, a pH level of about 9 to 12, and an electrochemical etching process of 0.5 to 2 g / L sodium nitrate solution at a temperature of 35.degree. C. to 45.degree. obtain. In another example, metal portion 1200 received an applied current density of about 1-10 A / dm 2 .

続いて、ステップ１６０６において、金属酸化物層１２２４は、陽極酸化金属部分１２２０を形成するように陽極酸化プロセスの結果として金属基板１２０４から形成される。金属酸化物層１２２４は、金属基板１２０４及びインターロッキング構造体１２１４を覆う。一部の例では、陽極酸化プロセスは、金属基板１２０４をリン酸溶液、塩化第二鉄、又は硝酸ナトリウムに曝すことを含む。   Subsequently, in step 1606, a metal oxide layer 1224 is formed from metal substrate 1204 as a result of the anodization process to form anodized metal portion 1220. A metal oxide layer 1224 covers the metal substrate 1204 and the interlocking structure 1214. In some instances, the anodization process involves exposing metal substrate 1204 to a phosphoric acid solution, ferric chloride, or sodium nitrate.

ステップ１６０８において、陽極酸化プロセスに続いて及び／又はその間に、方法１６００は、金属基板１２０４をエッチングプロセスに曝すことを任意選択的に含む。たとえば、金属基板１２０４は、硝酸ナトリウムに曝され、それは、金属酸化物材料をエッチングし、インターロッキング構造体１３１４を画定する金属酸化物層１２２４の壁１３２４内に多角側面１３２２を形成することができる。有益なことには、多角側面１３２２は、湿気が金属基板１３０４に到達することを防止する蛇行経路を画定することができる。更に、多角側面１３２２は、非金属層１４０８の陽極酸化金属部分１３００への接着を増加させることができる。   In step 1608, following and / or during the anodization process, method 1600 optionally includes exposing metal substrate 1204 to an etching process. For example, the metal substrate 1204 can be exposed to sodium nitrate, which etches the metal oxide material to form polygonal sides 1322 within the wall 1324 of the metal oxide layer 1224 that defines the interlocking structure 1314. . Beneficially, the polygonal side 1322 can define a serpentine path that prevents moisture from reaching the metal substrate 1304. Additionally, the polygonal side 1322 can increase the adhesion of the non-metal layer 1408 to the anodized metal portion 1300.

ステップ１６１０において、ポリマー層、たとえば、非金属層１２３２は、金属酸化物層１２２４に取り付けられる。特に、非金属層１２３２は、液体状態の間に陽極酸化金属部分１２２０のインターロッキング構造体１２１４に流入することができる非金属材料を指すことができる。非金属材料がこれらのインターロッキング構造体１２１４に流入すると、非金属材料は、これらのインターロッキング構造体１２１４のアンダーカット領域（Ｗｕ）内に突出し、アンダーカット領域（Ｗｕ）並びに金属酸化物層１２２４の細孔構造内を満たすことができる。これらのアンダーカット領域（Ｗｕ）及び細孔構造に流入した後、非金属材料は、硬化されて突出部分又はアタッチメント特徴部１２３６にされ得る。   At step 1610, a polymer layer, for example, a non-metal layer 1232 is attached to the metal oxide layer 1224. In particular, non-metallic layer 1232 can refer to a non-metallic material that can flow into the interlocking structure 1214 of the anodized metal portion 1220 while in the liquid state. As non-metallic materials flow into these interlocking structures 1214, the non-metallic materials project into the undercut regions (Wu) of these interlocking structures 1214 and undercut regions (Wu) as well as the metal oxide layer 1224 Can be filled in the pore structure of After flowing into these undercut regions (Wu) and pore structure, the non-metallic material can be hardened into protrusions or attachment features 1236.

図１７は、一部の実施形態による、非金属層を金属部分に接合する方法１７００を示す。図１７に示されているように、方法１７００は、ステップ１７０２において開始し、部品、たとえば、金属基板１２０４の外部面が、３−Ｄ画像走査システム、電子顕微鏡、又は他の好適なシステムを使用して走査される。   FIG. 17 illustrates a method 1700 of bonding a non-metallic layer to a metal portion, according to some embodiments. As shown in FIG. 17, method 1700 begins at step 1702, where an external surface of a component, eg, metal substrate 1204, uses a 3-D image scanning system, an electron microscope, or other suitable system. Will be scanned.

ステップ１７０４において、外部面１２０２は、それらの領域が多層エンクロージャ又は複合部品を有する外部面の部分に対応する場合など、非金属層１２３２が金属基板１２０４のそれらの特定の領域に取り付けられることが望ましい領域を識別するために走査され得る。   In step 1704, it is desirable that non-metallic layers 1232 be attached to specific areas of metal substrate 1204, such as where the outer surfaces 1202 correspond to portions of the outer surface having multilayer enclosures or composite parts. It can be scanned to identify the area.

ステップ１７０６において、外部面１２０２の領域は、フォトリソグラフィプロセスを使用することなどによってマスクされ得る。これらの１つ以上の領域をマスクすることによって、それらは、カバーされ、一般に、これらの１つ以上の領域の化学的特性又は冶金学的特性にかかわらず、エッチングプロセスに曝されることから防止される。   In step 1706, the area of the outer surface 1202 may be masked, such as by using a photolithographic process. By masking these one or more areas, they are covered and generally prevented from being exposed to the etching process regardless of the chemical or metallurgical properties of these one or more areas Be done.

ステップ１７０８において、マスクされた領域をエッチングされることから防止しながら、外部面１２０２のマスクされていない領域を電気化学エッチングプロセスに曝すことによって、外部面１２０２の１つ以上の選択された領域においてロッキング構造、たとえば、インターロッキング構造体１２１４が形成され得る。マスキングに加えて、エッチングを必要としない外部面１２０２の他の領域は、テープ、ワックス、又はポリマーを使用する電解質からの遮蔽を使用して保護され得る。電気化学エッチングプロセスに続いて、インターロッキング構造体１２１４が更に成長するのを防ぐなどのために、脱イオン水を使用することによって、外部面１２０２上に存在する任意の残存するエッチング溶液が洗浄され得る。ステップ１７０８と併せて、外部面１２０２内に形成されるインターロッキング構造体１２１４の密度及び／又は数が監視及び制御され得る。加えて、インターロッキング構造体１２１４の直径及び厚さが監視及び制御され得る。   In step 1708, exposing the unmasked areas of the outer surface 1202 to an electrochemical etching process while preventing the masked areas from being etched, in one or more selected areas of the outer surface 1202 A locking structure, eg, interlocking structure 1214 may be formed. In addition to masking, other areas of the exterior surface 1202 that do not require etching may be protected using shielding from an electrolyte using a tape, wax, or polymer. Following the electrochemical etching process, any remaining etching solution present on the outer surface 1202 is cleaned, such as by using deionized water, such as to prevent further growth of the interlocking structure 1214. obtain. In conjunction with step 1708, the density and / or number of interlocking structures 1214 formed in the outer surface 1202 may be monitored and controlled. In addition, the diameter and thickness of the interlocking structure 1214 can be monitored and controlled.

ステップ１７１０において、陽極酸化金属部分１２２０を形成するために、陽極酸化プロセスの結果として、金属酸化物層１２２４が金属基板１２０４から形成され得る。金属酸化物層１２２４は、金属基板１２０４とインターロッキング構造体１２１４とを覆う。一部の例では、陽極酸化プロセスは、金属基板１２０４をリン酸溶液に曝すことを含む。一部の例では、陽極酸化プロセスは、金属基板１２０４をエッチングプロセスに曝すことを含む。   In step 1710, a metal oxide layer 1224 may be formed from metal substrate 1204 as a result of the anodization process to form anodized metal portion 1220. A metal oxide layer 1224 covers the metal substrate 1204 and the interlocking structure 1214. In some cases, the anodization process involves exposing metal substrate 1204 to a phosphoric acid solution. In some instances, the anodization process involves exposing metal substrate 1204 to an etching process.

ステップ１７１２において、方法１７００は、複合部品１２３０を形成するために、非金属層１２３２を陽極酸化金属部分１２２０に任意選択的に取り付けることを含む。特に、非金属層１２３２は、陽極酸化金属部分１２２０に接合又は付着され得る。一部の例では、仕上げ加工プロセス又は洗浄プロセスが複合部品１２３０に対して実行され得る。   At step 1712, method 1700 includes optionally attaching non-metal layer 1232 to anodized metal portion 1220 to form composite component 1230. In particular, non-metal layer 1232 can be bonded or attached to anodized metal portion 1220. In some instances, a finishing process or cleaning process may be performed on the composite part 1230.

図１８は、金属部分の処理のタイプの関数としての引張り強度の関係を示すグラフを示す。例示的な試みでは、非金属層に取り付けられた異なる金属部分が引張り強度について個別に試験された。（ｉ）アルミニウム部分と、（ｉｉ）陽極酸化アルミニウム部分と、（ｉｉｉ）エッチングされた陽極酸化アルミニウム部分とを含む異なる金属部分が試験された。アルミニウム部分は、インターロッキング構造体を形成するためにエッチングもされず、陽極酸化もされなかった。例示的な試みでは、アルミニウム部分は、約０ｋｇ／Ｆの引張り力を示した。陽極酸化アルミニウム部分は、リン酸溶液を使用して陽極酸化された。陽極酸化アルミニウム部分は、約７８〜１３５ｋｇ／Ｆの引張り力を示した。エッチングされた陽極酸化アルミニウム部分は、硝酸塩溶液を使用してインターロッキング構造体を形成するためにエッチングされ、続いてリン酸溶液を使用して陽極酸化された。エッチングされた陽極酸化アルミニウム部分は、約１３０〜２１０ｋｇ／Ｆの引張り力を示した。一部の例では、エッチングされた陽極酸化アルミニウム部分は、特に、１５７±２１ｋｇ／Ｆの引張り力を示した。インターロッキング構造体を形成するために硝酸塩溶液を用いて陽極酸化アルミニウム部分をエッチングするプロセスは、エッチングされた陽極酸化アルミニウム部分と非金属層との間の引張り強度を増加させるのに有益であることに留意すべきである。   FIG. 18 shows a graph showing the relationship of tensile strength as a function of the type of treatment of the metal part. In an exemplary attempt, different metal parts attached to a non-metallic layer were individually tested for tensile strength. Different metal parts were tested including (i) aluminum part, (ii) anodized aluminum part and (iii) etched anodized aluminum part. The aluminum portion was neither etched nor anodized to form the interlocking structure. In an exemplary attempt, the aluminum portion exhibited a tensile force of about 0 kg / F. The anodized aluminum part was anodized using a phosphoric acid solution. The anodized aluminum part showed a tensile force of about 78 to 135 kg / F. The etched anodized aluminum oxide portions were etched to form an interlocking structure using a nitrate solution, followed by anodization using a phosphoric acid solution. The etched anodized aluminum portion exhibited a tensile force of about 130 to 210 kg / F. In some cases, the etched anodized aluminum part exhibited in particular a tensile force of 157 ± 21 kg / F. The process of etching the anodized aluminum portion using a nitrate solution to form the interlocking structure is beneficial to increase the tensile strength between the etched anodized aluminum portion and the non-metallic layer It should be noted.

図１９は、金属部分の処理のタイプの関数としての空気漏れの関係を示すグラフを示す。例示的な試みでは、非金属層に取り付けられた異なる金属部分が空気漏れについて個別に試験された。（ｉ）平坦な表面を有する金属部分と、（ｉｉ）陽極酸化アルミニウム部分と、（ｉｉｉ）エッチングされた陽極酸化アルミニウム部分とを含む異なる金属部分が試験された。平坦な表面を有する金属部分は、エッチングも陽極酸化もされなかった。例示的な試みでは、平坦な表面を有する金属部分のすべては、耐空気漏れに関連付けられた閾値を十分に下回る空気漏れを示した。陽極酸化アルミニウム部分は、リン酸溶液を使用して陽極酸化された。エッチングされた陽極酸化部分のすべては、耐空気漏れに関する閾値を満たす空気漏れ評価を示した。したがって、例示的な試みは、インターロッキング構造体を形成するために硝酸塩溶液で金属部分をエッチングすることが、エッチングされた陽極酸化アルミニウム部分と非金属層との間の空気漏れも減少させることを実証している。これは、陽極酸化アルミニウム部分に対して、エッチングされた陽極酸化アルミニウム部分が、エッチングされた陽極酸化アルミニウム部分と非金属層との間の空気漏れ接合部の数及び／又はサイズを最小にすることを実証することができる。   FIG. 19 shows a graph showing the relationship of air leakage as a function of the type of treatment of the metal part. In an exemplary attempt, different metal parts attached to the non-metallic layer were individually tested for air leaks. Different metal parts were tested, including (i) metal parts with a flat surface, (ii) anodized aluminum parts and (iii) etched anodized aluminum parts. The metal portion having a flat surface was neither etched nor anodized. In an exemplary attempt, all of the metal portions having flat surfaces exhibited air leaks well below the threshold associated with air leak resistance. The anodized aluminum part was anodized using a phosphoric acid solution. All of the etched anodized portions exhibited an air leak rating that met the threshold for air leak resistance. Thus, an exemplary attempt is that etching the metal portion with the nitrate solution to form the interlocking structure also reduces air leakage between the etched anodized aluminum portion and the non-metal layer. It demonstrates. This means that for the anodized aluminum part, the etched anodized aluminum part minimizes the number and / or size of air leak joints between the etched anodized aluminum part and the nonmetallic layer. Can be demonstrated.

図２０は、金属部分の処理のタイプの関数としての空気漏れの関係を示すグラフを示す。例示的な試みでは、非金属層に取り付けられた異なる金属部分が空気漏れについて個別に試験された。異なる金属部分は、両方共リン酸を用いて陽極酸化された（ｉ）陽極酸化アルミニウム部分と（ｉｉ）エッチングされた陽極酸化アルミニウム部分とを含む。陽極酸化アルミニウム部分の９０％は、空気漏れに関連付けられた閾値未満の空気漏れの量を示した。対照的に、エッチングされた陽極酸化アルミニウム部分の９７％は、空気漏れに関連付けられた閾値を満たす又は超える空気漏れの量を示した。一部の例では、陽極酸化アルミニウム部分の空気漏れは、０．６バールにおいてＸ＜０．２ｓｃｃｍにおいて測定された。   FIG. 20 shows a graph showing the relationship of air leakage as a function of the type of treatment of the metal part. In an exemplary attempt, different metal parts attached to the non-metallic layer were individually tested for air leaks. The different metal portions include (i) anodized aluminum oxide portions and (ii) etched anodized aluminum oxide portions both anodized with phosphoric acid. Ninety percent of the anodized aluminum portion showed an amount of air leak below the threshold associated with air leak. In contrast, 97% of the etched anodized aluminum portions exhibited an amount of air leakage that met or exceeded the threshold associated with air leakage. In some cases, air leakage of the anodized aluminum part was measured at X <0.2 sccm at 0.6 bar.

図２１Ａ〜図２１Ｃは、一部の実施形態による、陽極酸化金属部分の例示的な電子顕微鏡画像を示す。図２１Ａは、陽極酸化金属部分２１０２の断面図を示す。図２１Ａに示されているように、陽極酸化金属部分２１０２は、ガラス強化プラスチックを含むポリマー層２１１０に取り付けられている。位置Ａにおいて、ポリマー層２１１０は、平坦な表面２１０４において陽極酸化金属部分２１０２に取り付けられている。位置Ｂにおいて、ポリマー層２２１１０は、インターロッキング構造体２１０６を介して陽極酸化金属部分２１０２に取り付けられている。   21A-21C show exemplary electron microscope images of anodized metal portions according to some embodiments. FIG. 21A shows a cross-sectional view of the anodized metal portion 2102. As shown in FIG. 21A, the anodized metal portion 2102 is attached to a polymer layer 2110 comprising glass reinforced plastic. At position A, polymer layer 2110 is attached to anodized metal portion 2102 at flat surface 2104. In position B, polymer layer 22110 is attached to anodized metal portion 2102 through interlocking structure 2106.

図２１Ｂは、位置Ｂの拡大断面図を示す。特に、ポリマー層２１１０のガラス繊維２１１４及びポリマー材料２１１２は、インターロッキング構造体２１０６内を満たしている。一部の例では、インターロッキング構造体２１０６は、ガラス繊維２１１４を受け入れるために少なくとも５マイクロメートルの厚さを有する。インターロッキング構造体２１０のオーバハング２１０８は、さもなければポリマー材料２１１０をインターロッキング構造体２１０６から取り外すために必要とされる引張り強度の量を増加させる。   21B shows an enlarged cross-sectional view of position B. FIG. In particular, the glass fibers 2114 and the polymer material 2112 of the polymer layer 2110 fill the interlocking structure 2106. In some examples, the interlocking structure 2106 has a thickness of at least 5 micrometers to receive the glass fibers 2114. The overhangs 2108 of the interlocking structure 210 increase the amount of tensile strength required to otherwise remove the polymeric material 2110 from the interlocking structure 2106.

図２１Ｃは、位置Ａの拡大断面図を示す。特に、陽極酸化金属部分２１０２の金属酸化物層の細孔構造は、ガラス繊維２１１４を受け入れるのに十分な大きさではない場合がある。しかしながら、細孔構造は、非金属材料（たとえば、ポリマー材料２１１２）を受け入れ、それで充填されることが可能である。   21C shows an enlarged cross-sectional view of position A. FIG. In particular, the pore structure of the metal oxide layer of the anodized metal portion 2102 may not be large enough to receive the glass fibers 2114. However, the pore structure can accept and be filled with a non-metallic material (eg, polymeric material 2112).

説明した実施形態の様々な態様、実施形態、実装形態、又は特徴は、個別に又は任意の組み合わせで用いることができる。説明した実施形態の各種の態様をソフトウェア、ハードウェア、又はハードウェアとソフトウェアの組み合わせにより実施することができる。説明された実施形態はまた、製造作業を制御するための、コンピュータ可読媒体上のコンピュータ可読コードとして、又は製造ラインを制御するための、コンピュータ可読媒体上のコンピュータ可読コードとして、具現化することもできる。このコンピュータ可読媒体は、後でコンピュータシステムによって読み込むことが可能なデータを記憶することができる任意のデータ記憶装置である。コンピュータ可読媒体の例としては、読み取り専用メモリ、ランダムアクセスメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＨＤＤ、ＤＶＤ、磁気テープ、及び光学的データ記憶装置が挙げられる。コンピュータ可読コードが分散形式で記憶及び実行されるように、コンピュータ可読媒体をネットワークに結合されたコンピュータシステムにわたって分散させることもできる。   Various aspects, embodiments, implementations, or features of the described embodiments can be used individually or in any combination. Various aspects of the described embodiments can be implemented in software, hardware, or a combination of hardware and software. The described embodiments may also be embodied as computer readable code on a computer readable medium for controlling a manufacturing operation or as computer readable code on a computer readable medium for controlling a manufacturing line. it can. The computer readable medium is any data storage device that can store data that can later be read by a computer system. Examples of computer readable media include read only memory, random access memory, CD-ROM, HDD, DVD, magnetic tape, and optical data storage. Computer readable media may also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.

前述の記載では、記載した実施形態について十分な理解をもたらすため、説明のために特定の専門用語を用いた。しかしながら、記載した実施形態を実施するために、特定の詳細は必要でないことが、当業者には明らかであろう。それゆえ、上述の具体的な実施形態の説明は、例示及び説明の目的のために提示される。それらの説明は、網羅的であることも、又は開示される厳密な形態に、説明した実施形態を限定することも意図するものではない。上記の教示を考慮すれば、多くの変更及び変形が可能であることが、当業者には明らかであろう。
The foregoing description, for purposes of explanation, used specific nomenclature to provide a thorough understanding of the described embodiments. However, it will be apparent to one skilled in the art that the specific details are not necessary to practice the described embodiments. Therefore, the descriptions of the specific embodiments above are presented for purposes of illustration and description. The descriptions are not intended to be exhaustive or to limit the described embodiments to the precise forms disclosed. It will be apparent to those skilled in the art that many modifications and variations are possible in view of the above teachings.

Claims (40)

ポータブル電子デバイス用のマルチピースエンクロージャであって、
金属基板と前記金属基板を覆う金属酸化物層とを含む金属部分であって、前記金属酸化物層が、アンダーカット領域に通じる開口部を含む外部面を有し、前記開口部が第１の幅を有するものとして特徴付けられ、前記アンダーカット領域が前記第１の幅よりも大きい第２の幅を有するものとして特徴付けられた、金属部分と、
非金属バルク層であって、前記非金属バルク層が前記金属部分とインターロックされるように前記アンダーカット領域内へと延びる突出部分を含む、非金属バルク層と、を備える、マルチピースエンクロージャ。 A multi-piece enclosure for portable electronic devices,
A metal portion comprising a metal substrate and a metal oxide layer covering the metal substrate, the metal oxide layer having an outer surface including an opening leading to an undercut region, the opening being a first A metal portion characterized as having a width, said undercut region being characterized as having a second width greater than said first width;
A non-metallic bulk layer, comprising: a non-metallic bulk layer including a projecting portion extending into said undercut region such that said non-metallic bulk layer interlocks with said metallic portion. 前記アンダーカット領域が前記第２の幅未満の深さを有するものとして特徴付けられた、請求項１に記載のマルチピースエンクロージャ。   The multi-piece enclosure of claim 1, wherein the undercut region is characterized as having a depth less than the second width. 前記アンダーカット領域がテクスチャ加工された表面を有するエッチングされた壁によって画定されており、前記非金属バルク層が前記アンダーカット領域を実質的に充填している、請求項１に記載のマルチピースエンクロージャ。   The multi-piece enclosure of claim 1, wherein the undercut region is defined by an etched wall having a textured surface, and the non-metallic bulk layer substantially fills the undercut region. . 前記開口部が前記外部面に沿って均等に分布している、請求項１に記載のマルチピースエンクロージャ。   The multi-piece enclosure of claim 1, wherein the openings are evenly distributed along the outer surface. 前記金属酸化物層が前記アンダーカット領域を画定する前記金属基板の領域を実質的に覆っており、前記金属酸化物層が０．５マイクロメートル以上の厚さを有する、請求項１に記載のマルチピースエンクロージャ。   The metal oxide layer according to claim 1, wherein the metal oxide layer substantially covers the area of the metal substrate that defines the undercut area, and the metal oxide layer has a thickness of 0.5 micrometers or more. Multi-piece enclosure. 前記突出部分が前記金属酸化物層の細孔内へと延びる、請求項１に記載のマルチピースエンクロージャ。   The multi-piece enclosure of claim 1, wherein the projecting portion extends into the pores of the metal oxide layer. 前記開口部が前記外部面の約２５％〜約７５％に相当する、請求項１に記載のマルチピースエンクロージャ。   The multi-piece enclosure of claim 1, wherein the opening corresponds to about 25% to about 75% of the exterior surface. 前記金属部分がアルミニウム合金を含み、前記非金属バルク層がポリマーを含む、請求項１に記載のマルチピースエンクロージャ。   The multi-piece enclosure of claim 1, wherein the metal portion comprises an aluminum alloy and the non-metallic bulk layer comprises a polymer. ポータブル電子デバイス用の複合エンクロージャであって、
金属酸化物層で覆われた金属基板を含む部品であって、前記部品が、開口部を有し、前記部品の外部面から延び前記金属基板の近くで終端する凹状インターロッキング構造体を含み、前記凹状インターロッキング構造体が、（ｉ）アンダーカットの幾何学的形状を有するものとして特徴付けられ、（ｉｉ）前記金属酸化物層によって覆われた、部品と、
前記凹状インターロッキング構造体内へと延び前記凹状インターロッキング構造体とインターロックされた突出特徴部を含むバルク部分を有する非金属部分と、を備える、複合エンクロージャ。 A complex enclosure for portable electronic devices,
A component comprising a metal substrate covered with a metal oxide layer, said component comprising a concave interlocking structure having an opening and extending from an external surface of said component and terminating near said metal substrate, A part characterized in that the concave interlocking structure is (i) having an undercut geometry and (ii) covered by the metal oxide layer;
A composite enclosure comprising a non-metallic portion having a bulk portion including the projecting feature interlocked with the concave interlocking structure extending into the concave interlocking structure. 前記開口部が第１の幅を有するものとして特徴付けられ、前記凹状インターロッキング構造体が前記第１の幅よりも大きい第２の幅を有する、請求項９に記載の複合エンクロージャ。   10. The composite enclosure of claim 9, wherein the opening is characterized as having a first width, and the concave interlocking structure has a second width greater than the first width. 前記開口部が前記外部面の約２５％〜約７５％に相当する、請求項９に記載の複合エンクロージャ。   The composite enclosure of claim 9, wherein the opening corresponds to about 25% to about 75% of the exterior surface. 前記開口部及び前記凹状インターロッキング構造体がテクスチャ化された表面を有するエッチングされた壁によって画定されており、前記非金属部分が前記凹状インターロッキング構造体を実質的に充填している、請求項９に記載の複合エンクロージャ。   The aperture and the concave interlocking structure are defined by an etched wall having a textured surface, the non-metallic portion substantially filling the concave interlocking structure. Composite enclosure according to 9. 前記非金属部分の非金属材料が、前記金属酸化物層の細孔内へと延び、前記金属酸化物層の細孔とインターロックしている、請求項１２に記載の複合エンクロージャ。   The composite enclosure of claim 12, wherein the nonmetallic material of the nonmetallic portion extends into the pores of the metal oxide layer and interlocks with the pores of the metal oxide layer. 前記凹状インターロッキング構造体が約１０マイクロメートル〜約２０マイクロメートルの深さを有する、請求項９に記載の複合エンクロージャ。   10. The composite enclosure of claim 9, wherein the concave interlocking structure has a depth of about 10 micrometers to about 20 micrometers. マルチピースエンクロージャを形成する方法であって、前記マルチピースエンクロージャが金属酸化物層によって覆われた金属基板を含み、前記方法が、
前記金属基板を電気化学エッチングプロセスに曝露することによって前記金属基板内にアンダーカット領域を形成することと、
前記アンダーカット領域を画定する前記金属基板の領域を覆う金属酸化物層を形成することであって、前記金属酸化物層が、前記アンダーカット領域に通じる開口部を有する外部面を含む、ことと、
前記アンダーカット領域に非金属層の突出部分を充填することによって前記非金属層を前記金属酸化物層に接合することと、を含む、方法。 A method of forming a multi-piece enclosure, the multi-piece enclosure comprising a metal substrate covered by a metal oxide layer, the method comprising
Forming an undercut region in the metal substrate by exposing the metal substrate to an electrochemical etching process;
Forming a metal oxide layer covering a region of the metal substrate that defines the undercut region, the metal oxide layer including an outer surface having an opening leading to the undercut region. ,
Bonding the non-metallic layer to the metal oxide layer by filling the undercut region with the protruding portion of the non-metallic layer. 前記金属酸化物層が細孔を含み、前記非金属層の非金属材料が前記金属酸化物層の細孔内を充填する、請求項１５に記載の方法。   16. The method of claim 15, wherein the metal oxide layer comprises pores, and the non-metallic material of the non-metallic layer fills in the pores of the metal oxide layer. 前記アンダーカット領域を形成することが、前記アンダーカット領域が形成されるマスクされていない領域に隣接する前記外部面の領域をマスクすることを含む、請求項１５に記載の方法。   16. The method of claim 15, wherein forming the undercut region comprises masking a region of the outer surface adjacent an unmasked region in which the undercut region is to be formed. 前記電気化学エッチングプロセスが、リン酸、塩化第二鉄、又は硝酸ナトリウムを含むエッチング溶液を使用する、請求項１５に記載の方法。   16. The method of claim 15, wherein the electrochemical etching process uses an etching solution comprising phosphoric acid, ferric chloride, or sodium nitrate. 前記アンダーカット領域を形成することに続いて、前記方法が、
前記外部面から任意の残留エッチング液を除去することを更に含む、請求項１８に記載の方法。 Subsequent to forming the undercut region, the method comprises
19. The method of claim 18, further comprising removing any residual etchant from the exterior surface. 前記アンダーカット領域が、前記開口部よりも大きい幅を有するものとして特徴付けられる、請求項１５に記載の方法。   16. The method of claim 15, wherein the undercut region is characterized as having a width greater than the opening. 第１の材料から形成され、かつ基板内へと延びるインターロッキング構造体がランダムに分布する外部面を有する前記基板を含む第１の部品であって、前記インターロッキング構造体が、前記外部面において第１の幅を有するものとして特徴付けられ、かつ前記第１の幅よりも大きい第２の幅を有するものとして特徴付けられたアンダーカット領域に通じる開口部を含む、第１の部品と、
第２の材料から形成され、かつ前記外部面にあるバルク層と、（ｉ）前記バルク層から前記開口部を貫通して延びる第１の部分と（ｉｉ）前記第１の部分から延び前記アンダーカット領域内を完全に充填し前記アンダーカット領域内に保持される第２の部分とを含む微細部分とを含む、第２の部品と、を備える複合部品。 A first component comprising said substrate formed of a first material and having an interlocking structure extending into the substrate having a randomly distributed external surface, said interlocking structure being at said external surface A first part characterized as having a first width and including an opening leading to an undercut area characterized as having a second width greater than said first width;
A bulk layer formed of a second material and located on said outer surface, (i) a first portion extending through said opening from said bulk layer, and (ii) said under portion extending from said first portion A second part including: a minute part that completely fills in a cut area and includes a second part held in the undercut area. 前記第１の幅と前記第２の幅との間の比が０．５：１以上である、請求項２１に記載の複合部品。   22. The composite part according to claim 21, wherein the ratio between the first width and the second width is 0.5: 1 or more. 前記基板内へと延びる前記インターロッキング構造体が、約２５マイクロメートル〜約２００マイクロメートルの侵入の深さを有するものとして特徴付けられた、請求項２１に記載の複合部品。   22. The composite part of claim 21, wherein the interlocking structure extending into the substrate is characterized as having an intrusion depth of about 25 micrometers to about 200 micrometers. 前記基板がパッシベーション層を含み、前記インターロッキング構造体の位置が、前記パッシベーション層の前記外部面における欠陥に対応する、請求項２１に記載の複合部品。   22. The composite part of claim 21, wherein the substrate comprises a passivation layer, and the location of the interlocking structure corresponds to a defect in the outer surface of the passivation layer. 前記アンダーカット領域が、湿気が前記基板に到達するのを防止する蛇行経路を画定する多角側面を有するエッチングされた壁によって画定されている、請求項２１に記載の複合部品。   22. The composite part of claim 21, wherein the undercut region is defined by an etched wall having polygonal sides that define a serpentine path that prevents moisture from reaching the substrate. 前記多角側面が、前記第２の材料を充填されたクラックを画定している、請求項２５に記載の複合部品。   26. The composite part of claim 25, wherein the polygonal side defines a crack filled with the second material. 前記第１の材料が鋼合金を含み、前記第２の材料がポリマー材料を含む、請求項２１に記載の複合部品。   22. The composite part of claim 21, wherein the first material comprises a steel alloy and the second material comprises a polymeric material. 電子デバイス用のマルチピースエンクロージャであって、
金属酸化物層によって覆われた金属基板を含む第１のピースであって、前記金属酸化物層が外部面を有し、前記外部面にわたって、第２の幅を有する凹状構造体に通じる、第１の幅を有する開口部がランダムに分布しており、前記凹状構造体が前記外部面から前記金属基板内へと延び、前記凹状構造体が、（ｉ）少なくとも最小分離距離だけ互いに分離されており、（ｉｉ）アンダーカットの幾何学的形状を有するものとして特徴付けられている、第１のピースと、
突出特徴部を有するバルク部分を有する非金属材料から形成された第２のピースであって、前記突出特徴部が、前記第１のピース及び前記第２のピースが互いにロックされるように、前記開口部を貫通して前記凹状構造体内へと延び、前記凹状構造体内を充填している、第２のピースと、を備える、マルチピースエンクロージャ。 A multi-piece enclosure for electronic devices,
A first piece comprising a metal substrate covered by a metal oxide layer, wherein the metal oxide layer has an outer surface, which across the outer surface leads to a concave structure having a second width. The openings having a width of 1 are randomly distributed, the concave structures extend from the outer surface into the metal substrate, and the concave structures are separated from each other by (i) at least a minimum separation distance. (Ii) a first piece characterized as having an undercut geometry;
A second piece formed of a non-metallic material having a bulk portion having a projecting feature, the projecting feature being such that the first piece and the second piece are locked together. A second piece extending through the opening into the concave structure and filling the concave structure. 前記凹状構造体における前記第１のピースと前記第２のピースとの間の接合部が、前記接合部を通る液体の流れを防止する蛇行経路を提供する、請求項２８に記載のマルチピースエンクロージャ。   29. The multi-piece enclosure of claim 28, wherein a junction between the first piece and the second piece in the concave structure provides a serpentine path that prevents fluid flow through the junction. . 前記凹状構造体が、前記蛇行経路を画定する多角側面を有するエッチングされた壁を含む、請求項２９に記載のマルチピースエンクロージャ。   30. The multi-piece enclosure of claim 29, wherein the concave structure comprises an etched wall having polygonal sides defining the serpentine path. 前記凹状構造体の前記エッチングされた壁が構造的に完全である、請求項３０に記載のマルチピースエンクロージャ。   31. The multi-piece enclosure of claim 30, wherein the etched walls of the recessed structure are structurally complete. 前記突出特徴部が前記凹状構造体内へと延び、前記凹状構造体を充填する、請求項２８に記載のマルチピースエンクロージャ。   29. The multi-piece enclosure of claim 28, wherein the protruding features extend into the concave structure to fill the concave structure. 前記外部面の総表面積が前記開口部を含み、前記開口部が前記総表面積の約２５％〜約６５％を占める、請求項２８に記載のマルチピースエンクロージャ。   29. The multi-piece enclosure of claim 28, wherein the total surface area of the exterior surface comprises the opening, wherein the opening occupies about 25% to about 65% of the total surface area. 一次金属酸化物層によって覆われた金属基板を含む部品の外部面において複数のインターロッキング構造体を形成する方法であって、前記方法が、
前記部品を金属エッチング溶液に曝露することによって、前記一次金属酸化物層の外部面における一次金属酸化物欠陥に対応する位置において第１のインターロッキング構造体を形成することであって、前記第１のインターロッキング構造体が、第１の幅よりも大きい第２の幅を有するアンダーカットの幾何学的形状を有する一次凹状部分につながる、前記外部面における前記第１の幅を有する開口部を含む、ことと、
前記第１のインターロッキング構造体を形成することに続いて、前記部品を前記金属エッチング溶液から除去し、前記部品を自然の雰囲気に曝露することによって、自然酸化物層の形成を可能にすることと、
前記部品を前記金属エッチング溶液に曝露することによって、前記自然の酸化物層の自然の酸化物欠陥に対応する位置において第２のインターロッキング構造体を形成することと、を含む、方法。 A method of forming a plurality of interlocking structures on the outer surface of a component comprising a metal substrate covered by a primary metal oxide layer, said method comprising
Forming a first interlocking structure at a location corresponding to a primary metal oxide defect on an outer surface of the primary metal oxide layer by exposing the component to a metal etching solution, the first interlocking structure being An interlocking structure including an opening having the first width in the outer surface leading to a primary concave portion having an undercut geometry having a second width greater than the first width , And
Following formation of the first interlocking structure, removing the part from the metal etching solution and exposing the part to a natural atmosphere allows formation of a native oxide layer. When,
Forming a second interlocking structure at a location corresponding to a native oxide defect of the native oxide layer by exposing the component to the metal etching solution. 前記部品の前記外部面上に非金属基板をつけることであって、前記第１及び第２のインターロッキング構造体が前記非金属基板の突出部分を受け入れることができる、ことを更に含む、請求項３４に記載の方法。   Applying a non-metallic substrate on the outer surface of the part, the first and second interlocking structures can further include receiving a projecting portion of the non-metallic substrate. 34. The method according to 34. 前記第１及び第２のインターロッキング構造体を形成することに続いて、前記方法が、
前記第１及び第２のインターロッキング構造体によって占められる前記外部面の総表面積が閾値量を満たすかどうかを判定することと、
前記総表面積が前記閾値量を満たしていないと判定したことに応答して、
前記外部面において追加のインターロッキング構造体を形成することと、を更に含む、請求項３５に記載の方法。 Subsequent to forming the first and second interlocking structures, the method comprises:
Determining whether a total surface area of the exterior surface occupied by the first and second interlocking structures meets a threshold amount;
In response to determining that the total surface area does not meet the threshold amount,
36. The method of claim 35, further comprising forming an additional interlocking structure at the exterior surface. 前記第２のインターロッキング構造体が前記アンダーカットの幾何学的形状を有するものとして特徴付けられる、請求項３４に記載の方法。   35. The method of claim 34, wherein the second interlocking structure is characterized as having the undercut geometry. 前記第２のインターロッキング構造体のうちの一部が、対応する一次凹状部分から形成された二次凹状部分を有するものとして特徴付けられた複合インターロッキング構造体である、請求項３４に記載の方法。   35. The composite interlocking structure of claim 34, wherein a portion of the second interlocking structure is characterized as having a secondary concave portion formed from a corresponding primary concave portion. Method. 前記第１のインターロッキング構造体を形成することの前に、前記方法が、
前記第１のインターロッキング構造体が、前記一次金属酸化物欠陥に対応する前記位置に隣接する前記外部面の領域において形成されることが防止されるように、前記領域をマスクすることを更に含む、請求項３４に記載の方法。 Prior to forming the first interlocking structure, the method may
The method further comprises masking the area such that the first interlocking structure is prevented from being formed in the area of the outer surface adjacent to the location corresponding to the primary metal oxide defect. 35. The method of claim 34. 前記部品を前記金属エッチング溶液から除去することに続いて、前記方法が、
前記第１のインターロッキング構造体の成長を防止することなどのために、前記外部面から任意の残留金属エッチング溶液を除去することを更に含む、請求項３４に記載の方法。
Following the removal of the part from the metal etching solution, the method comprises
35. The method of claim 34, further comprising removing any residual metal etching solution from the exterior surface, such as to prevent growth of the first interlocking structure.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110239082A (en) * 2019-05-14 2019-09-17 山东理工大学 A kind of plastic material 3D printing and milling combined machining method
CN117279249A (en) * 2019-07-08 2023-12-22 苹果公司 Titanium component with etched surface
US11511519B2 (en) 2019-07-08 2022-11-29 Apple Inc. Titanium part having an etched surface
CN112342603B (en) * 2019-08-09 2022-08-02 富联裕展科技(深圳)有限公司 Metal product and metal composite, and method for producing same
CN110584851A (en) * 2019-09-21 2019-12-20 山东百多安医疗器械有限公司 Ultrasonic controlled-release grooved degradable microsphere drug-loaded stent and preparation method thereof
CN111441074A (en) * 2020-04-30 2020-07-24 内蒙古蒙矿碳烯科技有限公司 Anodic oxidation treatment method for surface of aluminum alloy plate
CN113699573A (en) * 2020-05-20 2021-11-26 苹果公司 Non-aqueous aluminum anodization

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090017242A1 (en) * 2007-07-13 2009-01-15 Douglas Weber Methods and systems for forming a dual layer housing
WO2009151099A1 (en) * 2008-06-12 2009-12-17 日本軽金属株式会社 Integrally injection-molded aluminum/resin article and process for producing the same
US20120094108A1 (en) * 2010-10-13 2012-04-19 Hon Hai Precision Industry Co., Ltd. Composite of metal and resin and manufacturing method thereof
WO2014061520A1 (en) * 2012-10-17 2014-04-24 住友ベークライト株式会社 Metal-resin composite, and method for producing same
US20150183185A1 (en) * 2013-12-30 2015-07-02 Hon Hai Precision Industry Co., Ltd. Composite of metal and resin and method for manufacturing same
JP2016043382A (en) * 2014-08-22 2016-04-04 オムロン株式会社 Manufacturing method of joint structure, and joint structure
JP2017087567A (en) * 2015-11-10 2017-05-25 三井化学株式会社 Resin-coated metal material

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102480880A (en) * 2010-11-30 2012-05-30 深圳庆和胶粘制品有限公司 Metal shell and preparation method and application thereof
CN103286909B (en) * 2012-02-24 2015-09-30 比亚迪股份有限公司 A kind of metal-resin integrated molding method and a kind of metal-resin composite
CN103451704B (en) * 2012-05-28 2016-07-27 比亚迪股份有限公司 The preparation method of a kind of metal-resin composite and the metal-resin composite of preparation thereof
CN103448200B (en) * 2012-05-28 2015-12-09 比亚迪股份有限公司 A kind of preparation method of metal-resin composite and metal-resin composite

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090017242A1 (en) * 2007-07-13 2009-01-15 Douglas Weber Methods and systems for forming a dual layer housing
WO2009151099A1 (en) * 2008-06-12 2009-12-17 日本軽金属株式会社 Integrally injection-molded aluminum/resin article and process for producing the same
US20120094108A1 (en) * 2010-10-13 2012-04-19 Hon Hai Precision Industry Co., Ltd. Composite of metal and resin and manufacturing method thereof
WO2014061520A1 (en) * 2012-10-17 2014-04-24 住友ベークライト株式会社 Metal-resin composite, and method for producing same
US20150183185A1 (en) * 2013-12-30 2015-07-02 Hon Hai Precision Industry Co., Ltd. Composite of metal and resin and method for manufacturing same
JP2016043382A (en) * 2014-08-22 2016-04-04 オムロン株式会社 Manufacturing method of joint structure, and joint structure
JP2017087567A (en) * 2015-11-10 2017-05-25 三井化学株式会社 Resin-coated metal material

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