프레스로 가공되는 휴대폰 메탈 케이스의 제조방법.{A MANUFACTURE METHOD OF METAL CASE FOR MOBILE}

본 발명은 휴대폰의 화면부와 백라이트부 등이 실장되어지는 메탈케이스에 관한 것으로, 더 상세하게는 금속판을 프레스 가공에 의하여 화면부와 백라이트부를 감싸는 기저판의 테두리에 기저판의 양면으로 내공간이 형성되게 외곽 테두리가 일체로 구비되게 제조됨으로써, 메탈케이스의 공정 수가 현저히 단축되고 전체적인 강도를 증가시키며 열확산을 극대화 할 수 있는 휴대폰 메탈 케이스에 관한 것이다.

일반적으로 휴대폰(스마트폰을 포함하는 개념임)은 내부에 실장되는 각종 전자부품(밧데리포함)이나 정보의 표출을 위한 외부의 액정을 고정하기 위하여 케이스에는 기저판이 필수적으로 요구되고 있으며, 이러한 기저판의 테두리에는 사용자의 그립감을 위하여 일정한 폭으로 일정한 면을 갖는 외곽테두리가 구비되어져 기저판의 양면으로 내공간이 구비되어 진다.
그러나 이러한 기저판의 테두리에 양면으로 내공간이 형성되게 외곽테두리를 구비하는 방식은 통상적으로 플라스틱으로 사출성형되어지는데 플라스틱은 사용자가 그립감이 떨어짐은 물론 충격에 약하여 최근에는 이러한 그립 감을 향상시킴은 물론 외부 충격에 대한 내구성을 향상시키기 위하여 메탈로 제작되어지는 케이스의 사용 비중이 증가하고 있다.
일반적으로 상기 메탈로 제작되어지는 케이스는 사각틀 형상을 갖게 되고, 통상 다이캐스팅공법에 의하여 제조하게 되는데 이러한 공법은 다이캐스팅시 형성되는 탕구(flow hole)를 절단해야하고, 타발 및 후 처리시 버(burr)를 제거하는 과정에서 깔끔하게 버(burr)가 제거되지 못하게 되어 불량을 일으키며, 이러한 다이캐스팅으로 제작되는 메탈케이스의 추가적인 도금이나 도장 등의 기타 후가공 과정에서 뒤틀림이 발생하게 되는 문제점이 있는 것이다.
따라서 이를 개선하기 위하여 메탈케이스의 외측은 다이캐스팅으로 내측은 플라스틱으로 인서트 사출로 가공하는 방법이 주를 이루고 있으나 이와 같은 방식으로 메탈케이스를 제작하는 경우에는 제작공정이 복잡해짐은 물론이고, 내부가 플라스틱 수지로 채워진 구조로 이루어져 외부로 열이 빠져나가기가 취약하다는 단점과 생산공정이 매우 복잡하다는 문제점이 있다.

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따라서 본 발명은 하나의 금속판을 프레스 공정만으로 일정한 면적의 기저판의 테두리에 양면으로 내공간이 형성되게 외곽테두리를 구비하면서 양면으로 내공간이 형성되는 메탈케이스를 제공함으로서 상기 메탈케이스의 양면으로 형성된 내공간에 각종 전자부품이나 액정등의 장착이 용이토록 한 것이다.
또한 일정한 면을 구비하는 외곽테두리에 완충이 보완토록 함으로서 충격에 기저판에 장착된 전자부품들에 내충격성을 우수하게 하면서 그립감을 우수하게 한 것이다.

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이를 위하여 본 발명에서는 평판의 금속판으로 프레스 가공만으로 메탈케이스를 구현할 경우에 일정크기로 절단되는 평평한 금속판을 가공하여 기저판과 지저판의 일측면으로 내공간이 형성되게 제1테두리벽을 구현하고, 제1테두리벽에서 절곡되어 하향되면서 제2테두리벽을 구비하여 기저판의 양면으로 내공간을 형성토록 한 것이다.
이러한 제1,2테두리벽을 구현할 경우에 품질을 우수하게 하기 위하여 드로잉공법과 리스트라이킹(Restriking)공법 및 트리밍공법 및 헤밍공법을 이용하여 가공토록 한 것이다.
또한 이러한 외곽테두리는 제1,2테두리벽을 충격시 완충이 가능하면서 하자발생이 없도록 헤밍(Hemming)작업에 의하여 절곡하여 중첩토록 함으로서 메탈케이스를 구성하는 기저판의 양면으로 내공간의 형성과 그 테두리에 일정면을 구비하는 외곽테두리를 기저판의 상하로 구비토록 함으로서 내충격성이 우수토록 한 것이다.
이를 위한 제조공법으로는 일정한 크기의 평평한 한장의 금속판으로 재단하여 절단하는 제1 단계와; 상기 제1단계에서 재단(절단)된 금속판을 1차로 드로잉 가공을 하는 제2 단계와; 상기 제2단계에서 드로잉된 금속판을 2차로 드로잉에 의한 리스트라이킹(Restriking) 가공하는 제3 단계와; 상기 제3단계에 의하여 1,2차로 드로잉가공된 상태에서 구현하고자 하는 메탈케이스의 외곽테두리를 형성하는 잉여부분을 절단하여 제거하는 제4 단계와; 상기 제4단계에서 잉여부분이 제거된 상태에서 구현하고자 하는 메탈케이스의 외곽테두리를 형성하기 위해 절곡면에 각을 주는 제5 단계와; 상기 제5단계에 의하여 구현하고자 하는 메탈케이스의 외곽테두리에 주어진 각을 직각으로 세워 기저판의 양면으로 내공간을 형성토록 제1,2테두리벽을 형성하는 제6 단계로 제작되어져 기저판의 양면으로 일정한 내공간을 구비토록 한 것이다.

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따라서 본 발명에 의한 금속판을 사용한 메탈케이스의 구현을 프레스 공법에 의하여 제작함으로 제작과정을 단순화 할 수 있고, 메탈케이스의 테두리에서 발생되는 충격강도를 높일 수 있게 되고, 내부 열의 배출에 적합한 휴대폰 금속 메탈케이스를 제공할 수 있게 되는 것이다.

도1은 본 발명의 프레스 가공이 완료된 일 실시 예.
도2는 본 발명의 1차 드로잉가공된 상태도,
도3은 본 발명의 잉여부분을 제거토록 하는 상태도.
도4는 본 발명의 테두리벽이 직각으로 형성되는 상태도.
도5는 본 발명의 테두리벽을 프레스를 이용하여 직각으로 가공되는 상태도.
도6은 본 발명의 메탈케이스의 내공간에 전자부품의 실장상태도.
도7은 본 발명의 제조공정도

이하 본 발명을 첨부도면에 의거 상세히 설명하면 다음과 같다.
도1 내지 도5에 도시된 바와 같이 본 발명에서 설명되고 있는 메탈케이스(10)의 구성은 도1에 도시된 바와 같이 일정한 두께와 면적을 갖는 평판의 기저판(11)의 테두리에 기저판(11)의 양측면으로 전자부품 등이 실장되어질 수 있는 내공간(12,13)이 형성되게 기저판(11)과 직교하게 외곽테두리(14)가 형성되어지는 구성이다.
이때 외곽테두리(14)는 프레스 가공에 의하여 기저판(11)의 양면으로 내공간(12,13)이 구비토록 하기 위하여 기저판(11)의 테두리의 어느 일측면에서 굴곡되어져 제1테두리벽(15)이 형성되고, 상기 제1테두리벽(15)의 상단에서 절곡되어 제1테두리벽(15)과 반대방향으로 연장되어지면서 기저판(11)의 타측면의 하방으로 하향되어지면서 제2테두리벽(16,16a)이 형성되어지는 것이다.
이때 기저판(11)의 어느 일측면으로 형성되는 제1테두리벽(15)과 기저판(11)의 타측면으로 연장되어 형성되는 제2테두리벽(16,16a)의 중첩되어지는 부분(16a)에 의하여 기저판(11)의 외곽테두리(14)의 외측에서 강한 충격이 발생될 경우에도 내완충력이 증대되어짐으로 기저판(11)에 실장되어지는 전자부품 들에는 내충격성이 우수하게 되는 것이다.
이때 중첩된 제2테두리벽(16a)을 제1테두리벽(15)과 이격되어지게 가공함으로서 상기 제1,2테두리벽(15,16,16a)에 의하여 형성되는 메탈케이스(10)의 외곽테두리(14)에 충격이 발생될 경우에 완충에 의하여 충격전달이 거의 존재하지 않게 될 수 있는 것이다.
본 발명에서 사용되는 메탈케이스(10)를 구성하는 재질은 평판으로 되는 하나의 금속판(1)의 형태이고 가능하면 저중량이면서 부식이 없고 가공성이 우수한 스텐레스나 알루미늄판을 사용한 것이고, 본 발명에서의 알루미늄판이라 함은 사용용도의 특성에 따라 다양하게 합금되어지는 알루미늄 합금의 판재를 나타내는 것일수 있다.
그러나 이러한 금속판(1)의 재질이 본 발명의 목적을 제한하는 것이 아니다.
또한 본 발명에서 한장의 평평한 금속판(1)을 가공하여 기저판(11)을 형성하면서 그 테두리에 기저판(11)과 직교하는 방향으로 외곽테두리(14)을 형성하여 기저판(11)의 양면으로 내공간(12,13)이 형성되게 프레스로 가공하여 메탈케이스(10)로 구현할 경우에 그 가공의 일 실시 예는 다음의 단계와 같다.
제1단계로 메탈케이스(10)로 제작하기 적합하도록 일정한 크기로 재단하여 평판의 금속판(1)을 일정한 크기로 절단하는 단계이다.
본 단계에서 사용되는 금속재료의 특성으로는 재료의 연신율이 양호하여 소성가공성이 뛰어나고, 재료가 가벼워 제품의 경량화에 기여가 가능하며 재료가격이 타 재료에 비하여 저렴해서 원가절감이 가능하고, 열전도성이 우수해서 휴대폰 내부의 열을 방사하는데 적합함은 물론 상온에서 프레스 가공에 적합한 것을 사용하였고 그러한 것으로는 알루미늄합금 및 스텐레스 등의 금속재료로 사용하였다.
그러나 이러한 재료가 본 발명의 목적을 제한하는 것이 아니고 이러한 특성을 갖는 것의 다양한 재료의 사용이 가능함은 물론이다.
제2단계로는 상기 제1단계에서 재단(절단되는 것이 포함되는 개념임)된 평판의 금속판(1)을 1차로 드로잉 가공을 하는 단계이다.
본 단계에서는 프레스 공법중에서 드로잉가공에 의하여 도2에 도시된 비와 같이 평판의 금속판(1)의 중앙에에 기저판(11)이 형성되면서 그의 테두리에 외곽테두리(14)을 형성하기 위한 전단계로 일정각도로 절곡되어지게 제1테두리벽(15)을 형성하고, 그 내측으로 내공간(12)이 형성되게 일정한 깊이를 갖도록 가공토록 하는 것으로, 재료의 전성(展性)을 이용하여 이음매가 없는 원하는 형태의 오목한 모양의 제품을 성형하여 가공하는 방법으로는 받침대 위에서 해머 등으로 두들겨서 성형하는 타출법(panel beating)과 다이와 펀치를 사용하는 형 드로잉(die drawing)과 선반에서 판재를 형으로 눌러 성형하는 스피닝(spinning) 등이 있다.
본 단계에서는 펀치와 다이로 이루어져 오목한 형태의 깊이를 갖도록 가공하였으나 이러한 것은 본 발명의 오목한 모양의 제품을 성형하기 위한 일 실시 예에 해당되는 것으로, 이러한 것이 본 발명의 목적을 제한하는 것이 아니다.
상기 제1단계와 제2단계는 동시에 또는 각각으로 단계적으로 작업이 가능토록 할 수 있는 것이다.
제3단계는 상기 제2단계에서 드로잉 가공된 기저판(11)의 어느 일면으로 형성된 내공간(12)의 면적이나 또는 제1테두리벽(15)의 직립각도 등의 원하는 칫수로 정확하게 유지토록 하기 위하여 제2단계에서의 드로잉 가공된 내공간(12)의 오목한 모양의 형태로 재차 드로잉 가공하는 단계이다.
본 단계에서는 제2단계에서 기저판(11)의 어느 일면으로 내공간(12)이 형성되게 제1테두리벽(15)을 형성하면서 오목한 모양으로 성형하였을 경우에 재료의 탄성으로 오목한 모양으로 형성된 내공간(12)의 면적을 원하는 칫수로 정확하게 얻을 수 없기 때문에 정확한 칫수의 안정화를 위하여 재차 드로잉 해 주는 공정이다.
이러한 공정은 오목한 모양으로 성형된 깊이를 더욱 깊게 드로잉하는 공정이 아니고, 프레스 공법중에서 리스트라이킹(Restriking)해 주는 공정에 해당되는 것이다.
즉 제2단계에서는 제1단계에서 재단된 평평한 금속판(1)의 어느 일면으로만 내공간(12)이 형성되게 기저판(11)을 형성하면서 오목한 모양의 형상에 대하여 기저판(11)의 면적의 칫수의 안정화를 위하여 드로잉하는 것이고, 제3단계는 이를 다시 내공간(12)의 면적이나 제1테두리벽의 직립각도 등의 칫수의 안정화를 위하여 리스트라이킹(Restriking)해 주는 공정이다.
제4단계는 도3에 도시된 바와 같이 상기 제3단계에 의하여 1,2차로 드로잉가공된 상태에서 기저판(11)의 테두리에 제1테두리벽(15)을 형성하여 내공간(12)이 형성된 상태에서 추후 가공에 의하여 완성품인 메탈케이스(10)의 사각으로 되는 외곽테두리(14)을 형성하게 되는 일정 길이만큼만을 남겨두고 제1테두리벽(15)에서 연장된 절곡면(2)에서의 잉여부분(α)을 절단하여 제거하는 단계이다.
본 단계에서의 절단은 프레스 공정에서 트리밍에 해당되는 공정을 사용하였다
제5단계는 제4단계에서 도4에 도시된 바와 같이 도3에서의 절곡면(2)에서의 잉여부분(α)이 제거된 상태에서 메탈케이스(10)의 외곽테두리(14)을 형성하는 절곡면(2)에 일정각을 주어 절곡하는 단계이다.
이는 완성품에 해당되는 메탈케이스(10)의 기저판(11)의 어느 일면과 타측면에 내공간(12,13)을 각각 형성하면서 내충격성이 우수하게 중첩되는 제1, 제2테두리벽(15,16,16a)을 형성하는 예비단계이다.
이 단계는 제1,2테두리벽(15,16,16a)을 거의 직각으로 접는 헤밍가공을 목표로 하는 것이기 때문에 이 과정에서 절곡면(2)을 2~3단계로 각도를 분할하여 가공하는 것이다.
즉 기저판(11)의 테두리에서 중첩되는 제1,2테두리벽(15,16,16a)을 90도로 접기 위하여 2회 내지 3회로 절곡면(2)의 각도를 분할하여 90도의 각도로 접게 되는 것이다.
이렇게 90도를 한번에 접지 않는 이유는 재료의 인장이 발생하는 선단부분(즉 제1테두리벽의 상단에서 절곡되어 제2테두리벽을 형성하는 부분)에 네킹(Nacking)구간이 발생하여 최종적으로 크랙이 형성됨은 물론 금형구조상 1회에 접을수 있는 구조가 복잡 난이함으로 인하여 공정을 나누어 밴딩(Bending)가공을 하게 되는 것이다.
도5는 절곡면(2)의 가공과정을 도시한 것으로, 제5단계에서 제1,2테두리벽(15,16,16a)을 형성하는 방법으로는 상기 제4단게에서 절곡면(2)의 잉여부분(α)을 절단하여 제거한 상태에서 펀치(100), 다이(200) 및 패드(300)를 이용하여 밴딩가공하는 것이다.
제6단계는 상기 제5단계에 의하여 기저판(11)의 테두리에 절곡되어진 절곡면(2)의 각을 직각으로 세워 도1에 도시된 바와 같이 기저판(11)의 양면으로 내공간(12,13)을 형성토록 하는 제1,2테두리벽(15,16,16a)에 의한 외곽테두리(14)을 형성하는 단계이다.
이러한 6단계까지 이후에 제4단계에서 잉여부분(α)을 절단한 후 5단계와 6단계의 공정을 거친후 제품의 메탈케이스(10)를 형성하는 제2테두리벽(16)의 직선부와 코너부의 높이 단차가 발생한다.
이러한 이유는 메탈케이스(10)의 코너부는 굽힘가공시 재료가 압축이 일어나서 궁극적으로 살이 남게 되면서 높이가 높게 형성됨으로 다음 공정에서 밀링 또는 씨앤씨(CNC)고속가공기를 이용하여 후 가공 함으로 단차를 없앰과 동시에 잉여부분(α)을 제거토록 하는 제4단계에서 발생했던 버(Burr)를 제거하게 되는 것이다.

이렇게 완성된 제품에 도시된 바와 같이 6단계의 공정을 거친 메탈케이스(10)를 모양의 다양성을 주기위하여 외곽테두리(14)의 모서리에 면취가공을 한다든지 화면을 디스플레이 해주는 윈도글래스을 안착 시키기위한 홈을 가공한다든지, 회로기판 및 밧테리, 카메라 모듈을 고정하기 위한 탭(Tap)가공 및 제품의 경량화를 위하여 불필요한 부분은 살빼기를 함은 물론 고정을 위한 다수의 홈가공 등을 하게 되면서 메탈케이스(10)의 테두리에 주어진 중첩되어지는 제1,2테두리벽(15,16,16a)의 각을 직각으로 세워 외곽테두리(14)를 형성하여 메탈케이스(10)를 구성하는 기저판(11)의 양면으로 형성된 내공간(12,13)에 필요한 전자부품을 실장하게 되는 것이고, 이러한 중첩된 제1,2테두리벽(15,16a)에 의하여 완충이 보완되면서 외곽테두리(14)에서 발생되는 충격에 대응이 가능하게 되는 것이다.

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1:금속판 2:절곡면
10:메탈케이스 11:기저판
12,13:내공간 14:외곽테두리
15,16:제1,2테두리벽 16a:제2테두리벽 중첩된 부분