阅读说明：本技术 用于设备外壳的数据端口的结构支撑构件 (Structural support member for data port of equipment enclosure ) 是由 L·M·阿米斯 L·E·布朗宁 M·J·奥克莱尔 R·C·李 P·U·洛特伊瑟尔 张遥程 于 2019-05-31 设计创作，主要内容包括：本发明题为“用于设备外壳的数据端口的结构支撑构件”。本公开描述了用于便携式电子设备的数据端口的形成的特征结构和方法。该便携式电子设备包括具有限定数据端口开口的壁的设备外壳。锚定特征结构沿限定数据端口开口的壁的一部分形成。结构支撑构件定位在数据端口开口内并加固数据端口开口。聚合物材料填充结构支撑构件和限定数据端口开口的壁的一部分之间的间隙。聚合物材料与锚定特征结构接合以使结构支撑构件保持在数据端口开口内。(The invention provides a structural support member for a data port of an equipment enclosure. The present disclosure describes features and methods for the formation of a data port for a portable electronic device. The portable electronic device includes a device housing having a wall defining a data port opening. An anchoring feature is formed along a portion of a wall defining the data port opening. The structural support member is positioned within and reinforces the data port opening. The polymeric material fills a gap between the structural support member and a portion of the wall defining the data port opening. The polymeric material engages the anchoring feature to retain the structural support member within the data port opening.)

用于设备外壳的数据端口的结构支撑构件

相关申请的交叉引用

本专利申请要求于2019年2月8日提交的美国非临时专利申请No.16/271,665的优先权，其要求于2018年9月11日提交的美国临时专利申请No.62/729,822的优先权的益处，上述专利申请的公开内容全文以引用方式并入本文用于所有目的。

技术领域

本公开整体涉及用于电子设备的数据端口。具体地，描述了用于利用嵌入注塑的聚合物材料支撑数据端口内的结构支撑构件的方法和装置。

背景技术

用户对其便携式电子设备的更高性能和功能的需求促使设备制造商不断寻找将额外性能挤压到保持便携的设备中的其他方法。一种提高性能的方法是增加显示器组件的有效显示区域在其上延伸的区域。遗憾的是，围绕设备的边缘布置的各种部件可能妨碍将显示器组件延伸到设备的边缘。因此，期望将这些部件固定在适当位置而不阻挡显示器组件的布置的方式。

发明内容

本公开描述了可使用聚合物材料来支撑I/O端口开口内的结构支撑构件的各种方法。

描述了一种便携式电子设备，该便携式电子设备包括以下部件：设备外壳，该设备外壳包括限定延伸穿过其中的数据端口开口的壁；第一锚定特征结构，所述第一锚定特征结构沿限定所述数据端口开口的所述壁的一部分形成；结构支撑构件，所述结构支撑构件定位在所述数据端口开口内并且与限定所述数据端口开口的所述壁的所述一部分通过间隙间隔开，所述结构支撑构件包括第二锚定特征结构；聚合物材料，所述聚合物材料填充所述间隙并且接合所述第一锚定特征结构和所述第二锚定特征结构以使所述结构支撑构件保持在所述数据端口开口内；以及数据端口插孔，所述数据端口插孔设置在所述设备外壳内并与所述数据端口开口对准，所述数据端口插孔包括电接触部。

描述了一种数据端口，该数据端口包括以下部件：限定延伸穿过其中的数据端口开口的壁；第一锚定特征结构，所述第一锚定特征结构沿限定所述数据端口开口的所述壁的一部分形成；定位在所述数据端口开口内的结构支撑构件，所述结构支撑构件包括第二锚定特征结构；以及聚合物材料，所述聚合物材料填充所述结构支撑构件与限定所述数据端口的所述壁的所述一部分之间的间隙，所述聚合物材料接合所述第一锚定特征结构和所述第二锚定特征结构以使所述结构支撑构件保持在所述数据端口开口内，并且在限定所述数据端口开口的所述壁的所述一部分与所述结构支撑构件之间形成防水密封。

描述了一种便携式电子设备，该便携式电子设备包括以下部件：设备外壳，该设备外壳包括限定数据端口开口的壁；第一锚定特征结构，所述第一锚定特征结构沿限定所述数据端口开口的所述壁的一部分延伸；结构支撑构件，所述结构支撑构件由聚合物材料支撑并固定在所述数据端口开口内适当位置；聚合物材料，所述聚合物材料接合所述第一锚定特征结构；以及包括电接触部的数据端口插孔，所述数据端口插孔与所述数据端口开口对准并且与所述聚合物材料毗邻接触。

根据结合以举例的方式示出所述实施方案的原理的附图而进行的以下详细描述，本发明的其他方面和优点将变得显而易见。

附图说明

通过以下结合附图的详细描述，将容易理解本公开，其中类似的附图标号指代类似的结构元件，并且其中：

图1A-图1C示出了适用于与所述实施方案一起使用的示例性电子设备；

图2A示出了根据如图1B所示的剖面线A-A的数据端口的横截面侧视图；

图2B示出了图1B和图2A中所示的数据端口的顶视图；

图3A-图3H示出了一种用于制造数据端口的过程；

图4A-图4F示出了可将结构支撑构件安装在数据端口开口内的另一个过程；

图5A-图5E示出了可将结构支撑构件安装在数据端口开口内的另一个过程；以及

图6示出了图示用于在数据端口内安装结构支撑构件的方法的框图。

具体实施方式

在该部分描述了根据本申请的方法与装置的代表性应用。提供这些实施例仅为了添加上下文并有助于理解所描述的实施方案。因此，对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，可在没有这些具体细节中的一些或全部的情况下实践所述实施方案。在其他情况下，为了避免不必要地模糊所述实施方案，未详细描述熟知的处理步骤。其他应用是可能的，使得以下实施例不应被当作是限制性的。

在以下详细描述中，参考了形成说明书的一部分的附图，并且在附图中以例示的方式示出了根据所述实施方案的具体实施方案。虽然这些实施方案被描述得足够详细，以使本领域的技术人员能够实践所述实施方案，但是应当理解，这些示例不是限制性的；使得可以使用其他实施方案，并且可以在不脱离所述实施方案的实质和范围的情况下作出修改。

便携式电子设备可由诸如聚合物和铝等相对柔软的材料形成，以致当将这些相对柔软的材料用于使数据端口插孔的内部排成一行时，它们可易于被刮擦或凹损。因此，具有更稳健的材料属性的材料可用于使数据端口插孔的内部排成一行。例如，可使用不锈钢结构支撑构件来使数据端口插孔的内部排成一行。将结构支撑构件定位在便携式电子设备的设备外壳的开口内可能需要安装占用设备外壳内的宝贵空间的硬件。

该问题的一个解决方案是用利用嵌入注塑的材料将结构支撑构件固定在数据端口插孔内。定位设备可用于将结构支撑构件精确地定位在由设备外壳限定的数据端口开口内。一旦由定位设备定位在开口内，熔融的聚合物材料就可被注入到结构支撑构件与设备外壳的限定数据端口开口的部分之间。一旦聚合物材料固化，就可移除定位设备，并且结构支撑构件有效地浮动在仅由固化的聚合物材料所支撑的数据端口开口内。

在机加工操作期间可对固化聚合物材料的部分和沿便携式电子设备的外部定位的设备外壳进行共同修整，使得聚合物材料与设备外壳的外表面无缝融合。聚合物材料还提供了设备外壳和结构支撑构件之间的密封，以有助于防止水从结构支撑构件和设备外壳之间渗入到设备外壳中。定位在设备外壳的内部区域内的聚合物材料的多余部分可被成形用于为其他部件腾出空间。例如，可移除邻近便携式电子设备的显示器组件的聚合物材料的一部分，以允许显示器组件的有效区域尽可能地靠近设备外壳的边缘延伸。

以下参考图1-图6来论述这些实施方案和其他实施方案。然而，本领域的技术人员将容易地理解，本文相对于这些附图的所给出的详细描述仅出于说明性目的并且不应理解为限制性的。

图1A示出了适用于与所述实施方案一起使用的示例性便携式电子设备100的透视图。具体地，便携式电子设备100包括设备外壳102，该设备外壳可由金属或聚合物材料形成。例如，设备外壳102可由铝合金和/或不锈钢形成。还示出了显示器组件104，其可被配置为显示触敏用户界面，该触敏用户界面被配置为从与便携式电子设备100交互的用户接收命令。在一些实施方案中，便携式电子设备100可包括下压按钮106，该下压按钮可被配置为帮助用户导航由显示器组件104所显示的用户界面。在一些实施方案中，下压按钮106还可包括用于识别便携式电子设备100的用户的传感器。设备外壳102可限定开口以容纳便携式电子设备100的数据端口108。数据端口108可采用多种形式，包括各种类型的USB连接器或闪电连接器。用于支撑和定位数据端口108的结构可邻近由设备外壳102限定的开口的周边而布置并且在一些情况下围绕由设备外壳102限定的开口的周边布置。

图1B示出了适合与所描述的实施方案一起使用的便携式电子设备150。具体地，显示器组件104可延伸在便携式电子设备100的更大部分上并且更为靠近数据端口108。为此，应调整与数据端口相关联的支撑结构108以容纳与显示器组件104相关联的电路和部件。例如，与显示器组件104相关联的部件可朝数据端口108突出，从而限制可由与数据端口108相关联的任何支撑结构所占据的空间量。在一些实施方案中，与数据端口108相关联的支撑结构也可用于支撑显示器组件104的一端部。

图1C示出了移除了显示器组件104的设备外壳102。如图所示，设备外壳102可包括四个侧壁110和后壁112。在一些实施方案中，后壁112可与侧壁110一体形成。在一些实施方案中，后壁112可耦接到侧壁110并且至少部分地由允许无线信号或感应充电通过后壁112的无线电透明材料形成。例如，后壁112可由用于结构支撑的金属加强层和玻璃面板两者形成。在一些实施方案中，金属加强层可以是包括一个或多个开口的钢格，该一个或多个开口容纳无线传输通过后壁112的通道。

图2A示出了根据如图1B所示的剖面线A-A的数据端口108的横截面侧视图。数据端口108包括设置在由侧壁110限定的数据端口开口的内表面内的结构支撑构件或设置在其后的结构支撑构件202。结构支撑构件202浮动在数据端口开口内并由聚合物材料204支撑。聚合物材料204包括部分206，该部分有助于通过与采用由侧壁110限定的凹槽208形式的锚定特征结构相互作用来使聚合物材料204保持在数据端口开口内。聚合物材料204与结构支撑构件202的采用脊部209形式的锚定特征结构适形。这样，脊部/突出部209可与聚合物材料204的部分互锁，以有助于防止结构支撑构件202相对于聚合物材料204移动。在一些实施方案中，结构支撑构件202可完全由聚合物材料204支撑和保持。结构支撑构件202和聚合物材料204还协同限定用于接收数据插头并将其导入到数据端口108中的倒角开口区域。聚合物材料204的面向外部端防止水侵入结构支撑构件202和侧壁110之间并且以这种方式在设备的外表面起到防水密封作用。

图2A还示出了如何对聚合物材料204的面向外部端的第一部分与侧壁110进行共同修整，使其曲率与侧壁110的相邻部分匹配并连续。聚合物材料204的面向外部端的第二部分具有平坦倒角几何形状，其有助于将插头导入到数据端口108中并且与结构支撑构件202的前部的平坦倒角几何形状匹配。聚合物材料204的面向内部端邻接数据端口插孔210的一部分并密封，以防止侵入数据端口108的任何水分离开数据端口108并侵入便携式电子设备100或150内的水敏感区域中。数据端口插孔210内的电接触部212可为防水的使得置于数据端口108内的任何水分不对电接触部212的操作产生不利影响。显示器组件214可采用LCD显示器、OLED显示器、MicroLED显示器或适于与便携式电子设备一起使用的其他显示器的形式。如图所示，显示器组件214附接于覆盖玻璃216的面向内部表面，并且至少部分地由聚合物材料204的表面来支撑。这样，聚合物材料204为结构支撑构件202和显示器组件214提供结构支撑。由于结构支撑构件202完全由聚合物材料204支撑，因此在侧壁110和显示器组件214之间不需要突出凸缘特征结构，从而允许显示器组件214几乎一直延伸到侧壁110。这样，显示器组件214的有效显示区域可几乎完全延伸至便携式电子设备的外边缘。例如，有效显示区域和侧壁110之间的距离可小于5mm。此外，聚合物材料204形成装饰性表面，该表面在侧壁110和结构支撑构件202之间产生美观过渡。聚合物材料204可由诸如聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)之类的具有稳健材料特性的材料形成，从而使其通过阳极氧化或其它表面修整工艺保持其形状和表面一致性。

图2B示出了数据端口108的顶视图。具体地，图2B示出了结构支撑构件202的侧向部分如何还包括有助于结构支撑构件202保持与聚合物材料204接合并由聚合物材料204固定的一系列脊部。图2B还示出了凹槽208如何沿由侧壁110限定的数据端口开口108的相对横向侧延伸。示出了电接触部212的规则分布；然而，应当指出的是，电接触部212的其他不均匀分布也是可能的，并且可以这种方式布置以便与特定连接器插头类型兼容。

图3A-3H示出了用于制造数据端口108的过程。图3A示出了包括托架302和螺纹接收器304的两件式定位设备300。托架302限定紧固件开口，该紧固件开口的尺寸设定成接收用于将托架302耦接到螺纹接收器304的紧固件。托架302包括伸长的突出端部，该突出端部的尺寸设定成延伸穿过由结构支撑构件202限定的中心开口的一部分。同样，螺纹接收器304的尺寸也被设定成延伸穿过由结构支撑构件202限定的中心开口的一部分。

图3B示出了结构支撑构件202如何能够固定在托架302和螺纹接收器304之间。示出紧固件306与托架302的紧固件开口对齐。箭头308示出了紧固件306可如何***托架302的紧固件开口内以接合由螺纹接收器304限定的螺纹。

图3C示出了与螺纹接收器304的螺纹开口完全接合的紧固件306如何将托架302和螺纹接收器304耦接在一起，从而防止结构支撑构件202相对于两件式定位设备300的任何非期望移动。图3C还示出了指示如何可将定位设备300***数据端口开口312内的箭头311。图3D示出了如何可将定位设备300定位在数据端口开口312内，以及侧壁110的外表面与托架302之间如何相互作用以使结构支撑构件202相对于数据端口开口312精确地定位。

图3E示出了设备外壳102的一部分的俯视剖视图，其示出了紧固件314可如何接合由设备外壳的侧壁110的牺牲部分限定的螺纹开口，以防止两件式定位设备300在注塑操作期间由于加压熔融聚合物材料施加的力所致的移动。在注塑操作期间，紧固件314可对抗由加压熔融聚合物材料204施加在托架302上的力。示出在被注入由侧壁315限定的腔体110内之后的聚合物材料204。示出聚合物材料204在侧壁110和结构支撑构件202之间延伸，从而使结构支撑构件202的位置固定在数据端口开口312内水平居中。

图3F示出了结构支撑构件202的侧视图以及结构支撑构件202如何在数据端口开口312内垂直居中。示出了填充由侧壁110限定的一个或多个通道的聚合物材料204的部分，使得一旦聚合物材料204被固化，聚合物材料204的该部分与通道之间的相互作用避免了结构支撑构件202相对于侧壁110的移动。

图3G示出了一旦紧固件306与托架302和螺纹接收器304脱离接合，托架302可如何从数据端口开口312移除。图3H的虚线316示出了支架302如何有助于限定倒角入口通向由结构支撑构件202限定的内部体积。托架302的几何形状可与结构支撑构件202的倒角几何形状互补，从而使结构支撑构件202上的任何毛边积聚最小化。图3H示出了如何可机加工侧壁110的一部分以达到如虚线316所示的侧壁110的所需形状。在一些实施方案中，一旦一定量的聚合物材料304机加工完毕，便可将螺纹接收器202从结构支撑构件204拉出。图2A示出了在经历与虚线316所示的轮廓类似的加工操作之后的侧壁110的示例性最终形状。

图4A-4B示出了使用另选实施方案的制造过程。图4A示出了单件式定位设备402。单件式定位设备402包括用于在制造操作期间将定位设备402固定在适当位置的一个或多个紧固件开口403。单件式定位设备402用于将包括牺牲螺纹接收区域406的结构支撑构件404定位在数据端口开口内的适当位置。图4B示出了紧固件408，该紧固件延伸穿过紧固件开口403并接合牺牲螺纹接收区域406的螺纹，从而将定位设备402直接固定到结构支撑构件404。

图4C示出一旦紧固件408与结构支撑构件404的牺牲螺纹接收区域406完全接合，单件式定位设备402和结构支撑构件404可如何固定在一起，从而防止结构支撑构件404相对于单件式定位设备402的任何非期望移动。图4C还包括示出如何将定位设备402***数据端口开口312内的箭头。图4D示出了如何可将定位设备402定位在数据端口开口312内，以及侧壁110的外表面与托架302之间如何相互作用以使结构支撑构件202相对于数据端口开口312精确地定位。尽管未具体描述，但应当理解，单件式定位设备402可包括允许另外的紧固件408将单件式定位设备402固定到侧壁110的开口(例如，参见图3E)。

图4E示出了固定在聚合物材料204内的结构支撑构件404及其螺纹接收区域406。这种嵌入可以与先前在图3C-3G中所示的相同方式来实现。虚线410标识了侧壁110、牺牲螺纹接收区域406和聚合物材料204的可被机加工以完成数据端口的部分。图4F示出了如何可使用机加工工艺来移除牺牲螺纹接收区域406。这样，结构支撑构件404的后端可被打开以容纳插头连接器通过结构支撑构件404的通道。随后对聚合物材料204和侧壁110的另外部分进行机加工以完成数据端口。还可添加连接器端子组件，诸如连接器端子组件210(参见图2A和2B)，以便为延伸穿过完成的数据端口的插头提供电连接。

图5A-5E示出了如何可将结构支撑构件安装在数据端口开口内。具体地，图5A示出了如何可在结构支撑构件504的一个端部周围嵌入注塑外观修整材料502。外观修整材料502可具有使其在外观上比本可具有的其他聚合物材料更适合的材料特性，例如更好的结构特性。结构支撑构件504可包括从结构支撑构件504的主要部分突出的多个锚定特征结构506。

图5B示出了如何可将插头508***穿过由结构支撑构件504限定的开口。插头508的形状可与由结构支撑构件504限定的开口互补或略大。这样，插头508可覆盖和掩蔽限定结构支撑构件504中的开口的内壁。如图所示，插头508的基部也可与结构支撑构件504的外周边匹配。图5C示出了如何可将插头508***由外壳材料510限定的腔体中。腔体的尺寸可被设定成与插头508形成过盈配合，以防止插头508的意外移动。

图5D示出了聚合物材料512可如何填充将结构支撑构件504和外壳材料510分离的空间。熔融聚合物材料512对外观修整材料502和结构支撑构件504施加的压力可使结构支撑构件504牢固地附连在由外壳材料510限定的腔体内。外壳材料510包括凹槽513，该凹槽在被固化的聚合物材料512填充时将聚合物材料512锁定在相对于壳体材料510的适当位置。类似地，锚定特征结构506有助于防止结构支撑构件504相对于聚合物材料512移动。在经历嵌入注塑操作之后，图5E示出了如何可对多余的外壳材料510、外观修整材料502和聚合物材料512进行机加工以实现数据端口区域的期望形状和大小。这样，可实现外壳514的所需外部几何形状，并且外壳514的曲率可匹配外观修整材料502的曲率。聚合物材料512也被成形用于限定凹口区域516，该凹口区域被配置为容纳显示器组件的周边。在一些实施方案中，聚合物材料512被成形和定位成支撑显示器组件。图5F示出了将插头508移除，使插孔开口518不含聚合物材料并被配置为容纳连接器插头。在一些实施方案中，插孔开口518的尺寸可被设定成容纳插头连接器，诸如微型USB连接器、闪电连接器或USB-C连接器。

图6示出了图示用于在数据端口内安装结构支撑构件的方法的框图。在602处，结构支撑构件由坚固材料机加工而成。在一些实施方案中，结构支撑构件可由不锈钢基板形成，而在其它实施方案中，结构支撑构件可由其他坚固材料形成，如碳纤维、陶瓷材料、铝、镁、钛或钛合金。一般来讲，结构支撑构件被设计成至少与用于设备外壳的材料一样坚固。例如，安装在铝外壳中的不锈钢结构支撑构件将比由铝制设备外壳本身限定的简单开口更耐磨。在一些实施方案中，结构支撑构件可作为冲压操作的一部分而形成。在604处，结构支撑构件可经历可选的物理气相沉积(PVD)操作，该PVD操作改善结构支撑构件的外观属性和/或结构属性。在606处，可将结构支撑构件与支撑结构装配在一起。支撑结构可充当固定设备以使结构支撑构件相对于设备外壳保持在适当位置。

在608处，将结构支撑构件和支撑结构的至少一部分按压或***到由设备外壳的侧壁限定的数据端口开口中。支撑结构可以各种方式附接于设备外壳，由此防止结构支撑构件相对于外壳的移动。支撑结构还可被配置为阻止聚合物材料侵入由结构支撑构件所限定的开口中。另选地，结构支撑构件自身可包括牺牲部分，所述牺牲部分防止聚合物材料侵入由结构支撑构件限定的中心开口中。在一些实施方案中，支撑结构可利用接合设备外壳的牺牲部分的螺钉紧固到设备外壳(参见图3E)。在其他实施方案中，支撑结构可定位在由设备外壳限定的牺牲腔体内(参见图5C-5D)。在610处，可将熔融的聚合物材料注入到结构支撑构件和设备外壳壁的限定数据端口的一部分之间的间隙中。在612处，可对设备外壳施用机加工操作以实现设备外壳的最终外部几何形状。在614处，可对设备外壳的外部施用表面修整。在一些实施方案中，聚合物材料也可经历表面修整操作。表面修整操作可采取抛光操作或阳极化操作的形式。

可单独地或以任何组合使用所述实施方案的各个方面、实施方案、具体实施或特征。可由软件、硬件或硬件与软件的组合来实施所述实施方案的各个方面。所述实施方案也可实施为计算机可读介质上的计算机可读代码，以用于控制本文所述的制造或装配操作。计算机可读介质为可存储数据的任何数据存储装置，该数据之后可由计算机系统读取。计算机可读介质的示例包括只读存储器、随机存取存储器、CD-ROM、HDD、DVD、磁带和光学数据存储设备。计算机可读介质也可分布在网络耦接的计算机系统中，使得计算机可读代码以分布的方式被存储和执行。

为了说明的目的，前述描述使用具体命名以提供对所述实施方案的彻底理解。然而，对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，不需要具体细节，以便实践所述实施方案。因此，具体实施方案的前述描述被呈现用于例示和描述的目的。前述描述不旨在为穷举性的或将所述的实施方案限制为所公开的精确形式。对于本领域的普通技术人员而言将显而易见的是，鉴于上面的教导内容，许多修改和变型是可能的。

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