米国特許商標庁は火曜日、iPhoneのディスプレイガラス（サファイアを含む）をアモルファス金属合金（LiquidMetal）製のベゼルと一体的に接合する工程を説明した特許をAppleに発行した。
この特許は6年以上前のものだが、Apple社がLiquidMetalを消費者向け電子機器に使用する独占契約権を2015年まで延長したというニュースの直後に認められた。現時点では、バルクアモルファス合金に分類されるこの特殊な素材の用途として知られているのは、SIMカード取り出しツールのみである。
Apple の米国特許番号 8,738,104「金属ベゼルにガラスインサートを一体的に閉じ込める方法およびシステム」は、2003 年に医療機器、スポーツ用品、軍事用途で初めて限定的に使用された LiquidMetal の起源を思い起こさせるものです。
この特許が最初に出願された2007年当時、iPhoneのディスプレイは、衝撃を吸収するゴム製のガスケットを用いて、当時プラスチック製の筐体に固定されていました。この構造は、携帯電話を落とした際の突然の衝撃を緩和するのに役立ち、現在のiPhone 5sに至るまで、その後のiPhoneモデルにも採用されています。
ゴム製または合成素材のガスケットは、振動を減衰させるだけでなく、ガラスと周囲の筐体とのフィット感において高い許容度を実現します。Appleが最近取得した特許は、サファイアガラスを含むガラスをiPhoneのベゼルなどの金属部材に一体成形することで、このプロセスを回避できる方法を提供しています。
液体金属ベゼルに囲まれたガラスの断面図。| 出典: USPTO
この文書では、ガラスインサートの周囲にベゼルを形成するために、十分なシステム安定性と保護性能を確保できる公差を備えた様々な方法を採用できると述べられています。具体的には、金属射出成形（MIM）が挙げられます。
この特許では、従来は射出成形に用いられてきたプラスチックではなく、液体状の金属を使用しています。合金候補として最も有力視されているのはLiquidMetalで、これはプラスチックのような挙動を示し、MIMプロセスに有利な熱特性を備えています。場合によっては、特定のガラス材料と金属材料の熱特性を一致させることで、生産を円滑に進めることも可能です。
Appleが提案しているのは、ガラスまたはサファイア基板の周囲にLiquidMetalを注入する方法です。液体金属は、透明材料が入った金型のキャビティを流れ、所定の収縮率で硬化することでガラスを「掴み」、公差の問題を解消します。接合プロセスを向上させるため、ガラスのエッジは面取りしたり、溝を設けたりすることができます。
結果として得られる構造は一体的に形成されたディスプレイ アセンブリです。
別の実施形態では、現在のiPhoneのディスプレイ構造に使用されているような合成ガスケットを、LiquidMetal注入前にガラス部材のエッジに採用することができます。この場合、ガスケットはゴムや合成プラスチックなど、あらゆる柔軟性のある材料を使用できます。
金属とガラスの間にガスケットを挿入する断面。
残りの部分では、様々な金型の種類や代替的なMIM工法、そしてサンドブラストや研磨による一体型アセンブリの仕上げ方法について解説されています。物件の説明に含まれるテキストと図解はどちらもiPhoneへの応用を示唆していますが、この技術は、噂のiWatchのような小型製品にも適用可能です。
Appleが大量のリキッドメタルを使用したiPhoneを発売する予定があるかどうかは不明ですが、近い将来に発売される可能性は低いでしょう。同社は現在、多くの人が「iPhone 6」のディスプレイになると考えているもの用のサファイアガラスの供給増強に取り組んでいます。iPhoneのような製品には相当な量のリキッドメタルが必要となる量産化の噂は、今のところ報じられていません。
Apple の統合型 LiquidMetal iPhone ディスプレイ アセンブリの特許は 2008 年に初めて申請され、Kyle H. Yeates が発明者として認められています。
