(57)【要約】【課題】  樹脂製のケースに金属製部材を取り付けるときに樹脂製のケースと金属製部材の接合面に残留する応力が少なく、かつ隙の発生が起き難い樹脂金属複合体を提供する。【解決手段】  金属部材２が、金型にインサートされて樹脂部材１の形成と同時に樹脂部材１中に配され、その後樹脂部材１中に配された金属部材２を加熱することで再度樹脂部材１と金属部材２を接合する。または、樹脂部材１を形成した後に、樹脂部材１中に加熱した金属部材２を挿入して接合する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂部材に金属部材を配した樹脂金属複合体であって、前記金属部材が前記樹脂部材の形成と同時に前記樹脂部材中に配せられ、その後前記金属部材が加熱されて前記樹脂部材と接合していることを特徴とする樹脂金属複合体。
【請求項２】
樹脂部材に金属部材を配した樹脂金属複合体であって、前記樹脂部材が形成された後に、前記金属部材が加熱されて前記樹脂部材中に配せられて接合していることを特徴とする樹脂金属複合体。
【請求項３】
前記樹脂部材が、無機質繊維を分散させた樹脂材料を基に形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の樹脂金属複合体。
【請求項４】
樹脂部材に金属部材を配した樹脂金属複合体であって、前記樹脂部材とを前記金属部材を同時に形成した後に、前記金属部材を加熱して前記樹脂部材と前記金属部材を接合することを特徴とする樹脂金属複合体の製造方法。
【請求項５】
樹脂部材に金属部材を配した樹脂金属複合体であって、前記樹脂部材を形成した後に、前記金属部材を加熱して前記樹脂部材中に配することを特徴とする樹脂金属複合体の製造方法。
【請求項６】
前記樹脂部材が、無機質繊維を分散させた樹脂材料を基に形成されることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の樹脂金属複合体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属部材を樹脂部材に接合した樹脂金属複合体およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＥＣＵ（Electronic Control Unit）等のような電子回路は樹脂製のケースに電子回路が内包されている。この電子回路を作動させるためには電子回路に通電する必要があり、そのために樹脂製のケースには金属製の端子がケースの外部に端子の一部が出るように設けられている。そして、この金属端子のケースへの取り付けには、金属端子を金型にインサートした後射出成形することで樹脂製のケースと一体にする方法が使用でき、例えば特許文献１および特許文献２が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１３８２号公報
【特許文献２】特開２００４−２４９６８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１および特許文献２に開示された方法は、金型に金属製端子をインサートしたのち樹脂を射出成形して樹脂製のケースと一体に接合する方法である。この金属製端子をインサート成形する方法では、成形後の冷却により樹脂製のケースは固化収縮し、金属製の端子も温度低下に伴って収縮する。この際、金属製端子の金属部分の膨張収縮とケースの樹脂部分の膨張収縮が大きく異なっているため、端子部分の収縮と樹脂部分の収縮は異なった動きをする。しかし、端子とケースは一体に接合しているため端子に接合しているケースの樹脂部分とその近傍の樹脂部分は端子と同じ収縮を余儀なくされる。従って、端子部分に接合している樹脂部分およびこの近傍は本来の収縮とは異なった収縮となるため、この収縮の差に応じた応力が発生し、場合によってはケースの端子と樹脂製のケース部分の間に微小な隙が生ずることが有り得る。このように端子とケースの接合部分に応力（残留応力）が発生した場合や隙が生じた場合、使用によって端子とケースの接合部の破壊や、隙の発生によるケース内への水や埃等の浸入などにより正常な作動が妨げられることがある。
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑みて成されたものであり、ＥＣＵ等の樹脂製のケースに金属製部材を取り付けるときに樹脂製のケースと金属製部材の接合面に残留する応力が少なく、かつ隙の発生が起き難い樹脂金属複合体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために講じた第１の手段は、樹脂部材に金属部材を配した樹脂金属複合体であって、前記金属部材が前記樹脂部材の形成と同時に前記樹脂部材中に配せられ、その後前記金属部材が加熱されて前記樹脂部材と接合していることにある。
【０００７】
また第２の手段は、樹脂部材に金属部材を配した樹脂金属複合体であって、前記樹脂部材が形成された後に、前記金属部材が加熱されて前記樹脂部材中に配せられて接合していることにある。
さらに、第１の手段または第２の手段の樹脂部材が、無機質繊維を分散させた樹脂材料を基に形成されると良い。
【発明の効果】
【０００８】
上記構成の樹脂金属複合体では、樹脂部材を形成した後に、金属部材を加熱して前記樹脂部材と前記金属部材を接合することにある。このように樹脂部材を成形した後に金属部材を加熱して接合することで成形後に残留する樹脂部材の応力を緩和することができ、または接合時に発生する応力を抑制することができる。
さらに、樹脂部材が無機質繊維を分散させた樹脂材料を基に形成されているため樹脂部材の膨張収縮が抑えられて金属部材に近くなるため、成形後に残留する樹脂部材の応力の減少または金属部材と樹脂部材の接合部に発生する隙を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例１の樹脂金属複合体である
【図２】実施例１の樹脂部材の断面図である。
【図３】実施例１の金属部材を加熱する加熱装置の概略図である。
【図４】実施例２の樹脂部材の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明のＥＣＵケースは、一面が開放している容器に電子回路が取り付けられ（図示せず）、この開放した一面に図１に示す金属樹脂複合筐体１を用いて容器を密閉する。つまり本発明の金属樹脂複合筐体１はＥＣＵケースの蓋に用いられる。以下、このＥＣＵケースの蓋となる本発明の実施形態について説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１、図２に示すように、樹脂金属複合体は樹脂製の樹脂部材１と、樹脂部材１の中央部に断面が正方形で細長い金属部材２が樹脂部材１を突き貫くように２個配せられている。この金属部材２は電子回路に通電するための端子である。樹脂部材１は平板形状の基部１１と基部１１の長手方向に隣接して延在する半円筒形のフランジ部１２を２箇所備えている。フランジ部１２の厚みは基部１１より薄く設定され、基部１１とフランジ部１２は段差がある。このフランジ部１２には孔１２ａが設けられて、この孔１２ａを通して樹脂金属複合体は電子回路が取り付けられた容器にねじ等によって螺着される。この際基部１１とフランジ部１２には段差があるため螺着したとき、ねじ等の頭をこの段差内に収めることができる。樹脂部材１はさらに基部１１の片面（容器の内部側）には基部１１の外周に沿って凹部１１ａが設けられている。この凹部１１ａ内にゴム等のシール部材を配して容器に固定することでＥＣＵケースは密閉される。このように、端子である金属部材２が凹部１１ａに囲まれて基部１１を貫いて基部１１の両面に一部が露出しているため容器の外から容器の中へ電気を通すことができ、また凹部１１ａ内に取り付けられるシール部材によって容器の内部には外部から水等が浸入することが無く、容器内でショート等の通電に起因する問題は起き難い。
ここで、蓋としての樹脂金属複合体は本実施形態ではねじ等によって容器に固定されるがこれに限定されるものではなく、例えばフランジ部１２を接着することや、熱溶着することもできる。
【００１２】
樹脂部材１を成形する材料は、要求される仕様によってＰＰＳ樹脂やナイロン樹脂等の熱可塑性樹脂、またはフェノール樹脂やエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂が使用できる。そして、これら熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂の中に無機質繊維を分散させている。このように樹脂部材１中に無機質繊維を配合することで膨張収縮を金属に近い膨張収縮に抑制することができる。さらに、無機質繊維を配合することで樹脂部材１の剛性は高くなり、破壊されにくい材料となっている。ここで、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂の中に分散して配される無機質繊維としては端子間の短絡を考慮して電気を通しにくい繊維が適し、特にガラス繊維が好適である。また、その添加量は要求される仕様によって適宜決定されるが、樹脂材料中の添加量としては添加量が少ないと膨張収縮の抑制が不足し、反対に多いと成形性や樹脂部材１の強度の低下を招くため、１重量％〜１５重量％が適する。
次に樹脂金属複合体の製造方法について説明する。
【００１３】
端子としての金属部材２を所定の形状を備えた金型にセットした後、溶融させた樹脂を金型に流し込んで金属部材２を配した樹脂部材１を成形する。この成形方法としては射出成形や圧縮成形等の通常の成形方法が使用できる。このとき、樹脂部材１の基部１１には金属部材２が接合した部分およびその周辺には金属と樹脂の膨張収縮の違いによって引き起こさせる冷却に伴う収縮量の違いによって応力（残留応力）が発生しやすくなっている。このように金属部材２をインサート成形した樹脂部材１を図３に示す加熱装置３にセットする（図３の樹脂金属複合体の断面は、図２に示す断面を９０度回転させた状態になっている。）。加熱装置３へのセットは、樹脂部材１の基部１１を固定治具３２にて固定し、基部１１の両面から突出している金属部材２の両端を加熱部３１に装着する。加熱部３１により金属部材２が加熱されると、金属部材２は断面方向および長手方向に膨張するとともに、金属部材２に接する基部１１を加熱する。そのため、基部１１は金属部材２に接合した部分およびその近傍が金属部材２からの熱により昇温し、金属部材２からの距離に応じて軟化状態から溶融状態にされる。その後加熱部３１の加熱を停止して樹脂金属複合体を加熱装置３から取り外し金属部材２を室温まで冷却する。このときの冷却に伴って基部１１と金属部材２は再度接合する。このような金属部材２の加熱冷却によりインサート成形時に生じた残留応力は以下の理由により低下する。つまり、金属部材２の加熱により基部１１の金属部材２との接合部およびその周辺の樹脂は軟化溶融するため、成形時に発生した応力はなくなる。そして、加熱の停止に伴う冷却によって金属部２および基部１１の金属部材２との接合部およびその周辺の樹脂は収縮するが、基部１１の収縮はインサート成形時の収縮に比べて収縮率は変わらないが収縮する範囲が金属部材２との接合部およびその周辺部分に限定されるため、その収縮量は小さくて済み発生する応力は小さくなる。従って樹脂部材１を予め成形した後金属部材２を加熱冷却することで成形時に発生した応力の緩和が可能となり長期的に確実な接合が期待できる。また、成形時に金属部材２との接合部に微小な隙が生じた場合金属部材２を加熱することで金属部材２が膨張して隙を埋めることができる。この際金属部材２および基部１１は冷却により収縮するが、ここでも基部１１はインサート成形時の収縮に比べて金属部材２との接合部およびその周辺部分に限定されるため、その収縮量は小さくて済み隙は発生しにくくなる。また、本実施形態では樹脂部材１は無機質繊維（本実施形態ではガラス繊維）を分散させた材料を使用している。従って樹脂部材１の膨張収縮は無機質繊維によって拘束されて小さくなり、金属部材２に近くなっている。従って、収縮により発生する応力がさらに少なくすることができる。このため耐久性が向上し、より信頼性の高まりが期待できる。また、加熱部３１による金属部材２の加熱方法は、ヒーターによる伝熱を使用する方法や金属部材に通電して発熱させる方法等が使用できる。
【実施例２】
【００１４】
実施例２は出来上がった樹脂金属複合体は実施例１と同じであり、製造方法が一部異なるため、この異なる部分について説明する。
【００１５】
図４に示したように、樹脂部材１は平板形状の基部１１と基部１１の長手方向に隣接して延在する半円筒形のフランジ部１２を２箇所備えている。フランジ部１２の厚みは基部１１より薄く設定され、基部１１とフランジ部１２は段差がある。このフランジ部１２には孔１２ａが設けられて、この孔１２ａを通して樹脂金属複合体は電子回路を取り付けた容器にねじ等によって螺着される。この際基部１１とフランジ部１２には段差があるため螺着したとき、ねじ等の頭をこの段差内に収めることができる。樹脂部材１はさらに基部１１の片面（容器の内部側）には基部１１の外周に沿って凹部１１ａが設けられている。この凹部１１ａ内にゴム等のシール部材を配して容器に固定することでＥＣＵケースは密閉される。そして基部１１の凹部１１ａ内の中央には端子である金属部材２が貫通する孔１３が２個設けられている。孔１３の大きさは金属部材２と同じ大きさまたはマイナス公差に設定されている。
【００１６】
以上のような形状を有する樹脂部材１を射出成形等により成形した後、端子としての金属部材２を加熱して樹脂部材１の孔１３に挿入し、金属部材２の両端面が所定量だけ基部１１の両面から出た状態にする。このとき金属部材２は加熱されているため、孔１３の周辺は金属部材２の熱によって温度が上昇し、孔１３からの距離に応じて溶融状態から軟化状態になるため金属部材２は容易に挿入することができる。その後金属部材２の挿入状態を保持したまま金属部材２を室温と同じ温度になるまで冷却する。この冷却にともない基部１１に金属部材２が接合する。この際基部１１の樹脂は昇温した温度から室温に戻るが温度変化が起きる範囲が基部１１の金属部材２の周辺に限定されるため、前述したように残留する応力は金属部材２をインサート成形したときに比べて小さくて済む。ここで実施例２は実施例１同様に樹脂部材１は無機質繊維を添加した材料を使って成形されている。従って金属部材２に接する基部１１の膨張収縮が金属部材２に近くなるように小さくなり、金属部材２の温度低下に伴って変化する収縮に基部１１の金属部材２に接する部分が追従しやすく、また収縮量が少なくなっている。このため金属部材２に接する基部１１が収縮に起因して金属部材２から受けて発生する残留応力は、金属粒子または金属繊維を添加しない材料を使用して成形したときに比べて小さくすることができる。また孔１３の寸法が金属部材の寸法と同じかマイナス公差になっているため金属部材２は基部１１に隙が無く接合することができる。また、金属部材２の加熱はヒーターによる加熱や、金属部材２への通電による発熱等が利用できる
【００１７】
以上本発明の実施形態では、インサート成形によって金属部材２が樹脂部材１の形成と同時に樹脂部材１中に配せられ、その後金属部材２が加熱されて樹脂部材１と再度接合しすることにより、インサート成形により生じた樹脂部材１の金属部材２と接合している接合部の残留応力を緩和することができる。従って接合部の耐久性が向上し信頼性を高めることができる。
【００１８】
また、樹脂部材１を形成した後に、樹脂部材１中に金属部材２を加熱挿入して接合すると樹脂部材１の加熱部位が金属部材２の周辺に限定されるため残留する応力は少なくて済む。
【００１９】
さらに、樹脂部材１が、無機質繊維を分散させた樹脂材料を基に形成されている。従って樹脂部材１の温度変化による収縮を金属部材２の収縮に近づけることができ、樹脂部材１と金属部材２の収縮の違いによって引き起こされて樹脂部材１に発生する応力（残留応力）を抑制することができる。ここで樹脂部材１に分散させる繊維を無機質繊維に限定している理由は金属部材２が端子であるため、端子間の通電を抑制する必要からである。従って端子以外であって導電性が付与されても問題ない場合は無機質繊維に限定されず、例えば金属繊維、金属粒子の使用も有り得る。
以上、本発明を上記実施の態様に則して説明したが、本発明は上記態様にのみ限定されるものではなく、本発明の原理に準ずる各種態様を含むものである。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明は、ケースの外に金属端子が突出しているＥＣＵケース等に利用できる。
【符号の説明】
【００２１】
１  樹脂部材
１１  基部
１２  フランジ部
２  金属部材
３  加熱装置
３１  加熱部
３２  固定治具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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