(57)【要約】【課題】アウトサート成形により基板に機能部を接合する際に、その機能部の外観や形状を損なうことのないようにする。【解決手段】基板４０の一方の面４０ａに形成された機能部３８と、基板４０の他方の面４０ｂに形成された金型ゲート部３０よりも大径の肉盛部３９と、肉盛部３９と機能部３８とを連結する連結部４６とを有する。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の一方の面に形成された機能部と、
前記基板の他方の面に形成された金型ゲート部よりも大径の肉盛部と、
前記肉盛部と前記機能部とを連結する連結部と、を有する
ことを特徴とするアウトサート成形品。
【請求項２】
前記肉盛部は、半球状又は円錐状をなしている
ことを特徴とする請求項１に記載のアウトサート成形品。
【請求項３】
前記連結部の径と前記機能部の幅が同一である
ことを特徴とする請求項１に記載のアウトサート成形品。
【請求項４】
基板にアウトサート成形により機能部を接合するアウトサート成形用金型において、
前記機能部を成形する第１の型板と、
金型ゲート部及び該ゲート部よりも大径の肉盛形成部を有する第２の型板と、を備える
ことを特徴とするアウトサート成形用金型。
【請求項５】
前記基板を突き出すことによりアウトサート成形された成形品を取り出す突出し機構をさらに具備する
ことを特徴とする請求項４に記載のアウトサート成形用金型。
【請求項６】
基板にアウトサート成形により機能部を接合するアウトサート成形品の製造方法において、
前記基板の一方の面に前記機能部を形成する工程と、
前記基板の他方の面に金型ゲート部よりも大径の肉盛部を形成する工程と、
前記基板に前記肉盛部と前記機能部とを連結する連結部を形成する工程と、を有する
ことを特徴とするアウトサート成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属基板などにアウトサート成形により機能部（薄い絶縁部等）を接合して形成されたアウトサート成形品、アウトサート成形用金型、及びアウトサート成形品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、射出成形技術により、精密加工された金型をインサート部品の位置決め治具として用い、周囲に溶融樹脂を流して接合し複合部品を作るインサート成形技術が知られている。これにより、例えば樹脂の絶縁性と金属の導電性とを組み合わせて電気機器の基本機能を実現した部品を得ることが可能となっている。
【０００３】
ここで、アウトサート成形は、樹脂をアウトサート品の一部に成形により付着一体化させて複合部品を作る成形技術であり、インサート品を樹脂で包むインサート成形と本質的な相違はない。
【０００４】
このようなアウトサート成形技術に関し、例えば特許文献１には、金属板に樹脂構造体をアウトサート成形で接合した電子機器筐体が開示されている。この特許文献１によれば、例えば金属板の終端部に凸形状を形成することで、リサイクル時の金属と樹脂との分別を容易にせんとするものである。
【特許文献１】特開２００２−９４５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、製品の外観を確保してリサイクル性に優れた構造の筐体を得ようとするものであるが、この構成では、例えば肉厚０．３ｍｍ程度の微細な樹脂構造体をアウトサート成形するのは困難であった。
【０００６】
これは、アウトサート成形品の肉厚と金型のピンゲート径とを略同じ程度の微細値（０．３ｍｍ程度）とすると、離型時にゲート部分を引きちぎる際に、アウトサート成形品もゲート部分とともに引きちぎられてしまうためである。
【０００７】
本発明は斯かる課題を解決するためになされたもので、アウトサート成形により基板に機能部を接合する際に、その機能部の外観や形状を損なうことのないアウトサート成形品、アウトサート成形用金型、及びアウトサート成形品の製造方法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】
【０００８】
前記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、
基板の一方の面に形成された機能部と、
前記基板の他方の面に形成された金型ゲート部よりも大径の肉盛部と、
前記肉盛部と前記機能部とを連結する連結部と、を有する
ことを特徴とするアウトサート成形品。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のアウトサート成形品において、
前記肉盛部は、半球状又は円錐状をなしていることを特徴とする。
請求項３に係る発明は、請求項１に記載のアウトサート成形品において、
前記連結部の径と前記機能部の幅が同一であることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に係る発明は、
基板にアウトサート成形により機能部を接合するアウトサート成形用金型において、
前記機能部を成形する第１の型板と、
金型ゲート部及び該ゲート部よりも大径の肉盛形成部を有する第２の型板と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に係る発明は、請求項４に記載のアウトサート成形用金型において、
前記基板を突き出すことによりアウトサート成形された成形品を取り出す突出し機構をさらに具備することを特徴とする。
【００１２】
請求項６に係る発明は、
基板にアウトサート成形により機能部を接合するアウトサート成形品の製造方法において、
前記基板の一方の面に前記機能部を形成する工程と、
前記基板の他方の面に金型ゲート部よりも大径の肉盛部を形成する工程と、
前記基板に前記肉盛部と前記機能部とを連結する連結部を形成する工程と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、基板の一方の面に形成された機能部と、前記基板の他方の面に形成された金型ゲート部よりも大径の肉盛部と、前記肉盛部と前記機能部とを連結する連結部とを有することにより、また、機能部を成形する第１の型板と、金型ゲート部及び該ゲート部よりも大径の肉盛形成部を有する第２の型板とを備えることにより、アウトサート成形により基板に機能部を接合する際に、その機能部の外観や形状を損なうことなく成形品を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
［金型装置の構成・作用］
図１〜図４は、射出成形用の金型装置の縦断面図を示しており、図１は、金型装置が閉じた状態を示す図、図２は、成形が行われた後の金型が少し開いた状態を示す図、図３は、金型が完全に開いた状態を示す図、図４は、エジェクタピンにより成形品が突き出された状態を示す図である。
【００１５】
図１において、この金型装置１０は、加熱溶融された樹脂を金型内に所定圧で射出注入して固化させることにより、基板４０に微細な機能部３８をアウトサート成形して成形品４４（図３参照）を得るものである。
【００１６】
この金型装置１０は、第１と第２のパーティングラインＰＬ１、ＰＬ２を有し、第１のパーティングラインＰＬ１を挟んで固定側金型１１と可動側金型１２とが対向配置されている。この固定側金型１１と可動側金型１２とは、位置決めピン４１により正確に位置決めされている。また、可動側金型１２は、固定側金型１１に対し離型方向（図１の左方向）に移動可能に配置されている。
【００１７】
固定側金型１１は、第１のパーティングラインＰＬ１に面する側の固定側型板（第２の型板）１３、この固定側型板１３と第２のパーティングラインＰＬ２を挟んで密接配置されたランナストリッパプレート１４、及びこのランナストリッパプレート１４に密接配置された固定側取付板１５を有している。この固定側取付板１５は、固定側金型１１を不図示の成形機と連結する役目をなしている。
【００１８】
なお、ランナストリッパプレート１４にはプラーボルト４２が固定されている。このプラーボルト４２は、固定側型板１３の型開き時のストローク限を決定する機能を有している。すなわち、後述する図３に示すように、離型時に固定側型板１３も離型方向に移動するが、移動途中でプラーボルト４２の頭部に当接してその位置で停止する。
【００１９】
また、固定側取付板１５及びランナストリッパプレート１４には、その略中央に１次スプルー１６が離型方向と平行に貫通形成されている。また、固定側型板１３には、１次スプルー１６に連通するランナ１７が離型方向と直交方向に形成され、さらにこのランナ１７を介して２次スプルー１９が離型方向と平行に形成されている。これら１次スプルー１６、ランナ１７、及び２次スプルー１９にて、樹脂注入路が形成されている。
【００２０】
本実施形態では、２次スプルー１９は、１次スプルー１６を中心として略対称位置に２つに分岐して形成されている。この２つの２次スプルー１９により、金型内で２つの成形品４４が同時に成形されるようになっている。
【００２１】
また、固定側取付板１５の中央部には、１次スプルー１６と成形機のノズル（図示せず）との芯出しを行うためのロケートリング２０が配設されている。このロケートリング２０には、成形後にランナ１７の内部で固化した樹脂部分を離型方向（図の右方向）に引っ張るランナロックピン１８が設けられている。
【００２２】
可動側金型１２は、第１のパーティングラインＰＬ１に面する側の可動側型板（第１の型板）２１、この可動側型板２１と可動側受け板２２及びスペーサブロック２３を介して積層状に密接配置された可動側取付板２４を有している。なお、本実施形態では、スペーサブロック２３と可動側取付板２４とは一体固定されている。スペーサブロック２３の内側には、エジェクタプレート２５が離型方向に移動可能に配置されている。
【００２３】
これら可動側型板２１、可動側受け板２２、スペーサブロック２３は、前述したボルト４１により離型方向と直交方向に正確に位置決めされている。
可動側型板２１の第１のパーティングラインＰＬ１に面する側には、成形用の基板４０を収容する基板空間３１と、これに連通する機能部空間３２が形成されている。基板空間３１の一方の面（エジェクタプレート２５に面する側）には、一端をエジェクタプレート２５に固定されたエジェクトピン３３が当接するように配置されている。
【００２４】
また、基板空間３１の他方の面（第１のパーティングラインＰＬ１に面する側）には、いわゆるピンゲートを構成するゲート（ゲート部）３０を介して２次スプルー１９が連通されている。
【００２５】
こうして、２次スプルー１９における樹脂射出方向の先端のゲート３３と、基板空間３１の他方の面とは、第１のパーティングラインＰＬ１を挟んで連通されている。これにより、１次スプルー１６から射出された溶融樹脂は、ランナ１７、２次スプルー１９、ゲート３０を介して基板空間３１、さらに機能部空間３２に注入される。
【００２６】
なお、これらスプルー１６，１９、ランナ１７、及び基板空間３１等の周囲には、金型温度を制御する不図示の温調管が配設されている。
次に、図２に示すように、樹脂が充填されて成形を終了した後の離型の当初には、固定側型板１３は可動側金型１２とともに離型方向（図の左方向）に若干移動される。そして、第２のパーティングラインＰＬ２を挟んで固定側型板１３とランナストリッパプレート１４とが離れる。
【００２７】
このとき、１次スプルー１６、ランナ１７、及び２次スプルー１９の部分で固化した流路部樹脂５０が、ランナロックピン１８により図２の右方向に引っ張られる。このときの引張力により、流路部樹脂５０はゲート３０の部分で引きちぎられる。後述するように、ゲート３０の部分は微細な径に形成されているので、この部分で成形品４４から流路部樹脂５０を引きちぎることは容易である。
【００２８】
次に、図３に示すように、固定側型板１３は、プラーボルト４２の頭部に当接するまで離型方向（図の左方向）に移動されて、可動側金型１２の可動側型板２１と第１のパーティングラインＰＬ１で分離される。また、ランナストリッパプレート１４は、固定側型板１３の移動に伴い固定側取付板１５から分離される。
【００２９】
このとき、ランナストリッパプレート１４は、流路部樹脂５０に当接して該流路部樹脂５０を離型方向（図の左方向）に押す。これにより、流路部樹脂５０は金型から離脱される。なお、この状態では、基板空間３１及び機能部空間３２内にて成形された成形品４４は、そのまま金型内に収容されている。
【００３０】
次に、図４に示すように、エジェクトピン３３を含む突出し機構が作動して、該エジェクトピン３３を離型方向（図の右方向）に突き出す。これにより、基板４０と機能部３８を含む成形品４４が基板空間３１及び機能部空間３２から突き出される。
【００３１】
この場合、後述するように、基板４０にアウトサート成形された微細な機能部３８や肉盛部３９は、該基板４０とともに一体的にエジェクトされる。このため、機能部３８や肉盛部３９の外観や形状を損なうことなく成形品４４を取り出すことができる。
【００３２】
次に、本実施形態によりアウトサート成形された成形品４４について説明する。
［アウトサート成形品とその製造方法］
図５は、第１のパーティングラインＰＬ１を挟んで配置された固定側型板１３と可動側型板２１の拡大断面を示している。
【００３３】
射出成形に先立ち、予め貫通孔４３が形成された基板４０を金型装置１０の基板空間３１に収容する。本実施形態では、１枚の基板４０に２つの貫通孔４３が形成されている（図６〜図８参照）。また、基板４０の材質はガラスエポキシを用いているが、これに限定されない。
【００３４】
例えば、基板４０として、金属、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂でもよいし、ガラス等の無機材料でもよい。さらに、これらの材料の組み合わせによる複合材料でもよい。また、フレキシブル基板を利用することもできる。
【００３５】
次いで、第１の型板としての可動側型板２１に形成された機能部空間３２に、２次スプルー１９及びゲート３０を介して所定圧で樹脂を充填する。このとき充填される材料は、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂などの射出成形可能な材料であればよい。
【００３６】
こうして、基板４０の一方の面４０ａに機能部３８を形成し、他方の面４０ｂに肉盛部３９を形成する。この機能部３８と肉盛部３９とは、貫通孔４３内で樹脂が固化した連結部４６によって連結される。
【００３７】
基板４０にアウトサート成形された機能部３８は、その幅ｗ、厚さｈともに０．３ｍｍ程度の非常に微細なものである。なお、「幅ｗ」とは射出方向と直交する方向の長さをいい、「厚さｈ」とは射出方向と同方向で基板４０から突出する長さをいうものとする。
【００３８】
また、第２の型板としての固定側型板１３には、ゲート３０及び該ゲート３０よりも大径の肉盛形成部３４が形成されている。この肉盛形成部３４に、充填された樹脂が固化して肉盛部３９が形成される。この肉盛形成部３４は、本実施形態では円錐台形状をなしているが、半球状等（半球の頂点側を切断した形状を含む）であってもよい。
【００３９】
本実施形態では、連結部４６の直径ｄ’（＝貫通孔４３の直径）と機能部３８の幅ｗは略同一に形成されている。これが若しも、連結部４６の直径ｄ’を機能部３８の幅ｗよりも大きくしたとすると、連結部４６と機能部３８との間に絞り部を形成する必要が生じてくるので、この絞り部を通過する樹脂が流れにくくなる。このため、連結部４６の直径ｄ’と機能部３８の幅ｗを略同一に形成した。
【００４０】
本実施形態において、成形により基板４０の他方の面４０ｂに肉盛部３９を設けたのは、基板４０の一方の面４０ａに形成された機能部３８及び連結部４６が貫通孔４３から離脱するのを防止するためである。このためには、肉盛形成部３４の径Ｄは基板４０の貫通孔４３の径ｄ’よりも大きいことが必要となる。
【００４１】
また、本実施形態では、ゲート３０の径をｄとし、肉盛形成部３４の径をＤとした場合に、Ｄ＞ｄの関係を有している。これは、成形後に金型を少し開いた時点で（図２参照）、２次スプルー１９の部分で固化した樹脂がランナロックピン１８により型開き方向（図２の右方向）に引っ張られて、ゲート３０の部分の樹脂を引きちぎるようにするためである。具体的には、ｄ＝φ０．３ｍｍ、Ｄ＝φ０．７〜０．８ｍｍとした。
【００４２】
図６〜図８は、アウトサート成形により得られた成形品４４の外観を示している。
図６は、基板４０の一方の面４０ａに機能部３８がアウトサート成形された状態を示す図であり、図７は、基板４０の他方の面４０ｂに肉盛部３９が成形された状態を示す図であり、図８は、ゲート３０が切断された後の成形品４４を基板４０の他方の面４０ｂから見た図である。
【００４３】
なお、前述した図１〜図４の金型装置１０では、１つの２次スプルー１９から１個の成形品４４に樹脂を充填する場合を示したが、図６〜図８では、２つの２次スプルー１９から１個の成形品４４に樹脂を充填する場合を示している。しかし、これらは本質的な相違を有するものではない。
【００４４】
図６〜図８において、成形品４４は、基板４０の一方の面４０ａに樹脂製の機能部３８が形成され、他方の面４０ｂにこの機能部３８に連通する肉盛部３９が形成されている。また、この機能部３８と肉盛部３９とは連結部４６（図５参照）により連結されている。
【００４５】
図６〜図８では、１枚の基板４０に２つの貫通孔４３（図５参照）が形成され、この貫通孔４３に夫々樹脂が充填されて基板４０に機能部３８と肉盛部３９が形成されている。この機能部３８は、前述したように、幅及び厚さともに０．３ｍｍ程度の非常に微細なものであり、この機能部３８が基板４０の一方の面４０ａに矩形状に形成されている。
【００４６】
なお、基板４０の他方の面４０ｂ（の肉盛部３９）には、固化した流路部樹脂５０が連結されている。この流路部樹脂５０は、離型時にピンゲートを構成するゲート３０の部分から、離型時に作用する力によって引きちぎられる。また、図６〜図８では、基板４０に１個の機能部３８を形成した場合を示しているが、これに限らない。例えば、２次スプルー１９の流路を途中から複数に分岐させて、独立した機能部３８を基板４０に複数形成することも可能である。
【００４７】
また、本実施形態では、基板４０としてガラスエポキシ製の硬質基板を用いた。また、アウトサート成形部の材質は、熱可塑性樹脂の液晶ポリマー（上野製薬（株）の２１４０ＧＭ）で、金型温度７０℃、樹脂温度３４０℃で成形を行った。さらに、機能部３８は、基板４０に実装される電子部品のガイドやカバー等であったり、実装される電子部品が発光素子であれば、出射光を反射させて効率向上を図る反射機能等として用いられる。
【００４８】
さらに、図７及び図８に示すように、基板４０には、貫通孔４３以外にもいくつか（本実施形態では２個）の貫通孔４７が形成されている。この貫通孔４７に、基板４０の一方の面４０ａ側（機能部３８側）から他方の面４０ｂ側（肉盛部３９側）に樹脂が充填されることで、接合補助部４８が形成されている。この接合補助部４８は、機能部３８が基板４０から容易に浮いたり剥がれたりするのを防止している。
【００４９】
図８に示すように、ゲート３０はいわゆるピンゲートであって、成形が終了して離型した時点でゲート３０の部分は引きちぎられて流路部樹脂５０が分離される。こうして分離された成形品４４は、その機能部３８が、基板４０の他方の面４０ｂ側に形成された肉盛部３９により、基板４０から離脱することなく接合状態が維持される。
【００５０】
本実施形態によれば、樹脂の成形容易性と絶縁性、及び基板４０の剛性と強度等を組み合わせて、これらが相互補完しあうことで微細かつ精密なアウトサート成形を行うことができる。
【００５１】
本実施形態によれば、ゲート３０の径ｄよりも大径Ｄの円錐台状の肉盛部３９を形成したので、微細な機能部３８の基板４０からの剥離を防止しつつ、離型時に機能部３８に影響を与えないようにピンゲート部を確実に引きちぎることができる。こうして、基板４０に、幅及び厚さともに例えば０．３ｍｍ程度の非常に微細な機能部３８をアウトサート成形することができる。
【００５２】
本実施形態によれば、基板４０に機能部３８をアウトサート成形して金型から取り出す際に、基板４０に対しエジェクトピン３３を突き出して、このエジェクトピン３３が機能部３８に接触しないように成形品４４を一括して取り出すようにしたので、基板４０に成形された機能部３８の外観や形状を損なわないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】射出成形用の金型装置の縦断面図(金型装置が閉じた状態)である。
【図２】射出成形用の金型装置の縦断面図(成形が行われた後の金型が少し開いた状態)である。
【図３】射出成形用の金型装置の縦断面図(金型が完全に開いた状態)である。
【図４】射出成形用の金型装置の縦断面図(エジェクタピンにより成形品が突き出された状態)である。
【図５】パーティングラインを挟んで配置された固定側型板と可動側型板の拡大断面図である。
【図６】基板の一方の面に機能部がアウトサート成形された状態を示す図である。
【図７】基板の他方の面に肉盛部がアウトサート成形された状態を示す図である。
【図８】ゲートが切断された後の成形品を基板の他方の面から見た図である。
【符号の説明】
【００５４】
１０      金型装置
１１      固定側金型
１２      可動側金型
１３      固定側型板
１４      ランナストリッパプレート
１５      固定側取付板
１６      １次スプルー
１７      ランナ
１８      ランナロックピン
１９      ２次スプルー
２０      ロケートリング
２１      可動側型板
２２      可動側受け板
２３      スペーサブロック
２４      可動側取付板
２５      エジェクタプレート
３０      ゲート
３１      基板空間
３２      機能部空間
３３      エジェクトピン
３４      肉盛形成部
３８      機能部
３９      肉盛部
４０      基板
４０ａ    一方の面
４０ｂ    他方の面
４１      位置決めボルト
４２      プラーボルト
４３      貫通孔
４４      成形品
４６      連結部
４７      貫通孔
４８      接合補助部
５０      流路部樹脂
ＰＬ１    第１のパーティングライン
ＰＬ２    第２のパーティングライン
【図１】
2009126004.tif 000003
【図２】
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【図３】
2009126004.tif 000005
【図４】
2009126004.tif 000006
【図５】
2009126004.tif 000007
【図６】
2009126004.tif 000008
【図７】
2009126004.tif 000009
【図８】
2009126004.tif 000010