JP2006015618A - 複数部材からなる部品の構造及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
複合一体成形品において、金属を含むインサート部材とプリモールド部材との間の密着性を高めた複合一体成形品を提供する。
【解決手段】
結晶性を有する熱可塑性樹脂から成るプリモールド部材と、金属，セラミックス，樹脂、あるいはこれらの材料を組み合わせた複合材料をプリモールド部材で一体にプリモールドしたプリモールド品を熱可塑性樹脂のオーバモールド部材にインサートし、プリモールド品を包囲する複合一体成形品であり、インサート部材の外周に有るプリモールド部材に対して、予めプリモールド部材の結晶融解温度より低温による熱処理を施した後、インサート成形するものである。
【効果】
インサート部材と該インサート部材を包囲する樹脂との界面に間隙を発生させることなく密着性を確保しうる、高信頼性のインサート部材付きモールド品を安価な製造方法で実現できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、インサート部材をインサートしたモールド品に係り、特に、複数の金属端子が一体にインサート成形された成形品の構造及びその製造方法に関する。

モールド品において、樹脂の流動性及び樹脂表面不良の発生を避けるために、樹脂の肉厚を出来るだけ均一にすることが求められている。しかし、製品の機能上から厚肉部を有する時、この厚肉部は他の部分に比べて成形に伴う収縮が大きくなるため、ある限界肉厚以上では厚肉部内にボイド不良を発生させてしまう。インサート部材をインサートするモールド品においては、このような厚肉部の収縮及びボイドはインサート部材とモールド部材の界面の間隙を拡大させてしまうという問題がある。

この問題を解決するため、一般的には、厚肉部の樹脂を二層に分けて成形する方法がある。これは予め必要な大きさでプリモールドして、更に、このプリモールド品をインサート品としてインサートし、多重成形によるオーバモールド部材で一体化する。

また、インサート部材をインサートするモールド品においては、高機能化に伴いインサート部材の多品種多数化および形状の微小複雑化が進むにつれ、一回の成形だけでは生産性の向上を図るにも限界がある。そのため、上述と同様に、これらインサート部材を予め必要な大きさでプリモールドして、更にこのプリモールド品をインサート品としてインサートし、多重成形によるオーバモールド部材で一体化して生産性や製品の歩留まりの改善を図っている。また生産性および低コストモールドの観点から、材料には熱可塑性樹脂が多く用いられ射出成形方式による成形が広く一般に採られている。

しかし、このような多重成形を行うと、インサート部材としてインサートしたプリモールド部材は、オーバモールド部材の樹脂収縮による応力が加わり、プリモールド部材に内部歪を与えてしまう。更に、オーバモールド部材で一体化成形する際の加熱は、プリモールド部材の樹脂収縮も誘発させ、この収縮は、プリモールド単体の収縮とは異なりオーバモールド部材の樹脂種，形状に依存し、インサート部材とプリモールド部材の界面の間隙を拡大させてしまうという不具合が発生する。

このような問題を解決するために、オーバモールド後にインサート部材の露出面にエポキシ樹脂等の接着剤を塗布および硬化させて、インサート部材とプリモールド部材の界面を封止し、更に、インサート部材とプリモールド部材を強固に固定する方法がある。

特開平７−１４２８１７号公報には、予めカバーフィルムのインサート部材に加熱反応型接着剤からなるエポキシ樹脂を塗布し、インサート成形後に熱処理を行いインサート部材とインサート成形樹脂を接着しているものが開示されている。

このプリモールドの成形は、複数の電気的接続用金属端子をインサート部材としてインサートモールドするものに適用されている。

しかし、上記と同様に、このような多重成形を行うとインサート部材としてインサートしたプリモールド部材は、オーバモールドの樹脂収縮による応力が加わり、プリモールド部材に内部歪を与えてしまう。更に、オーバモールドで一体化成形する際の加熱は、プリモールド部材の樹脂収縮も誘発させ、この収縮はプリモールド単体の収縮と異なり、オーバモールド部材の樹脂種，形状に依存する。電気的接続用金属端子をインサート部材とした時には、金属端子とプリモールド部材の界面の間隙を拡大させてしまう。

これら内部歪や間隙は、製品の組み立て工程で行われるワイヤボンディングにおいて、ボンディング時の結合に伴う振動を分散および吸収してしまうため、ボンディング結合不良につながる恐れがある。

そこで同様に、このような問題を解決する手段として、オーバモールド後に金属端子のボンディング近傍にエポキシ樹脂等の接着剤を塗布および硬化させて、金属端子とプリモールド部材を強固に固定する方法が採られている。

その他の手法としては、プリモールド部材に樹脂の後収縮が少なく、オーバモールドの熱履歴を受けにくい熱硬化性の樹脂で金属端子をインサートしてプリモールドする方法がある。

特開平７−１４２８１７号

このようなインサート部材としてインサートしたモールド品の厚肉樹脂により発生する不具合を解決するため、もしくは、インサート成形の生産性を向上させるため、インサート部材を予め必要な大きさでプリモールドして、更に、このプリモールド品をインサート品としてインサートし、多重成形のオーバモールドで一体化するモールド方法がある。

しかし、このようなインサート品としてインサートしたプリモールド品は、オーバモールドの樹脂収縮による応力が加わり、プリモールド部材に内部歪を与えてしまう。更に、オーバモールドで一体化成形する際の加熱は、プリモールド部材の樹脂収縮も誘発させ、この収縮は、プリモールド単体とは異なりオーバモールド部材の樹脂種，形状に依存するので、インサート部材とプリモールド部材の界面の間隙を拡大させてしまう不具合が発生するという問題があった。

この問題を解決するために、オーバモールド後にインサート部材の露出面にエポキシ材等の接着剤を塗布および硬化させて、インサート部材とプリモールド部材の界面を封止し更にインサート部材とオーバモールド部材を強固に固定する方法がある。しかし、この方法では、エポキシ樹脂を塗布する工程及び塗布後にエポキシ樹脂を硬化接着させるための硬化時間３０分から６０分程度の硬化工程が必要になり、更に塗布機や硬化炉の設備も必要であるため、生産性が低く高コストである。

更にエポキシ樹脂は硬化前に粘度が極端に低下して液状になるため、未硬化のエポキシ樹脂が流れて硬化したときの形状にバラツキが発生し、インサート部材とプリモールド部材の固定の信頼性を低下させてしまう。

その他の方法として、プリモールド部材に樹脂の後収縮が少なく、オーバモールドの熱履歴を受けにくい熱硬化性の樹脂でプリモールドする方法があるが、熱硬化性樹脂は熱可塑性樹脂と比較して材料費がコスト高であり、また、熱硬化性樹脂特有の樹脂バリの発生も有るため信頼性においても熱可塑性樹脂より低下する。

本発明は上記課題を解決するために、安価な熱可塑性の樹脂を用いて、且つ、成形効率に有利な射出成形方式でインサート成形して、インサート部材とこのインサート部材を包囲する樹脂との界面に間隙を発生させることなく密着した複合一体成形品を提供することにある。

更に、成形後に製品の組み立て工程でワイヤボンディング結合する製品（部品）においては、振動を分散および吸収してしまう間隙の発生を抑制できるためボンディング結合における安定性を著しく向上させる電子装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、結晶性を有する熱可塑性樹脂から成るプリモールド部材と、金属，セラミックス，樹脂、あるいはこれらの材料を組み合わせた複合材料からなるインサート部材、もしくは特に限定はしないが、１つ以上の電気的接続用金属端子をインサート部材としてインサートし、前記プリモールド部材で一体にプリモールドしたプリモールド品と、更に前記プリモールド品をインサートし、プリモールド品を包囲する熱可塑性樹脂のオーバモールド部材からなる複合一体成形品において、前記インサート部材の外周に有るプリモールド部材に対して、予め前記プリモールド部材の結晶融解温度より低温による熱処理を施した後、インサート成形したことを特徴とする。

本発明に係るプリモールド品を用いた複合一体成形品は、熱可塑性の樹脂を用いて、且つ成形効率に有利な射出成形方式でインサート成形して、インサート部材とこのインサート部材を包囲する樹脂との界面に間隙を発生させることなく密着性を確保しうる、高信頼性のインサート部材付き複合一体成形品を安価な製造方法で実現できる。

ここで、本発明が解決する課題について、その詳細を説明する。

モールド品において、樹脂の流動性及び樹脂表面不良の発生を避けるために、樹脂の肉厚を出来るだけ均一にすることが求められているが、製品の機能上から厚肉部を有する時、この厚肉部は他の部分に比べて成形に伴う収縮が大きくなるため、ある限界肉厚以上では厚肉部内にボイド不良を発生させてしまう。インサート部材をインサートするモールド品においては、このような厚肉部の収縮及びボイドはインサート部材とモールド部材の界面の間隙を拡大させてしまう働きをもたらす。

この問題を解決するため、一般的に多く採用されている技術として、予め必要な大きさでプリモールドして、更にこのプリモールド品をインサート品としてインサートし、多重成形によるオーバモールド部材で一体化することで厚肉部の樹脂を二層に分けて成形する方法がある。

また、インサート部材をインサートするモールド品においては、高機能化に伴いインサート部材の多品種多数化および形状の微小複雑化が進むにつれ、一回の成形だけでは生産性の向上を図るにも限界があり、そのため前記と同様に、これらインサート部材を予め必要な大きさでプリモールドして、更にこのプリモールド品をインサート品としてインサートし、多重成形によるオーバモールド部材で一体化して生産性や製品の歩留まりの改善が図られている。また生産性および低コストモールドの観点から、材料には熱可塑性樹脂が多く用いられ射出成形方式による成形が広く一般に採られている。

一般的なインサート部材付き多重成形品の構造を図２３及び図２４に示す。これは、予め複数個の金属端子９２を樹脂のプリモールド部材９３ａでインサート成形したプリモールド品９３と、更に前記プリモールド品９３をインサートし、オーバモールド部材９１ａと、からなる複合一体成形品９１の断面図を図２３に示し、この部分の拡大図を図２４に示している。

このような多重成形を行うとインサート品としてインサートしたプリモールド部材93ａは、オーバモールド部材９１ａの樹脂の収縮による応力が加わり、プリモールド部材93ａに内部歪を与えてしまう。更に、オーバモールド部材で一体化成形する際の加熱は、プリモールド部材９３ａの樹脂収縮も誘発させ、この収縮はプリモールド品９３単体とは異なりオーバモールド部材の樹脂種，形状によっても依存され、金属端子９２とプリモールド部材９３ａの界面の間隙９４ｂを拡大させてしまう不具合が発生する。またプリモールド部材９３ａとオーバモールド部材９１ａの部材間においても同様に間隙９４ａが発生する。

そこでこのような問題を解決するために、図２５に示すように、オーバモールド後に金属端子９２の電気的接合部位９２ａにエポキシ樹脂などのエポキシ材９９等の接着剤を塗布および硬化させて、界面を封止し更に電気的接合部位９２ａとプリモールド部材９３ａを強固に固定する。

しかし、この方法では、エポキシ樹脂などのエポキシ材９９を塗布する工程及び塗布後にエポキシ樹脂などのエポキシ材９９を硬化接着させるための硬化時間３０分から６０分程度の硬化工程が必要になり、更に塗布機や硬化炉の設備も必要であるため、生産性が低く高コストである。更にエポキシ材９９は硬化前に粘度が極端に低下して液状になるため、未硬化のエポキシ樹脂が流れて硬化したときの形状にバラツキが発生し、電気的接合部位９２ａとプリモールド部材93ａの固定において信頼性を低下させてしまう。

その他の手法として、プリモールド部材９３ａに樹脂の後収縮が少なく、オーバモールドの熱履歴を受けにくい熱硬化性の樹脂でプリモールドする方法が用いられるが、熱硬化性樹脂は熱可塑性樹脂と比較して材料費がコスト高であり、また熱硬化性樹脂特有の樹脂バリの発生も有るため信頼性においても熱可塑性樹脂より低下する問題があった。

上記課題を解決するため、本実施態様によれば、結晶性を有する熱可塑性樹脂から成るプリモールド部材と、金属，セラミックス，樹脂、あるいはこれらの材料を組み合わせた複合材料からなるインサート部材、もしくは特に限定はしないが、１つ以上の電気的接続用金属端子をインサート部材としてインサートし、前記プリモールド部材で一体にプリモールドしたプリモールド品と、更に前記プリモールド品をインサートし、プリモールド品を包囲する熱可塑性樹脂のオーバモールド部材からなる複合一体成形品において、前記インサート部材の外周に有るプリモールド部材に対して、予め前記プリモールド部材の結晶融解温度より低温による熱処理を施した後、インサート成形したことを特徴とする。

更に、複数個の前記プリモールド部材を同時にインサートし、オーバモールド部材で一体構成にしたことに特徴がある。

また、複数個の前記プリモールド部材を互いに重ね合わせて同時にインサートし、オーバモールド部材で一体構成にしたことに特徴がある。

また、結晶性を有する熱可塑性樹脂から成る前記プリモールド部材とオーバモールド部材は、母材が等しく共にフィラーを充填した樹脂で構成したことに特徴がある。

更に、結晶性を有する熱可塑性樹脂から成る前記プリモールド部材とオーバモールド部材は、母材が等しく共にフィラーを充填した樹脂であり、プリモールド部材はオーバモールド部材よりフィラー充填率の高い樹脂で構成したことに特徴がある。

また、結晶性を有する熱可塑性樹脂から成る前記プリモールド部材とオーバモールド部材は、母材が異なり共にフィラーを充填した樹脂であり、プリモールド部材はオーバモールド部材より結晶融解温度の高い樹脂で構成したことを特徴とする。

また、結晶性を有する熱可塑性樹脂から成る前記プリモールド部材とオーバモールド部材は、母材が等しく共にフィラーを充填した樹脂であり、プリモールド部材はオーバモールド部材より結晶融解温度の樹脂，融点が同等か以上でありオーバモールド部材と融合性のある樹脂で構成したことを特徴とする。

更に、複数個の外部との電気的接続用端子をインサートした複合一体成形品の内部に電子部品を配置した電子装置において、前記構成から成る複合一体成形品を用いたことを特徴とする。

本発明の実施例を、以下図面を使用して詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施例のみに限定されることなく用いられる。

図１は、本実施例にかかる電子装置に用いるインサート部材付きモールド品として、複合一体成形品１の斜視図を示している。この複合一体成形品１は、プリモールド品３をインサート品としてオーバモールド部材１ａにインサートし、プリモールド品３を包囲する熱可塑性樹脂から成るオーバモールド部材１ａで一体的に構成した複合一体成形品である。尚、その他のインサート品としては本体取付け用のブッシュ５等も同時にオーバモールド部材１ａで一体的に構成した。

プリモールド品３は、結晶性を有する熱可塑性樹脂から成るプリモールド部材３ａに、電気的接合性や接触性もしくは腐食防止等のために表面にニッケル，錫，金等のめっき処理を施した複数個の板厚０.６〜１.０mm，板幅２〜３mmからなる銅系Ｃｕの電気的接続用金属端子として用いる金属端子２をインサート部材としてインサートしたものである。プリモールド部材３ａで電気的接続用金属端子２を一体にプリモールドしたプリモールド品３において、特に、プリモールド部材３ａを予めプリモールド部材３ａの結晶融解温度より低温による熱処理を施したことに特徴がある。

ここで、プリモールド部材３ａに用いる材質は、ポリブチレンテレフタレート樹脂
（ＰＢＴ樹脂）等のポリエステル系樹脂，ポリフェニレンスルフィド樹脂（ＰＰＳ樹脂），ポリアミド樹脂（ＰＡ樹脂），ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ樹脂），ポリエチレン樹脂（ＰＥ樹脂）、等の結晶性を有する熱可塑性樹脂、もしくはこれらの樹脂に無機材料のガラス繊維等や有機材料の炭素繊維，金属等のフィラーを充填した樹脂を用いることが出来る。

また、オーバモールド部材１ａに用いる材質は、前記プリモールド部材に使用可能な樹脂に加え、ポリカーボネイト樹脂（ＰＣ樹脂），ポリスチレン樹脂（ＰＳ樹脂），ＡＢＳ樹脂、等の非晶性を有する熱可塑性樹脂、またエポキシ樹脂，フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂、もしくはこれらの樹脂に無機材料のガラス繊維等や有機材料の炭素繊維，金属等のフィラーを充填した樹脂を用いることが出来る。

なお、以下ではプリモールド部材３ａおよびオーバモールド部材１ａの両方にポリブチレンテレフタレート樹脂にガラス繊維を４０％充填した材料で実施した内容を示す。

ここで複合一体成形品１の基本構成を示したが、図１の本実施例に係る製造方法を説明する。始めに、プリモールド品３は、図４の複数個の金属端子２を今回特に図示していないが金型温度を４０℃〜１００℃に温めたモールド金型の所定位置にインサートし、金属端子２を可動側金型，固定側金型，スライド駒等を用いたクランプで固定した。射出成形方式を用いて、成形機のヒータ温度２２０℃〜２７０℃に溶融した成形樹脂を金型内のスプル，ランナ，ゲートに通して、プリモールド品３を形成するための空間キャビティ内に充填させた。この充填と同時に溶融した樹脂部材であるプリモールド部材３ａは、金型内で急激に冷却固化し、金型の開放後に押出しピンで金型内から押出され、図５に示すプリモールド品３を得た。このプリモールド品の横断面図を図６，縦断面図７に示す。本実施例では特に前記プリモールド部材３ａを成形後、プリモールド部材３ａの結晶融解温度
２２０℃〜２７０℃より低温の１５０℃からなる高温槽で加熱時間１ｈ程の熱処理を施した。この熱処理を施したプリモールド品３をインサート部材としてインサートし、プリモールドと同様な射出成形方式により、成形機のヒータ温度２２０℃〜２７０℃に溶融した成形樹脂を金型内のオーバモールド品である複合一体成形品１を形成するための空間キャビティ内にオーバモールド部材１ａを充填させオーバモールドし、この一体化したオーバモールド品である複合一体成形品１が冷却固化した後、押出しピンで金型から押出してオーバモールド品である複合一体成形品１を得た。

ここでプリモールド部材３ａは隣合う複数個の金属端子２に対して、途中途切れることなく一体的に金属端子２を包囲し、且つ各金属端子２の電気的接合部位２ａは樹脂部材であるプリモールド部材３ａ表面に露出している。図３２および図３３で示すように１本の金属端子２を単品で表した時、前記電気的接合部位２ａ全周においては、この電気的接合面の対向面に厚み２mm〜３mm程度の樹脂部材であるプリモールド部材３ａを間隙なく配置し、また電気的接合面との垂直両面にも同材の樹脂部材であるプリモールド部材３ａで同様に間隙なく一体的に電気的接合部位２ａを包囲している。本実施例では特に前記プリモールド部材３ａを成形後、プリモールド部材３ａの結晶融解温度２２０℃〜２７０℃より低温の１５０℃からなる高温槽で加熱時間１ｈ程の熱処理を施している。この熱処理を行うことにより処理前プリモールド部材３ａａは、成形時に生じる内部歪が緩和されると同時にプリモールド部材３ａａの結晶化が促進し、処理後のプリモールド部材３ａは図３４のように金属端子２に対して締付ける方向に収縮する。この働きは前記一部だけでなくプリモールド品３全体に作用するため、熱処理によってプリモールド品３は収縮する。この収縮を図８〜図１０に示す。収縮によって金属端子２とプリモールド部材３ａの界面は、熱処理前よりも更に間隙なく密着し、結晶化が促進したことによりプリモールド部材３ａの分子構造が安定するため、時間と共に起こる経時変化やオーバモールド部材１ａから生じる熱的外力からの変形に対しても処理前に比べてプリモールド部材３ａの剛性が著しく向上する。

尚、前記熱処理条件は本実施例に限定されるものではなく処理温度１３０℃〜１７０℃，加熱時間１〜４ｈでも十分良好な働きを施せる。

更に付け加えるが、電気的接合面の対向面に配置した樹脂のプリモールド部材３ａの厚みは、本実施例に使用したＰＢＴ樹脂で２mm〜３mm程度が最も良好であり、厚みを薄くするとプリモールド品３全体の剛性が低下しオーバモールドでの充填圧及び樹脂収縮に耐え切れず歪や変形を伴ってしまう。また厚くすると樹脂のプリモールド部材３ａの内部にボイドが発生して、このボイドは樹脂の膨張及び収縮を著しく発生させるため、本来の金属端子２と樹脂のプリモールド部材３ａの密着性においては逆に間隙を拡大させてしまう。

以上の熱処理を施したプリモールド品３をインサートし、オーバモールドした複合一体成形品１においては、図３に示すようにオーバモールド部材１ａの樹脂収縮が作用した際にも、プリモールド部材３ａとオーバモールド部材１ａ間に間隙４は発生するが、金属端子２とプリモールド部材３ａ間に間隙を発生させることはない。

この複合一体成形品１の内部の所定位置に電子部品６を搭載し、金属端子２の電気的接合部位２ａと前記電子部品６をアルミワイヤ７でボンディング接合した斜視図を図１１に示し、断面図を図１２に示す。尚、ボンディング接合は図３５のように電気的接合部位
２ａ面にアルミワイヤ７を重ね合わせ、更にボンディング機１００が上部から電気的接合部位２ａとの間でアルミワイヤ７を圧着し、ボンディング機１００から発振される超音波振動によりアルミワイヤ７と電気的接合部位２ａの間の摩擦熱で両者が接合する。この時、電気的接合部位２ａ下部位とプリモールド部材３ａの界面に間隙を有するとボンディング時の超音波振動エネルギーが分散してしまい接合に必要な摩擦熱が発生せず、結果的に接合不良を引き起こしてしまう。しかし本実施例の複合一体成形品１は、プリモールド品３単品での熱処理前より金属端子２とプリモールド部材３ａの界面に間隙なく密着させることが出来るためボンディング時の超音波振動エネルギーの分散を引き起こすことなく安定したボンディング性を確保できる。

本実施例であるところのプリモールド部材３ａに前記熱処理を行い、金属端子２とプリモールド部材３ａの界面を間隙なく密着させ、結晶化を促進させるための金属端子２の電気的接合部位２ａとプリモールド部材３ａの形状は、図１３で示している断面図だけに限定されるものではなく、図１４のようにプリモールド部材３ａに電気的接合部位２ａと同一面上部の両端に樹脂凸部位３ｂを設けても同様の効果が得られる。また図１５のように金属端子２の端子電気的接合部位２ａ面下部の両端に金属の端子凸部位２ｂを設けても良い。

図２２は、本実施例にかかる電子装置に用いるインサート部材付きモールド品として、図２０と図２１に示す２個のプリモールド品５３，６３を同時にインサートし、オーバモールド部材７１ａで一体構成にした複合一体成形品７１の断面図を示している。この複合一体成形品７１は、以下のように構成されるが、実施例１と同じ考え方である。互いに結晶性を有する熱可塑性樹脂から成るプリモールド部材５３ａ，６３ａと、電気的接合性や接触性もしくは腐食防止等のために表面にニッケル，錫，金等のめっき処理を施した複数個の板厚０.６〜１.０mm，板幅２〜３mmからなる銅系Ｃｕの各電気的接続用金属端子である金属端子５２，６２をインサート部材としてプリモールド部材５３ａ，６３ａにインサートし、それぞれ前記プリモールド部材５３ａ，６３ａで一体にプリモールドしてプリモールド品５３，６３を得る。各プリモールド部材５３ａ，６３ａを予めプリモールド部材５３ａ，６３ａの結晶融解温度より低温の１５０℃からなる高温槽で加熱時間１ｈ程の熱処理を施して、更に、プリモールド品５３，６３をインサート品としてオーバモールド部材７１ａにインサートし、プリモールド品５３，６３を包囲する熱可塑性樹脂から成る
ＰＢＴ樹脂のオーバモールド部材７１ａで一体的に構成して複合一体成形品７１を得る。

各プリモールド品５３，６３は、この熱処理を行うことにより、内部歪が緩和されると同時に結晶化が促進し、それぞれ金属端子５２，６２を締付ける方向に収縮する。よってオーバモールドした複合一体成形品７１においても、プリモールド部材５３ａ，６３ａとオーバモールド部材７１ａ間に間隙７４ａ，７４ｂが発生しても、金属端子５２，６２とプリモールド部材５３ａ，６３ａ間に間隙を発生させることはなく、ボンディング接合においても安定したボンディング性を確保できる。

図１９は、本実施例にかかる電子装置に用いるインサート部材付きモールド品として、図１６，図１７，図１８に示す２個のプリモールド品２３，３３を互いに重ね合わせて同時にインサートし、オーバモールド部材１１ａで一体構成にした複合一体成形品１１の部分断面図を示している。この複合一体成形品１１は、以下のように構成されている。これは、前述の実施例と同じ考え方である。

互いに結晶性を有する熱可塑性樹脂から成るプリモールド部材２３ａ，３３ａに、電気的接合性や接触性もしくは腐食防止等のために表面にニッケル，錫，金等のめっき処理を施した複数個の板厚０.６〜１.０mm，板幅２〜３mmからなる銅系Ｃｕの各電気的接続用金属端子である金属端子２２，３２をインサート部材としてインサートし、それぞれプリモールド部材２３ａ，３３ａで一体にプリモールドしてプリモールド品２３，３３を構成する。各プリモールド部材２３ａ，３３ａを予めプリモールド部材２３ａ，３３ａの結晶融解温度より低温の１５０℃からなる高温槽で加熱時間１ｈ程の熱処理を施して、更に図
１６，図１７のようにプリモールド品２３の上部にプリモールド品３３を重ね合わせて、この重ね合わせた２個のプリモールド品２３，３３をインサート品としてインサートし、プリモールド品２３，３３を包囲する熱可塑性樹脂から成るＰＢＴ樹脂でオーバモールド部材１１ａを一体的に構成して複合一体成形品１１を得る。

本実施例では、特に金属端子２２，３２が多段であり、プリモールド部材が厚肉の時には、プリモールド部材を分割したことによりプリモールド部材２３ａ，３３ａが互いに金属端子２２，３２を締付ける方向に収縮させることが出来、またプリモールド部材内部のボイド発生を防げる。

更に各プリモールド品２３，３３は、前記の熱処理を行うことにより内部歪が緩和されると同時に結晶化が促進し、分子構造が安定するため変形に対しても処理前に比べてプリモールド部材２３ａ，３３ａの剛性が向上する。

よってオーバモールドした複合一体成形品１１においても、プリモールド部材２３ａとオーバモールド部材１１ａ間に間隙１４が発生しても、金属端子５２，６２とプリモールド部材２３ａ，３３ａ間に間隙を発生させることはなく、ボンディング接合においても安定したボンディング性を確保できる。

次に、特に図示していないが、本実施例のプリモールド部材とオーバモールド部材は、この樹脂だけに限定されるものでなく任意の樹脂の組み合わせを用いることが出来る。実施例１では、プリモールド部材とオーバモールド部材に母材が等しく共にガラス繊維を
４０％充填した熱可塑性樹脂から成るＰＢＴ樹脂を用いたが、実施例４ではプリモールド部材にガラス繊維を５０％充填し、オーバモールド部材にはガラス繊維を４０％充填して、オーバモールド部材よりプリモールド部材のフィラー充填率が高くなる樹脂の組み合わせで構成した。

実施例１と同様に、金属端子をインサート部材としてインサートし、前記ガラス繊維
５０％充填したプリモールド部材で一体にプリモールドし、このプリモールド品を予めプリモールド部材の結晶融解温度より低温の１５０℃からなる高温槽で加熱時間１ｈ程の熱処理を施して、更に熱処理したプリモールド品をインサート品としてインサートし、前記ガラス繊維４０％充填したオーバモールド部材で一体的に構成した。

ガラス繊維は樹脂の剛性力を上げることを目的に樹脂へ充填しているため、オーバモールド部材よりプリモールド部材のガラス繊維充填率を高くしたことにより、プリモールド部材の剛性は上がり、オーバモールド部材の樹脂収縮作用からも、剛性があり変形に対して有効である。同様にボンディング接合においても接合部材周囲の高剛性はボンディング性の安定化に働く。

また、これまでプリモールド部材とオーバモールド部材の母材が等しい熱可塑性樹脂から成るＰＢＴ樹脂を用いた実施例を紹介してきたが、実施例５ではプリモールド部材とオーバモールド部材は、母材が異なり共にフィラーを充填した樹脂であり、プリモールド部材はオーバモールド部材より結晶融解温度が高く、ガラス繊維を６０％充填した熱可塑性樹脂から成るＰＰＳ樹脂を用い、オーバモールド部材にはガラス繊維を４０％充填した熱可塑性樹脂から成るＰＢＴ樹脂の組み合わせで構成した。

実施例１と同様に、金属端子をインサート部材としてインサートし、前記ガラス繊維
６０％充填したＰＰＳ樹脂から成るプリモールド部材で一体にプリモールドし、このプリモールド品を予めプリモールド部材の結晶融解温度より低温の１７０℃からなる高温槽で加熱時間１ｈ程の熱処理を施して、更に熱処理したプリモールド品をインサート品としてインサートし、前記ガラス繊維４０％充填したＰＢＴ樹脂から成るオーバモールド部材で一体的に構成した。

実施例４で記述したが、プリモールド部材のガラス繊維が高充填率であることからプリモールド部材の剛性は十分有し、オーバモールド部材の樹脂収縮作用及び安定したボンディング性も有する上に、更にプリモールド部材がオーバモールド部材より結晶融解温度が高いことからオーバモールド部材で一体化成形する際の加熱に対して、プリモールド部材が受ける熱影響を軽減することが出来る。

また実施例６では、プリモールド部材とオーバモールド部材の母材が等しい熱可塑性樹脂から成るＰＢＴ樹脂を用いて、プリモールド部材にガラス繊維を５０％充填し、オーバモールド部材にはガラス繊維を３０％充填して、オーバモールド部材よりプリモールド部材のフィラー充填率を高くし、更に両部材の結晶融解温度ではオーバモールド部材よりプリモールド部材の結晶融解温度が低くなる樹脂の組み合わせで構成した。

実施例１と同様に、金属端子をインサート部材としてインサートし、前記ガラス繊維
５０％充填したプリモールド部材で一体にプリモールドし、このプリモールド品を予めプリモールド部材の結晶融解温度より低温の１５０℃からなる高温槽で加熱時間１ｈ程の熱処理を施して、更に熱処理したプリモールド品をインサート品としてインサートし、前記ガラス繊維３０％充填したオーバモールド部材で一体的に構成した。

オーバモールド部材よりプリモールド部材の結晶融解温度が低いことから、オーバモールド部材を充填した時に、オーバモールド部材で一体化成形する際の加熱でプリモールド部材の表面はミクロン単位の厚みで溶融し、オーバモールド部材の一部と融合して冷却固化する。これによりプリモールド部材とオーバモールド部材の界面に間隙が生じることのない複合一体成形品を得ることが可能となる。プリモールド部材とオーバモールド部材の密着性を必要とする複合一体成形品には、有効な手法である。

ここで実施例４でも記述したが、プリモールド部材のガラス繊維が高充填率であることからプリモールド部材の剛性は十分有し、オーバモールド部材の樹脂収縮作用及び安定したボンディング性も有する。

以上、実施例１〜６においては、金属端子をインサート部材として実施してきたが、インサート部材はこれだけに限定されるものでなく、任意の材料の組み合わせを用いることが出来る。実施例７では、複合一体成形品を用いて磁気回路を構成するために、図２７の磁性部材１０９ａ，１０９ｂをインサート部材としてインサートした図２８のプリモールド品１０８と、更に前記プリモールド品１０８をインサート品としてインサートし、他電気的接続用金属端子１０２，本体取付け用のブッシュ１０５等も同時にインサートし、オーバモールド部材１０１ａで一体的に構成した複合一体成形品１０１を図２６に示す。なお、本実施例では特に磁性部材１０９ａ，１０９ｂについて説明する。

プリモールド品１０８は、２個の磁性部材１０９ａ，１０９ｂをモールド金型の所定位置にインサートし、射出成形方式を用いてＰＢＴ樹脂から成るプリモールド部材１０８ａでプリモールドし、プリモールド品１０８を得た。更に成形後実施例１と同様に、前記プリモールド品１０８をプリモールド部材１０８ａの結晶融解温度より低温の１５０℃からなる高温槽で加熱時間１ｈ程の熱処理を施した。この熱処理を施したプリモールド品108をインサート部材としてインサートし、プリモールド部材１０８と同材から成るオーバモールド部材１０１ａでオーバモールドし、この一体化したオーバモールド品である複合一体成形品１０１を得た。

前記熱処理を行うことにより処理前のプリモールド部材１０８ａａの内部歪が緩和されると同時に結晶化が促進し、図２９，図３０に示すように、それぞれ磁性部材１０９ａ，１０９ｂを締付ける方向に収縮する。よって図３１のオーバモールドした複合一体成形品１０１においても、プリモールド部材１０８ａとオーバモールド部材１０１ａ間に間隙
１０４が発生しても、磁性部材１０９ａ，１０９ｂとプリモールド部材１０８ａ間に間隙を発生させることはなく、高精度に磁性部材１０９ａ，１０９ｂをプリモールド部材108aで保持することが出来る。なお、前記プリモールド品１０８には、空隙１１０が磁性部材１０９ａ，１０９ｂとオーバモールド部材１０１ａ間に数ヶ所設けてあり、この空隙110は温度変化による樹脂体積変動の歪を緩和する働きがある。

本実施例によれば、モータなどの回転体を形成するものや回転体を用いて角度や位置，変位をセンシングするセンサなどに適用される。例えば、自動車分野における流入空気量を調整するスロットル弁（バルブ）やそこに取付けられるスロットルポジションセンサ，アクセル開度を検出するアクセル開度センサ、これらセンサを一連に制御構成するための各種センサなどである。また、本発明の課題を解決するものであれば、上記の列記した製品に限定されることなく適用できる。

本実施例のモールド部材は、以上のように構成されるので、インサート部材とこのインサート部材を包囲する樹脂との界面に間隙を発生させることなく密着性を確保できるため、以下のような効果がある。

プリモールド部材は熱処理により内部歪が緩和されると同時に結晶化が促進するため、熱処理後の寸法は安定し、変形も抑制できるため、高精度な位置決めを必要とするインサート部品には、品質の向上が図れると共に自動化での生産性向上も図れる。

特にインサート部材とプリモールド部材の間隙による影響が大きいワイヤボンディングにおいては、間隙なく密着させることが出来るためボンディング時の超音波振動エネルギーの分散を引き起こすことなく安定したボンディング性を確保できる。

また、従来のインサート部品に比べて、インサート部材と樹脂部材の機密性が確保できるため、今まで適用できなかった過酷な使用環境下のセンサ類や基盤回路搭載品などへの適用が可能になる。

プリモールド部材は、結晶性を有する熱可塑性の樹脂を用いて、且つ成形効率に有利な射出成形方式でインサート成形して得ることができるため、生産性が良く安価に製造することが可能である。また、インサート部材とこのインサート部材を包囲する樹脂との間隙は、オーバモールド形状に制約を受けないため、今まで避けられていた多重成形モールド品においても適用展開が可能となり、大幅な設計自由度の向上が図れる。

またプリモールド部材は、予めモールド金型で設定できるため、インサート部材とこのインサート部材を包囲する樹脂部材の密着性を向上させるために効果的な樹脂部材の形状を精度良く配置することが可能であり、更に金型にインサートされる、インサート部材の材質及び形状，配列，個数に制約を受けず、比較的自由に設計することも出来る。

更にモールド上もしくはモールド内部に電子部品を配置し、外部との電気信号の授受を行うことにより電子装置用モールド部品を実現できる。

本実施例は、モータなどの回転体を形成するものや回転体を用いて角度や位置，変位等をセンシングし、電気信号を出力するセンサなどに適用され、これらのセンサを有するアクチュエータや駆動装置に適用できる。

本発明に係るインサート部材付きモールド品の第１実施例として複合一体成形品を表す斜視図。 本発明に係る第１実施例として複合一体成形品における、断面図。 本発明に係る第１実施例として複合一体成形品における、インサート部材近傍部分断面図。 本発明に係る第１実施例としてプリモールド品における、インサート部材斜視図。 本発明に係る第１実施例としてプリモールド品における、斜視図。 本発明に係る第１実施例としてプリモールド品における、横断面図。 本発明に係る第１実施例としてプリモールド品における、縦断面図。 本発明に係る第１実施例としてプリモールド品における、樹脂収縮時の斜視図。 本発明に係る第１実施例としてプリモールド品における、樹脂収縮時の横断面図。 本発明に係る第１実施例としてプリモールド品における、樹脂収縮時の縦断面図。 本発明に係る第１実施例として複合一体成形品における、電子部品搭載時の斜視図。 本発明に係る第１実施例として複合一体成形品における、電子部品搭載時の断面図。 本発明に係る第１実施例としてプリモールド品における、部分断面図。 本発明に係る第１実施例としてプリモールド品における、部分断面図。 本発明に係る第１実施例としてプリモールド品における、部分断面図。 本発明に係る第３実施例としてプリモールド品における、勘合前斜視図。 本発明に係る第３実施例としてプリモールド品における、勘合後斜視図。 本発明に係る第３実施例としてプリモールド品における、勘合後断面図。 本発明に係る第３実施例として複合一体成形品における、インサート部材近傍部分断面図。 本発明に係る第２実施例としてプリモールド品における、断面図。 本発明に係る第２実施例としてプリモールド品における、断面図。 本発明に係る第２実施例として複合一体成形品における、断面図。 インサート部材付きモールド部材として複合一体成形品を表す断面図。 インサート部材付きモールド部材として複合一体成形品における、インサート部材近傍部分断面図。 エポキシ材によるインサート部材付きモールド部材として複合一体成形品における、インサート部材近傍部分断面図。 本発明に係る第７実施例として複合一体成形品における、斜視図。 本発明に係る第７実施例としてプリモールド品における、インサート部材斜視図。 本発明に係る第７実施例としてプリモールド品における、斜視図。 本発明に係る第７実施例としてプリモールド品における、樹脂収縮時の斜視図。 本発明に係る第７実施例としてプリモールド品における、樹脂収縮時の断面図。 本発明に係る第７実施例として複合一体成形品における、断面図。 本発明に係る第１実施例としてプリモールド品における、斜視図。 本発明に係る第１実施例としてプリモールド品における、部分断面図。 本発明に係る第１実施例としてプリモールド品における、樹脂収縮時の部分断面図。 本発明に係る第１実施例として複合一体成形品における、ワイヤボンディング時の断面図。

符号の説明

１，１１，７１，９１，１０１…複合一体成形品、１ａ，１１ａ，７１ａ，７１ｂ，
９１ａ，１０１ａ…オーバモールド部材、２，２２，３２，５２，６２，９２，１０２…金属端子、２ａ，２２ａ，３２ａ，５２ａ，６２ａ，９２ａ…電気的接合部位、２ｂ…端子凸部位、３，２３，３３，５３，６３，９３，１０８…プリモールド品、３ａ，３ａａ，２３ａ，３３ａ，５３ａ，６３ａ，９３ａ，１０８ａ，１０８ａａ…プリモールド部材、３ｂ…樹脂凸部位、４，１４，７４ａ，７４ｂ，９４ａ，９４ｂ，１０４…間隙、５，１０５…ブッシュ、６…電子部品、７…アルミワイヤ、９９…エポキシ材、１００…ボンディング機、１０９ａ，１０９ｂ…磁性部材、１１０…空隙。

Claims (15)

1. 金属，セラミックス，樹脂、あるいはこれらの材料を組み合わせた複合材料からなるインサート部材を、結晶性を有する熱可塑性樹脂から成るプリモールド部材に一体にプリモールドして形成したプリモールド品を熱可塑性樹脂のオーバモールド部材にインサートして前記プリモールド品をオーバモールド部材で包囲してなる複合一体成形品であって、
   インサートされる前記プリモールド品の外周のプリモールド部材に対して、予め前記プリモールド部材の結晶融解温度より低温で熱処理を施してインサート成形することを特徴とする複合一体成形品。
2. 請求項１において、
   前記複合材料は、１つ以上の電気的接続用金属端子であることを特徴とする複合一体成形品。
3. 請求項１において、
   前記プリモールド部材は複数個有し、前記インサート部材を前記複数のプリモールド部材にインサートし、オーバモールド部材で一体成形することを特徴とする複合一体成形品。
4. 請求項１において、
   前記プリモールド部材は複数個有し、前記複数のプリモールド部材を重ね合わせてインサートし、オーバモールド部材で一体成形することを特徴とする複合一体成形品。
5. 請求項１において、
   前記プリモールド部材と前記オーバモールド部材の母材は、同じ種類のフィラーを充填した樹脂で構成したことを特徴とする複合一体成形品。
6. 請求項５において、
   前記フィラーの充填量は同じであることを特徴とする複合一体成形品。
7. 請求項１において、
   前記プリモールド部材と前記オーバモールド部材は、母材が等しく共にフィラーを充填した樹脂であり、前記プリモールド部材は前記オーバモールド部材よりフィラー充填率の高い樹脂で構成したことを特徴とする複合一体成形品。
8. 請求項１において、
   前記プリモールド部材と前記オーバモールド部材は、母材が異なり共にフィラーを充填した樹脂であり、前記プリモールド部材は前記オーバモールド部材より結晶融解温度の高い樹脂で構成したことを特徴とする複合一体成形品。
9. 請求項１において、
   前記プリモールド部材とオーバモールド部材は、母材が等しく共にフィラーを充填した樹脂であり、前記プリモールド部材は前記オーバモールド部材より結晶融解温度の低い樹脂であり、融点が同等以上である前記オーバモールド部材と融合性のある樹脂で構成したことを特徴とする複合一体成形品。
10. 熱可塑性樹脂から成るプリモールド部材に金属を含むインサート部材を予め結晶融解温度より低温で熱処理を施してインサート成形して前記プリモールド部材と前記インサート部材とを接触させたプリモールド品と、前記プリモールド品を熱可塑性樹脂からなるオーバモールド部材にインサートしたことを特徴とする電子部品。
11. 請求項１０において、
    前記プリモールド品の前記インサート部材と前記プリモールド部材との境界に生じる空隙は、前記プリモールド品と前記オーバモールド部材との境界に生じる空隙よりも少ないことを特徴とする電子部品。
12. 請求項１０において、
    前記プリモールド品の前記インサート部材と前記プリモールド部材との境界に生じる空隙は、前記プリモールド品と前記オーバモールド部材との境界に生じる空隙よりも微小であることを特徴とする電子部品。
13. 所定温度にしたモールド金型の所定の位置にインサート部材を配置し、
    前記プリモールド金型に成形樹脂を充填してプリモールド品を成形する工程と、
    前記プリモールド品を前記成形樹脂の結晶融解温度より低い温度で熱処理する工程と、
    所定温度にしたオーバモールド金型の所定の位置に前記熱処理を施したプリモールド品を配置し、前記オーバモールド金型に成形樹脂を充填して前記熱処理を施したプリモールド品をインサート部材としてオーバモールド部材にインサートした複合一体成形品を成形する工程とを含むことを特徴とする複合一体成形品の製造方法。
14. 請求項１３において、
    前記プリモールド金型または前記オーバモールド金型の所定温度は、４０度乃至１００度であり、前記成形樹脂を充填する際の成形機のヒータ温度は２２０度乃至２７０度であり、熱処理をする前記工程では前記成形樹脂の結晶融解温度２２０℃〜２７０℃より低温であることを特徴と複合一体成形品の製造方法。
15. 請求項１３において、
    前記プリモールド品を成形する工程の前記プリモールド金型に成形樹脂を充填した後、冷却して固化させ、前記複合一体成形品を成形する工程の前記オーバモールド金型に成形樹脂を充填した後、冷却して固化させることを特徴とする複合一体成形品の製造方法。
    

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