JP2007083687A - 射出成形回路部品の製造方法とそれに用いる金型 - Google Patents

Abstract

【課題】 一次成形品の変形を防止することができるＭＩＤの製造方法とそれに用いる金型とを提供する。
【解決手段】 立体形状を有する一次成形品１の表面の所定の領域を、インサート成形によって、二次成形部分１３で被覆して二色成形品２を形成し、この二色成形品２のうち、一次成形品１の、二次成形部分１３で覆われていない表面に、選択的に、回路となる金属層１１を形成してＭＩＤ３を製造する際に使用する金型１４に、その賦形面２３から突出して、一次成形品１の片面５に当接する突起３１を設けて、インサート成形時に、一次成形品１が変形するのを防止する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、射出成形回路部品の製造方法とそれに用いる金型とに関するものである。

電子機器の小型化、軽量化、高性能化に伴って、プリント配線板のファインパターン化、多層化、機器内の配置の合理化、省スペース化などが進められている。また、機器類の組み立ての自動化の観点からも、組立性の向上を目指した、配線を合理化する技術が求められている。そこで、近時、このような要求に応えるために、これまでの平板状のプリント配線板や、それを厚み方向に多数、積層した多層配線板に代えて、任意の立体形状を有する射出成形回路部品（Molded Interconnect Device、以下、「ＭＩＤ」と略記する場合がある）を、配線に使用することが提案されている。

ＭＩＤは、樹脂組成物を射出成形して所定の立体形状に形成した一次成形品の表面に、配線（回路）を立体的に形成した立体配線板であって、自由な三次元性を持ち、配線の合理化のみならず、電子デバイス部品などの小型化、表面実装化を可能とするものである。例えば、ＭＩＤを機器内の隙間に配置することによって、集積密度を向上させることができる。ＭＩＤは、発光ダイオード等の半導体素子のパッケージ、三次元プリント配線板、携帯電話のアンテナ部品等に応用される。

ＭＩＤの製造方法は、樹脂組成物の射出成形回数によって、１ショット法と２ショット法とに大別される。また、２ショット法にも種々あるが、その代表例としては、下記の方法が挙げられる。すなわち、樹脂組成物の射出成形によって所定の立体形状を有する一次成形品を形成する。次いで、必要に応じて、一次成形品の表面を粗面化した後、その表面の、回路を形成する領域以外の領域を、当該一次成形品を保持する保持部を有すると共に、二次成形部分の形状に対応する型窩を形成する金型を用いて、保持部に一次成形品を保持した状態で、型窩に、二次成形部分のもとになる樹脂組成物を注入するインサート成形を行うことにより、二次成形部分で被覆して、いわゆる二色成形品を形成する。

次いで、この二色成形品の表面の全面に、化学めっきのための触媒を担持させる処理を施した後、二次成形部分を除去することで、一次成形品の表面の、回路を形成する領域にのみ、触媒を担持させた状態とする。そして、化学めっきを行って、一次成形品の表面の、選択的に触媒を担持させた領域に、所定のパターン形状を有する、回路となる金属層を形成してＭＩＤを得る（特許文献１、２）。
特開平１１−１４５５８３号公報（請求項１、第０００８欄、第００１２欄、第００１５欄〜第００１７欄、図１(a)〜(f)） 特開２００４−５９８２９号公報（請求項６、第０００４欄〜第０００６欄、第００６４欄、第００６７欄〜第００６９欄、第００７１欄〜第００７２欄、図１）

ところが、上記従来のＭＩＤの製造方法においては、インサート成形の工程で、金型の型窩に、二次成形部分のもとになる樹脂組成物を注入する際の樹脂圧によって、一次成形品が変形しやすいという問題がある。

発明者の検討によると、インサート成形の工程で一次成形品が変形するのは、当該一次成形品に、二次成形部分のもとになる樹脂組成物の樹脂圧が、不均一に加えられるためであり、樹脂圧が不均一化するのは、金型のゲートから注入された樹脂組成物が型窩内を流れる流速に、金型の型窩内の立体形状等に応じて、流速差が生じるためである。

すなわち、注入された樹脂組成物は、型窩内の、突出部や屈曲部等が少ない領域では、速やかに流れることができるが、突出部や屈曲部等が多い領域では、これら突出部や屈曲部等に邪魔をされて、速やかに流れることができない。そのため、同じゲートから注入された樹脂組成物の流速に、型窩内の立体形状等に応じて流速差が生じ、この流速差によって、一次成形品に、二次成形部分のもとになる樹脂組成物の樹脂圧が不均一に加えられて、当該一次成形品が変形する。

例えば、板状の一次成形品であって、その一方の面側における樹脂組成物の流速が、他方の面側よりも速い場合を考えると、主にゲートから離れた領域において、一方の面側では既に樹脂組成物が到達しているのに、他方の面側ではまだ到達していないといった現象を生じることがある。そして、このような現象を生じると、一次成形品が、一方の面側の樹脂組成物からのみ樹脂圧を受けることによって、未だ樹脂組成物が到達していない他方の面側の型窩内に突出するように変形してしまう。

本発明の目的は、一次成形品の変形を防止することができる射出成形回路部品の製造方法とそれに用いる金型とを提供することにある。

請求項１記載の発明は、樹脂組成物を射出成形して、立体形状を有する一次成形品を形成する工程と、形成した一次成形品の表面の所定の領域を、二次成形部分で被覆して二色成形品を形成する工程と、形成した二色成形品のうち、一次成形品の、二次成形部分で覆われていない表面、または二次成形部分の表面に、選択的に、回路となる金属層を形成する工程とを含む射出成形回路部品の製造方法であって、前記二色成形品を形成する工程に、一次成形品を保持する保持部と、保持部に保持した一次成形品の表面に当接する突起とを有すると共に、二次成形部分の形状に対応し、当該二次成形部分のもとになる樹脂組成物が注入される型窩を形成する金型を使用して、保持部に一次成形品を保持すると共に、当該一次成形品の表面に突起を当接させて、型窩に注入される樹脂組成物の樹脂圧によって、一次成形品が変形するのを防止しつつ、型窩に樹脂組成物を注入して、二次成形部分を形成することを特徴とする射出成形回路部品の製造方法である。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の製造方法を実施するために用いるインサート成形用の金型であって、型窩を形成する、二次成形部分の外面に対応する金型の賦形面から型窩内に突設され、その先端が、保持部に保持される一次成形品の表面に当接して、当該一次成形品が、型窩に注入される樹脂組成物の樹脂圧によって変形するのを防止するための突起を備えることを特徴とする金型である。

請求項３記載の発明は、突起が、金型の賦形面に対して、突出方向に進退自在に設けられており、突出方向に前進させて、成形後の二色成形品を型窩から離型させるための突き出し部材を兼ねる請求項２記載の金型である。

請求項１、２記載の発明によれば、金型に設けた突起を、保持部に保持させた一次成形品の表面に当接させることで、型窩に注入される樹脂組成物の樹脂圧によって一次成形品が変形するのを防止しながら、二次成形部分を成形して、二色成形品を製造することができる。また、請求項３記載の発明によれば、上記突起を突き出し部材と兼用させることで、金型の構造を、より一層、簡略化することができる。

図３(a)(b)は、本発明の製造方法の一例において、ＭＩＤを製造する際に用いる一次成形品１の、片面側および反対面側の外観を示す斜視図である。図４(a)(b)は、この例の製造方法において、上記一次成形品１を用いて形成される二色成形品２の、片面側および反対面側の外観を示す斜視図である。図５(a)(b)は、この例の製造方法において、上記二色成形品２を用いて形成されるＭＩＤ３の、片面側および反対面側の外観を示す斜視図である。

図３(a)(b)を参照して、この例で用いる一次成形品１は、平面形状が矩形の平板状である本体４と、この本体４の両側辺部に、本体４の片面５より上方に突出するように設けられた一対の厚肉部６とを、樹脂組成物を射出成形して一体に形成されている。

図５(a)(b)を参照して、この例の製造方法によって製造されるＭＩＤ３は、上記一次成形品１の本体４の片面５から、厚肉部６の、片面５に続く内側面７、上面８および外側面９を通って、本体２の反対面１０に達する複数本（図では５本）ずつの、回路となる、互いに平行な金属層１１を備えている。

図４(a)(b)を参照して、上記ＭＩＤ３は、一次成形品１の各面５、７〜１０の、金属層１１が形成される領域１２以外の領域を覆うように、二次成形部分１３をインサート成形して二色成形品２を形成した後、一次成形品１の、二次成形部分１３で覆われていない領域１２に、選択的に、金属層１１を形成すると共に、その前後いずれかの工程で、二次成形部分１３を除去することで製造される。

すなわち、ＭＩＤ３は、下記いずれかの方法によって製造される。
(1) 二色成形品２の表面の全面に、化学めっきのための触媒を担持させ、次いで、二次成形部分１３を除去した後、一次成形品１の表面の、二次成形部分１３を除去した領域以外の、触媒を担持させた領域１２に、化学めっきによって、選択的に、回路となる金属層１１を形成する。
(2) 二次成形部分１３で被覆する前の一次成形品１の表面の全面に、化学めっきのための触媒を担持させるか、一次成形品１を、触媒を含む樹脂組成物によって形成し、その表面を、触媒を含まない樹脂組成物からなる二次成形部分１３で被覆した状態で、一次成形品１の表面の、露出した領域１２に、化学めっきによって、選択的に、回路となる金属層１１を形成した後、二次成形部分１３を除去する。

図１(a)(b)は、この例の製造方法のうち、インサート成形によって二色成形品２を形成する工程における、金型１４内の状態を示す断面図である。また、図２(a)は、上記金型１４のうち、キャビティ１５の斜視図、図２(b)は、上記キャビティ１５の内部構造を拡大して示す斜視図である。さらに、図６(a)(b)は、従来の製造方法のうち、インサート成形によって二色成形品２を形成する工程における、金型１４内の状態を示す断面図である。

図３(a)(b)、図１(a)(b)および図２(a)(b)を参照して、この例の製造方法においては、インサート成形に使用する金型１４として、互いの合わせ面１５、１６で合わせることによって、二次成形部分１３の形状に対応する型窩１７を形成するキャビティ１８とコア１９とを備えるものを用いる。キャビティ１８の合わせ面１５には、型窩１７に樹脂組成物を注入するためのランナ２０とゲート２１とが設けられている。

キャビティ１８は、一次成形品１の片面５、内側面７、上面８、外側面９、および端面２２を、それぞれ被覆する二次成形部分１３の外面に対応する賦形面２３、２４、２５、２６、２７を備えており、コア１９は、反対面１０を被覆する二次成形部分１３の外面に対応する賦形面２８を備えている。

各賦形面２３〜２６、２８には、型窩１７内に突設され、その先端が、一次成形品１の各面５、７〜１０の、金属層１１を形成する領域１２に当接されて、当該領域１２が、二次成形部分１３で被覆されるのを防止するマスクとして機能すると共に、一次成形品１を、型窩１７内の、図１(a)(b)に示す所定の位置に保持するための保持部２９、３０が設けられている。

このうち、キャビティ１８側の保持部２９は、一次成形品１の片面５側において、金属層１１の形状に合わせて、賦形面２３に大きく張り出して形成される。一方、コア１９側の保持部３０は、図示していないが、図５(b)の、反対面１０側の金属層１１の形状から明らかなように、一次成形品１の反対面１０側において、賦形面２８の端の方にのみ形成される。

そのため、図６(a)に示す従来の金型１４を用いた場合には、ランナ２０およびゲート２１を通して型窩１７内に注入された溶融状態の樹脂組成物が、図中に一点鎖線の矢印で示すように、一次成形品１の反対面１０側では速やかに流れるのに対し、片面５側では、保持部２９に阻害されて速やかに流れることができないため、図中に一点鎖線の矢印で示すように、その流速に流速差が生じる。

そして、ゲート２１から離れた、図において左側の、２つの保持部２９の領域において、反対面１０側では既に樹脂組成物が到達しているのに、片面５側ではまだ到達していないという現象を生じて、一次成形品１が、反対面１０側の樹脂組成物からのみ樹脂圧を受けることによって、図６(b)に示すように、片面５側に突出するように変形してしまう。

これに対し、図１(a)、図２(a)(b)の例の金型１４では、上記のように、樹脂組成物の流速差によって、その到着が遅れる部分、つまり、ゲート２１から離れた、図１(a)において左側の、２つの保持部２９の領域に、賦形面２０から、３つの突起３１を突出させて、その先端を、保持部２９、３０によって型窩１７内に保持される一次成形品の片面５に当接させている。そのため、一次成形品１が、反対面１０側の樹脂組成物からのみ樹脂圧を受けても、片面５側に突出するように変形するのを防止しながら、図１(b)に示すように、その表面５、７〜１０を、領域１２と、突起３１が当接していた部分とを除いて、二次成形部分１３によって被覆して、図４(a)(b)に示す二次成形品２を形成することができる。

なお、図の例の場合、突起３１は、キャビティ１８に形成した貫通孔３２にピン３３を挿通して、その先端を、賦形面２０から突出させることで形成している。そのため、一次成形品１の変形に応じて、金型１４の賦形面２３〜２８の任意の位置に、任意の個数、および大きさの突起を、簡単に形成することができる。

また、上記ピン３３を、図示していないが、射出成形機の、金型１４の開閉機構と連動させる等して、図１(b)中に実線および破線の矢印で示すように、賦形面２３に対して、突出方向に進退自在に設けると、このピン３３を、突出方向に前進させて、成形後の二色成形品２を型窩１７から離型させるための突き出しピンとして兼用させることで、金型１４の構造を、より一層、簡略化することができる。

本発明の構成は、以上で説明した図の例のものには限定されない。例えば、本発明の製造方法と金型は、二次成形部分を除去しない、下記のＭＩＤの製造方法に適用することもできる。
(3) 二次成形部分を、触媒を含む樹脂組成物によって、触媒を含まない樹脂組成物からなる一次成形品の表面の、回路となる金属層を形成する領域を被覆するように形成し、この二次成形部分の表面に、化学めっきによって、選択的に、回路となる金属層を形成する。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を施すことができる。

図(a)(b)は、本発明の製造方法の一例のうち、インサート成形によって二色成形品を形成する工程における、金型内の状態を示す断面図である。 図(a)は、上記金型のうち、キャビティの斜視図、図(b)は、上記キャビティの内部構造を拡大して示す斜視図である。 図(a)(b)は、この例の製造方法において、ＭＩＤを製造する際に用いる一次成形品の、片面側および反対面側の外観を示す斜視図である。 図(a)(b)は、この例の製造方法において、上記一次成形品を用いて形成される二色成形品の、片面側および反対面側の外観を示す斜視図である。 図(a)(b)は、この例の製造方法において、上記二色成形品を用いて形成されるＭＩＤの、片面側および反対面側の外観を示す斜視図である。 図(a)(b)は、従来の製造方法のうち、インサート成形によって二色成形品を形成する工程における、金型内の状態を示す断面図である。

符号の説明

１ 一次成形品
２ 二色成形品
３ 射出成形回路部品
５ 片面
１１ 金属層
１２ 領域
１３ 二次成形部分
１４ 金型
１７ 型窩
２３ 賦形面
２９、３０ 保持部
３１ 突起

Claims (3)

1. 樹脂組成物を射出成形して、立体形状を有する一次成形品を形成する工程と、形成した一次成形品の表面の所定の領域を、二次成形部分で被覆して二色成形品を形成する工程と、形成した二色成形品のうち、一次成形品の、二次成形部分で覆われていない表面、または二次成形部分の表面に、選択的に、回路となる金属層を形成する工程とを含む射出成形回路部品の製造方法であって、前記二色成形品を形成する工程に、一次成形品を保持する保持部と、保持部に保持した一次成形品の表面に当接する突起とを有すると共に、二次成形部分の形状に対応し、当該二次成形部分のもとになる樹脂組成物が注入される型窩を形成する金型を使用して、保持部に一次成形品を保持すると共に、当該一次成形品の表面に突起を当接させて、型窩に注入される樹脂組成物の樹脂圧によって、一次成形品が変形するのを防止しつつ、型窩に樹脂組成物を注入して、二次成形部分を形成することを特徴とする射出成形回路部品の製造方法。
2. 請求項１記載の製造方法を実施するために用いるインサート成形用の金型であって、型窩を形成する、二次成形部分の外面に対応する金型の賦形面から型窩内に突設され、その先端が、保持部に保持される一次成形品の表面に当接して、当該一次成形品が、型窩に注入される樹脂組成物の樹脂圧によって変形するのを防止するための突起を備えることを特徴とする金型。
3. 突起が、金型の賦形面に対して、突出方向に進退自在に設けられており、突出方向に前進させて、成形後の二色成形品を型窩から離型させるための突き出し部材を兼ねる請求項２記載の金型。
   
   

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