JP2016196154A - センサー一体型樹脂成形品の成形方法および成形金型 - Google Patents

Abstract

【課題】インモールド成形法を使用し、タッチパネル基板と合成樹脂製筐体とを一体化したセンサー一体型樹脂成形品の成形方法、および成形金型の提供。【解決手段】合成樹脂シートの外面に、センサー部２２およびセンサー部２２と電気的に接続されたFFC２３が設けられたタッチパネル基板２０を準備し、FFC２３を通すための溝を備えた雄型上にタッチパネル基板２０を設置し、FFC２３を雄型の溝に押し付けて溶融樹脂の流出を抑えるシーリング部材を備えたスライドブロックを雄型の溝に挿入し、雄型に雌型を組み合わせ、雄型、雌型およびタッチパネル基板２０で画成される空間に、溶融樹脂を加圧注入し、溶融樹脂を冷却固化させタッチパネル基板２０と一体化させた後、金型から取り出す構成の成形方法とした。【選択図】図１

Description

本発明は、センサー一体型樹脂成形品の成形方法およびそれに使用する成形金型に係るものであり、更に詳細には、インモールド成形法を使用し、タッチパネル基板と合成樹脂製筐体とを一体化したセンサー一体型樹脂成形品の成形方法およびそれに使用する成形金型に係るものである。

自動車の内装品や家電製品においては、タッチパネルと合成樹脂製筐体を組み合わせた種々の部品が使用されている。 このようなタッチパネルと合成樹脂製筐体を組み合わせた部品は、OCA（Optical Clear Adhesive）と呼ばれるようなフィルム状の粘着シートを使用して、予め形成されたタッチパネル基板と予め成形された合成樹脂製筐体とを、接合することによって製造するのが一般的である。

しかしながら、予め形成されたタッチパネル基板と予め成形された合成樹脂製筐体とをフィルム状の粘着シートを使用して接合するという製造方法を取った場合、これらを接合(接着)する作業は、作業者の手作業によって行われるのが一般的であり、多大な作業工数を必要としていた。

また、タッチパネル基板と粘着シート、あるいは合成樹脂製筐体と粘着シートを接合する際に、これらの間に気泡が生じることがあり、この気泡が残ると製品の品質問題を引き起こすため、脱気（気泡を取り除くこと）のために多くの作業時間を費やさなければならないという問題が生じていた。

また、タッチパネル基板を接合する合成樹脂製筐体の面が曲面であったり、立体的な形状を有していたり、あるいは合成樹脂製筐体の面にボスやリブ等の突起物が設けられているような場合には、タッチパネル基板と合成樹脂製筐体とを粘着シートで接合することが困難であった。

本発明は、上述したような技術的背景に鑑みなされたものであり、インモールド成形法を使用し、タッチパネル基板と合成樹脂製筐体とを一体化したセンサー一体型樹脂成形品を成形するための方法、およびその方法に使用する成形金型を提供することを課題とするものである。

上述したような課題を解決するために、第１の観点にかかる発明では、センサー一体型樹脂成形品の成形方法であって、合成樹脂シートからなるタッチパネル基板であって、合成樹脂シートの外面にはセンサー部およびセンサー部と電気的に接続されたFFC（Flexible Flat Cable）が設けられたタッチパネル基板を準備するステップと、FFCを通すための溝を備えた成形金型の雄型上に、タッチパネル基板を設置するステップと、FFCが設置された雄型の溝に挿入されるスライドブロックであって、FFCを雄型の溝に押し付けて溶融樹脂の流出を抑えるシーリング部材を備えたスライドブロックを雄型の溝に挿入するステップと、雄型に成形金型の雌型を組み合わせるステップと、雄型、雌型およびタッチパネル基板で画成される空間に、溶融樹脂を加圧注入するステップと、溶融樹脂を冷却固化させ、タッチパネル基板と一体化させた後、金型から取り出すステップと、を備えた構成の成形方法とした。

また第２の観点にかかる発明では、第１の観点にかかる発明のセンサー一体型樹脂成形品の成形方法において、シーリング部材は、雄型の溝に配置されたFFCの両端側の一部を雄型の溝の底面に押し付けるようにして配置された突起部である構成の成形方法とした。

また第３の観点にかかる発明では、第１の観点にかかる発明のセンサー一体型樹脂成形品の成形方法において、シーリング部材は、雄型の溝に配置されたFFCの長手方向の所定幅に亘って、FFCを雄型の溝の底面に押し付けるようにして配置された弾性部材である構成の成形方法とした。

また第４の観点にかかる発明では、第１の観点にかかる発明のセンサー一体型樹脂成形品の成形方法において、タッチパネル基板と成形金型の雄型との間に溶融樹脂が流入するのを防止するために、雄型上に配置されたタッチパネル基板の端面に面する位置の雄型面上には、稜線状の突起がタッチパネル基板を取り囲むようにして配置されている構成の成形方法とした。

第５の観点にかかる発明では、センサー一体型樹脂成形品の成形金型であって、タッチパネル基板に設けられたFFCを通すために設けた溝を有する雄型と、雄型と組み合わされる雌型と、雄型の溝に挿入されるスライドブロックと、を備え、スライドブロックには、FFCを雄型の溝に押し付けて溶融樹脂の流出を抑えるシーリング部材を備える構成の成形金型とした。

また第６の観点にかかる発明では、第５の観点にかかる発明のセンサー一体型樹脂成形品の成形金型において、シーリング部材は、雄型の溝に配置されたFFCの両端側の一部を雄型の溝の底面に押し付けるようにして配置された突起部である構成の成形金型とした。

また第７の観点にかかる発明では、第５の観点にかかる発明のセンサー一体型樹脂成形品の成形金型において、シーリング部材は、雄型の溝に配置されたFFCの長手方向の所定幅に亘って、FFCを雄型の溝の底面に押し付けるようにして配置された弾性部材である構成の成形金型とした。

また第８の観点にかかる発明では、第５の観点にかかる発明のセンサー一体型樹脂成形品の成形金型において、タッチパネル基板と成形金型の雄型との間に溶融樹脂が流入するのを防止するために、雄型上に配置されたタッチパネル基板の端面に面する位置の雄型面上には、稜線状の突起がタッチパネル基板を取り囲むようにして配置されている構成の成形方法とした。

上述したような発明の構成とすることによって、インモールド成形法を使用し、タッチパネル基板と合成樹脂製筐体とを一体化したセンサー一体型樹脂成形品の成形方法およびそれに使用する成形金型を提供することが可能となった。

特に、上述した発明では、予め形成されたタッチパネル基板と予め成形された合成樹脂製筐体とをフィルム状の粘着シートを使用して接合するという製造プロセスが必要ないため、作業者の手作業が軽減され、低コスト化を実現することができた。

また、インモールド成形法を使用したセンサー一体型樹脂成形品の製造方法では、粘着シートを使用していないため、タッチパネル基板と粘着シート、あるいは合成樹脂製筐体と粘着シートを接合する際に、これらの間に気泡が生じるという問題は生じないため脱気作業が必要なく、低コスト化と高い歩留まり、並びに高品質化を実現することができた。

更に、合成樹脂製筐体の面が曲面であったり、立体的な形状を有していたり、あるいは合成樹脂製筐体の面にボスやリブ等の突起物が設けられているような場合であっても、インモールド成形法を使用してセンサー一体型樹脂成形品を成形することができるという効果が得られた。

図１は、本発明にかかるセンサー一体型樹脂成形品の典型的な実施例を示したものである。 図２は、図１に示すようなセンサー一体型樹脂成形品を成形するための方法をフローチャートで表したものである。 図３は、雄型の上にタッチパネル基板が配置された状態の斜視図を示したものであって、図３（ａ）はスライドブロックが閉じた状態を示し、図３（ｂ）はスライドブロックが開いた状態を示すものである。 図４は、雄型の上にタッチパネル基板が配置された状態の平面図を示したものである。 図５は、図４に示す断面Ａ−Ａを模式的に示した図である。 図６は、図４に示す断面Ｂ−Ｂを模式的に示した図である。 図７は、スライドブロックの正面図と側面図を示したものである。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明にかかるセンサー一体型樹脂成形品１０の典型的な実施例を示すものであり、センサー一体型樹脂成形品１０の表側から見た斜視図を示したものである。 センサー一体型樹脂成形品１０の表側には溶融樹脂を固化させた射出成形樹脂層３０が配置され、センサー一体型樹脂成形品１０の裏側には、合成樹脂シート２１からなるタッチパネル基板２０であって、合成樹脂シート２１の外面にはセンサー部２２およびセンサー部２２と電気的に接続されたFFC２３が設けられたタッチパネル基板２０が配置されている。

センサー一体型樹脂成形品１０の表側に配置された射出成形樹脂層３０からは、当該成形品を取り付け固定するための複数の脚が下方へ伸びている。 タッチパネル基板２０に電気的に接続されたFFC２３は、射出成形樹脂層３０の中を通過して、センサー一体型樹脂成形品１０の外部（下側）へ露出して伸びている。

図２は、図１に示すようなセンサー一体型樹脂成形品１０を成形するための方法をフローチャートで表したものである。

タッチパネル基板２０を準備するステップ１０１では、予めタッチパネル基板２０としてモジュール化された基板を準備する。 タッチパネル基板としては、例えば、静電容量型のタッチパネルがあり、PET（ポリエチレンテレフタレート）などの透明な合成樹脂シート２１の表面に、Cu、Ag、Au、Al等の導電性金属を使い、エッチング技術等を利用して電極をパターンニングしてセンサー部２２を形成し、このセンサー部２２にFFC（Flexible Flat Cable）２３を電気的に接続したものがある。

このようなタッチパネル基板２０は、合成樹脂シート２１の静電容量の変化によって、タッチした座標を識別し、指示された位置を特定するようになっている。

本発明で使用するタッチパネル基板２０としては、上述したようなものに限定されるものではなく、少なくとも熱可塑性の合成樹脂シート上にセンサー部を設けたものであれば、タッチパネル基板２０として使用することができる。

なお、タッチパネル基板２０の表面または裏面には、文字、記号、模様等の加飾印刷層を予め設けておくようにしても良い。 このようにすることにより、センサーの位置や、種類を明示したり、完成したセンサー一体型樹脂成形品１０の表面を意匠面として活用することができるようになる。

また、電極をパターンニングする導電性材料として、導電部に伸び性のある導電インクを使用することも可能である。 このように導電性材料を使用することにより、タッチパネル基板２０の可撓性を確保することが可能となる。
更に、センサー一体型樹脂成形品１０が曲面や立体面を有する場合には、タッチパネル基板２０を予め所定の形状となるように、ホットプレス等によって賦形しておくようにしても良い。

雄型４１上にタッチパネル基板２０を設置するステップ１０２では、成形金型４０の雄型（コア型とも呼ぶ）４１の上面に、タッチパネル基板２０を配置する。 タッチパネル基板２０を雄型４１上に配置する際、タッチパネル基板２０に配置されたFFC２３が、雄型４１の側面に設けた溝４１−１を通るようにして配置される。

この溝４１−１は、タッチパネル基板２０に配置されたFFC２３が、センサー一体型樹脂成形品１０の外部に引き出されるようにするために設けた溝４１−１であり、後述するスライドブロック４３と協働して、溶融樹脂がFFC２３に沿って流出しないようにシーリングできるようになっている。

なお、タッチパネル基板２０を雄型４１上に配置する際、雄型４１上に設けた１又は複数の位置決めピンと、タッチパネル基板２０に設けた１又は複数の位置決め孔を嵌合させることによって精度よく位置決めするようにしても良い。

スライドブロック４３を雄型４１の溝４１−１に挿入するステップ１０３では、FFC２３が設置されている雄型４１の溝４１−１にスライドブロック４３が挿入される。 このとき、スライドブロック４３の面がFFC２３を雄型４１の溝４１−１の底面に押し付けるようにしてスライドブロック４３が溝４１−１の中へ挿入される。

スライドブロック４３のFFC２３と接触する面には、シーリング部材が設けられており、このシーリング部材によって、後述する溶融樹脂が金型内に加圧注入されたときに、FFC２３の周囲から溶融樹脂が流出するのを防止することができる。

シーリング部材の具体例としては、スライドブロック４３のFFC２３と接触する面の両側部に設けられた２つの突起部４３−１がある。 スライドブロック４３がFFC２３を溝４１−１の底面に押し付けるようにして挿入されると、スライドブロック４３のFFC２３に接触する面の両側部に設けられた２つの突起部４３−１がFFC２３の両側部の一部を強く圧迫し、溝４１−１とFFC２３の両端部との間に生じている溶融樹脂のリークパスを塞ぐことが可能となる。 この突起部４３−１は、スライドブロック４３と一体で形成するようにしても良いし、スライドブロック４３に突起部４３−１を埋め込むことによって取り付けるようにしても良い。

シーリング部材の別の具体例としては、スライドブロック４３のFFC２３と接触する面にFFCの長手方向の所定幅に亘って配置されたシート状の弾性部材４３−２がある。 この弾性部材４３−２は、ゴムのような弾性体であって、スライドブロック４３のFFC２３と接触する面に、例えば接着によって取り付けることができる。 スライドブロック４３がFFC２３を溝４１−１の底面に押し付けるようにして挿入されると、スライドブロック４３のFFC２３に接触する面に設けられた弾性部材４３−２がFFC２３の面、および溝４１−１とFFC２３の両端部との間に生じている隙間の部分を強く圧迫することにより、溶融樹脂のリークパスを塞ぐことが可能となる。

雄型４１に雌型４２を組み合わせるステップ１０４では、タッチパネル基板２０が配置された雄型４１に雌型４２が組み合わされ、雄型４１、雌型４２、およびタッチパネル基板２０によって画成されたキャビティが形成される。

溶融樹脂を加圧注入するステップ１０５では、成形金型４０の中に形成されたキャビティの中に溶融樹脂を注入する。 このとき、FFC２３がセンサー一体型樹脂成形品１０の外部へ突出する位置は、上述したスライドブロック４３のシーリング部材と雄型４１の溝４１−１とによってシーリングされているため、この部分から溶融樹脂が成形金型４０の外へ漏れ出すことはない。

本発明において使用される溶融樹脂の種類は特に限定されるものではなく、熱可塑性樹脂であれば良い。

なお、雄型４１の上に配置されるタッチパネル基板２０が平面状である場合、キャビティの中に溶融樹脂を注入すると、タッチパネル基板２０と成形金型４０の雄型４１との間に溶融樹脂が回り込んで流入することがある。 これを防止するために、雄型４１上に配置されたタッチパネル基板２０の端面に面する位置の雄型面上に、稜線状の突起４４がタッチパネル基板２０を取り囲むようにして配置するようにしても良い。

成形品を金型から取り出すステップ１０６は、キャビティの中に加圧注入された溶融樹脂が冷却固化した後行われる。 溶融樹脂が冷却固化した後、成形金型４０の雄型４１と雌型４２を分離すると共に、雄型４１の溝４１−１に挿入されたスライドブロック４３を取り出し、その後成形されたセンサー一体型樹脂成形品１０を雄型４１から取り外す。

なお、以上の説明においては、タッチパネル基板２０の外側（すなわち、センサー一体型樹脂成形品１０の表面側）に射出成形樹脂層３０が配置される構成のセンサー一体型樹脂成形品１０について説明してきたが、これに限定されるものではない。

例えば、射出成形樹脂層３０の外側（すなわち、センサー一体型樹脂成形品１０の表面側）に、更に合成樹脂シートが配置されるようにして溶融樹脂を加圧注入してセンサー一体型樹脂成形品１０を成形するようにしても良い。 この場合、裏面側にタッチパネル基板２０が配置され、タッチパネル基板２０の表面側に射出成形樹脂層３０が配置され、更に射出成形樹脂層３０の表面側に合成樹脂シートが配置されるという構成を持ったセンサー一体型樹脂成形品１０となる。

この表面側に配置された合成樹脂シートの表面側には、防眩性、防傷性、そして耐指紋性等の機能を高めるために、アンチグレア加工フィルムを貼付したり、ハードコート処理したり、耐指紋性コート処理を行うこともできる。
更に、この表面側に配置された合成樹脂シートの裏面側に文字、記号、図形、絵等の加飾印刷を施しておくこともできる。

次に、センサー一体型樹脂成形品１０を成形するための成形金型４０の典型的な実施例について説明する。

図３は、雄型４１の上にタッチパネル基板２０が配置された状態を示した斜視図である。 図４は、雄型４１の上にタッチパネル基板２０が配置された状態を示した平面図である。 図５は、図４に示す断面Ａ−Ａを示したものである。 図６は、図４に示す断面Ｂ−Ｂを示したものである。 そして、図７はスライドブロック４３の正面図と側面図を示したものである。

図３を参照すると、成形金型４０の雄型４１（「コア型」とも呼ぶ）の上にはタッチパネル基板２０を配置するための面が設けられている。 タッチパネル基板２０に設けられたFFC２３が配置される雄型４１の側部には、FFC２３の幅よりわずかに広い幅を有する溝４１−１が設けられている。

雄型４１の溝４１−１にはスライドブロック４３がタイトに挿入できるようになっており、スライドブロック４３は図７に示すような形状をしており、上方には部分的に突起した面を有しており、この突起した平面がFFC２３と接触し、FFC２３を雄型４１の溝４１−１の底面に押し付けるようになっている。

また、スライドブロック４３の突起した平面の両端には、シーリング部材である２つの突起部４３−１が設けられている。 なお、スライドブロック４３が雄型４１の溝４１−１に挿入された時、この２つの突起部４３−１が、FFC２３の両端を溝４１−１の底面に、強く押し付けるようになっている。

また、スライドブロック４３の突起した平面には、突起部４３−１に代えて、シーリング部材である弾性部材４３−２（図示せず）を配置するようにしても良い。 弾性部材４３−２は平板状であって、突起した平面を覆うようにして貼付される。 この弾性部材の材料は、弾性を有する材料であれば、使用することができるが、シリコンゴムのような耐熱性ゴムを使用することが望ましい。

図５には、雄型４１の上にタッチパネル基板２０が配置された状態であって、溶融樹脂がキャビティ内に加圧注入されている段階の状態が示されている。 図５に示される雄型４１では、雄型４１上に配置されたタッチパネル基板２０の端面に面する位置の雄型４１面上には、稜線状の突起４４がタッチパネル基板２０を取り囲むようにして配置されている。 このような稜線状の突起４４を配置することにより、溶融樹脂がキャビティ内に加圧注入されている時に、タッチパネル基板２０と雄型４１との間に溶融樹脂がまわり込んで流入するのを防止することができる。

なお、成形金型４０の雌型４２（「キャビティ型」とも呼ぶ）は、雄型４１と組み合わされて、溶融樹脂が流入する空間、すなわちキャビティを形成するものである。

１０ センサー一体型樹脂成形品
２０ タッチパネル基板
２１ 合成樹脂シート
２２ センサー部
２３ FFC（Flexible Flat Cable）
３０ 射出成形樹脂層
４０ 成形金型
４１ 雄型（コア型）
４１−１ 溝
４２ 雌型（キャビティ型）
４３ スライドブロック
４３−１ 突起部
４３−２ 弾性部材
４４ 稜線状の突起
１０１ タッチパネル基板を準備するステップ
１０２ 雄型上にタッチパネル基板を設置するステップ
１０３ スライドブロックを雄型の溝に挿入するステップ
１０４ 雄型に雌型を組み合わせるステップ
１０５ 溶融樹脂を加圧注入するステップ
１０６ 成形品を金型から取り出すステップ

Claims (8)

1. センサー一体型樹脂成形品の成形方法であって、
   合成樹脂シートからなるタッチパネル基板であって、当該合成樹脂シートの外面にはセンサー部およびセンサー部と電気的に接続されたFFCが設けられたタッチパネル基板を準備するステップと、
   当該FFCを通すための溝を備えた成形金型の雄型上に、当該タッチパネル基板を設置するステップと、
   当該FFCが設置された雄型の溝に挿入されるスライドブロックであって、当該FFCを雄型の溝に押し付けて溶融樹脂の流出を抑えるシーリング部材を備えたスライドブロックを雄型の溝に挿入するステップと、
   当該雄型に成形金型の雌型を組み合わせるステップと、
   当該雄型、雌型およびタッチパネル基板で画成される空間に、溶融樹脂を加圧注入するステップと、
   当該溶融樹脂を冷却固化させ、タッチパネル基板と一体化させた後、金型から取り出すステップと、
   を備えたことを特徴とする成形方法。
2. 請求項１に記載のセンサー一体型樹脂成形品の成形方法において、前記シーリング部材は、雄型の溝に配置された前記FFCの両端側の一部を雄型の溝の底面に押し付けるようにして配置された突起部であることを特徴とする成形方法。
3. 請求項１に記載のセンサー一体型樹脂成形品の成形方法において、前記シーリング部材は、雄型の溝に配置された前記FFCの長手方向の所定幅に亘って、FFCを雄型の溝の底面に押し付けるようにして配置された弾性部材であることを特徴とする成形方法。
4. 請求項１に記載のセンサー一体型樹脂成形品の成形方法において、前記タッチパネル基板と前記成形金型の雄型との間に溶融樹脂が流入するのを防止するために、雄型上に配置された前記タッチパネル基板の端面に面する位置の雄型面上には、稜線状の突起が前記タッチパネル基板を取り囲むようにして配置されていることを特徴とする成形方法。
5. センサー一体型樹脂成形品の成形金型であって、
   タッチパネル基板に設けられたFFCを通すために設けた溝を有する雄型と、
   当該雄型と組み合わされる雌型と、
   雄型の溝に挿入されるスライドブロックと、
   を備え、
   当該スライドブロックには、当該FFCを雄型の溝に押し付けて溶融樹脂の流出を抑えるシーリング部材を備えることを特徴とする成形金型。
6. 請求項５に記載されたセンサー一体型樹脂成形品の成形金型であって、
   前記シーリング部材は、雄型の溝に配置された前記FFCの両端側の一部を雄型の溝の底面に押し付けるようにして配置された突起部であることを特徴とする成形金型。
7. 請求項５に記載されたセンサー一体型樹脂成形品の成形金型であって、
   前記シーリング部材は、雄型の溝に配置された前記FFCの長手方向の所定幅に亘って、FFCを雄型の溝の底面に押し付けるようにして配置された弾性部材であることを特徴とする成形金型。
8. 請求項５に記載されたセンサー一体型樹脂成形品の成形金型であって、前記タッチパネル基板と前記成形金型の雄型との間に溶融樹脂が流入するのを防止するために、雄型上に配置された前記タッチパネル基板の端面に面する位置の雄型面上には、稜線状の突起が前記タッチパネル基板を取り囲むようにして配置されていることを特徴とする成形方法。