JP2017109383A - 複合成形部材、複合成形部材の製造方法、および電子部品 - Google Patents

Abstract

【課題】気密性に優れる樹脂複合成形体を提供する。
【解決手段】金属部２と成形樹脂部１とを備える複合成形部材１０であって、金属部２と成形樹脂部１とは接着層３を介して接合する部分を備え、接着層３を介して成形樹脂部１に対向する金属部２の面は凹凸（複数の凹部２ｄ）を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複合成形部材、複合成形部材の製造方法、および上記の複合成形部材または上記の複合成形部材の製造方法により製造された複合成形部材からなる電子部品に関する。

特許文献１には、金属端子をインサートし、その一部が樹脂の筐体より突き出して電気的接続部を形成する金属端子をインサートした樹脂複合成形体の製造方法であって、予め金属端子の板幅側の端部に樹脂の圧縮応力を生み出す溝形状を少なくとも１箇所設け、該溝形状が前記金属端子の板幅側端面との交点になす角が、９０°より小さい鋭角形状を少なくとも１つ有する形態とし、溶融樹脂が凝固する際の体積変化の現象を利用して前記金属端子と前記樹脂とを前記溝形状の内部で部分的に密着させて気密性を向上させる、金属端子をインサートした樹脂複合成形体の製造方法が開示されている。

特開２０１２−１０１３９４号公報

しかし、特許文献１に記載された製造方法では、溝形状における前記金属端子の板幅側端面との交点になす角を、９０°より小さい鋭角形状とするため、金属端子の形状加工は容易とはいえず、金属端子が小型化すると上記の溝形状の加工が適切に行われない場合がある。このような場合には、樹脂複合成形体における樹脂部と樹脂成型部と密着性が低下して、樹脂複合成形体の気密性を適切に確保することが困難となる。

本発明は、上記従来の課題を解決するためのものであり、気密性に優れる樹脂複合成形体を提供することを目的とする。また、本発明は、気密性に優れる樹脂複合成形体の製造方法を提供することをも目的とする。さらに、本発明は、上記の複合成形部材の製造方法により製造された複合成形部材からなる電子部品を提供することも目的とする。

上記の課題を解決するために提供される本発明は、一態様において、金属部と成形樹脂部とを備える複合成形部材であって、前記金属部と前記成形樹脂部とは接着層を介して接合する部分を備え、前記接着層を介して前記成形樹脂部に対向する前記金属部の面は凹凸を有することを特徴とする複合成形部材である。

金属部と成形樹脂部との間に接着層を設けてこれらを接合させることにより、金属部と成形樹脂部との間の密着性を高めることができる、換言すれば、金属部と成形樹脂部との間の剥離しにくさを高めることができる。しかも、接着層を介して樹脂部に対向する金属部の面は凹凸を有するため、接着層の金属部や成形樹脂部に接触する面積を増やすことができる。その結果、仮に金属部と樹脂成形部との間に隙間が生じたとしても、延面距離が長くなり、外部からの物質（水、フラックスなどが例示される。）が複合成形部材の内部に到達しにくくすることができる。

前記金属部における前記凹凸を有する面の部分の厚さは１００μｍ以下である場合には、前記凹凸を有する面は、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２０１３に規定される最大高さ粗さＲｚが５μｍ以下であることにより、金属部の凹凸が金属部全体の機械強度に与える影響を少なくすることができ、好ましい。

前記金属部を構成する部材が基材と前記基材上に設けられた銀含有めっき層と前記銀含有めっき層上に設けられた変色防止層とを備えてなる場合には、前記金属部の前記凹凸を有する面は基材からなることが、金属部と成形樹脂部との密着性を高める観点から好ましい。すなわち、凹凸部では、金属部を構成する部材から銀含有めっき層と変色防止層とが剥離した状態となっていることが好ましい。

前記金属部の前記凹凸を有する面は、平面視で直径１０μｍ以上６０μｍ以下の開口を有する複数の凹部を有する面であってもよい。

本発明は、他の一態様として、金属部と成形樹脂部とを備える複合成形部材の製造方法であって、金属部材における厚さ１００μｍ以下の部分の面にレーザ光を照射して、前記金属部材の基材を変形させて複数の凹部を形成するレーザ照射工程、前記金属部材における前記複数の凹部が形成された面上に接着剤層を形成する接着剤層形成工程、前記金属部材を、前記接着剤層が形成された側の面がキャビティ内を向くように成形金型内に配置する配置工程、および前記金属部材の前記複数の凹部が形成された面上の前記接着剤層が成形樹脂で覆われるように樹脂成形を行って、前記金属部材に由来する前記金属部と、前記成形樹脂部と、前記接着剤層の硬化物からなる接着層とを備える前記複合成形部材を得る成形工程を備えることを特徴とする成形部材の製造方法を提供する。

このような製造方法を採用することにより、上記の本発明の一態様に係る複合成形部材を効率的に製造することができる。

前記金属部材は前記基材上に銀含有めっき層および変色防止層を備えていてもよい。この場合には、前記レーザ照射工程では、前記複数の凹部を形成するとともに、前記銀含有めっき層および前記変色防止層を除去することが、生産効率を高める観点から好ましい。

前記複数の凹部が形成された面は、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２０１３に規定される最大高さ粗さＲｚが５μｍ以下であることが、レーザ照射工程において金属部に凹部を形成したときに金属部が変形するといった不具合が生じにくく、好ましい。

前記凹部は平面視で直径１０μｍ以上６０μｍ以下の開口を有することが、レーザ照射工程において効率的に加工を行う観点から好ましい。

前記金属部材は抜き打ち加工により形成されたものであってもよい。打ち抜き加工の際には、加工油が用いられることが一般的であるところ、この加工油が金属部材の表面に残留していても、レーザ照射工程により金属部材に凹部を形成するときに加工油を除去することが可能であるため、複数の凹部が形成された面上に接着剤層を安定的に形成することができる。

マスクレスに加工されることが、生産性を高める観点から好ましい。

本発明は、別の一態様として、上記の本発明の一態様に係る成形部材からなる電子部品を提供する。

本発明によれば、気密性に優れる樹脂複合成形体が提供される。また、本発明により、気密性に優れる樹脂複合成形体の製造方法も提供される。さらに、本発明により、上記の複合成形部材の製造方法により製造された複合成形部材からなる電子部品も提供される。

本発明の一実施形態に係る複合成形部材を模式的に示す部分断面図である。 本発明の一実施形態に係る複合成形部材の製造方法を示すフローチャートである。 レーザ照射工程に供される金属部材の構造を模式的に示す部分断面図である。 レーザ照射工程が行われている途中の状態を模式的に示す部分断面図である。 レーザ照射工程後の金属部材の状態を模式的に示す部分断面図である。 接着剤層形成工程が行われている途中の状態を模式的に示す部分断面図である。 接着剤層形成工後の状態を模式的に示す部分断面図である。 成形工程が行われている途中の状態を模式的に示す部分断面図である。 レーザ照射工程後の金属部材の一例における複数の凹部を有する面の（ａ）観察結果および（ｂ）測定結果を示す図である。 レーザ照射工程後の金属部材の一例における複数の凹部を有する面の（ａ）観察結果および（ｂ）測定結果を示す図である。 本発明の一実施形態に係る電子部品の一例を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

図１は、本発明の一実施形態に係る複合成形部材を模式的に示す部分断面図である。

図１に示されるように、本発明の一実施形態に係る複合成形部材１０は、金属部２と成形樹脂部１とこれらの間に位置する接着層３とを備える。

金属部２は、金属、合金またはこれらの積層構造体からなる。金属部２を構成する材料として、リン青銅等の銅系材料、アルミニウム系材料、銀系材料などが例示される。

成形樹脂部１は、成形可能な樹脂系材料からなる。樹脂系材料に含まれる樹脂材料として、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン；ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル；６，６−ナイロン等のポリアミド；ポリスルホン；液晶ポリマーなどが例示される。樹脂系材料はシリカ、ガラスなどからなるフィラーを含有していてもよい。

接着層３は、金属部２と成形樹脂部１とを接合させている。上記のように、金属部２を構成する材料と成形樹脂部１を構成する材料とは異なるため、熱膨張率、ヤング率などの物性が大きく異なる。このため、複合成形部材が金属部と金属部上に直接設けられた成形樹脂部とを備える構成を有する場合には、金属部と成形樹脂部との間に隙間が生じやすい。この隙間から水分やフラックスが入り込むと、金属部２に腐食が生じて、複合成形部材の機械特性や電気特性が劣化してしまう。しかしながら、本発明の一実施形態に係る複合成形部材１０は、金属部２と成形樹脂部１との間に接着層３が設けられていることにより、金属部２と成形樹脂部１との間の密着性を高めることができる。この点を換言すれば、金属部２と成形樹脂部１との間の剥離しにくさを高めることができる。

接着層３を介して成形樹脂部１に対向する金属部２の面（接合面）は、凹凸、具体的には、複数の凹部２ｄを有する。このように、金属部２の接合面が凹凸を有することにより、接着層３の金属部２や成形樹脂部１に接触する面積を増やすことができる。その結果、仮に金属部２と成形樹脂部１との間に隙間が生じたとしても、延面距離が長くなり、外部からの物質（水、フラックスなどが例示される。）が複合成形部材１０の内部に到達しにくくすることができる。

さらに、上記の凹凸（複数の凹部２ｄ）に沿って接着層３は位置するため、金属部２と成形樹脂部１との間にせん断力が生じても、接着層３は、せん断力の方向とは異なる方向に接着層３の面内方向が位置する部分を有することができる。このため、金属部２と成形樹脂部１との間にせん断力が生じても、接着層３の大規模な（金属部２と成形樹脂部１とが剥離するほどの）せん断破壊が生じる可能性を低減させることができる。接着層３の厚さは、接着層３が適切に機能を果たすことができるように、適宜設定される。限定されない例示を行えば、接着層３の厚さとして、０．１μｍ以上２０μｍ以下が挙げられる。

金属部２における上記の凹凸（複数の凹部２ｄ）を有する面の部分の厚さが１００μｍ以下である場合には、上記の凹凸（複数の凹部２ｄ）を有する面は、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２０１３に規定される最大高さ粗さＲｚが５μｍ以下であることが好ましい。上記の最大高さ粗さＲｚが５μｍ以下であることにより、金属部２の凹凸（複数の凹部２ｄ）が金属部２全体の機械強度に与える影響を少なくすることができる。金属部２と成形樹脂部１との密着性を高める観点から、上記の最大高さ粗さＲｚは１μｍ以上であることが好ましく、２μｍ以上であることが好ましい。

ここで、金属部２を構成する部材（後述する金属部材２Ｍに相当する。）が、図３に示す基材２Ｓと、基材２Ｓ上に設けられた銀含有めっき層４と、銀含有めっき層４上に設けられた変色防止層５とを備えてなる場合には、金属部２の上記の凹凸（複数の凹部２ｄ）を有する面は基材２Ｓからなることが、金属部２と成形樹脂部１との密着性を高める観点から好ましい。図３は、本発明の一実施形態に係る複合成形部材の製造方法のレーザ照射工程に供される金属部材の構造を模式的に示す部分断面図である。金属部２の接着層３に接する面が変色防止層５の面である場合には、接着層３の金属部２に対する密着性が低下する可能性があるため、接着層３を形成する前に金属部２から変色防止層５を適切に除去しておくことが好ましい。ところが、変色防止層５は銀含有めっき層４に対して化学的に相互作用して覆うように設けられるため、銀含有めっき層４を残して変色防止層５を除去することは容易でない。したがって、銀含有めっき層４とともに変色防止層５を除去することにより、変色防止層５を確実に除去できる。

金属部２の上記の凹凸の具体的な形状は限定されない。例えば、平面視で直径１０μｍ以上６０μｍ以下の開口を有する複数の凹部２ｄを有していてもよい。

本発明の一実施形態に係る複合成形部材１０の製造方法は限定されない。図２から図８を参照しつつ次に説明する製造方法によれば、複合成形部材１０を効率的に製造することができる。

図２は、本発明の一実施形態に係る複合成形部材の製造方法を示すフローチャートである。図４は、本発明の一実施形態に係る複合成形部材の製造方法のレーザ照射工程が行われている途中の状態を模式的に示す部分断面図である。図５は、本発明の一実施形態に係る複合成形部材の製造方法のレーザ照射工程後の金属部材の状態を模式的に示す部分断面図である。図６は、本発明の一実施形態に係る複合成形部材の製造方法の接着剤層形成工程が行われている途中の状態を模式的に示す部分断面図である。図７は、本発明の一実施形態に係る複合成形部材の製造方法の接着剤層形成工後の状態を模式的に示す部分断面図である。図８は、本発明の一実施形態に係る複合成形部材の製造方法の成形工程が行われている途中の状態を模式的に示す部分断面図である。

図２に示されるように、本発明の一実施形態に係る複合成形部材の製造方法は、レーザ照射工程（ステップＳ１０１）、接着剤層形成工程（ステップＳ１０２）、配置工程（ステップＳ１０３）、および成形工程（ステップＳ１０４）を備える。

まず、図３に示されるように、金属部材２Ｍを用意する。本発明の一実施形態に係る製造方法では、金属部材２Ｍは、リン青銅からなる基材２Ｓと、基材２Ｓ上に設けられた銀含有めっき層４と、銀含有めっき層４上に設けられた変色防止層５とからなる。銀含有めっき層４は、複合成形部材１０からなる電子部品を接点部材として用いたとき、接点における接触抵抗を低減させることができる。変色防止層５は、銀含有めっき層４の外観変化を抑制したり、接触抵抗の上昇を抑制したりすることができる。金属部材２Ｍは、レーザ照射工程（ステップＳ１０１）により凹部２ｄが形成される部分の厚さが１００μｍ以下であり、８０μｍ以下であってもよく、５０μｍ以下であってもよく、３０μｍ以下であってもよい。

ここで、金属部材２Ｍは抜き打ち加工により形成されたものであってもよい。抜き打ち加工で形成された場合には、加工油などの油性物質ＯＤが金属部材２Ｍの表面に残留することがある。

レーザ照射工程（ステップＳ１０１）では、図４に示されるように、金属部材２Ｍにおける厚さ１００μｍ以下の部分の面にレーザ光ＬＬを照射して、金属部材２Ｍの基材２Ｓを変形させて複数の凹部２ｄを形成する。この際、基材２Ｓ上に設けられた銀含有めっき層４および銀含有めっき層４上に設けられた変色防止層５は除去され、凹部２ｄの面は基材２Ｓから構成される。上記のように、金属部材２Ｍが抜き打ち加工により形成されたものであって加工油などの油性物質ＯＤが金属部材２Ｍの表面に残留する場合であっても、油性物質ＯＤは銀含有めっき層４および変色防止層５とともに除去され、複数の凹部２ｄに残留させないことが可能である。紫外線照射装置を用いた場合には変色防止層５をある程度除去することは可能であるが、油性物質ＯＤを除去することは容易でない。

レーザ光ＬＬを照射して複数の凹部２ｄを形成する場合には、レーザ光ＬＬの照射エネルギー、照射密度、照射ピッチなどを変化させることにより、複数の凹部２ｄの形状を制御性高く形成することができる。したがって、レーザ照射工程（ステップＳ１０１）を採用することにより、金属部材２Ｍに複数の凹部２ｄが形成された面のＪＩＳ Ｂ０６０１：２０１３に規定される最大高さ粗さＲｚを５μｍ以下とすることは容易である。

以上説明したように、レーザ照射工程（ステップＳ１０１）を実施することにより、図５に示されるように、基材２Ｓからなる金属部材２Ｍに複数の凹部２ｄが形成された面を用意することができる。図９および図１０に、基材２Ｓからなる複数の凹部２ｄが形成された面を有する金属部材２Ｍの具体例を示した。

図９に観察画像が示されるレーザ加工で得られた複数の凹部２ｄの形状測定を行った結果、図９（ｂ）に示されるように、最大高さ粗さＲｚは３．９μｍであった。また、凹部の平均穴径は１９．７μｍであり、凹部のピッチの平均値は２９．２μｍであった。

図１０に観察画像が示されるレーザ加工で得られた複数の凹部２ｄの形状測定を行った結果、図１０（ｂ）に示されるように、最大高さ粗さＲｚは３．６μｍであった。また、凹部の平均穴径は１８．５μｍであり、凹部のピッチの平均値は２４．８μｍであった。

接着剤層形成工程（ステップＳ１０２）では、図６に示されるように、ディスペンサーＤＳを用いて接着剤組成物ＡＣを金属部材２Ｍにおける複数の凹部２ｄが形成された面に供給して、当該面上に接着剤層３Ａを形成する。接着剤層３Ａの厚さは、接着剤層３Ａから形成される接着層３が適切な厚さとなるように適宜設定される。こうして、図７に示されるように、金属部材２Ｍの複数の凹部２ｄが形成された面上に接着剤層３Ａが形成される。

上記のようにレーザ照射工程（ステップＳ１０１）において複数の凹部２ｄを形成する際にレーザ光ＬＬを用いたことにより、接着剤層３Ａが形成されるべき複数の凹部２ｄの面は、基材２Ｓから構成される。この基材２Ｓからなる面は、レーザ光ＬＬが照射されていない面（変色防止層５の面やさらに油性物質ＯＤが付着した面）とは化学的性質が大きく異なる。このため、レーザ光ＬＬを照射することにより生成した複数の凹部２ｄの面に対する接着剤組成物ＡＣの濡れ性を、金属部材２Ｍにおけるレーザ光ＬＬが照射されていない面に対する接着剤組成物ＡＣの濡れ性よりも高めることが可能である。したがって、マスクを用いることなく、すなわち、マスクレスに、接着剤組成物ＡＣを複数の凹部２ｄの面に供給して接着剤層３Ａを形成することができる。

配置工程（ステップＳ１０３）では、金属部材２Ｍを、接着剤層３Ａが形成された側の面がキャビティ内を向くように成形金型内に配置する。

成形工程（ステップＳ１０４）では、図８に示されるように、金属部材２Ｍの前記複数の凹部２ｄが形成された面上の接着剤層３Ａが成形樹脂部１で覆われるように樹脂１ＲＳの成形を行う。図８では、矢印の向きに樹脂１ＲＳが展開している。樹脂１ＲＳの成形を射出成形により行う場合など、樹脂１ＲＳの金属部材２Ｍに対する移動速度が特に速い場合がある。このような場合であっても、金属部材２Ｍには複数の凹部２ｄが設けられていて、その凹部２ｄ上に接着剤層３Ａが形成されている。このため、移動する樹脂１ＲＳによって接着剤層３Ａが金属部材２Ｍから剥離する不具合が生じにくい。こうして樹脂１ＲＳを成形金型のキャビティ内に展開して樹脂成形を行うことにより、金属部材２Ｍに由来する金属部２上に成形樹脂部１を設けるとともに、接着剤層３Ａを構成する接着剤組成物ＡＣを硬化させて、接着剤層３Ａの硬化物からなる接着層３を金属部２と成形樹脂部１との間に設ける。成形工程において行われる樹脂成形が金型の加熱や高温の樹脂１ＲＳの供給を含む場合には、金型や樹脂１ＲＳからの熱により、接着剤層３Ａを構成する接着剤組成物ＡＣを硬化させることが、生産効率を高める観点から好ましい。こうして、図１に示されるような、金属部２と、成形樹脂部１と、接着層３とを備える複合成形部材１０を得ることができる。

以上説明した本発明の一実施形態に係る複合成形部材１０は、スイッチやコネクタなど電子部品として好適に使用されうる。そのような電子部品の一例として、図１１に示されるスイッチ１００が挙げられる。スイッチ１００は、成形樹脂部１０１と金属部１０２とからなる複合成形部材１１０、および複合成形部材１１０部を保護するとともにスイッチ１００に意匠を与えるフィルム部１１１を備える。

なお、上記に本実施形態およびその適用例を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。例えば、前述の各実施形態またはその適用例に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、各実施形態の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含有される。

１０ 複合成形部材
１ 成形樹脂部
２ 金属部
２ｄ 複数の凹部
２Ｍ 金属部材
２Ｓ 基材
３ 接着層
４ 銀含有めっき層
５ 変色防止層５
ＯＤ 油性物質
ＬＬ レーザ光
ＤＳ ディスペンサー
ＡＣ 接着剤組成物
３Ａ 接着剤層
１ＲＳ 樹脂
１００ スイッチ
１１０ 複合成形部材
１０１ 成形樹脂部
１０２ 金属部
１１１フィルム部

Claims (11)

1. 金属部と成形樹脂部とを備える複合成形部材であって、
   前記金属部と前記成形樹脂部とは接着層を介して接合する部分を備え、
   前記接着層を介して前記成形樹脂部に対向する前記金属部の面は凹凸を有すること
   を特徴とする複合成形部材。
2. 前記金属部における前記凹凸を有する面の部分の厚さは１００μｍ以下であり、
   前記凹凸を有する面は、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２０１３に規定される最大高さ粗さＲｚが５μｍ以下である、請求項１に記載の複合成形部材。
3. 前記金属部を構成する部材が基材と前記基材上に設けられた銀含有めっき層と前記銀含有めっき層上に設けられた変色防止層とを備えてなり、前記金属部の前記凹凸を有する面は前記基材からなる、請求項１または２に記載の複合成形部材。
4. 前記金属部の前記凹凸を有する面は、平面視で直径１０μｍ以上６０μｍ以下の開口を有する複数の凹部を有する面である、請求項１から３のいずれか一項に記載の複合成形部材。
5. 金属部と成形樹脂部とを備える複合成形部材の製造方法であって、
   金属部材における厚さ１００μｍ以下の部分の面にレーザ光を照射して、前記金属部材の基材を変形させて複数の凹部を形成するレーザ照射工程、
   前記金属部材における前記複数の凹部が形成された面上に接着剤層を形成する接着剤層形成工程、
   前記金属部材を、前記接着剤層が形成された側の面がキャビティ内を向くように成形金型内に配置する配置工程、および
   前記金属部材の前記複数の凹部が形成された面上の前記接着剤層が成形樹脂で覆われるように樹脂成形を行って、前記金属部材に由来する前記金属部と、前記成形樹脂に由来する前記成形樹脂部と、前記接着剤層の硬化物からなる接着層とを備える前記複合成形部材を得る成形工程を備えること
   を特徴とする成形部材の製造方法。
6. 前記金属部材は前記基材上に銀含有めっき層および変色防止層を備え、
   前記レーザ照射工程では、前記複数の凹部を形成するとともに、前記銀含有めっき層および前記変色防止層を除去する、請求項５に記載の成形部材の製造方法。
7. 前記複数の凹部が形成された面は、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２０１３に規定される最大高さ粗さＲｚが５μｍ以下である、請求項５または６に記載の成形部材の製造方法。
8. 前記凹部は平面視で直径１０μｍ以上６０μｍ以下の開口を有する、請求項５から７のいずれか一項に記載の成形部材の製造方法。
9. 前記金属部材は抜き打ち加工により形成されたものである、請求項５から８のいずれか一項に記載の成形部材の製造方法。
10. マスクレスに加工される、請求項５から９のいずれか一項に記載の成形部材の製造方法。
11. 請求項１から４のいずれか一項に記載される成形部材からなる電子部品。