JP3432603B2

JP3432603B2 - 筐体の製造方法

Info

Publication number: JP3432603B2
Application number: JP16558294A
Authority: JP
Inventors: 賢伸石塚; 耕太西井; 孝村谷; 浩一木村; 隆之藤原
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1994-07-18
Filing date: 1994-07-18
Publication date: 2003-08-04
Anticipated expiration: 2018-08-04
Also published as: JPH0825409A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は筐体の製造方法係り、特
にインサート用金属部品と樹脂とをインモールド成形方
法により一体成形して筐体を製造する筐体の製造方法に
関する。

【０００２】金属部品と樹脂とを射出成形によって一体
化する方法としてインモールド成形が知られている。こ
のインモールド成形は、金属部品を金型内にセットし、
その後樹脂を射出成形して一体化する方法である。

【０００３】また、インモールド成形には、金属部品を
樹脂中に埋め込むインサート成形、金属基板上に樹脂部
品を成形するアウター成形がある。

【０００４】このインモールド成形により製造される金
属部品と樹脂との複合体は多機能な携帯用電子機器の筐
体として注目されている。また、携帯用電子機器は外部
衝撃等に対する信頼性を要求されており、よってこのイ
ンモールド成形により製造される金属部品と樹脂との複
合体に対し高い信頼性が要求されている。

【０００５】

【従来の技術】従来、ノートパソコン，電子手帳，電話
器等に代表される携帯用機器においては、軽量化，生産
性，外観等の点から樹脂を使用している。これらの製品
の重量の中で筺体重量は通常３０〜５０％を占めてお
り、この筺体をさらに軽量化できれば製品の軽量化に大
きく貢献できる。

【０００６】製品を軽量化するために筐体の薄肉化が進
められているが、通常筐体に使用されているＡＢＳ（ア
クリロニトリル・ブタジエン・スレチン）樹脂では、強
度不足により薄肉化は困難であった。そこで、本発明者
らは芳香族ポリアミド，ＰＰＳ（フェニレンサルファイ
ド）などの高強度なエンジニアプラスチックの使用、及
びＡＢＳ−ＰＣのポリマーアロイの使用、炭素繊維等の
充填剤の付与し筐体の成形をおこなっている。

【０００７】しかし、上記エンジニアプラスチックはＡ
ＢＳ樹脂と比較すると、薄肉での射出成形が難しく、射
出成形後の表面に塗装或いはメッキがしにくいという問
題点がある。また、上記エンジニアプラスチックを使用
しても、強度，剛性が充分ではないという問題点があ
る。更に、ポリマーアロイの使用、炭素繊維等の充填剤
の添加を行った場合においても同様であり、重量面及び
強度面を共に良好なものとすることはできない。

【０００８】特に、ノートパソコン，ワープロ等の携帯
用電子機器は、携帯，運搬中の落下が頻繁に起こると考
えられ、例えば１ｍの高さから落下させても壊れないよ
うな耐落下衝撃性が要求される。しかし現状ではこの要
求を満足できる薄肉高強度の樹脂は見当たらない。

【０００９】一方、これらの要求性能を満たすためにＡ
ｌ（アルミニウム）板金やＡｌ合金ダイキャスト等の金
属で筺体を作製する方法があるが、Ａｌ板金ではボス，
リブ，および嵌合部を形成しにくいという欠点があり、
またＡｌ合金ダイキャストでは1mm 以下の薄肉化が困難
である。更に、このような金属を使用した筺体では剛性
が高く衝撃力を吸収出来ない。このため、筺体は破損し
なくても内部の電子部品の破損や不良が生じる恐れがあ
る。

【００１０】このように、樹脂または金属単体では上記
の要求特性を完全には満足することができなかった。

【００１１】一方、樹脂と金属を一体化する方法として
インモールド成形法がある。インモールド成形法におけ
る金属部品と樹脂の一体化方法はアンカー効果の付与に
よる。アンカー効果の付与は、樹脂の成形収縮により金
属と樹脂を固定するものである。そして、その強度は剛
性や成形収縮率等の樹脂の機械的性質やアンカーの形
状，配置等の構造的要因がそれぞれ影響する。

【００１２】よって、インモールド成形法による方法で
は、製品それぞれについて構造的検討が必要となるため
製作時間が長くなる欠点がある。また樹脂の成形，冷却
時に成形収縮が発生するため、金属部品と樹脂との間で
浮きが生じてしまい、美観を損ねるだけでなく結露が発
生し易くなり電子機器用筺体としては好ましくない。ま
た、発生した浮きを修正するために接着する必要が生じ
る。

【００１３】そこで、本発明者は先に、上記問題点を解
決するために特願平６−４７３０号及び特願平５−２２
２４０６号を提案した。

【００１４】特願平６−４７３０号は、接着剤を金属に
塗布することにより射出樹脂と金属とを接着することに
より強固な接着面を実現し、浮きの発生を防止する方法
が開示されている。

【００１５】また、特願平５−２２２４０６号では、金
属に表面処理を施し、金属表面に樹脂との接着性を持つ
有機皮膜を形成することにより成形樹脂との接着を行う
方法が開示されている。この方法によれば、金属の洗浄
後に表面処理剤溶液に浸漬するだけで表面処理が行われ
るため、作業自体簡便であり、また特殊な装置も必要と
しない（処理槽や乾燥装置があればよい）ため生産性を
向上させることができる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、特願平６−
４７３０号に開示された方法では、接着剤が射出圧によ
って流される問題や，高温による接着剤の劣化等の問題
がある。さらに接着層を均一に薄くするために，接着剤
の塗布に特殊な装置が必要となり生産工程も複雑となっ
てしまう。

【００１７】また、特願平５−２２２４０６号に開示さ
れた方法では、洗浄工程の終わりに温風乾燥を行ってい
たため、金属部品としてインモールド成形法に一般に適
用されるアルミニウムを用いた場合には、アルミニウム
表面に酸化膜が形成され、この酸化膜の存在によりイン
モールド成形の後に実施される表面処理工程において、
表面処理剤とアルミニウムとの反応が妨げられるおそれ
があるという問題点がある。

【００１８】周知のように、アルミニウムは表面に酸化
膜を形成しやすく、またバリヤ層やバルク層といった表
面酸化膜の完全な除去は殆ど不可能である。アルミ表面
に均一な有機皮膜を確実に形成することが困難である。
前記した表面処理剤（トリアジンチオール）にて金属を
処理する場合、溶媒として水を用いているが、アルミは
大気中のみならず水中においても酸化膜を形成するた
め、アルミ表面とトリアジンとの反応が妨げられて、均
一に皮膜を生成することが出来ない。

【００１９】一方, 成形用樹脂はABS 樹脂やナイロンと
は高い接着性が得られるが, ポリカーボネート等の接着
性が低い, 或いは全く接着不能な樹脂もあり, 使用する
樹脂が限定されたり, 必要な接着強度が得られない等の
問題があった。

【００２０】本発明は，携帯用ＯＡ機器等の筺体に好適
な強度の高い薄型化され軽量化された，金属製部品と樹
脂からなる複合筺体を提供するため，アルミ表面に均一
な有機皮膜を形成し, 各種樹脂と接着を可能とすること
を目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明では、アルミニウムを主成分とする金属を用い
た部品と樹脂とを射出成形法を用いた成形方法により一
体形成して筐体を製造する筐体の製造方法において、部
品を金型内に設置し、前記樹脂として、ポリカーボネー
ト或いはＡＢＳ樹脂を用い、該樹脂と前記部品との接着
性を高める機能を奏するゴム成分またはトリアジンチオ
ール類を添加剤として前記樹脂に１ｗ％〜１０ｗ％の添
加量で添加し、該添加剤が添加された樹脂を射出するこ
とにより、前記部品と前記添加剤が添加された樹脂とを
一体に複合形成することを特徴とするものである。

【００２２】

【００２３】また、前記トリアジンチオール類として、
6 −ソジウムメルカプチド−2,4 −ジメチルカプト−1,
3, 5 −トリアジンを用いることが望ましい。

【００２４】

【００２５】また、前記ゴム成分として、エポキシ系,
ポリスチレン系のゴムを用いることが望ましい。

【００２６】

【００２７】更に、前記部品を洗浄した後、この洗浄さ
れた部品を金型内に設置する前に、前記部品を有機溶剤
を溶媒とした表面処理液に浸漬することにより、前記部
品の表面に有機被膜を形成する構成としてもよい。

【００２８】

【作用】本発明による筐体の製造方法では、洗浄処理さ
れた部品を金型内に設置した後に実施される樹脂の射出
処理において、射出される樹脂に添加剤を添加したこと
により、樹脂の部品に対する接着強度を向上させること
ができる。よって、製造される樹脂と部品との複合成形
品である筐体の機械的強度を向上させることができ、ま
た樹脂と部品との剥離発生を防止することができる。

【００２９】

【実施例】次に本発明の実施例について図面と共に説明
する。

【００３０】図１は本発明の一実施例である筐体の製造
方法を示す工程図である。尚、本実施例では、インサー
ト用金属部品としてアルミニウム製部品を用い、筐体と
してペン入力タイプのパソコン筐体の底カバーを形成す
る例を示している。

【００３１】筐体を製造するには、先ず樹脂に添加剤を
添加する処理を行う。図１におけるステップ１０ａ，１
２ａ，１０ｂ，１２ｂ（図ではステップをＳと略称す
る）は樹脂に添加剤を添加する処理を示している。本実
施例では、添加剤としてゴム成分，トリアジンチオール
類を用いており、ステップ１０ａ，１２ａでは添加剤と
してゴム成分を用いた例を、またステップ１０ｂ，１２
ｂでは添加剤としてトリアジンチオール類を用いた例を
夫々示している。

【００３２】ステップ１０ａで用いられるゴム成分とし
ては、例えばエポキシ系, ポリスチレン系のゴム等を適
用することが考えられる。また、ステップ１２ａにおい
てゴム成分が添加される樹脂としては、例えばポリカー
ボネート等の適用が考えられる。

【００３３】一方、ステップ１０ｂで用いられるトリア
ジンチオール類としては6 −ソジウムメルカプチド−2,
4 −ジメチルカプト−1,3, 5 −トリアジン等を適用す
ることが考えられる。また、ステップ１２ｂにトリアジ
ンチオール類が添加される樹脂としては、例えば汎用プ
ラスチックであるＡＢＳ樹脂等の適用が考えられる。

【００３４】上記のように、添加剤としてゴム成分また
はトリアジンチオール類が添加された樹脂はその接着性
が増大し、これに起因して後述のようにインサート用金
属部品と添加剤が添加された樹脂との複合成形体の機械
的強度を向上させることができる。ステップ１０ａ，１
２ａ，１０ｂ，１２ｂにより添加剤が添加された樹脂
は、その後射出成形機に装着される。尚、ステップ１０
ａ，１２ａとステップ１０ｂ，１２ｂは双方を同時に行
うものではなく、ステップ１０ａ，１２ａ或いはステッ
プ１０ｂ，１２ｂの何れかを選択的に行うものである。

【００３５】一方、ステップ１４及びステップ１６は、
インサート用金属部品に対するインモールド処理前に実
行する処理を示している。ステップ１４は洗浄処理であ
り、インサート用金属部品を有機溶剤，酸により洗浄
し、金属表面の汚れや酸化膜を除去する。その後ステッ
プ１６において、所定濃度のトリアジンチオール溶液に
金属を所定時間浸漬する。

【００３６】トリアジンチオール類は金属用表面処理剤
として知られており、三協化成株式会社で種々のトリア
ジンチオール類の製造が行われている。用途は多岐に渡
り、金属の防食剤やゴムの架橋剤等がある。また、実際
の製品としては自動車用タイヤのワイヤーとゴムの接着
等に利用されており、金属と樹脂の接着に有効な表面処
理剤である。このため本実施例では、トリアジンチオー
ル類をステップ１０ｂにおいては樹脂の接着性を増大さ
せるための添加剤として用いると共に、ステップ１６で
はインサート用金属部品の表面処理剤として用いてい
る。

【００３７】また、本実施例のようにインサート用金属
部品の材質としてアルミニウム等の表面酸化膜が生成し
やすい金属を用いた場合には、インサート用金属部品の
洗浄処理工程の後に短時間に表面処理工程を行ったほう
がよい。アルミに関していうと、中性な水中にアルミを
浸漬した場合、表面には徐徐にアルミナ水和物が形成さ
れる。しかしこれは温度や浸漬時間に影響されるもので
あり, 室温において短時間であればほぼ金属アルミの表
面が維持される。この後表面処理溶液に浸漬するが、溶
媒はメタノールやエタノール等の一般に用いられている
アルコール類でよい。

【００３８】上記のように、溶媒に有機溶剤を用いるこ
とにより、表面処理工程において金属表面に水酸化皮膜
が形成されることなく均一な有機皮膜を形成可能とな
る。このため、成形後においてインサート用金属部品と
樹脂とは一定の成形接着強度を有し、安定した複合成形
品が得られる。

【００３９】尚、処理溶液の濃度や浸漬時間は金属との
相性を考慮して最適な条件を選ぶ必要がある。この処理
条件により金属表面に形成される皮膜構造や膜厚や成形
接着強度が変化する。更に、接着強度は金型温度に大き
く影響され、金型温度は９０℃前後で高い接着強度が得
られる。

【００４０】上記のように、ステップ１０ａ，１２ａ，
１０ｂ，１２ｂにより樹脂に対する添加剤の添加処理が
終了し、またステップ１４，１６によりインサート用金
属部品の洗浄処理及び表面処理が終了すると、ステップ
１８においてインサート用金属部品は金型内に設置され
て型締が行われると共に、射出成形機を用いて金型内に
添加剤が添加された樹脂を射出してインモールド成形処
理を行う。これによりインサート用金属部品と樹脂は一
体化する。図２は、インモールド成形処理を実施する際
の成形条件の一例を示している。

【００４１】続いて、ステップ１８のインモールド成形
処理が終了すると、インサート用金属部品と樹脂とが一
体化した複合成形品を取り出し、上記一連の製造工程は
終了する。

【００４２】ところで、成形用の樹脂に関し、ＡＢＳ樹
脂やナイロン等の予めゴム成分を含有した樹脂やナイロ
ンのよう分子中に極性の強い基をもつ樹脂では、インモ
ールド成形においてインサート用金属部品と樹脂との良
好な成形接着は可能である。

【００４３】しかるに、樹脂としてポリカーボネートの
ような樹脂自体の接着性が低いものにおていは、インモ
ールド成形を行ってもインサート用金属部品と樹脂とは
良好に接着しない。このような接着性を持たない、また
は接着性が低い樹脂の場合は樹脂にゴム成分或いはトリ
アジンチオール類等の添加剤を添加することにより成形
接着を可能とすることができる。

【００４４】しかるに、添加剤の添加量が増加するにつ
れて接着強度も増加するが一定量をこえると樹脂の強度
も低下するため接着強度と樹脂強度のバランスのとれた
添加量を決定する必要がある。

【００４５】図３及び図４は添加剤の添加量と接着強度
との関係を示している。図３は添加剤としてゴム成分を
用いた例であり、図４は添加剤としてトリアジンチオー
ル類を用いた例を示している。各図より、単に添加剤の
添加量を増しただけでは接着強度が向上しないことが判
る。

【００４６】一方、図５は添加剤の添加量（重量パーセ
ント：ｗ％で示している）と、インモールド成形される
複合成形品の機械的強度との関係を示している。尚、同
図に示す機械的強度は剪断試験に基づき求められた強度
であり、また添加材としてはゴム成分を添加した例を示
している。

【００４７】上記したように、一定量までの間は添加剤
の添加量が増加するにつれて接着強度も増加するため、
図５に示されるように添加剤の添加量が増加するにつれ
て機械的強度も増加している。しかるに、添加剤の添加
量が上記一定量をこえると樹脂の強度も低下するため、
これに伴い機械的強度も減少する特性を示す。

【００４８】ところで、パソコン筐体の底カバー等の電
子機器筐体として求められている機械的強度は同図に符
号Ａで示す強度であり、よってこの強度を満たす添加剤
の添加量範囲は１ｗ％〜１０ｗ％である。従って、添加
剤の添加量範囲を１ｗ％〜１０ｗ％に設定することによ
り、実用上耐え得る機械的強度を有するインサート用金
属部品と樹脂との複合形成品を製造することができる。

【００４９】尚、図５においては添加材としてはゴム成
分を添加した例を示したが、添加材としてトリアジンチ
オール類を用いた場合においても略同様の特性を示す。（実施例 1）図６は本発明の第１実施例であるペン入力
タイプパソコンの筺体の底カバー（複合成形品）の斜視
図であり、内部構造が判るように一部を断面で示してい
る。同図において、１０はアルミニウム板（インサート
用金属部品），１２は樹脂，１６はリブ，１８はボス，
２２は立ち上がり部を夫々示している。

【００５０】初めに，図７に示される厚さ0.5mm のアル
ミニウム板１０（寸法150 ×250mmJIS A5052 ）をアセ
トンで超音波洗浄し，15％希硫酸（60℃）で酸化膜を除
去後，0.05％トリアジンチオール溶液（室温) に浸漬
し，水，エタノールで洗浄後，乾燥した。トリアジンチ
オールはジスネットF(三協化成製）を, 溶媒にはトリア
ジンチオールの溶解度の高いメタノールを用いた。尚、
アルミニウム板１０には樹脂１２との接合性を向上させ
る面から複数の貫通孔２０を形成した。

【００５１】次に，金型を開けアルミ板を設置した後，
型締めをし汎用プラスチックのABS樹脂（スタイラック
ＶＧＢ２０，旭化成）にトリアジンチオール類である6
−ソジウムメルカプチド−２を添加剤として添加した樹
脂を射出成形し，ボス，リブ及び嵌合部を成形した。成
形条件は樹脂温度230 ℃，射出設定圧力700 kgf/ｃ
ｍ ²，金型温度90℃に設定した。

【００５２】このようにして得られた筺体の底カバーを
用い、図８に示すペン入力タイプパソコン（同図におい
て、２６は入力用ペン，２８は液晶画面，３０は筐体を
示す）を製造し，１ｍの高さからコンクリート上に落下
させる実験を実施した。

【００５３】しかるに、本実施例に係る製造方法により
製造された筺体は破損せず，装置も全く異常を示さなか
った。また，10kgf/ｃｍ²の中央集中荷重を加えたが筺
体，装置いずれも正常であった。

【００５４】一方、比較として樹脂として添加剤を添加
しないＡＢＳ樹脂だけを使用したことを除いては、前記
と同様の方法でペン入力パソコンを製造し，１ｍの高さ
からコンクリート上に落下させた。この結果，筺体自体
には破損は見られなかった。しかし，10kgf/ｃｍ²の中
央集中荷重を加えた結果，ディスプレイ装置ガラス部が
破損した。（実施例２）射出用樹脂にポリカーボネートH4000(三菱
瓦斯化学) を用い, これにゴム成分を添加して実施例１
と同様の実験を行った。ゴムにはボンドファーストE(住
友化学),タフテックM1913 ( 旭化成) を用いた。各々樹
脂10重量部に対しゴム1 重量部添加し, 成形前に予め混
練して用いた。

【００５５】その結果，実施例1 同様，落下実験及び集
中荷重実験において筺体，装置には破損は見られなかっ
た。

【００５６】また，樹脂をABS 樹脂のまま，金属部品材
質をAl−Cu系 JIS A2011として同様の実験を行ったこれ
も実施例１と同様，筺体の破損は見られなかった。

【００５７】

【発明の効果】上記のように本発明方法によれば、洗浄
処理されたインサート用金属部品を金型内に設置し型締
を行った後に実施される樹脂の射出処理において、射出
される樹脂に添加剤を添加したことにより、樹脂のイン
サート用金属部品に対する接着強度を向上させることが
できる。

【００５８】よって、製造される樹脂とインサート用金
属部品との複合成形品である筐体の機械的強度を向上さ
せることができ、また樹脂とインサート用金属部品との
剥離発生を防止することができる。

【００５９】これにより，剛性，耐衝撃性に優れ，かつ
軽量，高強度で安価な電子機器用複合筐体を容易に製造
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である筐体の製造方法を示す
工程流れ図である。

【図２】樹脂を射出成形する際の成形条件を示す図であ
る。

【図３】添加剤としてゴム成分を樹脂に添加した場合の
樹脂と金属との接着強度を示す図である。

【図４】添加剤としてトリアジンチオールを樹脂に添加
した場合の樹脂と金属との接着強度を示す図である。

【図５】添加剤の添加量と筐体の強度との関係を示す図
である。

【図６】ペン入力式パーソナルコンビュータの筐体の底
カバーの斜視図である。

【図７】アルミニュウム部品の斜視図である。

【図８】ペン入力式パーソナルコンビュータの外観図で
ある。

【符号の説明】

１０アルミニウム板１２樹脂１６リブ１８ボス２０貫通孔

フロントページの続き (72)発明者木村浩一神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者藤原隆之神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (56)参考文献特開平６−55572（ＪＰ，Ａ) 特開平６−39876（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−129224（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29C 45/00 - 45/84

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】アルミニウムを主成分とする金属を用い
た部品と樹脂とを射出成形法を用いた成形方法により一
体形成して筐体を製造する筐体の製造方法において、部品を金型内に設置し、前記樹脂として、ポリカーボネート或いはＡＢＳ樹脂を
用い、該樹脂と前記部品との接着性を高める機能を奏するゴム
成分またはトリアジンチオール類を添加剤として前記樹
脂に１ｗ％〜１０ｗ％の添加量で添加し、該添加剤が添加された樹脂を射出することにより、前記部品と前記添加剤が添加された樹脂とを一体に複合
形成することを特徴とする筐体の製造方法。
【請求項２】前記トリアジンチオール類として、6−
ソジウムメルカプチド−2,4−ジメチルカプト−1,3, 5
−トリアジンを用いたことを特徴とする請求項１記載の
筐体の製造方法。
【請求項３】前記ゴム成分として、エポキシ系, ポリ
スチレン系のゴムを用いたことを特徴とする請求項１ま
たは２記載の筐体の製造方法。
【請求項４】前記樹脂として、ポリカーボネートを用
いたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に
記載の筐体の製造方法。
【請求項５】前記部品を洗浄した後、該洗浄された部
品を金型内に設置する前に、有機溶剤を溶媒とした表面
処理液に前記部品を浸漬することにより、該部品の表面
に有機被膜を形成することを特徴とする請求項１乃至４
のいずれか１項に記載の筐体の製造方法。