JP3730738B2

JP3730738B2 - 電子部品の製造方法

Info

Publication number: JP3730738B2
Application number: JP1763097A
Authority: JP
Inventors: 哲男湯本
Original assignee: Sankyo Kasei Co Ltd
Current assignee: Sankyo Kasei Co Ltd
Priority date: 1997-01-17
Filing date: 1997-01-17
Publication date: 2006-01-05
Anticipated expiration: 2017-01-17
Also published as: JPH10193389A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばコネクタ、スイッチ、携帯電話、ビデオ撮影機等の外装ケースの底板のように、複雑な内部空間と外周に開口とを有する合成樹脂性の電子部品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、複雑な内部空間と外周に開口とを有する合成樹脂性の電子部品などは、一度で一体的に成形することはできないので、複数の部分に分けた形状で射出成形した後で、これらの複数の部分を集めて熱や高周波によって接合して１つの電子部品としている。
【０００３】
しかしこの様な製造方法によると、各部分毎の金型が必要であるので金型のコストが増大すると共に、製造工程数が多くなり、部分を成形した後でそれらを接合しなければならない工程数が増加して煩雑であるばかりでなく、接合部の強度が劣って電子部品全体の強度を均一に作ることが困難である等の多くの問題点があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、上記のような問題点を解決して、複雑な内部空間と外周に開口とを有する電子部品であっても、複数の部分に分割することなく一体として射出成形によって成形できるようにしている。したがって、少ない金型でかつ少ない工程数で製造することにより製造コストを大巾に低減し、接合部を無くすることにより高品質の電子部品を提供することを目的としたものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、電子部品の内部空間内に固定的に設けられる部品を形成する部品形成工程と、電子部品の内面形状に合致する形状であって上記部品が挿入される貫通孔を形成すべき軸部を有するキャビティ内に、オキシアルキレン基含有ポリビニルアルコール系樹脂を射出して射出成形用中子を成形する第一次成形工程と、上記射出成形用中子の貫通孔内に、上記部品をその少なくとも一端部が突出する状態に挿入する挿入工程と、上記射出成形用中子の一部が露出し電子部品の外形形状に合致する形状のキャビティの中に、上記部品が挿入された上記射出成形用中子をインサートし、上記キャビティ内に芳香族系ポリエステル液晶ポリマーを射出して、上記射出成形用中子がインサートされた二次成形品を成形する第二次成形工程と、上記二次成形品を湯中にて加熱して上記射出成形用中子を湯中に溶出させる溶出工程とを含んでいる。
【０００６】
第一次成形工程によって成形される射出成形用中子は、第二次成形工程後の溶出工程で溶出させるものであるから、電子部品を成形すべきプラスチック材料よりも低い融点を持ち、しかも水溶性で容易に溶出できる材料のものが望ましい。本発明で用いているオキシアルキレン基含有ポリビニルアルコール系樹脂は、例えば、日本合成化学工業株式会社製の商品名「エコマティＡＸ」であって、溶融成形性に優れているので射出成形に適しており、融点が１９０〜２００℃で水溶性であるので溶出工程に適しており、その上に生分解性があるので環境を汚染することなく自然に還元する点で極めて望ましいものである。
【０００７】
第二次成形工程によって成形され、部品が挿入された射出成形用中子がインサートされた二次成形品は、中子を溶融させることなく成形できることが必要である。更に、電子部品の用途は一般に半田リフローに耐え得る半田耐熱性が要求される。一般に、その炉内温度２４０〜２８０℃の雰囲気に１０〜３０秒間曝されることから、それに耐え得る熱可塑性樹脂として芳香族系ポリエステル液晶ポリマー（以下「液晶ポリマー」という）が多く用いられている。
【０００８】
そうしたことから、本発明においても第二次成形工程に液晶ポリマーを用いることを考えたが、ここでの問題点は、中子になるポリビニルアルコール系樹脂の融点１９０〜２００℃を遥かに上回る樹脂温度２９０〜３５０℃で射出されることに伴い、中子の表面が溶融、変形或いは液晶ポリマーとの相溶により融着し、その結果に二次成形品として精密な形状が得られないことが予想されたことにあった。
【０００９】
しかし本発明者による種々の実験の結果、そうした予想に反して溶融、変形、融着が見られず、十分実用に耐え得る方法であることが判明した。このことは、推論ではあるが、液晶ポリマーは溶融状態でありながら結晶の性質を示し、更に、成形時の流動方向に伸長分子構造を示し、その表面はスキン層と呼ばれる特異な構造を示すことに加え、冷却固化速度が一般の樹脂に比べ非常に早く、また、流動性も非常に高いことから射出充填速度が高速で行われる。そうした組み合わせの結果から発生した特異な相互作用と思われる。
【００１０】
本発明者はこの点に着目し、第二次成形工程でこの液晶ポリマーを用いることとしたので、インサートされた射出成形用中子を溶融、変形させることなく成形できて精密な射出成形品を作るのに優れており、第二次成形工程後にインサートされた射出成形用中子を溶出させる工程に際しても、スキン層の存在により射出成形用中子との離型性に優れている点で極めて望ましいものである。
【００１１】
更に、溶出工程は湯中で行って射出成形用中子を溶出させるので、溶出が容易であるばかりでなく、「エコマティＡＸ」が生分解性である点で環境を汚染することなく自然に還元できるので極めて望ましいものである。
【００１２】
本発明のうち請求項２記載の発明は、上記の部品の少なくとも１つは中間部に大径部が形成してあるものであり、上記の第一次成形工程は、上記中間部に大径部を有する部品をインサートして上記射出成形用中子を成形することを特徴としている。このようにして、部品を射出成形用中子の貫通孔内に挿入するのが困難な部品はインサート成形し、容易に挿入できる形状の部品は第一次成形工程後にみ挿入することとする。
【００１３】
本発明のうち請求項３記載の発明は、第二次成形工程の樹脂としてめっきグレードの液晶ポリマーを用い、溶出工程の後に、その表面に導電性回路を形成することを特徴としている。このために導電性回路を形成する際の熱処理に耐え得るものであり、高温の炉の中を安全に通過可能にして、表面に導電性回路を形成するのが容易である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
実施例１
本発明の一実施例を図５に示した電子部品１を製造する製造方法について、図１から図５の工程毎に詳細に説明する。
【００１５】
（ａ）先ず第１の工程は部品形成工程であり、図１に示す部品１１、１２、１３を形成する。図１（ａ）に示す部品１１は細長い板状のもので、両端部に抜け止め用の凹部１１ａが形成されている。図１（ｂ）に示す部品１２は円柱状の軸であって、両端部に抜け止め用の凹部１２ａが形成されている。図１（ｃ）に示す部品１３はリングであって、部品１２に嵌合可能な内径を有している。図１（ｄ）はリング１３を軸１２に嵌合して中間部に大径部を有する部品とした状態を示している。これらの部品１１、１２、１３の材料としては、金属、フェライト、熱硬化性合成樹脂など種々の材料が使用でき、次の第２の工程で部品をインサートして射出成形中子を成形する場合には、この成形に耐え得る材料が選択され、射出成形用中子を成形した後で部品を挿入して二次成形品を成形する場合には、この成形に耐え得る材料が選択される。
【００１６】
（ｂ）次の第２の工程は第一次成形工程であって、図２に示すように射出成形用中子２を成形する工程である。この中子２に上記の部品が挿入されるものであり、図示しないが通常の上下の金型の対向面に形成されているキャビティは、最終製品である電子部品１の内面形状に合致する形状であり、このキャビティ内に上記の部品１１が挿入される貫通孔２ａ…を形成すべき軸部が設けられている。図１（ｄ）に示すように、１つの部品１２の中間部には部品１３が嵌合して大径部となっているので、このような中間部に大径部を有する部品を、キャビティ内に両端部（または一端部）が中子２から突出するようにインサートしておく。そしてインサートされた部品の周囲のキャビティ内に、オキシアルキレン基含有ポリビニルアルコール系樹脂（日本合成化学工業株式会社製の商品名「エコマティＡＸ」）を、所定の射出圧力で射出して成形したものである。射出成形条件の一例は以下に示す通りである。
【００１７】
シリンダー温度２１０℃、
金型温度２５℃、
射出圧力９００Ｋｇ／ｃｍ2 として「エコマティＡＸ」を射出し、
冷却時間２０秒間である。
【００１８】
（ｃ）次に第３の工程は挿入工程であり、図３に示すように、中子２の貫通孔２ａ…内に部品１１を挿入する。部品１１は貫通孔より長いものであるから、その両端部（少なくとも一端部）は突出している。
【００１９】
（ｄ）次に第４の工程は第二次成形工程であり、図４に示すように、射出成形用中子２がインサートされた二次成形品３を成形する。この二次成形品３は、図示しないが通常の上下の金型の対向面に、中子２の一部が露出する窓孔３ａを有し電子部品１の外形形状に合致する形状のキャビティを形成し、このキャビティ内に、部品１１、１２、１３が挿入された射出成形用中子２をインサートし、射出成形用中子２の周囲のキャビティ内に、液晶ポリマー（ポリプラスチックス株式会社製の商品名「ベクトラ」のグレードＣ８１０）を所定の射出圧力で射出して成形したものである。射出成形用中子２から突出している部品１１、１２の両端部は、二次成形品３の中に埋設され、このために部品は電子部品の内部空間内に固定的に設けられることになる。射出成形条件の一例を以下に示す。
【００２０】
シリンダー温度３２０℃、
金型温度を１１０℃、
射出圧力１２００Ｋｇ／ｃｍ2 として液晶ポリマーを射出し、
冷却時間１５秒間である。
【００２１】
（ｅ）次に第５の工程は溶出工程であり、図５に射出成形用中子２を溶出させた後の電子部品１を示している。第二次成形工程により成形された二次成形品３を湯中に入れて、８０〜１００℃まで加熱する。上記の液晶ポリマーは、熱変形温度は２００℃以上であるので、上記の８０〜１００℃まで加熱することによって、「エコマティＡＸ」を湯中に溶出させることができるが、液晶ポリマーには何の変化も与えることはなく、内部空間内に部品１１、１２、１３が固定的に設けられた電子部品１を製造することができる。
【００２２】
図６にこの電子部品１の断面図を示している。部品１１、１２の両端部を、射出成形用中子から突出させておくことにより、その両端部に形成してある凹部１１ａ、１２ａ（凹部１１ａは表れていない。）は、液晶ポリマーからなる二次成形品の対向する壁面中に抜け止め状態に埋設されている。
【００２３】
実施例２
この実施例は、表面に導電性回路を形成したもので、このために上記の第二次成形工程で、液晶ポリマーとしてめっきグレードのものを用いた。そして上記と同様の工程によって図５のような複雑な形状を有する電子部品１０を成形した後で、図７に示すようにその表面に導電性回路２０を形成した。
【００２４】
導電性回路２０を形成する工程の一例として、エッチング処理した上で触媒付与処理を行い、その上に無電解銅めっきし、その上面をレーザを照射するなどしてパターン加工をする。この加工の後で電解銅めっきを更に厚付し、回路形成のために、回路とならない不要部分をエッチング処理して除去する。その後で電解ニッケルめっきを施し、ニッケルを硬化させるための熱処理を行う。次に表面めっきを施してから、最後に熱処理を施して内部の水分を除去して導電性回路の工程を終了する。
【００２５】
このような製造方法によって、内部空間に部品が固定的に設けられ、精度の高い形状に電子部品が一体的に製造でき、更にその表面に導電性回路を有する複雑な形状の電子部品が一体的に製造できたので、高品質のものとなり、回路上に電子デバイスを半田により実装することが容易である。
【００２６】
【発明の効果】
本発明は、射出成形用中子の材料にオキシアルキレン基含有ポリビニルアルコール系樹脂を用い、電子部品の材料に芳香族系ポリエステル液晶ポリマーを用いているので、中子を溶融させることなく電子部品を一体として成形できる。液晶ポリマーの表層には、流動方向への強い配向層を生じるので、精度の良い成形が可能であり、射出成形用中子との離型性に優れていると共にバリが出にくく、かつ耐熱性に優れているので射出成形用中子を安全に溶出でき、射出成形中子に挿入しておいた部品が電子部品の内部空間内に固定的に設けられるので、リレーやスイッチや光ピックアップなど種々の精密な電子部品として高度に利用できる効果がある。
【００２７】
射出成形用中子を湯中に溶出させるので、溶出が容易であるばかりでなく、この材料は生分解性があるので環境を汚染することなく自然に還元できる点から極めて優れたものである。
【００２８】
更に、芳香族系ポリエステル液晶ポリマーとしてめっきグレードのものを用いると、電子部品の表面に導電性回路を形成する場合の熱処理を安全に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明の電子部品の内部空間に固定的に設けられる部品を示し、（ａ）は斜視図、正面図、平面図および右側面図であり、（ｂ）（ｃ）はそれぞれ斜視図、正面図および右側面図であり、（ｄ）は２つの部品を嵌合させて中間部に大径部を有する部品を形成した状態の斜視図、正面図および右側面図である。
【図２】本発明の製造方法の第一次成形工程によって成形された射出成形用中子を示す一部切欠斜視図である。
【図３】射出成形中子に部品が挿入された状態を示す一部切欠斜視図である。
【図４】部品が挿入された射出成形用中子がインサートされている二次成形品を示す一部切欠斜視図である。
【図５】溶出工程後の電子部品を示す一部切欠斜視図である。
【図６】図５の電子部品の拡大断面図である。
【図７】表面に導電性回路を形成した電子部品を示す断面図である。
【符号の説明】
１、１０電子部品
１１、１２、１３部品
２射出成形用中子
３二次成形品
２０導電性回路

Claims

電子部品の内部空間内に固定的に設けられる部品を形成する部品形成工程と、
電子部品の内面形状に合致する形状であって上記部品が挿入される貫通孔を形成すべき軸部を有するキャビティ内に、オキシアルキレン基含有ポリビニルアルコール系樹脂を射出して射出成形用中子を成形する第一次成形工程と、
上記射出成形用中子の貫通孔内に、上記部品をその少なくとも一端部が突出する状態に挿入する挿入工程と、
上記射出成形用中子の一部が露出し電子部品の外形形状に合致する形状のキャビティの中に、上記部品が挿入された上記射出成形用中子をインサートし、上記キャビティ内に芳香族系ポリエステル液晶ポリマーを射出して、上記射出成形用中子がインサートされた二次成形品を成形する第二次成形工程と、
上記二次成形品を湯中にて加熱して上記射出成形用中子を湯中に溶出させる溶出工程と
を含む電子部品の製造方法。
請求項１において、上記部品の少なくとも１つは中間部に大径部が形成してあるものであり、上記第一次成形工程は、上記中間部に大径部を有する部品をインサートして上記射出成形用中子を成形することを特徴とする電子部品などの製造方法。
請求項１または２において、上記第二次成形工程の樹脂は、芳香族系ポリエステル液晶ポリマーとしてめっきグレードのものを用い、上記溶出工程の後に、その表面に導電性回路を形成することを特徴とする電子部品の製造方法。