JP5705930B2 - 複合成形品及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の一見地に係る複合成形品は、所定の形状に成形されてなる絶縁性の成形体と、成形体の表面の少なくとも一部を覆い、成形体の表面の側に配置されている電極パターン層を有する絶縁性のベースフィルムと、成形体に一端側が埋設されて固定され、他端がベースフィルムを貫通して露出している導電性の接点ピンと、電極パターン層と成形体との間に形成され、電極パターン層と接点ピンとに接着して電極パターン層と接点ピンとの間の電気的接続を形成している導電性接着剤とを備えるものである。
この複合成形品において、接点ピンは、成形体から露出している部分に、スプリング性を持つスプリング部を有するように構成されてもよい。このように構成されることにより、このスプリング部のスプリング性によって接点が離れ難くなり、接点ピンに接続される回路基板などとの電気的接続が安定する。
以下、本発明の第1実施形態に係る複合成形品及びその製造方法について図1乃至図7を用いて説明する。
(1)複合成形品の概要
図1は本発明の第1実施形態に係る複合成形品の構成の概要を説明するための斜視図である。図2は図1のI−I線に沿った断面図である。また、図3には、図2に示されている断面構造のうち接点ピンと電極パターン層の接続部分の周辺が拡大して示されている。
図1乃至図3に示されている複合成形品10は、接点ピン11、導電性接着剤12、電極パターン層13、転写層14及び成形体15を備えている。成形体15は、長方形の板状部材の周囲が立壁を設けた形態になるように、熱可塑性樹脂が、後述する射出成形によって成形されたものである。中央部が凹んだ側が成形体15の裏面15bであり、その反対側が表面15aである。成形体15Aの表面15aには全体にわたって転写層14が形成されている。
接点ピン11は、その一端11aが電極パターン層13に電気的に接続され、その他端11bが成形体15の裏側15bに露出している。この複合成形品10は、例えば電気製品の裏蓋であり、接点ピン11は、電気製品の内部の電気回路と電極パターン層13とを接続するための部材である。接点ピン11は、金型内において図2に示されているような電極パターン層13との位置関係を保った状態で支持されており、射出成形時の溶融樹脂が固化することによって成形体15の中にその一部が埋設される。
接点ピン11と電極パターン層13とが接触する部分に導電性接着剤12が塗布されている。導電性接着剤12は、それ自身が高い導電性を有している。そのため、この導電性接着剤12によって接点ピン11と電極パターン層13が接着されることにより、接点ピン11と電極パターン層13との間に導電性接着剤12を介した電気経路が形成される。図3に示されているように、導電性接着剤12は、電極パターン層13に遮られて、転写層14に接触する部分が少なくなるように配置されている。このような構造によって、転写層14が導電性接着剤12により溶解や膨潤等による外観異常を受けることが防がれている。
(2−1)接点ピン
接点ピン11は、導電性を有する材料で形成される。接点ピン11を形成する材料としては、例えば、銅、真鍮、リン青銅、鉄、ステンレス等の金属材料やその表面にニッケル、金等のメッキを施した材料を使用することができる。接点ピン11を円柱状の形状にする場合には、電極パターン層13との接触や転写層14に与える影響を考慮すると、外径は、φ0.2〜2.0mmが好ましく、φ0.4〜1.0mmがさらに好ましい。接点ピン11の大きさは、スマートフォンやタブレット型パーソナルコンピュータなど複合成形品10の用途に応じて適宜選択される。
接点ピン11の形状には、図4及び図5に示されている形状以外にも種々の形状が適用可能である。図4(a)は、図1に記載されている接点ピン11の拡大平面図である。接点ピン11は、例えば、銅製の円柱状部材であり、表面に梨地状の凹凸が形成されている。図4(b)に示されている接点ピン11Aは、図4(a)に示されている接点ピン11とは異なる表面形状を有しているが、接点ピン11の代わりに用いることができるものである。図4(b)に示されている接点ピン11Aも例えば銅製の円柱状部材であるが、ピン表面に環状のローレット溝11Agが設けられている。これらのように接点ピン11,11Aのピン表面に梨地やローレット溝11Agなどの凹凸を設けることによって、成形体15がピン表面の凹凸に入り込んで固化するため、接点ピン11,11Aが抜け難くなる。
導電性接着剤12は、例えば導電性フィラーとバインダーとを含んでいる。導電性フィラーとしては、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、カーボン及びグラファイトなどの導電性材料の粉末、並びにウレタン粒子やシリカ粒子などの非導電性粒子の表面に銅、ニッケルあるいは銀等の金属をメッキした導電性粉末が使用できる。また、バインダーとしては、ポリエステル系樹脂、アクリル系樹脂、塩化ビニル・酢酸ビニル共重合樹脂、塩化ビニル・酢酸ビニル・マレイン酸共重合樹脂、熱可塑性ウレタン樹脂等の熱可塑性樹脂にロジン系樹脂、ロジンエステル系樹脂及び石油樹脂等の熱により粘着性を発現するタッキファイヤーを配合して使用することができる。このバインダーは、成形体15の成形時の熱で軟化することによって接点ピン11と電極パターン層13とを接着する機能を発現する。導電性接着剤12は、例えば、成形体15の成形前に、電極パターン層13の上に塗布することで予め形成される。導電性接着剤12を塗布するには、バインダーを溶剤で溶解してペースト化したものを使用し、そのペースト状の導電性接着剤12をスクリーン印刷やディスペンサー等の手段を用いる。この場合、例えば塗布された導電性接着剤12の溶剤は成形体15の成形前に乾燥される。導電性接着剤12は、溶剤を使用せずに塗布することもでき、例えば、バインダーの熱可塑性樹脂が熱溶融され、導電性フィラーがそのバインダー中に分散しているホットメルト導電性接着剤として用いることができる。ホットメルト導電性接着剤は、溶剤を含まないので常温で固形又は半固形であるため乾燥させる必要がなく、溶融樹脂の射出時に溶融樹脂によって加熱溶融された後に冷却・固化されると接点ピン11と電極パターン層13とを接着できる。
電極パターン層13は、電極パターン層用インキを用いてスクリーン印刷又はグラビア印刷で形成されても良い。あるいは、フィルムに水溶性樹脂をパターン印刷後、例えばアルミニウムや銅などの金属蒸着工程さらに水洗工程を経て水溶性樹脂の上の金属蒸着膜を水溶性樹脂と共に水で洗い流し形成することもできる。この場合の金属蒸着層の厚みは約400〜1000Åである。又別の方法として、例えばベースフィルムにアルミニウムや銅などの金属箔をラミネートしてレジストパターン印刷後エッチングすることにより電極パターンを形成することもできる。このベースフィルムには、後述するベースフィルム18と同様のものを用いることができる。金属箔による電極パターン層13の厚みは、例えば6μm〜18μmである。
転写層14は、ベースフィルム30(図7参照)に形成される。ベースフィルム30は、例えば、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂、スチレン樹脂若しくはABS樹脂からなる樹脂フィルム、アクリル樹脂とABS樹脂の多層フィルム、又はアクリル樹脂とポリカーボネート樹脂の多層フィルムである。
図2に示されている転写層14は成形体15の表面15aの全面を覆っているが、必ずしも全面を覆う必要はなく、成形体15の表面15aの少なくとも一部を覆っていれば足りる。転写層14は、図3に示されているように、模様の描画や着色のための意匠インキ層14aと意匠インキ層14aを保護するためのトップコート層14bと絶縁層14cとを含んでいる。転写層14の膜厚は、意匠性と転写層14の形成時の乾燥を考慮すると数μm〜数十μmの範囲から選択されることが好ましい。
意匠インキ層14aは、複合成形品10の外観を装飾するために設けられる。転写層14の材料としては、例えば、熱可塑性ウレタン樹脂、アクリル系樹脂、塩化ビニル・酢酸ビニル共重合樹脂などの熱可塑性樹脂が使用できる。あるいはアクリル・ウレタン樹脂、ポリエステル・ウレタン樹脂、ユリア・メラミン樹脂等の熱硬化性樹脂、紫外線硬化樹脂又は熱可塑性樹脂をバインダーとするインキが使用できる。
このような転写層14は、剥離層、接着層及びアンカー層などの他の層を含んでいてもよい。接着層は、例えば導電性接着剤12のバインダーなどに用いられている熱可塑性樹脂で形成され、感熱性の接着機能を発揮する。
成形体15は、着色されていても着色されていなくてもよく、透明、半透明あるいは不透明の熱可塑性樹脂又はエラストマーを用いて成形される。成形体15の材料としては、ポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ABS樹脂若しくはAS樹脂などの汎用の熱可塑性樹脂が好適に用いられる。それ以外に、ポリカーボネート系樹脂、ポリアセタール樹脂、アクリル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、エンジニアリング樹脂(ポリスルホン樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂、ポリフェニレンオキシド系樹脂、ポリアリレート系樹脂など)又はポリアミド系樹脂を成形体15の材料として使用することができる。また、天然ゴムや合成ゴムを成形体15の材料として用いることができる。成形体15には、ガラス繊維や無機フィラーなどの補強材を添加することもできる。
複合成形品10の製造方法の一例について図7(a)〜図7(d)を用いて説明する。図7(a)には、配置工程が示されている。配置工程では、第1型50の内面51に、導電性接着剤12が塗布された電極パターン層13及び転写層14を有するベースフィルム30が配置される。ベースフィルム30は、クランプ52で固定される。次に必要に応じてヒーター加熱によりベースフィルムを軟化させ第1型50側からのエアー吸引によりキャビティ面に沿わせる。第2型60には、接点ピン11が配置される。接点ピン11は、吸着されて第2型60に固定される。
次に、図7(b)に示されている型締め工程が行われる。型締め工程では、第1型50に配置されている導電性接着剤12と、第2型60の内面61に配置されている接点ピン11とが接触するように型締めされる。型締め時に、接点ピン11の一端11aは、導電性接着剤12の表面を強く押しながら接触するので、導電性接着剤12には圧縮応力が残る。第1型50と第2型60との間には、空洞部55が形成される。
次に、図7(d)に示されているように、第1型50と第2型60の型開きが行なわれる。このとき、ベースフィルム30と転写層14との間で剥離し複合成形品10が第2型60に残り、ベースフィルム30は第1型50に残るので、第2型60から複合成形品10が取り外される。複合成形品10は、例えば、第2型60より突き出されるエジェクタピン62によって第2型60から外され、進入した取り出しロボット(図示せず)に保持されて取り出される。
(4)複合成形品の概要
次に、この発明の第2実施形態に係る複合成形に品について図8乃至図10を用いて説明する。図8には、第2実施形態に係る複合成形品10Aが示され、図9(a)には、複合成形品10Aに用いられている接点ピン11Fが示されている。図10(a)には図8のII−II線に沿った断面が示され、図10(b)にはIII−III線に沿った断面が示されている。第2実施形態に係る複合成形品10Aと第1実施形態に係る複合成形品10とが異なる点は、接点ピン11Fの形状が帯状に延びる平板形状である点と、接点ピン11Fの周囲に支持凸部16及びリブ17を有している点である。第2実施形態に係る複合成形品10Aは、第1実施形態の複合成形品10と基本的な構成は共通するため、複合成形品10Aについて複合成形品10と相違する構成を中心に説明する。接点ピン11Fは、帯状に延びる平板形状つまり直方体形状を有しており、その一端11Faに開口11Fcが形成されている。
支持凸部16の平面視における長辺側にリブ17が連結されている。リブ17は、これら支持凸部16の長辺に対して直交する向きに延びている。リブ17は、図10(b)に示されているように、成形体15Aの裏面15Abから支持凸部16の上面まで延びており、上に行くに従って幅が狭くなった台形形状を呈する。リブ17は、成形体15Aと一体的に形成されており、接点ピン11Fの支持を補強する補強部材である。
図10(a)に示されている接点ピン11Fは、開口11Fcが一端11Faの側と他端11Fbの側の両端に形成されているが、他端11Fbの側の開口11Fcは形成されなくてもよい。しかし、接点ピン11Fが上下対称になるように2つの開口11Fcが形成されていれば、接点ピン11Fのいずれの端を成形体15Aの内部に埋設してもよくなり、複合成形品10Aの製造が容易になる。
また、図10(c)に示されているように、支持凸部16を起点にして接点ピン11Fを曲げ、接点ピン11Fにスプリング性を付与してもよい。この場合、折り曲げられている部分がスプリング性を発揮するスプリング部11Fdになる。このスプリング部11Fdによって矢印Arの方向に付勢し易くなり、接点ピン11Fに接続される回路基板の接点端子75との電気的接続が安定する。この場合、接点ピン11Fの材質としては、リン青銅、銅・ニッケル合金、ベリリウム銅、銅・チタン合金等がある。
なお、支持凸部16が二点鎖線で示されている曲面状の上面16Aaを持つように形成されれば、接点ピン11Fをなめらかに曲げることができる。支持凸部16を起点にして接点ピン11Fを曲げる場合には、接点ピン11Fを折り曲げたい位置に支持凸部16の高さを設定すればよい。
(5−1)接点ピン
図8(a)に示されている接点ピン11Fは、接点ピン11と同様の導電性材料で形成される。接点ピン11Fは、例えば板厚tが0.1mm〜1mm、板幅wが1mm〜10mmのものが使用される。好ましくは、接点ピン11Fの板厚tは0.15mm〜0.5mm、板幅wは2mm〜4mmである。接点ピン11Fは、板厚tが薄すぎると成形体15Aの射出成型時に溶融樹脂の圧力によって曲がるなどの望まない変形が起こりやすくなり、板厚tが厚すぎると成形体15Aの表面15Aaの接点ピン11Fの配置部分にひずみが生じ、意匠上の欠点が生じやすく、接点ピンの先端などを曲げる2次加工がある場合に、曲げ加工が施しにくくなるという加工上の難しさが生じる。板幅wは、狭すぎると接点ピン11Fの強度が弱くなって曲がり易くなり、広すぎても射出成形時の溶融樹脂の圧力が大きく掛かることになって変形が生じやすくなる。接点ピン11Fの大きさは、スマートフォンやタブレット型パーソナルコンピュータなど複合成形品10Aの用途に応じて適宜選択される。
図9(c)に示されている接点ピン11Hも接点ピン11Fと同様に、帯状に延びる平板形状を有し、接点ピン11Fと同様の材質で形成されている。接点ピン11Hが接点ピン11Fと異なる点は、開口11Fcに代えて、一端11Haと他端11Hbの中央部に台形形状の切欠き11Hcが設けられているところである。切欠き11Hcは台形形状であるため端辺に向かうほど幅が狭くなっている。接点ピン11Hの2つの切欠き11Hcのうちの一方が成形体15Aに埋設される。
図9(d)に示されている接点ピン11Iも接点ピン11Fと同様に、帯状に延びる平板形状を有し、接点ピン11Fと同様の材質で形成されている。接点ピン11Iが接点ピン11Fと異なる点は、一端11Iaと他端11Ibがテーパ状に加工されているところである。一端11Iaや他端11Ibのテーパ形状によってフィルムを貫通させ易くなり、また金型内での移動が容易になる。
なお、図9(a)乃至図9(d)に示されている接点ピン11F,11G,11H、11Iは、それぞれ成形体15Aに埋設される開口11Fcや切欠き11Gc,11Hc,11Icを有しているが、これらの数や形状や大きさや配置位置などは、図9(a)乃至図9(d)に示されている例に限られるものではない。接点ピンは、引っ張っても抜けにくく、押しても成形体15Aの表面15a側に突き抜けにくい形態であることが好ましい。
(6)複合成形品の概要
上記第1実施形態及び第2実施形態に係る複合成形品10,10Aは、接点ピン11,11Fが電極パターン層13や転写層14とは反対側に露出している。しかし、接点ピンが露出する方向は、複合成形品10,10Aとは反対の側であってもよい。例えば、電極パターン層13を接点ピンが貫通するような構成であってもよい。
図11に示されている第3実施形態に係る複合成形品10Bは、接点ピン11Fが電極パターン層13を貫通した構成になっている。図11に示されている接点ピン11Fは、図10(a)を用いて説明したように、一端11Fa及び他端11Fbには開口11Fcが形成されている。
接点ピン11Fの他端11Fbは、電極パターン層13だけでなく、導電性接着剤12、ベースフィルム18及び意匠インキ層19を貫通し、成形体15Bから露出している。一方、接点ピン11Fの一端11Faは、第1実施形態や第2実施形態の複合成形品10,10Aと同様に成形体15B中に埋設されている。
さらに、複合成形品10Bが接着剤層20を成形体15Bと電極パターン層13との間に備えている点も複合成形品10,10Aとは異なっている。ただし、ベースフィルム18と電極パターン層13が成形体樹脂との熱接着性を有する場合は複合成形品10Bの接着剤層20は省いてもよく、既に説明した複合成形品10,10Aにおいて電極パターン層13、転写層14が成形体樹脂との熱接着性に乏しい場合は接着剤層を設けても良い。
また、図12(a)に示されているように、第2実施形態の複合成形品10Aと同様に、複合成形品10Cの成形体15Cに支持凸部16を設けることもできる。複合成形品10Cの接点ピン11Fが平板形状であることから、平面視において、支持凸部16は、第2実施形態の支持凸部16と同様に、環状に接点ピン11Fの外周を取り巻くものとなる。なお、図12(a)に示されている複合成形品10Cでは、複合成形品10Bに設けられていた接着剤層20が省かれている。
また、図12(b)に示されているように、支持凸部16を起点にして接点ピン11Fを曲げ、接点ピン11Fにスプリング性を付与してもよい。この場合、折り曲げられている部分がスプリング性を発揮するスプリング部11Fdになる。このスプリング部11Fdによって矢印Arの方向に付勢し易くなり、接点ピン11Fに接続される回路基板との電気的接続が安定する。
さらに、図13に示されている複合成形品10Dのように、接点ピン11Fの一端11Faも成形体15Bの外部に露出させた構成とすることができる。このように構成すれば、接点ピン11Fの一端11Faからでも他端11Fbからでも電極パターン層13への電気的な接続が可能になる。
複合成形品10Bを構成する構成部材のうち、接点ピン11F、導電性接着剤12、電極パターン層13及び成形体15Bについては、複合成形品10の接点ピン11、導電性接着剤12、電極パターン層13及び成形体15と同様であるため説明を省略する。
(7−1)ベースフィルム
複合成形品10Bのベースフィルム18は、上述のベースフィルム30と同じ材質で構成することができる。ベースフィルム18は、例えばその厚さが25μm〜200μmのものを使用することができる。
意匠インキ層19は、図柄などの意匠を表現するための層である。意匠インキ層19は、例えば、ベースフィルム18の上にグラビア、スクリーン印刷法などによって形成することができる。意匠インキ層19を形成する材質は、例えばアクリル系樹脂、塩化ビニル酢酸ビニル共重合樹脂、熱可塑性ウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂などの樹脂と、それに添加される顔料又は染料を含むものである。また、意匠インキ層19は、例えば真空蒸着法やスパッタリング法などを使って金属薄膜層とすることもできる。意匠インキ層19に金属薄膜を使用する場合には、エッチング法を用いて図柄を形成することができる。意匠インキ層19に金属調意匠が必要な場合は表面に絶縁処理されたアルミペーストやミラーインキ等が使用できる。この意匠インキ層19の上には、転写層14と同様にトップコート層が形成されてもよい。
絶縁性の接着剤層20には、例えば、ウレタン系、ポリエステル系、合成ゴム系、ポリアミド系、アクリル系、塩化ビニル酢酸ビニル共重合樹脂等の熱可塑性樹脂が使用できる。溶融樹脂の熱によって接着剤層20が接着性を発現し、成形体15Bと電極パターン層13の接着力を向上させる。接着剤層20の厚さは、例えば2μm〜20μm程度である。
図14には、複合成形品10Bの用途の一例として成形樹脂シート70が示されている。成形樹脂シート70は、電極パターン層13と接点ピン11Fとが樹脂シート71に一体的に成形されたものである。この樹脂シート71の表面には、複合成形品10Bのベースフィルム18や意匠インキ層19と同様のものが配置されている。
接点ピン11Fには、回路基板72と電気的に接続されている接点端子73が接触するように配置されている。これら回路基板72と接点端子73は、回路基板カバー74に収納されており、回路基板カバー74の内部で位置決めされている。そのため回路基板72と接点端子73の収納された回路基板カバー74を成形樹脂シート70に取り付けると、回路基板72と電極パターン層13とが接点ピン11F及び接点端子73を介して接続される。このような成形樹脂シート70の用途としては、例えば、成形樹脂シート70の上に携帯電話機などを置くと電極パターン層13を通じて非接触で携帯電話機などが充電されるような用途が挙げられる。
複合成形品10Bの製造方法の一例について図15乃至図19を用いて説明する。図15には、配置工程が示されている。配置工程では、第1型50Bの内面51に、導電性接着剤12が塗布された電極パターン層13を有するベースフィルム18が配置される。ベースフィルム18は第1型50Bの内面51に吸引して固定される。接点ピン受け部53の配置位置と重なる部分に導電性接着剤12が配置される。一方、第2型60Bの接点ピン挿入部63に、接点ピン11Fが配置される。接点ピン11Fは、装着時にエアーで吸引されて接点ピン挿入部63に固定される。
次に、図16に示されている型締め工程が行われる。型締め工程では、第1型50Bに配置されている導電性接着剤12と電極パターン層13とベースフィルム18と意匠インキ層19とを、第2型60Bの内面61に配置されている接点ピン11Fが貫通する。そして、接点ピン11Fの他端11Fbを第1型50Bの接点ピン受け部53の内部に進入させる。
図18には、射出工程が示されている。射出工程では、第1型50Bと第2型60Bとの間に形成されている空洞部55にスプルー64を通して溶融樹脂65が通して射出される。このとき接点ピン挿入部63に隙間ができて、その隙間に溶融樹脂65が流入する。接点ピン11Fと導電性接着剤12とのそれぞれの表面に溶融樹脂65が密着し、導電性接着剤12は、溶融樹脂65から直接伝わる熱と接点ピン11Fを介して伝わる熱とによってバインダーが軟化して接着機能を発揮する。導電性接着剤12は、バインダーが軟化しても電極パターン層13との接着を保った状態で接点ピン11に接着し、電極パターン層13と接点ピン11との間の電気的接続を形成する。このとき、接点ピン11の周囲を取り巻く導電性接着剤12は、接点ピン11の外周を覆うように接着して接点ピン11との密着度を上げる。
製造工程において、バリ15Bdが形成されないようにするためには、例えば、図20(a)に示されているように、接点ピン11Fが接点ピン受け部53の所定の位置に固定された状態で、その一端11Faが接点ピン挿入部63に残るように配置される。接点ピン挿入部63を接点ピン11Fの一端11Faの側が塞ぐことにより、射出工程において接点ピン挿入部63に溶融樹脂65が流入しなくなる。ただし、図21(a)に示されているように、このようにして製造された複合成形品10Dは、接点ピン11Fの他端11Fbだけでなく、一端11Faも成形体15Bの裏面15Bbに露出する。
図20(a)及び図21(a)に示されている工程を、図20(b)及び図21(b)に示されているように、図9(d)に示されている一端11Iaをテーパ状に加工して、一端11IaにC面を取っている接点ピン11Iを用いて行うこともできる。この場合、第1型50Bの接点ピン受け部53の周囲の沿いを作らないようにすることができる。それにより、接点ピン11Iを用いて製造された複合成形品10Fでは、接点ピン11Iの周囲を平坦に成形することができる。
(10)複合成形品の概要
上述の第3実施形態に係る複合成形品10Bは、導電性接着剤12、電極パターン層13、ベースフィルム18及び意匠インキ層19を接点ピン11Fが突き抜け、接点ピン11Fの他端11Fbが成形体15Bから露出していた。それに対して、図29に示されているように、第4実施形態に係る複合成形品10Eは、導電性接着剤12、電極パターン層13及び転写層14を接点ピン11Fが突き抜け、接点ピン11Fの他端11Fbが成形体15Bから露出している。一方、接点ピン11Fの一端11Faは、第3実施形態の複合成形品10Bと同様に成形体15B中に埋設されている。このように、第4実施形態の複合成形品10Eについては、第1実施形態の複合成形品10との相違点が接点ピン11Fの突き抜ける方向だけである。言い換えると、このように、第4実施形態の複合成形品10Eが第3実施形態の複合成形品10Bと異なる点は、成形体15Bの表面15Baがベースフィルム18と意匠インキ層19の代わりに転写層14で覆われている点である。転写層14については、第1実施形態及び第2実施形態の複合成形品10,10Aの転写層14と同様である。そのため、第4実施形態の複合成形品10Eの製造方法は、第1実施形態及び第2実施形態の複合成形品10,10Aの製造方法と第3実施形態の複合成形品10Bの製造方法を組み合わせたものになる。
複合成形品10Eの製造方法の一例について図24〜図28を用いて説明する。図24及び図25には、配置工程が示されている。配置工程では、第1型50Cの内面51に、導電性接着剤12が塗布された電極パターン層13及び転写層14を有するベースフィルム30が配置される。ベースフィルム30は、クランプ52で固定され、第1型50Cの内面51に吸引して固定されている。接点ピン受け部53の配置位置と重なる部分に導電性接着剤12が配置される。一方、第2型60Cには、接点ピン11Fが配置される。接点ピン11Fは、装着時にエアーで吸引されて接点ピン挿入部63に固定される。
次に、図26に示されている型締め工程が行われる。型締め工程では、第1型50Cに配置されている導電性接着剤12と電極パターン層13と転写層14とベースフィルム30とを、第2型60Cの内面61に配置されている接点ピン11Fが貫通する。そして、接点ピン11Fの他端11Fbを第1型50Cの接点ピン受け部53の内部に進入させる。
図27に示されているように型締め時に、さらに接点ピン受け部53の所定位置まで接点ピン11Fが吸引されて固定される。
溶融樹脂65が空洞部55を満たして流動が止まると、第1型50Cと第2型60Cとを介して溶融樹脂65が冷却される。溶融樹脂65が冷却されて固化することにより、成形体15Bが成形される。
次に、図29に示されているように、第1型50Cと第2型60Cの型開きが行なわれる。このとき、複合成形品10Eが第2型60Cに残り、ベースフィルム30が第1型50Cに残るので、ベースフィルム30から複合成形品10Eが取り外される。複合成形品10Eは、例えば、第2型60Cより突き出されるエジェクタピン(図示せず)によって第2型60Cから外され、進入した取り出しロボット90に保持されて取り出される。取り外された複合成形品10Eには、溶融樹脂65が接点ピン挿入部63に流入して、図28に示されているようなバリ15Bdができるため、成型後にこのバリ15Bdがカットされる。
(12−1)
以上説明したように、成形体15,15A,15Bは、射出成形によって熱可塑性樹脂が第1型50,50B,50Cと第2型60,60B,60Cが型閉じして形成される空洞部55の形状(所定の形状)に成形されたものである。第1実施形態、第2実施形態及び第4実施形態の成形体15,15A,15Bの表面15a,15Aa,15Baは全体が転写層14で覆われているが、例えば表面又は裏面の一部が覆われるものであってもよい。また、第3実施形態の成形体15Bの表面15Baは全体がベースフィルム18で覆われているが、例えば表面又は裏面が覆われるものであってもよい。接点ピン11,11A〜11Iは、一端11a,11Aa〜11Iaの側が成形体15,15A,15Bに埋設される。第1実施形態及び第2実施形態では、接点ピン11,11Aの他端11b,11Abが成形体15,15Aの裏面15b,15Abの側に露出している。そのため、接点ピン11Fによって転写層14が傷つくのを避けることができる。また、接点ピン11Fに邪魔されずに、転写層14による加飾を成形体表面15b、15Abに施すことができる。一方、第3実施形態及び第4実施形態では、接点ピン11Fの他端11Fbが成形体15Bの裏面15Bbの側に露出している。この場合、導電性接着剤12と転写層14やベースフィルム18及び意匠インキ層19との間に電極パターン層13を介在させることができ、導電性接着剤12によって転写層14やベースフィルム18及び意匠インキ層19に溶解や膨潤等による外観異常が発生するのを抑制することができる。
第1実施形態乃至第4実施形態では、導電性接着剤12は成形体15,15A,15Bの内部で接点ピン11,11A,11Bと電極パターン層13とを接着している。そのため、導電性接着剤12の量が少なくて済むので、導電性接着剤12によって成形体15,15A,15Bの外観などに悪影響が出るのが抑制される。そして、電極パターン層13に対して接点ピン11,11A,11Bを電気的に確実に接続することができる。
図4、図5、図6及び図9に示されているように、接点ピン11は成形体15に掛止される掛止部(成形体に埋設されている部分)に凹凸として梨地の表面を有し、接点ピン11A,11Eは凹凸としてローレット溝11Ag,11Dgを有し、接点ピン11Cは凹凸として円板状に拡開された一端11Caを有し、接点ピン11Dは凹凸として環状の凹部11Dgを有し、接点ピン11F,11Iは成形体に掛止される穴として開口11Ec,11Icを有し、接点ピン11G,11Hは凹凸として切欠き11Gc,11Hcを有している。接点ピン11,11A、11C〜11Iが掛止されるときに凹凸や穴が接点ピンの動きを止める役割を果たすため緩み難い掛止が実現できる。
例えば、図6に示されている接点ピン11Eは、導電性接着剤12に接着する接着領域にローレット溝11gによって凹凸が設けられ、当該凹凸がない場合に比べて接着領域の表面積が凹凸により増加している。このように導電性接着剤12に接着されたときに、接点ピン11Eの接触面積を増加させることができると、電極パターン層13と接点ピン11Eとの電気的接続の確実性を向上させることができる。
図8に示されている成形体15Aや図12(a)に示されている成形体15Cは、接点ピン11Fの周囲に形成されて、接点ピン11Fを支える支持凸部16を有する。支持凸部16で接点ピン11Fを支えることで成形体15A,15Cの薄い部分でも緩みなく確かに接点ピン11Fが支えられる。支持凸部16には、図8に示されているように、さらにリブ17を設けてもよい。それにより、支持凸部16による接点ピン11Fの支持がより強固なものになる。
さらに図10(c)、図12(b)に示されているように接点ピン11Fが露出している部分にスプリング部11Fdを形成してもよい。スプリング部11Fdによって矢印Arの方向に付勢し易くなり、接点ピン11Fに接続される回路基板の接点端子75などとの電気的接続が安定する。なお、スプリング部の形成は、接点ピンを曲げることによりスプリング性を付与する場合に限られるものではなく、例えば、接点ピンの一部分を薄く加工したり、切り欠いたりすることでスプリング性を付与することもできる。
図18に示されているように、適切な位置に配置されている導電性接着剤12が射出工程にて射出される溶融樹脂65により溶かされて接着させられるために、導電性接着剤12の量が少なくて済む。このことから導電性接着剤12に起因して複合成形品10Bでは、ベースフィルム18や意匠インキ層19その外観などに悪影響が発生するのが抑制されている。
図17や図27に示されている工程は、型締め工程のうち、接点ピン11Fの一端11Faの側が空洞部55内に位置するように位置決めする接点ピン位置決め工程である。このように位置決めされた接点ピン11Fの一端11Faが成形体15Bの内部に埋設されて一端11Faが外部に露出しない構造を簡単に実現できる。
図7(c)や図28に示されているように、適切な位置に配置されている導電性接着剤12を射出工程にて射出される溶融樹脂65により軟化させて接着させるために、導電性接着剤12の量が少なくて済む。このことから導電性接着剤12に起因して転写層14に悪影響が発生するのが抑制される。
導電性接着剤12のドライ状態での厚みd1は3μm以上300μm以下であることが好ましく、10μm以上200μm以下であることがさらに好ましい。導電性接着剤12のドライ厚さd1が上述の範囲にあると、流動抵抗が大きくなって成形体15の成形時に導電性接着剤12が流されるのを抑制しながら導電性接着剤12の厚みが足りないことに起因して電気的な接続が不十分にならないようにすることができる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
(13−1)
上記各実施形態において、接点ピン11,11A〜11Iを円柱状や平板形状とする場合について説明したが、接点ピンの形状は、例えば六角柱など他の形状であってもよく、上記の例に限られない。
(13−2)
上記各実施形態においては、電極パターン層13や転写層14やベースフィルム18や意匠インキ層19は、成形体15,15A,15B,15Cの表面15a,15Aa,15Baに配置される場合について説明したが、これらが配置される箇所は成形体の表面に限られるものではなく、裏面や両面に配置されてもよい。
上記各実施形態においては、接点ピン11,11A,11Bが電極パターン層13の電極パターンや転写層14の転写部分やベースフィルム18のベースフィルムや意匠インキ層19の意匠インキを貫通する場合について説明したが、例えば電極パターン層13を接点ピンが貫通する箇所に電極パターンの開口を設けて電極パターンが破れないように構成することもできる。このとき、電極パターンの近傍に接点ピンが設けられていれば、導電性接着剤12によって両者の電気的接続を図ることはできる。同様に、転写層14の転写部分やベースフィルム18のベースフィルムや意匠インキ層19の意匠インキが無いところを接点ピンが貫通するように構成することもできる。ここで説明した態様も、接点ピンの他端が転写層、電極パターン層及び導電性接着剤を貫通して成形体から露出する場合に含まれる。
上記各実施形態においては、接点ピン11,11A,11Bが電極パターン層13の電極パターンに接点ピンが貫通する箇所に切れ目を入れるなど、電極パターンを接点ピンが貫通しやすい構成とすることもできる。
11,11A〜11I 接点ピン
12 導電性接着剤
13 電極パターン
14 転写層
15,15A〜15C 成形体
16 支持凸部
17 リブ
18 ベースフィルム
19 意匠インキ層
50,50B,50C 第1型
60,60B,60C 第2型
Claims (12)
- 所定の形状に成形されてなる絶縁性の成形体と、
前記成形体の表面の少なくとも一部を覆い、前記成形体の前記表面の側に配置されている電極パターン層を有する絶縁性のベースフィルムと、
前記成形体に一端側が埋設されて固定され、他端が前記ベースフィルムを貫通して露出している導電性の接点ピンと、
前記電極パターン層と前記成形体との間に形成され、前記電極パターン層と前記接点ピンとに接着して前記電極パターン層と前記接点ピンとの間の電気的接続を形成している導電性接着剤と
を備える、複合成形品。 - 所定の形状に成形されてなる絶縁性の成形体と、
前記成形体の表面の少なくとも一部を覆う絶縁性の転写層と、
前記成形体と前記転写層との間に形成されている電極パターン層と、
前記成形体に一端側が埋設されて固定され、他端が前記成形体から露出している導電性の接点ピンと、
前記電極パターン層と前記成形体との間に形成され、前記電極パターン層と前記接点ピンとに接着して前記電極パターン層と前記接点ピンとの間の電気的接続を形成している導電性接着剤と
を備える、複合成形品。 - 前記接点ピンは、前記他端が前記転写層、前記電極パターン層及び前記導電性接着剤を貫通して前記成形体から露出している、
請求項2に記載の複合成形品。 - 前記接点ピンは、前記一端側が前記導電性接着剤によって前記電極パターン層に接着され、前記他端が前記転写層とは反対側にある前記成形体の表面から露出している、
請求項2に記載の複合成形品。 - 前記接点ピンは、前記成形体に掛止される凹凸又は穴を有する掛止部を前記成形体に埋設される部分に有する、
請求項1から4のいずれか一項に記載の複合成形品。 - 前記接点ピンは、前記導電性接着剤に接着する接着領域に凹凸が設けられ、当該凹凸がない場合に比べて前記接着領域の表面積が前記凹凸により増加している、
請求項1から5のいずれか一項に記載の複合成形品。 - 前記成形体は、前記接点ピンの周囲に形成されて前記接点ピンを支える支持凸部を有する、
請求項1から6のいずれか一項に記載の複合成形品。 - 前記接点ピンは、前記成形体から露出している部分に、スプリング性を持つスプリング部を有する、
請求項1から7のいずれか一項に記載の複合成形品。 - 第1型に、導電性接着剤が塗布された電極パターン層を有するベースフィルムを配置し、第2型に、導電性を有する接点ピンを配置する配置工程と、
前記導電性接着剤が塗布されている位置で前記ベースフィルムを貫通して前記接点ピンを突き立て、前記第1型と前記第2型とを型締めする型締め工程と、
前記第1型と前記第2型との間に形成される空洞部に溶融樹脂を射出することにより、前記ベースフィルムの前記電極パターン層の形成されている表面に沿って前記溶融樹脂を流し込むとともに、前記溶融樹脂の熱で前記導電性接着剤を軟化させて前記導電性接着剤で前記電極パターン層と前記接点ピンとを接着させる射出工程と、
前記溶融樹脂を冷却・固化することにより、前記ベースフィルムで表面の少なくとも一部が覆われておりかつ前記接点ピンの一端側を埋設して他端を前記ベースフィルムから露出させている成形体を形成するとともに、前記導電性接着剤を固化する冷却工程と
を備える、複合成形品の製造方法。 - 前記型締め工程は、前記接点ピンの前記一端側が前記空洞部内に位置するように前記接点ピンを位置決めする接点ピン位置決め工程を含む、
請求項9に記載の複合成形品の製造方法。 - 第1型に、導電性接着剤が塗布された電極パターン層及び転写層を有するベースフィルムを配置し、第2型に、導電性を有する接点ピンを配置する配置工程と、
前記導電性接着剤に前記接点ピンが接触するように、又は前記接点ピンが前記ベースフィルムを貫通するように、前記第1型と前記第2型とを型締めする型締め工程と、
前記第1型と前記第2型との間に形成される空洞部に溶融樹脂を射出することにより、前記ベースフィルムの前記電極パターン層の形成されている表面に沿って前記溶融樹脂を流し込むとともに、前記溶融樹脂の熱で前記導電性接着剤を軟化させて前記導電性接着剤で前記電極パターン層と前記接点ピンとを接着させる射出工程と、
前記溶融樹脂を冷却・固化することにより、前記転写層で表面の少なくとも一部が覆われておりかつ前記接点ピンの一端側を埋設して他端を露出させている成形体を形成するとともに、前記導電性接着剤を固化する冷却工程と
を備える、複合成形品の製造方法。 - 前記導電性接着剤は、前記成形体と前記電極パターン層の積層方向における前記導電性接着剤の厚みが、3μm以上300μm以下である、
請求項9から11のいずれか一項に記載の複合成形品の製造方法。
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