JP7170010B2 - 導電回路シート一体化成形品及びその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明の導電回路シート一体化成形品51は、成形樹脂体30の下面部38に下導電回路シート32を備え、下面部38には係止部36が備えられ、下導電回路シート32は、基体シート31と、基体シート31の上に形成された回路パターン34と、回路パターン34以外の領域に形成された樹脂貫通穴35を有し、係止部36は、下導電回路シート32の樹脂貫通穴35を貫通し広がった形状を備えたものである(図1参照)。
樹脂成形体は、導電回路シートをインサートして一体成形される。例えば、ワイヤレスイヤホンの筐体、スマートフォン、電磁波透過カバー、ヒーターカバー、アンテナカバー、操作パネルであり、ポリカーボネート樹脂やアクリル樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ABS樹脂、AS樹脂、AN樹脂などの汎用樹脂、ポリカーボネート系樹脂、アクリル系樹脂などの汎用エンジニアリング樹脂、ポリイミド樹脂、液晶ポリエステル樹脂などのスーパーエンジニアリング樹脂などの樹脂材料で形成されている。樹脂成形体の厚みは、特に限定されず、製造する製品の筐体の厚みに合わせて選択される(図1参照)。
下導電回路シート32は、基体シート31と、基体シート31の上に形成されたアンテナパターンや静電センサパターン、ハーネス、ヒーターなどの回路パターン34とで構成されている。下導電回路シート32は、係止部36により樹脂成形体の下面部38に係止されることで、樹脂成形体の下面部38に固定されている(図1参照)。
基体シート31は、回路パターン34用のものであり、例えば、ポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂、オレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂などの熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂、及びこれらの積層品で形成されている。また、基体シート31の厚みは、例えば、15μm~200μmが好ましい(図2参照)。
回路パターン34は、導電材料を用いることができ、例えば、金、白金、銀、銅、アルミニウム、ニッケル、亜鉛、鉛などの金属や、ITO、ZnO、IGO、IGZO、CuOなどの金属酸化物、PEDOT(ポリエチレンジオキシチオフェン)、PSS(ポリスチレンスルホン酸)などの導電性高分子、カーボンナノチューブ、グラファイト、グラフェンなどの炭素材料である。
回路パターン34の厚みは、例えば、0.2μm~50μmが好ましい(図2参照)。導電回路シートには絶縁のためのカバーシート又はカバー印刷層があってもよく、回路パターン34の樹脂成形体側の端部58の一と電気的に接続された端子部においては、接点が露出するようにするとよい。銅製の導電回路の場合は、カバーシート又はカバー印刷層の端子部をカットし、ニッケルや金めっきした端子を設置してもよい。カバーシートおよびカバー印刷層は、ポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂、オレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂などの熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂およびこれらの積層品で構成されている。
下導電回路シート32に少なくとも1つが形成されており、射出成型時に樹脂が樹脂貫通穴35を通り、係止部36が形成される(図2参照)。樹脂貫通穴35は、径が下面側金型54の係止部形成用凹部56の径より小さく形成する。樹脂貫通穴35の径は、例えば2mmである。樹脂が貫通流動し、かつ、下導電回路シート32との固着力を得るためには、樹脂貫通穴35の径は、1mm~5mmが好ましい。
樹脂貫通穴35を下導電回路シート32に少なくとも1つを備えることで、樹脂成形体と下導電回路シート32を接着剤等で全面接着しないため、樹脂成形体と下導電回路シート32との線膨張差による反りを吸収し軽減することができる。また、線膨張差による反りで応力が生じても分散され、下導電回路シート32が樹脂成形体から外れない。また、通電による発熱が樹脂成形体に伝わらず、樹脂成形体の温度上昇を抑えることができる。また、樹脂貫通穴35の数は、少なくとも1つの樹脂貫通穴35が形成されればよいが、樹脂成形体と下導電回路シート32を固定し、樹脂成形体と下導電回路シート32との線膨張差による反りを軽減する樹脂貫通穴35の数として、例えば4個以上が好ましい(図2参照)。
係止部36は、樹脂の押圧力により、樹脂貫通穴35付近の下導電回路シート32を係止部形成用凹部56へ押し下げた後、樹脂が係止部形成用凹部56に充填されるとともに、下導電回路シート32が係止部形成用凹部側面57に沿い、形成されることで、樹脂成形体と下導電導電回路シートを強固に固定することができる(図1参照)。
導電回路シート一体化成形品51は、成形樹脂体30の上面部37に上導電回路シート33を備え、上面部37には係止部36が備えられ、上導電回路シート33は、基体シート31と、基体シート31の上に形成された回路パターン34と、回路パターン34以外の領域に形成された樹脂貫通穴35を有し、係止部36は、上導電回路シート33の樹脂貫通穴35を貫通し広がった形状のように構成してもよい。成形樹脂体30の上面部37に上導電回路シート33を備えることで、成型品の表面に導電回路が設置され、アンテナや静電センサーの反応性能を上げることができる。
また、成形樹脂体30の下面部38に下導電回路シート32を備え、成形樹脂体30の上面部37に上導電回路シート33を備え、成形樹脂体30の両面に導電回路シートを備えることで、成形品の両面に導電回路が設置され、回路基板部品数の削減することができ、また、表面と裏面に導電回路を有する複雑な導電回路シート一体化成形品51を提供することができる(図3参照)。
導電回路シートは、上導電回路シート33と、下導電回路シート32が一体であり、樹脂成形体の上面部37と下面部38とに屈曲して備えられるように構成してもよい。上導電回路シート33と、下導電回路シート32が一体であり、樹脂成形体の上面部37と下面部38とに屈曲して備えることで、成形品の両面に導電回路を形成され、回路基板部品数の削減することができ、また、表面と裏面との導通も可能となり、より複雑な導電回路シート一体化成形品51を提供することができる(図1参照)。
一文字状 、十字状、星状、米字状のいずれかの切込み線39の長さはそれぞれ同じ長さ、異なる長さでも良い。一文字状 、十字状、星状、米字状のいずれかの切込み線39の長さは、例えば2mmである。樹脂が流入、貫通しやすく、導電回路シートの破れの拡大を防ぎ、かつ、樹脂成形体と導電回路シートをより強固に固定させるためには、一文字状 、十字状、星状、米字状のいずれかの切込み線39の長さは、1mm~3mmが好ましい。
切込み線39の中央に円状又は多角形の穴が形成され、切込み線39の先端に断裂防止穴50が形成されるように構成してもよい。切込み線39の先端に断裂防止穴50を形成することで、樹脂流入時に切込み線39の先端から破れの拡大を防ぐことができる。断裂防止穴50の径は、例えば0.5mmである。樹脂流入時に切込み線39の先端から破れの拡大を防ぐためには、断裂防止穴50の径は、0.5mm~1mmが好ましい(図8参照)。
本発明に係る導電回路シート一体化成形品51のその製造方法は、基体シート31と、基体シート31上に形成された回路パターン34と、回路パターン34以外の領域に形成された樹脂貫通穴35とを含む下導電回路シート32を準備する工程と、下導電回路シート32を射出成型用金型52のキャビティ53に配置する工程と、
キャビティ53に溶融樹脂を射出し、下導電回路シート32に形成された樹脂貫通穴35に樹脂を貫通させ、下導電回路シート32の端部58を下面側金型54に形成された係止部形成用凹部56へ押し下げ、係止部形成用凹部56に樹脂を充填し、下導電回路シート32の端部58を巻き込ませ、下導電回路シート32を樹脂成形体の下面に係止させる工程とを備えたものである(図4参照)。
本発明の射出成型用金型52は、樹脂成形体と樹脂成形体の下面部38に係止部36で固定された下導電回路シート32からなる導電回路シート一体化成形品51を製造するための射出成型用金型52であって、樹脂成型品の上面を形成する上面側金型55と、樹脂成型品の下面を形成する係止部形成用凹部56からなる下面側金型54とを備えたものである(図4参照)。
図4は、導電回路シート一体化成形品51の製造工程を説明する概略断面図示したものである。
まず、基体シート31の上に回路パターン34が形成された下導電回路シート32を、所定形状にカットした後、型開きした上面側金型55と下面側金型54との間の射出成形用金型内に配置し固定する。
上面側金型55と下面側金型54を型閉じしたときにそれらの間に形成されたキャビティ53空間内に、PCやアクリル樹脂などの溶融樹脂を射出し、溶解樹脂がキャビティ53空間内及び樹脂貫通穴35を通り、溶解樹脂の押圧力により、樹脂貫通穴35付近の下導電回路シート32を係止部形成用凹部56へ押し下げた後、樹脂が係止部形成用凹部56に充填されるとともに、回路シートが係止部形成用凹部側面57に沿い、係止部36が形成され、係止部36を伴う導電回路シート一体化成形品51が形成される。
次に、成形された導電回路シート一体化成形品51を冷却して固化させる。
次いで、導電回路シート一体化成形品51を取り出す。成形された導電回路シート一体化成形品51を冷却して固化させた後、金型を開く。取り出す際は、たとえば、ロボットアームを用いることができる。アームの導電回路シート一体化成形品51部分には、真空ポンプに接続された吸盤を配置し、負圧によって導電回路シート一体化成形品51を吸着して取り出すとよい。射出成形後に、上面側金型55と下面側金型54を型開きして係止部36が付いた導電回路シート一体化成形品51が取り出されることにより、図4に示された係止部36を伴う導電回路シート一体化成形品51が得られる。
上導電回路シート33を樹脂成形体の上面部37に係止するとともに、下導電回路シート32を樹脂成形体の下面部38に係止することで、成形品の両面に導電回路が形成され、回路基板部品数の削減や、また表面と裏面との導通も可能となり、より複雑な導電回路シート一体化成形品51を提供することができる。
3次元曲面を有する導電回路シート一体化成形品51を製造する場合、下面側金型54には、導電回路シート一体化成形品51を形成するための下面側金型凸部59が設けられている。下面側金型凸部59には、図6で示したように係止部36を形成するための係止部形成用凹部56が設けられている。係止部形成用凹部56の径は、例えば2mmである。射出された樹脂が樹脂貫通穴35を経て、導電回路シートを巻き込み、樹脂成形体と導電回路シートを強固に固定するためには、1mm以上5mm以下の範囲好ましい。係止部形成用凹部56の深さは、例えば1mmである。樹脂成形体と導電回路シートをより強固に固定させるためには、0.5mm以上5mm以下の範囲が好ましい。
図6は、3次元曲面を有する導電回路シート一体化成形品51の製造工程を説明する概略断面図示したものである。
導電回路シート:ポリイミド12μmに12μのCu回路をパターニングし、表面には接着剤を介して絶縁のポリイミド製カバーレイを設置した。端子部はカバーレイを端子パターンに除去し、Ni, Auのめっきをした。
導電回路シート:ポリイミド25μmに12μのCu製の導電回路をパターニングした。成形時のシワ発生防止のため裏面には接着剤を介してポリカーボネート製100μmの補強版を積層した。表面には接着剤を介して絶縁のポリイミド製カバーレイ設置。端子部は、カバーレイを端子パターンに除去し、Ni, Auのめっきをした。
31 基体シート
32 下導電回路シート
33 上導電回路シート
34 回路パターン
35 樹脂貫通穴
36 係止部
37 上面部
38 下面部
39 切込み線
50 断裂防止穴
51 導電回路シート一体化成形品
52 射出成型用金型
53 キャビティ
54 下面側金型
55 上面側金型
56 係止部形成用凹部
57 係止部形成用凹部側面
58 端部
59 下面側金型凸部
60 底面
61 壁面
Claims (7)
- 成形樹脂体の下面部に下導電回路シートを備えた導電回路一体化成形品であって、
前記下面部には係止部が備えられ、
前記下導電回路シートは、基体シートと、前記基体シートの上に形成された回路パターンと、前記回路パターン以外の領域に形成された樹脂貫通穴を有し、
前記係止部は、前記下導電回路シートの前記樹脂貫通穴を貫通し広がった形状であり、
前記樹脂貫通穴が、一文字状 、十字状、星状、米字状のいずれかの形状に切込み線が
形成され、切込み線の中央に円状又は多角形の穴が形成された、導電回路一体化成形品。 - 成形樹脂体の上面部に上導電回路シートを備えた導電回路一体化成形品であって、
前記上面部には係止部が備えられ、
前記上導電回路シートは、基体シートと、前記基体シートの上に形成された回路パターンと、前記回路パターン以外の領域に形成された樹脂貫通穴を有し、
前記係止部は、前記上導電回路シートの前記樹脂貫通穴を貫通し広がった形状であり、
前記樹脂貫通穴が、一文字状 、十字状、星状、米字状のいずれかの形状に切込み線が
形成され、切込み線の中央に円状又は多角形の穴が形成された、
請求項1に記載の導電回路一体化成形品。
- 前記上導電回路シートと、前記下導電回路シートが一体であり、
前記樹脂成形体の上面部と下面部とに屈曲して備えられた、
請求項2に記載の導電回路一体化成形品。 - 前記樹脂貫通穴が、一文字状 、十字状、星状、米字状のいずれかの形状に切込み線が形成され、
切込み線の中央に円状又は多角形の穴が形成され、切込み線の先端に断裂防止穴が形成された、
請求項1または請求項2に記載の導電回路一体化成形品。 - 基体シートと、前記基体シート上に形成された回路パターンと、前記回路パターン以外の領域に形成された樹脂貫通穴とを含む下導電回路シートを準備する工程と、
前記下導電回路シートを射出成型用金型のキャビティに配置する工程と、
前記キャビティに溶融樹脂を射出し、前記下導電回路シートに形成された前記樹脂貫通穴に樹脂を貫通させ、前記下導電回路シートの端部を下面側金型に形成された係止部形成用凹部へ押し下げ、前記係止部形成用凹部に樹脂を充填し、前記下導電回路シートの端部を巻き込ませ、前記下導電回路シートを前記樹脂成形体の下面に係止させる工程とを備え、
前記樹脂貫通穴が、一文字状 、十字状、星状、米字状のいずれかの形状に切込み線が形成され、切込み線の中央に円状又は多角形の穴が形成された、導電回路一体化成形品の製造方法。 - 基体シートと、前記基体シート上に形成された回路パターンと、前記回路パターン以外の領域に形成された樹脂貫通穴とを含む上導電回路シートと下導電回路シートを準備する工程と、
前記上導電回路シートと下導電回路シートとを射出成型用金型のキャビティに配置する工程と、
前記キャビティに溶融樹脂を射出し、
前記上導電回路シートに形成された前記樹脂貫通穴に樹脂を貫通させ、前記上導電回路シートの端部を上面側金型に形成された係止部形成用凹部へ押し上げ、前記係止部形成用凹部に樹脂を充填し、前記上導電回路シートの端部を巻き込ませ、前記上導電回路シートを前記樹脂成形体の上面に係止させるとともに、
前記下導電回路シートに形成された前記樹脂貫通穴に樹脂を貫通させ、前記下導電回路シートの端部を下面側金型に形成された係止部形成用凹部へ押し下げ、前記係止部形成用凹部に樹脂を充填し、前記下導電回路シートの端部を巻き込ませ、前記下導電回路シートを前記樹脂成形体の下面に係止させる工程とを備え、
前記樹脂貫通穴が、一文字状 、十字状、星状、米字状のいずれかの形状に切込み線が形成され、切込み線の中央に円状又は多角形の穴が形成された、導電回路一体化成形品の製造方法。 - 前記樹脂貫通穴が、一文字状 、十字状、星状、米字状のいずれかの形状に切込み線が形成され、切込み線の中央に円状又は多角形の穴が形成され、切込み線の先端に断裂防止穴が形成された、
請求項5または請求項6に記載の導電回路一体化成形品の製造方法。
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