具有密封性的金属嵌件成型品、具备该金属嵌件成型品的具有密封性的电子部件、以及具 ...的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种在金属表面未实施用于使其与成形材料密接的表面处理、且具有良好气密性的金属嵌件成型品(1)。本发明使用以结晶性热塑性树脂为主要成分、并且含有无机填料0重量％以上且15重量％以下的成型材料(2)，对在垂直于长度方向的截面的长宽比是1以上且10以下的金属材料(3)实施嵌入成型。
【专利说明】具有密封性的金属嵌件成型品、具备该金属嵌件成型品的具有密封性的电子部件、以及具有密封性的金属嵌件成型品的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及，使用含有规定量的无机填料的成型材料对具有规定长宽比的金属材料实施嵌入成型而获得的具有密封性的金属嵌件成型品、具备该金属嵌件成型品的具有密封性的电子部件、以及具有密封性的金属嵌件成型品的制造方法。
【背景技术】
[0002]在电子部件行业，对部件的轻薄短小化的要求越来越强烈，为了应对目前的状况，必须要进行部件数量的减少、各部件的复合化。
[0003]例如，在成型材料与金属材料等的不同种类材料之间实施接合时，采用先个别地形成各部件后再涂布粘结剂、并通过热或紫外线等能量使其固化的方法，或者采用在不同种类材料界面涂布润滑脂(grease)以填充缝隙的方法。由此，虽然能够获得一定的气密性，但仍需要粘结剂的涂布厚度或用以涂布粘结剂的区域，这已成为实现电子部件的薄型化、小型化的瓶颈。
[0004]在注射模塑成型法中，为了提高成型材料的流动性，通过加热使成型材料熔融并将其填充到模具内，然后通过冷却、固化得到立体形状物。特别是，制造成型材料与金属材料的复合部件时，一直采用在模具内预先放置金属材料后实施嵌入成型以实现复合化的方式。
[0005]然而，对于以往通过嵌入成型法而形成的电子部件，其在使用环境下存在接合部分发生剥离的问题，或在具有中空结构的电子部件中存在因无法保持成型材料与金属材料界面间的气密性而使水分和湿气进入内部(中空结构)，从而导致给电子部件的操作带来不良影响的问题。
[0006]针对上述问题，作为提高成型材料与金属材料之间的气密性技术，被采用的有金属材料的表面处理方法，例如，已提出了预先用三嗪硫醇系表面处理剂对需要嵌入的金属表面进行处理的方法(专利文献I)，以及通过化学蚀刻(Chemical etching)实施粗糙化处理的方法(专利文献2)等。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1:日本公开专利公报，特开2006-179229号公报(2006年7月6日公开)
[0010]专利文献2:日本公开专利公报，特开2001-225352号公报(2001年8月21日公开)
【发明内容】
[0011]发明要解决的课题
[0012]然而，在专利文献I所记载的方法中，有时因表面处理剂腐蚀电子部件内部而导致电特性不良的现象。
[0013]另外，在专利文献2所记载的方法中，因蚀刻时的溶解反应进行的过量时而引起金属表面脱落，或者在具有镀膜等保护层的金属因蚀刻而导致保护层被剥离，进而引起金属的腐蚀现象，从而导致电特性不良的问题。
[0014]而且，在专利文献I和专利文献2所述的任一个方法中，必须做好对金属表面的细心清洗和干燥等准备工作以及实施嵌入成型前的表面处理，因此存在工序较繁杂的问题。综上所述，大家期待能够改变上述状况的技术。
[0015]本发明是鉴于上述问题点而完成的，其目的在于提供一种具有密封性的金属嵌件成型品，虽然并未对金属表面实施采用三嗪硫醇系表面处理剂的表面处理或蚀刻，但也能够在成形材料与金属材料之间保持良好的气密性。
[0016]解决课题的方法
[0017]本发明人对上述课题进行了详细研究，其结果是，发现了以下事实。一般来说，在电子部件中，为了确保机械强度，作为成型材料一直采用含无机填料约30重量％的热塑性树脂。实施嵌入成型时，通过对成型材料的加热和冷却使其变成液化和固化状态，即通过物理变化来紧固金属材料，但在采用上述热塑性树脂的情况下，由于填料的存在，成型材料在收缩时显示出各向异性，因此无法用均等的力量来紧固金属材料。其结果，难以充分确保成型材料与金属材料界面间的气密性。
[0018]因此，本发明人，对于在不采用如专利文献1、2所记载的表面处理或蚀刻方式的情况下解决因填料的存在而引起的上述问题点，进行了详细研究，并通过反复的试错研究，终于完成了本发明。
[0019]为了解决上述课题，本发明的具有密封性的金属嵌件成型品，其是对成型材料与金属材料实施嵌入成型而一体成型而成，其特征在于，所述成型材料，以结晶性热塑性树脂为主要成分，并且含有无机填料O重量％以上且15重量％以下；所述金属材料，在垂直于长度方向的截面的长宽比是I以上且10以下，并且，所述金属材料是未实施用于使金属材料与所述成型材料密接的表面处理的金属材料。
[0020]发明的效果
[0021]本发明的具有密封性的金属嵌件成型品具有下述构成，其是对成型材料与金属材料实施嵌入成型而一体成型而成，其中，所述成型材料，以结晶性热塑性树脂为主要成分，并且含有无机填料O重量％以上且15重量％以下；所述金属材料，在垂直于长度方向的截面的长宽比是I以上且10以下，并且，所述金属材料是未实施用于使金属材料与所述成型材料密接的表面处理的金属材料。
[0022]因此，本发明具有以下效果:在无需实施在成型材料与金属材料的界面的化学结合、或在金属表面实施蚀刻的工序的情况下，能够提供成型材料与金属材料之间的密接性优异的金属嵌件成型品。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1中的(a)是表示本发明的一个实施方式的金属嵌件成型品的外观的图，图1中的(b)是表示用于图1中的(a)所示的金属嵌件成型品的金属材料的外观的图。
[0024]图2是表示用于本发明的一个实施方式的金属嵌件成型品的金属材料的截面图，图2中的(a)是表示截面呈三角形时的截面图，图2中的(b)是表示截面呈六角形时的截面图，图2中的(c)是表示截面呈弯曲加工截面时的截面图。
[0025]图3中的(a)是表示构成本发明的一个实施方式的开关的盖部的主视图，图3中的(b)是表示构成本发明的一个实施方式的开关的金属嵌件成型品的主视图，图3中的(c)是表示构成本发明的一个实施方式的开关的金属嵌件成型品的金属材料的截面图。
[0026]图4是表示本发明的实施例中用于气密性评价的气泡检漏试验用治具的概要图。
[0027]图5是表示在本发明的实施例中使用的电子部件样品的外观立体图。
[0028]图6是表示在本发明的实施例中使用的金属端子的嵌入部分的截面图。
【具体实施方式】
[0029]以下，对本发明的一实施方式进行详细说明。在本说明书中记载的所有学术文献和专利文献的内容在此以参考的方式被引入。此外，在本说明书中只要没有特别记载，表示数值范围的“A?B”，是指“A以上(包括A且比A大)且B以下(包括B且比B小)”。另外，“ ％ ”是指“重量% ”，“份”是指“重量份”。
[0030]另外，为了方便说明，附图中用相同的符号来标记具有相同功能的构件。
[0031](1.具有密封性的金属嵌件成型品)
[0032]本发明的具有密封性的金属嵌件成型品，其是对成型材料与金属材料实施嵌入成型而一体成型而成，其中，所述成型材料，以结晶性热塑性树脂为主要成分，并且含有O重量％以上且15重量％以下的无机填料；所述金属材料，在垂直于长度方向的截面的长宽比是I以上且10以下，并且所述金属材料是未实施用于使金属材料与所述成型材料密接的表面处理的金属材料。
[0033]本说明书中的“具有密封性”，是指在并未在成型材料与金属材料间的界面涂布粘结剂和/或并未向金属表面实施蚀刻等表面处理的情况下，满足在后述实施例中所采用的气密性的评价方法中的气密性合格判定标准。
[0034]上述成型材料中，将结晶性热塑性树脂作为必需成分。上述成型材料，可以仅由结晶性热塑性树脂组成，也可以由结晶性热塑性树脂和无机填料组成，也可以由结晶性热塑性树脂与后述的添加剂组成，也可以由结晶性热塑性树脂、无机填料和上述添加剂组成。
[0035]“以结晶性热塑性树脂为主要成分”，是指在上述成型材料中结晶性热塑性树脂的含量比其他成分含量相对较多。
[0036]对于结晶性热塑性树脂，并没有特别的限定，例如可举出聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚缩醛、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、聚苯硫醚(PPS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、液晶聚合物(LCP)、聚醚醚酮(PEEK)、聚四氟乙烯(PTFE)等。
[0037]这些结晶性热塑性树脂可使用一种或并用两种以上。
[0038]而且，上述成型材料还含有无机填料。该无机填料只要是Si02、MgO、CaO, A1203、Na2O, K2O, Fe2O3等氧化物即可，没有特别的限定。
[0039]另外，对于无机填料的形状和种类，只要不损伤成型材料的收缩各向异性(不会使收缩各向异性大大增加)，没有特别的限定。只要不损伤成型材料的收缩各向异性，无机填料可呈纤维状、球形或圆筒形等形状，且可以使用一种，也可以并用两种以上。
[0040]在上述成型材料中，将成型材料的重量设为100重量％的情况下，无机填料的含量为O重量％以上且15重量％以下。
[0041]通常，在用于电子部件的成型材料中，为了确保机械强度，含有约30重量％的无机填料，收缩各向异性较大。在实施嵌入成型时，结晶性热塑性树脂朝向紧固金属材料的方向收缩，但当收缩各向异性较大时，在树脂(成型材料)与金属材料间的界面会形成有缝隙。若无机填料的含量为O重量％以上且15重量％以下，则能够使收缩各向异性变小，进而能够减少缝隙。由此，能够提高气密性，且可提供密封性优异的金属嵌件成型品。
[0042]当将成型材料的重量设为100重量％时，无机填料的含量可以为O重量％。无机填料的含量越多，越能提高成型材料的机械强度。因此，此时，虽然成型材料的机械强度不充分，但不会产生收缩各向异性所引起的问题。
[0043]优选机械强度较高的成型材料，但在开关、继电器等电子部件领域，即使成型材料的机械强度不充分，只要其具有高气密性，也会有能够充分利用的用途。作为上述用途方面的例子，可举出具有弹性和高气密性的连接器的壳体部，以及比起机械强度更需要滑动性和耐磨损性且具有高气密性的滑动型继电器或开关等。
[0044]而且，在本发明中，需要嵌入的是在垂直于长度方向的截面的长宽比被调整至I以上且10以下的规定的金属材料，因此即使成型材料中的无机填料的含量为O重量％，如后述的实施例所示，所得到的金属嵌件成型品也具有优异的气密性，且可表现出较高的密封性。
[0045]另外，由于不需要使用粘结剂、也不需要在成型材料与金属材料间的界面实施化学结合或在金属表面实施蚀刻处理，因此，不会使金属材料腐蚀，也不存在涂布厚度的问题，从而能够达到实现小型化的效果。
[0046]由此，即使无机填料的含量为O重量％，也具有充分的有效性，因此也包含在本发明的范围内。
[0047]优选成型材料中的无机填料含量为5重量％以上且15重量％以下。此时，如后述的实施例所示，能够充分保持所得到的金属嵌件成型品中成型材料与金属材料界面上的气密性，并且也能够使机械强度达到足够高的水平，因此可适用于重复开/关操作的开关等。
[0048]另外，成型材料也可以含有添加剂。作为上述添加剂可举出阻燃剂、脱模剂、润滑齐U、热稳定剂和着色剂等。这些添加剂可以使用一种，也可以并用两种以上。
[0049]对于上述添加剂的含量，只要是不影响金属嵌件成型品的气密性均可，没有特别的限制，但在将成型材料的重量设为100重量％的情况下，优选添加剂含量共为5?25重量％。当并用两种以上添加剂时，对于各添加剂的比例没有特别的限定。
[0050]对于添加上述添加剂的方法没有特别的限定。例如，可举出，对结晶性热塑性树脂和无机填料进行熔融混炼时，相对于100重量％的成型材料，以成为5?25重量％的方式，添加添加剂的方法。
[0051]对于本发明所使用的金属材料的材质没有特别的限定，根据用途可适当选用铜、铝等或它们的合金等。对于上述金属材料，要求其为未实施用于使金属材料与上述成型材料密接的表面处理的金属材料。
[0052]在本说明书中，“未实施用于使金属材料与上述成型材料密接的表面处理”是指，在金属材料的表面上并没有实施能够使金属材料与成型材料密接的处理。作为上述处理，例如可举出专利文献I所公开的采用三嗪硫醇系表面处理剂进行的金属材料的表面处理、专利文献2中所公开的采用化学蚀刻(Chemical etching)方式进行的金属材料的表面粗糙化处理、采用物理蚀刻方式进行的金属材料的表面粗糙化处理等。
[0053]因此，对于其自身的不是能够使金属材料与成型材料密接的处理，例如在金属材料表面的镀敷处理，则不包含在“使金属材料与上述成型材料密接的表面处理”。因此，可以在金属材料表面进行金、银、锡、镍等的镀敷处理。
[0054]对于镀敷方法没有特别的限制，可通过以往公知的电镀敷、非电解镀敷、熔融镀敷、冲击镀敷、真空镀敷(PVD等)、化学蒸镀(CVD等)方法来进行。
[0055]对于上述金属材料，要求其在垂直于长度方向的截面的长宽比是I以上且10以下。
[0056]图1中的(a)是表示本发明的一个实施方式的具有密封性的金属嵌件成型品
I(以下，称为金属嵌件成型品I)的外观的主视图。图1中的(b)是表示图1中的(a)所示的金属嵌件成型品I中使用的金属材料的外观的主视图。
[0057]如图1中的(a)所示，金属嵌件成型品I由成型材料2和金属材料3构成。
[0058]在图1中的(a)中，tp表示成型材料2在纸面前后方向(纵深方向)上的长度、即成型材料2的厚度，Lp表示成型材料2的长度，Wp表示成型材料2的宽度。
[0059]图1中的(b)中，I表示金属材料3在纸面前后方向(纵深方向)的长度、即金属材料3的厚度。Lm表示金属材料3的长度(长边长度)，Wm表示金属材料3的宽度(短边长度)。金属材料3中，长度方向是指平行于长边的方向，宽度方向是指平行于短边的方向。
[0060]“垂直于长度方向的截面”是指，用垂直于金属材料的长边且平行于金属材料的短边的平面切断金属材料时的截面。例如，金属材料3的情形，在垂直于Lm且平行于Wm的平面，沿tm方向切断金属材料3时的截面。当从纸面下方朝上方观察上述截面时，形成纵长为1、宽度为Wm的矩形的截面。其中，截面的角部分可以形成倒角。
[0061]“垂直于长度方向的截面的长宽比是I以上且10以下”是指，在上述矩形截面的情况下，用截面的长边长度除以短边长度的值是I以上且10以下。
[0062]作为金属材料的形状，并不限于如图1中的(b)所示地二维形状实质上为长方形，并没有特别的限定。例如，金属材料实质上为立方体时，各个边长大致都相同，因此可将平行于任一个边的方向设为长度方向，且上述长宽比为I。当金属材料实质上为球形时，将平行于直径的方向设为长度方向，可将通过垂直于直径的平面切断时的截面作为“垂直于长度方向的截面”，且上述长宽比为I。
[0063]金属材料实质上为椭圆形时，长度方向为平行于其椭圆长直径的方向，在垂直于长直径且平行于短直径的平面上切断金属材料时的截面为“垂直于长度方向的截面”。此时，长宽比为截面的长直径除以短直径的值。
[0064]金属材料实质上呈圆锥形状或棱锥形状时，可考虑将平行于从顶点落向底面的垂线的方向设为长度方向，并求出垂直于长度方向的截面的长宽比即可。
[0065]金属材料的截面形状为矩形、椭圆形、圆形和正方形以外的多角形时，将截面上的最长边A，与在垂直于该最长边的直线(垂线)中最长边A与另一侧端点之间的距离最长的垂线B之比，为长宽比。
[0066]例如,截面为三角形时,如图2中的(a)所示,取最长边A和最长垂线B。换言之，截面为三角形的情况下，最长垂线B相当于将最长边A作为底边时的高。图2(a)中，例如当最长边A = 0.3_、最长垂线B = 0.2mm时，长宽比为0.3/0.2 = 1.5。
[0067]另外，例如截面为六角形时，如图2中的(b)所示，取最长边A和最长垂线B。在图2中的(b)中，如最长边A = 0.2mm、最长垂线B = 0.3mm时，长宽比为0.3/0.2= 1.5。
[0068]金属材料的截面形状为弯曲加工截面时，如图2中的(C)所示，取长边A和短边B，将长边A与短边B之间的长度比作为长宽比即可。换言之，采用与实施弯曲加工前的矩形截面上的长边和短边相对应的长度即可。图2中的(c)中，例如长边A = 0.6_、短边B =
0.2mm 时，长宽比为 0.6/0.2 = 3。
[0069]对于金属材料的形状，除了上述实例以外，也可以考虑在长度方向上的截面形状呈复杂的未固定形状(根据所取的截面得到不同的长宽比)的情况。此时，用垂直于金属材料的长度方向且平行于金属材料的短边的平面切断后的截面中，求出长宽比最小的截面的长宽比。
[0070]如上所述，在本发明的金属嵌件成型品中，将成型材料中含有的无机填料的含量控制在O重量％以上且15重量％以下，以使收缩各向异性变小，且难以在成型材料与金属材料的界面产生缝隙，由此能够改善气密性。
[0071]而且，在金属材料中，由于垂直于长度方向的截面的长宽比是I以上且10以下，因此能够缓和成型材料收缩时对金属材料的应力，从而能够提高成型材料与金属材料之间的紧密性。
[0072]进一步地，由于并未在金属材料上实施用于使其与上述成型材料密接的表面处理，因此将金属嵌件成型品适用于电子部件的情况下，也不会发生因金属腐蚀等而引起的电特性不良现象。
[0073]如此地，本发明是如下所示，S卩，本发明人对未采用蚀刻处理等的能带来金属腐蚀问题的表面处理，提高成型材料与金属材料之间的紧密性的技术进行了专心致志的研究，其结果发现:本发明中将成型材料中的无机填料含量和金属材料的上述长宽比均设定在特定范围内，能够解决上述课题。
[0074](2.具有密封性的金属嵌件成型品的制造方法)
[0075]以下，对本发明的具有密封性的金属嵌件成型品的制造方法进行说明。
[0076]本发明的具有密封性的金属嵌件成型品，如上所述，其由以结晶性热塑性树脂为主要成分、且含有无机填料O重量％以上且15重量％以下的成型材料；以及在垂直于长度方向的截面的长宽比是I以上且10以下、且并未实施用于使其与所述成型材料密接的表面处理的金属材料构成。由于在上述说明中已对成型材料和金属材料进行了说明，因此在此省略对成型材料与金属材料的详细说明。另外，在本说明书中，有时将“垂直于长度方向的截面的长宽比”称为“截面长宽比”。
[0077]本发明的具有密封性的金属嵌件成型品，通过使用上述成型材料对金属材料进行嵌入成型的工序来形成。嵌入成型方法，包括注射模塑成型法、浇铸成型法和压缩成型法等，可根据适用金属嵌件成型品的电子部件种类和成型所需的精度，适当地灵活使用。
[0078]无论是哪种成型方法，首先都将金属材料放置在模具内。采用注射模塑成型法的情况下，接下来，将经过熔融的成型材料以喷射的方式填充到模具内，然后再经过保压、冷却工序固化成型材料。采用浇铸成型法时，向模具内注入经过熔融处理的成型材料，但并不需要从外部施加压力，而是通过添加固化剂或加热处理使成型材料呈固化状态。采用压缩成型法时，将成型材料添加到模具内后用压缩成型机施加压力，从而使成型材料固化。
[0079]在本发明具有密封性的金属嵌件成型品的制造方法中，如上所述，由于使用以结晶性热塑性树脂为主要成分、且含有无机填料O重量％以上且15重量％以下的成型材料，以及在垂直于长度方向的截面的长宽比是I以上且10以下、且并未实施用于使其与所述成型材料密接的表面处理的金属材料，因此能够省略对金属材料实施的、用三嗪硫醇系表面处理剂所进行的表面处理或蚀刻等处理的工序。因此，不仅可以控制成本，而且能够简化制造工序。
[0080]在本发明的制造方法中，更优选上述成型材料含有5重量％以上且15重量％以下的无机填料。由此，可以制造出气密性和机械强度均优异的、具有密封性的金属嵌件成型品O
[0081](3.具有密封性的电子部件)
[0082]本发明的电子部件，是具备本发明的具有密封性的金属嵌件成型品、且内部具备中空结构的具有密封性的电子部件，其中，在上述金属嵌件成型品所具备的成型材料与金属材料的界面中，至少一部分外露于表面。
[0083]上述“中空结构”是指，电子部件内部有空间的结构。“上述金属嵌件成型品所具备的成型材料与金属材料的界面”是指，通过嵌入成型使成型材料与金属材料实现复合化，其结果在成型材料与金属材料之间产生的接合部。
[0084]根据附图3，对本发明的一个实施方式的具有密封性的电子部件进行说明。图3中的(a)是表示构成本发明的一个实施方式的开关100的盖部4的主视图；图3中的(b)是表示构成本发明的一个实施方式的开关100的金属嵌件成型品I’的主视图。
[0085]图3所示的电子部件，包括本发明的具有密封性的金属嵌件成型品I’ (也称为基部)和盖部4。盖部4将基部I’的至少一部分的区域收纳在其内部并进行保护。图3中，虽然呈筐体状的形状，但对形状没有特别的限定。
[0086]盖部4的成型材料中采用了热塑性树脂等，但对此没有特别的限定。如果盖部4采用与基部I’相同的热塑性树脂成型而成，则能够控制成本，也能够容易进行粘结处理，因此是优选的。
[0087]基部I’包括突起部6。突起部6按照能够过挡住被基部I’所覆盖的盖部4的外周部的方式构成，通过盖部4与突起部6相接合的方式，制造出具有中空结构的电子部件(在此为开关)。对于盖部4和基部I’的接合方法，可采用粘结剂、激光等以往公知的方法。本实施方式的金属材料被构成为金属端子3’、3”。
[0088]基部I’，金属端子3’、3”通过成型材料2’的嵌入成型而一体成型而成。图中，用虚线表示的部分是被成型材料2’所覆盖的部分。
[0089]金属端子3’、3”呈图3所示形状时，嵌入部分(被树脂包围的部分)中，长宽比最小的截面(图3中的(b)中C-C’表示的位置上的截面)的长宽比是I以上且10以下。上述长宽比最小的截面的形状，例如为图3中的(c)所示的矩形截面。图3中的(c)中，例如截面宽度(Wm) = 0.6mm、厚度(tm) = 0.4mm时，长宽比为1.5。
[0090]如图3中的(b)所示，金属端子3”比金属端子3’短，且前端部并不是金属材料，而是呈与成型材料2’相接合的状态。
[0091]虽然未图示，但设置在盖部4上的按钮5，其与可接触到两个金属端子3’、3”的接点相连接。关闭开关时，金属端子3’的前端、以及与金属端子3”的前端相接合的成型材料2’与上述接点相接触。此时，成型材料2’不具有导电性，因此不发生通电现象。
[0092]当按压按钮5时，上述接点也会被按下，当上述接点接触到两个金属端子3’、3”时开始发生通电。
[0093]基部I’中，低于突起部6的部分外露在盖部4的外侧。图3中的(b)中，上述金属嵌件成型品所具备的成型材料与金属材料的界面也存在于中空结构内部，但上述金属嵌件成型品所具备的成型材料与金属材料的界面中的至少部分界面7外露在开关100的表面。
[0094]此时，如上所述，在以往公知的电子部件中存在因水分或湿气从界面7渗入到内部，因此无法保持部件气密性的问题。另外，采用通过表面处理剂进行表面处理的金属材料等情况下，通过表面处理剂或蚀刻处理会引起电子部件内部的腐蚀，进而导致电特性不良的现象。
[0095]另一方面，本发明的具有密封性的电子部件，包括本发明的具有密封性的金属嵌件成型品1’，因此，在未对金属实施采用三嗪硫醇系表面处理剂的表面处理或蚀刻的情况下，也可以提供气密性得到提高的电子部件。根据上述构成，不存在表面处理剂腐蚀电子部件内部、或因实施蚀刻处理而使金属表面发生剥离的问题，因此可以防止发生电特性不良的现象。
[0096]进一步地,将成型材料的无机填料含量设为5重量％以上且15重量％以下时,可实现电子部件所需的足够的机械强度。
[0097]即，根据上述构成，可以提供一种具有密封性的电子部件，其在未向成型材料与金属材料的界面涂布粘合剂、或对金属表面实施蚀刻等表面处理的情况下，实现了具有气密性的同时机械强度也足够的电子部件。
[0098]本发明的具有密封性的电子部件，具有中空结构，因此可适用于要求密封性能的开关、继电器、连接器、传感器等嵌入部件上。
[0099]本发明也可按照下述方式构成。
[0100]本发明的具有密封性的金属嵌件成型品，为了解决上述课题，其为成型材料与金属材料通过嵌入成型方式一体成型而成的具有密封性的金属嵌件成型品，其特征在于，所述成型材料以结晶性热塑性树脂为主要成分，并且含有无机填料O重量％以上且15重量％以下；所述金属材料，在垂直于长度方向的截面的长宽比是I以上且10以下，且所述金属材料是未实施用于使其与所述成型材料密接的表面处理的金属材料。
[0101]根据上述构成，当结晶性热塑性树脂朝向紧固金属材料的方向收缩时，无机填料引起的收缩各向异性变小，进而难以在成型材料与金属材料的界面形成缝隙，因此能够改善气密性。
[0102]进一步地，根据上述构成，由于将金属材料中垂直于长度方向的截面的长宽比设定在I以上且10以下的范围，因此，能够缓解结晶性热塑性树脂发生收缩时朝向金属材料的应力，由此能够提高成型材料与金属材料之间的密接性。
[0103]由此，在未实施在成型材料与金属材料的界面的化学结合或向金属表面的蚀刻处理的情况下，也能够提供成型材料与金属材料之间的密接性得到提高的、密封性优异的金属嵌件成型品。
[0104]本发明的具有密封性的金属嵌件成型品，优选上述成型材料中含有无机填料5重量％以上且15重量％以下。
[0105]根据上述构成，能够使无机填料引起的收缩各向异性变小，进而减少成型材料与金属材料界面之间的缝隙，并且也能够充分保持电子部件所需的机械强度。
[0106]进一步地，由于将金属材料中垂直于长度方向的截面的长宽比设定是I以上且10以下的范围，因此能够缓解结晶性热塑性树脂发生收缩时朝向金属材料的应力，且能够提高成型材料与金属材料之间的密接性。因此，可有助于提供气密性和机械强度均达到高水平的电子部件。
[0107]本发明的具有密封性的电子部件，是具备本发明的具有密封性的金属嵌件成型品、且内部具备中空结构的具有密封性的电子部件，其特征在于，在上述金属嵌件成型品所具备的成型材料与金属材料的界面中的至少一部分外露在表面。
[0108]根据上述构成，本发明的具有密封性的金属嵌件成型品具有良好的气密性，因此开关等，即使成型材料与金属材料的界面外露于电子部件的表面、且具有中空结构的部件，也能够防止水分等从上述界面渗入到上述中空结构内部。其结果，可以使位于中空结构内的接点等的动作保持稳定。
[0109]由此，能够提供气密性、机械强度优异、且动作稳定性也优异的电子部件。
[0110]本发明的具有密封性的电子部件，优选为开关、继电器、连接器或传感器。
[0111]上述这些电子部件，均为成型材料与金属材料的界面外露于电子部件表面、且具有中空结构、且被广泛应用的电子部件。
[0112]由此，根据上述构成，能够同时实现通用性较高的这些电子部件的气密性和机械强度的要求，且能够提高动作稳定性，因此能够广泛提供可靠性优异的电子部件。
[0113]本发明的具有密封性的金属嵌件成型品的制造方法，其包括:采用以结晶性热塑性树脂为主要成分，并且含有无机填料O重量％以上且15重量％以下的成型材料，对金属材料进行嵌入成型的工序，其特征在于，上述金属材料在垂直于长度方向的截面的长宽比是I以上且10以下，并且，上述金属材料是并未实施用于使其与所述成型材料密接的表面处理的金属材料。
[0114]根据上述构成，成型材料中的无机填料含量、金属材料中垂直于长度方向的截面的长宽比，被调整至下述的值，即，使得无机填料引起的成型材料的收缩各向异性降低、且能够缓和结晶性热塑性树脂收缩时所产生的朝向金属材料的应力的值。
[0115]因此，并不需要实施在成型材料与金属材料的界面的化学结合、或在金属表面的蚀刻的工序，由此能够提供不会引起金属材料腐蚀等问题的金属嵌件成型品，并通过低成本且简单的方法，可制造出成型材料与金属之间的密接性得到提高的金属嵌件成型品。
[0116]本发明的具有密封性的金属嵌件成型品的制造方法，优选上述成型材料中含有无机填料5重量％以上且15重量％以下。
[0117]根据上述构成，将无机填料的含量增加至不会影响到结晶性热塑性树脂发生收缩时的各向同性的程度。
[0118]因此，并不需要实施在成型材料与金属材料的界面的化学结合、或在金属表面的蚀刻的工序，由此能够提供不会引起金属材料腐蚀等问题的金属嵌件成型品，并且能够通过低成本且简单的方法，制造出成型材料与金属之间的密接性得到提高、且机械强度得到进一步提高的金属嵌件成型品。
[0119]实施例
[0120]以下对本发明的实施例进行说明，但在不脱离本发明主旨的范围内，本发明并不限定在这些实施例。
[0121]本实施例中，通过注射模塑成型法实施嵌入成型。所使用的注射模塑成型机并不是特殊的成型机，可以使用一般市售的注射模塑成型机。另外，在本发明中对成型方法、成型条件没有特别的限制等，但作为嵌入成型的常识，为了使熔融树脂与需要嵌入的金属牢牢地密接在一起，优选将成型条件调整至保压压力足够的状态。
[0122][金属嵌件成型品的气密性试验]
[0123]〈样品制作条件〉
[0124]将成型条件表示在表I内。另外，所制造出来的样品是与图1所示的成型品相同的金属嵌件成型品。
[0125]成型材料按照下述方式调制:作为结晶性热塑性树脂组合物使用PBT或PPS，无机填料含量为O?30重量％。
[0126]将成型品的尺寸设为(Lp:15mm) X (Wp:15mm) X (tP:3mm)。另外，作为金属材料采用使用银镀敷的黄铜(镀敷有Ag的黄铜)，尺寸为(长度Lm:25mm) X (宽度Wm:0.6?6mm) X (厚度 tm:0.3 ?0.6mm)。
[0127]表I
[0128]
I成型条件喷嘴温度[°c ]—
模具温度[°c ] ?5
计量[mm] 22
保压[kg/cm2] 200
[0129]表中的“计量”，是指用注射模塑成型机挤压树脂的距离，是用来规定被填充到模具内的成型材料的体积的值。上述值为注射模塑成型机所固有的值。
[0130]无机填料为二氧化硅(S12)系的纤维状填料，使用线径010?30μηι，平均纤维长度300 μ m的填料。
[0131]使PBT或PPS呈熔融状态后，添加上述无机填料和后述的添加剂，并利用混炼挤压机使无机填料混炼分散于树脂中，从而调制出成型材料。
[0132]<气密性的评价方法>
[0133]气密性的评价方法，参考JIS规格C0026 (IEC60068-2-17)的气密性试验。图4是表示在气密性评价中使用的气泡检漏试验用治具的概要图。
[0134]将评价样品(金属嵌件成型品I)固定在图4所示的具有气泡池8的气泡检漏试验用治具9上，然后将整体浸泡于气泡检漏试验装置的全氟化碳液槽10内。用粘结剂将评价样品(金属嵌件成型品I)固定在试验用治具9上以使气泡不会从该固定部分泄露出来。图中，用粗实线表示的位置为粘结位置。
[0135]将全氟化碳的液温从室温25°C开始每次上升5°C，然后在各温度下保持3分钟静置，并测定从成型材料与金属材料的界面7’发生气泡时的温度。另外，作为气密性合格判定标准，是指假设家电或车载用途的电子部件的使用环境、在液温85°C的条件下没有发生泄漏为合格标准，在各条件下取样品数η = 5进行试验。顺便说一下，下述实施例中，记载了 5个样品中气密性最低的样品的泄漏温度。
[0136]如上所述，本说明书中“具有密封性”是指，未实施在成型材料与金属材料间的界面的粘结剂的涂布和/或对金属表面的蚀刻等的表面处理的情况下，满足在后述实施例所采用的气密性评价方法中的气密性的合格判定标准。
[0137]<作为结晶性热塑性树脂使用PBT时>
[0138][实施例1?5、比较例I]
[0139]作为结晶性热塑性树脂采用ΡΒΤ，通过改变成型材料中的无机填料含量的方式进行上述气密性试验。各实施例和比较例的成型条件如下所示。
[0140](实施例1?4)
[0141]在图1中使用下述成型材料以及银镀敷黄铜来制造样品:所述成型材料，由ΡΒΤ、无机填料和不妨碍本发明效果范围内的其他添加剂(溴系阻燃剂和锑化合物)构成，并且，将成型材料的重量设为100重量％时，无机填料含量为O?15重量％，并且，将成型材料的重量设为100重量％时，溴系阻燃剂和锑化合物含量分别为13重量％和7重量％ ;所述银镀敷黄铜，形成截面中的宽度WmL 5mm、厚度tm0.3mm、截面的长宽比5的矩形截面。其中，溴系阻燃剂和锑化合物，用于成型材料的阻燃化。
[0142](比较例I)
[0143]在图1中使用下述成型材料以及银镀敷黄铜来制造样品:所述成型材料，由PBT、无机填料和上述添加剂构成，其中，无机填料含量为30重量％，溴系阻燃剂和锑化合物含量分别为13重量％和7重量所述银镀敷黄铜，形成截面中的长径WmL 5mm、短径tm0.3mm、截面的长宽比5的矩形截面。另外，实施例5?11和比较例2、3中，所使用的添加剂与实施例I?4中使用的添加剂相同。
[0144](实施例5)
[0145]在图1中使用下述成型材料以及银镀敷黄铜来制造样品:所述成型材料，由PBT、无机填料和上述添加剂构成，其中，无机填料含量为5重量％，溴系阻燃剂和锑化合物含量分别为13重量％和7重量％ ;所述银镀敷黄铜，形成截面的长径WmL 5mm、短径tm0.3mm、截面的长宽比5的椭圆柱状。
[0146]将试验结果表示在表2中。无机填料含量处于O?15重量％的范围时气密性优异。而且在金属材料截面呈椭圆形的实施例5，也得到了良好的气密性。
[0147]表2
[0148]无机填料含^长宽比^泄漏温度
例— Wm (mm) tm (mm)
量(重量％)(Wm/tm)(0C)
实施例1O1.50.3596
实施例 251.5O 3593
实施例 3lTsL503590
实施例 4151.50.3586
比较例 I301.50.3579
实施例 551.50.3595
[0149][实施例6?11、比较例2?3]
[0150]作为结晶性热塑性树脂使用ΡΒΤ，改变成型材料中的无机填料含量和截面的长宽比后，进行了上述气密性试验。其中，金属材料采用了矩形截面的银镀敷黄铜。各个实施例和比较例的成型条件如下所示。
[0151](实施例6?8)
[0152]在图1中制作了下述样品:成型材料的无机填料含量为O重量％、溴系阻燃剂和锑化合物的含量分别为13重量％和7重量％，金属材料的宽度Wm0.3?3.0_、厚度tm0.3mm,截面的长宽比I?10。
[0153](比较例2)
[0154]在图1中制作了下述样品:成型材料的无机填料含量为O重量％、溴系阻燃剂和锑化合物的含量分别为13重量％和7重量％，金属材料的宽度16.0mm、厚度tm0.3mm，截面的长宽比20。
[0155](实施例9?11)
[0156]在图1中制作了下述样品:成型材料的无机填料含量为5重量％、溴系阻燃剂和锑化合物的含量分别为13重量％和7重量％，金属材料的宽度Wm0.3?3.0_、厚度tm0.3mm,截面的长宽比I?10。
[0157](比较例3)
[0158]在图1中制作了下述样品:成型材料的无机填料含量为5重量％、溴系阻燃剂和锑化合物的含量分别为13重量％和7重量％，金属材料的宽度16.0mm、厚度tm0.3mm，截面的长宽比20。
[0159]试验结果表示在表3中。截面的长宽比处于I以上且10以下的范围时，气密性优异。即使在无机填料含量较低的样品中，若截面的长宽比超过10，则气泡在低于80°C的温度发生泄漏。
[0160]表3
[0161]无机填料含^长宽比泄漏温度
例Wm (mm) tm (mm)
量(重量％)(Wm/tm)(0C)
实施例 6O030.3 ?100
实施例7OZOO6J94
实施例 8O3.00.31091
比较例 2O6.00,32079
实施例950303 ?96
实施例 1052.00.36.791
实施例 115?0031087
比较例 356?)032074
[0162]<作为结晶性热塑性树脂使用PPS时>
[0163]作为构成成型材料的结晶性热塑性树脂采用PPS，在改变无机填料含量的条件下进行上述气密性试验。此外，作为金属材料使用矩形截面的银镀敷黄铜。各实施例和比较例的成型条件如下所示。
[0164](实施例12?14)
[0165]在图1中制作了下述样品:成型材料的无机填料含量为O?15重量％、添加剂(润滑剂)含量为5重量％，金属材料的宽度WmL 5mm、厚度tm0.3mm，截面的长宽比5。
[0166](比较例4)
[0167]在图1中制作了下述样品:成型材料的无机填料含量为30重量％、润滑剂含量为5重量％，金属材料的宽度WmL 5mm、厚度tm0.3mm，截面的长宽比5。
[0168](实施例15)
[0169]在图1中制作了下述样品:成型材料的无机填料含量为7.5重量％、润滑剂含量为5重量％，金属材料的宽度WmL 5mm、厚度tm0.3mm，截面的长宽比10。
[0170](比较例5)
[0171]在图1中制作了下述样品:成型材料的无机填料含量为7.5重量％、润滑剂含量为5重量％，金属材料的宽度Wm为6.0mm、厚度tm为0.3臟，截面的长宽比20。
[0172]将试验结果表示在表4中。与采用PBT时的情况相同，无机填料含量为O?15重量％、截面的长宽比处于I?10的范围时，气密性表现优异。
[0173]表4
[0174]无机填料含量~长宽比~泄漏温度
例Wm (mm) tm (mm)
(重量％)(Wm/tm) (°C)
实施例 1251.503599
实施例 137 5L503591
实施例 14151.50.3588
比较例 430L5OJ579
实施例 157.53.00.31086
比较例 5T56?)032082
[0175]从上述结果可知，由于采用无机填料含量15重量％以下的结晶性热塑性树脂成型材料，对截面的长宽比被设定成I?10的金属材料进行嵌入成型，因此能够提高成型材料与金属材料界面之间的密接性。
[0176][具有中空结构的电子部件]
[0177]图5是表示从继电器或开关等具有中空结构的电子部件中挑选的电子部件样品
11。成型品的尺寸为1mm的立方体形状，在盖部4’和基部I”的成型材料中，作为结晶性热塑性树脂采用了 PBT。
[0178]无机填料为二氧化硅(S12)系的纤维状填料，使用线径010?30μιη、平均纤维长度300 μ m的填料。作为添加剂使用溴系阻燃剂和锑化合物，将成型材料设定为100重量％时，所使用的溴系阻燃剂和锑化合物分别为13重量％和7重量％。PBT形成熔融状态后，添加上述无机填料和上述添加剂，并利用混炼挤压机使无机填料混炼分散于树脂中，从而调制出成型材料。
[0179]基部I”的树脂的壁厚被设成3_。金属端子3”’采用黄铜，嵌入部分的截面(被成型材料包围的部分的截面)中，截面的长宽比最小的截面的尺寸为(宽度Wm:0.6?3mm) X (厚度^:0.3mm)。图6是表示截面的长宽比最小的截面的形状。
[0180]基部I”是通过注射模塑成型法而嵌入成型。盖部4’和基部I”之间的树脂界面通过粘结剂和激光进行接合。
[0181]使用本样品的气密性的合格判定标准，是将泄漏温度设为85°C，在样品数η = 5的条件下进行试验。另外，为了评价作为电子部件的端子强度，参考Jis规格C60068-2-21标准进行了试验。评价方法如下:在金属端子3”’的轴方向上，沿着远离部件主体的方向逐渐施加拉伸力直至该拉伸力达到规定值，然后保持该状态I分钟。其中，作为端子拉伸强度的合格判定标准，假设家电或车载用途的电子部件的使用环境、将拉伸强度设为50Ν的条件下，成型树脂没有发生破损现象为合格标准。
[0182][实施例16?20、比较例6]
[0183]采用上述样品，在改变成型材料的无机填料含量和截面的长宽比的条件下，进行了气密性试验和端子拉伸强度试验。各实施例和比较例的成型条件如下所示。
[0184](实施例16?17)
[0185]在图5中制作了下述样品:成型材料的无机填料含量为5重量％和15重量金属材料是银镀敷黄铜，截面的长宽比为2。截面的长宽比最小的截面的形状示于图6中的(a)中。
[0186](实施例18)
[0187]在图5中制作了下述样品:成型材料的无机填料含量为15重量％，金属材料是银镀敷黄铜，截面的长宽比为10。截面的长宽比最小的截面的形状示于图6中的(b)中。
[0188](实施例19)
[0189]在图5中制作了下述样品:成型材料的无机填料含量为15重量％，金属材料是未实施银镀敷的黄铜，截面的长宽比为10。截面的长宽比最小的截面的形状示于图6中的(b)中。
[0190](实施例20)
[0191]在图5中制作了下述样品:成型材料的无机填料含量为O重量％，金属材料是银镀敷黄铜，截面的长宽比为2。截面的长宽比最小的截面的形状示于图6中的(a)中。
[0192](比较例6)
[0193]在图5中制作了下述样品:成型材料的无机填料含量为20重量％，金属材料是银镀敷黄铜，截面的长宽比为2。截面的长宽比最小的截面的形状示于图6中的(a)中。
[0194]试验结果表示在表5中。
[0195]表5
[0196]
无机填料气密性(85端子拉伸强认tm长宽比例含量(重°C试验)度(50N试
(mm) (mm) (Wm/ tm)
量％)验)
实施例16506032全部OK全部OK~
实施例1715(L6032全部OK全部OK~
实施例18153.00.310全部OK全部OK
比较例19153^00310全部OK全部OK~
实施例 20O06032全部 OK2/50K^
比较例 62006032 1/50K全部 OK~
[0197]从上述结果可知，由于采用无机填料含量5?15重量％的成型材料，对截面的长宽比被设定成10以下的金属材料进行嵌入成型，因此，能够获得成型材料与金属材料界面之间的密接性得到提高、封装性能(密封性)优异，并且机械强度也优异的电子部件。
[0198]本发明并不限定于上述各实施方式，在本发明的权利要求所示出的范围内可以进行各种改变，对不同实施方式中分别示出的技术方案进行适当组合而得到的实施方式也包括在本发明的技术范围内。
[0199]工业实用性
[0200]本发明，特别是可应用于具有中空结构的电子部件中要求具有密封性能的开关、继电器、连接器、传感器等的嵌入部件。
[0201]附图标记的说明:
[0202]金属嵌件成型品(基部)；
[0203]2、2’成型材料；
[0204]3、3’、3”、3”’金属材料(金属端子)；
[0205]4、4’ 盖部；
[0206]5 按钮；
[0207]6突起部；
[0208]7、7，界面；
[0209]8气泡池；
[0210]9气泡检漏试验用治具；
[0211]11电子部件样品；
[0212]100 开关。
【权利要求】
1.一种具有密封性的金属嵌件成型品，其是通过对成型材料与金属材料实施嵌入成型而一体成型而成， 其特征在于， 所述成型材料，以结晶性热塑性树脂为主要成分，并且含有无机填料O重量％以上且15重量％以下； 所述金属材料，在垂直于长度方向的截面的长宽比是I以上且10以下，并且所述金属材料是未实施用于使金属材料与所述成型材料密接的表面处理的金属材料。
2.如权利要求1所述的具有密封性的金属嵌件成型品，其特征在于， 所述成型材料含有无机填料5重量％以上且15重量％以下。
3.一种具有密封性的电子部件，其具备权利要求1或2所述的具有密封性的金属嵌件成型品，并且内部具备中空结构，其特征在于， 所述金属嵌件成型品具备的成型材料与金属材料的界面中的至少一部分外露于表面。
4.如权利要求3所述的具有密封性的电子部件，其特征在于， 所述电子部件是开关、继电器、连接器或传感器。
5.一种具有密封性的金属嵌件成型品的制造方法， 其包括:采用以结晶性热塑性树脂为主要成分、并且含有无机填料O重量％以上且15重量％以下的成型材料，对金属材料实施嵌入成型的工序， 其特征在于， 所述金属材料，在垂直于长度方向的截面的长宽比是I以上且10以下，并且所述金属材料是未实施用于使金属材料与所述成型材料密接的表面处理的金属材料。
6.如权利要求5所述的具有密封性的金属嵌件成型品的制造方法，其特征在于， 所述成型材料含有无机填料5重量％以上且15重量％以下。
【文档编号】B29K705/00GK104203529SQ201380012615
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2013年3月4日 优先权日:2012年3月12日
【发明者】丰田良, 北村恭司, 山本晃嗣, 西田知之 申请人:欧姆龙株式会社