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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-03-11
(45)【発行日】2024-03-19
(54)【発明の名称】複合成形体及びその製造方法
(51)【国際特許分類】
B29C 45/16 20060101AFI20240312BHJP
B29C 45/26 20060101ALI20240312BHJP
B29C 45/37 20060101ALI20240312BHJP
B29C 45/14 20060101ALI20240312BHJP
【ＦＩ】
B29C45/16
B29C45/26
B29C45/37
B29C45/14
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2020015564
(22)【出願日】2020-01-31
(65)【公開番号】P2021122959
(43)【公開日】2021-08-30
【審査請求日】2022-11-28
(73)【特許権者】
【識別番号】000004455
【氏名又は名称】株式会社レゾナック
(74)【代理人】
【識別番号】110001519
【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】庄田 広明
(72)【発明者】
【氏名】中村 匡徳
(72)【発明者】
【氏名】山下 孝宏
【審査官】▲高▼橋 理絵
(56)【参考文献】
【文献】特開２００１－２７７２８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－１３４９４５（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１６／１１７７１１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００６－０１５７３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－３０１７３８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－１８３１１６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－２０２７２２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１４２９４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－１４２９６０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２９Ｃ ４５／００－４５／８４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第一の金型と第二の金型とで形成されるキャビティ内に第一の樹脂材料を一次射出して、底部と、前記底部の周縁部に設けられ、前記周縁部から前記底部の厚み方向に向けて張り出した側壁部と、を有し、前記側壁部の先端に第一の凹部を含む第一の接合縁が設けられた樹脂部材を成形する成形工程と、前記第一の金型に前記樹脂部材が保持された状態で、前記第一の接合縁と、前記第二の金型に保持された、第二の凹部を含み、前記第二の凹部の表面の少なくとも一部が凹凸を有する粗化面とされた第二の接合縁を有する金属部材における前記第二の接合縁とを、前記第一の金型及び前記第二の金型の相対移動によって接触させて、前記樹脂部材及び前記金属部材により中空部を形成し、且つ、前記第一の凹部と前記第二の凹部とで形成された空間を、前記第一の接合縁と前記第二の接合縁との接触箇所に形成する移動工程と、
前記空間に、第二の樹脂材料を二次射出して、前記空間を前記第二の樹脂材料で充填する接合工程と、
を有し、
前記樹脂部材が、前記第一の接合縁の前記第一の凹部の設けられた箇所よりも前記中空部側に第一の嵌合部である嵌合凸部を有し、
前記金属部材が、前記第二の接合縁の前記第二の凹部の設けられた箇所よりも前記中空部側に第二の嵌合部である嵌合凹部を有し、
前記第一の嵌合部と前記第二の嵌合部とが嵌合した状態で、前記空間に前記第二の樹脂材料を充填する複合成形体の製造方法。
【請求項2】
底部と、前記底部の周縁部に設けられ、前記周縁部から前記底部の厚み方向に向けて張り出した側壁部と、を有し、前記側壁部の先端に第一の凹部を含む第一の接合縁が設けられた樹脂部材と、第二の凹部を含み、前記第二の凹部の表面の少なくとも一部が凹凸を有する粗化面とされた第二の接合縁を有し、前記樹脂部材とで中空部を形成し、且つ、前記第一の凹部と前記第二の凹部とで空間を形成するように、前記第二の接合縁が前記第一の接合縁と接触して配置された金属部材と、
前記空間を満たす樹脂接合材と、
を有し、
前記樹脂部材が、前記第一の接合縁の前記第一の凹部の設けられた箇所よりも前記中空部側に第一の嵌合部である嵌合凸部を有し、
前記金属部材が、前記第二の接合縁の前記第二の凹部の設けられた箇所よりも前記中空部側に第二の嵌合部である嵌合凹部を有し、
前記第一の嵌合部と前記第二の嵌合部とが嵌合している複合成形体。
【請求項3】
第一の金型と第二の金型とで形成されるキャビティ内に第一の樹脂材料を一次射出して、第三の接合縁を有する第一ケース部材と第四の接合縁を有する第二ケース部材とを一括して形成する成形工程と、前記第一の金型に前記第一ケース部材が保持され、前記第二の金型に前記第二ケース部材が保持された状態で、前記第三の接合縁と前記第四の接合縁とを、前記第一の金型及び前記第二の金型の相対移動によって接触させて、前記第一ケース部材と前記第二ケース部材とにより中空部を形成する移動工程と、
前記第三の接合縁と前記第四の接合縁との接触箇所を、第二の樹脂材料を二次射出することで接合する接合工程と、を有し、
前記第一ケース部材及び前記第二ケース部材の少なくとも一方が、前記第三の接合縁と前記第四の接合縁とが接触することで金属製インサート部材の少なくとも一部を前記中空部内に配置するための固定用孔を形成する切り欠き部を有し、
前記移動工程において、前記固定用孔に前記金属製インサート部材が保持され、
前記金属製インサート部材における前記固定用孔で保持される箇所の少なくとも一部が、凹凸を有する粗化面とされており、前記金属製インサート部材における前記固定用孔で保持される箇所であって、前記粗化面の設けられた箇所よりも前記中空部側に、前記金属製インサート部材の周方向に設けられた溝である嵌合凹部が設けられており、前記第三の接合縁が前記嵌合凹部と嵌合する嵌合凸部を有し、前記第四の接合縁が前記嵌合凹部と嵌合する嵌合凸部を有し、前記嵌合凹部と前記嵌合凸部とが嵌合して嵌合部が形成された状態で、前記金属製インサート部材が前記固定用孔で保持された箇所を、前記接合工程において前記第二の樹脂材料で接合する複合成形体の製造方法。
【請求項4】
第三の接合縁を有する樹脂製の第一ケース部材と、第四の接合縁を有し前記第四の接合縁が前記第三の接合縁と接触して中空部を形成する樹脂製の第二ケース部材と、前記中空部内に少なくとも一部が配置される金属製インサート部材と、を有し、前記第一ケース部材及び前記第二ケース部材の少なくとも一方が、前記第三の接合縁と前記第四の接合縁とが接触することで前記金属製インサート部材の少なくとも一部を前記中空部内に配置するための固定用孔を形成する切り欠き部を有し、
前記金属製インサート部材における前記固定用孔で保持される箇所の少なくとも一部が、凹凸を有する粗化面とされており、
前記金属製インサート部材における前記固定用孔で保持される箇所であって、前記粗化面の設けられた箇所よりも前記中空部側に、前記金属製インサート部材の周方向に設けられた溝である嵌合凹部が設けられており、
前記第三の接合縁が前記嵌合凹部と嵌合する嵌合凸部を有し、前記第四の接合縁が前記嵌合凹部と嵌合する嵌合凸部を有し、前記嵌合凹部と前記嵌合凸部とが嵌合して嵌合部が形成された状態で、前記第三の接合縁と前記第四の接合縁との接触箇所、及び、前記金属製インサート部材の前記固定用孔で保持された箇所が、樹脂接合材で接合される複合成形体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、複合成形体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
車両等に用いられる各種成形体では、軽量化を目的として、鉄鋼材料とアルミニウム合金、マグネシウム合金等の軽量金属材料との異種金属接合、鉄鋼材料又は軽量金属材料と樹脂材料との異種材料接合などが検討されている。鉄鋼材料又は軽量金属材料と樹脂材料との異種材料接合により、さらなる軽量化が期待できる。
【0003】
そのため、金属成形体と樹脂成形体とを接合して一体化することで新たな複合成形体を製造する方法が検討されている。
例えば、加工速度を高めることができ、かつ異なる方向の接合強度も高めることができる方法として、金属成形体の表面に対して、連続波レーザーを使用して２０００ｍｍ／ｓｅｃ以上の照射速度でレーザー光を連続照射することで金属成形体の表面を粗面化する、金属成形体の粗面化方法及び複合成形体の製造方法が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
特許文献１及び特許文献２では、金属成形体の表面を粗化した後、射出成形により金属成形体と樹脂成形体とを接合して一体化することで複合成形体を製造している。
例えば、加工速度を高めることができ、かつ異なる方向の接合強度も高めることができる方法として、金属成形体の表面に対して、連続波レーザーを使用して２０００ｍｍ／ｓｅｃ以上の照射速度でレーザー光を連続照射することで金属成形体の表面を粗面化する、金属成形体の粗面化方法及び複合成形体の製造方法が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
特許文献１及び特許文献２では、金属成形体の表面を粗化した後、射出成形により金属成形体と樹脂成形体とを接合して一体化することで複合成形体を製造している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特許第５７７４２４６号
【文献】特許第５７０１４１４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１及び特許文献２に記載の方法で形成された複合成形体は、成形後において樹脂の成形収縮による残留応力が発生しやすい傾向がある。成形収縮による残留応力が発生すると、金属成形体と樹脂成形体との接合強度が低下する場合がある。
本開示は上記従来の事情に鑑みてなされたものであり、残留応力の生じにくい複合成形体の製造方法、及び、接合強度の高い複合成形体を提供することを目的とする。
本開示は上記従来の事情に鑑みてなされたものであり、残留応力の生じにくい複合成形体の製造方法、及び、接合強度の高い複合成形体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
前記課題を達成するための具体的手段は以下の通りである。
＜１＞ 第一の金型と第二の金型とで形成されるキャビティ内に第一の樹脂材料を一次射出して、底部と、前記底部の周縁部に設けられ、前記周縁部から前記底部の厚み方向に向けて張り出した側壁部と、を有し、前記側壁部の先端に第一の凹部を含む第一の接合縁が設けられた樹脂部材を成形する成形工程と、
前記第一の金型に前記樹脂部材が保持された状態で、前記第一の接合縁と、前記第二の金型に保持された、第二の凹部を含み、前記第二の凹部の表面の少なくとも一部が凹凸を有する粗化面とされた第二の接合縁を有する金属部材における前記第二の接合縁とを、前記第一の金型及び前記第二の金型の相対移動によって接触させて、前記樹脂部材及び前記金属部材により中空部を形成し、且つ、前記第一の凹部と前記第二の凹部とで形成された空間を、前記第一の接合縁と前記第二の接合縁との接触箇所に形成する移動工程と、
前記空間に、第二の樹脂材料を二次射出して、前記空間を前記第二の樹脂材料で充填する接合工程と、
を有する複合成形体の製造方法。
＜２＞ 前記樹脂部材が、前記第一の接合縁の前記第一の凹部の設けられた箇所よりも前記中空部側に第一の嵌合部を有し、
前記金属部材が、前記第二の接合縁の前記第二の凹部の設けられた箇所よりも前記中空部側に第二の嵌合部を有し、
前記第一の嵌合部と前記第二の嵌合部とが嵌合した状態で、前記空間に前記第二の樹脂材料を充填する＜１＞に記載の複合成形体の製造方法。
＜３＞ 底部と、前記底部の周縁部に設けられ、前記周縁部から前記底部の厚み方向に向けて張り出した側壁部と、を有し、前記側壁部の先端に第一の凹部を含む第一の接合縁が設けられた樹脂部材と、
第二の凹部を含み、前記第二の凹部の表面の少なくとも一部が凹凸を有する粗化面とされた第二の接合縁を有し、前記樹脂部材とで中空部を形成し、且つ、前記第一の凹部と前記第二の凹部とで空間を形成するように、前記第二の接合縁が前記第一の接合縁と接触して配置された金属部材と、
前記空間を満たす樹脂接合材と、
を有する複合成形体。
＜４＞ 第一の金型と第二の金型とで形成されるキャビティ内に第一の樹脂材料を一次射出して、第三の接合縁を有する第一ケース部材と第四の接合縁を有する第二ケース部材とを一括して形成する成形工程と、
前記第一の金型に前記第一ケース部材が保持され、前記第二の金型に前記第二ケース部材が保持された状態で、前記第三の接合縁と前記第四の接合縁とを、前記第一の金型及び前記第二の金型の相対移動によって接触させて、前記第一ケース部材と前記第二ケース部材とにより中空部を形成する移動工程と、
前記第三の接合縁と前記第四の接合縁との接触箇所を、第二の樹脂材料を二次射出することで接合する接合工程と、を有し、
前記第一ケース部材及び前記第二ケース部材の少なくとも一方が、前記第三の接合縁と前記第四の接合縁とが接触することで金属製インサート部材の少なくとも一部を前記中空部内に配置するための固定用孔を形成する切り欠き部を有し、
前記移動工程において、前記固定用孔に前記金属製インサート部材が保持され、
前記金属製インサート部材における前記固定用孔で保持される箇所の少なくとも一部が、凹凸を有する粗化面とされており、前記金属製インサート部材が前記固定用孔で保持された箇所を、前記接合工程において前記第二の樹脂材料で接合する複合成形体の製造方法。
＜５＞ 第三の接合縁を有する樹脂製の第一ケース部材と、第四の接合縁を有し前記第四の接合縁が前記第三の接合縁と接触して中空部を形成する樹脂製の第二ケース部材と、前記中空部内に少なくとも一部が配置される金属製インサート部材と、を有し、
前記第一ケース部材及び前記第二ケース部材の少なくとも一方が、前記第三の接合縁と前記第四の接合縁とが接触することで前記金属製インサート部材の少なくとも一部を前記中空部内に配置するための固定用孔を形成する切り欠き部を有し、
前記金属製インサート部材における前記固定用孔で保持される箇所の少なくとも一部が、凹凸を有する粗化面とされており、
前記第三の接合縁と前記第四の接合縁との接触箇所、及び、前記金属製インサート部材の前記固定用孔で保持された箇所が、樹脂接合材で接合される複合成形体。
＜１＞ 第一の金型と第二の金型とで形成されるキャビティ内に第一の樹脂材料を一次射出して、底部と、前記底部の周縁部に設けられ、前記周縁部から前記底部の厚み方向に向けて張り出した側壁部と、を有し、前記側壁部の先端に第一の凹部を含む第一の接合縁が設けられた樹脂部材を成形する成形工程と、
前記第一の金型に前記樹脂部材が保持された状態で、前記第一の接合縁と、前記第二の金型に保持された、第二の凹部を含み、前記第二の凹部の表面の少なくとも一部が凹凸を有する粗化面とされた第二の接合縁を有する金属部材における前記第二の接合縁とを、前記第一の金型及び前記第二の金型の相対移動によって接触させて、前記樹脂部材及び前記金属部材により中空部を形成し、且つ、前記第一の凹部と前記第二の凹部とで形成された空間を、前記第一の接合縁と前記第二の接合縁との接触箇所に形成する移動工程と、
前記空間に、第二の樹脂材料を二次射出して、前記空間を前記第二の樹脂材料で充填する接合工程と、
を有する複合成形体の製造方法。
＜２＞ 前記樹脂部材が、前記第一の接合縁の前記第一の凹部の設けられた箇所よりも前記中空部側に第一の嵌合部を有し、
前記金属部材が、前記第二の接合縁の前記第二の凹部の設けられた箇所よりも前記中空部側に第二の嵌合部を有し、
前記第一の嵌合部と前記第二の嵌合部とが嵌合した状態で、前記空間に前記第二の樹脂材料を充填する＜１＞に記載の複合成形体の製造方法。
＜３＞ 底部と、前記底部の周縁部に設けられ、前記周縁部から前記底部の厚み方向に向けて張り出した側壁部と、を有し、前記側壁部の先端に第一の凹部を含む第一の接合縁が設けられた樹脂部材と、
第二の凹部を含み、前記第二の凹部の表面の少なくとも一部が凹凸を有する粗化面とされた第二の接合縁を有し、前記樹脂部材とで中空部を形成し、且つ、前記第一の凹部と前記第二の凹部とで空間を形成するように、前記第二の接合縁が前記第一の接合縁と接触して配置された金属部材と、
前記空間を満たす樹脂接合材と、
を有する複合成形体。
＜４＞ 第一の金型と第二の金型とで形成されるキャビティ内に第一の樹脂材料を一次射出して、第三の接合縁を有する第一ケース部材と第四の接合縁を有する第二ケース部材とを一括して形成する成形工程と、
前記第一の金型に前記第一ケース部材が保持され、前記第二の金型に前記第二ケース部材が保持された状態で、前記第三の接合縁と前記第四の接合縁とを、前記第一の金型及び前記第二の金型の相対移動によって接触させて、前記第一ケース部材と前記第二ケース部材とにより中空部を形成する移動工程と、
前記第三の接合縁と前記第四の接合縁との接触箇所を、第二の樹脂材料を二次射出することで接合する接合工程と、を有し、
前記第一ケース部材及び前記第二ケース部材の少なくとも一方が、前記第三の接合縁と前記第四の接合縁とが接触することで金属製インサート部材の少なくとも一部を前記中空部内に配置するための固定用孔を形成する切り欠き部を有し、
前記移動工程において、前記固定用孔に前記金属製インサート部材が保持され、
前記金属製インサート部材における前記固定用孔で保持される箇所の少なくとも一部が、凹凸を有する粗化面とされており、前記金属製インサート部材が前記固定用孔で保持された箇所を、前記接合工程において前記第二の樹脂材料で接合する複合成形体の製造方法。
＜５＞ 第三の接合縁を有する樹脂製の第一ケース部材と、第四の接合縁を有し前記第四の接合縁が前記第三の接合縁と接触して中空部を形成する樹脂製の第二ケース部材と、前記中空部内に少なくとも一部が配置される金属製インサート部材と、を有し、
前記第一ケース部材及び前記第二ケース部材の少なくとも一方が、前記第三の接合縁と前記第四の接合縁とが接触することで前記金属製インサート部材の少なくとも一部を前記中空部内に配置するための固定用孔を形成する切り欠き部を有し、
前記金属製インサート部材における前記固定用孔で保持される箇所の少なくとも一部が、凹凸を有する粗化面とされており、
前記第三の接合縁と前記第四の接合縁との接触箇所、及び、前記金属製インサート部材の前記固定用孔で保持された箇所が、樹脂接合材で接合される複合成形体。
【発明の効果】
【0007】
本開示によれば、残留応力の生じにくい複合成形体の製造方法、及び、接合強度の高い複合成形体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】ウォータージャケット１０における、ヒートシンク１２の設けられた箇所を、冷媒の流れ方向と直交する方向に切断したときの切断面からみた断面図である。
【図2】ウォータージャケット本体１４を形成するための金型であって、型開きされた状態を示す端面図である。
【図3】ウォータージャケット本体１４を形成するための金型であって、一次射出時に型閉じされた状態を示す端面図である。
【図4】移動工程を説明するための端面図であり、第二の金型５２が矢印Ａ方向へスライド移動した後の状態を示す図である。
【図5】移動工程を説明するための端面図であり、第二の金型５２がスライド移動した後に第一の金型５０と第二の金型５２とが型閉じされた状態を示す図である。
【図6】複合成形体１１０の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本開示の複合成形体及びその製造方法を、図面を参照しながら説明する。なお、各図における部材の大きさは概念的なものであり、部材間の大きさの相対的な関係はこれに限定されない。また、実質的に同一の機能を有する部材には全図面を通して同じ符号を付与し、重複する説明は省略する場合がある。
本開示は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合を除き、必須ではない。数値及びその範囲についても同様であり、本開示を制限するものではない。
本開示は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合を除き、必須ではない。数値及びその範囲についても同様であり、本開示を制限するものではない。
【0010】
本開示において「工程」との語には、他の工程から独立した工程に加え、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の目的が達成されれば、当該工程も含まれる。
本開示において「～」を用いて示された数値範囲には、「～」の前後に記載される数値がそれぞれ最小値及び最大値として含まれる。
本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。
本開示において「（メタ）アクリル」はアクリル及びメタクリルの少なくとも一方を意味する。
本開示において「～」を用いて示された数値範囲には、「～」の前後に記載される数値がそれぞれ最小値及び最大値として含まれる。
本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。
本開示において「（メタ）アクリル」はアクリル及びメタクリルの少なくとも一方を意味する。
【0011】
＜第一実施形態＞
第一実施形態の複合成形体は、底部と、前記底部の周縁部に設けられ、前記周縁部から前記底部の厚み方向に向けて張り出した側壁部と、を有し、前記側壁部の先端に第一の凹部を含む第一の接合縁が設けられた樹脂部材と、第二の凹部を含み、前記第二の凹部の表面の少なくとも一部が凹凸を有する粗化面とされた第二の接合縁を有し、前記樹脂部材とで中空部を形成し、且つ、前記第一の凹部と前記第二の凹部とで空間を形成するように、前記第二の接合縁が前記第一の接合縁と接触して配置された金属部材と、前記空間を満たす樹脂接合材と、を有する。
第一実施形態の複合成形体では、樹脂接合材と樹脂部材との間で樹脂－樹脂接合が形成されている。また、樹脂接合材と金属部材との間で樹脂－金属接合が生じている。そのため、第一実施形態の複合成形体は、接合強度の高いものである。
第一実施形態の複合成形体は、底部と、前記底部の周縁部に設けられ、前記周縁部から前記底部の厚み方向に向けて張り出した側壁部と、を有し、前記側壁部の先端に第一の凹部を含む第一の接合縁が設けられた樹脂部材と、第二の凹部を含み、前記第二の凹部の表面の少なくとも一部が凹凸を有する粗化面とされた第二の接合縁を有し、前記樹脂部材とで中空部を形成し、且つ、前記第一の凹部と前記第二の凹部とで空間を形成するように、前記第二の接合縁が前記第一の接合縁と接触して配置された金属部材と、前記空間を満たす樹脂接合材と、を有する。
第一実施形態の複合成形体では、樹脂接合材と樹脂部材との間で樹脂－樹脂接合が形成されている。また、樹脂接合材と金属部材との間で樹脂－金属接合が生じている。そのため、第一実施形態の複合成形体は、接合強度の高いものである。
【0012】
図１は、第一実施形態の複合成形体の一例であるウォータージャケット１０における、金属部材の一例であるヒートシンク１２の設けられた箇所を、冷媒の流れ方向と直交する方向に切断したときの切断面からみた断面図である。
【0013】
ウォータージャケット１０は、ヒートシンク１２と、樹脂部材の一例であるウォータージャケット本体１４とを有する。ヒートシンク１２とウォータージャケット本体１４とが一体化されて、中空部１６が形成されている。
【0014】
ウォータージャケット本体１４は、底部１８と、底部１８の周縁部に設けられ、底部１８の周縁部から底部１８の厚み方向に向けて張り出した側壁部２０とを有する。側壁部２０の先端には、第一の凹部２２を含む第一の接合縁２４が設けられている。
【0015】
ヒートシンク１２は、板状の支持部２６と、支持部２６から中空部１６方向に立設し板状を成す複数のフィン２８とによって構成されている。複数のフィン２８は、冷媒の流れ方向に沿って略水平に配列されている。
【0016】
支持部２６の周囲には、第二の凹部３０を含む第二の接合縁３２が設けられている。第二の凹部３０の表面の少なくとも一部は、凹凸を有する粗化面３３とされている。
【0017】
ウォータージャケット本体１４の第一の接合縁２４とヒートシンク１２の第二の接合縁３２とは、互いに接触して接合部３４が形成されている。また、接合部３４には、第一の凹部２２と第二の凹部３０とで、空間３６が形成されている。なお、図１では、空間３６は後述の樹脂接合材４０で満たされている。
【0018】
第一の凹部２２は、第一の接合縁２４の全周に設けられている。また、第二の凹部３０は、第二の接合縁３２の全周に設けられている。そのため、空間３６は、接合部３４の全周に形成される。
【0019】
支持部２６には、空間３６と連通するゲート口３８が設けられており、空間３６は、ゲート口３８を介して外部と通じている。
【0020】
なお、第一実施形態では、空間３６が接合部３４の全周に形成された態様について言及するが、空間３６は、接合部３４の少なくとも一部に形成されていればよい。また、空間３６は、１つであっても、互いに独立した複数の空間であってもよい。接合部３４が互いに独立した複数の空間３６を有する場合、各空間３６の各々と連通する複数のゲート口３８が、支持部２６に設けられる。接合部３４が互いに独立した複数の空間３６を有する場合、各空間３６に対応する第一の凹部２２及び第二の凹部３０が、各々、第一の接合縁２４及び第二の接合縁３２に設けられる。
【0021】
空間３６には、ウォータージャケット本体１４とヒートシンク１２とを接合する樹脂接合材４０が充填されている。樹脂接合材４０は、樹脂で形成されるウォータージャケット本体１４と強固に接合する。また、第二の凹部３０の表面の少なくとも一部は、凹凸を有する粗化面３３とされているため、樹脂接合材４０は、ヒートシンク１２と粗化面３３を介して強固に接合する。その結果、空間３６に充填された樹脂接合材４０が、ウォータージャケット本体１４とヒートシンク１２とを強固に接合する。
【0022】
第一の接合縁２４において、第一の凹部２２の設けられた箇所よりも中空部１６側には、第一の嵌合部である嵌合凸部４２が設けられている。また、第二の接合縁３２において、第二の凹部３０の設けられた箇所よりも中空部１６側には、第二の嵌合部である嵌合凹部４４が設けられている。嵌合凸部４２と嵌合凹部４４とは互いに嵌合して嵌合部４５を形成している。
【0023】
嵌合凸部４２は、第一の凹部２２の設けられた箇所に沿って設けられていればよい。例えば、第一の凹部２２が第一の接合縁２４の全周に設けられている場合には、嵌合凸部４２は、第一の接合縁２４の全周に設けられることが好ましい。一方、第一の凹部２２が第一の接合縁２４の一部に設けられている場合、嵌合凸部４２は、第一の凹部２２に隣り合う箇所に設けられていればよい。
また、嵌合凹部４４は、第二の凹部３０の設けられた箇所に沿って設けられていればよい。例えば、第二の凹部３０が第二の接合縁３２の全周に設けられている場合には、嵌合凹部４４は、第二の接合縁３２の全周に設けられることが好ましい。一方、第二の凹部３０が第二の接合縁３２の一部に設けられている場合、嵌合凹部４４は、第二の凹部３０に隣り合う箇所に設けられていればよい。
また、嵌合凹部４４は、第二の凹部３０の設けられた箇所に沿って設けられていればよい。例えば、第二の凹部３０が第二の接合縁３２の全周に設けられている場合には、嵌合凹部４４は、第二の接合縁３２の全周に設けられることが好ましい。一方、第二の凹部３０が第二の接合縁３２の一部に設けられている場合、嵌合凹部４４は、第二の凹部３０に隣り合う箇所に設けられていればよい。
【0024】
ウォータージャケット本体１４の側壁部２０における中空部１６と接する面とは反対側の面には、断面Ｌ字状のフランジ４６が設けられている。フランジ４６は、側壁部２０の全周に設けられていても、側壁部２０の一部に設けられていてもよい。
【0025】
ウォータージャケット１０の中空部１６には、不図示の冷媒供給手段から冷媒が供給され、ヒートシンク１２の支持部２６におけるフィン２８の設けられた側とは反対側に配置されたパワー半導体、キャパシタ等の電子部品、これら電子部品を接合するバスバーなどが冷却される。第一実施形態の複合成形体は接合強度が高いため、複合成形体の変形等が生じても、接合部３４における樹脂部材と金属部材との剥離が抑制される。そのため、接合部３４からの冷媒の漏出等が生じにくい。
【0026】
金属部材の粗化面は、第二の凹部３０の表面の全面に設けられていても、第二の凹部３０の表面の一部に設けられていてもよい。なお、金属部材の粗化面は、第二の凹部３０の表面以外の箇所にも設けられていてもよいし、第二の凹部３０の表面以外の箇所に設けられていなくてもよい。
粗化面が第二の凹部３０の表面の一部に設けられる場合、第二の凹部３０の表面は粗化されていない平滑部と粗化面に該当する凹凸部とを有し、平滑部の表面を基準面としたときに、凹凸部が、基準面よりも高い位置まで突出する複数の凸部分を有するものであることが好ましい。凹凸部が、基準面よりも高い位置まで突出する複数の凸部分を有することで、凸部分を介して、ヒートシンク１２が樹脂接合材４０と強固に接合することができる。
粗化面が第二の凹部３０の表面の一部に設けられる場合、第二の凹部３０の表面は粗化されていない平滑部と粗化面に該当する凹凸部とを有し、平滑部の表面を基準面としたときに、凹凸部が、基準面よりも高い位置まで突出する複数の凸部分を有するものであることが好ましい。凹凸部が、基準面よりも高い位置まで突出する複数の凸部分を有することで、凸部分を介して、ヒートシンク１２が樹脂接合材４０と強固に接合することができる。
【0027】
凸部分の基準面からの高さは、１５μｍ～１０００μｍの範囲であってもよく、１５μｍ～５０μｍの範囲であってもよく、５０μｍ～５００μｍの範囲であってもよく、５００μｍ～１０００μｍの範囲であってもよい。
凹凸部における凸部分の密度は、５個／ｍｍ２～５０個／ｍｍ２であることが好ましく、１０個／ｍｍ２～３０個／ｍｍ２であることがより好ましく、１０個／ｍｍ２～２５個／ｍｍ２であることがさらに好ましい。
凹凸部における凸部分の密度は、５個／ｍｍ２～５０個／ｍｍ２であることが好ましく、１０個／ｍｍ２～３０個／ｍｍ２であることがより好ましく、１０個／ｍｍ２～２５個／ｍｍ２であることがさらに好ましい。
【0028】
金属部材に凹凸を有する粗化面を形成する方法は特に限定されるものではない。金属部材に粗化面を形成する方法としては、エッチング等の化学処理による方法、金属部材の表面にレーザー光を照射して凹凸を設けるレーザー粗化法等が挙げられる。これらの中でも、基準面よりも高い位置まで突出する凸部分を容易に形成可能なレーザー粗化法が好ましい。
【0029】
以下に、金属部材の表面にレーザー光を照射して粗化面を形成する方法を採用した際の各種条件について説明する。
なお、下記各種条件は、金属部材を構成する金属の種類、凸部分の基準面からの平均高さ等に鑑みて適宜設定されるものである。
なお、下記各種条件は、金属部材を構成する金属の種類、凸部分の基準面からの平均高さ等に鑑みて適宜設定されるものである。
【0030】
金属部材の表面にレーザー光を照射して粗化面を設ける場合、パルスレーザーを用いても、連続発振（ＣＷ、Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｗａｖｅ）レーザーを用いてもよい。ＣＷレーザーを用いる場合、ＣＷレーザーは周期的にレーザーの出力を変化させる変調ＣＷレーザーであってもよい。
【0031】
ＣＷレーザーを用いる場合、ＣＷレーザーの照射速度（スキャン速度）は特に限定されるものではない。
ＣＷレーザーの照射速度としては、１００ｍｍ／ｓｅｃ～２０００ｍｍ／ｓｅｃであることが好ましい。
ＣＷレーザーの照射速度としては、１００ｍｍ／ｓｅｃ～２０００ｍｍ／ｓｅｃであることが好ましい。
【0032】
レーザーの照射出力は特に限定されるものではない。
例えば、ＣＷレーザーを用いる場合、レーザー出力は６Ｗ～５００Ｗであることが好ましい。
例えば、ＣＷレーザーを用いる場合、レーザー出力は６Ｗ～５００Ｗであることが好ましい。
【0033】
レーザーのスポット径は特に限定されるものではない。
例えば、レーザーのスポット径としては、１０μｍ～５０μｍであることが好ましい。
例えば、レーザーのスポット径としては、１０μｍ～５０μｍであることが好ましい。
【0034】
変調ＣＷレーザーを用いる場合、変調方式としては正弦波であってもよく三角波であってもよく矩形波であってもよい。
変調ＣＷレーザーの周波数としては、１０００Ｈｚ～１００００Ｈｚであることが好ましい。
変調ＣＷレーザーにおいて、レーザー出力の最大値を１００としたときのレーザー出力の最小値は、３０以上１００未満であることが好ましく、５０～９５であることがより好ましく、８０～９０であることがさらに好ましい。
変調ＣＷレーザーの周波数としては、１０００Ｈｚ～１００００Ｈｚであることが好ましい。
変調ＣＷレーザーにおいて、レーザー出力の最大値を１００としたときのレーザー出力の最小値は、３０以上１００未満であることが好ましく、５０～９５であることがより好ましく、８０～９０であることがさらに好ましい。
【0035】
金属部材の表面にレーザー光を照射する場合、ワブリング加工により粗化面を設けてもよい。
また、レーザー光を一度照射された箇所に、レーザー光を繰り返し照射してもよい。レーザー光を繰り返して照射する場合、繰り返しの回数としては、１回～４０回であることが好ましい。
また、レーザー光を一度照射された箇所に、レーザー光を繰り返し照射してもよい。レーザー光を繰り返して照射する場合、繰り返しの回数としては、１回～４０回であることが好ましい。
【0036】
レーザーとしては、ルビーレーザー、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）レーザー、チタンサファイアレーザー等の固体レーザー、色素レーザー等の液体レーザー、ヘリウムネオンレーザー、アルゴンイオンレーザー、炭酸ガスレーザー、窒素レーザー、エキシマーレーザー等の気体レーザー、半導体レーザー、ファイバーレーザーなどを用いることができる。
レーザーとしては、グリーンレーザーであってもよい。
レーザーとしては、グリーンレーザーであってもよい。
【0037】
金属部材の表面にレーザー光を照射して粗化面を設ける場合、金属部材表面におけるレーザー光の照射される箇所に、圧縮空気を供給してもよい。供給される圧縮空気の圧力としては、レーザー光の照射により発生する金属粉を効率的に除去する観点から、０．２ＭＰａ～０．５ＭＰａであることが好ましい。
【0038】
レーザー光が直線状に照射された場合、レーザー光の走査間隔としては、レーザー光のスポット径よりも大きいことが好ましい。
【0039】
第一実施形態で用いられる金属部材を構成する金属は、複合成形体の用途に応じて適宜選択することができる。
金属部材を構成する金属としては、例えば、鉄、アルミニウム、亜鉛、チタン、銅及びマグネシウム並びにこれらを含む合金を挙げることができる。合金としては、例えば、各種ステンレス及び銅－亜鉛合金（黄銅）を挙げることができる。
金属部材における第二の接合縁には、メッキ処理、アルマイト処理等の表面処理を施してもよい。
金属部材を構成する金属としては、例えば、鉄、アルミニウム、亜鉛、チタン、銅及びマグネシウム並びにこれらを含む合金を挙げることができる。合金としては、例えば、各種ステンレス及び銅－亜鉛合金（黄銅）を挙げることができる。
金属部材における第二の接合縁には、メッキ処理、アルマイト処理等の表面処理を施してもよい。
【0040】
第一実施形態で用いられる樹脂部材を構成する樹脂は、金属部材との接合が可能なものであれば特に限定されるものではなく、複合成形体の用途に応じて従来から公知の樹脂を適宜選択して用いることができる。
樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、エラストマー等が挙げられる。
樹脂としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、エラストマー等が挙げられる。
【0041】
熱硬化性樹脂の具体例としては、フェノール樹脂、不飽和イミド樹脂、シアネート樹脂、イソシアネート樹脂、ベンゾオキサジン樹脂、オキセタン樹脂、アミノ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アリル樹脂、ジシクロペンタジエン樹脂、シリコーン樹脂、トリアジン樹脂、メラミン樹脂、レゾルシノール樹脂、エポキシ樹脂等が挙げられる。
熱可塑性樹脂の具体例としては、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂、アクリロニトリル・スチレン共重合樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリカーボネート樹脂、（メタ）アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂（ＰＰＳ）等が挙げられる。
エラストマーの具体例としては、シリコーンゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、ウレタンゴム等が挙げられる。
熱可塑性樹脂の具体例としては、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリベンゾオキサゾール樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂、アクリロニトリル・スチレン共重合樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリカーボネート樹脂、（メタ）アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂（ＰＰＳ）等が挙げられる。
エラストマーの具体例としては、シリコーンゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、ウレタンゴム等が挙げられる。
【0042】
樹脂部材には、複合成形体の用途に応じて従来から公知の樹脂以外のその他の成分を含有してもよい。その他の成分としては、粒子状の充填材、繊維状の充填材、離型剤等が挙げられる。
【0043】
その他の成分としては、さらに、熱硬化性樹脂を硬化する硬化剤、熱硬化性樹脂の硬化を促進する硬化促進剤、無機材料の表面を改質する表面処理剤等を挙げることができる。
【0044】
樹脂部材に含まれる樹脂以外のその他の成分の含有量は、複合成形体の用途に応じて適宜設定されてもよい。
【0045】
第一実施形態の複合成形体は、いかなる方法により製造されてもよいが、残留応力を少なくする観点から、後述する第一実施形態の複合成形体の製造方法により製造されたものであることが好ましい。
【0046】
第一実施形態の複合成形体の製造方法は、第一の金型と第二の金型とで形成されるキャビティ内に第一の樹脂材料を一次射出して、底部と、前記底部の周縁部に設けられ、前記周縁部から前記底部の厚み方向に向けて張り出した側壁部と、を有し、前記側壁部の先端に第一の凹部を含む第一の接合縁が設けられた樹脂部材を成形する成形工程と、前記第一の金型に前記樹脂部材が保持された状態で、前記第一の接合縁と、前記第二の金型に保持された、第二の凹部を含み、前記第二の凹部の表面の少なくとも一部が凹凸を有する粗化面とされた第二の接合縁を有する金属部材における前記第二の接合縁とを、前記第一の金型及び前記第二の金型の相対移動によって接触させて、前記樹脂部材及び前記金属部材により中空部を形成し、且つ、前記第一の凹部と前記第二の凹部とで形成された空間を、前記第一の接合縁と前記第二の接合縁との接触箇所に形成する移動工程と、前記空間に、第二の樹脂材料を二次射出して、前記空間を前記第二の樹脂材料で充填する接合工程と、を有する。
第一実施形態の複合成形体の製造方法によれば、複合成形体の残留応力が生じにくい。
第一実施形態の複合成形体の製造方法によれば、複合成形体の残留応力が生じにくい。
【0047】
始めに、第一実施形態の複合成形体の製造方法に用いられる金型について説明する。
図２は、第一実施形態の複合成形体の製造方法に用いられる、ウォータージャケット本体１４を形成するための金型であって、型開きされた状態を示す端面図である。図３は、第一実施形態の複合成形体の製造方法に用いられる、ウォータージャケット本体１４を形成するための金型であって、一次射出時に型閉じされた状態を示す端面図である。
図２は、第一実施形態の複合成形体の製造方法に用いられる、ウォータージャケット本体１４を形成するための金型であって、型開きされた状態を示す端面図である。図３は、第一実施形態の複合成形体の製造方法に用いられる、ウォータージャケット本体１４を形成するための金型であって、一次射出時に型閉じされた状態を示す端面図である。
【0048】
図２及び図３に示すように、金型４８は、ダイスライドインジェクション（ＤＳＩ）成形を行う不図示の成形機に設けられている。金型４８は、第一の金型５０と第二の金型５２とを備えている。第一の金型５０及び第二の金型５２は、ステンレス鋼等の金属材料から形成されている。
【0049】
第一の金型５０には、ウォータージャケット本体１４の外部形状を形成するためのキャビティ部５４が設けられている。キャビティ部５４には、ウォータージャケット本体１４の外部形状に対応した凹部が形成されている。
第二の金型５２には、ウォータージャケット本体１４の内部形状及び第一の接合縁２４を形成するためのコア部５６と、ヒートシンク１２を保持するための収容部５８が設けられている。コア部５６には、ウォータージャケット本体１４の内部形状及び第一の接合縁２４に対応した凸部が形成されている。なお、図２～図５において、ヒートシンク１２を構成するフィン２８は、割愛している。
第二の金型５２には、ウォータージャケット本体１４の内部形状及び第一の接合縁２４を形成するためのコア部５６と、ヒートシンク１２を保持するための収容部５８が設けられている。コア部５６には、ウォータージャケット本体１４の内部形状及び第一の接合縁２４に対応した凸部が形成されている。なお、図２～図５において、ヒートシンク１２を構成するフィン２８は、割愛している。
【0050】
図３に示すように、一次射出前において、第一の金型５０と第二の金型５２とが型閉じされると、第一の金型５０のキャビティ部５４と第二の金型５２のコア部５６とによってウォータージャケット本体１４用のキャビティ６０が形成される。
【0051】
第一の金型５０には、キャビティ６０に一次射出用の第一の樹脂材料を射出するためのゲート６２が形成されている。ゲート６２の射出口の位置は特に限定されるものではなく、ウォータージャケット本体１４におけるフランジ４６の設けられた箇所、底部１８、側壁部２０等が挙げられる。
【0052】
さらに、第一の金型５０には、二次射出用の第二の樹脂材料を射出するためのゲートが形成される。本実施形態では、一次射出用の第一の樹脂材料を射出するためのゲート６２が二次射出用の第二の樹脂材料を射出するためのゲートを兼ねる構成としているが、二次射出用の第二の樹脂材料を射出するためのゲートは、一次射出用の第一の樹脂材料を射出するためのゲート６２とは独立して設けられていてもよい。
【0053】
成形機は、金型４８のほか、ゲート６２から一次射出用の第一の樹脂材料及び二次射出用の第二の樹脂材料を射出する射出機６４、第一の金型５０及び第二の金型５２の型閉じ及び型開きを切り替えるための第一駆動手段、並びに、第一の金型５０及び第二の金型５２が型開きの状態で第二の金型５２を第一の金型５０に対してスライド移動させる第二駆動手段を備える。
さらに、成形機は、射出機６４、第一駆動手段、第二駆動手段等の各種装置の動作を制御するための制御部を備えている。制御部は、プログラムが格納された不揮発性メモリ、プログラムを実行するための一時的な記憶領域である揮発性メモリ、入出力ポート、プログラムを実行するプロセッサ等により構成される。
さらに、成形機は、射出機６４、第一駆動手段、第二駆動手段等の各種装置の動作を制御するための制御部を備えている。制御部は、プログラムが格納された不揮発性メモリ、プログラムを実行するための一時的な記憶領域である揮発性メモリ、入出力ポート、プログラムを実行するプロセッサ等により構成される。
【0054】
次に、第一実施形態の複合成形体の製造方法を実施するために用いられる成形機の動作について説明する。
第一実施形態では、成形機の制御部がプログラムを実行して第一駆動手段、第二駆動手段、射出機６４等の動作を制御することで、複合成形体の製造方法が実施される。
第一実施形態では、成形機の制御部がプログラムを実行して第一駆動手段、第二駆動手段、射出機６４等の動作を制御することで、複合成形体の製造方法が実施される。
【0055】
成形機によりウォータージャケット本体１４を形成する形成工程の前段階では、図２に示すように、第一の金型５０と第二の金型５２とは型開きされた状態である。この段階で、第二の金型５２における収容部５８には、ヒートシンク１２が、ヒートシンク１２の支持部２６におけるフィン２８の設けられた側が第一の金型５０側を向くようにして保持されている。
【0056】
次いで、形成工程が実施される。つまり、ウォータージャケット本体１４の樹脂成形の開始にともなって、図３に示すように第一の金型５０と第二の金型５２とが型閉じされる。
【0057】
型閉じされた後、第一の樹脂材料が射出機６４からゲート６２を介してキャビティ６０内に一次射出される。これにより、ウォータージャケット本体１４が形成される。
【0058】
次いで、移動工程が実施される。移動工程では、第一の金型５０にウォータージャケット本体１４が保持された状態で、ウォータージャケット本体１４の第一の接合縁２４と、ヒートシンク１２の第二の接合縁３２とを、第一の金型５０及び第二の金型５２の相対移動によって接触させる。本実施形態においては、第一の金型５０及び第二の金型５２の相対移動は、具体的には、図４に示す第二の金型５２の矢印Ａ方向へのスライド移動、及び、図５に示す第一の金型５０と第二の金型５２との型閉じである。
【0059】
図５に示す第一の金型５０と第二の金型５２との型閉じが行われることで、ヒートシンク１２とウォータージャケット本体１４とにより中空部１６が形成される。
また、ウォータージャケット本体１４の第一の接合縁２４とヒートシンク１２の第二の接合縁３２とが互いに接触して接合部３４が形成される。これにより、接合部３４には、第一の凹部２２と第二の凹部３０とで、空間３６が形成される。
また、ウォータージャケット本体１４の第一の接合縁２４とヒートシンク１２の第二の接合縁３２とが互いに接触して接合部３４が形成される。これにより、接合部３４には、第一の凹部２２と第二の凹部３０とで、空間３６が形成される。
【0060】
形成工程においてウォータージャケット本体１４が形成された後、移動工程においてウォータージャケット本体１４の第一の接合縁２４とヒートシンク１２の第二の接合縁３２とが接触するまでの間に、射出成形されたウォータージャケット本体１４の温度は、射出機６４からゲート６２を介してキャビティ６０内に一次射出された際の樹脂温度よりも低下する。ウォータージャケット本体１４の温度が低下することでウォータージャケット本体１４が収縮し、ウォータージャケット本体１４が変形することがある。
【0061】
本実施形態では、ウォータージャケット本体１４には断面Ｌ字状のフランジ４６が設けられているため、フランジ４６が第一の金型５０に引っ掛かり、側壁部２０が中空部１６側に倒れ込むのが抑制される。そのため、ウォータージャケット本体１４及びヒートシンク１２の、第一の接合縁２４及び第二の接合縁３２を介した接合の精度が向上し、第一の凹部２２と第二の凹部３０とで構成される空間３６が精度よく形成可能となる。
【0062】
次いで、接合工程が実施される。接合工程では、樹脂接合材４０に相当する第二の樹脂材料が、射出機６４からゲート６２及び支持部２６のゲート口３８を介して空間３６内に二次射出される。二次射出された樹脂接合材４０が空間３６を充填することでウォータージャケット本体１４とヒートシンク１２とが接合され、ウォータージャケット１０が得られる。
【0063】
また、本実施形態では、嵌合凸部４２と嵌合凹部４４とが嵌合して嵌合部４５となった状態で空間３６に第二の樹脂材料を充填することで、二次射出の圧力により側壁部２０の変形又は破壊が防止される。
【0064】
第二の樹脂材料としては、樹脂部材を構成する樹脂として既述された熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、エラストマー等が挙げられる。
樹脂接合材４０として用いられる第二の樹脂材料は、第一の樹脂材料と同じであっても異なっていてもよい。
樹脂接合材４０として用いられる第二の樹脂材料は、第一の樹脂材料と同じであっても異なっていてもよい。
【0065】
＜第二実施形態＞
第二実施形態の複合成形体は、第三の接合縁を有する樹脂製の第一ケース部材と、第四の接合縁を有し前記第四の接合縁が前記第三の接合縁と接触して中空部を形成する樹脂製の第二ケース部材と、前記中空部内に少なくとも一部が配置される金属製インサート部材と、を有し、前記第一ケース部材及び前記第二ケース部材の少なくとも一方が、前記第三の接合縁と前記第四の接合縁とが接触することで前記金属製インサート部材の少なくとも一部を前記中空部内に配置するための固定用孔を形成する切り欠き部を有し、前記金属製インサート部材における前記固定用孔で保持される箇所の少なくとも一部が、凹凸を有する粗化面とされており、前記第三の接合縁と前記第四の接合縁との接触箇所、及び、前記金属製インサート部材の前記固定用孔で保持された箇所が、樹脂接合材で接合されるものである。
第二実施形態の複合成形体では、樹脂接合材と金属製インサート部材との間で樹脂－金属接合が生じている。そのため、第二実施形態の複合成形体は、接合強度の高いものである。
第二実施形態の複合成形体は、第三の接合縁を有する樹脂製の第一ケース部材と、第四の接合縁を有し前記第四の接合縁が前記第三の接合縁と接触して中空部を形成する樹脂製の第二ケース部材と、前記中空部内に少なくとも一部が配置される金属製インサート部材と、を有し、前記第一ケース部材及び前記第二ケース部材の少なくとも一方が、前記第三の接合縁と前記第四の接合縁とが接触することで前記金属製インサート部材の少なくとも一部を前記中空部内に配置するための固定用孔を形成する切り欠き部を有し、前記金属製インサート部材における前記固定用孔で保持される箇所の少なくとも一部が、凹凸を有する粗化面とされており、前記第三の接合縁と前記第四の接合縁との接触箇所、及び、前記金属製インサート部材の前記固定用孔で保持された箇所が、樹脂接合材で接合されるものである。
第二実施形態の複合成形体では、樹脂接合材と金属製インサート部材との間で樹脂－金属接合が生じている。そのため、第二実施形態の複合成形体は、接合強度の高いものである。
【0066】
【0067】
複合成形体１１０は、樹脂製の第一ケース部材１１４と、樹脂製の第二ケース部材１１６と、金属棒１１２とを備える。
第一ケース部材１１４は、底部１１８と、底部１１８の周縁部に設けられ、底部１１８の周縁部から底部１１８の厚み方向に向けて張り出した側壁部１１９とを有する。側壁部１１９の先端には、第三の接合縁１２４が設けられている。
第二ケース部材１１６は、第一ケース部材１１４と同様に、底部１２１と、底部１２１の周縁部に設けられ、底部１２１の周縁部から底部１２１の厚み方向に向けて張り出した側壁部１２０とを有する。側壁部１２０の先端には、第四の接合縁１２８が設けられている。
第一ケース部材１１４は、底部１１８と、底部１１８の周縁部に設けられ、底部１１８の周縁部から底部１１８の厚み方向に向けて張り出した側壁部１１９とを有する。側壁部１１９の先端には、第三の接合縁１２４が設けられている。
第二ケース部材１１６は、第一ケース部材１１４と同様に、底部１２１と、底部１２１の周縁部に設けられ、底部１２１の周縁部から底部１２１の厚み方向に向けて張り出した側壁部１２０とを有する。側壁部１２０の先端には、第四の接合縁１２８が設けられている。
【0068】
第一ケース部材１１４の第三の接合縁１２４と第二ケース部材１１６の第四の接合縁１２８とは、互いに接触して接合部１３０が形成されている。また、第一ケース部材１１４と第二ケース部材１１６とが接合部１３０で一体化されて、中空部１３２が形成されている。
【0069】
第一ケース部材１１４の接合縁１２４及び第二ケース部材１１６の接合縁１２８の各々には、接合縁１２４と接合縁１２８とが接触することで金属棒１１２の少なくとも一部を中空部１３２内に配置するための固定用孔１３４を形成する、切り欠き部１３６及び切り欠き部１３７が設けられている。第一ケース部材１１４の接合縁１２４と第二ケース部材１１６の接合縁１２８とが接触することで、切り欠き部１３６及び切り欠き部１３７により固定用孔１３４が形成される。
固定用孔１３４は、金属棒１１２を保持する。固定用孔１３４で保持された金属棒１１２の一部が、中空部１３２内に配置される。
固定用孔１３４は、金属棒１１２を保持する。固定用孔１３４で保持された金属棒１１２の一部が、中空部１３２内に配置される。
【0070】
側壁部１１９及び側壁部１２０における中空部１３２と接する面とは反対側の面には、断面Ｌ字状のフランジ１４２及びフランジ１４４が設けられている。第二実施形態では、フランジ１４２及びフランジ１４４は、側壁部１１９及び側壁部１２０の全周に設けられている。なお、フランジ１４２及びフランジ１４４は、側壁部１１９及び側壁部１２０の一部に設けられていてもよい。
フランジ１４２及びフランジ１４４には、各々、第三の凹部１２２及び第四の凹部１２６が設けられている。
接合縁１２４及び接合縁１２８において、第三の凹部１２２及び第四の凹部１２６の設けられた箇所よりも中空部１３２側であって金属棒１１２と接触する箇所には、各々、嵌合凸部１４６及び嵌合凸部１４８が設けられている。また、金属棒１１２における嵌合凸部１４６及び嵌合凸部１４８に対応する箇所には嵌合凹部１５０が設けられており、嵌合凸部１４６及び嵌合凹部１５０、並びに、嵌合凸部１４８及び嵌合凹部１５０は互いに嵌合して嵌合部１５２を形成している。嵌合凹部１５０は、金属棒１１２の周方向に設けられた溝である。
フランジ１４２及びフランジ１４４には、各々、第三の凹部１２２及び第四の凹部１２６が設けられている。
接合縁１２４及び接合縁１２８において、第三の凹部１２２及び第四の凹部１２６の設けられた箇所よりも中空部１３２側であって金属棒１１２と接触する箇所には、各々、嵌合凸部１４６及び嵌合凸部１４８が設けられている。また、金属棒１１２における嵌合凸部１４６及び嵌合凸部１４８に対応する箇所には嵌合凹部１５０が設けられており、嵌合凸部１４６及び嵌合凹部１５０、並びに、嵌合凸部１４８及び嵌合凹部１５０は互いに嵌合して嵌合部１５２を形成している。嵌合凹部１５０は、金属棒１１２の周方向に設けられた溝である。
【0071】
接合部１３０における固定用孔１３４の形成された箇所以外の箇所には、第三の凹部１２２と第四の凹部１２６とで、不図示の空間が形成される。固定用孔１３４で保持された金属棒１１２の周囲には、図７に示すように、金属棒１１２を取り囲むように第三の凹部１２２及び第四の凹部１２６が配置される。そのため、金属棒１１２の周囲には、第三の凹部１２２と金属棒１１２の表面とで空間が形成され、第四の凹部１２６と金属棒１１２の表面とで空間が形成される。第三の凹部１２２と第四の凹部１２６とで形成された不図示の空間、第三の凹部１２２と金属棒１１２の表面とで形成された空間、及び、第四の凹部１２６と金属棒１１２の表面とで形成された空間は、第二の樹脂材料に該当する既述の樹脂接合材４０で満たされている。つまり、第三の接合縁１２４と第四の接合縁１２８とは、接触箇所である接合部１３０において、第二の樹脂材料である樹脂接合材４０の二次射出により接合される。第二の樹脂材料は、これら空間と連通する不図示のゲート口を介して空間内に充填される。
【0072】
第三の凹部１２２は、フランジ１４２の全周に設けられている。第四の凹部１２６は、フランジ１４４の全周に設けられている。そのため、不図示の空間は、接合部１３０の全周に形成される。なお、第二実施形態では接合部１３０の全周に空間が形成された態様について言及するが、第一実施形態と同様に、空間は、接合部１３０の少なくとも一部に形成されていればよい。また、空間は、１つであっても、互いに独立した複数の空間であってもよい。
【0073】
金属棒１１２における固定用孔１３４で保持される箇所の少なくとも一部は、凹凸を有する粗化面１３９とされている。そのため、樹脂接合材４０は、金属棒１１２と粗化面１３９を介して強固に接合する。また、樹脂接合材４０は、樹脂で形成される第一ケース部材１１４及び第二ケース部材１１６と強固に接合する。その結果、空間に充填された樹脂接合材４０により、金属棒１１２の固定用孔１３４で保持される箇所が、第一ケース部材１１４及び第二ケース部材１１６と強固に接合する。
なお、金属棒１１２における粗化面１３９の物性、形成方法等は、第一実施形態と同様である。
なお、金属棒１１２における粗化面１３９の物性、形成方法等は、第一実施形態と同様である。
【0074】
第二実施形態では、金属製インサート部材として金属棒１１２を用いたが、金属製インサート部材は特に限定されるものではなく、固定用孔１３４で保持される箇所が凹凸を有する粗化面とされているものであればよい。金属製インサート部材としては、例えば、棒ヒーター等が挙げられる。
【0075】
第二実施形態の複合成形体は、いかなる方法により製造されてもよいが、残留応力を少なくする観点から、後述する第二実施形態の複合成形体の製造方法により製造されたものであることが好ましい。
【0076】
第二実施形態の複合成形体の製造方法は、第一の金型と第二の金型とで形成されるキャビティ内に第一の樹脂材料を一次射出して、第三の接合縁を有する第一ケース部材と第四の接合縁を有する第二ケース部材とを一括して形成する成形工程と、前記第一の金型に前記第一ケース部材が保持され、前記第二の金型に前記第二ケース部材が保持された状態で、前記第三の接合縁と前記第四の接合縁とを、前記第一の金型及び前記第二の金型の相対移動によって接触させて、前記第一ケース部材と前記第二ケース部材とにより中空部を形成する移動工程と、前記第三の接合縁と前記第四の接合縁との接触箇所を、第二の樹脂材料を二次射出することで接合する接合工程と、を有し、前記第一ケース部材及び前記第二ケース部材の少なくとも一方が、前記第三の接合縁と前記第四の接合縁とが接触することで金属製インサート部材の少なくとも一部を前記中空部内に配置するための固定用孔を形成する切り欠き部を有し、前記移動工程において、前記固定用孔に前記金属製インサート部材が保持され、前記金属製インサート部材における前記固定用孔で保持される箇所の少なくとも一部が、凹凸を有する粗化面とされており、前記金属製インサート部材が前記固定用孔で保持された箇所を、前記接合工程において前記第二の樹脂材料で接合するものである。
【0077】
第二実施形態の複合成形体の製造方法における成形工程、移動工程及び接合工程は、ＤＳＩ成形により実施することができる。また、移動工程において固定用孔に金属製インサート部材を保持させるには、例えば、ロボットアーム等で金属製インサート部材を第一ケース部材又は第二ケース部材における切り欠き部に配置し、次いで、第一の金型及び第二の金型の相対移動によって第一ケース部材の第三の接合縁と第二ケース部材の第四の接合縁とを接触させることで固定用孔を形成すると共に固定用孔で金属製インサート部材を保持すればよい。
第二実施形態の複合成形体の製造方法における金型等の構成、金型等の動作、樹脂材料の種類などは、公知のＤＳＩ成形技術、並びに、第一実施形態の複合成形体の製造方法の内容を参照することができる。
第二実施形態の複合成形体の製造方法における金型等の構成、金型等の動作、樹脂材料の種類などは、公知のＤＳＩ成形技術、並びに、第一実施形態の複合成形体の製造方法の内容を参照することができる。
【実施例】
【0078】
以下、金属部材における第二の接合縁に含まれる第二の凹部の表面が粗化面とされていない場合を例に、複合成形体の歪みの程度をコンピュータシミュレーションで解析した。
【0079】
下記複合成形体の解析モデルの応力発生状況を、コンピュータシミュレーションにより求めた。
解析モデル１として、フランジ４６、ゲート口３８及びフィン２８が存在しないこと以外は断面形状が図１と同様の、中空部を有し寸法が２００ｍｍ×１５０ｍｍ×３０ｍｍの直方体を採用した。直方体の一面を、２００ｍｍ×１５０ｍｍ×３ｍｍの銅材とし、他の５面を、肉厚が５ｍｍでガラスフィラーを３０質量％含むＰＰＳ製の筐体とした。図１の空間３６の断面における直径は２ｍｍとした。空間３６を充填する樹脂接合材（第二の樹脂材料）は、ＰＰＳとした。接合部３４における第一の凹部２２及び第二の凹部３０の表面（接合面）で筐体と銅材とが樹脂接合材４０を介して接合しており、その他の箇所では筐体と銅材とが接触しているものの接合していない（固定化されていない）こととした。
樹脂部（筐体）及び銅材の温度が１５０℃、樹脂部（樹脂接合材）が３２０℃である状態で接合面を拘束し、樹脂部（筐体及び樹脂接合材）及び銅材の温度を２０℃に変化させたときの接合部３４で生じた応力を、シミュレーション用ソフト（ＤＡＳＳＡＵＬＴ ＳＹＳＴＥＭＥＳ社製、ＳＯＬＩＤＷＯＲＫＳ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ）で求めたところ、最大で１１２．８ＭＰａであり、最大変形量は０．０７ｍｍであった。
解析モデル１として、フランジ４６、ゲート口３８及びフィン２８が存在しないこと以外は断面形状が図１と同様の、中空部を有し寸法が２００ｍｍ×１５０ｍｍ×３０ｍｍの直方体を採用した。直方体の一面を、２００ｍｍ×１５０ｍｍ×３ｍｍの銅材とし、他の５面を、肉厚が５ｍｍでガラスフィラーを３０質量％含むＰＰＳ製の筐体とした。図１の空間３６の断面における直径は２ｍｍとした。空間３６を充填する樹脂接合材（第二の樹脂材料）は、ＰＰＳとした。接合部３４における第一の凹部２２及び第二の凹部３０の表面（接合面）で筐体と銅材とが樹脂接合材４０を介して接合しており、その他の箇所では筐体と銅材とが接触しているものの接合していない（固定化されていない）こととした。
樹脂部（筐体）及び銅材の温度が１５０℃、樹脂部（樹脂接合材）が３２０℃である状態で接合面を拘束し、樹脂部（筐体及び樹脂接合材）及び銅材の温度を２０℃に変化させたときの接合部３４で生じた応力を、シミュレーション用ソフト（ＤＡＳＳＡＵＬＴ ＳＹＳＴＥＭＥＳ社製、ＳＯＬＩＤＷＯＲＫＳ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ）で求めたところ、最大で１１２．８ＭＰａであり、最大変形量は０．０７ｍｍであった。
【0080】
解析モデル２として、空間３６を設けず、筐体と銅材とが接触する箇所の全てを接合面とした以外は解析モデル１と同様の直方体を採用した。樹脂部（筐体）の温度を３２０℃、銅材の温度が１５０℃である状態で接合面を拘束し、樹脂部（筐体）及び銅材の温度を２０℃に変化させたときの接合部で生じた応力を、解析モデル１の場合と同様にして求めたところ、最大で２９１．６ＭＰａであり、最大変形量は０．５５ｍｍであった。
１回の成形で筐体と銅材とを接合した解析モデル２の場合、樹脂の成形収縮による応力が全て接合部にかかる。一方、本開示では、第二の樹脂材料（樹脂接合材）で接合する時点で、一次成形品である筐体の収縮が進んでいる状態で筐体が拘束されるため、残りの収縮分の応力だけが接合部にかかる。
従って、金型から取り出した成形品は、本開示の製造方法で成形することで、残留応力が少なくできる。解析結果から、２９１．６ＭＰａから１１２．８ＭＰａまで応力が低減していた。
１回の成形で筐体と銅材とを接合した解析モデル２の場合、樹脂の成形収縮による応力が全て接合部にかかる。一方、本開示では、第二の樹脂材料（樹脂接合材）で接合する時点で、一次成形品である筐体の収縮が進んでいる状態で筐体が拘束されるため、残りの収縮分の応力だけが接合部にかかる。
従って、金型から取り出した成形品は、本開示の製造方法で成形することで、残留応力が少なくできる。解析結果から、２９１．６ＭＰａから１１２．８ＭＰａまで応力が低減していた。
【符号の説明】
【0081】
１０ ウォータージャケット
１２ ヒートシンク
１４ ウォータージャケット本体
１６ 中空部
３４ 接合部
３６ 空間
４０ 樹脂接合材
４５ 嵌合部
４６ フランジ
４８ 金型
５４ キャビティ部
５６ コア部
５８ 収容部
６０ キャビティ
６２ ゲート
６４ 射出機
１１０ 複合成形体
１１２ 金属棒
１１４ 第一ケース部材
１１６ 第二ケース部材
１３２ 中空部
１２ ヒートシンク
１４ ウォータージャケット本体
１６ 中空部
３４ 接合部
３６ 空間
４０ 樹脂接合材
４５ 嵌合部
４６ フランジ
４８ 金型
５４ キャビティ部
５６ コア部
５８ 収容部
６０ キャビティ
６２ ゲート
６４ 射出機
１１０ 複合成形体
１１２ 金属棒
１１４ 第一ケース部材
１１６ 第二ケース部材
１３２ 中空部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
