特許 7514137 成形方法および成形システム

(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】2024-07-02

(45)【発行日】2024-07-10

(54)【発明の名称】成形方法および成形システム

(51)【国際特許分類】

   B29C 45/26 20060101AFI20240703BHJP

   B29C 33/12 20060101ALI20240703BHJP

【ＦＩ】

B29C45/26

B29C33/12

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2020130123

(22)【出願日】2020-07-31

(65)【公開番号】P2022026581

(43)【公開日】2022-02-10

【審査請求日】2023-04-19

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 ２０２０年１月２９日から３１日開催「ＪＦｌｅｘ２０２０」にて発表

(73)【特許権者】

【識別番号】000004215

【氏名又は名称】株式会社日本製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100103894

【弁理士】

【氏名又は名称】家入 健

(72)【発明者】

【氏名】平野 峻之

(72)【発明者】

【氏名】濱田 和馬

(72)【発明者】

【氏名】古木 賢一

【審査官】▲高▼村 憲司

(56)【参考文献】

【文献】特開昭６３－２８４８８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－２３８７０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１５２５０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０２０－５１６４８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０１３９３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－１０６７３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－５２９４７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１４／０４１４７０（ＷＯ，Ａ２）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ３３／００ － ３３／７６

Ｂ２９Ｃ ３９／００ － ３９／４４

Ｂ２９Ｃ ４５／００ － ４５／８４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

可撓性を有する平板に回路および電子部品を実装したフレキシブル基板を熱可塑性樹脂と一体成形して立体曲面形状を形成するための成形方法であって、
（ａ）前記立体曲面形状に対応した展開形状および回路配置を有する前記フレキシブル基板を用意する工程と、
（ｂ）金型が開いている状態で、前記金型に沿って前記フレキシブル基板を前記立体曲面形状に弾性変形させて保持する工程と、
（ｃ）前記金型を閉じて熱可塑性樹脂を前記金型の樹脂充填空間に充填する工程と、
を備え、
前記工程（ａ）は、前記展開形状として前記平板にスリットを設けることを含む、
成形方法。

【請求項2】

可撓性を有する平板に回路および電子部品を実装したフレキシブル基板を熱可塑性樹脂と一体成形して立体曲面形状を形成するための成形方法であって、
（ａ）前記立体曲面形状に対応した展開形状および回路配置を有する前記フレキシブル基板を用意する工程と、
（ｂ）金型が開いている状態で、前記金型に沿って前記フレキシブル基板を前記立体曲面形状に弾性変形させて保持する工程と、
（ｃ）前記金型を閉じて熱可塑性樹脂を前記金型の樹脂充填空間に充填する工程と、
を備え、
前記工程（ａ）は、前記展開形状として前記平板に三角形状またはＶ字状のノッチ部が並んだ形状を設けることを含む
成形方法。

【請求項3】

前記工程（ａ）は、前記回路配置において、前記工程（ｂ）および前記工程（ｃ）において弾性変形する前記フレキシブル基板の領域のうち、予め設定された曲率半径以上となる領域を第１領域と設定し、前記予め設定された曲率半径未満となる領域を第２領域と設定し、前記第１領域に前記電子部品を配置することを含む
請求項１または２に記載の成形方法。

【請求項4】

前記工程（ａ）は、前記回路配置において、前記工程（ｂ）および前記工程（ｃ）における前記フレキシブル基板が予め設定された閾値未満の応力を受ける領域を第１領域と設定し、前記閾値以上の応力を受ける領域を第２領域とを設定し、前記第１領域に前記電子部品を配置することを含む
請求項１または２に記載の成形方法。

【請求項5】

前記工程（ａ）は、前記第１領域に対して剛性を向上させるための補強部材を付加することを含む
請求項３または４に記載の成形方法。

【請求項6】

前記工程（ｃ）は、前記充填の際に前記フレキシブル基板の保持を解除することを含む、
請求項１または２に記載の成形方法。

【請求項7】

可撓性を有する平板に回路および電子部品を実装したフレキシブル基板を熱可塑性樹脂と一体成形して立体曲面形状を形成するための成形システムであって、
金型が開いている状態で、展開形状として前記平板にスリットが設けられている前記フレキシブル基板を前記金型の樹脂充填空間に沿って前記立体曲面形状に弾性変形させて保持する基板保持装置と、
前記金型を閉じて熱可塑性樹脂を前記樹脂充填空間に充填する射出成形装置と、
を備える
成形システム。

【請求項8】

可撓性を有する平板に回路および電子部品を実装したフレキシブル基板を熱可塑性樹脂と一体成形して立体曲面形状を形成するための成形システムであって、
金型が開いている状態で、展開形状として前記平板に三角形状またはＶ字状のノッチ部が並んだ形状が設けられている前記フレキシブル基板を前記金型の樹脂充填空間に沿って前記立体曲面形状に弾性変形させて保持する基板保持装置と、
前記金型を閉じて熱可塑性樹脂を前記樹脂充填空間に充填する射出成形装置と、
を備える
成形システム。

【請求項9】

前記基板保持装置は、前記金型における前記樹脂充填空間に露呈する面に設けられた孔を介して空気を吸引する吸引装置を含み、前記孔を塞ぐように設置された前記フレキシブル基板を吸引することにより保持する
請求項７または８の成形システム。

【請求項10】

前記基板保持装置は、前記金型において前記フレキシブル基板を挟持する挟持装置を含み、前記挟持装置は、前記樹脂充填空間に樹脂の充填が開始された後であって、前記充填が完了する前に、前記挟持を解除する
請求項７または８に記載の成形システム。

【請求項11】

前記基板保持装置が有する前記挟持装置は、樹脂の前記充填が完了した後に、成形品を前記金型から分離させるイジェクタピンを含む
請求項１０に記載の成形システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は成形方法および成形システムに関する。

【背景技術】

【0002】

電子部品が実装された回路基板と樹脂とを一体成形するインサート成形が知られている。例えば特許文献１に記載の技術は、金型を閉じた状態でキャビティ内において突出したピンが電子基板を保持し、射出成形装置がキャビティ内に樹脂を一次射出する。そして一次射出された樹脂がある程度固化することにより電子基板を保持する状態になると、上記ピンは後退し、続いて射出成形装置が樹脂を二次射出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００４－０５８４４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、電子部品を含むフレキシブル基板を立体形状にインサート成形する技術は存在しなかった。
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0005】

一実施の形態にかかる成形方法は、可撓性を有する平板に回路および電子部品を実装したフレキシブル基板と熱可塑性樹脂とを立体形状に一体成形する。
上記成形方法は、
（ａ）立体形状に対応したフレキシブル基板の展開形状および回路配置を決定する工程と、
（ｂ）金型が開いている状態で、金型の樹脂充填空間に沿ってフレキシブル基板を弾性変形させて保持する工程と、
（ｃ）金型を閉じて熱可塑性樹脂を樹脂充填空間に充填する工程と、
を含む。

【0006】

一実施の形態にかかる成形システムは、可撓性を有する平板状の板に回路および電子部品を実装したフレキシブル基板と熱可塑性樹脂とを立体形状に一体成形するための成形システムであって、基板保持装置および射出成形装置を有する。基板保持装置は、金型が開いている状態で、金型の樹脂充填空間に沿ってフレキシブル基板を保持する。射出成形装置は、金型を閉じて熱可塑性樹脂を樹脂充填空間に充填する。

【発明の効果】

【0007】

前記一実施の形態によれば、電子部品を含むフレキシブル基板と樹脂とを立体形状に一体成形するインサート成形方法および成形システムを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態にかかる成形システムの概観図である。

【図2】実施の形態にかかる成形方法のフローチャートである。

【図3】実施の形態にかかる成形品の斜視図である。

【図4】実施の形態にかかるフレキシブル基板の展開図である。

【図5】実施の形態にかかる成形工程を示す第１の図である。

【図6】実施の形態にかかる成形工程を示す第２の図である。

【図7】実施の形態にかかる成形工程を示す第３の図である。

【図8】実施の形態にかかる成形工程を示す第４の図である。

【図9】成形システムの第２の例を示す図である。

【図10】成形システムの第３の例を示す図である。

【図11】実施の形態の変形例にかかるフレキシブル基板の断面図である。

【図12】フレキシブル基板の形態の例を示す第１の図である。

【図13】フレキシブル基板の形態の例を示す第２の図である。

【図14】自動車に搭載される入力装置の例を示す図である。

【図15】入力装置に使用されるフレキシブル基板の第１例を示す図である。

【図16】入力装置に使用されるフレキシブル基板の第２例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、特許請求の範囲にかかる発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、実施形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。説明の明確化のため、以下の記載および図面は、適宜、省略、および簡略化がなされている。なお、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。

【0010】

＜実施の形態＞
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、実施の形態にかかる成形システムの概観図である。図１に示す成形システム１は、電子部品を含むフレキシブル基板と熱可塑性樹脂とを立体形状に一体成形するための成形システムである。

【0011】

なお本実施の形態において、一体成形とは、インサート成形によってフレキシブル基板と樹脂とを一体に成形することをいう。また本実施の形態におけるインサート成形とは、金型にフレキシブル基板を設置したうえで金型に樹脂を注入し、フレキシブル基板と樹脂とを一体化した複合製品を製造することをいう。また本実施の形態において、「フレキシブル基板」は、可撓性を有する平板状のフィルムに、回路と電子部品とを実装したものをいう。また以降の説明において「熱可塑性樹脂」を単に「樹脂」と称する場合がある。

【0012】

以下に、成形システム１の構成の概要について説明する。成形システム１は、主な構成として、射出成形装置１０、金型１１および吸引装置１２を有している。

【0013】

射出成形装置１０は、金型１１のうち、固定型１１Ｆを固定し、可動型１１Ｍを進退可能に保持する。射出成形装置１０は、金型１１が閉じた状態で、射出成形装置１０が有するスクリュー１０Ａを利用して可塑化した樹脂を金型１１に注入する。注入した樹脂が固化すると、射出成形装置１０は、金型１１を開き、固化した樹脂成形品を取り出すことが出来る状態にする。なお図１において、射出成形装置１０の一部は断面で示されており、断面部には射出成形装置１０が有するスクリュー１０Ａが示されている。

【0014】

金型１１は、固定型１１Ｆと可動型１１Ｍとにより構成される。固定型１１Ｆと可動型１１Ｍとが閉じた状態において、金型１１は内部に樹脂充填空間を形成する。樹脂充填空間には、後述するフレキシブル基板が設置されるとともに、射出成形装置１０から注入される熱可塑性樹脂が充填される。

【0015】

吸引装置１２は、フレキシブル基板を金型１１に保持する基板保持装置の実施態様の一つである。吸引装置１２は、真空ポンプを有しており、可動型１１Ｍに設けられた孔に連結した管１２Ａを介して、可動型１１Ｍの孔から空気を吸引する。これにより吸引装置１２は、金型１１における樹脂充填空間に露呈する面に設けられた孔を介して空気を吸引する。そして、吸引装置１２は、孔を塞ぐように設置されたフレキシブル基板を吸引することによりフレキシブル基板１２０を保持する。

【0016】

上述の成形システム１は、電子部品を含むフレキシブル基板を可動型１１Ｍに設置して保持し、フレキシブル基板を保持した状態で金型１１を閉じ、閉じた金型１１に樹脂を注入する。これにより、成形システム１は、フレキシブル基板と樹脂とを立体形状に一体成形できる。

【0017】

次に、図２を参照して成形システム１を用いて行う成形方法について説明する。図２は、実施の形態にかかる成形方法のフローチャートである。図２に示すフローチャートは、例えばユーザが成形システム１を利用して所望の成形品を製造するための方法である。なお、図２に示すフローチャートを開始するに際し、成形品の立体形状は決定しているものとする。

【0018】

まず、ユーザは、立体形状に対応した展開形状および回路配置を有するフレキシブル基板を用意する（ステップＳ１１）。より具体的には、ユーザは、成形品の立体形状からフレキシブル基板の展開形状を決定するとともに、決定した展開形状において回路パターンや電子部品の配置を決定する。

【0019】

このとき、ユーザは、展開形状としてフレキシブル基板にＶ字状やＵ字状、その他の形状のノッチ部を設けてもよい。またユーザは、立体形状がＶ字状やＵ字状、その他の形状のノッチ部を有するようにフレキシブル基板にスリットを設けてもよい。ノッチ部またはスリットを設けることにより、本実施の形態にかかる成形方法は、立体形状を形成した状態におけるフレキシブル基板にかかる応力を緩和できる。

【0020】

またフレキシブル基板を用意するに際し、回路パターンや電子部品の配置を決定する場合に、ユーザは、フレキシブル基板を、機械的な負荷を比較的に大きく受ける領域と、機械的な負荷を比較的に大きく受けない領域とに分ける。そしてユーザは、機械的な負荷を比較的に大きく受けない領域に電子部品を配置する。

【0021】

より具体的には、例えば、ユーザは、フレキシブル基板が予め設定された曲率半径以上となる領域を第１領域と設定し、予め設定された曲率半径未満となる領域を第２領域と設定してもよい。この場合ユーザは、第１領域に前記電子部品を配置することを決定する。

【0022】

また、例えば、ユーザは、フレキシブル基板が予め設定された閾値未満の応力を受ける領域を第１領域と設定し、予め設定された閾値以上の応力を受ける領域を第２領域とを設定し、第１領域に電子部品を配置することを決定してもよい。

【0023】

次に、ユーザは、金型１１が開いている状態で、用意したフレキシブル基板を、金型１１に沿って弾性変形させて保持する（ステップＳ１２）。すなわちユーザは、フレキシブル基板を金型１１の可動型１１Ｍに設置するとともに、吸引装置１２を動作させることにより、フレキシブル基板を可動型１１Ｍに保持させる。

【0024】

次に、ユーザは、射出成形装置１０を操作し、金型１１を閉じて、熱可塑性樹脂を樹脂充填空間に充填する（ステップＳ１３）。射出成形装置１０が樹脂を金型に充填し、充填した樹脂を冷却することにより、射出成形装置１０は、フレキシブル基板と樹脂とを一体成形する。これにより、ユーザは、所望の成形品を製造できる。

【0025】

次に、上述の成形方法についてより具体的に説明する。図３は、実施の形態にかかる成形品の斜視図である。図３には、フレキシブル基板と樹脂とが一体成形された成形品の一例である製品１００が示されている。図３に示す製品１００は、樹脂部１１０、フレキシブル基板１２０、配線部１３０および電子部品１４０を有している。すなわち製品１００は、フレキシブル基板１２０と樹脂とが一体成形されたものである。なお、製品１００は、例えば樹脂成形時に樹脂材料とフレキシブル基板の材料とが溶着することにより、樹脂部１１０とフレキシブル基板１２０とが分離せず一体化される。あるいは、製品１００は、樹脂部１１０とフレキシブル基板１２０との接触面に設けられた接着層を介して一体化される。

【0026】

図３に示している製品１００は、ボウル型の立体形状であって、ボウルの縁にコネクタ部を有し、曲面により形成されている側面部にクランク状の配線がなされることが予め決められている。また製品１００は、配線の途中に電子部品１４０を実装することが予め決められている。一方、製品１００は、フレキシブル基板１２０の形状、コネクタ部からクランク状の配線までの配線パターンおよび電子部品１４０の配置が決められていない。そのため、ユーザは、製品１００を製造するに際し、フレキシブル基板１２０の形状、コネクタ部からクランク状の配線までの配線パターンおよび電子部品１４０の配置を決定し、フレキシブル基板を用意する。

【0027】

次に、図４を参照して、フレキシブル基板１２０について説明する。図４は、実施の形態にかかるフレキシブル基板１２０の展開図である。図４は、フレキシブル基板１２０の主面と直交する軸に平行な方向からフレキシブル基板１２０を観察した状態である。フレキシブル基板１２０は、可撓性を有する平板状のベースフィルム１２１を基材とし、ベースフィルム１２１の一方の主面に、配線部１３０および電子部品１４０が実装されている。ベースフィルム１２１は、例えばポリカーボネートやポリイミドまたはポリエステルなどの樹脂の板材により構成される。

【0028】

フレキシブル基板１２０のベースフィルム１２１は、中央の円形部から図面の下方に向かって延伸する一本の短冊状のコネクタ部１２２を有し、上記円形部の上半分において放射状に延伸する６本の短冊状の放射形状部１２３を有している。また６本の放射形状部１２３のそれぞれの間には、Ｖ字状の切れ込み形状であるノッチ部１２４が存在する。

【0029】

上述の形状において、フレキシブル基板１２０は、円形部が製品１００における底面部に配置され、コネクタ部１２２および放射形状部１２３はボウル型の側面部に配置される。放射形状部１２３は、成形品として一体成形された場合、フレキシブル基板１２０の主面に直交する軸に沿う方向に向かって変形する。このとき、放射形状部１２３は、ノッチ部１２４の角度が狭まるように変形する。これにより、フレキシブル基板１２０は、変形により乗じる機械的な負荷を緩和しつつ、好適に所望の立体形状に変形することができる。

【0030】

次に、フレキシブル基板１２０の回路配置について説明する。フレキシブル基板１２０は、コネクタ部１２２から６本の配線が円形部に向かって延び、それぞれの配線が放射形状部１２３に延伸すると共にクランク状のパターンを形成している。また６本の配線はそれぞれ、中央の円形部において電子部品１４０を有している。

【0031】

なお、本実施の形態において配線部１３０に使用される材料は、導電性を有すると共に、ベースフィルムの変形に追従できる性質を有している。配線部１３０は、例えば、導電性を有する銀ペーストに柔軟性を持たせるためのバインダを含有した材料により構成される。また電子部品１４０は、抵抗器、ＬＥＤ、コンデンサ、集積回路、コネクタなど任意の電子部品である。電子部品１４０は例えば導電性接着剤、ハンダ、コネクタ等により回路上に実装される。

【0032】

図に示すフレキシブル基板１２０は、第１領域Ａ１１と、第２領域Ａ１２とを有している。第１領域Ａ１１は、フレキシブル基板１２０の領域の内、電子部品１４０を実装して製品１００を製造することが可能な領域である。第２領域Ａ１２は、フレキシブル基板１２０の領域の内、電子部品１４０を実装して製品１００を製造すると、品質に問題が生じる可能性がある領域である。

【0033】

第１領域Ａ１１と、第２領域Ａ１２とは、それぞれ排他的に画定される領域である。第１領域Ａ１１および第２領域Ａ１２は、製品１００を製造する場合にフレキシブル基板１２０が受ける力学的または熱的な負荷に応じて設定される。かかる設定は、ユーザが解析を行うことにより実現する。なおこの際、ユーザはコンピュータによるシミュレーションや有限要素法による解析など、種々の手法を用いることが出来る。

【0034】

第２領域Ａ１２は、例えばフレキシブル基板１２０を金型１１に設置する際に、大きな変形を伴う領域を含む。大きな変形とは、例えば曲率半径が予め設定された閾値より小さい変形をいう。この場合ユーザは、回路配置を行う際に、弾性変形する領域のうち、予め設定された曲率半径未満となる領域を第１領域Ａ１１と設定し、予め設定された曲率半径以上となる領域を第２領域Ａ１２と設定し、第１領域Ａ１１に電子部品１４０を配置する。

【0035】

また第２領域Ａ１２は、例えばフレキシブル基板１２０を金型１１に設置し、一体成形する際に、大きな応力を受ける領域を含む。大きな応力とは、例えば曲げ応力、引っ張り応力、圧縮応力、剪断応力および熱応力のうち少なくともいずれか一つを伴う応力であって、予め設定された閾値以上の応力である。この場合ユーザは、回路配置を行う際に、フレキシブル基板が予め設定された閾値未満の応力を受ける領域を第１領域Ａ１１と設定し、閾値以上の応力を受ける領域を第２領域Ａ１２とを設定し、第１領域Ａ１１に電子部品１４０を配置する。

【0036】

またユーザは、電子部品の配置に加えて、配線部１３０のパターンの形状、線幅または線厚みなども、上述の各領域に対応させる。すなわちユーザは、第２領域Ａ１２に実装する配線パターンを、第１領域Ａ１１に実装する配線パターンに比べて、大きな応力に耐えうるものとする。上述のように、第１領域Ａ１１と第２領域Ａ１２とを設定することにより、本実施の形態にかかる成形方法は、フレキシブル基板１２０と樹脂とを一体成形する製品１００の信頼性の低下を抑制できる。

【0037】

ユーザは、上述のように立体形状に対応した展開形状および回路配置を決定し、決定した仕様にしたがいフレキシブル基板１２０を用意する。ユーザは、フレキシブル基板１２０を用意すると、これを用いて次の工程である成形工程に進む。

【0038】

次に、成形工程について具体的に説明する。図５は、実施の形態にかかる成形工程を示す第１の図である。図５には、図１に示した成形システム１およびフレキシブル基板１２０が示されている。図５に示す成形システム１において、射出成形装置１０は、樹脂ペレットを収容するホッパおよび樹脂ペレットを可塑化して金型に樹脂を注入するスクリュー部のみが模式的に示され、その他の部分は省略されている。また金型１１は断面が模式的に示されている。また金型に接続する吸引装置１２も理解容易にするために模式的に示されている。

【0039】

ここで金型１１について説明する。図５に示す金型１１は、開いた状態すなわち固定型１１Ｆと可動型１１Ｍとが離間した状態である。金型１１のうち、固定型１１Ｆは、射出成形装置１０の樹脂を注入する注入口に接続し、注入口から樹脂を受け入れる。また固定型１１Ｆは凹部を有している。固定型１１Ｆが有する凹部は、製品１００の形状を形成するキャビティであり、金型１１が閉じた状態になった場合に、可動型１１Ｍが有する凸部との間に樹脂充填空間を形成する。金型１１は樹脂充填空間に樹脂が充填されると、図３に示したボウル型の製品１００が形成される。

【0040】

可動型１１Ｍは、凸部を有し、金型１１が閉じた状態になった場合に、固定型１１Ｆが有する凹部との間に樹脂充填空間を形成する。また可動型１１Ｍが有する凸部はフレキシブル基板１２０が接触する。可動型１１Ｍの凸部においてフレキシブル基板１２０が接触する領域には、複数の孔１１Ｈが設けられている。複数の孔１１Ｈは、可動型１１Ｍ内において合流した後に、吸引装置１２に接続している。そのため複数の孔１１Ｈは、吸引装置１２が動作すると、孔１１Ｈの外から空気を吸い込む。なお、孔１１Ｈは、図に示したような管状のものでもよいし、ポーラス状に加工されたものでもよい。

【0041】

以上の構成において、ユーザは、フレキシブル基板１２０を固定型１１Ｆと可動型１１Ｍとの間に挿入し、フレキシブル基板１２０を金型１１に設置する。このとき、フレキシブル基板１２０の姿勢は、ベースフィルム１２１が可動型１１Ｍに対向し、配線部１３０および電子部品１４０が固定型１１Ｆに対向する状態である。

【0042】

図６を参照して次の工程を説明する。図６は、実施の形態にかかる成形工程を示す第２の図である。図５に示した工程の後、ユーザは、フレキシブル基板１２０を可動型１１Ｍの凸部に沿って設置する。すなわちユーザは、金型１１が開いている状態で、金型１１に沿ってフレキシブル基板１２０を立体形状に弾性変形させる。フレキシブル基板１２０が凸部に沿って設置されると、孔１１Ｈがフレキシブル基板１２０によって塞がれる。この状態で、吸引装置１２を動作させる。すると、可動型１１Ｍは、フレキシブル基板１２０を吸引することにより保持する。なお、ユーザは、図５および図６の工程を所定のロボットや搬送装置などを利用して実行してもよい。

【0043】

図７を参照して次の工程を説明する。図７は、実施の形態にかかる成形工程を示す第３の図である。図７は、フレキシブル基板１２０を保持した状態で射出成形装置１０が金型を閉じたうえで、閉じた金型１１に形成されている樹脂充填空間１１Ｃに樹脂を注入している状態を示している。

【0044】

上述の状態において、吸引装置１２は、動作を継続し、フレキシブル基板１２０を保持している。なお、樹脂充填空間１１Ｃに樹脂が充填され、充填された樹脂の固化が進むと、フレキシブル基板１２０は吸引装置１２による保持がなくても平板に復元する復元力が樹脂により抑え込まれる。あるいは、フレキシブル基板１２０は高温の樹脂が接触することにより加熱され、これにより塑性変形する。そのためフレキシブル基板１２０を吸引装置１２により保持する必要がなくなる。このような場合に、吸引装置１２は動作を停止する。

【0045】

図８を参照して次の工程を説明する。図８は、実施の形態にかかる成形工程を示す第４の図である。樹脂が樹脂充填空間１１Ｃに充填された後に、充填された樹脂が冷却されることにより固化すると、射出成形装置１０は、金型１１を開く。ユーザは開いた金型１１から、樹脂とフレキシブル基板１２０とが一体成形された製品１００を取り出す。なおユーザは、製品１００を取り出す工程を、所定のロボットや取出装置などを利用して実行してもよい。

【0046】

以上、実施の形態にかかる成形方法および成形システムについて説明した。上述の構成により、実施の形態にかかる成形方法は、電子部品を含むフレキシブル基板と樹脂とを立体形状に一体成形できる。

【0047】

次に、図９を参照して、基板保持装置の別の態様について説明する。図９は、成形システムの第２の例を示す図である。図に示す金型１１は、固定型１１Ｆが挟持装置１３を有している。

【0048】

挟持装置１３は、固定型１１Ｆに埋設された複数のピン１３Ａが樹脂充填空間１１Ｃ内に突出可能に構成されている。挟持装置１３はアクチュエータ（不図示）を有し、複数のピン１３Ａを固定型１１Ｆから突出させ、あるいは突出させたピンを収納する。すなわち挟持装置１３は、ピン１３Ａを突出させ、複数のピン１３Ａと可動型１１Ｍとによりフレキシブル基板１２０を挟持する。これにより、成形システム１はフレキシブル基板１２０を保持する。

【0049】

図９は、金型１１が閉じた状態であって、挟持装置１３がフレキシブル基板１２０を挟持している状態を示している。また図９は挟持装置１３がフレキシブル基板１２０を挟持した状態で、射出成形装置１０が樹脂を注入している。ここで、挟持装置１３は、樹脂充填空間１１Ｃに樹脂の充填が開始された後であって、充填が完了する前に、挟持を解除する。このような動作により、挟持装置１３はフレキシブル基板１２０を保持するとともに、樹脂が完全に充填される前にピン１３Ａを収納することにより、樹脂を所望の形状に成形できる。

【0050】

なお、挟持装置１３を採用する場合、金型１１が開いた状態においてフレキシブル基板１２０を保持しておく必要が生じるが、この場合例えば吸引装置１２を併せて採用してもよい。また吸引装置１２に代えて、フレキシブル基板１２０と可動型１１Ｍとが接触する面に仮留めするための粘着剤を利用してもよい。

【0051】

次に、図１０を参照して、基板保持装置のさらに別の態様について説明する。図１０は、成形システムの第３の例を示す図である。図に示す金型１１は、可動型１１Ｍが挟持装置１３を有している点が、図９における成形システムと異なる。また挟持装置１３が有するピンは、イジェクタピンを兼ねている点が、図９における成形システムと異なる。

【0052】

挟持装置１３は、可動型１１Ｍに埋設された複数のピン１３Ｂが樹脂充填空間１１Ｃ内に突出可能に構成されている。挟持装置１３はアクチュエータ（不図示）を有し、複数のピン１３Ｂを可動型１１Ｍから突出させ、あるいは突出させたピンを収納する。挟持装置１３は、ピン１３Ｂを突出させ、複数のピン１３Ｂと固定型１１Ｆとによりフレキシブル基板１２０を挟持する。これにより、成形システム１はフレキシブル基板１２０を保持する。

【0053】

図１０は、金型１１が閉じた状態であって、挟持装置１３がフレキシブル基板１２０を挟持している状態を示している。また図１０は挟持装置１３がフレキシブル基板１２０を挟持した状態で、射出成形装置１０が樹脂を注入している。ここで、挟持装置１３は、樹脂充填空間１１Ｃに樹脂の充填が開始された後であって、充填が完了する前に、挟持を解除する。なお、図１０においてゲート部分のフレキシブル基板は、樹脂の流入を妨げないように孔の空いた構造となっている。このような構造を採用することにより、成形システム１は、例えばピンゲートにより樹脂を注入できる。ただし成形品においてこのような孔の空いた構造を採用しない場合は、サイドゲートにより樹脂を注入してもよい。また成形システム１においては、フレキシブル基板１２０が樹脂の注入を妨げないように、フィルムゲートやサブマリンゲートなどその他の方式を採用してもよい。

【0054】

挟持を解除した後、ピン１３Ｂは、樹脂充填空間１１Ｃから待避する。その後、樹脂の充填が完了し、充填した樹脂は固化する。その後、成形システム１は、可動型１１Ｍを固定型１１Ｆから分離させる。その際に、ピン１３Ｂは、固化した樹脂（成形品）を可動型１１Ｍから分離させるイジェクタピンとして機能する。このような動作により、挟持装置１３はフレキシブル基板１２０を保持するとともに、樹脂が完全に充填される前にピン１３Ｂを収納する。またピン１３Ｂは離型の際にイジェクタピンとして機能する。

【0055】

以上、基板保持装置の態様について説明した。上述のように、成形システム１においては、フレキシブル基板１２０は、樹脂充填空間１１Ｃにおいて、固定型１１Ｆに沿って固定することもできるし、可動型１１Ｍに沿って固定することもできる。また挟持装置１３は、固定型１１Ｆから突出する複数のピン１３Ａに対応する位置の、可動型１１Ｍにも設けられていてもよい。このような構成により、成形システム１は、フレキシブル基板１２０を金型１１に密着させることなく、樹脂充填空間１１Ｃの中空に挟持できる。なお、図９および図１０に示した例では金型１１を開く際に、別途フレキシブル基板を保持する機構を有していてもよい。

【0056】

次に図１１を参照してフレキシブル基板１２０の変形例について説明する。図１１は、実施の形態の変形例にかかるフレキシブル基板の断面図である。図１１に示すフレキシブル基板１２０は、図３に示したフレキシブル基板１２０に、補強板１５０および補強剤１６０を追加したものの断面図である。図に示すフレキシブル基板１２０は、第１領域Ａ１１と、第２領域Ａ１２とに分けられる。第１領域Ａ１１は、配線部１３０の上に電子部品１４０が実装されている。

【0057】

図１１に示すフレキシブル基板１２０は、ベースフィルム１２１の配線部１３０が実装されている面とは反対側の面に補強板１５０が設けられている。補強板１５０は、例えば粘着剤または接着剤によりベースフィルム１２１に貼付される。図１１に示す補強板１５０は、電子部品１４０が実装された面の反対側に貼付されている。このように、第１領域Ａ１１に補強板１５０を設けることにより、フレキシブル基板１２０は、変形時や射出成形時に電子部品１４０の実装面が受ける力学的な負荷を緩和させることができる。

【0058】

また図１１に示すフレキシブル基板１２０は、電子部品１４０を覆うように、補強剤１６０が添加されている。補強剤１６０は例えばエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂を主成分とした材料により構成される。このように、第１領域Ａ１１に補強剤１６０を設けることにより、フレキシブル基板１２０は、変形時や射出成形時に電子部品１４０の実装面が受ける力学的な負荷を緩和させることができる。また補強剤１６０は、電子部品１４０が受ける熱的な負荷を低減する。

【0059】

次に、図１２を参照して、フレキシブル基板の他の変形例について説明する。図１２は、フレキシブル基板の他の形態の例を示す第１の図である。図１２の上部には、展開形状のフレキシブル基板２００が示されている。図１２の下部には、立体形状に変形した状態のフレキシブル基板２００が示されている。

【0060】

展開形状に示すように、フレキシブル基板２００は、水平方向に延びる長尺状の矩形部分の上辺に、８個の同形状の二等辺三角形が並んだ形状を有している。そして隣接する二等辺三角形の間は、Ｖ字状のノッチ部２１１を有している。

【0061】

またフレキシブル基板２００は、矩形部分が第１領域Ａ２１に設定され、三角形の部分が第２領域Ａ２２に設定されている。またフレキシブル基板２００は、第１領域Ａ２１と第２領域Ａ２２とに跨がって配線部２２０を有するとともに、第１領域Ａ２１における配線部２２０の上に、電子部品２３０を有している。

【0062】

このような展開形状を有するフレキシブル基板２００は、図１２の下部に示すように、半球体形状に変形できる。このとき、ノッチ部２１１はより鋭角に変形する。このような構成により、フレキシブル基板２００は、立体形状を形成できる。またこのような立体形状に対応した金型を用いて、上述の成形方法により一体成形することにより、ユーザは、フレキシブル基板と熱可塑性樹脂とを一体成形して立体形状を形成することができる。

【0063】

次に、図１３を参照して、フレキシブル基板の他の変形例についてさらに説明する。図１３は、フレキシブル基板の他の形態の例を示す第２の図である。図１３の上部には、展開形状のフレキシブル基板３００が示されている。図１３の下部には、立体形状に変形した状態のフレキシブル基板３００が示されている。

【0064】

展開形状に示すように、フレキシブル基板３００は、円盤状のベースフィルム３１０において、複数の円弧状のスリット部３１１が設けられている。ただし、ベースフィルム３１０の中心部はスリット部３１１が設けられていない領域が存在する。

【0065】

またフレキシブル基板３００は、中心部が第１領域Ａ３１に設定され、それ以外の部分が第２領域Ａ３２に設定されている。またフレキシブル基板３００は、第１領域Ａ３１と第２領域Ａ３２とに跨がって配線部３２０を有する。配線部３２０は、ベースフィルム３１０の最外周部から中心までを、スリット部３１１に干渉しないようにクランク状に敷設されている。またフレキシブル基板３００は、中心部の第１領域Ａ３１において配線部３２０の上に、電子部品３３０を有している。

【0066】

このような展開形状を有するフレキシブル基板３００は、図１３の下部に示すように、円錐台形状に変形できる。このとき、スリット部３１１は拡げられるため、ノッチ部３１２に変形する。このような構成により、フレキシブル基板３００は、立体形状を形成できる。またこのような立体形状に対応した金型を用いて、上述の成形方法により一体成形することにより、ユーザは、フレキシブル基板と熱可塑性樹脂とを一体成形して立体形状を形成することができる。

【0067】

次に、図１４、図１５および図１６を参照して、本実施の形態にかかる成形方法により製造される成形品の応用例について説明する。図１４は、自動車に搭載される入力装置の例を示す図である。

【0068】

図１４には、自動車９００のセンターコンソールが示されている。センターコンソールは、ディスプレイ９１０および入力装置４００を有している。ディスプレイ９１０は、地図データやオーディオ情報などの種々の情報を表示する。

【0069】

入力装置４００は、ディスプレイ９１０に表示される項目を操作するための入力装置であって、例えば静電容量式のタッチセンサである。入力装置４００は、運転者が手のひらを乗せて操作できるように、なだらかな凸形状を有している。入力装置４００の表面は樹脂で覆われており、表面の樹脂の下には、一体成形されたフレキシブル基板が存在する。なお、ここでは本実施の形態の具体例を説明するために入力装置４００を示すものであり、入力装置４００の機能自体の説明は省略する。

【0070】

図１５は、入力装置４００に適用されるフレキシブル基板の形状の第１の例を示す図である。図１５の上部には、展開形状のフレキシブル基板４１０が示されている。図１５の下部には、立体形状に変形した状態のフレキシブル基板４１０が一体成形された入力装置４００が示されている。

【0071】

展開形状に示すように、フレキシブル基板４１０は、矩形状のベースフィルム４１１において、４辺の中央部から、矩形の中心部に向かって４つのノッチ部４１２が設けられている。

【0072】

またフレキシブル基板４１０は、中央部が第１領域Ａ４１に設定され、それ以外の部分が第２領域Ａ４２に設定されている。フレキシブル基板４１０は、第１領域Ａ４１と第２領域Ａ４２とに跨がって配線部を有することができる。またフレキシブル基板４１０は、中央部の第１領域Ａ４１において電子部品３３０を実装できる。

【0073】

このような展開形状を有するフレキシブル基板４１０は、図１５の下部に示すように、なだらかな凸形状を有する立体形状に変形できる。このとき、ノッチ部４１２は、より鋭角に変形する。

【0074】

このように、フレキシブル基板４１０は立体形状を形成できる。またこのような立体形状に対応した金型を用いて、ユーザは、上述の成形方法により入力装置４００を一体成形により製造できる。

【0075】

図１６は、入力装置４００に適用されるフレキシブル基板の形状の第１の例を示す図である。図１６の上部には、展開形状のフレキシブル基板４２０が示されている。図１６の下部には、立体形状に変形した状態のフレキシブル基板４２０が一体成形された入力装置４００が示されている。

【0076】

展開形状に示すように、フレキシブル基板４２０は、矩形状のベースフィルム４２１において、中央部から矩形の各辺に向かって延びるように形成されたスリット部４２２が設けられている。

【0077】

またフレキシブル基板４２０は、４つの角部付近が第１領域Ａ４１に設定され、それ以外の部分が第２領域Ａ４２に設定されている。フレキシブル基板４２０は、第１領域Ａ４１と第２領域Ａ４２とに跨がって配線部を有することができる。またフレキシブル基板４２０は、４つの角部に設定された第１領域Ａ４１において電子部品３３０を実装できる。

【0078】

このような展開形状を有するフレキシブル基板４２０は、図１６の下部に示すように、なだらかな凸形状を有する立体形状に変形できる。このとき、スリット部４２２は、拡げられるため、ノッチ部４２３に変形する。

【0079】

このように、フレキシブル基板４２０は立体形状を形成できる。またこのような立体形状に対応した金型を用いて、ユーザは、上述の成形方法により入力装置４００を一体成形により製造できる。なお、図１４～図１６において説明したフレキシブル基板は、あくまで一例を示すものであって、フレキシブル基板の形状を具体的に限定するものではない。フレキシブル基板の形状は、当業者が想到しうる範囲において様々なものが採用され得る。

【0080】

以上、実施の形態について説明したが、実施の形態にかかる成形方法および成形システムは、上述の内容に限られない。フレキシブル基板は、回路をベースフィルムの両面に有していてもよい。またフレキシブル基板は、両面に回路を有する場合に、両面の回路を接続するスルーホールをさらに有していてもよい。またフレキシブル基板は、多層基板であってもよい。

【0081】

射出成形装置は、例えばダイスライドインジェクション方式のものであってもよい。ダイスライドインジェクション方式の射出成形装置を採用する場合、射出成形装置は、１次側でフレキシブル基板を保持する工程を実行し、２次側でフレキシブル基板と一体成形する工程を実行してもよい。このような工程を採用することにより、実施の形態にかかる成形方法は作業効率を向上させることができる。

【0082】

以上、実施の形態にかかる成形方法は、フレキシブル基板における電子部品や配線部に生じる応力を選択的に抑制するとともに、シンプルな工程によりフレキシブル基板と樹脂との一体成形を実行できる。よって、実施の形態によれば、電子部品を含むフレキシブル基板と樹脂とを立体形状に一体成形するインサート成形方法および成形システムを提供できる。

【0083】

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。

【符号の説明】

【0084】

１ 成形システム
１０ 射出成形装置
１１ 金型
１１Ｃ 樹脂充填空間
１１Ｆ 固定型
１１Ｈ 孔
１１Ｍ 可動型
１２ 吸引装置
１３ 挟持装置
１００ 製品
１１０ 樹脂部
１２０ フレキシブル基板
１２１ ベースフィルム
１２２ コネクタ部
１２３ 放射形状部
１２４ ノッチ部
１３０ 配線部
１４０ 電子部品
１５０ 補強板
１６０ 補強剤
２００ フレキシブル基板
２１０ ベースフィルム
２１１ ノッチ部
２２０ 配線部
２３０ 電子部品
３００ フレキシブル基板
３１０ ベースフィルム
３１１ スリット部
３１２ ノッチ部
３２０ 配線部
３３０ 電子部品
４００ 入力装置
４１０ フレキシブル基板
４１１ ベースフィルム
４１２ ノッチ部
４２０ フレキシブル基板
４２１ ベースフィルム
４２２ スリット部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】