まず初めに従来の技術を簡単に説明する� ��、図16はインサート部品を埋め込んだフレ� �ムの一例を示す図であり、携帯電話機の一� �分の分解斜視図である。本図中、参照番号1� ��全面メタライズされた熱可塑性樹脂からな� ��フレームであり、このフレーム1の中にイン サート部品2(図では3ヶ所)が埋め込まれてお� �、全体として電磁シールド板として機能す� �。

 図17は従来の一般的なインサート工程(A),(B)� ��よび(C)を示す図である。本図において、
 工程(A)では、加熱したインサート部品2をフ レーム1の貫通孔4に向けて位置合せし、
 工程(B)では、加熱したインサート部品2によ り貫通孔4近傍を軟化させつつ、これをフレ� �ム1内に圧入し、
 工程(C)は、インサート部品2を圧入し終えた フレーム1の全表面を、金属皮膜5によりめっ� ��するメタライズ工程である。このとき、イ� ��サート部品2の内側に形成されている雌ねじ 3の表面全体にも金属皮膜5が付着する。この� ��着した金属皮膜5が前述した問題の切粉の元 となる。

 図18は図17の工程によって製作されるイン サート部品埋め込みフレームの詳細例を3つ� �態様(A),(B)および(C)により示す図である。本� ��の例では、雄ねじ6によって他の回路基板(� �るいは外装ケース)7をインサート部品2の雌� �じ3と共に、フレーム1に締め付ける様子を(A) に示す。

 本図(B)はその締め付け部分の拡大図であ� ��。この雄ねじ6を雌ねじ3に締め付ける際に� �述した問題の切粉が発生する。本図(C)には� �その切粉の元になる、雌ねじ3の表面に付着� ��た金属皮膜(Ni)5をやや拡大して示す。

 図1は本発明の第1の形態による方法を工程(A )および(B)として示す図である。本図におい� �、
 少なくともインサート部品2を所定温度に加 熱(フレームも一緒に加熱してもよい)する工� ��(A)と、
 その加熱により軟化した貫通孔4の内面と、 インサート部品2の外周面との間に、貫通孔4� ��内面の金属皮膜5を軟化した樹脂と共に閉じ 込めるように、インサート部品2を貫通孔4内� ��圧入する工程(B)と、を示す。さらに詳しく� ��次のとおりである。

 例えばPC+ASA-CF10材(その他、ABS,PMMA,PC,PA、� �リ乳酸系、植物性樹脂等)による樹脂フレー� ��(厚み2mm)1にインサート部品2を挿入するため の貫通孔(φ2.7)4が開いている。このフレーム1 の全面にCu無電解めっきを3μm程度形成後、Ni( その他、Sn,Zn,Au,Ag,Cr,ハステロイド合金等)無� �解めっきを30μmの厚みに全面めっきすると、 Mg合金と同等程度の強度が得られ、また高い� ��電性も得られて、該フレーム1を例えば電磁 シールド板として機能させることができる。

 次に、外径3.0mmのインサート部品2を、約1 20℃に加熱した状態で加熱圧入すると、樹脂� ��レーム1全体が軟化し、その圧入の力により Niめっき膜も細かく破砕されてインサート部� ��2の溝8内に押し込まれる。すなわち、本発� �の第1の形態においては、インサート部品2の 外周面の一部にその円周に沿って少なくとも 一条の溝(図2では二条の溝)8を有し、この溝8� ��に、金属皮膜5と共に軟化した貫通孔4内面� �埋め込むことを特徴としている。

 フレーム1全体の冷却後に性能試験をする と、インサート部品2の垂直引張力として120N� ��度が得られ、回転トルク力として240N・cm程� ��が得られた。その後ねじ3と6で、例えばプ� �ント回路基板を締め付けることによって強� �が補強され、あるいは電磁シールドが得ら� �る。

 この場合、インサート部品2とフレーム1� �貫通孔4との間の嵌合力によって高い密着強� ��が得られる。このときこれらの間の寸法関� ��のバランスにより適正な嵌合性が得られる� ��うにする。もしインサート部品2の外径が過 大であると、貫通孔4の部分にクラックが入� �破壊される。

 また、インサート部品2の加熱温度が低い とクラックが発生し、逆に高過ぎるとフレー ム1が変形して余剰の樹脂が盛り上がる。こ� �余盛は平坦な上記嵌合性に悪影響を与える� �合が多く、また後に共締めする他の回路基� �7との締結に支障が生じる。また、その余盛� ��過剰になると、インサート部品2の雌ねじ3� �に樹脂が流れ込み、確実な締結ができなく� �る等、信頼性に悪影響が出る。なおインサ� �ト部品2の加熱温度は、フレーム1を構成する 樹脂のビッカト軟化点温度近傍とすれば、ほ ぼ適正なインサートが行える。

 図2はインサート部品2をフレーム1に埋め� ��むまでの様子を(A),(B),(C)および(D)の態様で� �らに具体的に示す図である。本図の(A)では� �インサート部品2の他の例として、二条の溝8 とロレットねじ目9を有するインサート部品� �示している。

 本図の(B)は、インサート部品2をフレーム 1の貫通孔4内に加熱圧入した状態を示し、本� ��の(C)は、(B)のインサート部品2を下方から見 たときの平面図を示す。

 本図の(D)は、(B)における、フレーム1に埋 め込まれたインサート部品2を拡大して示す� �面図である。(D)において、5aは軟化した樹脂 (1)が金属皮膜5と共に溝8内に流れ込む様子を� ��し、5bは金属皮膜5の破片を表し、5cは金属� �膜5の破砕部を表す。本図における(B)~(D)は、 インサートが良好な状態をもって行われたこ とを表す。一方、インサートが良好でない状 態については、後述の図3および図4に示す。

 図2の説明を補足すると次のとおりである 。本図に示した例によれば、インサート部品 (例えば、178WR13-BZ5A、アイテック社製)2の仕様 は、材質がBS(黄銅)製、雌ねじ3がM1.6×0.35、全 長が2.0mmm、ロレット部9の直径が3.0φであって 、約260℃に加熱したインサート治具(圧入ビ� �ト)をインサート部品2の頭部に接触させる。

 約3秒間加熱保持すると、熱伝導により樹 脂フレーム1の軟化が開始する。その軟化し� �タイミングで挿入本圧力(0.2MPa程度)をかける と、インサート部品2が樹脂フレーム1の貫通� ��4内にスムーズに入り込み、インサート作業 が終了する。

 上記の圧入の力により、軟化したフレー� ��樹脂(樹脂は溶融はしない)は、インサート� �品2の溝(キャビティ)8に押し込まれ、同時に� ��属皮膜(約30μm厚)5も破断して粉砕され、軟� �した樹脂と共に溝8内押し込まれていく。

 図3はインサート不良状態の第1例を断面� �(A)とその底面図(B)にて示す図である。この� �1例では、樹脂(1)の軟化不足により、すなわ� ��インサート時の加熱不足により、クラック1 0が発生した様子を示す。

 図4はインサート不良状態の第2例を断面� �(A)とその底面図(B)にて示す図である。この� �2例では、樹脂(1)の軟化過剰により、すなわ� ��インサート時の加熱温度過剰及び/又は圧入 力過大により、前述した樹脂の余盛11が現れ� ��様子を示す。

 次に本発明の第1の形態に基づく別実施例 について説明する。この別実施例は、インサ ート部品2の外周面に予め樹脂層(12)を形成す� ��工程をさらに有することを特徴とするもの� ��あり、その具体的な第1例(図5)と第2例(図6)� �以下に示す。

 図5は本発明の第1の形態に基づく第1の別� ��施例を3つの態様(A),(B)および(C)にて示す図� �ある。この例では、上記の樹脂層(12)は、硬� ��反応型樹脂12aからなり、好適例として該硬� ��反応型樹脂12aは、速硬化エポキシ樹脂であ� ��。

 本図(A)はインサート部品単体の断面図を� ��し、(B)はそのインサート部品2の外周面に上 記の硬化反応型樹脂(速硬化エポキシ樹脂)12a� ��塗布した状態を示す。これをフレーム1の貫 通孔4内に加熱圧入した状態を(C)に示す。

 さらに具体例を説明すると、インサート� ��品2に速硬化エポキシ樹脂(MR-8128N、パナソニ ックファクトリーソルションズ(株)製)12aを塗 布しておき、このインサート部品2を約120℃� �加熱し、10秒間保持する、というインサート 作業を行う。この場合フレーム樹脂(1)が軟化 してインサート部品2と接合する機能にさら� �接着剤(12a)による密着効果が加わるため、垂 直引張力は150N程度、回転トルク力は50N・cm程 度にまで向上する。なお、数秒間のインサー ト後フレーム1全体に対し、120℃×1分間のア� �ターベーキングを行って速硬化エポキシ樹� �を完全硬化させる工程を採用してもよい。

 図6は本発明の第1の形態に基づく第2の別� ��施例を3つの態様(A),(B)および(C)にて示す図� �ある。この例では、前述した樹脂層(12)は、� ��質系樹脂12bからなり、好適例として該軟質� ��樹脂12bは、ポリアミド樹脂またはウレタン� ��脂である。

 本図の(A),(B)および(C)は、上述した図5の(A ),(B)および(C)にそれぞれ対応する。

 さらに具体例を説明すると、インサート� ��品2の外周面に、溶融したPA(ポリアミド)樹� �を約20μmの厚みに塗布する(B)。その状態で部 品2を貫通孔4にインサートすると、塗布され� ��PA樹脂が適性な弾力性をもつことから(PA樹� �は溶けない)、インサート壁との摩擦抵抗力� ��増大し、インサート後の部品2の抜けにくさ を評価する引張強度が増大する。

 前述した図1および図2の構造と比較する� �、インサート部品2の垂直引張力は140N程度、 回転トルク力は50N・cm程度にまで向上する。� ��おPA樹脂の代替としては、ABS,PS、硬質ゴム� �の有機物質を用いても同等の機能と効果が� �揮される。

 図7はさらに別の実施例を表す図であり、 インサート部品2の外周面に予め電気めっき� �または浸漬はんだめっき層を形成する工程� �さらに追加することを特徴とする。具体例� �して、インサート部品2の外周面にSn主成分� �鉛フリーはんだ材(例えばSn-Ag3-Cu0.5、融点217� ��)を電気めっきあるいは浸漬はんだめっきし 、このはんだ材を溶融させずに樹脂フレーム (1)に熱インサートしてもインサート強度を向 上させることができる。その理由は、はんだ 材は柔らかく、表面ざらつき(凹凸)があるこ� ��から、インサート部品2の壁面の摩擦抵抗が 増大し、インサート部品2の引張強度と回転� �ルク力が増大するからである。

 図1~図7に示す本発明の第1の形態において用 いる金属皮膜5について補足説明すると次の� �おりである(なお、後述する本発明の第2の形 態における金属皮膜5についても同様である)� ��この金属皮膜5は、下記の、材質および膜厚 の組、すなわち
     ・Ni皮膜:膜厚3~100μm
     ・Sn合金皮膜:膜厚3~200μm
     ・AL合金皮膜:膜厚3~200μm
     ・Au皮膜:膜厚3~200μm
     ・Ag合金皮膜:膜厚3~200μm
     ・Cr皮膜:膜厚3~100μm
     ・C皮膜:膜厚3~400μm
 のいずれかの組からなる。

 またその金属皮膜5は、
 ・無電界めっきまたは電界めっき等の湿式� ��ロセッス法
 ・真空蒸着法
 ・スパッタリング法
 ・電子ビーム法
 のいずれかにより形成される。

 図8はインサート部品2の引張試験を説明す� �ための図であり、
 図9はインサート部品2の回転トルク力を説� �するための図である。

 図8において、インサート部品2がフレー� �1の貫通孔4内に埋め込まれた完成品に対し、 該インサート部品2の雌ねじ3に引張試験用雄� ��じ14を嵌入させた状態で、該引張試験用雄� �じ14を矢印の方向に引張り上げる。そしてイ ンサート部品2がフレーム1から離脱するとき� ��引張強度(N)を測定する。

 一方図9においては、同様にして今度は回 転試験用雄ねじ15を、図中矢印の方向に回転� ��せ、その回転力がインサート部品2とフレー ム1との接合強度限度を超えて、該インサー� �部品2が回転し始めるときの回転トルク力(N� �cm)を、トルクドライバにより測定する。こ� �らの結果を下記の表に示す。

 次に本発明の第2の形態について説明する。 図10は本発明の第2の形態による方法を工程(A) および(B)として示す図である。この方法は、
 例えば金型内にインサート部品2を置いて熱 可塑性樹脂を流し込むことにより、フレーム 1内にインサート部品2を固定する工程と、
 そのフレーム1内に固定されたインサート部 品2の内側の雌ねじ3の表面部分を覆うように� ��マスキング部材16を封入する工程と(図10の(A )参照)、
 そのマスキング部材16と共にフレーム1全面� ��金属皮膜5によりメタライズする工程と、
 このメタライズ後に、マスキング部材16を� �去する工程と(図10の(B)参照)、
からなる。

 図11は本発明の第2の形態に基づく第1例を 示す断面図である。本図に示すようにこの第 1例では、上述のマスキング部材16を封入する 工程において、そのマスキング部材16は、雌� ��じ3と噛み合う樹脂製のマスキング用雄ねじ 17からなることを特徴とするものである。

 図12は本発明の第2の形態に基づく第2例を 示す断面図である。本図に示すようにこの第 2例では、上述のマスキング部材16を封入する 工程において、そのマスキング部材16は、雌� ��じ3と噛み合う金属製のマスキング用雄ねじ 18からなり、かつ、この金属製の雄ねじ18の� �面部分に樹脂層19を形成することを特徴とす るものである。

 上記の樹脂層19としては、ポリアミド樹� �、ポリカーボネート樹脂、フッ素樹脂また� �シリコーン系樹脂を用いることができる。

 図13は本発明の第2の形態に基づく第3例を 3つの工程(A),(B)および(C)により示す図である� ��本図において、20は軟質シリコーンゴム製� �マスキング部材であり、21はこれをインサー ト部品2の雌ねじ3内に押し込む押し込み治具� ��ある。すなわち上述のマスキング部材16を� �入する工程において、そのマスキング部材16 は軟質シリコーンゴム20からなり、この軟質� ��リコーンゴム20を押し込み治具21にて雌ねじ 3の部分に押し込むことを特徴とするもので� �る。その後は、このシリコーンゴム20をイン サート部品2から抜き取る。

 例えば図示するように球状の軟質シリコ� ��ンゴム(ゴム硬度20度)20をインサート部品2の 雌ねじ3内に圧入した後、Niめっき(5)を行い、 その後その軟質シリコーンゴム20を抜き取る� ��、金属(Ni)めっき皮膜が雌ねじ3に付かない� �ンサート部品2が実現できる。なお、シリコ� ��ンゴムは、柔軟性、耐熱性、耐薬品性に優� ��ており、めっき液温60℃にも耐えるから、� �り返し使用ができる。またその他、EPDMゴム� ��フッ素系ゴムでもよい。

 図14は本発明の第2の形態に基づく第4例を 3つの工程(A),(B)および(C)により示す図である� ��本図に示すようにこの第4例では、上述のマ スキング部材16を封入する工程において、雌� ��じ部分(3)に樹脂製の中空パイプ22を挿入し� �この中空パイプ22内を空気で充填し(エアブ� �ー23)、さらにその両端を封止部24および25に� ��封止してマスキング部材とすることを特徴� ��するものである。その後はこの風船状の中� ��パイプ22をインサート部品2から除去する。

 例えばポリエチレンチューブをインサー� ��部品2の雌ねじ3内に挿入し、エアーブロー23 を行い、チューブを雌ねじの壁面に密着させ る。その後、加熱封止して(24,25)マスキング� �行う。次にめっき工程に入りめっき(5)の終� �後、中空チューブ22を抜き取るか、パンクさ せてその衝撃により抜き取る。なお、めっき 液温度は約60℃であるが、ポリエチレンチュ� ��ブには耐熱性があり、また耐薬品性も高い� ��、めっき液も付着しない。

 図15は本発明の第2の形態に基づく第5例を 3つの工程(A),(B)および(C)により示す図である� ��本図に示すようにこの第5例では、上述のマ スキング部材16を封入する工程において、こ� ��マスキング部材16は、雌ねじ部分3内に押し� ��むようにスクリーン印刷される、パラフィ� ��からなるペースト状の印刷インク26である� �とを特徴とするものである。

 例えば、ポリエチレン系パラフィン(融点 約108℃)を、アルコール等の高沸点有機溶剤� �て溶解してペースト状の印刷インク26を作製 する。次に印刷インク26をスクリーン印刷す� ��。この場合、インサート部品2の雌ねじ3内� �負圧の吸引状態にしておけば、より確実に� �ねじ3内にパラフィンを充填することができ� ��。

 さらに乾燥後、めっき(5)を行い、めっき� ��成後アセトン等の有機溶剤にて印刷パラフ� ��ンを取り去る。ポリエチレン系パラフィン� ��融点は108℃程度であって、めっき液温60℃� �対し軟化しないので、離脱に耐え得る。ま� �、ポリエチレン系パラフィンは、120℃程度� �加熱すれば溶融して液状になり、エアーや� �水、水蒸気等の吹き付けにより除去できる� �で、有機溶剤は不要となり、環境のVOC(volatil e organic compounds)対策にも好都合である。