CN104619473B - 嵌件成形用金属模、注射模塑成形方法、以及由该金属模形成的树脂成形品 - Google Patents

Abstract

本发明的嵌件成形用金属模（1）具备：第1空间（100），第2空间（200），以及支撑部（30、31），所述第1空间（100）向电线（3）的导体（4）和包覆部（5）的周围填充树脂，所以第2空间（200）的截面积比该第1空间（100）的截面积小，向包覆部（5）的周围填充树脂，所述支撑部（30、31）支撑包覆部（5）。在注射模塑成形时，通过将第2空间（200）的截面积和长度设定成熔融树脂（8）在第2空间（200）的中途停止流动，防止树脂从支撑部（30、31）与电线（3）的间隙漏出。因此，能够降低支撑部相对于电线（3）的按压力。

Description

嵌件成形用金属模、注射模塑成形方法、以及由该金属模形成的树脂成形品

技术领域

本发明涉及用于电线的树脂模制的嵌件成形用金属模、使用了该金属模的注射模塑成形方法、以及由该金属模形成的树脂成形品。

背景技术

以往，公知有通过热固性树脂对电子零件的引线和电线的导体的连接部位进行嵌件成形而加以保护的技术。但是，在该技术中，在进行注射模塑成形之际，若熔融的树脂从金属模与电线之间的间隙泄露，则其树脂固化，有发生毛刺的情况。为了防止该毛刺的发生，考虑由金属模以熔融树脂的压力以上的压力按压电线的方法。但是，在该方法中，电线必须采用包覆部不易因从金属模施加的压力以及金属模的热而变形的电线。另一方面，在采用包覆部容易因压力以及热而变形的电线的情况下，如专利文献1所记载的方法那样，在进行注射模塑成形之前，要考虑使用热收缩管或者耐热带等保护零件而预先对电线进行保护。

专利文献1：日本国特开2001－238397号公报。

但是，若使用专利文献1的方法，则由于需要使用保护零件对电线进行保护的工序，所以制造工序复杂化。而且，因零件数量的增加，制造成本也增高。此外，若压力从金属模经由保护零件而间接地施加在电线上，则担心电线的包覆部损伤。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种能够减轻电线的负担的嵌件成形用金属模、注射模塑成形方法、以及由该金属模形成的树脂成形品。

根据本发明，嵌件成形用金属模的特征在于，具备向电线的导体和包覆部的周围填充树脂的第1空间，截面积比该第1空间小、向包覆部的周围填充树脂的第2空间，以及支撑包覆部的支撑部。根据该结构，在注射模塑成形时，通过将第2空间的截面积和长度设定成熔融树脂在第2空间的中途停止流动，树脂不会从支撑部与电线的间隙漏出，能够抑制毛刺的发生。此外，在注射模塑成形时，由于熔融树脂在第2空间的中途停止流动，所以能够降低支撑部相对于电线的按压力。因此，能够减轻嵌件成形用金属模的按压力对电线的负担，以及从该金属模向电线传递的热对电线的负担。进而，由于支撑部以电线的包覆部位于第2空间的中央的方式支撑包覆部，所以能够在包覆部的整周设置树脂。因此，通过使用该嵌件成形用金属模，能够防止设在包覆部的周围的树脂的剥离。此外，由于不像上述专利文献1所记载的方法那样使用对电线进行保护的保护零件，所以能够使制造工序简单，降低制造成本。另外，具有第1空间的第1金属模部、具有第2空间的第2金属模部、以及支撑部既可以一体地构成，也可以分体地构成。

根据本发明，使用了上述嵌件成形用金属模的注射模塑成形方法的特征在于，通过调整从浇口向第1空间供给的熔融树脂的压力、树脂粘度、或者熔融树脂的固化时间，设定向第2空间填充的树脂的长度或者壁厚。这样一来，能够控制设在电线的包覆部的周围的树脂的长度或者壁厚。

进而，本发明还能够得到由上述注射模塑成形方法形成的树脂成形品。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式的嵌件成形用金属模的剖视图；

图2是使用了第1实施方式的嵌件成形用金属模的注射模塑成形方法的说明图；

图3是使用了第1实施方式的嵌件成形用金属模的注射模塑成形方法的说明图；

图4是第1实施方式的嵌件成形用金属模的树脂成形品的剖视图；

图5是本发明的第2实施方式的嵌件成形用金属模的剖视图；

图6是使用了第2实施方式的嵌件成形用金属模的注射模塑成形方法的说明图；

图7是使用了第2实施方式的嵌件成形用金属模的注射模塑成形方法的说明图；

图8是使用了第2实施方式的嵌件成形用金属模的注射模塑成形方法的说明图；

图9是表示热固性树脂的粘度与加热时间的关系的曲线图；

图10是表示热可塑性树脂的粘度与加热时间的关系的曲线图；

图11是本发明的第3实施方式的嵌件成形用金属模的剖视图；

图12是本发明的第4实施方式的嵌件成形用金属模的剖视图。

附图标记说明：

1：嵌件成形用金属模，3：电线，4：导体，5：包覆部，10、11：第1金属模部，20、21：第2金属模部，30、31：支撑部，100：第1空间，200：第2空间。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

（第1实施方式）

本发明的第1实施方式的嵌件成形用金属模等示于图1～图3，由其成形的树脂成形品示于图4。本实施方式的嵌件成形用金属模1用于通过热固性树脂对电子零件的引线2与电线3的导体4的连接部位、以及电线3的包覆部5进行嵌件成形。另外，在所有的附图中省略了电子零件的主体。

如图1所示，嵌件成形用金属模1包括上金属模6和下金属模7。上金属模6由第1上金属模部10、第2上金属模部20以及上支撑部30构成，下金属模7由第1下金属模部11、第2下金属模部21以及下支撑部31构成。以下，将第1上金属模部10和第1下金属模部11简称为第1金属模部10、11，将第2上金属模部20和第2下金属模部21简称为第2金属模部20、21，将上支撑部30和下支撑部31简称为支撑部30、31。在图1～图3中，用单点划线概念地表示出第1金属模部10、11与第2金属模部20、21的边界，以及第2金属模部20、21与支撑部30、31的边界，但第1金属模部10、11，第2金属模部20、21以及支撑部30、31既可以一体地构成，也可以分体地构成。

第1金属模部10、11具有第1空间100。第1空间100收容被嵌件的电子零件的引线2以及电线3，并能够向其周围填充树脂。在第1金属模部10、11上设有在注射模塑成形时向第1空间100填充熔融树脂的浇口13。第2金属模部20、21具有第2空间200。第2空间200与第1空间100相比截面积形成得较小并与第1空间100连通。第2空间200能够收容被嵌件嵌件的电线3的包覆部5，并能够向包覆部5的周围填充树脂。第2空间200基于以下所示的式1设定成在注射模塑成形时熔融树脂能够在第2空间200的中途停止流动的截面积以及长度。

[式1]

其中，L为向第2空间200填充的树脂的长度（mm）。（以下，将填充到第2空间200的树脂称为「溢出部」，将其树脂的长度称为「溢出长度」）。h为溢出部的壁厚（mm）。P为第1空间100的熔融树脂的压力（Pa）。μ为在第2空间200中流动的熔融树脂的粘度（Pa・s）。t为填充到第1空间100的熔融树脂从开始向第2空间200流动到在第2空间200其熔融树脂硬为止的（s）。

使用上述的式1，能够控制溢出部的壁厚h以及溢出长度L（参照图3）。例如，当溢出部的壁厚h为0.01mm，第1空间100的熔融树脂的压力P为5000Pa，在第2空间200流动的熔融树脂的粘度μ为10Pa・s，填充到第1空间100的熔融树脂从开始向第2空间200流动到在第2空间200其熔融树脂固化为止的时间t为3s时，溢出长度L为3.5mm。在这种情况下，第2金属模部20、21将第2空间200的内壁与电线3的包覆部5之间的间隙设定成0.01mm，并且将第2空间200的全长设定成比3.5mm长。

支撑部30、31设在第2空间200的与第1空间100相反的一侧。支撑部30、31以不按压电线3、电线3位于第2空间200的中央的方式支撑包覆部5。这样一来，在第2空间200中，其空间200形成在电线3的包覆部5的整周。

接着，对使用了上述的嵌件成形用金属模1的注射模塑成形方法进行说明。首先，将上金属模6和下金属模7打开，在其间设置电子零件的引线2和电线3。引线2与电线3的导体4的连接部位、以及导体4从电线3的包覆部5突出的场所位于第1空间100。此时，电子零件的引线2与电线3的导体4通过焊锡或者焊接等连接。另外，第1金属模部10、11可以是将电子零件的主体与电子零件的引线2一同收容在第1空间100的结构。电线3的包覆部5位于第1空间100和第2空间200。

接着，如图2所示，将上金属模6和下金属模7关闭，从第1金属模部10、11的浇口13向第1空间100射出注入被未图示的射出单元加热熔融的树脂8。熔融树脂8是热固性树脂，具体地说是环氧树脂。另外，上金属模6和下金属模7被未图示的加热装置加热到适于所使用的热固性树脂的注射模塑成形的规定温度（例如170℃）。

如图3所示，填充到第1空间100的熔融树脂8向第2空间200流动。向第2空间200流动的熔融树脂8因第2空间200中的流动阻力而在第2空间200停止流动。在注射模塑成形中，调整从浇口13向第1空间100供给的熔融树脂8的压力P、树脂粘度μ、以及熔融树脂8的固化时间t。这样来设定向第2空间200填充的树脂的长度、即溢出长度L。上下金属模6、7以保持着规定温度的状态保持其中的熔融树脂的压力，直到经过了树脂的固化时间t。在经过了其固化时间t后，对上金属模6和下金属模7进行开模。

之后，从金属模取出的树脂成形品示于图4。从树脂成形品的树脂主体部50延伸、包覆电线3的包覆部5的溢出部9设在电线3的包覆部5的整周，通过环氧树脂的粘结力固定在包覆部5上。

在第1实施方式中具有以下的作用和效果。

（1）在第1实施方式中，嵌件成形用金属模1具备第1空间100，第2空间200以及支撑部30、31。通过将第2空间200的截面积和长度设定成在注射模塑成形时，熔融树脂8因第2空间200中的流动阻力而在第2空间200的中途停止流动，树脂不会从支撑部30、31与电线3的间隙漏出，能够抑制毛刺的发生。

（2）在第1实施方式中，由于在注射模塑成形时熔融树脂8在第2空间200的中途停止流动，所以能够降低支撑部30、31相对于电线3的按压力。因此，能够减轻嵌件成形用金属模1的支撑部30、31的按压力对电线3的负担，以及从其支撑部30、31向电线3传递的热对电线3的负担。

（3）在第1实施方式中，支撑部30、31以电线3的包覆部5位于第2空间200的中央的方式支撑包覆部5。因此，由于溢出部9设在包覆部5的整周，所以能够防止溢出部9的剥离。

（4）在第1实施方式中，在注射模塑成形方法中调整从浇口13向第1空间100供给的熔融树脂8的压力P、树脂粘度μ、或者熔融树脂8的固化时间t。这样一来，能够控制溢出部9的壁厚h或者溢出长度L。

（5）在第1实施方式中，用于注射模塑成形的树脂是热固性树脂。在对金属模进行加热而使树脂固化的热固性树脂的注射模塑成形中，在嵌件成形用金属模1减轻金属模的热对电线3的负担，以及金属模的按压力对电线3的负担上是合适的。

（6）在第1实施方式中，热固性树脂是环氧树脂。借助环氧树脂的高粘结性，能够防止溢出部9从包覆部5上剥离。

（第2实施方式）

本发明的第2实施方式的嵌件成形用金属模示于图5～图8。此外，表示热固性树脂的加热时间与树脂粘度的关系的曲线图示于图9，表示热可塑性树脂的加热时间与树脂粘度的关系的曲线图示于图10。另外，在以下多个实施方式中，对于实质上与上述的第1实施方式相同的结构赋予相同的附图标记而省略说明。以下，在图5～图8以及图11中，用单点划线概念地表示了第2金属模部20、21与支撑部30、31的边界，但这些既可以是一体地构成，也可以是分体地构成。

在第2实施方式中，如图5所示，第2金属模部20、21由导热率比第1金属模部10、11高的材料形成。作为导热率高的材料例示了铜及铝。进而，在第2实施方式中，具备能够对第2金属模部20、21进行冷却的冷却机构。冷却机构例如是将冷却液流入设在第2金属模部20、21上的未图示的液体流路的冷却装置40。或者冷却机构例如也能够通过仅使对第1金属模部10、11进行加热的第1加热装置41和对第2金属模部20、21进行加热的第2加热装置42中的第2加热装置42的加热温度降低来实现。

对使用了第2实施方式的嵌件成形用金属模的注射模塑成形方法进行说明。首先，将上金属模6和下金属模7打开，在其间设置了电子零件的引线2和电线3后将上金属模6和下金属模7关闭。接着如图6所示，从第1金属模部10、11的浇口13向第1空间100射出注入由未图示的射出单元加热熔融的树脂。此时，上金属模6和下金属模7被第1加热装置41以及第2加热装置42加热到适于所使用的热固性树脂的注射模塑成形的规定温度。

如图7所示，填充到第1空间100的熔融树脂8向第2空间200流动。此时，由于第2金属模部20、21与第1金属模部10、11相比散热性高，所以通过冷却装置40的动作、或者第2加热装置42的温度设定而设定成比第1金属模部10、11低的温度。因此，在图7的单点划线α的部位，在第2空间200流动的熔融树脂8的粘度μ增大。这样一来，如图8所示，在第2空间200流动的熔融树脂8因第2空间200中的流动阻力而以规定的溢出长度L停止。上下金属模6、7以保持着规定温度的状态保持其中的熔融树脂的压力，直到经过树脂的固化时间t。在经过了其固化时间t后，对上金属模6和下金属模7进行开模，取出树脂成形品。

在此，说明在对热固性树脂进行速冷或者速加热的情况下的树脂的举动。在图9中，如实线A所示，从时刻t0到时刻t1，用一定的温度（例如170℃）对热固性树脂进行加热。而且，用虚线B表示在时刻t1以后继续用原来的温度对树脂进行加热的情况，用单点划线表示在时刻t1以后对树脂进行速加热的情况，用实线D表示在时刻t1以后对树脂进行速冷的情况。

若用一定的温度（例如170℃）将热固性树脂从时刻t0加热到时刻t1，则如实线A所示，树脂粘度逐渐减小。接着，若在时刻t1以后还用原来的温度（例如170℃）继续对树脂进行加热，则如虚线B所示，树脂粘度逐渐增大，在时刻t4树脂固化。即、从时刻t0到时刻t4示出了用一定的温度对热固性树脂进行了加热的情况下的固化时间。

另一方面，若用一定的温度（例如170℃）将树脂从时刻t0加热到时刻t1，在时刻t1以后进行速加热，则如单点划线C所示，在粘度一度减小后，粘度再次增大，在时刻t3树脂固化。

另一方面，若用一定的温度（例如170℃）将树脂从时刻t0加热到时刻t1，在时刻t1以后进行速冷（例如100℃），则如实线D所示，粘度急剧增大，在时刻t2树脂固化。因此，在使用了热固性树脂的注射模塑成形中，与用一度的温度持续对树脂进行加热的情况下的固化时间（t0－t4）相比，在中途对树脂进行速加热的情况下的固化时间（t0－t3）短。进而，与在中途对树脂进行速加热的情况下的固化时间（t0－t4）相比，在中途对树脂进行速冷的情况下的固化时间（t0－t2）短。

接着，说明对热可塑性树脂进行速冷或者速加热时的树脂的举动。在图10中，如实线E所示，用一度的温度将热可塑性树脂从时刻t0加热到时刻t10。而且，以虚线F表示在时刻t10以后用原来的温度持续对树脂进行加热的情况，以单点划线G表示在时刻t10以后对树脂进行了速加热的情况，以实线H表示在时刻t10以后对树脂进行了速冷的情况。

若用一定的温度（例如170℃）将热固性树脂从时刻t0加热到时刻t10，则如实线A所示，树脂粘度逐渐减小。接着，若在时刻t10以后还用原来的温度持续对树脂进行加热，则如虚线F所示，树脂粘度不变化而保持熔融状态。

另一方面，若用一定的温度将树脂从时刻t0加热到时刻t10，在时刻t10以后进行速加热，则如单点划线G所示，粘度降低，保持熔融状态。另一方面，若用一定的温度将树脂从时刻t0加热到时刻t10，在时刻t10以后进行速冷，则如实线H所示，粘度急剧增大，在时刻t11树脂固化。因此，在使用了热可塑性树脂的注射模塑成形中，通过对树脂进行速冷，能够在短时间内使其固化。

在第2实施方式中具有以下的作用和效果。

（1）在第2实施方式中，具备能够对第2金属模部20、21进行冷却的冷却机构。这样一来，在注射模塑成形时，能够增大在第2空间200流动的熔融树脂8的粘度。因此，熔融树脂8在第2空间200中的流动阻力增大，能够在第2空间200可靠地阻止熔融树脂8的流动。例如，在环氧树脂的情况下，通过从成形温度降低50℃左右的温度，能够使树脂粘度为10倍左右，使溢出长度L为不降低温度的情况下的1/3左右。

（2）在第2实施方式中，第2金属模部20、21由导热率比第1金属模部10、11高的材料形成。这样一来，能够提高第2金属模部20、21的散热性，提高第2金属模部20、21的冷却效率。

（3）在第2实施方式中，在注射模塑成形时对第2金属模部20、21进行冷却。这样一来，能够提高在第2空间200流动的熔融树脂8的粘度，控制溢出长度L。因此，能够缩短第2空间200的长度，使嵌件成形用金属模小型化。此外，能够缩短溢出长度L，防止溢出部的剥离。

（第3实施方式）

本发明的第3实施方式的嵌件成形用金属模示于图11。在第3实施方式中，在第1金属模部10、11与第2金属模部20、21之间具备隔热部43。隔热部43由导热率比第1金属模部10、11以及第2金属模部20、21小的材料形成，抑制第1金属模部10、11与第2金属模部20、21之间的热传导。这样一来，由于能够在第1金属模部10、11与第2金属模部20、21之间形成温度梯度，所以不会使第1金属模部10、11的温度减低，能够仅使第2金属模部20、21的温度减低。因此，在注射模塑成形时，能够增大在第2空间200流动的熔融树脂8的粘度，在第2空间200的中途可靠地阻止熔融树脂8的流动。因此，能够控制溢出长度L。

（第4实施方式）

本发明的第4实施方式的嵌件成形用金属模示于图12。在第4实施方式中，具备热输送部材以及冷却风扇44。热输送部材是一端安装在第2金属模部20、21山，另一端露出到外气中。热输送部材例如是热导管45。此外，热输送部材例如也可以是由导热率高的金属形成的棒状部材。冷却风扇44如箭头X所示，朝向热导管45送风，在热输送部材的周围形成空气流。

热导管45在中空的外壳46的内壁上设有毛细管构造的管芯（wick）47，该管芯47的内侧成为了空洞48。未图示的工作液进入热导管45的外壳46的内侧。热导管若处于第2金属模部20、21一侧的工作液吸收热而蒸发，则热导管45的蒸气通过空洞48向热导管45的与第2金属模部20、21相反的一侧移动。为此，被冷却风扇44的风冷却的蒸气冷凝成液体，在管芯47中传递，再次向第2金属模部20、21一侧移动。这样一来，第2金属模部20、21的热被热导管45散热，第2金属模部20、21被冷却。

在第4实施方式中，在第2金属模部20、21上设置热导管45，进而具备在热导管45的周围形成空气流的冷却风扇44。这样一来，能够提高第2金属模部20、21的散热性，提高第2金属模部20、21的冷却效率。因此，能够可靠地控制溢出长度L。

（其它的实施方式）

在上述的实施方式中，对用于使用了热固性树脂的注射模塑成形的嵌件成形用金属模进行了说明。相对于此，在其它的实施方式中，嵌件成形用金属模也可以用于使用了热可塑性树脂的注射模塑成形。在上述的实施方式中，作为热固性树脂使用了环氧树脂。相对于此，在其它的实施方式中，作为热固性树脂也可以使用酚醛树脂、尿素树脂或者硅酮树脂等各种树脂。本发明并不仅限于上述实施方式，能够在不脱离发明的宗旨的范围内以各种方式实施。

Claims (11)

1.一种嵌件成形用金属模（1），对电线（3）进行树脂模制，其特征在于，具备第1金属模部（10、11），第2金属模部（20、21），以及支撑部（30、31），所述第1金属模部（10、11）具有能够向前述电线所具有的导体（4）和包覆部（5）的周围填充树脂的第1空间（100），所述第2金属模部（20、21）具有与前述第1空间连通、与前述第1空间相比截面积形成得较小、能够向前述包覆部的周围填充树脂的第2空间（200），所述支撑部（30、31）设在前述第2空间的与前述第1空间相反的一侧，以前述电线的前述包覆部位于前述第2空间的中央的方式支撑前述包覆部，

前述第2金属模部所具有的前述第2空间设定成在注射模塑成形时熔融树脂（8）能够在前述第2空间的中途停止流动的截面积和长度。

2.如权利要求1所述的嵌件成形用金属模，其特征在于，用于前述注射模塑成形的树脂是热固性树脂。

3.如权利要求2所述的嵌件成形用金属模，其特征在于，前述热固性树脂是环氧树脂。

4.如权利要求1～3中任一项所述的嵌件成形用金属模，其特征在于，具备能够对前述第2金属模部进行冷却的冷却机构（40、42）。

5.如权利要求4所述的嵌件成形用金属模，其特征在于，前述第2金属模部是导热率比前述第1金属模部高的材料。

6.如权利要求4所述的嵌件成形用金属模，其特征在于，在前述第1金属模部与前述第2金属模部之间具备隔热部（43）。

7.如权利要求4所述的嵌件成形用金属模，其特征在于，在前述第2金属模部上具备热输送部材（45）。

8.如权利要求7所述的嵌件成形用金属模，其特征在于，具备在前述热输送部材的周围形成空气流的冷却风扇（44）。

9.一种注射模塑成形方法，使用了权利要求1～8中任一项所述的嵌件成形用金属模，其特征在于，通过调整从设在前述第1金属模部上的浇口向前述第1空间供给的熔融树脂的压力（P）、树脂粘度（μ）、或者熔融树脂的固化时间（t），设定向前述第2空间填充的树脂的长度（L）或者壁厚（h）。

10.如权利要求9所述的注射模塑成形方法，其特征在于，对前述第2金属模部进行冷却，调整填充到前述第2空间的树脂的长度。

11.一种树脂成形品，由权利要求1～8中任一项所述嵌件成形用金属模形成，其特征在于，具备前述电线，对前述电线的前述导体和前述包覆部进行模制的树脂主体部（50），以及从前述树脂主体部延伸并包覆在前述电线的前述包覆部的周围的溢出部（9）。