JP4464072B2

JP4464072B2 - 熱溶融材料の圧力を制御する方法及び装置、及び熱可塑性樹脂で保護被覆された電気部品を生産する方法

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Publication number: JP4464072B2
Application number: JP2003152911A
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Inventors: 政幸大村
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Filing date: 2003-05-29
Publication date: 2010-05-19
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱溶融材料の圧力を制御する方法及び装置、及び熱可塑性樹脂で保護被覆された電気部品を生産する方法に関する。特に、本発明は、ホットメルトモールディングにおいて、熱溶融材料を金型に注入するときの熱溶融材料の圧力を制御する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子部品が実装された回路基板を熱可塑性樹脂でほぼ全体を覆うように射出成形により封止する方法がある（例えば、特許文献１参照。）。この方法によれば、電子部品の半田が再溶融する前に、樹脂材料及び半田を急速に冷却・固化させることができる。
また、比較的低温低圧で電子部品が実装されたプリント基板を封止するために、電子部品が実装されたプリント基板を金型キャビティ内に配置し、１６０〜２３０℃に加熱溶融したポリアミド樹脂を２．４５×１０⁵〜２４．５×１０⁵Ｐａ（２．５〜２５ｋｇ／ｃｍ²）の圧力範囲で金型キャビティ内に注入し、それによって、プリント基板をポリアミド樹脂により封止するホットメルトモールディング方法がある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−９２６６８号公報（要約）
【特許文献２】
特開２０００−１３３６６５号公報（請求項１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のホットメルトモールディング方法においては、低粘度のホットメルトを使用したときに、乱流が起こりやすいためボイドが発生することが多かった。したがって、ボイドが発生するたびに、金型の設計変更やエア溜まり部の追加などをする必要があった。
ホットメルトモールディングにおいては、一般に、金型内へホットメルトを注入するときのホットメルトの流速を制御する場合に、ノズルのオリフィス径を変更したり、金型のゲートの径、スプルー又はランナーの長さを変更したりしていた。
ホットメルトの流速が遅いと、金型内へのホットメルトの充填不良、ホットメルトと回路基板との接着不良という問題が発生する。
逆に、金型へのホットメルトの注入圧力を上げることにより、ホットメルトの流速を上げホットメルトの注入時間を短くすることができる。しかし、ホットメルトが低粘性材料の場合には、ホットメルトの流速が早くなることにより、乱流が生じる。この乱流により、ホットメルトが空気を巻き込み、ホットメルト内にボイドを生じ、製品不良を生じる。したがって、注入圧力は、ホットメルトが乱流を生じない程度の流速になるように設定されなければならない。
しかし、流速の変更によってボイドを防止できない場合に、このボイド（製品中のエアの噛み込み）をなくすために、金型の試作、改造を大量に行う必要があった。さらに、大量のエアーチャンバー、ランナーを作成することによる生産コストの上昇もあった。
【０００５】
ギアポンプを使用した従来のホットメルトモールディング装置では、ギアポンプを作動させて、ガンの弁を開き、金型へのホットメルトの注入を行う。このとき、ガンの内部圧力は一旦低下する。金型へのホットメルトの充填が完了すると、ガンの内部圧力は上昇し、ガンの弁を開いたまま保圧する。ボイドの発生の対策としては、注入時の流速を低速にし、保圧時間を長くする方法がある。保圧工程で金型内のホットメルトの体積減少に相当する材料を補給しつつ冷却することができる。
しかしながら、ボイドが発生した場合には、ギアポンプの回転数を変更したり、注入圧力及び保圧力の設定を変更したりするだけであった。このため、ボイドが発生した場合には、流入経路の設計変更、金型の設計変更が必要となっていた。
【０００６】
エアシリンダを使用した従来のホットメルトモールディング装置（定容積充填方式）では、ホットメルトを金型へ注入するときのホットメルトの流速を変更するために、ガン内部の背圧を変更する必要がある。背圧を変更するために、ノズルオリフィスの径、長さを変更するか、または、ニードル（弁体）隙間調整機構を備えたガンを用いニードルと弁座の開口面積を変更する必要がある。このように、ガン内部の背圧を変更する必要があるために、ガン内部の背圧を検出しても、ホットメルト注入時の金型内部の圧力を計測することができないという問題がある。
【０００７】
本発明は、熱溶融材料の圧力を制御することにより、どのようなメルターでも金型でもボイドの発生を防ぐことができる方法及び装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、ガン内部の熱溶融材料の圧力を検知し、検知結果に基づいて熱溶融材料の圧力を制御する方法及び装置を提供することを目的とする。
また、本発明は、熱溶融材料の金型への注入工程後の圧力を制御することにより、製品中のボイドの発生を防ぐことができる方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前述した課題を解決する為に本発明では次のような熱溶融材料の圧力を制御する方法とした。
すなわち、熱溶融材料を金型へ注入するためのガンに設けられた圧力センサーによりガン内部の熱溶融材料の圧力を検知し、検知した圧力に基づいて金型へ注入される熱溶融材料の圧力を制御する。
本発明の方法によれば、熱溶融材料の圧力を制御することができるので、ノズルのオリフィス径の変更やニードル弁による開口面積の調整を行わなくても、ボイドの発生を防止することができる。ボイドの発生を防止できるので、オリフィス径を従来よりも大きくすることができる。したがって、ガン内部の圧力を検知することにより、金型内部の圧力を従来のものよりもより正確に検知することができる。これによって、ガンに設けられた圧力センサーの検知結果に基づいて熱溶融材料の圧力をより正確に制御することができる。
【０００９】
金型に熱溶融材料を注入した後に、熱溶融材料の圧力を制御するとよい。これによって、金型内に発生し成長しているボイドを熱溶融材料の外に出すことができる。
【００１０】
また、本発明の熱溶融材料の圧力を制御する方法は、金型内へ熱溶融材料を注入する注入工程と、熱溶融材料の圧力を急激に減少する圧力開放工程と、熱溶融材料の圧力を徐々に増加させる圧力上昇工程とを含む。
本発明は圧力開放工程と圧力上昇工程とを含むことにより、製品中にボイドが発生することを防止できる。
熱溶融材料を金型へ注入するためのガンに設けられた圧力センサーによりガン内部の熱溶融材料の圧力を検知する検知工程を含んでいてもよい。
前記検知工程は、前記注入工程中に熱溶融材料の圧力が所定圧力以上になったことを検知する工程を含み、熱溶融材料の圧力が所定圧力以上になった後に、前記圧力開放工程が行われてもよい。
前記圧力開放工程は、熱溶融材料の圧力をほぼゼロで所定時間の間維持する工程を含んでいてもよい。
前記圧力上昇工程は、熱溶融材料の圧力を所定の傾きをもってほぼ直線状に上昇させてもよい。
前記圧力上昇工程は、熱溶融材料の圧力を階段状に多数の段階で上昇させてもよい。
前記圧力上昇工程は、熱溶融材料の圧力を第一の傾きをもった第一直線と第二の傾きをもった第二直線とに沿って上昇させてもよい。
【００１１】
本発明による熱溶融材料の圧力を制御する装置は、吐出口と、前記吐出口を開閉するための弁組立体と、前記吐出口と連通する熱溶融材料室とを有し、金型内へ熱溶融材料を注入するためのガンモジュールと、熱溶融材料を熱溶融材料源から前記ガンモジュールの前記熱溶融材料室へ圧送するギアポンプと、前記熱溶融材料室内の熱溶融材料の圧力を制御するための圧力制御システムと、前記熱溶融材料室内の圧力を検知するために前記ガンモジュールに取り付けられた圧力センサーと、前記圧力センサーにより検知された圧力に基づいて前記圧力制御システムを制御する制御装置とを含む。
【００１２】
本発明による熱可塑性樹脂で保護被覆された電気部品を生産する方法は、電気部品が配置されている金型のキャビティ内へガンから熱可塑性樹脂を注入する注入工程と、前記注入工程においてガン内の熱可塑性樹脂の圧力が第一圧力以上になったときに、熱可塑性樹脂の圧力を急激に減少させる圧力開放工程と、熱可塑性樹脂の圧力を第二圧力になるまで徐々に上昇させる圧力上昇工程と、熱可塑性樹脂の圧力を第二圧力に保持する保圧工程とを含む。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、好ましい実施形態に基づき図面を参照しながら説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
図１は、本発明による熱溶融材料を金型へ注入する方法を使用する熱溶融材料注入装置１の概略構成図である。
【００１４】
（熱溶融材料供給源）
熱溶融材料供給源としてのタンク１０は、熱溶融材料１２を蓄えている。熱溶融材料１２としては、ホットメルト又はポリアミド樹脂などの熱可塑性樹脂がある。タンク１０内の熱溶融材料１２は、ギアポンプ１４によりフィルター１６を介してガンモジュール４０へ圧送される。エアバルブ２２は、ガンモジュール４０へ送られる熱溶融材料１２の圧力を調整する。エアバルブ２２は、入口室２４、出口室２６、シリンダ室２８と、弁組立体３０とからなる。入口室２４と出口室２６の間に熱溶融材料１２が通る開口２５が設けられている。弁組立体３０は、弁棒３０ａと、弁棒３０ａの一端部に設けられ開口２５を開閉するための弁体３０ｂと、弁棒３０ａの他端部に設けられシリンダ室２８内に配置されたピストン部３０ｃとからなる。シリンダ室２８内のエア圧力をＰ１とし、入口室２４内の熱溶融材料の圧力をＰ２とし、ピストン部３０ｃの面積をＡ１とし、開口２５の面積をＡ２とする。入口室２４の圧力Ｐ２が上昇して、Ｐ２×Ａ２＞Ｐ１×Ａ１の条件を満たすと、弁組立体３０は、熱溶融材料の圧力Ｐ２によってエアの圧力Ｐ１に抗して図１の右方向へ移動し、開口２５を開く。これによって、熱溶融材料は、入口室２４から開口２５を通って出口室２６へ流れ、出口室２６から導管２７を介してタンク１０へ戻される。
【００１５】
（ガンモジュール）
ガンモジュール４０は、本体４２とノズルチップ４４とからなる。本体４２は、熱溶融材料室４６と、シリンダ室４８と、弁組立体５０とを有する。熱溶融材料室４６は、タンク１０からの熱溶融材料１２を導管１８を介して受け入れるための入口４２ａと連通している。さらに、熱溶融材料室４６は、熱溶融材料を吐出するための吐出口４２ｂと連通している。吐出口４２ｂは、本体４２の先端部に取り付けられたノズルチップ４４に設けられたオリフィス４５と連通している。熱溶融材料１２は、オリフィス４５を通して金型２００へ注入される。シリンダ室４８は、ソレノイドバルブ６０を介してエア供給源７０からのエアを受け入れるためのエア入口４８ａと連通している。弁組立体５０は、弁棒５０ａと、弁棒５０ａの一端部に設けられ吐出口４２ｂを開閉するための弁体５０ｂと、弁棒５０ａの他端部に設けられシリンダ室４８内に配置されたピストン部５０ｃとからなる。バネ５２は、シリンダ室４８内に配置されてピストン部５０ｃに係合している。バネ５２は、弁体５０ｂが吐出口４２ｂを閉じるようにピストン部５０ｃを付勢している。制御装置３００は、ソレノイドバルブ６０の開閉を制御する。ソレノイドバルブ６０が開かれると、エア供給源７０から加圧されたエアがエア入口４８ａを介してシリンダ室４８に供給される。加圧されたエアは、ピストン部５０ｃに作用して、バネ５２の付勢力に抗して弁組立体５０を図１の上方向に移動し、吐出口４２ｂを開く。吐出口４２ｂが開かれると、熱溶融材料室４６から吐出口４２ｂとオリフィス４５を介して金型２００へ熱溶融材料が注入される。
【００１６】
（圧力制御システム）
ガン本体４２の熱溶融材料室４６内の熱溶融材料の圧力Ｐ３は、エアバルブ２２のシリンダ室２８内のエアの圧力Ｐ１を制御することにより変えることができる。熱溶融材料室４６内の熱溶融材料の圧力Ｐ３は、熱溶融材料室４６に設けられた圧力センサー５００により計測される。エアバルブ２２のシリンダ室２８は、シャトル弁８０と接続されている。シャトル弁８０は、二つの入口８０ａ及び８０ｂを有する。シャトル弁８０は、入口８０ａのエア圧力が入口８０ｂのエア圧力よりも高いときには、入口８０ｂを閉じて入口８０ａからのエアをシリンダ室２８へ供給する。逆に、入口８０ｂのエア圧力が入口８０ａのエア圧力よりも高いときには、入口８０ａを閉じて入口８０ｂからのエアをシリンダ室２８へ供給する。シャトル弁８０の一方の入口８０ａは、初期注入時用電磁弁８２と接続されている。初期注入時用電磁弁８２は、注入圧力レギュレーター８４を介してエア供給源７０と接続されている。注入圧力レギュレーター８４は、エア供給源７０からのエアの圧力を所定の設定圧力に調整する。シャトル弁８０の他方の入口８０ｂは、電空変換レギュレーター８６と接続されている。電空変換レギュレーター８６は、エア供給源７０と接続されている。電空変換レギュレーター８６は、印加される電圧の大きさに応じてエア圧力を調整する。制御装置３００は、初期注入時用電磁弁８２と電空変換レギュレーター８６を制御する。
【００１７】
（金型）
本実施例においては、金型２００は、上金型２０１と下金型２０２とからなる二枚構成金型として示されているが特にこれに限定するものではない。上金型２０１と下金型２０２とでキャビティ２０４を構成している。キャビティ２０４の中に、封止させるべき回路基板２５０が配置されている。上金型２０１には、ガンモジュール４０のノズルチップ４４から熱溶融材料を受けるためのゲート２０６、ゲート２０６と連通するスプルー２０８、スプルー２０８とキャビティ２０４を連通するランナー２１０が設けられている。
【００１８】
（動作）
次に、熱溶融材料注入装置１の動作を説明する。
エア供給源７０は、常時約５×１０⁵〜８×１０⁵Ｐａの圧力のエアを供給している。注入圧力レギュレーター８４は、エア供給源７０からのエアの圧力を初期設定圧力Ｐｉｎに調整する。初期設定圧力Ｐｉｎは、約１×１０⁵〜２×１０⁵Ｐａの範囲で設定されている。
【００１９】
ガンモジュール４０が移動機構（不図示）により金型２００へ移動され、ノズルチップ４４を金型２００のゲート２０６に接続する。これによって、オリフィス４５とゲート２０６が連通する。制御装置３００は、初期注入時用電磁弁８２にＯＮ信号を出して、初期注入時用電磁弁８２を開く。これにより、初期設定圧力Ｐｉｎのエアがシャトル弁８０の入口８０ａからエアバルブ２２のシリンダ室２８へ供給される。シリンダ室２８の圧力Ｐ１は、初期設定圧力Ｐｉｎに保持されて、エアバルブ２２の弁体３０ｂは開口２５を閉じている。
【００２０】
エアバルブ２２のピストン部３０ｃの面積Ａ１と開口２５の面積Ａ２との比は、約１０：１に設定されているので、入口室２４の圧力Ｐ２が初期設定圧力Ｐｉｎの約１０倍の初期注入圧力ＰＩＮ以上になると、弁組立体３０が図１の右方向に移動して弁体３０ｂが開口２５を開く。すなわち、開口２５が開くための入口室２４の初期注入圧力ＰＩＮは、約１０×１０⁵〜２０×１０⁵Ｐａの範囲で設定される。
【００２１】
制御装置３００からの信号に応じてギアポンプ１４が駆動を開始すると、タンク１０内の熱溶融材料１２をフィルター１６及び導管１８を介してガンモジュール４０へ圧送する。ガンモジュール４０の弁体５０ｂが吐出口４２ｂを閉じているときは、熱溶融材料はガンモジュール４０のオリフィス４５から外へ吐出されない。したがって、熱溶融材料はフィルター１６及び導管１７を介してエアバルブ２２の入口室２４へ圧送され、入口室２４内の圧力Ｐ２を上昇させる。入口室２４内の圧力Ｐ２が初期注入圧力ＰＩＮを超えると、開口２５が開く。熱溶融材料は、入口室２４から開口２５を通って出口室２６へ流れ、出口室２６から導管２７を介してタンク１０へ戻される。このとき、導管１８及び導管１８と連通しているガンモジュール４０の熱溶融材料室４６の圧力Ｐ３も初期注入圧力ＰＩＮに維持されている。
【００２２】
図２は、ガンモジュール４０の開閉、熱溶融材料の吐出流量、エアバルブ２２のシリンダ室２８内の圧力、及びガンモジュール４０の熱溶融材料室４６内の圧力の関係を示す図である。制御装置３００は、ソレノイドバルブ６０へＯＮ信号を出力する。これによって、エア供給源７０からのエア圧力がガンモジュール４０のシリンダ室４８へかけられ、バネ５２の付勢力に抗して弁組立体５０を図１の上方向に移動し、吐出口４２ｂを開く。吐出口４２ｂが開かれると、熱溶融材料室４６から吐出口４２ｂとオリフィス４５を介して金型２００へ熱溶融材料が注入される。熱溶融材料は、初期注入圧力ＰＩＮで注入される。しかし、図２に示すように、吐出口４２ｂが開いたときに、熱溶融材料室４６内の圧力が一旦低下し、徐々に圧力が回復する。この充填期間の圧力変動は、条件によってさまざまなパターンを取ることがあるが、本発明の圧力制御とは直接関係がない。初期注入圧力ＰＩＮを上げることにより、あるいは、オリフィス４５の径を大きくすることにより、熱溶融材料の注入時間を短くすることができる。しかし、熱溶融材料が低粘性材料の場合には、熱溶融材料の流量が多くなることにより、乱流が生じる。この乱流により、熱溶融材料が空気を巻き込み、熱溶融材料内にボイドを生じる。従来の技術では、このボイドにより製品不良が生じていた。したがって、従来の技術では、この初期注入圧力ＰＩＮ又はオリフィス４５の径は、熱溶融材料が乱流を生じない程度の流量になるように設定されなければならなかった。しかし、本発明による熱溶融材料の圧力制御方法により、ボイドを取り除くことができるので、本発明によれば、従来技術よりも初期注入圧力ＰＩＮを上げることができ、あるいは、オリフィス４５の径を大きくすることができる。
【００２３】
吐出口４２ｂが開いたことにより、ガンモジュール４０の熱溶融材料室４６内の圧力Ｐ３は、一端大きく低下する。そして、金型２００のキャビティ２０４の中へ熱溶融材料が充填されるに連れて、熱溶融材料室４６内の圧力Ｐ３が上昇する。なお、熱溶融材料室４６内の圧力Ｐ３は、キャビティ２０４内の圧力と対応している。本実施例においては、オリフィス４５の径を従来よりも大きくすることができるので、熱溶融材料室４６内の圧力Ｐ３は、キャビティ２０４内の圧力とほぼ同じであると考えることができる。熱溶融材料室４６内の熱溶融材料の圧力Ｐ３は、熱溶融材料室４６に設けられた圧力センサー５００により計測される。
【００２４】
キャビティ２０４が熱溶融材料により満充填に近づくと、熱溶融材料室４６内の圧力Ｐ３が一次設定圧力Ｐｆに達する。一次設定圧力Ｐｆは、初期注入圧力ＰＩＮとほぼ同じ圧力に設定されている。しかし、一次設定圧力Ｐｆは、初期注入圧力ＰＩＮよりも低く設定しても高く設定してもよい。圧力センサー５００が一次設定圧力Ｐｆを検知すると、制御装置３００は、初期注入時用電磁弁８２を閉じ、エアバルブ２２のシリンダ室２８を大気に開放する。これによって、シリンダ室２８の圧力Ｐ１は、ほぼゼロ（大気圧）になる。したがって、ギアポンプ１４から圧送される熱溶融材料の圧力でエアシリンダ２２の弁体３０ｂが開口２５を開き、熱溶融材料はタンク１０へ戻される。したがって、ガンモジュール４０の熱溶融材料室４６内の圧力Ｐ３もほぼゼロ（大気圧）に近い圧力まで減圧される。
【００２５】
圧力センサー５００が一次設定圧力Ｐｆを検知すると、制御装置３００のタイマー３１０が所定時間Ｔ１の計時を開始する。所定時間Ｔ１は、熱溶融材料室４６内の圧力Ｐ３をほぼゼロ（大気圧）に開放する期間、すなわち、金型２００のキャビティ内の圧力を開放する期間である。本実施例においては、所定時間Ｔ１は、約０．５秒から１．０秒の範囲で設定されている。しかし、この所定時間Ｔ１は、前記数値範囲に限定されるものと解釈すべきではなく、金型の大きさ、金型の形状、熱溶融材料などにより適宜適切に設定されるものである。
【００２６】
タイマー３１０が所定時間Ｔ１の計時を終了すると、制御装置３００のシーケンサー３２０が電空変換レギュレーター８６の制御を開始する。シーケンサー３２０は、電空変換レギュレーター８６へ与える電圧を徐々に大きくすることにより、エアバルブ２２のシリンダ室２８の圧力Ｐ１を徐々に大きくする。これによって、ガンモジュール４０の熱溶融材料室４６の圧力Ｐ３が徐々に大きくなり、金型２００内の熱溶融材料の圧力が徐々に大きくなる。電空変換レギュレーター８６は、所定時間Ｔ２をかけて、ほぼゼロ圧力から二次設定圧力Ｐｈｏへ圧力を昇圧する。本実施例において、所定時間Ｔ２は、１〜２秒の範囲で設定されており、二次設定圧力Ｐｈｏは、約２×１０⁵Ｐａに設定されている。所定時間Ｔ２及び二次設定圧力Ｐｈｏは、金型の大きさ、形状、熱溶融材料により適宜選択されるものであって、前記数値に限定されるものと解釈してはならない。シリンダ室内の圧力Ｐ１の上昇に伴い、ガンモジュール４０の熱溶融材料室内の圧力Ｐ３が上昇する。本実施例においては、図２に示すように、圧力を所定の傾きを持った直線に沿って上昇させている。シリンダ室内の圧力Ｐ１がＰｈｏに達すると、熱溶融材料室内の圧力Ｐ３は、保圧力ＰＨＯに達する。保圧力ＰＨＯは、初期注入圧力ＰＩＮよりも大きくても小さくてもよいが、保圧力ＰＨＯは、初期注入圧力ＰＩＮと略同じ圧力に設定することができる。しかし、保圧力ＰＨＯが初期注入圧力ＰＩＮよりも大きいほうが、熱溶融性材料と基板との接着性を向上し、熱溶融性材料が硬化したときのひけ防止に有効であると考えられる。
【００２７】
電空変換レギュレーター８６は、所定時間Ｔ３の間、シリンダ室内の圧力Ｐ１をＰｈｏに保持する。所定期間Ｔ３は、約５〜１０秒に設定されているが、特に、この範囲に限定されるものではない。この所定期間Ｔ３は、一般に保圧期間と呼ばれている。保圧期間の間に、充填後の冷却収縮を補うように熱溶融材料が補給され、成形精度を上げることができる。また、この保圧期間のうちに、熱溶融材料が冷えて硬化するようにすることもできる。
【００２８】
制御装置３００は、ソレノイドバルブ６０へＯＦＦ信号を出力する。これによって、エア供給源７０からのエア圧力が遮断されるため、ガンモジュール４０のシリンダ室４８内の圧力が下がり、バネ５２の付勢力により弁組立体５０が図１の下方向に移動し、吐出口４２ｂを閉じる。その後、制御装置３００は、電空変換レギュレーター８６への電圧の印加を停止する。ガンモジュール４０は、金型２００から移動機構（不図示）により離される。そして上金型２０１を開き熱溶融材料で封止（被覆）された回路基板を取り出す。そして、連続して作業をする場合には、次に封止する回路基板を下金型２０２内に配置し、上金型２０１を閉じた後、ガンモジュール４０を金型２００に接続し、前記動作を繰り返す。なお、異なる製品の封止を行うときは新たな金型が送られてきて、ガンモジュール４０を金型２００に接続し、前記動作を繰り返す。
【００２９】
ところで、熱溶融材料の充填期間において、熱溶融材料に巻き込まれた空気は気泡成長してボイドを形成していると思われる。そして、圧力センサー５００が一次設定圧力Ｐｆを検知したときに、金型内の圧力を急激に低減することにより、気泡が熱溶融材料の外へ出ると考えられる。その後、金型内の圧力を徐々に上げていくことにより、気泡が金型の合わせ面などを通して金型の外へ押し出されていくものと考えられる。
【００３０】
（圧力上昇パターン）
圧力上昇期間における熱溶融材料の圧力の上昇パターンは、図２に示したような直線パターンに限定されるものではなく、例えば、図３に示すように、細かな階段状にして多数の段階で少しずつ圧力を徐々に上げてもよい。
また、図４に示すように、圧力上昇期間を二つに分けて、第一の期間Ｔ２ａにおいて熱溶融材料からボイドが抜けるように圧力上昇率を低くし、ボイドが抜けた頃を見計らって、第二の期間Ｔ２ｂにおいて、圧力上昇率を大きくしてもよい。圧力上昇期間は三つ以上の期間に分けてもよい。
圧力上昇を徐々に行い本発明を達成できれば、他の圧力上昇パターンでもよい。圧力を徐々に上げることが重要である。
【００３１】
（別の圧力制御システム）
別の圧力制御システムを図５に示す。図１に示した熱溶融材料注入装置においては、圧力を制御するために初期注入時用電磁弁８２、注入圧力レギュレーター８４、及び電空変換レギュレーター８６を用いた。しかし、本発明による熱溶融材料を金型へ注入する方法は、図５に示すような別の圧力制御システムでも実施することができる。すなわち、一つの電空変換レギュレーター１８６でエアバルブ２２を制御するものである。
図５において、図１と同様の構成には、同様の参照符号を付して説明を省略する。すなわち、制御装置３００が電空変換レギュレーター１８６へ印加する電圧を制御することにより、エアバルブへ供給するエア圧力を制御する。これによって、熱溶融材料の圧力を制御する。
【００３２】
本発明は電子回路基板の封止（被覆）だけでなく、ワイヤーハーネス、防水コネクター、集合コネクター或いは各種センサー等々の電気電子部品の封止、或いは充填に好適に用いることができる。また、本発明は低圧力による封止であるから電気部品や回路基板の電子部品に与えるダメージを最小に抑えることができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、熱溶融材料の圧力を制御することができ、特に有用になるものである。
本発明の方法によれば、熱溶融材料の圧力を制御することができるので、ノズルのオリフィス径の変更やニードル（弁体）隙間調整機構を備えたガンを用いニードルと弁座の開口面積の調整を行わなくても、ボイドの発生を防止することができる。ボイドの発生を防止できるので、オリフィス径を従来よりも大きくすることができる。したがって、ガン内部の圧力を検知することにより、金型内部の圧力を従来のものよりもより正確に検知することができる。これによって、ガンに設けられた圧力センサーの検知結果に基づいて熱溶融材料の圧力をより正確に制御することができる。
【００３４】
従来技術においては、ノズルのオリフィス径を大きくして、従来必要とされている初期注入圧力で金型へ熱溶融材料を注入すると、熱溶融材料の流量が増えるために乱流が発生した。この乱流のために、金型に充填される熱溶融材料に多くのボイドが発生した。したがって、ノズルのオリフィス径を小さくして流量が増えないようにしていた。オリフィス径を小さくすると、ガン本体の熱溶融材料室内の熱溶融材料の背圧が上がり、熱溶融材料室内の圧力と金型のキャビティ内圧力との圧力差が大きくなる。したがって、熱溶融材料室内の圧力を圧力センサーにより検知しても、このような大きな圧力差のためにキャビティ内圧力を正確に検知することができなかった。
【００３５】
本発明によれば、ボイドの発生を防止することができるので、ノズルのオリフィス径を大きくすることができる。したがって、熱溶融材料室内の圧力と金型のキャビティ内圧力との圧力差を小さくすることができる。ゆえに、熱溶融材料室内の圧力を圧力センサーにより検知することにより、キャビティ内圧力をより正確に検知することができるという効果がある。また、オリフィス径を大きくすることができることから、ノズル詰まりの発生頻度を低減することができるという効果がある。
【００３６】
本発明は、ポリアミド樹脂のように加熱されたときに低い粘度を有する熱溶融材料に特に有効である。
【００３７】
本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、その特徴事項から逸脱することなく、他のいろいろな形態で実施することができる。そのため、前述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、何ら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、すべて本発明の範囲内のものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による熱溶融材料を金型へ注入する方法を使用する熱溶融材料注入装置１の概略構成図。
【図２】ガンモジュール４０の開閉時期、熱溶融材料の吐出流量、エアバルブ２２のシリンダ室２８内の圧力、及びガンモジュール４０の熱溶融材料室４６内の圧力の関係を示す図。
【図３】熱溶融材料の圧力を段階的に少しずつ多数回にわたって徐々に上げていく圧力上昇パターンを示す図。
【図４】熱溶融材料の圧力を、傾きの異なる二つの圧力上昇直線線にしたがって徐々に上げていく圧力パターンを示す図。
【図５】本発明による別の実施例の熱溶融材料注入装置の概略構成図。
【符号の説明】
１０タンク
１４ギアポンプ
４０ガンモジュール
４２ｂ吐出口
４６熱溶融材料室
５０弁組立体
２００金型
３００制御装置
５００圧力センサー

Claims

低粘度熱可塑性樹脂で保護被覆された電気部品を生産する方法であって、
吐出口と、前記吐出口を開閉するための弁組立体と、前記吐出口と連通する熱溶融材料室とを有するガンモジュールの前記熱溶融材料室へ、低粘度熱可塑性樹脂を熱溶融材料供給源からギアポンプにより約１０×１０^５〜２０×１０^５Ｐａの圧力で圧送する工程と、
前記弁組立体により前記吐出口を開く工程と、
低粘度熱可塑性樹脂を前記熱溶融材料室から前記吐出口を通して、電気部品が配置されている金型のキャビティ内へ注入する注入工程と、
前記注入工程において前記ガンモジュールに取り付けられた圧力センサーにより検知された前記熱溶融材料室内の低粘度熱可塑性樹脂の圧力が第一圧力以上になったときに、前記熱溶融材料室内の低粘度熱可塑性樹脂の圧力を制御するための圧力制御システムにより低粘度熱可塑性樹脂の圧力を急激に減少させる圧力開放工程と、
前記圧力センサーにより検知された圧力に基づいて前記圧力制御システムにより前記熱溶融材料室内の低粘度熱可塑性樹脂の圧力を第二圧力になるまで徐々に上昇させる圧力上昇工程と、
低粘度熱可塑性樹脂の圧力を第二圧力に保持する保圧工程と、
前記弁組立体により前記吐出口を閉じる工程と、
前記金型から低粘度熱可塑性樹脂で保護被覆された電気部品を取り出す工程とを含むことを特徴とする方法。
前記圧力開放工程は、低粘度熱可塑性樹脂の圧力をほぼゼロで所定時間の間維持する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
前記圧力上昇工程は、低粘度熱可塑性樹脂の圧力を所定の傾きをもってほぼ直線状に上昇させることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
前記圧力上昇工程は、低粘度熱可塑性樹脂の圧力を階段状に多数の段階で上昇させることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
前記圧力上昇工程は、低粘度熱可塑性樹脂の圧力を第一の傾きをもった第一直線と第二の傾きをもった第二直線とに沿って上昇させることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。