JPH0945713A - インサート射出成形品およびその成形方法 - Google Patents

インサート射出成形品およびその成形方法

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JPH0945713A
JPH0945713A JP21651895A JP21651895A JPH0945713A JP H0945713 A JPH0945713 A JP H0945713A JP 21651895 A JP21651895 A JP 21651895A JP 21651895 A JP21651895 A JP 21651895A JP H0945713 A JPH0945713 A JP H0945713A
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JP
Japan
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insert
resin
diode
injection
product
Prior art date
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JP21651895A
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Inventor
Akira Nakano
亮 中野
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
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  • Encapsulation Of And Coatings For Semiconductor Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダイオードなどの精密部位品の性能を損うこ
となくインサート射出成形可能とし、高性能で低コスト
のインサート射出成形品およびその成形方法を提供す
る。 【解決手段】 樹脂4中にインサート品1を有するイン
サート射出成形品において、インサート品1近傍の樹脂
4中に、樹脂4の熱膨張係数よりも低い熱膨張係数を有
する部材2を並設したインサート射出成形品およその成
形方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、たとえばダイオー
ド半導体素子などの精密部材を樹脂中に封入射出成形し
たインサート射出成形品およびその成形方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ダイオードなどの精密部品を樹脂材料中
に封入する成形方法としては、従来より、封入材料とし
て熱硬化性樹脂を用いたトランスファー成形法などが用
いられている。これは精密部品を金型内にインサートし
た状態で熱硬化性樹脂(たとえば、エポキシ樹脂)を注
入し、金型内で加熱固化して樹脂封止を行う成形方法で
ある。
【0003】また、アルミ材製ネジ穴成形部品など、熱
応力荷重に対して強度を有するインサート品を封入する
場合は、金型内にインサート品を装着した後に、周囲に
樹脂を射出成形する通常のインサート射出成形法が可能
である。
【0004】一方、発光ダイオードなどの強度の低い精
密部品を樹脂中に封入する場合、樹脂材料として線膨張
係数の小さい樹脂を用い、インサート品との線膨張差を
小さくしてインサート品に加わる熱応力を低減する方法
が特開平4−329680号公報に開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、精密部
位品を樹脂中に封入する場合に用いられるトランスファ
ー成形法では、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂の硬化時
間が3〜5分と長く、量生産を上げるためには成形金型
のキャビティー数を多数個取りにするなどの工夫が必要
となり、金型の製作コストが高価となる。
【0006】従って、金型コストや生産コスト低減の点
から熱可塑性樹脂による射出成形法が望ましい。しか
し、通常インサート品は樹脂に比べて熱膨張係数が小さ
いので、成形時に高温に溶融した樹脂をインサート品周
辺に注入し、線膨張係数の小さいインサート品と共に冷
却したのでは、インサート品と樹脂との収縮差による熱
応力が発生する。このため、ダイオードなどの精密部品
を樹脂中に封入する場合、熱応力によりインサート品が
破壊され、製品の動作不良などの原因となるおそれがあ
る。
【0007】また、熱硬化性樹脂を用いたトランスファ
ー成形法、あるいは射出成形法では、熱可塑性樹脂に比
べて成形収縮が小さく、インサート品に加わる熱応力も
小さくなるが、強度の低いインサート品の場合にはでき
るだけ熱応力を低下させることが望ましい。
【0008】上記熱応力は、樹脂の融点から室温に至る
間の熱収縮に起因するものであるため、充填圧力(射出
圧力)などの射出成形条件の変更ではこれを十分に低下
させることは困難である。また、上記特開平4−329
680号公報の如く樹脂材料として線膨張係数の小さい
樹脂を用いることで熱応力をある程度低下させることが
可能となるが、この場合でもインサート品との線膨張係
数差は4〜5倍程度となることから、圧縮応力に弱いイ
ンサート品についてインサート射出成形を行うことは実
際上は困難である。また、インサート品と樹脂との線膨
張差をできるだけ近づけようとすると、材料選択の範囲
が狭められるので、材料コストの上昇につながることに
もなる。
【0009】本発明の課題は、上記問題点に鑑み、ダイ
オードなとの精密部品の性能を維持しつつインサート射
出成形を可能とし、高性能で低コストのインサート射出
成形品およびその成形方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のインサート射出成形品は、樹脂中にインサ
ート品を有するインサート射出成形品において、前記イ
ンサート品近傍の樹脂中に、該樹脂の熱膨張係数よりも
低い熱膨張係数を有する部材を並設したことを特徴とす
るものからなる。
【0011】また、上記部材(以下、補強部材というこ
ともある。)は、インサート品の剛性と同等以上の剛性
を有する、高剛性材料からなる部材であることが望まし
い。
【0012】また、上記部材は、インサート品の圧縮強
度の低い方向に対して並行に設置されていることが望ま
しい。そしてこの部材のインサート品方向への投影面積
が、インサート品の投影面積よりも大きいことが望まし
い。
【0013】上記部材は、インサート品近傍の樹脂中に
配置される。インサート品と上記部材との距離は特に限
定しないが、樹脂の熱収縮時に上記熱膨張係数の差に基
づいて熱収縮する樹脂に対し抗張力を発揮でき、その抗
張力がインサート品に加わる熱応力の軽減に寄与できる
距離であることが必要である。また、上記部材は、イン
サート品の片側のみに設けてもよいが、両側に設けるこ
とがより好ましい。
【0014】なお、上記補強部材の形状は、とくに限定
されるものではなく、たとえば板状、棒状等の形状を適
宜選択することができる。
【0015】また、本発明における樹脂はとくに限定さ
れるものではなく、たとえばポリブチレンテレフタレー
ト(PBT)、ナイロン、ポリアセタール、ポリスチレ
ン、ABS、ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリ
フェニレンサルファイド(PPS)、ポリアリレート、
ポリアミドイミド、エポキシ、ポリフェニレンエーテ
ル、フェノール、不飽和ポリエステル等の各種樹脂を使
用することができる。
【0016】また、本発明に係るインサート射出成形方
法は、インサート射出成形において、インサート品の近
傍に、射出樹脂の熱膨張係数よりも低い熱膨張係数を有
する部材を配置し、前記インサート品と前記部材をとも
に射出樹脂中に封入することを特徴とする方法からな
る。
【0017】前記のようなインサート射出成形品は次の
ように成形される。インサート品と補強部材を金型に設
置後、通常のインサート成形と同様に周辺に樹脂を射出
成形する。射出された樹脂は溶融状態であるが、熱可塑
性樹脂の場合、金型内での冷却にともない固化収縮を開
始する。また熱硬化性樹脂の場合は、加熱された状態で
固化し、その後室温に冷却する過程で熱収縮する。
【0018】一般にインサート品の熱膨張係数は樹脂の
熱膨張係数よりも小さいため、樹脂の収縮時にはインサ
ート品に対して圧縮熱応力が発生する。また、補強部材
についても同様に樹脂よりも熱膨張係数が小さいため、
樹脂の収縮時には補強部材に対して圧縮熱応力が発生す
る。このように、樹脂の収縮に伴う圧縮熱応力の一部を
補強部材が負担することになり、その分インサート品に
かかる圧縮熱応力が低減され、インサート品の破壊等の
不都合の発生を防止することができる。
【0019】とくに上記補強部材の剛性をインサート品
のそれと同等以上とすることにより、インサート品より
も先に補強部材が破壊等を起こすことがなくなり、補強
部材が所定の状態で存在する限り、樹脂の熱圧縮応力か
ら確実にインサート品を保護することができるようにな
る。
【0020】また、上記補強部材をインサート品の圧縮
強度の低い方向、つまり、インサート品は各方向に関し
て異なる強度をもつことが多いが、そのうち圧縮強度の
低い方向に対して並設するようにすれば、インサート品
が破壊され易い方向に関して優先的にインサート品を保
護することができ、結果的に最も効率のよいインサート
品保護を図ることができる。
【0021】また、上記補強部材のインサート品方向へ
の投影面積をインサート品の投影面積よりも大きくすれ
ば、補強部材は、樹脂の熱収縮に伴いインサート品に加
わろうとする応力に対する抗張力を、インサート品の全
部位に対して有効に発揮できるようになる。したがっ
て、インサート品に局部的に破壊されやすい部分を残す
ことなく、全部位に対して効果的に保護できる。
【0022】さらに、上記補強部材をインサート品の両
側に配置するようにすれば、インサート品の両側から作
用する樹脂の熱圧縮応力をバランスよく低減することが
できるので、より確実にインサート品を保護できると同
時に、成形品自身の変形防止にも寄与することができ
る。
【0023】
【実施例】以下に、本発明に係るインサート射出成形品
の望ましい実施例を、図面を参照して説明する。図1お
よび図2は、本発明の一実施例に係るインサート射出成
形品を示している。図において、1はインサート品とし
てのダイオードを示している。ダイオード1は、樹脂4
中に部材2(補強部材)とともに封入されている。
【0024】補強部材2は、ダイオード1の近傍の樹脂
4中にダイオード1に対して並設されている。より詳し
くは、補強部材2は、ダイオード1の両側に配置されて
おり、ダイオードの低圧縮強度方向5に並行に(本実施
例では平行に)設置されている。
【0025】また、図2に示すように、補強部材2のダ
イオード1方向への投影面積は、ダイオード1の同方向
投影面積よりも大きく設定されている。
【0026】また、補強部材2の熱膨張係数は、樹脂4
の熱膨張係数よりも低くなっている。また、補強部材2
の前記方向5に対する剛性は、ダイオード1の剛性と同
等以上の剛性を有するように、部材2の材質や大きさ、
厚みが設定されている。なお、ダイオード1の熱膨張係
数は樹脂4の熱膨張係数よりも低い。
【0027】本実施例に係るインサート射出成形品の成
形方法は、以下のようにして実施される。まず、ダイオ
ード1と補強部材2を金型(図示略)内に所定の位置関
係に装着し、溶融状態の樹脂4を金型内に射出する。そ
して、樹脂4を金型内で所定時間冷却することにより、
ダイオード1が補強部材2とともに樹脂4中に封入され
る。
【0028】ところで、樹脂4は溶融状態で金型内に射
出された後、冷却過程における所定温度まで固化収縮が
進行する。また、ダイオード1の熱膨張係数は樹脂4の
熱膨張係数よりも小さい。このため、ダイオード1に対
しては多かれ少なかれ樹脂4の固化収縮に伴う圧縮熱応
力が作用することになる。
【0029】しかし、本実施例に係るインサート射出成
形品においては、ダイオード1の近傍の樹脂4中に、該
樹脂4の熱膨張係数よりも低い熱膨張係数を有する部材
2が並設されているので、樹脂4の固化収縮時に発生す
る圧縮熱応力は、ダイオード1および補強部材2の両方
に対して作用することになる。したがって、補強部材2
は、収縮樹脂からダイオード1に加わろうとする圧縮熱
応力を軽減する抗張力発揮部材として機能し、ダイオー
ド1に作用する圧縮熱応力を従来品(つまり、補強部材
2のない成形品)に比べ、大幅に低減することができ
る。
【0030】また、補強部材2はダイオード1の剛性と
同等以上の剛性を有しているので、ダイオード1よりも
先に補強部材2が破壊される状態を回避でき、より確実
にダイオード1を保護することができる。
【0031】また、補強部材2はダイオード1の圧縮強
度の低い方向5に対して並設されているので、とくに該
方向5の圧縮熱応力を効果的に低減できる。換言すれ
ば、ダイオード1を、その最も弱い方向について優先的
に効率良く保護できる。
【0032】また、補強部材2のダイオード1方向への
投影面積がダイオード1の投影面積よりも大きくなって
いるので、ダイオード1の全部位に対して有効に圧縮熱
応力を低減できるとともに、外部側から収縮固化する樹
脂4の圧縮熱応力に対して効果的にダイオード1を保護
することができる。
【0033】さらに、ダイオード1の両側に補強部材4
が配置されているので、圧縮熱応力をバランスよく低減
することができる。また、成形品として、歪等の発生を
抑制することもできる。
【0034】以下、本発明のインサート射出成形品と従
来のインサート射出成形品との比較を図面に基づいて説
明する。図3は、ダイオード1の近傍に樹脂4をインサ
ート射出成形した従来のインサート射出成形品を示して
いる。ここでダイオード1部分は鉄材相当の物性を有
し、樹脂4はPBT樹脂を使用した。
【0035】また、図1はダイオード1の近傍に補強部
材2を設置した本発明のインサート射出成形品を示して
いる。補強部材2は板状形状を有し、図1に示すように
ダイオード1の長手方向、すなわちダイオード1の圧縮
強度の低い方向5に並行に両側に設置した。
【0036】ダイオード1の物性値はヤング率2100
0(kg/mm2 )、熱膨張係数1.18×10-5(c
m/cm/℃)、長手方向の圧縮破壊荷重40(kg
f)とした。樹脂の物性値はヤング率400(kg/m
2 )、熱膨張係数8×10-5(cm/cm/℃)と
し、補強部材2の物性値はヤング率21000(kg/
mm2 )とした。
【0037】樹脂4の射出温度は260℃とし、射出後
金型内で冷却され、固化温度220℃に達して以降、室
温23℃まで収縮が進行した。
【0038】図4は、図3に示すインサート射出成形品
が室温平衡状態に達した時点での圧縮応力の断面内分布
を表示したもので、11は10kg/mm2 以上の圧縮
応力発生部を、12は5kg/mm2 以上の圧縮応力発
生部を示している。とくに、ダイオード1の長手方向の
両端部周辺に高い圧縮応力が発生していることがわか
る。このときダイオード1の長手方向に係る圧縮荷重F
は45(kgf)となり、ダイオード1の圧縮破壊強度
を越えることがわかる。
【0039】図2は、図1に示すインサート成形品が室
温平衡状態に達した時点での圧縮応力の断面内分布を表
示したもので、ダイオード1周辺と同時に補強部材2周
辺にも圧縮応力が発生し、樹脂4の収縮に補強部材2が
抗していることがわかる。このとき、ダイオード1の長
手方向にかかる圧縮荷重は、補強部材2の効果によって
30(kgf)まで低下し、ダイオード1の圧縮破壊荷
重40(kgf)を下回ることからダイオード1の圧縮
破壊を防止できることがわかる。
【0040】なお、本実施例においては、樹脂4は、熱
可塑性樹脂を用いているがこれに限定されるものではな
く、熱硬化性樹脂を用いることも可能である。また、部
材2の形状は板状に限定されるものではなく、棒状等の
他の形状を採用することもできる。
【0041】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のインサー
ト射出成形品およびその成形方法によれば、ダイオード
などの精密部品をその性能を損うことなく熱可塑性樹脂
を用いてインサート射出成形可能となるため、熱硬化性
樹脂を用いる方法に比べて成形サイクルタイムが数分か
ら数10秒に短縮され、同一時間における製造量の増大
や、製造コストの低減をはかることができる。また、そ
のために多数個取りなどの取り数増を行う必要がないた
め、金型コストを低減することもできる。
【0042】また熱硬化性樹脂を用いてインサート成形
する場合においても、本発明により精密部品に負荷され
る熱応力を低減することができ、インサート品に損傷等
のない、高品質の成形品を安定供給できる。
【0043】さらに、本発明によれば補強部材を用いる
ことにより、特に低熱膨張係数の樹脂を用いる必要がな
くなるため、樹脂選択の幅が広がり、材料コストの低減
をはかることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るインサート射出成形品の概略透視
斜視図である。
【図2】図1のインサート射出成形品における断面内圧
縮応力分布を示す概略縦断面図である。
【図3】従来のインサート射出成形品の概略透視斜視図
である。
【図4】図3のインサート射出成形品における断面内圧
縮応力分布を示す概略縦断面図である。
【符号の説明】
1 インサート品としてのダイオード 2 補強部材 4 樹脂 5 ダイオードの低圧縮強度方向 11 10kg/mm2 以上の圧縮応力発生部 12 5kg/mm2 以上の圧縮応力発生部

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 樹脂中にインサート品を有するインサー
    ト射出成形品において、前記インサート品近傍の樹脂中
    に、該樹脂の熱膨張係数よりも低い熱膨張係数を有する
    部材を並設したことを特徴とするインサート射出成形
    品。
  2. 【請求項2】 前記部材がインサート品の剛性と同等以
    上の剛性を有している、請求項1に記載のインサート射
    出成形品。
  3. 【請求項3】 前記部材が、インサート品の圧縮強度の
    低い方向に対して並行に設置されている、請求項1また
    は2に記載のインサート射出成形品。
  4. 【請求項4】 前記部材のインサート品方向への投影面
    積がインサート品の投影面積よりも大きい、請求項1な
    いし3のいずれかに記載のインサート射出成形品。
  5. 【請求項5】 前記部材が、少なくともインサート品の
    両側に配置されている、請求項1ないし4のいずれかに
    記載のインサート射出成形品。
  6. 【請求項6】 インサート射出成形において、インサー
    ト品の近傍に、射出樹脂の熱膨張係数よりも低い熱膨張
    係数を有する部材を配置し、前記インサート品と前記部
    材をともに射出樹脂中に封入することを特徴とする、イ
    ンサート射出成形方法。
JP21651895A 1995-08-03 1995-08-03 インサート射出成形品およびその成形方法 Pending JPH0945713A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016068309A (ja) * 2014-09-29 2016-05-09 東レ株式会社 繊維強化プラスチックの製造方法

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