TWI487612B - A heater, a resin molding device, a resin molding method, and a resin molded product - Google Patents
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Description
本發明係關於可高速地進行加熱及冷卻以提昇製造的產能之加熱器、樹脂成形裝置、樹脂成形方法、以及樹脂成形體。
在習知的樹脂成形，是讓模具的溫度上昇後，將樹脂注入模具內，而在模具冷卻後，再將硬化的樹脂從模具內取出。關於此技術，已知有例如記載於下述專利文獻1者。在該技術，是在模具內埋設線圈，藉由在該線圈通電以將模具加熱。
專利文獻1：日本特開平07-125057號公報
然而，在習知的加熱器，並無法進行高速加熱及/或冷卻，而有製造產能低的問題。本發明是有鑑於該課題而開發完成者，其目的是提供一種可提昇製造產能的加熱器、樹脂成形裝置以及樹脂成形方法，並提供如此般製造出的樹脂成形體。
為了解決上述課題，本發明的加熱器，其特徵在於：是具備：金屬製的頂板、設置於頂板的金屬製的柱材、包圍柱材的軸的周圍之線圈；柱材在內部具有冷卻通路。
若在線圈進行通電，會有電流流過柱材的表面而進行高頻感應加熱，該熱會傳遞至熱傳上的連接於柱材的頂板。由於該加熱為高頻感應加熱，可高速地讓頂板的溫度上昇。另一方面，柱材在內部具有冷卻通路。在冷卻通路內，可流過空氣、水、霧狀氣體(mist air)、凍結氣體(frozen air)等的冷卻媒體。藉此，能將柱材以比自然冷卻時更高的速度進行冷卻，因此在具有加熱及冷卻循環的製造步驟，可提昇其產能。
頂板的熱傳導率，較佳為比柱材之和線圈鄰接的區域的熱傳導率更高。
柱材之和線圈鄰接的區域，為了進行高頻感應加熱，必須要求一定程度的高電阻，高電阻材料，一般而言熱傳導率低，因此無法高效率地讓頂板的溫度上昇。於是，在本發明，藉由將頂板的熱傳導率相對的提高，以提昇頂板的昇溫速度，而使利用頂板進行加熱處理的物質的製造產能變高。該物質宜為樹脂。
另外較佳為，柱材具有：第1金屬構成的筒體和第2金屬構成且設置於筒體內的柱部；第2金屬的熱傳導率比第1金屬的熱傳導率更高。在此所指的熱傳導率，並沒有特別的限定，是指測定溫度20℃的熱傳導率。若使用這種柱材，由於筒體內的柱部的熱傳導率高，筒體內產生的熟透過柱部而高效率地傳遞至頂板。另外，頂板的熱也能透過柱部來進行散熱。
在柱材或柱部具備冷卻通路的情況，筒體和柱部是由不同金屬所構成且在筒體內壓入柱部的情況，起因於其等的熱膨脹係數的差會使柱材、固定於柱材的頂板發生應變，冷卻通路可吸收起因於這些金屬的熱膨脹係數的差所造成的應變。特別是，在頂板是使用於樹脂成形用模具的情況，由於不容易發生熱膨脹係數的差所造成的應變，而能進行精密的樹脂成形。
另外較佳為，第1金屬的熱傳導率為60W/m‧K以下，第2金屬的熱傳導率為70W/m‧K以上，在此情況，能以充分的高速進行頂板的加熱及/或冷卻。
本發明之樹脂成形裝置，是在上述加熱器的頂板設置樹脂成形用的凹凸圖案。在此情況，可沿著凹凸圖案進行樹脂成形。由於將頂板進行高速加熱及/或冷卻，而能提昇樹脂成形時的產能。
本發明之樹脂成形方法，其特徵在於：係具備：在含有上述樹脂成形裝置的模具內注入樹脂的步驟、將模具冷卻的步驟；該樹脂為熱塑性樹脂，在線圈進行通電，若對模具注入樹脂時的模具溫度為T1(℃)，且樹脂開始流動的溫度為T2(℃)的情況，是符合以下的關係式：T1(℃)≧T2(℃)-70℃。
若在這種溫度下注入樹脂，在模具內能讓樹脂充分的流動，而形成外觀良好的樹脂成形體。
特別是，本發明之樹脂成形方法，其特徵在於：係具備：在含有上述樹脂成形裝置的模具內將插入零件插入的步驟、在該模具內注入樹脂的步驟、將模具冷卻的步驟；該樹脂為熱塑性樹脂，在線圈進行通電，若對模具注入樹脂時的模具溫度為T1(℃)，且樹脂開始流動的溫度為T2(℃)的情況，是符合以下的關係式：T1(℃)≧T2(℃)-70℃。
亦即，即使是在注入樹脂前先將引線架等的插入零件插入後，再在這種溫度下注入樹脂的情況，在模具內仍能讓樹脂充分的流動，而形成外觀良好的樹脂成形體。
特別是，熱塑性樹脂宜為液晶性聚合物，液晶性聚合物可在模具內充分流動。藉由這種樹脂成形方法所製造出的樹脂成形體，比起習知方法所製造出的樹脂成形體，在構造上，幾乎無法觀察到起因於樹脂流的衝突所產生的熔接痕，而且流動痕極小，而具有更優異的外觀。另外，在挾持引線架(插入引線架)的模具內於較高溫下注入樹脂的情況，有引線架和樹脂間的密合性提昇的優點。
如此般使用引線架等作為插入零件，使該插入零件和樹脂一體化而獲得樹脂成形體的情況，較佳為在該插入零件的表面實施黑化處理或粗化處理。若使用實施上述處理後的插入零件，可進一步提昇該插入零件和樹脂之間的密合性。
依據本發明的加熱器，可提昇製造產能；依據使用其的樹脂成形裝置及樹脂成形方法，能以高產能來進行樹脂成形。另外，由在高溫下注入的樹脂所成形出的樹脂成形體，其外觀優異。
以下說明實施形態之加熱器、樹脂成形裝置、樹脂成形方法以及樹脂成形體。在以下的說明，對於相同要素是使用相同符號而省略其重覆說明。
第1圖係樹脂成形裝置主要部的立體圖。
以下說明，使用第1圖的樹脂成形裝置，作為插入零件是使用引線架(特別是金屬製的引線架)的情況之樹脂成形。
在樹脂成形時，首先準備引線架20。1個引線架20具有用來形成複數個外殼(case)之複數個區域。下模具M4具備用來搬運引線架20的凹槽MG，在下模具M4的凹槽MG內固定下模具主要部(頂板)M41。在下模具M4的上部配置上模具M3，在與下模具主要部M41對置的位置配置上模具主要部M31。在該等模具主要部M31、M41之間的模穴內注入樹脂以進行樹脂成形。
引線架20的搬運方向T的排出側之凹槽MG深度，是比引線架20的導入側的深度更深，以使成形後的樹脂也能收容於凹槽MG內。另外，在上模具M3也是，在比上模具主要部M31更接近引線架排出側形成有凹槽MG’。
詳而言之，在引線架20之一個樹脂成形用區域位於模具主要部M31、M41間後，模具主要部M31、M41隨著模具M3、M4一起閉合。然後，透過設置於上模具主要部M31的樹脂注入口(澆口)G將熔融樹脂充填於被模具挾持的空間內，以進行成形。澆口G數目也可以是複數個。另外，在從樹脂注入前至注入結束後，透過設置於上模具主要部M31及/或下模具主要部M41的排氣口VC來將存在於模具主要部M31、M41間的模穴內之空氣排往外部。亦即，凹凸圖案2A和排氣口VC，即使是在模具閉合的狀態下也是連通的。然而，由於上述熔融狀態的樹脂(熔融樹脂)呈較高黏度，不致從模具間的連通區域的間隙將熔融樹脂吸到排氣口VC，這時的間隙尺寸，只要考慮熔融樹脂的黏度來設定即可。
在各個模具主要部M31、M41的表面，形成有樹脂成形用的凹凸圖案2A，由於凹凸圖案2A的形狀和要成形出的樹脂外殼本體的形狀相同，在此以單數或複數個樹脂外殼本體(2A)的形式來表示。
在樹脂成形後，打開上下的模具M3、M4，成形出的外殼本體(2A)往凹槽MG之深度較大側移動，且使引線架之下個成形用的區域再度位於模具主要部M31、M41間。
亦即，該樹脂外殼的製造方法是具備：準備引線架20的步驟、在對置的2個模具(主要部)M31、M41所挾持的空間內配置引線架20的步驟、在該空間內注入樹脂材料的步驟。
在此，下模具主要部M41，是構成第2圖所示的加熱器IHM的頂板(M41)。若設定成XYZ正交座標系統，頂板M41的表面是和XY平面一致，而排氣口VC則沿著Z軸方向延伸。
第2圖係加熱器IHM的立體圖。第3圖係第2圖所示的加熱器的III-III線的截面圖。第4圖，係將第2圖所示的加熱器IHM從箭頭IV方向觀察的加熱器IHM之仰視圖。
加熱器IHM，是用來進行高頻感應加熱的，其具備：金屬製的頂板M41、固定於頂板M41之金屬製的柱材M42、M43(參照第3圖)以及圍繞柱材M42、M43的軸(Z軸)的周圍之線圈WR。複數個螺栓N1~N4是貫穿頂板M41，藉由螺栓N1~N4將頂板M41固定於本體側的模具。
線圈WR，是由導線CL和被覆導線CL外周的緣絕被覆層CT所構成。作為導線CL的材料可使用銅(Cu)，作為緣絕被覆層CT的材料可使用琺琅或矽，其等的材料並沒有特別的限定。
若在捲繞成圓筒形的線圈WR的兩端子WRE1、WRE2間進行通電，會發生沿著線圈WR的軸方向的磁力線。以讓該磁力線通過的方式配置柱材(M42)。受到通過柱材(M42)表面的磁力線的影響，在柱材(M42)的表面會產生渦電流，而進行高頻感應加熱。
亦即，柱材之與線圈WR鄰接的區域(筒體M42)，為了進行高頻感應加熱，必須具有一定程度的高電阻；高電阻的材料，一般而言熱傳導率低，而無法高效率地讓頂板M41的溫度上昇。頂板M41的熱傳導率，是比柱材之與線圈WR鄰接的區域(筒體M42)的熱傳導率更高。因此，可提昇頂板M41的昇溫速度，而使利用頂板M41進行加熱處理的物質的製造產能變高。該物質，在本例為樹脂。
另外，本例的柱材係具有：第1金屬構成的筒體M42和第2金屬構成且設置於筒體M42內的柱部(心材)M43；該柱部M43，是熱傳上的連接於筒體，且其外周面是接觸筒體內周面。在此，第2金屬的電阻率R2比第1金屬的電阻率R1低(R2<R1)。亦即，構成筒體M42的第1金屬具有高電阻(=R1)，能高效率地進行高頻感應加熱，筒體M42內的柱部M43具有低電阻(=R2)，亦即熱傳導率高，能使筒體M42內產生的熟透過柱部M43而高效率地傳遞至頂板M41。另外，頂板的熱也能透過柱部來進行散熱。
關於頂板M41、筒體M42、柱部M43各個的材料(α、β、γ)的適當組合的一例，可使用以下的組合。
(α、β、γ)=(合金工具鋼鋼材、不鏽鋼鋼材、鋁合金材)、(合金工具鋼鋼材、不鏽鋼鋼材、銅合金材)、(合金工具鋼鋼材、不鏽鋼鋼材、鋅合金材)、(合金工具鋼鋼材、高速度工具鋼材、鋁合金材)、(合金工具鋼鋼材、高速度工具鋼材、銅合金材)、(合金工具鋼鋼材、高速度工具鋼材、鋅合金材)、(機械構造用碳鋼材、不鏽鋼鋼材、鋁合金材)、(機械構造用碳鋼材、不鏽鋼鋼材、銅合金材)、(機械構造用碳鋼材、不鏽鋼鋼材、鋅合金材)、(機械構造用碳鋼材、高速度工具鋼材、鋁合金材)、(機械構造用碳鋼材、高速度工具鋼材、銅合金材)、(機械構造用碳鋼材、高速度工具鋼材、鋅合金材)、(合金工具鋼鋼材、合金工具鋼鋼材、鋁合金材)、(合金工具鋼鋼材、合金工具鋼鋼材、銅合金材)、(合金工具鋼鋼材、合金工具鋼鋼材、鋅合金材)等。
該柱材在內部具有冷卻通路P1、P2。在冷卻通路P1、P2內，可流過空氣、水、霧狀氣體、凍結氣體等的冷卻媒體。各冷卻通路P1、P2，是平行於Z軸而延伸，透過形成於頂板M41內的連絡通路P3而互相連接。若從一方的冷卻通路P2將冷卻媒體朝箭頭AIN
方向導入，冷卻媒體會透過連絡通路P3而流到冷卻通路P1後往箭頭AOUT
方向排出。
藉此，由於能將柱材以比自然冷卻時更高速地進行冷卻，可進一步提昇產能。特別是，在筒體M42和柱部M43是由異種金屬構成且在筒體M42內壓入柱部M43的情況，起因於其等的熱膨脹係數的差會使柱材M42、M43、固定於柱材M42、M43的頂板M41發生應變，冷卻通路P1、P2可吸收起因於這些金屬的熱膨脹係數的差所造成的應變。
特別是，在頂板M41是使用於樹脂成形用模具的情況，由於不容易發生熱膨脹係數的差所造成的應變，而能進行精密的樹脂成形。
柱材M42、M43之垂直於軸方向的面，是經由熔接或螺栓等來固定於頂板M41的背面，而和頂板形成熟傳上的連接並互相接觸。在頂板M41的背面和柱材M42、M43之間，設置熱電偶等的溫度感測器TM，溫度感測器TM可測定頂板M41的溫度。
另外，冷卻通路P1、P2是到達頂板M41，如此，流過冷卻通路P1、P2的冷卻媒體可直接接觸頂板M41，而提昇冷卻效率。
另外，如圖所示，凹凸圖案2A是形成能在一次的成形步驟製造出4個樹脂封裝體(package)。亦即，本例的凹凸圖案2A具有4個凹區域2A1、2A2、2A3、2A4。在進行樹脂成形時，在用上下的模具主要部M41、M31來挾持引線架20的狀態下，將熔融樹脂注入藉由上下的凹凸圖案2A所形成的模穴內，然後使冷卻媒體流入通路P2、P3、P1內，以透過高導電性的柱部M43及頂板M41來將樹脂施以急速冷卻。
該樹脂成形裝置，由於在加熱器IHM的頂板M41設置樹脂成形用的凹凸圖案2A，可沿著凹凸圖案2A進行樹脂成形。由於頂板41可進行高速加熱及/或冷卻，而能提昇樹脂成形時的產能。
第4圖雖是顯示朝Z軸方向延伸的一組的冷卻通路P1、P2，但也能像第5圖所示，設置2組以上的冷卻通路P1、P2。各個冷卻通路P1、P2是藉由連通流路P3來連接。
另外，在第3圖，連絡通路P3雖是形成於頂板M41內，但像第6圖所示形成於柱材的柱部M43內亦可。在此情況也是，冷卻通路及連絡通路的組數可以像第5圖所示般形成複數組。
另外較佳為，第1金屬的熱傳導率為60W/m‧K以下，第2金屬的熱傳導率為70W/m‧K以上，在此情況，能以充分的高速進行頂板的加熱及/或冷卻。此外，基於高速加熱的觀點，高電阻材料所構成的第1金屬的電阻率(=R1)宜為5×10-8
Ω‧m以上。
關於熱傳導率60W/m‧K以下的材料，已知有以下的材料。例如可列舉：S50C、S55C等的機械構造用碳鋼材及其等的改良鋼材；SCM440、SCM445等的機械構造用合金鋼鋼材及其等的改良鋼材；SUS420、SUS630等的不鏽鋼鋼材及其等的改良鋼材；SK3等的碳工具鋼材及其等的改良鋼鋼材；SKS3、SKD4、SKD7、SKD11、SKD12、SKD61、SKT4等的合金工具鋼材及其等的改良鋼鋼材；SKH5、SKH9、SKH51、SKH55、SKH57、SKH59等的高速度工具鋼材；以及粉末高速度工具鋼鋼材、麻時效鋼鋼材等的改良鋼鋼材。
另一方面，關於熱傳導率70W/m‧K以上的材料，已知有以下的材料。例如可列舉：鋁銅合金、鋁鎂合金等的鋁合金材；銅鈹合金、銅鎢合金、銅鉬合金、銅鎳錫合金等的銅合金材；鋅鋁銅合金等的鋅合金材。
另外，若僅著眼於冷卻動作的冷卻效果，筒體M42和柱部M43可由同一種材料構成，或是採用一體化的構造。
第7圖係柱材整體都是由和前述筒體M43同樣的材料構成的情況之柱材的縱截面圖。為便於說明，柱材是用和筒體M43相同的符號來表示。
柱材(M43)，可使用和上述筒體M43同樣的材料，且在內部形成冷卻通路P1、P2。在此情況也是，藉由在線圈WR進行通電以將柱材(M43)實施高頻感應加熱，而將熱傳上的連接於柱材(M43)之頂板M41急速加熱，又藉由在柱材(M43)具備冷卻通路P1、P2，以將柱材(M43)及頂板M41急速地冷卻。因此可提昇製造產能。
第8圖係顯示包含上下模具之樹脂成形裝置的縱截面圖。
在台座B3上裝載基台B2、B1，其等是藉由螺栓BL1固定在一起。在上部的基台B1上裝載下模具M4、上模具M3。在上模具M3內形成有連續於澆口G之樹脂供應通路SL3。另外，在配置於上模具M3之下部樹脂供應構件(模具)M2以及上部樹脂供應構件(模具)M1，分別形成有連續於樹脂供應流路SL3之樹脂供應流路SL2及樹脂供應流路SL1。
首先，在所有的模具M1~M4都閉合的狀態下，透過樹脂供應流路(澆道、流道)SL1、SL2、SL3及澆口G，將樹脂材料注入上模具M3和下模具M4之間的空間內。該樹脂呈熔融狀態，又藉由前述加熱器IHM將上模具M3和下模具M4加熱。而且設置分別形成有凹凸圖案2A的頂板M41(參照第2圖)，且雙方的頂板M41呈對置。在上下的模具M3、M4接近完全閉合前，開始進行上述排氣，當樹脂注入完成後，結束上述排氣，將冷卻媒體導入各個冷卻通路P1、P2，使樹脂固化。
接著，使模具M1及模具M2和導銷FT一起離開模具M3，以將連續於澆口G之固化樹脂(澆道)從在模穴內成形出的樹脂成形體(外殼本體2A)切斷。導銷FT是沿厚度方向貫穿模具M1、M2、M3、M4及基台B1、B2。在供導銷FT貫穿的孔內，為了促進導銷FT相對於模具的滑動而設有軸套(sleeve)，導銷FT能以在軸套內面滑動的狀態沿上下方向移動。導銷FT的上端固定於模具M1。
接著，使上模具M3離開下模具M4，在模具間的模穴內成形出的樹脂成形體(外殼本體2A)會殘留在下模具M4上。
接著，使模具M2離開模具M1，將上述澆道從模具M1拉出即可簡單地除去該澆道。然後，使成形機的頂出銷PP從台座B3的插入孔的下方往上頂，利用頂出銷PP的前端將頂出板SB的下面往上推，而使頂出板SB沿著基台B2內面滑動並上昇。在頂出板SB，固定著向上延伸的回位銷(return pin)RTP。回位銷RTP通過基台B1的貫穿孔及模具M4的貫穿孔內而到達模具M3的下面。若頂出板SB往上滑動而將回位銷RTP往上頂，連結於回位銷RTP而和其動作產生連動且能往上移動的頂出銷(未圖示)，會將樹脂成形體(外殼本體2A)往上頂出。
在模具M1~M4閉合的情況，突出的回位銷RTP的前端會被上模具M3的下面往下壓，連動於此動作而使上述頂出銷(未圖示)返回原來的位置。頂出銷的前端，在和上模具M3接觸的狀態下不會被推壓，因此可抑制其表面發生劣化。另外，上述樹脂成形裝置也能設計成橫置，而使上下方向的移動成為水平方向的移動。
第9圖係顯示樹脂成形時的時序的一例的圖表。
上下模具的閉合動作是從時刻t1
開始(進行合模的時間以訊號SM
的高位準來表示)。上下模具的開模量(間隔距離)用AM
來表示。在時刻t1
以後，開模量AM
減少，模具逐漸閉合。在時刻t1
以後，開始使用上述加熱器來進行上下模具的加熱，模具溫度TM
逐漸上昇。在時刻t2
，開模量AM
成為0，上下模具形成接觸，從時刻t2
以後至時刻t4
，是對這些模具(頂板)的接觸面施加若干壓力FM
。
在時刻t2
，排氣量VP
為正值，開始進行上述排氣，在之後的時刻t6
，停止進行上述排氣。在時刻t3
以後，冷卻媒體朝冷卻通路內的導入速度CP
為正值，開始進行上述冷卻媒體的導入，在之後的時刻t8
，停止進行上述導入。
在時刻t4
，在上下模具的溫TM
到達期望溫度的時點，合模壓力FM
增加，在從時刻t4
至時刻t5
的期間以正的射出速度VR
將樹脂注入模具間的模穴內。樹脂的射出壓力PR
在時刻t4
至時刻t5
之間急劇增加，然後到時刻t7
為止，壓力PR
降低若干，而在時刻t7
成為零。
在模具溫度TM
充分降低的時點，在時刻t8
，結束合模期間，增加模具的開模量AM
，使模具間的壓力FM
成為零。然後，在時刻t9
，使模具完全打開，而結束一次的成形步驟。
另外，冷卻媒體的導入，可從上下的模具溫度TM
到達期望溫度的時刻t7
開始，亦可在時刻t3
至時刻t7
的期間開始。但在這些開始時刻，為了提昇產能，較佳為從時刻t3
開始。另外，冷卻媒體的停止，只要在開始進行下個成形步驟時刻之前停止即可，但為了提昇產能，較佳為在時刻t8
停止。
接著，使用第3圖所示的構造之加熱器來進行幾個實驗。
(共通條件)
作為共通條件，是將加熱器固定於不鏽鋼(S45C，JIS規格)構成的周圍模具的本體。該周圍模具的溫度維持於100℃。這是相當於打開模具的狀態下測定的溫度。頂板、筒體、柱部的材料，是分別採用實施例1~實施例5的情況，開始用加熱器進行加熱，測定頂板溫度從250℃昇溫至300℃所需要的時間。頂板是縱60mm、橫100mm、厚4.5mm的板狀的長方體；呈圓筒形的筒體的直徑為44mm，內徑為34mm，高度為30mm；呈圓柱形的柱部的直徑為34mm，高度為30mm；呈圓筒形的冷卻通路在柱部內的長度為34mm，內徑5mm。
另外，ACD37是日立金屬公司製的合金工具製鋼材，moldMAX HH是Brush Wellman日本公司的銅鈹合金(Cu：98.2%，Be：1.8%)，S-STAR是大同特殊鋼公司製的不鏽鋼合金。
(實施例1)
‧頂板=ACD37(熱傳導率：42W/m‧K)
‧筒體=ACD37(熱傳導率：42W/m‧K)
‧柱部=ACD37(熱傳導率：42W/m‧K)
(實施例2)
‧頂板=ACD37(熱傳導率：42W/m‧K)
‧筒體=ACD37(熱傳導率：42W/m‧K)
‧柱部=moldMAX HH(熱傳導率：105W/m‧K)
(實施例3)
‧頂板=S-STAR(熱傳導率：23W/m‧K)
‧筒體=S-STAR(熱傳導率：23W/m‧K)
‧柱部=S-STAR(熱傳導率：23W/m‧K)
(實施例4)
‧頂板=ACD37(熱傳導率：42W/m‧K)
‧筒體=S-STAR(熱傳導率：23W/m‧K)
‧柱部=S-STAR(熱傳導率：23W/m‧K)
(實施例5)
‧頂板=ACD37(熱傳導率：42W/m‧R)
‧筒體=S-STAR(熱傳導率：23W/m‧K)
‧柱部=moldMAX HH(熱傳導率：105W/m‧K)
從250℃加熱至300℃所需的昇溫時間如下。
‧實施例1…30秒
‧實施例2…15秒
‧實施例3…45秒
‧實施例4…37秒
‧實施例5…17秒
(比較例1)
作為比較例1，是將不具備冷卻通路而由S-STAR所構成的尺寸250mm×60mm×30mm的長方體塊，用加熱器(輸出3kW)加熱的情況，從250℃加熱至300℃所需的昇溫時間如下。
‧比較例1…80秒
因此，上述實施例1~5的加熱器的昇溫特性是比比較例1更優異。
(實施例6)
將第1圖之與頂板M41、M31熱傳上的連接之周圍模具M4、M3的溫度維持於100℃，並將實施例3的加熱器分別設置於模具M4、M3。
在雙方加熱器的線圈供應高頻電流，將頂板溫度維持於252℃。將實施黑化處理後的銅製引線架配置於模具間的模穴後(t1
=0秒)，閉合模具且藉由高頻感應加熱將頂板溫度昇溫。接著，藉由真空泵開始進行模穴內的排氣後(t2
=2秒)，將冷卻媒體(空氣)導入冷卻通路內(t3
=22秒)。在頂板溫度到達300℃的時點，將熔融的液晶性聚合物(住友化學公司製：E6008，開始流動溫度：320℃)充填於模穴內(t4
=23秒)。在頂板溫度到達252℃的時點，停止供應冷卻媒體，從模具將成形後的樹脂成形體取出。在此情況，從配置引線架到取出成形體為止的時間為57秒。
第10圖係顯示本例的溫度循環的圖表。
從加熱器開始進行加熱起，在23秒內頂板溫度就會從252℃昇溫至300℃。另外，藉由導入冷卻媒體，在29秒內就能使頂板溫度成為一定值的252℃。亦即，昇溫速度Tup
(℃/s)為約2(℃/s)，降溫速度Tdown
(℃/s)為約-2(℃/s)而具有優異的特性。這是比電阻加熱或自然冷卻所能實現的昇溫速度、降溫速度更優異。
(比較例2)
在未供應冷卻媒體下進行和實施例6同樣的樹脂成形的情況，從配置引線架至取出成形品為止的時間為82秒。
(實施例7)將第1圖之與頂板M41、M31熱傳上的連接之周圍模具M4、M3的溫度維持於100℃，並將實施例2的加熱器分別設置於模具M4、M3。
在雙方加熱器的線圈供應高頻電流，將頂板溫度維持於253℃。將實施黑化處理後的銅製引線架配置於模具間的模穴後(t1
=0秒)，閉合模具且藉由高頻感應加熱將頂板溫度昇溫。接著，藉由真空泵開始進行模穴內的排氣後(t2
=2秒)，將冷卻媒體(空氣)導入冷卻通路內(t3
=20秒)。在頂板溫度到達300℃的時點，將熔融的液晶性聚合物(住友化學公司製：E6008，開始流動溫度：320℃)充填於模穴內(t4
=21秒)。在停止供應冷卻媒體後(t8
=28秒)，在頂板溫度到達253℃的時點，從模具將成形後的樹脂成形體取出。在此情況，從配置引線架到取出成形體為止的時間為32秒。
第12圖係顯示本例的溫度循環的圖表。
從加熱器開始進行加熱起，在21秒內頂板溫度就會從253℃昇溫至300℃。另外，藉由導入冷卻媒體，在9秒內就能使頂板溫度成為一定值的253℃。亦即，昇溫速度Tup
(℃/s)為約2(℃/s)，降溫速度Tdown
(℃/s)為約-5(℃/s)而具有優異的特性。這是比電阻加熱或自然冷卻所能實現的昇溫速度、降溫速度更優異。
(比較例3)
在未供應冷卻媒體下進行和實施例7同樣的樹脂成形的情況，從配置引線架至取出成形品為止的時間為48秒。
依據以上說明可知，藉由使用上述構造的加熱器，可將頂板迅速昇溫，又藉由使用冷卻通路，可充分縮短冷卻時間，而能提昇產能。特別是，如實施例2、實施例4、實施例5所示，只要頂板的熱傳導率比筒體更大，或柱部是由熱傳導率70W/m‧K以上的材料所構成，即可顯著改善其昇溫時間。另外，在構成筒體之第1金屬的熱傳導率為60W/m‧K以下的情況，能使其電阻率變大，而進行充分高速的高頻感應加熱。
另外，作為上述樹脂，可列舉熱固性樹脂、熱塑性樹脂。作為熱固性樹脂，例如包括：酚樹脂、尿素樹脂、三聚氰胺樹脂、酞酸二烯丙酯樹脂、環氧樹脂、聚胺酯樹脂、聚醯亞胺樹脂以及不飽和聚酯樹脂等；較佳為使用酚樹脂、環氧樹脂。
另外，作為熱塑性樹脂，例如包括：聚苯乙烯樹脂、丙烯酸樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚酯樹脂、聚醯胺樹脂、聚縮醛樹脂、聚苯醚樹脂、氟樹脂、聚苯硫樹脂、聚碸樹脂、聚芳酯樹脂、聚醚醯亞胺樹脂、聚醚碸樹脂、聚醚酮樹脂、液晶聚酯樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂、聚醯亞胺樹脂等；較佳為使用聚酯樹脂、聚醯亞胺樹脂、聚苯硫樹脂、液晶聚酯樹脂；又基於流動性、耐熱性以及剛性優異的觀點，最佳為使用液晶聚酯樹脂(液晶性聚合物)。這些樹脂，可單獨使用，也能將複數種樹脂同時使用。
另外，上述的樹脂成形方法係具備：在上述樹脂成形裝置的模具內注入樹脂的步驟、冷卻模具的步驟；該樹脂為熱塑性樹脂，在線圈進行通電，若樹脂注入模具時該模具的溫度為T1(℃)，且樹脂開始流動的溫度為T2(℃)的情況下，是符合以下的關係式。
‧T1(℃)≧T2(℃)-70℃
若在這種溫度下注入樹脂，在模具內能讓樹脂充分的流動，而形成外觀良好的樹脂成形體。
另外，若將模具冷卻而使樹脂成形體離開模具時該模具的溫度為T3(℃)的情況下，更佳為符合以下的關係式。
‧T3(℃)≦T2(℃)-100℃
如此，由於樹脂成形體容易離開模具，可進一步提昇製造的產能。另外，在將插入零件(引線架)插入的情況、未插入的情況，亦即在雙方的情況，都能獲得符合上述溫度範圍的條件的效果。
第11圖係具有所製造出的樹脂成形體的電子零件之立體圖。
電子零件1係具備：樹脂外殼2、蓋構件4。樹脂外殼2，係具備上述樹脂成形體之樹脂外殼本體2A，在樹脂外殼本體2A的中央具有凹部2C。從引線架切出晶粒焊墊2G及引線端子2B。亦即，在上述步驟，將插入零件之引線架(2G、2B)插入模具(M31、M41，參照第1圖)之間，在此狀態下將樹脂注入模具間，使該樹脂固化。在樹脂外殼本體2A的凹部2C內配置晶粒焊墊2G，在晶粒焊墊2G上固定電子元件3。電子元件3，是透過接合引線5來和引線端子2B的內引線連接。引線端子2B在外殼本體2A的背面形成露出，而能進行覆晶接合。在樹脂外殼本體2A之凹部開口端固定蓋構件4，以使凹部2C內形成氣密狀態。
另外，上述樹脂為熱塑性樹脂，較佳為液晶性聚合物。液晶性聚合物可在模具內充分的流動。藉由這種樹脂成形方法所製造出的樹脂成形體，比起習知的方法所製造出的樹脂成形體，在構造上，幾乎無法觀察到起因於樹脂流的衝突所產生的熔接痕，而且流動痕極小，而具有更優異的外觀。
另外，在挾持插入零件(銅、鐵、鎳、鈷、鋁、鋅、或是其等的合金等構成的引線架、金屬零件、陶瓷)的模具內，以較高溫度來注入模具的情況，具有可提昇引線架、金屬零件、陶瓷等和樹脂間的密合性的優點。
為了進一步提昇和樹脂間的密合性，較佳為對插入零件的表面實施黑化處理或粗化處理。黑化處理的方法是包括：在鹼性水溶液(例如，將亞氯酸鈉、氫氧化鈉及磷酸三鈉溶解於水而形成的水溶液)中浸漬插入零件的方法；在鹼性水溶液(例如，將亞氯酸鈉、氫氧化鈉及磷酸三鈉溶解於水而形成的水溶液)中浸漬插入零件後，將引線架實施陽極氧化的方法；在含有銅離子的電沉積液(例如，將硫酸銅、乳酸及氫氧化鈉溶解於水而形成的水溶液)內浸漬插入零件，且對插入零件通電的方法。另外，表面粗化的方法是包括：乾式或濕式的噴砂法、噴水法、衝壓法、雷射照射法、利用酸性或鹼性的蝕刻液(例如，阿托科技日本公司製Mold Prep LF)進行蝕刻的方法等。
(氣密性試驗)
(實施例8)
使用上述實施例6所製造的樹脂外殼本體2A來進行氣密性的試驗。
第13圖係顯示本氣密性試驗所使用的氣密性檢查裝置101的概略圖。
如第13圖所示，氣密性檢查裝置101係具備：空室102、用來對空室102內供應非活性He氣體的氣體供應部103、從空室102的底面將空室102內的空氣施以排氣的氣體排氣部104。
首先，將上述樹脂外殼本體2A上下倒置，將樹脂外殼本體2A設置於空室102的底面，而使樹脂外殼本體2A的側壁包圍空室102的底面的氣體排氣部104。然後，將樹脂外殼本體2A的側壁和空室102所形成的空間S的空氣藉由氣體排氣部104吸引，以將樹脂外殼本體2A固定於空室102的底面。接著，透過氣體供應部103將He供應至空室102內，在氣體排氣部104檢測He，藉此調查樹脂外殼本體2A的氣密性。
若進行測定之樹脂外殼本體2A的個數為α0
，He洩漏值未達1×10-8
Pa‧m3
/sec的樹脂外殼本體2A的個數為α，則氣密性用α/α0
×100%來表示。氣密性的值越高代表氣密性越優異。測定的結果，氣密性為100%。
(實施例9)
除了將頂板溫度改為281℃以外，是進行和實施例6同樣的樹脂外殼本體2A的成形。該樹脂外殼本體2A的氣密性為92%。
(實施例10)
除了將頂板溫度改為269℃以外，是進行和實施例6同樣的樹脂外殼本體2A的成形。該樹脂外殼本體2A的氣密性為73%。
(比較例4)
除了將頂板溫度改為240℃以外，是進行和實施例6同樣的樹脂外殼本體2A的成形。該樹脂外殼本體2A的氣密性為0%。
(實施例11)
除了使用以阿托科技日本公司製Mold Prep LF進行粗化處理後的引線架以外，是進行和實施例6同樣的樹脂外殼本體2A的成形。該樹脂外殼本體2A的氣密性為87%。
本發明可利用於：藉由高速進行加熱、冷卻來提昇產能之加熱器、樹脂成形裝置、樹脂成形方法以及樹脂成形體。
M41．．．頂板
M42．．．筒體(柱材)
M43．．．柱部(柱材)
WR．．．線圈
P1、P2．．．冷卻通路
第1圖係樹脂成形裝置主要部的立體圖。
第2圖係加熱器的立體圖。
第3圖係第2圖所示的III-III線的截面圖。
第4圖，係將第2圖所示的加熱器從箭頭IV方向觀察的加熱器之仰視圖。
第5圖係加熱器的仰視圖。
第6圖係加熱器的截面圖。
第7圖係柱材的縱截面圖。
第8圖係包含上下模具之樹脂成形裝置的縱截面圖。
第9圖係樹脂成形時的時序圖。
第10圖係溫度循環的圖表。
第11圖係具有所製造出的樹脂成形體之電子零件的立體圖。
第12圖係其他實施態樣的溫度循環的圖表。
第13圖係顯示氣密性檢查裝置101的概略圖。
2A．．．凹凸圖案(樹脂外殼本體)
20．．．引線架
CL．．．導線
CT．．．緣絕被覆層
IHM．．．加熱器
M31．．．上模具主要部
M41．．．頂板(下模具主要部)
M42．．．筒體(柱材)
M43．．．柱部(柱材)
TM．．．溫度感測器
WR．．．線圈
P1、P2．．．冷卻通路
P3．．．連絡通路
Claims (10)
- 一種加熱器，其特徵在於：是具備：金屬製的頂板、設置於前述頂板的金屬製的柱材、以及包圍前述柱材的軸的周圍之線圈；前述柱材在內部具有冷卻通路，前述柱材具有：第1金屬構成的筒體和第2金屬構成且設置於前述筒體內的柱部；前述第2金屬的熱傳導率比前述第1金屬的熱傳導率更高。
- 如申請專利範圍第1項記載的加熱器，其中，前述頂板的熱傳導率，是比前述柱材之和前述線圈鄰接的區域的熱傳導率更高。
- 如申請專利範圍第1項記載的加熱器，其中，在前述柱部內具有前述冷卻通路。
- 如申請專利範圍第1項記載的加熱器，其中，前述第1金屬的熱傳導率為60W/m‧K以下，前述第2金屬的熱傳導率為70W/m‧K以上。
- 一種樹脂成形裝置，其特徵在於：是在申請專利範圍第1項記載的加熱器之前述頂板設置樹脂成形用的凹凸圖案。
- 一種樹脂成形方法，其特徵在於：係具備：在含有申請專利範圍第5項記載的樹脂成形裝置的前述凹凸圖案之模具內注入樹脂的步驟、 將前述模具冷卻的步驟；前述樹脂為熱塑性樹脂，在前述線圈進行通電，若對前述模具注入樹脂時的前述模具溫度為T1(℃)，且前述樹脂開始流動的溫度為T2(℃)的情況，是符合以下的關係式：T1(℃)≧T2(℃)-70℃。
- 如申請專利範圍第6項記載的樹脂成形方法，其中，前述熱塑性樹脂為液晶性聚合物。
- 一種樹脂成形方法，其特徵在於：係具備：在含有申請專利範圍第5項記載的樹脂成形裝置的前述凹凸圖案的模具內將插入零件插入的步驟、在前述模具內注入樹脂的步驟、將前述模具冷卻的步驟；前述樹脂為熱塑性樹脂，在前述線圈進行通電，若對前述模具注入樹脂時的前述模具溫度為T1(℃)，且前述樹脂開始流動的溫度為T2(℃)的情況，是符合以下的關係式：T1(℃)≧T2(℃)-70℃。
- 如申請專利範圍第8項記載的樹脂成形方法，其中，前述插入零件，是對表面實施黑化處理或粗化處理的插入零件。
- 如申請專利範圍第8項記載的樹脂成形方法，其中，前述熱塑性樹脂為液晶性聚合物。
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