TWI626140B - 多層電子物件之製造方法 - Google Patents

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史考特 布爾
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Abstract

本發明係有關於一種用於製造一多層物件的方法，該方法包含以下步驟：(A)提供一模具，其包含：(1)一模殼，其包含(a)至少一注射部，以及(b)界定一模腔，其內安置有兩個可變形、預模製的聚合性片材；以及(2)一可移除、中空之模芯，其配備至少一個通氣孔；該可移除、中空之模芯位於該兩個聚合性片材間並將該等片材隔開；(B)在高壓下將一黏性、可交聯熱塑性聚合物，注入該模腔中介於該兩個聚合片材間之處，並圍繞該可移除、中空之模芯；(C)在該聚合物已注入該模具之前、之中及/或之後，透過於該該模殼之通氣孔以及於該可移除、中空之模芯之通氣孔兩者，對該模腔抽真空；(D)在該模腔中形成一未硬化完全之多層物件；並且(E)從該模腔中移出此未硬化完全之多層物件。

Description

多層電子物件之製造方法 發明領域
本發明係有關於電子物件。於一面向，本發明係有關於一種電子物件的模製方法，而於另一面向，本發明係有關於使用離模、潛伏硬化(off-mold,latent cure)之電子物件模製方法。
發明背景
科技已發展至能使用一熱塑性模製法，接著進行離模潛伏硬化(與標準的模內硬化相反)，有效率地生產電子物件，例如電力配件。有許多設計上的差異存在，但通常來說這些物件包含三層，即(a)一內部半導性套管，稱為法拉第籠(b)一外部半導性層，稱為護套(c)一介於該兩半導性(a)和(b)之間的厚層，該厚層由電性絕緣材料組成並稱為絕緣層。
該新技術允許物件於一標準的熱塑注射模製方法作模製，而後於環境條件下經離模硬化。由於不在模具中硬化，在模製操作期間之一重要要求是要足夠地冷卻該等厚物件，使其於脫模前達到幾何完整性。因此模製週期 取決於模具內的物件冷卻效率及達到脫模之適當濕強度的效率。為達成此一目的，該操作一般使用一冷硬模具，其溫度維持在製成該物件之聚合物的熔點以下。這與傳統的模內硬化(vulcanization)有很大的不同，其材料係注射及硬化於一高溫的模具中。
該離模硬化法提出獨特的挑戰包括：於非所欲位置之材料固化、空氣滯陷(air entrapment)等，其會導致物件的缺陷。除此之外，由於所用材料之典型彈性體性質，有注射期間層變形的問題存在，結果該等問題會導致無法接受之物件品質。本發明係有關一用以解決該等問題之模製方法，並使無缺陷零件之生產成為可能。
發明概要
在一實施態樣中，本發明係一種用於製造一多層物件的方法，該方法包含以下步驟：(A)提供一模具，其包含：(1)一模殼，其包含(a)至少一注射部，以及(b)界定一模腔，其內安置有兩個可變形、預模製的聚合性片材；以及(2)一可移除、中空之模芯，其配備至少一個通氣孔；該可移除模芯位於該兩個聚合性片材間並將該等片材隔開；(B)在高壓下將一黏性、可交聯熱塑性聚合物注入該模腔中介於該兩個聚合性片材間之處，並圍繞該可移除模芯； (C)在該聚合物已注入該模具之前、之中及/或之後，透過於該可移除、中空模芯之通氣孔對該模腔抽真空；(D)在該模腔中形成一未硬化完全之多層物件；並且(E)從該模腔中移出此未硬化完全之多層物件。
在一實施態樣中，本發明係有關一個模具，其包含：(A)一模殼，其包含(a)至少一注射部，以及(b)界定一模腔，其內安置有兩個可變形、預模製的聚合性片材；以及(B)一可移除、中空之模芯，其配備至少一個通氣孔，該可移除、中空之模芯位於該兩個聚合性片材間並將該等片材隔開。
10‧‧‧模殼
10A‧‧‧模殼之分部、上部
10B‧‧‧模殼之分部、下部
11‧‧‧模腔
12‧‧‧模芯
13‧‧‧注射部
14‧‧‧寬冷卻線
15‧‧‧長冷卻線
16‧‧‧預製半導性組件
16A‧‧‧內部預製層、內部層、預製層、內部組件
16B‧‧‧外部預製層、外部層、預製層、外部組件
17‧‧‧真空吸力裝置
18‧‧‧空間
20A-20B‧‧‧銷氣孔
20C-20E‧‧‧孔銷
21/21A-21D‧‧‧模芯
22‧‧‧軸向孔洞
23‧‧‧孔銷
24A、24B‧‧‧中央區段
25A、25B‧‧‧終端區段
26‧‧‧具螺紋連結桿
27A‧‧‧墊圈組件、墊圈、氣孔墊圈
27B‧‧‧墊圈組件、墊圈
28‧‧‧軸向孔洞
29‧‧‧通道
30‧‧‧墊圈面
31‧‧‧面
32‧‧‧凹入部
32A、32B‧‧‧碟狀PORCERAX燒結鋼料
33‧‧‧具螺紋連結桿
34‧‧‧軸向孔洞
35A‧‧‧通氣區域、燒結金屬管套、燒結鋼料管套
35B‧‧‧通氣區域
36‧‧‧連結桿、具螺紋連結桿
37‧‧‧中央鋼料組件
38‧‧‧終端鋼料組件
39A、39B‧‧‧橫通氣孔
圖1A、1B以及1C係一用於本發明之實施之模具，其於分解以及組裝時的狀態之說明圖。
圖2係圖1B之模具的說明圖，其中一真空抽引裝置係附接至可移除模芯。
圖3係附接至可移除模芯之三層電子物件的外部層、內部層在聚合物中間層注入前的說明圖。
圖4係如比較範例1所述之模製於實心鋼料模芯上之接片的相片。
圖5係如比較範例2所述之一燒結金屬通氣模芯於一模製零件上的相片。
圖6係如比較範例2所述之燒結金屬通氣模芯設計的相片。
圖7係如比較範例2所述之採用燒結金屬氣孔，並有一受陷空氣囊袋之模製接片之相片。
圖8係如發明範例1所述之一使用燒結鋼料模芯及真空模製且無受陷空氣之接片之相片。
圖9係如發明範例2所述之一以銷氣孔及真空而製成之接片的相片。
圖10係一接片模具的相片，其顯示銷氣孔於一模芯上之位置。
圖11A與11B係接片模具的相片，其顯示具有機製平面之銷氣孔的位置。
圖12A與12B係接片模具的相片，其模芯具有多個銷氣孔。
圖13係一接片模具的相片，其模芯具有一個墊圈式氣孔設計。
圖14A與14B分別係一具有通氣墊圈配置的接片模具全圖及截面圖。
圖15A、15B以及15C分別係：由氣孔墊圈排列組成的模芯、其組成的氣孔墊圈以及平墊圈。
圖16係一配備燒結鋼料氣孔之模芯之相片。
圖17A與圖17B分別係配備PORCERAX燒結鋼料氣孔組裝模芯以及未組裝模芯的圖片。
圖18係一配備完全長度之PORCERAX鋼料通氣的模芯之相片。
圖19A與圖19B分別係一配備完全長度 PORCERAX鋼料通氣之模芯，以及該經移除之PORCERAX鋼料氣孔的圖片。
圖20係一PORCERAX通氣模芯之透視圖。
較佳實施例之詳細說明 定義
除非有相反的陳述，為內容所暗示，抑或此技藝所慣用；所有份量及百分比均係以重量為基準；且所有測試方法係截至本發明之申請日前所通用者。為了美國專利實務，任何被引用的專利、專利申請案或專利公開案全部以參照方式併於本文中(或其對等的美國版本亦以參照方式併入)，特別是有關定義的揭露內容(至不與本發明特別提供之任何定義不一致的程度)及此項技藝之一般知識。
本發明中之數值範圍係大致準確的，因此，除非另行指出，係可能包括範圍外之數值。數值範圍包括由下限至上限數值之間之所有數值且包含上下限，以一單位為增量，只要於任何較低值及較高值間具有至少二單位之間隔。例如，若組成物的，物理的或其他性質，像是溫度，其範圍係從100到1,000，那麼任何獨立數值如，100、101、102等；及次範圍如，100到144、155到170以及197到200係明確地被列舉。對於包含小於1或大於1的小數(如1.1、1.5等)之數值範圍，視情況而定，其一個單位被認為是0.0001、0.001、0.01或者0.1。對於包含小於10的個位數之數值範圍(如1到5)，其一個單位一般被認為是0.1。以上僅為特別意 欲之範例，被列舉之最大值及最小值範圍內的數值之所有可能的數值組合，係被認為於本發明中明確地陳述。數值範圍於本發明中，係被提供用於包括施於模腔之真空吸力及可交聯之熱塑性聚合物之注射壓力在內之許多方面。
“包含(comprising)”、“包括(including)”、“含有(having)”及相似用語代表該組成、方法等係不受限於所揭露之組分、步驟等，而可包含其他未揭露之組分、步驟等。相反地，“實質上由...組成(consisting essentially of)”該用語排除了與其性能、運行性與組成、方法之相似性質無本質相關之任何組分、方法等之任何其他成份與步驟等之範圍。”組成(consisting)”該用語，排除了未特別揭露之組成、方法等之任何組分、步驟等。”或者(or)”該用語，除非有相反陳述，意指揭露之部分係單獨地以及於任何之組合中。
“線纜”、“電纜”及其相似用語意指位於保護性護套與護鞘內之至少一導線或光纖。一般來說，一線纜是由兩條或多條線或光纖束紮而成，一般係位於一共同之保護作用之護套與護鞘中。該獨立之線料或光纖可為裸露、被遮蔽或被絕緣的。線纜之組合可同時包含電線及光纖。該線纜等可被設計用於低、中或高電壓之應用。一般線纜之設計示於USP 5,246,783、6,496,629及6,714,707。
模具
圖1A至1C顯示模殼10於組裝與未組裝時之狀態。模殼10包含第一部或上部10A及第二部或下部10B。模腔11係由模殼之分部10A及10B交合所形成，且與模製物件之外 部形狀相吻合。當該模具係於未組裝之狀態時，安裝有內部及外部預製組件(即三層模製物件之內層及外層)於其上之可移除之模芯12被置於模腔11內。該等內、外之組件於分開的模製作業被預製，再置於可移除之模芯上。該模芯藉由將其安設於模腔中並使其終端置於與之相吻合的位於模具區段上如所示之截口中。注射部13一般係位於模殼中央的周圍，但也可依所欲，將之安設於其他地方。寬冷卻線14及長冷卻線15橫貫該模殼，被冷卻的流體在該模具內循環，以供模具溫度控制。透過位於物件中央之可移除模芯使物件通氣。
圖2顯示預製組件16於可移除之模芯12上，該模芯位於模具下部10B且於真空吸力裝置17之下(如圖所示其亦被安設於模具中)。該真空吸力裝置包含一壓縮氣體動力真空吸力系統(無圖示)附於可移除之模芯12。該裝置係透過一踏板所控制(無圖示)，但亦可被設定為模具關闔後自動啟動。
被用於實施本發明之方法之本發明模具，其包含(a)至少一注射部及(b)其界定之一模腔。該模殼可由任何可承受該模製方法之溫度及壓力之材料所製成，且其可被建構成一個單一整合式部件或需組裝之多件式部件以供使用。一般來說該模殼係一多件式部件結構，這使得模製物件之脫模容易，且該模殼部件經過設計以使該模具於組裝時足夠堅固以耐受該模製方法之條件。該模殼之內壁包含肋狀物及其相似物，作為壁之強化物及/或在注射聚合物時彈性 片材移動之阻礙物。該經組合之模殼係使用任何方便之技術作組裝，例如：螺栓、連鎖設計等。該模殼可係任何尺寸、形狀及設計。
該注射部之尺寸、形狀及在模殼上之位置可依方便而改變。一般而言，該模殼包含一個注射部。
該模具必係中空的，如此，該模殼界定一個或多個模腔，一般為一個模腔。該模腔之尺寸、形狀及設計亦可依方便而改變。該模殼之厚度，即定義模腔之壁厚度，係該模殼之組成及設計和模製方法之條件等之一個函數。除了注射部及氣孔的開口，該模腔不與其周圍環境作流體的交通。
該模殼中內置至少兩個可變形、預製之聚合物片材，且彼此隔開。若係製作一個三層物件，則該兩片材成為該物件之外部層。該等片材之組成在本發明之實施中不重要，且將隨該模製物件之終端使用要求而改變。
圖3顯示預製之內部及外部之彈性組件層被裝置在可移除模芯上。首先，內部預製層16A被裝置且定位於可移除之模芯12之中間，接著外部預製層16B被裝置於模芯12上且完全覆蓋內部層16A，留下兩層所夾之空間18，其將被絕緣材料填滿。該模芯組合(模芯12(一般為金屬)加上裝置於其上的預製層16A及16B)被置於模殼中。內部組件16A係被可移除之模芯12所支撐；而外部組件16B之各個終端被裝置於可移除之模芯12上，且該外部組件16B係夠堅硬以在可移除之模芯12上維持其形狀。在注射絕緣物期間，該外部預製層 16B之外表面配合且受限於模殼。該絕緣物被注射到空間18內，也就是介於內部及外部預製層之間的空間。如圖3所示之一實施態樣，注射部13位於模具之上以使該絕緣物係在約為空間18的中央處進入空間18。
該模具亦包含一可移除、中空之模芯配備至少一個氣孔。該模芯之尺寸及形狀經調整以使之適合裝入模腔中，以允許模殼能充份地密閉並在模製條件下允許該可交聯、熱塑性聚合物之注射。一般來說，該模芯包含多個氣孔以與模具外環境做流體交通。
於一實施態樣中，該模芯包含至少一個銷氣孔。一銷氣孔係一個位於該模芯之通道，其通過該模芯內的中空處或空洞，允許模腔及模腔外之流體交通。該等氣孔之數量、尺寸及位置可改變，但一般來說該模芯係配備複數個經尺寸調整之氣孔，以利在該可交聯、熱塑性聚合物被注入模腔中前、中及/或後，使有效真空之拉力作用於模腔。該等銷氣孔係設置於模芯上那些若無設置氣孔即會使氣體受陷於模腔內之區域。銷氣孔說明於發明範例3和5。
在一實施態樣中，該模芯包含至少一墊圈式氣孔。在此設計中，一墊圈面被加工形成一通道，使受限氣體能在注射過程中藉之泄洩。該氣孔包含至少一經加工之墊圈與至少一平墊圈(即未加工之墊圈)相接觸。該等墊圈之表面一個接著一個相接觸，然後被設置以令其與模芯內的空洞及最終地與模具外的環境做流體交通。墊圈式氣孔說明於發明範例6。
在一實施態樣中，該模芯包含一燒結金屬氣孔。燒結金屬係經過燒結過程之金屬，且其通常係多孔狀。一個具代表性之範例係PORCERAX，一燒結、多孔之金屬，其孔隙率介於20至30%體積之範圍。一平均半徑係7或20微米交互連結的孔隙系統散布於該金屬中。該金屬在通氣來說係有用的。
如同銷及墊圈式氣孔，該燒結金屬氣孔之數量、尺寸及於模芯上之位置可改變。在一實施態樣中，就其氣孔之位置及數量而言，該燒結金屬被以相同於墊圈式氣孔的方式所使用。燒結金屬之說明於發明範例7及8。
模製條件
在本發明之方法中，該模具係冷卻的，即其溫度恆低於所注射之聚合物。一般來說，模具在注射聚合物前之溫度係比所注射之聚合物較低250℃，更一般者較低200℃，而再更一般者較低150℃。模具內部溫度之量測一般是使用熱電偶探針。在一實施態樣中該模具內部溫度於注射該絕緣聚合物前係10℃至20℃或12℃至18℃。該模具及模芯可由任何方便之方法冷卻或加熱。
在注入模具前，注入之聚合物之溫度一般係從80℃至200℃，更一般者從100℃至200℃，而再更典型者從120℃至180℃。該聚合物係於高壓下被注入模具中，即其壓力從1MPa至300MPa，更典型者從20MPa至200MPa，而再更典型者從25MPa至150MPa。
作用於模具之真空吸力，在注射該聚合物前、中 及/或後典型係(表壓力低於大氣壓力)從0mmHg至760mmHg，更典型者係從200mmHg至760mmHg而再更典型者係從500mmHg至760mmHg。該真空可以任何方便方式由該模芯之一或兩終端之氣孔抽成。
該經注射聚合物之在模時間可以廣泛地變更，但通常僅長至確保該模製組件達足夠的濕強度，即其在脫模及後續的潛伏硬化(亦即於模具外硬化)維持其結構完整性。一般來說，在模時間一般係從1至10分鐘，更典型者係從1至5分鐘。
可交聯、熱塑性聚合物
事實上任何可交聯、熱塑性聚合物皆可被使用在本發明之實施中。適合之聚合物之非限定範例包含：苯乙烯嵌段共聚合物(如：SEBS)、乙烯基彈性體/塑性體(如：ENGAGETM及AFFINITY乙烯基共聚合物)、乙烯嵌段共聚合物(OBCs)(如：INFUSETM9507或9100 OBC)、乙烯基塑性體及彈性體(如：VERSIFYTM3300及4200)、乙烯-丙烯橡膠(EPR)、乙烯/丙烯/二烯單體橡膠(EPDM)及聚矽氧橡膠。
其他可用於本發明實施的TPE聚合物，例如但不受限於如下所示者：熱塑性胺基甲酸乙酯(TPU)、乙烯/醋酸乙烯酯(EVA)共聚合物(如：ELVAX 40L-03(40%VA,3MI)(DuPont))、乙烯/丙烯酸乙酯(EEA)共聚合物(如：AMPLIFY)及乙烯丙烯酸(EAA)共聚合物(如：PRIMACOR)(The Dow Chemical Company)、聚氯乙烯(PVC)、環氧樹酯、苯乙烯-丙烯醯腈(SAN)橡膠及Noryl® 修正之PPE樹酯(得自SABIC之聚伸苯醚(PPO)及聚苯乙烯(PS)之非晶質混合物)等。亦可使用者係包含例如：甚低密度聚乙烯(VLDPE)(如：FLEXOMER®乙烯/1-己烯聚乙烯，The Dow Chemical Company)、均質性支鏈之線性乙烯/α-烯烴共聚合物(如得自Mitsui Petrochemicals Company Limited之TAFMER®及得自DEXPlastomers之EXACT®)、及均質性支鏈之主線性乙烯/α-烯烴聚合物(如：AFFINITY®乙烯-辛烯塑性體(如：EG8200(PE))及ENGAGE®聚烯烴彈性體，The Dow Chemical Company)。實質上線性乙烯聚合物被更充分地描述於USP 5,272,236、5,278,272及5,986,028。其他可用於本發明之烯烴互聚物，其包含異質性分支乙烯基互聚物，其包含但不受限於以下：線性中密度聚乙烯(LMDPE)、線性低密度聚乙烯(LLDPE)及極低密度聚乙烯(ULDPE)。商業聚合物包含DOWLEXTM聚合物、ATTANETM聚合物、FLEXOMERTM、HPDE 3364及HPDE 8007聚合物(The Dow Chemical Company)、ESCORENETM及EXCEEDTM聚合物(Exxon Mobile Chemical)。適合之TPUs之非限定範例包含PELLETHANETM彈性體(Lubrizol Corp.(如：TPU 2103-90A))；ESTANETM、TECOFLEXTM、CARBOTHANETM、TECOPHILICTM、TECOPLASTTM及TECOTHANETM(Noveon)；ELASTOLLANTM等(BASF)，及商業TPUs可得於Bayer、Huntsman、the Lubrizol Corporation及Merquinsa。
用於本發明實施之該可交聯、熱塑性聚合物係以與其他注射模製方法之聚合物相同之方式被使用。該聚合 物被濃縮成一高度黏性熔體，一般具有一熔流指數(碘氣量測於190℃、2.16kg、ASTM D1238)其範圍一般從0.1至1000g/10min；或更典型者從1至200g/10min及再更典型者從3至50g/10min。在高壓下透過一個或多個注射部將之注入模腔中。
可變形、預製的聚合片材
實際上任何半導電聚合物，凡係可被預模製為一成形片材，可被插入於模芯中供作一模製多層物件之一層用，且於注射壓力下會因與所注入之聚合物接觸而可變形之片材，皆可被使用於本發明之實施中。示範之可製成片材及模製的基底聚合物，係上述之熱塑性聚合物。該等片材可由任何傳統方法形成，例如：擠製、模製等。且可能包含結構之特徵，例如：肋狀，於注射模製過程中增加其抗變形能力。
模製物件
在一實施態樣中，該模製物件係一多層電氣零件，其包含為兩薄半導電層所夾持之一厚絕緣核。該兩半導電層典型地係相同成分且含有添加物及填充物，其典型地係為了半導體之功能，例如：一導電碳化合物如碳黑，而該絕緣核包含一般用於絕緣功能之添加物及填充物，如：非導電填充物、防火材等。在一實施態樣中該模製物件包含超過三層。
具體實施態樣之詳細說明 比較範例1
線纜接片係於一密閉模具中被製造。該等半導電層係離線模製而成，其使用了同於組成表中所述及之半導電混合物1，隨後將之裝於一模芯上以利絕緣層的製成。該等絕緣層之組成也被描述於以下之組成表中。該絕緣聚合物於熔點130℃時注入。當該絕緣材料被模製於一實心鋼料模芯上時，模具中受陷氣體在內部半導電組件終端之鄰近處產生一巨大空洞(void)，如圖4所示。數個小通道被模製於護套外部的終端(如商業上可獲得之零件上可見者)以提供受陷氣體一洩出模腔之路徑，但不足以移除所有的受陷氣體。顯微分析顯示受陷氣體亦被迫入絕緣材料表面並形成一多泡構造。該等氣泡會使該材料脫色，且將係商業上所無法接受。
ENGAGE 8200係一乙烯/1-辛烯彈性體，具一密度0.870g/cm3(ASTM D 792)、5dg/min之I2值(ASTM D 1238、190℃/2.16kg)，並可得自The Dow Chemical Company。
ENGAGE 7467係一乙烯/1-丁烯彈性體，具一密度0.862g/cm3(ASTM D 792)、1.2dg/min之之I2(ASTM D 1238、190℃/2.16kg)，並可得自The Dow Chemical Company。
NORDEL EPDM IP 3430係一非晶質之乙烯-丙烯-二烯三元烴橡膠，具一密度0.860g/cm3、乙烯含量42wt%、亞乙基降莰烯(ENB)含量0.8wt%及一慕尼黏度(Mooney viscosity)27，得於The Dow Chemical Company。
NORDEL EPDM IP 3722係一半晶質之乙烯-丙烯-二烯三元烴橡膠，具一密度0.870g/cm3、乙烯含量70.5wt%、ENB含量0.5wt%及一慕尼黏度20，得於The Dow Chemical Company。
GP 130-25係一矽氧橡膠，得於Dow Corning Corporation。
VULCAN XC-500係一導電性碳黑，得於Cabot Corp。
TRANSLINK 37係一經煆燒及表面處理的鋁矽酸鹽，可得於BASF。
PDMS Q-3563係聚二甲基矽氧烷。
VTMS係二烯基三甲氧矽烷。
VTES係乙烯基三乙氧矽烷。
L-101係2,5-二(三級丁過氧)-2,5-二甲基己烷，得於Arkema Corp。
PERKADOX 14S FL係二(三級丁過氧異丙苯)，得自於Akzo Nobel Corp之過氧化物小片。
PERKADOX BC FF係固態雙異苯丙基過氧化物，亦得於Akzo Nobel Corp。
ELEVAST R-150係液態聚合物之改質劑，可得於ExxonMobil Chemical Company。
SUNPAR oil係一石蠟基油。
比較範例2
該內部及外部之半導電組件係用半導電混合物2預製，並組裝於該鋼料模芯以利絕緣物之模製。該裝有半導電組件之模芯被插入模腔中，且該模腔被密閉。當該絕緣材料填充此模腔，氣體無處可泄洩。因此，一個有氣孔之模芯，如圖4及5所示，被設計用以允許受陷氣體可由模芯中央泄洩，於該模芯中央絕緣物與模芯相接觸。該通氣 模芯係由多區段所組成。燒結鋼料區段(7微米(μm)及20μm PORCERAX®)係與絕緣材料相接觸並允許氣體通過模芯中央。該模芯之其他區段係由實心鋼料所組成。使用通氣模芯所產生的缺陷與使用實心鋼料模芯之缺陷不同。受陷氣體產生一個部分封閉於模芯表面之囊袋，如圖7所示。因此，該受陷氣體的問題並沒被解決。此缺陷也將無法在商業上被接受。
發明範例1
本範例說明了解決模製缺陷之發明方式。該等半導電層係用半導電混合物2預製。所發展出之方法包含結合一通氣模芯設計與真空應用系統，如圖6所示。該模具關閉之後，真空於填充步驟被應用在絕緣模腔。應用一通過模芯中央的真空25 in-Hg，促成受陷氣體的缺陷從模製接片移除，如圖6所示。
發明範例2
在本範例中，該半導電層係用半導電混合物2預製。該零件係使用一銷通氣模芯與應用一25 in-Hg真空所模製。該銷氣孔係由模芯內的孔洞從模芯中央放射狀地延展出來至其外表面、絕緣區域內。模芯中一穿透的孔洞則將該等銷橫通孔洞連接至真空。該產生之零件係無空洞的，如圖8及9所示。
發明範例3：銷氣孔設計，第一版
在本範例中銷氣孔20A及20B被建構於模芯21A上以消除半導體層及絕緣層間的空洞。該半導體層係用半 導體混合物2所預製。於一個模製試驗中，具有銷氣孔20A及20B之模芯21A被生產及檢測。銷氣孔20A及20B被置於內部半導電層之邊緣處，其為絕緣層內空洞之位置。該等銷氣孔之位置示於圖10。
一模芯21A之近視圖示於圖11A。為了製作該氣孔，一穿透模芯21A中央之軸向孔洞(示於圖12B，模芯21B上之22)被鑽製。接著一橫通孔洞(無圖示)，其沿著垂直軸向的方向，於近內部半導電組件之終端被鑽製。接著孔銷23沿著孔銷的長邊被加工製成一小的軸向扁平部份(無圖示)。接著孔銷23被壓入模芯21A中的橫通孔洞。孔銷23上的扁平化加工，產生一小通道(約0.005英吋寬，無圖示)使通氣至中央孔洞及至模具外。
發明範例4：銷氣孔設計，第二版
在本範例中，該半導電層亦使用半導電混合物2所預製。另一版本之銷氣孔設計於另一模製試驗中被製造及測試。此第二版本有三個孔銷(20C、20D及20E)於模芯21B上各終端(於12A顯示組裝態及於12B顯示截面)。本概念提供更多的路徑以利受陷氣體泄洩，以防部分氣孔於模製過程被聚合物材堵塞。該等氣孔的尺寸亦比第一版本設計較小。該氣孔之目標寬度係0.001英吋。
發明範例5：墊圈式氣孔設計
在本範例中，該半導電層亦使用半導電化合物2所預製。另一個可移除模芯之氣孔設計被發展，以在鄰近內部半導電化合物(即該可形變、預製聚合物片材)之終端及 絕緣材料之表面提供更多的通氣面積。本概念包含多區段模芯的組合。該氣孔係在欲通氣位置，由位於模芯上之堆疊金屬墊圈組件所形成。
如圖13所示，模芯21C有中央區段24A與24B及終端區段25A與25B，其與具螺紋連結桿26結合在一起，示於圖14B。墊圈組件27A及27B滑至該連結桿上(圖15A)，接著當連結桿的螺紋被密接時，該墊圈組件被夾在終端組件及中央組件之間。該模芯之終端區段及具螺紋連結桿含有軸向的孔洞(其一示於圖15A之28)。該具螺紋連結桿亦有垂直於軸向的橫通孔洞(無圖示)，其連結了軸向孔洞至墊圈上之氣孔。
墊圈27B係平坦的，而墊圈27A有0.002英吋深的通道29被加工於墊圈面30，如圖15B所示。當墊圈27A之加工面與墊圈27B之面31相並列(圖15C)，形成0.002英吋之通道以允許受陷氣體經由模芯中央泄洩。鄰近於墊圈式氣孔周邊的物質被移除以提供持續的通氣於模芯上所欲的軸向位置(如圖15B，透過在氣孔墊圈27A上的凹入部32)。因而裁切出連接墊圈之外部周長及墊圈中央之通道(無圖示)。使用此設計產生的氣孔，其可期的是相較於銷氣孔設計其可達成較佳的氣孔尺寸控制。
發明範例6：局部燒結鋼料氣孔設計
在本範例中，該半導電層亦係使用半導電混合物2所預製。於另一實施態樣中，一多孔性燒結鋼料氣孔被設計及評估。此設計使用幾乎全部與墊圈式氣孔設計一樣的 組件。差異在於該墊圈組件以一個單一碟狀PORCERAX燒結鋼料(圖19中模芯21D上之32A及32B)取代。
如所示於圖17A及17B，燒結碟狀鋼料32B滑過具螺紋連結桿33，接著與其他模芯區段被密接以使該燒結碟狀鋼料被輕微地壓縮。此目的係為了使受陷氣體通過燒結鋼料的孔隙，接著通過連結桿的橫通孔洞(無圖示)，最後通過其他模芯組件之軸向孔洞34而排出。
該燒結碟狀鋼料係由具30微米孔隙尺寸之材料所組成。該組件係由電源線切割式放電加工(wire EDM machine)所製成，因此方法會於外表面留下開放的孔隙。傳統的金屬切割方法及研磨會封閉該孔隙並阻礙該零件的通氣。
發明範例7：全燒結鋼料氣孔設計
在此範例中，該半導電層亦使用半導電混合物2所預製。基於對先前討論的通氣模芯的模製之觀察，一完全長度的燒結金屬通氣模芯受到評估。此設計利用了燒結鋼料金屬良好的通氣性質，並提供遍佈與模芯相接觸之絕緣物完全長度的通氣路徑。該法降低了填充結束時，含有受陷氣體缺陷或絕緣材料的多泡構造之風險。模芯上的通氣區域35A及35B示於圖18。
完全長度或管套狀燒結金屬模芯之結構非常相似於發明範例6中之燒結金屬碟狀通氣模芯。如圖19A及19B所示，燒結金屬管套35A安設於具螺紋連結桿36上。此連結桿允許中央鋼料組件37及終端鋼料組件38能緊固以壓 縮燒結鋼料管套35A，如圖19A所示。燒結鋼料及實心鋼料的接合處被置於內部及外部半導體組件之邊界，以有助於防免在模芯非緊密結合時接合處溢料。該受陷氣體可通過燒結鋼料之孔隙、連結桿36之橫通孔洞39A及39B(圖20)，接著經模芯中央的孔洞而出(無圖示)。
該PORCERAX燒結管套狀鋼料亦係由電源線切割式式放電加工而成。含有20及7微米孔洞尺寸的材料均為進行評估而製造。若干燒結鋼料組件的外表面被320砂紙磨光以評估當提供一光滑的表面處理於模製之絕緣材料時，該等孔隙是否仍開放且排出受陷氣體。
此為特別地意欲，本發明不僅限於文中所含之實施態樣及示例說明，亦包含該等實施態樣之改良形式，其包含實施態樣之部份及不同實施態樣之要素組合，如於以下申請專利範圍內之範疇。

Claims (10)

  1. 一種用於製造一多層物件的方法，該方法包含以下步驟：(A)提供一模具，其包含：(1)一模殼，其包含(a)至少一注射部，以及(b)界定一模腔，其內安置有兩個可變形、預模製的聚合性片材；以及(2)一可移除、中空之模芯，其配備至少一個通氣孔；該可移除、中空之模芯位於該兩個聚合性片材間並將該等片材隔開；(B)在高壓下將一黏性、可交聯熱塑性聚合物，注入該模腔中介於該兩個聚合性片材間之處，並圍繞該可移除、中空之模芯；(C)在該聚合物已注入該模具之前、之中及/或之後，透過於該可移除、中空模芯之通氣孔對該模腔抽真空；(D)在該模腔中形成一未硬化完全之多層物件；並且(E)從該模腔中移出該未硬化完全之多層物件。
  2. 一種模具，其包含：(A)一模殼，其包含(a)至少一注射部，以及(b)界定一模腔，其內安置有兩個可變形預模製的聚合性片材；以及(B)一可移除、中空之模芯，其配備至少一個通氣孔，該可移除、中空之模芯位於該兩個聚合性片材間並將該等片材隔開。
  3. 如請求項1之方法，其中該模具的溫度係至少比該經注射之聚合物的溫度低150℃。
  4. 如請求項1之方法，其中在該聚合物之注射前、中及/或後，對該模具所抽之真空度係從200mm-Hg至760mm-Hg。
  5. 如請求項2之模具，其中該可移除、中空之模芯係分成多區段，其包含兩個或更多的中央區段及兩個終端區段，且在各個終端區段與一個中央區段之間安置有一個氣孔。
  6. 如請求項5之模具，其中該氣孔係一個銷氣孔。
  7. 如請求項5之模具，其中該氣孔係一個墊圈式氣孔。
  8. 如請求項5之模具，其中該氣孔係一個燒結金屬氣孔。
  9. 如請求項8之模具，其中該燒結金屬氣孔係呈一套管形式。
  10. 一種用於製造一呈線纜接片形式之多層物件多層物件的方法，該方法包含以下步驟：(A)提供一模具，其包含：(1)一模殼，其包含(a)至少一注射部，以及(b)界定一模腔，其內安置有兩個可變形、預模製的聚合性片材；以及(2)一可移除、中空之模芯，其配備至少一個通氣孔；該可移除、中空之模芯位於該兩個聚合性片材間並將該等片材隔開；(B)在高壓下將一黏性、可交聯熱塑性聚合物，注入該模腔中介於該等兩個聚合片材間之處，並圍繞該可移除之模芯；(C)在該聚合物經注入該模具之前、之中及/或之後，透過於該可移動、中空模芯之通氣孔，對該模腔抽真空；(D)在該模腔中形成一未硬化完全之多層物件；並且(E)從該模腔中移出此未硬化完全之多層物件。
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