(57)【要約】【課題】樹脂封止された製品の表面に、製品の外観や性能を損なうような大きさのボイドを生じさせない樹脂成型用金型を得ること。【解決手段】樹脂成型する成型内容物を載置する凹部であるキャビティ１１、および成型機から供給される溶融状態の樹脂をキャビティ１１へと流す流路であるランナ１２を有する下側金型１０と、下側金型１０のキャビティ１１およびランナ１２が形成された面に接離可能に配置される上側金型と、を備え、ランナ１２は、流路を該流路の樹脂の注入方向に垂直な断面積よりも小さい断面積を有する複数の流路に分岐する分岐構造を有し、成型機と接続される側に形成される１本の流路Ａ１が、複数段にわたって形成される分岐構造によって、キャビティ１１と複数箇所で接続される複数の流路Ａ１１１１，Ａ１１１２，Ａ１１２１，Ａ１１２２，Ａ１２１１，Ａ１２１２，Ａ１２２１，Ａ１２２２に分岐される構造を有する。【選択図】        図２
2010111050.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂成型する成型内容物を載置する凹部であるキャビティ、および成型機から供給される溶融状態の樹脂を前記キャビティへと流す流路であるランナを有する第１の型と、
前記第１の型の前記キャビティおよび前記ランナが形成された面に接離可能に配置される第２の型と、
を備える樹脂成型用金型において、
前記ランナは、流路を該流路の前記樹脂の注入方向に垂直な断面積よりも小さい断面積を有する複数の流路に分岐する分岐構造を有し、前記成型機と接続される側に形成される１本の流路が、複数段にわたって形成される前記分岐構造によって、前記キャビティと複数箇所で接続される複数の流路に分岐される構造を有することを特徴とする樹脂成型用金型。
【請求項２】
前記分岐構造では、流路が、該流路の延在方向に対して直角に２つの流路に分岐されることを特徴とする請求項１に記載の樹脂成型用金型。
【請求項３】
前記分岐構造では、分岐前の流路が２つの分岐後の流路に分岐され、前記分岐前の流路を含まない側における２つの前記分岐後の流路のなす角度が１８０度よりも小さい角度であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂成型用金型。
【請求項４】
前記キャビティと接続される部分に形成される流路の前記樹脂の注入方向に垂直な断面の径は、樹脂の粘度をη［Ｐａ・ｓｅｃ］とし、ボイドの移動量（ｍ）を前記樹脂のゲル化時間（ｓｅｃ）で割って求められる速度をｖ［ｍ／ｓｅｃ］とし、ボイドの半径をｒ［ｍ］とし、前記樹脂の密度をρ［ｋｇ／ｍ3］とし、重力加速度をｇ［Ｎ／ｋｇ］としたときに、ストークスの式の流体中を落下する球体に働く抵抗力とボイドの浮力とが等しいとして求めた式（１）によって求められる前記ボイドの半径ｒの２倍以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の樹脂成型用金型。
ｒ＝ＳＱＲＴ｛（９ηｖ）／（（２ρ）・ｇ）｝  ・・・（１）
【請求項５】
樹脂成型する成型内容物を載置する凹部であるキャビティ、および成型機から供給される溶融状態の樹脂を前記キャビティへと流す流路であるランナを有する第１の型と、
前記第１の型の前記キャビティおよび前記ランナが形成された面に接離可能に配置される第２の型と、
を備える樹脂成型用金型において、
樹脂の粘度をη［Ｐａ・ｓｅｃ］とし、ボイドの移動量（ｍ）を前記樹脂のゲル化時間（ｓｅｃ）で割って求められる速度をｖ［ｍ／ｓｅｃ］とし、ボイドの半径をｒ［ｍ］とし、前記樹脂の密度をρ［ｋｇ／ｍ3］とし、重力加速度をｇ［Ｎ／ｋｇ］としたときに、ストークスの式の流体中を落下する球体に働く抵抗力とボイドの浮力とが等しいとして求めた式（２）によって求められる前記ボイドの半径ｒの２倍以下の径の孔が、前記ランナの延在方向に貫通して複数形成されたフィルタを前記ランナの経路上に備えることを特徴とする樹脂成型用金型。
ｒ＝ＳＱＲＴ｛（９ηｖ）／（（２ρ）・ｇ）｝  ・・・（２）
【請求項６】
前記フィルタの前記孔の前記樹脂の注入方向に垂直な断面の径は、前記成型機側から前記キャビティ側に向かって徐々に減少していくことを特徴とする請求項５に記載の樹脂成型用金型。
【請求項７】
前記フィルタの前記孔の前記樹脂の注入方向に垂直な断面の径は、前記フィルタの前記樹脂の注入方向に垂直な断面内の前記孔の形成位置によって異なることを特徴とする請求項５または６に記載の樹脂成型用金型。
【請求項８】
前記フィルタの前記孔の前記樹脂の注入方向に垂直な断面の径は、前記フィルタの前記樹脂の注入方向に垂直な断面内の中心部よりも周縁部の方が大きいことを特徴とする請求項７に記載の樹脂成型用金型。
【請求項９】
前記樹脂の注入方向を軸にして前記フィルタを回転させる駆動手段をさらに備えることを特徴とする請求項５〜８のいずれか１つに記載の樹脂成型用金型。
【請求項１０】
前記フィルタは、
円盤状の底部と、
前記底部の前記成型機側の面の周縁部に突出して設けられる側壁部と、
前記底部の中心を通り、前記底部を支持するとともに、当該フィルタが設置される前記第２の型に形成された凹部に当該フィルタが前記樹脂の注入方向を軸に回転可能に固定する支持棒と、
を備え、
前記孔は、前記底部と前記側壁部の孔形成位置に立てた垂線方向でない方向に斜めに設けられる貫通孔が、前記樹脂の注入によって当該フィルタが回転するように整列して形成されることを特徴とする請求項５に記載の樹脂成型用金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被成型品を樹脂で封止する樹脂成型用金型に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のサーボモータなどの被成型品の樹脂封止は、樹脂成型用金型内のキャビティに被成型品を配置して、このキャビティ内に溶融した樹脂を流し込み、冷却することによって行っている。たとえば、半導体チップを搭載したリードフレームの片面のみを樹脂モールドする樹脂モールド装置において、リードフレームを樹脂モールドする上型と下型の一方に、樹脂注入口であるポットと、リードフレーム上の半導体チップを一括して樹脂モールドするキャビティと、キャビティとポットとを接続し樹脂の流路となるゲートおよびランナとが設けられ、ゲートは、ランナから枝分かれして均等に複数形成された状態でキャビティと接続される構造のものが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。このような構造の樹脂成型用金型によって、ポットから注入された樹脂を複数のゲートに分岐させ、樹脂の流れを均等にしたので、樹脂の流れの不均等による樹脂の未充填やボイドの発生を抑制することができる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−８５８３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の技術では、樹脂の流れの不均等によるボイド発生を抑制することはできるが、ポットに注入された溶融状態の樹脂に内在するガス（樹脂から発生した揮発成分）によるボイドの抑制についての対策が施されていなかった。ガスによるボイドが浮上（移動）して大きなボイドになるので、このような方法で樹脂封止された製品の表面には、ミリメートルオーダの大きさのボイドが形成され、製品の外観を損なうとともに、必要な形状が得られないことによる製品性能の劣化を生じさせてしまう。
【０００５】
また、上記従来の技術では、ランナは、１本の流路から複数（たとえば６本）の流路へといきなり分岐しているため、注入圧力損失が大きくなってしまう。そのため、注入圧力を高くするとともに、強固な金型にしなければならず、金型を製造するための費用や、金型を用いて樹脂封止する装置を製造するための費用が高価になってしまうという問題点があった。
【０００６】
さらに、粘度の低い樹脂を用いる場合には、ポット直下のランナに大半の樹脂が流れ易くなり、その結果、ポット直下に形成されたゲートほど樹脂が流れ込み易くなり、流れの均等化が困難であるという問題点もあった。
【０００７】
この発明は、上記に鑑みてなされたもので、樹脂封止された製品の表面に、製品の外観や性能を損なうような大きさのボイドを生じさせない樹脂成型用金型を得ることを目的とする。また、注入圧力を従来に比して高くすることなく樹脂成型を行うことができる樹脂成型用金型を得ることも目的とする。さらに、粘度の低い樹脂を用いて樹脂成型を行う場合でも、樹脂の流れを均等にすることができる樹脂成型用金型を得ることも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、この発明にかかる樹脂成型用金型は、樹脂成型する成型内容物を載置する凹部であるキャビティ、および成型機から供給される溶融状態の樹脂を前記キャビティへと流す流路であるランナを有する第１の型と、前記第１の型の前記キャビティおよび前記ランナが形成された面に接離可能に配置される第２の型と、を備える樹脂成型用金型において、前記ランナは、流路を該流路の前記樹脂の注入方向に垂直な断面積よりも小さい断面積を有する複数の流路に分岐する分岐構造を有し、前記成型機と接続される側に形成される１本の流路が、複数段にわたって形成される前記分岐構造によって、前記キャビティと複数箇所で接続される複数の流路に分岐される構造を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、ランナを構成する流路を、１本の流路から複数段にわたって複数に分岐するように構成したので、樹脂封止された製品の表面に、製品の外観や性能を損なうような大きさのボイドを生じさせない樹脂成型用金型を得ることができるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる樹脂成型用金型の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、これらの実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による樹脂成型用金型の断面構造の一例を示す図であり、図２は、下側金型の上面図である。樹脂成型用金型１は、サーボモータの部品であるステータなどの樹脂成型を行う成型内容物４０を載置する下側金型１０と、成型内容物４０を載置した下側金型１０の上面に接離可能に配置される上側金型３０と、を備える。
【００１２】
下側金型１０は、成型内容物４０を配置可能な寸法の凹部であるキャビティ１１を有する。ここでは、底面が正方形状を有する直方体状の凹部が形成されている。このキャビティ１１の底面は下側金型１０の下面とほぼ平行となるように形成されるが、下面と平行な面で切った形状は任意の形状でよい。ここでは、正方形状を有しているが、矩形状であってもよいし、円形状であってもよいし、他の形状であってもよい。ここでは、キャビティ１１の底面の中央部付近に成型内容物４０を配置している例が示されている。
【００１３】
下側金型１０の上面には、図示しない成型機から供給される溶融状態の樹脂の通り道（流路）であるランナ１２が形成される。このランナ１２は、下側金型１０の上面に形成された溝であり、下側金型１０の一側面に形成された一本の溝（流路）が２段階以上に分岐してキャビティ１１と複数の箇所で接続される構造を有している。ランナ１２の下側金型１０の一側面に形成された端部は、この樹脂成型用金型１で樹脂成型を行う成型機と接続される成型機接続部１２１であり、キャビティ１１と接続される側の端部はキャビティ１１への樹脂注入口であるゲート１２２である。
【００１４】
この例では、ランナ１２の成型機接続部１２１付近を構成する流路Ａ１は１本であるが、成型機接続部１２１からキャビティ１１の方向に向かう途中で２つの流路Ａ１１，Ａ１２に分岐され、また流路Ａ１１，Ａ１２がそれぞれ２つの流路Ａ１１１，Ａ１１２、流路Ａ１２１，Ａ１２２に分岐され、さらに流路Ａ１１１，Ａ１１２，Ａ１２１，Ａ１２２がそれぞれ流路Ａ１１１１，Ａ１１１２、流路Ａ１１２１，Ａ１１２２、流路Ａ１２１１，Ａ１２１２、流路Ａ１２２１，Ａ１２２２に分岐される。そして、８本に分岐した流路Ａ１１１１，Ａ１１１２，Ａ１１２１，Ａ１１２２，Ａ１２１１，Ａ１２１２，Ａ１２２１，Ａ１２２２が、それぞれキャビティ１１にゲート１２２で接続される。
【００１５】
また、分岐する前後の流路の樹脂注入方向に垂直な方向の径は、分岐後の１つの流路の断面積が分岐前の流路の断面積よりも小さければ、どのような値でもよいが、分岐後の流路の断面積は、分岐前の流路の断面積の１／４となるように、すなわち分岐後の径が分岐前の半分の径となるように、流路を形成することが望ましい。さらに、キャビティと接続される流路の垂直な断面の径は、下記算式で求めた樹脂の粘度と硬化時間で決まる樹脂中を移動（浮上）しないボイド直径相当以下とすることが望ましいとする。すなわち、溶融状態の樹脂中でのガス塊の挙動はストークスの式で流体中を落下する球体に働く抵抗力とボイドの浮力とから求めることができ、これより樹脂中を移動（浮上）しないボイドの直径を求めることができる。
【００１６】
抵抗力はストークスの粘性法則より、次式（１）によって求められる。ここで、ηは樹脂の粘度（Ｐａ・ｓｅｃ）であり、ｒはボイドの半径（ｍ）であり、ｖは樹脂中を移動するボイドの速度（ｍ／ｓｅｃ）であるとする。
Ｆ１＝６πηｒｖ  ・・・（１）
【００１７】
また、浮力は次式（２）によって求められる。ここで、ρは樹脂の密度（ｋｇ／ｍ3）であり、ｇは重力加速度（Ｎ／ｋｇ）であるとする。
Ｆ２＝（４／３）πｒ3ρｇ  ・・・（２）
【００１８】
Ｆ１＝Ｆ２であるので、（１）式と（２）式から次式（３）が求められる。そして、この（３）式より、ボイドの直径は２ｒとして求められる。
ｒ＝ＳＱＲＴ｛（９ηｖ）／（（２ρ）・ｇ）｝  ・・・（３）
【００１９】
なお、樹脂粘度を１２０（Ｐ；ポアズ）とし、硬化時間１分でこの間１ｍｍ以下の移動として計算すると、ボイド直径（２ｒ）は０．４ｍｍとなる。これに基づき、ここでは、成型機接続部１２１（流路Ａ１）の開口径（流路断面積）を４×４ｍｍ2とし、流路Ａ１１，Ａ１２の開口径を１．６×１．６ｍｍ2とし、流路Ａ１１１，Ａ１１２，Ａ１２１，Ａ１２２の開口径を０．８×０．８ｍｍ2とし、流路Ａ１１１１，Ａ１１１２，Ａ１１２１，Ａ１１２２，Ａ１２１１，Ａ１２１２，Ａ１２２１，Ａ１２２２の開口径を０．４×０．４ｍｍ2としている。
【００２０】
この例では上記性質の樹脂について説明したが、この場合に限定されるものではない。樹脂の種類が異なり、粘度やゲル化時間が異なったり、成型対象物の大きさが異なったり、許容できるボイドサイズが異なってもキャビティと接続される流路の垂直な断面の径を上記にしたがって設定することができる。
【００２１】
さらに、溶融状態の樹脂中に含まれるガス塊の許容される大きさが、流路の径によって規定されるので、後述するように、キャビティ１１と接続される流路Ａ１１１１，Ａ１１１２，Ａ１１２１，Ａ１１２２，Ａ１２１１，Ａ１２１２，Ａ１２２１，Ａ１２２２の径は、溶融状態の樹脂中に形成されるガス塊が溶融状態の樹脂中で浮上しない径以下となるように設定される。
【００２２】
なお、この例では、流路を二分岐させることを３段にわたって行っているが、一度に分岐させる数は２以上であればよく、また、分岐させる段数は２段以上であればよい。そのため、たとえば、流路を４段階に分けて二分岐させるようにしてもよいし、流路を２段階に分けて三分岐させるようにしてもよい。
【００２３】
このように流路を分岐させることで、分岐時の圧力損失を低く抑えることが可能になり、樹脂を金型に注入する時の圧力を低くすることが可能になる。また、このように流路を複数段に分けて分岐させることで、溶融した樹脂で発生するガス塊（気泡）を、ランナ１２のゲート１２２における開口面積（断面積）程度に小さくすることができる。なお、製品として許容できるボイドの径は、０．５ｍｍ以下の径であればよいので、表面直下１ｍｍのボイドが露出しても問題ない。
【００２４】
つぎに、このような構造の樹脂成型用金型１を用いた樹脂の成型方法について説明する。まず、下側金型１０のキャビティ１１の所定の位置に成型内容物４０を載置し、下側金型１０の上部に上側金型３０を重ね合わせ、両者を圧着させる。また、予め下側金型１０と上側金型３０とを、図示しないヒータに通電することによって所定の温度に加熱する。さらに、下側金型１０に形成された成型機接続部１２１に、図示しない成型機の樹脂押し出し部を接続する。この成型機では、成型内容物４０を樹脂成型する樹脂（熱硬化性樹脂）が混合され、加熱されて溶融状態の樹脂とされ、樹脂押し出し部から押し出される。そして、樹脂成型用金型１の成型機接続部１２１から溶融状態の樹脂が内部に流入する。
【００２５】
成型機接続部１２１から流入した溶融状態の樹脂は、ランナ１２中を伝って、キャビティ１１へと供給される。成型機接続部１２１から流入した溶融状態の樹脂は、まず、流路Ａ１中を流れ、その後、２つの流路Ａ１１，Ａ１２で分岐する。また、流路Ａ１１を流れる溶融状態の樹脂は、２つの流路Ａ１１１，Ａ１１２に分岐して流れ、流路Ａ１１１を流れる溶融状態の樹脂は、さらに２つの流路Ａ１１１１，Ａ１１１２に分岐して流れ、ゲート１２２へと到達する。途中で分岐した他の流路にも同様にして溶融状態の樹脂が流れ、それぞれゲート１２２へと到達する。
【００２６】
このように、溶融状態の樹脂がランナ１２中を通過する際に複数回にわたって分岐されるが、分岐ごとに流路の断面積が小さくなっているので、ガスを含む樹脂が通過した場合には、大きなガスの塊は、分岐部で分割され、分岐されるごとにその大きさが小さくなっていく。そして、ランナ１２の成型機接続部１２１に流入した時点でたとえば数ミリメートルよりも大きいガス塊が溶融状態の樹脂に含まれていた場合には、ランナ１２の出口であるゲート１２２では、その流路の径以下の径（たとえばサブミリメートルオーダ）の大きさのガス塊となる。
【００２７】
ランナ１２のゲート１２２を通過した溶融状態の樹脂は、キャビティ１１内に流れ込み、キャビティ１１の底面から順に満たされていく。その後、キャビティ１１中が樹脂ですべて満たされると、成型機からの樹脂の供給が停止される。
【００２８】
このとき、キャビティ１１内に流れ込んだ樹脂は、上記したように、非常に小さな径の大きさのガス塊を含んでいる。このガス塊を球体と仮定すると、一般的に、液体中のガス塊は半径の３乗に比例する浮力を受ける。一方、液体中を移動するガス塊には、半径の２乗に比例する抵抗力が働く。そのため、ガス塊が小さくなると、ガス塊に働く浮力よりもガス塊に働く抵抗力の方が大きくなるため、ガス塊は浮上することができなくなる。また、ガス塊の径は、流路の径とほぼ同程度の大きさに分割され、ランナ１２のゲート１２２における開口径は、溶融状態の樹脂中に含まれるガス塊が樹脂中を浮上できないガス塊の径と同程度またはそれ以下に設定されているので、キャビティ１１中に流入した樹脂に含まれるガス塊は、そのまま移動することなく、樹脂中に滞留する。その結果、ガス塊同士が結合することがないので、ミリメートルオーダのボイドが形成されることがない。
【００２９】
その後、キャビティ１１内の溶融状態の樹脂は、加熱された下側金型１０と上側金型３０の熱によって硬化される。以上によって、キャビティ１１内には、樹脂成型された成型内容物４０が形成される。
【００３０】
この実施の形態１によれば、ランナ１２を成型機接続部１２１からキャビティ１１への入り口であるゲート１２２に至るまでの経路で、複数段にわたって分岐するとともに、分岐後の流路の断面積を分岐前の流路の断面積よりも小さくしたので、溶融状態の樹脂中に含まれるガス塊を、分岐ごとに分割して小さくすることができる。その結果、樹脂封止された製品の表面に、製品の外観や性能を損なうような大きさのボイドを生じさせない樹脂成型用金型を得ることができる。
【００３１】
図３は、従来の下側金型の上面図である。この図は、特許文献１に記載されている下側金型１１０である。この図に示されるように、従来例のランナ１１２は、成型機接続部１１２１に接続される１本の流路Ｂ１が、途中で一度に複数本（ここでは８本）の流路Ｂ１１〜Ｂ１８に分岐され、その状態のままゲート１１２２でキャビティ１１１に接続される。そのため、ランナ１１２の成型機接続部１１２１にかかる圧力が、一度に複数本（８本）に分岐された流路Ｂ１１〜Ｂ１８にかかるので、圧力損失が大きくなってしまう。
【００３２】
これに対して、図２に示されるように、この実施の形態１の下側金型１０では、成型機接続部１２１に接続される流路が複数段に分けて最終的に複数本の流路に分岐される（図２の例では、１本の流路Ａ１が３段階に分かれて８本の流路Ａ１１１１，Ａ１１１２，Ａ１１２１，Ａ１１２２，Ａ１２１１，Ａ１２１２，Ａ１２２１，Ａ１２２２に分岐される）ので、各分岐部分における圧力損失を、流路を一度に分岐させてしまう従来例に比して少なくすることができる。その結果、樹脂成型用金型１の成型機接続部１２１における溶融状態の樹脂の注入圧力を従来に比して低くすることができ、成型機を製造するための費用やランニングコストを下げることができる。また、高い圧力を必要としないので、樹脂成型時に使用するエネルギの使用量を抑えることもできるとともに、製造設備に与える負荷も低減することができる。さらに、樹脂成型用金型１も従来例のように強固に製造する必要がないので、製造費用を従来に比して低減することができる。
【００３３】
図４は、従来の樹脂成型用金型に低粘度の樹脂を用いた場合の樹脂の流れを模式的に示す図である。この図に示されるように、従来例では、上記したようにランナ１１２を一度に８分岐させるので、注入される溶融状態の樹脂１５０の粘度が低い場合には、溶融状態の樹脂１５０が注入される成型機接続部１２１の形成位置に近い（キャビティ１１１の中心付近に接続される）流路Ｂ１３〜Ｂ１６は、成型機接続部１２１の形成位置から離れた（キャビティ１１１の端部付近に接続される）流路Ｂ１１，Ｂ１２，Ｂ１７，Ｂ１８に比して多量の溶融状態の樹脂１５０が流れ込み、新たなボイド発生の原因となる。
【００３４】
これに対して、この実施の形態１では、ランナ１２において、一度に分岐させる数を少なくし、多段階に分岐させるように構成した（１本の流路Ａ１を３段階に分けて二分岐させて、８本の流路Ａ１１１１，Ａ１１１２，Ａ１１２１，Ａ１１２２，Ａ１２１１，Ａ１２１２，Ａ１２２１，Ａ１２２２を構成した）ので、図４の従来例の一度に８分岐させる場合に比して、各ゲート１２２（最終段の流路Ａ１１１１，Ａ１１１２，Ａ１１２１，Ａ１１２２，Ａ１２１１，Ａ１２１２，Ａ１２２１，Ａ１２２２）に到達する樹脂の量を均等化することができる。その結果、新たなボイドの発生を抑えることができる。
【００３５】
このように、製品の外観や性能を損なうような大きさのボイドを生じさせない樹脂成型用金型１を得ることができるという効果を有する。
【００３６】
実施の形態２．
図５は、実施の形態２による下側金型の上面図の一例を示す図である。この実施の形態２では、ランナ１２を構成する流路の分岐部１２３において、分岐前の流路１２４に接続される２つの分岐後の流路１２５のなす角度（分岐前の流路１２４を含まない方の角度）が１８０度よりも小さい角度となるように、流路を構成している。なお、実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付して、その説明を省略している。
【００３７】
このように、２つの分岐後の流路１２５のなす角度が、１８０度よりも小さい角度とすることで、分岐前の流路１２４をキャビティ１１方向に延長した先には、先の尖った壁１２６が形成されることになる。そして、成型時に溶融状態の樹脂がこの壁１２６に衝突して２つの流路１２５へと分離されるが、このとき、溶融状態の樹脂中にガス塊が存在すると、先の尖った壁１２６によってガス塊が分割され、微細化されることになる。また、この先の尖った壁１２６は、下流側（ゲート１２２側）に行くほど、分岐後の流路１２５間の距離が短くなるため、先鋭化される。その結果、溶融状態の樹脂中に含まれるガス塊を効果的に分割することができる。
【００３８】
実施の形態１では、分岐前の流路を流れてきた溶融状態の樹脂は、分岐部で流れてきた方向に対して９０度角度を変えて流路中を流れていた。しかし、この場合に比して実施の形態２では、分岐前の流路１２４を流れてきた溶融状態の樹脂は、分岐部１２３で流れてきた方向から９０度よりも大きい角度に曲げられて分岐後の流路１２５中を流れることになるので、分岐時の圧力損失がより少なくなる。
【００３９】
この実施の形態２によれば、２つの分岐後の流路１２５のなす角度を１８０度よりも小さい角度としたので、分岐部１２３での圧力損失をさらに低減することができるとともに、先の尖った壁１２６に溶融状態の樹脂中に含まれるガス塊が衝突することによって微細なガス塊にさらに効率的に分断することができるという効果を実施の形態１の効果に加えて得ることができる。
【００４０】
実施の形態３．
図６は、この発明の実施の形態３による樹脂成型用金型の断面構造の一例を示す図であり、図７は、下側金型の上面図である。この樹脂成型用金型１は、成型内容物４０を配置する下側金型１０と、成型内容物４０を載置した下側金型１０の上面に接離可能に配置される上側金型３０と、溶融状態の樹脂の流路上に配置されるフィルタ２０と、を備える。
【００４１】
下側金型１０は、成型内容物４０を配置可能な寸法の凹部であるキャビティ１１を有し、下側金型１０の一側面に形成される成型機接続部１２１からキャビティ１１までを結ぶ一本の溝であるランナ１２が下側金型１０の上面に形成される。また、このランナ１２の中央付近には、底部がランナ１２（流路）の底部よりも深く、幅がランナ１２（流路）の幅よりも広い凹部１３が形成されている。この凹部１３には、多数の微細な孔２１を有するフィルタ２０が着脱可能に配置される。さらに、この例のランナ１２において、凹部１３のキャビティ１１側に存在する流路の幅は、成型機接続部１２１側の流路の幅よりも広く、凹部１３の幅よりも狭くなっている。
【００４２】
また、上側金型３０の下面は、フィルタ２０の設置位置に対応する部分に凹部３１が設けられている。つまり、下側金型１０と上側金型３０を合わせて配置したときに、下側金型１０の凹部１３と上側金型３０の凹部３１によって形成される空間内に、フィルタ２０が配置される構造となる。
【００４３】
フィルタ２０は、溶融状態の樹脂の流れる方向に貫通した、径の大きさが一定の微細な孔２１を複数有し、下側金型１０のランナ１２上に形成される凹部１３に設置される。図８−１〜図８−２は、フィルタの一例を示す図である。図８−１に示されるフィルタ２０は、円柱状の外形を有し、その２つの底面間を貫通する微細な孔２１がその底面全体にわたって多数設けられている。この場合には、下側金型１０に形成される凹部１３は、円柱状のフィルタ２０を固定することができるように、ランナ１２の延在方向に垂直な断面は半円状を有することになる。
【００４４】
また、図８−２に示されるフィルタ２０は、直方体状の外形を有し、対向する一対の面間を貫通する微細な孔２１が、その面全体にわたって多数設けられている。この場合には、下側金型１０に形成される凹部１３は、直方体状のフィルタ２０を固定することができるように、ランナ１２の延在方向に垂直な方向の断面は矩形状を有することになる。
【００４５】
これらのフィルタ２０に形成される孔２１の形状は、図８−１に示されるように円形状であっても、図８−２に示されるように矩形状であっても、その他の形状であってもよい。また、この孔２１の径は、実施の形態１と同様に、キャビティ１１内に流入した溶融状態の樹脂中において、フィルタ２０によって分離されたガス塊が流動して再び結合しない大きさである０．５ｍｍ以下であり、フィルタ２０内のどの深さにおいても同じ大きさの径となっている。なお、フィルタ２０の外形形状や孔の径、形状は、使用する樹脂や成型内容物４０に応じて、最適なものを予め求めることによって定められる。
【００４６】
このようなフィルタ２０として、孔２１を空けた金属板や、金網を複数枚重ね合わせて一体化したもの、孔２１が空くように焼成したセラミックスなどを用いることができる。
【００４７】
このように、ランナ１２（流路）の途中に微細な孔２１を有するフィルタ２０を配置することで、溶融状態の樹脂がこのフィルタ２０を通過する。その際、溶融状態の樹脂に含まれている揮発性ガスによる数ｍｍよりも大きなサイズのガス塊は、溶融状態の樹脂がフィルタ２０を通過する際に、フィルタ２０に形成された各孔２１によって分離される。つまり、溶融状態の樹脂中のガスは、フィルタ２０の孔２１と同程度の大きさのガス塊に分離される。また、フィルタ２０を通過し、キャビティ１１内に流入した溶融状態の樹脂は、実施の形態１で説明したように、分離したガス塊が再び結合することはない。
【００４８】
この実施の形態３によれば、ランナ１２の途中にサブミリメートルオーダ以下の径を有する複数の孔２１が形成されたフィルタ２０を設けたので、溶融状態の樹脂中で発生する大きなガス塊をサブミリメートルオーダ以下のガス塊に分離し、製品の外観や性能を損なうような大きさのボイドを生じさせない樹脂成型用金型１を得ることができるという効果を有する。
【００４９】
また、この樹脂成型用金型１ではフィルタ２０を取り替えることができるので、フィルタ２０を着脱可能な構造の樹脂成型用金型１を一度製造してしまえば、あとはフィルタ２０のみの試作で樹脂成型に最適なフィルタ２０形状を作りこむことができる。その結果、樹脂成型用金型１全体を試作しなければならない場合に比して製造コストを大幅に抑制することができるという効果も有する。
【００５０】
さらに、フィルタ２０の孔２１が成型樹脂で詰まってしまった場合には、フィルタ２０を交換するだけでよいので、実施の形態１，２のようにランナ１２が成型樹脂で詰まってしまった場合に比して、メンテナンスが容易であるという効果もある。また、フィルタ２０の流路（ランナ１２）に垂直な方向の断面積が大きいので、実施の形態１，２の流路を分岐していく方式に比して、孔径を小さくすることができ、成型内容物４０を成型した際の表面に形成される気泡を小さくすることも可能である。
【００５１】
実施の形態４．
実施の形態３で説明したフィルタでは、溶融状態の樹脂で発生するガス塊を微細化することは可能であるが、成型機接続部における樹脂の注入圧力を高くしなければならない。そこで、この実施の形態４では、フィルタを用いる樹脂成型用金型においても成型機接続部における樹脂の注入圧力を実施の形態３の場合に比して低くすることが可能なフィルタの構造について説明する。
【００５２】
図９は、実施の形態４によるフィルタの構造の一例を示す斜視断面図である。この図に示されるように、この実施の形態４のフィルタ２０は、直方体状の外形を有し、一対の面を貫通する矩形状の断面の孔２１を有するが、その孔２１の断面積が、溶融状態の樹脂の流れの上流側（成型機接続部１２１側）から下流側（ゲート１２２側）に向かうにつれて、小さくなるように構成されている。つまり、孔２１の断面積が大きい方を下側金型１０の成型機接続部１２１側に向けて、下側金型１０の凹部１３にフィルタ２０を設置する。なお、この図では、直方体状の外形を有するフィルタ２０に矩形状の孔２１の断面積が徐々に減少していく場合を例に挙げて説明したが、一方の面から他方の面に向けて孔２１の断面積が減少するものであれば、円柱状などのその他の外形を有していてもよいし、孔２１の形状も矩形状ではなく、円形状など他の形状であってもよい。
【００５３】
このような構造のフィルタ２０を用いて樹脂成型を行うと、孔２１の径が徐々に減少する構造であるので、フィルタ２０に溶融状態の樹脂が通過しても圧力損失が少なくなる。その結果、実施の形態３のフィルタ２０を用いる場合に比して、樹脂成型時に高い注入圧力が不要になる。
【００５４】
この実施の形態４によれば、フィルタ２０の孔２１の断面積を、成型機接続部１２１側からゲート１２２側に向かうにつれて小さくなるようにしたので、樹脂成型用金型１の成型機接続部１２１での溶融状態の樹脂の注入圧力を実施の形態３の場合に比して低くすることができ、成型機を製造するための費用やランニングコストを下げることができる。また、樹脂成型用金型１も従来例のように強固に製造する必要がないので、製造費用を従来に比して低減することができる。
【００５５】
実施の形態５．
実施の形態３，４で説明したフィルタを用いた樹脂成型用金型のように、成型機接続部側のランナの流路の断面積に比べてフィルタの断面積が大きい場合に、粘度の低い溶融状態の樹脂を用いて樹脂成型を行うと、フィルタの孔形成面の中央付近に多くの樹脂が流れ、周縁部付近には樹脂が流れなくなってしまう。つまり、フィルタの孔形成面の周縁部まで、溶融状態の樹脂が行き渡り難くなる。そこで、この実施の形態５では、フィルタを用いる樹脂成型用金型で粘度の低い溶融状態の樹脂を用いて樹脂成型を行う場合でも、フィルタの孔形成面の全体に樹脂を均等に流すことができるフィルタの構造について説明する。
【００５６】
図１０は、実施の形態５によるフィルタの構造の一例を示す斜視断面図である。この図に示されるように、この実施の形態５のフィルタ２０は、実施の形態４のフィルタ２０において、孔形成面における孔径が場所によって異なるように形成している。具体的には、孔形成面の中心部では径の小さな孔２１が形成され、中心部から周縁部に向かうにつれて、径の大きな孔２１が形成されている。孔形成面の中心部の孔径と周縁部の孔径は、溶融状態の樹脂がフィルタ２０の成型機接続部１２１側に到達した後、ゲート１２２側の面から排出する量が孔形成面の全体でほぼ均一になるように予め実験によって求められる。
【００５７】
なお、この図では、直方体状の外形を有するフィルタ２０に矩形状の孔２１を形成した場合を形成した場合を例に挙げたが、フィルタ２０としては、円柱状などのその他の外形を有していてもよいし、また孔２１の形状も矩形状ではなく、円形状など他の形状であってもよい。また、この図では、実施の形態４と同様に、各孔２１においても、その孔２１の断面積が、溶融状態の樹脂の流れの上流側（成型機接続部１２１側）から下流側（ゲート１２２側）に向かうにつれて、小さくなるように構成されているが、実施の形態３と同様に孔２１の断面積が、溶融状態の樹脂の流れの上流側（成型機接続部１２１側）から下流側（ゲート１２２側）まで一定の大きさを有するものであってもよい。
【００５８】
このような構造のフィルタ２０を用いて樹脂成型を行うと、粘度の低い溶融状態の樹脂が使用された場合に、ランナ１２を伝ってフィルタ２０に到達した溶融状態の樹脂は、孔形成面の中央付近の孔２１を通ってゲート１２２側へと流れようとするが、中央付近の孔２１の断面積が小さいために、到達した溶融状態の樹脂のすべてがフィルタ２０には入らない。そのため、中央付近の孔２１からその周囲、さらには周縁部に向けて粘度の低い溶融状態の樹脂が広がり、それぞれの位置に形成された孔２１を通って、ゲート１２２側へと流れる。また、周縁部に行くほど孔径が大きくなるので、溶融状態の樹脂は流れやすい状態となる。その結果、中央付近の樹脂の流れと、周縁部の樹脂の流れとが等しくなる。このようにして、粘度の低い溶融状態の樹脂を用いた場合でも、フィルタ２０の全面にわたって溶融状態の樹脂の流れを均等化することができる。
【００５９】
この実施の形態５によれば、溶融状態の樹脂に低い粘度のものを用いた場合でも、フィルタ２０の孔形成面の中央付近と周縁部とで樹脂の流れを等しくすることができ、流れを均等化することができるという効果を有する。
【００６０】
実施の形態６．
図１１は、この発明の実施の形態６による樹脂成型用金型の下側金型の一例を示す上面図であり、図１２は、フィルタの構造の一例を模式的に示す斜視図である。この樹脂成型用金型１は、成型内容物４０を配置する下側金型１０と、成型内容物４０を載置した下側金型１０の上面に接離可能に配置される図示しない上側金型と、溶融状態の樹脂の流路上に配置されるフィルタ２０と、フィルタ２０を回転させる駆動機構２３と、を備える。なお、実施の形態３と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６１】
フィルタ２０は、ランナ１２の中央付近に形成される凹部１３内に２つ配置される。凹部１３内のランナ１２の形成位置とは重ならない位置には、フィルタ２０の孔形成面の中心を貫通するように支持棒２２が設けられ、フィルタ２０を支持し固定する。この支持棒２２の一端は、凹部１３のキャビティ１１側の側面１３１に固定され、他端は、凹部１３の成型機接続部１２１側の側面１３２を貫通して下側金型１０の外部でモータなどの駆動機構２３に接続される。なお、このフィルタ２０として、上述した実施の形態３〜５で説明したものを用いることができる。
【００６２】
もう一つのフィルタ２０も同様にして、ランナ１２を挟んだ反対側の凹部１３内のスペースに設けられる。ただし、ここで使用されるフィルタ２０の長さは、凹部１３のランナ１２の延在方向の長さの１／２以下の長さとなっており、成型機接続部１２１側から見たときに、凹部１３内で２つのフィルタ２０の孔形成面の一部が、互いに重なるように配置されている。また、この例でのランナ１２においては、凹部１３を挟んだ成型機接続部１２１側の幅と、ゲート１２２側の幅とは、同じである場合を示している。
【００６３】
駆動機構２３は、モータなどで構成され、フィルタ２０を支持する支持棒２２の一方の端部に接続され、支持棒２２を回転する。この回転によって、支持棒２２に接続されるフィルタ２０が凹部１３内で、樹脂の注入方向に垂直な面内で回転される。
【００６４】
このような構造のフィルタ２０を用いて樹脂成型を行う場合には、溶融状態の樹脂をランナ１２の成型機接続部１２１から注入する前に、駆動機構２３を駆動させて、フィルタ２０を回転させる。その後、成型機接続部１２１から溶融状態の樹脂を注入する。溶融状態の樹脂がランナ１２を伝って、フィルタ２０に到達すると、フィルタ２０の孔２１に溶融状態の樹脂が流れ込む。しかし、フィルタ２０は、駆動機構２３によって回転されているので、溶融状態の樹脂は切断されることになる。その結果、断続的に樹脂がフィルタ２０の孔２１へと浸入することになる。この工程において、溶融状態の樹脂中に数ｍｍよりも大きなガス塊が存在すると、フィルタ２０の回転で樹脂が切断されることによって、ガス塊もより小さなガス塊へと切断される。さらに、フィルタ２０の孔２１への溶融状態の樹脂の流入によるガス塊の分割も行われるので、効率的に微細なガス塊への分割を行うことができる。
【００６５】
この実施の形態６によれば、溶融状態の樹脂をキャビティ１１に流し込む際に、ランナ１２の途中に配置されたフィルタ２０を回転させるようにしたので、フィルタ２０の孔２１に入り込む樹脂の流れが断続的になり、大きなガス塊を０．５ｍｍ以下の微細なガス塊に効率的に分断することができるという効果を有する。
【００６６】
実施の形態７．
実施の形態６では、フィルタを駆動機構で駆動させる場合を示したが、この実施の形態７では、外部電源を用いずにフィルタを回転させることができる樹脂成型用金型について説明する。
【００６７】
図１３は、この発明の実施の形態７による樹脂成型用金型の下側金型の構成の一例を示す上面図であり、図１４は、フィルタの構造の一例を模式的に示す斜視図であり、図１５は、フィルタの孔を含む部分の一部断面図である。この樹脂成型用金型１は、成型内容物４０を配置する下側金型１０と、成型内容物４０を載置した下側金型１０の上面に接離可能に配置される図示しない上側金型と、溶融状態の樹脂の流路上に配置されるフィルタ２５と、を備える。なお、実施の形態３〜６と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６８】
フィルタ２５は、ランナ１２の中央付近に形成される凹部１３内に２つ配置される。凹部１３内のランナ１２とは重ならない位置には、フィルタ２５を支持する支持棒２９が設けられている。この支持棒２９の一端は、凹部１３のキャビティ１１側の側面１３１に固定され、他端は、凹部１３の成型機接続部１２１側の側面１３２に固定される。フィルタ２５の中心を支持棒２９が通るように、凹部１３内にフィルタ２５が設けられる。ここで、フィルタ２５は、支持棒２９に固定された状態にある。
【００６９】
もう一つのフィルタ２５も同様にして、ランナ１２を挟んだ反対側の凹部１３内のスペースに設けられる。ただし、ここで使用されるフィルタ２５の長さは、凹部１３のランナ１２の延在方向の長さの１／２以下の長さとなっており、成型機接続部１２１側から見たときに、凹部１３内で２つのフィルタ２５の孔形成面の一部が、互いに重なるように配置されている。なお、この例でのランナ１２においては、凹部１３を挟んだ成型機接続部１２１側の幅と、ゲート１２２側の幅とは、同じである場合を示している。
【００７０】
この実施の形態７で用いられるフィルタ２５は、溶融状態の樹脂を注入すると回転するように構成するため、上記した実施の形態３〜６で用いられたフィルタ２０とは異なる構造を有する。図１４に示されるように、フィルタ２５は、円盤状の底部２６と、底部２６の一方の面の周縁部に底部２６から突出して形成される側壁部２７と、を有する。これらの底部２６と側壁部２７には孔２８が形成されているが、この孔２８は、上述した実施の形態３〜５で説明したものとは異なる構造を有する。つまり、注入された樹脂によってフィルタ２５を回転させるために、底部２６と側壁部２７の孔形成位置から垂直ではない角度で斜めに樹脂が噴出すように孔２８を形成している。
【００７１】
たとえば、図１５に示されるように、この孔２８は、底部２６においては、孔形成位置における面の法線ｎと、底部２６の中心と孔形成位置とを結ぶ半径方向ｒと、に対して、所定の角度（以下、この角度のことを孔形成角度という）で底部２６を貫通して形成される。また、側壁部２７においては、孔形成位置で側壁部２７を半径方向ｒに倒したときに、上記孔形成角度で孔２８を形成することで、樹脂が側壁部２７から斜めに噴出させることができる。なお、孔形成角度は、溶融状態の樹脂が排出される際に、底部２６の中心を通る支持棒２９を軸として、フィルタ２５に回転力を与えることができるように決定される。また、フィルタ２５は、側壁部２７が設けられる側を成型機接続部１２１側に配置して凹部１３内に設けられる。
【００７２】
このような構造のフィルタ２５を用いて樹脂成型を行う場合には、溶融状態の樹脂をランナ１２の成型機接続部１２１から注入する。注入された溶融状態の樹脂がランナ１２を伝って、フィルタ２５に到達すると、溶融状態の樹脂は、底部２６とその周縁部に形成される側壁部２７によって構成される凹部内へと流入する。さらに溶融状態の樹脂が注入され、先に流入した溶融状態の樹脂に圧力がかかると、フィルタ２５の底部２６と側壁部２７に形成された孔２８から溶融状態の樹脂が排出される。このとき、溶融状態の樹脂に含まれる数ｍｍよりも大きなガス塊は、フィルタ２５に形成された孔２８によって分割されて、微細化される。また、フィルタ２５の孔２８から図１４の矢印ａのように底部２６や側壁部２７から斜めに排出される溶融状態の樹脂によって、支持棒２９を中心としてフィルタ２５を回転させる力が生じ、フィルタ２５が図１４の矢印Ａのように回転する。この回転によって、実施の形態６で説明したように、孔２８に流入する樹脂が断続的に切断され、樹脂に含まれるガス塊がさらに分断される。そして、０．５ｍｍ以下の大きさに分断されたガス塊を含む溶融状態の樹脂がフィルタ２５のもう一方の端面から押し出され、ゲート１２２を通過してキャビティ１１中へと供給される。
【００７３】
この実施の形態７によれば、樹脂成型用金型１に供給される溶融状態の樹脂が連続的に注入されることを利用して、フィルタ２５を回転させるようにしたので、フィルタ２５を回転させるための電源を必要としない。そのため、成型内容物４０を製造する際に消費されるエネルギを実施の形態６に比して抑えることができるという効果を、実施の形態６の効果に加えて有する。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
以上のように、この発明にかかる樹脂成型用金型は、サーボモータなどを樹脂で成型するのに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】この発明の実施の形態１による樹脂成型用金型の断面構造の一例を示す図である。
【図２】下側金型の上面図である。
【図３】従来の下側金型の上面図である。
【図４】従来の樹脂成型用金型に低粘度の樹脂を用いた場合の樹脂の流れを模式的に示す図である。
【図５】実施の形態２による下側金型の上面図の一例を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態３による樹脂成型用金型の断面構造の一例を示す図である。
【図７】下側金型の上面図である。
【図８−１】フィルタの一例を示す図である。
【図８−２】フィルタの一例を示す図である。
【図９】実施の形態４によるフィルタの構造の一例を示す斜視断面図である。
【図１０】実施の形態５によるフィルタの構造の一例を示す斜視断面図である。
【図１１】この発明の実施の形態６による樹脂成型用金型の下側金型の一例を示す上面図である。
【図１２】フィルタの構造の一例を模式的に示す斜視図である。
【図１３】この発明の実施の形態７による樹脂成型用金型の下側金型の構成の一例を示す上面図である。
【図１４】フィルタの構造の一例を模式的に示す斜視図である。
【図１５】フィルタの孔を含む部分の一部断面図である。
【符号の説明】
【００７６】
１  樹脂成型用金型
１０  下側金型
１１  キャビティ
１２  ランナ
１３，３１  凹部
２０，２５  フィルタ
２１，２８  孔
２２，２９  支持棒
２３  駆動機構
２６  底部
２７  側壁部
３０  上側金型
４０  成型内容物
１２１  成型機接続部
１２２  ゲート
１２３  分岐部
１２４  分岐前の流路
１２５  分岐後の流路
１２６  壁
１３１，１３２  側面
【図１】
2010111050.tif 000003
【図２】
2010111050.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010111050.tif 000009
【図８−１】
2010111050.tif 000010
【図８−２】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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