(57)【要約】【課題】回路基板の表面を樹脂モールドするための金型において、回路基板の設計変更が頻繁に行われるたびに、金型の修正や作り直しが発生し、時間のロスとコストの増大を招いていた。【解決手段】外枠（１０）に内接して、複数のユニット（１２０、１２１、１２２、１２３、１２４、１２５、１２６）を組み合わせて金型を作製する。ユニットの組み合わせを変えることで、短時間に金型を作製することができる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂注入口を持つ上部金型と、前記上部金型と対向する下部金型と、前記上部金型と前記下部金型とを加温する熱源と、からなる樹脂成形金型において、
前記上部金型と前記下部金型は、複数のユニットからなることに特徴のある樹脂成形金型。
【請求項２】
複数ユニットのいずれかに、ピン状の突起を有したことに特徴のある請求項１記載の樹脂成形金型。
【請求項３】
複数のユニットとして、排出ピンを有するユニット、樹脂チップ導入孔を有するユニット、温度センサーを有するユニットのいずれかを含むことに特徴のある請求項１記載の樹脂成形金型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本実施例は、回路基板の表面を樹脂成形するための樹脂成形金型に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
樹脂成形品を作製するには、まず、作製する成形品の形状に一致した金型を作製する。次に、金型を装置本体へセットし、金型を加温して、樹脂チップを金型内へ導入し、金型内で樹脂を溶融後、樹脂を金型中で冷却して固める。金型を開き、金型に付属している排出ピンにて、成形品を押し出すことで、成形品を金型より排出する。この結果、樹脂モールド品が作製される。樹脂モールド品の種類により、成形品の寸法、寸法精度、生産タクト等の条件がそれぞれ異なる。
【０００３】
近年、回路パターンの形状に加工した銅板等の導体板を、金型にセットして、その表面を樹脂モールドすることで、回路基板を作製する取り組みがなされている（例えば、特許文献１参照。）。この回路基板は、約０．５ｍｍの厚みの導体板を使用していることから、回路を流れる電流量が大きい電源回路を構成するのに有用な回路基板であるとして注目されている。この回路基板が実現すれば、家電製品や自動車にて使用されている高電流が流せる回路装置にとってかわり、製品の小型化、軽量化と低コスト化が同時に実現できる。問題点として、小型化した結果、その回路基板の表面の絶縁性を保つため、確実な樹脂モールドによる被覆が必要である。
【０００４】
まず、この導体板が内蔵された回路基板自身について、図６（ａ）と（ｂ）を用いて、具体的に説明する。図６（ａ）は、樹脂プレート１６の上にパターン化された銅板５１が形成されたものであり、電子部品挿入用の穴５２が形成されている。図６（ｂ）は、図６（ａ）の基板表面に樹脂モールド５５を形成し、その後、電子部品５４を実装した回路基板である。電子部品５４は、基板の電子部品挿入用の穴５２に、電子部品５４の端子部分が挿入されて、はんだ付けがされる。次に、この回路基板の製造方法を説明する。まず、樹脂プレート１６は、樹脂成形、または、シート状の樹脂プレートから、加工にて作製される。次に、樹脂プレート１６上に、パターン化された銅板５１を形成する。このパターン化された銅板５１の形成方法としては、エッチング、パンチング、レーザー加工等種々の方法が用いられる。これらの加工方法は、特開平１１−４０６１号公報に詳細に記載されている。次に、パターン化された銅板５１が表面に設置された樹脂プレート１６を、金型へセットして、表面を樹脂モールドする。樹脂モールドする時、後工程でこの基板に実装する電子部品５４のために、電子部品挿入用の穴５２のところと、周辺の接続部分を除き、樹脂モールドされる。その後、上記に示したように、その電子部品挿入用の穴５２の位置に、電子部品実装機にて、電子部品５４が実装され完成する。
【０００５】
従来の金型について、図７（ａ）と（ｂ）を用いて説明する。図７（ａ）は、従来の成形金型の上部金型６０を示す図であり、金型内部の構造がわかるように図示している。この上部金型６０は、図７（ａ）と同形状の下部金型６１（図８）と、組み合わされて金型となる。図７（ｂ）は、図７（ａ）の上面図である。
【０００６】
従来の金型においては、成形された回路基板を金型から取り外すためのピンである排出ピン６３が、３箇所に設けられている。さらに、樹脂成形される回路基板に、樹脂層５５が形成されない部分、つまり、電子部品挿入用の穴５２の部分を設けるための穴形成ピン６２が設けられている。この穴形成ピン６２は、金型内部にそのピンが突き出ている。中央には、樹脂材料を注入する樹脂チップ注入口６５が設けられている。
【０００７】
さらに、従来の金型について、図８を用いて説明する。図８は、図７（ａ）の上部金型６０を本体上部１７、下部金型６１を本体下部１８へ組み込んだ時の断面図である。金型を加熱するためのヒーター６８が、上部金型６０と下部金型６１に設けられていて、温度センサー（図示せず）も同じ位置に内蔵されている。
【０００８】
次に、樹脂モールドする方法を説明する。樹脂モールドを開始前に、予め、ヒーター６８で上部金型６０、下部金型６１を加熱しておく。パターン化された銅板５１を含む樹脂プレート１６を、上部金型６０と下部金型６１に挟みセットする。その後、樹脂チップ１４が、ピストン６７におされて、樹脂チップ注入口６５より流し込まれ、樹脂が溶融され、金型内部に充填後、冷却され成形される。
その後、上部本体１７と上部金型６０が上昇し、下部金型６１より押し出しピン６３（図７）により押し出されて、樹脂プレート１６が内蔵された形成品ができあがる。
【０００９】
【特許文献１】
特開平７−５８４２２号公報（第２頁、右欄［００１３］）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の図６（ｂ）に示す樹脂モールドされた回路基板を製作する場合、従来は回路基板に合わせた図７（ａ）に示す上部金型６０とそれと組み合わされる下部金型６１の両方を作製する必要があった。回路基板の場合、商品の設計変更が頻繁に行われる。さらに、この高電流が流せる回路基板は特殊用途のため、１種類あたりに作製される回路基板の数量は少ないが、種類は多い。さらに、回路基板の場合、その構造が複雑であるため、金型自身の設計、作製に時間を要する。これらの結果、金型の作製費用、作製時間がかなりかかっていた。
【００１１】
本発明の目的とするところは、回路パターンをもった導体をもつ回路基板の表面を、樹脂モールドする金型の作製期間の短縮、特に、回路基板の回路設計の変更や少量機種製造等への対応を容易にした回路基板モールド用樹脂成形金型を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明の樹脂形成金型としては、樹脂注入口を持つ上部金型と、前記上部金型と対向する下部金型と、前記上部金型と前記下部金型とを加温する熱源とからなる樹脂成形金型において、
前記上部金型と前記下部金型は、複数のユニットからなる樹脂成形金型を用いる。
【００１３】
さらに、ユニットにピン状の突起を設けた樹脂成形金型を用いると好ましい。
【００１４】
さらに、複数のユニットとして、排出ピンが設けられたユニット、樹脂チップ導入孔が設けられたユニット、温度センサーが設けられたユニットのいずれかを含む樹脂成形金型を用いると好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１と図２は、本発明の第一の実施形態における成形金型を示す図である。図１（ａ）は、本実施例の上部金型１であり、上部金型１の内部がわかるように、反転させて示している。この上部金型１と対をなす下部金型２（図示せず）も作製される。図１（ｂ）は、図１（ａ）の金型の上面図である。発明の金型は、図１（ａ）と（ｂ）に示すように、外枠１０の中に、図２に示すような基準ユニット１２０、成形材注入ユニット１２１、穴形成ピンユニット１２２ａ、排出ピンユニット１２３、センサーユニット１２４、ヒーターユニット１２５、外形ユニット１２６などの各々を組み合わせて作製されている。
【００１６】
まず、各ユニットについて、図２（ａ）から（ｈ）を用いて説明する。図２（ａ）は、基準ユニット１２０で、穴や突起がないもので、各ユニット間を埋めるためのものである。ユニットの形状は、直方体としているが、立方体でよい。組みあわせて隙間が生じないものであればよい。このユニットの寸法を、図２（ａ）で定義する。金型内部で樹脂に触れる面の寸法を、１２０ａと１２０ｂであらわす。他のユニットと接する面のたて方向の寸法を、１２０ｃであらわす。図２（ｂ）は、基準ユニット１２０に比較して、たて方向寸法１２０ｃが長いユニットであり、基板の外わくを決める外形ユニット１２６である。この外形ユニット１２６は、基板の外形にあわせて、外わく１０内にセットされる。例えば、外枠１０のひとまわりサイズが小さい基板を樹脂モールドする場合、外枠１０の内側すべてに、この外形ユニットをならべ、その内側に、他のユニットを並べることで金型が作製される。図２（ｃ）と図２（ｄ）は、回路基板の電子部品装着用の穴５２を形成するための穴形成ユニット１２２ｃと１２２ｄを示す。図２（ｃ）は、１つの金属ブロックから、切削により、穴形成ユニット１２２ｃを作製したもので、一方、図２（ｄ）で示すものは、土台部２２とピン部２１が分離可能な構造とした穴形成ピンユニット１２２ｄである。図２（ｃ）では、一体型の構造なので、他のユニットと同様に、取り扱うことができるが、電子部品装着用の穴５２の寸法変更により、作製しなおす必要がある。一方、図２（ｄ）では、電子部品装着用の穴５２の寸法変更に対して、土台部２２を変えずに、ピン部２２を変えるだけで、即座に対応できる。しかし、ピン部２１と土台部２２の固定方法が必要である。この固定方法としては、耐熱性の接着剤にて固定した。土台部２２に固定ネジを設けて、固定してもよい。図２（ｅ）は、樹脂チップを金型へ流し込むために、貫通した穴をもつ成形材注入ユニット１２１である。片方の穴には、樹脂チップを供給するノズルが接続される。図２（ｆ）は、成形された基板を、取り出すための排出ピン２３が挿入された排出ピンユニット１２３である。
この排出ピン２３はユニット内で、移動できる構造となっている。コントローラー等で制御される。図２（ｇ）は、温度を測定するためのセンサー２４が内蔵されたセンサーユニット１２４である。このユニットには、センサー２４として、熱電対が挿入されていて、図２（ｈ）で示す温調部材２５を制御するコントローラ（図示せず）にその信号を送っている。図２（ｈ）は、金型の温度を調節するための温調部材２５が内蔵された温調ユニット１２５である。温調部材２５は、ヒーター等の発熱体であり、コントローラー等の制御装置（図示せず）にて制御される。
【００１７】
次に、図１（ａ）と（ｂ）に示す本実施例の金型の組み立て方を説明する。まず、外枠１０を準備する。はじめに、回路基板の電子部品挿入用の穴５２（図６）の位置に相当する位置に、突起をもった穴形成ピンユニット１２２ａが位置される。次に、基板の外形に合わせて、外形ユニット１２６が、位置される。次に、それ以外の機能をもったユニット、成形材注入ユニット１２１、排出ピンユニット１２３、センサーユニット１２４、温調ユニット１２５が、必要に応じて並べられて、さらに、その間に基準ユニット１２０が、位置される。最後に、外枠１０は、ネジ１２で押さえられて、ゆるまないように固定され完成する。当然、各ユニットの合わせ面は高精度に加工されているので、すき間は発生しない。
【００１８】
次に、この金型を本体装置へ組み込んだ状態を図３で説明する。図１に示す上部金型１を本体上部１７に、下部金型２を本体下部１８にセットする。次に、この金型内のユニットに、樹脂チップ供給管、各種センサー線、ヒーター線（図示せず）を連結して、本体への金型の設置が完成する。
【００１９】
図３（ａ）と（ｂ）は、図１の上部金型１および下部金型２を、本体上部１７と本体下部に設置した時の断面図である。図３（ａ）と（ｂ）は、それぞれ、図１（ｂ）のＡ面、Ｂ面に相当する断面図である。図３（ａ）において、上部金型１に設置された穴形成ピンユニット１２２ａと下部金型２に設置された穴形成ピンユニット１２２ｂに挟まれた部分に電子部品挿入用の穴５２が形成される。この理由は、上下の穴形成ピンユニット１２２ａと１２２ｂの先端が接触して、その間に樹脂チップ１４の溶融した液が流れ込まないようになっているためである。同様に、上下の外形ユニット１２６に挟まれた部分にも、樹脂が流れ込まず、成形回路基板の外形形状を形作る。このことにより、外枠１０を変えずに、外形ユニット１２６を置くことで、小さな基板の場合にも、即座に適用できる。また、図３（ｂ）の成形材注入ユニット１２１を配置した箇所より成形材の注入が可能である。成形材注入ユニット１２１を通して、樹脂チップ１４が樹脂プレート１６まで、運ばれる。
【００２０】
上記の金型を使用すれば、従来の金型の場合と比較して、金型設計期間、作製期間において、表１のように、短期間で金型を作製し、製品を製造することできる。次に、この詳細を説明する。金型設計期間は、構想およびＣＡＤに要する時間である。本実施例の場合、構想（１日）までは、従来と同じであるが、金型自身を作製するための図面は必要がないので、設計期間の２日が短縮になる。金型作製期間に関して、従来例では、大きな複雑な金型を作製するために、材料準備や加工プログラムの準備等、相当の日数がかかる。一方、本実施例では、必要なユニットの準備、作製のみで、短縮となる。また、金型作製費用も、従来のような複雑な構造の金型を作製する場合は、費用が高いが、本実施例の金型は、構造が簡単で、費用があまりかからない。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
さらに、本実施例の金型において、ヒーター６８を内蔵してある温調ユニット１２５を配置した箇所における局所的な加温等が可能である。これらの温調ユニット１２５および、その部分の温度を測定できるセンサーユニット１２４をうまく組み合わせると、流動性が悪く、解け難い樹脂にも対応できる。具体的に説明すると、樹脂が流れこみにくい所に、温調ユニット１２５を多く設置することで、その部分の温度を上げ、樹脂が流れこみ易くし、成形不良を低減させることが可能である。さらに、樹脂モールドが終了後、成形品をとりだすための排出ユニット１２３も設置されている。
【００２３】
さらに、１つの製品の生産が終了した時に、その金型を分解し、別の金型へ用いることができる。また、１つのユニットが、破損した場合でも、その１つのみを交換するだけで、金型を使用しつづけることができる。また、成形品の品質をみて、各ユニットの位置を調整することもできる。つまり、穴の形成の不良が発生した場合、穴形成ユニットピン部２１（図２（ｄ））の大きさや成形材注入ユニット１２１の位置を見直すことで、不良の対策ができる。
【００２４】
各ユニットの寸法（図２（ａ）の１２０ａ、１２０ｂ）は、実装する電子部品５４の端子間距離の制約を受ける。実装されるすべての電子部品５４の端子間距離の整数分の１の寸法において、その最大公約数が好ましい。なぜなら、小さなユニットにすれば、その組み合わせにより、多くの電子部品に対応することができるが、寸法が小さくなればなるほど、組み合わせが多く、組立てや管理が煩雑になる。さらに、サイズが小さいほど、ユニットを高精度に作製するのが困難である。
【００２５】
具体的には、本実施例の図４（ａ）に示すように、部品端子間距離を６分割した距離を基本格子寸法３１とし、その２倍をユニットの樹脂接触面の寸法１２０ａ、１２０ｂとした。この寸法にあわせて、穴形成ピンユニット１２２と基準ユニット１２０を作製した。図４（ｂ）に、この穴形成ピンユニット１２２を示す。
【００２６】
本実施例の別実施形態の金型断面図を図５に示す。図１（ｂ）と同じ符号のものは、説明を省略する。この実施の形態では、機能要素のユニット寸法を統一するのではなく、基本格子寸法の整数倍とした複数のユニット基準ユニット４１を使用することを特徴とする。これらの実施をするためには、各ユニットが、規格化された基本寸法の整数倍で作製されていることが、必要である。大面積のユニットを用意することで組み合わせる金型ユニット個数を削減させ、接続の煩雑さ、誤りをなくし、金型を簡単に作製できる。ただし、図５に示すように、ユニット基準ユニット４１はいろいろな大きさがあり、その間を埋めるためには、最小単位の基本ユニット１２０をもちいることが必要である。
【００２７】
上記の実施例により、回路パターンをもった導体を内蔵する回路基板の表面を、樹脂モールドするための金型作製期間の短縮、特に、回路基板の回路設計の変更や、少量機種製造等への対応を容易にした回路基板用樹脂モールド用金型を提供することができる。
【００２８】
上記の実施形態では、回路基板用樹脂モールドを中心に示したが、回路基板以外の樹脂成形品にも、適用することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、本発明の樹脂成型機によれば、複数のユニットを組み合わせるだけで、金型を作製できるので、金型の作製期間の短縮が可能となる。さらに、突然の設計変更による金型修正にも柔軟に対応することができる。さらに、金型の一部分が欠けた場合においても、その部分のみの交換で対応できるので、安価で長期使用が可能である。さらに、ユニットの組み合わせにより、流動性が悪い樹脂の成形品を作製することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例の実施形態の金型を示す図
【図２】本実施例の実施形態の金型に用いる各ユニットを示す図
【図３】本実施例の実施形態の金型を示す図
【図４】本実施例の実施形態の金型に用いる各ユニットの寸法を説明する図
【図５】本実施例の別の実施形態の金型を示す図
【図６】樹脂で被覆された回路基板を示す図
【図７】従来の回路基板樹脂形成用金型を示す図
【図８】従来の回路基板樹脂形成用金型を示す図
【符号の説明】
１０　外枠
６０　上部金型
６１　下部金型
１２　ネジ
１３　ピストン
１４　樹脂チップ
１５　樹脂注入口ユニット
１６　樹脂プレート
１７　本体上部
１８　本体下部
１２０　基準ユニット
１２１　成形材注入ユニット
１２２　穴形成ピンユニット
１２３　排出ピンユニット
１２４　センサーユニット
１２５　温調ユニット
１２６　外形ユニット
２１　ピン部
２２　土台部
２３　排出ピン
２４　センサーユニット
２５　温調ユニット
３１　基本格子寸法
３５　穴形成ピンユニット
４１　ユニット基準ユニット
５１　パターン化された銅板
５２　電子部品挿入用の穴
５４　電子部品
５５　樹脂モールド
６２　穴形成ピン
６３　排出ピン
６５　樹脂チップ注入口
６６　金型本体
６７　ピストン
６８　ヒーター
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図８】
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