(57)【要約】【課題】基板をホットメルト樹脂で一体化成形する場合において、基板の位置決め精度を確保しつつ、基板の近傍にボイドが発生することを抑制して、外観良好な成形品を作る成形方法を提供する。【解決手段】成形方法では、キャビティ内に進入した基板位置決め用ピン４で配線基板１を下金型３に固定して、キャビティにホットメルト樹脂６を充填するとともに、キャビティ外に退出したボイド抑制用ピン７とキャビティ面１４との間の補充空間１３にもホットメルト樹脂６を充填して、基板位置決め用ピン４をキャビティ面１１に向かって後退させつつ、ボイド抑制用ピン７をキャビティ面１４に向かって前進させて、ボイド抑制用ピン７によって補充空間１３内のホットメルト樹脂６をキャビティ内に押し出す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型のキャビティ内に設置された部品を樹脂で封止した成形品を作る成形方法であって、
キャビティ内に進入した第１のピンで前記部品を前記金型に固定して、
前記キャビティに前記樹脂を充填するとともに、キャビティ外に退出した第２のピンとキャビティ面との間の空間にも前記樹脂を充填して、
前記第１のピンをキャビティ面に向かって後退させつつ、前記第２のピンをキャビティ面に向かって前進させて、前記第２のピンによって前記空間内の前記樹脂をキャビティ内に押し出す
成形方法。
【請求項２】
前記第１のピンが後退する部分の体積と前記第２のピンが前進する部分の体積とが同一である
請求項１に記載の成形方法。
【請求項３】
前記第２のピンの前進開始後に、前記第１のピンの後退を開始する
請求項１または２に記載の成形方法。
【請求項４】
前記第１のピンが前記第２のピンと対向する位置に配置されている
請求項１から３のいずれか１項に記載の成形方法。
【請求項５】
前記第１のピンの形状が筒状であり、前記第２のピンの形状が棒状であり、前記第１のピンの軸方向に移動可能な状態で、前記第１のピンの中に前記第２のピンが配置されている
請求項１から３のいずれか１項に記載の成形方法。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の成形方法で製造された成形品。
【請求項７】
キャビティ内に設置された部品を樹脂で封止した成形品を作る金型であって、
キャビティ内に進入して、前記部品を固定する第１のピンと、
キャビティ外に退出して、キャビティ面との間の空間に充填された前記樹脂をキャビティ内に押し出す第２のピンとを備え、
前記樹脂の充填後、前記第１のピンがキャビティ面に向かって後退しつつ、前記第２のピンがキャビティ面に向かって前進する
金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、挿入部品とホットメルト樹脂とを一体化した成形品を成形する成形方法、その成形方法で作られる成形品、及びその成形方法で用いられる金型に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来では、小型のＩＣカードやリチウムイオンバッテリーなどの多くが、熱硬化性樹脂を用いたトランスファー成形、またはポリアミド樹脂やＡＢＳ樹脂を用いた射出成形によって製造されている。
【０００３】
具体的には、ＩＣカードやバッテリーなどの構成部品が金型内に挿入される。この状態で、熱硬化性樹脂、またはポリアミド樹脂やＡＢＳ樹脂などが金型に注入される。これによって、構成部品と樹脂とを一体化したＩＣカードやバッテリーなどが製造される。
【０００４】
さらに、近年では、例えば、携帯電話機などのように、携帯機器の小型軽量化に伴い、それに使用されるＩＣカードやバッテリーなどが、より薄く、より小さいものが要求されている。これに伴い、ＩＣカードやバッテリーなどの構成部品に、より薄く、より小さいものが使用されている。このため、樹脂の注入圧力によって、構成部品の位置ずれが起こるという問題がある。
【０００５】
特に、構成部品の中でも、基板については、薄く、広いことから、樹脂の注入圧力をまともに受け易い。このため、基板については、樹脂の注入圧力に抗して、位置を維持し続けることが困難である。これに対して、樹脂の注入圧力によって基板の位置がずれることを回避する技術が色々と提案されている。その一つとして、基板位置決め用ピンで基板を固定する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−８０５５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、防水性や密着性が要求される製品、または弾性が必要な製品では、ホットメルト樹脂が用いられている。ここで、ホットメルト樹脂を用いる場合では、注入圧力が３〜５０ｋｇｆ／ｃｍ２である。すなわち、ホットメルト樹脂を用いる場合では、注入圧力が低圧である。このため、特許文献１のように、基板位置決め用ピンでできる穴を埋めるための２次成形を省略するために、樹脂の注入圧力によって、基板位置決め用ピンを後退させることが困難である。
【０００８】
仮に、基板位置決め用ピンがピン駆動源によって後退したとする。この場合において、基板位置決め用ピンの後退速度の方が、金型内のホットメルト樹脂の流動速度よりも速いと、基板位置決め用ピンの後退に金型内のホットメルト樹脂の流動が追随できずに、基板位置決め用ピンの先端付近に空間ができる。その空間と、その空間の周りのホットメルト樹脂との間で圧力差が生じる。その空間の周りのホットメルト樹脂が、遅れて、その空間に流れ込む。このとき、その空間に不均一にホットメルト樹脂が流れ込むと、その空間に流れ込むホットメルト樹脂が空気を巻き込み易くなる。すなわち、その空間にボイドが発生し易くなる。
【０００９】
特に、基板位置決め用ピンが基板と接触することから、その空間が基板の近傍にできる。このため、基板の近傍には、ボイドが発生し易くなる。さらに、基板の近傍に発生したボイドは、基板を劣化させたり、耐電圧不良のような電気的特性不良を発生させたりする恐れがある。
【００１０】
そこで、本発明は、上記問題に鑑み、基板をホットメルト樹脂で一体化成形する場合において、基板の位置決め精度を確保しつつ、基板の近傍にボイドが発生することを抑制して、外観良好な成形品を作る成形方法を提供することを目的とする。また、その成形方法で作られた成形品、及びその成形方法で使用される金型も提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明に係わる成形方法では、下記に示す特徴を備える。
本発明に係わる成形方法では、金型のキャビティ内に設置された部品を樹脂で封止した成形品を作る成形方法であって、キャビティ内に進入した第１のピンで前記部品を前記金型に固定して、前記キャビティに前記樹脂を充填するとともに、キャビティ外に退出した第２のピンとキャビティ面との間の空間にも前記樹脂を充填して、前記第１のピンをキャビティ面に向かって後退させつつ、前記第２のピンをキャビティ面に向かって前進させて、前記第２のピンによって前記空間内の前記樹脂をキャビティ内に押し出す。
【００１２】
なお、本発明は、成形方法として実現される以外に、その成形方法で作られた成形品、その成形方法で使用される金型などとして実現されるとしてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、キャビティ内に進入した第１のピンで、基板の位置決め精度を確保することができる。キャビティ外に退出した第２のピンで、第１のピンの後退部分にボイドが発生することを抑制することができる。第１のピンがキャビティ面まで後退しつつ、第２のピンがキャビティ面まで前進することで、外観良好な成形品を作ることができる。従って、基板の位置決め精度を確保しつつ、基板の近傍にボイドが発生することを抑制して、外観良好な成形品を作ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係わる実施の形態１における金型の断面図
【図２】基板位置決め用ピンの先端付近の拡大図
【図３】基板位置決め用ピンとボイド抑制用ピンとの移動時の動きを示す概要図
【図４】基板位置決め用ピンとボイド抑制用ピンとの移動後の位置を示す概要図
【図５】基板位置決め用ピンとボイド抑制用ピンとの第１の位置関係を示す概要図
【図６】基板位置決め用ピンとボイド抑制用ピンとの第２の位置関係を示す概要図
【図７】基板位置決め用ピンとボイド抑制用ピンとの第３の位置関係を示す概要図
【図８】第３の位置関係における基板位置決め用ピンの先端付近の拡大図
【図９】本発明に係わる実施の形態２における基板位置決め用ピンとボイド抑制用ピンとの移動時の動きを示す概要図
【図１０】基板位置決め用ピンとボイド抑制用ピンとの移動後の位置を示す概要図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について、図面を参照しながら説明する。
図１に示すように、配線基板１と一体化対象部品２とが下金型３に設置される。この状態で、下金型３と上金型５からなる金型が型締めされる。その後、金型のキャビティにホットメルト樹脂６が充填される。配線基板１と一体化対象部品２とをホットメルト樹脂６で封止した成形品が作られる。
【００１６】
ここでは、成形品として、携帯電話用のリチウムイオン電池パックを例に説明する。具体的には、配線基板１は、外部接続端子を有する基板である。一体化対象部品２は、電池セルである。なお、配線基板１や一体化対象部品２の位置精度が悪いと、電池パックの全長規格から外れた成形品ができる。このため、配線基板１と一体化対象部品２との位置精度を確保するために、配線基板１と一体化対象部品２とを金型に固定する必要がある。
【００１７】
そこで、下金型３に、キャビティ内から下金型３のキャビティ面１１に向かって先端が移動可能な基板位置決め用ピン４が設けられている。キャビティ面１１において配線基板１の設置付近に、基板位置決め用ピン４の先端が通過可能な開口が設けられている。基板位置決め用ピン４の先端がキャビティ内に配置された状態で、基板位置決め用ピン４で配線基板１が下金型３に固定される。このとき、基板位置決め用ピン４の先端と下金型３とで配線基板１が挟まれる。
【００１８】
なお、図示されていないが、クランパーなどで一体化対象部品２が下金型３に固定される。
また、図２に示すように、基板位置決め用ピン４の移動に伴い、基板位置決め用ピン４の先端直上に空間（以下、先端直上空間と呼称する。）ができると、先端直上空間とその周りのホットメルト樹脂６との間で圧力差が生じる。先端直上空間の周りのホットメルト樹脂６が、矢印ａの方向で、先端直上空間に一気に流れ込む。このとき、先端直上空間に流れ込むホットメルト樹脂６が空気を巻き込むと、先端直上空間にボイドが発生する。特に、基板位置決め用ピン４が配線基板１と接触することから、先端直上空間が配線基板１の近傍にできる。このため、配線基板１の近傍にボイドが発生し易い。
【００１９】
また、配線基板１の近傍に発生したボイドが、基板を劣化させたり、耐電圧不良のような電気的特性不良を発生させたりする恐れがある。このため、ボイドの発生を抑制するために、基板位置決め用ピン４が移動しても、基板位置決め用ピン４の先端付近で圧力差が生じないようにする必要がある。
【００２０】
そこで、上金型５に、キャビティ外から上金型５のキャビティ面１４に向かって先端が移動可能なボイド抑制用ピン７が設けられている。キャビティ面１１に対向するキャビティ面１４に、ボイド抑制用ピン７の先端とキャビティ面１４との間の補充空間１３に繋がった開口が設けられている。配線基板１の固定後、ボイド抑制用ピン７の先端がキャビティ外に配置された状態で、キャビティにホットメルト樹脂６が充填される。このとき、キャビティにホットメルト樹脂６が充填されるとともに、補充空間１３にもホットメルト樹脂６が充填される。ボイド抑制用ピン７の先端によって補充空間１３内のホットメルト樹脂６がキャビティ内に押し出される。これに伴い、先端直上空間にホットメルト樹脂６が補充される。
【００２１】
次に、図３、図４を用いて、基板位置決め用ピン４とボイド抑制用ピン７との動きについて説明する。なお、図３、図４では、図１に示す切断線Ａ−Ａで金型を切断して矢視方向に断面を見ている。さらに、図３では、移動前の基板位置決め用ピン４とボイド抑制用ピン７との各先端位置を破線で示している。
【００２２】
図３に示すように、ホットメルト樹脂６の充填後、基板位置決め用ピン４は、ピン駆動源（不図示）によって駆動されて、矢印１０の方向（後退方向）に移動する。ボイド抑制用ピン７は、ピン駆動源（不図示）によって駆動されて、矢印１２の方向（前進方向）に移動する。このとき、ボイド抑制用ピン７は、基板位置決め用ピン４の移動に同調して、ボイド抑制用ピン７が矢印１２の方向（前進方向）に移動する。
【００２３】
最終的には、図４に示すように、ホットメルト樹脂６の冷却固化までに、基板位置決め用ピン４は、上面がキャビティ面１１と同面になるまで移動する。ボイド抑制用ピン７は、下面がキャビティ面１４と同面になるまで移動する。これによって、外観面に穴や凹みがなく、基板が高精度で位置決めされており、少なくとも配線基板１の近傍にボイドが発生していない成形品を作ることができる。
【００２４】
なお、基板位置決め用ピン４とボイド抑制用ピン７との各ピン駆動源として、エアシリンダーや油圧シリンダーなどのシリンダー、モーター、ソレノイド、カムなどが使用される。例えば、基板位置決め用ピン４とボイド抑制用ピン７とでは、移動タイミングを変えることがある。ここで、ピン駆動源をエアシリンダーにすると、比較的、簡単かつ安価に、これらのピンの移動タイミングを変えることができる。具体的には、移動タイミングとして、先に、ボイド抑制用ピン７を移動させる。この方が、ホットメルト樹脂６を圧縮させる力が生じるので、ボイド発生の抑制に有利である。
【００２５】
なお、基板位置決め用ピン４の後退部分の体積とボイド抑制用ピン７の前進部分の体積とを同じにすると、ピン移動時の圧力変化が小さく、ボイドが発生し難くなる。さらに、ピン駆動源の制御の観点から、ボイド抑制用ピン７のピン径、ピン移動量、ピン断面形状、ピン数などを、基板位置決め用ピン４と同じにするのが好ましい。少なくとも、２本以上の基板位置決め用ピン４で配線基板１を固定するのが望ましい。
【００２６】
ここで、基板位置決め用ピン４の後退部分とは、ホットメルト樹脂６の充填後、基板位置決め用ピン４の先端がキャビティ面１１まで移動する部分である。図１に示すように、ピン径８とピン移動量９とから特定される部分でもある。ピン径８とは、基板位置決め用ピン４の水平方向の寸法である。ピン移動量９とは、配線基板１の固定時の基板位置決め用ピン４の先端位置からキャビティ面１１までの距離である。
【００２７】
また、ボイド抑制用ピン７の前進部分とは、ホットメルト樹脂６の充填後、ボイド抑制用ピン７の先端がキャビティ面１４まで移動する部分である。ボイド抑制用ピン７の先端によってキャビティ内に押し出される補充空間１３内のホットメルト樹脂６の量でもある。
【００２８】
また、基板位置決め用ピン４の水平断面形状を円形とする。ピン径８をｒとする。ピン移動量９をｌとする。後退部分の上面と側面とに力Ｆが作用するとする。この場合において、後退部分の上面にかかる圧力Ｐ１は、Ｆ／πｒ２である。後退部分の側面にかかる圧力Ｐ２は、Ｆ／２πｒｌである。ここで、ピン径８とピン移動量９との割合を２：１にすると、圧力Ｐ１と圧力Ｐ２とが同じになる。すなわち、後退部分の上面と側面とにかかる圧力が同じになる。これに伴い、後退部分の周りのホットメルト樹脂が後退部分に均一に流れ込み、ボイドが発生し難くなる。
【００２９】
次に、図５〜図８を用いて、ボイド抑制用ピン７のポジションについて説明する。なお、図５では、図１に示す切断線Ａ−Ａで金型を切断して矢視方向に断面を見ている。図６、図７では、図５と同様に見ているとした場合の変形例を示している。さらに、図５〜図７では、基板位置決め用ピン４とボイド抑制用ピン７との各先端位置として、配線基板１の固定時の位置を示している。図８では、移動前のボイド抑制用ピン７の先端位置を破線で示している。
【００３０】
図５に示すように、ボイド発生の抑制の観点から、ボイド抑制用ピン７のポジションとして、一番適切なポジションは、基板位置決め用ピン４の対向に位置するポジション７Ａである。図６に示すように、次に適切なポジションは、基板位置決め用ピン４の上面高さライン１５より上に位置するポジション７Ｂである。
【００３１】
また、図７に示すように、基板位置決め用ピン４の上面高さライン１５より下に位置するポジション７Ｃにボイド抑制用ピン７が設置されるとする。この場合において、先端直上空間の側面に作用する力の方が、先端直上空間の上面に作用する力よりも優勢になる。先端直上空間の周りのホットメルト樹脂６が、先端直上空間に均一に流れ込まない。先端直上空間に流れ込む樹脂が、空気を巻き込み易くなり、結果として、ボイドが発生し易くなる。
【００３２】
そこで、基板位置決め用ピン４の上面高さライン１５より下の範囲１６内にボイド抑制用ピン７を設置する場合には、図８に示すように、垂直断面形状がＶ字形状である凹部を基板位置決め用ピン１７の先端に設けるとする。これによって、ピン径方向から、先端直上空間に流れ込むホットメルト樹脂６を少なくすることができる。さらに、先端直上空間の周りのホットメルト樹脂６が矢印ａの方向に流れ込んだ後、スムーズに、矢印ｂの方向に流れを変える。これによって、空気を巻き込み難くい樹脂の流れを作り出すことができる。
【００３３】
以上、本実施の形態では、下金型３と上金型５とからなる金型に基板位置決め用ピン４とボイド抑制用ピン７とが設けられている。基板位置決め用ピン４の先端がキャビティ内に配置された状態で、基板位置決め用ピン４の先端で配線基板１が下金型３に固定される。
【００３４】
配線基板１の固定後、ボイド抑制用ピン７の先端がキャビティ外に配置された状態で、キャビティにホットメルト樹脂６が充填されるとともに、ボイド抑制用ピン７の先端とキャビティ面との間の補充空間１３にもホットメルト樹脂６が充填される。基板位置決め用ピン４の後退部分にホットメルト樹脂６を補充するために、補充空間１３にホットメルト樹脂６が確保される。
【００３５】
ホットメルト樹脂６の充填後、エアシリンダーなどの駆動源によって、基板位置決め用ピン４とボイド抑制用ピン７とが駆動される。基板位置決め用ピン４の先端がキャビティ面１１に向かって移動する。基板位置決め用ピン４の移動に同調して、ボイド抑制用ピン７の先端がキャビティ面１４に向かって移動する。
【００３６】
これに伴い、ボイド抑制用ピン７の先端によって補充空間１３内のホットメルト樹脂６がキャビティ内に押し出される。基板位置決め用ピン４の後退部分にホットメルト樹脂６が補充される。これによって、基板位置決め用ピン４の後退部分、すなわち、配線基板１の近傍に、配線基板１の劣化や絶縁不良の原因となるボイドが発生することを抑制することができる。
【００３７】
すなわち、下金型３と上金型５とからなる金型は、キャビティ内に進入して、配線基板１を固定する基板位置決め用ピン４と、キャビティ外に退出して、キャビティ面との間の補充空間１３に充填されたホットメルト樹脂６をキャビティ内に押し出すボイド抑制用ピン７とを備える。キャビティ内に進入した基板位置決め用ピン４で配線基板１を金型に固定して、キャビティにホットメルト樹脂６を充填するとともに、キャビティ外に退出したボイド抑制用ピン７とキャビティ面との間の補充空間１３にもホットメルト樹脂６を充填して、ホットメルト樹脂６の充填後、基板位置決め用ピン４をキャビティ面に向かって後退させつつ、ボイド抑制用ピン７をキャビティ面に向かって前進させて、ボイド抑制用ピン７によって補充空間１３のホットメルト樹脂６をキャビティ内に押し出す。
【００３８】
これによって、キャビティ内に進入した基板位置決め用ピン４で、配線基板１の位置決め精度を確保することができる。キャビティ外に退出したボイド抑制用ピン７で、基板位置決め用ピン４の後退部分にボイドが発生することを抑制することができる。基板位置決め用ピン４がキャビティ面（成形品の外形面）まで後退しつつ、ボイド抑制用ピン７がキャビティ面（成形品の外形面）まで前進することで、外観良好な成形品を作ることができる。
【００３９】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について、図面を参照しながら説明する。
ここでは、図９に示すように、実施の形態１と比べて、金型に、基板位置決め用ピン４とボイド抑制用ピン７との代わりに、基板位置決め用ピン２０とボイド抑制用ピン２１とが設けられている点が異なる。
【００４０】
具体的には、細長い筒状の基板位置決め用ピン２０の中に、細長い棒状のボイド抑制用ピン２１が装入される。基板位置決め用ピン２０の上端がキャビティ内（キャビティ面１１より上）に配置される。この状態で、基板位置決め用ピン２０の上端と金型とで配線基板１が挟まれて固定される。
【００４１】
また、ボイド抑制用ピン２１の上端がキャビティ外（キャビティ面１１より下）に配置される。この状態で、金型のキャビティ内にホットメルト樹脂６が充填される。基板位置決め用ピン２０内にもホットメルト樹脂６が充填される。
【００４２】
ここで、ボイド抑制用ピン２１の径は、基板位置決め用ピン２０の内径と同じである。基板位置決め用ピン２０内に、ボイド抑制用ピン２１が密着している。基板位置決め用ピン２０の上端からボイド抑制用ピン２１の上端までの基板位置決め用ピン２０の内部空間２２にホットメルト樹脂６が充填されている。
【００４３】
また、キャビティにホットメルト樹脂６が充填されると、基板位置決め用ピン２０がピン駆動源（不図示）によって矢印１０の方向（後退方向）に移動する。同時に、ボイド抑制用ピン２１がピン駆動源（不図示）によって矢印１２の方向（前進方向）に移動する。このとき、基板位置決め用ピン２０の後退に伴い、基板位置決め用ピン２０の上端直上に空間（以下、上端直上空間と呼称する。）ができる。さらに、ボイド抑制用ピン２１の前進に伴い、基板位置決め用ピン２０内のホットメルト樹脂６が上端直上空間に直接的に流れ込む。このため、実施の形態１よりも、上端直上空間にボイドが発生し難くなっている。
【００４４】
ここで、基板位置決め用ピン２０の上面面積２３とボイド抑制用ピン２１の上面面積２４とを同じとすることで、基板位置決め用ピン２０のピン移動量２５とボイド抑制用ピン２１のピン移動量２６とを同じにすることができる。
【００４５】
最終的には、図１０に示すように、基板位置決め用ピン２０は、ホットメルト樹脂６が冷却固化するまでに、上面がキャビティ面１１と同面になるまで矢印１０の方向（後退方向）に移動する。ボイド抑制用ピン２１は、上面がキャビティ面１１と同面になるまで矢印１２の方向（前進方向）に移動する。
【００４６】
なお、本発明は、実施の形態１，２に限定されるものでなく、実施の形態１，２を適宜組み合わせたものも含まれる。さらに、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、実施の形態１，２を変形したものも含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、挿入部品とホットメルト樹脂とを一体化した成形品を成形する成形方法、その成形方法で作られる成形品、及びその成形方法で用いられる金型などに利用することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１  配線基板
２  一体化対象部品
３  下金型
４  基板位置決め用ピン
５  上金型
６  ホットメルト樹脂
７  ボイド抑制用ピン
８  ピン径
９  ピン移動量
１０  矢印
１１  キャビティ面
１２  矢印
１３  補充空間
１４  キャビティ面
１５  上面高さライン
１７  基板位置決め用ピン
２０  基板位置決め用ピン
２１  ボイド抑制用ピン
２２  内部空間
２３  上面面積
２４  上面面積
２５  ピン移動量
２６  ピン移動量
【図１】
2012250403.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2012250403.tif 000006
【図５】
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【図６】
2012250403.tif 000008
【図７】
2012250403.tif 000009
【図８】
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【図９】
2012250403.tif 000011
【図１０】
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