CN101946558B - 加热器、树脂成形装置、树脂成形方法以及树脂成形体 - Google Patents
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Abstract
由于能够比自然冷却时更高速地冷却柱材，因而能够进一步提高生产量。尤其是，在筒体(M42)和柱部(M43)由不同种类的金属构成且将柱部(M43)压入筒体(M42)内的情况下，由于这些金属的热膨胀系数的差而在柱材(M42，M43)、固定于柱材(M42，M43)的顶板(M41)产生形变，但冷却通路(P1，P2)能够吸收由于这些金属的热膨胀系数的差而产生的形变。尤其是，在树脂成形用的金属模具中使用顶板(M41)的情况下，难以产生由于热膨胀系数的差而产生的形变，因而精密的树脂成形成为可能。
Description
技术领域
本发明涉及通过高速地进行加热、冷却而能够提高制造的生产量的加热器、树脂成形装置、树脂成形方法以及树脂成形体。
背景技术
在现有的树脂成形中，使金属模具的温度上升，将树脂注入金属模具内，冷却金属模具，然后，将固化的树脂从金属模具内取出。作为这样的技术，例如，已知下列专利文献1所记载的技术。在该技术中，将线圈埋设在金属模具内，通过对该线圈进行通电，加热金属模具。
专利文献1：日本特开平07-125057号公报
发明内容
然而，在现有的加热器中，不能高速地进行加热和/或冷却，存在着制造的生产量低的问题。本发明是鉴于这样的课题而做出的，其目的在于，提供能够提高制造的生产量的加热器、树脂成形装置和树脂成形方法以及这样制造的树脂成形体。
为了解决上述的课题，本发明的加热器具备金属制的顶板、设在顶板的金属制的柱材以及包围柱材的轴的周围的线圈，柱材在其内部具有冷却通路。
如果对线圈进行通电，则电流流过柱材的表面，进行高频感应加热，该热传递至与柱材热连接的顶板。由于该加热是高频感应加热，因而能够高速地使顶板的温度上升。另一方面，柱材在其内部具有冷却通路。能够使空气、水、雾气、冰冻空气等冷却介质在冷却通路内流动。由此，由于能够比自然冷却时更高速地冷却柱材，因而在具有加热和冷却的循环的制造工序中，能够提高其生产量。
优选顶板的热传导率比柱材的与线圈邻接的区域的热传导率更高。
由于柱材的与线圈邻接的区域进行高频感应加热，因而某种程度的高电阻是必要的，但由于高电阻的材料一般热传导率低，因而难以有效率地使顶板的温度上升。于是，在本发明中，由于相对地增高顶板的热传导率，因而顶板的升温速度提高，由顶板加热处理的物质的制造的生产量变高。该物质优选为树脂。
另外，柱材具有由第1金属构成的筒体以及由第2金属构成且设在筒体内的柱部，优选第2金属的热传导率比第1金属的热传导率更高。此外，这里所说的热传导率只要不特别地限定，就是指测定温度20℃的热传导率。如果使用这样的柱材，则筒体内的柱部热传导率高，因而在筒体内产生的热经由柱部而有效地传递至顶板。另外，经由柱部而发散顶板的热也变得有效。
在柱材或柱部具备冷却通路的情况下，在筒体和柱部由不同种类的金属构成且将柱部压入筒体内的情况下，由于这些金属的热膨胀系数的差而在柱材、固定于柱材的顶板产生形变，但冷却流路能够吸收由于这些金属的热膨胀系数的差而产生的形变。尤其是，在树脂成形用的金属模具中使用顶板的情况下，难以产生由于热膨胀系数的差而产生的形变，因而精密的树脂成形成为可能。
另外，优选地，第1金属的热传导率是60W/m·K以下，第2金属的热传导率是70W/m·K以上，在这种情况下，能够进行充分高速的顶板的加热和/或冷却。
本发明的树脂成形装置在上述的加热器的顶板设有树脂成形用的凹凸型板。在这种情况下，沿着凹凸型板进行树脂成形。由于高速地加热和/或冷却顶板，因而能够提高树脂成形时的生产量。
本发明的树脂成形方法具备将树脂注入含有上述的树脂成形装置的凹凸型板的金属模具内的工序和冷却金属模具的工序，该树脂是热可塑性树脂，对线圈进行通电，向金属模具注入树脂时的金属模具的温度为T1(℃)，树脂的流动开始温度为T2(℃)，则满足以下的关系式：T1(℃)≥T2(℃)-70℃。
在这样的温度下，如果注入树脂，则树脂在金属模具内充分地流动，能够形成外观整齐的树脂成形体。
尤其是，本发明的树脂成形方法具备：将嵌入件***含有上述的树脂成形装置的凹凸型板的金属模具内的工序；将树脂注入该金属模具内的工序；以及冷却金属模具的工序，该树脂是热可塑性树脂，对线圈进行通电，向金属模具注入树脂时的金属模具的温度为T1(℃)，树脂的流动开始温度为T2(℃)，则满足以下的关系式：T1(℃)≥T2(℃)-70℃。
即，在注入树脂前***引线框架等嵌入件，然后，在这样的温度下，注入树脂，在这种情况下，树脂在金属模具内充分地流动，能够形成外观整齐的树脂成形体。
尤其是，热可塑性树脂优选为液晶性聚合物，液晶性聚合物能够在金属模具内充分地流动。通过这样的树脂成形方法而制造的树脂成形体与通过现有的方法制造的树脂成形体相比较，存在着这样的差异：在其构造中，几乎观察不到由于树脂流碰撞而产生的焊缝，另外，具有流痕极小等优异的外观。另外，在比较高的高温下将树脂注入夹着引线框架(嵌入引线框架)的金属模具内的情况下，还存在着引线框架与树脂之间的密合性提高的优点。
这样，在将引线框架等用作嵌入件且得到该嵌入件和树脂一体化的树脂成形体的情况中，优选对该嵌入件的表面进行黑化处理或粗化处理。如果使用进行这样的处理的嵌入件，则存在着该嵌入件和树脂之间的密合性进一步提高的倾向。
依照本发明的加热器，制造的生产量提高，依照使用该加热器的树脂成形装置和树脂成形方法，能够以高生产量进行树脂成形。另外，由在高温下注入的树脂成形的树脂成形体外观优异。
附图说明
图1是树脂成形装置主要部的立体图。
图2是加热器的立体图。
图3是图2所示的加热器的III-III箭头的截面图。
图4是从箭头IV的方向观察图2所示的加热器的加热器底面图。
图5是加热器的底面图。
图6是加热器的截面图。
图7是柱材的纵截面图。
图8是含有上下金属模具的树脂成形装置的纵截面图。
图9是树脂成形时的时序图。
图10是温度循环的图表。
图11是具有所制造的树脂成形体的电子零件的立体图。
图12是另一实施方式的温度循环的图表。
图13是显示气密性检查装置101的概略图。
M41顶板
M42筒体(柱材)
M43柱部(柱材)
WR线圈
P1，P2冷却通路
具体实施方式
以下，对实施方式的加热器、树脂成形装置、树脂成形方法以及树脂成形体进行说明。在以下的说明中，对相同的要素使用相同的符号，省略重复的说明。
图1是树脂成形装置主要部的立体图。
以下，关于使用图1的树脂成形装置且将引线框架、尤其是金属制的引线框架用作嵌入件的情况的树脂成形进行说明。
在树脂成形中，首先，准备引线框架20。1个引线框架20具有用于形成多个壳体的多个区域。下金属模具M4具备用于搬送引线框架20的凹槽MG，在下金属模具M4的凹槽MG内固定有下金属模具主要部(顶板)M41。在下金属模具M4的上部配置有上金属模具M3，上金属模具主要部M31位于与下金属模具主要部M41相对的位置。将树脂注入这些金属模具主要部M31、M41之间的空腔内而进行树脂成形。
引线框架20的搬送方向T的排出侧的凹槽MG的深度比引线框架20的导入侧的深度更深，设定成即使是成形后的树脂也收纳在凹槽MG内。此外，在上金属模具M3，在比上金属模具主要部M31更靠近引线框架排出侧也形成有凹槽MG’。
如果详细说明，那么，在引线框架20中的1个树脂成形用的区域位于金属模具主要部M31，M41间之后，金属模具主要部M31、M41与金属模具M3、M4一起关闭。然后，将熔融的树脂经由设在上金属模具主要部M31的树脂注入口(浇口)G而填充至被金属模具夹着的空间内，进行成形。浇口G的数量也可以是多个。此外，从即将注入树脂之前至刚结束注入之后，经由设在上金属模具主要部M31和/或下金属模具主要部M41的排气口VC而将存在于金属模具主要部M31，M41之间的空腔内的空气排出至外部。即，即使在金属模具关闭的状态下，凹凸型板2A和排气口VC也连通。但是，由于上述熔融的树脂(熔融树脂)为比较高的粘度，因而并不将熔融树脂从金属模具间连通的区域的间隙吸入排气口VC，考虑熔融树脂的粘度而确定此时的间隙的尺寸即可。
虽然在各金属模具主要部M31，M41的表面都形成有树脂成形用的凹凸型板2A，但由于凹凸型板2A的形状和所成形的树脂的壳体本体的形状相同，因而在此显示为单个或多个树脂壳体本体(2A)。
在树脂成形之后，打开上下金属模具M3，M4，所成形的壳体本体(2A)移动至凹槽MG的深度大的一侧，引线框架的下次成形用的区域再度位于金属模具主要部M31，M41之间。
即，该树脂壳体的制造方法具备准备引线框架20的工序、将引线框架20配置在被相对的2个金属模具(主要部)M31，M41夹着的空间内的工序以及将树脂材料注入该空间内的工序。
在此，下金属模具主要部M41构成图2所示的加热器IHM的顶板(M41)。如果设定XYZ正交坐标系，则顶板M41的表面与XY平面一致，排气口VC沿着Z轴方向延伸。
图2是加热器IHM的立体图。图3是图2所示的加热器的III-III箭头的截面图。另外，图4是从箭头IV的方向观察图2所示的加热器IHM的加热器IHM的底面图。
加热器IHM进行高频感应加热，具备金属制的顶板M41、固定在顶板M41的金属制的柱材M42，M43(参照图3)以及包围柱材M42，M43的轴(Z轴)的周围的线圈WR。多个螺栓N1～N4贯通于顶板M41，由螺栓N1～N4将顶板M41固定在本体侧的金属模具上。
线圈WR由导线CL和包覆导线CL的外周的绝缘涂层CT构成，作为导线CL的材料可以使用Cu，作为绝缘涂层CT的材料可以使用瓷漆或硅，但不特别地限定这些材料。
如果在以构成圆筒形的方式缠绕的线圈WR的两端子WRE1、WRE2之间进行通电，则在沿着线圈WR的轴的方向上产生磁力线。柱材(M42)配置为该磁力线能够穿过。受到穿过柱材(M42)的表面的磁力线的影响，在柱材(M42)的表面上产生涡电流，进行高频感应加热。
即，由于对柱材的与线圈WR邻接的区域(筒体M42)进行高频感应加热，因而某种程度的高电阻是必要的，但由于高电阻的材料一般热传导率低，因而不能有效率地使顶板M41的温度上升。顶板M41的热传导率比柱材的与线圈WR邻接的区域(筒体M42)的热传导率更高。所以，顶板M41的升温速度提高，由顶板M41加热处理的物质的制造的生产量变高。在本示例中，该物质是树脂。
另外，本示例的柱材具有筒体M42和柱部(芯材)M43，其中，筒体M42由第1金属构成，柱部M43由第2金属构成，设在筒体M42内，与筒体M42热连接，柱部M43的外周面与筒体内周面接触。在此，第2金属的电阻率R2比第1金属的电阻率R1更低(R2＜R1)。即，由于构成筒体M42的第1金属是高电阻(＝R1)，因而能够有效地进行高频感应加热，但由于筒体M42内的柱部M43是低电阻(＝R2)，即，由于热传导率高，因而在筒体M42内产生的热能够经由柱部M43而有效地传递至顶板M41。另外，经由柱部而发散顶板的热也变得有效。
作为顶板M41、筒体M42、柱部M43的各自的材料(α、β、γ)的适宜的组合的一个示例，能够使用以下的组合。
(α、β、γ)＝(合金工具钢钢材、不锈钢钢材、铝合金材料)、(合金工具钢钢材、不锈钢钢材、铜合金材料)、(合金工具钢钢材、不锈钢钢材、锌合金材料)、(合金工具钢钢材、高速度工具钢材、铝合金材料)、(合金工具钢钢材、高速度工具钢材、铜合金材料)、(合金工具钢钢材、高速度工具钢材、锌合金材料)、(机械构造用碳钢材、不锈钢钢材、铝合金材料)、(机械构造用碳钢材、不锈钢钢材、铜合金材料)、(机械构造用碳钢材、不锈钢钢材、锌合金材料)、(机械构造用碳钢材、高速度工具钢材、铝合金材料)、(机械构造用碳钢材、高速度工具钢材、铜合金材料)、(机械构造用碳钢材、高速度工具钢材、锌合金材料)、(合金工具钢钢材、合金工具钢钢材、铝合金材料)、(合金工具钢钢材、合金工具钢钢材、铜合金材料)、(合金工具钢钢材、合金工具钢钢材、锌合金材料)等。
该柱材在其内部具有冷却通路P1，P2。能够使空气、水、雾气、冰冻空气等冷却介质在冷却通路P1，P2内流动。各冷却通路P1、P2与Z轴平行地延伸，经由形成于顶板M41内的联络通路P3而连接。如果将冷却介质从一方的冷却通路P2沿箭头AIN的方向导入，则冷却介质经由联络通路P3，至冷却通路P1，向箭头AOUT的方向排出。
由此，由于能够比自然冷却时更高速地冷却柱材，因而能够进一步提高生产量。尤其是，在筒体M42和柱部M43由不同种类的金属构成且将柱部M43压入筒体M42内的情况下，即使由于这些金属的热膨胀系数的差在柱材M42，M43以及固定于柱材M42，M43的顶板M41中产生形变，但冷却通路P1，P2能够吸收由于这些金属的热膨胀系数的差而产生的形变。
尤其是，在树脂成形用的金属模具中使用顶板M41的情况下，难以产生由于热膨胀系数的差而产生的形变，因此，精密的树脂成形成为可能。
柱材M42，M43的垂直于轴方向的一方的面焊接或使用螺栓等而固定在顶板M41的背面，与顶板M41的背面热连接而接触。在顶板M41的背面和柱材M42，M43之间设有热电偶等温度传感器TM，温度传感器TM能够测定顶板M41的温度。
此外，冷却通路P1，P2到达顶板M41。由此，由于流动于冷却通路P1，P2内的冷却介质直接碰到顶板M41，因而冷却效率提高。
此外，凹凸型板2A是将同图中的4个树脂组件通过一次成形工序而制造的方式形成的。即，本示例的凹凸型板2A具有4个凹区域2A1，2A2，2A3，2A4。在树脂成形时，在由上下金属模具主要部M41，M31夹着引线框架20的状态下，将熔融的树脂注入由上下凹凸型板2A形成的空腔内，然后，使冷却介质在通路P2，P3，P1内流动，经由导电性高的柱部M43和顶板M41而急速地冷却树脂。
由于该树脂成形装置在加热器IHM的顶板M41设有树脂成形用的凹凸型板2A，因而沿着凹凸型板2A进行树脂成形。由于高速地加热和/或冷却顶板M41，因而能够提高树脂成形时的生产量。
虽然在图4中显示了沿Z轴方向延伸的一组冷却通路P1，P2，但如图5所示，这也可以是2组以上冷却通路P1，P2。各冷却通路P1，P2由连通通路P3连接。
另外，虽然在图3中，联络通路P3形成在顶板M41内，但如图6所示，这也可以形成在柱材的柱部M43内。在这种情况下，如图5所示，冷却通路和联络通路的组数也能够是多组。
此外，优选地，第1金属的热传导率是60W/m·K以下，第2金属的热传导率是70W/m·K以上，在这种情况下，能够进行充分高速的顶板的加热和/或冷却。而且，根据高速加热的观点，优选地，由高电阻的材料构成的第1金属的电阻率(＝R1)是5×10-8Ω·m以上。
作为热传导率为60W/m·K以下的材料，已知以下的材料。列举S50C或S55C等机械构造用碳钢材及其改良钢材、SCM440、SCM445等机械构造用合金钢钢材及其改良钢钢材、SUS420、SUS630等不锈钢钢材及其改良钢钢材、SK3等碳工具钢钢材及其改良钢钢材、SKS3、SKD4、SKD7、SKD11、SKD12、SKD61、SKT4等合金工具钢钢材及其改良钢钢材、SKH5、SKH9、SKH51、SKH55、SKH57、SKH59等高速度工具钢材以及粉末高速钢钢材、马氏体时效钢钢材等改良钢钢材。
另一方面，作为热传导率为70W/m·K以上的材料，已知以下的材料。列举铝铜合金、铝镁合金等铝合金材料、铜铍合金、铜钨合金、铜钼合金、铜镍锡合金等铜合金材料、锌铝铜合金等锌合金材料等。
此外，如果仅着眼于由于冷却动作而产生的冷却效果，则筒体M42和柱部M43可以由同种材料构成，另外，也可以一体地构成。
图7是柱材全部由与前述的筒体M43相同的材料构成的情况的柱材的纵截面图。为了说明方便，由与筒体M43相同的符号表示柱材。
在柱材(M43)，能够使用与上述的筒体M43相同的材料，在内部形成有冷却通路P1，P2。在这种情况下，也通过对线圈WR进行通电而对柱材(M43)进行高频感应加热，能够经由柱材(M43)而急速地加热与该柱材热连接的顶板M41，并且，如上所述，柱材(M43)具有冷却通路P1，P2，由此，能够急速地冷却柱材(M43)和顶板M41。所以，能够提高制造的生产量。
图8是含有上下金属模具的树脂成形装置的纵截面图。
在台座B3上载有基台B2、B1，这些基台由螺栓BL1固定。在上部的基台B1上载有下金属模具M4、上金属模具M3。在上金属模具M3内，形成有与浇口G连续的树脂供给通路SL3。另外，在配置于上金属模具M3上的下部树脂供给部件(金属模具)M2和上部树脂供给部件(金属模具)M1中，分别形成有与树脂供给通路SL3连续的树脂供给通路SL2和树脂供给通路SL1。
首先，在所有金属模具M1～M4都关闭的状态下，将树脂材料经由树脂供给通路(浇道或流道)SL1，SL2，SL3以及浇口G而注入上金属模具M3和下金属模具M4之间的空间内。该树脂熔融，另外，上金属模具M3和下金属模具M4由前述的加热器IHM加热。分别设有形成有凹凸型板2A的顶板M41(参照图2)，两顶板M41相向。在上下金属模具M3、M4即将完全关闭之前，开始上述排气，如果树脂的注入完成，则上述排气结束，冷却介质导入各冷却通路P1，P2，树脂固化。
接着，金属模具M1和金属模具M2与导销FT一起从金属模具M3离开，与浇口G连续的固化树脂(流料)从在空腔内成形的树脂成形体(壳体本体2A)切断。导销FT沿厚度方向贯通金属模具M1、M2、M3、M4、基台B1、B2。在导销FT贯通的孔内，设有用于促进导销FT相对于金属模具的滑动的套筒，导销FT能够在套筒的内面滑动且同时沿上下方向移动。导销FT的上端固定在金属模具M1上。
接着，上金属模具M3从下金属模具M4离开，在金属模具间的空腔内成形的树脂成形体(壳体本体2A)残留在下金属模具M4上。
接着，金属模具M2从金属模具M1离开，从金属模具M1拉出上述流料，能够容易地除去该流料。然后，成形机的突出销PP从在台座B3挖开的***孔的下方突出，由此，突出销PP的顶端将顶出板SB的下面向上方推，顶出板SB在基台B2的内面滑动而上升。在顶出板SB固定有向上方延伸的回位销RTP。回位销RTP穿过基台B1的贯通孔和金属模具M4的贯通孔内，到达金属模具M3的下面。如果使顶出板SB滑动至上方，将回位销RTP往上顶，则与回位销RTP连接且与该运动连动而运动至上方的顶出销(图中未显示)使树脂成形体(壳体本体2A)突出至上方。
在关闭金属模具M1～M4的情况下，突出的回位销RTP的顶端由上金属模具M3的下面向下方按，上述顶出销(图中未显示)与此连动而返回原来的位置。由于顶出销的顶端在与上金属模具M3接触的状态下不被推动，因而能够抑制其表面的劣化。此外，也能够使上述的树脂成形装置横置，从而使上下方向的移动成为水平方向的移动。
图9是显示树脂成形时的时序的一个示例的图。
从时刻t1开始上下金属模具关闭的动作(进行合模的期间由信号SM的高水平表示。上下金属模具的打开量(离开距离)由AM表示)。在时刻t1以后，打开量AM减少，金属模具逐渐关闭。在时刻t1以后，使用上述加热器来开始上下金属模具的加热，金属模具的温度TM逐渐上升。在时刻t2，打开量AM为零，上下金属模具接触，在时刻t2以后至时刻t4，预先将少许压力FM施加到这些金属模具(顶板)的接触面。
在时刻t2，排气量VP为正值，开始上述排气，在随后的时刻t6，停止上述排气。在时刻t3以后，冷却介质向冷却通路内导入的速度CP为正值，开始上述的冷却介质的导入，在随后的时刻t8，停止上述导入。
在时刻t4，在上下金属模具的温度TM到达期望的温度的时间点，合模的压力FM增加，在时刻t4至时刻t5期间，以正的注射速度VR将树脂注入金属模具间的空腔内。树脂的注射压力PR在时刻t4至时刻t5之间急剧地增加，直到以后的时刻t7为止，压力PR稍微降低，在时刻t7为零。
在金属模具的温度TM充分地降低的时间点，在时刻t8，合模期间结束，金属模具的打开量AM增加，金属模具之间的压力FM为零。随后，在时刻t9，金属模具完全打开，一次成形工序结束。
此外，冷却介质的导入可以从上下金属模具的温度TM到达期望的温度的时刻t7开始，也可以在时刻t3至时刻t7期间开始。在这些开始时刻，为了提高生产量，优选从时刻t3开始。另外，冷却介质的停止为到下次成形工序开始的时刻为止停止即可，但为了提高生产量，优选在t8停止。
接着，使用图3所示的构造的加热器来进行几个实验。
(共同条件)
作为共同条件，加热器固定在由不锈钢(S45C：JIS规格)构成的周围的金属模具的本体上。该周围的金属模具的温度维持在100℃。这相当于打开金属模具的状态下的温度测定。分别将顶板、筒体、柱部的材料从实施例1的材料变更为实施例5的材料，开始加热器的加热，测定顶板温度从250℃至300℃所需要的升温时间。顶板的尺寸为纵60mm、横100mm、厚4.5mm的板状的长方体，圆筒形的筒体的直径为44mm，内径为34mm，高度为30mm，圆柱形的柱部的直径为34mm，高度30mm，圆筒形的冷却通路的柱部内的长度为34mm，内径为5mm。
此外，ACD37是日立金属株式会社制的合金工具制钢材，MoldMAX HH是Brush Wellman(Japan)株式会社所经营的铜铍合金(Cu：98.2％、Be：1.8％)，S-STAR是大同特殊钢株式会社制的不锈钢合金。
(实施例1)
·顶板＝ACD37(热传导率：42W/m·K)
·筒体＝ACD37(热传导率：42W/m·K)
·柱部＝ACD37(热传导率：42W/m·K)
(实施例2)
·顶板＝ACD37(热传导率：42W/m·K)
·筒体＝ACD37(热传导率：42W/m·K)
·柱部＝MoldMAX HH(热传导率：105W/m·K)
(实施例3)
·顶板＝S-STAR(热传导率：23W/m·K)
·筒体＝S-STAR(热传导率：23W/m·K)
·柱部＝S-STAR(热传导率：23W/m·K)
(实施例4)
·顶板＝ACD37(热传导率：42W/m·K)
·筒体＝S-STAR(热传导率：23W/m·K)
·柱部＝S-STAR(热传导率：23W/m·K)
(实施例5)
·顶板＝ACD37(热传导率：42W/m·K)
·筒体＝S-STAR(热传导率：23W/m·K)
·柱部＝MoldMAX HH(热传导率：105W/m·K)
从250℃至300℃的加热所需要的升温时间如下。
·实施例1......30秒
·实施例2......15秒
·实施例3......45秒
·实施例4......37秒
·实施例5......17秒
(比较例1)
作为比较例1，在不具有冷却通路且由加热器(输出功率3kW)加热由S-STAR构成的尺寸250mm×60mm×30mm的长方体块的情况下，从250℃至300℃的加热所需要的升温时间如下。
·比较例1......80秒
上述实施例1～5的加热器升温特性比比较例1的升温特性更优异。
(实施例6)
将图1中的顶板M41，M31所热连接的周围的金属模具M4，M3的温度维持在100℃，将实施例3的加热器设置在各金属模具M4、M3上。
将高频电流供给至两个加热器的线圈，将顶板温度维持在252℃。在将进行了黑化处理的铜制的引线框架配置在金属模具间的空腔内之后(t1＝0秒)，闭合金属模具，同时，通过高频感应加热而使顶板温度升温。接着，在由真空泵开始空腔内的排气之后(t2＝2秒)，作为冷却介质而将空气导入冷却通路内(t3＝22秒)。在顶板温度到达300℃的时间点，将熔融的液晶聚合物(住友化学株式会社制：E6008、流动开始温度：320℃)填充至空腔内(t4＝23秒)。在顶板温度到达252℃的时间点，停止冷却介质的供给，从金属模具取出成形的树脂成形体。在这种情况下，从配置引线框架至取出成形体的时间为57秒。
图10是本示例的温度循环的图表。
开始加热器的加热，能够在23秒使顶板的温度从252℃变成300℃，另外，通过冷却介质导入而能够在29秒使顶板的温度变成固定值252℃。即，是升温速度Tup(℃/s)为约2(℃/s)且降温速度Tdown(℃/s)为-2(℃/s)的优异的特性。这比通过电阻加热或自然冷却而实现的升温速度、降温速度更优异。
(比较例2)
在不供给冷却介质而进行与实施例6相同的树脂成形的情况下，从配置引线框架至取出成形品的时间是82秒。
(实施例7)
将图1中的顶板M41，M31所热连接的周围的金属模具M4，M3的温度维持在100℃，将实施例2的加热器设置在各金属模具M4、M3上。将高频电流供给至两个加热器的线圈，将顶板温度维持在253℃。在将进行了黑化处理的铜制的引线框架配置在金属模具间的空腔内之后(t1＝0秒)，闭合金属模具，同时，通过高频感应加热而使顶板温度升温。接着，在由真空泵开始空腔内的排气之后(t2＝2秒)，作为冷却介质而将空气导入冷却通路内(t3＝20秒)。在顶板温度到达300℃的时间点，将熔融的液晶聚合物(住友化学株式会社制：E6008、流动开始温度：320℃)填充至空腔内(t4＝21秒)。在停止冷却介质的供给之后(t8＝28秒)，在顶板温度到达253℃的时间点，从金属模具取出成形的树脂成形体。在这种情况下，从配置引线框架至取出成形体的时间是32秒。
图12是本示例的温度循环的图表。
开始加热器的加热，能够在21秒使顶板的温度从253℃变成300℃，另外，通过冷却介质导入而能够在9秒使顶板的温度变成固定值253℃。即，是升温速度Tup(℃/s)为约2(℃/s)且降温速度Tdown(℃/s)为-5(℃/s)的优异的特性。这比通过电阻加热或自然冷却而实现的升温速度、降温速度更优异。
(比较例3)
在不供给冷却介质而进行与实施例7相同的树脂成形的情况下，从配置引线框架至取出成形品的时间是48秒。
证实了如以上那样，如果使用上述构造的加热器，则能够使顶板迅速地升温，另外，如果使用冷却通路，则能够充分地缩短冷却时间而提高生产量。尤其是，证实了如实施例2、实施例4、实施例5那样，如果顶板的热传导率比筒体更大或柱部由热传导率为70W/m·K以上的材料构成，则能够显著地改善其升温时间。另外，在构成筒体的第1金属的热传导率为60W/m·K以下的情况下，能够增大其电阻率，进行充分高速的高频感应加热成为可能。
此外，作为上述的树脂，列举热硬化性树脂、热可塑性树脂。作为热硬化性树脂，能够举例说明苯酚树脂、尿素树脂、三聚氰胺树脂、邻苯二甲酸二烯丙酯树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、聚酰亚胺树脂以及不饱和聚酯树脂等，优选使用苯酚树脂、环氧树脂。
另外，作为热可塑性树脂，能够举例说明聚苯乙烯树脂、丙烯树脂、聚碳酸酯树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、聚甲醛树脂、聚苯醚树脂、氟树脂、聚苯硫醚树脂、聚砜树脂、聚芳脂树脂、聚醚酰亚胺树脂、聚醚砜树脂、聚醚酮树脂、液晶聚酯树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂等，优选使用聚酯树脂、聚酰亚胺树脂、聚苯硫醚树脂、液晶聚酯树脂，从流动性、耐热性、刚性优异的观点出发，最优选使用液晶聚酯树脂(液晶性聚合物)。这些树脂可以单独地使用，也可以同时地使用多个。
另外，上述的树脂成形方法具备将树脂注入上述的树脂成形装置的金属模具内的工序和冷却金属模具的工序，该树脂是热可塑性树脂，对线圈进行通电，在使向金属模具注入树脂时的金属模具的温度为T1(℃)，树脂的流动开始温度为T2(℃)的情况下，满足以下的关系式。
·T1(℃)≥T2(℃)-70℃
在这样的温度下，如果注入树脂，则树脂在金属模具内充分地流动，能够形成外观整齐的树脂成形体。
另外，在冷却金属模具、树脂成形体从金属模具离开时的、金属模具的温度为T3(℃)的情况下，更优选满足以下的关系式。
·T3(℃)≤T2(℃)-100℃
由此，由于树脂成形体容易地从金属模具离开，因而能够进一步提高制造的生产量。此外，在嵌入作为嵌入件的引线框架的情况和不嵌入作为嵌入件的引线框架的情况双方的情况下，得到满足上述的温度范围的条件的情况的效果。
图11是具有所制造的树脂成形体的电子零件的立体图。
电子零件1具备树脂壳体2和盖部件4。树脂壳体2具备作为上述的树脂成形体的树脂壳体本体2A，树脂壳体本体2A在中央具有凹部2C。从引线框架切出冲模垫2G和引线端子2B。即，在上述的工序中，作为嵌入件，将引线框架(2G，2B)***金属模具(M31，M41：参照图1)之间，在该状态下，将树脂注入金属模具之间，该树脂固化。在树脂壳体本体2A的凹部2C内，配置有冲模垫2G，在冲模垫2G上固定有电子元件3。电子元件3经由引线端子2B的内部引线和接合线5而连接。引线端子2B在壳体本体2A的背面露出，倒装芯片接合成为可能。在树脂壳体本体2A的凹部开口端固定有盖部件4，凹部2C内处于气密状态。
此外，上述树脂是热可塑性树脂，优选为液晶性聚合物。液晶性聚合物能够在金属模具内充分地流动。通过这样的树脂成形方法而制造的树脂成形体与通过现有的方法制造的树脂成形体相比，存在着这样的差异：在其构造中，几乎观察不到由于树脂流碰撞而产生的焊缝，另外，具有流痕极小等优异的外观。
另外，在比较高的高温下将树脂注入夹着作为嵌入件的铜、铁、镍、钴、铝、锌或这些金属的合金等引线框架或金属零件、陶瓷的金属模具内的情况下，还存在着引线框架、金属零件、陶瓷与树脂之间的密合性提高的优点。
为了进一步提高与树脂的密合性，优选对嵌入件的表面进行黑化处理或粗化处理。作为黑化处理的方法，列举将嵌入件浸在碱性水溶液(例如，亚氯酸钠、氢氧化钠和磷酸三钠溶解于水的水溶液)中的方法、将嵌入件浸在碱性水溶液中(例如，亚氯酸钠、氢氧化钠和磷酸三钠溶解于水的水溶液)而对引线框架进行阳极氧化的方法、将嵌入件浸在含有2价铜离子的电镀液(例如，硫酸铜、乳酸和氢氧化钠溶解于水的水溶液)内且对嵌入件进行通电的方法。另外，作为表面粗化的方法，列举干式或湿式的喷砂法、喷水法、冲压法、激光照射法、由酸性或碱性的蚀刻液(例如，列举Atotech Japan株式会社制Mold Prep LF)蚀刻的方法等。
(气密性试验)
(实施例8)
使用由上述的实施例6制造的树脂壳体本体2A而进行气密性的试验。
图13是显示用于本气密性试验的气密性检查装置101的概略图。如图13所示，气密性检查装置101具备腔室102、将惰性He气体供给至腔室102内的气体供给部103以及从腔室102的底面排出腔室102内的空气的气体排气部104。
首先，将上述的树脂壳体本体2A倒过来，以树脂壳体本体2A的侧壁包围腔室102的底面的气体排气部104的方式在腔室102的底面设置树脂壳体本体2A。随后，将由树脂壳体本体2A的侧壁和腔室102形成的空间S的空气由空气排气部104引出，将树脂壳体本体2A固定在腔室102的底面。接着，经由气体供给部103而将He供给至腔室102内，通过在气体排气部104检测He而检查树脂壳体本体2A的气密性。
如果测定的树脂壳体本体2A的个数为α0且显示不足1×10-8Pa·m3/sec的He泄漏值的树脂壳体本体2A的个数为α，则气密性由α/α0×100％给出。气密性的值越高，就意味着气密性越优异。测定的结果是气密性为100％。
(实施例9)
除将顶板温度变更为281℃以外都与实施例6相同而进行树脂壳体本体2A的成形。该树脂壳体本体2A的气密性为92％。
(实施例10)
除将顶板温度变更为269℃以外都与实施例6相同而进行树脂壳体本体2A的成形。该树脂壳体本体2A的气密性为73％。
(比较例4)
除将顶板温度变更为240℃以外都与实施例6相同而进行树脂壳体本体2A的成形。该树脂壳体本体2A的气密性为0％。
(实施例11)
除使用采用Atotech Japan株式会社制Mold Prep LF而进行粗化处理的引线框架以外都与实施例6相同而进行树脂壳体本体2A的成形。该树脂壳体本体2A的气密性为87％。
产业上的实用性
本发明能够利用于通过高速地进行加热、冷却而能够提高制造的生产量的加热器、树脂成形装置、树脂成形方法以及树脂成形体。
Claims (10)
1.一种加热器，具备：
金属制的顶板；
设在所述顶板的金属制的柱材；以及
包围所述柱材的轴的周围的线圈，
所述柱材在其内部具有冷却通路，
所述柱材具有：
由第1金属构成的筒体；以及
由第2金属构成且设在所述筒体内的柱部，
所述第2金属的热传导率比所述第1金属的热传导率更高。
2.根据权利要求1所述的加热器，其特征在于，所述顶板的热传导率比所述柱材的与所述线圈邻接的区域的热传导率更高。
3.根据权利要求1所述的加热器，其特征在于，在所述柱部内具有所述冷却通路。
4.根据权利要求1所述的加热器，其特征在于，所述第1金属的热传导率是60W/m·K以下，而且，所述第2金属的热传导率是70W/m·K以上。
5.一种树脂成形装置，在权利要求1所述的加热器的所述顶板设有树脂成形用的凹凸型板。
6.一种树脂成形方法，具备：
将树脂注入包含权利要求5所述的树脂成形装置的所述凹凸型板的金属模具内的工序；以及
冷却所述金属模具的工序，
所述树脂是热可塑性树脂，
对所述线圈进行通电，向所述金属模具注入树脂时的所述金属模具的温度为T1(℃)，
所述树脂的流动开始温度为T2(℃)，则满足以下的关系式：
T1(℃)≥T2(℃)-70℃。
7.根据权利要求6所述的树脂成形方法，其特征在于，所述热可塑性树脂是液晶性聚合物。
8.一种树脂成形方法，具备：
将嵌入件***包含权利要求5所述的树脂成形装置的所述凹凸型板的金属模具内的工序；
将树脂注入所述金属模具内的工序；以及
冷却所述金属模具的工序，
所述树脂是热可塑性树脂，
对所述线圈进行通电，向所述金属模具注入树脂时的所述金属模具的温度为T1(℃)，
所述树脂的流动开始温度为T2(℃)，则满足以下的关系式：
T1(℃)≥T2(℃)-70℃。
9.根据权利要求8所述的树脂成形方法，其特征在于，所述嵌入件是对其表面进行黑化处理或粗化处理的嵌入件。
10.根据权利要求8所述的树脂成形方法，其特征在于，所述热可塑性树脂是液晶性聚合物。
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