JP6750591B2 - インサート成形方法及びインサート成形部品 - Google Patents

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Description

本発明は、樹脂成形品に内蔵するインサート部品の劣化を防止できるインサート成形方法及びインサート成形部品に関する。
近年、電子部品等をインサート成形により樹脂成形品に内蔵することにより製品の小型化や製造工程の簡略化を図る技術がある。
しかしながら、射出成形等による一体成形を行う工程においては、内蔵される部品は高温、高圧に晒され、特性劣化が起きる可能性がある。
特開平４−２５２７３９号公報
本発明は、インサート部品の劣化を防止することを目的とする。
本発明の一態様として、インサート成形方法は、一次成形部の一の面に凹部を形成し、前記一次成形部の凹部内に、底部側に２次電池、この２次電池に対し凹部の開口側に積層して断熱部品を配置し、前記一次成形部の前記一の面に接して配置されるように二次成形部を成形する。
本発明の一態様として、インサート成形部品は、一の面に凹部が形成された一次成形部と、前記一次成形部の凹部の底部側に配置される２次電池と、前記一次成形部の凹部内に配置され、且つ前記２次電池の上部に配置される断熱部品と、前記一次成形部の前記一の面に接して配置される二次成形部と、備える。
本発明によれば、インサート部品の劣化を防止することができる。
本発明の第１の実施の形態に係るインサート成形部品を示す平面図。 同インサート成形部品を示す縦断面図。 同インサート成形部品の製造工程を示す縦断面図。 同インサート成形部品の製造工程を示す縦断面図。 本発明の第２の実施の形態に係るインサート成形部品を示す縦断面図。 本発明の第３の実施の形態に係るインサート成形部品を示す縦断面図。 本発明の第４の実施の形態に係るインサート成形部品を示す縦断面図。 本発明の第５の実施の形態に係るインサート成形部品の製造工程を示す縦断面図。 同インサート成形部品の製造工程を示す縦断面図。 同インサート成形部品の製造工程を示す縦断面図。
図１〜図４は本発明の第１実施の形態に係るインサート成形部品１０についての説明図である。図１は本発明の第１の実施の形態に係るインサート成形部品１０を示す平面図、図２はインサート成形部品１０を示す縦断面図、図３はインサート成形部品１０の製造工程を示す縦断面図、図４はインサート成形部品１０の製造工程を示す縦断面図である。
図１及び図２に示すように、インサート成形部品１０は、アクリル系エラストマ等の樹脂材製の一次成形部２０と、シリコン系エラストマ等の樹脂材製の二次成形部３０とが積層して形成されている。一次成形部２０には、ベース部２１が設けられている。このベース部２１には、二段（多段）に形成された凹部２２（下段）及び凹部２３（上段）が設けられている。凹部２２には、リチウムイオン電池（インサート部品）４０が実装され、凹部２３には厚さ０．３〜１ｍｍ程度のオレフィンシート材製の断熱部品５０が配置されている。断熱部品５０は平板状のベース部５１を有している。リチウムイオン電池４０の動作保証温度は６０℃であり、６０℃以下に維持することが好ましい。また、二次成形部３０を形成するシリコン系エラストマは成形時の温度が１５０℃程度である。
このように構成されたインサート成形部品１０は、次のようにして形成される。すなわち、最初に一次成形部２０を射出成形する。次に、図３に示すように、ベース部２１の形成後に切削等によって凹部２２，２３を形成する。次に、図４に示すように、凹部２２にリチウムイオン電池４０を実装し、その上に断熱部品５０を載置する。この際、接着等によって断熱部品５０とリチウムイオン電池４０を接合する。断熱部品５０は凹部２３内に収まるように配置する。
次に、一次成形部２０の上部に金型を設置し、二次成形を行って二次成形部３０を形成する。二次成形部３０は板状のベース部３１から形成されている。また、図４中Ｒは樹脂の流動方向を示している。この時、二次成形部３０の材料であるシリコン系エラストマは１９０℃前後に熱せられている。このため、一次成形部２０の断熱部品５０の上面は高温に加熱されるが、断熱部品５０の断熱性によってリチウムイオン電池４０は６０℃以上には加熱されない。このため、リチウムイオン電池４０の動作保証温度を超えることがない。また、圧力についても断熱部品５０によって遮断される。なお、断熱部品５０は樹脂の圧力によって移動することが無いように抑え部品等によって押圧することが望ましい。
また、成形時や成形後にリチウムイオン電池４０に不具合が生じ、封止できなくなり、内部溶液が漏れた場合であっても、断熱部品５０がリチウムイオン電池４０の面積より広く配置されているため、断熱部品５０の外周を回り込まなければベース部３１に達しないため、安全性を確保することができる。
なお、断熱部品５０については、二次成形部３０の熱量を基に熱容量を計算して材料及び厚さを選ぶことが望ましい。また、断熱部品５０が一次成形部２０のベース部３１より上に突出すると二次成形部３０の樹脂が入り込みやすくなるので、突出しない寸法とする。
このように本実施の形態に係るインサート成形方法によるインサート成形部品１０は、二次成形部３０の成形に際して、リチウムイオン電池４０を過度に温度上昇させることがなく、また高圧による影響を受けないため、特性劣化や破壊が起きることを防止できる。このため、リチウムイオン電池４０のインサート成形を実現することができ、腕時計バンドやウェアラブル電子機器への適用が可能となる。
図５は本発明の第２の実施の形態に係るインサート成形部品１０Ａを示す縦断面図である。図５において図１〜図４と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
インサート成形部品１０Ａは、凹部２３の代わりに凹部２４が設けられている。凹部２４の二次成形部の成形時の流動方向Ｒに沿った下流側の壁面の位置は、凹部２４の開口部から底部側にかけて下流側に傾いている。凹部２４には断熱部品５０Ａが挿入されている。
このように構成されていると、上述したインサート成形方法によるインサート成形部品１０と同様の効果を有すると共に、樹脂の流動によって断熱部品５０Ａに圧力が加わっても、断熱部品５０Ａは凹部２４の内部に食い込む方向に力が加わるため、断熱部品５０Ａが脱落しにくいという効果がある。
図６は本発明の第３の実施の形態に係るインサート成形部品１０Ｂを示す縦断面図である。図６において図１〜図４と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
インサート成形部品１０Ｂにおいては、凹部２３の代わりに凹部２５が設けられている。凹部２５の外周には溝が設けられており、複雑な外郭を有している。この凹部２５には断熱部品５０Ｂが配置されている。断熱部品５０Ｂのベース部５１から下部に突出した突出部５３が設けられている。凹部２５の溝部には突出部５３が挿入される。
このように構成されていると、上述したインサート成形方法によるインサート成形部品１０と同様の効果を有すると共に、リチウムイオン電池４０の内部溶液が漏れた場合であっても、複雑な形状の凹部２４の外側を回り込む必要があるため、ベース部３１に達することを防止し、安全性を確保することができる。
図７は本発明の第４の実施の形態に係るインサート成形部品１０Ｃを示す縦断面図である。図７において図１〜図４と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
インサート成形部品１０Ｃにおいては、凹部２３の代わりに凹部２６，２７，２８が設けられている。凹部２６には断熱部品５０Ｃが配置され、凹部２７には金属材等の伝熱部品６０が配置され、凹部２８には断熱部品５０Ｄが配置されている。凹部２２，２６に比べて、凹部２７，２８の内径が大きく形成されている。すなわち、伝熱部品６０が断熱部品５０Ｃより外側に張り出して形成されている。
このように構成されていると、上述したインサート成形方法によるインサート成形部品１０と同様の効果を有する。さらに、二次成形部３０を形成する樹脂からの熱が断熱部品５０Ｄからリチウムイオン電池４０側に伝わった場合に、伝熱部品６０からベース部２１側に熱を逃がすことができ、リチウムイオン電池４０に伝わる熱量を軽減することができる。
図８〜図１０は本発明の第５の実施の形態に係るインサート成形部品１０Ｄの製造工程を示す縦断面図である。これらの図において図１〜図４と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図８に示すように、インサート成形部品１０Ｄにおいては、断熱部品５０の代わりに断熱部品７０を用いている。断熱部品７０は、凹部２３に挿入されるベース部７１と、このベース部７１から二次成形部３０側に突出形成された突出形成部７２を備えている。さらに突出形成部７２から樹脂の流動方向Ｒに平行な向きに形成された鍔部７３が設けられている。
このような断熱部品７０を用いた場合には、図９に示すように、追加の金型（抑え部材）８０によって断熱部品７０が樹脂によって移動することを防止した上で、二次成形部３０のための射出成形を行う。金型８０を取り出した後は、図１０に示すような構造を有するインサート成形部品１０Ｄが形成される。
このように構成されていると、上述したインサート成形方法によるインサート成形部品１０と同様の効果を有する。また、ベース部７１に触れる樹脂の量を減らすことで、リチウムイオン電池４０へ影響する熱量を軽減することができる。さらに、断熱部品７０が一次成形部２０に加えて、二次成形部３０内にも封止されることから、成形後の強度が大きくなるという効果がある。
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述した例では、インサート成形部品としてリチウムイオン電池を例示したが、熱に弱いデバイスとして有機ＥＬや、異方性導電膜によって接合した電子製品等であっても、同様に適用できるのは勿論である。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能であるのは勿論である。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明は特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［付記１］
一次成形部の一の面に凹部を形成し、
前記一次成形部の凹部内に、底部側にインサート部品、このインサート部品に対し凹部の開口側に積層して断熱部品を配置し、
前記一次成形部の前記一の面に接して配置されるように二次成形部を成形するインサート成形方法。
［付記２］
前記インサート部品は２次電池である［付記１］に記載のインサート成形方法。
［付記３］
前記一次成形部の凹部は多段に形成されている［付記１］又は［付記２］に記載のインサート成形方法。
［付記４］
前記インサート部品は、前記凹部の下段に配置され、
前記断熱部品は、前記凹部の上段に配置されている［付記３］に記載のインサート成形方法。
［付記５］
前記インサート部品の保証温度は、前記二次成形部の成形温度より低く設定されている［付記１］〜［付記４］のいずれかに記載のインサート成形方法。
［付記６］
前記凹部の前記二次成形部の成形時の流動方向に沿った下流側の壁面の位置は、開口部から底部側にかけて前記下流側に傾いている［付記１］〜［付記５］のいずれかに記載のインサート成形方法。
［付記７］
前記凹部の上段には、溝部が形成されている［付記３］に記載のインサート成形方法。
［付記８］
前記凹部の下段の底部側に前記インサート部品が配置され、開口部側に断熱部品が配置され、
前記凹部の上段の底部側に伝熱部材が配置され、開口部側に断熱部品が配置されている［付記３］に記載のインサート成形方法。
［付記９］
前記断熱部品は、前記二次成形部側に突出形成された突出形成部を有している［付記１］〜［付記８］のいずれかに記載のインサート成形方法。
［付記１０］
前記断熱部品は、前記二次成形部側から突出した抑え部材によって抑えられている［付記９］に記載のインサート成形方法。
［付記１１］
一の面に凹部が形成された一次成形部と、
前記一次成形部の凹部の底部側に配置されるインサート部品と、
前記一次成形部の凹部内に配置され、且つ前記インサート部品の上部に配置される断熱部品と、
前記一次成形部の前記一の面に接して配置される二次成形部と、
を備えるインサート成形部品。
［付記１２］
前記インサート部品は２次電池である［付記１１］に記載のインサート成形部品。
［付記１３］
前記一次成形部の凹部は多段に形成されている［付記１１］又は［付記１２］に記載のインサート成形部品。
［付記１４］
前記インサート部品は、前記凹部の下段に配置され、
前記断熱部品は、前記凹部の上段に配置されている［付記１３］に記載のインサート成形部品。
［付記１５］
前記インサート部品の保証温度は、前記二次成形部の成形温度より低く設定されている［付記１１］〜［付記１４］のいずれかに記載のインサート成形部品。
［付記１６］
前記凹部の前記二次成形部の成形時の流動方向に沿った下流側の壁面の位置は、開口部から底部側にかけて前記下流側に傾いている［付記１１］〜［付記１５］のいずれかに記載のインサート成形部品。
［付記１７］
前記凹部の上段は、溝部が形成されている［付記１３］に記載のインサート成形部品。
［付記１８］
前記凹部の下段の底部側に前記インサート部品が配置され、開口部側に断熱部品が配置され、
前記凹部の上段の底部側に伝熱部材が配置され、開口部側に断熱部品が配置されている［付記１３］に記載のインサート成形部品。
［付記１９］
前記断熱部品は、前記二次成形部側に突出形成された突出形成部を有している［付記１１］〜［付記１８］のいずれか記載のインサート成形部品。
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ…インサート成形部品、２０…一次成形部、２１…ベース部、２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８…凹部、３０…二次成形部、３１…ベース部、４０…リチウムイオン電池（インサート部品）、５０，５０Ａ，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ…断熱部品、５１…ベース部、５３…突出部、６０…伝熱部品、７０…断熱部品、７１…ベース部、７２…突出形成部、７３…鍔部、８０…金型。

Claims (18)

  1. 一次成形部の一の面に凹部を形成し、
    前記一次成形部の凹部内に、底部側に２次電池、この２次電池に対し凹部の開口側に積層して断熱部品を配置し、
    前記一次成形部の前記一の面に接して配置されるように二次成形部を成形するインサート成形方法。
  2. 一次成形部の一の面に凹部を形成し、
    前記一次成形部の凹部内に、底部側にインサート部品、このインサート部品に対し凹部の開口側に積層して断熱部品を配置し、
    前記一次成形部の前記一の面に接して配置されるように二次成形部を成形するインサート成形方法であって、
    前記一次成形部の凹部は、下段凹部と上段凹部の多段に形成され、上段凹部の開口面積は下段凹部の開口面積より広く形成されているインサート成形方法。
  3. 前記インサート部品は、前記下段凹部に配置され、
    前記断熱部品は、前記上段凹部に配置されている請求項２に記載のインサート成形方法。
  4. 一次成形部の一の面に凹部を形成し、
    前記一次成形部の凹部内に、底部側にインサート部品、このインサート部品に対し凹部の開口側に積層して断熱部品を配置し、
    前記一次成形部の前記一の面に接して配置されるように二次成形部を成形するインサート成形方法であって、
    前記インサート部品の保証温度は、前記二次成形部の成形温度より低く設定されているインサート成形方法。
  5. 前記上段凹部の前記二次成形部の成形時の流動方向に沿った下流側の壁面の位置は、開口部から底部側にかけて前記下流側に傾いている請求項２又は３に記載のインサート成形方法。
  6. 前記上段凹部には、溝部が形成されている請求項２又は３に記載のインサート成形方法。
  7. 前記下段凹部の底部側に前記インサート部品が配置され、開口部側に断熱部品が配置され、
    前記上段凹部の底部側に伝熱部材が配置され、開口部側に断熱部品が配置されている請求項２又は３に記載のインサート成形方法。
  8. 一次成形部の一の面に凹部を形成し、
    前記一次成形部の凹部内に、底部側にインサート部品、このインサート部品に対し凹部の開口側に積層して断熱部品を配置し、
    前記一次成形部の前記一の面に接して配置されるように二次成形部を成形するインサート成形方法であって、
    前記断熱部品は、前記二次成形部側に突出形成された突出形成部を有しているインサート成形方法。
  9. 前記断熱部品は、前記二次成形部側から突出した抑え部材によって抑えられている請求項８に記載のインサート成形方法。
  10. 一の面に凹部が形成された一次成形部と、
    前記一次成形部の凹部の底部側に配置される２次電池と、
    前記一次成形部の凹部内に配置され、且つ前記２次電池の上部に配置される断熱部品と、
    前記一次成形部の前記一の面に接して配置される二次成形部と、
    を備えるインサート成形部品。
  11. 一の面に凹部が形成された一次成形部と、
    前記一次成形部の凹部の底部側に配置されるインサート部品と、
    前記一次成形部の凹部内に配置され、且つ前記インサート部品の上部に配置される断熱部品と、
    前記一次成形部の前記一の面に接して配置される二次成形部と、を備え、
    前記一次成形部の凹部は、下段凹部と上段凹部の多段に形成され、上段凹部の開口面積は下段凹部の開口面積より広く形成されているインサート成形部品。
  12. 前記インサート部品は、前記下段凹部に配置され、
    前記断熱部品は、前記上段凹部に配置されている請求項１１に記載のインサート成形部品。
  13. 一の面に凹部が形成された一次成形部と、
    前記一次成形部の凹部の底部側に配置されるインサート部品と、
    前記一次成形部の凹部内に配置され、且つ前記インサート部品の上部に配置される断熱部品と、
    前記一次成形部の前記一の面に接して配置される二次成形部と、を備え、
    前記インサート部品の保証温度は、前記二次成形部の成形温度より低く設定されているインサート成形部品。
  14. 前記上段凹部の前記二次成形部の成形時の流動方向に沿った下流側の壁面の位置は、開口部から底部側にかけて前記下流側に傾いている請求項１１又は１２に記載のインサート成形部品。
  15. 前記上段凹部は、溝部が形成されている請求項１１又は１２に記載のインサート成形部品。
  16. 前記下段凹部の底部側に前記インサート部品が配置され、開口部側に断熱部品が配置され、
    前記上段凹部の底部側に伝熱部材が配置され、開口部側に断熱部品が配置されている請求項１１又は１２に記載のインサート成形部品。
  17. 一の面に凹部が形成された一次成形部と、
    前記一次成形部の凹部の底部側に配置されるインサート部品と、
    前記一次成形部の凹部内に配置され、且つ前記インサート部品の上部に配置される断熱部品と、
    前記一次成形部の前記一の面に接して配置される二次成形部と、を備え、
    前記断熱部品は、前記二次成形部側に突出形成された突出形成部を有しているインサート成形部品。
  18. 前記断熱部品は、前記二次成形部側から突出した抑え部材によって抑えられている請求項１７に記載のインサート成形部品。
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