嵌件成型品的制造方法和设备的制作方法

专利名称:嵌件成型品的制造方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种制造嵌件成型品的方法和设备，用于在与引导框连接着的金属件周围嵌件模压树脂。
背景技术：
通常，嵌件成型品是树脂模压金属元件，它被广泛用于包装电子元件等等。嵌件成型品的制造通常通过从带料冲压出引导框，其中引导框内的金属元件和沿边由系杆连接，将引导框安装在模具中，注入树脂以树脂模压金属元件，接着从模具中取出该引导框，通过剪切系杆分离嵌件成型品和引导框。
然而，在上述的嵌件成型品的制造方法中，完成树脂模压，并将引导框从模具取出后，必须在另一个工序中剪切去除系杆，因此需要更多的工作时间，以及单独用于剪切的模具，导致设备成本的增加。
为了解决上述问题，在专利文献1中，提出了将引导框安装在成形模，通过设置在成形模上的剪切机构剪切系杆，同时将树脂和引导框内的金属元件进行模压。由于在该方案中，树脂模压和系杆剪切在单个工序中进行，不仅减少了工作时间，而且设备成本也降低。
专利文献1日本未审查专利申请公开号特开2000-289059
发明内容
本发明将解决的问题由于上述专利文献1是固定引导框没有填充树脂的部分，而通过系杆定位金属元件，系杆的剪切面必然暴露在模压树脂的外面。因此会产生以下问题(1)金属元件的系杆的剪切面周围没有绝缘。
(2)由于金属元件的系杆的剪切面周围直接与外面接触，金属元件的气密性降低。
(3)由于金属元件的系杆剪切面没有电镀，该部分与外界空气接触，产生由于氧化导致的退化。
因此，本发明的优选实施例的目的在于提供一种制造嵌件成型品的方法，该方法可在单个工序中进行树脂模压并剪切系杆，进行模压时系杆的剪切面不暴露在树脂的外面。
此外，本发明的另一目的在于提供一种能够实现上述制造嵌件成型品的方法的制造设备。
解决问题的技术方案根据本发明的第一优选实施方式，一种嵌件成型品的制造方法，用于将树脂模压在第一模具和第二模具之间的金属元件周围，该方法包括步骤一，制备引导框，在该引导框中金属元件由系杆支撑，系杆和金属元件的分界处设置有低强度部分，且处于比树脂模压分界面更靠近金属元件的位置；步骤二，通过设置在第一模具的导向销定位所述引导框；步骤三，固定上述引导框后，沿合模方向操控引导框，通过设置在第一模具和第二模具的固定机构固定所述金属元件；步骤四，固定上述金属元件后，通过使设置在第二模具的剪切冲头向着系杆冲压，使系杆从低强度部分断裂，从而系杆从金属元件分离；步骤五，将树脂注入由系杆冲头和合模后的第一模具与第二模具围绕而成的模腔，执行树脂模压。
根据本发明的第二优选实施方式，一种嵌件成型品的制造设备，使用引导框将树脂模压在金属元件周围，其中在引导框中，金属元件由系杆支撑，系杆和金属元件之间的分界处设置有低强度部分，并处于与树脂模压的分界面相比更靠近制造设备内部的位置，该设备包括第一模具；第二模具，用于与第一模具形成一个模腔；设置在第一模具的导向销，用于定位引导框；设置在第一和第二模具的固定机构，用于固定金属元件；设置在第二模具的系杆剪切冲头，用于通过冲压使系杆和金属元件在低强度部分断裂而分离系杆与金属元件，并用于第一模具和第二模具合模时形成模腔的侧壁。
在本发明的第一个实施方式中，首先，制作引导框，其中预先设置有低强度部分，该低强度部分处于每个系杆和金属元件之间的分界处，并比树脂模压分界面更靠近金属元件的位置。所述低强度部分可连接金属元件和引导框直至引导框被安放在模具内，当系杆剪切冲头冲压系杆时，系杆很容易断裂而使系杆与金属元件分离。
系杆和金属元件之间也可以设置切口、裂口或者类似物。另外，金属元件可以是，例如用于搭载电子元件的端子、屏蔽金属板和加固金属板等。
其次，通过设置在第一模具的导向销定位引导框。定位过程可以通过预先在引导框的沿边设置导向孔，使导向销插入导向孔来实现。
接着，第一模具和第二模具沿合模方向运作，金属元件由设置在第一模具和第二模具的固定机构固定。该固定机构具有固定金属元件的作用，从而即使在随后的低强度部位断裂及金属元件从引导框分离的过程中，金属元件也不会偏位。
接着，设置在第二模具的系杆剪切冲头冲压系杆，低强度部位断裂，从而系杆从金属元件分离。低强度部位与系杆剪切冲头形成一定间隙且比系杆剪切冲头的位置更靠内侧，即当执行树脂模压时树脂的分界面以内的位置。
接着，将树脂注入模腔，执行树脂模压，其中该模腔由系杆剪切冲头和合模的第一模具和第二模具围成。换句话说，系杆剪切冲头的内部表面形成了模腔壁的内表面。由于系杆剪切冲头和系杆剪切面之间存在间隙，树脂进入该间隙。因而，系杆的剪切面由树脂填充，金属元件的系杆剪切面不会暴露在外界。
之后，第一模具和第二模具开模，嵌件成型品可从模具中取出。
根据本发明的另一个实施方式，由于系杆剪切冲头固定在第二模具，优选利用第一模具和第二模具的合模力将系杆从金属元件分离。虽然系杆剪切冲头也可以由独立于第二模具驱动源的另一个驱动源驱动，但是，如果系杆剪切冲头固定在上述第二模具，利用第一模具和第二模具的合模力，系杆可以从金属元件被分离，结构简单。
根据另外一个优选实施方式，在利用系杆剪切冲头将系杆从金属元件分离的步骤四中，最好还包括一个步骤利用系杆剪切冲头，折弯从金属元件分离的系杆部分，并使该系杆部分仍与引导框连接着。虽然，系杆剪切冲头可局部剪切系杆，但是可能产生切屑，进入模具。通过折弯分离后的系杆部分，可使之与引导框一起从模具中取出，从而没有切屑。
根据本发明的另一个优选实施方式，固定机构包括设置在第一模具的支撑凸起，用于支撑金属元件；元件固定销，通过推进机构依附在第二模具，用于随着第一模具和第二模具的合模操作将金属元件压向支撑凸起。作为固定机构，也可以在第一模具设置凸出的销，从而通过将销插入金属元件上的孔而固定金属元件。然而，当系杆断裂时金属元件可能漂浮和折弯，由于注射成型过程中的注射压力，金属元件也可能漂浮。相反，如果金属元件两边由本发明的固定机构夹紧，金属元件的偏移、漂浮、折弯等问题可以被防止。
通过上述的本发明的方法制造的嵌件成型品，金属元件和系杆之间的剪切面被模压树脂覆盖。因此，金属元件和系杆之间的剪切面不能作为外部端子。可以于与金属元件和系杆之间的连接部位不同的位置，将从金属元件向外凸出并且暴露于树脂模压分界面外的外部端子一体形成于金属元件上。在这种情况下，因为外部端子可以在引导框阶段预先形成于金属元件上，外部端子的端面可以预先电镀。从而，无需在树脂成型后电镀外部端子。另外，当外部端子沿着模压树脂的外表面折弯时，由于回弹，外部端子很难沿着模压树脂的外表面与之紧密接触，但是如果在引导框阶段，外部端子沿着模压树脂的分界面折弯，外部端子就可以被制成沿模压树脂外表面与之紧密接触。
有益效果如上所述，根据本发明的优选实施方式，因为树脂模压和系杆剪切可以在单个步骤中执行，降低了工作时间和设备成本。另外，由于金属元件的系杆的剪切面被树脂覆盖，金属元件的系杆的剪切面可被绝缘，提高了金属元件的系杆剪切面周围的气密性，从而，解决了如系杆剪切面因为氧化而退化的问题。
图1为根据本发明的引导框实施例的平面图；图2(a)是图1中的引导框的局部放大视图；图2(b)是图1中的引导框在嵌件成型后的局部放大视图；图3是嵌件成型品的实施例的横截面示意图；图4是根据本发明的嵌件成型品的制造设备的实施例横截面图；图5是使用图4中制造设备的工艺流程图；图6是根据本发明的嵌件成型品的制造设备另一个实施例的横截面图；图7是根据本发明的引导框的另一个实施例的局部放大图；图8是根据本发明的嵌件成型品的外部端子的横截面放大图；图9是根据本发明的引导框的再一个实施例的局部放大
具体实施方式以下将结合实施例对本发明的实施方式作进一步描述。
实施例1在图1和图2中，示出了被用于制造根据本发明的嵌件成型品的引导框1。该引导框1由带料冲孔而成，其中带状沿边2形成在框架的两边，两沿边之间，金属元件4通过系杆3连接，外部端子6通过另一个系杆5连接。所述定位孔2a位于沿边2上，定位孔的间距与金属元件4的间距相同。每个金属元件4通过两个或者更多的系杆3与沿边2连接，在每个系杆3和金属元件4的分界设置有切口3a，该切口为低强度部分，可参见图2(a)。该切口3a，如之后描述，位于比模压树脂7的分界面更靠内侧的部位。可在该位置设置虚线状的切痕或裂口等来代替切口3a，使得系杆在此处很容易断裂。露出树脂7外表面的端子4a形成于每个金属元件4上与系杆3不同的位置。
图2(b)表示了树脂与上述引导框1模压后的状态。金属元件4和外部端子6被模压在树脂7中，连接沿边2和金属元件4的系杆3被切断；连接沿边2和外部端子6的系杆5仍然处于连接状态。在引导框填充了树脂7之后，切断系杆5，形成图3所述的嵌件成型品M。当嵌件成型品M用于包装电子元件时，金属元件4也可以是屏蔽板等。金属元件4与系杆3之间的切断部分3a，即切口3a被埋在树脂7里，不裸露在外。另外，模压树脂7中，在金属元件4和模压树脂7的外表面之间形成有多个孔7a，这些孔7a是由于后面所述的支撑凸起13和元件固定销24而形成。
图4表示了嵌件成型品M的制造设备。该制造设备包括下模10和上模20。该例中，下模10固定在预定的位置，上模20由驱动设备向上和向下驱动(图未示)。在下模10中，设置有可插入引导框1的导向孔2a从而定位引导框1的导向销11。此外，下模10中，设置有腔12、位于腔12内的用于支撑金属元件4的支撑凸起13、以及与腔12相邻的冲头行程孔14。
上模20中，销行程孔21和腔22形成于与导向销11相应的位置。系杆剪切冲头23固定在腔22的旁边，系杆剪切冲头23的下端从上模20的下表面凸出。系杆剪切冲头23的内表面23a为垂直面并形成腔的内壁表面，冲头23的下端外表面23b为越往下越倾向内侧的斜面。上模20面向下模10的支撑凸起23的位置，多个元件固定销24向下凸出并可自由地上下移动，上模20内设置有向下推进固定销24的弹簧25。
以下将结合附图5描述一种采用上述制造设备和引导框1来制造嵌件成型品M的方法。图5(a)表示了引导框1固定在下模10上。换句话说，通过将下模10的导向销11插入引导框1的导向孔2a，引导框1被定位在预定的位置。引导框1定位后，金属元件4的下表面由下模10的支撑凸起13支撑，引导框1上的切口3a位于略微比系杆剪切冲头23的内表面23a更靠近内侧，即靠近金属元件的位置。
然后如图5(b)所示使上模20下降。此时，设置在上模20的元件固定销24将金属元件4向支撑凸起13压紧，以将金属元件4固定在适当的位置。此时，系杆剪切冲头23尚未与引导框1接触。
如果上模20进一步下降，如图5(c)所示，系杆剪切冲头23的下端与引导框1接触，具体地说，和系杆3的上表面接触。此时，系杆剪切冲头23与系杆3在切口3a外距离δ的位置接触。
如果上模20进一步下降，如图5(d)所示，系杆3被冲头23冲压并在切口3a处断裂。断裂的系杆3在冲头23的倾斜外侧表面23b的压迫下向下折弯，但仍与引导框1连在一起。系杆3断裂之后，因为金属元件4夹在支撑凸起13和元件固定销24之间，偏位的情况不会发生。
之后，如图5(e)所示，上模20相对下模10夹紧，向模腔12和22注入树脂，进行嵌件成型。此时，因为系杆剪切冲头23的内侧表面23a构成模腔的内壁表面，内侧表面23a位于比系杆3的断裂面更靠外的距离δ处，所以一部分树脂将覆盖系杆3的断裂面。
注塑之后，举起上模20以打开模具。换句话说，首先，上模20从下模10移除，接着，系杆剪切冲头23从下模10移除，最后，元件固定销24从金属板4移除。打开上模20之后，引导框1从下模10移除。此时，因为外部端子6与引导框1通过系杆5连接，且外部端子6埋在树脂7里，嵌件成型品M和引导框1被整体取出。之后，通过另一步骤剪切系杆5，可将嵌件成型品M与引导框1分离。
实施例2图6为嵌件成型品M的制造设备的第二个实施例。该制造设备的特征在于，系杆剪切冲头23设置在上模20，且相对上模20可上下移动，用于操控系杆剪切冲头23上下移动的执行机构26设置在上模20。因为其他结构与第一个实施例相似，用同样的附图标记表示，重复的描述将被省略。
第一个实施例中，因为系杆剪切冲头23固定至上模20，系杆剪切冲头23的移动速度与上模一样。当上模20的移动速度慢时，系杆3的速度也跟着慢，切口36的断裂过程缓慢，金属元件4的偏位可能发生。相反，实施例2中单独设置执行机构26驱动系杆剪切冲头23，系杆剪切冲头23可以在合模后，执行最适宜的动作速度以断裂系杆。金属元件4偏位等问题可以得到解决。
对于执行机构26，不仅可以采用流体压力执行机构，比如图示的气缸，液压缸，也可以采用凸轮机构、弹簧机构和电磁执行器等等。
实施例3图7表示了引导框1A的另一个实施例。另外，用同样的附图标记表示，重复的描述将省略。如图7(a)所示，第一金属元件4通过两个系杆3与引导框1A的沿边2连接，第二金属元件9通过两个系杆8与引导框1A的沿边2连接。系杆3和第一金属元件4的分界处，以及系杆8和第二金属元件9的分界处，分别形成有低强度部分3a和8a，比如可以是切口。外部端子4a和外部端子9a分别形成于第一金属元件4和第二金属元件9。外部端子4a凸出在第一金属元件4外，其位置不同于该第一金属元件4和系杆3之间的连接部分。外部端子9a凸出在第二金属元件9外，其位置不同于该第二金属元件9和系杆8之间的连接部分。
图7(b)表示了使用上述引导框1A实施嵌件成型后的状态。从图中可明显看出，在模压阶段嵌件成型品已与引导框1A分离，所以不必再以另一工序来剪切。
外部端子4a和9a的末端可从树脂7的外表面凸出，或者如图8(a)所示，与树脂7的表面平齐。在任何一种情况下，外部端子4a和9a的末端边缘端面在模压成型之前可进行电镀，即在制造引导框1A阶段电镀。当嵌件成型品为表面安装元件时，由于外部端子4a和9a经过电镀，可焊性增加，也可防止端面的氧化。
此外，如图8(b)所示，为了增加外部端子4a和9a的焊接强度(圆角形成)，可将外部端子4a和9a的末端折弯形成倒角，使外部端子4a和9a而与树脂7的外表面平齐。通常，要使外部端子与树脂的外表面平齐，就需要在嵌件成型后把外部端子折弯，但是因为回弹，很难使外部端子与树脂外表面紧贴。而在本实施例中，因为外部端子4a和9a的折弯是在加工引导框1A时就预先形成，即在嵌件成型之前，从而可以使外部端子与树脂7的外表面紧贴，而不受回弹的影响。在这种情况下，因为电镀可以在折弯之后进行(模压成型之后)，可焊性也很好。
此外，图8(b)中，外部端子4a和9a的外表面加工成与树脂7的外表面平齐，但是，这不构成限制，外部端子4a和9a的外表面可从树脂7凸出。
实施例4
图9为引导框1B的另一个实施例。该引导框1B为图7的引导框1A的改造，与引导框1A不同在于从沿边2向内形成多个凸起2b，且如图9(b)所示，凸起2b的末端插入树脂7内，因此嵌件成型品M可被支撑。因为其他结构类似图7，同样的零件由同样的附图标记表示，省略重复的描述。
在该例中，因为即使是在模压成型后嵌件成型品M仍连着引导框1B，所以它可与引导框1B一体传送到任何工序。传送该引导框1B至分离工序，通过分开凸起2b和树脂7，无需剪切系杆，该嵌件成型品M可被分离。
虽然，在上述实施例中，对于金属元件，例举了屏蔽板和外部端子，但是任何元件如用于内连接的端子或者加强芯材也可以采用。因此，金属元件的形状不受限制。
根据本发明的嵌件成型品M不局限于图3所示的简单块状，可以采用任何形状，比如带有底的凹壳或者盖状。
虽然上述实施例中，以第一模具为下模，以第二模具为上模。这种结构并不构成限制，也可采用两个可水平方向移动的模具。另外，也可以是第一模具或第二模具的其中一个可动。
权利要求
1.一种嵌件成型品的制造方法，用于将树脂模压在第一模具和第二模具之间的金属元件周围，该方法包括步骤一，制备引导框，在该引导框中，金属元件由系杆支撑，系杆和金属元件的分界处设置有低强度部分，且该低强度部分处于远离树脂模压分界面，而更靠近金属元件的位置；步骤二，通过设置在第一模具的导向销定位所述引导框；步骤三，定位所述引导框后，沿合模方向操控第一和第二模具，通过设置在第一和第二模具的固定机构固定所述金属元件；步骤四，固定所述金属元件后，通过使设置在第二模具的系杆剪切冲头冲压系杆，使系杆从低强度部分断裂，从而系杆从金属元件分离；步骤五，第一模具与第二模具合模后，将树脂注入由系杆剪切冲头和合模后的第一模具与第二模具围成的模腔，执行树脂模压。
2.根据权利要求
1所述的嵌件成型品的制造方法，其特征在于所述系杆剪切冲头固定在所述第二模具，利用第一模具和第二模具的合模力将系杆与金属元件分离。
3.根据权利要求
1或2所述的嵌件成型品的制造方法，其特征在于在通过系杆剪切冲头分离系杆和金属元件的步骤四中，还包括由系杆剪切冲头折弯从金属元件分离后的系杆部分的步骤，而该系杆部分仍然连接在引导框上。
4.根据权利要求
1至3中任意一项权利要求
所述的嵌件成型品的制造方法，其特征在于，所述固定机构包括设置在第一模具用于支撑金属元件的支撑凸起；通过推进机构设置在第二模具的元件固定销，随着第一模具和第二模具的合模动作固定销向支撑凸起压紧金属元件。
5.根据权利要求
1至4中任意一项权利要求
所述的嵌件成型品的制造方法，其特征在于在步骤一中，外部端子一体形成于引导框的所述金属元件上，所述部外端子从金属元件向外凸出并暴露出树脂模压的分界面外，且处于不同于系杆和金属元件的连接部分的位置。
6.根据权利要求
5所述的嵌件成型品的制造方法，其特征在于，所述外部端子沿所述树脂模压的分界面折弯。
7.一种嵌件成型品的制造设备，利用引导框，将树脂模压在金属元件周围，该引导框中的金属元件由系杆支撑，系杆和金属元件之间的分界处设置有低强度部分，该低强度部分远离树脂模压的分界面，而更靠近制造设备内部的位置，该设备包括第一模具；第二模具，与第一模具形成模腔；设置在第一模具的导向销，用于定位引导框；设置在第一和第二模具的固定机构，用于固定所述金属元件；设置在第二模具的系杆剪切冲头，用于通过冲压系杆使之在低强度部分断裂从而分离系杆与金属元件，并用于第一模具和第二模具合模时，与第一模具、第二模具一起形成模腔的侧壁。
8.根据权利要求
7所述的嵌件成型品的制造设备，其特征在于，所述系杆剪切冲头设置为可以折弯从金属元件被剪切并分离的系杆部分，并使其仍然与引导框连接。
9.根据权利要求
7或8所述的嵌件成型品的制造设备，其特征在于，所述固定机构包括设置在第一模具的支撑凸起，用于支撑金属元件；通过推进机构设置在第二模具的固定销，随着第一模具和第二模具的合模动作，固定销向着所述支撑凸起压紧金属元件而固定该金属元件。
专利摘要
本发明的目的在于提供一种嵌件成型品的制造方法，使树脂模压和系杆剪切在单个工序中执行，并且模压系杆的剪切面从而使其不暴露在树脂的外面。首先制备引导框(1)，在该引导框(1)中，金属元件(4)被系杆(3)支撑，系杆(3)上设置有易断裂的切口(3a)，该切口(3a)处于比树脂模压分界面更接近金属元件的位置，引导框(1)通过设置在下模(10)的导向销(11)定位。定位引导框后下降上模(20)，金属元件(4)被夹紧在支撑凸起(13)和元件固定销(24)之间。接着，设置在上模(20)的系杆剪切冲头(23)冲压系杆，切口(3a)断裂，从而系杆(3)与金属元件(4)分离，然后模具合模，往金属元件(4)的周围填充树脂。从而，金属元件(4)和系杆(3)之间的剪切面被埋在模压树脂(7)内。
文档编号B29C45/26GK1993215SQ200680000528
公开日2007年7月4日 申请日期2006年5月18日
发明者武田健, 北村诚, 甲斐下仁平 申请人:株式会社村田制作所