注塑方法 【技术领域】
本发明涉及实行注塑的注塑方法，以便用树脂材料给机械部件和/或电子元件涂敷。具体地说，是在指定产品或物品的低等或粗制部件或元件上进行注塑，由于结构或经济原因，不能总是以高精度尺寸制造所述部件或元件，这样使它们的表面部分或全部镀上树脂材料。背景技术
就传统而言，作为用树脂处理指定部件或元件的注塑方法，成品嵌衬注塑是公知的。一般来说，成品嵌衬注塑使用金属模具，将拟以树脂处理的部件或元件固定放置在内部。也就是将树脂材料注入在内部元件与金属模具之间形成的空腔内。如果树脂材料流入内部元件与金属模具之间以外的空间或间隙内，即从树脂材料所应该注入的空腔中流出，则可能产生毛刺，这种毛刺保留在注塑制品上，这对于制造者来说是讨厌的。为了可靠地防止树脂材料流入内部元件与金属模具之间的这种所不希望的空间或间隙内，必须尽量使所述的间隙最小。
在普通注塑中，把用于注塑的标准塑料材料，如聚苯乙烯加热至熔融状态，并在非常高的压力下注入空腔内，所述压力设定约为1×108Pa。因此，注塑通常要求使内部元件与金属模具之间的间隙减小到0.01mm或更小地宽度。为了满足这样的要求，传统上采用了多种措施。例如，以较高的尺寸精度制成内部元件，或者使用强有力的固定螺钉夹紧金属模具，使得内部元件与金属模具之间的间隙严密地封闭或者密闭。
最近，移动电话装置，如蜂窝电话或PHS终端(“PHS”是“个人手持电话系统”的缩写)具有电池模件，里面装有电池。电池模件(简称为“电池”)多采用指定的结构，其中将电池封装在薄型壳内。或者将电池装在经深拉铝材料所形成的壳体内，以便通过焊接等方法封闭能够放入电池的壳体开口。上述结构不能使用螺钉封闭外表面上所形成的间隙。此外，上述结构难于以较高的尺寸精度制造电池，或者说它们可能导致制造成本增加。
电池被封装在薄型壳体内的薄型电池可能会因施加于其上的外力而易于变形，因此，在电池与金属模具之间容易形成间隙。电池被装在经深拉铝材料所形成的壳体内的深拉型电池可能单独一面的尺寸精度较低，大约在0mm至-0.04mm范围内。即与尺寸精度较低的电池对应的内部元件被放在尺寸精度较高的金属模具空腔内。在这种情况下，在内部元件与金属模具之间应该形成宽度最大为0.08mm左右的间隙。简言之，对于尺寸精度较低的内部元件进行成品嵌衬注塑是十分困难的。
如果将大约为1×108Pa的非常高的压力加在用于注塑电池的树脂材料上，就会存在下述缺点，即由于金属模具空腔内部的电池变形，而进一步加大电池与金属模具之间的间隙。此外，还存在另一个缺点，即树脂材料流入电池与金属模具之间新形成的间隙内，固化之后就增加了许多毛刺。
另外，还存在其他问题，当使高温下熔融树脂材料与金属模具内的电池接触时，会损坏壳体内的电池，因为对于热和压力而言，电池可能是易损坏的内部元件。发明内容
本发明的目的在于提供一种注塑方法，当用树脂材料部分地涂敷金属模具内的尺寸精度较低的内部元件外表面时，这种方法能够通过消除毛刺制造高质量产品。
本发明的注塑方法通过使用具有空腔的金属模具得以被实现，诸如电池等的内部元件被固定地安置在空腔内部，使其部分地被涂敷以热塑树脂。即使内部元件的尺寸精度较低，导致空腔的内壁与内部元件之间的某一位置处形成0.02mm至0.08mm范围内的间隙，也能避免熔融热塑树脂流入该间隙，以致引起注塑的成品形成不希望的毛刺。
上述特征通过使用黏度在1000mPa·s至3000mPa·s范围内的聚酰胺树脂实现，这种树脂会在190℃至230℃范围内的较低温度下熔化，以便能够在0.3MPa至0.6MPa范围内的较低注塑压力下将熔融聚酰胺树脂注入金属模具的空腔内。
这就是说，由于加在熔融聚酰胺树脂上的注塑压力较低，能够可靠地防止形成所不希望有的毛刺，因为熔融聚酰胺树脂几乎不会流入空腔内壁与内部元件之间的上述宽度的间隙内。此外，由于聚酰胺树脂在熔融时具有更好的黏度范围，能够可靠地避免在较低的注塑压力下发生的注塑故障。
作为内部元件，可以使用具有电池单元的电池，所述电池被封装在薄型壳体或深拉铝材料形成的铝壳体内。电池可以具有较低的刚度，因而容易变形，以及较低的耐热性。本发明采用低温和低注塑压力，因此能够在金属模具内注塑电池，而不发生变形。特别是，本发明对于制造这样的注塑制品，即用树脂注塑安装在电路板上的电池是有效的。附图说明
下面将参考附图详细描述本发明的这些和其他目的、其它方面和实施例，其中：
图1是表示与由金属模具之中空部分形成的空腔内的电池对应的内部元件的分解透视图；
图2是表示按照本发明的实施例使用图1所示金属模具的注塑方法所形成的电池模件透视图；
图3是表示本发明注塑方法中所用的元件布局的系统图；
图4是表示被插入图1所示金属模具空腔内的内部元件的纵向截面图，；
图5是表示与电池对应的内部元件的另一个例子的透视图，所述电池可承受本发明的注塑方法；以及
图6是表示通过部分涂敷图5所示的电池表面制成的电池模件的透视图。具体实施方式
以下将参考附图以举例方式更详细地描述本发明。
现在参考图1至5描述本发明一种具体实施方式的注塑方法。图1中的参考标号1表示金属模具，该模具被竖向分为两个部件，即上模具1a和下模具1b。这些模具1a和1b分别具有中空部分2a和2b，由这些中空部分形成规定的空间，以便在金属模具1闭合的情况下放置内部元件。作为内部元件，本实施例使用电路板5，该电路板用于安装具有薄型壳体和连接器4的电池3。通过注塑，电路板5被以如下方式部分涂敷上树脂材料，即电池3的上表面3a和下表面3b暴露，而使它们的周边区域被选择性地涂上树脂材料。于是，能够制造图2中所示的电池模件6。
在上面，可以较高的尺寸精度制造电路板5和它的安装元件。然而，电池3具有薄型壳体，容易因施加于其上的外力而变形；因此，它不能被制造得具有较高的尺寸精度。在金属模具1夹紧的状态下，可以从一开始就使电池3的上表面3a和下表面3b与金属模具1的中空部分2a和2b的内壁紧密接触，当将规定的压力加于注塑到金属模具1中的树脂材料上时，在电池3的表面与金属模具1之中空部分的内壁之间，沿电池3的厚度方向形成宽度约为0.08mm的间隙9(见图4)。
为了消除电池3与金属模具1之间形成的间隙9，可以采用规定的措施，其中与金属模具1的内部尺寸相比，增大电池3沿厚度方向的尺寸。然而，在这样情况下，电池3将会受到破坏，因为可能由于夹紧金属模具1而沿厚度方向压迫电池。为此，通常将金属模具1设计成，使它的内部尺寸被设定为与电池3的最大尺寸一致。这是因为当电池3放置在如图4所示夹紧金属模具1的中空部分2a和2b所形成的空间时，不可避免地会在电池3与金属模具1之间的某一位置处形成间隙9，这种间隙偏离用于引导从开口7注入的树脂材料的空腔8。
本实施例的注塑方法使用上述模具1，利用指定的树脂材料，如聚酰胺树脂进行注塑。例如，在190℃至210℃的指定温度范围内把聚酰胺树脂加热。当聚酰胺树脂加热到这样的温度范围内时，就融化表现出熔融树脂特性，它的黏度大约在1400mPa·s至2400mPa·s范围内。
比如使用指定在0.3MPa至0.4MPa范围内的空气压力，把“熔融的”聚酰胺树脂注入金属模具1的空腔8内。
以下参考附图3描述本实施例注塑方法的概述。首先，把聚酰胺树脂“P”放入加热容器11内，加热容器11内已经安装有加热器10。这样，通过启动加热容器11的加热器10，给聚酰胺树脂P加热，以使熔融树脂从加热容器11的嘴12流出。
当熔融树脂从加热容器11的嘴12注入金属模具1的空腔8内时，必须防止熔融树脂的温度下降。也即当把熔融树脂注入金属模具1的空腔8内时，通常应该保持在恒定温度下。为此，最好在嘴12的前端设置加热器13。
此外，利用空气源16给熔融树脂P施加压力，所述空气源16与加热容器11内熔融树脂P的上表面上方的上部空间15连通，所述加热容器11以气密方式封闭。利用空气源16，比如将上部空间15的空气压力设定在0.3MPa至0.4MPa范围内。利用与空气源17连接的汽缸18，使金属模具1被夹紧。应该将汽缸18产生的夹紧压力设置得足够高，以便使金属模具1保持在夹紧状态，顶住熔融树脂P的注入压力。也即将夹紧压力设置成大于熔融树脂P的注入压力。
在指定的时间段内，使熔融聚酰胺树脂P连续注入模具1、电池3和电路板5之间形成的空腔8内。完成注入之后，令金属模具1冷却一段规定的时间段，使熔融树脂P在金属模具1内固化。这样，就能够制造出电池模件6。
本实施例注塑方法的特征是，在很低的注入压力下，比如在0.3MPa至0.4MPa范围内，将熔融树脂P注入金属模具1的空腔8内。这样，即使形成有间隙9并且与金属模具1内的空腔8相通，也能防止熔融树脂P流入宽度约为0.08mmm的间隙9内。因此，只有设置在金属模具1的空腔8内的电池3的指定表面区域被选择性涂敷上熔融树脂P。这样，本实施例在避免注塑成品的周边区域形成毛刺方面有显著的效果。
另外，本实施例的特征在于使用聚酰胺树脂P，这种树脂能够在190℃至210℃的较低温度范围内融化，同时确保大约1000mPa·s至3000mPa·s足够的黏度范围。由于本实施例能够确保熔融树脂在金属模具1的空腔8内有足够的流动性，因此能够避免因熔融树脂不能到达空腔8的角落所发生的注塑故障。利用190℃至210℃的较低温度范围，就能够实现这种显著的效果。因此，本实施例无需在高温下把电池3放置在空腔8内，因此能够确保电池3完整。
由于本实施例能够把熔融树脂的注塑压力降低到比传统注塑的注塑压力低，就能够避免电池3在金属模具1内变形，还能够防止金属模具1与电池3之间的间隙不必要地被扩大。换句话说，能够消除由于流入间隙内的熔融树脂形成所不希望有的毛刺问题，传统上所述间隙可能被扩大。
以如下方式描述本实施例，即在金属模具1与电池3之间空腔8之外的某一位置形成宽度最大为0.008mm或者就是0.008mm的间隙9。在使间隙9更小的情况下，可能必须改变熔融树脂的加热温度和它的注入压力，以便与间隙9的大小相对应。
例如，在间隙9的最大宽度为0.05mm或者就是0.05mm的情况下，熔融树脂的加热温度升高到210℃至220℃范围内的某一温度，同时注入压力也升高到0.4MPa至0.5MPa范围内的某一压力。在比如使间隙9的最大宽度进一步减小到0.025mm左右的情况下，则熔融树脂的加热温度升高到220℃至230℃较高温度范围，同时注入压力也升高到0.5MPa至0.6MPa较高压力范围。
通过提高熔融树脂的温度，能够减小熔融树脂的黏度，同时提高它的流动性。通过提高注入压力，能够提高熔融树脂注入空腔8内的速率，因此能够提高注塑成品的可制造性。当然，电池3几乎不受上述230℃温度和上述0.6MPa注入压力影响。
本实施例使用聚酰胺树脂作为树脂材料，用于使用金属模具1的注塑。也可以使用其他黏度基本上与熔融状态聚酰胺树脂的黏度相同的其他树脂材料代替聚酰胺树脂。
本实施例描述了与电池模件3对应的内部元件例子，所述电池模件的电池封装在薄型壳体内，这种壳体难以较高的尺寸精度被制造。当然，本发明也可以用于内部元件对应于电池19的其他例子，所说的电池的电池单元封装在深拉铝材料的制成的盒内(见图5)。也即可以通过部分地和选择性地涂敷电池19的表面制造如图6所示的电池模件20。
通常，上述铝盒型电池19的尺寸精度较低，所以它的厚度方向的尺寸在大约0.08mm左右变化。如前所述，将金属模具1设计成尺寸与电池19的最大尺寸一致。在这种情况下，在金属模具1与电池9之间可以形成宽度为0.08mm或更小的间隙9。按照上述实施例的注塑方法，能够可靠地把熔融树脂注入金属模具的空腔内，同时防止熔融树脂流入这样小的间隙内。
上面是针对电池3进行描述的，电池3是内部元件的一个例子。也可以使用其他内部元件代替电池3，这些内部元件的尺寸精度较低，导致在金属模具内形成宽度为0.01mm或更大的相对来说比较大的间隙。如果这些内部元件在耐热性方面没有与电池3类似的问题，就可以提高熔融树脂的温度。也即可以使用指定的热塑树脂材料，融化后在高温下表现为1000mPa·s至3000mPa·s的某一黏度范围。
如上所述，本发明具有多种技术特征和效果，叙述如下：
(1)本发明的注塑方法可避免熔融树脂流入宽度约为0.08mm的间隙内，所述间隙是由于内部元件的尺寸精度较低而在内部元件与金属模具之间形成的。此外，可以按如下的方式实现注塑，即以熔融的树脂将金属模具的空腔被可靠地全部填满。于是，能够防止注塑成品形成毛刺，因此能够可靠避免产生注塑故障。
(2)本发明的注塑方法对于指定的内部元件，诸如具有较低刚度和耐热性的电池，具有显著效果。因为这种注塑方法在注塑中不需要高压，由于电池在金属模具中注塑过程中不经受高压，因此能够保持完整性。这样的效果对于指定类型的电池，即封装在薄型壳体或通过深拉铝材料制成的壳体内的电池变得非常显著。也就是说，本发明无需导致电池壳体在注塑中变形的高压；因此，能够防止由于电池变形而使电池与金属模具之间的间隙扩大。换句话说，能够避免形成所不希望有的毛刺，这样的毛刺可由流入电池与金属模具之间的“扩大”间隙内的熔融树脂产生。
(3)具体地说，本发明的注塑方法使用聚酰胺树脂作为热塑树脂，注入金属模具的空腔内。因此，能够实现在较低的空气压力条件下使熔融状态的聚酰胺树脂具有较低的黏度。此外，聚酰胺树脂融化不需要高温；因此，由于电池在金属模具中注塑过程中不经受高温，所以能够保持其完整性。
由于本发明能够以几种不脱离本发明精神及实质特征的方式实施，所以这些实施例都是说明性的，而不是限制性的，因为本发明的范围由所附权利要求书限定，而不是由前面的描述限定，所有落入权利要求范围以内的改型，或者落入该范围内的等同替换都将包含在要求保护的范围内。