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CN101549546B - 一种微注塑成型模具变温装置 - Google Patents

一种微注塑成型模具变温装置 Download PDF

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Abstract

一种微注塑成型模具变温装置，属于微注塑成型模具技术领域。该模具变温装置包括吸液芯热管、半导体致冷片、铜板、水箱、热电偶和控温仪，吸液芯热管的一侧插入模具型腔板中，另一侧插入铜板中；铜板两侧都与半导体致冷片接触，半导体致冷片的另一侧与水箱接触；半导体致冷片上、下表面涂敷导热层；热电偶与模具型腔表面接触并反馈其温度至控温仪，通过计算机控制半导体制冷片电流的方向以确定对模具加热或冷却。该变温装置可以对微注塑成型模具实现变温控制以及对模板精确均匀控温。装置结构紧凑，可以灵活适应注塑机和模具中的有限空间，减少模板的热变形。该变温装置能应用于微小塑件的注塑成型过程，解决微注塑成型过程中的模具控温难题。

Description

一种微注塑成型模具变温装置 
技术领域
本发明属于微注塑成型模具技术领域，涉及到一种微注塑成型模具变温装置。 
背景技术
微注塑成型是近年来发展较快的一种新兴技术，是一种可以进行重复的批量生产复杂而有精密微细结构塑件的制造技术，在微机电系统(MEMS)领域具有广泛的应用前景。利用微型注塑模具成型微机电系统中的构件，与目前应用在微机电系统领域的硅基材料构件相比，具有制造成本低、生产周期短、成型工艺简单和构件品质更易于保证等优点。 
在注塑成型充模过程中，当聚合物熔体与低温模具型腔壁接触时，熔体与型腔壁面间的热量传递会使熔体热量迅速损失，熔体在型腔壁面处形成冷凝层，冷凝层不断向内部扩展，使得熔体流动通道截面不断减小，熔体流动阻力增加、充填困难。微注塑成型塑件尺寸小、精度高，质量通常在1克以下或者其上具有微米级的微结构，冷凝层影响会更加显著，所以通常采用高模温。此外，高模温还可以消除熔接痕、分子定向等其他成型缺陷，提高制品的均匀性。但模具温度的提高势必增加了塑件在模具内的冷却时间，使生产周期延长。因此，理想的温度调节系统是充模时模具能很快升温，冷却时模具温度快速降至脱模温度，即模具能实现变温控制。 
目前，模具变温方式主要有以下几种：电加热水冷、红外线加热水冷、感应加热水冷、薄膜电阻加热水冷、复合模壁绝热-加热等。其中电加热水冷方式应用较广泛，结构简单，成本较低，其缺点是电加热圈热阻较大，而且易形成局部温度过高的现象，有一定的温度梯度，加热不均匀，容易导致模板热应力变形，且冷却时需要将加热线圈同时冷却，热量损失大。而红外线加热水冷和感应加热水冷需要在模具充模前先打开模具，通过手动或机械手对模具型腔进行加热，然后快速合模充填，增加操作步骤，并且开始合模注塑后，就无法控制模板温度。薄膜电阻加热水冷和复合模壁绝热加热等除具有电加热水冷的缺点外，结构较复杂，需要兼具导热良好和绝缘良好的新材料，且制造困难。 
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种微注塑成型模具变温装置，克服上述模具变温装置的缺点或不足，促进微注塑成型模具技术的发展。 
本发明的技术方案如下： 
一种微注塑成型模具变温装置，包括吸液芯热管、半导体致冷片、铜板、水箱、热电偶和控温仪。
该变温装置中吸液芯热管的一侧插入模具型腔板中，另一侧插入铜板中；铜板两侧都与半导体致冷片接触，半导体致冷片的另一侧与水箱接触；半导体致冷片上、下表面涂敷导热层。 
热电偶与模具型腔表面接触反馈其温度至控温仪，通过控制半导体制冷片电流的方向，实现模具加热冷却以及精确控温。在模具型腔板中型腔块周围加绝热层以减小热量损失，提高传热效率。 
实际使用时，可以采用多片半导体制冷片联用，将其放置在铜板两侧。 
本发明的效果和益处是：采用该装置可以对微注塑成型模具实现变温控制以及对模板精确均匀控温。该装置结构紧凑，可以灵活适应注塑机和模具中的有限空间，减少模板的热变形，避免控温系统对注塑机系统的影响。该模具变温装置能应用于微小塑件的注塑成型过程，解决微注塑成型过程中的模具控温难题。综上所述，本发明将进一步提高微注塑模具技术水平，促进微注塑制品在微机械系统领域的应用。 
附图说明
图1为变温装置示意图。 
图2(A)为微流控芯片结构示意图。 
图2(B)为图2(A)的A-A截面放大图。 
图3为微流控芯片模具整体装配示意图。 
图中：1吸液芯热管；2半导体致冷片；3水箱；4模具型腔板；5控温仪；6计算机；7铜板。 
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施例。 
本实施例用于微注塑成型的典型制件微流控芯片注塑成型模具，芯片结构如图2所示，外形为平板结构，其上有两个双十字形微通道，截面形状为尺寸大约50祄深、80祄宽的矩形。 
实施例步骤如下： 
步骤1：根据模具型腔块大小选择不同规格吸液芯热管1及半导体致冷片2，相应尺寸铜板7及水箱3，如图3所示进行装配，吸液芯热管1的一侧插入模具型腔板4中，另一侧插入铜板7中；铜板7两侧都与半导体致冷片2接触；半导体制冷片2上下表面涂敷导热层，另一侧与水箱3接触，水箱3中通冷却水用于半导体致冷片2散热。 
步骤2：热电偶与模具型腔表面接触，反馈其温度至控温仪5，当型腔温度低于计算机6设定的加热温度时，半导体致冷片2与铜板7接触的一面散热，热量通过吸液芯热管1传至模具型腔板4对其加热，达到设定温度时，进行芯片注射、保压等操作； 
步骤3 
计算机6设定冷却温度，由控温仪5控制半导体制冷片2电流的方向，与铜板7接触的一面吸热，通过吸液芯热管1对模具型腔板4进行冷却，达到冷却温度时，进行芯片顶出等操作。 
步骤4 
如图1所示，由计算机6程序设定控温曲线，重复步骤2步骤3，实现模具变温控制。 

Claims (3)

1.一种微注塑成型模具变温装置，包括吸液芯热管(1)、半导体致冷片(2)、水箱(3)、热电偶和控温仪、铜板(7)，其特征在于：该变温装置中吸液芯热管(1)的一侧插入模具型腔板(4)中，另一侧插入铜板(7)中；铜板(7)两侧都与半导体致冷片(2)接触，半导体致冷片(2)的另一侧与水箱(3)接触；半导体致冷片(2)上、下表面涂敷导热层；热电偶与模具型腔表面接触并反馈其温度至控温仪，通过计算机(6)控制半导体制冷片(2)电流的方向以确定对模具型腔板(4)加热或冷却。
2.如权利要求1所述的一种微注塑成型模具变温装置，其特征还在于：多片半导体制冷片(2)联用，将其放置在铜板(7)两侧。
3.如权利要求1所述的一种微注塑成型模具变温装置，其特征还在于：在模具型腔板(4)中型腔块周围加绝热层。
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