DE4023141A1 - Encapsulating prismatic inductance - has fixing contact ends in off=centre split plane of mould and injecting resin asymmetrically to inductance - Google Patents
Encapsulating prismatic inductance - has fixing contact ends in off=centre split plane of mould and injecting resin asymmetrically to inductanceInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer quader ähnlichen umhüllten Induktivität zur Oberflächenmontage, die aus einem liegenden bewickelten Trägerkörper besteht, an dessen Stirn flächen aus Blech geformte elektrische Anschlußlaschen befestigt sind, indem der bewickelte Trägerkörper in eine außermittig ge teilte Spritzform, in der sich ein Hohlraum mit rechteckigem Quer schnitt befindet, eingesetzt wird und der verbleibende Raum zwischen Trägerkörper und Spritzform durch aus mindestens zwei gegenüberlie genden Spritzdüsen eingespritztes flüssiges Kunststoffmaterial ge füllt wird.The invention relates to a method for producing a cuboid similar wrapped surface mount inductor made from there is a lying wound support body on its forehead Surfaces made of sheet metal attached electrical tabs attached are by the wound carrier body in an off-center ge divided injection mold, in which there is a cavity with a rectangular cross cut, is inserted and the remaining space between Carrier body and injection mold through from at least two opposite injected liquid plastic material ge spray nozzles is filled.
Aus der DE 38 19 835 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines kunststoffumspritzten elektrischen Bauelements mit Stromzuführungs drähten bekannt, bei der das Bauelement in eine vorgefertigte, aus zwei Teilen bestehende und außermittig geteilte Spritzform eingesetzt wird. Ein durch den Umspritzvorgang bedingtes Verschieben des Bau elements aus seiner mittigen Lage im Hohlraum der Spritzform wird durch zentrierende Maßnahmen verhindert, indem an zwei gegenüber liegenden großen Mantelflächen des Hohlraums positionierte Tunnel angußdüsen derart mit flüssigen Umspritzmaterial gespeist werden, daß gleichstarke Masseströme auf die gegenüberliegenden großen Flächen des Bauelementkörpers treffen, wodurch er während des Um spritzvorganges durch diesen selbst mittig im Hohlraum gehalten wird und zusätzliche Zentriermittel nicht erforderlich werden.DE 38 19 835 A1 describes a method for producing a plastic-encapsulated electrical component with power supply known wires, in which the component in a prefabricated, from two parts existing and eccentrically divided injection mold used becomes. A postponement of the building due to the overmolding process elements from its central position in the cavity of the injection mold prevented by centering measures by facing two lying large lateral surfaces of the cavity positioned tunnels sprue nozzles are fed with liquid extrusion material in this way, that equally strong mass flows to the opposite large ones Hit surfaces of the device body, causing it during the order injection process held by this itself in the middle of the cavity and additional centering means are not required.
Das dort geschilderte Verfahren ist für das Umspritzen von Induk tivitäten zur Oberflächenmontage, bei denen an den Stirnflächen aus Blech geformte elektrische Anschlußlaschen befestigt sind, nicht geeignet.The process described there is for the encapsulation of induc activities for surface mounting, where on the end faces electrical connection tabs formed from sheet metal are fastened, not suitable.
Bei diesen Induktivitäten treten bei herkömmlichen Umhüllungsme thoden elektrische Ausfälle durch Unterbrechung und mechanische Ausfälle durch unzureichende Umhüllung und durch Risse auf. These inductors occur with conventional encapsulation electrical failures due to interruption and mechanical Failures due to insufficient wrapping and cracks.
Weiterhin können elektrische Ausfälle durch Unterbrechung auch oh ne gleichzeitigen mechanischen Ausfall durch unvollständige Umhül lung und/oder durch Risse in der Umhüllung auftreten. Ursache hier bei ist das Abreißen von Anschlüssen und Wickeldrähten durch Tor sion des Funktionskörpers während des Umspritzens oder bei an schließender Temperaturwechselprüfung.Furthermore, electrical failures due to interruption can also oh ne simultaneous mechanical failure due to incomplete wrapping tion and / or occur through cracks in the casing. Cause here at is the tearing of connections and winding wires through the gate sion of the functional body during overmolding or at closing temperature change test.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Herstellen einer quaderähnlichen umhüllten Induktivität zur Oberflächenmon tage anzugeben, bei dem die vorstehend aufgezeigten Schwierigkei ten nicht auftreten und das auf Fertigungsautomaten mit kurzer Taktzeit durchgeführt werden kann und bei dem die Umhüllung der thermischen Beanspruchung der Induktivität beim Wellenlöten ge nügt.The object of the invention is therefore a method for manufacturing a cuboid-like covered inductance to the surface mon days to be indicated on which the difficulties outlined above do not occur and this on production machines with short Cycle time can be carried out and at which the wrapping of the thermal stress on the inductance during wave soldering is enough.
Diese Aufgabe wird mit dem eingangs genannten Verfahren erfin dungsgemäß dadurch gelöst, daß rechtwinklig ausgebildete An schlußlaschen mit ihren freien Enden parallel aber außermittig zum Trägerkörper befestigt werden, daß die Anschlußlaschen in der Trennebene der Spritzform angeordnet werden und daß die während des Umspritzens am Trägerkörper angreifenden zeit- und ortsab hängigen Kräfte und Drehmomente durch geeignete Wahl der An spritzzeitpunkte, Masseflüsse und Masseviskositäten derart kom pensiert werden, daß am Trägerkörper ein Drehwinkel ≦ 5° in Be zug auf die Spritzform resultiert.This task is invented using the method mentioned at the beginning solved accordingly in that at right angles to end flaps with their free ends parallel but off-center be attached to the carrier body that the connecting tabs in the parting plane of the injection mold and that the during the overmolding on the carrier body attacking time and place dependent forces and torques by suitable choice of the type injection times, mass flows and mass viscosities so com be pensiert that on the support body an angle of rotation ≦ 5 ° in Be pull on the injection mold results.
Gemäß Weiterbildungen der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die Masseflüsse durch geeignete Geometrie der Spritzdüsen und der zu den Spritzdüsen führenden Verteilerkanäle eingestellt werden.According to developments of the invention, it is advantageous if the Mass flows through suitable geometry of the spray nozzles and the the distribution channels leading the spray nozzles.
Es ist zweckmäßig, die Masseviskositäten durch Variation der Spritz massetemperatur einzustellen.It is advisable to vary the bulk viscosity by varying the spray adjust melt temperature.
Weitere Ausgestaltungen des Verfahrens nach der Erfindung sehen vor, daß die Anschlußlaschen mit Hilfe eines hochtemperaturfesten Kle bers, vorzugsweise eines Epoxidharzklebers der Klasse H, befestigt werden.Further refinements of the method according to the invention provide that the connection tabs with the help of a high-temperature resistant Kle bers, preferably a class H epoxy resin adhesive will.
Die Spritzmasse wird zweckmäßigerweise durch Spritzdüsen zugeführt, die in einer zur Trennungsebene der Spritzform parallelen Fläche angeordnet sind, wobei vorzugsweise die Spritzmasse durch vier symmetrisch angeordnete Spritzdüsen zugeführt wird.The spray compound is expediently supplied through spray nozzles, the area parallel to the parting plane of the injection mold are arranged, preferably the molding compound by four symmetrically arranged spray nozzles is supplied.
Die Verwendung eines hochtemperaturfesten thermoplastischen Mate rials, wie beispielsweise Polyphenylensulfid (PPS) oder LCP (Li quid-Crystal-Polymer) mit Umhüllwandstärken von 0,1 bis 0,5 mm hat sich als vorteilhaft erwiesen.The use of a high temperature resistant thermoplastic mate rials, such as polyphenylene sulfide (PPS) or LCP (Li quid-crystal-polymer) with enveloping wall thicknesses of 0.1 to 0.5 mm has proven to be beneficial.
Der Gegenstand der Erfindung wird anhand der folgenden Ausführungs beispiele erläutert.The object of the invention is based on the following embodiment examples explained.
In der dazugehörenden Zeichnung zeigtIn the accompanying drawing shows
Fig. 1 eine Prinzipskizze des Umspritzens, Fig. 1 is a schematic diagram of the insert molding,
Fig. 2 eine um 90° gedrehte Ansicht von Fig. 1, Fig. 2 is a 90 ° turned view of Fig. 1,
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel einer Spritzform mit Angußdüsen und Verteilerkanälen. Fig. 3 shows an embodiment of an injection mold with sprue nozzles and distribution channels.
In der Fig. 1 ist ein Trägerkörper 3 gezeigt, der an seinen Stirn seiten Anschlußlaschen 2 besitzt, die rechtwinklig abgebogen sind und mit ihren freien Enden 1 parallel aber außermittig zur Achse 6 des Trägerkörpers 3 angeordnet sind. Die Anschlußlaschen 2 sind an den Stirnseiten 4 des Trägerkörpers 3 großflächig mit einem hoch temperaturfesten Kleber, z. B. einem Epoxidharzkleber der Klasse H, befestigt. Die Anschlußlaschen 2 sind als Blech ausgebildet und besitzen beispielsweise eine Stärke von ca. 0,1 mm und eine Breite von ca. 0,8 mm.In Fig. 1, a carrier body 3 is shown, which has at its front side connecting tabs 2 , which are bent at right angles and are arranged with their free ends 1 parallel but eccentrically to the axis 6 of the carrier body 3 . The connection tabs 2 are on the end faces 4 of the support body 3 over a large area with a high temperature resistant adhesive, for. B. an epoxy resin class H attached. The connecting straps 2 are designed as sheet metal and have, for example, a thickness of approximately 0.1 mm and a width of approximately 0.8 mm.
Auf den Trägerkörper 3 ist eine Wicklung 5 der Induktivität auf gebracht, die elektrisch mit den Anschlußlaschen 2 verbunden ist.On the carrier body 3 , a winding 5 of the inductance is brought up, which is electrically connected to the connecting tabs 2 .
Zum Herstellen einer Umhüllung wird der Trägerkörper 3 in einem Hohlraum 9, 10 angeordnet, wobei die freien Enden 1 der Anschlußla schen in der Teilungsebene 7, der aus einem oberen Teil 8a und einem unteren Teil 8b bestehenden Spritzform liegen, die den Hohl raum außermittig in einen ungleichen oberen Hohlraum 9 und unte ren Hohlraum 10 teilt. To produce a sheath, the carrier body 3 is arranged in a cavity 9 , 10 , the free ends 1 of the connecting plates in the parting plane 7 , which consist of an upper part 8 a and a lower part 8 b, which are the cavity splits off-center into an uneven upper cavity 9 and lower cavity 10 .
In der Fig. 2 ist eine um 90° gedrehte Ansicht der Fig. 1 darge stellt. Die zur Umhüllung erforderliche Spritzmasse wird durch 4 Spritzdüsen 11 an den Flächen 12 des Hohlraums zugeführt. Die Spritz düsen 11 sind dabei in einer zur Trennungsebene 7 der Spritzform parallelen Fläche angeordnet. Die zu den Spritzdüsen 11 führenden Verteilerkanäle sind in der Fig. 2 nicht dargestellt.In Fig. 2 is a rotated by 90 ° view of Fig. 1 Darge provides. The spray compound required for the coating is supplied through 4 spray nozzles 11 on the surfaces 12 of the cavity. The spray nozzles 11 are arranged in a plane parallel to the parting plane 7 of the injection mold. The distributor channels leading to the spray nozzles 11 are not shown in FIG. 2.
Die außermittige Anordnung der freien Ende 1 der Anschlußlaschen bewirkt eine Vergrößerung der Klebeflächen der abgewickelten Teile 2 der Anschlußlaschen, die an den Stirnflächen des Träger körpers 3 befestigt sind. Die hierzu notwendige außermittige Hohl raumteilung führt jedoch zu größeren Drehmomenten als eine mit tige Hohlraumteilung mit den freien Enden 1 in der Teilungsebene, während gleichzeitig die gewünschte Verringerung der Umhüllwand stärke eine Erhöhung des Spritzdruckes erfordert. Zusätzlich sind die oberflächenmontierbaren Induktivitäten empfindlicher gegen eine Torsion des Trägerkörpers bei festgehaltenen Anschlußlaschen als bedrahtete Bauelemente, z. B. infolge geringerer Klebefläche und geringerer Querschnittsfläche der elektrischen Anschlüsse ge genüber bedrahteten Bauelementen.The eccentric arrangement of the free end 1 of the connecting lugs causes an increase in the adhesive surfaces of the unwound parts 2 of the connecting lugs, which are attached to the end faces of the carrier body 3 . The eccentric cavity division required for this leads, however, to higher torques than with a cavity division with the free ends 1 in the division plane, while at the same time the desired reduction in the enveloping wall requires an increase in the injection pressure. In addition, the surface-mountable inductors are more sensitive to torsion of the carrier body when the connection tabs are held than wired components, e.g. B. due to smaller adhesive area and smaller cross-sectional area of the electrical connections ge compared to wired components.
Die erforderlichen Drehwinkel ≦ 5° werden durch beidseitigen An guß und vorzugsweise durch beidseitigen Doppelanguß gemäß Fig. 2 erreicht, wobei die Kompensation der orts- und zeitabhängigen, auf den Trägerkörper 3 während des Umspritzens wirkenden Kräfte und Drehmomente in Abhängigkeit von Umhüllwandstärke, Spritzteilgröße, Rückstelldrehmoment der Anschlußlaschen 1, 2 usw. unterstützt wird z. B. durch unterschiedliche Verteilerkanalquerschnitte, um den An spritzzeitpunkt zu verschieben, durch unterschiedliche Spritzdüsen querschnitte, um die Massezufuhr zu verändern, oder durch Änderung von Masse- und Werkzeugtemperatur, um die Viskosität im Hohlraum orts- und zeitabhängig zu varieren.The required angle of rotation ≦ 5 ° are achieved by casting on both sides and preferably by double-sided double sprue according to FIG. 2, the compensation of the location and time-dependent forces and torques acting on the carrier body 3 during the molding process depending on the envelope wall thickness, molded part size, restoring torque the connecting plates 1 , 2 , etc. is supported z. B. by different distribution channel cross-sections to move to the spraying point, by different spray nozzles cross-sections to change the mass supply, or by changing the mass and mold temperature to vary the viscosity in the cavity depending on location and time.
Bei einer Drehung des Trägerkörpers 3 relativ zum Umspritzwerk zeug um weniger als 5° reicht die mechanische Festigkeit der Ver bindung Anschluß/Trägerkörper aus, um die elektrischen und mecha nischen Ausfälle durch Wickeldrahtunterbrechung beim Umspritzen oder nach Temperaturwechsel bzw. beim Wellenlöten zu vermeiden. When the carrier body 3 rotates relative to the extrusion die, the mechanical strength of the connection / carrier body is sufficient to avoid the electrical and mechanical failures due to interruption of the winding wire during the encapsulation or after temperature changes or during wave soldering.
In der Fig. 3 ist eine Massezufuhr zum Hohlraum 20 durch die Ver teilerkanäle 25, 26, 27 und die Spritzdüsen 21, 22, 23, 24 darge stellt. Der Einspritzzeitpunkt durch die Düse 21 kann dabei rela tiv zu Düse 24 vorverlegt werden, durch Vergrößerung des Querschnitts des Verteilerkanals 27, da der Druck sich an den Spritzdüsen in der Regel erst dann aufbaut, wenn die Verteilerkanäle gefüllt sind.In Fig. 3 is a mass supply to the cavity 20 through the United distribution channels 25 , 26 , 27 and the spray nozzles 21 , 22 , 23 , 24 Darge provides. The time of injection through the nozzle 21 can be rela tively advanced to the nozzle 24 , by increasing the cross section of the distributor channel 27 , since the pressure at the spray nozzles generally builds up only when the distributor channels are filled.
Der Anspritzzeitpunkt der Düse 21 läßt sich durch Verringerung des Querschnitts des Verteilerkanals 26 hinausschieben, wenn z. B. un terhalb eines spezifischen Verteilerkanalquerschnitts die Abküh lung der Spritzmasse durch das Werkzeug zunimmt und die Masse da durch im Kanal 26 langsamer fließt als im Kanal 27.The injection timing of the nozzle 21 can be postponed by reducing the cross section of the distribution channel 26 when, for. B. below a specific distribution channel cross-section, the cooling of the spray compound increases by the tool and the mass flows through channel 26 more slowly than channel 27 .
Die Größe des Hohlraums ist dabei so ausgelegt, daß eine Umhüllwand stärke von 0,1 bis 0,5 mm resultiert, wobei als Umhüllmaterial vor zugsweise hochtemperaturfestes thermoplastisches Material wie PPS (Polyphenylensulfid) oder LCP (Liquid-Crystal-Polymer) verwendet wird.The size of the cavity is designed so that an enveloping wall Thickness of 0.1 to 0.5 mm results, using as the wrapping material preferably high temperature resistant thermoplastic material such as PPS (Polyphenylene sulfide) or LCP (liquid crystal polymer) becomes.
Nach dem Herausnehmen aus der Spritzform werden die freien Enden 1 der Anschlußlaschen in bekannter Weise auf die Umhüllung umgebogen, so daß eine oberflächenmontierbare Induktivität entsteht.After removal from the injection mold, the free ends 1 of the connecting lugs are bent onto the sheathing in a known manner, so that a surface-mountable inductor is produced.
Das Verfahren nach der Erfindung gestattet, daß Trägerkörper mit außermittig angeordneten Anschlußlaschen in sicherer Weise umhüllt werden können. Dies ist deshalb wichtig, da bei der automatisierten Fertigung die Klebeflächen 4 bei diversen Fertigungsschritten me chanisch belastet werden, z. B. auf dem Wickelautomaten beim Auf bringen der Wicklung 5 auf den Trägerkörper 3 durch den Wickelzug und beim "reel to reel"-Fertigungsprinzip mit kürzesten Taktzeiten durch hohe Beschleunigungen. Insbesondere erfordert die automati sierte Fertigung eine möglichst hohe Festigkeit der Klebverbindung zwischen Anschluß und Trägerkörper, da beim kontinuierlichen Wickel prozeß vom Systemträger abfallende Anschlüsse Ursache für Wickelfeh ler oder Fertigungsunterbrechungen sind und da beim Umspritzen ab fallende Anschlüsse Ausschuß ergeben und abfallende Trägerkörper das Umspritzwerkzeug schädigen können, was bei den hohen Kosten für die Werkzeugeinsätze nicht erwünscht ist. The method according to the invention allows carrier bodies with eccentrically arranged connecting tabs to be encased in a safe manner. This is important because in automated production the adhesive surfaces 4 are mechanically loaded in various manufacturing steps, e.g. B. on the winding machine when bringing up the winding 5 on the carrier body 3 by the winding train and the "reel to reel" production principle with the shortest cycle times due to high accelerations. In particular, the automated production requires the highest possible strength of the adhesive connection between the connection and the carrier body, since connections falling off the leadframe in the continuous winding process are the cause of winding errors or production interruptions, and because overmolding from falling connections results in rejects and falling carrier bodies can damage the molding tool, which is undesirable given the high cost of the tool inserts.
Die Fertigungsausbeute kann durch das erfindungsgemäße Verfahren erheblich verbessert werden, wobei die umhüllten Induktivitäten wellenlötfähig sind und in Lot mit einer typischen Temperatur von 260° Celsius getaucht werden können. Die genannten Umhüllmateri alien schmelzen bzw. erweichen erst bei Temperaturen oberhalb 260° Celsius und besitzen eine derart hohe Temperaturwechselbe ständigkeit, daß die Umhüllung auch bei Wandstärken von 0,1-0,5 mm, die im Interesse der Miniaturisierung eingesetzt werden, nicht reißt.The manufacturing yield can be achieved by the method according to the invention be significantly improved, with the covered inductors are wave solderable and in solder with a typical temperature of 260 ° Celsius can be immersed. The mentioned wrapping material Alien only melt or soften at temperatures above 260 ° Celsius and have such a high temperature change consistency that the sheathing even with wall thicknesses of 0.1-0.5 mm, that are used in the interest of miniaturization, not tears.
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