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Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen elektrischer
Funktionseinheiten aus herkömmlichen Bauelementen
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Das Verfahren zum Herstellen elektrischer Funktionseinheiten, die aus herkömmlichen, mit An- schlussdrähten versehenen Bauelementen zusammengesetzt sind, welche sich in einem aus aushärtendem
Kunststoff gegossenen Block befinden, an dessen Oberflächen die Anschlussdrähte enden und dort unter- einander und/oder mit Stromzuleitungen und-ableitungen durch gedruckte Leitungsbahnen verschaltet sind, ist erfindungsgemäss durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet :
a) In eine Giessform für den die Bauelemente enthaltenden Kunststoffblock werden die herkömmlichen
Bauelemente, durch Abstandsstege in Lagen getrennt, eingelegt und mit ihren Anschlussdrähten innerhalb einer jeden Lage ausgerichtet, b) als oberste Lage werden rechtwinkelig abgewinkelte Stromzuleitungen und-ableitungen so einge- setzt, dass jeweils ein Ende senkrecht zu einer Giessformseitenfläche gerichtet ist und das andere Ende aus der Giessform herausragt, c) Ausfüllen der Giessform mit aushärtbarem Kunststoff und Aushärten derselben in an sich bekannter
Weise, d) Entfernen der Giessform und Verringern der Abmessungen des gegossenen Blockes, beispielsweise durchschleifen in an sich bekannter Weise, bis zu seiner Endform und bis die Anschlussdrähte der Bauele- mente mit ihrem Querschnitt in der Oberfläche enden, e)
Verschalten der Funktionseinheit an den Oberflächen des Kunststoffblockes in an sich bekannter
Weise durch gedruckte Schaltungen.
Aus der österr. Patentschrift Nr. 221677 ist ein Verfahren zum feuchtedichten Einbau von elektrischen
Bauelementen unter teilweiser Umhüllung mittels Schutzfolien bekannt, bei dem die elektrischen Bau- elemente zwischen mindestens zwei im wesentlichen parallel zueinander stehenden, als Schutzfolie die- nendenMetal1schichten angeordnet und die verbleibenden Zwischenräume mit Giessharz vergossen werden ; nach dem Erhärten oder Auspolymerisieren des Giessharzes werden die Bauelemente längs der Mittellinie der vergossenen Räume zwischen ihnen z. B. durch Sägen getrennt. Bei diesem Verfahren ragen die Anschlussdrähte bereits aus dem Verguss heraus : es ist nur für die Herstellung einzelner feuchtegeschützter
Bauelemente geeignet. Baugruppen werden auf diese Weise nicht hergestellt.
Durch die Abstandsstege werden die einzelnen Lagen der Bauelemente in gewünschter Weise zueinander angeordnet. Um auch innerhalb der einzelnen Lagen bestimmte Abstände der Anschlussdrähte und damit auch der Bauelemente voneinander zu gewährleisten, sind in den Abstandsstegen Kerben vorgesehen, in die die Anschlussdrähte eingelegt werden, wie es bei einem andern Verfahren zur Herstellung von Miniaturbaugruppen an sich bekannt ist (vgl. USA-Patentschrift Nr. 3,010, 052). Es ist, insbesondere bei der automatischen Bestückung der Giessform, jedoch noch vorteilhafter, wenn die Anordnung der Anschlussdrähte und damit der Bauelemente in vertikaler Richtung durch Nuten gewährleistet wird, die sich in den Seitenflächen des Giessraumes befinden.
Auf diese Weise gelangen mit Sicherheit die Anschlussdrähte senkrecht übereinander, und der Automat braucht nur so eingerichtet zu werden, dass er die Bauelemente mit ihren Anschlussdrähten in das jeweilige Nutenpaar einsetzt. Ist eine Lage ausgefüllt, so werden Abstandsstege eingesetzt, die durch Rinnen, die in den von Füllnuten freien Giessraumseitenflächen vorgesehen sind, gehalten werden. Durch entsprechende Wahl der Höhe der Abstandsstege und durch entsprechende Abstände der Kerben in den Abstandsstegen bzw. der Abstände der Füllnuten voneinander wird erreicht, dass die Anschlussdrähte der Bauelemente und die Kontaktenden der Stromzuleitungen und - ableitungen an vorbestimmte Rasterpunkte in den Kunststoffblockoberflächen gelangen.
Diese Möglichkeit stellt eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung dar, denn dadurch kann für die gedruckten Leitungsbahnen in einfacher Weise das Schaltschema entworfen und die Verschaltung hergestellt werden.
Die Vorrichtung zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einer Giessform und aus Abstandsstegen besteht. Die Giessform hat in den Giessraumseitenflächen eingebrachte und in Füllrichtung verlaufende Nuten und Rinnen. Vorteilhafterweise ist der Giessraum rechteckig und weist an zwei gegenüberliegenden Seiten jeweils nur zwei am Rand dieser Seiten angeordnete Rinnen auf, während die andern zwei gegenüberliegenden Seiten des Giessraumes in gleichen Abständen mehrere Nuten aufweisen. Die Nuten beginnen entweder am Giessraumboden oder vorzugsweise oberhalb des Giessraumbodens. Zur Erleichterung des Einlegevorganges der Bauelemente in die Nuten sind diese so ausgebildet, dass sie von unten nach oben an Tiefe zunehmen, d. h., dass der Querschnitt der Nuten von unten nach oben zunimmt.
Die Abstandsstege, die Bestandteil der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sind, besitzen wenigstens an einer Längsseite Kerben zur Aufnahme der Anschlussdrähte.
Die Giessform besteht vorteilhafterweise aus Silikonkautschuk oder aus Polytetrafluoräthylen, weil
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diese Materialien mit den als aushärtende Kunststoffe verwendeten Epoxydharzen sich nicht verbinden und daher nach dem Aushärten die Giesskörper leicht aus der Form herausgenommen werden können.
Die Abstandsstege bestehen vornehmlich aus Epoxydharzen, weil die Abstandsstege im Giesskörper verbleiben und auf diese Weise ein homogenes Gebilde des Giesskörpers erreicht wird. Die Abstandsstege werden in entsprechenden Formen für sich vorgefertigt.
An Hand der Zeichnungen soll das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung näher erläutert werden. Fig. l zeigt eine Giessform nach der Erfindung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, die Fig. 2 und 3 zeigen Abstandsstege, Fig. 4 zeigt Stromzuleitungen und-ableitungen, die Fig. 5-7 zeigen die einzelnen eingelegten Bauelementelagen, Fig. 8 zeigt die mit Bauelementen gefüllte Vorrichtung nach dem Vergiessen mit aushärtbarem Kunststoff, die Fig. 9 und 10 zeigen den fertigen, mit ge- druckten Leitungsbahnen versehenen Kunststoffblock und Fig. 11 zeigt das vereinfachte Ersatzschaltbild für die in den Zeichnungen als Beispiel angegebene Funktionseinheit.
In Fig. l ist mit 1 die Giessform bezeichnet, die den Giessraum 2 umgibt. An den Schmalseiten des Giessraumes 2 sind Rinnen 3 vorgesehen. EineKennzeichnungskerbe 4 lässt am Kunststoffblock eine Markierung entstehen, die dazu dient, die richtigen zu metallisierenden Seiten des Kunststoffblockes aufzufinden.
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eingebracht, die das Füllen der Giessform mit Bauelementen sowohl erleichtern als auch für die vertikale
Anordnung der Bauelemente sorgen.
IndieGiessform l wird zunächst eine Lage Bauelemente eingelegt (vgl. Fig. 5), dann werden in die
Rillen 3 Abstandsstege gemäss Fig. 2 eingelegt. Der Abstandssteg nach Fig. 2 besitzt an der Längssei- te 9 eine Vertiefung 10, die etwa den Durchmessern der verwendeten Anschlussdrähte entspricht.
Die Höhe h der Abstandsstege ist zum Abstand b der Füllnuten in Fig. 1 passend, so dass ein Raster für die Anschlussdrähte entsteht.
Sind in der Giessform keine Nuten 8 vorhanden oder werden Bauelemente mit sehr dünnen An- schlussdrähten gewählt, so wird die Ordnung der Bauelemente in jeder Lage durch Kerben 11 am Steg nach Fig. 3 bewirkt. Auch die Höhe h dieser Stege und der Abstand der Kerben b in Fig. 3 gewährleisten ein Rastermass für die Anschlussdrähte. Die Abstandsstege nach den Fig. 2 und 3 passen in ihrer Dicke a bzw. c zu den jeweils anzuordnenden Rillen 3 in der Giessform. Auf diese Weise wird erreicht, dass die Abstandsstege in der Giessform an ihrem Platz gehalten werden. Nachdem die Bauelemente in mehreren Lagen in der Giessform untergebracht sind, folgen als oberste Lage die Stromzuleitungen und - ableitungen der Funktionseinheit. Es ist vorteilhaft, diese Anschlusselemente sämtlich miteinander zu verbinden, um dem Gebilde einen gewissen Halt zu verleihen.
Fig. 4 zeigt die Anordnung eines derartigen Gebildes aus Stromzuleitungen und-ableitungen. Eine Leiste 12 dient zum Zusammenhalt der Anschlusselemente 15, indem diese mit der Leiste z. B. verlötet sind.
Nach Fertigstellung der Funktionseinheit werden die Zu-und Ableitungen entlang den Linien CD und EF abgetrennt.
Die Anschlusselemente sind bei 13 derart abgewinkelt, dass die Kontaktenden 14 zu den Längsseiten des Giessraumes gerichtet sind. Die Anordnung wird, wie bereits beschrieben, als oberste Lage in die Giessform eingesetzt.
Fig. 5 zeigt die unterste Bauelementenlage V der Fig. 8. Es handelt sich hiebei um zwei Kondensatoren 16, drei Widerstände 17 und eine Diode 18, die mit ihren Anschlussdrähten 19 in die Nuten 8 eingelegt sind. In Fig. 6 ist die zweite Bauelementenlage VI der Fig. 8 gezeigt, die aus zwei Widerständen 17, einer Diode 18 und einem Transistor 20 besteht, während Fig. 7 die oberste Bauelementenlage VII in Fig. 8. bestehend aus einem Kondensator 16, zwei Widerständen 17 und einem Transistor 20, in Draufsicht darstellt.
Fig. 8 zeigt als Schnitt A-B von Fig. l eine gefüllte Giessform in Seitenansicht. Der Giessraum 2 mit den Längsseiten 6 und 7 ist in dieser Figur deutlich zu sehen. Die Nuten 8 nehmen von unten nach oben an Tiefe zu. Die Bauelemente, nämlich ein Kondensator 16 und zwei Widerstände 17 sind mit ihren Anschlussdrähten 19 in die Nuten 8 eingelegt, wobei die einzelnen Lagen V, VI, VII durch Abstandsstege 21 entsprechend der Fig. 2 voneinander getrennt sind. Auf die obersten Abstandsstege sind die Anschlusselemente 15 gelegt, die mit ihren Kontaktenden 14 ebenfalls in die Nuten hineinragen. Die Giessform ist mit aushärtbarem Giessharz bis zur Höhe 22 gefüllt.
Die Fig. 9 und 10 zeigen die als Kunststoffblock vergossene Funktionseinheit von den Seiten G und H. Der Kunststoffblock ist von den durch die Rinnen und Nuten entstandenen Rippen befreit und auf die Endform zurechtgeschliffen. Dadurch durchstossen die Anschlussdrähte 19 die beiden Seiten des Kunst-
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stoffblockes und sind dort durch Leitungsbahnen 23 miteinander und mit den Kontaktenden 14 der
Stromzuleitungen und-ableitungen 15 verbunden.
Wie aus Fig. 11 hervorgeht, besitzt der bistabile Multivibrator sechs Stromzuleitungen und -ableitun- gen. InFig. 4wärenhiefüreineReihevonZu- undAbleitungen überflüssig. Es ist aber selbstverständlich, dass als oberste Lage in die Giessform nur soviel Zu- und Ableitungen eingelegt werden, wieviel für die Funk- tionseinheit erforderlich sind. Das Ersatzschaltbild der als Beispiel angegebenen Funktionseinheit (bista- biler Multivibrator) besteht aus Kondensatoren 16 (Ci-Cg), Widerständen 17 (Rl -R), Dioden 18 (Dl und D) und aus Transistoren 20 (Tl und T).
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Herstellen elektrischer Funktionseinheiten, die aus herkömmlichen, mit Anschluss- drähten versehenen Bauelementen zusammengesetzt sind, welche sich in einem aus aushärtendem Kunst- stoff gegossenen Block befinden, an dessen Oberfläche die Anschlussdrähte enden und dort untereinander und/oder mit Stromzuleitungen und-ableitungen durch gedruckte Leitungsbahnen verschaltet sind, ge- kennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte :
a) In eine Giessform (1) für den die Bauelemente enthaltenden Kunststoffblock werden die herkömm - lichen Bauelemente (16,17, 18,20), durch Abstandsstege (21) in Lagen (V, VI, VII) getrennt, eingelegt und mit ihren Anschlussdrähten (19) innerhalb einer jeden Lage ausgerichtet, b) als oberste Lage werden rechtwinkelig abgewinkelte Stromzuleitungen und-ableitungen (15) so eingesetzt, dass jeweils ein Ende (14) senkrecht zur Giessformseitenfläche (6, 7) gerichtet ist und das andere
Ende aus der Giessform (1) herausragt (Fig.
4, 8), e) Ausfüllen der Giessform (1) mit aushärtendem Kunststoff (22) und Aushärten desselben in ansich be- kannter Weise, d) Entfernen der Giessform (1) und Verringern der Abmessung des gegossenen Blockes, beispielsweise durch Schleifen in an sich bekannter Weise, bis zu seiner Endform und bis die Anschlussdrähte (15 bzw.
19) der Bauelemente mit ihrem Querschnitt (14) in der Oberfläche enden, e) Verschalten der Funktionseinheit an den Oberflächen (G, H) des Kunststoffblockes in an sich be- kannter Weise durch gedruckte Leitungsbahnen (23) (Fig. 9, 10).