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Aus mehreren Teilen zusammengesetzte Giessform für die Herstellung elektrischer Funktionseinheiten und Verfahren hiefür unter Anwendung der Giessform
Die Erfindung betrifft eine aus mehreren Teilen zusammengesetzte Giessform für die Herstellung elektrischer Funktionseinheiten aus herkömmlichen Bauelementen und gibt ein Verfahren an, bei dem diese Giessform verwendet wird.
Elektrische Funktionseinheiten im Sinne dieser Erfindung bestehen aus herkömmlichen, mit Anschlussdrähten versehenen Bauelementen. Derartige Einheiten üben elektrische Funktionen aus, die nur
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ten Bauelemente hinausgehen. So kann z. B. ein bistabiler Multivibrator aus zwei Transistoren, zwei Dioden, drei Kondensatoren und sieben Widerständen hergestellt werden.
Funktionseinheiten besonders kleinen Raumbedarfs aus herkömmlichen Bauelementen, die mit Anschlussdrähten versehen sind, sind an sich bekannt. Es ist auch bekannt, diese Bauelemente durch Vergiessen in einem aus härtbarem Kunststoff hergestellten Block unterzubringen, an dessen Oberflächen die Anschlussdrähte enden, indem z. B. die Oberflächen solange geschliffen werden, bis die Anschlussdrähte in der Grösse ihres Querschnittes freiliegen, so dass sie an der Oberfläche untereinander und/oder mit Stromzuleitungen und-ableitungen, d. h. Anschlusselementen, durch gedruckte Leitungsbahnen verschaltet werden können.
Die herkömmlichen Bauelemente müssen, damit sie vergossen werden können, zunächst in der für sie vorbestimmten Lage gehalten werden. Dies hat man bereits in der Weise durchgeführt, dass man die Anschlussdrähte der Bauelemente in Öffnungen zweier parallelliegender Platten eingefädelt hat und auf diese Weise den Halt der Bauelemente für das spätere Vergiessen erzielen konnte. Nun ist jedoch das Einfädeln der Anschlussdrähte in die beschriebenen Platten ein Vorgang, der nicht oder nur mit sehr hohem technischem Aufwand automatisch durchgeführt werden kann. Selbst wenn man den Vorgang durch geübte Fachkräfte von Hand durchführen lässt, bereitet das Einfädeln erhebliche Schwierigkeiten.
In der franz. Patentschrift Nr. 1. 379. 902 ist auch ein Verfahren beschrieben, nach dem elektrische Funktionseinheiten, die aus herkömmlichen, mit Anschlussdrähten versehenen Bauelementen zusammengesetzt sind, welche sich in einem aus aushärtendem Kunststoff gegossenen Block befinden, an dessen Oberfläche die Anschlussdrähte enden und dort untereinander und/oder mit Stromzuleitungen und - ableitungen durch gedruckte Leitungsbahnen verschaltet sind, durch folgende Verfahrensschritte hergestellt werden :
a) In eine Giessform für den die Bauelemente enthaltenden Kunststoffblock werden die herkömmlichen Bauelemente durch Abstandsstege in Lagen getrennt, eingelegt und mit ihren Anschlussdrähten
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innerhalb einer jeden Lage ausgerichtet, b) als oberste Lage werden abgewinkelte Stromzuleitungen und-ableitungen so eingesetzt, dass je- weils ein Ende senkrecht zur Giessformseitenfläche gerichtet ist und jeweils das andere Ende aus der
Giessform herausragt, c) Ausfüllen der Giessform mit aushärtendem Kunststoff und Aushärten desselben, d) Entfernen der Giessform und Verringern der Abmessung des gegossenen Blockes bis zu seiner End- form, e) Verschalten der Funktionseinheit an den Oberflächen des Kunststoffblockes nach an sich bekann- ten Verfahren.
Bei diesem Verfahren wird also eine bereits bestehende Giessform verwendet, wobei das Vergiessen mit Giessharz von der Seite her erfolgt, aus der die äusseren Anschlusskontakte herausragen.
Obwohl dieses Verfahren sehr gute Ergebnisse bei der Herstellung der eingangs beschriebenen Funk- tionseinheiten geliefert hat, machten verschiedene Gesichtspunkte eine Verbesserung des Zusammen- baues der Funktionseinheit notwendig. Einer dieser Gesichtspunkte ist die Automatisierung des Zusam- menbaues, die zwar nach dem bekannten Verfahren durchaus möglich ist, jedoch noch einen verhält- nismässig grossen Aufwand erfordert. Auch liefert dieses Verfahren nur bei Einhaltung sehr genauer Giess- vorschriften eine genügend ebene Standfläche der Funktionseinheit, da das Giessharz stets zur Meniskus- bildung neigt und ausserdem die Giessform sehr eben aufgestellt sein muss.
Zwar kann nach dem bekannten Verfahren die Giessform mehrmals verwendet werden, jedoch ist diese mehrfache Verwendung nicht beliebig gross, so dass bei der Herstellung solcher Baugruppen in grossen Serien stets auch eine Herstellung von jeweils individuellen Giessformen einhergehen muss.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Herstellung von Funktionseinheiten noch mehr zu vereinfachen, u. zw. sowohl im Hinblick auf die Automatisierung als auch im Hinblick auf die Fertigung auf halb- automatischem Wege oder auch von Hand. Weiterhin soll gewährleistet sein, dass bei Bedarf eine exakt ebene Standfläche der Funktionseinheit erreicht wird, ohne dass besondere Vorsichtsmassnahmen zu treffen sind.
Diese Aufgabe wird durch eine aus mehreren Teilen zusammengesetzte Giessform gelöst, die erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet ist, dass sie aus einer Sockelplatte und aus mehreren auf die Sockelplatte übereinandergestapelten Rahmen besteht und dass die Rahmen in ihrer Oberseite gleichmä- ssig angeordnete Rinnen aufweisen, die senkrecht zum inneren Rahmenrand verlaufen.
Die Sockelplatte weist vorzugsweise in ihrer Oberseite eine Ausnehmung auf, deren Umfangsform der äusseren Umfangsform der Rahmen entspricht. Für das Erzielen einer ebenen Standfläche ist es vorteilhaft, dass die Sockelplatte im Bereich der genannten Ausnehmung in Rasterabständen angeordnete Vertiefungen aufweist.
Aus spritztechnischen Gründen bei der Herstellung der Sockelplatte (Wölbung), aber auch für elektrische Messungen weist die Sockelplatte in ihrer Unterseite ebenfalls eine Ausnehmung auf.
Die Bedeutung dieser und auch der im folgenden beschriebenen Merkmale wird bei der Erläuterung der Zeichnungen angegeben.
Die Rahmen der Giessform sind vorzugsweise rechteckig. Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die Rahmen von den Rinnen zur Rahmenunterseite hin verlaufende Durchbrüche aufweisen. Um eine sichere Stapelung zu ermöglichen, weisen die Rahmen weiterhin vorzugsweise in ihrer Oberseite wenigstens zwei Zapfen und an ihrer Unterseite wenigstens zwei entsprechend angeordnete Vertiefungen auf. Die Zapfen und die Vertiefungen sind für ein richtiges Übereinanderstapeln beispielsweise seitlich versetzt. Für den gleichen Zweck können aber auch die Rahmen Kennzeichnungsnocken aufweisen, wenn die Zapfen und Vertiefungen so angeordnet sind, dass auch ein falsches Übereinanderstapeln möglich ist.
An der richtigen Lage der Nocken kann dann die richtige Stapelung erkannt werden.
Die Sockelplatte der Giessform besteht vorzugsweise aus Polyäthylen oder aus Silikonkautschuk, während die Rahmen vorzugsweise aus Polystyrol hergestellt sind.
Es soll an dieser Stelle darauf hingewiesen werden, dass in der Giessereitechnik gestapelte Giessformen an sich bekannt sind. Beispielsweise wird in der deutschen Patentschrift Nr. 202800 ein parallelwandiger, offener Kasten für gestapelte Giessformen beschrieben. Aus der USA-Patentschrift ?. 3, 084, 391 sind auch bereits zur Herstellung elektrischer Baugruppen Giessformen bekanntgeworden. Die bekannten Giessformen bestehen aus einer Sockelplatte, einem auf der Sockelplatte angeordneten Rahmen und einer Deckplatte. Hiebei wird zunächst ein Kunststoffblock hergestellt, der Ausnehmungen für die in der Funktionseinheit einzubauenden elektrischen Bauelemente besitzt, indem Füllkörper in die Giessform eingesetzt werden und die Giessform mit Kunststoff vergossen wird.
Aus den Füllkörpern heraus-
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ragende Stifte werden in Löcher der Deckplatte der Giessform eingesteckt. Nach dem Erhärten des
Kunststoffes werden die Füllkörper aus dem Giessblock entnommen, so dass die elektrischen Bauelemen- te in die gebildeten Ausnehmungen des Kunststoffblocks eingesteckt werden können. Dann werden die
Anschlussdrähte der Bauelemente miteinander durch Drähte verschaltet und der Block in einer andern
Giessform mit einer Giessharzabdeckung versehen. Es wird also-in grossen Zügen - zunächst eine Auf- nahme für elektrische Bauelemente hergestellt. Danach wird der mit Bauelementen bestückte Aufnah- meblock zum Schutz der Verschaltung mit Kunststoff umgossen.
Es werden also beim Bekannten Funk- tionseinheiten hergestellt, die sich wesentlich von den Funktionseinheiten unterscheiden, deren Her- stellung gemäss der Erfindung erleichtert werden soll. Das Verfahren zur Herstellung dieser Funktions- einheiten ist überdies recht umständlich.
Demgegenüber gestaltet sich das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung der Funktionseinheiten der eingangs beschriebenen Art, auf die sich die Erfindung bezieht, relativ einfach. Es wird bei der Herstellung einer elektrischen Funktionseinheit der beschriebenen Art erfindungsgemäss beim Zusammenbau der Giessform jeweils jeder Rahmen mit den dem Aufbau der Funktionseinheit entsprechenden Bauelementen bzw.
Aussenkontakten versehen, indem die Anschlussdrähte der Bauelemente mindestens in zwei gegenüberliegende Rinnen eingelegt werden, wonach diese mit Bauelementen und Aussenkontakten gefüllte Giessform in an sich bekannter Weise mit härtbarem Giessharz ausgefüllt, dieses ausgehärtet und danach in ebenfalls bekannter Weise die Abmessungen des Blockes bis zu seiner Endform und bis die Anschlussdrähte mit ihrem Querschnitt in der Oberfläche des Blockes erscheinen, verringert werden und dann die Verschaltung der Funktionseinheit an den Oberflächen des Kunststoffblockes nach an sich bekannten Verfahren durch gedruckte Schaltungen erfolgt.
Es ist vorteilhaft, dass nach dem Zusammenbau der Giessform die Rahmen miteinander verklebt werden, beispielsweise mittels eines das Material der Rahmen angreifenden Lösungsmittels oder durch eine Klebefolie.
Um ein Ausfliessen des Giessharzes durch undichte Stellen zwischen der Sockelplatte und dem untersten Rahmen zu vermeiden, geht man vorteilhafterweise den Weg, dass zunächst nur der Boden der zusammengebauten und gefüllten Giessform mit Giessharz bedeckt und dieses vorgehärtet wird ; danach kann die Giessform mit weiterem Giessharz gefüllt und das Ganze ausgehärtet werden, wonach sich die bereits beschriebenen Arbeitsgänge anschliessen.
Ein besonders vorteilhaftes, weil unter anderem eine ebene Standfläche lieferndes Verfahren ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass zunächst auf die Sockelplatte ein Rahmen aufgesetzt wird, dann in die Vertiefungen der Sockelplatte und in die Rinnen des ersten Rahmens rechtwinkelig abgebogene Aussenkontakte eingesetzt werden, dann der zweite Rahmen auf den ersten aufgelegt und danach der Zusammenbau und das Füllen der Giessform mit Bauelementen vorgenommen wird.
Beim Einlegen der Aussenkontakte und der Bauelemente hat es sich, insbesondere bei der manuellen Fertigung, als vorteilhaft erwiesen, für die jeweilige Lage, d. h. für den jeweiligen Rahmen eine Schablone zu verwenden, die nur die Rinnen des darunterliegenden Rahmens freilässt, in die Bauelemente entsprechend den Erfordernissen des Aufbaus der Funktionseinheit einzulegen sind.
An Hand der Zeichnungen soll die Erfindung an einem bevorzugten Ausführungsbeispiel näher erläutert werden, wobei weitere Einzelheiten angegeben werden. Fig. 1 zeigt eine zusammengebaute, aber aus Übersichtlichkeitsgründen nicht mit Bauelementen gefüllte Giessform, Fig. 2 zeigt eine Sockelplatte in Draufsicht auf ihre Unterseite, Fig. 3 zeigt diese Sockelplatte im Schnitt 111-111 : Fig. 4 zeigt einen Rahmen in Draufsicht auf seine Oberseite, während die Fig. 5 diesen Rahmen im Schnitt V-V und die Fig. 6 diesen Rahmen im Schnitt VI-VI der Fig. 4 zeigt, Fig. 7 zeigt in Draufsicht eine Einlegeschablone und die Fig. 8 und 9 zeigen den Zusammenbau einer Funktionseinheit unter Verwendung einer Giessform nach der Erfindung.
In Fig. 1 ist mit-l-die gesamte Giessform bezeichnet. Diese besteht aus dem Sockel-2-- und im vorliegenden Fall sieben Rahmen --3--. Die Rahmen --3-- weisen, wie am obersten Rahmen ersichtlich, zwei Zapfen --14-- auf, die bei den unteren Rahmen jeweils in eine Vertiefung des darüberliegenden Rahmens eingreift. Die Rahmen --3-- haben eine rechteckige Form ; die Zapfen --14-- sind hiebei in der Mitte der Schmalseiten des Rechteckes angeordnet. Zur Kennzeichnung der richtigen Lage der Rahmen weisen diese jeweils eine Nocke --16-- auf, die bei richtiger Stapelung übereinander oder auch wechselseitig-um Toleranzen der Rahmen auszugleichen-angeordnet sein müssen.
Dies gilt insbesondere für den Fall, dass die Rahmen --3-- jeweils für sich und getrennt vom Zusammenbau der Giessform mit Bauelementen versehen werden.
Die Rinnen --10-- in den Längsseiten der rechteckigen Rahmen --3-- werden später noch erläutert
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werden. Uurch das Ubereinanderstapein der einzelnen Rahmen-3-werden die jeweils darunterlie- genden Rinnen --10-- abgedeckt, so dass nur der Rinnenanfang zu sehen ist.
In Fig. 2 ist mit --2-- die gesamte Sockelplatte bezeichnet. Diese weist an ihrer oberen, hier der
Zeichenebene zugekehrten Seite --4-- eine Ausnehmung --5-- auf (vgl. Fig. 3). Diese ist so bemes- sen, dass in ihr ein Rahmen --3-- Platz findet. Es sei hiebei betont, dass Fig. 2 die Sockelplatte in einem gegenüber Fig. 1 vergrösserten Massstab darstellt.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, in die Sockelplatte Vertiefungen --6-- einzuarbeiten. Diese sind vorzugsweise von der Unterseite --7-- der Sockelplatte inRichtung auf die Oberseite --4-- (Fig. 3) angeordnet. Diese Vertiefungen --6-- durchstossen die Oberseite --4-- nicht. Dies bietet den Vorteil, die später noch zu beschreibenden Aussenkontakte fest und für das Giessharz abdichtend in der Sockel- platte unterzubringen. Die Aussenkontakte durchstossen nämlich nur das geringe Stück zwischen Ober- seite --4-- der Sockelplatte --2-- und Ende der Vertiefung --6-- und können dann je nach ihrer Länge in die Sockelplatte --2-- eingeführt werden.
Aus giesstechnischen Gründen, nämlich um die Bildung einer Wölbung in der Sockelplatte zu ver- meiden, weist diese auch an ihrer Unterseite --7- eine in ihrer Grösse der Ausnehmung --5-- entspre- chende Ausnehmung --8-- auf.
Entsprechend den oben beschriebenen Nocken --16-- kann im Rand der Ausnehmung -- 5-- der Sockelplatte --2-- eine Kerbe --17-- angeordnet sein.
In den Fig. 4, 5 und 6 ist in Draufsicht bzw. im Schnitt ein Rahmen, hier mit --3-- bezeichnet, gezeigt. An seiner Oberfläche --9-- weist dieser Rahmen Rinnen --10-- auf, die senkrecht zum Innen- rand --11-- des Rahmens --3-- verlaufen. Diese Rinnen können über die ganze Breite des Rahmens er- streckt sein, jedoch ist es vorteilhafter, sie etwas kürzer als die Rahmenbreite zu machen, so dass der gesamte Stapel später leicht abgedichtet werden kann.
Von den Rinnen --10-- sind im vorliegenden Beispiel in Richtung auf die Unterseite --12-- des Rahmens --3-- Durchbrüche --13-- vorgesehen. Diese Durchbrüche sorgen einerseits für eine blasenfreie Füllung der Giessform im Bereich der Rahmen und dienen anderseits dazu, mit Hilfe eines mit Kontaktstiften versehenen Messfühlers die richtige Lage der Bauelemente auf dem darunterliegenden Rahmen und ihre Funktionsfähigkeit zu prüfen.
An der Oberseite --9-- weist der Rahmen nach den Fig. 4, 5 und 6 einen Zapfen --14-- und an der entsprechenden Stelle an der Unterseite --12-- eine Vertiefung --15-- auf. Zapfen und Vertiefung dienen der gleichmässigen Stapelung und dem Halt der Rahmen aneinander, denn der Zapfen--14-- eines Rahmens greift vorzugsweise klemmend in die Vertiefung --15-- des darüberliegenden Rahmens.
Zur Kontrolle der richtigen Stapelung der Rahmen sind an einer Schmalseite Nocken --16-- vorgesehen (vgl. Fig. l).
Fig. 7 zeigt eine Einlegeschablone --18--. Es versteht sich, dass in jedem Rahmen --3-- der Giessform-l-andere Bauelemente eingelegt werden, denn die Anordnung der verschiedenen Bauelemente innerhalb einer jeden Lage richtet sich nach der räumlich und elektrisch bestmöglichen Anordnung der Bauelemente innerhalb der Funktionseinheit. Um beim Zusammenbau der Giessform und dem Einlegen der Bauelemente Fehler möglichst weitgehend auszuschliessen, wird für jeden Rahmen entsprechend den einzulegenden Bauelementen eine Schablone benutzt. In einer solchen als Beispiel gezeigten Schablone --18-- sind Einkerbungen --19-- vorhanden. Die Einkerbungen lassen jeweils die mit einem Anschlussdraht eines Bauelementes zu besetzende Rinne --10-- des darunterliegenden Rahmens frei. Die Schablonen weisen Öffnungen --20-- auf, die der Lage nach den Zapfen --15-- entsprechen.
Ebenso ist eine Nocke --21-- im Bereich der Nocken-16-der Giessformrahmen-3-- vorgesehen. Vor dem Auflegen des nächsten Rahmens auf einen mit Bauelementen versehenen Rahmen wird die jeweilige Schablone selbstverständlich entfernt.
Fig. 8 zeigt den Beginn des stufenweisen Zusammenbaus einer Giessform nach der Erfindung. Die Sockelplatte --2-- ist mit dem ersten Rahmen --3-- versehen. In die in der Sockelplatte --2-- befindlichen Vertiefungen (s. Fig. 3, Ziffer 6) werden an den der Funktionseinheit entsprechenden Stellen rechtwinkelig abgebogene Aussenkontakte-22-- eingesetzt, die die zwischen der Oberseite --4-- und der Vertiefung --6-- der Sockelplatte verbleibende dünne Wand durchstossen. Die abgebogenen Teile der Aussenkontakte --22-- werden in die der Einsetzstelle nächstliegende Rinne --10-- eingelegt. Dieses Einsetzen der Aussenkontakte kann mit Hilfe einer Schablone gemäss Fig. 7 oder auch durch Markierungen der entsprechenden Stellen in der Sockelplatte vorgenommen werden.
Die Lage der Aussenkon- takte --22-- ist für die Funktionseinheit insofern wesentlich, als eine solche Einheit im Hinblick auf die Verwendung in einer speziellen Schaltung mit definiert angeordneten Kontaktstellen hergestellt
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