DD300882A5

DD300882A5 - Verfahren zum automatischen Fügen von Formteilen

Info

Publication number: DD300882A5
Application number: DD342674A
Authority: DD
Original assignee: Zis Halle Gmbh
Priority date: 1990-07-11
Filing date: 1990-07-11
Publication date: 1992-08-27

Abstract

Die Erfindung kann zum automatischen Fügen von Gehäusen elektronischer Bauelemente angewendet werden. Kennzeichnend ist, daß der Deckseitengrund (2) des Formteiles mit einem Folienstreifen (3) eines speziellen thermoplastischen Schweißhilfsmittels ausgekleidet wird, das aus thermoplastischen Basispolymeren, einem klebrigmachenden Harz, Antiblockmittel, Stabilisatoren und gegebenenfalls Zuschlagstoffen besteht, und der Folienstreifen durch schwingendes Aufsetzen einer dem Deckseitengrund angepaßten Ultraschallsonotrode mit einer Schwingungszeit von 50 bis 200ms ausgestanzt und auf den Deckseitengrund sowie den Deckseiteninnenkanten fixiert wird, wonach diese Deckseite (1) innerhalb einer Zeit < 1 min mit dem übrigen Formteil in an sich bekannter Weise in einer Wärmezone verbunden wird.

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Fügen von Formteilen, insbesondere von thermoplastischen Gehäusen elektronischer Bauelemente, deren Gehäuseunterteil bereits die elektronischen Einbauten enthält.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik Es ist bekannt, Gehäuse für elektronische Bauelemente durch Schweißen oder Kleben zu verschließen (DE-OS 3029123; DE-OS

3001613; DE-OS 2952493).

Nachteilig ist, daß das Kleben aufwendig ist und Reste von Lösungsmitteln zur Schädigung dar elektronischen Einbauten führen

können, während die Anwendung des Ultraschallschweißens infolge der erforderlichen Schwingungsfrequenzen eine

Zerstörung der im Gehäuseteil eingebauten Elektronik bewirken kann. Es ist auch ein Verfahren zur Herstellung von Halbleitergehäusen bekannt, bei dem die thermoplastischen Formteile Snter Einwirkung von Wärme und Druck integral miteinander verbunden werden, wobei eine nach der Verbindung erhaltengebliebene Lücke im wesentlichen mit geschmolzenem Harz aus der Unebenheit gefüllt ist und die Beheizung unter Druck in Form von Ultraschall-Schwingungsheizung, Strahlungsbeheizung, Wärmelritungsbeheizung erfolgt (D2-OG 2952493). Nachteilig ist, daß das Verfahren einen zusätzlichen Arbeitsgang erfordert. , Ein wesentlicher Nachteil ist, daß bei bestimmten Chips die Schwingungen beeinflußt werden. Bekannt sind ferner Halbleiterbauelemente mit vergossenem Gehäuse, bei denen die Trennfuge zwischen Ober- und Unterteil

mit einer Vergußmasse vergossen ist (DE-OS 2944614). Nachteilig ist, daß zwei getrennte Arbeitsgänge notwendig sind undbestimmte Aushärtungszeiten der Vergußmasse eingehalten werden müssen.

Dieses Verfahren ist nur mit sehr hohem Aufwand automatisierungsfähig. Es ist auch ein Verfahren bekannt, bei dem ein Behältermantel aus thermoplastischem Kunststoff η lit einem Boden- oder Deckelteil aus thermoplastischem Kunststoff mittels Ultraschalls verschweißt wird (DE-OS 2826116). Dieses Verfahren ist zum dichten Verbinden von thermoplastischen Behältern mit elektronischen Einbauten ungeeignet, da die

erforderlichen Schwingungen zu Schädigungen der Einbauton führen können.

Es ist weiterhin bekannt, hermetisch verschlossene Bauelementgehäuse durch induktives Erhitzen der Zuführungsleiter

herzustellen, indem Gehäuseober- und Gehäuseunterteil mit den dazwischenliegenden Zuführungsleitern dadurch verbundenwerden, daß die einzelnen miteinanderzu einem ringförmigen Leiter verbundenen Zuführungsleiter in einem Hochfrequenzfelderhitzt werden, bis die Gehäuseteile miteinander verbunden sind, wobei mindestens eine Verbindungsfläche mit einemniedrigen Schmelzpunkt bedeckt werden kann (DE-OS 3520005).

Des weiteren wurde ein thermoplastisches Schweißhilfsmittel zum Fügen von Plastwerkstoffen untereinander und mit

artfremden Materialien vorgeschlagen, das aus thermoplastischen Basispolymeren, einem klebrigmachenden Harz,

Antibackmittel, Stabilisatoren und gegebenenfalls Zuschlagstoffen besteht. Ziel der Erfindung

Es ist das Ziel der Erfindung, Formteile, insbesondere von thermoplastischen Gehäusen elektronischer Bauelemente automatisch mit hoher Zuverlässigkeit und Produktivität hermetisch zu verschließen und eine Schädigung oder gar Zerstörung der in einem Formteil enthaltenen Einbauten zu vermeiden.

-2- 300 882 Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mittels Ultraschalls sowie unter Verwendung eines Schweißhilfsmittels eine Verfahren zu entwickeln, das einen automatischen Fügeprozeß von Formteilen, insbesondere von thermoplastischen Gehäusen elektronischer Bauelemente, ermöglicht.

Die Aufgabe wird gelöst, indem das Deckseiteninnere des Formteiles erfindungsgemäß mit einem Folienstreifen euies speziellen thermoplastischen Schweißhilfi mittels belegt wird, das aus

a) 10 bis 50Gew.-% Ethylen-Vinylacetat-Copolymeren mit 18 bis 45Gew.-% Vac-Gehalt oder eines mit einer methanolischen Natriummethylatlösung modifizierten Ethylen-Vinylacetat-Copolymeren,

b) 10 bis 50Gew.-% eines linearen, thermoplastischen Polyurethans mit einem Erweichungspunkt von 353 bis 423K,

c) 10 bis 40Gew.-% eines klebrigmachenden Harzes mit einem Erweichungspunkt von 353 bis 453K,

d) 1 bis 5Gew.-% eines Antibiockmittels,

e) 0,1 bis 2Gew.-% eines oder mehrerer Stabilisatoren und gegebenenfalls

f) bis zu 20Gew.-% Zusatzstoffen, wie Wachsen, Füllstoffen,

besteht, und der Folienstreifen durch schwingendes Aufsetzen einer dem Deckseitengrund angepaßten Ultraschallsonotrode mit einer Schwingungszeit von 50 bis 200ms ausgestanzt und gleichzeitig formschlüssig sowie plan auf den Deckseitengrund und den Deckseiteninnenkanten fixiert wird, wonach die derart vorbereitete Deckseite des Formteiles mit dem übrigen Formteil innerhalb einer Zeit < 1 min in an sich bekannter Weise in einer Wärmezone formschlüssig gefügt wird. Das erfindungsgemäße automatische Fügeverfahren kann innerhalb einer vollautomatischen Fließlinie zur Fertigung von Bauteilen unproblematisch eingeordnet werden. Zeitaufwendige Klebmasseaushärtung oder Oberflächenvorbehandlung, die den Fügeprozeß verzögern, entfallen. Eine besondere Schwierigkeit bestand darin, das als Schweißhilfsmittel vorgesehene Material sauber auszustanzen, ohne daß dieses an der Ultras'challsonotrode haftet, jedoch andererseits flachenhaft auf dem Deckseitengrund und den Innenkanten der Deckseite zu fixieren. Mit Hilfe des erfindungsgemäß in Form von Foüenstreifen verwendeten thermoplastischen Schweißhilfsmittels sowie der weiteren erfindungsgemäßen Maßnahmen konnten die Schwierigkeiten überwunden werden. Vorteilhaft ist auch, daß außerordentlich geringe Fügezeiten erforderlich sind und eine direkte, schädigende Einwirkung des Ultraschalls auf empfindliche Einbauten der Fügeteile vermieden wird. Vorteilhaft ist auch, daß die Vorwendung des cpeziellen thermoplastischen Schweißhilfsmittels in Kombination mit der Ultraschalltechnik die Arbeitsschritte Ausstanzen, Einlegen und Fixieren der thermoplastischen Folien auf einen Arbeitsgang reduziert und zusätzlich den gesamten Fügevorgang von Minuten in den Sekundenbereich verkürzt. Ein weiterer Vorteil ist die umweltfreundliche und energiesparende Wirkung des erfindungsgemäßen Verfahren.

Ausfuhrungsbeispiel

Für die Herstellung eines elektronischen Filter-IC ist es notwendig, eine Deckseite 1 auf ein Gehäuseunterteil, beides bestehend aus Polybutylenterephthalat, in welchem dor elektronische Chip angebondet ist, aufzubringen. Dabei darf der elektronische Chip weder mit Schwingungen noch mit Lösungsmitteln noch mit Klebstoff in Berührung kommen. Eine als Schweißhilfsmittel bereits vorgeschlagene thermoplastische Folie, bestehend aus 28,0Gew.-% Ethylen-Vinyiacetat-Copolymer mit VAc-Gehalt von 33Ma.-% und einem Schmelzindex von 150g/10min, 28,0Gew.-% liniares Polyurethan, 27,0Gew.-% mit Phenol-Formaldehyd-Resol modifiziertes Kolophoniumharz mit Sinterpunkt 353K, 16,0Gew.-% anoxidiertes Polyethylenwachs, 1,0Gew.-% Stabilisator Tris-Nonylphenylphosphit, wird dezu mittels einer Ultraschallsonotrode, die schwingend aufsetzen muß und den Innenmaßen der Deckseite des Bauelementgehäuses 1 genau angepaßt ist, ausgestanzt und gleich anschließend durch weitere dosierte Einwirkung von Ultraschall soweit aktiviert, daß der Folienstreifen 3 auf dem Deckseitengrund 2 vollflächig haftet und sich nicht mehr ablösen kann. Gleichzeitig haftet der derart ausgestanzte Folienstreifen 3 noch an den Innenseitenkanten der Deckseite 1. Der Ultraschall kann durch diese räumliche Trennung von Deckseite 1 und Gehäuseunterteil mit dem elektronischen Chip nicht auf den Chip einwirken. Durch das vollflächige Haften dos Folienstreifens 3 auf dem Deckseitengrund 2 nach einer Ultraschalleinwirkzeit von 100ms kann der Folienstreifün 3 nach Zusammensetzen der Deckseite und des Gehäuseunterteils mit Chip nicht mehr mit dem Chip in Berührung kommen. Das hermetische Verschließen wird nun durch eine Wärmeaktivierung in einer Wärmezone bei 373K bei einer Zeit von 10s erreicht.

Claims

Verfahren zum automatischen Fügen von Formteilen, insbesondere von thermoplastischen Gehäusen elektronischer Bauteile, mittels Ultraschalls unter Verwendung eines Schweißhilfsmittels, dadurch gekennzeichnet, daß das Deckseiteninnere des Formteiles mit einem Folienstreifer (3) eines speziellen Schweißhilfsmittels belegt wird, das aus

a) 10bis50Gew.-%Ethylen-Vinylacetat-Copolymerenmit18bis45Gew.-%Vac-Gehaltodereinesmit einer meihanolischen Natriumlösung modifizierten Ethylen-Vinylacetat-Copolymeren,

b) 10 bis 50 Gew.-% eines linearen, thermoplastischen Polyurethans mit einem Erweichungspunkt von 353Kbis423K,

c) 10 bis 40 Gew.-% eines klebrigmachenden Harzes mit einem Erweichungspunkt von 353 K bis 453 K,

d) 1 bis 5Gew.-% einer Antiblockmittels,

e) 0,1 bis
2 Gew.-% einuo oder mehrerer Stabilisatoren und gegebenenfalls

f) bis zu 20 Gew.-% Zusatzstoffen, wie Wachsen, Füllstoffen,

besteht, und der Folienstreifen durch schwingendes Aufsetzen einer dem Deckseitengrund (2) angepaßten Ultraschallsonotrode mit einer Schwingungszeit von 50 bis 200ms ausgestanzt und gleichzeitig formschlüssig sowie plan auf den Deckseitengrund (2) und den Deckseiteninnenkanten (3) fixiert wird, wonach die derart vorbereitete Deckseite (1)des Formteiles mit dem übrigen Formteil innerhalb einer Zeit < 1 min in an sich bekannter Weise in einer Wärmezone formschlüssig gefügt wird (Fig.).