DE10232599A1

DE10232599A1 - Kunststoffspritzverfahren zur Herstellung eines Kunststoffträgers

Info

Publication number: DE10232599A1
Application number: DE2002132599
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dipl.-Ing. Bäumler (FH); Jürgen Henniger; Stephan Nohe
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies Germany GmbH
Priority date: 2002-07-18
Filing date: 2002-07-18
Publication date: 2004-02-05
Anticipated expiration: 2022-07-19
Also published as: DE10232599B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kunststoffspritzverfahren zur Herstellung eines Kunststoffträgers, wobei vor dem Spritzvorgang in die Spritzform des Kunststoffträgers ein Einlegeteil eingesetzt wird. Dabei sind erfindungsgemäß in dem Einlegeteil Aussparungen ausgebildet. Während der Herstellung des Kunststoffträgers wird das Material des Kunststoffträgers durch die Aussparungen des Einlegeteils hindurchgespritzt, wodurch eine besonders dichte Verbindung zwischen dem Einlegeteil und dem Kunststoffträger entsteht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kunststoffspritzverfahren zur Herstellung eines Kunststoffträgers gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Zur Herstellung von Kunststoffteilen in einem Kunststoffspritzverfahren werden häufig Einlegeteile, wie beispielsweise ein Kühlkörper, mit in die Spritzform des Kunststoffteils gegeben. Während dem Kunststoffspritzvorgang umschließt das Material des Kunststoffteils diese Einlegeteil ganz oder teilweise, wodurch eine dauerhafte Verbindung zwischen dem Kunststoffteil und dem Einlegeteil entsteht. Ein auf dieses Weise mit einem Kühlkörper verbundenes Gehäuse ist beispielsweise in der Druckschrift DE 100 14 457 beschrieben.

Der Nachteil derartiger Verbindungen liegt darin, daß durch mechanische Spannungen, beispielsweise beim Abkühlen und Aushärten des Kunststoffmaterials, feine Risse zwischen dem Gehäuse und dem Kühlkörper entstehen; welche die Verwendung eines so hergestellten Gehäuse bei der Anforderung von Dichtigkeit gegenüber Gasen oder Flüssigkeiten unmöglich macht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Kunststoffspritzverfahren zur Herstellung eines Kunststoffträgers gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 anzugeben, das eine dauerhaft dichte Verbindung zwischen dem Kunststoffträger und dem Einlegeteil ergibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst, nach dem in dem Einlegeteil Aussparungen ausgebildet werden. Diese Aussparungen sind so in dem Einlegeteil angeordnet, daß während der Herstellung des Kunststoffträgers das Material des Kunststoffträgers durch die Aussparungen des Einlegeteils hindurch gespritzt wird.

Dabei können an den an den Rändern der Aussparungen und an den Kannten des Einlegeteils Mikrostrukturen eingebracht werden, in die sich das Material des Kunststoffträgers während und nach dem Spritzvorgang hineinzwängt. Nach dem Spritzvorgang wird das Hineinzwängen in die Mikrostruktur durch das Zusammenziehen des Kunststoffgehäuses bewirkt, das aufgrund der Abkühlung und aufgrund von Ausgasungsprozessen des Materials des Kunststoffgehäuses erfolgt. Die Mikrostruktur kann vorteilhaft in der Form feiner Nuten ausgebildet werden.

In einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, daß von einem Segment des Einlegeteils ein Teil der Wandung des Kunststoffträgers gebildet wird, wodurch das Wärmeabstrahlverhalten des Einlegeteils und auch die mechanische Stabilität des Kunststoffgehäuses verbessert wird.

Dabei kann der Kunststoffträger beispielsweise als Kunststoffgehäuse und das Einlegeteil beispielsweise als Kühlkörper ausgebildet werden.

In einer letzten Weiterbildung ist vorgesehen, daß die Verbindungsstellen des Einlegeteils und des Kunststoffträgers zur weiteren Erhöhung der Dichtigkeit nach der Herstellung mit einem auf Silikon basierenden Gel beschichtet werden.

Das beschriebene Kunststoffspritzverfahren zur Herstellung eines Kunststoffträgers, bei dem das Material des Kunststoffträgers durch die Aussparungen des Einlegeteils hindurch gespritzt wird, gewährleistet eine hochfeste Verbindung zwischen dem Einlegeteil und dem Kunststoffträger, die durch das Schrumpfen des Materials des Kunststoffträgers für Gase wie für Flüssigkeiten dicht ist.

Im folgenden ist das erfindungsgemäße Kunststoffspritzverfahren zur Herstellung eines Kunststoffträgers anhand von einem Ausführungsbeispiel im Zusammenhang mit sechs Figuren dargestellt und erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Aussparungen aufweisenden Kühlkörpers,
2 eine schematische Darstellung des Kunststoffgehäuses mit dem eingespritzten Kühlkörper,
3 Schnittbild durch einen Teil des Kunststoffgehäuses mit dem eingespritzten Kühlkörper,
3.1 Schnittbild durch einen Teil des Kunststoffgehäuses mit dem eingespritzten Kühlkörper, dessen Kannten eine Mikrostruktur aufweisen,
4 Schnittbild durch einen Teil des Kunststoffgehäuses mit dem eingespritzten Kühlkörper, der einen Teil der Außenseite des Kunststoffgehäuses bildet,
4.1 Schnittbild durch einen Teil des Kunststoffgehäuses mit dem eingespritzten Kühlkörper, bei dem die Ränder der Aussparungen eine Mikrostruktur aufweisen.
Die Elektronik eines Ventils zur Abgasrückführung kann direkt bei dem das Ventil betätigenden Aktor im Motorraum eines Kraftfahrzeuges angeordnet werden. Dazu wird die Elektronik in einem Kunststoffgehäuse eingebaut, aus dem die von Leistungsbauelementen der Elektronik erzeugte Wärme mittels eines Kühlkörpers abgeführt wird. Der Kühlkörper wird als Einlegeteil in die Spritzform des Kunststoffgehäuses eingelegt und in das Kunststoffgehäuse eingegossen. Dabei besteht die Anforderung, daß das Kunststoffgehäuse zuverlässig gegen Spritzwasser und Wasserdampf abgedichtet ist. Dabei soll das Kunststoffgehäuse so dicht sein, daß die IP – Schutzklasse IP 5K9K erfüllt wird.
1 zeigt einen Kühlkörper 1, der als Einlegeteil in die Spritzform des Kunststoffgehäuses eingesetzt wird. Der Kühlkörper 1 ist mit den Aussparungen 3 hergestellt worden, durch welche beim Kunststoffspritzvorgang das Material des Kunststoffgehäuses hindurch fließt.
Zudem weist der Kühlkörper zwei Segmente 4 auf, die nach der Herstellung des Kunststoffgehäuses Außenflächen des Kunststoffgehäuses bilden, und die eine gute Ableitung der von der Elektronik erzeugten Wärme bewirken.
2 zeigt das mit dem Kühlkörper 1 fertig vergossene Kunststoffgehäuse 2, wobei in der Figur zur verbesserten Darstellung das vordere Eckstück des Kunststoffgehäuses 2 herausgeschnitten ist. Beim Kunststoffspritzvorgang ist das Material des Kunststoffgehäuses 2 durch die Aussparungen 3 des Kühlkörpers 1 hindurch geflossen, wodurch sich der Kühlkörper 1 unlösbar mit dem Kunststoffgehäuse 2 verbunden hat. An dem Kunststoffgehäuse 2 ist eine Steckanschluß 5 ausgebildet, über welchen die in das Kunststoffgehäuse 2 einzusetzende Elektronik mit Versorgungsleitungen und Steuergeräten verbunden wird.
Um die Dichtigkeit des Kunststoffgehäuses 2 weiter zu verbessern können die Ränder der Aussparungen 3 und die Kannten des Kühlkörpers 1 mit einer Mikrostruktur versehen werden. Dabei wird ausgenutzt, daß sich das Kunststoffgehäuse 2 nach der Beendigung des Kunststoffspritzvorgangs durch den Abkühlungsprozeß und durch Ausgasen des Materials des Kunststoffgehäuses zusammen zieht. Dabei sind als Mikrostruktur in Schrumpfrichtung des Kunststoffes an den Rändern der Aussparungen 3 und an Kannten des Kühlkörpers 1 feine Nuten ausgebildet, in die sich der Kunststoff mit hohem Druck hinein zwingt und so eine besonders dichte Verbindung zwischen dem Kunststoffgehäuse 2 und dem Kühlkörper 1 bildet.
3 zeigt ein Schnittbild durch einen Teil des Kunststoffgehäuses 2 mit dem eingespritzten Kühlkörper 1. Das Material des Kunststoffgehäuses 2 ist während dem Kunststoffspritzvorgang durch die Aussparungen 3 des Kühlkörpers 1 hindurch geflossen.
3.1 zeigt den gleichen Ausschnitt des Kunststoffgehäuses 2 wie die 3, wobei in die äußere Kannte des Kühlkörpers 1 eine Mikrostruktur eingearbeitet wurde. Durch den Schrumpfprozeß des Kunststoffes (Pfeilrichtung) nach dem Spritzvorgang wird das Material des Kunststoffgehäuses 2 mit hohem Druck in die als feine Nut 6 ausgebildete Mikrostruktur hinein gepreßt.
4 zeigt ein Schnittbild durch einen Teil des Kunststoffgehäuses 2 mit dem eingespritzten Kühlkörper 1, wobei das Segment 4 des Kühlkörpers 1 einen Teil der Wandung des Kunststoffgehäuses 2 bildet. Durch das Herausführen des Segmentes 4 des Kühlkörpers 1 aus dem Material des Kunststoffgehäuse 2 ist das Abführen der Wärme aus dem Kunststoffgehäuse 2 deutlich verbessert. Dabei ist die Verbindung zwischen dem Material des Kunststoffgehäuses 2 und dem Segment 4 durch das Schrumpfen des Kunststoffgehäuses 2 besonders kritisch. Entsteht an dieser Verbindungsstelle ein Spalt kann Wasser oder Wasserdampf in das Kunststoffgehäuse 2 eindringen und eine darin angeordnete Elektronik schädigen.
4.1 zeigt den gleichen Ausschnitt des Kunststoffgehäuses 2 wie die 4, wobei an den Rändern der Aussparungen 3 als Mikrostruktur feine Nuten ausgebildet sind. An den feinen Nuten entsteht eine besonders dichte Verbindung zwischen dem Kühlkörper 1 und dem Material des Kunststoffgehäuses 2, durch welche die Dichtigkeit des Kunststoffgehäuses erhalten bleibt, selbst wenn Wasser oder Wasserdampf in einen Spalt zwischen dem Segment 4 des Kühlkörpers 1 und dem Kunststoffgehäuse 2 eindringt.
Zur weiteren Verbesserung des Schutzes vor dem Eindringen von Wasser oder Wasserdampf können die Verbindungsstellen zwischen dem Kunststoffgehäuse 2 und dem Kühlkörper 1 nach dem Kunststoffspritzvorgang mit einem auf Silikon basierenden Gel beschichtet werden.
Durch das erfindungsgemäße Kunststoftspritzverfahren zur Herstellung des Kunststoffgehäuse 2 wird eine besonders Dichte Verbindung zwischen dem Kunststoffgehäuse 2 dem Kühlkörper 1 geschaffen.

Claims

Kunststoffspritzverfahren zur Herstellung eines Kunststoffträgers, wobei vor dem Spritzvorgang in die Spritzform des Kunststoffträgers ein Einlegeteil eingesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Einlegeteil Aussparungen (3) ausgebildet werden, und daß während der Herstellung des Kunststoffträgers das Material des Kunststoffträgers durch die Aussparungen (3) des Einlegeteils hindurch gespritzt wird.
Verfahren zur Herstellung einer Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Rändern der Aussparungen (3) und an den Kannten des Einlegeteils eine Mikrostruktur eingebracht wird, in die das Material des Kunststoffträgers beim Spritzvorgang und beim Aushärten und/oder Ausgasen durch Schrumpfen hinein gepreßt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikrostruktur in der Form feiner Nuten (6) ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlegeteil so ausgebildet wird, daß von einem Segment (4) des Einlegeteils ein Teil der Wandung des Kunststoffträgers gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffträger als Kunststoffgehäuse (2) ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlegeteil als Kühlkörper (1) ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstellen des Einlegeteils und des Kunststoffträgers nach der Herstellung mit einem auf Silikon basierenden Gel beschichtet werden.