DE1279799B - Verfahren zum Herstellen eines Isolierkoerpers mit nach aussen fuehrenden Anschluessen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

HOIb

Deutsche Kl.: 21c-2/34

Nummer: 1 279 799

Aktenzeichen: P 12 79 799.8-34 (J 30556)

Anmeldetag: 7. April 1966

Auslegetag: 10. Oktober 1968

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Isolierkörpers mit in die Isoliermasse eingebetteten, nach außen führenden Anschlüssen zur Verbindung elektrischer Bauelemente und Leitungen.

Bei dem bestehenden Trend zur Miniaturisierung wird es immer schwieriger, Vorrichtungen herzustellen mit einer relativ großen Zahl von kleinen, nahe beieinanderliegenden Anschlüssen einer bestimmten Form. Außerdem soll eine gute elektrische Isolierung zwischen den leitenden Anschlüssen bestehen und trotzdem eine einheitliche Leistungskapazität der Verbindungen sichergestellt sein. Dies ist besonders bei Rechenanlagen der Fall, ganz besonders bei deren Speichersystemen, die aus Magnetkernen bestehen. Solche Vorrichtungen verwenden eine große Zahl von Kernrahmen aus Isoliermaterial, die sehr viele nahe beieinanderliegende, relativ dünne Drähte tragen, welche über die offene Mitte des Kernrahmens gespannt sind und kreisförmige Magnetkerne od. dgl. aufnehmen. Die Drähte bilden wahlweise entsprechende elektrische Stromkreise zum magnetischen Speichern, Lesen und Löschen der Informationen innerhalb der Kernspeicherebene.

Die für diesen Zweck gebräuchlichen Vorrichtungen verwenden gestanzte Anschlußvorrichtungen. Die gestanzten Anschlußvorrichtungen, die in den Rahmen mit einem herkömmlichen Preßvorgang eingebettet werden, stellen die erforderlichen äußeren elektrischen Verbindungen zu den über die Innenöffnung des Rahmens gespannten Drähten her. Bei der Herstellung werden die Anschlüsse so geformt, daß sie durch eine Halteleiste zu einer Brückenleiste von vielen elektrisch miteinander verbundenen Anschlußstiften verbunden werden. Die Anschlußstelle ist allgemein so geformt, daß eine Schweißstelle vorgesehen ist, die auf der Oberfläche des isolierenden Rahmens liegt, nachdem die Brückenleiste in einen Kernrahmen eingeformt worden ist. Nach dem Pressen des Rahmens wird die Halteleiste von den Anschlüssen abgebrochen, so daß die gewünschte elektrische Isolierung zwischen benachbarten Anschlußstellen und Schweißstellen entsteht.

Um die Brückenleiste in der gewünschten Form ausstanzen zu können, benötigt jede Stanzmaschine eine Matrize, die sehr aufwendig herzustellen ist und entsprechend teuer wird. Sind mehrere Werkzeugsätze erforderlich, vermehren sich die Kosten entsprechend.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, das eingangs erwähnte Verfahren zu verbessern. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß ein Metalldraht

Verfahren zum Herstellen eines Isolierkörpers
mit nach außen führenden Anschlüssen

Anmelder:

International Business Machines Corporation,

Armonk, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. G. Brügel, Patentanwalt,

7030 Böblingen, Sindelfinger Str. 49

Als Erfinder benannt:
Alfred Thomas Hardardt,
Dutchess County, N. Y. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 8. April 1965 (446 663)

mäanderförmig um entlang der Ränder einer offenen Hohlform angeordnete Stifte gewickelt, danach ein beweglicher Stempel in die Höhlung der Hohlform hinein verschoben wird, so daß die mittleren Teile der Drahtwindungen in Richtung der Innenwand der Hohlform gedrückt werden, daß nach dem Verschließen der Hohlform diese mit einem isolierenden Kunststoff ausgefüllt wird, der die mittleren Teile der Drähte einbettet, und daß anschließend die nicht benötigten, nach außen ragenden Teile der Mäander abgetrennt werden.

Vor und/oder während und/oder nach dem Guß wird ein im wesentlichen senkrecht auf die Mäanderebene gerichteter Druck auf den Draht ausgeübt, der die Fließgrenze des Drahtmaterials überschreitet. Dadurch werden die im allgemeinen dünnen Drähte für eine spätere Kontaktierung der internen Anschlüsse verbreitert. Insbesondere lassen sich auf den verbreiterten Drähten besser Schweißpunkte aufsetzen.

Der Mäander wird durch den senkrecht auf die Mäanderebene gerichteten Druck in dieser Richtung verformt. Durch diese Maßnahme läßt sich ein leichter und trotzdem stabiler Rahmen herstellen, wie er für ein spezielles Ausführungsbeispiel der Erfindung erwünscht ist.

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An Hand eines nachfolgend beschriebenen Aus- die Isoliermasse eingebetteten und nach außen führungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. führenden Anschlüssen bekannt. Gemäß diesem Ver-Es zeigt fahren wird ein Rahmen verwendet, bei dessen Her-

Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Teil einer Preß- stellung an der Oberfläche Aussparungen in der vorrichtung, die zur Ausführung des erflndungs- 5 Längsrichtung für die Halteleisten und in der Quergemäßen Verfahrens benutzt werden kann, richtung für die Anschlußleiter eingeprägt wurden.

F i g. 2 einen senkrechten Schnitt durch Teile der Gestanzte Brückenstreifen, die aus den seitlichen Preßvorrichtung, der einen oberen Stanzstempel zur Halteleisten und den querliegenden Anschlußleitern Verformung der Drahtwindungen darstellt, bestehen, werden in diese Aussparungen eingelegt.

F i g. 3 einen senkrechten Schnitt durch die in io Die erforderlichen Brückenverbindungen von be-F i g. 2 dargestellten Teile der Preßvorrichtung, wo- nachbarten Anschlußleitern zueinander werden durch bei sich die Teile in einer Lage befinden, die einem Auftrennen der seitlichen Halteleisten geschaffen, späteren Stadium des erfindungsgemäßen Verfahrens Anschließend wird der mit den Brückenleisten beentspricht, . stückte Rahmen in eine zweiteilige Preßgußform ein-

Fig. 4 einen Schnitt durch eine Seite eines 15 gelegt, die z. B. aus einem unteren feststehenden und isolierenden Kernrahmens nach dem Herausnehmen mit einer Hohlform versehenen Preßgußelement und aus der Presse, einem oberen, nach unten beweglichen Preßguß-

F i g. 5 eine halb schematische Draufsicht auf die element bestehen kann, bei deren Abwärtsbewegung Unterseite eines Teils einer Seite des in Fig. 4 ge- ein geschlossener Gußhohlraum entsteht. Dieser wird zeigten Kernrahmens nach dem Stutzen der rest- ao dann mit geschmolzenem Kunststoff gefüllt, der die liehen Drahtteile, eingelegten Brückenleisten umschließt. Danach wer-

Fig. 6 einen vergrößerten Schnitt durch zwei den die nicht mehr benötigten Halteleisten von den Drähte vor dem Prägen zum Formen der Schweiß- Anschlußleitern abgetrennt, damit die gewünschte stellen und Isolierung zwischen den angeformten Anschlüssen

F i g. 7 einen vergrößerten Querschnitt recht- 35 und Schweißstellen entsteht.

winklig zum Mittelteil des in F i g. 4 dargestellten ge- Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die

preßten Kernrahmens. Preßgußanordnung zweifach abgeändert. Erstens sind

Das im folgenden gezeigte Ausführungsbeispiel auf jeder Seite der Höhlung 12 auf der Oberseite 20 der Erfindung bezieht sich auf die Herstellung eines der unteren Gußform 10 mehrere gleich weit vongepreßten Magnetkernspeicherrahmens mit einge- 30 einander entfernte Stifte 22 von einheitlichem Durchformten, voneinander getrennten Anschlüssen und messer angeordnet, die senkrecht aus der Gußform-Schweißstellen. Das wird erreicht durch Umwickeln oberfläche 20 herausragen. Statt vorgeformter Aneines Metalldrahtes um eine Reihe von Stiften, die Schlußelemente wird für die angeformten Anschlüsse entlang der Ränder einer offenen Hohlform so an- und Schweißstellen relativ billiger Metalldraht vergeordnet sind, daß eine Reihe von getrennten Draht- 35 wendet, z. B. Kupferdraht mit einem einheitlichen windungen über der offenen Seite der Höhlung ent- Durchmesser von z. B. 0,04 cm. Der Draht 24 ist steht. Ein Stanzelement, das ein Teil eines oberen mäanderförmig um die Stifte 22 gewickelt und bildet beweglichen Preßteils sein kann, bewegt sich in das so eine Reihe von Windungen, die sich in der in offene Ende der Hohlform hinein und verschiebt F i g. 1 und 2 gezeigten Weise über die offene dabei die mittleren Teile der Drahtwindungen und 40 Höhlung 12 hinweg erstrecken. Wie die F i g. 1 und 5 drückt sie gegen die Innenwand der Hohlform, so zeigen, spannt sich der Draht 24 mäanderförmig über daß abgeplattete Schweißstellen entstehen. Danach den Formhohlraum mit Ausnahme der Ecken, wird die Hohlform mit einem isolierenden Kunststoff Der zweite erfinderische Verfahrensschritt besteht

ausgefüllt, wodurch die mittleren Teile des Drahtes darin, daß ein Stanzstempel 26 vorgesehen ist, der eingebettet werden und den geformten Kernrahmen 45 das Mittelteil einer oberen Gußform 14 bildet und mit freiliegenden Schweißstellen entlang einer Ober- gegenüber dem Hauptteil der oberen Gußform 14 fläche des Rahmens bilden. Die äußeren Enden der verschiebbar ist, aber in festen Wirkeingriff gebracht Drahtwindungen werden dann gestutzt, so daß nach werden kann, und zwar soll sich die Unterseite 28 außen ragende, voneinander isolierte Anschlußstellen des Stanzstempels 26 bei geschlossener Form der entstehen, die von dem Kernrahmen abstehen. 50 unteren Fläche der Höhlung 12 auf einen Abstand

Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich in vor- nähern, der kleiner als der Drahtdurchmesser ist. In teilhafter Weise auf das allgemeinere Gebiet elektri- dieser Lage müssen die Außenenden der Flächen 30 scher und elektronischer Anordnungen und insbe- fest mit der Oberseite 20 des unteren Formteils versondere auf gedruckte Schaltungen anwenden, bunden sein, mit Ausnahme der kleinen Zwischenweiche längliche isolierende Sockelelemente mit nahe 55 räume zwischen den Drähten 24. beieinanderliegenden, relativ kleinen elektrischen Durch den Stanzstempel 26 wird der mäander-

Anschlußstellen und mit oder ohne Schweißstellen förmig über den Hohlraum verlaufende Draht ver- oder vergrößerte Kontaktflächen umfassen. formt. Und zwar wird das Mittelteil 32 der Drahtin F i g. 1 und 2 ist eine untere Gußform 10 dar- Segmente so breit geprägt, daß genügend breite gestellt, deren rechteckige Höhlung 12 isolierendes 60 Schweißstellen bei hinreichendem Abstand von-Kunststoffmaterial aufnehmen kann, um so in dem einander entstehen. Wie der Draht verformt und gedargestellten Beispiel einen rechteckigen Magnet- prägt wird, geht aus den Fig. 2, 3 und 4 hervor. Als Speicherkernrahmen 58 mit einer Höhlung in der Ergebnis des Preßvorgangs zwischen dem an der Mitte herzustellen. oberen Gußform angebrachten Stanzstempel 26 und

Durch eine Veröffentlichung im IBM Technical 65 der unteren Gußform 10 dringt der Stanzstempel 26 Disclosure Bulletin Vol. 6 No. 4, Sept. 1963, wurde in die Höhlung 12 ein. Wenn gemäß Fig. 2 die das folgend erwähnte Verfahren zum Herstellen Unterseite 28 des Stanzstempels 26 bei der Beeines Rahmens mit voneinander getrennten und in wegung in Pfeilrichtung das Mittelteil 32 des Drahtes

berührt, wird dieser nach unten bewegt, wodurch der Draht gedehnt wird und die schrägen Teile 34 (F i g. 3) entstehen, während gleichzeitig die Mittelteile 32 geprägt werden, so daß ihr normaler kreisförmiger Querschnitt in abgeplattete Ober- und Unterseiten mit größerer Breite übergeht. Dadurch entstehen relativ breite Schweißstellen, wie es aus F i g. 7 zu erkennen ist.

Nach der Verformung bleiben in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung der Stanzstempel 26 und das Hauptteil der oberen Gußform 14 in ihrer Stellung, während ein Ventil 18 geöffnet wird, das isolierenden Kunststoff durch eine Leitung 16 in die Höhlung 12 fließen läßt. Nach dem Aushärten des Kunststoffes ist dann ein geformter Kernrahmen 58 mit U-förmigem Querschnitt und mit angeformten, voneinander getrennten Anschlußelementen und mit Schweißstellen 32 entstanden, wie in F i g. 4 als Schnitt angedeutet.

F i g. 5 zeigt die folgenden Schritte zur Fertigstellung des als Beispiel gewählten Kernrahmens 58. Zur Bildung elektrisch voneinander getrennter, angeformter Anschlüsse und Schweißstellen werden die in Kontakt mit den Stiften 22 der unteren Gußform befindlichen gekrümmten Teile 40 des Drahtes an den äußersten Enden abgetrennt, wie es bei 47 dargestellt ist. Dann werden die inneren Drahtteile 42 neben dem Innenrand 44 des Kernrahmens abgetrennt, während die äußeren Anschlußelemente 46 in ihrer vorspringenden Lage belassen werden. Etwa zwischen den Anschlußelementen 46 befindliche restliche Formmasse 49 kann durch ein Sandstrahlgebläse beseitigt werden. Das Entstehen von solchen Resten kann auch durch aufrechte Vorsprünge auf der Oberfläche 20 neben dem Rand der Höhlung 12 verhindert werden. In dem fertigen Kernrahmen, wie ihn F i g. 5 zeigt, dienen die Schweißstellen 32 zum Befestigen der Anschlußdrähte für die einzelnen Kernwicklungen, welche über das Innere des Rahmens gespannt werden. Die inneren Drahtteile 42 werden dabei nicht benötigt. Die äußeren Anschlüsse 46 können nach Beseitigung der gekrümmten Teile 40 verwendet oder auf eine gewünschte Länge beschnitten werden, damit passende Anschlüsse zu den außerhalb des Kernrahmens liegenden Schaltungen hergestellt werden können.

Statt den mittleren Stanzstempel 26 der oberen Gußform 14 im Stillstand zu belassen, kann er auch nach dem Formen der Drahtteile 32 und vor dem Beginn des Gusses in die obere Form zurückgezogen werden, um die Ausbuchtung der Höhlung im Kernrahmen 58 zu verkleinern. Zum Beispiel kann der Stanzstempel so weit eingezogen werden, daß seine Stirnseite 28 mit der Unterseite 30 der oberen Form abschneidet; in diesem Falle hat der Kernrahmen einen rechteckigen Querschnitt ohne Höhlung.

Das erfindungsgemäße Verfahren verbindet die Bildung von Anschlüssen mit dem Prägevorgang und mit einer Gußoperation. So wird in einem einzigen Verfahrensschritt ein isolierendes Sockelelement mit eingebetteten, angeformten, räumlich voneinander getrennten Anschlüssen gebildet, die vorzugsweise gegenüber dem Bekannten vergrößerte Schweißflächen aufweisen, welche entlang einer oder mehrerer Flächen des Sockels frei liegen. Auf diese Weise wird ein elektrischer Kontakt durch Kunststoffteile hindurch erreicht, ohne daß besonders hergestellte Einsätze, wie z. B. gestanzte und vorgeformte Anschlußvorrichtungen, erforderlich sind. Es gibt Anwendungen, bei denen lediglich mehrere Kontakte oder Anschlüsse voneinander getrennt und isoliert in einen Kunststoffteil eingearbeitet werden müssen. Das erfindungsgemäße Verfahren ist insofern flexibel, als geringfügige Änderungen an der Gußform vorgenommen werden können, um verschiedene Abstände und/oder Größen der an den isolierenden Rahmen anzuformenden Anschlüsse zu erzeugen. Die nachfolgenden Schweißverfahren werden nicht erschwert, da die Fläche der Schweißstellen ohne Rücksicht auf die bei der kombinierten Stanz- und Gußoperation erzeugte Stanzform auf dem ganzen Draht konstant ist. Weiter läßt sich in der in den F i g. 2 und 3 gezeigten Anordnung durch eine relative Verschiebung des Stanzstempels 26 gegenüber der Unterseite der Höhlung 12 eine unterschiedliche Stärke und Breite im geprägten Teil des Drahtes erzeugen. Die Form der Prägestelle des Drahtes läßt sich also durch eine geringfügige Verstellung oder Verformung des Stanzstempels 26 leicht verändern. Weiter ist der Stanzstempel 26 zwar in dem vorliegenden Beispiel beweglich gegenüber der oberen Gußform 14; er kann aber auch ein Teil der oberen Gußform 14 sein, so daß ein fertig geformter Isolierrahmen 58 mit einer rechteckigen Aussparung an der Hinterseite des geprägten Teils der eingebetteten Anschlußstelle 38 entsteht.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen eines Isolierkörpers mit in die Isoliermasse eingebetteten, nach außen führenden Anschlüssen zur Verbindung elektrischer Bauelemente und Leitungen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Metalldraht (24) mäanderförmig um entlang der Ränder einer offenen Hohlform (10) angeordnete Stifte (22) gewickelt, danach ein beweglicher Stempel (26) in die Höhlung (12) der Hohlform hineinverschoben wird, so daß die mittleren Teile der Drahtwindungen (32) in Richtung der Innenwand der Hohlform (10) gedrückt werden, daß nach dem Verschließen der Hohlform diese mit einem isolierenden Kunststoff ausgefüllt wird, der die mittleren Teile der Drähte (32, 34) einbettet und daß anschließend die nicht benötigten, nach außen ragenden Teile der Mäander (40, 42) abgetrennt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor und/oder während und/ oder nach dem Einfüllen des Kunststoffes ein im wesentlichen senkrecht auf die Mäanderebene gerichteter Druck auf den Draht ausgeübt wird, der die Fließgrenze des Drahtmaterials überschreitet, so daß der Draht eine abgeplattete Querschnittsform bekommt (F i g. 6, 7).

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel (26) das Mittelteil einer oberen beweglichen Gußform (14) bildet und gegenüber dem Hauptteil der Gußform (14) verschiebbar ist, aber in festen Wirkeingriff gebracht werden kann und daß die Stempelfläche (28) des Stempels (26) gegenüber der Unterseite (30) der oberen Gußform entsprechend der Tiefe der Hohlform (12) vorsteht.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Arbeitsgang die Verformung der Drahtwickelseiten (32, 34) durch Drücken derselben zur Hohlform-Innenseite und anschließend die Querschnittsverformung der Drahtanschlüsse erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtwickelseiten (32) durch die Stempelfläche (28) bis zur Innenwand der Hohlform durchgedrückt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsverformung des Drahtmaterials lediglich an den Drahtanschlußstellen (32, 46) erfolgt, in-

IO

dem daß bei eingedrücktem Stempel (26) der Abstand der Stempelfläche (28) und der Unterseite (30) der oberen Gußform von der Hohlform kleiner ist als der ursprüngliche Drahtdurchmesser.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2, 3,4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Unterseite (30) der oberen Gußform (14) bei in die Hohlform eingedrücktem Stempel (26) die obere Öffnung der Hohlform geschlossen wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
»IBM Technical Disclosure Bulletin«, Vol. 6, 1963, S. 29/30.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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