DE1902832A1

DE1902832A1 - Verfahren zum Einbetten bzw.Umhuellen von elektrischen Bauelementen

Info

Publication number: DE1902832A1
Application number: DE19691902832
Authority: DE
Inventors: Ferdinand Utner
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1969-01-21
Filing date: 1969-01-21
Publication date: 1970-08-27
Also published as: DE1902832B2

Description

Verfahren zum Einbetten bzw. Umhüllen von elektrischen Bauelementen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einbetten bzw. Umhüllen von elektrischen Bauelementen durch Umgießen mit Kunstharzen oder Thermoplasten, bei dem die Bauelemente in Gießnester einer Gießform eingelegt erden, bei dem der zwischen den Nestwänden und den eingelegten Bauelementen befindliche Raum nach dem Schließen der Gießform mit Gießmasse ausgefüllt und nach dem Aushärten der Gießmasse das eingebettete Bauelement au der Form herausgenommen wird.
Unter "Einbetten" ist der gesamte blockartige Einbau eines Bauelementes zu verstehen. Durch die Einbettung soll ein Schutz gegen atmosphärische Einflüsse erreicht werden und in einigen Fällen entsteht auch noch zusätzlich eine mechanische Festigkeit. Das Einbetten wird gewöhnlich so ausgeführt, daß das Bauelement in eine Form gebracht und dann das Einbettmaterial in die Form gegossen bzw. gespritzt und dabei das Bauelement vollständig umschlossen wird. Die Form enthalt das Einbettmaterial während des ganzen Übergangs von Flüssigkeit in den festen Zustand. Es entsteht dabei eine glatte ebene OberflL.4.che.
Beim Umhüllen von elektrischen Bauelementen ist es erwünscht, aus Rationalisierungsgründen für mellrere Bauelementetypen einc Gießform verwenden zu können. Ls muß also die Größe der Gießnester einer Gießform für das größte darin zu umhüllende Bauolemcnt ausgelegt sein. Dies bedeutet, daß alle anderen in dicsen Nest zu umhüllenden Bauelemente zu groß dimensionicrt sind und als Folge davon der Gießmaterialver- -brauch gegenüber einer optimalen Dimensionierung ein Mehrfaches beträgt. Es ist erwünscht, kleinstmögliche Außenmaße bei-geringstmöglicher1 Gießmaterialverbrauch zu erreichen.
Weiterhin soll ein stufenloses Einstellen der Größe des Nestes bei gleichzeitiger Positionierung des Bauelementes in der geschlossenen Gioßform ermöglicht werden.
Bei einem eingangs geschilderten Verfahren wird dies erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das Bauelement beim Einlegen und während des Ausfüllens der Form mit Gießmaterial -von wenigstens zwei verschiebbaren Stempeln mittig und ausgerichtet im Gicßnest derart gehalten wird, daß das Bauelement gleichmäßig von Gießmaterial umgeben ist und daß zur vollständigen Ausfüllung des Gießnestes die Stempel vom Bauelement entfernt werden.
Die Stempel liegen so lange am zu umgießenden Bauelement, bis der Raum im Nest mit Gießmasse ausgefüllt ist. Die Stempel werden dann vom Bauelement-langsam weggezogen, wobei in den fre erdenden Raum Gießmaterial nachfließt. Die Gießmasse wird dabei in vorteilhafter Weise mit Überdruck in die Gießform eingebracht, wodurch das Bauelement weiterhin mittig im Nest gehalten wird. Sobald die Stempel vom Bauelement vollständig weggezogen sind, beginnt der Aushärteprozeß des Gießmaterials. Nach der Aushärtung kann weinigstens einer der Stempel auch als Auswurf er verwendet werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere bei einem Spritzgußverfahren mit Viederdruclc-Preßmassen aus Epoxydharz oder Silikon vorteilhaft anwendbar. Bci einem derartigen Verfahren vierden dic Niederdruck-Proßmassen bei verhältnismtißig geringen Spritzgußdrücken (> 3 kg/cm2) und bei Temperatur-en ( > 200C) in die Oießnester eingebracht. Die bekannten Niederdruck-Preßmassen zeigen bei diesen Bedingungen schon ein-gutes Fließvermögen (s. Bericht der Hysol International, Corney Road, Chisevick, London W 4, vom November 1965). Spritzgußvcrfahren mit Niederdruck-Preßmassen sind als sogenannte "Transferverfahren" austSPE-JournaX', Vol. 20, Nr. 1, Jan. 1964, S. 1 bis 4, aus"Plastics Design a. Processing", Juni 1961, S. 1 bis 8, und aus dem S-onderdruck "Proceedings of the Sixth Electrical Insulation Conference!', 13 - 16, Sept. 1965, at Nevl York, bekannt.
Zur Durchführung des Verfahrens wird eine Gießform verwendet, welche im wesentlichen aus zwei Teilen besteht, die aufeinander zu bewegt werden können und aneinanderliegend ein Gießnest bilden, in welches das zu umgießende Bauelement eingelegt werden kann. Zur ausgerichteten Halterung des Bauelements in der Gießform sind zwei in entgegengesetzten Richtungen aufeinander zu in die Gießform hineinschiebbare und aus der Gießform heraus voneinander weg bejegliche Stempel vorgesehen.
In den Figuren sollen anhand von Ausfühnrngsbeispielen die Erfindung und Vorteile derselben erläutert werden. Die Figuren 1 bis 3 zeigen die einzelnen Schritte beim Einbetten eines Bauclemcnto, wobei an der Gießform zwei Stifte zum Positionieren des Bauelements vorgesehen sind. In den Figuren 4 bis 6 werden die einzelnen Schritte beim Einbetten eines Bauclements gezeigt, wobei die Wandteile des Gießnestes gleichzeitig zur Positionierung des eingelegten Bauelements dienen. In Fig. 7 wird das eingelegte Bauelement von zwei Stiften gehalten, wobei gleichzeitig die Wandteile des Gießnestes zur Einstellung der Größe des Nestes verschicbbar sind. In Fig. 8 wird eine Mehrfachgießform.mit gekreuzt angeordneten Gießnesterreihen gezeigt.
In der Fig. 1 sind die Positionierungsstempel als Stifte 1 und 2 ausgebildet. Die beiden Gießformhälften 3 und 4 liegen aneinander. In jeder der Gicßfornhälften befinden sich Ausnehmungen, welche beim Aneinanderliegen dieser Hälften ein Gicßncst 5 bilden. In dieses Gießnest wird das zu umhüllende Bauelement 6 eingelegt und von den beiden aufs in ander zu und voneinander weg beweglichen Stiften mittig und ausgerichtet in der Porn gehalten. Das Gießnest ist bereits teilweise mit Gießmaterial 7 ausgefüllt. Sobald auch der noch freie Raum im Nest ausgefüllt ist, werde die Stifte 1 und 2 voneinander weg bzw. vom Bauelement weggezogen. In den dadurch freiwerdenden Raum strönt Gießmaterial nach und das Bauelement ist gleichmäßig von Gießmaterial umgeben und behält seine tage bei. Die Stifte können pneumatisch gesteuert sein. Es wird dadurch ein Kippen bzw. Verdrehen von quaderförmigen oder flach ovalen Bauelementen in der Gießform während des Spritzvorgangs verhindert. Die Steuerung der Stifte erfolgt so, daß diese erst am Ende des Einspritzvorgangs, aber noch während der flüssigen Phase der Gießmasse zurüokgezogen werden.
In der Fig. 2 ist der gesamte Nestraum mit Gießmaterial 7 angefüllt und die Stifte 1 und 2 sind bündig mit den Nestständen zurückgezogen. In dieser tage härtot das Gießmaterial aus.
In der Fig. 3 wird das auswerfen des umgossenen Bauelements 6 aus dem Nest gezeigt. Einer der Stempel 1 oder 2, bevorzugt der untc-re Stift 2, oder auch beide Stifte zusarnmen heben das Bauelement aus den Nest heraus, wobei sich die beiden Gießformteile 3 und 4 voneinander weg-bewegen.
In der Fig. 4 wirken als Positionier- bzw. Auswerfstempel die zwei sich gegenüberliegenden Wand teile 8 und 9 des Nestes. Während des Einfüllens des Gießmaterials 7 liegen die beiden Wandteile am Bauelement 6 an. Ist der gesamte Raum entsprechend der Fig. 4 mit Gießmaterial ausgeftillt, dnn wird auf die Wand teile ei Druck von der nachfließenden Vergußmasse ausgeübt und die Wand teile entfernen sich vom Bauelement und weichen so s-/eit zurück, bis sie die in der Figur strichliert dargestellte Stellung einnehmen. Die Wandteile können natürlich auch direkt gesteuert werden, d.h. also unabhangig vom Spritzdruck. Diese Stellung ergibt sich aus der gevlüns-chten Dicke der Einbettschicht bzv;. Umhüllschicht des Bauelementes. Der Raum zwischen den strichlierten Stellungen der Wandteile definiert die Ausdehnung des Nestes.
In Fig. 5 ist das Bauelement 6 von allen Seiten mit Gießmaterial 7 umhüllt, wobei der gesamte Raum des Nestes ausgefüllt ist. In dieser Stellung wird das Gießmaterial ausgehärtet.
In der Fig. 6 bewegen sich die beiden Gießformhälften 3 und 4 auseinander und das fertig umgossene Bauelement 6 wird aus den Nest ausgeworfen, wobei beide Wandteile oder ein Wandteil, in vorteilhafter Weise der untere Wandteil 9, sich aufeinander zu bzw. nach oben bewegen und die beiden Gicßformhälften 3 und 4 sich voneinander wegbewegen.
Bei der in den Figuren 4 bis 6 gezeigten Ausführungsform liegen während des Einfließens und des Aushärtens des Gießmaterials die beiden Gieß2ormteile aneinander. Durch die in den Gießformteilen sich kolbenartig bewegenden Wandteile 8 und 9 wird die Ausdehnung des Gießnestes bestimmt.
Die Entfernung der Wandteile voneinander ist stufenlos oder nicht stufenlos einstellbar. Die Steuerung kann dabei pneumatisoh oder elektromagnotisch oder durch den Spritzdruck der Preßmasse erfolgen. Außerdem ist es möglich, diese Stempel einzeln abzufedern, so daß sie durch den Druck der einströmenden Gießmasse auf einen vorher eingestellten, der gewünschten Wandstärke entsprechenden Abstand zurückgedrückt werden. Ein Vorteil dieses Aufbaus liegt darin, daß die einzeln abgofederten Stempel sich individuell an die Bauelementgröße anpassen und eine an allen Seiten des Bauelerientes glcichncißige Ulahüllung erzielt wird, wobei praktisch kein überflüssige Gießmatcrial vergeudet wird.
:Ln Fig. 7 ist das zu umhüllende Bauelenent 6 im Nest von den Stiften 1 und 2 mittig und ausgerichtet gehalten. Das Bauelement wird dabei so lange gehalten, bis das Nest vollständig mit Gießmasse ausgefüllt ist. Die Stifte werden eicnfa3l, wie in Fig. 2, zurückgezogen und das nachfließende Gießmaterial füllt den durch die Stifte freiwerdenden Raum aus. Es folgt dann das Aushärten und das Auswerfen analog den Figuren 2 und 3. Die in Fig. 7 gezeigte Vorrichtung besitzt außerdem entsprechend der Fig. 4 verschiebbare Wandteile 8 und 9. Diese Wandteile können vor dem Einlegen des Bauelements auf die Größe desselben und die Dicke der Einbettschicht eingestellt werden, so daß mit e i n e r Gießform Bauelemente verschiedener Größen umhüllt bzw. eingebettet werden können. Je nach Größe und Gestalt der zu umgießenden Bauelemente wird die Anordnung und Anzahl der Stifte gewählt. Bei gleichen ovalen Bauelementen wird man beispielsweise zwei Stifte je Nesthälfte vorsehen.
Fig. 8 zeigt schematisch die Draufsicht einer Mehrfachgießformhälfte. Die Nester 5 sind kreuzförmig und/oder reihenweise in der Gießforrahalfte angeordnet. Das Gießmaterial strömt von einem gemeinsamen Angußkanal 10 über ebenfalls gekreuzt angeordnete Nestangußkanäle 11 zu den einzelnen Nestern. Insbesondere für diese Ausführungsform eignet sich das oben schon erwähnte, aus den Hysol-Bericht bekannte Spritzpreßverfahrcn. Dabei werden die zu umhüllenden Bauelemente in die Nester der Mehrfachform eingelegt. Die Preßnasse wird in Tablettenform durch den Angußkanal 10 mittels eines Kolbens unter Druck und Wärme plastifiziert und über die Nestanschlußken wle 11 in die einzelnen Nester gespritzt.
Die Positionierungsatifte 1 und 2 bzw. die verschiebbaren Nestwandteile 8 und 9 sind dabei an Platten befestigt, welchc sich in der gewünschten Weise heben und senken. Es werden dadurch die Stifte bzw. Nestwandteile gleichzeitig in allen Nesten an die eingelegten Bauelemente angelegt bzw.
von diesen weggezogen.
Als Gießmassen können neben den schon erwähnten Spoxydharz- bzw. Silkon-Niederdruckpreßmassen alle für das-Einbetten und Umhüllen geeigneten aushertenden Harze und thermoplastischen Materialien, insbesondere solche, welche relativ niedrig schmelzen, verwendet werden. Die Erfindung erweist sich insbesondere bei der Einbettung und Umhüllung quaderförmiger Bauelemente und elektrischer Flachwickelkondensatoren und dergl. als vorteilhaft.
i Patentansprüche 8 Figuren

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Verfahren zum Einbetten bzw. Umhüllen elektrischer Bauelemente in Kunstharzen oder hermoplas->en durch Umgießen oder Umspritzen, bei dem die Baelemellte in Gießnester einer Gießform eingelegt werden, bei dem der zwischen den Nestwänden und dem eingelegten Bauelement befindliche Raum nach dem Schließen dc Gießform mit Gießmasse ausgefüllt wird und bei dem nach dem Aushärten der Gießmasse das eingebettete Bauelement aus der Form herausgenommen wird, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß das Bauelement (6) beim Einlegen und während des Ausfüllens der Form mit Gießmasse (7) von wenigstens zwei verschiebbaren Stempeln mittig und ausgerichtet im Gießnest (5) derart gehalten wird, daß das Bauelement gleichmäßig von Gießmaterial umgeben wird und daß zur vollstandigen Ausfüllung des Gießnestes die Stempel vorn Bauelement entfernt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Gießmasse mit Überdruck in die Gießform eingebracht wird und daß die Stempel bei eingetretenen Überdruck vom Bauelement entfernt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß wenigstens einer der Stempel nach den Aushärten des Gießmaterials als Auswerfer verwendet wird (Fig. 3 bzw. 6).
4. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß Niederdruclc-Epoxydharz- oder -Silikon-Preßmassen nach dem Spritzpreßverfahron in die Gießform eingebracht werden.
5. Gießform, welche im wesentlichen aus zwei Teilen besteht, die aufeinander zu bewegt erden können und aneinanderliegend ein Nest bilden, in welches das zu umhüllende Bauelement eingelegt werden kann, zur )urchführung eines der Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zur ausgerichteten Halterung des Bauelements (G) in der Gießform zci in entgegengesetzten Richtungen aufeinander zu in das Gießnest hineinschiebbare und aus dem Gießnest heraus voneinander wegbewegliche Stempel vorgesehen sind.
6. Gießform nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Stempel durch den Spritzdruck oder elektromagnctisch oder mechanisch derart steuerbar sind, daß stufenlos oder nicht stufenlos die gewünschte Nestgröße einstellbar ist.
: Gießform nach Anspruch 5 oder 6, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Stempel als Stif e (1 und 2) ausgebildet sind (Fig. 1 bis 3).
8. Gießform nach Anspruch 5 oder 6, d a d u r c h g e -k c n n z e i c h n e t , daß die Stempeloberflächen, zivchen welchen das Bauelement liegt, gleichzeitig als nde des Nestes in der Gießform dienen (Fig. 4 bis G).
9. Gießform nach Anspruch 6 oder 7, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Gestände, durch vielchc die Stifte (1 und 2) ragen, in entgegengesetzten Richtungen aufeinander zu oder weg bewegbar sind (Fig. 7).
10. Gicßform nach Anspruch 5, d a d iu r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Gießform als Mehrfachgießform ausgebildet ist, bei welcher die einzelnen Nester (5) von einem gemeinsamen Angußkanal (10) aus versorgt werden (Fig. 8).
11. Gicßform nach Anspruch 10, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Stifte bzw. die in entgegengesetzten Richtungen beweglichen Zwischernvände jeweils auf einer verschiebbaren Platte befestigt sind.