DE19528731A1 - Verfahren zum Schützen von Bauteilen sowie Schutzeinrichtungen für Bauteile - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schützen von elektrischen, elektronischen, elektromechanischen und/oder mechanischen Bauteilen, Baugruppen oder Bauelementen, sowie Schutzeinrichtungen für elektrische, elektronische, elektromechanisch und/oder mechanische Bauteile, Baugruppen oder Bauelemente.

Bauteile, Baugruppen oder Funktionseinheiten elektri­ scher, elektronischer, elektromechanischer oder mechani­ scher Art werden üblicherweise in einteilige oder mehr­ teilige Gehäuse untergebracht, um diese gegenüber mecha­ nischen und/oder umweltklimatischen Einwirkungen zu schützen. Die Gehäuse werden dabei verklipst, ver­ schraubt, vernietet oder verklebt. Zum Schutz vor ein­ dringender Feuchtigkeit oder anderen umweltklimatischen Einwirkungen wird das Gehäuse abgedichtet. Dennoch ist es nicht möglich, dabei ein Restluftvolumen mit Feuchtigkeit zu vermeiden, so daß die Gefahr von Korrosionen bleibt. Auch ist eine dauerhafte Abdichtung nicht sicher gewähr­ leistet. Das Gehäuse sowie Gehäusekomponenten selbst, sowie die Bauteile, Bauelemente oder Komponenten in den Gehäusen werden daher häufig in Schutzlack getaucht, mit Schrumpffolien überzogen, lackiert oder das Gehäuse mit Vergußmassen vergossen. All diese Maßnahmen sind sowohl hinsichtlich des Materialbedarfs als auch der Herstel­ lungszeit aufwendig. Darüber hinaus müssen die Gehäuse für einen mechanischen Schutz stabil und damit aufwendig sein und es müssen aufwendige mechanische Zugentlastungen sowie Befestigungspunkte für das Anbringen derartiger Gehäuse vorgesehen sein, wobei insbesondere eine Beschä­ digung von Komponenten durch Steck- und/oder Ziehkräfte über die Anschlüsse nicht auszuschließen ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Schützen elektrischer, elektronischer, elektromechanischer und/oder mechanischer Bauteile anzu­ geben, das diese Bauteile vor mechanischen und umweltkli­ matischen Einflüssen zuverlässig schützt und dennoch sehr einfach und kostengünstig ist.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge­ löst, daß die Bauteile unter Verwendung eines Spritzgieß­ verfahrens mit einer Vergußmasse ummantelt werden.

Unter Bauteilen sind hierbei nicht nur einzelne Bauteile, sondern auch Baugruppen und Funktionseinheiten zu verste­ hen, die in einer Einheit zusammengefaßt und/oder als Funktionseinheit verwendet werden.

Durch die erfindungsgemäße Ummantelung der Bauteile oder Baugruppen mit einer Vergußmasse ist eine definierte, sehr dauerhafte und zuverlässige Abdichtung möglich und es wird ein sicherer mechanischer Schutz mit geringem Aufwand erreicht. Die Vergußmasse dient dabei gleichzei­ tig sowohl der Abdichtung als auch dem mechanischen Schutz. Die Außenform des mit der Vergußmasse ummantelten Bauteils kann daher den jeweiligen Erfordernissen und Einbaubedingungen auf einfachste Weise optimal angepaßt werden. Im Gegensatz zu den herkömmlich verwendeten Gehäusen sind nach dem Vergießen keine weiteren Montage­ vorgänge mehr nötig. Darüber hinaus hat die Vergußmasse gleichzeitig eine isolierende Wirkung. Besonders vorteil­ haft ist es dabei, daß mit dem Vergießen des Bauteils selbst ohne weiteren Aufwand eine mechanische Abstützung der Anschlußelemente und eine Abdichtung derselben mög­ lich ist, wobei insbesondere auch Kabel absolut längswas­ serdicht ummantelt werden können. Die mechanische Abstüt­ zung der Abschlußelemente durch die Vergußmasse ergibt eine definierte Aufnahme und Ableitung von Steckkräften und Zugkräften, so daß Einrichtungen für eine Zug- oder Druckentlastung nicht mehr vorgesehen werden müssen. Durch das Ummanteln der Bauteile und Baugruppen mittels der Vergußmasse ist es auch auf einfache Weise möglich, praktisch jede beliebige Kontur zu schaffen, beispiels­ weise bei Antennen-Baugruppen für Stoßfänger von Kraft­ fahrzeugen die Form so zu wählen, daß die Bauteile der Stoßfängerkontur angepaßt sind. Die Vergußmasse erlaubt darüber hinaus dem ummantelten Bauteil eine definierte Elastizität zu geben bzw. seine Elastizität beizube­ halten, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn derartige Bauteile an stark vibrierenden oder schwin­ genden Elementen beispielsweise von Kraftfahrzeugen befestigt werden. Aufgrund des sehr einfachen Verfahrens sind die erfindungsgemäßen Maßnahmen zur automatischen Fertigung von mechanisch und umweltklimatisch sicher geschützten Einheiten besonders vorteilhaft.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Vergußmasse ein thermoplastischer Kunststoff, und insbesondere ein thermoplastischer Heiß­ schmelzkleber. Diese haben den Vorteil, daß sie sehr schnell erstarren, so daß kurze Zykluszeiten bei der Fertigung erreicht werden. Darüber hinaus kann das Spritzgießverfahren mit kostengünstigen Werkzeugen aus Aluminium durchgeführt werden. Die Herstellung der Werk­ zeuge ist dabei einfach, da keine Härtung erforderlich ist.

Bei Verwendung von thermoplastischen Kunststoffen, insbe­ sondere thermoplastischen Heizschmelzklebern als Verguß­ masse kann der Spritzgießvorgang im Niederdruckbereich, oder sogar auch ohne Druck durchgeführt werden, vorzugs­ weise in einem Druckbereich von 0-60 bar. Auch dieses niedrige Druckniveau bei der Verarbeitung ermöglicht eine zeitsparende Herstellung bei kostengünstigen Spritzguß­ werkzeugen sowohl hinsichtlich ihrer Fertigung als auch der Materialwahl für die Werkzeuge.

Gemäß einer sehr vorteilhaften Ausführungsform der Erfin­ dung wird das Bauteil selbst, oder Bereiche des Bauteils oder aber einzelne Bauelemente oder Untergruppen von Bauteilen vorvergossen, bevor es bzw. sie mit dem Heiß­ schmelzkleber vergossen werden. Durch einen Vorverguß werden die Bauelemente weiterhin sehr geschont, es sind kurze Zykluszeiten bei der Herstellung möglich uns insbe­ sondere können auch Fixier-Arbeiten vorweggenommen wer­ den. Darüber hinaus ist es möglich, für den Vorverguß billige Materialien zu verwenden, da an deren Haftungs- und/oder Dichtungseigenschaften keine hohen Ansprüche gestellt werden müssen, weil die eigentliche Dichtung durch die eigentliche darüber anzubringende Vergußmasse erreicht wird.

Sehr vorteilhaft ist es, wenn in die Vergußmasse An­ schluß- und/oder Befestigungselemente, wie z. B. Flach­ stecker, Anschraublaschen, Koaxialanschlüsse usw. einge­ bracht werden. Diese Anschluß- und Befestigungselemente ermöglichen nach dem Vergießen eine definierte Aufnahme und Ableitung von Steck-, Druck- und/oder Ziehkräften.

Um dem fertigen, ummantelten Bauteil eine definierte Steifigkeit zu geben, ist es vorteilhaft, die Vergußmasse beim Vergießen mit Versteifungsstrukturen zu versehen. Dadurch kann auch bei gleicher mechanischer Steifigkeit Material eingespart werden und eine gute Stabilität des Einlegeteils auch bei Einsatz anderer Materialtypen erreicht werden.

Da die Vergußmasse vorzugsweise isolierende Wirkung hat, befindet sich diese selbst bei Mehrleiteranschlüssen, z. B. bei Koaxial-Steckanschlüssen als Isolierteil zwischen den Leitern, so daß zusätzliche Isolierteile eingespart werden können. Es ist jedoch auch möglich, in der Verguß­ masse an bestimmten Stellen oder auch überhaupt leitfä­ hige Partikel vorzusehen, um dadurch - wenn dies ge­ wünscht ist - eine EMV (elektromagnetische Verträglich­ keit)-Abschirmung zu erreichen.

Als Vergußmasse ist insbesondere ein Vergußmaterial mit hoher spezifischer Wärmeleitfähigkeit vorteilhaft, damit keine besondere Kühlung für Leistungsbauelemente erfor­ derlich ist.

Aufgrund der Materialwahl für die Vergußmasse und/oder durch die Verwendung eines Niederdruckverfahrens für den Spritzgießvorgang ist es möglich, die Spritzgießwerkzeuge zu beschichten. Dies kann in üblicher Weise wie bei der Verarbeitung von Polyurethan-Schaum erfolgen. Dadurch sind die Werkzeuge leicht entformbar und es sind keine Auswerfer erforderlich. Darüber hinaus können Formtrenn­ mittel eingespart werden, die teilweise gesundheitsschäd­ lich sind. Auch ist eine Reparatur der Beschichtung möglich.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren sind also auch Schutzeinrichtungen für elektrische, elektronische, elektromechanische und/oder mechanische Bauteile, Bau­ gruppen oder Funktionseinheiten möglich, um diese vor mechanischen und/oder umweltklimatischen Einflüssen zu bewahren. Derartige Schutzeinrichtungen sind insbesondere für Bauteile und Funktionseinheiten von Vorteil, die im Zusammenhang mit Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen eingesetzt werden. Die Schutzeinrichtungen weisen nämlich eine definierte Elastizität auf, so daß mit der Verguß­ masse ummantelte Funktionseinheiten auf einfache Weise an Außenkonturen, z. B. Stoßfänger angepaßt werden können. Auch ist es möglich, flexible Bauteile, wie z. B. Folien, etwa in Folienform ausgebildete Antenneneinrichtungen oder -Elemente, zuverlässig mechanisch und umweltklimati­ sch geschützt einzusetzen. Die Vergußmasse kann selbst als Befestigungselement dienen oder in der Vergußmasse können zusätzlich Befestigungsmittel eingegossen sein, so daß keine zusätzliche oder besonderen Befestigungsmittel erforderlich sind.

Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten und Vorteilen derselben wird bzw. werden nachfolgend anhand von bevor­ zugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herge­ stelltes Bauteil für eine Stoßfänger-Antenne zur Verwendung im Zusammenhang mit Kraftfahr­ zeugen in schematischer Darstellung und in Sei­ tenansicht,

Fig. 2 die in Fig. 1 dargestellte Stoßfänger-Antenne mit Blickrichtung auf die schmale Seite,

Fig. 3 eine entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfah­ ren ummantelter Verstärker für die Verwendung im Zusammenhang mit Antenneneinrichtungen in schematischer Darstellung, sowie

Fig. 4 den in Fig. 3 dargestellten Verstärker in Blickrichtung von einer schmalen Seite.

Fig. 1 und Fig. 2 zeigen die mit einer Vergußmasse umman­ telte Stoßfänger-Antenne 1, in deren Vergußmasse 2 eine nicht dargestellte, metallische Antennenstruktur ausge­ bildet ist, die über einen ebenfalls mit der Vergußmasse ummantelten Anschluß 3 verbunden ist. Über den Anschluß 3 steht die eingegossene Antennenstruktur mit weiteren Antennenstrukturen oder einer Verstärkerschaltung in Verbindung.

Wie insbesondere aus Fig. 2 zu entnehmen ist, ist die im wesentlichen aus einem dünnen Metallblech bestehende Antennenstruktur formmäßig derartig vergossen, daß die Gesamtanordnung für ein Einsetzen und Anbringen in einem speziellen Stoßfänger angepaßt ist. Während im oberen Bereich 4 und im unteren Bereich 5 die Ummantelung der Antennenstruktur relativ dünn ist, ist sie im Mittelbe­ reich 6 relativ dick, um eine Anpassung an die Stoßfän­ gerstruktur zu erreichen. Die erfindungsgemäß herge­ stellte Stoßfänger-Antenne 1 weist durchgehende Befesti­ gungslöcher 7 bis 12 auf, mit denen die Stoßfänger-Anten­ ne 1 mittels Schrauben oder Bolzen am Stoßfänger befe­ stigbar ist.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 3 und 4. Der nicht dargestellte Verstärker ist in einem Vergußteil 21 eingegossen. Wie insbesondere aus Fig. 3 zu entnehmen ist, sind an den kurzen, schmalen Enden 22, 23 des Vergu­ ßelements Koaxialanschlüsse 24, 25 und Anschlußlaschen 26, 27 mit eingegossen, die von der Vergußmasse mecha­ nisch gehalten sind. Die Vergußmasse stellt auch zuver­ lässig sicher, daß die Längswasserdichtigkeit an diesen Stellen absolut sicher ist.

Zur Befestigung der Verstärkereinheit, beispielsweise an einem Fahrzeug, ist eine Lasche 28 vorgesehen, die bei­ spielsweise an der Leiterplatte innerhalb der Vergußmasse befestigt, aber auch zusammen mit der Vergußmasse einge­ setzt und vergossen werden kann.

Die Erfindung wurde zuvor anhand bevorzugter Ausführungs­ beispiele erläutert. Dem Fachmann sind jedoch Ausgestal­ tungen und Abwandlungen möglich, ohne dadurch der Erfin­ dungsgedanke verlassen wird. Beispielsweise ist es mög­ lich, statt eines Heißschmelzklebers ein anderes Verguß­ material, vorzugsweise ein Einkomponenten-Material, aber auch ein Mehrkomponentenmaterial, zu verwenden. Es sollte jedoch darauf geachtet werden, daß eine gute Haftung zwischen der Vergußmasse und den zu vergießenden Bautei­ len, Bauelementen oder Baugruppen gewährleistet ist, was beispielsweise durch die Wahl des Vergußmaterials er­ reicht wird.

Claims (14)

1. Verfahren zum Schützen von elektrischen, elektroni­ schen, elektromechanischen und/oder mechanischen Bauteilen, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile unter Verwendung eines Spritzgießverfahrens mit ei­ ner Vergußmasse ummantelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergußmasse ein thermoplastischer Kunststoff ist.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergußmasse ein thermoplastischer Heißschmelzkleber ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Spritzgießverfahren ein Niederdruckverfahren verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Spritzgießen mit einem Druck von 0 bis 60 bar durchgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Untergruppen, Bauelemen­ te und/oder Bereiche des Bauteils vorvergossen wer­ den.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vergußmasse An­ schluß- und/oder Befestigungselemente eingebracht werden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergußmasse mit Ver­ steifungsstrukturen ausgebildet wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergußmasse eine ho­ he spezifische Wärmeleitfähigkeit aufweist.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergußmasse tempera­ turbeständig ist.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens in einem Teil der Vergußmasse leitfähige Partikel vorgesehen sind.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Spritzgießwerkzeuge zur Durchführung des Verfahrens beschichtet werden.

13. Schutzeinrichtung für ein elektrisches, elektroni­ sches, elektromechanisches und/oder mechanisches Bauteil, hergestellt nach einem Verfahren gemäß ei­ nem der vorhergehenden Ansprüche.

14. Schutzeinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schutzeinrichtungen mit den Bau­ teilen Einheiten für den Einbau in Fahrzeugen sind.