DE19818040C1 - SMD-Spulenkörper mit Flachdrahtanschlüssen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen SMD-Spulenkörper aus Kunststoff mit in Vertiefungen (1) des Kunststoffes eingepreßten Flachdrähten (2). Der Kunststoff besteht aus Duroplast, und die Flachdrähte sind so in die Vertiefungen (1) des Kunststoffes eingepreßt, daß mindestens zwei Seitenflächen des Flachdrahtes (2) nicht in Berührung mit dem Kunststoff sind und der Querschnitt des Flachdrahtes (2) formschlüssig gegen dessen Verdrehen wirkt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen SMD-Spulenkörper (SMD = Surface Mounted Device bzw. oberflächenmontierte Vor­ richtung) aus Kunststoff mit in Vertiefungen des Kunststoffes eingepreßten Flachdrähten.

Aus der DE 42 20 287 C2 ist ein Spulenkörper aus ungesättig­ tem Polyester bekannt, der eingespritzte Anschlußstifte auf­ weist.

Aus der DE 32 44 628 A1 sind Anschlußstifte für Spulenkörper bekannt, die im Anwickelbereich einen polygonalen Querschnitt aufweisen.

Spulenkörper sollen als Massenartikel mit möglichst geringem Aufwand bzw. niedrigen Kosten herstellbar sein. Aus diesem Grund werden derzeit bevorzugt aus gespritztem Kunststoff hergestellte Spulenkörper verwendet, bei denen in Vertiefun­ gen Standarddraht nach dem Spritzen eingepreßt wird. Bei die­ sem Einpressen treten jedoch Probleme auf: infolge der rela­ tiv großen Toleranzschwankungen zwischen dem Draht und der zugehörigen Vertiefung im Kunststoff kommt es beim Einpressen zu unterschiedlich starken Preßpassungen die oft zu schwach oder zu fest sind. Ist die Preßpassung zu schwach, dann hält der in die Vertiefung eingepreßte Draht nicht ausreichend fest, während eine zu starke Preßpassung zu einem Aufreißen des Kunststoffes durch die um den Draht entstehenden Umfangs­ spannungen im Kunststoff führt. Das gleiche Problem tritt auch bei Stiftspulenkörpern auf, welche mit einem Vierkant­ draht oder mit Flachdraht bestückt werden. Speziell bei SMD- Spulenkörpern ist dieses Problem besonders gravierend, da hier meist sehr wenig Kunststoff als Einbettung zur Verfügung steht.

Um die obigen Schwierigkeiten zu umgehen, werden bisher als Kunststoff für nachträglich bestückte SMD-Spulenkörper u. a. nur thermoplastische Kunststoffe verwendet. In solche thermopla­ stischen Kunststoffe kann Flachdraht nachträglich eingepreßt werden, da thermoplastische Kunststoffe im Vergleich zu bei­ spielsweise Duroplasten eine viel höhere Bruchdehnung haben und damit Toleranzen besser aufnehmen können.

Der Einsatz von thermoplastischen Kunststoffen ist aber mit erheblichen Nachteilen verbunden: die Lötwärmebeständigkeit von thermoplastischen Kunststoffen ist erheblich geringer als diejenige von duroplastischen Kunststoffen, so daß die einge­ preßten Drähte infolge der beim Lötvorgang auftretenden Wärme dazu neigen, ihre Koplanarität zu verlieren, was gerade bei der Montage von SMD-Spulenkörpern auf einer Platine nicht ge­ wünscht wird. Die geringe Lötwärmebeständigkeit der thermo­ plastischen Kunststoffe führt also zu Koplanaritätsproblemen an den die Anschlüsse des SMD-Spulenkörpers bildenden und in den Kunststoff des Spulenkörpers eingepreßten Drähten. Gerade aus diesem Grund wird daran gedacht, speziell SMD-Spulenkör­ per, bei denen die Planarität der Anschlüsse von besonderer Bedeutung ist, aus Duroplast herzustellen. Wie aber oben er­ läutert wurde, haben duroplastische Kunststoffe den Nachteil, daß in diese jedenfalls bisher Drähte nicht zuverlässig nach­ träglich eingepreßt werden können.

Um auch diese Schwierigkeit zu überwinden, könnte daran ge­ dacht werden, die Planarität der Anschlüsse durch Einspritzen von Lead-Frames bzw. Leiterrahmen zu gewährleisten. Mit Lei­ terrahmen eingespritzte Anschlüsse sind aber mit erheblichen Nachteilen in den Herstellungskosten verbunden: das an das Einspritzen anschließende Strahlen und Tempern der Bauteile beeinträchtigt die Lötbarkeit der SMD-Anschlüsse, weshalb un­ ter Schutzgas getempert werden muß, und anstelle einer wenig aufwendigen Strahlentgratung muß eine Formentgratung mit teu­ ren Werkzeugen vorgenommen werden. Es hat sich gezeigt, daß SMD-Spulenkörper, deren Anschlüsse mittels Leiterrahmen ein­ gespritzt sind, sogar um 50% teurer sind als SMD-Spulenkör­ per aus Duroplast mit nachträglich bestücktem Flachdraht. Bei solchen Spulenkörpern können nämlich die rohen Spritzgußteile nach dem Spritzen beliebig gestrahlt und getempert werden, ohne die Lötbarkeit zu beeinträchtigen, da die Anschlüsse ja erst anschließend eingepreßt werden.

Insgesamt ist also festzustellen, daß die Verwendung von du­ roplastischen Kunststoffen für SMD-Spulenkörper äußerst wün­ schenswert ist. In solche duroplastischen Kunststoffe können aber bisher Flachdrähte als Anschlüsse nicht zuverlässig nachträglich eingepreßt werden, da in vielen Fällen entweder bei schwachen Preßpassungen der Draht in der jeweiligen Ver­ tiefung nicht ausreichend sicher festgelegt ist oder bei zu starken Preßfassungen der duroplastische Kunststoff um den Draht herum infolge der dort entstehenden Umfangsspannungen reißt.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen SMD- Spulenkörper zu schaffen, bei dem Flachdrähte auch in Kunst­ stoffe mit hoher Lötwärmebeständigkeit zuverlässig und sicher eingepreßt werden können, so daß die Planarität der durch die Drähte gebildeten Anschlüsse gewährleistet ist und ein Reißen des Kunststoffes vermieden wird.

Diese Aufgabe wird bei einem SMD-Spulenkörper der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kunst­ stoff aus Duroplast besteht und daß die Flachdrähte in die Vertiefungen des Kunststoffes so eingepreßt sind, daß minde­ stens zwei Seitenflächen des Flachdrahtes nicht in Berührung mit dem Kunststoff sind und der Querschnitt der Flachdrähte formschlüssig gegen dessen Verdrehen wirkt.

Die Vertiefungen des Kunststoffes können dabei vieleckig, oval, elliptisch oder halbkreisförmig sein. Die Querschnitts­ form des Drahtes kann beispielsweise quadratisch, rechteckig, dreieckig, vieleckig, elliptisch oder oval sein.

Der Flachdraht wird also in eine Vertiefung gedrückt, die den Flachdraht über wenigstens eine Ecke festklemmt, wobei minde­ stens zwei Seitenflächen des Flachdrahtes von der umgebenden Vertiefung nicht berührt werden. Damit ist ein sicheres Fest­ halten des Flachdrahtes in der Vertiefung gewährleistet, wo­ bei aber durch die freiliegenden Seitenflächen des Flachdrah­ tes sichergestellt ist, daß sich die Vertiefung in diesen Be­ reichen frei verformen kann und somit als Toleranzausgleich zu wirken vermag. Hohe Umfangsspannungen beim Einpressen und Risse im duroplastischen Kunststoff werden dadurch, wie Ver­ suche ergeben haben, zuverlässig vermieden.

Durch die Querschnittsform der Vertiefung wird gewährleistet, daß der Flachdraht formschlüssig in der Vertiefung festgehal­ ten wird: der Querschnitt wirkt formschlüssig gegen ein Ver­ drehen des Drahtes in der Vertiefung. Dies ist gerade bei SMD-Spulenkörpern mit gebogenen Anschlüssen von Bedeutung, da beim Abwickeln und Abreißen der Drähte durch die abgewinkelte Anschlußform größere Drehmomente entstehen als bei den gera­ den Anschlüssen der Stiftspulenkörper.

Durch die Verwendung formschlüssiger Vertiefungen anstelle zylindrischer Bohrungen kann die Minimalkraft der Preßverbin­ dung reduziert werden, da Momente, die bei der Bewicklung der Anschlüsse auftreten, vom Formschluß aufgenommen werden. So­ mit reduziert sich die Gefahr von Spannungsrissen im duropla­ stischen Kunststoff nochmals beträchtlich, da die Maximal­ kraft bei kleinerem zulässigen Preßsitz ebenfalls deutlich abnimmt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 bis 5 verschiedene Gestaltungen von Vertiefungen und Querschnitten von Flachdrähten und

Fig. 6 und 7 SMD-Spulenkörper, die mit solchen Vertiefun­ gen bzw. Flachdrähten ausgestattet sind.

Fig. 1 zeigt eine Vertiefung 1 und einen Standardflachdraht 2 (in Strichlinien), der in die Vertiefung 1 eingepreßt wird. Die Abmessungen der Vertiefung sind durch A, B und D gegeben, während die Abmessungen des Flachdrahtes mit a, b und d be­ zeichnet sind. Damit der Flachdraht 2 sicher in der Vertie­ fung 1 gehalten wird, müssen hier die folgenden Bedingungen erfüllt sein:

a < A, b < B und d < D

Während die Fig. 1 ein Beispiel zeigt, bei welchem ein Stan­ dardflachdraht in eine vieleckige Vertiefung 1 eingepreßt ist, bezieht sich Fig. 2 auf ein Beispiel mit einem Standard­ flachdraht 2, der hier in eine ovale Vertiefung 1 eingepreßt ist.

Fig. 3 veranschaulicht, wie ein Standardflachdraht 2 in einer elliptischen Vertiefung 1 angebracht ist, während die Fig. 4 und 5 das Festlegen eines Standardflachdrahtes 2 in einer halbkreisförmigen Vertiefung 1 bzw. in einer "abgeschnitte­ nen" halbkreisförmigen Vertiefung 1 darstellen.

Beim Beispiel von Fig. 2, bei der die Vertiefung 1 oval oder "rechteckig mit Radien" ist, werden vier Ecken geklemmt, wäh­ rend vier Seiten des Drahtes frei liegen. Gleiches gilt auch für das Beispiel von Fig. 1.

Beim Beispiel von Fig. 3 sind ebenfalls vier Ecken des Drah­ tes 2 geklemmt, während alle vier Seiten des Drahtes frei liegen. Im Beispiel von Fig. 4 sind zwei Ecken des Drahtes geklemmt, während drei Seiten des Drahtes 2 frei liegen und eine Seite des Drahtes 2 am Kunststoff anliegt. Schließlich ist beim Beispiel von Fig. 5 eine Ecke geklemmt, während zwei Seiten des Drahtes 2 frei liegen und zwei Seiten des Drahtes 2 am Kunststoff in der Vertiefung 1 anliegen.

Bei allen Beispielen der Fig. 1 bis 5 ist also gewährleistet, daß der Querschnitt des Flachdrahtes 2 formschlüssig gegen ein Verdrehen wirkt, wobei der Flachdraht 2 an einer oder mehreren Flächen der Vertiefung anliegen kann.

Mindestens eine Ecke (vgl. Fig. 5) ist geklemmt, und minde­ stens zwei Seitenflächen des Flachdrahtes (vgl. ebenfalls Fig. 5) werden von der umgebenden Vertiefung 1 nicht berührt, so daß sich die Vertiefung in diesen Bereichen frei verformen kann und als Toleranzausgleich zu wirken vermag. Hohe Um­ fangsspannungen beim Einpressen und gegebenenfalls im Kunst­ stoff auftretende Risse werden dadurch zuverlässig vermieden.

Fig. 6 und 7 zeigen noch SMD-Spulenkörper 3 mit Anschlußlei­ sten 4, in denen Vertiefungen 1 gemäß einem der Beispiele 1 bis 5 beim Spritzen der Spulenkörper 3 aus duroplastischem Kunststoff erzeugt werden. In diesen Vertiefungen werden nachträglich die Flachdrähte 2 eingepreßt. Durch die gewähl­ ten Formen für die Vertiefungen 1 und die Flachdrähte 2 ist sichergestellt, daß die Flachdrähte 2 zuverlässig in den Ver­ tiefungen 1 festgelegt sind, ohne in dem die Vertiefungen 1 umgebenden duroplastischem Kunststoff Risse zu verursachen.

Claims (5)

1. SMD-Spulenkörper aus Kunststoff mit in Vertiefungen (1) des Kunststoffes eingepreßten Flachdrähten (2), dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff aus Duroplast besteht und daß die Flachdrähte (2) in die Vertiefungen (1) des Kunststoffes so eingepreßt sind, daß mindestens zwei Sei­ tenflächen der Flachdrähte (2) nicht in Berührung mit dem Kunststoff sind und der Querschnitt der Flachdrähte (2) formschlüssig gegen dessen Verdrehen wirkt.

2. SMD-Spulenkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefungen (1) des Kunststoffes vieleckig, oval, elliptisch oder halbkreisförmig sind.

3. SMD-Spulenkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Querschnittsform des Flachdrahtes (2) quadratisch, rechteckig, dreieckig, vieleckig, elliptisch oder oval ist.

4. SMD-Spulenkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Flachdraht (2) über wenig­ stens eine Ecke geklemmt ist.

5. SMD-Spulenkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der Flachdraht (2) mindestens an einer oder mehreren Flächen der Vertiefung anliegen kann (vgl. Fig. 4, 5).