DE19858111A1 - Abgedichteter Steckverbinder und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Abstract

Ein Steckverbinder weist zur Abdichtung auf dem Isolierkörper (12) des Anschlussbereichs (2) eine Schicht (16) aus ausgehärtetem Gießharz auf, deren Außenumfang mit dem Außenumfang des Metallkragens (8) der Stiftleiste (2) fluchtet.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Steckverbinder mit einer Abdichtung gegen Flüssigkeiten und Gase nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie hat auch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Steckverbinders zum Gegenstand.

Steckverbinder, die nach DIN 41 652 normiert sind, weisen ei­ ne Steckleiste oder Steckbereich, der als Buchse oder Stecker ausgebildet ist, und eine Stiftleiste oder Anschlußbereich auf. Sie werden mit dem Steckbereich an der Außenseite an Ge­ häuseausbrüchen montiert, wobei die Stiftkontakte oder Löt­ kelche des Anschlussbereichs insbesondere mit Kabel und Lei­ terplatten im Gehäuse verbunden werden.

Häufig ist es erforderlich, daß Steckverbinder flüssigkeits- und gasdicht sind. So spielt die Abdichtung gegen Feuchtig­ keit und Spritzwasser bei Anwendungen im Freien und in der Industrie eine große Rolle. Gasdichtigkeit wird beispielswei­ se bei evakuierten Gehäusen verlangt. Statt den Flüssigkeits- oder Gaseintritt in das Gehäuse zu verhindern, kann es auch erforderlich sein, den Austritt von Flüssigkeiten oder Gasen aus dem Gehäuse zu verhindern, beispielsweise wenn ein Gehäu­ se mit einer Kunststoffmasse ausgegossen werden soll oder wenn das Gehäuse ein Schutzgas enthält.

Um Steckverbinder abzudichten, ist es bekannt, zwischen der Steckleiste und dem Anschlußbereich eine Dichtung aus einem gummielastischen Material vorzusehen. Derart abgedichtete Steckverbinder sind jedoch sehr kostspielig, da keine Stan­ dardsteckverbinder verwendet werden können. Ferner sind Rund­ steckverbinder mit Gewinde bekannt, die durch Dichtringe und eingespritzte Kontakte abgedichtet werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, Standard-Steckverbinder kosten­ günstig abzudichten, ohne ihre Beschaffenheit für die Weiter­ verarbeitung, wie Lötprozeßtauglichkeit oder Montage, zu be­ einträchtigen.

Dies wird erfindungsgemäß mit dem im Anspruch 1 gekennzeich­ neten Steckverbinder erreicht. In den Ansprüchen 2 bis 6 sind vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Steckver­ binders angegeben. Der Anspruch 7 hat ein bevorzugtes Verfah­ ren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Steckverbinders zum Gegenstand, welches durch die Ansprüche 8 bis 12 in vorteil­ hafter Weise weiter ausgebildet wird.

Nach der Erfindung wird die Abdichtung nur durch die ausge­ härtete Gießharzschicht auf dem Isolierkörper des Anschluss­ bereichs realisiert, also ohne daß am Steckverbinder Hilfs­ mittel, beispielsweise ein Montagerahmen verbleibt, der die Weiterverarbeitung, wie die Montage an vorgegebenen Stellen und Gehäuseausbrüchen beeinträchtigt. Durch die ausgehärtete Gießharzschicht auf dem Isolierkörper ist damit eine weitere Verarbeitung des erfindungsgemäßen Steckverbinders wie in seiner ursprünglichen unvergossenen Beschaffenheit ungehin­ dert möglich.

Mit der Erfindung wird erreicht, daß der Steckverbinder die geforderte Abdichtung gegen Flüssigkeiten und Gase aufweist, zugleich aber so wie ein Standard-Steckverbinder verarbeitbar ist. Die Vorteile eines Standard-Steckverbinders, wie Verfüg­ barkeit, Baugröße und Kosten werden erfindungsgemäß durch ei­ ne einwandfreie Abdichtung gegen Flüssigkeiten und Gase er­ gänzt.

Die erfindungsgemäß abgedichteten Steckverbinder können in Systeme eingebaut werden, die komplett mit Kunststoffen oder anderen Materialien ausgegossen werden. Die erfindungsgemäßen Steckverbinder können in allen Bereichen eingesetzt werden, in denen verhindert werden soll, daß Flüssigkeiten oder Gase aus einem oder in ein elektronisches Gerät hineingelangen.

Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Steckverbinders wird an dem Metallkragen an dem Anschlussbereich eines Standard- Steckverbinders eine Form angebracht, die an dem Anschluss­ bereich über den Isolierkörper hinaus vorsteht. Die Form wird mit dem flüssigen Gießharz gefüllt und die Gießharz­ schicht auf dem Isolierkörper nach dem Aushärten entformt.

Vorteilhafterweise wird die Form durch ein auf den Außenum­ fang des Metallkragens geklebtes Klebeband gebildet. Das Kle­ beband läßt sich nach dem Aushärten vom Gießharz leicht lösen und hinterläßt keine Rückstände an dem Gießharz und dem Me­ tallkragen. Das Klebeband, das eine Dicke von z. B. etwa 0,2-0,8 mm aufweisen kann, kann jedoch gegebenenfalls auch an dem Steckverbinder verbleiben. Das Klebeband muss der Reaktions­ wärme beim Aushärten des Gießharzes standhalten und vom Steckverbinder und Verguß rückstandslos ablösbar sein.

Durch das an den Außenumfang des Metallkragens geklebte Kle­ beband als Gießform weist die Gießharzschicht den gleichen Außenumfang wie der Metallkragen auf. Das heißt, die Gieß­ harzschicht und der Metallkragen fluchten miteinander.

Die Dicke der Gießharzschicht kann 1 bis 4 mm betragen. Vor­ zugsweise liegt sie bei etwa 3 mm. Damit stehen die Stiftkon­ takte, die normalerweise eine Länge von 5 bis 6 mm aufweisen, aus der Gießharzschicht so weit vor, daß der übliche An­ schluss ausgeführt werden kann, z. B. durch Löten. Die Stift­ kontakte können dabei auch als Lötkelche ausgebildet sein. Die Steckverbinder können gerade oder abgewinkelte Stiftkon­ takte oder Lötanschlüsse aufweisen. Das Löten erfolgt vor­ zugsweise durch Tauchlöten.

Falls der Steckverbinder Stiftkontakte aufweist, die kürzer sind als die Dicke der aufzubringenden Gießharzschicht, kön­ nen die Stiftkontakte zuerst mit einem Draht verlötet werden, bevor das Gießharz aufgebracht wird.

Die undichten Stellen eines Standard-Steckverbinders nach DIN 41 652 werden durch die Bohrungen in dem Isolierkörper, in denen die Stiftkontakte des Anschlussbereichs und die Federn oder Stifte des Steckbereichs befestigt sind, sowie durch den Spalte zwischen dem Metallkragen und dem Isolierkörper gebil­ det.

Andererseits darf beim Gießen kein Gießharz durch diese un­ dichten Stellen zur Steckseite des Verbinders gelangen, die damit unbrauchbar werden würde. Demgemäß muß erfindungsgemäß ein Gießharz verwendet werden, das eine hinreichende Viskosi­ tät und eine kurze Topfzeit aufweist. Vorzugsweise beträgt die Viskosität des Gießharzes daher 1000 bis 15000 mPas bei 25°C, insbesondere 4000 bis 8000 mPas. Ferner wird die Topf­ zeit so eingestellt, daß sie höchstens 20 min, vorzugsweise 5 bis 10 min beträgt. Die Einstellung der Topfzeit kann dabei durch Zugabe von Aushärtungsbeschleunigern erfolgen. Die Aus­ härtung erfolgt vorzugsweise bei Raumtemperatur, jedenfalls unter 40°C, um die Viskosität nicht zu erniedrigen.

Die Viskosität des unreagierten Gießharzes darf andererseits nicht zu hoch sein, um eine gleichmäßige Verteilung des Gieß­ harzes in der Form unter Bildung einer gleichmäßig dicken Schicht zu gewährleisten.

Da die Gießharzschicht auf dem Isolierkörper einen unge­ schützten Außenumfang, insbesondere eine ungeschützte Außen­ kante aufweist, muß sie eine entsprechende Festigkeit besit­ zen. Demgemäß beträgt die Shore Härte D der Gießharzschicht des erfindungsgemäßen Steckverbinders vorzugsweise mindestens 30, insbesondere ca. 60 bis 100. Um die Festigkeitseigen­ schaften zu verbessern, enthält das Gießharz mineralische Füllstoffe.

Das Gießharz kann irgendein gießbarer duroplastischer Kunst­ stoff sein, der sich beispielsweise durch einen Härter aus­ härten läßt. Als besonders geeignet hat sich Polyurethan er­ wiesen, das aus einer Isocyanat-Komponente und einer Polyol- oder Polyaminkomponente gebildet wird. Das Polyurethan- Gießharz weist eine hohe Haftfähigkeit an den einzelnen Kom­ ponenten des Steckverbinders auf und gewährleistet damit eine zuverlässige Abdichtung gegen Flüssigkeiten und Gase. Diese Komponenten sind das Blech, aus dem der Metallkragen besteht, die Keramik oder das sonstige Isoliermaterial, aus dem der Isolierkörper besteht, ferner die beispielsweise aus Messing und gegebenenfalls vergoldeten oder mit anderen Edelmetallen beschichteten Stiftkontakte. Zudem besitzt insbesondere füll­ stoffhaltiges Polyurethan die erforderliche Temperaturbestän­ digkeit für die Weiterverarbeitung des Steckverbinders in Lötprozessen. Auch ist es gegenüber Flußmitteln beständig, die für den Lötvorgang verwendet werden.

Nachstehend ist die Erfindung anhand der beigefügten Zeich­ nung beispielhaft näher erläutert.

Darin zeigen:

Fig. 1 und 2 eine Seitenansicht bzw. eine Draufsicht auf einen Steckverbinder nach DIN 41 652; und

Fig. 3 und 4 eine Seitenansicht und eine Draufsicht auf ei­ nen mit dem Steckverbinder nach Fig. 1 und 2 herge­ stellten erfindungsgemäßen Steckverbinder.

Gemäß Fig. 1 und 2 besteht der Steckverbinder, ein sogenann­ ter Sub-D Steckverbinder aus einem Steckbereich 1 und einem Anschlußbereich 2. Der Steckbereich 1 und der Anschlußbereich 2 sind jeweils durch ein Blechteil 3, 4, z. B. aus Stahl ge­ bildet, die jeweils einen Flanschabschnitt 5, 6 mit einem in der Draufsicht gemäß Fig. 2 trapezförmigen Metallkragen 7,8 aufweisen. Die Flanschabschnitte 5, 6 sind z. B. durch Nieten miteinander verbunden und mit zwei Befestigungslöchern 9, 10 zur Befestigung des Steckverbinders an einer Öffnung in einer nicht dargestellten Gehäusewand versehen.

In dem Metallkragen 7 der Steckbereich 1 sind nicht darge­ stellte Stift- oder Federkontakte in einem nicht dargestell­ ten Isolierkörper vorgesehen. Der Steckbereich 1 kann als Stecker oder Buchse ausgebildet sein. In dem Metallkragen 8 des Anschlussbereichs 2 befindet sich ein Isolierkörper 12 z. B. aus glasfaserverstärktem Kunststoff, der bei dem gezeig­ ten 9-poligen Verbinder mit neun Bohrungen 13 versehen ist, in die jeweils ein Stiftkontakt 14 eingelassen ist.

Zur Herstellung der erfindungsgemäßen Abdichtung wird, wie in Fig. 1 und 2 gestrichelt dargestellt, ein Klebeband 15 an dem Außenumfang des Metallkragens 8 des Anschlussbereichs 2 geklebt. Dadurch wird eine nach oben offene Form gebildet, in die das flüssige Gießharz gefüllt wird. Dazu kann eine Do­ siernadel verwendet werden, wobei das Gießharz zuerst zwi­ schen den Stiftkontaktreihen und dann entlang der Kontur auf den Isolierkörper 12 aufgebracht wird. Um scharfe Kanten in­ folge der Kapillarwirkung des Gießharzes zu vermeiden, wird bis zur oberen Kante des Klebebandes 15 aufgefüllt.

Nach dem Aushärten des Gießharzes wird das Klebeband 15 ent­ fernt, wodurch der in Fig. 3 und 4 dargestellte Steckverbin­ der erhalten wird, der auf dem Isolierkörper 12 gemäß Fig. 2 eine ausgehärtete Gießharzschicht 16 aufweist, die mit dem trapezförmigen Außenumfang des Metallkragens 8 des Anschluss­ bereichs 2 fluchtet. Die Stiftkontakte 14 sind damit mit ih­ rem dem Isolierkörper 12 zugewandten Bereich dicht in die Gießharzschicht 16 eingebettet. Zugleich wird der Spalt 17 zwischen Isolierkörper 12 und Metallkragen 8 durch die Gieß­ harzschicht 16 dicht verschlossen. Die Dicke d der Gießharz­ schicht 16 kann beispielsweise 3 mm betragen.

Claims (12)

1. Steckverbinder mit einer Abdichtung gegen Flüssigkeiten und Gase, dessen Anschlussbereich (2) einen Metallkragen (8) aufweist, in dem ein Isolierkörper (12) angeordnet ist, der mit Bohrungen (13) versehen ist, in denen die Stiftkontakte (14) befestigt sind, dadurch gekennzeich­ net, daß die Abdichtung durch eine Schicht (16) aus einem ausgehärteten Gießharz auf dem Isolierkörper (12) gebil­ det wird, in die die Stiftkontakte (14) eingebettet sind.

2. Steckverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenumfang der Gießharzschicht (16) mit dem Au­ ßenumfang des Metallkragens (8) fluchtet.

3. Steckverbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Dicke (d) der Gießharzschicht (16) 1 bis 4 mm beträgt.

4. Steckverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Shore D-Härte des ausgehär­ teten Gießharzes wenigstens 30 beträgt.

5. Steckverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Gießharz mineralische Füll­ stoffe enthält.

6. Steckverbinder nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Gießharz durch eine Polyu­ rethanmasse gebildet wird.

7. Verfahren zur Herstellung des Steckverbinders nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Gießharz in eine um den Metallkragen (8) an­ gebrachte, den Isolierkörper (12) überragende Form ge­ füllt und ausgehärtet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Form durch ein auf den Außenumfang des Metallkragens (8) geklebtes Klebeband (15) gebildet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Gießharz eine Viskosität von 1000 bis 15000 mPas aufweist.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Topfzeit des Gießharzes auf höch­ stens 20 min eingestellt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Gießharz mineralische Füllstoffe enthält.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Gießharz zu einer Polyurethanmasse aushärtet.