DE2234723A1

DE2234723A1 - Giessen von kunstharzen unter reduziertem druck

Info

Publication number: DE2234723A1
Application number: DE2234723A
Authority: DE
Inventors: Hitoshi Tsuchiya; Ching-Chun Yao
Original assignee: Rion Co Ltd
Current assignee: Rion Co Ltd
Priority date: 1972-07-10
Filing date: 1972-07-14
Publication date: 1974-01-31
Also published as: GB1396536A; FR2193686B1; FR2193686A1; US3829263A; CH538343A; DE2234723B2

Description

DR. ING. E. HOFFMANN _ν· DIPL·. ING. W. EITtE - JDH. REH. NAT. K. HOFFMANN

D-8000 MDNCHENSI · ARABELLASTRASSE 4 · TELEFON (0811)911087

kabushiki kaisha,,

Tokyo / JAPAE

Gießen von Kunstharzen unter reduziertem

Druck

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Gießen von Kunstharzen in Form von Flüssigkeiten unter reduziertem Druck und sogar bei Raumtemperatur,

Bisher ist es üblich gewesen, Kunstharze in Form von Flüssigkeiten, beispielsweise Epoxy- oder Polyesterharze zur Verfestigung in geforderter Gestalt in vorbestimmte Formen zu gießen, welches "Guß" genannt wird und ebenfalls derartige Harze in den festen Zustand, in welchem sie Artikel unterschiedlicher Gestalt hermetisch umschließen, zu überführen. Letztere Maßnahme kann "Vergießung", "Einkapselung" oder "Versiegelung" genannt werden. In dem'Bereich der Elektronikteile erzeugenden Industrie sind diese Maßnahmen angesichts der Bearbeitbarkeit

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und der Massenproduktivität vielen Problemen begegnet. Kürzlich ist eine Technik zur Herstellung hermetisch mit Kunstharzen umschlossener Elektronikelemente bekanntgeworden, die sich des Preßspritzens bei reduzierten Drücken oder in Vakua bedient. Gewiß ist das Preßspritzen dadurch vorteilhaft, daß es geringere Preßdrücke als der Spritzguß und die Formpressung erfordert, wenngleich die Ausführung immer noch Drücke von Io bis loo kg/cm bei einer Temperatur oberhalb l6o C erfordert. Dies hat zu dem Nachteil geführt, daß die verarbeiteten Elektronikteile in ihren Kennlinien bzw. Merkmalen infolge des eben erwähnten Druckes und Temperatur beschädigt oder beeinträchtigt werden können. Insbesondere wird festgestellt, daß eine Vielzahl an Elektronikteilen und Elementen bekannt ist, die einer Gießtemperatur von l6o°C nicht widerstehen können. Beispielsweise besitzen piezoelektrische Elemente aus Rochelle-Salz einen Schmelzpunkt von 55⁰C und eine maximal zulässige Temperatur von 45°C und sind zusätzlich zerfließlich und efflorescent. Demnach wird verständlich, daß das Preßspritzen nicht zur hermetischen Einhüllung derartiger piezoelektrischer Elemente mit Kunstharzen verwendbar ist.

Darüberhinaus ist eine Vielzahl elektronischer Teile und Elemente kürzlieh entwickelt worden, was zum Aufkommen elektrischer Teile und Elemente mit besseren Eigenschaften und geringerer Größe als bei den bisher erzeugten geführt hat. Einige jener entwickelten Teile und Elemente haben sich nicht nur unfähig erwiesen, diese in dem Preßspritzen angewandten Spritzdrücke unter vermindertem Druck auszuhalten, sondern setzen einer vollständigen Einkapselung mit Kunstharzen bei Anwendung der bekannten vorstehend beschriebenen Spritztechniken Schwierigkeiten entgegen. Es hat sich nämlich als schwierig erwiesen, Kunstharze in Form von Flüssigkeiten gleichmäßig in Schlitze oder Löcher der Größenordnung von o,l bis o,o5 mm, die bei elektrischen Teilen und Elementen vorliegen können, einzugießen bzw. spritzen.

Demnach hat sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt,

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ein.neues und verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung zum Vergießen von Kunstharzen in Form von Flüssigkeiten.unter reduziertem Djnick selbst bei Raumtemperatur zur Verfügung zu

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stellen, dasYinsbesondere zum hermetischen Einschluß klein dimensionierter gegen physikalische und/oder chemische Beschädigung empfindliche elektronische Teile und Elemente eignet, wobei die Bearbeitbarkeit, Massenproduktivität und Erhaltung der Eigenschaften des Produktes aμsgezeichnet sind.

Die Erfindung erfüllt die Aufgabe durcn Lieferung eines Verfahrens zum Gießen eines Kunstharzes in Form einer Flüssigkeit zum hermetischen Einschluß von Werkstücken, welches die Schritte der Einbringung der Werkstücke am Orte innerhalb, der Hohlräume der Form, eines für jeden Hohlraum, und Eingießen eines flüssigen Gemisches eines Kunstharzes und eines Härtungsmittels hierfür in vorbestimmten Mengenverhältnissen bei Raumtemperatur in die Formhohlräume zum Einschluß der V/erkstueke in jedem der Hohlräume in festem Zustand umfaßt und dadurch gekennzeichnet ist, daß· die Form einem vorbestimmten reduzierten Druck ausgesetzt und das flüssige Gemisch aus Kunstharz und Härtungsmittel in die Formhohlräume unter reduziertem Druck bei Raumtemperatur zur vollständigen Auffüllung der Hohlräume gesaugt und anschließend die Form wieder auf Umgebungsdruck zurückgeführt wird, um jene Teile des die Hohlräume füllenden Gemisches zu verfestigen.

Die Form kann vorzugsweise aus Kunststoff erzeugt werden, der durch das Kunstharz in festem Zustand leicht auflösbar ist.

Eine bevorzugte Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann ein Gefäß, worin-eine Menge eines flüssigen Gemisches eines Kunstharzes und eines Härtungsmittels hierfür mit vorbestimmtem Mengenverhältnis und bei Raumtemperatur eingeschlossen ist, ein Behältnis,mit reduzierbarem Druck, eine Form, in deren Hohlräumen zu umhüllende Werkstücke angeordnet und die in dem Behältnis lösbar angebracht ist, ein normalerweise geschlos-

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senes elektromagnetisches Ventil, wodurch der Tiegel mit der Form verbunden ist, eine Vakuumpumpe zur Evakuierung des Behältnisses, ein weiteres, zwischen der Vakuumpumpe und dem Behältnis angebrachtes elektromagnetisches Ventil, bei dessen erster Arbeitsposition das Behältnis wirksam mit der Vakuumpumpe verbunden ist und der zweiten Arbeitsposition das Behältnis mit der Umgebungsluft in Verbindung steht, ein Druckprüfgerät zur Messung eines vorbestimmten reduzierten Drucks innerhalb des Behältnisses, um das erste elektromagnetische Ventil zu öffnen, wodurch bewirkt wird, daß das flüssige Gemisch von dem Tiegel in die Höhlungen der Form gesaugt wird, und auf die vollständige Auffüllung der Hohlräume der Form mit der Flüssigkeit reagierende Geräte zur Schließung des ersten elektromagnetischen Ventils umfassen, während die Vakuumpumpe gestoppt und das zweite elektromagnetische Ventil von seiner ersten in die zweite Arbeitsposition gebracht wird, um den Druck in dem Behältnis wieder auf den Umgebungsdruck zu bringen.

Um zu ermitteln, wann das flüssige Gemisch aus Kunstharz und Härtungsmittel die Hohlräume der Form vollständig füllt, kann letzteres vorteilhaft mit entsprechenden Auslaßöffnungen, die sich nach der äußeren Oberfläche der Form öffnen und einer Abschaltungsvorrichtung, beispielsweise einem Endumschalter, versehen werden, die einer ausgewählten Auslaßöffnung innerhalb des Behältnisses benachbart angebracht ist, um auf das Überfließen des flüssigen Gemisches aus der Form durch die gewählte Auslaßöffnung unter Schließung des ersten elektromagnetischen Ventils zu reagieren, während die Vakuumpumpe gestoppt und das zweite elektromagnetische Ventil von seiner ersten in die zwei-, te Arbeitsposition gebracht wird.

Die vorliegende Erfindung wird durch die folgende detaillierte Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen veranschaulicht.

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Figur 1 stellt eine perspektivische Ansicht einer, reduzierten Druck-Gießvorriehtung mit einem weggekrochenen Teil dar, die gemäß den Lehren der Erfindung aufgebaut ist;

Figur 2 stellt eine Längssehnittansicht eines Teiles der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung entlang der Linie II - II der Fig. 1 dar, wobei die verbundenen Komponenten im Aufriß veranschaulicht sind;

Figur j5 stellt eine perspektivische Ansieht einer Brille, in die ein Gehör eingebracht ist dar und die eine eingekapselte Verstärkereinheit, die durch die in Fig. 1 mit einem abgeschnittenen Teil gezeigte Vorrichtung erzeugt wurde, enthalt, um im vergrößerten Maßstab die Weise zu zeigen, in der die eingekapselte Einheit in- der Brille angeordnet ist;

.Figur 4 stellt eine perspektivische Ansicht der in Fig. 3 gezeigten Verstärkungseinheit dar, bevor sie mit einem Kunstharz eingekapselt wird;

Figur 5 stellt eine zu Fig. 4 ähnliche Ansicht dar, die jedoch die Verstärkereinheit nach erfolgter Einkapselung zeigt; ■

,Figur 6 stellt eine teilweise G-rundrißansicht einer zum Gießen der in Fig. 4 gezeigten Verstärkereinheiten geeigneten Gußform mit einem weggebrochenen Teil dar, um die Anordnung der Formhohlräume zu veranschaulichen;

Figur 7 stellt eine Teilschnittansicht entlang der Linie VII- VII der Fig. β dar;

Figur 8 stellt eine perspektivische Ansicht eines bimorphen piezoelektrischen Elementes aus Rochelle-Salz dar, auf welches die Erfindung wirksam angewandt wird;

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Figur 9 stellt eine Querschnittsansicht des Elementes der Fig. 9 dar, das in einem Zwischenschritt des Gießverfahrens gemäß der Erfindung gezeigt ist;

Figur Io stellt eine Figur ,6- ähnliche Ansicht dar, veranschaulicht jedoch eine zum Guß von Elementen wie sie in Fig. 8 gezeigt sind, geeignete .Form dar; und

Figur 11 zeigt eine Fragment-Querschnittsansicht der in Fig. Io gezeigten Form entlang der Linie XI -. XI der Fig. lo.

Bei Bezugnahme auf die Zeichnungen ist insbesondere in Fig. 1 zu sehen, daß eine hier beschriebene Anordnung einen Maschinenkasten Io und ein Behältnis 12 in Form eines rechteckigen Kastens, der auf dem Maschinenkasten Io angebracht ist, umfaßt. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist das Behältnis 12 an seiner Oberseite geöffnet und ist zum Schließen mit einer Deckplatte 14 versehen, in die vorzugsweise eine transparente Glasplatte 16 mit dem Ziel eingelassen ist, das Innere des Behältnisses 12 zu beobachten. Die Glasplatte ,16 ist auch erforderlich, um einen hierauf gerichteten äußeren Druck zu widerstehen, um das Behältnis bei Betrieb unter reduziertem Druck oder Vakuum zu halten. Die Deckplatte 14 ist in Fig. 2 als Schließung der oberen Seite des Behältnisses 12 mit einer dazwischenliegenden Dichtung 18 gezeigt, wodurch sichergestellt wird, daß das Behältnis 12 unter reduziertem Druck oder Vakuum gehalten wird.

Wie am besten aus Fig. 2 hervorgeht, ist eine Form 2o lösbar innerhalb des Behältnisses 12 angebracht und besitzt eine Vielzahl von Formhohlräumen 22, die in longitudinaler, in Zwischenräumen angebrachter, ausgerichteter Beziehung stehen. Am unteren Teil ist eineSchienß24 um alle Formhohlräume 22 zu verbinden und eine Auslaßöffnung 26 angebracht, die mit jedem der Formhohlräume 22 in Verbindung steht und auf der oberen Ober-

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fläche der Form 2o geöffnet ist. Die Hohlräume 22 besitzen eine Dimension und Gestalt, die durch die bestimmten., einzukapselnden Werkstücke vorbestimmt ist. Ein Begrenzungsschal-• ter 28 ist, wie aus Fig. 2 hervorgeht, an der inneren Wandoberfläche des Behältnisses 12 direkt über der Auslaßöffnung 26 an dem rechten Ende mit einem Ziel angebracht, das nachstehend erläutert wird.

,Die Form 2o wird vorzugsweise aus einem billigen Kunststoffmate.rial hergestellt, was deren Massenproduktion erleichtert, während es mithilft, die bestimmten Vergießungen aus demselben freizusetzen. Beispiele für derartiges Material sind Polypropylen, Polyäthylen, Polyvinylchlorid, Silikonharze etc. Darüberhinaus besitzt die Form vorzugsweise einen Aufbau, der leicht zusammen- und-auseinander zu bauen ist. Ein Topf bzw. Tiegel 3o zur Aufnahme einer Menge eines harzartigen Materials in Form einer zu vergießenden Flüssigkeit ist an dem Boden mit einem Rohr J2 verbunden, das" ein normalerweise geschlo»- ' senes elektromagnetisches Ventil j54 hierin angebracht enthält.

Das Rohr 3>2 ist lösbar gegen die benachbarte Seitenwand des Behältnisses 12 gedichtet und endet in einer Gießdüse J6, clie fest in eine Laufschiene 24 der Form 2o eingepaßt ist. Das Ventil J>h dient zur Kontrolle der Menge des Harzmaterials, das in die Form 2o eingegossen wird. Eine kombinierte Wiegevorrichtung und Mischvorrichtung j58 ist benachbart oberhalb des Tiegels 3>o zur Erzeugung eines flüssigen Gemisches aus Kunstharz und einem Härtemittel hierfür in vorbestimmten Mengenverhältnissen bei Raumtemperatur, angebracht,und kooperiert mit einem in dem Tiegel j5o angebrachten Niveau-Regler (nicht gezeigt), uiii den Tiegel 3o mit dem flüssigen Gemisch zur Aufrechterhaltung von dessen im wesentlichen konstanter Höhe innerhalb des Tiegels zu versorgen. Die Menge des Härtungsmittels ist gegenüber dem Kunstharz entsprechend dem bestimmten Zweck variabel und die Temperatur des flüssigen Gemisches kann etwas oberhalb Raumtemperatur liegen, um die optimale Viskosität für

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. , "■■■"■·- 8 -

das Gießen zu erhalten,

Die kombinierte Wiege- und Mischeinheit und der Kiveau-Regler sind bekannt und bilden keinen Teil der Erfindung, so daß sie nicht weiter beschrieben werden müssen.

Um das mit der Deckplatte 14 hermetisch geschlossene Behältnis 12 zu evakuieren, ist ein Gerat zur Erzielung eines verminderten Druckes oder Vakuums, beispielsweise eine Vakuumpumpe 4o, durch eine Röhre mit dem Inneren des Behältnisses 12 über ein elektromagnetisches Ventil 4-2 des Dreiwegehahn-Typus verbunden» Das Ventil 42 besitzt eine erste Arbeitslage, wobei das Behältnis 12 wirksam mit der Vakuumpumpe verbunden ist und eine zweite Arbeitslage, in der das Behältnis mit einer Luftzufuhrröhre 44 in Verbindung steht. Steht die Luftzufuhrröhre 44 mit dem Inneren des Behältnisses 12 über das. Ventil 42 in Verbindung, wird das Behältnis 12 auf Umgebungsdruck zurückgebracht, wonach die Deckplatte 14 automatisch in die in Fig. gezeigte offene Position mittels einer geeigneten Vorrichtung (nicht gezeigt) bewegt werden kann.

Wie aus Fig. I hervorgeht, ist die Vakuumpumpe 4o innerhalb des Maschinenkastens Io in geeigneter Weise angebracht und wird durch einen Elektromotor 46, der ebenfalls innerhalb des gleichen Kastens angeordnet ist, betrieben. Auf dieser Seite des Behältnisses 12 ist gegenüber dem Tiegel J5° ein U-förmiges Quecksilbermanometer 48 auf dem Maschinenkasten Io derart angebracht, daß der offene Arm des "U" mit dem Inneren des Behältnisses 12 in'Verbindung steht, um einen Druck oder die Höhe des Vakuums innerhalb des Behältnisses 12 anzuzeigen. Fig, 1 zeigt ebenfalls, ein Paar kleiner Blöcke 5o und 52, die auf .dem geschlossenen Arm des U-förmigen Manometers 48 angebracht sind. Diese. Blöcke stellen. Drucksensoren, vorzugsweise des optischen Typus, unter Einschluß einer Lichtquelle und eines Phototransistors dar, die sich unter Einschluß der Quecksilbersäule ■ in -derii geschlossenen Arm des .dazwischenliegenden

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Manometers 48 gegenüberliegen, wenngleich sie nicht dargestellt sind.

Das Druckmeßgerät 5o reagiert auf den Übergang der äußeren Teile 'der Quecksilbersäule naeia der verbundenen (Licht) Quelle unter Öffnung des elektromagnetischen Ventils 34, während das Druckmeßgerät 52 auf den Übergang der äußere» Teile der Quecksilbersäule nach der verbundenen (Licht) Quelle unter Anhalten der Vakuumpumpe 4o reagiert, um zu verhindern^ daß der Druck in dem Behältnis zu stark vermindert wird. Die Drucikmeßgeräte 5o und 52 sind in ihren Lagen entlang dem geschlossenen Arm des "ü" 48 zur Voreinstellung der Höhen des reduzierten Druckes oder Vakuums innerhalb des Behältnisses 12 kontrollierbar,, wobei das Ventil 34 und die Pumpe 4o entsprechend geöffnet und entsprechend gestoppt werden. Es versteht sich, daß das U-förmige Quecksilbermanometer 5° durch beliebige geeignete Druckmeßgerät-Typen ersetzt werden kann. Die in-Fig. 1 gezeigte Bezugszahl 54 bezeichnet einen Betriebsschalter zum öffnen und Schließen der angeschlossenen elektrischen Ausrüstung (nicht gezeigt), die den Motor 4o umfaßt.

In der in Fig. 2 gezeigten Anordnung wird angenommen, daß (nicht gezeigte) zu vergießende oder einzukapselnde Werkstükke innerhalb der Formhohlräume 22, jeweils eines für jeden Hohlraum, eingebracht sind und daß der Tiegel ^o mit einem flüssigen Gemisch aus vorbestimmten Mengen eines zu vergiessenden Kunstharzes und eines Härtungsmittels hierfür bei Raumtemperatur gefüllt ist und die Ventile ^4 und 42 geschlossen und in einer Position sind, in der das Innere des Behältnisses 12 mit der Vakuumpumpe 4o in Verbindung steht. Bei der Anordnung wird ebenfalls angenommen, daß die Druckmeßgeräte 5o und 52 in ihrenvgewünschten-Positionen auf dem Manometer 48 angeordnet sind. Anders ausgedrückt ist die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Anordnung für den Gießbetrieb bereit.

Unter angenommenem Verhältnissen sei der Sehalter·54 geschlos-

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sen, wobei der Betrieb des Motors ^;6 die Vakuumpumpe 40 veranlaßt, das Innere des Behältnisses 12 zu evakuieren. Erreicht : das Innere des Behältnisses 12 einen vorbestimmten reduzierten Druck- oder Vakuumwert., der der Position des Druckmeßgerätes 50 entlang dem geschlossenen Arm des U-.förmigen Manometers 48 entspricht, wird das elektromagnetische Ventil ."52 durch einen (nicht gezeigten) Kontrollkreis geöffnet. Dies erlaubt das Ausgiessen oder Saugen des flüssigen Gemisches aus Kunstharz und dessen Härtungsmittel aus dem Tiegel 30 durch das Rohr 32, das offene Ventil 34 und die Düse 36 in die Form 20, bis alle Hohlräume 22 der Form 20 \ollständig mit dem flüssigen Gemisch unter Einkapselung der entsprechenden (nicht gezeigten) hierin eingebrachten Werkstücke gefüllt wird. Nimmt das flüssige Grmisch in dem Tiegel 30 nennenswert in seiner Höhe während des Giessvorgangs ab, so füllt die kombinierte Wiege- und Mischeinheit 38 den Tiegel 30 mit dem Gemisch aus Harz und Härtungsmittel, wie vorstehend beschrieben, wieder auf.

Bei Beendigung des Gießvorgangs fließt das überschüssige Ge·» misch durch die Auslaßöffnungen 26 auf die äußere Oberfläche der Form 20. Dies wird durch den Endumschalter 28 gemessen. Durch den Betrieb des Endumschalters 28 wird das Ventil 34 geschlossen und das Ventil 42 in eine Lage gebracht, in der das Innere des Behältnisses 12 mit der Luftzufuhrröhre 44 in Verbindung steht, während gleichzeitig der Motor 46 und deshalb Pumpe 40 gestoppt werden. Demnach erhöht sich der Druck in dem Inneren des Behältnisses 12 allmählich, bis er den Umgebungsdruck erreicht hat. Zu diesem Zeitpunkt wird die Deckplatte 14 automatisch in ihre offene Position, wie in Fig. 1 veranschaulicht, gebracht. Es versteht sich, dass der Endumschalter (28) durch jede geeignete Art eines Phototransistors oder eines elektromagnetischen R_elais ersetzt werden kann.

Sodann wird die Form 20 aus dem Behältnis 12 herausgenommen und die Düse 36 geschlossen. Die Form 20 wird in die sem Zustand belassen, bis das Kunstharz innerhalb der Formhohlräume 22 ver-

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festigt ist. Hiernach können der resultierende Guß oder- die eingekapselten Werkstücke aus den FormhOhlräumen 22 ausgeworfen werden, ■·■-.-

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Anschließend wird ein weiterer einzukapselnder Satz. aß. Werfe- ,- : stüeken in die nunmehr leere Form oder eine neue Form eingebracht. Das vorstehend beschriebene Verfahren wird mit der in dem Behältnis.12 angeordneten Form wiederholt. Während des Vergießvorgahgs kann der Druck in dein Behältnis 12; unter _t einen "vorbestimmten Wert, der durch die Position'des Druck- ; _; meßgerätes 52 entlang dem Manometer 48 dargestellt ist,..fallen. Dies befähigt das Druckmeßgerät 52, den Motor 46, wie vor-. ■:■■ stehend beschrieben, zu stoppen, wodurch verhindert wird., daß.,' der Druck in dem Behältnis zu stark fällt. . .

Die Erfindung kann xvirksam auf eine große Anzahl an Werkstukken, insbesondere elektronische Teile .und Elemente, die mit Kunstharzen zu überziehen sind, angewandt werden* Geeignete Beispiele für Kunstharze stellen Epoxyharze, Polyurethane, Polyester,' Silikonharze, Polysulfid-Kunstharze etc. dar, Jedes dieser Harze kann in der Form vorliegen oder in geeigneter Weise hierin in flüssigem Zustand bei Raumtemperatur eingebracht werden, wobei ein geeignetes Härtungsmittel zugemischt wird. Ein derart hergestelltes flüssiges Gemisch besitzt vorzugsweise eine Viskosität von etwa 2o.ooo Centipoise bei Raumtemperatur.

In Fig. ²J-- ist eine Brille gezeigt, in deren Seitenrahmen eine Verstärkungseinheit als Hörhilfe eingebracht ist, die gemäß :.ή-.·> der Erfindung in Kunstharz gegossen ist, _;.

Die mit der Bezugsnummer 6q..-allgemein bezeichnete Brille ent<hält einen Seitenrahmen 62, in diesem Fall wie aus Fig. 3 hervorgeht, einen Links-Rahmen,- in dem eine vergossene oder . eingekapselte Verstarkungseinhe.it 64 angeordnet ist und einen .

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Ohreinsatz 66, der mit dem Rahmen -62 verbunden ist und mit der Verstärkungseinheit 64 durch ein flexibles akustisches Rohr 68 akustisch in Verbindung steht.

Wie aus Fig. 4 hervorgeht ist eine Vielzahl elektrischer Komponenten 7o auf einer Unterstützungsplatte 72 aus geeignetem elektrischen Isolationsmaterial unter Bildung des Hauptkörpers der Verstärkungseinheit 64 angeordnet. Die Anordnung der Fig. 4 wird sodann in einen Block 74 aus geeignetem elektrischen Isolationsharz, wie aus Fig. 5 hervorgeht, eingebettet, bevor es in die Brille eingefügt wird.

Zur Vervollständigung der Anordnung der Fig. 5 kann vorzugsweise eine in den Fig. 6 und 7 gezeigte Gießform verwendet werden, wenngleich die Erfindung nicht hierdurch oder hierauf begrenzt wird. Die durch die Bezugsziffer 2o allgemein bezeichnete Gießform enthält eine obere Hälfte 2oA, eine untere Hälfte 2oB und eine Vielzahl an Formhohlräumen 22, die in Ausrichtung angeordnet sind. In dem gezeigten Beispiel wird ;er größere Teil der Höhlen 22 in der unteren Formhälfte 2oB derart gebildet, daß der eine Satz der Verstärkungskomponenten 7o und dessen Unterstützungsplatte 72 in der unteren Hälfte 2oB angebracht sind, wobei die Oberfläche der unteren Hälfte im wesentlichen mit der Fläche der Unterstützungsplatte, die den Verstärkungskomponenten gegenüberliegt, bündig ist. Andererseits besitzt die obere Formhälfte 2oA eine flache Vertiefung, die jeden Höhlungsteil der unteren Hälfte 2oB überlagert, mit der Ausnahme der Vertiefung für jeden Endteil der Unterstützungsplatte.

Weiter ist eine Schiene 24 auf einem Randteil der unteren Formhälfte 2oB angeordnet und mit einer Vielzahl von Toren 24A verbunden, die jeweils mit einem individuellen Paar benachbarter Höhlungen 22 in Verbindung stehen. Die Schiene 24 ist auf einer Seite mit der angeschlossenen Gießdüse, die durch die Ziffer ~$6 in Fig. 2 gezeigt ist, verbunden. Die Höhlungen 22 sind jeweils n:it einer Auslaßöffnung 20 versehen, die sich nach einem Guß-

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zapfen oder Steiger 25 öffnet, der entlang dem oberen Rand der Form 2o (siehe Fig. 7) verläuft.

Die Verstärkereinheiten 6o werden fest in die in der unteren Formhälfte 2oB gebildeten Hohlraumteile eingebracht und anschließend wird die obere Formhälfte 2o-A darübergelegt und mit der unteren Hälfte 2oB durch Befestigungsbolzen 76 (wovon nur einer gezeigt ist) befestigt. Die derart zusammengebaute Form 2o wird in der vorstehend beschriebenen Weise in Verbindung mit Fig. 2 in das Behältnis 12: eingebracht und ist für den Gießvorgang bereit.

Es wurde gefunden, daß eine derartige Verstärkereinheit vorzugsweise mit einem Epoxyharz, das.unter dem Namen "Araldite D" (Warenzeichen) oder ⁿCY2oo", das durch die Chiba Company verkauft wird, eingekapselt wird. Ein für dieses Harz geeignetes Härtungsmittel wird im Handel unter dem Namen "HY956" von der gleichen Gesellschaft vertrieben.

Das Harz wurde mit dem Härtungsmittel in einem Mischungsverhältnis von loo zu l8 gründlich unter Bildung einer Flüssigkeit vermischt, die eine Viskosität von l,8oo Centipoise bei 2o°C besaß.

Das vorstehend in Verbindung mit den Fig. 1 und 2 beschriebene Verfahren wurde mit dem derart hergestellten Harz-Härtungsmittel-Gemisch wiederholt. Das Einsaugen des Gemisches in die Form 2o wurde bei reduziertem Druck oder einem Vakuum, das 8o mm Quecksilbersäule entsprach, bewirkt _s wodurch die in Fig. 5 gezeigten Verstärkungseinheiten, hergestellt wurden.

Die derart eingekapselte Verstärkungseinheit 64 kann in den Seitenrahmen 62 der Brille -6o zusammen mit anderem Zubehör eingebracht werden, das ein Miniaturmikrophon und einen Empfänger enthält. Von diesem Zubehör ist ein Volumen-Kontrollgerät 76 und ein Schalter 78 durch das Beispiel in beiden Seiten der eingekapselten Einheit 64 in Fig. 3 gezeigt. Am freien Endteil des

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Seitenrahmens 64 kann auch eine Batterie (nicht gezeigt) angeordnet werden. Die Erfindung wird nun bei bimorphen piezoelektrischen Elementen, die aus Rochelle-Salz bestehen, erläutert. Es ist bekanntermaßen erforderlich, derartige Elemente von der umgebenden Luft vollständig zu isolieren, da das Rochelle-Salz, das derartige piezoelektrische Elemente bildet, zerfließlich und efflorescent ist.

Bimorphe piezoelektrische Elemente aus Rochelle-Salz werden üblicherweise in einem Aufbau wie in Fig. 8 gezeigt gebildet. Insbesondere wird ein Paar piezoelektrischer Stücke 8o mit Elektroden 82 (wovon nur eine dargestellt ist) zu einer bimorphen Struktur 84 unter Einschluß eines Paares von Schienen 86 zusammenzementiert, die aus beliebiger geeigneter Metallfolie bestehen. Es wird festgestellt, daß der Aufbau der Pig. 8. keine.Vorrichtung zu deren Anordnung innerhalb der verbundenen Höhlung, wie in Fig. 2 durch Ziffer 22 gezeigt ist, enthält. Um diesen Einwand zu entkräften, kann das bimorphe Element 84 wirksam völlig mit einem gebildeten Kunststoffilm überzogen werden, beispielsweise aus Vinylidenchlorid-Harz, und/aur den gegenüberliegenden Ecken bzw. Rändern, die den größten dazwischenliegenden Zwischenraum aufweisen, mit Auskragungen für die Anordnung versehen. Beispielsweise ist das in Fig. 9 gezeigte Element 84, das einen derartigen Film 88 enthält, mit einem Paar Auskragungen 9o versehen* deren äußere Teile von den verbundenen Flächen des Elements durch die Distanz "d" entfernt sind.

In den Figuren Io und 11, in denen gleiche Bezugsziffern entsprechende Komponenten der Fig. 6 und 7 wiedergeben, ist eine Form 2o mit einer Vielzahl von ausgerichtet angeordneten Höhlungen 22, die in der unteren Hälfte 2oB angebracht sind, gezeigt, deren Konfiguration und Dimension gerade ausreichend ist, um hierin die Elemente der Fig. 9 aufzunehmen. !Demnach kann das Element 84 der Figur 9 leicht innerhalb der verbundenen Formhöhlung 22 dadurch zentriert werden, daß die Auskragungen 9o gegen die unteren gegenüberliegenden Ränder der Höhlung 22 angrenzen. Das vorstehend in Verbindung mit den Fig. 1 und 2 beschriebene Verfahren&ann

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mit der Form 22 in die piezoelektrische Elemente 84, wie in den Pig. Io und 11 gezeigt ist^ eingebracht sind durch die Verwendung des Harzes und Härtungsmittels wiederholt werden, die mit jenen, die in Verbindung mit den Fig. 3 t>is 7 beschrieben wurden, identisch sind. Es wurden jedoch loo Ge- . wichtsteile des Harzes mit 2o Gewichtsteilen des Härtungsmittels vermischt und die Einsaugung des reduzierenden Gemisches in die Form wurde unter reduziertem Druck von 4o mm Quecksilber veranlaßt. Zur Bestimmung der Gießzeit von 15 Sekunden wurde ein Zeitmeßgerät (nicht gezeigt) ohne Weglassung des Endurnschalters 28 verwendet. Dann wurden die Ventile ~$h und 42 manuell betätigt, um das Behältnis 12 wieder auf Umgebungsdruck zu bringen. - . . .

Es muß festgestellt iverden, daß der Endumschalter bzw. Begrenzungsschalter durch eine beliebige Abschaltvorrichtung ersetzt werden kann, die auf das Überfließen des flüssigen Gemisches aus der Form durch die Auslaßöffnungen durch Betrieb der Ventile ^4 und 42 und Anhalten des Motors 46 und hierdurch der Vakuumpumpe 4o reagiert. Da das vorstehend beschriebene Härz-Härtungsmittel-Gemisch einen Dampfdruck von 1,5 x lo~ mm Hg bei 2o°C besitzt, verursacht der eben erläuterte Wert des reduzierten Druckes oder Vakuums keine physikalischen Veränderungen in den zu verkapselnden Elementen. Ebenso wird das Vergießen bei .Raumtemperatur durchgeführt, um hierdurch zu verhindern, daß das Rochelle-Salz in nachteiliger Weise beeinflußt wird. Deshalb werden die piezoelektrischen Elemente völlig durch .das Harz eingekapselt.

Die Erfindung weist verschiedene Vorteile auf. Beispielsweise kann das Vergießen bei niedrigeren Temperaturen", z.B. Raumtemperatur, so lange ausgeführt werden wie das verwandte Harz-Härtun£smittel-Gemisch im flüssigen Zustand "eine ausreichende Fluiüität bei derartigen Temperaturen besitzt. Deshalb ist die Erfindung besonders zum Vergießen, Verkapseln oder Versiegeln physikalisch und/oder chemisch fragiler oder empfindlicher elek-

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SAD ORIGINAL

tronischer Teile und Elemente, wie der vorstehend beschriebenen piezoelektrischen Elemente aus Rochelle-Salz, geeignet. Durch die Erfindung wird eine Massenproduktion, ausgezeichnete Bearbeitbarkeit und Erhaltung der Eigenschaften des Produktes erreicht.

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Claims

P at e nt an s pr üche

flT) Verfahren zum Gießen eines Kunstharzes in Forrrr Viner Flüssigkeit unter reduziertem Druck zu hermetisch umschlossenen Werkstücken, gekennzeichne t durch die Verfahrensstufen der Einbringung von Werkstücken in Hohlräume einer Kunststofform, wobei jeweils eines pro Hohlraum eingebracht wird, Evakuierung der Atmosphäre in der sich die Form befindet, Messung des vorbestimmten Drucks, der geringer als der Umgebungsdruck ist, um die Einführung eines flüssigen Gemisches eines Kunstharzes und eines Härtungsmittels hierfür bei Raumtemperatur in die Hohlräume der Form zu bewirken, und Messung, so daß wenn die flüssige Mischung die Hohlräume der Form völlig ausfüllt sowohl die Einführung des flüssigen Gemisches in die Formhohlräume und die Evakuierung der Atmosphäre um die Form beendet wird, wobei man die Form wieder auf den Umgebungsdruck unter Verfestigenlassen des Harzes bringt..
2. Vorrichtung zum Gießen eines Kunstharzes nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Kombination, eines Tiegels, worin eine Menge eines flüssigen Gemisches eines Kunstharzes und eines Härtungsmittels hierfür bei' Raumtempera-our eingeschlossen ist, ein Behältnis mit reduzierbarem Druck, eine Form, in deren Hohlräumen zu umhüllende Werkstücke angeordnet und zu dem Behältnis lösbar angebracht sind, ein normalerweise geschlossenes elektromagnetisches Ventil, wodurch der Tiegel mit den Hohlräumen der Form verbunden ist, eine Vakuumpumpe zur Evakuierung des Behältnisses, ein weiteres zwischen der Vakuumpumpe und dem Behältnis angebrachtes elektromagnetisches Ventil, bei dessen erster Arbeitsposition das Behältnis wirksam mit der Vakuumpumpe verbunden ist und bei dessen zweiter Arbeitsposition das Behältnis mit der Umgebungsluft in Verbindung steht, ein mit dem Behältnis wirksam verbundenes Druckprüfgerät zur Messung eines vor-

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bestimmten Drucks, der geringer als der Umgebungsdruck innerhalb des Behältnisses ist, um das erstgenannte elektromagnetische Ventil zu öffnen, wodurch bewirkt wird, daß das flüssige Gemisch von dem Tiegel in die Höhlungen der Form eingebracht wird, und ein auf die vollständige Auffüllung der Hohlräume der Form mit der Flüssigkeit reagierendes Gerät zur Schließung des ersten elektromagnetischen Ventils, während die Vakuumpumpe gestoppt und das zweite elektromagnetische Ventil von seiner ersten in die zweite Arbeitsposition gebracht wird, um den Druck in dem Behältnis wieder auf den Umgebungsdruck zu bringen.
3. Vorrichtung zum Gießen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das auf die vollständige Füllung der Formhohlräume mit der Flüssigkeit reagierende Gerät Auslaßöffnungen, die in der Form zur Verbindung der angeschlossenen Hohlräume der Form mit der äußeren Oberfläche der Form angeordnet sind und eine Abschaltungsvorrichtung enthält, die einer ausgewählten Auslaßöffnung innerhalb des Behältnisses benachbart angebracht ist, um auf das Überfließen des flüssigen Gemisches aus der Form durch die vorgewählte Auslaßöffnung durch Schließung des ersten elektromagnetischen Ventils zu reagieren, während die Vakuumpumpe gestoppt und das zweite elektromagnetische Ventil von seiner ersten in die zweite Arbeitsposition gebracht wird.

I098S5/013S