DE2363925B2 - Verfahren zur herstellung eines schutzes von mit komponenten versehenen platten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines als Schutz für mit Komponenten versehene Platten, insbesondere für mit elektronischen Komponenten versehene gedruckte Leiterplatten, dienenden Blockes aus Schaumkunststoff.

Es ist bekannt, gedruckte Leiterplatten gegen die Gefahr von äußeren Beschädigungen in Kunststoff einzubetten.

Beispielsweise durch dl·; DT-AS 11 11683 ist es bekannt, die die Bauelenente tragende Seite der Schaltungsplatte mil einer Kunststoffolie /u überziehen. Eine solche Anordnung bietet jedoch keinen nachhalligen Schutz, weil die Kunststoffolie reißen oder du.chi.!oöen werden kann und außerdem Schäden infolge von Stoßbeanspruchungen durch die Folie nicht verhindert werden können.

Es ist ferner bekannt (DT-AS 12 05 599), die gedruckte Leiterplatte in einem Schaumkunststoffblock einzubetten. Hierdurch können zwar Schäden durch Stoßbepnspruchungen vermieden werden, jedoch ist dieser Anordnung wie auch der Anordnung mit einer Folie der Nachteil gemeinsam, daß Reparaturen nicht möglich sind, weil die Komponenten auf der Leiterplatte vollständig von der Folie bzw. dem Schaumkunststoff umgeben werden, so daß eine Entfernung der schützenden Umhüllung nicht möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines als Schutz für mit Komponenten versehenen Platten dienenden Blockes aus Schaumkunststoff zu schaffen, das eine Reparatur ermöglicht, ohne daß die gesamte Platte ausgetauscht werden muß.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Anwendung der folgenden Verfahrensschritte gelöst:

a) Es wird auf die Platte und die Komponenten eine dünne, undurchlässige Kunststoff-Folie oder -Membran aufgelegt, d;e so dehnbar ist, daß sie sich an die Konturen der Komponenten anpassen läßt, ohne dazu zu neigen, in die insbesondere dort, wo die Oberflächen der Komponenten die Oberfläche der Platte berühren, gebildeten zurückspringenden Winkel einzudringen.

b) Die Membran wird am Rand der Platte eingeklemmt, und nach Einsetzen der Platte mit der Membran in eine Form wird auf der Folie ein Block aus Schaumkunststoff hergestellt, d~r sich den Konturen der abdeckenden Membran anpaßt.

c) Die Platte und der Schaumkunststoffblock werden voneinander getrennt, und nach Entfernung des Blocks wird auch die Membran entfernt und anschließend der Block wieder auf die Platte aufgesetzt.

Aus einer oder mehreren solcher Leiterplatten mit

dem jeweils zugehörigen Schaumkunststoffblock kann durch Verklemmen der Leiterplatten miteinander eine Einheit hergestellt werden, wobei dann die Leiterplatten und die Komponenten vor einer Beschädigung und einer Beeinträchtigung durch Vibrationen, Stoßbeanspruchungen. Fremdkörper, äußere thermische Schwankungen oder schädliche Substanzen geschützt sind, ohne daß dabei die Möglichkeit verlorengeht, im Bedarfsfall die einzelnen Leiterplat'en in einer Art zu warten und ersetzen zu können, die Dei den bekannten, vollständig eingekapselten Einheiten unmöglich war.

Mit den nach der Erfindung hergestellten, mit dem Schaumkunststoffblock versehenen Platten kann ein Gerät geschaffen werden, bei dem eine oder mehrere Platten durch Klemmittel oder Klammern fest aneinander gehalten werden und gegen physische Einflüsse geschützt sind.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung bedeutet

Fig. 1 eine Querschnittsdarstellung e<ner Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in Verbindung mit einer mit elektrischen Komponenten versehenen gedruckten Leiterplatte.

Fig. 2 eine vergrößerte Querschnittsdarstellung zur Veranschaulichung des Schutzes der Leiterplatte und der Komponenten und

F i g. J eine Explosionsdarstellung einer Anzahl von Leiterplatten und diesen zugeordneten Schutzclementen.

Gemäß F1 g. 1 wird eine gedruckte Leiterplatte 1, auf der elektronische Komponenten 2 befestigt sinu. auf einen Schaumgummistreifen 5 gelegt, der in einem flachen Hohlraum in einem Basisteil IA eines Gehäuses 3 vorgesehen ist. Eine Membran aus verhältnismäßig undurchlässigem, dünnem Kunsistoffmaicrial 4 wird über die Leiterplatte 1 gelegt, so daß sie sich an die Konturen der Platte und der darauf befindlichen Komponenten 1 anpaßt. Seitliche Rahmentcile 3C des Gehäuses dienen dazu, den Rand der Membran 4 zu erfassen und in ihrer Lage festzulegen. Dann weiden die flüssigen Komponenten zur Erzeugung eines Schaumkunststoffes in vorgegebener Menge auf die Kunststoffmembran 4 gegossen. Anschließend wird ein Gehäusedeckel 3fl in seiner vorgegebenen Lage festgelegt. Bei dem anschließenden Verschäumen und Aushärten dehnt sich die Schaumkunststoffmischung aus und reckt die Membran 4 um die Komponenten 2 herui.i und drückt den Schaumgunimistreifen 5 leicht zusammen.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß bei Lösung vom Gehäuse 3 ein Block aus Schaumkunststoff 6 verbleibt, dessen Form im wesentlichen den Außenkonturen der Komponenten 2 entspricht, jedoch mit der wichtigen Ausnahme, daß die Seitenwände oder Flanken 12 der Vertiefungen 13, die jeweils eine Komponente aufnehmen, leicht geneigt sind bzw. divergieren, weil die Formgebung in bezug auf die über die Komponenten gedehnte Membran 4 erfolgt, so daß der Schaumkunststoffblock 6 leicht von der Leiterplatte 1 und deren Komponenten 2 abgenommen und wieder aufgesetzt werden kann. Nach Entfernung der Membran 4 sitzt der Schaumkunststoffblock 6 auf den Komponenten der Leiterplatte mit einem leichten Spiel, das in Fig. 2 erkennbar ist.

Fig. 3 zeigt eine Anordnung von mehreren Leiterplatten 1 und schützenden Schaumkunststoffblocks 6, die zwischen Endplatten 9 mittels Zugstangen 10 und Distanzbüchsen 7 eingespannt sind. Bei dieser Anordnung sind die Anschlußfahnen 8 der Leiterplatten 1 am unteren Rand angebracht, und geeignete Kabelverbindungen werden hergestellt, die im Bedarfsfall ebenso mit einem schützenden Schaumstoffblock bedeckt werden können, wobei das gleiche Herstellungsverfahren an Ort und Stelle mit einem geeigneten abnehmbaren Gehäuse angewendet werden kann.

Als Schaumkunststoff wird vorzugsweise ein Polyurethanhartschaum verwendet, und durch Bemessung der Menge der die Schaummischung bestimmenden Flüssigkeit läßt sich die Schaumdichte steuern. Dies ist nicht besonders kritisch, es sei denn, daß es notwendig wird, sicherzustellen, daß kein nennenswerter Druck der aufschäumenden Mischung auf die elektronischen Komponenten ausgeübt wird, falls diese Komponenten druckempfindlich sind. Jedoch hängt die Auswahl des Schaumkunststoffes von der jeweiligen Anwendung ab. Beispielsweise kann ein aufgeschäumtes Elastomer in Form eines Silikonelastomers verwendet werden.

Die im wesentlichen undurchlässige Kunststoffmembran, die die Leiterplatte und die Komponenten bei der Herstellung des Schaumkunststoffblockes bedeckt, kann aus zahlreichen dünnen und dehnbaren Kunststolfilmmaterialien ausgewählt werden. Kunststoffolien, die z. B. zum Einwickeln von Fleischstücken verwendet werden, eignen sich ausgezeichnet. Die Kunststoffolie muß so w :it dehnbar scm, daß sie sich an die Konturen der Komponenten anpassen kann, ohne daß sie reißt, jedoch darf sie nicht in die zurückspringenden Winkel eintreten, die zwischen der Außenfläche der Komponenten und der Plattenoberfläche gebildet werden. Diese Kunststoffmembran dient nicht nur zur Eliminierung dieser Winkel beim Formvorgang, sondern sie hat auch den Zweck eine leichte Entfernung des aufgeschäumten Kunstsioffblockes von der Leiterplatte und den Komponenten nach dem Formvorgang zu ermöglichen.

Die dehnbare Kunststoffmembran kann auf die Leiterplatte und die Komponenten gelegt und anschließend in ihre Lage in bezug auf die Komponenten durch den Druck der aufschäumenden Mischung gebracht werden. Vorzugsweise wird die Folie jedoch durch Anwendung von Vakuum in ihre Lage gezogen, bevor die Bildung des Schaumkunststoffblockes beginnt. Voraussetzung hierfür ist, daß dafür Sorge getragen wird, daß nicht ein solches Vakuum angewendet wird, daß hierdurch die Membran in die erwähnten zurückspringenden Winkel gezogen wird. Die aufzuschäumende Mischung muß aus einem fließenden Material bestehen, so daß sie über die Membran rund um die Komponenten fließen kann, jedoch ist nicht immer eine Flüssigkeitsmischung notwendig. Es sind auch Pulver geeignet.

Aus dem Vorangegangenen wird ersichtlich, daß durch die Erfindung ein kompaktes, leicht gewichtiges, servicefreundliches Gerät mit elektronischen Komponenten auf Leiterplatten geschaffen werden kann, die individuell gelagert und gegen physikalische Schaden infolge von Vibrationen und Stoßeinwirkungen geschützt sind. Die gesamte Einheit wird ferner gegen das Eindringen von Schmutz oder fremden Partikeln und schädlichen Flüssigkeiten sowie gegen unzulässige I litze geschützt.

Die Erfindung wurde zwar in Verbindung mit ebenen Leiterplatten erläutert, sie ist jedoch nicht hierauf beschränkt, da durch geeignete Unterteilung in Segmente mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch eine gekrümmte Leiterplatte geschützt werden kann.

Zur Verbesserung des Wärmeüberganges von den

elektronischen Komponenten nach außen, kann der Kunststoffschaum mit Metallpartikeln oder gegebenenfalls einem anderen wärmeleitfähigen Material beschickt werden. Hierzu kann beispielsweise ein mit Aluminiummetall oder Aluminiumoxid beschicktes Silikonelastomer dienen. Eine Abschirmung mit Hilfe von Kupfer oder einer mit Silber beschickten Farbe unterstützt ebenfalls die Wärmeleitung und schützt gegen elektrische Strahlungen.

Vorzugsweise wird die Leiterplatte nach der Herstellung und Trennung des Schaumstoffblockes mit einem Schutzlack besprüht. Dieser Lack kann ein Polyurethankunstharz sein. Wenn die Platte und der schützende Schaumstoffblock wieder zusammengefügt werden, kann im Bedarfsfall zwischen der Platte und dem Schaumstoffblock ein permanent klebender Klebstoff vorgesehen werden. Dies dient in erster Linie zur Herstellung einer Widerstandsfähigkeit gegen Wasser, es ergibt sich dadurch auch die Möglichkeit, daß in einer Umgebung, die frei von Erschütterungen und anderen mechanischen Einwirkungen ist, eine Anordnung aus mehreren Platten und mit diesen jeweils verklebte Schaumstoffblock.s für den Zusammenhalt nur einfach Klammern anstelle von Spannbol/en erforderl.

Außer der Tatsache, daß bei einem Gerät mi erfindungsgemiiß hergestellten Platten im Gegensatz zi bekannten, vollständig in Kunstharz eingekapseltei Anordnungen einzelne Platten für die Reparatu herausgenommen und ersetzt werden können, hat eir erfindungsgemäß ausgebildetes Gerät gegenüber be kannten Anordnungen den weiteren Vorteil, daß ei leichter und raumsparender ist, weil es — wie deutlich ir Fig. 3 zu erkennen ist — einen regelmäßigen verhältnismäßig stabilen Stapel bildet, der nicht wie bisher besonders starke äußere Verkleidungs- und Haltemittel erfordert. Bei dem in Fig.3 dargestellten Gerät mit eieki.onischen Leiterkarlen und dazwischen angeordneten schützenden Schaumstoffblocks wird die Festigkeit der Gesainteinheil von selbst erzeugt, weil die Platten und Blocks unter Druck zusammengebaut sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines als Schutz für mit Komponenten versehene Platten, insbesondere für mit elektronischen Komponenten versehene gedruckte Leiterplatten, dienenden Blockes aus Schaumkunststoff, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:

a) Es wird auf die Platte und die Komponenten eine dünne, undurchlässige Kunststoff-Folie oder -Membran aufgelegt, die so dehnbar ist, daß sie sich an die Konturen der Komponenten anpassen läßt, ohne dazu zu neigen, in die insbesondere dort, wo die Oberflächen der Komponenten die Oberfläche der Platte berühren, gebildeten zurüjkspringenden V/inkel einzudringen.

b) Die Membran wird am Rand der Platte eingeklemmt, und nach Einsetzen der Platte mit der Membran in eine Form wird auf der F'olie ein Block aus Schaumkunststoff hergestellt der sich den Konturen der abdeckenden Membran anpaßt.

c) Die Platte und der Schaumkiinststoflblock werden voneinander getrennt, und nach Entfer nung des Blockes wird auch die Membran entfernt und anschließend der Block wieder auf die Platte aufgesetzt.

2. Verfahren nach \nspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf die abdeckende Membran nach Einklemmen am Plattenrand und nach Einsetzen in die Form zur Herstellung des Schaumkunststoffblokkes ein fließendes Medium, z. B. eine Flüssigkeit oder eine Pulvcrmischung in den Formenhohlr.aum eingeführt wird, wonach das Medium im abgedichteten Formenhohlraum zu dem Schaumstoffblock verschäumt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Block aus einem Polyuicthankunstharz aufgeschäumt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Block aus einem Elastomer, ζ. Β. einem Silikonelastomer, aufgeschäumt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Schaumstoff wärmeleitende Partikeln eingegeben werden.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die abdekkende Membran vor der Herstellung des aufgeschäumten Blocks durch Vakuum auf die Konturen der Komponenten gezogen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach Entfernen der Kunststoffolie ein Kleber mit dauernder Klebfestigkeit zwischen der Platte und dem Schaumkunststoffblock angebracht Wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte und/oder der Schaumkunst-Stoffblock vor dem Zusammenbau mit einem Kunstharzlack versehen werden.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaumkunststoffblock an seiner Außenseite mit einer elektrischen Abschirmung versehen wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Zusammenfügen mehrerer Platten, auf denen Schaltungskomponenten angeordnet sind, die Platten unter Zwischenfügung der Schaumstoffblöcke durch Klemmmittel oder Klammern aneinander befestigt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Platten mit den zwischen ihnen befindlichen Schaumstoffblocks unter Druck, beispielsweise über durchlaufende Bolzen zusammengeklemmt werden.