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Verfahren zum Umhüllen von elektrischen Baugruppen mit temperaturempfindlichen
elektrischen Bauelementen.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umhüllen von als Einzelteile
vorliegenden oder zu Baugruppen zusammengefaßten temperaturempfindlichen elektrischen
Bauelementen, insbesondere von Schichtschaltkreisen, bei dem die zu umhüllenden
Teile in eine härtbare Tauchumhüllungsmasse getaucht, danach die anhaftende Tauchumhüllungsmasse
getrocknet und ausgehärtet wird.
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Im allgemeinen werden temperaturempfindliche Bauelemente sowie elektrische
Baugruppen, die diese enthalten, zum Schutz vor mechanischen Beschädigungen und
vor atmosphärischen Einflüssen in Kunststoffumhüllungen eingeschlossen. Als Werkstoff
für solche Umhüllungen werden Tauchmassen aus Phenolharz oder Epoxidharz verwendet,
die gegebenenfalls durch Zusätze von Füllstoffen, speziellen Kunststoffhärtern,
Pigmenten usw. modifiziert sind.
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Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches Tauchverfahren zum Umhüllen
von elektrischen Schichtbaugruppen, welche temperaturempfindliche Bauelemente, beispielsweise
Tantalelektrolytkondensatoren, beinhalten, aufzuzeigen, das leicht in eine Fließstraße
der Massenfertigung einzubauen ins;. Die verwendete Tauchumhüllungsmasse soll bei
einer Temperatur unter 1000 C aushärtbar sein. Die ausgehärteten Umhüllungen sollen
weiterhin eine besondere mechanische Festigkeit aufweisen, die sich darin zeigt,
daß bei Temperaturschockbeanspruchung
nur geringe mechanische Spannungen
hervorgerufen werden, und außerdem keinen negativen Einfluß auf die elektrischen
Eigenschaften der Baugruppen ausüben.
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Diese Aufgabe wird von einem Verfahren gelöst, das durch die Verwendung
einer Tauchumhüllungsmasse gekennzeichnet ist, welche sich aus einem Harzgemisch
A, das aus a) 36,5 Gew.-% Sinterpulver auf der Grundlage eines aminhärtenden Epoxidharzes,
das bis zu 1/5 Gewichtsanteil Silikat, Titandioxid und Ruß enthält, b) 55 Gew.-%
Quarzmehl, c) 7,2 Gew.-% pigmenthaltigen Epoxidharzlack und d) 1,3 Gew.-% Silikonkautschuk
besteht, und einem Lösungsmittelgemisch B, das aus 50 Vol.-% Methylisobutylketon,
40 Vol.-% Xylol und 10 Vol.-% Äthylenglykolmonoäthyläther besteht, zusammensetzt
und bei dem das Verhältnis zwischen Harzgemisch A und Lösungsmittelgemisch 3 so
gewählt ist, daß die Viskosität der Tauchumhüllungsmasse im Bereich von 1800 bis
2100 cP liegt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren bietet die Möglichkeit Schichtbaugruppen,
welche temperaturempfindliche Bauelemente wie Tantal-Elektrolytkondensatoren enthalten,
mit Umhüllungen durch Tauchen zu versehen, die einen guten Schutz vor mechanischen
Beschädigungen und vor atmosphärischen Einflüssen bieten, ohne dabei selbst während
ihrer Herstellung die einzelnen Bauelemente in ihren elektrischen Eigenschaften
ungünstig zu beeinflussen.
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An Hand der nachfolgenden Beschreibung werden das erfindungsgemäße
Verfahren und die zur Anwendung kommende Tauchumhüllungsmasse näher erläutert.
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Zur Herstellung der Tauchumhüllungsmasse wird zunächst in einem verschließbaren
Gefäß, beispielsweise in einer Kugelmühle, ein Sinterpulver und ein Quarzmehl gut
gemischt. Das Sinterpulver, welches ein aminhärtendes Epoxidharz darstellt mit bis
zu 1/5 Gewichtsanteil Silikat, Titandioxid und Ruß, ist unter der Bezeichnung ~
Sinterpulver XDKF W 771 ~ bei der Firma Hysol zu beziehen.
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Das verwendete Quarzmehl ist unter der Bezeichnung II Quarzmehl 16900
~ be;5 der Firma Kick, Schneittenbach, zu beziehen. Die Ziffer in der Bezeichnung
bezieht sich dabei auf die Korngröße des Quarzmehls, welche bei 16900 mesh/cm2 liegt.
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Zu einem Lösungsmittelgemisch, das bei einem 2 l-Ansatz aus 1 1 Methylisobutylketon,
0,8 1 Xylol und 0,2 1 Athylenglykolmonoäthyläther besteht, wird die Mischung aus
Sinterpulver und Quarzmehl unter ständigem Rühren hinzugefügt. Das Rühren der Masse
wird so lange fortgesetzt, bis keine eingeschlossenen Luftblasen mehr zu sehen sind,
was ungefähr nach zwei Stunden eintritt. Danach wird der Masse ein pigmenthaltiger
Epoxidharzlack, der vorteilhafterweise kurz vorher nochmals gerührt wurde, und Silikonkautschuk
unter ständigem Rühren zugemischt. Der pigmenthaltige Epoxidharzlack ist unter der
Bezeichnung ~ RC 6666 ~ (Cogebi) bei der Firma Heyden & Still, Hamburg, zu beziehen.
Der Silikonkautschuk ist eine Einkomponentensubstanz, deren Aushärtung mit Luftfeuchtigkeit
unter Abspaltung von Äthanol geschieht, und bei der Firma Dow Corning unter der
Bezeichnung ~ Dc 3140 n erhältlich ist.
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Die relativen Mengenverhältnisse innerhalb der Tauchumhüllungsmasse,
welche sich aus einem Harzgemisch A und einem Lösungsmittelgemisch
3
zusammensetzt, sind den folgenden Zusammenstellungen zu entnehmen. Das Harzgemisch
A besteht aus: a) 36,5 Gew.-# Sinterpulver auf der Grundlage eines aminhärtenden
Epoxidharzes, das bis zu 1/5 Gewichtsanteil Silikat, Titandioxid und Ruß enthält,
b) 55 Gew.#% #uarzmehl, mit einer Korngröße von 16900 mesh/cm2 c) 7,2 Gew.-% pigmenthaltigen
Epondharzlack und d) 1,3 Gew.-% Silikonkautschuk.
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Das Lösungsmittelgemisch 3 besteht aus: 50 Vol.-# Methylisobutylketon,
40 Vol.-# Xylol und 10 Vol.-% Äthylenglykolmonoäthyläther.
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Das Verhältnis zwischen Harzgemisch A und Lösungsmittelgemisch 3 ist
dabei so gewählt, daß die Viskosität der Tauchhüllmasse im Bereich von 1800 bis
2100 cP liegt, was ungefähr 4 Gewichtsanteilen Harzgemisch A und 1 Gewichtsanteil
Lösungsmittelgemisch B entspricht.
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Die Aufbewahrung der Tauchumhüllungsmasse geschieht ruhend in geschlossenen
Behältern bei ca. 15 bis 250 C. Zur Anwendung kommt diese Tauchumhüllungsmasse bei
20 bis 250 C. Da die Tauchumhüllungsmasse zum Sedimentieren neigt, hat es sich als
vorteilhaft erwiesen, diese kurz vor Gebrauch eine zeitlang aufzurühren. Ebenso
ist es für die Schaffung einer einwandfreien Tauchumhüllung wichtig, daß die Viskosität
der Tauchumhüllungsmasse häufig überprüft und auf einen Wert im Bereich von 1800
bis 2100 cP eingestellt wird.
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Das eigentliche Tauchverfahren wird in bekannten Taucheinrichtungen,
wie sie auch bei der Verwendung anderer Tauchmassen üblich
sind,
vorgenommen. Auch während des Tauchprozesses ist darauf zu achten, daß die Sedimentation
und die Bildung einer Oberflächenhaut vermieden wird. Es wird deshalb die Tauchumhüllungsmasse
zwischen den einzelnen Tauchvorgängen immer wieder aufgerührt.
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An den Tauchprozeß schließt sich, wie üblich, ein Aushärtungsprozeß
der Kunststoffmasse an. Die Baugruppen werden--dazu auf Horden angeordnet, bei Raumtemperatur
acht Stunden lang vorgetrocknet und ahschließend in einem Umluftofen bei 95 +5°
C zwölf Stunden lang ausgehärtet.
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Zusätzlich zu der erfindungsgemäßen Tauchumhüllung können die Baugruppen
auch mit einem weiteren Lacküberzug versehen werden. Das Aufbringen des Lacks geschieht
dabei ebenfalls in einem Tauchprozeß. Als Tauchlack wird beispielsweise ein pigmenthaltiger
Epoxidharzlack mit einem Zusatz von 1 Gew.-0/o Silikonkautschuk verwendet.
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Für die Herstellung des Lacks wird zunächst Silikonkautschuk in Essigsäureäthylester
im Gewichtsverhältnis 1:1 gelöst. Diese Lösung wird dem pigmenthaltigen Epoxidharz
unter Rühren hinzugefügt. Eine Viskositätskontrolle sowie eine evtl. -einstellung
sind hier ebenfalls erforderlich.
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Werden die Baugruppen zusätzlich zur erfindungsgemäßen Tauchumhüllung
mit einer Lackumhüllung versehen, so kann das Verfahren wie folgt abgewandelt werden:
An das achtstündige Vortrocknen bei Raumtemperatur schließt sich dann ohne vorherige
Aushärtung ein einmaliges Tauchen in den vorbereiteten Lack an. Der Härtungsprozeß
wird im Anschluß an eine vierstündige Vortrocknung bei Raumtemperatur -im Umluftofen,
der sich auf einer Temperatur von 95 +5° C befindet, zwölf Stunden lang vorgenommen.
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Mit Hilfe des beschriebenen Verfahrens nach der Erfindung unter Anwendung
der offenbarten Tauchumhüllungsmasse werden temperaturempfindliche
elektrische
Bauelemente oder elektrische Baugruppen, welche diese enthalten, z.B. Schichtschaltkreise
mit Tantalelektrolytkondensatoren, mit Umhüllungen durch Tauchen versehen, welche
durch ihre mechanische Festigkeit einen guten Schutz vor mechanischen Beschädigungen
und außerdem einen ausreichenden Schutz vor atmosphärischen Einflüssen bieten. Da
das Verfahren vorsieht, die Tauchumhüllungsmasse unterhalb 1000 c auszuhärten, werden
somit die elektrischen Eigenschaften der Baugruppen während des Härtungsprozesses
in keiner Weise beeinflußt. Außerdem werden an den elektrischen Baugruppen, welche
mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer Umhüllung versehen sind, bei
Temperaturschockbeanspruchung keine mechanischen Spannungen hervorgerufen.
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1 Patentanspruch