DE2616299C2

DE2616299C2 - Waschdichte Schutzvorrichtung für ein elektromechanisches Bauelement und Verfahren zu dessen Abdichtung

Info

Publication number: DE2616299C2
Application number: DE2616299A
Authority: DE
Inventors: Helmut 8206 Hoegling Schedele; Romuald Von Dipl.-Ing. 8026 Ebenhausen Tomkewitsch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-04-13
Filing date: 1976-04-13
Publication date: 1978-04-27
Also published as: AU2408077A; US4176241A; ES457409A1; SE7704171L; AT368343B; DE2616299B1; FR2348624B1; YU95877A; CH614089A5; JPS52126750A; ATA252277A; AU510990B2; JPS5820446B2; FR2348624A1; CA1088660A; IT1075931B; ZA771761B; NL7703974A; GB1574356A; FI771147A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine waschdichte Schutzvorrichtung für ein elektromechanisches Bauelement beispielsweise ein Relais, wobei eine isolierende Deckschicht über abzudichtenden Fugen oder Durchbrüchen des Gehiuses angeordnet ist sowie auf Verfahren zum Abdichten eines solchen Bauelementes.

Beim Einsatz elektrischer Bauelemente auf Leiter-

platten bringen es die modernen Lötverfahren mit sich, daß nicht nur die Leiterplatten selbst, sondern auch die einzelnen Bauelemente in Lot- und Reinigungsbader zumindest teilweise eingetaucht werden. Das bringt die Gefahr mit sich, daß flüssige und gasförmige Stoffe S durch Löcher und Spalte in das Gehäuseinnere eines Bauelements eindringen und dort beispielsweise Kontaktoberflächen verunreinigen. Bauelemente, wie beispielsweise Relais, welche zum größten Teil zwar mit einer Staubschutzkappe, aber nicht mit einem hermetisch dichten Gehäuse ausgestattet sind, würden erheblich verteuert, wenn man sie nur für den Einlötvorgang mit einem hermetisch dichten Gehäuse konstruieren müßte, obwohl dies für ihren späteren Betrieb nicht erforderlich ist Man ist deshalb vielfach bestrebt, solche Bauelemente durch einfache und billige Schutzvorrichtungen für das Einlöten auf Leiterplatten waschdicht zu machen und ihnen dabei gleichzeitig einen gewissen Schutz gegen die schädlichen Einwirkungen der Industrieatmosphäre zu geben.

Das Problem besteht bei Relais meisten-, darin, die Fugen zwischen Sockel und Schutzkappe und die für die Kontaktanschlüsse vorgesehenen Durchbrüche im Sokkel abzudichten. Hierfür wurden bereits verschiedene Möglichkeiten vorgeschlagen, beispielsweise eine thermoplastische Verformung der Gehäuseteile mit Ultraschall oder mit einem Heizstempel, oder auch das Vergießen des Gehäuses mit einer Kunststoffmasse. Diese Verfahren erbringen den gewünschten Erfolg vielfach nur unter erheblichem Aufwand; das Vergießen von Bauelementen ist vielfach schon deshalb auch nicht anwendbar, weil hierbei die Vergußmasse selbst in das Gehäuseinnere fließt und zu Verunreinigungen führt Aus der deutschen Auslegeschrift 2129 918 ist es bekannt, einen thermoplastischen Isolierstoffkörper in Form einer Folie oder einer Wanne auf die Anschlußstifte mit eng anliegenden Durchbrüchen aufzustecken. Auch dieses Verfahren erbringt nicht in allen Fällen eine genügende Abdichtung, da sich solche Folien aufgrund von Temperatureinwirkungen vielfach verformen und dann möglicherweise nicht mehr eng genug an den Anschlußstiften des Bauelementes anliegen.

Aufgabe der Erfindung ist es, die zuletzt erwähnte Schutzvorrichtung in Form einer zusätzlich aufgebrachten isolierenden Schicht so auszubilden, daß eine zuverlässige Abdichtung des Bauelements ohne hoher. Fertigungsaufwand gewährleistet wird. Erfindungsg»:- mäß wird dies dadurch erreicht, daß die Deckschicht aus einem Material mit hoher kapillarer Saugkraft besteht und mit einer dünnflüssig verarbeitbaren Dichtungsmas- 5" se getränkt ist.

Das erfindungsgemäß verwendete saugfähige Material, ein sogenanntes Vlies, verteilt die Dichtungsmasse sehr gleichmäßig über die gesamte abzudichtende Oberfläche des Bauelementes, so daß unter Mitwirkung der Adhäsionskräfte eine gleichmäßig dünne Deckschicht entsteht Die gesamte Bauhöhe des Bauelementes wird damit nur unwesentlich vergrößert Außerdem halt dieses saugffthige Material die Dichtungsmasse in der Deckschicht fest, so daß diese weder herausstehende Anschlußstifte verunreinigt noch in unerwünscht großer Menge durch Spalte in das Bauteilinnere fließt, wie dies bei der bisherigen Verwendung von Klebern und ahnlichen Dichtungsmitteln immer zu befürchten war. Am Rand der abzudichtenden Oberfläche wird das <>i saugfähige Material zweckmäßigerweise maßgenau beschnitten, so daß dutch die Adhäsionswirkung der Bauteiloberfläche und durch die Kapillarwirkung auch Randspelte, beispielsweise zwischen Sockel und Schutzkappe eines Relais, zuverlässig abgedichtet werden.

Bei Wirrvliesen breitet sich die Dichtungsmasse konzentrisch gleichmäßig aus, bei längsorientierten Vliesen dagegen schneller in deren Vorzugsrichtung. Damit die Deckschicht in kürzester Zeit vollständig getränkt wird, kann es von Vorteil sein, längliche Bauelemente mit längsorientierten Vliesen abzudichten. Für hinausragende Teile des Bauelements kann die saugfähige Deckschicht bereits mit Durchbrochen vorgelocht werden, bevor sie auf das Bauelement aufgebracht wird. Allerdings kann es in manchen Anwendungsfällen fertigungstechnisch auch von Vorteil sein, die Deckschicht nicht vorzulochen, sondern sie von den herausragenden Anschlußstiften des Bauteils bei der Montage zu durchstoßen. Auch Niveauunterschiede bzw. auf der Bauteiloberfläche auftragende Teile können mit der saugfähigen Deckschicht abgedichtet werden; deren Dicke wird dann zweckmäßigerweise größer gewählt als die Niveauunterschiede der abzudichtenden Oberfläche. Um die Deckschicht an Niveauunterschiede der Bauteiloberfläche anzugleichen, kann sie mit einem Stempel angedrückt werden; dieser Stempel hat zweckmäßigerweise eine von der Dichtungsmasse nicht benetzbare Oberfläche, beispielsweise aus Polytetrafluoräthylen. Die von der Deckschicht aufgenommene Dichtungsmasse kann durch Erkalten erstarren oder je nach Anwendungsfall auch ausgehärtet werden.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist die saugfähige Deckschicht auf der vom Bauelement abgewandten Seite zusätzlich mit einer undurchlässigen Folie überzogen. Eine solche Folie ist leicht prägbar und beschriftbar und kann auch tiefgezogen werden, um beispielsweise größere Niveauunterschiede der Bauteiloberfläche auszugleichen. Diese undurchlässige Folie bringt naturgemäß eine bessere Abdichtung, weil deren Adhäsionskräfte zusätzlich wirken können. Auf diese Art lassen sich größere Spalte mit relativ dünnen Vliesen gut abdichten. Daneben ist es auch möglich, große öffnungen zuerst mit einer undurchlässigen Folie zu verkleinern oder ganz abzudecken und dann die saugfähige Deckschicht in der beschriebenen Weise aufzubringen.

In einer vorteilhaften Weiterbildung dient die undurchlässige Folie als Träger für die saugfähige Deckschicht, welche beispielsweise elektrostatisch auf die tiefgezogene Folie aufgebracht werden kann. Durch geeignete Maßnahmen könnte die saugfähige Deckschicht auch direki elektrostatisch auf das Bauelement aufgetragen werden. Bei beiden Fertigungsmethoden ist es zweckmäßig, für die Fixierung der Deckschicht eine dünne Haftgrundierung vorzusehen. Zum Tränken der saugfähigen Deckschicht ist es zweckmäßig, die undurchlässige Folie mit einer Einfüllöffirung für die flüssige Dichtmasse zu versehen. In bestimmten Fällen ist es außerdem von Vorteil, wenn das Bauelement im Bereich der Einfflllöffnung eine Mulde aufweist Auch Kanäle, die von der Mulde ausgehen, können für manche Abdichtungsfalle nützlich sein. Statt die Tränkung der Deckschicht durch ein? Ehifüllöffnung vorzunehmen, kann man das Bauteil auch partiell in eine dünnflüssige Gießharzmasse eintauchea Auch in diesem Fall wire* die Dichtungsmasse durch das saugfähige Vlies gleichmäßig verteilt Beim Herausnehmen des Bauelement« aus Gießharz ist in diesem Fall darauf zu achten, daß man die dünnflüssige Gießharzmpsse schräg über eine Ecke dei Bauelements ablaufen

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. I die grundsätzliche Anordnung einer mit Gießharz getränkten saugfähigen Deckschicht auf einem Bauelement,

F i g. 2, 3 und 4 die Anwendung der Erfindung auf ein Relais mit einer Schutzkappe und einem Sockel mit Anschlußstiften,

F i g. 5 ein gegenüber F i g. 2 etwas abgewandeltes Detail,

Fig.6 und 7 die Anwendung der Erfindung auf ein Bauelement mit unebener Oberfläche,

Fig.8 ein abgedichtetes Bauelement mit saugfähiger Deckschicht und undurchlässiger Folie,

F i g. 9 eine tiefgezogene Schutzvorrichtung mit mehreren Schichten,

Fig. IO eine weitere Möglichkeit, die erfindungsge-

ß eckschicht mit Dichtüri^srTi"*"* **" **-^;*^ηΐ"»~

Die F i g. 1 zeigt ein elektrisches Bauelement 1, dessen Oberfläche durch einen herausragenden Stift 2 und einen Durchbrach 3 unterbrochen ist; entlang des Stiftes 2 ist außerdem ein Spalt 4 vorhanden. Die gesamte Oberfläche des Bauelements ist mit einer Deckschicht 5 abgedichtet, welche aus einem saugfähigen Material, einem sogenannten Vlies, besteht und mit einer dünnflüssigen Kunstharzmasse getränkt ist. Diese Dichtungsmasse wird in der Deckschicht aufgrund der Kapillarwirkung gleichmäßig verteilt und gleichzeitig festgehalten, so daß sie zwar dicht an dem Stift 2 anliegt, aber nicht unzulässig weit in die öffnungen 3 oder 4 hineinläuft Um eine Verunreinigung beispielsweise des Anschlußstiftes 2 zu vermeiden, wird das Vlies in trockenem Zustand aufgebracht und dann mit einem Dosiergerät getränkt Man kann allerdings auch ein bereits imprägniertes Material verwenden, das jedoch beim Aufbringen ebenfalls trocken ist und dessen Dichtungsmasse nach dem Aufbringen etwa durch Erwärmen nochmals verflüssigt wird.

F i g. 2 zeigt die Anwendung der Erfindung auf ein elektromagnetisches Relais 11 mit einer Schutzkappe 12 und einem Sockel 13, bei dem die Anschlußstifte 14 und der Spalt 15 zwischen Sockel und Schutzkappe abgedichtet werden sollen. Zu diesem Zweck ist ein saugfähiges Vlies 16 vorgesehen, welches nicht nur die Anschlußstifte 14, sondern auch teilweise nicht benutzte Durchbrüche 17 (siehe Fig.3) zuverlässig abdichtet Das Vlies wird gemäß Fig.4 so geschnitten, daß es entweder wie in F i g. 1 über den Kappenrand 18 gelegt oder wie in Fig.5 in die Kappe 12 eingeschoben werden kann. An den Stellen der Kontaktstifte 14 ist das Vlies 16 mit Schlitzen 19 versehen. An einer geeigneten Steile, die genügend weit von den Anschlußstiften entfernt ist — damit diese nicht verunreinigt werden —, wird eine nicht allzu genau dosierte Menge eines dünnflüssigen Klebers 20 (siehe Fig.2) auf das aufgedruckte Vlies geträufelt Bei einer Dicke des Vlieses von nur wenigen Zehntel Millimetern wird die Relaishöhe durch die Abdichtung nur sehr geringfügig vergrößert

Weitere Anwendungsmöglichkeiten zeigen die folgenden Figuren. So ist in F i g. 6 und 7 ein Bauelement 21 dargestellt, dessen Oberfläche aufgrund auftragender Teile 22 und 23 Niveauunterschiede aufweist Auch hier ist eine Abdichtung mit einer saugfähigen Deckschicht 24 möglich, wenn mit einem geeigneten Stempel, der mit der Tränkmasse nicht verklebt auf das getränkte Vlies gedrückt wird. Ebenso haben Vertiefungen in den abzudichtenden Flächen bei dieser Methode keinen negativen Einfluß auf die Abdichtungsgüte. Niveauunterschiede Λ 1 der abzudichtenden Fläche sollen aber möglichst nicht größer sein als die Dicke hl des getränkten Vlieses 24 (F i g. 7).

Eine Weiterbildung der Erfindung zeigt F i g. 8, wo ein Bauelement 31 mit einer öffnung 32, einem Anschluß stift 33 und einer Schutzkappe 34 mit einer tränkbaren Deckschicht 35 abgedichtet sind. Dieses tränkbare Vlies 35 ist als Beschichtung einer undurchlässigen Folie 36 ausgebildet so daß bei der Verarbeitung, beispielsweise mit einem Andrückstempel, an der Oberfläche keine verklebende Dichtmasse erscheint Zum Tränken des Vlieses ist eine Einfüllöffnung 37 vorgesehen. Außerdem

■si im aLr£.uun.iiidiudi uautcii im ucicn.il uci L^lfliuiiunnung eine Einfüllmulde 38 vorhanden, so daß das Vlies die Dichtungsmasse von seiner Unterseite 39 her mit einer größeren Räche aufsaugen kann. Außerdem ist die Kunststoffolie 36 leicht prägbar und beschriftbar, was für manche Bauteile von Vorteil ist

Eine Abwandlung von F i g. 8 zeigt die F i g. 9. Hierbei ist die Kunststoffolie 41 tiefgezogen, um auch größere Niveauunterschiede der Bauteiloberfläche abzudichten. Die Folie 41 ist mit einem saugfähigen Vlies 42 beschichtet und besitzt wie in F i g. 8 eine Einfüllöffnung 43. Zur Fixierung zwischen der undurchlässigen Folie und dem saugfähigen Vlies ist eine Haftgrundierung 44 zwischen beiden vorgesehen Die Beschichtung selbst kann beispielsweise elektrostatisch oder mit einer anderen bekannten Methode vorgenommen werden.

Anstatt die Vliestränkung durch eine Einfüllöffnung wie in den F i g. 8 und 9 vorzunehmen, kann man auch andere Methoden anwenden; eine davon ist beispielsweise in F i g. 10 gezeigt Hier wird ein Bauelement 51 in eine dünnflüssige Gießharzmasse 52 eingetaucht und zwar so weit daß das mit einer undurchlässigen Folie 53 überzogene Vlies 54 die Dichtungsmasse 52 aufsaugen kann. Durch die Kapillarwirkung des Vlieses 54 verteilt sich die Gießharzmasse gleichmäßig über die Bauteiloberfläche und dichtet nach dem Aushärten ab. Beim Herausnehmen des Bauteils aus der flüssigen Dichtungsmasse 52 ist darauf zu achten, daß durch eine Schräghaltung des Bauelementes die dünnflüssige Gießharzmasse über eine Ecke ablaufen kann.

Wie bereits erwähnt können auch vorimprägnierte Vliese zur Gewinnung der erfindungsgemißen Deckschicht verwendet werden. Diese sind mit einem Hm ζ getrankt das jedoch noch nicht vernetzt ist Erst durch eine thermische Behandlung nach dem Aufbringen der Deckschicht auf das Bauteil wird das Harz wieder erweicht und erst jetzt beginnt die Vernetzung. Das verflüssigte Harz verteilt sich infolge der Kapillarwirkung des Vlieses und infolge der Adhäsionswirkung der Bauteiloberfische in der gewünschten Weise und dichtet mit dem Aushärten das Bauelement zuverlässig ab. Natürlich können auch diese vorimprägnierten Deckschichten in der oben beschriebenen Weise geprägt und an Niveauunterschiede der Bauteiloberfllche angepaßt das heißt durch einen Stempel angepreßt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Waschdichte Schutzvorrichtung für ein elektromechanisches Bauelement, beispielsweise ein Relais, wobei eine isolierende Deckschicht über ubzudichtenden Fugen oder Durchbrüchen des Gehäuses angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (S, 16,24,35,42,54) aus einem Material mit hoher kapillarer Saugkraft besteht und mit einer dünnflüssig verarbeitbaren Dichtungsmas- ■» se getränkt ist

2. Schutzvorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (5, 16, 35) Durchbrüche (19) für herausragende Teile (2,14,33) des Bauelementes (1,11,31) aufweist < S

3. Schutzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht (24, 42) an Niveauunterschiede der abzudichtenden Oberfläche des Bauelements (21) angeglichen ist.

4. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 *J bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsmasse aushärtbar ist

5. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche t bis 4, dadurch gekennzeichnet daß die saugfähige Deckschicht (35) auf der von der abzudichtenden *5 Oberfläche abgewandten Seite mit einer undurchlässigen Folie (36) bedeckt ist

6. Schutzvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß die saugfähige Deckschicht (35) als Beschichtung der undurchlässigen Folie (36) ausgebildet i".

7. Schutzvorrichtung nach e^:nem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß die saugfähige Deckschicht (5, 24, 35) als Beschichtung der Bauelementoberfläche ausgebildet ist

8. Schutzvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Deckschicht (42) eine Haftgrundierung (44) vorgesehen ist

9. Schutzvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß die undurchlässige Folie (36,41) mit einer Einfüllöffnung (37, 43) für die Dichtungsmasse versehen ist

10. Schutzvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuseobei fläche im Bereich der Einfüllöffnung (37, 43) eine ivlulde (38) aufweist deren Durchmesser größer ist als die Einfüllöffnung.

11. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche

5 bis 10, dadurch gekennzeichnet daß di<: undurchlässige Folie (41) in Anpassung an die Oberfläche des abzudichtenden Bauelements tiefgezogen ist

12. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis II, dadurch gekennzeichnet, daß die undurchlässige Folie (36,41) mit Einprägungen versehen ist

13. Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet daB die Deckschicht aus einem mit: der Dichtungsmasse imprlgnierten Material besteht, dessen Dichtungsmasse nach dem Aufbringen auf das Bauteil wieder verflüssigbar ist.

14. Verfahren zur Abdichtung eines elektromechanischen Bauelements mit einer Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet daß die saugfahige Deckschicht (V 16, 24, 35, 42, 54) im trockenen Zustand auf das abzudichtende Bauelement (I, 11, 21, 31, 51) gelegt wird und daß anschließend die Dichtungsmasse in dünnflüssigem Zustand über (tie abzudichtende Oberfläche verteilt wird

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht vor dem Aufbringen auf das Bauelement maßgenau zugeschnitten und mit Schlitzen für hinausragende Teile des Bauelements versehen wird.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsmasse (20) auf die Deckschicht (16) geträufelt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht durch elektrostatische Beschichtung auf das Bauelement aufgebrachtwird.

18. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet daß die Deckschicht (35, 42) mit einer undurchlässigen Folie (36,41) überzogen und als Verbundfolie mit der saugfähigen Schicht nach innen auf das Bauelement (31) aufgebracht wird.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet daß die Deckschicht (35,42) mitteis elektrostatischer Beschichtung auf die undurchlässige Folie (36,41) aufgebracht wird.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet daß die Deckschicht (42) auf eine Haftgrundierung (44) aufgebracht wird.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet daß die undurchlässige Folie (41) durch Tiefziehen den Konturen des abzudichtenden Bauelements angepaßt wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet daß die Deckschicht (35, 42) über eine Einfüllöffnung (37, 43) mit der dünnflüssigen Dichtungsmasse getränkt wird.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 21, dadurch gekennzeichnet daß die Deckschicht (54) durch zumindest partielles Eintauchen des abzudichtenden Bauelements (51) in die dünnflüssige Dichtungsmasse (52) getränkt wi M.

24. Verfahren zur Abdichtung eines elektromechanischen Bauelements mit einer Schutzvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 — 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit Dichtungsmasse imprägnierte Deckschicht in trockenem Zustand auf das abzudichtende Bauelement aufgebracht und daß anschließend die Dichtungsmasse unter Erwärmung verflüssigt und über die abzudichtende Oberfläche verteilt wird.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 24, dadurch gekennzeichnet daß die mit flüssiger Dichtungsmasse getränkte Deckschicht (5,16,24,35, 42,54) mittels eines Stempels auf das abzudichtende Bauelement gepreßt wird.

26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet daß mit dem Andruckstempel gleichzeitig eine Beschriftung in die Deckschicht bzw. in die undurchlässige Folie eingeprägt wird.