DE3036441C2

DE3036441C2 - Spritzpreßverfahren zum Einbetten elektronischer Teile und Spritzpreßformmaschine zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE3036441C2
Application number: DE3036441A
Authority: DE
Inventors: Masayoshi Kamakura Aoki; Aizo Kaneda; Junichi Yokohama Saeki; Susumu Tokio/Tokyo Tsuzuku
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1979-09-28
Filing date: 1980-09-26
Publication date: 1985-01-10
Also published as: DE3036441A1; US4426341A; JPS5835460B2; JPS5649243A

Description

preßformen möglichst gering zu hallen, und die Porenbildung infolge unvollständiger Füllung des Harzes im Hohlraum zu vermeiden, um eine möglichst geringe Ausschußquote zu erzielen.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die in den Ansprüchen 1 und 2 gekennzeichneten Merkmale.

Die DE-OS 22 05 044 betrifft eine Kontrollvorrichtung für K-unststoff-Spritzgießmaschinen. Es handelt sich dabei um das Spritzgießen thermoplastischer Kunststoffe, die wegen ihrer hohen Viskosität nicht zur Einbettung elektronischer Teile verwendet werden können.

Aus der Zeitschrift »Kunstsloffberater« 1975, S. 40—44 ist ein Aufsatz »Qualitätsverbesserung beim Spritzgießen durch Regelung des Formfüllvorgangs« bekanntgeworden, der sich auf die Spritzgießtechnik thermoplastischer Kunststoffe und nicht auf die Spritzpreßtechnik für wärmehärtbare Harze bezieht. Dabei sollen zwei Formerzeugnisse großer Abmessungen erhalten werden. Der Haltedruck bestimmt sich nur danach, daß das Auftreten einer Schrumpfung verhindert wird.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren -*ird es ermöglicht, die Ausbeute an qualitativ hochwertigen Formprodukten zu steigern und die Kosten der Herstellung zu senken durch Spritzpreßformen einer doppelt so großen Anzahl von Gegenständen als bisher möglich in einem Spritzpreßvorgang. Außerdem läßt sich die Abfallharzmenge verringern, wodurch ein Beitrag zur Energieersparnis geleistet wird und außerde.n noch die Kosten zur Abfallbeseitigung vermindert werden können.

Gemäß der Erfindung wird das Harz in die Form nicht nur durch Steigern des hydraulischen Drucks im hydraulischen Kreis, sondern auch durch sorgfältige Zeitauswahl des Umschaltens des Drucks zwischen zwei Niveaus eingeführt. Dank dieser Arbeitsweise kann das Auftreten von Grat, das sonst an der Grenzfläche der Fnrmieilc verursacht würde, vermieden werden, und auch eine Schädigung des oder der elektronischen Teile im Hohlraum läßt sich vermeiden, die sonst zu Fehlern, wie z. B. Ausbrechen von Golddrähten eines Halbleiterbauelements und Kurzschluß, was von außen nicht erfaßt wird, führen würde.

Wenn der Druck zum Einführen des Harzes zwischen dem ersten Druckniveau und dem /weiten Druckniveau umgeschaltet wird, wird das Chargieren des Harzes in die Form auch dann möglich, wenn das Harz eine außergewöhnlich hohe Viskosität etwa aufgrund einer unplanmäßigen Senkung der Harzvorheiztemperatur oder der Anormalität des Harzmaterials selbst hai. Läßt man diesen Chargiervorgang ohne besondere Prüfung ablaufen, so würden die Produkte von außen zwar normal erscheinen, jedoch innere Fehler haben. Eine fortgesetzte Produktion einer großen Zahl fehlerhafter Erzeugnisse würde ohne Bemerken des außergewöhnlichen Anstiegs der Harzviskosität stattfinden. Um dieses Problem zu vermeiden, kann ein Organ zur Abgabe eines Warnsignals vorgesehen werden, wenn der hydraulische Druck im hydraulischen Kreis ein bestimmtes Niveau beim Aufiretcn eines Anstiegs der Viskosität des Harzes überschreitet. Auch wird die Erfassung irgendeiner Annormalität, wie z. B. von Kratzern, die an den gleitenden Teilen des Preßkolbcns und der metallischen Form auftreten, ermöglicht, um die Verläßlichkeit des Betriebs der Maschine zu steigern.

Die Erfindung wird ;>nhand des in der Zeichnung veranschaulichten Ausfühi'ungsbeispiels näher erläutert; darin zeigt

F i g. 1 ein Schema dieses hydraulischen Preßkolbenantriebskreises mit in einem Blockdiagramm dargestellten Steuermitteln der Spritzpreßformmaschine nach einem Ausführungsbeispiel; und '

F i g. 2 ein Diagramm zur Darstellung des Spritzpreßöldrucks, des Kolbenweges und des Harzdrucks in zeitlicher Abfolge, wie sie bei Durchführung des Spritzpreßformens mittels des Ausführungsbeispiels nach F i g. 1 erhalten wurden.

Gemäß F i g. 1 sind ein Druckbegrenzungsventi! 2, ein Durcliflußregulierventil 3 und ein elektromagnetisches Proportional-Druckbegrenzangsventil 11 zwischen einer Pumpe 1 und einem Spritzpreßzylinder 5 montiert, um den maximalen hydraulischen Druck und die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit im hydraulischen Kreis zu steuern.

Das elektromagnetische Proportbnal-Druckbegrenzungsventil 11 ist mit einem elektromagnetischen Proportional-Druckbegrenzungsventilregler 12, einem Einstelldruck-Umschalter 20, einem r.--;ten Druckeinstellgüed 13 und einem zweiten DrackciTis'.eligiied 14 verbunden.

In einem Endteil eines Angußverteilers 7 ist in der Form ein Harzdruckfühler 15 zum Erfassen des Drucks des Harzes montiert. Mit dem Harzdruckfühler 15 ist ein Harzdruckeinsteil- und -Vergleichsglied 16 verbunden, das seinerseits mit dem Einstelldruck-Umschalter 20 verbunden ist.

Ein hydraulischer Druckfühler 17 ist mit dem Spritzpreßzylinder 5 verbunden und im hydraulischen Kreis montiert. Der Fühler 17 ist mit einem hydraulischen Druckeinstell- und -Vergleichsglied 18 und einem Warnsummer 19 verbunden.

J5 Es soll nun der Betrieb des Ausführungsbeispiels der Spritzpreßformmaschine mit obigem Aufbau im einzelnen beschrieben werden. Vor der Durchführung eines Spritzpreßformvorganges wird ein bestimmter Druck für jedes der Einstellgliedar 13 und 14, das Haridruckeinstell- und -Vergleichsglied 16 und das hydraulische Druckeinstell- und -Vergleichsglied 18 eingestellt. Im einzelnen wird ein Druck, der einem nach Wunsch auf das Harz im Hohlraum einzuwirkenden Druck entspricht, oder ein hydraulischer Druck P02 entsprechend einem gewöhnlichen Haltedruck für das zweite Druckeinstellglied 14 eingestellt. Ein Druck Pot, der hoch genug ist, um keinen Schaden am Preßkolben 6 und an der Form 30 zu verursachen, auch wenn ein eingestellter maximaler hydraulischer Druck einwirkt, wird für das erste Druckeinstellglied 13 eingestellt. Ein niedrigerer Druck Pm als der Haltedruck wird für das Harzdruckeinstell- und -Vergleichsglied 16 eingestellt. Ein für das hydraulische Druckeinstell- und -Vergleichsglied 18 einjesl.lher Druck P₀] ist nachfolgend zu beschreiben. Das Druckbegrenzungsventil 2 ist gedrosselt, so daß hierfür ein höherer Druck als der Druck P01 eingeste'lt wird.

Nachdem die erwähnten Drücke für die Einstellglieder 13 und 14, das Harzdruckeinstell- und -vergleichsglied 16 und des hydraulische Druckeinstell- und -vergleiehsglied 18 eingestellt sind, wird die hydraulische Pumpe 1 betätigt. Die hydraulische Flüssigkeit wird von der Pumpe 1 in die hydraulische Flüssigkeitsleitung 10 abgegeben, von wo sie zum Spritzpreßzylinder 5 gelangt, um den Preßkolben 6 nach unten zu bewegen und

hl so das Harz 9 in den Angußverteilcr 7 und den Hohlraum 8 zu treiben.

Ein vom Harzdruckfühler 15 erfaßter Harzdruck Pr erreicht nicht den Druck P_m für den das Harzdruckein-

stell- und -Vergleichsglied 16 eingestellt ist, bis eine vollständige Füllung des Harzes 9 im Angußverteiler 7 erhalten wird.

So hält das Harzdruckeinsteil- und -Vergleichsglied 16 den Einstelldruck-Umschalter 20 im Eingriff mit einem Kontakt a, so daß der elektromagnetische Proporitonal-Druckbegrenzungsventiiregler 12 mit dem ersten Druckeinstellglied 13 verbunden ist. Als Ergebnis wird das elektromagnetische Proportional-Druckbegreniungsventil 11 gedrosselt, und der maximale Druck im to hydraulischen Kreis wird auf dem höheren Druck A>i gehalten. Wenn das Einfüllen des Harzes 9 in den Hohlraum 8 fortschreitet und der Harzdruck den Druck P_n, erreicht, wird der Einstelldruck-Umschalter 20 in Eingriff mit einem Kontakt b gebracht, um die Einführung is eines Ausgangs des zweiten Druckeinstellglieds 14 in den elektromagnetischen Proportional-Druckbegrcizungsventilregler 12 zu ermöglichen und dadurch das elektromagnetische Proportional- Druckbegrenzungsventil 11 zu öffnen und den maximalen Druck im hydraulischen Kreis auf den Druck Pm zu verringern.

F i g. 2 zeigt die zeitlichen Änderungen, die bei dem vom hydraulischen Druckfühler 17 erfaßten Druck oder SpritzpreB-öldruck P₀. dem Weg Z des Preßkolbens 6 und dem Harzdruck Pr auf treten, wenn das Spritzpreßformen mittels des in F i g. I dargestellten Ausführungsbeispiels der Spritzpreßformmaschine durchgeführt wird. Während das Harz 9 in den Hohlraum 8 spritzgepreßt wird, wird der maximale hydraulische Druck P01 im hydraulischen kreis auf einem höheren Niveau als dem Spritzpreß-Öldruck Po gehalten, so daß kein Abfall der Geschwindigkeit der Abwärtsbewegung des Preßkolbens 6 auftritt und die Einfüllung des Harzes in den Hohlraum 8 in einer vorbestimmten Zeit vollendet wird. Nachdem der Harzdruck das eingestellte Druckniveau r> erreicht hat. fällt der maximale hydraulische Druck P_Oi ab. so daß verhindert wird, daß der Hsrzdrück ein unnötig hohes Niveau erreicht. Es gibt eine Verzögerung von etwa 0.2 s der Umschaltung des maximalen hydraulischen Drucks im hydraulischen Kreis von Pm zu P02 nach dem Erreichen des eingestellten Druckniveaus durch den Harzdruck aufgrund einer Verzögerung der Betätigung des Relais und anderer Teile. Unter Berücksichtigung dieser Zeitverzögerung wird wie angegeben, der Harzdruck auf ein niedrigeres Niveau als den Haltedruck eingestellt, um dadurch ein Anstieg des Innendrucks des Hohlraums 8 auf ein unzulässig hohes Niveau zu vermeiden. Im übrigen beobachtet man in F i g. 2 nach Abschluß der Bewegung des Preßkolbens die gezeigte Zu- und Abnahme des Harzdrucks. Diese Zu- und Abnahme des Harzdrucks tritt wegen der Wärmeausdehnung bzw. der Aushärtungsschrumpfung des Harzes auf. So wird verhindert, daß der Innendruck des Hohlraums 8 auf ein unzulässig hohes Niveau steigt, und auch das Auftreten einer Gratbildung an der Grenzfläehe der Formteile läßt sich vermeiden. Gleichzeitig kann auch eine Schädigung elektronischer Halbleiterbauelemente vermieden werden, und es lassen sich Formteile hoher Qualität erhalten. Wie F i g. 2 zeigt, tritt keine Verringerung der Geschwindigkeit auf, wenn der w Preßkolben verschoben wird, und das Auftreten einer Anschnittverstopfung kann vermieden werden. So läßt sich eine vollständige Füllung des Harzes im Hohlraum 8 erreichen.

Der für das hydraulische DruckcinsteH- und -ver- *>■> gleichsgüed 18 eingestellte Druck A» wird auf ein etwas höheres Niveau als ein Maximalwert (Pomax in F i g. 2) des Spritzpreßöldrucks P₀ bei einem normalen Sprilzpreßformvorgang eingestellt. Durch diese Maßnahme wird der Druck Pm durch den Spritzpreßöldruck P₁, überschritten, wenn die Viskosität des Harzes 9 steigt oder ein Kratzen an den gleitenden Teilen des Preßkolbens 6 und der Form 30 oder eine andere Störung auftritt, so daß der Warnsummer 19 betätigt wird, um den Arbeiter vom Auftreten einer Störung zu informieren.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispicl ist es möglich, eine völlige Füllung des Hohlraums 8 mit dem Harz 9 in einer bestimmten Zeitdauer /.u erreichen, auch wenn der Angußverteiler 7 der Form 30 einen verringerten Durchmesser hat und der auf cl;is Harz 9 einwirkende Strömungswiderstand wächst.

Dies führt zur Verhinderung des Auftretens einer unvollständigen Einfüllung des I larzes 9 in den Hohlraum 8 und zur Steigerung der Ausbeute.

Das Warnsignal verhindert die Herstellung fehlerhafter Gcgcnsländc. wodurch ermöglicht wird, die Qualität der gefor:T!'.en Gegenstand 7.11 steigern.

Bei dem vorstehend beschriebenen und in der Zeichnung veranschaulichten Aissführungsbeispiel wurde diis Umschalten des maximalen hydraulischen Drucks im hydraulischen Kreis zwischen einer Mehrzahl von Niveaus so beschrieben, daß es unter Verwendung des elektromagnetischen Proportional-Druckbegrenzungsventil 11 erfolgt.

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Spritzpreßverfahren zum Einbetten elektronischer Teile durch den Schritt ■*·

a) des Einfülleris eines wärmehärtbaren Harzes in eine erhitzte Form mit einem Spritzpreßzylinder, mit wenigstens einem mit dem Spritzpreßzylinder verbundenen Angußverteiler und mit einer Vielzahl von vom Angußverteiler abgezweigten Formhohlräumen, durch Druckeinwirkung auf eine in den Spritzpreßzylinder eingesetzte Charge des Harzes mittels eines Preßkolbens,

dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren außerdem die Schritte e)

und dem Harzdruckfühler(15) angeordnet ist. und daß die Preßkolbensteuercinrichtung einen hydraulischen Kreis zum Antrieb des Preßkolbcns (6). ein erstes Druckeinsiellglied (13) /um Antrieb des Preßkolbens (6) durch den hydraulischen Kreis mit einem zweiten I laltodriick. *ler niedriger als der erste Druck ist. ein /weites Druckeinstellglied (14) zum Antrieb des Preßkolbens (6) mit dem ersten Druck und einem elektrischen Umschalter (20) umfaßt, der mit den Druckeinstellgliedern (13, 14) und dem hydraulischen Kreis verbunden ist und der vom Anlegen eines Ausgangs des zweiten Druckeinsteligliedes (14) auf das Anlegen eines Ausgangs des ersten Druckeinstellgliedes (13) beim Erreichen eines vorbestimmten, vom Harzdruckfühlcr(15) erfaßten Harzdrucks dient.

b) des Erfassens des Harzdrucks in der Form durch einen in einem Endteil des AnguSvertcilers in der Form montierten Harzdruckfühler und

c) des Steuerns des auf den Preßkolben einwirkenden Drucks während des Schrittes a) durch Anlegen eines gewählten ersten Drucks an den Preßkolben zu dessen Antrieb, bis der im Schritt b) erfaßte Druck ein vorbestimmtes Druckniveau, das niedriger als ein in der Form erhaltener Harzdruck ist, wenn der Preßkolben mit eintiii zweiten Haltedruck beaufschlagt wird, erreicht, unfi, durch direktes Umschalten des an den Preßkolben angelegten Drucks auf den zweiten Haltedruck, d-T niedriger als der erste Druck ist, zum Antrieb des Preßkolbens nach Erreichen des vorbestimmten Druckniveaus umfaßt, wobei der erste Druck so bestimmt wird, daß die Verringerung der Preßkolbengeschwindigkeit und das Auftreten eines Anschnittverstopfens vermieden werden, und der zweite Haltedruck so bestimmt wird, daß eine Schädigung der elektronischen Teile in den Hohlräumen vermieden wird.

2. Spritzpreßformmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch I.mit

a) einer Form mit einem Spritzpreßzylinder, mit wenigstens einem mit dem Spritzpreßzylinder verbundenen Angußverteiler und mit einer Vielzahl von vom Angußverteiler abgezweigten Formhohlräumen und

b) einem Preßkolben, der zur Einwirkung eines Drucks auf eine Charge von wärmehärlbarcm Harz im Spritzpreßzylinder zur Füllung der Formhohlräume eingerichtet ist,

dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzpreßforinmaschine außerdem aufweist:

c) einen Harzdruckfühler (15), der in einem Endteil des Angußverleilers(7)zur Erfassung des Harzdrucks in der Form (30) angeordnet ist,

d) eine Preßkolbensteuereinrichtung zur Einwirkung des vom Preßkolbcn (6) auf die Charge (9) aufgebrachten Drucks in Abhängigkeit von dem durch den Harzdruckfühler (15) erfaßten Harzdrucks, die zwischen dem Prcßkolben (6)

20 Die Erfindung bezieht sich auf ein Spritzpreßverfahren zum Einbetten elektronischer Teile durch Einfüllen eines wärmehärtbaren Harzes in eine erhitzte Form mit einem Spritzpreßzylinder, mit wenigstens einem mit dem Spritzpreßzylinder verbundenen Angußverteiler und mit einer Vielzahl von vom Angußverteiler abgezweigten Formhohlräumcn. durch Druckeinwirkung auf eine in den Spritzpreßzylinder eingesetzte Charge des jo Harzes mittels eines Preßkolbens.

Die Erfindung bezieht sich auch auf eine Spritzpreßformmaschine zur Durchführung dieses Verfahrens mit einer Form mit einem Spritzpreßzylinder, mit wenigstens einem mit dem Spritzpreßzylinder verbundenen Angußverteiler und mit einer Vielzahl von vom Angußverteiler abgezweigten Formhohlräumen und einem Preßkolbcn, der zur Einwirkung eines Drucks auf eine Charge von wärmchärtbarem Harz im Spritzpreßzylindcr zur Füllung der Formhohlräunic eingerichtet ist. Eine derartige gattungsgemäße Maschine betrifft die US-PS 41 26 292. Mit dieser bekannten Maschine sollen 40—50 Formteile in einem einzigen Spritzpreßvorgang hergestellt werden. Das bedingt eine große Länge des Angußverleilcrs und der auf das Harz einwirkende Strömungswiderstand wächst erheblich. Als Ergebnis würde die auf den Preßkolben einwirkende Last sehr groß und die Verringerung der Geschwindigkeit der Abwärtsbewegung des Preßkolbens würde ausgeprägt hoch sein. Unter diesen Bedingungen könnten die Formen an den Anschnitten verstopft werden, und das Auftreten von Poren aufgrund unvollständiger Füllung mit Harz innerhalb der Hohlräume würde steigen. Als Folge davon würde Ausschuß entstehen. Eine Vergrößerung des Durchmessers der Angußverteiler zur Vermeidung einer Erhöhung des auf das Harz einwirkenden Strömungswidcrstandcs würde einen Anstieg der Abfallmalerialmenge zur Folge haben. Bei wärmehärtendem Harz könnte dieses nicht wieder verarbeitet werden, was nicht nur dem Bestreben zur Bewahrung natürlibo eher Rohstoffquellen entgegenwirken, sondern auch die Produktionskosten erheblich erhöhen würde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Überwindung der genannten Nachteile ein .Spritzpreßverfahren zum Einbetten elektronischer Teile in wiirnicb5 härtbares Kunstharz und eine Spriizpreßformniaschinc zur Durchführung dieses Verfahrens anzugeben, die es ermöglicht, die Abmessungen des Angußverleilers der Form zu verringern, um den Harzabfall beim Spritz-