DE3216192C2

DE3216192C2 -

Info

Publication number: DE3216192C2
Application number: DE19823216192
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl.-Phys. Dr. 8403 Bad Abbach De Boeld; Hartmut Dipl.-Ing. 8400 Regensburg De Kessler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1982-04-30
Filing date: 1982-04-30
Publication date: 1988-05-19
Also published as: DE3216192A1

Description

Die Erfindung betrifft ein elektrisches Bauelement, das zentriert und justiert in einem Gehäuse in Form eines mit einer Öffnung versehenen Bechers mit rechteckigem Querschnitt untergebracht ist, Stromzuführungsdrähte aufweist, die aus der Öffnung des Bechers in gleicher Richtung herausragen (radiale Bedrahtung), und in dem Becher mit ausgehärtetem Vergußmaterial festgelegt ist.

Elektrische Bauelemente, auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht, sind insbesondere elektrische Konden satoren mit einem Dielektrikum aus Kunststoffolie, vor zugsweise in Schichtbauweise. Aber auch andere elektrische Bauelemente, wie z. B. elektrische Widerstände, Induktivi täten und Halbleiterbauelemente sind elektrische Bauelemente im Sinne der vorliegenden Erfindung.

Elektrische Bauelemente der eingangs genannten Art sind beispielsweise beschrieben in dem Buch "Bauelemente - technische Erläuterungen und Kenndaten für Studierende", 2. Auflage, April 1977, herausgegeben von Siemens AG, Bereich Bauelemente. Auf Seite 451 dieses Buches ist er läutert, daß zur besseren Lötbarkeit im Lötbad - bei Einbau solcher elektrischer Bauelemente in gedruckte Schaltungen - die Kondensatoren im rechteckigen Kunststoff becher eingebaut sind. Auf den Seiten 455, 461, 462 und 484 dieses Buches sind solche elektrischen Bauelemente, in diesem Fall stets elektrische Kondensatoren, gezeigt.

In der DE-OS 23 04 412 ist eine feuchtedichte Umhüllung für elektrische Bauelemente oder Bauelementekombinationen mit Anschlußdrähten beschrieben, die in die gleiche Rich tung weisen, wobei die Umhüllung aus einer einstückigen, tiefgezogenen, thermoplastischen Kunststoffolie und einem Abschluß aus einem härtbaren Vergußharz im Bereich der An schlußdrähte besteht. Die Anschlußdrähte ragen dabei durch den aus Vergußharz bestehenden Abschluß heraus. Die feuchtedichte Umhüllung wird hergestellt, indem ein Halte rahmen mit mehreren elektrischen Bauelementen oder Bau elementekombinationen bestückt wird, wobei die Bauelemente bzw. Bauelementekombinationen auf Erhebungen gesteckt werden, welche auf dem Halterahmen vorhanden sind und die zur Vorformung des Vergußraumes dienen, wonach die Bau elemente bzw. Bauelementekombinationen anschließend in bekannter Weise mittels einer tiefgezogenen Kunststof folie umhüllt werden. Danach werden die Vergußräume mit einem härtbaren Vergußharz ausgegossen.

In der DE-PS 28 30 472 ist ein Verfahren zum Umhüllen der Körper elektrischer Bauelemente, insbesondere von Konden satoren beschrieben. Die serienmäßige Umhüllung dieser elektrischen Bauelemente, die in einer Richtung weisende und voneinander beabstandet zumindest annähernd parallel verlaufende radiale Anschlußdrähte aufweisen, geschieht dabei dadurch, daß die Bauelemente in eine Gießform mit einer Bodenschicht, die ein eingesteckte Anschlußdrähte dichtend umgebendes weiches Material aufweist und die Anschlußdrähte halten, in der vorgesehenen Position in die Gießform eingeführt und dabei ihre Anschlußdrähte in die Bodenschicht eingedrückt werden, wobei die Gießform eine Mehrzahl von Gießnestern enthält und das Gießharz über die verbleibenden Öffnungen der Gießnester zugeführt und in der Gießform ausgehärtet wird. Die Bauelemente werden zuerst in die erforderliche Lage zueinander gebracht.

Dann wird eine tiefziehbare Kunststoffolie von der Seite der Anschlußdrähte her um die Bauelemente herumgezogen, so daß die noch warme bzw. plastische Folie durch eine mit einen elastischen Material belegte Stempelplatte entlang der Anschlußdrähte gegen die Bauelemente gedrückt wird und daß die so umzogenen Bauelemente auf die mit Sacklöchern, die zur seitlichen Führung und exakten Halterung der An schlußdrähte dienen, versehene Platte aufgesetzt und ver gossen werden.

In der DE-PS 28 30 454 ist ein Verfahren zum Umhüllen der Körper elektrischer Bauelemente, insbesondere Kondensa toren, beschrieben, bei dem die Bauelementekörper in einer Gießform mit mehreren Gießnestern untergebracht werden, bei dem das flüssige Gießharz von oben in die Gießform eingefüllt wird, die so ausgebildet ist, daß überflüssiges Gießharz abfließen kann, und bei dem dann das Gießharz gehärtet und schließlich das mit einer Um hüllung versehene Bauelement entformt wird, wobei jeweils in ein Gießnest der Gießform ein Füllmaterial und Bau elementekörper eingebracht werden und das Gießharz so eingebracht wird, daß es das Füllmaterial durchtränkt.

Auch bei diesem Verfahren kann eine zweiteilige Gießform verwendet werden, die aus einer unteren, mit Öffnungen für die Aufnahme der Stromzuführungsdrähte versehenen Platte, einer darüber angeordneten Kunststoffolie und einer darüber angeordneten, mit die Gießnester bildenden Ausnehmungen versehenen Platte besteht. Die Stromzuführungsdrähte der Bauelemente sind in Löcher der unteren Platte eingesetzt und reichen bis zu einem dort vorgesehenen Anschlag. Auf diese Weise sind die Bauelementekörper in ihrer Lage fixiert.

Die bekannten Bauelemente und die Verfahren zu ihrer Herstellung bereiten, wie sich zwischenzeitlich heraus gestellt hat, Schwierigkeiten, die später aus der Kunst stoffumhüllung, dem Kunststoffblock, herausragenden Teile der Stromzuführungsdrähte so in der Gießform zu positio nieren, daß sie mit Sicherheit in die in der Gießform dafür vorgesehenen Öffnungen geraten. Insbesondere bei unterschiedlich großen elektrischen Bauelementen, die in einem Kunststoffblock gleicher äußerer Abmessung unter gebracht werden sollen, kommt es zum Verkanten der Bauele mente. Die Positioniervorrichtung, die in diesen Fällen benutzt wird, besteht aus einem Fallschacht, durch den das Bauelement mit den Stromzuführungsdrähten voraus in die Gießmulde eingesetzt wird. Ein Eindruckstempel sorgt dafür, daß die Kunststoffolie von den Stromzuführungs drähten durchstoßen wird. Wird nun das Bauelement im Fallschacht nicht exakt genau geführt, dann kommt es zum Verkanten der Bauelemente, so daß bei Betätigung des Eindruckstempels die Stromzuführungsdrähte die Kunststof folie zwar durchstoßen, jedoch nicht in die vorgesehenen Öffnungen geraten. Dies führt zu teilweise beträchtlichem Ausschuß, zumal es sich bei den elektrischen Bauelementen, auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht, um Massenprodukte handelt, die in sehr großen Stückzahlen (einige Million pro Monat) hergestellt werden.

In der DE-OS 31 12 906 (AT 31. 03. 81) und in der als Zusatz hierzu am 14. 08. 81 eingereichten deutschen Patentanmeldung DE-OS 31 32 243 ist ein elektrisches Bauelement beschrieben, das zentriert und justiert in einem Gehäuse in Form eines Bechers mit rechteckigem Querschnitt untergebracht und mit ausgehärtetem Vergußmaterial fest gelegt ist, Stromzuführungsdrähte aufweist, die aus der Öffnung des Bechers in gleicher Richtung herausragen (radiale Bedrahtung) und bei dem der Becher wenigstens an zwei gegenüberliegenden Seiten, insbesondere an den gegenüberliegenden schmalen Seiten, mit einstückig ange formten Laschen aus dem gleichen Material versehen ist und diese Laschen in das Innere des Bechers umgebogen sind, durch ihre Federkraft das Bauelement klemmend halten und beim Vergießen mit Vergußmaterial und Aushärten desselben als Zentrierung und Justierung für das Bauelement dienen. Die Laschen können auch V-förmig geformt sein, so daß sie Rinnen bilden, in denen die Stromzuführungsdrähte des Bauelementes eingeführt sind. Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich hiervon, daß keine zusätzlich an den Becher anzuformende Laschen erforderlich sind.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein elektri sches Bauelement der eingangs angegebenen Art anzugeben, das so ausgebildet ist, daß die erläuterten Schwierig keiten nicht auftreten, und bei dem die Stromzuführungs drähte exakt an den dafür vorgesehenen Stellen praktisch senkrecht aus dem das Bauelement umgebenden rechteck förmigen Becher herausragen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist das elektrische Bauelement der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der Becher an wenigstens zwei gegen überliegenden Seiten, insbesondere an den gegenüberliegen den langen Seiten, derart nach innen eine Wölbung bildend verformt ist, daß diese Seiten durch ihre Federkraft das Bauelement klemmend halten und beim Vergießen mit Vergußmaterial und Aushärten desselben als Zentrierung und Justierung für das Bauelement dienen.

Der als Gehäuse dienende Becher gehört praktisch mit zum elektrischen Bauelement, weil durch ihn die elektrischen Eigenschaften des Bauelementes beibehalten werden, indem Einflüsse aus der Umgebung (Feuchtigkeit, Verschmutzung usw.) abgehalten werden.

Die Ausgestaltung des Bechers des elektrischen Bauelementes gemäß der Erfindung gewährleistet, daß die bei den bekann ten Ausführungen auftretenden Schwierigkeiten vermieden wer den und darüber hinaus die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe in befriedigender Weise gelöst wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Abmessungen von Bauelement und Becher derart aufeinander abgestimmt, daß der Abstand zwichen den nach innen gewölbten Seiten flächen des leeren Bechers geringfügig kleiner ist als die Dicke des Bauelementes. Dadurch wird eine besonders gute Klemmung des Bauelementes im Becher erreicht.

Vorteilhafterweise ist der nicht bestückte Becher in seiner Breite um das maximal auftretende Aufweitungsmaß kleiner, d. h. daß bei der oberen Toleranzgrenze der Bauelement dicke die Außenwände des bestückten Bechers plan sind.

Es ist auch möglich, und liegt im Rahmen der vorliegenden Erfindung, daß die Wölbung der Becherlängsseiten vom Becherboden beginnend zunimmt, ein Maximum erreicht und zur Becheröffnung hin abnimmt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Er findung ist die Becheröffnung so ausgeführt, daß sie als Führungstrichter für das einzusetzende Bauelement wirkt.

Die Sicherheit gegen unbeabsichtigtes Verschieben des Bauelementes wird durch Aufrauhen des Becherinneren und/ oder des eingesetzten Bauelements erhöht.

Die Herstellung der Wölbung der Längsseiten erfolgt vor teilhafterweise aus einem quaderförmigen Becher mittels Temperatur- und Druckeinwirkung. Zum Einsetzen des Bau elements in den Becher wird dieser durch nach außen ziehende Kräfte an den Längsseiten und/oder durch Druck von außen auf die Schmalseiten vorübergehend in der Breite erweitert.

Durch die vorliegende Erfindung wird die ihr zugrunde lie gende Aufgabe in vorteilhafter Weise gelöst und eine Zentrierung und Justierung für das Bauelement erreicht. Ferner wird erreicht, daß die einfachste Form eines als Gehäuse dienenden Bechers, also ohne Laschen, ohne Zen trierrippen und ohne anderweitige Einführungshilfen am Becher Verwendung findet.

Weiterhin wird erreicht, daß die Stromführungsdrähte des Bauelements ebenfalls ohne zusätzliche Hilfsmittel - wie Laschen, Führungsrippen - im gleichen Abstand von den gegenüberliegenden Längsseiten, wenn die Wölbungen an den Längsseiten sind, aus dem Becher herausragen. Hierbei ver steht es sich von selbst, daß die Federwirkungen der Wölbungen der beiden Seiten nahezu gleich sein müssen. Dies wird durch die Auswahl des Materials und eine ent sprechende Zuordnung der Wanddicke erreicht.

Nicht zuletzt ist das Einführen des Bauelements in den Becher vereinfacht, weil die Abmessungen ein Aufweiten der Becheröffnung über die Querschnittsabmessungen des Bauelementes hinaus erlauben und deshalb das Bauelement ohne zusätzlich wirkende Zentriervorrichtung in den aufgeweiteten Becher in einfacher Weise eingeführt wird, wobei es dabei auf eine bereits von vorneherein festge legte Zentrierung nicht ankommt.

Zur Erläuterung der Erfindung wird diese anhand der Figuren näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht im Schnitt eines elektrischen Bauelements,

Fig. 2 einen Schnitt II-II der Fig. 1, wobei das eingesetzte Bauelement 1 nicht geschnitten dargestellt ist,

Fig. 3 einen leeren rechteckförmigen Becher im Schnitt,

Fig. 4 den leeren Becher gemäß Fig. 3 gschnitten nach IV-IV, mit übertrieben dargestellter Wölbung,

Fig. 5 eine Draufsicht auf den leeren Becher gemäß Fig. 3 und Fig. 4 und

Fig. 6 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform des leeren Bechers mit übertrieben dargestellter Wölbung der Seitenflächen.

In den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugs zeichen versehen.

In Fig. 1 ist das elektrische Bauelement 1, das an seinen Stirnseiten Metallschichten 2 und 3 aufweist, mit Stromzu führungsdrähten 4 und 5 versehen, die an den Metallschich ten 2 und 3 vorzugsweise durch Löten befestigt sind. Die Stromzuführungsdrähte 4 und 5 ragen in gleicher Richtung aus der Öffnung 6 des rechteckförmigen Bechers 7 heraus, in welchem das Bauelement 1 eingesetzt ist. Der zwischen dem Becher 7 und dem Bauelement 1 samt den Stromzuführungs drähten 4 und 5 verbliebene Hohlraum ist mit Vergußmasse 8 ausgefüllt, die ausgehärtet ist.

Fig. 2 zeigt einen rechteckförmigen Becher 7, in dem das Bauelement 1 mit den Anschlußdrähten 4 und 5 durch die Öffnung 6 des Bechers 7 eingesetzt ist und mit Verguß masse 8 vergossen, die ausgehärtet ist. Das zentriert und justiert eingesetzte Bauelement 1 wird durch die Feder kraft der langen Seiten 9 und 10 des Bechers 7 längs der Berührungflächen 11 und 12 zwischen Bauelement 1 und Becher 7 gehalten. Dabei können die Berührungsflächen 11 und 12 des Bauelements 1 und/oder des Bechers 7, zur Erhöhung der Reibung, aufgerauht sein.

Die Abmessungen des Bechers 7 sind so bemessen, daß bei der oberen Toleranzgrenze der Bauelementedicke 23 die Becheraußenwände 24 und 25 plan sind.

In Fig. 3 ist ein leerer rechteckförmiger Becher 7 mit einer Öffnung 6 im Schnitt dargestellt.

Die Fig. 4 zeigt den leeren rechteckförmigen Becher 7 mit einer Öffnung 6 und den bei 13 und 14 gewölbten langen Seiten 9 und 10, die auf den Innenflächen 11 und 12 des Bechers 7 zwecks Vergrößerung der Reibung bei eingesetz tem Bauelement aufgerauht sein können.

Fig. 5 zeigt die Draufsicht auf die Becheröffnung 6 des leeren rechteckförmigen Bechers mit den gewölbten langen Seiten 9 und 10, die auf den Innenflächen 11 und 12 auf gerauht sein können. Die vorübergehende Erweiterung des Bechers zum Einsetzen des Bauelements kann durch an den Längsseiten 9, 10 nach außen ziehende Kräfte gemäß den Pfeilen 15 und/oder durch Druck gemäß den Pfeilen 16 von außen auf die Schmalseiten 17 und 18 des Bechers erfolgen.

In Fig. 6 ist eine weitere Ausführung des rechteckförmigen Bechers 7 mit einer Öffnung 6 dargestellt. Die Wölbung der Becherlängsseiten 9 und 10 beginnt am Becherboden 19 und nimmt bis zu einem Maximum 20 und 21 zu. Zur Becheröffnung 6 hin nimmt die Wölbung der Längsseiten 9 und 10 wieder ab, so daß unterhalb der Becheröffnung 6 ein trichterför miger Bereich 22 entsteht. Dieser erleichtert das Einsetzen des Bauelements. Die Innenflächen 11 und 12 können zwecks Vergrößerung der Reibung bei eingesetztem Bauelement auf gerauht sein.

Bezugszeichenliste 1 Bauelement
2 Metallschicht an der Stirnseite
3 Metallschicht an der Stirnseite
4 Stromzuführungsdraht
5 Stromzuführungsdraht
6 Becheröffnung
7 Becher
8 Vergußmasse
9 lange Seite des Bechers
10 lange Seite des Bechers
11 Berührungsfläche des Bauelements mit dem Becher
12 Berührungsfläche des Bauelements mit dem Becher
13 Wölbung der Becherlängsseite
14 Wölbung der Becherlängsseite
15 gemäß den Pfeilen nach außen ziehende Kräfte
16 Druck gemäß den Pfeilen
17 Schmalseite des Bechers
18 Schmalseite des Bechers
19 Becherboden
20 Maximum der Wölbung
21 Maximum der Wölbung
22 trichterförmiger Bereich
23 obere Toleranzgrenze der Bauelementdicke
24 Becheraußenwand
25 Becheraußenwand

Claims

1. Elektrisches Bauelement (1), das zentriert und justiert in einem Gehäuse in Form eines mit einer Öffnung (6) ver sehenen Bechers (7) mit rechteckigem Querschnitt unterge bracht ist, Stromzuführungsdrähte (4, 5) aufweist, die aus der Öffnung (6) des Bechers (7) in gleicher Richtung her ausragen (radiale Bedrahtung), und in dem Becher (7) mit ausgehärtetem Vergußmaterial (8) festgelegt ist, da durch gekennzeichnet, daß der Becher (7) an wenigstens zwei gegenüberliegenden Seiten, insbesondere an den gegenüberliegenden langen Seiten (9, 10), derart nach innen Wölbungen (13, 14) bildend verformt ist, daß diese Seiten (9, 10) durch ihre Federkraft das Bau element (1) klemmend halten und beim Vergießen mit Ver gußmaterial (8) und Aushärten desselben als Zentrierung und Justierung für das Bauelement (1) dienen.

2. Elektrisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen von Bauelement (1) und Becher (7) derart aufeinander abgestimmt sind, daß der Abstand zwischen den nach innen gewölbten Seitenflächen (9, 10) des leeren Bechers (7) geringfügig kleiner ist als die Dicke des Bauelements (1).

3. Elektrisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der oberen Tole ranzgrenze der Bauelementedicke (23) die Becheraußenwände (24, 25) des bestückten Bechers (7) plan sind.

4. Elektrisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wölbung (13, 14) der Becherlängsseiten (9, 10) vom Becherboden (19) begin nend zunimmt, ein Maximum (20, 21) erreicht und zur Becher öffnung (6) hin abnimmt.

5. Elektrisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der der Becheröffnung (6) naheliegende Teil (22) des Bechers (7) als Führungs trichter für das einzusetzende Bauelement (1) ausgeführt ist.

6. Elektrisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Becherinnenwand (11, 12) mindestens zum Teil aufgerauht ist.

7. Elektrisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das in dem Becher (7) eingesetzte Bauelement (1) mindestens zum Teil aufgerauht ist.

8. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Bauele ments nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß zunächst ein quaderförmiger Becher (7) geformt wird, bei dem die Wölbung (13, 14) der Längsseiten (9, 10) aufgrund von Temperatur- und Druckeinwirkung erzeugt wird und daß zum Einsetzen des Bauelements (1) in den Becher (7) dieser durch nach außen ziehende Kräfte (15) an den Längsseiten (9, 10) und/oder durch Druck (16) von außen auf die Schmalseiten (17, 18) vorübergehend in der Breite erweitert wird.