DE3320700A1

DE3320700A1 - Verfahren zum kunststoffumhuellen von elektrischen bauelementen

Info

Publication number: DE3320700A1
Application number: DE19833320700
Authority: DE
Inventors: Alfred Dipl.-Chem. Dr. 8400 Regensburg Engl; Richard Dipl.-Ing. Scheuenpflug (FH), 8411 Kleinprüfening; Wolfgang 8400 Regensburg Siegmar
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1983-06-08
Filing date: 1983-06-08
Publication date: 1984-12-13

Description

Verfahren zum Kunststoffumhüllen von elektrischen Bau-
elementen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kunststoffumhüllen von elektrischen Bauelementen, bei dem elektrische Systeme auf einem Träger aufgebracht sind und eine Vorrichtung zu dessen Durchführung.
Das Umhüllen von elektrischen Baulementen mit Kunststoff erfolgt in Werkzeugen, die aus mindestens zwei Platten bestehen. Die Platten sind zum Einlegen der mit elektrischen Systemen versehenen Kontaktanschlußteile und zum Entnehmen der mit Kunststoff umhüllten elelktrischen Bauelemente auseinanderfahrbar. Die Platten haben Aussparungen zur Aufnahme der Kontaktanschlußteile und zur Aufnahme und Verteilung des Kunststoffs auf die zu bildenden Umhüllungen, sowie Aussparungen zur Bildung der Umhüllungen in vorgegebenen Dimensionen und weitere Aussparungen zum Entweichen der von Kunststoff zu verdrängenden Luft.
Die Aussparungen zur Aufnahme des Kunststoffs bestehen aus einem oder mehreren Preßzylindern mit zugehörigen Kolben die zur Beschickung des Werkzeugs mit Kunststoff in Form von Tabletten, Pellets oder Granulat dienen. Die Preßzylindsr münden wahlweise entweder in kegelförmige Aussparungen, in sogenannte Angußkegel, oder in spinnenförmige Aussparungen, in sogenannte Spinnen. Von den Angußkegeln oder Spinnen aus erfolgt die Verteilung des Kunststoffs innerhalb des Werkzeugs längs rinnenförmiger Aussparungen, sogenannter Runner. Die Zuleitung des Kunststoffs vom Runner zu den einzelnen Aussparungen, in denen die Umhüllungen der Bauelemente erfolgt, geschieht-mittels weiterer Aussparungen in Form von seitlichen Verzweigungen, den sogenannten Angüssen. Die Angüsse münden in die Hohlräume zur Bildung der Umhüllungen der Baulemente, in die sogenannten Kavitäten.
Das Einlegen von elektrischen Baulementen in ein Umhüllwerkzeug geschieht im allgemeinen von Hand und mittels Pinzetten oder ähnlichem Werkzeug. Dadurch werden die elektrischen Bauelemente häufig beschädigt oder gar zerstört, Häufig werden die aus den elektrischen Bauelementen herausragenden Kontaktanschlußteile bei Einlegen in ein Kunststoffumhüllwerkzeug verbogen oder verzogen, so daß eine automatische Weiterverarbeitung der Bauelemente Schwierigkeiten bereitet. Diese Schwierigkeiten machen sich angesichts der fortschreitenden Miniaturisierung der Bauelemente immer stärker bemerkbar.
Alle nicht automatischen Prozeße bei der Herstellung von elektrischen Baulementen schaffen für die verschiedenen Baulemente jeweils unterschiedliche Herstellungsparameter, worunter die Gleichmäßigkeit der hiernach gefertigten Einzelelemente leidet. Für den Einsatz von elektrischen Bauelementen ist es aber in vielen Bereichen entscheident, daß ihre Gleichmäßigkeit innerhalb geringer Toleranzen gewährleistet ist.
Abgesehen von den Nachteilen für die Qualität so gerfertigter Baulemente sind Herstellungsverfahren, die teilweise von Hand betrieben werden, zeitaufwendig und teuer, wegen des dazu benötigten Personalaufwandes.
Eine spezielle Schwierigkeit bei der Kunststoffumhüllung von elektrischen Baulementen ist das Auftreten des sogenannten Kunststoff-Flash; das sind dünne Schichten oder Häutchen aus dem zur Umhüllung verwendeten Kunststoff, die sich in unerwünschter Weise auf Kontaktanschlußteilen niederschlagen. Bei der Konzeption eines Kunststoffumhüllverfahrens ist deshalb auf eine Verweidung des Auftretens von Kunststoff-Flash zu achten, oder es ist ein für die Bauelemente möglichst schonendes Verfahren zur Entfernung von Kunststoff-Flash zu erarbeiten, das dazu auch keine erheblichen Kosten verursacht. Die Flash-Entfernung macht bei derartigen Verfahren oft erhebliche Schwierigkeiten da bei schonenden Vefahren die Kontaktanschlußteile häufig nicht gründlich von Kunststoff-Flash befreit werden, so daß die Kontaktierbarkeit der Kontaktanschlußteile nachfolgend nicht sichergestellt werden kann oder da bei einer robusteren Kunststoff-Flash-Entfernung, z.B. mittels Sandstrahlen, die Kontaktanschlußteile der elektrischen Bauelemente höufig beschädigt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein weitgehend automatisches Verfahren zum Kunststoffumhüllen von elektrischen Bauelementen sowie einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben, wodurch eine schonende Behandlung und eine hohe Gleichmäßigkeit hiernach hergestellter Bauelemente gewährleistet wird, wodurch der beim das Kunststoffumhüllen erzeugte Ausschuß der gefertigten Bauelemente minimalisiert wird, wodurch die Entstehung von Kunststoff-Flash auf den großflächigen Teilen der Kontaktanschlußteile der Baulemente verhindert wird und wodurch Pt#r'+L#ungstoleranzen der einzelnen Bauelmente insbesondere im Hinblick auf die räumliche Anordnung und Abmessung der Kontaktanschlußteile erhalten bleiben und wonach eine Anwendung auf große als auch sehr kleine Bauelemente z.B. Halbleiterbauelemente mit einer Größe der elektrischen Systeme von beispielsweise 0,3 mm x 0,3 mm möglich ist.
Diese Aufgabe wird durch den kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 gelöst.
Die Maßnahme, daß als Träger der elektrischen Systeme ein Kontaktierband verwendet wird, auf welchem Kontaktanschlußteile in zwei Reihen symetrisch zur Längsmittelachse angeordnet sind, hat den Vorteil, daß die räumliche Anordnung und die Abmessung der Kontaktanschlußteile auch nach Beendignung des Kunststoffumhüllverfahrens innerhalb der Fertigungstoleranzen erhalten bleiben, da ein thermisches Verziehen der Kontaktstrukturen durch die symetrische Anordnung dieser Strukturen am Band verhindert wird und auch ein Verziehen der Kontaktanschlußteile durch mechanische Belastung bei der Bandbeförderung durch die beidseitige Anordnung sowohl der Kontaktanschlußteile wie auch der Perforation des Bandes infolge weitgehender Kompensation der Kräfte nicht erfolgt. Die große Länge sowie das Zu- und Abführen des Kontaktierbandes zum Plastikumhüllwerkzeug hin und von diesem weg, wobei der noch nicht umhüllte Teil des Konaktierbandes von einer Spule abgewickelt und der bereits umhüllte Teil auf eine andere Spule aufgewickelt wird, ermöglichen eine Automatisierung des Verfahrens, was die Vorteile eines raschen Verfahrensablaufs, einer schonenden Behandlung des hiernach gefertigten Baulementes, einer hohen Fertigungsqualität und geringen Ausschusses an Einzelelementen, einer Gleichmäßigkeit hiernach gefertigter Einzelelemente und einer vorteilhaften Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auch auf sehr kleine Baulemente gewährleistet.
Die Automatisierung des Vefahrens ist vor allem auch im Hinblick auf die Gleichmäßigkeit hiernach gefertigter Einzelelemente sehr bedeutend. Die Gleichmäßigkeit von insbesondere Halbleiterbauelementen hängt mit deren Gleichbe- handlung während des gesamten Herstellungsprozeßes zusammen. Da die Automatisierung auf dem Halbleitersektor weit voran geschritten ist, lassen sich elektrische Systeme mit einer sehr großen Gleichmäßigkeit herstellen. Um diese Gleichmäßigkeit auch für das fertige Baulement zu erhalten, ist es wesentlich, auch das verwendete Kunststoffumhüllverfahren weitgehend automatisch zu gestalten, weil nur dadurch gleiche Herstellungsparameter für die verschiedenen Bauelemente gewährleistet werden können. Unter Gleichmäßigkeit bei einem Bauelement wird verstanden, daß gewisse Parameter eines Typs von Bauelementen innerhalb gewisser Toleranzen liegen. Für den Einsatz von Bauelementen, insbesondere für deren Auswechselbarkeit gegeneinander, ist oftmals die Gleichmäßigkeit eines Bauelemententyps von sehr großer Bedeutung. Durch die Automation des Kunststoffumhüllverfahrens erübrigt sich ein Einlegen der Einzelelemente mittels Pinzetten, wodurch bei anderen Verfahren ein Teil der eingelegten Bauelemente beschädigt oder zerstört wird. Außerdem resultiert eine schonende Behandlung der Einzelelemente nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durch die symetrische Gestaltung des Kontaktierbandes zu dessen Längsmittelachse. Durch die spezielle Ausgestaltung und Lage von Kontaktanschlußteilen am Köntaktierband 1 und Hohlräumen im Werkzeug wird der Kunststoff-Flash auf den großflächigeren Teilen der Anschlußteile vermieden, so daß ein Sandstrahlen der Kontaktanschlußteile zum Entfernen des Kunststoff-Flashs erübrigt wird, was für das hiernach behandelte Bauelement eine schonendere Behandlung bewirkt, da das Entfernen des Kunststoff-Flash von den Schmalseiten der Kontaktanschlußteile mittels schonenderer Maßnahmen möglich ist. Außerdem wird zumindest bei gewissen Bauelementtypen durch das Anbringen des Runners auf der Längsmittelachse des Kontaktierbandes der Verbrauch an Kunststoffvergußmaterial herabgesetzt, was insbesondere bei nicht wieder einschmelzbaren und daher nicht wieder ver- wendbaren Duroplast Kunststoffumhüllmasseen eine wesentliche Kostenersparnis bedeutet.
Es ist auch vorteilhaft, daß das Werkzeug so ausgebildet wird, daß die Runner sich von der Kunststoffbeschickungs-.
stelle, z.B. einer Spinne oder eines Angußkegels, in Richtung auf die weitest entferntesten mit Kunststoff zu versorgenden Angüsse im Querschnitt verjüngen. Die Maßnahme begünstigt ein möglichst laminares Fließen des Kunststoffes im Runner, trotz dessen seitlicher Verzweigungen in Angüsse. Es wird somit eine annähernd gleiche Fließgeschwindigkeit des Kunststoffes im Runner unabhängig von der Entfernung vom Angußkegel bzw. von der Spinne bewirkt, was wiederum gleiche Druckverhältnisse während des Umhüllvorganges am Ort der elektrischen Systeme zur Folge hat.
Weiterhin ist es vorteilhaft, die zu den Kavitäten führenden Angüsse so zu gestalten, daß der Kunststoff sowohl den eigentlichen Anguß als auch den Zwischenraum zwischen den Kontaktanschlußteilen, das sogenannte Fenster, durchfließt und ausfüllt. Die Angüsse sind so geformt, daß sich deren Querschnitt vom Runner auf die Fenster hin verjüngt.
Die Angüsse verbinden sprossenförmig den Runner mit den Kunststoffumhüllungen der Bauelemente. Dabei bilden die Angüsse mit den Fenstern in vorteilhafter Weise ein T-Profil, was beim Ausheben der fertig umhüllten Teile aus dem Werkzeug mittels Auswerfern am Runner dafür sorgen, daß die Aushebekräfte in schonender Weise auf die Umhüllungen übertragen werden. Gleichzeitig gewährt ein solches T-Profil zusammen mit der Verjüngung des Angußquerschnittes eine leichte Abtrennbarkeit der kunststoffumhüllten Bauelemente von den Angüssen. Die in Kunststofffließrichtung gesehenen, jenseits der Kavitäten liegenden Zwischenräume zwischen den Kontaktanschlußteilen dienen in vorteilhafter Weise zur aufnahme der vom Kunststoff aus Runner und Kavitäten verdrängten Luft, so daß eigene Entlüftungsöffnungen im Werkzeug nicht angebracht werden müssen.
Weiterhin ist es vorteilhaft, daß als Kunststoff Duroplast verwendet wird. Dadurch ist ein rasches Aushärten des Kunststoffs und somit eine Verkürzung der Verfahrensdauer möglich. Außerdem lassen sich die dünnen spröden Kunststoffhäute zwischen den einzelnen Kontaktanschlußteilen in den Fenstern leicht entfernen z.B. durch mechanische Werkzeuge, mittels Ausstechen und Ausbürsten.
Auch sind bei späterer Wärmebeanspruchung des Bauelements anläßlich Einbau oder Betrieb infolge des bereits fertig vernetzten Kunststoffes keine mechanische Verformungen und Schädigungen zu befürchten.
Weiterhin ist es vorteilhaft, daß auf den Runner nach dem Aushärten bei geschlossenem Werkzeug mittels Auswerfer ein mechanischer Druck ausgeübt wird, der Bruch- oder Sollbruchstellen am Runner erzeugt, und daß die Unterseite der Auswerfer schneidenförmig ausgebildet ist, und daß der Kunststoff des Runners, in der Weise vom Konta#ktierband entfernt wird, daß das Kontaktierband nach dem Kunststoffumhüllen aus dem Werkzeug in eine Runnerabbrechstation weitergeleitet wird, die mit Umlenkrollen und Bürsten ausgestattet ist und danach in eine Fensterausbrechstation transportiert wird, die den noch verbliebenen Kunststoff zwischen den Kontaktanschlußteilen mittels mechanischer Werkzeuge oder mittels eines Hochdruck-Wasserstrahls entfernt. Durch diese Maßnahme kann das Kontaktierband, von überschüssigem Kunststoff befreit werden.
Weist der bzw. weisen die Kolben zum Einpressen des Kunststoffs in das Werkzeug einen größeren Durchmesser auf, als der Breite des Runners entspricht, und wird in einer kegelförmigen Verjüngung beim Übergang zwischen Preßzylinder und Runner ein sog. Angußkegel gebildet, so ist es zur Entfernung dieses Angußkegels vorteilhaft, daß die dem Kunststoff zugewandte Kolbenoberfläche mit einer im Profil schwalbenschwanzförmigen Vertiefung versehen ist, so daß der oder die Angußkegel durch Zurückziehen des Kolbens aus dem oder den Zylindern entfernt werden und weitere Kunststoffrückstände mittels eines Saug und/oder Blaswerkzeugs entfernt werden.
Ist das Werkzeug zum gleichzeitigen Umhüllen von mehreren parallel laufenden Kontaktierbändern vorgesehen, so kann die Verteilung des Kunststoffes auf die Runner in der Weise erfolgen, daß in einer zusätzlichen Trennebene des Werkzeugs eine zusätzliche Platte mit weiteren Aussparungen angebracht ist, die vom Preßzylinder spinnenartig quer zu den Runnerlängsachsen verlaufen und mittels Bohrungen durch die Zusatzplatte auf jeweils einen Runner auftreffen. Da nach dem Umhüllvorgang auch diese zusätzlichen Aussparungen von Kunststoff befreit werden müssen, ist ein derartiges Werkzeug nicht nur in Konstruktion und Herstellung sondern auch im Betrieb sehr aufwendig. Es ermöglicht allerdings das gleichzeitige Umhüllen von mehr als zwei Kontatkierbändern z.B. sechs oder acht Bändern mit nur einem Kolben.
In einem solchen Fall ist es vorteilhaft, das Werkzeug aus zwei Platten aufzubauen und jedem Kontaktierband und damit jedem Runner einen eigenen Kolben mit Zylinder und Angußkegel, sowie eine Anordnung zur Entfernung jedes dieser Angußkegel zuzuordnen.
Für das gleichzeitige Umhüllen von zwei Kontaktierbändern ist es vorteilhaft von einem entsprechend großen Zylinderquerschnitt ausgehend zwei Angußkegel in Form von entsprechenden Bohrungen im Werkzeug anzubringen, so daß jeweils ein Angußkegel jeweils einen Runner bedient.
Es ist vorteilhaft, daß am Werkzeug zusätzlich eine schieberartige Vorrichtung angebracht ist, die das Beschicken des Werkzeugs mit Kunststoff, das Entfernen des Angußkegels vom Kolben, eine Blas- und/oder Saugreinigung und eine optische Kontrolle auf Kunststoffrückstände im Zylinder durchgeführt. Vorteilhaft ist es dabei, das Werkzeug mit einer plattenförmigen Reinigungsvorrichtung zu versehen, die bei geöffnetem Werkzeug zwischen Oberteil und Unterteil gefahren wird und mittels Blas- und/oder Saugöffnungen durch Blasen und/oder Saugen Kunststoff reste aus den Werkzeughohlräumen entfernt. Zweckmäßigerweise ist diese Reinigungsplatte mit Lichtquelle oder Fotoempfänger versehen, so daß sie eine automatische Kontrolle gestattet, ob der Angußkegel einwandfrei entfernt und der Übergang vom Preßzylinder zum Runner kunststofffrei ist.
Für eine schonende Behandlung der elektrischen Systeme ist es weiterhin vorteilhaft, daß beim Aufnehmen des Kontaktierbandes auf Spulen ein profiliertes Zwischenband zum Schutz der elektrischen Systeme gegen mechanische Beanspruchungen zwischengewickelt wird. Ein solches Zwischenband kann vortsilhafterweisevort@i[NR]hafterw@ise vortsilhafterweisevort@i[NR]hafterw@ise mehrfach wieder verwendet werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen und an Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 einen Ausschnitt der inneren Oberfläche eines Werkzeugoberteils Fig. 2 einen Ausschnitt der inneren Oberfläche eines Werkzeugunterteils Fig. 3 einen Ausschnitt einer Innenfläche des Werkzeugunterteils mit einem kunststoffverpreßten Doppel band Fig. 4 einen Ausschnitt aus einer Seitenansicht eines mit einem Kontaktierband versehenen geschlossenem Werkzeug Fig. 5 die Draufsicht auf einen Ausschnitt eines plastikumhüllten Kontaktierbandes Fig. 6 einen Schnitt der Fig. 5 längs der Linie 6,6 Die Fig. 7 bis 16 zeigen ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens mittels einer speziell ausgestalteten Unterkolbenpresse.
Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf einen Ausschnitt der Werkzeuginnenfläche 4 eines Werkzeugoberteils 2, mit welcher das Werkzeug ein Kontatkierband von oben berührt. In die Innenfläche 4 sind Hohlräume 5, sogenannte Kavitäten und 6 so eingebracht, daß diejenigen Stellen des Kontaktier bandes, auf denen elektrische Systeme angebracht sind, in den Hohlräumen 5 und die Stellen des Kontaktierbandes mit im vorhergehenden Arbeitsgang fertig umhüllten Bauelementen oder im nachfolgenden Arbeitsgang noch zu umhüllenden elektrischen Systeme in den Hohlräumen 6 zu liegen kommen.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf einen Ausschnitt der Innenfläche~7 eines Werkzeugunterteils 3, das Hohlräume 15, sogenannte Kavitäten, enthält, die bei geschlossenem Werkzeug genau unterhalb der Hohlräume 5 aus Fig. 1 zu liegen kommen und in entsprechender Weise wie die Hohlräume 5 die mit Kunststoff zu umhüllenden elektrischen Systeme aufnehmen.
Entsprechend treffen die Hohlräume 16 des Werkzeugteils 3 bei geschlossenem Werkzeug exakt auf die Hohlräume 6 des Werkzeugunterteils 2 und dienen analog den in Fig. 1 beschriebenen Zwecken. Außerdem enthält das Werkzeugunterteil 3 weitere Hohlräume in Form des Runner 14 und der Angüsse 13, die den Runners 14 mit den Kavitäten 15 verbinden. Der Runner 14 endet am Einlauf des Werkzeugs bündig mit den Angüssen 13, was in Fig. 2 nicht dargestellt ist.
An Ein- und Auslauf des Werkzeugs endet der Runner 14 mit dem Steg 8 bündig mit den Angüssen 13. Das Werkzeug weist am Auslauf in Verlängerung des Runners 14 an der Stelle 10 Hohlräume zur Aufnahme des im vorhergehenden Arbeitsschritt gebildeten Runners einschließlich der Angüsse auf. Durch eine Angußkegelöffnung 12 wird erwärmter Kunststoff mittels eines Kolbens in das geheizte geschlossene Werkzeug mit eingelegtem Kontaktierband gepreßt. Der Kunststoff breitet sich entlang des Runners 14 im Werkzeug aus und dringt über die Angüsse 13 in die Kavitäten 15 und 5 ein.
Außerdem breitet sich Kunststoff in den Fenstern 18 aus Fig. 3 zwischen den Kontaktanschlußteilen des Kontaktierbandes aus.
Fig. 3 zeigt die Draufsicht auf einen Ausschnitt der Innenfläche 7 des Werkzeugunterteils 3 mit einem bereits mit Kunststoffumhüllungen versehenen Kontaktierband 17. In Fig.
3 sind lediglich die Kunststoffausfüllungen der Fenster 18 nicht eingezeichnet, um die Kunststoffumhüllungen der elektrischen Systeme hervorzuheben. Das Kontaktierband 17 weist an beiden Rändern eine Perforation 19 zum Transport des Bandes und zur Justierung in bestimmte Arbeitspositionen auf. Das Kontaktierband 17 wird von einer in der Figur nicht dargestellten Spule abgewickelt in Richtung des Pfeils 26 in das Werkzeug befördert und in Richtung des Pfeils 27 auf eine weitere in der Figur nicht dargestellte Spule gewickelt. Das Kontaktierband 17 wird schrittweise durch das Werkzeug hindurch befördert. Bei zunächst geöffnetem Werkzeug wird das Kontaktierband 17 so in eine bestimmte Position befördert, daß ein bestimmter Bandabschnitt anschließend mit Plastik umhüllt werden kann. Danach wird das Werkzeug geschlossen. Nach erfolgter Plastikumhüllung wird das Werkzeug wieder geöffnet und das Kontaktierband wird soweit befördert, daß der nächste an den bereits umhüllten Abschnitt anschließende Kontaktierbandbereich mit Plastik umhüllt werden kann.
Fig. 4 zeigt einen Ausschnitt aus einer Seitenansicht des Werkzeugs 1 in welches ein Kontaktierband 17 eingelegt ist.
In Richtung des Pfeils 27 wird das bereits mit einer Kunststoffumhüllung versehene Kontaktierband 17 zu einer nicht dargestellten Spule abgeführt, während aus der Richtung des Pfeils 26 das noch nicht mit Kunststoffumhüllung versehene Kontaktierband 17 dem Werkzeug zugeführt wird. Die übrigen Bezugszeichen in dieser Figur wurden bereits bei den vorgegangenen Figuren erläutert.
Auch in nachfolgenden Figuren werden bereits erläuterte Bezugszeichen nicht nochmals beschrieben.
Fig. 5 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt in Draufsicht auf ein kunststoffumhülltes Kontaktierband 17, in welches die Bauelemente 20, und die Kontaktanschlußteile 21 und 22 so eingezeichnet sind, wie sie nach erfolgtem Kunststoffumhüllen auf dem Kontaktierband 17 zu sehen sind. Vom Runner 14, der sich hier auf der Unterseite des Mittelstreifens 28 des Kontaktierbandes 17 befindet, gelangt beim Kunststoffumhüllen über die Angüsse 13, die im Werkzeugunterteil 3 genau in dem Zwischenraum zwischen zwei aufeinanderfolgende Kontaktanschlüsse 21 zu liegen kommen und über die Fenster 18, Kunststoff in die Hohlräume 5 und 15 der Fig.
1 und 2 sodaß die elektrischen Systeme mit einer Kunststoffumhüllung versehen werden. Die Kontaktanschlußteile 21, 22 wirken wie Abstandsteile zwischen dem Werkzeugoberteil 2 und dem Werkzeugunterteil 3, so daß sich die Zwischenräume zwischen den Kontaktanschlußteilen 21 und 22 bei einem Verpressen des Kunststoffes ebenfalls mit Kunststoff auffüllen. Die großflächigen Teile der Kontaktanschlußteile 21 und.22 bleiben hingegen von Kunststoff ~frei, da auf diesen Flächen jeweils planebene Flächen von Werkzeug-Oberteil und -Unterteil mit einem ausreichenden Auflagedruck aufliegen.
Nach erfolgter Kunststoffumhüllung ist der Runner 14 mit den Angüssen 13 und der Kunststoff aus den Fenstern 18, sowie von den Schmalseiten der Kontaktanschlußteile 21, 22 zu entfernen.
Fig. 6 zeigt einen Querschnitt durch ein Kontaktierband 17 nach Fig. 5 längs der Schnittlinie VI/VI. In der Mitte des Kontaktierbandes 17 befindet sich der aus Kunststoff bestehende Runner 14. Links und rechts vom Runner sind zwei mit Kunststoff umhüllte Bauelemente 20 angeordnet.
Fig 7 zeigt einen Ausschnitt aus einer Seitenansicht des Werkzeugs 1, das mit einer Unterkolbenpresse 31 verbunden ist. Zwischen dem Werkzeugoberteil 2 und dem Werkzeugunterteil 3 befindet sich das Kontaktierband 17. Die Unterkolbenpresse 31 besitzt eine oder mehrere Kolben 32, der oder die durch einen Schieber 33 und durch je einen Zylinder 34 Kunststoff zwischen das Werkzeugoberteil 2 und das Werkzeugunterteil 3 hineinpressen. Dabei kann das Werkzeugunterteil 3 an der Stelle der Kolbeneinmündung eine kegelförmige Ver-Düngung 35 tragen, so daß der verwendete Kolbenquerschnitt an der Kunststoffbeschickungsstelle 56 auf einen gewünschten Runnerquerschnitt verjüngt wird. Beim Erkalten des Kunststoffs bildet sich daher ein Angußkegel 36 aus, der mittels einer am Schieber 33 angebrachten Nase 37 nach Ausfahren des Kolbens entfernt werden kann. Um ein einfaches und zuverlässiges Entfernen des Angußkegels 36 aus der Verjüngung 35 zu gewährleisten, ist die Kolbenoberfläche 38 mit einer schwalbenschwanzförmigen Vertiefung, angedeutet durch die Linie 39, ausgestaltet.
In Fig. 8 ist ein Querschnitt des Kolbens 32 mit Angußkegel 36 dargestellt, wobei der Schnitt senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 7 durch die Symetrieachse des Kolbens 32 verläuft. Von der Kolbenoberfläche 38 ragt die schwalbenschwanzförmige Vertiefung 40 in den Kolben hinein. Das Kunststoffmaterial, das den Angußkegel 36 bildet, füllt ebenfalls die schwalbenschwanzförmige Vertiefung 40 aus. Nach dem Erhärten des Kunststoffs kann beim Zurückfahren des Kolbens 32 der Angußkegel 36-mittels der schwalbenschwanzförmigen Vertiefung 40 leicht aus dem Werkzeugunterteil 3 entfernt werden.
In Fig. 9 ist ein Querschnitt des Kolbens 32 längs der Linie IX-IX der Fig. 8 senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 8 dargestellt. Man sieht daraus, daß die schwalbenschwanzförmige Vertiefung 40 auf die Kolbenquerschnittsfläche bezogen konisch verläuft. Zusätzlich kann die Vertiefung 40 auch hinsichtlich der Tiefe konisch verlaufen, d.h. unterschiedliche Tiefen aufweisen. Wird der Kolben 32 der Unterkolbenpresse 31 so angeordnet, daß der engere Teil der konisch verlaufenden schwalbenschwanzförmigen Vertiefung 40 der Nase 37 am Schieber 33 so zugekehrt ist, daß die Symetrieebene der schwalbenschwanzförmigen Vertiefung 40 parallel zur Bewegungsrichtung, angedeutet durch den Pfeil 41 des Schiebers 33 ausgerichtet ist, so kann der Angußkegel 36 mittels der Nase 37 vom Kolben 32 entfernt werden.
Die Fig. 10 und 11 zeigen, wie der Angußkegel 36 beim Herunterfahren des Kolbens 32 aus dem Werkzeug 1 und durch den Schieber 33 vom Kolben entfernt wird, wenn gleichzeitig der Schieber 33 und damit auch die Nase 37 eine Bewegung in Richtung des Pfeils 41 ausführt. Der Angußkegel 36 fällt dabei in Richtung des Pfeils 42 von der Kolbenoberfläche 38 herab. Der Schieber 33 bewegt sich danach bis in die in Fig.
12 dargestellte Stellung.
In Fig. 12 ist das Teil 43 des Schiebers 33 unter die Öffnung des Zylinders 34 am Werkzeugunterteil 3 gefahren, während der Kolben 32 sich unterhalb des Schiebers 33 befindet.
Fig. 13 zeigt einen Querschnitt durch das Teil 43 des Schiebers 33 längs der Linie XIII-XII der Fig. 12 und senkrecht zur Zeichenebene. Mittels der Preßluftdüse 44 und der Saugluftdüsen 45 und 46 wird der Innenraum des Zylinders 34 und die kegelartige Bohrung 35 im Werkzeugunterteil 3 gereinigt.
Die Preßluft löst zunächst im Werkzeug haftende Kunststoffteilchen ab. Ein gleichzeitiges und/oder nachfolgendes Absaugen des Werkzeuginnen- raums befördert die abgelösten Kunststoffpartikel aus dem Werkzeuginnenteil heraus. Druckluft und Saugluft Zu- und Ableitungen werden durch die Bohrungen 47, 48 und 49 inner- halb des Teils 43 des Schiebers 33 bewirkt. Nach erfolgter Reinigung bewegt sich der Schieber 33 in Richtung des Pfeils 41 aus Fig. 12 nochmals weiter, so daß ein Teil 50 des Schiebers 33 innerhalb der Öffnung des Zylinders 34 zu liegen kommt. Diese Schieberstellung ist in Fig. 14 dargestellt. Gleichzeitig wird oberhalb des Werkzeugunterteils 3 in das geöffnete Werkzeug eine Reinigungsplatte 51 eingeführt, die z.B. mittels Saug- und Preßluft die Innenseite des Werkzeugs reinigt und an der gleichzeitig an der Stelle 52, oberhalb der Öffnung 12 der kegelartigen Bohrung 35 wahlweise eine Lichtquelle oder ein optischer Sensor angebracht sein kann. Auf dem Teil 50 des Schiebers 33 ist ein Sensor angebracht, falls an der Stelle 52 eine Lichtquelle ange#bracht ist und umgekehrt. Mit dieser Anordnung wird eine optische Kontrolle des vorangehenden Reinigungsprozesses durchgeführt. Gleichzeitig wird die Öffnung 54 des Schiebers 33 mit Kunststoff, z.B. durch Einlegen einer Kunststofftablette 53 befüllt.
Fig. 15 zeigt die Unterkolbenpresse 31, bei der der Schieber 33 in Richtung des Pfeils 55 so verschoben wurde, bis die Öffnung 54 unterhalb des Zylinderinnenraums 34 zu liegen gekommen ist. Nachdem da Werkzeug mit einem mit Kunststoffzu umpreßenden Kontaktierbandteil beschickt und geschlossen ist, wird durch Herauffahren des Kolbens 32 der Kunststoff in das Werkzeug gepreßt, wie das in Fig. 16 angedeutet ist. Nach dem Verpressen wiederholen sich die einzelnen Verfahrensschritte, wie sie mit Fig. 7 beginnend beschrieben sind.
Die Erfindung beschränkt sich keineswegs auf das in den Fig.
7 bis 17 beschriebene Anwendungsbeispiel, anstelle von Unterkolbenpressen können auch Oberkolbenpressen oder aber Pressen mit horizontal liegenden Kolben verwendet werden.
Es können z.B. anstelle eines Preßkolbens, der zur Verringerung des Querschnitts mit Angußkegel ausgebildet ist, auch mehrere Kolben von geringerem Querschnitt verwendet werden, so daß sich z.B. auch eine Verjüngung des Zylinderquerschnitts der Preßkolben erübrigt. Bei einer solchen Vielkolbenpresse können die nunmehr in den oder die Runner reichenden Kolben mit einem zusätzlichen Hub als Auswerfer betätigt werden.
Wird als Kunststoff ein Duroplast - beispielsweise auf Basis Epoxid - eingesetzt, so sind Werkzeugteile und Preßkolben nebst Zylinder auf eine Temperatur zu heizen, die zwischen 1600 C und 1850 C liegt und während des Umhüllens im Bereich der Berührungsstellen mit Kunststoff auf mindestens + 50 C konstant gehalten wird.
Zusätzlich kann ein Vorwärmen des Kunststoffes vor Einführen in den Zylinder auf beispielsweise 900 C stattfinden.
Durch diese Temperaturen und durch den Druck des bzw. der Preßkolben wird eine fließende Preßmasse durch Runner und Angüsse bis in die Kavitäten erreicht.
Möglich ist auch eine Zuführung des Kunststoffes mittels einer Schnecke, die vorzugsweise zur Förderung des Kunststoffes außer Drehbewegungen zeitlich abgestimmte Bewegungen in Richtung ihrer Längsachse ausführen kann, so daß im System der erforderliche Druck aufgebaut wird. Bei Verwendung von Duroplasten ist diese Schnecke vorzugsweise auf eine 0 0 Temperatur von 50 bis 80 C, beispielsweise 70 C, zu heizen, die eine Plastifizierung des Kunststoffes bereits ermöglicht, eine Aushärtung in kurzer Zeit jedoch nicht hervorruft.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zum Plastikumhüllen von elektrischen Systemen insbesondere von solchen mit kleinen Gehäusebauformen wie SOT 23, SOT 143, SOT 89 und ähnlichen.
1 Patentansprüche

Claims

Patentansprüche 9 Verfahren zum Kunststoffumhülen von elektrischen Bauelementen, bei denen elektrische Systeme auf einem Träger aufgebracht sind, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß als Träger für die elektrischen Systeme ein Kontaktierband (17) verwendet wird, auf welchem Kontaktanschlußteile (21,22) symmetrisch zur Längsmittelachse des Kontaktierbandes (17) vorgeformt sind wobei die elektrischen Systeme mit den Kontaktanschlußteilen (21,22) elektrisch leitend verbunden sind, und daß das Kontaktierband (17) an beiden Rändern des Bandes Perforationen (19) zur Bandbeförderung aufweist und mittels Spulen einer Vorrichtung zum Zwecke des Kunststoffumhüllens zu- und abgeführt wird und daß das Kontaktierband (17) so ausgebildet wird, daß die beiden großflächigen Seiten des Kontaktierbandes (17) einschließlich Kontaktanschlußteile (21,22) zueinander ebene Flächen aufweisen und daß für jedes Bauelement (20) mindestens zwei Kontaktanschlußteile (21) vorgesehen sind, die in einem gewissen Abstand zueinander von der Längsmittelachse des Kontaktierbandes (17) ausgehen, und daß ein Kunststoffumhüllen der elektrischen Bauelemente (20) mit erweichtem Kunststoff so vorgenommen wird, daß die großflächigen Seiten derjenigen Teile der Kontaktanschlußteile (21,22), die aus der Kunststoffumhüllung herausragen von Kunststoff-Flash frei bleiben und daß nach erfolgtem Aushärten des Kunststoffes ein Entfernen des Kunststoffes von der Vorrichtung und ein Weitertransport des Kontaktierbandes (17) erfolgt, und daß der überschüssige Kunststoff vom Kontaktierband (17) entfernt wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Vorrichtung ein Werkzeug (1) aufweist, in das das bzw. die Kontaktierbänder (17) eingeführt werden und daß das Werrkzeug (1) mindestens eine Heizvorrichtung und mindestens einen Kolben zum Kunststoffb-eschichten aufweist und daß das Werkzeug (1) Hohlräume (32) aufweist, die mit Kunststoff gefüllt werden können und daß das Werkzeug (1) an denjenigen Flächenteilen planeben ist, an denen es zu den beiden Seiten des Kontaktierbandes (17) auf denjenigeen Teilen der Kontaktanschlußteile (21,22), die aus der Kunststoffumhüllung herausragen, aufliegt und daß mindestens eine Werkzeugfläche, die eine der großflächigen Seiten des Kontaktierbandes (17)- abdeckt, im Bereich der Längsmittelachse mindestens eines Kontaktierbandes (17) mindestens einen rillenförmigen Hohlraum, einen sogenannten Runner (14), mit Seitenzweigen, sogenannten Angüssen (13), derart aufweist, daß jeder der Angüsse (13) bei geschlossenem Werkzeug (1) innerhalb eines Abstandes zweier von der Längsmittelachse ausgehender Kontaktanschlußteile (21) fällt und sich bis zu Hohlräumen, sogenannten Kavitäten (5,15) im Werkzeug (1) erstreckt, in denen die am Kontaktierband (17) angebrachten elektrischen Systeme zu liegen kommen und daß ein so geformtes Werkzeug (1), mit Kunststoff beschickt wird und daßdas Werkzeug (1) mindestens eine Kunststoffbeschikkungsstelle (56) enthält, die beim Kunststoffbeschicken den bzw. die Runner (14), die Angüsse (13), die Kavitäten (5,15) und diejenigen Bereiche um die Kavitäten (5, 15) herum, in denen, verursacht durch die Lage der Kontaktanschlußteile (21,22), Zwischenräume zwischen den planebenen Werkzeugteilen, sogenannte Fenster (18), entstehen, mit Kunststoff angefüllt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, da d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß der bzw. die Runner (14) sich von der oder den Kunststoffbeschickungsstellen (56) in Richtung auf die weitest entferntesten mit Kunststoff zu versorgenen Angüsse (13) verjüngen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und/oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Angüsse (13) sich vom Runner (14) aus auf die Fenster (18) hin im Querschnitt verjüngen.
5. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Angüsse (13) mit den Fenstern (18) ein T-Profil bilden.
6. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Werkzeug (1) Auswerfer enthält, die nach dem Aushärten des Kunststoffs auf den bzw.die Runner (14) bei geschlossenem Werkzeug (1) einen mechanischen Druck ausüben, der Bruch- oder Sollbruchstellen am Runner (14) erzeugt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß die dem Runner (14) zugewandte Seite der Auswerfer schneidenförmig ausgebildet ist.
8. Vorichtung nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß mindestens eine Runnerabbrechstation angebracht ist, die mit Umlenkrollen und Bürsten ausgestattet ist, und in die das bzw. die Kontaktierbänder (17) nach dem Kunststoffumhüllen aus dem Werkzeug (1) weitergeleitet werden, und daß mindestens eine Fensterausbrechstation angebracht ist, die den noch verbleibenden Kunststoff zwischen den Kontaktanschlußteilen (21,22) mittels mechanischer Werkzeuge oder mittels eines Hochdruck-Wasserstrahls entfernt.
9. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der bzw. die Kolben (32) mit mindestens je einer kegelförmigen Verjüngung (35) zum Einpressen des Kunststoffs in die Hohlräume des Werkzeugs (1) versehen sind und daß die dem Kunststoff zugewandten Kolbenoberflächen (38) mit je einer im Profil schwalbenschwanzförmigen Vertiefung (40) versehen sind, so daß in der bzw. den kegelförmigen Verjüngungen (35) verbliebene Kunststoffrückstände sogenannte Angußkegel (36), durch Zurückziehen des bzw. der Kolben entfernt werden und weitere Kunststoffrückstände mittels eines Saug- und/oder Blaswerkzeugs entfernt werden.
10. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß am Werkzeug (1) zusätzlich eine schieberartige Vorrichtung (33) angebracht ist, die das Beschicken des Werkzeugs (1) mit Kunststoff, das Entfernen des Angußkegels (36) vom Kolben (32), eine Blas- und/oder Saugreinigung und eine optische Kontrolle auf Kunststoffrückstände im Zylinder durchgeführt.
11. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 1G, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Werkzeug (1) mit einer plattenförmigen Reinlgungsvorrichtung versehen ist, die bei geöffnetem Werkzeug (1) zwischen Werkzeugoberteil (2) und Werkzeugunterteil (3) gefahren wird, und mittels Blas- und/oder Saugöffnungen durch Blasen und/oder Saugen Kunststoff- reste aus den Werkzeughohlräumen entfernt.
12. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß beim Aufwickeln des Kontaktierbandes (17) auf Spulen ein profiliertes Zwischenband zum Schutz der elektrische Systeme gegen mechanische Beanspruchungen zwischengewickelt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zum Kunststoffumhüllen Duroplast verwendet wird.