DE3341304A1

DE3341304A1 - Elektrisches bauteil aus kunststoff und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE3341304A1
Application number: DE19833341304
Authority: DE
Inventors: Eberhard Dipl.-Ing. 7111 Friedrichsruhe Lehmann
Original assignee: Hohenloher Spulenkoerperfabrik GmbH and Co
Current assignee: Hohenloher Spulenkoerperfabrik GmbH and Co
Priority date: 1983-11-15
Filing date: 1983-11-15
Publication date: 1985-05-23
Also published as: DE3341304C2

Description

"Elektrisches Bauteil aus Kunststoff
und Verfahren zu seiner Herstellung" Die Erfindung betrifft ein elektrisches Bauteil aus Kunststoff mit wenigstens einem aus dem Bauteilkörper ragenden elektrisch leitenden Stift, der mit einem Verankerungsende in den Bauteilkörper eingegossen ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen elektrischen Bauteils.
Es ist eine Vielzahl von elektrischen Bauteilen bekannt, die mit Anschlußstiften versehen sind, mit denen beispielsweise die Kontaktierung zu elektrischen Schaltungsplatten o. ä. vorgenommen wird. Die Bauteilkörper, wie beispielsweise Spulenkörper, werden vorzugsweise aus thermoplastischem Kunststoff hergestellt. Bei der Herstellung des Bauteilkörpers werden die Anschlußstifte in der Spritzgußform gehalten und somit mit einem Verankerungsende in den Bauteilkörper eingegossen.
In zahlreichen Anwendungsfällen müssen die elektrischen Bauteile, beispielsweise bei der Verlötung der Anschlußstifte, einer länger währenden hohen thermischen Belastung unterworfen werden.
An diese Bauteile wird daher die Forderung gestellt, daß sie einer thermischen Belastung an den Anschlußstiften von ca. 400 -450 OC bis zu 5 Sekunden stand-halten müssen. Da thermoplastische Bauteilkörper bei dieser thermischen Belastung an den Anschlußstiften in dem Bereich der Anschlußstifte schmelzen, führt jede auf die Anschluß stifte wirkende mechanische Kraft zu einer Verformung des Bauteilkörpers bzw. Lockerung der Anschlußstifte.
Da die Anschluß stifte vom Bauteilkörper sehr präzise ausgerichtet sein müssen, damit sie beispielsweise in vorgefertigte Bohrungen einer Schaltungsplatte einsetzbar sind, ist die Verwendung von Thermoplasten zur Herstellung der Bauteilkörper in diesen Fällen nicht möglich. Diese Bauteilkörper werden daher regelmäßig aus duroplastischem Material gebildet. Duroplastisches Material ist nach dem Aushärten nicht durch Wiedererwärmung verformbar und kann daher den geforderten Temperaturbelastungen problemlos standhalten. Die Verwendung von duroplastischem Material hat jedoch eine Vielzahl von Nachteilen bei der Herstellung. Während thermoplastisches Material sehr schnell aushärtet und daher Spritzgußmaschinen für thermoplastisches Material beispielsweise mit sechs Schüssen pro Minute arbeiten können, bedingt die höhere Aushärtezeit für Duroplaste eine wesentlich geringere Taktzeit (beispielsweise zwei Schuß pro Minute) und somit eine geringere Auslastung des Werkzeugs. Darüber hinaus entstehen bei der Herstellung von duroplastischen Körpern Abfallteile (Angüsse etc.), die - im Gegensatz zu thermoplastischen Abfällen - nicht wieder verwertet werden können, so daß für duroplastische Teile ein höherer Materialbedarf erforderlich ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Bauteile der eingangs erwähnten Art zu erstellen, die aus thermoplastischem Material herstellbar sind und dennoch die erforderliche Festigkeit gegenüber thermischen Belastungen an den Anschlußstiften aufweisen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Bauteil der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß der Stift an dem in dem Bauteilkörper eingegossenen Verankerungsteil von einem Materialstück mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit umgeben ist, das mit in den Bauteilkörper eingegossen ist.
Durch diese überraschend einfache Maßnahme ist es möglich, einen für die normale Behandlung eines derartigen elektrischen Bauteils wärmebeständigen Bauteilkörper aus thermoplastischem Material zu erstellen. Wird das erfindungsgemäße Bauteil für eine längere Zeit mit den Anschlußstiften in ein Lötbad getaucht, bedingt die gute Wärmeleitfähigkeit der Stifte eine Aufheizung des in dem Bauteilkörper sitzenden Verankerungsteils des Stiftes. Da das Verankerungsteil, vorzugsweise in einem Teilbereich, von einem Materialstück mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit umgeben ist, wird in diesem Bereich die Wärme nur schlecht auf das thermoplastische Material übertragen, so daß bei den hier in Rede stehenden zeitlichen Wärmebelastungen kein Schmelzen des Thermoplasts eintritt. Der thermoplastische Bauteilkörper bleibt daher im Bereich des Materialstücks mit geringer Wärmeleitfähigkeit fest, so daß der Stift ortsfest in dem Bauteilkörper verankert bleibt und sich daher nicht lockern und verschieben kann. Unschädlich ist dabei, daß an anderen Stellen des Verankerungsteils, die nicht mit dem Materialstück umgeben sind, der Thermoplast in der Nähe des Verankerungsteils schmilzt, weil während der Erhitzungsphase der Stift im Bereich des Materialstücks in dem Bauteilkörper ausreichend stabil gehalten wird.
Vorzugsweise ist das Materialstück als flache Scheibe ausgebildet. Eine flache Scheibe verhindert zuverlässig den Wärmeübergang auf das thermoplastische Material und läßt sich in den Bauteilkörper einbringen, ohne daß dieser in seiner Höhe verändert werden müßte.
Das erfindungsgemäße Bauteil läßt sich sehr einfach in der bisher bekannten Weise erstellen, wenn das Materialstück vor seinem Einbringen in den Bauteilkörper fest mit dem Stift verbunden ist. Zur Erstellung des erfindungsgemäßen Bauteils sind daher lediglich Stifte erforderlich, die durch das Aufbringen des Materialstücks modifiziert sind. Dabei läßt sich eine sichere Befestigung des Materialstücks auf dem Stift dadurch erreichen, daß dieses auf dem Stift im Preßsitz gehalten wird. Dieser kann vorzugsweise dadurch gebildet sein, daß das Materialstück erwärmt und im erwärmten Zustand auf den Stift aufgeschoben wird.
Durch das Erkalten zieht sich das Materialstück zusammen und liegt eng unter Pressung an dem Stift an.
In einer anderen Ausführungsform werden bisherige Stifte ohne Änderung verwendet. Um sie wird lediglich das Materialstück durch einen duroplastischen Kunststoff aufgebracht, mit dem der Stift in dem betreffenden Bereich umspritzt ist. Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung dieses Bauteils wird zunächst der Stift in die Gießform für den Bauteilkörper eingebracht.
Danach wird duroplastisches Material dem betreffenden Bereich des Verankerungsteils des Stifts zugeführt und anschließend oder gleichzeitig das thermoplastische Material in die Form gespritzt.
Da das duroplastische Material nur sehr dünn auf den Stift aufgebracht wird, ist die Aushärtungszeit kürzer als bei der Herstellung des gesamten Bauteils aus einem duroplastischen Kunststoff, so daß die für Thermoplasten üblichen Taktzeiten eingehalten werden können.
Vorzugsweise ist das Materialstück an seiner Außenwandung mit Verankerungsrippen versehen, die insbesondere die Haftung des thermoplastischen Materials an dem duroplastischen Materialstück unterstützen. Durch die Einspritzung des thermoplastischen Materials wird der Duroplast getempert, d. h. aus ihm treten gelöste Gase aus, die zu einer Mikroporösität in der Oberfläche führen. Diese Mikroporösität verbessert die Verbindung zwischen Thermoplast und Duroplast.
Die Erfindung soll im folgenden anhand von inder Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
Es zeigen: Figur 1 - eine Ansicht mit teilweisem Schnitt eines Spulenkörpers mit zwei Reihen von Anschlußstiften Figur 2 - eine Seitenansicht mit teilweisem Schnitt eines Spulenkörpers mit an einer Leiste verankerten Anschluß stiften.
Figur 1 zeigt einen üblichen Spulenkörper, der an durch zwei Flansche 1,2 begrenzten Wickelkörper für eine (nicht dargestellte) Kupferwicklung aufweist. An dem unteren Flansch 2 befinden sich Ansätze 4, in die Anschlußstifte 5 mit einem als Verankerungsteil dienenden Ende 6 eingespritzt sind.
Die Anschluß stifte 5 können an ihrem eingespritzten Ende 6 einen flanschartigen Kopf 7 aufweisen, der die Befestigung in dem Ansatz 4 unterstützt.
Erfindungsgemäß ist der Anschlußstift 5 an seinem Verankerungsteil 6 mit einer ihn umgebenden Scheibe 8 versehen, die eine beliebige Form haben kann, den Anschluß stift 5 auf seinem Umfang jedoch ringförmig umschließen sollte. Die Scheibe 8 kann im Preßsitz vor dem Einspritzen in den Ansatz auf den Anschlußstift 5 aufgebracht sein. Als Material für die Scheibe 8 eignet sich Phenolharz, Epoxydharz, Epoxydharz-Glasgewebe, Glimmer, Keramik o. dgl.
Es ist jedoch auch möglich, die Scheibe 8 aus einem duroplastischen Kunststoff zu bilden, der vorzugsweise erst in der Spritzform für den Spulenkörper auf den Anschluß stift 5 in Form der Scheibe 8 aufgespritzt wird.
Es ist erkennbar, daß die Scheibe 8 den Materialbedarf in der Höhe des Ansatzes 4 nicht erhöht, da das in den Ansatz 4 ragende Ende 6 zur ausreichenden mechanisch festen Verankerung des Anschlußstifts 5 in jedem Fall eine gewisse Länge aufweisen muß.
Auf dieser Länge läßt sich bequem eine Scheibe 8 unterbringen, die vom Material des Ansatzes 4 noch allseitig umspritzt wird.
Figur 2 zeigt eine nur unwesentlich abgewandelte Ausführungsform des Spulenkörpers, weswegen gleiche Bezugsziffern für den Spulenkörper verwendet worden sind. Der Ansatz 4 nimmt eine Vielzahl von Anschlußstiften 5 auf, die linear nebeneinander angeordnet sind. Zu dem gleichen Zweck wie die Scheibe 8 in Figur 1 ist eine Leiste 9 aus schlecht Wärme leitendem Material in den Ansatz 4 eingespritzt, die eine Mehrzahl von Anschlußstiften 5 aufnimmt. In gleicher Weise wie die Scheibe 8 kann die Leiste 9 mit den Anschlußstiften 5 vorgefertigt sein und montiert in die Spritzgußform eingebracht werden. Es ist aber auch hier möglich, die Leiste 9 aus duroplastischem Material in der Spritzgußform herzustellen.
Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß die in der Zeichnung als Scheibe 8 oder Leiste 9 dargestellten Materialstücke eine beliebige Form aufweisen können, die dem jeweiligen Anwendungsfall angepaßt werden kann. Steht eine ausreichende Tiefe für das Verankerunasteil 6 des Anschluß stifts 5 zur Verfügung, muß das Materialstück keineswegs flächig ausgebildet sein. Es kann den Anschlußstift dann in zylindrischer Form umgeben und vermindert somit über eine größere Länge den Wärmeübergang in das thermoplastische Material des Bauteils.

Claims

Patentansprüche: ()i. Elektrisches Bauteil aus Kunststoff mit wenigstens einem aus dem Bauteilkörper ragenden elektrisch leitenden Stift (5), der mit einem Verankerungsteil (6,7) in den Bauteilkörper (1,2,3,4) eingegossen ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Stift (5) an dem in dem Bauteilkörper (1,2,3,4) eingegossenen Verankerungsteil (6) von einem Materialstück (8,9) mit einer geringen Wärmeleitfähigkeit umgeben ist, das mit in den Bauteilkörper (1,2,3,4) eingegossen ist.
2. Elektrisches Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Materialstück als flache Scheibe (8,9) ausgebildet ist.
3. Elektrisches Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Materialstück (8,9) mit dem Stift (5) vor seinem Eindringen in den Bauteilkörper (1,2,3,4) fest verbunden ist.
4. Elektrisches Bauteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Materialstück (8,9) auf dem Stift (5) durch einen Preßsitz gehalten ist.
5. Elektrisches Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Materialstück durch einen duroplastischen Kunststoff gebildet ist, mit dem der Stift (5) in dem betreffenden Bereich umspritzt ist.
6. Elektrisches Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Materialstück (8,9) an seiner Außenwandung Verankerungsrippen aufweist.
7. Elektrisches Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Materialstück (9) eine Mehrzahl: von Stiften (5) umgibt.
8. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Bauteils aus Kunststoff mit wenigstens einem aus dem Bauteilkörper ragenden elektrisch leitenden Stift (5), der mit einem Verankerungsende (6) in den Bauteilkörper eingegossen wird, gekennzei.chnet durch folgende Verfahrensschritte: a) Einbringen einer Durchgangsöffnung in ein schlecht Wärme leitendes Material; b) Erwärmen des Materialstücks (8,9), bis die Dimension der Durchgangsöffnung etwa der Dimension des Stifts (5) entspricht; c) Einbringen des Stifts mit dem Materialstück (8,9) in eine Spritzform für den Bauteilkörper nach dem Erkalten des Materialstücks (8,9); d) Durchführung des Spritzvorganges zur Herstellung des Bauteilkörpers.
9. Verfahren zur Herstellung eines elektrischen Bauteils aus Kunststoff mit wenigstens einen aus dem Bauteilkörper ragenden elektrisch leitenden Stift (5), der mit einem Verankerungsende (6) in den Bauteilkörper eingegossen wird, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) Einbringen des Stifts (5) in die Gießform für den Bauteilkörper; b) Zuführung von duroplastischem Material an einen Bereich des Verankerungsendes (6) des Stifts (5); c) Zuführung von thermoplastischem Material für den Bauteilkörper.