DE3819686A1

DE3819686A1 - Verfahren zum umspritzen von elektrischen bauelementen mit duroplastischen kunststoffen

Info

Publication number: DE3819686A1
Application number: DE19883819686
Authority: DE
Inventors: Georg Wagner; Eduard Mayerhofer; Kurt Dipl Ing Lachner; Georg Ernst
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1988-06-09
Filing date: 1988-06-09
Publication date: 1989-12-14

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Umspritzen von elektrischen Bauelementen mit duroplastischen Kunststoffen nach dem Oberbegriff des Anspruchs.

Das Umspritzen von elektrischen Bauelementen, insbesondere von integrierten Schaltkreisen mit duroplastischen Kunststoffen als Preßmasse läuft, wie beispielsweise aus U.Dübendorfer, Werkzeug innendruck als Parameter der Prozeßsteuerung bei Spritzgießma schinen, Maschinenmarkt, 84. Jahrgang 1978, Heft 38 und G.Mayer, Einfluß der Verarbeitungsparameter auf die Qualität von Spritz gußteilen, Plastverarbeiter, 33. Jahrgang 1982, Nr. 3 bekannt, üblicherweise wie folgt ab:

Die vorgewärmte Preßmasse wird in die Spritzgußpresse einge bracht, deren Pressendruck zunächst einen ersten Druckwert, auch Spritzdruck genannt, aufweist. Anschließend wird die Preß masse bis zur Verflüssigung aufgeheizt. Nach der Verflüssigung wird die Preßmasse in das Werkzeug eingespritzt, bis ein bestimm ter Werkzeuginnendruck erreicht ist, der das Ende der Einspritz phase signalisiert. Daraufhin wird der Pressendruck auf einen zweiten Druckwert, der höher liegt als der erste, umgeschaltet, was allgemein als Nachdruck bezeichnet wird. Nach Ablauf einer vorgegebenen Zeitspanne wird die Spritzgußpresse wieder in den Ausgangszustand zurückgebracht.

Bei dem bekannten Verfahren erweist es sich als problematisch, den geeigneten Umschaltpunkt zwischen Einspritzdruck und Nach druck zu ermitteln. Ein nicht optimales Umschalten wirkt sich jedoch erheblich auf die Qualität der Kunststoffumspritzung aus. Außerdem muß der Einspritzdruck relativ hoch gewählt wer den, um ein vollständiges Ausfüllen des Werkzeuges mit Preßmas se zu gewährleisten, wodurch aber die Preßmasse mit hohem Druck und großer Geschwindigkeit in das Werkzeug geführt wird. Darü ber hinaus wird aber auch beim Umschalten von Einspritzdruck auf Nachdruck der Werkzeuginnendruck nahezu schlagartig erhöht. Beim Umspritzen von integrierten Schaltkreisen in der eben ge zeigten Weise entsteht dadurch die Gefahr von Chipbrüchen, In selverbiegungen und Bonddrahtverwehungen bis hin zu Kurzschlüs sen. Aber auch die Kunststoffumspritzung selbst neigt dabei zu unerwünschten Nebeneffekten, wie beispielsweise zu Lunker und Flashbildungen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Umspritzen von elektrischen Bauelementen bereitzustellen, das eine geringere mechanische Beanspruchung der zu umspritzenden Bauteile zur Folge hat.

Die Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist als Verlauf des Werk zeugsinnendruckes p _W über der Zeit t in Fig. 2 der Zeichnung dargestellt. Dem gegenüber zeigt Fig. 1 einen entsprechenden Verlauf bei einem bekannten Verfahren.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst in bekannter Weise die vorgewärmte Preßmasse in die Spritzgußpresse einge bracht, bis zur Verflüssigung bei einem voreingestellten, gerin gen Pressendruck aufgeheizt und anschließend die flüssige Preß masse in das Werkzeug eingespritzt. Beim Erreichen eines gege benen, unteren Schwellenwertes US des Werkzeuginnendruckes p _W nach einer von den Eigenschaften der Preßmasse und von dem ein gestellten Pressendruck abhängigen Einspritzzeit t _E wird durch eine Regeleinrichtung über das Verändern des Pressendruckes der Werkzeuginnendruck p _W annähernd konstant auf dem gegebenen, un teren Schwellenwert US gehalten. Nach Ablauf einer gegebenen Totzeit t _T wird durch die Regeleinrichtung über Verändern des Pressendruckes gemäß eines gegebenen Solldruckverlaufes der Werkzeuginnendruck p _W kontinuierlich erhöht, bis nach Verstrei chen einer Regelzeit t _R ein gegebener, oberer Schwellenwert OS erreicht wird. Daraufhin wird der Pressendruck auf dem dabei eingestellten Wert festgehalten, bis der Werkzeuginnendruck p _W nach einer Nachdruckdauer t _N auf den gegebenen, unteren Schwel lenwert US gesunken ist und die Spritzgußpresse wieder in den Ausgangszustand gebracht wird.

Im Gegensatz zu den bekannten Verfahren bedarf es bei dem erfin dungsgemäßen Verfahren während der Einspritzzeit t _E eines gerin geren, voreingestellten Pressendruckes, da anschließend durch die gegebene Totzeit t _T bei konstantem Werkzeuginnendruck p _W ein vollständiges Füllen des Werkzeuges sichergestellt ist. Das bringt den Vorteil mit sich, daß aufgrund des geringeren Pres sendruckes auch die Fließgeschwindigkeit der Preßmasse niedrig bleibt und damit ein, insbesondere für integrierte Schaltkreise, schonendes Einspritzen gewährleistet wird und die Preßmasse nicht, wie üblich, nach der Verflüssigung schlagartig in das Werkzeug gedrückt wird. Des weiteren erfolgt der Aufbau des Nachdruckes langsamer, nämlich in der Regelzeit t _R gemäß Fig. 2, und geregelt nach einem gegebenen Solldruckverlauf abhängig vom Werkzeuginnendruck p _W. Zum einen entfallen damit vorteilhafter weise die Probleme mit der Wahl eines geeigneten Umschaltpunk tes UP zwischen den voreingestellten Pressendrücken während der Einspritzphase und der Nachdruckphase, und zum anderen wird durch die kontinuierliche Werkzeuginnendruckerhöhung die Gefahr von Lunkern und Flashbildungen, sowie auch eine mechanische Be anspruchung wie beispielsweise Bonddrahtverwehungen, Inselver biegungen und Chipbrüchen bei integrierten Schaltungen herabge setzt. Bei dem herkömmlichen Verfahren erfolgt der Druckaufbau im Werkzeug fast schlagartig in der Verdichtungszeit t _V, welche im wesentlichen nur von den Eigenschaften von Preßmasse und Werkzeug, sowie vom Pressendruck abhängt. Darüber hinaus ergibt sich die Höhe des maximalen Werkzeuginnendruckes p _M während der Nachdruckphase üblicherweise von dem maximalen Pressendruck der Spritzgußpresse. Dem gegenüber sind bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der den Einsatzpunkt der Regelung darstellende, un tere Schwellenwert US und der obere, für den Nachdruck charak teristische Schwellenwert OS des Werkzeuginnendrucks p _W, sowie die Totzeit t _T und der Anstiegsverlauf zwischen unterem und oberem Schwellenwert von außen veränderbar. Damit werden Mög lichkeiten geschaffen, den Umspritzprozeß sowohl hinsichtlich der Qualität der Umspritzung, als auch hinsichtlich einer gerin geren Beanspruchung der elektrischen Bauelemente den Gegeben heiten anzupassen.

Zur Ermittlung des Werkzeuginnendruckes p _W werden allgemein üb liche Drucksensoren verwendet. Zur Einstellung des Werkzeuginnen druckes p _W ist im wesentlichen eine Regeleinrichtung vorgese hen, welche den Pressendruck in Abhängigkeit von den durch die Drucksensoren bereitgestellten Informationen gemäß einem vorge gebenen Solldruckverlauf verändert.

Abschließend sei noch bemerkt, daß die allgemeinen Verarbeitungs parameter für die Preßmasse bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in den üblichen Bereichen liegen und vom jeweils verwendeten Kunststoff abhängen.

Claims

Verfahren zum Umspritzen von elektrischen Bauelementen mit duro plastischen Kunststoffen als Preßmasse mittels einer Spritzguß presse mit einstellbarem Pressendruck und eines mit einer Ein richtung zur Messung des Werkzeuginnendruckes (p _W) beaufschlag ten Werkzeuges, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgewärmte Preßmasse in die Spritzgußpresse eingebracht und unter einem voreingestellten, geringen Pressendruck bis zur Verflüssigung aufgeheizt wird, daß anschließend das Werkzeug unter dem geringen Pressendruck bis zum Erreichen eines gegebenen, unteren Schwellenwertes (US) des Werkzeuginnendruckes (p _W) mit der verflüssigten Preßmasse gefüllt wird, daß nach Erreichen des unteren Schwellenwertes (US) der Werkzeuginnendruck (p _W) durch Verändern des Pressendrucks über eine Regeleinrichtung zunächst für eine gegebene Totzeit (t _T) annähernd auf dem unt eren Schwellenwert (US) gehalten und dann gemäß einem gegebenen Solldruckverlauf kontinuierlich bis zum Erreichen eines gegebe nen, oberen Schwellenwertes (OS) erhöht wird, daß daraufhin der Pressendruck konstant gehalten wird, bis der Werkzeuginnendruck (p _W) wiederum auf den unteren Schwellenwert (US) gesunken ist und daß nach dem Erreichen des unteren Schwellenwertes (US) die Spritzgußpresse wiederum in den Ausgangszustand gebracht wird.