DE3819835A1 - Verfahren zur herstellung eines kunststoffumspritzten elektrischen bauelements - Google Patents
Verfahren zur herstellung eines kunststoffumspritzten elektrischen bauelementsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines
kunststoffumspritzten elektrischen Bauelements, insbesondere
eines Kondensators, bei dem ein Funktionskörper mit rechtwink
ligem, flachovalem oder rundem Querschnitt, der Stromzuführungs
drähte aufweist, die an zwei gegenüberliegenden Seiten befe
stigt sind und in gleicher (radiale Bedrahtung), oder entgegen
gesetzter (axialer Bedrahtung) Richtung vom Funktionskörper
wegstehen in eine vorgefertigte aus zwei Teilen bestehende
Spritzform, in der sich ein Hohlraum mit rechteckigem, flach
ovalem oder rundem Querschnitt befindet, eingesetzt wird und
der verbleibende Hüllraum zwischen dem Funktionskörper und
Spritzform durch aus mindestens einer Angußdüse spritzendes
flüssiges Kunststoffmaterial gefüllt wird, wobei ein durch den
Umspritzvorgang bedingtes Verschieben des Funktionskörpers aus
seiner mittigen Lage im Hohlraum durch zentrierende Maßnahmen
verhindert wird.
Es ist üblich, Kondensatoren und andere elektrische Bauelemen
te, wie AL-/TA-Elkos, Induktivitäten, Widerstände, keramische
Bauelemente und Halbleiter aus Schutzgründen im Hinblick auf
Lötvorgänge und aus Gründen der Betriebssicherheit mit einer
Umhüllung aus Kunststoff zu versehen. Alle bisher bekannten
Ausführungen solcher Umhüllungen von elektrischen Bauelementen
weisen bezüglich des jeweils verwendeten Materials oder des
jeweils verwendeten Verfahrens neben einer Reihe von Vorteilen
auch Nachteile auf.
Viel verwendet werden das Einbecherverfahren und das Spritzum
preßverfahren, bei denen jeweils eine Umhüllung aus duroplasti
schem Kunststoff hergestellt wird. Duroplasten, z. B. Epoxid
harze, weisen eine Reihe von Nachteilen auf, insbesondere eine
lange Härtezeit. Um die Härtezeiten gegenüber den genannten
Verfahren zu verringern, bietet sich die Verwendung von Thermo
plasten an. Diese erlauben wesentlich kürzere Zykluszeiten im
Herstellungsprozeß der Umhüllungen, z. B. 10 Sekunden bei Ver
wendung von Thermoplasten gegenüber 2 bis 3 Minuten bei Verwen
dung von Duroplasten bzw. bis zu Stunden beim Einbecherverfah
ren mit Gießharzen. Das Argument der Wirtschaftlichkeit auf
Grund kürzerer Zykluszeiten kommt natürlich besonders in den
Anwendungsfällen zum Tragen, wo man es nicht mit den bei ober
flächenmontierbaren Bauelementen notwendigen Hochtemperatur-
Thermoplasten zu tun hat, sondern mit den nur halb so teueren
Thermoplasten, die bei radial oder axial bedrahteten Bauelemen
ten Anwendung finden. Ferner ist zu berücksichtigen, daß die
Methode des Umspritzens erheblich geringere Investitionen als
das Einbecherverfahren und das Spritzumpreßverfahren erfordert.
Andererseits ist das wirtschaftlich attraktive Verfahren des
Umspritzens mit Thermoplasten technisch nicht unproblematisch,
da der Funktionskörper eines radial oder axial bedrahteten Bau
elements zumindest bei relativ dünnen Wanddicken während des
Umspritzvorganges - wenn überhaupt - nicht ohne großen zusätz
lichen Aufwand bis zur Abkühlung der eingespritzten Thermo
plaste zentriert werden kann. Die Zentrierfehler führen zu sog.
"Anliegern", bei welchen der Funktionskörper bzw. der Wickel an
einer Wand eines Hohlraumes innerhalb der verwendeten Spritz
form anliegt und deshalb nicht vollständig umspritzt wird. Ge
genwärtig werden von außen gesteuerte Auswerfer eingesetzt, wel
che ein Verschieben des Funktionskörpers eines Bauelementes im
Hohlraum einer Spritzform durch die eindringende flüssige
Spritzmasse wenigstens teilweise verhindern sollen, indem sie
den Funktionskörper unter mechanischem Druck festhalten. "Anlie
ger" entstehen, wenn wegen nicht mittig liegender Funktionskör
per eine unterschiedlich schnelle bzw. nicht gleichzeitige Fül
lung der einzelnen Bereiche des Hüllraums zwischen Funktions
körper und Spritzform auftritt. Dies wiederum führt zum Ver
schieben der Funktionskörper, bis diese an eine der Wände des
in der Spritzform befindlichen Hohlraumes anschlagen.
Das bekannte Verfahren ist in mehrerer Hinsicht problematisch.
Zwar gewährleisten die erwähnten Auswerter eine Fixierung des
Funktionskörpers, solange sie diesen auf die in der Fig. 1 ge
zeichnete Weise festhalten. Um ein vollständiges Füllen des
Hüllraums mit Spritzmasse zu ermöglichen, müssen schließlich
aber die Auswerfer zurückgezogen werden (vgl. beiliegende Fig.
2). Mit dem Ziehen der Auswerfer beginnt die nachströmende Mas
se den Funktionskörper zu verschieben. Überhaupt ist der Ein
satz gesteuerter Auswerfer beim Umspritzen mit Thermoplasten
schwierig, da sie wegen der schnellen Spritz- und Abkühlungs
vorgänge in Bruchteilen einer Sekunde zurückgezogen werden
müssen. Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, daß die ge
steuerten Auswerfer jeweils nur auf eine bestimmte Funktionskör
pergröße, d. h. auf die größtmögliche Dicke des zu umspritzen
den Funktionskörpers abgestimmt werden können. Bei dünneren
Funktionskörpern besteht dementsprechend wieder die Gefahr des
Verschiebens. Versuche haben gezeigt, daß mit dem bisher gängi
gen Verfahren eine Zentrierung bei den zur Verfügung stehenden
Wanddicken (um 0,3 mm) nicht zu gewährleisten ist, da zuviele
"Anlieger" auftreten.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein
Verfahren zur Herstellung eines kunststoffumspritzten elektri
schen Bauelements anzugeben, das auch bei schnellhärtenden
Thermoplasten und Elastomeren eine Fixierung des Funktions
körpers während des Umspritzvorganges ohne allzu großen Aufwand
gewährleistet und somit "Anlieger" weitestgehend vermeidet.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das Verfahren der eingangs ange
gebenen Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß an zwei
gegenüberliegenden großen Mantelflächen des Hohlraumes posit
ionierte Tunnelangußdüsen mit flüssigem Umspritzmaterial ge
speist werden derart, das gleich starke Masseströme auf die
gegenüberliegenden großen Flächen des Funktionskörpers treffen,
wodurch er während des Umspritzvorganges durch diesen selbst
mittig im Hohlraum gehalten wird und zusätzliche Zentriermittel
nicht erforderlich werden.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfah
rens ist dadurch gekennzeichnet, daß gleich starke Masseströme
dadurch gewährleistet werden, daß die Tunnelangußdüsen durch
gleich lange Verteilerkanäle für das flüssige Umspritzmaterial
gespeist werden.
Eine andere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen
Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß als Kunststoffma
terial bei druckempfindlichen Funktionskörpern auch thermopla
stische Elastomere, Kautschuk und entsprechende Blends verwen
det werden können. Druckempfindliche Funktionskörper sind bei
spielsweise Folienwickel, Ferrite, Heiß- und Kaltleiter, sowie
Oberflächenwellen-Filter.
Durch die Erfindung wird die ihr zugrundeliegende Aufgabe in
befriedigender Weise gelöst. Es ist gerade die Kraftwirkung der
Masseströme des Spritzmaterials - bisher die Ursache des Ver
schiebens des Funktionskörpers bis hin zur Hohlraumwand - , die
jetzt zur Aufrechterhaltung eines die Zentrierung bewirkenden
Kräftegleichgewichts eingesetzt wird. Die Erfindung beruht dem
nach auf dem Gedanken einer Selbstzentrierung des Funktionskör
pers unter Einwirkung der Masseströme. Füllstudien zeigten, daß
bei dem erfindungsgemäß durchgeführten Verfahren keine "Anlie
ger" mehr vorkommen. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht
darin, daß im Falle eines Funktionskörpers, der vor dem Um
spritzvorgang nicht mittig im Hohlraum liegt keine zusätzliche
Verschiebung des Funktionskörpers durch den Umspritzvorgang
auftritt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren darge
stellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Schnitt durch eine Ausführungsform zur Durchfüh
rung des bekannten Verfahrens,
Fig. 2 dieselbe Ausführungsform mit während des Einspritzvor
ganges zurückgezogenem Auswerfer,
Fig. 3 eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen
Umspritzverfahrens.
In Fig. 1 sind der obere Teil 1 und der untere Teil 2 der Spritz
form angedeutet, die an einer Formtrennung 16 zusammenstoßen.
Im Schnitt gezeichnet ist ein Kondensatorwickel 3 mit Stromzu
führungsdrähten 4, der sich in einem Hohlraum 5 innerhalb der
Spritzform 1 und 2 befindet. Die flüssige Spritzmasse 8 strömt,
aus einem Verteilerkanal 6 kommend, durch eine Angußdüse 7 in
den Hohlraum 5 ein. Sie verteilt sich dort mehr oder weniger
gleichmäßig, ausgenommen dort, wo sich der von oben und unten
an den Kondensatorwickel 3 angreifende Ausstoßer 9 befindet.
Fig. 2 zeigt in einer durch die Richtung der Stromzuführungs
drähte 4 definierten Perspektive die Vorrichtung zur Durch
führung des bekannten Verfahrens zu einem späteren Zeitpunkt.
Der Auswerfer 9 ist in einer vom Kondensatorwickel zurückge
zogenen Stellung gezeigt, so daß die einströmende Spritzmasse 8
den ganzen verbleibenden Hohlraum ausfüllen kann. In der Praxis
kommt es häufig, abweichend von der Zeichnung, zu beliebigen
Verlagerungen des Kondensatorwickels 3 im Hohlraum 5.
In Fig. 3 ist ein Ausführungsbeispiel zur Durchführung des er
findungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Gezeigt sind der obere
Teil 1 und der untere Teil 2 einer Spritzform, die an der Form
trennung 16 zusammenstoßen. In der Spritzform 1 und 2 befindet
sich ein Hohlraum 5 mit rechteckigem Querschnitt, in dem ein
Kondensatorwickel 3 mit Stromzuführungsdrähten 4 eingebettet
ist. Die flüssige einströmende Spritzmasse 8 wird über einen
ersten 10 und einen zweiten 11 Verteilerkanal und damit verbun
dene Tunnelangußdüsen 12 und 13 zugeführt. Die Tunnelangußdüsen
12 und 13 sind jeweils etwa in die Mitte der großen Mantelflä
chen 14 und 15 des Hohlraumes 5 gesetzt. Das Wirkungsprinzip
des Zentrierverfahrens beruht auf dem Kräftegleichgewicht der
durch die beiden Tunnelangußdüsen 12 und 13 erzeugten Masse
ströme. Der Hüllraum zwischen dem Kondensatorwickel 3 und der
Mantelfläche des Hohlraums 5 wird gleichmäßig von der einströ
menden Spritzmasse 8 aufgefüllt.
Die Tunnelangußdüsen 12 und 13 werden beim Öffnen der Formen,
das eventuell auch an einer weiteren Formtrennung 17 erfol
gen kann, automatisch von der Umhüllung des Kondensators abge
trennt und hinterlassen an diesem nur eine kleine punktförmige
Markierung. Im Ausführungsbeispiel hat der Auswerfer 9 natür
lich keinerlei Zentrierfunktion mehr, sondern dient nur noch
dem Ausstoßen des fertigen Kondensators nach dem Erkalten der
Spritzmasse 8.
Die Ergebnisse der bisherigen Versuche lassen keinen negativen
Einfluß des durch die Tunnelangußdüsen erzeugten Spritzdrucks
der Füllmasse auf die elektrischen Werte des Kondensators nach
dem Umspritzvorgang oder in Bezug auf eine Änderung der Kapa
zitätswerte erkennen. Offensichtlich ist für die Größe der Ka
pazitätsänderung nicht die Höhe des Spritzdrucks, sondern der
beim Erkalten der Kunststoffe entstehende Schwindungsdruck der
Umhüllung maßgebend.
Bezugszeichenliste:
1 Oberer Teil der Spritzform
2 Unterer Teil der Spritzform
3 Funktionskörper
4 Stromzuführungsdraht
5 Hohlraum in der Spritzform 1 und 2
6 Verteilerkanal
7 Angußdüse
8 Einströmende Spritzmasse
9 Ausstoßer
10 erster Verteilerkanal
11 zweiter Verteilerkanal
12 erste Tunnelangußdüse
13 zweite Tunnelangußdüse
14 große Mantelfläche des Hohlraumes 5
15 große Mantelfläche des Hohlraumes 5
16 Formtrennung
17 Formtrennung
2 Unterer Teil der Spritzform
3 Funktionskörper
4 Stromzuführungsdraht
5 Hohlraum in der Spritzform 1 und 2
6 Verteilerkanal
7 Angußdüse
8 Einströmende Spritzmasse
9 Ausstoßer
10 erster Verteilerkanal
11 zweiter Verteilerkanal
12 erste Tunnelangußdüse
13 zweite Tunnelangußdüse
14 große Mantelfläche des Hohlraumes 5
15 große Mantelfläche des Hohlraumes 5
16 Formtrennung
17 Formtrennung
Claims (3)
1. Verfahren zur Herstellung eines kunststoffumspritzten elek
trischen Bauelements, insbesondere eines Kondensators, bei dem
ein Funktionskörper (3) mit wenigstens nahezu rechtwinkligem,
flachovalem oder rundem Querschnitt, der Stromzuführungsdrähte
(4) aufweist, die an zwei gegenüberliegenden Seiten befestigt
sind und in gleicher (radiale Bedrahtung), oder entgegenge
setzter (axialer Bedrahtung) Richtung vom Funktionskörper (3)
wegstehen in eine vorgefertigte aus zwei Teilen (1, 2) beste
hende Spritzform, in der sich ein Hohlraum (5) mit rechtecki
gem, flachovalem oder rundem Querschnitt befindet, eingesetzt
wird und der verbleibende Hüllraum zwischen dem Funktionskörper
(3) und Spritzform (1, 2) durch aus mindestens einer Angußdüse
(7) spritzendes flüssiges Kunststoffmaterial (8) gefüllt wird,
wobei ein durch den Umspritzvorgang bedingtes Verschieben des
Funktionskörpers (3) aus seiner mittigen Lage im Hohlraum (5)
durch zentrierende Maßnahmen verhindert wird, dadurch
gekennzeichnet, daß an zwei gegenüberliegenden
großen Mantelflächen (14, 15) des Hohlraumes (5) positionierte
Tunnelangußdüsen (12, 13) mit flüssigem Umspritzmaterial (8)
gespeist werden derart, daß gleich starke Masseströme auf die
gegenüberliegenden großen Flächen des Funktionskörpers (3)
treffen, wodurch er während des Umspritzvorganges durch diesen
selbst mittig im Hohlraum (5) gehalten wird und zusätzliche
Zentriermittel nicht erforderlich werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß gleich starke Masseströme dadurch ge
währleistet werden, daß die Tunnelangußdüsen (12, 13) durch
gleich lange Verteilerkanäle (10, 11) für das flüssige Um
spritzmaterial (8) gespeist werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß als Kunststoffmaterial bei
druckempfindlichen auch thermoplastische Elastomere, Kautschuk
und entsprechende Blends verwendet werden können.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3819835A DE3819835A1 (de) | 1988-06-10 | 1988-06-10 | Verfahren zur herstellung eines kunststoffumspritzten elektrischen bauelements |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE3819835A1 true DE3819835A1 (de) | 1989-12-14 |
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ID=6356309
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DE3819835A Withdrawn DE3819835A1 (de) | 1988-06-10 | 1988-06-10 | Verfahren zur herstellung eines kunststoffumspritzten elektrischen bauelements |
Country Status (1)
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