DE3927558A1 - Verfahren zum beschichten von elektronischen bauelementen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Beschichten von elektronischen Bauelementen, die radiale Anschlußelemen­ te aufweisen, insbesondere von Varistoren, mit isolierendem Kunststoff, bei dem die vorgewärmten Bauelemente wenigstens einmal in Pulver aus isolierendem Kunststoff getaucht werden und bei dem jeweils anschließend durch Wärmebehandlung des an­ haftenden Pulvers eine geschlossene Schicht um das Bauteil einschließlich eines Teils der Anschlußelemente erzeugt wird.

Elektronische Bauelemente sollen im allgemeinen durch einen isolierenden Überzug gegen Umwelteinflüsse, wie insbesondere Korrosion od.dgl., geschützt werden. Dies kann beispielweise durch Tauchen der einzelnen Elemente in ein Tauchbad erfolgen, wobei anschließend die Isolationsschicht von den elektrischen Anschlüssen entfernt werden muß. Die Anschlüsse sind dabei se­ parate Elemente, bei Varistoren od.dgl. insbesondere parallel liegende Anschlußdrähte. Außer zur eigentlichen Kontaktierung dienen sie in der Praxis auch zur Halterung in bzw. auf der Leiterplatte für die komplette elektronische Schaltung.

Aus der DE-AS 24 05 429 ist beispielsweise ein Verfahren zum Überziehen eines Gegenstandes mit Überzugsteilchen bekannt, bei dem man den Gegenstand in eine Suspension aus einem Suspensions­ medium mit darin dispergierten Überzugsteilchen taucht, den Ge­ genstand aus der Suspension herausnimmt und zwecks Bildung einer trockenen Teilchenschicht auf der Oberfläche des Gegenstandes das in der Schicht enthaltene Suspensionsmedium durch Erhitzen auf eine höhere Temperatur als dessen Siedepunkt verdampft, und in dem man zur Herstellung eines geschlossenen Überzuges aus den Überzugsteilchen auf der Oberfläche des Gegenstandes die so erhaltene trockene Schicht einbrennt. In der DE-AS 24 05 429 wird dieses Verfahren speziell für ein axiales Bauelement be­ schrieben, das an einer elektrischen Zuleitung gehaltert in die Suspension getaucht wird und bei dem später mittels eines Schneidmessers der auf der anderen Zuleitung gebildete Überzug abgetrennt wird.

Speziell für radiale elektronische Bauelemente ist es bereits bekannt, die beispielsweise an den beiden parallelen elektri­ schen Zuleitungen gegurteten Bauelemente in ein Beschichtungs­ bad einzutauchen. Dabei kann das Beschichtungsbad insbesondere aus einem Pulverbett bestehen, in das die vorgewärmten Bauteile eingetaucht werden, wobei anschließend durch Wärmebehandlung des anhaftenden Pulvers eine geschlossene Schicht gebildet wird. Diese Schicht wird sich entsprechend der Eintauchtiefe bis zu einem bestimmten Bereich auch an den Anschlußdrähten bilden.

Der Abschluß der isolierenden Schicht an den Anschlußdrähten der Bauelemente verläuft im allgemeinen konisch. Letzteres hat aber den Nachteil, daß es beim bestimmungsgemäßen Einsatz der Bauelemente bei Leiterplatten zu einem undefinierten Sitz auf der Leiterplatte kommen kann. Erwünscht ist ein weitgehend rechtwinkliger Abschluß der Beschichtungen, um einen definier­ ten Sitz auf der Unterlage zu gewährleisten.

Bisher werden daher die pulverbeschichteten Bauelemente üb­ licherweise nachbehandelt, um einen rechtwinkligen Abschluß der Drahtbeschichtung zu erhalten. Beispielsweise wird in der JP-OS 55/1 51 306 vorgeschlagen, in einem separaten Arbeitsgang durch Abschneiden, Abschlagen oder auch Abbürsten einen defi­ nierten Abschluß zu erhalten, was allerdings vergleichsweise zeitaufwendig ist.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, das bekannte Ver­ fahren zum Pulverbeschichten speziell von elektronischen Bau­ elementen mit radialen Anschlußelementen derart zu verbessern, daß die Isolierungen an den Drähten einen weitgehend rechtwink­ ligen Abschluß haben.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß beim Ver­ fahren der eingangs genannten Art während wenigstens eines Be­ schichtungsvorganges der Wärmestrom aus dem vorgewärmten Bau­ teil zu den Anschlußelementen umgekehrt wird und zumindest zeitweise über die Anschlußelemente in das Bauelement verläuft. Konkret heißt dies, daß die Anschlußdrähte des Varistors wäh­ rend des Beschichtens beheizt werden, was durch unterschied­ liche Methoden, beispielsweise durch Infraroteinstrahlung, durch Heißluft, durch induktive Energieeinbringung oder durch eine spezielle heizbare Halterung der Bauelemente erfolgen kann.

In Weiterbildung der Erfindung werden während des Beschichtungs­ vorganges die zu beschichtenden Bauelemente vorteilhafterweise gegenüber ein Bett mit dem darin stationären befindlichen Pulver bewegt. Diese Bewegung kann mit kleinen Amplituden und hohen Frequenzen, vorzugsweise als Vibration in einer oder mehreren Ebenen mit beispielsweise 50 Hz, erfolgen.

Der Erfindung lag eine Analyse der technischen Gegebenheiten zu­ grunde: Es wurde beobachtet, daß beim Beschichten von vorgewärm­ ten Teilen im Pulverbett sich an den Eintauchpositionen der An­ schlußdrähte der Bauelemente trichterförmige Vertiefungen aus­ bilden. Dadurch ist das Pulverangebot an diesen entscheidenden Stellen der Anschlußdrähte reduziert. Durch die geringe Wärme­ kapazität der Anschlußdrähte und der im Verhältnis dazu großen Wärmekapazität der Bauelementkörper stellt sich im allgemeinen ein Temperaturgradient vom Bauelement über die Anschlußdrähte nach außen ein. Dadurch entsteht im Grenzbereich ein Temperatur­ profil, das die konische Ausbildung der Beschichtung im Ab­ schlußbereich bewirkt. Diesem unerwünschten Effekt wird durch die Erfindung gezielt entgegengewirkt, so daß die Form des Abschlusses der Isolierung gezielt vorgegeben werden kann.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Es zeigen jeweils in grob schematischer Darstellung

Fig. 1 einen elektrischen Varistor in Seitenansicht,

Fig. 2 einen der Anschlußdrähte des Varistors gemäß Fig. 1 mit herkömmlichem Beschichtungsabschluß,

Fig. 3 den diesbezüglich angestrebten Beschichtungsabschluß und

Fig. 4 das Eintauchen von Varistoren gemäß Fig. 1 in ein statio­ näres Pulverbett.

Ein Varistor 1 gemäß Fig. 1 besteht aus dem eigentlichen Bauteil 2 und den davon parallel weggeführten radialen Anschlußdrähten 3 und 4. Derartige Varistoren mit temperaturabhängigem Widerstand werden als Massenprodukt gefertigt. Nach dem eigentlichen Her­ stellungsvorgang werden die einzelnen Varistoren mit einer iso­ lierenden Kunststoffschicht umhüllt, was insbesondere durch Tau­ chen bzw. Pulverbeschichten erfolgt. Durch mehrmalige Wiederho­ lung eines solchen Vorganges und sich jeweils anschließende Wärmebehandlungen wird dabei ein vollständiger Überzug des Bau­ teilkörpers sowie eines Teils der Anschlußdrähte erreicht. Die Umhüllung der Anschlußdrähte wird dabei als sog. Lackhose be­ zeichnet. Der Abschluß dieser Lackhosen ist bei den herkömmli­ chen Verfahren undefiniert, so daß im allgemeinen noch ein Nach­ arbeitsschritt notwendig ist.

Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Zuleitungen 3 und 4 mit einer konischen Lackhose 5. Eine solche Form der Lack­ hosen führt bei der späteren bestimmungsgemäßen Anwendung des Bauelementes häufig zu Schwierigkeiten beim Einbau in Leiter­ platten, da ein definierter Sitz nicht erreicht ist und unter Umständen durch eine ungleichmäßige Form der Lackhosen eine schiefe Anordnung des Bauelementes erreicht wird.

In Fig. 3 ist der Drahtabschnitt 3 bzw. 4 mit einem angestrebten Abschluß 6 der Lackhosen dargestellt. Er ist gleichmäßig und weitgehend rechtwinklig, so daß sich bei Anwendung des Bauele­ mentes ein genau definierter Sitz auf der Leiterplatte ergibt.

In Fig. 4 ist der Beschichtungsvorgang sinnbildlich dargestellt. Eine entsprechende Vorrichtung ist beispielsweise in der EP-B-01 58 058 beschrieben. Diese Vorrichtung ist so ausgelegt, daß im durchlaufenden Verfahren mit hoher Präzision und Konfor­ mität Bauteile mit einer Ummantelung versehen werden können, wobei ein pulverförmiges Material zur Beschichtung verwendet wird. Durch entsprechende konstruktive Ausgestaltung kann die Nachlieferung von Pulver sichergestellt werden, worauf hier nicht im einzelnen eingegangen wird.

Eine Vielzahl von Bauelementen 1 mit Bauteilkörper 2 und An­ schlußdrähten 3 und 4 ist nebeneinander an einer Haltevorrich­ tung 10 angeordnet, die beispielsweise ein Gurt od.dgl. sein kann. Über die Haltevorrichtung 10 werden die vorgewärmten Bau­ elemente 1, 1′ etc. in senkrechter Pfeilrichtung in ein sta­ tionäres Pulverbett 20 mit dem zu beschichtenden Pulver einge­ taucht. Dabei entstehen an den Eintauchpositionen der Anschluß­ drähte 3 und 4 jeweils trichterförmige Vertiefungen 23 und 24 im Pulverbett 20. An diesen Stellen ist das Pulverangebot nun­ mehr reduziert, so daß sich durch den Temperaturgradienten und den diesbezüglichen Wärmestrom von unten nach oben die uner­ wünschten Lackhosen ausbilden. Insbesondere hat an den Stellen der Lackhosen der Temperaturverlauf dieselbe Form wie die Lack­ hose selbst.

Zur Verhinderung der Ausbildung der konischen Lackhosen ist vorgesehen, den Wärmestrom bei mindestens einem Beschichtungs­ vorgang umzukehren, d.h. von oben nach unten vorzugeben. Hier­ für werden während des Beschichtungsvorganges die Anschlußdrähte beheizt. Letzteres kann alternativ beispielsweise durch Infra­ rotstrahlung, durch Heißluft, durch induktive Energieeinbringung oder auch unmittelbar durch Wärmeleitung erfolgen, wenn die Hal­ terung heizbar ausgebildet ist. Die Wärmestrahlung ist durch die strichlierten Pfeile angedeutet.

Es hat sich gezeigt, daß der Effekt zur Verhinderung der Aus­ bildung von konischen Lackhosen dann verstärkt werden kann, wenn die Bauteile mit kleinen Amplituden und hohen Frequenzen zwecks Vermeidung der Trichterbildung an den Anschlußdrähten 3 und 4 zusätzlich bewegt werden. Die Bewegung kann dabei vor­ teilhafterweise als Vibration mit beispielsweise 50 Hz in einer oder mehreren Ebenen erfolge, was durch den horizontalen Dop­ pelpfeil gekennzeichnet ist. Das Pulverbett selbst soll dabei möglichst nicht bewegt werden, um örtliche Verdichtungen des Pulvers zu vermeiden.

Das erfindungsgemäße Verfahren wurde speziell für die Beschich­ tung von Varistoren beschrieben. Auch andere mit radialen An­ schlußelementen versehene elektrische oder elektronische Bau­ elemente können ganz entsprechend beschichtet werden.

Claims (9)

1. Verfahren zum Beschichten von elektronischen Bauelementen, die radiale Anschlußelemente aufweisen, insbesondere von Va­ ristoren, mit isolierendem Kunststoff, bei dem die vorgewärmten Bauelemente wenigstens einmal in Pulver aus dem isolierenden Kunststoff getaucht werden und bei dem jeweils anschließend durch Wärmebehandlung des anhaftenden Pulvers eine geschlossene Schicht aus Kunststoff um das Bauelement einschließlich eines Teils der Anschlußdrähte erzeugt wird, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei wenigstens einem Beschichtungs­ vorgang der Wärmestrom umgekehrt wird und zumindest zeitweise über die Anschlußelemente in das Bauelement verläuft.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anschlußelemente während des Beschich­ tens beheizt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Beheizen durch Infraroteinstrahlung erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Beheizen durch Heißluft erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Beheizen durch induktive Energie­ einbringung erfolgt.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Beheizen durch Wärmeleitung, insbe­ sondere über eine heizbare Halterung der Bauteile, erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß während des Beschichtungs­ vorganges die zu beschichtenden Bauteile gegenüber einem Bett mit dem darin stationär befindlichen Pulver bewegt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bewegung mit kleinen Amplituden und hohen Frequenzen erfolgt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bewegung als Vibration in einer oder mehreren Ebenen mit beispielsweise 50 Hz erfolgt.