DE4336749A1 - Vergußmasse für eine elektrische Baugruppe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vergußmasse mit einem Füllstoff zur Einbettung einer elektrischen Baugruppe in ein die Baugruppe zumindestens teilweise umgebendes Gehäuse.

Aus der EP-A 113 465 ist eine auf einer Leiterplatte angeordnete elektrische Baugruppe bekanntgeworden, welche mittels einer Vergußmasse auf der Basis von Kunstharz mit Quarzsand als Füllstoff in ein Gehäuse eingebettet ist. Nach dem Aushärten der Vergußmasse ist die Baugruppe mit dem Gehäuse einstückig verbunden und gegen Umgebungseinflüsse, wie z. B. Feuchtigkeit, abgeschirmt. Mit der bekannten Vergußmasse kann zwar eine lange Gebrauchsfähigkeit der Baugruppe erreicht werden, jedoch ergeben sich bei einer späteren Entsorgung derartiger Komponenten Schwierigkeiten, da eine Trennung der elektrischen Baugruppe von der Vergußmasse bzw. der Vergußmasse von dem Gehäuse nur mit hohem technischen Aufwand möglich ist. Hierdurch wird ein Recycling von Teilen der Baugruppe erheblich erschwert, bzw. ist wirtschaftlich nicht durchführbar.

Aus der DE-A 39 13 488 ist eine Vergußmasse für die Einbettung von elektrischen und elektronischen Bauteilen bekanntgeworden, die als Basis ein cycloaliphatisches Epoxidharz mit einem Füllstoffanteil von 57 bis 61 Gew. %, bezogen auf das Gewicht der übrigen Bestandteile der Vergußmasse, enthält. Ferner ist vorgesehen, durch den Zusatz von Glashohlkugeln der Sedimentationsneigung des Füllstoffes in der Epoxidharzmischung entgegenzuwirken. Hierdurch soll auch die Rißanfälligkeit der Vergußmasse minimiert werden. Auch bei dieser Vergußmasse entsteht nach dem Aushärten ein die Bauteile fest umschließender Block, der nur mit erheblichem Aufwand wieder entfernt werden kann.

Aus der DE-A 32 39 872 ist zur Vermeidung der Rißbildung eine flexible Vergußmasse auf Epoxidharzbasis bekanntgeworden, deren Harz epoxidierte Cyclohexanringe mit je einer Methylgruppe aufweist und welche als Füllstoff Quarzmehl und Aluminiumverbindungen enthält. Das Mischungsverhältnis der Vergußmasse besteht aus etwa gleichen Gewichtansteilen von Epoxidharz, Quarzmehl und Aluminiumverbindung.

Aus der DE-PS 8 56 647 ist bekannt, Isolierstoffe unter Verwendung von Paraffinwachs mit Quarzpulver oder Natur- und Kunstharzen als Füllstoffe herzustellen. Die in dieser Schrift angegebene Verwendung des Paraffinwachses bezieht sich aber auf eine Beschichtung innerhalb von Gasmaskeneinsätzen zur Adsorption von Aerosolen, bzw. auf die Herstellung von Elektreten. Der Verguß einer elektronischen Schaltung mit Paraffinwachs ist in dieser Schrift nicht offenbart, und es geht aus ihr auch nicht hervor, welcher Füllstoffanteil im Wachs für einen rißfreien Verguß erforderlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Baugruppe mit einer Vergußmasse derart in ein Gehäuse einzugießen, daß sowohl eine rißfreie Aushärtung als auch eine spätere Trennung der Vergußmasse von der Baugruppe möglich ist.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt dadurch, daß die Vergußmasse Wachs als Bindemittel für den Füllstoff enthält und daß der Raumanteil des Füllstoffes in der Vergußmasse größer als der des Wachses ist.

Der Vorteil der Erfindung besteht im wesentlichen darin, daß durch die Verwendung von Wachs als Bindemittel für den Füllstoff eine spätere Trennung der zu vergießenden Baugruppe von der Vergußmasse durch Erwärmen möglich ist und dadurch sowohl die Baugruppe als auch die verflüssigte Vergußmasse einer weiteren Verwertung zugeführt werden können. Durch das erfindungsgemäße Mischungsverhältnis wird ein rißfreies Aushärten der Vergußmasse erreicht. Die Vergußmasse wird zweckmäßigerweise in der Weise hergestellt, daß erwärmtes, flüssiges Wachs in einem Rührbehälter mit dem Füllstoff vermischt wird und dann der Verguß der Baugruppe mit dem Gehäuse durchgeführt wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

In zweckmäßiger Weise ist der Raumanteil des Füllstoffes in der Vergußmasse größer 70%, wodurch eine Sedimentationsneigung des Füllstoffes weiter reduziert wird.

Ein vorteilhaftes Mischungsverhältnis für die Vergußmasse besteht aus den Bestandteilen von etwa 20% Wachs und 80% Füllstoff. Die Obergrenze des Füllstoffanteils wird dadurch erreicht, daß, abhängig von der Partikelgröße des Füllstoffes, bei einem bestimmten Füllstoffanteil die sogenannte "dichteste Packungsdichte" erreicht wird, bei der sich die Partikel untereinander berühren und das Wachs zur Brückenbildung zwischen den Partikeln dient.

In zweckmäßiger Weise besteht der Füllstoff aus Quarz-, Glas-, Keramik- oder Kunststoffpartikeln. Als Füllstoffe kommen aber auch andere inerte Feststoffe in Frage, die nicht im heißen Wachs schmelzbar oder lösbar sind und die die Eigenschaft eines Isolators besitzen. Ein geeigneter Füllstoff ist beispielsweise auch Glimmer.

In vorteilhafter Weise wird ein Füllstoff mit einer Partikelgröße von kleiner 3 Millimeter ausgewählt. Die Obergrenze des Partikeldurchmessers ergibt sich im wesentlichen dadurch, daß die Bauteile innerhalb der elektrischen Baugruppe von dem Füllstoff umschlossen sein müssen und bei zu großem Partikeldurchmesser Inhomogenitäten in der Vergußmasse durch Wachsbrücken entstehen können, die keine Füllstoffpartikel enthalten.

In vorteilhafter Weise sind die Füllstoffpartikel kugelförmig ausgeführt mit einem bevorzugten Durchmesser zwischen 0,1 und 1,5 Millimeter. Werden als Füllstoff Glaskugeln verwendet, so liegt eine bevorzugte Körnung etwa bei 1,4 Millimeter. Die Glaskugeln haben beispielsweise eine spezifische Dichte zwischen 2,4 und 2,6 g/cm³ und eine Schüttdichte von 1,4 g/cm³. Wird die Vergußmasse mit einem Verhältnis der Raumanteile von 80% Glaskugeln als Füllstoff und 20% Wachs hergestellt, so liegen die Glaskugeln etwa in "dichtester Kugelschüttung" aufeinander.

In vorteilhafter Weise ist das verwendete Wachs ein verzweigtes, niedrig schmelzendes Polyethylenwachs, wie es im Handel beispielsweise mit der Bezeichnung "Hoechst-Wachs VP PE 720" angeboten wird. Dieses Polyethylenwachs hat eine Dichte von ca. 0,93 g/cm³ und eine Viskosität von 350 mPa·s bei 140°C. Der Schmelzpunkt liegt bei ca. 130°C. Je nach Anwendungsfall sind aber auch andere Wachse mit niedrigerem Schmelzpunkt einsetzbar, wie z. B. Paraffin.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher erläutert.

Die einzige Figur zeigt die Seitenansicht eines Gehäuses 1 im Längsschnitt auf einer Heizplatte 2. Das Gehäuse ist mit einer Vergußmasse 3 gefüllt, zur Einbettung einer elektrischen Baugruppe 4. Die Baugruppe 4 enthält auf einer Leiterplatte 5 elektrische Bauteile 6. Die Vergußmasse 3 besteht aus den Mischungsbestandteilen der Raumanteile 20% Polyethylenwachs 8 und 80% Füllstoff 7 in Form von Glaskugeln mit dem Durchmesser 1,4 Millimeter. Das Polyethylenwachs 8 hat eine Dichte von 0,93 g/cm³ und der Füllstoff 7 eine Dichte von ca. 2,5 g/cm³.

Die Vergußmasse 3 wird folgendermaßen hergestellt:
Zuerst wird der Mischungsbestandteil von 20% Polyethylenwachs 8 auf die Schmelztemperatur erhitzt und in das Gehäuse 1 eingefüllt. Die Temperatur der Heizplatte 2 ist hierbei so eingestellt, daß das Wachs 8 im geschmolzenen Zustand verbleibt. Danach wird der Füllstoff 7 zugeführt. Aufgrund des größeren spezifischen Gewichtes des Füllstoffes 7 im Vergleich zum Wachs 8, wird vom Boden des Gehäuses 1 ausgehend, eine homogene Kugelschichtung aus Füllstoff 7 aufgebaut, mit dem Wachs 8 als Bindemittel für den Füllstoff 7. Anschließend wird in die Baugruppe 4 längs des Pfeils 9 in die so hergestellte Vergußmasse 3 eingedrückt. Nach dem Abnehmen des Gehäuses 1 von der Heizplatte 2 erstarrt die Vergußmasse 3 zu einem die Bauteile 6 in das Gehäuse 1 einschließenden Block.

Claims (7)

1. Vergußmasse mit einem Füllstoff (7), zur Einbettung einer elektrischen Baugruppe (4) in ein die Baugruppe zumindestens teilweise umgebendes Gehäuse (1), dadurch gekennzeichnet, daß die Vergußmasse (3) ein Wachs (8) als Bindemittel für den Füllstoff (7) enthält, und daß der Raumanteil des Füllstoffes in der Vergußmasse größer als der des Wachsen (8) ist.

2. Vergußmasse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Raumanteil des Füllstoffes (7) in der Mischung größer 70% ist.

3. Vergußmasse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein bevorzugtes Mischungsverhältnis der Vergußmasse (3) aus 20% Wachs (8) und 80% Füllstoff (7) besteht.

4. Vergußmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff (7) aus Quarzmehl, Glas-, Keramik- oder Kunststoffpartikeln besteht.

5. Vergußmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikelgröße des Füllstoffes (7) kleiner 3 Millimeter ist.

6. Vergußmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstoff (7) aus kugelförmigen Partikeln besteht, welche einen bevorzugten Durchmesser zwischen 0,1 und 1,5 Millimeter besitzen.

7. Vergußmasse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Wachs ein Polyethylenwachs (8) ist.