NL1026000C2 - Plunjer, omhulinrichting en werkwijze voor het afdichten van een aansluiting van een plunjer op een plunjerbehuizing. - Google Patents

Description

%. *

Plunjer, omhulinrichting en werkwijze voor het afdichten van een aansluiting van een plunjer op een plunjerbehuizing

De uitvinding heeft betrekking op een plunjer voor het aan een vormholte toevoeren van 5 omhulmateriaal, omvattende ten minste één in de cilindermantel van de plunjer uitgespaarde rondgaande groef. De uitvinding heeft tevens betrekking op een inrichting voor het omhullen van op een drager bevestigde elektronische componenten. Daarnaast heeft de uitvinding ook betrekking op een werkwijze voor het afdichten van een aansluiting van een plunjer op een plunjerbehuizing, welke plunjer is ingericht voor het 10 onder druk aan een vormholte toevoeren van omhulmateriaal.

Bij het omhullen van elektronische componenten, meer in het bijzonder het omhullen van op een drager (lead frame) bevestigde halfgeleiders wordt gebruik gemaakt van het zogeheten “transfer molding proces”. Daarbij wordt de drager met elektronische 15 . componenten ingeklemd tussen twee maldelen zodanig dat er rond de te omhullen componenten voimholten worden bepaald. In deze vormholten wordt vervolgens vloeibaar omhulmateriaal gebracht, na ten minste gedeeltelijke uitharding waarvan de maldelen uiteen worden bewogen en de drager met omhulde elektronische componenten wordt uitgenomen. De toevoer van omhulmateriaal geschiedt door middel van één of 20 meerdere plunjers waarmee druk kan worden uitgeoefend op een daartoe aangevoerde voorraad omhulmateriaal. Deze plunjers zijn verplaatsbaar in een behuizing waarin ook het nog niet vloeibare omhulmateriaal wordt gebracht. De plunjer oefent een druk uit op het omhulmateriaal dat gelijktijdig en/of voordien is verwarmd ten gevolge waarvan het omhulmateriaal vloeibaar wordt. Het vloeibare omhulmateriaal stroomt als reactie op dé 25 door de plunjer uitgeoefende druk naar de vormholte en vult deze, onder de juiste procescondities, volledig met omhulmateriaal. Bij het met een plunjer verplaatsen van omhulmateriaal is de aansluiting van de plunjer op de plunjerbehuizing kritisch; er dient voorkomen te worden dat hier onbeheersbare hoeveelheden omhulmateriaal tussen dringen. Bij een bestaande oplossing om de aansluiting van de plunjer op de 30 plunjerbehuizing te reguleren is er in de cilindermantel van de plunjer een rondgaande groef uitgespaard. In deze groef verzamelt zich omhulmateriaal dat vervolgens uithard en zo bij een opvolgende bewerkingsslag fungeert als afdichting. Dit is bijvoorbeeld beschreven in US 6,200,504. In de praktijk blijkt dat zo een afdichting vervaardigd uit ' omhulmateriaal in aanvang goed functioneert echter dat na verloop van tijd het gevaar 1026000 ' ’ 2 aanwezig is van het vastlopen van de plunjer in de behuizing. Dit wil zeggen dat de plunjer onder tussenkomst van de uit omhulmateriaal vervaardigde afdichting met een (te) grote voorspanning aangrijpt op de plunjerbehuizing.

5 Doel van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een verbeterde plunjer, omhulinrichting en werkwijze waarmee de voordelen van de bovengaand beschreven stand der techniek kunnen worden gehandhaafd en de kans op vastlopen van de plunjer in de plunjerbehuizing kan worden gereduceerd.

10 De uitvinding verschaft daartoe een plunjer van het in aanhef genoemde type, met het kenmerk dat in de groef een materiaaldeel is geplaatst dat de groef slechts gedeeltelijk vult. Daarbij zijn de groef en het materiaaldeel bij voorkeur zodanig gedimensioneerd dat de groef over de volledige omtrek gedeeltelijk is gevuld met het materiaaldeel. Na een eerste gebruik van een dergelijke plunjer kan het in de groef geplaatste 15 materiaaldeel ten minste gedeeltelijk zijn omgeven door omhulmateriaal. Dit het materiaaldeel omgevende omhulmateriaal zal gewoonlijk na enige tijd uitharden. Aldus is het mogelijk een afdichting te vervaardigen met een karakteristiek van het werkzame oppervlak die wordt bepaald door het omhulmateriaal en een veerkarakteristiek die afwijkt van de veerkarakteristiek van (uitgehard) omhulmateriaal. Ook de voordelige 20 aanvulling van de omvang van de afdichting tijdens gebruik van de plunjer door nieuw aangevoerd omhulmateriaal blijft mogelijk. Aldus kan een goede aansluiting van de plunjer op de omgeving worden gerealiseerd zonder dat dit conform de stand der techniek na enig gebruik kan leiden tot het vastlopen van een plunjer in zijn behuizing. De reden hiervoor is dat bij de afdichting die zich vormt in de mantel van de plunjer 25 volgens de uitvinding de voordelen van de stand der techniek worden gecombineerd met een, ook na relatief langdurig gebruik, beheersbare verende werking van zo een afdichting. De buitenzijde van de afdichting die zich vormt aan de omtrek van de plunjermantel wordt gevormd door omhulmateriaal (meer specifiek epoxy) terwijl een kem van de afdichting (het materiaaldeel dat is gehuisvest in de groef in de 30 plunjermantel) uit een ander materiaal bestaat. Het preventieve en curatieve onderhoud dat volgens de stand der techniek plaats vindt door het uit de groef verwijderen van een uit omhulmateriaal vervaardigde afdichtende ring uitgehard omhulmateriaal dient niet of althans ten minste minder frequent plaats te vinden. De afdichting in de plunjer volgens de uitvinding kan ook na langdurig gebruik (in de praktijk meer dan ongeveer 1026000 3 een halve dag) een voldoende flexibiliteit behouden vanwege de aanvullende flexibiliteit die het materiaaldeel aan de gehele afdichting verschaft, dit is met name het geval bij toepassing van een materiaaldeel dat is vervaardigd uit een elastomeer. Aldus zal de wrijvingsweerstand die de uit omhulmateriaal vervaardigde afdichting uitoefent 5 op een behuizing geen (of minder snel) extreem hoge waarden bereiken die een goede werking van de plunjer belemmeren.

In een voorkeursuitvoering is het materiaaldeel vervaardigd uit een kunststof. Kunststof is beschikbaar met uiteenlopende veerkarakteristieken en kan bovendien 10 temperatuurvast zijn uitgevoerd. Zo is het wenselijk indien het materiaaldeel warmtebestendig is tot een temperatuur van ten. minste 120°C, bij voorkeur een temperatuur van ten minste 140°C, nog meer bij bijvoorkeur een temperatuur van ten minste 160°C. Dit zijn immers temperaturen zoals die kunnen optreden bij het omhullen van elektronische componenten. Meer specifiek wordt er gedacht aan een materiaaldeel 15 dat is vervaardigd uit zogeheten “high performance engineering polymers”.

Voorbeelden hiervan zijn: perfluoralkoxypolymeer (PFA), polytetrafluorethyleen (PTFE), polyetheretherketon (PEEK), en (fluor)siliconen. Dergelijke materialen zijn in de handel ondermeer verkrijgbaar onder de merknamen Teflon, Norglide, Fluoroloy, Rulon, Meldin, en Chemraz. Het is echter ook mogelijk dat andere elastomeren met 20 temperatuur en druk resistentie worden toegepast ter vervaardiging van het materiaaldeel. Een ander mogelijkheid is het materiaaldeel te vervaardigen uit een materiaal met een relatief grote uitzettingscoëfficient. Een voorbeeld van een dergelijk . materiaal zijn bijvoorbeeld koperlegeringen. Met een dergelijk materiaaldeel kan er tijdens gebruik van de plunjer (bij een werktemperatuur van ordegrootte 175°C) door de 25 het materiaaldeel een voorspankracht worden uitgeoefend hetgeen een goede afdichting bevorderd.

Voor een doeltreffende aanvoer van omhulmateriaal naar de groef sluit deze in een voorkeursvariant onder tussenkomst van ten minste één in de cilindermantel 30 aangebracht kanaal aan op de naar het omhulmateriaal te keren kopse zijde van de . plunjer. Zo kan er een contante aanvoer van omhulmateriaal naar de afdichting worden verkregen. In een eenvoudige maar doeltreffende vorm is het materiaaldeel ringvormig uitgevoerd, bijvoorbeeld als een O-ring. Dergelijke ringen zijn, voor ander toepassingen, in veel variaties in de handel verkrijgbaar.

1026000 4

De uitvinding verschaft ook een inrichting voor het omhullen van op een drager bevestigde elektronische componenten, omvattende: ten opzichte van elkaar verplaatsbare maldelen, welke in een gesloten stand ten minste één vormholte voor het 5 ontsluiten van een elektronische component bepalen, en op de vormholte aansluitende toevoermiddelen voor vloeibaar omhulmateriaal voorzien van ten minste één plunjer zoals voorgaand beschreven. Een dergelijke omhulinrichting kan op eenvoudige wijze worden verkregen door de bestaande plunjers van een transfer mechanisme te vervangen voor de plunjers volgens de onderhavige uitvinding. Dit wil zeggen dat de 10 voordelen van de vinding zoals bovengaand beschreven niet alleen kunnen worden gerealiseerd in nieuw te bouwen omhulinrichtingen, maar dat ook bestaande omhulapparatuur op eenvoudige wijze en met beperkte investeringen kan worden gemodificeerd.

15 De uitvinding verschaft bovendien een werkwijze voor het afdichten van een aansluiting van een plunjer op een plunjerbehuizing, bij voorkeur in een in een omhulinrichting voor het omhullen van elektronische componenten, welke plunjer is ingericht voor het onder druk aan een vormholte toevoeren van omhulmateriaal, omvattende de bewerkingsstappen: A) het in een in de plunjermantel uitgespaarde rondgaande groef 20 aanbrengen van een materiaaldeel, en B) het met de plunjer aan een vormholte . . toevoeren van vloeibaar omhulmateriaal, waarbij omhulmateriaal in de rondgaande groef dringt zodanig dat het materiaaldeel ten minste gedeeltelijk wordt omgeven door omhulmateriaal. Deze werkwijze behoeft geen speciale voorzieningen anders dan het plaatsen van het materiaaldeel in de groef. Het opvolgende bewerkingsproces voor het 25 omhullen van componenten onder toepassing van de onderhavige uitvinding wordt (met uitzondering van de duurzame en verbeterde afdichting van de plunjers in hun behuizingen) niet beïnvloed ten opzichte van het omhullen van componenten volgens de stand der techniek.

30 Het plaatsen van het materiaaldeel kan eenvoudig worden uitgevoerd door het tijdens bewerkingsstap A) als een overdimensioneerd object ten minste gedeeltelijk in de rondgaande groef te brengen en vervolgens een deel van het overgedimensioneerde object te verwijderen. Dit verwijderen van een deel van het overgedimensioneerde . object kan plaatsvinden onder gebruikmaking van een pasmal. Meer in het bijzónder 1026000 I ’ 5 kan de plunjer met het overgedimensioneerde object door een pasmal worden gevoerd waardoor een deel van het overgedimensioneerde object wordt losgemaakt (losgesneden) van het in de rondgaande groef resterende materiaaldeel. Voor een verdere vereenvoudiging van het plaatsen van het materiaaldeel kan dit in de in de 5 plunjermantel uitgespaarde rondgaande groef worden aangebracht met behulp van een geleiding (bijvoorbeeld in de vorm van een holle doom waarover het materiaaldeel wordt geschoven. Een en ander is met name voordelig indien er gebruik wordt gemaakt van ringvormige materiaaldelen. Op eenvoudige wijze kunnen zo elastomeerlichamen met standaard dimensies pas gemaakt worden voor samenwerking met de plunjer 10 volgens de uitvinding.

De uitvinding wordt nader verduidelijkt aan de hand van de in navolgende figuren weergegeven niet-limitatieve uitvoeringsvoorbeelden. Hierin toont: figuur IA een perspectivisch aanzicht op een plunjer met een in de cilindermantel van IS de plunjer uitgespaarde rondgaande groe£ figuur 1B een aanzicht op een ringvormig materiaaldeel,

figuur IC een perspectivisch aanzicht op de plunjer getoond in figuur IA met een in de groef geplaatste ring zoals getoond in figuur IC

figuur 1D een perspectivisch aanzicht op de plunjer getoond in figuren IA en IC 20 voorzien van in de groef uitgehard omhulmateriaal, figuur 2 een perspectivisch aanzicht op een alternatieve uitvoeringsvariant van een. plunjer met een in een in de cilindermantel van de plunjer uitgespaarde rondgaande groef die deels is gevuld met flexibel materiaal, figuur 3 een dwarsdoorsnede door een schematisch weergave van een omhulinrichting 25 volgens de uitvinding, figuur 4A een schematische weergave van het in een groef van een plunjer bevestigen van een materiaaldeel, en figuren 4B en 4C een schematische weergaven van opvolgende bewerkingsstappen van . het reduceren van de omvang van een in een groef van een plunjer geplaatst 30 materiaaldeel.

. Figuur 1A toont een plunjer 1 met een cilindervormige mantel 2 waarin een rondgaande groef 3 is uitgespaard. De plunjer 1 is tevens voorzien van een veer 4 voor het controleren van de met de plunjer 1 uit te oefenen krachten. Ook is de plunjer 1 1026000 1 6 voorzien van een koppeldeel 5 waarmee de plunjer 1 kan worden verbonden met een, niet weergegeven, aandrijfmechanisme van een omhulinrichting. Figuur 1B toont een ring 6 met eèn diameter die althans in hoofdzaak overeenkomst met de diameter van de groef 3 die is uitgespaard in de mantel 2 van de plunjer 1 getoond in de voorgaande 5 figuur. In figuur IC is het samenstel 7 van de plunjer 1 en de ring 6 getoond. Daarbij is zichtbaar dat de ring 6 nauwsluitend in de groef 3 past en dat de groef 3 niet volledig is gevuld door de ring 6. Het samenstel 7 van de plunjer 1 en de ring 6 is tevens getoond in figuur 1D echter in deze figuur is de ring 6 volledig aan het zicht onttrokken doordat deze is afgedekt met uitgehard omhulmateriaal 8. Het uitgeharde omhulmateriaal is deel 10 gelegen in de eveneens in deze figuur niet zichtbare groef 3 in de plunjermantel 2 maar steekt in beperkte mate ook uit boven het oppervlak van de plunjermantel 2. Het uitgeharde omhulmateriaal 8 vormt een aansluiting op het oppervlak van een in de navolgende figuren weergegeven behuizing waarin het samenstel van plunjer 1 en ring 6 wordt bewogen.

15

Figuur 2 toont een alternatieve uitvoeringsvariant van een plunjer 10 waarin wederom een rondgaande groef 11 is aangebracht. In de groef 11 is een flexibele materiaallaag 12 voorzien die in deze variant niet wordt gevormd door een afzonderlijke ring door een op bodem van de groef 11 opgebrachte materiaallaag 12 (bijvoorbeeld in de vorm van een 20 vloeibare, gedeeltelijk uithardende materiaallaag of een enkele of meervoudige laag tape). Anders dan in de voorgaande figuren zijn tevens kanalen 14 voorzien die de kopzijde 13 van de plunjer 10 verbinden met de groef 11. Zo kan de toevoer van (vloeibaar) omhulmateriaal aan de groef 11 worden vereenvoudigd. Tevens toont de figuur 2 helixvormige groeven 15 in de cilinderwand 16 waarmee eventuele 25 verontreinigingen van een de plunjer 10 omgevende plunjerbehuizing 17 kunnen worden geschraapt. De laag uitgehard omhulmateriaal waarmee de materiaallaag 12 zal zijn bedekt tijdens gebruik van de plunjer 10 is in deze figuur nog niet aanwezig.

Figuur 3 toont een omhulinrichting 20 met een onderste maldeel 21 waarop een drager 30 22 met een elektronische component 23 is geplaatst. In het onderste maldeel 21 is ook een.opneemruimte 24 vrijgelaten voor een plunjer 25 waarmee een (gebruikelijk onder invloed van warmte vloeibaar geworden) pellet omhulmateriaal 26 onder druk wordt gezet. Een ten opzichte van het onderste maldeel 21 verplaatsbaar bovenste maldeel 27 bepaald een vormholte 28 ronde de te omhullen elektronisch component 23 en de 1026000 7 maldelén 21,27 bepalen gezamenlijk ook een kanaal 29 waardoor het door de plunjer 25 opgeduwde vloeibare omhulmateriaal 26 naar de vormholte 28 wordt geleid. In de mantel van de plunjer 25 is een groef 30 aangebracht waarin een flexibele ring 31 is geplaatst waarover vervolgens een laag uitgehard omhulmateriaal 32 is afgezet De laag 5 uitgehard omhulmateriaal 32 vormt een afdichting op de in het onderste maldeel 21 vrijgelaten opneemruimte 24 voor de plunjer 21.

Figuur 4A toont een plunjer 40 met een groef 41 waarin een nauwsluitende ring 42 moet worden geplaatst. Daartoe is voorzien in een taps uitlopend geleidingselement 43. Dit 10 geleidingselement 43 maakt het mogelijk op eenvoudige wijze en zonder beschadiging van de ring 42 deze in de groef 41 te brengen overeenkomstig de pijl PI.

Figuren 4B eb 4C tonen de plunjer 40 met de in de groef 41 geplaatste ring 42. De ring 42 steekt uit tot buiten de cilindermantel 43 van de plunjer 40. Daar de ring 42 in deze ' 15 vorm te groot is dient deze verkleind te worden. Dit kan door middel van een snijwerktuig 44. In het snijwerktuig 44 is nabij een snijrand 45 een uitholling 46 voorzien voor het stabiliseren van de ring 42 voor en tijdens het uitvoeren van de snijbewerking. Na het overeenkomstig de pijl P2 verplaatsen van het snijwerktuig 44 tgen opzichte van de plunjer 40 zal, zoals getoond in figuur 4C, een overtollig deel 47 20 van de ring 42 worden losgesneden zodanig dat er een restantdeel48 in de groef 41 resteer dat de gewenste afmetingen vertoont 1026000

Claims (11)

1. Plunjer voor het aan een vormholte toevoeren van omhulmateriaal, omvattende ten minste één in de cilindermantel van de plunjer uitgespaarde rondgaande groef, met 5 het kenmerk dat in de groef een materiaaldeel is geplaatst dat de groef slechts gedeeltelijk vult.

2. Plunj er volgens conclusie 1, met het kenmerk dat de groef over de volledige omtrek gedeeltelijk is gevuld met het materiaaldeel. 10

3. Plunjer volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk dat het materiaaldeel is vervaardigd uit een kunststof.

4. Plunjer volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat de groef 15 onder tussenkomst van ten minste één in de cilindermantel aangebracht kanaal aansluit op de naar het omhulmateriaal te keren kopse zijde van de plunjer

5. Plunjer volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat het materiaaldeel ringvormig is. 20

6. Plunjer volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat het in de groef geplaatste materiaaldeel ten minste gedeeltelijk is omgeven door omhulmateriaal.

7. Inrichting voor het omhullen van op een drager bevestigde elektronische 25 componenten, omvattende: - ten opzichte van elkaar verplaatsbare maldelen, welke in een gesloten stand ten minste één vormholte voor het omsluiten van een elektronische component bepalen, en - op de vormholte aansluitende toevoermiddelen voor vloeibaar omhulmateriaal 30 voorzien van ten minste één plunjer volgens een der voorgaande conclusies.

8. Werkwijze voor het afdichten van een aansluiting van een plunjer op een plunjerbehuizing, welke plunjer is ingericht voor het onder druk aan een vormholte toevoeren van omhulmateriaal, omvattende de bewerkingsstappen: 1026000 A) het in een in de plunjermantel uitgespaarde rondgaande groef aanbrengen van een materiaaldeel, en B) het met de plunjer aan een vormholte toevoeren van vloeibaar omhulmateriaal, waarbij omhulmateriaal in de rondgaande groef dringt zodanig dat het materiaaldeel ten 5 minste gedeeltelijk wordt omgeven door omhulmateriaal.

9. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk dat het materiaaldeel tijdens bewerkingsstap A) als een overdimensioneerd object ten minste gedeeltelijk in de rondgaande groef wordt gebracht en dat vervolgens een deel van het 10 overgedimensioneerde object wordt verwijderd.

10. Werkwijze volgens conclusie 9, met het kenmerk dat een deel van het overgedimensioneerde object wordt verwijderd met behulp van een pasmal.

11. Werkwijze volgens een der conclusies 8 —10, met het kenmerk dat de het materiaaldeel in de in de plunjermantel uitgespaarde rondgaande groef wordt aangebracht met behulp vól een geleiding. 1026000