NL8203255A - Matrijs voor het met kunststof omhullen van delen van elementen. - Google Patents

Description

ΓΤ.......... ......... " . * I

NO 31176

Matrijs voor het met kunststof omhullen van delen van elementen.

De uitvinding heeft betrekking op een matrijs voor het met kunststof omhullen van delen van elementen ter vervaardiging van electroni-sche componenten, welke matrijs bestaat uit meerdere blokken of staven uit staal, die met nauwkeurig bewerkte vlakken volkomen dicht op elkaar 5 aansluitend kunnen worden geklemd in een houder, in welke ingeklemde stand de blokken of staven met de daarin aangebrachte uitsparingen de vormholte of vormholten en de aanspuitkanalen bepalen, welke matrijs voorzieningen heeft voor het lossen van de ingespoten kunststof uit de matrijs na harding van de kunststof en openen van de matrijs.

10 In de stand der techniek zijn dergelijke matrijzen bekend en deze bestasui uit een aantal staven, die nauwkeurig passend in een houder kunnen worden ingeklemd en die een groot aantal vormholten hebben. Deze staven hebben een lengte van ongeveer 200 mm, een hoogte van ongeveer 15 mm en een breedte die varieert van 2 mm tot bijvoorbeeld 60 mm, welke 15 breedte afhangt van genormaliseerde afmetingen van de electronische component. De opdeling in staven of blokken is nodig omdat anders geen nauwkeurige bewerking van de vormholten mogelijk is, welke vormholten zo glad mogelijk zijn gelapt. De blokken zijn uiterst nauwkeurig bewerkt teneinde een volkomen dichte afsluiting van de blokken tegen elkaar te 20 Verkrijgen. De vloeibare kunststof mag namelijk niet tussen de blokken doordringen. Deze bekende matrijzen zijn erg duur en het is moeilijk de kunststof na het harden daarvan te lossen. De kunststof is een thermo-hardende kunststof die in gesmolten toestand wordt ingeperst en in de vorm hard wordt. De bekende matrijzen zijn voorzien van zeer fijne en 25 ook zeer nauwkeurig bewerkte openingen voor het daardoorheen bewegen van lospennen. Het zal duidelijk zijn dat de kunststof niet in deze openingen mag doordringen.

Om bovengenoemde nadelen te vermijden zijn reeds verschillende voorstellen gedaan.

30 In de Nederlandse octrooiaanvrage 7704937 worden de electronische elementen in vooraf uit thermoplastische kunststof vervaardigde bakjes opgesloten, waarna de holte tussen het element en het bakje volgespoten wordt met een thermohardende kunststof. Na het uitharden blijft het bakje deel uitmaken van de verkregen component. Door deze methode vervalt 35 de noodzaak van het gebruik van een gecompliceerde matrijs. Als nadelen kunnen echter gezien worden dat extra stappen bij de vervaardiging van electronische componenten worden geïntroduceerd: de bakjes moeten gemaakt worden en om het electronisch element heen gebracht worden. Verder 8203255 -2- is het onwaarschijnlijk, dat deze opbouw bij de steeds verder gaande miniaturisering werkzaam zal zijn. Bij zeer kleine elementen zal de holle ruimte tussen het bakje en de component zo klein worden, dat problemen met de inspuiting van de thermohardende kunststof in het bakje en 5 met de hechting van het bakje aan het element zullen ontstaan. Bij toenemende verkleining van de component kan de wanddikte van het bakje niet in gelijke mate afnemen. Bovendien doen zich problemen voor bij het afvoeren van de in de bakjes aanwezige lucht.

In het Europese octrooischrift 0 007 762 wordt een matrijs 10 beschreven bestaande uit twee vlakke onderste en bovenste matrijsdelen en een middelste van openingen voorzien deel, dat de vormholten bevat. In het bovenste matrijsdeel zijn dan nog slechts toevoerkanalen voor kunststof en enkele uitwerppennen nodig. Als nadelen zijn de gecompliceerde werkwijzen met deze matrijs te zien, omdat deze«een 15 veelheid van op elkaar te brengen delen heeft. Ook wordt nog steeds gebruik gemaakt van uitwerpstiften en kan met de afgebeelde matrijs slechts inspuiting met kunststof vanaf de bovenzijde plaatsvinden. Zo kan slechts in beperkte mate van automatisering sprake zijn.

De uitvinding heeft tot doel een matrijs te verschaffen voor het 20 omhullen van delen van elementen met een thermohardende kunststof, die eenvoudig te vervaardigen is, waarbij het lossen gemakkelijk is, waardoor automatisering mogelijk wordt.

Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt doordat deze voorzieningen uitsluitend daaruit bestaan dat althans die vlakken van de blok-25 ken of staven van de matrijs, die bepalend zijn voor de vormholte respektievelijk holten en aanspuitkanalen, zijn voorzien van een laag met grote hardheid, zoals een nitridelaag, aangebracht door opdampen in vakuum bij hoge temperatuur, welke blokken of staven verder zodanig zijn uitgevoerd wat betreft hun afmetingen en/of buigzaamheid en/of struktuur 30 en/of bewerking van van de vormholte afgekeerde vlakken, dat de door het aanbrengen van de harde laag optredende vervormingen in de stand waarbij deze delen in de houder zijn ingeklemd, zijn geëlimineerd.

De voordelen van deze matrijs volgens de uitvindig zijn: a. gemakkelijk lossen van de kunststof 35 b. lospennen zijn dus niet meer nodig, zodat de matrijs aanmerkelijk goedkoper wordt.

c. doordat de kunststof niet meer blijft plakken vindt ook geen vervuiling van de matrijs plaats; deze hoeft dus niet te worden gereinigd en dit opent de weg naar automatisering.

40 Opgemerkt wordt dat het bekend is om bij voor thermoplastische 8203255 : ' -3 ·* * '* kunststof gebruikte matrijzen deze van een door opdampen aangebacht harde nittrldelaag te voorzien om deze matrijs een langere levensduur te geven. Deze matrijzen zijn ongeschikt voor het omhullen van elektronische delen. Bij elektronische componenten zijn de afmetingen zeer 5 kleine en zijn de eisen, die aan de nauwkeurigheid van de matrijs worden gesteld aanzienlijk hoger dan bij normale matrijzen voor het spuitgieten met een thermoplastische of thermohardende kunststof.

Door de matrijs zelf uit een gesinterd materiaal te vervaardigen, bijvoorbeeld een gesinterd staal, wordt het kromtrekken bij het 10 opbrengen van de nitridelaag voorkomen en heeft de matrijs bijzonder gunstige mechanische eigenschappen.

Ook kan men de matrijs zodanig uitvoeren dat de in langsrichting op elkaar volgende blokken of staven een zodanig geringe lengte hebben, dat de afwijkingen in de maatvoering van de vormholte bepalende vlakken 15 binnen de toelaatbare tolerantie blijven. De lengte van de blokken is dan zo gering, dat eventueel kromtrekken door de geringe lengte nauwelijks van belang is.

De matrijs kan dan blokken of staven hebben met afmetingen in lengte, breedte en/of hoogte die weinig of niet van elkaar verschillen, 20 zodat verandering van de vorm als gevolg van de hoge temperaturen bij het opbrengen van de nitridelaag, in alle richtingen zowat gelijk zal zijn, waardoor kromtrekken vermeden wordt.

Bovendien kunnen de staven van de matrijs, flexibel gemaakt worden, zodat door de inspaninrichting van de matrijs kromme staven recht ge- 25 maakt worden. Dit kan o.a. geschieden door de van de vormholten afge- keerde vlakken van dwarssleuven te voorzien.

Al óf niet in combinatie met een of meer der voorgaande maatregelen kan het kromtrekken tijdens het opdampen van de nitridelaag ook worden beperkt door de wijze waarop men het matrijsmateriaal uit een gewalst 30 stuk staal neemt. Het blijkt dat indien het blok zodanig uit een gewalst stuk staal genomen wordt, dat de walsrichting loodrecht op het grootste vlak van de blokken staat, dus bijvoorbeeld loodrecht op de langsrichting, het kromtrekken minimaal is.

Het is bekend de matrijs uit te voeren met een of meer reeksen van 35 vormholten. De naast en tegen elkaar liggende staven bevatten dan elk meerdere identieke delen van de vormholten en aanspuitkanalen. Daar waar dit mogelijk is, bijvoorbeeld bij de reeksen van aansluitstrippen van I.C.’s, liggen deze vaak in lijn teneinde de bewerking te vereenvoudigen. Plaatst men de X.C.’s en dus de vormholten zodanig ten opzichte 40 van elkaar dat de aansluitstrippen tussen elkaar in grijpen dan moeten 8203255 '« * -4- de vormholten om en om iets verspringen. Men spaart dan ruimte en kan dus in een matrijs een groter aantal behandelen, maar de matrijs wordt veel duurder.

In het kader van de uitvinding is het nu mogelijk dat elke vormhol-5 te of paar van vormholten zich bevindt in een apart blok met de hartlijn op afstand van doch evenwijdig aan die van de matrijs.

Men behoudt zodoende het voordeel van de in lijn liggende bewer-kingsplaatsen. Ma de bewerking worden de afzonderlijke blokken om de ander over 180° in hun vlak van de vormholte omgekeerd en komen de 10 vormholten verspringend ten opzichte van elkaar te liggen.

Dit is mogelijk doordat in het kader van de uitvinding blokken werden toegepast van geringe lengte.

Volgens een verdere uitvoerig kan de op de matrijs aangebrachte nitridelaag een titaannitridelaag zijn.

15 De uitvinding zal hieronder aan de hand van een uitvoeringsvoor-beeld met verwijzing naar de bijgaande figuren beschreven worden, waarin:

Fig. 1 een deel van een matrijs volgens de uitvinding toont in perspectief.

20 Fig. 2 een flexibel matrijsdeel volgens de uitvinding is.

Fig. 3 een te behandelen strook materiaal met in lijn liggende strippen toont,

Fig. 4 een te behandelen strook materiaal met verspringende strippen toont, en 25 Fig. 5 de plaatsing toont van de matrijsblokken volgens fig. 2 in een matrijs voor de behandeling van een strook volgens fig. 4.

In fig. 1 is een deel 1 van een matrijs getoond voorzien van een aanspuitkanaal 2. Deze aanspuiting is overeenkomstig No. 31.276 zijdelings van de matrijs aangebracht, maar kan even goed van boven of 30 van onderen plaatsvinden. De strook materiaal met de gevallen uit fig. 3 of 4 wordt op het bovenvlak 14 van het deel 1 gelegd, waarbij de aan-sluitstrippen van het element tussen de nokken 9 vallen. Het is van belang, dat zich tussen de strippen van de gerede elektrische component later geen kunststof bevindt om het ombuigen van de strippen mogelijk te 35 kunnen maken. Op het deel 1 wordt vervolgens een (niet afgebeelde) bovenste deel geplaatst, dat in pas pennen 8 van deel 1 valt. In dit bovenste deel zijn slechts vormholten voor de bovenzijde van het te omhullen elektronische element aangebracht. Vervolgens wordt door aanspuitkanaal 2 de thermohardende vloeistof ingespoten. Na het (gedeelte-40 lijk) uitharden worden de bovenste matrijsdelen opgetild en kan het 8203255 -warn*- 5 ·. -*r > behandelde element of strook, van elementen worden verwijderd. Door de aanwezigheid van de harde titaannitridelaag in de vormholte en het aanspuitkanaal lost de zich daarin bevindende kunststof zonder gebruik van uitstootpennen. Door de slechte aanhechting van de kunststof wordt tevens vervuiling voorkomen waardoor reiniging tussen opvolgende produktiestappen overbodig wordt. Dit heeft weer tot gevolg dat in verregaande mate geautomatiseerd kan worden. Zoals uit fig. 1 blijkt heeft het daar getoonde matrijsdeel nagenoeg een vierkant bovenvlak met een uitsparing 4. De hoogte is geringer dan de breedte respectievelijk lengte. Deze maatregelen zijn genomen om het kromtrekken van de matrijs bij het opdampen in vacuum van de harde nitridelaag te voorkomen. De matrijs kan immers na deze behandeling niet meer worden gevlakt.

Door de geringe lengte, die bijvoorbeeld slechts 1/10 is van die bij de bekende matrijsdelen, heeft vervorming als gevolg van de hoge 15 temperatauur bij het rondom opdampen van de harde laag praktisch geen' invloed meer.

In fig. 2 is een andere uitvoering van een matrijsdeel volgens de uitvinding getoond. Het belangrijkste verschil met het matrijsdeel van fig. 1 is, dat het matrijsdeel langwerpig van vorm is. Dit deel heeft 20 uitsparingen 7. Hierdoor ontstaat een flexibel matrijsdeel. Door deze matrijsdelen met de drie "poten" 18, 19,20 op een vlak grondvlak te klemmen zal vervorming worden geëlimineerd.

In fig. 3 is een strook materiaal 10, in het algemeen koper, met kristallen 11, met in lijn liggende strippen 6, afgebeeld. Bij de baan 25 materiaal volgens fig. 4 liggen de strippen 6 verspringend ten opzichte van elkaar. Hierdoor ontstaat materiaalwinst aan strookmateriaal en kan per matrijs een groter aantal elementen worden behandeld.

In fig. 5 is tenslotte de plaatsing van afzonderlijke matrijsblokken 13 getoond in een matrijs bestemd voor een strook 30 materiaal volgens fig. 4. De afzonderlijke matrijsblokken zijn vergelijkbaar met die van fig. 2. Door het gebruik van matrijsblokken die slechts een vormholte of twee naast elkaar gelegen vormholten bevatten en waarbij deze blokken in langsrichting van de matrijs achter elkaar liggen, is de bewerking in de langsrichting daarvan eenvoudig.

35 Na de bewerking worden de blokken om en om omgedraaid en ontstaat dé ligging, zoals deze schematisch is getoond in fig. 5.

Immers in elk blok 13 heeft de vormholte 21 een grotere afstand tot de zijkant 22 dan de holte 23 tot de zijkant 24, welk verschil in afstand bepalend is voor het verspringen en dus wordt bepaald door de 40 helft van de afstand 12 tussen de strippen 6 van fig. 4.

8201255

Claims (10)

1. Matrijs voor het met kunststof omhullen van delen van elementen ter vervaardiging van electronische componenten, welke matrijs bestaat uit meerdere blokken of staven uit staal, die met nauwkeurig bewerkte vlakken volkomen dicht op elkaar aansluitend kunnen worden geklemd in 5 een houder, in welke ingeklemde stand de blokken of staven met de daarin aangebrachte uitsparingen de vormholte of vormholten en de aanspuitkanalen bepalen, welke matrijs voorzieningen heeft voor het lossen van de ingespoten kunststof uit de matrijs na harding van de kunststof en openen van de matrijs, met het kenmerk, dat deze 10 voorzieningen uitsluitend daaruit bestaan dat althans die vlakken van de blokken of staven van de matrijs, die bepalend zijn voor de vormholte respektievelijk holten en aanspuitkanalen, zijn voorzien van een laag met grote hardheid, zoals een nitridelaag, aangebracht door opdampen in vakuum bij hoge temperatuur, welke blokken of staven verder zodanig zijn 15 uitgevoerd wat betreft hun afmetingen en/of buigzaamheid en/of struktuur en/of bewerking van van de vormholte afgekeerde vlakken, dat de door het aanbrengen van de harde laag optredende vervormingen in de stand waarbij deze delen in de houder zijn ingeklemd, zijn geëlimineerd.

2. Matrijs volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de blokken of 20 staven van de matrijs bestaan uit gesinterd materiaal.

3. Matrijs volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de in langs-richting op elkaar volgende blokken of staven een zodanig geringe lengte hebben, dat de afwijkingen in de maatvoering van de vormholte bepalende vlakken binnen de toelaatbare tolerantie blijven.

4. Matrijs volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de blokken of staven afmetingen hebben in lengte, breedte en/of hoogte, die weinig of niet van elkaar verschillen.

5. Matrijs volgens conclusie 1, 3 of 4, met het kenmerk, dat de staven flexibel zijn.

6. Matrijs volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat de blokken of staven aan de zijde, die is afgekeerd van de vlakken die de vormholte bepalen, zijn voorzien van dwarssleuven.

7. Matrijs volgens conclusie 1 of een of meer der voorgaande conclusies 3 t/m 6, met het kenmerk, dat de walsrichting van het staal 35 loodrecht staat op de grootste afmeting van de blokken of staven zoals loodrecht op de langsrichting.

8. Matrijs volgens een of meer der voorgaande conclusies, en voorzien van een of meer reeksen van ten opzichte van elkaar verspringende vormholten, met het kenmerk, dat elke vormholte of paar van vormholten 8203255 .-7- * zich bevindt in een apart blok met de hartlijn op afstand aan maar evenwijdig aan die van de matrijs.

9 .Matrijs volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de aan elk blok grenzende blokken 180° gedraaid zijn ten opzichte van het blok.

10. Matrijs volgens een of meer der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de door opdampen in vakuum aangebrachte harde laag een titaannitrldelaag is. ***** 8203255